説明

平面型画像表示装置

【課題】平面型画像表示装置の蛍光面の混色を防止して高輝度化と長寿命化を図る。
【解決手段】映像信号配線8上に配置される電子源10の表面の平面形状を略瓢箪形とした。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自発光型フラットパネル型画像表示装置に係り、特に薄膜型電子源をマトリクス状に配列した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
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。
【0003】
一般的な自発光型FPDは、上記のような電子源をガラス板等の絶縁板上に備えた背面基板と、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を好適とする光透過性の材料からなる板上に備えた前面基板と、両基板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、前記両基板と枠体で形成される表示領域を含む内部空間を真空状態に保持する表示パネル構成とし、この表示パネルに駆動回路を組み合わせて構成される。
【0004】
又、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た複数の映像信号配線と、この映像信号配線を覆って形成された絶縁膜と、この絶縁膜上で前記他方向に延在し前記映像信号配線に交差する如く前記一方向に並設され走査信号が順次印加される複数の走査信号配線を備えている。加えて前記走査信号配線と映像信号配線の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。
【0005】
更に、前記個々の電子源は前記前面基板上に配置された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。
【0006】
上述の構成に加え、前述したような画像表示装置では、背面基板と前面基板間の前記枠体で囲繞された表示領域を含む真空領域内に複数の間隔保持部材(スペーサ)が配置固定され、前記両基板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。
【0007】
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真空領域内部の真空度は、例えば10-5〜10-7Torr程度である。
【0008】
更に、前記枠体と背面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映像信号配線につながる映像信号配線引出端子がそれぞれ貫通する。
【0009】
前述したMIM型電子源については、例えば特許文献1、2に開示されている。MIM型電子源の構造と動作の概要は以下のとおりである。すなわち、上部電極と下部電極との間に絶縁層を介在させた構造を有し、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することで、下部電極中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層である絶縁層の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極表面に達したものが真空中に放出される。
【特許文献1】特開2004−363075号公報
【特許文献2】特開2006−66249号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
前記特許文献1、2に開示されたような構成の平面型画像表示装置では、前面基板の蛍光体層に、背面基板側に配置された電子源から発射された電子ビームを加速して射突させ、励起することで当該蛍光体層の発光特性に応じた色光で発色する構成となっている。
更に、特許文献2では電子源の電子放出領域の平面形状が矩形であることに起因する局部的な電流集中を防止する構成が開示されている。
【0011】
前記特許文献1、2を含む従来の平面型画像表示装置では、前記電子源からの電子の一部が蛍光面上で特許文献2の図16に示すように末広がりとなる。
このため、電子が対向する所望の蛍光体層とこれに隣接する異色発光の蛍光体層を同時に励起して混色を発生させる問題があった。
図7は従来の平面型画像表示装置の前面基板の外面、すなわち映視像面側から電子源側を透視した模式平面図である。図7において、蛍光面に対向する表面が略長方形の電子源10R,10B、10Gから出た電子は、蛍光面上の対応するBM窓部161R、161B、161Gをそれぞれ通り、蛍光面上にそれぞれビームスポットBPR,BPB,BPGを投射する。
この投射されるビームスポット形状は電子源の形状の影響を受け、略楕円形状を呈して混色発生の一因となっている。
この混色の発生は、表示装置の色純度の低下及び輝度低下を招き、表示品位を損なう問題があった。
【0012】
本発明の目的は、混色の発生を防止し、色純度の確保と高輝度化を可能とし、表示品位の優れた信頼性の高い長寿命の平面型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】
【0013】
上記目的を達成するため本発明では、第1の方向に延在してこの第1の方向と交差する第2の方向に並設された複数の映像信号配線と、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走査信号配線と、前記映像信号配線と走査信号配線間に介挿された絶縁膜と、前記映像信号配線と前記走査信号配線との交叉部近傍に設けられ、前記走査信号配線と接続した平面型の複数の電子源とを有する背面基板と、複数のBM窓部を有するブラックマトリクス膜及び蛍光体層を備えた前面基板とを対向配置したカラー表示が可能な平面型画像表示装置で、前記電子源の蛍光面と対向する表面の平面形状を、前記第1の方向に長軸を、又前記第2の方向に短軸を持つ略長方形とし、この略長方形の長手方向中央部を最小幅、その両端部付近に最大幅を持つ略瓢箪形或は略鼓形状のような構成とした。
これらの構成とした平面型画像表示装置に、映像信号駆動回路、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。
【発明の効果】
【0014】
混色の発生を防止し、色純度の確保と高輝度化を可能とし、表示品位の優れた信頼性の高い長寿命の平面型画像表示装置を得ることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【0015】
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。
【実施例1】
【0016】
図1乃至図4は本発明の平面型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模式平面図、図1(b)は図1(a)の模式側面図、図2は図1(b)のA−A線に沿った模式平面図、図3は本発明の平面型画像表示装置の画素を構成する電子源の一例を説明する模式平面図、図4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である。
【0017】
図1乃至図4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は表示領域を含む真空領域、7は貫通孔、8は映像信号配線、9は走査信号配線、10は電子源、11は接続配線、12はスペーサ、13は接着部材、14は層間絶縁膜、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。
【0018】
参照符号1で示す背面基板と前面基板2は略矩形状を呈し、厚さ数mm、例えば1〜10mm程度のガラス板からそれぞれ構成されている。
3は枠状を呈する枠体で、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、前記両基板1、2間の周縁部に介挿され、両端面が両基板1、2と気密接合されている。この枠体3の厚さは数mm〜数十mm、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。
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は例えば低融点フリットガラス、例えばPbO:75〜80wt%、B2 O3 :約10wt%、その他:10〜15wt%等の組成からなり、かつ非晶質タイプのフリットガラスを含むガラス材料からなるもの等が知られており、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。
【0019】
前記枠体3と両基板1、2及び封着部材5で囲まれた表示領域を含む真空領域6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、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。
【0020】
参照符号8はストライプ状の映像信号配線で、この映像信号配線8は例えばアルミニウム(Al)膜、アルミニウムとネオジムの合金(Al−Nd)膜等からなり、前記背面基板1の内面に第1の方向(Y方向)に延在し第2の方向(X方向)に並設されている。
この映像信号配線8の上面には後述する電子源に対応する位置にそれぞれトンネル絶縁膜82を備え、残部は図示しないフィールド絶縁膜で覆われている。又、この映像信号配線8は真空領域6から枠体3と背面基板1との接合領域を気密に貫通し、背面基板1の長辺側の端部まで延在し、その先端部を映像信号配線引出端子81としている。
【0021】
参照符号9はストライプ状の走査信号配線で、この走査信号配線9は前記映像信号配線8上でこれと交差する前記第2の方向(X方向)に延在し前記第1の方向(Y方向)に並設されている。この走査信号配線9はアルミニウム膜或はアルミニウムを主成分とするアルミニウム合金膜等から構成されている。又、この走査信号配線9は真空領域6から枠体3と背面基板1との接合領域を気密に貫通し、背面基板1の短辺側の端部まで延在し、その先端部を走査信号配線引出端子91としている。
【0022】
又、前記映像信号配線8と、前記走査信号配線9間には層間絶縁膜14が配置されている。この層間絶縁膜14としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化物、シリコンなどを用いることができる。この層間絶縁膜14は、前記映像信号配線8表面に陽極酸化で形成するフィールド絶縁膜にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、映像信号配線8と走査信号配線9間の絶縁を保つ役割を果たす。
【0023】
次に、参照符号10は電子源で、この電子源10は例えば特許文献1、2に開示された電子源の一種のMIM型電子源で、この電子源10は前記走査信号配線9と映像信号配線8の交差部近傍で、前記映像信号配線8の前記トンネル絶縁膜82に設けられている。この電子源10は前記走査信号配線9と接続配線11で接続されている。
【0024】
この電子源10は図3にその一例の詳細を示すように蛍光面と対向する表面の平面形状を略瓢箪形の略長方形としている。
すなわち、この実施例1の電子源10は、映像信号配線8の表面にこの映像信号配線8の延在方向の第1の方向に長軸CLを、又長軸CLと直交する第2の方向に短軸SLを有する略瓢箪形を呈している。
この略瓢箪形の電子源10は、前記長軸CLと同方向の全長をH1、短軸SLと同方向の最大幅W1、同方向の最小幅W2、前記最大幅W1間の長さをH2とし、前記最大幅W1を長さ方向の両端部に配置し、更にその外側を半円状の突出部101とした構成である。
又、前記最小幅W2は全長H1の1/2寸法(中心)点で短軸SL上に配置した構成であり、更に、長短軸CL、SLの交点102を電子源10の重心としてある。
【0025】
この略瓢箪形の電子源10において、前記短軸SL上の最小幅W2の寸法は、最大幅W1の50%以上で、かつ略瓢箪形を呈する構成が必要で、これが50%未満では前記短軸SLを境に電子ビームが2分割されて、表示に支障を来たす恐れがある。
【0026】
次に、参照符号12はスペーサで、このスペーサ12はセラミックス材等の絶縁材料からなり、抵抗値の偏在が少なく、かつ長方形の薄板形状に整形された絶縁性基体121と、この絶縁性基体121の表面を覆い、かつ抵抗値の偏在の少ない被膜層122から構成されている。
このスペーサ12は108〜109Ω・cm程度の抵抗値を有し、全体として抵抗値の偏在の少ない構成となっている。
このスペーサ12は前記枠体3と略平行で走査信号配線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。
【0027】
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1000mm程度、更にはそれ以上の長尺も可能であるが、好ましくは80mm乃至300mm程度が実用的な値となる。
【0028】
一方、前記スペーサ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で区画されたBM窓部161に配置され、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。
このメタルバック17は前面基板2と反対側、つまり背面基板1側への発光を前面基板2側へ向け反射させ、発光の取り出し効率を上げる為の光反射膜であると共に蛍光体粒子の表面の帯電を防ぐ機能も合わせ持っている。
又、このメタルバック17は面電極として示してあるが、走査信号配線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。
【0029】
前記蛍光体としては、例えば赤色用としてY23:Eu、Y22S:Euを、又、緑色用としてZnS:Cu,Al、Y2SiO5:Tb、更に、青色用としてZnS:Ag,Cl、ZnS:Ag,Al等を用いることができる。この蛍光体層15は蛍光体粒子の平均粒径は例えば4μm〜9μm、膜厚は例えば10μm〜20μm程度となっている。
【0030】
この蛍光面構成を更に詳細に説明すると、前面基板2の内面にブラックマトリクス膜16が複数のBM窓部161を備えて被着形成されている。
このブラックマトリクス膜16のBM窓部161は、前記映像信号配線8の延在方向に長辺、前記走査信号配線9の延在方向に短辺を持つ略矩形状に形成されており、この矩形状を呈するBM窓部161の中心点を重心とし、この重心位置を前記走査信号配線9の延在方向に揃えて順次配置されている。
このブラックマトリクス膜16のBM窓部161を塞ぎ、かつ背面の一部まで延在して蛍光体層15がそれぞれ前記所定のBM窓部に配置されている。
このBM窓部161と、これに対向して背面基板1側に配置された前記電子源10との相対位置は、電子源重心102を前記BM窓部161の重心位置に合致させた配置としている。
【0031】
この電子源10の略瓢箪形と、前記BM窓部161との組み合わせで蛍光面上に照射される電子ビームのスポットは略瓢箪形状となる。
この略瓢箪形状のビームスポットは、蛍光面上ではビームスポットの上下では隣接する異色のビームスポットと重畳する部分が発生するが、この重畳部分はBM膜で覆われているため映視像面には発色は現れない。
一方、前記ビームスポットの中央部分は前記上下より幅狭で、隣接する異色のビームスポットとは重畳が避けられ、前記BM窓部161の寸法で規制された他色領域まで合わせて照射することは防止できる。
従って映視像面での混色を防止できる。
この構成では、蛍光体層が所定の色光で発光し、他画素の蛍光体の正規の発光色と合成されて所定の色のカラー画素を構成する。
【実施例2】
【0032】
図5は本発明の平面型画像表示装置の他の実施例を説明する電子源の模式平面図で、前述した図と同じ部分には同一記号を付してある。
図5において、この電子源10は蛍光面と対向する表面の平面形状を略鼓形状の略長方形としている。
すなわち、この実施例2の電子源10は、映像信号配線8の表面にこの映像信号配線8の延在方向の第1の方向に長軸CLを、又長軸CLと直交する第2の方向に短軸SLを有する略鼓形状を呈している。
この略鼓形状の電子源10は、前記長軸CLと同方向の全長をH1、短軸SLと同方向の最大幅W1、同方向の最小幅W2とし、前記最大幅W1を長さ方向の両端部に配置した構成である。
又、前記最小幅W2は全長H1の1/2寸法(中心)点で短軸SL上に配置した構成であり、更に、長短軸CL、SLの交点102を電子源10の重心としてある。
【0033】
この略鼓形状の電子源10において、前記短軸SL上の最小幅W2の寸法は、最大幅W1の50%以上で、かつ略鼓形状を呈する構成が必要で、これが50%未満では前記短軸SLを境に電子ビームが2分割されて、表示に支障を来たす恐れがある。
この電子源10の略鼓形状と、前記BM窓部161との組み合わせで蛍光面上に照射される電子ビームのスポットは前記実施例1と略同様な略瓢箪形状となる。
【0034】
この略瓢箪形状のビームスポットは、前記実施例1と同様に蛍光面上ではビームスポットの上下では隣接する異色のビームスポットと重畳する部分が発生するが、この重畳部分はBM膜で覆われているため映視像面には発色は現れない。
一方、前記ビームスポットの中央部分は前記上下より幅狭で、隣接する異色のビームスポットとは重畳が避けられ、前記BM窓部161の寸法で規制された他色領域まで合わせて照射することは防止できる。
従って映視像面での混色を防止できる。
この構成では、蛍光体層が所定の色光で発光し、他画素の蛍光体の正規の発光色と合成されて所定の色のカラー画素を構成する。
【0035】
図6は、本発明の構成を適用した平面型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を含む真空領域6であり、この真空領域6にn本の映像信号配線8とm本の走査信号配線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。映像信号配線8は、映像信号配線引出端子81で映像信号駆動回路DDRに接続され、走査信号配線9は走査信号配線引出端子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。
【0036】
これにより、順次選択される走査信号配線9に交差する映像信号配線8に映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。
【0037】
以上の実施例では、電子源にMIM型を用いた構造を例としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記した各種の電子源を用いた自発光型FPDに対しても同様に適用できるものである。
又、電子源の表面形状例を略瓢箪形、略鼓形状としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、前記した略瓢箪形の電子ビームスポットが得られる形状であれば同様に適用できるものである。
更に、アルミニウム合金としてネオジムを含む例を示したが、これに限定されることなく例えば数%以下でTa、Cu、Si等必要により種々のものが用いられる。
【図面の簡単な説明】
【0038】
【図1】本発明の平面型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 面基板側から見た模式平面図、図1(b)は図1(a)の模式側面図である。
【図2】図1(b)のA―A線に沿った模式平面図である。
【図3】本発明の平面型画像表示装置の電子源の一例を説明する模式平面図である。
【図4】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5】本発明の平面型画像表示装置の他の実施例の電子源の例を説明するための模式平 面図である。
【図6】本発明の構成を適用した平面型画像表示装置の等価回路例の説明図である。
【図7】従来の平面型画像表示装置の構成を説明するための模式平面図である。
【符号の説明】
【0039】
1・・・背面基板、2・・・前面基板、3・・・枠体、4・・・排気管、5・・・封着部材、6・・・表示領域を含む真空領域、7・・・貫通孔、8・・・映像信号配線、82・・・トンネル絶縁層、9・・・走査信号配線、10・・・電子源、11・・・接続配線、12・・・スペーサ、13・・・接着部材、14・・・層間絶縁膜、15・・・蛍光体層、16・・・遮光用のBM(ブラックマトリクス)膜、17・・・金属薄膜からなるメタルバック(陽極電極)。

【特許請求の範囲】
【請求項1】
第1の方向に延在してこの第1の方向と交差する第2の方向に並設された複数の映像信号配線と、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走査信号配線と、前記映像信号配線と走査信号配線間に介挿された絶縁膜と、前記映像信号配線と前記走査信号配線との交叉部近傍に設けられ、前記走査信号配線と接続した平面型の複数の電子源とを有する背面基板と、
この背面基板と対向する内表面に複数のBM窓部を備えて配置されたブラックマトリクス膜と、このブラックマトリクス膜の前記複数のBM窓部を覆って前記内表面に配置され前記電子源からの電子の励起で発光する蛍光体層を有する蛍光膜と、この蛍光膜を覆うメタルバック層を有し、前記背面基板と所定の間隔を隔てて対向配置された前面基板と、
前記背面基板と前記前面基板間に配置され前記両基板を所定の間隔に保持する枠体と、
前記枠体の端面と前記前面基板及び背面基板とを気密封着する封着部材とを具備する平面型画像表示装置であって、
前記電子源は、前記前面基板と対向する平面形状を前記第1の方向に長軸を、又前記第2の方向に短軸を有する略長方形とし、かつ前記長軸方向の両端部付近の前記短軸方向の幅を、前記長軸方向の長さの略中心上の前記短軸方向の幅より大としたことを特徴とする平面型画像表示装置。
【請求項2】
前記電子源は前記長軸方向の長さの略中心上の前記短軸方向の幅が、前記電子源の前記短軸方向の幅の中の最小幅であることを特徴とする請求項1に記載の平面型画像表示装置。
【請求項3】
前記電子源の前記短軸方向の幅の最小寸法は、前記短軸方向の最大幅の50%以上であることを特徴とする請求項1又は2に記載の平面型画像表示装置。
【請求項4】
前記略長方形の電子源は略瓢箪形であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の平面型画像表示装置。
【請求項5】
前記略長方形の電子源は略鼓形状であることを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の平面型画像表示装置。
【請求項6】
前記BM窓部は前記長軸と同方向に長軸を備えた略矩形形状であることを特徴とする請求項1乃至5の何れかに記載の平面型画像表示装置。
【請求項7】
前記電子源の前記短軸方向の幅の最小寸法上の短軸と前記長軸との交点を電子源重心位置とし、この電子源重心位置が、対向する前記BM窓部の重心位置と略同軸であることを特徴とする請求項6に記載の平面型画像表示装置。
【請求項8】
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7の何れかに記載の平面型画像表示装置。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【公開番号】特開2009−123460(P2009−123460A)
【公開日】平成21年6月4日(2009.6.4)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2007−295131(P2007−295131)
【出願日】平成19年11月14日(2007.11.14)
【出願人】(502356528)株式会社 日立ディスプレイズ (2,552)
【Fターム(参考)】