JP2001202909A - 表示装置 - Google Patents
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Abstract
置に関し、平面型陰極を用いた表示装置をマトリクス駆
動させ、大画面化することを課題とする。 【解決手段】 陰極が形成された第1の基板と、陽極が
形成された第2の基板とが対向配置されて形成された表
示装置であって、第1の基板が、第2の基板と対向する
表面に、ストライプ状に配置された電子を放出するため
の陰極ラインと、前記陰極ラインの間に形成された第1
の隔壁とを備え、第2の基板が、第1の基板と対向する
表面に、電子を吸引するための陽極導電膜と、陽極導電
膜の上であって、前記陰極ラインのそれぞれと対向する
位置にストライプ状に配置された蛍光膜と、蛍光膜と直
交する方向にストライプ状に一定間隔をあけて配置され
た第2の隔壁と、第2の隔壁のそれぞれの先端部に形成
されたゲート電極膜とを備えてなる。
Description
し、特に薄型の表示装置として開発されている電界放出
陰極を利用した表示装置に関する。
発光の薄型表示装置として、FED(Field Emission
Display)が注目されている。図11に、従来の電界放
出陰極を用いた表示装置の概略斜視図を示す。この表示
装置は、陰極を形成した陰極基板109と蛍光膜108
を形成した陽極基板107を対向させて内部を真空排気
した構造である。
5上に、エミッタ電極102とゲート電極103とが絶
縁層104を介してマトリクス状に形成されその交差点
となる画素106に陰極101が形成されている。微小
電界放出陰極としては、図11に示すような先端がとが
った形状のスピント型が使用されることが多い(C.A.Sp
indt, Jonrnal of Appllied Physics, Vol. 47, 5248,
1976年参照)。また、微小な電界放出陰極として、ダイ
ヤモンド,カーボンチューブなどの材料を用いた平面型
の陰極基板も開発されている。
陰極101は、真空蒸着法という形成方法を使用する必
要があるため、大型の陰極基板を形成することは困難で
ある。また、真空蒸着法は工程数が多いため、歩留りが
悪く、低コストでの量産が難しい。
く、大型の基板を製造することも原理的には可能であ
る。しかし、ゲート電極の形成が困難で、表示装置とし
て応用するために不可欠なマトリックス素子として作成
するのが難しいという問題点がある。
なされたものであり、平面型の陰極をマトリックス形状
に形成して、マトリックス動作させることのできる大画
面用の表示装置を実現することを課題とする。
された第1の基板と、陽極が形成された第2の基板とが
対向配置されて形成された表示装置であって、第1の基
板が、第2の基板と対向する表面に、ストライプ状に配
置された電子を放出するための陰極ラインと、前記陰極
ラインの間に形成された第1の隔壁とを備え、第2の基
板が、第1の基板と対向する表面に、電子を吸引するた
めの陽極導電膜と、陽極導電膜の上であって、前記陰極
ラインのそれぞれと対向する位置にストライプ状に配置
された蛍光膜と、蛍光膜と直交する方向にストライプ状
に一定間隔をあけて配置された第2の隔壁と、第2の隔
壁のそれぞれの先端部に形成されたゲート電極膜とを備
えてなることを特徴とする表示装置を提供するものであ
る。これにより、電界放出陰極を利用した表示装置の大
画面化を図ることができる。
膜と、その上に形成された電子放出材料膜とから構成し
てもよい。また、前記ゲート電極膜は、前記陰極ライン
と交差する領域内で、櫛歯形状に形成してもよい。さら
に、前記ゲート電極膜は、前記第1の隔壁と接する部分
の厚さよりも前記第1の隔壁と接しない部分の厚さのほ
うが厚くなるように凹凸形状に形成してもよい。また、
この発明の表示装置において、前記第2の基板に形成さ
れた第2の隔壁は、その先端部及び陽極電極膜とは接し
ない部分の一部に、電子を収束するための収束電極膜を
備えてもよい。
の基板と、陽極が形成された第2の基板とが対向配置さ
れて形成された表示装置であって、第1の基板が、第2
の基板と対向する表面にストライプ状に配置された第1
の隔壁と、第1の隔壁の先端部に形成された電子を放出
するための陰極ラインとを備え、第2の基板が、第1の
基板と対向する表面に電子を吸収するための陽極導電膜
と、陽極導電膜の上であって前記陰極ラインのそれぞれ
と対向する位置にストライプ状に配置された蛍光膜と、
蛍光膜と直交する方向にストライプ状に一定間隔をあけ
て配置された第2の隔壁とを備えてなることを特徴とす
る表示装置を提供するものである。これによれば、ゲー
ト電極を備えない構成の表示装置とすることができ、両
基板内部の真空度を向上させることができる。
1の基板と、陰極が形成された第2の基板とが対向配置
されて形成された表示装置であって、第1の基板が、第
2の基板と対向する表面に、ストライプ状に配置された
第1の隔壁と、第1の隔壁の先端部に形成された陽極導
電膜と陽極導電膜の上に形成された蛍光膜とを備え、第
2の基板が、第1の基板と対向する表面に、前記第1の
隔壁と直交する方向に、ストライプ状に一定間隔をあけ
て交互に配置された透明の陰極ラインと第2の隔壁とを
備えたことを特徴とする表示装置を提供するものであ
る。これによれば、高輝度のいわゆる反射型の表示装置
を提供できる。
の基板と、陽極が形成された第2の基板とが対向配置さ
れて形成された表示装置であって、第1の基板が、一定
の間隔をあけて配置された複数の平行な陰極ラインと、
陰極ラインと直交する方向に配置された複数のゲート電
極ラインと、前記ゲート電極ラインと陰極ラインとの交
点となる画素領域に配置された電子放出素子と、前記各
陰極ラインの間に配置された第1の隔壁とを備え、第2
の基板が、第1の基板と対向する表面に、電子を吸引す
るための陽極導電膜と、陽極導電膜の上であって前記陰
極ラインのそれぞれと対向する位置に配置された蛍光膜
と、蛍光膜と直交する方向にストライプ状に一定間隔を
あけて配置された第2の隔壁と、第2の隔壁のそれぞれ
の先端部に形成された収束電極とを備えてなることを特
徴とする表示装置を提供するものである。
1の基板と、陽極が形成された第2の基板とが対向配置
されて形成された表示装置であって、第1の基板が、第
2の基板と対向する表面に、ストライプ状に配置された
電子を放出するための陰極ラインと、前記陰極ラインの
間に形成された第1の隔壁とを備え、第2の基板が、第
1の基板と対向する表面に、電子を吸引するための陽極
導電膜と、陽極導電膜の上であって、前記陰極ラインの
それぞれと対向する位置にストライプ状に配置された蛍
光膜と、蛍光膜と直交する方向にストライプ状に一定間
隔をあけて配置された第2の隔壁と、第2の隔壁のそれ
ぞれの先端部に形成されたゲート電極膜とを備えてなる
ことを特徴とする表示装置である。
及び第2の基板は、どちらもガラス基板を基体とし、そ
の上に陰極,陽極及び隔壁等の構成要素が形成される。
第2の基板について第1の基板とは反対側の表面の外側
から表示を見る場合には、陽極導電膜はITO膜のよう
な透明な導電膜によって形成される。ここで、以下に示
す実施例では、第1の基板を背面基板、第2の基板を前
面基板とも呼ぶ。
部に形成されたゲート電極膜とが接することになるが、
第1の基板と第2の基板との距離は、第1の隔壁及び第
2の隔壁によって画定される。また、第1の基板と第2
の基板の間に形成される空間は電子放出空間であり、こ
の空間はほぼ真空状態となるように密封排気される。
れ、電子が放出される電極であり、いわゆるエミッタ電
極ラインである。このエミッタ電極ライン上から効果的
に電子放出するために、モリブデンなどの金属材料で形
成した電極膜の上に、導電性粉末を主成分とする電子放
出材料膜が形成される。ここで電子放出材料膜(以下、
エミッタ膜とも呼ぶ)は、モリブデン、シリコン、タン
グステンまたはカーボンナノチューブ等の粉末を用いる
ことができる。たとえば、カーボンナノチューブは、直
径1μm程度の微粒子である。
2O3・SiO2等を材料とする低融点ガラスによって形
成できる。また、蛍光膜としては、カラー表示装置の場
合は3原色の蛍光膜が順に形成される。ゲート電極膜
は、陰極ラインと同様に、モリブデン等の金属材料を用
いることができる。
の発明を詳述する。なお、これによってこの発明が限定
されるものではない。図1に、この発明の表示装置の第
1実施例の概略斜視図を示す。また図2に、図1に示し
た表示装置の断面図及び平面図を示す。
10と、前面基板20とから構成される。隔壁23によ
ってはさまれた領域とエミッタライン11とが交差する
領域が画素26となる。図2(b)は、図1の表示装置
のうち、エミッタライン11,隔壁12及び隔壁23の
位置関係を示した平面図であり、他の構成要素は図示し
ていない。背面基板10は陰極が形成された陰極基板に
相当し、前面基板20は陽極基板に相当し、この実施例
では、図の上方から表示を見ることになる。
O2等を材料とするガラスで作られるが、その表面上に
3原色RGBの各色を表示する位置に対応するように、
一定方向に配列されたエミッタライン11を形成し、そ
の各エミッタライン11を隔離するように隔壁12を形
成する。エミッタライン11は、たとえば、クロム,モ
リブデンなどの金属材料を用い、幅100μm,150
μmピッチ,膜厚1μmで形成する。
電子を放出するエミッタ膜13が形成されるが、エミッ
タ膜13の材料としては、導電性粉末が用いられる。エ
ミッタ膜13はスクリーン印刷法等を用いて形成するこ
とができる。導電性粉末としては、モリブデン,シリコ
ン,タングステンまたはカーボンナノチューブを用いる
ことができる。また、エミッタ膜の膜厚は4μm程度と
する。
る電子が広がって隣接するエミッタラインの領域へ回り
込むのを防止すると共に、両基板10,20間の空間を
保持するスペーさとしての役割を果たす。隔壁12の高
さは15μm,幅は10μm程度とし、低融点ガラスを
スクリーン印刷法で形成することにより図のような隔壁
12を作る。
じガラス基板を用い、背面基板10と対向する表面に、
陽極導電膜(アノード電極)21を形成し、その上に、
RGB各色のストライプ状蛍光膜22を形成する。蛍光
膜22は、エミッタライン11と同方向でちょうど対向
する位置に設けられ、その幅を100μm,ピッチを1
50μmとする。陽極導電膜21は、ITO膜などの透
明な導電膜を用いる。
蛍光膜22と直交するように、一定間隔で隔壁23を形
成する。隔壁23は低融点ガラスを用いて、転写モール
ド法等により形成することができる。ここで隔壁23
は、高さ1mm,幅50μm,ピッチ300μm程度と
する。
3の先端部分には、ゲートラインとなる導電膜24を形
成する。導電膜24は、銀などの金属材料を用い、1μ
m程度の膜厚となるように印刷法などで形成する。以上
のような、背面基板10と前面基板20とはそれぞれ別
々に形成した後、2つの隔壁12と23とが直交し、か
つ背面基板10側の隔壁12と、前面基板20の蛍光膜
22とが対向するように貼り合わせる。このとき、エミ
ッタ膜13の表面と、ゲートライン23の表面との距離
は10μm程度となる。
ラスでシールし、さらに両基板間に形成された空間内部
を加熱排気(300℃,1×10-8Torr)し、密封すれ
ば、この発明の表示装置が完成する。
タライン,ゲートライン及び隔壁などの構成要素は、す
べて、大面積化が容易な方法で形成されるので、歩留り
がよく大画面の表示装置の量産が可能である。
動方法を説明する。発光させたい位置(画素)に相当す
るエミッタライン11に−50V,ゲートライン24に
+50V,陽極導電膜(アノード電極)21に+1kv
の電圧を、それぞれ印加する。このとき、エミッタライ
ン11とゲートライン24との間に、10v/μmの電
界が生じるため、エミッタ膜13から電子が放出され
る。
24に入射しゲート電流となるが、残りの電子はアノー
ド電極21の方向に引っ張られ、直上の蛍光膜22に入
射し、その蛍光膜22を発光させる。このとき、1つの
画素を構成するエミッタ膜13から放出された電子は多
少広がったとしても、その画素を取り囲む隔壁12と2
3に妨げられて隣接する画素には広がらずに直上の蛍光
膜22に入射する。すなわち隣接画素へのクロストーク
が抑制され、鮮明な画像表示ができる。
について説明する。以下は、転写モールド法と呼ばれる
形成方法である。まずガラス基板上に高さ1mm、幅5
0μmの隔壁を感光性樹脂などで300μmピッチで形
成する。次にその表面にニッケル電鋳した後、引き剥が
す。このニッケル電鋳物が隔壁の凹型となる。次にこの
凹型に低融点ガラスペーストを充填して30分程度乾燥
させる。次に透明導電膜21とストライプ状蛍光膜22
を形成した前面基板20に対して、ペーストを充填した
凹型を押し当てた後、引き剥がすと、低融点ガラスが前
面基板20に転写される。最後に基板を焼成して前面基
板20が完成する。
は、図1のようなストライプ状以外の形状としてもよ
い。図3に、この発明の前面基板側の隔壁23の一部に
開口部を設けた場合の表示装置の平面図を示す。図3に
おいて、背面基板10側の構成(エミッタライン11、
隔壁12)は、図1と同じである。
程度とする。隔壁23の先端部には、図1と同様のゲー
トライン24(幅40μm、ピッチ300μm)を数本
ストライプ状に形成し、かつゲートライン24とエミッ
タライン11とが交差する部分、すなわち画素となる領
域に、開口部28(縦250μm、横50μm)を設け
る。
ッタ膜13から放出された電子は、この開口部28を通
過して対応する前面基板20の蛍光膜22に入射するこ
とになる。
した場合の表示装置の実施例を示す。これは、図1に示
した隔壁23に加えて、画素となる領域のエミッタライ
ン11の直上に、櫛歯31を設けたものである。櫛歯3
1の幅は、隔壁23と同じように10μm程度とすれば
よい。また、櫛歯31のエミッタライン31に平行な方
向の長さは50μm程度とすればよい。図3または図4
のような形状の隔壁23とすれば、エミッタに強電界が
かかるので、図1の実施例よりも低電圧(70V)で電
子を引き出すことができる。
の断面図を示す。ここで、隔壁12’は、図1では背面
基板10上に形成していた隔壁12に相当する隔壁であ
って、前面基板20のゲートライン24のさらに上に形
成したものである。したがって背面基板10の上には隔
壁を形成する必要はない。ここで、隔壁12’の配置,
幅,ピッチ等は、図1に示したものと同じとし、隔壁1
2’は、図1に示した前面基板20を形成した後、さら
に、転写モールド法を用いて形成することができる。図
5の実施例では、背面基板の隔壁12を形成する必要が
ないので、隔壁12を背面基板に形成する際に必要であ
ったスクリーン印刷後の焼成工程が不要となり、エミッ
タ膜13の劣化を防止できる。
の断面図を示す。図1では、一定の厚さ(1μm)でゲ
ートライン24を形成したが、この実施例では、ゲート
ライン24が、背面基板10の隔壁12と接する部分以
外の厚さを接する部分よりも厚くしたことを特徴とす
る。
さを1μmとし、隔壁12と接しないゲートライン24
の厚さを5μmとする。ゲートラインの厚さに差をもた
せるには、研磨等の処理をすればよい。この場合には、
エミッタライン11と、ゲートライン24との距離が図
1の場合よりも近くなるので、電子の引き出し電圧を7
0V程度にまで下げても同様の明るさの表示ができる。
すなわち駆動電圧の低減が可能である。
の斜視図を示す。ここでは、図1に示した隔壁23のほ
ぼ中央付近に、収束電極25を形成することを特徴とす
る。収束電極25は、放出された電子が隔壁23に当た
って消滅するのを防止するためのものであり、これにゲ
ートライン24よりも低い電圧(50V程度)を与える
ことにより、電子を収束させるものである。この収束電
極25は、隔壁23の先端部及び陽極導電膜とは接しな
い部分で隔壁23の一部に設ければよい。たとえば、隔
壁の高さを1mmとした場合、蛍光膜から500μm程
度離れた隔壁23のほぼ中央部分に設けてもよい。
の斜視図を示す。ここでは、エミッタライン11を背面
基板10側の隔壁12の先端部分に設け、図1の実施例
のようなゲートライン24を設けていないことを特徴と
する。背面基板10のエミッタライン11の上には、図
1に示したのと同様に、エミッタ膜13が形成される。
前面基板20側においては、図1では全面に陽極導電膜
21を形成したのとは異なり、隔壁23と、陽極導電膜
21を同一方向に交互に配列する。陽極導電膜21の上
には、蛍光膜22を形成する。
0上のエミッタライン11及び隔壁12の方向と、前面
基板20の隔壁23、陽極導電膜21及び蛍光膜22の
方向とは互いに直交する方向である。また、背面基板1
0側の隔壁12の高さを1mm、前面基板20側の隔壁
23の高さを20μm程度とする。この実施例では2つ
の隔壁間の隙間があるため、図1に示した実施例よりも
排気コンダクタンスが大きくなり、2枚の基板10,2
0間の空間の真空度を向上させることができる。
の斜視図を示す。これは、いわゆる反射型の表示装置で
あり、図8の第5実施例と比較すると、背面基板10が
陽極基板となり、前面基板20が陰極基板となる点が異
なる。図9でも、利用者が表示を見るのは紙面上方の前
面基板20の側からである。
(幅100μm、ピッチ150μm)の先端部にアノー
ドライン21とその上に蛍光膜22とが設けられる。ま
た、前面基板20のガラス基板の上には、蛍光膜22と
直交する方向に、ストライプ上のエミッタライン11
(膜厚1μm、幅100μm、ピッチ150μm)と、
隔壁23(高さ20μm、幅10μm、ピッチ150μ
m)とが交互に設けられる。エミッタライン11と隔壁
23との間の間隔は15μm程度とする。さらに、エミ
ッタライン11は、ITO膜などの透明導電膜で形成さ
れ、各エミッタライン11の上には、第1実施例と同様
に、カーボンナノチューブ(直径1μm程度の微粒子)
等のエミッタ膜13(厚さ10μm)が形成される。
子が当たった蛍光膜22から上方へ出た光は、前面基板
20を透過して利用者に届くため、第1実施例と比較し
て、輝度を2倍程度向上できる。
例の斜視図を示す。ここでは、陰極となる背面基板10
には、図11に示したようなゲート電極を有するマトリ
クス状の従来から用いられている基板を用い、図11の
絶縁層104に相当する位置に、隔壁12(高さ20μ
m、幅10μm、ピッチ150μm)を設ける。
た第1実施例の構成と同様であるが、隔壁23の先端部
には、収束電極25としての役割を果たす導電膜(材料
銀、膜厚10μm、幅50μm、ピッチ300μm)を
設ける。ここで、隔壁23の間に、ちょうどゲートライ
ン24が対応するように、背面基板10と前面基板20
とが配置される。
ゲートライン24との交点である画素領域から放出され
た電子は、収束電極25により収束されて所望の蛍光膜
22へ入射され、クロストークを抑制できる。
た表示装置において、いわゆる画素領域をマトリクス状
に形成できるので、電界放出陰極を利用した表示装置の
大画面化が可能である。また、大画面の電界放出陰極を
利用した表示装置を、歩留りよく、低コストで量産する
ことができる。
である。
る。
図である。
場合の表示装置の平面図である。
る。
る。
る。
る。
る。
ある。
斜視図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 陰極が形成された第1の基板と、陽極が
形成された第2の基板とが対向配置されて形成された表
示装置であって、第1の基板が、第2の基板と対向する
表面に、ストライプ状に配置された電子を放出するため
の陰極ラインと、前記陰極ラインの間に形成された第1
の隔壁とを備え、第2の基板が、第1の基板と対向する
表面に、電子を吸引するための陽極導電膜と、陽極導電
膜の上であって、前記陰極ラインのそれぞれと対向する
位置にストライプ状に配置された蛍光膜と、蛍光膜と直
交する方向にストライプ状に一定間隔をあけて配置され
た第2の隔壁と、第2の隔壁のそれぞれの先端部に形成
されたゲート電極膜とを備えてなることを特徴とする表
示装置。 - 【請求項2】 前記陰極ラインが、エミッタ電極膜と、
その上に形成された電子放出材料膜とからなることを特
徴とする請求項1の表示装置。 - 【請求項3】 前記ゲート電極膜が、前記陰極ラインと
交差する領域内で、櫛歯形状に形成されていることを特
徴とする請求項1または2の表示装置。 - 【請求項4】 前記ゲート電極膜が、前記第1の隔壁と
接する部分の厚さよりも前記第1の隔壁と接しない部分
の厚さのほうが厚くなるように凹凸形状に形成されてい
ることを特徴とする請求項1または2の表示装置。 - 【請求項5】 前記第2の基板に形成された第2の隔壁
が、その先端部及び陽極電極膜とは接しない部分の一部
に、電子を収束するための収束電極膜を備えたことを特
徴とする請求項1または2の表示装置。 - 【請求項6】 陰極が形成された第1の基板と、陽極が
形成された第2の基板とが対向配置されて形成された表
示装置であって、第1の基板が、第2の基板と対向する
表面にストライプ状に配置された第1の隔壁と、第1の
隔壁の先端部に形成された電子を放出するための陰極ラ
インとを備え、第2の基板が、第1の基板と対向する表
面に電子を吸収するための陽極導電膜と、陽極導電膜の
上であって前記陰極ラインのそれぞれと対向する位置に
ストライプ状に配置された蛍光膜と、蛍光膜と直交する
方向にストライプ状に一定間隔をあけて配置された第2
の隔壁とを備えてなることを特徴とする表示装置。 - 【請求項7】 陽極が形成された第1の基板と、陰極が
形成された第2の基板とが対向配置されて形成された表
示装置であって、第1の基板が、第2の基板と対向する
表面にストライプ状に配置された第1の隔壁と、第1の
隔壁の先端部に形成された陽極導電膜と陽極導電膜の上
に形成された蛍光膜とを備え、第2の基板が、第1の基
板と対向する表面に、前記第1の隔壁と直交する方向
に、ストライプ状に一定間隔をあけて交互に配置された
透明の陰極ラインと第2の隔壁とを備えたことを特徴と
する表示装置。 - 【請求項8】 陰極が形成された第1の基板と、陽極が
形成された第2の基板とが対向配置されて形成された表
示装置であって、第1の基板が、一定の間隔をあけて配
置された複数の平行な陰極ラインと、陰極ラインと直交
する方向に配置された複数のゲート電極ラインと、前記
ゲート電極ラインと陰極ラインとの交点となる画素領域
に配置された電子放出素子と、前記各陰極ラインの間に
配置された第1の隔壁とを備え、第2の基板が、第1の
基板と対向する表面に、電子を吸引するための陽極導電
膜と、陽極導電膜の上であって前記陰極ラインのそれぞ
れと対向する位置に配置された蛍光膜と、蛍光膜と直交
する方向にストライプ状に一定間隔をあけて配置された
第2の隔壁と、第2の隔壁のそれぞれの先端部に形成さ
れた収束電極とを備えてなることを特徴とする表示装
置。
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