(57)【要約】【課題】  浮遊電子の発生を構造的に防止し、特に、メッシュグリッドの変形および乱れを効率的に防止することによって良質の画質を具現でき、製造コストも下げられる電界放出素子およびそれを利用して良質の画像を表示する表示素子ならびにそれらの製造方法を提供する。【解決手段】  基板上のＦＥＡの表面にメッシュグリッドを密着させ、メッシュグリッドの密着のためにメッシュグリッドを所定の引張部材によって引張力を印加する電界放出素子およびそれを利用して良質の画像を表示する表示素子ならびにそれらの製造方法。【選択図】    図４
2004235150.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に形成されるカソード電極と、
前記カソード電極上に形成される電子放出源と、
前記電子放出源に対応するゲートホールを有するゲート電極と、
前記ゲート電極と前記カソード電極を相互に絶縁するゲート絶縁層と、
前記ゲート電極上に位置し、前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドと、
前記メッシュグリッドを前記ゲート電極に対して密着固定し、メッシュグリッドに対して引張力を付与する引張部材と、
前記メッシュグリッドと前記ゲート電極とを相互に絶縁するグリッド絶縁層と、を具備することを特徴とする電界放出素子。
【請求項２】
前記グリッド絶縁層は、前記メッシュグリッドの底面に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【請求項３】
前記グリッド絶縁層は、非晶質シリコンおよびシリコン酸化物より選ばれる少なくとも１つで形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【請求項４】
前記グリッド絶縁層は、シリコン酸化物で形成され、かつ前記メッシュグリッドの両面に形成さ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。
【請求項５】
前記アノードプレートに対面する側のグリッド絶縁層の上面に導電層が形成されていることを特徴とする請求項４に記載の電界放出素子。
【請求項６】
前記メッシュグリッドは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金で形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出素子。
【請求項７】
アノード電極および蛍光体層が前面板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電子放出源およ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と、を含む電子放出アレイが背面板上に形成されているカソードプレートと、
前記背面板上の電子放出アレイに密着し、前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドと、
前記メッシュグリッドを前記背面板に対して固定し、前記メッシュグリッドに対して引張力を付与する引張部材と、
前記メッシュグリッドと前記ＦＥＡとを相互に絶縁するグリッド絶縁層と、
前記メッシュグリッドが設置されたカソードプレートとそれに対応するアノードプレートとの間に設けられるスペーサと、を具備することを特徴とする電界放出表示素子。
【請求項８】
前記グリッド絶縁層は、前記メッシュグリッドの底面に形成されることを特徴とする請求項７に記載の電界放出表示素子。
【請求項９】
前記グリッド絶縁層は、非晶質シリコンおよびシリコン酸化物より選ばれる少なくとも１つで形成されることを特徴とする請求項７に記載の電界放出表示素子。
【請求項１０】
前記グリッド絶縁層は、シリコン酸化物で形成され、かつ前記メッシュグリッドの両面に形成されていることを特徴とする請求項７に記載の電界放出表示素子。
【請求項１１】
前記アノードプレートに対面する側のグリッド絶縁層の上面に導電層が形成されていることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出表示素子。
【請求項１２】
前記メッシュグリッドは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金で形成されることを特徴とする請求項７に記載の電界放出表示素子。
【請求項１３】
ａ）基板上に電子を放出する電子放出源およ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を含む電界放出アレイを形成する段階と、
ｂ）前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されるメッシュグリッドを製作する段階と、
ｃ）前記電界放出アレイが形成された基板およびその基板上に固定される前記メッシュグリッドを熱的に膨脹させる段階と、
ｄ）熱的に膨張された前記メッシュグリッドを引張部材で基板上に固定する段階と、
ｅ）前記基板および前記メッシュグリッドを常温で冷却させる段階と、を含むことを特徴とする電界放出素子の製造方法。
【請求項１４】
前記ｃ）段階において、前記電界放出アレイの動作温度より高い温度で背面板および電界放出アレイを加熱することを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記ａ）段階で、前記引張部材の固定のための固定パッドを前記基板上に形成することを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記ｂ）段階で、前記メッシュグリッドの少なくとも一側面にグリッド絶縁層を形成することを特徴とする請求項１３に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１７】
前記グリッド絶縁層は、非晶質シリコンおよびシリコン酸化物より選ばれる少なくとも１つで形成されることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出素子の製造方法。
【請求項１８】
ａ）前面板の内面にアノード電極および蛍光体層が形成されているアノードプレートを用意する段階と、
ｂ）背面板の内面に、前記蛍光体層に対応して電子を放出する電子放出源およ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を含む電界放出アレイが形成されたカソードプレートを準備する段階と、
ｃ）前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドを製作する段階と、
ｄ）前記電界放出アレイが形成された背面板およびその背面板に固定される前記メッシュグリッドを熱的に膨脹させる段階と、
ｅ）熱的に膨張された前記メッシュグリッドを引張部材で基板上に固定する段階と、
ｆ）所定高さのスペーサを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介在させた状態で前記アノードプレートと前記カソードプレートとを真空封着する段階と、を含む電界放出表示素子の製造方法。
【請求項１９】
前記ｄ）段階で、前記電界放出アレイの動作温度より高い温度で前記背面板および前記電界放出アレイを加熱することを特徴とする請求項１８に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２０】
前記ｂ）段階で、前記引張部材の固定のための固定パッドを前記基板上に形成することを特徴とする請求項１８に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２１】
前記ｃ）段階で、前記メッシュグリッドの少なくとも一側面にグリッド絶縁層を形成することを特徴とする請求項１８に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２２】
前記グリッド絶縁層は、非晶質シリコンおよびシリコン酸化物より選ばれる少なくとも１つで形成されることを特徴とする請求項２１に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【請求項２３】
前記ｅ）段階は、
前記スペーサを前記アノードプレートの内面にバインダによって固定する段階と、
前記バインダと共に前記蛍光体層を焼成する段階と、をさらに含むことを特徴とする請求項１８に記載の電界放出表示素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出素子とそれを適用した表示素子およびそれらの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電界放出素子は、基板上に電子放出のための電子放出源が形成されたカソード、電界放出を誘導するゲート電極などがアレイ形態で形成された構造物である。このような電界放出素子の内部電子放出源から電子が放出される間に、電子放出源が備えられるカソードプレートと、電子が衝突する蛍光面を有するアノードプレートとの間の内部真空空間でアーク放電が発生する場合がある。このようなアーキングは内部からの気体放出などによって瞬間的に多くのガスがイオン化されながら起きる放電現象によって発生すると推定される。また、カソードプレート上に形成される電界放出アレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ａｒｒａｙ：ＦＥＡ）のチャンバテストまたはカソードプレートとアノードプレートとを１つに結合した後、ＦＥＤのテストのために１ｋＶ以上の正極（アノード）電圧を印加した時にもアークが起きる場合がある。アークが発生したＦＥＡの表面を光学顕微鏡で観察すれば、アーキングによる損傷がゲートホールのエッジ側で主に起きることが分かる。これはゲートホールのエッジ部が鋭利なので、高電場下でアーキングが容易に起きるためと推定される。アーキングは、最高電位である正極電圧が印加される正極（アノード）とこれより相対的に低いゲート電圧が印加されるゲート電極の間に、電気的短絡現象を起こすことによって、正極電圧がゲート電極に直接印加され、このような高電圧によってカソード電極とゲート電極とを電気的に絶縁するゲート酸化物およびカソード電極上に形成される抵抗層に損傷を与える。このようなアーキングの可能性は正極電圧の増加につれてさらに激しくなり、正極電圧が１ｋＶ以上に増加すれば、アーキングの可能性がさらに大きくなり、カソードプレートとアノードプレートとがスペーサによって隔離されている単純な構造では、高電圧で安定的に動作する高輝度ＦＥＤを得るのが難しい。
【０００３】
一方、このような従来のＦＥＤは、１つのゲート電極によってカソードから抽出された電子が蛍光面に向かって単純に加速される構造を有するため、電子ビームが発散されることによって所定のピクセルを離れた領域の蛍光体にも衝突する問題が発生する。このような問題は、前記のような電子ビーム経路上に、発散される電子ビームを制御する、例えば、蛍光体層上の目標位置に電子ビームをフォーカシングする別途の電極によって解消できる。このような電極は、ＦＥＤにおける別途のグリッド電極に該当し、ストライプ状に備えられる第１のゲート電極とは異なり、一般的に単一体で形成される。このような単一体のグリッド電極は、前記したような電子ビーム制御と共に、前述したＦＥＤ内部でのアーキングも防止する。
【０００４】
特許文献１と特許文献２には、前記したようなグリッド電極が適用された電界放出素子が開示されている。
【０００５】
特許文献２に開示されたＦＥＤは、グリッド電極が金属物質の蒸着によって形成される構造を有し、特許文献１に開示されたＦＥＤは、別途の金属メッシュが正極板と陰極板との間にスペーサによって懸垂されて、正極板と陰極板が相互に分離されている構造を有する。
特許文献２に開示されたように、金属物質の蒸着によって得られるグリッド電極のサイズは蒸着設備の規模に制限される。このような蒸着設備の規模による制限は製作できるＦＥＤサイズを制限し、したがって、大型のＦＥＤ製造に適していない。そこで、大型ＦＥＤの製造に必要な金属膜蒸着装置は新しく設計および製作する必要があるが、莫大なコストがかかる。一方、金属蒸着膜によるグリッド電極は、その厚さが最大１.５ミクロン程度制限されるため、電子ビームを効率的に制御するために十分な厚さを有しない。
【０００６】
特許文献１に開示されたＦＥＤは、金属板からグリッド電極（メッシュグリッド）を製作するため、前述したようなサイズの制限をされずに、その厚さを自由に選択でき、電子ビームの効率的な制御が可能である。
【０００７】
図１は、メッシュグリッドが適用される従来のＦＥＤの一例を示す概略的断面図である。
【０００８】
図１に示すとおり、カソードプレート１０とアノードプレート２０とは、スペーサ３０によって相互に隔離されている。カソードプレート１０とアノードプレート２０の間の空間は真空にされており、したがって、内部負圧によって、カソードプレート１０とアノードプレート２０とは、スペーサ３０を介して強固に結合されている。
【０００９】
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、そのカソード電極１２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、その底にカソード電極１２が露出される。貫通孔１３ａを通じて露出されたカソード電極１２上には、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）のような電子放出源１４が形成されている。前記ゲート絶縁層１３上には、前記貫通孔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。
【００１０】
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の前記ゲートホール１５ａに対面する部分に蛍光体層２３が形成されており、そ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。
【００１１】
前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の間には、メッシュグリッド４０が介設されており、このメッシュグリッド４０は、カソードプレート１０とアノードプレート２０とから離れた状態で、前記スペーサ３０によって支持されている。
【００１２】
前記メッシュグリッド４０はスペーサ３０が貫通する固定ホール４１と、前記ゲートホール１５ａに対応する電子ビーム制御ホール４２とを有する。前記固定ホール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が充填されている。
【００１３】
前記のような構造の従来の電界放出素子におけるスペーサの結合方法は次の通りである。
まず、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を所定間隔に配置して固定する。このような状態で、金属板から打ち抜きによって得られたメッシュグリッド４０の固定ホール４１に前記アノードプレート２０に固定されたスペーサ３０を差し込んだ後、スペーサ３０の固定のためのバインダ４３を固定ホール４１に充填する。
【００１４】
前記メッシュグリッド４０とスペーサ３０とを整列させた後、バインダ４３を硬化させ、次いで、前記蛍光体層２３を焼成する。前記アノードプレート２０とカソードプレート１０とを相互に整列させた後、真空パッケージングを実施する。
【００１５】
前記のような従来の方法において、約１２０°下でのバインダ硬化および約４２０°下での蛍光体層焼成時にメッシュグリッドの変形およびアノードプレートとの整列が乱れる問題が発生する。特に、真空パッケージング時に加わる３００°以上の工程温度で２次的なメッシュグリッドの変形およびアノードプレートの整列の乱れが発生する。また、メッシュグリッドがカソードプレートから分離されているため、図２に示されているように、１つの電子放出源から放出された電子が対応するメッシュグリッドのホールを通じてのみ進行せず、メッシュグリッドとカソードプレートの間のギャップを通じて、隣接した他の領域のホールにも進行する浮遊電子（ｓｔｒａｙ ｅｌｅｃｔｒｏｎ）が発生する。浮遊電子は他の領域の蛍光体層に衝突するようになり、したがって、画像の色純度を低下させる可能性がある。
【００１６】
このような画質悪化を招くメッシュグリッドの変形と乱れ、そして、浮遊電子の発生は画像品質を低下させ、電界放出素子の性能を劣化させる。したがって、このような問題を解消するための新しい方法の摸索が必要となった。
【特許文献１】韓国公開特許第１０２００１００８１４９６号
【特許文献２】米国特許第５,７１０,４８３号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
本発明は、前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率的に防止できる電界放出素子とその電界放出素子を利用した表示素子およびその製造方法を提供することにその第１の目的がある。
【００１８】
本発明は、浮遊電子の発生を構造的に防止して色純度を高め、したがって、高精細の画像具現に適した電界放出素子およびその電荷放出素子を利用した表示素子およびその製造方法を提供することにその第２の目的がある。
【課題を解決するための手段】
【００１９】
前記目的を達成するために、本発明による電界放出素子は、基板と、前記基板上に形成されるカソード電極と、前記カソード電極上に形成される電子放出源と、前記電子放出源に対応するゲートホールを有するゲート電極と、前記ゲート電極と前記カソード電極を相互に絶縁するゲート絶縁層と、前記ゲート電極上に位置し、前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドと、前記メッシュグリッドを前記ゲート電極に対して密着固定し、メッシュグリッドに対して引張力を付与する引張部材と、前記メッシュグリッドと前記ゲート電極とを相互に絶縁するグリッド絶縁層と、を具備する。
【００２０】
また、前記目的を達成するために、本発明による電界放出表示素子は、アノード電極および蛍光体層が前面板の内面上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電子放出源およ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と、を含む電子放出アレイ（ＦＥＡ）が背面板上に形成されているカソードプレートと、前記背面板上のＦＥＡに密着し、前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されているメッシュグリッドと、前記メッシュグリッドを前記背面板に対して固定し、メッシュグリッドに対して引張力を付与する引張部材と、前記メッシュグリッドと前記ＦＥＡとを相互に絶縁するグリッド絶縁層と、前記メッシュグリッドが設置されたカソードプレートとそれに対応するアノードプレートとの間に設けられるスペーサと、を具備する電界放出表示素子が提供される。
【００２１】
また、前記の目的を達成するために、本発明の電界放出素子の製造方法は、ａ）基板上に電子を放出する電子放出源およ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を含むＦＥＡを形成する段階と、ｂ）前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されるメッシュグリッドを製作する段階と、ｃ）前記ＦＥＡが形成された基板およびその基板上に固定される前記メッシュグリッドを熱的に膨脹させる段階と、ｄ）熱的に膨張された前記メッシュグリッドを引張部材で基板上に固定する段階と、ｅ）前記基板および前記メッシュグリッドを常温に冷却させる段階と、を含む。
【００２２】
また、前記目的を達成するために、本発明の電界放出表示素子の製造方法は、ａ）前面板の内面にアノード電極および蛍光体層が形成されているアノードプレートを用意する段階と、ｂ）背面板の内面に、前記蛍光体層に対応して電子を放出する電子放出源およ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とを含むＦＥＡが形成されたカソードプレートを準備する段階と、ｃ）前記ゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されている別途のメッシュグリッドを製作する段階と、ｄ）前記ＦＥＡが形成された背面板およびその背面板に固定される前記メッシュグリッドを熱的に膨脹させる段階と、ｅ）熱的に膨張された前記メッシュグリッドを引張部材で基板上に固定する段階と、ｆ）所定高さのスペーサを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介在させた状態で前記アノードプレートと前記カソードプレートとを真空封着する段階と、を含む電界放出表示素子の製造方法が提供される。
【００２３】
前記本発明の電界放出素子、表示素子およびこれらの製造方法において、メッシュグリッドは金属板材から得られ、前記カソードプレートと反対側の面に非晶質シリコンまたはシリコン酸化物絶縁層が形成される。
【００２４】
前記メッシュグリッドは、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（例えばアンバー（ｉｎｖａｒ））で形成されることが望ましい。本発明による電界放出素子の一実施形態によれば、前記グリッド絶縁層は前記メッシュグリッドの一面に積層され、望ましくは、前記メッシュグリッドの上面にも絶縁物質によって第２のグリッド絶縁層が形成される。
【００２５】
本発明の他の実施形態によれば、前記メッシュグリッドの両面に形成されるグリッド絶縁層は同じ物質で形成され、望ましくは、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）またはシリコン酸化物（ＳｉＯ2）で形成される。
【００２６】
本発明によるさらに他の実施形態によれば、前記引張部材はリボン形態であり、引張部材の一端は前記メッシュグリッドのエッジ部分に連結され、その他端は前記基板に固定される。前記引張部材は前記メッシュグリッドに比べて高い熱膨張率を有する。
【発明の効果】
【００２７】
本発明によれば、蛍光体層の焼成による部品の変形、特に、メッシュグリッドの変形を完全に防止できる。特に、メッシュグリッドを蒸着法によらずに別途の金属板から得るため、大型の電界放出素子の製造に適している。また、構造的にメッシュグリッドとＦＥＡとが密着されていて浮遊電子の発生が構造的に防止され、特に、メッシュグリッドに加わる引張力によってメッシュグリッドの変形および歪曲などが効率的に防止され、したがって、むらのない良質の画像実現が可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
図４は、本発明による電界放出表示素子の概略的断面構造を示し、図５は、本発明による電界放出表示素子に適用された電界放出素子のカソードプレートの局部拡大図である。図４および図５に示された構造は理解を助けるために大きく誇張されて表現されており、特に、カソード、ゲート絶縁層、ゲート電極および電子放出源などを含む電子放出アレイと、電子放出アレイに接触するメッシュグリッドとが、誇張されて表現されている。
【００２９】
図４に示すように、ＦＥＡが形成されたカソードプレート１００と、ＦＥＡに対応する蛍光体層などが形成されるアノードプレート２００とが、スペーサ３００によって相互に隔離されている。カソードプレート１００とアノードプレート２００とは、シーリング物質６００によって真空封着されていて、これらの間の空間は真空にされている。したがって、内部負圧によって、カソードプレート１００とアノードプレート２００とは、スペーサ３００を介して確実に結合されている。
【００３０】
前記カソードプレート１００では、カソードプレートの基板の背面板１０１の上に、ＦＥＡの一要素であるカソード電極１０２が形成されており、そのカソード電極１０２の上にゲート絶縁層１０３が形成されている。ゲート絶縁層１０３には貫通孔１０３ａが形成されており、この貫通孔１０３ａの底にカソード電極１０２が露出される。貫通孔１０３ａを通じて露出されたカソード電極１０２の上には、ＣＮＴ等の電子放出源１０４が形成されている。前記ゲート絶縁層１０３上には、前記貫通孔１０３ａに対応するゲートホール１０５ａを有するゲート電極１０５が形成されている。
【００３１】
一方、アノードプレート２００では、前面板２０１の内面にアノード電極２０２が形成されており、アノード電極２０２の前記ゲートホール１０５ａに対面する部分に蛍光体層２０３が形成されており、その蛍光体層２０３以外の残りの部分には外光吸収遮断およ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２０４が形成されている。
【００３２】
前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の間には、約１００ミクロン程度の厚さを有し、電子制御ホール４０１を備えるメッシュグリッド４００が介設されており、このメッシュグリッド４００は、アノードプレート２００から所定の間隙だけ離れた状態でカソードプレート１００の上のＦＥＡの表面に密着されている。前記メッシュグリッド４００は、その縁に連結されている引張部材５００によって引っ張られた状態で背面板１０１の上に固定されている。
【００３３】
図６に示すとおり、多数の引張部材５００が、前記メッシュグリッド４００を背面板１０１に固定する。各引張部材５００の一端は、メッシュグリッド４００に固定されており、その他端は、背面板１０１上に備えられた固定パッド１０７に固定されている。前記固定パッド１０７は、背面板１０１にＦＥＡを形成する過程で、金属物質によってゲート電極を形成する工程で得られる。この時、前記引張部材５００は、メッシュグリッド４００に比べて大きい熱膨張係数を有するものであって、メッシュグリッド４００に所定の引張力を付与する。このような引張力によって、前記メッシュグリッド４００は前記ＦＥＡの表面に密着される。メッシュグリッド４００とＦＥＡとの間にはグリッド絶縁層１０６が介設されており、これはＦＥＡの最上層に備えられたゲート電極１０５上に蒸着物の形態で形成される場合もあり、望ましくは図８に示されたように、前記グリッド絶縁層１０６は、前記メッシュグリッド４００の底面に非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）またはシリコン酸化物で形成でき、さらに望ましくは、前記メッシュグリッド４００の上下両面の全体に形成されてメッシュグリッド４００を保護する。ここで、図８に示されたように、シリコン酸化物で形成された絶縁層は単純な電気的絶縁層として作用する。そのため、その上面に、電荷排出のためのアルミニウムなどの金属による導電膜が形成されることが望ましい。しかし、図９に示されたように、非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）がグリッド絶縁層の材料として使われる場合、グリッド絶縁層はゲート電極またはメッシュグリッド自体に蓄積される電荷を排出するチャージブリードオフ機能を有するようになり、したがって、図８に示されたような別途の導電層は必要ない。
【００３４】
一方、図７に示されたように、メッシュグリッドの一面にのみグリッド絶縁層が形成される場合、絶縁層とメッシュグリッドの間の熱膨脹率、応力などの物理的性質の差によってメッシュグリッドが大きく歪曲する。しかし、図８および図９に示されたように、メッシュグリッド４００の両面にグリッド絶縁層が形成される場合、このような物理的性質差によるメッシュグリッドの変形を効率的に抑制できる。
【００３５】
以上のような構造を有する本発明による電界放出素子の特徴は、金属板から別途の部品で製造されたメッシュグリッドが、引張部材によって背面板上のＦＥＡの表面に密着されているという点である。
【００３６】
以下、本発明による電界放出素子とそれを適用した表示素子の製造方法の望ましい実施形態を詳細に説明する。
【００３７】
本発明による電界放出素子の製造方法は、既存の方法によって、基板上に電子を放出する電子放出源およ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を含むＦＥＡを形成した後、このＦＥＡの表面に、金属板材から製造されたメッシュグリッドを熱的に膨脹させた状態でＦＥＡの上に引張部材によって固定する段階を含む。
【００３８】
したがって、本発明による電界放出素子の製造段階は、概略的に下記のような過程を含む。
ａ）図１０Ａに示されたように、基板または背面板１０１の上に、ＦＥＡが設けられたカソードプレートを準備する。この時、背面板１０１上のＦＥＡの外側には多数の金属性固定パッド１０７が設けられる。前記金属性固定パッド１０７は、前述したようにＦＥＡの製造時に形成される。
【００３９】
ｂ）図１０Ｂに示されたように、前記ＦＥＡのゲートホールに対応する電子制御ホールが形成されている別途のメッシュグリッド４００を製作する。メッシュグリッド４００の頂点には、前述した固定パッドに対応するリボン状の引張部材５００が接合されている。前述したように、引張部材５００は、メッシュグリッド４００に比べて大きい熱膨張率を有する。この時、メッシュグリッド４００の熱膨張率は、背面板１０１の熱膨張率と同様のものが望ましく、このためにＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金（例えば、アンバー）で形成される。
【００４０】
ここで、本発明の一実施形態によってメッシュグリッド４００自体に前述したグリッド絶縁層が形成される場合、化学気相成長法（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＣＶＤ）などによって非晶質シリコンまたはシリコン酸化物が蒸着される。この時、メッシュグリッド４００の両面に絶縁層を形成する場合、メッシュグリッドの両面が共に反応ガスに接触させるように、ギャップを形成すればよい。
【００４１】
一方、前記絶縁層が非晶質シリコンで形成されて別途の導電層が必要である場合、絶縁層の形成後、方向性を有する電子ビーム蒸着法などのような物理的気相成長（ＰＶＤ）法によって別途の導電層が形成できる。
【００４２】
ｃ）図１０Ｃに示されたように、前記背面板１０１のＦＥＡの上に前記メッシュグリッド４００を整列させた後、加熱によって背面板およびメッシュグリッド４００などを共に熱膨脹させる。
【００４３】
ｄ）図１０Ｄに示されたように、背面板１０１およびメッシュグリッド４００などが共に熱膨張した状態で、メッシュグリッド４００に一端が固定された引張部材を、背面板１０１の上の固定パッド１０７に溶接によって固定する。この時、加熱処理は、電界放出素子の動作温度（一般的に５０℃）以上で加熱することが望ましい。
【００４４】
ｅ）前記のように、固定パッド１０７の溶接が終わった後、前記背面板１０１およびメッシュグリッド４００などを冷却させる。
【００４５】
このように熱膨張した状態で固定パッド１０７の溶接を行った後、前記構造物が冷却されれば、高い熱膨張係数を有する引張部材５００の熱的収縮が最も大きく現れれ、各引張部材５００による引張力がメッシュグリッド４００に加わるようになる。
【００４６】
このような過程を通じて得られた電界放出素子は、従来とは異なり、メッシュグリッドがＦＥＡの表面に密着されており、したがって、メッシュグリッドとＦＥＡとの間には浮遊電子の発生を誘発するギャップが存在しない。図１１は、本発明における金属板材によってメッシュグリッドがＦＥＡの表面に密着された時の電子ビームの放出およびその制御を示すシミュレーション結果である。ＦＥＡから所定ギャップを介して分離されている従来構造のメッシュグリッドによるシミュレーション結果（図２）と、本発明による図１１の結果とを比較してみれば、従来の電界放出素子では、浮遊電子が発生するのに対して、本発明の電界放出素子では浮遊電子が発生しないことが分かる。また、前記したように引張部材によってメッシュグリッドが適切に伸張されているので、従来の電界放出素子のようなメッシュグリッドの変形および歪曲などが発生しない。
【００４７】
一方、前記のような過程を通じて得られた電界放出素子は、電界放出表示素子のカソードプレートに該当する。
【００４８】
このようなカソードプレートと別途に準備されたアノードプレートを、間に配置したスペーサと共に結合することによって電界放出表示素子を得ることができる。
【００４９】
以下、本発明による電界放出表示素子の製造方法を説明する。
ａ）前記したような過程を通じてカソードプレートを準備し、これと並行してアノードプレートを準備する。準備されるアノードプレート１００は、図４に示されたような構造を有し、これを公知の方法によって製造する。
この時、アノードプレート１００の内面に形成された蛍光体層２３０は、未焼成の状態である。
【００５０】
ｂ）所定高さのスペーサを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介在させた状態で、前記アノードプレートとカソードプレートとを真空封着する。この時、スペーサ３００は、前記アノードプレート２００に整列して付着させる。この時、アノードプレート２００へのスペーサ３００の付着は、ペーストよりなるバインダ３０１を用いて行われる。このようにスペーサ３００がアノードプレート２００に付着された状態で加熱して、前記蛍光体層２３０を焼成すると共に前記バインダ３０１を硬化させる。
【００５１】
ｃ）所定高さのスペーサを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介在させた状態で、前記アノードプレートとカソードプレートとをシーリング物質によって真空封着する。この時に、シーリング物質としては、フリットガラスなどを使用する。
【００５２】
前記のような過程を通じて分かるように、前記蛍光体層２３０およびバインダ３０１の焼成時、メッシュグリッドは除かれている。したがって、従来のように焼成時にメッシュグリッドが変形されたり撓んだりする現象を基本的に防止することができる。
【００５３】
本発明は図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これより多様な変形および均等な他の実施形態が可能である点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲に限って定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５４】
本発明は、電子放出源として平板型電子放出素子、進んでは平板型ディスプレイ素子などの多様な分野に適用できる。このような広い分野に適用できる本発明は、図面に示された実施形態を参考として説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これより多様な変形および均等な他の実施形態が可能である点が理解できるであろう。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は添付された特許請求の範囲に限って定められねばならない。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来の電界放出素子の概略的断面図である。
【図２】従来の電界放出素子における浮遊電子の発生を示すシミュレーション結果である。
【図３】変形されたメッシュグリッドによって汚された画像を示す、従来の電界放出素子の画面写真である。
【図４】本発明による電界放出表示素子の概略的断面図である。
【図５】本発明による電界放出表示素子の局部拡大図である。
【図６】本発明による電界放出素子における固定されたメッシュグリッドを示す平面図である。
【図７】本発明の電界放出素子におけるメッシュグリッドの一実施形態を示す概略的断面図である。
【図８】本発明の電界放出素子におけるメッシュグリッドの他の実施形態を示す概略的断面図である。
【図９】本発明の電界放出素子におけるメッシュグリッドのさらに他の実施形態を示す概略的断面図である。
【図１０Ａ】本発明による電界放出素子の製造工程のうちメッシュグリッドの固定方法を説明する図面である。
【図１０Ｂ】本発明による電界放出素子の製造工程のうちメッシュグリッドの固定方法を説明する図面である。
【図１０Ｃ】本発明による電界放出素子の製造工程のうちメッシュグリッドの固定方法を説明する図面である。
【図１０Ｄ】本発明による電界放出素子の製造工程のうちメッシュグリッドの固定方法を説明する図面である。
【図１１】本発明による電界放出素子の電子制御構造を示すシミュレーション結果である。
【符号の説明】
【００５６】
１００      カソードプレート
１０１      背面板
１０２      カソード電極
１０３      ゲート絶縁層
１０３ａ    貫通孔
１０４      電子放出源
１０５      ゲート電極
１０６      グリッド絶縁層
１０７      固定パッド
２００      アノードプレート
２０１      前面板
２０２      アノード電極
２０３      蛍光体層
２０４      ブラックマトリックス
３００      スペーサ
４００      メッシュグリッド
５００      引張部材
６００      シーリング物質
ＦＥＡ      電界放出アレイ
【図１】
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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７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１０Ｄ】
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【図１１】
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【図３】
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