DE69738086T2

DE69738086T2 - Entwurf eines abstandshalter-positionsbestimmer für eine drei-dimensionale fokusierungstruktur in einem flachanzeigegerät

Info

Publication number: DE69738086T2
Application number: DE69738086T
Authority: DE
Inventors: Christopher J. Menlo Park SPINDT; John E. Santa Cruz FIELD
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-07-17
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2008-05-21
Anticipated expiration: 2017-07-17
Also published as: JP3269825B2; EP1863064A3; JP2000505235A; EP1863064A2; EP1019939A4; KR20000023825A; DE69738086D1; EP1019939B1; WO1998002899A1; EP1019939A1; US5859502A; KR100364475B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Struktur und ein Verfahren zum Anordnen von Abstandshaltern zwischen einer Frontplattenstruktur und einer Rückplattenstruktur einer Flachbildschirmanzeige. Im Besonderen betrifft die vorliegende Erfindung eine Struktur und ein Verfahren zum Anordnen von Abstandshaltern an einer Fokussierungsstruktur, die an der Rückplattenstruktur einer Flachbildschirmanzeige angeordnet ist.
Flache Kathodenstrahlröhrenanzeigen (CRT-Anzeigen) weisen Anzeigen auf, die ein großes Bildseiten- bzw. Seitenverhältnis im Vergleich zu herkömmlichen CRT-Anzeigen bzw. Kathodenstrahlröhrenanzeigen mit abgelenktem Strahl aufweisen (z.B. 10:1 oder höher), und die ein Bild als Reaktion auf das Auftreffen von Elektronen auf einem Licht emittierenden Material anzeigen. Das Bildseitenverhältnis ist definiert als das Verhältnis der diagonalen Länge der Anzeigeoberfläche zu der Dicke der Anzeige. Die Elektronen, die auf das Licht emittierende Material auftreffen, können durch verschiedene Vorrichtungen erzeugt werden, wie zum Beispiel durch Feldemitterkathoden oder Glühkathoden. In der Verwendung in der vorliegenden Patentschrift werden flache CRT-Anzeigen als Flachbildschirmanzeigen bezeichnet.
Herkömmliche Flachbildschirmanzeigen weisen für gewöhnlich eine Frontplattenstruktur (Faceplate) und eine Rückplattenstruktur (Backplate) auf, die miteinander verbunden werden, indem die Wände um die Peripherie der Frontplatten- und Rückplattenstrukturen verbunden werden. Die resultierende Einfassung wird für gewöhnlich unter einem Vakuumdruck gehalten, der kennzeichnenderweise etwa 1,333 × 10^–5 Pa (1 × 10^–7 Torr) oder weniger beträgt. Um ein Kollabieren bzw. Zusammenfallen der Flachbildschirmanzeige unter Vakuumdruck zu verhindern, werden für gewöhnlich mehrere elektrisch widerstandsfähige Abstandshalter zwischen den Frontplatten- und Rückplattenstrukturen in einem zentral angeordneten aktiven Bereich der Flachbildschirmanzeige angeordnet.
Die Abbildung aus 1 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht eines Abschnitts bzw. Teilstücks einer herkömmlichen Flachbildschirmanzeige 100. Diese Flachbildschirmanzeige weist eine Frontplattenstruktur 120, eine Rückplattenstruktur 130, einen Abstandshalter 140 und eine Hochspannungsversorgung 150 auf. In der Abbildung aus 1 ist zwar nur ein Abstandshalter 140 dargestellt, wobei hiermit jedoch festgestellt wird, dass die Flachbildschirmanzeige zusätzliche Abstandshalter aufweist, die nicht abgebildet sind.
Die Frontplattenstruktur 120 weist eine isolierende Frontplatte 121 (für gewöhnlich aus Glas) auf sowie eine Licht emittierende Struktur 122, die auf einer inneren Oberfläche der Frontplatte 121 ausgebildet ist. Die Licht emittierende Struktur 122 weist für gewöhnlich Licht emittierende Stoffe bzw. Materialien auf, wie etwa Phosphor, die den aktiven Bereich der Anzeige 100 definieren. Die Licht emittierende Struktur 122 weist ferner eine Anode (nicht abgebildet) auf, die mit der positiven (Hochspannung) Seite der Spannungsversorgung 150 verbunden ist.
Die Rückplattenstruktur 130 weist eine isolierende Rückplatte 131 und eine Elektronen emittierende Struktur 132 auf, die an einer inneren Oberfläche der Rückplatte 131 angeordnet ist. Die Elektronen emittierende Struktur 132 weist eine Mehrzahl von Elektronen emittierenden Elementen 161–165 auf, die selektiv erregt werden, um Elektronen freizusetzen. Die Elektronen emittierende Struktur 132 ist mit der Niederspannungsseite der Spannungsversorgung 150 verbunden. Da die Licht emittierende Struktur 122 auf einer verhältnismäßig hohen positiven Spannung (z.B. 5 kV) gehalten wird im Verhältnis zu der Elektronen emittierenden Struktur 132, werden die durch die Elektronen emittierenden Elemente 161–165 freigesetzten Elektronen in Richtung entsprechender Licht emittierender Elemente an der Licht emittierenden Struktur 122 beschleunigt, wodurch bewirkt wird, dass die Licht emittierenden Elemente Licht emittieren, das von einem Betrachter auf der äußeren Oberfläche der Frontplatte 121 (der "Betrachtungsoberfläche" oder "Anzeigeoberfläche") gesehen wird.
Der Abstandshalter 140 ist zwischen der im Wesentlichen planaren unteren Oberfläche der Licht emittierenden Struktur 122 und der im Wesentlichen Planaren oberen Oberfläche der Elektronen emittierenden Struktur 132 verbunden. Wenn der Abstandshalter 140 aus einem einheitlichen Material hergestellt wird, das einen konstanten spezifischen Widerstand aufweist, ist die Spannungsverteilung entlang dem Abstandshalter 140 ungefähr gleich der Spannungsverteilung bzw. Spannungsausbreitung im freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 132 und der Licht emittierenden Struktur 122.
Die Abbildung aus 2 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer weiteren herkömmlichen Flachbildschirmanzeige 200. Da die Flachbildschirmanzeige 200 der Flachbildschirmanzeige 100 ähnlich ist, sind ähnliche Referenzelemente in den bzw. der Flachbildschirmanzeigen 100 und 200 mit den gleichen bzw. ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet. Die Flachbildschirmanzeige 200 weist darüber hinaus die Fokussierungsstrukturen 133a–133f auf. Eine Kante des Abstandshalters 140 berührt die Fokussierungsstruktur 133a, und die gegenüberliegende Kante des Abstandshalters 140 berührt die Licht emittierende Struktur 122.
Die Fokussierungsstrukturen 133a–133f sind elektrisch mit der Niederspannungsseite der Spannungsversorgung 150 verbunden. Folglich üben die Fokussierungsstrukturen 133a–133f Rückstoßkräfte auf die von den Elektronen emittierenden Elementen 161–165 emittierten Elektronen aus. Diese Rückstoßkräfte neigen dazu, Streuelektronen in Richtung der entsprechenden Licht emittierenden Elemente auf der Licht emittierenden Struktur 122 zu richten oder fokussieren.
Die Kombination der Fokussierungsstrukturen 133a–133f mit der Elektronen emittierenden Struktur 132 führt jedoch zu einer im Wesentlichen nicht ebenen bzw. unebenen Oberfläche mit gleichem Potential. Das heißt, die obere Oberfläche der Elektronen emittierenden Struktur 132 und die oberen Oberflächen der Fokussierungsstrukturen 133a–133f werden auf ungefähr 0 Volt gehalten. Diese unebene Oberfläche mit gleichem Potential kann es bewirken, dass die Spannungsverteilung entlang dem Abstandshalter 140 unterschiedlich ausfällt zu der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 132 und der Licht emittierenden Struktur 122. Diese ungleichmäßigen Spannungsverteilungen können zu einer unerwünschten Ablenkung der Elektronen führen, die von den Elektronen emittierenden Elementen angrenzend an den Abstandshalter 140 emittiert werden (z.B. den Elektronen emittierenden Elementen 161 und 162).
Somit waren ein Verfahren und eine Struktur zur Anordnung bzw. Positionierung eines Abstandshalters zwischen einer Licht emittierenden Struktur und einer Fokussierungsstruktur wünschenswert, wobei eine Spannungsverteilung entlang des Abstandshalters aufrechterhalten wird, die gleich der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur und der Licht emittierenden Struktur ist.
ZUSAMMENFASSUNG
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung eine Flachbildschirmanzeige mit einer Frontplattenstruktur, einer Rückplattenstruktur, einer Fokussierungsstruktur und einer Mehrzahl von Abstandshaltern. Die Rückplattenstruktur weist eine Elektronen emittierende Struktur auf, welche zu der Frontplattenstruktur ausgerichtet ist. Die Fokussierungsstruktur weist eine untere Oberfläche auf, die an der Elektronen emittierenden Struktur angeordnet ist, und eine obere Oberfläche, die sich von der Elektronen emittierenden Struktur weg erstreckt. Die Elektronen emittierende Struktur und die Fokussierungsstruktur werden ungefähr auf der gleichen Spannung gehalten. Die Kombination aus der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur weist ein elektrisches Ende auf, das in einer imaginären Ebene angeordnet ist, zwischen den oberen und unteren Oberflächen der Fokussierungsstruktur. Dieses elektrische Ende ist eine imaginäre Ebene, die, wenn sie auf der gleichen Spannung gehalten wird wie die Elektronen emittierende Struktur und die Fokussierungsstruktur, die gleiche elektrische Kapazität zu der Frontplatte aufweisen würde wie die Kombination aus der Elektronen emittierenden Struktur und der Fokussierungsstruktur.
Die Abstandshalter sind zwischen der Fokussierungsstruktur und der Licht emittierenden Struktur angeordnet. Jeder Abstandshalter ist in einer entsprechenden Rille in der Fokussierungsstruktur angeordnet, so dass eine elektrisch leitfähige Rand- bzw. Kantenelektrode jedes Abstandshalters zusammenfallend mit dem elektrischen Ende der Kombination aus der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur angeordnet ist. Dies weist das wünschenswerte Ergebnis auf, dass die Spannungsverteilung entlang jedes Abstandshalters im Wesentlichen gleich der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Kombination aus der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur sowie der Frontplattenstruktur ist. Im Besonderen sind die Spannungsverteilungen übereinstimmend, mit Ausnahme von Abweichungen bzw. Schwankungen nahe jedem Ende der Abstandshalter. Diese übereinstimmenden bzw. ähnlichen Spannungsverteilungen minimieren in vorteilhafter Weise die Ablenkung von Elektronen an Positionen in der unmittelbaren Nähe der Abstandshalter.
In einem Ausführungsbeispiel sind Rillen in der oberen Oberfläche der Fokussierungsstruktur angeordnet, und jeder Abstandshalter ist in einer entsprechenden Rille angeordnet. Die Rillen können eine entsprechende Tiefe aufweisen, so dass das elektrische Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur mit der Unterseite der Rille zusammenfällt. Eine elektrische leitfähige Rand- bzw. Kantenelektrode ist an einer Kante jedes Abstandshalters angeordnet. Jede Kantenelektrode definiert ein elektrisches Ende des entsprechenden Abstandshalters. Die Kantenelektroden sind in den Rillen angeordnet, so dass das elektrische Ende jedes Abstandshalters dem elektrischen Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur entspricht.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist jeder der Abstandshalter eine oder mehrere elektrisch leitfähige Stirnelektroden auf, welche die Kantenelektrode berühren und sich teilweise über eine oder mehrere der Stirnoberflächen des Abstandshalters erstrecken. Die Stirnelektroden in Kombination mit der Kantenelektrode positionieren das elektrische Ende jedes Abstandshaltes neu an in einer elektrischen Endebene in dem Abstandshalter, distal zu der Kantenelektrode. Die elektrische Endebene ist so angeordnet, dass der Abstandshalter, welcher die Kantenelektrode und Stirnelektroden aufweist, den gleichen Widerstand aufweist wie ein Abstandshalter, der nur eine Kantenelektrode aufweist, die an bzw. in der elektrischen Endebene angeordnet ist. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel weist jede Rille eine Tiefe auf, die sich bis unter das elektrische Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur erstreckt, so dass die elektrischen Enden der Abstandshalter mit dem elektrischen Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur zusammenfallen.
In einem weiteren Ausführungsbeispiel weist jeder Abstandshalter ein elektrisches Ende auf, das oberhalb des elektrischen Endes der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur angeordnet ist. Eine Stirnelektrode ist an einer Stirnoberfläche jedes Abstandshalters angeordnet. Die Spannung jeder Stirnelektrode wird so geregelt, dass angrenzend an die Stirnelektrode eine Spannungsverteilung erzeugt wird, die die negative Spannungsverteilung kompensiert, die durch eine Spannung bewirkt wird, die an die oberen und unteren Kantenelektroden des Abstandshalters angelegt wird.
In einem Ausführungsbeispiel wird die Spannung jeder Stirnelektrode geregelt, indem die Stirnelektrode mit der Licht emittierenden Struktur der Frontplattenstruktur verbunden wird. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Spannung jeder Stirnelektrode durch eine Stromversorgung geregelt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Spannung jeder Stirnelektrode durch eine Spannungsteilerschaltung geregelt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Spannung jeder Stirnelektrode durch eine elektrisch leitfähige Erweiterungselektrode geregelt, die an der Stirnoberfläche des Abstandshalters angeordnet ist, die gegenüber der Oberfläche liegt, an der die Stirnelektrode angeordnet ist. Die Erweiterungselektrode, die außerhalb des aktiven Bereichs der Flachbildschirmanzeige angeordnet ist, berührt die Kantenelektrode, die angrenzend an die Frontplattenstruktur angeordnet ist und sich entlang der Stirnoberfläche des Abstandshalters in Richtung der Rückplattenstruktur erstreckt. In einem weiteren Ausführungsbeispiel wird die Spannung der Stirnelektrode geregelt, in dem die Stirnelektrode auf einer vorbestimmten Höhe entlang der Stirnoberfläche des Abstandshalters angeordnet wird.
Vorgesehen ist gemäß der vorliegenden Erfindung ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Flachbildschirmanzeige, wobei das Verfahren in dem gegenständlichen Anspruch 14 ausgeführt ist.
Ein weiteres Verfahren gemäß der vorliegenden Erfindung weist die folgenden Schritte auf: (1) das Bereitstellen einer Fokussierungsstruktur über einer Elektronen emittierenden Struktur der Flachbildschirmanzeige, wobei die Fokussierungsstruktur und die Elektronen emittierende Struktur ein elektrisches Ende aufweisen; (2) das Anordnen des Abstandshalters an der Fokussierungsstruktur, so dass das elektrische Ende des Abstandshalters oberhalb des elektrischen Endes der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur angeordnet ist; (3) das Bereitstellen einer Stirnelektrode auf einer Stirnoberfläche des Abstandshalters; und (4) das Regeln der Spannung der Stirnelektrode, so dass eine Spannungsverteilung angrenzend an die Stirnelektrode erzeugt wird, welche die negative Spannungsverteilung aufhebt, die dadurch verursacht wird, dass das elektrische Ende des Abstandshalters oberhalb des elektrischen Endes der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur angeordnet ist. Durch das Aufheben der negativen Spannungsverteilung wird die Ablenkung von Elektronen minimiert, die angrenzend an den Abstandshalter emittiert werden.
Die vorliegende Erfindung wird in Bezug auf die folgende genaue Beschreibung in Verbindung mit den Zeichnungen umfassender verständlich.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Es zeigen:
1 eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer herkömmlichen Flachbildschirmanzeige;
2 eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer herkömmlichen Flachbildschirmanzeige mit einer Mehrzahl von Fokussierungsstrukturen;
3 eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer Flachbildschirmanzeige gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung;
4 einen Graphen der Spannung im Vergleich zu der Höhe an verschiedenen Positionen in der Flachbildschirmanzeige aus 3;
5 eine Draufsicht einer Rückplattenstruktur, welche eine Rückplatten- und eine Elektronen emittierende Struktur aufweist;
die 6a und 6b Querschnittsansichten entlang den entsprechenden Schnittlinien 6a-6a bzw. 6b-6b aus 5;
die 7a, 7b, 8a und 8b Querschnittsansichten der Verfahrensschritte, die bei der Herstellung einer Fokussierungsstruktur an der Rückplattenstruktur aus 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden;
9a eine Draufsicht und die 9b, 9c und 9d Querschnittsansichten weiterer Verfahrensschritte, die für die Herstellung einer Fokussierungsstruktur an der Rückplattenstruktur aus 5 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden;
10 eine Draufsicht der Rückplattenstruktur aus 5 nachdem eine Fokussierungsstruktur daran hergestellt worden ist;
die 11–13 Querschnitts- und schematische Ansichten von Abschnitten der Flachbildschirmanzeigen, wobei Abstandshalter eingesetzt werden, die Stirnelektroden gemäß anderen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung aufweisen;
die 14–17 Seitenansichten von Abstandshaltern, die in dem Ausführungsbeispiel aus der Abbildung aus 13 eingesetzt werden;
18 eine Querschnitts- und schematische Ansicht eines Abschnitts einer Flachbildschirmanzeige, die einen Abstandshalter verwendet, der eine Stirnelektrode gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung aufweist;
19 eine Seitenansicht eines Abstandshalters, der in dem Ausführungsbeispiel aus 18 eingesetzt wird; und
20 einen Graphen der Spannungsverteilung entlang dem Abstandshalter aus den Abbildungen der 18 und 19.
GENAUE BESCHREIBUNG
Die folgenden Definitionen werden in der nachstehenden Beschreibung verwendet. Der Begriff "elektrisch isolierend" (oder "dielektrisch") betrifft hierin allgemein Materialien mit einem spezifischen Widerstand von mehr als 10¹² Ohm-cm. Der Begriff "elektrisch nicht isolierend" betrifft somit Materialien mit einem spezifischen Widerstand von unter 10¹² Ohm-cm. Elektrisch nicht isolierende Materialien werden unterteilt in (a) elektrisch leitfähige Materialien, bei welchen der Widerstand unter 1 Ohm-cm liegt, und (b) elektrisch widerstandsfähige Materialien mit einem Widerstand im Bereich von 1 Ohm-cm bis 10¹² Ohm-cm. Diese Kategorien werden bei niedrigen elektrischen Feldern bestimmt.
Beispiele für elektrisch leitfähige Materialien (oder elektrische Leiter) sind Metalle, Metall-Halbleiter-Verbindungen und Metall-Halbleiter-Eutektika. Elektrisch leitfähige Materialien umfassen ferner Halbleiter, die auf ein mittleres oder hohes Maß dotiert sind (n-Typ oder p-Typ). Die elektrisch widerstandsfähigen Materialien umfassen intrinsische und leicht dotierte (n-Typ oder p-Typ) Halbleiter. Weitere Beispiele für elektrisch widerstandsfähige Materialien sind Cermet (Keramik mit eingebetteten Metallteilchen) und andere derartige Metall-Isolator-Verbundstoffe. Zu den elektrisch widerstandsfähigen Materialien zählen ferner leitfähige Keramikwerkstoffe und gefüllte Glaswerkstoffe.
Die Abbildung aus 3 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer Flachbildschirmanzeige 300 gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Flachbildschirmanzeige 300 weist eine Frontplattenstruktur 320, eine Rückplattenstruktur 330, die Fokussierungsstrukturen 333a–333f, einen Abstandshalter 340 und eine Hochspannungsversorgung 350 auf. In der Abbildung aus 3 ist zwar nur ein Abstandshalter 340 dargestellt, wobei hiermit festgestellt wird, dass die Flachbildschirmanzeige 300 weitere ähnliche Abstandshalter aufweist, die nicht abgebildet sind.
Die Frontplattenstruktur 320 weist eine elektrisch isolierende Frontplatte 321 (für gewöhnlich Glas) auf und eine Licht emittierende Struktur 322, die auf einer inneren Oberfläche der Frontplatte 321 ausgebildet ist. Die Licht emittierende Struktur 322 weist ein Licht emittierendes Material (nicht abgebildet) und eine Anode (nicht abgebildet) auf, die mit der positiven (Hochspannungsseite) der Spannungsversorgung 350 verbunden ist. Folglich wird die Licht emittierende Struktur 322 auf einer Spannung von ungefähr V Volt gehalten, wobei V für gewöhnlich für eine Spannung im Bereich von 4 bis 10 kV steht. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel weist die Licht emittierende Struktur 322 eine im Wesentlichen planare untere Oberfläche 102 auf. Die Frontplattenstruktur 320 wird in dem U.S. Patent US-A-5.477.105 des gleichen Anmelders näher beschrieben.
Die Rückplattenstruktur 330 weist eine elektrisch isolierende Rückplatte 331 und eine Elektronen emittierende Struktur 332 auf, die an einer inneren Oberfläche der Rückplatte 331 angeordnet ist. Die Elektronen emittierende Struktur 332 weist eine Mehrzahl von Elektronen emittierenden Elementen 361–365 auf, die selektiv erregt werden, um Elektronen freizusetzen. Bei den Elektronen emittierenden Elementen 361–365 kann es sich zum Beispiel um Fadenfeldemitter oder konische Feldemitter handeln. Die Elektronen emittierende Struktur 332 ist mit der Niederspannungsseite der Spannungsversorgung 350 verbunden. Als Folge dessen wird die Elektronen emittierende Struktur 322 auf einer Spannung von ungefähr 0 Volt gehalten. Da die Licht emittierende Struktur 322 auf einer verhältnismäßig hohen positiven Spannung (z.B. 5 kV) im Verhältnis zu der Elektronen emittierenden Struktur 332 gehalten wird, werden durch die Elektronen emittierenden Elemente 361–365 freigesetzten Elektronen in Richtung von entsprechenden Licht emittierenden Elementen an der Licht emittierenden Struktur 322 beschleunigt. Die Rückplattenstruktur 330 wird näher beschrieben in der gleichzeitig anhängigen U.S. Patentanmeldung 08/081.913 und der PCT-Patentschrift WO 95/07543 , veröffentlicht am 16. März 1995, des gleichen Anmelders wie die vorliegende Erfindung, wobei diese beiden Dokumente vollständig durch Verweis hierin enthalten sind.
Die Fokussierungsstrukturen 333a–333f sind auf der im Wesentlichen planaren oberen Oberfläche 101 der Elektronen emittierenden Struktur 322 angeordnet. Die Fokussierungsstrukturen 333a–333f, die ferner mit der Niederspannungsseite der Spannungsversorgung 350 verbunden sind, werden ungefähr auf der gleichen Spannung wie die Elektronen emittierende Struktur 322 gehalten (d.h. ungefähr 0 Volt). In einem Ausführungsbeispiel handelt es sich bei jeder der Fokussierungsstrukturen 333a–333f um eine separate Struktur, die sich entlang der Länge der Flachbildschirmanzeige 300 erstreckt.
Der Abstandshalter 340 ist zwischen der Licht emittierenden Struktur 322 und der Fokussierungsstruktur 333a verbunden. Bei dem Abstandshalter 340 kann es sich zum Beispiel um eine Wand, eine Teilwand, einen Stift bzw. Pfosten, ein Kreuz oder ein T-Stück handeln. Der Abstandshalter 340 wird aus einem Material mit einem im Wesentlichen einheitlichen elektrischen Widerstand hergestellt. Die elektrisch leitfähigen Kantenelektroden 341 und 342 sind an gegenüberliegenden Kanten bzw. Rändern des Abstandshalters 340 angeordnet. Die Kantenelektrode 341 berührt die Fokussierungsstruktur 333a, und die Kantenelektrode 342 berührt die Licht emittierende Struktur 322. Die Kantenelektroden 341 und 342 bestehen für gewöhnlich aus Metall. Der Abstandshalter 340 und die Kantenelektroden 341–342 werden in den U.S. Patenten US-A-5.675.212 und US-A-5.614.781 des gleichen Anmelders näher beschrieben.
Der Abstandshalter 340 ist in einer Rille 5 positioniert, die in der Fokussierungsstruktur 333a angeordnet ist. Die Kantenelektrode 341 berührt die Fokussierungsstruktur 333a in der Rille 5. Die verhältnismäßig hohe Leitfähigkeit der Kantenelektrode 341 bewirkt es, dass die Spannung der Fokussierungsstruktur 333a an der Unterseite der Rille 5 gleich der Spannung an der Unterkante des Abstandshalters 340 ist. Die Tiefe der Rille 5 wird so ausgewählt, dass der Abstandshalter 340 "verschwindet". Das heißt, die Tiefe der Rille 5 wird so ausgewählt, dass die Spannungsverteilung entlang des Abstandshalters 340 gleich der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 332 (und den Fokussierungsstrukturen 333b–333f) und der Licht emittierenden Struktur 322 ist.
Die Abbildung aus 4 zeigt einen Graphen 400, der eingesetzt wird, um die angemessene Tiefe für die Rille 5 zu bestimmen. Die vertikale Achse des Graphen 400 stellt die Spannung in der Flachbildschirmanzeige 300 dar. Diese Spannung schwankt zwischen 0 Volt an der Elektronen emittierenden Struktur 332 (und den Fokussierungsstrukturen 333a–333f) bis zu V Volt an der Licht emittierenden Struktur 322. Die horizontale Achse des Graphen 400 veranschaulicht die vertikale Höhe von der planaren Oberfläche 101 der Elektronen emittierenden Struktur 332. Diese Höhe variiert von "0" auf der Oberfläche 101 der Elektronen emittierenden Struktur 332 bis zu "h" an der Oberfläche 102 der Licht emittierenden Struktur.
Die Kurve 10 des Graphen 400 veranschaulicht die Spannungsverteilung entlang der Linie 1 aus 3. Wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, erstreckt sich die Linie 1 von der Oberfläche 101 der Elektronen emittierenden Struktur 332 zu der Oberfläche 102 der Licht emittierenden Struktur 322. Die Kurve 10 (4) veranschaulicht, dass die Spannung an der Oberfläche 101 entlang der Linie 1 gleich 0 Volt ist, und dass die Spannung auf der Höhe "h" entlang der Linie 1 gleich V Volt ist.
Die Kurve 20 des Graphen 400 veranschaulicht die Spannungsverteilung entlang der Linie 2 aus 3. Wie dies in der Abbildung aus 3 dargestellt ist, erstreckt sich die Linie 2 von der Oberseite der Fokussierungsstruktur 333b zu der Oberfläche 102 der Licht emittierenden Struktur 322. Die obere Oberfläche der Fokussierungsstruktur 333b ist auf einer Höhe h_s oberhalb der Oberfläche 101 angeordnet. Die Kurve 20 (4) veranschaulicht, dass die Spannung auf der Höhe h_s entlang der Linie 2 gleich 0 Volt ist, und dass die Spannung auf der Höhe "h" entlang der Linie 2 gleich V Volt ist. Die Fokussierungsstrukturen 333c–333f weisen die gleiche Spannungsverteilung auf wie die Fokussierungsstruktur 333b.
Wie dies in der Abbildung aus 4 dargestellt ist, konvergieren die Kurven 10 und 20 schnell zu einer gemeinsamen Linie 40. Die gemeinsame Linie 40 weist eine Steigung auf, die größer ist als die durchschnittliche Steigung der Kurve 10 und kleiner als die durchschnittliche Steigung der Kurve 20. Die gestrichelte Linie 30 veranschaulicht die Extrapolation der gemeinsamen Linie 40 auf die horizontale Achse des Graphen 400. Die gestrichelte Linie 3 schneidet die horizontale Achse des Graphen 400 auf einer Höhe h_e. Die gemeinsame Linie 40 und die gestrichelte Linie 30 stellen die durchschnittliche Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 332 (und den Fokussierungsstrukturen 333a–333f) und der Licht emittierenden Struktur 322 dar. Eine ungefähr äquivalente Spannungsverteilung würde durch eine planare Elektrode bereitgestellt werden, die auf einer Spannung von null Volt gehalten wird, die parallel zu den Oberflächen 101 und 102 angeordnet ist und sich auf einer Höhe h_e befindet. Anders ausgedrückt ist die Kapazität zwischen der Licht emittierenden Struktur 322 und einer imaginären Ebene, die auf der Höhe h_e angeordnet ist, im Wesentlichen gleich der Kapazität zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 332 (und den Fokussierungsstrukturen 333a–333f) und der Licht emittierenden Struktur 322. Aus diesen Gründen ist die Höhe h_e definiert als das "elektrische Ende" der Elektronen emittierenden Struktur 332 und der Fokussierungsstrukturen 333a–333f.
Um den Abstandshalter 340 in dieser Spannungsverteilung "verschwinden" zu lassen, muss die Spannungsverteilung entlang des Abstandshalters 340 gleich der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 332 (einschließlich Fokussierungsstrukturen 333a–333f) und der Licht emittierenden Struktur 322 sein. Um dies zu erreichen, ist die Kantenelektrode 341 an einer Kanten- bzw. Randoberfläche des Abstandshalters 340 angeordnet. Die Kantenelektrode 341 bildet das elektrische Ende des Abstandshalters 340. Die Kantenelektrode 341 ist an dem elektrischen Ende der Elektronen emittierenden Struktur 332 und der Fokussierungsstrukturen 333a–333f positioniert. Das heißt, die Kantenelektrode 341 ist auf der Höhe h_e positioniert. Auf diese Weise wird die Unterkante des Abstandshalters 340 auf einer Spannung von 0 Volt auf der Höhe h_e gehalten (durch die Kantenelektrode 341). Die Oberkante des Abstandshalters 340 wird durch die Kantenelektrode 341 auf einer Spannung von V Volt gehalten, wobei die Kantenelektrode 341 die Anode des Licht emittierenden Elements 322 berührt. Da der spezifische elektrische Widerstand des Abstandshalters 340 einheitlich bzw. gleichmäßig ist, variiert die Spannungsverteilung entlang des Abstandshalters 340 einheitlich von ungefähr 0 Volt bei der Höhe h_e zu ungefähr V Volt auf der Höhe h. Die Spannungsverteilung entlang dem Abstandshalter 340 stimmt somit im Wesentlichen überein mit der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 332 (einschließlich der Fokussierungsstrukturen 333a–333f) und der Licht emittierenden Struktur 322. Die Identität dieser Spannungsverteilungen entlang dem Großteil des Abstandshalters 340 verhindert das unerwünschte Ablenken von Elektronen, die von Elektronen emittierenden Elementen emittiert werden, wie zum Beispiel dem Elektronen emittierenden Element 361, die angrenzend an den Abstandshalter 340 angeordnet sind.
Die Abbildungen der 5 bis 10 veranschaulichen die Verfahrensschritte zur Herstellung einer Fokussierungsstruktur gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung.
Die Abbildung aus 5 zeigt eine Draufsicht eines Abschnitts einer Rückplattenstruktur 400, die eine isolierende Glasrückplatte 401 und eine Elektronen emittierende Struktur 420 aufweist. Die Elektronen emittierende Struktur weist eine Mehrzahl paralleler Zeilenelektroden 402–404, eine Mehrzahl paralleler Spaltenelektroden 411–415 und eine Mehrzahl von Elektronen emittierenden Elementen auf, wie etwa die Elektronen emittierenden Elemente 421–425. Die Zeilenelektroden 402–404 und die Spaltenelektroden 411–415 sind senkrecht zueinander angeordnet, und die Elektronen emittierenden Elemente 421–425 sind an den Schnittstellen der Zeilen- und Spaltenelektroden angeordnet. Die Abbildung aus 6a zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 6a-6a aus 5. Die Abbildung aus 6b zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 6b-6b aus 5.
Eine planarisierte Schicht eines fotomusterbaren Polymers 430 negativen Typs wird über der oberen Oberfläche der Rückplattenstruktur 400 gebildet, wie dies in den Abbildungen der 7a und 7b dargestellt ist. Die Abbildung aus 7a zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 6a-6a aus 5 nachdem die fotomusterbare Schicht 430 gebildet worden ist. Die Abbildung aus 7b zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 6b-6b aus 5 nachdem die fotomusterbare Schicht 430 gebildet worden ist. Die Dicke der fotomusterbaren Schicht 430 wird so ausgewählt, dass sie der gewünschten Höhe der herzustellenden Fokussierungsstruktur entspricht.
Die fotomusterbare Polymerschicht 430 wird über die Rückseite der Rückplattenstruktur 400 ultraviolettem (UV) Licht ausgesetzt, wie dies in den Abbildungen der 8a und 8b dargestellt ist. Das heißt, die Oberfläche der Glasrückplatte 401, welche nicht die Elektronen emittierende Struktur 420 umfasst, wird ausgesetzt bzw. exponiert. Das UV-Licht tritt durch die Glasrückplatte 401. Darüber hinaus ermöglichen die Eigenschaften der Zeilenelektroden 402–404 es, dass UV-Licht auch durch die Zeilenelektroden tritt bzw. verläuft. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Zeilenelektroden 402–404 aus Nickel-Vanadium (Ni-V) und weisen eine Dicke von ungefähr 2000 Å auf. Die Eigenschaften der Spaltenelektroden 411–415 und der Elektronen emittierenden Elemente 421–425 reichen aus, um das UV-Licht zu blockieren. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel bestehen die Spaltenelektroden 411–415 aus Ni-V und weisen eine Dicke von ungefähr 2.000 Å auf. Die Elektronen emittierenden Elemente 421 und 425 bestehen aus Molybdän und weisen eine Dicke von ungefähr 3.000 Å auf. Die Elemente der Rückplattenstruktur 400 werden in dem U.S. Patent US-A-5.686.790 und der PCT-Patentschrift WO 95/07543 , veröffentlicht am 16. März 1995, des gleichen Anmelders näher beschrieben.
Die Abbildung aus 8a zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 6a-6a aus 5 nachdem die fotomusterbare Schicht 430 gebildet und exponiert worden ist. Die Abbildung aus 8b zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 6b-6b aus 5 nachdem die fotomusterbare Schicht 430 gebildet und exponiert worden ist. Als Folge bzw. Ergebnis der Exposition, werden Bereiche 430A der fotomusterbaren Schicht 430 gehärtet. Der Expositionsschritt wird so geregelt, dass sich die gehärteten Bereiche 430A nicht vollständig bis zu der oberen Oberfläche der fotomusterbaren Schicht 430 erstrecken. Durch Regelung des Expositionsschrittes kann die Höhe H zwischen der oberen Oberfläche der fotomusterbaren Schicht 430 und den obersten Bereichen der gehärteten Bereiche 430A genau geregelt werden. Wie dies nachstehend im Text näher beschrieben wird, definiert diese Höhe H die Tiefe der Rillen in der fertig gestellten Fokussierungsstruktur. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel liegt diese Höhe H bei ungefähr 30 bis 70 μm, wobei die vorliegende Erfindung nicht auf diesen Höhenbereich beschränkt ist.
Die obere Oberfläche der fotomusterbaren Schicht 430 wird danach durch ein Fadenkreuz 440 exponiert. Die Abbildung aus 9a zeigt eine Draufsicht des Fadenkreuzes 440, das die transparenten Abschnitte 440A aufweist. Die transparenten Abschnitte 440A exponieren ausgewählte Bereiche bzw. Abschnitte der darunter liegenden fotomusterbaren Schicht 430.
Die Abbildung aus 9b zeigt eine Querschnittsansicht der Rückplattenstruktur 400 entlang der Schnittlinie 9b-9b aus 9a.
Wie dies in der Abbildung aus 9c dargestellt ist, wird die fotomusterbare Schicht 430 durch das Fadenkreuz 440 exponiert (d.h. von der oberen Oberfläche der Rückplattenstruktur 400). Diese Exposition härtet Beeiche 430B der fotomusterbaren Schicht 430. Die gehärteten Bereiche 430B erstrecken sich nach unten in die fotomusterbare Schicht 430, so dass Abschnitte der gehärteten Bereiche 430B mit Abschnitten der gehärteten Bereiche 430A zusammenfallen. Die ungehärteten Abschnitte der fotomusterbaren Schicht 430 werden danach abgezogen, wobei die gehärteten Bereiche 430A und 430B gemäß der Darstellung aus 9d verbleiben. Die gehärteten Bereiche 430A und 430B bilden eine Fokussierungsstruktur 431.
Die Abbildung aus 10 zeigt eine Draufsicht, die deutlich die verbleibende Fokussierungsstruktur 431 veranschaulicht, die durch die gehärteten Bereiche 430A und 430B gebildet wird. Die Fokussierungsstruktur 431 weist eine "Gitter-" oder eine "Waffelform" auf. An den Stellen, an denen die gehärteten Abschnitte 430B die gehärteten Abschnitte 430A nicht überlagern, erstrecken sich die gehärteten Abschnitte 430B nach unten zu den Spaltenelektroden 411–415. Die Abstandshalter (nicht abgebildet) können in den Rillen 430C angeordnet werden. Die gehärteten Abschnitte 430B definieren die Seitenwände der Rillen 430C, und die gehärteten Abschnitte 430A definieren die Unterseiten der Rillen 430C. Obgleich die Rillen 430C zwischen jeder Zeile von Elektronen emittierenden Elementen dargestellt sind, sind die Abstandshalter für gewöhnlich nicht in jeder der Rillen 430C angeordnet. Zum Beispiel sind die Abstandshalter in einem Ausführungsbeispiel in jeder dreißigsten Rille 430C angeordnet. In einem alternativen Ausführungsbeispiel wird die Maske 440 so modifiziert, dass die gehärteten Abschnitte nur an den Positionen existieren, an denen sich auch ein Abstandshalter befindet.
Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, wird die Rückseitenexposition der fotomusterbaren Schicht 430 so geregelt, dass die Höhe H genau geregelt wird. Durch die Regelung der Höhe H wird die Tiefe der Rillen 430C geregelt. In dem beschriebenen Ausführungsbeispiel wird die Tiefe der Rillen 430C so ausgewählt, dass sie mit der Höhe h_e des elektrischen Endes der Kombination der Elektronen emittierenden Struktur 420 und der Fokussierungsstruktur 431 zusammenfallen. Die Höhe h_e nimmt zu, wenn die Höhe H kleiner wird. Im umgekehrten Fall wird die Höhe h_e kleiner, wenn die H größer wird. Somit führen geringfügige Fehler, die bei der Bildung der gehärteten Abschnitte 430A auf der Höhe H auftreten können, zu einer entsprechenden Veränderung der Höhe h_e. Wenn im Besonderen die Fertigungstoleranzen zu einem Fehler führen, der bewirkt, dass die Höhe H geringfügig größer ist als gewünscht (wodurch die Rillen 430C geringfügig tiefer als gewünscht gestaltet werden), so wird die Höhe h_e etwas reduziert. Somit ist der resultierende Fehler zwischen der Tiefe der Rillen 430C und der Höhe h_e kleiner als der ursprüngliche Fehler bei der Bildung der Tiefe der Rillen 430C.
Wenn im umgekehrten Fall die Verfahrenstoleranzen zu einem Fehler führen, der bewirkt, dass die Höhe H etwas kleiner ist als gewünscht (wodurch die Rillen 430C etwas flacher als gewünscht gestaltet werden), so vergrößert sich die Höhe h_e geringfügig. Somit ist der resultierende Fehler zwischen der Tiefe der Rillen 430C und der Höhe h_e kleiner als der ursprüngliche Fehler bei der Bildung der Tiefe der Rillen 430C.
Die Abbildung aus 11 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer Flachbildschirmanzeige 500 gemäß einer Variation des vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiels. Da die Flachbildschirmanzeige 500 der Flachbildschirmanzeige 300 ähnlich ist bzw. entspricht, sind übereinstimmende Elemente in den Abbildungen der 3 und 11 mit übereinstimmenden Bezugsziffern bezeichnet. Bei der vorliegenden Variation wurde der Abstandshalter 340 so modifiziert, dass er die elektrisch leitfähigen Stirnelektroden 343 und 344 aufweist. Die Stirnelektroden 343 und 344, die für gewöhnlich aus Metall bestehen, berühren die Kantenelektrode 341 und erstrecken sich teilweise über gegenüberliegende Stirnoberflächen des Abstandshalters 340. Die Herstellung von Stirnelektroden 343 und 344 wird näher beschrieben in der U.S. Patentanmeldung 08/404.408 und dem U.S. Patent US-A-5.614.781 des gleichen Anmelders wie für die vorliegende Erfindung.
Die Stirnelektroden 343 und 344 modifizieren die elektrischen Eigenschaften des Abstandshalters 340, so dass das elektrische Ende des Abstandshalters 340 nicht mehr mit der Kantenelektrode 341 zusammenfällt. Die Stirnelektroden 343 und 344 führen dazu, dass das elektrische Ende des Abstandshalters 340 zu der elektrischen Endebene 345 nach oben bewegt wird. Das heißt, der Abstandshalter 340 (einschließlich der Kantenelektrode 341 und den Stirnelektroden 343 und 344) weist einen Widerstand auf, der gleich dem Widerstand ist, den ein geringfügig kürzerer Abstandshalter mit einer Kantenoberfläche aufweist (mit einer Kantenelektrode, jedoch ohne Stirnelektroden), der auf der elektrischen Endebene 345 angeordnet ist.
Wie dies in der Abbildung aus 11 dargestellt ist, ist die Tiefe der Rille 5 in der Flachbildschirmanzeige 500 geringfügig tiefer als die Tiefe der Rille 5 in der Flachbildschirmanzeige 300 (3). Die Tiefe der Rille 5 in der Flachbildschirmanzeige wird so angeordnet, dass die elektrische Endebene 345 des Abstandselements 340 mit dem elektrischen Ende der Elektronen emittierenden Struktur 332 und den Fokussierungsstrukturen 333a–333f auf der Höhe h_e zusammenfallen. Durch die Anordnung der elektrischen Endebene 345 auf diese Weise entspricht die Spannungsverteilung entlang des Großteils des Abstandshalters 340 gemäß der Abbildung aus 11 ungefähr der Spannungsverteilung in dem freien Raum zwischen der Elektronen emittierenden Struktur 332 (und den Fokussierungsstrukturen 333a–3331) und der Licht emittierenden Struktur 322.
Die Abbildung aus 11 veranschaulicht zwar zwei Stirnelektroden 343 und 344, wobei die gleichen Ergebnisse auch erreicht werden kann, indem nur eine der Stirnelektroden 343 oder 344 verwendet wird. Der Einsatz einer Stirnelektrode kann die Anzahl der Verfahrensschritte (und somit der Verfahrenskosten) reduzieren, die mit der Herstellung des Abstandshalters 340 verbunden sind.
Die Abbildung aus 12 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer Flachbildschirmanzeige 600 gemäß einer weiteren Variation der vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiele. Da die Flachbildschirmanzeige 600 der Flachbildschirmanzeige 300 ähnlich ist, sind ähnliche Elemente in den 3 und 12 mit ähnlichen Referenznummern bezeichnet. In der Variation aus der Abbildung aus 12 weist die Fokussierungsstruktur 333a an ihrer oberen Oberfläche keine Rille auf. Dies reduziert zwar in vorteilhafter Weise die Kosten für die Herstellung der Fokussierungsstrukturen 333a–333f, jedoch ist das elektrische Ende des Abstandshalters 340 (zusammenfallend mit der Kantenelektrode 341) höher als die Höhe h_e des elektrischen Endes der Kombination aus der Elektronen emittierenden Struktur 332 und den Fokussierungsstrukturen 333a–333f. Folglich existiert eine unerwünschte Spannungsverteilung nahe der Grenzfläche bzw. Schnittstelle der Kantenelektrode 341 und der Fokussierungsstruktur 333a. Im Besonderen beträgt die Spannung an der Kantenelektrode 341 ungefähr 0 Volt, wobei dieser Wert kleiner ist als die gewünschte Spannung auf dieser Höhe. Diese Spannungsverteilung ist durch negative (-) Vorzeichen nahe der Kantenelektrode 341 dargestellt, da die Spannungsverteilung nahe der Kantenelektrode 341 negativ ist im Verhältnis zu der gewünschten Spannungsverteilung. Die von dem Elektronen emittierenden Element 361 emittierten Elektronen werden abgelenkt von dem Abstandshalter 340 nahe der Kantenelektrode 341, und zwar aufgrund dieser negativen Spannungsverteilung.
Zur Korrektur dieser Elektronenablenkung ist eine Stirnelektrode 347 angrenzend an die Licht emittierende Struktur 322 angeordnet. Die Stirnelektrode 347 berührt die Kantenelektrode 342. Als Folge dessen wird die Stirnelektrode 347 auf einer Spannung von V Volt gehalten. Da sich die Stirnelektrode 347 teilweise entlang der Stirnoberfläche des Abstandshalters 340 erstreckt, modifiziert die Stirnelektrode 347 die Spannungsverteilung entlang dem Abstandshalter 340 nahe der Licht emittierenden Struktur 322. Diese Spannungsverteilung ist durch positive (+) Vorzeichen nahe der Stirnelektrode 347 dargestellt, da die Spannungsverteilung in der Nähe der Stirnelektrode 347 im Verhältnis zu der Spannungsverteilung, die existieren würde, wenn die Stirnelektrode 347 nicht vorhanden wäre, negativ ist. Vorher nahe der Kantenelektrode 341 von dem Abstandshalter 340 abgelenkte Elektronen werden somit zurück in Richtung des Abstandshalters 340 nahe der Stirnelektrode 347 abgelenkt. Die Länge der Stirnelektrode 347 wird so ausgewählt, dass die durch die Kantenelektrode 341 bewirkte Ablenkung durch die Ablenkung aufgehoben wird, die durch die Stirnelektrode 347 verursacht wird.
In Bezug auf das vorliegende Ausführungsbeispiel sind Modifikationen möglich. Zum Beispiel können die Stirnelektroden, welche die Kantenelektrode 342 berühren, auf beiden Stirnoberflächen des Abstandshalters gebildet werden. Darüber hinaus kann die Kantenelektrode 341 in einer Rille angeordnet werden, die in der oberen Oberfläche der Fokussierungsstruktur 333a ausgebildet ist, wobei die Rille eine Tiefe aufweist, die es bewirkt, dass die Kantenelektrode 341 (d.h. das elektrische Ende des Abstandshalters 340) oberhalb der Höhe h_e positioniert wird.
Die Abbildung aus 13 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht einer Flachbildschirmanzeige 700 gemäß einer weiteren Variation der vorstehend im Text beschriebenen Ausführungsbeispiele. Da die Flachbildschirmanzeige 700 der Flachbildschirmanzeige 600 ähnlich ist, sind ähnliche Elemente in den Abbildungen der 12 und 13 mit ähnlichen Bezugsziffern bezeichnet. In der Variation aus der Abbildung aus 13 ist der Abstandshalter 340 so modifiziert, dass er eine elektrisch leitfähige Stirnelektrode 346 aufweist, die auf einer Stirnoberfläche des Abstandshalters 340 angeordnet ist, physikalisch getrennt von den Kantenelektroden 341 und 342. Die Stirnelektrode 346 ist auf einer Höhe h_fe oberhalb der Oberfläche 101 angeordnet. Eine positive Spannung wird an die Stirnelektrode 346 angelegt, um die negative Spannungsausbreitung zu korrigieren, die in der Nähe der Kantenelektrode 341 existiert. Diese Spannung kann auf unterschiedliche Art und weise angelegt werden.
Die Abbildung aus 14 zeigt eine Seitenansicht des Abstandshalters 340 gemäß einem Ausführungsbeispiel. Die Stirnelektrode 346 erstreckt sich parallel zu den Kantenelektroden 341 und 342 in dem aktiven Bereich 350. Außerhalb des aktiven Bereichs 350 erstreckt sich die Stirnelektrode 346 aufwärts, so dass sie die Kantenelektrode 351 berührt. Die Kantenelektrode 341 ist an der gleichen Kantenoberfläche wie die Kantenelektrode 342 angeordnet, wobei sie jedoch durch einen Zwischenraum von der Kantenelektrode 342 elektrisch isoliert ist. Die Kantenelektrode 351 ist mit einer Stromversorgung 352 verbunden. Die Stromversorgung 352 ist so eingestellt, dass sie eine Spannung an die Stirnelektrode 346 anlegt, welche die negative Spannungsverteilung korrigiert, die angrenzend an die Kantenelektrode 341 existiert. Die an die Stirnelektrode 346 angelegte Spannung ist positiv in Bezug auf die Spannung, die ansonsten auf der Höhe h_fe entlang dem Abstandshalter 340 in Abwesenheit der Stirnelektrode 346 existieren würde.
Die Abbildung aus 15 zeigt eine Seitenansicht des Abstandshalters 340 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In dem vorliegenden Ausführungsbeispiel ist ein erster Widerstand 361 zwischen die Kantenelektrode 342 und die Kantenelektrode 351 geschaltet. Ein zweiter Widersand 362 ist zwischen die Kantenelektrode 351 und die Kantenelektrode 341 geschaltet. Wie dies bereits vorstehend im Text beschrieben worden ist, wird die Kantenelektrode 342 auf der hohen Spannung V gehalten, und die Kantenelektrode 341 wird auf der niedrigen Spannung von ungefähr 0 Volt gehalten. Somit wird die Spannung an der Stirnelektrode 346 auf einer Spannung zwischen V und 0 Volt gehalten, abhängig von den Werten der Widerstände 361 und 362. Der Widerstand 362 ist ein Stellwiderstand, der eine Anpassung der Spannungsteilerschaltung ermöglicht, um die entsprechende Spannung an die Stirnelektrode 346 bereitzustellen. Die an die Stirnelektrode 346 angelegte Spannung wird wiederum so angepasst, dass die negative Spannungsverteilung korrigiert wird, die angrenzend an die Kantenelektrode 341 existiert.
Die Abbildung aus 16 zeigt eine Seitenansicht des Abstandshalters 340 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel. In der Abbildung aus 16 ist die Kantenelektrode 342 entlang der ganzen oberen Kantenoberfläche des Abstandshalters 340 zusammenhängend. Die Kantenelektrode 341 erstreckt sich jedoch nicht vollständig über die untere Kantenoberfläche des Abstandshalters 340. Vielmehr erstreckt sich die Kantenelektrode 341 nur zu der Kante des aktiven Bereichs 350 des Abstandshalters 340. Der Abschnitt der Kantenelektrode 342, der sich außerhalb des aktiven Bereichs 350 erstreckt, bewirkt einen geringfügigen Anstieg der Spannung der Stirnelektrode 346, so dass die Spannung an der Stirnelektrode 346 etwas näher an die hohe Spannung V gelangt, welche an die Kantenelektrode 342 angelegt wird. Wenn es im Gegensatz dazu wünschenswert ist, die Spannung der Stirnelektrode 346 zu senken, so wird die Kantenelektrode 341 so modifiziert, dass sie sich entlang der ganzen unteren Kantenoberfläche des Abstandshalters 340 erstreckt, während der Abschnitt der Kantenelektrode 342, der sich außerhalb des aktiven Bereichs 350 erstreckt, eliminiert wird.
Die Abbildung aus 17 zeigt eine Seitenansicht des Abstandshalters 340 gemäß einer Variation des Abstandshalters 340 aus der Abbildung aus 16. In dem Abstandshalter 340 aus 17 erstreckt sich die Kantenelektrode 342 nur zu der Kante des aktiven Bereichs 350. Eine Erweiterungselektrode 348 berührt die Kantenelektrode 342 am Rand des aktiven Bereichs 350 und erstreckt sich nach unten entlang der hinteren Oberfläche des Abstandshalters 340. Die hintere Oberfläche des Abstandshalters 340 ist definiert als die Oberfläche, die gegenüber der Oberfläche liegt, an der sich die Stirnelektrode 346 befindet. Die Erweiterungselektrode 348 bewirkt, dass die Spannung an der Stirnelektrode 346 höher ist als die Spannung, die ansonsten an der Stirnelektrode 346 vorhanden wäre, wenn sich die Kantenelektrode 341 vollständig über die Oberkante des Abstandshalters 340 erstrecken würde. Durch Anordnung der Erweiterungselektrode 348 auf der hinteren Oberfläche bzw. Rückseite wird ein Elektrodenüberschlag zwischen der Erweiterungselektrode 348 und der Stirnelektrode 346 verhindert.
Die Abbildung aus 18 zeigt eine Querschnitts- und schematische Ansicht eines Abschnitts einer Flachbildschirmanzeige 1100 gemäß einem weiteren Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Da die Flachbildschirmanzeige 1100 der Flachbildschirmanzeige 700 ähnlich ist, sind ähnliche Elemente in den 13 und 18 mit ähnlichen Referenznummern bezeichnet. In dem in der Abbildung aus 18 veranschaulichten Ausführungsbeispiel weist der Abstandshalter 340 eine elektrisch leitfähige Stirnelektrode 370 auf.
Die Abbildung aus 19 zeigt eine Seitenansicht des Abstandshalters 340 aus 18. Wie dies in der Abbildung aus 19 dargestellt ist, erstreckt sich die Stirnelektrode 370 über die Stirnoberfläche des Abstandshalters 340 parallel zu den Kantenelektroden 341 und 342. Die Stirnelektrode 370 ist nicht direkt mit einer externen Spannungsversorgung verbunden. Die Unterkante 391 der Stirnelektrode 346 ist auf einer ersten Höhe h₁ von der Kantenelektrode 341 angeordnet. Die Oberkante 392 der Stirnelektrode 346 ist auf einer zweiten Höhe h₂ von der Kantenelektrode 341 angeordnet.
Die Abbildung aus 20 zeigt einen Graphen der Spannungsverteilung entlang des Abstandshalters 340. Die Linie 1302 veranschaulicht die Spannungsverteilung, die entlang des Abstandshalters 340 in Abwesenheit der Stirnelektrode 370 existieren würde. Da die Stirnelektrode 370 elektrisch leitfähig ist, wird die Spannung entlang der Höhe der Stirnelektrode von h₁ zu h₂ auf einer ungefähr konstanten Spannung V_fe gehalten. Die Linien 1301 und 1302 weisen die gleiche Spannung V_fe auf der Höhe h₃ auf. Unterhalb der Höhe h₃ weist die Linie 1301 eine Spannung auf, die positiv ist in Bezug auf die Linie bzw. Leitung 1302. Oberhalb der Höhe h₃ weist die Linie 1301 eine Spannung auf, die im Verhältnis zu der Linie 1302 negativ ist. Unterhalb der Höhe h₃ übt ein Abstandshalter, der die Stirnelektrode 370 aufweist, eine größere Anziehungskraft auf Elektronen aus als der gleiche Abstandshalter in Abwesenheit der Stirnelektrode 370. In ähnlicher Weise übt oberhalb der Höhe h₃ ein Abstandshalter, der eine Stirnelektrode 370 aufweist, eine größere abstoßende Kraft auf Elektronen aus als der gleiche Abstandshalter in Abwesenheit der Stirnelektrode 370.
Die von dem Elektronen emittierenden Element 361 emittierten Elektronen beschleunigen sic, wenn sie sich in Richtung der Licht emittierenden Struktur 322 bewegen. Diese Elektronen bewegen sich somit verhältnismäßig langsam nahe dem Elektronen emittierenden Element 361 und sind verhältnismäßig schnell in der Nähe der Licht emittierenden Struktur 322. Es besteht eine höhere Wahrscheinlichkeit, dass sich langsamer bewegende Elektronen angezogen oder abgezogen werden als Reaktion auf die Spannungsverteilung an dem Abstandshalter 340. Da die von dem Emitter 361 emittierten Elektronen sich unterhalb der Höhe h₃ langsamer bewegen als oberhalb der Höhe h₃, weist die erhöhte Anziehungskraft, die durch die Stirnelektrode 370 unterhalb der Höhe h₃ eingeführt wird, einen größeren Effekt auf diese Elektronen auf als die erhöhte abstoßende Kraft, die durch die Stirnelektrode 370 oberhalb der Höhe h₃ eingeführt wird. Der Reineffekt ist es, dass die von dem Elektronen emittierenden Element 361 emittierten Elektronen leicht in Richtung des Abstandshalters 340 angezogen werden. Als Folge dessen kann die Stirnelektrode 370 eingesetzt werden, um die negative Spannungsverteilung zu korrigieren, die angrenzend an die Kantenelektrode 341 existiert. Die reine Anziehungskraft, die durch die Stirnelektrode 370 eingeführt wird, kann durch Anpassen der Höhen h₁ und h₂ geregelt werden.
Die vorliegende Erfindung wurde vorstehend zwar in Verbindung mit verschiedenen Ausführungsbeispielen beschrieben, wobei hiermit jedoch festgestellt wird, dass die vorliegende Erfindung nicht auf die offenbarten Ausführungsbeispiele beschränkt ist, wobei vielmehr verschiedene Modifikationen vorgenommen werden können, die für den Durchschnittsfachmann auf dem Gebiet ersichtlich sind. In bestimmten Ausführungsbeispielen kann die untere Oberfläche der Licht emittierenden Struktur 322 zum Beispiel eine nicht planare Oberfläche aufweisen. Dies kann zum Beispiel eintreten, wenn die Licht emittierende Struktur 322 eine schwarze Matrix aufweist, die ein elektrisches Ende aufweist, das nicht mit dem physikalischen Ende der schwarzen Matrix zusammenfällt. In einem derartigen Ausführungsbeispiel wird das elektrische Ende der Licht emittierenden Struktur bestimmt, eine Rille in der Licht emittierenden Struktur gebildet, die mindestens so tief ist wie das elektrische Ende der Licht emittierenden Struktur, und der Abstandshalter wird in der Rille positioniert, wobei das elektrische Ende des Abstandshalters zusammenfallend mit dem elektrischen Ende der Licht emittierenden Struktur angeordnet wird. Die vorliegende Erfindung ist somit ausschließlich durch die folgenden Ansprüche beschränkt.

Claims

Flachbildschirmanzeige (300) vom Typ, der eine Frontplattenstruktur (320) mit einer Licht emittierenden Struktur (322), eine Rückplattenstruktur (330) mit einer Elektronen emittierenden Struktur (332), eine Fokussierungsstruktur (333) mit einer ersten Oberfläche, die mit der Elektronen emittierenden Struktur gekoppelt ist, und mit einer zweiten Oberfläche umfasst, die sich von der Elektronen emittierenden Struktur weg erstreckt, und mit einem Abstandshalter (340), dadurch gekennzeichnet, dass: die Kombination aus der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur ein elektrisches Ende aufweist, das zwischen den ersten und zweiten Oberflächen der Fokussierungsstruktur angeordnet ist, wobei das genannte elektrische Ende eine imaginäre planare Elektrode darstellt, die eine Kapazität mit der Licht emittierenden Struktur bildet, die im Wesentlichen der Kapazität zwischen der Elektronen emittierenden Struktur, der Fokussierungsstruktur und der Licht emittierenden Struktur entspricht; wobei der Abstandshalter zwischen der Fokussierungsstruktur und der Frontplattenstruktur angeordnet ist, wobei er eine Unterkante aufweist, die in einer Rille (5) in der zweiten Oberfläche der Fokussierungsstruktur angeordnet ist, und eine Oberkante, die sich in Kontakt mit der Licht emittierenden Struktur befindet, und wobei der Abstandshalter ferner eine elektrisch leitfähige Elektrode (341) aufweist, die an der Unterkante angeordnet ist; und wobei die Rille mit dem elektrischen Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur zusammenfällt.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 1, wobei der Abstandshalter ein Material mit einem im Wesentlichen einheitlichen elektrischen Widerstand umfasst.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 1, wobei diese ferner eine oder mehrere elektrisch leitfähige Stirnelektroden (343, 344) umfasst, welche die Unterkantenelektrode berühren und sich teilweise über gegenüberliegende Stirnoberflächen des Abstandshalters erstrecken.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 1, wobei diese ferner folgendes umfasst: eine Stirnelektrode (346, 347), die auf einer Stirnoberfläche des Abstandshalters angeordnet ist; und eine Oberkantenelektrode (342), die an der Oberkantenoberfläche des Abstandshalters angeordnet ist und die Frontplattenstruktur berührt.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 4, wobei diese ferner eine Erweiterungselektrode (348) umfasst, die mit der Oberkantenelektrode gekoppelt ist, wobei sich die Erweiterungselektrode in Richtung der Unterkantenelektrode entlang einer Stirnoberfläche des Abstandshalters gegenüber der Oberfläche des Abstandshalters erstreckt, an der sich die Stirnelektrode befindet.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 1, wobei die Fokussierungsstruktur wie ein Raster (431) geformt ist.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 1, wobei die Fokussierungselektrode ferner folgendes umfasst: eine Mehrzahl paralleler erster Abstandshalterabschnitte; eine Mehrzahl paralleler zweiter Abstandshalterabschnitte, wobei die Mehrzahl der zweiten Abstandshalterabschnitte über der Mehrzahl der ersten Abstandshalterabschnitte angeordnet ist, wobei die Mehrzahl der ersten Abstandshalterabschnitte senkrecht zu der Mehrzahl der zweiten Abstandshalterabschnitte angeordnet ist.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 7, wobei jede Rille untere und Seitenwände umfasst, wobei die ersten Abstandshalterabschnitte die Unterseite jeder Rille definieren, und wobei die zweiten Abstandshalterabschnitte die Seitenwände jeder Rille definieren.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 7, wobei die Elektronen emittierende Struktur eine Mehrzahl paralleler Elektroden (161–165) umfasst, wobei die Abstandshalterabschnitte mit den parallelen Elektroden ausgerichtet sind.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 6, wobei diese ferner eine Einrichtung zum Anlegen einer Spannung an die Stirnelektrode umfasst.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 10, wobei die Spannung anlegende Einrichtung eine Stromversorgung (352) umfasst.
Flachbildschirmanzeige nach Anspruch 11, wobei die Spannung anlegende Einrichtung folgendes umfasst: (a) einen ersten Widerstand (361), der zwischen die Unterkantenelektrode und die Stirnelektrode gekoppelt ist; und (b) einen zweiten Widerstand (362), der zwischen die Oberkantenelektrode und die Stirnelektrode gekoppelt ist.
Flachbildschirmanzeige nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei der Abstandshalter eine Abstandshalterwand umfasst.
Verfahren zur Herstellung einer Flachbildschirmanzeige (300), die folgendes umfasst: (a) eine Frontplattenstruktur (320) mit einer Licht emittierenden Struktur (322), (b) eine Rückplattenstruktur (330) mit einer Elektronen emittierenden Struktur (332), (c) eine Fokussierungsstruktur (333) und (d) einen Abstandshalter (340), wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: das Bereitstellen der Fokussierungsstruktur über der Elektronen emittierenden Struktur der Rückplattenstruktur, so dass sich eine Oberfläche der Fokussierungsstruktur von der Elektronen emittierenden Struktur weg erstreckt, und wobei die Fokussierungsstruktur und die Elektronen emittierende Struktur ein elektrisches Ende aufweisen, das sich zwischen der Fokussierungsstrukturoberfläche und der Elektronen emittierenden Struktur befindet, wobei das genannte elektrische Ende eine imaginäre planare Elektrode darstellt, die eine Kapazität mit der Licht emittierenden Struktur bildet, die im Wesentlichen gleich einer Kapazität zwischen der Elektronen emittierenden Struktur und der Fokussierungsstruktur und der Licht emittierenden Struktur ist; das Bilden einer Rille (5) in der Oberfläche der Fokussierungsstruktur, so dass sie mit dem elektrischen Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur zusammenfällt; das Bereitstellen einer elektrisch leitfähigen Elektrode (341) entlang einer Unterkante des Abstandshalters; und das Anordnen des Abstandshalters zwischen der Fokussierungsstruktur und der Frontplattenstruktur, wobei die Unterkante in der Rille angeordnet ist, so dass das elektrische Ende der Fokussierungsstruktur und der Elektronen emittierenden Struktur mit der Unterkante des Abstandshalters zusammenfällt.