JP3021995B2 - 表示素子 - Google Patents

表示素子

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JP3021995B2
JP3021995B2 JP04265716A JP26571692A JP3021995B2 JP 3021995 B2 JP3021995 B2 JP 3021995B2 JP 04265716 A JP04265716 A JP 04265716A JP 26571692 A JP26571692 A JP 26571692A JP 3021995 B2 JP3021995 B2 JP 3021995B2
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J29/00Details of cathode-ray tubes or of electron-beam tubes of the types covered by group H01J31/00
    • H01J29/46Arrangements of electrodes and associated parts for generating or controlling the ray or beam, e.g. electron-optical arrangement
    • H01J29/467Control electrodes for flat display tubes, e.g. of the type covered by group H01J31/123
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01JELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123Flat display tubes
    • H01J31/125Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は民生用TV、コンピュー
タ用ディスプレイおよび会議用ディスプレイなどに適用
されるフラットCRTなどの表示素子に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】図8は国際真空マイクロエレクトロニク
ス会議第4回に発表された電界放出素子を電子放出素子
とするフラットディスプレイの一例である。図において
1はガラスなどからなるベース基板、2はフロントガラ
スパネルで、蛍光体5と透明なアノード電極7で形成さ
れている。ベース基板1、フロントパネル2、側壁3は
真空外囲器を構成し、内部は10-3〜10-5Torrの真空に保
たれている。ここに真空外囲器とは、内部を真空状態に
した容器を意味するものである。基板1上には電界放射
型の電子放出素子が形成されている。31は微細加工によ
りつくられた電界放射エミッタ、32はエミッタから電子
を引き出すゲート電極である。電界放射型の電子放出素
子は、アノード電極7とカソード電極6とのあいだ、お
よびゲート電極32とカソード電極6とのあいだに電圧を
かけると電界放射エミッタ31の先端から電子が放出され
る。本フラットディスプレイでは、ゲート電極32とカソ
ード電極6が縦横方向にマトリックス状に配列されてい
る。発光画素の選択は画素に対応するゲート電極32とカ
ソード電極6のあいだに電圧をかけて電子を放出させる
ことによって行う。放出された電子は、垂直方向に対向
するアノード電極に加速されながら向かい蛍光体5に衝
突し発光する。本表示素子に関しては、国際真空マイク
ロエレクトロニクス会議論文集に詳しく述べられてい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この表示素子では、画
面のサイズを大きくすることが難しい。この表示素子で
は画面のサイズと同じサイズの電子放出素子を面状に形
成したガラス基板が必要なためである。電子放出素子
は、写真製版や蒸着、エッチングなどの微細加工プロセ
スにより形成される。また、形成される素子のサイズ
は、ミクロンサイズである。このため微小な付着異物な
どのため不良が発生しやすい。とくに基板のサイズが大
きくなると、基板の一部が不良になる確率は指数関数的
に増大する。表示素子ではこの電子放出素子の一部でも
不良が生じると明確に画面に現われるため、素子として
は使用できなくなる。このため大きい基板、たとえば20
〜50インチの画面を製造することは極めて難しいという
問題がある。
【0004】本発明はこのような課題を解決するために
なされたもので、高い歩留まりで大画面の表示素子を作
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係る表示素子
は、電子放出素子がマトリックス状に形成された基板が
複数個配列されることにより、大きい基板が形成されて
いる。
【0006】この電子放出素子が形成された基板には、
この基板間の隙間においても発光せしめるように、電子
軌道を広げる手段が設けられることが好ましい。
【0007】たとえば、基板上に形成された電子放出素
子の周囲に金属膜が形成され、該金属膜は基板上で中心
程膜厚が厚くなるように数個の同心円状の段差が形成さ
れるように設けられることが好ましい。
【0008】また、前記電子放出素子が形成された基板
の表面、および前記ベース基板上で前記電子放出素子が
形成される基板の間隙部に偏光電極が複数個形成され、
それぞれの偏向電極に異なる電圧が印加されることが好
ましい。
【0009】
【作用】本発明における表示素子は、電子放出素子がマ
トリックス状に形成された歩留まりのよい小さい基板の
組み合わせで大画面の表示素子がつくられ、高い歩留ま
りで大画面の表示素子が形成される。
【0010】また、電子放出素子が形成された基板の表
面に、金属膜が中心部ほど膜厚が厚くなるように、数個
同心状に形成され、負の電圧が印加されることにより、
基板の中心から周辺部に広がる電界を形成し、発生した
電子の軌道が等方的に広がる。その結果基板の真上だけ
でなく配列された基板のあいだにできる隙間に対向する
面上でも発光させることが可能となり、複数個の基板が
配列されるにもかかわらず、継ぎ目のない画面を形成す
ることが可能となる。
【0011】さらに、前述の膜厚を変えた金属膜の形成
に代えて、前記電子放出素子が形成された基板表面上、
およびベース基板上で前記基板の間隙部に、それぞれ形
成された偏向電極に異なる負の電圧が印加されることに
よっても電子の軌道が等方的に広げられ、前記基板の隙
間に対向する面上でも発光させることができる。
【0012】
【実施例】
[実施例1]本発明の実施例を図1〜3を用いて説明す
る。図1は本発明による表示素子の断面側面図である。
ガラスなどからなるベース基板1、ガラスフロントパネ
ル2、ガラス側壁3は真空外囲器を構成する。図2は図
1のガラス基板1を上から見た図である。ベース基板1
上には図2に示すように、電子放出素子13がマトリック
ス状に配列された正方形の基板4が貼りつけられてい
る。正方形の基板4上には画素に対して複数個の電界放
射エミッタからなる電子放出素子13が形成されている。
フロントパネルの内側の面には、蛍光体膜5、アルミニ
ウム薄膜からなるアノード電極7が形成されている。ア
ノード電極7は真空外囲器外に引き出されており、カソ
ード電極6とのあいだに1〜5kVの正の電圧がかけら
れている。本表示素子はいわゆるCRTで以下のように
動作する。アノード電極7および電子放出素子が形成さ
れた基板4に金属膜のプリント配線8を通じて真空外囲
器の外部から電圧をかけることにより、基板4から電子
が放出される。放出された電子はアノード電極7に向か
い加速され、アルミニウム薄膜に衝突する。電子はアル
ミニウム薄膜を通過し蛍光体膜5を発光させる。発光画
素の選択は画素に対応するゲート電極32(図3参照)と
カソード電極6とのあいだに印加される電圧を制御する
ことにより行われる。そのため、表示させる各画素のゲ
ート電極32とカソード電極6とのあいだの電圧を順次制
御することにより、画素に対応する電子放出素子から順
次放出された電子がその画素を発光させる。そして画像
が形成される。基板4と基板4とのあいだの隙間では電
子放出がないが、基板4の上に形成された偏向電極10の
作用で電子の軌道9は広がり、隙間に対向する部分でも
発光させることが可能である。偏向電極10は図3に部分
拡大図を示すように、電子放出素子13の周囲に形成され
た金属膜からなり、図2のように同心円状の段差11が形
成され、中心部より周辺部が低くなるように形成されて
いる。
【0013】図3は基板4上の段差が形成された偏向電
極10と、電子放出素子13を拡大して示した図である。31
は電界放射エミッタ、32は電子引き出しゲート電極、3
3、34は絶縁層である。9は発生した電子の軌道であ
る。図3に段差による電子軌道の偏向を示す。電界放射
エミッタ31から放出された電子は、高さの異なる偏向
電極10にかけられた負の電圧によりその軌道は曲げられ
る。偏向角は偏向電極の段差および印加される負の電圧
の大きさによって決まる。段差は中心部から周辺部に向
うと低くなるように形成されているため、電子軌道は段
差の低い方に曲げられて広がる。
【0014】それぞれの基板4は周辺部の裏面の周囲に
図1の符号12に示す切り欠きが設けられている。これは
ベース基板1に設けられた凹みとはめ合いを形成し、基
板4をベース基板1に張り合せるときの位置決めを容易
にする。また、ベース基板1上には、金属膜のプリント
配線8が設けられている。図3に示すように、基板4か
ら電極接続端子35、36が裏面に出ている。プリント配線
8上に、はんだのバンプをあらかじめ形成しておき、基
板4をベース基板1上に位置合わせしたのちこれを加熱
すると、プリント配線上の端子と基板4の裏面に露出し
た電極接続端子は、はんだにより接着される。このよう
にして基板4の貼り付けと、電極の接続を同時に行うこ
とができる。
【0015】[実施例2]つぎに、本発明の他の実施例
について、図4〜6を参照しながら説明する。実施例1
と同じ部分は同じ符号で示す。本実施例では、前述のベ
ース基板1上に電子放出素子が形成された基板4が複数
個配列されたときの、基板4間の間隙部でも発光させる
ための電子軌道を広げる別の手段を示す。これは実施例
1における偏向電極を基板4上と、ベース基板1である
ガラス基板上の間隙部に複数個設け、それぞれに異なる
電圧を印加することにより、電子軌道が基板4からフロ
ントパネル2へ広がる電界を形成するものである。図4
は、貼り合わされる1枚の正方形の電子放出素子が形成
された基板4を示す。基板4の最表面に偏向電極15、1
6、17であるニッケルメッキ膜などからなる導体電極膜
が同心状に、幅約50μm位で設けられている。それぞれ
の偏向電極15、16、17には内側より外側へ向う程、電位
が高くなるように、電圧が印加される。この基板4の一
部の断面を図5に示す。偏向電極15〜17の電極端子は基
板4の裏面に引き出されており、基板4のベース基板1
への貼り合わせ時にベース基板1上のプリント配線8と
接続される。発生する電子は基板の上方に飛び出したの
ち、偏向電極15〜17の導体電極膜により形成される中心
から水平放射状に外方に向かう電界の作用で軌道を曲げ
られて外側へ向かう。この基板の配列図を図6に示す。
基板4間の間隙部にも偏向電極18が設けられている。
【0016】なお、前記各実施例では電子放出素子が形
成された基板形状を正方形としたが、平面を埋めること
ができれば長方形や正六角形などの他の形状としてもよ
い。また、基板4の間隙部にも偏向電極18を設ける例で
説明したが、基板4上に設けるだけでも効果は生じる。
また、基板に設ける偏向電極の数も実施例の3個に限ら
れるものではない。
【0017】[実施例3]図7に本発明のさらに他の実
施例を示す。本実施例では、フロントパネルの大基板化
に伴い、基板間隔が変動して表示特性が劣化しないよう
にしたものである。他の構成は前述の実施例と同様で、
図7においても実施例1、2と同じ部分は同じ符号で示
してある。
【0018】図7において、基板4の周囲で、ベース基
板1とフロントパネル2とのあいだに画素よりも、断面
積の小さい支柱20が設けられている。この支柱20は感光
性ガラスなどからなり、フリットガラスなどにより固着
されるもので、このような支柱20が設けられることによ
り、フロントパネル2を支持し、表示素子の大画面化が
容易になる。なぜなら、表示素子が大面積になるほど大
気圧の荷重によるフロントパネル2の変形が大きくなる
からである。
【0019】以上の実施例1および実施例2では基板4
はベース基板1上に3×3個配列した例を示したが、さ
らに多数の基板を配列することも可能である。また、1
つの基板4には、10×10本の電極が引き出されている
が、さらに多数の電極が設けられてもよい。50×50mmの
基板を間隔5mmで10×10配列すれば、30インチの表示素
子を形成できる。
【0020】
【発明の効果】以上のように、本発明によればマトリッ
クス状に電子放出素子が形成された小さい基板を複数個
ベース基板上に配列することにより、大型の表示素子を
形成できるため、高い歩留まりで製造できる。このため
低価格で製造できる効果がある。また、電子軌道を広げ
る手段を設けることにより、基板間の隙間に対向する面
上でも発光させることが可能となり、継ぎ目のない良好
な画面がえられるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例による表示素子の断面図
である。
【図2】本発明の第1の実施例による表示素子のベース
基板平面図である。
【図3】本発明の第1の実施例による電子放出素子と偏
向電極の断面の概念図である。
【図4】本発明の第2の実施例の電子放出素子が形成さ
れた基板の平面図である。
【図5】図4の部分断面図である。
【図6】本発明の第2の実施例の表示素子のベース基板
の平面図である。
【図7】本発明の第3の実施例の表示素子の断面図であ
る。
【図8】従来のフラットCRTの断面側面図である。
【符号の説明】
1 ベース基板 2 フロントパネル 3 側壁 4 電子放出素子が形成された基板 5 蛍光体膜 6 カソード電極 7 アノード電極 8 プリント配線 9 電子軌道 10 偏向電極 11 偏向電極の段差 12 基板の切り欠き 13 電子放出素子 15 偏向電極 16 偏向電極 17 偏向電極 18 偏向電極 20 支柱
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平3−266341(JP,A) 特開 平7−230943(JP,A) 特開 平7−21903(JP,A) 特開 昭51−73376(JP,A) 実開 昭63−179650(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01J 31/12 - 31/15 H01J 1/30 H01J 9/02 H01J 29/46

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電界放射エミッタを有する電子放出素子
    が面状に配列され、画素に対応する素子から順次電子を
    放出することによって画像を形成させる表示素子であっ
    て、画面全域を構成する単一の真空外囲器がフロントパ
    ネルとベース基板と側壁とから構成され、前記ベース基
    板上に電子放出素子がマトリックス状に形成された基板
    が複数個配列されてなる表示素子。
  2. 【請求項2】 電子放出素子が形成された基板に電子軌
    道を広げる手段が設けられ、前記配列された基板間の隙
    間の対向面も発光せしめるようにされてなる請求項1記
    載の表示素子。
  3. 【請求項3】 電子放出素子の周囲に金属膜が設けら
    れ、該金属膜の膜厚が前記基板の中心部と周辺部とで変
    えられることにより発生した電子軌道を偏向せしめる
    ことを特徴とする請求項2記載の表示素子。
  4. 【請求項4】 前記電子放出素子が形成された基板の表
    面と、前記ベース基板上で前記電子放出素子が形成され
    た基板の間隙部に偏向電極が複数個形成され、それぞれ
    の偏向電極に異なる電圧が印加されることにより、電子
    軌道を偏向せしめることを特徴とする請求項1記載の表
    示素子。
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