(57)【要約】【課題】安価に製造可能な薄型で大型の画像表示装置を提供する。【解決手段】画像表示装置は、複数の蛍光体を有し、電子が衝突することにより発光する発光部１６と、光電効果により電子を放出する電子放出素子１８と、電子放出素子に光を照射して電子を放出させる光源３２と、電子放出素子と光源部との間に電圧を印加し、電子放出素子から放出された電子を前記発光部に衝突させる電圧供給部３４と、を有している。【選択図】      図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の蛍光体を有し、電子が衝突することにより発光する発光部と、
光電効果により電子を放出する電子放出素子と、
前記電子放出素子に光を照射して電子を放出させる光源と、
前記電子放出素子と発光部との間に電圧を印加し、前記電子放出素子から放出された電子を前記発光部に衝突させる電圧供給部と、
を備えた画像表示装置。
【請求項２】
真空容器と、
前記真空容器内に設けられた複数の蛍光体を有し、電子が衝突することにより発光する発光部と、
前記真空容器内に設けられ、光電効果により電子を放出する電子放出素子と、
前記真空容器の外側に設けられ、前記電子放出素子に光を照射して電子を放出させる光源と、
前記電子放出素子と発光部との間に電圧を印加し、前記電子放出素子から放出された電子を前記発光部に衝突させる電圧供給部と、
を備えた画像表示装置。
【請求項３】
前記電子放出素子は、１画素に１つ以上配置されている請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記電子放出素子は、金属または半導体で構成され、前記光源は紫外線を照射して光電効果を生じる請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記電子放出素子は、金属または半導体で構成され、前記光源はＸ線を照射して光電効果を生じる請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記電子放出素子は、マトリックス状に配列され、前記光源は、それぞれ電子放出素子に対応してマトリックス状に設けられた複数のＬＥＤを有している請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記真空容器は、前記発光部が設けられた前面基板と、前記電子放出素子が設けられ前記前面基板と隙間を置いて対向配置された背面基板と、を備え、前記光源は、前記背面基板の外側に配置されている請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項８】
前記真空容器は、前面基板とこの前面基板と隙間を置いて対向配置された背面基板と、を備え、
前記発光部は、前記前面基板と背面基板との間にリブ状に形成された遮光層を有し、前記蛍光体は、前記遮光層の側面に形成されて前記前面基板と背面基板との間を延びている請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項９】
前記光源は、前記背面基板の外側に前記電子放出素子と対向して配置されている請求項８に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、画像表示装置に関し、特に、蛍光体を有した蛍光部と、蛍光体に衝突する電子を放出する電子源とを備えた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光体に電子を衝突させ発光させる画像表示装置として冷陰線管（ＣＲＴ）やフィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ)が知られている。これらの画像表示装置は、応答速度が速く、また、コントラストの高い良好な画像を得られることで知られている。ＣＲＴはフィラメントを加熱することによって放出される熱電子を利用し、ＦＥＤは主として電界による電子放出を利用し蛍光体を発光させている。
【０００３】
ＣＲＴは１つの電子源を有し、この電子源から放出された電子線を磁界により曲げ蛍光面を走査することで画像を表示している。このため、電子線を曲げるための空間が必要になり薄型にすることが困難である。
【０００４】
ＦＥＤは各画素に対応した電子源が配置され、対向面に蛍光面が配置される。電子源と蛍光面はそれぞれ対応する素子が対向するようにアライメントされ封着されている。電子源から放出された電子はそれぞれの画素の蛍光面に配置された蛍光体に衝突し蛍光体を発光させる。ＦＥＤの場合、電子線を曲げるための空間が不要になるため、薄型の画像表示装置を作ることができる。
【０００５】
ＦＥＤの電子源は、例えばスピント型と呼ばれる先鋭な三角推の先端に電界を集中させ電子を放出させる方式（例えば、特許文献１）や、表面伝導電子を用いる方式（例えば、特許文献２）が提案されている。
【０００６】
蛍光体に電子を衝突させ発光させる画像表示装置において、良好な画像を得るためには電子源の電子放出特性が重要となる。特に、ＦＥＤのように画素毎に電子源が設けられている画像表示装置では、画素ごとの電子放出特性が均一で安定であることが求められる。均一性が悪いと各画素の輝度が均一にならず、ムラのある画像になってしまう。また、安定性が悪いと製造プロセス中に電子源の劣化を引き起こすことがあり、駆動中に電子放出特性が変化し画像にムラが生じるようになる場合がある。
【特許文献１】特開２００１−２４３８９３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２６５８３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来のＦＥＤの電子源は、安定した電子放出を長時間に渡って得るために、高真空中で駆動させる必要がある。このため薄型で３０インチ以上の蛍光体に電子を衝突させ発光させる画像表示装置を作ろうとした場合、パネル内の高真空化を実現するために技術的に難易度の高いプロセスが必要になる。従って、安価な製造装置を用いることが難しい。
【０００８】
また、複数の電子源を均一に作ることが困難であり、大型の画像表示装置を製造することが難しい。前面板と背面板を対向させ、これらの基板を張り合わせることにより大型で高精細な画像表示装置を作る場合、蛍光部と電子源とを位置合わせすることも難しい。これらの要因から、蛍光体に電子を衝突させ発光させる薄型で大型の画像表示装置を安価に製造するのが難しい問題があった。
【０００９】
この問題を解決するには、電子源を容易に形成することができ、高真空でなくても安定して電子放出を得られること、更に、アライメントを行い易いパネル構造にすることが求められている。
【００１０】
本発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、蛍光体に電子を衝突させ発光させる薄型で大型の画像表示装置であって、安価に製造可能な画像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】
【００１１】
上記目的を達成するため、この発明の態様に係る画像表示装置は、複数の蛍光体を有し、電子が衝突することにより発光する発光部と、光電効果により電子を放出する電子放出素子と、前記電子放出素子に光を照射して電子を放出させる光源と、前記電子放出素子と発光部との間に電圧を印加し、前記電子放出素子から放出された電子を前記発光部に衝突させる電圧供給部と、を備えている。
【００１２】
この発明の他の態様に係る画像表示装置は、真空容器と、前記真空容器内に設けられた複数の蛍光体を有し、電子が衝突することにより発光する発光部と、前記真空容器内に設けられ、光電効果により電子を放出する電子放出素子と、前記真空容器の外側に設けられ、前記電子放出素子に光を照射して電子を放出させる光源と、前記電子放出素子と発光部との間に電圧を印加し、前記電子放出素子から放出された電子を前記発光部に衝突させる電圧供給部と、を備えている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の形態によれば、形成が容易で低真空でも駆動可能な電子源が得られる。また、電子放出場所のアライメントを光源の位置調整で行うことができるため大型で高精細な画像表示装置でもアライメントは容易になる。これにより、安価に製造でき、薄型で大型の表示性能に優れた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】
【００１４】
以下、図面を参照しながら、この発明の実施の形態に係る画像表示装置について詳細に説明する。ここでは、画像表示装置の例として、真空容器の外側から光を照射し光電効果を起こし電子放出させる構成を用いた画像表示装置について説明する。
【００１５】
図１および図２に示すように、画像表示装置は、絶縁基板としてそれぞれ矩形状のガラス板からなる前面基板１１、および背面基板１２を備え、これらの基板は０．５〜５ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１３を介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持された扁平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。側壁１３は、例えば、低融点ガラス、低融点金属等の封着材２３により、前面基板１１の周縁部および背面基板１２の周縁部に封着され、これらの基板同士を接合している。
【００１６】
外囲器１０の内部には、前面基板１１および背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるため、複数の板状の支持部材１４が設けられている。これらの支持部材１４は、外囲器１０の一辺と平行な方向にそれぞれ延在しているとともに、上記一辺と直交する方向に沿って所定の間隔を置いて配置されている。各支持部材１４の長手方向両端部は、それぞれ側壁１３と隙間を置いて対向している。なお、支持部材は、板状に限らず、柱状としてもよい。
【００１７】
図２および図３に示すように、前面基板１１の内面には、発光部として機能する蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ、およびこれらの蛍光体層間に位置した黒色の遮光層２０を並べて構成されている。赤、緑、青の３色の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向に隙間を置いて交互に並んで形成され、同一色の蛍光体層が第１方向と直交する第２方向に隙間を置いて配列されている。蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂはそれぞれ、赤、緑、青の単色でサブピクセルを構成し、３色のサブピクセルを合わせて一画素を構成している。
【００１８】
蛍光体スクリーン１６上には、アルミニウム膜等からなるメタルバック層１７が形成されている。本実施形態によれば、メタルバック層１７は、縦方向および横方向に分断され、互いに電気的に分離した複数の分断領域を有している。電気的に分断したメタルバック層１７は、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに夫々重なって設けられている。
【００１９】
図２および図４に示すように、背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起する電子源として、それぞれ光電効果により電子を放出する多数の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、画素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１８は、金属膜あるいは半導体により板状に形成されている。各電子放出素子１８は、ボス３０により背面基板１２上に支持され、背面基板の内面と隙間をおいてほぼ平行に対向している。各電子放出素子１８は、光を照射されることで光電効果を起こし電子を放出する。  
背面基板１２の内面上には、電子放出素子に電位を供給する多数本の配線２１が形成され、その端部は、真空外囲器１０の外部に引き出されている。
【００２０】
電子放出素子１８に照射する光としては、紫外線からＸ線程度の波長の光を用いるのがよい。紫外線やＸ線は真空外囲器１０内に配置された発光素子から照射しても良いが、アライメントの容易さや真空度維持の観点からは真空外囲器外に紫外線源やＸ線源を配置し、背面基板１２の大気側からガラス板を通して紫外線やＸ線を照射する構成がよい。
【００２１】
図２および図４に示すように、画像表示装置は、光源である紫外線源として多数のＵＶ−ＬＥＤ３２を備え、これらのＵＶ−ＬＥＤは、背面基板１２の外面上に各画素に対応して配置されている。ＬＥＤの材料としては、例えばＩｎＡｌＧａＮを使用することができる。各ＵＶ−ＬＥＤ３２は、背面基板１２を通して電子放出素子１８に紫外線を照射する。ＵＶ−ＬＥＤ３２は画像表示装置の背面基板１２よりも小さいサイズの基板にＬＥＤをマトリクス状に形成したユニットを用いる。そして、複数のユニットを繋ぎ合わせて、背面基板１２上に配置されている。
【００２２】
これにより、電子放出素子１８および蛍光体層に対する光源のアライメントが容易になり安価に大型化することが可能となる。なお、画像表示面、つまり、前面基板１１は、１枚のガラス基板で構成されているため、紫外線源が複数のユニットを繋ぎ合わせて構成されている場合でも、その繋ぎ目が表示画像に表れることはない。
【００２３】
図２に示すように、背面基板１２の外面周縁部には、ゲッタボックス４０が取り付けられている。ゲッタボックス４０内は、背面基板１２に形成された排気孔４４を通して真空外囲器１０内に連通している。また、ゲッタボックス４０内にはゲッタ４２が配置されている。画像表示装置の動作中において、真空外囲器１０内に放出された不要ガスは、排気孔４４を通してゲッタボックス４０内に至り、ゲッタ４２によって吸着される。
【００２４】
上記構造の画像表示装置において、画像を表示する場合、図４に示すように、電圧供給部３４から蛍光体スクリーン１６と電子放出素子１８の金属膜との間にアノード電圧を印加するとともに、ＵＶ−ＬＥＤ３２から電子放出素子１８の金属膜へ紫外線を照射する。光電効果により電子放出素子１８から電子が放出され、この放出された電子をアノード電圧により加速して蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに衝突させる。これにより、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。
【００２５】
光電効果により電子を放出させるためには、電子放出させる対象物の仕事関数よりエネルギーの高い光を当てる必要がある。電子放出素子として仕事関数が数ｅＶである金属を選ぶことにより、紫外線によって光電効果を起こすことが可能となる。外囲器の封着時や装置の駆動により若干の仕事関数の変化は生じるが、光のエネルギーを変化させた後の仕事関数の変化が上記変化よりも大きくなるように電子放出素子を選択することで、光の照射量に対する電子放出の効率は変化することなく安定した電子放出を得ることができる。
【００２６】
上記のように構成された画像表示装置を製造する場合、前面基板１１と背面基板１２とは大気中でアライメントし、クリップ等で仮止めした状態で加熱炉に入れて封着し、真空外囲器を形成する。封着は、電子放出素子１８の状態を大きく変化させないために、Ｎ２雰囲気など不活性雰囲気中で行うことが望ましいが、大気中で行うことも可能である。封着後、背面基板１２に空けられた図示しない孔から排気管を介して外囲器内を真空排気し、更に、ベーキングを行い真空外囲器内の脱ガスを行う。十分に脱ガスを行った後、排気管をチップオフして真空外囲器が完成する。真空外囲器１０の真空度を維持するため、ゲッタが設けられたゲッタボックス４０を配置し、ゲッタのガス吸着により真空度の悪化を抑える。
【００２７】
以上のように構成された画像表示装置によれば、電子放出素子として真空容器内には金属膜と配線を形成するだけでよく容易に電子源を形成することができる。金属膜や配線の形成には、蒸着やスパッタなどの真空成膜方法を用いればよい。光源は、真空外囲器１０の外側に設けられているため、電子放出素子１８および蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに対して容易にアライメントすることができ、画像表示装置を安価に大型化することが可能になる。
【００２８】
光電効果は光が当たった場所で起きるため、電子放出素子の金属膜を対応する蛍光体層よりも大きめに形成することで、封着時の前面基板と背面基板とのアライメントが悪い場合でも、紫外線源のアライメント調整により、光電効果が生じる位置と発光部との位置関係を調整することができる。紫外線源のアライメントは常温、大気中で行うことができるため調整が容易である。光電効果では放出される電子の量（電流密度）は照射される光の量に依存するため、光の量の調整により階調をつけることができる。駆動は行ごとに走査して行うため１度に全てのＬＥＤを点灯させることはなく消費電力を抑えることができる。
【００２９】
以上のことから、大型で高精細な画像表示装置でもアライメントは容易で、安価に製造でき、薄型で大型の表示性能に優れた画像表示装置を提供することができる。
【００３０】
次に、この発明の第２の実施形態に係る画像表示装置について説明する。図５に示すように、第２の実施形態によれば、真空容器として真空外囲器１０は、対向配置された前面基板１１および背面基板１２を備え、これら基板の周縁部は、側壁１３を介して互いに封着されている。背面基板１２の内面上には、リブ状かつマトリックス状の黒色遮光層２０が形成されている。黒色遮光層２０は、背面基板１２から前面基板１１の内面まで延びている。これにより、黒色遮光層２０は、前面基板１１および背面基板１２に作用する大気圧荷重を支持する支持部材を兼ねている。従って、スペーサ等の独立した支持部材を省略することができる。
【００３１】
また、黒色遮光層２０により、多数のマトリックス状の凹所５０が形成され、各凹所の内面、つまり、黒色遮光層の側面に、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂが形成されている。各蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、前面基板１１と背面基板１２との間を、これらの基板に対し傾斜して延びている。背面基板１２の内面上には、蛍光体スクリーン１６の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを励起する電子源として、それぞれ光電効果により電子を放出する多数の電子放出素子１８が設けられている。これらの電子放出素子１８は、それぞれ凹所５０内に配置され、画素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１８は、金属膜あるいは半導体により板状に形成され、ボス３０により背面基板１２上に支持され、背面基板の内面と隙間をおいてほぼ平行に対向している。各電子放出素子１８は、光を照射されることで光電効果を起こし電子を放出する。
【００３２】
画像表示装置は、紫外線源として多数のＵＶ−ＬＥＤ３２を備え、これらのＵＶ−ＬＥＤは、背面基板１２の外面上に各画素に対応して配置されている。
【００３３】
上記構造の画像表示装置において、画像を表示する場合、図示しない電圧供給部から蛍光体層と電子放出素子１８の金属膜との間にアノード電圧を印加するとともに、ＵＶ−ＬＥＤ３２から電子放出素子１８の金属膜へ紫外線を照射する。光電効果により電子放出素子１８から電子が放出され、この放出された電子をアノード電圧により加速して蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに衝突させる。これにより、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。
【００３４】
第２の実施形態において、他の構成は前述した第１の実施形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付して、その詳細な説明を省略する。  
第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様に、アライメントは容易で、安価に製造でき、薄型で大型の表示性能に優れた画像表示装置を得ることができる。また、前面基板１１は特に構造物を形成する必要がなく可視光を十分に透過する部材を用いればよい。そのため、前面基板１１と背面基板１２とを厳密にアライメントする必要がなく、高精細な画像表示装置を容易に製造することが可能となる。
【００３５】
なお、本発明は上記実施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、上記実施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、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よい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
【００３６】
例えば、光源は、紫外線源に限らず、Ｘ線を照射するＸ線源としてもよい。電子放出素子を構成する金属は、上述した実施形態に限らず、種々選択可能である。各構成要素の寸法、材料等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】図１は、この発明の第１の実施形態に係る画像表示装置を一部破断して示す斜視図。
【図２】図２は、図１の線Ａ−Ａに沿ったＦＥＤの断面図。
【図３】図３は、前記ＦＥＤの前面基板および蛍光体スクリーンの一部を拡大して示す平面図。
【図４】図４は、前記画像表示装置の１画素を拡大し駆動時の動作状態を概略的に示す断面図。
【図５】図５は、この発明の第２の実施形態に係る画像表示装置を示す断面図。
【符号の説明】
【００３８】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１３…側壁、
１６…蛍光体スクリーン、Ｒ、Ｇ、Ｂ…蛍光体層、１７…メタルバック、
１８…電子放出素子、２０…黒色遮光層、３２…ＵＶ−ＬＥＤ、
４０…ゲッタボックス、４２…ゲッタ
【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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