JP2006004807A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】この発明は、放電によるダメージを抑制できる平面型表示装置を提供することを課題とする。
【解決手段】ＳＥＤは、蛍光体層を有する画像表示部２０を内側に形成した前面基板１０と、多数の電子放出素子およびその駆動配線１９ａ、１９ｂを内側に形成した背面基板と、を矩形枠状の側壁１４を介して封着して構成されている。前面基板１０の画像表示部２０の外側には、メタルバック１７を介して画像表示部２０に高電圧を供給する環状の給電配線２１が形成されている。給電配線２１に対向する背面基板１２の部位には、避雷針として機能するバイパス部材３０が下配線１９ａと電気的に独立した状態で設けられている。
【選択図】 図７

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）等の平面型表示装置が知られている。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平面型表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

ＦＥＤや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。

前面基板の内側には３色の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、背面基板の内側には、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、電子放出素子を駆動するため、多数本の駆動配線がマトリックス状に設けられ、これらの配線の端部はそれぞれ真空外囲器の外部に引き出されている。

このＦＥＤやＳＥＤを動作させる場合、蛍光面に高電圧を印加するとともに、駆動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を印加する。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、蛍光体層に与えられた高電圧により加速された電子ビームが対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が選択的に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。

このＦＥＤやＳＥＤにおいては、電子ビームを加速するための高電圧を前面基板の蛍光面に印加するため、前面基板と背面基板との間で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、電子放出素子等にダメージを与える問題がある。

そこで、放電電流を抑制して放電ダメージが出ないようにする技術が重要となる。このための技術は例えば特許文献１に開示されている。

この技術では、メタルバックを分割すると共に、画像表示部の外側に共通電極（本発明では給電配線）を設け、分割されたメタルバックと共通電極を接続抵抗により接続する。こうすることで、放電電流を抑制しつつ、給電性能を確保することができるようになっている。

しかし、この構成における、放電電流抑制効果は、メタルバックが分割されている領域にしかなく、画像表示部の外側、特に共通電極近傍での放電については、放電電流抑制効果がほとんどない。画像表示部に対向する背面基板の領域の外側には電子放出素子はないが、電子放出素子につながった配線が存在しているため、放電が発生すると、配線を介して電子放出素子にダメージを与える。また、駆動用のドライバＩＣのダメージも問題となる。放電ダメージ抑制対策を完全にするためには、このような画像表示部の外側での放電に対する対策も必要である。しかし、原理的に画像表示部の外側での放電の放電電流を抑制することは難しいため、なんらかの対策が切望されていた。
特開平１０−３２６５８３号公報

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、給電配線近傍で起きた放電によるダメージを抑制できる平面型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、この発明の平面型表示装置は、蛍光体層とその上に形成された複数に分割された分割メタルバックを含む蛍光面と、上記蛍光体層が配置された画像表示部の外側に配置された給電配線と、上記給電配線と上記分割メタルバックとを接続する接続抵抗とが内側に形成された前面基板と、内側に電子放出素子およびこの電子放出素子を駆動する駆動配線を有する背面基板と、を所定の間隔をおいて向かい合わせた状態で周縁部同士を封着し、内部を真空雰囲気とした装置であって、上記給電配線に対向する上記背面基板の部位には、上記駆動配線を被覆する絶縁層が設けられていることを特徴とする。

上記発明によると、蛍光体層が配置された画像表示部に電位供給する給電配線に対向する背面基板の部位に、電子放出素子を駆動する駆動配線を被覆する絶縁層を設けたため、給電配線と駆動配線との間の放電を抑制でき、駆動配線に接続された電子放出素子にダメージを与えることを抑制できる。

また、上記の発明の平面型表示装置は、画像表示部に電位供給する給電配線に対向した部位で駆動配線を被覆した絶縁層の上に、バイパス部材をさらに設けたことを特徴としており、このバイパス部材を避雷針として機能させることで、放電による過大電流が駆動配線に流れることをより確実に防止できる。

この発明の平面型表示装置は、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、画像表示部に電位供給する給電配線の部位で発生した放電によるダメージを抑制することができる。

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、図１乃至図３を参照して、この発明の実施の形態に係る平面型表示装置の一例として、ＳＥＤについて説明する。図１にはＳＥＤの外観斜視図を示してあり、図２にはその断面図を部分的に拡大して示してあり、図３には後述するメタルバック１７の配線構造を模式的に示してある。

図１に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１０および背面基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０［ｍｍ］の隙間をおいて対向配置されている。そして、前面基板１０および背面基板１２は、ガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して周縁部同士が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器１５を構成している。

図２に示すように、前面基板１０の内側には、この発明の画像表示部として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６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複数列および複数行に配列されている。また、蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム等からなるメタルバック１７が形成されており、本発明の蛍光面として機能する。

一方、背面基板１２の内側には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層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１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、各蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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１８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１２の内側には、各電子放出素子１８に駆動電圧を与えるための多数本の駆動配線１９がマトリックス状に設けられ、その端部は図１に示すように真空外囲器１５の外部に引き出されている。

図３に示すように、前面基板１０の内側には、メタルバック１７を介して全ての蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが配置された画像表示部２０に高電圧を供給するための給電配線２１が設けられている。本実施の形態では、メタルバック１７は、マトリックス状に形成した高抵抗部１７ａによって複数の矩形領域１７ｂに電気的に分断されており、分割メタルバックとして機能する。そして、給電配線２１は、メタルバック１７の全ての領域１７ｂに均一な高電圧を供給するため、メタルバック１７の外側に矩形環状に設けられている。また、給電配線２１は、高電圧を供給したときの自身の電圧降下を低くするため、給電部２２と最も離れた個所との間の抵抗値が１［ＫΩ］以下になる比較的低い抵抗値に設定されている。

また、メタルバック１７と給電配線２１との間には、抵抗値が０．１〜１０［ＭΩ］程度の接続抵抗２３が、メタルバック１７の周縁部に沿って複数設けられている。なお、給電配線２１の給電部２２は、図示しない配線を介して、真空外囲器１５の外側に引き出され、図示しない高圧発生部に接続されている。

上記構造のＳＥＤ１において、画像を表示する場合、給電配線２１を介してメタルバック１７、すなわち画像表示部２０にアノード電圧を印加するとともに、駆動配線１９を介して電子放出素子１８の素子電極間に駆動電圧を与え、任意の電子放出素子１８の電子放出部から電子ビームを放出させる。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て蛍光体スクリーン１６に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１６の各蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが選択的に励起されて発光し、カラー画像が表示される。

図４には、他の実施の形態として、メタルバック１７を複数の短冊状領域１７ｃに電気的に分断した例を示してある。この場合、給電配線２１’は、短冊状領域１７ｃの左右端から電位供給が可能なように、画像表示部２０をコ字状に囲むように設けられている。また、複数の接続抵抗２３も画像表示部２０の左右端にのみ設けられている。各領域間の抵抗値については、放電電流抑制効果が分断の構成や分断間の耐圧特性によるため一律に言及することはできないが、概ね１［ｋΩ］以上の値とする必要がある。

メタルバック１７をこのような分断構造とすることにより、画像表示部２０で放電が生じても、メタルバック１７が複数の小さな領域１７ｂ、１７ｃに分断されているため、放電電流を制限してダメージを抑制することができる。

なお、給電配線２１、２１’には、メタルバック１７の分断領域１７ｂ、１７ｃが接続抵抗２３を介して接続されているため、この領域で放電が生じると給電配線２１、２１’を通じて画像表示部２０全域のメタルバック１７から放電電流が流れ込むため、放電効果抑制機能が働かない。

このため、本実施の形態では、給電配線２１、２１’を巻き込む放電によるダメージを抑制するため、給電配線２１、２１’に対向した背面基板１２側の導電部分を絶縁材により被覆するようにした。以下、図５を参照して、本発明の第１の実施の形態に係る放電抑制構造について説明する。なお、以下の説明では、メタルバック１７の分断構造は、図３に示す２次元分断構造であるものとする。

図５に示すように、背面基板１２の内側には、絶縁層２５を介して複数本の下配線１９ａ（走査配線）と複数本の上配線１９ｂ（信号配線）が交差するようにマトリックス状に形成されている。下配線１９ａおよび上配線１９ｂは、多数の電子放出素子１８に対して駆動電圧を選択的に与えるための上述した駆動配線１９として機能する。下配線１９ａおよび上配線１９ｂの端部は、上述したように真空外囲器１５の封着部１５ａを通して外部に引き出されており、図示しない駆動回路に接続されている。

前面基板１０の内側には、画像表示部２０（蛍光面）として機能する蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７が形成されている。そして、画像表示部２０の外側に、上述した複数の接続抵抗２３を介して環状の給電配線２１が形成されている。給電配線２１の外側は、封着部１５ｂを通ったアース領域２６となっており、給電配線２１とアース領域２６との間を高抵抗領域２７が接続している。ここで、アース領域２６、駆動配線１９の上下関係等の構造は、任意に変更可能であり、発明の必須条件ではない。

また、給電配線２１に対向する背面基板１２の内側の部位には、少なくとも下配線１９ａを部分的に被覆する絶縁層２８が設けられている。絶縁層２８は、前面基板１０側の給電配線２１に対向する位置に設けられ、給電配線２１に沿って環状に延びている。これに対し、給電配線２１に対向する部位に延設された下配線１９ａがむき出しにされている場合、この領域で放電が発生すれば、給電配線２１からの多大な放電電流が下配線１９ａを通じて電子放出素子１８に流れ込み、大きなダメージを与えてしまう。このため、本実施の形態では、給電配線２１に対向する部位に絶縁層２８を設けた。

こうすることで、背面基板側１２からの電子放出が抑制されるため、背面基板起因の放電が起こらなくなる。また、前面基板や異物起因で放電が起きたとしてもその影響をある程度抑制できる。したがって、放電ダメージを抑制できる。

図６には、上述した第１の実施の形態の放電抑制構造の変形例を示してある。
ここでは、下配線１９ａと上配線１９ｂを絶縁する絶縁層２５を、給電配線２１の対向領域まで延長した構成としている。これにより、上述した第１の実施の形態と同様に、放電ダメージを抑制できる。上述した第１の実施の形態のように、絶縁層２８は、少なくとも給電配線２１に対向する部位に設ければ良いが、本変形例のように下配線１９ａと上配線１９ｂとの間を絶縁する絶縁層２５を放電抑制のための絶縁層として共用することでＳＥＤ１の製造プロセスを簡略化できる。

以上のように、本実施の形態によると、前面基板１０の画像表示部２０に高電圧を供給する給電配線２１に対向する背面基板１２の部位に、駆動配線１９を少なくとも部分的に被覆する絶縁層２５（２８）を設けたため、給電配線２１と駆動配線１９との間の放電を抑制でき、放電によるダメージを抑制できる。

次に、図７および図８を参照して、この発明の第２の実施の形態に係る放電抑制構造について説明する。なお、図７の構造において、上述した第１の実施の形態の構造と同様に機能する構成要素には同一符号を付してその詳細な説明を省略する。すなわち、本実施の形態の放電抑制構造は、図６で説明した絶縁層２５の上に避雷針として機能するバイパス部材３０を設けた以外、上述した第１の実施の形態と同じ構造を有する。

図７に示すように、バイパス部材３０は、給電配線２１に対向した部位に、下配線１９ａとは電気的に独立した状態で設けられている。バイパス部材３０の形成位置は給電配線２１に略対向する位置であれば良く、その形状も任意に変更可能である。また、バイパス部材３０は、給電配線２１の全長に亘って対向するように必ずしも設ける必要はなく、少なくとも部分的に対向するように設ければ良いが、図８に示すように、給電配線２１に沿って環状に設けることが好ましい。

また、バイパス部材３０は、避雷針として機能させるため、駆動配線１９に対して給電配線２１により近い位置に配置されている必要がある。さらに、バイパス部材３０は、図８に示すように、背面基板１２の４角に形成した接続配線部３０ａを介して接地されている。

以上のように、本実施の形態によると、給電配線２１と駆動配線１９との間に、バイパス部材３０を設けたため、図７に示すように、給電配線２１の部位で放電Ｌが発生した場合、バイパス部材３０が避雷針として機能し、放電電流をアースに逃がすことができる。これにより、駆動配線１９を放電から保護することができ、放電電流が電子放出素子１８に回り込む量を大幅に制限でき、放電によるダメージを抑制することができる。

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。更に、異なる実施の形態に亘る構成要素を適宜組み合わせても良い。

例えば、上述した第２の実施の形態では、避雷針として機能するバイパス部材３０を接地した場合について説明したが、これに限らず、バイパス部材３０に任意の電位を与えても良い。例えば、バイパス部材３０に対して、画像表示部２０の電位と駆動配線１９の電位との間の電位を与えると、バイパス部材３０の周りに図９に等電位線Ｅとして示すような電界を形成することができる。これによると、給電配線２１の周辺領域では、等電位線Ｅが画像表示部２０の近くに比べて疎となっており、放電が発生する確率を低減させていることがわかる。

また、上述した第２の実施の形態では、絶縁層２５（２８）を介して駆動配線１９と電気的に独立させたバイパス部材３０を設けたが、これに限らず、給電配線２１と駆動配線１９との間に放電電流を逃がすためのバイパス部材３０を配置すれば良く、絶縁層２５は必須の構成ではない。

なお、本発明でいう絶縁層とは、層間のリーク電流が無視できるレベルのものであればよく、例えば、帯電防止等の理由から、若干の導電性を付与したものをも含む。例えば、シート抵抗が１０９Ω／□程度の層をも含むものとする。

この発明の実施の形態に係るＳＥＤを示す外観斜視図。 図１のＳＥＤを線分II−IIに沿って切断した部分拡大断面図。 メタルバックの配線構造を示す図。 メタルバックを短冊状にした例を示す図。 この発明の第１の実施の形態に係る放電抑制構造について説明するための部分拡大断面図。 図５の構造の変形例を示す部分拡大断面図。 この発明の第２の実施の形態に係る放電抑制構造について説明するための部分拡大断面図。 バイパス部材の構造について説明するための図。 図７で説明した発明の変形例を説明するための部分拡大断面図。

符号の説明

１…ＳＥＤ、１０…前面基板、１２…背面基板、１４…側壁、１５…真空外囲器、１６…蛍光体スクリーン、１７…メタルバック、１８…電子放出素子、１９…駆動配線、２０…画像表示部、２１…給電配線、２２…給電部、２３…接続抵抗、２５、２８…絶縁層、３０…バイパス部材、Ｅ…等電位線、Ｌ…放電。

Claims (4)

1. 蛍光体層とその上に形成された複数に分割された分割メタルバックを含む蛍光面と、上記蛍光体層が配置された画像表示部の外側に配置された給電配線と、上記給電配線と上記分割メタルバックとを接続する接続抵抗とが内側に形成された前面基板と、内側に電子放出素子およびこの電子放出素子を駆動する駆動配線を有する背面基板と、を所定の間隔をおいて向かい合わせた状態で周縁部同士を封着し、内部を真空雰囲気とした平面型表示装置において、
   上記給電配線に対向する上記背面基板の部位には、上記駆動配線を被覆する絶縁層が設けられていることを特徴とする平面型表示装置。
2. 上記絶縁層の上には、バイパス部材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
3. 上記バイパス部材は、接地されていることを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。
4. 上記バイパス部材には、上記画像表示部の電位と上記駆動配線の電位との間の電位が与えられていることを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。

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