JP4040645B2 - ディスプレイパネル - Google Patents

Description

本発明は、ディスプレイパネルに関し、特に、電界放射型ディスプレイ（ＦＥＤ：Ｆield Ｅmission Ｄisplay）パネルに適用して有効な技術に関するものである。

電界放射型ディスプレイパネルは、電子を放出する電子源を数多く形成したカソードパネルと、蛍光体を塗布したアノードパネルとをギャップを介して対向配置した構造になっており、各画素に対応する電子源から放出された電子が蛍光体に当たることで発光し、画像を表示するものである。

電界放射型ディスプレイパネルの基本構造については、例えば、工業調査会発行の電子材料、２００４年４月号、第９４頁〜第１０２頁、「特集：若い技術者のための電子ディスプレイの基礎知識」（非特許文献１）に記載されている。

また、本発明に関連する公知文献としては、例えば特開平１０−１８８８５７号公報（特許文献１）、並びに特開２０００−２３１８９２号公報（特許文献２）がある。

特許文献１には、「フラットパネルにおいて、薄板パネルの背面に大気圧強度を保持するための補強板を一体化する構成とすることにより、パネルとしては厚いガラス板などを用いる必要がなくなり軽量化を図ることができると共に、有効画面領域にスペーサを設ける必要がなくなり、高精細化を実現できる」という技術が開示されている。

特許文献２には、「画像表示装置において、フェースパネルと、フェースパネル内面に形成された蛍光体スクリーンと、フェースパネルに対向して設けられ、フェースパネルとともに真空外囲器を形成する後部外囲器と、真空外囲器の内部に配置された基板と、基板上の前記蛍光体スクリーンに対向する面に形成された複数の電子放出素子とを具備する構成とすることにより、現在テレビやコンピュータディスプレイとして使用されている陰極線管などと比較して、高解像度化を達成することができる。さらに、パネル、および後部外囲器は従来の陰極線管で使用している技術と同一であり、容易にプレス成形をすることができるとともに耐大気圧強度も確保することができるので、支持部材が必要ではなく、安価なコストで製造することが可能となる」という技術が開示されている。

また、同特許文献２には、［００１９］欄に記載されているように、「後部外囲器４を熱膨張率がガラスと概略一致するニッケル合金で形成し、外面には耐大気圧強度アップのためのリブ１３を設けることにより、真空外囲器５をより薄型化、軽量化することが可能となる」という技術も開示されている。

特開平１０−１８８８５７号公報 特開２０００−２３１８９２号公報 工業調査会発行の電子材料、２００４年４月号「特集：若い技術者のための電子ディスプレイの基礎知識」、第９４頁乃至第１０２頁

電界放射型ディスプレイパネルでは、カソードパネルの電子源とアノードパネルの蛍光体との間のギャップを確保して真空封止する必要がある。多くの場合、アノードパネルとカソードパネルとの間に複数のスペーサを立てることで、大気圧によりギャップが潰れてしまうのを防いでいる。しかしながら、外部から見えない程度に薄いスペーサの製造及び配置・組み立てが難しいことや、スペーサがチャージアップして画像を乱す原因になるなどの課題があり、スペーサが不要、或いは少なくてよいディスプレイパネル構造が望まれている。

スペーサレスのディスプレイパネルを実現するためには、大気圧によりギャップが潰れてしまうのを防ぐ必要がある。ギャップの潰れは、アノードパネル及びカソードパネルを厚くし、大気圧に対する撓みを減少することで防ぐことができる。しかしながら、例えば３２インチを越える大画面パネルにおいては、ディスプレイパネル自体が非常に重くなってしまう。

そこで、ディスプレイパネルの軽量化を図る手法として、ガラスよりも機械的強度が強い金属材などによる補強が有効である。アノードパネルは表示面であるため、透明にする必要があり、ガラスが必須である。一方、カソードパネルは製品時には見えない部分であるため、金属部材などによる補強が可能である。また、電子源の作成プロセスは繊細なため、カソードパネルには高平坦性のガラス基板を用いる必要がある。従って、ディスプレイパネルの軽量化は、カソードパネルの裏面側を金属部材で補強することが有効である。

しかしながら、パネル内部の真空引き（排気）時に基板に吸着した水分を取り除くなどの理由により、高温（例えば３５０℃程度）にする必要があるため、ガラス基板と金属補強との間に熱膨張差が発生し、破損するといった不具合が発生し易くなる。このことは、ディスプレイパネルの信頼性に影響するため、対策が必要である。

本発明の目的は、軽量化及び信頼性に優れたディスプレイパネルを提供することにある。
本発明の前記並びにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろう。

本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
ディスプレイパネルにおいて、
主面と、前記主面とは反対側の裏面と、前記主面に設けられた電子源とを有するカソードパネルと、
蛍光体を有し、前記蛍光体と前記電子源とが離間して向かい合うように前記カソードパネルの前記主面に接着固定されたアノードパネルと、
前記カソードパネルと前記アノードパネルとで形成され、かつ前記蛍光体及び前記電子源が配置された第１のキャビティと、
周辺部と、前記周辺部で囲まれた中央部とを有し、前記周辺部が前記カソードパネルの前記裏面に接着固定され、前記中央部が前記カソードパネルの前記裏面から離間するカバー部材と、
前記カソードパネルと前記カバー部材とで形成された第２のキャビティと、
周辺部と、前記周辺部で囲まれた中央部とを有し、前記中央部が前記カバー部材の前記中央部に接合された補強パネルと、
前記カバー部材の前記周辺部と前記補強パネルの前記周辺部との間に介在された支持枠とを有し、
前記第１及び前記第２のキャビティの中は、外部よりも減圧されており、
前記補強パネルは、前記カバー部材にかかる大気圧により前記支持枠を介して前記カソードパネルに押し付けられている。

本願において開示される発明のうち代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
本発明によれば、薄型化及び信頼性に優れたディスプレイパネルが得られる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。なお、発明の実施例を説明するための全図において、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。

図１乃至図４は、本発明の一実施例のディスプレイパネルに係る図であり、
図１は、ディスプレイパネルを組み込んだディスプレイ装置の外観構造を示す模式的斜視図、
図２は、ディスプレイパネルの外観構造を示す模式的平面図、
図３は、ディスプレイパネルの内部構造を示す図（（ａ）は図２のａ−ａ線に沿う模式的断面図，（ｂ）は図２のｂ−ｂ線に沿う模式的断面図）、
図４は、図３の展開図である。

なお、図４において、図面を見易くすめため、図３の排気管における部分の図示は省略している。また、図３（（ａ），（ｂ）及び図４において、カソードパネルに形成された配線は図示を省略している。

図１に示すディスプレイ装置３０は、テレビセットに適用した例であり、筐体３１、ディスプレイパネル１及びスピーカ３２等を有する構成になっている。本発明のディスプレイパネル１は、テレビセット以外にも、パソコンやＤＶＤなどのディスプレイ装置として適用可能である。

ディスプレイパネル１は、薄型で軽量なものであり、筐体３１内に取り付けられ、ディスプレイパネル１のアノードパネルが筐体３１の全面窓から平面状に露出されている。本実施例１のディスプレイパネル１は、例えば３２インチを越える大画面パネルである。

ディスプレイパネル１の薄型化に伴って筐体３１も薄型に形成されている。筐体３１の内部には、電源、テレビチューナ、制御部などが納められ、ディスプレイパネル１に接続されている。筐体３１の両側には、例えばスピーカ３２が取り付けられている。

次に、ディスプレイパネル１について、図２乃至図４を用いて説明する。
図２に示すように、ディスプレイパネル１は、平面が方形状になっており、本実施例では例えば長方形になっている。ディスプレイパネル１は、図３（（ａ），（ｂ））及び図４に示すように、主に、アノードパネル２、蛍光体７、カソードパネル１０、電子源１１、カバー部材２０、支持枠２５、補強パネル２７等を有し、更に、アノードパネル２とカソードパネル１０とで形成されたキャビティ（真空室）１４と、カソードパネル１０とカバー部材２０とで形成されたキャビティ（真空室）２４とを有する構成になっている。

蛍光体７はアノードパネル２に設けられ、電子源１１はカソードパネル１０の主面１０ｘに設けられている。アノードパネル２は、蛍光体７と電子源１１とが離間して向かい合うようにカソードパネル１０の主面１０ｘに接着固定されている。蛍光体７及び電子源１１は、互いに離間して向かい合う状態でキャビティ１４の中に配置されている。キャビティ１４の中は、外部よりも減圧されており、絶対真空ではないが概ね真空状態になっている。本実施例のディスプレイパネル１は、電子源１１から放出された電子が蛍光体７に当たることにより、蛍光体７が発光して画像を表示する構成になっている。ディスプレイパネル１の表示面はアノードパネル２によって形成されている。

なお、電子源１１は、図３（（ａ），（ｂ））及び図４では省略のため電子源の配置領域を一体として描いているが、実際は多数の電子源が二次元的に配列されている。また、蛍光体７においても、図３（（ａ），（ｂ））及び図４では省略のため蛍光体の配置領域を一体として描いているが、例えばカラーパネルの場合は、赤、緑、青の蛍光体が電子源に対応して二次元的に配列されている。

アノードパネル２及びカソードパネル１０は、図２に示すように、平面が方形状になっており、本実施例では例えば長方形になっている。カソードパネル１０は、アノードパネル２よりも大きい平面サイズになっている。

アノードパネル２は、透明なガラスで形成されている。本実施例のアノードパネル２は、これに限定されないが、例えば、図４に示すように、第１の面（表示面）３と、第１の面３とは反対側の第２の面（シール面）４と、第２の面４から第１の面３側に窪み、底に第３の面（蛍光体形成面）５を持つ凹部６と、第３の面５に設けられた蛍光体７とを有する構成になっている。即ち、アノードパネル２は、表示面となる第１の面３とは反対側の第２の面４側に、第２の面４から第１の面３側に窪む凹部６が設けられたキャップ形状になっている。

凹部６は、詳細に図示していないが、平面が方形状になっており、本実施例１では例えば長方形になっている。第２の面４は、凹部６を囲むようにして形成されている。即ち、アノードパネル２は、第１の面３及び第３の面５を含むベース部（表示部）２ｍと、第２の面４を含み、第３の面５を囲むようにして枠状に形成された脚部（スカート部）２ｎとを有する構成になっている。

カソードパネル１０は、図３（（ａ），（ｂ））に示すように、互いに反対側に位置する主面１０ｘ及び裏面１０ｙを有し、その主面１０ｘに電子源１１が設けられ、更に図示していないが配線が設けられている。カソードパネル１０は平板状に形成されている。カソードパネル１０の材料としては、電子源１１や配線の形成が容易であること、アノードパネル２との線膨張係数の整合性などから、例えばガラスが用いられている。

アノードパネル２とカソードパネル１０は、アノードパネル２の第２の面４とカソードパネル１０の主面１０ｘとの間に介在された接着材（封着材）１３によって接着固定（固着）されている。キャビティ１４は、アノードパネル２とカソードパネル１０とを接着材１３で固着することによって気密封止されている。接着材１３としては、例えばガラスフリットが用いられている。

カバー部材２０は、周辺部と、この周辺部で囲まれた中央部とを有し、周辺部がカソードパネル１０の裏面１０ｙに接着固定され、中央部がカソードパネル１０の裏面１０ｙから離間している。本実施例のカバー部材２０は、例えば、図４に示すように、カソードパネル１０の裏面１０ｙから離間する第１の部分２０ａと、この第１の部分２０ａからカソードパネル１０の裏面１０ｙに向かって伸びる第２の部分２０ｂと、この第２の部分２０ｂから外側にカソードパネル２０の裏面１０ｙに沿って伸びる第３の部分２０ｃとを有する皿形状の構成になっている。このような皿形状は、平板状の部材にプレス加工を施すことによって容易に形成することができる。

カバー部材２０とカソードパネル１０は、カバー部材２０の第３の部分２０ｃとカソードパネル１０の裏面１０ｙとの間に介在された接着材２１によって接着固定（固着）されている。キャビティ２４は、カバー部材２０とカソードパネル１０とを接着材２１で固着することによって気密封止されている。キャビティ２４の中は、外部よりも減圧されており、絶対真空ではないが概ね真空状態になっている。カバー部材２０は、例えば可撓性を有する金属薄板で形成されている。カバー部材２０の材料としては、ガラスとの熱膨張係数が近いものが望ましく、例えば鉄ニッケル合金、ステンレス（ＳＵＳ４３０）等が用いられている。接着材２１としては、例えばガラスフリットが用いられている。

補強パネル２７は、平面が方形状で形成されており、本実施例では例えばアノードパネル２と外形サイズがほぼ同等の長方形になっている。補強パネル２７は、周辺部と、この周辺部で囲まれた中央部とを有し、中央部がカバー部材２０の第１の部分（中央部）２０ａに接合されている。補強パネル２７とカバー部材２０との接合は、例えばスポット溶接、ろう付け等によって行われている。

支持枠２５は、カバー部材２０の第３の部分２０ｃと補強パネル２７の周辺部との間に介在されている。支持枠２５の外形は、アノードパネル２の外形とほぼ一致しており、支持枠２５は、アノードパネル２の脚部２ｎ（第２の面４）と平面的に重なる位置に配置されている。

支持枠２５は補強パネル２７に対しては接着固定しないが、カバー部材２０に対しては接着固定してもしなくても良い。本実施例において、支持枠２５は、カバー部材２０の第３の部分２０ｃに接着材２６を介在して接着固定されている。支持枠２５の材料としては、ガラスや、ガラスと熱膨張係数が近い金属等を用いることが望ましい。ガラスは金属よりも密度が低いので、ガラスを用いた方が軽量になる。

図３（ｂ）に示すように、カソードパネル１０には、カソードパネル１０の主面１０ｘ側のキャビティ１４と、カソードパネル１０の裏面１０ｙ側のキャビティ２４とを連結する貫通孔（通気孔）１２が設けられている。この貫通孔１２は、電子源１１及び配線を避ける位置に配置されている。キャビティ２４には、真空引きするための排気管２８が連結されている。排気管２８は、キャビティ１４及び２４の中を真空引きした後、キャビティ１４及び２４の中の真空状態を保持するように閉口されている。

キャビティ１４及び２４の中は、外部よりも減圧されている。この減圧によってカバー部材２０に大気圧がかかり、カバー部材２０が変形する。カバー部材２０は、その中央部（第１の部分２０ａ）が補強パネル２７の中央部に接合されているため、大気圧によるカバー部材２０の変形（主に第２の部分２０ｂの変形）により、カソードパネル１０に補強パネル２７を引き寄せる力が補強パネル２７に働く。一方、カソードパネル１０と補強パネル２７との間には、カバー部材２０の第１の部分２０ａ及び第２の部分２０ｂを囲むようにして支持枠２５が設けられているため、カソードパネル１０に補強パネル２７を引き寄せる力により、補強パネル２７は、支持枠２５を介してカソードパネル１０に押し付けられて支持される。即ち、補強パネル２７は、キャビティ２４の中の真空引きに起因してカバー部材２０にかかる大気圧により支持枠２５を介してカソードパネル１０に押し付けられている。

また、大気圧によりカバー部材２０が変形してキャビティ２４が潰れないように、支持枠２５を介して補強パネル２７によりカバー部材２０を支持している。

電界放射型ディスプレイパネルの製造においては、電子源及び蛍光体が配置されたキャビティの中を真空引き（排気）する時、パネルに付着した水分を取り除くなどの理由により高温（例えば３５０℃程度）にする必要がある。

本実施例のディスプレイパネル１において、カバー部材２０は、周辺部（第３の部分２０ｃ）がカソードパネル１０に接着固定され、カソードパネル１０から離間する中央部（２０ａ）が補強パネル２７の中央部に接合されている。補強パネル２７は、キャビティ２４の中の真空引きに起因してカバー部材２０にかかる大気圧により支持枠２５を介してカソードパネル１０に押しつけられており、しかもカソードパネル１０に対して接着固定されていない。このような構成にすることにより、上記のような熱処理が施されても、カバー部材２０が変形することでカソードパネル１０と補強パネル２７との熱膨張差を吸収できるため、カソードパネル１０とカバー部材２０との接着部における破損を抑制することができる。また、カソードパネル１０と補強パネル２７との熱膨張差を吸収できるため、カソードパネル１０に対して線膨張係数が異なる材料で形成された補強パネル２７を用いて補強することができる。この結果、薄型化及び信頼性に優れたディスプレイパネル１が得られる。

本実施例のディスプレイパネル１は、カソードパネル１０の表裏面（主面１０ｘ及び裏面１０ｙ）に、夫々真空引きされたキャビティ（１４，２４）が設けられている。このような構成にすることにより、厚さを薄くしてもカソードパネル１０の撓みを抑制できるため、ディスプレイパネル１の軽量化及び薄型化を図ることができる。

カソードパネル１０には、カソードパネル１０の主面１０ｘ側のキャビティ１４とカソードパネル１０の裏面１０ｙ側のキャビティ２４とを連結する（繋ぐ）貫通孔１２が設けられている。このような構成にすることにより、キャビティ１４、２４のうち何れか一方のキャビティの中を排気管を通して真空引きすることにより、両者のキャビティの中を一括して減圧することができる。また、本実施例ではキャビティ２４に排気管２７を連結しているが、何れか一方のキャビティに排気管を連結することで両者のキャビティの中を真空引きすることができるため、２つのキャビティに夫々排気管を連結した場合と比較して構造を簡略化することができ、低コスト化を図ることができる。

本実施例のディスプレイパネル１は、アノードパネル２の接着部（脚部２ｎ，第２の面４）と、支持枠２５とが平面的に重なる位置に配置されているため、アノードパネル２及び補強パネル２７が受ける大気圧がカソードパネル１０の表裏面でつり合うため、カソードパネル１０に大きな曲げ応力が発生しない。

ここで、補強パネル２７は、軽量でかつ大気圧により曲げられても破壊しない曲げ剛性が高い構造及び材料で構成することが望ましい。構造としては、例えば、ハニカム構造体、リブ構造体、多孔質体、或いは布状の繊維を複数枚重ねた構造体にすることにより、その機能を達成することができる。また、材料としては、例えば、ステンレス（ＳＵＳ４３０）、鋼板などを用いることで、その機能を達成することができる。

なお、本実施例では、カソードパネル１０に貫通孔１２を設け、２つのキャビティ（１４，２４）を合体させた例について説明したが、カソードパネル１０には貫通孔１２を設けず、２つのキャビティ（１４，２４）が夫々独立した構成にしてもよい。但し、この場合、２つのキャビティ（１４，２４）に夫々排気管を連結する必要があるため、構造が複雑になる。

一方で、電子源の性能確保の点から、キャビティ１４内は高い真空度を保つことが望ましく、キャビティ１４を独立にすることで、高い真空度を得やすくなる利点がある。よって、この場合、キャビティ２４よりもキャビティ１４の方が真空度が高いことが望ましい。

キャビティ２４を真空引きするための排気管は、例えばカソードパネル１０の裏面１０ｙの一部分において、カバー部材２０、支持枠２５及び補強パネル２７に切り欠き部を設け、本切り欠き部でカソードパネル１０に通気孔を形成して排気管を取り付けることができる。

また、本実施例では、支持枠２５を設けた例について説明したが、アノードパネル２のようにキャップ形状で補強パネル２７を形成してもよい。この場合、支持枠２５を省略でき、組み立て工程（製造）における部品数を削減できるため、製造歩留まり向上を図ることができる。

また、本実施例では、支持体２５をカバー部材２０の第３の部分２０ｃに接着固定した例について説明したが、支持体２５は接着固定しなくてもよい。要するに、補強パネル２７がカソードパネル１０に対して接着固定されていなければよく、カソードパネル１０との熱膨張差によって平面方向に動く状態になっていればよい。

以上、本発明者によってなされた発明を、前記実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であることは勿論である。

本発明の一実施例であるディスプレイパネルを組み込んだディスプレイ装置の外観構造を示す模式的斜視図である。 本発明の一実施例であるディスプレイパネルの外観構造を示す模式的平面図である。 本発明の一実施例であるディスプレイパネルの内部構造を示す図（（ａ）は図２のａ−ａ線に沿う模式的断面図，（ｂ）は図２のｂ−ｂ線に沿う模式的断面図）である。 図３の展開図である。

符号の説明

１…ディスプレイパネル、２…アノードパネル、２ｍ…ベース部、２ｎ…脚部、３…第１の面（表示面）、４…第２の面（封着面）、５…第３の面（蛍光体形成面）、６…凹部、７…蛍光体、
１０…カソードパネル、１１…電子源、１２…貫通孔（通気孔）、１３…接着材、１４…キャビティ、
２０…カバー部材、２１…接着材、２４…キャビティ、
２５…支持枠、２６…接着材、２７…補強パネル、２８…排気管。

Claims (8)

1. 主面と、前記主面とは反対側の裏面と、前記主面に設けられた電子源とを有するカソードパネルと、
   蛍光体を有し、前記蛍光体と前記電子源とが離間して向かい合うように前記カソードパネルの前記主面に接着固定されたアノードパネルと、
   前記カソードパネルと前記アノードパネルとで形成され、かつ前記蛍光体及び前記電子源が配置された第１のキャビティと、
   周辺部と、前記周辺部で囲まれた中央部とを有し、前記周辺部が前記カソードパネルの前記裏面に接着固定され、前記中央部が前記カソードパネルの前記裏面から離間するカバー部材と、
   前記カソードパネルと前記カバー部材とで形成された第２のキャビティと、
   周辺部と、前記周辺部で囲まれた中央部とを有し、前記中央部が前記カバー部材の前記カソードパネルの前記裏面に対向する面とは反対側の面の中央部に接合された補強パネルと、
   前記カバー部材の前記周辺部と前記補強パネルの前記周辺部との間に介在された支持枠とを有し、
   前記第１及び前記第２のキャビティの中は、外部よりも減圧されており、
   前記補強パネルは、前記カバー部材にかかる大気圧により前記支持枠を介して前記カソードパネルに押し付けられていることを特徴とするディスプレイパネル。
2. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記カバー部材は、可撓性を有する金属薄板で形成されていることを特徴とするディスプレイパネル。
3. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記カバー部材は、前記カソードパネルの前記裏面から離間し、かつ前記補強パネルに接合された第１の部分と、前記第１の部分から前記カソードパネルの前記裏面に向かって伸びる第２の部分と、前記第２の部分から外側に前記カソードパネルの前記裏面に沿って伸びる第３の部分とを有し、
   前記第３の部分は、前記カソードパネルの前記裏面と前記支持枠との間に介在され、かつ前記カソードパネルの前記裏面に接着固定されていることを特徴とするディスプレイパネル。
4. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記カソードパネルは、ガラスからなる平面板で形成されていることを特徴とするディスプレイパネル。
5. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記カソードパネルには、前記第１のキャビティと前記第２のキャビティとを連結する貫通孔が設けられていることを特徴とするディスプレイパネル。
6. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記アノードパネルは、表示面である第１の面と、前記第１の面とは反対側の第２の面と、前記第２の面から前記第１の面側に窪み、底に第３の面を持つ凹部とを有し、
   前記蛍光体は、前記第３の面に形成されていることを特徴とするディスプレイパネル。
7. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記支持枠は、前記カソードパネルと前記アノードパネルとが接着固定された部分と平面的に重なる位置に配置されていることを特徴とするディスプレイパネル。
8. 請求項１に記載のディスプレイパネルにおいて、
   前記補強パネルは、ハニカム構造体、リブ構造体、多孔質体、或いは布状の繊維を複数枚重ねた構造体になっていることを特徴とするディスプレイパネル。

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