(57)【要約】【課題】スペーサ近傍の放電によるダメージを大幅に軽減することができる表示装置を提供する。【解決手段】カソード電極を有するカソード基板と、アノード電極を有するアノード基板とを板状のスペーサ２１を介して貼り合わせた構成の表示パネルを備える表示装置において、スペーサ２１の長辺側の各端面にそれぞれライン状のエッジ電極２２を設けるとともに、このエッジ電極２２を高抵抗電極材料を用いて形成することにより、放電発生時にエッジ電極２２に流れる電流量を抑制する。【選択図】図４
2005100725.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
２枚のパネル基板を板状のスペーサを介して貼り合わせた構成の表示パネルを備える表示装置であって、
前記スペーサは、当該スペーサの長手方向に沿うライン状電極を有するとともに、このライン状電極を高抵抗電極材料を用いて形成してなる
ことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記スペーサのシート抵抗をＲｓ（Ω／□）とすると、前記ライン状電極のシート抵抗がＲｓ×１０-8〜Ｒｓ×１０-1（Ω／□）である
ことを特徴とする請求項１記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、２枚のパネル基板を板状のスペーサを介して貼り合わせた構成の表示パネルを備える表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
真空中におかれた金属等の導体あるいは半導体の表面に、ある閾値以上の電界を与えると、トンネル効果によって電子が障壁を通過し、常温時においても真空中に電子が放出される。この現象は電界放出(Field Emission)と呼ばれ、これによって電子を放出する素子は電界放出型素子(Field Emission Device)と呼ばれている。近年では、電界放出型の電子放出素子をエミッタとして用いたＦＥＤ(Field Emission Display)が注目されている。ＦＥＤは、多数の電子放出素子がカソード基板上に半導体加工技術等を駆使して形成された表示パネルを備えるフラットディスプレイ装置（平面型の表示装置）である。このＦＥＤでは、電気的に選択（アドレッシング）された電子放出素子から電界の集中によって電子を放出させるとともに、この電子をアノード基板側の蛍光体に衝突させて、蛍光体の励起・発光により画像を表示している。
【０００３】
ＦＥＤの表示パネルは、その構造上、カソード基板とアノード基板とを微小なギャップを介して対向状態に配置し、その間のギャップ空間部を真空状態に封止している。そのため、カソード基板やアノード基板が大気圧に耐えられるよう、それらの基板の間にスペーサを介装し、このスペーサで両基板を支持している。ＦＥＤに用いられるスペーサとしては、長尺の薄板状に形成されたものが知られている。スペーサはアノード基板に組み付けられる。スペーサの寸法は、例えば、高さ寸法が１〜２ｍｍで、厚み寸法が０．０５〜０．１ｍｍといった具合に非常にアスペクト比が高いものとなる。したがって、アノード基板上にはスペーサを起立状態に支持するための支持体が形成されている。アノード基板へのスペーサの組み付け技術に関しては、例えば下記特許文献１に記載された技術が知られている。
【０００４】
また一般に、ＦＥＤは、アノード電極に印加されるアノード電圧の違いによって高圧型と低圧型に大別される。高圧型ＦＥＤでは、実動作時に高圧のアノード電圧（数ｋＶ程度）が加えられるため、アノード電極とカソード電極との間の電位差が大きくなる。その際、アノード電極とカソード電極との間に介在するスペーサの電気的な抵抗値が低いと、その電極間でスペーサに流れる電流量が多くなり、ＦＥＤの消費電力が増える。そのため、スペーサ材料には、十分に高い抵抗率（比抵抗）を有するアルミナ等のセラミックス材料やソーダガラス等のガラス材料が用いられている。
【０００５】
このようにＦＥＤに用いられるスペーサはセラミックス、ガラス等の絶縁材料で構成されるが、その電気的な抵抗値はスペーサ長手方向で均一にならない場合が多い。例えば、スペーサ長手方向において、スペーサ端部がスペーサ中間部よりも抵抗値が高くなる場合がある。そうした場合、スペーサの近傍で電界に乱れが生じ、これに伴う電子ビームの軌道ずれによって表示画像が劣化することがある。そのため、従来では、スペーサの長辺側の２つの端面にそれぞれ金属等の導電材料を用いて低抵抗電極を設け、この電極部分をカソード基板やアノード基板の電極部分（カソード電極、アノード電極）と近接（又は当接）状態で対向させることにより、スペーサ長手方向の電位分布を均一化する技術も開示されている（例えば、下記特許文献２参照）。
【０００６】
ところが、高電圧型ＦＥＤの場合は、アノード電極とカソード電極との間に高圧のアノード電圧が印加されることから、上述のようにスペーサの長辺側の各端面に低抵抗電極を設けたものでは、スペーサ端面の電極間に高い電圧が加わることになる。そうした場合、スペーサ端面の電極部分に微小な突起があると、この突起で電界集中が起こるため、そこを起点に低抵抗電極間で放電が発生しやすくなる。この放電はスペーサの表面（側面）に沿って発生することから沿面放電とも呼ばれる。また、蛍光体から跳ね返った電子がスペーサの表面（側面）に衝突すると、そこから二次電子が発生する。このとき、スペーサに衝突した電子の数とそこから発生した二次電子の数がアンバランスになると、スペーサの表面が正又は負に帯電し、これが原因で放電が発生することがある。このようなスペーサ近傍の放電はＦＥＤの表示パネルにダメージを与えるとともに、表示画像を乱す原因となる。
【０００７】
そこで従来においては、スペーサの長辺側の各端面にそれぞれ低抵抗層を設けると共に、この低抵抗層の境界部の電界集中を防ぐために、当該低抵抗層の少なくとも一部を覆うようにスペーサの表面（側面）に高抵抗膜を設ける技術が提案されている（下記特許文献３参照）。
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−１５６１８１号公報
【特許文献２】米国特許第５８５９５０２号明細書抜粋
【特許文献３】特開２０００−８２４２６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記特許文献３に記載された技術では、実質的に低抵抗層がカソード基板やアノード基板に接する構成となっている。そのため、種々の原因で放電が発生したときに、この放電電流が低抵抗層を介してカソード基板やアノード基板の電極部分に容易に流れてしまう。したがって、かかる構成では、スペーサ近傍の放電によるダメージを十分に軽減することが困難であった。
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、スペーサ近傍の放電によるダメージを大幅に軽減することができる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】
【００１１】
本発明に係る表示装置は、２枚のパネル基板を板状のスペーサを介して貼り合わせた構成の表示パネルを備えるものであって、スペーサは、当該スペーサの長手方向に沿うライン状電極を有するとともに、このライン状電極を高抵抗電極材料を用いて形成したものである。
【００１２】
上記構成の表示装置においては、スペーサの長手方向に沿うライン状電極を高抵抗電極材料を用いて形成することにより、高抵抗電極材料による電気的な抵抗によってライン状電極に電流が流れ難くなる。そのため、スペーサに放電が発生したときに、ライン状電極を流れる放電電流量が少なくなる。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、スペーサの長手方向に沿うライン状電極を高抵抗電極材料を用いて形成することにより、種々の原因でスペーサに放電が発生したときに、ライン状電極を流れる放電電流量を抑制することができる。したがって、スペーサ近傍の放電によるダメージを大幅に軽減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明の具体的な実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
【００１５】
図１は本発明が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す断面図であり、図２はその表示パネルの構成を示す斜視図である。図１及び図２においては、平板状のカソード基板１と、同じく平板状のアノード基板２とを、所定の間隙を介して対向状態に配置するとともに、それら２つの基板１，２の間に長方形の枠体３を介装して一体的に組み付けることにより、画像表示のための一つのパネル構体（表示パネル）が構成されている。このうち、カソード基板１及びアノード基板２は、それぞれ本発明におけるパネル基板に相当する。
【００１６】
カソード基板１上には複数の電子放出部が形成されている。これら複数の電子放出部は、カソード基板１の有効領域（実際に表示部分として機能する領域）に２次元マトリックス状に多数形成されている。各々の電子放出部は、カソード基板１のベースとなる絶縁性の支持基板（例えば、ガラス基板）４と、この支持基板４上に積層状態で順に形成されたカソード電極５、絶縁層６及びゲート電極７と、ゲート電極７及び絶縁層６に形成されたゲートホール８と、このゲートホール８の底部に形成された電子放出素子９とによって構成されている。
【００１７】
カソード電極５は、複数のカソードラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲート電極７は、各々のカソードラインと交差（直交）する複数のゲートラインを形成するようにストライプ状に形成されている。ゲートホール８は、ゲート電極７に形成された第１の開口部８Ａと、この第１の開口部８Ａに連通する状態で絶縁層６に形成された第２の開口部８Ｂとから構成されている。電子放出素子９は、電子の放出源（エミッタ）となるもので、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を円錐状に形成した、いわゆるスピント型のエミッタ構造を有する。この電子放出素子９は、先ず、絶縁層６及びゲート電極７にそれぞれ開口部８Ａ，８Ｂを形成した状態でゲート電極７上に例えばアルミニウムの斜め蒸着によって剥離層（不図示）を形成し、次いで、エミッタ材料となる高融点金属（Ｍｏ等）を垂直に蒸着することでホール開口径を徐々に縮めてゲートホール８の底部にエミッタ材料を円錐状に堆積させ、その後、不要なエミッタ材料を剥離層と一緒に取り除くことにより得られるものである。
【００１８】
一方、アノード基板２は、ベースとなる透明基板（例えば、ガラス基板）１２と、この透明基板１２上に形成された蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４と、これら蛍光体層１３及びブラックマトリックス１４を覆う状態で透明基板１２上に形成されたアノード電極１５とを備えて構成されている。蛍光体層１３は、赤色発光用の蛍光体層１３Ｒと、緑色発光用の蛍光体層１３Ｇと、青色発光用の蛍光体層１３Ｂとから構成されている。ブラックマトリックス１４は、各色発光用の蛍光体層１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂの間に形成されている。アノード電極１５は、例えばアルミニウムによって構成されるもので、これは、カソード基板１の電子放出素子と対向するように、アノード基板２の有効領域の全域に積層状態で形成されている。
【００１９】
これらのカソード基板１とアノード基板２とは、それぞれの外周部（周縁部）で枠体３を介して接合されている。また、カソード基板１の無効領域（有効領域の外側の領域で、実際に表示部分として機能しない領域）には真空排気用の貫通孔１６が設けられている。貫通孔１６には、真空排気後に封じ切られるチップ管１７が接続されている。ただし、図１は表示装置の組み立て完了状態を示しているため、チップ管１７は既に封じ切られた状態となっている。また、図１及び図２においては、各々の基板１，２間のギャップ部分に介装される真空耐圧用のスペーサの表示を省略している。
【００２０】
上記構成のパネル構造を有する表示装置においては、カソード電極５に相対的な負電圧が走査回路１８から印加され、ゲート電極７には相対的な正電圧が制御回路１９から印加され、アノード電極１５にはゲート電極７よりも更に高い正電圧が加速電源２０から印加される。かかる表示装置において、実際に画像の表示を行う場合は、カソード電極５に走査回路１８から走査信号を入力し、ゲート電極７に制御回路１９からビデオ信号を入力する。
【００２１】
これにより、カソード電極５とゲート電極７との間に電圧が印加され、これによって電子放出素子９の先鋭部に電界が集中することにより、量子トンネル効果によって電子がエネルギー障壁を突き抜けて電子放出素子９から真空中へと放出される。こうして放出された電子はアノード電極１５に引き付けられてアノード基板２側に移動し、透明基板１２上の蛍光体層１３（１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）に衝突する。その結果、蛍光体層１３が電子の衝突により励起されて発光するため、この発光位置を画素単位で制御することにより、表示パネル上に所望の画像を表示することができる。
【００２２】
図３はスペーサの取付状態を示す一部破断部分を含む斜視図である。図においては、カソード基板１とアノード基板２との対向部分（ギャップ空間部）に複数のスペーサ２１が介装されている。スペーサ２１は、真空容器を構成する表示パネルが大気圧の影響で変形したり破壊したりしないように支える真空耐圧用の支持部材となるもので、例えばセラミックス、ガラス等の絶縁材料を用いて長尺の薄板状に形成されている。このスペーサ２１は、ＦＥＤの一連の製造プロセスのなかで、アノード基板２上に予め所定数のスペーサ２１を組み付けて、カソード基板１とアノード基板２とをスペーサ２１を介して貼り合わせることにより、それらの基板１，２間に介装されるものである。
【００２３】
スペーサ２１の材料に用いられるセラミックスとしては、ムライトやアルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、かかるグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、スペーサ２１の材料に用いられるガラスとしては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減じたガラス、ソーダライムガラス等を例示することができる。
【００２４】
図４は本発明の実施形態に係るスペーサの構造例を示す斜視図である。図示のようにスペーサ２１は、例えば厚み寸法が０．０５〜０．１ｍｍの薄板状をなすもので、側面から見ると横長の長方形に形成されている。スペーサ２１の長辺側の各端面には、それぞれ電極（以下、エッジ電極）２２が形成されている。エッジ電極２２は、スペーサ２１の長手方向に沿ってライン状（一直線状）に形成されるとともに、スペーサ長手方向の一端から他端（スペーサ長手方向の全域）にわたって一様な厚みで連続的に形成されている。
【００２５】
上記エッジ電極２２は、カソード基板１とスペーサ２１との突き合わせ部分、及び、アノード基板２とスペーサ２１との突き合わせ部分で、それぞれカソード電極５やアノード電極１５に近接（又は当接）した状態で配置される。またエッジ電極２２は、白金（Ｐｔ）等の金属を用いた低抵抗電極材料よりも高い抵抗率（比抵抗）を有する高抵抗電極材料を用いて形成されている。エッジ電極２２の形成に用いられる高抵抗電極材料としては、炭化珪素（ＳｉＣ）等の炭化物、又は金属窒化物、或いは金属酸化物などを例示することができる。
【００２６】
炭化物を用いてスペーサ２１にライン状電極（本形態ではエッジ電極２２）を形成する場合の成膜方法としては、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法等を採用することができる。また、金属窒化物を用いてスペーサ２１にライン状電極を形成する場合の成膜方法としては、スパッタ法、窒素ガス雰囲気中での反応性スパッタ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法等を採用することができる。また、金属酸化物を用いてスペーサ２１にライン状電極を形成する場合の成膜方法としては、スパッタ法、酸素ガス雰囲気中での反応性スパッタ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸着法等のほか、ＣＶＤ法、アルコキシド塗布法などを採用することができる。
【００２７】
また、エッジ電極２２のシート抵抗は、スペーサ２１のシート抵抗をＲｓ（Ω／□）とすると、Ｒｓ×１０-8〜Ｒｓ×１０-1（Ω／□）、より好ましくはＲｓ×１０-6〜Ｒｓ×１０-1（Ω／□）程度とするのが望ましい。エッジ電極２２のシート抵抗は、主にエッジ電極２２の形成材料の組成を調整することによって制御可能である。このことから、エッジ電極２２の形成材料となる高抵抗電極材料は、これを成膜したときのシート抵抗が１０n（Ω／□）以上となる条件を満たす電極材料として規定される（ｎは正の整数）。
【００２８】
また、スペーサ基材が例えばアルミナを主成分としたセラミックス材料である場合は、スペーサ２１のシート抵抗が、セラミックス材料のシート抵抗で規定される。ただし、スペーサ２１の表面に何らかの理由で薄膜がコーティングされている場合は、スペーサ基材に薄膜が含まれることから、スペーサ２１のシート抵抗は、セラミックス材料と薄膜による合成シート抵抗で規定されることになる。
【００２９】
このようにスペーサ２１の各端面にエッジ電極２２を設けるとともに、このエッジ電極２２を高抵抗電極材料で形成することにより、スペーサ２１の長手方向で電界を安定化させることができるとともに、スペーサ２１のエッジ電極２２間の放電によるダメージを大幅に軽減することができる。すなわち、スペーサ２１の長手方向においては、同方向に沿ってライン状のエッジ電極２２が存在することから、このエッジ電極２２によって電位分布が均一化される。したがって、スペーサ２１とカソード基板１との突き合わせ部分、及び、スペーサ２１とアノード基板２との突き合わせ部分で、それぞれ電界を安定化させることができる。
【００３０】
また、スペーサ２１のエッジ電極２２を高抵抗電極材料で形成することにより、金属等の低抵抗電極材料を用いる場合よりもエッジ電極２２に電流が流れ難くなる。したがって、図５に示すように各々のエッジ電極２２に微小な突起が存在し、この突起への電界集中によってエッジ電極２２間に放電（図中破線矢印で放電経路を示す）が発生した場合でも、エッジ電極２２に流れる放電電流量を抑制することができる。したがって、スペーサ２１近傍の放電によるダメージを大幅に軽減することができる。
【００３１】
図６は本発明の実施形態に係るスペーサの他の構造例を示す斜視図である。図示のようにスペーサ２１の長辺側の各端面にはそれぞれエッジ電極２２が形成され、さらにこれら２つのエッジ電極２２の間に１本の電極（以下、中間電極）２３が形成されている。つまり、図６に示すスペーサ２１の構造は、上記図４に示すスペーサ構造に中間電極２３を追加したものとなっている。この中間電極２３は、スペーサ２１の高さ方向のほぼ中間部に、スペーサ長手方向に沿ってライン状に形成されている。また、中間電極２３は、エッジ電極２２と同様の高抵抗電極材料（例えば、炭化珪素）を用いて形成されている。そして、この中間電極２３のシート抵抗は、スペーサのシート抵抗をＲｓ（Ω／□）とすると、先述したエッジ電極２２のシート抵抗と同様にＲｓ×１０-8〜Ｒｓ×１０-1（Ω／□）、より好ましくはＲｓ×１０-6〜Ｒｓ×１０-1（Ω／□）程度となるように調整されている。
【００３２】
このようにスペーサ２１の各端面にエッジ電極２２を設けるとともに、スペーサ２１の表面（側面）に中間電極２３を設け、これらエッジ電極２２と中間電極２３を高抵抗電極材料で形成することにより、上記同様の作用効果に加えて、スペーサ２１表面の電位状態をスペーサ長手方向で均一化することができる。また、中間電極２３を高抵抗電極材料で形成することにより、金属等の低抵抗電極材料を用いる場合よりも中間電極２３で電流が流れ難くなる。したがって、図７に示すように各々のエッジ電極２２に微小な突起が存在し、この突起への電界集中によってエッジ電極２２間に放電（図中破線矢印で放電経路を示す）が発生した場合でも、中間電極２３で放電電流の流れが抑制されるため、エッジ電極２２に流れる放電電流量を抑制することができる。したがって、スペーサ２１近傍の放電によるダメージを大幅に軽減することができる。
【００３３】
なお、上記実施形態においては、カソード基板１のエミッタ構造として、スピント型のエミッタ構造を示したが、本発明はこれに限らず、例えば複数（多数）のカーボンナノチューブを用いて形成される平面型のエミッタ構造など、他のエミッタ構造を採用したものでも適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す断面図である。
【図２】本発明が適用される表示装置の一例としてＦＥＤの表示パネルの構成を示す斜視図である。
【図３】スペーサの取付状態を示す一部破断部分を含む斜視図である。
【図４】本発明の実施形態に係るスペーサの構造例を示す斜視図である。
【図５】図４に示すスペーサの放電発生例を示す図である。
【図６】本発明の実施形態に係るスペーサの他の構造例を示す斜視図である。
【図７】図６に示すスペーサの放電発生例を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１…カソード基板、２…アノード基板、２１…スペーサ、２２…エッジ電極、２３…中間電極
【図１】
2005100725.tif 000003
【図２】
2005100725.tif 000004
【図３】
2005100725.tif 000005
【図４】
2005100725.tif 000006
【図５】
2005100725.tif 000007
【図６】
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【図７】
2005100725.tif 000009