(57)【要約】【課題】簡易な方法で、長期に渡って耐圧上安定した特性を有する画像表示装置を提供する。【解決手段】本発明に係る画像表示装置は、蛍光層とメタルバック層とを有する前面基板と、電子放出素子を有する背面基板と、前記前面基板と前記背面基板の間に配置されるスペーサと、を備え、前記メタルバック層は、互いに離間している複数の分割メタルバック層からなり、前記前面基板は、前記複数の分割メタルバック層に電圧を印加するための共通電極を有し、前記共通電極は、前記前面基板と平行な面において、前記スペーサと交差しないように設けられていることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
蛍光層とメタルバック層とを有する前面基板と、
電子放出素子を有する背面基板と、
前記前面基板と前記背面基板の間に配置されるスペーサと、
を備え、
前記メタルバック層は、互いに離間している複数の分割メタルバック層からなり、
前記前面基板は、前記複数の分割メタルバック層に電圧を印加するための共通電極を有し、
前記共通電極は、前記前面基板と平行な面において、前記スペーサと交差しないように設けられている
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記共通電極は、前記前面基板上において、画像が表示される表示領域の外側に設けられている
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】
画像が表示される表示領域の形状は矩形であり、
前記共通電極は、前記表示領域の１辺に沿った線状の共通電極である
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記スペーサは、画像が表示される表示領域の外側まで延びた板状のスペーサである
ことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記前面基板上において、前記表示領域と前記共通電極とを囲むように電位規定電極が設けられており、
前記板状のスペーサの端部は、前記電位規定電極に接続されている
ことを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記共通電極は、前記前面基板と平行な面において、前記板状のスペーサと平行に設けられている
ことを特徴とする請求項４または請求項５に記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像表示装置として、蛍光層と対向配置された複数の電子放出素子を有する平面型画像表示装置が知られている。この画像表示装置において、蛍光層を有する前面基板と電子放出素子を有する背面基板とは、互いに、それらの基板の面に垂直な方向に所定の間隔だけ離れている。そして、前面基板の周縁部と背面基板の周縁部は枠部材と接合されており、これにより真空外囲器が構成されている。真空外囲器内部は真空に保持されている。
【０００３】
そのため、前面基板と背面基板とに加わる大気圧荷重を支えるために、両基板間には複数のスペーサが配置される。また、従来、スペーサの数を減らすため、前面基板の周縁部に設けられた電位規定電極と接触（電気的に接続）させるためなどの理由により、スペーサとして、表示領域（画像が表示される領域）外まで延びた板状のスペーサが用いられている。
【０００４】
このような画像表示装置において、画像を表示する際に、前面基板の蛍光層に電圧（アノード電圧）が印加される。具体的には、蛍光層の背面基板側にメタルバックと呼ばれるアルミ薄膜が形成されており、アノード電圧は当該アルミ薄膜に印加される。
【０００５】
このような画像表示装置において、前面基板と背面基板との間隔は、通常、数ｍｍ以下に設定される。そのため、基板間に強電界が形成され、基板間で放電（絶縁破壊）が生じることがある。このような放電は、電子放出素子などの破壊、表示品質の悪化などの原因となる。
【０００６】
そのような問題に鑑みた従来技術として、放電の規模を抑制することにより、画像表示装置に対する放電の影響を低減する技術が提案されている。例えば、前面基板の導電層（メタルバック層）を電気的に独立した構成とすることで、放電時の電荷移動（放電電流）を抑制する技術が特許文献１に記載されている。即ち、メタルバックを複数に分割し、それらが互いに電気的に高抵抗の部材（高抵抗部材）で接続された画像表示装置が提案されている。また、そのような構成では、一般に、各メタルバックにアノード電圧を印加するための共通電極が設けられる。
【０００７】
【特許文献１】特開２００６−１８５６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
メタルバックが複数に分割されている構成において、共通電極は、一般に、前面基板と平行な面において表示領域を囲むように形成される。それにより、共通電極は、前面基板と平行な面においてスペーサと交差することとなる。しかしながら、前面基板と背面基板との間で放電が発生した場合、表示領域より外側においてスペーサと前面基板の共通電極とが対向した構成、即ち、前面基板と平行な面においてスペーサと共通電極が交差する構成になっていると、以下に示す問題が生じる。
・スペーサと共通電極とが互いに接触している場合、共通電極の物理的破壊により放電が誘発される。
・スペーサと共通電極とが互いに非接触の場合、スペーサと共通電極との間で放電が誘発される。
【０００９】
以下に、スペーサと共通電極とが互いに接触している場合において放電が誘発される現象、即ち、共通電極の物理的破壊により放電が誘発される現象について説明する。
【００１０】
図２は前面基板、及び、スペーサを背面基板側から見た図である。図２において、２１は分割されたメタルバック、２２はメタルバック間の分割部材、２３は共通電極、２４は接続抵抗、２５はスペーサ、そして、２６は電位規定電極である。共通電極２３は前面基板上において表示領域を囲むように形成されている。共通電極２３とメタルバック２１は電気的に高抵抗な部材（接続抵抗２４）を介して互いに接続されている。スペーサ２５は、その端部を電位規定電極２６に接続させることにより電位規定されている（例えばグランド電位に電位規定されている）。このような構成において、共通電極２３は前面基板と平行な面においてスペーサ２５と交差する。
【００１１】
図２に示すような構成において、スペーサと共通電極とが互いに接触していると、共通電極２３の割れや欠け等が生じることがある。図３（ａ）、図３（ｂ）にこの様子を示す。図３（ａ）、図３（ｂ）は画像表示装置の断面図を示す図である。なお、スペーサと共通電極とが互いに接触していると、スペーサや共通電極に割れや欠けが生じ、スペーサと共通電極とが互いに非接触となることも考えられる。スペーサと共通電極とが互いに非接触となる場合については後述する。
【００１２】
図３（ａ）、図３（ｂ）に示す画像表示装置において、前面基板３１と背面基板３２は、それぞれ、枠部材３３と封着されている。即ち、前面基板３１、背面基板３２、及び、枠部材３３により、真空外囲器が構成される。３６は前面基板３１上の画像が表示される表示領域であり、３８は背面基板３２上に形成された配線である。前面基板３１と背面基板３２の間の間隔は、スペーサ３４により保持されている。３５は、メタルバックにアノード電圧を印加するための共通電極である。図３（ａ）、図３（ｂ）の例では、共通電極３５は前面基板と平行な面においてスペーサ３４と交差していると共に、それらは互いに接触している。
【００１３】
図３（ａ）に示す構成では、共通電極３５に物理的破壊（欠け）が生じていないため、画像表示装置は正常に動作する。しかしながら、図３（ｂ）に示す構成では、共通電極３５とスペーサ３４とが互いに接する部分で、共通電極３５に欠けが生じている。
【００１４】
このような欠けが生じている部分（欠け部）では、部分的に強電界が生じ易い。そのため、このような欠け部付近で前面基板と背面基板との間に放電が発生する頻度が高くなる。
【００１５】
次に、スペーサと共通電極とが互いに非接触の場合において放電が誘発される現象、即ち、スペーサと共通電極との間で放電が誘発される現象について説明する。
【００１６】
以下、その現象について図４を用いて説明する。
【００１７】
図４は画像表示装置の断面図である。図４において、真空外囲器は、図３と同様に、前面基板４１、背面基板４２、枠部材４３により構成されている。そして、前面基板４１と背面基板４２の間には、スペーサ４４が配置されている。スペーサ４４は、その端部を電位規定電極４７と電気的に接続することにより電位規定されている。図４の例では、共通電極４５が前面基板と平行な面においてスペーサ４４と交差しており、それらは互いに離れている。
【００１８】
図４において、スペーサ４４付近のメタルバックで放電が発生すると、その放電点を中
心として、前面基板４１の電位はグラント電位付近まで低下する。しかしながら、高圧供給電源に繋がる共通電極４５の電位はあまり低下しない。一方、スペーサ４４（放電点近傍のスペーサ）の電位は、前面基板の電位の低下により、前面基板と同様に低下する。そのため、共通電極４５とスペーサ４４とが互いに非接触であると、共通電極４５とスペーサ４４との間で大きな電位差が生じることになる。
【００１９】
そのため、この部分（共通電極４５とスペーサ４４とが交差している部分）で二次的な放電が誘発されてしまう。
【００２０】
上述した２つの放電のいずれかが生じると、電気的に低抵抗で電流制限機能のない共通電極４５の電荷（電流）が、スペーサ４４を通って背面基板４２に設けられた配線４８に流れ込んでしまう。それにより、配線４８と電気的に接続されている不図示の電子放出素子や駆動装置にまで過電流が流れこみ、製品特性上、許容できない欠陥・欠点やダメージを発生させる虞がある。この様子を図５に示す。矢印は、共通電極から流れる電流の経路である。
【００２１】
従って、長期に渡って耐圧上安定した特性を得るためには、スペーサと共通電極とは、部材（共通電極、スペーサなど）の破壊が生じないように接触させなければならない。しかし、熱によるガラス基板の反り、スペーサの高さ精度、枠部材の高さの精度、それらの組立て精度などを考慮すると、スペーサと共通電極との接続を１００％保証することは作製プロセス上、極めて困難である。
【００２２】
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、簡易な方法で、長期に渡って耐圧上安定した特性を有する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】
【００２３】
上記目的を達成するために、本発明に係る画像表示装置は、蛍光層とメタルバック層とを有する前面基板と、電子放出素子を有する背面基板と、前記前面基板と前記背面基板の間に配置されるスペーサと、を備え、前記メタルバック層は、互いに離間している複数の分割メタルバック層からなり、前記前面基板は、前記複数の分割メタルバック層に電圧を印加するための共通電極を有し、前記共通電極は、前記前面基板と平行な面において、前記スペーサと交差しないように設けられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、簡易な方法で、長期に渡って耐圧上安定した特性を有する画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下に、本実施形態に係る画像表示装置について説明する。
【００２６】
本実施形態に係る画像表示装置は、電界放出型電子放出素子、表面伝導型電子放出素子、ＭＩＭ型電子放出素子などの電子放出素子を有する画像表示装置である。従来、そのような画像表示装置において、蛍光層を有する前面基板と、電子放出素子を有する背面基板との間で生じる放電が問題とされている。例えば、そのような放電は、電子放出素子などの破壊や表示品質の悪化の原因となる。本実施形態に係る画像表示装置は、そのような問題を解決するためのものである。以下、本実施形態に係る画像表示装置について、実施例により詳しく説明する。
【００２７】
＜実施例＞
本実施例に係る画像表示装置の斜視図を図７に示す。図７において、７１は前面基板、
７２は背面基板である。前面基板７１と背面基板７２は、それぞれ、ガラスからなる。これらの基板は、基板の面に垂直な方向に１〜２ｍｍの間隔だけ離れて対向配置されている。前面基板の周縁部と背面基板の周縁部は、それぞれ、枠部材７３（側壁）に接合される。それにより、真空外囲器が構成される。真空外囲器の内部は、１０−４Ｐａ以下の高真空度に保たれている。本実施例では、前面基板７１と背面基板７２の形状は、それぞれ矩形とする。枠部材７３の形状は矩形枠状とする。そのため、真空外囲器の形状は偏平な矩形状となる。
【００２８】
図８に、本実施例に係る画像表示装置の断面の一部を示す。８１は前面基板の内面（背面基板側の面）に形成された蛍光層である。蛍光層８１は、赤、緑、青（Ｒ、Ｇ、Ｂ）に発光する蛍光体層８２ａとマトリックス状の遮光層８２ｂとで構成されている。蛍光層上には、アノード電極として機能するメタルバック層８３が形成されている。画像を表示する際、メタルバック層８３には所定の電圧（アノード電圧）が印加される。蛍光層とメタルバック層については後で詳しく説明する。
【００２９】
背面基板８４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８５が設けられている。これらの電子放出素子８５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８５は、マトリックス状に配設された配線８６を介して電圧が印加されることにより駆動される。
【００３０】
メタルバック層８３にアノード電圧が印加されると、電子放出素子８５から放出された電子ビームは加速される。そして、加速された電子ビームは蛍光層８１に衝突する。これにより、対応する蛍光体層（電子ビームが衝突した蛍光体層）が発光し、画像が表示される。
【００３１】
次に、本実施例に係る画像表示装置における蛍光層およびメタルバック層について詳しく説明する。なお、本実施例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、導電性を有する種々の材料を適用可能である。本実施例では、便宜上、メタルバック層という用語を用いる。
【００３２】
上述したように、前面基板の内面に設けられた蛍光層は、（黒色）遮光層を有する。この黒色遮光層は、例えば、所定の間隔だけ離れて平行に並んだ多数のストライプ部および蛍光層の周縁に沿った矩形枠部からなる。また、蛍光層は赤、青、緑に発光する多数のストライプ状の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを有し、これらの蛍光体層はそれぞれ黒色遮光層の間に形成される。
【００３３】
本実施例に係るメタルバック層は、互いに離間している分割メタルバック層である。本実施例では、メタルバック層６１は、図６に示すように分割部材６２によって分割されている。分割部材とは、不図示の蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂを１組として、その組ごとに区分するための部材である。即ち、各メタルバック層６１は蛍光層上において蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ１組ごとに重ねて設けられている。また、分割部材６２は、電気的に高抵抗の部材（高抵抗部材）からなり、各メタルバック層６１に接続されている。なお、メタルバック層６１は黒色遮光層の一部に重なるように設けられていてもよい。その場合において、黒色遮光層が高抵抗部材で構成されている場合には、分割部材は設けなくてもよい。また、必要に応じて、分割部材とメタルバック層との間に別の材料層を形成してもよい。また、各メタルバック層の面積は蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ１組ごとに重ねて設けられていなくてもよい。例えば、各メタルバック層は蛍光体層Ｒ、Ｇ、Ｂ３組ごとに設けられていてもよい。
【００３４】
このような構成にすることにより、画像表示装置の駆動中に前面基板と背面基板とが短絡するような放電（前面基板と背面基板との間の放電）が発生しても、放電によって発生
する電荷移動を制限することができる。具体的には、そのような放電が発生しても、分割部材（または黒色遮光層）の抵抗により、メタルバックから背面基板の配線等へ流れ込む放電電流を制限することができる。
【００３５】
画像表示装置の駆動中において、前面基板と背面基板（メタルバック層と背面基板）の関係は、いわゆる平行平板のコンデンサーとみなすことができる。メタルバック層を分割することは、コンデンサーの平板の面積を小領域毎に分割することに対応する。そのため、各コンデンサーに蓄えられる電荷量は、コンデンサーが分割されていない場合に比べ少なくなる。そして、各コンデンサーを高抵抗部材で互いに接続すれば、あるコンデンサーが短絡しても、コンデンサー間で電流が流れ難くなる。それにより、短絡による電荷の移動量を制限することができる。同様の理由により、前面基板と背面基板との間の放電が発生しても、放電によって発生する電荷移動を制限することができる。
【００３６】
メタルバック層は蒸着等の薄膜プロセスにより形成される。蛍光層は凸凹を有するため、メタルバック層を蛍光層に直接成膜すると、凹凸を有するメタルバック層が形成される。そこで、一般には、鏡面を有するメタルバック層を形成するために、蛍光層に対してラッカーなどの平滑化処理を施した後、蒸着が行われる。また、薄膜プロセスとして、アルミニウム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。
【００３７】
本実施例においては、ラッカーによる平滑化処理の後、アルミニウムを真空中で蒸着した。それにより、メタルバック層として厚さ１５０ｎｍのアルミニウム層を形成した。
【００３８】
メタルバック層を分割する方法は、例えば、蛍光層上にメタルバック層を形成する際、予め、黒色遮光層上に分割部材を形成し、メタルバック層を形成したあとに分割部材を取り除くことにより分割する方法がある。この方法はメタルバック層を真空蒸着法で形成する場合に有効である。本実施例では、上記方法によりメタルバック層を分割・形成した。なお、分割部材を高抵抗部材として利用する場合には取り除かなくてもよい。また、他の分割方法としては、１枚の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割する方法などがある。
【００３９】
分割されたメタルバック層には、画像を表示するために、数ｋＶから十数ｋＶの電圧（アノード電圧）を印加される。
【００４０】
メタルバック層は、上述した通り、前面基板と背面基板との間で放電が発生した場合の放電規模を抑制するために分割される。そして、アノード電圧は、図６に示すように前面基板上に設けられた共通電極６３から、高抵抗部材からなる接続抵抗６４を介して各メタルバック層に印加される。それにより、基板間の放電規模に影響を与えず、各メタルバック層に電圧を印加することができる。なお、本実施例では、画像表示への影響を考慮し、共通電極６３を表示領域（画像が表示される領域）の外側に設けた。
【００４１】
前面基板および背面基板の間には、これらの基板に作用する大気圧を支持するため、スペーサが配置される。スペーサの位置は、画像を表示するために発光する蛍光体層が設けられた領域以外の場所など、画像表示への影響が無い場所であればよい。スペーサは表示領域の外側まで延びた板状のスペーサであり、その端部が、前面基板の周縁部に設けられた電位規定電極（前面基板上において表示領域と共通電極とを囲むように設けられた電位規定電極）と接続されている。なお、電位規定電極は、前面基板上において、前面基板と枠部材の接触する領域より内側に形成されていてもよいし、その領域と重なっていてもよい。本実施例では、表示領域の形状は矩形とする。
【００４２】
次に、本実施例に係る画像表示装置において、最も特徴的である、共通電極とスペーサの位置関係について説明する。図１は本実施例に係る共通電極とスペーサの位置関係を示す図である。従来、共通電極は、前面基板と平行な面において、分割部材を囲むように設けられていた。そのため、共通電極が、前面基板と平行な面においてスペーサと交差することとなり、その交差位置付近で放電が生じ易くなるという問題が生じた。本実施例では、共通電極を、前面基板と平行な面においてスペーサと交差しないように設ける。例えば、図１に示すように、共通電極１３を、表示領域の１辺に沿った線状（幅は特に限定しない）の共通電極とする。本実施例では、前面基板と平行な面において、スペーサが表示領域の１辺と平行に設けられているため、共通電極とスペーサも平行となる。これにより、共通電極１３とスペーサ１５とが互いに交差せずに、分割されたメタルバック層１１へアノード電圧を印加することができる。なお、前面基板と平行な面において共通電極とスペーサが平行であれば、共通電極と表示領域の１辺とが平行でなくてもよい。前面基板と平行な面において共通電極がスペーサと交差しなければ、共通電極やスペーサはどのように配置してもよい。
【００４３】
本実施例では、共通電極１３とスペーサ１５とが交差しないため、共通電極１３とスペーサとが接触している場合に生じる、共通電極の部分的な破壊の発生頻度を減らすことができる。そのため、共通電極の部分的な破壊による電界集中の発生頻度（即ち、放電の発生頻度）を減らすことができる。また、スペーサ１５近傍において、前面基板と背面基板との間の放電が生じたとしても、共通電極１３の様な低抵抗領域が近傍に存在しないため、放電規模の広がり（２次的な放電；共通電極とスペーサ間で誘発される放電）を防ぐことができる。具体的には、放電電流を、背面基板の電子放出素子、および、駆動回路へダメージを与えることのない規模に収めることができる。
【００４４】
以上のような前面基板を用いて、表面伝導型の電子放出素子を用いた画像表示装置を作製し、放電発生の評価をおこなった。即ち、前面基板と平行な面において、スペーサが位置する領域外、且つ、電子放出素子が設けられている領域（表示領域）外に、共通電極を配置した画像表示装置における放電発生の評価をおこなった。そのような画像表示装置では、スペーサ近傍での放電規模は抑制され、電気的に低抵抗な部材が設けられた領域（共通電極が設けられた領域）での放電の発生は確認されなかった。
【００４５】
以上述べたように、本実施形態に係る画像表示装置によれば、前面基板と平行な面において、スペーサと交差しないように共通電極を配置するという簡易な方法で、長期に渡って耐圧上安定した特性を有する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】
【００４６】
【図１】図１は、本実施例に係る共通電極とスペーサの位置関係を示す図である。
【図２】図２は、従来の画像表示装置における共通電極とスペーサの位置関係を示す図である。
【図３】図３は、スペーサと共通電極とが互いに接触している場合において放電が誘発される現象を説明するための図であり、図３（ａ）は、共通電極の物理的破壊が生じていない画像表示装置の断面図であり、図３（ｂ）は、共通電極の物理的破壊が生じた画像表示装置の断面図である。
【図４】図４は、スペーサと共通電極とが互いに非接触の場合において放電が誘発される現象を説明するための画像表示装置の断面図である。
【図５】図５は、放電によって共通電極から流れる電流の経路を示す図である。
【図６】図６は、メタルバック層と共通電極との配置を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施例に係る画像表示装置の斜視図である。
【図８】図８は、本実施例に係る画像表示装置の断面の一部を示す図である。
【符号の説明】
【００４７】
１１，２１，６１，８３  メタルバック層
１２，２２，６２  分割部材
１３，２３，３５，４５，５５，６３  共通電極
１４，２４，６４  接続抵抗
１５，２５，３４，４４，５４  スペーサ
１６，２６，３７，４７，５７  電位規定電極
３１，４１，５１，７１  前面基板
３２，４２，５２，７２，８４  背面基板
３３，４３，５３，７３  枠部材
３６，４６，５６  表示領域
３８，４８，５８，８６  配線
８１  蛍光層
８２ａ  蛍光体層
８２ｂ  遮光層
８５  電子放出素子
【図１】
2009289517.tif 000003
【図２】
2009289517.tif 000004
【図３】
2009289517.tif 000005
【図４】
2009289517.tif 000006
【図５】
2009289517.tif 000007
【図６】
2009289517.tif 000008
【図７】
2009289517.tif 000009
【図８】
2009289517.tif 000010