(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
カーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブ上に積層された保護層とを具備し、
前記保護層はＭｇＯ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層が形成されたことを特徴とする２次電子増幅構造体。
【請求項２】
前記カーボンナノチューブはＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中少なくともいずれか一つの金属で形成された電極上に塗布されたことを特徴とする請求項１に記載の２次電子増幅構造体。
【請求項３】
一定の間隔を隔ててお互い対向するように配置された前面基板及び背面基板と、
前記二つの基板の対向面上にお互い交差する方向にストライプ状で形成された電極と、
前記背面基板上の電極間にこの電極と並んだ方向に形成され、前記前面基板と前記背面基板とが一定の間隔を維持するように支持すると同時に放電セルを形成する隔壁と、
前記隔壁の側面及び背面基板の電極上に塗布された蛍光体とを具備したプラズマ表示パネルにおいて、
前記前面基板の電極上に形成されたカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブ上に積層された保護層とを具備し
前記保護層はＭｇＯ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層が形成されたことを特徴とする２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネル。
【請求項４】
前記背面基板の電極及び前記前面基板の電極がＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中の少なくともいずれか一つの金属で形成されたことを特徴とする請求項３に記載の２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネル。
【請求項５】
前記蛍光体と背面基板の電極との間にカーボンナノチューブがさらに形成されたことを特徴とする請求項３に記載の２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネル。
【請求項６】
前記蛍光体と前記保護層との隔壁側面にカーボンナノチューブがさらに形成されたことを特徴とする請求項３に記載の２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネル。
【請求項７】
一定の間隔を隔ててお互い対向するように配置された前面基板及び背面基板と、
前記背面基板上にストライプ状に形成されたアドレス電極と、
前記アドレス電極間の前記背面基板上に前記アドレス電極と並んだ方向に形成されて、前記前面基板と前記背面基板とが一定の間隔を維持するように支持すると同時に放電セルを形成する隔壁と、
前記隔壁の側面及び前記アドレス電極上面に塗布された蛍光体と、
前記前面基板上に前記アドレス電極と交差する方向にストライプ状でお互い一定の間隔で並んで形成された走査電極及び共通電極と、
前記前面基板上に前記走査電極及び共通電極を覆うように積層された誘電体層とを具備したプラズマ表示パネルにおいて、
前記誘電体層上に形成されたカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブ上に積層された保護層とを具備し、
前記保護層はＭｇＯ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層が形成されたことを特徴とする２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネル。
【請求項８】
前記背面基板の電極及び前記前面基板の電極がＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中の少なくともいずれか一つの金属で形成されたことを特徴とする請求項７に記載の２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネル。
【請求項９】
前記蛍光体と背面基板の電極との間にカーボンナノチューブがさらに形成されたことを特徴とする請求項７に記載の２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネル。
【請求項１０】
前記蛍光体と前記保護層との隔壁側面にカーボンナノチューブがさらに形成されたことを特徴とする請求項７に記載の２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネル。
【請求項１１】
一定の間隔を隔ててお互い対向するように配置されて放電空間を形成する前面基板及び背面基板と、
前記前面基板内側面上に形成された初期放電用の第１電極と、
前記第１電極上に形成された蛍光体層と、
前記背面基板上の内側面に一定の間隔を隔ててお互い並んだ方向のストライプ状で形成された放電維持用の第２電極及び第３電極と、
前記背面基板上に前記第２電極及び第３電極を覆うように塗布された誘電体層と、
前記前面基板と背面基板とを一定の間隔をあけて維持しながら放電空間を密封する隔壁とを具備したバックライトにおいて、
前記誘電体層上に形成されたカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブ上に積層された保護層とを具備し、
前記保護層はＭｇＯ、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層が形成されたことを特徴とする２次電子増幅構造体を採用したバックライト。
【請求項１２】
前記第２電極及び第３電極はＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中少なくともいずれか一つの金属で形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の２次電子増幅構造体を採用したバックライト。
【請求項１３】
前記蛍光体と第１電極との間にカーボンナノチューブがさらに形成されたことを特徴とする請求項１１に記載の２次電子増幅構造体を採用したバックライト。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はカーボンナノチューブを採用した２次電子増幅構造体、及びこれを用いたプラズマ表示パネル、及びバックライトに関する。
【０００２】
【従来の技術】
２０世紀情報革命手段中の一つのディスプレイは、大きくブラウン管と平面ディスプレイ素子とに分けられるが、既存のブラウン管に比べて平面ディスプレイ素子は薄くて携帯性が良いし、消耗電力が低くて既存のブラウン管の短所を補完しながら新たな領域の市場を形成している。
このような平面ディスプレイ素子としてはＬＣＤ(LIQUID CRYSTAL DISPLAY)、ＰＤＰ(PLASMA DISPLAY PANEL)、ＦＥＤ(FIELD EMISSION DISPLAY)などが主流をなし、その中でＰＤＰは大画面に有利でＬＣＤの短所を最大限補完できる。また、このような平面ディスプレイ素子の弱点を補完して輝度向上を図りうるものとして、光増配器チューブ(photomultiplier tube; ＰＭＴ)とマイクロチャンネル板(microchannel plate; ＭＣＰ)のような光増幅素子がある。
【０００３】
図１は、現在代表的に使われている３電極面放電型プラズマ表示パネルの概略的な構造を示す斜視図で、図２（ａ）及び図２（ｂ）は、各々図１の３電極面放電型プラズマ表示パネルを横及び縦方向に切開した断面を示す垂直断面図である。
【０００４】
図に示したように、３電極面放電型プラズマ表示パネルは、所定の隙間を隔てて互いに向き合った、前面ガラス基板２０と背面ガラス基板１０から構成される。
隔壁１３はこの隙間の間を区分し、各画素に対応する放電空間２１をもつセルを形成する。放電を行うすべてのセルには、アドレス電極１１、走査電極１４、共通電極１５が含まれており、走査電極１４と共通電極１５はアドレス電極１１と交差する方向の同一平面上に並んで配置されている。そして、面放電により画像を表示する。
ここで、部材番号１２は誘電体層、部材番号１７は蛍光体、部材番号１６はバス電極、部材番号１８は誘電体層、そして部材番号１９はＭｇＯ保護層である。
【０００５】
このように、ＰＤＰは基板上に隔壁を形成してプラズマ放電空間（セル）を作り、放電することによって映像を表示する。隔壁１３は一般的な印刷法により均一のパターンを持つように形成される。そして、セル中での放電を、隣接セルの放電とは区別した形で行う。
この中でＰＤＰの放電セル内でのＭｇＯ保護層１９の役割は、放電セル２１内に２次電子を放出して効率を高めることによって、電極間に印加される放電電圧を下げられるようにし、パネル内部にある電極を保護することである。
【０００６】
現在、ＰＤＰ、ＦＥＤ、光増幅素子として用いられている物質は、２次電子放出係数が低いために電子増幅率が低くて電圧増加と輝度弱化の原因になる。ＰＤＰではＭｇＯが２次電子を放出する保護層として使われている。ＰＤＰは放電を用いた素子であるため、放電がよく発生できるような放電空間を有する放電セルが形成されるべきである。このような放電セルの空間内に、保護膜としてＭｇＯ層が形成されている。このようなＭｇＯ層の形成は、主にスパッタリング、電子ビーム蒸着法で薄膜を形成するが、このようなＭｇＯ単一物質の蒸着だけではプラズマ放電空間内で、充分な２次電子放出効果を奏するには限界がある。
また、ＰＭＴやＭＣＰのような光増幅素子及びＦＥＤでも同じように２次電子放出を極大化する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、前記のような問題点を改善するために創案したものであって、２次電子を放出するＭｇＯ層の長所を最大限生かしながら、カーボンナノチューブを積層して、２次電子放出を極大化できる２次電子増幅構造体を提供することにその目的がある。
また、本発明は前記のような問題点を改善するために創案したものであって、前記のように２次電子放出を極大化して輝度を向上させたり、駆動電圧を下げられる２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネル、及び、液晶表示パネル用バックライトを提供することにその目的がある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
前記のような目的を達成するために、本発明に係る２次電子増幅構造体は、カーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブ上に積層されたＭｇＯ層とを具備したことを特徴とする。
本発明において、前記ＭｇＯ層の代りに，ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層が形成され、前記カーボンナノチューブは、Ｃｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中少なくともいずれか一つの金属で形成された電極上に塗布されたことが望ましい。
【０００９】
また、前記のような目的を達成するために、本発明に係る２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネルは、一定の間隔を隔ててお互い対向するように配置された前面基板及び背面基板と、前記二つの基板の対向面上にお互い交差する方向のストライプ状で形成された電極と、前記背面基板上の電極間にこの電極と並んだ方向に形成されて、前記前面基板と前記一定の間隔を維持するように支持すると同時に放電セルを形成する隔壁と、前記隔壁の側面及び背面基板の電極上に塗布された蛍光体とを具備したプラズマ表示パネルにおいて、前記前面基板の電極上に形成されたカーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブ上に積層されたＭｇＯ層とを具備した２次電子増幅構造体を採用したことを特徴とする。
【００１０】
本発明において、前記ＭｇＯ層の代りに，ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層であっても良く、前記電極はＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中少なくともいずれか一つの金属で形成されていることが好ましい。プラズマ表示パネルはまた、前記蛍光体と背面基板の電極との間にカーボンナノチューブを有する構成、および／または、前記蛍光体と前記ＭｇＯ層との間の隔壁側面にカーボンナノチューブを有する構成である。
【００１１】
また、前記のような目的を達成するために、本発明に係る２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネルは、一定の間隔を隔ててお互い対向するように配置された前面基板及び背面基板と、前記背面基板上にストライプ状で形成されたアドレス電極と、前記アドレス電極間の前記背面基板上に前記アドレス電極と並んだ方向に形成されて、前記前面基板との前記一定の間隔を維持するように支持すると同時に放電セルを形成する隔壁と、前記隔壁の側面及び前記アドレス電極上面に塗布された蛍光体と、前記前面基板上に前記アドレス電極と交差する方向のストライプ状でお互い一定の間隔で並んで形成された走査電極及び共通電極と、前記前面基板上に前記走査電極及び共通電極を覆うように積層された誘電体層とを具備したプラズマ表示パネルにおいて、前記誘電体層上に形成されたカーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブ上に積層されたＭｇＯ層とを具備した２次電子増幅構造体を採用したことを特徴とする。
【００１２】
本発明において、前記ＭｇＯ層の代りに，ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層であっても良く、前記電極はＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中少なくともいずれか一つの金属で形成されていることが好ましい。３電極面放電型プラズマ表示パネルはまた、前記蛍光体と背面基板の電極との間にカーボンナノチューブを有する構成、および／または、前記蛍光体と前記ＭｇＯ層との間の隔壁側面にカーボンナノチューブを有する構成である。
【００１３】
また、前記のような目的を達成するために、本発明に係る２次電子増幅構造体を採用したバックライトは、
一定の間隔を隔ててお互い対向するように配置されて放電空間を形成する前面基板及び背面基板と、放電空間の前面基板の内側面上に形成された初期放電用第１電極と
前記第１電極上に形成された蛍光体層と、
放電空間の背面基板上に一定の間隔を隔ててお互いに並んだ方向に、ストライプ状に形成された放電維持用の第２電極および第３電極と、
前記背面基板上に前記第２電極及び第３電極を覆うように塗布された誘電体層と、前記前面基板と背面基板を前記一定の間隔で維持しながら放電空間を密封する隔壁とを具備したバックライトにおいて、前記誘電体層上に形成されたカーボンナノチューブと、前記カーボンナノチューブ上に積層されたＭｇＯ層とを具備した２次電子増幅構造体を採用したことを特徴とする。
【００１４】
本発明において、前記ＭｇＯ層の代りに，ＭｇＦ2、ＣａＦ2、ＬｉＦ、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3中いずれか一つの物質よりなる層であっても良く、前記第２電極及び第３電極はＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕ中少なくともいずれか一つの金属で形成されていることが好ましい。前記蛍光体と第１電極との間にカーボンナノチューブがさらに形成した構成となっている。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明に係る２次電子増幅構造体、及び、これを採用したプラズマ表示パネルと液晶表示パネル用バックライトを詳細に説明する。
本発明では前記のように提起された問題点を解決するために、まず、ＭｇＯ層の長所をそのまま利用すると同時に、放電セル内で効率を極大化するためにＭｇＯ形成前にカーボンナノチューブ(carbon nanotube)を形成し、その上にＭｇＯ薄膜を積層した２次電子増幅構造体を提供することによって、放電空間内での電子放出が極大化されるようにする。
また、本発明ではこのような２次電子増幅構造体を製作して保護膜、蛍光体、隔壁に挿入することによって電子放出を極大化させたプラズマ表示パネルと液晶表示パネル用バックライトを提供する。
【００１６】
図３は、本発明に係る２次電子増幅構造体の構成を示す断面図である。本発明に係る２次電子増幅構造体は、カーボンナノチューブ３００とＭｇＯ層４００で構成され、図面では２次電子放出効率を測定するためにガラス基板１０００上に積層された電極２０００上に積層した試料を示した。
ここで、電極２０００としてＮｉ層２０００を使用したが、Ｎｉ層はガラス基板１０００上に蒸着されずらいので、バッファー層としてＣｒ層２１００を蒸着した後、その上に蒸着し形成した。
【００１７】
ここで、ＭｇＯ層４００の代りにＭｇＦ2、ＣａＦ2、及び、ＬｉＦのようなフッ化物や、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3のような酸化物を、カーボンナノチューブ３００上に形成した２次電子増幅構造体としても、相当な２次電子増幅効果を得られる。
また、このような物質を電子放出係数値が大きい金属、即ちＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕで形成された電極２０００上に形成することが望ましい。
【００１８】
このようなカーボンナノチューブ３００上にＭｇＯ層４００を蒸着した２次電子増幅構造体の２次電子放出に対する実験結果は次の通りである。
即ち、本実験では、以下に示すような、異なった層構成を持つ３種類の試料について、図４に示した装置で２次電子放出係数δを測定して比較した。
（１）ＭｇＯ層、（２）カーボンナノチューブ層、（３）本発明に係るカーボンナノチューブ＋ＭｇＯ層
【００１９】
２次電子放出係数測定装置は、真空チャンバ５００、試料５１０に電子ビームを照射する電子銃５２０、試料５１０に電圧を印加する可変電源５４０及び試料５１０で流れる電流を測定するための電流計５３０より構成される。
測定方法は次の通りである。まず、真空チャンバ５００内に３つの試料５１０を装着し、可変電源５４０で試料５１０の電極に適当な電圧を印加した状態で電子銃５２０で試料５１０に電子ビームを照射すれば、電子ビームが試料５１０の表面に衝突して２次電子を放出する。
この２次電子により形成される電流がIsである。電子ビームがなす電流をIpとすると、電流計５３０で測定される電流がItの場合、２次電子放出係数δについて、数式１のような関係が成立する。
【００２０】
【数１】
0004532718.tif 000002
【００２１】
本発明に係る２次電子増幅構造体を有する試料において、カーボンナノチューブ上にＭｇＯ層を蒸着させる際の、蒸着条件を、基板温度、蒸着率、酸素分圧、厚さなどを変化させて測定した。その結果、各々の因子の変化に応じて２次電子放出係数も変化することが分かった。
そこで、これら因子を変化させ、２次電子放出係数δが一番大きくなる条件において、前記３種類の試料について２次電子放出係数δを測定し比較した。
【００２２】
＜実験例１＞
図５は、１次電子のエネルギー変化に伴う２次電子放出係数δの変化を示すグラフである。
図５に示したように、２次電子放出が最大になる時の、各試料の２次電子放出係数δは以下の通りであった。
カーボンナノチューブ＋ＭｇＯ(図面ではＭｇＯ／カーボンナノチューブ)試料の場合、δ＝２３００、
ＭｇＯ層だけ形成された試料での場合、δ＝５.５５、
カーボンナノチューブだけで形成された試料での場合、δ＝２.４６。
結果的に、ＭｇＯ／カーボンナノチューブ層構成を有する試料の場合が、２次電子放出係数δが一番大きいと確認された。
このような２次電子増幅構造体は２次電子放出係数δが相対的に非常に大きいので、この構造を表示素子ＰＤＰ、ＦＥＤ及び電子増幅器、光増幅器に用いると、著しい２次電子増幅効果を得られることが立証された。
【００２３】
図６は、本発明に係る２次電子増幅構造体の試料で１次電子エネルギーに従う２次電子放出係数δを比較したグラフである。具体的に、ＭｇＯ／カーボンナノチューブ構造でＭｇＯ層の厚さを変えた時、２次電子放出係数δの変化を測定したグラフである。
図５と図６に示されたように、本発明に係る２次電子増幅構造体を使えば、既存の方法のように増幅率を高めるのに数回の衝突を必要とせず、１、２回の増幅だけで希望の電子の増幅率を得られるようになる。即ち、２次電子増幅構造体で得られる信号利得は(即ち、増幅率は)、次の数式２で示される。
【００２４】
【数２】
0004532718.tif 000003
【００２５】
ここで、δ1は初期衝突での増幅率(gain)で、δ(n-1)は初期衝突でδ1の増幅率を有する試料に数回順次に衝突された時の平均増幅率であり、nは電子がチャンネルの長さに従って衝突された回数を示す。
即ち、数式２及び図５と図６から分かるように、本発明を用いると、従来法のように数回の増幅を必要とせず、１、２回の増幅だけで希望の増幅率を得ることができる。したがって、複雑なＭＣＰ、ＰＭＴの構造を簡単に作ることができ、大面積化も可能になる。従来、大画面において増幅率を上げることは、コストが高く、かつ、製作が難しいという短所があったが、本発明による物質を用いると、大画面が容易に製作できてコストダウン効果を奏することができる。
【００２６】
＜実験例２＞
次に実験例１と同じ方式で製作された２次電子増幅構造体と、カーボンナノチューブを印刷法で形成した薄膜と、既存ＭｇＯ層とに対してイオンによる２次電子放出係数γを測定した。
このデータは、本発明の２次電子増幅構造体をＰＤＰとＰＤＰ構造を用いたバックライト製作時に通常保護層として使われるＭｇＯの代りに使用すると、高い２次電子放出係数γによって駆動電圧を下げられる可能性があるという根拠となる。
【００２７】
イオンによる２次電子放出係数γ値を測定した結果、実際のＰＤＰ内部でのイオンの加速電圧(５０V以下)でイオンによる２次電子放出係数γが増大することを確認した。これは数式３で表示される。
【００２８】
【数３】
0004532718.tif 000004
【００２９】
ここで、ＶｆはＰＤＰの初期放電電圧で、γは２次電子放出係数、Ａ、Ｂはガスで決定される常数であり、ｄは電極間の距離である。
このような数式３に基づいてイオンによる２次電子放出係数γが大きくなるので駆動電圧の下がりが期待できる。
【００３０】
図７はこのような測定結果を示すグラフであって、各々相異なる構成を持つ層の２次電子放出係数γを測定することによって、各々の違いを比較できる。
グラフでＭｇＯはＭｇＯ層、カーボンナノチューブはカーボンナノチューブ層、カーボンナノチューブ＋ＭｇＯ１（ＭｇＯ２）はカーボンナノチューブ上にＭｇＯ層が形成された層(ＭｇＯ１とＭｇＯ２は蒸着条件差)を各々示す。ＰＤＰのセル内で実際に測定される加速電圧は約３０Ｖ以下であるので、２次電子放出係数γの値も３０Ｖ以下の範囲で比較する。この比較により、従来のＭｇＯよりもカーボンナノチューブ、カーボンナノチューブ＋ＭｇＯの方がγ値が大きいことが観察され、これはＰＤＰとＰＤＰ構造を用いたバックライトランプ構造で駆動電圧が下がることを意味する。
【００３１】
以上のような実験は最初に進行された実験であって、カーボンナノチューブ上にＭｇＯ薄膜が形成されることによって２次電子放出係数が増大することを確認した。即ち、実験例１では、電子による２次電子放出係数（δと表示)の増加を確認し、実験例２では、イオンによる２次電子放出係数(γと表示)の増加を確認した。
【００３２】
まず、電子による２次電子放出係数値δは、既存のＭｇＯ層では、２〜５程度であるに対して、本発明に係る２次電子増幅構造体では、１９０００まで増大した。すなわち、２次電子増幅構造体では電子による２次電子放出が今まで知られた物質(約８０程度と知られている)より数百倍以上増大することを確認した。
このような放出係数δの増加は、ＭｇＯ表面の表面積が増大して大きくなったためであると考えられ、このＭｇＯの表面積増加は、カーボンナノチューブによる増幅効果によることと思われる。
【００３３】
また、イオンによる２次電子放出係数γ値を測定した結果、２次電子放出係数γは実際のＰＤＰ内部で、イオンの加速電圧（５０Ｖ以下）により、増大することを確認した。これは数式３で表示されているが、この数式３で示されたように、イオンによる２次電子放出係数γの値が大きくなるほど、初期放電電圧Ｖｆの値は小さくなる結果を示す。
【００３４】
本発明により、カーボンナノチューブ上にＭｇＯ層を積層させた構成の方が、一般的な保護膜であってＰＤＰ放電空間に形成されるＭｇＯよりもγ値が大きくなり、ＰＤＰ駆動電圧が下がることを確認できた(ＰＤＰ放電時にイオンの加速電圧が５０V以下)。
このようにγ値が大きくなることは、現在ＰＤＰ構造のＬＣＤバックライトを使用する平板ランプでも本発明に係る２次電子増幅構造体を使えば、ランプの駆動電圧が下がってＬＣＤ素子の駆動電圧を下げる効果を奏しうることを意味する。
【００３５】
また、前記のような２次電子増幅構造体を形成するには、ＭｇＯ層の他にもＭｇＦ2、ＣａＦ2、及び、ＬｉＦのようなフッ化物やＡｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3のような酸化物をカーボンナノチューブ上に積層しても、大きい２次電子増幅効果を得られることは前述したとおりである。
これらの中で、ＳｉＯ2層をカーボンナノチューブ上に積層した２次電子増幅構造体での２次電子増幅効果を測定した結果のグラフが図８に示される。
図に示したように、ＳｉＯ2層/カーボンナノチューブで構成された２次電子増幅構造体の試料では２次電子放出係数δが６０００まで増加することが分かる。
【００３６】
このような結果により、電子とイオンによる２次電子放出係数が性能に重要な役割をする表示装置のＦＥＤ、ＰＤＰに応用でき、ＭＣＰ及びＰＭＴに応用できる。従って従来よりも改善された駆動電圧を有するディスプレイ及び増幅器素子を製作できる。このような２次電子増幅構造体をプラズマ表示パネルに適用した本発明に係る実施例が図９に示される。
【００３７】
図９は、前記のような２次電子増幅効果を示す２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネルの一実施例の垂直断面図である。
図に示したように、本発明に係る２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネルは、基本的に一定の間隔を隔ててお互い対向する前面ガラス基板２００及び背面ガラス基板１００と、空間を分割して各画素に対応する放電空間２１０を含むセルを構成する隔壁１３０と、各放電セル２１０で放電を起こすためのアドレス電極１１０及び走査電極１４０と共通電極１５０とを具備し、誘電体層１８０とＭｇＯ保護層１９０との間にカーボンナノチューブ２２０を蒸着した構造を有することが一番大きい特徴である。
【００３８】
即ち、ＭｇＯ保護層１９０とカーボンナノチューブ２２０とより構成される２次電子増幅構造体を具備したことが一番大きい特徴である。ここで、保護層１９０の構成物質としてＭｇＦ2、ＣａＦ2、及び、ＬｉＦのようなフッ化物やＡｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3のような酸化物を使用してカーボンナノチューブと共に２次電子増幅構造体を形成しても、相当な２次電子増幅効果を得られる。
また、このような物質を電子放出係数値が大きい金属、即ちＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕで形成された電極上に形成することが望ましい。
【００３９】
このような２次電子増幅構造体は、同一平面にアドレス電極１１０と交差する方向に並んで配置された、走査電極１４０と共通電極１５０との間に印加された電圧により、放電空間２１０に面放電が起きれば２次電子を大量で放出する。これは即ち、走査電極１４０と共通電極１５０との間に印加された電圧により、不活性ガスによる大量のプラズマ放電状態が形成されることを意味する。
この際、既存のＰＤＰよりも多量の不活性ガスがイオン化され、より多量の紫外線が放出され、蛍光体１７０を励起して画像の輝度を画期的に高められるようになる。ここで、部材番号１２０は誘電体層である。
【００４０】
また、図１０は、本発明に係る２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネルの他の実施例を示す断面図である。この実施例の構造は、図９の実施例と同じ構造で蛍光体１７０とＭｇＯ保護層１９０との間の隔壁側面上にカーボンナノチューブ２４０を蒸着したり、蛍光体１７０と電極１１０(あるいは誘電体１２０)との間にカーボンナノチューブ２３０を形成して２次電子放出の効果を極大化したものである。
【００４１】
一方、図１１は、本発明に係る２次電子増幅構造体を採用した液晶表示素子用バックライトの概略的構成を示す垂直断面図である。図に示したように、この実施例は、前述した２次電子増幅構造体を採用した３電極面放電型プラズマ表示パネルと類似の構造を有する。
即ち、この実施例は、基本的に一定の間隔を隔ててお互い対向する前面ガラス基板６０、及び、背面ガラス基板５０間に放電空間５９を形成し、放電空間５９を隔壁５６で密封する。このように形成された放電空間５９で、初期放電を起こすための(壁電荷形成のための)第１電極５７を前面ガラス基板６０の内側面上に形成し、その上に蛍光体層５８を形成する。
【００４２】
このような放電空間５９内の壁電荷を用いて、放電を維持し続けるための面放電を起こすが、この面放電を遂行するための第２電極５１と第３電極５２が、背面ガラス基板５０上に一定の間隔を隔てて並んで形成される。これら第２電極５１及び第３電極５２が覆われるように背面基板５０上には誘電体層５３が塗布される。この誘電体層５３上にカーボンナノチューブ５４とＭｇＯ保護層５５が積層されて形成された２次電子増幅構造体が形成されたことが特徴である。
【００４３】
即ち、カーボンナノチューブ５４とＭｇＯ保護層５５とより構成される２次電子増幅構造体を具備して、２次電子の増幅効果を高めたことが、一番大きい特徴である。
ここで、ＭｇＯ保護層５５の代りに、ＭｇＦ2、ＣａＦ2、及び、ＬｉＦのようなフッ化物や、Ａｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3のような酸化物を、カーボンナノチューブ５４上に蒸着して２次電子増幅構造体を形成しても、相当な２次電子増幅効果を得られる。
また、このような物質を電子放出係数値が大きい金属、即ちＣｓ、Ｗ、Ｍｏ、Ｔａ、Ｆｅ、Ｃｕで形成された電極上に形成することが望ましい。
【００４４】
また、図１２は、図１１に示したようなバックライトにおいて、第１電極５７と蛍光体層５８との間に、カーボンナノチューブ６１を設けた構成であり、このような構成とすることも望ましい。このようにすれば、バックライトの輝度がさらに向上する。このような輝度向上は、蛍光体の表面積が広くなって輝度が向上することと考えられる。
【００４５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明に係る２次電子増幅構造体は、カーボンナノチューブ上にＭｇＯ薄膜やＭｇＦ2、ＣａＦ2、及び、ＬｉＦのようなフッ化物やＡｌ2Ｏ3、ＺｎＯ、ＣａＯ、ＳｒＯ、ＳｉＯ2及びＬａ2Ｏ3のような酸化物薄膜を積層した構造で製作されて、電子やイオンによる２次電子放出係数を増大させる作用をする。
従って、このような２次電子増幅構造体を使用すれば、次のような効果を得られる。
【００４６】
１．ＰＤＰに適用すれば、ＰＤＰ内部でのイオンによる２次電子放出係数γが増大するので高い輝度を得られる。これはＰＤＰを駆動させる駆動電圧を下げられることを意味し、合わせてＰＤＰ回路の安定化にも寄与しコストをやすくできる長所を付与する。
２．ＰＤＰ構造をＬＣＤバックライトに適用する場合には、ＬＣＤバックライトの輝度を高める。従って、これはバックライトの駆動電圧を下げられることを意味する。
【００４７】
３．ＦＥＤとＦＥＤ構造を用いたＬＣＤバックライト、マイクロチャンネルプレート(ＭＣＰ)、光増配チューブ(ＰＭＴ)に適用すれば、ＰＤＰと同じように２次電子放出係数δが増大する。従って、このような素子のセル内部にカーボンナノチューブあるいはカーボンナノチューブ＋ＭｇＯが挿入されれば輝度向上(駆動電圧の下がり)を図りうる。
また、本発明を利用すると増幅率が高くなるので、既存増幅器の厚さ及び直径、構造変換が自在である。さらに、ＭＣＰを用いた他のデバイスにも応用が可能であり、他のデバイスの性能改善効果を奏しうる。即ち、結果的に各デバイスの性能改善(駆動電圧の立ち下がり及び輝度増大)とデバイスのコストダウン及び収率が向上する効果を奏しうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】既存３電極面放電型プラズマ表示パネルの概略的構造を示す斜視図。
【図２】図２Ａ及び図２Ｂは、図１のプラズマ表示パネルを横方向及び縦方向に切開した断面図。
【図３】本発明に係る２次電子増幅構造体の実施例を示す断面図。
【図４】２次電子放出係数を測定する装置を概略的に示す図面。
【図５】カーボンナノチューブ＋ＭｇＯで形成された図３の２次電子増幅構造体試料で電子による２次電子放出係数を測定して示したグラフ。
【図６】本発明に係る２次電子増幅構造体でＭｇＯの蒸着厚さに従う２次電子放出係数を比較して示したグラフ。
【図７】カーボンナノチューブ＋ＭｇＯで形成された図３の２次電子増幅構造体試料でイオンによる２次電子放出係数を測定して示したグラフ。
【図８】カーボンナノチューブ＋ＳｉＯ2で形成された図３の２次電子増幅構造体試料で電子による２次電子放出係数を測定して示したグラフ。
【図９】本発明に係る２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネルの一実施例の概略的構成を示す垂直断面図。
【図１０】本発明に係る２次電子増幅構造体を採用したプラズマ表示パネルの他の実施例の概略的構成を示す垂直断面図。
【図１１】本発明に係る２次電子増幅構造体を採用した液晶表示パネル用バックライトの一実施例の概略的構成を示す垂直断面図。
【図１２】本発明に係る２次電子増幅構造体を採用した液晶表示パネル用バックライトの他の実施例の概略的構成を示す垂直断面図である。
【符号の説明】
３００……カーボンナノチューブ
４００……ＭｇＯ層
１０００…ガラス基板
２０００…電極
２１００…Ｃｒ層
【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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