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JP2006054143A - 画像表示装置及びその製造方法 - Google Patents

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JP2006054143A JP2004236286A JP2004236286A JP2006054143A JP 2006054143 A JP2006054143 A JP 2006054143A JP 2004236286 A JP2004236286 A JP 2004236286A JP 2004236286 A JP2004236286 A JP 2004236286A JP 2006054143 A JP2006054143 A JP 2006054143A
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  • Manufacture Of Electron Tubes, Discharge Lamp Vessels, Lead-In Wires, And The Like (AREA)

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傾きや脱落を防止して、固定強度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】
メタルバック(陽極)62とBM膜63を有する一方の基板1と他の基板間に形成される表示領域内に複数のスペーサ4を配置し、このスペーサ4を固定材11を介して当該固定材11の溶融による固定13と溶解による固定の複合固定構造で保持する。
【選択図】 図4

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出来ると共に、パネルの機械的強度の確保と表示サイズの大型化並びに高品位表示が可能な長寿命の画像表示装置及びその製造方法に関する。
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、高輝度化が可能な表示装置として、電子源から真空への電子放出を利用した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、さらにはダイヤ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。この種の表示装置を開示したものとして、特許文献1、特許文献2を挙げることができる。
図18は特許文献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(組み立て容器)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、本発明を電界放出型表示装置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には前面基板の蛍光面上のBM上にフリットガラス層―メタルバック層―フリットガラス層の積層接着部を設け、この部分のフリットガラスを溶融してスペーサを固定し、メタルバック層の剥離の防止とスペーサの位置ずれ防止を図る旨の構成が記載されている。
特開平11−317164号公報 特開平8−83579号公報
前述した平面型の表示装置では、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を含め電界放出型画像表示装置等の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。
スぺ−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課題が有った。
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、蛍光面上のBM上にフリットガラス層―メタルバック層―フリットガラス層の積層接着部を設ける構成では、メタルバック層が介在することで上下のフリットガラス層が互いに融着し難く、スペーサ保持の信頼性の確保の点で更なる改良が求められていた。
更に、この特許文献2を含む従来の技術では、スペーサの接着固定時及びその後の製造工程中にスペーサを保持する治具類を必須とし、この事はその治具類の着脱に伴うスペーサ、電極類の損傷の発生、作業効率の低下等解決すべき課題が有った。
本発明の目的は、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及びその製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するために、本発明はスペーサを固定材を介して複合固定構造で基板に固定する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を可能にしたものである。
(1)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、しかも長寿命の表示装置を実現できる。
(2)固定材との溶融固定と溶解固定の組み合わせによりスペーサと基板との接着固定の信頼性を確保でき、電極類の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、しかも長寿命の表示装置を実現できる。
(3)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。
(4)固定材との溶融固定と溶解固定の組み合わせによりスペーサと基板との接着固定の信頼性を確保でき、作業性の向上が図れ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。
(5)固定材との溶融固定と溶解固定の組み合わせによ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る。
(6)固定材に含まれる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。
(7)又、溶融固定と溶解固定の二つの固定構造に分けることが出来、作業性の向上が図れる。更に、導電性成分の安定供給と廉価の特徴を備えている。
(8)請求項9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。
(9)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、しかも長寿命の表示装置を実現することが出来る。
(10)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。
(11)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。
(12)請求項15乃至17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。
(13)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。
(14)固定材との溶融固定と溶解固定とを利用することで作業効率の向上が図れる。
(15)又、治具類の使用も必須ではなく、治具に起因する種々の問題を回避出来、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できる。
(16)又、スペーサの位置ずれや傾きの発生も無く、更にスペ−サが折損すること及び折損したスペ−サにより電極等に損傷を与える恐れも無い。
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の要部を拡大して示す模式的斜視図である。
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、14は短尺スペーサである。
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及びこれより短尺のスペーサ14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、14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、導電性成分を含む固定材11を介して前面基板1には溶融固定と溶解固定の複合固定構造で固定してあり、又、背面基板とは溶解固定のみの固定構造でそれぞれ固定している。
この前面基板1とスペーサ4、14との複合固定構造を詳細に説明する。
図4に示すように、前面基板1のメタルバック層62上の固定材11に一部を埋設配置されたスペーサ4、14に対し、前記埋設部分付近をレーザ照射のような熱集中手段により例えば1000℃程度以上に加熱して固定材11を局部的に溶融し、この照射溶融部位を溶融固定点13としてまず前面基板1とスペーサ4、14を固定材11を介して溶融固定している。
又、前記固定材11が溶解する温度、例えば450℃程度まで昇温して前記溶融固定点13を除く残部を溶解し、前面基板1とスペーサ4、14とを更に溶解固定している。
これにより、前面基板1とスペーサ4、14は溶融固定と溶解固定の複合固定構造の組み合わせで固定される。
この溶融固定点13付近ではスペーサ4、14の一部に前記照射の痕跡が残存することも有るが、スペーサ自体及び固定の強度には何等悪影響は無い。
又、前記溶融固定点13はスペーサの寸法、材質、作業効率等を基に決定すれば良い。
一方、背面基板2とスペーサ4、14とは前記固定材11を溶解した溶解固定となっている。
このような固定構造で保持されたスペーサの配列パターンは、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と、このスペーサ4と同一厚さ、同一高さで長さのみが短尺の短尺スペーサ14の両スペーサを用い、図5に寸法等の詳細を示すように、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でスペーサ4を3枚と短尺スペーサ14の2枚を両端に整列した混合列451及び452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、混合列451、452では最外側のスペーサ14aと支持体3との整列方向の間隔を同じくWx1とそれぞれ設定し、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と隣接する混合列451、452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、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が生じ無いように分散配置し、各スペーサ4、14の上下端面を前述したように両基板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。
なお、図5は図1のスペーサ及び支持体3等の関連寸法を説明する平面図である。前述した支持体3及びスペーサ4、14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−ス及びテルピネウオ−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、14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の上下端面と両基板1、2とを前述したように固定している。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、画像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則さない欠陥がある。
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を用い、前述のような固定構造でスペーサ4の上下端面と両基板1、2とを固定している。
この実施例では、前面基板とスペーサとの固定を溶融固定と溶解固定の複数の固定構造の組合せとしたことにより、基板とスペーサとの固定の信頼性が確保できる。
又、溶融固定によりスペーサが基板に正確に固定されているため、溶解固定においてもスペーサの傾きや脱落の発生は回避でき、スペーサの折損や電極の損傷を回避できる。
更に、溶融固定によりスペーサが基板に正確に固定されているため、背面基板とのパネル組立て工程を含め従来必須であった治具の使用が回避可能となり、治具使用に伴う問題の解決は勿論のこと、作業効率の向上も図れる。
更に又、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12全域で略均等に保持できる。
又、スペーサの整列方向と陰極配線の延在方向を一致させたことで陰極配線相互間の耐電圧特性の向上を図ることが出来る。更に、固定材11とスペーサ4、14間に第3の層として例えば低抵抗金属層を介挿すればスペーサの電位がより安定して電子ビームの散乱による他色打ちが起こりにくくなり画質の向上のような効果が期待できる。
図6は本発明の画像表示装置の他の実施例を示し、図6(a)は前面基板を取り除いて示す要部平面図、図6(b)は図6(a)の側面図を示し、これらの図において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。
この実施例では、スペーサ4を背面基板2に複合固定した構成を示している。
すなわち、図6(a)(b)において、陰極配線51が背面基板2の内表面に複数本が他方向(Y方向)に延在し、一方向(X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の支持体3の外側迄引き出されている
又、制御電極53は前記陰極配線51の上方にこれと略直交して陰極配線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として背面基板2の支持体3の外側迄引き出されている。
一方、スペーサ4は前記格子電極53相互間にこれと略平行に配置され、一端側を背面基板2と固定材11を介して複合固定している。この複合固定では、前記陰極配線51相互間の絶縁を確保するため、必要であれば固定材11と陰極配線51間に絶縁層を介在させることが可能である。
この実施例に拠れば、スペーサ4を全ての格子電極51相互間に配置したことで両基板の保持強度が強固となる。又、電子ビーム軌道がスペーサで制御され、電子ビームの散逸が軽減されて画面の明るさが向上する。
図7は本発明の画像表示装置の更に他の実施例を示す要部拡大断面図で、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。この実施例では、スペーサ4を背面基板2に複合固定した構成は前述した実施例と同じであるが、この実施例ではスペーサ4を格子電極51の複数本置きに配置したものである。
この実施例に拠れば、スペーサ固定の作業性の向上が図れ、又原価的にも有効である。
図8は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8において、この実施例では板状のスペ−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。
この実施例の構成によれば、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。又、1種類のスペーサの使用により作業管理が容易となる。
図9は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9において、この実施例では、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。
この実施例に拠れば、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10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10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。
この種の画像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10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10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10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、溶融固定の効果が期待され難い問題と、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11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抵抗値との関係を説明する図である。図11において、横軸に固定材中のガラス化成分比率(wt%)を、又、縦軸にスペーサの抵抗値(Ω/cm)をそれぞれ示す。
図11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10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、厚さ及び高さは画像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12及び図13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12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13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12、図13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12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L1は基板中央部の撓み量、実線L2は基板端部の撓み量をそれぞれ示している。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以下が望ましい。
一方、実線L2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以下に設定する必要がある。
次に、図13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13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、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以下に設定する必要がある。
次に、本発明の表示装置の製造方法について説明する。図14は本発明の画像表示装置の製造方法を説明する工程図で、前述した図1乃至図6と同じ部分には同一参照符号を付してある。
図14において、前面基板1にはBM膜63、蛍光体パタ−ン61及びメタルバック62からなる画像形成部材6を形成する。次に、画像形成部材6が形成された前面基板1に、所定のバインダ−と混練された固定材11をディスペンサーを用いて図15に示すような所定のパタ−ンに塗布して固定材層11aを形成する。
なお、図15は本発明の画像表示装置の製造方法を説明するための図で、図15(a)は前面基板1の内表面の模式平面図、図15(b)は図15(a)の側面図で、前述した図と同じ部分には同一参照符号を付してある。
次に、ロボット等を用いて前記固定材層11aにスペーサ4を位置合わせの上その一端側41を一部埋設して載置する。この工程は前記固定材層11aの乾燥前に行う。
次に、ロボットでスペーサ4を保持した状態で前記スペーサ4の固定材層11aに埋設されている一端側41部分近傍をレーザ光15等を用いて照射し、被照射部を例えば1000℃程度以上に加熱して固定材11を溶融し、スペーサ4を前面基板1に溶融固定点13で固定する。
この溶融固定は前記レーザ光の他、例えば図16に一例を示すような赤外線光源16と楕円反射鏡17との組み合わせにより被過熱体18を過熱するような加熱装置等を用いることが出来、このようなレーザ光、赤外線等の熱集中手段を用いることで固定の信頼性、作業環境の向上更には作業管理が容易となる。なお、図16は本発明の製造方法で用いられる熱集中手段の一例を示す模式図である。
この溶融固定点13をスペーサ4の長さ方向に複数点に亘り実施し、スペーサ4と前面基板1とを溶融固定する。この工程を繰り返して前面基板1に所定枚数のスペーサ4を溶融固定した後、所定のバインダ−と混練された封着部材10を前記前面基板1に塗布し、図17に示すような前面基板仮組立体FTAを構成する。なお、図17は本発明の製造方法を説明するための前面基板側の要部を拡大して示す模式図である。
ここで、前記封着部材10は基板に形成することなく支持体3側に全部を設けることも可能である。又、封着部材10を塗布する以前に、溶融固定されたスペーサ4を有する前面基板1を大気中で例えば450℃、10分間加熱して前記固定材11の溶解の加熱を行うことも可能である。
次に、前記前面基板仮組立体FTAを前記バインダ−を消失させる程度の温度の約150℃で仮焼成して前面基板組立体FPAを形成する。
一方、背面基板2側には、先ずX方向に延在し前記X方向に交差するY方向に並設された複数本の陰極配線51と、Y方向に延在する制御電極53等を形成した後、それぞれ所定のバインダ−と混練された固定材11及び封着部材10を所定のパタ−ンに塗布形成し、背面基板仮組立体BTAとする。
この背面基板仮組立体BTAを、前記バインダ−を消失させる程度の温度の約150℃で仮焼成した後、電子源52を陰極配線51上に形成して背面基板組立体BPAを形成する。
又、支持体3の上下両端面に所定のバインダ−と混練された封着部材10を塗布した後これを仮焼成して支持体組立SPAとする。ここで、この仮焼成時の温度は前記バインダ−を消失させる程度の温度の約150℃或いはそれ以上で行う。フリットガラスを用いた際は組成にも依るが例えば350℃〜450℃程度で行うことも可能である。
次に、スペ−サ4の一端側41を前面基板1に溶融固定してなる前面基板組立体FPAと、背面基板組立体BPA及び支持体組立SPAの三者をZ方向に重ね合わせてパネル仮組立体PSAとし、これをZ方向に加圧しながら例えば430℃、10分間加熱して両基板と支持体3とを封着部材10で気密封着すると共にスペ−サ4の一端側41は固定材11を介して前面基板1と、又他端側42は固定材11を介して背面基板2にそれぞれ溶解固定する。
次に、図示しない排気管を介して両基板1、2と支持体3とで囲まれた表示領域12となる空間を排気する。この排気はパネル仮組立体PSAを真空炉内に配置し前記封着部材10及び固定材11の溶融工程の加熱と同時に行うことも可能である。
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。
本発明の画像表示装置の一実施例の模式平面図である。 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の要部を拡大して示す模式的斜視図である。 図1のスペーサ及び支持体3等の関連寸法を説明する平面図である。 本発明の画像表示装置の他の実施例を示し、図6(a)は前面基板を取り除いて示す要部平面図、図6(b)は図6(a)の側面図である。 本発明の画像表示装置の更に他の実施例を示す要部拡大断面図である。 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。 本発明の表示装置の製造方法を説明する工程図である。 本発明の画像表示装置の製造方法を説明するための図で、図15(a)は前面基板1の内表面の模式平面図、図15(b)は図15(a)の側面図である。 本発明の製造方法で用いられる熱集中手段の一例を示す模式図である。 本発明の製造方法を説明するための前面基板側の要部を拡大して示す模式図である。 従来の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
13 溶融固定点
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 (27)

  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及び背面基板と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、
    前記間隔保持部材は前記固定材を介して複合固定構造で前記基板と固定してなることを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記複合固定構造は前記固定材の溶融固定と溶解固定である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. 前記間隔保持部材は一端側を前記複合固定構造で前記固定材を介して基板と固定し、他端側を1つの固定構造で前記固定材を介して基板と固定してなることを特徴とする前記請求項1又は2に記載の画像表示装置。
  4. 前記1つの固定構造は前記固定材の溶解固定である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. 前記間隔保持部材は一端側を前記複合固定構造で前記固定材を介して前記前面基板と固定し、他端側を1つの固定構造で前記固定材を介して前記背面基板と固定して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. 前記固定材は燒結性の金属微粒子を含む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. 前記固定材の燒結性の金属微粒子は銀、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6の何れかに記載の画像表示装置。
  8. 前記固定材の燒結性の金属微粒子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7の何れかに記載の画像表示装置。
  9. 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8の何れかに記載の画像表示装置。
  10. 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9の何れかに記載の画像表示装置。
  11. 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同一であることを特徴とする前記請求項1乃至11の何れかに記載の画像表示装置。
  13. 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12の何れかに記載の画像表示装置。
  14. 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13の何れかに記載の画像表示装置。
  15. 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14の何れかに記載の画像表示装置。
  16. 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15の何れかに記載の画像表示装置。
  17. 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16の何れかに記載の画像表示装置。
  18. 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17の何れかに記載の画像表示装置。
  19. 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前記背面基板間に介挿されてこれら両基板に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及び背面基板と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の製造方法であって、
    前記間隔保持部材の一端側を前記固定材を溶融して前記基板に固定した後、前記固定材を溶解して前記一端側を前記基板に更に固定することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
  20. 前記間隔保持部材の一端側を前記固定材を溶融及び溶解して一方の基板に固定した後、他端側を他方の基板に前記固定材を溶解して固定することを特徴とする前記請求項19に記載の画像表示装置の製造方法。
  21. 前記間隔保持部材の一端側を前記固定材を溶融及び溶解して一方の基板に固定した後、他端側を他方の基板に前記固定材を溶解して固定する工程で、前記両基板を前記支持体及び封着部材を介して気密封着する工程を同時に行うことを特徴とする前記請求項19に記載の画像表示装置の製造方法。
  22. 前記固定材の溶融を熱集中手段により行うことを特徴とする前記請求項19乃至21の何れかに記載の画像表示装置の製造方法。
  23. 前記熱集中手段はレーザ照射であることを特徴とする前記請求項19乃至22の何れかに記載の画像表示装置の製造方法。
  24. 前記熱集中手段は赤外線の集光であることを特徴とする前記請求項19乃至23の何れかに記載の画像表示装置の製造方法。
  25. 前記固定材を前記基板に塗布して固定材層を形成した後、該固定材層の乾燥前に前記間隔保持部材の一端側を前記固定材層に埋設し、前記一端側を前記熱集中手段により加熱して前記固定材を溶融し前記一端側を前記基板に溶融固定することを特徴とする前記請求項19乃至24の何れかに記載の画像表示装置の製造方法。
  26. 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19又は25に記載の画像表示装置の製造方法。
  27. 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19乃至26の何れかに記載の画像表示装置の製造方法。

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