JP2008053004A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電子源の高密度配置に伴うコントラストの低下や混色の発生を抑制して、高輝度の画像表示を得る。
【解決手段】前面基板ＳＵＢ２側に形成されるブラックマトリクス開口ＢＭＡは、背面基板に有する２つの電子源ＥＬＳを含むサイズで形成される。このブラックマトリクス開口ＢＭＡに蛍光体が形成される。スペーサＳＰＣは２つの走査信号配線ＧＬ対の一方の対を構成する片方の上に設置される。２つの電子源ＥＬＳのそれぞれは、それぞれ近接する走査信号配線ＧＬ対の近い側の走査信号配線ＧＬから走査信号が給電される。
【選択図】図４

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、特にコントラストや混色を改善するための遮光膜の開口率を向上して高精細度で、高輝度表示を可能とした画像表示装置に関する。

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）が普及している。

平面型画像表示装置の典型例として、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、電子源から真空中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の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絶縁基板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（アノード）を備えた前面基板を供えた前面パネルとを対向させ、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。

このような画像表示装置では、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データ信号配線と、このデータ信号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走査信号配線と、前記データ信号配線と前記走査信号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が形成される。

この構成において、前記走査信号配線には前記第２の方向に走査信号が順次印加される。また、背面基板上の走査信号配線とデータ信号配線の各交差部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直接に又は給電電極を介して接続され、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、前記したようにデータ信号配線と走査信号配線との交差部又はその近傍に有し、データ信号配線に供給する電流値、又はデータ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色の単位画素三個で一つの画素（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、また混色を防止するための遮光膜（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、隣接する単位画素ごとに開口（ＢＭ開口）を設けて、これらのＢＭ開口に蛍光体を塗布等で形成してある。また、背面パネルと前面パネルとの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間隔に保持する。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走査信号配線上に設置される。

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ガラスフリット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、導電性ガラスフリット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

表示の精細度を上げるためにはデータ信号配線の高密度化、走査信号配線の高密度化が必然である。電子源をデータ信号配線の上に直接形成することがデータ信号配線の高密度化に好適である。これにより、電子源の高密度配置が可能となる。一方、蛍光体は電子源と一対一で対応するため、隣接する蛍光体との間は接近する。このような蛍光体のそれぞれを遮光膜（ブラックマトリクス）の開口（ＢＭ開口）の中に形成した場合、蛍光体間にも遮光膜が形成されるため、蛍光体の密度（すなわち、ＢＭ開口の密度）が高くなってしまい、ＢＭ開口の面積比である開口率が低下する。

その結果、表示画像の輝度（明るさ）が低下する。これを回避するためにブラックマトリクスを除去すれば、コントラストの低下、隣の蛍光体との混色が起こり、表示品質を低下させる。

本発明の目的は、電子源の高密度配置に伴うコントラストの低下や混色の発生を抑制して、高輝度の画像表示を得ることにある。

本発明の画像表示装置は、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データ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の表示領域内での各交叉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、複数の開口を有する遮光膜と、前記電子源に対応して配列されて前記遮光膜の開口に塗布された蛍光体層および前記電子源に対して高電圧が印加される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、前記走査信号配線の上に配置された複数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。

そして、上記の目的を達成するために、本発明は、前記遮光膜の開口を隣接する２つの前記電子源を含むサイズとした。

また、本発明では、前記電子源を前記データ信号配線の上に形成し、前記遮光膜の開口を前記データ信号配線上で隣接する２つの前記電子源の含むものとすることができる。

また、本発明では、前記データ信号配線と交叉する前記走査信号配線を２本ごとの対で平行に配置し、前記データ信号配線との交叉部における前記２つの電子源の一方を前記走査信号配線対の片側で走査信号を給電し、他方は前記走査信号配線対と隣接する走査信号配線対の前記走査信号配線対の片側と対向する片側により走査信号を給電する構成とすることができる。

また、本発明は、前記間隔保持部材を、前記対となった二本の前記走査信号配線の上に配置することもできる。

データ信号配線の上に形成した２つの電子源について１つのブラックマトリクス開口を対応させたことで、ブラックマトリクスの開口率が向上する。また、蛍光体に指向する電子束の広がりを考慮し、２つの電子源の中心をブラックマトリクスの開口中心部に寄せることで、高輝度化を図ることもできる。

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。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を介してフリットガラスＦＧＬで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、複数の走査信号配線と、前記走査配線に交差する複数のデータ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の表示領域内での各交差部近傍に複数の電子源ＥＬＳを有する。この電子源ＥＬＳはＭＩＭに代表される薄膜型の電子源、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）に代表される電界放出型電子源の何れか、あるいはその他の薄膜型電子源でよい。

前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の内面には、電子源ＥＬＳに対応して配列された複数色（通常は、Ｒ,Ｇ,Ｂ）の蛍光体層（図示を省略）及び後述の陽極ＡＤを内面に有する。蛍光体層は遮光膜（ブラックマトリクス：図示を省略）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の走査信号配線ＧＬと前面パネルＰＮＬ２のブラックマトリクスの間（陽極ＡＤ上）に橋絡し、導電性接着剤で固定して配置される。なお、図１では、走査信号配線、データ信号配線、蛍光体、ブラックマトリクス、陽極などの構成部材は図示を省略した。

図２は、本発明の実施例１をＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置で説明する単位画素付近の模式断面図である。この画像表示装置は背面パネルＰＮＬ1と前面パネルＰＮＬ２を図示しない封止枠で貼り合せ、内部空間を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（カソード基板）ＳＵＢ1の主面（内面）にアルミニゥム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（下部電極、所謂、データ信号配線）ＣＬ、下部電極ＣＬのアルミニゥムを陽極酸化した陽極酸化膜からなる第１の絶縁膜ＩＮＳ1、窒化シリコン膜ＳｉＮを好適とする第２の絶縁膜ＩＮＳ２、給電電極（接続電極）ＥＬＣ、アルミニゥムＡｌを好適とする走査信号配線ＧＬ、走査信号配線ＧＬに接続したサブピクセル（カラーの副画素）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ＣＬ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ＧＬ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ＥＬＳ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（アノード基板）ＳＵＢ２の主面に遮光膜（ブラックマトリクス）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２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。カソード基板ＳＵＢ1とアノード基板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。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ＧＬ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（２、３ｋＶ乃至１０ｋＶ程度、図２では約５ｋＶ）を印加すると、下部電極である画像信号配線ＣＬに供給される表示データの大きさに応じた電子ｅ^-が出射し、加速電圧によって蛍光体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、繰り返しになるが、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。

図３は、本発明の実施例１を説明する電子源付近の構成を示す要部平面図である。背面基板ＳＵＢ１上に画像信号配線ＣＬが図の紙面の上下方向（縦方向）に配置されている。この画像信号配線ＣＬとは絶縁されて２本の走査信号配線ＧＬが対を形成して交叉配置される。図３には２対の走査信号配線ＧＬ対を示してある。走査信号配線ＧＬ対の全幅は、例えば６５０μｍ、走査信号配線ＧＬ対を構成する各走査信号配線ＧＬの間隔は、例えば５０μｍである。

画像信号配線ＣＬの上で、２つの走査信号配線ＧＬ対の間には２つの電子源ＥＬＳが縦方向に形成されている。これらの電子源ＥＬＳは、それぞれ近接する走査信号配線ＧＬ対の近い側の走査信号配線ＧＬで走査信号が給電される。画像信号配線ＣＬと交差する走査信号配線ＧＬは２本ごとの対で平行に配置されている。第１走査信号配線ＧＬ１と第２走査信号配線ＧＬ２とで一対の第１走査信号配線群ＧＬ１２を構成し、第３走査信号配線ＧＬ３と第４走査信号配線ＧＬ４とで一対の第２走査信号配線群ＧＬ３４を構成している。

第１走査信号配線群ＧＬ１２と第２走査信号配線群ＧＬ３４とは隣接して配置してある。また、各走査信号配線は平行に配置してある。さらに、走査信号配線群を構成する各走査信号配線は個別に独立して制御される。

走査信号配線群を構成する各走査信号配線間の距離は走査信号配線群間の距離よりも短い。例えば、第１走査信号配線ＧＬ１と第２走査信号配線ＧＬ２の間隔は第２走査信号配線ＧＬ２と第３走査信号配線ＧＬ３の間隔より狭い。

第２走査信号配線ＧＬ２と第３走査信号配線ＧＬ３の間には、第２走査信号配線ＧＬ２につながる電子源の２つの電子源が形成されている。図３に示した電子源は画像信号配線上に形成してあるが、電子源は画像信号配線と走査信号配線に接続されていれば走査信号配線上でなくてもよい。つまり、２つの電子源の一方は第１走査信号配線群ＧＬ１２の走査信号配線から給電され、他方は第２走査信号配線群ＧＬ３４の走査信号配線から給電される。２つの電子源は分離されている。

図４は、本発明の実施例１における電子源とブラックマトリクス開口およびスペーサの配置例を説明する要部平面図である。前面基板ＳＵＢ２側に形成されるブラックマトリクス開口ＢＭＡは、２つの電子源ＥＬＳを含むサイズで形成され、このブラックマトリクス開口ＢＭＡに蛍光体が塗布等で形成される。この例では、スペーサＳＰＣは２つの走査信号配線ＧＬ対の一方の対を構成する片方の上に設置される。

図５は、本発明の実施例１におけるスペーサの他の配置例を説明する断面図である。この構成例では、スペーサＳＰＣは走査信号配線ＧＬ対の上に跨ってフリットガラス等で接着して設置される。そして、スペーサＳＰＣは走査信号配線ＧＬ対の一方に導電層ＬＡＣで電気的に接続されている。この導電層ＬＡＣは導電性ガラスフリットなどをインクジェットなどで塗布することもできる。

図６は、本発明による画像表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。また、図７は、図６のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。背面基板ＳＵＢ１の内面には画像信号配線ＣＬと走査信号配線ＧＬを有し、画像信号配線ＣＬと走査信号配線ＧＬの交差部分に電子源が形成されている。画像信号配線ＣＬの端部には画像信号配線引き出し端子ＣＬＴが形成され、走査信号配線ＧＬの端部には走査信号配線引き出し端子ＧＬＴが形成されている。

前面基板ＳＵＢ２の内面には陽極ＡＤと蛍光体ＰＨが形成されている。背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２とは、その周縁部の内側に封止枠ＭＦＬを介在させて貼り合わされる。この貼り合わせた間隙を所定値に保持するため、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＰＮＬ２の間にガラス板を好適とする隔壁ＳＰＣを植立させていることは前記したとおりである。図７はこの隔壁ＳＰＣに沿った断面なので、隔壁ＳＰＣは図示を省略してある。

図８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８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本の画像信号配線ＣＬとｍ本の走査信号配線ＧＬが互いに交差して配置されてｎ×ｍの画素からなる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画素を構成するのは前述したとおりである。なお、電子源の構成は図示を省いた。

画像信号配線ＣＬは、画像信号配線引き出し端子ＣＬＴでデータ信号線駆動回路ＣＤＲに接続される。走査信号配線ＧＬは走査信号配線引き出し端子ＧＬＴで走査信号駆動回路ＧＤＲに接続されている。データ信号線駆動回路ＣＤＲには外部信号源から画像データ信号ＮＳが入力され、走査信号線駆動回路ＧＤＲ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線ＧＬに交差する画像信号配線ＣＬに表示データ（画像信号）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。本構成例を用いることにより、比較的低電圧で高効率の自発光平面表示装置が実現される。

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。 本発明の実施例１をＭＩＭ型電子源を用いた画像表示装置で説明する単位画素付近の模式断面図である。 本発明の実施例１を説明する電子源付近の構成を示す要部平面図である。 本発明の実施例１における電子源とブラックマトリクス開口およびスペーサの配置例を説明する要部平面図である。 本発明の実施例１におけるスペーサの他の配置例を説明する断面図である。 本発明による画像表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。 図６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

ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠（枠体）、ＳＳＢ・・・放電防止部材、ＳＰＣスペーサ、ＥＬＳ・・・電子源、ＰＨ・・・蛍光体、ＢＭ・・・ブラックマトリクス（遮光膜）、ＢＭＡ・・・ブラックマトリクス開口（ＢＭ開口）。

Claims (4)

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データ信号配線と、前記走査信号配線と前記データ信号配線の各交叉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、複数の開口を有する遮光膜と、前記電子源に対応して配列されて前記遮光膜の開口に塗布された蛍光体層および前記電子源に対して高電圧が印加される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、前記走査信号配線の上に配置された複数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、
   前記遮光膜の１つの開口は隣接する２つの前記電子源と対向することを特徴とする画像表示装置。
2. 請求項１において、
   前記電子源は前記データ信号配線の上に形成されており、
   前記遮光膜の１つの開口は１つのデータ信号配線上で隣接する２つの前記電子源と対向することを特徴とする画像表示装置。
3. 請求項２において、
   前記データ信号配線と交叉する前記走査信号配線は２本ごとの対で平行に配置されており、前記データ信号配線との交叉部における前記２つの電子源の一方は前記走査信号配線対の片側により、他方は前記走査信号配線対と隣接する走査信号配線対の前記走査信号配線対の片側と対向する片側により走査信号が給電されるごとく配置されていることを特徴とする画像表示装置。
4. 請求項２又は３において、
   前記走査信号配線の対の全部又は１以上の間を置いて、当該走査信号配線の対の上に前記間隔保持部材が配置されていることを特徴とする画像表示装置。
   
   

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