JP2008166048A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの電位上昇に起因する放電を抑制することができる画像表示装置を提供する。
【解決手段】 本発明の画像表示装置は、共通電極３３が周囲に形成された高圧領域２０と、高圧領域２０を包囲する接地電極５１を有する接地領域５０と、高圧領域２０と接地領域５０との間に形成されたギャップ４０とを備えた前面基板２を有する。前面基板２と背面基板４との間には、高圧領域２０から接地領域５０まで、ギャップ４０を跨ぐように延びて配置された、少なくともギャップ４０よりも電気的に低抵抗なスペーサ８を有する。また、接地領域５０内に、スペーサ８と電気的に接続されたトラック電極５２を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることにより画像を表示する画像表示装置に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、液晶ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（ＳＥＤ）の開発が進められている。

ＳＥＤは、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板及び背面基板を有する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。

前面基板の内面には３色の蛍光体層に重ねてメタルバックを有する蛍光体スクリーンが形成され、背面基板の内面には蛍光体層を励起発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。

前面基板と背面基板の間には板状の複数のスペーサが設けられている。これらスペーサは、前面基板及び背面基板の内面に当接することで、大気圧荷重を支えて基板間の隙間を維持するよう機能する。

このように構成されたＳＥＤを動作させる場合、メタルバックにアノード電圧を印加して基板間に１０ｋＶ程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている。

上記構造のＳＥＤにおいて、１〜２ｍｍ程度の微小な隙間を介して対向した前面基板と背面基板との間に１０ｋＶ程度のアノード電圧を印加することから、基板間でしばしば放電の問題を生じる。基板間で放電を生じると、メタルバックの全面に帯電した電荷が放電個所に集中して過大な放電電流が流れてしまう。

このため、従来から、メタルバックを複数の短冊状の細長い領域に分断し、放電による電荷集中を少なくし、放電によるダメージを緩和したメタルバックのソフトフラッシュ構造が知られている（特許文献１）。
特開２００６−１８５７０１号公報

上述した構成の表示装置においては、前面基板のアノード電圧が印加される高圧領域と、接地された接地領域との間に高抵抗膜を有するギャップ部が形成されており、このギャップ部にスペーサが交差する構成となる場合がある。スペーサはギャップ部の高抵抗膜より低抵抗であると、電流がスペーサに集中する。また、スペーサと基板の当接部に電子放出点が発生した場合、電流集中はさらに大きくなる。特に、接地領域に高抵抗な材料が用いられている場合、電流集中部の電圧が上昇し、電界集中により放電に至る可能性がある。

特許文献１では、画像が形成される高圧領域内における放電ダメージを回避するための構成については開示されている。しかしながら、高圧領域と接地領域とのギャップ部を交差するように設けられたスペーサに電流が流れることによる接地領域電位上昇に伴う放電ダメージを回避する方法については開示されていない。

そこで本発明は、上記構成における放電を抑制することができる画像表示装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため本発明の画像表示装置は、複数の蛍光体層を有し、電圧を印加する共通電極が周囲に形成された、画像を形成する高圧領域と、高圧領域を包囲する接地電極を有する接地領域と、高圧領域と接地領域との間に形成されたギャップとを備えた前面基板と、複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、前面基板と背面基板との間隔を保持するため、前面基板と背面基板との間に、高圧領域から接地領域まで、ギャップを跨ぐように延びて配置された、少なくともギャップよりも電気的に低抵抗なスペーサと、対向配置された前面基板と背面基板との周縁部同士を封着して内部を真空にした真空外囲器と、を有する表示装置において、接地領域内に、スペーサと電気的に接続された電極部を有することを特徴とする。

上記の通り構成された本発明の画像表示装置は、スペーサが電極部に電気的に接続されているため、スペーサに電流が流れても接地領域の電位の上昇を抑制することができる。

また、本発明の画像表示装置の電極部はギャップに沿って形成されているものであってもよい。

また、スペーサと電極部とは第１の抵抗材を介して電気的に接続されているものであってもよい。

また、第１の抵抗材は電極部を覆うように形成された膜状の部材であってもよい。

また、電極部は一部が分断されており、スペーサは該分断された部分に配置されているものであってもよい。この場合、スペーサや電極部のレイアウト配置に自由度を高めることができる。

また、スペーサと電極部とは第１の抵抗材及び分断された部分に設けられた第２の抵抗材を介して電気的に接続されているものであってもよい。

また、電極部と接地電極とが直接電気的に接続されているものであってもよい。この場合、スペーサからの電流が接地電極にも流れやすくなるため、電位上昇をより確実に抑止することができる。

本発明によれば、放電を抑制することができる画像表示装置を提供することができる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

はじめに、図１から図３を参照して、本発明の実施の形態に係る画像表示装置の一例として、ＳＥＤ（Ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ−ｅｍｉｔｔｅｒ Ｄｉｓｐｌａｙ）について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器１０（以下、表示パネル１０と称する場合もある）を示す斜視図である。図２は、図１の真空外囲器１０を線ＩＩ−ＩＩで切断した断面図である。図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。

図１から図３に示すように、表示パネル１０は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２及び背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より一回り大きいサイズを有する。また、前面基板２及び背面基板４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同士が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。

前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン（画像形成領域）１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂ、及び遮光層１１を並べて構成され、重ねてアルミニウム等からなるメタルバック１４を有する。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。

背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂを励起発光させるための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１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に対応して複数列及び複数行に配列されている。各電子放出素子１６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、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。

接合部材として機能する側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１９により、前面基板２の周縁部及び背面基板４の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス１９ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム１９ｂを用いて接合した。

また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間に、前面基板２と背面基板４との間隔を保持するため、複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。スペーサ８は後述するように、高圧領域２０から接地領域５０まで、ギャップ４０に接しながらギャップ４０を跨ぐように延びて配置されている（図４参照）。

各スペーサ８は、上述した蛍光体スクリーン１２のメタルバック１４及び遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、及び背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。これら複数のスペーサ８は、前面基板２及び背面基板４の外側から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。

スペーサ８は、好ましくは平板状であり、ガラスやセラミックスなどの材料から形成される。本発明は、スペーサ８が絶縁性であっても導電性であっても好ましく適用できる。しかし、メタルバック１４に数ｋＶ以上の高電位を印加する場合には、少なくともスペーサが導電性を有することが必要である。このような導電性を有するスペーサとしては、絶縁性の基材に導電性の膜を被覆したスペーサや、スペーサ自体が導電性（表面だけでなく内部も導電性）であるものを用いることもできる。但し、スペーサが高い導電性を有すると、画像形成装置としての消費電力が増加するなど問題がある。よって、スペーサは微小な電流をフェースプレート上の導電性部材（画像形成部材）と、リアプレート上の導電性部材（電子源領域に含まれる配線）との間で流す程度の抵抗を有することが好ましい。

さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、メタルバック１４に１０ｋＶ程度の高電圧を印加することにより、蛍光体スクリーン１２の電位を高くする。これにより、接地された背面基板４と前面基板２との間に１０ｋＶ程度の電位差が形成される。

そして、上記ＳＥＤにおいて画像を表示する場合、配線１８に接続した不図示の駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に照射される。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

また、上記構造の表示パネル１０を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６及び配線１８が設けられているとともに側壁６及びスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、前面基板２、及び背面基板４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。

次に、図４に本実施形態の前面基板（アノード基板）の模式的な平面図を示す。また、図４のＡ部の拡大図を図５に示す。なお、図４ではスペーサは省略されている。

前面基板２の高圧領域２０内には画像形成領域１２が形成されている。この画像形成領域１２の面内側に形成されたメタルバック１４の周りには、Ａｇからなる共通電極３３が形成されている。

前面基板２の外周部の接地領域５０には、接地電極５１及び電極部であるトラック電極５２が形成されている。接地電極５１は前面基板２の最外周部に形成されており、その内側に低抵抗なトラック電極５２が後述するギャップ４０に沿って形成されている。

高圧領域２０と接地領域５０との間には高抵抗膜が塗布されたギャップ４０が形成されている。共通電極３３及びトラック電極５２はいずれも膜状の抵抗材６０の上に印刷されており、共通電極３３及びトラック電極５２を覆っている。この結果、カソードとなる接地領域５０に金属露出する部分をなくすことができる。また、抵抗材６０と接地電極５１とは電気的に接続されている。

図５のＡ部拡大図に示すように、スペーサ８は、トラック電極５２が形成されている部分にまで延びている。スペーサ８はギャップ４０の高抵抗膜よりも抵抗が低い場合があり、この場合、高圧領域２０から接地領域５０に流れる電流がスペーサ８に集中することとなる。このような場合にトラック電極５２がないと、接地領域５０の電位が抵抗材６０の抵抗により上昇する。その結果、スペーサ８に電界集中が発生し、放電に至る可能性がある。しかしながら、本実施形態では、スペーサ８はトラック電極５２に対して抵抗材６０を介して電気的に接続されている。このため、スペーサ８に流れる電流は抵抗材６０を介してトラック電極５２へと流れることとなり、スペーサ８の電位上昇を抑制することができ、スペーサ８における電位集中による放電の発生を防止することができる。

図６はトラック電極の他の構成例を示すＡ部拡大図である。図５の、接地電極５１の内周に形成されたトラック電極５２は、接地電極５１とは抵抗材６０を介して電気的に接続された構成であった。これに対して図６に示す構成は、トラック電極５２と接地電極５１とがＡｇ電極５３にて電気的に接続されている。この結果、スペーサ８からの電流がトラック電極５２だけでなく、接地電極５１にも流れ易くなるため、スペーサ８の電位上昇をより確実に抑止することができる。なお、Ａｇ電極５３は、材質としてＡｇが好適であるがこれに限定されるものではない。また、図５ではＡｇ電極５３は１カ所にのみ設けられた構成を例示しているが、複数箇所設けられているものであってもよい。

また、図７にはトラック電極のさらに他の構成例を示すＡ部の拡大図を示す。

上述した例におけるトラック電極５２はメタルバック１４を切れ目無く包囲する形状のものであった。これに対し、図７の構成例に示すトラック電極５２ａは、スペーサ８が延びてきている部分で分断されている。分断されている距離は０．５ｍｍ程度である。この分断された部分に第２の抵抗材６０ｂが形成されている。第２の抵抗材６０ｂはスペーサ８の土台となるとともに、スペーサ８と接地電極５１とを電気的に接続している。また、スペーサ８は第２の抵抗材６０ｂ及び第１の抵抗材６０ａとを介してトラック電極５２ａに電気的に接続されている。このようにトラック電極５２ａは分断されているが、スペーサ８は第１の抵抗材６０ａ及び第２の抵抗材６０ｂを介してトラック電極５２ａ及び接地電極５１に対して電気的に接続されている。このため、本構成においてもスペーサ８の電位上昇を抑制し、放電を防止する効果は得られる。そして、本構成は、切れ目のない連続的なトラック電極とする必要がないため、スペーサ８やトラック電極５２ａのレイアウト配置の自由度を高めることができる。

以上本実施形態の画像表示装置は、高圧領域２０の周りに形成されたギャップ４０と接地電極５１との間に、低抵抗なトラック電極５２が形成されており、スペーサ８がこのトラック電極５２にまで延びた構成を有する。このような構成とすることでスペーサ８に電流が流れることによる接地領域の電位の上昇を抑制することができる。

前面基板を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器を示す斜視図である。 図１の真空外囲器を線ＩＩ−ＩＩで切断した断面図である。 図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。 本発明の前面基板の模式的な平面図である。 図４のＡ部の拡大図である。 トラック電極の他の構成例を示すＡ部拡大図である。 トラック電極のさらに他の構成例を示すＡ部拡大図である。

符号の説明

２ 前面基板
４ 背面基板
８ スペーサ
２０ 高圧領域
３３ 共通電極
４０ ギャップ
５０ 接地領域
５１ 接地電極
５２ トラック電極

Claims (7)

1. 複数の蛍光体層を有し、電圧を印加する共通電極が周囲に形成された、画像を形成する高圧領域と、前記高圧領域を包囲する接地電極を有する接地領域と、前記高圧領域と前記接地領域との間に形成されたギャップとを備えた前面基板と、
   前記複数の蛍光体層に対応した複数の電子放出素子を有する背面基板と、
   前記前面基板と前記背面基板との間隔を保持するため、前記前面基板と前記背面基板との間に、前記高圧領域から前記接地領域まで、前記ギャップを跨ぐように延びて配置された、少なくとも前記ギャップよりも電気的に低抵抗なスペーサと、
   対向配置された前記前面基板と前記背面基板との周縁部同士を封着して内部を真空にした真空外囲器と、を有する表示装置において、
   前記接地領域内に、前記スペーサと電気的に接続された電極部を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記電極部は前記ギャップに沿って形成されている、請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記スペーサと前記電極部とは第１の抵抗材を介して電気的に接続されている、請求項１または２に記載の画像表示装置。
4. 前記第１の抵抗材は前記電極部を覆うように形成された膜状の部材である、請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記電極部は一部が分断されており、前記スペーサは該分断された部分に配置されている、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。
6. 前記スペーサと前記電極部とは第１の抵抗材及び前記分断された部分に設けられた第２の抵抗材を介して電気的に接続されている、請求項５に記載の画像表示装置。
7. 前記電極部と前記接地電極とが直接電気的に接続されている、請求項１ないし６のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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