(57)【要約】【課題】メタルバック層の外周縁部からの沿面の放電が抑制され、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化が防止された画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明の画像表示装置は、メタルバック層の外周縁を囲むように接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部が、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有する。また、高抵抗ギャップ部が１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を持つ高抵抗被覆層を有する。さらに、これらの高抵抗ギャップ部を、内側から外側に向って順に表面粗さあるいは表面抵抗率が大きくなるように配置された複数の領域から構成することができる。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子を放出する電子源を有するカソード基板と、該カソード基板と対向して配置されたアノード基板とを備え、前記アノード基板が、透光性基板と、該透光性基板の内面に形成された前記電子源から放出される電子により励起される蛍光体層と、前記電子を加速する高電圧が印加されるメタルバック層、および該メタルバック層の外周縁を囲むように接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部をそれぞれ有する画像表示装置であり、
前記高抵抗ギャップ部が、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記高抵抗ギャップ部が、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有する複数の領域から成り、かつこれらの領域が、前記メタルバック層の外周縁に近い内側から外側に向って順に表面粗さが大きくなるように配置され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】
電子を放出する電子源を有するカソード基板と、該カソード基板と対向して配置されたアノード基板とを備え、前記アノード基板が、透光性基板と、該透光性基板の内面に形成された前記電子源から放出される電子により励起される蛍光体層と、前記電子を加速する高電圧が印加されるメタルバック層、および該メタルバック層の外周縁を囲むように接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部をそれぞれ有する画像表示装置であり、
前記高抵抗ギャップ部が、１×１０９〜１×１０１５Ω／□（ｓｑｕａｒｅ；以下同じ。）の表面抵抗率を持つ高抵抗被覆層を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
前記高抵抗被覆層が、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有する高抵抗ギャップ部の表面に形成されていることを特徴とする請求項３記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記高抵抗ギャップ部が、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を持つ高抵抗被覆層を有する複数の領域から成り、かつこれらの領域が、前記メタルバック層の外周縁に近い内側から外側に向って順に前記表面抵抗率が高くなるように配置されていることを特徴とする請求項３または４記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像表示装置に係わり、特にメタルバック層の外周縁部からの放電が抑制され、耐圧特性に優れた画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、次世代の画像表示装置として、多数の電界放出型電子放出素子を備えたフィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと記す）と呼ばれる平面型の画像表示装置が開発されている。なお、ＦＥＤのうちで、特に表面伝導型の電子放出素子を有する表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ（ＳＥＤ）とも呼ばれているが、本発明においては、ＳＥＤも含む総称としてＦＥＤという語を用いるものとする。
【０００３】
一般にＦＥＤは、蛍光面を備えた前面基板（フェースプレート）と電子放出素子を有する背面基板（リアプレート）とが、所定の間隙をおいて対向・配置された構造を有し、これらの基板は、周縁部が矩形枠状の側壁を介して接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、１０−４Ｐａ程度以下の高真空度に保持されている。また、背面基板と前面基板との間には、これらの基板に加わる大気圧による荷重を支えるために、複数の支持部材が配置されている。
【０００４】
前面基板の蛍光面においては、ガラス基板の内面に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層および光吸収層が形成され、その上に、アルミニウム薄膜などのメタルバック層が形成されている。そして、このような蛍光面のメタルバック層に、アノード電圧が印加され、電子放出素子から放出された電子ビームがアノード電圧によって加速されて蛍光面に衝突し、各色の蛍光体が発光することで画像が表示される。
【０００５】
このような構造を有するＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を数ｍｍ以下に設計することができるので、ＣＲＴ方式の画像表示装置と比較して、大型化、薄型化および軽量化を達成することができる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このように構成されるＦＥＤでは、前面基板と背面基板との間の極めて狭い間隙に、１０ｋＶ前後の高電圧が印加され、強電界が形成されるため、長時間画像形成すると放電（真空アーク放電）が生じやすいという問題があった。
【０００７】
また、前面基板においては、省スペース化のために、高電圧が印加される蛍光面（メタルバック層）と外側の接地部分との間に５ｍｍ程度の間隔が保たれ、この部分のガラス基板が高抵抗ギャップ部分として機能しているが、この高抵抗ギャップ部にも強電界が形成されるため、放電が生じるおそれがあった。そして、異常放電が発生すると、数Ａから数１００Ａに及ぶ大きな放電電流が瞬時に流れるため、カソード部の電子放出素子やアノード部の蛍光面が破壊され、あるいは損傷を受けるおそれがあった。
【０００８】
一方、万一放電が発生しても電子放出素子などに影響を及ぼすことがないように、放電の規模を抑制する対策も考えられている。例えば、蛍光面に設けられたメタルバック層に切り欠きを設け、蛍光面のインダクタンスや抵抗を高める技術が開示されている（特開２０００−３１１６４２公報参照）。
【０００９】
しかし、この技術は、メタルバック層の外周縁部からの放電に対しては、ほとんど抑制効果がなかった。
【００１０】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、メタルバック層の外周縁部からの放電が抑制されることで、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化が防止され、高輝度、高品位の表示が可能な画像表示装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１の発明の画像表示装置は、電子を放出する電子源を有するカソード基板と、該カソード基板と対向して配置されたアノード基板とを備え、前記アノード基板が、透光性基板と、該透光性基板の内面に形成された前記電子源から放出される電子により励起される蛍光体層と、前記電子を加速する高電圧が印加されるメタルバック層、および該メタルバック層の外周縁を囲むように接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部をそれぞれ有する画像表示装置であり、前記高抵抗ギャップ部が、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有することを特徴とする。
【００１２】
第１の発明の画像表示装置において、高抵抗ギャップ部を、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有する複数の領域から構成し、かつこれらの領域を、前記メタルバック層の外周縁に近い内側から外側に向って順に表面粗さが大きくなるように配置することができる。
【００１３】
第２の発明の画像表示装置は、電子を放出する電子源を有するカソード基板と、該カソード基板と対向して配置されたアノード基板とを備え、前記アノード基板が、透光性基板と、該透光性基板の内面に形成された前記電子源から放出される電子により励起される蛍光体層と、前記電子を加速する高電圧が印加されるメタルバック層、および該メタルバック層の外周縁を囲むように接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部をそれぞれ有する画像表示装置であり、前記高抵抗ギャップ部が、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を持つ高抵抗被覆層を有することを特徴とする。
【００１４】
第２の発明の画像表示装置において、高抵抗被覆層を、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有する高抵抗ギャップ部の表面に形成することができる。また、高抵抗ギャップ部を、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を持つ高抵抗被覆層を有する複数の領域から構成し、かつこれらの領域を、前記メタルバック層の外周縁に近い内側から外側に向って順に前記表面抵抗率が高くなるように配置することができる。
【００１５】
第１の発明の画像表示装置においては、メタルバック層の接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部が、表面に粗面化等の処理が施されることにより、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有しているので、従来からの表面平滑な高抵抗ギャップ部を有する画像表示装置に比べて、放電の際の沿面距離が長くなる。その結果、メタルバック層の外周縁部からの放電が抑制され、耐圧特性が向上する。したがって、電子放出素子や蛍光面の破壊・損傷や劣化が防止され、長期に亘って安定した良好な表示特性を有する。
【００１６】
また、第２の発明の画像表示装置においては、メタルバック層の接地部との間に配置された高抵抗ギャップ部が、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の高い表面抵抗率を持つ高抵抗被覆層を有しているので、メタルバック層の外周縁部からの放電が抑制され、耐圧特性が向上する。したがって、電子放出素子や蛍光面の破壊・損傷や劣化が防止され、安定した良好な表示特性を有する画像表示装置を得ることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の表示装置をＦＥＤに適用した実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
このＦＥＤは、図１に示すように、それぞれ矩形状のガラス基板を有する背面基板（リアプレート）１および前面基板（フェースプレート）２を備えている。これらの基板は、所定の間隔（例えば２ｍｍ）をおいて対向配置され、それぞれ周端部がガラスからなる矩形枠状の側壁（支持枠）３を介して接合され、真空外囲器４を形成している。さらに、真空外囲器４内には、基板間の間隙を維持するために、多数のスペーサ（図示を省略。）が所定の間隔をおいて配置されている。スペーサは板状あるいは柱状に形成されている。
【００１９】
背面基板１の内面には、蛍光体を励起するための電子ビームを放出する表面伝導型電子放出素子が多数形成された電子発生源５が、取付けられている。
【００２０】
前面基板２の内面には、蛍光体スクリーン６が形成されている。蛍光体スクリーン６は、ストライプ状あるいはドット状に形成された黒鉛のような黒色顔料から成る光吸収層と赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）３色の蛍光体層とを有し、蛍光体層の上に、アルミニウム薄膜などのメタルバック層７が形成されている。
【００２１】
前面基板２においては、図２に示すように、メタルバック層７の外周縁部と外側の接地部８との間に、幅５ｍｍ程度の高抵抗ギャップ部９が存在する。そして、第１の実施形態では、高抵抗ギャップ部９において、ガラス基板の表面（内面）に、サンドブラストのような粗面化処理が施され、１．０〜１５．０μｍの表面粗さ（表面平均粗さＲａ）を有するようになっている。なお、図中符号１０は、メタルバック層７へのアノード電圧供給部を示し、符号１１は電極としての機能を有する導電層を示す。なお、導電層１１は黒鉛（カーボン）から成る光吸収層と同一のものとすることができる。
【００２２】
高抵抗ギャップ部９の表面粗さを前記範囲に限定したのは、以下に示す理由による。すなわち、高抵抗ギャップ部９の表面粗さが１．０μｍ未満の場合には、沿面距離を伸長し放電を抑制する効果がほとんどなく、反対に表面粗さが１５．０μｍを超えると、前面基板２の熱応力および曲げ応力が不十分となり、歩留まりが低下するためである。
【００２３】
このように構成される第１の実施形態では、高抵抗ギャップ部９が１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有しているので、メタルバック層７の外周縁部から接地部８への沿面距離が長くなり、その結果放電が抑制され、耐圧特性が向上する。したがって、電子放出素子や蛍光面の破壊・損傷や劣化が防止され、安定した良好な表示特性が得られる。
【００２４】
次に、本発明の第２乃至第６の実施形態について説明する。
【００２５】
第２および第３の実施形態においては、図３および図４に要部（図２におけるＡ部）を拡大して示すように、高抵抗ギャップ部９が、メタルバック層７を囲むように相似的に配置された複数の領域９ａ、９ｂ、９ｃ………（図３では２つの領域、図４では３つの領域）を有し、各領域はそれぞれ１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有している。そして、これらの領域を、メタルバック層の外周縁に近い内側から外側に向って第１の領域９ａ、第２の領域９ｂ、第３の領域９ｃ………とし、各領域の表面粗さをそれぞれＲ１、Ｒ２、Ｒ３………とすると、Ｒ１＜Ｒ２＜Ｒ３………となっている。なお、第２および第３の実施形態において、その他の部分は第１の実施形態と同様に構成されているので、説明を省略する。
【００２６】
このように構成される第２および第３の実施形態では、メタルバック層７の外周縁部からの面に沿っての放電が、第１の実施形態に比べてさらに効果的に抑制され、沿面耐圧特性が向上する。
【００２７】
第４の実施形態においては、図５に示すように、メタルバック層７の外周縁部と接地部８との間の高抵抗ギャップ部９が、ガラス基板の内面に、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を持つ高抵抗層１２を有している。なお、その他の部分は第１の実施形態と同様に構成されているので、説明を省略する。
【００２８】
ここで、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を有する高抵抗層１２としては、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｉ、Ｓｂから選ばれる少なくとも１種の金属等の酸化物等の層を挙げることができる。また、ＡｌＮのような金属窒化物の層を用いることもできる。この高抵抗層１１の厚さは、２００〜５００ｎｍとするのが好ましい。
【００２９】
高抵抗層１２として、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉ、Ｓｂ等の金属の酸化物からなる層を形成するには、例えば以下に示す方法を採ることができる。すなわち、５×１０−５〜３×１０−４Ｔｏｒｒ（６．７×１０−３〜４．０×１０−２Ｐａ）の高真空度で、プラズマ放電のもとに酸素を０．５〜４ｌ／分の割合で導入しながら、Ａｌ、Ｉｎ、Ｓｎ、Ｂｉの金属を蒸着する。こうして、導入された酸素を活性イオン化し、蒸着物を連続的に酸化することにより、これらの金属の酸化物層を形成することができる。そして、酸素導入量を調整することで、形成される金属酸化物層の表面抵抗率をコントロールすることができる。なお、蒸着方法としては、高周波誘導加熱蒸着法、電気抵抗加熱蒸着法、電子線加熱蒸着法、スパッタリング蒸着法あるいはイオンプレーティング蒸着法などを適用することができる。
【００３０】
また、Ｓｉ酸化物やＡｌＮから成る層を形成するには、スパッタリングなどの方法を採ることができる。
【００３１】
このように構成される第４の実施形態では、メタルバック層７の外周縁部と接地部８との間に配置された高抵抗ギャップ部９が、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の高い表面抵抗率を持つ高抵抗層１２を有しているので、メタルバック層７の外周縁部からの沿面放電が抑制され、耐圧特性が向上する。
【００３２】
第５の実施形態においては、図６に示すように、高抵抗ギャップ部９が、メタルバック層７を囲むように相似的に配置された複数の領域９ａ、９ｂ………（図６では２つの領域）を有し、各領域はそれぞれ１×１０９〜１×１０１５Ω／□の高い表面抵抗率を持つ高抵抗層１２ａ、１２ｂを有している。そして、これらの領域を、メタルバック層７の外周縁に近い内側から外側に向って第１の領域９ａ、第２の領域９ｂ………とし、各領域の高抵抗層１２ａ、１２ｂの表面抵抗率をそれぞれｒ１、ｒ２………とすると、ｒ１＜ｒ２………となっている。
【００３３】
このように構成される第５の実施形態では、メタルバック層７の外周縁部からの沿面放電が第４の実施形態に比べてさらに効果的に抑制され、耐圧特性が向上する。
【００３４】
さらに、第６の実施形態においては、メタルバック層の外周縁部と接地部との間の高抵抗ギャップ部が、以下に示すように構成されている。すなわち、高抵抗ギャップ部のガラス基板が、サンドブラストのような粗面化処理により、１．０〜１５．０μｍの表面粗さを有しており、さらにその上に、１×１０９〜１×１０１５Ω／□の表面抵抗率を有する高抵抗層が形成されている。高抵抗層の形成は、第５の実施形態と同様にして行うことができる。
【００３５】
このように構成される第６の実施形態では、メタルバック層の外周縁部からの沿面放電が、前記した第１乃至第５の実施形態に比べてより効果的に抑制され、極めて優れた耐圧特性を有する。
【００３６】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００３７】
実施例１
ガラス基板上に黒色顔料からなるストライプ状の光吸収層をフォトリソ法により形成した後、遮光部と遮光部との間に赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の蛍光体層を、ストライプ状でそれぞれが隣り合うようにフォトリソ法によりパターニングして形成した。
【００３８】
次いで、こうして形成された蛍光面の上に、メタルバック層を形成した。すなわち、蛍光面上にアクリル樹脂を主成分とする有機樹脂溶液を塗布、乾燥し、有機樹脂層を形成した後、その上に真空蒸着によりＡｌ膜（厚さ１００ｎｍ）を形成し、次いで４５０℃の温度で３０分間加熱・焼成し、有機分を分解・除去した。
【００３９】
次いで、このＡｌ膜（メタルバック層）の外周縁部と外側の接地部分との間の高抵抗ギャップ部において、ガラス基板の表面にサンドブラスト処理を施し、表面粗さ（表面平均粗さＲａ）を６μｍとした。
【００４０】
次に、このようなメタルバック層が形成された蛍光面を有するガラス基板を、フェースプレートとして使用し、常法によりＦＥＤを作製した。まず、基板上に表面伝導型電子放出素子をマトリクス状に多数形成した電子発生源を、ガラス基板に固定し、リアプレートを作製した。次いで、このリアプレートと前記フェースプレートとを、支持枠およびスペーサを介して対向配置し、フリットガラスにより封着した。フェースプレートとリアプレートとの間隙は２ｍｍとした。次いで、真空排気、封止など必要な処理を施し、ＦＥＤを完成した。
【００４１】
こうして得られたＦＥＤについて、耐圧特性を測定した。耐圧特性の測定では、メタルバック層の外周縁部から接地部への沿面放電に至らない最大電圧（沿面耐圧）を測定した。
【００４２】
実施例１の沿面耐圧値は、ガラス基板に粗面化処理を施こさない従来構造のものが４．０ｋＶであるのに対して、８．０ｋＶとなり、耐圧特性が大幅に向上した。
【００４３】
実施例２
実施例１と同様にして蛍光面にＡｌ膜を形成した後、Ａｌ膜（メタルバック層）の外周縁部と接地部分との間の高抵抗ギャップ部において、ガラス基板の表面に、５×１０１２Ω／□の表面抵抗率を有するＡｌ酸化物からなる高抵抗層を形成した。高抵抗層の形成は、高真空度でプラズマ放電のもとに酸素を導入しながら、Ａｌを蒸着することにより行った。
【００４４】
次に、このようなメタルバック付き蛍光面を有するガラス基板をフェースプレートとして使用し、実施例１と同様にしてＦＥＤを作製した。
【００４５】
こうして得られたＦＥＤの耐圧特性を、実施例１と同様にして測定したところ、放電に至らない最大電圧（沿面耐圧）は１１ｋＶであり、実施例１より向上した。
【００４６】
実施例３
実施例１と同様に蛍光面にＡｌ膜を形成し、Ａｌ膜（メタルバック層）の外周縁部と外側の接地部分との間の高抵抗ギャップ部において、ガラス基板の表面にサンドブラスト処理を施し、表面平均粗さＲａを６μｍとした後，その上に、Ａｌ酸化物からなる５×１０１２Ω／□の表面抵抗率を有する高抵抗層を形成した。高抵抗層の形成は、高真空度でプラズマ放電のもとに酸素を導入しながら、Ａｌを蒸着することにより行った。
【００４７】
次に、このようなメタルバック付き蛍光面を有するガラス基板をフェースプレートとして使用し、実施例１と同様にしてＦＥＤを作製した。
【００４８】
こうして得られたＦＥＤの耐圧特性を、実施例１と同様にして測定したところ、放電に至らない最大電圧（沿面耐圧）は１６ｋＶであり、実施例１および実施例２より大幅に向上し、極めて優れた耐圧特性を有することがわかった。
【００４９】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明によれば、前面基板においてメタルバック層の外周縁部からの沿面部分の放電が抑制されるので、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化が防止され、高輝度、高品位の表示が可能な画像表示装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像表示装置をＦＥＤに適用した第１の実施形態の構造を示す断面図。
【図２】第１の実施形態における前面基板の内面の構造を示す平面図。
【図３】本発明の第２の実施形態において、前面基板の内面の構造を拡大して示す平面図。
【図４】本発明の第３の実施形態において、前面基板の内面の構造を拡大して示す平面図。
【図５】本発明の第４の実施形態において、前面基板の内面の構造を拡大して示す平面図。
【図６】本発明の第５の実施形態において、前面基板の内面の構造を拡大して示す平面図。
【符号の説明】
１………背面基板（リアプレート）、２………前面基板（フェースプレート）、３………側壁（支持枠）、５………電子発生源、６………蛍光体スクリーン、７………メタルバック層、８………接地部、９………高抵抗ギャップ部、９ａ………第１の領域、９ｂ………第２の領域、９ｃ………第３の領域、１１………導電層、１２………高抵抗層
【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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