JP2003297263A - 平板型画像表示素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】表示駆動信号に対する高い応答性を備え、高精
細画像表示の可能な平板型画像表示素子を得ること。 【解決手段】陰極（または陰極ライン）３に対して対向
面積の小さな制御電極５を用いて、陰極３と制御電極５
との間の静電容量を小さくする。そのために、制御電極
５は各表示セルの両サイドに設けられる絶縁隔壁４の両
側壁面上に互いに対向させて設けられる。また、上記の
絶縁隔壁として、隣接する表示セル間を空間的に連通さ
せ得る連通開口部１８を有する絶縁隔壁４’を用いるこ
とにより、表示パネル作製の際の排気特性を向上させ
る。 【効果】表示応答性が高く、高画質の表示が可能な平板
型画像表示素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、比較的低い電界で
電子放出を生じる陰極材料、特に、炭素ナノチューブ，
微細炭素ファイバ，ダイヤモンド等の炭素系材料、また
は窒化硼素系材料を陰極材料に用いた平板型画像表示素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の金属陰極材を用いた電界放射型電
子源と比較して極めて低い電界で十分な電子放出が得ら
れる電子源材料として、ダイヤモンドや炭素ナノチュー
ブ等の炭素系材料が見出されており、この炭素系電子源
材料を用いた平板型の画像表示素子が提案されている。
その一例として、特開平１１−２６５６５３号公報（引
用文献１）には、複数の縞状に配列された炭素膜陰極ラ
インと、該陰極ラインと垂直方向に縞状に配列された蛍
光体を備えた複数の陽極ラインとから構成されており、
上記複数の陰極ラインおよび上記複数の陽極ラインのそ
れぞれのうちから一部のラインを選択して給電すること
により、選択給電されたライン同士の交点において電子
を放出させ、この放出電子により上記陽極ライン上の上
記蛍光体を発光させて画像を表示させる方式の平板型画
像表示素子につき開示されている。この方式の表示素子
では、上記の蛍光体を発光させるのに必要な数百Ｖ〜数
ｋＶの高電圧(陽極電圧)を表示画像の変化に応じて切り
換え印加する必要がある。

【０００３】また、別の一例として、特開平１０−１４
９７６０号公報（文献２）には、炭素ナノチューブを用
いた縞状配列陰極ラインに近接した位置に該陰極ライン
とは垂直方向に縞状に配列された引出し電極ラインを設
けて、該引出し電極ラインと上記陰極ラインとのそれぞ
れのうちから一部のラインを選択して両者間に引出し電
圧を印加することにより、選択された引出し電極ライン
及び陰極ライン同士間に形成される引出し電界により電
子を放出させ、この放出電子の注入により陽極上に設け
られた面状蛍光体の対応部分を発光させて画像を表示さ
せる方式の平板型画像表示素子について開示されてい
る。本方式の場合は、上記陽極には高電圧(陽極電圧)が
固定印加されるが、表示画像の変化に対応しての印加電
圧切り換えは、上記した引出し電極−陰極間に印加され
る引出し電圧の切り換えによって行われる。そして、上
記引出し電極は上記陰極に近い位置に設置されるので、
上記の引出し電界を形成するために上記引出し電極−陰
極間に印加すべき引出し電圧は低い電圧で済み、従っ
て、上記した表示画像変化に対応しての印加電圧の切り
換えは、この低電圧の引出し電圧の切り換えで済むと云
う利点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】電子源に炭素ナノチュ
ーブ，微細炭素ファイバ，ダイヤモンド等の炭素系材料
を用いることにより、鋭利な突起を形成することなく比
較的低い電界で電子線を発生させることが可能になり、
これにより比較的容易に平板型の画像表示素子を得るこ
とができるようになっている。

【０００５】しかしながら、上掲の引用文献１に開示の
素子構造では、高電圧の陽極電圧を切り換えるための駆
動回路が複雑になることが避けられない。一方、上掲の
引用文献２に開示の引出し電極−陰極間に形成される引
出し電界により電子放出を生じさせる方式では、上記し
たように、低い引出し電圧の印加で所要の電子放出を生
じさせるに必要な電界を得ることができ、この低電圧の
引出し電圧の切り換えのためのより簡便な駆動方式を採
用することができるが、引出し電極−陰極間の距離が小
さいことから、両電極間の静電容量が大きくなる。した
がって、高精細画像に対応するために走査線数を多くし
て高い周波数成分を含む駆動信号により駆動しようとし
た場合に、要求される表示画像の変化に追従できないと
いう問題がある。

【０００６】本発明は上記した従来技術における問題点
を解消すべくなされたもので、その目的とするところ
は、応答性が高く、高精細の画像表示が可能な平板型画
像表示素子を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明によれば、(１)平板状の背面パネルの表面に
形成された電子線を放出するための陰極と該陰極から放
出される上記電子線の放出量を制御するための制御電極
とからなる複数の電子線源と、絶縁隔壁を介して上記平
板状背面パネルに対向して設けられた平板状の前面パネ
ルの表面に設けられた上記陰極から上記電子線を放出さ
せるための陽極と上記陰極から放出された上記電子線を
受けて発光する蛍光体膜とを有してなる蛍光面パネルと
を少なくとも備えてなる平板型画像表示素子であって、
上記制御電極は、上記背面パネルの表面に垂直な方向に
細長い断面形状に形成されてなることを特徴とする平板
型画像表示素子が提供される。

【０００８】すなわち、本発明においては、上記複数の
電子線源における上記複数の陰極はそれぞれ上記絶縁隔
壁を間に挟んで並列する方向に共通の陰極電位が与えら
れてなる複数本の陰極ラインを構成し、上記複数の電子
線源における上記複数の制御電極は上記絶縁隔壁の隔壁
面に沿う方向に共通の制御電極電位が与えられてなる複
数本の制御電極ラインを構成しており、上記複数本の陰
極ライン及び上記複数本の制御電極ラインのうちから所
望の陰極ライン及び制御電極ラインに選択的に駆動電圧
を印加することによって、この選択的に駆動電圧を印加
されてなる陰極ラインと制御電極ラインとの交点におけ
る上記電子線源を選択駆動させるごとく構成されてお
り、上記制御電極は、上記制御電極ラインの方向に沿っ
て見た断面形状において上記背面パネルの表面に垂直な
方向に細長く形成されている。

【０００９】かかる特徴的構成によれば、上記制御電極
−上記陰極間の静電容量を小さくすることができ、従っ
て、高精細画像表示に対応するために走査線数を多くし
て高い周波数成分を含む駆動信号により表示駆動した場
合でも、表示画像の高速変化に対しても十分に追従でき
る効果が得られる。

【００１０】なお、本発明によれば、(２)上記制御電極
は、上記背面パネルの表面に平行な方向に並列して設け
られた２つの制御電極部分から構成されてなるものとす
ることができる。かかる構成を採用することにより、上
記２つの制御電極部分を上記陰極を挟んで対向する上記
絶縁隔壁の両側壁面上に１つずつ分けて形成することが
でき、上記制御電極−上記陰極間の静電容量を小さくす
るための上記背面パネルの表面に垂直な方向に細長く形
成されてなる制御電極構造を容易に得ることができる。

【００１１】また、本発明によれば、(３)上記絶縁隔壁
の一部に開口部が設けられ、この開口部を通して気体の
通過が可能な如く構成されてなるものとすることができ
る。かかる構成を採用することによって、隣接する表示
セル間を空間的に連通させることができるため、当該表
示素子製造に際しての表示セル内部空間の排気効率を上
げることができる。

【００１２】また、本発明によれば、(４)上記背面パネ
ルと上記蛍光面パネルとの両方に、上記絶縁隔壁を接触
させてなるパネル構成を採用することができる。かかる
構成を採ることにより、上記絶縁隔壁を介して互いに隣
接する表示セル間でのクロストーク点灯を効果的に防止
することができる。

【００１３】なお、本発明によれば、(５)上記陰極を構
成する材料のうちの直接に電子線を放出するための電子
放出材料の主成分を、炭素ナノチューブ，微細炭素ファ
イバ，ダイヤモンド，およびダイヤモンドライク炭素の
うちのいずれかとすることができる。かかる電子放出材
料の選択使用により高輝度の画像表示が可能となる。

【００１４】さらに、具体的に述べるならば、本発明に
よれば、(６)平板状の背面パネルの表面に形成された電
子線を放出するための陰極と該陰極から放出される上記
電子線の放出量を制御するための制御電極とからなる複
数の電子線源と、絶縁隔壁を介して上記平板状背面パネ
ルに対向して設けられた平板状の前面パネルの表面に設
けられた上記陰極から上記電子線を放出させるための上
記複数の電子線源に共通の陽極と上記陰極から放出され
た上記電子線を受けて発光する共通の蛍光体膜とを有し
てなる蛍光面パネルとを備えてなり、上記複数の電子線
源を構成する上記複数の陰極と上記複数の制御電極とを
それぞれ複数の組に分け、各組毎にその組に属する上記
陰極と上記制御電極とに所定の駆動電圧を選択印加する
ことにより、この選択された組の陰極から電子を放出さ
せるように構成されてなる平板型画像表示素子であっ
て、上記制御電極の上記陰極ラインに平行な方向の長さ
が、上記背面パネル表面に垂直な方向の上記制御電極の
長さよりも短く形成されてなることを特徴とする平板型
画像表示素子が提供される。かかる特徴的構成の採用に
よって、上記制御電極−上記陰極間の静電容量を小さく
することができ、従って、高精細画像表示に対応するた
めに走査線数を多くして高い周波数成分を含む駆動信号
により表示駆動した場合でも、表示画像の高速変化に対
しても十分に追従できる効果が得られる。

【００１５】本発明の上記以外の目的，構成，並びにそ
れにより得られる作用効果については、以下の実施例を
挙げての詳細な説明の中で順次明かにされる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につ
き、実施例を挙げ、図面を参照して詳細に説明する。

【００１７】＜実施例１＞図１に本発明の一実施例にな
る平板型画像表示素子の概略構成を示す。本実施例にな
る表示素子は、背面パネル１上に設置した絶縁隔壁４の
両側壁面上に制御電極ライン兼用の制御電極５を形成し
てなる基本構成を有するものである。

【００１８】本実施例では、ガラス基板である背面パネ
ル１上に銀ペーストを用いて印刷により幅５０μｍの陰
極ライン２を形成した。この陰極ライン２上の電子放出
を生じさせる必要がある領域に０．５μｍ以下の大きさ
に粉砕した炭素ナノチューブを重量比で約１０％含むペ
ーストを印刷して陰極３とした。陰極３を避けて陰極ラ
イン２と垂直方向となるように、背面パネル１上に高さ
１ｍｍ、幅０．２ｍｍの矩形断面形状を有する絶縁隔壁
４を設置した。この絶縁隔壁４の両側壁面上には、その
下端（陰極３側端）から５０〜６０μｍの間隔をおいて
高さ方向幅１０μｍの領域内にニッケル膜を厚さ０．５
μｍとなるように蒸着法により形成してそれを制御電極
ライン兼制御電極５とした。

【００１９】上述したように、本発明における制御電極
５は、背面パネル１の表面に垂直な方向に細長く形成さ
れてなることを特徴としている。つまり、本発明による
制御電極５は、その横幅（陰極ライン２方向の電極幅）
よりもその高さ方向幅（背面パネル１表面に垂直方向の
電極幅）を大きく設定して形成されているのが特徴であ
る。これがため、制御電極５−陰極３間の静電容量を小
さくすることができ、従って、高精細画像表示に対応す
るために走査線数を多くして高い周波数成分を含む駆動
信号により表示駆動した場合でも、表示画像の高速変化
に対しても十分に追従できる効果が得られる。

【００２０】絶縁隔壁４の上端には、前面パネル(透明
ガラス基板)１１上に蛍光体膜１２とアルミニウム薄膜
層よりなる陽極１３とを被着形成してなる蛍光面パネル
１０を固定配置して、図２に断面図で示すような表示パ
ネル構造とした。次に、パネルの内部空間を排気管１６
を介して１μＰａ以下の真空度まで排気した後に、排気
管１６を封じ切り、さらに真空度保持のためにゲッタ１
７を加熱活性化させて、表示パネルの作製を完了した。

【００２１】表示動作の際には、蛍光面パネル１０上の
陽極１３に４ｋＶの電圧を加えて、輝点を生じさせたい
表示セルの陰極３表面に４Ｖ／μｍの電界が印加される
ようにした。従って、選択点灯時（電子放出させる際）
の制御電極電圧Ｖｃｏｎは約２２０Ｖ、陰極電圧Ｖｋｏ
ｎは０Ｖとした。陰極３表面での電界−電流特性から２
Ｖ／μｍ以下の電界強度では電子放出が認められなかっ
たことから、非選択時（非電子放出時）の制御電極電圧
Ｖｃｏｆｆと陰極電圧Ｖｋｏｆｆは共に１１０Ｖとし
た。この様な電圧設定の下で、合計４通りの陰極３と制
御電極５への設定電圧の組み合せ印加により、蛍光面パ
ネル１０上の任意位置に対応する表示セルを点灯させる
ことができる。従って、各表示セルの両側の絶縁隔壁４
上に互いに対向して形成された２本の制御電極ラインを
１組として、順次走査によりこれらの制御電極ラインを
１組ずつ選択し、選択した組の制御電極ラインにはＶｃ
ｏｎなる制御電圧を（その他の組の制御電極ラインには
Ｖｃｏｆｆなる制御電圧を）印加し、また、陰極ライン
には、選択した組の制御電極ライン上の画像データに応
じて、輝点を生じさせたい場合にはＶｋｏｎなる陰極電
圧を（輝点を生じさせたくない場合にはＶｋｏｆｆなる
陰極電圧を）印加することにより、画像を表示させるこ
とができる。

【００２２】また、各表示セルの表示の階調を表現する
ために、該当するセルの制御ラインが選択されている間
の陰極印加電圧ＶｋｏｎとＶｋｏｆｆとの印加時間の比
率を制御できるようにした。本実施例においては、各画
素毎の表示輝度は２５６階調表示を想定し、１制御ライ
ン当りの選択時間のおよそ２５６分の１の最短パルス幅
とした。また、ライン走査信号の１ライン当りの選択時
間を約３０μ秒に設定した。この場合においても、本発
明による制御電極構造によれば各画素において十分な階
調表示が可能であることが確認された。

【００２３】一方、図３に示すような従来型の陰極面と
平行な制御電極面を有する制御電極を備えた電極構造の
表示パネルに上記と同条件の駆動信号を引加した場合に
は、１ライン当りの選択時間をおよそ１００μ秒よりも
短かくなるように設定した場合、特に低輝度に対応する
信号を印加した場合に輝点が表示されないことがあっ
た。なお、図３に示した従来型の電極構造の表示パネル
においては、制御電極５は各陰極３間の背面パネル１上
に絶縁層６を介して陰極３の表面と平行な薄層状に形成
されており、従って、この場合、制御電極５は、背面パ
ネル１に垂直な方向（電子放出方向）の電極厚さが陰極
ライン２方向の電極幅に比べ非常に小さく設定されてい
る。このような陰極３面に平行な薄層状の制御電極５の
場合には、制御電極５−陰極３間の静電容量が大きくな
り、従って、高精細画像表示に対応するために走査線数
を多くして高い周波数成分を含む駆動信号により駆動し
ようとした場合、表示画像の早い変化に追従できないと
いう問題があった。

【００２４】なお、本実施例１においては、陰極材料で
ある炭素ナノチューブの代わりに、微細炭素ファイバ，
ダイヤモンド，またはダイヤモンドライク炭素を含むペ
ーストを用いた場合においても、ほぼ上記と同レベルの
表示特性を得ることができたが、同様の効果は、およそ
１０Ｖ／μｍ以下の比較的低印加電界において必要な電
子線強度が得られるような他の陰極材料を用いた場合に
も得ることができる。

【００２５】＜実施例２＞図４に、本発明の他の一実施
例になる平板型画像表示素子の概略構成を示す。本実施
例は、先の実施例１による表示パネル構成における絶縁
隔壁４に代えて、隣接する表示セル同士間を空間的に連
通させるための連通開口１８を設けてなる絶縁隔壁４’
を用いて、前記と同様の表示パネルを構成した場合につ
いてのものである。

【００２６】先の実施例１において、図１に示したよう
に、隣接する表示セル同士間を気密に仕切ってしまう構
造の絶縁隔壁４を用いる代わりに、本実施例において、
図４に示すように、隣接する表示セル同士間を空間的に
連通させるための連通開口部１８を設けてなる絶縁隔壁
４’を用いて実施例１と同様の表示パネルを構成した場
合には、このような連通開口部を有しない絶縁隔壁を用
いた場合に比べ、より短時間の排気により所定の真空度
まで到達させることができ、明らかに排気特性が向上す
ることが認められた。

【００２７】

【発明の効果】本発明によれば、高い周波数の表示駆動
信号に対する応答性が改善され、高精細画像を表示する
ことが可能な平板型画像表示素子を提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の一実施例になる平板型画像表
示素子の概略構成を示す斜視図である。

【図２】図２は、本発明の一実施例になる平板型画像表
示素子の概略構成を示す断面図である。

【図３】図３は、従来技術による制御電極を備えた画像
表示素子の陰極近傍の概略構成を示す断面図である。

【図４】図４は、本発明の他の一実施例になる連通開口
部を有する絶縁隔壁を備えた平板型画像表示素子の概略
構成を示す斜視図である。

【符号の説明】

１…背面パネル， ２…陰極ライ
ン，３…陰極， ４…絶縁隔
壁，４’…連通開口部を有する絶縁隔壁， ５…制御電
極ライン兼制御電極，６…絶縁層，
１０…蛍光面パネル１０，１１…蛍光面パネルガラ
ス基板， １２…蛍光膜，１３…陽極，
１６…排気管，１７…ゲッタ，
１８…連通開口部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 健治 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 木島 勇一 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 石川 純 千葉県茂原市早野3681番地 日立デバイス エンジニアリング株式会社内 (72)発明者 岡井 誠 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 佐々木 進 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者 宗吉 恭彦 千葉県茂原市早野3300番地 株式会社日立 製作所ディスプレイグループ内 Ｆターム(参考） 5C036 EE03 EE19 EG12 EG15 EG31 EH05

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】平板状の背面パネルの表面に形成された電
   子線を放出するための陰極と該陰極から放出される上記
   電子線の放出量を制御するための制御電極とからなる複
   数の電子線源と、絶縁隔壁を介して上記平板状背面パネ
   ルに対向して設けられた平板状の前面パネルの表面に設
   けられた上記陰極から上記電子線を放出させるための陽
   極と上記陰極から放出された上記電子線を受けて発光す
   る蛍光体膜とを有してなる蛍光面パネルとを少なくとも
   備えてなる平板型画像表示素子であって、上記制御電極
   は、上記背面パネルの表面に垂直な方向に細長い断面形
   状に形成されてなることを特徴とする平板型画像表示素
   子。
2. 【請求項２】上記制御電極は、上記背面パネルの表面に
   平行な方向に並列して設けられた２つの制御電極部分か
   らなっていることを特徴とする請求項１に記載の平板型
   画像表示素子。
3. 【請求項３】上記絶縁隔壁の一部に開口部が設けられて
   おり、該開口部を通して気体の通過が可能であることを
   特徴とする請求項１または請求項２に記載の平板型画像
   表示素子。
4. 【請求項４】上記背面パネルと上記蛍光面パネルとの両
   方に、上記絶縁隔壁が接触していることを特徴とする請
   求項１から請求項３までのいずれかに記載の平板型画像
   表示素子。
5. 【請求項５】上記陰極を構成する材料のうちの直接に電
   子線を放出するための電子放出材料の主成分が、炭素ナ
   ノチューブ，微細炭素ファイバ，ダイヤモンド，及びダ
   イヤモンドライク炭素のうちのいずれかであることを特
   徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の
   平板型画像表示素子。
6. 【請求項６】平板状の背面パネルの表面に形成された電
   子線を放出するための陰極と該陰極から放出される上記
   電子線の放出量を制御するための制御電極とからなる複
   数の電子線源と、絶縁隔壁を介して上記平板状背面パネ
   ルに対向して設けられた平板状の前面パネルの表面に設
   けられた上記陰極から上記電子線を放出させるための上
   記複数の電子線源に共通の陽極と上記陰極から放出され
   た上記電子線を受けて発光する共通の蛍光体膜とを有し
   てなる蛍光面パネルとを備えてなり、上記複数の電子線
   源を構成する上記複数の陰極と上記複数の制御電極とを
   それぞれ複数の組に分け、各組毎にその組に属する上記
   陰極と上記制御電極とに所定の駆動電圧を選択印加する
   ことにより、この選択された組の陰極から電子を放出さ
   せるように構成されてなる平板型画像表示素子であっ
   て、上記制御電極の上記陰極ラインに平行な方向の長さ
   が、上記背面パネル表面に垂直な方向の上記制御電極の
   長さよりも短く形成されていることを特徴とする平板型
   画像表示素子。