JP2006210332A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 封着等の熱プロセスに伴うリアプレート、フェースプレートの反りによる、電子放出素子から放出された電子のフェースプレート上でのミスランディング対策。
【解決手段】 リアプレート上に形成された電子放出素子の電子放出部から放出される電子の初速度ベクトルが、前記複数の電子放出素子の各々から放出する電子がフェースプレート上に形成された対応する複数の発光部の各々に照射するように、リアプレートの法線方向の面内分布に応じた分布を有する。
【選択図】 図５

Description

本発明は、電子放出素子を応用した画像表示装置に関する。

近年、電子放出素子を用いた画像表示装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置が、省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。

このような平面型の表示装置は、電子放出素子を有するリアプレートと、電子線の照射によって発行する発光部材（蛍光体）を有するフェースプレートとを、枠部材を介して接合した気密容器を有する。この、気密容器の作成には、リアプレートとフェースプレート間での高精度な位置合わせ（アライメント）が要求される。しかし表示装置の大型化にともない、アライメント誤差の発生頻度が上がり、対策が求められていた。その対策のひとつとして、特許文献１にはアライメント誤差が生じた表示装置を、電子放出素子の駆動を制御することで電子ビーム軌道を制御し、アライメント誤差による電子ビームの到達位置のずれを補正することが開示されている。

また、アライメント誤差による電子線の到達位置ずれではないものの、特許文献２には、電子放出素子を用いた表示装置において、表示装置の湾曲形状（反り形状）による電子ビームの照射位置ずれを蛍光体ピッチの制御によって補正することが開示されている。
特開平０８−１７１８７５号公報（ＵＳＰ６１２１９４２） 特開平０５−１７４７４２号公報

上述のような、気密容器を用いた表示装置においては、気密容器作成の際に、接合材を加熱するため、フェースプレート、リアプレート、枠部材のそれぞれに、熱膨張、収縮が生じる。しかし、膨張、収縮量が、それぞれの部材で異なると、互いの部材間で残留応力を生じ、その結果、気密容器に反りが生じることが明らかになってきた。この反り量は表示装置の大型化に伴って大きくなるため、場合によっては、電子ビームの到達位置が所望の位置と異なり、その結果、輝度、色ばらつきを招くという新たな問題を生じる。本発明は、表示装置に生じる反りに対応し、良好な画像を表示しえる新規な表示装置の提供に関する。

上記課題を解決するために、本発明は、
一対の電極間に電子放出部を有する複数の電子放出素子と、該複数の電子放出素子を接続する複数の行方向配線及び複数の列方向配線とを有する電子源を有する電子源基板と、
前記複数の電子放出素子に対応する複数の発光部を有し、前記電子源基板に対向して位置する対向基板と
を有する表示装置であって、
前記電子源基板は、電子源形成領域表面の法線の方向が分布を有しており、前記複数の電子放出素子の各々から放出する電子が前記対応する複数の発光部の各々に照射するように、前記電子放出素子の電子放出部から放出される電子の初速度ベクトルが前記法線の方向の分布に応じた分布を有することを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、リアプレート及びフェースプレートが封着された画像表示装置に残留応力による反りがある場合でも、輝度・色ばらつきの無い高品位な画像表示装置を提供することができる。

また、本発明によれば、より大きな反りを許容することができるので、従来のものよりフェースプレート及びリアプレートの厚みを薄くすることができる。そしてその結果、軽量かつ廉価な画像表示装置を提供することができるだけでなく、より大画面かつ高精細な画像表示装置を提供することができる。

まず、本発明の対象は以下に示すものである。

本発明に適用可能な電子放出素子は、電界放出型素子、ＭＩＭ型素子、表面伝導型素子などを包含している。特に、表面伝導型放出素子素子は、放出電子が画像表示面に対し平行な速度成分を持つため、電子源自体によるビーム位置補正が容易であり、この点から本発明が適用される好ましい形態である。

本発明の画像表示装置は、電子線表示装置である。

本発明の好ましい実施の形態を示す前に、表面伝導型放出素子を例にして、本発明の対象となる画像表示装置の構成を具体的に説明する。

表面伝導型放出素子をマトリクス状に配置した電子源基板を用いた従来の画像表示装置を図３に示す。図３から、この画像表示装置は、表面伝導型放出素子素子８７がマトリクス状に多数配置されたリアプレート８１と、ガラス基板８３の内面に蛍光体８４とメタルバック８５等を形成して成るフェースプレート８２とが支持枠８６を介して対向配置されている。これらリアプレート８１、支持枠８６及びフェースプレート８２はフリットガラス及びＩｎ（インジウム）に代表される接合部材によって接着されており、これを封着したものが真空外囲器９０である。リアプレート８１には、表面伝導型放出素子素子８７の一対の素子電極のそれぞれと接続されたＸ方向配線８８及びＹ方向配線８９が形成されている。

上記の画像表示装置では、Ｘ方向配線８８及びＹ方向配線８９を介して表面伝導型放出素子素子８７の素子電極間に選択的に十数Ｖの素子駆動電圧Ｖｆを印加すると、ＳＣＥ素子８７から電子が放出される。その放出された電子は、高圧端子Ｈｖを介して数ｋＶの電圧が印加されたアノードを有するフェースプレート８２に達し、蛍光体８４を発光させる。

図３破線部は、封着構造の拡大図である。この封着構造においては、様々な熱、機械的プロセスを経た異種ガラス材料より成るプレート間の収縮量の差、及び反りを吸収するために、接合部材２０６にＩｎのような延伸性の高い材料を用いている。これによって、クラックなどによる真空リークを回避している。しかし、完成した外囲器９０には残留応力によって反りが残り、この反りは画像表示装置が大型化するほど顕著になる。

画像表示装置に生じる反りについての４つの実例を図２に示す。この場合、全反り量（反りの最大量）が約１ｍｍであり、全反り量に対する反りのばらつきは、約０．１ｍｍで再現性がある。この再現性は、封着工程における特に封着装置の加熱性能に依存し、同じ装置を用いる場合、再現性が高いことが我々の研究から確認できている。そして、このとき画像表示装置の厚みの面内ばらつきは最大で０．１ｍｍ程度であり、リアプレートとフェースプレートは、ほぼ面内全域に渡って平行であるといえる。

本来、画像表示装置が平面である場合は、リアプレートの各電子放出素子から伸ばしたリアプレートの法線がフェースプレートと交わる所に、対応する発光部がある。しかし、図１のように、画像表示装置が反ると、対応するフェースプレートの発光部が、電子放出素子から伸ばしたリアプレートの法線との交点からずれる。このように、画像表示装置に反りがある場合、リアプレート上の電子放出素子から放出された電子ビームは、本来到達すべきフェースプレートの位置からずれた場所に到達することになる。このずれは輝度・色ばらつきを起こし、画質が低下する。

画像表示装置の反りの程度は、画像表示装置間で再現性があるものの、１画像表示装置の画像表示領域内においては一定ではない。よって、図１のθａ〜θｉで示される代表的な法線の間の関係も、特に何らかの関数によって規定されているとは限らない。この場合、画像表示領域内の個々の領域毎に、位置ずれ対策を検討すべきである。

反りによるリアプレートとフェースプレートの位置ずれの状態は、個々の電子放出素子の位置によって図１（ｂ）〜（ｄ）に示すように、次の３つの状態が考えられる。

（ｂ）主にリアプレートとフェースプレートの収縮量の違いに起因して、リアプレートとフェースプレートの相対位置が、フェースプレート、リアプレートの対向面と平行な方向にずれた場合である。

（ｃ）リアプレートとフェースプレートが封着後に結果的に同じような曲面を有する場合に、各電子放出素子から伸ばしたリアプレートの法線とフェースプレートの交点が対応する表示部からずれた場合である。

（ｄ）リアプレートとフェースプレートが非平行な状態で封着されることによって、電子放出素子から伸ばしたリアプレートの法線とフェースプレートの交点が対応する表示部からずれた場合である。

（ｂ）と（ｃ）の場合、電子放出素子から対応する発光部に向かうベクトルと、リアプレートの法線ベクトルとが成す角θが、フェースプレート上での電子ビームの到達位置ずれｘに関してｘ＝ｄ＊ｔａｎθとなる。すなわち、（ｂ）と（ｃ）のずれを区別する必要は無く、電子ビームの到達位置ずれｘがわかれば、（ｂ）と（ｃ）の影響による、上述の角θがわかる。よって角θを面内に渡って任意に補正する手段を用いて、画像表示装置の反りに由来する画質低下を回避できる。

図２の例に示される反りを有する表示装置おいては、（ｄ）のケースは、ほとんど考慮する必要はない。図２の例示される表示装置の場合、表示装置の厚みの面内ばらつきは小さいためである。しかし、正規の設計においてフェースプレートとリアプレートが非並行であるような画像表示装置では、（ｄ）の配置関係が問題となる場合もあり、対応する必要がある。

本発明の目的は、上記（ｂ）と（ｃ）で示される画像表示装置の反りによって生じた発光位置のずれを、電子ビーム軌道に面内分布を持たせることによって補正し、表示品位の高い画像表示装置を提供することにある。

本発明の画像表示装置は、反り有するリアプレート上に位置する複数の電子放出素子の各々から放出される電子の初速度ベクトルを、対応する発光部に照射するように面内分布を持たせることを特徴とする。また、更に前記発光部位置をリアプレート側の電子ビーム特性の面内分布と合わせるように分布を持たせるとより好ましい。

以下、本発明の好ましい実施形態について説明する。

電子の初速度ベクトルが面内分布を有するようにするには、例えば、後に図１０を参照して説明するように、素子電極が画像表示装置水平方向に対して角度を有するようにし、これに面内分布を持たせることで実現するのが好ましい。

また、素子電極の形状が、後に図１２を参照して説明するように円弧状とすることで、電極上の所定の角度の位置に電子放出部を形成して、電子ビームの初速度ベクトルを任意に選べるようにするのが好ましい。すなわち、放出部の位置に面内分布を持たせることで、電子ビームの到達位置を対応するフェースプレートの正しい位置に到達させることが好ましい。

電子の初速度が面内分布を有するようにするには、例えば、後に図１４を参照して説明するように、素子駆動電圧Ｖｆを調整することで電子ビームの初速度に面内分布を持たせることで実現するのが好ましい。

電子の軌道が面内分布を有するようにするには、マトリクス構成によるビーム制御効果に面内分布を持たせることで実現するのが好ましい。より具体的には、後に図１７を参照して説明するようなＹ方向配線の高さや隣接する電子放出素子との距離を制御することで実現するのが好ましい。

上述いずれの場合においても、更に、フェースプレートの発光部の位置に面内分布を持たせると尚良い。より具体的には、後に図２０を参照して説明するように、フェースプレートの蛍光体位置を変えることで実現する。これによって、放出電子のベクトルに分布をもたせるだけでは対応できないような、大きな位置ずれを補正することが可能となる。また、到達位置のより細かい調整が可能となる。

補正すべき反りの量を判断するため、反りのない面である基準面について説明する。補正の目標値となる基準面は、基本的には法線の平均値と垂直な面とするのが良い。その理由は、各方式の補正量が均等になるからである。画像表示装置端部付近で生じた反りが、位置ずれ補正が出来ないほど大きい場合は、画像表示装置の端部領域における法線のみを用いて、個別の基準面を算出しても良い。また、基準面を曲面とするとより柔軟な補正が可能となり好ましい。基準面は補正量だけの問題ではなく、光学特性も考慮して設定するのがより望ましい。

（実施例１）
本発明の画像表示装置の実施例について説明する。

図３は画像表示装置の斜視図である。内部構造を示すため一部を切欠いている。下側破線内は封着部の断面拡大図である。図３から、本実施例の画像表示装置は、リアプレート８１と、これと対向して配置されるフェースプレート８２と、これらのプレートを支持する支持枠８６とから構成される外囲器９０を備える。リアプレート８１には、ここでは表面伝導型放出素子である電子放出素子８７がマトリクス状に多数配置されており、これら表面伝導型放出素子８７の一対の素子電極がＸ方向配線８８、Ｙ方向配線８９にそれぞれ接続されている。本実施例では、Ｘ方向を水平方向とし、Ｙ方向を垂直方向としている。本実施例では、ＸＹ配線に銀（Ａｇ）を主成分とする配線を用いている。ＸＹ配線は図示されていない、酸化鉛ＰｂＯを主成分とする層間絶縁層によって絶縁されている。これらのＸＹ配線および層間絶縁層は立体構造物であり、電子ビームの軌道に少なからず影響する。フェースプレート８２は、ガラス基板８３より構成されており、その内面に蛍光体８４とメタルバック８５等が形成される。

本実施例ではリアプレート８１に設けられる電子放出素子として表面伝導型放出素子を用いる。表面伝導型放出素子の基本的な素子構成について説明する。図４（ａ）（ｂ）は、それぞれ素子構成の上面図と側面図である。

図４に示されるように、この表面伝導型放出素子素子は、基板１上に素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷｅの一対の素子電極２、３が形成されている。さらに、これら素子電極２、３をまたぐように導電性薄膜４が形成され、この導電性薄膜４の中央付近に電子放出部５が形成された構造である。また、この基板１と対向してアノードが設置されており、その対向する面には蛍光体が塗布されている。

本実施例では基板１に無アルカリガラスを使用している。素子電極２、３の材料は導体材料であり、本実施例ではＰｔを用いている。膜厚は材料の導電性に依存し、本実施例では約２０ｎｍである。素子電極間隔Ｌは約５μｍ、素子電極長さＷｅは約１２０μｍ、素子長Ｗｄは約８０μｍである。素子電極２、３はスパッタリングとフォトリソグラフィーを組み合わせて形成する。

導電性薄膜４は良好な電子放出特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いる。導電性薄膜４の膜厚は約１０ｎｍである。導電性薄膜として本実施例ではＰｄ（パラジウム）を用いている。導電性薄膜４は溶液塗布後に焼成する方法で成膜している。

電子放出部５は、導電性薄膜４の成膜後にフォーミングと呼ばれる通電処理を施すことで形成する。本実施例では有機パラジウム溶液を塗布後、焼成して酸化パラジウム（ＰｄＯ）膜を形成することで導電性薄膜４を形成した後、水素が共存する還元雰囲気下で通電加熱してパラジウムＰｄ膜とし、同時に亀裂部を形成することで電子放出部５を形成する。通電時の電圧は通常約２０Ｖである。

上記のように構成された表面伝導型放出素子では、一対の素子電極２、３間に電圧を印加して導電性薄膜４の表面（素子表面）に電流（放出電流）を流すことで、電子放出部５の亀裂付近から電子が放出される。放出された電子は約１０ｋＶに印加されたアノード電極によって加速され、アノードの蛍光体に衝突し発光する。この電子放出素子は図１５で示すような特性を持っており、駆動電圧Ｖｆが閾値電圧Ｖｔｈより大きくなると指数関数的にエミッション電流が増えてアノード側蛍光体発光輝度が増大するスイッチング特性を持つ。Ｖｔｈは約１０Ｖであり、Ｖｆは１６〜２０Ｖ範囲である。素子の駆動は矩形パルスで交流的に行っており、パルス幅Ｐｗに従って輝度も増える。なお、図４に示した例では、電子放出部５は導電性薄膜４の中央に矩形の形状で示されているが、これは模式的に示したものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。亀裂は微視的に見れば蛇行しているが、巨視的に見れば電極形状に応じた形状になっており、電子は放出点近傍の電極によって形成される電界方向に沿った初速度ベクトルを持って放出される。つまり、一対の素子電極の対向する方向に初速度ベクトルを持つことになり、素子電極の形状から電子ビームの初速度ベクトルの方向を設計することができる。

また、電子の軌跡について、図１４に示す。図１４に示されるように、電子ビームの水平到達距離ｄｘは電子の射出エネルギーに依存し、ＳＱＲＴ（（Ｖｆ−Ｖφ）／Ｖａ）に比例する（Ｖφは仕事関数）。

図６は、図３に示した画像表示装置のフェースプレート上に設ける蛍光部の図である。蛍光部は、配列によりブラックストライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電体９１と蛍光体９２とで構成される。電子ビームの発光像９３は通常、蛍光体開口部の中心に来るよう設計される。しかしリアプレートとフェースプレートのアライメントがずれたり、画像表示装置の反りが大きかったりすると、発光像９３が蛍光体開口部の中心に来なくなり、黒色導電体に発光像がけられることも起こりうる。図３のように、蛍光膜８４の内面側には、通常、メタルバック８５が設けられている。

上述したようなリアプレート、フェースプレート、支持枠によって、図３に示した画像表示装置の外囲器９０を構成する。図３の破線内を参照して外囲器９０の封着構造を説明する。支持枠８６とリアプレートはフリットガラスにより固定されている。支持枠８６とフェースプレート８２は接合部材２０６により接着されている。接合部材２０６としては、リアプレート８１とフェースプレート８２の熱膨張率の差を吸収することができるように柔らかく、高温でもガス放出の少ない材料を用いる。本実施例ではインジウムＩｎを用いる。支持枠８６及びフェースプレート８２の接合部材２０６によって接着される箇所には、界面での密着性を高めるために、下引き層２０４が設けられる。本実施例では、Ｉｎに対して濡れ性の良いＡｇを用いる。

上述した封着構造を有する画像表示装置を作製する手順を説明する。まず、リアプレート８１に支持枠８６をフリットガラス２０３で接着し、４００〜５００℃で１０分以上焼成することで固定する。その後、支持枠８６とフェースプレート８２との間を接合部材２０６により封着することで、外囲器９０を構成する。図７で示すように位置決め装置２００でアライメントを行い、フェースプレート８２側及びリアプレート８１側の両側から接合部材２０６に対して所定の圧力を加える。そして圧力を加えた状態で、１８０℃で、１０分程度の加熱処理を行い、支持枠８６とフェースプレート８２を接合部材２０６により接合する。この一連の工程は全て真空チャンバー中で行われ、外囲器９０内部を最初から真空にすることが可能となる。

なお、本実施例の画像表示装置においては、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置することにより、大面積においても大気圧に対して十分な強度を持つ外囲器９０を構成する。

接合部材２０６は延伸性を有するため、加熱処理後の冷却過程における、フェースプレート８２及びリアプレート８１の熱膨張係数の差によって生じる応力を接合部材２０６自体が吸収する。したがって、フェースプレート８２及びリアプレート８１として熱膨張係数の異なるものを選択しても、クラック発生などの不具合は生じない。接合部材２０６による応力の吸収には、接合部材２０６の厚さが大きく影響する。外囲器９０のサイズが小さな場合は、Ｉｎ（インジウム）により接合する封着構造を採用するだけで、比較的簡単に異なるガラス材料よりなるプレート間でも真空容器を形成することが可能である。しかし、外囲器９０のサイズが大きくなると、充分なＩｎの厚みがなければ異種ガラス間の熱膨張率の差を吸収することができず、プレートにクラックが発生する。したがって、外囲器９０のサイズが大きくなると、それに合わせてＩｎの厚みも大きくする必要がある。実験的に、Ｉｎの厚みは外囲器のサイズの０．０５〜０．５％が良い。

接合部材２０６にＩｎのような延伸性の高い材料を用いることでクラックの発生は防がれるが、その場合、接合部材内部に大きな残留応力が発生し、プレートに反りを生じさせる。外囲器９０の封着を行う際、各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、上下基板の突き当て法などで十分な位置合わせを行う必要がある。しかし、この反りによって生じる電子ビーム到達位置ずれは、封着時のアライメントでは補正できない。外囲器が大型化すると、よりこの問題は顕著になる。

本実施例では、この反りによる電子ビーム到達位置ずれを、後に示すように、斜め形状をした素子電極によって、電子ビームの初速度ベクトルに面内分布を持たせることで補正する。

前述したような本実施例における表面伝導型放出素子素子の基本的特性から、電子放出特性は対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の振幅と幅によって制御され、これによって中間階調が表現される。多数の電子放出素子を配置した場合は、走査線信号によってラインを選択し、情報線信号ラインを通じて個々の素子に上記パルス状電圧を印加することで、任意の素子に個別の電圧を印加する事が可能となり、各素子を独立に制御することができる。

この画像表示装置の標準的な駆動装置について説明する。図８のブロック図は本実施例におけるテレビ信号に基づいたテレビジョン表示用の画像表示装置の概略構成を示す。

電子放出素子を用いた画像表示パネル１０１のＸ方向配線には、走査線信号を印加する走査駆動回路を構成する走査信号回路１０２が接続されている。また、Ｙ方向配線には情報信号を印加するデータ駆動回路を構成する変調電圧変換回路１０７、パルス幅変調回路１０５が接続されている。電圧変調は、入力される電圧パルスに対して適宜パルスの振幅を変調する。パルス幅変調は、入力されるパラレル画像信号に対して電圧パルスの幅を変調する。

同期制御回路１０３は、デコーダー１０６から送られてくる同期信号に基づいて同期制御信号を送出する。デコーダー１０６は、外部から入力されるテレビ信号から、同期信号成分と画像信号成分とを分離するための回路である。この画像信号成分は、同期信号に同期してパラレル変換回路１０４に入力される。

パラレル変換回路１０４は、制御回路１０３より送られる信号に基づいてその動作が制御され、時系列でシリアル入力される前記画像信号をシリアル→パラレル変換する。このシリアル→パラレル変換された画像データは、電子放出素子ｎ個分の並列信号として出力される。

パルス幅変調回路１０５、変調電圧変換回路１０７は、各々の輝度信号を電子放出素子に印加するパルス幅と変調信号に変換する。その出力信号はＹ方向配線を通じて画像表示装置１０１内に入り、Ｘ方向配線によって選択中の走査ラインとの交点にある各々の電子放出素子に印加される。Ｘ方向配線を順次走査する事によって、画像表示装置全面の電子放出素子を駆動する。

以上説明したように本実施例では、各電子放出素子に、画像表示装置内のＸＹ配線を通じて電圧を印加して電子放出を行わせる。そしてそれとともに、高圧端子Ｈｖを通じてアノード電極であるメタルバック８５に高圧を印加し、各電子放出素子から放出された電子を加速し、蛍光体に衝突させることによって、画像を表示することができる。ここで述べた画像形成装置の構成は、本発明の画像形成装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号にはＮＴＳＣ、ＰＡＬ、ＨＤＴＶなどがある。

本実施例の電子ビーム到達位置ずれ補正について説明する。

封着プロセスにおける反りはある程度の再現性を持っている。図１（ａ）のように反りを持った画像表示装置において、リアプレート上の電子放出素子から伸ばした法線のフェースプレートに到達する点が、理想的な発光位置からどのくらいずれているかを「基準法線と実法線との角度」としている。ここで、理想的な発光位置とは、その電子放出素子に対応する発光部材の形成位置を意味する。また、「基準法線と実法線との角度」とは、基準平面の法線とリアプレートの実法線とのなす角度を意味する。この「基準法線と実法線との角度」は、反りの実測平均値から割り出している。また、基準平面は法線のベクトル平均に垂直な面を用いている。図９に本実施例におけるフェースプレート上の発光点がＸＹ方向いずれかに位置ずれしたときの基準法線と実法線との角度を示している。本実施例においては基準面を平面としているが、光学特性上曲面として考えた方が良い場合はこの限りではない。

図１０のようにＸＹ方向（Ｘ方向配線の延びる方向をＸ方向、Ｙ方向配線の延びる方向をＹ方向とする）に対して素子電極に角度を持たせると、素子電極による電界方向は電極の傾きに垂直な方向になる。図４の電子ビーム軌跡のように電子源から放出する電子ビームは電界方向に沿って飛翔するので、電子ビームはＹ方向の速度ベクトルを持つことになる。結果として、フェースプレートに到達する電子ビーム到達位置は素子電極の傾き角度に応じてオフセットする。図１１に、本実施例における基準法線と実法線との角度と斜め素子電極の角度θｙの関係を示す。図９の位置ずれと対応させると、適切な素子電極の角度を選択することができる。例えば、図９を基に、到達位置ずれが５μｍの場合、対応する基準法線と実法線の角度は約０．１７ｄｅｇとなるが、図１１からこのときの素子電極の角度は、約２．５ｄｅｇであることがわかる。この対応に基づいて、あらかじめ反りに対応した角度を有する素子電極を、素子電極形成プロセス時に形成し、反りによる電子ビーム到達位置ずれを補正する。画像表示面内全域に渡って角度分布を持たせた素子電極の模式図を図５に示す。図５では主にＹ方向に反りを有する場合について図示しているが、形態によってはＸ方向にも反りを有する場合がある。本実施例では素子電極を一般的なスパッタリング−フォトリソグラフィー−エッチングの工程によって作成する。よって、反りに対応した専用のマスクが必要であるが、スクリーン印刷等の他の工程に比べてパターン精度が高く、電子ビーム位置の補正の精度も良いため好ましい。

以上のように、本実施例では素子電極の角度に面内分布を持たせることで、画像表示装置に残留する反りに起因したビーム到達位置のずれを補正した。

（実施例２）
本実施例は、電極形状が図１２のように円弧状である場合であり、これ以外は実施例１と同様である。この場合、Ｙ方向において、図のＹ４〜６のように電極上の所定の角度の位置ｄｙ４〜６に電子放出部を形成すれば、実施例１で説明したように電子ビームの初速度ベクトルを任意に選ぶことができる。すなわち、電子放出部の位置に面内分布を持たせることで、電子ビームの到達位置を正しい位置に到達させる。図１３は電極半径Ｒｙが１００μｍの場合の、基準法線と実法線との角度と、対応する放出部位置移動量との関係を示した図である。実施例１と同様の方法で図９の位置ずれと対応させることで、適切な放出部位置移動量を選択することができる。例えば、図９から到達位置ずれが５μｍの場合、対応する基準法線と実法線との角度は約０．１７ｄｅｇとなるが、図１３からこのときの放出部位置移動量は４．５μｍであることがわかる。マトリクス配線の立体構造によっては、放出部位置が中心からずれるに従いマトリクス立体構造の影響を受けるため、図１３の関係が非線形となる場合もある。その際は、実測やシミュレーションにより図１３の関係を導出し直すことができる。本実施例の方式では、補正範囲が狭いものの、設計が変更になった場合でもマスクを変更する必要が無い点が特徴である。素子膜をインクジェットプロセスで作成する場合は、インクジェットから吐出される液滴の着弾位置を画像表示装置毎に変えることで、異なった補正を行うこと画可能である。この場合、例えばリアプレート基板ごとに反りに応じた調整ができる。

（実施例３）
本実施例においては、画像表示装置全面にわたって電極角度が０度（一対の素子電極の対向部分がＹ方向配線と平行）である。しかし本実施例は、マトリクス構成によるビーム制御効果に面内分布を持たせることで、電子ビームの到達位置をフェースプレート上の正しい位置に到達させる。以下、本実施例を詳述する。

Ｙ方向配線の立体構造は、電子ビームの水平到達距離ｄｘに影響を及ぼしている。Ｙ方向配線の主要なパラメータは、電子源との距離ｘｄとＹ方向配線高さｈｄであり、これらが電子軌道に影響を与える。具体的に図１７を用いて説明すると、ｘｄが小さくなると電子ビームの軌道はＹ方向配線に反発するように、例えばｄｘ４からｄｘ３のように変化する。またｈｄが高くなると、やはり電子ビームの軌道は反発するように変化する。図１８は実験的に求められた結果をフィッティングして得られた、電子放出部とＹ方向配線との距離が５５μｍの場合の、基準法線と法線との角度と、Ｙ方向配線の高さとの関係を示している。同様に図１９は、Ｙ方向配線高さが１９．５μｍの場合の、基準法線と実法線との角度と、電子放出部とＹ方向配線距離との関係を示している。実施例１と同様の方法で、これらを図９と対応させて適切な到達位置補正を行う。例えば、図９から到達位置ずれが５μｍの場合、対応する基準法線と実法線との角度は約０．１７ｄｅｇとなるが、図１８からこのときのＹ方向配線高さは２０．３μｍであることがわかる。また、図９から到達位置ずれが５μｍの場合、対応する基準法線と実法線との角度は約０．１７ｄｅｇとなるが、図１９からこのときの電子放出部と配線間距離は４８μｍであることがわかる。

上記実施例１〜３において、更に、電子放出素子に印加する電圧Ｖｆを素子毎に調整して、電子ビーム到達位置を更に調整してもよい。これについて、以下に詳述する。

電子ビームの水平到達距離ｄｘは射出エネルギーに依存し、ＳＱＲＴ（（Ｖｆ−Ｖφ）／Ｖａ）に比例することがわかっている（Ｖφは仕事関数、Ｖａはアノード電圧）。実施例１と同様に図９の到達位置ずれに対して、図１６のように素子駆動電圧Ｖｆに補正を与えれば、電子ビームの位置を更に調整することが出来る。

しかし、この場合は輝度の変化を伴うので、これを補正するように素子駆動パルス幅Ｐｗを素子駆動電圧Ｖｆによる輝度変動分に合わせて変えるのが好ましい。図１５で示されるように駆動電圧により輝度が図のＬｕ１からＬｕ２に変化した場合は、駆動パルスをＰｗ１からＰｗ２に調整して駆動電圧による輝度の変化を補正する。補正量は電子源特性による。本実施例ではＶｆ＝１９．２Ｖ、Ｐｗ＝６．７μｓで輝度２００ｃｄ／ｃｍ２の状態からＶｆ＝１８．２Ｖにしたときは、Ｐｗ＝１０．８μｓでほぼ元の輝度を得ることができる。この補正はリアルタイムで行う必要は無く、あらかじめ測定した駆動電圧とパルス幅の関係を面内分布用補正テーブルとして持たせて置けば良い。つまり図８のパルス幅変調回路１０５と変調電圧変換回路１０７に与えられるパルス幅Ｐｗと駆動電圧Ｖｆの関係は、補正が無いときは画像信号に対して１通りであるが、補正があるときは面内補正用分割ブロックに従って複数通りになるということである。本方式は画像表示装置の作成プロセスに何ら変更を加えることが無いが、その補正範囲は狭く数μｍである。

また、第１〜３の実施例において画像表示装置の反りがある程度の範囲を超えると、リアプレート側だけでは対応できなくなる。例えば第１の実施例では電極角度１０度以上はパターン設計上望ましくない。そこでこのような場合においては、蛍光体の位置に面内分布を持たせることで電子ビームの到達位置に発光部位置を合わせ、電子ビーム制御による到達位置ずれ補正を補完する。図２１に蛍光体位置移動のみを考えた場合の、基準法線と実法線との角度と蛍光体位置移動量との関係を示す。また蛍光体の位置について、図２０を用いて説明する。ｄｙはＹ方向での蛍光体ピッチに対する蛍光体位置中心のずれ量である。ここで蛍光体ピッチとは、反りがないことを前提にして設定した基準ピッチ（目標値）である。Ｙ８は標準位置に位置している蛍光体である。Ｙ８では蛍光体ピッチに対して蛍光体位置中心はずれていない場合なのでｄｙ８＝０である。画面端部に近い領域で、実施例１〜３で示した補正を行っても蛍光体の開口領域に電子ビーム発光部が収まらない場合には、Ｙ７やＹ９のように蛍光体位置をずらすことによって、ビーム到達位置の補正を更に補完する。但し、この補完は、蛍光体のピッチを変えるため、光学的に望ましくない場合が考えられるので、ｄｙ７〜９の大きさは１０μｍ以内が良い。蛍光体位置位置をずらす方式は、フェースプレートの黒色導電体等のマスクを変更することによって実現できる。

以上説明した各実施例において、電子源基板に設けられる電子放出素子として表面伝導型放出素子を例に上げているが、本発明は、これに限定されるものではない。例えば電界放出型素子等のその他の電子放出素子を用いてもよい。

また、本発明は、反りによって生じる位置ずれを補正するものであって、それによる位置ずれの種類については限定されるものではない。例えば、リアプレートとフェースプレートが平行でないようなずれの場合でも、計算式は変わるが対応することができる。

さらに、本実施例１〜３においては各実施例が独立である場合を述べたが、本発明は、これに限定されるものではなく、それぞれを組み合わせて目的を達成することができる。

本発明における画像表示装置のそりを説明するための図である。（ａ）は画像表示装置断面図、（ｂ）はフェースプレートとリアプレートの対応する部分の長さが違う場合の電子ビーム到達位置ずれを示し、（ｃ）はフェースプレートとリアプレートの長さが同じものの対応する部分が並行位置ずれしている場合の到達位置ずれを示す。（ｄ）はフェースプレートとリアプレートが平行でない場合の到達位置ずれを示す。 ４つの完成した画像表示装置のサンプル基板におけるＸ方向のそり量を示す図である。 表示装置の画像表示装置構造を説明するための図で、画像表示装置の一部を切り欠いた斜視図とその封着部の断面拡大図である。 表面伝導型放出素子の基本的な構成の上面図と断面図を示している。 素子電極を斜めにして面内分布を持たせた場合の模式図を示す。 画像表示装置のフェースプレート上に設けられる黒色導電体、蛍光体および電子ビーム発光像の模式図である。 画像表示装置の封着の仕方を説明するための図である。 本発明の画像表示装置の一実施例であるテレビジョン表示用の画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。 到達位置ずれと、基準法線と実法線の角度との関係を示す図である。 本発明の第１の実施例における電極形状を示す図である。 本発明の第１の実施例において、基準平面と法線の角度と斜め素子電極との角度の関係を示す図である。 本発明の第２の実施例における電極形状を示す図である。 本発明の第２の実施例において、基準法線と実法線の角度と円弧電極における素子位置移動量との関係を示す図である。 電子ビームの水平到達距離を示す図である。 素子駆動電圧Ｖｆと輝度Ｌｕの関係、及び素子駆動パルス幅Ｐｗと輝度Ｌｕの関係を示す図である。 基準法線と実法線の角度と素子駆動電圧Ｖｆとの関係を示す図である。 本発明の第３の実施例において、Ｙ方向配線がある場合の電子ビームの水平到達距離を示す図である。 本発明の第３の実施例において、基準平面と法線の角度とＹ方向配線高さとの関係を示す図である。 本発明の第３の実施例において、基準法線と実法線の角度と、電子源とＹ方向配線間距離との関係を示す図である。 蛍光体と黒色導電体の位置との関係を示す図である。 基準法線と実法線の角度と蛍光体位置移動量との関係を示す図である。

符号の説明

１ 基板
２、３、２２、２３ 素子電極
４ 導電性薄膜
５、２７ａ 電子放出部
２１、８０ 電子源基板
２４、８８ Ｘ方向配線
２５ 層間絶縁層
２６、８９ Ｙ方向配線
２７ 電子放出素子膜
５４ アノード電極
８１ リアプレート
８２ フェースプレート
８３ ガラス基板
８４ 蛍光体
８５ メタルバック
８６ 支持枠
８７ 電子放出素子
９０ 外囲器
９１ 黒色導電体
９２ 蛍光体
９３ 電子ビーム発光像
１０１ 表示パネル（画像表示装置）
１０２ 走査信号回路
１０３ 同期制御回路
１０４ パラレル変換回路
１０５ パルス幅変調回路
１０６ デコーダー
１０７ 変調電圧変換回路
２００ 位置決め装置
２０３ フリットガラス
２０４ 下引き層
２０５ 高さ規定部材
２０６ 接合部材
８００ 基準平面
Ｈｖ 高圧端子
θａ〜θｉ 面内のある位置において、基準平面とＸＹ方向いずれかの法線とが成す角度
ｄ フェースプレートとリアプレート間距離
Ｘ１〜Ｘ６ 到達位置ずれ
θｎ１〜θｎ６ 面内のある位置において、正しい到達位置とＸＹ方向いずれかの法線とが成す角度
ｄｎ１〜ｄｎ３ 非並行位置ずれのときのそれぞれの素子位置でのギャップずれ
Ｙ１〜Ｙ６ 面内Ｙ方向のある位置での素子
θｘ１〜θｘ３ 斜め素子電極の角度
ｄｙ４〜ｄｙ６ 円弧電極上での素子位置移動量
θｘ４〜θｘ６ 対応する斜め素子電極の角度
Ｒｙ 電極の円弧半径
ｄｘ１〜ｄｘ４ 電子ビームの水平到達距離
Ｌｕ１、Ｌｕ２ フェースプレート上での蛍光体輝度
Ｖｔｈ エミッション閾値電圧
Ｖｆ、Ｖｆ１、Ｖｆ２ 素子駆動電圧
Ｐｗ、Ｐｗ１、Ｐｗ２ 素子駆動パルス幅
ｘｄ 電子源とＹ方向配線の距離
ｈｄ Ｙ方向配線の高さ
Ｙ７〜Ｙ９ 面内Ｙ方向のある位置での蛍光体と黒色導電体
ｄｙ７〜ｄｙ９ 黒色導電体上での蛍光体位置移動量

Claims (6)

1. 一対の電極間に電子放出部を有する複数の電子放出素子と、該複数の電子放出素子を接続する複数の行方向配線及び複数の列方向配線とを有する電子源を有する電子源基板と、
   前記複数の電子放出素子に対応する複数の発光部を有し、前記電子源基板に対向して位置する対向基板と
   を有する表示装置であって、
   前記電子源基板は、電子源形成領域表面の法線の方向が分布を有しており、前記複数の電子放出素子の各々から放出する電子が前記対応する複数の発光部の各々に照射するように、前記電子放出素子の電子放出部から放出される電子の初速度ベクトルが前記法線の方向の分布に応じた分布を有することを特徴とする画像表示装置。
2. 前記複数の電子放出素子の各々から放出される電子の初速度ベクトルの分布は、前記一対の素子電極の対向面と前記行方向とのなす角度に分布を持たせることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記一対の素子電極の対向面は曲率を有し、前記複数の電子放出素子の各々から放出される電子の初速度ベクトルの分布は、該曲率を有する対向面における電子放出部の位置に分布を持たせることによって得られることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置。
4. 前記複数の電子放出素子の各々から放出される電子の初速度ベクトルの分布は、前記複数の電子放出素子の電子放出部の各々と該電子放出部に近接する列方向配線との距離に分布を持たせることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
5. 前記複数の電子放出素子の各々から放出される電子の初速度ベクトルの分布は、前記複数の電子放出素子の電子放出部の各々に近接する列方向配線の高さに分布を持たせることによって得られることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
6. 前記複数の発光部の隣接する発光部間のピッチが、前記法線方向の分布に応じた分布を有することを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。

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