WO2006006470A1 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

画像表示装置

技術分野

[0001] この発明は、対向配置された基板と、基板間に配設されたスぺーサとを備えた画像 表示装置に関する。

背景技術

[0002] 近年、陰極線管（以下、 CRTと称する）に代わる次世代の軽量、薄型の表示装置と して様々な平面型の画像表示装置が注目されている。例えば、平面表示装置として 機能するフィールド'ェミッション 'デバイス（以下、 FEDと称する）の一種として、表面 伝導型電子放出装置（以下、 SEDと称する）の開発が進められている。

[0003] この SEDは、所定の間隔をおいて対向配置された第 1基板および第 2基板を備え 、これらの基板は矩形状の側壁を介して周辺部を互いに接合することにより真空外囲 器を構成している。第 1基板の内面には 3色の蛍光体層が形成され、第 2基板の内面 には、蛍光体を励起する電子放出源として、各画素に対応する多数の電子放出素 子が配列されている。第 1基板および第 2基板間に作用する大気圧荷重を支持し基 板間の隙間を維持するため、両基板間には、複数のスぺーサが配置されている。例 えば、特開 2002— 082850号公報に開示された装置によれば、第 1基板と第 2基板 との間には支持基板が設けられ、複数のスぺーサはこの支持基板上に立設されてい る。支持基板には、それぞれ電子放出素子力 放出された電子ビームが通過する複 数の電子ビーム通過孔が形成されて 、る。

[0004] 上記 SEDにお ヽて、画像を表示する場合、蛍光体層にアノード電圧が印加され、 電子放出素子力 放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体層へ 衝突させることにより、蛍光体が発光して画像を表示する。実用的な表示特性を得る ためには、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電圧を数 kV以上望まし くは 5kV以上に設定することが必要となる。

[0005] 上記構成の SEDにおいて、表示画像の輝度はアノード電圧に依存するため、この アノード電圧は高電圧であることが望ましい。しカゝしながら、第 1基板と第 2基板との間 の隙間は、解像度や支持部材の特性、製造性などの観点から、 l〜2mm程度と比較 的小さく設定される。高電圧を印加した場合、第 1基板と第 2基板との小さい隙間に 強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電 (絶縁破壊)が起き易くなる。 放電が起こると、電子放出素子や蛍光面、第 1基板上の配線の破壊あるいは劣化が 引き起こされる可能性がある。このような不良発生につながる放電は製品として望まし くない。

発明の開示

[0006] この発明は、以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、放電の発生を抑制し、 信頼性および表示品位の向上した画像表示装置を提供することにある。

[0007] 前記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光面が形成 された第 1基板と、前記第 1基板と隙間を置いて対向配置されているとともに前記蛍 光面を励起する複数の電子放出源が設けられた第 2基板と、前記第 1および第 2基 板の間に設けられ前記第 1および第 2基板に作用する大気圧荷重を支持する複数の スぺーサと、前記スぺーサと第 2基板との間に設けられたグリッドユニットと、を備え、 前記グリッドユニットは、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通 過孔を有し、前記第 2基板と対向配置されているとともに、所定の電圧が印加される 板状のグリッドと、前記グリッドの外面を覆った第 1絶縁層と、前記第 1絶縁層と第 2基 板との間に設けられ、接地電位に接続された導電層と、前記導電層に重ねて形成さ れ、前記導電層と第 2基板との間に位置した第 2絶縁層と、を有している。

図面の簡単な説明

[0008] [図 1]図 1は、この発明の第 1の実施形態に係る SEDを示す斜視図。

[図 2]図 2は、図 1の線 II IIに沿って破断した前記 SEDの斜視図。

[図 3]図 3は、前記 SEDを拡大して示す断面図。

[図 4]図 4は、前記 SEDのグリッドユニットを示す平面図。

[図 5]図 5は、この発明の第 2の実施形態に係る SEDを示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

[0009] 以下図面を参照しながら、この発明を、平面型の画像表示装置としての SEDに適 用した第 1の実施形態について詳細に説明する。

図 1ないし図 3に示すように、 SEDは、それぞれ矩形状のガラス板からなる第 1基板 11および第 2基板 12を備え、これらの基板は約 1. 0〜2. Ommの隙間をおいて対向 配置されている。第 1基板 11および第 2基板 12は、ガラスからなる矩形枠状の側壁 1 3を介して周縁部同士が接合され、内部が真空に維持された扁平な真空外囲器 10 を構成している。

[0010] 第 1基板 11の内面には蛍光面として機能する蛍光体スクリーン 16が形成されてい る。蛍光体スクリーン 16は、赤、青、緑に発光する蛍光体層 R、 G、 B、および遮光層 15を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状、ドット状あるいは矩形状に形 成されている。蛍光体スクリーン 16上には、アルミニウム等力もなるメタルバック 17お よびゲッタ膜 19が順に形成されている。

[0011] 第 2基板 12の内面には、蛍光体スクリーン 16の蛍光体層 R、 G、 Bを励起する電子 放出源として、それぞれ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 1 8が設けられている。電子放出素子 18は、画素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 18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。第 2基板 12の内面上には、 電子放出素子 18を駆動する多数本の配線 21がマトリック状に設けられ、その端部は 真空外囲器 10の外部に引出されている。

[0012] 接合部材として機能する側壁 13は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着 材 20により、第 1基板 11の周縁部および第 2基板 12の周縁部に封着され、これらの 基板同士を接合している。

[0013] 図 2および図 3に示すように、 SEDは、第 1基板 11および第 2基板 12の間に配設さ れたスぺーサ構体 22、およびスぺーサ構体と第 2基板との間に配設されたグリッドュ ニット 40を備えている。本実施形態において、スぺーサ構体 22は、矩形状の金属板 力 なる支持基板 24と、支持基板の一方の表面に一体的に立設された多数の柱状 のスぺーサ 30と、を有している。

[0014] 詳細に述べると、支持基板 24は蛍光体スクリーン 16とほぼ等しい大きさの矩形状 に形成されている。支持基板 24は第 1基板 11の内面と対向した第 1表面 24aおよび 第 2基板 12の内面と対向した第 2表面 24bを有し、これらの基板と平行に配置されて いる。支持基板 24には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔 26が形成され ている。電子ビーム通過孔 26は、それぞれ電子放出素子 18と対向して配列され、電 子放出素子から放出された電子ビームを透過する。

[0015] 支持基板 24は、例えば鉄—ニッケル系の金属板により厚さ 0. 1〜0. 25mmに形 成され、電子ビーム通過孔 26は、例えば、 0. 15〜0. 25mm X O. 15〜0. 25mm の矩形状に形成されている。支持基板 24の表面には、絶縁層として、ガラス、セラミ ック等を主成分とした絶縁性物質を塗布、焼成した高抵抗膜 32が形成されて 、る。 本実施形態によれば、支持基板 24の第 1および第 2表面 24a、 24bおよび各電子ビ ーム通過孔 26の内壁面は、 Li系のアルカリホウ珪酸ガラスからなる厚さ約 10 μ mの 高抵抗膜 32により被覆されている。支持基板 24は、第 1表面 24aが、ゲッタ膜 19、メ タルバック 17、蛍光体スクリーン 16を介して、第 1基板 11の内面に面接触した状態 で設けられている。

[0016] 第 1基板 11および第 2基板 12の長手方向を X、幅方向を Yとした場合、支持基板 2 4に設けられた電子ビーム通過孔 26は、 X方向に沿って所定のピッチで配列され、ま た、 Y方向については、 X方向のピッチよりも大きなピッチで配列されている。第 1基 板 11に形成された蛍光体スクリーン 16の蛍光体層 R、 G、 B、および第 2基板 12上の 電子放出素子 18は、 X方向および Y方向につ 、てそれぞれ電子ビーム通過孔 26と 同一のピッチで配列され、それぞれ電子ビーム通過孔と対向している。これにより、 各電子放出素子 18は、電子ビーム通過孔 26を通して、対応する蛍光体層と対向し ている。

[0017] 支持基板 24の第 2表面 24b上にはスぺーサ 30がー体的に立設され、それぞれ Y 方向に並んだ電子ビーム通過孔 26間に位置している。スぺーサ 30の延出端は、後 述するグリッドユニット 40に当接している。スぺーサ 30の各々は、支持基板 24側から 延出端に向力つて径が小さくなつた先細テーパ状に形成されている。グリッド表面と 平行な方向に沿ったスぺーサ 30の断面は、ほぼ楕円形に形成されている。

[0018] 上記のように構成されたスぺーサ構体 22は第 1基板 11および第 2基板 12間に配 設されている。そして、スぺーサ構体 22は、支持基板 24が第 1基板 11に面接触し、 スぺーサ 30の延出端がグリッドユニット 40を介して第 2基板 12に当接することにより、 これらの基板に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。

[0019] 図 2ないし図 4に示すように、グリッドユニット 40は、スぺーサ 30と第 2基板 12との間 に設けられている。グリッドユニット 40は、蛍光体スクリーン 16とほぼ等しい大きさの 矩形板状に形成されたグリッド 42を備えている。グリッド 42は第 1基板 11の内面およ び第 2基板 12の内面と対向した両表面を有し、これらの基板と平行に配置されてい る。グリッド 42には、エッチング等により多数の電子ビーム通過孔 44が形成されてい る。電子ビーム通過孔 44は、 X方向に沿って所定のピッチで配列され、また、 Y方向 については、 X方向のピッチよりも大きなピッチで配列されている。電子ビーム通過孔 44は、それぞれ電子放出素子 18と対向して配列され、電子放出素子から放出され た電子ビームを透過する。

[0020] グリッド 42は、例えば鉄—ニッケル系の金属板により厚さ 0. 1〜0. 25mmに形成さ れ、電子ビーム通過孔 44は矩形状に形成されている。電子ビーム通過孔 44の内面 を含むグリッド 42の表面は、厚さ約 10 /z mの第 1絶縁層 46により被覆されている。第 1絶縁層 46は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば Li系のアル力 リホウ珪酸ガラスを塗布、焼成して形成されている。

[0021] グリッド 42の第 2基板 12側の表面には、アルミ、銅、銀等の金属力もなる導電層 48 が第 1絶縁層 46に重ねて形成されている。導電層 48は、電子ビーム通過孔 44を除 いて、グリッド 42表面全体に形成されている。本実施形態において、導電層 48は、そ れぞれ X方向に延びたストライプ状の導電層に形成され、 Y方向に並んだ電子ビー ム通過孔間に位置している。

[0022] グリッド 42の第 2基板 12側の表面には、導電層 48に重ねて第 2絶縁層 50が形成さ れている。第 2絶縁層 50は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば Li系のアルカリホウ珪酸ガラスを塗布、焼成して形成されて 、る

グリッド 42の第 1基板 11側の表面には、アルミ、銅、銀等の金属からなる他の導電 層 52が第 1絶縁層 46に重ねて形成されている。導電層 52は、電子ビーム通過孔 44 を除いてグリッド 42の一方の表面全体に形成されている。本実施形態において、導 電層 52は、それぞれ X方向に延びたストライプ状の導電層に形成され、 Y方向に並 んだ電子ビーム通過孔間に位置している。導電層 52および導電層 48はスクリーン印 刷、蒸着、スパッタ、 CVD等により形成する。

[0023] グリッド 42の第 1基板 11側の表面には、導電層 52に重ねて第 3絶縁層 54が形成さ れている。第 3絶縁層 54は、ガラス、セラミック等を主成分とした絶縁性物質、例えば Li系のアルカリホウ珪酸ガラスを塗布、焼成して形成されて 、る

このように構成されたグリッドユニット 40は、第 2絶縁層 50が第 2基板 12の内面に当 接した状態で第 2基板上に設けられて 、る。グリッドユニット 40の電子ビーム通過孔 4 4はそれぞれ対応する電子放出素子 18と対向している。本実施形態において、グリツ ドュ-ット 40は第 2基板上に形成されて!ヽる配線 21上に重ねて配設されて!/ヽる。これ により、絶縁層 50と第 2基板 12内面との間には僅かな隙間、例えば、約 20 /z mの隙 間が形成されている。この隙間は、電子ビーム通過孔 44の孔径に対して、 50%以下 に形成されている。また、配線 21は、グリッドユニット 40と第 2基板 12との間に隙間を 規定した隙間規定部材として機能して 、る。

[0024] スぺーサ構体 22を構成した複数のスぺーサ 30は、それぞれ電子ビーム通過孔 44 の間でグリッドユニット 40の第 3絶縁層 54に当接している。これにより、グリッドュ-ッ ト 40は、スぺーサ 30と第 2基板 12との間に挟持されている。

[0025] SEDは、グリッドユニット 40および第 1基板 11のメタルバック 17に電圧を印加する 電圧供給部を備えている。この電圧供給部は、メタルバック 17に例えば 8kV程度の 高電圧を印加する第 1電源 60aと、グリッドユニット 40のグリッド 42および導電層 52に 例えば、 lkV程度の電圧を印加する第 2電源 60bと、を有している。グリッド 42と第 2 基板 12との間に位置した導電層 48、および第 2基板 12は接地電位に接続されてい る。

[0026] 上記構成の SEDにおいて画像を表示する場合、電子放出素子 18から放出された 電子ビームを蛍光体スクリーン 16およびメタルバック 17に印加されたアノード電圧に より加速して蛍光体スクリーン 16へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン 16の蛍 光体層が励起されて発光し、画像を表示する。この際、電圧が印加されたグリッド 42 は、電子放出素子 18から電子ビームを引き出す引出し電極として機能する。電圧が 印加された第 1基板 11側の導電層 52は、電子ビーム通過孔 44を通過する電子ビー ムを蛍光体層に向けて収束する機能を有して 、る。

[0027] 以上のように構成された SEDによれば、第 2基板 12の内面上にグリッド 42および導 電層 48を有したグリッドユニット 40を設け、グリッド 42に所定の電圧を印加するととも に、このグリッドと第 2基板との間に位置した導電層 48を接地電位に接続している。そ のため、グリッドユニット 40により第 2基板 12内面に生じる電界をほぼゼロ、つまり、 0 VZmに低減し、放電 (沿面放電)の発生を抑制することができる。これにより、信頼 性および表示品位の向上した SEDを提供することができる。

[0028] グリッド 42は電子放出素子 18の近傍に設けられ、引出し電極としても機能する。そ のため、電子ビームを効率良く放出することができる。また、グリッドユニット 40は、第 1基板 11側に設けられた他の導電層 52を有し、この導電層に電圧を印加すること〖こ より、蛍光体層に対する電子ビームの収束性を向上することが可能となる。以上のこ とから、一層表示品位の向上した SEDが得られる。

[0029] 次に、この発明の第 2の実施形態について説明する。図 5に示すように、第 2の実施 形態によれば、グリッドユニット 40は、グリッド 42、第 1絶縁層 46、導電層 48、および 第 2絶縁層 50を有し、第 1基板 1側の導電層および第 3絶縁層は省略されている。グ リツド 42は、第 1絶縁層 46、導電層 48および第 2絶縁層 50挟んで第 2基板 12上に 設けられている。グリッド 42は第 2電源 60bに接続され、導電層 48は接地電位に接 続されている。

[0030] グリッドユニット 40と第 1基板 11との間には、前述したスぺーサ構体に代えて、複数 のスぺーサ 30が設けられて 、る。これらのスぺーサ 30は柱状ある!/、は板状に形成さ れている。各スぺーサ 30の一端は、隣接する電子ビーム通過孔 44間でグリッドュニ ット 40の第 1絶縁層 46に当接し、他端はゲッタ膜 19、メタルバック 17、遮光層 15を 介して第 1基板 11の内面に当接している。これにより、スぺーサ 30は、第 1基板 11お よび第 2基板 12に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。

第 2の実施形態において、他の構成は前述した第 1の実施形態と同一であり、同一 の部分には同一の参照符号を付してその詳細な説明を省略する。 以上のように構成された SEDによれば、第 2基板 12の内面上にグリッド 42および導 電層 48を有したグリッドユニット 40を設け、グリッド 42に所定の電圧を印加するととも に、このグリッドと第 2基板との間に位置した導電層 48を接地電位に接続している。そ のため、グリッドユニット 40により第 2基板 12内面に生じる電界を低減し、放電の発生 を抑制することができる。グリッド 42は電子放出素子 18の近傍に設けられ、引出し電 極としても機能する。これにより、信頼性および表示品位の向上した SEDを提供する ことができる。

[0031] なお、本発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなぐ実施段階ではそ の要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体ィ匕できる。また、上記実施形態 に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成で きる。例えば、実施形態に示される全構成要素カゝら幾つかの構成要素を削除しても よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

[0032] 上述した実施形態において、第 2基板とグリッドユニットとの隙間を規定した隙間規 定部材は、第 2基板上の配線により構成されたが、これに限らず、独立した複数のス ぺーサによって構成してもよい。

[0033] スぺーサの径や高さ、その他の構成要素の寸法、材質、グリッドに印加する電圧等 は上述した実施形態に限定されることなぐ必要に応じて適宜選択可能である。この 発明は、電子源として表面伝導型電子放出素子を用いたものに限らず、電界放出型 、カーボンナノチューブ等の他の電子源を用いた画像表示装置にも適用可能である 産業上の利用可能性

[0034] この発明によれば、グリッドユニットにより第 2基板表面の電界を低減して放電の発 生を抑制し、信頼性および表示品位の向上した画像表示装置を提供することができ る。

Claims

請求の範囲

[1] 蛍光面が形成された第 1基板と、

前記第 1基板と隙間を置いて対向配置されているとともに前記蛍光面を励起する複 数の電子放出源が設けられた第 2基板と、

前記第 1および第 2基板の間に設けられ前記第 1および第 2基板に作用する大気 圧荷重を支持する複数のスぺーサと、

前記スぺーサと第 2基板との間に設けられたグリッドユニットと、を備え、 前記グリッドユニットは、それぞれ前記電子放出源に対向した複数の電子ビーム通 過孔を有し、前記第 2基板と対向配置されているとともに、所定の電圧が印加される 板状のグリッドと、

前記グリッドの外面を覆った第 1絶縁層と、

前記第 1絶縁層と第 2基板との間に設けられ、接地電位に接続された導電層と、 前記導電層に重ねて形成され、前記導電層と第 2基板との間に位置した第 2絶縁 層と、

を有している画像表示装置。

[2] 前記グリッドユニットは、前記第 2絶縁層が前記第 2基板に当接して設けられている 請求項 1に記載の画像表示装置。

[3] 前記グリッドユニットは前記第 2基板と隙間を置いて対向し、前記グリッドユニットと 第 2基板との間に隙間規定部材が設けられて 、る請求項 1に記載の画像表示装置。

[4] 前記グリッドユニットと前記第 2基板との隙間は、前記電子ビーム通過孔の孔径の 5

0%以下に形成されている請求項 3に記載の画像表示装置。

[5] 前記グリッドユニットは、前記第 1絶縁層に重ねて形成され前記第 1基板と対向して いるとともに所定の電圧が印加される他の導電層と、前記他の導電層に重ねて形成 された第 3絶縁層と、を有して 、る請求項 1な 、し 4の 、ずれか 1項に記載の画像表 示装置。

[6] 前記第 1基板とグリッドユニットとの間に配設されたスぺーサ構体を備え、

前記スぺーサ構体は、前記第 1基板に対向しているとともにそれぞれ前記電子放 出源に対向した複数の電子ビーム通過孔を有した板状の支持基板と、前記支持基 板の表面上に立設された前記複数のスぺーサと、を有して!/、る請求項 1な 、し 4の ヽ ずれか 1項に記載の画像表示装置。

[7] 前記支持基板は、前記第 1基板に当接した第 1表面と、前記グリッドユニットと隙間 を置いて対向した第 2表面と、を有し、前記スぺーサは、前記第 2表面上に立設され ているとともに前記グリッドユニットに当接した先端部を有している請求項 6に記載の 画像表示装置。

[8] 前記スぺーサは、柱状のスぺーサである請求項 1な 、し 4 、ずれ力 1項に記載の画 像表示装置。