WO2002043367A2 - Affichage - Google Patents

Description

明 細 書

表示装置

技術分野

こ の発明は表示装置に係 り 、 特に、 多数の電子放出素子を 用いた表示装置に関する。

背景技術 '

近年、 次世代の軽量、 薄型の平面型表示装置と して、 電子 放出素子 （以下、 ェ ミ ッ タ と称する） を多数並べ、 蛍光面と 対向配置させた表示装置の開発が進め られている。 ェミ ッ タ と しては、 電界放出型あるいは表面伝導型の素子が想定され る。 通常、 ェ ミ ッ タ と して電界放出型電子放出素子を用いた 表示装置は、 フ ィ ール ドェ ミ ッ シ ョ ンディ スプレイ （以下、

F E D と称する） 、 また、 ェ ミ ッ タ と して表面伝導型電子放 出素子を用いた表示装置は、 表面伝導型電子放出ディ スプレ ィ （以下、 S E D と称する） と呼ばれている。

例えば、 F E D は、 一般に、 所定の隙間を置いて対向配置 された前面基板および背面基板を有 し、 これ らの基板は、 矩 形枠状の側壁を介 して周縁部同士を互いに接合する こ と によ リ 真空外囲器を構成している。 前面基板の内面には蛍光体ス ク リ ーンが形成され、 背面基板の内面には、 蛍光体を励起 し て発光させる電子放出源と して多数のエ ミ ッ タ が設けられて いる。 また、 背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を 支えるために、 これら基板の間には複数の支持部材が配設さ れて しヽる。

背面基板側の電位はほぼ 0 Vであ り 、 蛍光面にはァノ 一 ド 電圧 V a が印加 される。 そ して、 蛍光体スク リ ーンを構成す る赤、 録、 青の蛍光体にェ ミ ッ タ から放出 された電子ビーム を照射 し、蛍光体を発光させる こ と によ って画像を表示する。

このよ う な F E Dでは、 前面基板と背面基板との隙間を数 m m以下に設定する こ と ができ、 現在のテ レビゃコ ンピュー タ のディ スプレイ と して使用されている陰極線管 （ C R T ) と比較して、 軽量化、 薄型化を達成する こ とができる。

上記のよ う に構成された表示装置において、 実用的な表示 特性を得るためには、 通常の陰極線管と 同様の蛍光体を用し、、 アノ ー ド電圧を数 k V以上に設定する こ とが必要と なる。 し か し、 前面基板と背面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あま り大き く する こ とはで きず、 1 〜 2 m m程度に設定する必要がある。 したがって、 前面基板と背面基板との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） が問題と なる。

放電が起こる と 、 ェ ミ ッ タや蛍光面が破壊あるいは劣化す 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 しては許容されない。 しか しながら、 上記のよ う な放電を 完全に抑制するのは非常に難 しい。

一方、 放電が発生 しないよ う にするのではな く 、 放電が起 きてもェ ミ ッ タ への影響が無視できるよ う 、 放電の規模を抑 制する と いう対策も考え られる。 このよ う な考え方に関連す る ものと して、 陰極線管ではソ フ ト フラ ッ シュ と いう技術が 広 く 用いられている。 これは、 陰極線管のバルブ内面膜の抵 抗値を大き く する こ とで、 放電電流を抑制 し、 放電が起きて も回路の破壊が生 じないよ う にするものである。

しか し、 F E Dや S E D においては、 蛍光面そのものが放 電を生 じる放電電極となるため、 上記のよ う な技術を単純に 適用する こ と できない。

発明の開示

この発明は、 以上の点に鑑みなされたもので、 その 目的は、 放電が起きてもその際の放電電流を抑制 し、 ェ ミ ッ タや蛍光 面の破壊、 劣化を防止できる表示装置を提供する こ と にある。

上記の 目的を達成するため、 本発明の一態様に係る表示装 置は、 内面に蛍光面が形成された前面基板と、 上記蛍光面と 対向 して配置されている と と もに、 上記蛍光面に向けて電子 を放出する複数の電子放出素子が配置された背面基板と 、 上 記前面基板の外面に対向配置された透明な絶縁基板と、 上記 前面基板と絶縁基板との間に設け られた抵抗層と、 を備えて しヽる。

この発明の態様に係る表示装置によれば、 上記抵抗層は、 1 0 Ω ロ以上のシー 卜抵抗を有 している こ とが望ま し く 、 また、 抵抗層 と して、 透明導電膜、 充填材等を用いる こ と が できる。

上記のよ う に構成された表示装置によれば、 前面基板の外 面に絶縁基板を対向配置 し、 前面基板の外面にもアノ ー ド電 圧あるいはそれに近い電圧を与える こ とで、 前面基板に蓄積 される電荷をほぼゼロ とする こ とができる。 その一方、 絶縁 基板に電荷が蓄積される こ と になるが、 前面基板と絶縁基板 の間に抵抗層を設ける こ とで、 これらの電荷は、 放電時には、 抵抗層を通 らな ければ放電部に至る こ とができな く なるため 放電電流が抑制され、 電子放出素子や蛍光面の破壊、 劣化を 防止する こ とができる。

また、 前面基板と背面基板との間で放電が起こる場合、 放 電の規模を決めるのは前面基板、 背面基板によ り形成されて いる コ ンデンサに蓄積された電荷量である。 こ こで、 コ ンデ ンサと しては、 前面基板と背面基板との間のコ ンデンサ C 1 と、 前面基板の内外面間にできる コ ンデンサ C 2 とがあ り 、 それらが並列になっている とみなすこ とができる。 本発明を 適用 しないと 、 放電の際には、 瞬間的に前面基板の電圧がほ ぼ 0 になるまで下がり 、 C 1 と C 2 と に蓄積された電荷がほ とんど放電電流になって しま う 。

本発明の態様に係る表示装置では、 C 2 の間の電位差をゼ 口 とする こ と で、 C 2 による電荷をな く している。 C 1 と C 2 を比べる と、 C 2 には、 間に誘電率が 8程度のガラスがは さま っているため、 一般に C 2 の方がはるかに大き く なる。 また、 軽量化の観点からは前面基板の板厚を薄く する こ とが 望ま しいが、 その場合 C 2 が大き く なつて しま う こ とが問題 となる。 そこで、 C 2の影響をな く せる こ と は非常に有効で ある。 本発明を適用 しても、 C 1 の影響は完全にな く すこ と はできないが、 C 1 よ り C 2 の方がはるかに大きいため、 放 電の規模は大幅に小さ く なる。

図面の簡単な説明

図 1 は、 本発明の実施の形態に係る F E D を示す斜視図。 図 2 は、 図 1 の線 1 1— 1 1 に沿った断面図。 図 3 は、 上記 F E Dの蛍光体スク リ ーンを示す平面図。 図 4 は、 上記 F E Dの一部を拡大 して示す断面図。

図 5 は、 この発明の変形例に係る F E Dの一部を拡大 して 示す断面図。

発明を実施するための最良の形態

以下、 図面を参照 しながら、 この発明の表示装置を F E D に適用 した実施の形態について詳細に説明する。

図 1 および図 2 に示すよ う に、 この F E D は、 それぞれ矩 形状のガラスからなる前面基板 1 1 、 および背面基板 1 2 を 備え、 これらの基板は 1 〜 2 m mの隙間を置いて対向配置さ れている。 そ して、 前面基板 1 1 および背面基板 1 2 は、 矩 形枠状の側壁 1 8 を介 して周縁部同士が接合され、 内部が真 空状態に維持された偏平な矩形状の真空外囲器 1 0 を構成 し ている。

真空外囲器 1 0 の内部には、 背面基板 1 2 および前面基板 1 1 に加わる大気圧荷重を支えるため、 複数の支持部材 1 4 が設け られている。 これらの支持部材 1 4 は、 真空外囲器 1 0 の長辺と平行な方向に延出 している と と もに、 短辺と平行 な方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。

図 3 に示すよ う に、 前面基板 1 1 の内面には蛍光体スク リ ーン 1 6 が形成されている。 この蛍光体スク リーン 1 6 は、 赤、 録、 青の蛍光体部とマ ト リ ッ クス状の黒色光吸収部 2 0 からなる。 上述の支持部材 1 4 は、 黒色光吸収部の影に隠れ るよ う に置かれる。 また、 蛍光体スク リ ーン 1 6上には、 メ タルバッ ク と して図示 しないアルミ ニウム層が蒸着されてい る。

図 4 に示すよ う に、 背面基板 1 2 の内面上には、 蛍光体層 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 る多数の電子放出素子 2 2 が設け られている。 これらの電子 放出素子 2 2 は、 各画素毎に対応 して複数列および複数行に 配列 されている。 詳細に述べる と 、 背面基板 1 2 の内面上に は、 導電性力 ソー ド層 2 4が形成され、 この導電性力 ソー ド 層上には多数のキヤ ビティ 2 5 を有 した二酸化シ リ コ ン膜 2 6 が形成されている。 二酸化シ リ コ ン膜 2 6上には、 モ リ ブ デン、 ニオブ等からなるゲー ト電極 2 8 が形成されている。 そ して、 背面基板 1 2 の内面上において各キヤ ビティ 2 5 内 に、 モ リ ブデン等からなる コーン状の電子放出素子 2 2 が設 けられている。

一方、 図 1 、 図 2 、 および図 4 に示すよ う に、 前面基板 1 1 の外面全体に亘つて、 抵抗層 3 0 が形成されている。 また、 この抵抗層 3 0上には、 透明な絶縁基板と して、 前面基板 1 1 と ほぼ同一の平面寸法を有 した補強ガラス 3 2 が固定され ている。

抵抗層 3 0 は、 前面基板 1 1 の外面上に形成された厚さ 0 . "！ 〜 1 0 m程度の透明導電膜によ って構成され、

口以上のシー ト抵抗に設定されている。 透明導電膜の形成方 法と しては、 スパッ タ ー、 蒸着、 ス ピンコー トなど公知の方 法を適宜選択する こ とができる。 また、 補強ガラス 3 2 は、 例えば、 板厚が 2 . 8 m mのガラスであ り 、 エポキシ樹脂等 によ って抵抗層 3 0 に固定され、 前面基板 1 1 を補強する役 目 を兼ねている。 界面反射を避けるため、 前記の樹脂の屈折 率はできるだけガラスと一致させる こ とが望ま しい。

抵抗層 3 0 は、 前面基板 1 1 に形成されたスルーホール 3 4 を介 して、 蛍光体スク リーン 1 6 に電気的に接続されてい る。 接続部と して機能するスルーホール 3 4 は、 側壁 1 8 の 近傍に設け られている。 更に、 抵抗層 3 0 と導電性力 ソー ド 層 2 4 との間には電位供給部と しての電源 3 6 が接続され、 この電源 3 6 か ら抵抗層 3 0 にァノ ー ド電位が供給されてい る。 なお、 電源 3 6 は、 その高圧側がスルーホール 3 4の近 傍で抵抗層 3 0 に接続されている。 そ して、 電源 3 6 とスル 一ホール 3 4 との間の抵抗は、 ビーム電流による電圧降下が 無視できる値に設定されている。

上記のよ う に構成された F E D において、 映像信号は、 単 純マ ト リ ッ ク ス方式に形成された電子放出素子 2 2 とゲー ト 電極 2 8 に入力 される。 電子放出素子 2 2 を基準と した場合 最も輝度の高い状態の時、 + 2 0 Vのゲー ト電圧が印加され る。 また、 蛍光体スク リ ーン 1 6 には + 1 0 k Vが印加され る。 そ して、 電子放出素子 2 2 から放出 される電子ビームは、 ゲー ト電圧によ って変調され、 この電子ビームが蛍光体スク リーン 1 6 の蛍光体層を励起して発光させる こ と によ り画像 を表示する。

上記のよ う に構成された F E D によれば、 前面基板 1 1 の 外面に抵抗層 3 0 を介して補強ガラス 3 2 を対向配置 し、 前 面基板 1 1 の外面にもアノ ー ド電圧あるいはそれに近い電圧 を与える こ と で、 前面基板 1 1 に蓄積される電荷をほぼゼロ とする こ とができる。 その一方、 補強ガラス 3 2 に電荷が蓄 積される こ と になるが、 前面基板 1 1 と補強ガラス 3 2 との 間に抵抗層 3 0 を設ける こ と で、 これらの電荷は、 放電時に、 抵抗層 3 0 およびスルーホール 3 4 を通らなければ放電部に 至る こ とができな く なる。 そのため、 放電電流が抑制され、 電子放出素子 2 2 や蛍光体スク リ ーン 1 6 の破壊、 劣化を防 止する こ とができる。

なお、 抵抗層の抵抗値と放電によるダメ ージの抑制効果と の関係を調べるため、 画面対角サイズが 1 0 イ ンチの F E D において抵抗値をさ まざまに変えて実験を行った。 その結果、 1 0 Ω ロ以上であれば、 わずかながら効果が認め られる こ と 、 顕著な効果を期待するには、 1 0 3 ζ}ノロ以上にすべき こ とがわかった。

本発明を適用 しない場合の放電アーク の最小抵抗値は測定 によれば 1 0 2 Q程度であ り 、 放電電流を抑制するには、 抵 抗値はこの値よ り も有意に大き く なければな らないと いう 点 から も この結果は妥当である と考え られる。

なお、 実験を行ったのはあ く までもある一定のディ メ ンジ ヨ ンの F E D に過ぎないが、 放電アーク の抵抗値は、 一般に ディ メ ンジ ョ ンには大き く は依存 しないため、 この結果はデ ィ メ ンジ ョ ンによ らず一般化できる もの と考え られる。 した がって、 本発明では抵抗層のシー ト抵抗は、 1 0 Ω ロ以上 と してしゝる。

また、 上述 した実施の形態において、 抵抗層 3 0 と して透 明導電膜を用いたが、 これに限らず、 前面基板 1 1 と補強ガ ラス 3 2 との間に充填された充填材によ って抵抗層 3 0 を形 成 しても良い。 また、 透明導電膜は、 前面基板側に形成する と したが、 絶縁基板側に形成しても よい。

また、 図 5 に示すよ う に、 抵抗層 3 0 と蛍光体スク リ ーン 1 6 と を電気的に接続する接続部は、 スルーホールに限らず、 前面基板 1 1 の側縁に沿って形成された導電膜 3 8 を用いて も よい。

また、 抵抗層 3 0 と蛍光体スク リ ーン 1 6 と を電気的に接 続するのではな く 、 電位差が元々の値よ り 小さ く なるよ う に 別電位を与えるよ う に しても よい。

抵抗層のシー ト抵抗については、 全面で所定の値である必 要はな く 、 少な く と も一部だけでも 1 0 Ω Z口以上になって いれば、 本発明の効果がある こ と はいう までもない。 もち ろ ん、 全面で 1 0 Ω ロ以上とするのが望ま しいが、 場所によ り これよ り 小さ い値があつたと しても よ い。

更に、 上述 した実施の形態では、 透明な絶縁基板を前面基 板の外面全域に渡って対向配置する構成と したが、 前面基板 よ り も小さな寸法の透明な絶縁基板を対向配置 し、 前面基板 の周縁部については、 他の絶縁部材で覆う構成と しても良し、。

その他、 この発明は上述した実施の形態に限定される こ と な く 、 この発明の範囲内で種々変形可能である。 例えば、 こ の発明は F E D に限らず、 表面伝導型の電子放出素子を用い た S E D 、 その他の平面表示装置にも適用可能である。 また、 各構成要素の寸法、 材料等は、 上述の実施の形態で示 した数 値、 材料に限定される こ とな く 、 必要に応 じて種々選択可能 である。

産業上の利用可能性

以上述べたよ う に、 この発明によれば、 前面基板と背面基 板と の間で放電が生 じた場合でも その際の放電電流を抑制 し , 電子放出素子の破壊および劣化を防止する こ とが可能な表示 装置を提供する こ とができる。

なお、 本効果で用いる絶縁ガラスには、 前面基板を補強す る役割や X線を防 ぐ役割もあるので、 表示装置の対衝撃性や X線抑制の点でも有利になる。 これに伴い、 前面基板ガラス の板厚や材質の選択の幅が広がる と いう こ と も本発明の効果 と してあげる こ とができる。

Claims

請 求 の 範 囲

1 . 内面に蛍光面が形成された前面基板と 、

上記蛍光面と対向 して配置されている と と もに、 上記蛍光 面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置された 背面基板と 、

上記前面基板の外面に対向配置された透明な絶縁基板と 、 上記前面基板と絶縁基板との間に設け られた抵抗層と 、 を備えた表示装置。

2 . 上記抵抗層は、 1 0 Ωノロ以上のシー ト抵抗を有 し ている請求項 1 に記載の表示装置。

3 . 上記抵抗層は、 透明導電膜で形成されている請求項 1 に記載の表示装置。

4 . 上記抵抗層は、 上記前面基板と絶縁基板との間に充 填された充填材によ り 形成されている請求項 1 に記載の表示 装置。

5 . 上記蛍光面と上記抵抗層との電位差が、 上記抵抗層 と上記絶縁基板外面の電位差よ り も小さ いこ と を特徴とする 請求項 1 に記載の表示装置。

6 . 上記前面基板は、 上記抵抗層 と 蛍光面と を電気的に 接続した接続部を有 している請求項 1 に記載の表示装置。

7 . 上記抵抗層および蛍光面は、 上記前面基板に形成さ れたスルーホールを介 して電気的に接続されている請求項 1 に記載の表示装置。

8 . 上記抵抗層および蛍光面は、 上記前面基板の側縁に 沿って形成された導電部を介 して電気的に接続されている請 求項 1 に記載の表示装置。

9 . 上記接続部の近傍で上記抵抗層に接続され、 上記抵 抗層にァノ ー ド電位を供給する電位供給部を備えている請求 項 6 に記載の表示装置。