화상 표시 장치(IMAGE DISPLAY DEVICE)

(19)대한민국특허청(KR)
(12) 공개특허공보(A)

(51) 。Int. Cl.
H01J 1/30 (2006.01)
H01J 29/02 (2006.01)
H01J 29/87 (2006.01)
H01J 31/12 (2006.01)
(11) 공개번호
(43) 공개일자
10-2006-0120268
2006년11월24일
(21) 출원번호 10-2006-7017767
(22) 출원일자 2006년09월01일
심사청구일자 2006년09월01일
번역문 제출일자 2006년09월01일
(86) 국제출원번호 PCT/JP2005/001360 (87) 국제공개번호 WO 2005/076310
국제출원일자 2005년01월31일 국제공개일자 2005년08월18일
(30) 우선권주장 JP-P-2004-00026526
JP-P-2004-00037574
JP-P-2004-00044388
2004년02월03일
2004년02월16일
2004년02월20일
일본(JP)
일본(JP)
일본(JP)
(71) 출원인 가부시끼가이샤 도시바
일본국 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고
(72) 발명자 다까하시 겐
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
이시까와 사또시
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
후꾸시마 마사히로
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
오야이즈 사또꼬
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
닛까이도 마사루
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
히로사와 다이지
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
우에다 유끼노리
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
다까또리 고오지
일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
시마야마 겐따로
공개특허 10-2006-0120268
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일본 105-8001 도꾜도 미나또꾸 시바우라 1쪼메 1방 1고가부시끼가이
샤 도시바 지떼끼자이산껜부 내
(74) 대리인 주성민
전체 청구항 수 : 총 23 항
(54) 화상 표시 장치
(57) 요약
형광면이 형성된 제1 기판(10)과, 복수의 전자 방출원(18)이 설치된 제2 기판(12) 사이에 스페이서 구조체(22)가 설치되
어 있다. 스페이서 구조체는 제1 및 제2 기판에 대향하고 있는 동시에 각각 전자 방출원에 대향한 복수의 전자 빔 통과 구
멍(26)을 가진 판형의 지지 기판(24)과 지지 기판의 표면 상에 기립 설치된 복수의 스페이서(30a, 30b)를 갖고 있다. 복수
의 전자 빔 통과 구멍 중, 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍(26)은 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 큰 면적
을 갖고 있다.
대표도
도 3
특허청구의 범위
청구항 1.
형광면이 형성된 제1 기판과,
상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는 동시에 상기 형광면을 여기하는 복수의 전자 방출원이 설치된 제2 기판
과,
상기 제1 및 제2 기판 사이에 설치되고 상기 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하는 스페이서 구조체를 구비
하고,
상기 스페이서 구조체는 상기 제1 및 제2 기판에 대향하고 있는 동시에, 각각 상기 전자 방출원에 대향한 복수의 전자 빔
통과 구멍을 가진 판형의 지지 기판과, 상기 지지 기판의 표면 상에 기립 설치된 복수의 스페이서를 갖고, 상기 복수의 전
자 빔 통과 구멍 중 상기 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍은 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 큰 면적을 갖
고 있는 화상 표시 장치.
청구항 2.
제1항에 있어서, 상기 전자 빔 통과 구멍은 제1 방향으로 브리지부를 거쳐서 제1 피치로 나열되어 있는 동시에, 상기 제1
방향과 직접 직교하는 제2 방향으로 상기 제1 피치보다도 큰 제2 피치로 나열되어 설치되고, 상기 각 스페이서는 상기 제2
방향으로 나열된 전자 빔 통과 구멍 사이에 배치되고,
상기 복수의 전자 빔 통과 구멍 중 상기 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍은, 다른 전자 빔 통과 구멍보다
도 상기 제2 방향의 직경이 큰 화상 표시 장치.
공개특허 10-2006-0120268
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청구항 3.
제2항에 있어서, 상기 복수의 전자 빔 통과 구멍 중 상기 스페이서 기립 설치 위치 근방에 있어서 상기 제1 방향으로 나열
된 복수의 전자 빔 통과 구멍은 서로 연속된 개방 구멍에 의해 형성되어 있는 화상 표시 장치.
청구항 4.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 기판은 상기 제1 기판에 대향한 제1 표면과 상기 제2 기판에 대향한
제2 표면을 갖고, 상기 스페이서는 상기 제1 표면 상에 기립 설치된 복수의 제1 스페이서와, 상기 제2 표면 상에 기립 설치
된 복수의 제2 스페이서를 포함하고 있는 화상 표시 장치.
청구항 5.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 지지 기판은 상기 제1 기판에 접촉한 제1 표면과, 상기 제2 기판과 간극을
두고 대향한 제2 표면을 갖고, 상기 스페이서는 상기 제2 표면 상에 기립 설치되어 있는 동시에 상기 제2 기판에 접촉한 선
단부를 갖고 있는 화상 표시 장치.
청구항 6.
형광체층을 포함하는 형광면과, 이 형광면에 중첩되어 설치된 메탈백층을 가진 제1 기판과,
상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는 동시에, 상기 형광면을 향해 전자를 방출하는 복수의 전자 방출원이 배
치된 제2 기판과,
상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 기판에 접촉한 제1 표면, 상기 제2 기판과 대향한 제2 표면 및 상기 전자
방출원에 대향한 복수의 전자 빔 통과 구멍을 갖고 있는 동시에 절연성 물질로 피복된 지지 기판과,
상기 지지 기판의 제2 표면과 상기 제2 기판 사이에 기립 설치되고, 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압을 지지하는 복수
의 스페이서를 구비하고,
상기 지지 기판은 각각 상기 스페이서에 접촉하고 있는 동시에 스페이서의 높이 방향으로 탄성 변형 가능하게 형성된 복수
의 높이 완화부를 갖고 있는 화상 표시 장치.
청구항 7.
제6항에 있어서, 상기 각 높이 완화부는 상기 지지 기판의 제1 표면에 형성된 오목부를 갖고 있는 화상 표시 장치.
청구항 8.
형광체층을 포함하는 형광면과, 이 형광면에 중첩되어 설치된 메탈백층과, 메탈백층에 중첩되어 형성된 게터막을 가진 제
1 기판과,
상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는 동시에, 상기 형광면을 향해 전자를 방출하는 복수의 전자 방출원이 배
치된 제2 기판과,
상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 제1 기판에 접촉한 제1 표면, 상기 제2 기판과 대향한 제2 표면, 상기 전자 방
출원에 대향한 복수의 전자 빔 통과 구멍 및 상기 제1 표면에 형성된 복수의 오목부를 갖고 있는 동시에 절연성 물질로 피
복된 지지 기판과,
공개특허 10-2006-0120268
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상기 지지 기판의 제2 표면과 상기 제2 기판 사이에 기립 설치되고, 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압을 지지하는 복수
의 스페이서를 구비한 화상 표시 장치.
청구항 9.
제8항에 있어서, 상기 오목부는 상기 지지 기판의 제1 표면에 있어서 상기 스페이서와 대향한 위치를 포함하여 상기 전자
빔 통과 구멍 사이에 형성되어 있는 화상 표시 장치.
청구항 10.
제6항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 오목부는 상기 스페이서의 상기 지지 기판에 접촉한 접촉면의 면적보다도
큰 면적을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
청구항 11.
제10항에 있어서, 상기 오목부는 상기 스페이서의 상기 지지 기판에 접촉한 접촉면과 상사 형상을 갖고 있는 화상 표시 장
치.
청구항 12.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 오목부는 상기 전자 빔 통과 구멍 사이를 연장한 홈 의해 형성되어 있는 화상 표시 장치.
청구항 13.
제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 각 오목부는 하프 에칭에 의해 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 표시 장치.
청구항 14.
형광면이 형성된 제1 기판과,
상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는 동시에 상기 형광면을 여기하는 복수의 전자 방출원이 설치된 제2 기판
과,
각각 상기 제1 및 제2 기판 사이에 설치되고 상기 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하는 복수의 스페이서
구조체를 구비하고,
상기 각 스페이서 구조체는 상기 제1 및 제2 기판에 대향하고 있는 동시에, 각각 상기 전자 방출원에 대향한 복수의 전자
빔 통과 구멍을 가진 판형의 지지 기판과, 상기 지지 기판의 표면 상에 기립 설치된 복수의 스페이서를 갖고 있는 화상 표
시 장치.
청구항 15.
제14항에 있어서, 상기 복수의 스페이서 구조체의 지지 기판은 서로 간극을 두고 평행하게 나열되어 있는 화상 표시 장치.
공개특허 10-2006-0120268
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청구항 16.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 각 지지 기판의 적어도 주연부는 이차 전자 방출 계수가 0.4 내지 2.0인 재료를 함유
한 코트층에 의해 피복되어 있는 화상 표시 장치.
청구항 17.
제16항에 있어서, 상기 지지 기판은 그 표면을 덮은 절연층을 갖고, 상기 코트층은 상기 절연층에 중첩되어 형성되어 있는
화상 표시 장치.
청구항 18.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 각 스페이서 구조체의 지지 기판은 상기 제1 기판에 대향한 제1 표면과 상기 제2 기판
에 대향한 제2 표면을 갖고, 상기 스페이서는 상기 제1 표면 상에 기립 설치된 복수의 제1 스페이서와 상기 제2 표면 상에
기립 설치된 복수의 제2 스페이서를 포함하고 있는 화상 표시 장치.
청구항 19.
제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 각 스페이서 구조체의 지지 기판은 상기 제1 기판에 접촉한 제1 표면과, 상기 제2 기
판과 간극을 두고 대향한 제2 표면을 갖고, 상기 스페이서는 상기 제2 표면 상에 기립 설치되어 있는 동시에 상기 제2 기판
에 접촉한 선단부를 갖고 있는 화상 표시 장치.
청구항 20.
제14항에 있어서, 상기 스페이서는 기둥형의 스페이서인 화상 표시 장치.
청구항 21.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판은 긴 변 및 짧은 변을 가진 직사각 형상으로 형성되고, 상기 복수의 스페이서 구조
체는 상기 제1 및 제2 기판의 짧은 변과 평행한 방향으로 나열되어 설치되어 있는 화상 표시 장치.
청구항 22.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판은 긴 변 및 짧은 변을 가진 직사각 형상으로 형성되고, 상기 복수의 스페이서 구조
체는 상기 제1 및 제2 기판의 긴 변과 평행한 방향으로 나열되어 설치되어 있는 화상 표시 장치.
청구항 23.
제14항에 있어서, 상기 제1 및 제2 기판은 긴 변 및 짧은 변을 가진 직사각 형상으로 형성되고, 상기 복수의 스페이서 구조
체는 상기 제1 및 제2 기판의 긴 변과 평행한 방향 및 짧은 변과 평행한 방향으로 나열되어 설치되어 있는 화상 표시 장치.
명세서
공개특허 10-2006-0120268
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기술분야
본 발명은 대향 배치된 기판과, 기판 사이에 배치된 스페이서 구조체를 구비한 화상 표시 장치에 관한 것이다.
배경기술
최근, 음극선관(이하, CRT라 함)을 대신한 차세대 경량, 박형의 표시 장치로서 다양한 평면형 화상 표시 장치가 주목받고
있다. 예를 들어, 평면 표시 장치로서 기능하는 전계 방출 디바이스(이하, FED라 함)의 일종으로서, 표면 전도형 전자 방출
장치(이하, SED라 함)의 개발이 진행되고 있다.
이 SED는 소정의 간격을 두고 대향 배치된 제1 기판 및 제2 기판을 구비하고, 이들 기판은 직사각 형상의 측벽을 거쳐서
주변부를 서로 접합함으로써 진공 케이싱을 구성하고 있다. 제1 기판의 내면에는 3색의 형광체층이 형성되고, 제2 기판의
내면에는 형광체를 여기하는 전자 방출원으로서 각 화소에 대응하는 다수의 전자 방출 소자가 배열되어 있다. 각 전자 방
출 소자는 전자 방출부, 이 전자 방출부에 전압을 인가하는 한 쌍의 전극 등으로 구성되어 있다.
SED에 있어서, 제1 기판 및 제2 기판 사이의 공간, 즉 진공 케이싱 내는 높은 진공도로 유지되는 것이 중요해진다. 진공도
가 낮은 경우, 전자 방출 소자의 수명, 나아가서는 장치의 수명이 저하되어 버린다. 또한, 제1 기판과 제2 기판 사이는 진공
이므로, 제1 기판 및 제2 기판에 대해 대기압이 작용한다. 그래서, 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하여 기판 사
이의 간극을 유지하기 위해, 양 기판 사이에는 다수의 판형 혹은 기둥형의 스페이서가 배치되어 있다.
스페이서를 제1 기판 및 제2 기판의 전체면에 걸쳐 배치하기 위해서는, 제1 기판의 형광체, 제2 기판의 전자 방출 소자에
접촉하지 않도록 매우 얇은 판형, 혹은 매우 가는 기둥형의 스페이서가 필요해진다. 이들 스페이서는 전자 방출 소자의 매
우 가까이에 설치해야만 하므로, 스페이서로서 절연체 재료를 사용할 필요가 있다. 동시에, 제1 기판 및 제2 기판의 박판화
를 검토한 경우, 한층 많은 스페이서가 필요해져 더욱 제조가 곤란해진다. 예를 들어, 일본 특허 공개 제2001-272927호
공보에는 지지 기판 상에 다수의 기둥형 스페이서를 기립 설치하여 스페이서 구조체를 구성하고, 이 스페이서 구조체를 제
1 및 제2 기판 사이에 배치한 장치가 개시되어 있다.
제1 기판의 형광체 사이 및 제2 기판의 전자 방출 소자 사이에 대한 스페이서의 위치 맞춤에 대해서는, 형광체 사이 혹은
전자 방출 소자 사이를 겨냥해 직접 스페이서를 설치하는 방법, 혹은 전자가 통과하는 전자 빔 통과 구멍이 미리 형성된 금
속판 상에 다수의 스페이서를 높은 위치 정밀도로 형성하고, 이 금속판 상에 형성된 스페이서를 제1 기판 또는 제2 기판에
위치 맞춤하는 방법을 생각할 수 있다.
후자의 방법으로서, 예를 들어 일본 특허 공개 제2002-082850호 공보에 개시된 방법에 따르면, 각각 스페이서 형상에 대
응하는 다수의 구멍이 형성된 2매의 성형형을 금속판의 표리면에 밀착시키고, 이 상태에서 성형형의 구멍에 페이스트 형
상의 스페이서 형성 재료를 충전한다. 또한, 스페이서 형성 재료의 돌출 부분은 성형형의 표면을 스퀴지 등에 의해 긁어냄
으로써 제거한다. 계속해서, 충전된 스페이서 형성 재료를 성형형 내부에서 경화시킨 후, 금속판으로부터 2매의 성형형을
제거함으로써 금속판 상에 형성된 기둥형의 스페이서를 얻는 방법 등이 제안되어 있다.
상기한 방법에 있어서, 스페이서 형성 재료를 성형형에 충전할 때 금속판과 성형형이 엄격하게 밀착되어 있지 않으면, 금
속판과 성형형 사이에 스페이서 형성 재료가 인입되어 버린다. 이 경우, 정상인 형상의 스페이서를 형성할 수 없을 뿐만 아
니라, 스며 나온 스페이서 형성 재료에 의해 금속판 전자 빔 통과 구멍이 폐색되어 버릴 우려도 있다. 전자 빔 통과 구멍이
폐색된 부위에서는, 전자 빔이 형광체에 도달할 수 없어 원하는 화상을 표시하는 것이 곤란해진다.
금속판 상으로 스며나온 스페이서 형성 재료 및 접착제 성분은 그 번짐 형상이 불규칙하여 방전의 발생원이 되기 쉽다. 스
페이서 형성 재료의 번짐 부분이 대전한 경우, 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔이 번짐 부분으로 끌어당겨져, 본래의
궤도로부터 벗어나 버린다. 그 결과, 형광체층에 대해 전자 빔의 미스 랜딩이 발생하여 표시 화상의 색 순도가 열화된다고
하는 문제가 있다.
일본 특허 공개 제2001-229824호 공보에는 화상 표시 장치의 진공 케이싱을 제조하는 방법으로서, 미리 제1 기판, 제2
기판, 스페이서 구조체를 진공 내에 설치하고, 밀봉 부착 후의 진공도 유지를 목적으로서, 제1 기판의 메탈백층 상에 게터
를 도포한 후 스페이서 구조체를 유지하도록 제1 기판과 제2 기판을 밀봉 부착하는 제조 방법이 제안되어 있다.
공개특허 10-2006-0120268
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상기와 같이 구성된 SED에 있어서, 화상을 표시하는 경우 제1 기판과 제2 기판 사이에는 전자 빔의 가속 전압으로서 예를
들어 10 kV의 고전압이 인가된다. 고전압하에 있어서, 메탈백층에 중첩되어 게터가 설치되어 있는 경우 메탈백층과 제1
기판 사이에서 방전 현상이 발생되기 쉬워진다. 그리고, 방전이 발생한 경우, 형광체층, 메탈백층 및 제2 기판 상의 전자 방
출 소자 등이 파괴될 우려가 있다.
또한, 상기와 같이 구성된 스페이서 구조체에 있어서 모든 스페이서를 동일한 높이로 형성하는 것이 어려워 스페이서의 높
이에 변동이 발생될 가능성이 있다. 스페이서의 높이에 변동이 있을 경우, 제1 기판 및 제2 기판에 작용하는 대기압 하중을
스페이서에 의해 안정적으로 지지하는 것이 곤란해져 케이싱의 내대기압 강도가 저하한다. 또한, 높이가 높은 스페이서에
는 큰 부하가 작용해, 이 스페이서가 손상될 우려도 있고, 이 경우 스페이서 구조체 자체의 강도가 저하한다. 또한, 높이가
낮은 스페이서의 선단부와 기판 사이에 간극이 형성되면, 이 간극은 방전의 발생 요인이 될 수 있다.
상기 구성의 SED에 있어서, 제1 기판 및 제2 기판에 대한 스페이서 및 전자 빔 통과 구멍의 위치 맞춤이 중요한 과제가 된
다. 예를 들어, 지지 기판에 형성된 전자 빔 통과 구멍 및 스페이서는 전자 방출 소자로부터 방출된 전자를 차단하지 않는
형태로 설치되어야 한다. 특히, 전자 방출 소자로부터 형광체를 향하는 전자 빔 궤도를 지지 기판에 의해 차단하지 않도록,
지지 기판을 제1 기판 및 제2 기판에 대해 높은 정밀도로 위치 맞춤할 필요가 있다. 이 문제는 대형이면서 고해상도인 표시
장치에 과연 심각해진다.
또한, 표시 장치가 대형화한 경우 스페이서 및 지지 기판으로 이루어지는 스페이서 구조체 자체도 대형화하는 것이 필요해
지지만, 기존의 제조 방법에서는 스페이서 구조체의 대형화가 곤란해질 가능성이 있다. 혹은, 부재 제조 가격이 고가가 되
는 것이 예상된다. 판형의 지지 기판에 있어서, 전자 빔 통과 구멍의 형성 위치 좌표 정밀도는 지지 기판의 사이즈가 커질
수록 열화된다.
발명의 상세한 설명
본 발명은 이상의 점에 비추어 이루어진 것으로, 그 목적은 스페이서 형성 재료의 번짐에 의한 화상 불량을 억제하고, 표시
품위가 향상된 화상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 목적은, 방전의 발생을 억제하는 동시에 내대기압 강도가 향상된 화상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 또 다른 목적은, 대형화 및 고해상도가 가능한 화상 표시 장치를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 태양에 관한 화상 표시 장치는 형광면이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 간극
을 두고 대향 배치되어 있는 동시에 상기 형광면을 여기하는 복수의 전자 방출원이 설치된 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기
판 사이에 설치되고 상기 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하는 스페이서 구조체를 구비하고,
상기 스페이서 구조체는 상기 제1 및 제2 기판에 대향하고 있는 동시에, 각각 상기 전자 방출원에 대향한 복수의 전자 빔
통과 구멍을 가진 판형의 지지 기판과, 상기 지지 기판의 표면 상에 기립 설치된 복수의 스페이서를 갖고, 상기 복수의 전
자 빔 통과 구멍 중 상기 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍은 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 큰 면적을 갖
고 있다.
본 발명의 태양에 관한 화상 표시 장치는 형광체층을 포함하는 형광면과, 이 형광면에 중첩되어 설치된 메탈백층을 가진
제1 기판과, 상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는 동시에, 상기 형광면을 향해 전자를 방출하는 복수의 전자
방출원이 배치된 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되고 상기 제1 기판에 접촉한 제1 표면, 상기 제2 기판과
대향한 제2 표면 및 상기 전자 방출원에 대향한 복수의 전자 빔 통과 구멍을 갖고 있는 동시에, 절연성 물질로 피복된 지지
기판과, 상기 지지 기판의 제2 표면과 상기 제2 기판 사이에 기립 설치되고 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압을 지지하
는 복수의 스페이서를 구비하고, 상기 지지 기판은 각각 상기 스페이서에 접촉하고 있는 동시에 스페이서의 높이 방향으로
탄성 변형 가능하게 형성된 복수의 높이 완화부를 갖고 있다.
본 발명의 다른 형태에 관한 화상 표시 장치는, 형광체층을 포함하는 형광면과, 이 형광면에 중첩되어 설치된 메탈백층과,
메탈백층에 중첩되어 형성된 게터막을 가진 제1 기판과, 상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는 동시에, 상기 형
광면을 향해 전자를 방출하는 복수의 전자 방출원이 배치된 제2 기판과, 상기 제1 및 제2 기판 사이에 배치되고 상기 제1
공개특허 10-2006-0120268
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기판에 접촉한 제1 표면, 상기 제2 기판과 대향한 제2 표면, 상기 전자 방출원에 대향한 복수의 전자 빔 통과 구멍 및 상기
제1 표면에 형성된 복수의 오목부를 갖고 있는 동시에, 절연성 물질로 피복된 지지 기판과, 상기 지지 기판의 제2 표면과
상기 제2 기판 사이에 기립 설치되고, 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압을 지지하는 복수의 스페이서를 구비하고 있다.
본 발명의 태양에 관한 화상 표시 장치는 형광면이 형성된 제1 기판과, 상기 제1 기판과 간극을 두고 대향 배치되어 있는
동시에 상기 형광면을 여기하는 복수의 전자 방출원이 설치된 제2 기판과, 각각 상기 제1 및 제2 기판 사이에 설치되고 상
기 제1 및 제2 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하는 복수의 스페이서 구조체를 구비하고, 각 상기 스페이서 구조체는
상기 제1 및 제2 기판에 대향하고 있는 동시에, 각각 상기 전자 방출원에 대향한 복수의 전자 빔 통과 구멍을 가진 판형의
지지 기판과, 상기 지지 기판의 표면 상에 기립 설치된 복수의 스페이서를 갖고 있다.
실시예
이하 도면을 참조하면서, 본 발명을 평면형 화상 표시 장치로서의 SED에 적용한 제1 실시 형태에 대해 상세하게 설명한
다.
도1 내지 도3에 도시한 바와 같이, SED는 각각 직사각 형상의 유리판으로 이루어지는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)을 구
비하고, 이들 기판은 약 1.0 내지 2.0 mm의 간극을 두고 대향 배치되어 있다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)은 유리로 이
루어지는 직사각형 프레임 형상의 측벽(14)을 사이에 두고 주연부끼리가 접합되고, 내부가 진공으로 유지된 편평한 진공
케이싱(15)을 구성하고 있다.
제1 기판(10)의 내면에는 형광면으로서 기능하는 형광체 스크린(16)이 형성되어 있다. 형광체 스크린(16)은 적색, 청색,
녹색으로 발광하는 형광체층(R, G, B) 및 차광층(11)을 나열하여 구성되고, 이들 형광체층은 스트라이프 형상, 도트 형상
혹은 직사각 형상으로 형성되어 있다. 형광체 스크린(16) 상에는 알루미늄 등으로 이루어지는 메탈백(17) 및 게터막(19)이
차례로 형성되어 있다.
제2 기판(12)의 내면에는 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B)을 여기하는 전자 방출원으로서, 각각 전자 빔을 방출하
는 다수의 표면 전도형의 전자 방출 소자(18)가 설치되어 있다. 이들 전자 방출 소자(18)는 화소마다 대응하여 복수열 및
복수행으로 배열되어 있다. 각 전자 방출 소자(18)는 도시하지 않은 전자 방출부, 이 전자 방출부에 전압을 인가하는 한 쌍
의 소자 전극 등으로 구성되어 있다. 제2 기판(12)의 내면 상에는 전자 방출 소자(18)에 전위를 공급하는 다수개의 배선
(21)이 매트릭스 형상으로 설치되고, 그 단부는 진공 케이싱(15)의 외부로 인출되어 있다.
접합 부재로서 기능하는 측벽(14)은, 예를 들어 저융점 유리, 저융점 금속 등의 밀봉 부착재(20)에 의해 제1 기판(10)의 주
연부 및 제2 기판(12)의 주연부에 밀봉 부착되고, 이들 기판끼리를 접합하고 있다.
도2 내지 도4에 도시한 바와 같이, SED는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12) 사이에 배치된 스페이서 구조체(22)를 구비하고
있다. 본 실시 형태에 있어서, 스페이서 구조체(22)는 제1 및 제2 기판(10, 12) 사이에 배치된 직사각 형상의 금속판으로
이루어지는 지지 기판(24)과, 지지 기판의 양면에 일체적으로 기립 설치된 다수의 기둥형의 스페이서로 구성되어 있다.
상세하게 서술하면, 지지 기판(24)은 제1 기판(10)의 내면과 대향한 제1 표면(24a) 및 제2 기판(12)의 내면과 대향한 제2
표면(24b)을 갖고, 이들 기판과 평행하게 배치되어 있다. 지지 기판(24)에는, 에칭 등에 의해 다수의 전자 빔 통과 구멍
(26)이 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은 진공 케이싱(15)의 길이 방향으로 평행한 제1 방향(X)에 브리지부(27)를
사이에 두고 제1 피치로 나열되어 있는 동시에, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y)으로 제1 피치보다도 큰 제2 피치로 나열
되어 설치되어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 전자 방출 소자(18)와 대향하여 배열되고, 전자 방출 소자로부터 방출
된 전자 빔을 투과한다.
지지 기판(24)은, 예를 들어 철-니켈계의 금속판에 의해 두께 0.1 내지 0.3 mm로 형성되어 있다. 지지 기판(24)의 표면에
는 금속판을 구성하는 원소로 이루어지는 산화막, 예를 들어 Fe3O4, NiFe2O4로 이루어지는 산화막이 형성되어 있다. 지
지 기판(24)의 표면(24a, 24b) 및 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 벽면은 방전 전류 제한 효과를 갖는 고저항막에 의해 피복되
어 있다. 이 고저항막은 유리를 주성분으로 하는 고저항 물질로 형성되어 있다.
지지 기판(24)의 제1 표면(24a) 상에는 복수의 제1 스페이서(30a)가 일체적으로 기립 설치되고, 각각 제2 방향(Y)으로 나
열된 전자 빔 통과 구멍(26) 사이에 위치하고 있다. 제1 스페이서(30a)의 선단부는 게터막(19), 메탈백(17) 및 형광체 스크
린(16)의 차광층(11)을 거쳐서 제1 기판(10)의 내면에 접촉하고 있다.
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지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에는 복수의 제2 스페이서(30b)가 일체적으로 기립 설치되고, 각각 제2 방향(Y)으로 나
열된 전자 빔 통과 구멍(26) 사이에 위치하고 있다. 제2 스페이서(30b)의 선단부는 제2 기판(12)의 내면에 접촉하고 있다.
여기서는, 각 제2 스페이서(30b)의 선단부는 제2 기판(12)의 내면 상에 설치된 배선(21) 상에 위치하고 있다. 각 제1 및 제
2 스페이서(30a, 30b)는 서로 정렬하여 위치하고, 지지 기판(24)을 양면으로부터 끼워 넣은 상태에서 지지 기판(24)과 일
체적으로 형성되어 있다.
제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)의 각각은 지지 기판(24)측으로부터 연장 돌출 단부를 향해 직경이 작아진 끝이 가는 테이
퍼 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 각 제1 스페이서(30a)는 대략 타원 형상의 횡단면 형상을 갖고, 지지 기판(24)측에
위치한 기단부의 직경이 약 0.3 mm×2 mm, 연장 돌출 단부의 직경이 약 0.2 mm×2 mm, 높이가 약 0.6 mm로 형성되어
있다. 각 제2 스페이서(30b)는 대략 타원 형상의 횡단면 형상을 갖고, 지지 기판(24)측에 위치한 기단부의 직경이 약 0.3
mm×2 mm, 연장 돌출 단부의 직경이 약 0.2 mm×2 mm, 높이가 약 0.8 mm로 형성되어 있다.
도4에 도시한 바와 같이, 각 전자 빔 통과 구멍(26)은 직사각 형상으로 형성되어 있다. 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전
자 빔 통과 구멍을 제외하고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 제1 방향(X)의 치수가 0.2 mm, 제2 방향의 치수(L1)가
0.2 mm로 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍 중 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍(26a)은, 제1 방향(X)
의 치수가 0.2 mm, 제2 방향의 치수(L2)가 0.25 mm로 형성되고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)보다도 큰 면적을 갖고 있다.
또한, 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍(26a)이라 함은, 제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)에 대향한 전자
빔 통과 구멍을 나타내고, 본 실시 형태에서는 스페이서의 각 측에 위치한 3개의 전자 빔 통과 구멍(26a)의 면적을 다른 전
자 빔 통과 구멍보다도 크게 형성하고 있다. 이러한 면적이 큰 전자 빔 통과 구멍(26a)의 수는 3개에 한정되지 않고, 필요
에 따라서 스페이서의 한쪽측에서 4개 이상으로 해도 좋다.
상기한 바와 같이 구성된 스페이서 구조체(22)는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12) 사이에 배치되어 있다. 제1 및 제2 스페이
서(30a, 30b)는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써, 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하고 기
판 사이의 간격을 소정치로 유지하고 있다.
SED는 지지 기판(24) 및 제1 기판(10)의 메탈백(17)에 전압을 인가하는 도시하지 않은 전압 공급부를 구비하고 있다. 이
전압 공급부는 지지 기판(24) 및 메탈백(17)에 각각 접속되고, 예를 들어 지지 기판(24)에 12 kV, 메탈백(17)에 10 kV의
전압을 인가한다. SED에 있어서, 화상을 표시하는 경우 형광체 스크린(16) 및 메탈백(17)에 애노드 전압이 인가되고, 전자
방출 소자(18)로부터 방출된 전자 빔을 애노드 전압에 의해 가속하여 형광체 스크린(16)에 충돌시킨다. 이에 의해, 형광체
스크린(16)의 형광체층이 여기되어 발광하고 화상을 표시한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 SED의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 스페이서 구조체(22)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도5에 도시한 바와 같이, 소정 치수의 지지 기판(24), 이 지지 기판과 거의 동일한 치수를 가진 직사각형 판형의 상부 형
(36a) 및 하부 형(36b)을 준비한다. 이 경우, Fe-50％Ni로 이루어지는 판 두께 0.12 mm의 지지 기판을 탈지, 세정, 건조
한 후, 에칭에 의해 전자 빔 통과 구멍(26, 26a)을 형성한다. 지지 기판(24) 전체를 산화 처리한 후, 전자 빔 통과 구멍(26,
26a)의 내면을 포함하여 지지 기판 표면에 절연막을 형성한다. 또한, 절연막 상에 유리를 주성분으로 한 코트액을 도포하
고 건조한 후, 소성함으로써 고저항막을 형성한다. 이에 의해, 지지 기판(24)을 얻는다.
성형형으로서의 상부 형(36a) 및 하부 형(36b)은, 자외선을 투과하는 투명한 재료, 예를 들어 투명 실리콘, 투명 폴리에틸
렌테레프탈레이트 등에 의해 평탄한 판형으로 형성한다. 상부 형(36a)은 지지 기판(24)에 접촉되는 평탄한 접촉면(41a)
과, 제1 스페이서(30a)를 형성하기 위한 다수의 바닥이 있는 스페이서 형성 구멍(40a)을 갖고 있다. 스페이서 형성 구멍
(40a)은 각각 상부 형(36a)의 접촉면(41a)에 개방되어 있는 동시에, 소정의 간격을 두고 배열되어 있다. 마찬가지로, 하부
형(36b)은 평탄한 접촉면(41b)과, 제2 스페이서(30b)를 형성하기 위한 다수의 바닥이 있는 스페이서 형성 구멍(40b)을 갖
고 있다. 스페이서 형성 구멍(40b)은 각각 하부 형(36b)의 접촉면(41b)에 개방되어 있는 동시에 소정의 간격을 두고 배열
되어 있다.
계속해서, 상부 형(36a)의 스페이서 형성 구멍(40a) 및 하부 형(36b)의 스페이서 형성 구멍(40b)에 스페이서 형성 재료
(46)를 충전한다. 스페이서 형성 재료(46)로서는, 적어도 자외선 경화형 바인더(유기 성분) 및 유리 필러를 함유한 유리 페
이스트를 이용한다. 유리 페이스트의 비중 및 점도는 적절하게 선택한다.
도6에 도시한 바와 같이, 스페이서 형성 재료(46)가 충전된 스페이서 형성 구멍(40a)이 각각 인접하는 전자 빔 통과 구멍
(26) 사이의 영역과 대향하도록 상부 형(36a)을 위치 결정하여 접촉면(41a)을 지지 기판(24)의 제1 표면(24a)에 밀착시킨
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다. 마찬가지로, 하부 형(36b)을 각 스페이서 형성 구멍(40b)이 인접하는 전자 빔 통과 구멍(26) 사이의 영역과 대향하도
록 위치 결정하고, 접촉면(41b)을 지지 기판(24)의 제2 표면(24b)에 밀착시킨다. 또한, 지지 기판(24)의 스페이서 기립 설
치 위치에는 디스펜서 혹은 인쇄에 의해 미리 접착제를 도포해 두어도 좋다. 이에 의해, 지지 기판(24), 상부 형(36a) 및 하
부 형(36b)으로 이루어지는 조립체(42)를 구성한다. 조립체(42)에 있어서 상부 형(36a)의 스페이서 형성 구멍(40a)과 하
부 형(36b)의 스페이서 형성 구멍(40b)은 지지 기판(24)을 사이에 두고 대향하여 배열되어 있다.
계속해서, 상부 형(36a) 및 하부 형(36b)의 외측에 배치된 자외선 램프(62a, 62b)로부터 상부 형 및 하부 형을 향해 자외선
(UV)을 조사한다. 상부 형(36a) 및 하부 형(36b)은 각각 자외선 투과 재료로 형성되어 있다. 그로 인해, 자외선 램프(62a,
62b)로부터 조사된 자외선은 상부 형(36a) 및 하부 형(36b)을 투과하고, 충전된 스페이서 형성 재료(46)에 조사된다. 이에
의해, 조립체(42)의 밀착을 유지한 상태에서 스페이서 형성 재료(46)를 자외선 경화시킨다.
계속해서, 도7에 도시한 바와 같이 경화한 스페이서 형성 재료(46)를 지지 기판(24) 상에 남기도록 상부 형(36a) 및 하부
형(36b)을 지지 기판(24)으로부터 이형한다. 그 후, 스페이서 형성 재료(46)가 설치된 지지 기판(24)을 가열로 내에서 열
처리하고, 스페이서 형성 재료 내에서 바인더를 비산시킨 후, 약 500 내지 550 ℃에서 30분 내지 1시간, 스페이서 형성 재
료를 본 소성한다. 이에 의해, 지지 기판(24) 상에 제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)가 만들어 넣어진 스페이서 구조체(22)
가 얻어진다.
한편, SED의 제조에 있어서는 미리 형광체 스크린(16) 및 메탈백(17)이 설치된 제1 기판(10)과, 전자 방출 소자(18) 및 배
선(21)이 설치되어 있는 동시에 측벽(14)이 접합된 제2 기판(12)을 준비해 둔다. 계속해서, 상기와 같이 하여 얻어진 스페
이서 구조체(22)를 제2 기판(12) 상에 위치 결정 배치한다. 이 상태에서, 제1 기판(10), 제2 기판(12) 및 스페이서 구조체
(22)를 진공 챔버 내에 배치하고, 진공 챔버 내를 진공 배기한 후 측벽(14)을 사이에 두고 제1 기판을 제2 기판에 접합한
다. 이에 의해, 스페이서 구조체(22)를 구비한 SED가 제조된다.
이상과 같이 구성된 SED에 따르면, 지지 기판(24)에 형성된 복수의 전자 빔 통과 구멍(26) 중 스페이서 기립 설치 위치 근
방의 전자 빔 통과 구멍(26a)은 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 큰 면적으로 형성되어 있다. 그로 인해, 스페이서 구조체의
제조시, 스페이서 형성 재료가 전자 빔 통과 구멍(26a) 내로 스며 나온 경우라도 전자 빔 통과 구멍 전체의 면적에 대해 스
페이서 형성 재료에 의해 폐색되는 면적의 비율이 작아진다. 따라서, 전자 빔 통과 구멍(26a)을 통과하는 전자 빔이, 스며
나온 스페이서 형성 재료에 닿는 것을 방지할 수 있다. 통상, 전자 빔 통과 구멍측으로 스며 나온 스페이서 형성 재료는 전
자 빔 통과 구멍의 단부 모서리에 따라 확장되어 간다. 그로 인해, 전자 빔 통과 구멍(26a)의 면적을 크게 함으로써 구멍 단
부 모서리가 길어져 전자 빔 통과 구멍 내로의 스페이서 형성 재료의 돌출량을 저감할 수 있다. 그 결과, 전자 빔 통과 구멍
(26a)을 통과하는 전자 빔이, 스며 나온 스페이서 형성 재료에 닿는 것을 방지할 수 있다. 이상으로부터, 스페이서 형성 재
료의 번짐에 의한 화상 불량을 억제하여 표시 품위가 향상된 SED를 제공할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 따르면, 전자 빔 통과 구멍(26a)은 직사각 형상으로 형성되어, 배열 피치가 큰 제2 방향의 치수를 확
대함으로써 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 큰 면적으로 형성되어 있다. 이 경우, 제1 방향(X)으로 나열된 전자 빔 통과 구
멍 사이에 위치한 브리지부(27)의 폭을 작게 할 필요가 없고, 지지 기판(24)의 강도 저하를 방지할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 SED의 스페이서 구조체(22)에 대해 설명한다. 도8에 도시한 바와 같이, 지지 기
판(24)에 형성된 복수의 전자 빔 통과 구멍(26) 중 스페이서 기립 설치 위치 근방에 있어서 제1 방향(X)으로 나열된 복수
의 전자 빔 통과 구멍은 서로 연속되어 가늘고 긴 직사각 형상의 개방 구멍(26a)을 구성하고 있다. 본 실시 형태에 있어서,
가늘고 긴 개방 구멍(26a)은 스페이서의 양측에 각각 형성되고, 각 개방 구멍(26a)은 예를 들어 4개분의 전자 빔 통과 구멍
을 연통하여 구성되어 있다. 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍을 제외하고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)은
각각 제1 방향(X)의 치수가 0.2 mm, 제2 방향의 치수(L1)가 0.2 mm로 형성되어 있다. 이에 대해, 각 개방 구멍(26a)은 제
1 방향(X)의 치수가 전자 빔 통과 구멍(26)의 약 4배, 제2 방향의 치수(L2)가 0.25 mm로 형성되고, 다른 전자 빔 통과 구
멍(26)보다도 큰 면적을 갖고 있다. 각 개방 구멍(26a)은 전자 빔 통과 구멍 4개분에 한정되지 않고 2개분, 3개분, 혹은 5
개분 이상을 연속한 치수로 해도 좋다.
제2 실시 형태에 있어서, SED의 다른 구성은 전술한 제1 실시 형태와 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이
고 그 상세한 설명을 생략한다.
상기 제2 실시 형태에 따르면, 지지 기판(24)에 형성된 복수의 전자 빔 통과 구멍(26) 중 스페이서 기립 설치 위치 근방의
전자 빔 통과 구멍(26)은 복수의 전자 빔 통과 구멍을 연통한 가늘고 긴 개방 구멍에 의해 형성되고, 다른 전자 빔 통과 구
멍보다도 큰 면적으로 형성되어 있다. 그로 인해, 스페이서 구조체의 제조시 스페이서 형성 재료가 전자 빔 통과 구멍(26a)
내에 스며 나온 경우라도 전자 빔 통과 구멍 전체의 면적에 대해 스페이서 형성 재료에 의해 폐색되는 면적의 비율이 작아
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진다. 따라서, 전자 빔 통과 구멍(26a)을 통과하는 전자 빔이 스며 나온 스페이서 형성 재료에 닿는 것을 방지할 수 있다.
통상, 전자 빔 통과 구멍측으로 스며 나온 스페이서 형성 재료는 전자 빔 통과 구멍의 단부 모서리에 따라 확대되어 간다.
그로 인해, 전자 빔 통과 구멍(26a)의 면적을 크게 함으로써 구멍 단부 모서리가 길어져 전자 빔 통과 구멍 내로의 스페이
서 형성 재료의 돌출량을 저감할 수 있다. 그 결과, 전자 빔 통과 구멍(26a)을 통과하는 전자 빔이 스며 나온 스페이서 형성
재료에 닿는 것을 방지할 수 있다. 이상으로부터, 스페이서 형성 재료의 번짐에 의한 화상 불량을 억제하여 표시 품위가 향
상된 SED를 얻을 수 있다.
전술한 실시 형태에 있어서, 스페이서 구조체(22)는 제1 및 제2 스페이서 및 지지 기판을 일체적으로 구비한 구성으로 하
였지만 제2 스페이서(30b)는 제2 기판(12) 상에 형성하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 스페이서 구조체는 지지 기판 및 제2
스페이서만을 구비하고, 지지 기판이 제1 기판에 접촉한 구성으로 해도 좋다.
도9에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 SED에 따르면, 스페이서 구조체(22)는 직사각 형상의 금속판으
로 이루어지는 지지 기판(24)과, 지지 기판의 한쪽 표면에만 일체적으로 기립 설치된 다수의 기둥형의 스페이서(30)를 갖
고 있다. 지지 기판(24)은 제1 기판(10)의 내면과 대향한 제1 표면(24a) 및 제2 기판(12)의 내면과 대향한 제2 표면(24b)
을 갖고, 이들 기판과 평행하게 배치되어 있다. 지지 기판(24)에는, 에칭 등에 의해 다수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되
어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은, 진공 케이싱(15)의 길이 방향으로 평행한 제1 방향(X)에 브리지부(27)를 거쳐서 제1 피
치로 나열되어 있는 동시에, 제1 방향과 직교하는 제2 방향(Y)에 제1 피치보다도 큰 제2 피치로 나열되어 설치되어 있다.
전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 전자 방출 소자(18)와 대향하여 배열되고, 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔을 투과한
다.
지지 기판(24)의 제1 및 제2 표면(24a, 24b), 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 내벽면은 절연층으로서 유리, 세라믹 등을 주성
분으로 한 절연성 물질로 이루어지는 고저항막에 의해 피복되어 있다. 그리고, 지지 기판(24)은 그 제1 표면(24a)이 게터
막, 메탈백(17), 형광체 스크린(16)을 거쳐서 제1 기판(10)의 내면에 면접촉한 상태로 설치되어 있다. 지지 기판(24)에 설
치된 전자 빔 통과 구멍(26)은 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B)과 대향하고 있다. 이에 의해, 각 전자 방출 소자
(18)는 전자 빔 통과 구멍(26)을 통해 대응하는 형광체층과 대향하고 있다.
지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에는 복수의 스페이서(30)가 일체적으로 기립 설치되고, 각각 제2 방향(Y)으로 나열된
전자 빔 통과 구멍(26) 사이에 위치하고 있다. 각 스페이서(30)의 연장 돌출 단부는 제2 기판(12)의 내면, 여기서는 제2 기
판(12)의 내면 상에 설치된 배선(21) 상에 접촉하고 있다. 스페이서(30)의 각각은 지지 기판(24)측으로부터 연장 돌출 단
부를 향해 직경이 작아진 끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 스페이서(30)는 높이 약 1.4 mm로 형성되
어 있다. 지지 기판 표면과 평행한 방향에 따른 스페이서(30)의 단면은 대략 타원 형상으로 형성되어 있다.
지지 기판(24)의 각 전자 빔 통과 구멍(26)은 직사각 형상으로 형성되어 있다. 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통
과 구멍을 제외하고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 제1 방향(X)의 치수가 0.2 mm, 제2 방향의 치수가 0.2 mm로 형
성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍 중, 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍(26a)은 제1 방향(X)의 치수가 0.2
mm, 제2 방향의 치수가 0.25 mm로 형성되고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)보다도 큰 면적을 갖고 있다. 본 실시 형태에서
는, 스페이서의 각 측에 위치한 3개의 전자 빔 통과 구멍(26a)의 면적을 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 크게 형성하고 있
다. 이러한 면적이 큰 전자 빔 통과 구멍(26a)의 수는, 3개에 한정되지 않고 필요에 따라서 스페이서의 한쪽측에서 4개 이
상으로 해도 좋다.
상기한 바와 같이 구성된 스페이서 구조체(22)는 지지 기판(24)이 제1 기판(10)에 면접촉하고, 스페이서(30)의 연장 돌출
단부가 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하여 기판 사이의 간격을 소정치로
유지하고 있다.
제3 실시 형태에 있어서, 다른 구성은 전술한 제1 실시 형태와 동일하며 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상
세한 설명은 생략한다. 제3 실시 형태에 관한 SED 및 그 스페이서 구조체는 전술한 실시 형태에 관한 제조 방법과 동일한
제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 그리고, 제3 실시 형태에 있어서도 전술한 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수
있다.
다음에, 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 SED에 대해 상세하게 설명한다.
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도10 내지 도12에 도시한 바와 같이, SED는 각각 직사각 형상의 유리판으로 이루어지는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)을
구비하고, 이들 기판은 약 1.0 내지 2.0 mm의 간극을 두고 대응 배치되어 있다. 그리고, 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)은
유리로 이루어지는 직사각 형상의 측벽(14)을 사이에 두고 주연부끼리가 접합되고, 내부가 진공으로 유지된 편평한 직사
각 형상의 진공 케이싱(15)을 구성하고 있다.
제1 기판(10)의 내면에는 표시면으로서 기능하는 형광체 스크린(16)이 대략 전체면에 걸쳐 형성되어 있다. 형광체 스크린
(16)은 적색, 청색, 녹색으로 발광하는 형광체층(R, G, B) 및 차광층(11)을 나열하여 구성되고, 이들 형광체층은 스트라이
프 형상 혹은 도트 형상으로 형성되어 있다. 또한, 형광체 스크린(16) 상에는 알루미늄 등으로 이루어지는 메탈백층(17) 및
게터막(19)이 차례로 형성되어 있다.
제2 기판(12)의 내면에는 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B)을 여기하는 전자 방출원으로서, 각각 전자 빔을 방출하
는 다수의 표면 전도형 전자 방출 소자(18)가 설치되어 있다. 전자 방출 소자(18)는 화소마다 대응하여 복수열 및 복수행으
로 배열되어 있다. 각 전자 방출 소자(18)는 도시하지 않은 전자 방출부, 이 전자 방출부에 전압을 인가하는 한 쌍의 소자
전극 등으로 구성되어 있다. 또한, 제2 기판(12)의 내면 상에는 전자 방출 소자(18)에 전위를 공급하는 다수개의 배선(21)
이 매트릭스 형상으로 설치되고, 그 단부 진공 케이싱(15)의 외부로 인출되어 있다.
접합 부재로서 기능하는 측벽(14)은, 예를 들어 저융점 유리, 저융점 금속 등의 밀봉 부착재(20)에 의해 제1 기판(10)의 주
변부 및 제2 기판(12)의 주변부에 밀봉 부착되고 이들 기판끼리를 접합하고 있다.
도11 및 도12에 도시한 바와 같이, SED는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12) 사이에 배치된 스페이서 구조체(22)를 구비하고
있다. 스페이서 구조체(22)는 금속판으로 이루어지는 지지 기판(24)과, 지지 기판 상에 일체적으로 기립 설치된 다수의 기
둥형의 스페이서(30)를 구비하고 있다. 지지 기판(24)은 형광체 스크린(16)에 대응한 치수의 직사각 형상으로 형성되고,
제1 기판(10)의 내면과 대향한 제1 표면(24a) 및 제2 기판(12)의 내면과 대향한 제2 표면(24b)을 갖고, 이들 기판과 평행
하게 배치되어 있다.
지지 기판(24)은, 예를 들어 철-니켈계의 금속판에 의해 두께 0.1 내지 0.2 mm로 형성되어 있다. 지지 기판(24)에는 에칭
등에 의해 복수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은, 예를 들어 0.15 내지 0.25 mm×0.15
내지 0.25 mm의 직사각 형상으로 형성되어 있다. 도13에 도시한 바와 같이, 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)의 길이 방향을
X, 폭 방향을 Y로 한 경우 전자 빔 통과 구멍(26)은 X방향에 따라 소정의 피치로 배열되고, Y방향에 대해서는 X방향의 피
치보다도 큰 피치로 배열되어 있다. 제1 기판(10)에 형성된 형광체 스크린(16)의 형광층(R, G, B) 및 제2 기판(12) 상의 전
자 방출 소자(18)는 X방향 및 Y방향에 대해 각각 전자 빔 통과 구멍(26)과 동일한 피치로 배열되고, 각각 전자 빔 통과 구
멍과 대향하고 있다.
지지 기판(24)의 제1 및 제2 표면(24a, 24b), 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 내벽면은 유리 등을 주성분으로 한 절연성 물질,
예를 들어 Li계의 알칼리 붕규산 유리로 이루어지는 두께 약 40 ㎛의 절연층(37)에 의해 피복되어 있다.
지지 기판(24)은 그 제1 표면(24a)이 절연층(37)을 거쳐서 제1 기판(10)의 게터막(19)에 접촉하여 설치되어 있다. 지지 기
판(24)에 설치된 전자 빔 통과 구멍(26)은 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B) 및 제2 기판(12) 상의 전자 방출 소자
(18)와 대향하고 있다. 이에 의해, 각 전자 방출 소자(18)는 전자 빔 통과 구멍(26)을 통해 대응하는 형광체층과 대향하고
있다.
도11 및 도12에 도시한 바와 같이, 지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에는 다수의 스페이서(30)가 일체적으로 기립 설치
되어 있다. 각 스페이서(30)의 연장 돌출 단부는 제2 기판(12)의 내면, 여기서는 제2 기판(12)의 내면 상에 설치된 배선
(21) 상에 접촉하고 있다. 스페이서(30)의 각각은 지지 기판(24)측으로부터 연장 돌출 단부를 향해 직경이 작아진 끝이 가
는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 스페이서(30)는 높이 약 1.8 mm로 형성되어 있다. 지지 기판(24) 표면과
평행한 방향에 따른 스페이서(30)의 단면은, 대략 타원 형상으로 형성되어 있다. 스페이서(30)의 각각은, 주로 절연 물질로
서 유리를 주성분으로 하는 스페이서 형성 재료에 의해 형성되어 있다.
도11 내지 도13에 도시한 바와 같이, 지지 기판(24)은 각각 스페이서(30)의 기립 설치 위치에 형성된 복수의 높이 완화부
(54)를 갖고 있다. 각 높이 완화부(54)는 지지 기판(24)의 제1 표면(24a)측에 형성된 오목부(56)를 갖고, 지지 기판의 다른
부분의 판 두께에 대해 1/2 이하의 판 두께로 형성되어 있다. 이에 의해, 각 높이 완화부(54)는 제1 표면(24a)에 대해 거의
수직인 방향, 즉 스페이서(30)의 높이 방향에 따라 탄성 변형 가능하게 형성되어 있다. 각 스페이서(30)는 지지 기판(24)의
제2 표면(24b) 상에 있어서 높이 완화부(54)에 기립 설치되어 오목부(56)와 대향하고 있다.
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지지 기판(24)의 제1 표면(24a)에는 스페이서(30)에 대향한 오목부(56) 외에, 복수의 오목부(56)가 형성되어 있다. 이들
오목부(56)는 모두 전자 빔 통과 구멍(26) 사이에서 제1 표면(24a)에 형성되어 있다.
오목부(56)는 대기압이 작용한 경우에, 스페이서(30)의 높이 변동을 흡수 가능, 또한 변형 가능한 강도가 되는 깊이로 되어
있다. 지지 기판(24)에 오목부(56)를 가공하는 방법은 여러 가지 생각할 수 있지만, 예를 들어 지지 기판(24)의 제작에 있
어서 에칭을 이용하는 경우는 지지 기판을 하프 에칭함으로써 오목부를 용이하고, 또한 전자 빔 통과 구멍과 동시에 가공
할 수 있다. 또한, 오목부(56)는 프레스 가공 등의 기계 가공에 의해 형성해도 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 각 오목부(56)는 스페이서(30)의 지지 기판(24)측의 단부면, 즉 접촉면과 상사 형상으로 형성되어
있다. 오목부(56)의 면적은, 스페이서(30)의 접촉면의 면적보다도 크게 형성되어 있다. 지지 기판(50)의 표면은 오목부
(56)의 내면도 포함하여 절연층(37)에 의해 피복되어 있다.
진공 케이싱(15) 내에 있어서, 오목부(56)가 완전한 폐쇄 공간이 되지 않도록 오목부에 연통된 홈, 구멍 등을 지지 기판
(24)에 형성해 두는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같이 구성된 스페이서 구조체(22)는 지지 기판(24)이 제1 기판(10)에 접촉하고, 스페이서(30)의 연장 돌출 단
부가 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하고, 기판 사이의 간격을 소정치로
유지하고 있다.
SED는 지지 기판(24) 및 제1 기판(10)의 메탈백층(17)에 전압을 인가하는 도시하지 않은 전압 공급부를 구비하고, 예를
들어 지지 기판에 8 kV, 메탈백층에 10 kV의 전압이 인가된다. SED에 있어서, 화상을 표시하는 경우 전자 방출 소자(18)
를 구동하고, 임의의 전자 방출 소자로부터 전자 빔을 방출하는 동시에 형광체 스크린(16) 및 메탈백층(17)에 애노드 전압
을 인가한다. 전자 방출 소자(18)로부터 방출된 전자 빔은 애노드 전압에 의해 가속되고, 지지 기판(24)의 전자 빔 통과 구
멍(26)을 통과한 후 형광체 스크린(16)에 충돌한다. 이에 의해, 형광체 스크린(16)의 형광체층이 여기되어 발광하고 화상
을 표시한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 SED의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 스페이서 구조체(22)의 제조 방법에 대해 설명한다.
우선, Fe-50％Ni로 이루어지는 판 두께 0.12 mm의 금속판을 탈지·세정·건조한 후 양면에 레지스트막을 형성한다. 계속해
서, 금속판의 양면을 노광, 현상, 건조하여 레지스트 패턴을 형성한다. 그 후, 에칭에 의해 금속판의 소정 위치에
0.18×0.18 mm의 전자 빔 통과 구멍(26)을 형성한다. 동시에, 금속판의 제1 표면측, 즉 제1 기판(10)과 대향하는 표면의
소정 위치를 하프 에칭하고, 각각 장축 직경 3 mm, 단축 직경 0.4 mm의 오목부(56)를 형성한다. 그 후, 지지 기판(24)의
전체면에 유리 프릿을 두께 40 ㎛로 도포하고 건조한 후, 소성함으로써 절연층(37)을 형성한다.
계속해서, 지지 기판(24)과 거의 동일한 치수를 가진 직사각형 판형의 성형형을 준비한다. 성형형은 자외선을 투과하는 투
명한 재료, 예를 들어 투명 폴리에틸렌테레프탈레이트를 주체로 한 투명 실리콘 등에 의해 평탄한 판형으로 형성되어 있
다. 성형형은 지지 기판(24)에 접촉하는 평탄한 접촉면과, 스페이서를 형성하기 위한 다수의 바닥이 있는 스페이서 형성
구멍을 갖고 있다. 스페이서 형성 구멍은 각각 성형형의 접촉면에 개방되어 있는 동시에, 소정의 간격을 두고 배열되어 있
다. 각 스페이서 형성 구멍은 스페이서에 대응하여 길이 1 mm, 폭 0.35 mm, 높이 1.8 mm로 형성되어 있다. 그 후, 성형형
의 스페이서 형성 구멍에 스페이서 형성 재료를 충전한다. 스페이서 형성 재료로서는, 적어도 자외선 경화형의 바인더(유
기 성분) 및 유리 필러를 함유한 유리 페이스트를 이용한다. 유리 페이스트의 비중 및 점도는 적절하게 선택한다.
계속해서, 스페이서 형성 재료가 충전된 스페이서 형성 구멍이 전자 빔 통과 구멍 사이에 위치하도록 성형형을 위치 결정
하고 접촉면을 지지 기판의 제2 표면(24b)에 밀착시킨다. 이에 의해, 지지 기판(24) 및 성형형으로 이루어지는 조립체를
구성한다.
다음에, 충전된 스페이서 형성 재료에 대해 예를 들어 자외선 램프 등을 이용하여 지지 기판(24) 및 성형형의 외면측으로
부터 자외선(UV)을 조사하고, 스페이서 형성 재료를 UV 경화시킨다. 그 때, 성형형은 자외선 투과 재료로서의 투명한 실
리콘으로 형성되어 있다. 그로 인해, 자외선은 스페이서 형성 재료에 직접 및 성형형을 투과하여 조사된다. 따라서, 충전된
스페이서 형성 재료를 그 내부까지 확실하게 경화시킬 수 있다.
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그 후, 경화된 스페이서 형성 재료를 지지 기판(24) 상에 남기도록 성형형을 지지 기판(24)으로부터 박리한다. 그 다음에,
스페이서 형성 재료가 설치된 지지 기판(24)을 가열로 내에서 열처리하고, 스페이서 형성 재료 내에서 바인더를 비산시킨
후 약 500 내지 550 ℃에서 30분 내지 1시간, 스페이서 형성 재료를 본 소성하여 유리화한다. 이에 의해, 지지 기판(24)의
제2 표면(24b) 상에 스페이서(30)가 일체적으로 만들어 넣어진 스페이서 구조체(22)가 얻어진다.
한편, SED의 제조에 있어서는 미리 형광체 스크린(16) 및 메탈백층(17)이 설치된 제1 기판(10)과, 전자 방출 소자(18) 및
배선(21)이 설치되어 있는 동시에 측벽(14)이 접합된 제2 기판(12)을 준비해 둔다. 계속해서, 상기한 바와 같이 하여 얻어
진 스페이서 구조체(22)를 제2 기판(12) 상에 위치 결정한 후, 지지 기판(24)의 4 구석을 제2 기판의 4개의 코너부에 기립
설치된 금속제 지지 기둥에 용접한다. 이에 의해, 스페이서 구조체(22)를 제2 기판(12)에 고정한다. 한편, 지지 기판(24)의
고정 부위는 적어도 2군데 있으면 좋다.
그 후, 제1 기판(10) 및 스페이서 구조체(22)가 고정된 제2 기판(12)을 진공 챔버 내에 배치하고, 진공 챔버 내를 진공 배
기한 후 제1 기판의 메탈백층(17) 상에 게터막(19)을 형성한다. 계속해서, 측벽(14)을 사이에 두고 제1 기판을 제2 기판에
접합하는 동시에, 이들 기판 사이에 스페이서 구조체(22)를 끼워 넣는다. 이에 의해, 스페이서 구조체(22)를 구비한 SED가
제조된다.
이상과 같이 구성된 SED에 따르면, 지지 기판(24)의 제2 기판(12)측에만 스페이서(30)를 준비함으로써 각 스페이서의 길
이를 길게 하여 지지 기판(24)과 제2 기판(12)과의 거리를 떨어뜨릴 수 있다. 그에 의해, 지지 기판과 제2 기판 사이의 내
압성이 향상되고, 이들 사이에 있어서의 방전의 발생을 억제하는 것이 가능해진다.
지지 기판(24)은 높이 완화부(54)를 갖고, 각 스페이서(30)는 이 높이 완화부 상에 설치되어 있다. 도14에 도시한 바와 같
이, 높이 완화부(54)는 판 스프링 또는 접시 스프링으로서 작용하고, 스페이서(30)에 높이 등에 변동이 있는 경우라도 스페
이서의 높이 방향으로 탄성 변형하여 높이의 변동을 흡수한다. 따라서, 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)에 작용하는 대기압
하중을 스페이서(30)에 의해 안정적으로 지지할 수 있어 진공 케이싱(15)의 내대기압 강도를 향상시킬 수 있다. 동시에, 높
이의 변동에 기인한 스페이서의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 스페이서(30)의 높이에 변동이 있는 경우라도, 스페이서의 선단부와 제2 기판(10) 사이에 있어서의 간극의 발생을
방지할 수 있어, 이 간극에 기인하는 방전을 억제하는 것이 가능해진다. 지지 기판(24)은 절연층(37)에 의해 피복되어 있으
므로, 지지 기판 자신도 방전을 억제하는 실드로서 기능한다. 따라서, 방전의 발생을 억제하는 동시에 내대기압 강도가 향
상된 SED를 얻을 수 있다.
지지 기판(24)의 제1 표면(24a)은 게터막(19)을 거쳐서 제1 기판(10)에 접촉하고 있다. 그로 인해, 메탈백층(17)과 지지
기판(24)이 같은 전위가 되고, 또한 제1 기판(10)과 지지 기판(24) 사이에 메탈백층(17) 및 게터막(19)이 끼워 넣어진 구
성으로 되어 있다. 이 경우, 메탈백층(17) 및 게터막(19)의 박리되고 및 메탈백층 및 형광면의 손상을 방지할 수 있다. 이에
의해, 장기간에 걸쳐 양호한 화상 품위를 유지할 수 있다. 동시에, 박리된 메탈백층, 게터막에 기인하는 방전의 발생을 억
제하여 신뢰성이 향상된 SED를 얻을 수 있다.
게터막(19)에 접촉하고 있는 지지 기판(24)의 제1 표면(24a)에는 복수의 오목부(56)가 형성되고, 각 오목부는 도시하지
않은 홈, 구멍 등을 통해 진공 케이싱 내부에 연통되어 있다. 그로 인해, 지지 기판(24)에 의해 게터막(19)을 피복한 경우라
도 지지 기판과 게터막(19)의 접촉 면적을 삭감하고 게터막의 노출 면적을 증가시킬 수 있다. 이에 의해, 게터 효율의 저하
를 저감시켜 고진공을 유지하는 것이 가능해진다.
상술한 제4 실시 형태에 있어서, 지지 기판(24)의 오목부(56)는 스페이서(30)의 단부면과 상사 형상으로 형성하였지만, 이
단부면보다도 큰 면적을 갖고 있으면 좋고 그 형상은 필요에 따라서 변경 가능하다. 도15에 도시한 바와 같이, 오목부(56)
는 지지 기판(24)의 전자 빔 통과 구멍(26)의 사이를 연장한 홈에 의해 형성되고, 장축 X방향으로 연장된 복수의 높이 완화
부(54)에 걸쳐서 연속되어 연장되어 있어도 좋다. 오목부(56)의 형성수는 필요에 따라서 증감 가능하다.
다음에, 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 SED에 대해 상세하게 설명한다.
도16 내지 도18에 도시한 바와 같이, SED는 각각 직사각 형상의 유리판으로 이루어지는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)을
구비하고, 이들 기판은 약 1.0 내지 2.0 mm의 간극을 두고 대향 배치되어 있다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)은 유리로
이루어지는 직사각형 프레임 형상의 측벽(14)을 사이에 두고 주연부끼리가 접합되어, 내부가 진공으로 유지된 편평한 진
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공 케이싱(15)을 구성하고 있다. 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)의 긴 변과 평행한 방향을 제1 방향(X), 짧은 변과 평행한
방향을 제2 방향(Y)으로 한 경우, SED의 유효 표시 영역은 제1 방향(X)이 800 mm, 제2 방향(Y)이 500 mm인 직사각 형
상으로 형성되어 있다.
제1 기판(10)의 내면에는 형광체 스크린(16)이 형성되어 있다. 형광체 스크린(16)은 적색, 청색, 녹색으로 발광하는 형광
체층(R, G, B)[형광체층(G)만 도시함] 및 차광층(11)을 나열하여 구성되고, 이들 형광체층은 스트라이프 형상, 도트 형상
혹은 직사각 형상으로 형성되어 있다. 형광체 스크린(16) 상에는 알루미늄 등으로 이루어지는 메탈백(17) 및 게터막(19)이
차례로 형성되어 있다.
제2 기판(12)의 내면에는, 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B)을 여기하는 전자 방출원으로서 각각 전자 빔을 방출하
는 다수의 표면 전도형 전자 방출 소자(18)가 설치되어 있다.
이들 전자 방출 소자(18)는 화소마다 대응하여 복수열 및 복수행으로 배열되어 있다. 각 전자 방출 소자(18)는 도시하지 않
은 전자 방출부, 이 전자 방출부에 전압을 인가하는 한 쌍의 소자 전극 등으로 구성되어 있다. 제2 기판(12)의 내면 상에는
전자 방출 소자(18)에 전위를 공급하는 다수개의 배선(21)이 매트릭스 형상으로 설치되고, 그 단부는 진공 케이싱(15)의
외부로 인출되어 있다. 측벽(14)은, 예를 들어 저융점 유리, 저융점 금속 등의 밀봉 부착재(20)에 의해 제1 기판(10)의 주
연부 및 제2 기판(12)의 주연부에 밀봉 부착되어 이들 기판끼리를 접합하고 있다.
도17 내지 도19에 도시한 바와 같이, SED는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12) 사이에 배치된 복수, 예를 들어 4개의 스페이
서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)를 구비하고 있다. 각 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)는 제1 및 제2 기판(10, 12) 사
이에 배치된 직사각 형상의 금속판으로 이루어지는 지지 기판(24)과, 지지 기판의 양면에 일체적으로 기립 설치된 다수의
기둥형의 스페이서로 구성되어 있다. 그리고, 4개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)는 동일 구조를 갖고, 제2 방향
(Y)으로 간극을 두고 나열되어 설치되고 표시 영역 전체를 덮고 배치되어 있다.
스페이서 구조체(22b)를 대표하여 상세하게 서술하면, 지지 기판(24)은 제1 방향(X)의 길이가 800 mm, 제2 방향(Y)의 길
이가 120 mm인 가늘고 긴 직사각 형상으로 형성되어 있다. 지지 기판(24)은 제1 기판(10)의 내면과 대향한 제1 표면
(24a) 및 제2 기판(12)의 내면과 대향한 제2 표면(24b)을 갖고, 이들 기판과 평행하게 배치되어 있다. 지지 기판(24)에는,
에칭 등에 의해 다수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은 제1 방향(X)으로 브리지부를 사
이에 두고 제1 피치로 나열되어 있는 동시에, 제2 방향으로 제1 피치보다도 큰 제2 피치로 나열되어 설치되어 있다. 전자
빔 통과 구멍(26)은 각각 전자 방출 소자(18)와 상대하여 배열되고, 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔을 투과한다.
지지 기판(24)은, 예를 들어 철-니켈계의 금속판에 의해 두께 0.1 내지 0.3 mm로 형성되어 있다. 지지 기판(24)의 표면에
는 금속판을 구성하는 원소로 이루어지는 산화막, 예를 들어, Fe3O4, NiFe2O4로 이루어지는 산화막이 형성되어 있다. 또
한, 지지 기판(24)의 표면(24a, 24b) 및 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 벽면은 예를 들어 유리, 세라믹 등을 주성분으로 한 절
연층(27)에 의해 피복되어 있다. 또한, 지지 기판(24)의 표면(24a, 24b), 주연부 및 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 벽면은 이
차 전자 발생 방지 효과를 가진 고저항막으로서의 코트층(28)에 의해 피복되어 있다. 코트층(28)은 절연층(27)에 중첩되어
형성되어 있다.
코트층(28)은 이차 전자 방출 계수가 0.4 내지 2.0으로 낮은 재료, 예를 들어 산화크롬을 함유하고 있다. 이러한 낮은 이차
전자 방출 계수의 재료는 다양하게 발견되어 있지만, 일반적으로 자유 전자를 갖는 양도체에 많이 존재한다. 그러나, 후술
하는 바와 같이 SED에서는 제1 기판 및 제2 기판 사이에 10 kV 정도의 비교적 고전압이 인가되므로, 코트층으로서 절연
재료 혹은 반도체 등의 비교적 고저항 재료를 선택할 필요가 있다. 산화크롬의 체적 저항치는 약 105 Ωcm로 비교적 고저
항이며, 또한 낮은 이차 전자 방출 계수의 재료이다. 그리고, 스페이서 구조체(22)를 구성하고 있는 지지 기판(24)에 있어
서 표면 저항은 107 Ωcm 이상인 것이 바람직하다. 그래서, 본 실시 형태에서는 유리 페이스트와 산화 크롬의 분말을 혼합
한 복합 재료에 의해 코트층(28)을 형성함으로써 지지 기판(24)의 표면 저항치를 매크로적으로 높여 방전 억제 효과를 얻
고 있다.
도17 내지 도19에 도시한 바와 같이, 지지 기판(24)의 제1 표면(24a) 상에는 복수의 제1 스페이서(30a)가 일체적으로 기
립 설치되고, 각각 제2 방향(Y)으로 나열된 전자 빔 통과 구멍(26) 사이에 위치하고 있다. 제1 스페이서(30a)의 선단부는
게터막(19), 메탈백(17) 및 형광체 스크린(16)의 차광층(11)을 사이에 두고 제1 기판(10)의 내면에 접촉하고 있다.
지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에는 복수의 제2 스페이서(30b)가 일체적으로 기립 설치되고, 각각 제2 방향(Y)으로 나
열된 전자 빔 통과 구멍(26) 사이에 위치하고 있다. 제2 스페이서(30b)의 선단부는 제2 기판(12)의 내면에 접촉하고 있다.
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여기서는, 각 제2 스페이서(30b)의 선단부는 제2 기판(12)의 내면 상에 설치된 배선(21) 상에 위치하고 있다. 각 제1 및 제
2 스페이서(30a, 30b)는 서로 정렬하여 위치하고, 지지 기판(24)을 양면으로부터 끼워 넣은 상태로 지지 기판(24)과 일체
적으로 형성되어 있다.
제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)의 각각은 지지 기판(24)측으로부터 연장 돌출 단부를 향해 직경이 작아진 끝이 가는 테이
퍼 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 각 제1 스페이서(30a)는 대략 타원 형상의 횡단면 형상을 갖고, 지지 기판(24)측에
위치한 기단부의 직경이 약 0.3 mm×2 mm, 연장 돌출 단부의 직경이 약 0.2 mm×2 mm, 높이가 약 0.6 mm로 형성되어
있다. 각 제2 스페이서(30b)는 대략 타원 형상의 횡단면 형상을 갖고, 지지 기판(24)측에 위치한 기단부의 직경이 약 0.3
mm×2 mm, 연장 돌출 단부의 직경이 약 0.2 mm×2 mm, 높이가 약 0.8 mm로 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 4개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)는 각각 지지 기판(24)의 긴 변이 제2 기판(12)의 제
1 방향(X)과 평행하게 연장된 상태에서 상태이고, 또한 제2 방향으로 간극을 두고 배열되어 있다. 4개의 지지 기판(24)은
서로 평행하고, 또한 제1 기판(10) 및 제2 기판과 평행하게 배치되어 있다. 각 지지 기판(24)의 제1 방향(X) 양단부는 제2
기판(12) 내면에 기립 설치된 지지 부재(32)에 각각 고정되어 있다. 각 스페이서 구조체의 제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)
는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하고, 기판 사이의 간
격을 소정치로 유지하고 있다.
SED는 지지 기판(24) 및 제1 기판(10)의 메탈백(17)에 전압을 인가하는 도시하지 않은 전압 공급부를 구비하고 있다. 이
전압 공급부는 지지 기판(24) 및 메탈백(17)에 각각 접속되고, 예를 들어 지지 기판(24)에 12 kV, 메탈백(17)에 10 kV의
전압을 인가한다. SED에 있어서, 화상을 표시하는 경우 형광체 스크린(16) 및 메탈백(17)에 애노드 전압이 인가되어, 전자
방출 소자(18)로부터 방출된 전자 빔을 애노드 전압에 의해 가속하여 형광체 스크린(16)에 충돌시킨다. 이에 의해, 형광체
스크린(16)의 형광체층이 여기되어 발광하고 화상을 표시한다.
다음에, 이상과 같이 구성된 SED의 제조 방법에 대해 설명한다. 우선, 스페이서 구조체(22)의 제조 방법에 대해 설명한다.
도19에 도시한 바와 같이, 소정 치수의 지지 기판(24), 이 지지 기판과 거의 동일한 치수를 가진 직사각형 판형의 상부 형
및 하부 형을 준비한다. 지지 기판(24)으로서는, 45 내지 55 중량％ 니켈, 잔량부 철, 불가피 불순물을 함유한 판 두께 0.12
mm의 금속판을 이용한다. 이 금속판을 탈지, 세정, 건조한 후, 에칭에 의해 전자 빔 통과 구멍(26)을 형성한다. 금속판 전
체를 산화 처리한 후, 전자 빔 통과 구멍(26)의 내면을 포함하여 금속판 표면에 절연층(27)을 형성한다. 또한, 절연층(27)
상에 유리 페이스트에 약 30 중량％의 산화 크롬(Cr2O3 -α:α= -0.5 내지 0.5)을 혼입한 코트액을 스프레이에 의해 도포하
고, 건조한 후 소성함으로써 코트층(28)을 형성한다. 이에 의해, 지지 기판(24)을 얻는다. 산화 크롬 원료는 입경 0.1 내지
10 ㎛, 순도 98 내지 99.9 ％인 것이 바람직하다.
또한, 코트층(28)은 도포막에 한정되지 않고, 진공 증착, 스퍼터링, 이온 도금, 혹은 졸겔법에 의해 지지 기판 표면에 산화
크롬을 박막 형상으로 형성한 층으로 해도 좋다.
성형형으로서의 상부 형 및 하부 형은 자외선을 투과하는 투명한 재료, 예를 들어 투명 실리콘, 투명 폴리에틸렌테레프탈
레이트 등에 의해 평탄한 판형으로 형성된다. 상부 형은 지지 기판(24)에 접촉되는 평탄한 접촉면과, 제1 스페이서(30a)를
형성하기 위한 다수의 바닥이 있는 스페이서 형성 구멍을 갖고 있다. 스페이서 형성 구멍은 각각 상부 형의 접촉면에 개방
되어 있는 동시에, 소정의 간격을 두고 배열되어 있다. 마찬가지로, 하부 형은 평탄한 접촉면과 제2 스페이서(30b)를 형성
하기 위한 다수의 바닥이 있는 스페이서 형성 구멍을 갖고 있다. 스페이서 형성 구멍은 각각 하부 형의 접촉면에 개방되어
있는 동시에, 소정의 간격을 두고 배열되어 있다.
계속해서, 상부 형의 스페이서 형성 구멍 및 하부 형의 스페이서 형성 구멍에 스페이서 형성 재료를 충전한다. 스페이서 형
성 재료로서는, 적어도 자외선 경화형의 바인더(유기 성분) 및 유리 필러를 함유한 유리 페이스트를 이용한다. 유리 페이스
트의 비중 및 점도는 적절하게 선택한다.
스페이서 형성 재료가 충전된 스페이서 형성 구멍이 각각 전자 빔 통과 구멍(26) 사이와 대향하도록 상부 형을 위치 결정
하고 접촉면을 지지 기판(24)의 제1 표면(24a)에 밀착시킨다. 마찬가지로, 하부 형을 각 스페이서 형성 구멍이 전자 빔 통
과 구멍(26) 사이와 대향하도록 위치 결정하고, 접촉면을 지지 기판(24)의 제2 표면(24b)에 밀착시킨다. 또한, 지지 기판
(24)의 스페이서 기립 설치 위치에는 디스펜서 혹은 인쇄에 의해 미리 접착제를 도포해 두어도 좋다. 이에 의해, 지지 기판
(24), 상부 형 및 하부 형으로 이루어지는 조립체를 구성한다. 조립체에 있어서, 상부 형의 스페이서 형성 구멍과 하부 형의
스페이서 형성 구멍은 지지 기판(24)을 사이에 두고 대향하여 배열되어 있다.
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다음에, 상부 형 및 하부 형의 외측에 배치된 자외선 램프로부터 상부 형 및 하부 형을 향해 자외선(UV)을 조사한다. 상부
형 및 하부 형은 각각 자외선 투과 재료로 형성되어 있다. 그로 인해, 자외선 램프로부터 조사된 자외선은 상부 형 및 하부
형을 투과하고, 충전된 스페이서 형성 재료에 조사된다. 이에 의해, 조립체의 밀착을 유지한 상태로 스페이서 형성 재료를
자외선 경화시킨다.
계속해서, 경화된 스페이서 형성 재료를 지지 기판(24) 상에 남기도록 상부 형 및 하부 형을 지지 기판(24)으로부터 이형한
다. 그 후, 스페이서 형성 재료가 설치된 지지 기판(24)을 가열로 내에서 열처리하고, 스페이서 형성 재료 내에서 바인더를
비산시킨 후, 약 500 내지 550 ℃에서 30분 내지 1시간 스페이서 형성 재료를 본 소성한다. 이에 의해, 지지 기판(24) 상에
제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)가 만들어 넣어진 스페이서 구조체를 얻어진다. 동일한 구성에 의해, 4개의 스페이서 구조
체(22a, 22b, 22c, 22d)를 형성한다.
SED의 제조에 있어서는, 미리 형광체 스크린(16) 및 메탈백(17)이 설치된 제1 기판(10)과, 전자 방출 소자(18) 및 배선
(21)이 설치되어 있는 동시에 측벽(14)이 접합된 제2 기판(12)을 준비해 둔다. 계속해서, 상기한 바와 같이 하여 얻어진 스
페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)를 제2 기판(12) 상에 위치 결정 배치하고, 지지 부재(32)에 고정한다. 이 상태에서, 제
1 기판(10), 제2 기판(12) 및 스페이서 구조체(22)를 진공 챔버 내에 배치하고, 진공 챔버 내를 진공 배기한 후 측벽(14)을
사이에 두고 제1 기판을 제2 기판에 접합한다. 이에 의해, 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)를 구비한 SED가 제조된
다.
이상과 같이 구성된 SED에 따르면, 표시 영역에 대해 4개로 분할되고, 각각 800 mm×120 mm의 가로로 긴 띠 형상으로
형성된 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)를 종방향, 즉 제2 방향(Y)으로 배열하여 설치되어 있다. 그로 인해, 제1 및
제2 기판에 대해 각 스페이서 구조체를 독립하여 위치 맞춤할 수 있고, 표시 영역 전체를 덮는 단일의 스페이서 구조체를
이용한 경우와 비교하여 스페이서 구조체의 위치 맞춤 정밀도를 향상시킬 수 있다. 특히, 본 실시 형태에서는 각 스페이서
구조체에 있어서 길이가 짧은 제2 방향(Y)의 위치 맞춤 정밀도를 대폭 향상시키는 것이 가능해진다.
동시에, 스페이서 구조체를 복수로 분할하여 소형화함으로써 에칭 가공, 레이저 가공 등 각 스페이서의 가공 정밀도 자체
를 높일 수 있다. 또한, 각 스페이서 구조체를 기존의 제조 방법에 의해 저렴하게 제조할 수 있다. 따라서, SED의 화소 피치
를 작게 하여 고해상도를 도모한 경우라도, 또한 SED를 대형화한 경우라도 전자 방출 소자 등에 대해 스페이서 구조체를
높은 정밀도로 위치 맞춤할 수 있다. 이에 의해, 대형이면서 고해상도인 SED를 얻을 수 있다.
상기 SED에 있어서, 각 스페이서 구조체에 있어서의 지지 기판(24)의 표면 및 주연부는 이차 전자 방출 계수가 0.4 내지
2.0인 재료를 함유한 코트층(28)에 의해 피복되어 있다. 그로 인해, 전자 방출 소자(18)로부터 방출된 전자의 일부가 지지
기판(24) 표면에 충돌된 경우라도, 지지 기판 표면에 있어서의 이차 전자의 발생을 대폭 저감시킬 수 있다. 이에 의해, 이차
전자 방출에 기인하는 방전의 발생을 억제하고, 방전에 의한 전자 방출 소자나 형광면, 제1 기판 상의 배선의 파괴 혹은 열
화를 방지하는 것이 가능해진다. 또한, 이차 전자에 기인한 스페이서의 대전을 방지하여 형광체층에 대한 전자 빔 궤도 벗
어남을 저감시킬 수 있어 표시 화상의 색 순도를 향상시킬 수 있다. 동시에, 인접하는 지지 기판(24) 사이의 간극에 전자 빔
을 끌어당길 수 있는 것을 방지하여, 이 간극에 기인한 선이 화면에 표시되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 상술한 SED에 있어서 스페이서 구조체의 분할수는 4개에 한정되지 않고, 필요에 따라서 증감 가능하다. 또한, 스페
이서 구조체의 분할 방향은 제2 방향(Y)에 한정되지 않고 제1 방향, 혹은 제1 및 제2 방향으로 분할한 구성으로 해도 좋다.
도20에 도시한 제6 실시 형태에 관한 SED에 따르면, 5개로 분할된 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d, 22e)가 설치되
어 있다. 각 스페이서 구조체의 지지 기판(24)은, 제2 방향(Y)으로 가늘고 긴 띠 형상으로 형성되고, 예를 들어 제1 방향
(X)이 200 mm, 제2 방향(Y)이 500 mm로 형성되어 있다. 지지 기판(24)에는 다수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되어
있다. 지지 기판(24)의 제1 표면(24a) 상에는 복수의 제1 스페이서(30a)가 일체적으로 기립 설치되고, 제2 표면(24b) 상
에는 복수의 제2 스페이서(30b)가 일체적으로 기립 설치되어 있다.
5개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d, 22e)는 각각 지지 기판(24)의 긴 변이 제2 기판(12)의 제2 방향(Y)과 평행하
게 연장된 상태이고, 또한 제1 방향으로 간극을 두고 배열되어 있다. 5개의 지지 기판(24)은 서로 평행하고, 또한 제1 기판
(10) 및 제2 기판과 평행하게 배치되어 있다. 각 지지 기판(24)의 제2 방향(X) 양단부는 제2 기판(12) 내면에 기립 설치된
지지부 재료(32)에 고정되어 있다.
각 스페이서 구조체의 제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써 이들 기판
에 작용하는 대기압 하중을 지지하고, 기판 사이의 간격을 소정치로 유지하고 있다.
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제6 실시 형태에 있어서, 다른 구성은 전술한 제5 실시 형태와 동일하며 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상
세한 설명을 생략한다. 그리고, 제6 실시 형태에 있어서도 전술한 제5 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
도21에 도시한 제7 실시 형태에 관한 SED에 따르면, 표시 영역은 제1 방향(X)이 1200 mm, 제2 방향(Y)이 750 mm로 형
성되었다. 그리고, 제1 방향(X) 및 제2 방향(Y)으로 분할된 4개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)가 설치되어 있다.
각 스페이서 구조체의 지지 기판(24)은 제2 기판(10)과 거의 상사인 직사각 형상으로 형성되고, 예를 들어 제1 방향(X)이
600 mm, 제2 방향(Y)이 375 mm로 형성되어 있다. 지지 기판(24)에는 다수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되어 있다. 지
지 기판(24)의 제1 표면(24a) 상에는 복수의 제1 스페이서(30a)가 일체적으로 기립 설치되고, 제2 표면(24b) 상에는 복수
의 제2 스페이서(30b)가 일체적으로 기립 설치되어 있다.
4개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)는 각각 지지 기판(24)의 긴 변 및 짧은 변이 제2 기판(12)의 제1 방향(X) 및
제2 방향(Y)과 각각 평행하게 연장된 상태이고, 또한 제1 방향 및 제2 방향에 간극을 두고, 2행, 2열로 배치되어 있다. 또
한, 4개의 지지 기판(24)은 서로 평행하고, 또한 제1 기판(10) 및 제2 기판과 평행하게 배치되어 있다. 각 지지 기판(24)의
코너부 중 다른 지지 기판과 마주보고, 또한 제1 기판(12)의 주연부측에 위치한 코너부는 제2 기판(12) 내면에 기립 설치
된 지지 부재(32)에 고정되어 있다. 즉, 각 지지 기판(24)은 화상 유효 영역에 들어가지 않는 2개의 코너부가 지지 부재
(32)에 고정되어 있다. 각 스페이서 구조체의 제1 및 제2 스페이서(30a, 30b)는 제1 기판(10) 및 제2 기판(12)의 내면에
접촉함으로써 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하고, 기판 사이의 간격을 소정치로 유지하고 있다.
제7 실시 형태에 있어서, 다른 구성은 전술한 제5 실시 형태와 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 그
상세한 설명을 생략한다. 제7 실시 형태에 있어서도, 전술한 제1 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
한편, 제5 내지 제7 실시 형태에 있어서, 복수의 스페이서 구조체는 서로 동일 치수로 형성되어 있을 필요는 없으며, 서로
다른 치수로 형성해도 좋다.
전술한 실시 형태에 있어서, 각 스페이서 구조체는 제1 및 제2 스페이서 및 지지 기판을 일체적으로 구비한 구성으로 하였
지만, 제2 스페이서(30b)는 제2 기판(12) 상에 형성하는 구성으로 해도 좋다. 또한, 각 스페이서 구조체는 지지 기판 및 제
2 스페이서만을 구비하고, 지지 기판이 제1 기판에 접촉한 구성으로 해도 좋다.
도22에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 SED에 따르면, 예를 들어 4개로 분할된 스페이서 구조체(22a,
22b, 22c, 22d)가 설치되어 있다. 각 스페이서 구조체는 직사각 형상의 금속판으로 이루어지는 지지 기판(24)과, 지지 기
판의 한쪽 표면에만 일체적으로 기립 설치된 다수의 기둥형의 스페이서(30)를 갖고 있다. 지지 기판(24)은 제1 기판(10)의
내면과 대향한 제1 표면(24a) 및 제2 기판(12)의 내면과 대향한 제2 표면(24b)을 갖고, 이들 기판과 평행하게 배치되어 있
다. 지지 기판(24)에는 에칭 등에 의해 다수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 전자
방출 소자(18)와 대향하여 배열되고, 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔을 투과한다.
지지 기판(24)의 제1 및 제2 표면(24a, 24b), 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 내벽면은 절연층으로서 유리, 세라믹 등을 주성
분으로 한 절연층(27)에 의해 피복되고, 또한 절연층에 중첩되어 코트층(28)이 형성되어 있다. 지지 기판(24)은 그 제1 표
면(24a)이 게터막(19), 메탈백(17), 형광체 스크린(16)을 사이에 두고 제1 기판(10)의 내면에 면접촉한 상태로 설치되어
있다. 지지 기판(24)에 설치된 전자 빔 통과 구멍(26)은 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B)과 대향하고 있다. 이에 의
해, 각 전자 방출 소자(18)는 전자 빔 통과 구멍(26)을 통해 대응하는 형광체층과 대향하고 있다.
지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에는 복수의 스페이서(30)가 일체적으로 기립 설치되고, 각각 전자 빔 통과 구멍(26) 사
이에 위치하고 있다. 각 스페이서(30)의 연장 돌출 단부는 제2 기판(12)의 내면, 여기서는 제2 기판(12)의 내면 상에 설치
된 배선(21) 상에 접촉하고 있다. 스페이서(30)의 각각은 지지 기판(24)측으로부터 연장 돌출 단부를 향해 직경이 작아진
끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 스페이서(30)는 높이 약 1.4 mm로 형성되어 있다. 지지 기판 표면
과 평행한 방향에 따른 스페이서(30)의 단면은, 대략 타원 형상으로 형성되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 4개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)는 예를 들어 제2 방향(Y)에 간극을 두고 배열되고,
표시 영역 전체를 덮고 있다. 각 스페이서 구조체는 지지 기판(24)이 제1 기판(10)에 면접촉하고, 스페이서(30)의 연장 돌
출 단부가 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하고 기판 사이의 간격을 소정
치로 유지하고 있다.
공개특허 10-2006-0120268
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제8 실시 형태에 있어서, 다른 구성은 전술한 제1 실시 형태와 동일하며 동일한 부분에는 동일한 참조 부호를 붙이고 그 상
세한 설명은 생략한다. 제8 실시 형태에 관한 SED 및 그 스페이서 구조체는 전술한 실시 형태에 관한 제조 방법과 동일한
제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 제8 실시 형태에 있어서도, 전술한 제5 실시 형태와 동일한 작용 효과를 얻을 수 있다.
다음에, 본 발명의 제9 실시 형태에 대해 설명한다.
도23 내지 도25에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태에 따르면 SED는 예를 들어 4개로 분할된 스페이서 구조체(22a, 22b,
22c, 22d)가 설치되어 있다. 각 스페이서 구조체는 직사각 형상의 금속판으로 이루어지는 지지 기판(24)과, 지지 기판의
한쪽 표면에만 일체적으로 기립 설치된 다수의 기둥형의 스페이서(30)를 갖고 있다. 지지 기판(24)은 제1 기판(10)의 내면
과 대향한 제1 표면(24a) 및 제2 기판(12)의 내면과 대향한 제2 표면(24b)을 갖고, 이들 기판과 평행하게 배치되어 있다.
지지 기판(24)에는 에칭 등에 의해 다수의 전자 빔 통과 구멍(26)이 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 전자 방
출 소자(18)와 대향하여 배열되고, 전자 방출 소자로부터 방출된 전자 빔을 투과한다.
각 스페이서 구조체의 지지 기판(24)의 제1 및 제2 표면(24a, 24b), 각 전자 빔 통과 구멍(26)의 내벽면은 절연층으로서
유리, 세라믹 등을 주성분으로 한 절연층(27)에 의해 피복되고, 또한 절연층에 중첩되어 코트층(28)이 형성되어 있다. 지지
기판(24)은 그 제1 표면(24a)이 게터막(19), 메탈백(17), 형광체 스크린(16)을 사이에 두고 제1 기판(10)의 내면에 면접촉
한 상태로 설치되어 있다. 지지 기판(24)에 설치된 전자 빔 통과 구멍(26)은 형광체 스크린(16)의 형광체층(R, G, B)과 대
향하고 있다. 이에 의해, 각 전자 방출 소자(18)는 전자 빔 통과 구멍(26)을 통과하여 대응하는 형광체층과 대향하고 있다.
지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에는 복수의 스페이서(30)가 일체적으로 기립 설치되고, 각각 전자 빔 통과 구멍(26) 사
이에 위치하고 있다. 각 스페이서(30)의 연장 돌출 단부는 제2 기판(12)의 내면, 여기서는 제2 기판(12)의 내면 상에 설치
된 배선(21) 상에 접촉하고 있다. 스페이서(30)의 각각은 지지 기판(24)측으로부터 연장 돌출 단부를 향해 직경이 작아진
끝이 가는 테이퍼 형상으로 형성되어 있다. 예를 들어, 스페이서(30)는 높이 약 1.4 mm로 형성되어 있다. 지지 기판 표면
과 평행한 방향에 따른 스페이서(30)의 단면은 대략 타원 형상으로 형성되어 있다.
도25에 도시한 바와 같이, 지지 기판(24)에 형성된 각 전자 빔 통과 구멍(26)은 직사각 형상으로 형성되어 있다. 스페이서
기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍을 제외하고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)은 각각 제1 방향(X)의 치수가 0.2 mm,
제2 방향의 치수(L1)가 0.2 mm로 형성되어 있다. 전자 빔 통과 구멍 중, 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구
멍(26a)은 제1 방향(X)의 치수가 0.2 mm, 제2 방향의 치수(L2)가 0.25 mm로 형성되고, 다른 전자 빔 통과 구멍(26)보다
도 큰 면적을 갖고 있다. 또한, 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍(26a)이라 함은, 제1 및 제2 스페이서
(30a, 30b)에 대향한 전자 빔 통과 구멍을 나타내고, 본 실시 형태에서는 스페이서의 각 측에 위치한 3개의 전자 빔 통과
구멍(26a)의 면적을 다른 전자 빔 통과 구멍보다도 크게 형성하고 있다. 이러한 면적이 큰 전자 빔 통과 구멍(26a)의 수는
3개로 한정하지 않고, 필요에 따라서 스페이서의 한쪽측에서 4개 이상으로 해도 좋다.
도24 및 도25에 도시한 바와 같이, 각 스페이서 구조체의 지지 기판(24)은 각각 스페이서(30)의 기립 설치 위치에 형성된
복수의 높이 완화부(54)를 갖고 있다. 각 높이 완화부(54)는 지지 기판(24)의 제1 표면(24a)에 형성된 오목부(56)를 갖고,
지지 기판의 다른 부분의 판 두께에 대해 1/2 이하의 판 두께로 형성되어 있다. 이에 의해, 각 높이 완화부(54), 제1 표면
(24a)에 대해 거의 수직인 방향, 즉 스페이서(30)의 높이 방향에 따라 탄성 변형 가능하게 형성되어 있다. 각 스페이서(30)
는 지지 기판(24)의 제2 표면(24b) 상에 있어서 높이 완화부(54)에 기립 설치되어 오목부(56)와 대향하고 있다.
오목부(56)는 대기압이 작용한 경우에 스페이서(30)의 높이 변동을 흡수 가능, 또한 변형 가능한 강도가 되는 깊이로 하고
있다. 지지 기판(24)에 오목부(56)를 가공하는 방법은 여러 가지 생각할 수 있지만, 예를 들어 지지 기판(24)의 제작에 있
어서 에칭을 이용하는 경우는 지지 기판을 하프 에칭함으로써 오목부를 용이하게, 또한 전자 빔 통과 구멍과 동시에 가공
할 수 있다. 또한, 오목부(56)는 프레스 가공 등의 기계 가공에 의해 형성해도 좋다.
본 실시 형태에 있어서 각 오목부(56)는 스페이서(30)의 지지 기판(24)측의 단부면, 즉 접촉면과 상사 형상으로 형성되어
있다. 오목부(56)의 면적은 스페이서(30)의 접촉면의 면적보다도 크게 형성되어 있다. 지지 기판(50)의 표면은 오목부(56)
의 내면도 포함하여 절연층(37)에 의해 피복되어 있다.
상기한 바와 같이 구성된 4개의 스페이서 구조체(22a, 22b, 22c, 22d)는, 예를 들어 제2 방향(Y)에 간극을 두고 배열되고
표시 영역 전체를 덮고 있다. 각 스페이서 구조체는 지지 기판(24)이 제1 기판(10)에 면접촉하고, 스페이서(30)의 연장 돌
출 단부가 제2 기판(12)의 내면에 접촉함으로써 이들 기판에 작용하는 대기압 하중을 지지하고, 기판 사이의 간격을 소정
치로 유지하고 있다.
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제9 실시 형태에 있어서, 다른 구성은 전술한 제1, 제4, 및 제8 실시 형태와 동일하며, 동일한 부분에는 동일한 참조 부호
를 붙이고 그 상세한 설명은 생략한다. 제9 실시 형태에 관한 SED 및 그 스페이서 구조체는 전술한 실시 형태에 관한 제조
방법과 동일한 제조 방법에 의해 제조할 수 있다. 제9 실시 형태에 있어서도 전술한 제1, 제4, 및 제5 실시 형태와 동일한
작용 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 실시 형태 그대로 한정되는 것은 아니며, 실시 단계에서는 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 구성
요소를 변형하여 구체화할 수 있다. 또한, 상기 실시 형태에 개시되어 있는 복수의 구성 요소의 적절한 조합에 의해 다양한
발명을 형성할 수 있다. 예를 들어, 실시 형태에 나타내는 전체 구성 요소로부터 몇 개의 구성 요소를 삭제해도 좋다. 또한,
다른 실시 형태에 걸친 구성 요소를 적절하게 조합해도 좋다.
스페이서의 직경이나 높이, 그 밖의 구성 요소의 치수, 재질 등은 상술한 실시 형태에 한정되는 것은 아니며 필요에 따라서
적절하게 선택 가능하다. 스페이서 형성 재료의 충전 조건은 필요에 따라서 다양하게 선택 가능하다. 또한, 본 발명은 전자
원으로서 표면 전도형 전자 방출 소자를 이용한 것에 한정되지 않으며, 전계 방출형, 카본 나노 튜브 등의 다른 전자원을
이용한 화상 표시 장치에도 적용 가능하다.
산업상 이용 가능성
지지 기판에 형성된 복수의 전자 빔 통과 구멍 중 스페이서 기립 설치 위치 근방의 전자 빔 통과 구멍을 다른 전자 빔 통과
구멍보다도 큰 면적으로 함으로써 스페이서 형성 재료의 번짐에 의한 화상 불량을 억제하고, 표시 품위가 향상된 화상 표
시 장치를 제공할 수 있다. 또한, 방전의 발생을 억제하는 동시에 내대기압 강도가 향상된 화상 표시 장치를 제공할 수 있
다.
스페이서 구조체를 복수로 분할하여 소형화함으로써 각 스페이서 구조체의 위치 결정 정밀도 및 가공 정밀도의 향상 및 제
조 가격의 저감을 도모할 수 있다. 이에 의해, 대형이면서 고해상도인 화상 표시 장치를 얻을 수 있다.
도면의 간단한 설명
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 SED를 도시하는 사시도.
도2는 도1의 선II-II에 따라 파단한 상기 SED의 사시도.
도3은 상기 SED를 확대하여 도시하는 단면도.
도4는 상기 SED의 스페이서 구조체의 일부를 확대하여 도시하는 사시도.
도5는 상기 스페이서 구조체의 제조에 이용하는 지지 기판 및 성형형을 도시하는 단면도.
도6은 상기 성형형 및 지지 기판을 밀착시킨 조립체를 도시하는 단면도.
도7은 상기 성형형을 개방한 상태를 도시하는 단면도.
도8은 본 발명의 제2 실시 형태에 관한 SED의 스페이서 구조체를 도시하는 사시도.
도9는 본 발명의 제3 실시 형태에 관한 SED를 도시하는 단면도.
도10은 본 발명의 제4 실시 형태에 관한 SED를 도시하는 사시도.
도11은 도10의 선XI-X1에 따라 파단한 상기 SED의 사시도.
도12는 상기 SED를 확대하여 도시하는 단면도.
도13은 상기 SED에 있어서의 스페이서 구조체의 지지 기판을 도시하는 평면도.
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도14는 상기 SED의 일부를 확대하여 도시하는 단면도.
도15는 본 발명의 다른 실시 형태에 관한 SED의 지지 기판을 도시하는 평면도.
도16은 본 발명의 제5 실시 형태에 관한 SED를 도시하는 사시도.
도17은 도16의 선XVII-XVII에 따라 파단한 상기 SED의 사시도.
도18은 상기 SED를 확대하여 도시하는 단면도.
도19는 상기 SED의 제2 기판 및 복수의 스페이서 구조체를 도시하는 사시도.
도20은 본 발명의 제6 실시 형태에 관한 SED의 제2 기판 및 복수의 스페이서 구조체를 도시하는 사시도.
도21은 본 발명의 제7 실시 형태에 관한 SED의 제2 기판 및 복수의 스페이서 구조체를 도시하는 사시도.
도22는 본 발명의 제8 실시 형태에 관한 SED를 도시하는 단면도.
도23은 본 발명의 제9 실시 형태에 관한 SED를 일부 파단하여 도시하는 사시도.
도24는 상기 SED의 단면도.
도25는 상기 SED의 스페이서 구조체를 도시하는 사시도.
도면
도면1
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도면2
도면3
도면4
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도면5
도면6
도면7
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도면8
도면9
도면10
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도면11
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도면19
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도면22
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도면25
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