JP2005347200A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 平面型画像表示装置の両基板間に配置されたスペーサの固定強度及び導電特性を確保して両基板の平行度とパネル強度の確保を図り、表示サイズの大型化と高品位表示が可能な長寿命の画像表示装置を提供する。
【解決手段】 両基板１、２間に形成される表示領域１２内に複数のスペーサ４を配置し、このスペーサ４の両端を導電性成分とガラス化成分を含む固定材１１で前記基板に固定し、両基板１、２を平行に保持する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、前面基板と背面基板の間に形成される真空中への電子放出を利用した画像表示装置に係り、特に、両基板の平行度を高度に保持可能な優れた画像表示装置に関する。

高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平板状ディスプレイ（パネルディスプレイ）の要求が高まっている。

その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。又、特に、高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した表示装置として、電子放出型表示装置、又は電界放出型表示装置と呼ばれるものや、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の型式のパネル型表示装置の実用化も図られている。

このようなパネル型の表示装置のうち、上記電界放出型表示装置には、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらにより発案された電子放出構造をもつもの、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造をもつもの、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも呼ばれる）をもつもの、さらにはダイアモンド膜やグラファイト膜、カーボンナノチューブ等による電子放出現象を利用するもの、等々が知られている。

このようなパネル型の表示装置のうち、電界放出型ディスプレイは、内面にアノード電極と蛍光体層を備えた前面基板と、電界放出型のカソードと制御電極である格子電極を形成した背面基板を例えば０．５ｍｍ以上の間隔をもって貼り合わせて気密封着してパネルとし、当該パネルの二枚の基板間の密閉空間を外界の気圧より低圧、あるいは真空としている。

近年、この種の平板状ディスプレイのカソードを構成する電界放出型電子源としてカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を用いることが検討されている。カーボンナノチューブは極めて細い針状の炭素化合物を多数個まとめたカーボンナノチューブ集合体をカソード用電極に固定したものである。

このカーボンナノチューブを有するカソード用電極に電界を印加することで、当該カーボンナノチューブから高効率で高密度の電子を放出させることができ、この電子で蛍光体を励起することで輝度の高い各種の表示装置や画像等を表示できるフラットパネルディスプレイを構成できる。

図１１は特開平１１−３１７１６４号公報（特許文献１）に開示された従来の一例の画像形成装置の断面図である。この画像形成装置は、前面板（前面基板）１と、背面板（背面基板）２と、前記前面板１と背面板２との間にあって周縁を支持する支持枠３と、前記前面板１と背面板２との間に支柱として配置されるスペ−サ４とを有し、前記前面板１とスペ−サ４とをフリットガラス７で接合させ、前記背面板２と前記スペ−サ４との接合部にはフリットガラス８を用い、前記前面板１と支持枠３及び前記背面板２との接合部にはフリットガラス９を用いて接合してパネル（組立て容器）としたもので、各フリットガラス７、８、９は軟化温度が異なる構成となっている。なお、参照符号５は電子放出素子群、６は画像形成部材である。

このように、支柱となるスペ−サ４を配置して、前面板１と背面板２間の間隔を基板全面にわたって均一に保持しようとする構成である。

ここで、前記電子放出素子群５、画像形成部材６は、この例に拘わらず例えば画像形成部材としては、前面基板にアノード電極と蛍光体層を有する構成が、又電子放出素子群としては、背面基板に陰極配線とこの陰極配線と電気的に接続して画素毎に設けた電界放出型電子源及びこの電界放出型電子源に近接し電気的に絶縁して配置された前記画素毎に設けた格子電極を有する構成等が一般的に知られている。

前述した二枚の基板で構成するパネルディスプレイは、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や、メタル−インシュレータ−メタル型電界放出源を有するパネルディスプレイ（ＭＩＭ−ＦＥＤ）でも同様な構成である。以下では、本発明の説明を電界放出型ディスプレイを例として説明するが、ＰＤＰやＭＩＭ−ＦＥＤについても同様に適用できる。更には表面伝導素子を用いたディスプレイについても同様である。

又、この種のパネルディスプレイに関する従来技術としては、前記特許文献１以外に例えば特許文献２には背面板とスペーサとを、ガラスと、Ｓｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１種の金属とを含有する封着用導電性フリットを加熱、焼成してなる封着部材で接合し、熱応力を発生させることなく部材間を接合すると共に導電性を付与できる旨の構成が記載されている。

特開平１１−３１７１６４号公報 特開２００１−３３８５２８号公報

前述した平面型の画像表示装置では、電子源からの電子が制御電極の開孔を通過して陽極の蛍光体に射突し、これを励起、発光させて表示を行う型式で、高輝度、高精細の特性をもつと共に、軽量、省スペースの平板状ディスプレイを可能とする構成である。

ところが、この様な優れた構成にもかかわらず、後述するような解決すべき課題を有している。

前述した特許文献１及び２を含めフラットパネルディスプレイでは、両基板間の表示領域内に配置する間隔保持部材（以下スペ−サという）を、位置ずれや傾きの発生のない状態で保持固定することが難しく、両基板の平行度を保持することが困難で、しかもパネル強度にも問題が有った。

又、スペ−サが損傷すること及び損傷したスペ−サにより電極等に損傷が発生する等の問題も有り、更にはスペ−サの固着工程を付加する事で気密封着部のクラックやリ−ク発生等の恐れも有ってこれらの解決が課題となっている。

スペ−サと両基板の固定は一般に気密封着部材と同じフリットガラスが用いられる。結晶化フリットガラスは長時間の加熱により結晶化が進行し、熱膨張係数等の物性値が変化して衝撃等によりクラックが発生したり、気密封着が損なわれてリ−クが生じたりする恐れが有る。

又、非晶質フリットガラスは再加熱温度により軟化し、軟化により一旦固定されていたスペ−サに位置ずれや傾きが生じ、スペ−サを所望の位置に精度良く保持固定することが難しく、更には基板の撓みの発生等もあって、両基板の平行度を保持することと、パネル強度の確保に問題が有り、更にはスペ−サが損傷する恐れもある等の問題が有った。

一方、特許文献１の如くスペ−サを固定するフリットガラスを軟化温度に差を持たせた複数種類を選択使用する構成では、一般にフリットガラスは種類によって軟化は徐々に発現する性質を持ち、例えば公称値より５０℃程度の低い温度から軟化が始まる等、温度変動は当然の事とされている。

従って、軟化温度差が５０℃以下程度の複数種類を選択使用しても実用上スペ−サを位置ずれや傾きの発生のない状態で保持することが不可能に近く、又軟化温度差をこれ以上広げたものを複数種選択使用することは実用上不可能で、更なる対策が求められている。

又、特許文献２の、ガラスとＳｉ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｓｎ、Ｍｎの群から選ばれる少なくとも１種の金属とを含有する封着用導電性フリットを加熱、焼成してなる封着部材で接合する構成では、導電成分とガラス成分との結合に問題が発生する恐れが有り、導電性確保及びパネル強度の確保の点で更なる改良が求められていた。

本発明は、前述した課題を解決し、スペーサの固定を確実にして両基板の平行度を保持すると共に、パネル強度を確保して、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の優れた画像表示装置を提供することに有る。

上記課題を解決するために、本発明はスペーサを両基板に固定する固定材に、導電性成分とガラス化成分の両成分を含ませて、かつ両成分比を特定した構成とスペーサ配置を特徴とする。

これにより、スペーサの固定を確実にして両基板の平行度及びパネル強度の確保と帯電防止とが同時に可能となる。

請求項１に係る発明によると、スペーサと両基板との接着固定の信頼性を確保でき、両基板間の間隔を支持体と協働して所望の値に保持出来ると共に、パネルの機械的強度の向上が図れ、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の画像表示装置を実現できる。

又、帯電防止が可能となり、これによりパネル内の電位の安定化によるビーム軌道の確保とスパーク発生を防止でき、高品位表示の画像表示装置を実現できる。

請求項２及び３に係る発明によると、低温接着が可能となり、電極類の熱損傷を防止して高品位、高性能の電極類を実現できると共に、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の画像表示装置を実現できる。

又、スペーサと両基板との接着固定の信頼性を確保でき、両基板間の間隔を支持体と協働して所望の値に保持出来ると共に、パネルの機械的強度の向上が図れる。

更に、帯電防止が可能となり、これによりパネル内の電位の安定化によるビーム軌道の確保とスパーク発生を防止でき、高品位表示の画像表示装置を実現できる。

請求項４に係る発明によると、導電性成分とガラス化成分との結合が強固になり、スペーサと両基板との接着固定の信頼性の確保が図れ、更に帯電防止効果が顕著となる。

請求項５に係る発明によると、導電性成分とガラス化成分との結合が強固になり、帯電防止効果が一層確実となると共に、スペーサと両基板との接着固定の信頼性の確保が図れる。

請求項６に係る発明によると、導電性成分とガラス化成分との結合が強固になり、帯電防止効果及びスペーサと両基板との接着固定の信頼性の確保が図れる。又、導電性成分の安定供給と廉価の特徴を備えている。

請求項７に係る発明によると、スペーサと両基板との接着固定の信頼性の確保が図れると共に、パネル内への不要ガス放出を抑制して所望の電子ビーム量の確保とスパーク発生を防止でき、高品位表示の画像表示装置を実現できる。

請求項８に係る発明によると、スペーサ自体の機械的強度の確保が可能となると共に、スペーサと両基板との接着固定の信頼性の確保が図れる。

又、両基板間の間隔を支持体と協働して所望の値に保持出来、パネルの機械的強度の向上が図れ、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の画像表示装置を実現することが出来る。

更に、スペーサ自体の量産が容易で、しかも廉価で入手出来る特徴を備えている。

請求項９乃至１３に係る発明によると、スペーサが支持体と協働して両基板間の間隔を基板全面に亘って所望の値に保持出来ると共に、パネルの機械的強度の向上が図れ、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の画像表示装置を実現することが出来る。

請求項１４乃至１６に係る発明によると、基板の撓みによる表示画像の歪を皆無とすることが出来、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の画像表示装置を実現することが出来る。

請求項１７に係る発明によると、スペーサと基板との接着固定と、支持体と基板との気密封着の両方を、共に信頼性の高い構成とすることが出来、作業性の向上は勿論のこと、表示サイズの大型化と高品位表示が可能で、しかも長寿命の画像表示装置を実現することが出来る。

以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図４は本発明の画像表示装置の一実施例を示し、図１は電界放出型の画像表示装置の一例の前面基板側から見た概略構成の模式的平面図、図２は図１のＡ−Ａ線の模式的断面図、図３は図２の要部拡大断面図、図４は図１の部品の相互位置関係を説明するための模式的平面図である。

図１乃至図４において、参照符号１は前面基板、２は背面基板、３は支持体、４はスペーサ、５は電子放出素子群、５１は陰極配線、５１ａは陰極配線引き出し端子、５２は電子源、５３は格子電極、５３ａは格子電極引出し端子、６は画像形成部材、６１は蛍光体層、６２はメタルバック層、６３はブラックマトリクス（ＢＭ）膜、１０は封着部材、１１は固定材、１２は表示領域である。

図１乃至図４において、前面基板１は透明なガラス板等から構成され、又、背面基板２は前記前面基板１と同様にガラス或はアルミナ等のセラミックスを好適とし、板厚が数ｍｍ、例えば３ｍｍ程度の絶縁基板から構成されている。この両基板１、２間の周縁部に配置された外枠を兼ねた支持体３はガラス板或いはフリットガラスの整形品等から構成され、前記両基板１、２と封着部材１０を介して固定し、両基板１，２間の間隔を所定の寸法、例えば３ｍｍ程度に保持している。

板状のスペ−サ４は薄いアルミナ等のセラミックス板から構成され、前記両基板１、２に挟まれて形成された表示領域１２内に、前記基板面にほぼ垂直で、スペーサ４の長さ方向を前記一方向（Ｘ方向）に一致させて複数枚を所定のピッチ間隔で整列して列とし、この列を前記一方向に交差する他方向（Ｙ方向）に複数列所定のピッチ間隔で並設してあり、かつ隣接する列相互でスペーサ４の長さ方向の中心位置が一方向（Ｘ方向）でずれ、配列パターンが千鳥状を呈する分散配置としている。

すなわち、この実施例では、厚さ：Ｄ、長さ：Ｌ１、高さ：Ｈからなるスペーサ４をその長さ方向を前記一方向（Ｘ方向）に一致させて４枚をピッチ間隔Ｐｘ１で整列した４枚列４４１、４４２及び４４３と、同一のピッチ間隔Ｐｘ１で３枚整列した３枚列４３１及び４３２とを、前記一方向に交差する他方向（Ｙ方向）に交互にピッチ間隔Ｐｙ１で並設配置した構成となっている。

又、４枚列４４１〜４４３では、各列の最外側のスペーサ４ａと支持体３との整列方向の間隔をＷｘ１、３枚列４３１、４３２では最外側のスペーサ４ｂと支持体３との整列方向の間隔をＷｘ２（Ｗｘ２＞Ｗｘ１）とそれぞれ設定し、これらの列の最外側を結ぶ包絡線Ｅが鋸歯状を呈する配置としてあり、更に最外側列４４１及び４４３と支持体３との配列方向の間隔をＷｙ１（Ｗｙ１≒Ｗｘ１）としている。

更に、４枚列４４１〜４４３と隣接する３枚列４３１、４３２とは、スペーサ４の長さ方向の中心が異なる配置となっており、スペーサ４の配列パターンが千鳥状を呈する分散配置としている。

この配置数及び配置位置は、大気圧による応力が配置した各スペーサ４に対して略均等にかかり、基板の撓みや損傷、更にはスペーサの座屈が生じ無いように分散配置し、各スペーサ４の上下端面を両基板１、２に固定材１１を介して固着し、前記支持体３と協働して前記両基板１、２間の間隔を所定の寸法に保持している。

前述した支持体３及びスペーサ４で所定の間隔に保持された両基板１、２の中、背面基板２の内面に配置された電子放出素子群５は陰極配線５１と電子源５２及び格子電極５３等を備えた構成となっている。

この陰極配線５１は、背面基板２の内表面に複数本が一方向（Ｘ方向）に延在し、他方向（Ｙ方向）に並設されている。この陰極配線５１の端部は陰極配線引出し線５１ａとして背面基板２の２辺に分けられて気密封着部の外側に引き出されている。

この陰極配線５１は、例えば蒸着により形成するか、或いは粒径数μｍ、例えば１〜５μｍ程度の導電性の銀粒子に、絶縁性を発現する低融点ガラスを混合した銀ペ−ストを厚膜印刷し、例えば６００℃程度で焼成して形成すること等により設けられている。

又、制御電極５３は前記陰極配線５１の上方に当該陰極配線５１と絶縁されて配置され、この制御電極５３の端部は制御電極引出し線５３ａとして背面基板２の他の一辺で気密封着部の外側に引き出されている。

更に、前記陰極配線５１上に所定のピッチで配置された電子源５２は、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出素子、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも呼ばれる）素子、ダイヤモンド膜やグラファイト膜、あるいはカーボンナノチューブ等から形成されている。この形成方法としては、例えば圧膜印刷され焼成された陰極配線５１表面にカ−ボンナノチュ−ブペ−ストを印刷し、例えば真空中５９０℃で焼成して形成する方法等が利用できる。

この実施例では前記カ−ボンナノチュ−ブペ−ストはシングルウオ−ルカ−ボンナノチュ−ブをエチルセルロ−ス及びテルピネオ−ルに分散させたものを用いた。

ここで、上記ではシングルウオ−ルのカ−ボンナノチュ−ブを用いて説明したが、これらはマルチウオ−ルカ−ボンナノチュ−ブやカ−ボンナノファイバ−でも良く、更にはこれら以外に例えばダイヤモンド、ダイヤモンドライクカ−ボン、黒鉛、無定形カ−ボン等を用いることができ、更に又これらの混合物でも良いことは勿論である。

又、前記前面基板１上に配置された画像形成部材６は、蛍光体層６１とその上に被着されたメタルバック層６２及びブラックマトリクス（ＢＭ）膜６３とを備えており、この構成は従来のカラ−陰極線管蛍光面と略同様である。

このような構成において、陰極配線５１上に配置された電子源５２から出た電子が、１００Ｖ程度のグリット電圧の印加された制御電極５３の電子通過孔で制御を受けてここを通過し、数ＫＶ〜１０数ＫＶの陽極電圧の印加された画像形成部材６に向い、メタルバック層６２（陽極）を通過して蛍光体層６１に射突してこれを発光させ、映視像面に所望の表示を行う構成となっている。

そして、陰極配線５１と制御電極５３との交差部にマトリクス状に単位画素が形成され、このマトリクス配列された画素で上記の表示領域が形成される。一般には、上記単位画素の三個のグループで赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）からなるカラー画素を構成する。

次に、前記封着部材１０は、非晶質のフリットガラス、例えばＰｂＯ：７５〜８０ｗｔ％、Ｂ2Ｏ3：約１０ｗｔ％、その他：１０〜１５ｗｔ％等の組成からなり、前記支持体３の上下端面に配置されてＺ方向に積み重ねられた前記両基板１、２の周縁部を気密封着している。この気密封着により前記支持体３と両基板１、２で囲繞された部分が表示領域１２を構成しており、この表示領域１２の部分は真空に保持されている。

ここで、前記封着部材１０を介して行う気密封着は、例えば窒素雰囲気中で例えば４３０℃程度の温度で行い、その後例えば３５０℃程度で加熱しつつ排気して真空に封止する方法等が利用できる。なお、Ｚ方向は重畳された背面基板２と前面基板１の基板面と直交する方向を示す。

次に、前記スペ−サ４と両基板１、２とを固定する固定材１１は、粒径数μｍ〜数十μｍ、例えば３〜１０μｍ程度の導電性の銀粒子からなる導電性成分と、絶縁性を発現するガラス成分の低融点のフリットガラスを５０ｗｔ％混合した物質から構成され、前記スペ−サ４の上下端面４１と両基板１、２とを固定している。前記低融点のフリットガラスとしては、例えばＳｉＯ２ とＢ２ Ｏ３ 及びＰｂＯを主成分とする組成から構成されている。

この固定材１１は、ガラス成分を１０〜９０ｗｔ％の範囲で用いることが出来、これが１０ｗｔ％未満では接着強度不足が生じ、スペーサの脱落や傾きが発生して両基板１、２を平行に保持することが困難であると共に所望のパネル強度を確保できない問題が有る。更にはスペーサの折損、それに伴う電極の損傷等の欠陥発生の恐れが有る。

又、ガラス成分が１０ｗｔ％未満では、スペーサと基板とを接着する際の接着温度が導電性成分の溶融特性に基づいて設定されるため、電極、特に電子源５２の耐熱性が問題となり、高温接着では電極の損傷、低温接着では接着強度不足が発生する問題が有り、表示装置としては使用に問題がある。

一方、ガラス成分が９０ｗｔ％を超えると、接合部分の電気的抵抗値が高くなり、スペーサ４近辺の電位が不安定となって近傍を通過する電子ビーム相互でビーム量に差が生じ、蛍光面上で明るさ、色調に変動が発生して表示品位が実用に耐えない欠陥がある。
従って、このガラス成分比は１０〜９０ｗｔ％で使用出来、この範囲外では使用が困難であり、又詳細は後述するが、実用的には前記ガラス成分比は２０〜８０ｗｔ％が望ましく、更には５０ｗｔ％程度が電気的及び機械的特性並びに作業性等から一層好ましいものである。

又、前記導電性成分としては、前述した銀の他に、例えばニッケル、金、白金等の群から選ばれた１種若しくはそれらを主成分とする合金が用いられ、これら金属の燒結体を形成する粒子状物質が望ましい。特に銀とニッケルが安定供給及び廉価の点、更には作業性から好適である。

上述のような組成からなる固定材１１をスペーサ４の上下端面と両基板１、２間に配置し、例えばレーザ加熱装置或は赤外線ランプと楕円反射鏡との組み合わせからなる赤外加熱装置等により前記固定材１１を加熱溶融してスペーサ４と両基板１、２とを接着固定する。

この実施例の構成によれば、スペーサと基板との固着の確保及び導電特性の確保が可能で、これにより両基板間の平行度及びパネル強度が確保できる。

又、スペーサの適正配置によりスペーサ自体の損傷の発生を防止すると共に、包絡線Ｅで示す配置パターンにより少ない枚数で所望の保持強度が得られ、結果的に作業性の向上が図れる。

図５は本発明の表示装置の他の実施例のスペーサ配置パターンの例を示す平面図で、前述した図と同一部分或いは同一機能を有する部分には同一記号を付してある。図５において、この実施例２では複数枚のスペーサ４を一方向に整列させた長尺列４５１と、前記スペーサ４及びこのスペーサ４に比べて短尺で長さＬ２のスペーサ１４とを組み合わせた複合列４６１を、前記一方向に交差する他方向に交互に複数列並設し、かつ千鳥状配列する構成としたものである。この短尺スペーサ１４の厚さ及び高さはスペーサ４と同一寸法としてある。

この組み合わせ配置により、表示領域１２全域を略均等に保持できる配置とすると共に、表示領域１２全周に亘ってスペーサ４、１４と支持体３間の間隔Ｗｘ１、Ｗｙ１を略均一としている。すなわち、これら寸法の異なる２種類のスペーサを適宜組み合わせ、長尺スペーサ４が配置出来ない領域には、前記長尺スペーサ４より小形の短尺スペーサ１４を補足的に配置し、スペーサ相互間Ｐｘ１、Ｐｙ１及び最外側スペーサと支持体３との間隔Ｗｘ１、Ｗｙ１を略等間隔に設定し、表示領域１２全域を略均等に保持できる配置としている。

この実施例２では、長尺スペーサ４と、これと寸法の異なる短尺スペーサ１４との複数種のスペーサを組み合わせ配置したことで、基板全域が均等に保持され、大気圧による応力が配置した各長短尺スペーサ４、１４に対して略均等にかかり、基板の撓みや損傷、更にはスペーサの座屈も無く、両基板の平行度及びパネル強度が確保出来、信頼性の高い表示装置を提供できる。

更に、最外側スペーサ４、１４と支持体３との間隔Ｗｘ１、Ｗｙ１を、スペーサ相互間の間隔Ｐｘ１、Ｐｙ１と略同一としたことで、最外側スペーサ４、１４が支持体３と封着部材１０との固着の影響を受け難くなり、表示領域全域で略均等に保持できる。

図６は本発明の表示装置の更に他の実施例のスペーサ配置パターンの例を示す平面図で、前述した図と同一部分或いは同一機能を有する部分には同一記号を付してある。図６において、この実施例３では、複数枚のスペーサ４を一方向に整列させた長尺列４５１と、前記スペーサ４及びこのスペーサ４に比べて短尺で長さＬ３のスペーサ２４を組み合わせ、かつ短尺スペーサ２４の長さ方向を前記一方向に交差する他方向に一致する直交配置した複合列４７１を、前記一方向に交差する他方向に交互に複数列並設し、かつ千鳥状配列する構成としたものである。この短尺スペーサ２４の厚さ及び高さはスペーサ４と同一寸法としてあり、又短尺スペーサ２４と支持体３との間隔Ｗｘ３は、Ｗｘ３＞Ｗｘ１の関係を有している。

この実施例３では、短尺スペーサ２４と長尺スペーサ４を用いることで各スペーサ４、２４にそれぞれ寸法にそった略均等な荷重が掛かり、両基板間の間隔を所定の寸法に保持出来ると共に、基板の撓みや損傷、更にはスペーサの損傷を防止出来る。又、前述した一方向とこれと直交する他方向にも補強効果を持たせる事が出来、Ｗｘ３＞Ｗｘ１の関係を備えることで表示領域全域を均等に保持できる。

次に、図７は本発明の画像表示装置に用いられる固定材中のガラス化成分比率とスペーサの接着強度との関係を説明する図である。図７において、横軸に固定材中のガラス化成分比率（ｗｔ％）を、縦軸にスペーサの平均接着強度（ｇ／スペーサ）をそれぞれ示す。この種の表示装置におけるスペーサの必要接着強度は、組立て時の安全係数を考慮して設定するが、この安全係数はスペーサ重量の１００倍程度以上とすれば一応の接着力は得られることが経験的に知られている。

図７ではスペーサとして厚さ：０．１ｍｍ、長さ：８５ｍｍ、高さ：３ｍｍ、比重：４．１のものを用いたが、この形状寸法のスペーサではこの必要接着強度は約１０ｇ程度以上となる。図７において、ガラス化成分比率が１０％では平均接着強度は約３０（ｇ／スペーサ）となり、３σ値は平均接着強度の１／３程度であるので、これらを考慮して前記ガラス化成分比率が約１０％以上であれば必要とする接着強度が得られ、組立て時のスペーサの脱落は回避可能である。従って、ガラス化成分比率は１０％以上必要である。

更にこの値が２０％を超えると、図７から明らかなように、ガラス化成分比の増加と共に平均接着強度が大となり、５０％では約１３０（ｇ／スペーサ）、９０％では約３５０（ｇ／スペーサ）、１００％では特性が急激に変化して約５００（ｇ／スペーサ）となって強固に固定される。

しかしながら、ガラス化成分比１００％では固定材がガラス化成分のみで構成されるために、後述するように抵抗値が高くなり過ぎてスペーサが帯電する問題があり、帯電により電子ビーム軌道を乱す恐れがあることと、基板とスペーサとが強固に固定されて過ぎて再生作業に支障を来す恐れがある。従って、上述の固定材中のガラス成分比は９０％以下が望ましい。

次に、図８は本発明の画像表示装置に用いられる固定材中のガラス成分比率とスペーサの抵抗値との関係を説明する図である。図８において、横軸に固定材中のガラス成分比率（ｗｔ％）を、又、縦軸にスペーサの抵抗値（Ω・ｃｍ）をそれぞれ示す。

図８から明らかなように、ガラス化成分比が９０％を超えると固定材がガラス化成分のみに近い構成となるために、抵抗値が１０¹²Ω・ｃｍを超える値となり、このような高低抗で
はスペーサが帯電する問題があり、帯電により電子ビーム軌道を乱す恐れがある。従って、抵抗値から見てガラス化成分は９０ｗｔ％以下に設定する必要がある。

又、前記抵抗値は実用上は１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であることが望ましく、このためには前記ガ
ラス化成分は８０ｗｔ％以下が望ましい。

一方、前記ガラス化成分比が下がると、それに伴い抵抗値も図示のように低下する。
しかし、両基板間の導通は回避しなければならず、このためには前記ガラス化成分比は１０ｗｔ％以上、望ましくは２０ｗｔ％以上が好ましい。

ここで、前記スペーサは、両基板サイズ、画素数、基板の撓み量、作業性等を考慮して素材、個別寸法、配置数及び配置パターン等が決定される。このため、前述した図７で用いたスペーサの各寸法の内、作業性の点からは長さを数倍から十数倍とする仕様も可能であるが、厚さ及び高さは表示装置の構成から推定しても数倍以内に設定される可能性が高く、従って前述のガラス化成分比は前述の実施例に限定されないことは明らかである。

次に、図９及び図１０は本発明の画像表示装置に用いられるスペーサの配置間隔と基板の撓み量との関係を説明する図で、図９は前記一方向の整列方向（Ｘ方向）のスペーサのピッチ間隔（Ｐｘ１）と撓み量を、又図１０は前記一方向に交差する他方向（Ｙ方向）のスペーサのピッチ間隔（Ｐｙ１）と撓み量との関係を示す図である。

ここで、図９、図１０では、スペーサとしてセラミックス板の厚さ：０．１ｍｍ、高さ：３ｍｍ、長さ：８５ｍｍ仕様のものを用い、又、両基板は厚さ：２．８ｍｍ、５インチサイズの高歪点ガラス板をそれぞれ用い、更に固定材はガラス化成分５０ｗｔ％の銀ペーストを用いた。

先ず、図９において、横軸は前述の整列方向（Ｘ方向）のスペーサのピッチ間隔Ｐｘ１と、列の最外側のスペーサ４と支持体３との整列方向の間隔Ｗｘ１を、又、縦軸は撓み量をそれぞれ示し、更に点線Ｂ１は基板中央部の撓み量、実線Ｂ２は基板端部の撓み量をそれぞれ示している。

図９において、スペーサのピッチ間隔Ｐｘ１が２０ｍｍでは中央部分の撓み量は１０μｍ程度、これが５０ｍｍとなると４０μｍ程度まで大きくなる。一般に、基板の撓み量が大きくなると、表示の際に画面の映り込みが生じ表示品位が損なわれる問題が発生する。これを解決して表示品位を確保するためには前記基板の撓み量は最大でも４０μｍ程度が限度となる。従って、前記ピッチ間隔Ｐｘ１は５０ｍｍ以下（０は含まず。以下同じ）が望ましい。

一方、実線Ｂ２で示す基板端面の撓み量は、前記ピッチ間隔Ｐｘ１の値に拘わらず、前記整列方向の間隔Ｗｘ１が６０ｍｍを超えると撓み量が６０μｍを超えることとなり画面の映り込みが発生する。 従って、前記端面の整列方向の間隔Ｗｘ１を中央部分のピッチ間隔Ｐｘ１と同様に５０ｍｍ以下に設定すれば撓み量を所定の範囲内に抑えることが可能となる。

次に、図１０において、横軸は前述の並列方向（Ｙ方向）のスペーサのピッチ間隔Ｐｙ１と、最外列のスペーサ４と支持体３との前記並列方向の間隔Ｗｙ１を、又、縦軸は撓み量をそれぞれ示し、更に□印は計算値、○印は実測値をそれぞれ示している。図１０において、スペーサのピッチ間隔Ｐｙ１及び並列方向の間隔Ｗｙ１は５５ｍｍ以下程度であれば撓み量も殆ど４０μｍ以下となり、映り込みの発生は略回避できが、更にこれが５０ｍｍ以下となれば一層確実に回避できる。従って、前記ピッチ間隔Ｐｙ１と端面の並列方向の間隔Ｗｙ１を同様に５０ｍｍ以下に設定すれば確実に映り込みを回避できる。

なお、本発明は、上述した実施例に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。

このように、スペーサの固定材の組成を特定し、配置パターンを考慮することで両基板の平行度とパネル強度及び導電特性を確保でき、表示サイズの大型化と高品位表示が可能な、しかも長寿命の画像表示装置を提供できる。

本発明の画像表示装置の一実施例を示す模式平面図である。 図１のＡ−Ａ線の模式断面図である。 図２の要部を拡大して示す模式断面図である。 図１の部品相互の位置関係を説明するための模式平面図である。 本発明の画像表示装置の他の実施例のスペーサ配置パターンの例を示す模式平面図である。 本発明の画像表示装置の更に他の実施例のスペーサ配置パターンの例を示す模式平面図である。 本発明の画像表示装置に用いられる固定材中のガラス化成分比率とスペーサの接着強度との関係を説明する図である。 本発明の画像表示装置に用いられる固定材中のガラス成分比率とスペーサの抵抗値との関係を説明する図である。 本発明の画像表示装置に用いられるスペーサの配置間隔と基板の撓み量との関係を説明する図である。 本発明の画像表示装置に用いられるスペーサの配置間隔と基板の撓み量との関係を説明する図である。 従来の画像表示装置を説明するための模式断面図である。

符号の説明

１ 前面基板
２ 背面基板
３ 支持体
４、１４、２４ 間隔保持部材
５ 電子放出素子群
６ 画像形成部材
１０ 封着部材
１１ 固定材
１２ 表示領域
５１ 陰極配線
５１ａ 陰極配線引出し線
５２ 電子源
５３ 制御電極
５３ａ 制御電極引出し線
６１ 蛍光面
６２ メタルバック（陽極）
６３ ＢＭ膜。

Claims (17)

1. 陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
   複数の電子源を内面に有して前記前面基板と所定の間隔をもって対向する背面基板と、
   前記前面基板と前記背面基板間に形成される表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する支持体と、
   前記表示領域内で前記前面基板と背面基板間に介挿されてこれら両基板にそれぞれ固定材を介して固定された複数の間隔保持部材と、
   前記支持体と前記前面基板の間及び該支持体と前記背面基板の間をそれぞれ封着部材を介して気密封着してなる表示装置であって、
   前記間隔保持部材を導電性成分とガラス化成分を含む固定材を介して固定し、かつ前記固定材のガラス化成分の比率を１０〜９０ｗｔ％としたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記固定材のガラス化成分の比率を２０〜８０ｗｔ％としたことを特徴とする前記請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記固定材のガラス化成分の比率を５０ｗｔ％としたことを特徴とする前記請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記固定材の導電性成分は燒結性の金属粒子としたことを特徴とする前記請求項１乃至３の何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記固定材の導電性成分は銀、金、ニッケル、白金の群から選ばれた何れか１種若しくはそれらを主成分とする合金からなることを特徴とする前記請求項１乃至４の何れかに記載の画像表示装置。
6. 前記固定材の導電性成分は銀又はニッケルの何れか１種若しくはそれらを主成分とする合金からなることを特徴とする前記請求項１乃至５の何れかに記載の画像表示装置。
7. 前記ガラス化成分はフリットガラスであることを特徴とする前記請求項１乃至６の何れかに記載の画像表示装置。
8. 前記間隔保持部材は板状のセラミックス部材からなることを特徴とする前記請求項１乃至７の何れかに記載の画像表示装置。
9. 前記間隔保持部材の複数個を一方向に所定のピッチで整列し、かつ前記一方向に交差する他方向に複数列配置してなることを特徴とする前記請求項１乃至８の何れかに記載の画像表示装置。
10. 複数列配置された前記間隔保持部材は、隣接する列相互で間隔保持部材の中心が前記一方向でずれを有する千鳥状に配置されていることを特徴とする前記請求項１乃至９の何れかに記載の画像表示装置。
11. 前記列を構成する複数個の前記間隔保持部材は、前記一方向の寸法が同一であることを特徴とする前記請求項１乃至１０の何れかに記載の画像表示装置。
12. 前記列を構成する複数個の前記間隔保持部材は、前記一方向の寸法が異なることを特徴とする前記請求項１乃至１０の何れかに記載の画像表示装置。
13. 前記整列された複数個の間隔保持部材の一部が前記一方向に交差する他方向に長辺を持つ配列としたことを特徴とする前記請求項１乃至１２の何れかに記載の画像表示装置。
14. 前記間隔保持部材が複数列に配置され、かつ列相互の間隔が５０ｍｍ以下であることを特徴とする前記請求項１乃至１３の何れかに記載の画像表示装置。
15. 前記整列した複数個の間隔保持部材相互の間隔が５０ｍｍ以下であることを特徴とする前記請求項１乃至１４の何れかに記載の画像表示装置。
16. 前記列の最外側の間隔保持部材と前記支持体間の間隔が隣接する列相互で異なることを特徴とする前記請求項１乃至１５の何れかに記載の画像表示装置。
17. 前記封着部材が非晶質フリットガラスからなることを特徴とする前記請求項１乃至１６の何れかに記載の画像表示装置。
    
    

Images