JP2007026853A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 スペーサ近傍における画像歪みが生じない白色再現性の高い画像表示が得られる画像表示装置を提供する。
【課題手段】 前面基板２と背面基板１との表示領域内に配置された複数のスペーサ１２は、最表面がセラミックス材料で形成され、その側壁面に二次電子放出能が２．０以下となる抵抗膜１３を設けることにより、スペーサ１２の表面電位が制御されるので、ビームランディングが安定化され、画像歪みのない白色均一性の高い画像表示装置が得られる。
【選択図】 図４

Description

本発明は、画像表示装置に係わり、特に蛍光面が形成された前面基板と電子放出素子が形成された背面基板との対向面間に複数の間隔保持部材を備えた画像表示装置に関し、詳細には間隔保持部材の放電対策構造に関するものである。

電子を蛍光面に衝突させて発光させて画像を表示する表示装置は、例えば、電界放出型電子源を備えた電界放出型表示装置(Field Emission Display)や表面伝導型電子源を備えた表面伝導型表示装置に代表される冷陰極を備えた薄型CRT(Thin Cathode Ray Tube)や熱陰極を備えたブラウン管などがある。

薄型ＣＲＴは、複数の電子放出素子を備えた背面基板と、蛍光面を備えた前面基板と背面基板と前面基板とを封止する支持体（支持枠またはパネル枠体とも称する）とで薄型CRTの外囲器（容器とも称する）を構成している。外囲器内部は、電子放出素子から放出された電子の移動を容易にするために高真空度に保持されている。電子放出素子から放出された電子が電子放出素子に対向して配置した蛍光面に衝突して画像が表示される。

この外囲器は、大気圧に十分に耐えられるように設計されているが、特に画面サイズが大きい画像表示装置は、前面基板または背面基板が外囲器の内側方向に凹むことから、その画像表示領域内に間隔保持部材（以下、スペーサと称する）を配置し、前面基板及び背面基板の内側方向への凹みを抑制している。

スペーサは、前面基板と背面基板との導通を防ぐため、通常、絶縁性材料で形成される。背面基板には電子放出素子に電圧を印加するための配線が形成され、前面基板には陽極が形成されているため、前面基板と背面基板との導通を防止する必要がある。

ここで、スペーサを絶縁性材料で形成すると、スペーサが帯電し、新たな課題が発生する。スペーサが帯電することにより、スペーサ近傍の電界が歪み、電子放出素子から放出された電子が所定の蛍光面に到達できず、結果としてスペーサ近傍の画像表示が歪むことになる。

下記特許文献１には、このような問題を解決する手段が開示されている。この特許文献１では、絶縁体部材により形成されたスペーサの表面にカーボンを分散させた高抵抗膜からなる帯電防止膜を形成するか、またはこの高抵抗膜の表面にカーボンを島状に堆積した帯電防止膜を形成し、この帯電防止膜を電子源及び電極に電気的に接続することにより、電子線放射による二次電子の発生を防止している。

特許第３２３０７２９号公報

しかしながら、このように構成される画像表示装置は、スペーサの表面に塗布された高抵抗膜中にはカーボンが島状に堆積した帯電防止膜で覆っていることから、電子線放射による二次電子量の発生を防止できる反面、動作時における高電圧印加時には絶縁破壊が起こり易いという課題があった。

したがって、本発明は、上述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、スペーサの表面電位を制御させて電子線のビームランディングを安定化させることにより、スペーサ近傍における画像歪みが生じない白色均一性の高い画像表示が得られる画像表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明による画像表示装置は、前面基板と背面基板との表示領域内に配置された複数の間隔保持部材が最表面がセラミックス材料で形成された間隔保持部材の側壁面に二次電子放出能が２．０以下の抵抗膜を設けることにより、間隔保持部材の表面電位が制御されるので、背景技術の課題を解決することができる。

本発明による他の画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、抵抗膜はその膜表面に凹凸を設けることにより、間隔保持部材の表面電位が制御される。

本発明による他の画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、抵抗膜は酸化クロムの微粒子を含むことにより、間隔保持部材の表面電位が制御される。

本発明による他の画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、抵抗膜は高抵抗の導電膜とすることにより、間隔保持部材の表面電位が制御される。

本発明による他の画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、抵抗膜は、表面抵抗が１０⁹Ω／□乃至１０¹³Ω／□の範囲とすることにより、間隔保持部材の表面電位が制御される。

なお、本発明は、上記の構成及び後述する実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能である。

本発明による画像表示装置によれば、間隔保持部材の側壁面に二次電子放出能が２．０以下となる抵抗膜を設けることにより、間隔保持部材の表面電位が制御されて電子線の放射による二次電子量の発生を抑制できるので、抵抗膜の剥離及び高電圧印加時における絶縁破壊等が生じ難くなり、電子線のビームランディングが安定化され、スペーサ近傍における画像歪みが生じなくなる。したがって、白色均一性の高い画像表示が得られるので、品質及び信頼性の高い画像表示装置が得られるという極めて優れた効果を有する。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１および図２は、本発明による画像表示装置の実施例１の構成を説明する画像表示装置の図であり、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ａ方向から見た側面図、図２は図１の前面基板を取り去って示す背面基板の模式平面図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した背面基板とこの背面基板と対応する部分の前面基板の模式拡大断面図、図４は図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した模式拡大断面図である。

図１乃至図４において、参照符号１は背面基板、２は前面基板であり、これらの背面基板１及び前面基板２は、厚さ数ｍｍ、例えば約３ｍｍ程度のガラス板から構成されている。３は枠体（フレーム）であり、この枠体３は、厚さ数ｍｍ、例えば約３ｍｍ程度のガラス板またはフリットガラスの焼結体から構成されている。４は排気管であり、この排気管４は背面基板１の背面に固着されている。枠体３は背面基板１と前面基板２との間に配置される。また、枠体３は画像表示領域の周縁部に画像表示領域を囲んで配置される。背面基板１および前面基板２と枠体３とを例えばフリットガラス等の封着部材５を介して気密封着して外囲器が構成される。

背面基板１と前面基板２と枠体３と封着部材５とで囲まれた空間は、排気管４を介して排気され、例えば１０^-3〜１０^-5Ｐａ程度の真空に保持されている。また、排気管４は、背面基板１の外面に取り付けられてこの背面基板１を貫通して穿設された貫通孔７に連通している。排気管４を外囲器内部のガス排気完了後にチップオフして外囲器を封止する。

また、参照符号８は画像信号配線であり、この画像信号配線８は、背面基板１の内面に一方向（Ｙ方向）に延在し、他方向（Ｘ方向）に並設されている。９は走査信号配線であり、この走査信号配線９は、画像信号配線８と交差する他方向（Ｘ方向）に延在し、一方向（Ｙ方向）に並設されている。走査信号配線９は画像信号配線８よりも蛍光面側に形成される。１０は電子放出素子であり、この電子放出素子１０は、走査信号配線９と画像信号配線８との各交差部近傍に設けられ、走査信号配線９と電子放出素子１０とは接続電極１１で接続されている。また、画像信号配線８と、電子放出素子１０及び走査信号配線９との間には層間絶縁膜ＩＮＳが配置されている。

なお、画像信号配線８は例えばＡｌ／Ｎｄ膜などの２層膜が用いられ、走査信号配線９は例えばＩｒ／Ｐｔ／Ａｕ膜などの３層膜が用いられる。

また、参照符号１２は背面基板１及び前面基板２が外囲器内部方向への凹みを防止するスペーサである。このスペーサ１２は例えばセラミックス材（ガラス材を含む）などから構成されており、長方形の薄板形状に整形されている。このスペーサ基部の側壁には後述する導電性の抵抗膜１３が形成されている。また、このスペーサ１２は、通常では複数の画素毎に画素の動作を妨げない位置に配置されている。この実施例ではスペーサ１２は走査信号配線９上に１本おきに直立に設置されている。

このスペーサ１２の寸法は、背面基板１及び前面基板２の基板寸法，枠体３の高さ，スペーサ１２の配置間隔，スペーサ素材などにより設定される。一般的には高さ寸法が支持体３と略同一寸法、厚さは数十μｍ〜数ｍｍ以下、長さは５０ｍｍ〜４００ｍｍ程度、好ましくは８０ｍｍ〜２５０ｍｍの範囲が実用的な値となる。

また、参照符号１４は接着部材である。この接着部材１４は、例えば接着用フリットガラスまたはガラス化成分と例えば銀とを含有した導電性の接着材などからなり、スペーサ１２を背面基板１と前面基板２とに接着固定している。この接着部材１４は、その組成にもよるが、厚さは接着固定の確保の点から数μｍ以上、望ましくは１０〜４０μｍ程度の厚さに設定される。

一方、前面基板２の内面には、赤色，緑色，青色用の蛍光体層１５が遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜１６で区画されて配置され、これらを覆うようにアルミニウムの蒸着膜からなる反射膜としてのメタルバック膜（陽極電極）１７が成膜されて蛍光面を形成している。この蛍光面構成により電子放出素子１０から放射される電子を加速し、対応する画素を構成する蛍光体層１５に射突させる。これによって蛍光体層１５が所定の色光で発色し、他の画素の蛍光体に発光色と混合されて所定の色のカラー画素を構成する。また、メタルバック膜１７は面電極として示してあるが、走査信号配線９と交差して画素列毎に分割されたストライプ状電極とすることもできる。

この画像表示装置に使用するスペーサ１２は、例えばセラミックス材（ガラス材を含む）などの絶縁性材料により薄板状に成形して形成され、さらにこのスペーサ１２の両側壁の表面には、ゾル−ゲル法により酸化クロムの微粒子を含有させた膜厚約１μｍ以下の導電性抵抗膜１３が被着形成されている。この導電性抵抗膜１３はその膜表面に酸化クロム粒子径（数μｍ）からなる微細な凹凸面が形成されて成膜される。また、この導電性抵抗膜１３は、膜厚が約１μｍを超えると、剥離し易くなるので、数１０ｎｍ〜数１００ｎｍの範囲が好ましい。

なお、この導電性抵抗膜１３は、溶媒に粒径が数μｍの酸化クロムの微粒子を分散させた懸濁液をスペーサ１２の両側壁面に塗布し、乾燥させた後、大気中にて約１５０℃〜２００℃で加熱し、焼結させて硬化させる所謂ゾル−ゲル法を用いて容易に成膜される。

この導電性抵抗膜１３を成膜するスペーサ１２の基部の比抵抗は１０⁸〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度である。また、この導電性抵抗膜１３は、スペーサ１２の長辺方向の両側壁面の全域に亘って均一な膜厚有して形成され、この表面抵抗は１０⁹Ω／□〜１０¹³Ω／□程度である。

このように構成された画像表示装置は、スペーサ１２の基部の両側壁面に抵抗膜１３が約１μｍ以下のバラツキのない均一な膜厚で成膜され、安定性の高い帯電防止膜が得られるので、抵抗膜１３のクラック及び剥離等の発生を防止でき、高電圧印加時における絶縁破壊を確実に防止することできる。

また、抵抗膜１３がその膜表面に微粒子径程度の微細な凹凸面が形成されているので、沿面距離が長くとれ、二次電子の放出量が大幅に低減でき、反射電子を大幅に減少させることができる。よってスペーサ１２の表面電位がコントロールされるので、ビームランディングが安定化されることなる。

なお、前述した実施例においては、スペーサ１２の両側壁面に抵抗膜１３を成膜する金属材料として微粒子状の酸化クロムを用いたが、この他に有機塩化錫化合物，硼酸，ＡＴＯ含有の珪酸塩などの微粒子を用いたゾル−ゲル法またはスプレー法などの塗布法を用いて成膜することができる。なお、有機塩化錫化合物としては、本荘ケミカル株式会社製のネスチ
ンＰ−Ｌ（商品名）が好適であった。

図５は、スペーサ１２の側壁面に形成される抵抗膜１３の形成方法について説明するための成膜装置の構成を示す要部断面図である。図５において、この成膜装置は、軟質材から形成された一対の回転ローラ２０ａ，２０ｂがその両外周面を接触させて矢印Ａ方向に回転自在設置されている。これらの一対の回転ローラ２０ａ，２０ｂの外周部分には溶媒に酸化クロムの微粒子を分散させた懸濁液を染み込ませてある。

そして、矢印Ａ方向に回転する回転ローラ２０ａと回転ローラ２０ｂとの間に長尺のスペーサ基材１２Ａを矢印Ｂ方向に通過させることにより、スペーサ基材１２Ａの両面に懸濁液を回転塗膜し、乾燥させた後、大気中にて約１５０℃〜２００℃で加熱し、焼結させて硬化させた抵抗膜１３を形成する。しかる後、両面に抵抗膜１３が成膜されたスペーサ部材１２Ａを所定の寸法に切断することにより個々のスペーサ１２が形成される。

図６は、スペーサ１２の側壁面に形成される抵抗膜１３の形成方法を説明する成膜装置の他の構成を説明する要部断面図である。図６において、この成膜装置は、上方に約５００℃に加熱された一対の予熱炉２１ａ，２１ｂが対向して設置されている。さらにその下方には溶媒に塩化錫を分散させた懸濁液を収容した一対のスプレー２２ａ，２２ｂが対向して設置されている。そして、上方に設置された一対の予熱炉２２ａと予熱炉２２ｂとの対向間に長尺のスペーサ基材１２Ａを矢印Ｂ方向に通過させることにより、スペーサ基材１２Ａを所定温度まで加熱させる。

ここで加熱されたスペーサ基材１２Ａは、下方に設置された一対のスプレー２２ａとスプレー２２ｂとの対向間を通過させることによってスペーサ基材１２Ａの両面に懸濁液がスプレー塗布される。これによって懸濁液が加熱されたスペーサ基材１２Ａの表面において化学反応が促進し、溶媒が蒸発して硬化した高抵抗の抵抗膜１３が形成される。しかる後、両面に高抵抗の抵抗膜１３が成膜されたスペーサ基材１２Ａを所定の寸法に切断することにより個々のスペーサ１２が形成される。なお、この成膜方法によれば、比抵抗が１０⁷〜１０¹¹Ω・ｃｍ程度の高抵抗の抵抗膜１３が容易に得られる。この抵抗膜１３の膜厚は、約１０ｎｍ〜数１００ｎｍの範囲が良い。

このような成膜装置を用いた成膜方法によれば、スペーサ基材１２Ａの引き伸ばし（リードロー）工程の直後に抵抗膜１３を成膜することにより、スペーサ基材１２Ａの予熱工程を省略することができる。また、有機錫化合物を用いて抵抗膜１３を形成する場合にはスペーサ基材１２Ａの表面で化学反応させるので、反応槽内を定期的にクリーニングする必要がある。また、スペーサ基材１２Ａの表面に成膜された抵抗膜１３の膜厚の管理は、この抵抗膜１３の光反射率の変化によって行なうことができる。

図７は、本発明に係わる画像表示装置を構成する背面基板の内面側から見た要部平面図である。図７において、ガラスまたはセラミックス材などを好適とする背面基板１の主面（前面）には、第１の方向（ｙ方向）に延在して第１の方向と交差する第２の方向（ｘ方向）に並設された複数のデータ線（または陰極ラインとも称する）ＤＬと、第２の方向（ｘ方向）に延在して第２の方向と交差する第１の方向（ｙ方向）に並設された複数の走査線ＳＬとを有している。マトリクス状に配置されたこれらのデータ線ＤＬ及び走査線ＳＬの交差部または交差部近傍には電子放出素子が形成されている。

走査線ＳＬは、その一端が走査ドライバＳＤに接続されている。一方、データ線ＤＬはその一端がデータドライバＤＤに接続されている。前面基板は、図中、破線部分に沿って対向して配置される。前面基板２と背面基板１とはその対向領域の外周に沿って接着され、内部ガスを排気して封止される。前述したスペーサは走査線ＳＬ上に配置される。

図８は、本発明に係わる画像表示装置を構成する前面基板の内面側から見た要部平面図である。図８において、透光性ガラス材からなる前面基板２の内面には、図７に示す複数のデータ線ＤＬの長さ方向に沿って赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢを有する蛍光面ＰＨが形成され、さらにこの蛍光面ＰＨには各赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢを区画するブラックマトリクス膜ＢＭが形成されている。

図９は、前面基板２の内面に形成された蛍光面ＰＨの拡大断面図である。図９において、蛍光面ＰＨを構成する各赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢはブラックマトリクス膜ＢＭの一部を覆って形成されている。また、この蛍光面ＰＨ上には各赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢの発光光を効率的に反射させるメタルバック膜ＭＴが形成されている。このメタルバック膜ＭＴには陽極電圧が印加され、陽極電極として機能する。前述したスペーサはブラックマトリクス膜ＢＭ上に配置される。

また、前述した実施例においては、画像表示装置として内面に蛍光体層及びブラックマトリクス膜を有し、蛍光体層及びブラックマトリクス膜の背面にメタルバック膜（陽極電極）を有する前面基板を用いたＦＥＤに適用した場合について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、メタル−インシュレータ−メタル型電子放出素子を有するパネル型ディスプレイに適用しても前述と全く同様の効果が得られることは勿論である。

本発明による画像表示装置の実施例１を説明する図であり、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ方向から見た平面図である。 図１の前面基板を取り去って示す背面基板の模式平面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した背面基板及びこれと対応する前面基板の模式拡大断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿って切断した全体構成を示す要部拡大断面図である。 本発明に係わるスペーサの側壁面に抵抗膜を成膜させる塗布装置の構成例を示す要部断面図である。 本発明に係わるスペーサの側壁面に抵抗膜を成膜させる塗布装置の他の構成例を示す要部断面図である。 本発明による画像表示装置の背面基板の構成を示す要部平面図である。 本発明による画像表示装置の前面基板の構成を示す要部平面図である。 本発明による画像表示装置の前面基板に形成される蛍光面の構成を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

１・・・背面基板、２・・・前面基板、通孔、３・・・枠体、４・・・排気管、５・・・封着部材、７・・・貫通孔、８・・・画像信号配線、９・・・走査信号配線、１０・・・電子放出素子、１１・・・接続電極、１２・・・スペーサ（間隔保持部材）、１２Ａ・・・スペーサ基材、１３・・・抵抗膜、１４・・・接着部材、１５・・・蛍光体層、１６・・・ＢＭ（ブラックマトリクス）膜、１７・・・メタルバック膜（陽極電極）、ＩＮＳ・・・層間絶縁膜、２０ａ・・・回転ローラ、２０ｂ・・・回転ローラ、２１ａ・・・予熱炉。２１ｂ・・・予熱炉、２２ａ・・・スプレー、２２ｂ・・・スプレー。

Claims (5)

1. 蛍光体層及び陽極電極を有する前面基板と、電子放出素子を有して前記前面基板と対向する背面基板と、前記前面基板と前記背面基板との間に配置される枠体とを含む外囲器と、
   前記外囲器内に配置された複数の間隔保持部材と、
   を備えた画像表示装置であって、
   前記間隔保持部材は、最表面がセラミックス材料で形成された間隔保持部材の側壁面に二次電子放出能が２．０以下の抵抗膜を設けたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記抵抗膜は、当該膜表面に凹凸面を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記抵抗膜は、酸化クロム膜の微粒子を含むことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記抵抗膜は、高抵抗の導電膜とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記抵抗膜は、表面抵抗が１０⁹Ω／□乃至１０¹³Ω／□とすることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
   
   
   

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