(57)【要約】【課題】陽極と各電極との間で異常放電が発生したときにその高電圧を吸収させる。【解決手段】陽極ＡＤＥと制御電極Ｇ１との対向間に電子ビームを通過させる複数の電子ビーム通過孔ＡＨＬを有するサージ電流吸収電極Ｇ２を配設し、接地面との間に直流バイアス電源ＤＣＧとスパークギャップＳＧとを並列接続させることにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び蛍光体を内面に有する前面基板と、
一方向に延在し前記一方向に交差する他方向に並設され、かつ電子源を有する複数の陰極配線と、前記陰極配線と非接触で対向配置され、かつ前記電子源とそれぞれ対向する領域に前記電子源から放出する電子を前記前面基板の内面側に通過させる複数の電子通過孔を有し、前記電子源から放出された電子放出量を制御する制御電極とを内面に有して前記前面基板と所定の間隔を有して対向配置される背面基板と、
前記前面基板と前記背面基板との対向間に配置され、かつ前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる開口を有するサージ電流吸収電極と、
前記前面基板と前記背面基板との間に表示領域を周回して介挿され、前記所定の間隔を保持する封止枠体と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記サージ電流吸収電極は、接地面との間に直流バイアス電源とスパークギャップとが並列接続されたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記サージ電流吸収電極は、接地面との間に直流バイアス電源とツェナーダイオードとが並列接続されたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記陽極と前記サージ電流吸収電極との対向間に導電性スペーサを介在させたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記サージ電流吸収電極は、前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する板状電極としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記サージ電流吸収電極は、前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する網状電極としたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記サージ電流吸収電極は、前記電子通過孔と対応する領域に電子ビームを通過させる電子ビーム通過開口を有する板状電極としたことを特徴とする請求孔２または請求項３に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、真空中への電子放出を利用した画像表示装置に係わり、特に駆動回路系を保護させる電極構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、高輝度，高精細に優れた画像表示装置として従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度，高精細の特性を有するとともに、軽量，省スペースの平板状ディスプレイ（パネルディスプレイ）の要求が高まっている。
【０００３】
その典型的な例としては、液晶表示装置，プラズマディスプレイ装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとしては、電子源から真空中への電子放出を利用した表示装置（以下、電子放出型表示装置または電界放出型表示装置と称される。以下、ＦＥＤと称する）及び低消費電力化を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど種々の型式のパネル型表示装置が実用化されている。
【０００４】
図６は、ＦＥＤの基本構造を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。図６において、内面に電界放出型の電子源としての陰極Ｋを有する陰極配線ＣＬと制御電極Ｇ１とを形成した背面基板ＳＵＢ１と、この背面基板ＳＵＢ１と対向する内面に陽極ＡＤＥと蛍光体ＰＨＳとブラックマトリクスＢＭとを形成した前面基板ＳＵＢ２とを有し、両者の内周縁に封止枠を介挿して貼り合わせ、その内部を真空状態にして構成される。
【０００５】
また、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２との間隔を所定寸法に保持するために当該背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２との間に絶縁性の間隔保持部材ＩＳＰを設けている構造もある。なお、この種の従来技術に関しては、例えば下記特許文献１及び特許文献２などを挙げることができる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１０−１３４７０１号公報
【特許文献２】
特開２０００−３０６５０８号公報
【０００７】
このように構成されるＦＥＤは、背面基板ＳＵＢ１上の陰極配線ＣＬに設けた陰極Ｋと前面基板ＳＵＢ２上に設けた陽極ＡＤＥとの間に電子通過孔ＥＨＬを有する制御電極Ｇ１を設け、制御電極Ｇ１に陰極配線ＣＬに対して所定の電位差を与えることにより、陰極Ｋから電子Ｅを引き出し、この電子Ｅを制御電極Ｇ１の電子通過孔ＥＨＬを通過させ、陽極ＡＤＥ側の蛍光体ＰＨＳに射突させることにより画像表示が行われる。
【０００８】
【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は、陽極ＡＤＥと陰極配線ＣＬとの間の対向間が数ｍｍ程度の寸法を有して構成されており、陽極ＡＤＥには蛍光体ＰＨＳを効率良く発光させるために５ｋＶ〜３０ｋＶ程度の高電圧が印加され、また、制御電極Ｇ１には約１ｋＶ以下の電圧が、さらに陰極Ｋには数百Ｖ程度の電圧がそれぞれ印加される。このためにＦＥＤでは、陽極電圧が他の各電極電圧と比較して高いため、陽極ＡＤＥとの間である程度の確率で異常放電が発生してしまう可能性が常に存在していた。
【０００９】
また、図６に示すような電極構造を有するＦＥＤでは、異常放電は、陽極ＡＤＥと制御電極Ｇ１との間または陽極ＡＤＥと陰極Ｋとの間に発生するために、制御電極Ｇ１及び陰極Ｋの電位が陽極ＡＤＥと同程度に上昇する。この結果、制御電極Ｇ１及び陰極Ｋの各駆動回路に陽極電位が印加されることになる。このため、制御電極Ｇ１及び陰極Ｋの各駆動回路の定格電圧は、精々数百Ｖ程度であるにも係わらず、その耐圧特性は陽極電圧に対して安全係数を見込んだものでなければ、異常放電発生時に各駆動回路が破壊されてしまう。
【００１０】
このような問題を解決するものとしては、ＦＥＤでは、通常、制御電極Ｇ１及び陰極Ｋはマトリクス駆動を行っているため、各駆動回路では各行配線及び列配線毎に異常放電の防止対策を行う必要がある。したがって、各駆動回路の素子数が配線数量分必要となり、部品コスト上昇の大きな要因となる。また、耐圧特性が十分な駆動回路では、その定格電圧に対して耐圧特性が異常に高いため、駆動回路素子自体が高駆動電圧なものと同等な価格となってしまい、やはり部品コストの上昇を招くことになる。なお、従来からこのような観点から異常放電の発生に対する防止対策について考慮されたものは見当たらない。
【００１１】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、陽極と各電極との間で異常放電が発生したときにその高電圧を吸収させることにより、各駆動回路の耐圧を低く抑え、これによって駆動回路素子のコストを低減させる。そして、異常放電の発生を抑制することにより、品質及び信頼性を向上させることができる画像表示装置を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために本発明による画像表示装置は、陽極と制御電極との対向間に電子を通過させる開口を有するサージ電流吸収電極を配設することにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【００１３】
上述した本発明の構成により、望ましくは、サージ電流吸収電極を、制御電極の電子通過孔と対応する領域に電子を通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する板状電極とし、かつ当該板状電極と接地面との間に直流バイアス電源とスパークギャップとを並列接続させることにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【００１４】
また、望ましくは、サージ電流吸収電極を、制御電極の電子通過孔と対応する領域に電子を通過させる複数の電子ビーム通過孔を有する板状電極とし、かつ当該板状電極と接地面との間に直流バイアス電源とツェナーダイオードとを並列接続させることにより、異常放電発生時の高電圧を吸収させる。
【００１５】
なお、本発明は、上記構成及び後述する各実施例の構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明による画像表示装置の一実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。図１において、ＳＵＢ１はガラス板などを好適とする絶縁性基板からなり背面パネルＰＮ１を構成する背面基板であり、この背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向ｙ（ここでは、垂直方向）に延在し、他方向ｘ（ここでは、水平方向）に並設され、かつ電子源としての陰極Ｋを有する複数の陰極配線ＣＬが形成されている。
【００１７】
また、この背面パネルＰＮ１上には、陰極配線ＣＬと非接触状態で交差し、かつｘ方向に延在し、ｙ方向に並設される陰極配線ＣＬとの交差部に画素を形成して陰極Ｋから放出する電子Ｅを前面パネルＰＮ２側に通過させる複数の電子通過孔ＥＨＬを有する制御電極Ｇ１が非接触状態で対向配置されている。
【００１８】
また、この制御電極Ｇ１の上方には、この制御電極Ｇ１の各電子通過孔ＥＨＬと対向する領域に各電子ビームＥＢを通過させる電子ビーム通過孔ＡＨＬを有するサージ電流吸収電極Ｇ２が非接触状態で陽極ＡＤＥに対向して配置されている。さらに、このサージ電流吸収電極Ｇ２には、接地面との間に数μｍ〜数十μｍの電極間隔を有して形成されたスパークギャップＳＧが接続されている。
【００１９】
なお、このサージ電流吸収電極Ｇ２は、例えば前面基板ＳＵＢ２の内面側に図示しない保持部材により取り付け固定され、スパークギャップＳＧは、例えば背面基板ＳＵＢ１の内面側に取り付け固定される構造となっている。
【００２０】
なお、この陰極配線ＣＬは、例えば銀などを含む導電性ペーストを印刷などによりパターニングし、焼成して形成されている。また、これらの陰極配線ＣＬの交差部分の上面（前面基板ＳＵＢ２側）に配置される陰極Ｋは、例えばＣＮＴ（カーボンナノチューブ）が用いられており、一例としてＡｇ−Ｂ−ＣＮＴペーストを印刷などによりパターニングさせ、焼成して形成されている。
【００２１】
また、制御電極Ｇ１及びサージ電流吸収電極Ｇ２は、例えばニッケルなどの導電性金属板材からなる薄板をフォトリソグラフィ法によるエッチング加工法により円形状の電子通過孔ＥＨＬ及び電子ビーム通過孔ＡＨＬがそれぞれ多数穿設されて形成されている。
【００２２】
一方、背面パネルＰＮ１に対してｚ方向に図示しない枠体により所定の間隔を有して前面パネルＰＮ２が貼り合わされている。この前面パネルＰＮ２は、ガラス板などの透光性絶縁基板からなる前面基板ＳＵＢ２の内面にブラックマトリクスＢＭで区画された蛍光体ＰＨＳと陽極ＡＤＥとが形成され、さらに、この陽極ＡＤＥと対向する面には前述した電子ビームＥＢを通過させる電子ビーム通過孔ＡＨＬを有するサージ電流吸収電極Ｇ２が非接触状態で配置され、背面パネルＰＮ１と前面パネルＰＮ２との間は所定の間隔に保持され、その内部が真空封止されて構成されている。
【００２３】
このように構成されるＦＥＤは、陽極ＡＤＥには５〜３０ｋＶ程度の高電圧を印加する直流電源ＤＣＡが接続され、サージ電流吸収電極Ｇ２には約１ｋＶ程度の直流バイアス電圧Ｖｆを印加する直流バイアス電源ＤＣＧが接続される。この場合、この直流バイアス電源ＤＣＧは接地面に対してスパークギャップＳＧと並列接続される構造となる。さらに、陰極Ｋ及び制御電極Ｇ１には、図示しないが、各駆動回路からマトリクス駆動させる数１００Ｖ程度のパルス電圧Ｖｋ，Ｖｇがそれぞれ駆動タイミングに対応させて供給される。
【００２４】
このとき、各駆動回路の定格振幅電圧をＶｓ、耐電圧をＶｍａｘ、サージ電流吸収電極Ｇ２の直流バイアス電圧をＶｆ、スパークギャップＳＧの耐電圧（スパークギャップＳＧの放電開始電圧）をＶｏとしたとき、このスパークギャップＳＧの耐電圧は、Ｖｓ，Ｖｆ＜Ｖｏ＜Ｖｍａｘの関係であれば良い。
【００２５】
このような構成において、異常放電は、陽極ＡＤＥとサージ電流吸収電極Ｇ２との間に発生する。このとき、サージ電流吸収電極Ｇ２の電圧は、初期設定の直流バイアス電圧Ｖｆから増大するが、スパークギャップＳＧの耐圧Ｖｏを超える電位となると、サージ電流が流れ、スパークギャップＳＧが接地面と短絡し、吸収されるので、サージ電流吸収電極Ｇ２の電位はＶｏ以上にはならない。
【００２６】
この結果、サージ電流吸収電極Ｇ２と制御電極Ｇ１及び陰極Ｋとの間では放電が生じないので、制御電極Ｇ１及び陰極Ｋの各駆動回路の耐圧を低く設定することができる。さらにＶｏ＜Ｖｍａｘに設定されているので、万が一サージ電流吸収電極Ｇ２と制御電極Ｇ１及び陰極Ｋとの間に放電が生じても、各駆動回路が破損されることはない。
【００２７】
図２は、本発明による画像表示装置の他の実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図であり、前述した図１と同一部分には同一符号を付し、その説明は省略する。図２において、図１と異なる点は、前面基板ＳＵＢ２の内面側に形成されている陽極ＡＤＥとサージ電流吸収電極Ｇ２との間には電子ビームＥＢの放射通路を邪魔しない領域に複数本の導電性スペーサＣＳＰが配設され、それぞれ電気的に接続されている。この場合、この導電性スペーサＣＳＰは、沿面放電を発生させない程度の適当な抵抗値を持たせ、陽極ＡＤＥとサージ電流吸収電極Ｇ２との対向間に電界の傾斜を形成させることが必要である。
【００２８】
このような構成において、ＦＥＤを大型化する場合には、陰極Ｋと陽極ＡＤＥとの間の間隔を保持させるために間隔保持部材としての絶縁性スペーサが必要となる。この絶縁性スペーサの表面電位を安定させて電子ビームＥＢへの影響を最小限に抑えるには、導電性スペーサＣＳＰを使用することが有効である。この場合、導電性スペーサＣＳＰには電流が流れるが、その低電位側を定電圧のサージ電流吸収電極Ｇ２に接続することにより各駆動回路へのスペーサ電流の流入を避けることができる。これにより、各駆動回路の定格電流を不必要に拡大させる必要がなくなる。
【００２９】
図３は、本発明による画像表示装置に係わるサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を示す斜視図である。図３において、図１と異なる点は、このサージ電流吸収電極Ｇ２１は電子ビームを画素毎に纏めて通過させる電子ビーム通過孔ＡＨＬ１が画素数分配列されて形成されている。さらにこのサージ電流吸収電極Ｇ２１には、接地面との間にスパークギャップＳＧと直流バイアス電源ＤＣＧとが並列接続されて構成されている。
【００３０】
図４は、本発明による画像表示装置に係わるサージ電流吸収電極のさらに他の実施例による構成を示す斜視図である。図４において、図１と異なる点は、このサージ電流吸収電極Ｇ２２は表示領域内を通過する全ての電子ビーム群を通過させる電子ビーム通過開口ＡＨＬ２が形成されている。さらにこのサージ電流吸収電極Ｇ２２には、接地面との間にスパークギャップＳＧと直流バイアス電源ＤＣＧが並列接続されて構成されている。
【００３１】
図５は、本発明による画像表示装置に係わるサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を示す斜視図である。図５において、図１と異なる点は、このサージ電流吸収電極Ｇ２３は電子ビームを画素毎に纏めて通過させる網状の電子ビーム通過孔ＡＨＬ３が画素数分配列されて形成されている。さらにこのサージ電流吸収電極Ｇ２３には、接地面との間にスパークギャップＳＧと直流バイアス電源ＤＣＧが並列接続されて構成されている。
【００３２】
なお、これらのサージ電流吸収電極Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３は、例えばニッケル板などの導電性薄板材をフォトリソグラフィ法によるエッチング加工またはプレス成形加工により電子ビーム通過孔ＡＨＬ１，ＡＨＬ３及び電子ビーム通過開口ＡＨＬ２が穿設される。
【００３３】
このような構成においても、陽極と陰極及び制御電極との間に異常放電が発生したときに直流バイアス電源ＤＣＡが接続された各サージ電流吸収電極Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３で高電圧を吸収することができるので、各駆動回路に高電圧が印加される危険性を除去することができる。
【００３４】
なお、前述した各サージ電流吸収電極Ｇ２，Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３は、電子ビームの集束電極として兼用しても良い。また、各サージ電流吸収電極Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３は、陰極Ｋ，制御電極Ｇ１に対して加速電極として動作させるような電位に設定し、陰極Ｋからの電子放出をトライオード動作化させても良い。
【００３５】
なお、前述した各実施例においては、各サージ電流吸収電極Ｇ２１，Ｇ２２，Ｇ２３と接地面との間の放電電極としてスパークギャップＳＧを用いた場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、このスパークギャップＳＧに代えて直流バイアス電圧Ｖｆを超えるツェナー電圧を有するツェナーダイオードを用いても前述と全く同様の効果が得られる。
【００３６】
なお、前述した各実施例においては、画像表示装置としてＦＥＤに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィールドエミッションパネルを用いたディスプレイ，受像機などに適用しても前述と全く同様に効果が得られることは勿論である。
【００３７】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明による画像表示装置によれば、陽極と各電極との間で異常放電が発生したときにサージ電流吸収電極がその高電圧を吸収させることにより、各駆動回路に高電圧が印加される危険性を除去することができるので、駆動回路の耐圧を低く抑えることができ、これによって駆動回路素子の価格を低く抑えることができる。また、高耐圧性の駆動回路素子の使用が不要となるので、セットコストが安価となるとともに、延いては異常放電の発生が防止できるので、品質及び信頼性を大幅に向上させることができるなどの極めて優れた効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像表示装置の一実施例を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。
【図２】本発明による画像表示装置の他の実施例を模式的に説明する一画素付近の拡大断面図である。
【図３】本発明による画像表示装置のサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を説明する斜視図である。
【図４】本発明による画像表示装置のサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を説明する斜視図である。
【図５】本発明による画像表示装置のサージ電流吸収電極の他の実施例による構成を説明する斜視図である。
【図６】本発明に係わる画像表示装置の基本構造を模式的に説明する一画素近傍の拡大断面図である。
【符号の説明】
ＰＮ１  背面パネル
ＰＮ２  前面パネル
ＳＵＢ１  背面基板
ＳＵＢ２  前面基板
ＣＬ  陰極配線
Ｋ  陰極
Ｅ  電子
ＥＢ  電子ビーム
Ｇ１  制御電極
ＥＨＬ  電子通過孔
ＡＨＬ  電子ビーム通過孔
ＡＨＬ１  電子ビーム通過孔
ＡＨＬ２  電子ビーム通過開口
ＡＨＬ３  電子ビーム通過孔
Ｇ２  サージ電流吸収電極
Ｇ２１  サージ電流吸収電極
Ｇ２２  サージ電流吸収電極
Ｇ２３  サージ電流吸収電極
ＳＧ  スパークギャップ
ＤＣＧ  直流バイアス電源
ＣＳＰ  導電性スペーサ
ＡＤＥ  陽極
ＢＭ  ブラックマトリクス
ＰＨＳ  蛍光体
ＤＣＡ  直流電源
【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】
2004362815.tif 000007
【図６】
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