(57)【要約】【課題】従来は多数のスペーサをパネルに精度良く取り付ける必要があったので、スペーサの取り付け作業が非常に手間のかかり、またスペーサが存在する部分と存在しない部分で画像の見え方に違いが出やすかった。【解決手段】カソードパネル１と、このカソードパネル１に対向して配置されるアノードパネル２と、これらカソードパネル１とアノードパネル２との間に介装されるスペーサ２１とを備える表示パネルを用いた電界放出型表示装置において、パネル厚み方向に絶縁シート部２２と導電シート部２３を交互に積層したシート積層体によってスペーサ２１を構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カソードパネルと、
前記カソードパネルに対向して配置されるアノードパネルと、
前記カソードパネルと前記アノードパネルとの間に介装されるスペーサとを備え、
前記スペーサは、パネル厚み方向に絶縁シート部と導電シート部を交互に積層したシート積層体からなる
ことを特徴とする電界放出型表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは複数のビーム通過孔を有する
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出型表示装置。
【請求項３】
前記絶縁シート部を間に挟んで積層された複数の前記導電シート部に個別に電圧を印加する電圧印加手段を有する
ことを特徴とする請求項１記載の電界放出型表示装置。
【請求項４】
前記絶縁シート部及び前記導電シート部の少なくとも一方に、前記ビーム通過孔に連通する排気用の溝を形成してなる
ことを特徴とする請求項２記載の電界放出型表示装置。
【請求項５】
前記ビーム通過孔をサブ画素単位、１画素単位又は複数画素単位に設けてなる
ことを特徴とする請求項２記載の電界放出型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚のパネルをスペーサを介して貼り合わせた構成の表示パネルを備える電界放出型表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空中におかれた金属等の導体あるいは半導体の表面に、ある閾値以上の電界を与えると、トンネル効果によって電子が障壁を通過し、常温時においても真空中に電子が放出される。この現象は電界放出(Field Emission)と呼ばれ、これによって電子を放出する素子は電界放出型素子(Field Emission Device)と呼ばれている。近年では、電界放出型の電子放出素子をエミッタとして用いたＦＥＤ(Field Emission Display)が注目されている。ＦＥＤは、多数の電子放出素子がカソードパネル上に半導体加工技術等を駆使して形成された表示パネルを備えるフラットディスプレイ装置（平面型の表示装置）である。このＦＥＤでは、電気的に選択（アドレッシング）された電子放出素子から電界の集中によって電子を放出させるとともに、この電子をアノードパネル側の蛍光体に衝突させて、蛍光体の励起・発光により画像を表示している。
【０００３】
ＦＥＤの表示パネルは、その構造上、カソードパネルとアノードパネルとを微小な隙間を介して対向状態に配置し、その間の微小空間部を真空状態に封止している。そのため、カソードパネルやアノードパネルが大気圧に耐えられるよう、それらのパネルの間に多数のスペーサを介装して一定の隙間を確保しつつ両パネルを支持している。従来のＦＥＤには、例えば下記特許文献１に記載された板状のスペーサや、円柱状のスペーサが用いられている。
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１０８２７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら従来のＦＥＤにおいては、表示パネルの画面上にスペーサが現れないように、断面積を極小としたスペーサをブラックマトリクスからはみ出さないように精度良く取り付ける必要があり、しかも表示パネルの耐圧を維持するために表示パネル内に多数のスペーサを取り付ける必要があった。そのため、ＦＥＤの製造工程では、スペーサの取り付け作業が非常に面倒なものとなっていた。
【０００６】
また従来では、実際に表示パネルに画像を表示したときに、スペーサが存在する部分と存在しない部分で画像の見え方（例えば、色、輝度など）に違いが出てしまうことがあった。この原因の１つは、カソードパネル側から放出された電子ビームをアノードパネルの蛍光体に照射したときに、電子の一部が後方（電子ビームの進行方向と反対側）に弾き返されて散乱し、この電子（以下、後方散乱電子とも記す）がスペーサの表面に衝突することで当該スペーサの表面が帯電し、その近傍を通過する電子ビームの軌道が無用に曲げられてしまうことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る電界放出型表示装置は、カソードパネルと、このカソードパネルに対向して配置されるアノードパネルと、これらカソードパネルとアノードパネルとの間に介装されるスペーサとを備えるもので、スペーサは、パネル厚み方向に絶縁シート部と導電シート部を交互に積層したシート積層体からなるものである。
【０００８】
本発明に係る電界放出型表示装置においては、パネル厚み方向に絶縁シート部と導電シート部を交互に積層したシート積層体によってスペーサを構成しているため、従来のように多数のスペーサを精度良く１つずつ取り付ける場合に比較して、スペーサの取り付け作業が容易になる。また、表示パネルの画面全域にスペーサが存在するため、画像の見え方に部分的な違いが出にくくなる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の電界放出側表示装置によれば、カソードパネルとアノードパネルの間に介装されるスペーサを、パネル厚み方向に絶縁シート部と導電シート部を交互に積層したシート積層体で構成することにより、スペーサの取り付け作業が容易になるため、表示パネルの組み立て工程で大幅な工数削減を図ることができる。また、スペーサをシート積層体とすることで、画像の見え方に部分的な違いが出にくくなるため、色ムラや輝度ムラなどの発生を有効に防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１１】
図１は本発明が適用される電界放出型表示装置（ＦＥＤ）の表示パネルの構成を示す断面図である。図１においては、平板状のカソードパネル１と、同じく平板状のアノードパネル２とを、所定の間隙を介して対向状態に配置するとともに、それら２つのパネル１，２を平面視矩形の枠体３で一体的に組み付けることにより、画像表示のための一つのパネル構体（表示パネル）が構成されている。
【００１２】
カソードパネル１上には複数の電子放出素子が形成されている。これら複数の電子放出素子は、カソードパネル１の有効領域（実際に表示部分として機能する領域）に２次元マトリックス状に多数形成されている。各々の電子放出素子は、カソードパネル１のベースとなる絶縁性の支持基板（例えば、ガラス基板）４と、この支持基板４上に積層状態で順に形成されたカソード電極５、絶縁層６及びゲート電極７と、ゲート電極７及び絶縁層６に形成されたゲートホール８と、このゲートホール８の底部に設けられた電子放出部９とによって構成されている。
【００１３】
カソード電極５は、複数のカソードラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲート電極７は、各々のカソードラインと交差（直交）する複数のゲートラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲートホール８は、ゲート電極７に形成された第１の開口部８Ａと、この第１の開口部８Ａに連通する状態で絶縁層６に形成された第２の開口部８Ｂとから構成されている。電子放出部９は、電子の放出源（エミッタ）となるもので、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を円錐状に形成した、いわゆるスピント型のエミッタ構造を有する。この電子放出部９は、先ず、絶縁層６及びゲート電極７にそれぞれ開口部８Ａ，８Ｂを形成した状態でゲート電極７上に例えばアルミニウムの斜め蒸着によって剥離層（不図示）を形成し、次いで、エミッタ材料となる高融点金属（Ｍｏ等）を垂直に蒸着することでホール開口径を徐々に縮めてゲートホール８の底部にエミッタ材料を円錐状に堆積させ、その後、不要なエミッタ材料を剥離層と一緒に取り除くことにより得られる。
【００１４】
一方、アノードパネル２は、ベースとなる透明基板（例えば、ガラス基板）１２と、この透明基板１２上に形成された蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４と、これら蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４を覆う状態で透明基板１２上に形成されたアノード電極１５とを備えて構成されている。蛍光体層１３は、赤色発光用の蛍光体層と、緑色発光用の蛍光体層と、青色発光用の蛍光体層とを用いて構成されるものである。ブラックマトリックス１４は、各色発光用の蛍光体層の間に形成されている。アノード電極１５は、カソードパネル１の電子放出素子と対向するように、アノードパネル２の有効領域の全域に積層状態で形成されている。
【００１５】
これらのカソードパネル１とアノードパネル２とは、それぞれの外周部（周縁部）をフリット等の枠体３を用いて接合されている。また、カソードパネル１の無効領域（有効領域の外側の領域で、実際に表示部分として機能しない領域）には真空排気用の貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６には、真空排気後に封じ切られるチップ管１７が接続されている。ただし、図１は表示装置の組み立て完了状態を示しているため、チップ管１７は既に封じ切られた状態となっている。また、図１においては、各々のパネル１，２間のギャップ部分に介装される真空耐圧用のスペーサの表示を省略している。このスペーサに関しては後段で詳しく説明する。
【００１６】
上記構成のパネル構造を有する表示装置においては、カソード電極５に相対的な負電圧が走査回路１８から印加され、ゲート電極７には相対的な正電圧が制御回路１９から印加され、アノード電極１５にはゲート電極７よりも更に高い正電圧が加速電源２０から印加される。かかる表示装置において、実際に画像の表示を行う場合は、カソード電極５に走査回路１８から走査信号を入力し、ゲート電極７に制御回路１９からビデオ信号を入力する。
【００１７】
これにより、カソード電極５とゲート電極７との間に電圧が印加され、これによって電子放出部９の先鋭部に電界が集中することにより、量電子放出部９の先鋭部から真空中へと電子が放出される。こうして放出された電子はアノード電極１５に引き付けられてアノードパネル２側に移動し、透明基板１２上の蛍光体層１３に衝突する。その結果、蛍光体層１３が電子の衝突により励起されて発光するため、この発光位置を画素単位で制御することにより、表示パネル上に所望の画像を表示することができる。
【００１８】
図２は本発明の実施形態で採用したスペーサの構造と取付状態を示す断面図である。図においては、カソードパネル１とアノードパネル２との間にスペーサ２１が介装されている。このスペーサ２１は、パネル厚み方向（図２の上下方向）に絶縁シート部２２と導電シート部２３を交互に積層したシート積層体によって構成されている。図２においては、合計で５枚の絶縁シート部２２と、合計で４枚の導電シート部２３を、１枚ずつ交互に積層して１つのスペーサ２１を構成している。各々のシート部２２，２３は接着剤等で固定してもよいし、ガラスフリット等でパネル１，２と一体に固定してもよい。
【００１９】
ここで記述する「交互に積層」とは、図例のように絶縁シート部２２と導電シート部２３を１枚ずつ順に重ねて積層する場合の他に、例えば図示はしないが、絶縁シート部２２を２枚積層するごとに導電シート部２３を１枚積層する場合や、絶縁シート部２２を２枚積層した上に導電シート２３を１枚積層し、更にその上に絶縁シート部２２と導電シート部２３を１枚ずつ重ねて積層していく場合なども含む。
【００２０】
絶縁シート部２２は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ2Ｏ3）のように高い絶縁性を有する非圧縮性の材料をシート状に成形して得られるものである。ただし、絶縁シート部２２は、完全な絶縁物ではなく、半導体物で構成することも可能である。また、帯電防止を目的として、絶縁シート部２２の表面を、例えば酸化クロムや酸化マグネシウムなどのように二次電子放出係数が１に近い材料でコーティングしてもよい。
【００２１】
導電シート部２３は、例えば鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）などの金属のように高い導電性を有する非圧縮性の材料をシート状に成形して得られるものである。導電シート部２３は絶縁シート部２２と同じ矩形の平面形状を有するもので、その外形サイズ（縦／横サイズ）は上記枠体３の内側に収まるようにカソードパネル１やアノードパネル２の外形サイズよりも若干小さく設定されている。
【００２２】
各々のシート部２２，２３の厚み寸法は、カソードパネル１とアノードパネル２の間に数枚から数十枚のシート部を重ねて積層し得るように設定することが望ましい。具体的には数十μｍ〜１ｍｍの範囲内でシート厚を適宜設定すればよいが、パネル間に積層される各シート部の厚みは全て一定（同一寸法）である必要はなく、相対的に厚いシート部と薄いシート部を組み合わせて積層してもよい。
【００２３】
スペーサ２１には、平面的に見て図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように複数のビーム通過孔２４，…が設けられている。各々のビーム通過孔２４は、カソードパネル１上の各電子放出部９から放出された電子ビームを通過させるための孔であって、スペーサ２１をシート積層方向に貫通する状態で形成されている。
【００２４】
上記ビーム通過孔２４は所定の単位で設けられている。具体的には、図３（Ａ）に示すように、１つの画素を赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の各色毎に細分化したサブ画素単位で設ける場合、又は図３（Ｂ）に示すように、赤（Ｒ），緑（Ｇ），青（Ｂ）の３色を１つの組とした１画素単位で設ける場合、或いは図３（Ｃ）に示すように、水平方向に並ぶ複数（図例では５つ）の画素を１つの組とした複数画素単位で設ける場合などが考えられる。サブ画素単位で設ける場合は、１つのサブ画素に対して１つのビーム通過孔２４が設けられる。１画素単位で設ける場合は、１つの画素に対して１つのビーム通過孔２４が設けられる。複数画素単位で設ける場合は、複数の画素に対して１つのビーム通過孔２４が設けられる。
【００２５】
また、スペーサ２１を構成する絶縁シート部２２及び導電シート部２３には、例えば図４〜図６の三面図に示すような形態で、上記ビーム通過孔２４に連通する排気用の溝が設けられている。図４の三面図においては、断面凹状の溝２５がビーム通過孔２４の開口部とほぼ同じ幅で各々のシート部２２，２３にストライプ状に複数形成されている。また、図５の三面図においては、上記同様に溝２５が形成された「溝有り」のシート部２２と、「溝無し」のシート部２３が交互に積層されている。また、図６の三面図においては、各々のシート部２２，２３の両面に互いに直交する向きで複数の溝２５がストライプ状に形成されている。各々の溝２５の長手方向の両端は、スペーサ２１と枠体３との間に確保されるギャップ部分に臨む状態に配置される。
【００２６】
さらに、本実施形態に係る電界放出型表示装置は、図７に示すように、絶縁シート部２２を間に挟んで積層された複数の導電シート部２３にそれぞれ個別に電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加する電圧印加部２６を備えた構成となっている。電圧印加部２６では、各々の導電シート部２３に印加される電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４のレベルを任意に調整可能となっている。
【００２７】
本実施形態に係る電界放出型表示装置においては、カソードパネル１とアノードパネル２の間に介装されるスペーサ２１を、パネル厚み方向に絶縁シート部２２と導電シート部２３を交互に積層したシート積層体で構成しているため、従来のように多数のスペーサを精度良く１つずつ取り付ける場合に比較して、スペーサの取り付け作業が非常に楽になる。したがって、表示パネルの組み立て工程で、大幅な工数の削減を図ることができる。また、表示パネルの画面全域にスペーサ２１が存在するため、画像の見え方に部分的な違いが出にくくなる。よって、色ムラや輝度ムラなどの発生を有効に防止することができる。
【００２８】
また、カソードパネル１やアノードパネル２に対してスペーサ２１の接触面積が広く確保されるため、アノードパネル２上で蛍光体を発光させるときに生じる熱を、スペーサ２１を介してカソードパネル１側に効率良く逃がすことができる。また、表示パネルの画面全域にわたってカソードパネル１とアノードパネル２がスペーサ２１で面的に支持されるため、表示パネルの強度を格段に高めることができる。さらに、表示パネルの内部を真空排気しても各々のパネル１，２が殆ど変形しなくなるため、優れた防爆効果を発揮させることができる。
【００２９】
また、シート積層体からなるスペーサ２１に複数のビーム通過孔２４を設けることにより、カソードパネル１上の電子放出部９から放出された電子ビームの通過を許容すると同時に、ビーム通過孔の近傍（周辺）に位置する他のサブ画素、又は他の画素、或いは他の複数画素からの後方散乱電子の再突入を防止することができる。特に、サブ画素単位でビーム通過孔２４を設けた場合は、他のサブ画素からの後方散乱電子の再突入が全く起こらないため、画質上好ましいものとなる。また、１画素単位でビーム通過孔２４を設けた場合は、１つの画素に含まれるサブ画素間で後方散乱電子の再突入が僅かに起こることも考えられるが、画質上では殆ど問題となることはない。また、複数画素単位でビーム通過孔２４を設けた場合は、ビーム通過孔２４で囲まれた複数の画素間で後方散乱電子の再突入が起こり得るものの、１つの組に含まれる画素数を制限（例えば、数画素程度に制限）することにより、画質への悪影響を小さく抑えることができる。また、ビーム通過孔２４の孔加工の観点からすると、孔径の大きい方が加工がしやすいため、１画素単位又は複数画素単位でビーム通過孔２４を設けることが望ましい。
【００３０】
また、絶縁シート部２２と導電シート部２３の両方、又はいずれか一方に排気用の溝２５を設けるようにしたので、表示パネルの組み立てが完了した段階では、表示パネルの内部でスペーサ２１に設けられた全てのビーム通過孔２４が溝２５を通して空間的につながった状態となる。そのため、表示装置の製造工程で表示パネルの内部を真空排気するときに、上記溝２５を利用して１箇所から効率良く真空排気を行うことができる。
【００３１】
さらに、絶縁シート部２２を間に挟んで積層された各々の導電シート部２３に対して、電圧印加部２６から個別に電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４を印加することにより、カソードパネル１とアノードパネル２の間に形成される電界の電位分布を調整して電子ビームの軌道を制御することが可能となる。
【００３２】
さらに詳述すると、従来では、カソードパネル１のカソード電極５をグランド電位に接地して、アノードパネル２のアノード電極１５に高圧のアノード電圧を印加したときに、パネル内部に等電位差の電界が形成されるため、電子放出部９から放出された電子は、図８（Ａ）に示すように、直線的なビーム軌道を描いてアノード側に引き寄せられる。そのため、電子ビームＥｂは、カソード電極５からアノード電極１５に向かって徐々に拡散しながら進行するか、初期のビーム径のまま進行することになる。
【００３３】
これに対して、本実施形態では、例えば図８（Ｂ）に示すように、パネル厚み方向のほぼ中間部に位置する導電シート部２３Ａに対して、パネル内部の空間電位と同等の電位レベルで電圧Ｖ２，Ｖ３を印加し、それよりもアノードパネル寄りの導電シート部２３Ｂには上記空間電位よりも低い電位レベルで電圧Ｖ１を、カソードパネル寄りの導電シート部２３Ｃには上記空間電位よりも高い電位レベルで電圧Ｖ４を印加することにより、電位差に変化をつけた電界がパネル内部（ビーム通過孔２４の内部）に形成されるため、電子放出部９から放出された電子ビームＥｂをカソード電極５からアノード電極１５に向かって徐々に収束させることができる。したがって、電子ビームのフォーカスを容易に制御することが可能となる。また、パネル内部の電位分布（電圧Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４）を適宜調整して蛍光体近傍の電界を等電界とすることにより、後方散乱電子の再入射を軽減することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明が適用される電界放出型表示装置（ＦＥＤ）の表示パネルの構成を示す断面図である。
【図２】本発明の実施形態で採用したスペーサの構造と取付状態を示す断面図である。
【図３】ビーム通過孔の形成例を示す図である。
【図４】排気用の溝の形成例を示す図（その１）である。
【図５】排気用の溝の形成例を示す図（その２）である。
【図６】排気用の溝の形成例を示す図（その３）である。
【図７】電圧印加部を設けた例を示す図である。
【図８】電界中の電子ビームの軌道を比較した図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…カソードパネル、２…アノードパネル、２１…スペーサ、２２…絶縁シート部、２３…導電シート部、２４…ビーム通過孔、２５…溝、２６…電圧印加部
【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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