JP2005310489A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、真空外囲器をシールする封着材が内側にはみ出すことを防止でき、信頼性の高い封着を実現できる表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ＳＥＤは、背面基板１２の周縁部に矩形枠状の側壁１４を接合した後、側壁１４の上面に充填したインジウム層２０ａを介して前面基板を接合することにより構成される。インジウム層２０ａを側壁１４の上面１４ａの架空の中心線１４ｂを基準にして外側にずれた位置に充填することで、前面基板の封着時に溶融したインジウムが真空外囲器の内側に流れることを防止する。
【選択図】 図５

Description

この発明は、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有し、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する表示装置に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

ＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。

前面基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。

前面基板と背面基板の間には板状のグリッドが配設されている。このグリッドには、電子放出素子に対して整列した位置関係で多数のビーム通過孔が形成されているとともに、前面基板および背面基板の内面に当接することで基板間の隙間を維持するための複数の柱状のスペーサが設けられている。

このＳＥＤを動作させる場合、基板間に１０［ｋＶ］程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、グリッドの対応するビーム通過孔を通って対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている。

前面基板および背面基板を封着して真空外囲器を構成する場合、例えば、周縁部に側壁を予め接合した背面基板、グリッド、および前面基板を真空チャンバ内に配置し、端面に封着材が充填された側壁の上に前面基板を位置合わせして重ねる。この後、封着材を溶融させて側壁と前面基板周縁部を接合する。例えば、従来、低融点金属からなる封着材に通電して溶融させる封着方法が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

しかし、この種の封着方法では、封着の信頼性を高めるため、封着材を多めに充填するのが一般的であり、通電されて加熱溶融された封着材が側壁と前面基板との間の封着面からはみ出して不具合を生じる問題がある。特に、溶融した封着材が真空外囲器の内側にはみ出して前面基板や背面基板に付着すると、前面基板の内面に形成された蛍光体層に不具合を生じたり、背面基板の内面に形成された配線がショートしたりするといった重大な問題を生じる。
特開２００２−３１９３４６号公報（要約書、図８）

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、真空外囲器をシールする封着材が内側にはみ出すことを防止でき、信頼性の高い封着を実現できる表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した枠状の側壁と、を有する真空外囲器を備え、上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方と上記側壁とを封着する封着材の少なくとも半量以上が、上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方と上記側壁との間の環状の封着面の中心線より外側にずれた位置に該封着面に沿って連続して充填されていることを特徴とする。

上記発明によると、封着面の外側にずらして封着材を充填したため、封着材が溶融したとき、真空外囲器の内側に封着材がはみ出すことを防止でき、信頼性の高い封着を実現できる。

また、本発明の表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した枠状の側壁と、を有する真空外囲器を備え、上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方と対向する上記側壁の端面は、溶融した封着材を真空外囲器の外側に導くように、外側に向けて対向する基板から離れる方向に傾斜していることを特徴とする。

上記発明によると、側壁の端面を外側に向けて対向する基板から離間する方向に傾斜させたため、溶融した封着材を傾斜に沿って真空外囲器の外側に流すことができ、封着材が内側にはみ出すことを防止できる。

この発明の表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、真空外囲器をシールする封着材が内側にはみ出すことを防止でき、信頼性の高い封着を実現できる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。始めに、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤについて説明する。

図１ないし図３に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１０および背面基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。そして、前面基板１０および背面基板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、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１５を構成している。

前面基板１０の内面には画像表示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、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７が形成されている。

背面基板１２の内面には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層を励起発光させるための電子を放出する電子放出源として、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。また、背面基板１２の内面上には、各電子放出素子１８に駆動電圧を与えるための多数本の配線２１がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引き出されている。

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、前面基板１０の周縁部および背面基板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。本実施の形態では、背面基板１２と側壁１４をフリットガラスを用いて接合し、前面基板１０と側壁１４をインジウムを用いて接合した。もし、配線２１のある背面基板１２と側壁１４を低融点金属で封着する場合は、配線２１と封着材２０の電気ショートを避けるため、中間層として絶縁層を設けている。

図２ないし図４に示すように、ＳＥＤ１は、前面基板１０と背面基板１２の間に配設されたスペーサ構体２２を備えている。本実施の形態において、スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなるグリッド２４と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ３０と、で構成されている。

グリッド２４は、前面基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび背面基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。そして、グリッド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通過させる。

グリッド２４の第１表面２４ａ上には、隣接する電子ビーム通過孔２６間に位置して第１スペーサ３０ａが一体的に立設されている。第１スペーサ３０ａの延出端は、メタルバック１７、および蛍光体スクリーン１６の遮光層１１を介して前面基板１０の内面に当接している。また、グリッド２４の第２表面２４ｂ上には、隣接する電子ビーム通過孔２６間に位置して第２スペーサ３０ｂが一体的に立設されている。第２スペーサ３０ｂの延出端は、背面基板１２の内面上に設けられた配線２１上に当接している。

上記のように構成されたスペーサ構体２２は、前面基板１０および背面基板１２間に配設され、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂを前面基板１０および背面基板１２の内面にそれぞれ当接せしめることにより、これらの基板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。

また、ＳＥＤ１は、グリッド２４および前面基板１０のメタルバック１７に電圧を印加する図示しない電圧供給部を備え、例えば、グリッド２４に１２ｋＶ、メタルバック１７に１０ｋＶの電圧が印加される。

そして、上記ＳＥＤ１において、画像を表示する場合、配線２１を介して電子放出素子１８の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１８の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、グリッド２４の電子ビーム通過孔２６を通った後、蛍光体スクリーン１６に衝突する。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。

上記構造のＳＥＤ１を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７の設けられた前面基板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が接合された背面基板１２と、を用意しておく。また、グリッド２４に多数のスペーサ３０ａ、３０ｂを設けたスペーサ構体２２を用意しておく。

そして、スペーサ構体２２を背面基板１２上に位置決め配置する。この状態で、前面基板１０、背面基板１２、およびスペーサ構体２２を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁１４を介して前面基板１０を背面基板１２に接合する。これにより、スペーサ構体２２を備えたＳＥＤ１が製造される。

より詳細には、図５に示すように、前面基板１０の周縁部に対向する側壁１４の上面１４ａ（端面）に予め銀ペーストなどの下地層（図示せず）を塗布し、その上にインジウム層２０ａを充填しておく。また、前面基板１０の内面の対応する位置にも下地層を介してインジウム層を充填しておく。そして、側壁１４の上面１４ａに前面基板１０の周縁部を位置合わせして接合させ、電極４１、４２、４３、４４を介してインジウム層２０ａに通電して溶融させる。これにより、前面基板１０が側壁１４の上面１４ａに封着される。なお、側壁１４の上面１４ａと前面基板１０の内面を接合する接合面は、本発明の封着面として機能する。

このとき、本実施の形態では、溶融したインジウムが真空外囲器１５の内側にはみ出すことを防止する目的で、側壁１４の上面１４ａの外側にずれた位置にインジウム層２０ａを充填するようにした。具体的には、図５に示すように、側壁１４の上面１４ａの架空の中心線１４ｂ（図中破線で示す）を基準として、インジウム層２０ａが少なくとも背面基板１２の縁部に近づく位置に充填した。より具体的には、インジウムの少なくとも半量を中心線１４ｂより外側に充填した。

これにより、側壁１４の上面１４ａに前面基板１０を接合してインジウム層２０ａを溶融したとき、溶融したインジウムが真空外囲器１５の内側に流れるより先に外側に流れるようになる。一旦インジウムが外側に流れ始めると、溶融した全てのインジウムが側壁１４の外側に引かれるため、真空外囲器１５の内側にインジウムが流れることを確実に防止できる。反面、溶融したインジウムが真空外囲器１５の内側に流れてしまうと、背面基板１２の内面にインジウムが付着して配線ショートなどの不具合を生じる。

他の実施の形態として、溶融したインジウムが真空外囲器１５の内側に流れることをより確実に防止するため、例えば、図６に示すように、側壁１４の上面１４ａに傾斜１４ｃを付けても良い。この場合、傾斜１４ｃは、真空外囲器１５の外側に向けて接合相手となる前面基板１０から離間する方向に傾斜している。これにより、溶融したインジウムが外側により流れ易くなる。なお、この場合においても、インジウムを真空外囲器１５の外側にずらした位置に充填することが好ましい。

図７には、真空外囲器１５の外側に流れたインジウムを受ける受け部材５０を示してある。
受け部材５０は、例えば、絶縁性のバネ部材により形成されており、背面基板１２の縁部の略全周に亘って設けられている。受け部材５０は、側壁１４の外周面に先端を当接させて背面基板１２の上面をカバーする位置に取り付けられている。なお、受け部材５０は、クリップ状に形成されており、背面基板１２の縁部に対して脱着自在に取り付けられている。この受け部材５０は、溶融したインジウムのうち封着面から外側にはみだしたインジウムを受け、側壁１４と前面基板１０が封着された後、背面基板１２の縁部から取り外される。これにより、はみだしたインジウムを除去することができる。

図８には、封着面の外側にインジウムがはみ出すことを防止するためのストッパ６０を示してある。
ストッパ６０は、例えば、絶縁性のバネ部材により形成されており、背面基板１２の縁部の略全周に亘って設けられている。ストッパ６０は、側壁１４の外周面、前面基板１０の内面、および背面基板１２の内面に先端を密着させて当接させ、インジウムが背面基板１２の内面に流れ落ちないようにシールする。なお、ストッパ６０は、クリップ状に形成されており、背面基板１２の縁部に対して脱着自在に取り付けられている。つまり、このストッパ６０は、封着完了後、背面基板１２から取り外すことができる。

図９には、前面基板１０および背面基板１２の周縁部を補強するための補強部材７０を示してある。
補強部材７０は、例えば、絶縁性の枠部材により形成されており、前面基板１０よおび背面基板１２の縁部の全周に亘って側壁１４の外周面に接設されている。この補強部材７０は、前面基板１０の内面および背面基板１２の内面に当接する上端７１および下端７２を有し、側壁１４の上面１４ａに傾斜１４ｃを設けたことに起因した基板のたわみを防止するよう機能する。つまり、側壁１４の上面１４ａに傾斜１４ｃを設けることにより、側壁１４の外側近くで前面基板１０との間のギャップが大きくなり、側壁１４と前面基板１０との間の接合状態が不安定となる。このため、枠状の補強部材７０を設けることで、基板周縁部を補強した。なお、この補強部材７０は、その構造上、インジウムのシール部材としても機能する。また、この補強部材７０は、ＳＥＤ１にそのまま残される。

以上のように、本実施の形態によると、側壁１４と前面基板１０との間の封着面で溶融したインジウムを真空外囲器１５の外側に積極的に導出するようにしたため、真空外囲器１５の内側にインジウムが流れ込むことを防止でき、配線ショート等の不具合を防止できる。言い換えると、本実施の形態によると、信頼性の高い封着を実現できる。

なお、この発明は、上述した実施の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、上述した実施の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、上述した実施の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良い。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した実施の形態では、前面基板１０および背面基板１２の全周に亘ってその周縁部に、受け部材５０、ストッパ６０、補強部材７０などを取り付けた場合について説明したが、これに限らず、電極４１〜４４が設けられた４つの角部以外の４つの辺部にだけこれら構造物を設けるようにしても良い。また、４つの辺部それぞれに異なる構造物を設けるようにしても良い。

また、上述した実施の形態では、封着材２０ａとしてインジウムを用いた場合を例にとって説明したが、これに限らず、他の低融点金属を封着材として用いても良い。或いは、金属に限らず、他の封着材を用いることも可能である。

さらに、上述した実施の形態では、前面基板１０と側壁１４との間の封着面の構造について説明したが、背面基板１２と側壁１４との間の封着面に本発明の構造を採用しても良い。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す外観斜視図。 図１のＳＥＤを線分II−IIに沿って切断した断面図。 図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。 図１のＳＥＤに組み込まれるスペーサ構体を示す外観斜視図。 背面基板に接合した側壁の上面に封着材を充填した状態を示す概略斜視図。 側壁の上面に傾斜を設けた例を説明するための部分拡大断面図。 側壁の外側に封着材の受け部材を設けた例を説明するための部分拡大断面図。 側壁の外側にストッパを設けた例を説明するための部分拡大断面図。 側壁の外側に補強部材を接設した例を説明するための部分拡大断面図。

符号の説明

１…ＳＥＤ、１０…前面基板、１２…背面基板、１４…側壁、１４ａ…上面、１４ｂ…架空の中心線、１４ｃ…傾斜、１５…真空外囲器、１６…蛍光体スクリーン、１７…メタルバック、１８…電子放出素子、２０ａ…インジウム層、５０…受け部材、６０…ストッパ、７０…補強部材。

Claims (13)

1. 複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した枠状の側壁と、を有する真空外囲器を備え、
   上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方と上記側壁とを封着する封着材の少なくとも半量以上が、上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方と上記側壁との間の環状の封着面の中心線より外側にずれた位置に該封着面に沿って連続して充填されていることを特徴とする表示装置。
2. 上記側壁の外側に設けられ、上記封着面の外側にはみだす封着材を受ける受け部材をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 上記受け部材は、上記前面基板または背面基板の縁部に脱着自在に取り付けられていることを特徴とする請求項２に記載の表示装置。
4. 上記封着材が上記封着面より外側にはみだすことを防止するストッパをさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 上記ストッパは、上記前面基板または背面基板の縁部に脱着自在に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
6. 上記封着材は、通電により溶融する低融点金属であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のうちいずれか１項に記載の表示装置。
7. 複数の蛍光体層を有する前面基板と、上記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を封着した枠状の側壁と、を有する真空外囲器を備え、
   上記前面基板および背面基板のうち少なくとも一方と対向する上記側壁の端面は、溶融した封着材を真空外囲器の外側に導くように、外側に向けて対向する基板から離れる方向に傾斜していることを特徴とする表示装置。
8. 上記側壁の外側に密接して設けられ、上記前面基板および背面基板間に当接することで、上記前面基板および背面基板を補強する補強部材をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 上記側壁の外側に設けられ、上記側壁の端面の傾斜に沿ってはみだす封着材を受ける受け部材をさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
10. 上記受け部材は、上記前面基板または背面基板の縁部に脱着自在に取り付けられていることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
11. 上記封着材が上記端面の傾斜に沿って上記真空外囲器の外側にはみだすことを防止するストッパをさらに備えていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
12. 上記ストッパは、上記前面基板または背面基板の縁部に脱着自在に取り付けられていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
13. 上記封着材は、通電により溶融する低融点金属であることを特徴とする請求項７乃至請求項１２のうちいずれか１項に記載の表示装置。

Images