JP2004362815A - 画像表示装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】陽極と各電極との間で異常放電が発生したときにその高電圧を吸収させる。
【解決手段】陽極ADEと制御電極G1との対向間に電子ビームを通過させる複数の電子ビーム通過孔AHLを有するサージ電流吸収電極G2を配設し、接地面との間に直流バイアス電源DCGとスパークギャップSGとを並列接続させることにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空中への電子放出を利用した画像表示装置に係わり、特に駆動回路系を保護させる電極構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、高輝度,高精細に優れた画像表示装置として従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度,高精細の特性を有するとともに、軽量,省スペースの平板状ディスプレイ(パネルディスプレイ)の要求が高まっている。
【0003】
その典型的な例としては、液晶表示装置,プラズマディスプレイ装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとしては、電子源から真空中への電子放出を利用した表示装置(以下、電子放出型表示装置または電界放出型表示装置と称される。以下、FEDと称する)及び低消費電力化を特徴とする有機ELディスプレイなど種々の型式のパネル型表示装置が実用化されている。
【0004】
図6は、FEDの基本構造を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。図6において、内面に電界放出型の電子源としての陰極Kを有する陰極配線CLと制御電極G1とを形成した背面基板SUB1と、この背面基板SUB1と対向する内面に陽極ADEと蛍光体PHSとブラックマトリクスBMとを形成した前面基板SUB2とを有し、両者の内周縁に封止枠を介挿して貼り合わせ、その内部を真空状態にして構成される。
【0005】
また、背面基板SUB1と前面基板SUB2との間隔を所定寸法に保持するために当該背面基板SUB1と前面基板SUB2との間に絶縁性の間隔保持部材ISPを設けている構造もある。なお、この種の従来技術に関しては、例えば下記特許文献1及び特許文献2などを挙げることができる。
【0006】
【特許文献1】
特開平10−134701号公報
【特許文献2】
特開2000−306508号公報
【0007】
このように構成されるFEDは、背面基板SUB1上の陰極配線CLに設けた陰極Kと前面基板SUB2上に設けた陽極ADEとの間に電子通過孔EHLを有する制御電極G1を設け、制御電極G1に陰極配線CLに対して所定の電位差を与えることにより、陰極Kから電子Eを引き出し、この電子Eを制御電極G1の電子通過孔EHLを通過させ、陽極ADE側の蛍光体PHSに射突させることにより画像表示が行われる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成されるFEDは、陽極ADEと陰極配線CLとの間の対向間が数mm程度の寸法を有して構成されており、陽極ADEには蛍光体PHSを効率良く発光させるために5kV〜30kV程度の高電圧が印加され、また、制御電極G1には約1kV以下の電圧が、さらに陰極Kには数百V程度の電圧がそれぞれ印加される。このためにFEDでは、陽極電圧が他の各電極電圧と比較して高いため、陽極ADEとの間である程度の確率で異常放電が発生してしまう可能性が常に存在していた。
【0009】
また、図6に示すような電極構造を有するFEDでは、異常放電は、陽極ADEと制御電極G1との間または陽極ADEと陰極Kとの間に発生するために、制御電極G1及び陰極Kの電位が陽極ADEと同程度に上昇する。この結果、制御電極G1及び陰極Kの各駆動回路に陽極電位が印加されることになる。このため、制御電極G1及び陰極Kの各駆動回路の定格電圧は、精々数百V程度であるにも係わらず、その耐圧特性は陽極電圧に対して安全係数を見込んだものでなければ、異常放電発生時に各駆動回路が破壊されてしまう。
【0010】
このような問題を解決するものとしては、FEDでは、通常、制御電極G1及び陰極Kはマトリクス駆動を行っているため、各駆動回路では各行配線及び列配線毎に異常放電の防止対策を行う必要がある。したがって、各駆動回路の素子数が配線数量分必要となり、部品コスト上昇の大きな要因となる。また、耐圧特性が十分な駆動回路では、その定格電圧に対して耐圧特性が異常に高いため、駆動回路素子自体が高駆動電圧なものと同等な価格となってしまい、やはり部品コストの上昇を招くことになる。なお、従来からこのような観点から異常放電の発生に対する防止対策について考慮されたものは見当たらない。
【0011】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、陽極と各電極との間で異常放電が発生したときにその高電圧を吸収させることにより、各駆動回路の耐圧を低く抑え、これによって駆動回路素子のコストを低減させる。そして、異常放電の発生を抑制することにより、品質及び信頼性を向上させることができる画像表示装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明による画像表示装置は、陽極と制御電極との対向間に電子を通過させる開口を有するサージ電流吸収電極を配設することにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【0013】
上述した本発明の構成により、望ましくは、サージ電流吸収電極を、制御電極の電子通過孔と対応する領域に電子を通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する板状電極とし、かつ当該板状電極と接地面との間に直流バイアス電源とスパークギャップとを並列接続させることにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【0014】
また、望ましくは、サージ電流吸収電極を、制御電極の電子通過孔と対応する領域に電子を通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する板状電極とし、かつ当該板状電極と接地面との間に直流バイアス電源とツェナーダイオードとを並列接続させることにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【0015】
なお、本発明は、上記構成及び後述する各実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本発明による画像表示装置の一実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。図1において、SUB1はガラス板などを好適とする絶縁性基板からなり背面パネルPN1を構成する背面基板であり、この背面基板SUB1の内面には、一方向y(ここでは、垂直方向)に延在し、他方向x(ここでは、水平方向)に並設され、かつ電子源としての陰極Kを有する複数の陰極配線CLが形成されている。
【0017】
また、この背面パネルPN1上には、陰極配線CLと非接触状態で交差し、かつx方向に延在し、y方向に並設される陰極配線CLとの交差部に画素を形成して陰極Kから放出する電子Eを前面パネルPN2側に通過させる複数の電子通過孔EHLを有する制御電極G1が非接触状態で対向配置されている。
【0018】
また、この制御電極G1の上方には、この制御電極G1の各電子通過孔EHLと対向する領域に各電子ビームEBを通過させる電子ビーム通過孔AHLを有するサージ電流吸収電極G2が非接触状態で陽極ADEに対向して配置されている。さらに、このサージ電流吸収電極G2には、接地面との間に数μm〜数十μmの電極間隔を有して形成されたスパークギャップSGが接続されている。
【0019】
なお、このサージ電流吸収電極G2は、例えば前面基板SUB2の内面側に図示しない保持部材により取り付け固定され、スパークギャップSGは、例えば背面基板SUB1の内面側に取り付け固定される構造となっている。
【0020】
なお、この陰極配線CLは、例えば銀などを含む導電性ペーストを印刷などによりパターニングし、焼成して形成されている。また、これらの陰極配線CLの交差部分の上面(前面基板SUB2側)に配置される陰極Kは、例えばCNT(カーボンナノチューブ)が用いられており、一例としてAg−B−CNTペーストを印刷などによりパターニングさせ、焼成して形成されている。
【0021】
また、制御電極G1及びサージ電流吸収電極G2は、例えばニッケルなどの導電性金属板材からなる薄板をフォトリソグラフィ法によるエッチング加工法により円形状の電子通過孔EHL及び電子ビーム通過孔AHLがそれぞれ多数穿設されて形成されている。
【0022】
一方、背面パネルPN1に対してz方向に図示しない枠体により所定の間隔を有して前面パネルPN2が貼り合わされている。この前面パネルPN2は、ガラス板などの透光性絶縁基板からなる前面基板SUB2の内面にブラックマトリクスBMで区画された蛍光体PHSと陽極ADEとが形成され、さらに、この陽極ADEと対向する面には前述した電子ビームEBを通過させる電子ビーム通過孔AHLを有するサージ電流吸収電極G2が非接触状態で配置され、背面パネルPN1と前面パネルPN2との間は所定の間隔に保持され、その内部が真空封止されて構成されている。
【0023】
このように構成されるFEDは、陽極ADEには5〜30kV程度の高電圧を印加する直流電源DCAが接続され、サージ電流吸収電極G2には約1kV程度の直流バイアス電圧Vfを印加する直流バイアス電源DCGが接続される。この場合、この直流バイアス電源DCGは接地面に対してスパークギャップSGと並列接続される構造となる。さらに、陰極K及び制御電極G1には、図示しないが、各駆動回路からマトリクス駆動させる数100V程度のパルス電圧Vk,Vgがそれぞれ駆動タイミングに対応させて供給される。
【0024】
このとき、各駆動回路の定格振幅電圧をVs、耐電圧をVmax、サージ電流吸収電極G2の直流バイアス電圧をVf、スパークギャップSGの耐電圧(スパークギャップSGの放電開始電圧)をVoとしたとき、このスパークギャップSGの耐電圧は、Vs,Vf<Vo<Vmaxの関係であれば良い。
【0025】
このような構成において、異常放電は、陽極ADEとサージ電流吸収電極G2との間に発生する。このとき、サージ電流吸収電極G2の電圧は、初期設定の直流バイアス電圧Vfから増大するが、スパークギャップSGの耐圧Voを超える電位となると、サージ電流が流れ、スパークギャップSGが接地面と短絡し、吸収されるので、サージ電流吸収電極G2の電位はVo以上にはならない。
【0026】
この結果、サージ電流吸収電極G2と制御電極G1及び陰極Kとの間では放電が生じないので、制御電極G1及び陰極Kの各駆動回路の耐圧を低く設定することができる。さらにVo<Vmaxに設定されているので、万が一サージ電流吸収電極G2と制御電極G1及び陰極Kとの間に放電が生じても、各駆動回路が破損されることはない。
【0027】
図2は、本発明による画像表示装置の他の実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図であり、前述した図1と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図2において、図1と異なる点は、前面基板SUB2の内面側に形成されている陽極ADEとサージ電流吸収電極G2との間には電子ビームEBの放射通路を邪魔しない領域に複数本の導電性スペーサCSPが配設され、それぞれ電気的に接続されている。この場合、この導電性スペーサCSPは、沿面放電を発生させない程度の適当な抵抗値を持たせ、陽極ADEとサージ電流吸収電極G2との対向間に電界の傾斜を形成させることが必要である。
【0028】
このような構成において、FEDを大型化する場合には、陰極Kと陽極ADEとの間の間隔を保持させるために間隔保持部材としての絶縁性スペーサが必要となる。この絶縁性スペーサの表面電位を安定させて電子ビームEBへの影響を最小限に抑えるには、導電性スペーサCSPを使用することが有効である。この場合、導電性スペーサCSPには電流が流れるが、その低電位側を定電圧のサージ電流吸収電極G2に接続することにより各駆動回路へのスペーサ電流の流入を避けることができる。これにより、各駆動回路の定格電流を不必要に拡大させる必要がなくなる。
【0029】
図3は、本発明による画像表示装置に係わるサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を示す斜視図である。図3において、図1と異なる点は、このサージ電流吸収電極G21は電子ビームを画素毎に纏めて通過させる電子ビーム通過孔AHL1が画素数分配列されて形成されている。さらにこのサージ電流吸収電極G21には、接地面との間にスパークギャップSGと直流バイアス電源DCGとが並列接続されて構成されている。
【0030】
図4は、本発明による画像表示装置に係わるサージ電流吸収電極のさらに他の実施例による構成を示す斜視図である。図4において、図1と異なる点は、このサージ電流吸収電極G22は表示領域内を通過する全ての電子ビーム群を通過させる電子ビーム通過開口AHL2が形成されている。さらにこのサージ電流吸収電極G22には、接地面との間にスパークギャップSGと直流バイアス電源DCGが並列接続されて構成されている。
【0031】
図5は、本発明による画像表示装置に係わるサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を示す斜視図である。図5において、図1と異なる点は、このサージ電流吸収電極G23は電子ビームを画素毎に纏めて通過させる網状の電子ビーム通過孔AHL3が画素数分配列されて形成されている。さらにこのサージ電流吸収電極G23には、接地面との間にスパークギャップSGと直流バイアス電源DCGが並列接続されて構成されている。
【0032】
なお、これらのサージ電流吸収電極G21,G22,G23は、例えばニッケル板などの導電性薄板材をフォトリソグラフィ法によるエッチング加工またはプレス成形加工により電子ビーム通過孔AHL1,AHL3及び電子ビーム通過開口AHL2が穿設される。
【0033】
このような構成においても、陽極と陰極及び制御電極との間に異常放電が発生したときに直流バイアス電源DCAが接続された各サージ電流吸収電極G21,G22,G23で高電圧を吸収することができるので、各駆動回路に高電圧が印加される危険性を除去することができる。
【0034】
なお、前述した各サージ電流吸収電極G2,G21,G22,G23は、電子ビームの集束電極として兼用しても良い。また、各サージ電流吸収電極G21,G22,G23は、陰極K,制御電極G1に対して加速電極として動作させるような電位に設定し、陰極Kからの電子放出をトライオード動作化させても良い。
【0035】
なお、前述した各実施例においては、各サージ電流吸収電極G21,G22,G23と接地面との間の放電電極としてスパークギャップSGを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、このスパークギャップSGに代えて直流バイアス電圧Vfを超えるツェナー電圧を有するツェナーダイオードを用いても前述と全く同様の効果が得られる。
【0036】
なお、前述した各実施例においては、画像表示装置としてFEDに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィールドエミッションパネルを用いたディスプレイ,受像機などに適用しても前述と全く同様に効果が得られることは勿論である。
【0037】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による画像表示装置によれば、陽極と各電極との間で異常放電が発生したときにサージ電流吸収電極がその高電圧を吸収させることにより、各駆動回路に高電圧が印加される危険性を除去することができるので、駆動回路の耐圧を低く抑えることができ、これによって駆動回路素子の価格を低く抑えることができる。また、高耐圧性の駆動回路素子の使用が不要となるので、セットコストが安価となるとともに、延いては異常放電の発生が防止できるので、品質及び信頼性を大幅に向上させることができるなどの極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像表示装置の一実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。
【図2】本発明による画像表示装置の他の実施例を模式的に説明する一画素付近の拡大断面図である。
【図3】本発明による画像表示装置のサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を説明する斜視図である。
【図4】本発明による画像表示装置のサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を説明する斜視図である。
【図5】本発明による画像表示装置のサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を説明する斜視図である。
【図6】本発明に係わる画像表示装置の基本構造を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
PN1 背面パネル
PN2 前面パネル
SUB1 背面基板
SUB2 前面基板
CL 陰極配線
K 陰極
E 電子
EB 電子ビーム
G1 制御電極
EHL 電子通過孔
AHL 電子ビーム通過孔
AHL1 電子ビーム通過孔
AHL2 電子ビーム通過開口
AHL3 電子ビーム通過孔
G2 サージ電流吸収電極
G21 サージ電流吸収電極
G22 サージ電流吸収電極
G23 サージ電流吸収電極
SG スパークギャップ
DCG 直流バイアス電源
CSP 導電性スペーサ
ADE 陽極
BM ブラックマトリクス
PHS 蛍光体
DCA 直流電源

Claims (7)

  1. 陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
    一方向に延在し前記一方向に交差する他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、前記陰極配線と非接触で対向配置され、かつ前記電子源とそれぞれ対向する領域に前記電子源から放出する電子を前記前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、前記電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極とを内面に有して前記前面基板と所定の間隔を有して対向配置される背面基板と、
    前記前面基板と前記背面基板との対向間に配置され、かつ前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる開口を有するサージ電流吸収電極と、
    前記前面基板と前記背面基板との間に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封止枠体と、
    を備えたことを特徴とする画像表示装置。
  2. 前記サージ電流吸収電極は、接地面との間に直流バイアス電源とスパークギャップとが並列接続されたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  3. 前記サージ電流吸収電極は、接地面との間に直流バイアス電源とツェナーダイオードとが並列接続されたことを特徴とする請求項1に記載の画像表示装置。
  4. 前記陽極と前記サージ電流吸収電極との対向間に導電性スペーサを介在させたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の画像表示装置。
  5. 前記サージ電流吸収電極は、前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する板状電極としたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の画像表示装置。
  6. 前記サージ電流吸収電極は、前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する網状電極としたことを特徴とする請求項2または請求項3に記載の画像表示装置。
  7. 前記サージ電流吸収電極は、前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる電子ビーム通過開口を有する板状電極としたことを特徴とする請求孔2または請求項3に記載の画像表示装置。
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