JP2008305651A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 真空パネルの異常放電の発生を抑制して品質及び信頼の高い長い寿命の画像表示装置を提供する。
【解決手段】 前面基板２の前面に第１の透光性導電層１８を設け、この第１の透光性導電層１８の前面に透光性絶縁体１９を設け、この透光性絶縁体１９の前面に接地電位に保持された第２の透光性導電層２０を設けた。
【選択図】 図６

Description

本発明は、自発光型フラットパネル型の画像表示装置に係り、特に電子源をマトリクス状に配列した画像表示装置に関するものである。

マトリクス状に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（ＦＰＤ）の一つとして、微少で集積可能な冷陰極を利用する電界放出型画像表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）や電子放出型画像表示装置が知られている。これらの冷陰極には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源、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ある。

一般的な自発光型ＦＰＤは、上記のような電子源をガラス板からなる背面基板上に備えた背面パネルと、蛍光体層及びこの蛍光体層に前記電子源から放出される電子を射突させるための電界を形成する陽極をガラス板からなる前面基板上に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間隔に保持する枠体とを備え、前記両パネルと枠体で形成される表示空間を真空状態に保持する構成とし、この表示パネルに駆動回路を組み合わせて構成される。

また、前記背面パネルの前記背面基板上には、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を有し、更にこの背面基板上には、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を備えている。加えて前記走査信号配線と画像信号配線の各交差部付近に上記の電子源がそれぞれ設けられ、走査信号配線と電子源とは給電電極で接続され、走査信号配線から電子源に電流が供給される構成が一般的である。

さらに、前記個々の電子源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、単位画素は副画素（サブピクセル）とも呼ばれる。

上述の構成に加え、前述したような画像表示装置では、背面パネルと前面パネル間の前記枠体で囲繞された表示領域内に複数の間隔保持部材（スペーサ）が配置固定され、前記両パネル間の間隔を前記枠体と協働して所定間隔に保持している。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あるいは幾分かの導電性を有する部材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。

また、封止枠となる枠体は背面基板と前面基板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、この固着部が気密封着され封止領域となっている。両基板と枠体とで形成される表示領域内部の真空度は、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒ程度である。

枠体と両基板との封止領域には、背面基板に形成された走査信号配線につながる走査信号配線引出端子や画像信号配線につながる画像信号配線引出端子がそれぞれ貫通する。

特開２０００−２３５８３７号公報

上述のような自発光型の画像表示装置に関し、特許文献１では前面基板の外面側に電位規定導電層と、この電位規定導電層の電位を加速電位と略同電位とし、この電位規定導電層を流れる電流値を制限する電流制限手段とを備え、人間が電位規定層に触れた場合の安全性を確保した構成が開示されている。

この種の画像表示装置では、前面基板の内側にブラックマトリクス膜、蛍光体膜及びメタルバック膜等が形成され、蛍光体膜を励起するために約３ＫＶ〜１２ＫＶ程度の高電圧が印加されている。また、前面基板と背面基板との内面対向間のギャップが約１ｍｍ〜３ｍｍ程度であり、電界の乱れ等により、対向面間で異常放電が発生する。

この異常放電を誘起する一つの原因に真空パネル外部からの電荷のチャージや電界変歪等がある。真空パネル外部で大きく電界が変歪すると、真空パネルの前面基板の内側の電界分布が乱れ、異常放電が発生するという課題があった。

したがって、本発明は前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、真空パネルの異常放電の発生を抑制して品質及び信頼の高い長寿命の画像表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明による画像表示装置は、前面基板の前面に第１の透光性導電層を設け、この第１の透光性導電層の前面に透光性絶縁体を設け、この透光性絶縁体の前面に接地電位に保持された第２の透光性導電層を設けたことを特徴とする。

本発明による他の画像表示装置は、前面基板の前面に加速電極の電位より低電位に保持された第１の透光性導電層を設け、この第１の透光性導電層の前面に透光性絶縁体を設け、この透光性絶縁体の前面に接地電位に保持された第２の透光性導電層を設けたことを特徴とする。

また、本発明による画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、第１の透光性導電層及び第２の透光性導電層の表面抵抗は、１０²Ω／□〜１０¹¹Ω／□の抵抗値を有することを特徴とする。

また、本発明による画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、透光性絶縁体は、絶縁層であることを特徴とする。

また、本発明による画像表示装置は、好ましくは、上記構成において、透光性絶縁体は、ガラス板であることを特徴とする。

本発明の第１の発明によれば、前面基板の外部の電界変歪の影響が第１の透光性導電層によりシールドされ、真空パネル内部に電位変動が伝達することを防ぐので、真空パネルの異常放電が抑制され、品質及び信頼の高い長寿命の画像表示装置が実現可能となるという極めて優れた効果が得られる。

また、本発明の第２の発明によれば、前面基板と背面基板との間で異常放電が発生した場合に前面基板内面の電位変動が前面基板の外側に電界が印加されていることに低減される。また、前面基板の外部の電位変動の影響が第１の透光性導電層によりシールドされ、真空パネル内部に電位変動が伝達することが防ぐことができるので、品質及び信頼の高い長寿命の画像表示装置が実現可能となるという極めて優れた効果が得られる。

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１乃至図４は、本発明による画像表示装置の第1の実施例を説明する模式図であり、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った平面図、図３は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図、図４は図２のＣ−Ｃ線に沿った断面図、図５は図２のＤ−Ｄ線に沿った断面図である。

これら図１乃至図５において、参照符号１は背面基板、２は前面基板、３は枠体、４は排気管、５は封着部材、６は表示領域、７は貫通孔、８は映像信号配線、９は走査信号配線、１０は電子源、１１は接続配線、１２はスペーサ、１３は接着部材、１４は保護電極、１５は蛍光体層、１６は遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜、１７は金属薄膜からなるメタルバック（加速電極）、１８は第１の透光性導電層、１９は絶縁体、２０は第２の透光性導電層である。

これら背面基板１及び前面基板２は、厚さ数ｍｍ、例えば１〜１０ｍｍ程度のガラス板から構成され、背面基板１及び前面基板２共に略矩形状に形成されて所定の間隔を隔てて積層されている。参照符号３は枠状に形成された枠体を示し、この枠体３は、例えばフリットガラスの燒結体またはガラス板等から構成され、単体でまたは複数部材の組み合わせで略矩形状に形成されて背面基板１と前面基板２との間に介挿されている。

この枠体３は、背面基板１と前面基板２との間の周縁部に介挿され、その両端面を背面基板１と前面基板２とに気密接合されている。この枠体３の厚さは、数ｍｍ〜数十ｍｍ、その高さは背面基板１と前面基板２との間の間隔に略等しい寸法に設定されている。参照符号４は排気管であり、この排気管４は、背面基板１の背面に貫通して穿孔された孔に連通して気密封着されている。５は封着部材であり、この封着部材５は、例えばフリットガラスから構成され、枠体３と背面基板１と前面基板２との間を接合して気密封着されている。

背面基板１と前面基板２と枠体３と封着部材５とによって囲まれた表示領域６を含む空間は、排気管４を介して排気され、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を保持されている。また、排気管４は、前述のように背面基板１の外表面に取り付けられ、この背面基板１を貫通して穿設された貫通孔７に連通しており、排気完了後にこの排気管４は封止される。

参照符号８は、映像信号配線であり、この映像信号配線８は、後述するような金属材料を用い、背面基板１の内面に一方向（Ｙ方向）に延在し他方向（Ｘ方向）に並設されている。この映像信号配線８は、表示領域６を含む空間から枠体３と背面基板１との封止領域を気密に貫通し、背面基板１の端面まで延長している。この映像信号配線８は前記封止領域より外側先端部分を映像信号配線引出端子８１としている。

参照符号９は走査信号配線であり、この走査信号配線９は、後述するような金属材料を用い、映像信号配線８上でこれと交差する他方向（Ｘ方向）に延在し一方向（Ｙ方向）に並設されている。この走査信号配線９は、表示領域６を含む空間から枠体３と背面基板１との封止領域を気密に貫通し、背面基板１の端面近傍まで延長している。この走査信号配線９はその封止領域より外側先端部分を走査信号配線引出端子９１としている。

参照符号１０は、例えば電子源の一種のＭＩＭ型の電子源であり、この電子源１０は、走査信号配線９と映像信号配線８との各交差部近傍に設けられている。また、この電子源１０は、走査信号配線９と接続線１１により接続されている。また、映像信号配線８と、電子源１０の上部電極及び走査信号配線９との間には層間絶縁膜ＩＮＳが配置されている。

ここで、映像信号配線８は、例えばＡｌ（アルミニウム）膜等が用いられ、走査信号配線９は、例えばＣｒ／Ａｌ／Ｃｒ膜、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ膜等が用いられる。また、配線引出端子８１、９１は、それぞれ信号配線の両端に設けられているが、何れか一端のみに設けても良い。

次に、参照符号１２は、スペーサであり、このスペーサ１２は、ガラスやセラミックスなどの絶縁材または少量の導電性を有する部材で形成した板状体からなり、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。このスペーサ１２は約１０⁸Ω・ｃｍ〜１０⁹Ω・ｃｍ程度の比抵抗を有し、全体として抵抗値の偏在の少ない構成となっている。そして、スペーサ１２は、枠体３と略平行で走査信号配線９上に１本おきに直立配置され、接着部材１３により背面基板１と前面基板２とを接着固定している。また、スペーサ１２の基板との接着固定は一端側のみでも良く、さらにその配置は通常、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、走査信号配線９上に数本おきに配置することも可能である。

このスペーサ１２の寸法は、基板寸法、枠体３の高さ、基板素材、スペーサの配置間隔、スペーサ素材等により設定されるが、一般的には、高さは枠体３と略同一寸法、厚さは数十μｍ〜数ｍｍ以下である。スペーサの長さは約２０ｍｍ乃至約１０００ｍｍ程度、さらにはそれ以上の長尺も可能である。好ましくは、約８０ｍｍ乃至約３００ｍｍ程度が実用的な値となる。

一方、スペーサ１２の一端側が固定された前面基板２の内面には、赤色、緑色、青色用の蛍光体層１５が遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜１６で区画された窓部に配置され、これらを覆うように金属薄膜からなるメタルバック（加速電極）１７が例えば蒸着方法で設けられて蛍光面を形成している。動作時この蛍光面には約３ＫＶ〜１２ＫＶ程度の陽極電圧が印加される。メタルバック１７は、前面基板２と反対側、つまり背面基板１側への発光を前面基板２側へ向け反射させ、発光の取り出し効率を上げる為の光反射膜であると共に蛍光体粒子の表面の帯電を防ぐ機能も合わせ持っている。

蛍光体としては、例えば赤色用としてＹ₂Ｏ₃：Ｅｕ、Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕを用い、また、緑色用としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ、Ｙ₂ＳｉＯ₅：Ｔｂを用い、さらに、青色用としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ、ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ等を用いることができる。この蛍光体層１５は蛍光体粒子の平均粒径は例えば約４μｍ〜９μｍ、膜厚は例えば約１０μｍ〜２０μｍ程度となっている。

参照符号１８は第１の透光性導電層であり、この第１の導電層１８は、図６に表示パネルの要部拡大断面図に示すように前面基板２の前面側に例えばＩＴＯを蒸着法により例えば約１００ｎｍ程度の厚さに成膜させて形成されている。この第１の導電層１８はフローティング状態となって形成されており、シールド導電層としての機能を有している。

また、参照符号１９は透光性絶縁体であり、この絶縁体１９は第１の導電層１８の前面側に例えば厚さ数ｍｍ、例えば約１〜５ｍｍ程度の透光性ガラス板を接着材等により接着させて配置されている。さらに、参照符号２０は、第２の透光性導電層であり、この第２の導電層２０は、絶縁体１９の前面に例えばＡＴＯを蒸着法により約２００ｎｍ程度の厚さに成膜させて形成され、帯電防止層としての機能を有している。

なお、これらの第１の導電層１８及び第２の導電層２０の表面抵抗は、１０²Ω／□〜１０¹¹Ω／□の間でそれぞれ選んで良い。

図７は図６の構成を模式的に示す図である。図７に示すように前面基板２の前面側に形成された第１の導電層１８は、シールド導電層（フローティング層）となっている。この第１の導電層１８上に絶縁体１９を介して形成された第２の導電層２０は帯電防止層として接地電位に接続される。

また、前面基板２の内面に形成された金属薄膜からなるメタルバック（加速電極）１７と、対向する背面基板１の内面に形成された映像信号配線８及び走査信号配線９等の配線層２１との間には、高圧電源Ｖａが接続される。一方、背面基板１の内面に形成された映像信号配線８及び走査信号配線９等の配線層２１には信号電源Ｖｓが接続される。

この実施例１の構成では、前面基板２の外側にシールド導電層としての第１の導電層１８を形成し、絶縁体１９を挟んで表面を帯電防止層としての第２の導電層２０で接地することにより、第１の導電層１８によりパネル外部の電界変歪がシールドされ、真空パネル内部に電位変動の伝達を防止することができる。

図８は本発明による画像表示装置の他の実施例を示す表示パネルの要部拡大断面図であり、前述した図と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図８において、図６と異なる点は、前面基板２の前面側に形成された第１の導電層１８は電圧印加層としての機能を有している。そして、この第１の導電層１８には、図９にその模式図で示すように高圧電源Ｖａより電圧の低い低圧電源Ｖｂが接続される。

この実施例２の構成では、前面基板２の外側に電圧印加層としての第１の導電層１８を形成し、絶縁体１９を挟んで表面を帯電防止層としての第２の導電層２１で接地することにより、第１の導電層１８によりパネル外部の電界変歪の影響を真空パネル内部に伝達することを防止することができる。また、前面基板２の外側に低電圧電源Ｖｂを接続する電圧印加層としての第１の導電層１８を設けることにより、異常放電発生時にメタルバック（加速電極）１７の電位変動を抑制し、放電エネルギーを低減させることができる。

以上の各実施例では、電子源にＭＩＭを用いた構造を例としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、前述した各種の電子源を用いた自発光型ＦＰＤに対しても同様に適用できるものである。

本発明による画像表示装置の第1の実施例を説明する模式図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。 図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った模式平面図である。 図１（ａ）のＢ−Ｂ線に沿った模式断面図である。 図２のＣ−Ｃ線に沿った模式断面図である。 図２のＤ−Ｄ線に沿った模式断面図である。 画像表示装置の表示パネルの要部拡大断面図である。 図６の構成を模式的に示す図である。 本発明による画像表示装置の他の実施例を示す図６に対応する表示パネルの要部拡大断面図である。 図８の構成を模式的に示す図である。

符号の説明

１・・・背面基板、２・・・前面基板、３・・・枠体、４・・・排気管、５・・・封着部材、６・・・表示領域、７・・・貫通孔、８・・・画像信号配線、８１・・・画像信号配線引出端子、９・・・走査信号配線、９１・・・走査信号配線引出端子、１０・・・電子源、１１・・・接続配線、１２・・・スペーサ、１３・・・接着部材、１５・・・蛍光体層、１６・・・ＢＭ膜、１７・・・メタルバック（加速電極）、１８・・・第１の透光性導電層、１９・・・透光性絶縁体、２０・・・第２の透光性導電層、２１・・・配線層、ＩＮＳ・・・絶縁膜（層間絶縁膜）。

Claims (5)

1. 一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設された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、この画像信号配線と前記走査信号配線間に配置された層間絶縁膜と、前記走査信号配線と前記画像信号配線の各交差部近傍に設けられた電子源とを備えた背面基板と、
   前記電子源に対応して設けられた蛍光体層及び前記電子源から放出される電子を前記蛍光体層に指向する如く加速するための加速電極を有する蛍光膜を備え前記背面基板と所定の間隔をもって対向する前面基板と、
   前記背面基板と前記前面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   前記枠体と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封止領域で気密封着する封着部材と、
   を備えた画像表示装置であって、
   前記前面基板の前面に第１の透光性導電層を設け、当該第１の透光性導電層の前面に透光性絶縁体を設け、当該透光性絶縁体の前面に接地電位に保持された第２の透光性導電層を設けたことを特徴とする画像表示装置。
2. 一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設された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、この画像信号配線と前記走査信号配線間に配置された層間絶縁膜と、前記走査信号配線と前記画像信号配線の各交差部近傍に設けられた電子源とを備えた背面基板と、
   前記電子源に対応して設けられた蛍光体層及び前記電子源から放出される電子を前記蛍光体層に指向する如く加速するための加速電極を有する蛍光膜を備え前記背面基板と所定の間隔をもって対向する前面基板と、
   前記背面基板と前記前面基板との間で表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する枠体と、
   前記枠体と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封止領域で気密封着する封着部材と、
   を備えた画像表示装置であって、
   前記前面基板の前面に前記加速電極の電位より低電位に保持された第１の透光性導電層を設け、当該第１の透光性導電層の前面に透光性絶縁体を設け、当該透光性絶縁体の前面に接地電位に保持された第２の透光性導電層を設けたことを特徴とする画像表示装置。
3. 前記第１の透光性導電層及び第２の透光性導電層の表面抵抗は、１０²Ω／□〜１０¹¹Ω／□の抵抗値を有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記透光性絶縁体は、絶縁層であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記透光性絶縁体は、ガラス板であることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の画像表示装置。

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