(57)【要約】【課題】ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）の耐電圧を向上させる。【解決手段】電子源１４がマトリクス状に形成されたカソード領域を有するカソード基板１とメタルバック等によるアノード領域が形成されたアノード基板２がスペーサ４を介して対向して配置されている。カソード領域の最外周の電子源１４から放射された電子ＰＥによる２次電子ＳＥの到達する範囲ｄよりもスペーサ４の端部の位置を外側に配置する。これによって、スペーサ４の端部が２次電子によって帯電してスパークの起点となることを防止する。【選択図】図６
2010118176.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、ブラックマトリクスあるいはメタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、
前記スペーサは前記第１の方向に延在し、前記スペーサの端部は前記カソード領域の端部における前記電子源よりも外側に存在し、前記スペーサは前記第１の方向に一体であり、
前記スペーサの端部と前記スペーサの端部に最も近い電子源との距離をＡとし、前記カソード基板と前記アノード基板との間隔をＤとしたとき、Ａ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記カソード基板に投影されたアノード領域は、前記第１の方向において、前記スペーサの端部よりも外側であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、ブラックマトリクスあるいはメタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、
前記アノード領域は矩形であって、コーナーＲを有し、前記コーナーＲは０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、
前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記アノード領域の端部は前記カソード領域の端部よりも外側に位置し、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部と前記カソード領域の端部の距離をＢとし、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔をＤとしたとき、Ｂ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【請求項４】
前記第１の方向において、前記スペーサの端部と、前記スペーサの端部と最も近い電子源との間隔をＡとしたとき、Ｂ＞Ａ＞２Ｄであることを特徴とする請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、ブラックマトリクスあるいはメタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、
前記アノード領域は矩形であって、コーナーＲを有し、前記コーナーＲは０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、
前記アノード領域のいずれかのコーナー部はアノード端子を有し、前記アノード端子は曲率半径Ｒ１を有し、前記曲率半径Ｒ１は０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、
前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部は前記カソード領域の端部よりも外側に位置し、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部と前記カソード領域の端部の距離をＢとし、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔をＤとしたとき、Ｂ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【請求項６】
走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、メタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、
前記メタルバックは前記第１の方向に延在し、前記第２の方向に配列するストライプ状メタルバックであり、前記ストライプ状メタルバックは曲率半径Ｒ２を有する端部を有し、前記Ｒ２は０．４ｍｍ以上であり、
前記アノード領域は矩形であって、コーナーＲを有し、前記コーナーＲは０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、
前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記アノード領域の端部は前記カソード領域の端部よりも外側に位置し、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部と前記カソード領域の端部の距離をＢとし、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔をＤとしたとき、Ｂ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を真空にし、カソード基板に電子放出源をマトリクス状に配置し、アノード基板に蛍光体を配置した表示装置に係り、この表示装置の内部における耐電圧を向上させたフラット型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）は２枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、一方の基板上に電子放出源をマトリクス状に配置し、対向基板に蛍光体を配置した表示装置である。ＦＥＤは電子放出源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のＴＶ用ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
しかし、ＦＥＤは陽極に約１０ＫＶ程度の高電圧を印加することによって、電子を加速して蛍光体を光らせる必要がある。蛍光面が形成されるアノード基板と電子源が形成されるカソード基板との間に約１０ＫＶ程度の高電圧が印加されるため、表示装置の内部にはかなりの高電界が形成される。したがって、アノード基板とカソード基板との間でスパークが生じ易い。
【０００４】
アノード基板とカソード基板の間には大気圧に耐えるためのスペーサが設置されている。このスペーサが絶縁物であると表面に電子が帯電し、電子源からの電子ビームの軌道に影響を与える。また、スペーサが帯電するとアノード基板とカソード基板との間でスパークが生じ易い。これを防止するために、スペーサ自体にある程度の導電性を持たせる、あるいはスペーサの表面に導電物質を塗布する等の技術が知られている。
【０００５】
「特許文献１」には、カソード基板の電子放出領域の特に周辺に電界が集中するので、この部分の電界を緩和するために、アノード基板に形成されたアノード電極領域をカソード基板に形成された電子放出領域の外側まで、延在させる構成が記載されている。また、「特許文献１」には、アノード領域における２次電子の耐電圧に対する影響が記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００６−３３１７３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ＦＥＤ内部の放電は、従来はカソード領域あるいは、電子放出源付近の形状が重要であるとされ、この領域の形状、材料等の改善が行われてきた。また、スペーサの帯電によるスパークの発生を防止するために、スペーサに微小電流を流して帯電を防止する対策が採られてきた。
【０００８】
しかしながら、このような対策だけでは、ＦＥＤ内部の耐電圧は十分には対策できなかった。また、蛍光面からの２次電子が内部の構造物の帯電に影響を与えることは推定されていたが、具体的にはどのような影響を生ずるのかはわかっていなかった。
【０００９】
「特許文献１」に記載の技術は、電子放出領域最外周縁部に対してアノード電極の外周縁部を外側に配置することによって耐電圧特性を向上させる構成が記載されているが、この構成だけでは、耐電圧対策は十分ではない。
【００１０】
本発明の課題は、ＦＥＤにおいて、耐電圧特性をさらに向上させ、ＦＥＤの信頼性を向上させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明は、前述した従来の課題を解決するものであり、具体的な手段はつぎのとおりである。
【００１２】
（１）走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、ブラックマトリクスあるいはメタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、前記スペーサは前記第１の方向に延在し、前記スペーサの端部は前記カソード領域の端部における前記電子源よりも外側に存在し、前記スペーサは前記第１の方向に一体であり、前記スペーサの端部と前記スペーサの端部に最も近い電子源との距離をＡとし、前記カソード基板と前記アノード基板との間隔をＤとしたとき、Ａ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【００１３】
（２）前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記カソード基板に投影されたアノード領域は、前記第１の方向において、前記スペーサの端部よりも外側であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１４】
（３）走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、ブラックマトリクスあるいはメタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、前記アノード領域は矩形であって、コーナーＲを有し、前記コーナーＲは０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記アノード領域の端部は前記カソード領域の端部よりも外側に位置し、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部と前記カソード領域の端部の距離をＢとし、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔をＤとしたとき、Ｂ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【００１５】
（４）前記第１の方向において、前記スペーサの端部と、前記スペーサの端部と最も近い電子源との間隔をＡとしたとき、Ｂ＞Ａ＞２Ｄであることを特徴とする（３）に記載の表示装置。
【００１６】
（５）走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、ブラックマトリクスあるいはメタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、前記アノード領域は矩形であって、コーナーＲを有し、前記コーナーＲは０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、前記アノード領域のいずれかのコーナー部はアノード端子を有し、前記アノード端子は曲率半径Ｒ１を有し、前記曲率半径Ｒ１は０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部は前記カソード領域の端部よりも外側に位置し、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部と前記カソード領域の端部の距離をＢとし、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔をＤとしたとき、Ｂ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【００１７】
（６）走査線が第１の方向に延在して第２の方向に配列し、映像信号線が前記第２の方向に延在して前記第１の方向に配列し、電子源がマトリクス状に形成されてカソード領域を形成するカソード基板と、前記カソード基板と対向し、メタルバックが形成されたアノード領域を有するアノード基板を備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔を規定するスペーサが設置された表示装置であって、前記メタルバックは前記第１の方向に延在し、前記第２の方向に配列するストライプ状メタルバックであり、前記ストライプ状メタルバックは曲率半径Ｒ２を有する端部を有し、前記Ｒ２は０．４ｍｍ以上であり、
前記アノード領域は矩形であって、コーナーＲを有し、前記コーナーＲは０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下であり、前記アノード領域を前記カソード基板に投影したとき、前記アノード領域の端部は前記カソード領域の端部よりも外側に位置し、前記カソード基板に投影された前記アノード領域の端部と前記カソード領域の端部の距離をＢとし、前記カソード基板と前記アノード基板の間隔をＤとしたとき、Ｂ＞２Ｄであることを特徴とする表示装置。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、蛍光面からの２次電子がスペーサの端部に帯電して、スペーサの端部がスパークの起点となることを防止できるので、耐電圧特性の優れたＦＥＤを形成することが出来る。
【００１９】
また、本発明によれば、アノード基板におけるブラックマトリクスあるいはメタルバックで形成されたアノード領域の端部を、アノード領域からの２次電子が到達しない範囲に設定し、かつ、アノード領域のコーナー部における曲率半径を所定の値以上としているので、ＦＥＤの耐電圧特性を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２１】
図１は本発明の第１の実施例を示す平面図である。図１において、カソード基板１の上には封着部３を介してアノード基板２が設置されている。カソード基板１上には横方向には走査線が、縦方向にはデータ信号が延在している。走査線、データ信号線には端子５を介して外部から信号が供給される。走査線と信号線の交差部付近には電子放出源が配置されている。したがって、多数の電子放出源がマトリクス状に配列されている。電子放出源としては、いわゆるＭＩＭ方式、ＳＥＤ方式、Ｓｐｉｎｄｔ方式、カーボンナノチューブ等種々のもが開発されているが、いずれの電子放出源の場合も本発明を適用可能である。
【００２２】
カソード基板１とアノード基板２と周辺を囲む封着部３の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板２、カソード基板１が撓み、カソード基板１とアノード基板２の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板１あるいはアノード基板２が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板１とアノード基板２との間にスペーサ４が設置される。このスペーサ４はセラミックまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。
【００２３】
スペーサ４はこの有効画面領域の走査線上に設置される。本発明においては、図１に示すように、横方向には一枚のスペーサ４が有効画面領域を横切って配置されている。また、スペーサ４は有効画面領域の外側にまで延在している。
【００２４】
アノード基板２上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体２１が電子放出源に対応して形成されている。蛍光体２１の周囲にはブラックマトリクス２２（ＢＭ２２）が形成されており、画像のコントラストを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビームを加速して蛍光体２１に射突させる。
【００２５】
電子ビームによって蛍光体２１から光を発生させるためには電子ビームはある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板２のメタルバック２３には８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。本実施例では外部から高電圧を供給する高電圧導入端子６０はカソード基板１側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板２に高電圧が供給される。表示装置の内部は真空に保たなければならないので、図１における表示装置の裏側に排気孔８１および排気管８が設けられている。
【００２６】
図２は図１をＤ方向から見た側面図である。図２において、カソード基板１とアノード基板２は封着部３を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板１のほうが端子５等が設置される分大きく形成されている。カソード基板１の下には、排気管８及び高電圧導入端子等を取り付けるための排気基板６が取り付けられている。排気基板６は排気基板封着部を介してカソード基板１に取り付けられている。図２では排気基板６には表示装置の内部を真空にするための排気管８がチップオフされた状態で描かれている。
【００２７】
図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、データ信号線１２が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線１２の上に電子放出源１４が形成されている。絶縁膜１３を介して走査線１１がデータ信号線１２と直角方向に形成されている。図３において、走査線１１は封着部３の外部に延在している。走査線１１の上にはカソード基板１とアノード基板２との距離を保つためのスペーサ４が設置されている。スペーサ４はアノード基板２側では導電性接着剤４２によってメタルバック２３に、カソード基板１側では導電性接着剤４２によって走査線上に固着されている。このスペーサ４には１０７から１０１１Ω・ｃｍ、好ましくは１０８から１０９Ω・ｃｍ程度の導電性が与えられ、カソード基板１側の走査線とアノード基板２側のメタルバック２３との間にわずかに電流を流すことによってスペーサ４の帯電を防止している。
【００２８】
表示装置の内部を真空に保つために、フリットガラス４１によってアノード基板２と封止枠３１が、また、フリットガラス４１によってカソード基板１と封止枠３１がシールされている。
【００２９】
アノード基板２側では、電子放出源１４に対応する場所には、赤、緑、青等の蛍光体２１が配置され、この蛍光体２１は電子ビームに射突されることによって発光し、画像が形成される。蛍光体２１の間はＢＭ２２で充填され、画像のコントラストの向上に寄与する。ＢＭ２２は例えば、クロムおよび酸化クロムの２層構造になっている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶ程度の高電圧が印加され、電子ビームを加速する。加速された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突し、蛍光体２１を発光させる。
【００３０】
図３において、アノード基板２とカソード基板１が封止枠３１とフリットガラス４１を介してシールされた後、排気管を通してＦＥＤ内部が真空に排気される。カソード基板１の厚さおよびアノード基板２の厚さは３ｍｍ程度である。また、カソード基板１とアノード基板２との距離は約２．８ｍｍ程度である。この狭い間隔に８ＫＶから１０ＫＶの高電圧を印加するために、表示装置の内部には高電界が形成されており、スパークの危険が存在する。スパークを防止するために、スペーサ４およびスペーサ４を固着する導電性接着剤４２には導電性が与えられ、スペーサ４が帯電することを防止している。
【００３１】
図４は図１のＣ−Ｃ断面を示す模式図である。図４において、カソード基板１上には横方向にデータ信号線１２が延在している。データ信号線１２と直角に走査線１１が紙面の法線方向に延在している。走査線と走査線の間のデータ信号線１２の上には電子源１４が配置されている。電子源１４はデータ信号線１２が下部電極となり、トンネル絶縁膜を介して走査線１１と電気的に接続する上部電極によって構成される。本実施例では電子源１４としてＭＩＭ電子源を使用しているが、本発明はＭＩＭ電子源に限らず、他の電子源についても適用できる。
【００３２】
アノード基板２には蛍光体２１が形成され、蛍光体と蛍光体の間はＢＭ２２によって覆われている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌをスパッタリングすることによって、メタルバック２３が形成される。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶの高電圧であるアノード電圧が印加されている。このアノード電圧によって電子源１４から放出された電子ビームは加速される。電子源１４から放出された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突することによって蛍光体２１を光らせ、カラー画像が形成される。電子ビームは電子源１４から放出されると広がるが、蛍光面上では、各蛍光体よりも若干大きくなるように設計されている。
【００３３】
アノード基板２とカソード基板１の距離を保つために、図３で説明したように、スペーサ４が設置される。スペーサ４はカソード基板１上の走査線１１とアノード基板２上のメタルバック２３の間に設置される。この位置であれば、スペーサ４が画像形成の妨げにならない。
【００３４】
図５は図１のＢ‐Ｂ断面図である。図５において、カソード基板１には通孔１０が形成されており、この通孔１０を通して表示装置の排気あるいは高電圧の供給が行なわれる。カソード基板１の通孔１０を覆って排気基板６が排気基板用封着部７を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。排気基板用封着部７はカソード基板１とアノード基板２の封着部３と基本的な構成は同じである。すなわち、排気基板用枠体７１がフリットガラス４１を介して封着され、排気基板用枠体７１はフリットガラス４１を介してカソード基板１と封着されている。本実施例ではアノード基板２とカソード基板１を封着する枠体３１とカソード基板１と排気基板６を封着する枠体とは同じ厚さとしているが、必要に応じて枠体の厚さは自由に設定可能である。
【００３５】
高電圧導入端子６０が外部との気密を保ちながら排気基板６を貫通している。高電圧導入端子６０はフリットガラス４１によって排気基板６と封着される。
高電圧導入端子６０にはＦｅ−Ｎｉ合金が使用されるが、ＦｅとＮｉの比率は排気基板６の熱膨張を考慮して決める。本実施例ではＮｉが４８％である。排気基板６には排気孔８１が形成され、この排気孔８１には排気管８がフリットガラス４１を介して封着されている。排気管８を通して表示装置の内部が真空排気され、その後、排気管８はチップオフされて表示装置の内部は真空に保持される。図５は排気管８がチップオフされた状態を示している。
【００３６】
アノード基板２にはコンタクトスプリング５０と接触するためのアノード端子２４が形成されている。アノード端子２４には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子２４付近の構造は次のようになっている。アノード基板２上にはクロムと酸化クロムのＢＭ２２が形成され、これを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。これは画面の有効画面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック２３の上に、アノード端子２４としての導電膜が厚さ１０μｍ程度で形成される。
【００３７】
本実施例ではアノード端子２４は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。このアノード端子２４の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ４を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。
【００３８】
銀ペーストは直径1ミクロンから数μｍの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ｎｉ粒子を分散させたＮｉペースト、Ａｌ粒子を分散させたＡｌペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ（酸化鉄）を混合することによって調整することができる。
【００３９】
図６は電子源１４から放出された電子ＰＥが蛍光面に射突して、蛍光面から２次電子ＳＥが放出された状態を示す模式図である。蛍光面からの２次電子は色々な方向に色々な角度をもって放射されるが、アノード基板２とカソード基板１の間の電界によって再び蛍光面に帰ってくる。蛍光面から放射される２次電子のうち、最も遠くへ到達する電子は、蛍光面からの出射角αが４５度で出射する２次電子である。この場合の２次電子の到達する距離ｄは、アノード基板２とカソード基板１の間隔をＤとしたとき、ｄ＝２Ｄとなる。
【００４０】
図６において、アノード基板２とカソート基板の間にスペーサ４が設置され、スペーサ４は導電性接着剤４２によって、アノード基板２およびカソード基板１に接着している。蛍光面から放射された２次電子は四方八方に放射する。これらの電子のうち、メタルバック２３等、蛍光面領域に帰ってくる２次電子は問題ない。また、スペーサ４の平面部に射突する２次電子も、スペーサ４には電流が流れているので、スパークの起点となることは無い。
【００４１】
電子源１４の位置によっては、スペーサ４の端部に蛍光面からの２次電子が達する場合がある。スペーサ４の厚さは０．１ｍｍ〜０．２ｍｍ程度と薄いために、スペーサの端部は電界が集中している。スペーサ４には微小電流が流れて帯電を防止しているが、スペーサ４の端部においては、電界が集中しているために、微小電流による帯電防止と、電界集中とのバランスが崩れ、スペーサ端部がスパークの起点となってしまう。
【００４２】
本実施例においては、図６に示すように、スペーサ端部からの放電を防止するために、最外周の電子源１４から出射する電子ビームが蛍光面に射突し、蛍光面からの２次電子が到達する範囲ｄよりも、スペーサ４の端部が外側に来るように配置している。すなわち、図６において、最外の電子源１４とスペーサ４の端部の距離をＡとしたとき、Ａ＞ｄである。ここでｄ＝２Ｄである。言い換えれば図６においてＭ＞０である。
【００４３】
図７は、本実施例におけるＦＥＤの端部付近における概略断面図である。図７において、カソード基板１とアノード基板２がスペーサ４を介して対向している。また、ＦＥＤの端部は封止枠によってフリットガラス４１を介して封止されている。アノード基板２の内側には、ブラックマトリクス２２、メタルバック２３等から構成されるアノード領域２００が形成されている。カソード基板１には、マトリクス状に配置された電子源１４から構成されるカソード領域１００が形成されている。
【００４４】
図７において、カソード領域１００の端部に電子源１４が形成されている。カソード領域１００の端部に存在する電子源１４とスペーサ４の端部との距離はＡである。ここで、Ａはカソード基板１とアノード基板２の間隔をＤとしたとき、Ａ＞２Ｄである。また、カソード領域１００の端部に存在する電子源１４からアノード領域２００端部がカソード基板１上への射影された位置までの距離はＢである。本実施例においては、Ｂ＞Ａ＞２Ｄである。
【００４５】
図８は、ＦＥＤの平面透視図である。図８において、カソード基板１とアノード基板２が封着部３を介して封着されている。アノード基板２にはブラックマトリクス２２、メタルバック２３等から構成されるアノード領域２００が形成されている。カソード基板１には、マトリクス状に配置された電子源１４から構成されるカソード領域１００が形成されている。アノード基板２とカソード基板１はスペーサ４によって間隔が保たれている。
【００４６】
図８において、アノード領域２００のコーナー部には曲率半径Ｒが形成されている。また、アノード端子２４が形成される部分にも曲率半径Ｒが形成されている。これは、実施例２で説明するように、曲率半径を所定の値よりも大きくすることによってアノード領域２００からのスパークを防止するためである。図８におけるコーナーＲと、アノード端子２４のＲとは同じ値である必要はないが、所定の値以上である必要がある。
【００４７】
図８のｘ方向において、カソード基板１に形成されたカソード領域１００よりもスペーサ４は外側まで延在し、スペーサ４よりもアノード基板２に形成されたアノード領域２００が外側に延在している。カソード基板１とアノード基板２の間隔をＤとしたとき、Ａ＞２Ｄである。このような構成とすることによって、スペーサ４の端部を起点としたスパークは防止することが出来る。
【００４８】
図８に示すように、本発明におけるスペーサ４は横方向には分割されておらず、横方向には１枚のスペーサ４となっている。電子源１４は表示領域全域に分布しており、表示領域内にスペーサ４の端部が存在すると、その部分において電界集中が生じ、スパークの起点をなる可能性があるからである。図８のような構成とすれば、スペーサ４の端部は常に、アノード領域２００からの２次電子の到達範囲外に設定することが可能である。
【実施例２】
【００４９】
ＦＥＤ内部のスパークに影響する他の要素はアノード基板２に形成されるアノード領域２００の形状である。電子はカソード領域１００から放射されるために、従来は、カソード領域１００の形状がスパークに対して支配的であると考えられてきた。しかし、カソード領域１００の形状を適性化しても依然としてスパークは発生する。このスパークのかなりの割合は、アノード領域２００から発生することがわかった。
【００５０】
特に、アノード領域２００のコーナー部、あるいは、アノード端子２４等、比較的角ばった領域でスパークが多発する。これは次のような現象であると考えられる。すなわち、実施例１で説明したように、電子源１４から放射された電子がアノードに射突するとアノードから２次電子が放射される。この２次電子がアノード領域２００とガラス表面の境界に入射すると、ガラス表面が帯電する。
【００５１】
アノード領域２００がＲをもたず、直線状であれば、ガラス表面が帯電してもスパークの起点となることは無い。ところが、アノードの外形がＲを持っていると、この部分において電界集中が生じてスパークの起点と成る。図９は、アノード基板２における、ブラックマトリクス２２あるいはメタルバック２３等で構成されるアノード領域２００のコーナー部のＲの大きさと電界集中の程度をシミュレーションしたものである。
【００５２】
図９（ａ）はアノード基板２のアノード領域２００のコーナーＲの定義である。アノード領域２００はブラックマトリクス２２あるいはメタルバック２３によって構成されるが、この場合のコーナーＲは、ブラックマトリクス２２あるいはメタルバック２３のうち、より外側に形成される構造のコーナーＲである。
【００５３】
図９（ｂ）は、コーナーＲの大きさと電界集中の関係を示す表である。電界集中とは、図９（ａ）における、アノード領域２００が直線となっている辺部の電界と、コーナー部における電界の比である。すなわち、コーナー部の電界が直線状となっている辺部の電界の何倍になっているかを示すものである。
【００５４】
図９（ｂ）の表からわかるように、コーナーＲが０．４よりも小さくなると、電界集中は２倍を超える。すなわち、直線の辺部が帯電してもスパークを生じない場合であっても、コーナー部では電界強度が大きいためにスパークが生ずる場合がある。つまり、アノード領域２００からの２次電子による帯電が生じても、必ずしもスパークが生ずるとは限らず、電界集中がどの程度あるかの相互作用によってスパークが生ずるか否かが決まる。
【００５５】
図１０は図９（ｂ）に示す表をグラフに表したものである。図１０において、横軸Ｒは曲率半径Ｒであり、縦軸ＦＭは電界集中の割合である。すなわち、縦軸は、曲率半径が無限大、すなわち、直線の場合に比較して曲率半径がＲのときにどの程度の電界集中が生ずるかを示すものである。図１０に示すように、例えば、曲率半径が０．４ｍｍよりも小さくなると、電界集中率ＦＭは２を越える。また、曲率半径が０．４ｍｍよりも小さくなると電界集中率ＦＭは急激に上昇する。したがって、コーナーＲは０．４ｍｍ以上とする必要がある。
【００５６】
図１０から、スパークの観点からは、曲率半径は大きいほど良い。しかし、図８および図９（ａ）に示すように、コーナーＲを大きくすると、表示領域の対角径が小さくなってしまう。必要対角径を確保するという観点から、コーナーＲは１０ｍｍ以下とする必要がある。つまり、ＦＥＤにおいては、ブラックマトリクス２２あるいはメタルバック２３等によって形成されるアノード領域２００のコーナーＲは０．４ｍｍ以上、１０ｍｍ以下とする必要がある。
【００５７】
図９（ａ）では、曲率半径として、アノード領域２００のコーナーＲを例にとっているが、図８に示すアノード端子２４に形成される曲率半径Ｒについても同様である。したがって、アノード端子２４に形成されるＲも０．４ｍｍ以上とする必要がある。また、アノード端子２４は対角径を規定するものではないが、アノード端子２４は、コーナー部の狭い領域に形成されるので、曲率半径には１０ｍｍ程度が上限である。アノード端子２４は、ブラックマトリクス２２、メタルバック２３、導電ペースト等によって構成されるが、この場合の曲率半径Ｒは、最も外側に形成されている構造のコーナーＲである。
【００５８】
図１１〜図１６は、色々なアノード領域２００が色々な形状の場合の曲率半径の定義である。図１１は、アノード領域２００が単純な矩形の場合であり、曲率半径Ｒはコーナー部についてのみ注意すれば良い。この場合の曲率半径Ｒは、０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下とすれば良い。
【００５９】
図１２はアノード領域２００にアノード端子２４が形成されている場合である。この場合は、アノード領域２００のコーナー部のみでなく、アノード端子２４に形成される曲率半径についても所定の範囲に設定する必要がある。図１２において、コーナーの曲率半径もアノード端子２４に形成される曲率半径もいずれもＲと記載されているが、必ずしも同じ曲率半径にする必要は無い。しかし、コーナー部、アノード端子部のいずれも、０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下とする必要がある。
【００６０】
図１３は、アノード領域２００におけるメタルバック２３を縦方向に細かく分割した場合である。すなわち、メタルバック２３は表示領域において、横方向に延在する多数のストライプ状メタルバック２３から形成されている。個々のストライプ状メタルバック２３は図１３の右方向において、抵抗体２５によって幅の広いメタルバック２３と接続している。
【００６１】
抵抗体２５は例えば、グラファイトペーストが印刷によって形成されている。厚さは５０μｍ程度である。抵抗体２５はメタルバック２３を構成するＡｌに比べて大きな抵抗を有しているので、例えば、ストライプ状のメタルバック２３のうちの一本でスパークが生じたとしても、スパーク電流は抵抗体２５によって制御されるために、スパークによる大電流が流れることは無い。したがって、カソード基板１に形成された電子源１４等がスパークによって破壊されることを防止することが出来る。
【００６２】
図１４は図１３に示すストライプ状のメタルバック２３の左端の拡大図である。個々のストライプの端部の曲率半径が小さいと、例えば、この部分に２次電子が入射するとスパークを生ずることがありうる。本発明では、図１４に示すように、ストライプ状のメタルバック２３の端部の曲率半径Ｒを０．４ｍｍよりも大きくすることによって、電界集中を防ぎ、スパークを防止する。ただし、曲率半径Ｒを大きくすると、個々のストライプの幅も大きくなるので、この面から上限が決められる。上限は、スパーク電流をどの程度まで許容するかによって決められる。
【００６３】
図１５は、ストライプ状のメタルバック２３の上下を幅の広いメタルバック２３で囲んだ場合である。この場合の周辺の幅が広いメタルバック２３のコーナーの曲率半径Ｒも図１１等の場合と同様に、０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下とする必要がある。また、アノード端子２４の部分の形状も同様に０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下とする。
【００６４】
図１６は、ストライプ状のメタルバック２３の上下及び両側を幅の広いメタルバック２３で囲んだ場合である。この場合は、個々のストライプ状のメタルバック２３でスパークが生じた場合の電流を抑えるために、抵抗体２５がストライプ状メタルバック２３の左右に形成されている。
【００６５】
図１６の構成においては、個々のストライプ状メタルバック２３が小さな曲率半径を有することは無い。したがって、この場合は、ストライプ状メタルバック２３の周囲の幅の広いメタルバック２３のコーナーの曲率半径Ｒおよびアノード端子２４部の曲率半径Ｒを０．４ｍｍ以上で１０ｍｍ以下とすることによってスパークを防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明のＦＥＤの平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図５】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図６】アノード基板からの２次電子とスペーサの関係を示す模式図である。
【図７】実施例１のＦＥＤの端部断面図である。
【図８】実施例１のＦＥＤの断面図である。
【図９】アノード領域のコーナーＲと電界集中の関係である。
【図１０】アノード領域のコーナーＲと電界集中の関係を示すグラフである。
【図１１】実施例２の第１の形態である。
【図１２】実施例２の第２の形態である。
【図１３】実施例３の第１の形態である。
【図１４】図１３の一部拡大図である。
【図１５】実施例３の第４の形態である。
【図１６】実施例３の第５の形態である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・カソード基板、２・・・アノード基板、３・・・封着部、４・・・スペーサ、５・・・端子、６・・・排気基板、８・・・排気管、１０・・・通孔、１１・・・走査線、１２・・・データ信号線、１３・・・絶縁膜、１４・・・電子源、２１・・・蛍光体、２２・・・ブラックマトリクス、２３・・・メタルバック、２４・・・アノード端子、２５・・・抵抗体、３１・・・封止枠、４１・・・フリットガラス、４２・・・導電性接着剤、５０・・・コンタクトスプリング、１００・・・カソード領域、２００・・・アノード領域、ＰＥ・・・電子源からのエミッション、ＳＥ・・・２次電子。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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