(57)【要約】【課題】この発明は、蛍光体層の寿命を延長できる平面型表示装置を提供することを課題とする。【解決手段】平面型表示装置の背面基板４の内面には、複数の電子放出素子１６ａ、１６ｂ、および電子放出素子を駆動するための走査配線１８ａ、１８ｂ、１８ｃ、および信号配線１８ｄ、１８ｅが設けられている。電子放出素子１６ａは、走査配線１８ａに接続された第１電極２１、信号配線１８ｄに接続された第２電極２２、および隣接する走査配線１８ｂに接続された第３電極２３を有する。この電子放出素子１６ａを駆動すると、第１電極２１から第２電極２２に向けてギャップＧを電子が飛び越え、アノード電圧によって前面基板に向けて加速されるとき、第３電極２３の電位によってシフトされる。【選択図】      図４
2006031960.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに絶縁状態でマトリックス状に形成された複数本の走査配線および複数本の信号配線、およびこれら走査配線と信号配線の交点にそれぞれ対応して設けられた複数の電子放出素子を有する背面基板と、この背面基板に離間対向して配置され、その周縁部同士が封着されて内部が真空にされているとともに上記複数の電子放出素子に対応する複数の蛍光体層を有する前面基板と、を有する平面型表示装置であって、
上記複数の電子放出素子は、それぞれ、対応する第１の走査配線に接続された第１電極と、対応する信号配線に接続された第２電極と、これら第１電極と第２電極との間のギャップを飛び越えて跳躍する電子の移動方向下流側で上記第１および第２電極に並設され、上記第１の走査配線に隣接した第２の走査配線に接続された第３電極と、を有することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
走査電圧が与えられている選択状態の上記第１の走査配線に第１電極を接続した電子放出素子の上記第３電極を接続した隣接した第２の走査配線に対し、非選択状態の別の第３の走査配線の電位と異なる電位を与えることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記第３電極を接続した第２の走査配線の電位を定期的に変動させることを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。
【請求項４】
上記第２の走査配線の電位を装置の電源ＯＮ時に変動させることを特徴とする請求項３に記載の平面型表示装置。
【請求項５】
上記第２の走査配線の電位を１フレーム毎に変動させることを特徴とする請求項３に記載の平面型表示装置。
【請求項６】
上記第２の走査配線の電位を１走査の中で変動させることを特徴とする請求項３に記載の平面型表示装置。
【請求項７】
上記第３電極は、上記第１および第２電極と異なる材料により形成されていることを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。
【請求項８】
上記第３電極は、上記第１および第２電極より厚いことを特徴とする請求項２に記載の平面型表示装置。
【請求項９】
上記第１および第２電極は、スパッタ成膜により形成され、上記第３電極は、印刷により形成されていることを特徴とする請求項８に記載の平面型表示装置。
【請求項１０】
上記第２の走査配線に与える電位の変動幅は、対応する電子放出素子から放出される電子ビームのスポットが対応する上記蛍光体層から外れない範囲に設定されていることを特徴とする請求項３に記載の平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、背面基板に設けた電子放出素子から電子を放出させて前面基板に設けた蛍光体層を励起発光させることによりカラー画像を表示する平面型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、偏平な平面パネル構造の真空外囲器を有する平面型表示装置として、液晶ディスプレイ、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）等が知られている。また、ＦＥＤの一種として、表面伝導型の電子放出素子を備えた平面型表示装置（以下、ＳＥＤと称する）の開発が進められている。
【０００３】
ＳＥＤは、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する。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部を互いに接合され、内部を真空にされて偏平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。
【０００４】
前面基板の内面には３色の蛍光体層が形成され、背面基板の内面には、蛍光体層を励起発光させる電子の放出源として、画素毎に対応する多数の電子放出素子が整列配置されている。また、背面基板の内面上には、電子放出素子を駆動するための多数本の走査配線および信号配線がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器の外部に引き出されている。
【０００５】
前面基板と背面基板の間には板状のグリッドが配設されている。このグリッドには、電子放出素子に対して整列した位置関係で多数のビーム通過孔が形成されているとともに、前面基板および背面基板の内面に当接することで基板間の隙間を維持するための複数の柱状のスペーサが設けられている。
【０００６】
このＳＥＤを動作させる場合、基板間に１０［ｋＶ］程度の高電圧を与え、配線に接続した駆動回路を介して各電子放出素子に選択的に駆動電圧を印加する。これにより、各電子放出素子から選択的に電子ビームが放出され、これら電子ビームが、グリッドの対応するビーム通過孔を通って対応する蛍光体層に照射され、蛍光体層が励起発光されてカラー画像が表示されるようになっている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００７】
しかし、上述したＳＥＤでは、電子放出素子の特性に起因した細長い形状のビームスポットを形成する電子ビームを対応する蛍光体層に照射するため、ビームスポットの部位でのみ蛍光体が急速に劣化し、ビームスポットから外れた部位の蛍光体が殆ど劣化していないのに蛍光体の寿命となる問題があった。
【特許文献１】特開２００３−１９７０９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
この発明の目的は、蛍光体層の寿命を延長できる平面型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、この発明の平面型表示装置は、互いに絶縁状態でマトリックス状に形成された複数本の走査配線および複数本の信号配線、およびこれら走査配線と信号配線の交点にそれぞれ対応して設けられた複数の電子放出素子を有する背面基板と、この背面基板に離間対向して配置され、その周縁部同士が封着されて内部が真空にされているとともに上記複数の電子放出素子に対応する複数の蛍光体層を有する前面基板と、を有し、上記複数の電子放出素子は、それぞれ、対応する第１の走査配線に接続された第１電極と、対応する信号配線に接続された第２電極と、これら第１電極と第２電極との間のギャップを飛び越えて跳躍する電子の移動方向下流側で上記第１および第２電極に並設され、上記第１の走査配線に隣接した第２の走査配線に接続された第３電極と、を有する。
【００１０】
上記発明によると、走査配線（第１の走査配線）に接続された第１電極と信号配線に接続された第２電極との間のギャップを飛び越える電子の移動方向下流側に第３電極を並設し、この第３電極を隣接する走査配線（第２の走査配線）に接続した。このため、非選択状態の走査配線に接続された第３電極の電位を表示画像に影響を与えない範囲でコントロールすることにより、ギャップを飛び越える電子の挙動をコントロールでき、電子ビームの蛍光体層に対する照射位置を任意の位置に変動させることができる。
【発明の効果】
【００１１】
この発明の平面型表示装置は、上記のような構成および作用を有しているので、蛍光体層の寿命を延長できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態について詳細に説明する。  
始めに、図１乃至図３を参照して、本発明の実施の形態に係る平面型表示装置の一例として、ＳＥＤ（Surface-conduction Electron-emitter Display）について説明する。図１は、前面基板２を部分的に切り欠いた状態のＳＥＤの真空外囲器１０（以下、表示パネル１０と称する場合もある）を示す斜視図であり、図２は、図１の真空外囲器１０を線分II-IIで切断した断面図であり、図３は、図２の断面を部分的に拡大した部分拡大断面図である。
【００１３】
図１乃至図３に示すように、表示パネル１０は、それぞれ矩形のガラス板からなる前面基板２および背面基板４を備え、これらの基板は約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて互いに平行に対向配置されている。なお、背面基板４は、前面基板２より１回り大きいサイズを有する。また、前面基板２および背面基板４は、ガラスからなる矩形枠状の側壁６を介して周縁部同志が接合され、内部が真空の扁平な平面パネル構造の真空外囲器を構成している。
【００１４】
前面基板２の内面には画像表示面として機能する蛍光体スクリーン１２が形成されている。この蛍光体スクリーン１２は、赤、青、緑の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、および遮光層１１を並べて構成され、これらの蛍光体層はストライプ状あるいはドット状に形成されている。また、蛍光体スクリーン１２上には、アルミニウム等からなるメタルバック１４が形成されている。さらに、メタルバック１４に重ねてゲッター材が蒸着されている。
【００１５】
背面基板４の内面には、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起発光させるための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１６が設けられている。これらの電子放出素子１６は、画素毎、すなわち蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ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１６は、後述する電子放出部Ｇ、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極２１、２２等で構成されている。また、背面基板４の内面上には、各電子放出素子１６に駆動電圧を与えるための多数本の配線１８（走査配線および信号配線）がマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引き出されている。
【００１６】
接合部材として機能する側壁６は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材１９により、前面基板２の周縁部および背面基板４の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。本実施の形態では、背面基板４と側壁６をフリットガラス１９ａを用いて接合し、前面基板２と側壁６をインジウム１９ｂを用いて接合した。もし、配線１８のある背面基板４と側壁６を低融点金属で封着する場合は、配線１８と封着材１９の電気ショートを避けるため、中間層として絶縁層を設ける必要がある。
【００１７】
また、表示パネル１０は、前面基板２と背面基板４の間にガラスからなる複数の細長い板状のスペーサ８を備えている。本実施の形態において、スペーサ８は、複数の細長いガラス板としたが、矩形板状の金属板からなるグリッド（図示せず）と、グリッドの両面に一体的に立設された多数の柱状のスペーサ（図示せず）と、で構成しても良い。
【００１８】
各スペーサ８は、上述したメタルバック１４、および蛍光体スクリーン１２の遮光層１１を介して前面基板２の内面に当接する上端８ａ、および背面基板４の内面上に設けられた配線１８上に当接する下端８ｂを有する。しかして、これら複数のスペーサ８は、前面基板２および背面基板４の外側から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】
さらに、ＳＥＤは、前面基板２のメタルバック１４と背面基板４との間にアノード電圧を印加する図示しない電圧供給部を備えている。電圧供給部は、例えば、背面基板４の電位を０Ｖに設定し、メタルバック１４の電位を１０ｋＶ程度にするよう、両者の間にアノード電圧を印加する。
【００２０】
そして、上記ＳＥＤにおいて、画像を表示する場合、配線１８に接続した図示しない駆動回路を介して電子放出素子１６の素子電極間に電圧を与え、任意の電子放出素子１６の電子放出部から電子ビームを放出するとともに、メタルバック１４にアノード電圧を印加する。電子放出部から放出された電子ビームは、アノード電圧により加速され、蛍光体スクリーン１２に衝突する。これにより、蛍光体スクリーン１２の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起されて発光し、カラー画像を表示する。
【００２１】
また、上記構造の表示パネル１０を製造する場合、予め、蛍光体スクリーン１２およびメタルバック１４の設けられた前面基板２を用意し、電子放出素子１６および配線１８が設けられているとともに側壁６およびスペーサ８が接合された背面基板４を用意しておく。そして、前面基板２、および背面基板４を図示しない真空チャンバ内に配置し、真空チャンバ内を真空排気した後、側壁６を介して前面基板２を背面基板４に接合する。これにより、複数のスペーサ８を備えた表示パネル１０が製造される。
【００２２】
図４には、上述した電子放出素子１６および配線１８の構造を模式的且つ部分的に拡大して示してある。また、図５には、図４の電子放出素子１６を線分Ｖ−Ｖで切断した断面図を示してある。さらに、図６には、本実施の形態の電子放出素子１６から放出された電子ビームの蛍光体層Ｒにおけるスポットの挙動を説明するための図を示してある。以下、本実施の形態の電子放出素子１６の構造および作用について、図４乃至図６を参照して説明する。
【００２３】
図４中上方の電子放出素子１６ａに着目すると、電子放出素子１６ａは、図中上段の走査配線１８ａ（第１の走査配線）に接続された第１電極２１、対応する信号配線１８ｄに接続された第２電極２２、および図中中段の走査配線１８ｂ（第２の走査配線）に接続された第３電極２３を有する。言い換えると、本実施の形態の電子放出素子１６ａは、第１電極２１を接続した走査配線１８ａに隣接した走査配線１８ｂに接続した第３電極２３を有することを特徴としている。
【００２４】
本実施の形態の電子放出素子１６ａから電子ビームを放出させる場合、駆動を選択された走査配線１８ａに−１０［Ｖ］程度の電位を与え、対応する信号配線１８ｄに＋１０［Ｖ］程度の電位を選択的に与える。このように、選択状態の走査配線１８ａに接続された第１電極２１と対応する第２電極２２との間に２０［Ｖ］程度の駆動電圧が与えられると、図５に示すように、第１電極２１から第２電極２２に向けて（図中矢印方向）両者間のギャップＧ（電子放出部）を電子が飛び越え、飛び越えた電子が第２電極２２上でスキャッタリングを繰り返してアノード電圧によって前面基板２に向けて加速され、蛍光体層Ｒに電子ビームとして照射される。
【００２５】
このとき、電子ビームの形状は、第１電極２１と第２電極２２との間のギャップＧの形状に依存するため、蛍光体層Ｒに形成されるビームスポットＳの形状は、例えば、図６に示すように細長い楕円形となる。
【００２６】
蛍光体層Ｒに同じスポット位置で電子ビームが照射され続けると、蛍光体が局所的且つ経時的に劣化することが知られている。このため、本実施の形態では、上述した第３電極２３を用いて電子ビームのスポットＳを定期的にシフトさせ、蛍光体の寿命を延長するようにした。
【００２７】
具体的には、選択状態の走査配線１８ａに接続された第１電極２１と対応する第２電極２２との間に上述した駆動電圧を与えると同時に、隣接する走査配線１８ｂを介して第３電極２３に定期的に変動する電位を与えるようにした。この変動電位は、非選択状態の別の走査配線１８ｃ（第３の走査配線）の電位と異なる電位であり、表示に影響を与えない大きさに制御する必要がある。
【００２８】
例えば、本実施の形態では、＋２［Ｖ］の電位と−２［Ｖ］の電位を非選択状態の走査配線の電位に相当する電位０［Ｖ］に対して定期的に切り替えて第３電極２３に与えるようにした。これにより、図６に符号Ｓ’、Ｓ’’として示すように、ビームスポットの位置を電極２１、２２、２３の並び方向（図中矢印方向）にシフトさせることができた。つまり、第１および第２電極２１、２２に並設せしめた第３電極２３に変動する電位を与えることにより、アノード電圧によって加速される電子ビームの経路を図５に示すように変えることができ、ビームスポットをシフトさせることができる。
【００２９】
なお、本実施の形態では、平面型表示装置の電源をＯＮするタイミングで第３電極２３の電位を切り替えるようにした。この他に、１画面を表示する１／６０［ｓｅｃ］の１フレーム毎に第３電極２３に与える電位を切り替えるようにしても良く、或いは、１走査毎に電位を切り替えるようにしても良い。また、切り換える電位は、±２［Ｖ］に限らず、表示画像に影響を及ぼさない範囲で任意に変更でき、ビームスポットを４ヶ所以上シフトさせるようにしても良い。
【００３０】
以上のように、本実施の形態によると、電子放出素子１６に新たに設けた第３電極２３を用いて定期的に変動する電位を与えるようにしたため、蛍光体層に照射される電子ビームのスポットを定期的に移動させることができ、蛍光体層の寿命を延長することができる。特に、電子ビームを対応する蛍光体層に効率良く照射するため、ビームスポットＳのシフト幅、すなわち第３電極２３に与える電位の変動幅は、ビームスポットＳが蛍光体層から外れない範囲に設定することが有効である。しかし、ビームスポットが遮光層１１にかかる程度にシフトさせても良い。
【００３１】
なお、この発明は、上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、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化できる。また、上述した実施の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、上述した実施の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良い。
【００３２】
例えば、上述した実施の形態では、第２電極２２を挟んで第１電極２１の反対側に第３電極２３を設けた場合について説明したが、これに限らず、走査配線に与える電位と信号配線に与える電位を逆にした場合、第１電極２１を挟んで第２電極２２の反対側に第３電極２３を設けることになる。言い換えると、２つの電極２１、２２間のギャップＧを飛び越える電子の移動方向下流側に第３電極２３を並設すれば良い。
【００３３】
また、上述した実施の形態では、第３電極２３に与える電位を定期的に切り替えるようにしたが、これに限らず、長時間に亘って第３電極２３の電位をなだらかに変動させるようにしても良い。いずれにしても、第３電極に非選択状態の走査配線と異なる電位を与えれば良く、電子放出素子１６のギャップＧから放出される電子ビームをギャップＧの幅方向に偏向できれば良い。
【００３４】
また、本実施の形態では、上述した第１電極２１と第２電極２２をスパッタリングにより成膜して第３電極２３を銀ペーストの厚膜印刷により形成したが、第３電極を厚くして基板から突出させることで第３電極近傍の等電位線歪みを大きくし、より小さな電圧で電子ビームの変動を起こさせようとしたものである。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】この発明の実施の形態に係るＳＥＤの真空外囲器を示す外観斜視図。
【図２】図１の真空外囲器を線分II−IIに沿って切断した断面斜視図。
【図３】図２の断面を部分的に拡大して示す部分拡大断面図。
【図４】この発明の実施の形態に係る電子放出素子の概略構造を示す平面図。
【図５】電子放出素子を図４の線分Ｖ−Ｖで切断した部分断面図。
【図６】図４の電子放出素子から放出される電子ビームの蛍光体層におけるスポットの挙動を説明するための図。
【符号の説明】
【００３６】
１…ＳＥＤ、２…前面基板、４…背面基板、６…側壁、８…スペーサ、１０…真空外囲器（表示パネル）、１２…蛍光体スクリーン、１４…メタルバック、１６…電子放出素子、１８…配線、２１…第１電極、２２…第２電極、２３…第３電極、Ｇ…ギャップ、Ｓ…ビームスポット。
【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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