(57)【要約】【課題】放電によるダメージを低減し信頼性の向上した画像表示装置を提供することにある。【解決手段】画像表示装置の前面基板２は、蛍光面６および蛍光面に重ねて設けられたメタルバック層７を有している。前面基板と対向して配置された背面基板１上には、蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置されている。メタルバック層は、第１抵抗層３０とこの第１抵抗層よりも低抵抗の第２抵抗層３２とを重ねて形成され、第１抵抗層は蛍光面の全面に重ねて設けられ、第２抵抗層は互いに隙間をおいて並んだ複数の分割領域７ａに分断され、蛍光体層に重ねて設けられている。【選択図】    図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層および遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられたメタルバック層と、有した前面基板と、
上記前面基板と対向して配置されているとともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、
上記メタルバック層は、第１抵抗層とこの第１抵抗層よりも低抵抗の第２抵抗層とを重ねて形成され、上記第１抵抗層は上記蛍光面の全面に重ねて設けられ、上記第２抵抗層は互いに隙間をおいて並んだ複数の分割領域に分断され、上記蛍光体層に重ねて設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
上記第１抵抗層は、上記蛍光面と第２抵抗層との間に設けられている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】
上記第２抵抗層は、第１方向およびこの第１方向と直交する第２方向に分断されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
上記蛍光体層は、上記第１方向および第２方向に隙間を置いて並んだ配列パターンを有し、上記第２抵抗膜の分割領域は上記蛍光体層と一致した配列パターンを有していることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
上記第１抵抗層は、１Ｅ３Ω／□以上のシート抵抗を有していることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項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、画像表示装置、特に、対向配置された一対の基板を備えた平面型の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、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、一般に、所定の隙間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、これらの基板の間には複数の支持部材が配設されている。
【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】
このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、現在のテレビやコンピュータのディスプレイとして使用されている陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を達成することができる。
【０００６】
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。
【０００７】
しかし、前面基板と背面基板との間の隙間は、解像度や支持部材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隙間に強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電（絶縁破壊）が問題となる。
【０００８】
放電が起こると、電子放出素子や蛍光面や駆動回路の破壊あるいは劣化が引き起こされる可能性がある。これらをまとめて放電によるダメージと呼ぶことにする。このような不良発生につながる放電は製品としては許容されない。したがって、ＦＥＤを実用化するためには、長期間に渡り、放電によるダメージが発生しないように構成しなければならない。しかしながら、放電を長期間に渡って完全に抑制するのは非常に難しい。
【０００９】
一方、放電が発生しないようにするのではなく、放電が起きても電子放出素子や蛍光面、駆動回路ヘの影響を無視できるよう、放電の規模を抑制するという対策が考えられる。このような考え方に関連する技術として、蛍光面に設けられたメタルバックに切り欠きを入れてジグザグなどのパターンを形成し、蛍光面の実効的なインピーダンスを高める技術が開示されている（例えば、特許文献１）。また、メタルバックを分割し、抵抗部材を介して共通電極と接続することで高電圧を印加する技術が開示されている（例えば、特許文献２）。
【００１０】
【特許文献１】
特開２０００−３１１６４２号公報
【００１１】
【特許文献２】
特開平１０−３２６５８３号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
このようなメタルバックを分割する構成においては、放電の際に分割されたメタルバック間に大きな電圧Ｖｃが発生する。したがって、メタルバック間の耐圧を高くすることが重要な課題である。また、Ｖｃはメタルバック間の抵抗Ｒｃにより制御できる。したがって、Ｒｃを制御することも重要な課題である。抵抗を設定するためには、蛍光体の間にある遮光層に所望の抵抗を付与する方法、抵抗を調整する抵抗層を別途メタルバック間に形成するなどの方法がありうる。しかし、このような方法によっては、材料やプロセスの制約により、十分な特性を得られないことがあった。
【００１３】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、その目的は、前面基板と背面基板との間で発生する放電の規模を抑制し、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化および回路の破壊を防止でき、信頼性の向上した画像表示装置を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る画像表示装置は、蛍光体層および遮光層を含む蛍光面と、この蛍光面に重ねて設けられたメタルバック層と、を有した前面基板と、上記前面基板と対向して配置されているとともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置された背面基板と、を備え、上記メタルバック層は、第１抵抗層とこの第１抵抗層よりも低抵抗の第２抵抗層とを重ねて形成され、上記第１抵抗層は上記蛍光面の全面に重ねて設けられ、上記第２抵抗層は互いに隙間をおいて並んだ複数の分割領域に分断され、上記蛍光体層に重ねて設けられていることを特徴としている。
【００１５】
これにより、信頼性の向上した画像表示装置が得られる。同時に、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性の向上した画像表示装置を得ることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら、この発明を適用したＦＥＤの実施の形態について詳細に説明する。
図１および図２に示すように、このＦＥＤは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板２、および背面基板１を備え、これらの基板は１〜２ｍｍの隙間を置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。
【００１７】
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は、後述するように、赤、緑、青に発光する蛍光体層とマトリックス状の遮光層とで構成されている。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７が形成されている。表示動作時、メタルバック層７には所定のアノード電圧が印加される。
【００１８】
背面基板１の内面上には、蛍光体層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８が設けられている。これらの電子放出素子８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。電子放出素子はマトリックス状に配設された配線２１により駆動される。また、背面基板１および前面基板２の間には、これらの基板に作用する大気圧を支持するため、板状あるいは柱状に形成された多数のスペーサ１０が配置されている。
蛍光面６にはメタルバック層７を介してアノード電圧が印加され、電子放出素子８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蛍光面６に衝突する。これにより、対応する蛍光体層が発光し画像が表示される。
【００１９】
次に、上記ＦＥＤにおける蛍光面６およびメタルバック層７について詳細に説明する。なお、本発明ではメタルバック層という用語を用いているが、この層は、金属（メタル）に限定されるものではなく、種々の材料を使うことが可能である。しかし、本願においては、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【００２０】
図３および図４に示すように、前面基板２の内面に設けられた蛍光面６は、赤、青、緑に発光する多数の矩形状の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを有している。前面基板２の長手方向を第１方向Ｘ、これと直交する幅方向を第２方向Ｙとした場合、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂは、第１方向Ｘに所定の隙間をおいて交互に配列され、第２方向に同一色の蛍光体層が所定の隙間をおいて配列されている。また、蛍光面６は黒色遮光層２２を有している。この黒色遮光層２２は、前面基板２の周縁部に沿って延びた矩形枠部２２ａ、および矩形枠部の内側で蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの間をマトリックス状に延びたマトリックス部２２ｂを有している。
【００２１】
図４ないし図６に示すように、蛍光面６上に形成されたメタルバック層７は、高抵抗の第１抵抗層３０とこの第１抵抗層よりも低抵抗の第２抵抗層３２とを積層して形成されている。第１抵抗層３０は矩形状を有し、周縁部を除いて蛍光面６の全面に重ねて均一に形成されている。第１抵抗層３０の１つの角部には、メタルバック層７に電圧を印加する給電端子部３４が形成されている。
【００２２】
第２抵抗層３２は第１抵抗層３０上に設けられているとともに分断抵抗層として形成されている。すなわち、第２抵抗層３２は第１方向Ｘおよび第２方向Ｙに分断され、第１方向および第２方向に互いに隙間をおいて並んだ多数の矩形状の分割領域７ａを有している。そして、第２抵抗層３２の分割領域７ａは、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂの配列パターンと一致した配列パターンを有し、蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂと重なった位置に設けられている。なお、必要に応じて、分割領域７ａ間の隙間に別の材料層を形成してもよい。
【００２３】
第１抵抗層と第２抵抗層はいずれも、蒸着等の薄膜プロセスにより形成する。なお、周知のように、蒸着の前には、ラッカー等による平滑化処理を行うことが好適である。第２抵抗層は、蒸着等の際にマスキングを行う方法、あるいは、第２抵抗層だけを選択的に分断する方法などにより所望のパターンに形成される。
【００２４】
第１抵抗層の膜厚は、２０−２００ｎｍ程度が好適である。これは、抵抗値や電子の透過能を考慮して決定される。第２抵抗層の膜厚も２０−２００ｎｍ程度が好適である。これは、電子の透過能や膜強度を考慮して決定される。
【００２５】
第１抵抗層のシート抵抗ρｓ１は、高いほど放電電流を小さくすることが可能になる。実験の結果、ある程度の放電電流抑制効果を得るためには、ρｓ１を１Ｅ３Ω／□以上にする必要があることが確認された。第２抵抗層のシート抵抗ρｓ２は、ρｓ１よりも小さくする必要がある。実際上は、アルミニウムを使えば良く、１Ω／□以下になる。
【００２６】
以上のように構成されたＦＥＤによれば、分割メタルバック間の抵抗を、薄膜プロセスで形成できるため、材料の選択の幅が広がり、所望の値に設定できるようになる。また、分割メタルバック間の耐圧を高くすることが容易になる。したがって、メタルバック間の放電を起こすことなく従来よりも放電電流を小さくすることが可能になる。
【００２７】
これにより、蛍光面６、電子放出素子８、駆動回路へのダメージを抑えることができる。従って、アノード電圧を上げることができるとともに、前面基板２と背面基板１との間のギャップを小さくすることが可能となり、輝度や解像度などの表示特性および信頼性の向上した画像表示装置を得ることができる。また、アノード電圧が低いほど、蛍光体劣化が問題となるが、上記のようにアノード電圧を高く設定可能であることから、蛍光体劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【００２８】
なお、この発明は、上述した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、上述した実施の形態において、メタルバック層７の第１抵抗層を蛍光面上に設ける構成としたが、第２抵抗層３２を蛍光面上に形成し、この第２抵抗層に重ねて第１抵抗層３０を設ける構成としてもよい。
【００２９】
また、メタルバック層の第２抵抗層は、蛍光体層の配列パターンに応じて、分割領域の配列パターンを種々変更可能である。例えば、第２抵抗層の分割領域は、前述したマトリックス状に限らす、細長いストライプ状の分割領域を隙間を置いて並べた短冊状、あるいは、特許文献１にあるような細長い帯状の分割領域を蛇腹状に折り返してなるジグザグパターンに形成してもよい。本発明における分割という用語はこのような構成をも含むものである。その他、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。
【００３０】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、前面基板と背面基板との間で放電が生じた場合でもその際の放電規模を十分に抑制でき、放電によるダメージを大幅に低減し信頼性の向上した画像表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視図。
【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図３】上記ＦＥＤにおける前面基板の蛍光面およびメタルバック層を示す平面図。
【図４】上記前面基板の一部を拡大して示す平面図。
【図５】上記前面基板に設けられたメタルバック層を示す平面図。
【図６】上記メタルバック層の一部を拡大して示す平面図。
【図７】上記前面基板の一部を拡大して示す断面図。
【符号の説明】
１…背面基板、  ２…前面基板、  ３…側壁、
６…蛍光面、  ７…メタルバック層、  ８…電子放出素子、
２２…遮光層、  ３０…第１抵抗層、  ３２…第２抵抗層、
３２ａ…分割領域
【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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