(57)【要約】【課題】  少なくとも二つ以上の電界放出素子を電界放出ディスプレイ素子から形成することで、電界放出ディスプレイの蛍光体が励起される面積を拡大し、電界放出ディスプレイの輝度及び効率を増加し得る電界放出ディスプレイ素子を提供する。【解決手段】  基板上に形成されたアノード電極と、該アノード電極上に形成された蛍光体層と、該蛍光体層上に少なくとも二つ以上の電子ビームを放出する電界放出素子と、を包含して構成されることを特徴とする。【選択図】  図1
2005063965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に形成されたアノード電極と、
該アノード電極上に形成された蛍光体層と、
該蛍光体層上に形成され、少なくとも二つ以上の電子ビームを放出する電界放出素子と、を包含して構成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２】
前記各電界放出素子は、
下部基板上に夫々形成されるゲート電極及びカソード電極と、
前記ゲート電極上に形成される第1エミッタと、
前記カソード電極上に形成される第2エミッタと、を包含して構成されることを特徴とする請求項1記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項３】
前記電界放出素子は二つであ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】
前記二つの電界放出素子は、一つの共通ゲート電極を有して、該共通ゲート電極は、前記二つの電界放出素子のカソード電極間に形成されることを特徴とする、請求項3記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項５】
前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙は、前記ゲート電極と前記カソード電極間の間隙より狭いことを特徴とする、請求項2乃至４の何れかに記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項６】
前記各電界放出素子は、
下部基板と、
該下部基板上に形成されるカソード電極と、
該カソード電極上に形成されるエミッタ及び絶縁層と、
該絶縁層上に形成されるゲート電極と、を包含して構成されることを特徴とする請求項1記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項７】
前記各電子ビームは、前記エミッタのチップにより発生することを特徴とする請求項6記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項８】
前記各電界放出素子は、
下部ガラス基板の同一平面上に形成される第1カソード電極、共通ゲート電極、第2カソード電極と、
前記第1カソード電極の一部分上に形成される第1エミッタと、
前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第2エミッタと、
前記第2カソード電極の一部分上に形成される第3エミッタと、
前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第4エミッタと、を包含して構成され、前記共通ゲート電極は、前記第1カソード電極と前記第2カソード電極間に形成されることを特徴とする、請求項1記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項９】
前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙と、前記第3エミッタと前記第4エミッタ間の間隙とは同一で、前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙は、前記共通ゲート電極と第1カソード電極間の間隙より狭いことを特徴とする、請求項8記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１０】
基板と、
該基板上に形成されたアノード電極と、
該アノード電極上に形成された単一蛍光体層と、
該単一蛍光体層上に第1電子ビーム及び第2電子ビームを放出する電界放出素子と、を包含して構成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１１】
前記第1電子ビームは、前記単一蛍光体層の中心面部から左側面上に放出され、前記第2電子ビームは、前記単一蛍光体層の中心面部から右側面上に放出されることを特徴とする請求項10記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１２】
上部ガラス基板と、
該上部ガラス基板上に形成されて、高電圧を印加するアノード電極と、
該アノード電極上に形成されて、前記高電圧により発生した電子ビームにより励起されることで、可視光を放出する蛍光体層と、
前記電子ビームを前記蛍光体層上に放出する二つの電界放出素子と、を包含して構成され、
前記二つの電界放出素子は、
下部ガラス基板の同一平面上に形成される第1カソード電極、共通ゲート電極、第2カソード電極と、
前記第1カソード電極の一部分上に形成される第1エミッタと、
前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第2エミッタと、
該第2カソード電極の一部分上に形成される第3エミッタと、
前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第4エミッタと、を包含して構成され、前記共通ゲート電極は、前記第1カソード電極と前記第2カソード電極間に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。
【請求項１３】
上部ガラス基板上に形成されたアノード電極と、
該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の同一平面上に形成される第1カソード電極、共通ゲート電極、第2カソード電極と、
前記第1カソード電極の一部分上に形成される第1エミッタと、
前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第2エミッタと、
前記第2カソード電極の一部分上に形成される第3エミッタと、
前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第4エミッタと、を包含して構成される、ことを特徴とする電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１４】
前記電界放出素子の共通ゲート電極は、前記蛍光体層の全体面に電子ビームが収束されるように、前記第1カソード電極と第2カソード電極間に形成されることを特徴とする請求項13記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１５】
前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙と、前記第3エミッタと前記第4エミッタ間の間隙とは同一で、前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙は、前記共通ゲート電極と第1カソード電極間の間隙より狭く形成されることを特徴とする請求項13記載の電界放出ディスプレイ素子。
【請求項１６】
前記第1エミッタ及び前記第2エミッタにより一つの電子ビームが発生し、前記第3エミッタ及び前記第4エミッタにより他の一つの電子ビームが発生することを特徴とする請求項13記載の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）に係るもので、詳しくは、電界放出ディスプレイ素子（FED  device）に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
最近、ディスプレイ（display）の需要は、情報通信技術の急速な発達により一層増加されて、ディスプレイの構造も多様になっている。例えば、携帯型情報通信機器のように移動性が要求される環境では、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、該ディスプレイが一般的な情報伝達媒体として使われる時には、CRT（Cathode  ray  tube）、LCD（Liquid  crystal  display）、PDP（Plasma  display  panel）、VFD（Vacuum  fluorescent  display）のような大画面を有するディスプレイが要求される。従って、大きさ及び電力消耗を減少させながらも高い解像度（High  Resolution） を提供し得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（flat  displays）（例えば、LCD、PDP、VFD等）の短所を全て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。該電界放出ディスプレイ素子は、電極構造（electrode  structure）が簡単で、CRTのような原理で高速動作が可能で、無限大のカラー、無限大のグレースケール（gray  scale）、高い輝度（luminance）等ディスプレイが持たなければならない長所を揃えている。
【０００４】
従来の電界放出ディスプレイ素子（Field  emission  display  device）の構造においては、図4に示したように、下部ガラス基板1と、該下部ガラス基板1上に形成されるカソード電極（Cathode  electrode）2と、該カソード電極2の一部分上に形成されるエミッタ（Emitter）5及び絶縁層（Insulator  layer）3と、該絶縁層3上に形成されるゲート電極（Gate  electrode）4と、上部ガラス基板9と、該上部ガラス基板9上に形成され、前記エミッタ5から電子ビームが発生するように高電圧を印加するアノード電極8と、前記高電圧により前記エミッタ5から放出される電子ビームにより励起されることで、可視光を放出する蛍光体層（phosphor  layer）7と、前記上部ガラス基板9と前記下部ガラス基板1を支持するため、前記ゲート電極4とアノード電極8間に配置されるスペーサ6と、を包含して構成される。
【０００５】
前記エミッタ5は、マイクロチップ（Tip）状に製作されて、優秀な電子放出特性（Electron  emission  characteristic）を有しているが、20インチ以上の大画面ディスプレイ素子を作るためには、大きい規模の装備が必要であって、製造工程が複雑である。
一方、従来の表面伝導型電界放出ディスプレイ素子は、単純な構造から成り、大画面ディスプレイに主に使われる。
【０００６】
以下、前記表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の構成においては、図5に示したように、下部ガラス基板17と、該下部ガラス基板17上に夫々形成されるゲート電極16及びカソード電極14と、該カソード電極14の一部分上に形成される第1エミッタ15-1と、前記ゲート電極16の一部分上に形成される第2エミッタ15-2と、上部ガラス基板11と、該上部ガラス基板11上に形成され、高電圧を印加するアノード電極（Anode  electrode）12と、該アノード電極１２上に形成され、前記高電圧により前記第1エミッタ15-1及び第2エミッタ15-2により発生した電子ビームにより励起されることで、可視光を放出する蛍光体層13と、を包含して構成される。
【０００７】
前記第1エミッタ15-1及び第2エミッタ15-2間に狭い間隙18が形成され、前記第1エミッタ15-1及び第2エミッタ15-2の下部に夫々形成されたゲート電極16及びカソード電極14に臨界電圧（Threshold  voltage）が印加されると、前記間隙18間に高電界が発生し、該高電界により電子が放出される。この時、前記第1エミッタ15-1及び第2エミッタ15-2により放出された電子は、前記アノード電極12に印加された高電圧によって加速されて電子ビームに変換されて、前記電子ビームは、前記蛍光体層13上に収束される。前記電子ビームが前記蛍光体層13上に収束されると、該蛍光体層13は、前記電子ビームにより励起されることで可視光を放出する。ここで、前記1エミッタ15-1、第2エミッタ15-2、ゲート電極16、カソード電極14を単一電界放出素子と呼ぶ。
【０００８】
以下、前記電界放出素子が適用された表面伝導型電界放出ディスプレイのマトリックス構造においては、図6に示したように、多数のスキャンライン（Scan 1〜Scan N）と、この多数のスキャンライン（Scan 1〜Scan N）と互いに交差して形成された多数のデータライン（D1〜Dm30）30と、各スキャンライン（例えば、Scan 1）と各データライン（例えば、D1）とが交差する部分に形成された電界放出ディスプレイ装置素子と、を包含して構成される。ここで、前記電界放出ディスプレイ装置素子の電界放出素子は、赤画素（Red  Pixel）、緑画素(Green Pixel)、青画素(Blue Pixel)に夫々一つずつ設置され、前記電界放出素子のゲート電極16は、前記データライン（例えば、D1）に電気的に連結され、前記電界放出素子のカソード電極14は、前記スキャンライン（例えば、Scan 1）に電気的に連結される。
【０００９】
例えば、従来の表面伝導型電界放出ディスプレイのマトリックス構造においては、一番目のスキャンライン（Scan 1）と一番目のデータライン（D1）に臨界電圧が印加されると、一番目のスキャンライン（Scan 1）と一番目のデータライン（D1）に電気的に連結された電界放出素子は電子ビームを放出し、該放出された電子ビームは、蛍光体（例えば、赤蛍光体）を励起させる。この時、前記一つの電界放出素子から放出される電子ビームの面積100は、前記蛍光体層13の面積より小さい。即ち、前記一つの電界放出素子から放出される電子ビームは、前記蛍光体層13の面積より小さいため、該蛍光体層13の全体面積を励起し得ないという不都合な点があった。
【００１０】
以下、前記蛍光体層13上に収束された電子ビームの面積に対し、図7を用いて説明する。
従来の表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の電界放出素子から放出される電子ビームの面積は、図7に示したように、電界放出素子の第1エミッタ15-1及び第2エミッタ15-2により放出された電子はトンネリング効果（tunneling  effect）により前記アノード電極方向に放出されるため、前記第1エミッタ15-1及び第2エミッタ15-2により放出された電子は、ゲート電極方向に屈曲されながら前記アノード電極12方向に加速され、該アノード電極12方向に加速された電子ビームは、前記蛍光体層13の一部分のみを励起させる。従って、前記蛍光体層13の一部分のみが励起されることで、表面伝導型電界放出ディスプレイの輝度及び効率が低下するという不都合な点があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
然るに、このような従来の表面伝導型電界放出ディスプレイにおいては、前記表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の電界放出素子から放出された電子ビームが蛍光体層の一部分のみを励起させることで、前記表面伝導型電界放出ディスプレイの輝度及び効率が低下するという不都合な点があった。
一方、従来の電界放出素子及び電界放出ディスプレイに対する技術は、例えば、米国で登録された特許文献１，２にも記載されている。
本発明は、このような従来の課題に鑑みて成されたもので、 少なくとも二つ以上の電界放出素子を電界放出ディスプレイ素子から形成することで、電界放出ディスプレイの蛍光体が励起される面積を拡大し、電界放出ディスプレイの輝度及び効率を増加し得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。
【特許文献１】米国特許第6、169、372号明細書
【特許文献２】米国特許第6、646、282号明細書
【課題を解決するための手段】
【００１２】
このような目的を達成するため、本発明に係る電界放出ディスプレイ素子は、基板上に形成されたアノード電極と、該アノード電極上に形成された蛍光体層と、該蛍光体層上に形成され、少なくとも二つ以上の電子ビームを放出する電界放出素子と、を包含して構成されることを特徴とする。
また、前記目的を達成するため、本発明に係る電界放出ディスプレイ素子は、基板と、該基板上に形成されたアノード電極と、該アノード電極上に形成された単一蛍光体層と、該単一蛍光体層上に第1電子ビーム及び第2電子ビームを放出する電界放出素子と、を包含して構成されることを特徴とする。
【００１３】
また、前記目的を達成するための本発明に係る電界放出ディスプレイ素子は、上部ガラス基板と、該上部ガラス基板上に形成されて、高電圧を印加するアノード電極と、該アノード電極上に形成されて、前記高電圧により発生した電子ビームにより励起されることで可視光を放出する蛍光体層と、前記電子ビームを前記蛍光体層上に放出する二つの電界放出素子と、を包含して構成され、ここで、前記二つの電界放出素子は、下部ガラス基板の同一平面上に形成される第1カソード電極、共通ゲート電極、第2カソード電極と、前記第1カソード電極の一部分上に形成される第1エミッタと、前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第2エミッタと、前記第2カソード電極の一部分上に形成される第3エミッタと、前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第4エミッタと、を包含して構成され、ここで、前記共通ゲート電極は、前記第1カソード電極と前記第2カソード電極間に形成されることを特徴とする。
【００１４】
また、上記目的を達成するため、本発明に係る電界放出ディスプレイ素子においては、上部ガラス基板上に形成されたアノード電極と、該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、該下部ガラス基板の同一平面上に形成される第1カソード電極、共通ゲート電極、第2カソード電極と、前記第1カソード電極の一部分上に形成される第1エミッタと、前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第2エミッタと、前記第2カソード電極の一部分上に形成される第3エミッタと、前記共通ゲート電極の一部分上に形成される第4エミッタと、を包含して構成され、ここで、前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙と、前記第3エミッタと前記第4エミッタ間の間隙とは同一で、前記第1エミッタと前記第2エミッタ間の間隙は、前記共通ゲート電極と第1カソード電極間の間隙より狭いことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
以上、説明したように、本発明は一つの電界放出ディスプレイ素子に少なくと二つ以上の電子ビームを放出する電界放出素子を形成することで、蛍光体の全体面積を励起し得るという効果がある。
即ち、前記各電界放出素子により放出される電子ビームにより蛍光体の全体面積を励起させることで、電界放出ディスプレイの輝度及び効率を増加し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】
【００１６】
以下、電界放出ディスプレイ素子に少なくとも二つ以上の電界放出素子を形成することで、電界放出ディスプレイ素子の蛍光体が励起される面積を拡大し、電界放出ディスプレイの輝度及び効率を増加し得る電界放出ディスプレイ素子の好ましい実施形態に対し、図1乃至3を参照して詳細に説明する。
以下、前記二つの電界放出素子を有する電界放出ディスプレイ素子の構成においては、図1に示したように、上部ガラス基板21と、該上部ガラス基板21上に形成されたアノード電極22と、該アノード電極22上に形成された蛍光体層23と、下部ガラス基板24と、前記下部ガラス基板24上に形成されて、二つの電子ビームを放出する二つの電界放出素子300と、を包含して構成される。ここで、各電界放出素子は、前記下部ガラス基板24の同一平面上に形成されるカソード電極25及びゲート電極27と、前記カソード電極25の一部分上に形成される第1エミッタ26-1と、前記ゲート電極27の一部分上に形成される第2エミッタ26-2と、を包含して構成される。
【００１７】
例えば、前記二つの電界放出素子は、前記下部ガラス基板24の同一平面上に形成される第1カソード電極25、共通ゲート電極27及び第2カソード電極29と、前記第1カソード電極25の一部分上に形成される第1エミッタ26-1と、前記共通ゲート電極27の一部分上に形成される第2エミッタ26-2と、前記第2カソード電極29の一部分上に形成される第3エミッタ28-1と、前記共通ゲート電極27の一部分上に形成される第4エミッタ28-2と、を包含して構成されることが好ましい。
【００１８】
前記第1エミッタ26-1及び前記第2エミッタ26-2間の間隙と前記第3エミッタ28-1と前記第4エミッタ28-2間の間隙とは同一で、前記第1エミッタ26-1と前記第2エミッタ26-2間の間隙は、前記共通ゲート電極27とカソード電極25間の間隙より狭く形成される。また、前記電界放出素子の共通ゲート電極27は、前記電子ビームが前記蛍光体層23の全体面に収束されるように、前記各カソード電極25，29間に形成される。ここで、前記第1エミッタ26-1及び前記第2エミッタ26-2間の電界により一つの電子ビームが発生し、前記第3エミッタ28-1及び前記第4エミッタ28-2間の電界により他の一つの電子ビームが発生する。即ち、本発明に係る各電界放出素子は、単一蛍光体層23上に二つの電子ビームを放出する。
【００１９】
以下、本発明に係る表面伝導型電界放出ディスプレイのマトリックス構造に対した第1実施形態においては、図2に示したように、多数のスキャンライン（Scan 1〜Scan N）と、前記多数のスキャンライン（Scan 1〜Scan N）と互いに交差して形成される多数のデータライン(D1〜Dm)と、各スキャンライン(例えば、Scan 1)と各データライン（D1）とが交差する部分に形成された、二つの電界放出素子300を有する表面伝導型電界放出ディスプレイ素子と、を包含して構成される。前記表面伝導型電界放出ディスプレイ素子は、マトリックス状に構成される。ここで、前記電界放出ディスプレイ装置素子の電界放出素子は、赤画素（Red Pixel）、緑画素(Green Pixel)、青画素(Blue Pixel)に夫々二つずつ設置されて、各電界放出素子の共通ゲート電極27は、前記データライン（例えば、D1）に電気的に連結され、各電界放出素子のカソード電極25、29は、前記スキャンライン（例えば、Scan 1）に電気的に連結される。
【００２０】
例えば、一つの表面伝導型電界放出ディスプレイ素子を構成する二つの電界放出素子300がスキャンライン（例えば、Scan 1） を中心にデータライン（例えば、D1）の左側に上下対称に形成される。ここで、前記スキャンライン（Scan 1）の下部に位置した電界放出素子の各電極27、29が、下からカソード電極29、共通ゲート電極27順に形成されたと仮定すると、前記スキャンライン（Scan 1）の上部に位置した電界放出素子の各電極25、27は、下から共通ゲート電極27、カソード電極25順に形成することが好ましい。前記二つの電界放出素子を有するセルの表面伝導型電界放出ディスプレイ素子は、左側から右側に赤、緑、青の順に配列される。
【００２１】
従って、一番目のスキャンライン（Scan 1）と一番目のデータラインD1に臨界電圧が印加されると、前記二つの電界放出素子300は、同時に駆動されて、電子を放出する。前記放出された電子は前記アノード電極22に印加された高電圧により加速されて蛍光体層23の全体面積を励起させる。この時、前記各電界放出素子300の各カソード電極25、29間に一つの共通ゲート電極27が形成されているため、蛍光体層23を励起させる電子ビームの面積200が大きくなる。
【００２２】
以下、前記一番目のデータライン（D1）と一番目のスキャンライン（Scan 1）により駆動された表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の電界放出素子300から放出された電子ビームが前記蛍光体層23上に執束された時、該執束された電子ビームの面積について、図3を参照して説明する。図3は、本発明に係る表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の電界放出素子から放出される電子ビームの面積を示した図である。一つの電子ビームは、前記単一蛍光体層23の中心面部から左側面上に放出され、他の一つの電子ビームは、前記単一蛍光体層23の中心面部から右側面上に放出される。図3に示したように、前記各電界放出素子300から放出された電子（電子ビーム）は、トンネリング効果（tunneling effect）によりカソード電極C方向から共通ゲート電極G方向に屈曲されながら前記アノード電極方向に放出されることが分かる。即ち、前記各電界放出素子300から放出される二つの電子ビームの軌跡は、前記蛍光体層23の中心を基準に互いに対称とされることで、各電界放出素子300から放出される二つの電子ビームにより可視光を放出する蛍光体の面積が従来より広くなる。
【００２３】
一方、前記本発明の第1実施形態においては、二つの電子ビームを蛍光体層上に放出するための二つの電界放出素子を構成したが、前記電子ビームを三つ以上の複数個発生させるために三つ以上の複数個の電界放出素子を構成することもできるし、本発明に係る各電界放出素子は、電子ビームを放出する全てのディスプレイ素子に適用することができる。
なお、２つの電界放出素子300を図４に示された構造を用いて構成しても良い。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明に係る電界放出ディスプレイ素子の構成を示した図である。
【図２】本発明に係る表面伝導型電界放出ディスプレイのマトリックス構造を示した図である。
【図３】本発明に係る表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の電界放出素子から放出される電子ビームの面積を示した図である。
【図４】従来の電界放出ディスプレイ素子の構造を示した断面図である。
【図５】従来の表面伝導型電界放出ディスプレイ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ディスプレイ装置のマトリックス構造を示した図である。
【図７】従来の表面伝導型電界放出ディスプレイ素子の電界放出素子から放出される電子ビームの面積を示した図である。
【符号の説明】
【００２５】
21：上部ガラス基板
22：アノード電極
23：蛍光体層
24：下部ガラス基板
25：第1カソード電極
26-1：第1エミッタ
26-2：第2エミッタ
27：共通ゲート電極
28-1:：第3エミッタ
28-2：第4エミッタ
29：第2カソード電極
300：電界放出素子
【図１】
2005063965.tif 000003
【図２】
2005063965.tif 000004
【図３】
2005063965.tif 000005
【図４】
2005063965.tif 000006
【図５】
2005063965.tif 000007
【図６】
2005063965.tif 000008
【図７】
2005063965.tif 000009