JP2004207222A - 電界放出ディスプレイ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 電界放出ディスプレイは、カソード板100とゲート板200とアノード板300を備えている。アノード板300は、基板310の上部に、透明電極320と、この透明電極の一領域上に形成された蛍光体330とを有している。カソード板100は、基板110の上部に、行列アドレスを可能とする帯状の行列信号線と、行信号線120S及び列信号線120Dによって定義される各画素とを有し、この各画素は、膜型の電界エミッタ130と、この電界エミッタを制御する制御素子140とを備えている。ゲート板200は、ゲートホール220と、このゲートホールの上部周囲に形成されたゲート電極230とを有している。
【選択図】 図4
Description
図1は、従来の2極型電界エミッタを有する電界放出ディスプレイの構成図である。
図1に示した電界放出ディスプレイは、下部ガラス基板10B上に帯状に配列された複数のカソード電極11と、このカソード電極11の一領域上に形成された膜(film)状の電界エミッタ物質12とを有するカソード板と;上部ガラス基板10T上に帯状に配列された透明なアノード電極13と、透明電極13の一部上に形成された赤(R)、緑(G)、青色(B)の蛍光体(phosphor)14とを有するアノード板とが;スペーサー15を支持体としてカソード板の構成要素とアノード板の構成要素とが対向配置され、かつ平行となるように真空パッケージされている。カソード板のカソード電極11とアノード板の透明アノード電極13とはそれぞれ互いに交差しており、各交差領域がそれぞれ1画素(pixel)を形成している。
一方、前記スペーサーは前記カソード板と前記ゲート板との間に形成されても、前記アノード板と前記ゲート板との間に形成されても良い。
望ましくは、前記電界エミッタはダイヤモンド、ダイヤモンドカーボンまたはカーボンナノチューブからなる薄膜または厚膜から構成することができる。
図5は、本発明の電界放出ディスプレイの単位画素を示す断面図である。ゲート板200は、カソード板100に密着している。一方アノード板300は、スペーサー400を支持体としてゲート板200から離隔して真空パッケージされている。カソード板100とゲート板200とアノード板300は、それぞれ独立に製作して互いに結合することができる。
ゲート板200のゲート電極230に、例えば、50〜1500VのDC電圧を印加してカソード板100の膜型電界エミッタ130から電子放出を誘導するとともに、アノード板300の透明電極320に約2kV以上の高電圧を印加して、放出された電子を高エネルギーで加速させ得るようにする。一方、ディスプレイの行信号線120S及び列信号線120Dに印加される電圧を調整して、カソード板100の各画素にある電界エミッタの制御素子23の動作を制御する。すなわち、各画素の電界エミッタの制御素子23は電界エミッタ130の電子放出を制御して画像を表現する。
通常の2電極型電界放出素子の階調表現は、PWM(Pulse Width Modulation)方式で行われる。このような方式は、電界エミッタに印加されるデータ信号の電圧の持続時間を調整して階調を表現する方式であって、与えられた時間に放出される電子量の差異により階調が表現される。すなわち、与えられた時間に放出される電子量が多ければ多いほど該当画素は高輝度の光を放出することになる。しかし、このような方式は、大画面の実現において、単位画素に割り当てられるパルスの幅(時間)が徐々に小さくなる状況で致命的な限界を現している。また、電子放出量を正確に制御し難いという問題点がある。
図6におけるカソード板100とゲート板200とアノード板300の構成要素は、図5に示した実施例と同一であるが、スペーサー400がゲート板200とカソード板100との間に挿入されるという点において相違する。すなわち、ゲート板200のゲート電極230のない面がアノード板300と密着している。
11 カソード電極
12、22 膜(film)型の電界エミッタ
13、24 透明なアノード電極、
14、25 蛍光体(phosphor)
15、26 スペーサー(spacer)
21S スキャン信号線
21D データ信号線
23 電界エミッタ制御素子
100 カソード板
110、210、310 ガラス基板、
120S 行(スキャン)信号線
120D 列(データ)信号線、
130 膜(film)型の電界エミッタ
140 電界エミッタの制御素子、
141 薄膜トランジスタのゲート
142 薄膜トランジスタのゲート絶縁膜
143 薄膜トランジスタの活性層
144 薄膜トランジスタのソース
145 薄膜トランジスタのドレイン
146 薄膜トランジスタのソース電極
147 薄膜トランジスタのドレイン電極
148 パッシベーション絶縁膜
149 電子集束電極
200 ゲート板
210 ガラス基板
230 ゲート電極、
220 ゲートホール
300 アノード板
310 ガラス基板
320 透明なアノード電極
330 蛍光体(phosphor)
400 スペーサー(spacer)
Claims (20)
- 基板の上部に、透明電極と該透明電極の一領域上に形成された蛍光体とを有するアノード板と、
前記基板の上部に、行列アドレスを可能とする帯状の行列信号線と、該行列信号線のうち行信号線及び列信号線によって定義される各画素とを有し、前記各画素は、膜型の電界エミッタと、少なくとも前記行列信号線に連結された2つの端子と前記膜型の電界エミッタに連結された1つの端子とを持って前記電界エミッタを制御する制御素子とを備えるカソード板と、
内部を貫通するゲートホールと、該ゲートホールの上部周囲に形成されたゲート電極とを有するゲート板と、
前記カソード板と前記アノード板との間で前記ゲート板を支持するスペーサーとを備え、
前記ゲートホールを間において前記カソード板の電界エミッタと前記アノード板の蛍光体と対向配置され、真空パッケージされていることを特徴とする電界放出ディスプレイ。 - 前記アノード板と前記カソード板及び前記ゲート板は、それぞれ別個の絶縁性基板から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記スペーサーは、前記カソード板と前記ゲート板との間に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記スペーサーは、前記アノード板と前記ゲート板との間に形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記各画素の前記蛍光体は、赤(R)、緑(G)または青色(B)の蛍光体であることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記アノード板の前記蛍光体の間の一定領域には、光遮蔽膜が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記電界エミッタは、ダイヤモンド、ダイヤモンドカーボンまたはカーボンナノチューブからなる薄膜または厚膜で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記制御素子は、薄膜トランジスタまたは金属−酸化物−半導体電界効果トランジスタであることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記ゲート電極には、DC電圧を印加して前記カソード板の膜型の電界エミッタから電子放出を誘導し、前記アノード板の前記透明電極には、DC電圧を印加して放出電子を高エネルギーで加速させ、スキャン及びデータ信号を前記カソード板の各画素にある電界エミッタの制御素子にアドレスして、前記電界エミッタの制御素子は電界エミッタの電子放出を制御して画像を表現することを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記ゲート板のゲート電極には、50〜1500VのDC電圧が印加され、前記アノード板の透明電極には、2kV以上の高電圧が印加されることを特徴とする請求項9に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記画像の階調表現は、前記制御素子の制御により前記電界エミッタに印加されるデータ信号電圧のパルス振幅及び/またはパルス幅(持続時間)を変化させて確保することを特徴とする請求項9に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記電界エミッタに印加されるデータ信号の電圧は、0〜50Vのパルスであることを特徴とする請求項11に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記カソード板と前記ゲート板との間に、電子集束電極が介在されていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記電子集束電極に印加される一定の電圧は、前記電界エミッタから放出された電子を前記アノード板の蛍光体に集束させる役割を果たすとともに、前記ゲート板のゲート電極と共にアノード電圧による電界エミッタの電界放出を抑制する機能を有することを特徴とする請求項13に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記電子集束電極は、光遮蔽膜としての機能を有するように構成されていることを特徴とする請求項13に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記電界エミッタは、複数の領域に分けられたドットからなり、前記ゲート板の前記ゲートホールの数は、これらドットのそれぞれに対応する個数にすることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記制御素子は、薄膜トランジスタであり、
前記カソード板上に形成された金属製のゲートと、該ゲートを備えたカソード板上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート上及びゲート絶縁膜の一部上に形成され、半導体膜からなる活性層と、該活性層の両端領域に形成されたソース及びドレインと、前記ソース及びドレインを電極に接続させるためのコンタクトホールを有する層間絶縁層とを備えていることを特徴とする請求項1に記載の電界放出ディスプレイ。 - 前記層間絶縁層上には、金属製の電子集束電極が形成されていることを特徴とする請求項17に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記薄膜トランジスタの活性層が、非晶質シリコンまたはポリシリコン層から構成されていることを特徴とする請求項17に記載の電界放出ディスプレイ。
- 前記層間絶縁膜は、非晶質シリコン窒化膜またはシリコン酸化膜から構成されていることを特徴とする請求項17に記載の電界放出ディスプレイ。
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