(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は、蛍光面６と、互いに離間した複数の分割領域７ａを有し蛍光面に重ねて設けられたメタルバック層と、メタルバック層に電圧を印加する共通電極２４と、共通電極とメタルバック層の複数の分割領域とを電気的に接続した複数の接続抵抗３０と、を備えている。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。共通電極と接続抵抗は、接続抵抗よりシート抵抗の高い被覆部材３２により被覆されている。背面基板の対応する場所にある配線２１はシート抵抗が背面基板側被覆部材３３により被覆されている。【選択図】    図８
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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ているとともに互いに離間した複数の分割領域を有したメタルバック層と、上記メタルバック層に電圧を印加する共通電極と、上記共通電極と上記メタルバック層の複数の分割領域とを接続した接続抵抗と、を具備した前面基板と、
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とが配置された背面基板と、を備えた画像表示装置において、
上記接続抵抗のシート抵抗よりも高いシート抵抗を有する被膜により上記共通電極が覆われていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
シート抵抗が１Ｅ７Ω／□以上の被膜により上記背面基板の上記共通電極に対向する位置にある配線が覆わ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】
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ているとともに互いに離間した複数の分割領域を有したメタルバック層と、上記メタルバック層に電圧を印加する共通電極と、上記共通電極と上記メタルバック層の複数の分割領域とを接続した接続抵抗と、を具備した前面基板と、
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と、上記電子放出素子に接続された配線とが配置された背面基板と、を備えた画像表示装置において、
シート抵抗が１Ｅ７Ω／□以上の被膜により、上記共通電極に対向する位置にある上記背面基板の配線が覆われていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】
被膜が、上記接続抵抗をも覆っ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】
被膜が、上記接続抵抗に対向する位置の配線を覆っ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、画像表示装置に係り、特に、電子放出素子を用いた平面型画像表示装置の放電対策に関する。
【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、メタルバックを分割し、抵抗部材を介して蛍光面外に設けられた共通電極と接続するという技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１０−３２６５８３号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、この技術においては、メタルバックが分割されている蛍光面での放電に対しては放電規模の抑制効果があるが、蛍光面の外で起きる放電に対しては効果がない。特に共通電極を巻き込む放電が起こると、接続抵抗が並列になって蛍光面全面に蓄積された大量の電荷が放電点に流れ込む現象が起こり、放電電流は数十Ａ以上にもなりうる。この領域には、電子源は形成されていないが、電子源と接続された配線が存在するので、放電が起こると、配線の電圧が上昇し、過電圧により電子源やドライバＩＣが壊れるという現象が起こってしまう。
【００１２】
本発明は、このような課題を解決するためのものであり、前面基板に、分割メタルバック、共通電極、接続抵抗からなる放電規模抑制構造を導入したＦＥＤにおいて、蛍光面の外の領域での放電発生を抑制し、完全な放電ダメージ抑制対策を実現することを目的とする。さらに、アノード電圧を上げたり、前面基板と背面基板のギャップを小さくすることを可能にし、輝度、寿命、解像度などの特性を高めることを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、この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ているとともに互いに離間した複数の分割領域を有したメタルバック層と、上記メタルバック層に電圧を印加する共通電極と、上記共通電極と上記メタルバック層の複数の分割領域とを接続した接続抵抗と、を具備した前面基板と、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とが配置された背面基板と、を備えた画像表示装置において、
上記接続抵抗のシート抵抗よりも高いシート抵抗を有する被膜により上記共通電極が覆われていることを特徴としている。
【００１４】
この発明の他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ているとともに互いに離間した複数の分割領域を有したメタルバック層と、上記メタルバック層に電圧を印加する共通電極と、上記共通電極と上記メタルバック層の複数の分割領域とを接続した接続抵抗と、を具備した前面基板と、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と、上記電子放出素子に接続された配線とが配置された背面基板と、を備えた画像表示装置において、
シート抵抗が１Ｅ７Ω／□以上の被膜により、上記共通電極に対向する位置にある上記背面基板の配線が覆われていることを特徴としている。
【００１５】
【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。
【００１６】
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。
【００１７】
背面基板１の内面上には、蛍光体層を励起する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。
【００１８】
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支持部材１０が配置されている。
【００１９】
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映像が表示される。
【００２０】
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、本発明においては、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【００２１】
図３ないし図５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、遮光層２２を有している。  この遮光層２２は、所定の隙間を置いて平行に並んだ多数のストライプ部２２ａおよび蛍光面６の周縁に沿って延びた矩形枠部２２ｂで形成されている。また、蛍光面６は赤、青、緑に発光する多数のストライプ状の蛍光体層２３を有し、これらの蛍光体層２３はそれぞれ遮光層２２のストライプ部２２ａの間に形成されている。
【００２２】
また、蛍光面６上に形成されたメタルバック層７は、分割メタルバック層として形成されている。すなわち、メタルバック層７は、多数の分割領域７ａに分割され、各分割領域７ａは蛍光体層２３に対応して細長いストライプ状に形成されている。
【００２３】
メタルバック層７は蒸着等の薄膜プロセスにより形成される。この際、蛍光面６は凸凹を有しているため、メタルバック層７を蛍光面６に直接成膜をすると、鏡面を形成することができない。そのため、ラッカーなどにより平滑化処理を行った後、蒸着を行うという方法が周知である。別の方法として、アルミニウム等を蒸着したシートを加熱転写する方法を用いることもできる。メタルバック層７の膜厚は、電子ビームの透過能や膜強度を考慮すると、５０〜２００ｎｍ程度が好適である。
【００２４】
メタルバック層７を分割するためには、蛍光面６へメタルバック層７を形成する際、予め遮光層２２上に薄膜を分断する特性を有した部材を配置しておくことで、メタルバック層を形成すると同時に分割する方法がある。この方法はメタルバック層７を蒸着法等で形成する場合に有効である。また、他の分割方法として、分断していないメタルバック層を形成した後に、レーザーなどの熱処理や、物理的な圧力によって分断する方法を用いることができる。
【００２５】
遮光層２２の矩形枠部２２ｂ上には、帯状の共通電極２４が形成されており、その一部には、高圧供給部２６が形成され、適当な手段により高圧が印加されるようになっている。
【００２６】
共通電極２４は導電性材料で構成され、例えば、Ａｇペーストをスクリーン印刷することにより形成されている。メタルバック層７の各分割領域７ａは、接続抵抗３０を介して共通電極２４に電気的に接続されている。このような構造にすることで、蛍光面６と背面基板１との間で発生する放電によるダメージは抑制される。しかし、この放電規模抑制は、あくまでも蛍光面６の領域に限定され、共通電極２４と背面基板との間で放電が発生した場合には効果がない。
【００２７】
そこで、本実施の形態によれば、共通電極２４を高抵抗部材または絶縁部材で被覆することにより、共通電極と背面基板１との間の放電を発生させない構造としている。すなわち、図３および図５に示すように、共通電極２４上には細長い被膜部材３２が設けられ、共通電極２４全体を覆っている。また、被膜部材３２は、接続抵抗３０の一部にも重なって設けられている。被膜として機能するこの被膜部材３２は、例えば、スクリーン印刷法により形成されている。被膜部材３２としては、高抵抗材料または絶縁材料を用いている。例えば、低融点ガラスや、抵抗材を分散させた低融点ガラスを用いることができる。
【００２８】
被膜部材３２のシート抵抗は、抵抗値の設定を乱さないために、接続抵抗３０のシート抵抗より高くする必要がある。接続抵抗３０のシート抵抗は、トータル設計次第で幅があるが、ほぼ１Ｅ３〜１Ｅ５Ω／□の範囲になる。したがって、被膜部材は、いわゆる高抵抗膜か絶縁膜ということになる。
【００２９】
一般に、アノード側に高抵抗被膜や絶縁被膜を設けても、放電が起こりにくくなるとはいえない。しかし、発明者らは、実験の結果、このような被膜を設けることで、放電の発生を抑制できることを確認した。被膜がない場合に、平均で１２ｋＶであった放電電圧が、低融点ガラスに抵抗材粉末を分散させたシート抵抗が４Ｅ８Ω／□の高抵抗膜をスクリーン印刷法で形成した場合には、平均で１６ｋＶとなった。また、低融点ガラスのみによる絶縁被膜を形成した場合には平均放電電圧は１７ｋＶとなった。これにより、アノード電圧の設定次第では、実用上、放電が起こらないレベルになる。
【００３０】
このような効果が得られるメカニズムは完全には解明されていないが、ＦＥＤが対象とする電圧領域での放電は、微粒子起因のものが主であり、微粒子が対向面に衝突する際の電荷交換が抑制されることで、微粒子が加速して放電に至るプロセスが抑制されるためと推定される。
【００３１】
上記のように構成されたＦＥＤによれば、共通電極２４を巻き込むような放電の発生が抑制されるので、上述した接続抵抗が並列になって電流が流れ込むことで放電規模が大きくなり、配線を介して放電ダメージが発生する現象を抑制することができる。
【００３２】
次に、この発明の第２の実施の形態に係るＦＥＤについて説明する。第１の実施の形態では、共通電極だけに注目したが、接続抵抗３０で放電が起きた場合にも、場合によっては、許容できない規模の放電が起こることがある。
【００３３】
そこで、第２の実施の形態によれば、図６および図７に示すように、被膜部材３２は、共通電極２４全体および接続抵抗３０全体に重ねて設けられている。被膜部材３２は、前面基板２およびメタルバック層７の一部にも重なって設けられている。この被膜部材３２は、例えば、スクリーン印刷法により形成されている。上記構成とすることで、放電規模抑制作用のない蛍光面の外側の領域では、放電の発生が完全に抑制されることになるので、第１の実施例より確実な放電対策が実現する。
【００３４】
なお、第２の実施の形態において、真空外囲器などの基本構成は前述した第１の実施の形態と同一であり、同一の部分には同一の参照符号を付してその説明を省略する。
【００３５】
次に、この発明の第３の実施形態に係るＦＥＤについて説明する。第３の実施形態では、図８に示すように、背面基板１側にも被膜を設けている。具体的には、共通電極２４と接続抵抗３０に対向する位置の配線２１を背面基板側被覆部材３３で被覆している。実験の結果、上記構成にすると、放電がより起こりにくくなることが確認された。前面基板側だけの被覆の場合、平均放電電圧が１６ｋＶであったのに対し、背面基板に絶縁被膜を形成すると、平均放電電圧が２０ｋＶ以上となった。これについても、メカニズムの詳細は不明だが、微粒子の電荷交換が一層抑制されること、背面基板側の放電源が被覆されてしまうことが作用しているためと推定される。
【００３６】
背面基板側被覆部材３３のシート抵抗については、被膜の幅は５〜１５ｍｍ程度になるので、配線間のリーク電流を十分小さくする必要から、１Ｅ７Ω／□以上にする必要がある。実用上は、マトリックス配線の層間絶縁膜と同時形成することが好適であり、その場合、シート抵抗は十分高いものとなる。
【００３７】
このように、背面基板側についても被覆することで、一層完全な放電対策が実現する。これにより、一層、アノード電圧を上げたり、前面基板と背面基板のギャップを狭くしたりすることができ、上述のような輝度等の諸特性を改善することもできるようになる。
【００３８】
なお、実施例は省略するが、背面基板側の被覆だけでも効果は認められる。したがって、被覆については、前面基板側のみ、背面基板側のみ、両方の３通りが考えられる。また、被覆領域についてもさまざまに設定することが可能である。前面基板と背面基板の被覆領域を一致させなくても効果は期待できる。例えば、前面基板は共通電極部と接続抵抗を被覆し、背面基板は、共通電極に対応する位置のみ被覆するなどとすることもありうる。設計上のさまざまな制約から、任意の位置に被覆をすることができないことがあるが、そのような場合でも、必要なレベルにまで効果を出すことができればよいことはいうまでもない。
【００３９】
更に、メタルバック層７は、前述した短冊状に限らず、例えば、図９に示すように細長い帯状の導電性薄膜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。本発明において、分割されたメタルバック層とは、このようなジグザグパターン等のパターン化されたメタルバック層を含んだ概念として用いている。このジグザグパターンのメタルバック層７は、所定の隙間をおいて互いに平行に延びた多数の細長いストライプ状の分割領域７ａと、隣合う分割領域の端部同士を連結した複数の折返し領域７ｃとを有している。高抵抗領域として機能する分割領域７ａおよび折返し領域７ｃは、蛍光面６上において蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂに重ねて設けられている。メタルバック層７の内、遮光層２２と重なる領域は隙間となり、遮光層の大部分は露出している。そして、各分割領域７ａの一端側、およびこの一端側を連結している折返し領域７ｃは、接続抵抗３０を介して共通電極２４に電気的に接続されている。そして、共通電極２４および接続抵抗３０は、被膜部材３２によって覆われている。
【００４０】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、前面基板に、分割メタルバック、共通電極、接続抵抗からなる放電規模抑制構造を導入したＦＥＤにおいて、放電規模抑制効果のない蛍光面の外の領域での放電発生を抑制できるので、完全な放電ダメージ抑制対策を実現することができる。さらに、アノード電圧を上げたり、前面基板と背面基板のギャップを小さくすることも可能になり、輝度、寿命、解像度などの特性を高めることも可能になる。
【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】図３の線Ｂ−Ｂに沿った前面基板の断面図。
【図５】図１の線Ｃ−Ｃに沿った上記ＦＥＤの断面図。
【図６】この発明の第２の実施形態に係る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７】この発明の第２の実施形態に係るＦＥＤを示す断面図。
【図８】この発明の第３の実施形態に係るＦＥＤを示す断面図。
【図９】この発明の更に他の実施形態に係るＦＥＤの前面基板を示す平面図。
【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、  ２４…共通電極、  ３０…接続抵抗、
３２…被膜部材、    ３３…背面基板側被膜部材
【図１】
2005011700.tif 000003
【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】
2005011700.tif 000010
【図９】
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