(57)【要約】      （修正有）【課題】エミッタから放出される電子ビームのフォーカシング特性を向上させて、電流密度のピークを画素内に正確に位置させることにより、色純度と鮮明度を向上させたＦＥＤを提供する。【解決手段】第１基板１１０上にカソード電極１１１を形成し、その上に該カソード電極の一部を露出させる第１開口１１２ａを有する導電層１１２、第２開口１１３ａを有する絶縁層１１３、第３開口１１４ａを有するゲート電極１１４を形成し、前記第１開口内の露出された前記カソード電極上に所定間隔隔てて前記第１開口の両側にエミッタ１１５を配置し、前記第１基板と所定間隔隔てて対向するようにアノード電極１２１と蛍光層１２２が形成された第２基板１２０を配置する。そして、前記カソード電極には前記第１基板を露出させるキャビティ１１１ａを前記エミッタの間に配置する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上に形成され、前記カソード電極の一部を露出させる第１開口を有する導電層と、
前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される第２開口を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される第３開口を有するゲート電極と、
前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、互いに所定間隔離隔されるように前記第１開口の両側に沿って配置されたエミッタと、
前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第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】
前記カソード電極には前記第１基板を露出させるキャビティが形成され、前記キャビティは前記エミッタの間に配置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３】
前記第１開口、第２開口、第３開口、及びキャビティは、前記カソード電極の長手方向に延びた矩形であることを特徴とする請求項２に記載の電界放出表示装置。
【請求項４】
前記第３開口及び前記第２開口の幅のそれぞれは前記第１開口の幅より広く、前記キャビティの幅は前記第１開口の幅より狭いことを特徴とする請求項３に記載の電界放出表示装置。
【請求項５】
前記エミッタ間の間隔は前記第１開口の幅より狭く、前記キャビティの幅は前記エミッタ間の間隔より狭いことを特徴とする請求項４に記載の電界放出表示装置。
【請求項６】
前記第３開口の幅は、前記第２開口の幅と同じであることを特徴とする請求項４に記載の電界放出表示装置。
【請求項７】
前記第３開口の幅は、前記第２開口の幅より広いことを特徴とする請求項４に記載の電界放出表示装置。
【請求項８】
前記導電層は、前記カソード電極の両辺に沿ってその長手方向に延び、その間に前記第１開口を形成す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９】
前記導電層は、前記カソード電極の両辺のそれぞれに所定長さだけ形成され、その間に前記第１開口を形成す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１０】
前記導電層は、前記カソード電極上に前記第１開口の周りを全て取り囲む形状に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１１】
前記導電層は、前記カソード電極上に形成される絶縁物質層と、前記絶縁物質層の上面と側面とに形成されて前記カソード電極と接触する金属層と、を含む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１２】
前記第１、第２、及び第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、前記複数の第１開口のそれぞれの内部に前記エミッタが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１３】
前記エミッタは、炭素系物質からな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１４】
前記エミッタは、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項１３に記載の電界放出表示装置。
【請求項１５】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上に形成され、前記カソード電極の一部を露出させる円形の第１開口を有する導電層と、
前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される円形の第２開口を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される円形の第３開口を有するゲート電極と、
前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、前記第１開口の内周面に沿って配置されたリング状のエミッタと、
前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第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１６】
前記カソード電極には前記第１基板を露出させる円形のキャビティが形成され、前記キャビティは前記エミッタの内側に配置されたことを特徴とする請求項１５に記載の電界放出表示装置。
【請求項１７】
前記第３開口及び第２開口の内径のそれぞれは前記第１開口の内径より広く、前記キャビティの内径は前記第１開口の内径より狭いことを特徴とする請求項１５に記載の電界放出表示装置。
【請求項１８】
前記エミッタの内径は前記第１開口の内径より狭く、前記キャビティの内径は前記エミッタの内径より狭いことを特徴とする請求項１７に記載の電界放出表示装置。
【請求項１９】
前記第３開口の内径は、前記第２開口の内径と同じであることを特徴とする請求項１８に記載の電界放出表示装置。
【請求項２０】
前記第３開口の内径は、前記第２開口の内径より広いことを特徴とする請求項１８に記載の電界放出表示装置。
【請求項２１】
前記導電層は、前記カソード電極上に形成される絶縁物質層と、前記絶縁物質層の上面と側面とに形成されて前記カソード電極に接触する金属層と、を含むことを特徴とする請求項１５に記載の電界放出表示装置。
【請求項２２】
前記第１、第２、及び第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、前記複数の第１開口のそれぞれの内部に前記エミッタが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。
【請求項２３】
前記エミッタは、炭素系物質からな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。
【請求項２４】
前記エミッタは、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項２３に記載の電界放出表示装置。
【請求項２５】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上に形成された絶縁物質層と、
前記絶縁物質層の上面に形成された導電層と、
前記絶縁物質層と導電層とに形成されて前記カソード電極の一部を露出させる第１開口と、
前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される第２開口を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される第３開口を有するゲート電極と、
前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、互いに所定間隔離隔されるように前記第１開口の両側に沿って配置されたエミッタと、
前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第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２６】
前記導電層は、前記絶縁物質層により前記カソード電極と絶縁されることを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項２７】
前記カソード電極には前記第１基板を露出させるキャビティが形成され、前記キャビティは前記エミッタの間に配置されたことを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項２８】
前記第１開口、第２開口、第３開口、及び前記キャビティは、前記カソード電極の長手方向に延びた矩形であることを特徴とする請求項２７に記載の電界放出表示装置。
【請求項２９】
前記第３開口及び前記第２開口の幅のそれぞれは前記第１開口の幅より広く、前記キャビティの幅は前記第１開口の幅より狭いことを特徴とする請求項２８に記載の電界放出表示装置。
【請求項３０】
前記エミッタ間の間隔は前記第１開口の幅より狭く、前記キャビティの幅は前記エミッタ間の間隔より狭いことを特徴とする請求項２９に記載の電界放出表示装置。
【請求項３１】
前記第３開口の幅は、前記第２開口の幅と同じであることを特徴とする請求項２９に記載の電界放出表示装置。
【請求項３２】
前記第３開口の幅は、前記第２開口の幅より広いことを特徴とする請求項２９に記載の電界放出表示装置。
【請求項３３】
前記絶縁物質層と導電層とは、前記カソード電極の両辺に沿ってその長手方向に延び、その間に前記第１開口を形成することを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項３４】
前記絶縁物質層と導電層とは、前記カソード電極の両辺のそれぞれに所定長さだけ形成され、その間に前記第１開口を形成することを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項３５】
前記絶縁物質層と導電層とは、前記カソード電極上に前記第１開口の周りを全て取り囲む形状に形成されたことを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項３６】
前記導電層は、その長手方向の両端部で前記カソード電極と電気的に連結されることを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項３７】
前記第１、第２、及び第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、前記複数の第１開口のそれぞれの内部に前記エミッタが形成されることを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項３８】
前記エミッタは、炭素系物質からなることを特徴をする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項３９】
前記エミッタは、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項３８に記載の電界放出表示装置。
【請求項４０】
第１基板と、
前記第１基板上に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極上に形成された絶縁物質層と、
前記絶縁物質層の上面に形成された導電層と、
前記絶縁物質層と前記導電層とに形成されて前記カソード電極の一部を露出させる円形の第１開口と、
前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される円形の第２開口を有する絶縁層と、
前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される円形の第３開口を有するゲート電極と、
前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、前記第１開口の内周面に沿って配置されたリング状のエミッタと、
前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第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４１】
前記導電層は、前記絶縁物質層により前記カソード電極と絶縁されることを特徴とする請求項４０に記載の電界放出表示装置。
【請求項４２】
前記カソード電極には前記第１基板を露出させる円形のキャビティが形成され、前記キャビティは前記エミッタの内側に配置されたことを特徴とする請求項４０に記載の電界放出表示装置。
【請求項４３】
前記第３開口及び第２開口の内径のそれぞれは前記第１開口の内径より広く、前記キャビティの内径は前記第１開口の内径より狭いことを特徴とする請求項４２に記載の電界放出表示装置。
【請求項４４】
前記エミッタの内径は前記第１開口の内径より狭く、前記キャビティの内径は前記エミッタの内径より狭いことを特徴とする請求項４３に記載の電界放出表示装置。
【請求項４５】
前記第３開口の内径は、前記第２開口の内径と同じであることを特徴とする請求項４４に記載の電界放出表示装置。
【請求項４６】
前記第３開口の内径は、前記第２開口の内径より広いことを特徴とする請求項４４に記載の電界放出表示装置。
【請求項４７】
前記導電層は、その長手方向の両端部で前記カソード電極と電気的に連結されることを特徴とする請求項４０に記載の電界放出表示装置。
【請求項４８】
前記第１、第２、及び第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、前記複数の第１開口のそれぞれの内部に前記エミッタが形成されることを特徴とする請求項４０に記載の電界放出表示装置。
【請求項４９】
前記エミッタは、炭素系物質からなることを特徴とする請求項４０に記載の電界放出表示装置。
【請求項５０】
前記エミッタは、カーボンナノチューブからなることを特徴とする請求項４９に記載の電界放出表示装置。
【請求項５１】
前記導電層は、導電性物質のスパッタリングによって形成されることを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項５２】
前記導電層は、導電性物質のメッキによって形成されることを特徴とする請求項４０に記載の電界放出表示装置。
【請求項５３】
前記導電層は、前記絶縁層に前記第２開口を形成する時に使われるエッチッグ液に対して抵抗性を有することを特徴とする請求項２５に記載の電界放出表示装置。
【請求項５４】
前記エミッタの一側は前記導電層によって限定され、前記エミッタの他側は前記カソード電極によって限定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５５】
前記エミッタは、前記カソード電極上にその長手方向に前記カソード電極と平行に延び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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出表示装置に係り、より詳細には電子ビームのフォーカシング特性を向上させうるエミッタ構造を有した電界放出表示装置に関する。
【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、パソコンのモニターとテレビ受像機などが挙げられる。このような表示装置は高速熱電子放出を利用する陰極線管（ＣＲＴ）と、最近、急速に発展している液晶表示装置（ＬＣＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、及び電界放出表示装置（ＦＥＤ）のような平板表示装置（Ｆｌａｔ  Ｐａｎｅｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）とに大別される。
【０００３】
このような平板表示装置のうちＦＥＤは、カソード電極上に一定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の特性によって表示装置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モリブデン（Ｍｏ）を主材質としてスピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型の金属チップ（またはマイクロチップ）が多用されてきた。
【０００５】
ところが、前記金属チップ形状のエミッタを有するＦＥＤは、エミッタの配置のために極微のホールを形成し、Ｍｏを蒸着して画面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、製造工程が複雑で高度の技術が要求され、高価の装備を使用するのでコスト高となる問題点がある。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が得られ、製造工程も簡略化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つつある。
【０００７】
いま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、炭素系物質、例えば、グラファイト、ダイヤモンド、ＤＬＣ（ｄｉａｍｏｎｄ  ｌｉｋｅ  ｃａｒｂｏｎ）、Ｃ６０（Ｆｕｌｌｅｒｅｎ）またはカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）などが適していると知られており、特に、カーボンナノチューブが比較的に低い駆動電圧でも電子を円滑に放出できてＦＥＤのエミッタとして最も理想的な物質と期待されている。
【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を参照すれば、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を持つ３極管の構造である。前記カソード電極１２とゲート電極１４とは、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とコントラスト向上のためのブラックマトリックス２４が形成されている。そして、背面基板１１と前面基板２１とはその間に配置されるスペーサ３１により互いに間隔が維持されている。このようなＦＥＤの大部分は、エミッタ１６が配置される背面基板１１上にまずカソード電極１２を形成し、その上に微細な開口１５を持つ絶縁層１３とゲート電極１４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】
ところが、上記の一般的な３極管構造を有する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点がある。このような問題点は、前記エミッタ１６から放出される電子の大部分がエミッタ１６のエッジ部から放出されており、かつその電子が電子ビーム化されて蛍光層２３に向かう時、ゲート電極１４に印加される電圧（数〜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分散されることによって、所望の画素の蛍光体のみならず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】
このような問題点を改善するために、一つの画素に対応するエミッタ１６を小面積化してこれを複数配置することによって、前記エミッタ１６から放出された電子ビームの分散現象を最小化しようとする努力があった。しかし、定められたサイズの画素内に前記複数のエミッタ１６を良好に形成させるには制約があり、かつ該当画素の蛍光体を発光させるためのエミッタ１６の全体面積が減少する問題点があり、また電子ビームの集束においてもその効果が充分でない。
【００１２】
一方、前記電子ビームの分散現象を防止するために、図２Ａと図２Ｂに示されたように、ゲート電極５３、６３の周囲に電子ビームの集束のための別途の電極５４、６４を配置した構造のＦＥＤが提案されていた。
【００１３】
その一例として、図２Ａにはゲート電極５３の周囲にリング状のフォーカシング電極５４を配置して電子ビームを集束させる構造を有するＦＥＤが示されており、他の例として、図２Ｂには下部ゲート電極６３と上部ゲート電極６４からなる二重ゲートを利用して電子ビームを集束させる構造を有するＦＥＤが示されている。しかし、このようなＦＥＤはその構造が複雑になるという短所がある。また、前記構造は、主にカソード電極５１、６１上に金属マイクロチップ形状のエミッタ５２、６２が形成されたＦＥＤに適用されてきたので、このような構造を平板型エミッタを持つＦＥＤに適用するにはまだ満足できるほどの効果が得られていない。
【００１４】
一方、特許文献１では、エミッタが配置される基板側に形成された非絶縁層の厚さ及び誘電層の厚さの比と、前記非絶縁層、誘電層及びこの誘電層上に形成されるゲート層を貫通して形成されるホールの直径と前記非絶縁層の厚さの比を限定して電子ビームの発散を減らした電子放出源の構造を開示している。しかし、この技術においては、一つの画素に対応して複数のホールが形成され、それぞれのホール内に複数の電子放出源が微細構造をなして形成されることによって、その構造が非常に複雑で製造し難いだけでなく、実際の製造において構造上空間的制約を受けるようになる。したがって、一つの画素に対応するエミッタの数またはその面積の最大化に限界があって、長時間駆動による寿命短縮の問題点をもたらす。
【特許文献１】米国特許第５，５５２，６５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
本発明は前記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、特に、電子ビームフォーカシング特性を向上させうるエミッタ構造を有するＦＥＤ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】
【００１６】
前記目的を達成するために本発明は、第１基板と、前記第１基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成され、前記カソード電極の一部を露出させる第１開口を有する導電層と、前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される第２開口を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される第３開口を有するゲート電極と、前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、互いに所定間隔離隔されるように前記第１開口の両側に沿って配置されたエミッタと、前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第２基板と、を備えることを特徴とするＦＥＤを提供する。
【００１７】
ここで、前記カソード電極には前記第１基板を露出させるキャビティが形成され、前記キャビティは前記エミッタの間に配置されることが望ましい。
【００１８】
本発明において、前記第１開口、第２開口、第３開口、及び前記キャビティは、前記カソード電極の長手方向に延びた矩形でありうる。
【００１９】
この場合、前記第３開口及び前記第２開口の幅のそれぞれは前記第１開口の幅より広く、前記キャビティの幅は前記第１開口の幅より狭いことが望ましい。
【００２０】
そして、前記エミッタ間の間隔は前記第１開口の幅より狭く、前記キャビティの幅は前記エミッタ間の間隔より狭いことが望ましい。
【００２１】
また、前記第３開口の幅は前記第２開口の幅と同一であっても良く、前記第２開口の幅より広くても良い。
【００２２】
本発明において、前記導電層は、前記カソード電極の両辺に沿ってその長手方向に延び、その間に前記第１開口を形成することができる。
【００２３】
一方、前記導電層は、前記カソード電極の両辺のそれぞれに所定長さだけ形成され、その間に前記第１開口を形成することもできる。
【００２４】
また一方、前記導電層は、前記カソード電極上に前記第１開口の周りを全て取り囲む形状に形成されることもできる。
【００２５】
本発明において、前記導電層は、前記カソード電極上に形成される絶縁物質層と、前記絶縁物質層の上面と側面とに形成されて前記カソード電極に接触する金属層と、を含むことができる。
【００２６】
また、本発明において、前記エミッタは炭素系物質、例えばカーボンナノチューブからなることが望ましい。
【００２７】
そして、前記目的を達成するために本発明は、第１基板と、前記第１基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成され、前記カソード電極の一部を露出させる円形の第１開口を有する導電層と、前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される円形の第２開口を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される円形の第３開口を有するゲート電極と、前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、前記第１開口の内周面に沿って配置されたリング状のエミッタと、前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第２基板と、を備えることを特徴とするＦＥＤを提供する。
【００２８】
ここで、前記カソード電極には前記第１基板を露出させる円形のキャビティが形成され、前記キャビティは前記エミッタの内側に配置されることが望ましい。
【００２９】
本発明において、前記第１、第２、及び第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、前記複数の第１開口のそれぞれの内部に前記エミッタが形成されることもできる。
【００３０】
また、前記目的を達成するために本発明は、第１基板と、前記第１基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成された絶縁物質層と、前記絶縁物質層の上面に形成された導電層と、前記絶縁物質層と導電層とに形成されて前記カソード電極の一部を露出させる第１開口と、前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される第２開口を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される第３開口を有するゲート電極と、前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、互いに所定間隔離隔されるように前記第１開口の両側に沿って配置されたエミッタと、前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第２基板と、を備えることを特徴とするＦＥＤを提供する。
【００３１】
ここで、前記導電層は、前記絶縁物質層により前記カソード電極と絶縁できる。
【００３２】
また、前記一目的を達成するために本発明は、第１基板と、前記第１基板上に形成されたカソード電極と、前記カソード電極上に形成された絶縁物質層と、前記絶縁物質層の上面に形成された導電層と、前記絶縁物質層と導電層とに形成されて前記カソード電極の一部を露出させる円形の第１開口と、前記導電層上に形成され、前記第１開口と連通される円形の第２開口を有する絶縁層と、前記絶縁層上に形成され、前記第２開口と連通される円形の第３開口を有するゲート電極と、前記第１開口内に露出された前記カソード電極上に形成され、前記第１開口の内周面に沿って配置されたリング状のエミッタと、前記第１基板と所定間隔をおいて対向するように配置され、その一面にアノード電極と所定パターンの蛍光層とが形成された第２基板と、を備えることを特徴とするＦＥＤを提供する。
【００３３】
ここで、前記導電層は、前記絶縁物質層により前記カソード電極と絶縁できる。
【発明の効果】
【００３４】
本発明に係るＦＥＤによれば、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て画像の色純度が高まり、これによって高画質の画像を具現できる。
【００３５】
また、本発明に係るＦＥＤによれば、電流密度のピークが画素内に正確に位置するので画像の輝度が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３６】
以下、添付した図面に基づき、本発明に係るＦＥＤの望ましい実施の形態を詳細に説明する。各図面に示された同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
【００３７】
図３は、本発明の望ましい第１実施例によるＦＥＤの構造を示す部分断面図であり、図４は、図３に示された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。
【００３８】
図３及び図４を参照すれば、本発明に係るＦＥＤは、所定間隔をおいて互いに対向するように配置された二枚の基板、すなわち、通常、背面基板と称する第１基板１１０と前面基板と称する第２基板１２０とを備える。前記背面基板１１０と前面基板１２０とはこ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。このような背面基板１１０と前面基板１２０としては一般的にガラス基板が使われる。
【００３９】
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。
【００４０】
具体的に、前記背面基板１１０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）を背面基板１１０上に所定厚さ、例えば数百〜数千Å程度の厚さに蒸着した後、これをストライプ状にパターニングすることで形成されうる。一方、前記カソード電極１１１をなす物質は後述のようにエミッタ１１５の形成方法によって可変する。
【００４１】
そして、前記カソード電極１１１には前記背面基板１１０を露出させるキャビティ１１１ａが形成されることが望ましい。前記キャビティ１１１ａは後述するエミッタ１１５の間に配置される。このようなキャビティ１１１ａは、各画素１２５に対応して一つずつ形成され、画素１２５の形状に相応する縦長型の形状、すなわち前記カソード電極１１１の長手方向（Ｙ方向）に延びた矩形でありうる。
【００４２】
前記カソード電極１１１上には、このカソード電極１１１と電気的に連結される導電層１１２が形成される。前記導電層１１２は、例えば導電性ペーストをスクリーンプリンティング法により塗布した後、所定温度で焼成することによって２〜５μｍ程度の厚さを持つように形成されうる。また、この導電層１１２にはカソード電極１１１の一部を露出させる第１開口１１２ａが形成される。前記第１開口１１２ａは、各画素１２５に対応して一つずつ形成され、画素１２５の形状に相応する縦長型の形状、すなわち前記カソード電極１１１の長手方向（Ｙ方向）に延びた矩形でありうる。前記カソード電極１１１に前述したようなキャビティ１１１ａが形成された場合、前記第１開口１１２ａは前記キャビティ１１１ａの幅ＷＣより広い幅Ｗ１を有し、キャビティ１１１ａと連通されるように形成される。
【００４３】
前記導電層１１２上には絶縁層１１３が形成される。この絶縁層１１３は、図３に示されたように、前記導電層１１２の上部だけでなくカソード電極１１１の間に露出された背面基板１１０上にも形成される。このような絶縁層１１３は、例えばペースト状態の絶縁物質をスクリーンプリンティング法により塗布した後、所定温度で焼成することによって１０〜２０μｍ程度の厚さを持つように形成されうる。そして、この絶縁層１１３には前記第１開口１１２ａと連通される第２開口１１３ａが形成される。前記第２開口１１３ａは、第１開口１１２ａと同様に前記カソード電極１１１の長手方向（Ｙ方向）に延びた矩形であり、その幅Ｗ２は第１開口１１２ａの幅Ｗ１より広く形成される。したがって、前記第２開口１１３ａを通じて前記導電層１１２の一部が露出される。
【００４４】
前記絶縁層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。このようなゲート電極１１４は、導電性の金属、例えばクロム（Ｃｒ）をスパッタリングによりほぼ数千Åの厚さに蒸着した後、これをストライプ状にパターニングすることで形成できる。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と同一に形成されうる。
【００４５】
前記第１開口１１２ａ内に露出された前記カソード電極１１１上には、エミッタ１１５が形成される。前記エミッタ１１５は、前記導電層１１２より薄く、平坦な形態で形成される。このエミッタ１１５は、カソード電極１１１とゲート電極１１４と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果たす。本発明においては、このようなエミッタ１１５として炭素系物質、例えばグラファイト、ダイヤモンド、ＤＬＣ、Ｃ６０またはカーボンナノチューブなどを使用する。特に、前記エミッタ１１５として比較的低い駆動電圧でも電子を円滑に放出できるカーボンナノチューブを使用することが望ましい。
【００４６】
また、本実施例において、前記エミッタ１１５は互いに所定間隔離隔されるように前記第１開口１１２ａの両側に沿って配置される。すなわち、一つの第１開口１１２ａ内に二つのエミッタ１１５が配置され、このエミッタ１１５は前記第１開口１１２ａの両側に露出された導電層１１２の側面のそれぞれに接触した状態で第１開口１１２ａの長手方向（Ｙ方向）に相互平行に延びた棒状である。したがって、従来に比べてエミッタ１１５の面積が広くなるので、長時間駆動時にもその寿命に対する信頼性を確保することができる。そして、前述したように前記エミッタ１１５の間にキャビティ１１１ａが配置される場合、前記エミッタ１１５間の間隔Ｄは前記第１開口１１２ａの幅Ｗ１より狭く、前記キャビティ１１１ａの幅ＷＣより広く形成される。
【００４７】
このような構造の前記エミッタ１１５は多様な方法で形成されうる。その一例として、感光性カーボンナノチューブペーストを背面基板１１０の上面に塗布した後、背面基板１１０の後面側から紫外線（ＵＶ）を照射してカーボンナノチューブペーストを選択的に露光させてから現像することによって、前記エミッタ１１５を形成させる方法がある。この方法においては、カソード電極１１１は透明な導電性物質であるＩＴＯからなるべきであり、導電層１１２と絶縁層１１３とは不透明な材料からならなければならない制約がある。他の例として、前記第１開口１１２ａ内に露出されたカソード電極１１１の表面のうち前記エミッタ１１５が位置する部分の表面にＮｉ、Ｆｅからなる触媒金属層を形成した後、この触媒金属層にＣＨ４、Ｃ２Ｈ２またはＣＯ２のような炭素を含有したガスを供給して触媒金属層の表面からカーボンナノチューブを垂直成長させることによって、前記エミッタ１１５を形成する方法もある。さらに他の例として、前記第１開口１１２ａ内にフォトレジストを塗布し、これをパターニングしてカソード電極１１１の表面のうち前記エミッタ１１５が位置する部分の表面にのみフォトレジストを残存させた後、その上にカーボンナノチューブペーストを塗布して所定温度で加熱することによって、フォトレジストとカーボンナノチューブペーストとの熱的化学反応により前記エミッタ１１５を形成させる方法がある。後者の２方法においては、前記後面露光方法における制約を受けない。
【００４８】
図５Ａないし図５Ｃには前記カソード電極１１１上に形成された導電層１１２の３形態が示されている。
【００４９】
まず、図５Ａを参照すれば、前記導電層１１２は、前記カソード電極１１１の両辺に沿ってその長手方向に延びるように形成されうる。この場合、前記第１開口１１２ａはカソード電極１１１の両側に形成された導電層１１２の間に形成される。そして、前記エミッタ１１５は、前記第１開口１１２ａの両側の導電層１１２側面のそれぞれに接触した状態で導電層１１２の長手方向に所定長さだけ形成される。また、前記カソード電極１１１に形成されるキャビティ１１１ａは、前記エミッタ１１５の間にエミッタ１１５と同じ長さに形成されうる。
【００５０】
次に、図５Ｂを参照すれば、前記導電層１１２は、前記カソード電極１１１の両辺のそれぞれに所定長さだけ形成され、その間に前記第１開口１１２ａを形成することもできる。この場合、前記導電層１１２は、前記エミッタ１１５と同じ長さに形成できる。
【００５１】
そして、図５Ｃを参照すれば、前記導電層１１２は、前記カソード電極１１１上に前記第１開口１１２ａの周りを全て取り囲む形状に形成されることもできる。この場合、前記第１開口１１２ａは、４面が全て前記導電層１１２により限定され、これにより前記エミッタ１１５は前記導電層１１２によって完全に取り囲まれる。
【００５２】
さらに図３と図４を参照すれば、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できるように透明な導電性物質である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型のパターンを有する。
【００５３】
そして、前記前面基板１２０の底面には、コントラスト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が形成されうる。
【００５４】
また、前記蛍光層１２２とブラックマトリックス１２３と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１１５から放出された電子が容易に透過できるように数百Å程度の薄い厚さを有する。このような金属薄膜層１２４は輝度を向上させる機能を行う。すなわち、前記蛍光層１２２のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光体がエミッタ１１５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時、この可視光が前記金属薄膜層１２４により反射されるので、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。
【００５５】
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を形成しなくても良い。これは、前記金属薄膜層１２４が導電性を持つので、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えられるためである。
【００５６】
前記の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１１５と蛍光層１２２が対向するように配置され、その周り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。この時、前述のように背面基板１１０と前面基板１２０との間にはこれらの間隔を維持させるスペーサ１３０が設置される。
【００５７】
以下には、前記のように構成された本発明に係るＦＥＤの作用を説明する。
【００５８】
本発明に係るＦＥＤにおいて、前記カソード電極１１１、ゲート電極１１４、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、１１４、１２１の間に電界が形成されつつ前記エミッタ１１５から電子が放出される。この時、前記カソード電極１１１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。そして、前記導電層１１２はカソード電極１１１の上面に接触しているので、前記導電層１１２にもカソード電極１１１と同じ電圧が同時に印加される。前記エミッタ１１５から放出された電子は電子ビーム化して前記蛍光層１２２へ誘導されて前記蛍光層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。
【００５９】
前記のような本発明に係るＦＥＤの作用において、前記第１開口１１２ａの両側にそれぞれ配置されたエミッタ１１５によれば、このエミッタ１１５から放出された電子により形成された電子ビームが広く分散されずに集束される効果がある。そして、エミッタ１１５を介在してその両側に導電層１１２が形成されるので、この導電層１１２が形成する電界によって電子ビームの集束がより効率的になされる。
【００６０】
また、カソード電極１１１にキャビティ１１１ａを形成するようになれば、エミッタ１１５の周囲に形成された電界の等電位線がエミッタ１１５を取り囲むように形成される。このような電界の影響で電流密度が増加し、電流密度のピークが蛍光層１２２の該当画素内に正確に位置するようになる。そして、前記キャビティ１１１ａの幅ＷＣを調節することによって電子ビームをより効果的に集束させることができる。
【００６１】
前記のように、エミッタ１１５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すれば画像の色純度が高まり、電流密度のピークが該当画素内に正確に位置すれば画像の輝度が向上するので、結果的に高画質の画像を具現できる。
【００６２】
前記のような本発明に係るＦＥＤの長所については、以下にシミュレーションの結果を参照しながら詳細に説明する。
【００６３】
図６ないし図８は、図３に示された本発明の第１実施例によるＦＥＤの変形例を示す部分断面図である。
【００６４】
まず、図６を参照すれば、前記ゲート電極１１４に形成される第３開口１１４ａはその幅Ｗ３が前記絶縁層１１３に形成される第２開口１１３ａの幅Ｗ２より広く形成されうる。このように、前記第３開口１１４ａの幅Ｗ３が前記第２開口１１３ａの幅Ｗ２より広くなれば、前記カソード電極１１１と前記ゲート電極１１４との間の経路を長くできるので、耐電圧特性が向上する長所を有する。
【００６５】
次いで、図７を参照すれば、導電層１１２’は、前記カソード電極１１１上に形成される絶縁物質層１１２１と、前記絶縁物質層１１２１の表面、すなわち上面と側面とに形成される金属層１１２２を含んで構成されうる。この場合、前記金属層１１２２がカソード電極１１１に電気的に連結されて導電層１１２’の基本的な役割を果たす。このような構成を有する導電層１１２’は、まずカソード電極１１１上に絶縁物質層１１２１を形成した後、この絶縁物質層１１２１の表面に導電性金属物質の蒸着、スパッタリングまたはメッキにより金属層１１２２を形成することによってなされる。このように導電層１１２’の表面が金属層１１２２からなれば、エッチング工程により前記絶縁層１１３に第２開口１１３ａの形成時、前記金属層１１２２がエッチッグ液に対して一種の保護膜の役割を果たすので、前記導電層１１２’がエッチッグ液の影響を受けて損傷される問題点をあらかじめ防止できる。さらに説明すれば、図６に示されたように導電層１１２が導電性ペーストからなる場合には、導電層１１２がエッチッグ液の影響を受けて損傷される可能性があるが、図７に示されたように導電層１１２’の表面が金属層１１２２からなる場合には、前記のように導電層１１２’がエッチッグ液の影響をほとんど受けない。
【００６６】
次に、図８を参照すれば、前記カソード電極１１１上に絶縁物質層１１２３が形成され、前記絶縁物質層１１２３の上面に導電層１１２”が形成されうる。したがって、前記導電層１１２”は、絶縁物質層１１２３の厚さだけカソード電極１１１と離隔され、絶縁物質層１１２３によってカソード電極１１１と絶縁される。この場合、前記導電層１１２”には前記カソード電極１１１に連結された電源とは異なる別途の電源が連結でき、これにより前記導電層１１２”には前記カソード電極１１１に印加される電圧とは異なる電圧が印加できる。したがって、前記導電層１１２”に印加される電圧を必要によって独立的に調節可能なので、導電層１１２”による電子ビームの集束効果を極大化できる長所がある。このように、前記導電層１１２”は、カソード電極１１１とは別個の電極、すなわちフォーカシング電極の役割を果たすようになる。
【００６７】
前記導電層１１２”は、まずカソード電極１１１上に絶縁物質層１１２３を形成した後、この絶縁物質層１１２３の上面に導電性金属物質の蒸着、スパッタリングまたはメッキにより形成されうる。このように導電層１１２”が導電性ペーストでなく金属物質の蒸着やメッキによりなされるので、エッチング工程により前記絶縁層１１３に第２開口１１３ａの形成時、エッチッグ液の影響を受けて導電層１１２”が損傷される問題点が発生しない。
【００６８】
そして、図８に示されたＦＥＤの他の構成要素の具体的な構成は図３に示された本発明の第１実施例によるＦＥＤと同一である。ただし、第１開口１１２ａは、前記絶縁物質層１１２３と導電層１１２”とに一定幅に形成され、前記第１開口１１２ａ内に配置されるエミッタ１１５は、第１開口１１２ａの両側に露出された絶縁物質層１１２３の側面のそれぞれに接触するように形成される。
【００６９】
一方、前記導電層１１２”は、その長手方向の端部で前記カソード電極１１１と電気的に連結されるように形成でき、この場合、カソード電極１１１と導電層１１２”に同じ電圧が同時に印加されうる。
【００７０】
以下、本発明の他の実施例に対して説明する。
【００７１】
図９は、本発明の第２実施例によるＦＥＤの構造を示す部分平面図である。本発明の第２実施例によるＦＥＤの断面構造は図４に示された第１実施例によるＦＥＤの断面構造と同一なので、その図示は省略する。
【００７２】
図９に示されたように、本実施例においては、一つの画素２２５に対して導電層２１２に形成された第１開口２１２ａと、絶縁層２１３に形成された第２開口２１３ａと、ゲート電極２１４に形成された第３開口２１４ａとがそれぞれ複数個、例えば二つが設けられる。そして、前記複数の第１開口２１２ａのそれぞれの内部にエミッタ２１５が形成される。前記エミッタ２１５は前述した第１実施例のように前記第１開口２１２ａ内に露出されたカソード電極２１１上に形成され、互いに所定間隔離隔されるように第１開口２１２ａの両側に沿って配置される。
【００７３】
そして、本実施例においてもカソード電極２１１にキャビティ２１１ａが形成でき、このキャビティ２１１ａも一つの画素２２５に対して複数個、例えば二つが設けられる。
【００７４】
本実施例において、前記構成を除いた他の構成は前述した第１実施例と同一なので、その説明は省略する。また、本実施例においても図６ないし図８に示された変形例が適用されうる。
【００７５】
図１０は、本発明の第３実施例によるＦＥＤの構造を示す部分平面図である。本発明の第３実施例によるＦＥＤの断面構造も図４に示された第１実施例によるＦＥＤの断面構造と同一なので、その図示は省略する。
【００７６】
図１０に示されたように、本実施例においては、導電層３１２に形成された第１開口３１２ａと、絶縁層３１３に形成された第２開口３１３ａと、ゲート電極３１４に形成された第３開口３１４ａとが何れも円形の形状を有する。前記第３開口３１４ａの内径Ｄ３と前記第２開口３１３ａの内径Ｄ２のそれぞれは前記第１開口３１２ａの内径Ｄ１より広く形成される。そして、前記第３開口３１４ａの内径Ｄ３は前記第２開口３１３ａの内径Ｄ２と同一に形成されうる。
【００７７】
前記第１開口３１２ａ内に露出された前記カソード電極３１１上には第１開口３１２ａの内周面に沿って配置されるリング状のエミッタ３１５が形成される。前記エミッタ３１５の内径ＤＥは前記第１開口３１２ａの内径Ｄ１より狭く形成される。このようなエミッタ３１５は、前述した第１実施例のように炭素系物質、例えばカーボンナノチューブからなりうる。
【００７８】
そして、本実施例においても前記カソード電極３１１には第１基板（図示せず）を露出させる円形のキャビティ３１１ａが形成でき、このキャビティ３１１ａは前記リング状のエミッタ３１５の内側に配置される。したがって、前記キャビティ３１１ａの内径ＤＣは前記第１開口３１２ａの内径Ｄ１と前記エミッタ３１５の内径ＤＥのそれぞれより狭く形成される。
【００７９】
また、本実施例によるＦＥＤにおいては、前記第１開口３１２ａ、第２開口３１３ａ、及び第３開口３１４ａは一つの画素３２５に対してそれぞれ複数個が設けられうる。そして、前記複数の第１開口３１２ａのそれぞれの内部に前記リング状のエミッタ３１５が形成される。
【００８０】
本実施例において、前記構成を除いた他の構成は前述した第１実施例と同一なので、その説明は省略する。
【００８１】
そして、本実施例においても図６ないし図８に示された変形例が適用されうる。すなわち、ゲート電極３１４に形成される前記第３開口３１４ａはその内径Ｄ３が絶縁層３１３に形成される前記第２開口３１３ａの内径Ｄ２より広く形成され、前記導電層３１２は、前記カソード電極３１１上に形成される絶縁物質層と、前記絶縁物質層の表面に形成される金属層とを含んで構成されうる。また、前記導電層３１２は、前記カソード電極３１１上に形成された絶縁物質層の上面に形成されうる。
【００８２】
以下、従来のＦＥＤと本発明に係るＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を説明する。
【００８３】
本シミュレーションにおいて、従来のＦＥＤとしては図１に示された構造のＦＥＤが使われた。一方、本発明の第１、第２、及び第３実施例によるＦＥＤはほぼ同じ断面構造を持つので、これによる電子ビーム放出特性もほとんど類似している。したがって、図３に示された本発明の第１実施例とその変形例によるＦＥＤに基づいて電子ビーム放出に対する本シミュレーションを行った。
【００８４】
そして、本シミュレーションに先立ち、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、その対角線長さが３８インチである場合、ＨＤ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（ｔｒｉｏ−ｐｉｔｃｈ）は０．６９ｍｍ程度に設定される。
【００８５】
この場合、絶縁層の高さは１０〜２０μｍ、導電層の高さは２〜５μｍ、導電層に形成される第１開口の幅Ｗ１は６０〜８０μｍ、絶縁層に形成される第２開口の幅Ｗ２は７０〜９０μｍ、ゲート電極に形成される第３開口の幅Ｗ３は７０〜９５μｍ程度に設定することが望ましく、カソード電極に形成されるキャビティの幅ＷＣは１０〜３０μｍ程度に設定することが望ましい。
【００８６】
しかし、前記で限定した各構成要素の寸法は、ＦＥＤの画面のサイズ、縦横比及び解像度などの前提条件によって可変することは自明である。
【００８７】
図１１Ａないし図１１Ｃは、図１に示された従来のＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【００８８】
このシミュレーションの結果、図１１Ａを参照すれば、エミッタから放出された電子ビームが蛍光層方向に進行しながら順次広く発散されることがわかる。
【００８９】
図１１Ｂにおいて縦軸は電流密度を示すが、図１１Ｂを参照すれば、電流密度のピークが画素の中心部でなく縁部に位置することがわかる。これは、前述したように電子が主にエミッタのエッジ部から放出されるためである。このように画素の中心部の電流密度が低ければ、その画素の蛍光体が十分に励起できないために輝度が低くなり、特にエミッタが正確な位置に形成されていないか、前面基板と背面基板とを封着する時に正確に整列されない場合には電流密度のピークが画素の縁部に偏るようになって色純度が顕著に低下する。
【００９０】
図１１Ｃを参照すれば、蛍光層に到達した電子ビームのスポットが該当画素を外れて隣接した他の画素まで侵入したことが分かる。
【００９１】
このように、図１に示された構造を有した従来のＦＥＤにおいては、色純度の低下と同時に鮮明な画質を具現し難い短所がある。
【００９２】
図１２Ａないし図１２Ｃは、図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成されていない場合の電子ビームの放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【００９３】
このシミュレーションの結果、図１２Ａを参照すれば、第１開口の両側にそれぞれ配置されたエミッタから放出された電子ビームが導電層により形成された電界の影響を受けて蛍光層方向に進行しつつ広く分散せずに集束されていることが分かる。そして、図１２Ｂを参照すれば、電流密度のピークが概略画素の中心部に位置することがわかる。
【００９４】
結果的に、図１２Ｃに示されたように、蛍光層に到達した電子ビームのスポットサイズは従来に比べて顕著に小さくなり、これによって電子ビームが隣接した他の画素に侵入する従来の問題点が防止される。ところが、この場合、従来に比べて電流密度が多少減少する特性を示すが、エミッタから放出された電子ビームフォーカシング特性が向上するので画像の色純度が高まり、電流密度のピークが該当画素内に位置するようになるので画像の輝度が補償される。
【００９５】
図１３Ａないし図１３Ｃは、図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成された場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【００９６】
このシミュレーションの結果、図１３Ａを参照すれば、カソード電極に形成されたキャビティによりエミッタの周囲に形成された電界の等電位線がエミッタを取り囲むように形成され、これによって第１開口の両側にそれぞれ配置されたエミッタから放出された電子ビームがこのような電界の影響を受けて蛍光層側に進行しつつより効果的に集束されていることが分かる。そして、図１３Ｂを参照すれば、電流密度のピークが画素の中心に正確に位置することが分かる。
【００９７】
結果的に、図１３Ｃに示されたように、蛍光層に到達した電子ビームのスポットサイズは、前述したキャビティが形成されていない場合よりさらに小さくなる。そして、この時の電流密度は前述したキャビティが形成されていない場合より高まり、従来の場合と同等以上に向上する。
【００９８】
したがって、カソード電極にキャビティを形成すれば、電子ビームフォーカシング特性がさらに向上し、電流密度の増加と共に電流密度のピークが該当画素内に正確に位置することによって、色純度と輝度とがさらに向上したＦＥＤを具現しうる。
【００９９】
図１４Ａないし図１４Ｃは、図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極に形成されたキャビティの幅を変更した場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【０１００】
このシミュレーションにおいては、前記シミュレーションと同じ条件が適用された。ただし、カソード電極に形成されたキャビティの幅ＷＣのみさらに広く設定された。
【０１０１】
このシミュレーションの結果、図１４Ａを参照すれば、エミッタの周囲に形成された電界の等電位線がエミッタをより確実に取り囲むように形成されることが分かる。そして、図１４Ｂを参照すれば、電流密度のピークが画素の中心に正確に位置することが分かる。
【０１０２】
結果的に、図１４Ｃに示されたように、蛍光層に到達した電子ビームのスポットサイズは、前記シミュレーションにおけるスポットサイズよりさらに小さくなる。そして、この時の電流密度は前記シミュレーションにおける電流密度よりさらに高まる。
【０１０３】
したがって、カソード電極に形成されたキャビティの幅ＷＣを調節すれば、電流密度をより高め、また電子ビームをより効果的に集束させうるので、高画質の画像を具現されうる。
【０１０４】
図１５Ａないし図１５Ｃは、図７に示された本発明の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【０１０５】
このシミュレーションの結果、図１５Ａを参照すれば、絶縁物質層と金属層からなる導電層とカソード電極に形成されたキャビティとによりエミッタ周囲に形成された電界の等電位線がエミッタを取り囲むように形成され、これによりエミッタから放出された電子ビームが効果的に集束されることが分かる。したがって、図１５Ｂに示されたように、電流密度のピークが該当画素内に正確に位置し、図１５Ｃに示されたように、蛍光層に到達した電子ビームのスポットのサイズが非常に小さくなる。
【０１０６】
このように、図７に示された本発明の変形例によるＦＥＤも前述した実施例と同じ効果が得られる。
【０１０７】
図１６Ａ及び図１６Ｂは、図８に示された本発明の他の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【０１０８】
このシミュレーションの結果、図１６Ａ及び図１６Ｂを参照すれば、絶縁物質層の上面に形成されてカソード電極と絶縁された導電層によっても前述した実施例における導電層と同じ効果が得られる。特に、図８に示された導電層を有したＦＥＤにおいては、導電層に印加される電圧を調節することによって電子ビームをより効果的に集束させることができる。
【０１０９】
本発明は開示された実施例に基づいて説明したが、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及び均等な他実施例が可能であるという点を理解しうる。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よって決まるべきである。
【産業上の利用可能性】
【０１１０】
本発明は、電子ビームのフォーカシング特性を向上させうるエミッタの構造を有する電界放出表示装置に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【０１１１】
【図１Ａ】従来のＦＥＤの一例を示す部分断図面である。
【図１Ｂ】従来のＦＥＤの一例を示す部分平面図である。
【図２Ａ】従来のＦＥＤの他の例を示す概略的な部分断面図である。
【図２Ｂ】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】本発明の望ましい第１実施例によるＦＥＤの構造を示す部分断面図である。
【図４】図３に示された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５Ａ】図３に示されたＦＥＤにおいてカソード電極上に形成された導電層の形態を示す部分斜視図である。
【図５Ｂ】図３に示されたＦＥＤにおいてカソード電極上に形成された導電層の形態を示す部分斜視図である。
【図５Ｃ】図３に示されたＦＥＤにおいてカソード電極上に形成された導電層の形態を示す部分斜視図である。
【図６】図３に示された本発明の第１実施例によるＦＥＤの変形例を示す部分断面図である。
【図７】図３に示された本発明の第１実施例によるＦＥＤの変形例を示す部分断面図である。
【図８】図３に示された本発明の第１実施例によるＦＥＤの変形例を示す部分断面図である。
【図９】本発明の第２実施例によるＦＥＤの構造を示す部分平面図である。
【図１０】本発明の第３実施例によるＦＥＤの構造を示す部分平面図である。
【図１１Ａ】図１に示された従来のＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１１Ｂ】図１に示された従来のＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１１Ｃ】図１に示された従来のＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１２Ａ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成されていない場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１２Ｂ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成されていない場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１２Ｃ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成されていない場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１３Ａ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成された場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１３Ｂ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成された場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１３Ｃ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極にキャビティが形成された場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１４Ａ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極に形成されたキャビティの幅を変更した場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１４Ｂ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極に形成されたキャビティの幅を変更した場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１４Ｃ】図３に示された本発明に係るＦＥＤにおいて、カソード電極に形成されたキャビティの幅を変更した場合の電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１５Ａ】図７に示された本発明の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１５Ｂ】図７に示された本発明の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１５Ｃ】図７に示された本発明の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１６Ａ】図８に示された本発明の他の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【図１６Ｂ】図８に示された本発明の他の変形例によるＦＥＤにおける電子ビーム放出に対するシミュレーションの結果を示す図面である。
【符号の説明】
【０１１２】
１１０…第１基板、
１２０…第２基板、
１３０…スペーサ、
１１１…カソード電極、
１１１ａ…    キャビティ
１１２…導電層、
１１２ａ…第１開口、
１１３…絶縁層、
１１３ａ…第２開口、
１１４…ゲート電極、
１１４ａ…第３開口、
１１５…エミッタ、
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。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２Ａ】
2005158696.tif 000005
【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
2005158696.tif 000009
【図５Ｂ】
2005158696.tif 000010
【図５Ｃ】
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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１１Ａ】
2005158696.tif 000017
【図１１Ｂ】
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【図１１Ｃ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１２Ｃ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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【図１３Ｃ】
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【図１４Ａ】
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【図１４Ｂ】
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【図１４Ｃ】
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【図１５Ａ】
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【図１５Ｂ】
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【図１５Ｃ】
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【図１６Ａ】
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【図１６Ｂ】
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