(57)【要約】【課題】最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能な冷陰極表示装置を提供する。【解決手段】電子放出部分は、ガラス基板１上にカソード電極２が形成され、カソード電極２上の所定の場所に電子放出材料３が形成される。そして、電子放出材料３が形成された以外の部分に、絶縁層４が形成される。絶縁層４上には、引出電極５が形成され、引出電極５上には、絶縁層６が形成されている。なお、引出電極５には抵抗が接続されている。さらに、絶縁層６上に、追返電極７が形成される。【選択図】        図１
2004206903.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出材料に電圧を印加するカソード電極と、
前記電子放出材料から電子を引き出す引出電極と、
引き出された前記電子を受け取るアノード電極とを備える冷陰極表示装置であって、
前記引出電極には抵抗が接続され、
前記引出電極と前記アノード電極との間には、前記引出電極に供給される電圧より低い電圧が供給される追返電極をさらに備えていることを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の冷陰極表示装置であって、
前記抵抗は、前記引出電極に接続される代わりに、前記電子放出材料と前記カソード電極との間に接続されていることを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の冷陰極表示装置であって、
前記抵抗の電圧降下が、前記電子放出材料と前記引出電極との電位差の１／２以上であることを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の冷陰極表示装置であって、
前記追返電極に設けられた第１窓は、前記引出電極に設けられた第２窓を複数含む大きさであることを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の冷陰極表示装置であって、
前記追返電極は、一枚の金属板から構成されていることを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の冷陰極表示装置であって、
前記追返電極は、少なくとも前記第１窓の部分が網目状であることを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項７】
請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の冷陰極表示装置であって、
前記抵抗は、前記カソード電極上に設けられ、前記カソード電極と直交する位置に設けられた電源配線と前記画素ごと設けられた前記引出電極とを接続することを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷陰極表示装置であって、
前記カソード電極に供給される電圧を制御することにより、表示される輝度を制御することを特徴とする冷陰極表示装置。
【請求項９】
請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の冷陰極表示装置であって、
前記追返電極に供給される電圧を制御することにより、表示される輝度を制御することを特徴とする冷陰極表示装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、冷陰極表示装置に係る発明であって、特に、安定した電子放出が可能な電極構造を有する冷陰極表示装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の冷陰極表示装置における電子放出部分の構造について説明する。基板表面上にはカソード電極が形成される。このカソード電極上には、電子放出材料が形成される。なお、電子放出材料には、一般的にタングステンやカーボンナノチューブなどが使用される。さらに、基板表面上には、カソード電極以外の部分に絶縁層を介して引出電極が形成される。このように構成された引出電極とカソード電極との間に電圧を印加することで、電子放出材料から電子が放出される。また、冷陰極表示装置は、アノード電極がカソード電極と対向する位置に設けられている。そして、アノード電極とカソード電極との間に電圧を印加することで、電子放出材料から放出された電子がアノード電極に引きつけられる。アノード電極に引きつけられた電子は、アノード電極上に積層された蛍光体と衝突して冷陰極表示装置の画素を発光させる。これにより、冷陰極表示装置は映像を表示する。なお、詳細な冷陰極表示装置及びその製造方法については、特許文献１に記載されている。
【０００３】
次に、冷陰極表示装置の動作原理について説明する。上記で説明したように、冷陰極表示装置には、カソード電極、引出電極及びアノード電極の三極を備えている。電子放出材料であるカーボンナノチューブは、抵抗Ｒを介してカソード電極に接続している。このような構成の場合に、カソード電極に０Ｖ、引出電極にＶｇ、アノード電極にＶａの電位をそれぞれの電極に印加すると、カーボンナノチューブの先端部での電位Ｖｃｎｔが、Ｖｃｎｔ＝Ｒ×Ｉ＋Ｖｇａｓの式で求められる。なお、Ｉは、カーボンナノチューブに流れる電流である。Ｖｇａｓは、カーボンナノチューブの近傍に存在するガスやイオンにより変動するカーボンナノチューブ表面の電位である。
【０００４】
冷陰極表示装置は、電子放出材料から放出された電子のうちアノード電極に届く量（アノード電流量）により表示される輝度（階調）が制御される。そのため、アノード電流量を安定して制御できれば、安定した表示品質の冷陰極表示装置を得ることができる。アノード電流は、カーボンナノチューブの先端部における電位Ｖｃｎｔの影響を受ける。従って、アノード電流量を安定させるためには、Ｖｃｎｔを安定化させる必要がある。
【０００５】
しかし、上記の式で示すようにカーボンナノチューブの先端部での電位Ｖｃｎｔは、Ｖｇａｓの影響を受けて変動する場合がある。このＶｇａｓの影響を低減させるためには、Ｒ×Ｉに比べてＶｇａｓが小さくなるように冷陰極表示装置を構成することが必要である。つまり、カーボンナノチューブとカソード電極との間の抵抗Ｒを大きくすることである。
【０００６】
【特許文献１】
特開２００１−１５０５２号公報（第１０−２２頁、第１−４８図）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来の技術では、冷陰極表示装置の電子放出の安定化を図るために、カーボンナノチューブとカソード電極との間に抵抗Ｒを設けていた。具体的には、抵抗Ｒの電圧降下がカーボンナノチューブと引出電極との電圧差と同程度となるように設定していた。しかし、このように構成した冷陰極表示装置では、カソード電流で輝度（階調）表示を制御しようとする場合に以下のような弊害があった。
【０００８】
一般的に、冷陰極表示装置においてディスプレイ装置として十分な輝度を達成するためには、カソード電極に流れるピーク電流が１０μＡであれば十分である。この場合に輝度（階調）表示を２５６階調とすると、最小輝度（階調）でのカソード電流は４０ｎＡとなる。ここで、カーボンナノチューブと引出電極との電圧差を１０Ｖとすると、カーボンナノチューブとカソード電極との間の抵抗Ｒは２５０ＭΩとなる。この抵抗Ｒ（２５０ＭΩ）に最大輝度（階調）のカソード電流１０μＡを流すと、カーボンナノチューブとカソード電極との間で２５００Ｖの電圧降下が生じる。このような大きな電圧は、現実の冷陰極表示装置の回路で発生させることは不可能である。
【０００９】
また、カーボンナノチューブと引出電極との間の浮遊容量は０．３ｐＦ程度であるため、抵抗Ｒが２５０ＭΩであるとカーボンナノチューブと引出電極との間の充電時間が７５μｓとなる。この充電時間は、冷陰極表示装置でマトリックス駆動を行う際に、１つの画素が選択されている時間より長くなる。従って、画素が選択されている時間内に、カーボンナノチューブと引出電極との間に十分な電圧を印加することができない。つまり、ディスプレイ装置として十分機能しない問題があった。
【００１０】
他にカソード電極に流れるピーク電流を固定して、パルス幅を変調することにより輝度（階調）表現する方法も考えられる。しかし、この方法でもカーボンナノチューブと引出電極との間の充電時間の関係から、最小輝度（階調）付近でパルス波形がなまり、十分な輝度（階調）表現ができない問題があった。
【００１１】
そこで、本発明は、最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能な冷陰極表示装置を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る解決手段は、電子放出材料に電圧を印加するカソード電極と、電子放出材料から電子を引き出す引出電極と、引き出された電子を受け取るアノード電極とを備える冷陰極表示装置であって、引出電極には抵抗が接続され、引出電極とアノード電極との間には、引出電極に供給される電圧より低い電圧が供給される追返電極をさらに備えている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。
【００１４】
（実施の形態１）
図１に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図を示す。図１では、ガラス基板１上にカソード電極２が形成されている。このカソード電極２材料としては、一般的にＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）が使用されるが、クロム（Ｃｒ）などの他の導電材料であっても良い。カソード電極２上の所定の場所に、電子放出材料３が形成される。ここで、電子放出材料３にはカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴもという）が使用されるが、タングステンなど他の材料でも良い。
【００１５】
電子放出材料３が形成された以外のガラス基板１又はカソード電極２上には、絶縁層４が形成される。また、本実施の形態の絶縁層４では、ＳｉＯ２をＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）やスパッタで形成しているが、他の絶縁材料を他の方法で形成しても良い。絶縁層４上には、引出電極５が形成される。本実施の形態の引出電極５は、クロムを電子線蒸着装置で絶縁層４上に蒸着させることで形成している。しかし、本発明では、引出電極５を他の導電性材料を用い他の方法で形成しても良い。
【００１６】
引出電極５上には、絶縁層６が形成されている。また、本実施の形態の絶縁層６では、絶縁層４と同じ材料・方法で形成しているが、絶縁層４と異なる材料・方法であっても良い。絶縁層６上には、追返電極７が形成される。また、本実施の形態では、追返電極７を引出電極５と同じ材料・方法で形成しているが、引出電極５と異なる材料・方法であっても良い。冷陰極表示装置は、電子放出材料３から放出された電子がカソード電極２と対向する位置に設けられたアノード電極（図示せず）に到達するように、引出電極５や追返電極７には窓が設けられた構成である。
【００１７】
図２に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の等価回路図を示す。図２では、カソード電極２、引出電極５、追返電極７及びアノード電極８が示されている。カソード電極２は、パルス電源９に接続されている。引出電極５は、抵抗１０（抵抗値をＲとする）を介してパルス電源１１に接続されている。追返電極７は、直流電源１２に接続されている。アノード電極８は、直流電源１３に接続されている。図２では、従来の技術とは異なり、抵抗１０が引出電極５に接続された構成である。
【００１８】
次に、図２を用いて冷陰極表示装置の動作原理について説明する。まず、カソード電極２に０Ｖ、パルス電源１１にＶｇ０の電位がそれぞれ印加され、電子放出材料３から放出された電子のうち引出電極５に流れる電流がＩｇとする場合、引出電極５の電位Ｖｇは、Ｖｇ＝Ｖｇ０−（ＲＩｇ＋Ｖｇａｓ）の式で求められる。なお、Ｖｇａｓは、電子放出材料３の近傍に存在するガスやイオンにより変動する電子放出材料３表面の電位を示す。
【００１９】
電子放出材料３は、カソード電極２と直接接続されているので電位は０Ｖとなる。そのため、電子放出材料３と引出電極５との電位差はＶｇとなる。この電位差Ｖｇが、従来の技術で示したＶｃｎｔと同じ役割を果たすため、アノード電流は、電位差Ｖｇの影響を受ける。従って、アノード電流量を安定させるためには、電位差Ｖｇを安定化させる必要がある。
【００２０】
しかし、電位差Ｖｇは、Ｖｇａｓの影響を受けて変動する場合がある。このＶｇａｓの影響を低減させるためには、Ｒ×Ｉｇに比べてＶｇａｓが小さくなるように冷陰極表示装置を構成すること必要である。つまり、引出電極５に接続されている抵抗１０の抵抗値を大きくすることである。
【００２１】
図３（ａ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置のカソード電極２に印加される電圧波形を、図３（ｂ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の引出電極５に印加される電圧波形を、図３（ｃ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の追返電極７に印加される電圧波形をそれぞれ示す。カソード電極２では、画素が選択されている一定期間のパルス電圧が印加される。印加されるパルス電圧の振幅によって、冷陰極表示装置の輝度が制御される。引出電極５では、カソード電極２に印加されるパルス電圧と逆位相のパルス電圧が印加される。追返電極７では、引出電極５に印加される電圧より低い直流電圧が印加されている。ここで、画素が選択されている一定期間とは、１／フレーム数／ライン数となる。例えば、冷陰極表示装置が７６８ラインを有し、１秒間に６０フレームで駆動する場合、画素が選択されている一定期間は、１／６０／７６８＝約２２μｓｅｃとなる。
【００２２】
図４に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の電位分布を示す。図４では、縦軸に電位を示し、横軸にはカソード電極からアノード電極までの距離を示している。また、図４で示す電位分布は、カソード電極２、引出電極５及び追返電極７に、画素が選択されている一定期間の電圧がそれぞれ印加されている場合を示している。この電位分布は、カソード電極２から引出電極５まで単調に増加し、引出電極５で極大値をとる。その後、電位分布は、引出電極５から追返電極７まで単調に減少し、追返電極７で極小値をとる。ここで、この極小値をＶｍｉｎとする。さらに、電位分布は、追返電極７からアノード電極８まで単調に増加する。
【００２３】
従来の技術で示した冷陰極表示装置では、追返電極７が設けられていないため、図４に示したような電位分布ではなく、変曲点をもたずにカソード電極２からアノード電極８まで単調に増加する電荷分布となる。本実施の形態では、追返電極７を設けることにより、図４に示すような変曲点を有する電位分布としている。そのため、従来の技術とは異なる方法で、冷陰極表示装置の輝度（階調）を制御することができる。以下に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の輝度（階調）の制御方法を説明する。
【００２４】
まず、引出電極５の電位は、カソード電極２より高くなるように各電極にパルス電圧が印加される。これにより生じた電界により、電子放出材料３（例えばＣＮＴ）の表面上から電子が放出される。放出された電子は、図４に示す電位分布に従い引出電極５方向に流れる。極大値である引出電極５を通過した電子は、追返電極７の極小値（Ｖｍｉｎ）を超えなければアノード電極８に到達できない。
【００２５】
ここで、カソード電極２の電位（Ｖｋ）と極小値（Ｖｍｉｎ）との関係が、Ｖｋ＞Ｖｍｉｎとなる場合を考える。この場合、放出された電子は、最初に与えられた電位が極小値（Ｖｍｉｎ）より大きいため、この極小値（Ｖｍｉｎ）を越えることができない。つまり、放出された電子は、追返電極７の近傍まで到達した後、引出電極５方向に追い返され、最終的に引出電極５に吸収されることになる。よって、放出された電子は、追返電極７を通ってアノード電極８に到達することはない。
【００２６】
次に、カソード電極２の電位（Ｖｋ）と極小値（Ｖｍｉｎ）との関係が、Ｖｋ＜Ｖｍｉｎとなる場合を考える。この場合、放出された電子は、最初に与えられた電位が極小値（Ｖｍｉｎ）より小さいため、この極小値（Ｖｍｉｎ）を越えることがでる。つまり、放出された電子は、追返電極７を通過してアノード電極８に到達することができる。カソード電極２の電位（Ｖｋ）と極小値（Ｖｍｉｎ）と差が大きくなればなるほど、よりアノード電極８に到達する電子が増えることになる。
【００２７】
以上のように、カソード電極２の電位（Ｖｋ）を変調することにより、アノード電極８に到達する電子を制御することができる。カソード電極２の電位（Ｖｋ）は、カソード電極２に印加されるパルス電圧の振幅で制御することができる。以下、カソード電極２に印加されるパルス電圧の振幅はカソード電圧ともいう。図５に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置のカソード電圧に対する各電極の電流変化を示す。図５の横軸は、カソード電圧を表し、図５の縦軸は、電流値を表している。図５では、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）が０Ｖで、カソード電流が１０．０μＡである。カソード電圧を減少させる（カソード電極２の電位（Ｖｋ）＜極小値（Ｖｍｉｎ））につれ、アノード電流が増加している。カソード電圧が−１０Ｖのとき、アノード電流は約１μＡある。アノード電流が流れることは、引出電極５に追い返される電子が減ることであるため、アノード電流の増加に伴い、引出電極電流が減少する。
【００２８】
図６（ａ）は、Ｖｋ＞Ｖｍｉｎとなる場合の電子軌道の概念図である。放出された電子は、追返電極７により引出電極５に追い返されている様子が示されている。図６（ｂ）は、Ｖｋ＜Ｖｍｉｎとなる場合の電子軌道の概念図である。放出された電子は、追返電極７を通過してアノード電極８に到達している様子が示されている。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置は、アノード電流の安定化を図るため従来の技術と同様、変動電位Ｖｇａｓに比べて抵抗１０での電圧降下を大きくしている。具体的には、本実施の形態では引出電極電流が１０μＡ、抵抗１０が１０ＭΩとすると、抵抗１０での電圧降下が１００Ｖとなる。この抵抗１０での電圧降下は、変動電位Ｖｇａｓに比べて十分大きい。そのため、本実施の形態に係る冷陰極表示装置は、アノード電流の安定化が図れる。
【００３０】
従来の技術では、同様のアノード電流の安定化方法を採用すると、冷陰極表示装置として動作しない問題があった。これは、従来の技術による冷陰極表示装置が、カソード電流を制御して輝度（階調）を表現していたため、最小輝度（階調）でのカソード電流が小さくなり、このカソード電流にあわせて抵抗値を決定すると非常に大きな抵抗が必要となった。大きな抵抗を設けると最大輝度のときに、現実の冷陰極表示装置の回路で発生することができない電圧となり、冷陰極表示装置として動作できなかった。
【００３１】
本実施の形態では、輝度（階調）を表現するのに、カソード電流を制御するのではなく、カソード電圧を変調することにより制御している。そのため、図５に示すようにカソード電流は、輝度（階調）を変化させても（カソード電圧を変化させても）１０μＡの一定値をとる。よって、本実施の形態では、従来の技術で示した冷陰極表示装置として動作できない電圧を生じることなく、全ての輝度（階調）において安定した電子放出を得ることができる。
【００３２】
図７に、アノード電流の時間変動と抵抗での電圧降下比の関係を示す。図７の縦軸は、アノード電流の時間変動（変動幅／中心値）を示し、横軸は電子放出材料３と引出電極５との電位差に対する抵抗１０で生じる電圧降下の比（以下、電圧降下比ともいう）を示している。図７では、実測値としてカソード電極２に流れる電流Ｉが５０ｕＡと２００ｕＡの２種類の場合について記載している。図７より、電流Ｉが５０ｕＡの場合と２００ｕＡの場合とがともに時間変動が５％以下になるためには、電圧降下比を０．５以上にしなければならないことがわかる。つまり、冷陰極表示装置が全ての輝度（階調）において安定した電子放出を得るためには、抵抗１０での電圧降下が電子放出材料３と引出電極５との電位差の１／２以上であることが必要である。
【００３３】
以上のように、本実施の形態に係る冷陰極表示装置は、引出電極５には、抵抗１０が接続され、引出電極５とアノード電極８との間に、引出電極５に供給される電圧より低い電圧が供給される追返電極７がさらに備えられているので、最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能となる効果がある。
【００３４】
（実施の形態２）
図８に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図を示す。図８は基本的に図１と同じ構成であるが、カソード電極２上に抵抗層１４が形成されている点が異なる。つまり、本実施の形態に係る電子放出部分は、ガラス基板１上にカソード電極２が形成され、カソード電極２上の抵抗層１４が形成される。さらに、抵抗層１４上の所定の場所には、電子放出材料３が形成され、それ以外の部分には絶縁層４が形成されている。絶縁層４上には、引出電極５が形成され、引出電極５上には、絶縁層６が形成されている。そして、絶縁層６上には、追返電極７が形成される。
【００３５】
図９に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の等価回路図を示す。図９は基本的に図２と同じ構成であるが、引出電極５とパルス電源１１との間に設けられた抵抗１０の代わりに、カソード電極２と電子放出材料３との間に設けられた抵抗１５（抵抗値をＲとする）を有する点が異なる。本実施の形態に係る等価回路は、カソード電極２、引出電極５、追返電極７及びアノード電極８で構成され、カソード電極２がパルス電源９に接続され、引出電極５がパルス電源１１に接続されている。さらに、追返電極７は、直流電源１２に接続され、アノード電極８は、直流電源１３に接続されている。ここで、抵抗１５は図８での抵抗層１４に相当する。
【００３６】
次に、図９を用いて冷陰極表示装置の動作原理について説明する。カソード電極２に０Ｖ、引出電極５にＶｇの電位がそれぞれに印加されると、電子放出材料３の先端部での電位Ｖｃｎｔは、Ｖｃｎｔ＝Ｒ×Ｉ＋Ｖｇａｓの式で求められる。なお、Ｉは、電子放出材料３に流れる電流である。Ｖｇａｓは、電子放出材料３の近傍に存在するガスやイオンにより変動する電子放出材料３表面の電位を示す。この電位Ｖｃｎｔは、Ｖｇａｓの影響を受けて変動する場合があった。このＶｇａｓの影響を低減させるためには、Ｒ×Ｉに比べてＶｇａｓが小さくなるように冷陰極表示装置を構成すること必要である。つまり、引出電極５に接続されている抵抗１５の抵抗値を大きくすることである。
【００３７】
本実施の形態に係る冷陰極表示装置において、アノード電流を安定化させる動作原理は従来の技術と同じであるが、輝度（階調）を制御方法が従来の技術とは異なり実施の形態１と同じである。つまり、本実施の形態に係る冷陰極表示装置は、図４で示した電位分布となるように追返電極７を設け、カソード電極２の電位（Ｖｋ）を変調することでアノード電極８に到達する電子を制御している。これにより、本実施の形態に係る冷陰極表示装置は、全ての輝度（階調）において安定した電子放出を得ることができる。
【００３８】
以上のように、本実施の形態に係る冷陰極表示装置も、カソード電極２と電子放出材料３との間に抵抗が設けられ、引出電極５とアノード電極８との間に、引出電極５に供給される電圧より低い電圧が供給される追返電極７がさらに備えられているので、実施の形態１と同様に最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能となる効果がある。
【００３９】
但し、本実施の形態の場合、抵抗層１４の影響によりカソード電圧を変化させても電子放出材料３の先端部の電位が大きく変化しない。そのため、実施の形態１では、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を十分越えられるカソード電圧値であっても、本実施の形態では、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を越えられずアノード電極８に到達する電子が減少する。つまり、本実施の形態では、カソード電圧の変化に対してアノード電流の追随性が、実施の形態１に比べて悪くなる場合も考えられる。
【００４０】
（実施の形態３）
上記の実施の形態では、輝度（階調）を制御方法としてカソード電極２の電位（Ｖｋ）を変調することでアノード電極８に到達する電子を制御している。本実施の形態では、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を変調することでアノード電極８に到達する電子を制御している。以下、図４に基づいて説明する。本実施の形態では、カソード電極２の電位（Ｖｋ）は一定値に固定され、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を変化させる。追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）をカソード電極２の電位（Ｖｋ）より大きくすると、電子放出材料３から放出された電子は、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を越えてアノード電極８に到達することができる。一方、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）をカソード電極２の電位（Ｖｋ）より小さくすると、電子放出材料３から放出された電子は、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を越えることができずアノード電極８に到達することができない。
【００４１】
図１０（ａ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置のカソード電極２に印加される電圧波形を、図１０（ｂ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の引出電極５に印加される電圧波形を、図１０（ｃ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の追返電極７に印加される電圧波形をそれぞれ示す。追返電極７では、画素が選択されている一定期間のパルス電圧が印加される。このパルス電圧の振幅が、冷陰極表示装置の輝度を制御する。引出電極５では、追返電極７に印加されるパルス電圧と同位相のパルス電圧が印加される。カソード電極２では、引出電極５に印加される電圧より低い直流電圧が印加されている。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係る冷陰極表示装置は、追返電極７の電位（Ｖｍｉｎ）を変調することでアノード電極８に到達する電子を制御しているので、最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能となる効果がある。
【００４３】
但し、本実施の形態では、カソード電極２のラインごとに追返電極７を個別に設けることが必要となる。
【００４４】
（実施の形態４）
図１１に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図を示す。図１１は、基本的に図１と同じ構成である。本実施の形態に係る電子放出部分は、ガラス基板１上にカソード電極２が形成され、カソード電極２上の所定の場所には、電子放出材料３が形成される。また、ガラス基板１やカソード電極２上には絶縁層４が形成され、この絶縁層４上に引出電極５が形成されている。引出電極５には、電子放出材料３から放出された電子が通過するための窓１６が設けられている。さらに、引出電極５上には、絶縁層６が形成され、この絶縁層６上には、追返電極７が形成される。追返電極７にも、電子放出材料３から放出された電子が通過するための窓１７が設けられている。
【００４５】
図１及び図８で示した冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図では、電子放出材料３が形成される場所には１つの引出電極５の窓１６が設けられ、この１つの引出電極５の窓１６に対して１つの追返電極７の窓１７が設けられる構成となっていた。冷陰極表示装置の１画素には、一般的に複数の引出電極５の窓１６が形成される。例えば、１画素が１００μｍ×４００μｍに対して引出電極５の窓１６は直径２０μｍと小さい。そのため、図１及び図８に示したように追返電極７の窓１７の大きさを引出電極５の窓１６の大きさと同じように加工することは、追返電極７の製造コストを増加させることになる。
【００４６】
そこで、本実施の形態では、追返電極７の窓１７の大きさを引出電極５の窓１６の大きさにあわせるのではなく、画素の大きさにあわせるように構成されている。つまり、追返電極の窓１７は、引出電極の窓１６を複数含む大きさである。図１１が図１及び図８と異なる点は、引出電極５の窓１６と追返電極７の窓１７とが１対１となっていない点である。図１１では、追返電極７の窓１７の下に４つの引出電極５の窓１６が配置されるように形成されている。なお、追返電極７の窓１７は、冷陰極表示装置の１画素に対応している（図示せず）。
【００４７】
次に、本実施の形態のような構成の冷陰極表示装置とすることで、以下の製造工程で追返電極７を形成することができる。まず、引出電極５形成された後、引出電極５上に絶縁層６を全面に積層する。さらに、絶縁層６上に追返電極７となる導電層を全面に積層する。その後、リソグラフィー技術を用いて所望の追返電極７形状を形成する。なお、電子放出材料３の窓１６上の絶縁層６もエッチングにより取り除かれる。
【００４８】
以上のように、本実施の形態に係る冷陰極表示装置では、追返電極７に設けられた窓１７は、引出電極５に設けられた窓１６を複数含む大きさであるので、追返電極７を形成するために、特に微細加工などプロセスを必要とせず製造工程の簡略化が図れる。
【００４９】
（実施の形態５）
上記の実施の形態では、クロムなどの導電材料を電子線蒸着装置で絶縁層６上に積層することで追返電極７を形成されている。本実施の形態の冷陰極表示装置では、一枚の金属板によって構成された電極板を引出電極５に配置することで追返電極７を形成している。図１２に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の平面図を示す。図１２では、ガラス基板１上の縦方向に電子放出材料３がストライプ状に形成されている。電子放出材料３とガラス基板１との間には、カソード電極２が形成されている（図示せず）。電子放出材料３上に、引出電極５が横方向のストライプ状に形成されている。引出電極５と電子放出材料３とは互いに直交する位置に配置され、それぞれの交点が画素を構成している。
【００５０】
本実施の形態の冷陰極表示装置では、引出電極５上の一定距離離れた位置に、一枚の金属板で構成された追返電極７が配置されている。この追返電極７には、画素に対応する位置に追返電極７の窓１７が設けられている。追返電極７の窓１７は、金属板をエッチングすることにより形成することができる。また、この追返電極７の窓１７を通って、電子放出材料３から放出された電子がアノード電極８に到達する。ここで、追返電極７を引出電極５上に支持する方法として、引出電極５上に設けた絶縁層６で追返電極７を支持する方法があるが、本発明はこれに限られず、他の支持方法でも良い。
【００５１】
以上のように本実施の形態に係る冷陰極表示装置では、追返電極７を設けた構成であるため、実施の形態１と同様の効果を得ることができ、最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能となる効果がある。さらに、追返電極７が一枚の金属板から構成されているため、追返電極７を形成するために、新たな半導体プロセスを必要とはせず製造工程を簡略化することができる効果がある。
【００５２】
なお、本発明では、輝度（階調）を制御するためにカソード電圧又は追返電極電圧を変調する方法を採用している。これ以外の方法としては、カソード電圧のパルス幅を変調（ＰＷＭ：Ｐｕｌｓｅ  Ｗｉｄｔｈ  Ｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ）することで、輝度（階調）を制御する方法も考えられる。
【００５３】
しかし、このＰＷＭでは、最小輝度付近で画質が劣化する問題がある。それは、ＰＷＭを用いて最小輝度付近を表現する場合にパルス幅を短くしなければならず（例えば、５０ｎｓ程度のパルス幅）、各電極間の容量の影響により、各電極に供給されるパルスの波形がなまる。これにより、ＰＷＭでは、最小輝度付近で画質が劣化する。そこで、本発明では、ＰＷＭで輝度（階調）を制御する方法は採用していない。
【００５４】
（実施の形態６）
図１３（ａ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の平面図を、図１３（ｂ）に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の断面図をそれぞれ示す。なお、図１３（ａ）の平面図では、部分的に引出電極５や追返電極７を取り除いた図を示している。図１３では、ガラス基板１上に、ストライプ状のカソード電極２が縦方向に形成されている。このカソード電極２の幅は１００μｍ、隣接するカソード電極２との間隔は２００μｍである。カソード電極２上には、所定の場所に電子放出材料３形成され、他の場所には厚み１０μｍの絶縁層４が形成されている。
【００５５】
引出電極５は絶縁層４上に配置され、電子放出材料３が形成されている場所に孔径が２０μの窓１６が設けられている。この窓１６を通って、電子放出材料３から放出された電子がアノード電極８に到達する。引出電極５は、抵抗層１９を介して電源配線２０と接続されている。この抵抗層１９は絶縁層４上に配置され、図２の等価回路の抵抗１０に相当する。電源配線２０も、絶縁層４上でカソード電極２と直交する方向に配置されている。また、電源配線２０は、引出電極５を行単位に制御できるように横方向のストライプ状に形成されている。
【００５６】
引出電極５の１００μｍ上の位置に、追返電極７が配置されている。この追返電極７の板厚は１００μｍである。また、追返電極７には、幅１００μｍ、長さ４００μｍの窓１７が各画素に対応して設けられている。
【００５７】
図１４に、画素ごとに抵抗を配置した冷陰極表示装置の電子放出部の平面図を示す。抵抗層１９を画素ごとに設ける場合、抵抗層１９は、ストライプ状に形成されたカソード電極２と各画素の電子放出材料３との間に設けることになる。このような構成の場合、電子放出材料３と抵抗層４は、カソード電極２とカソード電極２との間に形成しなければならない。そのため、カソード電極２とカソード電極２との間ピッチが０．２ｍｍの場合、抵抗層４が数十μｍ程度の幅で作製しなければならなくなる。
【００５８】
本実施の形態では、図１３に示すように電源配線２０をカソード電極２と直交するように配置し、カソード電極２上に抵抗層１９を各画素に対して形成し引出電極５と接続する構成である。そのため、本実施の形態では、カソード電極２とカソード電極２との間に抵抗層１９を形成する場合に比べて、抵抗層１９を配置するスペースが数倍以上存在することになる。よって、過度の微細加工を必要とすることなく、抵抗層１９を形成することができる。
【００５９】
また、本実施の形態に係る冷陰極表示装置も、追加電極７を有する構成であるため、最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能となる効果がある。
【００６０】
（実施の形態７）
図１５に、本実施の形態に係る冷陰極表示装置の追返電極の平面図である。実施の形態５の追返電極７では、画素に対応する部分にのみに窓１７を設けた一枚の金属板で構成されている。しかし、本実施の形態の追返電極７では、微細な網目状を有する一枚の金属板で構成されている。この微細な網目は、１画素に複数個含まれるような大きさである。また、この微細な網目の製造方法は、フォトリソグラフィー技術で一枚の金属板をエッチングして行うことが考えられる。
【００６１】
電子放出材料３から放出される電子は、電子放出材料３の密度などの影響により１画素うちでも均一に放出されることない。そのため、アノード電極８に到達した電子にも、同様の不均一さが生じてしまい表示する画質を低下させる場合があった。そこで、本実施の形態のように、微細な網目状を有する追返電極７とすることで、不均一に放出された電子が、追返電極７を通過する際に微細な網目で分散される。これにより、均一な電子がアノード電極８に到達し、表示品質の高い画像を得ることができる。
【００６２】
なお、追返電極７の微細な網目の形状は、図１５に示したものに限られず、図１６に示すような蜂巣状であっても本実施の形態の効果を得ることができる。また、図１５のように、追返電極７の全面が微細な網目状である必要はなく、少なくとも放出された電子が通過する窓１７の部分だけ微細な網目状であっても、本実施の形態の効果を得ることができる。
【００６３】
【発明の効果】
本発明に記載の冷陰極表示装置は、引出電極には、抵抗が接続され、引出電極とアノード電極との間に、引出電極に供給される電圧より低い電圧が供給される追返電極がさらに備えられているので、最小輝度（階調）から最大輝度（階調）に至る全ての輝度（階調）において、安定した電子放出が可能となる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図である。
【図２】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置の等価回路図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置に印加される電圧の波形図である。
【図４】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置の電位分布図である。
【図５】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置のカソード電圧に対する各電極の電流変化を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置の電子放出状態を示す概念図である。
【図７】本発明の実施の形態１に係る冷陰極表示装置のアノード電流の時間変動と抵抗での電圧降下比との関係図である。
【図８】本発明の実施の形態２に係る冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図である。
【図９】本発明の実施の形態２に係る冷陰極表示装置の等価回路図である。
【図１０】本発明の実施の形態３に係る冷陰極表示装置に印加される電圧の波形図である。
【図１１】本発明の実施の形態４に係る冷陰極表示装置の電子放出部分の断面図である。
【図１２】本発明の実施の形態５に係る冷陰極表示装置の平面図である。
【図１３】本発明の実施の形態６に係る冷陰極表示装置の平面図及び断面図である。
【図１４】画素ごとに抵抗を配置した冷陰極表示装置の電子放出部の平面図である。
【図１５】本発明の実施の形態７に係る冷陰極表示装置の追返電極の平面図である。
【図１６】本発明の実施の形態７に係る冷陰極表示装置の追返電極の平面図である。
【符号の説明】
１  ガラス基板、２  カソード電極、３  電子放出材料、４，６  絶縁層、５引出電極、７  追返電極、８  アノード電極、９，１１  パルス電源、１０，１５  抵抗、１２，１３  直流電源、１４，１９  抵抗層、１６，１７  窓、２０  電源配線。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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