JPH01283750A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、表面伝導形電子放出素子、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。

［開示のＪ！要］ 本明細書及び図面は、表面伝導形放出素子を電子源とし
て用いる画像表示装置において、電子放出素子とターゲ
ット部材の間に制御電極を設け。

この制御電極に形成された空孔の中心を電子放出素子の
正極側に偏位させることにより、電子ビームの損失を減
少させる技術を開示するものである。

［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
方式は電子ビ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１
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　フィシ４−／ス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、）第１０巻、　１２９０〜１２９Ｂ頁、　１
９８５年］これは、２Ｓ：板上に形成された小面積の薄
膜に、膜面に平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（以下、電子放出素子という）と呼ばれている
。

この′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５ｎ０２（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、［１ｉｔｔ＋＊ｅｒ：　”Ｔｈ１ｎＳ
ｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ　”　、　９巻、３１７頁、　（
１９７２年）］。

１７丁０薄によるもの［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　デイ−コ　ン　）（Ｍ、　Ｈａｒ
ｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，Ｇ、Ｆｏｎｓｔａｄ：　　”
ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ。

ＥＤ　Ｃｏｒｒｆ、”　）　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。

■）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。

［発明が解決しようとする課題］ 従来の画像表示装置では、面状に展開された電子源の各
々から放出する電子ビームを、基板面の法線方向に飛翔
させていたが、前記電子放出素子の場合、素子自体のも
つ電位勾配のために、放出された電子ビームは法線方向
からはずれて飛翔する傾向があった。

このため、電子ビームの一部がグリッド電極に捕捉され
、輝度や効率が低下するという問題が生じていた。

これに対して本発明者らは、電子ビームの軌道を基板面
に対して法線方向に補正する手段を既に提案している。

しかしながら、前記補正手段を用いた場合、電子放出素
子の各々について少なくとも１個以上の電極を付設する
必要があるため、真空容器からの取り出し線数が増加す
るとともに、電気回路の規模も太きくなり、製造コスト
の上昇を招くおそれがある。

本発明は、上述従来例における課題を解決し、複雑な電
極構造を付設することなく、電子ビームの損失を大幅に
減少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、基板上に対向して設けら
れた薄膜電極の中間に電子放出部を有する電子放出素子
と、この電子放出素子からの電子ビームの照射を受けて
画像を形成するターゲット部材と、前記電子放出素子と
ターゲット部材の間に配置され、電子ビームの軌道を制
御する少なくとも１つの制御電極とを備えた画像表示装
置であって、前記制御電極に電子ビームを通過させる空
孔が設けられ、且つ、この空孔の中心が、前記電子放出
素子の電子放出部の中心からの法線に対して、対向する
薄膜電極の正極側に偏位して設けられたことを特徴とす
る。。

［作　用］ 電子放出素子の電子放出部から照射される電子ビームは
素子の電位勾配により正極側に放物線状の軌道を描いて
飛翔する０本発明においては、電子ビームの軌道上に制
御電極の空孔を配置することにより、グリフ・ドでの電
子の捕捉をより少なくすることができ、電子ビームをよ
り有効に蛍光体面に導くことができる。

なお、電子放出素子の形状や使用される薄膜材料により
素子の駆動電圧が変わるため、電子ビームの軌道も変化
する。したがって、空孔の中心軸と電子放出部の偏位量
は、素子の仕様により設定される駆動電圧に対応して適
宜選択されることになる。

［実施例］ 実施例１ 第１図は、本発明の第１の実施例を示す装置の概略構成
図である０図において、ｌ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＃１とする薄１１９
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１漠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。電子放出素子は、この２〜５の部
材により構成される。６はガラス板で、その内面には透
明１［極７を介して蛍光体ターゲット８が設けられてい
る。ターゲット部材は、この６〜８の部材により構成さ
れる。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であり、制御電極とし
て機能する。１０は電子ビームを通過させるための空孔
である。

電子放出素子の場合、放出された電子ビームは基板上の
電子放出部からの法線１００よりも、電極（正極）３側
にずれた軌道を飛翔するが、本発明によれば、グリッド
電極９に設けた空孔ｌｏの中心軸１０１を、電子放出部
５よりも距ｆｌｄだけ電極３側に偏位することにより、
電子ビームの損失を大幅に低減することができる。

共体的には電子放出素子の１８Ｉ８２として、Ｉ８！厚
１００ＱＡのＩＴＯ薄膜を用いた場合には、電極３に１
６Ｖ、電極４にＯｖを印加することにより、電子放出部
５より電子ビームが放出される。この時グリッド電極９
はｉ’２＝　２００ｐｍ　、　ｄ　＝　５０Ｈの位置に
設こし、空孔ｌＯとしては半径６０μ層の円形とするこ
とが好適である。また、蛍光体ターゲット８はＩｌ＋＝
５Ｈの位置に設け、透明電極７には加速電圧として１ｋ
Ｖを印加する。

この状態でグリッド電極９に一１０Ｖを印加すると、電
子ビームは、はぼ完全にカットオフされ、蛍光体ターゲ
ット８は発光しないが、＋２５Ｖを印加すると、電子ビ
ームはグリッド電極９の空孔１０を通って蛍光体ターゲ
ット８に照射され１発光状態となる。

本実施例においては、従来のようにグリッド電極９の空
孔１０の中心軸を電子放出部５の中心軸と一致させた場
合と比較して、／７リツド電極９に捕捉される電流損失
を低減できるため、蛍光体ターゲット８の照射電流を１
５％以上増大させることができた。この結果、発光輝度
もほぼ１５％高くすることが可能となり、従来と比較し
て構造を複雑化することなく高輝度、低消費電力の薄形
の画像表示装置を実現することができた。

第２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０図において、電子放出素子はＸ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。　３ａと３ｂ
は共通配線された電極（正極）、４ｄ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、３ｘ２素子のみを示したが、実際には６４０　Ｘ
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列島だり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
同期して各グリッド電極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、従来
のグリッド電極を同じ条件で駆動した場合と比較して、
約２０ｆＬ明るい１１０ｆＬの輝度を得ることができた
。

上記実施例においては、Ｒ＋＝　５　ｉＩｓ　、　Ｒ２
＝　２００ｐｍ。

ｄ＝５０．１としたが、この値はすべての場合において
適用されるものではなく、実施形態により異なることは
言うまでもない６例えば、電子放出素子の形状や薄膜材
料を変えれば、電極３と電極４の間に印加すべき駆動電
圧も変わるので、グリッド電極の空孔位置や印加電圧の
最適値も異なったものとなる０発明者らの実験によれば
、薄膜２として膜厚１５００Ａの５ｎ０２ｔ＋Ｉ膜を用
いたところ、電極３には１８０Ｖを印加する必要があっ
た。この場合、前記第１図の構成でｊ’＋＝　５層ｓ＋
、Ｒ２＝、３００終履とした時には、ｄ＝２００μ謂で
ビーム電流の損失を最も少なくすることが可能であった
。ただし、透明′心棒７に印加する加速電圧は１ｋＶ、
グリッド電Ｊ４ｉ９の印加電圧は０ＮＩＩ４．：は２５
０Ｖ、　ＯＦＦ時ニハ−３０Ｖ　テ、１）　ツた。

また、電子放出素子として１６Ｖで駆動口■能なＩＴＯ
薄１１Ｑによるものを用いても、蛍光体ターゲット８と
して１５０Ｖ程度の加速電圧で発光する低速電子線用蛍
光体材料を用いた場合には、ｉ’＋＝５ａ＋＋ｇ。

１！２＝　２００ｇｍの条件において、ｄ　＝　１５０
Ｈとした時、ビーム゛ｌＴｆ流の損失を最小とすること
ができた。

このように、グリッド電極の空孔の中心軸を電子放出部
の中心からどれだけずらせた蒔に最適となるかは、実施
形ｊ島により各々異なる。

実施例２ 第３図は本発明の第２の実施例を示す装置の概略構成図
である。この実施例では、電子放出素子と蛍光体ターゲ
ットとの間に、２枚の制御電極としてグリッド電極９と
レンズ電極１１が配置されている。他の構成は前記実施
例と全く同様であり、１ｉ＋１−ｆニア号は同ｋｆ一部
分を示す。本装置では、ｌｔｉ記第２図で示したように
′電子放出素子とグリッド１［極９でＸＹマトリクスを
構成し、蛍光体ターゲット８への電子ビームの照射、非
照射を制御する。

一方、レンズ電極１１は電子ビームを蛍光体ターゲット
８に集束させるためのレンズとして作用する。また本装
置では、電子放出？Ｂ５に対して、グリッド電極９の空
孔の中心軸１０１をｄｌだけ正極側にずらし、レンズ電
極１１の空孔１２の中心軸１０２をさらにｄ２だけ同方
向にずらしている。

本発明者らの実験によれば、第３図の装置において、゛
ト径１００終珈の空孔ｌＯを設けたレンズ電極１１を、
ｆ！：＋＝］５０μｍ、ｄ＋＝２０μ場の位置に付設し
、４０Ｖを印加したところ、蛍光体−ヒの発光点のスポ
フト径が約２０％減少し、より精細な表示画像を得るこ
とができた。

このように、電子放出素子と蛍光体ターゲットの間に２
枚以上の制御電極を設けた場合でも同様の効果を得るこ
とができる。なお、場合によっては上部制御電極と下部
制御電極の空孔の中心を同軸（すなわちｄ２；０）とし
ても構わない。

［発明の効果］ 以上説明したように１本発明によれば、１ｖＩ御電極の
空孔の中心軸を電子放出部の中心よりも正極側に偏位さ
せることにより、電子ビームの損失を大幅に減少させる
ことができる。この結果、従来と比較して、電極構造を
複雑化することなく、輝度の向上と消費電力の低減を達
成することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明のｉｌの実施例を示す図、第
３図は本発明の第２の実施例を示す図である。 ｌ・・・ガラス基板 ２・・・薄膜 ３・・・？を極（正極） ４・・・７１ｆ極（負極） ５・・・電子放出部 ６・・・ガラス板 ７・・・透明電極 ８・・・蛍光体ターゲ１．ト ９・・・グリッド電極 １０・・・空孔 １１・・・レンズ電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）基板上に対向して設けられた薄膜電極の中間に電
   子放出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子から
   の電子ビームの照射を受けて画像を形成するターゲット
   部材と、前記電子放出素子とターゲット部材の間に配置
   され、電子ビームの軌道を制御する少なくとも１つの制
   御電極とを備えた画像表示装置であって、前記制御電極
   に電子ビームを通過させる空孔が設けられ、且つ該空孔
   の中心が、前記電子放出素子の電子放出部の中心からの
   法線に対して、対向する薄膜電極の正極側に偏位して設
   けられたことを特徴とする画像表示装置。