(57)【要約】【課題】この発明は、複数の領域に分断したメタルバックを安定させることができ信頼性を向上させることが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】前面基板２の内面に複数の矩形の開口を有する遮光層１１を形成し、遮光層１１の上に略同じパターンのリブ２１を形成する。そして、各開口に蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを形成し、メタルバック１４の分断した領域１４ａを各蛍光体層に重ねて形成する。これにより、メタルバック１４の各領域１４ａの縁部が、リブ２１の側面に近接して対向し、等電位線２０で示す電界強度が縁部近くで弱くなる。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
内側に多数の蛍光体層およびメタルバックを有する前面基板と内側に多数の電子放出素子を有する背面基板を所定の間隔で向かい合わせて内部を真空雰囲気にし、上記蛍光体層およびメタルバックを上記電子放出素子より高い電位にした平面型表示装置において、
上記メタルバックをそれぞれ上記少なくとも１つの蛍光体層に重なる複数の領域に分断し、上記少なくとも１つの領域の縁部に対向して上記メタルバックの厚さ方向に突出したリブを設けたことを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
上記領域の縁部と上記リブの側面との間の距離が１０［μｍ］以内であることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項３】
上記領域が重なった蛍光体層の縁部と上記リブの側面との間の距離が２０［μｍ］以内であることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項４】
上記リブの突出高さは、上記領域の縁部より１０［μｍ］以上高いことを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項５】
上記リブの側面は、上記前面基板に対して４５度以上の角度で立ち上がっていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項６】
上記複数の領域は、線状に分断されていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項７】
上記複数の領域は、島状に分断されていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項８】
上記複数の領域は、上記蛍光体層毎に島状に分断されていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項９】
上記リブは、上記少なくとも１つの領域の縁部に少なくとも部分的に対向する位置に設けられていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項１０】
上記リブは、上記少なくとも１つの領域の略全周を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項１１】
上記リブは、上記少なくとも１つの領域の周りに複数個並んで設けられていることを特徴とする請求項１記載の平面型表示装置。
【請求項１２】
上記リブは、０．０１〜１００［Ωｍ］程度の抵抗率を有する材料により形成されてい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１３】
上記リブが上記領域の縁部に対向する側面には、該領域が重なった蛍光体層の縁部に向けて突出した段部が設けられており、上記領域の縁部が上記段部に接触してい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１４】
上記段部は、上記蛍光体層の縁部を少なくとも部分的に規定しており、その高さは、該蛍光体層の高さと略同じ高さであることを特徴とする請求項１３に記載の平面型表示装置。
【請求項１５】
上記段部は、少なくとも上記蛍光体層の角部に対向して設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の平面型表示装置。
【請求項１６】
上記段部は、上記蛍光体層の略全周を囲むように設けられていることを特徴とする請求項１４に記載の平面型表示装置。
【請求項１７】
上記リブは、上記段部を構成する第１部分に上記領域の縁部から後退した側面を有する第２部分を積層して形成されていることを特徴とする請求項１３乃至請求項１６のうちいずれか１項に記載の平面型表示装置。
【請求項１８】
上記第１部分は、０．０１〜１００［Ωｍ］程度の抵抗率を有する材料により形成されていることを特徴とする請求項１７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、例えば、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、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）や、表面伝導型の電子放出素子を備えた表示装置（ＳＥＤ）等が知られている。
【０００３】
ＦＥＤやＳＥＤでは、スペーサを介して所定の間隔を置いて対向配置された前面基板および背面基板を矩形枠状の側壁で周縁部を互いに接合し、内部を真空にした真空外囲器を有している。
【０００４】
前面基板の内面には３色の蛍光体層とこれを覆うメタルバック層が形成され、背面基板の内面には蛍光体層を励起発光させる電子放出源として蛍光体層の画素毎に対応した多数の電子放出素子が配置されている。
【０００５】
蛍光体層には、電子放出素子より数ｋＶ高い電圧が印加されており、個々の電子放出素子から放出された電子ビームはこの電界によって加速される。そして、この加速された電子ビームが対応する蛍光体層に照射され、蛍光体を励起発光させてカラー画像を表示する。
【０００６】
このように、電子ビームを加速するための高電圧を近接した前面基板と背面基板の間に印加すると、しばしば放電の問題を生じる。放電を生じると、放電箇所を通じて多大な電流が流れるため、同箇所での電子放出素子にダメージが発生する問題があった。
【０００７】
これに対して、前面基板の蛍光体層を覆うメタルバックを電気的に小さい領域に分断して、分断領域間を高抵抗とすることで放電発生時に流れる電流を制限し、放電ダメージを緩和する技術が知られている（例えば、特許文献１および特許文献２参照。）。メタルバックを分断する方法として、化学的にメタルバックを変質させたり、レーザでメタルバックを部分的に蒸発させたりする方法が考えられる。
【０００８】
しかし、メタルバックを複数の領域に分断すると、特に蛍光体層の縁部近傍で、耐圧特性が劣化する問題があった。すなわち、蛍光体層は数μｍの粒子から構成されたゴツゴツの形態であり、これを覆うメタルバックは下地である蛍光体層に対して付着部分がほとんどなく剥がれ易い構造である。このため、このメタルバックを蛍光体層の近傍で分断してしまうと、分断したメタルバックの縁部にめくれや剥がれが生じ易く、電界を印加したときめくれあがりを生じたり脱落による放電を招いたりしていた。
【特許文献１】特開平１０−３２６５８３号公報
【特許文献２】特開２０００−３１１６４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
この発明の目的は、複数の領域に分断したメタルバックを安定させることができ信頼性を向上させることが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】
【００１０】
上記目的を達成するため、この発明の平面型表示装置は、内側に多数の蛍光体層およびメタルバックを有する前面基板と内側に多数の電子放出素子を有する背面基板を所定の間隔で向かい合わせて内部を真空雰囲気にし、上記蛍光体層およびメタルバックを上記電子放出素子より高い電位にした平面型表示装置において、上記メタルバックをそれぞれ上記少なくとも１つの蛍光体層に重なる複数の領域に分断し、上記少なくとも１つの領域の縁部に対向して上記メタルバックの厚さ方向に突出したリブを設けたことを特徴とする。
【００１１】
上記発明によると、メタルバックの分断した領域の縁部に対向してリブを設けたため、蛍光体層およびメタルバックにアノード電圧を印加したとき、メタルバックの縁部に作用する電界の強度を弱めることができる。
【００１２】
また、リブがメタルバックの縁部に対向した側面に段部を設け、この段部にメタルバックの縁部を接触させることにより、縁部の剥がれを抑制でき、メタルバックの耐圧特性を向上させることができる。
【発明の効果】
【００１３】
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、複数の領域に分断したメタルバックを安定させることができ信頼性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
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、本発明の実施の形態に係る表示装置の一例として、ＳＥＤについて説明する。
【００１５】
図１ないし図３に示すように、ＳＥＤ１は、それぞれ矩形状の１〜２mm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、これらの基板はスペーサ８を介して約１．０〜２．０ｍｍの隙間をおいて対向配置されている。そして、前面基板２および背面基板４は、周囲を矩形枠状の側壁６を介して接合され、内部が真空の真空外囲器１０を構成している。
【００１６】
前面基板２の内面には画像を表示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、蛍光体層をメタルバック１４で覆う構成としている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはストライプ状あるいはドット状に形成され、メタルバック１４はアルミニウム等の金属薄膜から形成されている。
【００１７】
背面基板４の内面には、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、画素毎に対応して複数列および複数行に配列され、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極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。
【００１８】
そして、上記ＳＥＤ１において、画像を表示する場合、配線１８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、蛍光体スクリーン１２に印加したアノード電圧により電子ビームを加速して蛍光体スクリーン１２に照射する。これにより、所望の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが励起発光し、画像を表示する。
【００１９】
ここで、メタルバック１４のソフトフラッシュ構造について、図４および図５を参照して説明する。図４には、メタルバック１４を前面基板２の長手方向に沿って複数の線状の領域１４ａに分断した構造を示してあり、図５には、メタルバック１４を蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ（画素）毎に複数の島状の領域１４ａに分断した構造を示してある。なお、ここでは、図示を明瞭化するため、各領域１４ａや画素Ｒ、Ｇ、Ｂの基板２に対する大きさは実際の比率とは異なる。また、図４では長手方向に一列に並んだ画素を覆う線状の領域１４ａにメタルバック１４を分断した例を示し、図５では各画素をそれぞれ覆う島状の領域１４ａにメタルバック１４を分断した例を示したが、それぞれ、複数行もしくは複数個の画素を覆う複数の領域にメタルバック１４を分断しても良い。いずれにしても、本実施の形態では、メタルバック１４が複数の小さい領域１４ａに分断され、これら複数の領域１４ａが高抵抗部材１４ｂで接続された構成となっている。
【００２０】
各領域１４ａ間の高抵抗部材１４ｂの抵抗は高いほうが放電電流を抑制できるが、一方で画像表示用の電子ビーム電流によるアノード電圧降下を生じてしまう。高抵抗部材１４ｂの最適抵抗値については、放電電流抑制効果が分断の構成や分断間の耐圧特性にもよるため一律に言及することはできないが、概ね１ｋΩ〜１０ＭΩの値である。メタルバック１４をこのようなソフトフラッシュ構成とすることにより、放電が生じてもメタルバック１４が小さな領域１４ａに分断されているため、放電電流を制限して放電によるダメージを抑制することができる。
【００２１】
以下、上述した前面基板２内面の蛍光体スクリーン１２の構造、特に、この発明の第１の実施の形態に係るメタルバック１４の分断構造について、図６を参照して説明する。図６（ａ）には前面基板２を内面側から見た部分拡大平面図を示してあり、図６（ｂ）には線VI-VIで切断した部分拡大断面図を示してある。なお、以下の説明では、メタルバック１４を図５で説明した複数の島状の領域１４ａに分断したものとする。
【００２２】
前面基板２の内面には、各蛍光体画素にそれぞれ対応した複数の矩形の開口を有する遮光層１１と、遮光層１１に重ねて略同じパターンに形成したリブ層２１と、が設けられている。遮光層１１は、２［μｍ］程度の薄膜である。リブ層２１は、厚さ３０［μｍ］程度と非常に厚い構成である。遮光層１１は、ほとんど絶縁に近い抵抗を有する。リブ層２１は、抵抗率１０［Ωｍ］（メタルバック分断間抵抗で略０．１〜１［ＭΩ］）程度の抵抗材料によって形成されている。なお、各層とも、フォトリソグラフィ法により形成している。抵抗率としては、前述の理由により０．０１〜１００［Ωｍ］の範囲で選択する。
【００２３】
そして、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを印刷法により遮光層１１の各開口内に形成する。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの厚さは、略１０［μｍ］で、結果的にリブ層２１は蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂより２０［μｍ］程度突出した高さを有する。さらに、リブ層２１の上端全面に、メタルバック変質層２２を印刷法により形成する。しかる後に、前面基板２の内面全体に平滑樹脂膜（図示せず）を塗布し、全面にＡＬ蒸着で１００ｎｍ程度の膜厚のメタルバック１４を形成する。そして、焼成により余分な樹脂成分等を消失させるとともにメタルバック変質層２２上のメタルバック１４を変質させて高抵抗化させる。
【００２４】
また、上述したようにメタルバック１４を蒸着すると、各蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを覆う複数の矩形の領域１４ａが形成される。言い換えると、この段階で、メタルバック１４が複数の島状の領域１４ａに電気的に分断される。この場合、各領域１４ａが蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを覆うように形成されるため、各領域１４ａの縁部、すなわちリブ２１に対向する縁部が特に剥がれ易い構造となる。
【００２５】
しかし、本実施の形態では、上述したように、リブ２１がメタルバック１４の各領域１４ａより厚さ方向に突出しているため、蛍光体スクリーン１２にアノード電圧を印加した際、図６（ｂ）の等電位線２０で示すように、リブ側面に対向したメタルバック１４の各分断領域１４ａの縁部近傍に作用する電界の強度が緩和される。これにより、メタルバック１４を蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ覆う複数の領域１４ａに分断した場合であっても、メタルバック１４の各領域１４ａが蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂから剥がれるような不具合を防止でき、耐圧特性が大きく向上した。特に、本実施の形態のように、メタルバック１４を分断した各領域１４ａの縁部に近接対向せしめてリブ２１を設けることで、各領域１４ａの剥がれ抑制効果を高めることができる。
【００２６】
つまり、この効果は、リブ２１の高さと、リブ側面とメタルバック縁部との間の沿面距離と、の２つに依存する。アスペクト比的には、リブ２１の高さをメタルバック縁部との間の沿面距離以上にしないと顕著な効果は現れない。実験的には、メタルバック縁部には、１０［μｍ］程度の幅で剥がれ易い欠陥部分が見られるため、リブ２１の高さは、最低でもメタルバック１４より１０［μｍ］以上は突出させないと耐圧改善効果は小さい。
【００２７】
また、本実施の形態によると、リブ２１上端面には、電界が集中するため、リブ上面は蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂのようなゴツゴツした面ではないにせよ、本実施の形態のようにメタルバック１４を変質させてリブ２１にしっかり付着させるか、レーザ分断のようにメタルバック１４を蒸発させて消失させた方が好ましい。
【００２８】
また、本実施の形態では、各蛍光体画素の全周を囲むようにリブ２１を構成したが、リブ２１は複数の柱状の突起を画素の周りに並べただけでもよい。この場合、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ上に形成されたメタルバック１４の各領域１４ａの縁部で強い電界が染み出さないように適切な間隔をおいて柱状のリブを並べればよい。
【００２９】
また、上述した実施の形態では、複数の島状の領域１４ａに分断されたメタルバック１４に対するリブ２１の構造について説明したが、図４で説明した線状の領域１４ａに対し、線状のリブを各領域１４ａ縁部に近接対向させて設けてもよい。
【００３０】
この場合、リブ２１の突出高さを１０［μｍ］以上とすることに加えて、メタルバック１４に欠陥が生じ易い蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ端部とリブ２１側面との間の沿面距離を２０［μｍ］以内にすることが望ましい。
【００３１】
次に、図７を参照して、この発明の第２の実施の形態に係る分断構造について説明する。なお、ここでは、上述した第１の実施の形態と同様に機能する構成要素に同一符号を付してその詳細な説明を省略する。
【００３２】
上述した第１の実施の形態では、遮光層１１と略同じパターンで高抵抗部材により形成したリブ２１を設けることにより、メタルバック１４の各領域１４ａの縁部近くに作用する電界を緩和して、各領域１４ａの剥がれを抑制するようにした。第１の実施の形態のように、リブ２１を設けることで、上述した十分な効果を奏することができるが、この場合、メタルバック１４の各分断領域１４ａの縁部がリブ２１の側面と十分に接触する領域が少ないため、分断したメタルバック１４の各領域１４ａ間における抵抗が不安定になるとともに、各領域１４ａの蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに対する付着力が低下するといった新たな問題が生じる。また、上述した第１の実施の形態では、約３０［μｍ］の高さで前面基板２内面から突出したリブ２１を設けたため、印刷により形成する蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの膜厚が不均一になるとともに、厚膜のリブ２１層自体を形成する場合における寸法精度が悪くなるといった新たな問題が生じる。以下に説明する第２の実施の形態では、このような新たな問題を改善した。
【００３３】
つまり、本実施の形態では、遮光層１１とリブ２１の間に高抵抗層２３を追加した。  
この場合、まず、上述した第１の実施の形態と同様に、前面基板２の内面に複数の矩形の開口を有する遮光層１１を形成する。次に、フォトリソグラフィ法により略１０［μｍ］の厚さで抵抗率１０［Ωｍ］程度の高抵抗層２３を遮光層１１に重ねて略同じパターンで形成する。
【００３４】
この後、遮光層１１および高抵抗層２３の各開口内に蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを印刷法により形成する。このとき、高抵抗層２３と蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの厚さが略同等であるため、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの膜厚精度が向上する。厳密には、高抵抗層２３の高さが蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂより僅かに高いことが望ましい。また、このとき、各蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの縁部は、高抵抗層２３によって規定されている。
【００３５】
続いて、リブ２１の層をフォトリソグラフィ法により略２０［μｍ］の厚さに形成する。このとき、リブ２１は、高抵抗層２３より１０〜２０［μｍ］ほど開口幅を大きくして、開口の内側に５〜１０［μｍ］程度の高抵抗層２３によるテラス部２３ａ（段部）が枠状に露出するように形成する。ここで、本実施の形態では、高抵抗層２３をリブ２１とは別に形成しているため、リブ２１に導電フィラーを入れる必要がなく、透明性を増したペーストをリブ材料として使用することができ、結果的に厚膜であるリブ２１をフォトリソグラフィ法で形成する際の露光光線の散乱吸収を抑制して形成精度を向上させることができる。
【００３６】
この後、上述した第１の実施の形態と同様に、メタルバック変質層２２をリブ２１の上端に形成し、平滑樹脂層を全面に塗布してメタルバック１４を蒸着する。そして、焼成によりリブ２１の上のメタルバックを変質させて高抵抗化し、且つ各画素に対応したメタルバック１４の複数の分断領域１４ａを形成する。
【００３７】
本実施の形態では、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂをそれぞれ覆うメタルバック１４の領域１４ａの縁部は、露出した高抵抗層２３のテラス部２３ａに接触し、メタルバック１４の各領域１４ａの縁部と高抵抗層２３とがしっかりと付着する。このため、メタルバック１４の耐圧特性をより良好なものとすると同時に、各領域１４ａ間の抵抗を安定化させることができる。
【００３８】
なお、本実施の形態では、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと高抵抗層２３との間の境界でメタルバック１４に欠陥が生じ易いため、テラス部２３ａをあまり大きくとると境界の欠陥多発部位がリブ２１の側面から遠ざかってしまう。このため、テラス部２３ａの段差、すなわちリブ２１の側面と蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの縁部との間の距離は、２０［μｍ］以内とすることが望ましい。
【００３９】
なお、露出した高抵抗層２３のテラス部２３ａは、図７に示すように蛍光体画素の周囲を囲むように構成してもよいし、図８に示すように各画素のコーナー部だけに設けてもよいし、短辺あるいは長辺だけとしてもよい。
【００４０】
また、本実施の形態では、リブ２１の上端に蒸着されたメタルバックを変質させているが、レーザで蒸発させてもよいし、そのまま残して別の手段で分断させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【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】前面基板内面の蛍光体スクリーンのメタルバックを線状に分断した状態を示す模式図。
【図５】前面基板内面の蛍光体スクリーンのメタルバックを島状に分断した状態を示す模式図。
【図６】この発明の第１の実施の形態に係るメタルバックの分断構造を説明するための部分拡大平面図（ａ）、およびその断面図（ｂ）。
【図７】この発明の第２の実施の形態に係るメタルバックの分断構造を説明するための部分拡大平面図（ａ）、およびその断面図（ｂ）。
【図８】テラス部を画素のコーナー部に設けた例を説明するための図。
【符号の説明】
【００４２】
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、１２…蛍光体スクリーン、１４…メタルバック、１４ａ…領域、１４ｂ…高抵抗部材、１６…電子放出素子、１８…配線、２０…等電位線、２１…リブ、２２…メタルバック変質層、２３…高抵抗層、２３ａ、２３ｂ…テラス部、Ｒ、Ｇ、Ｂ…蛍光体層。
【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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