JP2008034269A - 表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】背面基板と前面基板とを備えた電子放出型の表示装置は、背面基板に形成した走査配線と前面板に形成した陽極との間で放電が発生しやすい。
【解決手段】電子放出型の表示装置において、背面基板と前面基板とはそれぞれ平板で構成され、それぞれの平面を対向して配置される。背面基板の平面には走査配線と映像データ配線とが形成される。走査配線は前面基板に対向する上面と上面に隣接してこの上面に対し１５度以上７５度以下の角度で傾いている接続面を有する。走査配線に傾斜した接続面を設けることで、陽極と走査配線間の放電を抑制する。
【選択図】図２

Description

本発明は、表示装置に係り、特に背面基板と前面基板と枠体とで構成した真空外囲器を備えた表示装置に関する。

電子を蛍光面に衝突させて画像を表示する表示装置は、熱陰極を用いるブラウン管の他に、冷陰極から電子を放出して画像を表示する電子放出型表示装置がある。

電子放出型表示装置は、複数の電子放出素子を備えた背面基板と、蛍光面を備えた前面基板と、背面基板と前面基板をつなぐパネル枠体とで外囲器（又は容器という）を構成している。背面基板には走査配線とデータ配線が形成されており、電子源の電極はこれらの配線に接続している。一方、背面基板に対向して配置される前面基板には蛍光面が形成され、この蛍光面はブラックマトリクスと蛍光体層と陽極とを有している。

外囲器内部は、電子放出素子から放出された電子の移動を容易するため、高度の真空に保たれている。このような表示装置は、電子放出素子から放出された電子が電子放出素子に対向して配置した蛍光面に衝突することで蛍光面が発光して、画像が表示される。また、外囲器は大気圧に耐えられるように設計されているが、特に画面サイズが大きい表示装置は前面板又は背面板が外囲器内側にへこむ可能性がある。そのため画像表示領域内にスペーサを配置し、前面板及び背面板のへこみを抑制している。

電子放出型表示装置の電子源には、電界放出型電子源、表面伝導型電子源、薄膜型電子源等が用いられる。電界放出型電子源にはＣＮＴ（カーボンナノチューブ）、スピント型電子源がある。また、薄膜型電子源にはＭＩＭ（金属層／絶縁体層／金属層）、ＭＩＳ（金属層／絶縁体層／半導体層）ＭＩＳＭ（金属層／絶縁体層／半導体層／金属層）等がある。

電子放出型表示装置は薄型化が可能であり、ブラウン管の画質を備えた薄型表像装置として注目されている。しかしながら、薄型化に伴い、背面板と前面板との間で放電が危惧されている。

特許文献１は電子放出部と電子照射面との間の放電を防止するために、電子放出部と電子放出部駆動回路の間に電子放出部遮断回路を設けることを開示している。

特許文献２は、表示部分として機能する有効領域を囲む無効領域に接地電極を備えた表示装置を開示している。

特開２０００−１６９５０４号 特開２００３−２１７４６８号

電子放出型表示装置は背面板と前面板の間隔が約３ｍｍ〜５ｍｍで適宜選択されている。また、陽極には５ｋＶ〜１０ｋＶが印加され、電子源で放出された電子を蛍光面に導いている。このような電子放出型表示装置は数ミリメートルの間隔を持つ背面板と前面板の間に数キロボルトの電圧を印加するため、背面板と前面板の間で放電が発生しやすい。

従来の電子放出型表示装置では、電子放出部での放電を防止するために特別な回路を設けたり、無効領域での放電を抑制するために電極を設ける等の提案がなされてきた。そのため、新たな配線の引き回しが必要となり、製造工程が増加することになる。

また、従来の電子放出型表示装置では、陽極と配線との間で放電した場合に、配線が破壊されて画像表示が困難になる。特に、背面基板に形成され走査配線は最も前面基板に形成された陽極と近い位置に配置されるため、走査配線と陽極との間で放電が発生しやすい。

本発明による表示装置は、電子放出素子を形成した第１基板と、蛍光面を形成した第２基板と、第１基板と第２基板をつなぐ枠体とを備えた外囲器を有する。

第１基板は第１方向に延在し前記第１方向に交差する第２方向に複数配列した走査配線と、前記第２方向に延在し前記第１方向に複数配列したデータ配線を備え、走査配線はデータ配線よりも上層に配置される。電子放出素子は前記走査配線と電気的に接続した第１電極と前記データ配線と電気的に接続した第２電極とを備える。

第２基板は複数の開口部を有するブラックマトリクス層と、前記ブラックマトリクス層の開口部に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層を覆う金属薄膜層とを備える。

走査配線は第１基板側の底面と、第２基板側の上面と、前記底面から第２基板側に向って延びる側面と、前記上面と前記側面をつなぐ接続面とを有し、前記接続面は前記上面に対し１５度以上７５度以下の角度で傾いている。

また、走査配線は第１基板側に位置する底面と、第２基板側に位置する上面とを有し、底面の幅は上面の幅よりも広い。

上述の構成により、従来の表示装置の課題を解決することができる。

本発明による表示装置によれば、配線の陽極との対向面に傾斜部を形成したことで、配線と陽極との間の放電を抑制できる。特に走査配線は前面基板に対向する上面と上面に隣接してこの上面に対し１５度以上７５度以下の角度で傾いている接続面を有する。走査配線に傾斜した接続面を設けることで、陽極と走査配線間の放電を抑制できる。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明による表示装置を構成する第１基板の正面図である。

第１基板ＳＵＢ１の主面には、第１の方向（Ｘ方向）に延在して第１の方向と交差する第２の方向（Ｙ方向）に並設された複数の走査配線ＳＬと、第２の方向（Ｙ方向）に延在して第２の方向と交差する第１の方向（Ｘ方向）に並設された複数のデータ配線ＤＬ（又は陰極ラインという）と、を有している。マトリクス状に配置されたこれらの線の交差部またはこれらの配線で囲まれた個所には電子源となる電子放出素子ＥＥが形成されている。電子放出素子ＥＥを構成する各電極は走査配線ＳＬとデータ配線ＤＬとにそれぞれ電気的に接続している。

第１基板の主面の中央部を含む領域には複数の電子放出素子ＥＥが存在し、電子放出領域ＥＡを構成している。また電子放出領域ＥＡを囲んで電子放出素子が形成されていない周辺領域が存在する。

走査配線ＳＬは走査線駆動回路ＳＤに接続し、データ配線ＤＬはデータ線駆動回路ＤＤに接続し、各配線は各駆動回路より画像表示に必要なデータが供給されている。

本発明の表示装置は、第１基板ＳＵＢ１に約３ｍｍ〜５ｍｍの間隔で対向して第２基板ＳＵＢ２が配置されている。第２基板の主面には蛍光体を積層した蛍光面が形成され、蛍光面Ｐｈを囲んで蛍光体層のない周辺領域が存在する。第２基板ＳＵＢ２の蛍光面は第１基板ＳＵＢ１の電子放出領域ＥＡに対向して配置されている。

第１基板ＳＵＢ１に形成された電子源から放出された電子は第２基板ＳＵＢ２に形成されて蛍光体層に衝突することで、蛍光体が発光し、第２基板上に画像を表示する。そのため、第１基板ＳＵＢ１は透光性の基板である必要が無く、第１基板にはガラスまたはセラミックス材などが使われる。第２基板ＳＵＢ２は画像表示装置の前面に配置されるため前面基板とも称され、第１基板ＳＵ１は背面基板とも称される。背面基板ＳＵＢ１及び前面基板ＳＵＢ２の外形は略矩形であり、電子放出領域ＥＡ及び蛍光面Ｐｈも矩形に形成されている。これら背面基板ＳＵＢ１、前面基板ＳＵＢ２、電子放出領域ＥＡ、蛍光面は何れもＸ軸に沿って長辺を有し、Ｙ軸に沿って短辺を有する矩形である。

図２は電子放出素子近傍の断面図である。本実施例では電子放出素子としてＭＩＭ（金属層／絶縁体層／金属層）型電子源を使用して説明する。なお、本発明は、電界放出型電子源、表面伝導型電子源、薄膜型電子源等に用いてもよい。

絶縁性の背面基板ＳＵＢ１上にはデータ配線ＤＬが配置されている。またデータ配線に接続して電子放出素子を構成する第２電極Ｅ２が形成される。本実施例では、ＭＩＭ型電子源を使用したため、下部電極がデータ配線ＤＬと接続し且つデータ配線と同層に形成されている。

データ配線ＤＬはＡｌ（アルミニウム）又はＡｌ合金（アルミニウム合金）で形成される。データ配線の上部には陽極酸化により保護用の絶縁膜が形成されている。データ配線ＤＬにＡｌ又はＡｌ合金を使用することで、陽極酸化により良好な絶縁膜を高精度で形成することができる。本実施例ではＡｌ-Ｎｄ（アルミニウム-ネオジム）合金を使用した。

保護絶縁膜ＰＩＮの上には層間絶縁膜ＩＮが形成されている。層間絶縁膜ＩＮは保護絶縁膜ＰＩＮに発生する欠陥、例えばピンホール等、を補償するために形成される。層間絶縁膜ＩＮを形成することで、データ配線ＤＬと走査配線とを確実に絶縁することができる。

層間絶縁膜ＩＮの上には下地電極ＢＥが形成され、下地電極ＢＥの上に走査配線ＳＬが形成される。

一方、第２電極Ｅ２の上部には陽極酸化によってトンネル絶縁膜ＴＩが形成される。トンネル絶縁膜上には電子放出素子を構成する第１電極が形成される。第２電極の電子はトンネル効果によりトンネル絶縁膜ＴＩを通過して第１電極に到達する。第１電極に到達した電子のうち第１電極Ｅ１の仕事関数以上のエネルギーをもって第１電極Ｅ１の表面に達したものが真空中に放出される。

接続電極ＣＥＬは、走査配線と電子放出素子の第１電極Ｅ１とを電気的に接続している。また、接続電極ＣＥＬは走査配線ＳＬの一部を覆って形成されている。

下地電極を設けたことで、段差が小さくなり、接続電極の断線を防止できる。

走査配線ＳＬはデータ配線ＤＬよりも上層に配置してある。走査配線の上に走査配線と平行にスペーサが配置される。スペーサに蓄積された電荷は走査配線を介して除去される。

図３は、走査配線ＳＬの一部断面図である。

走査配線ＳＬは背面基板側の底面１と、前面基板側の上面２と、底面１から前面基板側に向って延びる側面３と、上面２と側面３をつなぐ接続面４を有している。接続面４は上面２に対し１５度以上７５度以下の角度で傾いている。一方、上面２と接続面４との成す角θ２は１０５度以上１６５度以下である。

また、図３の走査配線ＳＬは側面３が傾斜している。このように構成することで、配線と陽極電極の間で発生する放電を抑制できる。

図４は、走査配線ＳＬの一部断面図であり、図３と同じ部位には同じ記号を付してある。
接続面４は上面２に対し１５度以上７５度以下の角度で傾いている。一方、側面３と接続面４との成す角θ２は１０５度以上１６５度以下である。接続面４を上面２に対し１５度以上７５度以下の角度で傾けたことで、側面３に傾斜をつける必要が無く、走査配線の側面３を背面基板に対し垂直に配置でき、容易に製造できる。

接続面４を上面２に対し１５度未満又は７５度を越える大きい角度で傾けると、接続面４と上面２との成す角又は接続面４と側面３との成す角が９０度に近くなり放電する可能性が高くなる。

また、図３及び図４において、Ｗ１は走査配線ＳＬの底面１の幅、Ｗ２は走査配線ＳＬの上面２の幅である。走査配線ＳＬの上面の幅Ｗ２は底面の幅Ｗ１よりも小さい。即ち、走査配線のＹ軸と平行な断面は、第１基板側に位置する底辺が第２基板側に位置する上辺よりも大きい台形状になる。１ａは台形状の断面の底辺、２ａは台形状の断面の上辺、３ａは台形の底辺端部から第２基板側に向って延びる側辺、４ａは上辺１ａと側辺３ａを繋ぐ接続辺である。

このような構成とすることで放電の可能性のあるエッジ部を減らすことができ、放電を抑制することができる。

走査配線上にはスペーサを配置するので上面の幅Ｗ２はスペーサの幅よりも大きくしなければならない。スペーサの幅は約１００μｍなので、上面幅Ｗ２は１００μｍ以上は必要である。また画像を高精細にするためには、底面幅Ｗ１は４００μｍ以下が適当である。

走査配線の幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、抵抗を低くするためできるだけ幅広としたほうが良い。走査配線の幅は、走査配線ピッチの半分以上が適当である。即ち、３００〜４００μｍ程度が良い。

図５は本発明の他の実施例であり、電子放出素子近傍の断面図である。前述の実施例と同じ個所には同じ記号を付してある。

本実施例の走査配線ＳＬは、背面基板ＳＵＢ１側の下部走査配線ＬＳＬと、前面基板側の上部走査配線上ＵＳＬの２層で構成されている。配線を２層としたことで、配線の抵抗や耐蝕性（腐蝕性）を制御できる。

下部走査配線ＬＳＬの上面と底面をつなぐ側面は背面基板に対して９０度未以下の角度を持って傾斜している。

下部走査配線ＬＳＬ上に形成された上部走査配線上ＵＳＬは上面と底面をつなぐ側面を有し、この側面は背面基板に対して７５度未以下の角度を持って傾斜している。

これらの傾斜面は配線の延在方向に沿って連続して延びている。

図６は背面基板とスペーサとの位置関係を示す斜視図である。スペーサＳＰは走査配線上に配置される。図６ではスペーサを走査配線ＳＬの一本置きに配置したが、数本置き、又は各走査配線毎に配置してもよい。

図７は前面基板ＳＵＢ２の断面図である。前面基板ＳＵＢ２は一方の面に蛍光面を有する。この蛍光面はブラックマトリクスＢＭと蛍光体層とメタルバックＭＴとを有する。ブラックマトリクス層は複数の開口部を有する。蛍光体層はブラックマトリクスＢＭの開口部に配置され、また、蛍光体はブラックマトリクスＢＭの一部を覆っている。蛍光体層は赤色蛍光体層Ｒ、青色蛍光体層Ｇ、緑色蛍光体層Ｂから構成されている。ブラックマトリクス層及び蛍光体層を覆って反射膜が配置される。

メタルバックＭＴは金属薄膜であり、アルミニウムを蒸着して形成される。また、メタルバックＭＴは蛍光体が発する光を前面基板の外側へ反射させる作用をもっている。またメタルバックＭＴは７ｋＶ〜１０ｋＶ程度の陽極電圧が印加されて、陽極電極としても機能している。観察者は、蛍光面Ｐｈでの発光を前面基板２を介して観察することができる。

図８は本発明の電子放出型表示装置の断面図である。この表示装置は、複数の電子放出素子を備えた背面基板ＳＵＢ１と、蛍光面を備えた前面基板ＳＵＢ２と、背面基板と前面基板をつなぐ枠体ＦＲとで外囲器（又は容器という）を構成している。背面基板ＳＵＢ１と枠体ＦＲと、前面基板ＳＵＢ２と枠体ＦＲとは、夫々フリットガラスＡＤを溶着して固定している。

外囲器内部は、電子放出素子から放出された電子の移動を容易するため、高度の真空に保たれている。外囲器内部のガスは、背面基板に開けられた排気口を介して排気管ＥＴから排気される。その後、排気管をチップオフして封止される。

また、電子放出素子から放出された電子が電子放出素子に対向して配置した蛍光面に衝突することで蛍光面が発光し、画像が表示される。外囲器は大気圧に耐えられるように設計されているが、特に画面サイズが大きい表示装置は前面板又は背面板が外囲器内側にへこむ可能性がある。そのため画像表示領域内にスペーサを配置し、前面板及び背面板のへこみを抑制している。

スペーサＳＰは導電性接着材により背面基板上の走査配線に固定されている。また、スペーサは配線９上に配置されている。スペーサＰＳの幅は走査配線ＳＬの上面幅より狭いことが望ましく、１００μｍ〜２００μｍであれば３２型の表示装置でも高解像度を維持できる。

図９は、電子放出素子近傍の断面図であり、本発明の構成と比較するための断面図である。表示装置を駆動する上で前述の実施例と同じ機能を有する個所には同じ記号を付してある。図９の走査配線ＳＬは、その断面形状が略矩形である。そのため、前面基板側に略直角の角部を有する。この走査配線の角部は前面基板に形成された陽極電極との間で放電を起こす要因になる。

一方、前述の実施例の構成によれば、走査配線の断面を観察すると、走査配線の陽極との対向面に傾斜部を有する形状となっている。即ち、走査配線の陽極と対向した角部は９０度を越える角度に形成してあるため、走査配線と陽極との間の放電を抑制できる。

本発明による表示装置の背面基板の正面図である。 本発明の表示装置の電子放出素子近傍の断面図である。 本発明による走査配線の一部断面図である。 本発明による走査配線の一部断面図である 本発明による表示装置の電子放出素子近傍の断面図である。 背面基板の斜視図である。 前面基板の断面図である。 本発明の電子放出型表示装置の断面図である。 電子放出素子近傍の断面図であり、本発明の構成と比較するための配線断面図である。

符号の説明

１・・・配線の底面、２・・・配線の上面、ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＥＴ・・・排気管、ＳＰ・・・スペーサ、ＦＲ・・・枠体、Ｐｈ・・・蛍光面、ＳＬ・・・走査配線、ＤＬ・・・データ配線、ＳＤ・・・走査ドライバ、ＤＤ・・・データドライバ、Ｒ・・・赤色蛍光体、Ｇ・・・緑色蛍光体、Ｂ・・・青色蛍光体、ＢＭ・・・ブラックマトリクス、ＭＴ・・・メタルバック。

Claims (2)

1. 電子放出素子を形成した第１基板と、蛍光面を形成した第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板に固定した枠体とを備えた外囲器を有し、前記外囲器の内部を排気した表示装置であって、
   前記第１基板は第１方向に延在し前記第１方向に交差する第２方向に複数配列した走査配線と、前記第２方向に延在し前記第１方向に複数配列したデータ配線を備え、前記電子放出素子は前記走査配線と電気的に接続した第１電極と前記データ配線と電気的に接続した第２電極とを有し、
   前記第２基板は複数の開口部を有するブラックマトリクス層と、前記ブラックマトリクス層の開口部に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層を覆う金属薄膜層とを有し、
   前記走査配線は前記データ配線よりも上層に配置され、
   前記走査配線は第１基板側の底面と、第２基板側の上面と、前記底面から第２基板側に向って延びる側面と、前記上面と前記側面をつなぐ接続面とを有し、前記接続面は前記上面に対し１５度以上７５度以下の角度で傾いていることを特徴とする表示装置。
2. 電子放出素子を形成した第１基板と、蛍光面を形成した第２基板と、前記第１基板及び前記第２基板に固定した枠体とを備えた外囲器を有し、前記外囲器の内部を排気した表示装置であって、
   前記第１基板は第１方向に延在し前記第１方向に交差する第２方向に複数配列した走査配線と、前記第２方向に延在し前記第１方向に複数配列したデータ配線を備え、前記電子放出素子は前記走査配線と電気的に接続した第１電極と前記データ配線と電気的に接続した第２電極とを有し、
   前記第２基板は複数の開口部を有するブラックマトリクス層と、前記ブラックマトリクス層の開口部に配置された蛍光体層と、前記蛍光体層を覆う金属薄膜層とを有し、
   前記走査配線は前記データ配線よりも上層に配置され、
   前記走査配線は第１基板側の底面と、第２基板側の上面とを有し、前記底面の幅は前記上面の幅よりも広いことを特徴とする表示装置。
   

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