(57)【要約】【課題】電界放出表示装置を提供する。【解決手段】第１基板１１０、第１基板１１０上に第１方向に形成されたカソード電極１１、カソード電極１１１上で第１方向に長方形の第１開口１１２ａが形成されたカソードフォーカシング電極１１２、カソード電極１１１と重なる領域に第２方向に第１開口１１２ａと連通された複数の第３開口１１４ａを有したゲート電極１１４、第１方向に長く形成された第５開口１１６ａを有したゲートフォーカシング電極１１６、及びカソード電極１１１上で第１開口１１２ａ内に形成されたエミッタ１１７を備えることを特徴とする電界放出表示装置である。【選択図】図４
2006190665.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に第１方向に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上で所定高さに形成され、前記第１方向に長方形の第１開口が形成されたカソードフォーカシング電極と、
前記基板上で前記カソードフォーカシング電極を覆い、前記カソード電極と重なる領域に前記第１方向と直交する第２方向に、前記第１開口と連通された複数の第２開口を有した絶縁層と、
前記絶縁層上に前記第２方向に延び、前記第２開口と連通される第３開口を有したゲート電極と、
前記カソード電極上で、前記第１開口内に形成されたエミッタと、
前記第１基板と所定間隔をおいて対向して配置され、その一面にアノード電極及び所定パターンの蛍光層が形成された第２基板と、
を備えることを特徴とする電界放出表示装置。
【請求項２】
前記第２方向の前記第３開口の幅は、前記第２方向の前記第１開口の幅より広いことを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置。
【請求項３】
前記第３開口は、前記第２方向に長く形成されたことを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置。
【請求項４】
前記第１開口は、各画素に対して対応するように形成され、
前記第２開口及び前記第３開口は、一つの画素に対してそれぞれ複数個が設けられることを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置。
【請求項５】
前記カソード電極及び前記カソードフォーカシング電極は、電気的に連結されたことを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置。
【請求項６】
前記エミッタは、カーボン系物質から形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置。
【請求項７】
前記エミッタは、炭素ナノチューブから形成されることを特徴とする請求項６に記載の電界放出表示装置。
【請求項８】
第１基板と、
前記第１基板上に第１方向に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上で所定高さに形成され、前記第１方向に長方形の第１開口が形成されたカソードフォーカシング電極と、
前記基板上で前記カソードフォーカシング電極を覆い、前記カソード電極と重なる領域に前記第１方向と直交する第２方向に前記第１開口と連通された複数の第２開口を有した第１絶縁層と、
前記第１絶縁層上に前記第２方向に延び、前記第２開口と連通される第３開口を有したゲート電極と、
前記第１絶縁層上で前記第３開口と連通され、前記第１方向に長く形成された第４開口を有する第２絶縁層と、
前記第２絶縁層上で前記第４開口と連通される第５開口を有したゲートフォーカシング電極と、
前記カソード電極上で前記第１開口内に形成されたエミッタと、
前記第１基板と所定間隔をおいて対向して配置され、その一面にアノード電極及び所定パターンの蛍光層が形成された第２基板と、
を備えることを特徴とする電界放出表示装置。
【請求項９】
前記第２方向の前記第３開口の幅は、前記第２方向の前記第１開口の幅より広いことを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１０】
前記第３開口は、前記第１開口と直交する横長形であることを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１１】
前記第２方向の前記第５開口の幅は、前記第２方向の前記第３開口の幅以上であることを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１２】
前記第１方向の前記第５開口の幅は、前記第２方向の前記第３開口の幅と前記第２方向の前記第１開口の幅との間であることを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１３】
前記第１開口は、各画素に対して対応するように形成され、
前記第２開口及び前記第３開口は、一つの画素に対してそれぞれ複数個が設けられることを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１４】
前記カソード電極及び前記カソードフォーカシング電極は、電気的に連結されたことを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１５】
前記エミッタは、カーボン系物質から形成されることを特徴とする請求項８に記載の電界放出表示装置。
【請求項１６】
前記エミッタは、炭素ナノチューブから形成されることを特徴とする請求項１５に記載の電界放出表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＦＥＤ）に係り、特に電子ビームのフォーカシング特性を向上させ、電流密度分布の均一性を向上させる電子放出構造を有したＦＥＤに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の情報伝達媒体の重要部分である表示装置の代表的な活用分野としては、個人用コンピュータのモニタ及びテレビジョン受像機などを挙げることができる。かかる表示装置は、高速熱電子放出を利用する陰極線管（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）、最近に急速に発展している液晶表示装置（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ：ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（Ｐｌａｓｍａ ＤｉｓｐｌａｙＰａｎｅｌ：ＰＤＰ）及びＦＥＤのような平板表示装置に大別される。
【０００３】
ＦＥＤは、カソード電極上に一定の間隔で配列されたエミッタに、ゲート電極から強い電場を印加することによってエミッタから電子を放出させ、この電子をアノード電極の表面に塗布された蛍光物質に衝突させて発光させる表示装置である。このように冷陰極電子を電子放出源として使用してイメージを形成する装置であるＦＥＤは、電子放出源であるエミッタの材料と構造などの特性によって、表示装置の全体の画質特性が大きく影響を受ける。
【０００４】
初期のＦＥＤでは、前記エミッタとして主にモリブデン（Ｍｏ）を主材質とする金属チップ（または、マイクロチップ）が使われてきた。
【０００５】
しかし、前記金属チップ形状のエミッタを有するＦＥＤにおいては、エミッタを配置するためには、極微細なホールが形成されねばならず、Ｍｏを蒸着して画面の全領域で均一な金属マイクロチップを形成させねばならないため、製造工程が複雑であり、高難度の技術を必要とするだけでなく、高コストの装備を使用せねばならないので、製品製造コストが上昇するという問題がある。したがって、金属チップ形状のエミッタを有するＦＥＤは、大画面化には制約があると指摘されている。
【０００６】
これにより、ＦＥＤの関連業界では、低電圧の駆動条件でも良質の電子放出を得ることができ、製造工程も簡略にするために、前記エミッタを平坦な形状に形成させる技術を研究開発している趨勢である。
【０００７】
これまでの技術動向によれば、平坦な形状のエミッタとしては、カーボン系物質、例えばグラファイト、ダイヤモンド、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）、Ｃ６０（Ｆｕｌｌｅｒｅｎ）または炭素ナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ ＮａｎｏＴｕｂｅ：ＣＮＴ）などが適すると周知されており、そのうち、特にＣＮＴが比較的低い駆動電圧でも電子放出を円滑に行えるので、ＦＥＤのエミッタとして最も理想的な物質として期待されている。
【０００８】
図１Ａ及び図１Ｂは、従来のＦＥＤの一例を示す図面であって、図１Ａは部分断面図であり、図１Ｂは部分平面図である。
【０００９】
図１Ａ及び図１Ｂに示すように、ＦＥＤは、一般的にカソード電極１２、アノード電極２２及びゲート電極１４を有する３極管の構造で形成されている。前記カソード電極１２及びゲート電極１４は、背面基板１１上に形成されており、アノード電極２２は、前面基板２１の底面に形成されており、アノード電極２２の底面には、それぞれＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体からなる蛍光層２３と、コントラストの向上のためのブラックマトリックス２４とが形成されている。そして、背面基板１１及び前面基板２１は、その間に配置されるスペーサ３１により相互間の間隔が維持される。かかるＦＥＤは、ほとんどエミッタ１６が配置される背面基板１１上に先にカソード電極１２を形成し、その上に微細な開口１５を有する絶縁層１３とゲート電極１４とを積層した後、前記開口１５内に位置するカソード電極１２上に前記エミッタ１６を配置させた構造を有する。
【００１０】
しかし、前記の一般的な３極管構造を有したＦＥＤは、実質的な駆動において、色純度の低下と共に鮮明な画質を具現し難いという問題を有する。かかる問題は、前記エミッタ１６から放出される電子が電子ビーム化されて蛍光層２３に向かうとき、ゲート電極１４に印加される電圧（数十ボルトの＋電圧）の影響により発散力が強くなって電子ビームが広くなることによって、所望の画素の蛍光体だけでなく、隣接した他の画素の蛍光体まで発光させるためである。
【００１１】
一方、前記の電子ビームの発散現象を防止するために、図２に示すように、ゲート電極上に電子ビームの集束のための別途のゲートフォーカシング電極を配置した構造を有したＦＥＤが提案された。
【００１２】
その一例として、図２には、ゲート電極５４上に第２絶縁層５５をさらに蒸着した後、その上に再び電子ビーム軌跡制御のためのゲートフォーカシング電極５６を形成した構造を示す。図２で、参照符号５１、５２、５３、５７は、それぞれ背面基板、カソード電極、第１絶縁層、電子放出源を示す。参照符号６１、６２、６３は、それぞれ前面基板、アノード電極、蛍光層を示す。
【００１３】
しかし、従来のゲートフォーカシング電極５６を備えるＦＥＤの場合、アノード電圧の変化及びゲートフォーカシング電圧の変化によってフォーカシングが良好に行われない場合が発生した。図３は、図２に示した従来のＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーション結果を示す図面である。図３に示すように、ゲートフォーカシング電圧の調整時にビーム形状が不均一になり、したがってフォーカシングが良好に行われず、電子が対象蛍光層領域から逸脱して他の領域の蛍光層を励起させ、これによってピクセルの均一度が不良になる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
本発明の目的は、前記のような従来技術の問題点を解決するためのものであって、特に電子ビームのフォーカシング特性を向上させて色再現範囲を広げ、電流密度分布の均一性を向上させて白色均一度を向上させる電子放出構造を有したＦＥＤ及びその製造方法を提供するところにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
前記の目的を達成するための本発明の一面によるＦＥＤは、第１基板、前記第１基板上に第１方向に形成されたカソード電極、前記カソード電極上で所定高さに形成され、前記第１方向に長方形の第１開口が形成されたカソードフォーカシング電極、前記基板上で前記カソードフォーカシング電極を覆い、前記カソード電極と重なる領域に前記第１方向と直交する第２方向に前記第１開口と連通された複数の第２開口を有した絶縁層、前記絶縁層上に前記第２方向に延び、前記第２開口と連通される第３開口を有したゲート電極、前記カソード電極上で前記第１開口内に形成されたエミッタ、及び前記第１基板と所定間隔をおいて対向して配置され、その一面にアノード電極及び所定パターンの蛍光層が形成された第２基板を備えることを特徴とする。
【００１６】
前記第２方向の前記第３開口の幅は、前記第２方向の前記第１開口の幅より広く形成される。
【００１７】
前記第３開口は、前記第２方向に長く形成されたことが望ましい。
【００１８】
前記第１開口は、各画素に対して対応するように形成され、前記第２開口及び前記第３開口は、一つの画素に対してそれぞれ複数個が設けられる。
【００１９】
前記カソード電極及び前記カソードフォーカシング電極は、電気的に連結される。
【００２０】
前記エミッタは、ＣＮＴからなることが望ましい。
【００２１】
前記の目的を達成するための本発明の他の一面によるＦＥＤは、第１基板、前記第１基板上に第１方向に形成されたカソード電極、前記カソード電極上で所定高さに形成され、前記第１方向に長方形の第１開口が形成されたカソードフォーカシング電極、前記基板上で前記カソードフォーカシング電極を覆い、前記カソード電極と重なる領域に前記第１方向と直交する第２方向に前記第１開口と連通された複数の第２開口を有した第１絶縁層、前記第１絶縁層上に前記第２方向に延び、前記第２開口と連通される第３開口を有したゲート電極、前記第１絶縁層上で前記第３開口と連通され、前記第１方向に長く形成された第４開口を有する第２絶縁層、前記第２絶縁層上で前記第４開口と連通される第５開口を有したゲートフォーカシング電極、前記カソード電極上で前記第１開口内に形成されたエミッタ、及び前記第１基板と所定間隔をおいて対向して配置され、その一面にアノード電極及び所定パターンの蛍光層が形成された第２基板を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明によるＦＥＤによれば、ゲートホール内のエミッタが水平方向に長く形成され、エミッタの水平方向の両側にカソードフォーカシング電極が配置されるので、エミッタから放出された電子ビームのフォーカシング特性が向上し、特に色座標を左右する水平方向での集束力が向上する。したがって、画像の色純度が高くなり、これにより高画質の画像を具現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
以下、添付された図面を参照しつつ、本発明によるＦＥＤの望ましい実施形態を詳細に説明する。 以下の図面で、同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【００２４】
図４は、本発明の第１実施形態によるＦＥＤの構造を示す部分断面図であり、図５は、図４に示したＦＥＤにおいて、背面基板上に形成された構成要素の配置構造を示す部分平面図であり、便宜上、ゲートフォーカシング電極はホールのみ表示した。
【００２５】
図４及び図５に示すように、本発明によるＦＥＤは、所定間隔をおいて対向して配置された二枚の基板、すなわち一般的に背面基板と称する第１基板１１０及び前面基板と称する第２基板１２０を備える。前記背面基板１１０及び前面基板１２０は、それらの間に設置されたスペーサ１３０によりその間隔が維持される。かかる背面基板１１０及び前面基板１２０としては、一般的にガラス基板が使われる。
【００２６】
前記背面基板１１０上には、電界放出を行える構成が設けられ、前記前面基板１２０には、電界放出により放出された電子により所定の画像を具現できる構成が設けられる。
【００２７】
具体的に、前記背面基板１１０上には、ストライプ状に配列されたカソード電極１１１が形成される。前記カソード電極１１１は、導電性金属物質または透明な導電性物質であるＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）からなる。
【００２８】
そして、前記カソード電極１１１上には、カソードフォーカシング電極１１２が形成される。前記カソードフォーカシング電極１１２には、前記カソード電極１１１を露出させる第１開口１１２ａが形成されており、１〜５μｍ程度の厚さを有している。前記第１開口１１２ａは、前記カソード電極方向（図面でＹ方向）に長く形成されうる。前記カソードフォーカシング電極１１２は、前記カソード電極と電気的に連結される。前記カソードフォーカシング電極１１２は、カソード電極１１１と一体形に形成されることもある。
【００２９】
前記第１基板１１０及びカソードフォーカシング電極１１２上には、第１絶縁層１１３が形成される。前記第１絶縁層１１３は、例えばほぼ３μｍ〜１５μｍ程度の厚さを有するように形成されうる。そして、前記第１絶縁層１１３には、前記一つの第１開口１１２ａと連通される複数の第２開口１１３ａが形成される。すなわち、前記カソード電極１１１と後述するゲート電極１１４とが直交する領域（一つの画素に該当する）に、複数の第２開口１１３ａが形成される。前記第２開口１１３ａは、前記カソード電極１１１の長手方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に長方形の形状を有し、その幅Ｗ２は、第１開口１１２ａの幅Ｗ１より広いか、または同一に形成される。
【００３０】
前記第１絶縁層１１３上には、所定のパターン、例えばストライプ状に互いに所定間隔をおいて配列された複数のゲート電極１１４が形成される。前記ゲート電極１１４は、前記カソード電極１１１の長手方向（Ｙ方向）と直交する方向（Ｘ方向）に延びる。かかるゲート電極１１４は、導電性がある金属、例えばクロム（Ｃｒ）からなり、ほぼ数千Å程度の厚さを有する。そして、前記ゲート電極１１４には、前記第２開口１１３ａと連通される第３開口１１４ａが形成される。前記第３開口１１４ａは、前記第１開口１１２ａと直交する横長形でありうる。前記第１開口１１２ａは、一つの画素に対して一つが形成され、前記第２開口１１３ａ及び第３開口１１４ａは、各画素に対してそれぞれ複数個が形成される。
【００３１】
前記第２開口１１３ａと同じ形状を有し、その幅Ｗ３も、第２開口１１３ａの幅Ｗ２より広いか、または同一に形成されうる。
【００３２】
前記第１絶縁層１１３及びゲート電極１１４上には、第２絶縁層１１５が形成される。前記第２絶縁層１１５は、例えばほぼ５μｍ〜１５μｍ程度の厚さを有するように形成されうる。そして、前記第２絶縁層１１５には、前記第１開口１１２ａと連通される第４開口１１５ａが形成される。前記第４開口１１５ａの幅Ｗ４は、第１開口１１２ａの幅Ｗ１より広く形成されうる。
【００３３】
前記第２絶縁層１１５上には、所定のパターン、例えばＹ方向にストライプ状のゲートフォーカシング電極１１６が形成される。前記ゲートフォーカシング電極１１６は、導電性がある金属、例えばＣｒからなり、ほぼ数千Å程度の厚さを有する。そして、前記ゲートフォーカシング電極１１６には、前記第４開口１１５ａと連通される第５開口１１６ａが形成される。前記第５開口１１６ａは、Ｙ方向に長く形成され、前記第５開口１１６ａの幅Ｗ５も、第４開口１１５ａの幅Ｗ４と同一に形成されうる。
【００３４】
前記第１開口１１２ａ内に位置したカソード電極１１１上には、エミッタ１１７が形成される。前記エミッタ１１７は、前記カソードフォーカシング電極１１２と同じ高さに形成されうる。このエミッタ１１７は、カソード電極１１１、カソードフォーカシング電極１１２及びゲート電極１１４の間に印加される電圧により形成される電界によって電子を放出する役割を担う。本発明では、かかるエミッタ１１７としてカーボン系物質、例えばグラファイト、ダイヤモンド、ＤＬＣ、Ｃ６０またはＣＮＴなどを使用する。特に、前記エミッタ１１７として、比較的低い駆動電圧でも電子放出を円滑に行えるＣＮＴを使用することが望ましい。
【００３５】
そして、本実施形態において、前記エミッタ１１７は、第２開口１１２ａに露出されるように形成される。前記エミッタ１１７は、Ｘ方向に長く形成される。すなわち、第１開口１１２ａの長手方向に複数個のエミッタ１１７が形成される。
【００３６】
再び図４及び図５に示すように、前記前面基板１２０の一面、すなわち背面基板１１０に対向する底面には、アノード電極１２１が形成され、このアノード電極１２１の表面には、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体からなる蛍光層１２２が形成される。前記アノード電極１２１は、前記蛍光層１２２から発散される可視光が透過可能に透明な導電性物質、例えばＩＴＯからなる。前記蛍光層１２２は、前記カソード電極１１１の長手方向（Ｙ方向）に沿って長く拡張された縦長形のパターンを有する。
【００３７】
そして、前記前面基板１２０の底面には、コントラストの向上のために前記蛍光層１２２間にブラックマトリックス１２３が形成されうる。
【００３８】
また、前記蛍光層１２２及びブラックマトリックス１２３の表面には、金属薄膜層１２４が形成されうる。前記金属薄膜層１２４は、主にアルミニウムからなり、エミッタ１１７から放出されて加速された電子が容易に透過可能に数百Å程度の厚さで薄く形成される。かかる金属薄膜層１２４は、輝度を向上させる機能を有している。すなわち、前記蛍光層１２２のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体がエミッタ１１７から放出された電子ビームにより励起されて可視光を発散するとき、この可視光が前記金属薄膜層１２４により反射され、また、蛍光層１２２に衝突された後方散乱電子が前記金属薄膜層１２４に衝突して戻って再び蛍光層１２２と衝突するので、ＦＥＤから出射される可視光の光量が増加して輝度が向上する。
【００３９】
一方、前記前面基板１２０に金属薄膜層１２４が設けられた場合には、前記アノード電極１２１を形成しないことがある。これは、前記金属薄膜層１２４が導電性を有するので、ここに電圧を印加すれば、金属薄膜層１２４がアノード電極の役割に代わることができるためである。
【００４０】
前記したように構成された背面基板１１０及び前面基板１２０は、互いに所定間隔をおいて前記エミッタ１１７と蛍光層１２２とが対向して配置され、その周囲に塗布されるシーリング物質（図示せず）により互いに封着される。このとき、前述したように、背面基板１１０と前面基板１２０との間には、それらの間隔を維持させるためのスペーサ１３０が設置される。
【００４１】
以下では、前記したように構成された本発明によるＦＥＤの作用を説明する。
【００４２】
本発明によるＦＥＤにおいて、前記カソード電極１１１またはカソードフォーカシング電極１１２、ゲート電極１１４、ゲートフォーカシング電極１１６及びアノード電極１２１に所定の電圧が印加されれば、前記電極１１１または１１２、１１４、１１６、１２１間に電界が形成されつつ、前記エミッタ１１７から電子が放出される。このとき、前記カソード電極１１１及びカソードフォーカシング電極１１２には０〜数十ボルトの−電圧、前記ゲート電極１１４には数〜数十ボルトの＋電圧、前記ゲートフォーカシング電極１１６には数十ボルトの−電圧、前記アノード電極１２１には数百〜数千ボルトの＋電圧が印加される。前記エミッタ１１７から放出された電子は、電子ビーム化して、前記蛍光層１２２に加速されて前記蛍光層１２２に衝突する。これにより、前記蛍光層１２２のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体が励起されて可視光を発散する。前記カソードフォーカシング電極１１２は、前記エミッタ１１７から抽出された電子を１次的に集束し、前記ゲートフォーカシング電極１１６は、２次的に集束する。したがって、電子ビームの集束効率が向上する。
【００４３】
また、前記第１開口１１２ａの幅Ｗ１及びカソードフォーカシング電極１１２の高さを調節することによって、電子ビームをさらに効果的に集束させることができるので、電流密度のピークを蛍光層１２２の該当画素内に正確に位置させることができる。
【００４４】
前記したように、本発明によるＦＥＤによれば、エミッタ１１７から放出された電子ビームのフォーカシング特性が向上し、電流密度が高くなり、電流密度のピークが該当画素内に正確に位置するので、画像の色純度が高くなり、画像の輝度が向上して、結果的に高画質の画像を具現できる。
【００４５】
図６は、本発明の第２実施形態によるＦＥＤの構造を示す部分断面図であり、前記第１実施形態と実質的に同じ構成要素には同じ参照番号を使用し、詳細な説明は省略する。
【００４６】
図６に示すように、本発明によるＦＥＤは、所定間隔をおいて互いに対向して配置された背面基板１１０と前面基板１２０との間にスペーサ１３０が設置されている。前記背面基板１１０上には、ストライプ状に配列されたカソード電極１１１が形成される。そして、前記カソード電極１１１上には、カソードフォーカシング電極１１２が形成される。前記カソードフォーカシング電極１１２には、前記カソード電極１１１を露出させる第１開口１１２ａが形成されている。
【００４７】
前記第１基板１１０及びカソードフォーカシング電極１１２上には、第１絶縁層１１３が形成される。前記第１絶縁層１１３には、前記一つの第１開口１１２ａと連通される複数の第２開口１１３ａが形成される。前記第２開口１１３ａの幅Ｗ２は、第１開口１１２ａの幅Ｗ１より広いか、または同一に形成される。
【００４８】
前記第１絶縁層１１３上には、所定のパターン、例えばストライプ状に互いに所定間隔をおいて配列された複数のゲート電極１１４が形成される。前記ゲート電極１１４には、前記第２開口１１３ａと連通される第３開口１１４ａが形成される。前記第３開口１１４ａの幅Ｗ３は、第２開口１１３ａの幅Ｗ２より広いか、または同一に形成されうる。
【００４９】
前記第１絶縁層１１３上には、ゲート電極１１４を覆う第２絶縁層２１５が形成される。前記第２絶縁層２１５には、前記第１開口１１２ａと連通される第４開口２１５ａが形成される。前記第４開口２１５ａの幅Ｗ６は、第１開口１１２ａの幅Ｗ１より広く形成されうる。
【００５０】
前記第２絶縁層２１５上には、所定のパターン、例えばＹ方向にストライプ状のゲートフォーカシング電極２１６が形成される。そして、前記ゲートフォーカシング電極２１６には、前記第４開口２１５ａと連通される第５開口２１６ａが形成される。前記第５開口２１６ａの幅Ｗ７は、第３開口１１４ａの幅Ｗ３より狭く、第１開口１１２ａの幅Ｗ１より広く形成されうる。
【００５１】
前記第１開口１１２ａ内に位置したカソード電極１１１上には、エミッタ１１７が形成される。前記エミッタ１１７は、前記カソードフォーカシング電極１１２と同じ高さに形成される。このエミッタ１１７は、カソード電極１１１、カソードフォーカシング電極１１２及びゲート電極１１４の間に印加される電圧により形成される電界によって電子を放出する役割を担う。
【００５２】
前記前面基板１２０の一面、すなわち背面基板１１０に対向する底面には、アノード電極１２１が形成され、このアノード電極１２１の表面には、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光体からなる蛍光層１２２が形成される。そして、前記前面基板１２０の底面には、コントラストの向上のために、前記蛍光層１２２の間にブラックマトリックス１２３が形成される。また、前記蛍光層１２２及びブラックマトリックス１２３の表面には、金属薄膜層１２４が形成されうる。
【００５３】
以下では、本発明によるＦＥＤにおける電子ビーム放出についてのシミュレーション結果を説明する。
【００５４】
本シミュレーションに必要なＦＥＤの各構成要素の設計値が設定された。例えば、ＦＥＤの画面が１６：９の縦横比を有し、その対角線長が３８インチであるとき、ＨＤ（Ｈｉｇｈ Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎ）級の画質を具現するために水平解像度を１２８０ラインに設計する場合、Ｒ、Ｇ、Ｂトリオピッチは、ほぼ０．７０ｍｍ以下の大きさに設定される。
【００５５】
この場合、カソードフォーカシング電極の高さは１〜３μｍ、第１開口の幅Ｗ１は３０〜５０μｍ、第３開口の幅Ｗ３は、第１開口の幅Ｗ１より広く５０〜７０μｍとし、第５開口の幅Ｗ５は、第１開口の幅Ｗ１より広く５０〜８０μｍ程度に設定することが適切である。
【００５６】
しかし、前記で限定された各構成要素の寸法は、ＦＥＤの画面の大きさ、縦横比及び解像度などの前提条件によって変わることがあるということは自明である。
【００５７】
図７及び図８は、図４に示した本発明の実施形態によるＦＥＤにおける電子ビーム放出についてのシミュレーション結果を示す図面である。図７は、アノード駆動電圧が３，０００Ｖである場合、前面基板での電子ビームの分布を示す図面であり、図８は、アノード駆動電圧が１，５００Ｖである場合、前面基板での電子ビームの分布を示す図面である。
【００５８】
このシミュレーション結果、本発明によるＦＥＤは、低電圧でもエミッタの両側に形成されたゲートフォーカシング電極により、エミッタから放出された電子ビームがさらに効果的に集束されていることが分かる。
【００５９】
本発明は、開示された実施形態を参考に説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲により決まらねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明は、ＦＥＤ関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１Ａ】従来のＦＥＤの一例を示す部分断面図である。
【図１Ｂ】従来のＦＥＤの一例を示す部分平面図である。
【図２】従来のＦＥＤの他の例を示す概略的な部分断面図である。
【図３】図２に示した従来のＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーション結果を示す図面である。
【図４】本発明の第１実施形態によるＦＥＤの構造を示す部分断面図である。
【図５】図４に示したＦＥＤにおいて、背面基板上に形成された構成要素の配置構造を示す部分平面図である。
【図６】本発明の第２実施形態によるＦＥＤの構造を示す部分断面図である。
【図７】図４に示した本発明の実施形態のＦＥＤにおける電子ビーム放出についてのシミュレーション結果を示す図面である。
【図８】図４に示した本発明の実施形態のＦＥＤにおける電子ビーム放出についてのシミュレーション結果を示す図面である。
【符号の説明】
【００６２】
１１０    第１基板、
１１１    カソード電極、
１１２    カソードフォーカシング電極、
１１２ａ    第１開口、
１１３    第１絶縁層、
１１３ａ    第２開口、
１１４    ゲート電極、
１１４ａ    第３開口、
１１５    第２絶縁層、
１１５ａ    第４開口、
１１６    ゲートフォーカシング電極、
１１６ａ    第５開口、
１１７    エミッタ、
１２０    第２基板、
１２１    アノード電極、
１２２    蛍光層、
１２３    ブラックマトリックス、
１２４    金属薄膜層、
１３０    スペーサ、
Ｗ１        第１開口の幅、
Ｗ２        第２開口の幅、
Ｗ３        第３開口の幅、
Ｗ４        第４開口の幅、
Ｗ５        第５開口の幅。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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【図７】
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【図８】
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