JP3082290B2

JP3082290B2 - 平面型表示装置

Info

Publication number: JP3082290B2
Application number: JP03110434A
Authority: JP
Inventors: 敏夫大星; 優山口; 英俊渡辺
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1991-05-15
Filing date: 1991-05-15
Publication date: 2000-08-28
Anticipated expiration: 2015-08-28
Also published as: JPH04337229A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種画像表示を行なう
ことが出来るようにした平面型表示装置に係る。

【０００２】

【従来の技術】平面型表示装置即ちパネル型表示装置と
しては、種々のものが提案されている。例えば特開平１
−１７３５５５号公開公報には、２次電子増培型のパネ
ル型陰極線管の提案がなされている。

【０００３】この種の平面型表示装置に於いて、例えば
４０インチ型等の大画面の表示装置への適用が望まれて
いる。

【０００４】この平面型表示装置に於いては、前記特開
平１−１７３５５５号公開公報に開示された陰極線管型
の表示装置に於けるように、複数の熱電子放出型のカソ
ード即ちフィラメントが設けられて、これより発生させ
た熱電子を螢光面に向かわしめて、この電子ビームを表
示信号に応じて変調して各部の螢光面を発光させて、目
的とする表示を行なうものである。

【０００５】このフィラメントは、多数の絵素、即ち螢
光面を構成する多数の赤・緑及び青の螢光体トリオに対
し、共通に設けるという構成が採られるが、この場合、
殊にこのフィラメントは比較的長くなることから、より
外振等によりフィラメントの振動によって特性が変動
し、画質の低下を来す。また、フィラメントの支持部か
らの熱放散によって温度分布が一様とならないことによ
って、熱電子の放出むらによる明るさにむらが発生する
などの問題がある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、大画面表示
を行なう場合に於いても安定してその表示を行なうこと
が出来るようにした平面型表示装置を提供するものであ
る。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその要
部の一部を切欠いて開示した平面図を図２にその要部の
略称的断面図を示すように、平面型真空容器１内に、多
数の螢光体トリオ２、即ち例えば赤、緑、青の螢光体ス
トライプＲ，Ｇ，Ｂが第１方向、例えば垂直方向のＹ方
向に延長し、これと直交する第２方向の例えば水平方向
のＸ方向に平行配列されてなるカラー螢光面３を、真空
容器１の平面（Ｘ−Ｙ面）に沿う面内に配置する。

【０００８】そして、このカラー螢光面３の螢光体トリ
オ２の複数組毎、例えば５トリオ毎に共通に対向して第
１方向（Ｙ方向）に延長するストライプ状カソード電極
４を平行配列する。

【０００９】又、螢光面３とカソード電極４との間に、
第１方向（Ｙ方向）と略々直交する第２方向例えば水平
方向（Ｘ方向）に延長して複数のゲート電極５を平行配
列する。

【００１０】カソード電極４上には、ゲート電極５が横
切る部分に特に電界放出型カソードＫを配置する。

【００１１】ゲート電極５は、カソードＫから引き出し
た電子ビームを透過させる透過孔７が穿設されてなる。
ゲート電極５とカラー螢光面３との間に上述した複数組
の螢光体トリオ２上に電子ビームを走査させる、即ちＸ
方向に電子ビームを走査させる偏向電極６を配置する。

【００１２】実際上、平面型真空容器１の少なくともカ
ラー螢光面３が配置される側のパネル即ち前面パネル１
Ａは、ガラス等の透明板によって構成される。

【００１３】

【作用】上述の構成に於いて、選択的にそのゲート電極
５及びカソード電極４間に所定の電圧を印加することに
よって即ち、例えばゲート電極を接地電位とし、カソー
ド電極４が負の電位となる電圧を印加することによって
カソードＫから電子放出を行い、この電子ビームをカラ
ー螢光面３に衝撃させて、その発光励起を行わしめる
が、この場合、電界放出型カソードを用いたことによ
り、これの電子放出効率が高いこと、又加熱による熱電
子放出態様をとらないことから、安定した電子放出特性
をもって電子ビームの取り出しを行なうことが出来る。
したがって大画面表示に於いても安定した螢光体励起を
行なうことが出来、振動等による影響や明るさにむら等
の発生を効果的に回避出来る。

【００１４】また、この電界放出型カソードは、その電
子放出効率が高いことから、充分な明るさを得ることが
出来ることによって複数の蛍光体トリオ２に対して共通
にカソード電極４を設けることが出来る。更に、その複
数の蛍光体トリオに対しては、偏向手段によって電子ビ
ームを偏向走査して励起するようにしたことから、電極
本数を増加することなく、画素の高密度化を図ることが
できる。

【００１５】

【実施例】図面を参照して、本発明による平面型表示装
置の一例を詳細に説明する。

【００１６】例えば夫々ガラス板より成り、光透過性の
前面パネル１Ａと、これに所要の間隔を保持して対向す
る背面パネル１Ｂとがその周囲をガラスフリット等によ
って気密的に封止してなる平面型真空容器１を設ける。

【００１７】この平面型真空容器１内の例えば前面パネ
ル１Ａの内面には、カラー螢光面３が塗布形成される。

【００１８】このカラー螢光面３は、例えば垂直方向Ｙ
に延長するストライプ状の赤、緑及び青の螢光体Ｒ，Ｇ
及びＢが、水平方向Ｘに平行配列するように塗り分けら
れてなり、これの上に図示しないが、Ａｌ蒸着膜等より
なるメタルバック層が施される。

【００１９】又、背面パネル１Ｂの内面には、カラー螢
光面３に対向して、電界放出型カソード構体８が形成さ
れる。このカソード構体８は、電界放出型カソードＫを
有するカソード電極４と、ゲート電極５とを有して成
る。

【００２０】この電界放出型カソードＫは、Ｍｏ、Ｗ、
Ｃｒ等の電界の印加例えば１０⁶〜１０⁷Ｖ／cm程度の
電界印加によって、トンネル効果によって電子が放出さ
れることによって電子を放出できるものである。

【００２１】次にカソード構体８の構成を、図３を参照
してその製造方法の一例と共に説明する。この場合、図
１及び図２で示す背面パネル１Ｂの内面に、カラー螢光
面３の複数の螢光体トリオ２例えば５組の螢光体トリオ
に夫々共通に対向するように螢光体ストライプの延長方
向、即ちＹ方向に沿ってストライプ状のカソード電極４
を形成する。このカソード電極４は、例えば４２６合
金、Ｃｒ等の金属層を全面的に蒸着、スパッタ等によっ
て形成して後、これをフォトリソグラフィによる選択的
エッチングによって、所定のパターンに、即ち短冊状
に、つまりストライプ状にエッチングしてパターン化す
る。或いはカーボン塗膜をスクリーン印刷法等によって
所定のパターンに形成する。

【００２２】次に図３Ａに示すように、パターン化され
たカソード電極４上を覆ってＳｉＯ ₂、Ｓｉ₃Ｎ₄等の
絶縁膜１０を、全面的にスパッタそのほか、周知の技術
によって被着し、更にこれの上に最終的にゲート電極５
を構成する金属層例えば高融点を有するＭｏ、Ｗ等の金
属層１１を蒸着、スパッタ等により形成する。

【００２３】次に図３Ｂに示すように、図示しないが、
フォトレジスト等によるレジストパターンを形成して、
これをマスクに金属層１１に対して異方性エッチング即
ち金属層１１の面方向に垂直方向のエッチング例えばＲ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）を行って所定のパター
ンに、即ち図１に示すようにカソード電極４の延長する
方向と直交するＸ方向に延長するストライプ状にゲート
電極５を形成すると共にこのゲート電極５のカソード電
極４と交叉する部分に、例えば夫々複数個の小孔１１ｈ
を穿設する。

【００２４】次に、この小孔１１ｈを通じてゲート電極
５、即ち金属層１１に対してエッチング性を示さず、絶
縁膜１０に対して等方性エッチングを示す例えば化学的
エッチングを行って、小孔１１ｈの開口幅より大なる開
口幅を有する開口部１２を絶縁膜１０の全厚さに渡る深
さをもって形成する。

【００２５】次に、図３Ｃに示すように、ゲート電極５
上に例えばＮｉ等よりなる金属層１３を斜め蒸着により
被着する。この斜め蒸着は、背面パネル１Ｂをその面内
に於いて回転させながら行って、小孔１１ｈ上の周囲に
円錐面上の内周形状を有する円孔１４が生じるように形
成する。又この場合、金属層１３の蒸着は、小孔１１ｈ
内を通じて開口部１２内には被着されることがないよう
な角度に設定される。次に、この円孔１４を通じて電界
放出型カソード材即ちＷ、Ｍｏ等の高融点且つ、低仕事
関数を有する金属を蒸着、スパッタ等によって円孔１４
内を通じて開口部１２内のカソード電極４上にこのカソ
ード電極面に対し垂直に蒸着する。この場合その蒸着
は、垂直に行ってもそのカソード材は円孔１４上の周囲
で金属層１３の斜面に続くような斜面が形成されること
から或る厚さに達すると円孔１４がふさがる状態となる
ことによって各開口部１２内に於いて、カソード電極４
上に夫々断面三角形即ち円錐状をなすドット状のカソー
ドＫが形成される。

【００２６】次に図３Ｄに示すように、図３Ｃに於ける
金属層１３及びこれの上に形成されたカソード材を排除
することによって、ストライプ状（短冊状）カソード電
極４上に小孔１１ｈに対応して断面三角形状のドット状
にカソードＫが形成される。そしてその周囲には絶縁膜
１０が存在し、これによってカソード電極４と電気的に
絶縁されて、各カソードＫに対向する部分に上述の小孔
１１ｈ即ち電子ビーム透過孔７が穿設されたゲート電極
５が配置されたカソード構体８が形成される。

【００２７】そして、真空容器１内に於いて、カソード
構体８と螢光面３との間に、他の各電極より成る電極構
体１５が設けられる。

【００２８】この電極構体１５は、図２に示すように例
えばカソード構体８側から、順次電子ビームを加速する
に供するスリット電極１６と、この電子ビームを映像信
号に応じて変調する変調電極１７と、更に電子ビームを
カラー螢光面３の各組の螢光体トリオ２の配列方向即ち
Ｘ方向に偏向走査させる偏向電極６とが順次セラミッ
ク、ガラス等より成る絶縁ビーズ１８の介在によって所
定の間隔を保持して重ね合わせられて構成される。

【００２９】スリット電極１６は、例えば金属板に各カ
ソード電極４と対向してその延長方向に沿って穿設され
た電子ビーム透過用のスリット１６Ｓが穿設された構成
を採り得る。

【００３０】変調電極１７は、各カソード電極４に対応
して夫々設けられた短冊状の電極よりなり、各短冊状電
極にスリット電極１６のスリット１６Ｓと対応して同様
にスリット状の電子ビーム透過孔１７ｈが穿設された構
成とするとか、或いはメッシュ状電極によって短冊状に
カソード電極４に対応して設けられたメッシュ状電極構
成とし得る。

【００３１】又、偏向電極６は、スリット１６Ｓ及び電
子ビーム透過孔１７ｈに対応して所要の間隔を保持して
夫々一対の電極６Ａ及び６Ｂが配列された構成とし得
る。

【００３２】このような構成に於いて、例えばゲート電
極５を接地電位とし、カソード電極４に例えば図１にお
いて左側のカソード電極４から右側のカソード電極４へ
と順次時分割的に例えば−３０〜−１５０Ｖの所定の電
圧Ｖｋを印加する。

【００３３】一方、カラー螢光面３には５〜１０ＫＶの
アノード電位を印加する。又、スリット電極１６には、
電子ビームを加速させる電圧Ｖｓ例えば１００〜２００
Ｖを印加する。

【００３４】又、変調電極１７には表示しようとする表
示信号、即ち映像信号によるパルス幅変調ＰＷＭを行な
う時、カソード電位またはそれ以下をカットオフ電圧と
し、スリット電極１６の電圧Ｖｓと同程度をオン電圧と
するパルス電圧を与える。

【００３５】一方、偏向電極６の、各対の電極６Ａ及び
６Ｂ間には、中心電圧３ＫＶ〜５ＫＶとして、これに偏
向電圧を重量した電圧を与える。

【００３６】上述の平面型表示装置によれば、高輝度表
示を行なうことが出来た。

【００３７】尚、上述した例では変調電極１７を設けた
場合であるが、これを省略して例えば、カソード電極４
に映像信号を印加するようにすることも出来る。

【００３８】又、必要に応じて偏向電極６の、カソード
側に更に集束電極を配置して例えば５００Ｖ〜１０００
Ｖの集束電圧を印加するようにすることも出来る。

【００３９】又、上述の構成に於いて、ゲート電極５と
カソード電極４の交叉部に於ける断面三角形のドット状
の円錐状のカソードＫの配置個数は目的とする電流に応
じた数に選定するが、例えば一個のカソードＫによって
１ｍＡ以上例えば１００ｍＡにも及ぶ電流の取り出しが
可能であり、例えば１個１０ｍＡ取り出す場合に於い
て、通常の１４インチ型で加速電圧２５ＫＶのカラー陰
極線管に於いては７５０ｍＡ程度の螢光面電流を得るも
のであるので、これと同程度のものを得るためには上述
の各交叉部に於いて７５個を配置すればよい。因みにこ
のカソードＫの配置は１ｍｍ²の面積に対して１０００
０個のカソードＫを設け得るものである。

【００４０】尚、上述した例に於いては、カソード構体
８をいわばプレナ型構成として真空容器１の背面パネル
１Ｂに直接的に積層形成した場合であるが、このカソー
ドを各カソード電極毎に個々に独立に作製するいわゆる
ディスクリート構成とし、これらをパネル１Ｂ上に配置
する構成をとることも出来る。この場合の一例の断面図
を図４に示す。即ち、この場合はストライプ状カソード
電極４上に、図３で説明したと同様の手法によって夫々
絶縁膜１０を介してゲート電極５を設けてカソードＫを
断面三角形即ち円錐状のドット状のカソードＫを形成し
た短冊構体８Ｇを構成し、これを背面パネル１Ｂ上に平
行配列して接着する。

【００４１】一方これら短冊状のカソード構体８Ｇ間に
は、例えばセラミックより成り、各短冊状カソード構体
８Ｇ上のゲート電極を相互に電気的に連結する導電層２
０を有するセラミック等よりなる断面Ｔ字型の橋脚２１
を配置する構成とすることも出来る。

【００４２】この場合、このセラミック等の橋脚２１の
表面をメタライズして導電層２２を形成し、これに所要
の正の電圧を与えて集束電極とするような構成とするこ
とが出来る。

【００４３】尚、図４に於いては、カソード電極４と、
ゲート電極５との交叉部に１個のカソードＫを設けゲー
ト電極５に１個の電子ビーム透過孔を設けたものである
が、実際には複数個設け得る。

【００４４】

【発明の効果】上述したように本発明の構成によれば、
電子ビームの抽出を、特に電界放出型カソードによって
行ったことによって、フィラメント等に於けるような振
動或いは熱的不均一性等による明るさのむら、不安定性
等を回避出来る。

【００４５】また、電界放出型カソードが高効率をもっ
て電子の取出しが出来ることからカソード電極を、カラ
ー蛍光面３の複数の蛍光体トリオに共通に設けるように
したので構造が簡潔化され、これによって大画面の平面
の表示装置を信頼性良く確実に得ることが出来る。更
に、その複数の蛍光体トリオに対しては、偏向手段によ
って電子ビームを偏向走査して励起するようにしたこと
から、電極本数を増加することなく、画素の高密度化を
図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による平面型表示装置の一例の一部を切
欠いた要部の略線的拡大平面図である。

【図２】本発明による平面型表示装置の一例の一部の略
線的拡大断面図である。

【図３】本発明装置に用いられる電界放出型カソードの
形成方法の説明に供する製造工程図である。

【図４】本発明装置の他の例のカソード構体の一部を断
面とする略線的斜視図である。

【符号の説明】

１平面型真空容器２螢光体トリオ３カラー螢光面４カソード螢光面５ゲート電極Ｋカソード６偏向電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開平２−257549（ＪＰ，Ａ) 特開平１−276548（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−237340（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 1/30

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】平面型真空容器内に、多数の蛍光体トリオの配列によるカラー蛍光面が、上記
真空容器の平面方向に沿って配置され、該カラー蛍光面の、複数の蛍光体トリオの組毎に共通に
対向して第１方向に延長するストライプ状のカソード電
極が複数平行配列され、上記蛍光面と上記カソード電極との間に、上記第１方向
とほぼ直交する第２方向に延長して複数のゲート電極が
平行配列され、上記カソード電極上には、上記ゲート電極が横切る部分
に電界放出型カソードが配置され、上記ゲート電極には、上記カソードから引き出した電子
ビームを透過する透過孔が設けられ、上記ゲート電極と上記カラー蛍光面との間に、上記第１
方向に沿って延長する偏向電極が平行配列され、隣合う
偏向電極間の電圧印加によって、上記複数の蛍光体トリ
オの組毎に、上記電子ビームを、順次一方向に関しての
み微小偏向する偏向手段が設けられて成り、選択的に上記ゲート電極と上記カソード電極との間に、
所定の電圧を印加することによって、上記カソードから
上記蛍光面に向かう電子放出を行って、上記第１および
第２方向に関する発光表示を行うことを特徴とする平面
型表示装置。