JP2008071661A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】平面型画像表示装置で、枠体内表面に沿う沿面放電から電子源、信号配線等を保護する。
【解決手段】ガラス基板上に複数の信号配線８，９及び電子源１０を備えた背面基板１と、この背面基板１と対向配置される図示しない前面基板と、これら背面基板１と前面基板間に介挿された枠体３とを備えた平面型画像表示装置であって、前記枠体３の内側に近接し前記信号配線８，９の一部を覆う絶縁層１４１を介して配置され、接地電位に保持される保護電極１４を配置した。
【選択図】 図２

Description

本発明は、自発光型フラットパネル型画像表示装置に係り、特に電子源をマトリクス状に配列した画像表示装置に関するものである。

マトリクス状に配置した電子源を有する自発光型フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の一つとして、微少で集積可能な冷陰極を利用する電界放出型画像表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）や電子放出型画像表示装置が知られている。これらの冷陰極には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、あるいは金属―絶縁体―半導体−金属型等の電子源などがある。

一般的な自発光型ＦＰＤは、上記のような電子源をガラス板からなる背面基板上に備えた背面パネルと、蛍光体層及びこの蛍光体層に前記電子源から放出される電子を射突させるための電界を形成する陽極をガラス板からなる前面基板上に備えた前面パネルと、両パネルの対向する内部空間を所定の間隔に保持する枠体とを備え、前記両パネルと枠体で形成される表示空間を真空状態に保持する構成とし、この表示パネルに駆動回路を組み合わせて構成される。

又、前記背面パネルの前記背面基板上には、一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線を有し、更にこの背面基板上には、前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線を備えている。加えて前記走査信号配線と画像信号配線の各交差部付近に上記の電子源がそれぞれ設けられ、走査信号配線と電子源とは給電電極で接続され、走査信号配線から電子源に電流が供給される構成が一般的である。

更に、前記個々の電子源は対応する蛍光体層と対になって単位画素を構成する。通常は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、単位画素は副画素（サブピクセル）とも呼ばれる。

上述の構成に加え、前述したような画像表示装置では、背面パネルと前面パネル間の前記枠体で囲繞された表示領域内に複数の間隔保持部材（スペーサ）が配置固定され、前記両パネル間の間隔を前記枠体と協働して所定間隔に保持している。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材あるいは幾分かの導電性を有する部材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。

又、封止枠となる枠体は背面基板と前面基板との内周縁にフリットガラスなどの封着部材で固着され、この固着部が気密封着され封止領域となっている。両基板と枠体とで形成される表示領域内部の真空度は、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒ程度である。

枠体と両基板との封止領域には、背面基板に形成された走査信号配線につながる走査信号配線引出端子や画像信号配線につながる画像信号配線引出端子がそれぞれ貫通する。
特開２００２−７５２５４号公報 特開２００２−１００３１３号公報 特開２００４−３６３０７５号公報

上述のような自発光型の画像表示装置に関し、特許文献１では前記枠体の両基板との当接面に電極を設けると共に前記当接面に接する側壁側面に高抵抗膜を配置した構成が開示されている。又、特許文献２では放電防止のために表示領域外に抵抗値の異なる２種類の抵抗膜を順次配置する構成が開示されている。

この種の画像表示装置では、前記放電対策は必須である。しかしながら、従来この対策のために前記表示領域を含め両基板の内表面の汚れや損傷を発生させる恐れがあり、このことは表示品位の劣化を招くと共に長寿命化に支障を来たす問題の発生を内包している。

本発明の目的は、前述の問題を解決して表示品位の優れた長寿命の画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、枠体の内側に近接し背面基板に設けられた走査、画像信号配線の一部を覆う絶縁層を介して配置され、加速電極電位より低電位に保持される保護電極を備えたことを特徴とする。
又、本発明は蛍光膜の終端を覆って前記枠体方向に延在し、前記枠体と所定の間隔を有して配置された高抵抗膜を更に備えたことを特徴とする。
更に、本発明は前記蛍光膜に連なる前記高抵抗膜に加え、前記枠体の内側面に第２の高抵抗膜を配置したことを特徴とする。

枠体の内側に近接して走査、画像信号配線の一部を覆う絶縁層を介して保護電極を配置し、この保護電極を加速電極電位より低電位に保持する構成としたことにより、枠体内面沿面放電から背面基板上の前記信号配線等を保護することが出来、表示品位の優れた長寿命の画像表示装置を可能にした。
又、蛍光膜の終端を覆って高抵抗膜を更に配置したことにより、この高抵抗膜が高圧電位緩和層となって蛍光面の高圧印加部分の端面の電界集中が緩和され、放電発生を抑制でき、前記保護電極の効果と相俟って表示品位の優れた長寿命の画像表示装置を可能にした。
更に、枠体の内側面に第２の高抵抗膜を配置したことにより、放電発生を更に抑制でき、表示品位の優れた長寿命の画像表示装置を可能にした。

以下、本発明を実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図４は、本発明による画像表示装置の第1の実施例を説明する模式図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った平面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４は図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

これら図１乃至図４において、参照符号１は背面基板、２は前面基板、３は枠体、４は排気管、５は封着部材、６は表示領域、７は貫通孔、８は映像信号配線、９は走査信号配線、１０は電子源、１１は接続配線、１２はスペーサ、１３は接着部材、１４は保護電極、１５は蛍光体層、１６は遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜、１７は金属薄膜からなるメタルバック（加速電極）、１８は高抵抗膜である。

これら両基板１、２は厚さ数ｍｍ、例えば１〜１０ｍｍ程度のガラス板から構成され、両基板共に略矩形状を呈し、所定の間隔を隔てて積層されている。参照符号３は枠状を呈する枠体を示し、この枠体３は例えばフリットガラスの燒結体或いはガラス板等から構成され、単体で若しくは複数部材の組み合わせで略矩形状とされ、前記両基板１、２間に介挿されている。

この枠体３は、前記両基板１、２間の周縁部に介挿され、両端面を両基板１、２と気密接合されている。この枠体３の厚さは数ｍｍ〜数十ｍｍ、その高さは両基板１、２間の前記間隔に略等しい寸法に設定されている。参照符号４は排気管で、この排気管４は前記背面基板１に固着されている。５は封着部材で、この封着部材５は例えばフリットガラスから構成され、前記枠体３と両基板１、２間を接合して気密封着している。

前記枠体３と両基板１、２及び封着部材５で囲まれた表示領域６を含む空間は前記排気管４を介して排気され例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を保持している。又、前記排気管４は前述のように前記背面基板１の外表面に取り付けられ、この背面基板１を貫通して穿設された貫通孔７に連通しており、排気完了後前記排気管４は封止される。

参照符号８は映像信号配線で、この映像信号配線８は後述するような金属材料を用い、前記背面基板１の内面に一方向（Ｙ方向）に延在し他方向（Ｘ方向）に並設されている。この映像信号配線８は前記表示領域６を含む空間から枠体３と背面基板１との封止領域を気密に貫通し、背面基板１の端面まで延長している。この映像信号配線８は前記封止領域より外側先端部分を映像信号配線引出端子８１としている。

参照符号９は走査信号配線で、この走査信号配線９は後述するような金属材料を用い、前記映像信号配線８上でこれと交差する前記他方向（Ｘ方向）に延在し前記一方向（Ｙ方向）に並設されている。この走査信号配線９は前記表示領域６を含む空間から枠体３と背面基板１との封止領域を気密に貫通し、背面基板１の端面近傍まで延長している。この走査信号配線９はその前記封止領域より外側先端部分を走査信号配線引出端子９１としている。

参照符号１０は例えば特許文献３に開示された電子源の一種のＭＩＭ型の電子源で、この電子源１０は前記走査信号配線９と映像信号配線８の各交差部近傍に設けられている。又、この電子源１０は前記走査信号配線９と接続線１１で接続されている。又、前記映像信号配線８と、電子源１０の上部電極及び前記走査信号配線９間には層間絶縁膜ＩＮＳが配置されている。

ここで、前記映像信号配線８は例えばＡｌ（アルミニウム）膜、走査信号配線９は例えばＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ膜等が用いられる。又、前記配線引出端子８１、９１はそれぞれ信号配線の両端に設けられているが、何れか一端のみに設けても良い。

次に、参照符号１２はスペーサであり、このスペーサ１２はガラスやセラミックスなどの絶縁材あるいは幾分かの導電性を有する部材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。このスペーサ１２は１０⁸〜１０⁹Ω・ｃｍ程度の比抵抗で、全体として抵抗値の偏在の少ない構成となっている。そして、スペーサ１２は前記枠体３と略平行で走査信号配線９上に１本おきに直立配置され、接着部材１３で両基板１、２と接着固定している。又、スペーサ１２の基板との接着固定は一端側のみでも良く、更にその配置は通常、複数の画素毎に画素の動作を妨げない位置に設置される。更に又、走査信号配線９上に数本おきに配置することも可能である。

このスペーサ１２の寸法は基板寸法、枠体３の高さ、基板素材、スペーサの配置間隔、スペーサ素材等により設定されるが、一般的には高さは前述した枠体３と略同一寸法、厚さは数十μｍ〜数ｍｍ以下である。スペーサの長さは２０ｍｍ乃至１０００ｍｍ程度、更にはそれ以上の長尺も可能である。好ましくは８０ｍｍ乃至３００ｍｍ程度が実用的な値となる。

参照符号１４は保護電極で、この保護電極１４は銀（Ａｇ）材料から構成され、前記枠体３の全周に亘ってその内側に近接し、ガラス板からなる絶縁層１４１を介して前記両信号配線８、９の一部を覆って配置されている。この絶縁層１４１を構成するガラス板は板厚が０．３ｍｍ、幅３ｍｍのものを用い、又、保護電極１４の厚さは２０μｍとした。

この保護電極１４は、各角部に配置された給電端子１４２と接続され、この給電端子１４２を介して保護電極配線１４３の一端側と接続され所定の電位、例えば接地電位に保持されている。この給電端子１４２は前述した電気的な接続と共に保護電極１４の固定の役割も兼ね備えている。
一方、この保護電極配線１４３の他端側は、前記枠体３と背面基板１との封止領域を気密に貫通し、両信号配線引出端子８１、９１の間隙に設けた保護電極配線引出端子１４４と接続している。

この保護電極１４は前述したＡｇの他に、例えば金（Ａｕ）、ニッケル（Ｎｉ）等ガス放出の少ない金属材料を用いることが可能であり、又絶縁層１４１としては前述したガラス板の他に、例えばセラミックス板或いは前記封着部材５のようなフリットガラス等の絶縁材を用いることが可能である。

又、前記給電端子１４２としては、この実施例１ではガラスと熱膨張係数が近い金属材料（４２％Ｎｉ、６％Ｃｒ、５２％Ｆｅ）から構成し、給電端子１４２を背面基板１に固定して用いた。

一方、前記スペーサ１２の一端側が固定された前面基板２の内面には、赤色、緑色、青色用の蛍光体層１５が遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜１６で区画された窓部に配置され、これらを覆うように金属薄膜からなるメタルバック（加速電極）１７が例えば蒸着方法で設けられて蛍光面を形成している。動作時この蛍光面には３ｋｖ〜２０ｋｖ程度の陽極電圧が印加される。メタルバック１７は前面基板２と反対側、つまり背面基板１側への発光を前面基板２側へ向け反射させ、発光の取り出し効率を上げる為の光反射膜であると共に蛍光体粒子の表面の帯電を防ぐ機能も合わせ持っている。

前記蛍光体としては、例えば赤色用としてＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕを、又、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｔｂ、更に、青色用としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ等を用いることができる。この蛍光体層１５は蛍光体粒子の平均粒径は例えば４μｍ〜９μｍ、膜厚は例えば１０μｍ〜２０μｍ程度となっている。

次に、図５は本発明による画像表示装置の第２の実施例を説明する前記図４に対応する模式断面図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。
図５において、保護電極１４は絶縁層１４１上に配置され、この絶縁層１４１を貫通するスルホール１４５の金属層１４６を介して保護電極配線１４３と導通している。
又、前記絶縁層１４１は図示しない信号配線を覆い、フリットガラスのような固着材１４７を介して背面基板１と固定されている。

この実施例２の構成では、絶縁層１４１を背面基板１に固着材１４７を介して固定する構成としたことにより、前述の給電端子１４２を不要とし、部品点数の減少と工数低減を可能としている。

次に、図６は本発明による画像表示装置の第３の実施例を説明する模式断面図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。
図６において、背面基板１側の構成は前述の実施例２と同一仕様で、前面基板２の蛍光面側に高抵抗膜１８を配置したものである。
この参照符号１８で示す高抵抗膜は、前記メタルバック１７の終端１７１の全周を覆い前記枠体３方向へ延在し、その終端１８１が前記枠体３と一定の間隔Ｓ１を隔てて非接触として配置されている。一方、この高抵抗膜１８の始端１８２は前述のように前記メタルバック１７の終端１７１の全周と重畳してこれを覆って配置され、高圧電位緩和層として作用している。

この高低抗膜１８は、前記メタルバック１７の終端１７１を覆って前記枠体３方向へ延在しているが、前記メタルバック１７の終端１７１から前記高抵抗膜１８の終端１８１までの長さＬ１は３ｍｍ〜１０ｍｍ程度が必要で、この長さが３ｍｍ未満では高圧電位緩和効果が期待できず、又１０ｍｍを超えると表示領域が狭くなり、周辺領域が広くなる。好ましくは４ｍｍ〜８ｍｍ程度である。又、膜厚は３μｍ〜２０μｍが必要で、特に５μｍ〜１０μｍが好ましい。これが３μｍ未満では膜の消滅の可能性があり、２０μｍを超えると高圧電位緩和効果が期待できない。

この高低抗膜１８は、酸化鉄、酸化クロム等の絶縁性の高抵抗酸化物と水ガラス等の無機バインダで構成されている。酸化鉄としては陰極線管等で使用実績のある例えばＦｅ₂Ｏ₃が、又酸化クロムとしては例えばＣｒ₂Ｏ₃が推奨される。この構成では前記酸化鉄、酸化クロム等は粒径が０．１μｍ〜１０μｍのものを用いる。特に、１０μｍを超えると電位緩和効果が小さい問題があり、好ましくは０．５μｍ〜３μｍ程度である。

この高低抗膜１８の無機バインダとして同じく陰極線管等で使用実績のある水ガラスを用いるケースでは、水ガラスは１重量％〜２０重量％で、好ましくは３重量％〜１０重量％程度である。又、水ガラスとＦｅ₂Ｏ₃の組み合わせ、又は水ガラスとＣｒ₂Ｏ₃の組み合わせでは、混合比は水ガラス：Ｆｅ₂Ｏ₃は１：４〜１：１０、水ガラス：Ｃｒ₂Ｏ₃は同じく１：４〜１：１０が好ましい。

高低抗膜１８の形成は、前記材料の混合溶液をスポンジ、刷毛、筆等公知の治具を用いて当該部位に塗布し、乾燥して完成させる。完成後の抵抗値は１０⁹Ω／□〜１０¹³Ω／□で、前記メタルバック１７の形成された蛍光面の抵抗の１０²Ω／□以下程度に比べ格段に異なる高抵抗膜となっている。

上記実施例３では、前記高低抗膜１８の配置により高圧電位緩和がなされ、前記メタルバック１７の終端１７１付近の電界が滑らかとなり、その結果放電発生回数が激減し、保護電極１４の効果と相俟って表示品位の優れた長寿命の画像表示装置を得ることができた。

図７は本発明の画像表示装置の第４の実施例を示す模式断面図で、前記図６に対応しており、かつ前述した図と同一部分には同一記号を付してある。

図７において、参照符号２８は高抵抗膜で、この高抵抗膜２８は枠体３の全周に亘ってその内側面３１に両基板１、２と非接触の状態で配置されている。この高抵抗膜２８は蛍光面側に配置された前記高抵抗膜１８と同一組成のもので形成されている。膜厚も実施例３と同様な寸法内に設定される。

実施例４では、前記蛍光面側に配置された高低抗膜１８に加え、枠体３の全周に亘ってその内側面３１に第２の高抵抗膜２８を配置したことにより高圧電位緩和がなされ、前記メタルバック１７の終端１７１付近の等電位線の傾斜が更に滑らかとなり、その結果放電発生回数が激減し、保護電極１４の効果と相俟って表示品位の優れた長寿命の画像表示装置を得ることができた。

以上の各実施例では、電子源にＭＩＭを用いた構造を例としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記した各種の電子源を用いた自発光型ＦＰＤに対しても同様に適用できるものである。

本発明による画像表示装置の第1の実施例を説明する模式図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。 図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った模式平面図である。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った模式断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿った模式断面図である。 本発明による画像表示装置の第２の実施例を説明する図４に対応する模式断面図である。 本発明による画像表示装置の第３の実施例を説明する模式断面図である。 本発明による画像表示装置の第４の実施例を説明する図６に対応する模式断面図である。

符号の説明

１・・・背面基板、２・・・前面基板、３・・・枠体、４・・・排気管、５・・・封着部材、６・・・表示領域、７・・・貫通孔、８・・・画像信号配線、８１・・・画像信号配線引出端子、９・・・走査信号配線、９１・・・走査信号配線引出端子、１０・・・電子源、１１・・・接続配線、１２・・・スペーサ、１３・・・接着部材、１４・・・保護電極、１４１・・・絶縁層、１４３・・・保護電極配線、１４４・・・保護電極配線引出端子、１５・・・蛍光体層、１６・・・ＢＭ膜、１７・・・メタルバック（加速電極）、１７１・・・メタルバック終端、１８、２８・・・高抵抗膜、１８１・・・高抵抗膜の終端、１８・・・高抵抗膜の始端、ＩＮＳ・・・絶縁膜（層間絶縁膜）。

Claims (8)

1. 一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設された複数の走査信号配線と、前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線と、この画像信号配線と前記走査信号配線間に配置された層間絶縁膜と、前記走査信号配線と前記画像信号配線の各交差部近傍に設けられた電子源とを備えた背面基板と、
   前記電子源に対応して設けられた蛍光体層及び前記電子源から放出される電子を前記蛍光体層に指向する如く加速するための加速電極を有する蛍光膜を備え前記背面基板と所定の間隔をもって対向する前面基板と、
   前記背面基板と前記前面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   前記枠体と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封止領域で気密封着する封着部材とを備えた画像表示装置であって、
   前記枠体の内側に近接し前記信号配線の一部を覆う絶縁層を介して配置され、前記加速電極電位より低電位に保持される保護電極を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記保護電極は接地電位に保持されることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記保護電極は絶縁ガラス板上に導電膜を備えた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。
4. 前記保護電極に接続した引出線を前記信号配線引出線と独立して設けたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記蛍光膜の終端を覆って前記枠体方向に延在し、前記枠体と所定の間隔を隔てて配置された高抵抗膜を備えたことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の画像表示装置。
6. 前記高抵抗膜を前記枠体の内側面で前記背面基板及び前面基板からそれぞれ離隔した部位に更に配置したことを特徴とする前記請求項１乃至５の何れかに記載の画像表示装置。
7. 前記高抵抗膜は１０⁹Ω／□〜１０¹³Ω／□の抵抗値を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
8. 前記高抵抗膜は絶縁性の高抵抗酸化物を含むことを特徴とする請求項５乃至７の何れかに記載の画像表示装置。

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