(57)【要約】【課題】ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）において、アノード基板に高い信頼性をもって高電圧である陽極電圧を供給するとともに、耐電圧特性を向上させる。【解決手段】アノード基板２への高電圧の供給は高電圧導入端子６０に接続したコンタクトスプリング５０を通して行なわれる。高電圧導入端子６０はカソード基板１に取り付けられた高電圧導入基板６に設置されている。コンタクトスプリング５０はカソード基板１に形成された通孔１０を通してアノード基板２と接触する。コンタクトスプリング５０とカソード基板１の通孔１０との距離を１．５ｍｍ以上とすることによってＦＥＤ内部でのスパークの発生を激減させることが出来る。【選択図】図４
2009059601.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の方向に延在し、第２の方向に配設したデータ信号線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配設した走査線と、前記データ信号線と前記走査線との交点付近に電子源が形成されたカソード基板と、前記電子源と対応した部分に蛍光体が配置され、前記蛍光体と蛍光体の間はブラックマトリクスが形成され、前記蛍光体およびブラックマトリクスを覆ってメタルバックが形成されたアノード基板とを備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間にはスペーサが形成され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺を封止枠を用いて封止し、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には高電圧導入端子が取り付けられた高電圧導入基板が取り付けられ、前記高電圧導入端子にはコンタクトスプリングが取り付けられ、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された孔を通って前記アノード基板と接続し、
前記コンタクトスプリングと前記カソード基板に形成された前記孔の端部との距離は１．５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記コンタクトスプリングと前記電子源との距離は１０ｍｍ以上確保されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記コンタクトスプリングと前記データ信号線または前記走査線との距離は６．５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記コンタクトスプリングと前記封止枠の距離は５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記コンタクトスプリングと前記スペーサの距離は１０ｍｍ以上確保されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
第１の方向に延在し、第２の方向に配設したデータ信号線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配設した走査線と、前記データ信号線と前記走査線との交点付近に電子源が形成されたカソード基板と、前記電子源と対応した部分に蛍光体が配置され、前記蛍光体と蛍光体の間はブラックマトリクスが形成され、前記蛍光体およびブラックマトリクスを覆ってメタルバックが形成されたアノード基板とを備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間にはスペーサが形成され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺を封止枠を用いて封止し、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には高電圧導入端子が取り付けられた高電圧導入基板が取り付けられ、前記高電圧導入端子にはコンタクトスプリングが取り付けられ、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された孔を通って前記アノード基板と接続し、
前記コンタクトスプリングと前記電子源との距離は１０ｍｍ以上確保されていることを特徴とする表示装置。
【請求項７】
電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されている表示領域と前記表示領域を囲んだ周辺領域を有するアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記周辺領域にはブラックマトリクスとメタルバックが形成されており、前記メタルバックの周辺端部にはコーナーＲが形成されており、前記メタルバックの前記コーナーＲは曲率半径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項８】
前記コーナーＲは曲率半径が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項７に記載の表示装置。
【請求項９】
電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されている表示領域と前記表示領域を囲んだ周辺領域を有するアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記周辺領域にはブラックマトリクスとメタルバックが形成されており、前記ブラックマトリクスの周辺端部にはコーナーＲが形成されており、前記ブラックマトリクスの前記コーナーＲは曲率半径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項１０】
前記ブラックマトリクスの前記コーナーＲは曲率半径が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項９に記載の表示装置。
【請求項１１】
電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されている表示領域と前記表示領域を囲んだ周辺領域を有するアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記周辺領域にはブラックマトリクスとメタルバックが形成され、前記ブラックマトリクスと前記メタルバックの周辺には高抵抗膜が形成されており、前記高抵抗膜の周辺端部にはコーナーＲが形成されており、前記高抵抗膜の前記コーナーＲは曲率半径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする表示装置。
【請求項１２】
前記高抵抗膜の前記コーナーＲは曲率半径が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１３】
前記高抵抗膜は酸化鉄で形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記高抵抗膜は前記周辺部の全周にわたって形成されていることを特徴とする請求項１１に記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内部を真空にし、背面基板に電子放出源をマトリクス状に配置し、前面基板に対応する蛍光体を配置したフラット型表示装置における、アノード電圧の供給方法とスパークの防止に関連する。
【背景技術】
【０００２】
２枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、一方の基板上に電子放出源をマトリクス状に配置し、対向基板に蛍光体を配置したいわゆるフィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）の開発が進んでいる。ＦＥＤは電子放出源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のＴＶ用ディスプレイとして期待されている。
【０００３】
しかし、ＦＥＤは陽極に約１０ＫＶ程度の高電圧を印加することによって、電子を加速して蛍光体を光らせる必要がある。１０ＫＶという高電圧を一方の基板に十分な信頼性を持って供給することは難しい問題であり、様々な、工夫、発明が開示されている。このような高電圧供給方法について開示したものとして［特許文献１］、［特許文献２］、［特許文献３］、［特許文献４］、［特許文献５］等が存在する。これらの特許文献には、高電圧導入端子の封止方法、高電圧導入端子と陽極との接触方法としてコイルバネ、板バネを使用すること等が開示されているが、いまだ実用化されていない。
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−３１４３３号公報
【特許文献２】特開平１０−３２６５８１号公報
【特許文献３】特開２０００−３１１６３６号公報
【特許文献４】特開２００３−１１５２７１号公報
【特許文献５】特開平５−１１４３７２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
以上の従来技術は、高電圧が印加されるアノード基板の対向基板、すなわちカソード基板側に高電圧導入ピンを設置し、この高電圧導入ピンに取り付けたコイルバネあるいは板バネ等を通じてアノード基板に高電圧を供給するものである。コイルバネは高電圧導入ピンとの接合あるいはコイルバネと陽極との接触の信頼性に問題が残る。また、カソード基板等を貫通するピンを用いて外部から表示装置内部に高電圧を供給する場合、ピンが貫通する部分での真空気密の問題が生ずる場合がある。
【０００６】
一方、板バネ状のものを使用した場合は、板バネの先端とアノード基板の電圧供給端子との接触が問題となる。すなわち、板バネはアノード端子に一定の圧力をもって機械的に接触しているため、アノード端子が軟らかい物質であると、アノード端子が削れ落ちて、管内異物となる。この管内異物はアノード基板とカソード基板の間のスパークの原因となる。
【０００７】
ＦＥＤの内部は約２．８ｍｍのギャップを挟んでカソード基板とアノード基板が対向しており、高電界が形成されている。したがって、ＦＥＤ内部はスパークが発生し易い。スパークが発生するとマトリクス状に形成された多くの電子源の一部が破壊される。これは画像の一部に欠陥が生ずるということであり、深刻な問題となる。
【０００８】
本発明の課題は以上のような従来技術の問題点を克服し、アノード基板に、高い信頼性を持って高電圧を供給することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明はカソード基板に形成された高電圧導入端子にコンタクトスプリングを接続し、コンタクトスプリングをアノード基板に形成されたアノード端子に接触させることによって高電圧をアノード基板に供給するものである。コンタクトスプリングには高電圧が印加されるが、このコンタクトスプリングとＦＥＤの内部要素との関係を特定の値に設定することによってスパークの危険を激減させるものである。
【００１０】
本発明はさらに、アノード基板に形成された陽極電極、具体的にはメタルバックの形状を適切に設定することによって、アノード基板に起因するスパークの危険を激減させるものである。具体的な構成は次のとおりである。
【００１１】
（１）第１の方向に延在し、第２の方向に配設したデータ信号線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配設した走査線と、前記データ信号線と前記走査線との交点付近に電子源が形成されたカソード基板と、前記電子源と対応した部分に蛍光体が配置され、前記蛍光体と蛍光体の間はブラックマトリクスが形成され、前記蛍光体およびブラックマトリクスを覆ってメタルバックが形成されたアノード基板とを備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間にはスペーサが形成され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺を封止枠を用いて封止し、内部が真空に保持される表示装置であって、前記カソード基板には高電圧導入端子が取り付けられた高電圧導入基板が取り付けられ、前記高電圧導入端子にはコンタクトスプリングが取り付けられ、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された孔を通って前記アノード基板と接続し、前記コンタクトスプリングと前記カソード基板に形成された前記孔の端部との距離は１．５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする表示装置。
（２）前記コンタクトスプリングと前記電子源との距離は１０ｍｍ以上確保されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（３）前記コンタクトスプリングと前記データ信号線または前記走査線との距離は６．５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（４）前記コンタクトスプリングと前記封止枠の距離は５ｍｍ以上確保されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（５）前記コンタクトスプリングと前記スペーサの距離は１０ｍｍ以上確保されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
【００１２】
（６）第１の方向に延在し、第２の方向に配設したデータ信号線と、第２の方向に延在し、第１の方向に配設した走査線と、前記データ信号線と前記走査線との交点付近に電子源が形成されたカソード基板と、前記電子源と対応した部分に蛍光体が配置され、前記蛍光体と蛍光体の間はブラックマトリクスが形成され、前記蛍光体およびブラックマトリクスを覆ってメタルバックが形成されたアノード基板とを備え、前記カソード基板と前記アノード基板の間にはスペーサが形成され、前記カソード基板と前記アノード基板の周辺を封止枠を用いて封止し、内部が真空に保持される表示装置であって、前記カソード基板には高電圧導入端子が取り付けられた高電圧導入基板が取り付けられ、前記高電圧導入端子にはコンタクトスプリングが取り付けられ、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された孔を通って前記アノード基板と接続し、前記コンタクトスプリングと前記電子源との距離は１０ｍｍ以上確保されていることを特徴とする表示装置。
【００１３】
（７）電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されている表示領域と前記表示領域を囲んだ周辺領域を有するアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記周辺領域にはブラックマトリクスとメタルバックが形成されており、前記メタルバックの周辺端部には曲率形状（以下、コーナーＲと称する）が形成されており、前記メタルバックの前記コーナーＲは曲率半径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする表示装置。
（８）前記コーナーＲは曲率半径が１ｍｍ以上であることを特徴とする（７）に記載の表示装置。
【００１４】
（９）電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されている表示領域と前記表示領域を囲んだ周辺領域を有するアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記周辺領域にはブラックマトリクスとメタルバックが形成されており、前記ブラックマトリクスの周辺端部には曲率形状(以下コーナーＲと称する)が形成されており、前記ブラックマトリクスの前記コーナーＲは曲率半径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする表示装置。
（１０）前記ブラックマトリクスの前記コーナーＲは曲率半径が１ｍｍ以上であることを特徴とする（９）に記載の表示装置。
【００１５】
（１１）電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されている表示領域と前記表示領域を囲んだ周辺領域を有するアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記周辺領域にはブラックマトリクスとメタルバックが形成され、前記ブラックマトリクスと前記メタルバックの周辺には高抵抗膜が形成されており、前記高抵抗膜の周辺端部には曲率形状(以下コーナーＲと称する)が形成されており、前記高抵抗膜の前記コーナーＲは曲率半径が０．５ｍｍ以上であることを特徴とする表示装置。
（１２）前記高抵抗膜の前記コーナーＲは曲率半径が１ｍｍ以上であることを特徴とする（１１）に記載の表示装置。
（１３）前記高抵抗膜は酸化鉄で形成されていることを特徴とする（１１）に記載の表示装置。
（１４）前記高抵抗膜は前記周辺部の全周にわたって形成されていることを特徴とする（１１）に記載の表示装置。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、コンタクトスプリングを用いてカソード基板側からアノード基板側にアノード電位を供給するので、高い信頼性をもってアノード電圧を供給することが出来る。さらに、コンタクトスプリングとＦＥＤ内の構造物との間のスパークを激減することが出来、ＦＥＤの信頼性を上げることが出来る。
【００１７】
また、本発明によれば、アノード基板の表示領域周辺に形成されるメタルバックあるいはブラックマトリクスに起因するスパークを抑制することが出来、ＦＥＤの信頼性を向上することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１９】
図１は本発明の第１の実施例を示す平面図である。図１において、カソード基板１の上には封着部３を介してアノード基板２が設置されている。カソード基板１上には横方向には走査線が、縦方向にはデータ信号が延在している。走査線、データ信号線には端子５を介して外部から信号が供給される。走査線と信号線の交差部付近には電子放出源が配置されている。したがって、多数の電子放出源がマトリクス状に配列されている。電子放出源としては、いわゆるＭＩＭ方式、ＳＩＤ方式、Ｓｐｉｎｄｔ方式等種々のもが開発されているが、いずれの電子放出源も本発明に適用可能である。
【００２０】
カソード基板１とアノード基板２と周辺を囲む封着部３の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板２、カソード基板１が撓み、カソード基板１とアノード基板２の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板１あるいはアノード基板２が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板１とアノード基板２との間にスペーサ４が設置される。このスペーサ４はセラミックまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。
【００２１】
アノード基板２上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体が電子放出源に対応して形成されている。蛍光体の周囲にはブラックマトリクス（ＢＭ）が形成されており、画像のコントラスを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってＡｌによるメタルバックが形成されている。メタルバックには高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビームを加速して蛍光体２１に射突させる。
【００２２】
電子ビームによって蛍光体２１から光を発生させるためには電子ビームはある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板２のメタルバックには８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。本実施例では外部からの高電圧導入端子６０はカソード基板１側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板２に高電圧が供給される。図１おいて、コンタクトスプリングとアノード基板２が接触するアノード端子２４が表示装置の右上コーナー部に形成されている。表示装置の内部は真空に保たなければならないので、図１における表示装置の右下コーナー部に排気のための排気孔８１が形成されている。
【００２３】
図２は図１をＣ方向から見た側面図である。図２において、カソード基板１とアノード基板２は封着部３を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板１のほうが端子５等が設置される分大きく形成されている。カソード基板１の下には、排気管８又は高電圧導入端子６０を取り付けるための高電圧導入基板６が取り付けられている。高電圧導入基板６は高電圧導入基板封着部７を介してカソード基板１に取り付けられている。図２では高電圧導入基板６には表示装置の内部を真空にするための排気管８がチップオフされた状態で描かれている。
【００２４】
図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、データ信号線１２が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線１２の上に電子放出源１３が形成されている。絶縁膜１４を介して走査線１１がデータ信号線１２と直角方向に形成されている。図３において、走査線１１は封着部３の外部に延在している。走査線１１の上にはカソード基板１とアノード基板２との距離を保つためのスペーサ４が設置されている。スペーサ４は固着材４１によってカソード基板１側では走査線上に、アノード基板２側ではメタルバック２３に固着されている。このスペーサ４には１０９から１０１１Ω程度の導電性が与えられ、カソードとアノードとの間にわずかに電流を流すことによってスペーサ４の帯電を防止している。
【００２５】
アノード基板２側では、電子放出源１３に対応する場所には、赤、緑、青等の蛍光体２１が配置され、この蛍光体２１は電子ビームに射突されることによって発光し、画像が形成される。蛍光体２１の間はＢＭ２２で充填され、画像のコントラストの向上に寄与する。ＢＭ２２は例えば、クロムおよび酸化クロムの２層構造になっている。酸化クロムがアノード基板２側に形成され、その上にクロムが形成されている。蛍光体２１およびＢＭ２２を覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。メタルバック２３には約８ＫＶから１０ＫＶ程度の高電圧が印加され、電子ビームを加速する。加速された電子ビームはメタルバック２３を突き抜けて蛍光体２１に射突し、蛍光体２１を発光させる。メタルバック２３には高電圧を印加するが、この高電圧を信頼性を持って供給することが本発明の重要な課題である。
【００２６】
表示装置の内部を真空に保つために、枠部材３１と封着材３２によってカソード基板１とアノード基板２がシールされている。カソード基板１の厚さおよびアノード基板２の厚さは３ｍｍ程度である。また、カソード基板１とアノード基板２との距離は約２．８ｍｍ程度であり、表示装置の内側は高電界となっている。
【００２７】
図４は図１のＢ‐Ｂ断面図である。図４において、カソード基板１には通孔１０が形成されており、この通孔１０を通してコンタクトスプリング５０によりアノード基板２に高電圧の供給が行なわれる。通孔１０の端部には面取り１０１が形成されている。ガラス屑の発生防止と耐電圧向上のためである。カソード基板１の通孔１０を覆って高電圧導入基板６が高電圧導入基板用封着部７を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。高電圧導入基板用封着部７はカソード基板１とアノード基板２の封着部３と基本的な構成は同じである。すなわち、高電圧導入基板用枠体７１が封着材３２を介してカソード基板１およびアノード基板２と封着されている。本実施例ではアノード基板２とカソード基板１を封着する枠体３１とカソード基板１と高電圧導入基板６を封着する枠体とは同じ厚さとしているが、必要に応じて枠体の厚さは自由に設定可能である。
【００２８】
高電圧導入基板６には高電圧導入端子６０を封着するための孔が形成され、この孔にも面取り１０１が施されている。ガラス屑の発生防止と耐電圧特性向上のためである。高電圧導入端子６０が高電圧導入基板６に封着され、外部と気密を保っている。高電圧導入端子６０にはＦｅ−Ｎｉ合金が用いられる。Ｆｅ−Ｎｉ合金の成分比は封着材３２と熱膨張係数を合わせるように選定される。本実施例ではＦｅ５２％、Ｎｉ４８％である。高電圧導入端子６０の外部端子６３は外部からアノード基板２に高電圧を与えるための端子であり、外部のソケットと接続する。
【００２９】
高電圧導入端子６０にはコンタクトスプリング５０がスポット溶接によって取り付けられている。コンタクトスプリング５０によって高電圧導入端子６０に印加された高電圧がアノード基板２側に導入される。コンタクトスプリング５０は先端のコンタクト部５３がスプリング力によって適切な押圧によってアノード基板２に接触する。
【００３０】
アノード基板２にはコンタクトスプリング５０と接触するためのアノード端子２４が形成されている。アノード端子２４には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子２４付近の構造は次のようになっている。アノード基板２上にはクロムと酸化クロムのＢＭ２２が形成され、これを覆ってＡｌによるメタルバック２３が形成されている。これは画面の有効面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック２３の上に、アノード端子２４としての導電膜が厚さ１０μｍから３０μｍで形成される。本実施例では導電膜は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。この導電膜の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ４を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。
【００３１】
銀ペーストは直径1ミクロンから数μｍの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ｎｉ粒子を分散させたＮｉペースト、Ａｌ粒子を分散させたＡｌペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ（酸化鉄）を混合することによって調整することができる。
【００３２】
導電膜を１０μｍから３０μｍと厚く形成することによって、コンタクトスプリング５０と導電膜の接触を安定に行なうことができる。すなわち金属膜であれば、コンタクトスプリング５０と金属膜とは点接触となり、この点接触部分に電流が集中して導電膜が破壊する危険があるが、本実施例のような導電膜であれば、導電膜とコンタクトスプリング５０とは金属膜の場合と比較して接触面積を大きくとることができ、面接触に近い状態となり、接触が安定する。また、本実施例のような導電膜であれば、金属に比べて抵抗が大きいため、コンタクト部５３に大電流が流れることを抑止することができる。この点からも接触による導通の安定性を向上することが出来る。
【００３３】
図５は高電圧導入端子６０とコンタクトスプリング５０がスポット溶接によって接続された状態を示す斜視図である。図５において、高電圧導入端子６０はコンタクトスプリング５０がスポット溶接されるフラット部６１と、高電圧導入基板６に封着材３２によって封着されるフランジ６２と、外部の電源と接続する外部端子６３とから構成されている。
【００３４】
図６は本実施例におけるコンタクトスプリング５０の形状である。コンタクトスプリング５０はインコネルによって形成されるが、インコネルはＦｅ−Ｎｉ合金と容易にスポット溶接を行うことが出来る。コンタクトスプリング５０は高電圧導入端子６０と接続するベース部５１と、スプリング力を与えるアーム部５２と、アノード基板２のアノード端子２４と接続するコンタクト部５３とから構成されている。
【００３５】
コンタクトスプリング５０のアーム部５２が湾曲することによる曲げ応力によって、コンタクトスプリング５０のコンタクト部５３が適切な力によってアノード基板２に形成されたアノード端子２４に接触する。本実施例でのコンタクトスプリング５０の接触圧は約１０ｇであるが、部品バラつきによって１０ｇよりも大きくなることがある。コンタクトスプリング５０のコンタクト部５３は球面等の適切な曲面となっており、アノード端子２４と安定に接触をとれるように形成されている。
【００３６】
コンタクトスプリング５０の材料であるインコネルは適切なスプリング力を有しており、かつ、耐熱性を有している。ＦＥＤではフリットガラスの封着工程、排気工程等において、４００℃以上の熱工程を経るために、耐熱性は重要な問題である。本実施例でのインコネルの厚さは適切なスプリング力を与えるために、０．０９ｍｍとしている。インコネルの材料は０．１ｍｍのものを使用するが、後に述べるように、コンタクトスプリング５０を化学研磨することによって厚さを０．０９ｍｍとしている。
【００３７】
図４に示すように、コンタクトスプリング５０には８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。また、カソード基板１とアノード基板２との間隔は２．８ｍｍ程度であり、表示装置内部は強電界となっている。さらに、コンタクトスプリング５０はカソード基板１に形成された通孔１０を通ってアノード基板２に接触している。また、コンタクトスプリング５０のコンタクト部５３の先端部はアノード基板２に形成されたメタルバック２３等よりもさらにカソード基板１に近い。このように、コンタクトスプリング５０、特にコンタクト部５３は耐電圧上厳しい条件に曝されている。
【００３８】
以上説明したように、コンタクトスプリング５０には大きな電界がかかることになるために、コンタクトスプリング５０の形状は重要である。コンタクトスプリング５０は高電圧側であるにもかかわらず、コンタクトスプリング５０、特にコンタクト部５３に鋭いエッジが存在するとこの部分からスパークが発生することが観測された。本発明は図６に示すように、コンタクトスプリング５０の、特にコンタクト部５３において、先端のコーナー部にＲを形成することによってスパークを防止するものである。
【００３９】
図７は本実施例におけるコンタクトスプリング５０の詳細図である。図７（ａ）はコンタクトスプリング５０の平面図、図７（ｂ）は正面図、図７（ｃ）は裏面図、図７（ｄ）は側面図である。図７（ａ）において、コンタクト部５３の先端にＲを形成することによって、シャープなエッジを防止し、耐電圧特性を向上させることが出来る。図７（ａ）のコンタクト部５３の幅Ｂは２ｍｍである。図７（ａ）におけるコンタクト部５３の先端の曲率半径Ｒを０．２ｍｍ以上、好ましくは０．５ｍｍ以上とすることによって耐電圧特性は大幅に向上する。先端の曲率半径Ｒを１．０ｍｍ以上とすることによって、耐電圧に対してさらに好ましい結果を得ることが出来る。
【００４０】
図７（ａ）に示すベース部５１の先端も曲率を持たせることによって耐電圧を向上させることが出来る。ベース部５１のコーナー部の曲率半径ＲＢは約１．２ｍｍである。また、コンタクトスプリング５０のベース部５１の幅ＢＢはアーム部５２の幅Ｂより若干大きく、２．３５ｍｍとなっている。ベース部５１にＲＢを形成することによって、先端部の変形等も防止することができ、この点でも耐電圧上有利である。
【００４１】
図７（ｂ）において、コンタクトスプリング５０のコンタクト部５３の先端は球面となっており、曲率半径ＲＣは２ｍｍである。コンタクト部５３の曲率半径ＲＣはアノード端子２４との接触面積、コンタクトスプリング５０のアーム部５２によるスプリング力によるアノード端子２４との接触圧等との兼ね合いで設定される。コンタクト部５３の水平方向の径Ｄは３．４ｍｍである。コンタクトスプリング５０がアノード端子２４と接触するとアーム部５２が撓み、図７（ｂ）に示すＤが大きくなる。コンタクトスプリング５０の材料の板厚ｔは０．１ｍｍであるが、化学研磨によって最終的に０．０９ｍｍになる。
【００４２】
図７（ｃ）において、ベース部５１の水平方向の径ＤＢは３．１ｍｍである。ベース部５１およびコンタクト部５３の先端の曲率半径については図７（ａ）で説明したとおりである。
【００４３】
図７（ｄ）において、コンタクトスプリング５０の高さは１４ｍｍである。コンタクトスプリング５０がＦＥＤ内に挿入されると、コンタクトスプリング５０のアーム部５２が撓み、Ｌ１は小さくなる。アーム部５２が２つに分かれているのは、接触の信頼性を増すためである。アーム部５２の幅Ｂは２ｍｍで、長さＬ２は１１ｍｍである。アーム部５２の長さＬ２と幅Ｂとによってスプリング力が決定される。
【００４４】
図８はカソード基板１において、コンタクトスプリング５０が通孔を挿通している部分のカソード基板１のコーナー部の拡大図である。図８において、コンタクトスプリング５０は上から見た平面図で記載している。カソード基板１の内側には、アノード基板２と封着するための枠部材３１が封着材３２を介して設置される。カソード板とアノード板との距離は２．８ｍｍである。枠部材３１の内側は真空に排気される。
【００４５】
図８において、多数のデータ信号線１２が画面縦方向に延在している。データ信号線１２は枠部材３１の下を貫通して外部に延在し、外部からデータ信号を取り込む。また、図８において、多数の走査線１１が画面横方向に延在している。走査線１１は枠部材３１の下を貫通して外部に延在し、走査信号を取り込む。データ信号線１２と走査線１１の間には絶縁層が形成されている。
【００４６】
枠部材３１の内側コーナー部には通孔１０が形成され、コンタクトスプリング５０がこの通孔を挿通して図示しないアノード基板に形成されたアノード端子に接触する。本実施例における通孔の直径は１０ｍｍである。通孔には面取り１０１が形成されている。コンタクトスプリング５０には陽極電圧である８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加されている。これに対してカソード基板１に形成されているデータ信号線１２あるいは走査線１１に印加される電圧は非常に小さく、陽極電圧に比べればアース電位に近い。したがって、コンタクトスプリング５０とカソード基板１に形成された各要素との間には強電界がかかっており、スパークを生じやすい。
【００４７】
カソード基板１において、データ信号線１２あるいは走査線１１が形成されていない部分はガラス表面か絶縁膜の表面となっている。絶縁物の表面は帯電し易く電位が不安定であり、コンタクトスプリング５０との間でスパークを生じやすい。特にＦＥＤ動作中は電子源１３から電子が放出されるために、帯電の影響によるスパークの問題は深刻である。そして、コンタクトスプリング５０が挿通する通孔１０の周辺も絶縁表面となっており、スパークの危険が大きい。しかし、図８に示す、コンタクトスプリング５０と通孔端部との距離Ａを１．５ｍｍ以上確保することによってコンタクトスプリング５０と通孔周辺でのスパークを激減させることが出来る。通孔を大きくすることはＦＥＤの機械的な強度から問題である。一方、コンタクトスプリング５０を極端に小さくすることはコンタクトスプリング５０のアノードとの接触に信頼性から限度がある。上記のように、距離を１．５ｍｍ確保すれば、スパークを激減できるということは、ＦＥＤの実現のために非常に重要である。
【００４８】
ＦＥＤでは、データ信号線１２と走査線１１付近に電子源１３が形成されている。電子源１３の電位は走査線１１と同じ電位となっている。走査線１１の電位は通常はアノード電位に比して無視できるほど小さい。したがって、通常は電子源１３とコンタクトスプリング５０との間の電位差はアノード電圧がと同じである。電子源１３とコンタクトスプリング５０とでスパークを生ずれば、電子源１３が破壊されることになり、ＦＥＤ画面の一部が不良となる。したがって、電子源１３とコンタクトスプリング５０の間のスパークは極力避ける必要がある。図１３に示す、コンタクトスプリング５０と電子源１３との距離Ｂは１０ｍｍ以上とすることによって、電子源１３とコンタクトスプリング５０との間のスパークは、ほぼゼロにすることが出来る。アノード基板２とカソード基板１の距離が２．８ｍｍであることを考慮すると１０ｍｍは大きな値である。しかしながら、このような大きな値を確保することが、コンタクトスプリング５０と電子源１３とのスパークの抑制には必要である。本実施例は直接電子源１３との距離を規定する必要があるという点で重要である。
【００４９】
データ信号線１２にはデータ信号、走査線１１には走査信号が印加されるが、いずれの信号もアノード電圧に比較すれば、ほぼアース電位に近い。したがって、データ信号線１２と走査線１１とに間のスパークも大きな問題である。実験によって、コンタクトスプリング５０とデータ信号線１２あるいは走査線１１との距離Ｃを６．５ｍｍ以上とすることによって、コンタクトスプリング５０とデータ信号線１２あるいは走査線１１とのスパークを激減させることが出来る。
【００５０】
カソード基板１とアノード基板２とを封止するとともに、カソード基板１とアノード基板２の距離を確保する枠部材３１も絶縁物、一般にはガラスで形成されている。したがって、この枠部材３１もＦＥＤ動作中は帯電する。枠部材３１は絶縁物であるために、表面の帯電状態は不安定である。したがって、コンタクトスプリング５０との間でスパークを生じやすい。一方、通孔を枠部材３１の近くに配置し、コンタクトスプリング５０も枠部材３１の近くに配置すれば、ＦＥＤの表示領域を広げることができる。しかしながら、コンタクトスプリング５０を枠部材３１に近く配置するとコンタクトスプリング５０と枠部材３１との間でスパークを生ずる。コンタクトスプリング５０と枠部材３１との距離である図８におけるＤは５ｍｍ以上確保することによって、コンタクトスプリング５０と枠部材３１の間のスパークはほぼゼロとすることが出来る。アノード基板２とカソード基板１の距離が２．８ｍｍであることを考慮すると５ｍｍは大きな値である。しかしながら、このような大きな値を確保することが、コンタクトスプリング５０と枠部材３１とのスパークの抑制には必要である。
【００５１】
ＦＥＤでは、大気圧に抗してカソード基板１とアノード基板２との間隔を保持するためにスペーサ４が使用される。このスペーサ４は画像形成の妨げとならにように、走査線上に設置される。スペーサ４の帯電を防止するために、スペーサ表面にはわずかな導電性が与えられており、ＦＥＤ動作中はスペーサ４にはわずかに電流が流れている。したがって、スペーサ４のアノード側はほぼアノード電位であり、カソード側は走査線１１の電位であり、アノード電位に比較すればほぼアース電位となっている。したがって、コンタクトスプリング５０との電位差はスペーサ４のカソード側において最も大きい。本実施例では、コンタクトスプリング５０とスペーサ４との距離を特にカソード側において、１０ｍｍ以上とすることによって、コンタクトスプリング５０とスペーサ間のスパークをほぼゼロにすることが出来る。
【００５２】
一方コンタクトスプリング５０は図７に示すように、コンタクトスプリング先端にシャープなエッジを形成しないようコーナーＲを形成する、あるいは、コンタクトスプリング５０に化学研磨を施して端部にシャープなエッジを形成しないようにしている。このような構成によって、コンタクトスプリング５０とその周辺構造物との間のスパークを抑制することが出来る。
【００５３】
図９は実施例１の変形例である。図９において、高電圧導入基板６には、高電圧導入端子６０のみでなく、排気孔８１および排気管８も取り付けられている。カソード基板１の通孔を通してＦＥＤの内部を排気する。図９における排気管８は排気後、チップオフされた状態を示している。その他の構成は図４と同様である。図９に示すような構成であっても、コンタクトスプリング５０とその周辺の構造物の関係は以上で説明したような構成とすることによって、スパークを激減することが出来る。
【実施例２】
【００５４】
実施例１はコンタクトスプリング５０とその周辺の構造物とのスパークを抑制する構成を開示している。一方、アノード基板２もスパークの原因となりうる。アノード基板２の大部分は蛍光体２１等の形成された表示領域１００となっているが、その周辺には、ＢＭ２２あるいはメタルバック２３が延在している。アノード基板２の層方向の構成は図３において説明したとおりである。実施例２はアノード基板２の平面形状の構成によってスパークを防止するものである。
【００５５】
図１０はアノード基板２の内側の平面図である。図１０において、表示領域１００の周辺には額縁状にＢＭ２２およびメタルバック２３が形成されている。本実施例ではＢＭ２２とメタルバック２３が同一の領域に形成されていると仮定しているので、図１１等ではメタルバック２３のみが示されている。仮にＢＭ２２のほうがメタルバック２３よりも外側にまで形成されている場合は、以後の説明をメタルバック２３でなく、ＢＭ２２と読み替えればよい。
【００５６】
図１０において、右上には、コンタクトスプリング５０と接触をとるために、メタルバック２３が封着部３の付近まで張り出している。右上コーナーに張り出したメタルバック２３の上には陽極端子が形成されている。陽極端子の構成は実施例１において説明したとおりである。メタルバック周辺は絶縁体であるガラス面となっている。ガラス面は帯電し、動作中は電位が不安定となる。メタルバック２３の周辺には、カソード基板１と封着するための封着部３が形成されている。
【００５７】
図１１は従来の構成による、図１０の右上コーナー部の構成である。図１１において、コーナー部に張り出したメタルバック２３の上にアノード端子２４が形成されている。図１１に示すように、メタルバック２３のコーナー部はシャープな角となっている。メタルバック２３にこのような角部が形成されていると、周辺の帯電したガラス部とメタルバック２３との間でスパークが発生する。従来は、スパークの原因はカソード側のシャープなエッジが原因すると考えられてきた。しかし、ＦＥＤのように、電子で駆動する表示装置においては、ガラス表面に帯電が生ずるためにアノード側のシャープなエッジもスパークに影響する。
【００５８】
本実施例はメタルバック２３の周辺コーナー部にＲを形成することによってメタルバック２３に起因するスパークを防止する。図１２は本実施例によるメタルバック２３の形状を示す図である。図１２（ａ）は図１０の右上Ａ部。図１２（ｂ）は図１０の左上Ｂ部、図１２（Ｃ）は図１０の左下Ｃ部、図１２（Ｄ）は図１０の右下部の拡大図である。図１２に示すように、メタルバック２３のコーナー部には全てコーナーＲである、ＲＥが形成されている。ＲＥの値は０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上である。ＲＥはアノード端子２４付近のエッジ部のみでなく、図１２に示すように、メタルバック周辺に形成されたコーナーエッジ部すべてに形成するのが良い。
【００５９】
メタルバック２３はスパッタリングあるいは蒸着によって形成される。図１２のようなコーナーエッジ部のＲＥはスパッタリングあるいは蒸着のマスクを適切に設定することによって形成することが出来る。
【００６０】
以上の説明はメタルバック２３がＢＭ２２と同じかあるいは、メタルバック２３がＢＭ２２よりも外側に形成されているとして説明した。しかし、ＢＭ２２がメタルバック２３よりも外側に形成されている場合はＢＭ２２のコーナーエッジ部のＲとなるＲＥを０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とすればよい。ＢＭ２２はクロムと酸化クロムの２層構造となっており、酸化クロムをクロムによって覆う形となっている。ＢＭ２２の形状はフォトエッチングによって形成されるので、コーナー部にＲを形成することは容易である。
【実施例３】
【００６１】
図１３は本発明の第３の実施例である。メタルバック２３は金属であるアルミニウムによって形成される。図１２の例では、金属膜の端部がガラス表面と隣りあっているために、表面抵抗の変化が激しい。そして、ガラス表面が帯電するとメタルバック２３との電位差が不安定となり、スパークの起点となる。
【００６２】
本実施例では、図１３に示すように、高抵抗膜２５である酸化鉄（ベンガラ）をメタルバック周辺に塗付する。このような構成では表面抵抗がメタルバック２３とガラスとの間で徐々に変化することになる。そうすると、ＦＥＤ動作時にガラスが帯電することがあってもメタルバック端部の電界は高抵抗膜２５によって緩和され、スパークが抑制されることになる。
【００６３】
この場合は、ガラスの帯電部分との関係では、高抵抗膜２５の端部に電界が集中し易い。本実施例では、高抵抗膜２５のコーナー部に半径ＲＢのように曲率をもたせ、電界集中を緩和する。ＲＢの値は、０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上である。高抵抗膜２５はメタルバック全周にわたって形成することが最もよい。全周にわたって、高抵抗膜２５を塗付することが難しい場合は、図１３（ａ）に示す領域のみに塗付しても効果を上げることが出来る。
【００６４】
高抵抗膜２５の塗付はスクリーン印刷によっておこなうことが出来る。スクリーン印刷によれば、コーナー部に０．５ｍｍ程度のＲを形成することは容易である。以上の構成は、メタルバック２３がＢＭ２２と同じ領域か、メタルバック２３のほうが広いとして説明した。ＢＭ２２がメタルバック２３よりも範囲が広い場合は以上の説明をメタルバック２３の代わりにＢＭ２２と置き換えればよい。
【００６５】
以上にように、本実施例によれば、高抵抗膜２５によってスパークを防止する上、高抵抗膜２５のコーナー部にも曲率半径ＲＢを形成することによってスパークの発生を２重に防止することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１を示す平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】高電圧導入端子とコンタクトスプリングの斜視図である。
【図６】コンタクトスプリングの斜視図である。
【図７】コンタクトスプリングの詳細図である。
【図８】カソード基板のコーナー付近の拡大平面図である。
【図９】実施例１の他の形態を示す断面図である。
【図１０】アノード基板の内側平面図である。
【図１１】アノード基板の内側コーナー部の拡大平面図である。
【図１２】実施例２のアノード基板内側コーナー部の拡大平面図である。
【図１３】実施例３のアノード基板内側コーナー部の拡大平面図である。
【符号の説明】
【００６７】
１・・・カソード基板、２・・・アノード基板、３・・・封着部、４・・・スペーサ、５・・・端子、６・・・高電圧導入基板、７・・・高電圧導入基板封着部、８・・・排気管、１１・・・走査線、１２・・・データ信号線、１３・・・電子放出源、１４・・・絶縁膜、２１・・・蛍光体、２２・・・ブラックマトリクス、２３・・・メタルバック（陽極電極）、２４・・・アノード端子、２５・・・高抵抗膜、３１・・・枠部材、３２・・・封着材、５０・・・コンタクトスプリング、５１・・・コンタクトスプリングのベース部、５２・・・コンタクトスプリングのアーム部、５３・・・コンタクトスプリングのコンタクト部、６０・・・高電圧導入端子、６１・・・高電圧導入端子のフラット部、６２・・・高電圧導入端子のフランジ部、６３・・・高電圧導入端子の外部端子、８１・・・排気孔１００・・・表示領域、１０１・・・面取り。
【図１】
2009059601.tif 000003
【図２】
2009059601.tif 000004
【図３】
2009059601.tif 000005
【図４】
2009059601.tif 000006
【図５】
2009059601.tif 000007
【図６】
2009059601.tif 000008
【図７】
2009059601.tif 000009
【図８】
2009059601.tif 000010
【図９】
2009059601.tif 000011
【図１０】
2009059601.tif 000012
【図１１】
2009059601.tif 000013
【図１２】
2009059601.tif 000014
【図１３】
2009059601.tif 000015