(57)【要約】【課題】高精細な表示素子を少ない消費電力で高輝度に表示する平面型表示装置を提供する。【解決手段】支持基板１１上に放射性物質を含む電子発生層１２と、表示画面の画素ごとに対応し電子発生層１２が露出する開口部１３ａが設けられた下部電極層１３とが積層されてなる下部パネル１０と、開口部１３ａから露出した電子発生層１２に対向配置される蛍光体層２２と上部電極層２３とが積層されてなる上部パネル２０とを備え、下部電極層１３と上部電極層２３との間への電圧印加を開口部１３ａごとに制御して、電子発生層１２から放出される電子を開口部１３ａから取り出し蛍光体層２２に衝突させ、蛍光体層２２の発光により画像を表示する。【選択図】図１
2007123080.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持基板上に放射性物質を含む電子発生層と、表示画面の画素ごとに対応し前記電子発生層が露出する開口部が設けられた下部電極層とが積層されてなる下部パネルと、前記開口部から露出した電子発生層に対向配置される蛍光体層と上部電極層とが積層されてなる上部パネルとを備え、
前記下部電極層と上部電極層との間への電圧印加を前記開口部ごとに制御して、前記電子発生層から放出される電子を前記開口部から取り出し前記蛍光体層に衝突させ、該蛍光体層の発光により画像を表示することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項２】
前記放射性物質は、147Ｐｍまたは63Ｎｉからなることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項３】
前記開口部は、円形の孔形状、またはスリット形状であることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項４】
前記下部電極層の開口部以外の領域は、電子発生層からの電子を通過させないことを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【請求項５】
前記上部電極層は、電子発生層からの電子を通過させることを特徴とする請求項１に記載の平面型表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、平面型表示装置、特に放射線源を用いた表示装置に関するものである。ここで、表示装置とは、テレビ、ディスプレイ、案内板、携帯電話・電気機器・制御機器・ゲームの表示装置等多方面で用いられている表示装置を指す。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報機器や家庭用ＴＶ受像機等の分野における表示装置は、薄型、軽量化、大画面化、高精細化が求められている。そのため、重量や厚みに限界のあるＣＲＴよりも液晶表示装置やＥＬ表示装置、プラズマディスプレイなどの平面型表示装置の開発が行われている。
【０００３】
また、電界放出ディスプレイ（ＦＥＤ（Field Emission Display））は、少ない電力消耗で高解像度・高輝度のカラー表示が行えるというメリットから有力な大型の平面型表示装置として開発が進んでいる。ＦＥＤは平面状の電子放出源(エミッター)から真空中に電子を放ち、蛍光体にぶつけて励起発光させ、画像を表示する装置である。
【０００４】
また、このうち、表面伝導型電子放出素子(Surface-conduction Electron-emitter)という平面構造の素子を用いた表面電界ディスプレイ（ＳＥＤ(Surface-Conduction Electron-emitter Display)）という表示装置がある（例えば、特許文献１参照。）。
【０００５】
ここで、特許文献１で開示されている発明は、ＳＥＤ方式の平面型ディスプレイと呼ばれる表示装置であり、幅が数ナノメートルの非常に狭いスリットがあり、この電極間に１０数ボルトの電圧をかけると、トンネリング効果によりスリットの片側から電子が放出され、その電子が電圧で加速されて蛍光体に衝突して発光する。消費電力はプラズマディスプレイに比べ１／３程度になるが、大画面化すれば更に小消費電力化が必要となる。また、電極間のスリット幅を数ナノメートルにする必要があり、全ての発光源を均一なスリット幅にすることは加工上難しい。
【０００６】
また、特許文献２では、小型の放射線発生装置の開示があるが、半導体プロセスを使うほど微細ではなく、表示装置に使えるものではない。
また、特許文献３では、電子放出型表示装置の電子放出素子の改良発明が開示されている。
【０００７】
【特許文献１】特許第２７１５３１８号公報
【特許文献２】特表２００１−５１３００２号公報
【特許文献３】特開２００２−３５２７５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、前記のように平面型表示装置として種々の改良が加えられているが、平面型表示装置として更なる高精細化、大画面化が要求されており、それに加えてその平面型表示装置を家庭で楽しむためには更なる低消費電力化が求められている状況にある。
【０００９】
本発明は、以上の従来技術における問題に鑑みてなされたものであり、高精細な表示素子を少ない消費電力で高輝度に表示する平面型表示装置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】
【００１０】
前記課題を解決するために提供する本発明は、支持基板上に放射性物質を含む電子発生層と、表示画面の画素ごとに対応し前記電子発生層が露出する開口部が設けられた下部電極層とが積層されてなる下部パネルと、前記開口部から露出した電子発生層に対向配置される蛍光体層と上部電極層とが積層されてなる上部パネルとを備え、前記下部電極層と上部電極層との間への電圧印加を前記開口部ごとに制御して、前記電子発生層から放出される電子を前記開口部から取り出し前記蛍光体層に衝突させ、該蛍光体層の発光により画像を表示することを特徴とする平面型表示装置である。
【００１１】
ここで、前記放射性物質は、147Ｐｍまたは63Ｎｉからなることが好ましい。
【００１２】
また、前記開口部は、円形の孔形状、またはスリット形状であることが好適である。
【００１３】
さらに、前記下部電極層の開口部以外の領域は、電子発生層からの電子を通過させないことが好ましく、前記上部電極層は、電子発生層からの電子を通過させることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の効果として、請求項１の発明によれば、電子の発生源を放射性物質とすることにより、従来の電圧を印加してトンネル効果等により電子を発生させる方式よりも少ないエネルギーで電子が発生するので消費エネルギーを少なくし、かつ高輝度な平面型表示装置を提供することができる。また、カソード電極と電子の放出量を制御するゲート電極を一体化して構造を簡単にするとともに、微細加工を簡単にして安価な平面型表示装置とすることができる。
請求項２の発明によれば、人体に無害で、しかも消費エネルギーが少ない平面型表示装置を提供することができる。
請求項３の発明によれば、電圧を印加していない非発光時と電圧を印加した発光時の明暗差を大きくとることができ、高コントラスト化を図ることができるので表示画像が明瞭に見えるようになる。
請求項４，５の発明によれば、下部電極層を突き通して出て行く電子を抑えること、並びに上部電極層を突き通して蛍光体層に当たる電子を多くすることにより、非発光時と発光時の明暗差をより大きくし、表示画像が一層はっきりとして見えるようにすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、本発明に係る平面型表示装置の構成について説明する。
図１は、本発明に係る平面型表示装置の一実施の形態における構成を示す断面図である。
本発明の平面型表示装置１００は、ガラス基板である支持基板１１上に放射性物質を含む電子発生層１２と、表示画面の画素ごとに対応し電子発生層１２が露出する開口部１３ａが設けられた下部電極層１３とが積層されてなる下部パネル１０と、蛍光体層２２と上部電極層２３とが透明なガラス基板２１上に積層されてなる上部パネル２０とを備えている。なお、１つの画素に複数の開口部を対応させ、画素間に電子を通過させないように仕切りを設けてもよい。
【００１６】
また、開口部１３ａから露出した電子発生層１２と蛍光体層２２とが対向するように下部パネル１０と上部パネル２０とは配置され、下部パネル１０と上部パネル２０とが、封止ガラス３０により、周縁部において接合され、その内部は真空に保たれている。
【００１７】
ここで、支持基板１１は下部パネル１０の剛性を保つための基板であり、石英、ガラスあるいは鉛等の金属からなる板である。
【００１８】
また、電子発生層１２は、電子発生源となる放射性物質を含む薄膜であり、予め該放射性物質を含有した塗料を用いて塗布、噴霧、印刷により層状に形成するとよい。あるいは、めっき、スパッタリング等により成膜してもよい。
【００１９】
本発明で使用する放射性物質は、後述のように下部電極層１３、上部電極層２３間に印加する電圧により画像表示に関与する電子の発生が制御できる物質であればよい。すなわち、放射性物質からは常時電子線が発生しているが、下部電極層１３、上部電極層２３間に所定の電圧が印加されていない状態ではその電子線は蛍光体層２２を励起発光させるのに十分なエネルギーをもっておらず、下部電極層１３、上部電極層２３間に所定の電圧が印加されることにより電子線に蛍光体層２２を発光させるのに十分なエネルギーが付与されるようになるのである。
【００２０】
このような放射性物質としては、例えば、蛍光灯の放電管や様々な電子・電気機器で用いられているような安全で、取り扱いの容易な147Ｐｍまたは63Ｎｉからなることが好ましい。また、電子発生層１２に含まれる放射性物質の量は、少なくとも平面型表示装置の耐用年数（例えば７〜１０年）経過後であっても画像表示に必要な電子を発生させることができる程度の量であればよい。
【００２１】
下部電極層１３は、例えばＮｉ，Ａｕ，Ｐｔ等の導電性金属、あるいはＳｎＯ２，ＩＴＯ等の酸化物導電材料からなる薄膜であり、少なくとも電子発生層１２からの電子が通り抜けない程度の厚みを有することが好ましい。具体的な厚みは、数百ｎｍ〜数μｍである。
【００２２】
また、下部電極層１３の薄膜中には表示画面の画素に対応して電子発生層１２が露出するような開口部１３ａとして多数の孔またはスリットが開けられており、例えば開口部１３ａが孔である場合には直径数ｎｍ〜数μｍである。また、画素単位で下部電極層１３に電圧が印加できるようになっている。
【００２３】
このような下部電極層１３の形成としては、例えば下部電極層１３を構成する導電材料（金属）からなく薄膜を蒸着により電子発生層１２上に成膜した後、該薄膜にフォトリソグラフィ等のパターニング技術を用いて開口部１３ａを形成するようにすればよい。
【００２４】
上部電極層２３は、例えばＮｉ，Ａｕ，Ｐｔ等の導電性金属、あるいはＳｎＯ２，ＩＴＯ等の酸化物導電材料からなる薄膜であり、少なくとも電子発生層１２からの電子がある程度以上のエネルギーをもって通り抜ける程度の厚みであることが好ましく、例えば厚さ数百ｎｍ程度ＩＴＯ膜とすればよい。また、上部電極層２３は、下部パネル１０の開口部１３ａから露出した電子発生層１２と対向するように、上部パネル２０の有効領域の全域に形成されている。
【００２５】
蛍光体層２２は、電子が衝突することにより赤色発光する蛍光体層と、緑色発光する蛍光体層と、青色発光する蛍光体層とから構成されており、各色用の蛍光体層の間にブラックマトリックスが形成されている。これら各色の蛍光体層はガラス基板２１上に赤、緑、青の発光を行う蛍光体を画素ごとに塗布により形成すればよい。
また、蛍光体層２２はガラス基板２１一面に白色光を出すものを塗布形成したものとし、該ガラス基板２１表面に赤、緑、青の３原色フィルターを設置した構成としてもよい。
【００２６】
ガラス基板２１は、蛍光体層２２を保護すると共に、蛍光体層２２で発光する光を透過させて外部に表示する画面となる。
【００２７】
また、下部電極層１３と上部電極層２３とには外部電極Ｖａが接続されている。詳しくは、下部電極層１３では前記開口部１３ａに対応してマトリクス形式のスイッチング素子が配置されており、表示画素に対応した下部電極層１３、上部電極層２３間への電圧印加が可能となっている。
【００２８】
なお、図１では、ガラス基板２１上に蛍光体層２２、上部電極層２３の順に積層した構成を示したが、これに代わりガラス基板２１上に上部電極層２３、蛍光体層２２の順に積層した構成としてもよい。
【００２９】
つぎに、本発明の平面型表示装置の動作について説明する。
図２は、本発明の平面型表示装置１００の動作原理を説明する図である。
平面型表示装置１００ではつぎのようにして画像が表示される。すなわち、平面型表示装置１００の発光させようとする画素において、対応するマトリクス形式のスイッチング素子がオンとなり、外部電源Ｖａから下部電極層１３がアース電位とされ、上部電極層２３には相対的なプラス電圧が印加される。ここで、上部電極層２３が電子の加速電極となるため、電子発生層１２から電子が取り出され、下部電極層１３の開口部１３ａから電子ｅが十分なエネルギーをもって飛び出す。ついで、飛び出した電子ｅは真空の空間を通過して上部電極層２３に到達し、さらに該上部電極層２３を通り抜け、蛍光体層２２の所定位置の蛍光体に衝突する。これにより、目標画素に該当する蛍光体は電子ｅの衝突により励起され発光することとなり、その発光はガラス基板２１を透過して外部に表示される。
この発光位置を画素単位で制御することにより、ガラス基板２１上に所望の画像を表示することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明に係る平面型表示装置の一実施の形態における構成を示す断面図である。
【図２】本発明の平面型表示装置の動作原理を説明する図である。
【符号の説明】
【００３１】
１０    下部パネル
１１    ガラス基板
１２    電子発生層
１３    下部電極層
１３ａ    開口部
２０    上部パネル
２１    ガラス基板
２２    蛍光体層
２３    上部電極層
３０    封止ガラス
１００    平面型表示装置
【図１】
2007123080.tif 000003
【図２】
2007123080.tif 000004