JP2005190788A

JP2005190788A - Image display device

Info

Publication number: JP2005190788A
Application number: JP2003429752A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Ishikawa; 諭石川; Shigeo Takenaka; 滋男竹中; Masaru Nikaido; 勝二階堂
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2003-12-25
Filing date: 2003-12-25
Publication date: 2005-07-14

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image display device that has an excellent property of withstand voltage to resist a discharge, prevents the destruction, deterioration of an electron discharge element and a phosphor, the destruction of a circuit, and enhances a higher reliability. <P>SOLUTION: A first substrate 10 on which a phosphor and a metal-back layer 17 is formed, and a second substrate 12 in which a plurality of electron-emitting sources 18 are provided, are arranged in an opposed relationship to each other. There is provided a spacer structure 22 for supporting atmospheric pressure load acting on the first and second substrates. The spacer structure has a first and a second spacer support plates 24, 25 that are placed between the first and second substrates, respectively, and have a plurality of electron beam holes 26, 27 opposed to the electron-emitting sources, and a plurality of spacers 30 sandwiched between first and a second spacer support plates and having insulation properties, respectively. The first spacer support plate is in contact against the first substrate, and the second spacer support plate against the second substrate. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

この発明は、対向配置された一対の基板を備えた平面型の画像表示装置に関する。 The present invention relates to a flat-type image display device including a pair of substrates arranged to face each other.

近年、次世代の画像表示装置として、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。電子放出源としての電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。ＦＥＤの内、表面伝導型エミッタを用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）とも呼ばれているが、本願においてはＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。 In recent years, as a next-generation image display device, development of a flat-type image display device in which a large number of electron-emitting devices are arranged and opposed to a phosphor screen has been advanced. There are various types of electron-emitting devices as electron-emitting sources, and all of them basically use field emission, and display devices using these electron-emitting devices are generally field emission displays ( Hereinafter referred to as FED). A display device using a surface conduction type emitter among FEDs is also called a surface conduction type electron emission display (hereinafter referred to as SED). In this application, the term FED is used as a general term including SED.

ＦＥＤは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された第１基板および第２基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。真空容器の内部は、真空度が１０^−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、第１基板および第２基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。 An FED generally includes a first substrate and a second substrate that are arranged to face each other with a predetermined gap, and these substrates are connected to each other through a rectangular frame-shaped side wall so that peripheral portions are bonded to each other. It constitutes an envelope. The inside of the vacuum vessel is maintained at a high vacuum with a degree of vacuum of about 10 ⁻⁴ Pa or less. Further, in order to support an atmospheric pressure load applied to the first substrate and the second substrate, a plurality of support members are disposed between these substrates.

第１基板の内面には赤、青、緑の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線および信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。蛍光面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体が発光し映像が表示される。 A phosphor screen including red, blue, and green phosphor layers is formed on the inner surface of the first substrate, and a plurality of electron-emitting devices that emit electrons that emit light by exciting the phosphor on the inner surface of the second substrate. Is provided. A large number of scanning lines and signal lines are formed in a matrix and connected to each electron-emitting device. An anode voltage is applied to the phosphor screen, and the electron beam emitted from the electron-emitting device is accelerated by the anode voltage and collides with the phosphor screen, whereby the phosphor emits light and an image is displayed.

このようなＦＥＤでは、第１および第２基板の隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
特開２００１−２７２９２６号公報 In such an FED, the gap between the first and second substrates can be set to several millimeters or less, which is lighter than a cathode ray tube (CRT) currently used as a display for televisions and computers. Thinning can be achieved.
JP 2001-272926 A

上記のように構成されたＦＥＤにおいて、実用的な表示特性を得るためには、通常のＣＲＴと同様の蛍光体を用い、更に、蛍光体の上にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜を形成した蛍光面を用いることが必要となる。この場合、蛍光面に印加するアノード電圧は最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。 In the FED configured as described above, in order to obtain practical display characteristics, a phosphor similar to a normal CRT is used, and a phosphor screen in which an aluminum thin film called a metal back is formed on the phosphor. Must be used. In this case, the anode voltage applied to the phosphor screen is desired to be at least several kV, preferably 10 kV or more.

第１基板と第２基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性などの観点からあまり大きくすることはできず、１〜２ｍｍ程度に設定することが望ましい。しかし、この場合、第１基板と第２基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が問題となる。 The gap between the first substrate and the second substrate cannot be made very large from the viewpoint of the resolution and the characteristics of the support member, and is preferably set to about 1 to 2 mm. However, in this case, it is inevitable that a strong electric field is formed in a small gap between the first substrate and the second substrate, and discharge (dielectric breakdown) between the two substrates becomes a problem.

放電が起こると、瞬間的に１００Ａ以上の電流が流れることがあり、電子放出素子や蛍光面の破壊あるいは劣化、さらには駆動回路の破壊を引き起こす可能性もある。これらをまとめて放電によるダメージと呼ぶことにする。このような不良発生につながる放電は製品としては許容されない。したがって、ＦＥＤを実用化するためには、長期間に渡り、放電によるダメージが発生しないように構成しなければならない。しかしながら、放電を長期間に渡って完全に抑制するのは非常に難しい。 When discharge occurs, a current of 100 A or more may flow instantaneously, which may cause destruction or deterioration of the electron-emitting device and the phosphor screen, and further destruction of the drive circuit. These are collectively referred to as discharge damage. Such a discharge that leads to the occurrence of a defect is not allowed as a product. Therefore, in order to put the FED into practical use, it must be configured so that damage due to discharge does not occur over a long period of time. However, it is very difficult to completely suppress the discharge over a long period of time.

本発明は、このような課題を解決するためのものであり、その目的は、放電に対する耐電圧性に優れ、蛍光面および配線の破壊を防止でき、信頼性の向上した画像表示装置を提供することにある。 The present invention is to solve such problems, and an object of the present invention is to provide an image display device that is excellent in withstand voltage against discharge, can prevent destruction of a phosphor screen and wiring, and has improved reliability. There is.

上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光面を有した第１基板と、前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板と、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサ構体と、を備え、
上記スペーサ構体は、それぞれ前記第１および第２基板間に配置され、前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有した第１および第２スペーサ支持板と、前記第１および第２スペーサ支持板間に挟まれそれぞれ絶縁性を有した複数のスペーサと、を有し、前記第１スペーサ支持板が前記第１基板に当接し、前記第２スペーサ支持板が前記第２基板に当接していることを特徴としている。 In order to achieve the above object, an image display device according to an aspect of the present invention is provided with a first substrate having a phosphor screen, and being opposed to the first substrate with a gap, and facing the phosphor screen. A second substrate on which a plurality of electron emission sources for emitting electrons are arranged, and a spacer structure that supports an atmospheric pressure load acting on the first and second substrates,
The spacer structure is disposed between the first and second substrates, respectively, and first and second spacer support plates having a plurality of electron beam passage holes facing the electron emission source, and the first and second substrates. A plurality of insulating spacers sandwiched between the spacer support plates, wherein the first spacer support plate contacts the first substrate, and the second spacer support plate contacts the second substrate. It is characterized by touching.

この発明によれば、第１および第２基板間に第１および第２スペーサ支持板が介在することにより、第１および第２基板に直接放電することを抑制し、また、絶縁コートされたスペーサ支持基板を対応させることにより耐電圧性を向上させることができる。これにより、耐電圧性に優れ、蛍光面および配線の破壊を防止でき、信頼性の向上した画像表示装置を提供することができる。 According to the present invention, since the first and second spacer support plates are interposed between the first and second substrates, direct discharge to the first and second substrates is suppressed, and the insulating coated spacers are also provided. The withstand voltage can be improved by making the support substrate correspond. Thereby, it is possible to provide an image display device that is excellent in voltage resistance, can prevent destruction of the phosphor screen and wiring, and has improved reliability.

以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としてＳＥＤに適用した実施の形態について詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対応配置されている。第１基板１０および第２基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同士が接合され、内部が１０^−４Ｐａ程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器１５を構成している。 Hereinafter, an embodiment in which the present invention is applied to an SED as a flat image display device will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the SED includes a first substrate 10 and a second substrate 12 each made of a rectangular glass plate, and these substrates have a gap of about 1.0 to 2.0 mm. Corresponding arrangement. The first substrate 10 and the second substrate 12 have a flat rectangular shape in which peripheral portions are bonded to each other through a rectangular frame-shaped side wall 14 made of glass, and the inside is maintained at a high vacuum of about 10 ⁻⁴ Pa or less. A vacuum envelope 15 is configured.

第１基板１０の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、後述するように、赤、緑、青に発光する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂとマトリックス状の遮光層とで構成されている。蛍光体スクリーン１６上には、例えば、アルミニウムを主成分とするメタルバック層１７が形成されている。 A phosphor screen 16 that functions as a phosphor screen is formed on the inner surface of the first substrate 10. As will be described later, the phosphor screen 16 includes phosphor layers R, G, and B that emit red, green, and blue light and a matrix-shaped light shielding layer. On the phosphor screen 16, for example, a metal back layer 17 mainly composed of aluminum is formed.

第２基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起する電子源として、それぞれ電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８に電位を供給する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。接合部材として機能する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、第１基板１０の周縁部および第２基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。 On the inner surface of the second substrate 12, a number of surface conduction electron-emitting elements 18 that emit electron beams are provided as electron sources for exciting the phosphor layers R, G, and B of the phosphor screen 16. . These electron-emitting devices 18 are arranged in a plurality of columns and a plurality of rows corresponding to each pixel. Each electron-emitting device 18 includes an electron emitting portion (not shown) and a pair of device electrodes for applying a voltage to the electron emitting portion. On the inner surface of the second substrate 12, a large number of wirings 21 for supplying a potential to the electron-emitting devices 18 are provided in a matrix shape, and end portions thereof are drawn out of the vacuum envelope 15. The side wall 14 functioning as a bonding member is sealed to the peripheral edge of the first substrate 10 and the peripheral edge of the second substrate 12 by, for example, a sealing material 20 such as low-melting glass or low-melting metal. Are joined.

図３および図４に示すように、第１基板１０の内面に設けられた蛍光体スクリーン１６において、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ矩形状に形成されている。第１基板１０の長手方向を第１方向Ｘ、これと直交する幅方向を第２方向Ｙとした場合、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向Ｘに所定の隙間をおいて交互に配列され、第２方向に同一色の蛍光体層が所定の隙間をおいて配列されている。蛍光体スクリーン１６は黒色の遮光層１１を有し、この遮光層は、第１基板１０の周縁部に沿って延びた矩形枠部１１ａ、および矩形枠部の内側で蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの間をマトリックス状に延びたマトリックス部１１ｂを有している。 As shown in FIGS. 3 and 4, in the phosphor screen 16 provided on the inner surface of the first substrate 10, the phosphor layers R, G, and B are each formed in a rectangular shape. When the longitudinal direction of the first substrate 10 is the first direction X and the width direction orthogonal thereto is the second direction Y, the phosphor layers R, G, and B are alternately arranged in the first direction X with a predetermined gap. The phosphor layers of the same color are arranged with a predetermined gap in the second direction. The phosphor screen 16 has a black light shielding layer 11, and this light shielding layer includes a rectangular frame portion 11 a extending along the peripheral edge of the first substrate 10, and phosphor layers R, G, A matrix portion 11b extending between B in a matrix is provided.

メタルバック層１７は矩形状を有し、蛍光体スクリーン１６のほぼ全面に重ねて形成されている。なお、本発明ではメタルバック層という用語を用いているが、この層は、金属（メタル）に限定されるものではなく、種々の材料を使うことが可能である。しかし、本願においては、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。 The metal back layer 17 has a rectangular shape and is formed so as to overlap almost the entire surface of the phosphor screen 16. In the present invention, the term “metal back layer” is used. However, this layer is not limited to metal, and various materials can be used. However, in this application, the term metal back layer is used for convenience.

図２、図３および図５に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２の間に配設されたスペーサ構体２２を備えている。このスペーサ構体２２は、それぞれ矩形状の金属板からなる第１および第２スペーサ支持板２４、２５と、これら第１および第２スペーサ支持板間に挟まれた多数の柱状のスペーサ３０と、を備えている。第１および第２スペーサ支持板２４、２５は、それぞれ真空外囲器１５内部の平面寸法とほぼ等しい寸法に形成されている。 As shown in FIGS. 2, 3, and 5, the SED includes a spacer structure 22 disposed between the first substrate 10 and the second substrate 12. The spacer structure 22 includes first and second spacer support plates 24 and 25 each made of a rectangular metal plate, and a large number of columnar spacers 30 sandwiched between the first and second spacer support plates. I have. The first and second spacer support plates 24 and 25 are each formed to have a dimension approximately equal to the planar dimension inside the vacuum envelope 15.

第１スペーサ支持板２４は、第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２スペーサ支持板２５と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。第１スペーサ支持板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。第１スペーサ支持板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂ、各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、ガラス等を主成分とした絶縁性物質、例えば、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約４０μｍの絶縁層３７ａにより被覆されている。 The first spacer support plate 24 has a first surface 24 a facing the inner surface of the first substrate 10 and a second surface 24 b facing the second spacer support plate 25, and is arranged in parallel with these substrates. A number of electron beam passage holes 26 are formed in the first spacer support plate 24 by etching or the like. The electron beam passage apertures 26 are respectively arranged to face the electron emission elements 18 and transmit the electron beams emitted from the electron emission elements. The first and second surfaces 24a and 24b of the first spacer support plate 24 and the inner wall surface of each electron beam passage hole 26 are made of an insulating material mainly composed of glass or the like, for example, Li-based alkali borosilicate glass. It is covered with an insulating layer 37a having a thickness of about 40 μm.

第２スペーサ支持板２５は、第２基板１２の内面と対向した第１表面２５ａおよび第１スペーサ支持板２４と対向した第２表面２５ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。第２スペーサ支持板２５には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２７が形成されている。電子ビーム通過孔２７は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。第２スペーサ支持板２５の第１および第２表面２５ａ、２５ｂ、各電子ビーム通過孔２７の内壁面は、絶縁性物質、例えば、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約４０μｍの絶縁層３７ｂにより被覆されている。第１スペーサ支持板２４に設けられた各電子ビーム通過孔２６の開口径は、第２スペーサ支持板２５に形成された電子ビーム通過孔２７の開口径以上に形成されている。 The second spacer support plate 25 has a first surface 25a facing the inner surface of the second substrate 12 and a second surface 25b facing the first spacer support plate 24, and is arranged in parallel with these substrates. A number of electron beam passage holes 27 are formed in the second spacer support plate 25 by etching or the like. The electron beam passage holes 27 are arranged to face the electron emission elements 18 and transmit the electron beams emitted from the electron emission elements. The first and second surfaces 25a and 25b of the second spacer support plate 25 and the inner wall surface of each electron beam passage hole 27 are insulating layers made of an insulating material, for example, Li-based alkali borosilicate glass and having a thickness of about 40 μm. It is covered with 37b. The opening diameter of each electron beam passage hole 26 provided in the first spacer support plate 24 is larger than the opening diameter of the electron beam passage hole 27 formed in the second spacer support plate 25.

第１スペーサ支持板２４の第２表面２４ｂ上には多数のスペーサ３０が一体的に立設されている。各スペーサ３０の延出端は、第２スペーサ支持板２５の第２表面２５ｂに当接している。スペーサ３０の各々は、第１スペーサ支持板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。例えば、スペーサ３０は高さ約１．６ｍｍに形成されている。第１スペーサ支持板２４の表面と平行な方向に沿ったスペーサ３０の断面は、ほぼ楕円形に形成されている。スペーサ３０の各々は、主に、絶縁物質としてガラスを主成分とするスペーサ形成材料により形成されている。スペーサ３０は、Ｘ方向およびＹ方向にそれぞれ所定のピッチで配列され、隣合う電子ビーム通過孔間に位置している。 On the second surface 24b of the first spacer support plate 24, a large number of spacers 30 are erected integrally. The extended end of each spacer 30 is in contact with the second surface 25 b of the second spacer support plate 25. Each of the spacers 30 is formed in a tapered shape with a diameter decreasing from the first spacer support plate 24 side toward the extending end. For example, the spacer 30 is formed with a height of about 1.6 mm. The cross section of the spacer 30 along the direction parallel to the surface of the first spacer support plate 24 is substantially elliptical. Each of the spacers 30 is mainly formed of a spacer forming material mainly composed of glass as an insulating substance. The spacers 30 are arranged at predetermined pitches in the X direction and the Y direction, respectively, and are positioned between adjacent electron beam passage holes.

第１および第２スペーサ支持板２４、２５は、電子ビーム通過孔２６、２７が整列した状態で互いに平行に対向している。第１および第２スペーサ支持板２４、２５は、有効表示領域の外側で、例えば、４つの角部で、それぞれ互いに連結されている。ここでは、第１および第２スペーサ支持板２４、２５の各角部は、支持柱３８を介して互いに連結されている。支持柱３８は、スペーサ３０よりも強度の高い材料で形成され、その両端がフリットガラスにより第１および第２スペーサ支持板２４、２５に固定されている。 The first and second spacer support plates 24 and 25 face each other in parallel with the electron beam passage holes 26 and 27 being aligned. The first and second spacer support plates 24 and 25 are connected to each other outside the effective display area, for example, at four corners. Here, the corners of the first and second spacer support plates 24 and 25 are connected to each other via a support column 38. The support column 38 is formed of a material having a higher strength than the spacer 30, and both ends thereof are fixed to the first and second spacer support plates 24 and 25 by frit glass.

上記のように構成されたスペーサ構体２２は、第２スペーサ支持板２５の角部を、第２基板１２に設けられた金属支持体４２に溶接することにより、第２基板１２に固定されている。第２スペーサ支持板２５の第１表面２５ａは配線２１を介して第２基板１２に当接している。第２スペーサ支持板２５の電子ビーム通過孔２７はそれぞれ電子放出素子１８と対向している。これにより、第２スペーサ支持板２５は、電子放出素子１８を除いて、第２基板１２の内面全体を覆っている。 The spacer structure 22 configured as described above is fixed to the second substrate 12 by welding the corners of the second spacer support plate 25 to the metal support 42 provided on the second substrate 12. . The first surface 25 a of the second spacer support plate 25 is in contact with the second substrate 12 through the wiring 21. The electron beam passage holes 27 of the second spacer support plate 25 are opposed to the electron emitters 18, respectively. As a result, the second spacer support plate 25 covers the entire inner surface of the second substrate 12 except for the electron emitters 18.

第１スペーサ支持板２４は、その第１表面２４ａがメタルバック層１７を介して第１基板１２に接触している。第１スペーサ支持板２４に設けられた電子ビーム通過孔２６は、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および第２基板１２上の電子放出素子１８と対向している。これにより、各電子放出素子１８は、電子ビーム通過孔２６、２７を通して、対応する蛍光体層と対向している。 The first spacer support plate 24 has a first surface 24 a in contact with the first substrate 12 through the metal back layer 17. The electron beam passage hole 26 provided in the first spacer support plate 24 faces the phosphor layers R, G, B of the phosphor screen 16 and the electron-emitting devices 18 on the second substrate 12. Thereby, each electron-emitting device 18 is opposed to the corresponding phosphor layer through the electron beam passage holes 26 and 27.

そして、スペーサ構体２２は、第１および第２基板１０、１２にそれぞれ当接した第１および第２スペーサ支持板２４、２５、並びに、第１および第２スペーサ支持板間に立設された多数のスペーサ３０により、第１および第２基板１０、１２に作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。 The spacer structure 22 includes first and second spacer support plates 24 and 25 that are in contact with the first and second substrates 10 and 12, respectively, and a plurality of spacer structures 22 provided between the first and second spacer support plates. The spacer 30 supports the atmospheric pressure load acting on the first and second substrates 10 and 12, and maintains the distance between the substrates at a predetermined value.

ＳＥＤは、メタルバック層１７に１０ｋＶ程度のアノード電圧を印加する電源５１、およびスペーサ構体２２の少なくとも一方、例えば、第２スペーサ支持板２５に０．５ＫＶ程度の電圧を印加する電源５２を備えている。ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、電源５１からメタルバック層１７および蛍光体スクリーン１６にアノード電圧を印加し、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１６へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。 The SED includes a power source 51 that applies an anode voltage of about 10 kV to the metal back layer 17 and a power source 52 that applies a voltage of about 0.5 KV to at least one of the spacer structures 22, for example, the second spacer support plate 25. Yes. When displaying an image in the SED, an anode voltage is applied from the power source 51 to the metal back layer 17 and the phosphor screen 16, and the electron beam emitted from the electron-emitting device 18 is accelerated by the anode voltage to the phosphor screen 16. Collide. As a result, the phosphor layer of the phosphor screen 16 is excited to emit light and display an image.

次に、以上のように構成されたＳＥＤの製造方法について説明する。始めに、スペーサ構体２２の製造方法について説明する。
まず、第１および第２スペーサ支持板２４、２５を用意する。この場合、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２μｍの金属板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより多数の電子ビーム通過孔２６を形成し第１スペーサ支持板２４とする。各電子ビーム通過孔２６の寸法は、１８０μｍ×１８０μｍとした。同様に、Ｆｅ−５０％Ｎｉからなる板厚０．１２μｍの金属板を脱脂、洗浄、乾燥した後、エッチングにより多数の電子ビーム通過孔２７を形成し第２スペーサ支持板２５とする。各電子ビーム通過孔２７の寸法は、１５０μｍ×１５０μｍとした。 Next, the manufacturing method of SED comprised as mentioned above is demonstrated. First, a method for manufacturing the spacer structure 22 will be described.
First, first and second spacer support plates 24 and 25 are prepared. In this case, a metal plate made of Fe-50% Ni having a thickness of 0.12 μm is degreased, washed and dried, and then a large number of electron beam passage holes 26 are formed by etching to form the first spacer support plate 24. The size of each electron beam passage hole 26 was 180 μm × 180 μm. Similarly, a metal plate made of Fe-50% Ni having a thickness of 0.12 μm is degreased, washed and dried, and then a large number of electron beam passage holes 27 are formed by etching to form the second spacer support plate 25. The size of each electron beam passage hole 27 was 150 μm × 150 μm.

その後、各スペーサ支持板２４、２５について、電子ビーム通過孔の内面を含むスペーサ支持板の全面にガラスフリットを厚さ３０μｍで塗布し、乾燥した後、焼成することにより、絶縁層３７ａ、３７ｂを形成する。更に、スペーサ支持板の帯電を防止するため、絶縁層３７ａ、３７ｂ上に高抵抗の金属酸化物の膜をそれぞれ形成する。 Thereafter, for each spacer support plate 24, 25, a glass frit is applied to the entire surface of the spacer support plate including the inner surface of the electron beam passage hole with a thickness of 30 μm, dried, and baked to form the insulating layers 37a, 37b. Form. Further, in order to prevent the spacer support plate from being charged, a high-resistance metal oxide film is formed on each of the insulating layers 37a and 37b.

次いで、図６に示すように、第１スペーサ支持板２４とほぼ同一の寸法を有した矩形板状の成形型３６を用意する。成形型３６は、紫外線を透過する透明な材料、例えば、透明ポリエチレンテレフタレートを主体とした透明シリコン等により平坦な板状に形成されている。成形型３６は、第１スペーサ支持板２４に当接する平坦な当接面４１ａと、スペーサ３０を成形するための多数の有底のスペーサ形成孔４０と、を有している。スペーサ形成孔４０はそれぞれ成形型３６の当接面４１に開口しているとともに、所定の間隔を置いて配列されている。各スペーサ形成孔４０は、スペーサ３０に対応して、長さ１０００μｍ、幅３５０μｍ、深さ１６００μｍに形成されている。その後、成形型３６のスペーサ形成孔４０にスペーサ形成材料４６を充填する。スペーサ形成材料４６としては、少なくとも紫外線硬化型のバインダ（有機成分）およびガラスフィラーを含有したガラスペーストを用いる。ガラスペーストの比重、粘度は適宜選択する。 Next, as shown in FIG. 6, a rectangular plate-shaped mold 36 having substantially the same dimensions as the first spacer support plate 24 is prepared. The mold 36 is formed in a flat plate shape using a transparent material that transmits ultraviolet rays, for example, transparent silicon mainly composed of transparent polyethylene terephthalate. The molding die 36 has a flat abutting surface 41 a that abuts against the first spacer support plate 24, and a large number of bottomed spacer forming holes 40 for molding the spacer 30. Each of the spacer forming holes 40 opens in the contact surface 41 of the mold 36 and is arranged at a predetermined interval. Each spacer forming hole 40 has a length of 1000 μm, a width of 350 μm, and a depth of 1600 μm corresponding to the spacer 30. Thereafter, the spacer formation hole 46 of the mold 36 is filled with a spacer formation material 46. As the spacer forming material 46, a glass paste containing at least an ultraviolet curable binder (organic component) and a glass filler is used. The specific gravity and viscosity of the glass paste are appropriately selected.

続いて、図７に示すように、スペーサ形成材料４６の充填されたスペーサ形成孔４０が電子ビーム通過孔２６間に位置するように、成形型３６を位置決めし当接面４１を第１スペーサ支持板２４の第２表面２４ｂに密着させる。これにより、第１スペーサ支持板２４および成形型３６からなる組立体を構成する。 Subsequently, as shown in FIG. 7, the forming die 36 is positioned so that the spacer forming holes 40 filled with the spacer forming material 46 are positioned between the electron beam passage holes 26, and the contact surface 41 is supported by the first spacer. The plate 24 is brought into close contact with the second surface 24b. Thereby, the assembly which consists of the 1st spacer support plate 24 and the shaping | molding die 36 is comprised.

次いで、充填されたスペーサ形成材料４６に対し、例えば、紫外線ランプ等を用いて第１スペーサ支持板２４および成形型３６の外面側から５００ｍＪの紫外線（ＵＶ）を照射し、スペーサ形成材料をＵＶ硬化させる。その際、スペーサ形成材料４６が充填されている成形型３６は透明なシリコンで形成されている。そのため、紫外線は、スペーサ形成材料４６に直接、および成形型３６を透過して照射される。従って、充填されたスペーサ形成材料４６をその内部まで確実に硬化させることができる。 Next, the spacer forming material 46 is irradiated with 500 mJ of ultraviolet light (UV) from the outer surface side of the first spacer support plate 24 and the molding die 36 using, for example, an ultraviolet lamp to UV cure the spacer forming material. Let At that time, the mold 36 filled with the spacer forming material 46 is formed of transparent silicon. Therefore, the ultraviolet rays are irradiated to the spacer forming material 46 directly and through the mold 36. Therefore, the filled spacer forming material 46 can be reliably cured to the inside.

その後、図８に示すように、硬化したスペーサ形成材料４６を第１スペーサ支持板２４上に残すように、成形型３６を第１スペーサ支持板２４から剥離する。続いて、図９に示すように、スペーサ３０が一体的に形成された第１スペーサ支持板２４と第２スペーサ支持板２５とを互いに位置合わせした後、角部同志を支持柱３８およびフリットガラスを用いて連結する。更に、第１および第２スペーサ支持板２４、２５、これらスペーサ支持板間に挟まれたスペーサ３０を加熱炉内で熱処理し、スペーサ形成材料４６内からバインダを飛ばした後、約５００〜５５０℃で３０分〜１時間、スペーサ形成材料を本焼成しガラス化する。これにより、各スペーサ３０の高さが１６００μｍのスペーサ構体２２が得られる。 Thereafter, as shown in FIG. 8, the mold 36 is peeled from the first spacer support plate 24 so that the cured spacer forming material 46 remains on the first spacer support plate 24. Subsequently, as shown in FIG. 9, after the first spacer support plate 24 and the second spacer support plate 25, in which the spacers 30 are integrally formed, are aligned with each other, the corners are aligned with the support columns 38 and the frit glass. Connect using. Further, the first and second spacer support plates 24 and 25 and the spacer 30 sandwiched between the spacer support plates are heat-treated in a heating furnace, and after the binder is blown from the spacer forming material 46, the temperature is about 500 to 550 ° C. For 30 minutes to 1 hour, the spacer forming material is finally fired and vitrified. Thereby, the spacer structure 22 in which the height of each spacer 30 is 1600 μm is obtained.

一方、ＳＥＤの製造においては、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック層１７の設けられた第１基板１０と、電子放出素子１８および配線２１が設けられているとともに側壁１４が接合された第２基板１２と、を用意しておく。続いて、上記のようにして得られたスペーサ構体２２を第２基板１２上に位置決めした後、第２スペーサ支持板２５の４隅を第２基板１２の４つのコーナー部に設けられた金属支持体４２に溶接する。これにより、スペーサ構体２２を第２基板１２に固定する。なお、第２基板１２に対するスペーサ構体２２の固定箇所は、少なくとも２箇所あればよく、また、角部に限定する必要はない。 On the other hand, in the manufacture of the SED, the first substrate 10 provided with the phosphor screen 16 and the metal back layer 17, the electron-emitting device 18 and the wiring 21, and the side wall 14 are joined in advance. A substrate 12 is prepared. Subsequently, after positioning the spacer structure 22 obtained as described above on the second substrate 12, the four corners of the second spacer support plate 25 are supported by the four corners of the second substrate 12. Weld to body 42. Thereby, the spacer structure 22 is fixed to the second substrate 12. Note that the spacer structure 22 may be fixed to the second substrate 12 at least at two locations, and is not limited to corner portions.

その後、蛍光面、メタルバック層が形成された第１基板１０、およびスペーサ構体２２が固定された第２基板１２を真空チャンバ内に配置し互いに位置合わせした後、真空チャンバ内を真空排気し、側壁１４を介して第１基板を第２基板に接合する。これにより、スペーサ構体２２を備えたＳＥＤが製造される。 Thereafter, the phosphor substrate, the first substrate 10 on which the metal back layer is formed, and the second substrate 12 to which the spacer structure 22 is fixed are arranged in the vacuum chamber and aligned with each other, and then the vacuum chamber is evacuated, The first substrate is bonded to the second substrate through the side wall 14. Thereby, SED provided with the spacer structure 22 is manufactured.

以上のように構成されたＳＥＤによれば、第１基板１０と第２基板１２との間には、スペーサ構体２２を構成した２枚のスペーサ支持板２４、２５が対向配置されているため、第１および第２基板間での放電を抑制し、耐電圧性を向上させることができる。これにより、耐電圧性に優れ、蛍光面および配線の破壊を防止でき、信頼性の向上したＳＥＤが得られる。 According to the SED configured as described above, between the first substrate 10 and the second substrate 12, the two spacer support plates 24 and 25 that constitute the spacer structure 22 are arranged to face each other. The discharge between the first and second substrates can be suppressed, and the voltage resistance can be improved. Thereby, it is excellent in withstand voltage, can prevent destruction of a fluorescent screen and wiring, and can obtain SED with improved reliability.

スペーサ構体２２の第１スペーサ支持板２４は第１基板１０上のメタルバック層１７に面接触し、また、第２スペーサ支持板２５は第２基板１２上の配線２１に面接触している。そのため、比較的先の尖ったスペーサ３０を直接、メタルバック層１７あるいは配線２１に当接させる場合に比較して、メタルバック層１７の剥がれ、並びに、メタルバック層、蛍光面、および配線の損傷を低減することができる。これにより、長期間に渡って良好な画像品位を維持することができる。同時に、剥がれたメタルバックに起因する放電の発生を抑制し、一層の信頼性向上が図れる。 The first spacer support plate 24 of the spacer structure 22 is in surface contact with the metal back layer 17 on the first substrate 10, and the second spacer support plate 25 is in surface contact with the wiring 21 on the second substrate 12. Therefore, the metal back layer 17 is peeled off, and the metal back layer, the phosphor screen, and the wiring are damaged as compared with the case where the relatively pointed spacer 30 is directly brought into contact with the metal back layer 17 or the wiring 21. Can be reduced. Thereby, good image quality can be maintained over a long period of time. At the same time, the occurrence of electric discharge due to the peeled metal back can be suppressed, and the reliability can be further improved.

また、電子放出素子１８が設けられている第２基板１２の内面は、電子放出素子を除き、第２スペーサ支持板２５によって覆われている。この第２スペーサ支持板２５は、その外面が絶縁層３７ｂおよび金属酸化物の膜によって被覆され突起等のない円滑な表面となっている。そのため、第２スペーサ支持板２５により、第２基板１２上の不要発光源となり得る微小突起等を覆い、不要発光の発生を防止することができる。 Further, the inner surface of the second substrate 12 on which the electron-emitting device 18 is provided is covered with a second spacer support plate 25 except for the electron-emitting device. The outer surface of the second spacer support plate 25 is covered with an insulating layer 37b and a metal oxide film, and has a smooth surface without protrusions. Therefore, the second spacer support plate 25 can cover minute projections or the like that can be an unnecessary light emission source on the second substrate 12, thereby preventing unnecessary light emission.

前述したＳＥＤにおいて、アノード電圧を１０ｋＶ、第２スペーサ支持板２５の印加電圧を０．５ｋＶとしたところ、放電することが無く、不要発光も発生しなかった。また、コントラストが約１０％向上した。蛍光体に当たった散乱電子が第１基板１０に吸収されたためと思われる。また、ＳＥＤを分解して調査したところ、メタルバック層１７及び配線２１には損傷が無く良好であった。 In the SED described above, when the anode voltage was 10 kV and the voltage applied to the second spacer support plate 25 was 0.5 kV, no discharge occurred and no unnecessary light emission occurred. In addition, the contrast was improved by about 10%. This is probably because the scattered electrons that hit the phosphor were absorbed by the first substrate 10. When the SED was disassembled and investigated, the metal back layer 17 and the wiring 21 were not damaged and were good.

なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment as it is, and can be embodied by modifying the constituent elements without departing from the scope of the invention in the implementation stage. In addition, various inventions can be formed by appropriately combining a plurality of components disclosed in the embodiment. For example, some components may be deleted from all the components shown in the embodiment. Furthermore, constituent elements over different embodiments may be appropriately combined.

例えば、上述した実施の形態において、多数のスペーサは、第１スペーサ支持板上に一体的に形成する構成としたが、これに限らず、第２スペーサ支持板上に一体的に立設する構成としてもよい。また、スペーサは、前述の実施形態で用いた独立型のスペーサに限定されるものではなく、板状スペーサ等の他のスペーサを用いることができ、この場合でも、前述した実施の形態と同様に、放電抑制効果、および放電規模の低減を実現し、信頼性の向上を図ることができる。 For example, in the above-described embodiment, a large number of spacers are integrally formed on the first spacer support plate. However, the present invention is not limited to this, and a structure is integrally provided on the second spacer support plate. It is good. Further, the spacer is not limited to the independent spacer used in the above-described embodiment, and other spacers such as a plate-like spacer can be used, and even in this case, similarly to the above-described embodiment. In addition, the discharge suppression effect and the reduction of the discharge scale can be realized, and the reliability can be improved.

その他、スペーサの幅や径、その他の構成要素の寸法、材質等は上述した実施の形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。スペーサ形成材料の充填条件は必要に応じて種々選択可能である。また、この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。 In addition, the width and diameter of the spacer, the dimensions and materials of the other components are not limited to the above-described embodiments, and can be appropriately selected as necessary. Various filling conditions for the spacer forming material can be selected as necessary. In addition, the present invention is not limited to the one using a surface conduction electron-emitting device as an electron source, but can be applied to an image display device using another electron source such as a field emission type or a carbon nanotube.

この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。The perspective view which shows SED which concerns on 1st Embodiment of this invention. 図１の線Ａ−Ａに沿って破断した上記ＳＥＤの斜視図。The perspective view of said SED fractured | ruptured along line AA of FIG. 上記ＳＥＤを拡大して示す断面図。Sectional drawing which expands and shows said SED. 上記ＳＥＤの第１基板内面を示す平面図。The top view which shows the 1st board | substrate inner surface of said SED. 上記ＳＥＤの内部およびスペーサ構体を示す斜視図。The perspective view which shows the inside of said SED and a spacer structure. 上記ＳＥＤにおけるスペーサ構体の製造工程を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufacturing process of the spacer structure in said SED. 成形型およびスペーサ支持板を密着させた組立体を示す断面図。Sectional drawing which shows the assembly which closely_contact | adhered the shaping | molding die and the spacer support plate. 上記成形型を離型した状態を示す断面図。Sectional drawing which shows the state which released the said shaping | molding die. 製造されたスペーサ構体を示す断面図。Sectional drawing which shows the manufactured spacer structure.

符号の説明Explanation of symbols

１０…第１基板、１２…第２基板、１４…側壁、１５…真空外囲器、
１６…蛍光体スクリーン、１７…メタルバック層、１８…電子放出素子、
２２…スペーサ構体、２４…第１スペーサ支持板、２５…第２スペーサ支持板、
２６、２７…電子ビーム通過孔、３０…スペーサ、３８…支持柱。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 1st board | substrate, 12 ... 2nd board | substrate, 14 ... Side wall, 15 ... Vacuum envelope,
16 ... phosphor screen, 17 ... metal back layer, 18 ... electron-emitting device,
22 ... Spacer structure, 24 ... First spacer support plate, 25 ... Second spacer support plate,
26, 27 ... electron beam passage holes, 30 ... spacers, 38 ... support pillars.

Claims

蛍光面を有した第１基板と、
前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出源が配置された第２基板と、
第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持するスペーサ構体と、を備え、
前記スペーサ構体は、それぞれ前記第１および第２基板間に配置され、前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有した第１および第２スペーサ支持板と、前記第１および第２スペーサ支持板間に挟まれそれぞれ絶縁性を有した複数のスペーサと、を有し、前記第１スペーサ支持板が前記第１基板に当接し、前記第２スペーサ支持板が前記第２基板に当接していることを特徴とする画像表示装置。 A first substrate having a phosphor screen;
A second substrate on which a plurality of electron emission sources that emit electrons toward the phosphor screen are disposed opposite to the first substrate with a gap therebetween;
A spacer structure for supporting an atmospheric pressure load acting on the first and second substrates,
The spacer structure is disposed between the first and second substrates, respectively, and first and second spacer support plates having a plurality of electron beam passage holes facing the electron emission source, and the first and second substrates. A plurality of insulating spacers sandwiched between the spacer support plates, wherein the first spacer support plate contacts the first substrate, and the second spacer support plate contacts the second substrate. An image display device characterized by being in contact.

前記スペーサは、前記第１および第２スペーサ支持板の一方と一体的に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 1, wherein the spacer is formed integrally with one of the first and second spacer support plates.

前記第１および第２スペーサ支持板は互いに固定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 1, wherein the first and second spacer support plates are fixed to each other.

前記第１および第２スペーサ支持板は、支持柱を介して互いに連結されている請求項３に記載の画像表示装置。 The image display device according to claim 3, wherein the first and second spacer support plates are connected to each other via a support column.

前記第１および第２スペーサ支持板は、それぞれ金属板により形成されていることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。 5. The image display device according to claim 1, wherein each of the first and second spacer support plates is made of a metal plate.

前記第１および第２スペーサ支持板は、それぞれ外面が絶縁層により被覆されていることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。 The image display apparatus according to claim 5, wherein the first and second spacer support plates are each coated with an insulating layer on an outer surface.

前記第１基板は、前記蛍光面に重ねて形成されたメタルバック層を有し、前記第１スペーサ支持板は前記メタルバック層に当接していることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。 7. The first substrate according to claim 1, wherein the first substrate has a metal back layer formed to overlap the phosphor screen, and the first spacer support plate is in contact with the metal back layer. The image display device according to claim 1.

前記第２スペーサ支持板に電圧を印加する電圧供給部を備えていることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画像表示装置。 The image display apparatus according to claim 1, further comprising a voltage supply unit that applies a voltage to the second spacer support plate.

前記第１スペーサ支持板に設けられた各電子ビーム通過孔の開口径は、前記第２スペーサ支持板に形成された電子ビーム通過孔の開口径以上に形成されていることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の画像表示装置。 The opening diameter of each electron beam passage hole provided in the first spacer support plate is formed to be larger than the opening diameter of the electron beam passage hole formed in the second spacer support plate. The image display device according to any one of 1 to 8.