JP2005174818A - Electron emitting element, light emitting element, and cold cathode display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電子放出素子、発光素子及び冷陰極ディスプレイ装置に係り、特に、冷陰極から放出された電子ビームにより蛍光体を発光させる電子放出素子、発光素子及び冷陰極ディスプレイ装置に関する。 The present invention relates to an electron-emitting device, a light-emitting device, and a cold-cathode display device, and more particularly to an electron-emitting device, a light-emitting device, and a cold-cathode display device that emits a phosphor by an electron beam emitted from the cold cathode.
画像を表示するための冷陰極ディスプレイ装置には、冷陰極を備えた複数の発光素子が配設されている。これら複数の発光素子は、RGB用の蛍光体を有したサブピクセルにそれぞれ対応している。このような、冷陰極ディスプレイ装置を、例えば、ハイビジョン用ディスプレイ装置として用いる場合には、600万個以上のサブピクセルが必要となり、それに伴い隣接するサブピクセル同士の間隔を小さくする必要がある。 A cold cathode display device for displaying an image is provided with a plurality of light emitting elements including a cold cathode. The plurality of light emitting elements respectively correspond to subpixels having phosphors for RGB. When such a cold cathode display device is used as, for example, a high-vision display device, 6 million or more subpixels are required, and accordingly, the interval between adjacent subpixels needs to be reduced.
また、このような冷陰極ディスプレイ装置に画像を表示させる際には、混色を防ぐために、1つのサブピクセルに対する蛍光体での電子ビームのビーム径をサブピクセルのピッチ以下にする必要がある。 Further, when an image is displayed on such a cold cathode display device, in order to prevent color mixing, it is necessary to make the beam diameter of the electron beam with respect to one subpixel equal to or less than the pitch of the subpixel.
次に、図1乃至図3を参照して、3つの従来の発光素子の構成について説明する。図1は、2電極タイプの発光素子を示した図であり、図2は、3電極タイプの発光素子を示した図であり、図3は、集束電極を備えた4電極タイプの発光素子を示した図である。なお、図1乃至図3に示した「装置前面側」は、画像を観視する側を示しており、「装置背面側」は、装置前面側とは反対の側を示している。 Next, the configuration of three conventional light emitting elements will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a diagram showing a two-electrode type light emitting device, FIG. 2 is a diagram showing a three-electrode type light emitting device, and FIG. 3 is a diagram showing a four-electrode type light emitting device having a focusing electrode. FIG. The “device front side” shown in FIGS. 1 to 3 indicates a side for viewing an image, and the “device rear side” indicates a side opposite to the device front side.
また、図2中のR1は、蛍光体27に照射された電子ビームのビーム径(以下、ビーム径R1とする)を示しており、図3中のR2は、蛍光体41に照射された電子ビームのビーム径(以下、ビーム径R2とする)を示している。
Further, R1 in FIG. 2 indicates the beam diameter of the electron beam irradiated on the phosphor 27 (hereinafter referred to as beam diameter R1), and R2 in FIG. 3 indicates the electron irradiated on the
図1に示すように、2電極タイプの発光素子10は、基板11とその上に形成された冷陰極12からなる電子放出素子と、電極14と蛍光体13とが形成された基板15とにより構成されている。なお、図では省略しているが、基板11と基板15との間を支持するスペーサが適宜設けられている。冷陰極12とアノード電極14とは、マトリクス状に形成されており、蛍光体13は、冷陰極12と対向するように形成されている。電極14は、電子の引出しと電子の加速との両方を行うためのものである。発光素子10は、電極14により引出され、加速された電子ビームBを蛍光体に照射することで発光を行うものである(例えば、非特許文献1参照。)。
As shown in FIG. 1, a two-electrode type
図2に示すように、3電極タイプの発光素子20は、前面基板部26と、電子放出素子25と、スペーサ17とにより構成されている。前面基板部26は、蛍光体27と、アノード電極28と、基板29とにより構成されており、基板29の下方には、アノード電極28と蛍光体27とが形成されている。
As shown in FIG. 2, the three-electrode type
電子放出素子25は、基板21と、冷陰極22と、絶縁層23と、引出電極24とにより構成されている。基板21上には、開口部Cを有した絶縁層23及び引出電極24が形成されており、開口部Cに露出された基板21上には、冷陰極22が形成されている。
The electron-
また、前面基板部26と電子放出素子25とは、蛍光体27と冷陰極22とが対向するように配設され、前面基板部26と電子放出素子25との間はスペーサ17により支持されている。発光素子20は、冷陰極22から電子を引出電極24により引き出して、アノード電極28により加速させ、電子ビームBとして蛍光体27に照射させて発光を行うものである(例えば、非特許文献2参照。)。
The
図3に示すように、4電極タイプの発光素子30は、前面基板部39と、電子放出素子37と、スペーサ38とにより構成されている。前面基板部39は、蛍光体41と、アノード電極42と、基板43とにより構成されており、基板43の下方には、アノード電極42と蛍光体41とが形成されている。
As shown in FIG. 3, the four-electrode type
電子放出素子37は、基板31と、冷陰極32と、絶縁層33,35と、引出電極34と、集束電極36とにより構成されている。基板31上には、開口部Dを有した絶縁層33が形成されている。また、絶縁層33上には、引出電極34と、絶縁層35と、集束電極36とが順次形成されている。
The electron-
前面基板部39と電子放出素子37とは、蛍光体41と冷陰極32とが対向するように配設され、前面基板部39と電子放出素子37との間はスペーサ38により支持されている。発光素子30は、冷陰極32から電子を引出電極34により引き出し、集束電極36により電子ビームBを集束させ、アノード電極42により加速させた電子ビームBを蛍光体41に照射させることで発光を行うものである。
The
このように、電子ビームBを集束させるための集束電極36を設けることにより、電子ビームBのビーム径R2の広がりを抑制し、混色を防ぐことができる。このような、発光素子30を冷陰極ディスプレイ装置に適用することで、ディスプレイの高精細化を図ることができる(例えば、非特許文献3参照。)。
しかしながら、2電極タイプの発光素子10の場合には、電子の引き出しと、引き出した電子の加速とを同一の電極14で行うため、高電圧で駆動させる必要がある。そのため、駆動回路のコストが高くなると共に、消費電力が大きくなるという問題があった。
However, in the case of the two-electrode type light-emitting
3電極タイプの発光素子20の場合には、低電圧で駆動可能であるが、冷陰極22から放出された電子は、引出電極24の方向に力を受けるため、電子ビームBのビーム径R1が広がってしまい、ディスプレイの高精細化を図ることができないという問題があった。
In the case of the three-electrode type
また、4電極タイプの発光素子30では、電子ビームBのビーム径R2の広がりを抑制することができ、かつ低電圧で駆動可能であるが、構造が複雑になり製造コストが高くなるという問題があった。
Further, the four-electrode type
そこで本発明は、上述した問題点に鑑みなされたものであり、電子放出素子、発光素子及び冷陰極ディスプレイ装置に係り、特に、電子ビームのビーム径を小さくしてディスプレイの高精細化を図ることができ、かつ低電圧駆動で容易に製造することのできる電子放出素、発光素子及び冷陰極ディスプレイ装置を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and relates to an electron-emitting device, a light-emitting device, and a cold cathode display device, and in particular, to achieve a high-definition display by reducing the beam diameter of an electron beam. It is an object to provide an electron-emitting device, a light-emitting element, and a cold-cathode display device that can be manufactured easily by low-voltage driving.
上記課題を解決するために本発明では、次に述べる各手段を講じたことを特徴とするものである。 In order to solve the above-mentioned problems, the present invention is characterized by the following measures.
請求項1記載の発明では、基板と、該基板上に形成され、電子を放出する電子放出電極と、前記電子放出電極の近傍の前記基板上に形成され、前記電子放出電極から前記電子を引き出す引出電極と、前記基板上に形成され、前記電子放出電極及び引出電極を露出する開口部を有した絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、引き出された前記電子が前記蛍光体に向かうよう制御する制御電極とを備えたことを特徴とする電子放出素子により、解決できる。 According to a first aspect of the present invention, a substrate, an electron emission electrode formed on the substrate and emitting electrons, and formed on the substrate in the vicinity of the electron emission electrode, the electrons are extracted from the electron emission electrode. An extraction electrode; an insulating layer formed on the substrate and having an opening exposing the electron emission electrode and the extraction electrode; and the extracted electron formed on the insulating layer toward the phosphor. This can be solved by an electron-emitting device including a control electrode for control.
上記発明によれば、基板上に形成された電子放出電極の近傍に引出電極を設けることにより、電子放出電極と引出電極との間の距離が短くなり、引出電極は低電圧で電子放出電極から電子を引き出すことができる。また、制御電極は、引き出された電子を制御するためだけの電極であるため、電子の制御を低電圧で行うことができる。 According to the above invention, by providing the extraction electrode in the vicinity of the electron emission electrode formed on the substrate, the distance between the electron emission electrode and the extraction electrode is shortened, and the extraction electrode is low in voltage from the electron emission electrode. You can pull out electrons. Moreover, since the control electrode is an electrode only for controlling the extracted electrons, the electrons can be controlled at a low voltage.
請求項2記載の発明では、前記電子放出電極は、前記電子を放出する電子放出面を有しており、前記電子放出面は、炭素系材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子により、解決できる。 According to a second aspect of the present invention, the electron emission electrode has an electron emission surface for emitting the electrons, and the electron emission surface is formed of a carbon-based material. This can be solved by the electron-emitting device described in 1).
上記発明によれば、電子を放出しやすい炭素系材料を用いて電子放出面を形成することにより、電子放出電極は低電圧で電子を放出することができる。 According to the above-described invention, the electron emission electrode can emit electrons at a low voltage by forming the electron emission surface using the carbon-based material that easily emits electrons.
請求項3記載の発明では、前記引出電極は、前記電子放出電極と同一の構造を有していることを特徴とする請求項1または2に記載の電子放出素子により、解決できる。
The invention according to claim 3 can be solved by the electron-emitting device according to
上記発明によれば、引出電極を電子放出電極と同一の構造とすることにより、引出電極を電子放出電極として用いることができる。これにより、引出電極と電子放出電極とを適宜使い分けて電子を放出させて、電子放出電極の負担を軽減することができる。また、引出電極は電子放出電極と同一構造であるため、引出電極及び電子放出電極を一度に形成して、製造工程を簡略化することができる。 According to the said invention, an extraction electrode can be used as an electron emission electrode by making an extraction electrode the same structure as an electron emission electrode. Thereby, it is possible to reduce the burden on the electron emission electrode by appropriately using the extraction electrode and the electron emission electrode to emit electrons. In addition, since the extraction electrode has the same structure as the electron emission electrode, the extraction electrode and the electron emission electrode can be formed at a time to simplify the manufacturing process.
請求項4記載の発明では、前記電子放出電極及び引出電極と対向する位置に設けられたアノード電極と、該アノード電極の面に形成された蛍光体と、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子放出素子とを備えたことを特徴とする発光素子により、解決できる。 According to a fourth aspect of the present invention, an anode electrode provided at a position facing the electron emission electrode and the extraction electrode, a phosphor formed on the surface of the anode electrode, and any one of the first to third aspects. This can be solved by a light-emitting element comprising the electron-emitting element described in 1.
上記発明によれば、制御電極により引き出された電子を、アノード電極で加速させ、蛍光体に導いて、低電圧で蛍光体を発光させることができる。 According to the above invention, the electrons extracted by the control electrode can be accelerated by the anode electrode and guided to the phosphor, and the phosphor can emit light at a low voltage.
請求項5記載の発明では、請求項4に記載の発光素子を複数設けて構成されたことを特徴とする冷陰極ディスプレイ装置により、解決できる。 The invention according to claim 5 can be solved by a cold cathode display device comprising a plurality of the light emitting elements according to claim 4.
上記発明によれば、蛍光体に到達する電子ビームのビーム径を小さくして、ディスプレイの高精細化を図ることができ、かつ低電圧駆動で容易に製造を行うことができる。 According to the above invention, the beam diameter of the electron beam reaching the phosphor can be reduced to increase the definition of the display and can be easily manufactured with low voltage driving.
上述の如く本発明によれば、蛍光体に照射される電子ビームのビーム径を小さくして、ディスプレイの高精細化を図ることができ、かつ低電圧駆動で容易に製造することのできる電子放出素子、発光素子及び冷陰極ディスプレイ装置を提供することを目的とする。 As described above, according to the present invention, it is possible to reduce the beam diameter of the electron beam applied to the phosphor to achieve a high-definition display and to be easily manufactured with low voltage drive. An object is to provide an element, a light emitting element, and a cold cathode display device.
次に、図面に基づいて本発明の実施例を説明する。 Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1実施例)
始めに、図4を参照して、本発明の第1実施例による冷陰極ディスプレイ装置50について説明する。図4は、本発明の第1実施例による冷陰極ディスプレイ装置の概略図である。なお、図4に示したX,X方向は、水平走査方向を示しており、Y,Y方向は垂直走査方向を示している。
(First embodiment)
First, a cold
冷陰極ディスプレイ装置50は、データ入力端子51と、制御装置52と、データドライバ54と、ゲートドライバ53と、冷陰極ディスプレイ本体55とにより構成されている。データ入力端子51は、映像データである画像データaを制御装置52に供給するためのものである。制御装置52は、冷陰極ディスプレイ装置55の制御全般を行うものであり、制御信号bによりデータドライバ54の駆動及びタイミングを制御し、制御信号cによりゲートドライバ53の駆動を制御するためのものである。
The cold
また、制御装置52は、データ入力端子51から入力された画像データaをデータドライバ54に入力する。データドライバ54は、制御信号bに基づいて、冷陰極ディスプレイ55内に設けられた制御電極65に対して電圧を印加するためのものである。ゲートドライバ53は、制御信号cに基づき、スイッチのON/OFFを行うためのものである。これにより、1水平走査信号をどの垂直位置で表示するかが制御される。冷陰極ディスプレイ本体55は、画像を表示するためのものであり、複数の発光素子により構成されている。
In addition, the
次に、図5を参照して、冷陰極ディスプレイ本体55に設けられた第1実施例の発光素子60について説明する。図5は、第1実施例の発光素子の概略図である。なお、図5に示したZ,Z方向は、鉛直方向を示しており、Y,Y方向は、垂直走査方向(制御電極65の長手方向)を示している。また、図5に示した「装置前面側」は、画像を観視する側を示しており、「装置背面側」は、装置前面側とは反対の側を示している。
Next, the
発光素子60は、装置前面側に設けられた前面基板部74と、スペーサ68と、装置背面側に設けられた電子放出素子67とにより構成されている。電子放出素子67は、基板61と、電子放出電極62と、引出電極63と、絶縁層64と、制御電極65とにより構成されている。基板61上には、基板61を露出する開口部Eを有した絶縁層64が形成されている。また、開口部Eに当接する基板61上には、電子放出電極62が形成されている。
The
電子放出電極62は、電子放出面62aを有しており、この電子放出面62aから電子が放出される。電子放出面62aの材料には、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、アモルファスカーボン等の電子を放出しやすい炭素系材料を用いることができる。
The
このような炭素系材料を用いて、電子放出面62aを形成するとことにより、電子放出電極62は、低電圧で電子を放出することができる。なお、電子放出電極62全体を炭素系材料で形成しても良い。
By forming the
電子放出電極62に近接した位置の基板61上には、引出電極63が形成されている。このように、電子放出電極62の近接した位置に引出電極63を形成することで、電子放出電極62と引出電極63との間の距離が短くなり、引出電極63は、低電圧で電子放出電極62から電子を引き出すことができる。また、引き出された電子により、電子放出電極62及び引出電極63の上方には、電子雲Qが形成される。
An
基板61上には、電子放出電極62及び引出電極63を露出する開口部Eを有した絶縁層64が形成されている。この絶縁層64上には、制御電極65が電子放出電極62及び引出電極63と直交する方向に形成されている。この制御電極65は、蛍光体71に電子が向かうよう制御するためのものである。
An insulating
制御電極65に電圧を印加した場合には、電子B1は蛍光体71に向かう方向に導かれ、電圧を印加しない場合には、電子は蛍光体71に向かう方向に導かれない。このように、制御電極65は、電子B1を蛍光体71に向かわせるか否かの制御を行う。
When a voltage is applied to the
このような電子の制御のみを行う制御電極65を設けることにより、低い電圧で電子の制御を行うことができる。また、制御電極65は低電圧で駆動するため、制御電極65から受ける電子のY,Y方向のエネルギーが小さくなり、電子ビームの広がりが抑制され、電子ビームのビーム径R3を小さくして、混色を防ぐことができる。
By providing the
次に、前面基板部74について説明する。前面基板部74は、基板73とアノード電極72と、蛍光体71とにより構成されている。基板73上には、電子を加速させるためのアノード電極72が形成されている。また、アノード電極72上には、蛍光体71が形成されている。
Next, the
電子放出電極62及び引出電極63と蛍光体71とが対向するように、前面基板部74と電子放出素子67とはスペーサ68により支持されている。なお、スペーサ68を設ける位置は、図5に示した位置に限定されない。
The
次に、図5乃至図6を参照して、第1実施例の発光素子60の駆動方法について説明する。図6は、第1実施例の電子放出素子に形成される等電位面を模式的に示した図である。図6におけるSは、発光素子60に形成された等電位面(以下、等電位面Sとする)を示している。
Next, a driving method of the
始めに、電子放出電極62から電子を引き出すために、引出電極63の電位を電子放出電極62の電位に対して正の電位に設定して、電子放出電極62の電子放出面62aから電子を引き出す。この引き出された電子により、電子放出電極62及び引出電極63の上方には電子雲Qが形成される。この際、Y,Y方向に力を大きく受けた電子B2は、引出電極63に導かれる。
First, in order to extract electrons from the
次に、制御電極65の電位を電子放出電極62の電位に対して正の電位に設定する。引き出された電子B1を蛍光体71の方向に導く。この際、電子B1は、蛍光体71付近に形成された下に凸な等電位面Sに直交する方向に力を受けるため、蛍光体71に対して集束する方向に導かれる。
Next, the potential of the
次に、アノード電極71に印加された電圧により電子B1を加速させ、電子B1を集束された電子ビームとして蛍光体71に照射させて蛍光体71を発光させる。また、蛍光体71を発光させたくない場合には、引出電極63の電位を下げて、電子放出電極62からの電子の放出を止めるか、あるいは、制御電極65の電位を下げて引き出された電子B1が蛍光体71の方向に移動しないようにする。
Next, the electron B1 is accelerated by the voltage applied to the
次に、図7乃至図12を参照して、発光素子60に設けられた電子放出素子67の製造方法の一例について説明する。なお、前面基板部74は、従来技術と同様な構成であるので製造方法の説明は省略する。図7乃至図12は、電子放出素子の製造工程を示した図である。なお、図7乃至図12において、図5と同一構成部分には、同一の符号を付す。
Next, an example of a method for manufacturing the electron-emitting
始めに、図7に示すように、予め十分な洗浄を行った基板61上に、引出電極63の部材となる材料を成膜し、フォトエッチング法や印刷法などにより引出電極63を形成する。また、引出電極63の材料には、例えば、Cu,Al,Ni,Cr,Au等を用いることができる。引出電極63は、例えば、幅Fを10μm、高さH1を0.1〜10μm程度に形成される。
First, as shown in FIG. 7, a material to be a member of the
次に、図8に示すように、電子放出電極62であるカーボンナノチューブを形成するための触媒層75を形成する。触媒層75は、例えば、幅Gを10μm、高さH2を0.1〜10μmに形成される。また、触媒層75には、Co,Cr,Ni,Fe等あるいはこれらの合金を用いることができる。
Next, as shown in FIG. 8, a
次に、図9に示すように、図8に示した構造体上に絶縁膜64Aと、制御電極用部材65Aとを順次成膜する。絶縁膜64Aの膜厚Iは、例えば1〜100μm程度に形成され、絶縁膜64Aには、例えばSiO2膜,SiN膜等を用いることができる。制御電極用部材65Aは、電気を通す材料であれば良く、例えばCu,Al,Ni,Cr,Au等を用いることができる。また、制御電極用部材65Aの膜厚Jは、例えば0.1〜10μm程度に形成される。
Next, as shown in FIG. 9, an insulating
次に、図10に示すように、制御電極用部材65A上に開口部Kを有したレジスト膜77を形成する。開口部Kは、略円形状をしており、例えばその直径は、70μm程度に形成される。また、図10中に示した幅Lは、100μm程度に形成することができる。
Next, as shown in FIG. 10, a resist
次に、図11に示すように、レジスト膜77をマスクとして、制御電極用部材65Aと絶縁膜64Aとを順次エッチングして、制御電極65と、開口部Eを有した絶縁層64とを形成する。
Next, as shown in FIG. 11, using the resist
次に、図12に示すように、CVD(Chemical Vapor Deposition)法を用いて、触媒層75を化学的に反応させて、電子放出電極62であるカーボンナノチューブを形成する。
Next, as shown in FIG. 12, the
以上、説明したような製造工程により、発光素子60の電子放出素子67を形成することができる。また、本実施例の発光素子60は、従来の4電極タイプの発光素子30のように、引出電極34の上に絶縁層35と集束電極36とを積層させた構成とされていないため、発光素子30を製造する場合と比較して、容易に製造することができる。なお、発光素子60の電子放出素子67の製造方法は、上記方法に限定されない。
As described above, the electron-emitting
次に、図13乃至図15を参照して、冷陰極ディスプレイ本体55の駆動方法について説明する。図13は、冷陰極ディスプレイ本体の背面基板部の平面図であり、図14は、図13に示したG1―G2方向の冷陰極ディスプレイ本体の断面図であり、図15は、冷陰極ディスプレイ本体における駆動パルス波形を示した図である。なお、図13中のX,X方向は、電子放出電極62及び引出電極63の長手方向を示しており、Y,Y方向は、制御電極65の長手方向を示している。
Next, a driving method of the cold cathode display
図15において、(a)は1番目の引出電極63−1に供給されるパルス波形Vp1、(b)は2番目の引出電極63−2に供給されるパルス波形Vp2、(c)はn番目の引出電極63−nに供給されるパルス波形Vpn、(d)は1〜n番目の電子放出電極62−1〜62−nに供給される電位Ve、(e)は制御電極65−1〜65−mに供給されるパルス波形Vc(データ入力端子51から入力される画像データaに対応したパルス波形)をそれぞれ示している。また、図15におけるt1〜tnは、それぞれ1水平ラインを走査する時間(以下、時間t1〜tnとする)を示しており、1Fは一画面を表示する時間を示している。 In FIG. 15, (a) is the pulse waveform Vp1 supplied to the first extraction electrode 63-1, (b) is the pulse waveform Vp2 supplied to the second extraction electrode 63-2, and (c) is the nth. The pulse waveform Vpn supplied to the extraction electrode 63-n, (d) is the potential Ve supplied to the first to nth electron emission electrodes 62-1 to 62-n, and (e) is the control electrode 65-1 to 65-n. A pulse waveform Vc (pulse waveform corresponding to image data a input from the data input terminal 51) supplied to 65-m is shown. In addition, t1 to tn in FIG. 15 indicate times for scanning one horizontal line (hereinafter, referred to as times t1 to tn), and 1F indicates a time for displaying one screen.
図14に示すように、冷陰極ディスプレイ本体55は、複数の発光素子60により構成されている。冷陰極ディスプレイ本体55は、X,X方向に設けられたn本の電子放出電極62−1〜62−nと、電子放出電極62−1〜62−nの近傍のX,X方向に設けられたn本の引出電極63−1〜63−nと、Y,Y方向に設けられたn本の制御電極65−1〜65−nとを有している。制御電極65−1〜65−mは、データ入力端子51から入力される画像データaに対応した画像信号をそれぞれ出力するためのものであり、電子放出電極62−1〜62−nと引出電極63−1〜63−mとで水平ラインのどこの位置の蛍光体71を発光させるかを決めて冷陰極ディスプレイ本体55に画像の表示を行う。
As shown in FIG. 14, the cold cathode display
具体的には、図15に示すように、電子放出電極62−1〜62−nの電位Veを基準にしたとき、一番目の引出電極63−1、2番目の引出電極63−2、・・・、n番目の引出電極63−nの順に、電子放出電極62−1〜62−nに対して正の電位となるような電圧Vp1〜Vpnを印加して電子を放出させる。 Specifically, as shown in FIG. 15, when the potential Ve of the electron emission electrodes 62-1 to 62-n is used as a reference, the first extraction electrode 63-1, the second extraction electrode 63-2,. ... Electrons are emitted by applying voltages Vp1 to Vpn that are positive potentials to the electron emission electrodes 62-1 to 62-n in the order of the nth extraction electrode 63-n.
次に、表示したい列、つまり電子を蛍光体の方向に導きたい列の制御電極に電子放出電極62−1〜62−nに対して順次正の電位となる電圧Vcを印加することにより、冷陰極ディスプレイ本体55に一画面を表示することができる。このような走査を、入力された画像データaに基づき、繰り返し行うことで冷陰極ディスプレイ本体55に動画が表示される。また、時間tg1〜tgnの長さを変えて駆動させることで、輝度を変えて画像を表示することができる。
Next, a voltage Vc having a positive potential with respect to the electron emission electrodes 62-1 to 62-n is sequentially applied to the control electrode of the column to be displayed, that is, the column in which electrons are to be guided in the direction of the phosphor. One screen can be displayed on the cathode display
このように複数の発光素子60により冷陰極ディスプレイ本体55を構成することで、低電圧で駆動でき、かつ混色を防いで、ディスプレイの高精細化を行うことができる。
By configuring the cold cathode display
(第2実施例)
次に、図16を参照して、本発明の第2実施例の発光素子80について説明する。図16は、本発明の第2実施例の発光素子の概略を示した図である。なお、図16において、図5と同一構成部分には同一の符号を付す。発光素子80は、前面基板部74と、電子放出素子85と、スペーサ68とにより構成されている。前面基板部74及びスペーサ68は、先に説明した発光素子60と同一構成であるので説明を省略する。
(Second embodiment)
Next, a
電子放出素子85は、基板61と、電子放出電極82と、引出電極83と、絶縁層64と、制御電極65とにより構成されている。基板61上には、基板61を露出する開口部Eを有した絶縁層64が形成されており、絶縁層64上には、制御電極65が形成されている。
The electron-emitting
また、開口部Eに露出された基板61上には、電子放出面82aを有した電子放出電極82が形成され、電子放出電極82の近傍の基板61上には、引出電極83が形成されている。この引出電極83は、電子放出電極82と同一の構造を有しており、引出電極83には、電子を放出する電子放出面83aが形成されている。電子放出面83aの材料には、グラファイト、フラーレン、カーボンナノチューブ、アモルファスカーボン等の炭素系材料を用いることができる。なお、電子放出電極82及び引出電極83は、蛍光体71と対向するように配置されている。
An
このように、引出電極83を電子放出電極82と同一の構造とし、電子放出電極82の近接した位置に形成することにより、電子を放出させる電極を電子放出電極82あるいは引出電極83のどちらかを選択して、低電圧で電子を引き出すことができる。また、電子を放出しやすい炭素系材料を用いて、電子放出面83aを形成することにより、電子放出電極82は、引出電極83から低電圧で電子を引き出すことができる。なお、電子放出電極82及び引出電極83の全てを炭素系材料で形成しても良い。
In this way, the
次に、図17乃至図18を参照して、電子放出電極82から電子を放出した場合の電子の移動と、引出電極83から電子を放出した場合の電子の移動とについて説明する。図17は、電子放出電極から電子の放出を行なった場合の電子の移動を模式的に示した図であり、図18は、引出電極から電子の放出を行なった場合の電子の移動を模式的に示した図である。
Next, the movement of electrons when electrons are emitted from the
図17に示すように、電子放出電極82から電子の放出を行なった場合には、電子放出電極82から電子は引出電極83側に引き出され、制御電極65により電子B1は蛍光体71の方向に導かれ、電子B1はアノード電極72により加速されて、電子ビームとなり蛍光体71に照射されることで発光する。なお、Y,Y方向のエネルギーの大きな一部の電子B2は、引出電極83に導かれる。
As shown in FIG. 17, when electrons are emitted from the
図18に示すように、引出電極83から電子の放出を行なった場合には、引出電極83から電子B1は電子放出電極82側に引き出され、制御電極65により電子B1は蛍光体71の方向に導かれ、アノード電極72により加速されて電子ビームとなり同図中の蛍光体71に照射されることで発光する。なお、Y,Y方向のエネルギーの大きな一部の電子B2は、電子放出電極82に導かれる。また、電子を放出する電極の切り替えは、引出電極83及び電子放出電極82に印加する電圧の極性を反転させることで行われる。
As shown in FIG. 18, when electrons are emitted from the
このように引出電極83の構造を電子放出電極82と同一構造とすることにより、電子を放出させる電極を電子放出電極82または引出電極83のいずれかを選択することができる。これにより、電子を放出する電極を交互に切り替えて、引出電極83と電子放出電極82とを適宜使い分けて、電子放出電極82の負担を軽減し、電子放出電極82の破損を防止して、電子放出電極82の寿命を長くすることができる。
Thus, by making the structure of the
また、電子を放出する電極の切り替え周期は、例えば1フィールド(1F)毎に行うことができるが、これに限定されない。さらに、引出電極83は、電子放出電極82と同一の構造であるため、電子放出電極82と引出電極と83とを一度に形成することができ、発光素子80の製造工程を簡略化することができる。
In addition, the switching cycle of the electrodes that emit electrons can be performed, for example, for each field (1F), but is not limited thereto. Furthermore, since the
図19は、従来技術の発光素子の電子ビームが蛍光体に照射された領域と第2実施例の発光素子の電子ビームが蛍光体に照射された領域とを示した図である。なお、図19中に示したUは、従来技術の発光素子の電子ビームが蛍光体に照射された領域(以下、照射領域Uとする)を示しており、V1,V2は第2実施例の発光素子の電子ビームが蛍光体に照射された領域(以下、照射領域V1,V2とする)を示している。 FIG. 19 is a diagram showing a region where the phosphor of the prior art light-emitting device is irradiated with the electron beam and a region where the phosphor is irradiated with the electron beam of the light-emitting device of the second embodiment. In addition, U shown in FIG. 19 has shown the area | region (henceforth the irradiation area | region U) to which the electron beam of the light emitting element of a prior art was irradiated, and V1, V2 is 2nd Example. The area | region (henceforth irradiation region V1, V2) irradiated with the electron beam of the light emitting element is shown.
本実施例では、電子を放出させる電極として、電子放出電極82と引出電極83とを用いるため、蛍光体71には2つの領域V1,V2に電子ビームが照射される。図19に示すように、2つの照射領域V1,V2の面積の合計は、従来の電子ビームの照射領域Uの面積よりも小さいため、本実施例の発光素子80においても、電子ビームを集束させて、混色を防ぐことができる。なお、発光素子80の2つの照射領域V1,V2にそれぞれ別の色を発光する蛍光体を設けることで、さらなるディスプレイの高精細化を図ることができる。
In this embodiment, since the
以上本発明の好ましい実施例について詳述したが、本発明は係る特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形、変更が可能である。なお、電子放出電極の位置と引出電極の位置とを入れ替えて形成した構成としても良い。また、従来技術で挙げた発光素子10の冷陰極12の代わりに、電子放出電極と引出電極とを設けた構成とすることで、低電圧の駆動により電子を引き出すことができる。
Although the preferred embodiments of the present invention have been described in detail above, the present invention is not limited to such specific embodiments, and various modifications, within the scope of the gist of the present invention described in the claims, It can be changed. In addition, it is good also as a structure formed by replacing the position of the electron emission electrode and the position of the extraction electrode. Further, instead of the
本発明は、蛍光体に照射される電子ビームのビーム径を小さくして、ディスプレイの高精細化を図ることができ、かつ低電圧駆動で容易に製造することのできる電子放出素子、発光素子及び冷陰極ディスプレイ装置に適用できる。 The present invention relates to an electron-emitting device, a light-emitting device, and a light-emitting device that can reduce the beam diameter of an electron beam applied to a phosphor to achieve a high-definition display and can be easily manufactured by low-voltage driving. It can be applied to a cold cathode display device.
10、20、30、60、80 発光素子
11、15、21、29、31、43、61、73 基板
12、22、32 冷陰極
13、27、41、71 蛍光体
14 電極
17、38、68 スペーサ
23、33、35、64 絶縁層
24、34、63、83 引出電極
25、37、67、70、85 電子放出素子
26、39、74 前面基板部
28、42、72 アノード電極
36 集束電極
50 冷陰極ディスプレイ装置
51 データ入力端子
52 制御装置
53 ゲートドライバ
54 データドライバ
55 冷陰極ディスプレイ本体
62、62−1、62−2、62−n、82 電子放出電極
62a、82a、83a 電子放出面
64A 絶縁膜
65、65−1、65−2、65−m 制御電極
65A 制御電極部材
75 触媒層
77 レジスト膜
a 画像データ
b、c 制御信号
B 電子ビーム
B1、B2 電子
C、D、E、K 開口部
F、G、L 幅
H1、H2 高さ
I、J 膜厚
Q 電子雲
R1〜R5 ビーム径
S 等電位面
t1、t2、tn 時間
U、V1、V2 照射領域
Vc、Vp1、Vp2、Vpn パルス波形
Ve 電位
10, 20, 30, 60, 80 Light-emitting
Claims (5)
該基板上に形成され、電子を放出する電子放出電極と、
前記電子放出電極の近傍の前記基板上に形成され、前記電子放出電極から前記電子を引き出す引出電極と、
前記基板上に形成され、前記電子放出電極及び引出電極を露出する開口部を有した絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、引き出された前記電子が前記蛍光体に向かうよう制御する制御電極とを備えたことを特徴とする電子放出素子。 A substrate,
An electron-emitting electrode formed on the substrate and emitting electrons;
An extraction electrode which is formed on the substrate in the vicinity of the electron emission electrode and draws the electrons from the electron emission electrode;
An insulating layer formed on the substrate and having an opening exposing the electron emission electrode and the extraction electrode;
An electron-emitting device, comprising: a control electrode that is formed on the insulating layer and controls the extracted electrons toward the phosphor.
前記電子放出面は、炭素系材料により形成されていることを特徴とする請求項1に記載の電子放出素子。 The electron emission electrode has an electron emission surface for emitting the electrons,
The electron-emitting device according to claim 1, wherein the electron-emitting surface is made of a carbon-based material.
該アノード電極の面に形成された蛍光体と、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の電子放出素子とを備えたことを特徴とする発光素子。 An anode electrode provided at a position facing the electron emission electrode and the extraction electrode;
A phosphor formed on the surface of the anode electrode;
A light emitting device comprising the electron-emitting device according to claim 1.
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