KR100224741B1 - 집속력이 향상된 게이트 전극 구조를 구비한 전계 방출 표시 소자 - Google Patents

집속력이 향상된 게이트 전극 구조를 구비한 전계 방출 표시 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 배면 기판과; 상기 배면 기판상의 스트라이프 형태인 다수의 음극과; 상기 음극상에 형성된 다수의 마이크로 팁과; 상기 음극의 상부면에 적층된 절연층과; 상기 절연층의 상부에 형성된 스트라이프 형태의 게이트와; 상기 게이트로부터 이격된 전면 기판과; 상기 전면 기판 저면에 형성된 양극과; 양극에 도포된 형광 물질;을 포함하는 전계 방출 표시 소자에 있어서, 상기 게이트의 폭 방향으로 게이트의 두께를 관통하는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자가 제공된다. 본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자는 게이트에 형성된 홈을 통해 노출된 음극의 전위로써 전자 빔의 집속을 실현할 수 있으므로 높은 해상도와 색상의 구현이 가능하다는 장점을 가진다.

Description

집속력이 향상된 게이트 전극 구조를 구비한 전계 방출 표시 소자{Field emission display device having an improved collection of gate electrode construction}
본 발명은 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 빔의 집속력이 향상될 수 있는 게이트 전극 구조를 구비한 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.
전계 방출 표시 소자는 게이트-음극간의 양의 전압 인가에 의해 음극상에 돌출된 마이크로 팁(micro-tip)에 강한 전기장을 형성시켜서 전계 방출 현상으로 방출되는 전자빔을 양극에 집속시키고, 양극위에 도포된 형광 물질의 발광을 이용하는 일종의 표시 소자이다. 전계 방출 표시 소자는 그 자체를 평판 표시 장치로 이용할 수 있으며, 음극선관의 전자총을 대체하는 전자 빔 방출 장치로 이용하는등 폭넓은 용도를 가지고 있다.
일반적인 전계 방출 표시 소자의 개략적인 구성은 도 1에 표시된 사시도 및 도 2에 도시된 단면도에 나타나 있다.
도 1은 전계 방출 표시 소자의 전체적인 구성에 있어서 양극이 형성된 전면 기판을 제거한 상태로 도시한 것이다.
도면을 참고하면, 배면 기판(11)의 상부면에는 다수의 스트라이프 형상을 가지는 음극(12)들이 배열되고, 음극(12)들의 상부면에는 다수의 마이크로 팁(13)들이 형성되어 있다. 마이크로 팁(13)들은 소정의 원뿔 형상을 가지며, 음극(12)의 상부에서 화소 단위로 군을 이루고 있다.
음극(12)의 상부에는 하기될 게이트와의 전기적인 절연을 위해 절연층(14)이 구비된다. 절연층(14)은 스트라이프 형태인 다수의 음극(12)들을 모두 뒤덮을 수 있는 평판의 형태로 적층된다. 절연층(14)에는 상기 마이크로 팁(13)이 삽입된 상태로 배치될 수 있는 관통공이 형성된다.
절연층(14)의 상부면에는 게이트(15)가 배치된다. 게이트(15)는 스트라이프 형상을 가지며, 도 1에서 알 수 있는 바와 같이 스트라이프 형태의 음극(12)과 상호 직교하는 형태로 배치된다. 게이트(15)에는 관통공(16)이 다수 형성되며, 이러한 관통공(16)을 통해서 마이크로 팁(13)이 삽입된 상태로 배치될 수 있다.
도 2는 도 1의 일부에 대한 단면도를 양극이 형성된 전면 기판과 함께 도시한 것으로서, 이것은 하나만의 마이크로 팁에 대해서 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 도 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 배면 기판(11) 위에는 음극(12)과 마이크로 팁(13)이 형성되고, 그 위에 절연층(14)과 게이트(15)가 적층되어 있다. 절연층(14)과 게이트(15)에는 마이크로 팁(13)이 삽입될 수 있는 관통공이 수직 방향으로 상호 일치될 수 있도록 형성되어 있으며, 이러한 관통 부위는 도면 번호 24로 지시되어 있다.
전면 기판(21)은 음극 구조체가 형성된 배면 기판(11)과 소정 간격으로 이격된 상태로 배치되며, 전면 기판(21)과 배면 기판 사이에 형성된 공간은 진공을 유지한다. 전면 기판(21)은 예를 들면 글래스와 같은 투명한 재료일 수 있으며, 전면 기판(21)의 저부에는 양극(22)이 형성된다. 양극(22)은 다수의 마이크로 팁(13)이 하나의 군을 이루는 것에 대응할 수 있도록 그것의 수직 상방에 배치된다. 양극(22)의 표면에는 형광 물질(23)이 도포된다.
이상과 같은 구조를 가진 일반적인 전계 방출 표시 소자는 음극(12)과 게이트(15) 사이의 전위차에 의해 유도된 전계에 의해 마이크로 팁(13)들로부터 양극(22)들로의 전자 빔 방출이 이루어진다. 이러한 방출 전자 빔은 양극에 도달하는 과정에서 양극(22)의 표면에 도포된 형광 물질(23)에 부딪혀 발광 현상을 초래한다.
다시 도 1을 참조하면, 도면 부호 A로 표시된 부분은 하나의 군을 이루고 있는 관통공(16)과 그 사이에 삽입된 마이크로 팁(13)을 나타낸다. 이것은 전계 방출 표시 소자(10)에 있어서 하나의 화소에 대응하는 것으로서, 스트라이프 형상의 음극(12)과 게이트(15)가 상호 교차하는 부위에 형성된다. 따라서 형광 물질(23)의 발광 현상이 다수의 화소를 통해서 발생할 경우 식별 가능한 화상을 형성할 수 있게 되는 것이다.
위와 같은 일반적인 전계 방출 표시 소자(10)에 있어서, 하나의 화소에 대응하는 일개 그룹의 마이크로 팁(13)들로부터 방출되는 전자 빔은 대응 화소에 정확히 일치하여야만 하며, 만일 전자 빔이 대응 화소 이외의 이웃한 화소 영역에 조사되면 원치않는 소자가 발광되는 결과를 초래한다. 실제에 있어서 마이크로 팁(13)들로부터 방출되는 전자 빔의 집속은 게이트(15)에 인가되는 전압의 극성 및 크기에 따라 제어될 뿐만 아니라, 음극(12)에 인가되는 전압에 의한 영향을 받는다. 이는 스트라이프 형상의 게이트(15)들 사이에 길이 방향으로 형성되는 얇고 가느다란 공간(18)을 통해 음극(12)의 전압에 의한 영향을 받기때문이다. 즉, 음극(12)의 전위는 게이트(15)들 사이의 공간(18)을 통해 노출되어 있으므로 음극(12)의 전압의 영향은 전자 빔을 화소를 향해 집속시키는 작용을 하게 된다. 반면에 게이트(15)의 폭 방향에서는 게이트(15) 자체가 음극(12)이 노출되는 것을 차단하고 있으므로 음극(12)의 전압의 영향이 존재하지 않는다. 이처럼 게이트(15)의 길이 방향과 폭 방향에서 상이한 음극(12) 전압의 영향은 전자빔이 화소에 정확하게 일치하는 것을 곤란하게 한다. 즉, 게이트(15)의 길이 방향에서는 음극(12)의 전압이 전자빔을 집속하는 방향으로 작용하는 반면에, 게이트(15)의 폭 방향에서는 음극(12)의 전압의 영향을 받지 못하므로 전자 빔이 발산하게 된다. 결과적으로 전자 빔은 대응 화소에 일치하지 못하며, 이웃한 근접 화소의 형광 물질을 발광시켜서 해상도의 저하 및 색상의 변질을 초래하게 된다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 개량된 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 대응 화소에 일치할 수 있는 균일한 전자 빔의 형성이 가능한 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 균일한 전자 빔의 형성이 가능하도록 게이트의 형상이 변경된 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 전계 방출 표시 소자의 일부에 대한 개략적인 사시도.
도 2는 일반적인 전계 방출 표시 소자의 일부에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자의 일부에 대한 개략적인 사시도.
도 4는 도 3에서 음극과 게이트의 배치 상태를 도시하는 평면도.
도 5는 도 3에 대한 개략적인 단면도이다.
도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
11. 31. 배면 기판 12. 32. 음극
13. 33. 마이크로 팁 14.34. 절연층
15.35. 게이트 16.36. 관통공
상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면,
배면 기판과; 상기 배면 기판상의 스트라이프 형태인 다수의 음극과; 상기 음극상에 형성된 다수의 마이크로 팁과; 상기 마이크로 팁이 삽입되는 관통공이 형성되며 상기 음극의 상부면에 적층된 절연층과; 상기 마이크로 팁이 삽입되는 관통공이 형성되며 상기 음극과 직각으로 교차되도록 상기 절연층의 상부에 형성된 스트라이프 형태의 게이트와; 상기 게이트로부터 이격된 전면 기판과; 상기 전면 기판 저면에 형성된 양극과; 양극에 도포된 형광 물질;을 포함하는 전계 방출 표시 소자에 있어서, 상기 게이트의 폭 방향으로 게이트의 두께를 관통하는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 홈은 상기 스트라이프 형태의 음극과 게이트가 상호 교차하는 면적내에 형성되며, 홈과 홈 사이에는 일개 화소에 대응하는 모든 마이크로 팁들이 배치된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 절연층에는 상기 게이트의 홈에 수직 방향으로 일치하는 홈이 형성될 수도 있다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 3에는 본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자의 일 부분에 대한 개략적인 사시도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 전계 방출 표시 소자(30)의 전체적인 구성은 도 1에 도시된 것과 유사하다. 배면 기판(31)의 상부면에는 음극(32)이 스트라이프 형상으로 형성되고, 음극(32)의 상부면에는 다수의 원추형 마이크로 팁(33)이 복수의 군을 이루어 형성된다.
음극(32)의 상부면에는 절연층(34)이 적층되며, 절연층(34)에는 마이크로 팁(33)이 삽입될 수 있는 관통공(미도시)이 형성된다. 절연층(34)의 상부에는 스트라이프 형상의 게이트(35)들이 배열되며, 게이트(35)에도 마이크로 팁(33)이 삽입될 수 있는 관통공(36)이 형성된다.
스트라이프 형태인 음극(32)과 게이트(35)는 상호 교차하며, 교차 부분에 형성된 복수개의 마이크로 팁(33)들과 관통공(36)들은 하나의 군을 이루어 도시되지 아니한 양극과 형광 물질을 포함하는 개개의 화소에 대응한다.
본 발명의 특징에 따르면, 게이트(35)에는 폭의 방향으로 홈(37a, 37b)이 형성된다. 홈(37a,37b)은 게이트의 두께를 관통하여 형성된다. 홈(37a,37b)은 스트라이프 형태의 게이트(35)와 음극(32)이 상호 교차하는 각각의 부분에서 폭 방향으로 형성되는 것이 바람직스러우며, 홈(37a,37b) 사이에는 하나의 화소에 대응하는 마이크로 팁(33)과 관통공(36)들이 둘러싸여지게 된다.
도 4는 도 3에 도시된 홈(37a,37b)들의 형성을 보다 용이하게 이해할 수 있도록 음극(32)과 게이트(35)의 평면 배열 상태를 나타낸 것이다. 도면을 참조하면, 스트라이프 형태의 음극(32)과 게이트(35)는 상호 직각으로 교차하고 있으며, 따라서 2개의 게이트(35) 사이에는 도면 번호 42로 지시된 좁고 가느다란 공간이 형성된다. 도면 번호 41로 지시된 부분은 스트라이프 형태의 음극(32)과 게이트(35)가 상호 교차하는 부위를 나타내며, 이 부위내에 배치된 관통공(36)에 삽입된 마이크로 팁은 하나의 화소에 대응한다. 홈(37a,37b)은 상기 부위(41)내에서 형성되며, 홈(37a,37b) 사이에 하나의 화소에 대응하는 모든 마이크로 팁이 배치된다. 위와 같은 형태의 홈은 게이트 뿐만 아니라 절연층(34)에도 형성될 수 있다. 즉, 게이트의 홈(37a,37b)에 수직 방향으로 일치하도록 홈(미도시)을 형성하는 것이다.
음극(32) 전압에 의해 형성되는 전위의 영향은 게이트(35) 및 절연층(34)에 형성된 홈을 통해서 전자 빔의 집속에 영향을 미칠 수 있다. 홈(37a,37b)을 통해서 노출된 음극(32)의 전위는 마이크로 팁(33)의 전자 빔이 화소를 향해 집속하게 하는 방향으로 작용하므로, 전자 빔이 해당 화소가 아닌 이웃 화소로 입사되는 것을 방지한다. 게이트는 단지 전압을 인가받아 마이크로 팁에 전기장을 유도하기 위해 사용되므로, 게이트의 일부에 홈을 형성하여 해당 부위를 제거하더라도 게이트 저항의 증가에 의한 소자의 성능 저하 발생의 염려는 없다.
도 5는 도 3에 대한 개략적인 단면도이다. 이것은 게이트(35)와 절연층(34)에 홈(37a,37b)이 형성된 구조에 해당한다. 게이트(35)와 음극(32)사이에는 도시된 바와 같은 전기력선이 형성되고, 상기 전기력선에 법선의 방향으로 등전위선(51)이 형성된다. 도면에 도시된 바와 같이 가장자리에 있는 마이크로 팁(33)으로부터 방출된 전자빔(52)는 상기 등전위선(51)에 대하여 반발하게 되며, 그에 따라서 홈(37a,37b) 사이의 공간으로 집속하게 된다. 홈(37a,37b) 사이의 상부 공간에는 하나의 화소가 배치되므로, 전자빔(52)은 다른 화소에 영향을 미치지 아니하고 대응하는 화소에 대해서만 집속하게 된다.
본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자는 게이트에 형성된 홈을 통해 노출된 음극의 전위로써 전자 빔의 집속을 실현할 수 있으므로 높은 해상도와 색상의 구현이 가능하다는 장점을 가진다.

Claims (3)

  1. 배면 기판과; 상기 배면 기판상의 스트라이프 형태인 다수의 음극과; 상기 음극상에 형성된 다수의 마이크로 팁과; 상기 마이크로 팁이 삽입되는 관통공이 형성되며 상기 음극의 상부면에 적층된 절연층과; 상기 마이크로 팁이 삽입되는 관통공이 형성되며 상기 음극과 직각으로 교차되도록 상기 절연층의 상부에 형성된 스트라이프 형태의 게이트와; 상기 게이트로부터 이격된 전면 기판과; 상기 전면 기판 저면에 형성된 양극과; 양극에 도포된 형광 물질;을 포함하는 전계 방출 표시 소자에 있어서,
    상기 게이트의 폭 방향으로 게이트의 두께를 관통하는 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 홈은 상기 스트라이프 형태의 음극과 게이트가 상호 교차하는 면적내에 형성되며, 홈과 홈 사이에는 일개 화소에 대응하는 모든 마이크로 팁들이 배치되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
  3. 제1항에 있어서, 상기 절연층에는 상기 게이트의 홈에 수직 방향으로 일치하는 홈이 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
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