(57)【要約】  【課題】ガラス基板を好適に大気圧から保護しつつ高輝度及び高解像度な映像が表示可能なＦＥＤ等の平面型表示装置を提供することにある。  【解決手段】大気圧に対する保持力を得る為に、上部ガラス基板(1)と底面ガラス基板(5)との間にスペーサ(3,4)を挿入する。スペーサの耐電圧は十分高く、かつ電気抵抗の大きな材料を選択する。スペーサ(3,4)の一方の端部は上部ガラス基板(1)の内面の高圧が加えられるアノード電極３０に接触し、他方の端部は、走査電極である上部電極(16)上に配置する構成とする。高圧発生回路(34)からスペーサ(3,4)を伝わる微小電流を、上部電極に接続される駆動回路(36)を通じて高圧発生回路(34)に戻す、いわゆるループ回路構成とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の上部電極と複数の下部電極とが互いに直交するように配置された第一の平面状基板と、該第一の平面状基板と対向して配置され、複数の蛍光体が設けられた高圧が印加される第二の平面状基板と、前記第一と第二の平面状基板との間の周辺部に配置された枠状部材とを備え、該前記第一と第二の基板及び枠状部材で形成される空間内部を真空雰囲気とした筐体を構成し、前記複数の上部電極前記複数の下部電極との交点部に設けられた電子放出素子からの電子により前記蛍光体を励起して発光し、映像を形成するようにした平面型表示装置において、
前記上部電極の上に複数の線状の絶縁部材を配置し、該絶縁部材の上部と前記第一平面状基板を当接し、第二の平面状ガラス基板とこれに接触される前記絶縁部材、及び該絶縁部材と接触する前記上部電極により電流が流れるループを構成したことを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
請求項１に記載の平面型表示装置において、前記上部電極に能動素子を用いた駆動回路が接続され、前記第一の平面状基板に前記高圧を発生する高圧発生回路が接続され、前記駆動回路に電源回路からの電圧が供給され、該電源回路と前記高圧発生回路とが共通の電位とされることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項３】
請求項２に記載の平面型表示装置において、前記高圧発生回路の電圧が、前記駆動回路の電源供給後に漸次上昇するように制御されることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載の平面型表示装置において、更に、前記電源回路の電源電圧を検出する検出回路と、前記上部電極及び下部電極の電位差を略同一にするスイッチ回路とを設け、該スイッチ回路は、前記電源電圧検出回路により制御されることを特徴とする平面型表示装置。
【請求項５】
請求項２または３に記載の平面型表示装置において、更に、前記駆動回路の接続点と並列に、電源と直列接続されたダイオードを含む保護回路を設けたことを特徴とする平面型表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかに記載の平面型表示装置において、前記交点部に設けられる電子放出素子は、２つの金属層間に絶縁像が挟まれたＭＩＭ（Metal Insulator Metal）型であることを特徴とする平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えばField Emission Display（ＦＥＤ）等の平面型表示装置に係り、特に、該FEDにおけるスペーサ配置、及び高圧制御の構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＥＤ（の筐体）の内部は、１０−６Ｐａ高真空状態に保つ必要がある。ＦＥＤの筐体は、例えばガラス製の２枚の平面状基板(以下、ガラス基板と称する)とその周辺部分を一定の高さを持つ例えばガラス製の枠状部材とを用いて構成される。ガラス基板の面積がある程度大きくなると、この筐体内部が真空である為に大気の圧力によりガラス基板中央部分で凹んだり、割れたりするという現象を生ずる虞がある。これを避けるために従来においては以下の手法が用いられている。
（１）ガラス基板の肉厚を厚くする。
（２）ＰＤＰ（Plasma Display Panel）と同様に画素毎に隔壁を設ける。
（３）枠状部材とほぼ同じ厚みを持つ部材（スペーサ）を２枚のガラス基板間の内部に設ける。
【０００３】
特に、ＦＥＤにおいては上記（３）の手法が用いられ、その構成については例えば下記特許文献1に知られている。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３３５８７号公報（第４頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のそれぞれの従来技術に対して、下記の対応する課題がある。
（１）ガラス基板の肉厚増加すると、それに伴い重量が大きくなる。ガラスの比重を２．５とすれば、３０型のディスプレイの場合、１５ｍｍ厚の板ガラスを２枚使用するだけでおよそ２０ｋｇ程度になり、実用性に劣るという課題がある。
（２）ＦＥＤでは、蛍光体の塗布されたガラス基板に高電圧が加えられており、この高電圧が、ＰＤＰの場合と同様に構成した場合には隔壁の高さがが０．５ｍｍ以下程度しか得られない。このため、１ｋＶ未満の高電圧しか加えることが出来ず、輝度が十分得られない事、また輝度寿命が短くなるという課題がある。
（３）枠状部材とほぼ同等の厚さのスペーサを内部に設ける場合、スペーサの片側は、高電圧が加わるガラス基板の面に接触する為、スペーサの他方の側は絶縁して保持するなどの工夫が必要となる。その結果、電子ビームを発生させる電子源はスペーサを避けて配置することになり、単位面積あたりの画素密度が低くなり、低輝度、低解像度になるという課題がある。
【０００６】
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、ガラス基板を好適に大気圧から保護しつつ高輝度及び高解像度な映像が表示可能な平面型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】
【０００７】
上記目的を達成するための、本発明に係る平面型表示装置は、複数の上部電極と複数の下部電極とが互いに直交するように配置された第一の平面状基板(ガラス基板)と、該第一の平面状基板と対向して配置され、複数の蛍光体が設けられた高圧が印加される第二の平面状基板(ガラス基板)と、前記第一と第二の平面状基板との間の周辺部に配置された枠状部材とを備え、該前記第一と第二の基板及び枠状部材で形成される空間内部を真空雰囲気とした筐体を構成するものにおいて、前記上部電極の上に複数の線状の絶縁部材を配置し、該絶縁部材の上部と前記第一平面状基板を当接するようにした。そして、前記第二の平面状ガラス基板とこれに接触される前記絶縁部材、及び該絶縁部材と接触する前記上部電極により電流のループを構成したことを特徴とする。
【０００８】
前記上部電極に能動素子を用いた駆動回路を接続し、前記第一の平面状基板に前記高圧を発生する高圧発生回路を接続し、前記駆動回路に電源回路からの電圧を供給し、該電源回路と前記高圧発生回路とが共通の電位としてもよい。この場合に前記高圧発生回路の電圧を前記駆動回路の電源供給後に漸次上昇するように制御する。
【０００９】
更に、前記電源回路の電源電圧を検出する検出回路と、前記上部電極及び下部電極の電位差を略同一にするスイッチ回路とを設け、該スイッチ回路を、前記電源電圧検出回路により制御するようにしてもよい。
【００１０】
すなわち、本発明では、大気圧に対する保持力を得る為に、ガラス基板の厚さを厚くするのではなく、例えば１ｍｍ以下の比較的薄いガラスを用い、大気圧に対して十分な保持力を得るために、２枚のガラス基板の間にスペーサを挿入する。スペーサの耐電圧は十分高く、かつ電気抵抗の大きな材料を選択する。そして、スペーサの片側を高圧の加えられる第一のガラス基板面に接触させ、一方の側を走査電極である上部電極に配置する構成とすることで、高電圧源からスペーサを伝わる微小電流は、走査電極に接続される回路を通じて高電圧源に戻るループとなる回路構成となる。更に、高圧を漸次上昇するように制御することで、所定の高圧までに到達する時間を長くし（すなわち急激に高圧が印加されることを防ぐようにし）、接続される回路の故障を防止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、ガラス基板を大気圧から保護しつつ高輝度及び高解像度な映像が表示可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しつつ説明する。
【実施例１】
【００１３】
図１は、本発明に係るＦＥＤにおけるスペーサ配置の実施例を示す図である。
【００１４】
ＦＥＤ筐体は、第二の平面状基板である上面ガラス基板１、枠状部材である枠ガラス２、スペーサ（支柱）３,４、第一の平面状基板である底面ガラス基板５、複数の下部電極線６〜１２、複数の上部電極線１３〜１７を含んで構成されている。また、矢印点線１８〜２１、２２〜２３、２４〜２５はそれぞれ、上面ガラス基板１と枠ガラス２、スペーサ３及び４が配置される場所を示す矢印である。画素２６は上部電極線１６と下部電極線８が交差する場所を示している。
【００１５】
次にＦＥＤ筐体の構成を説明する。底面ガラス基板５の上には、走査電圧が印加される走査電極としての下部電極線６〜１２が形成されている。また、下部電極線の上側には、映像信号に基づく駆動電圧が印加される駆動電極としての上部電極線１３〜１７が形成されている。上部電極線１３〜１７と下部電極線６〜１２の各交差部、すなわち両電極線が交差する各点においては、両方の電極に電圧を加えると電子が放出する構成のＭＩＭ型の電子放出素子としての電子源２６が形成されている。電子源２６の詳細構成については、図２を用いて後述することとする。上部電極１６の上にはスペーサ３が配置され、同様に上部電極１４の上にはスペーサ４が配置される。枠ガラス２の外形は上面ガラス基板１の外形とほぼ等しくなっており、底面ガラス基板５の上部に配置後、上面ガラス基板１を用いて密閉筐体をなす。尚、上面ガラス基板１の底面ガラス基板５と対向する面には、上記電子放出素子と位置的に対応するように、複数の蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）がマトリクス状に設けられている。枠ガラス２、スペーサ３、４の厚さは略等しくなっており、上面ガラス基板１で塞がれた密閉筐体となる時には、凸凹しない様になっている。
【００１６】
上部電極線１３〜１７には電子源２６を駆動する為の駆動信号を出力する回路(入力された映像信号に基づいて該駆動信号を生成して出力する駆動回路)、及び電子源２６からの電子を加速して上面ガラス基板１に配置された蛍光体に衝突させて励起させるための高圧回路が設けられる。電子源２６からの電子が衝突された蛍光体は、その色に応じた光(Ｒ，Ｇ，Ｂ)を発光し、映像信号に基づく映像を形成する。
【００１７】
図２は、本発明に係るＦＥＤの高圧接続及び高圧制御の構成の一具体例について説明する図である。図２において、図１と同一の構成要素は同一の番号を付している。また電子源の一例としてＭＩＭ方式の電子源で説明するが、これはＢＳＤ方式やＳＥＤ方式であっても適用できる。底面ガラス基板５の上には下部電極８が形成され、更に絶縁層３１を介して上部電極１６が形成されている。この下部電極及び上部電極間に電圧が加えられると、トンネル効果により電子放出が行われる。一方、対向する上面ガラス基板１の内面(底面ガラス基板５と対向する面)には、蛍光体３２が塗布される。そして蛍光体３２に電極３０を通して高電圧を加えることにより、発生した電子がこの高電圧により加速され蛍光体３２に衝突する。蛍光体３２は、この衝突された電子により励起され、発光３３が得られる。このとき、高電圧は高圧発生回路３４から供給され、発光３３の明るさを制御する為には、上部電極と下部電極間の電圧を制御する必要がある。一例として、駆動回路３６の出力を、保護抵抗素子３８及び配線３７を介して上記上部電極１６に接続することにより、駆動回路３６からの駆動電圧が上部電極１６に供給される。一方、上記下部電極８は、画面の水平方向、すなわち行方向に延びるように形成されており、これに加える電圧としては、複数の下部電極の１つまたは２つを画面垂直方向に順次選択するための走査電圧とする。また、上部電極１６は、画面の垂直方向、すなわち画面の列方向に延びるように形成されており、これに加える電圧としては、映像信号に基づく駆動電圧とする。つまり駆動回路３６は、映像信号に基づく駆動電圧を生成し出力するような構成となっている。このような構成により、走査電圧が印加された選択行の電子源には、この走査電圧と駆動電圧との電位差に応じた量の電子が放出される。すなわち、走査電圧が印加された電子源に対し、映像信号に応じて変化する駆動電圧を与えることにより、上部電極と下部電極間の電圧が制御され、結果として上記発光３３の強度が制御される。
【００１８】
スペーサ３は、その上側(上部ガラス基板１側)端部がアノード電極３０と当接し、このアノード電極３０を通して高電圧に接続され、かつ下側端部が上部電極線１６の上に配置されている為、スペーサ３に高圧からの電流が流れる。アノード電極からの電流をＩａとすると、Ｉａは下記数１で表される。
【００１９】
（数１）Ｉａ＝Ｖａ／Ｒｓ  （但し、Ｖａは高電圧の電圧値、Ｒｓはスペーサの抵抗値）
仮に高電圧（Ｖａ）を７ｋＶ、スペーサ材の抵抗値を７００ＭΩとすると、
Ｉａ＝７ｋＶ/７００ＭΩ＝１０μＡ
となる。この電流は、上部電極１６から配線３７、保護抵抗素子３８を通して駆動回路３６に流れるが、１０μＡ程度であれば問題なく駆動可能である。この電流Iaは、駆動回路３６に接続されたコモン端子３５を通じて、高圧発生回路３４に戻る為、本実施例は、コモン端子を介したループ電流が流れる構成となっている。また、本構成では、下部電極８はコモン電極に接続されているが、電子回路に接続されていてもよい。
【実施例２】
【００２０】
図３は本発明の第２の実施例を示す。同一の構成要素には図２と同一の番号を付している。基本的な動作は図２のものと同一であるから、異なる部分についてのみ説明する。高圧発生回路３４の高圧制御回路４０を接続し、ＦＥＤに高圧を加える時の立ち上がりを緩慢に制御する。ＦＥＤはパネル状の筐体であるから、静電容量を持っている。この静電容量をＣfed、また、駆動回路３６の出力回路も等価静電容量を持っており、この出力部の等価容量をＣdrvとすれば、高電圧の加えられた瞬間には、容量分割により、ドライバの出力に過度的な電圧が加わる。この過渡電圧Ｖrspは、下記数２で表される。
【００２１】
（数２）  Ｖrsp＝２×（Ｃdrv/(Ｃdrv+Ｃfed)）
このＶrspが２００Ｖ以下に収まっていれば、駆動回路３６を集積回路で構成した場合にも問題なく動作できると言える。しかしながら、例えば急激に高電圧が加わると、Ｖrspが２００Ｖを超える可能性がある。Ｖrspが２００Ｖを超えると回路故障などが生じる可能性がある。これを防止するために、本実施例では、高圧制御回路４０により高圧発生回路３４を制御して、高圧発生回路３４からの高電圧が遅く立ち上がるように、すなわち高電圧がある所定の時間を以って徐々に立ち上がるように制御する。例えば、高圧制御回路４０は、高圧起動時は数１００Ｖ程度とし、０．５秒程度かけて７ｋＶまで上昇させるようにして、高圧立ち上がり時において高電圧を漸次上昇するような制御を行う。これにより、高電圧の立ち上がり時においてＶrspを２００Ｖ、すなわち駆動回路３６が耐え得る電圧の上限値以下とすることができ、回路の故障を防止する事が出来る。また高電圧を遮断する時も同様に降圧方向の制御を行う。
【実施例３】
【００２２】
図４は本発明の第３の実施例を示す。同一の構成要素には図２と同一の番号を付している。基本的な動作は図２のものと同一であるから、異なる部分についてのみ説明する。本実施例は、先に説明した第１の実施例において、高圧発生回路３４に高圧制御回路４０を接続し、更に駆動回路３６の出力部に電源検出回路４１、スイッチ回路４２を設けたものである。そして、コンセントを抜かれた時や停電時等の電源瞬断時における回路の故障を防止するものである。電源検出回路４１は、例えば電源電圧の変化(降下)を検出し、この変化分(降下分)が所定値を越えると、電源瞬断等の急激な電圧降下が生じたと判断して制御信号を出力する。電源検出回路４１から出力された制御信号は、スイッチ回路４２の入力端子５４に供給される。スイッチ回路４２は、通常状態では開放、すなわちスイッチ回路４２の第１の接点５２と第２の接点５３は遮断された状態にあり、駆動回路３６からの駆動電圧が保護抵抗素子３８、配線３７を介して(スイッチ回路４２を経由せずに)上部電極１６に供給される。一方、急激な電源電圧降下などの異常状態が生じた場合、すなわち入力端子５４に電源検出回路４１からの制御信号が供給された場合は、その制御信号に応答して例えばリレーやその他スイッチング素子などで構成されたスイッチを閉じスイッチ回路の第１の接点５２と第２の接点５３とを電気的に接続するように動作する。その結果、上部電極１６の電位が、スイッチ回路４２の第２の接点５３に接続されたコモン端子の電位、すなわちコモン電位と等しくなるため、電子源３６に印加される電圧が電子を放出するのに必要な電圧値よりも低く抑えられる。すなわち、スイッチ回路４２は、電源電圧の急激な降下が生じると電子源２６が電子を放出しないようにするものである。従って、このような状態においては画面が非発光状態となり、高電圧は高圧発生回路３４のコンデンサ５０に保持されるとともにブリーダ抵抗５１の引き抜き電流でゆっくり降圧されるため、画面焼けを回避することが可能となる。
【実施例４】
【００２３】
図５は本発明の第４の実施例を示す。同一の構成要素には図２と同一の番号を付している。基本的な動作は図２のものと同一であるから、異なる部分についてのみ説明する。本実施例は、先に説明した第１の実施例において、高圧発生回路３４に高圧制御回路４０を接続するとともに、駆動回路３６の出力部に、ダイオード１０５と１０６、及び電源１０７と１１０を直接接続して構成された保護回路２００を接続したものである。この保護回路２００は、電源１０７、ダイオード１０５、ダイオード１０６、電源１１０の順に直列接続されており、駆動回路３６の出力は、ダイオード１０５とダイオード１０６との接続点に接続される。電源１０７は、ダイオード１０５に対し逆バイアスを与えるように接続され、また電源１１０は、ダイオード１０６に対し逆バイアスを与えるように接続されている。更に、本実施例では、高圧発生回路３４に含まれるブリーダ抵抗５１とコンデンサ５０との並列回路に、コモン端子に代えて接地電位１０１を接続し、更に下部電極８に、下部電極駆動回路１０４を接続している。駆動回路３６の電源端子は、端子１０２、１０３として表している。本実施例は、アノード電極３０から供給される高圧により、スペーサ３に何らかの不具合、例えば耐電圧不良によるマイクロスパークの発生などが生じた場合においても、駆動回路３６及び下部電極駆動回路１０４を保護するものである。上述したように、高圧発生回路３４には接地電位１０１が接続されている。通常の動作では、スペーサ３を介して高圧発生回路３４に微小電流が流れている。ところが、スペーサ３に何らかの不具合、例えばスペーサ抵抗値の急激な変化によりマイクロスパーク等が発生した場合には、上部電極１６にパルス状の高電圧（以下、「異常時パルス電圧」と呼ぶ）が加わる。この異常時パルス電圧によって流れる電流の経路は、保護抵抗３８、駆動回路３６内のダイオード及び電源端子１０２、１０３となる。すなわち、上記電流は、保護抵抗３８、駆動回路３６内のダイオードを介して、電源端子１０２、１０３に到達する。しかしながら、駆動回路３６をＭＯＳ構造のスイッチ素子で構成する場合においては、駆動回路３６内のダイオードは許容電流が小さい素子となり、この電流経路の電流を十分流す事が出来ない可能性がある。
【００２４】
そこで本実施例では、上記の場合において駆動回路３６を保護する為に、駆動回路３６の出力に、各々電源と直列接続されたダイオード１０５及び１０６を含む保護回路２００を設けている。異常時パルス電圧の発生に伴う高圧回路３４からのパルス電流は、その極性が正の場合には、保護回路２００内のダイオード１０５、電源１０７及び接地端子を経由して高圧発生回路に戻るループ、すなわち矢印１０８の電流となる。これにより、上記パルス電流が駆動回路に流入することを阻止し、正極性の異常時パルス電圧による駆動回路３６の破壊を保護する。ここで、電源１０７の逆方向バイアスは正極性の異常時パルス電圧のレベルよりも低く設定されており、異常時パルス電圧のレベルが電源１０７の逆方向バイアスを越えたときに上記矢印１０８で示される電流ループが形成される。一方、高圧回路３４からのパルス電流が負の場合には、保護回路２００内のダイオード１０６、電源１１０及び接地端子を経由して高圧発生回路に戻るループ、すなわち矢印１０９の電流となる。これにより、上記パルス電流が駆動回路に流入することを阻止し、負極性の異常時パルス電圧による駆動回路３６の破壊を保護する。ここで、電源１１０の逆方向バイアスは負極性の異常時パルス電圧のレベルよりも低く設定されており、異常時パルス電圧のレベルが電源１１０の逆方向バイアスを越えたときに上記矢印１０９で示される電流ループが形成される。
【００２５】
以上説明した様に、本発明によれば、スペーサを上部電極と共用する事が出来る為、単位面積内の電子源の密度を高くすることが出来、高輝度と高解像度が両立可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係る平面型表示装置を示す構造図
【図２】本発明の第一の実施例を示すブロック図
【図３】本発明の第二の実施例を示すブロック図
【図４】本発明の第三の実施例を示すブロック図
【図５】本発明の第四の実施例を示すブロック図
【符号の説明】
【００２７】
１…上面ガラス板、２…枠ガラス、３〜４…スペーサ（支柱）、５…底面ガラス板、６〜１２…下部電極線、１３〜１７…上部電極線、２６…電子放出部、３４…高圧発生回路、３５…コモン端子、３６…駆動回路、３７…配線、３８…保護抵抗素子、４１…電源検出回路、４２…スイッチ回路。１０５〜１０６…ダイオード
【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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