(57)【要約】【課題】量産性に優れ、放電電流低減性能にも優れた画像表示装置を提供する。【解決手段】蛍光体層と、前記蛍光体層の間に設けられた抵抗層と、前記蛍光体層および抵抗層上に設けられ、第１の方向ＸにはギャップＧｘで分断され、第２の方向Ｙには前記抵抗層上でＧｙ＞ＧｘなるギャップＧｙで分断されたメタルバック層と、前記メタルバック層に高圧を印加する高圧印加手段と、を有する前面基板と、前記前面基板に対向して設けられ、複数の電子放出素子を配置した背面基板と、を具備する画像表示装置において、  前記ギャップＧｙで分断された領域の間にある抵抗層が蛍光体層に近接する第１の抵抗層と、第１の抵抗層に隣接する第２の抵抗層とからなる。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層と、前記蛍光体層の間に設けられた抵抗層と、前記蛍光体層および抵抗層上に設けられ、第１の方向ＸにはギャップＧｘで分断され、第２の方向Ｙには前記抵抗層上でＧｙ＞ＧｘなるギャップＧｙで分断されたメタルバック層と、前記メタルバック層に高圧を印加する高圧印加手段と、を有する前面基板と、前記前面基板に対向して設けられ、複数の電子放出素子を配置した背面基板と、を具備する画像表示装置において、
前記ギャップＧｙで分断された領域の間にある抵抗層が蛍光体層に近接する第１の抵抗層と、第１の抵抗層に隣接する第２の抵抗層とからなることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記第１の抵抗層および前記第２の抵抗層が、前記第１の方向Ｘに延びた帯状の形状をしていることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記ギャップＧｘの間には前記第１の抵抗層より抵抗率が大きい第３の抵抗層が設けられていることを特徴とする請求項１または２記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子から蛍光面に電子を照射して画像を表示させる画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、電子放出素子を多数並べ、蛍光面と対向配置させた平面型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放出を用いており、これらの電子放出素子を用いた表示装置は、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。ＦＥＤの内、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イ（以下、ＳＥＤと称する）とも呼ばれているが、本願においてはＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという用語を用いる。
【０００３】
ＦＥＤは、１〜２ｍｍ程度の狭いギャップ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り真空外囲器を構成している。真空容器の内部は、真空度が１０-4Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるために、両基板間には複数のスペーサが設けられている。
【０００４】
前面基板の内面には赤、青、緑の蛍光体層を含む蛍光面が形成され、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、多数の走査線およ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。蛍光面にはアノード電圧が印加され、電子放出素子から出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、蛍光体が発光し映像が表示される。
【０００５】
上記のように構成されたＦＥＤ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い、更に、蛍光体の上にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜を形成した蛍光面を用いることが必要となる。この場合、蛍光面に印加する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。
【０００６】
しかし、前面基板と背面基板との間のギャップは、解像度やスペーサの特性などの観点からあまり大きくすることはできず、１〜２ｍｍ程度に設定する必要がある。したがって、ＦＥＤでは、前面基板と背面基板との小さいギャップに強電界が形成されることが避けられず、両基板間の放電が問題となる。
【０００７】
放電ダメージ抑制に関して何の対策も導入しないと、放電により電子放出素子、蛍光面、ドライバＩＣ、駆動回路の破壊や劣化が引き起こされる。これらをまとめて放電ダメージと呼ぶことにする。このようなダメージが起こる状況では、ＦＥＤを実用化するためには、長期間に渡り、放電が絶対に発生しないようにしなければならない。しかし、これを実現するのは非常に難しい。
【０００８】
そこで、放電が起きても放電ダメージが発生しないか無視できるレベルに抑制できるように、放電電流を低減する対策が重要となる。このための技術として、メタルバック（一般的にはアノード電極）を分断する技術が公知である。メタルバック分断には大きく分けて、１方向のみに分断し短冊状の分割メタルバックにする１次元分断と、２方向に分割し、アイランド状の分割メタルバックにする２次元分断とがある。２次元分断では１次元分断よりも放電電流を小さくすることが可能である。本発明は２次元分断に関するものであり、１次元分断についての公知例の例示は省略するが、その基本構成は特許文献１に開示されている。２次元分断については、特許文献１（実施例９）、特許文献２、特許文献３に開示がされている。
【０００９】
メタルバックを分断した場合、ビーム電流の経路を確保し輝度低下を許容レベルにすることと、放電時に分断したギャップ間に発生する電位差による放電を防ぐようにすることが必要である。これに関し、特許文献１、特許文献３では、分割メタルバック間に抵抗層を設ける構成が開示されている。また、特許文献２では、分割メタルバックをそれぞれ抵抗層を介して近傍まで延びた給電ラインに接続する構成が開示されている。なお、分割メタルバック間に抵抗層を設けることに関しては、２次元分断の実施例は例示されてはいないものの、特許文献４にも開示がされている。
【特許文献１】特開平１０−３２６５８３号公報
【特許文献２】特開２００１−２４３８９３号公報
【特許文献３】特開２００４−１５８２３２号公報
【特許文献４】特開２０００−２５１７９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
典型的なＦＥＤの構成においては、Ｒ、Ｇ、Ｂの画素がＸ方向（横方向）に並ぶことになる。また、一般的には、ＲＧＢをまとめて正方形またはそれに近い形にすることが好ましい。このため、２次元分断においては、Ｘ方向の分断メタルバックのギャップＧｘはＹ方向（縦方向）の分断メタルバックのギャップＧｙより小さくなる。
【００１１】
一般に２次元分断では、Ｇｘ間の抵抗Ｒｘ、Ｇｙ間の抵抗Ｒｙを所定の値に設定することが重要である。特許文献１〜４を見ると、従来は、Ｇｘの間に形成される抵抗層によりＲｘを調整することが事実上想定されていた。しかし、Ｇｘが小さいことから、このような構成を実際に形成するには高精度のプロセスが必要となり、量産性上望ましくない。また、放電電流をできるだけ低減するためには、Ｒｘをできるだけ高くすることが望まれる。この場合、放電時にＧｘに発生する電圧が高くなるため、それによるＧｘ間の放電が問題となる。これを避けるためには、Ｇｘはできるだけ大きくし耐圧を高めることが望まれる。しかし、Ｇｘの間に形成される抵抗層でＲｘを調整しようとすると、分断メタルバックと抵抗層とのコンタクト領域を確保することも必要で、これがＧｘを広くする上での障害となってしまっていた。
【００１２】
本発明は上記の課題を解決するためのものであり、量産性に優れ、放電電流低減性能にも優れた特徴を持つ画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明に係る画像表示装置は、蛍光体層と、前記蛍光体層の間に設けられた抵抗層と、前記蛍光体層および抵抗層上に設けられ、第１の方向ＸにはギャップＧｘで分断され、第２の方向Ｙには前記抵抗層上でＧｙ＞ＧｘなるギャップＧｙで分断されたメタルバック層と、前記メタルバック層に高圧を印加する高圧印加手段と、を有する前面基板と、前記前面基板に対向して設けられ、複数の電子放出素子を配置した背面基板と、を具備する画像表示装置において、前記ギャップＧｙで分断された領域の間にある抵抗層が蛍光体層に近接する第１の抵抗層と、第１の抵抗層に隣接する第２の抵抗層とからなることを特徴とする。
【００１４】
本発明では、第１の抵抗層および第２の抵抗層が、第１の方向Ｘに延びた帯状の形状をしていることが望ましい。
【００１５】
また、ギャップＧｘの間には第１の抵抗層より抵抗率が大きい第３の抵抗層を設けても良い。この第３の抵抗層は必須ではなく任意の構成要素であり、これを設ける場合はその抵抗率を十分に大きくしておく必要がある。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、Ｘ方向の分割メタルバック間のギャップＧｘを広くできるため、量産性に優れ、放電電流低減性能にも優れた特徴を持つ画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、添付の図面を参照して本発明を実施するための最良の形態を説明する。
【００１８】
まず、図２および図３を参照して本発明が適用されるＦＥＤの一般的な構造を説明する。ＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板２と背面基板１を有し、両基板１，２は１〜２ｍｍの間隔をおいて対向配置されている。これらの前面基板２と背面基板１は、矩形枠状の側壁３を介して周縁部同士が接合され、内部が１０-4Ｐａ程度以下の高真空に維持された偏平な矩形状の真空外囲器４を構成している。
【００１９】
前面基板２の内面には蛍光面６が形成されている。この蛍光面６には、赤、緑、青に発光する蛍光体層６ａが含まれている。蛍光面６上には、アノード電極として機能するメタルバック層８が形成されている。
【００２０】
背面基板１の内面上には、蛍光体層６ａを励起するための電子ビームを放出する多数の電子放出素子９が設けられている。これらの電子放出素子９は、蛍光体層６ａと対応して複数列および複数行に配列されており、マトリックス状に配設された図示しない配線により駆動されるようになっている。
【００２１】
背面基板１と前面基板２との間には、耐大気圧のための補強として、板状または柱状の多数のスペーサ１０が設けられている。
【００２２】
メタルバック層８には適当な高圧印加手段（図示せず）を介してＦＥＤの外部からアノード電圧が印加され、電子放出素子９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て蛍光体層６ａに衝突し、画像が表示される。
【００２３】
次に、図１を参照して本発明の好ましい実施形態に係る画像表示装置（ＦＥＤ）の蛍光面６の構造について説明する。
【００２４】
蛍光面６は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）に発光する多数の矩形状の蛍光体層６ａを有する。典型的な横長画面のＦＥＤを想定して説明すると、長軸方向をＸ軸とし、短軸方向をＹ軸とした場合に、蛍光体層６ａは、Ｘ方向、Ｙ方向に所定のピッチで繰り返し配列されている。なお、所定のピッチといっても製造上の誤差の範囲内で、あるいは、設計上の都合の範囲内で変動することは許容される。
【００２５】
蛍光体層６ａの上下にはＸ方向に延びた帯状の第１の抵抗層７が設けられている。以下、数値例として、典型的な大型ＴＶ用のＦＥＤを想定し画素ピッチが６００μｍ程度の場合の値を適宜示すことにする。第１の抵抗層７の幅は例えば３０〜１００μｍ程度である。さらに第１の抵抗層７の間にはＸ方向に伸びた帯状の第２の抵抗層１２が設けられている。第２の抵抗層１２の幅は１５０〜３５０μｍ程度である。また、蛍光体層６ａのＸ方向のギャップには第３の抵抗層５ｂ１，５ｂ２が設けられている。第３の抵抗層５ｂ１、５ｂ２の幅は３０〜１００μｍ程度である。これらの第１〜第３の抵抗層はフォトリソグラフィ法など周知の技術により形成することができる。このうち第２の抵抗層１２については幅が広いため、スクリーン印刷法を適用することも容易である。なお、５ｂ２については分断メタルバック間の抵抗調整機能を有していないので、特に設けず、代わりに５ｂ２の部分は蛍光体層６ａで埋めるなどの構造も可能である。
【００２６】
蛍光体層６ａの上には、蛍光体層６ａの少なくとも大部分を覆い、その端部が第１の抵抗層の少なくとも一部を覆うように２次元に分断された分断メタルバック８ａが形成されている。分断メタルバック８ａのギャップはＸ方向にはＧｘ、Ｙ方向にはＧｙとなっており、Ｘ方向にはＲＧＢの蛍光体層が並んでいることから、Ｇｘ＜Ｇｙとなっている。
【００２７】
図１では、分断メタルバック６ａは、ＲＧＢをまとめて分断しているが、分断のピッチは放電電流仕様やプロセス上の都合などから適宜選択することができる。
【００２８】
一般に２次元分断では、Ｇｘ間の抵抗Ｒｘ、Ｇｙ間の抵抗Ｒｙを所定の値に設定することが重要である。
【００２９】
ここで、たとえば、典型的な大型ＴＶ用のＦＥＤを考えると、Ｇｙは２００〜３００μｍ、Ｇｘは５０μｍ以下になる。従来の技術の説明で挙げた特許文献を見ると、従来は、Ｇｘの間に形成される抵抗層によりＲｘを調整することが事実上想定されていた。しかし、Ｇｘが小さいことから、このような構成を実際に形成するには高精度のプロセスが必要となり、量産性上望ましくない。また、放電電流をできるだけ低減するためには、Ｒｘをできるだけ高くすることが望まれる。この場合、放電時にＧｘに発生する電圧が高くなるため、それによるＧｘ間の放電が問題となる。これを避けるためには、Ｇｘはできるだけ大きくし耐圧を高めることが望まれる。しかし、Ｇｘの間に形成される抵抗層でＲｘを調整しようとすると、分断メタルバックと抵抗層とのコンタクト領域を確保することも必要で、これがＧｘを広くする上での障害となってしまう。位置ずれも考慮して確実にコンタクトを取るためには、コンタクト幅は例えば１５μｍ程度以上はとることが望ましい。一方、前期第３の抵抗層５ｂ１の幅は画素を大きくするなどの観点から、できるだけ細くすることが望まれ、例えば５０μｍ程度の場合、Ｇｘは５０−２×１５＝２０μｍと非常に小さくなってしまう。さらには、より高精細化を図ろうとすると、実用上は形成できなくなってしまうこともありうる。
【００３０】
本実施の形態においては、Ｇｘは蛍光体層６ａの間隔とほぼ等しくすることができている。Ｒｘは蛍光体層６ａの上下の領域で形成されるため、コンタクト領域がギャップＧｘのロスになることを避けられるためである。したがって、前期数値例ではＧｘを２０μｍから５０μｍに２．５倍にも大きくすることが可能になる。このようにＧｘを広くすることができるため、量産性の面で優れている上、Ｇｘの耐圧を従来以上に高めることができ、低電流化を図る上で有利にすることができる。さらには、従来の方法ではＧｘの形成が困難になる高精細のＦＥＤにおいてもＧｘを形成することが可能になる。
【００３１】
蛍光体層６ａの上下の領域でＲｘが決まるようにするために、第３の抵抗層５ｂ１の抵抗率は第１の抵抗層７の抵抗率より高めに設定される。究極的には第３の抵抗層５ｂ１は絶縁性とすることもできる。第２の抵抗層の抵抗率については特に制約はなく、設計次第で選択できる。
【００３２】
本実施の形態を適用したＦＥＤと従来のＦＥＤでＧｘ部の耐圧Ｖｘを測定したところ、本実施の形態では、Ｇｘを５０μｍとした場合、Ｖｘ＝１．４ｋＶであった。これに対し  、従来のＦＥＤではＧｘが２０μｍで、Ｖｘ＝０．８ｋＶであった。これにより、放電電流（直接測定ははできないので予想値）を従来の半分以下にすることができるようになり、より放電電流に対する要求が厳しいＦＥＤについても放電ダメージをなくすことができるようになった。
【００３３】
なお、一般的にＦＥＤにおいては蛍光体層の間には黒色かそれに近い色の遮光層を設けることがコントラストを高める上で望ましい。第１ないし第３の抵抗層は遮光層を兼ねても良いし、使用する材料が遮光層にはふさわしくない色の場合は、別途遮光層を設けてもよい。
【００３４】
また、ＦＥＤの構成によっては、メタルバックの上にゲッタ膜を形成することがある。ゲッタ膜は一般に低抵抗なので、この場合メタルバックと同様に２次元に分断する必要がある。この場合、特開２００３−０６８２３７号公報および特開２００４−３３５３４６号公報などに開示された表面の凸凹によりゲッタを分断する技術を適用することが可能である。
【００３５】
なお、第３の抵抗層は必ずしも設ける必要はなく、たとえば蛍光体層６ａをＸ方向には隣接させて形成するようにする構成も可能である。一般に蛍光体層６ａはほぼ絶縁性なので、この場合もＲｘは第１の抵抗層７により調整されることになる。
【００３６】
第１の抵抗層７は蛍光体層６ａの上下の両方に設けることが必然ではなく、上側だけ下側だけ、あるいは適宜上と下を入れ替えながら設けることも可能である。さらに、必ずしも全ての蛍光体層６ａには設けることが不可欠ではなく、一部については省略することも許容される。
【００３７】
第１の抵抗層７の形状は単純な帯状とすることがシンプルであり製造上望ましいが、より複雑な形状にしたり、ところどころで断絶させて不連続な構造にすることも可能である。抵抗層７の役割はＧｘの間の抵抗Ｒｘを調整することであり、その部分にさえ抵抗層が形成されていれば形状は任意に選ぶことができる。
【００３８】
Ｘ方向、Ｙ方向は典型的には横長画面の長軸方向、短軸方向となるが、一般的にはＧｘ＜Ｇｙとなるかどうかにより定義される。典型的には長軸方向にＲＧＢが並ぶため長軸方向がＸ方向となるが、ＦＥＤの構成によっては短軸方向がＸ方向となることもありうる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態の画像表示装置（ＦＥＤ）の蛍光面を示す平面図。
【図２】一般的な画像表示装置（ＦＥＤ）の概要を示す斜視図。
【図３】図２のＢ−Ｂ線に沿って切断した断面図。
【符号の説明】
【００４０】
１…背面基板、２…前面基板、３…側壁、４…真空外囲器、
６…蛍光面、６ａ…蛍光体層、
５ｂ１、５ｂ２…第３の抵抗層、
７…第１の抵抗層、
８…メタルバック層、８ａ…分断メタルバック、
９…電子放出素子、
１０…スペーサ、
１２…第２の抵抗層。
【図１】
2006185632.tif 000003
【図２】
2006185632.tif 000004
【図３】
2006185632.tif 000005