WO2006064759A1

WO2006064759A1 - 画像表示装置

Info

Publication number: WO2006064759A1
Application number: PCT/JP2005/022767
Authority: WO
Inventors: Masataka Tsunemi
Original assignee: Kabushiki Kaisha Toshiba
Priority date: 2004-12-15
Filing date: 2005-12-12
Publication date: 2006-06-22
Also published as: EP1826806A1; TW200632976A; US20070236149A1; JP2006172888A

Description

明細書

画像表示装置

技術分野

[0001] この発明は、画像表示装置に係わり、さらに詳しくは、真空容器内に、電子源と、この電子源力放出される電子線の照射により画像を表示する蛍光面と、を備えた画像表示装置に関する。

背景技術

[0002] 電子線を蛍光体に照射して蛍光体を発光させ、その結果、画像を表示する画像表示装置として、 CRT (Cathode-Ray Tube)が広く利用されている。

[0003] CRTに代わる画像表示装置として、電子放出素子側 (電子源側)基板を平面状、かつマトリクス状に配列し、所定間隔で対向させた平面状の蛍光面側（前面)基板に、選択的に電子線を照射することにより、蛍光面から任意の色の光を出力させて画像を表示させる画像表示装置が開発されている。この種の画像表示装置は、 FED (Fiel d Emission Display)と呼ばれている。なお、 FEDのうち、電子源として表面伝導型電子放出素子（Surface- Conduction Electron- Emitter)を用いた表示装置は、 SED (Su rface— Conduction Electron-Emission Display)として区分されることもめる力、にお!、ては、 SEDも含む総称として FEDと、う用語を用いる。

[0004] FEDは、上述した電子源側の基板と蛍光面側の基板との隙間を、数 mm以下に設定することができ、周知の CRTと比較して厚さを薄くすることが可能で、 LCD (Liquid Crystal Display)装置のような画像表示装置と比較しても同等力、それ以下の厚さにできる。従って、 FEDは、軽量化の面でも、期待がされる。また、 FEDは、 CRTや PD P (Plasma Display Panel)と同様の自己発光型であるため、表示画像の輝度を高めることができる。

[0005] 前面基板の内面に設けられる蛍光面には、 R (Red) , B (Blue) , G (Green)の蛍光体力所定の大きさ、かつ所定の順に配列されている。蛍光面の個々の蛍光体には、それぞれの蛍光体に所定の掃引電圧を与えるアノード電極が接続されている。

[0006] 電子源側の基板には、任意の位置のェミッタと対向される蛍光面を発光させるための、予め特定されたェミッタ力所定量の電子を放出させるための走査線および信号線がそれぞれ、マトリックス状に接続されている。

[0007] FEDにおいては、蛍光体から出力される画像光を、前面基板の表示面すなわち観測者からみた目視面側に反射して画像の輝度高めるため、蛍光体上すなわち組み立てた状態で電子源側の基板と対向される側に、金属材料の薄層であるメタルバック層が設けられる。

[0008] なお、メタルバック層は、電子源すなわちェミッタに対してアノードとして機能する。

[0009] 例えば、特開 2002— 221933号公報には、表示パネルと表示パネルを駆動する駆動ユニットとを備える。表示パネルは、横または水平方向に伸びる複数の走査線、個々の走査線に交差して縦または垂直方向に伸びる複数の信号線、ならびにそれぞれの走査線および信号線の交差位置に配置される複数の表示画素を含む表示装置が示されている。

[0010] ところで、 FEDにおいては、その構造上の特徴から、前面基板と電子源側基板との間に、 10kV前後の高電圧が印加される。このため、メタルバック層すなわちアノードと電子源すなわちェミッタとの間で、 100Aにも達する大きさの放電電流が流れることのある真空アーク放電 (単にアーク放電と称されることもある）が生じやす、ことが知られている。

[0011] このメタルバック層に関する提案として、特開平 10— 326583号公報に、メタルバック層を複数に分割したのち、抵抗部材を介在させた状態で。共通電極であるアノード電源と接続することによりアノード電圧を確保することが示されている。なお、アノード電圧を確保することは、真空アーク放電が発生することを阻止することで達成される。

[0012] また、特開 2000— 311642号公報には、メタルバック層にジグザグのパターンを形成して、蛍光面の実効的なインピーダンスを高める方法が開示されている。

[0013] しかしながら、上記文献特開平 10— 326583号公報および特開 2000— 311642 号公報に報告された方法によっても、前面基板 (フェースプレートとも称される）と電子源側基板 (リアパネルとも称される）との間の間隔や、アノードに印加される電圧の大きさおよび経時変化等に関連して、放電の発生を完全に抑止することは困難である。また、放電が発生した際の放電電流の大きさは抑制されつつあるが、画像の表示に影響を与えない程度の大きさの放電電流よりも大きな放電電流が流れることを完全に防止することは困難である。

[0014] なお、特に横方向すなわち走査線方向に放電電流が流れた場合に、ひげ状のダメージが生じることが多い。

発明の開示

[0015] この発明の目的は、画像表示装置において、基板間で放電が生じることを低減し、放電が生じた場合においては、放電電流の大きさを抑制し、電子源や蛍光面ならびに駆動回路が損傷することおよび発光特性の劣化を低減することである。

[0016] この発明は、電子線源を保持した第 1基板と、

前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体を保持し、前記第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板と、

前記第 1基板と前記第 2基板とを所定間隔で、気密保持する枠体と、

前記第 2基板の前記蛍光体により規定される画素に所定の電圧を供給する走査線と、

前記第 2基板の前記蛍光体により規定される画素に所定の電圧を供給する信号線と、

前記走査線に所定の電圧を与える走査線駆動回路と、

前記走査線に設けられ、所定の電圧よりも大きな電圧が生じた場合、または規定の電流値よりも大きな電流が流れた場合に、接地されるサージァブソーバと、を有することを特徴とする画像表示装置である。

[0017] またこの発明は、複数の走査線と、前記複数の走査線と相互に直交する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線のそれぞれが交差する位置の近傍に配置され、各々一対の走査線および信号線間の画素電圧に対応して電子ビームを放出する表面伝導型電子放出素子を含む複数の表示画素とを備える表示パネルと、

前記表示パネルの個々の走査線に所定の電圧を供給する走査線駆動回路と、前記走査線と前記走査線駆動回路との間あるいは前記走査線と前記表示パネルの個々の表示画素との接続部との間の任意の区間に設けられ、前記表示パネル内で放電が生じた場合に、その放電電流が前記走査線駆動回路に流れることを抑止するサージァブソーバと、

を有することを特徴とする画像表示装置である。

[0018] さらにこの発明は、電子線源を保持した第 1基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板と、前記第 1基板および前記第 2基板を密閉構造とする側壁と、を備え、

前記第 2基板および前記第 1基板との間に画像表示用の信号を提供する駆動回路との間に、所定電圧を超える異常電圧が生じた場合、または異常電流が流れた場合、もしくは異常電圧の発生に繋がる電位上昇が生じた場合に、前記駆動回路と前記第 2基板および前記第 1基板との間の電気的接続を遮断する保護回路が設けられて V、ることを特徴とする画像表示装置である。

図面の簡単な説明

[0019] [図 1]図 1は、この発明が適用される平面画像表示装置の回路構成の一例を示す概略図である。

[図 2]図 2は、図 1に示した画像表示装置の表示パネルの構造の一例を示す概略図である。

[図 3]図 3は、図 2に示した画像表示装置の表示パネルを I Iに沿って切断した断面図である。

[図 4]図 4は、図 2および図 3に示した表示パネルの表示面の構成の一例を示す概略図である。

[図 5]図 5は、図 4に示した表示パネルの表示面の一部を拡大した概略図である。

[図 6]図 6は、図 2ないし図 5に示した表示パネルのアノード電極およびゲッタ層すなわち掃引（sweep)電極の配列例の一例を示す概略図。

発明を実施するための最良の形態

[0020] 以下、図面を参照して、この発明の実施の形態について詳細に説明する。

[0021] 図 1は、この発明が適用される平面画像表示装置の回路構成の一例を示す。図 1 に示す画像表示装置 1は、例えば横 1280 X縦 768のカラー表示画素数を持つ、 F ED (Field Emission Display)装置である。画像表示装置 1は、表示パネル 110、信号線駆動回路 20、走査線駆動回路 30および映像信号処理回路 40を備える。

[0022] 表示パネル 10は、横すなわち水平方向、以下 Y方向と示す、に相互に概ね平行に設けられた 768本の走査線 Y(m= 768, Yl〜Ym)、走査線 Yl〜Ymに、直交する縦すなわち垂直方向、以下 X方向と示す、に設けられた 1280 X 3本の信号線 X(n= 1280, Xl〜Xn)を含む。それぞれの走査線 Yl〜Ymと信号線 XI〜： Xnとが交差する位置には、 m X n (=約 276万）個の表示画素 PXが設けられている。各表示画素 P Xは、 Y方向において隣接する 3個の表示画素 PX(R, G, B)を含む。

[0023] 表示パネル 10の個々の表示画素 PX(R, G, Bのそれぞれ）は、いずれも表面電子伝導型ェミッタ（Surface- Conduction type Electron-Emitter,単にェミッタまたは電子放出素子と称することもある） 11および、それぞれのェミッタ 11から放出される電子ビームを受け、 R (Red) , B (Blue) , G (Green)の色の光を放出する蛍光体 12 (R, G, B )を含む。

[0024] 個々の走査線 Yl〜Ynは、対応するラインすなわち行において、表示画素 ΡΧの電子放出素子 11と接続され、走査電極として用いられる。個々の信号線 Χ1〜Χηは、対応するラインすなわち列にぉ、て、表示画素 ΡΧの電子放出素子 11に接続され、信号電極として用いられる。

[0025] 表示パネル 10の周囲には、信号線駆動回路 20、走査線駆動回路 30および映像信号処理回路 40が設けられている。なお、それぞれの回路は、図示しないタイミングコントローラ力制御信号および画像信号が供給されることで、表示パネル 10を動作させる。すなわち、表示パネル 10の個々の表示画素 ΡΧから、画像信号に応じた所定の色の光が放出されることで、全体では動画ある!/ヽは静止画の画像が表示される

[0026] 映像信号処理回路 40は、図示しない信号源力供給され、 R, G, Β信号を含む映像信号を処理する。走査線駆動回路 30は、走査信号を用いて、走査線 Yl〜Ymを、順次駆動し、信号線駆動回路 20は、走査線 Yl〜Ymの各々が走査線駆動回路 3 0によって駆動される間に、映像信号処理回路 40からの映像信号に対応して、信号線 Xl〜Xnを駆動する。 [0027] 走査線駆動回路 30は、走査線 Yl〜Ymの左端側および右端側にそれぞれ配置される第 1および第 2走査線ドライバ 30— 1, 30— 2を含む。第 1走査線ドライバ 30— 1 は、全ての走査線 Yl, Y2, Y3, · ··, Ym- 1, Ymの左端に接続され、各走査線 Y1 , Y2, Y3, · ··, Ym- 1, Ymを左端力も駆動する。第 2走査線ドライバ 30— 2は、全ての走査線 Yl, Y2, Y3, · ··, Ym- 1, Ymの右端に接続され、これら走査線 Yl, Y 2, Y3, Y4, Y5, · ··, Ym- 1, Ymを右端から駆動する。

[0028] なお、第 1および第 2の走査線ドライバ 30—1, 30— 2のそれぞれと表示パネル 11 とを接続する各走査線 Yl〜Ymには、それぞれサージァブソーバ Zl〜Zmが接続され、その一端が接地されている。また、サージァブソーバ Zl〜Zmは、以下に説明する表示パネル 10の構造上の特徴において生じることのある基板間すなわち表示パネル 10のリアパネル 100とフェースプレート 200との間で放電、特に真空アーク放電が発生した場合に、その放電により生じる放電電流である過電流により、走査線ドライノ 30— 1, 30— 2が損傷することを防止できる。すなわち、過電流は、短絡したラインにおいて、サージァブソーバに流れるため、走査線ドライバに過電流が回り込まない

[0029] サージァブソーバ Zl〜Zmは、アバランシヱ効果を提供可能な素子であって、例えばアバランシヱダイオードやアバランシヱトランジスタである。なお、サージァブソーバ Zl〜Zmは、好ましくは走査線駆動回路 30の近傍ではなぐ以下に説明する表示パネル側の走査線駆動回路との接続端またはその近傍に設けられる。また、走査線駆動回路 30に用いられるドライバ IC力例えば表示パネル 10の長手方向の両側に設けられている場合には、それぞれの走査線ドライバ（30— 1, 30— 2)に近接して、サージァブソーバ Zl〜Zm力 2組、設けられることが好ましい。

[0030] 走査線ドライバ 30—1, 30— 2は、走査線 Yl, Y2, Y3, · ··, Ym- 1, Ymの左端にそれぞれ接続される m個の出力端、走査線 Yl, Y2, Y3, · ··, Ym- 1, Ymの右端にそれぞれ接続される出力端をそれぞれ有し、それぞれ、順次 m個の出力端に、走査信号を出力する。

[0031] 例えば、 2つの隣接するフレーム期間のうちの一方に関して、タイミングコントローラ

(外部装置、図示せず)から、 ST (スタート信号）、 CK (クロック信号)および EN (enabl e signal,ィネーブル信号）が、走査線ドライバ 30— 1に供給される。従って、走査線ドライノく 30— 1は、全ての走査線 Yl, Y2, Y3, Y4, Y5, · ··, Ym— 1, Ymに割り当てられる。

[0032] 同様に、 2つの隣接するフレーム期間のうちの他方に関して、タイミングコントローラから、スタート信号 ST、クロック信号 CKおよびィネーブル信号 EN力走査線ドライノ 30— 2に供給される。これにより、走査線ドライバ 30— 2は、全ての走査線 Y1,Y2 , Υ3, Υ4, Υ5, · ··, Ym— 1, Ymに割り当てられる。

[0033] 図 2および図 3に、図 1に示した画像表示装置に組み込まれる表示パネルの構造の一例を示す。

[0034] 表示パネル 10は、先に説明したが、第 1の基板すなわち電子源側基板、以下リアパネルと呼称する、 100と、第 2の基板すなわち蛍光面側基板、以下フェースプレートと呼称する、 200と、を有する。先に説明したが、リアパネル 100は、電子源すなわちェミッタ 11を有する。同様に、先に説明したが、フェースプレート 200は、リアパネルに、所定間隔で対向され、電子線が衝突されることで蛍光を出力する R, G, Bの蛍光体を含む蛍光面 12を有する。

[0035] リアパネル 100は、図 3に示すように、所定の面積が与えられた矩形状のガラス基材 101を含み、その平面部の主要な部分すなわち表示領域相当部に、既に説明した電子源すなわち電子放出素子が所定数設けられて、る。フェースプレート 200は、図 3に示すように、所定の面積が与えられた矩形状のガラス基材 201を含み、その平面部の主要な部分すなわち画像表示領域として利用される領域に、既に説明した蛍光体， G, B)の配列により規定された発光パターンである表示画素が、所定数、設けられている。

[0036] リアパネル 100とフェースプレート 200は、 l〜2mmの間隔で対向され、側壁 301 により相互に接合されている。側壁 301は、詳述しない接着剤によりリアパネル 100とフェースプレート 200とのそれぞれと接着されることで、密閉構造である外装ケース 4 01の一部となる。なお、外装ケース 401の内部の真空度は、例えば 10^_4Pa程度に規定される。

[0037] リアパネル 100のガラス基材 101とフェースプレート 200のガラス基材 201との間には、板状あるいは柱状に形成された多数のスぺーサ 501が配置されている。このスぺーサにより、外囲器 401として組み立てられた状態でそれぞれのガラス基材に作用する大気圧に耐えることができる。

[0038] フェースプレート 200に用いられるガラス基材 201の一方の面、すなわち外囲器 40

1として組み立てた際に内側に面する面には、上述した R, G, Bのそれぞれの蛍光体 12が所定の順に配列された蛍光面 211が設けられている。

[0039] 蛍光面 211には、アノードとして機能する金属薄膜、すなわちメタルバック層が設けられている。なお、アノードとリアパネル 100のェミッタとの間に、例えば 10〜15kVの掃引（sweep)電圧が印加される。

[0040] 蛍光面 211にはまた、図 4および図 5に示すように、リアパネル 100の各ェミッタから放射される電子が衝突されることで、 Rまたは Gもしくは Bの光をそれぞれ放出する蛍光体 12— 1 (例えば R) , 12— 2 (例ぇば0) , 12— 3 (例えば B)と、それぞれの蛍光体を区画するための、マトリックス状に配列されたブラックマスクすなわち遮光層 221 が設けられている。なお、それぞれの蛍光体 12— 1, 12- 2, 12— 3の色は任意であり、図 4および図 5に示す配列の例も、 1つの実施形態である。

[0041] 各蛍光体 12—1, 12- 2, 12— 3は、フェースプレート 200の長手方向を第 1方向すなわち X方向、 X方向と直交する幅方向を第 2方向すなわち Y方向とした場合、例えば Y方向に延びたストライプ状に形成されている。なお、各蛍光体12—1〜12— 3 は、前に説明したが、 3つを 1単位として配列される。

[0042] 遮光層 221は、例えばカーボンとバインダ材との混合物であって、その抵抗値が、例えば 10³〜： ί0⁸[ Ω ]に設定されている。なお、バインダ材の含有量は、最大で 80% に規定されている。

[0043] 遮光層 221は、図 4および図 5から容易に判断できるように、 X方向すなわち列方向には 3色分を 1組として 1表示画素 12 (ΡΧ)の区切りとなる部分の幅 221χ力任意の

Ρ

1つの色を区分するための部分の幅 221χよりも広く形成されている。また、 X方向と直交する Υ方向すなわち行方向に関して 1表示画素を区分するための部分の幅 221 yは、 X方向の 1表示画素の区切りとなる部分の幅 221xよりもさらに広く形成されて ο P

いる。なお、個々の蛍光体が帯状に伸びる Y方向の大きさ、すなわち 1つの色を表示する蛍光体の長さ y。は、遮光層 221の X方向の幅 221y。に比較して、大きく形成される。

[0044] 1表示画素 PXの大きさを 0. 6 X 0. 6mmとして、一例を示すと、任意の 1つの色を区分するための部分の幅 221xは、 20〜： LOO /z m より好ましくは 40〜50 /z m、残りの部分すなわち 1表示画素 12を区分する部分の幅 221xは、 20〜： LOO /z m より好

P

ましく ίま 20〜30 /ζ πιである。また、遮光層 221の X方向の幅 221y ίま、 150〜450 m、より好ましくは 300 μ mである。従って、任意の 1つの色を表示するための蛍光体の長さ 12yは、概ね 300 /z mに、任意の 1つの色を表示するための蛍光体の幅 12x は、概ね 150 μ mに、それぞれ規定される。

[0045] 蛍光面 211には、遮光層 221により区画されたそれぞれの蛍光体領域 12—1, 12

- 2, 12— 3を覆う全面に設けられ、表面に凹凸のある蛍光体領域に、以下に説明するように、アノードとして機能するとともに各蛍光体領域で放出された光をガラス基板 201側に反射させるために利用される金属薄層すなわちメタルバック層 231が、所定の厚さに形成される。なお、メタルバック層という表現は、アノードとして機能することが可能であれば、メタルに限定されるものではなぐ種々の材料を使うことが可能である。また、メタルバック層 231が形成されるに先だって、蛍光体領域の全面に、例えば榭脂等の蛍光体粒子を相互に固定することのできる平滑ィ匕層が設けられてもよい

[0046] メタルバック層 231と、メタルバック層 231に積層されるゲッタ層すなわち不純物吸着層 241とは、図 6に示すように、 X方向および Y方向の少なくとも一方向に沿ってストライプ状に分断されることが好ましい。なお、分断という表現は、電気的導通がないことを意図している。すなわち、広く絶縁体と区分される材料であっても抵抗値が無限大となることはない。従って、厳密な意味で、完全な電気的分断は困難であり、本願では、ェミッタアノード間に印加される電圧すなわち掃引電圧を上限として、電気的特性が不連続となる状態を、分断と示す。なお、掃引電圧は、アノード電圧とも称される。換言すると、掃引電圧が印加された場合であっても、連続膜の状態に比べ著しく抵抗が高ぐ放電が生じにくい状態を、分断と、示す。

[0047] アノード電圧が印加されてリアパネル 100すなわちガラス基材 101とフースプレート 200すなわちガラス基材 201との間に、不所望なアーク放電が生じた場合、放電電流および放電により生じる火花 (放電軌跡）は、走査線に沿って X方向に流れることが多い。このような背景から、図 1により既に説明したが、少なくとも走査線 Yl〜Ymのそれぞれに、サージァブソーバ Zl〜Zmを挿入することが有益である。

[0048] 上記のように構成された FEDすなわち表示パネルによれば、掃引電極として機能する金属薄膜であるメタルバック層およびゲッタ層と、対向する基板に設けられているェミッタとの間で、不所望な放電が生じることや走査線の電位が不所望に上昇すること、あるいは放電が起きた結果ェミッタに過電圧が力かることが防止される。さらに、放電により発生する過電流により、走査線ドライバや個々の表示画素または表示面（蛍光体)が損傷することを防止できる。すなわち、本発明によれば、基板間で放電が発生する条件に対し、放電電流が生じることを実質的に抑止可能なサージァブソーバを用いることにより、放電によるひげ状のダメージが生じることを、抑制可能である。すなわち、電子放出素子や蛍光面が損傷し、あるいは特性が劣化することが防止できる。従って、画質の劣化が少ない画像表示装置が製造可能となる。

[0049] 以上説明したように、上述の構造をとることで、仮に放電が発生した場合であっても、その放電電流の大きさが抑止される。これにより、電子放出素子や蛍光面ならびに駆動回路が損傷し、あるいは特性が劣化することが防止できる。この結果、内部で放電が生じることにより画質が劣化することのない画像表示装置が得られる。

[0050] なお、この発明は、前記各実施の形態に限定されるものではなぐその実施の段階ではその要旨を逸脱しない範囲で種々な変形もしくは変更が可能である。また、各実施の形態は、可能な限り適宜組み合わせて実施されてもよぐその場合、組み合わせによる効果が得られる。

Claims

請求の範囲

[1] 電子線源を保持した第 1基板と、

前記走査線に所定の電圧を与える走査線駆動回路と、

前記走査線に設けられ、所定の電圧よりも大きな電圧が生じた場合、または規定の電流値よりも大きな電流が流れた場合に、接地されるサージァブソーバと、を有することを特徴とする画像表示装置。

[2] 前記サージァブソーバは、アバランシェ効果を呈する素子を含むことを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置。

[3] 前記サージァブソーバは、前記第 2基板の近傍または前記第 2基板と前記走査線駆動回路との接続部に設けられることを特徴とする請求項 1または 2に記載の画像表示装置。

[4] 前記画素は、電子ビームを放出する表面伝導型電子放出素子を含むことを特徴とする請求項 1に記載の画像表示装置。

[5] 複数の走査線と、前記複数の走査線と相互に直交する複数の信号線と、前記複数の走査線および前記複数の信号線のそれぞれが交差する位置の近傍に配置され、各々一対の走査線および信号線間の画素電圧に対応して電子ビームを放出する表面伝導型電子放出素子を含む複数の表示画素とを備える表示パネルと、

を有することを特徴とする画像表示装置。

[6] 前記画素は、電子ビームを放出する表面伝導型電子放出素子を含むことを特徴とする請求項 5記載の画像表示装置。

[7] 前記走査線駆動回路は、前記表示パネルの前記表示画素の画素列の両側に設けられることを特徴とする請求項 5記載の画像表示装置。

[8] 前記サージァブソーバは、アバランシェ効果を呈する素子を含むことを特徴とする請求項 5な、し 7の、ずれかに記載の画像表示装置。

[9] 電子線源を保持した第 1基板と、前記電子線源から出力された電子線が照射されることで所定の色の光を出力する蛍光体層を保持し、前記第 1基板に所定間隔で対向された第 2基板と、前記第 1基板および前記第 2基板を密閉構造とする側壁と、を備え、

前記第 2基板および前記第 1基板との間に画像表示用の信号を提供する駆動回路との間に、所定電圧を超える異常電圧が生じた場合、または異常電流が流れた場合、もしくは異常電圧の発生に繋がる電位上昇が生じた場合に、前記駆動回路と前記第 2基板および前記第 1基板との間の電気的接続を遮断する保護回路が設けられて Vヽることを特徴とする画像表示装置。