JP2007134271A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの帯電や２次電子放出による電子束の偏向に起因する表示不良を回避して高品質の表示を得る。
【解決手段】スペーサＳＰＣに近い電子源ＥＬＳ（Ｌ１）を、その等ピッチＰＶでの配列位置ＥＬＳ（Ｌ０）に対して、スペーサＳＰＣの帯電や２次電子放出による電子束ＥＢの偏向に起因する当該電子束の蛍光体ＰＨからのずれを相殺するΔＰＹだけスペーサＳＰＣから離れた位置に変位させる。
【選択図】図５

Description

本発明は、自発光型フラットパネル型画像表示装置に関し、特に基板の主面に薄膜型電子源をマトリクス状に配列した背面パネルで構成した画像表示装置に好適なものである。

マトリクス状に二次元配置した電子源を有する自発光型フラットパネルディスプレイの一つとして、微少で集積可能な冷陰極を利用する電子放出型フラットパネルを用いたものが知られている。この電子放出型フラットパネルを構成する冷陰極には、スピント型、表面伝導型、カーボンナノチューブ型、金属‐絶縁体‐金属を積層したＭＩＭ（Metal-Insulator-Metal）型、金属‐絶縁体‐半導体を積層したＭＩＳ（Metal-Insulator-Semiconductor）型、あるいは金属‐絶縁体‐半導体‐金属型等の薄膜型電子源などが知られている。

このような電子源を備えたパネルに駆動回路等を組み合わせて画像表示装置が構成される。

図１は、ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を構成するパネルの１画素の表示原理を説明する図である。このパネルは背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２を図示しない封止枠で貼り合せ、内部空間が真空状態に保持される。背面パネルＰＮＬ1は、例えばガラス基板などの背面基板ＳＵＢ1の主面にアルミニウム（Ａｌ）膜を好適とする電子源の下部電極を構成する画像信号配線（所謂、データ線）ｄ、下部電極のアルミニウムを陽極酸化した陽極酸化膜からなる第１の絶縁膜ＩＮＳ1、チッ化シリコン（ＳｉＮ）膜を好適とする第２の絶縁膜ＩＮＳ２、給電電極（接続電極）ＥＬＣ、アルミニウム（Ａｌ）を好適とする走査信号配線ｓ、走査信号配線ｓに接続した画素の電子源を構成する上部電極ＡＥＤが形成されている。

電子源ＥＬＳは、画像信号配線ｄを下部電極とし、下部電極の上に位置する第１の絶縁膜ＩＮＳ1の一部を形成する薄膜部分ＩＮＳ３、前記薄膜部分ＩＮＳ３の上層に積層する上部電極ＡＥＤの部分とで構成される。上部電極ＡＥＤは、走査信号配線ｓと給電電極ＥＬＣの一部とを覆って形成されている。薄膜部分ＩＮＳ３は、所謂トンネル膜である。この構成で、所謂ダイオード電子源が形成される。

一方、前面パネルＰＮＬ２は、透明なガラス基板を好適とする前面基板ＳＵＢ２の主面に遮光膜（以下、ブラックマトリクスとも称する）ＢＭで隣接画素と区画された蛍光体ＰＨ、アルミニウム蒸着膜を好適とする陽極ＡＤが形成されている。

背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２の間の間隔は３ｍｍないし５ｍｍ前後であり、この間隔を隔壁とも称するスペーサＳＰＣで維持している。背面基板ＳＵＢ1と前面基板ＳＵＢ２の板厚は、例えば２．８ｍｍ、スペーサＳＰＣの高さは例えば３ｍｍ程度である。スペーサＳＰＣは複数の走査信号配線ｓ毎に、その上に連続又は不連続に植立されている。図１では、分かり易くするために各構成層の厚みを強調して示してあるが、走査信号配線の膜厚は例えば３μｍである。

この様な構成において、背面パネルＰＮＬ1の上部電極ＡＥＤと前面パネルＰＮＬ２の陽極ＡＤの間に加速電圧Ｖ（２ｋＶ乃至１０ｋＶ程度、図１では約５ｋＶ）を印加すると、下部電極である画像信号配線ｄに供給される表示データの大きさに応じた電子ｅ^-の束（電子束、電子ビーム）ＥＢが出射される。この電子束ＥＢは、加速電圧Ｖによって蛍光体ＰＨに射突し、これを励起して所定周波数の光Ｌを前面パネルＰＮＬ２の外部に出射する。なお、フルカラー表示の場合は、この単位画素はカラーの副画素（サブピクセル）であり、通常は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３つの副画素で１カラー画素を構成する。

このスペーサＳＰＣはガラスあるいはセラミックスの薄板からなる。そのため、電子源ＥＬＳの近傍に位置したスペーサには電子源からの電子の一部が帯電したり、２次電子放出したりし、電子束ＥＢが図中に矢印Ｄに示したように偏向される。この偏向は電子源がスペーサに近いほど大きい。また、スペーサの端部ＳＥＧ（図２参照）に近接する電子源からの電子束はこの端部ＳＥＧを最短距離で見る方向に偏向される。

図２は、スペーサによる電子束の偏向に起因する蛍光体へのランディング変化を説明する前面基板の内面における蛍光体の配置図である。また、図３は、図２のＢ‐Ｂ’線に沿って背面基板を含めて切断した断面図である。前面基板ＳＵＢ２の主面にはブラックマトリクスＢＭとその開口に塗布された蛍光体ＰＨ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）を有する。なお、図１で示した陽極ＡＤは図示を省略してある。符号ＳＰＣはスペーサで、図示しない走査信号配線に沿って配置される。蛍光体ＰＨが塗布されるブラックマトリクスの開口（この開口に蛍光体が充填されているので、開口＝蛍光体ＰＨとして表記した）はスペーサの長手方向Ｘとこの長手方向Ｘに垂直な方向Ｙとにそれぞれ等ピッチで配列されている。図３には、背面基板ＳＵＢ１に設けた電子源ＥＬＳも方向Ｙに等ピッチＰＶで配列してあることを示している。

背面基板ＳＵＢ１に有する電子源ＥＬＳから放出された破線で示す電子束ＥＢは、スペーサＳＰＣに近いほど当該スペーサＳＰＣの帯電の影響を強く受ける。図２には太矢印で電子束ＥＢの偏向方向とその大きさを示してある。なお、ここでは、図２、図３に示したように、同図左側に示した２列の電子源ＥＬＳの中央にスペーサＳＰＣが長手方向Ｘを向いて配置され、右方向すなわち方向Ｙにスペーサを設けないで２列以上の電子源ＥＬＳが配置されているものとする。

図２に矩形の破線で示したように、電子源ＥＬＳから放出された電子束ＥＢは、スペーサＳＰＣに近いものほど、この偏向量が大きくなり、ブラックマトリクスの開口すなわち蛍光体ＰＨからずれてしまう。その結果、蛍光体に電子束で励起されない（発光しない）領域が生じ、これがスペーサの長手方向Ｘに沿った黒筋になる。これは、表示品質を著しく劣化させ、画面の輝度むらともなる。

本発明は、スペーサの帯電による電子束の偏向に起因する表示不良を回避して高品質の表示を可能とした画像表示装置を提供することにある。

本発明では、スペーサへの前記電子源から放出される電子の帯電や２次電子放出による当該電子束の軌道偏向の影響を相殺するように、電子源、又は蛍光体（ブラックマトリクスの開口部）若しくは両者を等ピッチ配列位置から変位させて配置する。すなわち、スペーサの近傍に位置する電子源、蛍光体、あるいは両者を、最大軌道偏向となる電流時の電子束が蛍光体ＰＨの中央部となり、かつ当該電子束が蛍光体ＰＨの全域を覆う位置に変位させる。

この構成により、スペーサ近傍に配置された電子源に対応する蛍光体への電子束のランディングミスが回避され、黒筋の発生が無く輝度むらも目立たない高品質の表示を得ることができる。

以下、本発明を実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図４は、本発明の実施例１を説明する図２と同様の前面基板の内面における蛍光体の配置図である。また、図５は、図４のＣ‐Ｃ'線に沿った図３と同様の断面図である。図４において、Ｌ０で示した点線の矩形はスペーサＳＰＣの長手方向Ｘとこの長手方向Ｘに垂直な方向Ｙとにそれぞれ水平方向ピッチＰＸ、垂直方向ピッチＰＹで等ピッチ配列される仮想電子源位置を示す。そして、Ｌ１で示した実線の矩形は、最大電流時に電子束がブラックマトリクスＢＭの開口中央部（蛍光体の中央部）でかつ蛍光体の全域をカバーするように位置を変位させた電子源変位位置を示す。また、図４中に示した太矢印は図２における電子束の偏向方向とその大きさを相殺するように変位させる電子源の変位方向とその大きさを示す。

実施例１では、例えば電子源ＰＸ１について説明すると、この電子源ＰＸ１から放出される電子束ＥＢはスペーサＳＰＣの方向に引き寄せられる偏向方向が方向Ｙに平行であるので、方向ＹにΔＰＹだけスペーサＳＰＣから離れるように変位させてある。この変位の大きさは図２で説明したスペーサの帯電や２次電子放出による電子束の偏向量を相殺して、電子束が蛍光体の中央部に射突し、かつ当該蛍光体をカバーする量に対応する。また、スペーサの端部ＳＥＧ側に近接した電子源ＰＸ２については、方向Ｘと方向Ｙとに変位した位置に配置する。

図５は、図４の電子源ＰＸ１の部分を含む方向Ｙでの断面であり、電子源ＥＬＳ（Ｌ０）は等ピッチ配列位置、電子源ＥＬＳ（Ｌ１）は等ピッチ配列位置から上記したΔＰＹだけ変位させた位置にあることを示す。

なお、上記説明した例には、電子源ＰＸ１をスペーサＳＰＣから離れる方向にΔＰＹだけ変位させて、電子源自体の位置をＥＬＳ（Ｌ０）からＥＬＳ(Ｌ１)にずらした構成が示されており、これは点線部分Ｌ０に電子源が配置されない構成である。しかし、本発明はこの構成に限定されるものではなく、この点線部分Ｌ０にも電子源を配置した状態で電子源全体の中心をスペーサＳＰＣから離れる方向にΔＰＹだけ変位させて、点線部分Ｌ０と実線部分Ｌ１を組合わせた形状とし当該電子源の面積を拡大させる構成としてもよい。このような構成により、電子ビームの電流値が変化しても電子ビームが蛍光体へ正常にランディングする。

図６は、実施例１における電子源の変位配置の一例を説明する模式図である。図６において、（ａ）に示した走査信号配線ｓの上にスペーサＳＰＣが植立されているものとする。この走査信号配線ｓで選択される複数の電子源ＥＬＳのうち、スペーサＳＰＣに近接配置される電子源が最もスペーサＳＰＣの帯電に影響される。そして、その影響の大きさはスペーサＳＰＣの中央部で最大で、両端に行くに従って漸次小さくなる。電子源ＥＬＳは、この影響の大きさを相殺するようにスペーサＳＰＣの中央部では当該スペーサからの距離が最大で、両端に行くに従って漸次等ピッチ位置に戻るように図示した波形に配置される。

このスペーサＳＰＣが配置された走査信号配線ｓの次に並設されスペーサＳＰＣが配置されていない走査信号配線ｓ＋１で選択される複数の電子源ＥＬＳは、走査信号配線ｓで選択される電子源の変位よりも少ない変位量の波形に配置される。その次の走査信号配線ｓ＋２で選択される電子源は、さらに少ない変位量で配置される。

なお、走査信号配線ｓに関して走査信号配線ｓ＋１とは反対側に位置する走査信号配線ｓ−１で選択される電子源は、スペーサＳＰＣの中央部では当該スペーサからの距離が最大（走査信号配線ｓ−１に接近した位置）で、両端に行くに従って漸次等ピッチ位置に戻るように、図示したように走査信号配線ｓで選択される複数の電子源ＥＬＳの波形とは逆の波形に配置される。

実施例１により、スペーサ近傍に配置された電子源に対応する蛍光体への電子束のランディングミスが回避され、黒筋の発生が無く輝度むらも目立たない高品質の表示を得ることができる。

図７は、本発明の実施例２を説明するための前面基板の内面における蛍光体の配置図である。また、図８は、図７のＤ−Ｄ'線に沿った断面図である。実施例２では、スペーサＳＰＣの帯電や２次電子放出により電子束ＥＢが偏向されて蛍光体（ブラックマトリクスの開口部）から外れる分だけ当該蛍光体の位置をスペーサＳＰＣ方向に変位させている。

電子源ＥＬＳから放出された電子束ＥＢは、スペーサＳＰＣの帯電や２次電子放出により図７の太矢印で示した方向に偏向される。太矢印の長さはその偏向の大きさを表している。図７、図８において、符号Ｐ１は等ピッチ配置位置のブラックマトリクスの開口部（蛍光体）、Ｐ２は変位後のブラックマトリクスの開口部である。また、破線は最大軌道偏向となる電流値での電子束を示す（図７ではランディング位置、図８では放出方向）。図８に示したように、実施例２では、電子束ＥＢがスペーサＳＰＣの帯電や２次電子放出により偏向されてランディング位置がずれた分、ブラックマトリクスの開口部をＰ２で示した位置に変位させている。なお、このブラックマトリクス開口部の変位は、図示のように当該ブラックマトリクス開口部のスペーサ側を拡大するのが望ましい。

スペーサＳＰＣの端部ＳＥＧに位置するブラックマトリクスの開口は太矢印の向きに準じて平行四辺形に形成するのが望ましい。ブラックマトリクスの開口の一部がランディングした電子束からはみ出しても、当該電子束で励起される蛍光体の面積が開口部Ｐ１と同等であればよい。

実施例２によっても、スペーサ近傍に配置された電子源に対応する蛍光体への電子束のランディングミスが回避され、黒筋の発生が無く輝度むらも目立たない高品質の表示を得ることができる。

なお、本発明では、上記実施例１の構成と上記実施例２の構成を組合わせても、同様の効果が得られる。要は、電子源の中心とブラックマトリクス開口部の中心との間の位置ずれ（変位方向とその大きさ）が、電子ビームの偏向方向とその大きさを補正するように設定されていれば良い。

図９は、本発明による画像表示装置の全体構造の一例を模式的に説明する一部破断して示す斜視図である。また、図１０は、図９のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。この表示装置はＭＩＭ型電子源を用いた表示装置である。背面基板ＳＵＢ１の内面にはデータ信号配線dと走査信号配線ｓを有し、データ信号配線dと走査信号配線sの交差部分に電子源が形成され、全体として背面パネルＰＮＬ1を構成する。データ信号配線dの端部にはデータ信号配線引出線ＣＬＴが形成され、走査信号配線sの端部には走査信号配線引出線ＧＬＴが形成されている。データ信号配線引出線ＣＬＴにはデータ信号線駆動回路（データドライバ）に接続され、走査信号配線ＧＬＴは走査信号線駆動回路（スキャンドライバ）に接続される。

前面基板ＳＵＢ２の内面にはアノード（陽極）ＡＤとブラックマトリクスの開口部に塗布された蛍光体ＰＨが形成されて、全体として前面パネルＰＮＬ2と称する。背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２とは、その周縁に封止枠ＭＦＬを介在させて貼り合わされる。貼り合わせた背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２との間の間隙を所定値に保持するため、ガラス板を好適とするスペーサＳＰＣを植立させている。図１０はこのスペーサＳＰＣに沿って切断した断面であり、スペーサＳＰＣは走査信号配線sの上に3枚設置したものとして図示してある。なお、スペーサが全ての走査信号配線sの上に設置されているように図示してあるが、実際には複数本ごとに設置される。

なお、背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２および封止枠ＭＦＬで密封された内部空間は、背面パネルＰＮＬ1の一部に設けた排気管ＥＸＣから排気して所定の真空状態に保持される。

図１１は、本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。図１１中に破線で示した領域は表示領域ＡＲであり、この表示領域ＡＲにｎ本のデータ信号配線ｄとｍ本の走査信号配線ｓが互いに交差して配置されてｎ×ｍのマトリクスが形成されている。マトリクスの各交差部はカラーの副画素（サブピクセル）を構成し、図中の３つの単位画素、あるいは、副画素（"Ｒ"，"Ｇ"，"Ｂ"の１グループでカラー１画素）を構成する。なお、電子源の構成やスペーサは図示を省いた。データ信号配線ｄは、データ信号配線引出端子ＣＬＴでデータドライバＤＤＲに接続され、走査信号配線ｓは、走査信号配線引出端子ＧＬＴでスキャンドライバＳＤＲに接続されている。データドライバＤＤＲには外部信号源から表示信号ＮＳが入力され、スキャンドライバＳＤＲには同様に走査信号ＳＳが入力される。

これにより、順次選択される走査信号配線ｓに交差するデータ信号配線ｄに表示信号（画像信号など）を供給することで、二次元のフルカラー画像を表示することができる。本構成例の表示装置を用いることにより、高品質の画像表示装置が実現される。

ＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置を構成するパネルの１画素の表示原理を説明する図である。 スペーサによる電子束の偏向に起因する蛍光体へのランディング変化を説明する前面基板の内面における蛍光体の配置図である。 図２のＢ‐Ｂ’線に沿って背面基板を含めて切断した断面図である。 本発明の実施例１を説明する図２と同様の前面基板の内面における蛍光体の配置図である。 図４のＣ‐Ｃ'線に沿った図３と同様の断面図である。 実施例１における電子源の変位配置の一例を説明する模式図である。 本発明の実施例２を説明するための前面基板の内面における蛍光体の配置図である。 図７のＤ−Ｄ'線に沿った断面図である。 本発明による画像表示装置の全体構造の一例を模式的に説明する一部破断して示す斜視図である。 図９のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。

符号の説明

ＰＮＬ１・・・背面パネル、ＰＮＬ２・・・前面パネル、ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ｓ・・・走査信号配線、ｄ・・・画像信号配線（データ信号配線）、ＥＬＳ・・・電子源、ＡＤ・・・陽極（アノード）、ＢＭ・・・ブラックマトリクス、ＰＨ・・・蛍光体、ＳＤＲ・・・走査信号線駆動回路、ＤＤＲ・・・画像信号線駆動回路、ＳＰＣ・・・スペーサ。

Claims (5)

1. 背面基板の主面に二次元に配列された多数の電子源を有する背面パネルと、
   前面基板の主面に前記電子源のそれぞれに対応した開口部を有する遮光膜と、この開口部に配置された蛍光体と、前記電子源から放射される電子束を加速して前記蛍光体に射突させる陽極とを有する前面パネルと、
   前記背面パネルと前記前面パネルの間隔を規制するスペーサと、
   前記背面パネルと前記前面パネルの周縁に介在して当該背面パネルと前面パネルが所定間隔で対向して形成する内部空間を所定の真空状態に封止する封止枠とを備え、
   前記背面パネルは、一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線と、前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線と、前記走査信号配線と前記画像信号配線の各交差部付近に設けられた前記電子源と、前記走査信号配線に接続して前記電子源に電流を供給する給電電極とを形成した前記背面基板を有し、
   前記スペーサは、前記複数の走査信号配線の何れかの上に当該走査信号配線に沿って一端が固定され、他端が前記前面パネルに固定されて前記背面パネルと当該前面パネルの間に設置されており、
   前記スペーサの近傍に位置する電子源の中心と当該電子源に対応する遮光膜開口部の中心は、前記電子束の軌道偏向による当該遮光膜開口部に対する当該電子束の位置ずれを補正するように、互いに変位して配置されていることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記遮光膜の開口部は、前記前面パネルの面内の水平方向および垂直方向で等ピッチに配列され、
   前記電子源は、最大軌道偏向となる電流時での当該電子源から放出される電子束が前記前面パネルに有する前記遮光膜の開口部の中央部に射突すると共に当該開口部を覆う位置に変位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. 前記電子源は、前記背面パネルの面内の水平方向および垂直方向で等ピッチに配列され、
   前記遮光膜の開口部は、最大軌道偏向となる電流時での前記電子源から放出される電子束が当該遮光膜の開口部の中央部に射突する位置に変位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. 前記遮光膜の開口部は、最大軌道偏向となる電流時での前記電子源から放出される電子束の偏向を含む方向に変位して配置されていることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
5. 前記電子源と前記遮光膜の開口部は、最大軌道偏向となる電流時での当該電子源から放出される電子束が当該遮光膜の開口部の中央部に射突すると共に当該開口部を覆う位置に、それぞれの水平方向および垂直方向で等ピッチ配列位置から変位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。
   
   

Images