JP2006114403A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】メタルバック層に欠陥があってもアノード給電を絶えず行って蛍光面の輝度を維持しえる画像表示装置を提供することを目的とする。
【解決手段】蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面１７と、この蛍光面に重ねて設けられ，蛍光体層を電子励起するためのアノード電極であるメタルバック層２０とを有する前面基板１１と、前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板とを備えた画像表示装置であり、前面基板上にアノード給電端子と前記メタルバック層に接続するアノード給電配線１６とが形成され、前記アノード給電配線１６はメタルバック層２０よりも前面基板１１側に形成され、かつアノード給電配線１６はメタルバック層２０と抵抗材層１９を介して接続されていることを特徴とする画像表示装置。
【選択図】 図３

Description

この発明は、画像表示装置に係り、特に、蛍光面やメタルバック層が形成された前面基板側に改良を施して輝度の改善を図った構造を有する画像表示装置に関する。

近年、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を画像表示面と対向配置させた平面型の画像表示装置の開発が進められている。電子放出素子には様々な種類があるが、いずれも基本的には電界による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた画像表示装置は、一般に、フィールド・エミッション・ディスプレイ（以下、ＦＥＤと称する）と呼ばれている。このようなＦＥＤの内、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（以下、ＳＥＤと称する）とも呼ばれているが、ＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。

ＦＥＤは、一般に、所定の隙間を置いて対向配置された前面基板及び背面基板を有している。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介してそれぞれの周縁部同士を互いに接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０^−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板及び前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。

前面基板の内面には、赤、青、緑にそれぞれ発光する蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面が形成されている。また、実用的な表示特性を得るために、蛍光面上にメタルバック層と呼ばれるアルミニウム薄膜が形成されている。さらに、真空外囲器の内部に残留したガス及び各基板から放出されたガス（例えば水素、メタン、酸素、二酸化炭素、水蒸気など）を吸着するために、ゲッタ層と呼ばれるガス吸着特性を持ったＢａ（バリウム）、Ｖ（バナジウム）、Ｔｉ（チタン）、Ｔａ（タンタル）などの金属薄膜がメタルバック層上に蒸着されている。

背面基板の内面には、蛍光体を励起して発光させるための電子を放出する多数の電子放出素子が設けられている。また、多数の走査線及び信号線がマトリックス状に形成され、各電子放出素子に接続されている。

このようなＦＥＤでは、蛍光体層及びメタルバック層を含む画像表示面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームがアノード電圧により加速されて蛍光面に衝突することにより、蛍光体が発光する。これにより、画像表示面に画像が表示される。この場合、アノード電圧は、最低でも数ｋＶ、できれば１０ｋＶ以上にすることが望まれる。

このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を数ｍｍ程度に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレィとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、大幅な軽量化、薄型化を達成することができる。

ところで、近年、薄型ディスプレィの開発の加速に伴って、ＦＥＤ等真空方式のものは放電に起因して数百Ａの大電流による蛍光面および電子源のダメージが問題となっている。そこで、メタルバック層を小面積化した短冊状化の構造で短冊間を数百ＫΩの抵抗値で接続し、メタルバック層端とアノード供給端子の導通をとり、アノードの放電エリアに流れ込む電流の流入速度を遅くして、ピーク電流値を軽減する手段を採用した画像表示装置が特許文献１等に提案されている。
特開２００３−２４２９１１号公報

しかしながら、上記画像表示装置においては、メタルバック層に分断等の欠陥があったり、放電によってダメージにより分断されると、アノードへの給電が不十分になり、輝度の低い暗線が発生してしまうという問題があった。このことは、特に大面積化により、短冊状のメタルバック層の長辺の長さが長くなるほど顕著である。

この発明は、上述した問題点を解消するためになされたものであって、その目的は、放電電流のピーク値を押さえ放電電流でアノード供給配線に多大な負荷をかけることなく、かつメタルバック層上に分断等の欠陥があってもアノードへの給電が滞ることがなく、十分な輝度を維持しえる画像表示装置を提供することにある。

この発明の第１の様態による画像表示装置は、蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられ，蛍光体層を電子励起するためのアノード電極であるメタルバック層とを有する前面基板と、前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板とを備えた画像表示装置であり、前記前面基板上にアノード給電端子と前記メタルバック層に接続するアノード給電配線とが形成され、前記アノード給電配線はメタルバック層よりも前面基板側に形成され、かつアノード給電配線はメタルバック層と抵抗材層を介して接続されていることを特徴とする。

この発明に係る画像表示装置によれば、アノードへの給電は格子状の面で行うことになるので、メタルバック層に分断等の欠陥があっても、電圧降下が起こることを阻止でき、十分な輝度を維持できる。また、アノード給電配線とメタルバック層は比較的広面積の抵抗材層を介して接続するので、抵抗材層の材料としてシート抵抗が高いものでも薄膜化して使用でき、材料の選択幅が広い。

この発明によれば、放電電流のピーク値を押さえ放電電流でアノード供給配線に多大な不可をかけることなく、かつメタルバック層上に分断等の欠陥があってもアノードへの給電が滞ることがなく、十分な輝度を維持しえる画像表示装置を提供することができる。

以下、この発明の一実施の形態に係る画像表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、この発明に係る画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。

まず、ＦＥＤの全体図について図１、図２及び図３を参照して説明する。ここで、図１は、この発明の実施の形態に係るＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図、図２は図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図、図３は図１のＦＥＤの一構成である前面基板側の説明図である。

図１及び図２に示すように、ＦＥＤは、数ｍｍの隙間を置いて対向配置された前面基板１１及び背面基板１２を備えている。これら前面基板１１及び背面基板１２は、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板を用いて構成されている。これらの前面基板１１及び背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０^−４Ｐａ程度の高真空に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１４を構成している。

真空外囲器１４は、その内部に設けられ、前面基板１１及び背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるための複数のスペーサ１５を備えている。このスペーサ１５としては、板状あるいは柱状等の形状を採用可能である。

前面基板１１の内面には、アノード給電配線として機能する透明電子伝導膜１６を介して蛍光面１７が形成されている。また、前記前面基板１１の内面には、透明電子導電膜１６に接続するアノード給電端子（図示せず）が接続されている。前記蛍光面１７は、前面基板１１上に形成された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に夫々発光する蛍光体層１８と、少なくとも一部が抵抗材層を兼ねるマトリックス状に配置された光吸収層（遮光層）１９とを備えている。ここで、抵抗材層を兼ねる遮光層の抵抗値は１×１０^２〜１×１０^７Ωに設定されている。前記蛍光面１７上には、アノード電極として機能するメタルバック層２０が例えば短冊状に形成されている。前記蛍光体層１８は、例えばドット状に形成されている。メタルバック層２０は、アルミニウム薄膜等で、電気的に分断された複数領域として形成されている。メタルバック層２０を電気的に分断して形成する方法としては、前記特許文献１に述べられているように、メタルバック層を蒸着法にて形成するときに、メタルマスク等によってマスキングを施し、短冊状等の所定の分断パターンのメタルバック層を形成する方法や、画素領域全域にメタルバック層を形成後、レーザー等によりメタルバック層を分断する方法、他には特開２００２−３４３２４１号公報（特許文献２）に述べられているように、画素領域全域にメタルバック層を形成後、メタルバック層の所定の領域に、メタルバック層を酸化する液を塗布し、メタルバック層を金属酸化物にすることで高抵抗化し、電気的に分断する方法等が挙げられる。しかし、メタルバック層を電気的に分断されている複数領域として形成する方法であればどのような方法でもよく、ここで挙げたメタルバック層形成方法に限らない。

背面基板１２は、その内面に表面伝導型の電子放出素子２１を備えている。この電子放出素子２１は、蛍光面１７の蛍光体層１８を励起する電子源として機能する。即ち、複数の電子放出素子２１は、背面基板１２上において、画素毎に対応して複数列及び複数行に配列され、夫々蛍光体層１８に向けて電子ビームを放出する。各電子放出素子２１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、電子放出素子２１に電位を供給するための多数本の配線２２は、背面基板１２の内面にマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１４の外部に引出されている。

このようなＦＥＤでは、画像を表示する動作時においては、蛍光面１７及びメタルバック層２０を含む画像表示面にアノード電圧を印加する。そして、電子放出素子２１から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面１７へ衝突させる。これにより、蛍光面１７の蛍光体層１８が励起され、それぞれ対応する色に発光する。このようにして、画像表示面にカラー画像が表示される。

本発明において、前記アノード給電配線とメタルバック層との関係は、図３に示す形態に限らず、これ以外に例えば下記の１）〜３）に示す構成の場合が挙げられる。
１）図４に示すように、少なくとも一部がアノード給電配線を兼ねる遮光層１９を形成し、この遮光層１９を覆うように抵抗材層（抵抗値：１×１０^２〜１×１０^７Ω）２３を形成した構成。なお、前記前面基板１１の内面には、前記アノード給電配線と接続するアノード給電端子が接続されている。前記アノード給電配線を兼ねる遮光層１９とメタルバック層２０とは抵抗材層２３を介して対向して配置されている。

２）図５に示すように、遮光層１９の少なくとも一部にアノード給電配線２４を積層して配置し、更にアノード給電配線２４を囲むように抵抗値が１×１０^２〜１×１０^７Ωの抵抗材層２３を積層して配置した構成。なお、前記前面基板１１の内面には、前記アノード給電配線２４とメタルバック層２０とは抵抗材層２３を介して対向して配置されている。

３）図６に示すように、遮光層１９のｘ方向（紙面と直交する方向）に平行なストライプ状の部分の少なくとも一部の上に、アノード給電配線２４をストライプ状に積層して配置し、有効画素部の外周部で全てのアノード給電配線２４及びアノード給電端子を電気的に接続し、且つ、少なくともメタルバック層設置エリアよりも大きい範囲において、アノード給電配線２４上に抵抗材層２３を配置し、更にメタルバック層２０は、遮光層１９のｘ方向に平行なストライプ状のアノード給電配線が形成されていない部分の、少なくとも一部で電気的に複数領域に分断された構成。

ここで、アノード給電配線２４を配置するのは、遮光層１９のｘ方向に平行な部分に限らず、ｙ方向に平行な部分でもよい。また、メタルバック層を電気的に分断するのは、メタルバック層の、遮光層１９のｘ方向に平行なストライプ状のアノード給電配線が形成されていない部分と積層して形成されている部分に限らず、メタルバック層が一部でも抵抗層を介してアノード給電配線と接続されていれば、メタルバック層の、遮光層１９のｘ方向に平行なストライプ状のアノード給電配線・抵抗材層が積層し形成されている部分の一部でも良い。更に述べれば、メタルバック層の、遮光層１９のｘ方向に平行な部分と積層している部分と、遮光層１９のｙ方向に平行な部分と積層している部分の両方の一部でも良い。

本発明において、前記抵抗材層の抵抗値は１×１０^２〜１×１０^７Ωの範囲にすることが好ましい。この理由は、抵抗値が１×１０^２Ω未満では放電電流の抑制ができにくく、抵抗値が１×１０^７Ωを超えると電圧降下が大きくなって輝度が低下するからである。また、ドット状に分断されたメタルバック層間の抵抗値は、１×１０^２Ω以上にすることが好ましい。この理由は、抵抗値が１×１０^２Ω未満では、放電電流の抑制ができにくいからである。

本発明において、アノード給電配線、メタルバック層は、例えば図７〜図１１に示すように形成される。まず、前面基板１１の内面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に夫々発光する蛍光体層１８と、マトリックス状に配置された遮光層１９を形成する（図７参照）。ここで、前記遮光層１９は、所定の隙間をおいて平行に並んだ多数のストライプ部１９ａと、蛍光面１７の周縁に沿って伸びた矩形枠部１９ｂで形成されている。次に、前記遮光層１９上にラダー状のアノード給電配線２４と、このアノード給電配線２４に接続するアノード給電端子２５を接続する（図８参照）。ついで、前記アノード給電配線２４上に抵抗材層２３を形成する（図９参照）。更に、抵抗材層２３及び蛍光体層１８上にｙ軸方向に分断するストライプ状のメタルバック層２０を形成する（図１０参照）。ひきつづき、前記メタルバック層２０をｘ方向にも分断して複数の蛍光体層にまたがるドット状のメタルバック層２０を形成する（図１１参照）。

本発明の画像表示装置によれば、前面基板側において、前面基板１１上にアノード給電端子２５と前記メタルバック層２０に接続するアノード給電配線２４とが形成され、前記アノード給電配線２４はメタルバック層２０よりも前面基板側に形成され、かつアノード給電配線２４はメタルバック層２０と抵抗材層を介して接続された構成となっている。即ち、アノードへの給電は格子状の面で行うことになるので、メタルバック層２０に分断等の欠陥があっても、電圧降下が起こることを阻止できる。また、アノード給電配線２４とメタルバック層２０は比較的広面積で抵抗材層を介して接続するので、抵抗材層の材料としてシート抵抗が高いものでも薄膜化して使用でき、材料の選択幅が広い。

以下、具体的な実施例について説明する。但し、前面基板側のみ説明し、他の部材は図1及び図２に示す部材と同様な機能を有しているので、説明を省略する。
（実施例１）
実施例１に係る画像表示装置は、図３に示すように、ガラス製の前面基板１１の内面にアノード給電配線として機能するＩＴＯ透明電子伝導膜（厚さ２００ｎｍ）１６を介して蛍光面１７が形成されている。また、前面基板１１の内面には、前記透明電子導電膜１６に接続するアノード給電端子（図示せず）が接続されている。前記蛍光面１７は、前面基板１１上に形成された赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に夫々発光する蛍光体層１８と、少なくとも一部が抵抗材層を兼ねるマトリック状に配置された厚み１０μｍの光吸収層（遮光層）１９とを備えている。ここで、抵抗材層を兼ねる前記遮光層１９の抵抗値は約１×１０^４Ωに設定されている。前記蛍光面１７上には、厚み８０ｎｍのＡｌ製のメタルバック層２０が短冊状に形成されている。

実施例１の画像表示装置によれば、前面基板１１上にアノード給電端子と前記メタルバック層２０に接続する透明電子導電膜（アノード給電配線）１６とが形成され、前記アノード給電配線１６はメタルバック層２０よりも前面基板１１側に形成され、かつアノード給電配線１６はメタルバック層２０と遮光層（抵抗材層）１９を介して接続された構成となっている。即ち、アノードへの給電は格子状の面で行うことになるので、メタルバック層２０に分断等の欠陥があっても、電圧降下が起こることを阻止できる。また、アノード給電配線１６とメタルバック層２０は比較的広面積で抵抗材層１９を介して接続するので、抵抗材層１９の材料としてシート抵抗が高いものでも薄膜化して使用でき、材料の選択幅を広げることができる。

（実施例２）
実施例２に係る画像表示装置は、図４に示すように、少なくとも一部がアノード給電配線を兼ねる厚み５μｍの遮光層１９とし、この遮光層１９を覆うように厚み１０μｍの抵抗材層（抵抗値：約１×１０^４Ω）２３を形成した構成となっている。なお、前記前面基板１１の内面には、アノード給電配線を兼ねる遮光層１９と接続するアノード給電端子（図示せず）が接続されている。前記遮光層１９とメタルバック層２０とは抵抗材層１９を介して対向して配置されている。
実施例２によれば、実施例１と同様な効果を有する。

（実施例３）
実施例３に係る画像表示装置は、図５に示すように、遮光層１９の少なくとも一部に厚み５μｍのアノード給電配線２４を積層して配置し、更にアノード給電配線２４を囲むように抵抗値が約１×１０^４Ωで厚みが１０μｍの抵抗材層２３を積層して配置した構成となっている。なお、前記前面基板１１の内面には、前記アノード給電配線２４と接続するアノード給電端子（図示せず）が接続されている。前記アノード給電配線２４とメタルバック層２０とは抵抗材層２３を介して対向して配置されている。
実施例３によれば、実施例１と同様な効果を有する。

（実施例４）
実施例４に係る画像表示装置は、図６に示すように、厚み１μｍの遮光層１９のｘ方向に平行なストライプ状の部分の一部のストライプ状の部分の上にアノード給電配線２４を配置し、外周部で全てのライン及びアノード給電端子を電気的に接続し、前記アノード給電配線２４上の少なくともメタルバック層設置エリアよりも大きい範囲で抵抗材層２３を配置し、更にメタルバック層２０は遮光層１９のｘ方向に平行なストライプ状の部分のアノード給電配線が積層されていない部分で電気的に複数領域に分断された構成となっている。
実施例４によれば、実施例１と同様な効果を有する。

なお、上述した発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の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化できる。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から幾つかの構成要素を削除してもよい。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。

図１は、この発明の実施の形態に係るＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図である。 図２は、図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図である。 図３は、図１に示したＦＥＤの一構成である前面基板側の説明図である。 図４は、前面基板上の最下層に少なくともアノード給電配線を兼ねる遮光層が形成され、かつ該遮光層を覆うように抵抗材層が形成された場合の説明図である。 図５は、遮光層の少なくとも一部上にアノード給電配線が積層して配置され、かつこのアノード給電配線を囲むように抵抗材層が形成された場合の説明図である。 図６は、遮光層のｘ方向に平行なストライプ状の部分の一部のストライプ状の部分の上にアノード給電配線が配置され、アノード給電配線上の少なくともメタルバック層設置エリアよりも大きい範囲で抵抗材層が配置され、更にメタルバック層が遮光層のｘ方向に平行なストライプ状の部分のアノード給電配線が積層されていない部分で電気的に複数領域に分断された場合の説明図である。 図７は、前面基板上に遮光層を形成した平面図である。 図８は、図７の遮光層上にアノード給電配線を形成した平面図である。 図９は、図８のアノード給電配線上に抵抗材層を形成した平面図である。 図１０は、図９の蛍光体層及び抵抗材層上にｙ軸方向に分断されたアルミバック層を形成した平面図である。 図１１は、図１０のアルミバック層を更にｘ軸方向に分断した平面図である。

符号の説明

１１…前面基板、１２…背面基板、１６…透明電子伝導膜（アノード給電配線）、１７…蛍光面、１８…蛍光体層、１９…光吸収層（遮光層）、２０…メタルバック層、２１…電子放出素子、２２…配線、２３…抵抗材層、２４…アノード給電配線、２５…アノード給電端子。

Claims (7)

1. 蛍光体層及び遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられ,蛍光体層を電子励起するためのアノード電極であるメタルバック層とを有する前面基板と、
   前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光面に向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板とを備えた画像表示装置であり、
   前記前面基板上にアノード給電端子と前記メタルバック層に接続するアノード給電配線とが形成され、前記アノード給電配線はメタルバック層よりも前面基板側に形成され、かつアノード給電配線はメタルバック層と抵抗材層を介して接続されていることを特徴とする画像表示装置。
2. 前記アノード給電配線と前記メタルバック層間の抵抗値は、１×１０^２〜１×１０^７Ωであることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
3. 前記アノード給電配線は前記前面基板上の最下層に形成された、可視光を透過する透明電子伝導膜からなり、且つ前記透明電子導電膜上に形成された前記遮光層の少なくとも一部が前記抵抗材層を兼ねることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の画像表示装置。
4. 前記アノード給電配線は前記遮光層の少なくとも一部を兼ねて形成され、かつ前記抵抗材層は前記アノード給電配線の上に形成されていることを特徴とする特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の画像表示装置。
5. 前記アノード給電配線は遮光層の少なくとも一部に積層して配置され、更に前記抵抗材層は前記アノード給電配線上に形成されていることを特徴とする請求項１あるいは請求項２記載の画像表示装置。
6. 前記遮光層が前記前面基板上にマトリックス状に形成され、前記遮光層で囲まれた領域に１つあるいは複数の画素を形成する蛍光体層が形成されている画像表示装置であり、
   前記マトリクス状遮光層のｘ方向に平行なストライプ状の部分、もしくは前記マトリックス状遮光層のｙ方向に平行なストライプ状の部分の、どちらか一方の少なくとも一部に、ストライプ状に積層して前記アノード給電配線を配置し、有効画素部の外周部で全ての前記アノード給電配線及び前記アノード給電端子を電気的に接続し、且つ、少なくともメタルバック層設置エリアよりも大きい範囲において、アノード給電配線上に抵抗材層を配置し、前記メタルバック層は前記抵抗材層を介して前記アノード給電配線に接続され、
   更に、メタルバック層の前記マトリクス状遮光層のｘ方向に平行なストライプ状の部分と積層している部分、もしくは前記マトリクス状遮光層のｙ方向に平行なストライプの部分と積層している部分の、どちらか一方または両方の少なくとも一部で電気的に複数領域に分断されていることを特徴とする請求項１乃至５いずれか記載の画像表示装置。
7. 分断されたメタルバック層の間の抵抗値は１×１０^２Ω以上であることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。

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