JPH1064458A - フラットパネル表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 回路負担が少なくかつ信頼性を保持して高輝
度、高精度の表示を行い得るようにする。 【解決手段】 基板５上に成膜形成されたエミッタ電極
６、カソードチップ７、絶縁層８及びカソードチップ７
に対応するマイクロホール１０を有するエミッタアレィ
パネル２と、真空空間部を介して対向配置され基板１１
上にアノード電極１２と蛍光膜層１３とが形成されたア
ノードパネル４と、これらエミッタアレィパネル２とア
ノードパネル４との間に介挿配置されて対向間隔を保持
し、マイクロホール１０と蛍光膜層１３間とを連通させ
るマイクロチャンネル１５が形成されたマイクロチャン
ネルプレート３とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、薄型で大画面化が
図られるフラットパネル表示装置に関し、さらに詳しく
はカソードチップやゲート電極等が成膜形成されてなる
エミッタアレィパネルと、マイクロチャンネルプレート
と、蛍光膜層及びアノード電極とを有するアノードパネ
ルとを積層構成してなるフラットパネル表示装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】テレビジョン受像機や情報端末機器の表
示装置等においては、薄型化、大画面化の要求が極めて
大きく、構造的な特徴から重量や奥行き寸法に限界があ
る直視型ＣＲＴ（ブラウン管）に代わって種々のフラッ
トパネル表示装置の開発が進められている。例えば、図
８及び図９に示したフィールドエミッションディスプレ
ィ装置（以下、ＦＥＤと略称する。）１００も、このフ
ラットパネル表示装置に分類され、互いに一体に積層さ
れたエミッタアレィパネル１０１と、スペーサ１０２
と、アノードパネル１０３とを備えて構成されている。

【０００３】エミッタアレィパネル１０１は、ガラス板
やＳｉ板等からなる基板１０４上に、エッチング法や真
空蒸着法等によって、エミッタ電極１０５と、チップ化
されてなるカソード（カソードチップ）１０６と、絶縁
層１０７を介してゲート電極１０８とが成膜形成されて
なる。また、エミッタアレィパネル１０１には、カソー
ドチップ１０６に対応して絶縁層１０７にマイクロホー
ル１０９を形成してなる。

【０００４】エミッタ電極１０５は、基板１０４上に第
１層として成膜形成され、絶縁層１０７を介してゲート
電極１０８が積層形成されている。エミッタ電極１０５
とゲート電極１０８とは、図８に示すように、基板１０
４上に互いに直交するマトリックス状に形成されてい
る。

【０００５】カソードチップ１０６は、図９に示すよう
に、絶縁層１０７に形成されたマイクロホール１０９中
に位置して、エミッタ電極１０５上にそれぞれ円錐状に
形成される。カソードチップ１０６は、１画素（図８に
おいて１ブロック分）に対して例えば数百個から数千個
が配置される。また、マイクロホール１０７は、それぞ
れゲート電極１０８に開口しており、電子放出孔を構成
している。

【０００６】アノードパネル１０３は、ガラス板等から
なる透明基板１１０と、この透明基板１１０のエミッタ
アレィパネル１０１との対向主面に形成されたアノード
電極１１１と、蛍光膜層１１２とを備えている。アノー
ド電極１１１は、透明基板１１０の主面に全体に亘って
薄膜形成されている。また、蛍光膜層１１２は、図８に
示すように、各１画素に対応して赤（Ｒ）、緑（Ｇ）及
び青（Ｂ）の３色の蛍光体をそれぞれブラックストライ
プを介してストライプ状に塗布してなる。以上のように
構成されたアノードパネル１０３は、スクリーン体を構
成してその一方の主面が表示面を構成する。

【０００７】スペーサ１０２は、セラミック材等によっ
て形成され、エミッタアレィパネル１０１とアノードパ
ネル１０３との間に介挿配置されることによって、これ
ら両パネル１０１、１０３の対向間隔を保持する。スペ
ーサ１０２は、具体的には図８に示すように、各蛍光体
間のブラックストライプ領域に対応位置して適宜配設さ
れ、ガラスペースト等によってエミッタアレィパネル１
０１とアノードパネル１０３のそれぞれの対向主面に接
合固定される。このようにスペーサ１０２を介して接合
されるエミッタアレィパネル１０１とアノードパネル１
０３とは、その間の対向空間部が高真空空間部として構
成される。

【０００８】以上のように構成されたＦＥＤ１００は、
表示駆動信号に基づいて各電極１０５、１０８、１１１
に電圧が印加されることによって、エミッタアレィパネ
ル１０１側のカソードチップ１０６から放出される電子
がマイクロホール１０９から出射される。出射された電
子は、高真空空間部内をアノードパネル１０３側へと導
かれて蛍光膜層１１２の所定の蛍光体に当たってこれを
発色させることによりアノードパネル１０３の表示面に
表示駆動信号に基づく表示を行われる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したＦ
ＥＤ１００は、ゲート電極１０８に印加するゲート電圧
を変調することによって、マイクロホール１０９から出
射される放出電子量が制御されてアノードパネル１０３
の表示面の輝度変調が行われる。ゲート電極１０８に印
加するゲート電圧とこれによって生じるエミッタ電流と
は、ファウラー／ノルドハイムの式にしたがって、図１
０に示す相関図のように変化する。なお、同図におい
て、横軸はゲート電圧（Ｖ）、縦軸はエミッタ電流（μ
Ａ）とし、カソードチップ１０６の材質がＮｉとＭｏの
場合を示している。

【００１０】同図から明らかなように、ＦＥＤ１００に
おいては、カソードチップ１０６から多量の電子を放出
してアノードパネル１０３の表示面の輝度を上げるため
に、ゲート電極１０８に対してより高圧のゲート電圧を
印加することによってより大きなエミッタ電流を得るよ
うにすればよい。

【００１１】しかしながら、ＦＥＤ１００は、発生する
過剰なエミッタ電流によるジュール熱によって、カソー
ドチップ１０６の溶解を引き起こすとともに、このカソ
ードチップ１０６やエミッタ電極１０５とゲート電極１
０８との間の絶縁不良を生じさせて装置の信頼性が低下
するといった問題点があった。また、ＦＥＤ１００は、
大きなエミッタ電流を得るために高圧のドライブ電圧が
印加されるために、ドライブ回路の構成が複雑となると
いった問題点があった。

【００１２】かかる問題点を解決するため、ＦＥＤ１０
０は、エミッタアレィパネル１０１の基板１０４に抵抗
層を形成し、この抵抗層によってエミッタ電流を抑制す
る構成が採用されている。しかしながら、かかるＦＥＤ
１００においては、図１１に示すように、ゲート電極１
０８に対して一定の電圧を越えて高電圧を印加した場合
でもエミッタ電流の増加が図れない。したがって、ＦＥ
Ｄ１００は、上述した対策を講じることによって、表示
面の充分な輝度向上が図れないといった問題点があっ
た。なお、図１１は、横軸に電界の強さを、縦軸に電流
密度を示し、電界の強さが２ｅ＋５（Ｖ／ｃｍ）のとき
に電流密度が５．０ｅ−２（ｍＡ／ｍｍ＾２）付近で飽
和している状態をしめしている。

【００１３】また、ＦＥＤ１００においては、上述した
ように極めて微細な画素に構成されるブラックストライ
プ領域に対応してエミッタアレィパネル１０１とアノー
ドパネル１０３との間に位置してスペーサ１０２が配設
されている。したがって、このスペーサ１０２の接合工
程は、極めて高い精度と熟練が要求されるとともに、製
作されるＦＥＤ１００の歩留りを悪くするといった問題
点があった。

【００１４】したがって、本発明は、回路負担が少なく
かつ信頼性を保持して高輝度、高精度の表示を行い得る
ようにした廉価なフラットパネル表示装置を提供するこ
とを目的に提案されたものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】この目的を達成した本発
明に係るフラットパネル表示装置は、エミッタ電極及び
カソードチップと絶縁層とゲート電極とを基板上に積層
状態に成膜形成するとともにゲート電極にカソードチッ
プに対応して電子放出用のマイクロホールを形成してな
るエミッタアレィパネルと、このエミッタアレィパネル
に対して真空空間部を介して対向配置されるとともに透
明基板上に蛍光体を塗布して蛍光膜層が形成されかつア
ノード電極が形成されたアノードパネルと、エミッタア
レィパネルとアノードパネルとの間に介挿配置されてこ
れら部材の対向間隔を保持するとともにマイクロホール
と蛍光膜層との間を連通するマイクロチャンネルが形成
されたマイクロチャンネルプレートとを備えて構成され
る。

【００１６】また、フラットパネル表示装置は、マイク
ロチャンネルが、少なくとも一方の主面側の開口部が主
面に対してその開口軸を傾斜されて形成される。さら
に、マイクロチャンネルは、その内壁面に２次電子倍増
膜が形成される。

【００１７】以上のように構成された本発明に係るフラ
ットパネル表示装置によれば、表示駆動信号に基づいて
各電極にドライブ電圧が印加されると、エミッタアレィ
パネル側のカソードチップから電子が放出されてマイク
ロチャンネルプレートのマイクロチャンネル中に出射さ
れる。出射された電子は、このマイクロチャンネル中を
アノードパネル側へと導かれて蛍光膜層に当たりこれを
発色させることによって表示駆動信号に基づく表示が行
われる。

【００１８】マイクロチャンネルプレートは、エミッタ
アレィパネルとアノードパネルとをその対向面のほぼ全
域に亘って保持することにより、対向空間部が高真空空
間部として構成されるこれら両パネルの変形を防止する
とともに高精度の組立工程を不要とし、しかも各画素を
マイクロチャンネルによって高精度に隔離することから
クロストークを無くして色純度を向上させる。

【００１９】フラットパネル表示装置は、カソードチッ
プから放出された１次電子が、アノード電圧が印加され
ることにより水平方向の電界を生じさせたマイクロチャ
ンネル中に出射され、この１次電子が内壁面の２次電子
倍増膜に衝突することによって２次電子を発生させて電
子量を倍増するとともに、マイクロチャンネルの直線部
分で加速させてエネルギーを保持した状態で蛍光膜層に
衝突させる。したがって、フラットパネル表示装置は、
低圧の駆動電圧にもかかわらず高輝度の表示が行われ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の具体的な実施の形
態について図面を参照して詳細に説明する。図１乃至図
３によって本発明の第１の実施の形態として示すカラー
ディスプレィ用ＦＥＤ１（フィールドエミッションディ
スプレィ装置）は、互いに一体に積層状態で組み合わさ
れるエミッタアレィパネル２と、マイクロチャンネルプ
レート３（以下ＭＣＰ３と略称する。）と、アノードパ
ネル４とを備えている。エミッタアレィパネル２とアノ
ードパネル４とは、上述した従来のＦＥＤ１００のエミ
ッタアレィパネル１０１及びアノードパネル１０３と基
本的な構成を同様としている。

【００２１】すなわち、エミッタアレィパネル２は、ガ
ラス板やＳｉ板等からなる基板５上に、エッチング法や
真空蒸着法等によって、エミッタ電極６と、チップ化さ
れたカソード（カソードチップ）７と、絶縁層８と、ゲ
ート電極９とを積層状態で成膜形成してなる。また、エ
ミッタアレィパネル２は、各カソードチップ７に対応し
て、絶縁層８にそれぞれゲート電極９に開口する多数個
のマイクロホール１０が形成される。エミッタ電極６
は、基板５上に第１層として成膜形成され、第２層の絶
縁層８を介して第３層のゲート電極９が積層形成されて
いる。エミッタ電極６とゲート電極９とは、基板５上に
互いに直交するマトリックス状に配列形成されている。

【００２２】カソードチップ７は、上述したように絶縁
層８に形成されたマイクロホール１０中に位置して、エ
ミッタ電極６上にそれぞれ円錐状に形成されてなる。ま
た、カソードチップ７は、詳細を省略するが１画素に対
して例えば数百個から数千個が配置される。マイクロホ
ール１０は、それぞれゲート電極９に開口しており、カ
ソードチップ７から出射される１次電子Ｅ１の放出孔を
構成している。

【００２３】アノードパネル４は、ガラス板等からなる
薄厚の透明基板１１と、この透明基板１１のエミッタア
レィパネル２と対向する主面の全面に亘って成膜形成さ
れたアノード電極１２と、このアノード電極１２上に形
成された蛍光膜層１３及びブラックストライプ層１４と
を備えている。

【００２４】蛍光膜層１３は、図１及び図２に示すよう
に各１画素に対応してそれぞれ赤色蛍光体１３Ｒ、緑色
蛍光体１３Ｇ及び青色蛍光体１３Ｂの３色の蛍光体をス
トライプ状に塗布してなる。勿論、この蛍光膜層１３
は、各色蛍光体１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂをドット状に形
成してもよい。アノードパネル４は、アノード電極１２
に印加するアノード電圧によって蛍光膜層１３、換言す
れば各色蛍光体１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ或いは蛍光面の
構成が異にされる。アノードパネル４は、例えばアノー
ド電圧が数百ボルトの場合には、導電性を有する低速電
子用の蛍光体が用いられる。また、アノードパネル４
は、例えばアノード電圧が数キロボルトの場合にはカラ
ーブラウン管用の蛍光体が用いられ、さらに透明基板１
１の主面にアルミニューム層を蒸着形成することによっ
て輝度の向上が図られる。

【００２５】ブラックストライプ層１４は、上述したよ
うにストライプ状に塗布された各色蛍光体１３Ｒ、１３
Ｇ、１３Ｂ間に、それぞれ黒色塗料をストライプ状に塗
布して形成される。これらブラックストライプ層１４
は、各色蛍光体１３Ｒ、１３Ｇ、１３Ｂ間のコントラス
トを強調して画質の向上を図る作用を奏する。

【００２６】以上のように構成されたアノードパネル４
は、スクリーン体を構成し、その一方の主面４ａが表示
面を構成する。アノードパネル４は、数百ボルトのアノ
ード電圧が印加される場合、エミッタアレイパネル２と
の対向間隔が数百μｍ程度に保持される。また、アノー
ドパネル４は、数キロボルトのアノード電圧が印加され
る場合、エミッタアレイパネル２との対向間隔が数ｍｍ
程度に保持される。このアノードパネル４は、エミッタ
アレイパネル２との対向間隔が、上述した仕様に適合す
る厚み寸法を有するＭＣＰ３によって保持される。

【００２７】ＭＣＰ３は、詳細を後述するが、感光性ガ
ラス基板を素材として、紫外線の照射による露光処理及
びエッチング処理を施して多数個のマイクロチャンネル
１５が形成されてなる。ＭＣＰ３は、エミッタアレィパ
ネル２とアノードパネル４との間に介挿されてこれらと
一体に積層された状態において、各マイクロチャンネル
１５がエミッタアレィパネル２側の開口がカソードチッ
プ７に臨まされるとともにアノードパネル４側の開口が
蛍光膜層１３に臨まされる。

【００２８】各マイクロチャンネル１５は、図２に示す
ように感光ガラス基板の内部を途中で屈折して表裏面に
開口する屈折チャンネルからなる。各マイクロチャンネ
ル１５は、エミッタアレィパネル２側が傾斜チャンネル
１５ａを構成するとともに、アノードパネル４側が垂直
チャンネル１５ｂを構成している。

【００２９】ＭＣＰ３には、内部に形成されたマイクロ
チャンネル１５の内壁に、図２に示すように全域に亘っ
て２次電子倍増膜１６が形成されている。２次電子倍増
膜１６は、詳細を後述するが例えば周知のゾル・ゲル法
によってマイクロチャンネル１５の内壁に成膜された鉛
ガラス膜によって構成される。さらに、ＭＣＰ３は、水
素還元処理が施こされることにより、この２次電子倍増
膜１６に数十乃ＭΩ乃至数千ＭΩ程度の適度の抵抗値が
付与される。

【００３０】上述したＭＣＰ３について、図４を参照し
てマイクロチャンネル１５の形成方法について説明す
る。ＭＣＰ３は、エミッタアレィパネル２及びアノード
パネル４とほぼ同形の感光ガラス基板１７を素材とし、
例えばＳｉＯ2ーＬｉ2ＯーＡｌ2Ｏ3系ガラスにＡｕ、Ａ
ｇ、Ｃｕなどの感光剤と増感剤としてＣｅＯ2が添加さ
れてなる。この感光ガラス基板１７には、その表裏両面
にそれぞれアルミニューム製のマスクシート１８、１９
が接合されるとともに、その両面から紫外線Ｌが照射さ
れる。

【００３１】第１のマスクシート１８は、エミッタアレ
ィパネル２の絶縁層８に対応した領域がそれぞれ露光部
１８ａとされるとともに、他の領域が遮光部１８ｂとし
て構成されている。また、第２のマスクシート１９は、
アノードパネル４のブラックマトリックス層１４に対応
した領域がそれぞれ露光部１９ａとされるとともに、他
の領域が遮光部１９ｂとして構成されている。したがっ
て、感光ガラス基板１７は、これら第１のマスクシート
１８の露光部１８ｂと第２のマスクシート１９の露光部
１９ｂから照射される紫外線によって露光される。

【００３２】感光ガラス基板１７は、上述した露光工程
を経てガラス形成イオンの再配列がおこるよりも高温で
の熱処理が施される。感光ガラス基板１７には、これに
よって生成した金属コロイドを結晶核としてＬｉ2Ｏ・
ＳｉＯ2結晶が析出する。このＬｉ2Ｏ・ＳｉＯ2結晶
は、希フッ酸に対する溶解速度が大きいといった特徴を
有する。したがって、感光性ガラス基板１７は、希フッ
酸によるエッチング処理が施こされることにより、紫外
線によって露光された領域がエッチングされて表裏両面
に貫通するマイクロチャンネル１５が形成される。

【００３３】ところで、感光ガラス基板１７には、図４
に示すように、第１のマスクシート１８側から主面に対
して入射角θ（θ≠０）を以って紫外線Ｌ１の斜め照射
が行われるとともに、第２のマスクシート１９側から主
面に対して垂直に紫外線Ｌ２の照射が行われる。なお、
紫外線Ｌ１の入射角度θｉは、形成するマイクロチャン
ネル１５の傾斜角度をθｏとすると、ｓｉｎθｉ＝ｎ×
ｓｉｎθｏ（ｎ：感光ガラス基板１７の屈折率）によっ
て設定される。

【００３４】感光ガラス基板１７には、表裏両面から同
一強度の紫外線Ｌ１、Ｌ２を照射することにより、その
厚み方向のほぼ中央部で傾斜角度をθｏとした傾斜マイ
クロチャンネル１５ａと、垂直マイクロチャンネル１５
ｂとが連通して、上述したように略く字状に屈折したマ
イクロチャンネル１５が形成される。換言すれば、マイ
クロチャンネル１５は、少なくとも一方の開口部が主面
に対してその開口軸を傾斜されて構成されている。

【００３５】なお、感光ガラス基板１７には、図４に示
すように傾斜マイクロチャンネル１５ａと垂直マイクロ
チャンネル１５ｂの連通部の外側部分に、表裏両面から
入射された紫外線Ｌ１、Ｌ２が過剰に照射されることか
ら大きな空洞のホール部１５ｃが形成される。しかしな
がら、このホール１５ｃは、後述するように電子を倍増
するマイクロチャンネル１５の特性に何ら影響を及ぼす
ことはない。

【００３６】さらに、感光ガラス基板１７には、上述し
たようにゾル・ゲル法によってマイクロチャンネル１５
の内壁に鉛ガラス膜からなる２次電子倍増膜１６が形成
される。ゾル・ゲル法は、周知のように溶液中における
化学反応を利用して無機ポリマ前駆体を合成してスピン
コート法や浸し法によって基板上に成膜し、さらに熱処
理してセラミック薄膜を形成する方法である。

【００３７】さらに、感光ガラス基板１７には、水素還
元処理が施されることによって、鉛ガラス膜ＰｂＯを多
く含むマイクロチャンネル１５の表面に適当な導電層か
らなる２次電子倍増膜１６が構成される。この２次電子
倍増膜１６は、上述したように数十乃ＭΩ乃至数千ＭΩ
程度の適度の抵抗値と、３．６乃至４．２の電子放射率
σを有する。したがって、ＭＣＰ３は、後述するように
アノード電極１２にアノード電圧が印加されると、マイ
クロチャンネル１５内に主面と平行な安定した電界が生
成される。また、ＭＣＰ３は、マイクロホール１０を介
してカソードチップ７からマイクロチャンネル１５内に
１次電子Ｅ１が供給されると、２次電子Ｅ２を効率的に
出射する。

【００３８】なお、２次電子倍増膜１６については、鉛
ガラス膜に限定されず、例えば電子放射率σが２乃至９
のＡｌ2Ｏ3や、２．３乃至４．８のＢａＯ或いは２０乃
至２５のＭｇＯのガラス膜によって構成してもよい。

【００３９】以上のように構成されたＭＣＰ３は、上述
したようにエミッタアレィパネル２とアノードパネル４
との間に介挿配置されて、これら両パネル２、４の対向
間隔を保持する。ＭＣＰ３は、具体的には図２に示すよ
うに、傾斜マイクロチャンネル１５ａの開口部がマイク
ロホール１０を介してカソードチップ７に臨まされ、ま
た垂直マイクロチャンネル１５ｂの開口が蛍光膜層１３
に臨まされる。ＭＣＰ３は、ガラスペースト等によって
エミッタアレィパネル２とアノードパネル４のそれぞれ
の対向主面に焼成固定されてＦＥＤ１を構成する。

【００４０】この工程は、エミッタアレィパネル２、Ｍ
ＣＰ３及びアノードパネル４を互いに平面で接合するこ
とから、上述した従来のＦＥＤ１００におけるスペーサ
１０２の接合工程のように超精密組立を不要とし、その
機械的精度を保持することが可能とされる。ＦＥＤ１
は、例えば画素間の幅が５０μｍの場合、エミッタアレ
ィパネル２、ＭＣＰ３及びアノードパネル４の接合精度
が±５μｍであることから、簡易な工程によってその組
立精度を得ることが充分に可能である。

【００４１】ＦＥＤ１は、上述したようにエミッタアレ
ィパネル２、ＭＣＰ３及びアノードパネル４の接合工程
後に、ＭＣＰ３の各マイクロチャンネル１５内の高真空
抜き操作が施される。ＦＥＤ１は、エミッタアレィパネ
ル２とアノードパネル４との間にその対向面のほぼ全域
に亘ってＭＣＰ３を介在された構成であることから、大
気圧等によってこれら両パネル２、４が変形するといっ
た不都合を生じることは無い。なお、ＭＣＰ３には、少
なくとも一方の主面に、図１に示すように各マイクロチ
ャンネル１５の開口部に連通する微小な高さ寸法を有す
る凹部２０が形成され、この凹部２０を介して真空抜き
が行われる。

【００４２】以上のように構成されたＦＥＤ１は、表示
駆動信号に基づいてエミッタ電極６、ゲート電極９及び
アノード電極１２に駆動電圧が印加されることによっ
て、図２に示すようにエミッタアレィパネル２のカソー
ドチップ７から１次電子Ｅ１が放出される。放出された
１次電子Ｅ１は、ゲート電極９のマイクロホール１０を
介してからＭＣＰ３の各マイクロチャンネル１５内へと
放出される。

【００４３】１次電子Ｅ１は、マイクロチャンネル１５
の傾斜マイクロチャンネル１５ａにおいてその内壁の２
次電子倍増膜１６に衝突してより多量の２次電子Ｅ２を
放出させる。この２次電子Ｅ２は、マイクロチャンネル
１５の垂直マイクロチャンネル１５ｂにおいて加速さ
れ、アノードパネル４の蛍光膜層１３に達し、この蛍光
膜層１３の所定の蛍光体に衝突してこれを発色させる。
ＦＥＤ１は、これによってアノードパネル４の表示面４
ａに表示駆動信号に基づく高輝度の表示が行われる。

【００４４】また、ＦＥＤ１は、エミッタアレィパネル
２とアノードパネル４との間に介挿されたＭＣＰ３の各
マイクロチャンネル１５が各画素に対応されていること
から、これら各画素間を高精度に隔離する。したがっ
て、ＦＥＤ１は、各画素間のクロストークの発生が確実
に防止されて色純度の高い表示が行われる。

【００４５】上述したように、ＭＣＰ３には、傾斜マイ
クロチャンネル１５ａと垂直マイクロチャンネル１５ｂ
の連通部の外側部分に、紫外線Ｌの過剰照射によってホ
ール部１５ｃが形成されている。カソードチップ７から
放出された１次電子Ｅ１は、図２に示すように傾斜マイ
クロチャンネル１５ａの同図左側壁面の２次電子倍増膜
１６に衝突して２次電子Ｅ２を放出させる。

【００４６】ＭＣＰ３は、この２次電子Ｅ２をマイクロ
チャンネル１５内に生成された平行電界によって再び左
側壁面へと引き付けて衝突させることから、右側壁面に
位置するホール部１５ｃに２次電子Ｅ２が導かれて散乱
するといった影響が生じることは無い。また、ＭＣＰ３
は、マイクロチャンネル１５内の厚み方向の抵抗長の差
異が１０％程度に過ぎずほぼ全域に亘って等電位線の平
行度（平行電界）が保持されることから、ホール部１５
ｃに影響されることなく２次電子Ｅ２がアノード電極１
２側へと加速される。

【００４７】ところで、ＦＥＤ１は、その表示面４ａの
輝度が加速電圧Ｖａ（アノード電極１２に印加された電
圧）×電流Ｉ（駆動電流）に比例することから、一定の
電流に対して蛍光膜層１３に対して加速されたより多く
の電子Ｅが供給されることによって高輝度の表示が行わ
れる。ＭＣＰ３は、マイクロチャンネル１５の２次電子
倍増膜１６の電子放射率σを４．０とすれば、この２次
電子倍増膜１６にカソードチップ７から放出されるｎ個
の１次電子Ｅ１が１回衝突する毎に４ｎ個の２次電子Ｅ
２を放出させる。しかしながら、この２次電子Ｅ２は、
各電子の運動エネルギーが数十Ｖと低いために、このま
ま蛍光膜層１３に供給されてもこれを高輝度で発光させ
ることができない。

【００４８】ＭＣＰ３は、上述したように、マイクロチ
ャンネル１５の内部に平行電界が一様に生成されるとと
もに、このマイクロチャンネル１５が厚み方向の１／２
の位置において連通する傾斜マイクロチャンネル１５ａ
と垂直マイクロチャンネル１５ｂとから構成されてい
る。カソードチップ７から放出されたｎ個の１次電子Ｅ
１は、図３に示すように、傾斜マイクロチャンネル１５
ａ内において２次電子倍増膜１６に少なくとも１回衝突
して４ｎ個の２次電子Ｅ２を放出させる。

【００４９】そして、放出された４ｎ個の２次電子Ｅ２
は、垂直マイクロチャンネル１５ｂ内では２次電子倍増
膜１６に衝突することがないので、この垂直マイクロチ
ャンネル１５ｂにおいて１／２Ｖａの電圧で加速されて
アノードパネル４へと供給される。したがって、ＦＥＤ
１は、アノードパネル４に対して４ｎ×１／２Ｖａ＝２
ｎＶａの運動エネルギーが供給されることになる。この
ように、ＦＥＤ１は、従来のＦＥＤ１００と比較してカ
ソードチップ７から放出される１次電子Ｅ１を同等とし
ながら、アノードパネル４に対して２倍の運動エネルギ
ーが供給されることから高輝度の表示が可能とされる。

【００５０】上述したように、傾斜マイクロチャンネル
１５ａは、その角度の設定によって電子Ｅの２次電子倍
増膜１６に対する衝突回数を規定する。また、垂直マイ
クロチャンネル１５ｂは、その深さ寸法の設定によって
電子Ｅの加速度を規定する。さらに、２次電子倍増膜１
６は、材料の選定によって２次電子Ｅ２の倍増量を規定
する。したがって、ＦＥＤ１は、これらＭＣＰ３の各部
の構成を適宜設定することによってさらに高輝度の表示
が可能とされる。

【００５１】上述したＭＣＰ３においては、マイクロチ
ャンネル１５が傾斜マイクロチャンネル１５ａと垂直マ
イクロチャンネル１５ｂとによって構成されているが、
例えば図５乃至図７に第２の実施の形態として示したＭ
ＣＰ３０によってＦＥＤ１の高輝度表示が可能とされ
る。ＭＣＰ３０は、感光性ガラス基板１７の内部に多数
個の傾斜マイクロチャンネル３１が形成されたことを特
徴とする。

【００５２】感光性ガラス基板１７には、図７に示すよ
うにその表裏両面にそれぞれマスクシート１８、１９が
接合されるとともに、その両面から表裏両面から同一強
度の紫外線Ｌ１、Ｌ２が同一の入射角度θを以って照射
される。感光性ガラス基板１７は、これによってマスク
シート１８、１９の非遮光領域が露光される。感光ガラ
ス基板１７は、この露光工程を経て熱処理、希フッ酸に
よるエッチング処理が施こされることにより、表裏両面
に貫通する傾斜角度がθｏの左下りの傾斜マイクロチャ
ンネル３１が形成される。

【００５３】さらに、感光ガラス基板１７には、形成さ
れた傾斜マイクロチャンネル３１の内壁に鉛ガラス膜か
らなる２次電子倍増膜１６が形成される。感光ガラス基
板１７は、水素還元処理が施されることによって、２次
電子倍増膜１６が導電層として構成され、ＭＣＰ３０を
形成する。ＭＣＰ３０は、エミッタアレィパネル２とア
ノードパネル４との間に介挿配置されてガラスペースト
等によって一体に積層されるとともに、傾斜マイクロチ
ャンネル３１内の真空抜き処理が施されてＦＥＤ１を完
成させる。

【００５４】以上のように構成されたＭＣＰ３０を備え
るＦＥＤ１は、表示駆動信号に基づいてエミッタ電極
６、ゲート電極９及びアノード電極１２に駆動電圧が印
加されることによって、図５に示すようにエミッタアレ
ィパネル２のカソードチップ７から１次電子Ｅ１が放出
される。放出された１次電子Ｅ１は、ゲート電極９のマ
イクロホール１０を介してからＭＣＰ３の各マイクロチ
ャンネル１５内へと放出される。１次電子Ｅ１は、傾斜
マイクロチャンネル３１内においてその内壁の２次電子
倍増膜１６に衝突して２次電子Ｅ２を放出させる。この
２次電子Ｅ２は、傾斜マイクロチャンネル３１からアノ
ードパネル４の蛍光膜層１３に供給され、この蛍光膜層
１３の所定の蛍光体に衝突してこれを発色させる。

【００５５】上述したように、ＦＥＤ１は、その表示面
４ａの輝度が加速電圧Ｖａ×電流Ｉに比例し、一定の電
流に対して蛍光膜層１３に対して加速されたより多くの
電子Ｅが供給されることによって高輝度の表示が行われ
る。ＦＥＤ１は、傾斜マイクロチャンネル３１が形成さ
れたＭＣＰ３０を備えている。ＭＣＰ３０は、上述した
ＭＣＰ３のように２次電子Ｅ２の加速領域である垂直マ
イクロチャンネル１５ｂを有していない。しかしなが
ら、かかるＭＣＰ３０においても、以下に説明する条件
において高輝度の表示が可能とされる。

【００５６】すなわち、ＦＥＤ１は、例えばＭＣＰ３０
の傾斜マイクロチャンネル３１に形成された２次電子倍
増膜１６の電子放射率σが２．０とされ、この２次電子
倍増膜１６の厚み方向の中央部から下方領域でカソード
チップ７から放出されるｎ個の１次電子Ｅ１の半分以上
が衝突するように構成されている。このＦＥＤ１におい
て、カソードチップ７から放出されたｎ個の１次電子Ｅ
１に基づく表示面４ａの輝度ΣＶａ×Ｉは、図６から、
｛（５／５Ｖａ×１／５Ｉ）＋（４／５Ｖａ×１／５
Ｉ）＋（３／５Ｖａ×Ｉ／５Ｉ）＋（２／５Ｖａ×Ｉ／
５Ｉ）＋（１／５Ｖａ×Ｉ／５Ｉ）｝×σ（２）によっ
て求められる。したがって、このＭＣＰ３０を備えたＦ
ＥＤ１においても、アノードパネル４に対してΣＶａ×
Ｉ＝１．２ｎＶａの運動エネルギーが供給されることに
なり、従来のＦＥＤ１００と比較してカソードチップ７
から放出される１次電子Ｅ１を同等としながら、高輝度
の表示が可能とされる。

【００５７】勿論、ＭＣＰ３０は、上述した条件に限定
されることは無く、傾斜マイクロチャンネル３１の傾斜
角度或いは２次電子倍増膜１６を構成する材料の選定
（電子放射率σ）により、高輝度の表示を可能とする。
また、本発明は、上述したカラー表示用のＦＥＤに限定
されるものではないことも勿論である。

【００５８】

【発明の効果】以上詳細に説明したように、本発明に係
るフラットパネル表示装置によれば、エミッタアレィパ
ネルとアノードパネルとの間に、各画素に対応するマイ
クロチャンネルが形成されたマイクロチャンネルプレー
トを介挿して一体に積層構成したことにより、駆動回路
に負担を与えない低圧の駆動電圧によって高輝度の表示
を行うことができるとともに過剰電流によるカソードチ
ップの破損や絶縁不良等の発生が防止される。また、フ
ラットパネル表示装置は、マイクロチャンネルプレート
によってエミッタアレィパネルやアノードパネルの変形
が防止されるとともに、クロストークの発生を防止して
色純度の高い表示が行われる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るフラットパネル表示装置の実施の
形態として示すフィールドエミッションディスプレィ装
置の構成を説明する要部分解斜視図である。

【図２】同フィールドエミッションディスプレィ装置の
要部縦断面図である。

【図３】同フィールドエミッションディスプレィ装置に
備えられるマイクロチャンネルプレートのマイクロチャ
ンネル内に供給された電子の動作状態を説明する図であ
る。

【図４】マイクロチャンネルプレートにマイクロチャン
ネルを形成するために、感光性ガラス基板に紫外線照射
を行う動作状態を説明する図である。

【図５】他のマイクロチャンネルプレートを備えたフィ
ールドエミッションディスプレィ装置の要部縦断面図で
ある。

【図６】同マイクロチャンネルプレートのマイクロチャ
ンネル内に供給された電子の動作状態を説明する図であ
る。

【図７】同マイクロチャンネルプレートにマイクロチャ
ンネルを形成するために、感光性ガラス基板に紫外線照
射を行う動作状態を説明する図である。

【図８】従来のフィールドエミッションディスプレィ装
置の構成を説明する要部分解斜視図である。

【図９】同フィールドエミッションディスプレィ装置の
エミッタアレィパネルの構成を説明する要部斜視図であ
る。

【図１０】同フィールドエミッションディスプレィ装置
において、ゲート電圧とエミッタ電流との関係を説明す
る相関図である。

【図１１】同フィールドエミッションディスプレィ装置
において、エミッタ電流を抑制する抵抗層をエミッタア
レィパネル側に形成した場合における電界と電流密度と
の関係を説明する相関図である。

【符号の説明】

１ フィールドエミッションディスプレィ装置（ＦＥ
Ｄ）、２ エミッタアレィパネル、３ マイクロチャン
ネルプレート（ＭＣＰ）、４ アノードパネル、５ 基
板、６ エミッタ電極、７ カソードチップ、８ 絶縁
層、９ ゲート電極、１０ マイクロホール、１１ 透
明電極、１２ アノード電極、１３ 蛍光膜層、１４
ブラックストライプ層、１５ マイクロチャンネル、１
５ａ 傾斜マイクロチャンネル、１５ｂ 垂直マイクロ
チャンネル、１６ ２次電子倍増膜、１７ 感光性ガラ
ス基板、２０ 真空抜き用の凹部、Ｅ１ １次電子、Ｅ
２２次電子、Ｌ 紫外線

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エミッタ電極と、カソードチップと、絶
   縁層を介してゲート電極とを基板上に成膜形成するとと
   もに、上記ゲート電極に上記カソードチップに対応して
   マイクロホールを形成してなるエミッタアレィパネル
   と、 このエミッタアレィパネルに対して真空空間部を介して
   対向配置され、上記マイクロホールに対応して透明基板
   上に蛍光体を塗布した蛍光膜層が形成されるとともにア
   ノード電極が形成されたアノードパネルと、 上記エミッタアレィパネルとアノードパネルとの間に介
   挿配置されてこれら部材の対向間隔を保持するととも
   に、上記マイクロホールと蛍光膜層との間を連通するマ
   イクロチャンネルが形成されたマイクロチャンネルプレ
   ートとからなるフラットパネル表示装置。
2. 【請求項２】 上記マイクロチャンネルプレートは、感
   光性ガラス基板を基材とし、この感光性ガラス基板の相
   対する両主面からそれぞれ紫外線を照射して露光を行っ
   た後に、エッチング処理を施すことによって両主面に開
   口するマイクロチャンネルを形成してなり、 このマイクロチャンネルは、少なくとも一方の主面側の
   開口部が主面に対してその開口軸を傾斜されて形成され
   たことを特徴とする請求項１に記載のフラットパネル表
   示装置。
3. 【請求項３】 上記マイクロチャンネルは、その内壁面
   に２次電子倍増膜が形成され、 アノード電圧が印加されることによってその内部に基板
   と平行な電界が生成されることを特徴とする請求項１に
   記載のフラットパネル表示装置。
4. 【請求項４】 上記マイクロチャンネルプレートは、上
   記マイクロチャンネルの開口部が、各画素に対応された
   ことを特徴とする請求項１に記載のフラットパネル表示
   装置。
5. 【請求項５】 上記アノードパネルには、上記蛍光膜層
   がストライプ状に形成されるとともに、 上記マイクロチャンネルプレートは、上記マイクロチャ
   ンネルの開口部が上記蛍光膜層に対応して矩形開口部と
   して構成されたことを特徴とする請求項１に記載のフラ
   ットパネル表示装置。