(57)【要約】【課題】放電ダメージ抑制効果に優れ、表示性能及び信頼性を向上できるとともに、商品性の高い画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  画像表示装置を構成する前面基板１１は、蛍光体スクリーンに重ねて設けられているとともに短冊状に分割された複数の分割電極３０によって構成されたメタルバック層２０と、メタルバック層２０に電圧を印加するための共通電極４１と、を有し、さらに、メタルバック層２０を構成する分割電極３０の一端部３０Ａと共通電極４１とを接続する接続抵抗４３と、分割電極３０の他端部３０Ｂとこれに隣接する分割電極３０の他端部３０Ｂとを接続する電極間抵抗４４と、を備えたことを特徴とする。【選択図】    図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられているとともに短冊状に分割された複数の分割電極によって構成されたメタルバック層と、前記メタルバック層に電圧を印加するための共通電極と、を有する前面基板と、
前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体スクリーンに向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備えた画像表示装置であって、
さらに、前記分割電極の一端部と前記共通電極とを接続する接続抵抗と、
前記分割電極の他端部とこれに隣接する他の分割電極の他端部とを接続する電極間抵抗と、
を備えたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記共通電極は、実質的に画像を表示する有効部の外側に設けられ、
前記分割電極のそれぞれは、前記有効部の外側まで延在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】
前記接続抵抗及び前記電極間抵抗は、実質的に画像を表示する有効部の外側に設けら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】
前記分割電極のそれぞれは、前記有効部の外側まで延在され、
前記接続抵抗が接続される一端部側において、前記有効部から外側に延在する長さをＬｃとし、その他端部側において、前記有効部から外側に延在する長さをＬｄとしたとき、Ｌｄ＞Ｌｃであ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５】
前記接続抵抗及び前記電極間抵抗は、同一材料によって形成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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像表示装置に係り、特に、放電ダメージを軽減可能な構造を有する画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、次世代の画像表示装置として、多数の電子放出素子を画像表示面と対向配置させた平面型の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による電子放出を利用したもので、これらの電子放出素子を用いた画像表示装置は、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。このようなＦＥＤの内、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置は、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、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及び背面基板を有している。これらの基板は、矩形枠状の側壁を介してそれぞれの周縁部同士を互いに接合され、真空外囲器を構成している。真空外囲器の内部は、真空度が１０−４Ｐａ程度以下の高真空に維持されている。また、背面基板及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スペーサが配設されている。
【０００４】
前面基板の内面には、赤、青、緑にそれぞれ発光する蛍光体層を含む蛍光体スクリーンが形成されている。また、実用的な表示特性を得るために、蛍光体スクリーン上にメタルバック層と呼ばれるアルミ薄膜が形成されている。
【０００５】
背面基板の内面には、蛍光体層を励起して発光させるための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、多数の走査線及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。
【０００６】
このようなＦＥＤでは、蛍光体スクリーン及びメタルバック層を含む画像表示面には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り加速されて蛍光体層に衝突することにより、蛍光体層が発光する。これにより、画像表示面に画像が表示される。この場合、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ギャップは、解像度やスペーサ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ギャップに強電界が形成されることを避けられず、両基板間の放電が問題となる。
【０００８】
放電ダメージ抑制に関して何の対策も導入しないと、放電により、電子放出素子、それにつながる薄膜電極、蛍光面、ドライバＩＣ、駆動回路等の破壊や劣化が引き起こされる。これらをまとめて放電ダメージと呼ぶことにする。このようなダメージが起こる状況では、ＦＥＤを実用化するためには、長期間に渡り、放電が絶対に発生しないようにしなければならない。しかし、これを実現するのは非常に難しい。
【０００９】
そこで、稀に放電が起きても放電ダメージが発生しないか無視できるレベルに抑制できるように、放電電流を低減する対策が重要となる。このための技術として、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（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（特許文献２）。更に、メタルバックの分割部での沿面放電を抑制するために、分割部に導電性材料の被覆を設ける技術が開示されている（特許文献３）。また、メタルバックを分割あるいはパターン化し、さらにメタルバックに抵抗性の材料を用いる技術が開示されている。（特許文献４）
【特許文献１】特開２０００−３１１６４２号公報
【特許文献２】特開平１０−３２６５８３号公報
【特許文献３】特開２０００−２５１７９７号公報
【特許文献４】特開２００３−２４２９１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
これらの技術のうち、メタルバックを分割し接続抵抗を設ける技術においては、放電電流低減の面からは、接続抵抗の抵抗値を高くする方が良いが、そうするとアノード電流により接続抵抗に発生する電圧降下が大きくなるため、輝度低下が大きくなってしまう。したがって、放電電流をできるだけ小さくしつつ、輝度低下もできるだけ小さくするためには、分割電極間にも抵抗を形成し、接続抵抗と電極間抵抗の抵抗値を最適化することが必要である。また、分割電極間に発生する電圧が大きすぎると、分割電極間での放電が放電電流増大を引き起こすこともあるため、分割電極間に発生する電圧を適正化するという点からも、上記の抵抗値を最適化することが必要である。
【００１１】
実質的に画像を表示する有効部内で、分割電極間の抵抗値を制御することは材料の制約等から難しいため、それを有効部の外側で行うことが好適である。しかし、その場合、抵抗値次第では、有効部の周辺に大きな領域を形成しなければならず、額縁の大きい画像表示装置になってしまい商品性の面で望ましくない。
【００１２】
この発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであって、その目的は、放電ダメージ抑制効果に優れ、表示性能及び信頼性を向上できるとともに、商品性の高い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】
【００１３】
この発明の様態による画像表示装置は、
蛍光体層及び遮光層を含む蛍光体スクリーンと、前記蛍光体スクリーンに重ねて設けられているとともに短冊状に分割された複数の分割電極によって構成されたメタルバック層と、前記メタルバック層に電圧を印加するための共通電極と、を有する前面基板と、
前記前面基板に対向して配置されているとともに、前記蛍光体スクリーンに向けて電子を放出する電子放出素子が配置された背面基板と、を備えた画像表示装置であって、
さらに、前記分割電極の一端部と前記共通電極とを接続する接続抵抗と、
前記分割電極の他端部とこれに隣接する他の分割電極の他端部とを接続する電極間抵抗と、
を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
このように構成された画像表示装置によれば、メタルバック層を複数の分割電極に分割した上で、その分割電極間の抵抗調整を実用的な方法で実現することができるため、輝度低下を抑制しつつ、放電電流をできるだけ小さくすることが可能になる。このため、放電ダメージ抑制効果に優れた信頼性の高い画像表示装置を提供することができる。
【００１５】
また、電極間抵抗と接続抵抗を別の端部に配置するようにしたため、額縁サイズを縮小することができる。したがって、商品性に優れた画像表示装置を提供することができる。
【００１６】
さらに、アノード電圧を高くしたり、前面基板と背面基板との間のギャップを小さくしたりすることが可能となり、輝度や解像度などの表示性能を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層の劣化が問題となるが、この画像表示装置によれば、アノード電圧を高く設定することが可能であることから、蛍光体層の劣化を緩和し、製品の寿命を延ばすことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、この発明の一実施の形態に係る画像表示装置について図面を参照して説明する。なお、ここでは、画像表示装置として、表面伝導型の電子放出素子を備えたＦＥＤを例にとって説明する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ＦＥＤは、１〜２ｍｍの隙間を置いて対向配置された前面基板１１及び背面基板１２を備えている。これら前面基板１１及び背面基板１２は、絶縁基板としてそれぞれ板厚が１〜３ｍｍ程度の矩形状のガラス板を用いて構成されている。これらの前面基板１１及び背面基板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１０−４Ｐａ程度の高真空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。
【００１９】
真空外囲器１０は、その内部に設けられ、前面基板１１及び背面基板１２に加わる大気圧荷重を支えるための複数のスペーサ１４を備えている。このスペーサ１４としては、板状あるいは柱状等のものを採用可能である。
【００２０】
前面基板１１は、その内面に画像表示面を備えている。すなわち、画像表示面は、蛍光体スクリーン１５、蛍光体スクリーン１５上に配置されたメタルバック層２０、メタルバック層２０上に配置されたゲッタ膜２２などで構成されている。
【００２１】
蛍光体スクリーン１５は、赤、緑、青にそれぞれ発光する蛍光体層１６と、マトリックス状に配置された遮光層１７とを有している。メタルバック層２０は、アルミニウム膜等で形成され、アノード電極として機能する。ゲッタ膜２２は、ガス吸着特性を持った金属膜によって形成され、真空外囲器１０の内部に残留したガス及び各基板からの放出ガスを吸着する。
【００２２】
背面基板１２は、その内面に表面伝導型の電子放出素子１８を備えている。この電子放出素子１８は、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６を励起する電子ビームを放出し、電子源として機能する。すなわち、複数の電子放出素子１８は、背面基板１２上において、画素毎に対応して複数列及び複数行に配列され、それぞれ蛍光体層１６に向けて電子ビームを放出する。各電子放出素子１８は、図示しない電子放出部、この電子放出部に電圧を印加する一対の素子電極等で構成されている。また、電子放出素子１８に電位を供給するための多数本の配線２１は、背面基板１２の内面にマトリックス状に設けられ、その端部は真空外囲器１０の外部に引出されている。
【００２３】
このようなＦＥＤでは、画像を表示する動作時においては、蛍光体スクリーン１５及びメタルバック層２０を含む画像表示面にアノード電圧を印加する。そして、電子放出素子１８から放出された電子ビームをアノード電圧により加速して蛍光体スクリーン１５へ衝突させる。これにより、蛍光体スクリーン１５の蛍光体層１６が励起され、それぞれ対応する色に発光する。このようにして、画像表示面にカラー画像が表示される。
【００２４】
次に、上述したような構成のＦＥＤにおけるメタルバック層２０の詳細な構造について説明する。なお、ここ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が、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【００２５】
図３及び図４に示すように、蛍光体スクリーン１５は、実質的に画像を表示する有効部４０において、それぞれ赤、青、緑に発光する多数の蛍光体層１６を有している。これらの蛍光体層１６は、所定の隙間を置いて平行に並んで配列されている。また、蛍光体スクリーン１５は、有効部４０において、多数の遮光層１７を有している。これらの遮光層１７は、それぞれ蛍光体層１６の間に配置されている。
【００２６】
蛍光体スクリーン１５に重ねて設けられたメタルバック層２０は、島状に分割された複数の分割電極３０によって構成されている。これらの分割電極３０は、主に蛍光体層１６上に配置され、蛍光体層１６に対応して細長い短冊状に形成されている。このように配置することで、メタルバック層２０は、蛍光体層１６上には必ず形成され、蛍光体の輝度特性及び劣化に対して影響を与えない構造となっている。
【００２７】
メタルバック層２０を分割するためには、蛍光体スクリーン１５上にメタルバック層２０を形成する際、予め遮光層１７上に薄膜を電気的に分断する特性を有した分断部材を配置しておくことで、メタルバック層２０を形成すると同時に分割する手法がある。この手法は、メタルバック層２０を真空蒸着法などの薄膜形成法で形成する場合に有効である。また、メタルバック層２０を分割する他の手法としては、分割されていないメタルバック層２０を形成した後に、レーザなどの熱処理や、化学的な処理、物理的な圧力の印加などにより分割しても良い。このように分割されたメタルバック層２０は、図３に示すように、蛍光体層１６が延出する方向と平行な一方向に細長い短冊状の分割電極３０となって配置されることになる。
【００２８】
遮光層１７の抵抗が低すぎると、容量分割の作用が損なわれてしまうため、遮光層１７は、１Ｅ６Ω／□程度以上のシート抵抗を有する材料によって構成されている。
【００２９】
有効部４０の外側には、ストライプ状の共通電極４１が各分割電極３０の延出方向に対して直交する方向に延出されて配置されている。共通電極４１の一部には、高圧供給部４２が形成され、適当な手段により外部からアノード電圧が印加できるように構成されている。共通電極４１は、例えば、Ａｇペースト等の低抵抗材料をスクリーン印刷等で成膜することにより形成する。各分割電極３０は、接続抵抗４３を介して共通電極４１と接続されている。
【００３０】
一般に、共通電極４１は、分割電極３０の一端部３０Ａ側のみに設けても良いし、両端部側に設けても良いが、この実施の形態においては、共通電極４１は分割電極３０の一端部３０Ａ側のみに設けている。当然、接続抵抗４３は、分割電極３０の一端部３０Ａ側のみに配置されている。
【００３１】
今、便宜上、図３をベースに考え、高圧供給部４２が設けられている側を左側、その反対側を右側と称することにする。ここで定義した左右は、実際の製品の左右と対応するとは限らない。共通電極４１は、高圧供給部４２と同一側である有効部４０の左側に設けるのが好適である。有効部４０の右側に共通電極４１を設けようとすると、高圧供給部４２から分割電極３０の延在する方向に沿って有効部４０の右側まで引き回すような無駄な電極を形成しなければならないからである。
【００３２】
一方、各分割電極３０の他端部３０Ｂは、電極間抵抗４４を介して他の分割電極の他端部と電気的に接続されている。つまり、短冊状の分割電極３０は、その長手方向に沿った一端部３０Ａが接続抵抗４３により共通電極４１と接続されるとともに、その長手方向に沿った他端部３０Ｂが電極間抵抗４４によりこの分割電極３０と隣接する他の分割電極３０の他端部３０Ｂと接続されている。このようにすると、図５に示したような等価回路が形成されることになる。
【００３３】
これらの接続抵抗４３及び電極間抵抗４４は、例えばＩＴＯ（Ｉｎ２Ｏ３：Ｓｎ）のような金属酸化物等の微粒子と低融点ガラスとを混在させた材料をスクリーン印刷法で形成するなどの方法で形成するのが好適である。
【００３４】
分割電極３０と接続抵抗４３及び電極間抵抗４４との接続について、より詳細に説明する。図６Ａ及び図６Ｂに示すように、共通電極４１が有効部４０の外側に設けられている場合に、分割電極３０のそれぞれは、有効部４０の外側まで延在されている。つまり、分割電極３０の一端部３０Ａ及び他端部３０Ｂは、有効部４０の外側に位置している。このとき、共通電極４１と分割電極３０の一端部３０Ａとは離間しており、直接電気的に接続されることはない。
【００３５】
図６Ａに示したような配置において、有効部４０の外側において、分割電極３０の一端部３０Ａと共通電極４１とが接続抵抗４３を介して電気的に接続されている。
【００３６】
また、図６Ｂに示したような配置において、電極間抵抗４４も同様に、有効部４０の外側に設けられている。すなわち、有効部４０の外側において、第１分割電極３０−１の他端部３０−１Ｂと第１分割電極３０−１に隣接する第２分割電極３０-２の他端部３０−２Ｂとが電極間抵抗４４を介して電気的に接続されている。
【００３７】
ここで、分割電極３０の一端部３０Ａ及び他端部３０Ｂは、有効部４０の外側に延在しているが、それぞれ有効部４０から外側に延在する長さが異なっている。すなわち、分割電極３０の一端部３０Ａ側が有効部４０から外側に延在する長さをＬｃとし、その他端部３０Ｂ側が有効部４０から外側に延在する長さをＬｄとしたとき、Ｌｄ＞Ｌｃとなるように設定されている。
【００３８】
より詳細に説明すると、電極間抵抗４４は、分割電極３０の他端部３０Ｂ側における延在長さＬｄの大部分に重なる形で形成されている。分割電極３０の一端部３０Ａ側における延在長さＬｃは、延在長さＬｄより小さくなっており、数値例をあげると、Ｌｄ＝１０ｍｍ、Ｌｃ＝２ｍｍである。
【００３９】
Ｌｄは、以下のようにして決定される。電極間抵抗４４の抵抗値をＲ１、接続抵抗４３の抵抗値をＲ２とする。電極間抵抗４４に用いる抵抗材のシート抵抗をρｓ１、接続抵抗４３に用いる抵抗材のシート抵抗をρｓ２とする。有効部４０の外側における隣接する分割電極３０間のギャップをｇ、接続抵抗４３の長さと幅をそれぞれ、Ｌ２，ｗ２とすると、
Ｒ１≒ρｓ１・ｇ／Ｌｄ
Ｒ２≒ρｓ２・Ｌ２／ｗ２
となる。
【００４０】
数値例として、ｇ＝０．２ｍｍ、ｗ２＝１ｍｍ、Ｌ２＝１０ｍｍとし、好適な抵抗値の一例であるＲ１＝２ｋΩ、Ｒ２＝１ＭΩを実現することを考えると、例えば、ρｓ１＝ρｓ２＝１Ｅ５Ω／□、Ｌｄ＝１０ｍｍとすればよい。
【００４１】
一般には、接続抵抗４３と電極間抵抗４４には別の材料を用いることが可能だが、数値例で示したように、抵抗の縦横比を調整することで、同じシート抵抗でＲ１とＲ２を適正な値にすることも可能となる。こうすると、接続抵抗４３と電極間抵抗４４に同一材料を用いることが可能になり、コスト低減や製造効率向上を図ることができる。なお、必要なシート抵抗が同じでなくても、例えば多層印刷を利用することで、同一材料を使うことは可能である。一方、それぞれにとって最適な異なる材料を使うようにしても良いことはいうまでもない。
【００４２】
次に、このように分割電極の一端部側及び他端部側の構造を異ならせることの意義について説明をする。今、有効部４０の外側における額縁の幅（有効部４０の端部から前面基板１１の端部までの分割電極３０の延在方向に沿った長さ）をＬｂ、共通電極４１の幅をＬｃｅ、接続抵抗４３の長さをＬ２、その他に必要な長さをまとめてＬｆとすると、
Ｌｂ＝Ｌｃ＋Ｌ２＋Ｌｃｅ＋Ｌｆ
となる。
【００４３】
これに対し、本発明を適用せずに、共通電極４１を有効部４０の外側における両側に設け左右対称構造とした場合には、
Ｌｂ＝Ｌｄ／２＋Ｌｃ＋Ｌ２＋Ｌｃｅ＋Ｌｆ
となる。したがって、左右非対称の場合と比べて、Ｌｄ／２だけ額縁が大きくなってしまう。この数値例では、Ｌｄ／２は５ｍｍにもなる。
【００４４】
このように、電極間抵抗４４と接続抵抗４３を左右に分離して形成することで、額縁サイズを小さくすることができ、商品性の点でより望ましい製品を提供することが可能となる。
【００４５】
以上説明したように、この実施の形態に係る画像表示装置によれば、メタルバック層を複数の分割電極に分割した上で、接続抵抗および電極間抵抗を適正化することができるので、輝度低下を抑制しつつ、放電電流をできるだけ小さくすることができるようになる。しかも、両方の抵抗を同じ材料で形成することも可能なので、コスト削減を図ることもできる。さらに、接続抵抗と電極間抵抗を異なる端部で分離して形成するようにしたため、額縁サイズを縮小することができる。
【００４６】
したがって、放電ダメージ抑制効果に優れ、表示性能及び信頼性を向上できるとともに、商品性の高い画像表示装置を提供することができる。
【００４７】
なお、この発明は、上記実施形態そのままに限定されるものではなく、その実施の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せにより種々の発明を形成できる。例えば、実施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。更に、異なる実施形態に亘る構成要素を適宜組み合せてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】図１は、この発明の実施の形態に係る製造方法及び製造装置により製造されるＦＥＤの一例を概略的に示す斜視図である。
【図２】図２は、図１に示したＦＥＤのＡ−Ａ線に沿った断面構造を概略的に示す図である。
【図３】図３は、この発明の実施の形態に係る画像表示装置の前面基板の構造を概略的に示す平面図である。
【図４】図４は、図３に示した前面基板の構造を概略的に示す断面図である。
【図５】図５は、図３に示した前面基板における分割電極と共通電極との接続関係を説明するための等価回路図である。
【図６Ａ】図６Ａは、図３に示した前面基板における分割電極と接続抵抗との接続関係を説明するための図である。
【図６Ｂ】図６Ｂは、図３に示した前面基板における分割電極と電極間抵抗との接続関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【００４９】
１０…真空外囲器、１１…前面基板、１２…背面基板、１５…蛍光体スクリーン、１６…蛍光体層、１７…遮光層、１８…電子放出素子、２０…メタルバック層、３０…分割電極、４０…有効部、４１…共通電極、４３…接続抵抗、４４…電極間抵抗
【図１】
2005251530.tif 000003
【図２】
2005251530.tif 000004
【図３】
2005251530.tif 000005
【図４】
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【図５】
2005251530.tif 000007
【図６Ａ】
2005251530.tif 000008
【図６Ｂ】
2005251530.tif 000009