JP2005309220A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、比較的安価な構成により外部に漏洩する電磁波を効果的にシールドできる表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ＳＥＤの表示パネル１の裏面側に矩形のアルミ板からなるシールド部材４０が設けられている。シールド部材４０は、表示パネル１から漏洩する電磁波を通過させて渦電流を生じさせ、当該電磁波を少なくとも部分的にシールドする。
【選択図】 図４

Description

この発明は、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有し、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カラー画像を表示する表示装置に関する。

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、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、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（以下、ＳＥＤと称する）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およ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の放出源として、画素毎に対応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グリッドが配設されている。このグリッドには、電子放出素子に対して整列した位置関係で多数のビーム通過孔が形成されているとともに、前面基板および背面基板の内面に当接することで基板間の隙間を維持するための複数の柱状のスペーサが設けられている。

このＳＥＤを動作させる場合、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が印加される。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、グリッドの対応するビーム通過孔を通って対応する蛍光体層に収束され、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。

駆動回路から各電子放出素子に与える駆動電圧は、映像信号に応じて変動するものであり、この変動する駆動電圧に起因して真空外囲器の外側に不所望な電磁波が漏洩する。この電磁波は、電気安全法に定められた基準値以下に抑制しなければならない。

漏洩する電磁波をシールドするため、従来、透明な導電物質を表面に塗布した特殊なガラス板やアクリル板を前面基板の外側に重ねた構造が知られている。例えば、このような特殊なガラス板を前面基板に重ねて配置することにより、ＳＥＤの漏洩電磁波を部分的にシールドできる。

しかし、この構造を採用すると、ＳＥＤの表示特性に影響を及ぼす。例えば、前面基板にガラス板を重ねた２重ガラス構造とすると、表示画面の反射率が複雑に変化し、視野角が狭くなる問題が生じる。また、２重ガラス構造を採用すると、静電気によってガラス板の間にゴミが侵入して付着し、表示画面が黒ずむ問題が生じる。２枚のガラス板の間のゴミは、拭き取ることができない。

また、導電物質を表面に塗布した特殊なガラス板は高価であり、ＳＥＤの価格を上げる要因の１つとなる。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、比較的安価な構成により外部に漏洩する電磁波を効果的にシールドできる表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、画像を表示する平板状の表示パネルと、この表示パネルの背面側に対向配置され、電磁波の通過によって渦電流を発生させて当該電磁波の少なくとも一部をシールドするシールド部材と、を有する。

また、本発明の表示装置は、画像を表示する平板状の表示パネルと、この表示パネルを駆動する駆動回路と、上記表示パネルの背面側で上記駆動回路との間に配置され、電磁波の通過によって渦電流を発生させて当該電磁波の少なくとも一部をシールドするシールド部材と、を有する。

更に、本発明の表示装置は、複数の蛍光体層を有する前面基板と、各蛍光体層に対応する複数の電子放出素子およびその配線を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を真空状態で封着した側壁と、を有する表示パネルと、この表示パネルの上記背面基板に対向配置され、上記配線から放出される電磁波を通過させることによって渦電流を発生させ、当該電磁波の少なくとも一部をシールドするシールド部材と、を有する。

上記発明によると、表示パネルから外部に漏洩する電磁波がシールド部材を通過する。このとき、シールド部材内で渦電流が生じて電磁波のエネルギーが損失し、外部に漏れる電磁波が少なくとも部分的にシールドされる。

この発明の表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、比較的安価な構成により外部に漏洩する電磁波を効果的にシールドできる。

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、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態に係る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）を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線分II-IIで切断した断面図であり、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乃至図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および背面基板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１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同志が接合され、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を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１２上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。

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を放出する電子放出源として、それぞれ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およ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２０により、前面基板２の周縁部および背面基板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。本実施の形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス２０ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム２０ｂを用いて接合した。もし、配線１８のある背面基板４と側壁６を低融点金属で封着する場合は、配線１８と封着材２０の電気ショートを避けるため、中間層として絶縁層を設ける必要がある。

また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、矩形板状のグリッド（図示せず）と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ（図示せず）と、で構成しても良い。

各スペーサ８は、上述したメタルバック１４、および蛍光体スクリーン１２の遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板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。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板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。

さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４と背面基板４との間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、背面基板４の電位を０Ｖに設定し、メタルバック１４の電位を１０ｋＶ程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。

そして、上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない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に衝突する。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およびメタルバック１４の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともに側壁６およびスペーサ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、および背面基板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。これにより、複数のスペーサ８を備えた表示パネル１０が製造される。

ところで、上記構造の表示パネル１０を介して画像を表示する場合、マトリックス状に配置された複数の電子放出素子１６に対し、配線１８を介して、映像信号に応じた駆動電圧をそれぞれ印加する。このとき、各電子放出素子１６に印加される駆動電圧は、映像信号に応じて特有のクロック周波数でそれぞれ変動するため、特に、各画素に映像信号を与えるＸ配線（縦配線）を介して不所望な電磁波が発生する。このように表示パネル１０から発生する電磁波は、電気安全法に定められた基準値以下に抑制しなければならない。

このため、本実施の形態では、図４に示すように、表示パネル１０の背面基板４側に近接対向して、矩形のアルミニウム板からなる導電性金属板４０（シールド部材）（以下、シールド板４０と称する）を配置した。なお、シールド板４０の材質は、アルミニウムに限定されるものではなく、鉄などの導電率が１０^６［Ｓ／ｍ］以上の他の材料を用いることができる。

すなわち、このシールド板４０は、表示パネル１０から発生する上述したような不所望な電磁波を通過させることにより、シールド板４０内部にこの電磁波を打ち消す方向の渦電流を生じさせ、当該電磁波の少なくとも一部をシールドするように機能する。言い換えると、シールド板４０は、その内部に電磁波に起因した渦電流を発生させて、当該電磁波のエネルギー損失を大きくすることにより、外部に漏洩する電磁波をシールドする。

このため、シールド板４０として、導電率が１０^６［Ｓ／ｍ］以上の金属板を用いることが有効であり、導電率がそれ未満だと、シールド板４０を表示パネル１０に近接して配置しても有効な渦電流を発生させることが出来ず、特に表示パネル１０の正面（画像表示面）側から電磁波が漏洩する。

また、十分なシールド効果を得るためには、シールド板４０の板厚は、０．５［ｍｍ］乃至２．０［ｍｍ］であることが望ましい。板厚が０．５［ｍｍ］未満だと、シールド板４０に有効な渦電流を発生させることができない。一方、板厚が２．０［ｍｍ］を超えると、渦電流の発生量が飽和するため、シールド板４０の板厚を２．０［ｍｍ］より大きくする必要はない。反面、シールド板４０の板厚を２．０［ｍｍ］より厚くした場合、板厚がそのままＳＥＤの厚さに影響するため軽量薄型化の要求に反することになる。

さらに、十分なシールド効果を得るためには、シールド板４０は、表示パネル１０の背面基板４に密着させることが最も好ましく、少なくとも５［ｍｍ］以内の距離で背面基板４に対向して配置することが望ましい。つまり、シールド板４０を表示パネル１０の背面基板４から５［ｍｍ］を超えて離間させると、有効に渦電流は発生しなくなる。

本実施の形態では、電磁波の発生源であるＸ配線とシールド板４０との間の距離を７［ｍｍ］以下に設定し、且つシールド板４０を背面基板４に対して非接触状態で配置した。これにより、不所望な電磁波を十分に満足のいく程度にシールドでき、且つ表示パネル１０の放熱効果を高めることができた。つまり、シールド板４０と背面基板４との間にギャップを設けることにより、表示パネル１０の放熱性を向上させた。

図５には、導電率４×１０^７［Ｓ／ｍ］、板厚１．５［ｍｍ］のアルミニウム板からなるシールド板４０を表示パネル１０の背面基板４から１．０［ｍｍ］離間させて配置した場合における、漏洩電磁波の周波数と強さの関係をグラフにして示してある。また、図５には、比較のため、このシールド板４０を設けない場合の漏洩電磁波の特性グラフを示してある。

これによると、本願発明のシールド板４０を設けた場合、表示パネル１０から漏洩する電磁波は、図中実線で示す基準値（電気安全法で定められた値）を下回っていることが分かる。これに対し、シールド板４０を設けない場合、基準値を大幅に上回っていることが分かる。つまり、本願発明のシールド板４０を設けることにより、表示パネル１０から不所望に漏洩する電磁波を有効にシールドできていることが分かる。

図６には、シールド板４０の厚さと漏洩電磁波との関係をグラフにして示してある。ここでは、導電率４×１０^７［Ｓ／ｍ］のアルミニウム板の板厚を種々変更してシールド板４０として表示パネル１０の背面基板４から１．０［ｍｍ］離れた位置に配置した場合における漏洩電磁波の強さを調べた。

これによると、シールド板４０の板厚を０．５［ｍｍ］より厚くしたとき、漏洩電磁波を有効にシールドできていることが分かる。また、シールド板４０の板厚を２［ｍｍ］以上にした場合、電磁波のシールド効果が飽和状態に達したことが分かる。つまり、シールド板４０の厚さは、０．５［ｍｍ］乃至２．０［ｍｍ］であることが望ましい。

図７には、シールド板４０と背面基板４との間の間隔と漏洩電磁波との関係をグラフにして示してある。ここでは、導電率４×１０^７［Ｓ／ｍ］、板厚１．５［ｍｍ］のアルミニウム板をシールド板４０として用意し、このシールド板４０と背面基板４との間の距離を種々変更して、漏洩電磁波の強さを調べた。

これによると、シールド板４０と背面基板４との間の距離を６［ｍｍ］以上にした場合、電磁波のシールド効果が殆どゼロになっていることが分かる。つまり、シールド板４０と背面基板４との間の間隔は、５［ｍｍ］以内であることが望ましく、できるだけ近づけることが好ましい。

図８には、上記表示パネル１０の駆動回路４２や電源回路４４などの電子部品をケース５０内に配置して上記シールド部材４０および表示パネル１０を取り付けたＳＥＤ１００の概略構造の断面図を示してある。

これによると、駆動回路４２などの電子部品は、表示パネル１０との間にシールド板４０を挟む位置に配置されている。このため、シールド部材４０は、上述したように表示パネル１０から漏洩する電磁波の他に、電子部品から漏出する電磁波をもシールドできる。つまり、上述したシールド板４０を例えば図示の位置に配置するだけで、ＳＥＤ１００全体として漏洩電磁波を効果的にシールドできる。

以上のように、本実施の形態によると、表示パネル１０の裏面側に良好な導電性を有する金属板からなるシールド部材４０を近接して配置するだけで、漏洩する電磁波を効果的にシールドできる。つまり、本実施の形態によると、比較的安価な構成により外部に漏洩する電磁波を効果的にシールドできる。

また、本実施の形態のシールド板４０を取り付けることにより、従来のように、表面に特殊なコーティングを施したガラス板を前面基板２に重ねて設ける必要がなくなり、表示画面の光学特性が変化することを防止でき、ゴミの付着の問題も解決できる。また、高価なガラス板を不用とするため、ＳＥＤ１００の製造コストを削減できる。

さらに、本実施の形態によると、表示画面上に別の機能を有するフィルムなどを貼り付ける際に、機能フィルムの選択の自由度を増すことができ、設計の自由度を向上させることができる。つまり、電磁波のシールド効果を持たせたフィルタを表示画面上に設ける必要がないため、今まで取り付け不可能と考えられていたフィルタなどを表示画面上に取り付けることができる。なお、表示画面上に設ける機能フィルムとしては、前面基板２が何らかの原因によって割れた際にガラスの飛び散りを防止するためのフィルムなどがある。

なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。例えば、上述した実施の形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除しても良い。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。 図１の真空外囲器を線分II−IIに沿って切断した断面斜視図。 図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。 図１の表示パネルの裏面側にシールド板を設けた構造図。 シールド板を設けた場合とシールド板を設けない場合の漏洩電磁波の特性を比較して示すグラフ。 シールド板の板厚を変えた場合における漏洩電磁波の変化を示すグラフ。 シールド板と背面基板との間の間隔を変えた場合における漏洩電磁波の変化を示すグラフ。 図４の構造をＳＥＤに組み合わせた断面図。

符号の説明

２…前面基板、４…背面基板、６…側壁、１０…真空外囲機（表示パネル）、１８…配線、４０…シールド板、４２…駆動回路、５０…ケース、１００…ＳＥＤ。

Claims (10)

1. 画像を表示する平板状の表示パネルと、
   この表示パネルの背面側に対向配置され、電磁波の通過によって渦電流を発生させて当該電磁波の少なくとも一部をシールドするシールド部材と、
   を有することを特徴とする表示装置。
2. 画像を表示する平板状の表示パネルと、
   この表示パネルを駆動する駆動回路と、
   上記表示パネルの背面側で上記駆動回路との間に配置され、電磁波の通過によって渦電流を発生させて当該電磁波の少なくとも一部をシールドするシールド部材と、
   を有することを特徴とする表示装置。
3. 上記シールド部材は、アルミニウム板や鉄板など導電率が１０^６［Ｓ／ｍ］以上の金属板により形成されていることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の表示装置。
4. 上記シールド部材は、０．５［ｍｍ］乃至２．０［ｍｍ］の板厚を有することを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
5. 上記シールド部材は、上記表示パネルの背面から５［ｍｍ］以内の位置に配置されていることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
6. 複数の蛍光体層を有する前面基板と、各蛍光体層に対応する複数の電子放出素子およびその配線を有する背面基板と、上記前面基板および背面基板の周縁部同士を真空状態で封着した側壁と、を有する表示パネルと、
   この表示パネルの上記背面基板に対向配置され、上記配線から放出される電磁波を通過させることによって渦電流を発生させ、当該電磁波の少なくとも一部をシールドするシールド部材と、
   を有することを特徴とする表示装置。
7. 上記シールド部材は、アルミニウム板や鉄板など導電率が１０^６［Ｓ／ｍ］以上の金属板により形成されていることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
8. 上記シールド部材は、０．５［ｍｍ］乃至２．０［ｍｍ］の板厚を有することを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
9. 上記シールド部材は、上記配線から７［ｍｍ］以内の位置に上記背面基板に対して非接触状態で配置されていることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
10. 上記表示パネルとの間に上記シールド部材を挟む位置に配置された、上記複数の電子放出素子に上記配線を介して映像信号を与えるための駆動回路をさらに有することを特徴とする請求項６に記載の表示装置。

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