(57)【要約】  【課題】  従来の電界放出に比べて安定した電子放出が得られるとともに、その設計の自由度を高める。  【解決手段】  カソード基板８上に、カソード電極９、誘電体層１０および電子放出層１１によってコンデンサを構成し、電子放出層１１とカソード電極９との間に電圧を印加して電子放出層１１に負の電荷を蓄積し、カソード電極９とアノード電極７との間に電圧を印加して蓄積した負の電荷を、アノード基板５に向かって放出させるようにしている。【選択図】        図２
2006216386.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノードパネルとカソードパネルとが対向配置され、
前記カソードパネルは、カソード電極と、該カソード電極上に形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成された電子放出層とを有することを特徴とする電子放出装置。
【請求項２】
前記電子放出層が、金属材料からなる請求項１に記載の電子放出装置。
【請求項３】
前記電子放出層に、負の電荷が蓄積されるように、前記カソード電極と前記電子放出層との間に電圧が印加される請求項１または２に記載の電子放出装置。
【請求項４】
前記電子放出層に蓄積された負の電荷が放出されるように、前記カソード電極と前記アノードパネルのアノード電極との間に電圧が印加される請求項３に記載の電子放出装置。
【請求項５】
前記請求項１〜４のいずれか１項に記載の電子放出装置の駆動方法であって、
前記カソード電極と前記電子放出層との間に電圧を印加して前記電子放出層に負の電荷を蓄積する蓄積工程と、前記カソード電極と前記アノードパネルのアノード電極との間に電圧を印加して前記電子放出層に蓄積した負の電荷を放出する放出工程とを備えることを特徴とする電子放出装置の駆動方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ブラウン管に代わる小型かつ軽量の平面表示装置であるＦＰＤ(Ｆlat Ｐanel Ｄisplay)や照明光源などの電子ビーム源として好適な電子放出装置およびその駆動方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＰＤとして、消費電力が小さく、高精細な表示が可能なＦＥＤ（Field Emission Display）が注目されている。ＦＥＤは、真空中で電界をかけることでカソードパネルから電子を放出させ、アノードパネルに塗布した蛍光体に衝突させて発光させるものである(例えば、特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平９−３２０４９７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
このようなＦＥＤでは、電界の印加によって電子を放出するエミッタを備えており、このエミッタには、半導体製造プロセスを用いたスピントタイプや高温ＣＶＤを用いたカーボンナノチューブなどがあるが、その形状や材質に制限があり、設計の自由度が低いといった問題がある。
【０００４】
本発明は、このような実情に鑑みてなされたものであって、設計の自由度が高い電子放出装置およびその駆動方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明では、上述の目的を達成するために、次のように構成している。
【０００６】
すなわち、本発明の電子放出装置は、アノードパネルとカソードパネルとが対向配置され、前記カソードパネルは、カソード電極と、該カソード電極上に形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成された電子放出層とを有している。
【０００７】
前記アノードパネルと前記カソードパネルとで挟まれた空間は、真空であるのが好ましく、この真空は、例えば、１０Ｔｏｒｒ以下であるのが好ましく、より好ましくは１０-1Ｔｏｒｒ以下であり、更に好ましくは１０-5Ｔｏｒｒ以下である。
【０００８】
本発明によると、カソード電極と、該カソード電極上に形成された誘電体層と、該誘電体層上に形成された電子放出層とによって、コンデンサが構成されるので、電子放出層に負の電荷を蓄積し、蓄積した負の電荷を、アノードパネルに電子として放出させることが可能となる。
【０００９】
本発明の好ましい実施態様においては、前記電子放出層が、金属材料からなる。
【００１０】
ここで、金属材料として、アルミニウムやタングステンなどの比較的仕事関数の低いものが好ましい。
【００１１】
この実施態様によると、電子放出層に低仕事関数の金属材料を用いることにより、比較的低い電界で電子を放出させることができる。
【００１２】
本発明の一つの実施態様においては、前記電子放出層に、負の電荷が蓄積されるように、前記カソード電極と前記電子放出層との間に電圧が印加される。
【００１３】
電子放出層に蓄積される電荷量は、誘電体層の厚み、面積、比誘電率等を考慮すると、例えば、１０-5〜１０4Ｃであるのが好ましい。
【００１４】
この実施態様によると、電子放出層が負となるように電圧を印加することで、電子放出層に負の電荷を蓄積して過飽和の状態とすることができる。
【００１５】
本発明の他の実施態様によると、前記電子放出層に蓄積された負の電荷が放出されるように、前記カソード電極と前記アノードパネルのアノード電極との間に電圧が印加される。
【００１６】
この実施態様によると、アノードパネルが正となるように電圧を印加することで、電子放出層に蓄積された電荷を引き出してアノードパネル側に放出させることができる。
【００１７】
本発明の電子放出装置の駆動方法は、本発明に係る電子放出装置の駆動方法であって、前記カソード電極と前記電子放出層との間に電圧を印加して前記電子放出層に負の電荷を蓄積する蓄積工程と、前記カソード電極と前記アノードパネルのアノード電極との間に電圧を印加して前記電子放出層に蓄積した負の電荷を放出する放出工程とを備えている。
【００１８】
本発明によると、蓄積工程では、コンデンサを構成する電子放出層に負の電荷を蓄積し、放出工程では、電子放出層に蓄積した負の電荷を電子として放出させることができる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、カソード電極、誘電体層および電子放出層によって、コンデンサを構成し、電子放出層に負の電荷を蓄積し、蓄積した負の電荷を、アノードパネルに電子として放出させることが可能となる。これによって、電子放出層の形状や材質の自由度が高まるとともに、蓄積する電荷、したがって、放出させる電荷の量を容易に設計できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、図面によって本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明の一つの実施の形態に係る電子放出装置の概略構成図である。
【００２２】
この実施の形態の電子放出装置１は、平面光源を構成するものであり、対向配置されたアノードパネル２と、カソードパネル３と、両パネル２，３間の空間を、ＦＥＤと同様の真空に保持する枠体４とを備えている。
【００２３】
アノードパネル２には、透明のガラスからなるアノード基板５が配置されており、このアノード基板５には、ＩＴＯなどからなるアノード電極６および蛍光体層７が形成されている。
【００２４】
カソードパネル３には、カソード基板８が配置されている。
【００２５】
この実施の形態のカソード基板８には、例えば、Ａｌ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｎｉなどからなるカソード電極９と、このカソード電極９上に形成された誘電体層１０と、この誘電体層１０上に形成された電子放出層１１とを備えている。
【００２６】
誘電体層１０は、例えば、ＳｉＯ2（二酸化ケイ素）、ＺｒＯ2（ジルコニア）やＨｆＯ2（ハフニウムオキサイド）などが好ましい。
【００２７】
電子放出層１１は、例えば、アルミニウムやタングステンなどの比較的仕事関数の低い金属材料からなるのが好ましい。この電子放出層１１として、例えば、導電性のダイヤモンドライクカーボンを用いてもよい。
【００２８】
この実施の形態では、カソード電極９、誘電体層１０および電子放出層１１によって、コンデンサが構成される。
【００２９】
この実施の形態では、このコンデンサの電子放出層１１に、負の電荷を蓄積し、この蓄積した負の電荷を、アノード基板５に向かって放出させるものである。
【００３０】
図２および図３は、この電子放出装置１の駆動方法を説明する図であり、図２は、電荷の蓄積工程および電荷の放出工程の電圧の印加方法を示す図であり、図３は、電荷の蓄積工程および電荷の放出工程の印加電圧を示す図である。
【００３１】
この実施の形態の電子放出装置１の駆動方法では、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、カソード電極９をグランドＧとして、電子放出層１１に負の電圧（−Ｖ）を印加し、電子放出層１１に負の電荷を蓄積して電荷を過飽和な状態とする。
【００３２】
次に、図２（ｂ）および図３（ｂ）に示すように、カソード電極９をグランドＧとして、アノード基板５のアノード電極６に正の電圧（＋Ｖ）を印加し、電子放出層１１に蓄積された過飽和の負の電荷を放出させる。
【００３３】
これによって、電子放出層１１から放出された負の電荷、すなわち、電子が、アノード基板５の蛍光体層７に衝突して発光する。
【００３４】
かかる電子の放出を繰り返した後、再び、図２（ａ）および図３（ａ）に示すように、電子放出層１１に負の電荷を蓄積した後、負の電荷を放出させる。
【００３５】
この電荷の蓄積工程と電荷の放出工程のサイクルや周期などは、静電容量などに応じて、適宜選択される。
【００３６】
このようにコンデンサを利用して電子を放出させるので、従来の電界放出に比べて、電子放出層１１の形状や材質の制限が緩和されて設計の自由度が高まることになる。
【００３７】
すなわち、電子放出層１１は、半導体製造プロセスを用いたスピントタイプのような尖鋭な形状である必要がなく、また、カーボンナノチューブのような炭素系材料に限定されるものではない。
【００３８】
しかも、蓄積する電荷、したがって、放出する電荷量は、誘電体層１０の膜厚などによって規定することが可能となり、安定した電子放出が得られるとともに、電子放出特性、したがって、発光特性の設計が容易となる。
【００３９】
また、エミッタとしてカーボンナノチューブを用いた従来例では、カーボンナノチューブの径の大きさや長さの制御が困難であるために、電子放出がばらついて発光のちらつきが生じるけれども、この実施の形態では、誘電体層１０や電子放出層１１の膜厚を均一にすることにより、電子放出のばらつきが抑制されて発光のちらつきが低減されることになる。
【００４０】
本発明の他の実施の形態として、電子放出層１１に凹凸を形成して電界が集中しやすいようにしてもよい。
【００４１】
上述の実施の形態では、平面光源に適用して説明したけれども、カソード電極やアノード電極等を所定のパターンに形成して表示を行うようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４２】
本発明は、ＦＰＤなどの電子放出源として有用である。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る電子放出装置の概略断面図である。
【図２】電荷の蓄積工程およぴ放出工程を説明するための断面図である。
【図３】電荷の蓄積工程および放出工程の印加電圧を示す図である。
【符号の説明】
【００４４】
１    電子放出装置        ２    アノードパネル
３    カソードパネル      ９    カソード電極
１０  誘電体層            １１  電子放出層
【図１】
2006216386.tif 000003
【図２】
2006216386.tif 000004
【図３】
2006216386.tif 000005