JP2007005276A - 電界放出陰極装置及び電界放出表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、電界放出の電流密度を高める電界放出陰極装置及び電界放出表示装置に関する。
【解決手段】本発明の実施例に係る電界放出陰極装置は、陰極と、グリッドと、これらの間に設けられた隔離部と、前記陰極に電気的に連接された電界放出手段と、を含む。ここで、前記グリッドは、少なくとも一側の表面がこのグリッドに隣接された電界放出手段に対向するように構成されている。この電界放出陰極装置によれば、電界放出の閾値電圧を減少して放出電流の密度を高める。また、本発明の実施例として、前記陰極装置を利用する電界放出表示装置を提供する。
【選択図】図４

Description

本発明は、電界放出陰極装置に関し、特に、グリッドを備える電界放出陰極装置及び電界放出表示装置に関する。

電界放出表示装置は、陰極線管（ＣＲＴ）表示装置及び液晶表示装置（ＬＣＤ）と比べて、良好な表示効果、大画角、低消費電力、小型化などの優れた点があるので、次世代の表示装置として開発されている。特に、炭素ナノチューブを利用する電界放出表示装置（ＣＮＴ−ＦＥＤ）は、益々注目されてきている。

一般に、電界放出表示装置は二極管構造及び三極管構造がある。二極管構造を有する電界放出表示装置は、陽極及び陰極を備え、高電圧印加が必要であり、電子放出の均一性が制御できない。従って、文字だけは正確に表示されるが、映像などの表示が実現できない。三極管構造を有する電界放出表示装置は、二極管構造を有する電界放出表示装置に基づいて、電子の放出を制御ためのグリッドを別に設置して構成されているものであり、低電圧で電子を放出し、グリッドを利用して電子の放出を精確に制御することができる。

図１に示すように、従来の電界放出装置４は、陰極４０と、陽極４５と、それらの間に設置されたグリッド４３と、を含む。ここで、前記陰極４０及び陽極４５は壁４４で隔てられる。前記陰極４０には複数の電子放出部４１と、これらの電子放出部４１に対応するように設けられた複数の通過孔を有する隔離部４２とが、設置される。前記グリッド４３は前記隔離部４２の頂部に設置され、前記電界放出部４１に対応する通過孔が設けられる。また、陰極４０と対向する前記陽極４５が位置する表面には、蛍光層４６が設置される。

前記陽極４５と、グリッド４３と、陰極４０とに対して、それぞれ異なる電圧が印加されると、前記電界放出部４１から電子を放出させ、これらの電子が前記隔離部４２及び前記グリッド４３の通過孔を通過して、前記陽極４５による電界の作用により前記陽極４５及び蛍光層４６に達して、前記蛍光層４６を励起して可視光線を発光させる。一般に、前記陽極４５に印加された電圧は数千ボルトで、前記グリッド４３に施された電圧は１００ボルト程になる。

しかし、前記電界放出表示装置４において、前記電界放出部４１の放出端がグリッド４３より非常に低いので、放出された電子は両側のグリッド４３による電界が原因で、大部分の電子４１０が大きく偏向され、前記蛍光層４６以外の他の領域に達するが、前記電界放出部４１の中心に達する電子が少なく、表示された画素が大きくなるので、高解像度の表示装置に適用されない。また、一部の電子が前記蛍光層４６に達しても、中心に達する電子が非常に少ないので、画面の中央が暗く、辺部が明るくなる不具合がある。同時に、前記電界放出部４１の放出端が前記グリッド４３より低いので、閾値電圧が高く、放出の電流密度が小さくなる課題もある。

以下、実施例として電界放出の電流密度を高める電界放出陰極装置及び電界放出表示装置について説明する。

前記課題を解決するために、本発明の実施例に係る電界放出陰極装置は、陰極と、グリッドと、これらの間に設けられた隔離部と、前記陰極に電気的に連接された電界放出手段と、を含む。ここで、前記グリッドは、少なくとも一側の表面がこのグリッドに隣接された電界放出手段に対向するように構成されている。

また、前記電界放出手段は、前記隔離部の表面に設置される。更に、前記隔離部は、前記電界放出手段に対応する領域に、前記陰極に電気的に接続された導電部が設置される。

そして、前記グリッドは、帯状に設けられることが好ましい。前記陰極及び前記グリッドは、互いに垂直して帯状に構成されることが好ましい。

本発明の別の実施例として、陰極と、グリッドと、これらの間に設けられた隔離部と、前記陰極に電気的に連接された電界放出手段と、を含む電界放出表示装置が提供されている。ここで、前記グリッドは、少なくとも一側の表面がこのグリッドに隣接された電界放出手段に対向するように配置されている。

そして、前記陽極により形成された複数の画素は、前記グリッドに対向して形成される。更に、前記単の画素は複数のグリッドと対応することができる。

従来の技術と比べて、本発明の実施例に係る電界放出陰極装置において、電界放出手段から電子を放出させるために、各グリッドとそれと隣接する電界放出手段の一側と対向するように設置される。これにより、電界放出の閾値電圧を効果的に減少し、放出される電流の密度を高める。また、電界放出手段における有効な放出領域の面積の増加と伴って、各電界放出手段から放出されるそれぞれの電流の一致性が良くなる。そして、電界放出陰極装置において、前記グリッドが帯状に設けられ、従来の通過孔を省略させることによって、構造が簡単になり、製造工程に有利する。

更に、本発明の実施例に係る電界放出表示装置は、グリッドとこれに隣接する電界放出手段の一側に対向するように構成されることにより、電子分散の範囲が小さくなり、画面の解像度が高くなる。

なお、電界放出表示装置における、一つの画素に対応して、平行のグリッドネット、即ち、複数のグリッドが設置されることにより、更に各電界放出手段の放出面を効果的に利用し、電界放出の電流密度を高めることができる。

以下、図面を参考して本発明の実施例について詳しく説明する。

図２及び図３を参照すると、本発明の実施例に係る電界放出陰極装置６は、基板６０と、この基板６０に設置された複数の陰極６１と、この陰極６１に設けられた隔離部６２と、この隔離部６２に設けられた複数のグリッド６４及び複数の電界放出手段６３と、を含む。ここで、前記グリッド６４は一側の表面６４０がそれと隣接する電界放出手段６３の一側の表面６３０に対向するように配置される。

一般に、前記基板６０はガラスなどの絶縁材料からなるフラットボードである。

前記陰極６１は、前記基板６０に形成される、例えば、ＩＴＯ（酸化インジウムスズ）の導電薄膜又は金属の帯状の導電層である。また、前記複数の陰極６１は前記基板６０に相互に平行して形成されても良い。

前記グリッド６４は、導電材料（導電性能に優れた金属）から成る帯状の導電層であり、前記隔離部６２の頂端に、前記陰極６１に対して垂直に設置される。

前記隔離部６２は、絶縁部（図示せず）及び導電部６５を備える。ここで、前記導電部６５は、前記電界放出手段６３と前記陰極６１との間に設置され、前記各電界放出手段６３と前記陰極６１とを電気的に連接させるように構成されている。前記絶縁部は、前記グリッド６４及び前記陰極６１を電気的に隔離させるために、これらの間に設置される。前記隔離部６２の製造工程において、絶縁部を製造した後、電界放出手段６３を設置しようとする領域に予めエッチング加工によって通過孔を形成し、この透過孔に金属材料を充填して、導電部６５を得ることができる。

一般に、前記電界放出手段６３は矩形（正方形を含む）に形成され、同様又は異なる材料の電界放出素子を組み合わせて成る。また、前記電界放出手段６４はマトリックス状に配列されることが好ましい。前記電界放出素子は炭素ナノチューブ、シリコンの放出先、ダイヤモンド、ＤＬＣ（diamond like carbon）、金属のような良好な電子放出性能がある材料から成り、化学気相堆積法などの方法により直接に隔離部６２に成長させても良く、印刷塗布などの方法により隔離部６２に形成されても良い。なお、前記電界放出素子の設置は、具体的な形態に限らず、前記隔離部６２の導電部６５の表面における一部または全部に設置され得る。

本実施例において、グリッド６４は、長手方向での相互に平行する側面６４０、６４０’がそれぞれ各電界放出手段６３の側面６３０’及び６３０に対向して構成される。良好な製造技術により、前記側面６４０及び６３０’の間の距離は数ミクロンに達することができる。従って、前記グリッド６４により、効果的に電界放出手段６３に電子を放出させるので、電界放出の閾値電圧を減少して放出電流の密度を高め、そして、電界放出手段６３からの有効な放出の領域が増加して、電流の一致性が良くなる。

なお、前記のように電界放出手段６３及びグリッド６４を同一な平面（隔離部６２）に設置する方法は、それらを対向する方法の一種だけである。ここに「側面が対向する」ということは、両方の側面が完全に対向することであっても、更に一部又は辺部が対向することであっても良い。前記グリッド６４及び前記電界放出手段６３は他の方式により配置され、前記電界放出手段６３の一部及び前記グリッド６４の一部を同一の平面にさせ、前記グリッド６４の少なくとも一側及びそれに近い電界放出手段６３を対向するように設けられることができる。ただし、ここに「対向」ということは、前記電界放出手段６３及びグリッド６４が近いほどよいという意味であるが、この技術分野の通常の当業者は前記主旨に従って、同様又は類似の設計を行ってもよい。

電子を通すための複数の通過孔が設けられるグリッドと比べて、本実施例に電界放出陰極装置６のグリッド６４は通過孔が省略され帯状に設けられるので、構造が簡単になり、製造に有利となる。

また、前記陰極６１、前記グリッド６４、前記電界放出手段６３の数量は本実施例に限らず、実用に応じて決定され得る。

図２〜図４を参考して、本発明の実施例２は電界放出陰極装置６を利用する電界放出表示装置を説明する。この電界放出表示装置７は前記電界放出陰極装置６の他、前記基板に対向する基板７８と、この基板７８の表面に設置された陽極７７と、この陽極７７に付着された蛍光層７６と、を含む。ここで、前記陽極７７はＩＴＯ導電薄膜からなる。前記蛍光層７６は複数の画素を有し、各画素はそれぞれ赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光材料からなる。

前記電界放出表示装置７には、前記蛍光層７６の画素がグリッド６４に対応して設置される。更に、各画素及びそれに対応するグリッド６４は、中心が別々に対応するように設置されることが好ましい。なお、前記グリッド６４からの電子６３２は水平方向での初速度で、前記陽極７７による電界が原因で、放物線軌道に沿って移動することになる。従来の電界放出手段からの電子は、陽極へ移動しつつ、画素の辺部に分散され、陽極に到達すると、大きな散乱のスポットが形成される。これにより、陰極及び陽極の距離が大きいほど散乱のスポットが大きくなり、画面の解像度が低くなる。本実施例において、前記電界放出表示装置７の電界放出手段６３からの電子６３２は画素の中央へ移動するので、分散の範囲が小さくなり、画素の解像度が高くなる。

図５を参照して、本発明の実施例３にかかる電界放出表示装置８を説明する。説明の便宜のために、図５に一つの画素とそれに対応する構成のみを示す。前記実施例２と比べて、電界放出表示装置８において、グリッド６４’が複数の平行の棒状のグリッドからなり、電界放出手段６３’がグリッド６４’の形状に似てグリッド６４’同士の間に設置される。即ち、前記電界放出表示装置８は一つの画素が複数のグリッド６４’及び電界放出手段６３’に対応するように構成されている。これによれば、複数のグリッド６４’がそれと隣接の電界放出手段６３’を制御して電子６３４を放出させ、更に効果的に各電界放出手段６３’の放出表面を利用して、放出電流の密度を高める。

なお、本発明の実施例に係る電界放出陰極装置は、本発明の実施例に限らず、電界放出表示装置の以外、他の電界放出装置に応用できる。

従来の電界放出表示装置の断面図である。 本発明の実施例１に係る電界放出陰極装置の斜視図である。 図２のＩＩＩ−ＩＩＩに沿う斜面図である。 本発明の実施例２に係る電界放出表示装置の斜視図である。 本発明の実施例３に係る電界放出表示装置の斜視図である。

符号の説明

６ 電界放出陰極装置
６０、７８ 基板
６１ 陰極
６２ 隔離部
６３、６３’ 電界放出手段
６３０ 側面
６３２、６３４ 電子
６４、６４’ グリッド
６４０ 側面
６５ 導電部
７ 電界放出表示装置
７６ 蛍光層
７７ 陽極

Claims (6)

1. 陰極と、グリッドと、これらの間に設けられた隔離部と、前記陰極に電気的に連接された電界放出手段と、を含む電界放出陰極装置において、
   前記グリッドは、少なくとも一側の表面がこのグリッドに隣接された電界放出手段に対向するように構成されていることを特徴とする電界放出陰極装置。
2. 前記電界放出手段は、前記隔離部の表面に設置されることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出陰極装置。
3. 前記隔離部は、前記電界放出手段に対応する領域に、前記陰極に電気的に接続された導電部が設置されることを特徴とする、請求項２に記載の電界放出陰極装置。
4. 前記グリッドは帯状に設けられることを特徴とする、請求項１〜３のいずれか一項に記載の電界放出陰極装置。
5. 前記陰極及び前記グリッドは、互いに垂直で帯状に構成されることを特徴とする、請求項１〜４のいずれか一項に記載の電界放出陰極装置。
6. 請求項１〜５のいずれか一項に記載の電界放出陰極装置と、陽極と、を含み、
   前記電界放出陰極装置は、陰極と、グリッドと、これらの間に設けられた隔離部と、前記陰極に電気的に連接された電界放出手段と、を含み、
   前記グリッドは、少なくとも一側の表面がこのグリッドに隣接された電界放出手段に対向するように構成されていることを特徴とする電界放出表示装置。
   

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