(57)【要約】【課題】電界放出ディスプレイ素子から発生する電子ビームの歪曲を防止して、隣接セル間に漏話が発生する現象を防止し、電界放出ディスプレイ素子の輝度を高めることができる電界放出ディスプレイ素子を提供する。【解決手段】電界放出ディスプレイ素子は、基板上に順次形成されたゲート電極１１０及び絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差するカソード電極１３０と、前記カソード電極１３０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブ１５０と、前記カソード電極１３０と平行に形成された補助電極１４０とを含む。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に順次形成されたゲート電極及び絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記ゲート電極と交差するカソード電極と、
前記カソード電極上に形成され、前記ゲート電極の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブと、
前記カソード電極と平行に形成された補助電極と、
を含むことを特徴とする電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２】
前記補助電極は、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有することを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項３】
前記突出部は、前記補助電極から延長され、前記カーボンナノチューブに隣接するように形成されることを特徴とする請求項２に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項４】
前記カーボンナノチューブは、前記カソード電極の両側境界面にそれぞれ形成され、前記補助電極の突出部と対向する方向に位置することを特徴とする請求項３に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項５】
前記電界放出ディスプレイ素子の各補助電極は、互いに電気的に連結された単一電極として形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項６】
前記電界放出ディスプレイ素子は、
上部ガラス基板と、
前記上部ガラス基板上に形成されたアノード電極と、
前記アノード電極上に形成された蛍光体層と、
をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項７】
前記電界放出ディスプレイ素子が駆動されるとき、前記補助電極に正の電圧が印加され、前記電界放出ディスプレイ素子が駆動されないとき、前記補助電極に接地電圧または負の電圧が印加されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項８】
前記正の電圧は、前記ゲート電極に電圧が印加される期間の間に、前記補助電極に印加されることを特徴とする請求項７に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項９】
前記正の電圧及び前記負の電圧は、パルス状に前記補助電極に印加されることを特徴とする請求項７に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１０】
前記カソード電極は、１対の電極からなり、前記１対の電極の一側は互いに電気的に連結されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１１】
前記１対の電極は、１つのスキャンラインに電気的に連結されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１２】
前記補助電極は、前記１対の電極間に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１３】
前記補助電極は、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有することを特徴とする請求項１２に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１４】
前記突出部は、前記補助電極から延長され、前記カーボンナノチューブに隣接するように形成されることを特徴とする請求項１３に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１５】
前記補助電極は、前記１対の電極の外部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１６】
前記補助電極は、前記１対の電極間及び前記１対の電極の外部に配置されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１７】
前記補助電極は、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有することを特徴とする請求項１６に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１８】
前記カーボンナノチューブは、前記１対の電極の両境界面にそれぞれ形成され、前記補助電極と対向する方向に位置することを特徴とする請求項１０に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１９】
前記カーボンナノチューブは、中実の直四角形状または中空の直四角形状であることを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２０】
前記電界放出ディスプレイ素子が駆動されるとき、前記補助電極に、前記ゲート電極に印加されるデータパルスに同期するパルスが印加されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２１】
基板上に順次形成されたゲート電極及び絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記ゲート電極と交差し、１対の電極からなるカソード電極と、
前記１対の電極上にそれぞれ形成され、前記ゲート電極の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブと、
前記１対の電極と平行に形成され、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有する補助電極とを含み、
前記１対の電極の一側は、互いに電気的に連結され、前記突出部は、前記カーボンナノチューブに隣接するように、前記補助電極から延長されることを特徴とする電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２２】
前記１対の電極は、１つのスキャンラインに連結されることを特徴とする請求項２１に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２３】
前記補助電極は、前記１対の電極間に配置されることを特徴とする請求項２２に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２４】
前記補助電極は、前記１対の電極の外部に配置されることを特徴とする請求項２２に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２５】
前記補助電極は、前記１対の電極間及び前記１対の電極の外部に配置されることを特徴とする請求項２２に記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項２６】
上部ガラス基板と、
前記上部ガラス基板上に形成されたアノード電極と、
前記アノード電極上に形成された蛍光体層と、
下部ガラス基板と、
前記下部ガラス基板上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成された絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記ゲート電極と交差し、一側が互いに電気的に連結された１対の電極からなるカソード電極と、
前記１対の電極の境界面上にそれぞれ形成され、前記ゲート電極の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブと、
前記１対の電極と平行に形成され、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有する補助電極とを含み、
ここで、前記突出部は、前記カーボンナノチューブに隣接するように、前記補助電極から延長され、前記カーボンナノチューブは、前記補助電極と対向する方向に位置するように、前記１対の電極の両側境界面上にそれぞれ形成されることを特徴とする電界放出ディスプレイ素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出ディスプレイ(Field Emission Display；FED)に関し、特に、電界放出ディスプレイ素子(FED Device)に関する。
【背景技術】
【０００２】
近来、ディスプレイの需要は情報通信技術の急速な発達によってさらに増加し、ディスプレイの構造も多様に変化している。例えば、移動性が要求される環境では、携帯型情報通信機器のように、重さ、体積及び消費電力の少ないディスプレイが要求され、ディスプレイが一般的な情報伝達媒体として使用されるときは、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)、ＬＣＤ(Liquid Crystal Display)、ＰＤＰ(Plasma Display Panel)及びＶＦＤ(Vacuum Fluorescent Display)のように、大画面を有するディスプレイが要求される。従って、サイズ及び電力消耗を減少させながらも高い解像度を提供できる電界放出ディスプレイの開発が活発になっている。
【０００３】
前記電界放出ディスプレイは、現在開発或いは量産中の平板ディスプレイ(例えば、ＬＣＤ、ＰＤＰ、ＶＦＤなど)の欠点を克服した次世代情報通信用平板ディスプレイとして注目を受けている。電界放出ディスプレイ素子は、電極構造が簡単で、ＣＲＴのように高速動作が可能で、無限大のカラー、無限大のグレースケール及び高い輝度など、ディスプレイが有するべき様々な利点を備えている。
【０００４】
最近、カーボンナノチューブを有する電界放出ディスプレイ素子が主に使用されている。前記カーボンナノチューブは、機械的に強く、化学的に安定し、低い真空度で電子放出特性が優れている。前記カーボンナノチューブは、小さい直径(約１．０〜数十[ｎｍ])を有するため、マイクロチップ(micro tip)を有するエミッタに比べて、電界強化効果が優れており、低い動作電界(約１〜５[Ｖ／μｍ])により電子を放出することができる。且つ、前記カーボンナノチューブを前記電界放出ディスプレイ素子に適用することにより、電界放出ディスプレイ素子の電力損失及び生産単価を削減できるという利点があった。
【０００５】
以下、前記カーボンナノチューブを有する電界放出ディスプレイ素子(電界放出素子)の構造を、図１１Ａ及び図１１Ｂを参照して説明する。
【０００６】
図１１Ａは、従来の電界放出ディスプレイ素子の構造を示す断面図である。
【０００７】
図１１Ａに示すように、従来の電界放出ディスプレイ素子は、上部ガラス基板１０と、前記上部ガラス基板１０上に形成されたアノード電極１１と、前記アノード電極１１上に形成された蛍光体層１２と、下部ガラス基板１と、前記下部ガラス基板１上に形成されたゲート電極２と、前記ゲート電極２上に形成された絶縁層３と、前記絶縁層３上に形成されたカソード電極５と、前記カソード電極５上に形成されたカーボンナノチューブ６とから構成される。
【０００８】
前記アノード電極１１に高電圧を印加した後に、前記ゲート電極２及び前記カソード電極５に臨界電圧を印加すると、前記カソード電極５上に形成されたカーボンナノチューブ６のエッジから電子(電子ビーム)が発生して、前記ゲート電極２方向に曲がりながら前記アノード電極１１方向に放出される。前記アノード電極１１方向に放出される電子(電子ビーム)は、前記アノード電極１１に印加された高電圧により加速されて、前記アノード電極１１上に形成された蛍光体層１２と衝突する。このとき、前記蛍光体層１２は、前記電子ビームにより励起されることによって可視光を放出する。
【０００９】
このような従来の電界放出ディスプレイ素子の工程は容易であるが、前記電界放出ディスプレイ素子を駆動させるために前記ゲート電極２及びカソード電極５に印加される電圧が高くて消費電力が増加し、前記ゲート電極２とカソード電極５間に位置する絶縁層３に電荷が充電されて電界が歪曲された。
【００１０】
従って、消費電力を減少させ、電界の歪曲現象を防止するために、図１１Ｂに示すような電界放出ディスプレイ素子が開発された。
【００１１】
図１１Ｂは、従来の他の電界放出ディスプレイ素子の構造を示す断面図である。
【００１２】
図１１Ｂに示すように、従来の他の電界放出ディスプレイ素子は、上部ガラス基板１０と、前記上部ガラス基板１０上に形成されたアノード電極１１と、前記アノード電極１１上に形成された蛍光体層１２と、下部ガラス基板１と、前記下部ガラス基板１上に形成されたゲート電極２と、前記ゲート電極２上に形成された絶縁層３と、前記絶縁層３上に形成されたカソード電極５と、前記カソード電極５上に形成されたカーボンナノチューブ６と、前記絶縁層３のバイアホール（貫通孔）を通して露出したゲート電極２に連結され、前記カソード電極５と同一平面上に形成されたカウンタ電極４とから構成される。
【００１３】
このような従来の他の電界放出ディスプレイ素子は、図１１Ａに示す電界放出ディスプレイ素子に比べて、駆動電圧が低く効率が高いが、バイアホール形成工程のような難易度の高い工程を含んでおり、収率が低く製造費用が増加した。且つ、前記カソード電極５とカウンタ電極４間の露出した絶縁層３の表面を通して電荷が充／放電される。
【００１４】
前記絶縁層３の表面が多く露出すると、時間によって充電及び放電現象が頻繁に発生するので、電界が歪曲されるか、非正常的な電子ビームが放出されることがある。
【００１５】
また、図１１Ａ及び図１１Ｂに示す従来の電界放出ディスプレイ素子においては、カーボンナノチューブ６が最上層に露出しているため、アノード電界により、前記カーボンナノチューブ６から非正常的な電子ビームが発生しやすく、電界放出ディスプレイ素子の表示品質が悪化する。
【００１６】
図１２Ａ及び図１２Ｂは、従来の電界放出ディスプレイ素子から発生する電子ビームの軌跡を説明するための平面図である。具体的には、図１２Ａ及び図１２Ｂは、図１１Ａの電界放出ディスプレイ素子から発生する電子ビームの軌跡を示す。
【００１７】
図１２Ａに示すように、前記ゲート電極(データ電極)２と垂直に交差するように配置されたカソード電極(スキャン電極)５上に、前記ゲート電極２の幅と同一幅Ｆを有するカーボンナノチューブ６を形成することが一般的である。且つ、図１１Ａのカーボンナノチューブの幅は、図１１Ｂのカーボンナノチューブの幅と同一である。
【００１８】
図１２Ｂに示すように、前記ゲート電極２の幅と同一幅Ｆを有するカーボンナノチューブ６を形成すると多くの電子が放出されるが、これらの電子(電子ビーム)は前記ゲート電極２の左右方向に広がる。即ち、前記カーボンナノチューブ６から放出される電子が、前記ゲート電極２方向に下向進行する途中、高いアノード電界により前記蛍光体層１２側に加速され、前記カーボンナノチューブ６の両エッジから電子が最も多く放出されるため、電子ビームが広く広がるためである。このように広く広がった電子ビームは、隣接したセルの蛍光体層にまで到達するため、隣接セル間に漏話が発生し、映像の鮮明度が低下するという欠点があった。
【００１９】
その他、従来の電界放出ディスプレイ素子については、米国で特許登録された「６，１６９，３７２」、「６，６４６，２８２」及び「６，６７２，９２６」の明細書にも記載されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
以上説明したように、従来のカーボンナノチューブを有する電界放出ディスプレイ素子においては、電力消費が増加し、ゲート電極とカソード電極間に位置する絶縁層に電荷が充電されて電界が歪曲されるという問題点があった。
【００２１】
また、従来の他の電界放出ディスプレイ素子においては、工程が複雑で、製造費用が増加し、歪曲された電子ビームが隣接したセルの蛍光体層に到達するため隣接セル間に漏話が発生するという問題点があった。且つ、歪曲された電子ビームが蛍光体層の一部のみを励起することによって、画面の均一性が低下するという問題点があった。
【００２２】
本発明は、このような従来技術の問題点を解決するためになされたもので、電界放出ディスプレイ素子から発生する電子ビームの歪曲を防止できる電界放出ディスプレイ素子を提供することを目的とする。 
【００２３】
本発明の他の目的は、電子ビームをセル(電界放出ディスプレイ素子)の内部に集束させることにより、隣接セル間に漏話が発生する現象を防止できる電界放出ディスプレイ素子を提供することにある。
【００２４】
本発明のさらに他の目的は、電子ビームをセル(電界放出ディスプレイ素子)の内部に集束させることにより、電界放出ディスプレイ素子の輝度を高めることができる電界放出ディスプレイ素子を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２５】
このような目的を達成するために、本発明による電界放出ディスプレイ素子は、基板上に順次形成されたゲート電極及び絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記ゲート電極と交差するカソード電極と、前記カソード電極上に形成され、前記ゲート電極の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブと、前記カソード電極と平行に形成された補助電極とから構成される。
【００２６】
また、本発明による電界放出ディスプレイ素子は、基板上に順次形成されたゲート電極及び絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記ゲート電極と交差し、１対の電極からなるカソード電極と、前記１対の電極上にそれぞれ形成され、前記ゲート電極の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブと、前記１対の電極と平行に形成され、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有する補助電極とから構成され、ここで、前記１対の電極の一側は、互いに電気的に連結され、前記突出部は、前記カーボンナノチューブに隣接するように、前記補助電極から延長されることを特徴とする。
【００２７】
また、本発明による電界放出ディスプレイ素子は、上部ガラス基板と、前記上部ガラス基板上に形成されたアノード電極と、前記アノード電極上に形成された蛍光体層と、下部ガラス基板と、前記下部ガラス基板上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成された絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記ゲート電極と交差し、一側が互いに電気的に連結された１対の電極からなるカソード電極と、前記１対の電極の境界面上にそれぞれ形成され、前記ゲート電極の幅より小さい幅を有するカーボンナノチューブと、前記１対の電極と平行に形成され、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅の突出部を有する補助電極とから構成され、ここで、前記突出部は、前記カーボンナノチューブに隣接するように、前記補助電極から延長され、前記カーボンナノチューブは、前記補助電極と対向する方向に位置するように、前記１対の電極の両側境界面上にそれぞれ形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２８】
本発明による電界放出ディスプレイ素子においては、補助電極と、前記補助電極に隣接した領域に位置する１つ以上のカソード電極上にカーボンナノチューブを形成することにより、電子ビームが広がる現象を防止することができ、歪曲現象及び非正常的に電子ビームが放出される現象を防止できるという効果がある。
【００２９】
また、本発明による電界放出ディスプレイ素子においては、補助電極と、前記補助電極に隣接した領域に位置する１つ以上のカソード電極上にカーボンナノチューブを形成することにより、隣接セルとの光干渉を防止し、輝度及び効率を大きく高めることができるという効果がある。従って、電界放出ディスプレイの表示品質を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、本発明による電界放出ディスプレイ素子の好ましい実施形態を図面を参照して説明する。
【００３１】
図１は、本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。以下では、本発明による上部ガラス基板、アノード電極及び蛍光体層は従来技術と同様であるので、これらに関する説明は省略する。
【００３２】
図１に示すように、本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、下部ガラス基板(図示せず)上に順次形成されたゲート電極(データ電極)１１０及び絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差するカソード電極(スキャン電極)１３０と、前記カソード電極１３０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅より小さい幅を有する複数のカーボンナノチューブ１５０と、前記カソード電極１３０と平行に形成され、前記カーボンナノチューブ１５０の幅より小さい幅の突出部を有する補助電極１４０とから構成される。即ち、本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、前記補助電極１４０と、電界放出効率を高めるために、前記カソード電極１３０の電界放出領域のうち、境界面の両側にそれぞれ形成された複数のカーボンナノチューブ１５０とから構成される。
【００３３】
前記突出部は、前記補助電極１４０から延長され、前記カーボンナノチューブ１５０に隣接するように形成されることが好ましい。前記カーボンナノチューブ１５０は、前記カソード電極１３０の両側境界面にそれぞれ形成され、前記補助電極１４０の突出部と対向する方向に形成されることが好ましい。本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイの各補助電極１４０は、互いに電気的に連結されて単一電極として形成されることが好ましい。
【００３４】
以下、本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造を説明する。
【００３５】
まず、前記ゲート電極１１０は、前記下部ガラス基板上に形成され、前記カソード電極１３０は、前記絶縁層１２０上に形成される。このとき、前記カソード電極１３０は、前記ゲート電極１１０と交差するように前記絶縁層１２０上に形成される。ここで、前記ゲート電極１１０は、データ電極として用い、前記カソード電極１３０は、スキャン電極として用いる。
【００３６】
前記カソード電極１３０の上部領域のうち電界が集中する領域は、前記ゲート電極１１０と交差する領域であるので、前記複数のカーボンナノチューブ１５０は、その交差する領域のカソード電極１３０上に形成する。ここで、前記複数のカーボンナノチューブ１５０はエミッタとして用いられる。前記複数のカーボンナノチューブ１５０を前記カソード電極１３０の境界面上に形成することにより、電子放出効率を高めることができる。
【００３７】
本発明の第１実施形態では、前記複数のカーボンナノチューブ１５０を通して放出される電子が主に両側縦端面から放出され、前記電子が両側縦端面から最も多く放出されるため、電子が最も多く放出される縦端面をセル領域(電界放出ディスプレイ素子)の内部に限定するために、前記複数のカーボンナノチューブ１５０を形成するとき、各カーボンナノチューブ１５０の幅を前記交差する領域の幅(即ち、ゲート電極１１０の幅)より小さく形成する。
【００３８】
前記補助電極１４０は、前記カソード電極１３０と平行に配置され、電界放出ディスプレイ素子の駆動に必要な電界を印加する。また、前記補助電極１４０に突出部をさらに形成することにより、前記補助電極１４０と前記カソード電極１３０との間に露出する前記絶縁層１２０の面積、より詳細には、実際に電界が発生する領域に露出する前記絶縁層１２０の領域を低減することにより、不要な電荷の充／放電による電界歪曲現象が発生しない。且つ、前記補助電極１４０は、前記カーボンナノチューブ１５０から放出される電子をセルの内部に集束する役割も行う。
【００３９】
以下、このような補助電極１４０の役割をより詳しく説明する。
【００４０】
前記補助電極１４０は、電界放出ディスプレイ素子が駆動される期間の間(即ち、スキャン電極が順次駆動される期間の間)に正の電圧を受信して電界を発生し、前記補助電極１４０により発生する電界により、電界放出ディスプレイ素子の効率が高くなる。即ち、前記複数のカーボンナノチューブ１５０から放出される電子を励起させて輝度を高める。且つ、前記電界放出ディスプレイ素子が駆動されない期間の間に、前記補助電極１４０に接地電圧または負の電圧を印加することにより、前記カーボンナノチューブ１５０からの電子放出を抑制する。
【００４１】
前記補助電極１４０に、前記カーボンナノチューブ１５０方向に突出された突出部をさらに形成することにより、前記補助電極１４０と前記カソード電極１３０との間に露出した絶縁層１２０の面積を減らすことができる。即ち、前記補助電極１４０と前記カソード電極１３０との間に露出した絶縁層１２０の面積を減らすことにより、前記絶縁層１２０に電荷が充／放電される現象を防止する役割をする。
【００４２】
以下、前記カーボンナノチューブ１５０から放出される電子ビームをセル(電界放出ディスプレイ素子または電界放出素子)の内部に集束する方法について、図２Ａ及び図２Ｂを参照して詳細に説明する。
【００４３】
図２Ａは、本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造を拡大した拡大図である。
【００４４】
図２Ａに示すように、前記カソード電極１３０、補助電極１４０及び複数のカーボンナノチューブ１５０の配置構造をみると、前記カソード電極１３０の境界面上に、前記複数のカーボンナノチューブ１５０が位置し、各カーボンナノチューブ１５０の幅は、前記データ電極１１０の幅に比べて小さい幅Ｂを有する。
【００４５】
前記補助電極１４０の突出部は、前記カーボンナノチューブ１５０方向に延長され、前記突出部の幅ａは、前記カーボンナノチューブ１５０の幅ｂより小さく形成される。前記突出部と前記カソード電極１３０との離隔距離ｃを、前記補助電極１４０と前記カソード電極１３０との離隔距離ｄより短く形成することにより、実際に電界が発生する領域に露出する絶縁層１２０の表面領域を減らすことができ、従って、前記絶縁層１２０に電荷が充／放電されないようにしながら、前記カーボンナノチューブ１５０から放出される電子ビームを、十字状をなす前記補助電極１４０の中心領域に集束させることができる。
【００４６】
図２Ｂは、前記電界放出ディスプレイ素子の電子ビームの軌跡を示す概念図である。
【００４７】
図２Ｂに示すように、前記電界放出ディスプレイ素子のカーボンナノチューブ１５０から放出される電子ビームが前記補助電極１４０の突出部の中央領域に集束することが分かる。前記補助電極１４０により生成される電界が前記突出部の側面でも生成されるので、電子が最も多く放出されるカーボンナノチューブ１５０の両側縦端面から放出される電子の進行方向が、前記補助電極１４０の突出部方向に誘導されるためである。従って、前記補助電極１４０を利用すると、電子ビームが、前記突出部の構造により変化された電界によってセル領域の内部に集束することにより、隣接したセルとの光干渉を防止し、輝度を高めることができる。
【００４８】
図３は、前記本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子を駆動する方法を示す電圧波形図である。
【００４９】
図３に示すように、電界放出ディスプレイ素子が駆動されて電子が放出されるとき、前記補助電極１４０は、補助的な電界を発生して、前記カーボンナノチューブ１５０から放出される電子を励起させることで輝度を高める。且つ、前記電界放出ディスプレイ素子が駆動されなくて、高いアノード電界によりカーボンナノチューブが影響を受けるとき、前記補助電極１４０に負の電圧を印加することにより、前記カーボンナノチューブ１５０の電子放出を抑制して、非正常的に電子ビームが発生する現象を防止する。例えば、前記ゲート電極(データ電極)１１０にデータ電圧Ｖｄが印加され、前記カソード電極(スキャン電極)１３０にスキャン電極パルス−Ｖｃが順次供給される期間の間(即ち、スキャンパルスが印加される期間の間)に、前記補助電極１４０には正の電圧Ｖｆが印加され、スキャンパルスが印加されなくて電界放出ディスプレイ素子が駆動されない期間の間には、前記補助電極１４０に負の電圧−Ｖｆが印加される。ここで、前記正の電圧と負の電圧との大きさは異なることもできる。
【００５０】
前記補助電極１４０に正の電圧Ｖｆが印加されると、電界放出ディスプレイ素子を駆動するための電圧Ｖｄにより発生する電界の他に付加的な電界が発生して、電界放出効率が高くなり、前記補助電極１４０の突出部により、電子ビームをセルの内部に集束することができる。また、電界放出ディスプレイ素子が駆動されない期間の間に、前記補助電極１４０に０Ｖ以下の負の電圧−Ｖｆを印加すると、前記アノード電極と前記カソード電極(スキャン電極)１３０にかかる電界を相殺させるか、または逆電界を形成することができるので、高いアノード電界により電子ビームが非正常的に発生する現象を防止することができる。
【００５１】
図４は、前記本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子を駆動する他の方法を示す電圧波形図である。
【００５２】
図４に示すように、前記ゲート電極１１０に印加されるデータパルスに同期するパルスを、前記補助電極１４０に印加する。前記カソード電極１３０が順次動作する駆動時間の間は、所定の正の電圧Ｖｆと接地電圧０Ｖ間のパルス電圧を前記補助電極１４０に印加することもできるが、前記接地電圧の代わりに負の電圧−Ｖｆを印加することもできる。しかしながら、接地電圧を前記補助電極１４０に印加する場合、持続的に正の電圧Ｖｆを印加しなくてもよいので、消費電力を減らすことができる。
【００５３】
図５は、本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【００５４】
図５に示すように、本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、下部ガラス基板(図示せず)上に形成されたゲート電極(データ電極)１１０と、前記ゲート電極１１０上に形成された絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差し、１つのスキャンライン(例えば、スキャン１)に連結された１対の電極からなるカソード電極２２０と、前記カソード電極２２０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅より小さい幅を有する複数のカーボンナノチューブ２１０と、前記カソード電極２２０と平行に形成され、前記カーボンナノチューブ２１０の幅より小さい幅の突出部を有する補助電極２３０とから構成される。ここで、前記補助電極２３０は、前記１対の電極２２０間に隣接するように形成される。
【００５５】
前記１対の電極２２０の一側は、互いに電気的に連結され、前記１つのスキャンラインに連結される。各カーボンナノチューブ２１０は、前記補助電極２３０の突出部と対向する方向に位置し、前記１対の電極２２０の境界面上に形成される。前記補助電極２３０は、前記絶縁層１２０上に形成される。
【００５６】
以下、本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造を説明する。前記本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造と同一構造に関する説明は省略する。
【００５７】
まず、前記ゲート電極１１０と垂直方向に交差するカソード電極(１対の電極)２２０は、前記絶縁層１２０上に形成され、１つのスキャンライン(例えば、スキャン１)に電気的に連結される。
【００５８】
前記補助電極２３０は、前記１対の電極２２０間に形成され、前記１対の電極２２０の境界面上にそれぞれ形成されたカーボンナノチューブ２１０は、前記補助電極２３０の突出部と対向する方向に位置する。ここで、前記各カーボンナノチューブ２１０の幅は、前記ゲート電極１１０の幅より小さく形成される。
【００５９】
前記突出部の有無に関係なく、電界放出ディスプレイ素子が駆動される期間の間(即ち、スキャン電極が順次駆動される間)に、前記補助電極２３０に正の電圧を印加すると、その正の電圧により前記補助電極２３０から発生する電界を通して、前記カーボンナノチューブ２１０から放出される電子を励起させることで輝度を高めることができる。且つ、電界放出ディスプレイ素子が駆動されない期間の間に、接地電圧または負の電圧を前記補助電極２３０に印加することにより、前記カーボンナノチューブ２１０からの電子放出を抑制することができる。
【００６０】
反面、前記補助電極２３０にカーボンナノチューブ２１０方向に突出された突出部をさらに形成することにより、前記補助電極２３０と前記カソード電極２２０との間に露出した絶縁層１２０の面積を減らして、前記絶縁層１２０に電荷が充／放電される現象を防止することができる。また、前記カーボンナノチューブ２１０の縦端面から放出される電子を、前記補助電極２３０の突出部方向に集束することにより、隣接セルに電子ビームが広がる現象を防止することができる。
【００６１】
以下、前記カーボンナノチューブ２１０から放出される電子ビームを集束する方法について、図６Ａ及び図６Ｂを参照して詳細に説明する。
【００６２】
図６Ａは、本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造を拡大した拡大図である。
【００６３】
図６Ａに示すように、１対の電極２２０、補助電極２３０及びカーボンナノチューブ２１０の配置構造をみると、電気的に連結される１対の電極２２０の境界面上に、前記補助電極２３０の突出部と対向する方向に前記複数のカーボンナノチューブ２１０が形成されるようになっている。ここで、前記カーボンナノチューブ２１０(カーボンナノチューブの幅f)は、前記ゲート電極１１０の幅より小さく形成される。
【００６４】
前記補助電極２３０の突出部は、前記各カーボンナノチューブ２１０方向に延長され、前記突出部(突出部の幅ｅ)は、前記カーボンナノチューブ２１０の幅fより小さく形成される。前記突出部と各カソード電極２２０との離隔距離ｇを、前記補助電極２３０と前記各カソード電極２２０との離隔距離ｈより短く形成することにより、実際に電界が発生する領域に露出する絶縁層１２０の面積を減らすことができ、従って、前記絶縁層１２０に電荷が充／放電されないようにしながら、前記カーボンナノチューブ２１０から放出される電子ビームを、十字状をなす補助電極２３０の中心領域に集束させることができる。
【００６５】
図６Ｂは、本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の電子ビームの軌跡を示す概念図である。
【００６６】
図６Ｂに示すように、前記電子ビームが前記補助電極２３０の突出部の中央領域に集束することが分かる。前記補助電極２３０により生成される電界が前記突出部の側面でも生成されるので、前記カーボンナノチューブ２１０の縦端面から放出される電子が前記補助電極２３０の突出部方向に誘導される。従って、前記補助電極２３０を利用すると、電子ビームが、前記突出部の構造により変化された電界によってセル領域の内部に集束することにより、隣接したセルとの光干渉を防止し、輝度を高めることができる。ここで、前記補助電極２３０に印加される電圧は、前記本発明の第１実施形態による補助電極１４０と同様であるので、これに関する説明は省略する。
【００６７】
従って、本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、１対の電極２２０と、前記１対の電極２２０間に配置された補助電極２３０と、前記補助電極２３０に隣接した前記１対の電極上にカーボンナノチューブ２１０を形成することにより、電子ビームが広がる現象を防止し、輝度を向上させ、歪曲現象及び非正常的に電子ビームが放出される現象を防止することができる。
【００６８】
図７は、本発明の第３実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。本発明の第３実施形態による電界放出ディスプレイ素子の補助電極には突出部が形成されていないが、前記補助電極には、前記カーボンナノチューブの幅より小さい幅を有する突出部を形成することもできる。突起部を設ける場合、上記実施形態同様に、カーボンナノチューブに対向するように突起部を設ける。
【００６９】
図７に示すように、本発明の第３実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、下部ガラス基板(図示せず)上に順次形成されたゲート電極(データ電極)１１０及び絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差し、１つのスキャンライン(例えば、スキャン１)に連結された１対の電極からなるカソード電極２２０と、前記１対の電極２２０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅より小さい幅を有する複数のカーボンナノチューブ２１０と、前記１対の電極２２０と平行に形成され、前記１対の電極２２０に隣接するように、前記１対の電極２２０の外部に形成される補助電極３１０とから構成される。
【００７０】
前記カーボンナノチューブ２１０は、前記補助電極３１０と対向する方向に、前記カソード電極２２０の境界面に形成される。
【００７１】
前記補助電極３１０により、電子ビームがセルの内部に集束し、前記カーボンナノチューブ２１０の幅を前記ゲート電極１１０の幅より小さく形成することにより、電子ビームが隣接セルに広がることを防止することができる。
【００７２】
図８は、本発明の第４実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【００７３】
図８に示すように、本発明の第４実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、下部ガラス基板(図示せず)上に順次形成されたゲート電極(データ電極)１１０及び絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差し、１つのスキャンライン(例えば、スキャン１)に連結された１対の電極からなるカソード電極２２０と、前記１対の電極２２０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅より小さい幅を有する複数のカーボンナノチューブ２１０と、前記１対の電極２２０と平行に形成され、前記１対の電極２２０に隣接するように、前記１対の電極２２０間に形成される補助電極４１０とから構成される。
【００７４】
本発明の第４実施形態による電界放出ディスプレイ素子の補助電極４１０には突出部が形成されていないが、前記セル領域の中心領域に位置した補助電極４１０の両側に前記カソード電極２２０及びカーボンナノチューブ２１０が形成されているため、電子ビームが前記セル領域の中心(補助電極領域)に集束し、前記電子ビームが前記セル領域の中心に集束することにより、電界放出ディスプレイの鮮明度及び輝度が向上する。
【００７５】
図９は、本発明の第５実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【００７６】
図９に示すように、本発明の第５実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、下部ガラス基板(図示せず)上に順次形成されたゲート電極(データ電極)１１０及び絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差し、１つのスキャンライン(例えば、スキャン１)に連結された１対の電極からなるカソード電極２２０と、前記カソード電極２２０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅より小さい幅を有する１対のカーボンナノチューブ５１０と、前記１対の電極２２０と平行に形成され、前記１対の電極２２０と隣接するように、前記１対の電極２２０間及び外部に形成される補助電極５２０とから構成される。前記補助電極５２０に、前記突出部をさらに形成することもできる。
【００７７】
本発明の第５実施形態による電界放出ディスプレイ素子の補助電極５２０は、前記１対の電極２２０間、及び前記１対の電極２２０の外部に形成される。前記１対の電極２２０の両側に前記補助電極５２０が隣接しているため、前記各電極２２０には、１対のカーボンナノチューブ５１０を形成することができる。従って、１つのセルに合計４つのカーボンナノチューブ５１０が形成され、前記４つのカーボンナノチューブ５１０から放出される電子ビームが、各カーボンナノチューブ５１０と対向する補助電極５２０方向に集束する。即ち、隣接セルとの光干渉なく輝度及び効率を大きく高めることができる。
【００７８】
図１０は、本発明の第６実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【００７９】
図１０に示すように、本発明の第６実施形態による電界放出ディスプレイ素子は、下部ガラス基板(図示せず)上に順次形成されたゲート電極(データ電極)１１０及び絶縁層１２０と、前記絶縁層１２０上に形成され、前記ゲート電極１１０と交差し、１つのスキャンライン(例えば、スキャン１)に連結された１対の電極からなるカソード電極２２０と、前記１対の電極２２０上に形成され、前記ゲート電極１１０の幅と同一幅を有し、中空の空間を有する複数のカーボンナノチューブ６１０と、前記１対の電極２２０と平行に形成され、前記１対の電極２２０に隣接するように、前記１対の電極２２０間に形成される補助電極４１０とから構成される。
【００８０】
本発明の第６実施形態による電界放出ディスプレイ素子のカーボンナノチューブ６１０は、中実の直四角形状の代りに中空の直四角形状に構成することにより、カーボンナノチューブ６１０から発生する電子が増加する。
【００８１】
本発明の第６実施形態による電界放出ディスプレイ素子の補助電極４１０には、前記突出部をさらに形成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造を拡大した拡大図である。
【図２Ｂ】本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子の電子ビームの軌跡を示す概念図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子を駆動する方法を示す電圧波形図である。
【図４】本発明の第１実施形態による電界放出ディスプレイ素子を駆動する他の方法を示す電圧波形図である。
【図５】本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【図６Ａ】本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構造を拡大した拡大図である。
【図６Ｂ】本発明の第２実施形態による電界放出ディスプレイ素子の電子ビームの軌跡を示す概念図である。
【図７】本発明の第３実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【図８】本発明の第４実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【図９】本発明の第５実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【図１０】本発明の第６実施形態による電界放出ディスプレイ素子の構成を示す平面図である。
【図１１Ａ】従来の電界放出ディスプレイ素子の構造を示す断面図である。
【図１１Ｂ】従来の他の電界放出ディスプレイ素子の構造を示す断面図である。
【図１２Ａ】従来の電界放出ディスプレイ素子から発生する電子ビームの軌跡を説明するための平面図である。
【図１２Ｂ】従来の電界放出ディスプレイ素子から発生する電子ビームの軌跡を説明するための平面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１１０  ゲート電極
１２０  絶縁層
１３０  カソード電極
１４０  補助電極
１５０  カーボンナノチューブ
【図１】
2005243628.tif 000003
【図２Ａ】
2005243628.tif 000004
【図２Ｂ】
2005243628.tif 000005
【図３】
2005243628.tif 000006
【図４】
2005243628.tif 000007
【図５】
2005243628.tif 000008
【図６Ａ】
2005243628.tif 000009
【図６Ｂ】
2005243628.tif 000010
【図７】
2005243628.tif 000011
【図８】
2005243628.tif 000012
【図９】
2005243628.tif 000013
【図１０】
2005243628.tif 000014
【図１１Ａ】
2005243628.tif 000015
【図１１Ｂ】
2005243628.tif 000016
【図１２Ａ】
2005243628.tif 000017
【図１２Ｂ】
2005243628.tif 000018