JPH04132137A - 電子線発生装置及びそれを用いた画像形成装置と光信号供与装置 - 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、情報信号に応じて電子ビームを放出する電子
線発生装置及び該電子線発生装置を用いた画像表示装置
に関する。又、本発明は、該電子線発生装置を用いるこ
とにより、情報信号に応じて光を放出する光信号供与装
置に関する。

［従来の技術］ 従来より、面状に展開した複数の電子放出素子と、この
電子放出素子からの電子ビームの照射を各々受ける蛍光
体ターゲットとを、各々相対向させた薄形の画像表示装
置が存在している。

これら電子線デイスプレィ装置は、基本的に次のような
構造からなる。

第１図は従来のデイスプレィ装置の概要を示すものであ
る。本図中、１は基板、２は支持体、３は配線電極、４
は電子放出部、５は電子通過孔、６は変調電極、７はガ
ラス板、８は透明電極、９は画像形成部材で、例えば蛍
光体、レジスト材等電子が衝突することにより発光、変
色、帯電、変質等する部材から成る。１０はフェースプ
レート、１１は蛍光体の輝点である。

ここで、電子放出部４は薄膜技術により形成され、ガラ
ス基板１とは接触することがない中空構造を成すもので
ある。配線電極３は電子放出部材と同一の材料を用いて
形成しても、別材料を用いても良く、一般に融点が高（
電気抵抗の小さいものが用いられる。支持体２は絶縁体
材料もしくは導電体材料で形成されている。

これら電子線デイスプレィ装置は、配線電極３に電圧な
印加せしぬ中空構造をなす電子放出部より電子を放出さ
せ、これら電子流を情報信号に応じて変調する変調電極
６に電圧を印加することにより電子を取り出し、取り出
した電子を加速させ蛍光体９に衝突させるものである。

また、配線電極３と変調電極６でＸＹマトリックスを形
成せしめ、画像形成部材たる蛍光体９上に画像表示な行
うものである。

また、従来の電子線デイスプレィ装置の他の例を第２図
に示す。

第２図に示された従来の電子線デイスプレィでは、変調
電極が線状カソード（電子放出素子）の電子放出方向と
反対側に配！されているものである。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述従来の電子線デイスプレィには、次
のような問題点があった。

■、第１図に示されるように、変調電極６が電子放出素
子（支持体２．配線電極３及び電子放出部４より成る）
の電子放出方向上部に配置される為、変調電極６の電子
通過孔５と電子放出素子の電子放出部４との位置合わせ
が難しく、大画面で高精細な画像表示装置が作製しがた
い。

■、第１図及び第２図に示されるように、変調電極６と
電子放出素子の電子放出部との間に空間を有して相方配
置されている為、変調電極６と電子放出素子の電子放出
部４との距離を、全ての変調電極６と電子放出部４との
間で揃えることが難しく、大画面で高精細な画像表示装
置が作製しがたい。

■、大画面で高精細な画像表示装置を作製しようとする
と、表示画像の輝度むらが顕著となってしまう。

すなわち、本発明の目的とするところは、上述のような
従来例にみる問題点を解決し、変調電極と電子放出部と
のアライメントを容易にし、その作製が簡単な電子線発
生装置及び画像表示装置、さらには光信号供与装置を提
供することにある。

更に本発明の目的は、輝度むらのない画像表示を可能な
らしめる電子線発生装置及び画像表示装置、さらには光
信号供与装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］かかる目的を達
成する為、この発明は次の様な構成としている。すなわ
ち、この発明に係る電子線発生装置は、 第１に、絶縁性基板上に、電子放出部を低電位側電極と
高電位側電極との間に有する電子放出素子と、前記電極
のどちらか一方の側に前記電子放出素子から放出される
電子ビームを変調する変調電極とを有し、かつ、前記低
電位側電極の幅を高電位側電極の幅よりも大きくしたも
のである。

第２に、変調電極が、高電位側電極の側にのみ存するこ
とを特徴とする前記第１に記載の電子線発生装置、 第３に、低電位側電極の厚さが、高電位側電極の厚さよ
りも厚いことを特徴とする前記第１又は第２に記載の電
子線発生装置、 第４に、変調電極の厚さが、高電位側電極の厚さよりも
厚いことを特徴とする前記第１〜第３いずれかに記載の
電子線発生装置、 第５に、電子放出素子が表面伝導形電子放出素子である
ことを特徴とする前記第１〜第４いずれかに記載の電子
線発生装置、 第６に、電子放出素子を複数配列させた線状電子源をス
トライプ状に配置し、変調電極を該線状電子源に直交す
るように設けてＸＹマトリックスを構成したことを特徴
とする前記第１〜第５いずれかに記載の電子線発生装置
、 第７に、電子放出素子と変調電極に電圧を印加する電圧
印加手段が、別個独立であることを特徴とする前記第１
〜第６いずれかに記載の電子線発生装置、 第８に、前記第１〜第７いずれかに記載の電子線発生装
置の電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して画像を
形成する画像形成部材を設けたことを特徴とする画像表
示装置、 第９に、前記第１〜第７いずれかに記載の電子線発生装
置の電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して発生す
る発光体を設け、該電子の衝突による発光を信号として
用い得る構成としたことを特徴とする光信号供与装置、 としている点にある。

以下で本発明について説明する。

第５図は、本発明の一実施態様を示す図である。３１は
ガラス基板、３２は変調電極、３３は絶縁体膜、３４　
（３４ａ、３４ｂ）は素子配線電極、３５は素子電極、
３６は電子放出部である。

第５図に於ける電子放出素子は後述する表面伝導形電子
放出素子で、素子電極３５と電子放出部３６から形成さ
れているが、本発明は該電子放出素子に限定されるもの
ではない。第６図は第５図Ｅ−Ｈの断面図である。

さて、本発明の主たる第１の特徴は、基板３１上に変調
電極及び電子放出素子が保持された構成にある。

本発明における電子放出素子は、従来より画像表示装置
の電子源として用いられているものであれば、熱陰極、
冷陰極のいずれであっても良いが、熱陰極の場合は、絶
縁体への熱拡散により電子放出効率が低下する。

よって、電子放出素子は冷陰極である方が望ましい。さ
らには、冷陰極の中でも表面伝導形放出素子と呼ばれる
電子放出素子を用いた方が、本発明の電子線発生装置、
画像表示装置及び光信号供与装置にあっては、 １）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、 ５）輝度コントラストが優れている、 等の利点を有するので特に好ましい。

ここで表面伝導形電子放出素子とは、例えば、エム・ア
イ・エリンソン（Ｍ、１．Ｅｌ　ｉｎｓ。

ｎ）等によって発表された冷陰極素子［ラジオ・エンジ
ニアリング・エレクトロン・フィジイッス（Ｒａｄｉｏ
　　Ｅｎｇ、　　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、）第１０巻、１２９０〜１２９６頁。

１９６５年］であり、これは基板面上に設けられた、小
面積の薄膜（電子放出部）を挟持した電極（素子電極）
間に電圧を印加して、該膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生じる素子である。尚、かかる素子は
、前記エリンソン等により開発されたＳｎＯ□　（ｓｂ
）薄膜を用いたものの他、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・
ディトマ一二　“スイン・ソリッド・フィルムス”　（
Ｇ。

Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈ１ｎ　　ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ
”）、９巻、３１７頁、（１９７２年）］、ＩＴＯ薄膜
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・ンドニ°°アイ・イー・イー・イー・ト
ランス・イー・デイ−・コンフ”　（Ｍ、Ｈａｒｔｗｅ
　１１ａｎｄ　　Ｃ，Ｇ、　　Ｆｏｎｓｔａｄ：　　“
Ｉ　ＥＥＥＴｒａｎｓ、ＥＤ　　Ｃｏｎｆ、”）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）］等が報告されている。

本発明で使用できる表面伝導形電子放出素子としては、
上記以外にも後述する様にその電子放出部が金属微粒子
分散によって形成されているものであっても良い。

更に、本発明において変調電極とは、情報信号に応じて
電圧を印加することにより、電子放出素子から放出され
る電子ビームのＯＮ１０　Ｆ　Ｆ制御をする為の電極で
あり、導電性材料であればいかなる材料から形成されて
いても良い。

更に、本発明において、絶縁体膜とは、電子放出素子と
変調電極の両方を保持する為の基体であって、絶縁性材
料であればいかなる材料から形成されていても良い。

本発明の主たる第２の特徴は、電子放出部を挟む電極の
うち、どちらか一方の側に変調電極が配され、低電位電
極の幅が高電位電極の幅よりも大きい構成にある。第３
図は、電子放出部の両側に変調電極が配された場合の図
であり、第４図は第３図のＤ−Ｄ断面図である。変調電
極を、電子放出部の両側ではなく一方の側のみに配する
ことは、第３図におけるＸ方向の画素ピッチを小さくで
き、画素の高精細化に効果がある。しかしながら、電子
放出部の片側のみに変調電極を配しただけでは、電子放
圧部から射出される電子ビームをカットオフする為に変
調電極に印加する電圧の絶対値は一般には太き（なって
しまう。変調電極を高電位電極側に配して、低電位電極
の幅を高電位電極の幅よりも大きくとった本構成とすれ
ば、変調電極に印加すべきカットオフ電圧の増加が抑え
られることを、第８図を参照しながら説明する。

第８図は、電子放出部の両側に変調電極が存在する第４
図において素子電極幅Ｗ＝２０μｍ、素子電極間距離Ｇ
＝２μｍ、素子電極−変調電極間距離５＝１０μｍ、素
子−蛍光体面間距離＝４ｍｍ　（不図示）、蛍光体面の
電圧（加速電圧）＝２ｋＶ　（不図示）、高電位側素子
電極電圧＝１４■、低電位側素子電極電圧＝０■の場合
の素子電極近傍の等電位線及び電子飛翔例を表わしたも
のである。

第８図に示される様に、電子放出素子から射出された電
子がカットオフされるのは、０［Ｖ］の等電位線により
電子放出部が取り囲まれる場合である。このことより、
０［■］が印加される低電位側素子電極幅を太き（とれ
ば、低電位側素子電極側の変調電極が存在しなくても、
カットオフ電圧（の絶対値）の増加を抑えられることが
分かる。

更に、電子放出部３６の片側にだけ変調電極４０を配す
る場合には、低電位側素子電極３５ｂの側ではな（高電
位側素子電極３５ａの側に配した方が、カットオフ電圧
（の絶対値）を抑えられることも理解できる。

［実施例］ 以下、実施例により、本発明を具体的に詳述する。

実」１粗上 本実施例では、電子線発生装置及びこれを用いた画像表
示装置の一実施例を第５図、第６図に基づいて説明する
。第５図は本発明の電子線発生装置における電子源と変
調電極部を示す概略的な構成図である。第６図は第５図
におけるＥ−Ｈの断面図である。３１は絶縁性基板、３
５は表面伝導形電子放出素子の素子電極（３５ａは高電
位側。

３５ｂは低電位側）、３６は電子放出部、４ｏは変調電
極、３４　（３４−ａ、３４−ｂ）は素子配線電極、３
３は絶縁体膜、４１は変調配線電極である。

線電子源は、素子配線電極３４−ａと３４−ｂの間に電
子放出部３６を複数配置することにより形成する。変調
電極４０は、高電位側素子電極３５ａ側に配置され、ま
た、第６図に示すように絶縁体膜３３のコンタクトホー
ルを介して変調配線電極４１に接続されている。以後こ
れを線変調電極と呼ぶ。また、かかる線電子源と線変調
電極４１を複数並列に設けることにより、線電子源群と
線変調電極群を形成する。

本実施例は、上記電子源と変調電極を設けた基板上方に
前述従来例で述べたような画像形成部材９付フエースプ
レート１ｏを設けることで画像表示装置を作製するもの
である。

本実施例では、基板３１の同一面上に表面伝導形電子放
出素子と変調電極４０を設けている。高電位側素子電極
３５ａの幅（Ｗａ）は２０μｍ。

低電位側素子電極３５ｂの幅（ｗｂ）は５０ｕｍとした
。電子放出部３６であるところの素子電極３５の間隔（
Ｇ）は２μｍとした。

次に、電子放出部３６の形成については、奥野製薬株式
会社製ＣＣＰ−４２３０の有機パラジウムを分散塗布し
、その後３００℃の温度で大気焼成することにより、パ
ラジウム微粒子と酸化パラジウム微粒子の混合微粒子膜
を素子電極間に設けることで電子放出部を形成した。

次に、素子電極３５と変調電極４０の間隔（Ｓ）は１０
１．Ｌｍとした。また、第５図に示す電子放出部３６の
長さ（ρ）は、素子電極３５の相対向する長さで１５０
μｍとした。変調電極４０の幅（Ｌ）は２００ＬＬｍと
した。

次に、本発明の構成材料を説明する。基板３１としては
、ガラス材料を用いた。素子電極３５と変調電極４０は
厚さ１０００人の、ニッケルで形成した。絶縁体膜３３
は、Ｓ　ｉ　Ｏ２で形成した。

次に、本実施例の画像表示装置の製造方法を第７図に基
づいて説明する。

■、ガラス基板３１を十分洗浄し通常良く用いられる蒸
着技術とホトリソグラフィー技術により素子電極３５と
変調電極４０を形成する。本実施例の電子放出素子及び
線電子源、線変調電極は全て１．０ｍｍピッチに形成し
た。

次に、電子放出素子を複数同時に駆動する為の素子配線
電極３４（不図示）を形成する。本実施例では、銅を主
体とする材料で１．５μｍの厚さに形成した。

０１次に、絶縁体膜３３を変調電極４０の端部に設ける
。このとき、絶縁体膜３３は素子配線電極３４と直角方
向に設けられ、絶縁体膜上に設ける変調配線電極４１と
素子配線電極３４との電気的絶縁をとる必要がある。次
に変調電極４０と変調配線電極４１の電気的接続を得る
為に絶縁体膜３３にコンタクトホール３８を形成する。

００次に、変調配線電極４１を絶縁体膜３３上に形成す
る。このときコンタクトホール３８を介して変調電極の
結線が成される。

０８次に、素子電極間に微粒子膜を形成し電子放出部３
６を形成する。かかる微粒子膜は、有機パラジウム微粒
子をスピナー塗布し、その後約３００℃で３０分焼成す
ることにより形成した。

００以上説明したプロセスで形成された電子源と変調電
極４０を有するガラス基板３１から５ｍｍ離して蛍光体
９を有するフェースプレート１０を設は画像表示装置を
作製した。

次に、本実施例の駆動方法を説明する。

蛍光体面の電圧を０．８ｋＶ〜２．ＯｋＶに設定する。

第５図において、一対の素子配線電極３４−ａと３４−
ｂに（本実施例では１４Ｖの）電圧パルスを印加し、線
状に並べた複数の電子放出素子から電子を放出させる。

放出された電子は情報信号に対応して線変調電極群に電
圧を印加することにより電子ビームをＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
制御する。電子放出部３６より射出された電子は、加速
し蛍光体９に衝突する。蛍光体９は情報信号に応じて一
ラインの表示を行う。次にこの隣りの配線電極３４−ａ
、３４−ｂに（本実施例では１４Ｖの）電圧パルスを印
加し上述した一ラインの表示を行う。これを順次行うこ
とにより一画面の画像を形成した。つまり、配線電極群
を走査電極として、走査電極と変調電極でＸＹマトリッ
クスを形成し画像を表示した。

尚、低電位側素子電極３５ｂの幅ｗｂを高電位側素子電
極３５ａの幅Ｗａと等しくした第９図（第１０図は、第
９図のＦ−Ｆ断面を示す。）の例においては、変調電極
４０に印加すべきカットオフ電圧は約−６０Ｖであった
のに対し、本実施例におけるカットオフ電圧は約−４５
Ｖであり、カットオフ電圧（の絶対値）を減少させる効
果があることが確認できた。

及五土ユ 本発明の第２の実施例を、第１１図及び第１２図を参照
しながら説明する。本実施例では、第１実施例における
低電位側素子電極３５ｂ及び変調電極４０の厚さを５μ
ｍとした。これによりカットオフ電圧は約−３８Ｖとな
り、カットオフ電圧（の絶対値）を更に減少できること
が確認できた。

本実施例では、低電位側素子電極３５ｂ及び変調電極４
０の画電極を同じ厚さとしたが、一般には異なる厚さで
もよ（、又片方の電極だけを厚くしても同様の効果があ
る。

支五■ユ 次に、本発明の第３の実施例であるところの、光信号供
与装置について説明する。ここで光信号供与装置とは、
電気信号を光信号に変換するデバイスであり、具体的に
はＬＥＤ　（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇ　　Ｄｉｏｄ
ｅ）アレイ、液晶シャッター等のデバイスを指す。

第１３図はＬＥＤアレイの概略的説明図である。基板５
１上にＬＥＤ５２が一次元的に配置され、かかるＬＥＤ
は基板５１上の電極５３と結線され、電極５３に電圧を
印加することによりＬＥＤから光放出させることができ
る。つまり電気信号を電極５３に入力することによりＬ
ＥＤアレイから光信号として出力できる。

第１４図は、本発明の電子線発生装置を光信号供与装置
とした実施態様の図であり、第１５図はその電子線発生
装置の概略的説明図である。第１５図から分かるように
、本実施例は実施例１の画像表示装置の一ラインの電子
線発生装置と同様な構造を成すものであり、デバイス構
造及び作製方法は実施例１とほぼ同等なので説明を省略
する。

次に、本実施例の光信号供与装置の駆動方法について説
明する。素子配線電極３４に電圧を印加し、電子放出部
３６より電子ビームを放出させる。予め蛍光体に所定の
電圧を印加し、変調信号に応じて変調電極３２に電気信
号を入力することにより電子ビームをＯＮ１０　Ｆ　Ｆ
制御する。制御された電子ビームは、蛍光体に衝突し、
光信号として出力される。

本実施例の電子放出素子として、表面伝導形電子放出素
子を用いることで高輝度、高精細は言うまでもなく、極
めてスイッチングスピードの速い画期的な光信号供与装
置を作製することができた。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、電子放出素子と
変調電極の位置合わせが容易となり、実用上次のような
効果がある。

（１）表示むらのない高輝度な画像が得られる。

（２）大容量表示が可能である。

（３）製造技術として薄膜技術が使えるので、高精細な
表示が可能である。

（４）低価格の画像表示装置が作製できる。

（５）変調電極に印加すべき電圧の絶対値の増加を抑え
られる。

（６）更に低電位側素子電極又は／及び変調電極の厚さ
を厚くすれば、カットオフ電圧（の絶対値）の抑制効果
が増す。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、従来の画像表示装置の構成図であ
る。 第３図は、電子放出部の両側に変調電極がある画像表示
装置の例である。 第４図は、第３図のＤ−Ｄ部における断面図である。 第５図は１本発明の第１実施例を示す斜視構成図である
。 第６図は、第５図のＥ−Ｅ部における断面図である。 第７図は、第１実施例における画像表示装置の製造方法
を示す工程図である。 第８図は、本発明の詳細な説明する断面図である。 第９図は、電子放出部を挟む電極幅を等しくした場合の
画像表示装置の例である。 第１０図は、第９図のＦ−Ｆ部における断面図である。 第１１図は、本発明の第２実施例を示す斜視構成図であ
る。 第１２図は、第１１図のＪ−Ｊ部における断面図である
。 第１３図は、従来の光信号供与装置たるＬＥＤアレイの
斜視構成図である。 第１４図は、本発明に係る光信号供与装置の斜視構成図
である。 第１５図は、第１４図に示す構成の電子線発生装置の細
部説明図である。 １１　・・・蛍光体の輝点　　３４．３４−ａ、３４−
ｂ・・・素子配線電極 ３５・・・素子電極　　　　３３・・・絶縁体膜３５ａ
・・・高電位側素子電極 ３５ｂ・・・低電位側素子電極 ３８・・・コンタクトホール ４１・・・変調配線電極

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）絶縁性基板上に、電子放出部を低電位側電極と高
   電位側電極との間に有する電子放出素子と、前記電極の
   どちらか一方の側に前記電子放出素子から放出される電
   子ビームを変調する変調電極とを有し、かつ、前記低電
   位側電極の幅が高電位側電極の幅よりも大きいことを特
   長とする電子線発生装置。
2. （２）変調電極が、高電位側電極の側にのみ存すること
   を特徴とする請求項１記載の電子線発生装置。
3. （３）低電位側電極の厚さが、高電位側電極の厚さより
   も厚いことを特徴とする請求項１又２記載の電子線発生
   装置。
4. （４）変調電極の厚さが、高電位側電極の厚さよりも厚
   いことを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の電子
   線発生装置。
5. （５）電子放出素子が表面伝導形電子放出素子であるこ
   とを特徴とする請求項１〜４いずれかに記載の電子線発
   生装置。
6. （６）電子放出素子を複数配列させた線状電子源をスト
   ライプ状に配置し、変調電極を該線状電子源に直交する
   ように設けてＸＹマトリックスを構成したことを特徴と
   する請求項１〜５いずれかに記載の電子線発生装置。
7. （７）電子放出素子と変調電極に電圧を印加する電圧印
   加手段が、別個独立であることを特徴とする請求項１〜
   ６いずれかに記載の電子線発生装置。
8. （８）請求項１〜７いずれかに記載の電子線発生装置の
   電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して画像を形成
   する画像形成部材を設けたことを特徴とする画像表示装
   置。
9. （９）請求項１〜７いずれかに記載の電子線発生装置の
   電子放出側に、少なくとも、電子が衝突して発生する発
   光体を設け、該電子の衝突による発光を信号として用い
   得る構成としたことを特徴とする光信号供与装置。