JP2002164007A

JP2002164007A - 表示装置

Info

Publication number: JP2002164007A
Application number: JP2000357989A
Authority: JP
Inventors: Hirotaka Murata; 弘貴村田; Koji Nishimura; 孝司西村
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2000-11-24
Filing date: 2000-11-24
Publication date: 2002-06-07
Also published as: EP1345250A2; KR100537119B1; CN1476626A; EP1345250A4; KR20030059269A; WO2002043367A2; CN1251290C; TW513734B; US6787986B2; US20030205965A1; WO2002043367A3

Abstract

(57)【要約】【課題】放電が生じてもその際の放電電流を抑制し、電
子放出素子や蛍光面の破壊、劣化を防止できる表示装置
を提供することにある。【解決手段】表示装置の真空外囲器１０は、対向配置さ
れた背面基板１２および前面基板１１と、背面基板およ
び前面基板の間に設けられた側壁１８と、を有してい
る。前面基板の内面には蛍光体スクリーン１６が形成さ
れ、背面基板の内面には、それぞれ蛍光体スクリーンに
電子を放出する多数の電子放出素子２２が設けられてい
る。前面基板の外面上には補強ガラス３２が対向配置さ
れ、この補強ガラスと前面基板との間には抵抗層３０が
設けられている。抵抗層は１０Ω／□以上のシート抵抗
を有しているとともにアノード電位に設定されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は表示装置に係り、
特に、多数の電子放出素子を用いた表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、次世代の軽量、薄型の平面型表示
装置として、電子放出素子（以下、エミッタと称する）
を多数並べ、蛍光面と対向配置させた表示装置の開発が
進められている。エミッタとしては、電界放出型あるい
は表面伝導型の素子が想定される。通常、エミッタとし
て電界放出型電子放出素子を用いた表示装置は、フィー
ルドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと称す
る）、また、エミッタとして表面伝導型電子放出素子を
用いた表示装置は、表面伝導型電子放出ディスプレイ
（以下、ＳＥＤと称する）と呼ばれている。

【０００３】例えば、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および背面基板を有し、
これらの基板は、矩形枠状の側壁を介して周縁部同士を
互いに接合することにより真空外囲器を構成している。
前面基板の内面には蛍光体スクリーンが形成され、背面
基板の内面には、蛍光体を励起して発光させる電子放出
源として多数のエミッタが設けられている。また、背面
基板および前面基板に加わる大気圧荷重を支えるため
に、これら基板の間には複数の支持部材が配設されてい
る。

【０００４】背面基板側の電位はほぼ０Ｖであり、蛍光
面にはアノード電圧Ｖａが印加される。そして、蛍光体
スクリーンを構成する赤、緑、青の蛍光体にエミッタか
ら放出された電子ビームを照射し、蛍光体を発光させる
ことによって画像を表示する。

【０００５】このようなＦＥＤでは、前面基板と背面基
板との隙間を数ｍｍ以下に設定することができ、現在の
テレビやコンピュータのディスプレイとして使用されて
いる陰極線管（ＣＲＴ）と比較して、軽量化、薄型化を
達成することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のように構成され
た表示装置において、実用的な表示特性を得るために
は、通常の陰極線管と同様の蛍光体を用い、アノード電
圧を数ｋＶ以上に設定することが必要となる。しかし、
前面基板と背面基板との間の隙間は、解像度や支持部材
の特性、製造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、前面基板と背面基板との間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（絶縁破壊）が問題
となる。

【０００７】放電が起こると、エミッタや蛍光面が破壊
あるいは劣化する可能性がある。このような不良発生に
つながる放電は製品としては許容されない。しかしなが
ら、上記のような放電を完全に抑制するのは非常に難し
い。

【０００８】一方、放電が発生しないようにするのでは
なく、放電が起きてもエミッタヘの影響が無視できるよ
う、放電の規模を抑制するという対策も考えられる。こ
のような考え方に関連するものとして、陰極線管ではソ
フトフラッシュという技術が広く用いられている。これ
は、陰極線管のバルブ内面膜の抵抗値を大きくすること
で、放電電流を抑制し、放電が起きても回路の破壊が生
じないようにするものである。

【０００９】しかし、ＦＥＤやＳＥＤにおいては、蛍光
面そのものが放電を生じる放電電極となるため、上記の
ような技術を単純に適用することできない。

【００１０】この発明は、以上の点に鑑みなされたもの
で、その目的は、放電が起きてもその際の放電電流を抑
制し、エミッタや蛍光面の破壊、劣化を防止できる表示
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明に係る表示装置は、内面に蛍光面が形成され
た前面基板と、上記蛍光面と対向して配置されていると
ともに、上記蛍光面に向けて電子を放出する複数の電子
放出素子が配置された背面基板と、上記前面基板の外面
に対向配置された透明な絶縁基板と、上記前面基板と絶
縁基板との間に設けられた抵抗層と、を備えたことを特
徴としている。

【００１２】この発明に係る表示装置によれば、上記抵
抗層は、１０Ω／□以上のシート抵抗を有していること
が望ましく、また、抵抗層として、透明導電膜、充填材
等を用いることができる。

【００１３】上記のように構成された表示装置によれ
ば、前面基板の外面に絶縁基板を対向配置し、前面基板
の外面にもアノード電圧あるいはそれに近い電圧を与え
ることで、前面基板に蓄積される電荷をほぼゼロとする
ことができる。その一方、絶縁基板に電荷が蓄積される
ことになるが、前面基板と絶縁基板の間に抵抗層を設け
ることで、これらの電荷は、放電時には、抵抗層を通ら
なければ放電部に至ることができなくなるため、放電電
流が抑制され、電子放出素子や蛍光面の破壊、劣化を防
止することができる。

【００１４】また、前面基板と背面基板との間で放電が
起こる場合、放電の規模を決めるのは前面基板、背面基
板により形成されているコンデンサに蓄積された電荷量
である。ここで、コンデンサとしては、前面基板と背面
基板との間のコンデンサＣ１と、前面基板の内外面間に
できるコンデンサＣ２とがあり、それらが並列になって
いるとみなすことができる。本発明を適用しないと、放
電の際には、瞬間的に前面基板の電圧がほぼ０になるま
で下がり、Ｃ１とＣ２とに蓄積された電荷がほとんど放
電電流になってしまう。

【００１５】本発明では、Ｃ２の間の電位差をゼロとす
ることで、Ｃ２による電荷をなくしている。Ｃ１とＣ２
を比べると、Ｃ２には、間に誘電率が８程度のガラスが
はさまっているため、一般にＣ２の方がはるかに大きく
なる。また、軽量化の観点からは前面基板の板厚を薄く
することが望ましいが、その場合Ｃ２が大きくなってし
まうことが問題となる。そこで、Ｃ２の影響をなくせる
ことは非常に有効である。本発明を適用しても、Ｃ１の
影響は完全になくすことはできないが、Ｃ１よりＣ２の
方がはるかに大きいため、放電の規模は大幅に小さくな
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、この
発明の表示装置をＦＥＤに適用した実施の形態について
詳細に説明する。図１および図２に示すように、このＦ
ＥＤは、それぞれ矩形状のガラスからなる前面基板１
１、および背面基板１２を備え、これらの基板は１〜２
ｍｍの隙間を置いて対向配置されている。そして、前面
基板１１および背面基板１２は、矩形枠状の側壁１８を
介して周縁部同士が接合され、内部が真空状態に維持さ
れた偏平な矩形状の真空外囲器１０を構成している。

【００１７】真空外囲器１０の内部には、背面基板１２
および前面基板１１に加わる大気圧荷重を支えるため、
複数の支持部材１４が設けられている。これらの支持部
材１４は、真空外囲器１０の長辺と平行な方向に延出し
ているとともに、短辺と平行な方向に沿って所定の間隔
を置いて配置されている。

【００１８】図３に示すように、前面基板１１の内面に
は蛍光体スクリーン１６が形成されている。この蛍光体
スクリーン１６は、赤、緑、青の蛍光体部とマトリック
ス状の黒色光吸収部２０からなる。上述の支持部材１４
は、黒色光吸収部の影に隠れるように置かれる。また、
蛍光体スクリーン１６上には、メタルバックとして図示
しないアルミニウム層が蒸着されている。

【００１９】図４に示すように、背面基板１２の内面上
には、蛍光体層を励起する電子放出源として、それぞれ
電子ビームを放出する多数の電子放出素子２２が設けら
れている。これらの電子放出素子２２は、各画素毎に対
応して複数列および複数行に配列されている。詳細に述
べると、背面基板１２の内面上には、導電性カソード層
２４が形成され、この導電性カソード層上には多数のキ
ャビティ２５を有した二酸化シリコン膜２６が形成され
ている。二酸化シリコン膜２６上には、モリブデン、ニ
オブ等からなるゲート電極２８が形成されている。そし
て、背面基板１２の内面上において各キャビティ２５内
に、モリブデン等からなるコーン状の電子放出素子２２
が設けられている。

【００２０】一方、図１、図２、および図４に示すよう
に、前面基板１１の外面全体に亘って、抵抗層３０が形
成されている。また、この抵抗層３０上には、透明な絶
縁基板として、前面基板１１とほぼ同一の平面寸法を有
した補強ガラス３２が固定されている。

【００２１】抵抗層３０は、前面基板１１の外面上に形
成された厚さ０．１〜１０μｍ程度の透明導電膜によっ
て構成され、１０Ω／□以上のシート抵抗に設定されて
いる。透明導電膜の形成方法としては、スパッタ−、蒸
着、スピンコートなど公知の方法を適宜選択することが
できる。また、補強ガラス３２は、例えば、板厚が２．
８ｍｍのガラスであり、エポキシ樹脂等によって抵抗層
３０に固定され、前面基板１１を補強する役目を兼ねて
いる。界面反射を避けるため、前記の樹脂の屈折率はで
きるだけガラスと一致させることが望ましい。

【００２２】抵抗層３０は、前面基板１１に形成された
スルーホール３４を介して、蛍光体スクリーン１６に電
気的に接続されている。接続部として機能するスルーホ
ール３４は、側壁１８の近傍に設けられている。更に、
抵抗層３０と導電性カソード層２４との間には電位供給
部としての電源３６が接続され、この電源３６から抵抗
層３０にアノード電位が供給されている。なお、電源３
６は、その高圧側がスルーホール３４の近傍で抵抗層３
０に接続されている。そして、電源３６とスルーホール
３４との間の抵抗は、ビーム電流による電圧降下が無視
できる値に設定されている。

【００２３】上記のように構成されたＦＥＤにおいて、
映像信号は、単純マトリックス方式に形成された電子放
出素子２２とゲート電極２８に入力される。電子放出素
子２２を基準とした場合、最も輝度の高い状態の時、＋
２０Ｖのゲート電圧が印加される。また、蛍光体スクリ
ーン１６には＋１０ｋＶが印加される。そして、電子放
出素子２２から放出される電子ビームは、ゲート電圧に
よって変調され、この電子ビームが蛍光体スクリーン１
６の蛍光体層を励起して発光させることにより画像を表
示する。

【００２４】上記のように構成されたＦＥＤによれば、
前面基板１１の外面に抵抗層３０を介して補強ガラス３
２を対向配置し、前面基板１１の外面にもアノード電圧
あるいはそれに近い電圧を与えることで、前面基板１１
に蓄積される電荷をほぼゼロとすることができる。その
一方、補強ガラス３２に電荷が蓄積されることになる
が、前面基板１１と補強ガラス３２との間に抵抗層３０
を設けることで、これらの電荷は、放電時に、抵抗層３
０およびスルーホール３４を通らなければ放電部に至る
ことができなくなる。そのため、放電電流が抑制され、
電子放出素子２２や蛍光体スクリーン１６の破壊、劣化
を防止することができる。

【００２５】なお、抵抗層の抵抗値と放電によるダメー
ジの抑制効果との関係を調べるため、画面対角サイズが
１０インチのＦＥＤにおいて抵抗値をさまざまに変えて
実験を行った。その結果、１０Ω／□以上であれば、わ
ずかながら効果が認められること、顕著な効果を期待す
るには、１０^３Ω／□以上にすべきことがわかった。

【００２６】本発明を適用しない場合の放電アークの最
小抵抗値は測定によれば１０^２Ω程度であり、放電電流
を抑制するには、抵抗値はこの値よりも有意に大きくな
ければならないという点からもこの結果は妥当であると
考えられる。

【００２７】なお、実験を行ったのはあくまでもある一
定のディメンジョンのＦＥＤに過ぎないが、放電アーク
の抵抗値は、一般にディメンジョンには大きくは依存し
ないため、この結果はディメンジョンによらず一般化で
きるものと考えられる。したがって、本発明では抵抗層
のシート抵抗は、１０Ω／□以上としている。

【００２８】また、上述した実施の形態において、抵抗
層３０として透明導電膜を用いたが、これに限らず、前
面基板１１と補強ガラス３２との間に充填された充填材
によって抵抗層３０を形成しても良い。また、透明導電
膜は、前面基板側に形成するとしたが、絶縁基板側に形
成してもよい。

【００２９】また、図５に示すように、抵抗層３０と蛍
光体スクリーン１６とを電気的に接続する接続部は、ス
ルーホールに限らず、前面基板１１の側縁に沿って形成
された導電膜３８を用いてもよい。

【００３０】また、抵抗層３０と蛍光体スクリーン１６
とを電気的に接続するのではなく、電位差が元々の値よ
り小さくなるように別電位を与えるようにしてもよい。

【００３１】抵抗層のシート抵抗については、全面で所
定の値である必要はなく、少なくとも一部だけでも１０
Ω／□以上になっていれば、本発明の効果があることは
いうまでもない。もちろん、全面で１０Ω／□以上とす
るのが望ましいが、場所によりこれより小さい値があっ
たとしてもよい。

【００３２】更に、上述した実施の形態では、透明な絶
縁基板を前面基板の外面全域に渡って対向配置する構成
としたが、前面基板よりも小さな寸法の透明な絶縁基板
を対向配置し、前面基板の周縁部については、他の絶縁
部材で覆う構成としても良い。

【００３３】その他、この発明は上述した実施の形態に
限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能
である。例えば、この発明はＦＥＤに限らず、表面伝導
型の電子放出素子を用いたＳＥＤ、その他の平面表示装
置にも適用可能である。また、各構成要素の寸法、材料
等は、上述の実施の形態で示した数値、材料に限定され
ることなく、必要に応じて種々選択可能である。

【００３４】

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
前面基板と背面基板との間で放電が生じた場合でもその
際の放電電流を抑制し、電子放出素子の破壊および劣化
を防止することが可能な表示装置を提供することができ
る。

【００３５】なお、本効果で用いる絶縁ガラスには、前
面基板を補強する役割やＸ線を防ぐ役割もあるので、表
示装置の対衝撃性やＸ線抑制の点でも有利になる。これ
に伴い、前面基板ガラスの板厚や材質の選択の幅が広が
るということも本発明の効果としてあげることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の実施の形態に係るＦＥＤを示す斜視
図。

【図２】図１の線Ａ−Ａに沿った断面図。

【図３】上記ＦＥＤの蛍光体スクリーンを示す平面図。

【図４】上記ＦＥＤの一部を拡大して示す断面図。

【図５】この発明の変形例に係るＦＥＤの一部を拡大し
て示す断面図。

【符号の説明】

１０…真空外囲器１１…前面基板１２…背面基板１４…支持部材１６…蛍光体スクリーン１８…側壁２２…電子放出素子３０…高抵抗膜３２…補強ガラス３４…スルーホール３６…電源３８…導電膜

フロントページの続きＦターム(参考） 5C032 CC10 DD02 DE02 DF01 DF02 DF03 DF05 DG10 5C036 EE19 EF01 EG02 EG29 EG34 EH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内面に蛍光面が形成された前面基板と、上記蛍光面と対向して配置されているとともに、上記蛍
光面に向けて電子を放出する複数の電子放出素子が配置
された背面基板と、上記前面基板の外面に対向配置された透明な絶縁基板
と、上記前面基板と絶縁基板との間に設けられた抵抗層と、を備えていることを特徴とする表示装置。
【請求項２】上記抵抗層は、１０Ω／□以上のシート抵
抗を有し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】上記抵抗層は、透明導電膜からなることを
特徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項４】上記抵抗層は、上記前面基板と絶縁基板と
の間に充填された充填材により形成されていることを特
徴とする請求項１又は２に記載の表示装置。
【請求項５】上記蛍光面と上記抵抗層との電位差が、上
記抵抗層と上記絶縁基板外面の電位差よりも小さいこと
を特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の
表示装置。
【請求項６】上記前面基板は、上記抵抗層と蛍光面とを
電気的に接続した接続部を有していることを特徴とする
請求項１ないし５のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項７】上記抵抗層および蛍光面は、上記前面基板
に形成されたスルーホールを介して電気的に接続されて
いることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項
に記載の表示装置。
【請求項８】上記抵抗層および蛍光面は、上記前面基板
の側縁に沿って形成された導電部を介して電気的に接続
されていることを特徴とする請求項１ないし５のいずれ
か１項に記載の表示装置。
【請求項９】上記接続部の近傍で上記抵抗層に接続さ
れ、上記抵抗層にアノード電位を供給する電位供給部を
備えていることを特徴とする請求項６に記載の表示装
置。