JP2005063964A - 表面導電型電子放出素子 - Google Patents

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Abstract

【課題】 スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応される四つの放電セルから構成された複数個の画素セルを形成することで、解像度を向上し得る表面導電型電子放出素子を提供しようとする。
【解決手段】
本発明に係る表面導電型電子放出素子においては、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応される四つの放電セルから形成された複数個の画素セルを包含して構成されることを特徴とする
【選択図】 図１

Description

本発明は表面導電型電子放出素子（Surface Conduction Electron Emission Display;SED）に係るもので、詳しくは、解像度、輝度及びコントラストを向上し得る表面導電型電子放出素子に関する。
情報処理システムの発展と普及の増加によって視覚情報伝達の手段として次世代マルチメディアディスプレイ装置の重要性が増大している。現在、従来のCRT（Cathode Ray Tube;CRT）は画面の大型化及び平面化を目標とする最近の趨勢に適合しないため、LCD（Liquid Crystal Display;LCD）、FED（Field Emission Display;FED）、PDP（Plasma Display Panel;PDP）、EL（Electro-Luminescence;EL）などの各種平板ディスプレイ装置（Flat Panel Display;FPD）の研究開発が活発に進行されている。
特に、大型化、平面化、低価額化、高性能化及び軽量化などの条件が必須であるため、既存のCRTを代替し得る軽くて薄い平板ディスプレイ装置の開発が切実に必要になっている。このような多様な要求条件に従って最近、電界放出（Field Emission）を利用した素子がディスプレイ分野に適用されながら、製品の大きさ及び電力消耗を減少させながらも高解像度を提供し得る薄膜ディスプレイの開発が活発になっている。
該平板ディスプレイ装置のうち、特に、近い将来に実用化されると期待されるFEDは、前記平板ディスプレイ装置の短所を殆ど克服した次世代情報通信用平板ディスプレイ装置として注目を受けている。即ち、前記FEDは、電極の構造が簡単で、高速動作が可能であるだけでなく、輝度が高くて視野の広いCRTの長所と超薄型デザインが可能なLCDの長所など、ディスプレイが持たなければならない長所を全て取り揃えている。このような長所を有する従来のマイクロチップ状の電界放出素子（Micro-Tip type Field Emission Display）の放電セル（Discharge Cell）に対し、図６を参照して説明する。
従来のマイクロチップ状の電界放出素子の放電セルにおいては、図6に示したように、下部ガラス基板19の上部にカソード電極18、絶縁層16及びゲート電極15が順次積層されて、前記カソード電極18の上部にマイクロチップ状のエミッタ17が形成された背面基板20と、上部ガラス基板11の上部にアノード電極12及び蛍光体13が順次積層された前面基板10と、を包含して構成される。ここで、前記前面基板10と前記背面基板20の間にスペーサ14が位置されることで、それら前面基板10と背面基板20との離隔距離が一定に維持される。
このように構成された従来のマイクロチップ状の電界放出素子は、マイクロチップ状に形成されたエミッタ17が優秀な電子放出特性を有しているが、20インチ以上の大型画面ディスプレイ装置を作るためには、大規模の製造装備が必要となり、製造工程を複雑になるので、他の形態のディスプレイ装置に比べて競争力が低下する。
従って、製造工程が単純で、大型化も容易な構造のMIM（Metal-Insulator-Metal;MIM）タイプ電界放出素子の開発が代案として提示されているが、特に、表面導電型電子放出素子は、セルの構造により高解像度が可能で、高輝度及び高コントラストの具現が容易である。
又、このような従来の表面導電型電子放出素子の放電セルにおいては、
図7に示したように、下部ガラス基板29の上部にカソード電極28及びゲート電極25が所定間隔を有して平行に積層され、前記カソード電極28及び前記ゲート電極25の上部に所定隙間を有してするエミッタ27が形成された背面基板20と、上部ガラス基板11の上部にアノード電極12及び蛍光体13が順次積層された前面基板10と、を包含して構成される。ここで、該前面基板10と前記背面基板20間にスペーサ14が位置されることで、該スペーサ14は、前記前面基板10と前記背面基板20との離隔距離を一定に維持させる。
このように構成された従来の表面導電型電子放出素子の放電セルの動作を説明すると次のようである。
先ず、前記ゲート電極25及び前記カソード電極28に所定電圧が印加されると、量子力学的なトンネリング効果（Quantum-mechanical Tunneling Effect）により前記エミッタ27からゲート電極25A方向に電子が放出され、前記エミッタ27は、通常、PdOフォーミング工程により所定隙間が形成されるため、該所定隙間を通って前記電子が放出される。この時、前記印加された電圧が相対的に高い時は、前記エミッタ27から放出される電子の量は多くなり、該印加された電圧が相対的に低い時は、前記エミッタ27から放出される電子の量は少なくなる。
次いで、前記エミッタ27から放出された電子は、前記アノード電極12に印加される高電圧により形成された電界の影響を受けて、前記蛍光体13の塗布されたアノード電極12方向に加速され、よって、前記電子が前記蛍光体13に衝突することで、エネルギーが発生される。次いで、該発生したエネルギーにより前記蛍光体13の各電子が励起されて可視光を発光する。
又、このように構成された放電セルから成る従来の表面導電型電子放出素子の構造においては、図8に示したように、複数個のスキャンライン(S１〜Sn)と複数個のデータライン(D1〜Dm)とが相互直交され、それら直交して形成された前記スキャンラインの上側領域であって前記データラインの左側領域に一つの放電セルが形成される。このように形成された放電セルは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青色（Ｂ）の順に前記スキャンラインと前記データラインとが交差する地点毎に順次配列され、それら配列された三つの赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青色（Ｂ）の放電セルが一つの画素セルＰを形成する。ここで、前記スキャンラインは、前記表面導電型電子放出素子のカソード電極を意味し、前記データラインは、前記表面導電型電子放出素子のゲート電極を意味する。
然るに、このような従来の表面導電型電子放出素子は、スキャンラインとデータラインとの交差地点毎に一つの放電セルが形成されることで、一つの放電セルが占める占有空間が蛍光体やアノード電極が占める占有空間に比べて相対的に大きいため、表面導電型電子放出素子の輝度が低下するという不都合な点があった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応する四つの放電セルから形成された複数個の画素セルを構成することで、解像度を向上し得る表面導電型電子放出素子を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応する四つの放電セルから形成された複数個の画素セルを構成することで、輝度を向上し得る表面導電型電子放出素子を提供することを目的とする。
また、本発明は、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応する四つの放電セルから形成された複数個の画素セルを形成することで、コントラストを向上し得る表面導電型電子放出素子を提供することを目的とする。
このような目的を達成するため、本発明に係る表面導電型電子放出素子においては、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応する四つの放電セルから構成された複数個の画素セルを包含して構成されることを特徴とする。
以上、説明したように、本発明に係る表面導電型電子放出素子においては、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応するように四つの放電セルから形成された複数個の画素セルを構成することで、一つの画素セルに該当する面積が相対的に小さくなるため、表面導電型電子放出素子の解像度を向上し得るという効果がある。
また、本発明に係る表面導電型電子放出素子においては、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応して形成された四つの放電セル中、白色を包含して蛍光体を構成するために表面導電型電子放出素子の輝度を向上し得るという効果がある。
且つ、本発明に係る表面導電型電子放出素子においては、スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応するように形成された四つの放電セル中、黒色を包含して蛍光体を塗布するために表面導電型電子放出素子のコントラストを向上し得るという効果がある。
以下、スキャンライン(Scan Line)とデータライン(Data Line)との交差地点を中心に相互対応する四つの放電セル(Discharge Cell)から形成された複数個の画素セルを構成することで、解像度、輝度及びコントラストを向上し得る本発明に係る表面導電型電子放出素子の好ましい実施形態に対し、図面を用いて説明する。
本発明に係る表面導電型電子放出素子の構造においては、図1に示したように、複数個のスキャンライン(S1〜Sn)と複数個のデータライン(D1〜Dm)とが相互直交され、前記各スキャンライン(S1〜Sn)の上部に形成された二つの放電セルと下部に形成された二つの放電セルとが相互対称されることで、四つの放電セルから構成された複数個の画素セルがマトリックス状に構成される。ここで、前記放電セルは、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）色の蛍光体が塗布された二つの放電セルと青（Ｂ）の蛍光体が塗布された二つの放電セルから構成される。
このように構成された本発明に係る放電セルの構造においては、１実施形態として、図2(A)及び図2(B) に示したように、前記赤、緑色の蛍光体が塗布された二つの放電セルR、Gが夫々該セルR、Gの外側に形成された相互相違なデータ電極25に連結されるように構成され、前記青の蛍光体が塗布された二つの放電セルが夫々セルの内側に形成された相互同様なデータ電極25に連結されるように構成することができる。
又、他の実施形態として、図3(A)乃至図3(D)に示したように、一つの画素セルを構成する四つの放電セルとして、前記赤、緑、青色の蛍光体が塗布された三つの放電セルと前記赤、緑、青色の蛍光体及び白、黒色の蛍光体中、何れか一つが塗布された一つの放電セルに構成することもできる。
即ち、前記各画素セルは、一つのスキャンラインと三つのデータラインを含むことで、該スキャンラインとデータラインとの交差点を中心に相互対応されるように前記四つの放電セルから構成される。
このように、本発明に係る表面導電型電子放出素子は、一つの画素セルを形成する四つの放電セルのうち、三つの放電セルを前記赤、緑、青色の蛍光体により塗布された放電セルから形成し、残りの一つの放電セルを前記赤、緑、青色の蛍光体中、何れか一つの蛍光体により塗布させることで、蛍光体１３やアノード電極１２が占める占有空間に比べて前記画素セルの占有面積が減少され、表面導電型電子放出素子の解像度を向上させることができる。
例えば、図1に示したように、一つの画素セルPの中間にデータラインD2が前記スキャンラインS1と直交して配置されることで、前記四つの放電セルがそれら交差点を中心に相互対応するように形成される。ここで、前記データラインD2は、前記B蛍光体が塗布された二つの放電セルにデータ信号を提供し、前記G蛍光体が塗布された一つの放電セルにデータ信号を提供するためのデータラインD3と、前記R蛍光体が塗布された一つの放電セルにデータ信号を提供するためのデータラインD1が、前記データライン D2と平行に配置することができる。
この時、一般に、赤、緑色の蛍光体により塗布された放電セルに比べてB色の蛍光体により塗布された放電セルの放電効率が低下するため、該各画素セルのスキャンライン(S１〜Sn)の上部に赤、緑色の蛍光体により塗布された放電セルを平行して形成し、それらスキャンライン(S１〜Sn)の下部にB蛍光体により塗布された二つの放電セルB、Bを形成することで、本発明に係る表面導電型電子放出素子の輝度を向上させることができる。
一方、前記四つの放電セルのうち、三つの放電セルを前記赤、緑、青色の蛍光体により塗布された各放電セルから構成し、残り一つの放電セルを白色の蛍光体により塗布された放電セルから構成することで、本発明に係る表面導電型電子放出素子の輝度を向上させることができる。
また、前記四つの放電セルのうち、三つの放電セルを前記赤、緑、青色の蛍光体により塗布された放電セルから構成し、残り一つの放電セルを黒色の蛍光体により塗布された放電セルから構成することで、本発明に係る表面導電型電子放出素子のコントラストを向上させることができる。
そして、このような白色の蛍光体又は黒色の蛍光体が塗布された各放電セルから構成された本発明に係る表面導電型電子放出素子の構造においては、図4に示したように、前記赤、緑、青色の蛍光体により塗布された三つの放電セルを除いた前記白色の蛍光体又は前記黒色の蛍光体により塗布された一つの放電セルを構成する場合、別途のデータラインを前記画素セルの中間に追加して構成する。
このように構成される本発明に係る表面導電型電子放出素子の放電セルの構造においては、図5に示したように、前記赤、緑色の蛍光体により塗布された二つの放電セルR、Gが夫々セルの外側に形成された相違なデータ電極25に連結されるように構成され、前記青、白色の蛍光体が塗布された二つの放電セルB、Wは、夫々セルの内側に形成された相違なデータ電極25に連結されるように構成される。
このように、本発明に係る表面導電型電子放出素子は、前記赤、緑、青色の蛍光体が塗布された三つの放電セルと、前記赤、緑、青色の蛍光体及び白色、黒色の蛍光体中、何れか一つが塗布された一つの放電セルと、から構成された画素セルにより多様に構成される。
本発明に係る表面導電型電子放出素子の第1実施形態の構造を示した平面図である。 図1の放電セルの構造を示した縦断面図である。 本発明に係る他の実施形態の多様な構造を説明するための平面図面である。 図3(C)の構造を示した平面図である。 図4の縦断面図である。 従来のマイクロチップ状の電界放出素子を示した縦断面図である。 従来の表面導電型電子放出素子を示した縦断面図である。 従来の表面導電型電子放出素子の構造を示した縦平面図である。
符号の説明
10:前面基板
20:背面基板
11:上部ガラス基板
12:アノード電極
13:蛍光体
25、25A:ゲート電極
27:エミッタ
28:カソード電極
29:下部ガラス基板

Claims (14)

  1. スキャンラインとデータラインとの交差地点を中心に相互対応される四つの放電セルから構成された複数個の画素セルを包含して構成されることを特徴とする表面導電型電子放出素子。
  2. 前記各画素セルは、
    一つのスキャンラインと複数個のデータラインを包含して構成されることを特徴とする請求項1記載の表面導電型電子放出素子。
  3. 前記各画素セルは、
    三つのデータライン又は四つのデータラインのうち、何れか一方を含むことを特徴とする請求項2記載の表面導電型電子放出素子。
  4. 前記各放電セルは、
    前記スキャンラインを中心に上下に対称し、前記データラインを中心に左右対称であることを特徴とする請求項２又は３に記載の表面導電型電子放出素子。
  5. 前記各画素セルは、
    赤、緑、青色の蛍光体が塗布された各放電セルにデータ信号を提供するための相互相違な三つのデータラインを含む特徴とする請求項1，2又は４の何れかに記載の表面導電型電子放出素子。
  6. 前記各放電セルは、
    前記赤、緑、青色の蛍光体が塗布された三つの放電セルと、前記赤、緑、青色の蛍光体中、何れか一つが塗布された一つの放電セルであることを特徴とする請求項5記載の表面導電型電子放出素子。
  7. 前記各放電セルは、
    前記赤色の蛍光体が塗布された二つの放電セルと前記緑、青色の蛍光体により塗布された二つの放電セルとであることを特徴とする請求項6記載の表面導電型電子放出素子。
  8. 前記各放電セルは、
    前記緑色の蛍光体が塗布された二つの放電セルと、前記赤、青色の蛍光体により塗布された二つの前セルと、であることを特徴とする請求項6記載の表面導電型電子放出素子。
  9. 前記各放電セルは、
    前記青色の蛍光体が塗布された二つの放電セルと、前記赤、緑色の蛍光体により塗布された二つの放電セルと、であることを特徴とする請求項6記載の表面導電型電子放出素子。
  10. 前記各放電セルは、
    赤、緑、青色の蛍光体が塗布された三つの放電セルと、白色、黒色の蛍光体中、何れか一つが塗布された一つの放電セルと、であることを特徴とする請求項5記載の表面導電型電子放出素子。
  11. 前記各放電セルは、
    赤、緑、青色の蛍光体により塗布された三つの放電セルと、白色の蛍光体により塗布された一つの放電セルと、であることを特徴とする請求項10記載の表面導電型電子放出素子。
  12. 前記各画素セルは、
    前記白の蛍光体により塗布された一つの放電セルにデータ信号を提供するための一つのデータラインを更に包含して構成されることを特徴とする請求項11記載の表面導電型電子放出素子。
  13. 前記各放電セルは、
    赤、緑、青色の蛍光体により塗布された三つの放電セルと、黒色の蛍光体により塗布された一つの放電セルと、であることを特徴とする請求項10記載の表面導電型電子放出素子。
  14. 前記各画素セルは、
    前記黒色の蛍光体により塗布された一つの放電セルに、データ信号を提供するための一つのデータラインを更に包含して構成されることを特徴とする請求項13記載の表面導電型電子放出素子。
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