JP2009295532A - 発光体基板及びそれを用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】行方向に隣接する電極同士を接続する抵抗体を有する発光体基板において、当該抵抗体の耐圧性能を改善する。
【解決手段】発光体基板は、基板と、基板上に行列状に位置する複数の発光部材４と、各々が少なくとも１つの発光部材４を覆い、行列状に位置する複数の電極５と、行方向において隣接する電極５間に位置し、行方向に隣接する電極５同士を接続する行方向抵抗体６と、を有している。行方向抵抗体６との接続部における行方向に隣接する電極５同士の行方向の離間距離Ｇｘ’は、発光部材を覆っている部分における行方向に隣接する電極同士の行方向の離間距離Ｇｘよりも大きい。
【選択図】図２

Description

本発明は、発光体基板及びそれを用いた画像表示装置に関する。

行列状に配列された複数の電子放出素子を備えた電子源基板と、この複数の電子放出素子と対向して行列状に配列された複数の発光部材を備えた発光体基板と、を有する画像表示装置は公知である。このような画像表示装置では、発光体基板と電子源基板とは、一般に数ｍｍ程度のギャップで対向し、しかも両基板間には例えば１０ｋＶ前後の高電圧が印加される。このため、放電が発生しやすく、いったん放電が発生すると、全面一体となったメタルバックの全域から放電電流が流れ込み、電子放出素子への影響が拡大する。

そこで、上記形式の画像表示装置に放電電流抑制機能を与えるため、特許文献１や特許文献２には、メタルバックを２次元に分断し、メタルバック間を抵抗体で接続する構成により、放電電流を抑制する技術が開示されている。

しかしながら、輝度向上を図るためにさらなる高電圧を印加した場合に放電が生じると、隣接するメタルバック間の電位差が大きくなって、隣接メタルバック間で２次放電を引き起こす可能性がある。また、隣接メタルバック間に抵抗体を配置すると、抵抗体の材料によっては、メタルバック間の沿面耐圧よりも、材料の耐圧が低くなり、耐放電構造の破壊を招く可能性がある。特に、通常のＴＶ表示を考えた画像表示装置では、水平方向（＝行方向）に隣接するメタルバック間の距離が狭く、２次放電しやすい。２次放電が生じると、放電電流が増大し、素子破壊など画像表示上好ましくないダメージが発生する可能性がある。

上記問題の対策として、特許文献１及び特許文献２に記載の技術では、行方向に隣接する発光部材間に抵抗体を配置せずに、行方向の抵抗を規定する工夫がなされている。具体的には、特許文献１には、行列状に分断したメタルバックと、マトリクス状にパターンされた抵抗体を組合せ、行方向に隣接するメタルバック間に抵抗体を配置しない構成が開示されている。特許文献２には、行列状に分断したメタルバックと、列方向に隣接するメタルバック間において行方向に延びるストライプ状の抵抗体とを、発光部材の列側にて接続する構成が開示されている。
特開２００６−１７３０９４号公報 特開２００６−１８５６３２号公報

しかしながら、特許文献１に記載の発光体基板は、抵抗体の抵抗値規定と材料耐圧の点で、より一層の向上が望まれていた。特許文献２に記載の発光体基板は、行方向の隣接メタルバック間の２次放電を抑制する点で、抵抗体に掛かる電界強度をさらに弱める構成が望まれていた。

本発明は、行方向に隣接する電極同士を接続する抵抗体を有する発光体基板において、当該抵抗体の耐圧性能を改善することを目的とする。本発明はまた、このような発光体基板を用いた画像表示装置を提供することを目的とする。

本発明の発光体基板は、基板と、基板上に行列状に位置する複数の発光部材と、各々が少なくとも１つの発光部材を覆い、行列状に位置する複数の電極と、行方向において隣接する電極間に位置し、行方向に隣接する電極同士を接続する行方向抵抗体と、を有している。行方向抵抗体との接続部における行方向に隣接する電極同士の行方向の離間距離は、発光部材を覆っている部分における行方向に隣接する電極同士の行方向の離間距離よりも大きいことを特徴としている。

本発明の画像表示装置は、複数の電子放出素子を備えた電子源基板と、上述の発光体基板と、を有し、電子放出素子から放出された電子によって発光部材が発光する。

本発明によれば、行方向に隣接する電極同士を接続する抵抗体を有する発光体基板において、当該抵抗体の耐圧性能を改善することが容易となる。また、本発明によれば、このような発光体基板を用いた画像表示装置を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。本発明の発光体基板は、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)やＦＥＤ(Field Emission Display)などの電子線表示装置に適用できる。特に、ＦＥＤではアノード−カソード間が高電界になるため、耐放電能力が求められる。よって、ＦＥＤは、本発明が適用される好ましい形態である。

本発明の実施の形態について、ＦＥＤの中でも特に表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置（ＳＥＤ(Surface-conduction Electron-emitter Display)）を例に、図面を用いて具体的に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係る画像表示装置の基本構成を示す部分破断斜視図である。画像表示装置１５は、２次元状に配列された複数の表面伝導型電子放出素子１２を備えた電子源基板８と、電子源基板８と対向して位置する発光体基板１と、を有している。発光体基板１及び電子源基板８は、外枠１３とともに真空容器１４を形成している。画像表示装置の大きさによっては、真空容器１４の内部に、電子源基板８と発光体基板１とを相互に支持するスペーサ（不図示）を設けてもよい。不図示の電源や駆動回路等を真空容器１４に付加することで、画像表示装置１５が構成される。

電子源基板８は、ガラス基板９と、ガラス基板９の上に形成された行配線（＝走査配線）１０及び列配線（＝信号配線）１１と、表面伝導型電子放出素子１２と、を備えている。行配線１０はＮ本、列配線１１はＭ本であり、表面伝導型電子放出素子１２はＮ×Ｍ個形成されている。Ｎ及びＭは正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えばＦＨＤ(Full High Definition)であれば、Ｎ＝１０８０本、Ｍ＝１９２０×３＝５７６０本である。

図１を参照すると、メタルバック５は真空容器１４の端子Ｈｖと電気的に接続され、不図示の高圧電源より１ｋＶ〜１５ｋＶ程度の高圧が印加される。走査配線１０及び信号配線１１は、それぞれ真空容器１４の端子Ｄｙｎ（ｎは１〜Ｎ）及びＤｘｍ（ｍは１〜Ｍ）と電気的に接続され、不図示の駆動回路より、それぞれ走査信号及び画像信号が与えられる。電子放出素子１２は信号に応じた電子を放出し、電子はメタルバック電位に引き寄せられ、メタルバック５を突き抜け、発光部材４の蛍光体を発光させる。輝度は、電圧や信号によって調整することができる。

図２は、上述した発光体基板の内面図である。図３は、黒色部材と発光部材の配置パターンを示す平面図である。図４の（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ図２におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ―Ｂ断面図、及びＣ―Ｃ断面図である。図２では、図中左下の部分でメタルバックの図示を省略している（メタルバックを剥ぎ取った図になっている。）。以下、図２〜４を参照して発光体基板の構成を説明する。

発光体基板１は基板２を備えている。基板２は、特に真空維持や強度の点でガラス基板が好ましい。

基板２上には黒色部材３が設けられている。黒色部材３は開口を有し、格子状に形成されている。開口には蛍光体からなる発光部材４が形成されている。発光部材４は、カラー表示の場合にはＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に塗り分けられている。塗り分けパターンは表示特性に応じて適宜決定でき、本実施形態に限定されない。図３には、格子状の黒色部材に、蛍光体をストライプ状に塗り分けたパターンを示している。

図３，４を参照すると、基板２上にはさらに、２次元状に配列され、各々が列方向（Ｙ方向）に隣接する二つの発光部材４を覆う複数のメタルバック（電極）５が設けられている。また、基板２上には、行方向（Ｘ方向）に隣接するメタルバック５を電気的に接続する行方向抵抗体６（抵抗Ｒｘ）と、列方向に隣接するメタルバック５を電気的に接続する列方向抵抗体７（抵抗Ｒｙ）と、が設けられている。行方向抵抗体６は、図４（ａ）に示すように、行方向（Ｘ方向）に連続的に延びているが、行方向（Ｘ方向）に隣接するメタルバック５間のみに、離散的に設けられていてもよい。換言すれば、行方向抵抗体６は、少なくとも行方向（Ｘ方向）に隣接するメタルバック５間に設けられ、行方向（Ｘ方向）に隣接するメタルバック５間を電気的に接続する構成であればよい。一方、列方向抵抗体７は、図４（ｃ）に示すように、列方向（Ｙ方向）に隣接するメタルバック５間のみに、離散的に設けられている。

すなわち、本実施形態の発光体基板１においては、基板２上に行列状に位置する複数の発光部材４が形成され、発光部材４の間は黒色部材３で仕切られている。黒色部材３の上には行方向（Ｘ方向）に連続的に延びる行方向抵抗体６が形成されている。また、黒色部材３の上には、列方向抵抗体７が列方向（Ｙ方向）に離散的に設けられている。これらの部材の上には２つの発光部材４を覆うメタルバック５が多数形成されている。隣接するメタルバック５同士は直接接続されていないが、行方向抵抗体６及び列方向抵抗体７によって、各々行方向（Ｘ方向）及び列方向（Ｙ方向）に電気的に接続されている。

このように２次元配列された複数のメタルバック５と、これらを接続する抵抗体６，７によって、万が一あるメタルバックで放電が生じても、抵抗体６，７の放電電流抑制機能により他のメタルバックでの放電を防止ないしは緩和し放電電流を減らすことができる。

行方向抵抗体６は、メタルバック５の幅の狭くなった位置（図２におけるＡ−Ａ線の位置）に配置され、メタルバック５と接続している。メタルバック５の行方向抵抗体６を覆う部分における行方向の幅Ｍｘ’は、発光部材４を覆う位置での行方向の幅Ｍｘよりも狭くなっている。すなわち、行方向抵抗体６との接続部における行方向で隣接するメタルバック５間の離間距離Ｇｘ’は、発光部材４間における行方向のメタルバック５間の離間距離Ｇｘよりも長くなっている。このようにすることで、放電時に発生する隣接メタルバック５間の電位差による行方向抵抗体６に掛かる電界強度を弱めることができ、行方向抵抗体６の破綻を防ぐことが可能となる。換言すれば、あるメタルバックで放電が発生すると、隣接するメタルバックから行方向抵抗体６を通して電子が流入するが、行方向抵抗体６の接続位置でメタルバック間の離間距離Ｇｘ’を大きく取ることで、行方向抵抗体６の長さを確保することが容易となる。これによって、行方向抵抗体６が隣接メタルバック間の電位差に耐え易くなり、電極電圧をより高くすることが可能となるのである。従って、高輝度な画像表示が可能な発光体基板を得ることができる。

図５に示すように、メタルバック５は、Ｙ方向に隣接する三つ以上（Ｐ個）の発光部材４を覆っていても良い。この場合、メタルバック５に対応して、最大（Ｐ−１）本の行方向抵抗体を配置することができ、抵抗調整の手段として有効である。特に、体積抵抗を上げてもＲｘを下げることができるため、体積抵抗を上げて行方向抵抗体６の耐圧を上げることが可能となる。

図６に示すように、メタルバック５は、行方向（Ｘ方向）において複数の発光部材４を覆っていてもよい。この場合、発光部材４を覆っている位置での行方向（Ｘ方向）の幅Ｍｘに比べて、行方向抵抗体と接続している位置での幅Ｍｘ’を極端に狭くできる。換言すれば、抵抗体６との接続部における行方向で隣接するメタルバック間の離間距離Ｇｘ’を発光部材４を覆っている位置での離間距離Ｇｘよりも長くすることができ、耐圧的に有利となり好ましい。

メタルバック５は、公知の成膜方法を用い、マスキングまたはエッチングによってパターン化することが可能である。中でも、マスク蒸着することが簡便であり好ましい。

抵抗体６，７は、パターン印刷、ディスペンサやフォトリソなど、公知の加工法によって形成することができる。なかでも精度や生産性の点からパターン印刷が好ましい。

（実施例１）
本実施例は、図２〜４に示される発光体基板の例である。図２は発光体基板のメタルバックを一部切り欠いた内面図である。本実施例の発光体基板は以下のように作製した。

洗浄したガラス基板の表面に、黒色ペースト（ノリタケ製：ＮＰ−７８０３Ｄ）を用いて発光領域のうち所望の領域のみ開口している格子形状をスクリーン印刷し、１２０℃で乾燥後、５５０℃で焼成して厚さ５μｍの黒色部材３を形成した。開口部のピッチはリアプレート上の素子ピッチと同じくＹ方向４５０μｍ、Ｘ方向１５０μｍとし、開口のサイズはＹ方向２２０μｍ、Ｘ方向９０μｍとした。

次に、黒色部材３の上に行方向抵抗体６および列方向抵抗体７として、酸化ルテニウムの配合された高抵抗ペーストを、焼成後の膜厚が１０μｍになるようにスクリーン印刷法にて印刷した。これを１２０℃で１０分乾燥させた後、５３０℃で焼成した。行方向抵抗体６は黒色部材３の行方向パターン上に、２行おきに全列に渡って形成した。列方向抵抗体７は、列方向抵抗体６の配置されない行方向パターン上で、行方向パターンを挟む黒色部材３の開口間に、列毎に形成した。本実施例では、高抵抗ペーストの焼成後の体積抵抗を２Ω・ｍとし、行方向抵抗体６の幅は５０μｍ、列方向抵抗体７の幅は８０μｍとした。

次に発光部材４として、ＣＲＴの分野で用いられているＰ２２蛍光体を分散したペーストを、スクリーン印刷法により黒色部材３の開口に印刷した。本実施例ではカラーディスプレイとなるようにＲＧＢ３色の蛍光体をストライプ状に塗り分けた。各蛍光体の膜厚は１５μｍとした。３色の蛍光体を印刷後１２０℃で乾燥した。乾燥は各色毎でも３色一括でも構わない。更に、後に結着材として作用する珪酸アルカリ、いわゆる水ガラスを含む水溶液をスプレイ塗布した。

次にアクリルエマルジョンをスプレーコート法にて塗布、乾燥し、蛍光体粉体の隙間をアクリル樹脂で埋め、メタルバック５となるアルミニウム膜を蒸着した。この際、少なくとも黒色部材３の開口に対応した部分に開口部をもつメタルマスクを使用し、発光部材４の上にメタルバック５を形成した。アルミニウムの膜厚は１００ｎｍとした。この後、４５０℃で加熱することにより上記樹脂を分解除去させた。

メタルバック５は、Ｘ方向幅（Ｍｘ）１００μｍ、Ｙ方向幅（Ｍｙ）３３０μｍの幅広部分と行方向幅（Ｍｘ’）５０μｍ、列方向幅（Ｍｙ’）１２０μｍの狭幅部分とからなり、アルミニウム膜によって形成した。なお、行方向抵抗体６はメタルバックとの接続において、上記狭幅部の範囲内で収まるようにした。これによって、行方向抵抗体６との接続部における行方向での隣接メタルバック間の離隔距離（Ｇｘ’＝１００μｍ）が、発光部材を覆っている部分における行方向での隣接メタルバック間の離隔距離（Ｇｘ＝５０μｍ）よりも長くなるようにした。

この結果、行方向抵抗体６は、幅５０μｍ、長さ１００μｍとなり、Ｒｘ＝４００ｋΩ程度となった。また、列方向抵抗体７は、幅８０μｍ、長さ１２０μｍとなり、Ｒｙ＝２００ｋΩ程度となった。

このようにして作製した発光体基板１を用いてＳＥＤを作製し、発光体基板１と電子源基板８の間に１０ｋＶの電圧を印加し、特定の素子に過剰な電圧を印加して、素子破壊を発生させることにより、発光体基板１との間の放電を誘発した。１０回程度誘発放電させたが、放電による発光は、破壊した素子近傍だけであり、行方向抵抗体６や列方向抵抗体７が破綻したような発光は確認されなかった。また、放電電流も期待通り抑制されていた。さらに、放電実験後に全面白を点灯させて素子ダメージを確認したが、故意に破壊した素子以外の周辺素子にはダメージを確認できなかった。

（実施例２）
本実施例が実施例１と異なるのは、図５に示すように、メタルバック５が、列方向（Ｙ方向）に隣接する３つの発光部材４を覆うように形成されている点である。行方向抵抗体６は、メタルバック狭幅部に対応して配置している。さらに、列方向抵抗体７は行方向抵抗体６の配置されない行、すなわち３行おきに配置されている。

このようにして作製した発光体基板１６は、抵抗設計は実施例１と同じであるが、抵抗体ペーストの体積抵抗を２倍にすることができ、行方向抵抗体６、列方向抵抗体７の耐圧を上げることが可能である。

この発光体基板１６を用いてＳＥＤを作製し、発光体基板１６と電子源基板８の間に１０ｋＶの電圧を印加し、実施例１と同様の放電誘発実験をしたところ、実施例１と同等の放電電流が観測された。また、電圧を１２ｋＶに上げ、同様の放電実験を実施したが、放電による発光は、破壊した素子近傍だけであり、行方向抵抗体６や列方向抵抗体７が破綻したような発光は確認されなかった。また、放電電流も期待通り抑制されていた。さらに、放電実験後に全面白を点灯させて素子ダメージを確認したが、故意に破壊した素子以外の周辺素子にはダメージを確認できなかった。

（実施例３）
本実施例が実施例１と異なるのは、図６に示すように、メタルバック５が、列方向に隣接する２つ、および行方向に隣接する３つの計６つの発光部材４を覆うように形成されていることである。列方向抵抗体７は行方向抵抗体６の配置されない行に、つまり２列おきに１本、すなわち列方向（Ｙ方向）に隣接するメタルバック間に１本配置されている。

メタルバック５の発光部材４を覆う位置での行方向幅（Ｍｘ）は３５０μｍ、列方向幅（Ｍｙ）は３３０μｍとし、狭幅部の行方向幅（Ｍｘ’）は１５０μｍ、列方向幅（Ｍｙ’）は１２０μｍとした。この結果Ｒｘ＝１.２ＭΩ、Ｒｙ＝７０ｋΩとなった。

このようにして作製した発光体基板１７は、発光部材を覆っている部分における行方向での隣接メタルバック間の離隔距離（Ｇｘ）は、実施例１と同様に５０μｍであった。しかし、抵抗体との接続部における行方向での隣接するメタルバック間の離隔距離をＧｘ’＝３００μｍと、実施例１に比べ３倍に長くすることができ、電界強度を弱めることによって耐圧を上げることが可能である。

このような発光体基板１７を用いてＳＥＤを作製し、発光体基板１７と電子源基板８の間に１０ｋＶの電圧を印加し、実施例１と同様の放電誘発実験を行ったところ、実施例１と同等の放電電流が観測された。また、電圧を１２ｋＶに上げ、同様の放電実験を実施したが、放電による発光は、破壊した素子近傍だけであり、行方向抵抗体６や列方向抵抗体７が破綻したような発光は確認されなかった。また、放電電流も期待通り抑制されていた。さらに、放電実験後に全面白を点灯させて素子ダメージを確認したが、故意に破壊した素子以外の周辺素子にはダメージを確認できなかった。

本発明の一実施形態に係る画像表示装置の基本構成を示す部分破断斜視図である。 図１に示す発光体基板の内面図である。 図１に示す発光体基板の黒色部材と発光部材の配置パターンを示す平面図である。 図２におけるＡ−Ａ断面図、Ｂ―Ｂ断面図、及びＣ―Ｃ断面図である。 本発明の別の実施形態に係る発光体基板の内面図である。 本発明の別の実施形態に係る発光体基板の内面図である。

符号の説明

１，１６，１７ 発光体基板
２ 基板
３ 黒色部材
４ 発光部材
５ メタルバック
６ 行方向抵抗体
７ 列方向抵抗体
１５ 画像表示装置

Claims (2)

1. 基板と、
   前記基板上に行列状に位置する複数の発光部材と、
   各々が少なくとも１つの前記発光部材を覆い、行列状に位置する複数の電極と、
   行方向において隣接する前記電極間に位置し、該行方向に隣接する電極同士を接続する行方向抵抗体と、
   を有する発光体基板において、
   前記行方向抵抗体との接続部における前記行方向に隣接する電極同士の行方向の離間距離は、前記発光部材を覆っている部分における前記行方向に隣接する電極同士の行方向の離間距離よりも大きいことを特徴とする発光体基板。
2. 複数の電子放出素子を備えた電子源基板と、
   請求項１に記載の発光体基板と、
   を有し、前記電子放出素子から放出された電子によって前記発光部材が発光する、画像表示装置。

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