KR100869790B1 - Field emission display device - Google Patents
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Abstract
에미터에서 방출된 전자빔이 해당 화소의 형광막을 향하도록 그 경로를 제어하여 선명한 화질을 구현하도록 하고, 형광막에 도달하는 전자빔의 양을 늘려 화면의 휘도를 높이는 전계 방출 표시장치에 관한 것으로서,The present invention relates to a field emission display device that controls the path of an electron beam emitted from an emitter toward a fluorescent film of a corresponding pixel to realize a clear image quality, and increases the luminance of the screen by increasing the amount of the electron beam that reaches the fluorescent film.
전계 방출 표시장치는 제1 기판 상에 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극들과; 게이트 전극들을 덮으면서 제1 기판 위에 형성되는 절연층과; 절연층 위에 게이트 전극과 직교하는 스트라이프 패턴으로 형성되며, 게이트 전극과의 교차 영역마다 이 교차 영역 내에 복수의 관통부들이 게이트 전극 방향을 따라 위치하는 캐소드 전극들과; 캐소드 전극의 관통부 내에 캐소드 전극 방향을 따라 배치되면서 캐소드 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 에미터들과; 제2 기판 상에 형성되는 투명한 애노드 전극과; 애노드 전극 상에 형성되는 형광막들을 포함한다.The field emission display device includes gate electrodes formed in a stripe pattern on a first substrate; An insulating layer formed on the first substrate while covering the gate electrodes; Cathode electrodes formed on the insulating layer in a stripe pattern orthogonal to the gate electrode, and having a plurality of through portions located in the intersection area along the gate electrode direction at each intersection area with the gate electrode; A plurality of emitters disposed in the through portion of the cathode electrode along the cathode electrode direction and electrically connected to the cathode electrode; A transparent anode electrode formed on the second substrate; And fluorescent films formed on the anode electrode.
전계방출, 에미터, 색순도, 캐소드, 게이트, 애노드, 메탈그리드, 형광막Field emission, emitter, color purity, cathode, gate, anode, metal grid, fluorescent film
Description
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이다.1 is a partially exploded perspective view of a field emission display device according to a first embodiment of the present invention.
도 2는 도 1의 A 화살표 방향에서 바라본 전계 방출 표시장치의 부분 결합 단면도이다.FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the field emission display viewed in the direction of arrow A of FIG. 1.
도 3은 도 1에 도시한 후면 기판의 부분 평면도이다.3 is a partial plan view of the rear substrate shown in FIG. 1.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻어진 전자빔 방출 궤적을 나타낸 개략도이다.4 is a schematic diagram showing an electron beam emission trajectory obtained through computer simulation in the field emission display according to the first embodiment of the present invention.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 방출 표시장치 중 후면 기판의 부분 평면도이다.5 is a partial plan view of a rear substrate of a field emission display device according to a second exemplary embodiment of the present invention.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에서 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻어진 전자빔 방출 궤적을 나타낸 개략도이다.6 is a schematic diagram showing an electron beam emission trajectory obtained through computer simulation in the field emission display according to the second exemplary embodiment of the present invention.
본 발명은 전계 방출 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카본계 물질, 특히 카본 나노튜브(CNT; carbon nanotube)를 이용하여 하나의 화소 영역에 복 수개의 에미터를 배열한 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
최근의 전계 방출 표시장치(FED; field emission display) 분야에서는 저전압(대략, 10∼100V) 구동 조건에서 전자를 양호하게 방출하는 카본계 물질을 이용하여 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 통해 전자 방출원인 에미터를 평탄하게 형성하는 기술을 연구 개발하고 있다.In the field of field emission display (FED), Emi is a source of electron emission through a thick film process such as screen printing using a carbon-based material that emits electrons well under low voltage (approximately, 10 to 100V) driving conditions. Research and development of technology to form the flat even.
지금까지의 기술 동향에 의하면, 평탄한 형상의 에미터에 적합한 카본계 물질로는 그라파이트, 다이아몬드, DLC(diamon liked carbon) 및 카본 나노튜브 등이 알려져 있으며, 이 가운데 특히 카본 나노튜브는 끝단의 곡률 반경이 미세한 형상적인 특성에 의해 1∼10V/㎛ 정도의 낮은 전계에서도 전자를 양호하게 방출하여 이상적인 전자 방출 물질로 기대되고 있다.According to the technical trends so far, suitable carbon-based materials for flat emitters are graphite, diamond, diamond liked carbon (DLC) and carbon nanotubes, among which carbon nanotubes have a radius of curvature at their ends. Due to this fine shape characteristic, it is expected to emit electrons well even at a low electric field of about 1 to 10 V / mu m and is expected to be an ideal electron emission material.
상기한 전계 방출 표시장치가 캐소드와 애노드 및 게이트 전극들을 구비하는 3극관 구조로 이루어질 때, 통상의 전계 방출 표시장치는 에미터가 배치되는 기판 상에 캐소드 전극을 먼저 형성하고, 캐소드 전극 상에 에미터를 배치한 다음, 에미터 위로 게이트 전극을 배치한 구조로 이루어진다.When the field emission display device has a triode structure having a cathode, an anode, and a gate electrode, a conventional field emission display device first forms a cathode electrode on a substrate on which an emitter is disposed, and then emits an emission on the cathode electrode. After the emitter is disposed, the gate electrode is disposed over the emitter.
그러나 전술한 일반적인 3극관 구조에서는 게이트 전극 및 게이트 전극 하부의 절연층에 형성된 홀 안으로 에미터 물질을 양호하게 채워넣기 어려운 제조상의 어려움이 있으며, 더욱이 실질적인 구동 과정에서 에미터에서 방출된 전자들이 전자빔화하여 해당 형광막을 향해 진행할 때에, 게이트 전극에 인가된 (+)전압의 영향으로 전자빔의 발산력이 강해져 전자빔이 퍼지는 현상이 발생하게 된다.However, in the above-described general triode structure, there is a manufacturing difficulty in filling the emitter material into the holes formed in the gate electrode and the insulating layer under the gate electrode, and in addition, electrons emitted from the emitter during the actual driving process are electron beamed. In this case, the electron beam divergence becomes stronger under the influence of the positive voltage applied to the gate electrode, and the electron beam spreads.
그 결과, 하나의 에미터에서 방출된 전자빔이 해당 화소의 형광막 뿐만 아니 라 원하지 않는 다른 화소의 형광막을 함께 발광시킴으로써 화면의 색순도를 저하시켜 선명한 화질을 구현할 수 없게 된다.As a result, the electron beam emitted from one emitter emits not only the fluorescent film of the corresponding pixel but also the fluorescent film of another pixel that is not desired, thereby degrading the color purity of the screen, thereby making it impossible to realize vivid image quality.
이러한 문제점을 감안하여 종래에는 게이트 전극과 애노드 전극 사이에 메쉬 형태의 메탈 그리드를 설치하여 에미터에서 방출된 전자빔의 집속성을 우수하게 제어하려는 노력이 진행되어 왔으며, 이와 관련한 종래 기술로 일본 공개특허 2000-268704호에 개시된 전계 방출형 표시소자를 들 수 있다.In view of these problems, conventionally, efforts have been made to provide excellent control of the focusing of the electron beam emitted from the emitter by installing a metal grid in the form of a mesh between the gate electrode and the anode electrode. And field emission display devices disclosed in 2000-268704.
상기 메탈 그리드는 전술한 장점 이외에, 해당 장치의 애노드 전극에 인가된 고전압에 의해 아킹이 발생할 때, 에미터를 비롯한 후면 기판의 구성에 손상이 일어나는 것을 방지하는 부수적인 장점이 있으나, 실질적으로 에미터에서 전자빔이 방출될 때에, 메탈 그리드의 홀을 통과하지 못하고 메탈 그리드에 부딪혀 차폐되는 전자빔이 발생하므로 전자빔의 이용 효율이 떨어지고, 형광막에 도달하는 전자빔의 양이 감소하여 화면의 휘도가 낮아지는 단점이 있다.In addition to the above-described advantages, the metal grid has an additional advantage of preventing damage to the configuration of the back substrate including the emitter when arcing occurs due to the high voltage applied to the anode electrode of the device. When the electron beam is emitted, the electron beam does not pass through the hole of the metal grid, but the electron beam is shielded by hitting the metal grid, so the utilization efficiency of the electron beam is reduced, and the amount of the electron beam that reaches the fluorescent film is reduced, thereby reducing the brightness of the screen There is this.
이러한 문제점은 특히, 본 발명의 출원인에 의해 제안된 미국특허 6,420,726호에 개시하고 있는 전계 방출 표시장치에서와 같이, 게이트 전극을 캐소드 전극 아래에 배치하고, 캐소드 전극 위에 에미터를 배치한 구조에서 일어날 가능성이 많아진다.This problem especially arises in a structure in which the gate electrode is disposed below the cathode electrode and the emitter is disposed above the cathode electrode, as in the field emission display device disclosed in US Pat. No. 6,420,726 proposed by the applicant of the present invention. There are many possibilities.
이는 전자빔의 방출이 에미터의 가장자리에서 대부분 일어나고, 전자빔이 포물선 궤적을 따라 전면 기판을 향해 퍼지며 진행하는 경향을 나타내기 때문에, 하나의 에미터에서 방출된 전자빔이 모두 온전하게 메탈 그리드의 홀을 통과하지 못하면 해당 형광막을 발광시키기 위한 전자빔의 양이 크게 감소하기 때문이다. This is because the emission of the electron beam is most likely at the edge of the emitter and the electron beam tends to propagate along the parabolic trajectory toward the front substrate, so that all the electron beam emitted from one emitter passes through the hole of the metal grid intact. If not, the amount of the electron beam for emitting the corresponding fluorescent film is greatly reduced.
더욱이 전술한 구조에서는 각 화소마다 캐소드 전극의 일측 가장자리에 하나의 에미터가 위치하고, 각 에미터의 가장자리에 강한 전계가 집중되어 이로부터 전자가 방출되기 때문에, 에미터의 전자 방출 특성이 불균일하여 화소간 발광 특성을 균일하게 제어하기 어려운 문제가 있으며, 에미터의 전자빔 방출 영역이 협소하여 형광막에 도달하는 전자빔의 양을 늘리는데 한계가 있다.Furthermore, in the above-described structure, one emitter is positioned at one edge of the cathode electrode for each pixel, and a strong electric field is concentrated at the edge of each emitter, and electrons are emitted therefrom, so the electron emission characteristics of the emitter are nonuniform. There is a problem that it is difficult to control the light emission characteristics uniformly, there is a limit in increasing the amount of the electron beam to reach the fluorescent film because the electron beam emission region of the emitter is narrow.
또한 전술한 구조에서는 각 화소마다 하나의 에미터를 배열하고 있으므로, 각 에미터에 인가되는 전류 부하가 매우 커서 고전류 영역에서 장시간 구동시 에미터의 손상을 유발하여 에미터의 수명 신뢰성이 낮은 단점이 있다.In addition, in the above-described structure, since one emitter is arranged for each pixel, the current load applied to each emitter is very large, causing the emitter to be damaged during long periods of operation in a high current region, resulting in low emitter lifetime reliability. have.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 에미터에서 방출된 전자빔이 해당 화소의 형광막을 향하도록 그 경로를 제어하여 선명한 화질을 구현하도록 하고, 형광막에 도달하는 전자빔의 양을 늘려 화면의 휘도를 높이며, 에미터의 수명 신뢰성을 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시장치를 제공하는데 있다.Therefore, the present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to control the path so that the electron beam emitted from the emitter toward the fluorescent film of the pixel to implement a clear image quality, the electron beam reaching the fluorescent film The present invention provides a field emission display device capable of increasing the brightness of a screen by increasing the amount of light and improving the lifetime reliability of the emitter.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,In order to achieve the above object, the present invention,
제1 기판 상에 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극들과, 게이트 전극들을 덮으면서 제1 기판 위에 형성되는 절연층과, 절연층 위에 게이트 전극과 직교하는 스트라이프 패턴으로 형성되며, 게이트 전극과의 교차 영역마다 이 교차 영역 내에 복수의 관통부들이 게이트 전극 방향을 따라 위치하는 캐소드 전극들과, 캐소 드 전극의 관통부 내에 캐소드 전극 방향을 따라 배치되면서 캐소드 전극과 전기적으로 연결되는 복수의 에미터들과, 제2 기판 상에 형성되는 투명한 애노드 전극과, 애노드 전극 상에 형성되는 형광막들을 포함하는 전계 방출 표시장치을 제공한다.Gate electrodes formed in a stripe pattern on the first substrate, an insulating layer formed on the first substrate while covering the gate electrodes, and a stripe pattern orthogonal to the gate electrode on the insulating layer, and crossing regions with the gate electrodes. Cathodes each having a plurality of penetrating portions located in the intersection region along the gate electrode direction, a plurality of emitters electrically connected to the cathode electrode and disposed in the cathode electrode through the cathode electrode direction; A field emission display including a transparent anode electrode formed on a substrate and a fluorescent film formed on the anode electrode is provided.
상기 에미터들은 관통부 내에서 캐소드 전극의 측면과 밀착되어 캐소드 전극과 전기적으로 연결되며, 캐소드 전극 방향을 따라 확장된 횡장형의 단일체로 이루어진다.The emitters are in close contact with the side of the cathode electrode and electrically connected to the cathode electrode, and are formed in a single transverse unit extending along the cathode electrode direction.
바람직하게, 상기 교차 영역에서 관통부들과 에미터들은 캐소드 전극 방향을 따라 캐소드 전극의 중심을 연결하는 중앙선을 기준으로 형상 대칭을 이룬다.Preferably, the penetrations and emitters in the cross section are symmetrical with respect to the centerline connecting the center of the cathode along the direction of the cathode.
이를 위하여 상기 캐소드 전극은 교차 영역에 제1∼제3 관통부를 형성하며, 이 때 각각의 관통부들은 캐소드 전극 방향에 따른 2개의 수평변을 갖는 장방형으로 이루어진다.To this end, the cathode electrode has first through third through portions formed in the intersection area, and each through portion has a rectangular shape having two horizontal sides in the direction of the cathode electrode.
그리고 제2 관통부의 두 수평변을 따라 임의의 간격을 두고 제1, 2 에미터가 위치하고, 제1 관통부와 제3 관통부에 각각 마련된 두 수평변 가운데 캐소드 전극의 가장자리와 인접한 어느 한 수평변을 따라 제3, 4 에미터가 위치한다.The first and second emitters are positioned along two horizontal sides of the second through part at random intervals, and one horizontal side adjacent to the edge of the cathode electrode is provided between the two horizontal sides provided at the first through part and the third through part, respectively. Along the third and fourth emitters.
다른 실시예로서, 상기 캐소드 전극은 교차 영역에 제1, 제2, 제3 및 제4 관통부를 형성하며, 이 때 각각의 관통부들은 캐소드 전극 방향에 따른 2개의 수평변을 갖는 장방형으로 이루어지고, 제1, 2 관통부가 중앙선의 상부에, 그리고 제3, 4 관통부가 중앙선의 하부에 위치한다.In another embodiment, the cathode electrode has first, second, third, and fourth through portions formed in an intersection area, wherein each of the through portions has a rectangular shape having two horizontal sides along the direction of the cathode electrode. The first and second penetrations are located above the centerline and the third and fourth penetrations are below the centerline.
그리고 제1 관통부와 제2 관통부에 각각 마련된 두 수평변 가운데 캐소드 전극의 상부 가장자리와 인접한 어느 한 수평변을 따라 제1, 2 에미터가 위치하며, 제3 관통부와 제4 관통부에 각각 마련된 두 수평변 가운데 캐소드 전극의 하부 가장자리와 인접한 어느 한 수평변을 따라 제3, 4 에미터가 위치한다.The first and second emitters are positioned along one horizontal edge adjacent to the upper edge of the cathode electrode among the two horizontal edges respectively provided in the first and second through portions, and the third and fourth through portions are provided. The third and fourth emitters are positioned along one horizontal edge adjacent to the lower edge of the cathode electrode among the two horizontal edges.
상기 에미터는 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C60(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지며, 상기 캐소드 전극과 애노드 전극 사이에는 메쉬 형태의 메탈 그리드가 배치되어 전자빔을 집속시킨다.The emitter is made of any one or combination of carbon nanotubes, graphite, diamond, diamond-like carbon, C 60 (fulleren), a metal grid in the form of a mesh is disposed between the cathode electrode and the anode electrode to focus the electron beam Let's do it.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 A 화살표 방향에서 바라본 전계 방출 표시장치의 부분 결합 단면도이다.1 is a partially exploded perspective view of a field emission display device according to a first exemplary embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a partially combined cross-sectional view of the field emission display device viewed from the direction of arrow A of FIG. 1.
도시한 바와 같이, 전계 방출 표시장치는 내부 공간부를 갖도록 임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 기판(이하 편의상 '후면 기판'이라 한다)과 제2 기판(이하 편의상 '전면 기판'이라 한다)을 포함하며, 후면 기판(2)에는 전계 형성으로 전자를 방출하는 구성이, 그리고 전면 기판(4)에는 전자에 의해 소정의 이미지를 구현하는 구성이 제공된다.As shown, the field emission display device includes a first substrate (hereinafter referred to as a 'back substrate' for convenience) and a second substrate (hereinafter referred to as a 'front substrate' for convenience) disposed to face each other at arbitrary intervals to have an internal space. And a structure for emitting electrons by forming an electric field on the
보다 구체적으로, 후면 기판(2) 위에는 투명한 게이트 전극들(6)이 후면 기판(2)의 일방향(도면의 Y 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 게이트 전극들(6)을 덮으면서 후면 기판(2)의 전면으로 투명한 절연층(8)이 임의의 두께를 가지며 위치한다. 그리고 절연층(8) 위에는 불투명한 캐소드 전극들(10)이 게이트 전극(6)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.More specifically, the
본 실시예에서 전계 방출 표시장치의 화소 영역을 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(10)의 교차 영역으로 정의할 때, 캐소드 전극(10)에는 각 화소 영역마다 절연층(8)의 표면을 노출시키는 복수개의 관통부들(12)이 형성된다. 상기 관통부들(12)은 바람직하게 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 일렬로 배치되며, 본 실시예에서는 홀수개를 이루는 3개의 관통부를 예로 하여 설명한다.In the present exemplary embodiment, when the pixel area of the field emission display device is defined as an intersection area between the
상기 3개의 관통부를 제1∼제3 관통부(12a, 12b, 12c)로 명칭할 때, 이 관통부들(12)의 형상은 도 3에 도시한 바와 같이 캐소드 전극 방향(도면의 X 방향)에 따른 수평변과 게이트 전극 방향(도면의 X 방향)에 따른 수직변을 갖는 장방형이 바람직하며, 캐소드 전극 방향을 따라 캐소드 전극(10)의 중심을 연결하는 가상의 중앙선(도면에서 B선으로 표시)을 기준으로 상하 대칭이 되도록 위치하고 있다.When the three through parts are named as first through third through
여기서, 제1∼제3 관통부(12a, 12b, 12c)의 수평변에는 이후 설명될 에미터가 위치하게 되므로, 에미터가 충분한 전자 방출 면적을 확보할 수 있도록 각 관통부(12)의 수평변을 충분한 길이로 형성하는 것이 바람직하다.Here, the emitters to be described later are located on the horizontal sides of the first to third through
그리고 제1∼제3 관통부(12a, 12b, 12c) 내의 절연층(8) 위에는 캐소드 전극 방향을 따라 복수개의 에미터들(14)이 형성된다. 이 때, 에미터들(14)은 캐소드 전극(10)과 전기적으로 연결되어야 하므로, 제1∼제3 관통부(12a, 12b, 12c)의 수평변을 따라 캐소드 전극(10)의 측면에 밀착 배치되어 캐소드 전극(10)의 측면과 접촉하는 것으로 전기적인 연결을 실현하고 있으며, 각각의 에미터(14)는 캐소드 전극 방향(도면의 X 방향)을 따라 확장된 횡장형의 단일체로 이루어진다.
In addition, a plurality of
상기 에미터들(14)은 바람직하게 전술한 중앙선(B선)을 기준으로 상하 대칭이 되도록 위치한다. 이는 어느 한 화소를 중심으로 살펴볼 때, 에미터들(14)이 상하 대칭으로 배열하게 되면 에미터들(14)에서 방출된 전자빔이 특정의 일부 방향으로 향하지 않고 전면 기판(4)을 향해 균일한 분포로 진행할 수 있기 때문이다.The
본 실시예에서는 이를 위하여 중앙의 제2 관통부(12b)에서는 제2 관통부(12b)의 두 수평변을 따라 서로간 임의의 간격을 두고 제1, 2에미터(14a, 14b)를 위치시키고, 제1 관통부(12a)와 제3 관통부(12c)에서는 캐소드 전극(10)의 가장자리와 인접한 어느 한 수평변을 따라 제3, 4 에미터(14c, 14d)가 위치하도록 한다. 이로서 본 실시예에서는 각 화소 영역마다 4개의 에미터(14)가 상하 대칭을 이루며 위치하게 된다.In this embodiment, for this purpose, the first and
상기한 에미터(14)는 캐소드 전극(10)보다 큰 두께를 갖는 평탄한 형상으로 이루어진다. 본 발명에서 상기 에미터(14)는 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C60(fulleren) 또는 이들의 조합 물질로 이루어지며, 본 실시예에서는 카본 나노튜브를 적용하고 있다.The
한편, 후면 기판(2)에 대향하는 전면 기판(4)의 일면에는 투명한 애노드 전극(16)과 더불어 화면의 수직 방향, 즉 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 R, G, B 형광막들(18)이 임의의 간격을 두고 위치하며, 각각의 R, G, B 형광막(18) 사이로 콘트라스트 향상을 위한 블랙 매트릭스막(20)이 위치한다.On the other hand, one surface of the
더욱이 형광막(18)과 블랙 매트릭스막(20) 위에는 알루미늄 등으로 이루어진 금속 박막층(22)이 위치할 수 있다. 이 금속 박막층(22)은 전계 방출 표시장치의 내전압 특성과 휘도 향상에 도움을 주는 역할을 한다.Furthermore, the metal
이와 같이 구성되는 전면 기판(4)과 후면 기판(2)은, 캐소드 전극(10)과 형광막(18)이 서로 교차하도록 마주한 상태에서 임의의 간격을 두고 실링 물질에 의해 접합되며, 그 사이에 형성되는 내부 공간을 배기시켜 진공 상태로 유지함으로써 전계 방출 표시장치를 구성하게 된다.The
아울러, 전면 기판(4)과 후면 기판(2)이 형성하는 진공 용기 내부에는 다수의 홀(24a)을 갖는 메쉬 형태의 메탈 그리드(24)가 위치한다. 이 메탈 그리드(24)는 진공 용기 내에서 아킹이 발생한 경우, 그 피해가 후면 기판(2)으로 향하지 않게 하며, 에미터(14)에서 방출된 전자들을 집속시키는 역할을 한다.In addition, a
이 때, 전면 기판(4)과 메탈 그리드(24) 사이의 비화소 영역에는 다수의 상부 스페이서(26)가 배치되어 전면 기판(4)과 메탈 그리드(24) 사이의 간격을 일정하게 유지시키며, 후면 기판(2)과 메탈 그리드(24) 사이의 비화소 영역에는 다수의 하부 스페이서(28)가 배치되어 후면 기판(2)과 메탈 그리드(24) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다.In this case, a plurality of upper spacers 26 are disposed in the non-pixel region between the
이와 같이 구성되는 전계 방출 표시장치는, 외부로부터 상기 게이트 전극(6), 캐소드 전극(10), 애노드 전극(16) 및 메탈 그리드(24)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 일례로 게이트 전극(6)에는 수∼수십V의 (+)전압이, 캐소드 전극(10)에는 수∼수십V의 (-)전압이, 애노드 전극(16)에는 수백∼수천V의 (+)전압이, 그리고 메탈 그리드(24)에는 수십∼수백V의 (+)전압이 인가된다.
The field emission display device configured as described above is driven by supplying a predetermined voltage to the
이로서 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(10)의 전압 차에 의해 에미터(14) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출되는데, 본 실시예에서는 각 화소 영역마다 4개의 에미터(14a∼14d)를 배치하고 있으므로, 4개 에미터(14a∼14d)의 가장자리에 전계가 집중되어 이로부터 전자가 동시에 방출된다.As a result, an electric field is formed around the
이와 같이 에미터(14)에서 방출된 전자빔들은 메탈 그리드(24)에 인가된 (+)전압에 이끌려 전면 기판(4)으로 향하면서 메탈 그리드(24)의 홀(24a)을 온전하게 통과하고, 애노드 전극(16)에 인가된 고전압에 이끌려 형광막(18)에 충돌함으로써 이 형광막(18)을 발광시킨다.As such, the electron beams emitted from the
이 때, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시장치는 상기 에미터들(14)이 캐소드 전극 방향을 따라 배열되고, 전술한 중앙선(B선)을 기준으로 상하 대칭이 되도록 배열되어 있으므로, 에미터(14)에서 방출된 전자빔들은 타색 형광막이 위치하는 화면의 수평 방향(도면의 X 방향)으로 확산되지 않고, 같은색이 위치하는 화면의 수직 방향(도면의 Y 방향)을 따라 방출 궤적을 그리게 된다.In this case, in the field emission display device according to the present exemplary embodiment, the
또한 에미터(14)의 배열 특성상, 제1 관통부(12a)에 위치하는 제3 에미터(14c)는 제3 관통부(12c)를 향해 전자빔을 방출하고, 제3 관통부(12c)에 위치하는 제4 에미터(14d)는 제1 관통부(12a)를 향해 전자빔을 방출하기 때문에, 하나의 화소 영역에서 방출된 전자빔들은 다른 화소에 위치하는 같은색 형광막까지 그 경로가 미치지 않고, 해당 화소의 형광막(18) 영역에 한정되는 방출 궤적을 나타낸다.In addition, due to the arrangement characteristic of the
도 4는 본 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에서 본 발명자의 컴퓨터 시뮬 레이션을 통해 얻어진 전자빔 방출 궤적을 나타낸 개략도로서, 도시한 바와 같이 4개 에미터(14a∼14d)로부터 동시에 방출된 전자빔들은 해당 형광막(18)의 중심을 향해 대칭적인 균형을 맞추면서 주사되며, 한 화소 영역에서 방출된 전자빔들은 이와 대응하는 메탈 그리드(24)의 홀을 온전하게 통과한 이후, 해당 화소의 형광막(18)에 한해 도달하게 됨을 알 수 있다.FIG. 4 is a schematic view showing an electron beam emission trajectory obtained through the computer simulation of the present invention in the field emission display device according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, electron beams simultaneously emitted from four
이상의 내용을 고려하여 볼 때, 본 실시예에서는 타색 침범이 일어나지 않아 화면의 색순도가 향상되고, 화면의 수직 해상도가 향상되는 장점이 예상된다. 또한 본 실시예에서는 4개 에미터(14a∼14d)의 가장자리에서 동시에 전자를 방출하므로 보다 많은 양의 전자빔을 형광막(18)에 제공하여 화면의 휘도를 향상시키고, 각 에미터(14)에 인가되는 전류 부하를 낮추어 에미터(14)의 수명 신뢰성이 높아지는 장점이 예상된다.In view of the above, in the present embodiment, it is expected that the color purity of the screen is improved and the vertical resolution of the screen is improved because other color violations do not occur. In addition, in the present embodiment, since electrons are simultaneously emitted from the edges of the four
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 방출 표시장치 중 후면 기판의 부분 평면도로서, 본 실시예에서는 캐소드 전극(10)의 각 화소 영역마다 짝수개, 일례로 4개의 관통부들(30a, 30b, 30c, 30d)이 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 일렬로 배치되어 절연층(8)의 표면을 노출시키며, 제1∼제4 관통부(30a∼30d) 내의 절연층(8) 위로 캐소드 전극 방향(도면의 X 방향)을 따라 복수개의 에미터들(32)이 위치한다.FIG. 5 is a partial plan view of a rear substrate of a field emission display device according to a second embodiment of the present invention. In the present embodiment, an even number, for example, four through
상기 에미터들(32)은 전술한 중앙선(B선)을 기준으로 상하 대칭으로 배열하게 되는데, 이를 위하여 도면을 기준으로 중앙선 상부에 위치하는 제1, 2 관통부(30a, 30b)에서는 각각에 마련된 2개의 수평변 가운데 캐소드 전극(10)의 상 부 가장자리와 가까운 하나의 수평변을 따라 제1, 2 에미터(32a, 32b)가 위치하고, 중앙선 하부에 위치하는 제3, 4 관통부(30c, 30d)에서는 각각에 마련된 2개의 수평변 가운데 캐소드 전극(10)의 하부 가장자리와 가까운 하나의 수평변을 따라 제3, 4 에미터(32c, 32d)가 위치한다.The
도 6은 본 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에서 본 발명자의 컴퓨터 시뮬레이션을 통해 얻어진 전자빔 방출 궤적을 나타낸 개략도로서, 4개의 에미터(32a∼32d)로부터 동시에 방출된 전자빔들은 앞선 실시예의 경우와 비교하여 보다 집속되어진 상태로 해당 형광막(18)의 중심을 향해 대칭적인 균형을 맞추면서 주사되고 있음을 알 수 있다.Fig. 6 is a schematic view showing electron beam emission trajectories obtained through the computer simulation of the present invention in the field emission display device according to the present embodiment, in which electron beams simultaneously emitted from four
더욱이 한 화소 영역에서 방출된 전자빔들은 이와 대응하는 메탈 그리드(24)의 홀을 온전하게 통과한 이후, 해당 화소의 형광막(18)에 도달하고 있는 것을 확인할 수 있다.Further, it can be seen that the electron beams emitted from one pixel area have reached the
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to the range of.
이와 같이 본 발명에 따르면, 에미터에서 방출된 전자빔의 경로를 해당 화소의 형광막을 향해 제어할 수 있으므로 타색 침범이 일어나지 않아 화면의 색순도가 향상되고, 화면의 수직 해상도가 높아진다. 더욱이 본 발명에 따르면 보다 많은 양 의 전자빔을 형광막에 제공하여 화면의 휘도를 향상시키고, 각 에미터에 인가되는 전류 부하를 낮추어 에미터의 수명 신뢰성이 높아진다.As described above, according to the present invention, since the path of the electron beam emitted from the emitter can be controlled toward the fluorescent film of the corresponding pixel, color invasion does not occur and screen color purity is improved and screen vertical resolution is increased. Furthermore, according to the present invention, by providing a larger amount of electron beam to the fluorescent film, the brightness of the screen is improved, and the current load applied to each emitter is lowered to increase the lifetime reliability of the emitter.
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