JP2005222944A - 電界放出素子及びそれを備えたバックライト装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】 電界放出素子及びそれを備えたバックライト装置を提供する。
【解決手段】 基板上に相互交互に形成されたストライプ状のカソード電極及びゲート電極と、前記カソード電極上に形成されたＣＮＴ触媒金属層と、前記ＣＮＴ触媒金属層で成長したＣＮＴを備える電界放出素子である。
【選択図】 図２
【解決手段】 基板上に相互交互に形成されたストライプ状のカソード電極及びゲート電極と、前記カソード電極上に形成されたＣＮＴ触媒金属層と、前記ＣＮＴ触媒金属層で成長したＣＮＴを備える電界放出素子である。
【選択図】 図２
Description
本発明は電界放出素子及びそれを用いたバックライト装置に係り、特にカーボンナノチューブ（ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ；ＣＮＴ）を用いた電界放出素子及びバックライト装置に関する。
通常、平板表示装置は大きく発光型と受光型とに分類されうる。発光型としては、陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ； ＣＲＴ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ； ＰＤＰ）及び電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ； ＦＥＤ）などがあり、受光型としては液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ； ＬＣＤ）がある。この中で、ＬＣＤは、軽く、消費電力が少ないという長所を有しているが、それ自体が発光して画像を形成するものではなく、外部から光が入射されて画像を形成する受光型表示装置であるために、暗い所では画像が見づらいという問題点がある。このような問題点を解決するために液晶表示装置の背面にはバックライト装置が設けられる。
従来のバックライト装置としては、線光源として冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）と、点光源として発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ； ＬＥＤ）が主に使われてきた。しかし、このような従来のバックライト装置は一般的にその構成が複雑で製造費用が高く、かつ光源が側面にあるために光の反射と透過による電力消費量が大きいという短所がある。特に、液晶表示装置が大型化するほど輝度の均一性を確保し難いという問題点がある。
このため、最近では前記問題点を解消するために平面発光構造を有する電界放出型バックライト装置が提案されている。このような電界放出型バックライト装置は既存のＣＣＦＬなどを用いたバックライト装置に比べて電力消費量が少なく、かつ広い範囲の発光領域でも比較的均一な輝度を得ることができるという長所がある。
図１は、従来の電界放出型バックライト装置の一部断面図である。
図１を参照すれば、上部基板２０と下部基板１０とが一定間隔をおいて相互に対向して配置されている。そして、前記上部基板２０の内面にはアノード電極２２と蛍光体層２４が順次に形成されており、前記下部基板１０の上面にはカソード電極１２が形成されている。前記カソード電極１２上には所定の貫通ホール１４ａが形成されたゲート絶縁層１４が形成されており、前記ゲート絶縁層１４上には前記貫通ホール１４ａに対応するゲートホール１６ａが形成されたゲート電極１６が形成されている。前記貫通ホール１４ａで露出された前記カソード電極１２上にはＣＮＴエミッタ３０が形成されている。
このような構造を有する電界放出型バックライト装置において、アノード電極２２に数ｋｖ電圧を印加し、ゲート電極１６に数十Ｖの電圧を印加すれば、ＣＮＴエミッタ３０から電子が放出されてアノード電極２２に衝突する。この際、この電子は蛍光層２４を励起して可視光２６を放出する。
前記ＣＮＴエミッタ３０はＣＮＴが含まれたペーストをゲートホール１６ａに露出されたカソード電極１２上をスクリーンプリンティングした後、エッチング過程を通じて得られる。
しかし、スクリーンプリンティングで得られるＣＮＴエミッタ３０でＣＮＴ含量が数十％以内であるために、ＣＮＴの量が制限され、したがって高輝度の電界放出素子を得るのに問題がある。
また、従来の積層構造の電界放出素子を得るためにはパターニング過程が反復され、これは電界放出素子のコスト上昇の主な要因となる。
本発明の目的は、前記問題点を改善するためのものであって、ＣＮＴエミッタのＣＮＴ密度を上昇させた電界放出素子及びバックライト装置を提供することである。
本発明の他の目的は、同じ平面上にカソード電極及びゲート電極を形成することによって、製造工程を単純化した電界放出素子及びバックライト装置を提供することである。
前記目的を達成するために本発明に係る電界放出素子は、基板上に相互交互に形成されたストライプ状のカソード電極及びゲート電極と、前記カソード電極上に形成されたＣＮＴ触媒金属層と、前記ＣＮＴ触媒金属層で成長したＣＮＴと、を備えることを特徴とする。
前記ＣＮＴ触媒金属層は、前記カソード電極上で断続的に形成されうる。
前記ＣＮＴ触媒金属層は、前記カソード電極上で連続して形成されうる。
前記ＣＮＴ触媒金属層は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、インバーよりなる群のうち選択された少なくとも何れか１つよりなることが望ましい。
前記目的を達成するために本発明に係るバックライト装置は、所定間隔で平行に配置された上部基板及び下部基板と、前記上部基板に形成されたアノード電極と、前記アノード電極上に所定の厚さに形成された蛍光層と、前記下部基板上に相互に交互に形成されたストライプ状のカソード電極及びゲート電極と、前記カソード電極上に形成されたＣＮＴ触媒金属層と、前記ＣＮＴ触媒金属層で成長したＣＮＴと、を備える。
本発明に係る電界放出素子によれば、カソード電極上に形成されたＣＮＴエミッタのＣＮＴ密度が上昇するので、ＣＮＴエミッタの電子放出能力が向上する。このような電界放出素子を使用するバックライト装置は高輝度特性を有しうる。
また、平面上にゲート電極をカソード電極と共に形成するために、ゲート電極を形成する製造工程が単純化され、したがって三極構造を有する電界放出型バックライト装置を安価で生産できる。
以下、添付された図面を参照しつつ本発明に係る電界放出素子及びバックライト装置の望ましい実施例を詳細に説明する。この過程で図面に示された層や領域の厚さは明細書の明確性のために誇張して示したものである。
図２は本発明に係るバックライト装置の概略的な断面図であり、図３は図２の電界放出素子の概略的な平面図である。
図２及び図３を共に参照すれば、上部基板１２０と下部基板１１０が一定間隔をおいて相互に対向して配置されている。前記上部基板１２０の内面にはアノード電極１２２と蛍光体層１２４とが順に形成されており、前記下部基板１１０の上面には電界放出素子が形成されている。
前記電界放出素子は、下部基板１１０上でストライプ状に相互に平行に交互に形成されたカソード電極１１２及びゲート電極１１６が配置されている。前記カソード電極１１２及びゲート電極１１６は下部基板１１０上にＣｒまたはＩＴＯを蒸着した後、これら電極をパターニングして得られる。
前記ゲート電極１１６はそれらの間のカソード電極１１２上のＣＮＴエミッタ１３０から電子を抽出する。ゲート電極１１６には数１０Ｖの電圧、例えば４０Ｖの電圧が印加される。
前記カソード電極１１２上には金属薄膜１１３が形成されている。前記金属薄膜１１３はＣＮＴ触媒金属層であって、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、インバーのうち少なくとも何れか１つより製造される。金属薄膜１１３はほぼ１μｍの厚さに形成されることが望ましい。
前記金属薄膜１１３は、図３で前記カソード電極上で不連続的に形成されているが、必ずしもこれに限定されるものではない。すなわち、前記カソード電極１１２上で、図４に示されたように連続して形成されても良い。これはチップマウントのような表面実装技術で製造する時には所定サイズに不連続的に形成されうる。また、前記金属薄膜１１３は熱転写方法を使用して連続して形成しても良い。
前記金属薄膜１１３上にはＣＮＴエミッタ１３０が形成されている。前記ＣＮＴエミッタ１３０は、金属薄膜１１３が形成された基板１２０を所定温度、例えば７５０℃に保ったチャンバに配置した状態で炭素を含有したガスを前記チャンバ内に注入すれば、金属薄膜１１３の表面からＣＮＴが成長して作られる。前記炭素を含有したガスとしては、メタン（ＣＨ４）、アセチレン（Ｃ２Ｈ２）、エチレン（Ｃ２Ｈ４）、エタン（Ｃ２Ｈ６）、一酸化炭素（ＣＯ）及び二酸化炭素（ＣＯ２）などを使用しうる。
前記ＣＮＴエミッタ１３０は、前記炭素を吸着させる時間によって、前記金属薄膜１１３上に高密度で形成されうる。
前記バックライト装置の作用を、図面を参照して詳細に説明する。
まず、ゲート電極１１６に４０Ｖパルス電圧を印加し、アノード電極１２２に２ｋＶ電圧を印加すれば、ＣＮＴエミッタ１３０から電子が放出される。このように放出された電子はアノード電極１２２に向かって進み、蛍光層１２４に衝突する。この時、蛍光層１２４から可視光線１２６が発光され、この可視光線１２６は上部基板１２０を通過する。
本発明は図面を参照して一実施形態に基づいて説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な実施形態の適用が可能である点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲に限って決められるべきである。
本発明の電界放出素子及びそれを備えたバックライト装置は、例えば、液晶表示装置に好適に適用されうる。
１１０ 下部基板
１１２ カソード電極
１１３ 金属薄膜
１１６ ゲート電極
１２０ 上部基板
１２２ アノード電極
１２４ 蛍光体層
１２６ 可視光線
１３０ ＣＮＴエミッタ
１１２ カソード電極
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１２２ アノード電極
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１２６ 可視光線
１３０ ＣＮＴエミッタ
Claims (8)
- 基板上に相互に交互に形成されたストライプ状のカソード電極及びゲート電極と、
前記カソード電極上に形成されたＣＮＴ触媒金属層と、
前記ＣＮＴ触媒金属層で成長したＣＮＴと、を備えることを特徴とする電界放出素子。 - 前記ＣＮＴ触媒金属層は、前記カソード電極上で断続的に形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
- 前記ＣＮＴ触媒金属層は、前記カソード電極上で連続して形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
- 前記ＣＮＴ触媒金属層は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、インバーよりなる群のうち選択された少なくとも何れか１つよりなることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
- 所定間隔で平行に配置された上部基板及び下部基板と、
前記上部基板に形成されたアノード電極と、
前記アノード電極上に所定の厚さに形成された蛍光層と、
前記下部基板上に相互に交互に形成されたストライプ状のカソード電極及びゲート電極と、
前記カソード電極上に形成されたＣＮＴ触媒金属層と、
前記ＣＮＴ触媒金属層で成長したＣＮＴと、を備えることを特徴とする電界放出型バックライト装置。 - 前記ＣＮＴ触媒金属層は、前記カソード電極上で断続的に形成されたことを特徴とする請求項５に記載の電界放出型バックライト装置。
- 前記ＣＮＴ触媒金属層は、前記カソード電極上で連続して形成されたことを特徴とする請求項５に記載の電界放出型バックライト装置。
- 前記ＣＮＴ触媒金属層は、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｆｅ、インバーよりなる群のうち選択された少なくとも何れか１つよりなることを特徴とする請求項５に記載の電界放出型バックライト装置。
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