JPH09306396A

JPH09306396A - 電界放出型表示装置

Info

Publication number: JPH09306396A
Application number: JP14649596A
Authority: JP
Inventors: Shigeo Ito; 茂生伊藤; Fumiaki Kataoka; 文昭片岡; Kazuhiko Tsuburaya; 和彦円谷; Masaharu Tomita; 正晴冨田; Tomoji Yamaguchi; 智司山口
Original assignee: Futaba Corp
Current assignee: Futaba Corp
Priority date: 1996-05-17
Filing date: 1996-05-17
Publication date: 1997-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】蛍光体の発光効率を向上すると共に、精細度を
向上する。【解決手段】ゲート電極５、絶縁層６、カソード電極
８、エミッタ９群からなるＦＥＣアレーに、間隔Ｌ１離
隔して集束電極４を設け、ＦＥＣから放出される電子ビ
ームを集束して高精細とする。また、集束電極４とアノ
ード基板１との間隔Ｌ１を、５００μｍとすることによ
りアノード電圧Ｖａを２ｋＶ〜５ｋＶとすることができ
るので蛍光体層３の発光効率を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電界放出カソード
を利用した電界放出型表示装置に関するものであり、特
にアノード電圧を高電圧としたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】金属または半導体表面の印加電界を１０
⁹ ［Ｖ／ｍ］程度にするとトンネル効果により、電子が
障壁を通過して常温でも真空中に電子放出が行われる。
これを電界放出（Field Emission）と云い、このような
原理で電子を放出するカソードを電界放出型カソードと
呼んでいる。近年、半導体加工技術を駆使して、ミクロ
ンサイズの電界放出型カソード（以下、ＦＥＣとい
う。）アレーからなる平面状の面放出型のＦＥＣを作る
ことが可能となっている。

【０００３】図１０に、その一例であるスピント（Spin
dt）型と呼ばれる電界放出カソードの概略構造を示す。
この図は半導体微細加工技術を用いて作成したＦＥＣの
斜視図を示すものである。これらの図において、基板Ｓ
上にカソードＫが蒸着等により設けられており、このカ
ソードＫ上にコーン状のエミッタＥが形成されている。
カソードＫ上には、さらに二酸化シリコン（ＳｉＯ₂ ）
からなる絶縁層Ｉを介してゲ−トＧＴが設けられてお
り、ゲートＧＴにあけられた丸い穴の中に上記コーン状
のエミッタＥが位置している。すなわち、このコーン状
のエミッタＥの先端部分がゲートＧＴにあけられた穴か
ら臨んでいる。

【０００４】このコーン状のエミッタのエミッタＥ間の
ピッチは微細加工技術を利用して１０ミクロン以下で作
製することが出来、数万から数１０万個のＦＥＣを１枚
の基板Ｓ上に設けることが出来る。また、ゲートＧＴと
エミッタＥのコーンの先端との距離をサブミクロンとす
ることが出来るため、ゲートＧＴとカソードＫ間とに僅
か数１０ボルトの電圧Ｖgkを印加することにより、電子
をエミッタＥから電界放出することが出来る。さらに、
ゲートＧＴと所定間隔離隔されてアノードＡが配置され
ており、このアノードＡにアノード電圧Ｖａを印加する
ことにより、エミッタＥから放出された電子を捕集して
いる。このアノードＡには図示していないが蛍光体が被
着されており、電子がアノードＡに捕集されると、捕集
された電子により蛍光体が励起されて発光されるように
なる。この発光態様は透明のアノードＡを介して観察さ
れる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１０に示
す従来の電界放出表示装置においては、ゲートＧＴとア
ノードＡとの間隔が２００μｍ程度であり、このため耐
圧の点からアノード電圧Ｖａは数百Ｖ程度とされてい
た。しかしながら、数百Ｖ程度のアノード電圧Ｖａでは
蛍光体の発光効率が低すぎ、輝度を向上することが困難
であるという問題点があった。さらに、数百Ｖ程度のア
ノード電圧Ｖａでは、精細度に限界があった。一般に、
現在知られている蛍光体の発光効率はアノード電圧が高
いほど向上する傾向がある。そこで、本発明は、アノー
ド電圧を高電圧とすることができると共に、電界放出カ
ソードから放出された電子ビームを集束して高精細とし
た電界放出型表示装置を提供することを目的としてい
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の電界放出型表示装置は、カソード基板上に
形成された電界放出カソードアレーと、該電界放出カソ
ードアレー上に間隔Ｌ１離隔されて配置された、該電界
放出カソードアレーから放出された電子を集束する集束
穴を有する集束電極と、該集束電極上に間隔Ｌ２離隔さ
れて配置され、該集束電極で集束された電子により励起
発光される蛍光体が被着されているアノード電極とを備
え、間隔Ｌ２が間隔Ｌ１の１０倍ないし２０倍となるよ
うにしている。

【０００７】また、前記電界放出型表示装置において、
前記集束電極の集束穴の径ｄ２が、前記電界放出カソー
ドアレーのサイズｄ１の１倍ないし１０倍となるように
して、電界放出カソードアレーから放出される電子ビー
ムを集束し、精細度を向上している。さらに、前記アノ
ード電極に印加されるアノード電圧を２ｋＶないし５ｋ
Ｖとして、蛍光体の発光効率を向上するようにしてい
る。さらにまた、前記集束電極と前記アノード電極が形
成されているアノード基板とが砲弾状の支柱材により間
隔Ｌ２離隔されて支持して、支柱により表示領域が削減
されることを防止している。

【０００８】さらにまた、前記集束電極が前記電界放出
カソードアレーに対して独立した２組以上の集束電極に
より構成されており、該２組以上の集束電極にそれぞれ
偏向電圧を印加することにより、前記電界放出カソード
から放出された電子ビームを偏向するようにして、フル
カラー化を可能としている。さらにまた、前記集束電極
の少なくとも１組が、前記電界放出カソードアレー上に
載置された偏向基板に形成されている凹部内に形成され
て、電界放出カソードアレーと集束電極とを離隔させる
スペーサを省略できるようにしている。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の電界放出型表示装置の第
１の実施の形態の構成を図１に示す断面図を用いて説明
する。図１において、１はガラス等からなるアノード基
板、２はアノード基板１に薄膜状に形成されているアノ
ード電極、３はアノード電極２上に被着された蛍光体
層、４は電界放出された電子ビームを集束する集束穴４
−３が形成されている集束電極、５は絶縁層６上に形成
されたゲート電極、６はカソード電極７上に形成された
絶縁層、７はカソード基板８上に薄膜状に形成されてい
るカソード電極、８はガラス等からなるカソード基板、
９はゲート電極５および絶縁層６に形成されたゲート穴
内に形成されているコーン状のエミッタである。

【００１０】また、図１においては１表示ピクセルの構
成を示しており、各ピクセルにおいては、複数のエミッ
タ９が形成されている。すなわち、ゲート電極５、絶縁
層６、カソード電極７および複数のエミッタ９からなる
スピント型の電界放出カソードアレーが各ピクセルに形
成されている。なお、各ピクセルの電界放出カソードア
レーの斜視図は、前記図１０に示すようになる。この電
界放出カソードアレーのサイズはｄ１とされており、例
えば、その形状はエミッタ数が５×５とされた一辺が約
２４μｍの正方形とされている。この場合、例えばゲー
ト穴径が約１．２μｍ、エミッタ９のピッチが約４μｍ
とされている。また、集束電極４に形成されている集束
穴４−３は、例えば円形状とされてその径がｄ２とさ
れ、例えば径ｄ２は約１００μｍとされている。なお、
電界放出カソードアレーの形状を円形状としてもよい。
さらに、ゲート電極５と集束電極４との間隔がＬ１とさ
れ、集束電極４とアノード電極２との間隔がＬ２とされ
ている。例えば、間隔Ｌ１は５０μｍ、間隔Ｌ２は約５
００μｍとされる。

【００１１】さらにまた、カソード電極７とゲート電極
５間には、例えば約５０Ｖとされるゲート・カソード間
電圧Ｖｇ１が印加され、カソード電極７と集束電極４間
には、５０〜１５０Ｖの集束電極・カソード間電圧Ｖｇ
２が印加されている。また、アノード電極２には２〜５
ｋＶのアノード電圧Ｖａが印加されている。次に、図１
に示す電界放出型表示装置の動作を説明するが、カソー
ド基板８とアノード基板１の間は図示していないが真空
排気されている。ゲート・カソード間電圧Ｖｇ１が印加
されることにより、電界放出カソードアレーの複数のエ
ミッタ９から電子が電界放出される。この電子は約６０
度の広がりを持って電子ビームとして放出されるが、ゲ
ート電極５上に位置している集束電極４により、電子ビ
ームが集束されるようになる。そして、集束された電子
ビームがアノード電極２に捕集されるようになるが、こ
の時に電子ビームは蛍光体層３に衝突して、励起された
蛍光体層３が発光するようになる。

【００１２】このような電界放出カソードアレーは、例
えばｍ行ｎ列のマトリクス状に設けられているｍ×ｎ個
の多数のピクセルごとに設けられており、各ピクセルの
電界放出カソードアレーにおけるゲート・カソード間電
圧Ｖｇ１を画像信号に応じて制御することにより、アノ
ード基板１に画像を表示することができるようになる。
図１に示す電界放出型表示装置において、電界放出され
た電子ビームが集束される様子を図３に示す。図３にお
ける条件は、集束電極４の集束穴４−３の径ｄ２＝１０
０μｍ、間隔Ｌ１＝５０μｍ、間隔Ｌ２＝５００μｍ、
アノード電圧Ｖａ＝２ｋＶ、集束電極・カソード電極間
電圧Ｖｇ２＝５０Ｖ、集束電圧４の厚さｔ＝５０μｍと
している。また、ＦＥＣは前記した電界放出カソードア
レーを示している。

【００１３】この図３に示すように、電界放出カソード
アレー（ＦＥＣ）から放出された電子は約６０度で広が
るようになるが、正電圧の印加されている集束電極４の
作用により、図示するように集束されてアノード電極２
に向かって進行していくようになる。これにより、電子
ビームを細く絞ることができるので、高精細の表示装置
とすることが可能となる。なお、間隔Ｌ１はＦＥＣに近
い方がよいように思われるが、近くし過ぎると電子線が
クロスオーバするようになり集束性が損なわれるように
なる。すなわち、間隔Ｌ１は約５０μｍ程度とするのが
よい。この時の、アノード電極２上に被着されている蛍
光体３の発光幅、および分配率のシミュレーション結果
を表１に示す。

【表１】

【００１４】表１は、解析条件として示されているよう
に、集束電極４の集束穴４−３の径ｄ２＝１００μｍ、
間隔Ｌ１＝５０μｍ、間隔Ｌ２＝５００μｍとされてお
り、アノード電圧Ｖａを２ｋＶとした時と、５ｋＶとし
た時とが示されている。発光幅は、表１に示すように、
アノード電圧Ｖａ＝２ｋＶとした時、集束電極４に印加
される集束電極・カソード電極間電圧Ｖｇ２を約５０Ｖ
ないし６０Ｖとした時に狭くなり、精細度が向上する。
また、アノード電圧Ｖａ＝５ｋＶとした時は、集束電極
４に印加される集束電極・カソード電極間電圧Ｖｇ２を
約９０Ｖないし１５０Ｖとした時に精細度が向上するこ
とがわかる。例えば、フルカラーとする場合は、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の蛍光体がストライプ状あ
るいはドット状に形成された蛍光体層３とされ、その幅
が約８０μｍないし１００μｍとされる。この場合にお
いても、発光幅を約５０μｍとすることができるので、
十分フルカラー化することが可能となる。

【００１５】また、分配率とは電界放出カソードアレー
から放出された電子の分配率を表しており、アノードに
すべての放出電子が分配される場合がもっともよい状態
である。表１をみるとアノード電圧Ｖａが２ｋＶあるい
は５ｋＶとされた時に、集束電極・カソード電極間電圧
Ｖｇ２を−２０Ｖから２００Ｖまで変化しても、ほぼ１
００％アノードに電子が分配されている。これらのこと
から、アノード電圧Ｖａを２ｋＶないし５ｋＶとすると
き、集束電極・カソード間電圧Ｖｇ２を約５０Ｖないし
約１５０Ｖとすると、発光幅を精細にすることができる
と共に、良好な分配率を得ることができることがわか
る。

【００１６】次に、集束電極４の厚さｔを変化したとき
にＦＥＣから放出される電子ビームが集束される様子を
図４に示す。図４（ａ）は集束電極４の厚さｔを６０μ
ｍとした場合であり、同図（ｂ）は集束電極４の厚さｔ
を７０μｍとした場合であり、同図（ｃ）は集束電極４
の厚さｔを８０μｍとした場合であり、同図（ｄ）は集
束電極４の厚さｔを９０μｍとした場合であり、同図
（ｅ）は集束電極４の厚さｔを１００μｍとした場合を
示している。図４の各図を参照すると、集束電極４の厚
さｔが厚いほど集束度は向上するが、その度合いは緩や
かであり厚さｔは５０μｍ程度以上あれば十分電子ビー
ムを集束することができる。

【００１７】また、ＦＥＣのサイズｄ１を約２４μｍ角
とした時、集束電極４に形成される集束穴４−３の穴径
を、例えば５０μｍとするとより電子ビームを絞ること
ができるが、ＦＥＣから放出された電子の一部が遮られ
るようになるため、分配率が低減するようになる。そこ
で、上述の条件では集束穴４−３の穴径を１００μｍと
して、ＦＥＣから放出された電子が遮られないようにし
ている。すなわち、集束穴４−３の穴径ｄ２はサイズｄ
１の１倍ないし１０倍とするのが好適である。さらに、
アノード電極２と集束電極４との間隔Ｌ２は、アノード
電圧Ｖａが２ｋＶないし５ｋＶとされているため、約５
００μｍ以上とされる。このように、間隔Ｌ２は間隔Ｌ
１の１０ないし２０倍とするのが好適である。

【００１８】図１に示す電界放出型表示装置は、アノー
ド基板１とカソード基板８を対向させて、その周縁をシ
ール材により封着することにより真空容器を形成してい
る。この時、アノード電極２と集束電極４とが、間隔Ｌ
２離隔されて対向されるように、その間に支持板あるい
は支柱材をたてる必要がある。このような構成を示す電
界放出型表示装置の断面図を図２に示す。この図２にお
いては、蛍光体層３の被着されたアノード電極２と集束
電極４との間に支柱材１０を設けている。また、集束電
極４をゲート電極５から間隔Ｌ１離隔させるために、集
束電極４とゲート電極５との間にはガラスビーズ１１が
設けられている。この場合、支柱材１０は砲弾状の形状
として、蛍光体層３における表示面積が減少することを
防止している。

【００１９】なお、支柱材１０はガラス製とされ、例え
ばフッ酸系の溶液中に先端部を浸すことで砲弾状に形成
することができる。この場合、例えば支柱材１０の下端
の径が約１５０μｍ、上端の径が約５０μｍとされる。
なお、集束電極４をメタル製として、ピクセル毎のＦＥ
Ｃに対向して集束穴４−３を多数形成したものや、セラ
ミックやガラスにＦＥＣに対向する集束穴４−３を形成
し、その表面に金属をコーティングしたもの等を用いる
ことができる。また、ガラスビーズ１１に代えて厚膜に
より形成した支持板とすることもできるが、この場合に
エミッタ９に圧膜壁が近いと、厚膜に電子が衝突して厚
膜が負にチャージされることがある。すると、放出され
た電子ビームの軌道が曲げられ、集束作用が損なわれる
ことがあるので、ガラスビーズ１１や、円柱状支柱形状
として、エミッタ９から放出された電子軌道上に絶縁部
を設けないようにするのが望ましい。

【００２０】次に、本発明の電界放出型表示装置の第２
の実施の形態の構成について、図５を参照して説明す
る。図５において、１はガラス等からなるアノード基
板、２はアノード基板１に薄膜状に形成されているアノ
ード電極、３はアノード電極２上に被着された蛍光体
層、４−１は電界放出された電子ビームを集束する集束
穴４−３が形成されている第１集束電極、４−２は第１
集束電極４−１上に配置された電子ビームを集束する集
束穴４−３が形成されている第２集束電極、５は絶縁層
６上に形成されたゲート電極、６はカソード電極７上に
形成された絶縁層、７はカソード基板８上に薄膜状に形
成されているカソード電極、８はガラス等からなるカソ
ード基板、９はゲート電極５および絶縁層６に形成され
たゲート穴内に形成されているコーン状のエミッタであ
る。

【００２１】このように、第２の実施の形態の電界放出
型表示装置は、図１に示す第１の実施の形態の電界放出
型表示装置に比べて、図５に示すように第１集束電極４
−１の上に間隔Ｌ３離隔して第２集束電極４−２を配置
するようにしたものであり、その他の構成は第１の実施
の形態の電界放出型表示装置と同様であるので、その説
明は省略する。なお、図５においては１表示ピクセルの
構成を示しており、各ピクセルにおいては、複数のエミ
ッタ９が形成されている。すなわち、ゲート電極５、絶
縁層６、カソード電極７および複数のエミッタ９からな
る電界放出カソードアレーが各ピクセルに形成されてい
る。

【００２２】第２の実施の形態の電界放出型表示装置
は、カソード電極７を基準電位として、アノード電極２
にアノード電圧Ｖａが、第１集束電極４−１に第２ゲー
ト電圧Ｖｇ２が、第２集束電極４−２に第３ゲート電圧
Ｖｇ３が、ゲート電極５に第１ゲート電圧Ｖｇ１がそれ
ぞれ印加されている。第１ゲート電圧Ｖｇ１がゲート電
極５に印加されることにより、エミッタ９とゲート電極
５間の電界が約１０⁹ ［Ｖ／ｍ］以上となると、エミッ
タ９から電子が電界放出されるようになる。すなわち、
電界放出カソードアレーから電子ビームが放射され、こ
の電子ビームは第１集束電極４−１で集束され、さらに
第２集束電極４−２にて集束されてアノード電極２に捕
集されるようになる。そして、アノード電極２に捕集さ
れるときに、アノード電極２に被着されている蛍光体層
３が励起されて発光するようになる。

【００２３】この場合、各ピクセルを構成する電界放出
カソードアレーの各ゲート電極５に画像信号に応じた第
１ゲート電圧Ｖｇ１を印加することにより、アノード電
極２上に画像を表示することができるようになる。

【００２４】ここで、電界放出カソードアレー（ＦＥ
Ｃ）から放出された電子ビームの集束の様子を図６に示
す。図６は、ＦＥＣと第１集束電極４−１との間隔Ｌ１
を５０μｍ、第１集束電極４−１の厚さｔを５０μｍ、
第１集束電極４−１と第２集束電極４−２との間隔Ｌ３
を１５０μｍ、第２集束電極４−２の厚さｔを５０μ
ｍ、第２集束電極４−２とアノード電極２との間隔Ｌ２
を５００μｍとし、アノード電圧Ｖａを２ｋＶ、第１ゲ
ート電圧Ｖｇ１を９０Ｖ、第２ゲート電圧Ｖｇ２を５０
Ｖ、第３ゲート電圧Ｖｇ３を２５０Ｖとしたときの電子
ビームの集束の様子を示している。図６を観察すると、
第２集束電極４−２を設けることで電子ビームがより集
束されて、精細度が向上されていることがわかる。な
お、図６に示す場合の発光幅は、約２６．９μｍと第２
集束電極４−２を設けることにより精細度を２倍以上に
向上することができる。

【００２５】ところで、第２集束電極４−２を分割し
て、分割された第２集束電極４−２にそれぞれ異なる第
３ゲート電圧Ｖｇ３を印加することで電子ビームを偏向
することができる。たとえば、第２集束電極４−２を２
分割した時の電子ビームが偏向される様子を図７に示す
が、図７（ａ）はアノード電圧Ｖａ＝２ｋＶ、第２ゲー
ト電圧Ｖｇ２＝１００Ｖ、第３ゲート電圧Ｖｇ３を−５
０Ｖと５０Ｖとした場合であり、電子ビームが偏向され
てアノード電極２に到達された電子ビームの位置がずれ
ていることがわかる。

【００２６】同図（ｂ）は第３ゲート電圧Ｖｇ３を０Ｖ
と１００Ｖに変化させたときであり、電子ビームはより
偏向されている。同図（ｃ）は第３ゲート電圧Ｖｇ３
を０Ｖと５００Ｖに変化させたときであり、電子ビーム
はさらに偏向されている。また、同図（ｄ）はアノード
電圧Ｖａ＝５ｋＶ、第２ゲート電圧Ｖｇ２＝１００Ｖ、
第３ゲート電圧Ｖｇ３を−５０Ｖと５０Ｖとした場合で
あり、電子ビームはアノード電圧Ｖａが高いためあまり
偏向されない。同図（ｅ）は第３ゲート電圧Ｖｇ３を０
Ｖと１００Ｖに変化させたときであり、電子ビームは若
干偏向されている。同図（ｆ）は第３ゲート電圧Ｖｇ
３を０Ｖと５００Ｖに変化させたときであり、電子ビー
ムが偏向されている。

【００２７】このように、集束電極により電子ビームを
偏向することができるので、アノード電極２にドット状
あるいはストライプ状にＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を被着して
おくようにし、色信号に応じて電子ビームを偏向するよ
うにすればフルカラーの表示装置とすることができる。
なお、図７に示す場合は第２集束電極４−２を２分割し
て電子ビームを偏向するようにしたが、４分割以上に分
割して２次元の偏向を行えるようにしてもよい。また、
第１集束電極４−１も分割して偏向を行えるようにして
もよい。

【００２８】そこで、第１集束電極および第２集束電極
を分割してそれぞれ偏向電極とするようにした本発明の
表示装置の第３の実施の形態の構成を図８に示す。図８
において、１はガラス等からなるアノード基板、２はア
ノード基板１に薄膜状に形成されているアノード電極、
３はアノード電極２上に被着された蛍光体層、５は絶縁
層６上に形成されたゲート電極、６はカソード電極７上
に形成された絶縁層、７はカソード基板８上に薄膜状に
形成されているカソード電極、８はガラス等からなるカ
ソード基板、９はゲート電極５および絶縁層６に形成さ
れたゲート穴内に形成されているコーン状のエミッタで
ある。

【００２９】また、１２は蛍光体層３の表面に被着され
ているアルミニウム薄膜であり、メタルバックとしての
機能を有している。１３は高さＬ２のガラス等の支柱か
らなる支持板であり、アノード基板１と偏向基板１５と
を間隔Ｌ２で離隔するようにしている。１４は高さＬ１
のガラスビーズあるいはシールガラスからなる支持板で
あり、カソード基板８と偏向基板１５とを間隔Ｌ１で離
隔するようにしている。１５はガラス製あるいはセラミ
ック製の偏向穴１５−１が形成されている偏向基板であ
り、その上面および下面にはそれぞれ第一偏向電極１６
および第二偏向電極１７が形成されている。１６は偏向
基板の下面に形成されている第一偏向電極であり、たと
えば２分割されている。１７は偏向基板１５の上面に
形成されている第二偏向電極であり、第一偏向電極１６
と直交するようにたとえば２分割されている。１８はカ
ソード電極７とエミッタ９群との間に形成されている抵
抗層であり、各エミッタ９からの電子放出を均一化する
と共に、エミッタ９とゲート電極５とが短絡したときの
影響を最小限に抑えるようにしている。なお、たとえば
間隔Ｌ１は約５０μｍ、間隔Ｌ２は５００μｍとされて
いる。

【００３０】図８に示す第３の実施の形態において、ア
ノード電極１ないしエミッタ９に関する構成は、第１の
実施の形態と同様であるのでその説明は省略する。ま
た、蛍光体層３にアルミニウム薄膜１２のメタルバック
が施されているので、アノード電圧Ｖａは２ｋＶ以上と
するのがよい。この場合、蛍光体層３が発光すると、カ
ソード基板８側に放射された光はアルミニウム薄膜１２
により反射されてアノード基板１を透過するようになる
ため、表示装置の輝度を向上することができる。また、
アルミニウム薄膜１２はアノード電極に電気的に接続さ
れるため、蛍光体層３が電子ビームにより負にチャージ
されることを防止することができ、輝度の低下を防止す
ることができる。

【００３１】さらに、分割されている第一偏向電極１
６、および第二偏向電極１７には独立して偏向電圧Ｖｇ
２あるいは偏向電圧Ｖｇ３を印加することができるよう
にされている。この場合、偏向電圧Ｖｇ２，Ｖｇ３を変
化させることにより電子ビームを２次元の平面内で偏向
することができるので、アノード電極２にドット状ある
いはストライプ状にＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を被着しておく
ようにし、色信号に応じて電子ビームを偏向するように
すればフルカラーの表示装置とすることができる。な
お、第一偏向電極１６および第二偏向電極１７を４分割
以上に分割して偏向を行うようにしてもよい。また、偏
向基板１５にはエッチングにより集束穴１５−１を形成
することができる。

【００３２】次に、本発明の表示装置の第３の実施の形
態の変形例の構成を図９に示す。この変形例は、偏向基
板１５を電界放出カソードアレーが形成されているカソ
ード基板８に積層するようにしたものである。この場
合、ゲート電極５と第一偏向電極１６とを間隔Ｌ１で離
隔するために、偏向基板１５に凹状にエッチングを行
い、深さＬ１の凹状部内の上面に第一偏向電極１６を形
成するようにしている。これにより、図９に示す変形例
は支持板１４を省略することができるものであり、表示
装置の製作を容易に行えるものである。さらに、偏向基
板１５の上面には第二偏向電極１６が形成されている。
図９では２ピクセル分の構成が示されており、ピクセル
間に支柱材１０を設けて偏向基板１５をカソード基板８
に接触させている。また、偏向基板１５とカソード基板
８とをシールガラス等で接着してもよい。なお、この支
柱材１０は前記図２に示すように砲弾状としてもよい。

【００３３】また、分割されている第一偏向電極１６と
第二偏向電極１７とは、電極の分割方向が直交されてい
ると共に、第一偏向電極１６、および第二偏向電極１７
には分割された電極ごとに独立して偏向電圧Ｖｇ２ある
いは偏向電圧Ｖｇ３を印加することができるようにされ
ている。したがって、偏向電圧Ｖｇ２，Ｖｇ３を変化さ
せることにより電子ビームを２次元の平面内で偏向する
ことができるので、アノード電極２にドット状あるいは
ストライプ状にＲ，Ｇ，Ｂの蛍光体を被着しておくよう
にし、色信号に応じて電子ビームを偏向するようにすれ
ばフルカラーの表示装置とすることができる。

【００３４】なお、第一偏向電極１６および第二偏向電
極１７を４分割以上に分割して偏向を行うようにしても
よい。また、偏向基板１５に各ピクセルごとに設けられ
ている電界放出カソードアレーに対応して形成されてい
る偏向穴１５−１は、エッチングにより偏向基板１５に
形成されている。アノード基板１およびカソード基板８
は、一般にガラス製とされるので、偏向基板１５もガラ
スの薄板とするのが好適である。また、第一偏向電極１
６および第二偏向電極１７は短絡を防止するために表面
を絶縁被膜で覆うようにすることが好適である。さら
に、カソード基板８をエッチングして凹状部を形成し、
この凹状部内に電界放出カソードアレーを形成すること
により、偏向基板１５との短絡を防止して間隔Ｌ１を保
持させるようにしてもよい。さらにまた、図９に示す変
形例において、第一偏向電極１６を省略してもよいもの
である。

【００３５】

【発明の効果】本発明は以上のように電界放出型表示装
置において、集束電極の集束穴の径ｄ２が、電界放出カ
ソードアレーのサイズｄ１の１倍ないし１０倍となるよ
うにして、電界放出カソードアレーから放出される電子
ビームを集束しているので、表示装置の精細度を向上す
ることができる。さらに、アノード電極に印加されるア
ノード電圧を２ｋＶないし５ｋＶとしているので、蛍光
体の発光効率を向上することができる。さらにまた、集
束電極と前記アノード電極が形成されているアノード基
板とを砲弾状の支柱材により間隔Ｌ２離隔されて支持す
るようにしたので、支柱により表示領域が削減されるこ
とを防止することができる。

【００３６】さらにまた、集束電極が電界放出カソード
アレーに対して独立した２組以上の集束電極により構成
されており、該２組以上の集束電極にそれぞれ偏向電圧
を印加することにより、電界放出カソードから放出され
た電子ビームを偏向するようにして、フルカラー化を可
能としている。さらにまた、集束電極の少なくとも１組
が、電界放出カソードアレー上に載置された偏向基板に
形成されている凹部内に形成することにより、電界放出
カソードアレーと集束電極とを離隔させるスペーサを省
略することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の表示装置の第１の実施の形態の構成を
示す断面図である。

【図２】本発明の表示装置の第１の実施の形態において
所定間隔で各基板を支持させる構成を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の表示装置の第１の実施の形態における
電子ビームの集束の様子を示す図である。

【図４】本発明の表示装置の第１の実施の形態におい
て、集束電極の厚さを変えたときの電子ビームの集束の
様子を示す図である。

【図５】本発明の表示装置の第２の実施の形態の構成を
示す断面図である。

【図６】本発明の表示装置の第２の実施の形態における
電子ビームの集束の様子を示す図である。

【図７】本発明の表示装置の第２の実施の形態における
電子ビームの偏向の様子を示す図である。

【図８】本発明の表示装置の第３の実施の形態の構成を
示す断面図である。

【図９】本発明の表示装置の第３の実施の形態の変形例
の構成を示す断面図である。

【図１０】スピント型と呼ばれる従来の電界放出カソー
ドの概略構造を示す図である。

【符号の説明】

１アノード基板２アノード電極３蛍光体層４，４−１，４−２集束電極４−３集束穴５ゲート電極６絶縁層７カソード電極８カソード基板９エミッタ１０支柱材１１ガラスビーズ１２アルミニウム薄膜１３，１４支持板１５偏向基板１５−１偏向穴１６，１７偏向電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者冨田正晴千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内 (72)発明者山口智司千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】カソード基板上に形成された電界放出カ
ソードアレーと、該電界放出カソードアレー上に間隔Ｌ１離隔されて配置
された、該電界放出カソードアレーから放出された電子
を集束する集束穴を有する集束電極と、該集束電極上に間隔Ｌ２離隔されて配置され、該集束電
極で集束された電子により励起発光される蛍光体が被着
されているアノード電極とを備え、間隔Ｌ２が間隔Ｌ１の１０倍ないし２０倍とされている
ことを特徴とする電界放出型表示装置。
【請求項２】前記集束電極の集束穴の径ｄ２が、前記
電界放出カソードアレーのサイズｄ１の１倍ないし１０
倍とされていることを特徴とする請求項１記載の電界放
出型表示装置。
【請求項３】前記アノード電極に印加されるアノード
電圧が２ｋＶないし５ｋＶとされていることを特徴とす
る請求項１あるいは２記載の電界放出型表示装置。
【請求項４】前記集束電極と前記アノード電極が形成
されているアノード基板とが砲弾状の支柱材により間隔
Ｌ２離隔されて支持されていることを特徴とする請求項
１ないし３のいずれかに記載の電界放出型表示装置。
【請求項５】前記集束電極が前記電界放出カソードア
レーに対して独立した２組以上の集束電極により構成さ
れており、該２組以上の集束電極にそれぞれ偏向電圧を
印加することにより、前記電界放出カソードから放出さ
れた電子ビームを偏向するようにしたことを特徴とする
請求項１ないし４のいずれかに記載の電界放出型表示装
置。
【請求項６】前記集束電極の少なくとも１組が、前記
電界放出カソードアレー上に載置された偏向基板に設け
られた凹部内に形成されていることを特徴とする請求項
５記載の電界放出型表示装置。