JP2008159449A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】アノードに電位を供給する電極が複数の電極膜を有する構成において電極膜間での放電を抑制しつつ、アノードに電位を供給する電極の抵抗を好適に設定可能な構成を実現する。
【解決手段】表示装置の前面基板は、複数の蛍光体層（不図示）、複数の蛍光体層を覆う複数の領域２４ａに分断されたメタルバック２４、およびメタルバック２４にアノード電圧を印加する共通電極２０を有する。共通電極２０は、隣り合う２つの電極膜２１を含んでいる。隣り合う２つの電極膜２１の内の一方の電極膜２１において他方の電極膜２１に対向する部分の長さが、共通電極２０の長手方向と直交する方向での前記一方の電極膜２１の長さよりも長い。
【選択図】図４Ａ

Description

本発明は表示装置に関する。

近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する表示装置として、アノードに印加される電位によって加速した電子によって照射される発光体からの発光を利用したフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）が知られている。電子源として表面伝導型放出素子を用いる表示装置の開発が進められている。

特許文献１には、アノードに共通電極を介して高電圧を印加する構成が開示されている。

また特許文献２にも、アノードに共通電極を介して高電圧を印加する構成が開示されている。

特に特許文献２には、共通電極を複数の領域に電気的に分断する構成が開示されている。
特開平１０−３２６５８３号公報 特開２００６−１８５６１４号公報

図１１に、特許文献２が開示する共通電極１２０の構成を示す。

共通電極１２０は、メタルバック１１４の周囲を囲むように環状に設けられ、抵抗膜１２２（抵抗部材）を介してメタルバック１１４の縁部に接続されている。言い換えると、共通電極１２０は、その長手方向に離間した複数の電極膜１２４（導電部材）を有し、複数の電極膜１２４を環状につなぐように抵抗膜１２２が環状に複数の電極膜１２４に重ねて設けられ、抵抗膜１２２の内周辺がメタルバック１１４の縁部に接続されている。電極膜１２４は、例えば、銀ペーストのパターニングにより形成される。

共通電極はある程度の抵抗を有することが望ましいが、抵抗が低すぎると電位分布を生じさせてしまう。隣接する電極膜の間隔を狭くすることで共通電極全体での抵抗が大きくなりすぎないようにすることができるが、電極膜間の間隔が狭いと電極膜間での放電が生じる可能性が大きくなる。

本願発明は、アノードに電位を供給する電極が複数の電極膜を有する構成において電極膜間での放電を抑制しつつ、アノードに電位を供給する電極の抵抗を好適に設定可能な構成を実現することを課題とする。

本発明の表示装置は、電子源と、基板と、該基板に配置されており、前記電子源が放出する電子が照射されることで発光する発光体と、該基板に配置されており、前記電子を加速する電位が供給されるアノードと、該アノードに電位を供給する電極であって、前記基板の辺に沿って設けられる電極と、を有しており、前記電極は、複数の電極膜と、電極膜と電極膜の間を接続する抵抗膜とを有しており、前記複数の電極膜は隣り合う２つの電極膜を含んでおり、該２つの電極膜の内の一方の電極膜において他方の電極膜に対向する部分の長さが、前記電極の長手方向と直交する方向での前記一方の電極膜の長さよりも長いことを特徴とする。

本発明によれば、アノードに電位を供給する電極が複数の電極膜を有する構成において電極膜間での放電を抑制しつつ、アノードに電位を供給する電極の抵抗を好適に設定できる。

次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。

はじめに、図１から図３を参照して、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、表面伝導型放出素子を用いた表示装置について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態の表示装置の真空外囲器１０（以下、表示パネル１０と称する場合もある）を示す斜視図である。図２は、図１の真空外囲器１０を線II-IIで切断した断面図である。図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。

図１から図３に示すように、表示パネル１０は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２（本願発明の基板に相当）および背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より一回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同士が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。

前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、重ねてアルミニウム等からなるメタルバック１４(本願発明のアノードに相当)を有する。蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂは、ストライプ状あるいはドット状に形成されている。

背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂを励起発光させるための電子ビームを放出する多数の表面伝導型の電子放出素子１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂ毎に対応して複数列および複数行に配列されている。各電子放出素子１６は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。

背面基板４、電子放出素子１６、配線１８が電子源を構成している。

接合部材として機能する側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１９により、前面基板２の周縁部および背面基板４の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施の形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス１９ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム１９ｂを用いて接合した。

また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、多数の柱状のスペーサでも良い。

各スペーサ８は、上述した蛍光体スクリーン１２のメタルバック１４および遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から作用する大気圧荷重を支持し、基板間の間隔を所定値に維持している。

さらに、この実施形態における表示装置は、前面基板２のメタルバック１４にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、メタルバック１４に１０ｋＶ程度の高電圧を印加することにより、蛍光体スクリーン１２の電位を高くする。これにより、接地された背面基板４と前面基板２との間に１０ｋＶ程度の電位差が形成される。

そして、上記ＳＥＤにおいて画像を表示する場合、配線１８に接続した不図示の駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に照射される。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。

また、上記構造の表示パネル１０を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともに側壁６およびスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、前面基板２、および背面基板４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。

ところで、上記構造の表示装置は、前面基板２と背面基板４を１〜２ｍｍ程度の微小ギャップを介して対向させて内部を超高真空に維持している。そのため、例えば、配線１８や電子放出素子１６などに薄膜片等の異物が付着すると、そのゴミを基点として基板２，４間で放電を生じてしまうことが知られている。このとき、前面基板２の全面に亘ってメタルバック１４を形成してしまうと、メタルバック１４に帯電した殆ど全ての電荷が放電個所に集中して過大な放電電流が流れ、電子放出素子１６を破壊してしまう場合がある。

アノードにある程度の抵抗を持たせる構成を採用することで、放電時に流れる電流を抑制することができる。アノードの抵抗を大きくする構成としては、アノードを複数の電極で構成し、それらの間を抵抗体で接続する構成を好適に採用できる。例えば、メタルバック１４を複数の領域に電気的に分断した形態とすることで、基板間で放電を生じたときに電荷が一ヶ所に集中して流れることを防止することができる。このようにアノードにある程度の抵抗を持たせる構成においては、アノードの一箇所のみにアノード電位を供給する構成とするとアノードの抵抗によってアノード内での電位分布が生じる。前面基板の辺に沿って共通電極（本願発明の電極に相当）を設け、複数の位置で共通電極からアノードに電位を供給する構成とすることでアノード内で電位分布が生じるのを抑制できる。しかし、複数の領域に分断したメタルバック１４にアノード電圧を印加するための共通電極とメタルバック１４縁部の接続部近くで放電を生じると、両者を接続した抵抗部材を介してメタルバック１４の縁部に放電電流が流れ込んで放電電流が増大する問題がある。この問題は共通電極を複数の電極膜と電極膜間を接続する抵抗膜とによって構成すること改善することができる。共通電極から流れ込む電流を制限できるからである。しかしながら共通電極はアノード面内での電位分布を抑制するために設けられるものであることから、抵抗値が大きくなりすぎると不具合が生じる。そこで電極膜間の間隔を狭くしようとすると電極膜間での放電の可能性が大きくなる。この問題を改善するため、本実施の形態では、共通電極を以下のように構成した。

（第１の実施形態）
図４Ａは、本発明の第１の実施形態における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。

図４Ａに示すように、本実施形態のメタルバック２４は、複数の矩形の島状の領域２４ａに分断されている。より具体的には、例えば、ここでは図示しない蛍光体層Ｒ，Ｇ，Ｂを１対１で覆う複数の矩形の島状の領域２４ａがマトリックス状に形成され、各分断領域２４ａが抵抗部材２４ｂを介して電気的に接続されている。

一方、共通電極２０は、メタルバック２４の周囲を囲むように環状に設けられている。共通電極２０は、その長手方向に離間した複数の電極膜２１を有し、複数の電極膜２１を環状に繋ぐように抵抗膜２３が環状に複数の電極膜２１の上に重ねて設けられている。共通電極２０の抵抗膜２３は、抵抗膜２２を介してメタルバック２４の縁部に接続されている。電極膜２１は、例えば、銀ペーストのパターニングにより形成される。本願発明で言う電極膜とはシート抵抗値が１Ω／□以下の部分のことを言う。また抵抗膜はシート抵抗値が１Ω／□よりも大きい部分のことを言う。

間隔をあけて配置した複数の電極膜２１によって共通電極を構成することで、電極膜２１を環状につなげた場合と比較して共通電極２０の電気抵抗を高めることができる。さらに、本実施形態では、各々の電極膜２１の互いに対向する辺の伸びる方向が共通電極２０の長手方向に対して斜めになっている。ここで隣接する電極膜に対向する部分とは、一方の電極膜の輪郭の各部分において該電極膜の外側に向けて法線をとったときに、その法線が他方の電極膜を横切るという関係を満たす部分の集合である。図４Ａに共通電極の長手方向、その長手方向に直交する方向（幅方向）、を示している。この実施形態では基板の複数の辺のそれぞれに沿って共通電極を設けているため、共通電極の長手方向は各辺に対応してそれぞれ決まる。また、図４Ｂには抵抗膜と隣り合う２つの電極膜とを示している。図４Ｂには電極膜の輪郭の複数の部分のそれぞれにおける上記法線（矢印で例示）も例示している。この対向する部分の長さＬは、電極膜の最大幅Ｗ（電極膜の最大幅、とは共通電極の長手方向と直交する方向での電極膜の長さのうちの最大のものである）よりも大きくなっている。また対向する部分の伸びる方向が電極の長手方向と直交する方向に対して非平行になっている。電極膜の対向する部分が上記要件を満たすようにすることで、隣り合う電極膜間の間隔（対向する部分での間隔）がある程度大きくても、電極全体での抵抗を抑制することができる。ただし、隣り合う電極膜間の間隔（隣り合う電極膜間の間隔は対向する部分での上記法線の方向での間隔の平均値とする）が大きすぎると電極全体での抵抗が大きくなってしまう。そのため、隣り合う電極膜間の間隔は１ｍｍ以下であること好ましい。一方、図１１に示した従来技術の電極膜１２４の対向部分の長さは、電極膜の幅と同じである。抵抗膜２３のシート抵抗値をρ（Ω／□）、となりあう電極膜間の間隔をＧ、となりあう電極において対向する部分の長さをＬとすると、該対向する部分の間における抵抗値はρ×Ｇ／Ｌとなる。本実施形態においてＧが図１１の構成と同じであるとすると、本実施形態におけるＬは図１１におけるＬよりも大きいので、となりあう電極膜間での抵抗値を抑制することができる。

（第２の実施形態）
図５は、本発明の第２の実施形態における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。

本実施形態においても、共通電極２０はメタルバック２４の周囲を囲むように環状に設けられている。共通電極２０は、その長手方向に離間した複数の電極膜２１を有し、複数の電極膜２１を環状に繋ぐように抵抗膜２３が環状に複数の電極膜２１の上に重ねて設けられている。共通電極２０の抵抗膜２３は、抵抗膜２２を介してメタルバック２４の縁部に接続されている。

本実施形態では、各々の電極膜２１の互いに対向する部分が、共通電極２０の長手方向に延びた部分と、共通電極２０の長手方向に直交する共通電極２０の幅方向に延びた部分とを有する。そのため、本実施形態における電極膜２１の対向部分の長さは、図１１に示した従来技術の電極膜の対向部分の長さよりも長くなっている。

このように、本実施形態においても、分断された電極膜２１間の間隔を確保して電極膜２１間での放電を抑制しつつ、共通電極２０全体の抵抗が大きくなることを抑えることが可能である。

図６は、図５に示した実施形態の変形例を示す図である。

本変形例も、図５に示した実施形態のように、各々の電極膜２１，２１ａの互いに対向する部分が、共通電極２０の長手方向に伸びた部分と、共通電極２０の幅方向に伸びた部分とを有している。本変形例では、電極膜２１ａが、２つの電極膜２１の間に囲まれるように配置されている。

この構成によっても、分断された電極膜２１，２１ａ間のギャップを確保して電極膜間での放電を抑制しつつ、共通電極２０全体の抵抗が大きくなることを抑えることが可能である。

（第３の実施形態）
図７は、本発明の第３の実施形態における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。

本実施形態においても、共通電極２０はメタルバック２４の周囲を囲むように環状に設けられている。共通電極２０は、その長手方向に離間した複数の電極膜２１を有し、複数の電極膜２１を環状に繋ぐように抵抗膜２３が環状に複数の電極膜２１の上に重ねて設けられている。共通電極２０の抵抗膜２３は、抵抗膜２２を介してメタルバック２４の縁部に接続されている。

本実施形態では、各々の電極膜２１の互いに対向する部分が、共通電極２０の長手方向に延びた部分と、共通電極２０の幅方向に延びた部分とを有しており、互いに噛み合った櫛歯状の形状を有している。そのため、本実施形態における電極膜２１の対向部分の長さは、上記した実施形態よりも一層長くなっている。

このように、本実施形態においても、分断された電極膜２１間の間隔を確保して電極膜２１間での放電を抑制しつつ、共通電極２０全体の抵抗が大きくなることを抑えることが可能である。

なお、上述した各実施形態において、共通電極２０とメタルバック２４とをつなぐ抵抗膜２２と、共通電極２０の各電極膜２１同士をつなぐ抵抗膜２３とは、抵抗値が異なっていてもよく、あるいは同じであってもよい。抵抗膜２２，２３の抵抗値を異ならせる場合には、例えば、抵抗膜２２をシート抵抗が１×１０⁵Ω／□台のＴｉＯ₂系の材料で構成し、抵抗膜２３をシート抵抗が１×１０⁴Ω／□台のＩＴＯ（酸化インジウムスズ）系の材料で構成することができる。また、抵抗膜２２，２３の抵抗値を同じにする場合には、例えば、抵抗膜２２，２３をシート抵抗が１×１０⁵Ω／□台のＴｉＯ₂系の材料で構成することができる。

前者のように共通電極における抵抗膜２３のシート抵抗値が共通電極とアノードとを接続する抵抗膜２２のシート抵抗値よりも低い構成では、抵抗膜23のシート抵抗値を抵抗膜22のシート抵抗値と同じ値にする場合と比べて、となりあう電極膜間の間隔を大きくすることができる。

ここで、図７に示したメタルバックおよび共通電極の構造を製造する方法について、図８及び図９を参照して具体的に説明する。

図７に示したような高精細で複雑なパターンを印刷する際には、、フォトリソグラフィーを好適に用いることができる。しかしながら、フォトリソグラフィー用のＡｇペーストは高価である。以下に説明する製造方法は、比較的安価なスクリーン印刷用のＡｇペーストを用いて、図７に示したパターンを精度良く印刷することを可能にするものである。

図８（ａ）は、前面基板のブラックマトリックス５０上に形成された１層目の共通電極基台５１を示している。共通電極基台５１は、電極膜２１の幅よりも広い幅になるようにＴｉＯ₂系抵抗材料を用いてスクリーン印刷で形成する。

図８（ｂ）は１層目の共通電極基台５１上に形成された２層目の共通電極基台５２を示している。共通電極基台５２は、共通電極２０の電極膜２１間のギャップに相当する溝５２ａが形成されるように、１層目の共通電極基台５１と同じ抵抗材料を用いてフォトリソグラフィーで形成する。この溝５２ａはフォトリソグラフィーで形成されるため、ギャップを形成するのに十分な精度を有している。

このようにして形成された２層目の共通電極基台５２の表面に、スクリーン版を用いて導電性ペースト５３を印刷する。ここで、単に共通電極２０の幅と同じメッシュパターンの印刷版を用いた場合、２層目の共通電極基台５２の溝５２ａの底にも導電性ペースト５３が塗布されてしまい、電極膜２１間の所望の抵抗値を得ることができなくなる。これに対し本実施例では、図９（ａ）に示すように共通電極２０の幅のメッシュ９の中に２層目の共通電極基台５２の溝５２ａに対応して乳剤５５が形成されたパターンを有する印刷版を用いて導電性ペースト５３の印刷を行う。この溝５２ａに対応する部分の乳剤５５の幅は、印刷版自体の精度と印刷時の位置ばらつきを考慮して、溝５２ａよりも細めに形成しておく。このような印刷版を用いることで、図９（ｂ）に示すように導電性ペースト５３が溝５２ａ内に入りこむことが防止され、図９（ｃ）に示すような断面構造が形成される。

上述した製造方法は、このようにして、比較的安価なスクリーン印刷用のＡｇペーストを用いた場合でも図７に示したパターンを精度良く印刷することを可能にしている。

図１０は、図７に示した共通電極２０の具体的な寸法を示す図である。電極膜２１の幅は２ｍｍであり、電極膜２１の対向する部分の間隔Ｇは０．２６ｍｍである。櫛歯状の電極膜２１の一歯分の長さは縦横とも１ｍｍである。電極膜２１の対向部分の全長Ｌは２６ｍｍ以上となる。また、共通電極基台５１によって構成される抵抗膜２３のシート抵抗ρは２×１０⁵Ω／□である。

このとき、電極膜２１の分断部分のアスペクト比（分断部分のギャップ／分断部分の長さ）は０．２６／２６＝０．０１よりも小さい。２つの電極膜２１の間での抵抗膜２３の抵抗値はρ×Ｇ／Ｌなので、２ｋΩよりも大きい値となる図７に示した構成では、このような対向部分を前面基板の長辺側の共通電極２０に２０箇所、短辺側の共通電極２０に１５箇所設けた。結果として、長辺側の共通電極２０の抵抗は１辺あたり４０ｋΩ以上、短辺側の共通電極２０の抵抗は１辺あたり３０ｋΩ以上となる。このような抵抗値を得ることで、共通電極２０の駆動時の電位低下による輝度低下分を３％以内としながら、放電電流を抑制することが可能になる。

前面基板を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器を示す斜視図である。 図１の真空外囲器を線II-IIで切断した断面図である。 図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。 本発明の第１の実施形態における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。 図４Ａに示した抵抗膜と隣り合う２つの電極膜とを拡大して示す図である。 本発明の第２の実施形態における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。 図５に示した実施形態の変形例を示す図である。 本発明の第３の実施形態における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。 図７に示したメタルバックおよび共通電極の構造を製造する方法を示す図である。 図７に示したメタルバックおよび共通電極の構造を製造する方法を示す図である。 図７に示した共通電極の具体的な寸法を示す図である。 従来技術における前面基板の内面に設けられたメタルバックおよび共通電極の構造を部分的に拡大して示す概略図である。

符号の説明

２ 前面基板
４ 背面基板
６ 側壁（真空外囲器）
１６ 電子放出素子
２０ 共通電極
２１ 電極膜
２２，２３ 抵抗膜
２４ メタルバック

Claims (5)

1. 表示装置であって、
   電子源と、
   基板と、
   該基板に配置されており、前記電子源が放出する電子が照射されることで発光する発光体と、
   該基板に配置されており、前記電子を加速する電位が供給されるアノードと、
   該アノードに電位を供給する電極であって、前記基板の辺に沿って設けられる電極と、
   を有しており、
   前記電極は、複数の電極膜と、電極膜と電極膜の間を接続する抵抗膜とを有しており、
   前記複数の電極膜は隣り合う２つの電極膜を含んでおり、該２つの電極膜の内の一方の電極膜において他方の電極膜に対向する部分の長さが、前記電極の長手方向と直交する方向での前記一方の電極膜の長さよりも長いことを特徴とする表示装置。
2. 前記対向する部分は、前記電極の長手方向に対して斜めになっている部分を有する、請求項１に記載の表示装置。
3. 前記対向する部分は、前記電極の長手方向に延びた部分と、前記電極の長手方向と直交する方向に延びた部分との組み合わせからなる形状を有している、請求項１に記載の表示装置。
4. 前記対向する部分は、互いに噛み合った櫛歯状の形状を有している、請求項３に記載の表示装置。
5. 前記電極は前記基板の複数の辺に沿って設けられている、請求項１から４のいずれかに記載の表示装置。

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