JP2008181865A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アノードとアノードに電圧を供給する電極との間の抵抗値が精度よく定まっている平面型表示装置を提供する。
【解決手段】平面型表示装置は前面基板と背面基板とを有する。前面基板は、複数の蛍光体層（不図示）と、少なくとも複数の蛍光体層を覆うアノードとして機能する導電層２６と、電圧を導電層２６に印加するための電極（不図示）と、導電層２６と電極とを接続する抵抗部材である下層リブ２９とを有する。背面基板は、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。前面基板は絶縁性の層である上層リブ２８を有しており、下層リブ２９と上層リブ２８が重なっている領域があり、該領域に形成されている導電層２６は上層リブ２８によって下層リブ２９と離間されている。
【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平面型表示装置に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する平面型表示装置として、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置等が知られている。

ＦＥＤや表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置は、スペーサを介して所定の間隔を置いて対向配置された前面基板および背面基板の周縁部を矩形枠状の側壁で互いに接合して内部を真空にした真空外囲器を有している。

前面基板の内面には３色の蛍光体層とこれを覆うメタルバックが形成され、背面基板の内面には蛍光体層を励起発光させる電子放出源として蛍光体層の画素毎に対応した多数の電子放出素子が配置されている。また、真空外囲器内部の高真空を維持するため、前面基板の内面にゲッタ膜が形成される。

メタルバック及びゲッタ膜には、電子放出素子より数ｋＶ高い電圧が印加されており、個々の電子放出素子から放出された電子ビームはこの電界によって加速される。そして、この加速された電子ビームがメタルバック及びゲッタ膜を通過し、対応する蛍光体層に照射され、蛍光体を励起発光させてカラー画像を表示する。

このように、電子ビームを加速するための高電圧を近接した前面基板と背面基板の間に印加すると、しばしば放電の問題を生じる。放電を生じると、放電箇所を通じて多大な電流が流れるため、同箇所での電子放出素子にダメージが発生する問題があった。

このような問題に対して、前面基板の蛍光体層を覆うメタルバックを電気的に小さい領域に分断して、分断領域間を高抵抗とすることで放電発生時に流れる電流を制限し、放電ダメージを緩和する技術が知られている（特許文献１，２参照）。さらに、メタルバックの分断された領域間における抵抗値を安定させるために、上面の幅が上面の幅よりも広くなっている逆テーパ状のリブで、蒸着されるメタルバック層及びゲッタ層を分割する技術が知られている（特許文献３参照）。

また、特許文献１，２にはアノードを抵抗を介して電極に接続する形態が示されている。
特開平１０−３２６５８３号公報 特開２０００−３１１６４２号公報 特開２００６−０７３２４８号公報

本願発明者は、アノードに電極から抵抗部材を介してアノード電圧を供給する構成を検討している。更に具体的には、抵抗部材とアノードが少なくとも一部で互いに重なる形態を検討した。この検討において、アノードの形成領域の大きさに、電極とアノード間の抵抗値が依存するという現象を見出した。

抵抗部材はアノードと電極の間が低抵抗な状態で電気的につながっている状態になることを抑制するものであるが、抵抗部材とアノードとの重なりが大きくなると所望の抵抗が得られなくなる。本願発明は、アノードと電極の間を抵抗部材を介して接続する構成において適正な抵抗状態を実現できる表示装置を実現することを課題とする。

このような課題が生じる具体的な例のひとつを以下で説明する。

メタルバックもしくはゲッタといったアノードとして機能する導電層は画像表示エリア内に形成されていればよい。そのため、導電性材料の照射時にガイドを設けることや、導電性材料の照射をボックス内で行うことによって、導電層の成膜範囲をその領域に制限することが可能である。ただし、ガイドやボックスを基板に接触させると基板上の構造物を傷つけてしまうので、それらは基板から少し距離をおいて設置すると好適である。しかし、ガイドやボックスをそのように設置して導電性材料の照射を行うと、ガイドやボックスと基板との隙間を通って照射された導電性材料によって、画像表示エリアの外側にも導電層が形成される。

前面基板の画像表示エリアに形成された導電層の周囲には共通電極が導電層の周囲を囲むように環状に設けられており、導電層と共通電極とは複数の抵抗部材を介して接続されている。この抵抗部材は、画像表示エリア内で異常放電が発生した際に、導電層に高電圧を給電する共通電極から導電層に流れ込む電流を抑制する機能を有する。

しかしながら、上述したように画像表示エリアの外側に導電層が形成されると、抵抗部材の上にも導電層が形成されることから、抵抗部材の抵抗として機能する部分の長さが短くなり、共通電極と導電層との間の抵抗値が小さくなってしまう。すると、抵抗部材は、画像表示エリア内で異常放電が発生した際に共通電極から導電層に流れ込む電流を抑制することができなくなってしまう。上述した導電層形成工程の特性上、導電層を形成する領域の縁の位置を厳密に一定にすることができない。そのため、共通電極と導電層との間の抵抗値は、抵抗部材上の導電層の形成領域に依存して異なることになる。

そこで本発明は、アノードとアノードに電圧を供給する電極との間の抵抗値が精度よく定まっている平面型表示装置を提供することを目的とする。

本発明の平面型表示装置は、複数の蛍光体層と、少なくとも該複数の蛍光体層を覆うアノードと、電圧を前記アノードに印加するための電極と、前記アノードと前記電極とを接続する抵抗部材とを有する前面基板と、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、を有する平面型表示装置において、前記前面基板は絶縁性の層を有しており、前記抵抗部材と前記絶縁性の層が重なっている領域があり、該領域に形成されている前記アノードは該絶縁性の層によって前記抵抗部材と離間されていることを特徴とする。

本発明によれば、アノードとアノードに電圧を供給する電極との間の抵抗値が精度よく定まっている平面型表示装置を提供することができる。

以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

始めに、本発明の実施の形態に係る平面型表示装置の一例として、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置について説明する。

図１から図３に示すように、表示装置１は、それぞれ矩形状の厚さ１ｍｍ〜２ｍｍのガラス板からなる前面基板２および背面基板４を備え、これらの基板はスペーサ８を介して約１．０ｍｍ〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。そして、前面基板２および背面基板４は、周囲を矩形枠状の側壁６を介して接合され、内部が真空の真空外囲器１０を構成している。

前面基板２の内面には画像を表示する蛍光体スクリーン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、および遮光層１１をマトリックス状に並べ、蛍光体層をメタルバック１４で覆う構成としている。各蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂは、略矩形のドット状に形成され、アノードであるメタルバック１４はアルミニウム等の金属薄膜から形成されている。

背面基板４の内面には、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、画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、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。

なお、これら前面基板２と背面基板４は、真空雰囲気中で脱ガス焼成後に周縁部同士を封着されて真空外囲器１０を形成するが、封着に先立ち真空雰囲気中で前面基板２の内面全域にゲッタ層（不図示）を成膜し、パネル化後の高真空を維持できるようにしている。

表示装置１において、画像を表示する場合、配線１８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。これとともに、蛍光体スクリーン１２に印加したアノード電圧により電子ビームを加速して蛍光体スクリーン１２に照射する。これにより、所望の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂが励起発光し、画像を表示する。

（第１の実施形態）
図４は本発明の第１の実施形態における前面基板の一部を部分的に拡大して示す概略図である。図５（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図５（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。

図４及び図５に示すように、ガラス基板で構成された前面基板２１上には、絶縁材料である黒色のカーボン系材料からなる遮光層２２が形成されている。遮光層２２の上には、共通電極２３と、蛍光体２４を含む画像表示エリア２５を十分に覆うように画像表示エリア２５より大きな領域に形成されたメタルバック層を成す導電層２６とが設けられている。メタルバック層の上にはゲッタが照射されていてもよい。共通電極２３はアノードである導電層２６に電圧を供給する電極である。共通電極２３には表示装置の外部の電源から電圧が供給される。メタルバックがアノードとして機能するが、メタルバック上にゲッタを設ける場合であり、かつゲッタが導電性を有する場合はゲッタを含めたものが導電層２６となり、導電層２６がアノードとして機能する。遮光層２２の上には、共通電極２３と画像表示エリア２５の導電層２６とを接続する複数の抵抗部材２９が設けられている。図４及び図５に示す構成では、蛍光体２４の１画素毎に導電層２６が分断され、各々の導電層２６は縦横にＴｉＯ₂系の抵抗材料層で結合されている。図４においては画像表示エリア内において、導電層２６が分断されており、かつ抵抗で接続されている部分を抵抗記号により示している。導電層２６は分断されているため、複数の導電層によって構成されている。

ここで、画像表示エリア２５の外側の領域の構成に関して説明する。

画像表示エリア２５の最外部の各々の蛍光体２４上の導電層２６と共通電極２３とを電気的に接続する抵抗部材２９は、リブ構造を有している。このリブ構造を有する抵抗部材２９をここでは下層リブ２９とする。抵抗部材であり、第１の層である下層リブ２９の一部には、絶縁性の層であり、第２の層である上層リブ２８が積層されている。抵抗部材と絶縁性の層が積層されて互いに重なった領域ではアノードである導電層２６と抵抗部材である下層リブ２９とは絶縁性の層である上層リブ２８によって離間されている。上層リブ２８は絶縁材料で構成され、下層リブ２９はＴｉＯ₂系の抵抗材料で形成されている。ここでは画像表示エリア内でアノードが複数の導電層から構成された構成を採用しており、各導電層に対して共通電極から別々の抵抗部材２９を介して電圧を供給する構成としている。各々の抵抗部材２９は互いに並行に配置されている。各々の抵抗部材２９の並ぶ方向（図４の横方向）を第１の方向とする。図５（ａ）に示すように、下層リブ２９は幅方向（抵抗部材２９の並ぶ方向である第１の方向）の断面において下面の幅と上面の幅とが同じである。一方、上層リブ２８は幅方向の断面において、下面（抵抗部材側の面）の幅は下層リブ２９の上面の幅と同じであるが、上面（アノード側の面）の幅は下面の幅よりも広くなっており、下面から上面に向かうにつれて幅が広くなる逆テーパ形状を有している。

導電層２６は、前面基板２１の製作工程の最終段階あるいは背面基板（不図示）との封着前に、前面基板２１に導電性材料を照射することで形成される。このとき、抵抗部材２９の上層リブ２８の影になる箇所には導電性材料が照射されないため、その箇所は遮光層２２が露出したままの状態となる。したがって、互いに隣接する抵抗部材２９上に形成された導電層２６は分断されており、隣接する抵抗部材２９同士は互いに電気的に絶縁されている。

図５（ｂ）は、抵抗部材２９の長さの約半分にわたって、抵抗部材２９上に導電層２６が形成された状態を示している。上述したように、抵抗部材２９である下層リブ上の上層リブ２８は絶縁材料で構成されている。導電層２６と抵抗部材２９は互いに重なっている領域の一部で直接接触しており、これにより共通電極２３から供給される電圧は抵抗部材２９を介して導電層２６に供給される。一方、導電層２６と抵抗部材２９は互いに重なっている領域の他の一部では、抵抗部材２９と導電層２６の間は絶縁性の層である上層リブ２８によって離間されている。したがって、導電層２６と下層リブ２９とは上層リブ２８によって絶縁されている。そのため、上層リブ２８上に形成された導電層２６の形成範囲の大きさに関わらず、導電層２６と共通電極２３の間の抵抗値は一定に保たれる。このように、本実施形態の構成によれば、抵抗部材２９上に形成される導電層２６の形成範囲の大きさに関わらず、共通電極２３と導電層２６との間の抵抗値を一定にすることができる。なお図４では、明瞭に図示するために絶縁性の層である上層リブは省略している。

なおここでは、画像表示エリア内においてアノードを複数の導電層から構成し、各導電層にたいしてそれぞれ異なる抵抗部材を介して共通電極から電圧を供給する形態を示したが、これに限るものではない。すなわち、抵抗部材を１つだけ用いてアノードと電極とを接続することも可能である。

また、抵抗部材を先に設けてからアノードを形成する例を示したが、アノードを形成してから絶縁性の層を形成し、その後抵抗部材を設ける構成も採用できる。この場合も絶縁性の層によってアノードと抵抗部材を離間させることでアノードの形成領域の大きさに依存してアノードと電極の間の抵抗が変わることを抑制することができる。

（第２の実施形態）
図６は、本発明の第２の実施形態を示す図である。図６（ａ）は図４のＡ−Ａ線に対応する部分の断面図であり、図６（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に対応する部分の断面図である。

本実施形態の抵抗部材２９は、遮光層２２上に形成された第１の層としての下層リブ２９によって構成される。下層リブ２９の上方には第２の層としての最上層リブ３１と、下層リブ２９と最上層リブ３１との間に形成された第３の層としての上層リブ３０とを有する。下層リブ２９は抵抗材料で構成された抵抗部材である。上層リブ３０は絶縁材料で構成された絶縁性の層である。また、本実施形態の他の層である最上層リブ３１は絶縁材料で構成されているが、最上層リブ３１の構成材料は絶縁材料に限られない。

図６（ａ）に示すように、抵抗部材２９の幅方向の断面において、上層リブ３０と下層リブ２９は同じ幅を有している。最上層リブ３１は、上層リブ３０及び下層リブ２９の幅よりも広い幅を有している。図６（ａ）に示す例では最上層リブ３１は下面と上面の幅が同じであるが、最上層リブ３１は、図５（ａ）に示した上層リブ２８のように、下面（抵抗部材側の面）から上面（アノード側の面）に向かうにつれて幅が広くなる逆テーパ形状を有していてもよい。

実施形態の構成によっても、最上層リブ３１の影になる箇所には導電性材料が照射されないため、その箇所は遮光層２２が露出したままの状態となる。したがって、互いに隣接する抵抗部材２９上に形成された導電層２６は分断されており、隣接する抵抗部材２９同士は互いに電気的に絶縁される。また、抵抗部材２９と導電層２６の間は絶縁性の層である上層リブ３０によって離間されている。抵抗部材２９上に形成される導電層２６の形成範囲の大きさに関わらず、共通電極２３と導電層２６との間の抵抗値を一定にすることができる。

（第３の実施形態）
図７は本発明の第３の実施形態における前面基板の一部を部分的に拡大して示す概略図である。図８は図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。

本実施形態も、図４及び図５に示した構成と同様に、ガラス基板で構成された前面基板２１上に、絶縁材料である黒色のカーボン系材料からなる遮光層２２が形成されている。遮光層２２の上には、共通電極２３と、蛍光体２４を含む画像表示エリア２５を十分に覆うように画像表示エリア２５より大きな領域で形成されたメタルバック層および／またはゲッタ層からなる導電層２６とが設けられている。遮光層２２の上には、共通電極２３と画像表示エリア２５の導電層２６とを接続する抵抗部材２９が設けられている。導電層２６は蛍光体２４の１画素毎に分断され、各々の導電層２６は縦横にＴｉＯ₂系の抵抗材料層で結合されている。

画像表示エリア２５の最外部の各々の蛍光体２４上の導電層２６と共通電極２３とを電気的に接続する抵抗部材２９は、リブ構造を有している。ここでは抵抗部材２９は下層リブ２９である。第１の層としての下層リブ２９上には、第２の層としての上層リブ３３とが積層されている。各々の抵抗部材２９は互いに並行に配置されている。上層リブ３３は絶縁材料で構成され、下層リブ２９は抵抗材料で形成されている。図８に示すように、下層リブ２９は幅方向の断面において下面の幅と上面の幅とが同じである。一方、上層リブ３３は、その幅方向の断面において、下面の幅が下層リブ２９の上面の幅よりも広く、さらに上面の幅は下面の幅よりも広くなっており、下面から上面に向かうにつれて幅が広くなる逆テーパ形状を有している。

下層リブ２９同士の間には、抵抗部材２９と並行に延びたリブ３４が設けられている。リブ３４は、絶縁材料からなり、下層リブ２９とほぼ同じ高さを有する絶縁層を構成している。図８に示すように上層リブ３３は下面の幅が下層リブ２９の上面の幅よりも広くなっており、抵抗部材と重なる層である上層リブ３３の幅方向の両端部がリブ３４の上に乗り上げて支持された構成となっている。なお図７では、明瞭に図示するために上層リブ３３は省略している。

本実施形態の構成によれば、上述した各実施形態と同様に、隣接する抵抗部材２９同士が互いに電気的に絶縁されている。また、抵抗部材２９上に形成される導電層２６の形成範囲の大きさに関わらず導電層２６と共通電極の間の抵抗値を一定にすることができる。さらに、本実施形態によれば、上層リブ３３の幅方向の両端部がリブ３４の上に乗り上げた構成となっているため、上層リブ３３の下面の幅を下層リブ３２の幅よりも安定して広くすることができる。さらには、上層リブ３３の下面の幅が広くなっているため、上層リブ３３の下面と上面の幅の差を図５に示した構成に比べて小さくすることができる。そのため、上層リブ３３の逆テーパを成す側面の傾きを小さくできるため、上層リブ３３の幅方向の両端部において上層リブ３３が崩れにくくなる。

以下に、本発明の具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。

図９は、本発明の一実施例に係るＳＥＤの前面基板を製作する途中段階を示す図である。図１０は図９の円Ｄで囲んだ部分を立体的に拡大して示す図である。

前面基板上２１のほほ全面の上には、最下層として遮光層２１が形成されている。遮光層２１はシート抵抗が１ｅ１０Ω／□の黒色カーボン系材料で構成されている。遮光層２１の上の画像表示エリア２５よりも四方が数ｍｍ程度広い領域には、各画素毎に分断された導電層（メタルバック）２６が形成されている。遮光層２１上にはまた、Ａｇからなる共通電極２３が導電層２６の周囲を囲むように形成されている。さらに、遮光層２１上には、画像表示エリア２５の最外部の各々の導電層２６と共通電極２３とを電気的に接続する、互いに並行に配置された複数の抵抗部材２９が形成されている。抵抗部材２９はシート抵抗が２ｅ５Ω／□のＴｉＯ₂系の材料で構成されている。なお、抵抗部材２９は共通電極２３の支持部材と一体に形成されている。画像表示エリア２５外において、抵抗部材２９上には、シート抵抗が１ｅ８Ω／□以上の材料からなる絶縁層２８が形成されている。

抵抗部材２９は複数本が短冊状に並行に延びた形状を有しており、その各々は幅５５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、厚さ１０数μｍの寸法を有している。その上に形成された絶縁層２８は、上面の幅が６５μｍ、下面の幅が６０μｍ、長さ５ｍｍ、厚さ１０数μｍの寸法を有している。

本実施例では、導電層２６の形成範囲の外縁が絶縁層２８が形成されている範囲内に収まるように、導電層２６が形成されるようになっている。互いに隣接する抵抗部材２９の絶縁層２８上に形成された導電層２６は分断され、隣接する抵抗部材２９同士は互いに電気的に絶縁されている。導電層２６の形成範囲の外縁が絶縁層２８が形成されている範囲内に収まっている限りにおいて導電層２６の形成範囲の大きさに関わらず、共通電極２３と導電層２６との間の抵抗値は一定である。

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。 本発明の第１の実施形態における前面基板の一部を部分的に拡大して示す概略図である。 図（ａ）は図４のＡ−Ａ線に沿った断面図であり、図（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。 本発明の第２の実施形態を示す図であり、図（ａ）は図４のＡ−Ａ線に対応する部分の断面図、図（ｂ）は図４のＢ−Ｂ線に対応する部分の断面図である。 本発明の第３の実施形態における前面基板の一部を部分的に拡大して示す概略図である。 図７のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。 本発明の一実施例に係る表示装置の前面基板を製作する途中段階を示す図である。 図９の円Ｄで囲んだ部分を立体的に拡大して示す図である。

符号の説明

２１ 前面基板
２３ 共通電極
２６ 導電層

Claims (8)

1. 複数の蛍光体層と、少なくとも該複数の蛍光体層を覆うアノードと、電圧を前記アノードに印加するための電極と、前記アノードと前記電極とを接続する抵抗部材とを有する前面基板と、
   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、
   を有する平面型表示装置であって、
   前記前面基板は絶縁性の層を有しており、
   前記抵抗部材と前記絶縁性の層が重なっている領域があり、該領域に形成されている前記アノードは該絶縁性の層によって前記抵抗部材と離間されていることを特徴とする平面型表示装置。
2. 前記アノードは、複数の導電層を含んでおり、
   複数の前記抵抗部材が前記電極に接続されており、各抵抗部材はそれぞれ異なる前記導電層に接続されており、
   各抵抗部材と前記絶縁性の層が重なっている領域において、複数の抵抗部材の並ぶ方向である第１の方向での前記各抵抗部材の幅よりも前記絶縁性の層の幅が大きい、請求項１に記載の平面型表示装置。
3. 前記絶縁性の層の前記抵抗部材側の面は前記アノード側の面よりも前記第１の方向における幅が狭い、請求項２に記載の平面型表示装置。
4. 前記絶縁性の層と前記アノードとの間に他の層を有する、請求項１に記載の平面型表示装置。
5. 前記アノードは、複数の導電層を含んでおり、
   複数の前記抵抗部材が前記電極に接続されており、各抵抗部材はそれぞれ異なる前記導電層に接続されており、
   前記絶縁性の層と前記アノードとの間に他の層を有しており、
   複数の抵抗部材の並ぶ方向である第１の方向での前記各抵抗部材の幅よりも前記他の層の幅が大きい、請求項１に記載の平面型表示装置。
6. 前記他の層の前記抵抗部材側の面は前記アノード側の面よりも前記第１の方向における幅が狭い、請求項５に記載の平面型表示装置。
7. 複数の前記抵抗部材が前記電極に接続されており、
   各抵抗部材の間には絶縁層が設けられており、
   前記抵抗部材と重なる層の端部が前記絶縁層に支持されている、請求項１に記載の平面型表示装置。
8. 前記抵抗部材と前記絶縁層が重なっていない領域において抵抗部材とアノードが接触している、請求項１に記載の平面型表示装置。

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