JP2000182543A

JP2000182543A - 平面型表示装置

Info

Publication number: JP2000182543A
Application number: JP36125798A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kikuchi; 一夫菊地; Hiroshi Hosokawa; 弘細川
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2000-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】平面型表示装置において、スペーサの強度を
高め且つ自立配置を可能にすると共に、スペーサに影響
されることなく表示画面の安定化、画質の向上を図る。【解決手段】第１及び第２の基板がスペーサ２３を介
して所要の間隔を保持して対向され、第１及び第２の基
板１及び２の周辺部が気密的に封止されて第１及び第２
の基板１及び２間に気密的偏平空間が形成され、第１の
基板１側に電子放出部が配置され、第２の基板２側に蛍
光面が形成され、電子放出部から取り出された電子が加
速されて蛍光面に照射されて蛍光面を励起発光して表示
を行なう平面型表示装置２５であって、スペーサ２３が
少なくとも交叉する薄板状の２面を有して形成され、ス
ペーサの表面の抵抗が１０⁹〜１０¹²Ω／□とされる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界電子放出現象
を利用した平面型表示装置に関わる。

【０００２】

【従来の技術】従来の電界電子放出現象を利用した平面
型表示装置１５は、例えば図９にその一部を断面とする
斜視図に示すように、夫々例えばガラス基板によって構
成される第１及び第２の基板１及び２が、補強用のスペ
ーサ３を介して、互に所要の間隔を保持して対向され、
これら相対向する基板１及び２の周辺部がセラミック等
の絶縁性の外周枠１４を介して例えばガラスフリットに
て気密的に封着されて、両基板１及び２間に、気密的偏
平空間が形成され、第１の基板１側に電子放出部４が配
置され、第２の基板２側に蛍光面５が形成されて成る。

【０００３】第１の基板１上には、夫々例えばストライ
プ状の複数の第１及び第２の電極１１及び１２が、互い
に交叉する方向に平行配列され、互いの交叉部が絶縁層
７を介して電気的に絶縁されて形成される。

【０００４】そして、例えばこれら第１及び第２の電極
１１及び１２の交叉部に対応して、夫々電子放出部４が
構成される。これら電子放出部４は、冷陰極構成を有
し、図１１Ａ，Ｂにその要部の一部を断面とする斜視図
及びその要部の断面図を示すように、第１及び第２の電
極１１及び１２の交叉部に、絶縁層７と上層の第２の電
極１２とを貫通する透孔８が形成され、これら透孔８内
において、下層の第１の電極１１上に、例えば円錐状の
いわゆるスピント型の電界放出型のカソード９が配置さ
れて成る。この場合、１画素に当たり、複数個のカソー
ド９が配置される。

【０００５】第２の基板２側の蛍光面５上には、薄膜導
電層によるメタルバック層６が形成され、このメタルバ
ック層６に、高電圧の加速電圧の例えば５ＫＶが供給さ
れる。

【０００６】そして、第１及び第２の電極１１及び１２
の選択された電極間に所要の電圧が印加されることによ
って、この交叉部に配置された電子放出部４の各カソー
ド９から電子を取り出し、これを上述の加速電圧によっ
て加速させてメタルバック層６を突き抜けて蛍光面５に
衝撃させて、この部分を励起発光させて、目的とする発
光表示例えば画像表示を行なう。

【０００７】このような平面型表示装置１５において
は、上述した第１及び第２の基板１及び２間に形成され
る気密的偏平空間内は、高真空度に保持されるものであ
り、第１及び第２の基板１及び２には、ほぼ大気圧が掛
かる。そこで、この大気圧に対して基板１及び２が耐圧
を有することができるように、例えば断面形状が長方形
又は円形、つまり薄板や柱状の補強用のスペーサを介在
させるか、さらには、図１０に示すように夫々長い長方
形薄板よりなる複数の補強用のスペーサ３を、その板面
方向が基板１及び２の板面方向と直交するように平行配
列して介在させる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述の平面
型表示装置１５において、そのスペーサ３を薄板や柱状
で構成するときは、形成方法が簡単になるも、基板１及
び２間に配置するときに、自立が困難となり、また、荷
重を加えると座屈し、強度が得られない等、平面型表示
装置の製造、組立てが難しい。

【０００９】また、図１０に示すような長い薄板状のス
ペーサ３を利用する場合には、画面上に黒い線として見
え、画質を落としてしまう。長い薄板状のスペーサ３
は、これを第１及び第２の基板１及び２間に配置する場
合、長手方向に所要の張力をかけて配置されるが、基板
１及び２と同等の膨張率でないと、偏平空間内の真空排
気前に行なう焼成工程中において、熱膨張して切断等の
損傷を受けたり、或いは蛍光面等に接触して蛍光面等を
傷付けてしまう等の問題があった。また、長い薄板状の
スペーサ３により、平面型表示装置内部が区分されるの
で、内部の真空度に若干の違いが生じて、画面上で上下
の輝度に差が生じてしまう。

【００１０】一方、この補強用のスペーサ３は、両基板
１及び２に夫々配置された電極間の絶縁のために絶縁
体、例えばアルミナ等のセラミックによって構成する
と、電子放出部４から放射され、加速された高いエネル
ギーを有する電子の一部が、スペーサ３に衝突し、２次
電子を放出することによって、スペーサ３の表面が正に
不安定に帯電し、これによって、蛍光面５に向かうべき
電子の通路に不安定な電界を与え、これによって、電子
軌道、特にスペーサ近傍の電子軌道に影響を与えること
になり、画像ずれや、色ずれを生じ、画質の低下を来
す。

【００１１】本発明は、上述の点に鑑み、スペーサの強
度を高めると共に、自立を可能にし、また、スペーサに
影響されることなく画質の向上を図った平面型表示装置
を提供するものである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明に係る平面型表示
装置は、第１及び第２の基板がスペーサを介して所要の
間隔を保持して対向され、これら第１及び第２の基板の
対向部の周辺部が気密的に封止されてこれら第１及び第
２の基板間に気密的偏平空間が形成され、第１の基板側
に電子放出部が配置され、第２の基板側に蛍光面が形成
され、電子放出部から取り出された電子が、加速されて
蛍光面に照射され、この蛍光面を励起発光して表示を行
なうようにした平面型表示装置であって、そのスペーサ
が少なくとも交叉する薄板状の２面を有して形成された
構成とする。

【００１３】本発明の構成においては、スペーサが少な
くとも交叉する薄板状の２面を有して形成されるので、
スペーサ自体の強度が増し、また、スペーサを基板上に
自立して配置することが可能になる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図面を参照
して説明するが、本発明は、この形態に限られるもので
はない。

【００１５】図１は、本実施の形態に係る電界電子放出
現象を利用した平面型表示装置の要部の一部を断面とし
た斜視図を示し、図２はその要部の断面図を示す。

【００１６】本実施の形態に係る平面型表示装置２５
は、夫々例えばガラス基板によって構成される第１及び
第２の基板１及び２が、所要の高さを有する補強用のス
ペーサ２３を介して、互いに所要の間隔を保持して対向
され、これら相対向する基板１及び２の周辺部がセラミ
ック等の絶縁性の外周枠１４を介して例えばガラスフリ
ット（図示せず）にて気密的に封着されて、両基板１及
び２間に気密的偏平空間が形成され、第１の基板１側に
電子放出部４が配置され、第２の基板２側に蛍光面５が
形成されて成る。

【００１７】第１の基板１上には、夫々例えばストライ
プ状の複数の第１及び第２の電極１１及び１２が、互い
に交叉する方向に平行配列され、互いの交叉部が絶縁層
７を介し電気的に絶縁されて形成される。この第２の電
極１２は、いわゆる電子の引出し電極となる。

【００１８】そして、例えばこれら第１及び第２の電極
１１及び１２の各交叉部に対応して、夫々冷陰極構成を
有する電子放出部４が構成される。これら電子放出部４
は、例えば良く知られている各電子放出素子によって構
成される。例えば導電薄膜に通電がなされて形成された
表面伝導型放出素子構成とするか、あるいは前述の図１
１Ａ，Ｂで説明した例えば円錐状の尖鋭形状としたいわ
ゆるスピント型の電界放出型素子（即ちカソード９）構
成とするか、あるいは金属／絶縁層／金属構成によるい
わゆるＭＩＭ型の電子放出素子構成とすることができ
る。なお、前述の図１１Ａに示すように１画素当たり、
複数個の電子放出素子（カソード）９を配置するを可と
する。

【００１９】第２の基板２側の蛍光面５は、例えばカラ
ー表示による平面型表示装置を構成する場合には、例え
ば赤，緑及び青の各蛍光体Ｒ，Ｇ及びＢが、所定の配列
順序をもって形成され、例えばこれら蛍光体Ｒ，Ｇ，Ｂ
間に光吸収層によるいわゆるブラックマトリックス１０
が形成される。

【００２０】このカラー蛍光面５は、例えば図３に示す
ように、矩形状の蛍光体Ｒ，Ｇ及びＢを１組として、複
数組の蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）がマトリックス状に配列さ
れ、各組及び各色蛍光体Ｒ，Ｇ，Ｂ間にブラックマトリ
ックス１０が形成された構成を有する。蛍光面５上に
は、加速電極の機能を併せもつ薄膜導電層によるメタル
バック層６が形成され、このメタルバック層６に、加速
電源２６を通じて高電圧の加速電圧の例えば５ＫＶが供
給される。

【００２１】そして、第１及び第２の基板１及び２間
に、両基板１及び２間の間隔を所定の間隔に保持した状
態で、両基板１及び２間の気密的空間を、外圧（大気
圧）に抗して保持する補強用の複数のスペーサ２３を所
要の間隔に植立させる。

【００２２】このスペーサ２３は、少なくとも交叉する
薄板状の２面を有して構成される。即ち、スペーサ２３
は、例えば図４に示すように、４枚の薄板が直交して横
断面を十字型となす構造（いわゆる薄板状の４面を有す
る構造）に形成され、図５に示すように、スペーサ２３
の板面が第１及び第２の基板１及び２の板面と直交する
ように配置する構成とすることができる。

【００２３】これら横断面が十字型のスペーサ２３は、
単体で自立でき、図３に示すように、蛍光面５の蛍光体
Ｒ，Ｇ，Ｂの間にある発光しない部分、即ちブラックマ
トリックス１０に重なるように配置する。これにより、
発光を妨げることがない。また、スペーサ２３は、所要
の間隔、例えば５ｍｍ間隔で配置することができる。

【００２４】この横断面が十字型のスペーサ２３は、絶
縁材料で形成することができる。例えば、フォトエッチ
ング可能な感光性ガラスを利用して形成できる。具体的
には、必要な厚板状の感光性ガラスを用意し、この感光
性ガラス表面に微細な十字型のマスクパターンを形成し
た後、露光し、エッチングすることにより、所要の十字
型断面形状を有するスペーサ２３が得られる。その他、
スペーサ１３は、高分子材料を射出成型したり、ビーズ
ブラスト等の物理的な方法で形成することができる。

【００２５】なお、感光性ガラスとは、ガラス自体をあ
る程度結晶化しやすい組成にしておき、金属、例えばリ
チウムのコロイドを結晶成長の出発点として、紫外線で
露光された部分にだけ１ケイ酸リチウムの微結晶を析出
させることができ、この部分の希フッ酸に対する溶解速
度が透明なガラス部分に比べて約６０倍も大きくなる特
徴を有する。この性質を利用してフォトエッチングによ
りガラス板に機械加工では困難な形状の切断、穴、溝等
の加工が可能となる。板厚と最小加工穴径の比は、１０
乃至２０にも及ぶといわれている。この感光性ガラス
は、いわゆるポジ型の性質を有する感光性ガラスであ
る。さらに、この感光性ガラスは全面露光して、一ケイ
酸リチウム結晶が析出する温度より高温で加熱すると、
ガラス全体に二ケイ酸リチウムの細かい結晶が析出し、
強度がガラスの３倍にもなる。またガラス板を重ねて加
熱すれば結晶化と同時に融着（いわゆる自己融着）でき
るので、複雑な形状のトンネルや多層構造も作ることが
できる特徴も有する（文献：ガラスあれこれ／ＨＯＹＡ
編／東洋経済新報社、参照）。

【００２６】このスペーサ２３は、その表面の抵抗値が
１０⁹〜１０¹²Ω／□となるように構成することができ
る。例えば、このスペーサ２３は、図２に示すように絶
縁性のスペーサ本体２３１の表面に抵抗値が１０⁹〜１
０¹²Ω／□の高抵抗被膜２３２が形成された構成とする
ことができる。この高抵抗被膜２３２の形成方法は、例
えばスパッタ等の方法により金属あるいは金属酸化膜を
形成した後、炉等で酸化させる。使用する金属として
は、例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ｔｉ等がある。また、高抵抗
被膜２３２は、例えば湿式のコーティングで形成するこ
とも可能である。

【００２７】また、このスペーサ２３は、図６に示すよ
うに、表面の抵抗値が１０⁹〜１０ ¹²Ω／□となるよう
に、それ自体高抵抗材料で形成することもできる。

【００２８】そして、スペーサ２３の両端面には、例え
ばＡｌ，Ｃｒ等の導電性被膜２２が形成され、スペーサ
２３を、両基板１及び２間に挟み込んだ状態で、これら
導電性被膜２２が、例えばメタルバック層６及び電子放
出部４を構成する第２の電極１２に電気的に接続するよ
うになされる。

【００２９】導電性被膜２２は、例えばスパッタ等の方
法、あるいは湿式コーティング法で形成することが可能
である。

【００３０】スペーサ２３の形状は、図４の横断面が十
字型に構成する以外、自立可能な種々の形状を採り得
る。すなわち、スペーサ２３としては、例えば図７に示
すように、横断面が互いに直交するＬ字型の構造（いわ
ゆる薄板状の２面を有する構造）に構成することができ
るし、あるいは例えば図８に示すように、横断面が互い
に直交するＨ字型の構造（いわゆる薄板状の３面を有す
る構造）に構成することもできる。

【００３１】図７の横断面Ｌ字型のスペーサ２３は、上
述と同様に、感光性ガラスを利用して露光、エッチング
による形成法、高分子材料の射出成型法、ビーズブラス
ト等の物理的方法等により形成することができ、それ以
外にも、薄板状のガラスを加熱し、折り曲げることによ
り形成することができる。図８の横断面Ｈ字型のスペー
サ２３も、上述と同様に、感光性ガラスを利用して露
光、エッチングによる形成法、高分子材料の射出成型
法、ビーズブラスト等の物理的方法で形成することがで
きる。

【００３２】これら図７及び図８のスペーサ２３におい
て、それ以外の構成、配置は上述の図２〜図６で示すス
ペーサ２３と同様であるので、重複説明を省略する。

【００３３】なお、上例の各スペーサ２３は、その薄板
状の面が直交した構成となっているが、その他、所要の
角度で交叉した構成とすることもできる。

【００３４】本実施の形態に係る平面型表示装置２５に
おいても、第１及び第２の電極１１及び１２の選択され
た電極間に所要の電圧を印加されることによって、この
交叉部に配置された電子放出部４から電子を取り出し、
これを上述の加速電圧によって加速させてメタルバック
層６を突き抜けて蛍光面５に衝撃させて、この部分を励
起発光させて、目的とする発光表示、例えば画像表示を
行なう。

【００３５】なお、第２の電極１２には、制御回路２７
を通して制御電圧が供給されて、選択時には例えば１０
０Ｖ程度が供給される。第１の電極１１には、走査回路
２８を通してカソード電圧が供給され、選択時には例え
ば０Ｖが供給される。

【００３６】本実施の形態に係る平面型表示装置２５に
よれば、スペーサ２３を横断面が例えば十字型、Ｌ字型
又はＨ字型等、少なくとも交叉する薄板状の２面を有す
る構造に形成されることによって、単体で自立すること
ができる。従って、製造、組立工程において、スペーサ
２３を第１及び第２の基板間に自立して配置することに
より、スペーサ２３と基板１，２との熱膨張係数が異な
っていた場合にも、真空排気前の焼成中にスペーサ２３
が熱膨張差で破損したり、蛍光面５を傷つける等の問題
は生じない。また、スペーサ２３自体は、荷重を加えら
れても座屈しにくく、十分な強度を有する。さらに、ス
ペーサ２３の組立工程での作業性も向上する。

【００３７】スペーサ２３の表面に所要の高抵抗（１０
⁹〜１０¹²Ω／□）を有する導電性を付与することによ
って、このスペーサ２３に電子が衝撃し、２次電子が発
生することによる帯電を防止することができる。また、
スペーサ２３の両端面に導電性被膜２２を形成し、これ
をメタルバック層６及び電子放出部４を構成する第２の
電極１２に電気的に接続するようになすことによって、
気密的偏平空間内の電位的不均一を生じにくくすること
ができる。

【００３８】従って、スペーサ２３によって電子の軌道
に影響を与えることがなく、加速された電子は、蛍光面
５の所望の位置に照射し、画像ずれ、色ずれのない画面
が得られ、表示画面の安定化、画質の向上を図ることが
できる。

【００３９】また、スペーサ２３が微細なため、膨張率
に関係なく、ブラックマトリックス１０上に配置でき
る。

【００４０】

【発明の効果】本発明に係る平面型表示装置によれば、
スペーサを少なくとも交叉する薄板状の２面を有するよ
うに形成することによって、スペーサが単体で自立する
ことができ、且つ荷重を受けても座屈することなく、十
分な強度を有することができる。

【００４１】従って、平面型表示装置の製造、組立工程
において、スペーサと第１，第２の基板との膨張率が異
なっていても、焼成中の熱膨張によってスペーサが破損
したり、蛍光面等に接触してこれを傷つけるのを防止す
ることができ、製造作業性の向上、製造歩留りの向上を
図ることができる。

【００４２】スペーサの表面の抵抗を１０⁹〜１０¹²Ω
／□とするときは、このスペーサに電子が衝撃し、２次
電子が発生することによる帯電を防止することができる
ので、この帯電による電界の乱れを回避することがで
き、スペーサ近傍の電子軌道に影響を与えず、表示画面
の安定化、画質の向上を図ることができる。

【００４３】さらに、スペーサと加速電極及び電子放出
部との接触部の面に導電性被膜を形成するときは、気密
的偏平空間内の電位的不均一を生じにくくし、即ち、電
子放出部から加速電極に向かって、電位が均一化に変化
するいわゆる斉一電界とすることができ、電子軌道に影
響を与えず、表示画面の安定化、画質の向上を図ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平面型表示装置の一実施の形態を
示す要部の一部を断面とした斜視図である。

【図２】本発明による平面型表示装置の一実施の形態の
要部の断面図である。

【図３】本発明による平面型表示装置の一実施の形態の
蛍光面とスペーサの配置関係を示す要部の平面図であ
る。

【図４】本発明に係るスペーサの実施の形態を示す構成
図である。

【図５】本発明による平面型表示装置の一実施の形態の
スペーサ配置を示す斜視図である。

【図６】本発明による平面型表示装置の他の実施の形態
の要部の断面図である。

【図７】本発明に係るスペーサの他の実施の形態を示す
構成図である。

【図８】本発明に係るスペーサの他の実施の形態を示す
構成図である。

【図９】従来の平面型表示装置の要部の一部を断面とし
た斜視図である。

【図１０】従来の平面型表示装置のスペーサ配置を示す
斜視図である。

【図１１】Ａ平面型表示装置の電子放出部を示す斜視
図である。Ｂその要部の断面図である。

【符号の説明】

１，２‥‥基板、３，２３‥‥スペーサ、４‥‥電子放
出部、５‥‥蛍光面、６‥‥メタルバック層、１１‥‥
第１の電極、１２‥‥第２の電極、１５，２５‥‥平面
型表示装置、２３１‥‥絶縁性スペーサ本体、２３２‥
‥高抵抗被膜、２２‥‥導電性被膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１及び第２の基板が、スペーサを介し
て所要の間隔を保持して対向され、上記第１及び第２の
基板の対向部の周辺部が気密的に封止されて該第１及び
第２の基板間に気密的偏平空間が形成され、上記第１の
基板側に電子放出部が配置され、上記第２の基板側に蛍
光面が形成され、上記電子放出部から取り出された電子
が、加速されて上記蛍光面に照射されて該蛍光面を励起
発光して表示を行なうようにした平面型表示装置であっ
て、上記スペーサが少なくとも交叉する薄板状の２面を有し
て形成されて成ることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】上記スペーサが絶縁性材料で形成されて
成ることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装
置。
【請求項３】上記スペーサが、フォトエッチング加工
された感光性ガラスにより形成されて成ることを特徴と
する請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項４】上記スペーサの表面の抵抗が１０⁹〜１
０¹²Ω／□とされたことを特徴とする請求項１に記載の
平面型表示装置。
【請求項５】上記スペーサが絶縁性スペーサ本体の表
面に高抵抗被膜を形成した構成を有し、該高抵抗被膜の表面の抵抗が１０⁹〜１０¹²Ω／□とさ
れたことを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装
置。
【請求項６】上記スペーサの上記電子放出部及び上記
蛍光面に加速電位を与えるための加速電極との接触部の
面に、導電性被膜が形成されて成ることを特徴とする請
求項４に記載の平面型表示装置。
【請求項７】上記スペーサの上記電子放出部及び上記
蛍光面に加速電位を与えるための加速電極との接触部の
面に、導電性被膜が形成されて成ることを特徴とする請
求項５に記載の平面型表示装置。