JP2007305361A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサの帯電に起因する表示ムラを抑制して高品質の画像を得る。
【解決手段】ｙ方向で隣接する二つのスペーサＳＰＣ間のｙ方向間隔をＬ１とし、間隔Ｌ１の中点からなりスペーサの延在方向と平行な線を基準軸０とし、この基準軸０と一方又は他方のスペーサＳＰＣとの間の間隔をＬ１／２とする。このとき、スペーサＳＰＣと基準軸０との間隔の半分はＬ１／４である。この基準軸Ｏでのブラックマトリクス開口ＢＭＨのｙ方向の径をＢＭＨＣ、任意の位置ｙでの前記ｙ方向の開口径をＢＭＨＨとする。
−（Ｌ１／４）≦ｙ≦＋（Ｌ１／４）のとき、ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ、
ｙ>＋（Ｌ１／４）のとき、ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ＋α×(ｙ−（Ｌ１／４）)ⁿ、
ｙ<−（Ｌ１／４）のとき、ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ＋α×(−ｙ−（Ｌ１／４）)ⁿ、
但し、ｎは整数、αは補正係数（１×１０^-3〜１×１０^-7）
とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、前面パネルと背面パネルの間に形成される真空中への電子放出を利用した平面型の画像表示装置に係り、特に前記両パネル間に複数の間隔保持部材を備えた画像表示装置における輝度ムラの抑制に好適なものである。

高輝度、高精細に優れた画像表示装置（ディスプレイデバイス）として、従来からカラー陰極線管が広く用いられてきた。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型画像表示装置（フラット・パネル・ディスプレイ、ＦＰＤ）の要求が高まっている。

その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した自発光型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の平面型画像表示装置の実用化も図られている。

ＦＰＤの中、自発光型のＦＰＤでは、電子源をマトリクス状に配置した構成が知られている。その一つとして微小で集積可能な薄膜型の冷陰極を利用する電子放出型画像表示装置がある。

また、自発光型のＦＰＤでは、その冷陰極にスピント型、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）型または金属―絶縁体―半導体−金属型等の電子源などが用いられる。

平面型画像表示装置は、上記のような電子源を備えた背面パネルと、蛍光体層とこの蛍光体層に電子源から放出される電子を射突させるための加速電極を形成する陽極を備えた前面パネルと、両パネルの対向する内部空間を所定の減圧状態に封止する封止枠とで構成される。この画像表示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。

電子源を有する画像表示装置では、第１の方向に延在して第１の方向と交差する第２の方向に並設された多数の第１配線（カソード配線、信号配線、データ配線）と、この第１配線を覆って形成された絶縁膜と、この絶縁膜上で前記第２の方向に延在して前記第１の方向に並設された多数の第２配線（ゲート配線、走査配線）と、前記第１配線と前記第２配線との交差部付近に設けられた電子源とを有する背面基板からなる背面パネルを備える。この背面基板はガラスを好適とする絶縁板であり、この基板上に前記の電極配線が形成される。

この構成において、前記走査配線には前記第１の方向に走査信号が順次印加される。また、背面基板上の走査配線と信号配線の各交差部付近に上記した電子源が設けられる。これら両配線と電子源とは給電電極で接続され、電子源に電流が供給される。この背面基板からなる背面パネルと対向して、対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを有する前面基板からなる前面パネルを備える。少なくとも前面基板は、ガラスを好適とする光透過性の材料で形成される。そして、両パネルは各々の貼り合せ内周縁に封止枠を介挿して封止され、当該背面パネルと前面パネル及び封止枠で形成される内部を減圧して画像表示装置が構成される。

電子源は前記したように信号配線と走査配線との交差部付近に有し、信号配線と走査配線との間の電位差で電子源（カソード）からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。放出された電子は、前面基板に有する陽極（アノード）に印加される高電圧で加速され、同じく前面基板に有する蛍光体層に射突して、これを励起することで当該蛍光体層の発光特性に応じた色光で発色する。

個々のカソードは対応する蛍光体層と対になって単位画素を構成する。通常は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、各色を構成する単位画素は副画素（サブピクセル）とも呼ばれる。単位画素の蛍光体層はコントラストを向上させるための遮光膜（ブラックマトリクス：ＢＭ）に形成された開口（ＢＭ開口）に充填されており、カソードから放出されアノードで加速された電子束（電子ビーム）がブラックマトリクスの開口に充填されている蛍光体層を十分にカバーするように射突することで所定の発光量で発光する。

このような平面型の画像表示装置では、一般的に背面パネルと前面パネルとの間の支持体で囲繞された空間に複数の間隔保持部材（スペーサ）が固定配置され、両基板間の間隔を封止枠と協働して所定値に保持する。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材で形成した高抵抗の板状体からなり、通常、複数の画素毎に画素の動作を妨げない位置に設置される。

また、封止枠は背面パネルと前面パネルとの内周縁にフリットガラスなどの封着部材で固着され、この固着部で気密封着がなされる。両パネルと封止枠とで形成される表示領域内部の減圧された空間の真空度は、例えば１０^-3〜１０^-5Ｐａである。

また、平面型画像表示装置において、スペーサを電子源及び電極へ当接する際に導電性フリットガラスを用いて電気的及び機械的に固定した電子線装置が特許文献１に提案されている。このスペーサは、導電性フリットガラスを塗布した後に単に加熱処理することにより接着固定されている。
特許第３５５４３１２号公報

スペーサは、通常、表示領域内で走査信号配線上に平行に配置されている。前記したように、スペーサは若干の導電性を有する高抵抗材料で構成されるため、動作中に電荷が帯電する。この帯電により、当該スペーサの近傍にあるカソードから出射した電子ビームが通常の軌道を外れて所定のブラックマトリクス開口からずれた位置にランディングすると、蛍光体の発光量が十分に得られず、これが表示ムラを発生させ、表示品質を劣化させる原因となる。

本発明の目的は、前面パネル及び背面パネルと封止枠とで囲まれた表示領域を所定の間隔に保持するスペーサの帯電に起因する表示ムラを抑制して高品質の画像を表示可能とした画像表示装置を提供することにある。

本発明の画像表示装置は、複数の走査配線と、前記走査配線に交差する複数の信号配線と、前記走査配線と前記信号配線の表示領域内での各交差部近傍に配列された複数の電子源（カソード）を内面に有する背面基板で構成される背面パネルと、前記電子源に対応して配列された複数の蛍光体層及び陽極を内面に有する前面基板で構成される前面パネルと、前記前面パネルと前記背面パネルとの間で、前記表示領域内に配置された複数の薄板状の間隔保持部材（スペーサ）とを有し、前記前面パネル及び背面パネルとの間を気密封着してなる。そして、前記蛍光体は遮光膜に形成された開口に充填されている。また、前記スペーサは前記走査配線に沿って該走査配線方向に延在されるように配置されている。

そして、上記の目的を達成するために、本発明は、前記開口の前記間隔保持部材の延在方向と直交する方向の径に関し、前記間隔保持部材の近傍に位置する第一の開口の前記径を、該間隔保持部材から該第一の開口より遠い位置にある第二の開口の前記径よりも大とした。

本発明は、前記開口の前記間隔保持部材の延在方向と直交する方向（ｙ方向）の径をＢＭＨＨ、前記間隔保持部材の延在方向と平行する方向（ｘ方向）の径をＢＭＨＷとし、前記間隔保持部材の前記ｙ方向の配置間隔Ｌ１の中点からなりスペーサの延在方向と平行な線を基準軸（ｙ＝０）、基準軸（ｙ＝０）でのｙ方向の前記開口径をＢＭＨＣ、任意の位置ｙでのｙ方向の前記開口径をＢＭＨＨとする。
−（Ｌ１／４）≦ ｙ ≦ ＋（Ｌ１／４）のとき、
ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ、
ｙ > ＋（Ｌ１／４）のとき、
ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ ＋ α×（ｙ −（Ｌ１／４））ⁿ、
ｙ < −（Ｌ１／４）のとき、
ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ ＋ α×（−ｙ −（Ｌ１／４））ⁿ、
但し、ｎは整数、αは補正係数（α＝１．０×１０^-3〜１．０×１０^-7
の関係を満足する構成とした。

また、本発明は、前記開口の前記間隔保持部材と平行する方向（ｘ方向）の径ＢＭＨＷが前記表示領域の全域で略々一定とし、前記間隔保持部材の前記ｙ方向の間隔Ｌ１が６０ｍｍ以下、前記開口の前記間隔保持部材の延在方向と直交するｙ方向の径ＢＭＨＨを０．２００ｍｍ以下とすることができる。

間隔保持部材に帯電した電荷による当該間隔保持部材の近傍における電子ビームが軌道外れを起こしても、その分当該ブラックマトリクス開口が大きくなっているため、蛍光体の発光量が低減せず、表示ムラの発生が回避される。

以下、本発明の最良の実施形態を、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は、本発明の画像表示装置の全体構成を説明する模式図である。また、図２は、図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。この画像表示装置は、背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２の各主面を対向させ、ガラスを好適とする封止枠ＭＦＬを介して貼り合わせて一体化される。なお、背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２も共にガラスを好適とする。背面パネルＰＮＬ1を構成する背面基板ＳＵＢ1の内面には、複数の走査配線と、前記走査配線に交差する複数の信号配線と、前記走査配線と前記信号配線の表示領域内での各交差部近傍に配列された複数の電子源ＥＬＳを有する。前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ1の内面には、電子源ＥＬＳに対応して配列された各色（Ｒ,Ｇ,Ｂ）毎の複数の蛍光体層ＰＨ及び陽極ＡＤを内面に有する。蛍光体層ＰＨは遮光膜（ブラックマトリクス）ＢＭの開口に充填されている。

背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２との間には、両パネルの間の間隔（セルギャップ）を規制するために表示領域内に配置された複数の薄板状の間隔保持部材（スペーサ）ＳＰＣを有し、周辺に介挿した封止枠ＭＦＬで両パネルの間を気密封着して一体化される。

スペーサＳＰＣは、背面パネルＰＮＬ1の走査配線ＧＬと前面パネルＰＮＬ２のブラックマトリクスＢＭの間に橋絡し、導電性接着剤ＦＧで固定して配置される。なお、図２では、信号配線やアノードは図示を省略した。

図３は、本発明の画像表示装置の実施例１を構成する前面パネルの主面におけるブラックマトリクスと蛍光体層およびスペーサの配置例を説明する平面図である。スペーサＳＰＣは、ｘ方向に一定の間隔で走査線と平行に（ブラックマトリクスＢＭ上の走査線と対応する位置に）複数配置される。そして、ｙ方向では何本かの走査線毎に設置される。ブラックマトリクスＢＭには蛍光体層ＰＨを充填する開口（ブラックマトリクス開口）ＢＭＨが設けられており、この構成例ではスペーサＳＰＣに沿って・・・Ｒ、Ｇ、Ｂ、Ｒ、・・・のように配列される。

図３において、矩形で示したものはブラックマトリクス開口ＢＭＨで、そのｙ方向サイズをＢＭＨＨとする。このブラックマトリクス開口ＢＭＨで囲まれたＲ、Ｇ、Ｂはそれぞれ赤、緑、青の蛍光体層ＰＨを示す。ブラックマトリクス開口ＢＭＨ（したがって、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ）はｙ方向に長軸をもつ矩形状である。

実施例１では、スペーサＳＰＣに近づくにつれてブラックマトリクス開口ＢＭＨのｙ方向サイズＢＭＨＨを大きくすることで、スペーサＳＰＣの帯電電荷による電子ビーム軌道のずれに対応させて蛍光体層も大きくした。これにより、上記の帯電電荷でずらされた電子ビームも蛍光体層の励起に寄与し、輝度が低下するのを防止することができる。以下、このことをさらに具体的に説明する。

図３において、ｙ方向で隣接する二つのスペーサＳＰＣのｙ方向間隔をＬ１とし、間隔Ｌ１の中点からなりスペーサの延在方向と平行な線を基準軸Ｏ（ｙ＝０）とし、この基準軸Ｏと一方又は他方のスペーサＳＰＣとの間の間隔をＬ１／２とする。このとき、スペーサＳＰＣと基準軸Ｏとの間隔の半分はＬ１／４である。そして、この基準軸Ｏ（ｙ＝０）でのブラックマトリクス開口ＢＭＨのｙ方向の径をＢＭＨＣ、任意の位置ｙでの前記ｙ方向の開口径をＢＭＨＨとする。

ブラックマトリクス開口ＢＭＨが基準軸Ｏから±ｙ方向で±（Ｌ１／４）までの範囲内に配置されている（−（Ｌ１／４）≦ｙ≦＋（Ｌ１／４））のとき、ブラックマトリクス開口ＢＭＨのｙ方向の径ＢＭＨＨは上記基準軸Ｏでの径ＢＭＨＣと同じとする。このような構成とする根拠は、ｙ方向に隣接する二つのスペーサＳＰＣに挟まれた領域の中央部分（略々ｙ＝±（Ｌ１／４）で囲まれた領域）では、スペーサの帯電による電子ビーム軌道への影響が小さいためである。

ブラックマトリクス開口ＢＭＨが基準軸Ｏから＋ｙ方向で＋（Ｌ１／４）を超えて配置されている（ｙ > ＋（Ｌ１／４））のとき、ブラックマトリクス開口ＢＭＨのｙ方向の径ＢＭＨＨは、
ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ＋α×（ｙ−（Ｌ１／４））ⁿ
ブラックマトリクス開口ＢＭＨが基準軸Ｏから−ｙ方向で−（Ｌ１／４）を超えて配置されている（ｙ < −（Ｌ１／４））のとき、ブラックマトリクス開口ＢＭＨのｙ方向の径ＢＭＨＨは、
ＢＭＨＨ＝ＢＭＨＣ＋α×（−ｙ−（Ｌ１／４））ⁿ
但し、ｎは整数、αは補正係数（１×１０^-3〜１×１０^-7）
とする。

図４は、公称３２インチの画像表示装置を例としたブラックマトリクス開口のｙ方向サイズの具体的例を説明する図である。図４では、図３で説明した式におけるｎを変化させたときの基準軸Ｏからの距離（ｍｍ）に対応したブラックマトリクス開口のｙ方向サイズ（ＢＭ開口径）（ｍｍ）の実測値を示したものである。この例では、スペーサＳＰＣ間の間隔（Ｌ１）を１９．７２２ｍｍ、基準点０でのｙ方向のＢＭ開口径ＢＭＨＣを０．１６５ｍｍ、スペーサＳＰＣ近傍のｙ方向のＢＭ開口径ＢＭＨＨを０．０１０ｍｍ増加させて０．１７５ｍｍとした。

これにより、スペーサＳＰＣ近傍の電子ビームのランディングエラー量を低減して表示ムラの発生を抑制できる。なお、ＢＭ開口の縦径を急激に増加させると、表示性能上好ましいことではないため、上記ｎは２〜４乗の範囲にて選定するのが望ましい。

この種の画像表示装置では、スペーサの抵抗を介して流れる電流のばらつきで当該スペーサが帯電量し、この帯電により生じる電子ビームの偏向量が大きくなると、当該電子ビームのランディングエラーをもたらす。本発明では、（１）スペーサが配置される部分を除いて、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体を縦長形状に配置する。（２）スペーサが配置されない部分において、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体を垂直方向に連続したストライプ状に配置する。（３）スペーサが配置される部分の近傍のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体を２以上に分割した縦長形状に配置する。（４）スペーサに近接して配置される蛍光体の垂直径を、スペーサから離れて配置される蛍光体の垂直径より大きくする。

蛍光体ドットの縦方向のランディングエラーに対して蛍光体をストライプ状にすることでランディング裕度向上を図るとともに白色ムラを低減することができる。

図５は、画像表示装置の要部構造を説明する断面模式図である。また、図６は、図５の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。参照符号は前記実施例の図面と同様である。この構成は、蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）がドット状に均等に配置され、導電性のスペーサＳＰＣが陽極（メタルバック膜）ＡＤと電気的に接続されている。このような構成の画像表示装置を動作させると、スペーサＳＰＣの周辺部の電子ビームは当該スペーサの帯電により当該スペーサ側へ偏向される。そして、電子ビームのランディングエラー（蛍光体ＰＨと電子ビームの位置ずれ）による表示画像の白色ムラをもたらす。これを解消するため、実施例２では次のような構成とした。

図７は、本発明の画像表示装置の実施例２を説明する図５と同様の断面模式図である。また、図８は、図７の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。実施例２では、スペーサＳＰＣが配置される部分を除いて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）をｙ方向に隣接するスペーサＳＰＣの間で単一の縦長形状となるように配置した。この構成により、スペーサＳＰＣの帯電で電子ビームが当該スペーサＳＰＣ側に偏向されても、上記ランディングエラーが軽減され、画像の白色ムラの発生が抑制される。

図９は、本発明の画像表示装置の実施例３を説明する図８と同様の平面図である。この実施例では、図９において、ｘ方向（横方向）に隣接するスペーサＳＰＣの横方向（水平方向）の配置間領域ではスペーサＳＰＣが配置されない部分も含めて、Ｒ、Ｇ、Ｂ各色の蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）を縦方向（垂直方向）に連続したストライプ状に配置した。この構成によっても、スペーサＳＰＣの帯電で電子ビームが当該スペーサＳＰＣ側に偏向されても、上記ランディングエラーが軽減され、画像の白色ムラの発生が抑制される。

図１０は、本発明による画像表示装置の実施例４の要部構造を説明する断面模式図である。また、図１１は、図１０の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。参照符号は前記実施例の図面と同様である。実施例４では、スペーサＳＰＣが配置される部分の近傍のＲ、Ｇ、Ｂ各色蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）のそれぞれを縦長形状にしてｙ方向に隣接するスペーサＳＰＣの間で２分割されるように配置した。上記ｙ方向に隣接するスペーサＳＰＣの間で２分割以上の縦長形状に配置させてもよい。なお、上記縦長形状の蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）のｙ方向の径（縦径）を、電子ビームのｙ方向の径（縦径）の２倍以上に設定すると、電子ビームのランディング裕度が向上する。この構成によっても、スペーサＳＰＣの帯電で電子ビームが当該スペーサＳＰＣ側に偏向されても、上記ランディングエラーが軽減され、画像の白色ムラの発生が抑制される。

図１２は、本発明による画像表示装置の実施例５の要部構造を説明する断面模式図である。また、図１３は、図１２の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。参照符号は前記実施例の図面と同様である。実施例５では、スペーサＳＰＣに最も近く配置される蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）の垂直径Ｉｉを、それよりもスペーサＳＰＣから離れて配置される蛍光体ＰＨ（ブラックマトリクス開口）の垂直径Ｉｏより大きくした。このような構成とする根拠は、スペーサＳＰＣに最も近い電子ビームの当該スペーサＳＰＣ側への偏向量が、この電子ビームに対しスペーサＳＰＣから離れている電子ビームの当該スペーサＳＰＣ側への偏向量よりも大きいためである。この構成によっても、スペーサＳＰＣの帯電で電子ビームが当該スペーサＳＰＣ側に偏向されても、上記ランディングエラーが軽減され、画像の白色ムラの発生が抑制される。

本発明の画像表示装置の全体構成を説明する模式図である。 図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。 本発明の画像表示装置の実施例１を構成する前面パネルの主面におけるブラックマトリクスと蛍光体層およびスペーサの配置例を説明する平面図である。 公称３２インチの画像表示装置を例としたブラックマトリクス開口の方向ｙサイズの具体的例を説明する図である。 画像表示装置の要部構造を説明する断面模式図である。 図５の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。 本発明の画像表示装置の実施例２を説明する図５と同様の断面模式図である。 図７の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。 本発明の画像表示装置の実施例３を説明する図８と同様の平面図である。 本発明による画像表示装置の実施例４の要部構造を説明する断面模式図である。 図１０の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。 本発明による画像表示装置の実施例５の要部構造を説明する断面模式図である。 図１２の前面基板側の要部構造を示す一部平面図である。

符号の説明

ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠（枠体）、ＳＰＣスペーサ、ＥＬＳ・・・電子源、ＰＨ・・・蛍光体、ＢＭ・・・ブラックマトリクス、ＢＭＨ・・・ブラックマトリクス開口。

Claims (6)

1. 複数の走査信号配線と、前記走査信号配線に交差する複数の映像信号配線と、前記走査信号配線と前記映像信号配線の表示領域内での各交差部近傍に配列された複数の電子源を内面に有する背面基板で構成された背面パネルと、前記電子源に対応して配列された複数の蛍光体層及び陽極を内面に有する前面基板で構成された前面パネルと、前記前面パネルと前記背面パネルとの間で、前記表示領域内の第１方向に延在して配置された複数の薄板状の間隔保持部材とを有し、前記前面パネル及び背面パネルとの間を気密封着してなる画像表示装置であって、
   前記蛍光体は、遮光膜に形成された開口に充填されており、前記開口の前記間隔保持部材が延在する第１方向と直交する第２方向の径に関し、前記間隔保持部材の近傍に位置する第一の開口の前記径が、該第一の開口に対し該間隔保持部材から離れて位置する第二の開口の前記径より大であることを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１において、
   前記第２方向に隣接する間隔保持部材の配置間隔をＬ１、該間隔保持部材の配置間隔をＬ１の中点を通り前記第１方向に延びる仮想線を基準軸としたとき、
   前記開口の第２方向の径が、前記基準軸から前記第２方向にＬ１／４以上離れた領域で前記間隔保持部材に近づくに従って徐々に増大していることを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２において、
   前記開口の前記第１方向の径が前記表示領域の全域で略々一定であることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項２において、
   前記間隔保持部材の配置間隔Ｌ１が６０ｍｍ以下であることを特徴とする画像表示装置。
5. 請求項２において、
   前記開口の前記第２方向の径が０．２００ｍｍ以下であることを特徴とする画像表示装置。
6. 請求項４または５において、前記背面基板と前記前面基板の間隔が３ｍｍ、前記電子源と前記陽極の間に印加される電圧が５〜１５ｋＶであることを特徴とする画像表示装置。
   
   
   

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