JPH11144652A

JPH11144652A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH11144652A
Application number: JP23388198A
Authority: JP
Inventors: Tatsuaki Watanabe; 達昭渡邉; Mitsunori Yokomakura; 光則横枕; Makoto Kawachi; 誠河内; Kenji Fujishiro; 憲二藤代; Kanji Imai; 寛二今井
Original assignee: Matsushita Electronics Corp
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1997-08-28
Filing date: 1998-08-20
Publication date: 1999-05-28

Abstract

(57)【要約】【課題】マトリクス状に配置された電子源を有する電
子放出源から放出された電子ビームを、適当に偏向・集
束させる機能を有する電極を備え、画像表示装置を構成
した際の電子放出源と蛍光体層との間に発生した位置ず
れを補正することが可能であるように構成し、高い解像
度を有する画像表示装置を得る。【解決手段】真空容器４と、蛍光体層３と、マトリク
ス状に配置された電子源１ａを有する電子放出源１と、
電子ビームを集束し偏向させる電極２とを備え、真空容
器４中に蛍光体層３と電極２と電子放出源１とを設け、
蛍光体層３と電子放出源１との間に電極２を配置し、蛍
光体層３と電極２との間の平均電界の強さを、電極２と
電子放出源１との間の平均電界の強さよりも大きく設定
し、電子ビームによって蛍光体層３を発光させるような
構成を有する画像表示装置とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像表示装置に関
し、詳しくは、映像機器等に用いられる薄型の画像表示
装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、カラーテレビあるいはパソコン等
のディスプレイ（画像表示装置）としては、陰極線管
（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕｂｅ）が主流であっ
た。ところが近年は、画像表示装置に小型、軽量、薄型
化が求められるようになり、それに応じて、様々な薄型
の画像表示装置の開発、製品化が進められている。

【０００３】以上のような状況下において、最近は様々
な薄型の画像表示装置の研究開発がなされており、その
中でも液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイの
開発が盛んである。液晶ディスプレイについては、携帯
型パソコン、携帯型テレビ、ビデオカメラおよびカーナ
ビゲーション等の様々な製品に応用されている。また、
プラズマディスプレイについても、２０インチあるいは
４０インチ級の大型ディスプレイ等の製品に応用されて
いる。

【０００４】しかしながら、液晶ディスプレイは視野角
が狭く、応答性能が遅いという問題点を抱えており、プ
ラズマディスプレイについても高輝度が得にくく、消費
電力が大きい等の問題点を抱えている。そこで、これら
の問題を解決する薄型の画像表示装置として、常温で真
空中に電子が放出される電界放出（ＦｉｅｌｄＥｍｉ
ｓｓｉｏｎ）という現象を応用した画像表示装置（以下
「電界放出型画像表示装置」、あるいは単に「画像表示
装置」という）が注目されている。この電界放出型画像
表示装置は、自発光タイプであるため、広い視野角およ
び高輝度を得ることが可能であり、また、基本原理（電
子ビームを用いて蛍光体を発光させること）は従来の陰
極線管と同様であるため、自然で色再現性の高い画像を
表示することができる。

【０００５】この種の電界放出型画像表示装置は、例え
ば特開昭６１−２２１７８３号公報、特開平１−１００
８４２号公報、特開平２−６１９４６号公報等に開示さ
れている。

【０００６】図７は、従来技術に係る第一の電界放出型
画像表示装置の概略構成の断面図を示したものである
（特開昭６１−２２１７８３号公報参照）。図７に示さ
れた電界放出型画像表示装置は、電子放出源２１と、こ
の電子放出源２１と向かい合うような形で、透明平面基
板２４の内面上に、蛍光体層２３、導電性薄膜２５が順
次積層形成されている。陰極（電子放出源）２１は、電
導性被覆材２１ｂの上に形成された複数個の電導性微小
ポイント２１ａを有し、電導性被覆材２１ｂは絶縁基板
２１ｃの上に積層されている。各電導性微小ポイント２
１ａは、絶縁性被覆材２１ｄにより互いに切り離されて
おり、絶縁性被覆材２１ｄの上には、各電導性微小ポイ
ント２１ａに対応した位置が穴あけされたグリッド２１
ｅが設けられている。

【０００７】以上のように構成された電界放出型画像表
示装置によれば、それぞれの電導性微小ポイント２１ａ
が電子を放出し、これにより蛍光体層２３が励起され、
この励起された蛍光体層２３が光を放出して、その光が
透明平面基板２４を介して観察されることとなる。この
従来技術においては、平方ｍｍ当たり２〜３万個の電導
性微小ポイント２１ａを形成する必要があり、複数個の
電導性微小ポイント２１ａから発生される電子（電子ビ
ーム）によって１画素を発光させる構成となっている。

【０００８】図８は、従来技術に係る第二の電界放出型
画像表示装置の概略構成の断面図を示したものである
（特開平２−６１９４６号公報参照）。図８に示された
電界放出型画像表示装置は、電子放出源３１と、この電
子放出源３１と向かい合うような形で、透明平面基板３
４の内面上に、蛍光体層３３ａ，３３ｂ，３３ｃ、導電
性薄膜３５ａ，３５ｂ，３５ｃが順次積層形成されてい
る。電子放出源３１は、電導性被覆材３１ｂの上に形成
された複数個の電導性微小ポイント３１ａを有し、電導
性被覆材３１ｂは絶縁基板３１ｃの上に積層されてい
る。各電導性微小ポイント３１ａは、絶縁性被覆材３１
ｄにより互いに切り離されており、絶縁性被覆材３１ｄ
の上には、グリッド３１ｅが設けられている。

【０００９】以上のように構成された電界放出型画像表
示装置によれば、それぞれの導電性薄膜３５に印加する
電位を調整することにより、複数の導電性微小ポイント
３１ａから放出された電子を、意図した蛍光体層（図８
においては蛍光体層３３ａ）にランディングさせること
が可能となる。

【００１０】図９は、従来技術に係る第三の電界放出型
画像表示装置の概略構成の断面図を示したものである
（特開平１−１００８４２号公報参照）。図９に示され
た電界放出型画像表示装置は、電子放出源４１と、この
電子放出源４１と向かい合うような形で平行な位置に設
けられた蛍光体層４３ａ，４３ｂ、フェースプレート４
４および透明電極４５とから構成されている。蛍光体層
４３ａ，４３ｂは、透明電極４５を介してフェースプレ
ート４４上に設けられており、蛍光体層４３ａ，４３ｂ
が電子放出源４１と対面している。電子放出源４１は、
基板４１ｅと、この基板４１ｅの上に形成された薄膜４
１ｃと、この薄膜４１ｃに電圧を印加するために形成さ
れた電極４１ａ，４１ｂとを用いて構成されており、薄
膜４１ｃには、フォーミングによって電子放出部４１ｄ
が形成されている。

【００１１】以上のように構成された電界放出型画像表
示装置によれば、電極４１ａ，４１ｂに印加する電圧を
制御して電子放出部４１ｄから発生する電子ビームの偏
向状態を調整することにより、蛍光体層４３ａまたは蛍
光体層４３ｂを発光させるような構成となっている。ま
た、この従来技術に係る電界放出型画像表示装置におい
ては、電子放出源４１と、蛍光体層４３との間に板状電
極（図示省略）を設けて、この板状電極に透明電極４５
よりも低い電圧を印加することにより、レンズ効果によ
って蛍光体面で電子ビームを絞る技術が開示されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図７に
示された従来技術に係る電界放出型画像表示装置におい
ては、電導性微小ポイント２１ａから発生する電子が非
常に弱いため、蛍光体層２３と電子放出源２１とを近接
対向させなくてはならず、また、複数の電導性微小ポイ
ント２１ａから発生された電子により１画素の蛍光体を
発光させる必要があり、電子ビームを偏向、集束するこ
とができない。このため、蛍光体層２３に到達する電子
が広がってしまうので、蛍光体層２３の高密度化が困難
であり、高い解像度を有する画像表示装置を得ることが
できない。

【００１３】また、図８に示された従来技術に係る電界
放出型画像表示装置においては、導電性薄膜３５に印加
する電位を調整する（切り替える）ことによって電子ビ
ームを偏向させる技術が開示されているが、この導電性
薄膜３５の切り替えを行うためには、切替走査を高電圧
下で行わなければならない。しかし、導電性薄膜３５に
印加させるキロボルトオーダーの高電圧を、画像表示に
おける高周波でスイッチングすることができるような回
路素子を実現することはかなり困難である。したがっ
て、この従来技術においても、高い解像度を有する画像
表示装置を得ることは難しい。

【００１４】また、図９に示された従来技術に係る電界
放出型画像表示装置においては、電子ビームの偏向およ
び集束を行うという技術が開示されている。しかし、こ
の従来技術に係る電界放出型画像表示装置は、２つの電
極４１ａ，４１ｂ間に電流を流して電子を発生させるた
め、放出された電子ビームが電極間の電位差によって必
ず偏向するという特性を用いたものであり、２つの電極
４１ａ，４１ｂの電位差は電子ビームを放出させるため
に所定の値であることが必要であるので、偏向方向を変
えることはできるが、偏向の度合いを調整するための所
望の電圧を印加することはできない。さらに、集束につ
いては、板状電極に印加する電圧を調整することによっ
て電子ビームを絞る旨の技術が記載されているが、この
板状電極は、ある角度を持って放出された電子ビームの
向きを所定方向に変えるという機能のみを有するもので
あり、一つの電子ビームの角度を適宜変化させ、複数の
蛍光体画素に順次当てるという、走査偏向を行うもので
はない。

【００１５】さらに、図７、図８および図９に示された
従来技術に係る電界放出型画像表示装置においては、画
像表示装置を構成した際に、電子放出源２１，３１，４
１と、蛍光体層２３，３３，４３との間に位置ずれ（各
部材の製造誤差よる位置ずれ、組立誤差による位置ずれ
等）が発生してもこれらの位置ずれを調整する機能を有
していないので、電子ビームが所望の蛍光体以外の蛍光
体を照射することを防止できず、蛍光体画素と電子放出
源の設計において、一定の裕度を設けることが必要とな
るので、高い解像度を有する画像表示装置を得ることは
困難である。

【００１６】そこで、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、電子源を有する電子放出源か
ら放出された電子ビームを、適切に偏向・集束させる機
能を有する電極を備え、画像表示装置を構成した際の電
子放出源と蛍光体層との間に発生した位置ずれを補正す
ることが可能であるように構成することにより、高い解
像度を有する画像表示装置を提供することを目的とす
る。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る画像表示装置は、真空に保持された真空
容器中に、蛍光体層と、電子源を有する電子放出源と、
前記電子放出源から放出された電子ビームを集束し走査
偏向させる機能を有する電極とを備え、前記蛍光体層と
前記電子放出源との間に前記電極を配置し、前記蛍光体
層と前記電極との間の平均電界の強さを、前記電極と前
記電子放出源との間の平均電界の強さよりも大きく設定
し、前記電子ビームによって前記蛍光体層を発光させる
ように構成されている。本発明に係る画像表示装置によ
れば、前記電子ビームが前記電極を通ることによって所
定の偏向作用を受けるので、前記電子放出源の配列ピッ
チ以上の細かなピッチで配列された前記蛍光体層の所定
の位置に、前記電子ビームをランディングさせることが
できる。また、前記蛍光体層と前記電極との間の平均電
界の強さを、前記電極と前記電子放出源との間の平均電
界の強さよりも大きく設定することによって、前記電子
ビームを所定の大きさに絞ることが可能となる。したが
って、本発明によれば、前記電子ビームを集束し偏向さ
せる機能を有する前記電極を用いることによって、前記
電子ビームを所定の方向に偏向させ、前記蛍光体層に到
達する前記電子ビームを所定の大きさに絞ることが可能
となり、前記電子源の数以上の数を有する前記蛍光体層
の所定の位置に、前記電子ビームを正確にランディング
させることができるので、高い解像度を有する画像表示
装置を得ることが可能となる。

【００１８】また、本発明に係る画像表示装置において
は、前記電極が、それぞれの電子ビーム軌道を挟む一対
の電極であり、前記一対の電極のそれぞれに異なる電圧
を印加することができるように構成されていることが好
ましい。この好ましい例によれば、前記電子ビームを挟
むように構成された一対の電極のそれぞれの電極に異な
る電圧を印加することによって、前記電子ビームを効果
的に偏向させることができる。

【００１９】また、本発明に係る画像表示装置において
は、前記電子ビームの前記蛍光体層上におけるランディ
ング位置のずれに対応するデータを記憶する位置ずれ記
憶手段と、前記データに基づいて前記電子ビームのラン
ディング位置のずれを補正するようなオフセット電圧を
前記一対の電極間に印加する補正手段とを備えた構成と
することが好ましい。この好ましい例によれば、前記画
像表示装置を構成した際に、組立誤差等による前記電子
ビームの前記蛍光体層への実際のランディング位置と設
計上のランディング位置との間にずれが発生しても、前
記電極に前記オフセット電圧を印加することによってそ
のずれを補正することができる。この結果、多色打ち又
は他色打ち等を防止して、高解像度の画像表示装置を得
ることができる。

【００２０】上記の好ましい構成において、画像表示装
置を構成する全ての前記一対の電極間に同一のオフセッ
ト電圧を印加することできるように構成されていること
が好ましい。この好ましい例によれば、全ての電極間に
同一のオフセット電圧を印加するので、組立誤差等によ
る電子ビームのランディング位置のずれを、簡易な装置
を用いて低コストで効果的に補正することができる。特
に本構成は、電子ビームのランディング位置のずれ量が
全ての電子ビームについてほぼ同一である場合に有効で
ある。

【００２１】また、上記の好ましい構成においては、前
記一対の電極間毎に前記オフセット電圧を独立して印加
することによって、各電子ビームのランディング位置を
それぞれ独立して補正することができるように構成され
ていることが好ましい。この好ましい例によれば、前記
画像表示装置を構成した際の組立誤差等によって、個々
の前記電子ビームのランディング位置のずれ量が同一で
なく、バラツキを有してずれていた場合において、前記
一対の電極間毎にそれに挟まれた電子ビームのずれ量に
応じた最適なオフセット電圧を独立して印加することが
可能である。その結果、それぞれの前記電子ビームのラ
ンディング位置のずれを個別に効果的に補正することが
できる。

【００２２】また、上記の好ましい構成において、画像
表示装置を構成する前記一対の電極を複数のブロックに
分割し、前記ブロック毎にオフセット電圧を独立して印
加することによって、各電子ビームのランディング位置
を前記ブロック毎に独立して補正することができるよう
に構成されていること好ましい。この好ましい構成によ
れば、画像表示装置の一定領域ごとにランディング位置
のずれを当該領域内のずれ量に応じて個別に補正するこ
とができる。したがって、比較的簡単な補正手段によっ
て、表示画面全体の画像品位を向上させることができ
る。

【００２３】また、本発明に係る画像表示装置において
は、前記電極が、前記電子ビームを水平方向に集束し偏
向させる第一の電極と、前記電子ビームを垂直方向に集
束し偏向させる第二の電極とを用いて構成されているこ
とが好ましい。この好ましい例によれば、水平方向およ
び垂直方向の両方向に、前記電子ビームを集束し偏向さ
せることが可能であるため、より高い解像度を有する画
像表示装置を得ることができる。

【００２４】また、本発明に係る画像表示装置において
は、前記真空容器の内面に前記蛍光体層が形成されてい
ることが好ましい。この好ましい例によれば、前記真空
容器と前記蛍光体層とが一体的に構成されていることに
より、製造工程が簡略化され、工数を削減することがで
きる。

【００２５】また、本発明に係る画像表示装置において
は、電子源の構成は特に限定されない。例えば、マトリ
クス状に分割して形成された電子源、ストライプ状に分
割して形成された電子源、あるいは、面状に連続して形
成された電子源のいずれを用いることもできる。

【００２６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を用いて説明する。

【００２７】（第一の実施形態）図１は、本発明の第一
の実施形態に係る画像表示装置の分解斜視図を示したも
のである。本実施形態に係る画像表示装置は、図１に示
すように、複数の電子源１ａをマトリクス状に配置して
形成されている電子放出源１と、この電子放出源１から
放出される電子ビームを偏向・集束させる機能を有する
電極２と、電子ビームによって励起されて光を放出する
蛍光体層３と、これら電子放出源１、電極２および蛍光
体層３を内部に収容して、その内部を真空状態に保持す
る真空容器４とを用いて構成されている。電極２は、電
子放出源１と蛍光体層３との間に配置され、蛍光体層３
は、真空容器４の内面に接するような位置に設けられて
いる。そして、蛍光体層３から発せられる光が外部から
観察され得るように、真空容器４における蛍光体層３と
接する部分は、透明な部材を用いて形成されている。真
空容器４の内部は、１０^-6から１０^-8ｔｏｒｒ程度の真
空度に保持されている。

【００２８】電子放出源１としては、電子ビームをマト
リクス状に放出できるものであれば、どのような形態の
ものでも使用可能であり、例えば、ＳｎＯ₂（Ｓｂ）薄
膜またはＡｕ薄膜等やその他の材料の薄膜で形成された
表面伝導素子、スピント型（Spindtにより考案された電
界放出カソード）等のマイクロチップ型の電界電子放出
素子、ＭＩＭ型若しくはそれに類似した構造をもつ電界
電子放出素子、あるいは電子放出材料がダイアモンド、
グラファイト、ＤＬＣ（Diamond Like Carbon）等のカ
ーボン材料で形成された冷陰極線素子を用いて構成され
るものがあげられる。

【００２９】電極２は、第一の櫛歯状電極２ａ、第二の
櫛歯状電極２ｂおよび絶縁性基板２ｃから構成されてい
る。それぞれの櫛歯状電極２ａ，２ｂは、絶縁性基板２
ｃ上において、各櫛歯状電極２ａ，２ｂを構成する各構
成部分（櫛歯部分）が適宜の間隔を有し、互いに噛み合
わせたように配置されている。このように構成したこと
により、各櫛歯状電極２ａ，２ｂの各構成部分が所定の
間隔を有する一対の電極を複数組形成し、これら複数組
の一対の電極が絶縁性基板２ｃの同一平面上に一定の間
隔で配列されることとなる。ここで、絶縁性基板２ｃ
は、各櫛歯状電極２ａ，２ｂを保持するとともに、絶縁
性基板２ｃ上に配置された各一対の電極間を電子ビーム
が走査することが可能な形状に形成されている。例え
ば、中央部分が貫通して四方の縁部分のみで構成された
ロ字形状等である。電子放出源１からマトリクス状に放
出される電子ビームのそれぞれは、各櫛歯状電極２ａ，
２ｂで構成される一対の電極間を通った後に、蛍光体層
３にランディングするように、電子放出源１と電極２と
蛍光体層３とが構成されている。

【００３０】蛍光体層３は、電子放出源１から放出され
た電子ビームの照射によって発光する蛍光体材料を、ガ
ラス基板等に塗布等して形成されている。ガラス基板等
に蛍光体材料を塗布等する場合には、カラー表示が可能
な蛍光体層３とするために、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の順番で、多数の蛍光体のストライプがガラス基
板等上に形成されるように塗布等を行う。このような蛍
光体ストライプは、ガラス基板にスクリーン印刷法等に
より直接印刷形成する方法や、一旦樹脂シート上に印刷
形成したものを熱または圧力により転写形成する方法、
また、通常の陰極線管のように、フォトリソグラフによ
り形成する方法などによって形成することが可能であ
る。

【００３１】真空容器４は、例えば、ガラス等の透明な
材料を用いて形成されている。画像表示装置として機能
させるためには、前述したように、真空容器４の外部か
ら、蛍光体層３から発せられる光が観察され得る必要が
あるからである。ただし、真空容器４の全体が透明であ
る必要はなく、真空容器４における蛍光体層３と接する
部分（図１においては、最も面積の広い上面部分）が透
明であればよい。

【００３２】本実施形態においては、蛍光体層３と真空
容器４とを別々に設け、これらを組み合わせて画像表示
装置を構成する場合について説明した。このような構成
には、画像表示装置（真空容器４）の耐圧設計を蛍光体
層３の形状に関係なく行うことができるという利点があ
る。

【００３３】すなわち、本実施形態に係る画像表示装置
においては、電子ビームの制御上、電子放出源１の電子
源１ａの形成領域と蛍光体層３とは、ほぼ同じ大きさで
かつ、完全に正対していること、すなわち電子放出源１
の面と蛍光体層３の面とが平行であることが望ましい。
しかし、画像表示装置をある程度大きくしていくと、画
像表示装置の内部を真空にする必要性から、真空容器の
耐圧設計が重要となる。そのために真空容器の角部また
は画像表示面全面を湾曲させなければならず、このよう
な真空容器の画像表示面に蛍光体層を塗布形成すること
自体が困難である。更に、電子放出源の電子源形成領域
と蛍光体層との大きさをほぼ同じくし、かつ、それぞれ
の平面を平行にすることが困難である。つまり、真空容
器の内面に直接蛍光体層を形成するよりも、蛍光体層を
別に形成する方が、容易にかつ高精度の画像表示装置を
得ることができるのである。

【００３４】したがって、本実施形態においては、上述
したように蛍光体層３と真空容器４とを別々に設け、そ
れらを組み合わせて画像表示装置を構成している。こう
することによって、真空容器４の設計を比較的に容易に
行うことが可能となる。しかしながら、本発明はこの構
成に限定されるものではなく、比較的小型の画像表示装
置を構成する場合には、製造工程の簡略化および工数削
減等を目的として、真空容器４の内面（真空に保持され
ている側）に蛍光体材料を塗布等して、真空容器４と蛍
光体層とを一体的に形成し、内部に蛍光体層を有した真
空容器４を用いて画像表示装置を構成してもよい。比較
的小型の画像表示装置であれば、真空容器の角部をそれ
程湾曲させる必要がない場合もあり、その場合には、真
空容器の内面の正確な位置に蛍光体材料等を直接塗布等
することが可能であり、実質的に電子放出源の電子源形
成領域との面積比が１：１で、これと正対した蛍光体層
を得ることもできるからである。

【００３５】以上の電子放出源１、電極２、蛍光体層３
および真空容器４は、いずれも薄い平板状の部品であ
る。したがって、電子放出源１、電極２および蛍光体層
３を積層した状態で真空容器４内に収容することによっ
て構成される本実施形態に係る画像表示装置は、フラッ
トな画面を有する薄型の画像表示装置とすることができ
る。

【００３６】図２は、図１に示された画像表示装置の概
略構成の断面図を示したものである。この図２に示すよ
うに、電子放出源１を構成している各電子源１ａから
は、適宜電子ビームが放出される。電極２は、各電子源
１ａから放出される各電子ビームが一対の電極間を通る
ような位置になるように、電子放出源１と蛍光体層３と
の間に設けられている。ここでは、一つの電子源１ａか
ら放出された電子ビーム５の動きを例にあげて、本実施
形態に係る画像表示装置の動作および効果等を説明す
る。

【００３７】電子ビーム５は、電極２の一対の電極２
ａ，２ｂ間を通るように電子源１ａから放出され、その
際のそれぞれの電極２ａ，２ｂの電位に従って、電子ビ
ーム５ａ，５ｂ，５ｃのいずれかの状態に偏向され、蛍
光体層３を構成する各蛍光体層構成部３ａ，３ｂ，３ｃ
のいずれかにランディングする。ここで、一対の電極２
ａ，２ｂは、電子ビーム５を水平方向に挟むように設け
られており、電子ビーム５は、電極２ａ，２ｂの電位に
よって水平方向に３段階の偏向を行うこととなる。

【００３８】図３は、電子ビーム５を駆動（偏向）させ
る際の、電極２ａ，２ｂに印加する電圧の波形を示した
ものである。この図３においては、横軸に時間、縦軸に
電圧をとって、単位時間毎に電極２ａに印加する電圧Ｖ
ａと、単位時間毎に電極２ｂに印加する電圧Ｖｂとを示
している。電圧０はある基準電圧を示しており、電圧１
は基準電圧より所定の値の電圧だけ高い電圧を表し、電
圧−１は基準電圧より所定の値の電圧だけ低い電圧を表
す。ここで、基準電圧は、電子放出源１から放出された
電子を蛍光体層３上で適切に集束するために必要な電位
であり、電子放出源１および蛍光体層３の電圧値、電極
２の位置や形状、間隔等によって適宜定められるもので
ある。

【００３９】まず、時間ｔ₁のときには、電極２ａに
「Ｖａ＝１」の電圧が印加され、電極２ｂに「Ｖｂ＝−
１」の電圧が印加される。つまり、電極２ａに所定の値
（Ｖａ＝１）の電圧が印加されているのに対して、電極
２ｂには、電極２ａに印加した電圧と符号が異なる値
（Ｖｂ＝−１）の電圧が印加されている。したがって、
この時間ｔ₁のときには、電極２ａの方が電極２ｂより
も電位が高くなるので、電子ビーム５は電子ビーム５ａ
の状態に偏向させられ、電子ビーム５ａが蛍光体層構成
部３ａにランディングすることとなる。

【００４０】次に、時間ｔ₂のときには、電極２ａに
「Ｖａ＝０」の電圧が印加され、電極２ｂに「Ｖｂ＝
０」の電圧が印加される。つまり、電極２ａ，２ｂの両
方に所定の値（Ｖａ＝Ｖｂ＝０）の電圧が印加されるこ
ととなる。したがって、この時間ｔ₂のときには、電極
２ａと電極２ｂの電位が等しくなるので、電子ビーム５
はそのまま進んで電子ビーム５ｂの状態となり、電子ビ
ーム５ｂが蛍光体層構成部３ｂにランディングすること
となる。

【００４１】次に、時間ｔ₃のときには、電極２ａに
「Ｖａ＝−１」の電圧が印加され、電極２ｂに「Ｖｂ＝
１」の電圧が印加される。つまり、電極２ａに所定の値
（Ｖａ＝−１）の電圧が印加されているのに対して、電
極２ｂには、電極２ａに印加した電圧と符号が異なる値
（Ｖｂ＝１）の電圧が印加されている。したがって、こ
の時間ｔ₃のときには、電極２ｂの方が電極２ａよりも
電位が高くなるので、電子ビーム５は電子ビーム５ｃの
状態に偏向させられ、電子ビーム５ｃが蛍光体層構成部
３ｃにランディングすることとなる。

【００４２】本実施形態においては、以上説明したよう
に、電極２ａ，２ｂに図３に示したような電圧を印加す
ることによって電子ビーム５を偏向させており、この
際、各時間毎の電極２ａと電極２ｂとに印加される電圧
の和が、それぞれ等しくなるように設定されている。つ
まり、時間ｔ₁のときの和（Ｖａ（１）＋Ｖｂ（−
１））、時間ｔ₂のときの和（Ｖａ（０）＋Ｖｂ
（０））、および時間ｔ₃のときの和（Ｖａ（−１）＋
Ｖｂ（１））が等しくなるように、電極２ａに印加され
る電圧Ｖａと電極２ｂに印加される電圧Ｖｂとが設定さ
れている。本実施形態によれば、各電圧Ｖａ，Ｖｂをこ
のように設定しているので、電極２全体の電位を常に一
定に保つことが可能となり、電子ビームを駆動させる際
においても電位のブレ等がない。したがって、より安定
した映像を提供することが可能な画像表示装置を得るこ
とができる。

【００４３】また、電子ビーム５は、上述したような偏
向作用を受けるとともに、蛍光体層３にランディングす
るまでの間に、集束作用をも受ける。本実施形態におい
ては、電子ビーム５を集束させるために、電子放出源１
から蛍光体層３までの間の電界の強さを制御している。
具体的には、蛍光体層３と電極２との間の平均電界の強
さを、電極２と電子放出源１との間の平均電界の強さよ
りも大きくなるように、電極２に供給する電位を調整し
ている。こうすることにより、一対の電極間に入ってき
た電子ビーム５を適宜偏向させるとともに集束させて、
蛍光体層構成部３ａ，３ｂ，３ｃのいずれかにフォーカ
スを絞った状態でランディングさせることができる。

【００４４】さらに、上記収束作用は、例えばカーボン
材料の冷陰極素子によく見られるエミッションサイトが
不均一であっても、蛍光体層に高密度でフォーカシング
することができる。その結果、画質劣化の一つであるビ
ームスポット内の輝度分布のバラツキに対して、実用上
影響を与えることがない画像表示装置を得ることができ
る。

【００４５】なお、本実施形態においては、電子ビーム
５を水平方向に対して３段階に偏向させるために、電極
２に対して３段階の電圧を印加する場合（図２および図
３参照）について説明したが、本発明はこの構成に限定
されるものではなく、例えば、一対の電極２ａ，２ｂ間
に供給する電位をさらに細かく制御する（例えば、４段
階以上の電圧を供給する）ことにより、電子ビーム５を
さらに細かく偏向させてもよい。このように、偏向段数
を上げれば上げる程、その分だけ画像表示装置の解像度
を上げることが可能となる。

【００４６】また、本実施形態においては、電子ビーム
５を水平方向（表示画像の横長方向）に偏向させる構成
の画像表示装置について説明したが、本発明はこの構成
に限定されるものではなく、例えば、電子ビーム５を垂
直方向（表示画像の縦方向）に偏向させるように構成し
た画像表示装置としてもよく、さらに、電子ビーム５を
水平方向および垂直方向の両方向に偏向可能なように構
成した画像表示装置としてもよい。電子ビーム５を垂直
方向に偏向させるように構成するためには、電極２を構
成する一対の電極２ａ，２ｂが電子ビーム５を垂直方向
に挟むように、電子放出源１と蛍光体層３との間に電極
２を配置すればよい。電子ビーム５を水平方向および垂
直方向の両方向に偏向可能なように構成するためには、
本実施形態において説明した電極２の他に、電極２と同
様の構造を有する他の電極を、他の電極を構成する各一
対の電極がそれぞれの電子ビームを垂直方向に挟むよう
に、電子放出源１と蛍光体層３との間に配置すればよ
い。

【００４７】本実施形態に係る画像表示装置は、以上説
明したように、電子ビーム５の偏向作用および集束作用
を制御する機能を有する電極２を、電子放出源１と蛍光
体層３との間に設けたものである。本実施形態に係る画
像表示装置によれば、この電極２を設けたことにより、
電子ビーム５を集束させてフォーカスを絞り、さらに電
子ビーム５を偏向させて、電子ビーム５ａ，５ｂ，５ｃ
を所望の蛍光体層構成部３ａ，３ｂ，３ｃにランディン
グさせることが可能となる。したがって、本実施形態に
よれば、電子ビーム５のフォーカスを絞ることによっ
て、複数の蛍光体を同時に照射するいわゆる多色打ちを
防止し、電子ビーム５を適宜偏向させることによって、
電子放出源１の配列ピッチ以上に細かなピッチで配列さ
れた蛍光体構成部（換言すれば、電子源１ａの配列個数
以上の配列個数を有する蛍光体構成部）に対して電子ビ
ームをランディングさせることが可能となり、その結
果、高い解像度を有する画像表示装置を得ることができ
る。

【００４８】ここまでの本実施形態においては、図２に
示したように電子源１ａから放出された電子ビーム５ｂ
が一対の電極２ａ，２ｂ間のほぼ中央部分を通り、蛍光
体層構成部３ｂに正確にランディングする場合、いわゆ
る電子放出源１、電極２および蛍光体層３の位置合わせ
が正確に行われている画像表示装置である場合について
説明した。しかしながら、実際に画像表示装置を構成す
る場合には、それぞれの部品の製造誤差および組立時の
組立製造誤差等によって、電子ビーム５の蛍光体層３上
におけるランディング位置にずれが発生する場合もあ
る。もちろん、このようなランディング位置のずれがな
いように、設計時および製造時において細心の注意を払
ってはいるが、このようなずれを全く無くすることは非
常に困難である。そして、このような電子ビーム５のラ
ンディング位置のずれが発生すると、多色打ち又は他色
打ち等の起こる可能性が増大して、画像表示装置の画質
が悪化し、高解像度の画像表示装置を得ることは難しく
なる。

【００４９】そこで、本実施形態に係る画像表示装置に
おいては、電子ビーム５の蛍光体層３上におけるランデ
ィング位置のずれのデータを記憶する位置ずれ記憶手段
と、このデータに基づいて電子ビームのランディング位
置のずれの補正を行うようなオフセット電圧を一対の電
極２ａ，２ｂ間に印加する補正手段とを設けることとし
た。このような構成の画像表示装置とすれば、画像表示
装置を組立てた際に、組立誤差等による電子ビーム５と
蛍光体層３のランディング位置とのずれが発生していて
も、電極２にオフセット電圧を印加することによってそ
のずれを補正することができる。したがって、電子ビー
ム５のランディング位置のずれに起因する多色打ち等を
防止することが可能となり、高い解像度を有する画像表
示装置を得ることができる。

【００５０】（第二の実施形態）図４は、本発明の第二
の実施形態に係る画像表示装置を構成している電極１２
の斜視図を示したものである。本実施形態に係る画像表
示装置は、基本的には、先述した第一の実施形態に係る
画像表示装置（図１および図２参照）と同様の構成を有
している。唯一異なるのは、電極の構造、電極に関する
配線および電極に関する制御等の、いわゆる電極１２お
よびその周辺部分の構造等である。

【００５１】電極１２は、図４に示すように、第一の櫛
歯状電極１２ａ、第二の櫛歯状電極１２ｂおよび絶縁性
基板１２ｃから構成されている。第一の櫛歯状電極１２
ａは、各構成部材１２ａ₁〜１２ａ₇を用いて構成されて
おり、第二の櫛歯状電極１２ｂについても、各構成部材
１２ｂ₁〜１２ｂ₇を用いて構成されている。つまり、本
実施形態に係る櫛歯状電極１２ａ，１２ｂは、各電子ビ
ームを挟む一対の電極のそれぞれが分割されており、全
ての電極が独立して設けられている。そして、本実施形
態に係る画像表示装置においては、それぞれ独立して設
けられている櫛歯状電極１２ａ，１２ｂの各構成部材１
２ａ₁〜１２ａ₇，１２ｂ₁〜１２ｂ₇に対して、それぞれ
独立して異なる電位を供給できるように構成されてい
る。

【００５２】本実施形態に係る画像表示装置によれば、
電極１２が以上のように構成されているので、電子放出
源から放出される電子ビームのそれぞれに対して異なる
電位差を与えることができる。つまり、一対の電極のそ
れぞれが各電子ビーム毎に分割されており、分割された
電極のそれぞれに、電圧を独立して印加することが可能
となる。

【００５３】したがって、本実施形態によれば、画像表
示装置を組立てた際の組立誤差等によって、電子ビーム
のランディング位置がそれぞれバラツキを有してずれて
いた場合において、一対の電極のそれぞれが各電子ビー
ム毎に分割されていることにより、電子ビームのそれぞ
れに対して最適なオフセット電圧を独立して印加するこ
とが可能となるので、それぞれの電子ビームのランディ
ング位置のずれを独立して効果的に補正することができ
る。

【００５４】なお、以上の実施形態においては、各電子
ビームを挟む一対の電極のそれぞれが分割されている場
合について説明したが、本発明はこの構成に限定される
ものではなく、例えば、複数の電子ビームを１つのブロ
ックとして、そのブロックごとに分割された電極を用い
てもよい。このような電極を用いて画像表示装置を構成
すれば、ブロックごとにオフセット電圧を印加すること
が可能となるので、画像表示装置の一定領域ごとのラン
ディング位置をそれぞれ補正することができる。したが
って、比較的簡単な補正手段によって、表示画面全体の
画像品位を向上させることができる。

【００５５】（第三の実施形態）図５は、本発明の第三
の実施形態に係る画像表示装置の分解斜視図を示したも
のである。本実施形態に係る画像表示装置は、基本的に
は前記第一の実施形態に係る画像表示装置（図１参照）
と同様の構成を有している。唯一異なる点は、電子放出
源の構造である。即ち、図５に示すように、制御電極１
０１を別部材として設け、また、基板１０上の電子源１
ｂのパターン形状を変更している。

【００５６】制御電極１０１は、ストライプ状に電気的
に分割され、所定の電子ビームが通過する位置に孔１０
２を設け、電子が通過できるようにしている。基板１０
上の電子源１ｂは制御電極１０１の分割方向と垂直方向
に、同様にストライプ状にパターニングされ、それぞれ
が電気的に分離されている。さらに、通常の電子を放出
しない状態では制御電極１０１のストライプ状の電子源
１ｂに対する電位差が負、ないしは両者の電位差が低い
状態にある。

【００５７】ここで、選択的に一部の制御電極１０１の
電位を正にし、選択的に一部のストライプ状の電子源１
ｂの電位を負にすると、選択されたそれぞれの交点の電
位差だけが大きくなり、電子源１ｂのその交点部分から
電子が放出される（電子の引き出し）。選択された交点
から引き出された電子は、制御電極１０１に設けられた
孔１０２を通過して（選択透過）、蛍光体層３の方向に
流れていく。その後の動作については上記第一の実施形
態と同様であるのでその説明は省略する。

【００５８】本実施形態に係る画像表示装置によれば、
以上のような構成と作用により、実質的に同一面上に電
子源をマトリクス状に配置しない場合でも、別部材とし
て制御電極１０１を設けることによりマトリクス動作可
能な電子源として利用することができる。つまり、以上
の構成の制御電極１０１と電子源１ｂを一体としてマト
リクス状に配置された電子源を有する電子放出源とみな
すことができる。

【００５９】なお、以上の実施形態においては、制御電
極１０１は一面に形成されている場合で説明したが、電
子を電位差で引き出す作用と選択透過する作用を２本以
上の電極に分担させ、例えば、電子源の電子が放出され
る方向に複数本の電極を設けることもでき、上記と同様
の効果を奏する。

【００６０】（第四の実施形態）図６は、本発明の第四
の実施形態に係る画像表示装置の分解斜視図を示したも
のである。本実施形態に係る画像表示装置は、基本的に
は前記第一の実施形態に係る画像表示装置（図１参照）
と同様の構成を有している。唯一異なる点は、電子放出
源の構造である。即ち、図６に示すように、同一面上の
全面に電子源１ｃを配置し、かつ、電子源１ｃ上に、電
子源１ｃから電子を放出するための電極１０４，１０５
をそれぞれ複数枚設けている。

【００６１】図６に示すように、制御電極１０４はスト
ライプ状に電気的に分割され、所定の電子ビームが通過
する位置に孔１０６を設け、電子が通過できるようにし
ている。制御電極１０５は、同様にストライプ状に電気
的に分割され、孔１０６に対応する位置に孔１０７を設
け、孔１０６を通過した電子が通過できるようにしてい
る。そして、制御電極１０４と制御電極１０５のそれぞ
れの分割方向が直交するように、制御電極１０４，１０
５を配置している。基板１０上の電子源１ｃは面状に連
続した電子源である。さらに、通常の電子を放出しない
状態では制御電極１０４の面状の電子源１ｃに対する電
位差が負、ないしは両者の電位差が低い状態にある。

【００６２】ここで、選択的に一部の制御電極１０４の
電位を正にすると、選択された制御電極１０４に対応す
るストライプ部分の電位差だけが大きくなり、この部分
から電子が放出される（電子の引き出し）。選択された
ストライプ部分から放出された電子は、選択された制御
電極１０４に設けられた全ての孔１０６を通過する。次
に、選択的に一部の制御電極１０５の電位を正電位と
し、その他の制御電極１０５の電位をカットオフ電位と
すると、孔１０６を通過した電子のうち、選択された制
御電極１０４と選択された制御電極１０５の交点部分の
電子だけが制御電極１０５の孔１０７を通過して（選択
透過）、蛍光体層３の方向に流れていく。その後の動作
については上記第一の実施形態と同様であるのでその説
明は省略する。

【００６３】本実施形態に係る画像表示装置によれば、
以上のような構成と作用により、連続した面状の一の電
子源１ｃであっても、２枚の制御電極１０４，１０５を
設けることにより、マトリクス動作可能な電子源として
利用することができる。つまり、以上の構成の制御電極
１０４，１０５と電子源１ｃとを一体としてマトリクス
状に配置された電子源を有する電子放出源とみなすこと
ができる。

【００６４】なお、以上の実施形態においては、制御電
極は２組で形成されている場合で説明したが、電子を電
位差で引き出すだけの機能を有する電極を別に設け、選
択透過する機能を２組の制御電極に分担させ、合計３組
以上の電極を設けることもでき、上記と同様の効果を奏
する。

【００６５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
マトリクス状に配置された電子源を有する電子放出源か
ら放出された電子ビームを、適切に偏向・集束させる機
能を有する電極を備え、画像表示装置を構成した際の電
子放出源と蛍光体層との間に発生した位置ずれを補正す
ることが可能であるように構成したことにより、高い解
像度を有する画像表示装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施形態に係る画像表示装置の
分解斜視図

【図２】図１に示された画像表示装置の概略構成を示し
た断面図

【図３】図２に示された電子ビームを駆動（偏向）させ
る際に電極に印加する電圧の波形図

【図４】本発明の第二の実施形態に係る画像表示装置を
構成している電極の斜視図

【図５】本発明の第三の実施形態に係る画像表示装置の
分解斜視図

【図６】本発明の第四の実施形態に係る画像表示装置の
分解斜視図

【図７】従来技術に係る第一の画像表示装置の概略構成
を示した断面図

【図８】従来技術に係る第二の画像表示装置の概略構成
を示した断面図

【図９】従来技術に係る第三の画像表示装置の概略構成
を示した断面図

【符号の説明】

１電子放出源１ａ，１ｂ，１ｃ電子源２，１２電極２ａ，１２ａ第一の櫛歯状電極２ｂ，１２ｂ第二の櫛歯状電極２ｃ，１２ｃ絶縁性基板３蛍光体層３ａ，３ｂ，３ｃ蛍光体層構成部４真空容器５，５ａ，５ｂ，５ｃ電子ビーム１０基板１２ａ１〜１２ａ７第一の櫛歯状電極の構成部材１２ｂ１〜１２ｂ７第二の櫛歯状電極の構成部材１０１，１０４，１０５制御電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者藤代憲二大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内 (72)発明者今井寛二大阪府高槻市幸町１番１号松下電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空に保持された真空容器中に、蛍光体
層と、電子源を有する電子放出源と、前記電子放出源か
ら放出された電子ビームを集束し走査偏向させる機能を
有する電極とを備え、前記蛍光体層と前記電子放出源との間に前記電極を配置
し、前記蛍光体層と前記電極との間の平均電界の強さ
を、前記電極と前記電子放出源との間の平均電界の強さ
よりも大きく設定し、前記電子ビームによって前記蛍光
体層を発光させる画像表示装置。
【請求項２】前記電極が、それぞれの電子ビーム軌道
を挟む一対の電極であり、前記一対の電極のそれぞれに
異なる電圧を印加することができる請求項１に記載の画
像表示装置。
【請求項３】前記電子ビームの前記蛍光体層上におけ
るランディング位置のずれに対応するデータを記憶する
位置ずれ記憶手段と、前記データに基づいて前記電子ビ
ームのランディング位置のずれを補正するようなオフセ
ット電圧を前記一対の電極間に印加する補正手段とを備
えた請求項２に記載の画像表示装置。
【請求項４】画像表示装置を構成する全ての前記一対
の電極間に同一のオフセット電圧を印加する請求項３に
記載の画像表示装置。
【請求項５】前記一対の電極間毎に前記オフセット電
圧を独立して印加することによって、各電子ビームのラ
ンディング位置をそれぞれ独立して補正する請求項３に
記載の画像表示装置。
【請求項６】画像表示装置を構成する前記一対の電極
を複数のブロックに分割し、前記ブロック毎に前記オフ
セット電圧を独立して印加することによって、各電子ビ
ームのランディング位置を前記ブロック毎に独立して補
正する請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項７】前記電極が、前記電子ビームを水平方向
に集束し偏向させる第一の電極と、前記電子ビームを垂
直方向に集束し偏向させる第二の電極とを用いて構成さ
れている請求項１から６のいずれか１項に記載の画像表
示装置。
【請求項８】前記真空容器の内面に前記蛍光体層が形
成されている請求項１から７のいずれか１項に記載の画
像表示装置。
【請求項９】前記電子源がマトリクス状に分割されて
いる請求項１から８のいずれか１項に記載の画像表示装
置。
【請求項１０】前記電子源がストライプ状に分割され
ている請求項１から７のいずれか１項に記載の画像表示
装置。
【請求項１１】前記電子源が面状に連続している請求
項１から７のいずれか１項に記載の画像表示装置。