(57)【要約】【課題】電子が偏って偏向されるのを防止した表面伝導型電界放出素子及びその形成方法を提供する。【解決手段】下部基板８０上のスキャン電極とデータ電極との交点に形成されたセルの形成領域の、導電性薄膜４０に直流電圧を印加するフォーミング工程によりエミッタ間隙４１を形成する。セルが形成された下部基板８０に、所定の幅W及び深さHを有する丸い溝をエッチングにより設け、エミッタ間隙４１を形成する。溝の幅Wは１０〜２０μｍで、高さHは１μｍ以下である。動作時、電子のトンネリングが溝内で発生し、電子eは溝の深さH及び電極間の距離Wによって電子ビームの軌跡は広がらないで、蛍光体に衝突する。【選択図】    図２
2005174935.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルフフォーカシングを遂行するためにセルの形成領域に溝を設け、電子のトンネリングが前記溝の内部で発生するように形成された下部基板と、
前記下部基板の上部の同一平面上に形成されて駆動電圧を印加するスキャン電極及びデータ電極と、
を含むことを特徴とする表面伝導型電界放出素子。
【請求項２】
前記溝は、丸い形状であり、所定の幅及び深さを有することを特徴とする請求項１記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項３】
前記溝の幅は、１０〜２０μｍあることを特徴とする請求項２記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項４】
前記溝の深さは、１μｍ以下であることを特徴とする請求項２記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項５】
前記スキャン電極及び前記データ電極の上部に導電性薄膜を形成し、前記導電性薄膜にフォーミング工程によりエミッタ間隙を形成する電子放出部を更に含むことを特徴とする請求項１記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項６】
前記導電性薄膜は、印刷工程により所定厚さを有して形成された金属酸化物であることを特徴とする請求項５記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項７】
前記金属酸化物は、PdO成分を含むことを特徴とする請求項６記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項８】
前記スキャン電極及び前記データ電極は、互いに直交してマトリックスタイプに構成されることを特徴とする請求項１記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項９】
前記スキャン電極と前記データ電極とが重なる領域は、絶縁体により絶縁されることを特徴とする請求項８記載の表面伝導型電界放出素子。
【請求項１０】
スキャン電極とデータ電極とが互いに直交する領域にセルを形成する段階と、
セルフフォーカシングのために前記セルが形成された下部基板に所定の幅及び深さを有する溝を形成する段階と、
前記スキャン電極及び前記データ電極の上部に導電性薄膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１１】
前記溝を形成する段階は、
トンネリングされた電子が曲線の軌跡を有するように、前記セルの形成領域にエッチングにより溝を設けた後、トンネリングを前記溝の内部で発生させることを特徴とする請求項１０記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１２】
前記溝は、
電子ビームの放出軌跡を制御するために、前記セルに対する溝の深さ及び各電極間の距離に基づいて丸い溝に形成されることを特徴とする請求項１１記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１３】
前記溝の幅は１０〜２０μｍで、深さは１μｍ以下であることを特徴とする請求項１１記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１４】
前記スキャン電極と前記データ電極との直交部分は、絶縁体により絶縁されることを特徴とする請求項１０記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１５】
前記導電性薄膜は、
印刷工程により所定厚さを有して形成された金属酸化物であり、好ましくはPdOであることを特徴とする請求項１０記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１６】
前記導電性薄膜の両端に、所定の直流電圧を印加してエミッタ間隙を形成する電子放出部の形成段階を更に含むことを特徴とする請求項１０記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【請求項１７】
前記電子放出部は、前記導電性薄膜の両端に、所定の直流電圧または所定の昇圧された直流電圧を印加し、前記導電性薄膜を局所的に破壊して電気的に高抵抗状態にすることを特徴とする請求項１６記載の表面伝導型電界放出素子の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、表面伝導型電界放出素子に関するもので、詳しくは、電子ビームの歪曲現象を防止して、高輝度を得るセルフフォーカシングのための表面伝導型電界放出素子及びその形成方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界放出素子は、現在開発または量産化されている平板ディスプレイ(例えば、LCD、PDP及びVFD)の短所を全て克服した次世代の情報通信用平板ディスプレイとして注目をあびている。前記電界放出素子は、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、高い輝度及び高いビデオ速度など、ディスプレイとしての長所を全て備えている。
【０００３】
図５は、従来のチップ状の電界放出素子の構造を示した断面図である。
図５に示すように、チップ状の電界放出素子は、下部ガラス基板１上に形成されたカソード電極２及び所定の電界が印加されるゲート電極４と、前記カソード電極２と前記ゲート電極４とを電気的に絶縁する絶縁層３と、前記カソード電極２及び前記ゲート電極４に印加された電界により電子eを放出するエミッタ５と、上部ガラス基板９上に形成され、前記エミッタ５から放出された電子に方向性を与えるための高電圧が印加されるアノード電極８と、前記放出された電子ビームの衝突により発光を発生させる蛍光体７と、上部基板１０及び下部基板１１を支持するスペーサ６と、から構成されている。
【０００４】
上述したように、前記マイクロチップ構造に形成されたエミッタ５は、すぐれた電子放出特性を有している。しかし、表示素子５を使用して、２０インチ以上の大面積の表示装置を作るためには、大規模の装備投資が必要で、かつ製造工程が煩雑になるため、他の表示素子よりも競争力が遥かに低下する。従って、最近は、前記問題点を克服するために、表面伝導型電界放出表示素子（SED）を使用する。前記表面伝導型電界放出表示素子は、単純な製造工程及び構造からなり、大型化にもそれほどの障壁がない。
【０００５】
図６は、従来の表面伝導型電界放出装置の単純マトリックス構造の実施形態を示した図である。
図６に示すように、従来の表面伝導型電界放出装置においては、多数のスキャン電極(またはカソード電極)(Scan  １〜Scan  n)２０と、多数のデータ電極(またはゲート電極)(D１〜Dm)３０との所定の直交領域にセルが形成される。例えば、セルは、前記スキャン電極２０の上側及びデータ電極３０の左側にそれぞれ形成されており、左側から右側にR、G、Bの順に配列される。
【０００６】
図７は、図６に示した従来の表面伝導型電界放出素子のセルを示した断面図である。
図７に示したように、表面伝導型電界放出素子は、導電性薄膜(エミッタ)４０の両端に直流高電圧を印加するフォーミング工程により、導電性薄膜４０の一部にエミッタ間隙４１を形成する。その後、前記エミッタ間隙４１の両側端(即ち、スキャン電極２０及びデータ電極３０)に所定の電圧を印加すると、前記エミッタ間隙４１の間に高電界が印加されることで、電子eが放出される。このとき、前記エミッタ間隙４１から放出された電子eは、導電性薄膜４０の表面に沿ってトンネリングし、この放出された電子は、アノード電極６０に印加された高電圧によって加速されて蛍光体５０と衝突する。従って、この衝突から発生したエネルギーにより、蛍光体５０が励起されることで発光が行われる。
しかし、このような従来の表面伝導型電界放出素子においては、セルをなす下部基板７０が平面状をなして電子の放出が一方に偏ることで、電子ビームが広がるようになる。
【０００７】
図８は、従来の表面伝導型電界放出素子のセルから放出される電子ビームの軌跡の例を示す図である。
図８に示すように、表面伝導型電界放出素子は、導電性薄膜４０から放出された電子がデータ電極D側に移動されてアノード電極６０に加速されるため、放出された電子は、R蛍光体５１の一方に偏って発光を行う。即ち、従来の表面伝導型電界放出素子は、領域外に電子ビームが走査されて蛍光体の全面が利用されず、導電性薄膜４０から放出された電子ビームが、大幅に曲がって隣接したセルを侵すことで、クロストークあるいは空間電荷が発生するという問題点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、従来の表面伝導型電界放出素子は、輝度及び効率が低下するという問題点があった。
本発明は、このような従来の課題に鑑みてなされたもので、セルが形成される下部基板の所定領域にエッチングにより丸い溝を形成し、電子のトンネリングを前記溝の内部で発生させることで、電子ビームの歪曲を防止し、かつ、前記トンネリングされた電子が広がらない曲線の軌跡を有するセルフフォーカシングのための、表面伝導型電界放出素子及びその形成方法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】
【０００９】
このような目的を達成するため、本発明に係る表面伝導型電界放出素子は、セルフフォーカシングのためにセルの形成領域に溝を設け、電子のトンネリングが前記溝の内部で発生するように形成された下部基板と、前記下部基板の上部の同一平面上に形成され、駆動電圧が印加されるスキャン電極及びデータ電極と、を含むことを特徴とする。
【００１０】
また、このような目的を達成するため、本発明に係る表面伝導型電界放出素子の形成方法は、スキャン電極とデータ電極とが互いに直交する領域にセルを形成する段階と、セルフフォーカシングのために、前記セルが形成された下部基板に所定の幅及び深さを有する溝を形成する段階と、前記スキャン電極及び前記データ電極の上部に導電性薄膜を形成する段階と、を含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明に係るセルフフォーカシングのための表面伝導型電界放出素子は、電子ビームの歪曲現像を防止して高輝度を得るという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づいて説明する。
図１は、本発明に係る表面伝導型電界放出素子のマトリックス構造の実施形態を示した図である。
図１に示すように、本発明に係る表面伝導型電界放出素子において、多数のスキャン電極(Scan  １〜Scan  n)２０と多数のデータ電極(D１〜Dm３０)とが直交したマトリックスタイプの所定領域に各セルが形成されるが、これらセルが形成された下部基板に、所定の幅及び深さを有する溝Aが形成される。このとき、前記スキャン電極２０とデータ電極３０との直交部分は絶縁体により絶縁されており、上部基板(図示せず)に形成される蛍光体(図示せず)は、ストライプ構造及びデルタ構造の何れを使用してもよい。
【００１３】
図２は、本発明に係る表面伝導型電界放出素子の下部基板上に形成された溝の構造を示した断面図である。
図２に示すように、本発明に係る表面伝導型電界放出素子は、セルの形成領域に所定の幅W及び深さHを有する丸い溝Aが形成され、放出される電子ビームのセルフフォーカシング機能を行う下部基板８０と、前記下部基板８０の上部の同一平面上に形成されて駆動電圧が印加されるスキャン電極２０及びデータ電極３０と、これらスキャン電極２０及びデータ電極３０の上部に導電性薄膜４０を形成し、前記導電性薄膜４０に直流電圧を印加するフォーミング工程によりエミッタ間隙４１を形成する電子放出部９０と、を含むものである。
【００１４】
図３は、本発明に係る表面伝導型電界放出素子の形成方法を示したフローチャートである。
図３に示すように、表面伝導型電界放出素子の形成方法は、スキャン電極２０とデータ電極３０との直交領域にセルを形成する段階(ST１０)と、前記セルが形成された下部基板に所定の幅及び深さを有する溝Aを形成する段階(ST２０)と、前記スキャン電極及び前記データ電極３０の上部に導電性薄膜４０を形成する段階(ST３０)と、前記導電性薄膜４０の両端にフォーミング工程によりエミッタ間隙４１を形成する電子放出部の形成段階(ST４０)と、を含む。
【００１５】
前記下部基板８０の溝は、エッチングにより形成された丸い溝Aであり、この溝の幅Wは１０〜２０μｍで、高さHは１μｍ以下である。また、前記導電性薄膜４０は、印刷工程により所定厚さを有して形成された金属酸化物であり、好ましくはPdO成分を含む。また、前記電子放出部９０は、前記導電性薄膜４０の両端に所定直流電圧または所定の昇圧された直流電圧を印加し、前記導電性薄膜４０を局所的に破壊して電気的に高抵抗状態にする。
【００１６】
従って、本発明に係る表面伝導型電界放出素子は、電子のトンネリングが下部基板８０の溝の内部で発生し、そのトンネリングされた電子eは、セル内部の溝のように曲がって放出される。即ち、セルに対する溝の深さH及び各電極間の距離Wによって電子ビームの軌跡が変わるため、前記溝の深さH及び各電極間の距離Wを制御することで、電子ビームの放出軌跡を自由に制御することができる。
【００１７】
図４は、本発明に係る表面伝導型電界放出素子からR蛍光体に放出される電子ビームの軌跡と、従来の素子から放出される軌跡とを比較して示した図である。
図４に示すように、本発明による電子ビームの軌跡（２）は、従来の電子ビームの軌跡（１）よりも内側にある。従って、上部基板に形成されたアノード電極(図示せず)と、下部基板８０に形成されたスキャン電極及びデータ電極を含むカソード部(図示せず)との間の間隔を高く維持した場合も、電子が蛍光体の全面を正確にフォーカシングして励起させるため、輝度及び電子ビームの歪曲を防止することで、クロストークをも防止することができる。また、前記アノード電極と前記カソード部との間の間隔を高くした場合、従来よりも高電圧を加えられるため、高輝度を実現することができる。一方、電子ビームの軌跡がデータ電極Dに偏っているが、これは、スキャン電極S及びデータ電極Dに印加される電圧の極性によって左右され、反対の電圧極性が印加されると、この電圧極性により電子ビームの軌跡がスキャン電極Sに偏るようになる。
【００１８】
以上説明したように、従来は、駆動電圧、各電極間の間隔、フォーミング条件、フィールドの消滅地点及びスペーサの間隔によって電子ビームの広がり現象が激しく発生して信頼性に問題があったが、本発明は、セルが形成される下部基板にエッチングにより丸い溝を形成し、トンネリングを溝の内部で発生させることで、トンネリングされた電子が広がらない曲線の軌跡を有するセルフフォーカシングの役割を行う。従って、電子ビームの歪曲現象を防止して高輝度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明に係る表面伝導型電界放出素子のマトリックス構造の実施形態を示した図である。
【図２】本発明に係る表面伝導型電界放出素子の下部基板上に形成された溝の構造を示した断面図である。
【図３】本発明に係る表面伝導型電界放出素子の形成方法を示したフローチャートである。
【図４】本発明に係る表面伝導型電界放出素子からR蛍光体に放出される電子ビームの軌跡と、従来の素子から放出される軌跡とを比較して示した図である。
【図５】従来のチップ状の電界放出素子の構造を示した断面図である。
【図６】従来の表面伝導型電界放出素子の単純マトリックス構造の実施形態を示した図である。
【図７】図６に示した従来の表面伝導型電界放出素子のセルを示した断面図である。
【図８】従来の表面伝導型電界放出素子のセルから放出される電子ビームの軌跡を示した例示図である。
【符号の説明】
【００２０】
２０  スキャン電極
３０  データ電極
４０  エミッタ
４１  エミッタ間隙
５０  蛍光体
６０  アノード電極
７０，８０  下部基板
【図１】
2005174935.tif 000003
【図２】
2005174935.tif 000004
【図３】
2005174935.tif 000005
【図４】
2005174935.tif 000006
【図５】
2005174935.tif 000007
【図６】
2005174935.tif 000008
【図７】
2005174935.tif 000009
【図８】
2005174935.tif 000010