JP2008034317A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像信号電極と走査信号電極とを絶縁膜を介してマトリックス状に配置し、両電極の交差部近傍に電子源を配置した背面基板と、蛍光体層及び陽極を持つ前面基板とを封止枠となる枠体を介して封着部材で気密封着し、前記枠体に囲繞された表示領域を真空雰囲気とした平面型の画像表示装置で、前記枠体の枠幅寸法を特定して画像表示装置の小型化、軽量化を図る。
【解決手段】枠体の枠幅を長辺側＞短辺側とした。
【選択図】図２

Description

本発明は、前面基板と背面基板の間に形成される真空中への電子放出を利用した平面型の画像表示装置に関する。

マトリクス状に配置した電子源を有する自発光型フラットパネルディスプレイ（ＦＰＤ）の一つとして、微少で集積可能な冷陰極を利用する電界放出型画像表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）や電子放出型画像表示装置が知られている。

これらの冷陰極には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源、金属―絶縁体―金属を積層したＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ ）型、金属―絶縁体―半導体を積層したＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）型、あるいは金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源などがある。

一般的な自発光型ＦＰＤは、上記のような電子源をガラス板からなる背面基板上に備えた背面パネルと、蛍光体層及びこの蛍光体層に前記電子源から放出される電子を射突させるための電界を形成する陽極とをガラス板からなる前面基板上に備えた前面パネルと、両パネルの対向する内部空間を所定の間隔に保持する枠体とを備え、前記両パネルと枠体で形成される表示空間を真空状態に保持する構成とし、この表示パネルに駆動回路を組み合わせて構成される。

又、前記背面パネルの前記背面基板上には、一方向に延在し該一方向と直交する他方向に並設されて前記他方向に走査信号が順次印加される複数の走査信号配線を有し、更にこの背面基板上には、前記他方向に延在し前記走査信号配線に交差する如く前記一方向に並設された複数の画像信号配線を備えている。加えて前記走査信号配線と画像信号配線の各交差部付近に上記の電子源がそれぞれ設けられ、走査信号配線と電子源とは給電電極で接続され、走査信号配線から電子源に電流が供給される構成が一般的である。

更に、前記個々の電子源は対応する蛍光体層と対になって単位画素を構成する。通常は、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３色の単位画素で一つの画素（カラー画素、ピクセル）が構成される。なお、カラー画素の場合、単位画素は副画素（サブピクセル）とも呼ばれる。

上述の構成に加え、前述したような画像表示装置では、背面パネルと前面パネル間の前記枠体で囲繞された表示領域内に複数の間隔保持部材（スペーサ）が配置固定され、前記両パネル間の間隔を前記枠体と協働して所定間隔に保持している。このスペーサは、一般にはガラスやセラミックスなどの絶縁材あるいは幾分かの導電性を有する部材で形成した板状体からなり、通常、複数の画素ごとに画素の動作を妨げない位置に設置される。

又、封止枠となる枠体は背面基板と前面基板との内周縁にフリットガラスなどの封着部材で固着され、この固着部が気密封着され封止領域となっている。両基板と枠体とで形成される表示領域内部の真空度は、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒ程度である。

枠体と両基板との封止領域には、背面基板に形成された走査信号配線につながる走査信号配線引出端子や画像信号配線につながる画像信号配線引出端子がそれぞれ貫通する。この封止領域を貫通した走査信号配線引出端子及び画像信号配線引出端子の少なくとも一方はその先端が背面基板の端面近辺まで延長して配置されている。
特開平７−３０２５５８号公報 特開２００４−３６３０７５号公報

両基板間に配置される枠体は、両基板と気密封着されて表示空間を真空状態に保持すると共に両基板間の間隔を保持している。
特許文献１では枠体の各辺の枠幅を辺の中間部が最大幅で端部が最小幅の外周部側面が凸状となる形状とし、耐大気圧対策を採る構成が開示されている。

特許文献１に示すような特殊な形状の枠体は、枠体自体の材料採りの問題、大型化に伴う重量増加、両基板の寸法拡大などの問題が発生する恐れがある。又、前記特許文献１の持つ問題点の解決のため枠体の枠幅を一律に狭小化すると、真空リーク発生の恐れが問題となる。真空リークの発生は真空表示領域の真空度劣化を招き、画像表示装置の信頼性を損なう問題がある。更に、真空リーク発生の恐れが無ければ封止領域の幅は狭い方が前記封着部材の流動に伴う問題の発生が少なくなり、望ましい。

本発明の目的は、小型軽量化が可能で、しかも封止領域での真空リークの発生も無く、信頼性の高い長寿命の画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため本発明では、略矩形状の枠体の各辺の枠幅は一定で、かつ長辺側と短辺側でその枠幅を、長辺側＞短辺側とした。

更に本発明では、基板寸法、構成材料等を基にして断面が長方形の前記枠体で、長辺側及び短辺側の枠幅が式（１）、（２）を満足する構成とした。
δ＝５ＷＬ⁴／３８４ＥＩ……（１）
Ｉ＝ｂＤ³／１２………………（２）
ただし、δ：撓み量、Ｗ：分布荷重、Ｌ：長さ、Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント、ｂ：厚さ、Ｄ：幅を示す。これらの構成とした画像表示装置に、画像信号駆動回路、走査信号駆動回路、その他の周辺回路を組み込んで自発光平面表示装置を構成する。

枠体の各辺の枠幅を一定としたことにより、材料採りの無駄も無く、廉価となり、今後の大型製品化に貢献できる。又、各辺の長さに応じた枠幅を採用することにより基板外形も小さくすることが可能となり、製品外形の小型化、重量低減に貢献できる。更に、基板設計の裕度が向上すると共に真空リークの発生を阻止し、信頼性の高い長寿命の画像表示装置を得ることが出来る。

更に又、使用する封着部材の量を制御して封着部材の不要部分への流動を抑え、作業性の向上と表示品位の確保を可能とした。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１乃至図５は本発明の画像表示装置の一実施例を説明するための図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図、図２は図１（ｂ）のＡ−Ａ線に沿った模式平面図、図３は図２のＢ−Ｂ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図、図４は図２のＣ―Ｃ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図、図５は図２のＤ−Ｄ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図である。

これら図１乃至図５において、参照符号１は背面基板、２は前面基板、３は枠体、４は排気管、５は封着部材、６は表示領域を含む減圧領域、７は貫通孔、８は画像信号配線、９は走査信号配線、１０は電子源、１１は接続電極、１２はスペーサ、１３は接着部材、１５は蛍光体層、１６は遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜、１７は金属薄膜からなるメタルバック（陽極電極）である。

前記両基板１、２は厚さ数ｍｍ、例えば１〜１０ｍｍ程度のガラス板から構成され、両基板共に略矩形状を呈し、所定の間隔を隔てて積層されている。３は枠体で、この枠体３は例えばフリットガラスの燒結体或いはガラス板等から構成され、単体で若しくは複数部材の組み合わせで略矩形状の枠体形状とされ、前記両基板１、２間に介挿されている。

この枠体３は断面が長方形で、前記略矩形状の長辺側に配置される一対の枠体片３１と、短辺側に配置される同じく一対の枠体片３２との組み合わせで枠体に構成されている。又、これら枠体片３１、３２はその枠幅、すなわち枠体片３１の枠幅ＤＬと枠体片３２の枠幅ＤＳとは異なる構成でＤＬ＞ＤＳの関係にあり、前記両基板１、２間の周縁部に介挿されて両基板１、２と気密接合されている。一方、その高さは両基板１、２間の前記間隔に略等しい寸法に設定されている。又、前記ＤＬ，ＤＳの関係については後述する。４は排気管で、この排気管４は前記背面基板１に固着されている。５は封着部材で、この封着部材５は例えばフリットガラスから構成され、前記枠体３と両基板１、２間を接合して気密封着している。この封着部材５の塗布幅は、前記枠体３の枠幅ＤＬ、ＤＳよりそれぞれやや細幅に設定し、両基板との接着時に適当量枠幅よりはみ出す構成とされている。又、塗布高さは塗布範囲全面に亘って均一に設定される。

前記枠体３と両基板１、２及び封着部材５で囲まれた空間は前記排気管４を介して排気され例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を保持して表示領域を含む減圧領域６を構成している。又、前記排気管４は前述のように前記背面基板１の外表面に取り付けられてこの背面基板１を貫通して穿設された貫通孔７に連通しており、排気完了後前記排気管４は封止される。

参照符号８は画像信号電極で、この画像信号電極８は前記背面基板１の内面に一方向（Ｙ方向）に延在し他方向（Ｘ方向）に並設されている。この画像信号電極８は減圧領域６から枠体3の枠体片３１と背面基板１との気密封着部の第１の封止領域５１を気密に貫通し、背面基板１の長辺側の端部付近まで延在し、その先端部を映像信号電極引出端子８１としている。ここで、前記枠幅ＤＬ，ＤＳは前記貫通方向の長さを示している。

参照符号９は走査信号電極で、この走査信号電極９は前記画像信号電極８上でこれと交差する前記他方向（Ｘ方向）に延在し前記一方向（Ｙ方向）に並設されている。この走査信号電極９は減圧領域６から枠体3の枠体片３２と背面基板１との気密封着部の第２の封止領域５２を気密に貫通し、背面基板１の短辺側の端部近傍まで延在し、その先端部を走査信号電極引出端子９１としている。

参照符号１０は電子源で、この電子源１０は前記走査信号電極９と画像信号電極８の各交差部近傍に設けられ、この電子源１０は前記走査信号電極９と接続電極１１で接続されている。又、前記画像信号電極８と、電子源１０及び前記走査信号電極９間には層間絶縁膜ＩＮＳが配置されている。

ここで、前記画像信号電極８は例えばＡｌ（アルミニウム）膜、走査信号電極９は例えばＩｒ／Ｐｔ／Ａｕ膜、Ｃｒ／Ｃｕ／Ｃｒ膜等が用いられる。又、前記電極引出端子８１、９１は電極の両端に設けられているが、何れか一端のみに設けても良い。

次に、参照符号１２はスペーサで、このスペーサ１２はセラミックス材から構成されており、長方形の薄板形状に整形され、前記枠体３と略平行で走査信号電極９上に１本おきに直立配置され、接着部材１３で両基板１、２と接着固定している。このスペーサ１２の基板との接着固定は一端側のみでも良く、更にその配置は通常、複数の画素毎に画素の動作を妨げない位置に設置される。

このスペーサ１２の寸法は基板寸法、枠体３の高さ、基板素材、スペーサの配置間隔、スペーサ素材等により設定されるが、一般的には高さは前述した枠体３と略同一寸法、厚さは数十μｍ〜数ｍｍ以下、長さは２０ｍｍ乃至２００ｍｍ程度、好ましくは８０ｍｍ乃至１２０ｍｍ程度が実用的な値となる。
又、このスペーサ１２は１０⁸〜１０⁹Ω・ｃｍ程度の抵抗値を有している。

このスペーサ１２の一端側が固定された前面基板２の内面には、赤色、緑色、青色用の蛍光体層１５が遮光用のＢＭ（ブラックマトリクス）膜１６で区画されて配置され、これらを覆うように金属薄膜からなるメタルバック（陽極電極）１７が例えば蒸着方法で設けられて蛍光面を形成している。

前記蛍光体としては、例えば赤色としてＹ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ（Ｐ２２−Ｒ）を、緑色としてＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ（Ｐ２２−Ｇ）、青色としてＺｎＳ：Ａｇ，Ｃｌ（Ｐ２２−Ｂ）を用いることができる。この蛍光面構成で、前記電子源１０から放射される電子を加速し、対応する画素を構成する蛍光体層１５に射突させる。これにより、該蛍光体層１５が所定の色光で発光し、他の画素の蛍光体の発光色と混合されて所定の色のカラー画素を構成する。又、陽極電極１７は面電極として示してあるが、走査信号電極９と交差して画素列ごとに分割されたストライプ状電極とすることもできる。

前記枠体３は、前記したように略矩形状の長辺側に配置される一対の枠体片３１と、短辺側に配置される同じく一対の枠体片３２との組み合わせで枠体に構成されている。各枠体片３１、３２はそれぞれ矩形の断面形状を有している。又、これら枠体片３１、３２はその枠幅、すなわち枠体片３１の枠幅ＤＬと枠体片３２の枠幅ＤＳとは異なる構成で、ＤＬ＞ＤＳの関係にあるが、この枠幅は次の式（１）、（２）で特定される。
δ＝５ＷＬ⁴／３８４ＥＩ……（１）
Ｉ＝ｂＤ³／１２………………（２）
ただし、δ：撓み量、Ｗ：分布荷重、Ｌ：長さ、Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント、ｂ：厚さ、Ｄ：幅を示す。

本発明では、長辺側に配置される一対の枠体片３１と、短辺側に配置される同じく一対の枠体片３２とが同一の撓み量δ内に制御可能な寸法に設定する。
例えば、３２型画像表示装置で、アスペクト比１６：９の場合、長辺側の枠撓みを所定量内に抑える為にはＤＬ＝９ｍｍ以上が必要である。一方、短辺側に配置される枠体片３２の枠幅ＤＳを同一の９ｍｍ以上とすることも可能であるが、重量及び材料費増加は避けられず過剰品質となり、撓み量を考慮すると同一とする必要は無く、上述の式から６ｍｍまで狭くすることが可能である。このように枠幅を狭く出来ることは、製品外形、重量、製品設計裕度に有利となる。又、封着部材５の使用量を減らすことも可能となる。

図６は、本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。図６中に破線で示した領域は表示領域６であり、この表示領域６にｎ本の画像信号電極８とｍ本の走査信号電極９が互いに交差して配置されてｎ×ｍのマトリクスが形成されている。マトリクスの各交差部は副画素を構成し、図中の３つの単位画素（あるいは、副画素）"Ｒ"，"Ｇ"，"Ｂ"の１グループでカラー１画素を構成する。なお、電子源の構成は図示を省いた。

画像信号電極８は、画像信号電極引出端子８１で画像信号駆動回路ＤＤＲに接続され、走査信号電極９は走査信号電極引出端子９１で走査信号駆動回路ＳＤＲに接続されている。映像信号駆動回路ＤＤＲには外部信号源から映像信号ＮＳが入力され、走査信号駆動回路ＳＤＲには同様に走査信号ＳＳが入力される。

これにより、順次選択される走査信号電極９に交差する画像信号電極８に画像信号を供給することで、二次元のフルカラー画像を表示することができる。本構成例の表示パネルを用いることにより、比較的低電圧で高効率の画像表示装置が実現される。

本発明の画像表示装置の一実施例を説明するための図で、図１（ａ）は前面基板側から見た平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）の側面図である。 図１（ａ）のＡ―Ａ線に沿った模式平面図である。 図２のＢ−Ｂ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図である。 図２のＣ―Ｃ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図である。 図２のＤ―Ｄ線に沿った背面基板の模式断面図とその背面基板と対応する部分の前面基板の模式断面図である。 本発明の構成を適用した画像表示装置の等価回路例の説明図である。

符号の説明

１・・・背面基板、２・・・前面基板、３・・・枠体、３１、３２・・・枠体片、４・・・排気管、５・・・封着部材、５１、５２・・・第１、第２の封止領域、６・・・減圧領域、７・・・貫通孔、８・・・画像信号電極、８１・・・画像信号電極引出端子、９・・・走査信号電極、９１・・・走査信号電極引出端子 １０・・・電子源、１１・・・接続電極、１２・・・間隔保持部材、１３・・・接着部材、１５・・・蛍光体層、１６・・・ＢＭ膜、１７・・・メタルバック（陽極電極）、ＤＬ、ＤＳ・・・枠幅、ＩＮＳ・・・絶縁膜（層間絶縁膜）。

Claims (5)

1. 第１の方向に延在しこの第１の方向と交差する第２の方向に並設された複数の第１電極と、前記第１電極を覆って形成された絶縁膜と、前記絶縁膜上で前記第２の方向に延在して前記第１の方向に並設された複数の第２電極と、前記第１電極と前記第２電極に接続する電子源とを有する背面基板と、
   複数色の蛍光体層及び加速電極を有し前記背面基板と所定の間隔をもって対向する前面基板と、
   前記背面基板と前記前面基板との間で表示領域を囲繞して介挿され、短辺側の幅が長辺側の幅より狭い略矩形状の枠体と、
   前記枠体の端面と前記前面基板及び背面基板とをそれぞれ封止領域で気密封着する封着部材を具備したことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記枠体は断面が長方形で、この枠体の長辺側及び短辺側の枠幅が式（１）、（２）を満足することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
   δ＝５ＷＬ⁴／３８４ＥＩ……（１）
   Ｉ＝ｂＤ³／１２………………（２）
   ただし、δ：撓み量、Ｗ：分布荷重、Ｌ：長さ、Ｅ：ヤング率、Ｉ：断面二次モーメント、ｂ：厚さ、Ｄ：幅を示す。
3. 前記枠体の長辺側及び短辺側の長さの比が１６：９であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記表示領域内に前記枠体と略平行に配置された複数の間隔保持部材を備えたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の画像表示装置。
5. 前記電子源が、下部電極と上部電極及びこれら下部電極と上部電極との間に挟持される電子加速層を有し、前記下部電極と上部電極間に電圧を印加することで前記上部電極より電子を放出する薄膜型電子源アレイであることを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載の画像表示装置。
   
   

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