JPH10116576A - 画像表示用電子放出素子 - Google Patents

画像表示用電子放出素子

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JPH10116576A
JPH10116576A JP28586696A JP28586696A JPH10116576A JP H10116576 A JPH10116576 A JP H10116576A JP 28586696 A JP28586696 A JP 28586696A JP 28586696 A JP28586696 A JP 28586696A JP H10116576 A JPH10116576 A JP H10116576A
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electron
emitting device
image display
layer
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JP28586696A
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Morio Hosoya
守男 細谷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来、画像表示用電子放出素子では蛍光体基
板より発光した光が透明なカソード基板を通して後方に
透過するために高い輝度の画面が得られなかったが、こ
の輝度向上を図る。 【解決手段】 画像表示用電子放出素子のカソード電極
基板自体を光反射性の基板とするか、透明な基板の上面
または下面に光反射性の絶縁性材料を積層することによ
り、基板後方への光の透過がなく輝度の高い画像表示用
電子放出素子が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子技術
を用いた画像表示用電子放出素子に関し、特に、電子放
出素子を有する基板に反射性能を持たせ、蛍光体から基
板後面に放出される光を前面に反射させることにより、
従来構造では損失分となっていた光を利用する輝度向上
技術に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、電子放出素子技術を用いた画像表
示用電子放出素子が注目を浴びている。これは、表面伝
導型電子放出素子を基板上にマトリックス状に配列し
て、テレビジョン画像等を表示するものである。これら
の技術は、基板上に素子電極を形成し、素子電極上に通
電により電子放出を行う機能を有する電子放出物質を塗
布してフォーミングを行うことにより電子放出素子を形
成するものである。
【0003】表面伝導型電子放出素子を基板上に形成
し、画像表示用のマトリックス基板を形成する例として
は、図1のような形態のものが検討されている。図1
は、画像表示用電子放出素子10から対向基板20に向
けて電子放出が行われている状態を示す図である。図1
(A)はその断面図、図1(B)は、その上面図であ
り、図1(B)の1−1線における断面が、図1(A)
に示されていることになる。図1では、単一の画像表示
用電子放出素子が示されているに過ぎないが、実際の画
像表示用マトリックス基板では、このような素子が、数
十万の単位で縦横に配列していることになる。
【0004】従来の画像表示用電子放出素子の構造およ
び動作原理を、図1に基づき説明することにする。画像
表用電子放出示素子10は、ガラス基板11上に電極1
2,13を形成し、さらにその上に電子放出膜14を形
成することにより構成されている。電子放出膜14は、
カソード電極として機能することになり、たとえば、S
nO2 ,In2 3 ,PbOなどの金属酸化物、Au,
Agなどの金属、カーボンその他各種半導体など、表面
伝導型の電子放出現象が知られている材料が使用されて
いる。一方、対向基板20は、ガラス基板21上に透明
電極22および蛍光体層23を形成したものである。透
明電極22は、たとえばITOなどの材料で構成され、
アノード電極として機能することになる。カラー用のフ
ラットパネルの場合は、アノード電極側の蛍光体層23
は、B,G,Rの3色の蛍光体に塗り分けて構成される
ことになる。
【0005】図1(B)は、図1(A)に示す画像表示
用電子放出素子10におけるガラス基板上に形成された
構成要素の上面図である。電極12および13が所定間
隔をおいて向き合っており、その間に電子放出膜14が
形成されている状態が明瞭に示されている。この電子放
出膜14はカソード電極として機能することになる。
【0006】いま、図1(A)のように、各部に配線を
施した場合に生じる現象について考えてみる。この配線
によれば、電極13には電源33から正の電圧が印加さ
れ、電極12には電源31から負の電圧が印加される。
また、画像表示用電子放出素子10と対向基板20との
間にも、電源32によってカソード/アノー間電圧が印
加される。電極12,13によって、電子放出膜14の
両側に電圧が印加されると、電子放出膜14の膜表面部
分に、図に矢印で示したような電子放出が起こる。これ
が、表面伝導型の電子放出として知られている現象であ
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
子放出素子を用いた従来の基板は、蛍光体23により発
光されカソード基板側に向かった光の大部分が透明なカ
ソード電極基板11を通過して、後方へ放出されるた
め、発光の効率が良くないという問題があった。そこ
で、本発明では、支持基板自体が光反射性(白色等もし
くは反射率が高い材質)の絶縁体であるか光反射性の支
持基板上面に絶縁性の材料を形成するかもしくは透明絶
縁性支持基板の下面に反射層(金属等の反射率の高い材
質)を積層した新規な電子放出素子構造を着想するに至
ったものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)上記課題を解決するための本発明の要旨の第1
は、画像表示のための電子放出素子であって、カソード
電極基板が、可視光線の反射特性を有する絶縁性の無機
材料からなることを特徴とする画像表示用電子放出素
子、にある。かかる画像表示用電子放出素子であれば、
単一層のカソード電極基板により発光効率の向上を図る
ことができる。
【0009】(2)上記課題を解決するための本発明の
要旨の第2は、画像表示のための電子放出素子であっ
て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
絶縁性の無機材料層を支持基板上に形成したものである
ことを特徴とする画像表示用電子放出素子、にある。か
かる画像表示用電子放出素子であれば、積層されたカソ
ード電極基板により発光効率の向上を図ることができ
る。
【0010】(3)上記課題を解決するための本発明の
要旨の第3は、画像表示のための電子放出素子であっ
て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
材料層を絶縁性の透明支持基板下に形成したものである
ことを特徴とする画像表示用電子放出素子、にある。か
かる画像表示用電子放出素子であれば、積層されたカソ
ード電極基板により発光効率の向上を図ることができ
る。
【0011】(4)上記課題を解決するための本発明の
要旨の第4は、画像表示のための電子放出素子であっ
て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
材料層と当該材料層からのモノマー成分に対するバリア
ー性を有する絶縁性の透明支持基板の積層からなること
を特徴とする画像表示用電子放出素子、にある。かかる
画像表示用電子放出素子であれば、複合された材料で基
板の特性を補いかつ積層されたカソード電極基板により
発光効率の向上を図ることができる。
【0012】
【発明の実施の形態】図2は、本発明の画像表示用電子
放出素子の実施形態を示す図である。図2においてカソ
ード電極基板11の上面には、電子放出素子が形成され
ていて、蛍光を発光する対向基板(不図示)と対面して
いる。矢印Lは蛍光体基板からの光を示すもので蛍光体
から発した光の一部はカソード基板とは反対方向に向か
って観察光となるが、一部はカソード基板に向かう。従
来のカソード電極基板は透明であって、カソード基板に
向かった光の大部分が基板後側に透過していた。図2
(A)は支持基板11自体が反射性の材料であって当該
基板単体でカソード電極基板として使用することができ
る。図2(B)は支持基板11自体は反射性の材料では
ないが、当該基板上面に反射性の材料11aを積層した
もので蛍光体基板からの光は反射性材料11aの表面で
反射される。図2(C)は支持基板11自体は反射性の
材料ではないが透明であって、当該基板の下面に反射性
の材料11bを積層したもので蛍光体基板からの光は反
射性材料11bの表面で反射される。図2(D)は支持
基板自体が反射性の材料であるが、当該基板材料単体で
は絶縁性や真空度の保持の点で問題があるためそれを補
う他の材料11cと積層して使用する場合である。蛍光
体基板からの光は反射性基板11の表面で反射される。
【0013】<材質に関する実施例>本発明の画像表示
用電子放出素子のカソード電極基板には、以下に例示の
ものが好適に使用できる。これらの基板は、蛍光体を有
する対向基板に面する側(すなわち、電子放出素子が形
成される面)では必ず絶縁性を有していて、表面伝導に
よる電極配線間のショート(短絡)がない特性をもつこ
とが必要になる。 支持基板自体が反射性能をもつもの。 このような基板としては、例えば、アルミナ(Al2
3 )、チタニア(TiO2 )、ジルコニア(Zr
2 )、シリカ(SiO2 )、窒化硼素(BN)、窒化
珪素(Si3 4 )、マイカセラミックス、マイカレッ
クス、マイカガラス等のある程度反射特性を持つ無機材
料の絶縁体板が挙げられる。
【0014】支持基板上に絶縁性のある反射層を形成
する場合(その1)。 無機質の基板であって、アルミナ(Al2 3 )、シリ
カ(SiO2 )、青板硝子等のように、パネル内部の真
空とパネル外部の大気との圧力差によって生じる変形を
十分に小さくすることができる構造的強度を持つものが
使用できる。また、このような支持基板上に形成する反
射層には、アルミナ(Al2 3 )、チタニア(TiO
2 )、ジルコニア(ZrO2 )、シリカ(SiO2 )、
窒化硼素(BN)、窒化珪素(Si3 4 )、マイカセ
ラミックス、マイカレックス、マイカガラス等のある程
度反射特性を持つ絶縁性材料が使用できる。
【0015】支持基板上に絶縁性のある反射層を形成
する場合(その2)。 支持基板としては、ポリ4ふっ化エチレン(テフロン)
板等の有機質の基板であって、パネル内部の真空とパネ
ル外部の大気との圧力差によって生じる変形を十分に小
さくすることができる構造的強度を持ち、かつ或る程度
の反射特性をもつものが使用できる。また、このような
支持基板上に形成する反射層には、アルミナ(Al2
3 )、チタニア(TiO2 )、ジルコニア(Zr
2 )、シリカ(SiO2 )、窒化硼素(BN)、窒化
珪素(Si3 4 )、マイカセラミックス、マイカレッ
クス、マイカガラス等のある程度反射特性を持つ無機材
料の絶縁体であって、かつ基板から染みだすモノマー成
分やイオンのバリアーとなる特性をもつものが使用でき
る。これらは電子放出素子に対して良くない影響を与え
るからである。
【0016】上記の、においては絶縁性の反射層
は複合された層であってもよい。例えば、Al、Cu、
Ni、Ag、Au等の導電性の反射層の上面(電子放出
素子側)にSiO2 等の絶縁層を積層した構造であって
もよい。このような複合層をアルミナ(Al2 3 )、
シリカ(SiO2 )、青板硝子、ポリ4ふっ化エチレン
(テフロン)板等に積層して使用することができる。
【0017】透明絶縁体層の下に絶縁性のない反射層
を形成する場合。 支持基板としては、パネル内部の真空とパネル外部の大
気との圧力差によって生じる変形を十分に小さくするこ
とができる構造的強度を持ち、かつ透明な材質のものが
使用できる。例えば、アルミナ(Al2 3 )、チタニ
ア(TiO2 )、ジルコニア(ZrO2 )、シリカ(S
iO2 )等である。また、このような支持基板下に形成
する反射層には、Al、Cu、Ni、Ag、Au等の金
属光沢をもつものが使用できる。
【0018】透明絶縁体層の下に絶縁性の反射層を形
成する場合。 支持基板としては、パネル内部の真空とパネル外部の大
気との圧力差によって生じる変形を十分に小さくするこ
とができるある程度の構造的強度を持ち、かつ透明な材
質のものが使用できる。例えば、アルミナ(Al
2 3 )、チタニア(TiO2 )、ジルコニア(ZrO
2 )、シリカ(SiO2 )等である。また、このような
支持基板下に形成する反射層には、ポリ4ふっ化エチレ
ン(テフロン)等のシートまたはフィルムで乳白色のも
のが使用できる。
【0019】支持基板自体が反射性の性質を兼ねる
が、絶縁性や真空度の保持の点で単独では問題のある材
質を他の材質と複合して用いる場合。 支持基板としては、パネル内部の真空とパネル外部の大
気との圧力差によって生じる変形を十分に小さくするこ
とができるある程度の構造的強度を持ち、かつ透明な材
質のものが使用できる。例えば、ポリ4ふっ化エチレン
(テフロン)等のシートまたは板で乳白色のものが使用
できる。また、このような支持基板上に積層する透明絶
縁体としては、例えば、アルミナ(Al2 3 )、チタ
ニア(TiO2 )、ジルコニア(ZrO2 )、シリカ
(SiO2 )等の透明性を有し、基板層から染みだすモ
ノマー成分やイオンをバリアーする特性を有する絶縁性
物質が使用できる。
【0020】このようなカソード電極基板の作製は、支
持基板上面または下面に薄膜の反射層を形成する場合に
は、各種スパッタリング法や蒸着法あるいはCVD法が
使用できる。また、上記のように、支持基板とある程
度の厚さのある材料を積層する場合には、熱硬化性の接
着剤を利用したプレス成形等が利用できる。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を図3ないし図8を参
照して説明することとする。 (実施例1)図3ないし図4は、本発明の一実施形態で
ある支持基板自体が反射性の基板上に画像表示用電子放
出素子を製造する工程を示す。また、図5は完成した電
子放出素子を示し、図5(A)はその斜視図、図5
(B)は図5(A)の1−1線における断面図を示して
いる。 (1)<電子放出素子基板の製造に関する実施例> 厚み5mmの清浄な多結晶アルミナ(Al2 3
基板100上に、スパッター法により膜厚3μmのCr
層110を堆積した。その上に、ポジ型レジスト剤(東
京応化工業株式会社製「OFPR800」)をスピンナ
ーにより回転塗布し、オーブンにて80°Cで30分間
放置し乾燥させレジスト層120を得た(図3)。空冷
後、電極形成のためのフォトマスクを用いて所望のパタ
ーンを露光し、レジストの現像、水洗を行い、オーブン
にて135°Cで30分間乾燥させた。空冷後、Crエ
ッチング液(ザ・インクテック株式会社製「MR−E
S」)を用いて、Crをエッチングし水洗した。基板上
には、厚さ3μmの電極110が得られた(図4)。
【0022】 次に、有機パラジウム化合物を含む有
機溶媒(奥野製薬工業株式会社製「キャタペーストCC
P」)をスクリーン印刷法で所望の位置に印刷し、15
分間放置し、電極上に薄膜140を形成した。その後、
約200°Cで20分間焼成し、Pdの微粒子層からな
る電子放出膜140を得た(図5)。
【0023】(2)<蛍光体基板の製造に関する実施例
> 厚み3mmの清浄な石英ガラス基板上に、スパッタ
ー法により膜厚1μmのITO層を堆積した。この上
に、EB蒸着法により膜厚20μmのZnO:Znから
なる蛍光体層を蒸着し、蛍光体基板を作製した。
【0024】(3)<画像表示用電子放出素子パネル製
造に関する実施例> 上記実施例1の(2)で作製した蛍光体基板の外周
部にガラスペースト(日本電気硝子株式会社製「PLS
−0206/150」)をXYプロッターを使って所望
の形状に塗布する。この基板を170°Cに保ったオー
ブン中に30分間放置する。室温に冷却後、蛍光体基板
の所定の位置にあらかじめ開けられた通気孔に合わせて
封入管をガラスペーストで張り合わせ、170°Cに保
ったオーブン中に30分間放置する。室温に冷却後、こ
の基板と、上記実施例1の(1)で作製した電子放出素
子基板を貼り合わせ、これを400°Cに保った焼成炉
中に2時間放置し、封着を行いパネル化した。空冷後、
作製したパネルの封入管を真空ポンプと接続し、パネル
内の真空度が10-10 Paとなるまで真空に引き、ガラ
スを溶融させ密封した。以上の方法により作製した画像
表示用電子放出素子を発光させたところ、従来よりも高
い輝度を持つ発光が確認された。また、作製した画像表
示用電子放出素子に単純マトリックス駆動により画像情
報に対応したパルス信号を入力したところ、明瞭な画像
形成が行われた。
【0025】(実施例2)図6ないし図7は、本発明の
他の実施形態である透明な支持基板上に絶縁性の反射層
を形成した画像表示用電子放出素子を製造する工程を示
す。図8は完成した電子放出素子を示し、図8(A)は
その斜視図、図8(B)は図8(A)の1−1線におけ
る断面図を示している。 (1)<電子放出素子基板の製造に関する実施例> 厚み3mmの清浄な石英ガラス基板102上に、ス
パッター法により膜厚0.5μmのCr反射層104を
堆積し、反射層を作製した。その上にスパッター法によ
り膜厚1.3μmの透明なSiO2 層106を堆積し絶
縁層を形成した。すなわち、この反射層はCrとSiO
2 が複合して絶縁層を形成している。上記基板上に、ス
パッター法により膜厚3μmのCr層110を堆積し
た。その上に、ポジ型レジスト剤(東京応化工業株式会
社製「OFPR800」)120をスピンナーにより回
転塗布し、オーブンにて80°Cで30分間放置し乾燥
させた(図6)。空冷後、フォトマスクを用いて所望の
パターンを露光し、レジストの現像、水洗を行い、オー
ブンにて135°で30分間放置する。さらに空冷後、
Crエッチング液(ザ・インクテック株式会社製「MR
−ES」)を用いて、Crをエッチングし水洗した。基
板上には、厚さ3μmの電極110が得られた(図
7)。次に、有機パラジウム化合物を含む有機溶媒(奥
野製薬工業株式会社製「キャタペーストCCP」)をス
クリーン印刷法で所望の位置に印刷し、15分間放置し
電極上に薄膜を形成した。その後、約200°Cで20
分間焼成し、Pdの微粒子層からなる電子放出層を得た
(図8)。
【0026】(2)<蛍光体基板の製造に関する実施例
> 実施例1の(2)と同様に、厚み3mmの清浄な石英ガ
ラス基板上に、スパッター法により膜厚1μmのITO
層を堆積した。この上に、EB蒸着法により膜厚20μ
mのZnO:Znからなる蛍光体層を蒸着し蛍光体基板
を作製した。
【0027】(3)<画像表示用電子放出素子パネル製
造に関する実施例> 実施例2の(2)で作製した蛍光体基板の外周部に
ガラスペースト(日本電気硝子株式会社製「PLS−0
206/150」)をXYプロッターを使って所望の形
状に塗布する。この基板を170°Cに保ったオーブン
中に30分間放置する。室温に冷却後、蛍光体基板の所
定の位置にあらかじめ開けられた通気孔に合わせて封入
管をガラスペーストで張り合わせ、170°Cに保った
オーブン中に30分間放置する。室温に冷却後、この基
板と実施例2の(1)で作製した電子放出素子基板を張
り合わせ、これを400°Cに保った焼成炉中に2時間
放置し、封着を行いパネル化した。空冷後、作製したパ
ネルの封入管を真空ポンプと接続し、パネル内の真空度
が10-10 Paとなるまで真空に引き、ガラスを溶融さ
せ密封する。以上の方法により作製した画像表示用電子
放出素子を発光させたところ、従来よりも高い輝度を持
つ発光が確認された。また、作製した画像表示用電子放
出素子に単純マトリックス駆動により画像情報に対応し
たパルス信号を入力したところ、明瞭な画像形成が行わ
れた。
【0028】
【発明の効果】本発明の画像表示用電子放出素子によれ
ば、カソード電極基板が光反射性にされているので、ア
ノード側蛍光体から一部カソード基板側に発光される光
を前面の観察側に反射するので画面の輝度の向上を図る
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 従来の画像表示用電子放出素子10から対向
基板20に向けて電子放出が行われている状態を示す図
である。
【図2】 本発明の画像表示用電子放出素子のカソード
電極基板の実施形態を示す図である。
【図3】 本発明の画像表示用電子放出素子の一実施形
態の製造工程を示す図である。
【図4】 本発明の画像表示用電子放出素子の一実施形
態の製造工程を示す図である。
【図5】 本発明の画像表示用電子放出素子の一実施形
態を示す図である。
【図6】 本発明の画像表示用電子放出素子の他の実施
形態の製造工程を示す図である。
【図7】 本発明の画像表示用電子放出素子の他の実施
形態の製造工程を示す図である。
【図8】 本発明の画像表示用電子放出素子の他の実施
形態を示す図である。
【符号の説明】
10 画像表示用電子放出素子 11 カソード電極基板または支持基板 11a 反射性基板 11b 透明基板 11c 反射層 12,13 電極 14 電子放出膜 20 対向基板 21 ガラス基板 22 透明電極 23 蛍光体層 31,32,33 電源 100 反射性基板 102 石英ガラス基板 104 Cr反射層 106 SiO2 絶縁層 110 電極層 120 レジスト層 140 電子放出膜

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像表示のための電子放出素子であっ
    て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
    絶縁性の無機材料からなることを特徴とする画像表示用
    電子放出素子。
  2. 【請求項2】 無機材料が、Al2 3 ,TiO2 ,Z
    rO2 ,SiO2 ,BN,Si3 4 ,マイカセラミッ
    クス,マイカレックス,マイカガラスから選ばれた材料
    であることを特徴とする請求項1記載の画像表示用電子
    放出素子。
  3. 【請求項3】 画像表示のための電子放出素子であっ
    て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
    絶縁性の無機材料層を支持基板上に形成したものである
    ことを特徴とする画像表示用電子放出素子。
  4. 【請求項4】 無機材料層が、Al2 3 ,TiO2
    ZrO2 ,SiO2,BN,Si3 4 ,マイカセラミ
    ックス,マイカレックス,マイカガラスから選ばれた材
    料であることを特徴とする請求項3記載の画像表示用電
    子放出素子。
  5. 【請求項5】 支持基板が、青板ガラス,ポリ4ふっ化
    エチレン板,Al23 ,SiO2 から選ばれた材料で
    あることを特徴とする請求項3記載の画像表示用電子放
    出素子。
  6. 【請求項6】 画像表示のための電子放出素子であっ
    て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
    材料層を絶縁性の透明支持基板下に形成したものである
    ことを特徴とする画像表示用電子放出素子。
  7. 【請求項7】 反射特性を有する材料層が、Al,C
    u,Ni,Ag,Au,ポリ4ふっ化エチレンから選ば
    れた材料であることを特徴とする請求項6記載の画像表
    示用電子放出素子。
  8. 【請求項8】 絶縁性の透明支持基板が、Al2 3
    TiO2 ,ZrO2,SiO2 から選ばれた材料である
    ことを特徴とする請求項6記載の画像表示用電子放出素
    子。
  9. 【請求項9】 画像表示のための電子放出素子であっ
    て、カソード電極基板が、可視光線の反射特性を有する
    材料層と当該材料層からのモノマー成分に対するバリア
    ー性を有する絶縁性の透明支持基板の積層からなること
    を特徴とする画像表示用電子放出素子。
  10. 【請求項10】 絶縁性の透明支持基板が、Al
    2 3 ,TiO2 ,ZrO2 ,SiO2 から選ばれた材
    料であることを特徴とする請求項9記載の画像表示用電
    子放出素子。
  11. 【請求項11】 反射特性を有する材料層が、ポリ4ふ
    っ化エチレン板であることを特徴とする請求項9記載の
    画像表示用電子放出素子。
JP28586696A 1996-10-09 1996-10-09 画像表示用電子放出素子 Withdrawn JPH10116576A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002117778A (ja) * 2000-10-10 2002-04-19 Toray Ind Inc ディスプレイ用基板、ディスプレイ用部材およびディスプレイ
WO2006025175A1 (ja) * 2004-08-30 2006-03-09 Kabushiki Kaisha Toshiba 表示装置
US7598665B2 (en) 2005-07-26 2009-10-06 Industrial Technology Research Institute Field emission device and operating method for field emission device

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