KR100205937B1 - 전계방출소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 신규한 구조의 FED를 개시한다.

전계방출을 화상표시에 이용하는 FED의 발광휘도의 개선을 위해 본 발명에서는 아노드에 인입부를 형성함으로써 형광층을 모자 또는 컵형태의 입체 구조로 가지도록 하였으며, 인입부는 아노드자체, 또는 전면기판이나 투명절연층의 웰에 의해 형성된다.

Description

전계방출소자

제1도는 일반적인 FED의 구조를 보이는 단면도.

제2도는 내지 제4도는 본 발명에 따른 FED의 몇가지 실시예를 보이는 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 인입부(recess) 2, 3 : 웰(well)

p : 형광층(phosphor layer) A : 아노드(anode)

K :캐소드(cathode) E : 에미터(emitter)

G : 게이터(gate)

본 발명은 전계방출소자(FED; Field Emission Display)에 관한 것이다.

전계발광소자로도 불리우는 FED는 브라운관의 박형화(薄型化)에 대한 연구과정에서 출현한 평판표시소자의 일종으로, 엑티브 매트릭스 LCD 보다 우수한 성능과 LED보다 낮은 제조원가 등의 장점에 의해 차세대 화상표시 소자로서 각광받고 있다.

이러한 FED는 미세 팁(tip)으로부터 전자들이 큰 전계방출을 일으키는 원리를 이용하여 화상을 표시하는 것으로, 수직형이나 수평형등의 방식이 있으며 각 방식에도 다양한 구조가 제안된 바 있으나, 제1도에는 가장 보편적인 구성의 수직형 FED를 일례로 도시하였다.

제1도에 있어서, FED의 각 화소는 전면기판(F)에 배열된 발광부와 배면기판(R)에 배열된 전계방출부(field emitter)로 구성되는데, 먼저 전계방출부는 캐소드(cathode; k)와 이로부터 원추형으로 돌출된 에미터(emitter; E)그리고 캐소드(K)와 절연층(I)으로 구획된 게이트(gate; G)로 구성된 각 에미터(E)부분에서 게이트(G)와 절연층(I)에는 이를 둘러싸는 대략 원통형의 제어공간이 형성되어 있다.

한편 발광부는 ITO등 투명전극으로 된 아노드(anode; A)와 그 상부에 대략 원판형으로 도포된 형광층(P)을 구비한다.

전계방출부와 발광부 사이는 도시된 바와 같이 공간으로 이격할 수도 있으나, 구조에 따라서는 그 사이에 절연층이 구비되기도 한다.

이러한 FED 구조에 있어서 아노드(A)와 게이트(G), 그리고 캐소드(K)의 에미터(E)는 브라운관의 아노드, 그리고(grid), 캐소드에 대응하는 3극 진공관형태를 가지고 있다. 이에따라 캐소드(K)에 충분한 전압이 인가되면 에미터(E)와 게이트(G)간에 강한 전계를 형성하여 다량의 전자(-)들이 에미터(E)에서 방출되고, 방출된 전자(-)들은 고압이 인가되는 아노드(A)에 의해 가속되어 형광층(P)에 충돌됨으로써 이를 발광시켜 가시광선(L)을 방출시키게 된다.

이 과정에서 게이트(G)에 흡수되는 전자(-)가 거의 없이 대부분의 전자(-)가 형광층(P)에 도달하므로 높은 발광효과를 나타낼 수 있으며, 이러한 전계방출과정의 전류-전압 특성이 대단히 비선형적이므로 별도의 능동소자가 없이도 휘도의 광범위한 조절이 가능하게 된다.

그런데 이와 같은 종래의 FED 구조에 있어서는 형광층(P)이 단순히 평면적으로 도포되므로 그 발광면적에 제한이 있어서, 어느 이상의 발광휘도의 증가는 불가능한 문제가 있다.

이러한 종래의 문제를 감안하여 본 발명의 목적은 발광휘도의 증대가 가능한 FED를 제공하는 것이다.

이와 같은 목적의 달성을 위해 본 발명에 의한 FED는 형광층이 모자(hat) 또는 컵(cup) 모양의 입체구조로 도포되는 것을 특징으로 한다.

상술한 특징의 구현을 위해 형광층은 아노드나 기판 또는 별도의 절연층에 의해 형성된 인입부(recess)상에 도포된다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 몇가지 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.

제2도에서, 배면기판(R)측의 전계방출부는 제1도의 구조에서와 같이 캐소드(K) 및 에미터(E)와 게이트(G), 그리고 절연층(I)을 구비한다.

한편 전면기판(F)측의 발광부도 아노드(A)와 그 상부에 도포된 형광층(P)을 구비한다. 형광층(P)은 본 발명 특징에 따라 모자 또는 컵 형태의 입체구조를 가지게 되는데, 이를 위해 아노드(A)에는 인입부(1)가 형성되어 있다. 이 인입부(1)의 아노드(A)의 형성시 선택적 인쇄나 증착으로, 또는 식각(etching)에 의해 형성될 수 있다.

여기서 컵 형태라 함은 형광층(P)이 도시된 바와 같이 인입부(1)의 측벽에 까지 형성된 상태를 지칭하며, 모자형태라 함은 형광층(P)이 인입부(1)의 외주까지 연장 형성된 형태를지칭된다. 어느 형태를 취하건 본 발명에 의한 형광층(P)은 입체구조를 가지게 되므로 종래에 비해 도포면적이 커지므로 더 큰 발광휘도를 나타내게 된다.

그런데 이와 같은 제2도의 구성은 투명전극으로 된 아노드(A)에 인입부(1)를 형성해야 하므로 아노드(A)의 두께가 상당히 두꺼워 지지않으며 안된다. 이에 따라 제3도의 실시예에서는 투명절연층(I')에 의해 웰(well; 2)을 형성하고 이 웰(2)에 아노드(A)를 적층함으로써 인입부(1)를 형성하였다.

이러한 제2도 및 제3도의 구성은 형광층(P)직상부의 아노드(A)및 전면기판(F)의 두께는 종래와 대동소이하지만 전체적인 적층두께는 증가하는 문제가 있다. 이에따라 제4도의 실시예에서는 전면기판(F)에 웰(3)을 형성함으로써 아노드(A)에 인입부(1)를 형성하여 형광층(P)을 입체구조로 하고 있다. 이러한 구조는 전체적인 기능층의 두께는 종래와 동일하면서 형광층(P) 상부의 두께는 작아져 더 높은 광투과율과 이에 따른 발광휘도의 증대를 기대할 수 있게 된다.

이상과 같이 본 발명에 의하면 형광층(P)이 입체구조로 더 넓은 도포면적을 가지게 되므로 FED의 발광휘도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (4)

1. 전면기판의 아노드상에 형광층이 적층된 구조의 전계방출소자에 있어서, 상기 형광층이 모자 또는 컵 형태의 입체구조로 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
2. 제1항에 있어서, 상기 형광층이 상기 아노드에 형성된 인입부 상에 적층되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
3. 제2항에 있어서, 상기 인입부가, 상기 전면기판상에 투명절연층으로 웰을 형성하고 상기 웰상에 상기 아노드를 적층함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
4. 제2항에 있어서, 상기 인입부가, 상기 전면기판에 웰을 형성하고 상기 웰상에 상기 아노드를 적층함으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출소자.