JP3822757B2 - 電界放出素子及びこれを採用したディスプレー装置 - Google Patents
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電界放出素子（Field Emission Device）及びこれを採用したディスプレー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の画像表示装置であるCRT（cathode ray tube）に代えて、壁掛け型テレビ及びHDTV等に適用し得る平面型ディスプレー装置の開発が活発になされてきている。かかる平面型ディスプレー装置としては、液晶表示素子（Liquid Crystal Display Device）、プラズマ表示素子（Plasma Display Panel）、及び電界放出表示素子（Field Emission Display Device）などがあり、特に、電界放出表示素子は、画面が明るく、消費電力が少ないなどの利点がある。
【０００３】
従来の電界放出素子（図示せず）は、基板の上面に所定パターンで形成された陰極層と、前記陰極層の上面に形成されたマイクロチップと、前記陰極層上にマイクロチップが露出されるよう形成される絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたゲート電極とを含む。
【０００４】
ここで、前記マイクロチップが接地された状態で、ゲートと前記マイクロチップの前面に設けられた陽極との間に所定電圧を印加すれば、マイクロチップより電子が放出される。
【０００５】
しかしながら、前記マイクロチップは、以下の問題点があった。
（１）イオンの衝撃で損傷され易いために装置の寿命が短い。
（２）電界形成のための電圧が高いために消耗電力が大きい。
（３）電子放出の際ジュール熱（Joule heat）が多量に生じるために素子の熱的劣化がおこる。
【０００６】
前記問題点を解決するための電界放出素子を用いたディスプレー装置の一例が図３に示してある。
【０００７】
図示のように、背面基板11の上面には、互いに所定間隔離れるよう第１及び第２の電極12、13が形成され、前記第１及び第２の電極12、13にはそれぞれPdOからなる薄膜層14a、14bが塗布される。さらに、前記背面基板11の前面には、透明な前面基板15が結合され、背面基板11との間に電子が移動する自由空間を形成する。前記前面基板15の下面には、蛍光体層16と加速電極層17とが順次に形成される。
【０００８】
このように構成された電界放出素子10の動作において、前記加速電極層17に高圧が印加され、第１及び第２の電極12、13に所定の電圧が印加されると、各電極12、13に塗布された薄膜層14a、14bとの間で電子が放出され、加速電極層17で加速されることにより、蛍光体層16を発光せしめる。
【０００９】
しかしながら、上記従来の電界放出素子では、薄膜層14a、14bとの間隔を、例えば、10nm程度に小さく保つのは難しく、薄膜層と電極とを形成するための材料の選択が大いに制約されるとともに、薄膜層を形成する工程の難しさが原因で大面積のディスプレー装置の製作が困難であるという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、大面積の表示素子の製作が容易で、電極間の間隔調節が容易な電界放出素子及びこれを採用したディスプレー装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電界放出素子は、基板と、前記基板の上面に所定のパターンで形成された第１の電極と、前記基板の上面に前記第１の電極を埋め込むように形成される誘電体層と、前記誘電体層の上面に所定のパターンで形成されるとともに、前記第１の電極に対向配置された第２の電極と、前記誘電体層の上面に前記第２の電極と所定間隔離れて形成されるとともに、前記第１の電極と対向配置されたフローティング電極と、前記第２の電極とフローティング電極との間に第２の電極とフローティング電極とを電気的に接続するように形成される導電性粒子層と、を含むとともに、前記第１の電極とフローティング電極とのキャパシタンスが、前記第１の電極と第２の電極とのキャパシタンスよりも大であることを特徴とする。
【００１２】
前記導電性粒子層は、導電性粒子を含むペーストを硬化して形成せしめることにより、前記導電性粒子が相互離れて分布されている。
【００１４】
本発明の他の側面によると、基板と、前記基板の上面に所定のパターンで形成された第１の電極と、前記基板の上面に前記第１の電極を埋め込むように形成される誘電体層と、前記誘電体層の上面に所定のパターンで形成されるとともに、前記第１の電極に対向配置された第２の電極と、前記誘電体層の上面に前記第２の電極と所定間隔離れて形成されるとともに、前記第１の電極と対向配置されたフローティング電極と、前記第２の電極とフローティング電極との間に第２の電極とフローティング電極とを電気的に接続するように形成される導電性粒子層とを具備する電界放出素子と、前記基板の前方に結合されることで、該基板と共に電子放出空間を形成するとともに、該内面に蛍光体層と加速電極層とが順次に形成された前面基板と、を含むとともに、前記第１の電極とフローティング電極とのキャパシタンスが、前記第１の電極と第２の電極とのキャパシタンスよりも大であることを特徴とするディスプレー装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るディスプレー装置の分離斜視図であり、図２は図１の一部切欠断面図である。図面を参照すれば、前面基板31の内面には蛍光体層32と加速電極層33とが順次に積層されるとともに、前面基板31の下方には電界放出素子20が結合され、これらの間に電子が移動する自由空間が形成される。
【００１７】
前記電界放出素子20は基板21、前記基板21の上面に所定パターンで形成された第１の電極22、前記基板21と第１の電極22の上面に前記第１の電極22が埋め込まれるように形成される誘電体層23と、前記誘電体層23の上面に所定のパターンで形成された第２の電極24とを含む。
【００１８】
前記第２の電極24は第１の電極22と直交する状態に形成するのが好ましい。また前記第１及び第２の電極22、24は、Ag、Alペーストを印刷して形成するのが好ましい。
【００１９】
前記誘電体層23上の前記第２の電極24の少なくとも一側には、フローティング電極25が所定間隔離れて形成される。さらに、前記第２の電極24とフローティング電極25との間には、第２の電極24とフローティング電極25とを相互電気的に通電せしめる導電性粒子層26が具備される。
【００２０】
前記導電性粒子層26は、金属粒子と黒鉛とが混合されたペーストを塗布且つ硬化せしめることにより形成される。したがって、前記導電性粒子層26の導電性粒子、すなわち、金属粒子はペースト内に散布されている状態をなす。前記第１の電極22とフローティング電極25との間隔は、導電性粒子の寸法及びペーストの濃度などにより変わる。
【００２１】
前記第１の電極22とフローティング電極25とのキャパシタンスは、第１の電極22と第２の電極24とのキャパシタンスよりも大であるのが望ましい。
【００２２】
そして、前記第１及び第２の電極22、24には交流電圧が印加され、前記加速電極層33には、前記第１及び第２の電極22、24に印加される電圧よりも相対的に高い電圧が印加される。
【００２３】
以上が構成であるが、次に、上記のように構成された本発明のディスプレー装置の動作について説明する。
【００２４】
前記第１及び第２の電極22、24に所定の交流電圧が印加されると、前記フローティング電極25には電位は印加されないが、フローティング電極25のキャパシティブカップリング（capacitive coupling）効果により第２の電極24とフローティング電極25との間に電圧差が生じ、第２の電極24とフローティング電極25との間に導電性粒子層26を通じて電流が流れることになる。この際、導電性粒子層26内で相互離れて散布されている伝導性粒子からトンネルリング効果により電子が放出される。すなわち、電子の放出が平面から行われる。
【００２５】
ここで、前記電界放出素子20は、交流電圧により駆動されるために漏れ電流が生じるものの、第１の電極22とフローティング電極25とのキャパシタンスが第１の電極22と第２の電極24とのキャパシタンスよりも大であることから、漏れ電流の発生を最小化することができる。
【００２６】
従って、電界放出素子20の導電性粒子層26から放出された電子は、前記電界放出素子と対向する前面基板31に形成された加速電極層33により加速され、蛍光体層32に衝突され蛍光体を励起せしめることにより画像を形成する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電界放出素子及びこれを用いたディスプレー装置によれば、基板21上にAgまたはAlペーストを用いて、第１及び第２の電極22、24及びフローティング電極25を印刷し、前記第２の電極24とフローティング電極25との間には導電性粉末が含有されたペーストで印刷して、導電性粒子層26を形成することができるので、大面積の表示素子の製作が容易である。
【００２８】
また、第２の電極24とフローティング電極25との間に導電性粒子の寸法と濃度とを制御したペーストで印刷し、且つ焼成することにより、第２の電極24とフローティング電極25とを形成することができるので、電極間の間隔調節が容易である。
【００２９】
なお、本発明は図面に示す実施の形態を参照して説明されたが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者なら、これよりさまざまな変形及び実施の形態が可能である。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的な思想により定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電界放出素子を用いたディスプレー装置の分離斜視図。
【図２】本発明に係る電界放出素子を用いたディスプレー装置の一部切欠断面図。
【図３】従来の電界放出素子を用いたディスプレー装置を示す断面図。
【符号の説明】
20 電界放出素子
21 基板
22 第１の電極
23 誘電体層
24 第２の電極
25 フローティング電極
26 導電性粒子層
31 前面基板
32 蛍光体層
33 加速電極層
【発明の属する技術分野】
本発明は電界放出素子（Field Emission Device）及びこれを採用したディスプレー装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
既存の画像表示装置であるCRT（cathode ray tube）に代えて、壁掛け型テレビ及びHDTV等に適用し得る平面型ディスプレー装置の開発が活発になされてきている。かかる平面型ディスプレー装置としては、液晶表示素子（Liquid Crystal Display Device）、プラズマ表示素子（Plasma Display Panel）、及び電界放出表示素子（Field Emission Display Device）などがあり、特に、電界放出表示素子は、画面が明るく、消費電力が少ないなどの利点がある。
【０００３】
従来の電界放出素子（図示せず）は、基板の上面に所定パターンで形成された陰極層と、前記陰極層の上面に形成されたマイクロチップと、前記陰極層上にマイクロチップが露出されるよう形成される絶縁層と、前記絶縁層の上面に形成されたゲート電極とを含む。
【０００４】
ここで、前記マイクロチップが接地された状態で、ゲートと前記マイクロチップの前面に設けられた陽極との間に所定電圧を印加すれば、マイクロチップより電子が放出される。
【０００５】
しかしながら、前記マイクロチップは、以下の問題点があった。
（１）イオンの衝撃で損傷され易いために装置の寿命が短い。
（２）電界形成のための電圧が高いために消耗電力が大きい。
（３）電子放出の際ジュール熱（Joule heat）が多量に生じるために素子の熱的劣化がおこる。
【０００６】
前記問題点を解決するための電界放出素子を用いたディスプレー装置の一例が図３に示してある。
【０００７】
図示のように、背面基板11の上面には、互いに所定間隔離れるよう第１及び第２の電極12、13が形成され、前記第１及び第２の電極12、13にはそれぞれPdOからなる薄膜層14a、14bが塗布される。さらに、前記背面基板11の前面には、透明な前面基板15が結合され、背面基板11との間に電子が移動する自由空間を形成する。前記前面基板15の下面には、蛍光体層16と加速電極層17とが順次に形成される。
【０００８】
このように構成された電界放出素子10の動作において、前記加速電極層17に高圧が印加され、第１及び第２の電極12、13に所定の電圧が印加されると、各電極12、13に塗布された薄膜層14a、14bとの間で電子が放出され、加速電極層17で加速されることにより、蛍光体層16を発光せしめる。
【０００９】
しかしながら、上記従来の電界放出素子では、薄膜層14a、14bとの間隔を、例えば、10nm程度に小さく保つのは難しく、薄膜層と電極とを形成するための材料の選択が大いに制約されるとともに、薄膜層を形成する工程の難しさが原因で大面積のディスプレー装置の製作が困難であるという問題点があった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
そこで、本発明は、大面積の表示素子の製作が容易で、電極間の間隔調節が容易な電界放出素子及びこれを採用したディスプレー装置を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による電界放出素子は、基板と、前記基板の上面に所定のパターンで形成された第１の電極と、前記基板の上面に前記第１の電極を埋め込むように形成される誘電体層と、前記誘電体層の上面に所定のパターンで形成されるとともに、前記第１の電極に対向配置された第２の電極と、前記誘電体層の上面に前記第２の電極と所定間隔離れて形成されるとともに、前記第１の電極と対向配置されたフローティング電極と、前記第２の電極とフローティング電極との間に第２の電極とフローティング電極とを電気的に接続するように形成される導電性粒子層と、を含むとともに、前記第１の電極とフローティング電極とのキャパシタンスが、前記第１の電極と第２の電極とのキャパシタンスよりも大であることを特徴とする。
【００１２】
前記導電性粒子層は、導電性粒子を含むペーストを硬化して形成せしめることにより、前記導電性粒子が相互離れて分布されている。
【００１４】
本発明の他の側面によると、基板と、前記基板の上面に所定のパターンで形成された第１の電極と、前記基板の上面に前記第１の電極を埋め込むように形成される誘電体層と、前記誘電体層の上面に所定のパターンで形成されるとともに、前記第１の電極に対向配置された第２の電極と、前記誘電体層の上面に前記第２の電極と所定間隔離れて形成されるとともに、前記第１の電極と対向配置されたフローティング電極と、前記第２の電極とフローティング電極との間に第２の電極とフローティング電極とを電気的に接続するように形成される導電性粒子層とを具備する電界放出素子と、前記基板の前方に結合されることで、該基板と共に電子放出空間を形成するとともに、該内面に蛍光体層と加速電極層とが順次に形成された前面基板と、を含むとともに、前記第１の電極とフローティング電極とのキャパシタンスが、前記第１の電極と第２の電極とのキャパシタンスよりも大であることを特徴とするディスプレー装置が提供される。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、添付の図面に基づき本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
図１は、本発明に係るディスプレー装置の分離斜視図であり、図２は図１の一部切欠断面図である。図面を参照すれば、前面基板31の内面には蛍光体層32と加速電極層33とが順次に積層されるとともに、前面基板31の下方には電界放出素子20が結合され、これらの間に電子が移動する自由空間が形成される。
【００１７】
前記電界放出素子20は基板21、前記基板21の上面に所定パターンで形成された第１の電極22、前記基板21と第１の電極22の上面に前記第１の電極22が埋め込まれるように形成される誘電体層23と、前記誘電体層23の上面に所定のパターンで形成された第２の電極24とを含む。
【００１８】
前記第２の電極24は第１の電極22と直交する状態に形成するのが好ましい。また前記第１及び第２の電極22、24は、Ag、Alペーストを印刷して形成するのが好ましい。
【００１９】
前記誘電体層23上の前記第２の電極24の少なくとも一側には、フローティング電極25が所定間隔離れて形成される。さらに、前記第２の電極24とフローティング電極25との間には、第２の電極24とフローティング電極25とを相互電気的に通電せしめる導電性粒子層26が具備される。
【００２０】
前記導電性粒子層26は、金属粒子と黒鉛とが混合されたペーストを塗布且つ硬化せしめることにより形成される。したがって、前記導電性粒子層26の導電性粒子、すなわち、金属粒子はペースト内に散布されている状態をなす。前記第１の電極22とフローティング電極25との間隔は、導電性粒子の寸法及びペーストの濃度などにより変わる。
【００２１】
前記第１の電極22とフローティング電極25とのキャパシタンスは、第１の電極22と第２の電極24とのキャパシタンスよりも大であるのが望ましい。
【００２２】
そして、前記第１及び第２の電極22、24には交流電圧が印加され、前記加速電極層33には、前記第１及び第２の電極22、24に印加される電圧よりも相対的に高い電圧が印加される。
【００２３】
以上が構成であるが、次に、上記のように構成された本発明のディスプレー装置の動作について説明する。
【００２４】
前記第１及び第２の電極22、24に所定の交流電圧が印加されると、前記フローティング電極25には電位は印加されないが、フローティング電極25のキャパシティブカップリング（capacitive coupling）効果により第２の電極24とフローティング電極25との間に電圧差が生じ、第２の電極24とフローティング電極25との間に導電性粒子層26を通じて電流が流れることになる。この際、導電性粒子層26内で相互離れて散布されている伝導性粒子からトンネルリング効果により電子が放出される。すなわち、電子の放出が平面から行われる。
【００２５】
ここで、前記電界放出素子20は、交流電圧により駆動されるために漏れ電流が生じるものの、第１の電極22とフローティング電極25とのキャパシタンスが第１の電極22と第２の電極24とのキャパシタンスよりも大であることから、漏れ電流の発生を最小化することができる。
【００２６】
従って、電界放出素子20の導電性粒子層26から放出された電子は、前記電界放出素子と対向する前面基板31に形成された加速電極層33により加速され、蛍光体層32に衝突され蛍光体を励起せしめることにより画像を形成する。
【００２７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る電界放出素子及びこれを用いたディスプレー装置によれば、基板21上にAgまたはAlペーストを用いて、第１及び第２の電極22、24及びフローティング電極25を印刷し、前記第２の電極24とフローティング電極25との間には導電性粉末が含有されたペーストで印刷して、導電性粒子層26を形成することができるので、大面積の表示素子の製作が容易である。
【００２８】
また、第２の電極24とフローティング電極25との間に導電性粒子の寸法と濃度とを制御したペーストで印刷し、且つ焼成することにより、第２の電極24とフローティング電極25とを形成することができるので、電極間の間隔調節が容易である。
【００２９】
なお、本発明は図面に示す実施の形態を参照して説明されたが、これは単なる例示的なものに過ぎず、当該分野における通常の知識を有する者なら、これよりさまざまな変形及び実施の形態が可能である。よって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的な思想により定められるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る電界放出素子を用いたディスプレー装置の分離斜視図。
【図２】本発明に係る電界放出素子を用いたディスプレー装置の一部切欠断面図。
【図３】従来の電界放出素子を用いたディスプレー装置を示す断面図。
【符号の説明】
20 電界放出素子
21 基板
22 第１の電極
23 誘電体層
24 第２の電極
25 フローティング電極
26 導電性粒子層
31 前面基板
32 蛍光体層
33 加速電極層
Claims (4)
- 基板と、
前記基板の上面に所定のパターンで形成された第１の電極と、
前記基板の上面に前記第１の電極を埋め込むように形成される誘電体層と、
前記誘電体層の上面に所定のパターンで形成されるとともに、前記第１の電極に対向配置された第２の電極と、
前記誘電体層の上面に前記第２の電極と所定間隔離れて形成されるとともに、前記第１の電極と対向配置されたフローティング電極と、
前記第２の電極とフローティング電極との間に第２の電極とフローティング電極とを電気的に接続するように形成される導電性粒子層と、を含むとともに、
前記第１の電極とフローティング電極とのキャパシタンスが、前記第１の電極と第２の電極とのキャパシタンスよりも大である
ことを特徴とする電界放出素子。 - 前記導電性粒子層は、導電性粒子を含むペーストを硬化して形成せしめることにより、前記導電性粒子が相互離れて分布されていることを特徴とする請求項１に記載の電解放出素子。
- 基板と、
前記基板の上面に所定のパターンで形成された第１の電極と、
前記基板の上面に前記第１の電極を埋め込むように形成される誘電体層と、
前記誘電体層の上面に所定のパターンで形成されるとともに、前記第１の電極に対向配置された第２の電極と、
前記誘電体層の上面に前記第２の電極と所定間隔離れて形成されるとともに、前記第１の電極と対向配置されたフローティング電極と、
前記第２の電極とフローティング電極との間に第２の電極とフローティング電極とを電気的に接続するように形成される導電性粒子層とを具備する電界放出素子と、
前記基板の前方に結合されることで、該基板と共に電子放出空間を形成するとともに、該内面に蛍光体層と加速電極層とが順次に形成された前面基板と、を含むとともに、
前記第１の電極とフローティング電極とのキャパシタンスが、前記第１の電極と第２の電極とのキャパシタンスよりも大であることを特徴とするディスプレー装置。 - 前記導電性粒子層は、導電性粒子を含むペーストを硬化して形成せしめることにより、前記導電性粒子が相互離れて分布されていることを特徴とする請求項３に記載のディスプレー装置。
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| KR1019970054213A KR100252068B1 (ko) | 1997-10-22 | 1997-10-22 | 전계방출소자 및 이를 이용한 화상표시소자 |
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|---|---|---|---|
| JP29401898A Expired - Fee Related JP3822757B2 (ja) | 1997-10-22 | 1998-10-15 | 電界放出素子及びこれを採用したディスプレー装置 |
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