(57)【要約】【課題】  良質の画像を表示する電界放出素子を提供する。【解決手段】  電界放出素子は、アノードプレート２００の蛍光体層２３０に対応して電子を放出する多数の電子放出形成されているメッシュグリッド４００と、メッシュグリッド４００の両側面に形成されるものであって電子制御ホール４００ａ形成領域に対応して複数の電子制御ホール４００ａが露出されるウィンドー４０１ａ、４０２ａを有する絶縁層４０１，４０２とを備える。本発明はメッシュグリッドの変形を効果的に防止することによって良質の画質を実現でき、コストも下げることができる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アノード電極及び蛍光体層がその内面に形成されているアノードプレートと、
前記蛍光体層に対応して電子を放出する複数の電子放出源及び前記電子が通過するゲートホールを有するゲート電極がその内面に形成されているカソードプレートと、
前記カソードプレートと前記アノードプレートとの間に備えられ、前記ゲートホールに対応する領域に複数の電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドと、
前記アノードプレートと前記メッシュグリッドとの間で前記メッシュグリッドを支持するスペーサと、
前記メッシュグリッドの両側面に形成され、前記電子制御ホールの形成領域に対応して前記複数の電子制御ホールが露出されるウィンドーを有する絶縁層と
を具備することを特徴とする電界放出素子。
【請求項２】
前記メッシュグリッドは前記絶縁層より薄いことを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【請求項３】
１つの前記ウィンドーの内側に形成される前記電子制御ホールは、同一ウィンドーに対応する前記ゲートホールの数より多いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電界放出素子。
【請求項４】
前記メッシュグリッドは前記アノードプレートと前記カソードプレートとから所定距離離れていることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電界放出素子に係り、特に電子制御のためのグリッドを具備した電界放出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的にカソード電極、ゲート電極、及びアノード電極から構成される３極（ｔｒｉｏｄｅ）電界放出素子は、１つのゲート電極によってカソード電極から電子を抽出した後、アノード電極側に電子を単に加速する構造を有する。このため、いくつかの電子ビームは、この過程において適切に制御されずに発散され、所定のピクセルから外れた領域の蛍光体に衝突する場合がある。このように不規則に発散する電子ビームにより、画面の色純度が低下する。また、このように制御されない電子ビームでは、高解像度の表示装置とすることはできない。また、３極電界放出素子には多様な公知の理由によって内部アーキングの恐れが大きいという課題がある。
【０００３】
このような課題の多くは、電子制御できる別のグリッド電極によって改善し得るので、このようなグリッド電極を有する４極（ｔｅｔｒｏｄｅ）電界放出素子が好適に用いられている。この４極電界放出素子の場合、グリッド電極はアノード電極とゲート電極との間に位置している。
【０００４】
特許文献１と特許文献２は電子制御のためのグリッド電極を有する４極構造の電界放出素子を開示している。
【特許文献１】米国特許５、７１０、４８３号公報
【特許文献２】米国特許６、３７３、１７６号公報
【０００５】
特許文献１に開示された電界放出素子では、グリッド電極は、ゲート電極が形成されるカソードプレートの内面に蒸着された金属物質から構成される。
特許文献２に開示された電界放出素子では、グリッド電極は、カソードプレートとは別体に設けられた金属シートから構成され、アノードプレートとカソードプレートとは、その間に設けられたスペーサによって所定距離離間させて配置されている。
【０００６】
金属物質の蒸着によって形成されるグリッド電極の場合、蒸着設備の規模に応じてそのサイズ（大きさ）が制限される。すなわち、蒸着設備の規模によって、製造できる電界放出素子のサイズ（大きさ）が制限されることになるので、大型の電界放出素子の製造には適していない。
したがって、大型の電界放出素子を製造するために、金属膜蒸着装置を新しく設計し製作しなければならないが、これには、多大なコストがかかるため、これを適用するには経済的に負担となる。
また、金属蒸着により形成されるグリッド電極の厚さは、最大で２ミクロン程度であるために、電子ビームを効果的に制御するためには、不十分な厚みであった。
【０００７】
金属シートから形成されるグリッド電極は、サイズに制限がないために大型の電界放出素子に適している。特に、グリッド電極はその厚さを自由に選択できるために電子ビームを効率的に制御することが可能である。しかし、金属シートから生成されるグリッド電極の場合、電界放出素子を製造する際に、蛍光体層やスペーサを固定するためにバインダの焼成を行うと、この焼成工程時の熱により、金属シートが変形する可能性があるといった問題があった。
【０００８】
このような熱による変形の問題を理解するために、図面により従来の４極電界放出素子を簡単に説明する。
【０００９】
図１Ａは、メッシュ構造のグリッド電極（以下、メッシュグリッドと称する）を採用する従来のＦＥＤ（電界放出素子）の一例を概略的に示す断面図である。
図１Ａに示すように、カソードプレート１０とアノードプレート２０とがスペーサ３０によって所定距離離間された状態で配置されている。
カソードプレート１０とアノードプレート２０間の空間は、真空状態に保たれている。したがって、この空間の負の内圧によって、カソードプレート１０とアノードプレート２０とがスペーサ３０をその間に介在された状態で、固く結合されている。
【００１０】
カソードプレート１０では、背面板１１上にカソード電極１２が形成されており、その上にゲート絶縁層１３が形成されている。ゲート絶縁層１３には貫通孔１３ａが形成されており、この底にカソード電極１２が露出している。貫通孔１３ａにより露出されたカソード電極１２上には、ＣＮＴ（カーボンナノチューブ）などの電子放出源１４が形成されている。
ゲート絶縁層１３上には貫通孔１３ａに対応するゲートホール１５ａを有するゲート電極１５が形成されている。
【００１１】
一方、アノードプレート２０では、前面板２１の内面にアノード電極２２が形成されており、アノード電極２２上の前述のゲートホール１５ａに対向する位置には、蛍光体層２３が形成されている。そして、アノード電極２２の残りの部分には、ブラックマトリックス２４が形成されている。
【００１２】
上記のような構造のカソードプレート１０とアノードプレート２０との間にはメッシュグリッド４０が介在されており、このメッシュグリッド４０は、スペーサ３０によってカソードプレート１０とアノードプレート２０とから所定距離離間した位置に支持されている。
【００１３】
メッシュグリッド４０は、スペーサ３０が貫通する固定ホール４１と、ゲートホール１５ａに対応する電子ビーム制御ホール４２とを有する。固定ホール４１にはスペーサ３０にメッシュグリッド４０を結合するためのバインダ４３が詰め込まれている。
【００１４】
上記のような構造の従来電界放出素子のスペーサ結合方法は、次の通りである。
まず、アノード電極２２に蛍光体層２３を形成した後、この蛍光体層２３がまだ焼成されていない状態でアノードプレート２０にスペーサ３０を所定の間隔で配置した後、ペースト状のバインダで固定させる。そして、金属板より製造されたメッシュグリッド４０の固定ホール４１に、アノードプレート２０に固定されたスペーサ３０を挿入した後、スペーサ３０固定のためのバインダ４３を固定ホール４１に詰める。
【００１５】
メッシュグリッド４０とスペーサ３０とを位置決めした後、バインダ４３を硬化させ、次に蛍光体層２３を焼成する。アノードプレート２０とカソードプレート１０とを相互に位置決めした後、真空封入（真空パッケージング）を行う。
【００１６】
上記のような従来の方法によれば、約１２０℃でのバインダ硬化、及び約４２０℃での蛍光体層の焼成を行う際に、高熱によってメッシュグリッドが変形し、メッシュグリッドとアノードプレートとの位置決め不良が発生する場合がある。
特に、真空封入を行う工程の際に、約３００℃以上の温度が印加されるので、メッシュグリッドの２次変形が生じる場合や、アノードプレートの位置決め不良が発生する場合があった。
図１Ｂは、従来方法によって製造された電界放出素子の画像を示す写真である。この図から明らかなように、メッシュグリッドの変形によって、画像が全体的に不均一で不鮮明であることが分かる。
【００１７】
このような画質悪化を招くメッシュグリッドの変形とバラツキは、電界放出素子の性能の悪化や不良化を招くことになるので、このような問題を解消するための新しい方法に対する要求があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１８】
本発明は、上記のような問題点を解決するために創出されたものであって、メッシュグリッドの変形を効果的に防止できる電界放出素子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】
【００１９】
上記目的を達成するために本発明の電界放出素子は、アノード電極及び蛍光体層がその内面に形成されているアノードプレートと、蛍光体層に対応して電子を放出する複数の電子放出源及び電子が通過するゲートホールを有するゲート電極がその内面に形成されているカソードプレートと、カソードプレートとアノードプレートとの間に備えられ、ゲートホールに対応する領域に複数の電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドと、アノードプレートとメッシュグリッドとの間でメッシュグリッドを支持するスペーサと、メッシュグリッドの両側面に形成されるものであって、電子制御ホール形成領域に対応して複数の電子制御ホールが露出されるウィンドーを有する絶縁層とを備える。
【００２０】
上記本発明の電界放出素子において、メッシュグリッドは絶縁層に比べて薄い厚さを有することが望ましく、１つのウィンドーの内側に形成される電子制御ホールは同一ウィンドーに対応するゲートホールの数に比べて多いことが望ましい。また、メッシュグリッドはアノードプレートとカソードプレートとから離れていることが望ましい。
【発明の効果】
【００２１】
蛍光体層焼成による部品の変形、特に、メッシュグリッドの変形をメッシュグリッドの上下に形成される絶縁層によって緩和及び抑制させることができる。また、１つのピクセルに対して微細なパターン状態の制御ホールが複数備えられる構造を有するために、アノードプレートとメッシュグリッドとがある程度オフセットされた状態でも良好な電子制御及びランディングが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図２に示すように、カソードプレート１００とアノードプレート２００とがスペーサ３００によって互いに離間されている。カソードプレート１００とアノードプレート２００とは真空封入されていてこれら間の空間は真空化されている。したがって、負の内圧によってカソードプレート１００とアノードプレート２００とがスペーサ３００を介して堅固に結合されている。
【００２３】
カソードプレート１００では、背面板１１０上にカソード電極１２０が形成されており、その上にゲート絶縁層１３０が形成されている。ゲート絶縁層１３０には貫通孔１３０ａが形成されており、この底にカソード電極１２０が露出される。貫通孔１３０ａにより露出されたカソード電極１２０上にはＣＮＴのような電子放出源１４０が形成されている。ゲート絶縁層１３０上には貫通孔１３０ａに対応するゲートホール１５０ａを有するゲート電極１５０が形成されている。
【００２４】
一方、アノードプレート２００では、前面板２１０の内面にアノード電極２２０が形成されており、アノード電極２２０のゲートホール１５０ａに対向する部分に蛍光体層２３０が形成されており、その残りの部分には外光吸収遮断及び光学的クロストークなどを防止するためのブラックマトリックス２４０が形成されている。
【００２５】
上記のような構造のカソードプレート１００とアノードプレート２００との間にはメッシュグリッド４００が介在されており、このメッシュグリッド４００はアノードプレート２００とカソードプレート１００間でスペーサ３００によって支持されている。ここでメッシュグリッド４００には複数の電子制御ホール４００ａが配列されている。一方、メッシュグリッド４００の上下面には絶縁層４０１、４０２が対称形成されている。各絶縁層４０１、４０２には複数の電子制御ホール４００ａを包括する大きさのウィンドー４０１ａ、４０２ａが形成されている。ウィンドー４０１ａ、４０２ａの大きさは１つのピクセルに対応するサイズを有し、したがって、複数の電子制御ホール４００ａは１つのピクセルに対応する。
【００２６】
ここで、図２では１つの蛍光体層２３０に対して１つの電子放出源１４０が備えられたものと示されているが、複数の電子放出源１４０及びこれに対応するゲートホール１５０ａを備えた構成とすることも可能である。
すなわち、図３に示すように、本発明による電界放出素子では、１つのピクセルに対して複数の電子放出源１４０が実質的に備えられた構造を有している。
図２は、図面が複雑になるのを避けるために象徴的に示した図である。図３に示すように、１つのピクセルに対応して上下各々の絶縁層に相互対称的なウィンドー４０１ａ、４０２ａが備えられ、これらウィンドー４０１ａ、４０２ａの内側に露出されたメッシュグリッド４００の本体に複数、本実施例では１６個の電子制御ホール４００ａがランダムに形成されている。
【００２７】
メッシュグリッド４００及びこの上下面に形成された絶縁層４０１、４０２の総厚さは約１００ミクロン程度であり、このときのメッシュグリッド４００の厚さは、各絶縁層４０１、４０２の厚さに比べて薄いことが望ましい。ここで電子制御ホール４００ａの直径は約２０ミクロン程度が望ましい。
【００２８】
図４Ａないし図４Ｃは、メッシュグリッドの製造過程を簡略に示す。
【００２９】
図４Ａに示すようにメッシュグリッド（金属板）４００の上下面に絶縁層４０１、４０２をコーティングまたはラミネートする。
【００３０】
図４Ｂに示すように写真平板（エッチング）工程を通じて絶縁層４０１、４０２に相互対称的なウィンドー４０１ａ、４０２ａを形成する。このウィンドー４０１ａ、４０２ａは前述したように電界放出素子で１つのピクセルに対応するサイズを有する。
【００３１】
図４Ｃに示されたように、ウィンドー４０１ａ、４０２ａに覆われていないメッシュグリッド（金属板）４００の露出部分に複数の電子制御ホール４００ａを形成する。このとき電子制御ホール４００ａのサイズ及び数は電子放出源のサイズ及び位置に制限されずにランダムに形成することができる。
【００３２】
このように製造されたメッシュグリッド４００は従来のような方法によって電界放出素子に結合される。これにより、電界放出素子に結合される過程でバインダ及び蛍光体層などの焼成のために加えられる熱に対してメッシュグリッド４００の絶縁層４０１、４０２を保護し、特に熱的変形に対して物理的な支持体として作用する。
【００３３】
また、ランダムに形成されたメッシュグリッドの電子制御ホール、特に、十分な開口量を有するように複数備えられた電子制御ホールによってメッシュグリッドとアノードプレート間の位置決めマージンが拡大されて、組立て工程を容易に行うことができる。
【００３４】
本発明を図面に示した実施例を参照して説明したが、これは例示的なものに過ぎず、当該分野の当業者であれば、特許請求の範囲の精神および範囲を逸脱することなく、多様な変形及び均等な他の実施例を行うことが可能であることは明らかである。
【００３５】
本発明は、蛍光体を発光源として利用し、蛍光体の励起源として電界発光構造を利用する平板ディスプレーに利用される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１Ａ】従来の電界放出素子を概略的に示す断面図である。
【図１Ｂ】変形されたメッシュグリッドによって滲みが生じた画像を示す従来の電界放出素子の画面写真である。
【図２】本発明による電界放出素子の概略的に示す断面図である。
【図３】実質的な構造を示す本発明による電界放出素子を概略的に示す平面図である。
【図４Ａ】本発明による電界放出素子に適用されるメッシュグリッドの概略的な製造順序を示す工程図である。
【図４Ｂ】本発明による電界放出素子に適用されるメッシュグリッドの概略的な製造順序を示す工程図である。
【図４Ｃ】本発明による電界放出素子に適用されるメッシュグリッドの概略的な製造順序を示す工程図である。
【符号の説明】
【００３７】
１００…カソードプレート
１１０…背面板
１２０…カソード電極
１３０…ゲート絶縁層
１３０ａ…貫通孔
１４０…電子放出源
１５０ａ…ゲートホール
２００…アノードプレート
２１０…前面板
２２０…アノード電極
２３０…蛍光体層
２４０…ブラックマトリックス
３００…スペーサ
４００…メッシュグリッド
４００ａ…電子制御ホール
４０１、４０２…絶縁層
４０１ａ、４０２ａ…ウィンドー
【図１Ａ】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
2004214203.tif 000008
【図１Ｂ】
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