JP2007073236A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 配線パターンの細線化に伴う断線を抑制し、大幅な表示欠陥のない画像表示装置を提供する。
【解決手段】 陰極部１０を電子放出層１２とこの電子放出層を担持する陰極下地１１で構成する。そして、別途に陰極ライン２を設け、陰極部１０と陰極ライン２を陰極支線６で電気的に接続した。陰極ラインの幅を陰極下地よりも幅広とし、陰極下地と陰極ラインを複数の経路で電気的に接続、陰極下地に引張り強度が小さく、破断し易い部分を設けた。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電界により電子を放出する陰極部と、この陰極部から放出される電子で励起される蛍光面を有する画像表示装置に係り、特に、印刷法を用いて形成した配線等が焼成プロセスでの破断による表示欠陥の発生を回避した画像表示装置に関し、低電界で電子を放出する陰極に炭素ナノチューブ、微細炭素ファイバ、ダイヤモンド等の炭素系材料を用いた平面型画像表示装置に好適なものである。

ダイヤモンドや炭素ナノチューブ（カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）とも言う）等、従来の金属材料を主材として用いた電界放射型陰極と比較して極めて低い電界で十分な電子放出が得られる電子放出材料が見出されている。このような電子放出材料を用いた複数の陰極部を第１の基板にマトリクス状に形成し、蛍光体および陽極を形成した第２基板とを貼りあわせた真空容器で構成した画像表示装置が電界放射型の画像表示装置として開発されている。

この種の画像表示装置は、背面基板あるいは陰極基板と称する第１基板の表面の一方の面である主面に、陰極部とこの陰極部に近接配置した制御電極をマトリクス状に備え、前面基板あるいは蛍光体基板と称する第２の基板の表面の一方の面である主面に、上記陰極マトリクスに対応してマトリクス状に配列した蛍光体と陽極を備えたものが知られている。陰極部から放出される電子を制御電極で制御し、これを陽極に印加した加速電圧で加速し、蛍光体を励起することで当該蛍光体ごとの発光を組み合わせて画像表示を行う。

このような画像表示装置で、陰極部と制御電極とを第１基板の主面に平行な同一面内に配置したもの（ＩＰＧ構造）が、例えば特許文献１、特許文献２に開示されている。また、陰極部の配線抵抗の分布を考慮して幅広のバス回線を設けたものとして、特許文献３を挙げることができる。
特開２００２−２５４７８号公報 特開２００４−１８６２１９号公報 特開平１１−１８５６７７号公報

例えば、ＣＮＴを電子放出層に用いた陰極部の配線形成には、銀などの導電性物質を含んだペーストを印刷し、これを焼成して細線の配線等を形成することが行われている。例えば、ＩＰＧ構造では、駆動電圧の関係から３０μｍ幅といった細い銀ペーストの印刷パターンの形成を目指している。しかし、このような細線の印刷パターンを焼成して配線パターンとする際に、印刷膜が収縮して断線が発生することがある。現行の陰極部構造では、陰極が陰極給電線（陰極ライン）を兼ねているので、この印刷パターンに断線が起こると、この断線部分以降の陰極部にも給電がなされなくなり、電子放出ができなくなる。その結果、複数の画素欠陥（表示欠陥）が発生する。

本発明は、配線パターンの細線化に伴う断線を抑制し、大幅な表示欠陥のない画像表示装置を提供することにある。

本発明は、
（１）陰極部を電子放出層とこの電子放出層を担持する陰極下地で構成し、さらに別途陰極ラインを設け、陰極部と陰極ラインを陰極支線で電気的に接続した。また、本発明は、陰極ラインの幅を陰極下地よりも幅広とする。さらに、本発明は、陰極下地と陰極ラインを複数の経路で電気的に接続する。そして、本発明は、陰極下地に引張り強度が小さく、破断し易い部分を設けた。

陰極ラインを陰極部とは別に設けることで、陰極部が断線しても、当該陰極部で構成される画素以外の画素では正常な電子放出がなされ、大幅な表示欠陥の発生が回避される。また、陰極ラインの幅を陰極下地よりも幅広とすることで、より多くの画素に影響を及ぼす陰極ラインの断線の発生確率を低減できる。さらに、陰極下地と陰極ラインを複数の経路で電気的に接続することで、当該接続点間の断線箇所が想定数以下ならば、陰極部の全ての部分に対して十分な接続を保つことができる。そして、断線しても許容される領域に人為的に断線し易い部分を設けることで、当該許容される断線により、引張応力が緩和され、他の部分における予期しない断線が抑制される。

本発明によれば、画素欠陥となるのは断線が発生した画素のみで済むので、欠陥発生による画質低下を最小限にすることができる。また、陰極部の幅の影響を受ける駆動電圧に制限されることなく、陰極ラインの断面積を大きくすることができる。これにより、断線が生じ難くなると共に、電気抵抗を小さくすることができ、信頼性のみならず応答性を高めることができる。

本発明によれば、想定以下の断線発生ならば陰極ラインと陰極部の間の電気的接続に何ら影響がないので、画素欠陥の発生を抑制することができる。その結果、画質低下を防ぐと共に、歩留まりを改善することができる。

本発明によれば、断線が予め予測し得る部分で発生するので、断線発生に対する対応が容易であり、歩留まりを向上することが容易で、製造コストの低減を図ることができる。また、許容される部分での断線発生により、欠陥につながる許容されない部分での断線発生を抑えることができるので、歩留まりを向上させることができる。

以下、本発明の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。なお、以下の実施例の説明における具体的な寸法はあくまで１例である。

図１は、本発明の実施例１を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。また、図２は、図１における一個の陰極部の平面図である。そして、図３は、図１のＡ―Ａ'線に沿った断面図である。なお、図１には背面基板は図示を省略してある。図１乃至図３において、背面基板の主面には、図示しないデータ信号線駆動回路につながる多数の陰極ライン２が一方向に並設して形成されている。図２に丸で囲んで示したように、陰極ライン２には陰極下地１１が陰極支線６を介して陰極接続点３の一箇所において当該陰極ライン２に電気的に接続されている。この陰極下地１１の上には電子放出層１２が設けられている。ここでは、陰極下地１１と電子放出層１２を陰極部１０と称する。

陰極ライン２と交差し、絶縁層７で絶縁された複数のゲートライン（制御電極ライン）４が並設されている。ゲートライン４には制御電極（ゲート電極）１がゲート支線５を介してゲート接続点８で接続されている。この制御電極１は陰極部１０の両側から当該陰極部１０を同一面内で挟むように配置される。

これらの電極、電極ラインは銀ペーストの塗布と焼成で形成される。電子放出層１２は、陰極下地の焼成後に塗布で形成される。陰極ラインは陰極下地１１より幅広である。陰極下地１１は制御電極１からの電界を電子放出層１２から放出される電子に効率よく作用させるために、出きるだけ細くするのが望ましい。しかし、この陰極下地１１は細くなればなるほど、焼成プロセスで収縮が起こり、その結果破断される確率が高くなる。

実施例１では、それぞれの陰極部１０を陰極ラインから独立に構成したことで、陰極部に生じた断線が当該画素のみに限定され、他の画素素子に影響しない。

図４は、本発明の実施例２を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。また、図５は、図４における陰極ラインに沿った二個の陰極部の平面図である。図６は、図４のＡ―Ａ'線に沿った断面図である。そして、図７は、図４のＢ―Ｂ'線に沿った断面図である。なお、図４には背面基板は図示を省略してある。また、図１乃至図３と同一符号は同一機能部分に対応する。

実施例２では、図５に丸で囲んで示したように、陰極部１０を構成する陰極下地１１を２箇所の陰極接続点３で陰極ライン２に電気的に接続した点が特徴であり、他の構成は実施例１と同様である。なお、図７は、陰極部１０が、同一面内で両側に位置するゲート１で挟まれている様子を示す。この実施例では、陰極接続点３がその陰極部１０の長手方向両端に設けた陰極支線６で陰極ラインに接続してあるが、これに限るものではなく、陰極下地の任意の位置に２又は３以上の陰極支線を設けて陰極ラインと陰極部１０を電気的に接続することもできる。

このように、実施例２によれば、陰極部と陰極ラインの間に複数の給電経路を設けることで、万一陰極部に幾つかの断線が生じたとしても、想定以下の断線発生では想定した電子放出層と陰極ラインの間に電流を供給することができ、画素欠陥に至らない。

図８は、本発明の実施例３を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。また、図９は、図８における陰極部の平面図である。図１０は、図８のＡ―Ａ'線に沿った断面図、図１１は、図８のＢ―Ｂ'線に沿った断面図である。なお、図８には背面基板は図示を省略してある。また、図１乃至図７と同一符号は同一機能部分に対応する。

実施例３は、背面基板１０１の主面にゲートライン４を形成し、その上に絶縁層７を介して陰極部１０を形成したものである。ゲートライン４には、このゲートラインと同層で当該ゲートラインに接続したゲート支線５を有している。絶縁層７の上に陰極ライン２と陰極下地１１が形成され、陰極下地１１の表面に電子放出層１２が設けられて陰極部１０を構成している。そして、図１０に示されたように、陰極下地１１は、その長手方向両端で一対の陰極ライン２，２に電気的に接続されている。

この陰極部１０の左右両側には一対のゲート１ａ，１ｂが配置されて陰極部１０をはさんでいる。このゲート１ａ，１ｂは、陰極部と対向する側が当該陰極部１０の長手方向に平行な部分と、この平行な部分よりも面積が広いゲート接続部９で構成されている。ゲート接続部９は、絶縁層７を貫通してゲート支線５とゲート１ａ，１ｂを電気的に接続するためのコンタクトホール１３を設けるために面積を広くとっている。ゲート１ａ，１ｂは、ゲート接続点８でコンタクトホール１３を介してゲートライン４につながるゲート支線５に接続される。

このように、実施例３によれば、ゲートラインを陰極ラインの下層に形成することで絶縁層の表面側の陰極構造の形成スペースを広くし、陰極ラインを二重構成として全ての陰極部を並列配置したことで、陰極部に断線が生じたとしても、この断線が他の陰極部に影響を及ぼすことがない。

図１２は、本発明の実施例４を説明する要部平面図である。また、図１３は、図１２における陰極ラインと陰極支線との間の接続点の応力緩和作用の説明図である。この実施例は前記した実施例３の構成を基本的な構成として有する背面基板に本発明を適用したものである。先に説明したように、銀ペースト等の導電性ペーストの印刷で配線や電極を形成する方法では、導電性ペーストの印刷後の焼成プロセスで当該導電性ペーストに収縮が生じる。実施例４では、図１２に示したように、二本の陰極ライン２を山谷が互いに逆方向となるようなジグザグ構造として、間隔が大きくなる山―山間に陰極部を橋絡して接続したものである。陰極部１０は、その陰極下地１１につながる陰極支線６を介して陰極接続点３で陰極ラインの山の部分に接続される。

陰極ライン２、陰極下地１１、陰極支線６を印刷し、これを焼成する際の収縮で、陰極ライン２には陰極接続点３において図１３に矢印Ａ１，Ａ２で示したような互いに離れる方向の引張り応力が生じる。その結果、陰極接続点３は矢印Ａ３で示した向きに変位する力がかかる。そのため、陰極部の陰極下地が収縮しても、この収縮は陰極接続点３の変位によって緩和され、断線が回避される。なお、このようなジグザグ構造としたことで、陰極ライン自体の引張り応力も緩和され、その断線も防止される。

実施例４により、実施例３の効果に加えて、陰極部の断線が抑制され、かつ陰極ライン自体の引張り応力も緩和されてその断線も防止される。

図１４は、本発明の実施例５を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。また、図１５は、図１４の陰極部のみを拡大した平面図である。実施例５は陰極部を構成する陰極下地の引っ張り応力による断線を回避する構成を特徴としたものである。この実施例は図４乃至図７で説明した実施例２の背面基板に本発明を適用したものであるが、他の実施例にも同様に適用可能である。

実施例５では、陰極部１０を構成する陰極下地１１の一部に、引張り応力に対して当該陰極部の他の部分よりも破断し易い容易破断部５１aを設けた。この容易破断部５１aは陰極下地１１の電子放出層１２の形成領域における両サイドに入れた切り込みである。

陰極下地等の印刷後の焼成時に、当該陰極下地等が収縮した場合、この収縮による引張り応力が切り込みで形成された容易破断部５１aに集中し、この部分が先に破断するようにした。実施例５により、破断によって動作に致命的な支障が起こる他の部分の破断を抑制できる。

図１６は、本発明の実施例６を説明するための背面基板における陰極部のみを拡大して示す断面図である。実施例６では、陰極部１０を構成する陰極下地１１の裏面に当該陰極下地１１の幅方向にわたる溝を入れて、この溝を容易破断部５１ｂとしたものである。実施例６も、実施例５と同様に陰極下地等の印刷後の焼成時に、当該陰極下地等が収縮した場合、この収縮による引張り応力が切り込みで形成された容易破断部５１bに集中し、この部分が先に破断するようにした。これにより、破断によって動作に致命的な支障が起こる他の部分の破断を抑制できる。

図１７は、本発明の実施例７を説明するための図１６と同様の背面基板における陰極部のみを拡大して示す断面図である。実施例７では、陰極部１０を構成する陰極下地１１の表面に当該陰極下地１１の幅方向にわたる溝を入れて、この溝を容易破断部５１ｃとし、溝を含んで電子放出層１２を形成したものである。実施例７も、実施例６と同様に陰極下地等の印刷後の焼成時に、当該陰極下地等が収縮した場合、この収縮による引張り応力が切り込みで形成された容易破断部５１ｃに集中し、この部分が先に破断するようにした。これにより、破断によって動作に致命的な支障が起こる他の部分の破断を抑制できる。

図１８は、本発明の実施例８を説明するための図１７と同様の背面基板における陰極部のみを拡大して示す断面図である。実施例８では、陰極部１０を構成する陰極下地１１の材料よりも高融点の金属材料の膜を形成し、これを容易破断部５１ｄとした。この容易破断部５１ｄを構成する高融点の金属材料の膜は陰極下地等の焼成温度では十分な焼結がなされないため、この高融点の膜部分は他の部分よりも機械的に脆弱であり、引張り応力pが起こった際には率先して破断する。これにより、破断によって動作に致命的な支障が起こる他の部分の破断を抑制できる。

図１９は、本発明の画像表示装置を構成する表示素子の全体構成例を説明する一部破断して示す斜視図である。また、図２０は、図１９のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。そして、図２１は、図１９における前面基板の構成例を説明する部分断面図である。この画像表示素子は、陰極構造を形成した背面基板１０１を有する背面パネル１００と、蛍光体と陽極構造を形成した前面基板３０２を有する前面パネル２００とを、それらの周縁に封止枠３０２を介在させて真空容器を構成する。

両基板の間には、所謂セルギャップを所定値に規制するために複数のスペーサ３０１が配置されている。そして、この真空容器の内部を排気管３０３で排気した後、排気管３０３を封じ切り、所定の真空度に保つ。

図２１には、前面パネル２００を、その主面を紙面の上側に向けて示してある。前面パネル２００は、前面基板２０１の主面にブラックマトリクス２０２、蛍光体２０３、陽極２０４が順位形成されている。蛍光体２０３は背面パネル１００にマトリクス状に形成された陰極部（画素）のそれぞれに対応してマトリクス状に配置される。前面パネルを構成する前面基板は通常は透明ガラス板である。また、背面パネルを構成する背面基板はガラス板あるいはセラミックスが用いられる。

前面パネル２００は、前面基板２０１にブラックマトリクス２０２をパターニングした後、ブラックマトリクス２０２の開口に蛍光体２０３を形成し、その上に金属層（例えばアルミニウム）を蒸着して陽極２０４を形成する。そして、主面である陽極２０４側を背面パネル１００の主面に対向させ、隔壁５を介して貼り合わせる。貼り合わせた内部を排気管３０３を通して排気した後に、排気管を溶融して封じ切る。なお、蛍光膜のそれぞれは、一つの画素に対応し、フルカラー表示の場合は赤、緑、青の画素で一つのカラー画素を構成する。

また、上記の説明では、陽極２０４を前面２０１の最上層（蛍光面上）に形成したものとしたが、まず陽極を形成後、その上にブラックマトリクスと蛍光膜を形成したものとしてもよい。ただし、この場合には陽極として透明電極を用いる必要がある。また、陽極をべた電極とするものに限らず、走査電極あるいはデータ電極の配列方向に任意の縞状に形成することもできる。

実施例の表示パネルを用いて構成した画像表示装置において、陽極に１０ｋＶの電圧を印加し、制御電極の電圧を０Ｖ、陰極の電圧を０Ｖとした場合に電子放出を生じ、制御電極の電圧を−５０Ｖ、陰極の電圧を５０Ｖとした場合に電子放出を停止させることができた。この状態から、制御電極もしくは陰極のいずれか一方のみの電圧を０Ｖとした場合にも電子放出を停止させることができ、いわゆるマトリクス動作をさせることができる。

なお、本発明は、上記各実施例で説明したの構成に限るものではなく、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ことは言うまでもない。

本発明の実施例１を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。 図１における一個の陰極部の平面図である。 図１のＡ―Ａ'線に沿った断面図である。 本発明の実施例２を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。 図４における陰極ラインに沿った二個の陰極部の平面図である。 図４のＡ―Ａ'線に沿った断面図である。 図４のＢ―Ｂ'線に沿った断面図である。 本発明の実施例３を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。 図８における陰極部の平面図である。 図８のＡ―Ａ'線に沿った断面図である。 図８のＢ―Ｂ'線に沿った断面図である。 本発明の実施例４を説明する要部平面図である。 図１２における陰極ラインと陰極支線との間の接続点の応力緩和作用の説明図である。 本発明の実施例５を説明するための背面基板の主面に形成した電子放射構造の斜視図である。 図１４の陰極部のみを拡大した平面図である。 本発明の実施例６を説明するための背面基板における陰極部のみを拡大して示す断面図である。 本発明の実施例７を説明するための図１６と同様の背面基板における陰極部のみを拡大して示す断面図である。 本発明の実施例８を説明するための図１７と同様の背面基板における陰極部のみを拡大して示す断面図である。 本発明の画像表示装置を構成する表示素子の全体構成例を説明する一部破断して示す斜視図である。 図１９のＡ−Ａ’線に沿った断面図である。 図１９における前面基板の構成例を説明する部分断面図である。

符号の説明

１・・・制御電極（ゲート電極）、２・・・陰極ライン、３・・・陰極接続点、４・・・ゲートライン、５・・・ゲート支線、６・・・陰極支線、７・・・絶縁層、８・・・ゲート接続点、９・・・ゲート接続部、１０・・・陰極部、１１・・・陰極下地、１２・・・電子放出層、５１（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）・・・容易破断部。

Claims (12)

1. 第１基板と第２基板とからなる表示素子と、前記表示素子に表示信号を供給する駆動回路とを備えた画像表示装置であって、
   前記表示素子は、
   前記第１基板の表面の一方である主面上に、電子放出層と該電子放出層に電子を供給する陰極下地とからなる陰極部と、該陰極部とは電気的に絶縁され、当該陰極部から放出される電子の量を制御する制御電極とから構成されてマトリクス状に配列された複数の電子線源と、前記電子線源のそれぞれを構成する前記陰極部および前記制御電極をそれぞれ複数の組に分け、各組毎に電気的に接続する複数の陰極ラインおよび複数の制御電極ラインとを有し、前記陰極ラインおよび前記制御電極ラインの一部をそれぞれ選択することにより指定された前記電子線源から電子を放出させる第１のパネルと、
   前記第２基板の表面の一方である主面上に、前記電子線源の配列に対応して当該電子線源から放出された電子を受けて発光するマトリクス状に配置した複数の蛍光体と、前記電子を加速する陽極とを有する第２のパネルとを備え、
   前記第１のパネルの主面と前記第２のパネルの主面を対向させて、それらの周縁を直接的に、もしくは封止枠を介して間接的に封着して両パネルの主面間に減圧した内部空間を形成してなり、
   前記陰極下地が、当該陰極下地よりも広い断面積を有する陰極ラインに電気的に接続されており、
   前記何れの陰極下地も他の陰極下地を経由することなく駆動回路に接続されていることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記電子放出層は、前記陰極下地の表面に担持されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記陰極下地は、当該陰極下地から延びる陰極支線により前記陰極ラインに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
4. 前記陰極ラインは、前記陰極下地よりも幅広であることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記陰極下地は、当該陰極下地の複数箇所で前記陰極支線を介して前記陰極ラインに接続されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の画像表示装置。
6. 前記陰極下地は、当該陰極下地の両端で前記陰極ラインに接続されていることを特徴とする請求項５記載の画像表示装置。
7. 前記陰極下地の前記陰極支線が設けられる箇所の間に、当該陰極下地の他の部分よりも引張り強度が小さく、破断し易い部分を有することを特徴とする請求項５又は６に記載の画像表示装置。
8. 前記陰極ライン上の前記陰極下地との接続点における当該陰極ラインが収縮した際の変位方向が、前記陰極下地の収縮方向と略同一であることを特徴とする請求項１乃至７の何れかに記載の画像表示装置。
9. 前記陰極下地が、粒子の焼結体により構成されていることを特徴とする請求項１乃至８の何れかに記載の画像表示装置。
10. 前記制御電極と前記陰極部とが前記第１基板の主面に平行な同一面内に配置されていることを特徴とする請求項１乃至９の何れかに記載の画像表示装置。
11. 前記陰極部上の任意の1点である第1の点から前記陽極の表面に降ろした垂線の長さと、前記陰極部上の前記第1の点に最も近い前記制御電極上の第２の点から前記陽極の表面に降ろした垂線の長さとの差が、前記第１の点の陰極の膜厚もしくは前記第２の点の前記制御電極の膜厚の何れか大きい方の膜厚以下であることを特徴とする請求項１０に記載の画像表示装置。
12. 前記電子放出層の主成分が炭素ナノチューブ、微細炭素ファイバ、ダイヤモンド、ダイヤモンドライク炭素の何れかであることを特徴とする請求項１乃至１１の何れかに記載の平板型画像表示装置。
    
    

Images