JP2000182510A - Field emission element and field emission type display device using it - Google Patents

Field emission element and field emission type display device using it

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JP2000182510A
JP2000182510A JP36077798A JP36077798A JP2000182510A JP 2000182510 A JP2000182510 A JP 2000182510A JP 36077798 A JP36077798 A JP 36077798A JP 36077798 A JP36077798 A JP 36077798A JP 2000182510 A JP2000182510 A JP 2000182510A
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Japan
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field emission
cathode
emitter layer
electrode
layer
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JP36077798A
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Japanese (ja)
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Shigeo Ito
茂生 伊藤
Tatsuo Yamaura
辰雄 山浦
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Futaba Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce variations in the amount of electron emission by keeping a gap between electrodes constant. SOLUTION: A cathode electrode 3 made of conductive material is formed in stripes on an insulating cathode substrate 2, a film-like emitter layer 4 made of conductive material having substantially the same width as the cathode electrode 3 is formed in stripes on the cathode electrode 3, glass beads 5 acting as insulating support members are fixed on both sides of the emitter layer 4 on the cathode substrate 2, and a film-like gate electrode 7 having porous portions is formed on surfaces of the glass beads 5. The distance between the cathode electrode 3 and the gate electrode 7 is defined by the diameter of the glass beads 5, and thus the gap between them is kept constant.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源としての電
界放出素子に関するとともに、この電界放出素子から放
出された電子を蛍光体に射突させて所望の表示を行う電
界放出形表示装置に関する。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a field emission device as an electron source, and to a field emission display device for performing a desired display by projecting electrons emitted from the field emission device onto a phosphor.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来の電界放出形表示装置の構成
を示す断面図である。
2. Description of the Related Art FIG. 5 is a sectional view showing the structure of a conventional field emission display.

【0003】図5に示す電界放出形表示装置21は、基
板22上に形成されたカソード電極23と、このカソー
ド電極23の上に形成された絶縁層24と、絶縁層24
のアパーチュア24a内にストライプ状に形成されたダ
イヤモンドカソード25と、ダイヤモンドカソード25
上に開口26aを有して絶縁層24上に形成されたゲー
ト電極26とからなる電界放出素子27を備えている。
この電界放出素子27が形成された基板22に対向する
フェースプレートガラス28の内面には、ダイヤモンド
カソード25と直交してストライプ状のアノード電極2
9が形成されている。アノード電極29上には、ダイヤ
モンドカソード25と対向して蛍光体層30が形成され
ている。
A field emission display device 21 shown in FIG. 5 has a cathode electrode 23 formed on a substrate 22, an insulating layer 24 formed on the cathode electrode 23, and an insulating layer 24.
A diamond cathode 25 formed in a stripe shape within an aperture 24a of
A field emission device 27 including an opening 26a and a gate electrode 26 formed on the insulating layer 24 is provided.
A stripe-shaped anode electrode 2 orthogonal to the diamond cathode 25 is provided on the inner surface of the face plate glass 28 facing the substrate 22 on which the field emission element 27 is formed.
9 are formed. A phosphor layer 30 is formed on the anode electrode 29 so as to face the diamond cathode 25.

【0004】上記構成による電界放出形表示装置21で
は、カソード電極23とアノード電極29間に所定の電
位差が維持されると、ダイヤモンドカソード25の表面
から電子が放出され、この放出された電子がゲート電極
26の開口26aを通過してアノード電極29上の蛍光
体層30に射突する。これにより、所望の画像表示がな
される。
In the field emission display device 21 having the above structure, when a predetermined potential difference is maintained between the cathode electrode 23 and the anode electrode 29, electrons are emitted from the surface of the diamond cathode 25, and the emitted electrons are gated. The light passes through the opening 26 a of the electrode 26 and collides with the phosphor layer 30 on the anode electrode 29. Thus, a desired image is displayed.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の電界放
出形表示装置21では、カソード電極23とゲート電極
26との間の距離が絶縁層24によって保たれている。
しかしながら、上記絶縁層24は、スクリーン印刷法に
よって形成されており、絶縁層24の元になる絶縁性ペ
ーストが流動性を有しているので、図5に示すように、
印刷形成された絶縁層24のアパーチュア24aに臨む
周囲部分にだれを生じる。
In the above-mentioned conventional field emission display device 21, the distance between the cathode electrode 23 and the gate electrode 26 is maintained by the insulating layer 24.
However, since the insulating layer 24 is formed by a screen printing method, and the insulating paste that forms the insulating layer 24 has fluidity, as shown in FIG.
The printed insulating layer 24 has a drooping portion around the aperture 24a.

【0006】このため、絶縁層24上に形成されるゲー
ト電極26の表面を平滑にすることができず、均一な高
さでゲート電極26を形成することができない。そし
て、ゲート電極26の高さにバラツキが生じると、カソ
ード電極23とゲート電極26との間の距離にもバラツ
キが生じる。
Therefore, the surface of the gate electrode 26 formed on the insulating layer 24 cannot be made smooth, and the gate electrode 26 cannot be formed at a uniform height. When the height of the gate electrode 26 varies, the distance between the cathode electrode 23 and the gate electrode 26 also varies.

【0007】その結果、カソード電極23とアノード電
極28間の電位差を一定に維持しても、ダイヤモンドカ
ソード25の表面における電界強度が変化し、ダイヤモ
ンドカソード25から放出される電子の放出量にバラツ
キが生じ、発光むらを招いて所望の画像表示を行うこと
ができなかった。
As a result, even if the potential difference between the cathode electrode 23 and the anode electrode 28 is kept constant, the electric field intensity on the surface of the diamond cathode 25 changes, and the emission amount of electrons emitted from the diamond cathode 25 varies. As a result, the desired image cannot be displayed due to uneven light emission.

【0008】そこで、本発明は、上記問題点に鑑みてな
されたものであり、電極間のギャップを一定に保持する
ことができる電界放出素子を提供することを目的とし、
また、電子放出量のバラツキを低減して発光むらの極め
て少ない画像表示が行える電界放出形表示装置を提供す
ることを目的としている。
Accordingly, the present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide a field emission device capable of maintaining a constant gap between electrodes.
It is another object of the present invention to provide a field emission display device capable of displaying an image with extremely small emission unevenness by reducing the variation in the amount of emitted electrons.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1の発明に係る電界放出素子は、絶縁性を有
するカソード基板と、前記カソード基板の上に形成され
たカソード電極と、前記カソード電極の上に形成された
膜状のエミッタ層と、前記エミッタ層の上に固着された
絶縁性の支柱部材と、前記エミッタ層から放出される電
子を通過させる開口部分を有して前記支柱部材の前記エ
ミッタ層と当接する面の反対側に形成された膜状のゲー
ト電極とを備えたことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a field emission device, comprising: a cathode substrate having an insulating property; a cathode electrode formed on the cathode substrate; A support having a film-like emitter layer formed on the cathode electrode, an insulating support member fixed on the emitter layer, and an opening for passing electrons emitted from the emitter layer; And a film-like gate electrode formed on the side of the member opposite to the surface in contact with the emitter layer.

【0010】請求項2の発明に係る電界放出素子は、絶
縁性を有するカソード基板と、前記カソード基板の上に
ストライプ状に形成されたカソード電極と、前記カソー
ド電極の上に該カソード電極と略同一幅でストライプ状
に形成された膜状のエミッタ層と、前記カソード基板の
上の前記エミッタ層の両側に固着された絶縁性の支柱部
材と、前記エミッタ層から放出される電子を通過させる
開口部分を有して前記支柱部材の前記カソード基板と対
応する面の反対側に形成された膜状のゲート電極とを備
えたことを特徴とする。ことを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a field emission device, comprising: a cathode substrate having an insulating property; a cathode electrode formed in a stripe shape on the cathode substrate; A film-like emitter layer formed in a stripe shape with the same width; an insulating support member fixed on both sides of the emitter layer on the cathode substrate; and an opening for passing electrons emitted from the emitter layer And a film-shaped gate electrode formed on a side of the support member opposite to a surface corresponding to the cathode substrate. It is characterized by the following.

【0011】請求項3の発明は、請求項1又は2の電界
放出素子において、前記カソード基板上には、画素を形
成する位置に対応する部分に前記エミッタ層が露出する
凹部を有して絶縁層が形成され、前記凹部内に前記支柱
部材が固着されたことを特徴とする。
According to a third aspect of the present invention, in the field emission device according to the first or second aspect, the cathode substrate is provided with a concave portion where the emitter layer is exposed at a portion corresponding to a position where a pixel is formed. A layer is formed, and the support member is fixed in the recess.

【0012】請求項4の発明は、請求項1〜3のいずれ
かの電界放出素子において、前記支柱部材が複数層で形
成され、上層に向かうに連れてその外形が小さいことを
特徴とする。
According to a fourth aspect of the invention, in the field emission device according to any one of the first to third aspects, the support member is formed of a plurality of layers, and the outer shape of the support member decreases toward the upper layer.

【0013】請求項5の発明は、請求項1〜4のいずれ
かの電界放出素子において、前記カソード電極と前記エ
ミッタ層の間に厚膜又は薄膜で形成された抵抗層をもつ
ことを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the field emission device according to any one of the first to fourth aspects, a resistive layer formed of a thick film or a thin film is provided between the cathode electrode and the emitter layer. I do.

【0014】請求項6の発明は、請求項1〜5のいずれ
かの電界放出素子を用いた電界放出形表示装置であっ
て、前記カソード基板と対面して配置され、その外周部
分で封止されて内部が高真空状態に保持された外囲器を
構成する絶縁性及び透光性を有するアノード基板と、前
記アノード基板の内面に形成された透光性を有するアノ
ード電極と、前記アノード電極の上に形成された蛍光体
層とを備えたことを特徴とする。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a field emission display device using the field emission device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the field emission type display device is arranged so as to face the cathode substrate, and is sealed at an outer peripheral portion thereof. An insulating and translucent anode substrate forming an envelope whose inside is held in a high vacuum state, a translucent anode electrode formed on the inner surface of the anode substrate, and the anode electrode And a phosphor layer formed thereon.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は本発明による電界放出素子
の第1実施の形態を示す断面図である。第1実施の形態
の電界放出素子1A(1)は、絶縁性を有する例えば矩
形状のガラス等のカソード基板2を基部としている。カ
ソード基板2の上にはカソード電極3が形成されてい
る。カソード電極3は、例えばAl,Nb,ITO(In
dium Tin Oxide)等の導電材料からなる。カソード電極
3は、その選択材料に応じて蒸着法、CVD(Chemical
Vapor Deposition )法、印刷法等によりカソード基板
2上にストライプ状に形成される。
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a field emission device according to the present invention. The field emission device 1A (1) of the first embodiment is based on a cathode substrate 2 made of, for example, rectangular glass having insulation properties. On the cathode substrate 2, a cathode electrode 3 is formed. The cathode electrode 3 is made of, for example, Al, Nb, ITO (In
(Tin Tin Oxide). The cathode electrode 3 is formed by a vapor deposition method or a CVD (Chemical) method according to the selected material.
It is formed in a stripe shape on the cathode substrate 2 by a vapor deposition method, a printing method, or the like.

【0016】カソード電極3の上には、薄膜又は厚膜か
らなるエミッタ層4がカソード電極3と略同一幅でスト
ライプ状に形成されている。エミッタ層4は、例えばカ
ーボンナノチューブ、グラファイト、DLC(ダイヤモ
ンドライクカーボン)、ダイヤモンド粉末、窒化物等の
粉末を主成分としている。
On the cathode electrode 3, an emitter layer 4 made of a thin film or a thick film is formed in a stripe shape with substantially the same width as the cathode electrode 3. The emitter layer 4 contains, as a main component, a powder such as carbon nanotube, graphite, DLC (diamond-like carbon), diamond powder, or nitride.

【0017】更にエミッタ層4の形成方法について一例
を示すと、カーボンナノチューブを用いた場合には、エ
ミッタ材料をエタノール中で超音波分散させ、印刷用ビ
ークルとよく混合させて印刷で形成する方法、エミッタ
材料を電解質液中に混合分散させて電着させる方法、エ
ミッタ材料を感光材と混合してフォトリソパターニング
を行う方法等がある。
Further, an example of a method of forming the emitter layer 4 will be described. When carbon nanotubes are used, the emitter material is ultrasonically dispersed in ethanol, mixed well with a printing vehicle, and formed by printing. There are a method in which an emitter material is mixed and dispersed in an electrolyte solution for electrodeposition, and a method in which the emitter material is mixed with a photosensitive material to perform photolithographic patterning.

【0018】カソード基板2上でエミッタ層4の両側に
は、支柱部材として絶縁性を有するガラスビーズ5が設
けられている。また、ガラスビーズ5の上には、カソー
ド電極3と直交してゲート電極7が形成されている。こ
のゲート電極7は、エミッタ層4と対向する部分に開口
7aを有している。
On both sides of the emitter layer 4 on the cathode substrate 2, glass beads 5 having insulating properties are provided as support members. A gate electrode 7 is formed on the glass beads 5 at right angles to the cathode electrode 3. The gate electrode 7 has an opening 7 a at a portion facing the emitter layer 4.

【0019】ガラスビーズ5は、表面に固着手段として
の粘着剤(バインダー)6がコートされており、乾燥焼
成後にエミッタ層4に固着される。各ガラスビーズ5
は、例えば数μm〜200μmから選択される略同一の
直径からなる。そして、ガラスビーズ5の直径によりカ
ソード電極3とゲート電極7との間の距離が規定され、
その間のギャップが一定に保持される。
The glass beads 5 have a surface coated with an adhesive (binder) 6 as fixing means, and are fixed to the emitter layer 4 after drying and firing. Each glass bead 5
Have substantially the same diameter selected from, for example, several μm to 200 μm. The distance between the cathode electrode 3 and the gate electrode 7 is defined by the diameter of the glass beads 5,
The gap between them is kept constant.

【0020】ゲート電極7は、例えばAl,Nb等の金
属材料による所定パターン形状(例えばドット状)の薄
膜が斜め蒸着(傾斜角度30°以下)により形成された
薄膜からなる。ゲート電極7は、エミッタ層4から放出
された電子を開口7aから通過させている。
The gate electrode 7 is a thin film formed by oblique vapor deposition (tilt angle of 30 ° or less) of a thin film of a predetermined pattern shape (for example, dot shape) made of a metal material such as Al or Nb. The gate electrode 7 allows electrons emitted from the emitter layer 4 to pass through the opening 7a.

【0021】なお、ゲート電極7は、例えばAl,Ag
等の金属材料からなる粉末とビークルを混合してペース
ト化させたものをガラスビーズ5上に印刷して形成して
もよい。また、斜め蒸着や印刷により予めシートに所定
パターン形状の薄膜を形成しておき、ガラスビーズ5の
上に転写させてゲート電極7を形成することもできる。
この他、上記スクリーン印刷法と斜め蒸着を併用しても
よい。
The gate electrode 7 is made of, for example, Al, Ag
Alternatively, a paste made by mixing a powder made of a metal material such as a metal material and a vehicle may be printed on the glass beads 5. Alternatively, a gate electrode 7 may be formed by forming a thin film having a predetermined pattern on a sheet in advance by oblique deposition or printing, and transferring the thin film onto the glass beads 5.
In addition, the screen printing method and oblique deposition may be used in combination.

【0022】また、カソード電極3及びエミッタ層4を
カソード基板2の上にべたに形成してもよい。その場
合、ガラスビーズ5は、画素を形成する位置に対応する
部分には所定の隙間を開けて均一に設けられ、それ以外
の部分を覆うように設けられる。
Further, the cathode electrode 3 and the emitter layer 4 may be formed all over the cathode substrate 2. In this case, the glass beads 5 are provided uniformly at a portion corresponding to a position where a pixel is formed with a predetermined gap, and are provided so as to cover other portions.

【0023】図2(a)は本発明による電界放出素子の
第2実施の形態を示す部分拡大平面図、図2(b)は図
2(a)のA−A線断面図、図2(c)は図2(a)の
B−B線断面図である。なお、第1実施の形態と略同一
の構成要素には同一番号を付して詳細な説明については
省略する。
FIG. 2A is a partially enlarged plan view showing a second embodiment of the field emission device according to the present invention, FIG. 2B is a sectional view taken along line AA of FIG. 2A, and FIG. FIG. 3C is a sectional view taken along line BB of FIG. Note that components that are substantially the same as those in the first embodiment are given the same numbers, and detailed descriptions thereof are omitted.

【0024】第2実施の形態の電界放出素子1B(1)
は、絶縁性を有する例えば矩形状のガラス等のカソード
基板2を基部としている。カソード基板2の上にはカソ
ード電極3がストライプ状に形成されている。カソード
電極3の上には、エミッタ層4がカソード電極3と略同
一幅でストライプ状に形成されている。
Field emission device 1B (1) of second embodiment
Is based on an insulating cathode substrate 2 made of, for example, rectangular glass. On the cathode substrate 2, a cathode electrode 3 is formed in a stripe shape. On the cathode electrode 3, the emitter layer 4 is formed in a stripe shape with substantially the same width as the cathode electrode 3.

【0025】エミッタ層4の表面を含むカソード基板2
の上には絶縁層8が形成されている。絶縁層8は、画素
を形成する位置に対応した部分に凹部8aを有してお
り、凹部8aからはエミッタ層4の表面が露出してい
る。絶縁層8は、例えば絶縁性ペーストのスクリーン印
刷法により層状に形成される。
Cathode substrate 2 including surface of emitter layer 4
An insulating layer 8 is formed thereon. The insulating layer 8 has a concave portion 8a at a portion corresponding to a position where a pixel is formed, and the surface of the emitter layer 4 is exposed from the concave portion 8a. The insulating layer 8 is formed in a layer shape by, for example, a screen printing method of an insulating paste.

【0026】絶縁層8の凹部8a内には支柱部材として
のガラスビーズ5がランダムに分散して設けられてい
る。ガラスビーズ5は、表面にコートされた固着手段と
しての粘着剤6によりエミッタ層4に固着されている。
In the recess 8a of the insulating layer 8, glass beads 5 as support members are randomly dispersed. The glass beads 5 are fixed to the emitter layer 4 by an adhesive 6 as a fixing means coated on the surface.

【0027】ガラスビーズ5の上には、エミッタ層4か
ら放出された電子が通過できるように、ポーラスな薄膜
によるゲート電極7’が形成されている。ゲート電極
7’は、絶縁層8の凹部8aと略同等の幅でカソード電
極3及びエミッタ層4と直交するようにストライプ状に
形成される。そして、カソード電極3とゲート電極7’
によりX−Yマトリクスを形成している。ゲート電極
7’は、第1実施の形態で説明した斜め蒸着、スクリー
ン印刷、転写法により形成することができる。
On the glass beads 5, a gate electrode 7 'made of a porous thin film is formed so that electrons emitted from the emitter layer 4 can pass therethrough. The gate electrode 7 ′ is formed in a stripe shape so as to have a width substantially equal to that of the concave portion 8 a of the insulating layer 8 and to be orthogonal to the cathode electrode 3 and the emitter layer 4. Then, the cathode electrode 3 and the gate electrode 7 '
Form an XY matrix. The gate electrode 7 'can be formed by the oblique deposition, screen printing, or transfer method described in the first embodiment.

【0028】なお、ガラスビーズ5の直径は、絶縁層8
の膜厚とほぼ同等のものが好ましい。これにより、ゲー
ト電極7’を絶縁層8の凹部8aの段差部分で分かれる
ことなくエミッタ層4の上方位置(対向位置)に形成す
ることができる。また、凹部8a内のガラスビーズ5
は、均一な密度で分布されるのが好ましい。
It should be noted that the diameter of the glass beads 5 is
It is preferable that the thickness is substantially equal to the thickness of the film. Thus, the gate electrode 7 ′ can be formed at a position (opposing position) above the emitter layer 4 without being separated at the step of the concave portion 8 a of the insulating layer 8. Also, the glass beads 5 in the recess 8a
Are preferably distributed at a uniform density.

【0029】上記第2実施の形態において、凹部8aを
有する絶縁層8は、スクリーン印刷によって形成される
層状のものに限らず、凹部8aを残して例えばガラス製
や樹脂製のビーズ、ガラスファイバー、ガラス製や樹脂
製の角ブロック等の絶縁部材をカソード基板2の上に設
ける構成してもよい。
In the second embodiment, the insulating layer 8 having the concave portion 8a is not limited to a layered one formed by screen printing. For example, glass or resin beads, glass fiber, An insulating member such as a square block made of glass or resin may be provided on the cathode substrate 2.

【0030】図3は本発明による電界放出素子の第3実
施の形態を示す断面図である。なお、第1実施の形態と
同一の構成要素には同一番号を付して説明を省略する。
FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the field emission device according to the present invention. Note that the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0031】第3実施の形態の電界放出素子1C(1)
は、第1実施の形態の変形例であり、支柱部材としての
ガラスビーズ5が2層で構成され、その他の構成につい
ては第1実施の形態と同一である。
The field emission device 1C (1) of the third embodiment
Is a modified example of the first embodiment, in which the glass beads 5 as the support members are composed of two layers, and the other configuration is the same as that of the first embodiment.

【0032】なお、上記第3実施の形態では、ガラスビ
ーズ5が2層構造であるが、更に多層に形成してもよ
い。また、図3の例では、全てのガラスビーズ5が略同
一直径からなるものであるが、ガラスビーズ5を多層で
形成した場合、ガラスビーズ5の上層に向かうに連れて
その直径を小さくすれば、表面の凹凸を小さくして平坦
化することができる。このガラスビーズ5の多層構造
は、第1実施の形態や第2実施の形態に採用することも
できる。
Although the glass beads 5 have a two-layer structure in the third embodiment, they may be formed in multiple layers. In the example of FIG. 3, all the glass beads 5 have substantially the same diameter. However, when the glass beads 5 are formed in multiple layers, the diameter may be reduced toward the upper layer of the glass beads 5. In addition, the surface can be made flat by reducing the unevenness of the surface. This multilayer structure of the glass beads 5 can be adopted in the first embodiment and the second embodiment.

【0033】上記第3実施の形態において、カソード電
極3及びエミッタ層4をカソード基板2の上にべたに形
成し、画素を形成する位置に対応した部分を外してエミ
ッタ層4の上に支柱部材としてのガラスビーズ5を1層
又は多層に設けた構成とすることもできる。
In the third embodiment, the cathode electrode 3 and the emitter layer 4 are formed solidly on the cathode substrate 2, and a portion corresponding to a position where a pixel is formed is removed to form a support member on the emitter layer 4. Glass beads 5 may be provided in one layer or in multiple layers.

【0034】次に、図4は本発明による電界放出形装置
の実施の形態を示す断面図である。なお、図4では、第
1実施の形態の電界放出素子1Aを採用しているが、第
2,第3実施の形態の電界放出素子1B,1Cを採用し
てもよい。
FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of a field emission device according to the present invention. In FIG. 4, the field emission device 1A of the first embodiment is employed, but the field emission devices 1B and 1C of the second and third embodiments may be employed.

【0035】図4に示す電界放出形装置11は、電界放
出素子1Aのカソード基板2に対向して絶縁性及び透光
性を有するガラス等のアノード基板12が配置されてお
り、カソード基板2とアノード基板12との間の外周部
分が封止されて内部が高真空状態に保持された外囲器を
構成している。アノード基板12の内面には表示部13
が形成されている。表示部13は、例えばITO等の透
明導電膜がアノード基板12の全面にべたに形成された
アノード電極14と、アノード電極13上の全面にべた
に形成されて電界放出素子1Aからの電子の射突により
所定色で発光する蛍光体層15とにより構成される。
In the field emission device 11 shown in FIG. 4, an anode substrate 12 made of glass or the like having an insulating property and a light transmitting property is disposed opposite to the cathode substrate 2 of the field emission device 1A. An outer peripheral portion between the anode substrate 12 and the anode substrate 12 is sealed to form an envelope whose inside is maintained in a high vacuum state. A display unit 13 is provided on the inner surface of the anode substrate 12.
Are formed. The display unit 13 includes, for example, an anode electrode 14 in which a transparent conductive film such as ITO is entirely formed on the entire surface of the anode substrate 12, and an electron emission from the field emission element 1 </ b> A which is entirely formed on the entire surface of the anode electrode 13. And a phosphor layer 15 that emits light of a predetermined color due to collision.

【0036】上記のように構成される電界放出形表示装
置11では、カソード電極3に走査信号を与えて順次走
査し、これに同期してゲート電極7に選択信号を与え
る。これにより、発光させる画素の選択がなされる。そ
して、画素の選択がなされると、カソード電極3上のエ
ミッタ層4から電子が放出され、この放出された電子が
ゲート電極7のポーラスな部分を通過してアノード電極
14上の蛍光体層15に射突して発光し、そのときの発
光がアノード基板12の外側から観察される。
In the field emission display device 11 configured as described above, a scanning signal is applied to the cathode electrode 3 to sequentially scan, and a selection signal is applied to the gate electrode 7 in synchronization with the scanning signal. As a result, selection of a pixel to emit light is performed. When a pixel is selected, electrons are emitted from the emitter layer 4 on the cathode electrode 3, and the emitted electrons pass through the porous portion of the gate electrode 7 and pass through the phosphor layer 15 on the anode electrode 14. Then, light is emitted, and the light emission at that time is observed from the outside of the anode substrate 12.

【0037】上記電界放出形装置11では、カソード電
極3とゲート電極7によって発光させる画素の選択を行
う構成であるが、この構成に限定されるものではない。
例えばカソード電極3及びエミッタ層4をアノード基板
12の全面にべたに形成し、蛍光体層15の被着された
アノード電極14とゲート電極7とを直交させてストラ
イプ状に形成してアノード電極14とゲート電極7によ
って発光させる画素の選択を行う構成としてもよい。
The field emission device 11 has a configuration in which a pixel to emit light is selected by the cathode electrode 3 and the gate electrode 7, but is not limited to this configuration.
For example, the cathode electrode 3 and the emitter layer 4 are formed on the entire surface of the anode substrate 12, and the anode electrode 14 on which the phosphor layer 15 is attached and the gate electrode 7 are formed in a stripe shape at right angles to form the anode electrode 14. Alternatively, a configuration may be adopted in which a pixel that emits light by the gate electrode 7 is selected.

【0038】また、ゲート電極7をガラスビーズ5上に
べたに形成し、蛍光体層15の被着されたアノード電極
14とカソード電極7とを直交させてストライプ状に形
成してアノード電極14とカソード電極7によって発光
させる画素の選択を行う構成としてもよい。
Further, the gate electrode 7 is formed solid on the glass beads 5, and the anode electrode 14 on which the phosphor layer 15 is adhered and the cathode electrode 7 are formed orthogonally in the form of a stripe to form the anode electrode 14 A configuration in which a pixel to emit light by the cathode electrode 7 may be selected.

【0039】更に、アノード電極14をストライプ状に
し、R(赤色),G(緑色),B(青色)の3色の蛍光
体をアノード電極14に別々に被着してR,G,Bを1
組とするマトリクス状の画素を形成し、カソード電極3
とゲート電極7によって画素の選択を行い、所定箇所の
アノード電極14に信号を与えて発光色を選択してフル
カラー表示を行う構成としてもよい。
Further, the anode electrode 14 is formed in a stripe shape, and phosphors of three colors of R (red), G (green), and B (blue) are separately applied to the anode electrode 14 so that R, G, and B are applied. 1
A matrix-shaped pixel is formed as a set, and the cathode electrode 3
Alternatively, a pixel may be selected by the gate electrode 7 and a signal may be applied to a predetermined portion of the anode electrode 14 to select a luminescent color to perform full-color display.

【0040】以上の構成は、第2,第3実施の形態の電
界放出素子1B,1Cを採用した場合でも同様である。
The above configuration is the same even when the field emission devices 1B and 1C of the second and third embodiments are employed.

【0041】このように、上述した実施の形態によれ
ば、エミッタ層4とゲート電極7との間のギャップをガ
ラスビーズ(支柱部材)5によって一定に保持すること
ができる。具体的には、ガラスビーズの直径を変えるこ
とにより、前記ギャップを約10μmから200μm位
までの間で自由かつ精確に保持できる。これにより、エ
ミッタ層4を例えばカーボンナノチューブで形成した場
合、ゲート電極7の引き出し電圧を数10V以下にまで
下げることができる。その結果、駆動が容易となり、低
消費電力化を図ることができる。しかも、従来のように
エミッタ層4から放出される電子の放出量にバラツキを
生じることなく、発光むらを低減して所望の画像表示を
行うことができる。
As described above, according to the above-described embodiment, the gap between the emitter layer 4 and the gate electrode 7 can be kept constant by the glass beads (post members) 5. Specifically, by changing the diameter of the glass beads, the gap can be freely and accurately maintained between about 10 μm and about 200 μm. Thus, when the emitter layer 4 is formed of, for example, carbon nanotubes, the extraction voltage of the gate electrode 7 can be reduced to several tens of volts or less. As a result, driving becomes easy, and power consumption can be reduced. In addition, a desired image display can be performed with reduced emission unevenness without causing a variation in the emission amount of electrons emitted from the emitter layer 4 as in the related art.

【0042】エミッタ層4の上に直接ガラスビーズ5を
設けた場合、ビーズの直径を小さいものに変えれば、カ
ソード電極3とゲート電極7間を低い電圧でスイッチン
グ制御することができる。
When the glass beads 5 are provided directly on the emitter layer 4, the switching between the cathode electrode 3 and the gate electrode 7 can be controlled at a low voltage by changing the diameter of the beads to a small one.

【0043】図2に示す構成の電界放出素子1Bを採用
すれば、絶縁層8の凹部8aに露出するエミッタ層4か
ら放出された電子が凹部8a内のガラスビーズ5上のゲ
ート電極7のポーラスな部分を通過して出てくる。これ
により、電子ビームの放出方向が直線的になり、電子ビ
ームの拡がりを抑えることができる。その結果、カソー
ド電極3とアノード電極13のギャップを拡げ、アノー
ド電極13に高電圧を印加して駆動する表示装置を構成
した場合でも、高輝度なグラフィック表示を実現するこ
とができる。
When the field emission device 1B having the structure shown in FIG. 2 is employed, electrons emitted from the emitter layer 4 exposed to the concave portions 8a of the insulating layer 8 can be transferred to the porous portions of the gate electrodes 7 on the glass beads 5 in the concave portions 8a. Come out through the part. Thereby, the emission direction of the electron beam becomes linear, and the spread of the electron beam can be suppressed. As a result, even when the gap between the cathode electrode 3 and the anode electrode 13 is widened and a display device driven by applying a high voltage to the anode electrode 13 is configured, a graphic display with high luminance can be realized.

【0044】ところで、上述した各実施の形態における
支柱部材としては、ガラスビーズ5の他、樹脂からなる
ビーズ、円柱状のガラスファイバー、ガラスや樹脂から
なる角ブロック等を用いることができる。
Incidentally, as the support member in each of the above-mentioned embodiments, bead made of resin, cylindrical glass fiber, square block made of glass or resin, etc. can be used in addition to the glass beads 5.

【0045】支柱部材としてガラスファイバーを用いた
場合は、ガラスファイバーの直径によってカソード電極
3とゲート電極7との間の距離が規定され、その間のギ
ャップが一定に保持される。また、支柱部材として角ブ
ロックを用いた場合は、長手方向と直交する四角い面の
一辺の長さによってカソード電極3とゲート電極7との
間の距離が規定され、その間のギャップが一定に保持さ
れる。
When a glass fiber is used as the support member, the distance between the cathode electrode 3 and the gate electrode 7 is determined by the diameter of the glass fiber, and the gap therebetween is kept constant. When a square block is used as the support member, the distance between the cathode electrode 3 and the gate electrode 7 is defined by the length of one side of a square surface orthogonal to the longitudinal direction, and the gap therebetween is kept constant. You.

【0046】各実施の形態において、ゲート電極7は、
Al等の金属材料からなるポーラスな薄膜として説明し
たが、上記金属材料としてゲッター作用を有する材料
(例えばBa等)を含む構成としてもよい。これによ
り、外囲器内のガスを効率的に吸着させることができ
る。
In each embodiment, the gate electrode 7
Although a porous thin film made of a metal material such as Al has been described, the metal material may be configured to include a material having a getter function (for example, Ba). Thereby, the gas in the envelope can be efficiently adsorbed.

【0047】各実施の形態におけるエミッタ層4は、カ
ソード電極3の上に形成される構成であるが、抵抗層を
間に介在させて積層形成する構成としてもよい。この抵
抗層を設けることにより、エミッタ層4からの放出電流
のバラツキを抑えることができる。
Although the emitter layer 4 in each embodiment is formed on the cathode electrode 3, the emitter layer 4 may be formed by lamination with a resistance layer interposed therebetween. By providing this resistance layer, variation in the emission current from the emitter layer 4 can be suppressed.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
よれば、エミッタ層とゲート電極との間のギャップを支
柱部材によって一定に保持することができる。その結
果、エミッタ層から放出される電子の放出量にバラツキ
を生じることなく、発光むらを低減して所望の画像表示
を行うことができる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, the gap between the emitter layer and the gate electrode can be kept constant by the support members. As a result, a desired image display can be performed with reduced light emission unevenness without causing variation in the emission amount of electrons emitted from the emitter layer.

【0049】また、エミッタ層の上に直接支柱部材を固
着した構成によれば、支柱部材をなすビーズやファイバ
ーの直径、角ブロックの長手方向と直交する面の一辺の
長さを小さいものに変えることにより、カソード電極と
ゲート電極間を低い電圧でスイッチング制御することが
できる。
Further, according to the structure in which the support member is directly fixed on the emitter layer, the diameter of the beads or fibers forming the support member and the length of one side of the surface orthogonal to the longitudinal direction of the square block are changed to smaller ones. This makes it possible to control the switching between the cathode electrode and the gate electrode with a low voltage.

【0050】特に、請求項3の構成によれば、絶縁層の
凹部に露出するエミッタ層から放出された電子が凹部内
のガラスビーズ上のゲート電極のポーラスな部分を通過
して出てくる。これにより、電子ビームの放出方向が直
線的になり、電子ビームの拡がりを抑えることができ
る。その結果、カソード電極とアノード電極のギャップ
を拡げ、アノード電極に高電圧を印加して駆動する表示
装置を構成した場合でも、高輝度なグラフィック表示を
実現することができる。
In particular, according to the structure of the third aspect, electrons emitted from the emitter layer exposed in the concave portion of the insulating layer come out through the porous portion of the gate electrode on the glass beads in the concave portion. Thereby, the emission direction of the electron beam becomes linear, and the spread of the electron beam can be suppressed. As a result, even when the gap between the cathode electrode and the anode electrode is widened and a display device driven by applying a high voltage to the anode electrode is configured, a high-luminance graphic display can be realized.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明による電界放出素子の第1実施の形態を
示す断面図
FIG. 1 is a sectional view showing a first embodiment of a field emission device according to the present invention.

【図2】(a)本発明による電界放出素子の第2実施の
形態を示す平面図 (b)(a)のA−A線断面図 (c)(a)のB−B線断面図
FIG. 2A is a plan view showing a second embodiment of the field emission device according to the present invention; FIG. 2B is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG.

【図3】本発明による電界放出素子の第3実施の形態を
示す断面図
FIG. 3 is a sectional view showing a third embodiment of the field emission device according to the present invention;

【図4】本発明による電界放出装置の実施の形態を示す
断面図
FIG. 4 is a sectional view showing an embodiment of a field emission device according to the present invention.

【図5】従来の電界放出形表示装置の構成を示す断面図FIG. 5 is a cross-sectional view showing a configuration of a conventional field emission display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1(1A〜1C)…電界放出素子、2…カソード基板、
3…カソード電極、4…エミッタ層、5…ガラスビーズ
(支柱部材)、7,7’…ゲート電極、7a…開口、8
…絶縁層、8a…凹部、11…電界放出形表示装置、1
2…アノード基板。
1 (1A to 1C): field emission device, 2: cathode substrate,
Reference numeral 3 denotes a cathode electrode, 4 denotes an emitter layer, 5 denotes glass beads (post members), 7, 7 ': gate electrode, 7a: opening, 8
... insulating layer, 8a ... recess, 11 ... field emission display device, 1
2. Anode substrate.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁性を有するカソード基板と、 前記カソード基板の上に形成されたカソード電極と、 前記カソード電極の上に形成された膜状のエミッタ層
と、 前記エミッタ層の上に固着された絶縁性の支柱部材と、 前記エミッタ層から放出される電子を通過させる開口部
分を有して前記支柱部材の前記エミッタ層と当接する面
の反対側に形成された膜状のゲート電極とを備えたこと
を特徴とする電界放出素子。
1. A cathode substrate having an insulating property, a cathode electrode formed on the cathode substrate, a film-like emitter layer formed on the cathode electrode, and fixed on the emitter layer An insulating pillar member, and a film-shaped gate electrode having an opening through which electrons emitted from the emitter layer pass and formed on a side opposite to a surface of the pillar member that contacts the emitter layer. A field emission device comprising:
【請求項2】 絶縁性を有するカソード基板と、 前記カソード基板の上にストライプ状に形成されたカソ
ード電極と、 前記カソード電極の上に該カソード電極と略同一幅でス
トライプ状に形成された膜状のエミッタ層と、 前記カソード基板の上の前記エミッタ層の両側に固着さ
れた絶縁性の支柱部材と、 前記エミッタ層から放出される電子を通過させる開口部
分を有して前記支柱部材の前記カソード基板と対向する
面の反対側に形成された膜状のゲート電極とを備えたこ
とを特徴とする電界放出素子。
2. A cathode substrate having an insulating property, a cathode electrode formed in a stripe shape on the cathode substrate, and a film formed in a stripe shape on the cathode electrode and having substantially the same width as the cathode electrode. -Shaped emitter layer, an insulating support member fixed to both sides of the emitter layer on the cathode substrate, and an opening portion for passing electrons emitted from the emitter layer, A field emission device comprising: a film-shaped gate electrode formed on a side opposite to a surface facing the cathode substrate.
【請求項3】 前記カソード基板上には、画素を形成す
る位置に対応する部分に前記エミッタ層が露出する凹部
を有して絶縁層が形成され、前記凹部内に前記支柱部材
が固着された請求項1又は2記載の電界放出素子。
3. An insulating layer is formed on the cathode substrate at a portion corresponding to a position where a pixel is to be formed, the insulating layer having a recess for exposing the emitter layer, and the support member is fixed in the recess. The field emission device according to claim 1.
【請求項4】 前記支柱部材が複数層で形成され、上層
に向かうに連れてその外形が小さい請求項1〜3のいず
れかに記載の電界放出素子。
4. The field emission device according to claim 1, wherein the support member is formed of a plurality of layers, and has a smaller outer shape toward an upper layer.
【請求項5】 請求項1〜4のいずれかの電界放出素子
において、前記カソード電極と前記エミッタ層の間に厚
膜又は薄膜で形成された抵抗層をもつ請求項1〜4のい
ずれかに記載の電界放出素子。
5. The field emission device according to claim 1, further comprising a thick or thin resistive layer between said cathode electrode and said emitter layer. Field emission device according to the above.
【請求項6】 請求項1〜5のいずれかの電界放出素子
を用いた電界放出形表示装置であって、 前記カソード基板と対面して配置され、その外周部分で
封止されて内部が高真空状態に保持された外囲器を構成
する絶縁性及び透光性を有するアノード基板と、 前記アノード基板の内面に形成された透光性を有するア
ノード電極と、 前記アノード電極の上に形成された蛍光体層とを備えた
ことを特徴とする電界放出形表示装置。
6. A field emission display device using the field emission device according to claim 1, wherein the field emission device is disposed so as to face the cathode substrate, is sealed at an outer peripheral portion thereof, and has a high inside. An insulating and translucent anode substrate forming an envelope held in a vacuum state, a translucent anode electrode formed on the inner surface of the anode substrate, and formed on the anode electrode A field emission display device comprising: a phosphor layer;
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002025477A (en) * 2000-07-07 2002-01-25 Ise Electronics Corp Surface display and its manufacturing method
JP2006338898A (en) * 2005-05-31 2006-12-14 Ulvac Japan Ltd Cold cathode display element and its fabricating method

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