JP4684925B2 - Field emission display - Google Patents
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Description
この発明は、アノード電極とカソード電極との間に設けられ、両電極間の放電による制御電極等が破壊するのを防止する遮蔽電極板を備えた電界放出型表示装置に関する。 The present invention is provided between the anode electrode and the cathode electrode, it relates to a field emission display equipment to the control electrode or the like is provided with a shielding electrode plate to prevent the destruction caused by discharge between the electrodes.
一般に、電界放出型表示装置は、カソード基板と、このカソード基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード基板及び前記カソード電極上に形成された絶縁層と、この絶縁層上に形成された制御電極と、この制御電極及び前記絶縁層を貫通して形成した開口部内に収容されて該開口部の底部に露出して前記カソード電極上に形成されたエミッタ層と、前記制御電極の前方に配置されたアノード基板と、このアノード基板の前記制御電極側の表面に形成されたアノード電極及び蛍光体とを備えたものが知られている(特許文献1参照)。 In general, a field emission display includes a cathode substrate, a cathode electrode formed on the cathode substrate, an insulating layer formed on the cathode substrate and the cathode electrode, and a control formed on the insulating layer. An electrode, an emitter layer formed in the opening formed through the control electrode and the insulating layer, exposed at the bottom of the opening, and formed on the cathode electrode; and disposed in front of the control electrode A known anode substrate and an anode electrode and a phosphor formed on the surface of the anode substrate on the control electrode side are known (see Patent Document 1).
この種の電界放出型表示装置として、更に前記制御電極と前記アノード電極との間に電子通過孔を有する遮蔽電極板が配置され、前記エミッタ層から前記蛍光体へ電子通過孔を通じて電子ビームが流れるものが知られている(特許文献2参照)。 In this type of field emission display device, a shielding electrode plate having an electron passage hole is further disposed between the control electrode and the anode electrode, and an electron beam flows from the emitter layer to the phosphor through the electron passage hole. The thing is known (refer patent document 2).
また、遮蔽電極板として板状の部材を用いて、カソード基板上のエミッタ構造と独立に形成することで工程を簡略化する方法を採用したものも知られている(特許文献3参照)。 In addition, there is also known a method in which a plate-like member is used as a shielding electrode plate and a method for simplifying the process is formed by forming it independently of the emitter structure on the cathode substrate (see Patent Document 3).
遮蔽電極板を金属板からなる部材で構成することは、カソード基板プロセスを簡略化することができる利点を有する。
さらに、通常5kVから10kV程度の高電圧が印加される、アノード電極とカソード電極との間で、予期せぬ放電が生じた場合に遮蔽電極によって電子源や制御電極等の微細構造に対する破壊が生じるのを防ぐ働きを期待することができる。
即ち、板状の遮蔽電極板は抵抗値も低く、熱容量が大きいため、薄膜電極のように容易に蒸発、変形する恐れがない。
Constructing the shielding electrode plate with a member made of a metal plate has an advantage that the cathode substrate process can be simplified.
Furthermore, when an unexpected discharge occurs between the anode electrode and the cathode electrode to which a high voltage of about 5 kV to 10 kV is normally applied, the shielding electrode destroys the fine structure such as the electron source and the control electrode. It can be expected to work to prevent this.
That is, since the plate-shaped shielding electrode plate has a low resistance value and a large heat capacity, there is no risk of being easily evaporated and deformed unlike a thin film electrode.
しかしながら、この電界放出型表示装置は、遮蔽電極板と制御基板との間での絶縁は、空間を確保することでなされているが、空間距離を確実に確保して確実に絶縁を確保することが困難であるという問題点があった。 However, in this field emission display device, the insulation between the shield electrode plate and the control substrate is made by securing a space, but it is necessary to ensure the space distance and ensure the insulation. There was a problem that it was difficult.
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、遮蔽電極板と制御基板との間の絶縁を確実に確保することができる電界放出型表示装置を得ることを目的とするものである。 This invention has been made and an object of the invention is to solve the problems described above, obtaining the field emission display equipment which can reliably ensure the insulation between the control board and the shielding electrode plate It is for the purpose.
この発明に係る電界放出型表示装置は、カソード基板と、このカソード基板の表面に形成された複数のカソード電極と、このカソード電極上に形成されたエミッタ層と、
前記カソード基板上の絶縁層を介して形成され前記エミッタ層との対向部位に開口部が形成された複数の制御電極と、前記カソード基板に対向して配置されたアノード基板と、
このアノード基板の前記カソード基板側の表面に形成された蛍光体と、前記蛍光体の表面に形成されたアノード電極と、前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記エミッタ層から前記開口部を通過して前記蛍光体へ向かう電子が通過する複数の電子通過孔が形成された遮蔽電極板とを備えた電界放出型表示装置において、
前記遮蔽電極板では、少なくとも前記アノード電極側を除いた前記制御電極面に、全面が面接触して接着材により固定された誘電体層が形成されており、
前記エミッタ層と対向しない、前記遮蔽電極板の外周縁全領域では、複数の孔が形成されている。
また、この発明に係る電界放出型表示装置は、カソード基板と、このカソード基板の表面に形成された複数のカソード電極と、このカソード電極上に形成されたエミッタ層と、前記カソード基板上の絶縁層を介して形成され前記エミッタ層との対向部位に開口部が形成された複数の制御電極と、前記カソード基板に対向して配置されたアノード基板と、
このアノード基板の前記カソード基板側の表面に形成された蛍光体と、前記蛍光体の表面に形成されたアノード電極と、前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記エミッタ層から前記開口部を通過して前記蛍光体へ向かう電子が通過する複数の電子通過孔が形成された遮蔽電極板とを備えた電界放出型表示装置において、
前記遮蔽電極板では、少なくとも前記アノード電極側を除いた前記制御電極面側の面に、誘電体層が形成されており、
また前記絶縁層には、先端面が接着材により前記誘電体層と接着されたリブが立設されており、
前記エミッタ層と対向しない、前記遮蔽電極板の外周縁全領域では、複数の孔が形成されている。
A field emission display device according to the present invention includes a cathode substrate, a plurality of cathode electrodes formed on a surface of the cathode substrate, an emitter layer formed on the cathode electrode,
A plurality of control electrodes formed through an insulating layer on the cathode substrate and having openings formed in a portion facing the emitter layer; an anode substrate disposed facing the cathode substrate;
The phosphor formed on the surface of the anode substrate on the cathode substrate side, the anode electrode formed on the surface of the phosphor, the control electrode, and the anode electrode are disposed between the emitter layer and the emitter substrate. In a field emission display device including a shielding electrode plate formed with a plurality of electron passage holes through which electrons passing through the opening and going to the phosphor pass,
Wherein the shielding electrode plate, at least on the excluding the anode electrode side and the control electric pole surface, the entire surface is formed a dielectric layer which is fixed by an adhesive in surface contact,
A plurality of holes are formed in the entire outer peripheral area of the shielding electrode plate that does not face the emitter layer.
The field emission display device according to the present invention includes a cathode substrate, a plurality of cathode electrodes formed on the surface of the cathode substrate, an emitter layer formed on the cathode electrode, and an insulation on the cathode substrate. A plurality of control electrodes formed through a layer and having openings formed in a portion facing the emitter layer, an anode substrate disposed facing the cathode substrate,
The phosphor formed on the surface of the anode substrate on the cathode substrate side, the anode electrode formed on the surface of the phosphor, the control electrode, and the anode electrode are disposed between the emitter layer and the emitter substrate. In a field emission display device including a shielding electrode plate formed with a plurality of electron passage holes through which electrons passing through the opening and going to the phosphor pass,
In the shielding electrode plate, a dielectric layer is formed at least on the surface on the control electrode surface side excluding the anode electrode side,
In addition, the insulating layer is provided with a rib whose tip surface is bonded to the dielectric layer with an adhesive.
A plurality of holes are formed in the entire outer peripheral area of the shielding electrode plate that does not face the emitter layer.
この発明による電界放出型表示装置によれば、遮蔽電極板と制御基板との間の絶縁を確実に確保することができる。 According to the field emission display device of the present invention, it is possible to reliably ensure insulation between the shield electrode plate and the control substrate.
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において、同一または相当部材、部位については、同一符号を付して説明する。
実施の形態1.
図1は実施の形態1の電界放出型表示装置の要部断面図であり、電界放出型表示装置は、カソード基板1と、カソード基板1上に接着材(図示せず)を用いて固定されたエミッタ構造2と、遮蔽電極構造3と、発光体構造5と、アノード基板4とを備えている。
エミッタ構造2は、カソード基板1上に平行に離間配置されて形成された複数のカソード電極6と、カソード電極6上に形成されたエミッタ層(電子放射物質層)7と、互いに平行に離間配置された複数の絶縁層10と、この絶縁層10の表面に形成された制御電極8とを備えている。制御電極8には、エミッタ層7の上部対向部分に開口部9aが形成されている。
カソード基板1及びカソード電極6の両縁部上には、絶縁層10が設けられており、この絶縁層10上に制御電極8が設けられている。制御電極8及び絶縁層10を貫通した開口部9a、9bの底部には、露出したカソード電極6上にエミッタ層7が設けられている。
カソード電極6及び制御電極8は、直線的な帯状の形状であり、互いに直交するように配置される。制御電極8の開口部9aは、一本の制御電極8にそれぞれ等分間隔で複数形成されている。
図2は、カソード電極6と制御電極8との位置関係を示す平面図である。
なお、図2では絶縁層10は省略されている。駆動の単位はカソード電極6と制御電極8との交差点であるから、この交差点内に複数の開口部があってもよく、その場合は同一の交差点内の開口部が同時に駆動される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent members and parts will be described with the same reference numerals.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part of the field emission display device according to the first embodiment. The field emission display device is fixed to the
The emitter structure 2 includes a plurality of
An
The
FIG. 2 is a plan view showing the positional relationship between the
In FIG. 2, the
遮蔽電極構造3は、エミッタ層7から制御電極8の開口部9aを通過して発光体構造5に向かって放射される電子ビームが通過する電子通過孔11が形成された遮蔽電極板12と、遮蔽電極板12の制御電極8側の表面に接着材(図示せず)を用いて固定された誘電体層13とを備えている。遮蔽電極板12のアノード基板4側には誘電体層13は形成されていない。
誘電体層13の全面と制御電極8とは面接触して接着材により固定されており、誘電体層13により、遮蔽電極板12と制御電極8との間の絶縁が確保されている。
また、電子通過孔11の内壁面のエミッタ構造2側の一部が誘電体層13で被覆されているが、これはエミッタ材料が飛散して制御電極8と遮蔽電極板12間、またはエミッタ層7と遮蔽電極板12との間でショートが発生するリスクを軽減させる効果がある。
The shield electrode structure 3 includes a
The entire surface of the
Further, a part of the inner wall surface of the
発光体構造5は、アノード基板4のカソード基板1側の表面に設けられた蛍光体14及びブラックマトリクス15と、さらにその上面を被覆するアルミニウム等で構成されたアノード電極16とを備えている。
The light emitter structure 5 includes a
カソード基板1とアノード基板4との間の空間は真空排気され、例えば圧力が1×10−4Paより低い真空に維持される。長時間の動作安定性を確保するため、ゲッターが内部に配置されることが多い。
The space between the
次に、上記構成の電界放出型表示装置の動作について説明する。
制御電極8を走査線として、選択時に電位を下げるとともに、カソード電極1をデータ線として、選択された走査線に対して発光させる場合は正の電圧を印加し、エミッタ層7からトンネル効果により電子を引き出す。
発光させない場合は、電子放出に必要な電位以下にすればよい。
引き出された電子は、必ずしもカソード基板1の鉛直方向に直進するだけではなく、放射方向に拡がりがあるため、遮蔽電極板12により軌道をやや修正されてアノード基板4に向かってほぼ直進する。アノード電極16には正の高電圧が印加されており、放射電子を加速して蛍光体14に衝突し、蛍光体14は励起発光される。アノード電極16は、カソード基板1側に向かう蛍光体14からの発光をアノード基板4側(表示面側)に反射させる働きも担う。
遮蔽電極板12は、アノード電極16にかかる高電圧によるプラスイオンの衝突や、真空放電からエミッタ層7などのエミッタ構造2を保護する作用を有する。制御電極8は、エミッタ層7から電子を放出(引き出す)するための引出電極(ゲート電極)として機能する。
Next, the operation of the field emission display device having the above configuration will be described.
When the
When light is not emitted, the potential may be lower than that necessary for electron emission.
The extracted electrons do not always go straight in the vertical direction of the
The
上記構成の電界放出表示装置によれば、次のような効果を有している。
イ.遮蔽電極板12の制御電極8側の全面に設けられた誘電体層13は、カソード基板1上のエミッタ構造2の制御電極8上に全面接触により直接固定されているので、確実にエミッタ構造2と遮蔽電極板12との絶縁を確保しながら、広い接着面積を確保して、強固な構造を得ることができる。従って、例えば、部分的に固定されている場合に起こり得る、駆動電圧によって遮蔽電極板12が振動するようなことはない。
また、遮蔽電極板12に誘電体層13を形成することで遮蔽電極板12自体のそり変形も抑制される。
また、遮蔽電極板12に誘電体層13を形成することで、遮蔽電極板12の強度は格段に補強され、カソード基板1との位置合わせ(アライメント)工程に至るまでのハンドリングによる変形量を低減させることができる。
ロ.遮蔽電極板12のアノード基板4側には誘電体層13が形成されていないので、電子ビームの一部は遮蔽電極板12に衝突してそのまま遮蔽電極板12を通じて外部に放出されるので、遮蔽電極板12がチャージアップ(帯電)して、電子ビームの軌道がドリフトすることを防止することができる。
また、遮蔽電極板12とアノード基板4上のアノード電極16等との間で真空放電が生じても、放電電流は直接、遮蔽電極板12を通して外部に流れる。
The field emission display device having the above-described configuration has the following effects.
I. Since the
Further, by forming the
Further, by forming the
B. Since the
Even if a vacuum discharge occurs between the
具体的な構成として、カソード電極6はAg、Cr、Al、Mo、Ag−Pd、Al−Nd、Ti等の金属膜またはITO、ZnO等の酸化物導電体膜からなり、密着性や焼成に対する耐久性を得るためにそれらの材料を適宜組み合わせて多層化する。特に、エミッタ層7にカーボンナノチューブ(CNT)やカーボンナノファイバー、カーボンナノウォール、グラファイトナノファイバーなど、微細構造を有するカーボン材料を用いる場合は、電気抵抗や密着性、耐熱性の観点からTiやITOが適している。また、それぞれの膜は蒸着膜であることが一般的であるが、微粒子をペースト化して印刷などの方法でコーティングしたものでもよい。いずれも成膜後、レジストを用いて露光、現像を行ってパターン形成される。
As a specific configuration, the
カソード電極6の積層膜の例として、カソード基板1を構成するガラス基板上にMo、TiまたはCrの下地層を100〜1000Å成膜し、その上にAg、Ag−Pd、Al、Al−Ndを1000〜10000Å積層し、さらに下地層と同じ材料またはTINの層を100〜1000Å成膜する。さらに、カーボン系エミッタとの密着性を高めるためにITOを1000〜3000Å積層する。特に、Al−Ndを用いた積層膜は、大気中で500℃の高温で焼成しても電気抵抗が上昇しないため、カソード形成後の熱プロセスに対する耐久性が高い。
なお、積層膜全体の厚みは、カソード基板1上の絶縁層10の凹凸を考慮して、1〜2μmを上限とすべきである。カソード電極6の幅は表示画素サイズに応じたものになるが、単板のディスプレイ装置として用いる場合、30〜300μmの範囲が実用上適当であり、隣接カソード電極6間の距離も静電容量やマイグレーションの観点から、幅と同程度か好ましくは100μm以上が適当である。
As an example of the laminated film of the
The total thickness of the laminated film should be an upper limit of 1 to 2 μm in consideration of the unevenness of the insulating
エミッタ層7は、例えばカーボンエミッタ材料をベースト状に混練したものをインクとして、スクリーン印刷やその他の印刷法でパターン形成するか、FeやMo等を触媒としてCVD法により気相成長させる方法がある。
絶縁層10は、低融点ガラス粉末にセラミック微粒子のフィラーと感光性材料、溶剤、バインダー樹脂などを混合したガラスペーストを用いる方法が適当であり、その他シリコンラダーポリマー(化学名ポリフェニルシロキサン)と呼ばれる、(-Si−O−Si−)からなるシロキサン結合を主骨格としたポリマー材料を用いてもよい。絶縁層10の厚さは、エミッタ層7の厚み(高さ)によるが、エミッタ層7より低い厚みで、5〜20μmの範囲が適当である。開口幅は、数μmから100μm程度が可能である。制御電極はAl薄膜ないしAl−Si薄膜が適当であるが、その他の金属材料でも構わない。
絶縁層10は、低融点ガラス層とポリマー層の二層構造とする方法もある。例えば、感光性低融点ガラス層に小孔を形成してその中にカーボンエミッタを埋め込んだ後、研磨を行って表面を平滑化した上にポリマー層を形成して再度小孔を形成してもよい。この方法はカーボンエミッタのパターン形成が容易になる利点がある。
For example, the emitter layer 7 may be formed by patterning by screen printing or other printing methods using a kneaded carbon emitter material in a base form, or by vapor phase growth by CVD using Fe or Mo as a catalyst. .
For the insulating
There is also a method in which the insulating
遮蔽電極板12は、低膨張ニッケル合金が適当であり、例えばNi48−Feが望ましい。厚さは加工性と機械的強度を考慮して50〜300μmが適当であるが、実用的には100〜200μmが妥当である。
誘電体層13は、前述の絶縁層10に類似しており、低融点ガラス粉末にセラミック微粒子のフィラーと溶剤、バインダー樹脂などを混合したガラスペーストを用いる方法が適当である。その他、真空蒸着法によって誘電体材料を付着させて絶縁層を成膜する方法もある。誘電体層13の表面とエミッタ構造2の制御電極8との接着についても、同様にガラスペーストを用いることができるが、ポリイミドを用いてもよい。ポリイミドはガス放出が少ない上、良好な接着性を持っている。
The shielding
The
誘電体層13は、誘電体粉末を含むペースト(またはスラリー)が充填された槽を用意して、遮蔽電極板12を被覆面がペースト表面に接するように槽内に浮かせて片面のみディッピングした後、乾燥、焼成を行って形成する方法がある。
The
また、予めフィルム状に加工された誘電体シートを貼付して焼成し、形成してもよい。 何れの場合も、遮蔽電極板12の開口部に合わせて誘電体層13にも開口部が必要であるが、塗布ないし貼付によって開口部がない状態から、誘電体層13の反対側から紫外線を照射して露光し、現像によって開口部を形成することが出来る。ペーストないしフィルム中には露光によりエッチング可能となる感光性材料が含まれていなければならない。
なお、遮蔽電極板12開口部の深さの1/2までは誘電体で被覆されても構わないが、開口部断面が全て被覆されることは電子ビームの制御が困難になるため好ましくない。
Alternatively, it may be formed by pasting and firing a dielectric sheet that has been processed into a film shape in advance. In either case, the
Note that up to ½ of the depth of the opening of the
また、遮蔽電極板12は1回目のアニールによる比較的大きな収縮変形が生じるため、アニール前に誘電体層を形成することが望ましい。低融点ガラスも1回目のアニールにより大きく収縮する特性があるため、焼成後の遮蔽電極板12の変形量を抑えることが出来る。この際、常温付近における誘電体の膨張係数を遮蔽電極板12の膨張係数よりやや大きめに設定することで、焼成後の反りをその後の組み立て工程に影響のない程度に低減させることが出来る。係数の差は2%〜15%がよい。
Further, since the
アノード基板4上のブラックマトリクス15は、表示装置のコントラストを改善し、サブピクセルの輪郭を明確にする機能と、導電性により電子線によるチャージアップを防止する機能を備えるものであり、通常グラファイトが用いられる。厚さ1〜2μmの一様なグラファイト層を露光、現像することにより形成される。
蛍光体5は5〜15kVの電子線により三原色の赤、青、緑に発光するものが塗り分けられる。赤色蛍光体としてはY2O2S:Eu、緑色蛍光体としてはZnS:Au,Cu,AlまたはZnS:Cu,Al、青色蛍光体としてはZnS:AgないしZnS:Ag,Clが適当であり、蛍光体層の厚さは粒径にも依存するがそれぞれ4〜8μmが適当である。
さらに、アノード電極16はAl等の膜を真空蒸着して形成される。Alの厚さは500〜1500Åが適当である。
The
The phosphors 5 that emit light of the three primary colors red, blue, and green are separately applied by an electron beam of 5 to 15 kV. Y 2 O 2 S: Eu is suitable as a red phosphor, ZnS: Au, Cu, Al or ZnS: Cu, Al is suitable as a green phosphor, and ZnS: Ag or ZnS: Ag, Cl is suitable as a blue phosphor. The thickness of the phosphor layer is appropriately 4 to 8 μm, although it depends on the particle size.
Further, the
動作電圧は、走査線選択時の制御電極8の電圧を0Vとすると、カソード電極6は発光時に−30〜−150V程度のデータパルスが印加される。この電圧値は、エミッタ層7の材料の電子放出特性と、エミッタ層7と制御電極8との距離に依存する。アノード電極16または蛍光体14上のアノード電極16には5〜15kVの高電圧が印加される。
ただし、蛍光体14により低電圧の電子線で発光するものが使用されている場合は、適宜低い電圧を用いることができることは言うまでもない。
加速電圧が低ければ内部の放電現象による素子劣化を防ぐことができると共に、表示装置の駆動回路系の絶縁を簡略化することができる。
As for the operating voltage, assuming that the voltage of the
However, it is needless to say that a low voltage can be used as appropriate when a phosphor that emits light with a low-voltage electron beam is used.
If the acceleration voltage is low, element deterioration due to an internal discharge phenomenon can be prevented, and insulation of the drive circuit system of the display device can be simplified.
実施の形態2.
図3は実施の形態2の電界放出型表示装置の要部断面図である。
この実施の形態では、エミッタ構造2上に複数のリブ17を立設し、遮蔽電極構造3とリブ17の頂部とが対向している点である。遮蔽電極構造3の誘電体層13とリブ17の頂部との間に隙間があるが、この領域の一部または全部には、図示されていない接着材料が介在している。即ち、リブ17を介して遮蔽電極構造3はカソード基板1上に支持、固定されている。
リブ17の形状は図3に示した制御電極8と平行(断面に鉛直の方向)なストライプ状であり、制御電極8間の位置に配置されている。
ただし、各リブ17は完全に連続で有る必要はなく、複数の線分が直線上に分散配置されていてもよい。線分を配列することで、リブ17の形成時に生じる応力を低減することができるとともに、遮蔽電極構造3の固定位置と固定面積を制御することができる。
なお、開口部9a、9bのピッチに余裕があれば格子状のリブを用いることも可能である。格子状を用いることで、機械的な強度を高めることができる。
Embodiment 2. FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view of a main part of the field emission display device of the second embodiment.
In this embodiment, a plurality of
The
However, each
In addition, it is also possible to use a grid-like rib if there is a margin in the pitch of the
このリブ17を用いて遮蔽電極構造3を支持、固定することによって次のような効果がある。
イ.接着剤を塗布する領域が制御電極8から離れており、接着剤を塗布したときに余分な接着剤が開口部9a、9bに流れ込んでエミッションを阻害することを防ぐことができる。接着剤はチクソ性の高いペーストなど高粘度の材料を用いればよい。
ロ.エミッタ構造2と遮蔽電極構造3との間の距離を大きくすることができる。また、距離をリブ17の高さで調整することができる。これにより、飛散したエミッタ層7の材料や制御電極8の変形などの要因により問題となりやすい、制御電極8と遮蔽電極板12とののショートを起き難くすることができる。
Using the
I. The region to which the adhesive is applied is away from the
B. The distance between the emitter structure 2 and the shield electrode structure 3 can be increased. Further, the distance can be adjusted by the height of the
リブ17の具体的な構成としては、低融点ガラスに酸化物微粒子からなるフィラーおよびバインダー、溶剤などを混錬したペーストを用い、スクリーン印刷などの方法により形成される。リブ17の幅は行ピッチ(制御電極8のピッチ)に依存するが、単板の表示装置の場合、50〜200μmが適当である。リブ17の高さは、10μm程度あればよいが、上述のように遮蔽電極板12との距離を考慮して、最大150μm程度まで使用可能である。それ以上の高さは、リブ17の強度が低下するため、好ましくないが、高さ/幅が1.5以下であれば適用可能である。
エミッタ材料にCNTを用いる場合は、CNTの最大長さ以上の高さを設定すれば、前述のショートが生じにくくなる。安全率を見込んでCNT長さの1.5〜2倍の高さにすれば、より実用的な設計となる。
A specific configuration of the
When CNT is used as the emitter material, the above-described short circuit is less likely to occur if the height is set to be equal to or greater than the maximum length of the CNT. In view of the safety factor, if the height is 1.5 to 2 times the CNT length, the design becomes more practical.
実施の形態3.
上述した実施の形態1、2では、遮蔽電極板12は、金属板で構成されているが、金属板を用いることに伴い次のような課題が生じる。
イ.金属板を加工して遮蔽電極板12を作製する際、遮蔽電極板12の外形寸法より大きい金属板をエッチングし、枠状になった金属板周辺部と遮蔽電極板12とを架橋している細いブリッジ部を切断する工程が必要であるが、切断時のせん断に伴う張力で遮蔽電極板12が歪むおそれがある。
ロ.多数の電子通過孔11を形成すると、遮蔽電極板12の機械的強度が低下し、特に誘電体層13を形成するまでのハンドリングで変形するおそれがある。強度を高めるために遮蔽電極板12を厚くすると、エッチングによる穴あけ加工を高精度で行うことが難しくなる。
ハ.遮蔽電極板12を制御電極8上に接着する工程で加熱を行うと、エミッタ構造2の絶縁層10等の応力によりカソード基板1が一時的に変形する。このとき、遮蔽電極板12も自身の応力によって変形するため、相互に作用する力によってガラス基板で構成されたカソード基板1が破壊するおそれがある。
ニ.遮蔽電極板12の隅部は電界が集中しやすいため、真空放電(低気圧のガス放電)が生じる可能性がある。
ホ.遮蔽電極板12上の片側面に誘電体層13を形成すると、誘電体層13の内部応力により、遮蔽電極構造3に歪みが生じる。遮蔽電極板12と誘電体層13との膨張係数を揃えることで応力は最小化できるが、誘電体層13の形成プロセスで高範囲の温度範囲での熱工程では完全な一致は期待できない。
Embodiment 3 FIG.
In the first and second embodiments described above, the shielding
I. When manufacturing the
B. When a large number of electron passage holes 11 are formed, the mechanical strength of the shielding
C. When heating is performed in the process of bonding the
D. Since the electric field tends to concentrate at the corners of the
E. When the
以下、これらの課題を解決する遮蔽電極板20の構成について説明する。
図4はエミッタ層7が配置された位置に対応して電子通過孔11が設けられた遮蔽電極板20の例を示している。この例は、エミッタ層7の平面形状が長方形の場合を想定しており、電子通過孔11の形状もエミッタ層7の形状とほぼ同一である場合である。
電子通過孔11の配置されている領域を「表示領域」と呼ぶことにすると、「表示領域」外には電子通過孔11は形成されていない。
図4に示したものは、遮蔽電極板20の四隅部の直線状に面取り加工されている。
この構成を採用することで、後述するように隅部からの真空放電を抑制することができるものの、上記の課題(ホ)で述べたように、高温時の熱膨張により、特に表示領域外での歪みが大きくなる。
これに対し、図5は「表示領域外」のほぼ全体に孔21が形成されている。このような構造にすることによって、遮蔽電極板20全体の膨張特性がより均一化されるため、上記の課題を解決することができる。
Hereinafter, the configuration of the shielding
FIG. 4 shows an example of the shielding
If the area where the electron passage holes 11 are arranged is called a “display area”, the electron passage holes 11 are not formed outside the “display area”.
The one shown in FIG. 4 is chamfered into straight lines at the four corners of the
By adopting this configuration, it is possible to suppress the vacuum discharge from the corner as will be described later. However, as described in the above problem (e), due to thermal expansion at a high temperature, particularly outside the display area. Distortion increases.
On the other hand, in FIG. 5, a
図6は図5に示したものの第1の変形例であり、「表示領域外」の孔21が放射状に配置されている。このような構成を採用することにより、引っ張り力に対する強度が放射状に増すため、上記課題(イ)に対する解決策となる。
FIG. 6 is a first modification of what is shown in FIG. 5, and the
図7は図5に示したものの第2の変形例であり、「表示領域外」に丸形の孔22が複数配列されている。丸形の孔22は引っ張り力について強度が低下しにくい上、この構造では、図中矢印Aのように、斜め方向に対する強度が高まるため、「表示領域」では強度を確保出来ない方向について遮蔽電極板3を補強することができる。
FIG. 7 shows a second modification of what is shown in FIG. 5, and a plurality of
また、図8は図5に示したものの第3の変形例を示す断面図である。
カソード基板1上の制御電極8は絶縁層10上に形成されるため、カソード基板1上の引き出し端子との電気的な接続部を設けることが必要となる。接続部23はカソード電極6上の絶縁層10に開口部24を設け、制御電極8とカソード電極6に接触するように、Ag等のペースト材料をディスペンサや、スタンプ機などによって落とし込むことによって形成される。このため、制御電極8上にAgペーストの乗った領域が生じ、遮蔽電極構造3と接触すると遮蔽電極板12が反ってしまうという問題がある。
これは、「表示領域外」の領域を狭くして画像装置を小型化するために接続部23と遮蔽電極板12の周辺部が干渉することによって生じる。
この問題を回避するには、図8に示すように遮蔽電極板12に接続部23の対向面積よりも大きい孔25を形成し、接続部23が遮蔽電極板12と接触しないようにすればよい。
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a third modification of what is shown in FIG.
Since the
This is caused by interference between the
In order to avoid this problem, as shown in FIG. 8, a
図9(a)は、上記(ニ)の課題を有する長方形の遮蔽電極板12である。
図9(b)は隅部18からの真空放電を抑制する遮蔽電極板20の形状を示しており、隅部18がRを持つように円弧状に面取り加工されている。隅部18の角度が緩やかになっているため、真空放電の発生割合を格段に低減することができる。圧力1×10−4〜1×10−6Paの実用的な真空においては、Rは少なくとも10mm以上であれば、5kVのアノード電圧に対して真空放電を効果的に抑制できる。
図9(c)隅部18が直線状に面取り加工されており、図9(b)と同様の効果を得ることができる。
FIG. 9A shows a rectangular
FIG. 9B shows the shape of the shielding
The
図10は、上記課題(ロ)を解決する遮蔽電極板27の構造を示す図であり、図10(a)は遮蔽電極板27の部分正面図、図10(b)は図10(a)のB−B線に沿った矢視断面図、図10(c)は図1お(a)のC−C線に沿った矢視断面図である。
「表示領域」内の電子通過孔11近傍の肉厚が遮蔽電極板27の外周縁部より薄く形成されており、各制御電極8の長手方向に沿って、制御電極8間に対応する位置に畝部28が形成されている。
畝部28の厚さは、遮蔽電極板27の外周縁部の厚さと同じであるが、やや薄くなっていてもよい。この構造は、畝部28の長手方向の強度の低下を最小限にしながら、電子通過孔11の領域のみを薄くすることによって、電子通過孔11の微細加工を高精度に行うことが可能である。即ち、遮蔽電極板27の基材に複数の畝部28を形成した後、電子通過孔11を形成すればよい。
一般に、制御電極8は画面の長手方向(横方向)であるので、長手方向の強度を確保することは工程中の変形を防ぐ上で有利となる。
なお、制御電極8の短手方向(カソード電極6の長手方向)の強度を向上させるため、画質への影響が問題にならない範囲で、制御電極8を横切る形の縦方向の畝部を数箇所形成してもよい。縦方向の畝部が形成されている位置では畝が格子状になる。
畝部28間の電子通過孔11の近傍の板厚は、5〜100μmが適当であり、Ni48−Feの場合、強度と加工性を考慮すると、10〜60μmが最適な範囲となる。
FIG. 10 is a diagram showing the structure of the shielding
The thickness in the vicinity of the
The thickness of the
In general, since the
In order to improve the strength of the
The plate thickness in the vicinity of the
カソード基板1及び遮蔽電極板27の材料は、熱膨張係数をおおむね近くなるように選択されるが、加熱工程の全温度領域で近い値を取ることは期待できない。また、それぞれ複雑な構造を持っているため、応力の分布という問題も存在する。
例えば、カソード電極6上のエミッタ構造2との応力や、遮蔽電極板27と誘電体層13との間の応力という問題がある。
The materials of the
For example, there is a problem of stress between the emitter structure 2 on the
これらは上記(ハ)の課題の要因となる。図11は、この問題を解決する遮蔽電極板29の構造を示す図であり、図10に示した遮蔽電極板27の畝構造をさらに隅部18にまで延長した構造を有している。
隅部18に肉厚の薄い領域を設けることにより、高温時の遮蔽電極板29の一時的な反り変形が生じやすくなり、応力の集中しやすい隅部のカソード基板1の割れを低減することができる。
These cause the above problem (c). FIG. 11 is a diagram showing the structure of the shielding
By providing a thin region at the
実施の形態4.
図12は実施の形態4の電界放出型表示装置の要部断面図である。
この実施の形態では、遮蔽電極板30は、電子透過孔31を形成した金属電極板32の表裏および電子透過孔31内面を含む全表面を誘電体膜33で被覆し、さらに誘電体膜33の上からアノード基板4側の表面全体が金属膜34で被覆されている。
この構造でも、カソード基板1との絶縁を保ちつつ、遮蔽電極板30としての機能を果たすことができる。
Embodiment 4 FIG.
FIG. 12 is a cross-sectional view of a main part of the field emission display device of the fourth embodiment.
In this embodiment, the
Even in this structure, the function as the shielding
この遮蔽電極板30によれば、絶縁層10を表裏全面に形成するため、溶射法やスパッタリング法などの成膜手法を用いて高品質の誘電体膜33を形成することが容易である上、遮蔽電極板30自体を酸化処理して形成する方法も可能である。溶射法、スパッタリング法、酸化法で得られた膜は緻密で耐電圧が高い。
According to the shielding
1 カソード基板、2 エミッタ構造、3 遮蔽電極構造、4 アノード電極、5 蛍光体構造、6 カソード電極、7 エミッタ層、8 制御電極、9a,9b 開口部、10 絶縁層、11,31 電子通過孔、12,20,27,29,30 遮蔽電極板、13 誘電体層、14 蛍光体、16 アノード電極、17 リブ、18 隅部、21,22,25 孔、28 畝部、33 誘電体膜、34 金属膜。 1 cathode substrate, 2 emitter structure, 3 shielding electrode structure, 4 anode electrode, 5 phosphor structure, 6 cathode electrode, 7 emitter layer, 8 control electrode, 9a, 9b opening, 10 insulating layer, 11, 31 electron passage hole , 12, 20, 27, 29, 30 Shield electrode plate, 13 Dielectric layer, 14 Phosphor, 16 Anode electrode, 17 Rib, 18 Corners, 21, 22, 25 holes, 28 Grooves, 33 Dielectric film, 34 Metal film.
Claims (8)
このカソード基板の表面に形成された複数のカソード電極と、
このカソード電極上に形成されたエミッタ層と、
前記カソード基板上の絶縁層を介して形成され前記エミッタ層との対向部位に開口部が形成された複数の制御電極と、
前記カソード基板に対向して配置されたアノード基板と、
このアノード基板の前記カソード基板側の表面に形成された蛍光体と、
前記蛍光体の表面に形成されたアノード電極と、
前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記エミッタ層から前記開口部を通過して前記蛍光体へ向かう電子が通過する複数の電子通過孔が形成された遮蔽電極板とを備えた電界放出型表示装置において、
前記遮蔽電極板では、少なくとも前記アノード電極側を除いた前記制御電極面に、全面が面接触して接着材により固定された誘電体層が形成されており、
前記エミッタ層と対向しない、前記遮蔽電極板の外周縁全領域では、複数の孔が形成されていることを特徴とする電界放出型表示装置。 A cathode substrate;
A plurality of cathode electrodes formed on the surface of the cathode substrate;
An emitter layer formed on the cathode electrode;
A plurality of control electrodes formed through an insulating layer on the cathode substrate and having openings formed in portions facing the emitter layer;
An anode substrate disposed opposite the cathode substrate;
A phosphor formed on the surface of the anode substrate on the cathode substrate side;
An anode electrode formed on the surface of the phosphor;
A shielding electrode plate disposed between the control electrode and the anode electrode and having a plurality of electron passage holes through which electrons passing from the emitter layer through the opening and toward the phosphor pass. In a field emission display device,
Wherein the shielding electrode plate, at least on the excluding the anode electrode side and the control electric pole surface, the entire surface is formed a dielectric layer which is fixed by an adhesive in surface contact,
A field emission display device, wherein a plurality of holes are formed in the entire outer peripheral edge region of the shielding electrode plate which does not face the emitter layer.
このカソード基板の表面に形成された複数のカソード電極と、
このカソード電極上に形成されたエミッタ層と、
前記カソード基板上の絶縁層を介して形成され前記エミッタ層との対向部位に開口部が形成された複数の制御電極と、
前記カソード基板に対向して配置されたアノード基板と、
このアノード基板の前記カソード基板側の表面に形成された蛍光体と、
前記蛍光体の表面に形成されたアノード電極と、
前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記エミッタ層から前記開口部を通過して前記蛍光体へ向かう電子が通過する複数の電子通過孔が形成された遮蔽電極板とを備えた電界放出型表示装置において、
前記遮蔽電極板では、少なくとも前記アノード電極側を除いた前記制御電極面側の面に、誘電体層が形成されており、
また前記絶縁層には、先端面が接着材により前記誘電体層と接着されたリブが立設されており、
前記エミッタ層と対向しない、前記遮蔽電極板の外周縁全領域では、複数の孔が形成されていることを特徴とする電界放出型表示装置。 A cathode substrate;
A plurality of cathode electrodes formed on the surface of the cathode substrate;
An emitter layer formed on the cathode electrode;
A plurality of control electrodes formed through an insulating layer on the cathode substrate and having openings formed in portions facing the emitter layer;
An anode substrate disposed opposite the cathode substrate;
A phosphor formed on the surface of the anode substrate on the cathode substrate side;
An anode electrode formed on the surface of the phosphor;
A shielding electrode plate disposed between the control electrode and the anode electrode and having a plurality of electron passage holes through which electrons passing from the emitter layer through the opening and toward the phosphor pass. In a field emission display device,
In the shielding electrode plate, a dielectric layer is formed at least on the surface on the control electrode surface side excluding the anode electrode side,
In addition, the insulating layer is provided with a rib whose tip surface is bonded to the dielectric layer with an adhesive.
A field emission display device, wherein a plurality of holes are formed in the entire outer peripheral edge region of the shielding electrode plate which does not face the emitter layer.
前記遮蔽電極板の、前記接続部に対向する部位に孔が形成されていることを特徴とする請求項1〜6の何れか1項に記載の電界放出型表示装置。 A connecting portion for electrically connecting the control electrode and the control electrode lead electrode between the control electrode and the control electrode lead electrode on the cathode substrate;
It said shielding electrode plate, field emission display device according to any one of claim 1 to 6, characterized in that the hole in a portion facing the connecting portion is formed.
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