JP2005011701A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置、特に、対向配置された一対の基板を備えた平面型の画像表示装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、次世代の画像表示装置として、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ(以下、FEDと称する)と呼ばれている。FEDの内、表面伝導型電子放出素子を用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ(以下、SEDと称する)とも呼ばれているが、本願においてはSEDも含む総称としてFEDという用語を用いる。
【0003】
FEDは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板および背面基板を有し、これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を互いに接合することにより真空外囲器を構成している。真空容器の内部は、真空度が10−4Pa程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。
【0004】
前面基板の内面には赤、青、緑の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線および信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。蛍光面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から出た電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体が発光し映像が表示される。
【0005】
このようなFEDでは、前面基板と背面基板との隙間を数mm以下に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管(CRT)と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【0006】
上記のように構成されたFEDにおいて、実用的な表示特性を得るためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、更に、蛍光体の上にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜を形成した蛍光面を用いることが必要となる。この場合、蛍光面に印加するアノード電圧は最低でも数kV、できれば10kV以上にすることが望まれる。
【0007】
しかし、前面基板と背面基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性などの観点からあまり大きくすることはできず、1〜2mm程度に設定する必要がある。したがって、FEDでは、前面基板と背面基板との小さい隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電(絶縁破壊)が問題となる。
【0008】
放電が起こると、電子放出素子や蛍光面や駆動回路の破壊あるいは劣化が引き起こされる可能性がある。これらをまとめて放電によるダメージと呼ぶことにする。このような不良発生につながる放電は製品としては許容されない。したがって、FEDを実用化するためには、長期間に渡り、放電によるダメージが発生しないように構成しなければならない。しかしながら、放電を長期間に渡って完全に抑制するのは非常に難しい。
【0009】
一方、放電が発生しないようにするのではなく、放電が起きても電子放出素子や蛍光面、駆動回路ヘの影響を無視できるよう、放電の規模を抑制するという対策が考えられる。このような考え方に関連する技術として、蛍光面に設けられたメタルバックに切り欠きを入れてジグザグなどのパターンを形成し、蛍光面の実効的なインピーダンスを高める技術が開示されている(例えば、特許文献1)。また、メタルバックを分割し、抵抗部材を介して共通電極と接続することで高電圧を印加する技術が開示されている(例えば、特許文献2)。
【0010】
【特許文献1】
特開2000−311642号公報
【0011】
【特許文献2】
特開平10−326583号公報
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
このようなメタルバックを分割する構成においては、放電の際に分割されたメタルバック間に大きな電圧Vcが発生する。したがって、メタルバック間の耐圧を高くすることが重要な課題である。また、Vcはメタルバック間の抵抗Rcにより制御できる。したがって、Rcを制御することも重要な課題である。抵抗を設定するためには、蛍光体の間にある遮光層に所望の抵抗を付与する方法、抵抗を調整する抵抗層を別途メタルバック間に形成するなどの方法がありうる。しかし、このような方法によっては、材料やプロセスの制約により、十分な特性を得られないことがあった。
【0013】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、その目的は、前面基板と背面基板との間で発生する放電の規模を抑制し、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化および回路の破壊を防止でき、信頼性の向上した画像表示装置を提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光体層および遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられたメタルバック層と、を有した前面基板と、上記前面基板と対向して配置されているとともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、上記メタルバック層は、第1抵抗層とこの第1抵抗層よりも低抵抗の第2抵抗層とを重ねて形成され、上記第1抵抗層は上記蛍光面の全面に重ねて設けられ、上記第2抵抗層は互いに隙間をおいて並んだ複数の分割領域に分断され、上記蛍光体層に重ねて設けられていることを特徴としている。
【0015】
これにより、信頼性の向上した画像表示装置が得られる。同時に、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性の向上した画像表示装置を得ることができる。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明を適用したFEDの実施の形態について詳細に説明する。
図1および図2に示すように、このFEDは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板2、および背面基板1を備え、これらの基板は1〜2mmの隙間を置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1は、矩形枠状の側壁3を介して周縁部同士が接合され、内部が10−4Pa程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器4を構成している。
【0017】
前面基板2の内面には蛍光面6が形成されている。この蛍光面6は、後述するように、赤、緑、青に発光する蛍光体層とマトリックス状の遮光層とで構成されている。蛍光面6上には、アノード電極として機能するメタルバック層7が形成されている。表示動作時、メタルバック層7には所定のアノード電圧が印加される。
【0018】
背面基板1の内面上には、蛍光体層を励起するための電子ビームを放出する多数の電子放出素子8が設けられている。これらの電子放出素子8は、画素毎に対応して複数列および複数行に配列されている。電子放出素子はマトリックス状に配設された配線21により駆動される。また、背面基板1および前面基板2の間には、これらの基板に作用する大気圧を支持するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ10が配置されている。
蛍光面6にはメタルバック層7を介してアノード電圧が印加され、電子放出素子8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面6に衝突する。これにより、対応する蛍光体層が発光し画像が表示される。
【0019】
次に、上記FEDにおける蛍光面6およびメタルバック層7について詳細に説明する。なお、本発明ではメタルバック層という用語を用いているが、この層は、金属(メタル)に限定されるものではなく、種々の材料を使うことが可能である。しかし、本願においては、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【0020】
図3および図4に示すように、前面基板2の内面に設けられた蛍光面6は、赤、青、緑に発光する多数の矩形状の蛍光体層R、G、Bを有している。前面基板2の長手方向を第1方向X、これと直交する幅方向を第2方向Yとした場合、蛍光体層R、G、Bは、第1方向Xに所定の隙間をおいて交互に配列され、第2方向に同一色の蛍光体層が所定の隙間をおいて配列されている。また、蛍光面6は黒色遮光層22を有している。この黒色遮光層22は、前面基板2の周縁部に沿って延びた矩形枠部22a、および矩形枠部の内側で蛍光体層R、G、Bの間をマトリックス状に延びたマトリックス部22bを有している。
【0021】
図4ないし図6に示すように、蛍光面6上に形成されたメタルバック層7は、高抵抗の第1抵抗層30とこの第1抵抗層よりも低抵抗の第2抵抗層32とを積層して形成されている。第1抵抗層30は矩形状を有し、周縁部を除いて蛍光面6の全面に重ねて均一に形成されている。第1抵抗層30の1つの角部には、メタルバック層7に電圧を印加する給電端子部34が形成されている。
【0022】
第2抵抗層32は第1抵抗層30上に設けられているとともに分断抵抗層として形成されている。すなわち、第2抵抗層32は第1方向Xおよび第2方向Yに分断され、第1方向および第2方向に互いに隙間をおいて並んだ多数の矩形状の分割領域7aを有している。そして、第2抵抗層32の分割領域7aは、蛍光体層R、G、Bの配列パターンと一致した配列パターンを有し、蛍光体層R、G、Bと重なった位置に設けられている。なお、必要に応じて、分割領域7a間の隙間に別の材料層を形成してもよい。
【0023】
第1抵抗層と第2抵抗層はいずれも、蒸着等の薄膜プロセスにより形成する。なお、周知のように、蒸着の前には、ラッカー等による平滑化処理を行うことが好適である。第2抵抗層は、蒸着等の際にマスキングを行う方法、あるいは、第2抵抗層だけを選択的に分断する方法などにより所望のパターンに形成される。
【0024】
第1抵抗層の膜厚は、20−200nm程度が好適である。これは、抵抗値や電子の透過能を考慮して決定される。第2抵抗層の膜厚も20−200nm程度が好適である。これは、電子の透過能や膜強度を考慮して決定される。
【0025】
第1抵抗層のシート抵抗ρs1は、高いほど放電電流を小さくすることが可能になる。実験の結果、ある程度の放電電流抑制効果を得るためには、ρs1を1E3Ω/□以上にする必要があることが確認された。第2抵抗層のシート抵抗ρs2は、ρs1よりも小さくする必要がある。実際上は、アルミニウムを使えば良く、1Ω/□以下になる。
【0026】
以上のように構成されたFEDによれば、分割メタルバック間の抵抗を、薄膜プロセスで形成できるため、材料の選択の幅が広がり、所望の値に設定できるようになる。また、分割メタルバック間の耐圧を高くすることが容易になる。したがって、メタルバック間の放電を起こすことなく従来よりも放電電流を小さくすることが可能になる。
【0027】
これにより、蛍光面6、電子放出素子8、駆動回路へのダメージを抑えることができる。従って、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板2と背面基板1との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性および信頼性の向上した画像表示装置を得ることができる。また、アノード電圧が低いほど、蛍光体劣化が問題となるが、上記のようにアノード電圧を高く設定可能であることから、蛍光体劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【0028】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態において、メタルバック層7の第1抵抗層を蛍光面上に設ける構成としたが、第2抵抗層32を蛍光面上に形成し、この第2抵抗層に重ねて第1抵抗層30を設ける構成としてもよい。
【0029】
また、メタルバック層の第2抵抗層は、蛍光体層の配列パターンに応じて、分割領域の配列パターンを種々変更可能である。例えば、第2抵抗層の分割領域は、前述したマトリックス状に限らす、細長いストライプ状の分割領域を隙間を置いて並べた短冊状、あるいは、特許文献1にあるような細長い帯状の分割領域を蛇腹状に折り返してなるジグザグパターンに形成してもよい。本発明における分割という用語はこのような構成をも含むものである。その他、各構成要素の寸法、材料等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。
【0030】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、前面基板と背面基板との間で放電が生じた場合でもその際の放電規模を十分に抑制でき、放電によるダメージを大幅に低減し信頼性の向上した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の実施の形態に係るFEDを示す斜視図。
【図2】図1の線A−Aに沿った上記FEDの断面図。
【図3】上記FEDにおける前面基板の蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
【図4】上記前面基板の一部を拡大して示す平面図。
【図5】上記前面基板に設けられたメタルバック層を示す平面図。
【図6】上記メタルバック層の一部を拡大して示す平面図。
【図7】上記前面基板の一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
1…背面基板、 2…前面基板、 3…側壁、
6…蛍光面、 7…メタルバック層、 8…電子放出素子、
22…遮光層、 30…第1抵抗層、 32…第2抵抗層、
32a…分割領域[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image display device, and more particularly, to a flat-type image display device including a pair of substrates arranged to face each other.
[0002]
[Prior art]
In recent years, as a next-generation image display device, development of a flat-type image display device in which a large number of electron-emitting devices are arranged and opposed to a phosphor screen has been advanced. There are various types of electron-emitting devices, all of which basically use field emission, and display devices using these electron-emitting devices are generally called field emission displays (hereinafter referred to as FED). )is called. Among FEDs, a display device using a surface conduction electron-emitting device is also called a surface conduction electron-emission display (hereinafter referred to as SED). In this application, the term FED is used as a general term including SED. .
[0003]
The FED generally has a front substrate and a rear substrate that are arranged to face each other with a predetermined gap, and these substrates are joined together by connecting peripheral portions to each other through a rectangular frame-shaped side wall. Is configured. The inside of the vacuum vessel is maintained at a high vacuum with a degree of vacuum of about 10 −4 Pa or less. Further, in order to support an atmospheric pressure load applied to the rear substrate and the front substrate, a plurality of support members are disposed between these substrates.
[0004]
A phosphor screen including red, blue, and green phosphor layers is formed on the inner surface of the front substrate, and a plurality of electron-emitting devices that emit electrons that excite the phosphor to emit light are provided on the inner surface of the rear substrate. ing. A large number of scanning lines and signal lines are formed in a matrix and connected to each electron-emitting device. An anode voltage is applied to the phosphor screen, and the electron beam emitted from the electron-emitting device is accelerated by the anode voltage and collides with the phosphor screen, whereby the phosphor emits light and an image is displayed.
[0005]
In such an FED, the gap between the front substrate and the rear substrate can be set to several millimeters or less, which is lighter than a cathode ray tube (CRT) currently used as a display of a television or a computer. Thinning can be achieved.
[0006]
In the FED configured as described above, in order to obtain practical display characteristics, a fluorescent material similar to a normal cathode ray tube is used, and a fluorescent material in which an aluminum thin film called a metal back is formed on the fluorescent material. It is necessary to use a surface. In this case, the anode voltage applied to the phosphor screen is desired to be at least several kV, preferably 10 kV or more.
[0007]
However, the gap between the front substrate and the rear substrate cannot be made too large from the viewpoint of resolution, characteristics of the support member, etc., and needs to be set to about 1 to 2 mm. Therefore, in the FED, it is inevitable that a strong electric field is formed in a small gap between the front substrate and the rear substrate, and discharge (dielectric breakdown) between the two substrates becomes a problem.
[0008]
When discharge occurs, the electron-emitting device, the phosphor screen, and the drive circuit may be destroyed or deteriorated. These are collectively referred to as discharge damage. Such a discharge that leads to the occurrence of a defect is not allowed as a product. Therefore, in order to put the FED into practical use, it must be configured so that damage due to discharge does not occur over a long period of time. However, it is very difficult to completely suppress the discharge over a long period of time.
[0009]
On the other hand, instead of preventing discharge, it is conceivable to suppress the discharge scale so that the influence on the electron-emitting device, the phosphor screen, and the drive circuit can be ignored even if the discharge occurs. As a technique related to such a concept, a technique is disclosed in which a notch is formed in a metal back provided on the phosphor screen to form a zigzag pattern or the like, and the effective impedance of the phosphor screen is increased (for example, Patent Document 1). Further, a technique for applying a high voltage by dividing a metal back and connecting it to a common electrode through a resistance member is disclosed (for example, Patent Document 2).
[0010]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-311642
[Patent Document 2]
Japanese Patent Laid-Open No. 10-326583
[Problems to be solved by the invention]
In such a configuration in which the metal back is divided, a large voltage Vc is generated between the divided metal backs during discharge. Therefore, increasing the breakdown voltage between the metal backs is an important issue. Vc can be controlled by a resistance Rc between the metal backs. Therefore, controlling Rc is also an important issue. In order to set the resistance, there may be a method of imparting a desired resistance to the light shielding layer between the phosphors, or a method of separately forming a resistance layer for adjusting the resistance between the metal backs. However, with such a method, sufficient characteristics may not be obtained due to material and process limitations.
[0013]
The present invention is for solving such a problem, and its purpose is to suppress the scale of discharge generated between the front substrate and the rear substrate, and to destroy, deteriorate and degrade the electron-emitting device and the phosphor screen. An object of the present invention is to provide an image display device which can prevent circuit destruction and has improved reliability.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, an image display device according to an aspect of the present invention includes a front substrate having a phosphor screen including a phosphor layer and a light shielding layer, and a metal back layer provided on the phosphor screen. And a back substrate on which a plurality of electron-emitting devices that emit electrons toward the phosphor screen are disposed, and the metal back layer includes a first resistance layer. And a second resistance layer having a resistance lower than that of the first resistance layer, the first resistance layer is provided over the entire surface of the phosphor screen, and the second resistance layer is spaced from each other. It is divided into a plurality of divided areas arranged side by side, and is provided so as to overlap the phosphor layer.
[0015]
Thereby, an image display device with improved reliability can be obtained. At the same time, the anode voltage can be increased and the gap between the front substrate and the rear substrate can be reduced, so that an image display device with improved display characteristics such as luminance and resolution can be obtained.
[0016]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of an FED to which the present invention is applied will be described in detail with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 and 2, the FED includes a
[0017]
A
[0018]
On the inner surface of the back substrate 1, a large number of electron-emitting
An anode voltage is applied to the
[0019]
Next, the
[0020]
As shown in FIGS. 3 and 4, the
[0021]
As shown in FIGS. 4 to 6, the metal back
[0022]
The
[0023]
Both the first resistance layer and the second resistance layer are formed by a thin film process such as vapor deposition. As is well known, it is preferable to perform a smoothing process using lacquer or the like before vapor deposition. The second resistance layer is formed into a desired pattern by a method of performing masking during vapor deposition or the like, or a method of selectively dividing only the second resistance layer.
[0024]
The thickness of the first resistance layer is preferably about 20 to 200 nm. This is determined in consideration of the resistance value and the electron transmission ability. The thickness of the second resistance layer is preferably about 20 to 200 nm. This is determined in consideration of electron permeability and film strength.
[0025]
The higher the sheet resistance ρs1 of the first resistance layer, the smaller the discharge current. As a result of the experiment, it was confirmed that ρs1 needs to be 1E3Ω / □ or more in order to obtain a certain discharge current suppression effect. The sheet resistance ρs2 of the second resistance layer needs to be smaller than ρs1. In practice, it is sufficient to use aluminum, which is 1 Ω / □ or less.
[0026]
According to the FED configured as described above, since the resistance between the divided metal backs can be formed by a thin film process, the range of selection of materials is widened and can be set to a desired value. In addition, it is easy to increase the breakdown voltage between the divided metal backs. Therefore, the discharge current can be made smaller than before without causing a discharge between the metal backs.
[0027]
Thereby, damage to the
[0028]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be variously modified within the scope of the present invention. For example, in the above-described embodiment, the first resistance layer of the metal back
[0029]
In addition, the second resistive layer of the metal back layer can be variously changed in the arrangement pattern of the divided regions according to the arrangement pattern of the phosphor layers. For example, the divided region of the second resistance layer is not limited to the matrix shape described above, but is a strip shape in which elongated striped divided regions are arranged with a gap, or an elongated strip-shaped divided region as described in Patent Document 1. It may be formed in a zigzag pattern that is folded in a bellows shape. The term division in the present invention includes such a configuration. In addition, the dimensions, materials, and the like of each component are not limited to the numerical values and materials shown in the above-described embodiment, and can be variously selected as necessary.
[0030]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, even when a discharge occurs between the front substrate and the back substrate, the discharge scale at that time can be sufficiently suppressed, and the damage due to the discharge is greatly reduced and the reliability is improved. An image display device can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an FED according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of the FED taken along line AA in FIG.
FIG. 3 is a plan view showing a phosphor screen and a metal back layer of a front substrate in the FED.
FIG. 4 is an enlarged plan view showing a part of the front substrate.
FIG. 5 is a plan view showing a metal back layer provided on the front substrate.
FIG. 6 is an enlarged plan view showing a part of the metal back layer.
FIG. 7 is an enlarged cross-sectional view showing a part of the front substrate.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Back substrate, 2 ... Front substrate, 3 ... Side wall,
6 ... phosphor screen, 7 ... metal back layer, 8 ... electron-emitting device,
22 ... light shielding layer, 30 ... first resistance layer, 32 ... second resistance layer,
32a ... divided area
Claims (5)
上記前面基板と対向して配置されているとともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、
上記メタルバック層は、第1抵抗層とこの第1抵抗層よりも低抵抗の第2抵抗層とを重ねて形成され、上記第1抵抗層は上記蛍光面の全面に重ねて設けられ、上記第2抵抗層は互いに隙間をおいて並んだ複数の分割領域に分断され、上記蛍光体層に重ねて設けられていることを特徴とする画像表示装置。A phosphor screen including a phosphor layer and a light shielding layer, a metal back layer provided on the phosphor screen, and a front substrate having
A rear substrate disposed opposite to the front substrate and having a plurality of electron-emitting devices that emit electrons toward the phosphor screen; and
The metal back layer is formed by overlapping a first resistance layer and a second resistance layer having a lower resistance than the first resistance layer, and the first resistance layer is provided over the entire surface of the phosphor screen. 2. The image display device according to claim 1, wherein the second resistance layer is divided into a plurality of divided regions arranged with a gap between each other, and is provided so as to overlap the phosphor layer.
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