JP2002198001A

JP2002198001A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2002198001A
Application number: JP2000393876A
Authority: JP
Inventors: Yoshifumi Watabe; 祥文渡部; Yukihiro Kondo; 行廣近藤; Koichi Aizawa; 浩一相澤; Takuya Komoda; 卓哉菰田; Yoshiaki Honda; 由明本多; Takashi Hatai; 崇幡井; Tsutomu Kunugibara; 勉櫟原
Original assignee: Matsushita Electric Works Ltd
Current assignee: Panasonic Electric Works Co Ltd
Priority date: 2000-12-25
Filing date: 2000-12-25
Publication date: 2002-07-12

Abstract

(57)【要約】【課題】動作中の輝度の低下を抑制できる画像表示装置
を提供する。【解決手段】リヤプレート１０とフェースプレート３０
とが対向配置され、両プレート１０，３０とフレーム４
０とで囲まれた空間は、真空度が１Ｐａ以下の真空状態
に維持される。フェースプレート３０におけるリヤプレ
ート１０との対向面側にはコレクタ電極３１が形成さ
れ、コレクタ電極３１を覆うように蛍光体層３２が形成
されている。電子源側基板たるリヤプレート１０におけ
るフェースプレート３０との対向面上には、下部電極８
と強電界ドリフト層６と表面電極７とからなる電界放射
型電子源が形成されている。電界放射型電子源で発生し
た熱をリヤプレート１０の裏面側へ放熱させる放熱手段
を設けている。放熱手段は、リヤプレート１０内に埋設
した塊状の放熱体６０により構成している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放射型電子源
から放射される電子により蛍光体を光らせる画像表示装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、薄型でフラットな画像表示装
置として、電界放射型電子源を形成した基板を接着した
ガラス基板よりなるリヤプレートと、電界放射型電子源
への対向面に蛍光体が塗布されたガラス基板よりなるフ
ェースプレートとを対向配置し、フェースプレートとリ
ヤプレートとの間に支持用のフレームを介在させて両プ
レート間の空間を真空に保つように構成された画像表示
装置が各所で研究されている。この種の画像表示装置
は、電界放射型電子源から放出された電子によってフェ
ースプレートに塗布されている蛍光体を発光させて、文
字や画像を表示するものである。

【０００３】上述の画像表示装置は、代表的な画像表示
装置であるブラウン管に比べて、薄型化、軽量化が可能
であり、また、自ら発光する自発光型であるからバック
ライトが不要であり、バックライト付きの液晶表示装置
に比べて、同等以上の発光輝度を持ちながら、薄型化、
軽量化および低コスト化が可能である、視野角特性が優
れているなどの長所を有している。

【０００４】ところで、この種の画像表示装置へ応用す
る電界放射型電子源としては、例えば米国特許３６６５
２４１号などに開示されているいわゆるスピント（Spin
dt）型電極が知られている。このスピント型電極は、微
小な三角錐状のエミッタチップを多数配置した基板と、
エミッタチップの先端部を露出させる放射孔を有すると
ともにエミッタチップに対して絶縁された形で配置され
たゲート層とを備え、真空中にてエミッタチップをゲー
ト層に対して負極として高電圧を印加することにより、
エミッタチップの先端から放射孔を通して電子線を放射
するものである。

【０００５】しかしながら、スピント型電極は、製造プ
ロセスが複雑であるとともに、多数の三角錐状のエミッ
タチップを精度良く構成することが難しく、例えば平面
発光装置や画像表示装置などへ応用する場合に大面積化
が難しいという問題があった。また、スピント型電極
は、電界がエミッタチップの先端に集中するので、エミ
ッタチップの先端の周りの真空度が低くて残留ガスが存
在するような場合、放射された電子によって残留ガスが
プラスイオンにイオン化され、プラスイオンがエミッタ
チップの先端に衝突するから、エミッタチップの先端が
ダメージ（例えば、イオン衝撃による損傷）を受け、放
射される電子の電流密度や効率などが不安定になった
り、エミッタチップの寿命が短くなってしまうという問
題が生じる。したがって、スピント型電極では、この種
の問題の発生を防ぐために、高真空（約１０^-5Ｐａ〜約
１０^-6Ｐａ）で使用する必要があり、高真空封止および
高真空維持のためにコストが高くなるとともに、取扱い
が面倒になるという不具合があった。

【０００６】この種の不具合を改善するために、ＭＩＭ
（Metal Insulator Metal)型やＭＯＳ(Metal Oxide
Semiconductor)型の電界放射型電子源、特許第２９６
６８４２号、特許第３０７９０８６号に開示されている
ような酸化した多孔質半導体層に強電界を作用させて電
子をドリフトさせる電界放射型電子源などが提案されて
いる。ここにおいて、ＭＩＭ型の電界放射型電子源は金
属（表面電極）−絶縁膜−金属、ＭＯＳ型の電界放射型
電子源は金属（表面電極）−酸化膜−半導体の積層構造
を有する平面型の電界放射型電子源であり、ＭＩＭ型や
ＭＯＳ型の電界放射型電子源は、それぞれ絶縁膜、酸化
膜に高電界を作用させることにより、それぞれ絶縁膜、
酸化膜を電子がトンネルして表面電極を通りぬけて真空
中に放出される。

【０００７】また、酸化した多孔質半導体層に強電界を
作用させて電子をドリフトさせる電界放射型電子源は、
例えば半導体基板上に積層した半導体層に陽極酸化処理
を施すことにより多孔質半導体層（例えば、多孔質多結
晶シリコン層）を形成した後に、多孔質半導体層に酸化
処理を施すことによって酸化した多孔質半導体層を形成
し、その後、酸化した多孔質半導体層上に金属薄膜より
なる表面電極を形成したものであって、例えば図１３に
示すように、導電性基板たるｎ形シリコン基板１の主表
面側に酸化した多孔質多結晶シリコン層よりなる強電界
ドリフト層６が形成され、強電界ドリフト層６上に表面
電極７が形成され、ｎ形シリコン基板１の裏面にオーミ
ック電極２が形成されている。

【０００８】図１３に示す構成の電界放射型電子源で
は、表面電極７を真空中に配置するとともに図１４に示
すように表面電極７に対向してコレクタ電極３１を配置
し、表面電極７をｎ形シリコン基板１（オーミック電極
２）に対して正極として直流電圧Ｖpsを印加するととも
に、コレクタ電極３１を表面電極７に対して正極として
直流電圧Ｖcを印加することにより、ｎ形シリコン基板
１から注入された電子が強電界ドリフト層６をドリフト
し表面電極７を通して放出される（なお、図１４中の一
点鎖線は表面電極７を通して放出された電子ｅ^-の流れ
を示す）。ここにおいて、表面電極７とオーミック電極
２との間に流れる電流をダイオード電流Ｉpsと称し、コ
レクタ電極１２と表面電極７との間に流れる電流を放出
電子電流Ｉeと称し、ダイオード電流Ｉpsに対する放出
電子電流Ｉeが大きい（Ｉe／Ｉpsが大きい）ほど電子放
出効率が高くなる。なお、この図１３および図１４に示
す構成の電界放射型電子源では、表面電極７とオーミッ
ク電極２との間に印加する直流電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ
程度の低電圧としても電子を放出させることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＭＩＭ
型やＭＯＳ型の電界放射型電子源、酸化した多孔質半導
体層を用いた電界放射型電子源では、電子放出部に流れ
る電流によるジュール熱によって発熱するので、電子が
絶縁膜をトンネルする際、酸化膜をトンネルする際、あ
るいは酸化した多孔質半導体層をドリフトする際に散乱
しやすくなり、放出電子量や電子放出効率が動作中に低
下してしまうという不具合があり、画像表示装置の電子
源として応用した場合に画像表示装置の輝度が動作中に
低下してしまうという不具合があった。

【００１０】特に、酸化した多孔質半導体層を備えた電
界放射型電子源では、ＭＩＭ型やＭＯＳ型の電界放射型
電子源に比べて電子のドリフト距離が長いので散乱の影
響を受けやすく、ジュール熱による発熱によって半導体
微結晶中で散乱される電子が増えると、放出電子量や電
子放出効率の動作中の低下が顕著になるという不具合が
あった。

【００１１】また、電界放射型電子源を画像表示装置に
応用した場合、ジュール熱による発熱は配線の抵抗を増
大させることになり、大面積の画像表示装置では配線の
抵抗による個々の電子放出部に印加される電圧が中央部
に行くほど小さくなり、放出電子量や電子放出効率が動
作中に低下してしまい、結果的に画像表示装置の輝度の
面内ばらつきを生じさせるという不具合があった。

【００１２】また、表面電極の厚さは電子がトンネルで
きる程度の厚さ（例えば、１０ｎｍ）程度の厚さに設定
されているので、ジュール熱による発熱によってエレク
トロマイグレーションが加速して島状化が進んで表面電
極の高抵抗化や断線が起こり、画像表示装置の輝度の低
下や画素の欠落が発生し、寿命が短くなってしまうとい
う不具合があった。

【００１３】本発明は上記事由に鑑みて為されたもので
あり、その目的は、動作中の輝度の低下を抑制できる画
像表示装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、上記
目的を達成するために、電子を放出する複数の電子放出
部を有する電界放射型電子源が設けられた電子源側基板
と、電子源側基板に対向配置され電子源側基板との間の
空間が真空に保たれるフェースプレートと、フェースプ
レートにおける電子源側基板への対向面側に設けられ電
界放射型電子源からの電子線を受けて可視光領域の光を
発光する蛍光体層と、電界放射型電子源で発生した熱を
電子源側基板の裏面側へ放熱させる放熱手段とを備えて
なることを特徴とするものであり、電界放射型電子源で
発生した熱を電子源側基板の裏面側へ放熱させる放熱手
段を備えていることにより、電界放射型電子源で発生し
た熱を電子源側基板の裏面側へ放出することができるの
で、動作中における電界放射型電子源の各電子放出部の
放出電子量および電子放出効率を安定させることがで
き、また、電界放射型電子源の表面電極などのエレクト
ロマイグレーションによる高抵抗化や断線を防止するこ
とができるので、輝度の低下や画素の欠落を防止するこ
とができ、長寿命化を図れる。

【００１５】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電子源側基板は、前記電界放射型電子源が形成
された電子源形成基板と、前記蛍光体層との対向面側に
電子源形成基板が配設された支持基板とからなるので、
複数個の電子源形成基板を並べて配置することによって
大型の画像表示装置を構成することができる。

【００１６】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板に貫設した孔に
埋設され前記電子源側基板よりも熱伝導性の高い材料に
より形成された棒状の放熱体よりなるので、前記電界放
射型電子源で発生した熱を電子源側基板の裏面側へ効率
良く放出することができる。

【００１７】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記放熱手段を前記電子放出部ごとに設けてあるの
で、各電子放出部で発生した熱を各電子放出部ごとに設
けられた前記放熱手段を通して電子源側基板の裏面側へ
放出することができ、輝度の面内ばらつきをより少なく
することができる。

【００１８】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板よりも熱伝導性
の高い材料により形成された放熱体であって、前記電子
源側基板の裏面側に突出する突出部が一体に設けられて
いるので、前記電界放射型電子源で発生した熱の電子源
側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電界放射型電
子源の温度上昇をより抑制することができ、放出電子量
や電子放出効率などの特性が安定するとともに信頼性が
向上する。

【００１９】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板よりも熱伝導性
の高い材料により形成された放熱体であって、前記電子
源側基板の裏面側において放熱用のパターンが一体に設
けられているので、前記電界放射型電子源で発生した熱
の電子源側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電界
放射型電子源の温度上昇をより抑制することができ、放
出電子量や電子放出効率などの特性が安定するとともに
信頼性が向上する。

【００２０】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板よりも熱伝導性
の高い材料により形成された放熱体であって、前記電子
源側基板の裏面側において放熱フィンが取り付けられて
いるので、前記電界放射型電子源で発生した熱の電子源
側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電界放射型電
子源の温度上昇をより抑制することができ、放出電子量
や電子放出効率などの特性が安定するとともに信頼性が
向上する。

【００２１】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電子源側基板は、表面に絶縁層が被着された金
属基板よりなるので、前記電界放射型電子源で発生した
熱の電子源側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電
界放射型電子源の温度上昇をより抑制することができ、
放出電子量や電子放出効率などの特性が安定するととも
に信頼性が向上する。

【００２２】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
８の発明において、前記電子放出部は、前記電子源側基
板の厚み方向において前記電子源側基板側の下部電極と
前記フェースプレート側の表面電極との間に設けられた
酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト
部を有し、ドリフト部は、少なくとも、前記電子源側基
板の厚み方向に沿って形成された複数の柱状の半導体結
晶と、半導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導
体微結晶と、半導体結晶の表面に形成された第１の絶縁
膜と、半導体微結晶の表面に形成され当該半導体微結晶
の結晶粒径よりも小さな膜厚の第２の絶縁膜とからなる
ので、電子放出時の真空度依存性が小さく低コスト化を
図ることができ、また、ドリフト部では電子が半導体微
結晶に衝突せずに第２の絶縁膜に印加されている電界で
加速されてドリフトし、ドリフト部で発生した熱の一部
が柱状の半導体結晶を通して放熱されるから、電子放出
時にポッピング現象が発生せず安定して電子を放出する
ことができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】（実施形態１）本実施形態の画像
表示装置は、図１に示すように、表面電極７を通して電
子を放出する複数の電子放出部を有する電界放射型電子
源が設けられたガラス基板よりなるリヤプレート１０
と、リヤプレート１０に対向配置されたガラス基板より
なるフェースプレート３０と、リヤプレート１０とフェ
ースプレート３０との間に介在しリヤプレート１０とフ
ェースプレート３０との間を所定の距離に保つ枠状のフ
レーム４０とを備えている。なお、本実施形態では、リ
ヤプレート１０が電子源側基板を構成している。

【００２４】フレーム４０は、リヤプレート１０および
フェースプレート３０それぞれに、フリットガラスやエ
ポキシ系の真空用接着剤などにより接着されており、フ
ェースプレート３０とリヤプレート１０とフレーム４０
とで囲まれた空間は、真空度が１Ｐａ以下の真空状態に
維持されている。なお、フレーム４０としては、例え
ば、ガラス板を用いてもよいし、表面をほうろうなどに
より絶縁処理した金属板を使用してもよい。

【００２５】フェースプレート３０は、リヤプレート１
０との対向面に、透明電極よりなるコレクタ電極３１が
設けられており、コレクタ電極３１には電界放射型電子
源の電子放出部から放射された電子線により可視光領域
の光を発光する蛍光体層３２が設けられている。

【００２６】電界放射型電子源は、リヤプレート１０に
おけるフェースプレート３０との対向面上に列設された
複数の下部電極８と、下部電極８にそれぞれ重なる形で
形成された複数の酸化した多孔質多結晶シリコン層より
なるドリフト部６ａおよびドリフト部６ａの間を埋める
分離部６ｂを有する強電界ドリフト層６と、強電界ドリ
フト層６上でドリフト部６ａおよび分離部６ｂに跨って
下部電極８に交差（直交）する方向に列設された複数の
表面電極７とを備えている。ここにおいて、下部電極８
はアルミニウム薄膜からなる導電性層により構成し、表
面電極７は金属薄膜（例えば、金薄膜）からなる導電性
薄膜により構成している。なお、表面電極７の膜厚は１
５ｎｍに設定されているが、この膜厚は特に限定するも
のではない。また、強電界ドリフト層６の厚さは１．５
μｍに設定してあるが、強電界ドリフト層６の厚さも特
に限定するものではない。なお、分離部６ｂは、ノンド
ープの多結晶シリコンにより形成されている。

【００２７】上述の電界放射型電子源は、リヤプレート
１０におけるフェースプレート３０との対向面上に列設
された複数の下部電極８と、強電界ドリフト層６上に列
設された複数の表面電極７との間に強電界ドリフト層６
のドリフト部６ａが挟まれているから、表面電極７と下
部電極８との組を適宜選択して選択した組間に電圧を印
加することにより、選択された表面電極７と下部電極８
との交点に相当する部位のドリフト部６ａに強電界が作
用して電子が放出される。つまり、表面電極７と下部電
極８とからなる格子の格子点に電子放出部たる電子源を
配置したことに相当し、電圧を印加する表面電極７と下
部電極８との組を選択することによって所望の格子点か
ら電子を放出させることが可能になる。なお、表面電極
７と下部電極８との間に印加する電圧は１０〜２０Ｖ程
度になっている。ここにおいて、各表面電極７は、短冊
状に形成され、長手方向の端部にそれぞれパッド２７が
形成されている。また、各下部電極８も、短冊状に形成
され、長手方向の端部上にそれぞれパッド２８が形成さ
れている。各パッド２８は各下部電極８への印加電圧を
個別に制御できる第１のマトリクスコントロール回路
（図示せず）に接続され、各パッド２７は各表面電極７
への印加電圧を個別に制御できる第２のマトリクスコン
トロール回路（図示せず）に接続される。

【００２８】上述の電界放射型電子源は、リヤプレート
１０の一表面上へ、図２に示すように下部電極８とドリ
フト部６ａと表面電極７とが厚み方向において重なる部
分よりなる上記電子放出部が上記格子の格子点に配置さ
れたものであり、表面電極７を真空中に配置するととも
に図３に示すように表面電極７に対向してコレクタ電極
３１を配置し、表面電極７を下部電極８に対して正極と
して直流電圧Ｖpsを印加するとともに、コレクタ電極３
１を表面電極７に対して正極として直流電圧Ｖcを印加
することにより、下部電極８から注入された電子がドリ
フト部６ａをドリフトし表面電極７を通して放出される
（なお、図３中の一点鎖線は表面電極７を通して放出さ
れた電子ｅ^-の流れを示す）。ここにおいて、表面電極
７と下部電極８との間に流れる電流をダイオード電流Ｉ
psと称し、コレクタ電極１２と表面電極７との間に流れ
る電流を放出電子電流Ｉeと称し、ダイオード電流Ｉps
に対する放出電子電流Ｉeが大きい（Ｉe／Ｉpsが大き
い）ほど電子放出効率が高くなる。なお、この電子放出
部では、表面電極７と下部電極８との間に印加する直流
電圧Ｖpsを１０〜２０Ｖ程度の低電圧としても電子を放
出させることができる。

【００２９】ところで、電界放射型電子源におけるドリ
フト部６ａは、下部電極８上に形成されたノンドープの
多結晶シリコン層の一部を陽極酸化処理により多孔質化
した後、酸化処理を行うことにより形成されており、図
４に示すように、少なくとも、リヤプレート１０の一表
面側に列設された柱状の多結晶シリコンのグレイン（半
導体結晶）５１と、グレイン５１の表面に形成された薄
いシリコン酸化膜５２と、グレイン５１間に介在するナ
ノメータオーダの半導体微結晶たるシリコン微結晶６３
と、シリコン微結晶６３の表面に形成され当該シリコン
微結晶６３の結晶粒径よりも小さな膜厚の絶縁膜である
シリコン酸化膜６４とから構成されると考えられる。し
たがって、強電界ドリフト層６のドリフト部６ａでは、
下部電極８から注入された電子がシリコン微結晶６３に
衝突せずにシリコン酸化膜６４に印加されている電界で
加速されてドリフトし、ドリフト部６ａで発生した熱が
柱状のグレイン５１を通して放熱されるものと考えら
れ、電子放出時にポッピング現象が発生せず高効率で電
子を放出することができる。

【００３０】なお、本実施形態では、シリコン酸化膜５
２が第１の絶縁膜を構成し、シリコン酸化膜６４が第２
の絶縁膜を構成している。また、強電界ドリフト層６の
ドリフト部６ａを酸化した多孔質多結晶シリコン層によ
り形成しているが、強電界ドリフト層６のドリフト部６
ａを窒化した多孔質多結晶シリコン層により形成しても
よく、多孔質多結晶シリコン層以外の多孔質半導体層を
酸化若しくは窒化したものでもよい。ここにおいて、強
電界ドリフト層６のドリフト部６ａを窒化した多孔質多
結晶シリコン層とした場合には図４にて説明した各シリ
コン酸化膜５２，６４がいずれもシリコン窒化膜とな
る。

【００３１】ところで、本実施形態では、電界放射型電
子源で発生した熱を電子源側基板たるリヤプレート１０
の裏面側（図１における下面側、つまり、大気中）へ放
熱させる放熱手段を設けている点に特徴がある。ここに
おいて、放熱手段は、リヤプレート１０内に埋設した塊
状の放熱体６０により構成している。放熱体６０の構成
材料としては、リヤプレート１０の構成材料であるガラ
スよりも熱伝導性が高い材料であればよく、例えば、Ｃ
ｕ、Ｐｄ、Ａｕ、Ａｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｐｂ、Ｂ
ｉ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｍｇ、Ｐｔ、Ｂｅ、Ｓｎ、Ｂ
ａ、Ｉｎ、Ｃｏ、Ｓｂなどやこれらの合金などを用いれ
ばよい。

【００３２】しかして、本実施形態の画像表示装置で
は、電界放射型電子源で発生した熱を電子源側基板たる
リヤプレート１０の裏面側（図１における下面側）へ放
熱させる放熱手段を備えているので、リヤプレート１０
の絶縁性を維持しながらも放熱体６０を含めたリヤプレ
ート１０の熱伝導度を高くすることができ、電界放射型
電子源で発生した熱を、放熱体６０を介して効果的にリ
ヤプレート１０の裏面側へ放出することができるから、
動作中における電界放射型電子源の放出電子量および電
子放出効率を安定させることができる。また、電界放射
型電子源で発生したリヤプレート１０の裏面側へ熱を放
出することができるので、電界放射型電子源の表面電極
７のエレクトロマイグレーションによる高抵抗化や断線
を防止することができるから、輝度の低下や画素の欠落
を防止することができ、長寿命化を図れる。また、本実
施形態では、リヤプレート１０におけるフェースプレー
ト３０との対向面上に電界放射型電子源を直接形成して
あるので、装置全体の薄型化および軽量化を図ることが
できる。しかも、電界放射型電子源から放出される電子
が表面電極７の面内で略均一に垂直方向へ放出されるか
ら、フォーカス用の電極などを設けることなしに高精細
化を図ることができ、低消費電力化および薄型化および
軽量化を図ることができる。さらに、金属製の放熱体６
０を設けたことにより、外部への電磁波ノイズの影響を
防止することができる。

【００３３】なお、本実施形態では、リヤプレート１０
の構成材料がガラスとなっているが、ガラスに限定され
るものではなく、例えばセラミックを用いてもよい。

【００３４】（実施形態２）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態１と略同じであって、実施形態１
のようにリヤプレート１０におけるフェースプレート３
０との対向面上に電界放射型電子源を直接形成する代わ
りに、図５に示すように、リヤプレート１０におけるフ
ェースプレート３０との対向面上に配設されるガラス基
板よりなる電子源形成基板２０におけるフェースプレー
ト３０との対向面上に実施形態１と同様の電界放射型電
子源を形成している点に特徴がある。ここにおいて、電
界放射型電子源の複数の下部電極８それぞれに設けられ
たパッド２８はリヤプレート１０上に配設され一端部が
大気中へ引き出された引出し電極２５の他端部にボンデ
ィングワイヤＷを介して電気的に接続され、複数の表面
電極７それぞれに設けられたパッド２７はリヤプレート
１０上に配設され一端部が大気中へ引き出された引出し
電極２６の他端部にボンディングワイヤＷを介して電気
的に接続されている。なお、実施形態１と同様の構成要
素には同一の符号を付して説明を省略する。

【００３５】本実施形態の画像表示装置では、電界放射
型電子源が形成された電子源形成基板２０と、蛍光体層
３２との対向面側に電子源形成基板２０が配設されたリ
ヤプレート１０とで電子源側基板を構成しており、複数
個の電子源形成基板２０を同一面内に並べて配置するこ
とによって大型で大面積の画像表示装置を構成すること
ができる。なお、本実施形態では、リヤプレート１０が
支持基板を構成している。

【００３６】（実施形態３）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態１と略同じであって、図６に示す
ように、放熱手段としてリヤプレート１０内に実施形態
１の塊状の放熱体６０に比べて粒径が小さな粒状の放熱
体６０が分散されている点が相違するだけである。他の
構成は実施形態１と同じなので、実施形態１と同様の構
成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【００３７】（実施形態４）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態１と略同じであって、図７に示す
ように、放熱手段としてリヤプレート１０に貫設した多
数の孔１０ａそれぞれに棒状（ピン状）の放熱体６０が
埋設されている点が相違するだけである。他の構成は実
施形態１と同じなので、実施形態１と同様の構成要素に
は同一の符号を付して説明を省略する。

【００３８】本実施形態では、棒状の放熱体６０の一端
が電界放射型電子源の下部電極８の裏面側に形成された
薄い絶縁層（図示せず）に接触し他端が大気中に開放さ
れているので、電界放射型電子源で発生した熱を効率良
く電子源側基板たるリヤプレート１０の裏面側（大気
中）へ放出することができ、実施形態１に比べて電界放
射型電子源の温度上昇を抑制することができ、放出電子
量および電子放出効率が安定するとともに信頼性が向上
する。

【００３９】（実施形態５）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態１と略同じであって、図８に示す
ように、放熱手段としてリヤプレート１０に貫設した多
数の孔１０ａそれぞれに棒状の放熱体６０が埋設されて
いる点および放熱体６０が実施形態１で説明した電子放
出部ごとに設けられている点が相違するだけである。言
い換えれば、画素ごとに電子放出部が設けられ各電子放
出部に対応した位置（リヤプレート１０の厚み方向にお
いて電子放出部に重なる部分）に放熱体６０が配設され
ている。他の構成は実施形態１と同じなので、実施形態
１と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省略
する。

【００４０】本実施形態では、棒状の放熱体６０の一端
が電界放射型電子源の下部電極８の裏面側に形成された
薄い絶縁層（図示せず）に接触し他端が大気中に開放さ
れているので、電界放射型電子源で発生した熱を効率良
く電子源側基板たるリヤプレート１０の裏面側（大気
中）へ放熱することができ、電界放射型電子源の温度上
昇をより抑制することができ、特性が安定するとともに
信頼性が向上する。しかも、各放熱体６０が電子放出部
ごとに設けられているので、電界放射型電子源の各電子
放出部で発生した熱を電子源側基板たるリヤプレート１
０の裏面側へ効果的に放出することができ、輝度の面内
ばらつきをより少なくすることができる（実施形態６）本実施形態の画像表示装置の基本構成は
実施形態５と略同じであって、図９に示すように、放熱
体６０に電子源側基板たるリヤプレート１０の裏面側へ
突出する突出部６０ａが連続一体に設けられている点が
相違する。他の構成は実施形態５と同じなので、実施形
態５と同様の構成要素には同一の符号を付して説明を省
略する。

【００４１】しかして、本実施形態の画像表示装置で
は、電界放射型電子源で発生した熱の電子源側基板たる
リヤプレート１０の裏面側（大気中）への放熱性が向上
し、電界放射型電子源の温度上昇をより抑制することが
でき、放出電子量や電子放出効率などの特性が安定する
とともに信頼性が向上する。

【００４２】（実施形態７）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態５と略同じであって、図１０に示
すように、電子源側基板たるリヤプレート１０の裏面側
に、放熱手段である放熱体６０に熱的結合した放熱用の
パターン６１が一体に設けられている点が相違する。他
の構成は実施形態５と同じなので、実施形態５と同様の
構成要素には同一の符号を付して説明を省略する。

【００４３】しかして、本実施形態の画像表示装置で
は、電界放射型電子源で発生した熱のリヤプレート１０
の裏面側への放熱性が向上し、電界放射型電子源の温度
上昇をより抑制することができ、放出電子量や電子放出
効率などの特性が安定するとともに信頼性が向上する。

【００４４】（実施形態８）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態５と略同じであって、図１１に示
すように、電子源側基板たるリヤプレート１０の裏面側
において放熱手段である放熱体６０に放熱フィン６２が
取り付けられている点が相違する。他の構成は実施形態
５と同じなので、実施形態５と同様の構成要素には同一
の符号を付して説明を省略する。

【００４５】しかして、本実施形態の画像表示装置で
は、電界放射型電子源で発生した熱のリヤプレート１０
の裏面側（大気中）への放熱性が向上し、電界放射型電
子源の温度上昇をより抑制することができ、放出電子量
や電子放出効率などの特性が安定するとともに信頼性が
向上する。

【００４６】（実施形態９）本実施形態の画像表示装置
の基本構成は実施形態１と略同じであって、図１２に示
すように、電子源側基板たるリヤプレート１０を、金属
基板１１と金属基板の表面に被着された絶縁層１２とで
構成している点が相違する。要するに、リヤプレート１
０は、ホーロー基板により構成されている。他の構成は
実施形態１と同じなので、実施形態１と同様の構成要素
には同一の符号を付して説明を省略する。

【００４７】しかして、本実施形態の画像表示装置で
は、電界放射型電子源で発生した熱の電子源側基板たる
リヤプレート１０の裏面側への放熱性が向上し、電界放
射型電子源の温度上昇をより抑制することができ、放出
電子量や電子放出効率などの特性が安定するとともに信
頼性が向上する。

【００４８】

【発明の効果】請求項１の発明は、電子を放出する複数
の電子放出部を有する電界放射型電子源が設けられた電
子源側基板と、電子源側基板に対向配置され電子源側基
板との間の空間が真空に保たれるフェースプレートと、
フェースプレートにおける電子源側基板への対向面側に
設けられ電界放射型電子源からの電子線を受けて可視光
領域の光を発光する蛍光体層と、電界放射型電子源で発
生した熱を電子源側基板の裏面側へ放熱させる放熱手段
とを備えてなるものであり、電界放射型電子源で発生し
た熱を電子源側基板の裏面側へ放熱させる放熱手段を備
えていることにより、電界放射型電子源で発生した熱を
電子源側基板の裏面側へ放出することができるので、動
作中における電界放射型電子源の各電子放出部の放出電
子量および電子放出効率を安定させることができ、ま
た、電界放射型電子源の表面電極などのエレクトロマイ
グレーションによる高抵抗化や断線を防止することがで
きるので、輝度の低下や画素の欠落を防止することがで
き、長寿命化を図れるという効果がある。

【００４９】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電子源側基板は、前記電界放射型電子源が形成
された電子源形成基板と、前記蛍光体層との対向面側に
電子源形成基板が配設された支持基板とからなるので、
複数個の電子源形成基板を並べて配置することによって
大型の画像表示装置を構成することができるという効果
がある。

【００５０】請求項３の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板に貫設した孔に
埋設され前記電子源側基板よりも熱伝導性の高い材料に
より形成された棒状の放熱体よりなるので、前記電界放
射型電子源で発生した熱を電子源側基板の裏面側へ効率
良く放出することができるという効果がある。

【００５１】請求項４の発明は、請求項３の発明におい
て、前記放熱手段を前記電子放出部ごとに設けてあるの
で、各電子放出部で発生した熱を各電子放出部ごとに設
けられた前記放熱手段を通して電子源側基板の裏面側へ
放出することができ、輝度の面内ばらつきをより少なく
することができるという効果がある。

【００５２】請求項５の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板よりも熱伝導性
の高い材料により形成された放熱体であって、前記電子
源側基板の裏面側に突出する突出部が一体に設けられて
いるので、前記電界放射型電子源で発生した熱の電子源
側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電界放射型電
子源の温度上昇をより抑制することができ、放出電子量
や電子放出効率などの特性が安定するとともに信頼性が
向上するという効果がある。

【００５３】請求項６の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板よりも熱伝導性
の高い材料により形成された放熱体であって、前記電子
源側基板の裏面側において放熱用のパターンが一体に設
けられているので、前記電界放射型電子源で発生した熱
の電子源側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電界
放射型電子源の温度上昇をより抑制することができ、放
出電子量や電子放出効率などの特性が安定するとともに
信頼性が向上するという効果がある。

【００５４】請求項７の発明は、請求項１の発明におい
て、前記放熱手段は、前記電子源側基板よりも熱伝導性
の高い材料により形成された放熱体であって、前記電子
源側基板の裏面側において放熱フィンが取り付けられて
いるので、前記電界放射型電子源で発生した熱の電子源
側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電界放射型電
子源の温度上昇をより抑制することができ、放出電子量
や電子放出効率などの特性が安定するとともに信頼性が
向上するという効果がある。

【００５５】請求項８の発明は、請求項１の発明におい
て、前記電子源側基板は、表面に絶縁層が被着された金
属基板よりなるので、前記電界放射型電子源で発生した
熱の電子源側基板の裏面側への放熱性が向上し、前記電
界放射型電子源の温度上昇をより抑制することができ、
放出電子量や電子放出効率などの特性が安定するととも
に信頼性が向上するという効果がある。

【００５６】請求項９の発明は、請求項１ないし請求項
８の発明において、前記電子放出部は、前記電子源側基
板の厚み方向において前記電子源側基板側の下部電極と
前記フェースプレート側の表面電極との間に設けられた
酸化若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト
部を有し、ドリフト部は、少なくとも、前記電子源側基
板の厚み方向に沿って形成された複数の柱状の半導体結
晶と、半導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導
体微結晶と、半導体結晶の表面に形成された第１の絶縁
膜と、半導体微結晶の表面に形成され当該半導体微結晶
の結晶粒径よりも小さな膜厚の第２の絶縁膜とからなる
ので、電子放出時の真空度依存性が小さく低コスト化を
図ることができ、また、ドリフト部では電子が半導体微
結晶に衝突せずに第２の絶縁膜に印加されている電界で
加速されてドリフトし、ドリフト部で発生した熱の一部
が柱状の半導体結晶を通して放熱されるから、電子放出
時にポッピング現象が発生せず安定して電子を放出する
ことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態１を示す一部破断した概略斜視図であ
る。

【図２】同上のおける電界放射型電子源の要部断面図で
ある。

【図３】同上における電界放射型電子源の動作説明図で
ある。

【図４】同上における電界放射型電子源の動作説明図で
ある。

【図５】実施形態２を示す一部破断した概略斜視図であ
る。

【図６】実施形態３を示す要部概略断面図である。

【図７】実施形態４を示す要部概略断面図である。

【図８】実施形態５を示す要部概略断面図である。

【図９】実施形態６を示す要部概略断面図である。

【図１０】実施形態７を示す要部概略断面図である。

【図１１】実施形態８を示す要部概略断面図である。

【図１２】実施形態９を示す要部概略断面図である。

【図１３】従来の電界放射型電子源の概略構成図であ
る。

【図１４】同上の動作説明図である。

【符号の説明】

６強電界ドリフト層６ａドリフト部６ｂ分離部７表面電極８下部電極１０リヤプレート３０フェースプレート３１コレクタ電極３２蛍光体層４０フレーム６０放熱体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者相澤浩一大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者菰田卓哉大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者本多由明大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者幡井崇大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内 (72)発明者櫟原勉大阪府門真市大字門真1048番地松下電工株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 AA01 BB15 BB20 DD10 DE03 DG10 5C036 EE01 EE12 EF01 EF06 EF09 EG02 EG12 EG43 EH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子を放出する複数の電子放出部を有す
る電界放射型電子源が設けられた電子源側基板と、電子
源側基板に対向配置され電子源側基板との間の空間が真
空に保たれるフェースプレートと、フェースプレートに
おける電子源側基板への対向面側に設けられ電界放射型
電子源からの電子線を受けて可視光領域の光を発光する
蛍光体層と、電界放射型電子源で発生した熱を電子源側
基板の裏面側へ放熱させる放熱手段とを備えてなること
を特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記電子源側基板は、前記電界放射型電
子源が形成された電子源形成基板と、前記蛍光体層との
対向面側に電子源形成基板が配設された支持基板とから
なることを特徴とする請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】前記放熱手段は、前記電子源側基板に貫
設した孔に埋設され前記電子源側基板よりも熱伝導性の
高い材料により形成された棒状の放熱体よりなることを
特徴とする請求項１または請求項２記載の画像表示装
置。
【請求項４】前記放熱手段を前記電子放出部ごとに設
けてなることを特徴とする請求項３記載の画像表示装
置。
【請求項５】前記放熱手段は、前記電子源側基板より
も熱伝導性の高い材料により形成された放熱体であっ
て、前記電子源側基板の裏面側に突出する突出部が一体
に設けられてなることを特徴とする請求項１記載の画像
表示装置。
【請求項６】前記放熱手段は、前記電子源側基板より
も熱伝導性の高い材料により形成された放熱体であっ
て、前記電子源側基板の裏面側において放熱用のパター
ンが一体に設けられてなることを特徴とする請求項１記
載の画像表示装置。
【請求項７】前記放熱手段は、前記電子源側基板より
も熱伝導性の高い材料により形成された放熱体であっ
て、前記電子源側基板の裏面側において放熱フィンが取
り付けられてなることを特徴とする請求項１記載の画像
表示装置。
【請求項８】前記電子源側基板は、表面に絶縁層が被
着された金属基板よりなることを特徴とする請求項１記
載の画像表示装置。
【請求項９】前記電子放出部は、前記電子源側基板の
厚み方向において前記電子源側基板側の下部電極と前記
フェースプレート側の表面電極との間に設けられた酸化
若しくは窒化した多孔質半導体層よりなるドリフト部を
有し、ドリフト部は、少なくとも、前記電子源側基板の
厚み方向に沿って形成された複数の柱状の半導体結晶
と、半導体結晶間に介在するナノメータオーダの半導体
微結晶と、半導体結晶の表面に形成された第１の絶縁膜
と、半導体微結晶の表面に形成され当該半導体微結晶の
結晶粒径よりも小さな膜厚の第２の絶縁膜とからなるこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれかに記
載の画像表示装置。