JPH0688041U - 電子放出素子およびその電子放出素子を用いた画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電界放出素子を有する画像表示装置におい
て、表示部に射突する電子の拡散を抑える。 【構成】 外囲器４は陽極基板２と陰極基板３からな
る。陽極基板には蛍光体層６を有する表示部７がある。
陰極基板に設けられた電界放出素子は、陰極導体９とエ
ミッタ電極１２とゲート電極１４を有している。陰極導
体とゲート電極はそれぞれストライプ状であり、互いに
交差してマトリクスを構成している。各ゲート電極の間
には、ストライプ状の拡散防止電極１５が設けられる。
ゲート電極と陰極導体で選択したエミッタ電極から電子
が放出される。この時、選択されたゲート電極の両側に
ある拡散防止電極には、ゲート電極の電圧よりも低い電
圧が印加される。電子は拡散せずに表示部に射突し、必
要な画素のみを発光させる。両基板の間隔を大きくとれ
るので、高電圧駆動が可能となり、輝度が向上する。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、マイクロ波真空管・光源・増幅素子・高速スイッチング素子・セン サー等に使用される電界放出形の電子放出素子と、この電子放出素子を陰極とし て用いた画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

図５は、電界放出形陰極を有する従来の画像表示装置の一例を示している。所 定間隔をおいて対面する陽極基板１００と陰極基板１０１の外周には図示しない 側面部が設けられ、内部を高真空状態に保持された外囲器１０２が構成されてい る。

【０００３】 陽極基板１００の内面には透光性の陽極導体１０３と蛍光体層１０４を有する 表示部１０５が設けられている。

【０００４】 前記陽極基板１００の表示部１０５と対面する陰極基板１０１の内面には、円 錐形のエミッタ電極１０６を備えた電界放出素子が設けられている。まず、陰極 基板１０１の内面にはストライプ状の陰極導体１０７が設けられ、該陰極導体１ ０７の上には開口１０８を有する絶縁層１０９が設けられている。そして、該開 口１０８内の前記陰極導体１０７上には円錐形の電子放出部であるエミッタ電極 １０６が設けられている。さらに前記絶縁層１０９の上面には、前記開口１０８ に対応した孔１１０を有するとともに、前記陰極導体１０７と交差する方向に延 設されたストライプ状のゲート電極１１１が設けられている。

【０００５】 このように、陰極導体１０７とゲート電極１１１がマトリクスを構成している ので、表示部１０５に所定の陽極電圧を与えるとともに、陰極導体１０７とゲー ト電極１１１を適宜のタイミングで駆動すれば、電子を放出するエミッタ電極１ ０６を選択でき、対面している表示部１０５の蛍光体層１０４を選択的に発光さ せて所望の発光表示を得ることができる。

【０００６】 ところで、前記エミッタ電極１０６の形状が円錐状で、エミッタ電極１０６の 先端部の周囲にゲート電極１１１が位置しているので、エミッタ電極１０６から 放出された電子は、表示部１０５の陽極導体１０３に印加される電圧等、条件に もよるが、例えば片側３０度といった範囲に広がりをもって放出される。

【０００７】 そのため、画素ピッチの細かい高精細な表示を得ようとすると、電子線の広が りの範囲が表示に影響しないように、電界放出形陰極と表示部の間隔を狭めるか 、各画素の配設ピッチに対する電界放出形陰極の配設領域を狭くしなければなら ない。このようにしなければ、拡散した電子が隣の画素に射突して隣の画素がも れ発光してしまう。

【０００８】 しかしながら、画素の発光輝度を高くするには、表示部のアノード電圧を高く する必要があり、その場合には絶縁性の問題から表示部と陰極の間隔をある程度 離す必要がある。例えば、アノード電圧を１ＫＶとすると、蛍光体層１０４とゲ ート電極１１１の間隔は１５０から２００μｍ程度必要となる。

【０００９】 また、前述したような電界放出形の電子放出素子は、マイクロ波真空管・光源 ・増幅素子・高速スイッチング素子・センサー等においても使用されている。

【００１０】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、ゲート電極とエミッタ電極とで表示を選択する表示装置において、 高精細な表示、例えば画素ピッチが０．３３ｍｍ以下の表示を行う場合について 検討する。特にフルカラー表示の場合、各画素はＲ，Ｇ，Ｂの各蛍光体層から成 り、各画素を構成する各蛍光体層の幅は８０μｍで、各蛍光体層の配設間隔は、 ２０μｍ程度となってしまう。

【００１１】 例えば、蛍光体層１０４とゲート電極１１１の間隔を１５０μｍとすると、円 錐状のエミッタ電極１０６による電子の広がりを片側３０°とみれば、電子は片 側約８０μｍも広がってしまう。従って、前述のような寸法の画素を有する表示 装置を正しく駆動することはできず、このような高精細な表示装置を実現するこ とができない。逆に蛍光体層１０４とゲート電極１１１の間隔を５０μｍ程度に すれば電子の広がりを抑えることができるが、耐電圧の問題から、アノード電圧 を高くすることができず、輝度が低くなるという問題があった。

【００１２】 また、前記電界放出素子を有するマイクロ波真空管・光源・増幅素子・高速ス イッチング素子・センサー等において、放出された電子が広がると、アノード（ コレクタ）に到達する電子の量が減少するから、インプットパワーに対するＳ／ Ｎ比が悪くなったり、高感度が得られず、安定性に欠けるといった問題がある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】

本考案の電子放出素子は、陰極導体上に設けられたエミッタ電極と、陰極導体 上に絶縁層を介して設けられたゲート電極を備えた電界放出形の電子放出素子に おいて、前記ゲート電極と同一平面内で、前記ゲート電極を挟む位置に拡散防止 電極を設けたことを特徴とする。

【００１４】 本考案によれば、前記電子放出素子の拡散防止電極に、少なくとも近接する前 記ゲート電極に選択電圧が印加されたときに該選択電圧よりも低い電圧が印加さ れるようにしてもよい。

【００１５】 本考案の画像表示装置によれば、対面する陽極基板と陰極基板を備えた気密外 囲器と、前記陰極基板の内面に設けられた陰極導体と該陰極導体上に設けられた エミッタ電極と該陰極導体上に絶縁層を介して設けられたゲート電極を備えた電 界放出形の電子放出素子からなる陰極と、前記陽極基板の内面に設けられた表示 部を有し、前記ゲート電極に選択電圧を印加して前記エミッタ電極から放出され た電子を前記表示部に射突させて発光表示を行なう画像表示装置において、前記 ゲート電極と同一平面内で前記ゲート電極を挟む位置に設けられるとともに、少 なくとも近接する前記ゲート電極に前記選択電圧が印加された時に該選択電圧よ りも低い電圧が印加されて前記エミッタ電極から放出された電子の拡散を防止す る拡散防止電極を設けたことを特徴としている。

【００１６】 本考案によれば、前記画像表示装置において、前記拡散防止電極に常時０Ｖ以 下の電圧が印加されるようにしてもよい。

【００１７】

【作用】

ゲート電極に選択電圧が印加されると、該ゲート電極に対応するエミッタ電極 から電子が放出される。この時、該ゲート電極を挟む拡散防止電極には前記選択 電圧よりも低い電圧が印加されており、前記エミッタ電極から放出された電子は 拡散せずに表示部に射突する。

【００１８】

【実施例】

図１〜図３を参照して本考案の第１実施例である電子放出素子を備えた画像表 示装置１を説明する。 所定間隔をおいて対面する陽極基板２と陰極基板３の外周には図示しない側面 部が設けられ、内部を高真空状態に保持させた外囲器４が構成されている。

【００１９】 陽極基板２の内面には、透光性の陽極導体５がベタ状に形成されている。該陽 極導体５の内面には、所望の発光色の蛍光体層６がストライプ状またはドット状 に配設されて表示部７が構成されている。さらに各蛍光体層６，６間には遮光性 のマスク８が配設されている。

【００２０】 これに対し陰極基板３の内面には、前記蛍光体層６の配設方向と直交する方向 に沿って、画素毎に分割されたストライプ状の陰極導体９が形成されている。該 陰極導体９の上には、開口１０を有する絶縁層１１が設けられている。そして、 該開口１０内の前記陰極導体９上には円錐形の電子放出部であるエミッタ電極１ ２が設けられている。

【００２１】 さらに前記絶縁層１１の上面には、前記開口１０に対応した孔１３を有するゲ ート電極１４が設けられている。ゲート電極１４は各画素に対応し、蛍光体層６ の配設方向と平行な方向にストライプ状に形成されている。

【００２２】 また、ゲート電極１４とゲート電極１４の間には、複数本の拡散防止電極１５ がストライプ状に多数配設され、これらは電気的に共通接続されている。そして 、拡散防止電極１５には前記ゲート電極１４に印加される選択電圧より低い電極 が常時印加されるようになっている。

【００２３】 図３に拡散防止電極１５に印加する電圧と、電子の広がり具合いの関係を示す 。この場合、ゲート電極１４と蛍光体層６のギャップは１５０μｍ、ゲート電極 １４は８０μｍの幅である。またゲート電極１４と拡散防止電極１５の間隔は１ ０μｍ、拡散防止電極１５は２０μｍ幅とした。なお、ゲート電極１４には１２ ０Ｖ、表示部７の陽極導体５には８００Ｖを印加した場合の電流密度分布図であ る。

【００２４】 傾向として、ゲート電圧に対して拡散防止電圧が低くなるほど電子が集束して いるのがわかる。

【００２５】 図４は本発明の第２実施例を示したもので、図２に示す第１実施例において、 同電位が印加されるゲート電極１４をそれぞれ複数に分割したものである。そし て、分割した各ゲート電極２４，２４の間に拡散防止電極２５をそれぞれ延在さ せたものである。これによって、電子の集束性をより高めることができる。

【００２６】 以上の各実施例では、ゲート電極１４，２４と拡散防止電極１５，２５の双方 ともが互いに平行なストライプ状であった。しかしながら、ゲート電極及びこの ゲート電極に対応する拡散防止電極の少なくとも各一部がそれぞれくし歯状に形 成され、両者が所定間隔をおいて互いにかみ合うように配置されていてもよい。 前記各実施例において電子の収束が強まるのはストライプの幅方向についてであ ったが、本実施例によれば、拡散防止電極のくし歯状部分で囲ったゲート電極の くし歯状部分においては、２以上の方向について電子の収束が改善される。

【００２７】 以上説明した各実施例では、拡散防止電極に常時電圧をかけていたが、ゲート 電極の駆動に合せ、ゲート電極に選択電極が印加される時のみ、該ゲート電極を 挟む拡散防止電極に電圧を印加するようにしてもよい。

【００２８】

【考案の効果】

以上のように隣接するゲート電極間に拡散防止電極を設けたので、エミッタ電 極から放出された電子の拡散が防止される。

【００２９】 従って、本考案の電子放出素子によれば、マイクロ波真空管・光源・増幅素子 ・高速スイッチング素子・センサー等に使用した場合にアノード（コレクタ）に 到達する電子の量が充分であり、高感度が得られ、安定性も高いという効果があ る。

【００３０】 また、本考案の電子放出素子を用いた画像放出素子によれば、蛍光体層とゲー ト電極の距離を離しても、混色やもれ発光が抑えられるので、アノード電圧を高 めて高輝度化が図れる。

【００３１】 また、カラー表示の場合、混色を避けるためにアノード電極で選択する必要が なく、高電圧でのスイッチングが不要となる。

【００３２】 さらに拡散防止電極にマイナスの電位を印加することにより、残留ガス等のガ ス放出による＋イオンを拡散防止電極で吸収することができるので、イオンの付 着によってエミッタ電極に悪影響が及ぶのを防止することができる。

【００３３】 拡散防止電極を陰極と陽極の間に設けて複雑な多層状の電極構成とする場合に 比べ、本考案の構成ははるかに簡単であり、拡散防止電極はゲート電極と同一面 内にある。従って両電極は同一の工程で製造できるので製造コストが安価になる 。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案の第１実施例の断面図である。

【図２】本考案の第１実施例における陰極基板の平面図
である。

【図３】本考案の第１実施例における電子の拡散防止効
果を示す電流密度分布図である。

【図４】本考案の第２実施例における陰極基板の平面図
である。

【図５】電界放出素子を用いた従来の画像表示装置の断
面図である。

【符号の説明】

１ 画像表示装置 ２ 陽極基板 ３ 陰極基板 ４ 外囲器 ７ 表示部 9 陰極導体 １１ 絶縁層 １２ エミッタ電極 １４，２４ ゲート電極 １５，２５ 拡散防止電極

Claims (4)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 陰極導体上に設けられたエミッタ電極
   と、陰極導体上に絶縁層を介して設けられたゲート電極
   を備えた電界放出形の電子放出素子において、前記ゲー
   ト電極と同一平面内で、前記ゲート電極を挟む位置に拡
   散防止電極を設けたことを特徴とする電子放出素子。
2. 【請求項２】 前記拡散防止電極は、少なくとも近接す
   る前記ゲート電極に選択電圧が印加されたときに該選択
   電圧よりも低い電圧が印加されることを特徴とする電子
   放出素子。
3. 【請求項３】 対面する陽極基板と陰極基板を備えた気
   密外囲器と、前記陰極基板の内面に設けられた陰極導体
   と該陰極導体上に設けられたエミッタ電極と該陰極導体
   上に絶縁層を介して設けられたゲート電極を備えた電界
   放出形の電子放出素子からなる陰極と、前記陽極基板の
   内面に設けられた表示部を有し、前記ゲート電極に選択
   電圧を印加して前記エミッタ電極から放出された電子を
   前記表示部に射突させて発光表示を行なう画像表示装置
   において、 前記ゲート電極と同一平面内で前記ゲート電極を挟む位
   置に設けられるとともに、少なくとも近接する前記ゲー
   ト電極に前記選択電圧が印加された時に該選択電圧より
   も低い電圧が印加されて前記エミッタ電極から放出され
   た電子の拡散を防止する拡散防止電極を設けたことを特
   徴とする画像表示装置。
4. 【請求項４】 前記拡散防止電極に常時０Ｖ以下の電圧
   が印加される請求項３記載の画像表示装置。