表示装置
【課題】スペーサとアノード電極間、及びスペーサと電位規定電極間の放電を抑制する。
【解決手段】表示装置は、電子放出素子を有するリアプレート２と、アノード電極８と電位規定電極１１とを有するフェースプレート１と、リアプレート２とフェースプレート１との間にアノード電極８及び電位規定電極１１と対向して位置する板状のスペーサ４と、を有している。スペーサ４は、その絶縁性基材４０が凹部１２を有しており、凹部１２は、アノード電極８、電位規定電極１１、および、フェースプレート１のアノード電極８と電位規定電極１１との間の部分と対向している。
【解決手段】表示装置は、電子放出素子を有するリアプレート２と、アノード電極８と電位規定電極１１とを有するフェースプレート１と、リアプレート２とフェースプレート１との間にアノード電極８及び電位規定電極１１と対向して位置する板状のスペーサ４と、を有している。スペーサ４は、その絶縁性基材４０が凹部１２を有しており、凹部１２は、アノード電極８、電位規定電極１１、および、フェースプレート１のアノード電極８と電位規定電極１１との間の部分と対向している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特に、表示装置の内部の、リアプレートとフェースプレートの間に設けられたスペーサの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型化、軽量化が可能な表示装置として、電子放出素子を用いた平面型の電子線装置、すなわち電界放出型表示装置（ＦＥＤ）が提案されている。このような表示装置は、電子放出素子を備えたリアプレートと、電子の照射によって発光する発光部材を備えたフェースプレートとが対向して配置されている。リアプレートとフェースプレートの各々の周縁は枠材を介して封止されて真空（典型的には高真空あるいは超高真空）に維持されており、真空容器を形成している。フェースプレートには、発光部材に積層されリアプレートの電位より高い電位が印加されるアノード電極が設けられている。電子放出素子から放出された電子はアノード電極に引きつけられて発光部材の所定の位置に照射され、所望の画像が表示される。
【０００３】
アノード電極には、電子を発光部材の所定の位置に照射させる目的のほか、表示装置の輝度を向上させるために、一般に数百Ｖから数１０ＫＶの高電位が印加される。しかもリアプレートとフェースプレート間の間隙は表示装置の薄型化のためにできるだけ小さくされている。このため、表示装置の内部には通常、かなり高い電界が生じており、特にアノード電極と他の内部構造物との間の放電が問題となる。この対策として、アノード電極の周囲を、多くの場合接地電位に規定された電位規定電極で取り囲む構成が知られている。
【０００４】
ところで、表示装置の内部には、表示装置内外の気圧差によるリアプレート及びフェースプレートの変形や破損を防止するため、スペーサと呼ばれる板状の支持体が設けられている。スペーサは表示装置内外の気圧差による押し付け力からリアプレート及びフェースプレートを支持するため、アノード電極に接触して設けられている。このため、スペーサの電位はアノード電極側で高くなっており、スペーサのアノード電極側の面と電気規定電極との間の放電が問題となる。特許文献１にはスペーサと電位規定電極との間の放電を防止するため、スペーサと電位規定電極（ガード電極）とを必要な距離だけ離間させる技術が開示されている。特許文献２には、アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続する、スペーサの低抵抗膜の内側端部間隔を、アノード電極とガード電極の内側端部間隔よりも広くすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７３０９３号公報
【特許文献２】特開２００６−２３６７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のようにスペーサと電位規定電極とを必要な距離だけ離間させて放電を防止する場合、距離を確保するために電位規定電極を非常に薄く形成する必要があり、製造上の制約となる。アノード電圧がさらに増加した場合、このような構成では対処できない可能性もある。一方、放電を防止するためには、放電が生じる対象物同士を接触させ等電位にすることが有効であり、スペーサと接触しているアノード電極の場合、スペーサとの間での放電は比較的起こりにくいはずである。しかし、両者を完全に密着して接触させることは困難であり、実際には、スペーサとアノード電極の間に不可避的に存在する微小間隙のために、放電が生じる可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、フェースプレートが、アノード電極と、該アノード電極と離間して位置する電位規定電極と、を有する構成の表示装置において、スペーサとアノード電極間、及びスペーサと電位規定電極間の放電を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、電子放出素子を有するリアプレートと、前記電子放出素子の電位よりも高い電位に規定されるアノード電極と、前記アノード電極と離間して位置し、前記アノード電極の電位よりも低い電位に規定される電位規定電極と、を有し、前記リアプレートと対向するフェースプレートと、絶縁性基材を少なくとも有し、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に、前記フェースプレートに対向する対向面を有し、前記対向面の一部が前記アノード電極及び前記電位規定電極に接触する板状のスペーサと、を備え、前記絶縁性基材は、前記対向面に、前記フェースプレートの、前記アノード電極と前記電位規定電極との間の部分と空隙を介して対向する凹部を有し、前記アノード電極の前記電位規定電極側の端は、前記凹部の前記アノード電極側の縁より前記電位規定電極の近くに、前記電位規定電極の前記アノード電極側の端は、前記凹部の前記電位規定電極側の端より前記アノード電極の近くに位置している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フェースプレートが、アノード電極と、該アノード電極と離間して位置する電位規定電極と、を有する構成の表示装置において、スペーサとフェースプレート間の放電を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による表示装置の実施例の斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置のフェースプレートの、図１のＡ−Ａ方向に見た平面図である。
【図３Ａ】第１の実施形態におけるスペーサの凹部の形状を示す断面図である。
【図３Ｂ】第２の実施形態におけるスペーサの凹部の形状を示す断面図である。
【図３Ｃ】第２の実施形態におけるスペーサの凹部近傍の斜視図である。
【図３Ｄ】第３の実施形態におけるスペーサの凹部の形状を示す断面図である。
【図４】本発明の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の表示装置は、表面伝導型やＳｐｉｎｄｔ型、ＣＮＴ型、ＭＩＭ型、ＢＳＤ型などの電子放出素子９を備えた表示装置などを包含している。これらの表示装置では、電子放出素子を設けたリアプレートと発光体（例：蛍光体）を設けたフェースプレートとの間に支持体（スペーサ）が配置されており、本発明が適用される好ましい形態である。以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る表示装置について説明する。
【００１２】
図１は、表示装置（以下、表示装置１０という。）の構成の一例を示す部分破断斜視図である。表示装置１０は、電子源５が設けられたリアプレート２と、リアプレート２と対向して位置するフェースプレート１と、を有している。電子源５は多数の電子放出素子９で構成されている。ここでは、電子放出素子９は表面伝導型電子放出素子を例にしている。電子源５は電子放出素子９がマトリックス状に複数配列され、Ｘ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍと、Ｙ方向配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎによって単純マトリクス状に配線されてなる。
【００１３】
フェースプレート１は、ガラス基板６と、その内面に形成され発光部材として機能する蛍光膜７と、蛍光膜７を覆うように、蛍光膜７と重ねて形成されたアノード電極８と、を備えている。アノード電極８には高圧端子Ｈｖから、リアプレート２の電位（電子放出素子９や配線に付与される電位）よりも高い電位（アノード電位）が供給される。典型的には、アノード電位は１ｋＶ以上である。リアプレート２に形成された電子放出素子９から放出された電子ビームは、フェースプレート１に供給されるアノード電位によってフェースプレート１に向かって加速され、フェースプレート１に照射される。そして、フェースプレート１に照射された電子がフェースプレート１に形成された蛍光膜７に衝突することにより、蛍光膜７を構成する蛍光体が発光（カソードルミネセンス）する。電子を放出する電子放出素子９をマトリクス駆動によって選択することにより、フェースプレート１に画像が映し出される。アノード電極８に金属膜を用いれば、蛍光膜７が発する光の一部を反射することによって光利用率を向上させるためのメタルバックとしても機能する。アノード電極８は透明電極であってもよい。また、アノード電極８は、単一の部材だけでなく、導電膜と抵抗膜など、複数の部材を組み合わせて構成することもできる。つまり、アノード電極８は、実質的にアノード電位に規定される部材を総称したものである。
【００１４】
図２は、図１のＡ−Ａ方向に見た、フェースプレートの平面図（見上げ図）ある。図２を参照すると、フェースプレート１には、アノード電極８の周囲を取り巻き、かつアノード電極８と離間して位置する電位規定電極１１が形成されている。図２の例では、アノード電極８と電位規定電極１１は空隙を介して対向している。その結果、アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分では、ガラス基板６が露出している。アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分に、ガラス基板６の帯電を抑制するために、アノード電極８と電位規定電極１１に接続された高抵抗膜（不図示）を設けることもできる。
【００１５】
電位規定電極１１は接地電位に規定することが好ましいが、アノード電位より低い電位であれば接地電位に限定されない。電位規定電極１１はアノード電極８の周囲に形成される高電位空間の広がりを制限する。電位規定電極１１の形状は特に限定されない。電位規定電極１１は、例えば、リアプレート２側から高電位を受け取るために、フェースプレート１の外周部に設けられる図示しない電位取り出し部の周りを取り巻くように設けられてもよい。フェースプレート１のガラス基板６の表面からの電位規定電極１１の高さは、フェースプレート１のガラス基板６の表面からのアノード電極８の高さとほぼ等しい。
【００１６】
フェースプレート１とリアプレート２の間には支持枠３が設けられており、フェースプレート１，リアプレート２と、支持枠３は、ともに真空容器を構成している。真空容器の内部（減圧空間Ｓ）は、大気圧より低い圧力（真空）であり、典型的には、高真空あるいは超高真空である。フェースプレート１と支持枠３、及びリアプレート２と支持枠３は、各々、フリットガラスや低融点金属などの接合材によって接合されている。
【００１７】
フェースプレート１とリアプレート２との間には、スペーサ４とよばれる支持体が設置されている。以下、表示装置の断面図である図３Ａ，３Ｂを参照して、スペーサ４の構成について詳細に説明する。図３Ａは本発明の第１の実施形態の、図３Ｂは本発明の第２の実施形態に係る表示装置の、スペーサ長手方向と平行でかつ表示装置の表示面に垂直な断面で見た断面図である。図３Ｃは本発明の第２の実施形態に用いられるスペーサの一部の斜視図である。第１の実施形態と、第２の実施形態とでは、電極膜の有無が異なる。
【００１８】
スペーサ４は、少なくとも板状の絶縁性基材４０を有している。スペーサ４は、典型的には、板状の絶縁性基材４０の表面（側面）に帯電防止を目的とした高抵抗膜（図示せず）が設けられた板状の部材である。また、図１に示すように、スペーサ４の側面には、帯電防止を目的とした、複数の溝（線状の凹凸）が設けられている。スペーサ４のフェースプレート１側の面（対向面４１）は図３Ａに示すように、アノード電極８及び電位規定電極１１と対向し、かつアノード電極８及び電位規定電極１１と接触している。スペーサ４のリアプレート２側の面（反対面４２）は図１に示すように、Ｘ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍに固定されている。第１の実施形態では、対向面４１および反対面４２は、絶縁性基材４０の表面である。本願発明者らは、表示装置内（フェースプレート１、リアプレート２、及び支持枠３で構成される容器内）を真空にした後に表示装置を分解してスペーサ４の接触の度合いを観察した。アノード電極８及び電位規定電極１１のスペーサ４との接触部分には、押し潰されたような跡が残っており、スペーサ４がこれらの部材と接触していることが確認できた。スペーサ４は全てのＸ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍの上に設けられてはおらず、複数のＸ方向配線毎に１つの割合で設けられている。スペーサ４は、絶縁性基材４０としてガラスやセラミックスなどを用いており、大気圧に対して十分な強度を有している。リアプレート２とフェースプレート１に供給される電位により、スペーサ４の対向面４１と反対面４２には電圧が印加され、それによってスペーサ４の表面には電位分布が形成される。
【００１９】
スペーサ４は、そのフェースプレート１と対向する面（対向面４１）に、凹部１２（切欠き）を有している。詳細には、スペーサ４の絶縁性基材４０が凹部１２を有している。そして、凹部１２は絶縁性基材４０の表面で構成されている。凹部１２はスペーサ４の両方の側面において、開口している。側面は、対向面４１に連続する面であって、フェースプレート１とリアプレート２との間の空間（真空空間）に露出する２面である。ここでは、凹部１２をスペーサ４の側面方向から見た開口形状は台形状であるが、多角形状でもよいし、曲率を有するような略半円形状若しくは略半楕円形状であってもよい。凹部１２の深さが１０μｍ以上であると好ましく、１００μｍ以上であるとより好ましい。なお、凹部１２の深さとは、スペーサ４の絶縁性基材４０において、凹部１２の縁の両側（ＳＰ１、ＳＰ２）を結ぶ平面から垂直に、凹部１２の表面へ下ろした直線の最大の長さである。凹部１２はダイヤモンド砥石を用いた研削などの任意の方法で形成することができる。図３Ａに示すように、凹部１２は、フェースプレート１の、アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分（ガラス基板の表面が露出している部分）と空隙を介して対向している。更に、凹部１２は、アノード電極８の端８ａを含む一部と、電位規定電極１１の端１１ａを含む一部とも空隙を介して対向している。詳細には、アノード電極８の電位規定電極１１側の端８ａは、凹部１２のアノード電極側の縁（ＳＰ１）より電位規定電極１１の近く（ＦＰ１）に位置している。同様に、電位規定電極１１のアノード電極８側の端１１ａは、凹部１２の電位規定電極１１側の端（ＳＰ２）よりアノード電極８の近く（ＦＰ２）に位置している。つまり、アノード電極８と電位規定電極１１の互いに対向する端８ａ，１１ａは、凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置している。換言すれば、凹部１２はアノード電極８の端８ａと電位規定電極１１の端１１ａが、凹部１２とフェースプレート１の間の空間に露出するように形成されている。また、アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分の、スペーサ４への正射影が、全て、凹部１２の縁より内側に収まると表現することもできる。具体的には、凹部１２のスペーサ長手方向の長さ（ＳＰ１とＳＰ２との距離）を、端８ａと端１１ａの間隔（ＦＰ１とＦＰ２との距離）より長くすればよい。
【００２０】
スペーサ４のアノード電極８との接触部における電位はアノード電極の電位（アノード電位）と略等しく、スペーサ４の電位規定電極１１との接触部における電位は電位規定電極１１の電位と略等しい。しかし、アノード電極８とスペーサ４は全体としては接触しているものの、実際にはアノード電極８とスペーサ４の接触部には、製造誤差や組立時の誤差、接触部の表面粗さなど、様々な原因に起因した微小な間隙が存在していると考えられる。同様に、電位規定電極１１とスペーサ４も全体としては接触しているものの、実際にはアノード電極８と電位規定電極１１の接触部には微小な間隙が存在していると考えられる。このような微小な間隙は、アノード電極８あるいは電位規定電極１１とスペーサ４との間に電位差を生じさせ、放電の原因となる。特に、アノード電極８の端８ａ及び電位規定電極１１の端１１ａは、「ばり」などの突起が生じ易い等、電界集中が生じ易い形状となる場合が多い。そのため、端８ａと端１１ａとスペーサ４との間で放電が特に生じ易い。
【００２１】
本実施形態では、これらの端８ａ，１１ａは凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置しており、端８ａ，端１１ａとスペーサ４との間に、放電を防止するに十分な間隔を持った間隙を容易に確保することができる。凹部１２の形状や大きさは任意であって、端８ａ，１１ａと凹部１２の周縁との間に適切な離隔距離を確保できるように適宜定めることができる。
【００２２】
第２の実施形態として、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、スペーサ４のスペーサ４の対向面４１、即ちアノード電極８及び電位規定電極１１との接続部に電極膜を設けることもできる。また、スペーサ４の反対面４２、即ちＸ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍとの接続部にも電極膜を設けることができる。電極膜はフェースプレート１側に設けられた対向面電極膜１３ａと、リアプレート２側に設けられた反対面電極膜１３ｂとを含み得る。電極膜により、スペーサ４の表面の電位（例えば、高抵抗膜の電位）を確実に規定することができる。図３Ｃには、スペーサ４の側面４３に設けられた溝を示した。また、本実施形態でも、スペーサ４の側面４３には不図示の高抵抗膜を設けることができる。
【００２３】
電極膜１３ａは、絶縁性基材４０上に設けられ、スペーサ４の対向面４１の一部を構成している。なお、本実施形態でも、凹部１２は、絶縁性基材４０の表面で構成される。すなわち、本実施形態では、対向面４１は対向面電極膜１３ａと絶縁性基材４０の凹部１２とが形成している。対向面電極膜１３ａは、凹部１２を挟んで、アノード電極８側の第１部分と、電位規定電極１１側の第２部分とに分かれて配置されている。なお、第１部分と第２部分は、それぞれ別々の材料で構成されていても良いが、同じ材料で構成するとスペーサ４の製造が簡単である。スペーサ４は、電極膜１３ａの第１部分を介してアノード電極８と接触して電気的に導通しており、電極膜１３ａの第２部分を介して電位規定電極１１と電気的に導通している。そのため、スペーサ４とアノード電極８、スペーサ４と電位規定電極１１を、それぞれ等電位にするのに有効である。当然、スペーサ４の表面には、アノード電極８の電位と、電位規定電極１１の電位との電位差に応じた電位分布が生じる。スペーサ４の対向面電極膜１３ａとアノード電極８及び電位規定電極１１との接続は、これらが互いに接触して電気的に接続される場合のほか、両者の間に存在する実質的に低抵抗な部材を介して電気的に接続される場合を含む。このような電極膜１３ａを用いた場合でも、アノード電極８の端８ａと電位規定電極１１の端１１ａをスペーサ４の凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置させることで、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。電極膜１３ａの端１３ｃは、スペーサ４の凹部のアノード電極側の縁１２ａと一致していることが望ましい。詳細に言えば、電極膜１３ａの端１３ｃは、絶縁性基材４０によって構成される凹部１２のアノード電極側の縁１２ａに連続していることが望ましい。
【００２４】
電極膜１３ａの厚みが極端に厚くなると、フェースプレート１の近傍での電子軌道に影響を及ぼす場合があるため、電極膜の厚みは薄い方が好ましく、１μｍ以下であるがことより好ましい。そのため、凹部１２とフェースプレート１との距離は、実質的に凹部１２の深さが支配的になる。凹部１２の深さは、電極膜の厚みの１０倍以上が好ましく、１００倍以上がより好ましい。第１の実施形態と同様に、凹部１２の深さが１０μｍ以上であると好ましく、１００μｍ以上であるとより好ましい。
【００２５】
第３の実施形態は、以上述べた実施形態において、アノード電極８が凹部１２とフェースプレート１との間の空間に張り出して延びる長さを最適化したものである。図３Ｄは図３Ａの部分拡大図である。凹部１２のアノード電極８側の縁をｓｐ１、アノード電極８と電位規定電極１１のスペーサ側の端を各々ｆｐ１、ｆｐ２とし、ｆｐ１からリアプレート２と直交する方向に引いた直線が凹部１２の表面と交差する点をＸとする。なお、アノード電極８と電位規定電極１１の端とは、スペーサ４とフェースプレート１とが対向する領域内において、アノード電極８と電位規定電極１１の距離が最短となる部分である。図３Ｄのように、最短となる部分がある程度の広がりを持っている場合には、ｆｐ１、ｆｐ２を、端のうちの、スペーサ４に最も近い点とする。また、ｓｐ１とｆｐ１の距離をＬ、ｆｐ１とｆｐ２の距離をＧ、ｆｐ１とＸの距離をｄとする。ｓｐ１とｆｐ１と凹部とで画定される空間１５は強電界領域となっているため、Ｌが極端に大きくなると、この強電界領域が拡大することになり、結果として微小放電の発生頻度が増加する。また、ｄがLの長さに対して極端に小さいと、空間１５の電界を増大させ、微小放電の発生頻度が増大する。このため、Ｌには適切な上限値が存在する。また、ｄ／Ｌには好適な下限が存在する。
【００２６】
本実施形態では、０＜Ｌ≦０．１×Ｇ、かつａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）≧１２°の関係を満たしており、０＜Ｌ≦０．０５×Ｇ、かつａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）≧１２°の関係を満たしていることがさらに好ましい。Ｌが０．１×Ｇ以下であると、上述の強電界領域の範囲を限定することができる。ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）は図３Ｄの角度θに等しい。θが小さいと、アノード電極８と凹部１２の表面が接近し、電界強度が高くなりやすい。θが１２°以上であると、アノード電極８と凹部１２の表面との離隔距離が確保されるため、電界の強度も抑えられる。これらの効果によって放電を回避することが容易となる。なお、角度θは９０°未満である。
【００２７】
微小放電としては例えば、放電電流によりアノード電極と周辺の低電位部位（接地部位等）との間が完全に短絡する状態には至らない程度の、局所的かつ短時間の放電がある。外部電圧源との関係で言い換えると、累積的な放電には至らずに、アノードと周辺の低電位部位との間で持続的な電圧印加が可能となる程度の放電である。微小放電は、アノードと周辺の接地部位との間の短絡を伴う放電の前駆的な現象である場合があり、装置の駆動動作を損なうものではないが、放電抑制の観点から配慮すべき現象である。微小放電は、規模は限定的ではあるが、アノードと低電位部位の間の電流値や発光現象を検出することで、その発生を検知可能である。
【００２８】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述する。以下に述べる各実施例においては、素子電極間の導電性薄膜に電子放出部を有するタイプのｎ×ｍ個（ｎ＝４８０、ｍ＝１００）の表面伝導型電子放出素子を、ｍ本の行方向配線とｎ本の列方向配線とによりマトリクス配線したマルチ電子ビーム源を用いた。
【００２９】
（実施例１） 実施例１の表示装置は図１を用いて説明した表示装置と同じ構成を有し、カラー表示を行うためにＲＧＢの蛍光体とブラックマトリックスを内包している。アノード電極８と電位規定電極１１との間の距離は４ｍｍとした。アノード電極８はメタルバックと兼用し、電位規定電極１１は接地電位とした。
【００３０】
スペーサ４として、旭硝子社製商品番号ＰＤ２００の、高さ２ｍｍ、幅０.２ｍｍの平板状の基材４０を用意し、凹部１２を切削によって作製した。凹部１２の形状は、長さ８ｍｍ、高さ０.３ｍｍの台形形状とした。スペーサ４をフェースプレート１のアノード電極８の領域から電位規定電極１１の領域まで跨ぐように配置し、アノード電極８と電位規定電極１１の両者に接触させた。スペーサ４自体は、スペーサ固定部材（不図示）によりリアプレート２の所定の位置に固定した。
【００３１】
アノード電極８及び電位規定電極１１の各端とスペーサ４の凹部１２との位置関係について検討するため、以下のサンプルを作製した。図３（ａ）において、スペーサ長手方向に平行で、アノード電極８から電位規定電極１１へ向かって正となる座標軸を設定した。凹部１２のアノード電極８側の縁の位置の座標をＳＰ１、電位規定電極１１側の縁の位置の座標をＳＰ２、アノード電極８の端の位置の座標をＦＰ１、電位規定電極１１の端の位置の座標をＦＰ２とした。Ｌ１、Ｌ２を各々、Ｌ１＝ＦＰ１−ＳＰ１、Ｌ２＝ＳＰ２−ＦＰ２と定義した。Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ、−３ｍｍ、−２ｍｍ、−１ｍｍ、−０.２ｍｍ、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように凹部１２の大きさ及び位置を調整したサンプルを作製した。Ｌ１、Ｌ２が負値であることはアノード電極８及び電位規定電極１１の端が凹部１２の外側にあること、つまりこれらの端がスペーサ４と接触した状態または極めて近接した状態にあることを示している。Ｌ１、Ｌ２が正値であることはアノード電極８及び電位規定電極１１の端が凹部１２とフェースプレート１の間の空間にあること、つまりこれらの端がスペーサ４から離隔した位置にあることを示している。
【００３２】
このような構成の表示装置において、電子ビーム源を駆動しない状態で、アノード電極８に加速電位Ｖａを印加し、徐々にＶａを上昇させて表示装置が放電を開始した電圧Ｖｂを求めた。図４（ａ）は、ＶｂとＬ１、Ｌ２の関係を図示したグラフであり、図４（ｂ）は、Ｌ２を１ｍｍに固定した時の（図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った状態）ＶｂとＬ１との関係を示したものである。図４（ｃ）は、Ｌ１を１ｍｍに固定した時の（図４（ａ）のＢ−Ｂ' 線に沿った状態）ＶｂとＬ２の関係を図示したグラフである。これらから、Ｌ１≧０かつＬ２≧０のとき、すなわち、アノード電極８及び電位規定電極１１の互いに対向する端８ａ，１１ａがいずれも、スペーサ４の凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置しているときに、放電に対する耐圧が向上することがわかる。この条件を満たす構成の表示装置をＶａ＝１０ｋＶで駆動したところ、放電は観測されず良好な画質の表示装置であることを確認できた。
【００３３】
（実施例２） 実施例２は、スペーサが電極膜１３ａ，１３ｂを備えていることを除き、実施例１と同じ構成である。電極膜１３ａは、アノード電極８及び電位規定電極１１と接触しこれらと電気的に接続されるタングステン電極である。同様に、電極膜１３ｂは、リアプレート２の画像領域内の電極（Ｘ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍ）と接触しこれらと電気的に接続されるタングステン電極である。各タングステン電極はスパッタリングによって形成した。
【００３４】
本実施例においても、実施例１と同様に座標軸をとり、実施例１と同様にＳＰ１、ＳＰ２、ＦＰ１、ＦＰ、Ｌ１、Ｌ２を定義した。そして、Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ、−３ｍｍ、−２ｍｍ、−１ｍｍ、−０.２ｍｍ、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように凹部１２の大きさ及び位置を調整したサンプルを作製した。スペーサ４の電極膜１３ａは、いずれのケースでも凹部１２の上側両側端まで延び、そこで終端している。
【００３５】
このような構成の表示装置において、電子ビーム源を駆動しない状態で、アノード電極８に加速電位Ｖａを印加し、徐々にＶａを上昇させて表示装置が放電を開始した電圧Ｖｂを求めた。この結果、図４と同様の結果が得られた。具体的には、Ｌ１≧０かつＬ２≧０のとき、すなわち、アノード電極８及び電位規定電極１１の互いに対向する端８ａ，１１ａが、スペーサ４の凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置しているときに、放電に対する耐圧が向上することがわかった。この条件を満たす構成の表示装置をＶａ＝１０ｋＶで駆動したところ、放電は観測されず良好な画質の表示装置であることを確認できた。
【００３６】
（実施例３）
実施例３は，実施例１に記載のＬ１、Ｌ２の値を各々２００μｍ、１２００μｍとし，第３の実施形態で述べたｆｐ１からの垂線の長さｄを８５μｍとなるように、凹部の大きさ及びアノード電極と電位規定電極の位置関係を変更した。これ以外は、実施例１と同様にしてスペーサを具備した表示装置を作成した。アノード電極に加速電位Ｖａ＝２５ｋＶ、電位規定電極に接地電位を印加したところ、放電は観測されず、放電の前駆的な現象である微小放電も観測されず、安定的に高電圧を印加可能であることを確認した。
【符号の説明】
【００３７】
１ フェースプレート
２ リアプレート
４ スペーサ
８ アノード電極
１１ 電位規定電極
１２ 凹部
【技術分野】
【０００１】
本発明は表示装置に関し、特に、表示装置の内部の、リアプレートとフェースプレートの間に設けられたスペーサの構成に関する。
【背景技術】
【０００２】
薄型化、軽量化が可能な表示装置として、電子放出素子を用いた平面型の電子線装置、すなわち電界放出型表示装置（ＦＥＤ）が提案されている。このような表示装置は、電子放出素子を備えたリアプレートと、電子の照射によって発光する発光部材を備えたフェースプレートとが対向して配置されている。リアプレートとフェースプレートの各々の周縁は枠材を介して封止されて真空（典型的には高真空あるいは超高真空）に維持されており、真空容器を形成している。フェースプレートには、発光部材に積層されリアプレートの電位より高い電位が印加されるアノード電極が設けられている。電子放出素子から放出された電子はアノード電極に引きつけられて発光部材の所定の位置に照射され、所望の画像が表示される。
【０００３】
アノード電極には、電子を発光部材の所定の位置に照射させる目的のほか、表示装置の輝度を向上させるために、一般に数百Ｖから数１０ＫＶの高電位が印加される。しかもリアプレートとフェースプレート間の間隙は表示装置の薄型化のためにできるだけ小さくされている。このため、表示装置の内部には通常、かなり高い電界が生じており、特にアノード電極と他の内部構造物との間の放電が問題となる。この対策として、アノード電極の周囲を、多くの場合接地電位に規定された電位規定電極で取り囲む構成が知られている。
【０００４】
ところで、表示装置の内部には、表示装置内外の気圧差によるリアプレート及びフェースプレートの変形や破損を防止するため、スペーサと呼ばれる板状の支持体が設けられている。スペーサは表示装置内外の気圧差による押し付け力からリアプレート及びフェースプレートを支持するため、アノード電極に接触して設けられている。このため、スペーサの電位はアノード電極側で高くなっており、スペーサのアノード電極側の面と電気規定電極との間の放電が問題となる。特許文献１にはスペーサと電位規定電極との間の放電を防止するため、スペーサと電位規定電極（ガード電極）とを必要な距離だけ離間させる技術が開示されている。特許文献２には、アノード電極を挟んで対峙するガード電極に接続する、スペーサの低抵抗膜の内側端部間隔を、アノード電極とガード電極の内側端部間隔よりも広くすることが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−１７３０９３号公報
【特許文献２】特開２００６−２３６７３３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１のようにスペーサと電位規定電極とを必要な距離だけ離間させて放電を防止する場合、距離を確保するために電位規定電極を非常に薄く形成する必要があり、製造上の制約となる。アノード電圧がさらに増加した場合、このような構成では対処できない可能性もある。一方、放電を防止するためには、放電が生じる対象物同士を接触させ等電位にすることが有効であり、スペーサと接触しているアノード電極の場合、スペーサとの間での放電は比較的起こりにくいはずである。しかし、両者を完全に密着して接触させることは困難であり、実際には、スペーサとアノード電極の間に不可避的に存在する微小間隙のために、放電が生じる可能性がある。
【０００７】
そこで本発明は、フェースプレートが、アノード電極と、該アノード電極と離間して位置する電位規定電極と、を有する構成の表示装置において、スペーサとアノード電極間、及びスペーサと電位規定電極間の放電を抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するため、本発明の表示装置は、電子放出素子を有するリアプレートと、前記電子放出素子の電位よりも高い電位に規定されるアノード電極と、前記アノード電極と離間して位置し、前記アノード電極の電位よりも低い電位に規定される電位規定電極と、を有し、前記リアプレートと対向するフェースプレートと、絶縁性基材を少なくとも有し、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に、前記フェースプレートに対向する対向面を有し、前記対向面の一部が前記アノード電極及び前記電位規定電極に接触する板状のスペーサと、を備え、前記絶縁性基材は、前記対向面に、前記フェースプレートの、前記アノード電極と前記電位規定電極との間の部分と空隙を介して対向する凹部を有し、前記アノード電極の前記電位規定電極側の端は、前記凹部の前記アノード電極側の縁より前記電位規定電極の近くに、前記電位規定電極の前記アノード電極側の端は、前記凹部の前記電位規定電極側の端より前記アノード電極の近くに位置している。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、フェースプレートが、アノード電極と、該アノード電極と離間して位置する電位規定電極と、を有する構成の表示装置において、スペーサとフェースプレート間の放電を抑制することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明による表示装置の実施例の斜視図である。
【図２】図１に示す表示装置のフェースプレートの、図１のＡ−Ａ方向に見た平面図である。
【図３Ａ】第１の実施形態におけるスペーサの凹部の形状を示す断面図である。
【図３Ｂ】第２の実施形態におけるスペーサの凹部の形状を示す断面図である。
【図３Ｃ】第２の実施形態におけるスペーサの凹部近傍の斜視図である。
【図３Ｄ】第３の実施形態におけるスペーサの凹部の形状を示す断面図である。
【図４】本発明の効果を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
本発明の表示装置は、表面伝導型やＳｐｉｎｄｔ型、ＣＮＴ型、ＭＩＭ型、ＢＳＤ型などの電子放出素子９を備えた表示装置などを包含している。これらの表示装置では、電子放出素子を設けたリアプレートと発光体（例：蛍光体）を設けたフェースプレートとの間に支持体（スペーサ）が配置されており、本発明が適用される好ましい形態である。以下、図面を参照して、本発明の一実施形態に係る表示装置について説明する。
【００１２】
図１は、表示装置（以下、表示装置１０という。）の構成の一例を示す部分破断斜視図である。表示装置１０は、電子源５が設けられたリアプレート２と、リアプレート２と対向して位置するフェースプレート１と、を有している。電子源５は多数の電子放出素子９で構成されている。ここでは、電子放出素子９は表面伝導型電子放出素子を例にしている。電子源５は電子放出素子９がマトリックス状に複数配列され、Ｘ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍと、Ｙ方向配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎによって単純マトリクス状に配線されてなる。
【００１３】
フェースプレート１は、ガラス基板６と、その内面に形成され発光部材として機能する蛍光膜７と、蛍光膜７を覆うように、蛍光膜７と重ねて形成されたアノード電極８と、を備えている。アノード電極８には高圧端子Ｈｖから、リアプレート２の電位（電子放出素子９や配線に付与される電位）よりも高い電位（アノード電位）が供給される。典型的には、アノード電位は１ｋＶ以上である。リアプレート２に形成された電子放出素子９から放出された電子ビームは、フェースプレート１に供給されるアノード電位によってフェースプレート１に向かって加速され、フェースプレート１に照射される。そして、フェースプレート１に照射された電子がフェースプレート１に形成された蛍光膜７に衝突することにより、蛍光膜７を構成する蛍光体が発光（カソードルミネセンス）する。電子を放出する電子放出素子９をマトリクス駆動によって選択することにより、フェースプレート１に画像が映し出される。アノード電極８に金属膜を用いれば、蛍光膜７が発する光の一部を反射することによって光利用率を向上させるためのメタルバックとしても機能する。アノード電極８は透明電極であってもよい。また、アノード電極８は、単一の部材だけでなく、導電膜と抵抗膜など、複数の部材を組み合わせて構成することもできる。つまり、アノード電極８は、実質的にアノード電位に規定される部材を総称したものである。
【００１４】
図２は、図１のＡ−Ａ方向に見た、フェースプレートの平面図（見上げ図）ある。図２を参照すると、フェースプレート１には、アノード電極８の周囲を取り巻き、かつアノード電極８と離間して位置する電位規定電極１１が形成されている。図２の例では、アノード電極８と電位規定電極１１は空隙を介して対向している。その結果、アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分では、ガラス基板６が露出している。アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分に、ガラス基板６の帯電を抑制するために、アノード電極８と電位規定電極１１に接続された高抵抗膜（不図示）を設けることもできる。
【００１５】
電位規定電極１１は接地電位に規定することが好ましいが、アノード電位より低い電位であれば接地電位に限定されない。電位規定電極１１はアノード電極８の周囲に形成される高電位空間の広がりを制限する。電位規定電極１１の形状は特に限定されない。電位規定電極１１は、例えば、リアプレート２側から高電位を受け取るために、フェースプレート１の外周部に設けられる図示しない電位取り出し部の周りを取り巻くように設けられてもよい。フェースプレート１のガラス基板６の表面からの電位規定電極１１の高さは、フェースプレート１のガラス基板６の表面からのアノード電極８の高さとほぼ等しい。
【００１６】
フェースプレート１とリアプレート２の間には支持枠３が設けられており、フェースプレート１，リアプレート２と、支持枠３は、ともに真空容器を構成している。真空容器の内部（減圧空間Ｓ）は、大気圧より低い圧力（真空）であり、典型的には、高真空あるいは超高真空である。フェースプレート１と支持枠３、及びリアプレート２と支持枠３は、各々、フリットガラスや低融点金属などの接合材によって接合されている。
【００１７】
フェースプレート１とリアプレート２との間には、スペーサ４とよばれる支持体が設置されている。以下、表示装置の断面図である図３Ａ，３Ｂを参照して、スペーサ４の構成について詳細に説明する。図３Ａは本発明の第１の実施形態の、図３Ｂは本発明の第２の実施形態に係る表示装置の、スペーサ長手方向と平行でかつ表示装置の表示面に垂直な断面で見た断面図である。図３Ｃは本発明の第２の実施形態に用いられるスペーサの一部の斜視図である。第１の実施形態と、第２の実施形態とでは、電極膜の有無が異なる。
【００１８】
スペーサ４は、少なくとも板状の絶縁性基材４０を有している。スペーサ４は、典型的には、板状の絶縁性基材４０の表面（側面）に帯電防止を目的とした高抵抗膜（図示せず）が設けられた板状の部材である。また、図１に示すように、スペーサ４の側面には、帯電防止を目的とした、複数の溝（線状の凹凸）が設けられている。スペーサ４のフェースプレート１側の面（対向面４１）は図３Ａに示すように、アノード電極８及び電位規定電極１１と対向し、かつアノード電極８及び電位規定電極１１と接触している。スペーサ４のリアプレート２側の面（反対面４２）は図１に示すように、Ｘ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍに固定されている。第１の実施形態では、対向面４１および反対面４２は、絶縁性基材４０の表面である。本願発明者らは、表示装置内（フェースプレート１、リアプレート２、及び支持枠３で構成される容器内）を真空にした後に表示装置を分解してスペーサ４の接触の度合いを観察した。アノード電極８及び電位規定電極１１のスペーサ４との接触部分には、押し潰されたような跡が残っており、スペーサ４がこれらの部材と接触していることが確認できた。スペーサ４は全てのＸ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍの上に設けられてはおらず、複数のＸ方向配線毎に１つの割合で設けられている。スペーサ４は、絶縁性基材４０としてガラスやセラミックスなどを用いており、大気圧に対して十分な強度を有している。リアプレート２とフェースプレート１に供給される電位により、スペーサ４の対向面４１と反対面４２には電圧が印加され、それによってスペーサ４の表面には電位分布が形成される。
【００１９】
スペーサ４は、そのフェースプレート１と対向する面（対向面４１）に、凹部１２（切欠き）を有している。詳細には、スペーサ４の絶縁性基材４０が凹部１２を有している。そして、凹部１２は絶縁性基材４０の表面で構成されている。凹部１２はスペーサ４の両方の側面において、開口している。側面は、対向面４１に連続する面であって、フェースプレート１とリアプレート２との間の空間（真空空間）に露出する２面である。ここでは、凹部１２をスペーサ４の側面方向から見た開口形状は台形状であるが、多角形状でもよいし、曲率を有するような略半円形状若しくは略半楕円形状であってもよい。凹部１２の深さが１０μｍ以上であると好ましく、１００μｍ以上であるとより好ましい。なお、凹部１２の深さとは、スペーサ４の絶縁性基材４０において、凹部１２の縁の両側（ＳＰ１、ＳＰ２）を結ぶ平面から垂直に、凹部１２の表面へ下ろした直線の最大の長さである。凹部１２はダイヤモンド砥石を用いた研削などの任意の方法で形成することができる。図３Ａに示すように、凹部１２は、フェースプレート１の、アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分（ガラス基板の表面が露出している部分）と空隙を介して対向している。更に、凹部１２は、アノード電極８の端８ａを含む一部と、電位規定電極１１の端１１ａを含む一部とも空隙を介して対向している。詳細には、アノード電極８の電位規定電極１１側の端８ａは、凹部１２のアノード電極側の縁（ＳＰ１）より電位規定電極１１の近く（ＦＰ１）に位置している。同様に、電位規定電極１１のアノード電極８側の端１１ａは、凹部１２の電位規定電極１１側の端（ＳＰ２）よりアノード電極８の近く（ＦＰ２）に位置している。つまり、アノード電極８と電位規定電極１１の互いに対向する端８ａ，１１ａは、凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置している。換言すれば、凹部１２はアノード電極８の端８ａと電位規定電極１１の端１１ａが、凹部１２とフェースプレート１の間の空間に露出するように形成されている。また、アノード電極８と電位規定電極１１の間の部分の、スペーサ４への正射影が、全て、凹部１２の縁より内側に収まると表現することもできる。具体的には、凹部１２のスペーサ長手方向の長さ（ＳＰ１とＳＰ２との距離）を、端８ａと端１１ａの間隔（ＦＰ１とＦＰ２との距離）より長くすればよい。
【００２０】
スペーサ４のアノード電極８との接触部における電位はアノード電極の電位（アノード電位）と略等しく、スペーサ４の電位規定電極１１との接触部における電位は電位規定電極１１の電位と略等しい。しかし、アノード電極８とスペーサ４は全体としては接触しているものの、実際にはアノード電極８とスペーサ４の接触部には、製造誤差や組立時の誤差、接触部の表面粗さなど、様々な原因に起因した微小な間隙が存在していると考えられる。同様に、電位規定電極１１とスペーサ４も全体としては接触しているものの、実際にはアノード電極８と電位規定電極１１の接触部には微小な間隙が存在していると考えられる。このような微小な間隙は、アノード電極８あるいは電位規定電極１１とスペーサ４との間に電位差を生じさせ、放電の原因となる。特に、アノード電極８の端８ａ及び電位規定電極１１の端１１ａは、「ばり」などの突起が生じ易い等、電界集中が生じ易い形状となる場合が多い。そのため、端８ａと端１１ａとスペーサ４との間で放電が特に生じ易い。
【００２１】
本実施形態では、これらの端８ａ，１１ａは凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置しており、端８ａ，端１１ａとスペーサ４との間に、放電を防止するに十分な間隔を持った間隙を容易に確保することができる。凹部１２の形状や大きさは任意であって、端８ａ，１１ａと凹部１２の周縁との間に適切な離隔距離を確保できるように適宜定めることができる。
【００２２】
第２の実施形態として、図３Ｂ、図３Ｃに示すように、スペーサ４のスペーサ４の対向面４１、即ちアノード電極８及び電位規定電極１１との接続部に電極膜を設けることもできる。また、スペーサ４の反対面４２、即ちＸ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍとの接続部にも電極膜を設けることができる。電極膜はフェースプレート１側に設けられた対向面電極膜１３ａと、リアプレート２側に設けられた反対面電極膜１３ｂとを含み得る。電極膜により、スペーサ４の表面の電位（例えば、高抵抗膜の電位）を確実に規定することができる。図３Ｃには、スペーサ４の側面４３に設けられた溝を示した。また、本実施形態でも、スペーサ４の側面４３には不図示の高抵抗膜を設けることができる。
【００２３】
電極膜１３ａは、絶縁性基材４０上に設けられ、スペーサ４の対向面４１の一部を構成している。なお、本実施形態でも、凹部１２は、絶縁性基材４０の表面で構成される。すなわち、本実施形態では、対向面４１は対向面電極膜１３ａと絶縁性基材４０の凹部１２とが形成している。対向面電極膜１３ａは、凹部１２を挟んで、アノード電極８側の第１部分と、電位規定電極１１側の第２部分とに分かれて配置されている。なお、第１部分と第２部分は、それぞれ別々の材料で構成されていても良いが、同じ材料で構成するとスペーサ４の製造が簡単である。スペーサ４は、電極膜１３ａの第１部分を介してアノード電極８と接触して電気的に導通しており、電極膜１３ａの第２部分を介して電位規定電極１１と電気的に導通している。そのため、スペーサ４とアノード電極８、スペーサ４と電位規定電極１１を、それぞれ等電位にするのに有効である。当然、スペーサ４の表面には、アノード電極８の電位と、電位規定電極１１の電位との電位差に応じた電位分布が生じる。スペーサ４の対向面電極膜１３ａとアノード電極８及び電位規定電極１１との接続は、これらが互いに接触して電気的に接続される場合のほか、両者の間に存在する実質的に低抵抗な部材を介して電気的に接続される場合を含む。このような電極膜１３ａを用いた場合でも、アノード電極８の端８ａと電位規定電極１１の端１１ａをスペーサ４の凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置させることで、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。電極膜１３ａの端１３ｃは、スペーサ４の凹部のアノード電極側の縁１２ａと一致していることが望ましい。詳細に言えば、電極膜１３ａの端１３ｃは、絶縁性基材４０によって構成される凹部１２のアノード電極側の縁１２ａに連続していることが望ましい。
【００２４】
電極膜１３ａの厚みが極端に厚くなると、フェースプレート１の近傍での電子軌道に影響を及ぼす場合があるため、電極膜の厚みは薄い方が好ましく、１μｍ以下であるがことより好ましい。そのため、凹部１２とフェースプレート１との距離は、実質的に凹部１２の深さが支配的になる。凹部１２の深さは、電極膜の厚みの１０倍以上が好ましく、１００倍以上がより好ましい。第１の実施形態と同様に、凹部１２の深さが１０μｍ以上であると好ましく、１００μｍ以上であるとより好ましい。
【００２５】
第３の実施形態は、以上述べた実施形態において、アノード電極８が凹部１２とフェースプレート１との間の空間に張り出して延びる長さを最適化したものである。図３Ｄは図３Ａの部分拡大図である。凹部１２のアノード電極８側の縁をｓｐ１、アノード電極８と電位規定電極１１のスペーサ側の端を各々ｆｐ１、ｆｐ２とし、ｆｐ１からリアプレート２と直交する方向に引いた直線が凹部１２の表面と交差する点をＸとする。なお、アノード電極８と電位規定電極１１の端とは、スペーサ４とフェースプレート１とが対向する領域内において、アノード電極８と電位規定電極１１の距離が最短となる部分である。図３Ｄのように、最短となる部分がある程度の広がりを持っている場合には、ｆｐ１、ｆｐ２を、端のうちの、スペーサ４に最も近い点とする。また、ｓｐ１とｆｐ１の距離をＬ、ｆｐ１とｆｐ２の距離をＧ、ｆｐ１とＸの距離をｄとする。ｓｐ１とｆｐ１と凹部とで画定される空間１５は強電界領域となっているため、Ｌが極端に大きくなると、この強電界領域が拡大することになり、結果として微小放電の発生頻度が増加する。また、ｄがLの長さに対して極端に小さいと、空間１５の電界を増大させ、微小放電の発生頻度が増大する。このため、Ｌには適切な上限値が存在する。また、ｄ／Ｌには好適な下限が存在する。
【００２６】
本実施形態では、０＜Ｌ≦０．１×Ｇ、かつａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）≧１２°の関係を満たしており、０＜Ｌ≦０．０５×Ｇ、かつａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）≧１２°の関係を満たしていることがさらに好ましい。Ｌが０．１×Ｇ以下であると、上述の強電界領域の範囲を限定することができる。ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）は図３Ｄの角度θに等しい。θが小さいと、アノード電極８と凹部１２の表面が接近し、電界強度が高くなりやすい。θが１２°以上であると、アノード電極８と凹部１２の表面との離隔距離が確保されるため、電界の強度も抑えられる。これらの効果によって放電を回避することが容易となる。なお、角度θは９０°未満である。
【００２７】
微小放電としては例えば、放電電流によりアノード電極と周辺の低電位部位（接地部位等）との間が完全に短絡する状態には至らない程度の、局所的かつ短時間の放電がある。外部電圧源との関係で言い換えると、累積的な放電には至らずに、アノードと周辺の低電位部位との間で持続的な電圧印加が可能となる程度の放電である。微小放電は、アノードと周辺の接地部位との間の短絡を伴う放電の前駆的な現象である場合があり、装置の駆動動作を損なうものではないが、放電抑制の観点から配慮すべき現象である。微小放電は、規模は限定的ではあるが、アノードと低電位部位の間の電流値や発光現象を検出することで、その発生を検知可能である。
【００２８】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述する。以下に述べる各実施例においては、素子電極間の導電性薄膜に電子放出部を有するタイプのｎ×ｍ個（ｎ＝４８０、ｍ＝１００）の表面伝導型電子放出素子を、ｍ本の行方向配線とｎ本の列方向配線とによりマトリクス配線したマルチ電子ビーム源を用いた。
【００２９】
（実施例１） 実施例１の表示装置は図１を用いて説明した表示装置と同じ構成を有し、カラー表示を行うためにＲＧＢの蛍光体とブラックマトリックスを内包している。アノード電極８と電位規定電極１１との間の距離は４ｍｍとした。アノード電極８はメタルバックと兼用し、電位規定電極１１は接地電位とした。
【００３０】
スペーサ４として、旭硝子社製商品番号ＰＤ２００の、高さ２ｍｍ、幅０.２ｍｍの平板状の基材４０を用意し、凹部１２を切削によって作製した。凹部１２の形状は、長さ８ｍｍ、高さ０.３ｍｍの台形形状とした。スペーサ４をフェースプレート１のアノード電極８の領域から電位規定電極１１の領域まで跨ぐように配置し、アノード電極８と電位規定電極１１の両者に接触させた。スペーサ４自体は、スペーサ固定部材（不図示）によりリアプレート２の所定の位置に固定した。
【００３１】
アノード電極８及び電位規定電極１１の各端とスペーサ４の凹部１２との位置関係について検討するため、以下のサンプルを作製した。図３（ａ）において、スペーサ長手方向に平行で、アノード電極８から電位規定電極１１へ向かって正となる座標軸を設定した。凹部１２のアノード電極８側の縁の位置の座標をＳＰ１、電位規定電極１１側の縁の位置の座標をＳＰ２、アノード電極８の端の位置の座標をＦＰ１、電位規定電極１１の端の位置の座標をＦＰ２とした。Ｌ１、Ｌ２を各々、Ｌ１＝ＦＰ１−ＳＰ１、Ｌ２＝ＳＰ２−ＦＰ２と定義した。Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ、−３ｍｍ、−２ｍｍ、−１ｍｍ、−０.２ｍｍ、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように凹部１２の大きさ及び位置を調整したサンプルを作製した。Ｌ１、Ｌ２が負値であることはアノード電極８及び電位規定電極１１の端が凹部１２の外側にあること、つまりこれらの端がスペーサ４と接触した状態または極めて近接した状態にあることを示している。Ｌ１、Ｌ２が正値であることはアノード電極８及び電位規定電極１１の端が凹部１２とフェースプレート１の間の空間にあること、つまりこれらの端がスペーサ４から離隔した位置にあることを示している。
【００３２】
このような構成の表示装置において、電子ビーム源を駆動しない状態で、アノード電極８に加速電位Ｖａを印加し、徐々にＶａを上昇させて表示装置が放電を開始した電圧Ｖｂを求めた。図４（ａ）は、ＶｂとＬ１、Ｌ２の関係を図示したグラフであり、図４（ｂ）は、Ｌ２を１ｍｍに固定した時の（図４（ａ）のＡ−Ａ’線に沿った状態）ＶｂとＬ１との関係を示したものである。図４（ｃ）は、Ｌ１を１ｍｍに固定した時の（図４（ａ）のＢ−Ｂ' 線に沿った状態）ＶｂとＬ２の関係を図示したグラフである。これらから、Ｌ１≧０かつＬ２≧０のとき、すなわち、アノード電極８及び電位規定電極１１の互いに対向する端８ａ，１１ａがいずれも、スペーサ４の凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置しているときに、放電に対する耐圧が向上することがわかる。この条件を満たす構成の表示装置をＶａ＝１０ｋＶで駆動したところ、放電は観測されず良好な画質の表示装置であることを確認できた。
【００３３】
（実施例２） 実施例２は、スペーサが電極膜１３ａ，１３ｂを備えていることを除き、実施例１と同じ構成である。電極膜１３ａは、アノード電極８及び電位規定電極１１と接触しこれらと電気的に接続されるタングステン電極である。同様に、電極膜１３ｂは、リアプレート２の画像領域内の電極（Ｘ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍ）と接触しこれらと電気的に接続されるタングステン電極である。各タングステン電極はスパッタリングによって形成した。
【００３４】
本実施例においても、実施例１と同様に座標軸をとり、実施例１と同様にＳＰ１、ＳＰ２、ＦＰ１、ＦＰ、Ｌ１、Ｌ２を定義した。そして、Ｌ１、Ｌ２がそれぞれ、−３ｍｍ、−２ｍｍ、−１ｍｍ、−０.２ｍｍ、０ｍｍ、１ｍｍ、２ｍｍとなるように凹部１２の大きさ及び位置を調整したサンプルを作製した。スペーサ４の電極膜１３ａは、いずれのケースでも凹部１２の上側両側端まで延び、そこで終端している。
【００３５】
このような構成の表示装置において、電子ビーム源を駆動しない状態で、アノード電極８に加速電位Ｖａを印加し、徐々にＶａを上昇させて表示装置が放電を開始した電圧Ｖｂを求めた。この結果、図４と同様の結果が得られた。具体的には、Ｌ１≧０かつＬ２≧０のとき、すなわち、アノード電極８及び電位規定電極１１の互いに対向する端８ａ，１１ａが、スペーサ４の凹部１２とフェースプレート１の間の空間に位置しているときに、放電に対する耐圧が向上することがわかった。この条件を満たす構成の表示装置をＶａ＝１０ｋＶで駆動したところ、放電は観測されず良好な画質の表示装置であることを確認できた。
【００３６】
（実施例３）
実施例３は，実施例１に記載のＬ１、Ｌ２の値を各々２００μｍ、１２００μｍとし，第３の実施形態で述べたｆｐ１からの垂線の長さｄを８５μｍとなるように、凹部の大きさ及びアノード電極と電位規定電極の位置関係を変更した。これ以外は、実施例１と同様にしてスペーサを具備した表示装置を作成した。アノード電極に加速電位Ｖａ＝２５ｋＶ、電位規定電極に接地電位を印加したところ、放電は観測されず、放電の前駆的な現象である微小放電も観測されず、安定的に高電圧を印加可能であることを確認した。
【符号の説明】
【００３７】
１ フェースプレート
２ リアプレート
４ スペーサ
８ アノード電極
１１ 電位規定電極
１２ 凹部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子を有するリアプレートと、
前記電子放出素子の電位よりも高い電位に規定されるアノード電極と、前記アノード電極と離間して位置し、前記アノード電極の電位よりも低い電位に規定される電位規定電極と、を有し、前記リアプレートと対向するフェースプレートと、
絶縁性基材を少なくとも有し、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に、前記フェースプレートに対向する対向面を有し、前記対向面の一部が前記アノード電極及び前記電位規定電極に接触する板状のスペーサと、を備え、
前記絶縁性基材は、前記対向面に、前記フェースプレートの、前記アノード電極と前記電位規定電極との間の部分に空隙を介して対向する凹部を有し、
前記アノード電極の前記電位規定電極側の端は、前記凹部の前記アノード電極側の縁より前記電位規定電極の近くに位置し、
前記電位規定電極の前記アノード電極側の端は、前記凹部の前記電位規定電極側の端より前記アノード電極の近くに位置している、表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記対向面の前記一部を構成し、前記アノード電極に接触する電極膜を前記絶縁性基材上に有し、該電極膜の端は前記凹部の前記アノード電極側の縁と連続している、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記凹部の前記アノード電極側の前記縁をｓｐ１、前記アノード電極の前記電位規定電極側の前記端をｆｐ１、前記電位規定電極の前記アノード電極側の前記端をｆｐ２、前記ｆｐ１から前記リアプレートと直交する方向に引いた直線が前記凹部の表面と交差する点をＸ、前記ｓｐ１と前記ｆｐ１の間の距離をＬ、前記ｆｐ１と前記ｆｐ２の間の距離をＧ、前記ｆｐ１と前記Ｘの間の距離をｄとして、
０＜Ｌ≦０．１×Ｇ、かつ１２°≦ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）＜９０°の関係を満たしている、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記Ｌは０＜Ｌ≦０．０５×Ｇの関係を満たしている、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記凹部の深さが前記電極膜の厚さの１０倍以上である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記凹部の深さが前記電極膜の厚さの１００倍以上である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記電極膜の厚みが１μｍ以下である、請求項５または６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記凹部の深さが１０μｍ以上である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【請求項１】
電子放出素子を有するリアプレートと、
前記電子放出素子の電位よりも高い電位に規定されるアノード電極と、前記アノード電極と離間して位置し、前記アノード電極の電位よりも低い電位に規定される電位規定電極と、を有し、前記リアプレートと対向するフェースプレートと、
絶縁性基材を少なくとも有し、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に、前記フェースプレートに対向する対向面を有し、前記対向面の一部が前記アノード電極及び前記電位規定電極に接触する板状のスペーサと、を備え、
前記絶縁性基材は、前記対向面に、前記フェースプレートの、前記アノード電極と前記電位規定電極との間の部分に空隙を介して対向する凹部を有し、
前記アノード電極の前記電位規定電極側の端は、前記凹部の前記アノード電極側の縁より前記電位規定電極の近くに位置し、
前記電位規定電極の前記アノード電極側の端は、前記凹部の前記電位規定電極側の端より前記アノード電極の近くに位置している、表示装置。
【請求項２】
前記スペーサは、前記対向面の前記一部を構成し、前記アノード電極に接触する電極膜を前記絶縁性基材上に有し、該電極膜の端は前記凹部の前記アノード電極側の縁と連続している、請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記凹部の前記アノード電極側の前記縁をｓｐ１、前記アノード電極の前記電位規定電極側の前記端をｆｐ１、前記電位規定電極の前記アノード電極側の前記端をｆｐ２、前記ｆｐ１から前記リアプレートと直交する方向に引いた直線が前記凹部の表面と交差する点をＸ、前記ｓｐ１と前記ｆｐ１の間の距離をＬ、前記ｆｐ１と前記ｆｐ２の間の距離をＧ、前記ｆｐ１と前記Ｘの間の距離をｄとして、
０＜Ｌ≦０．１×Ｇ、かつ１２°≦ａｒｃｔａｎ（ｄ／Ｌ）＜９０°の関係を満たしている、請求項１または２に記載の表示装置。
【請求項４】
前記Ｌは０＜Ｌ≦０．０５×Ｇの関係を満たしている、請求項３に記載の表示装置。
【請求項５】
前記凹部の深さが前記電極膜の厚さの１０倍以上である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項６】
前記凹部の深さが前記電極膜の厚さの１００倍以上である、請求項２に記載の表示装置。
【請求項７】
前記電極膜の厚みが１μｍ以下である、請求項５または６に記載の表示装置。
【請求項８】
前記凹部の深さが１０μｍ以上である、請求項１乃至７のいずれか１項に記載の表示装置。
【図１】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【図２】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図４】
【公開番号】特開２０１１−７１０９９（Ｐ２０１１−７１０９９Ａ）
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１５９６３７（Ｐ２０１０−１５９６３７）
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月７日（２０１１．４．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年７月１４日（２０１０．７．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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