JP2004335268A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】電子放出素子(2)を複数マトリクス状に形成した第1の基板(1)と、該第1の基板と対向して配置され該第1の基板側(1)の面上に該電子放出素子からの電子線を受けて発光する蛍光体パターン(4)と該電子線を加速する金属薄膜を順に形成した第2の基板(3)と、該第1の基板(1)と該第2の基板(3)間に配置される複数のスペーサ(5)と、枠部材(6)とからなり、該第1の基板(1)と該第2の基板(3)と該枠部材(6)とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置であって、上記第2の基板(3)の表面に透明層(9)を設け、更にその表面に樹脂シート(8)を設ける。
【選択図】図1
Description
【発明の属する技術分野】
本発明は表示装置に関するものであり、特に、冷陰極素子の電子放出素子をマトリクス状に配設した電子源を気密容器内に収容したフィールドエミッションディスプレイ(以下FEDと省略する)等の、平面型の表示装置(フラットパネルディスプレイ)に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のFEDの構成は、例えば下記特許文献1の段落番号0007や図21等に開示されているものが知られている。すなわち、FEDは、電子を放出するための電子放出素子をマトリクス状に配置した基板(以下、第1の基板と呼ぶ)と、蛍光体が塗布された面板(以下、第2の基板と呼ぶ)とをスペーサ及び枠部材を介して貼り合わせて構成される。上記第1及び第2の基板、及び枠部材で囲まれた空間は、真空とされる。
【0003】
【特許文献1】特開2001−101965号公報
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
このように、電子放出素子を用いた平面型表示装置では、蛍光体、電子放出素子をマトリクス状に配置した表示パネルを減圧している。このため、表示パネル内部と外部の気圧差による第1の基板および第2の基板の変形或いは破壊を防止する必要がある。このような破壊を防止するために、第1及び第2の基板を十分に厚くするとともに多くのスペーサを必要とした。ここで、スペーサとは、第1の基板と第2の基板との間に位置し、両方の基板との間の間隔を一定に保つように、両方の基板をそれぞれ支持するものである。これにより、第1の基板と第2の基板との間に空間が形成される。
【0005】
しかしながら、平面型表示装置を軽量化するためには、基板を薄くする必要があるが、薄くすると大気圧で基板の変形が生じ、表示面に映る観視側の背景がゆがみ、表示装置の品位を著しく悪化させる。実験によれば、図5にように、第1の基板15(電子放出素子2が配置される基板で、背面に位置する)及び第2の基板16(蛍光体4が塗布される基板で、画像観察側に位置する)の厚さを厚く例えば5mmとし、スペーサ5を30mm間隔で配置させた場合、基板の変形による表示面に映る背景のゆがみはほとんどない。しかしながら、このような構成で、例えば画面サイズが40インチ、画面アスペクト比が16:9の場合、重量は、基板が10kg、補強部材、ハウジング、駆動回路などを含めると20Kgを超える。よって、この表示装置の重量は重いものとなり、設置場所が制限され使い勝手が悪い問題があった。尚、第2の基板16は、蛍光体からの光を透過するために、透明な材質(主としてガラス)により構成される。
【0006】
また、例えば、第1の基板15及び第2の基板16の厚さを1mmとし、スペーサを10mm間隔で配置させた装置において、例えば表示サイズが40インチ、画面アスペクト比が16:9の場合で、基板が2kg、補強部材、ハウジング、駆動回路などを含めると10Kg以下となる。この表示装置は図5のものと比べて軽量となり、設置場所の制限が軽減され使い勝手は良い。しかしながら、このような装置は基板厚さが薄いため、表示パネル内部と大気との気圧差によって、図6の第1基板17及び第2基板18に示すように、変形が大きくなる。特に、スペーサ5同士の中間位置においては、およそ10〜20μmの基板の凹みが発生する。これは、第2の基板18の表示面(画像観察側の面)に映る背景を歪ませる。本発明者等は、このような基板の凹み(特に第2の基板18の凹み)が、表示される画像にどのような影響を与えるかについて調査した。例えば、直径30mmの蛍光灯が第2の基板18の表示面に入射して反射した場合、スペーサ5が当接する位置、及びスペーサ同士間の中間位置では歪みが平面的なので、蛍光灯は直径30mmのまま見える。しかしながら、上記スペーサの当接位置と上記中間位置との間においては、凹みにより平面が大きく傾くため、蛍光灯は倍程度の太さに拡大して見え、表示装置の品位を悪化させる問題があった。特に、上記凹み量(上記第2の基板に凹みが生じていない場合の当該第2の基板表面を基準面としたときの、当該基準面から上記凹み頂点までの、表示パネル厚み(奥行き)方向の距離)が10μmを超える場合に、視覚的な影響が現れる(凹みによる画像歪が肉眼で確認できる)ことが判明された。
【0007】
また、表示パネル内部は真空のため、大気との気圧差によって第2の基板には常に一定の圧力が加えられる。上記したように、第2の基板はガラスで構成されており、この加圧状態において第1の基板が破損するような力が外部から加えられると、ガラスの破片が表示パネル内部に引き込まれ、例えば第1の基板に衝突して跳ね返り、外部に飛散する虞がある。このような破片の飛散も考慮しておく必要がある。
【0008】
本発明の目的は、上記した課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、表示画面の歪みが少ない平面型表示装置を提供することにある。また、基板が破損した場合における破片の飛散を防止した平面型表示装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明では、内部が真空雰囲気とされた表示パネルの画像観察側に位置する透明な第2の基板の表示面(画像観察側の面)に、透光性を有する層(透明層)を設けたことを特徴とするものである。この透明層は、表示面に積層する段階において塑性もしくは粘性を有しており(通常使用時においては、硬化して変形が生じにくいようにすることが好ましい)、当該段階において、上記第2の基板表面の凹みを埋めて平坦状にするよう、自由に変形される。すなわち、この透明層は、その厚さが第2基板の画像観察側面上の任意点において異なるように形成することが可能である。
【0010】
これにより、上記透明層の表面(画像観察側の面)を平坦な表示面とすることができ、表示パネル内部と大気との気圧差によって発生する第2の基板表面における凹みの、表示画像に対する影響を低減することができる。すなわち、本発明によれば、第2の基板を例えば1mm程度と薄くし、及び/またはスペーサの数を減らしても、第2の基板の凹みによる画像の歪みを低減することができる。従って、軽量で、かつ高画質な画像を表示できる平面型表示装置を提供することができ、使い勝手を大きく向上させることができる。更に、第2の基板が破損した際の、ガラス破片の飛散を防止することが出来、より安全性の高い平面型表示装置を提供することができる。
【0011】
上記透明層上に、更に樹脂シートを積層してもよく、また上記第2の基板の厚さを第1の基板の厚さよりも厚くしてもよい。更に、前記第1の基板の背面に、金属基板を設けてもよい。
【0012】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図において、同一な部分には同一符号を付して、一度説明したものについてはその説明を省略する。
【0013】
図1は、本発明の一実施の形態を示す平面型表示装置の要部断面を模式的に示してある説明図である。図において、説明を簡略化するために、電子放出素子、蛍光体、ブラックマトリクスなどの詳細構成は省略する。平面型表示装置の背面側の基板となるガラス等の絶縁性の材質で構成された第1の基板1の上に、複数の電子放出素子2が配設されている。本実施形態に係る平面型表示装置は、図示していないが、更に、テレビジョン信号等の映像信号を受信するチューナ部と、このチューナ部により受信された映像信号について、γ補正や階調補正を含む各種信号処理を行う信号処理回路と、この信号処理回路から出力された信号から上記電子放出素子2を駆動するためのドライブ電圧を生成するドライブ電圧生成回路とを備える。上記電子放出素子2は、ドライブ電圧生成回路により生成された、映像信号に基づくドライブ電圧が印加され、そのドライブ電圧に応じて電子を放出する。また、電子放出素子2は、例えば、R、G、Bの各蛍光体に対向した位置に、マトリクス状に配設されている。表示側の基板であるガラス製の第2の基板3内面には、CRTの蛍光体と同様に、例えば、R、G、Bの各蛍光体4がブラックマトリクスを挟んで配設されている。
【0014】
表示側に配置される第2の基板3と背面側に配置される第1の基板1は、互いに対向して配置され、スペ−サ5と周囲の枠部材6を、フリットガラス7などを用いて400℃前後の温度で加熱処理して封着される。封着した表示パネルは10−5〜10−7torr程度に排気して真空とする。ここで、スペーサ5は、第1の基板と第2の基板との間に位置し、両方の基板との間の間隔を一定に保つように、両方の基板をそれぞれ支持するものである。これにより、第1の基板と第2の基板との間に、所定の間隙(スペーサ5の高さと略等しい)を持つ空間が形成される。また枠部材6は、第1及び第2の基板の周囲を囲うように配置されるものであり、この表示パネルの上下側面並びに左右側面を形成する。
【0015】
尚、電子放出素子2としては、表面伝導型放出素子(以下SED型と記す)、電界放出型素子(以下FE型と記す)や金属/絶縁膜/金属型放出素子(以下MIM型と記す)などがある。また、FE型には主にMoなどの金属やSiなどの半導体物質で作られたスピント型やカーボンナノチューブ(CNT)を電子源としたCNT型がある。FEDに用いられる電子放出素子には、上記のような様々な種類のものが存在するが、第1、第2の基板、スペーサ及び枠部材により構成される表示パネルの概略構成は、上記説明したものとほぼ同じである。すなわち、本発明は、電子放出素子の種類に関係なく適用されるものである。
【0016】
その後、第2の基板の表面(画像観察側の面)に、透光性を有する透明層9を介して樹脂シート8を設ける。ここで、第1の基板、第2の基板ともに1mmとし、スペーサは、ガラス製の板厚0.1mm、高さ3mmの板状スペーサを10mm間隔で略並行に配設する。
【0017】
このように構成した平面型表示装置において、蛍光体近傍には更に加速電極(図示せず)が設けられ、この加速電極に印加する高電圧(数kV〜10kV程度)で電子放出素子からのホットエレクトロンを蛍光体側に加速させ、それぞれ対向する各蛍光体に衝突させる。蛍光体は、この電子の衝突により励起され発光し、その光は第2の基板3、透明層9及び樹脂シートを通過して映像を表示する。
【0018】
本実施形態においては、装置の軽量化を考慮して、例えば第1の基板1及び第2の基板3ともに、1mmで構成するものとする。このため、第1の基板1及び第2の基板3は、表示パネル内部と外部大気との気圧差によりスペーサ5と周囲枠6で保持されない部分が変形する。本発明は、この凹みによる表示画像への悪影響を低減するために、第2の基板3表面に透明層9を積層し、かつその表面に樹脂シート8を設けている。この透明層9は、第2の基板3の表面に積層する段階において塑性もしくは粘性を有しており、この積層段階において、上記第2の基板表面の凹みを埋めて平坦状にするよう、自由に変形される。従って、第2の基板3表面のスペーサ5が当接する部分と、それ以外の部分(スペーサ5同士間の部分)における上記透明層9の厚さを、それぞれ異ならせることが可能となる。よって、透明層9の、第2の基板3表面と接触する面は、第2の基板3表面の凹みに応じて凹凸が形成されるが、画像観察側の面、すなわち樹脂シート9の表面は略平坦状とすることができる。
【0019】
このため、表示面に映る背景は、まず樹脂シート面で反射するものは、樹脂面が略平板であるので、背景の歪みは発生しない、もしくは大幅に低減される。また、透明層9と第2の基板3との界面における反射は、第2の基板3と透明層9との屈折率をほぼ同一に合わせることで低減することができる。このようにすれば、外光の上記界面における反射によって、コントラストが低下することを抑えることができる。また、蛍光体は白色で反射像が反射しないし、蛍光体が形成されない部分は黒色のブラックマトリクスが形成されているため、外光の反射が抑えられる。このため、第2の基板3の蛍光体が形成される面での反射はは発生しない。以上詳述したように、本発明の実施形態によれば、第1、第2基板の厚さをともに1mmと薄くして軽量化したにもかかわらず、表示面に映る背景のゆがみは発生しない。従って、本発明によれば、軽量で、かつ第2の基板2表面における凹みの影響を受けない高画質な画像を表示可能な平面型表示装置を提供することができる。本実施形態の構成により、第2の基板3の厚さ0.5mmで生じる変形量50μm程度まで表示面に映る背景のゆがみを軽減できることを実験により確認した。更に、本実施形態によれば、第2の基板が破損した際の、ガラス破片の飛散を防止することができ、より安全性の高い平面型表示装置を提供することができる。
【0020】
図2は、透明層と樹脂シートを形成する方法の1例を示したものである。表示側の第2基板3と背面側の第1の基板1は、互いに対向して配置され、スペ−サ5と周囲の枠6を、フリットガラス7などを用いて400℃前後の温度で加熱処理して封着する。これにより構成された表示パネルの内部は、10−5〜10−7torr程度に排気して真空とする。その第2の基板の表示面側に透明な樹脂、例えば紫外線硬化型樹脂を滴下し、透明シート8を介してローラー10で押し付けて、紫外線を樹脂シート側から照射して硬化させ透明な層9を形成する。また別な方法としては、透明層9として粘着層を形成した樹脂シート8を第2の基板3に押し付けて貼り合わせるようにしてもよい。このような透明層の形成方法でも、同様な構成を得ることができる。
【0021】
また、樹脂シート8は、ポリエステルなどの薄膜を1または複数積層したシートとすることで、光の反射を防止する機能、光の透過率を調整する機能のいずれか一つまたはその両方を持たせることができる。このような樹脂シートを用いれば、表示装置の表示性能を向上させる副次的効果を得ることができる。また、表示パネルの破損によるガラス等の飛散を防止できる。
【0022】
図1で示した平面型表示装置は、第1、第2の基板厚さをともに1mmとしたが、これに限定されるものではない。可能であれば、1mm以下としても良く、例えば図3に示すように、第2の基板の厚さを変形の生じない厚さにすることで第2の基板のみの変形を防止しても、同様な効果が得られる。図3において、各構成は、図1とおなじであるが、第1の基板1は、1mm、第2の基板11は、3mmとし、スペーサ5は、ガラス製の板厚0.1mm、高さ3mmの板状スペーサを10mm間隔で略並行に配設した。このように構成した場合、第2の基板11の変形は、凹みが略1μmにでき、表示面に映る背景の歪みはほとんど発生しなかった。
【0023】
ここで、第1の基板のゆがみは、電子放出素子からのホットエレクトロンを蛍光体側に加速させ、それぞれの対向する各蛍光体に当てるときの所定位置からのずれを生じさせる。図1の実施例の場合では、ゆがみによるホットエレクトロンの出射角度が垂直に対して約0.1度曲がるが、蛍光体までの間隔が2mmと短いので、数μm程度のずれが生じるだけであり、予め蛍光体の大きさに余裕を持たせれば良い。しかし、蛍光体の余裕度が多いと画素間隔が大きくなるため、より画素間隔を少なくして高精細化するためには、電子放出素子を形成する第1の基板のゆがみを防止して、蛍光体の余裕度を減らす必要がある。
【0024】
そのためには、基板を厚くすればよいが、軽量化を損ねることになる。よって、例えば図4に示すように、金属基板である補強部材12と第1の基板を一体化さることで変形を抑えれば、電子放出素子側の基板を軽量化でき、変形も抑えられる。
【0025】
図4は、本発明の他の実施形態を示すものであり、金属基板である補強部材12と第1の基板を一体化することにより第1の基板の強度を向上させる構成を示している。図4において、平面型表示装置のハウジング、表示パネル、電気回路等を一体に固定する取付け穴14を有するアルミなどで構成する補強部材12と、第1の基板1とを接着層13で一体化する。第1の基板1上(補強部材が設けられる面と反対側の面)には、電気信号に応じて電子を放出する複数の電子放出素子2が、例えば、R、G、Bの各蛍光体に対向した位置にマトリクス状に配設されている。以下図1と同じ構成により表示パネルは10−5〜10−7torr程度に排気して真空とされ、その後、第2の基板3の画像観察側面に透明層9を介して樹脂シート8を設ける。ここで、第1の基板、第2の基板ともに1mmとし、スペーサは、ガラス製の板厚0.1mm、高さ3mmの板状スペーサを10mm間隔で略並行に配設する。
【0026】
このように構成した平面型表示装置は、第1の実施例と同様に、基板厚さを第1、第2基板ともに1mmと薄くして軽量化したにもかかわらず、表示面に映る背景のゆがみは発生しない。また、補強部材と第1の基板を予め接着しているため、表示パネル間を真空することによる変形も防止できる効果があり、結果として、蛍光体形成の余裕度を減らせるため画素の精細度を高めることもできる。
【0027】
ここで、補強部材12と第1の基板1を接着する材料としては、例えば、窒素―珪素結合を基本ユニットとした無機ポリマーを出発材料とした液状のガラス前駆体であるポリシラザンを用いる。これを第1の基板1の背面に塗布し、大気中において高温で焼成して得られるシリカ膜で、補強部材12と接合される。
【0028】
以上のように、本発明によれば、第1及び第2の基板として、薄い(1mm以下の)厚さのものを用いても、第2の基板表面に発生する凹みによる画像の歪を低減することができる。このため、軽量であって、かつ高画質な画像を表示可能な平面型表示装置を提供することが可能となる。特に、上記凹み量が10μmを超える場合に特に有効である。このように、本発明は、表示パネルが真空雰囲気とされ、大気との気圧差によって表示面に凹みが生じる平面型表示装置に適用して特に有用であるが、第2の基板が破損した際の、ガラス破片の飛散を防止する場合にも有用であることは、上記の説明から明らかである。
【0029】
【発明の効果】
本発明によれば、高画質な映像を表示可能な平面型表示装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態を示す平面型表示装置の要部断面図。
【図2】透明層の形成を説明する説明図。
【図3】本発明の他の実施形態を示す平面型表示装置の要部断面図。
【図4】本発明の他の実施形態を示す平面型表示装置の要部断面図。
【図5】平面型表示装置の要部断面図。
【図6】第2基板の凹みを説明するための図。
【符号の説明】
1、15,17…第1の基板、2…電子放出素子、3、11、16、18…第2の基板、4…蛍光体、5…スペーサ、6…周囲枠、7…フリットなどの接合材、8…樹脂シート、9…透明層、10…ローラー、12…補強部材、13…接着層、14…固定穴。
Claims (17)
- 互いに対向して配置された少なくとも2つの平面状の基板を含み、その内部が真空雰囲気とされた表示パネルを有する表示装置において、前記2つの基板のうち、前記表示パネルの画像観察側に配置される基板は透明基板であり、該透明基板の画像観察側面に、透明層を積層したことを特徴とする表示装置。
- 前記透明基板と対向する基板には、電子を放出する複数の電子放出素子がマトリクス状に配置され、前記透明基板の画像観察側面と反対側の面には、前記電子放出素子から放出された電子を受けて発光する蛍光体が設けられることを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 前記透明層は、その厚さが前記透明基板の画像観察側面上の任意点において異ならせるように形成可能な材質で構成されており、更に該透明層の表面に、樹脂シートを更に積層したことを特徴とする請求項1に記載の表示装置。
- 一方の面に、複数の電子放出素子がマトリクス状に形成された第1の基板と、前記該第1の基板と対向して配置され、該第1の基板側と対向する面上に、前記電子放出素子からの電子線を受けて発光する蛍光体と前記電子線を加速するための金属薄膜とが形成された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、該第1及び第2の基板の間にスペースを形成するための複数のスペーサと、枠部材とを有し、
前記第1の基板と前記第2の基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる表示装置において、
前記第2の基板の、前記第1の基板側と対向する面と反対側の面に、透光性を有する層を設けたことを特徴とする表示装置。 - 前記透光性を有する層の表面に、樹脂シートを更に設けたことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 前記透光性を有する層は、紫外線硬化樹脂あるいは粘着層であることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 前記第2の基板の厚さが、前記第1の基板の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 前記第1の基板の他方の面に、金属基板を配設したことを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 一方の面に、複数の電子放出素子がマトリクス状に形成された第1の基板と、前記第1の基板と対向して配置され、該第1の基板側と対向する面上に、前記電子放出素子からの電子線を受けて発光する蛍光体と前記電子線を加速するための金属薄膜とが形成された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、該第1及び第2の基板の間にスペースを形成するための複数のスペーサと、枠部材とを有し、
前記第1の基板と前記第2の基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる表示装置において、
前記第1の基板と前記第2の基板の厚さが互いに異なることを特徴とする表示装置。 - 前記第2の基板の厚さが、前記第1の基板の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記第2の基板の板厚が0.5mm以上であることを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 前記第1の基板の他方の面に、金属基板を配設したことを特徴とする請求項9に記載の表示装置。
- 一方の面に、複数の電子放出素子がマトリクス状に形成された第1の基板と、前記第1の基板と対向して配置され、該第1の基板側と対向する面上に、前記電子放出素子からの電子線を受けて発光する蛍光体と前記電子線を加速するための金属薄膜とが形成された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、該第1及び第2の基板の間にスペースを形成するための複数のスペーサと、枠部材とを有し、
前記第1の基板と前記第2の基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる表示装置において、
前記第1の基板の他方の面に、金属基板を配設したことを特徴とする表示装置。 - 前記金属基板にねじ穴が形成されることを特徴とする請求項13に記載の表示装置。
- 前記樹脂シートは、反射防止機能と透過率調整機能のいずれかまたは両方の機能を備えた積層シートであることを特徴とする請求項4に記載の表示装置。
- 入力された映像信号に対し信号処理を施す信号処理回路と、該信号処理回路からの信号からドライブ電圧を生成するドライブ電圧生成回路と、該ドライブ電圧生成回路からのドライブ電圧が印加される複数の電子放出素子を含む表示パネルとを備え、前記表示パネルは、
一方の面に前記複数の電子放出素子がマトリクス状に配置される第1の基板と、
前記該第1の基板と対向して配置され、該第1の基板側と対向する面上に、前記電子放出素子からの電子線を受けて発光する蛍光体と前記電子線を加速するための金属薄膜とが形成された第2の基板と、
前記第1の基板と前記第2の基板間に配置され、該第1及び第2の基板の間にスペースを形成するための複数のスペーサと、枠部材とを有し、
前記第1の基板と前記第2の基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされ、
前記第2の基板の、前記第1の基板側と対向する面と反対側の面に、透光性を有する層を設けたことを特徴とする表示装置。 - 請求項1乃至8及び16のいずれかに記載の表示装置において、前記第2の基板の厚さが1mm以下であることを特徴とする表示装置。
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