JP2006024516A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 不要発光を抑制し、表示品位の向上した画像表示装置を提供する。
【解決手段】 蛍光面が形成された第１基板１０と、複数の電子放出源１８が設けられた第２基板１２との間には、第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサ３０、および支持基板２４が設けられている。支持基板は、それぞれ電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔２６と外面を被覆した絶縁層３２とを有している。蛍光体層に所望の電圧を印加する電圧印加部が設けられている。支持基板と電圧印加部との間に抵抗Ｒが接続され、この抵抗は、絶縁層の抵抗値よりも小さな抵抗値を有している。
【選択図】 図３

Description

この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設されたスペーサとを備えた画像表示装置に関する。

近年、陰極線管（以下、ＣＲＴと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置として様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、平面表示装置として機能するフィールド・エミッション・デバイス（以下、ＦＥＤと称する）の一種として、表面伝導型電子放出装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。

このＳＥＤは、所定の間隔をおいて対向配置された第１基板および第２基板を備え、これらの基板は矩形状の側壁を介して周辺部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。第１基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、第２基板の内面には、蛍光体を励起する電子放出源として、各画素に対応する多数の電子放出素子が配列されている。第１基板および第２基板間に作用する大気圧荷重を支持し基板間の隙間を維持するため、両基板間には、複数のスペーサが配置されている。第１基板と第２基板との間には支持基板が設けられ、複数のスペーサはこの支持基板上に立設されている。また、支持基板には、それぞれ電子放出素子から放出された電子ビームが通過する複数の電子ビーム通過孔が形成されている（特許文献１）。

上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、蛍光体層にアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。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、アノード電圧を数ｋＶ以上望ましくは５ｋＶ以上に設定することが必要となる。
特開２００２−０８２８５０号公報

上記構成のＳＥＤにおいて、表示画像の輝度はアノード電圧に依存するため、このアノード電圧は高電圧であることが望ましい。しかしながら、第１基板と第２基板との間の隙間は、解像度や支持部材の特性、製造性などの観点から、１〜２ｍｍ程度と比較的小さく設定される。そのため、高電圧を印加した場合、第１基板と第２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ない。この場合、第２基板の不要発光点、すなわち、電子放出素子以外の点から不要電子が放出される。このような不要放出電子は、第１基板に設けられた蛍光体層を励起し、不要発光を生じさせる。この不要発光により表示画像の色純度が劣化し、画像品位の低下を招く虞がある。

この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、不要発光を抑制し、表示品位の向上した画像表示装置を提供することにある。

前記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光面が形成された第１基板と、前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに前記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、前記第１および第２基板の間に設けられ前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、前記第１基板と第２基板との間に配設され、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔と外面を被覆した絶縁層とを有した支持基板と、前記蛍光体層に所望の電圧を印加する電圧印加部と、前記絶縁層の抵抗値よりも小さい抵抗値を有し、前記支持基板と前記電圧印加部との間に接続された抵抗と、を備えている。

この発明によれば、第２基板上の不要発光点から放出された不要電子を前記支持基板および前記抵抗を通して電圧印加部側へ逃がすことにより、不要発光を抑制し、不要発光を抑制し、表示品位の向上した画像表示装置を提供することができる。

以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としてＳＥＤに適用した第１の実施形態について詳細に説明する。
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第１基板１０および第２基板１２を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。第１基板１０および第２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、内部が真空に維持された扁平な真空外囲器１５を構成している。

第１基板１０の内面の有効領域には蛍光面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、緑に発光する蛍光体層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、ドット状あるいは矩形状に形成されている。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およびゲッタ膜１９が順に形成されている。

第２基板１２の内面の有効領域には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起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１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素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。第２基板１２の内面上には、電子放出素子１８を駆動する多数本の配線２１がマトリック状に設けられ、その端部は真空外囲器１５の外部に引出されている。

接合部材として機能する側壁１４は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２０により、第１基板１０の周縁部および第２基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。

図２および図３に示すように、ＳＥＤは、第１基板１０および第２基板１２の間に配設されたスペーサ構体２２を備えている。スペーサ構体２２は、矩形状の金属板からなる支持基板２４と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ３０と、を有している。

詳細に述べると、支持基板２４は蛍光体スクリーン１６とほぼ等しい大きさの矩形状に形成されている。支持基板２４は第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

支持基板２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．２５ｍｍに形成され、電子ビーム通過孔２６は、例えば、０．１５〜０．２５ｍｍ×０．１５〜０．２５ｍｍの矩形状に形成されている。支持基板２４の表面には、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質を塗布、焼成した高抵抗膜３２が形成されている。本実施形態によれば、支持基板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂおよび各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約１０μｍの高抵抗膜３２により被覆されている。支持基板２４は、第１表面２４ａが、ゲッタ膜１９、メタルバック１７、蛍光体スクリーン１６を介して、第１基板１０の内面に面接触した状態で設けられている。

第１基板１０および第２基板１２の長手方向をＸ、幅方向をＹとした場合、支持基板２４に設けられた電子ビーム通過孔２６は、Ｘ方向に沿って所定のピッチで配列され、また、Ｙ方向については、Ｘ方向のピッチよりも大きなピッチで配列されている。第１基板１０に形成された蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および第２基板１２上の電子放出素子１８は、Ｘ方向およびＹ方向についてそれぞれ電子ビーム通過孔２６と同一のピッチで配列され、それぞれ電子ビーム通過孔と対向している。これにより、各電子放出素子１８は、電子ビーム通過孔２６を通して、対応する蛍光体層と対向している。

支持基板２４の第２表面２４ｂ上にはスペーサ３０が一体的に立設され、それぞれＹ方向に並んだ電子ビーム通過孔２６間に位置している。スペーサ３０の延出端は、第２基板１２の内面に当接している。ここでは、各スペーサ３０の先端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。スペーサ３０の各々は、支持基板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。支持基板２４の表面と平行な方向に沿ったスペーサ３０の断面は、ほぼ楕円形に形成されている。

上記のように構成されたスペーサ構体２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。そして、スペーサ構体２２は、支持基板２４が第１基板１０に面接触し、スペーサ３０の延出端が第２基板１２に当接することにより、これらの基板に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。

ＳＥＤは、電圧印加部として、第１基板１０のメタルバック１７および蛍光体スクリーン１６に電圧を印加する電源４０を備えている。この電源４０はメタルバック１７に例えば８ｋＶ程度の高電圧を印加する。第２基板１２は接地電位に接続されている。また、スペーサ構体２２の支持基板２４は、抵抗Ｒを介して電源４０とメタルバック１７との間に電気的に接続されている。抵抗Ｒの抵抗値は、支持基板２４の表面を覆った高抵抗膜３２の抵抗値よりも小さく設定され、望ましくは、１／１０以下に設定されている。本実施形態において、抵抗Ｒの抵抗値は、例えば、１０００ＭΩに設定されている。

上記構成のＳＥＤにおいて画像を表示する場合、電子放出素子１８から放出された電子ビームを蛍光体スクリーン１６およびメタルバック１７に印加されたアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１６へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層が励起されて発光し、画像を表示する。

上記のように第１および第２基板１０、１２間に高電圧を印加した場合、第２基板１２上の不要発光点から電子が放出されることが考えられる。仮に不要発光電子が放出された場合、この不要放出電子の内、蛍光体スクリーン１６側に向かう電子は、高抵抗膜３２を通して支持基板２４に至る。この際、支持基板２４は抵抗Ｒに接続されているとともに、抵抗Ｒの抵抗値は高抵抗膜３２の抵抗値よりも充分に低く設定されている。そのため、支持基板２４に至った電子は、支持基板および抵抗Ｒを通って電源４０側へ逃がされる。従って、高抵抗膜３２を通して蛍光体スクリーン１６に達する不要発光電子を大幅に低減し、蛍光体層の不要発光を抑制することができる。その結果、色純度の劣化を防止し、表示品位の向上を図ることができる。
以上のように、本実施形態によれば、不要発光を抑制し、表示品位の向上したＳＥＤが得られる。

次に、この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤついて説明する。図４および図５に示すように、第２の実施形態によれば、スペーサ構体２２は、第１基板１０および第２基板１２間に配設された矩形状の金属板からなる支持基板２４と、支持基板の両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサと、で構成されている。

支持基板２４は、第１基板１０の内面と対向した第１表面２４ａおよび第２基板１２の内面と対向した第２表面２４ｂを有し、これらの基板と平行に配置されている。支持基板２４には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔２６が形成されている。電子ビーム通過孔２６は、Ｘ方向に第１ピッチで並んでいるとともに、Ｘ方向と直交するＹ方向に第１ピッチよりも大きな第２ピッチで並んで設けられている。電子ビーム通過孔２６は、それぞれ電子放出素子１８と対向して配列され、電子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

支持基板２４は、例えば鉄−ニッケル系の金属板により厚さ０．１〜０．３ｍｍに形成されている。支持基板２４の両表面には、絶縁層として、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質を塗布、焼成した高抵抗膜３２が形成されている。本実施形態によれば、支持基板２４の第１および第２表面２４ａ、２４ｂおよび各電子ビーム通過孔２６の内壁面は、Ｌｉ系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約１０μｍの高抵抗膜３２により被覆されている。

支持基板２４の第１表面２４ａ上には複数の第１スペーサ３０ａが一体的に立設され、それぞれＹ方向に並んだ電子ビーム通過孔２６間に位置している。第１スペーサ３０ａの先端は、ゲッタ膜１９、メタルバック１７、および蛍光体スクリーン１６の遮光層１１を介して第１基板１０の内面に当接している。

支持基板２４の第２表面２４ｂ上には複数の第２スペーサ３０ｂが一体的に立設され、それぞれＹ方向に並んだ電子ビーム通過孔２６間に位置している。第２スペーサ３０ｂの先端は第２基板１２の内面に当接している。ここでは、各第２スペーサ３０ｂの先端は、第２基板１２の内面上に設けられた配線２１上に位置している。各第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは互いに整列して位置し、支持基板２４を両面から挟み込んだ状態で支持基板２４と一体に形成されている。なお、第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、支持基板２４の面方向に沿って互いずれて配置してもよい。

第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂの各々は、支持基板２４側から延出端に向かって径が小さくなった先細テーパ状に形成されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、例えば、ほぼ楕円状の横断面形状を有している。

上記のように構成されたスペーサ構体２２は第１基板１０および第２基板１２間に配設されている。第１および第２スペーサ３０ａ、３０ｂは、第１基板１０および第２基板１２の内面に当接することにより、これらの基板に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。

ＳＥＤは、電圧印加部として、第１基板１０のメタルバック１７および蛍光体スクリーン１６に電圧を印加する電源４０を備えている。電源４０はメタルバック１７に例えば８ｋＶ程度の高電圧を印加する。第２基板１２は接地電位に接続されている。また、スペーサ構体２２の支持基板２４は、抵抗Ｒを介して電源４０とメタルバック１７との間に電気的に接続されている。抵抗Ｒの抵抗値は、支持基板２４の表面を覆った高抵抗膜３２の抵抗値よりも小さく設定され、望ましくは、１／１０以下に設定されている。本実施形態において、抵抗Ｒの抵抗値は、例えば、１０００ＭΩに設定されている。

第２の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。
以上のように構成された第２の実施形態によれば、前述した第１の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。すなわち、動作状態において、第２基板１２側から不要発光電子が放出された場合、この不要放出電子の内、蛍光体スクリーン１６側に向かう電子は、高抵抗膜３２を通して支持基板２４に至る。この際、支持基板２４は抵抗Ｒに接続されているとともに、抵抗Ｒの抵抗値は高抵抗膜３２の抵抗値よりも充分に低く設定されている。そのため、支持基板２４に至った電子は、支持基板および抵抗Ｒを通って電源４０側へ逃がされる。従って、高抵抗膜３２を通して蛍光体層スクリーン１６に達する不要発光電子を大幅に低減し、蛍光体層の不要発光を抑制することができる。その結果、色純度の劣化を防止し、表示品位の向上したＳＥＤが得られる。
なお、本発明は上記実施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、上記実施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、実施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よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

スペーサの形状や高さ、その他の構成要素の寸法、材質、メタルバックに印加する電圧等は上述した実施形態に限定されることなく、必要に応じて適宜選択可能である。この発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である。

この発明の第１の実施形態に係るＳＥＤを示す斜視図。 図１の線Ａ−Ａに沿って破断した前記ＳＥＤの斜視図。 前記ＳＥＤを拡大して示す断面図。 この発明の第２の実施形態に係るＳＥＤを一部破断して示す斜視図。 前記第２の実施形態に係るＳＥＤを示す断面図。

符号の説明

１０…第１基板、 １２…第２基板、 １４…側壁、 １６…蛍光体スクリーン、
１７…メタルバック、 １８…電子放出素子、 ２２…スペーサ構体、
２４…支持基板、 ２６…電子ビーム通過孔、 ３０…スペーサ、
３０ａ…第１スペーサ、 ３０ｂ…第２スペーサ、 ３２…高抵抗膜、
４０…電源、 Ｒ…抵抗

Claims (5)

1. 蛍光面が形成された第１基板と、
   前記第１基板と隙間を置いて対向配置されているとともに前記蛍光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第２基板と、
   前記第１および第２基板の間に設けられ前記第１および第２基板に作用する大気圧荷重を支持する複数のスペーサと、
   前記第１基板と第２基板との間に配設され、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通過孔と外面を被覆した絶縁層とを有した支持基板と、
   前記蛍光体層に所望の電圧を印加する電圧印加部と、
   前記絶縁層の抵抗値よりも小さな抵抗値を有し、前記支持基板と前記電圧印加部との間に接続された抵抗と、を備えている画像表示装置。
2. 前記抵抗の抵抗値は、前記絶縁層の抵抗値の１／１０以下に設定されている請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記支持基板は、前記第１基板に対向した第１表面と、前記第２基板に対向した第２表面と、を有し、前記スペーサは、それぞれ前記第１表面上に立設されているとともに前記第１基板に当接した延出端を有した複数の第１スペーサと、それぞれ前記第２表面上に立設されているとともに前記第２基板に当接した延出端を有した複数の第２スペーサと、を含んでいる請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記支持基板は、前記絶縁層を介して前記第１基板に当接した第１表面と、前記第２基板と隙間を置いて対向した第２表面と、を有し、前記スペーサは、前記第２表面上に立設されているとともに前記第２基板に当接した延出端を有している請求項１又は２に記載の画像表示装置。
5. 前記スペーサは、柱状のスペーサである請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像表示装置。

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