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JP3825703B2 - Image display device - Google Patents

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JP3825703B2
JP3825703B2 JP2002041877A JP2002041877A JP3825703B2 JP 3825703 B2 JP3825703 B2 JP 3825703B2 JP 2002041877 A JP2002041877 A JP 2002041877A JP 2002041877 A JP2002041877 A JP 2002041877A JP 3825703 B2 JP3825703 B2 JP 3825703B2
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JP
Japan
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substrate
spacer
image display
grid
electron
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滋男 竹中
賢太郎 島山
勝 二階堂
諭 石川
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Toshiba Corp
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Toshiba Corp
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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、対向配置された基板と、一方の基板の内面に配設された複数の電子源と、を有した画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、高品位放送用あるいはこれに伴う高解像度の画像表示装置が望まれており、そのスクリーン表示性能については一段と厳しい性能が要望されている。これら要望を達成するためにはスクリーン面の平坦化、高解像度化が必須であり、同時に軽量、薄型化も図らねばならない。
【0003】
上記のような要望を満たす画像表示装置として、例えば、フィールドエミッションディスプレイ(以下FEDと称する)等の平面表示装置が注目されている。このFEDは、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、その周縁部同士が直接あるいは矩形枠状の側壁を介して互いに接合され真空外囲器を構成している。第1基板の内面には蛍光体層が形成され、第2基板の内面には、蛍光体層を励起して発光させる電子源として複数の電子放出素子が設けられている。
【0004】
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、これら基板の間には支持部材として複数のスペーサが配設されている。そして、このFEDにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層に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をアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。
【0005】
このようなFEDでは、電子放出素子の大きさがマイクロメートルオーダーであり、第1基板と第2基板との間隔をミリメートルオーダーに設定することができる。このため、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)などと比較して、画像表示装置の高解像度化、軽量化、薄型化を達成することが可能となる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
上述のような画像表示装置において、実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数kV以上に設定することが望ましい。しかし、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、製造性などの観点からあまり大きくすることはできず、1〜2mm程度に設定する必要がある。そのため、第2基板から放出された電子が第1基板に形成された蛍光面に衝突する際、2次電子および反射電子が放出され、これらの2次電子、反射電子がスペーサに衝突し、この電界により基板間に配設されたスペーサが帯電してしまう。FEDにおける加速電圧では、一般にスペーサは正に帯電し、電子放出素子から放出された電子ビームはスペーサに引き付けられ、本来の軌道からずれてしまう。その結果、蛍光体層に対して電子ビームのミスランディングが発生し、表示画像の色純度が劣化するという問題がある。
【0007】
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、電子ビームの軌道ずれを防止し、画像品位の向上した画像表示装置を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明に係る画像表示装置は、画像表示面を有する第1基板と、上記第1基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、上記画像表示面を励起する複数の電子源が設けられた第2基板と、上記第1基板に対向した第1表面および上記第2基板に対向した第2表面、並びにそれぞれ上記電子源に対向した複数の開孔を有し、上記第1および第2基板間に設けられたグリッドと、上記グリッドの第1表面上に立設され上記第1基板に当接した複数の柱状の第1スペーサと、上記グリッドの第2表面上に立設され上記第2基板に当接した複数の柱状の第2スペーサと、を備え、
上記第2スペーサは、上記第2基板側の端部表面に形成され上記電子源から放出された電子ビームを反発する導電層を有し、上記第1スペーサの高さは、上記第2スペーサの高さよりも低く形成されていることを特徴としている。
【0009】
上記のように構成された画像表示装置によれば、スペーサ近傍に位置した電子源から放出された電子は、一旦、スペーサの導電層によって形成された電界により電子がスペーサと反発する方向、即ち、スペーサから離れる方向へ軌道を取った後、今度はスペーサに吸引されスペーサに接近する方向へ軌道を取る。そして、この反発と吸引とにより電子の軌道ずれが相殺され、電子源から放出された電子は最終的に画像表示面の目標の位置に到達する。これにより、電子のミスランディングに起因する色純度の劣化を低減し、画像品位の向上した画像表示装置が得られる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下図面を参照しながら、この発明を、平面表示装置としてFEDの一種である表面伝導型電子放出装置(以下、SEDと称する)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、このSEDは、透明な絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラスからなる第1基板12および第2基板10を備え、これらのプレートは約1.0〜2.0mmの隙間を置いて対向配置されている。第2基板10は、第1基板12よりも僅かに大きな寸法に形成されている。そして、第1基板12および第2基板10は、ガラスからなる矩形枠状の側壁14を介して周縁部同志が接合され、偏平な矩形状の真空外囲器15を構成している。
【0011】
第1基板12の内面には画像形成面として蛍光体スクリーン16が形成されている。この蛍光体スクリーン16は、電子の衝突で赤、青、緑に発光する蛍光体層R、G、B、および黒色着色層11を並べて構成されている。これらの蛍光体層R、G、B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。なお、第1基板12と蛍光体スクリーンとの間に、例えばITOからなる透明導電膜あるいはカラーフィルタ膜を設けてもよい。
【0012】
第2基板10の内面には、蛍光体スクリーン16の蛍光体層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。また、第2基板10上には、電子放出素子18に電圧を印加するための図示しない多数本の配線がマトリック状に設けられている。
【0013】
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2基板10の周縁部および第1基板12の周縁部に封着され、第1基板および第2基板同志を接合している。
【0014】
また、図2および図3に示すように、SEDは、第2基板10および第1基板12の間に配設されたスペーサアッセンブリ22を備えている。本実施の形態において、スペーサアッセンブリ22は、板状のグリッド24と、グリッドの両面に一体的に立設された複数の柱状のスペーサと、を備えて構成されている。
【0015】
詳細に述べると、グリッド24は第1基板12の内面に対向した第1表面24aおよび第2基板10の内面に対向した第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および複数のスペーサ開孔28が形成されている。この発明における開孔として機能する電子ビーム通過孔26は、それぞれ電子放出素子18に対向して配列されている。また、スペーサ開孔28は、それぞれ電子ビーム通過孔間に位置し所定のピッチで配列されている。
【0016】
グリッド24は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ0.1〜0.25mmに形成されているとともに、その表面には、酸化処理によって金属板を構成する元素からなる酸化膜、例えば、Fe、NiFeからなる酸化膜が形成されている。更に、グリッド24の表面には、ガラス、セラミックからなる高抵抗物質を塗布、焼成した高抵抗膜が形成され、高抵抗膜の抵抗は、E+8Ω/□以上に設定されている。
【0017】
また、電子ビーム通過孔26は、例えば、0.15〜0.25mm×0.15〜0.25mmの矩形状に形成され。スペーサ開孔28は、例えば径が約0.2〜0.5mmに形成されている。なお、上述した高抵抗膜は、グリッド24に設けられた電子ビーム通過孔26の壁面にも形成されている。
【0018】
グリッド24の第1表面24a上には、各スペーサ開孔28に重ねて第1スペーサ30aが一体的に立設され、その延出端は、メタルバック17および蛍光体スクリーン16の黒色着色層11を介してフェースプレート12の内面に当接している。本実施の形態において、各第1スペーサ30aの延出端は、高さ緩和層として機能するインジウム層31を介してメタルバック17に当接している。ここで、高さ緩和層は、電子ビームの軌道に何ら影響を与えるものではなく、スペーサの高さばらつきの緩和効果がある適当な硬度を持つものであれば、金属に限定されるものではない。
【0019】
また、グリッド24の第2表面24b上には、各スペーサ開孔28に重ねて第2スペーサ30bが一体的に立設され、その延出端は、第2基板10の内面に当接している。そして、各スペーサ開孔28、第1および第2スペーサ30a、30bは互いに同軸上に整列して位置し、第1および第2スペーサはこのスペーサ開孔28を介して互いに一体的に連結されている。
第1および第2スペーサ30a、30bの各々は、グリッド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。
【0020】
例えば、各第1スペーサ30aはグリッド24側に位置した基端の径が約0.4mm、延出端の径が約0.3mm、高さが約0.4mmに形成され、また、各第2スペーサ30bはグリッド24側に位置した基端の径が約0.4mm、延出端の径が約0.25mm、高さが約1.0mmに形成されている。このように、第1スペーサ30aの高さは、第2スペーサ30bの高さよりも低く形成され、第2スペーサの高さは、第1スペーサの高さに対し約4/3倍以上、望ましくは2倍以上に設定されている。
【0021】
そして、第1スペーサ30aおよび第2スペーサ30bをスペーサ開孔28と同軸的に整列して一体的に設けることにより、第1および第2スペーサはスペーサ開孔を通して互いに連結され、グリッド24を両面から挟み込んだ状態でグリッド24と一体に形成されている。
【0022】
本実施の形態において、第1スペーサ30a及び第2スペーサ30bの表面抵抗は5×1013Ωとなっており、各第2スペーサ30bの先端部、つまり、第2基板10側の端部の外面には、例えば、白金、タングステン、イリジウム、レニウム、オスミウム、ルテニウム等の高融点金属あるいはそれら金属を含有する導電性ガラスからなる導電層33が形成されている。導電層33として、インジウム、アルミニウム、銅等の金属も使用可能ではあるが、放電が起きた際、溶融温度が低いと溶融して本来の機能を発揮しなくなる恐れがあり、高融点金属を用いる方が望ましい。
【0023】
第2基板10に対して垂直な方向に沿った第2スペーサ30bの高さをH、第2基板10に対して垂直な方向に沿った導電層33の形成範囲の高さをhとすると、導電層の高さhは、
h=H × 0.2 × a
に形成されている。ここで、a=0.9〜1.1であり、許容誤差範囲を示している。
【0024】
この導電層33は、例えば、以下の方法により形成されている。グリッド24上に第1および第2スペーサ30a、30bを形成した後、図4に示すように、グリッドの第1表面24a側には第1スペーサ30aの全面を覆うようにマスク40を設け、また、第2表面24b側には、第2スペーサ30bの先端部のみが露出するようにマスク42を設ける。この状態で、真空蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、スプレーコート法などにより、露出した第2スペーサ30bの先端部表面に導電層33を形成する。その後、マスク40、42を除去する。
【0025】
図2および図3に示すように、上記のように構成されたスペーサアッセンブリ22は第1基板12および第2基板10間に配設されている。そして、第1および第2スペーサ30a、30bは、第1基板12および第2基板10の内面に当接することにより、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。
【0026】
図2に示すように、SEDは、グリッド24および第1基板12のメタルバック17に電圧を印加する電圧供給部50を備えている。この電圧供給部50は、グリッド24およびメタルバック17にそれぞれ接続され、例えば、グリッド24に12kV、メタルバック17に10kVの電圧を印加する。すなわち、グリッド24に印加する電圧は、フェースプレート12に印加する電圧よりも高く設定され、例えば、1.25倍以内に設定されている。
【0027】
そして、このSEDにおいて、画像を表示する場合、蛍光体スクリーン16およびメタルバック17にアノード電圧が印加され、電子放出素子18から放出された電子ビームB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。
【0028】
以上のように構成されたSEDによれば、第2スペーサ30bの近傍に位置した電子放出素子18から放出された電子ビームBは、一旦、第2スペーサの導電層33の形成する電界によりスペーサと反発する方向、即ち第2スペーサから離れる方向へ軌道を取りながら電子ビーム通過孔26に向かう。その後、電子ビームBは、今度は、帯電した第2スペーサ30bおよび第1スペーサ30aに吸引され、これらのスペーサに接近する方向へ軌道を取る。そして、この反発と吸引とにより電子ビームBの軌道ずれが相殺され、電子放出素子18から放出された電子ビームBは、最終的に蛍光体スクリーン16の目標の蛍光体層に到達する。
【0029】
具体的には、電子放出素子からスペーサ側壁への距離が小さいほど、電子ビームがスペーサ側へ移動する量は大きく、逆にスペーサ側壁への距離が十分に大きい場合、電子ビームがスペーサ側へ移動する量は無視できる量となる。電子ビームの移動現象は、蛍光面で発生した2次電子及び反射電子がスペーサに衝突することで発生し、この時SEDで使用される加速電圧からスペーサ表面での2次電子放出係数が1以上となり、スペーサ側壁は正に帯電し、電子ビームをスペーサ側へと引き付ける事になる。
【0030】
本実施の形態では、スペーサ側壁への帯電を逃がすのではなく、スペーサ表面の一部、しかも電子の速度の小さい第2基板側の端部に導電層33を設けることにより、電子ビームがスペーサと反発する方向に容易に電界を形成することが可能となり、この導電層の高さを制御することで電界の強さを変え、反発量を制御することが出来る。そのため、CRTにおける電子銃のグリッドのように、特定の距離に低電位の部分と高電位の部分を交互に設け、電子レンズによる収束系を設け、電子ビームを収束させるような複雑な機構を設ける必要がない。
【0031】
従って、第1および第2スペーサ30a、30bが帯電し、これらスペーサにより電子ビームBが引き付けられた場合でも、電子ビームの軌道ずれを防止することができる。これにより、電子ビームBのミスランディングを防止し、その結果、色純度の劣化を低減して画像品位の向上を図ることができる。
【0032】
本実施の形態に係るSEDと、上述した導電層33の設けられていないスペーサを備えたSEDとを用意し、電子ビームの移動量を比較したところ、本実施の形態に係るSEDでは、スペーサ近傍を通る電子ビームの移動量が約80%抑制され、表示画像の色純度も改善された。
【0033】
更に、上記SEDによれば、第1基板12と第2基板10との間にグリッド24が配置されているとともに、第1スペーサ30aの高さは、第2スペーサ30bの高さよりも低く形成されている。これにより、グリッド24は第2基板10よりも第1基板12側に接近して位置している。そのため、第1基板12側から放電が生じた場合でも、グリッド24により、第2基板10上に設けられた電子放出素子18の放電破損を抑制することが可能となる。従って、放電に対する耐圧性に優れ画像品位の向上したSEDを得ることができる。
【0034】
第1基板側の第1スペーサが第2基板側の第2スペーサよりも高く形成されたスペーサアッセンブリを有するSEDと、本実施の形態に係るSEDとを用意し、これらのSEDについて1000時間作動後における電子放出素子の破損状態を比較したところ、本実施の形態に係るSEDでは、電子放出素子の破損が40%低減された。
【0035】
また、上記構成のSEDによれば、第1基板12側に設けられた第1スペーサ30aの高さを第2基板10側に設けられた第2スペーサ30bよりも低く形成することにより、グリッド24に印加する電圧を第1基板12に印加する電圧より大きくした場合でも、電子放出素子18から発生した電子を蛍光体スクリーン側へ確実に到達させることができる。
【0036】
更に、高さ緩和層を設けることにより、複数の第1スペーサ30aに高さのばらつきがあった場合でも緩和層によりばらつきを吸収し、複数の第1スペーサと第1基板12とを確実に接触させることができる。従って、第1および第2スペーサ30a、30bにより、第1基板12および第2基板10間の間隔をほぼ全域に亘って均一に保持することが可能となる。
【0037】
なお、この発明は上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、この発明は、グリッドを備えた画像表示装置に限らず、グリッドを持たない画像表示装置にも適用可能である。この場合、それぞれ一体に形成された柱状あるいは板状のスペーサを用い、各スペーサの第2基板側の端部に導電層を設けることにより、上記と同様の作用効果を得ることができる。
【0038】
その他、この発明において、スペーサ形成材料は上述したガラスペーストに限らず、必要に応じて適宜選択可能である。また、スペーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質等は必要に応じて適宜選択可能である。更に、グリッド表面および第2スペーサに設けられた高抵抗膜は、ガラスや、酸化錫および酸化アンチモンに限らず、必要に応じて適宜選択可能である。
【0039】
一方、電子源は、表面導電型電子放出素子に限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等、種々選択可能である。また、この発明は、上述したSEDに限定されることなく、FED、PDP等の種々の画像表示装置にも適用可能である。
【0040】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明によれば、電子ビームの軌道ずれを防止し、画像品位の向上した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るSEDを示す斜視図。
【図2】図1の線A−Aに沿って破断した上記SEDの斜視図。
【図3】上記SEDを拡大して示す断面図。
【図4】上記SEDにおけるスペーサの導電層を形成する工程を模式的に示す図。
【符号の説明】
10…第2基板
12…第1基板
14…側壁
15…真空外囲器
16…蛍光体スクリーン
18…電子放出素子
22…スペーサアッセンブリ
24…グリッド
24a…第1表面
24b…第2表面
26…電子ビーム通過孔
28…スペーサ開孔
30a…第1スペーサ
30b…第2スペーサ
31…導電層
50…電圧供給部
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display apparatus having a substrate disposed oppositely and a plurality of electron sources disposed on an inner surface of one substrate.
[0002]
[Prior art]
In recent years, an image display device for high-definition broadcasting or a high-resolution image accompanying this has been desired, and the screen display performance is required to be more severe. In order to achieve these demands, it is essential to flatten the screen surface and increase the resolution, and at the same time, it is necessary to reduce the weight and thickness.
[0003]
As an image display device that satisfies the above-described demand, for example, a flat display device such as a field emission display (hereinafter referred to as FED) has attracted attention. This FED has a first substrate and a second substrate which are arranged to face each other with a predetermined gap, and these substrates are joined to each other directly or via a rectangular frame-shaped side wall to form a vacuum outside. It constitutes an envelope. A phosphor layer is formed on the inner surface of the first substrate, and a plurality of electron-emitting devices are provided on the inner surface of the second substrate as electron sources that excite the phosphor layer to emit light.
[0004]
In order to support an atmospheric pressure load applied to the first substrate and the second substrate, a plurality of spacers are provided as support members between these substrates. In this FED, when an image is displayed, an anode voltage is applied to the phosphor layer, and an electron beam emitted from the electron-emitting device is accelerated by the anode voltage to collide with the phosphor layer. Flash and display image.
[0005]
In such an FED, the size of the electron-emitting device is on the order of micrometers, and the distance between the first substrate and the second substrate can be set on the order of millimeters. For this reason, compared with the cathode ray tube (CRT) currently used as a display of a television or a computer, it becomes possible to achieve higher resolution, lighter weight, and thinner thickness of the image display device.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In the image display apparatus as described above, in order to obtain practical display characteristics, it is desirable to use a phosphor similar to a normal cathode ray tube and set the anode voltage to several kV or more. However, the gap between the first substrate and the second substrate cannot be so large from the viewpoint of resolution, support member characteristics, manufacturability, and the like, and needs to be set to about 1 to 2 mm. Therefore, when the electrons emitted from the second substrate collide with the phosphor screen formed on the first substrate, secondary electrons and reflected electrons are emitted, and these secondary electrons and reflected electrons collide with the spacer. The spacer disposed between the substrates is charged by the electric field. In the acceleration voltage in the FED, the spacer is generally positively charged, and the electron beam emitted from the electron-emitting device is attracted to the spacer and deviates from the original trajectory. As a result, there is a problem that electron beam mislanding occurs in the phosphor layer and the color purity of the display image is deteriorated.
[0007]
The present invention has been made in view of the above points, and an object of the present invention is to provide an image display apparatus that prevents an orbital shift of an electron beam and has improved image quality.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an image display device according to the present invention is disposed opposite to a first substrate having an image display surface with a gap between the first substrate and excites the image display surface. A second substrate provided with a plurality of electron sources; a first surface facing the first substrate; a second surface facing the second substrate; and a plurality of apertures respectively facing the electron sources A grid provided between the first and second substrates, a plurality of columnar first spacers standing on the first surface of the grid and in contact with the first substrate, and a second surface of the grid A plurality of columnar second spacers standing on the second substrate and contacting the second substrate,
The second spacer has a conductive layer that is formed on an end surface on the second substrate side and repels an electron beam emitted from the electron source, and the height of the first spacer is the height of the second spacer. It is characterized by being formed lower than the height .
[0009]
According to the image display device configured as described above, electrons emitted from the electron source located in the vicinity of the spacer are temporarily repelled from the spacer by the electric field formed by the conductive layer of the spacer, that is, After taking a trajectory in a direction away from the spacer, the trajectory is taken in a direction approaching the spacer by being sucked by the spacer. The repulsion and suction cancel out the electron orbital deviation, and the electrons emitted from the electron source finally reach the target position on the image display surface. As a result, it is possible to obtain an image display device with reduced color purity due to electron mislanding and improved image quality.
[0010]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment in which the present invention is applied to a surface conduction electron-emitting device (hereinafter referred to as SED) which is a kind of FED as a flat display device will be described in detail below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, this SED includes a first substrate 12 and a second substrate 10 each made of rectangular glass as transparent insulating substrates, and these plates have a thickness of about 1.0 to 2.0 mm. Are placed opposite each other with a gap. The second substrate 10 is formed to have a slightly larger size than the first substrate 12. The first substrate 12 and the second substrate 10 are joined to each other through a rectangular frame-shaped side wall 14 made of glass to constitute a flat rectangular vacuum envelope 15.
[0011]
A phosphor screen 16 is formed on the inner surface of the first substrate 12 as an image forming surface. The phosphor screen 16 is configured by arranging phosphor layers R, G, B, and a black colored layer 11 that emit red, blue, and green light upon collision of electrons. These phosphor layers R, G, and B are formed in stripes or dots. A metal back 17 made of aluminum or the like is formed on the phosphor screen 16. A transparent conductive film or a color filter film made of, for example, ITO may be provided between the first substrate 12 and the phosphor screen.
[0012]
On the inner surface of the second substrate 10, a number of surface conduction electron-emitting devices 18 that emit electron beams are provided as electron sources that excite the phosphor layer 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 second substrate 10, a large number of wirings (not shown) for applying a voltage to the electron-emitting devices 18 are provided in a matrix.
[0013]
The side wall 14 functioning as a bonding member is sealed to the peripheral edge of the second substrate 10 and the peripheral edge of the first substrate 12 by, for example, a sealing material 20 such as low melting glass, low melting metal, etc. The second substrate is joined.
[0014]
As shown in FIGS. 2 and 3, the SED includes a spacer assembly 22 disposed between the second substrate 10 and the first substrate 12. In the present embodiment, the spacer assembly 22 includes a plate-like grid 24 and a plurality of columnar spacers that are integrally provided on both sides of the grid.
[0015]
More specifically, the grid 24 has a first surface 24a facing the inner surface of the first substrate 12 and a second surface 24b facing the inner surface of the second substrate 10, and is arranged in parallel with these substrates. A large number of electron beam passage holes 26 and a plurality of spacer openings 28 are formed in the grid 24 by etching or the like. The electron beam passage apertures 26 functioning as apertures in the present invention are arranged facing the electron-emitting devices 18 respectively. Further, the spacer openings 28 are located between the electron beam passage holes and arranged at a predetermined pitch.
[0016]
The grid 24 is formed to have a thickness of 0.1 to 0.25 mm using, for example, an iron-nickel metal plate, and an oxide film made of an element constituting the metal plate by oxidation treatment, for example, An oxide film made of Fe 3 O 4 and NiFe 3 O 4 is formed. Further, a high resistance film is formed on the surface of the grid 24 by applying and baking a high resistance material made of glass or ceramic, and the resistance of the high resistance film is set to E + 8Ω / □ or more.
[0017]
The electron beam passage hole 26 is formed in a rectangular shape of, for example, 0.15 to 0.25 mm × 0.15 to 0.25 mm. The spacer opening 28 is formed with a diameter of about 0.2 to 0.5 mm, for example. The high resistance film described above is also formed on the wall surface of the electron beam passage hole 26 provided in the grid 24.
[0018]
On the first surface 24 a of the grid 24, a first spacer 30 a is integrally provided so as to overlap each spacer opening 28, and the extended end thereof is a black colored layer 11 of the metal back 17 and the phosphor screen 16. Via the inner surface of the face plate 12. In the present embodiment, the extending end of each first spacer 30a is in contact with the metal back 17 through the indium layer 31 functioning as a height relaxing layer. Here, the height relaxing layer has no influence on the trajectory of the electron beam, and is not limited to a metal as long as it has an appropriate hardness that has a relaxing effect on the height variation of the spacer. .
[0019]
A second spacer 30 b is integrally provided on the second surface 24 b of the grid 24 so as to overlap each spacer opening 28, and its extending end is in contact with the inner surface of the second substrate 10. . The spacer openings 28, the first and second spacers 30a and 30b are coaxially aligned with each other, and the first and second spacers are integrally connected to each other through the spacer openings 28. Yes.
Each of the first and second spacers 30a and 30b is formed in a tapered shape with a diameter decreasing from the grid 24 side toward the extending end.
[0020]
For example, each first spacer 30a is formed so that the diameter of the base end located on the grid 24 side is about 0.4 mm, the diameter of the extended end is about 0.3 mm, and the height is about 0.4 mm. The two spacers 30b are formed so that the diameter of the base end located on the grid 24 side is about 0.4 mm, the diameter of the extended end is about 0.25 mm, and the height is about 1.0 mm. Thus, the height of the first spacer 30a is formed to be lower than the height of the second spacer 30b, and the height of the second spacer is about 4/3 times the height of the first spacer, preferably It is set to 2 times or more.
[0021]
Then, the first spacer 30a and the second spacer 30b are coaxially aligned and integrally provided with the spacer opening 28, whereby the first and second spacers are connected to each other through the spacer opening, and the grid 24 is connected from both sides. It is formed integrally with the grid 24 in a sandwiched state.
[0022]
In the present embodiment, the surface resistance of the first spacer 30a and the second spacer 30b is 5 × 10 13 Ω, and the outer surface of the tip of each second spacer 30b, that is, the end on the second substrate 10 side. For example, a conductive layer 33 made of a refractory metal such as platinum, tungsten, iridium, rhenium, osmium, ruthenium or conductive glass containing these metals is formed. A metal such as indium, aluminum, or copper can be used as the conductive layer 33. However, when discharge occurs, if the melting temperature is low, the metal may melt and not perform its original function, and a high melting point metal is used. Is preferable.
[0023]
When the height of the second spacer 30b along the direction perpendicular to the second substrate 10 is H and the height of the formation range of the conductive layer 33 along the direction perpendicular to the second substrate 10 is h, The height h of the conductive layer is
h = H × 0.2 × a
Is formed. Here, a = 0.9 to 1.1, indicating an allowable error range.
[0024]
The conductive layer 33 is formed by the following method, for example. After the first and second spacers 30a and 30b are formed on the grid 24, a mask 40 is provided on the first surface 24a side of the grid so as to cover the entire surface of the first spacer 30a, as shown in FIG. A mask 42 is provided on the second surface 24b side so that only the tip of the second spacer 30b is exposed. In this state, the conductive layer 33 is formed on the exposed tip surface of the second spacer 30b by vacuum deposition, sputtering, ion plating, spray coating, or the like. Thereafter, the masks 40 and 42 are removed.
[0025]
As shown in FIGS. 2 and 3, the spacer assembly 22 configured as described above is disposed between the first substrate 12 and the second substrate 10. The first and second spacers 30a and 30b are in contact with the inner surfaces of the first substrate 12 and the second substrate 10 to support the atmospheric pressure load acting on these substrates, and the distance between the substrates is a predetermined value. To maintain.
[0026]
As shown in FIG. 2, the SED includes a voltage supply unit 50 that applies a voltage to the grid 24 and the metal back 17 of the first substrate 12. The voltage supply unit 50 is connected to the grid 24 and the metal back 17, and applies a voltage of 12 kV to the grid 24 and 10 kV to the metal back 17, for example. That is, the voltage applied to the grid 24 is set higher than the voltage applied to the face plate 12, and is set within, for example, 1.25 times.
[0027]
In this SED, when displaying an image, an anode voltage is applied to the phosphor screen 16 and the metal back 17, and the electron beam B emitted from the electron-emitting device 18 is accelerated by the anode voltage to the phosphor screen 16. Collide. Thereby, the phosphor layer of the phosphor screen 16 is excited to emit light, and an image is displayed.
[0028]
According to the SED configured as described above, the electron beam B emitted from the electron-emitting device 18 located in the vicinity of the second spacer 30b is temporarily separated from the spacer by the electric field formed by the conductive layer 33 of the second spacer. Heading toward the electron beam passage hole 26 while taking a trajectory in a repulsive direction, that is, a direction away from the second spacer. Thereafter, the electron beam B is attracted by the charged second spacer 30b and the first spacer 30a and takes a trajectory in a direction approaching these spacers. The repulsion and suction cancel out the orbital deviation of the electron beam B, and the electron beam B emitted from the electron-emitting device 18 finally reaches the target phosphor layer of the phosphor screen 16.
[0029]
Specifically, the smaller the distance from the electron-emitting device to the spacer side wall, the larger the amount of electron beam moving to the spacer side. Conversely, when the distance to the spacer side wall is sufficiently large, the electron beam moves to the spacer side. The amount to do is negligible. The electron beam movement phenomenon occurs when secondary electrons and reflected electrons generated on the phosphor screen collide with the spacer. At this time, the secondary electron emission coefficient on the spacer surface is 1 or more from the acceleration voltage used in the SED. Thus, the spacer side wall is positively charged, and the electron beam is attracted to the spacer side.
[0030]
In this embodiment, instead of releasing the charging of the spacer side walls, a portion of the spacer surface, yet the setting takes that a conductive layer 33 on the end portion of the small electron velocity second substrate side, the electron beam spacer It is possible to easily form an electric field in the direction of repulsion, and by controlling the height of the conductive layer, the strength of the electric field can be changed and the amount of repulsion can be controlled. Therefore, like a grid of an electron gun in a CRT, a low potential portion and a high potential portion are alternately provided at a specific distance, a converging system using an electron lens is provided, and a complicated mechanism for converging an electron beam is provided. There is no need.
[0031]
Therefore, even when the first and second spacers 30a and 30b are charged and the electron beam B is attracted by these spacers, it is possible to prevent the orbital deviation of the electron beam. Thereby, mislanding of the electron beam B can be prevented, and as a result, deterioration of color purity can be reduced and image quality can be improved.
[0032]
The SED according to the present embodiment and the SED provided with the spacer not provided with the conductive layer 33 described above were prepared, and the amount of movement of the electron beam was compared. In the SED according to the present embodiment, in the vicinity of the spacer The movement amount of the electron beam passing through is suppressed by about 80%, and the color purity of the display image is also improved.
[0033]
Furthermore, according to the SED, the grid 24 is disposed between the first substrate 12 and the second substrate 10, and the height of the first spacer 30a is formed lower than the height of the second spacer 30b. ing. Accordingly, the grid 24 is positioned closer to the first substrate 12 side than the second substrate 10. Therefore, even when a discharge is generated from the first substrate 12 side, the grid 24 can suppress the discharge damage of the electron-emitting device 18 provided on the second substrate 10. Therefore, it is possible to obtain an SED having excellent pressure resistance against discharge and improved image quality.
[0034]
A SED having a spacer assembly in which the first spacer on the first substrate side is formed higher than the second spacer on the second substrate side and the SED according to the present embodiment are prepared, and these SEDs are operated for 1000 hours. When the damage state of the electron-emitting device was compared, in the SED according to the present embodiment, the damage of the electron-emitting device was reduced by 40%.
[0035]
Further, according to the SED having the above-described configuration, the grid 24 is formed by forming the first spacer 30a provided on the first substrate 12 side lower than the second spacer 30b provided on the second substrate 10 side. Even when the voltage applied to the first substrate 12 is made larger than the voltage applied to the first substrate 12, the electrons generated from the electron-emitting device 18 can reliably reach the phosphor screen side.
[0036]
Further, by providing the height relaxing layer, even if the plurality of first spacers 30a have a variation in height, the variation is absorbed by the relaxing layer, and the plurality of first spacers and the first substrate 12 are reliably in contact with each other. Can be made. Accordingly, the first and second spacers 30a and 30b can uniformly hold the gap between the first substrate 12 and the second substrate 10 over almost the entire area.
[0037]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made within the scope of the present invention. For example, the present invention can be applied not only to an image display device having a grid but also to an image display device having no grid. In this case, the same effect as described above can be obtained by using columnar or plate-like spacers that are integrally formed and providing a conductive layer at the end of each spacer on the second substrate side.
[0038]
In addition, in this invention, the spacer forming material is not limited to the glass paste described above, and can be appropriately selected as necessary. Further, the diameter and height of the spacer, the dimensions and materials of the other components can be appropriately selected as necessary. Furthermore, the high resistance film provided on the grid surface and the second spacer is not limited to glass, tin oxide, and antimony oxide, and can be appropriately selected as necessary.
[0039]
On the other hand, the electron source is not limited to the surface conduction type electron-emitting device, and various types such as a field emission type and a carbon nanotube can be selected. Further, the present invention is not limited to the SED described above, but can be applied to various image display devices such as FED and PDP.
[0040]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, it is possible to provide an image display apparatus that prevents an electron beam trajectory shift and has improved image quality.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an SED according to an embodiment of the present invention.
2 is a perspective view of the SED broken along the line AA in FIG. 1; FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view showing the SED.
FIG. 4 is a diagram schematically showing a step of forming a spacer conductive layer in the SED.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... 2nd board | substrate 12 ... 1st board | substrate 14 ... Side wall 15 ... Vacuum envelope 16 ... Phosphor screen 18 ... Electron emission element 22 ... Spacer assembly 24 ... Grid 24a ... 1st surface 24b ... 2nd surface 26 ... Electron beam Passing hole 28 ... spacer opening 30 a ... first spacer 30 b ... second spacer 31 ... conductive layer 50 ... voltage supply section

Claims (7)

画像表示面を有する第1基板と、
上記第1基板に隙間を置いて対向配置されているとともに、上記画像表示面を励起する複数の電子源が設けられた第2基板と、
上記第1基板に対向した第1表面および上記第2基板に対向した第2表面、並びにそれぞれ上記電子源に対向した複数の開孔を有し、上記第1および第2基板間に設けられたグリッドと、
上記グリッドの第1表面上に立設され上記第1基板に当接した複数の柱状の第1スペーサと、
上記グリッドの第2表面上に立設され上記第2基板に当接した複数の柱状の第2スペーサと、を備え、
上記第2スペーサは、上記第2基板側の端部表面に形成され上記電子源から放出された電子ビームを反発する導電層を有し、
上記第1スペーサの高さは、上記第2スペーサの高さよりも低く形成されていることを特徴とする画像表示装置。
A first substrate having an image display surface;
A second substrate provided opposite to the first substrate with a gap and provided with a plurality of electron sources for exciting the image display surface;
A first surface facing the first substrate; a second surface facing the second substrate; and a plurality of apertures facing the electron source, respectively, provided between the first and second substrates. The grid,
A plurality of columnar first spacers standing on the first surface of the grid and in contact with the first substrate;
A plurality of columnar second spacers standing on the second surface of the grid and in contact with the second substrate;
It said second spacer have a conductive layer to repel the electron beams emitted from the second the electron source is formed on the end surface of the substrate,
An image display device , wherein the height of the first spacer is lower than the height of the second spacer .
上記第2基板と垂直な方向に沿った上記第2スペーサの高さをH、上記第2基板と垂直な方向に沿った上記導電層の形成範囲の高さをhとすると、上記導電層の高さhは、
h=H × 0.2 × a
a=0.9〜1.1
に形成されていることを特徴とする請求項に記載の画像表示装置。
When the height of the second spacer along the direction perpendicular to the second substrate is H, and the height of the formation range of the conductive layer along the direction perpendicular to the second substrate is h, Height h is
h = H × 0.2 × a
a = 0.9 to 1.1
The image display device according to claim 1 , wherein the image display device is formed in the following manner.
上記各第1スペーサは、上記開孔の間で上記グリッドの第1表面上に立設され、上記各第2スペーサは、上記開孔の間で上記グリッドの第2表面上に立設され、上記第1スペーサと同軸上に配置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。Each first spacer is erected on the first surface of the grid between the apertures, and each second spacer is erected on the second surface of the grid between the apertures, The image display device according to claim 1 , wherein the image display device is disposed coaxially with the first spacer. 上記グリッドの表面、並びに各開孔の内面には、高抵抗膜が形成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の画像表示装置。The surface of the grid, and on the inner surface of each aperture, the image display apparatus according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the high-resistance film is formed. 上記グリッドおよび第1基板に、互いに異なる電位を供給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4のいずれか1項に記載の画像表示装置。To the grid and the first substrate, an image display apparatus according to any one of claims 1 to 4, characterized in that it comprises a voltage supply unit for supplying different potentials from each other. 上記導電層は、金属又は合金からなる膜、あるいは金属及び合金の粒子を含有する導電性ガラスにより形成されていることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に記載の画像表示装置。The conductive layer is an image display apparatus according to any one of claims 1 to 5, characterized in that it is formed of a conductive glass containing particles of metal or film of an alloy or a metal and an alloy, . 上記導電層を構成する金属は、白金、タングステン、イリジウム、レニウム、オスミウム、ルテニウムの少なくとも1つを含む高融点金属であることを特徴とする請求項に記載の画像表示装置。The image display device according to claim 6 , wherein the metal constituting the conductive layer is a refractory metal containing at least one of platinum, tungsten, iridium, rhenium, osmium, and ruthenium.
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