JP2610162B2 - 画像表示装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面伝導型電子放出素子、またはこれと類
似した機能を有する電子ビーム発生素子を電子源として
用いる画像表示装置に関する。
似した機能を有する電子ビーム発生素子を電子源として
用いる画像表示装置に関する。
［従来の技術］ 面状に展開した複数の電子源を有する画像表示装置
が、特開昭56−28445号において提案されている。この
方式は電子ピームを偏向する必要がないため、CRTと比
べて奥ゆきが非常に小さい薄形の画像表示装置の実現が
期待できる。しかし、前記従来方式においては、電子源
としてコイル状ヒータ形式の熱カソードを用いているた
め、電子放出効率が低く、しかも、構造が複雑化すると
いう問題があった。このため装置の消費電力や製造コス
トが莫大なものとなり、実用化されるまでには至ってい
ない。
が、特開昭56−28445号において提案されている。この
方式は電子ピームを偏向する必要がないため、CRTと比
べて奥ゆきが非常に小さい薄形の画像表示装置の実現が
期待できる。しかし、前記従来方式においては、電子源
としてコイル状ヒータ形式の熱カソードを用いているた
め、電子放出効率が低く、しかも、構造が複雑化すると
いう問題があった。このため装置の消費電力や製造コス
トが莫大なものとなり、実用化されるまでには至ってい
ない。
一方、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エム アイ エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］ この種の冷陰極素子は、基板上に形成された小面積の
薄膜に、膜面に並行に電流を流すことにより、電子放出
が生ずる現象を利用するもので、一般には表面伝導形電
子放出素子と呼ばれている。
て、例えば、エム アイ エリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオ エンジニアリング エレクトロン フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,19
65年］ この種の冷陰極素子は、基板上に形成された小面積の
薄膜に、膜面に並行に電流を流すことにより、電子放出
が生ずる現象を利用するもので、一般には表面伝導形電
子放出素子と呼ばれている。
この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソ
ン等により開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたもの、Au
薄膜によるもの［ジー・ディトマー“スイン ソリド
フィルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,
317頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エム ハー
トウェル アンド シージー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス”イー ディー コンフ
（M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Con
f."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜によるもの
［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983
年）］などが報告されている。
ン等により開発されたSnO2（Sb）薄膜を用いたもの、Au
薄膜によるもの［ジー・ディトマー“スイン ソリド
フィルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,
317頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エム ハー
トウェル アンド シージー フォンスタッド“アイ
イー イー イー トランス”イー ディー コンフ
（M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Con
f."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜によるもの
［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983
年）］などが報告されている。
これらの電子放出素子は、 １） 高い電子放出効率が得られる ２） 構造が簡単であるため、製造が容易である ３） 同一基板上に多数の素子を配列形成できる ４） 応答速度が速い 等の利点があり、前述した薄形の画像表示装置の電子源
としての応用が期待されている。
としての応用が期待されている。
［発明が解決しようとする課題］ 従来の画像表示装置では、電子ビーム発生源と蛍光体
ターゲットとの間に電子ビームの変調や集束を行なうた
めの制御電極が配置されている。この制御電極には電子
ビームの通路となる空孔が設けられており、円形や正方
形のように直交すると２本の対称軸を有するような形状
のものが用いられている。
ターゲットとの間に電子ビームの変調や集束を行なうた
めの制御電極が配置されている。この制御電極には電子
ビームの通路となる空孔が設けられており、円形や正方
形のように直交すると２本の対称軸を有するような形状
のものが用いられている。
しかしながら、電子ビーム発生源として表面伝導型電
子放出素子のような電子放出素子を使用した場合、前述
した複数の対称軸を有する形状の空孔では、電子ビーム
が十分に集束されず、蛍光体の発光スポットがぼけた
り、いびつになるという問題が生じていた。
子放出素子のような電子放出素子を使用した場合、前述
した複数の対称軸を有する形状の空孔では、電子ビーム
が十分に集束されず、蛍光体の発光スポットがぼけた
り、いびつになるという問題が生じていた。
本発明は、上記従来技術の課題に鑑み、制御電極にお
ける電子ビームの集束性を向上させた画像表示装置を提
供することを目的とする。
ける電子ビームの集束性を向上させた画像表示装置を提
供することを目的とする。
［課題を解決するための手段］ 本発明による画像表示装置は、基板面に沿って並設さ
れた電極間に、該電極を介して電圧が印加される電子放
出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子から放出
される電子ビームの照射を受けて画像を形成するターゲ
ットと、前記電子放出素子と蛍光体ターゲットの間に配
置された制御電極とを備えた画像表示装置であって、前
記基板面をXY平面とし、前記電極をＸ軸に沿って並設し
たとき、前記制御電極にＸ軸に対しては線対称で、Ｙ軸
に対しては非対称な形状を有する空孔が形成されている
ことを特徴とする画像表示装置である。
れた電極間に、該電極を介して電圧が印加される電子放
出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子から放出
される電子ビームの照射を受けて画像を形成するターゲ
ットと、前記電子放出素子と蛍光体ターゲットの間に配
置された制御電極とを備えた画像表示装置であって、前
記基板面をXY平面とし、前記電極をＸ軸に沿って並設し
たとき、前記制御電極にＸ軸に対しては線対称で、Ｙ軸
に対しては非対称な形状を有する空孔が形成されている
ことを特徴とする画像表示装置である。
上記本発明の画像表示装置においては、前記空孔は、
前記並設された電極の正極側方向に広がった形状を有す
ることが好ましく、前記制御電極は、電子ビームの変調
または集束を行う電極であることが好ましい。また、前
記電子放出素子を複数有し、各々の電子放出素子に対応
する蛍光体ターゲット間に遮光部を有することが好まし
く、更には前記電子放出素子が、表面伝導形電子放出素
子であることが好ましい。
前記並設された電極の正極側方向に広がった形状を有す
ることが好ましく、前記制御電極は、電子ビームの変調
または集束を行う電極であることが好ましい。また、前
記電子放出素子を複数有し、各々の電子放出素子に対応
する蛍光体ターゲット間に遮光部を有することが好まし
く、更には前記電子放出素子が、表面伝導形電子放出素
子であることが好ましい。
本発明における空孔の形状としては、Ｙ軸と平行な二
辺を有する台形とすることを好適な一態様とするが、本
発明はこれに限定されるものではない。すなわち、電子
放出素子の形状や駆動電圧等の諸条件により、空孔の形
状は適宜選択される。
辺を有する台形とすることを好適な一態様とするが、本
発明はこれに限定されるものではない。すなわち、電子
放出素子の形状や駆動電圧等の諸条件により、空孔の形
状は適宜選択される。
また、制御電極としては、基板面のXY平面と平行に配
置された板状金属部材が好適である。
置された板状金属部材が好適である。
［作 用］ 電極間に電子放出部を有する電子放出素子から放出さ
れる電式は、ランダムな速度成分と、素子の電位勾配に
よる速度成分（正極側方向の速度成分）を合成した方向
に飛翔する。このため、飛翔方向に垂直な面における放
出電子の束としての電子ビームの断面は、飛翔と共に徐
々に拡大し、その形状は前記Ｘ軸に対しては線対称で、
前記Ｙ軸に対しては非対称なものとなる。より具体的に
は、上記の電子ビームの断面形状は、電極の正極側方向
に広がった形状となる。
れる電式は、ランダムな速度成分と、素子の電位勾配に
よる速度成分（正極側方向の速度成分）を合成した方向
に飛翔する。このため、飛翔方向に垂直な面における放
出電子の束としての電子ビームの断面は、飛翔と共に徐
々に拡大し、その形状は前記Ｘ軸に対しては線対称で、
前記Ｙ軸に対しては非対称なものとなる。より具体的に
は、上記の電子ビームの断面形状は、電極の正極側方向
に広がった形状となる。
一方、本発明の画像表示装置においては、制御電極に
設けられた空孔が前述の如き形状を有しているため、電
子放出素子への電圧印加方向を適宜設定することによ
り、空孔の形状と電子ビームの断面形状の特徴的な部分
を合致させることができる。より具体的には、空孔の広
がった部分に、電子ビームの断面形状の広がった部分を
対応させることができる。そして、電子ビームは空孔の
広がった側（面積の大きな側）でより大きな角度で曲げ
られるため、電子ビームは良好に蛍光体ターゲットに集
束されることになる。
設けられた空孔が前述の如き形状を有しているため、電
子放出素子への電圧印加方向を適宜設定することによ
り、空孔の形状と電子ビームの断面形状の特徴的な部分
を合致させることができる。より具体的には、空孔の広
がった部分に、電子ビームの断面形状の広がった部分を
対応させることができる。そして、電子ビームは空孔の
広がった側（面積の大きな側）でより大きな角度で曲げ
られるため、電子ビームは良好に蛍光体ターゲットに集
束されることになる。
［実施例］ 第１図は、本発明の画像表示装置の構成を示す斜視図
である。図において、１はガラス基板、２は金属、金属
酸化物もしくはカーボンなどを材料とする薄膜で、その
中間部には従来公知のフォーミング処理により、電子放
出部５が形成されている。３と４は、薄膜２に電圧を印
加するために設けられた電極で、３を正極、４を負極と
して用いる。電子放出素子11は、この２〜５の部材によ
り構成される。また、６はガラス板で、その内面には透
明電極７を介して蛍光体ターゲット８が設けられてい
る。９は電子放出素子から放出された電子ビームの軌道
を制御するためのグリッド電極（制御電極）である。10
は電子ビームを通過させるために設けられた空孔であ
る。
である。図において、１はガラス基板、２は金属、金属
酸化物もしくはカーボンなどを材料とする薄膜で、その
中間部には従来公知のフォーミング処理により、電子放
出部５が形成されている。３と４は、薄膜２に電圧を印
加するために設けられた電極で、３を正極、４を負極と
して用いる。電子放出素子11は、この２〜５の部材によ
り構成される。また、６はガラス板で、その内面には透
明電極７を介して蛍光体ターゲット８が設けられてい
る。９は電子放出素子から放出された電子ビームの軌道
を制御するためのグリッド電極（制御電極）である。10
は電子ビームを通過させるために設けられた空孔であ
る。
ここで、基板１の電子放出素子11が設けられている側
の面をXY平面とし、電子放出部５の中央を座標原点とし
たとき電極４および電極３が並んでいる方向をＸ方向と
する。また、XZ方面とグリッド電極９との交線をＸ′と
し、YZ平面とグリッド電極９との交線をＹ′とする。
の面をXY平面とし、電子放出部５の中央を座標原点とし
たとき電極４および電極３が並んでいる方向をＸ方向と
する。また、XZ方面とグリッド電極９との交線をＸ′と
し、YZ平面とグリッド電極９との交線をＹ′とする。
前記グリット電極９は、XY平面と平行に保持された板
状金属部材であり、図に示すように空孔10の形状は、
Ｘ′軸に対しては線対称でＹ′軸に対しては非対称とな
るよう形成されている。第２図は、本装置のXZ面での断
面図である。図中、空間の部分にひかれた線は、電位分
布を表わすための等電位線である。
状金属部材であり、図に示すように空孔10の形状は、
Ｘ′軸に対しては線対称でＹ′軸に対しては非対称とな
るよう形成されている。第２図は、本装置のXZ面での断
面図である。図中、空間の部分にひかれた線は、電位分
布を表わすための等電位線である。
本例の電子放出素子の場合、電子放出部５から発した
電子ビームは、法線方向（Ｚ方向）よりも正極３寄りに
飛翔する傾向がある。
電子ビームは、法線方向（Ｚ方向）よりも正極３寄りに
飛翔する傾向がある。
一方、本発明の形状によるグリッド電極を用いると、
非対称形状の電子レンズの作用により、点線に示すよう
に、蛍光体ターゲット８上に、電子ビームを良好に集束
させることができる。本発明者らの実験によれば、例え
ば空孔10として半径100μｍの真円を用いた場合と比較
して、本発明のグリッド（上底90μｍ、下底180μｍ、
高さ180μｍの台形形状の空孔を有する）では、蛍光体
の発光スポットの面積を20％以上、小さくすることが可
能であった。
非対称形状の電子レンズの作用により、点線に示すよう
に、蛍光体ターゲット８上に、電子ビームを良好に集束
させることができる。本発明者らの実験によれば、例え
ば空孔10として半径100μｍの真円を用いた場合と比較
して、本発明のグリッド（上底90μｍ、下底180μｍ、
高さ180μｍの台形形状の空孔を有する）では、蛍光体
の発光スポットの面積を20％以上、小さくすることが可
能であった。
第３図は、前記、第１図のユニットを多数個並べ、電
子放出素子とグリッド電極でXYマトリクスを構成した場
合の斜視図である。図において、電子放出素子11はｙ方
向に一列毎に共通配線され、一方、グリッド電極９は、
ｘ方向にストライプ状に共通配線されている。また、3a
と3bは、共通配線された電極（正極）、4aと4bは共通配
線された電極（負極）、９はグリッド電極である。第２
図では、３×２素子のみを示したが、実際には640×640
素子を１つの真空容器に納めた画像表示装置を作製し
た。この装置を用いて１列あたり640素子を共通配線し
た素子列を一列毎に順次駆動してゆき、これと同期して
角グリッド電極９に制御信号を印加することにより、画
像の１ラインを単位とするライン順次の走査を行なっ
た。毎秒60画面の走査を行なった結果、100fL以上の輝
度の表示画像が得られたが、従来のグリッドを用いた場
合と比較して発光点が絞られているため、視覚効果上、
精細度の高いシャープな画質を得る事ができた。
子放出素子とグリッド電極でXYマトリクスを構成した場
合の斜視図である。図において、電子放出素子11はｙ方
向に一列毎に共通配線され、一方、グリッド電極９は、
ｘ方向にストライプ状に共通配線されている。また、3a
と3bは、共通配線された電極（正極）、4aと4bは共通配
線された電極（負極）、９はグリッド電極である。第２
図では、３×２素子のみを示したが、実際には640×640
素子を１つの真空容器に納めた画像表示装置を作製し
た。この装置を用いて１列あたり640素子を共通配線し
た素子列を一列毎に順次駆動してゆき、これと同期して
角グリッド電極９に制御信号を印加することにより、画
像の１ラインを単位とするライン順次の走査を行なっ
た。毎秒60画面の走査を行なった結果、100fL以上の輝
度の表示画像が得られたが、従来のグリッドを用いた場
合と比較して発光点が絞られているため、視覚効果上、
精細度の高いシャープな画質を得る事ができた。
また、蛍光体ターゲット８の１画素あたりの面積が小
さくて済むことから、配列ピッチを細かくしたり、ある
いは画素間に黒い遮光部を設けたりすることが容易とな
り、より一層画質を向上する事が可能となった。
さくて済むことから、配列ピッチを細かくしたり、ある
いは画素間に黒い遮光部を設けたりすることが容易とな
り、より一層画質を向上する事が可能となった。
第４図（ａ）〜（ｄ）は、前記グリッド電極９の空孔
10の形状例を示すもので、いずれもＸ′軸に対して線対
称、Ｙ′軸に対して非対称な形状となっている。実施に
際しては、電子放出素子の形状や駆動電圧、あるいは蛍
光体ターゲットの位置や加速電圧などの条件により、最
適な形状を選択すればよい。
10の形状例を示すもので、いずれもＸ′軸に対して線対
称、Ｙ′軸に対して非対称な形状となっている。実施に
際しては、電子放出素子の形状や駆動電圧、あるいは蛍
光体ターゲットの位置や加速電圧などの条件により、最
適な形状を選択すればよい。
なお、この様な空孔を有するグリッド電極は、例えば
SUS 304を材料とする板材をフォトエッチング加工する
ことにより、容易に作製することができる。
SUS 304を材料とする板材をフォトエッチング加工する
ことにより、容易に作製することができる。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電極間に電子
放出部を有する電子放出素子を電子源とする画像表示装
置において、グリッド電極の空孔形状を前記Ｘ軸に対し
ては線対称、前記Ｙ軸に対しては非対称とすることによ
り、電子ビームの集束性を向上させることができる。こ
の結果、発光スポットを従来よりも小さく絞ることが出
来、高精細化、高画質化が可能となる。
放出部を有する電子放出素子を電子源とする画像表示装
置において、グリッド電極の空孔形状を前記Ｘ軸に対し
ては線対称、前記Ｙ軸に対しては非対称とすることによ
り、電子ビームの集束性を向上させることができる。こ
の結果、発光スポットを従来よりも小さく絞ることが出
来、高精細化、高画質化が可能となる。
第１図は画像表示装置の構成を示す斜視図、第２図はそ
のXZ断面での断面図、第３図は電極をマトリクス構成し
た場合の斜視図、第４図はグリッド電極の空孔の形状例
を示す図である。 １……ガラス基板、７……透明電極 ２……薄膜、８……蛍光体ターゲット ３……電極（正極）、９……グリット電極 ４……電極（負極）、10……空孔 ５……電子放出部、11……電子放出素子 ６……ガラス板
のXZ断面での断面図、第３図は電極をマトリクス構成し
た場合の斜視図、第４図はグリッド電極の空孔の形状例
を示す図である。 １……ガラス基板、７……透明電極 ２……薄膜、８……蛍光体ターゲット ３……電極（正極）、９……グリット電極 ４……電極（負極）、10……空孔 ５……電子放出部、11……電子放出素子 ６……ガラス板
フロントページの続き (72)発明者 宇田 芳己 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 柿本 誠治 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 野村 一郎 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−54143（ＪＰ，Ａ)
Claims (5)
- 【請求項１】基板面に沿って並設された電極間に、該電
極を介して電圧が印加される電子放出部を有する電子放
出素子と、該電子放出素子から放出される電子ビームの
照射を受けて画像を形成するターゲットと、前記電子放
出素子と蛍光体ターゲットの間に配置された制御電極と
を備えた画像表示装置であって、前記基板面をXY平面と
し、前記電極をＸ軸に沿って並設したとき、前記制御電
極にＸ軸に対しては線対称で、Ｙ軸に対しては非対称な
形状を有する空孔が形成されていることを特徴とする画
像表示装置。 - 【請求項２】前記空孔は、前記並設された電極の正極側
方向に広がった形状を有する請求項第１項に記載の画像
表示装置。 - 【請求項３】前記制御電極は、電子ビームの変調または
集束を行う電極である請求項第１項または第２項に記載
の画像表示装置。 - 【請求項４】前記電子放出素子を複数有し、各々の電子
放出素子に対応する蛍光体ターゲット間に遮光部を有す
る請求項第１項〜第３項のいずれかに記載の画像表示装
置。 - 【請求項５】前記電子放出素子が、表面伝導形電子放出
素子である請求項第１項〜第４項のいずれかに記載の画
像表示装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154488A JP2610162B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 画像表示装置 |
| US07/360,033 US4969556A (en) | 1988-05-10 | 1989-06-01 | Vacuum container |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11154488A JP2610162B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 画像表示装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01283751A JPH01283751A (ja) | 1989-11-15 |
| JP2610162B2 true JP2610162B2 (ja) | 1997-05-14 |
Family
ID=14564065
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11154488A Expired - Fee Related JP2610162B2 (ja) | 1988-05-10 | 1988-05-10 | 画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2610162B2 (ja) |
-
1988
- 1988-05-10 JP JP11154488A patent/JP2610162B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01283751A (ja) | 1989-11-15 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |