JP2006086052A - 平面型表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡での画面上の点あるいは線状の光らない欠陥を生じさせないスペーサと配線との導電接続が可能な構造を有する平面型表示装置を提供する。
【解決手段】 絶縁性基板上に電子を放出する冷陰極素子が多数形成された背面基板１と、背面基板１に対向して配置された透光性基板上に冷陰極素子からの電子線によって励起され発光するマトリクス状に配設された蛍光体が形成された表示基板１０と、間隔を維持する複数の支持体３０と、枠部材１１６とを備えるとともに、背面基板１は複数の直交する行方向配線と列方向配線の交差部に前記冷陰極素子を有し、背面基板１と表示基板１０と枠部材１１６とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、支持体３０は、行方向配線に対して垂直で、かつ、列方向配線間に配設される。
【選択図】 図２

Description

本発明は、平面型表示装置であり、特に電子を放出する多数の冷陰極素子をマトリクス状に配設した電子源を気密容器内に収容した平面型表示装置であるフィールドエミッションディスプレイ（以下、「ＦＥＤ」と記す）に関する。

近年、冷陰極素子の電子放出素子をマトリクス状に配設した電子源を気密容器（真空容器）内に収容した平面型表示装置であるＦＥＤは、低消費電力でブラウン管並みの輝度、コントラストを有する自発光型の平面型表示装置として注目されている。電子放出素子としては、表面伝導型放出素子（以下、「ＳＥＤ型」と記す）、電界放出型素子（以下、「ＦＥ型」と記す）や金属／絶縁膜／金属型放出素子（以下、「ＭＩＭ型」と記す）などが知られており、また、ＦＥ型には主にＭｏなどの金属やＳｉなどの半導体物質で作られたスピント型やカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）を電子源としたＣＮＴ型がある。ＳＥＤ型に関しては、例えば特許文献１で開示されており、ＭＩＭ型に関しては、例えば特許文献２で開示されている。
特開２０００−１６４１２９号公報 特開２００１−１０１９６５号公報 特開２００３−３０８７２８号公報 特開２００３−２２６８５８号公報

ＦＥＤはその表示パネルの対角サイズが、５インチを超えると、大気圧を支持するため、補強材として絶縁物質からなるスペーサを表示基板と背面基板との間に数ミリメートル間隔で複数配置する必要がある。これらのスペ−サには、電子源素子から出た電子の一部が衝突し帯電を引き起こす。これを防ぐために、スペーサに高抵抗膜を設けて僅かな導電性を付与し、スペーサ表面の帯電を除去するようにしている。このため、スペーサは、表示基板側のメタルバックと背面基板側の金属膜に、電気的に接続する必要がある。

また、背面基板側で、接地電位を与える金属膜は、厚さが１０ｎｍ以下の薄膜であるため、スペーサからの圧力が掛かると、容易に断線が生じ易い。また、走査線（下部電極ライン）上に絶縁薄膜を介して設けた信号線（上部電極ライン）上にスペーサからの圧力が加わった場合には絶縁薄膜が壊れて配線間が電気的短絡を生じて画面に点あるいは線状に光らない点あるいは線欠陥が生じ問題となる。また、上記配線とは独立した第３の配線を、スペーサ用の接地配線としてスペーサの圧力に壊れない強度の表面保護膜の上に設ける必要があった。

しかし、この様に背面基板側に信号線、走査線及び独立した第３の配線という３層配線構造を採用した場合、２層配線に比べて必然的に製造工程が長くなり、歩留まりの低下や製造コストの増加が問題となる。

本発明は、上記事情に鑑みて成されたもので、その目的は、上記の課題を解決し、スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡での画面上の点あるいは線状の光らない欠陥を生じさせないスペーサと配線との導電接続が可能な構造を有す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に、本発明では、絶縁性基板上に電子を放出する冷陰極素子が多数形成された背面基板と、該背面基板に対向して配置された透光性基板上に前記冷陰極素子からの電子線によって励起され発光するマトリクス状に配設された蛍光体が形成された表示基板と、前記背面基板と前記表示基板との間に垂直に配設されてその間隔を維持する複数の支持体と、枠部材とを備え、前記背面基板と前記表示基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、前記背面基板は複数の直交する行方向配線と列方向配線の交差部に前記冷陰極素子を有し、前記支持体は前記行方向配線と垂直でかつ列方向配線間に設けられるか、前記列方向配線と垂直でかつ行方向配線間に設ける構成としている。

また、本発明では、平面型表示装置において、冷陰極素子は、行方向と列方向にマトリクス状に配設され、配置する間隔が異なる配置を含む構成としている。

すなわち、本発明は、絶縁性基板上に電子を放出する冷陰極素子が多数形成された背面基板と、該背面基板に対向して配置された透光性基板上に前記冷陰極素子からの電子線によって励起され発光するマトリクス状に配設された蛍光体が形成された表示基板と、前記背面基板と前記表示基板との間に垂直に配設されてその間隔を維持する複数の支持体と、枠部材とを備えるとともに、前記背面基板は複数の直交する行方向配線と列方向配線の交差部に前記冷陰極素子を有し、前記背面基板と前記表示基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、前記支持体は、前記行方向配線に対して垂直で、かつ、前記列方向配線間に配設される平面型表示装置である。

また、本発明は、絶縁性基板上に電子を放出する冷陰極素子が多数形成された背面基板と、該背面基板に対向して配置された透光性基板上に前記冷陰極素子からの電子線によって励起され発光するマトリクス状に配設された蛍光体が形成された表示基板と、前記背面基板と前記表示基板との間に垂直に配設されてその間隔を維持する複数の支持体と、枠部材とを備えるとともに、前記背面基板は複数の直交する行方向配線と列方向配線の交差部に前記冷陰極素子を有し、前記背面基板と前記表示基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、前記支持体は、前記列方向配線に対して垂直で、かつ、前記行方向配線間に配設される平面型表示装置である。

そして、本発明は、前記支持体は、該支持体が垂直に交わる配線と電気的に接続してなる平面型表示装置である。

更に、本発明は、前記支持体を設ける位置における冷陰極素子の間隔が、他の冷陰極素子の間隔と異なり、該支持体の厚さよりも幅広い平面型表示装置である。

また、本発明は、前記支持体と垂直に交差する配線を異方性の導電性接着材で接着した平面型表示装置である。

そして、本発明は、前記異方性の導電性接着材の直交する２方向の抵抗値が１０倍以上異なる平面型表示装置である。

本発明によれば、スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡での画面上の点あるいは線状に光らない点あるいは線欠陥を生じさせずにスペーサと配線との導電接続が可能な構造を有する平面型表示装置を提供することができる。

本発明を実施するための最良の形態を説明する。
以下、本発明の平面型表示装置の実施例について、図を用いて説明する。なお、各図において、共通な機能を有する構成要素には同一符号を付して示し、一度説明したものについては、煩雑さを避けるために、その繰り返した説明を省略する。また、走査線と上部電極給電配線とは同じものであり、以下では特に疑義が生じない限り、上部電極給電配線を走査線と呼ぶものとする。

実施例１を説明する。本発明の第１の実施例は、走査線上でその長手方向に垂直にスペーサが配置されていることに特徴がある。図１は、実施例１の平面型表示装置の背面基板と表示基板間に配設されたスペーサの概略配設構成図である。図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は側面図、図１（ｃ）は上面図である。図１において、平板形状のスペーサ（支持体）３０は、一方の端面が表示基板１０１のメタルバック１１３上に導電性接着剤１１４で接続され、スペーサ３０の対向する別の端面が背面基板１に形成した走査線１２上にその長手方向に垂直に複数配置されている。スペーサ３０は、行方向配線１２と垂直で、列方向配線１１間に設けられており、スペーサ３０が垂直に交わる列方向配線１２と電気的に接続している。そして、冷陰極素子は、行方向配線１２と列方向配線１１の交差部に設けられているため、スペーサ３０を設ける位置における冷陰極素子の（列方向の）間隔が、他の冷陰極素子の間隔と異なり、スペーサ３０の厚さよりも幅広くなっている。

スペーサ（例えば平板形状）３０は、電子源である電子放出素子から蛍光体に至る電子の軌道を妨げないように、表示基板側はコントラストを向上させるために画素を構成するＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体間に設けられた黒色の光吸収層例えばマトリックス状のブラックマトリックス内のメタルバック上に配置され、背面基板側は例えば上部電極ラインの表面保護膜上に形成された金属膜上に、かつ平行に配置される。

また、スペ−サ３０は、電子放出素子からの電子の作用により帯電する。このため、スペ−サ近傍では、電子放出素子から放出される電子の軌道が曲げられ、画像が歪む現象が生じる。これを防ぐために、従来よりスペーサ表面に高抵抗膜の酸化スズ、或いは酸化スズと酸化インジウム混晶薄膜や金属膜である帯電防止の導電性膜を形成し、スペーサ表面に微小電流を流すようにしている。そのため、スペーサはメタルバックと上部電極ライン間の金属膜とに導電性接着材で電気的に接続されている。

これにより、メタルバックに印加されているアノード電圧（例えば５〜１０ＫＶ）がスペーサを通って背面基板の上記金属膜に流れ込む。走査線１２は、走査回路（図示せず）を介して接地電位に接続されており、高電圧のアノード電極からの電流は、接地電位へ流れ込むようになっている。体積抵抗率は、抵抗が小さいと高電圧の漏れ電流が大きいと効率が悪く、また、抵抗が大き過ぎると電流が小さすぎるので、１０^７〜１０^１１Ω−ｃｍの範囲内が特に良い。

導電性接着材１１４は、例えば金属等の導電材を混合した導電性フリットガラスであって、表示面基板１のスペーサ接合部に導電性接着材１１４を塗布して、４００℃〜４５０℃で焼成してスペーサを固定するようになっている。ここで、固定した導電性接着材１１４は、平面型表示装置の組み立て時の加工温度に対して軟化してスペーサが傾いたり、溶け出すことのないように配慮する必要があって、例えば、固定後は結晶化ガラスとなる材料とするのがより良い。ここで、接続抵抗は、スペーサの抵抗より小さい必要があるが、およそ２桁（１００倍）以上低ければスペーサを通過する電流を流すことができる。

以上のようにしてスペーサが固定された表示面基板１０１と背面基板１は、支持枠１１６を介して図２のように平面型表示装置に組み立てる。図２において、表示基板１０１は、透光性の基板１１０と、その内面上に塗布されたＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体１１１と、各蛍光体間に設けられた黒色光吸収体であるブラックマトリクス１１２と、蛍光体１１１とブラックマトリクス１１２の上に形成されたメタルバック１１３とからなる。

背面基板１は、絶縁性基板１０上に層間絶縁膜１３を介して複数の直交する走査線（行方向配線）１２と信号線（列方向配線）１１を設け、その交差部に電子を放出する冷陰極素子（図示せず）を設けてなる。

平面型表示装置は、表示基板１０１と支持枠１１６の接合部、背面基板１と支持枠１１６の接合部にはフリットガラス１１５を塗布して、またスペーサ３０と表示基板１０１の接合部には導電性接着材１１４塗布して、４００℃〜４５０℃で焼成して封着固定し、内部を１０^−５〜１０^−７ｔｏｒｒ程度の真空気密状態としたものである。表示基板１０１と支持枠１１６と背面基板１で囲われた空間を真空気密状態とするため表示基板と背面基板は大気圧で引き合うように押されるためスペーサ３０の一端は走査線１２と密着し電気的接続される。

以上述べたように、本実施例によれば、スペーサとスペーサが配設される行方向配線である走査線との導電接続で走査線と信号線が交差していない部分にスペーサを設けているため、スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡が生じないようにできる。これにより、従来、スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡での画面上の点あるいは線状の光らない欠陥を良好に低減することができる。また、平面型表示装置は、画面を垂直にして使用されるが、その際、スペーサの配設方向は上下方向となるため、例えばメタルバックのかす等がスペーサにたまらずに落下することとなり、悪影響を防ぐことができる。

実施例２を説明する。本実施例は、走査線とスペーサが導電性接着材で導電接続された個所において、導電性接着材として、導電性接着材の厚み方向の抵抗値に対して、厚み方向と直交する面方向の抵抗値すなわち走査線の長手方向に沿う抵抗値が１桁以上大きい異方性の導電性接着材を用いることに特徴がある。

図３は、本発明の別の一実施形態を示す平面型表示装置の背面基板上に形成された走査線とスペーサの概略接続構成図である。その（ａ）図は正面図、その（ｂ）図は側面図、その（ｃ）図は上面図である。図３において、平板形状のスペーサ３０は走査線１２上にその長手方向に沿って垂直に複数配置されており、走査線１２と異方性の導電性接着材２０で接続されている。

異方性の導電性接着材とは、熱硬化性樹脂を主体とした絶縁性の接着剤中に導電性粒子を分散させたもので、例えばフィルム状に成形した異方性導電膜（Anisotropic conductive film、通常「ＡＣＦ」と省略される）として用いられる。異方性の導電性接着材は、圧力がかかる厚み方向に導電性を示し、加圧方向と直交する面方向に絶縁性を示すもので、例えば特許文献３に開示されている。

図４は図３（ｂ）で異方性の導電性接着材の走査線間の面方向抵抗値Ｒ１と、走査線長手方向に直交する導電性接着材の厚み方向抵抗値の関係を示す模式図である。図４おいて、本発明に用いる異方性の導電性接着材２０は、走査線１２に沿う方向である面方向の抵抗値Ｒ_Ｌがスペーサ３０と走査線１２の接続部の厚み方向の抵抗値Ｒ_Ｔに対して１桁以上大きいものである。また、配線間抵抗は配線抵抗より１桁ほど高ければ回路動作上支障なく走査できる。そのため、ここで、例えば対角３０インチの平面型表示装置の場合の走査線の配線抵抗１００Ωとすると、抵抗値Ｒ_Ｌが１ｋΩ、抵抗値Ｒ_Ｔが１００Ωとなり、スペーサに流れる電流を問題なく流すことができる。

上記異方性の導電性接着材１２７は、熱硬化性接着剤に類似した硬化挙動を示す接着剤中に、金属性粒子または金属コートプラスチック粒子を分散させ、厚み方向に導電性を示し、面方向に絶縁性を示す異方性を発現させたものである（特許文献４参照）。すなわち、基材となる接着剤は、少なくともフェニルヘプタメチルシクロテトラシロキサン及び２，６−シス−ジフェニルヘキサメチルシクロテトラシロキサンを含むシリコンレジンから成り、２００℃〜４００℃の温度で熱硬化されるものである。通常ＦＥＤは、表示基板と背面基板を表示パネルとして組み上げた後、４００℃〜４５０℃で熱処理工程が行われので、本接着剤は好適に用いることができる。

以上のようにしてスペーサが固定された表示面基板１０１と背面基板１は、支持枠１１６を介して図５のように平面型表示装置に組み立てる。

表示基板１０１は、透光性の基板１１０と、その内面上に塗布されたＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体１１１と、各蛍光体間に設けられた黒色光吸収体であるブラックマトリクス１１２と、蛍光体１１１とブラックマトリクス１１２の上に形成されたメタルバック１１３とからなる。

背面基板１は、絶縁性基板１０上に層間絶縁膜１３を介して複数の直交する走査線（行方向配線）１２と信号線（列方向配線）１１を設け、その交差部に電子を放出する冷陰極素子（図示せず）を設けてなる。

平面型表示装置は、予め、スペーサ３０と表示基板１０１の接合部には導電性接着材１１４塗布して４００℃〜４５０℃で焼成あるいはより低い温度で仮焼結した後、表示基板１０１と支持枠１１６の接合部、背面基板１と支持枠１１６の接合部にはフリットガラス１１５を塗布して、またスペーサ３０と背面基板１の接合部には異方性の導電性接着材２０を塗布して、４００℃〜４５０℃で焼成して封着固定し、内部を１０^−５〜１０^−７ｔｏｒｒ程度の真空気密状態としたものである。スペーサ３０は、背面基板１と異方性の導電性接着材２０で固着され、表示基板１０１と導電性接着剤１１５で固着されるため、背面基板１と表示基板１０１がスペーサを介して導通される。

以上述べたように、本実施例によれば、スペーサとスペーサが配設される行方向配線である走査線との導電接続で走査線と信号線が交差していない部分にスペーサを設けているため、スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡が生じないようにできる。これにより、従来、スペーサからの圧力による配線の断線や配線間の短絡での画面上の点あるいは線状の光らない欠陥を良好に低減することができる。

勿論、表示基板１０１と支持枠１１６の接合部、および背面基板１と支持枠１１６の接合部にはフリットガラス１１５に代えて、前述した異方性の導電性接着材１２７の基材である少なくともフェニルヘプタメチルシクロテトラシロキサン及び２，６−シス−ジフェニルヘキサメチルシクロテトラシロキサンを含むシリコンレジンから成る接着剤を用いてもよい。本接着剤を用いることにより、特許文献４で述べられているように、ＦＥＤの真空気密性をより向上させることができる。

以上述べたように、本実施例によれば、スペーサとスペーサが配設される行方向配線である走査線との導電接続に、異方性の導電性接着材を用いているので、導電性接着材の厚み方向の抵抗値Ｒ_Ｔを小さく、導電性接着材の厚み方向と直交する走査線間の抵抗値Ｒ_Ｌを大きくでき、走査線抵抗Ｒ１に対して交差する抵抗値Ｒ_Ｌの影響を無視できるようにすることができる。なお、スペーサの抵抗を大きくした場合には、導電性接着材の厚み方向の抵抗値Ｒ_Ｔを大きくできるため、導電性接着材の厚み方向と直交する走査線間の抵抗値Ｒ_Ｌも大きくなるため、異方性の導電性接着材でなくても、走査線抵抗Ｒ１の１桁以上の抵抗となる導電性接着剤でも良いことは言うまでもない。

実施例３を説明する。実施例１、２では、行方向配線である走査線上に、かつ走査線に直交する方向にスペーサを配設するものとして説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、実施例３は、図６に示すように、列方向配線である信号線上に、かつ信号線に直交する方向にスペーサを配設する場合の例である。実施例１と比較して相違するのは、スペーサ３０の配設方向の違いである。スペーサ３０は、行方向配線１４と垂直で、列方向配線１５間に設けられており、スペーサ３０が垂直に交わる行方向配線１４と電気的に接続している。そして、冷陰極素子は、行方向配線１５と列方向配線１４の交差部に設けられているため、スペーサ３０を設ける位置における冷陰極素子の（行方向の）間隔が、他の冷陰極素子の間隔と異なり、スペーサ３０の厚さよりも幅広くなっており、画面の縦方向の画素の間隔も、その部分で幅広となる。

平面型表示装置において、絶縁性基板上に多数形成された冷陰極素子は、行方向と列方向にマトリクス状に配設されているが、配置する間隔がスペーサを設けるには十分な幅を有している場合は、等しい間隔で配置する。しかし、画面の大きさが小さいときなどには、冷陰極素子を等しい間隔で配置すると配置する間隔がスペーサを設けるには十分な幅を取れない場合が生じる。そのような場合には、スペーサを設ける部分の冷陰極素子の間隔を、スペーサを設けるには十分な幅にし、それ以外の間隔は狭くするようにして、配置する間隔が異なるマトリクス状配置に構成すればよい。このとき、幅広い間隔と幅狭い間隔の差が大きすぎると判別できるが、赤青緑のサブピクセルを明滅させて幅の違いを視認したところ、スペーサを設けるには十分な幅である１サブピクセルでもほとんど確認できず、３個のサブピクセルでも幅の違いを容易に確認し難くいことが判った。

ここで、冷陰極素子の間隔を異ならせるとき、スペーサを設けるには十分な幅を増やした場合には、画面全体の幅が所定の幅より長くなるので、これを防止するために、スペーサを設けない部分の冷陰極素子の間隔を所定の幅より狭くして全体の幅を所定の長さにするよう調整できる。その際、蛍光体の間隔も調整するのが好ましい。

また、スペーサが平板状ではなく、２枚の平板状スペーサが組み合わさったＬ字形状やＴ形状の場合でも、上記した本発明を好適にも用いることができる。例えば、一方のスペーサは走査線上に、かつ並行に配設され、他方のスペーサは複数の走査線を横断するように配設される場合、横断方向のスペーサは、スペーサ表面に形成された抵抗膜が高抵抗（例えば特許文献１の段落番号０１２１記載では比抵抗が１×１０^２〜１×１０^６Ω・ｃｍ）なので、スペーサが走査線を横断しても、スペーサを介する隣接走査線間での干渉は無視することができる。他方、走査線方向のスペーサは、前記異方性の導電性接着材の抵抗が高いので走査線の配線抵抗むらが生じず、輝度ムラがほとんど発生しない。

勿論、同様に、複数のスペーサが組み合わさった格子形状（箱形状）の場合でも、本発明が好適に適用できることはいうまでもない。

実施例１の平面型表示装置におけるスペーサの概略配設構成図。 実施例１の平面型表示装置の説明図。 実施例２の平面型表示装置におけるスペーサの概略接続構成図。 実施例２における異方性の導電性接着材の面方向抵抗値と厚み方向抵抗値の関係を示す模式図。 実施例２の平面型表示装置の説明図。 実施例３の平面型表示装置におけるスペーサの概略配設構成図。

符号の説明

１ 背面基板
１０ 絶縁性基板
１１、１４ 下部電極給電配線（信号線）
１２、１５ 上部電極給電配線（走査線）
１３ 層間絶縁膜
２０ 異方性の導電性接着材
３０ スペーサ
１０１ 表示基板
１１０ 透光性基板
１１１ 蛍光体
１１２ ブラックストライプ
１１３ メタルバック
１１４ 導電性接着材
１１５ フリットガラス
１１６ 支持枠

Claims (6)

1. 絶縁性基板上に電子を放出する冷陰極素子が多数形成された背面基板と、該背面基板に対向して配置された透光性基板上に前記冷陰極素子からの電子線によって励起され発光するマトリクス状に配設された蛍光体が形成された表示基板と、前記背面基板と前記表示基板との間に垂直に配設されてその間隔を維持する複数の支持体と、枠部材とを備えるとともに、前記背面基板は複数の直交する行方向配線と列方向配線の交差部に前記冷陰極素子を有し、前記背面基板と前記表示基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、
   前記支持体は、前記行方向配線に対して垂直で、かつ、前記列方向配線間に配設されることを特徴とする平面型表示装置。
2. 絶縁性基板上に電子を放出する冷陰極素子が多数形成された背面基板と、該背面基板に対向して配置された透光性基板上に前記冷陰極素子からの電子線によって励起され発光するマトリクス状に配設された蛍光体が形成された表示基板と、前記背面基板と前記表示基板との間に垂直に配設されてその間隔を維持する複数の支持体と、枠部材とを備えるとともに、前記背面基板は複数の直交する行方向配線と列方向配線の交差部に前記冷陰極素子を有し、前記背面基板と前記表示基板と前記枠部材とで囲まれた空間が真空雰囲気とされる平面型表示装置において、
   前記支持体は、前記列方向配線に対して垂直で、かつ、前記行方向配線間に配設されることを特徴とする平面型表示装置。
3. 前記支持体は、該支持体が垂直に交わる配線と電気的に接続してなる請求項１又は２に記載の平面型表示装置。
4. 前記支持体を設ける位置における冷陰極素子の間隔が、他の冷陰極素子の間隔と異なり、該支持体の厚さよりも幅広い請求項１〜３のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
5. 前記支持体と垂直に交差する配線を異方性の導電性接着材で接着した請求項１〜４のいずれか１項に記載の平面型表示装置。
6. 前記異方性の導電性接着材の直交する２方向の抵抗値が１０倍以上異なる請求項５に記載の平面型表示装置。

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