KR100224743B1 - 수평 저항층 구조가 개선된 전계 방출 표시 소자 - Google Patents

수평 저항층 구조가 개선된 전계 방출 표시 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 배면 기판과; 상기 배면 기판상의 스트라이프 형태인 다수의 음극과; 저항층과; 상기 저항층의 상부에 형성된 다수의 마이크로 팁과; 절연층과; 스트라이프 형태의 게이트와; 전면 기판과; 상기 전면 기판 저면에 형성된 양극과; 양극에 도포된 형광 물질;을 포함하는 전계 방출 표시 소자에 있어서, 상기 음극의 전원 접속 단부에 대한 상기 마이크로 팁의 위치에 따라서, 상기 음극과 상기 저항층의 경계면으로부터 상기 마이크로 팁까지의 거리가 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자가 제공된다. 음극(32)과 저항층(38)의 경계면으로부터 마이크로 팁(33) 까지의 거리를 각각의 화소에 따라 다르게 설정함으로써, 각각의 화소에 대응하는 마이크로 팁(33)들의 전압을 균일하게 유지할 수 있다.

Description

수평 저항층 구조가 개선된 전계 방출 표시 소자{Field emission display device with an improved horisontal resistance layer}
본 발명은 수평 저항층 구조가 개선된 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 음극과 저항층의 경계면으로부터 마이크로 팁까지의 거리가 화소의 위치에 따라 상이하게 설정되는 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.
전계 방출 표시 소자는 게이트-마이크로 팁간의 양의 전압 인가에 의해 음극 또는 음극에 형성된 저항층의 상단에 돌출된 마이크로 팁에 강한 전기장을 형성시켜서 전계 방출 현상으로 방출되는 전자빔을 형광체가 도포된 양극에 집속시키고, 양극 위에 도포된 상기 형광 물질의 발광을 이용하는 일종의 표시 소자이다. 전계 방출 표시 소자는 그 자체를 평판 표시 장치로 이용할 수 있으며, 음극선관의 열전자 방출기를 대체하는 냉음극 전자 비임 방출 장치로 이용하는 등 폭넓은 용도를 가지고 있다.
일반적인 전계 방출 표시 소자의 개략적인 구성은 도 1 에 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 배열된다. 도면 부호 A 로 지시된 각각의 화소에 해당하는 음극(12)의 부분은 메쉬(mesh)의 형태를 가진다. 도면 번호 18 로 지시된 해칭 부분은 저항층을 나타낸 것이며, 음극(12)의 일부를 제거함으로써 메쉬 형태를 형성하고, 그 제거 부분에 저항층을 충전시킨 것이다. 저항층(18)의 상부면에는 다수의 마이크로 팁(13)들이 형성되어 있다. (도면에 도시된 실시예에서는 도시의 편의상 4 개의 마이크로 팁(13)만이 형성되어 있으나 실제로는 이보다 많은 수의 마이크로 팁이 형성된다.) 마이크로 팁(13)들은 소정의 원뿔 형상을 가지며, 음극(12)의 상부에서 소정 갯수가 모여서 하나의 군을 이루고 있다.
음극(12)의 상부에는 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 2 는 도 1 의 일부에 대한 단면도를 양극이 형성된 전면 기판과 함께 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 도 1 을 참조하여 설명된 바와 같이, 배면 기판(11) 위에는 음극(12)과 저항층(18)이 형성되고, 저항층(18)의 상부면에는 마이크로 팁(13)이 형성된다. 음극(12)과 저항층(18)이 형성하는 평면의 상부에는 절연층(14)과 게이트(15)가 적층된다. 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 24 로 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 게이트(15)와 마이크로 팁(13) 사이의 전위차에 의해 유도된 전계에 의해 마이크로 팁(13)들로부터 양극(22)들로의 전자 비임 방출이 이루어진다. 이러한 방출 전자 비임은 양극에 도달하는 과정에서 양극(22)의 표면에 도포된 형광 물질(23)에 부딪혀 발광 현상을 초래한다.
다시 도 1 을 참조하면, 도면 부호 A 로 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. 위에서 이미 설명된 바와 같이, 화소(A)에 대응하는 음극(12)의 부분은 메쉬 형태를 가지도록 제거되며, 제거된 부분에 저항층(18)이 층전된다.
도 3은 전계 방출 표시 소자에서 마이크로 칩의 배열 상태를 도시하기 위한 단면도이다.
도면을 참고하면, 음극(32)은 기판(31)의 상부에 메쉬 형태로 형성되고, 음극의 일부가 제거된 부분에 저항층(38)이 형성된다. 저항층(38)의 상부에는 다수의 마이크로 팁(33)들이 형성된다.
음극(32)에 대한 전압은 스트라이프 형태인 음극(32)의 일 단부가 전원과 접속됨으로써 인가된다. 도면 번호 35 로 지시된 것은 전원과 접속되는 음극(32)의 일 단부를 나타낸다. 저항층(38)의 상부에 형성된 마이크로 팁(33)들은 소정 갯수가 모여서 하나의 화소에 대응하며, 예를 들면 도 3 에 도시된 실시예에서는 2 개의 저항층(38)에 형성된 마이크로 팁(33)들이 하나의 화소에 대응한다.
도 3에 있어서, 전원과 접속하는 음극(32)의 일 단부(35)로부터 보았을 경우에, 음극(32)과 저항층(38) 사이의 경계면으로부터 가장 근접한 마이크로 팁(33) 까지의 거리는 각각 d1,d2.....dn으로 표시되어 있다. 또한 동일한 화소에 대응하는 각각의 저항층(38)에서는 동일한 첨자로서 그 거리가 표시될 수 있다.
종래 기술에 따르면, 음극(32)과 저항층(38) 사이의 경계면으로부터 그에 가장 근접한 마이크로 팁(33) 까지의 거리를 상호 비교하면, d1=d2....=dn의 관계를 가진다. 즉, 전원에 접속되는 음극(32)의 일 단부(35)에 대한 저항층의 위치에 상관 없이, 마이크로 팁(33)은 저항층(38)과 음극(32)의 경계면으로부터 동일한 거리에 위치한다.
위와 같은 마이크로 팁(33)의 배열 방식은 다음과 같은 문제점을 가진다. 음극(32)을 통해서 마이크로 팁(33)에 인가되는 전압은 전원에 접속되는 음극(32)의 일 단부(35)로부터의 거리가 증가할수록 저항이 증가하므로 낮아진다. 따라서 하나의 스트라이프 라인에 형성된 화소들의 휘도는 음극(32)의 일 단부(35)로부터의 거리에 따라 달라지게 된다. 즉, 특정의 화소가 음극(32)의 일 단부(35)와 상대적으로 근접할 경우에는 휘도가 상대적으로 좋은 반면에, 그렇지 않을 경우에는 휘도가 낮아지는 것이다. 이러한 현상은 전체적인 화상의 휘도에도 그대로 반영되므로 소자의 품질을 저하시키는 결과를 초래한다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 휘도가 향상된 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 음극과 저항층의 경계면으로부터 마이크로 팁까지의 거리가 화소의 위치에 따라 다르게 설정되는 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.
도 1은 일반적인 전계 방출 표시 소자의 일부에 대한 개략적인 사시도.
도 2는 전계 방출 표시 소자의 일부에 대한 개략적인 단면도.
도 3은 도 2 에서 마이크로 팁의 배열 상태를 도시하는 단면도.
도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명
11. 배면 기판 12. 음극
13. 마이크로 팁 14. 절연층
15. 게이트 18. 저항층
31. 배면 기판 32. 음극
33. 마이크로 팁 35. 전원 접속 단부
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따르면, 배면 기판과; 상기 배면 기판상의 스트라이프 형태인 다수의 음극과; 상기 음극의 일부를 메쉬 형태로 제거한 부분에서 상기 배면 기판상에 적층된 저항층과; 상기 저항층의 상부에 형성된 다수의 마이크로 팁과; 상기 음극의 상부면에 적층된 절연층과; 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 음극의 전원 접속 단부에 대한 상기 마이크로 팁의 위치에 따라서, 상기 음극과 상기 저항층의 경계면으로부터 상기 마이크로 팁까지의 거리가 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자가 제공된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 각각의 화소에 대응하는 각각의 저항층의 상부에 형성된 각각의 마이크로 팁에 대하여, 상기 음극의 전원 접속 단부에 가장 근접한 화소의 저항층과 상기 음극 사이의 경계면으로부터 해당 마이크로 팁까지의 거리가 d1이고, 상기 음극의 전원 접속 단부로부터 상기 각각의 화소의 저항층에 대한 거리가 증가함에 따라서 상기 각각의 저항층과 상기 음극 사이의 경계면으로부터 해당 마이크로 팁까지의 거리가 각각 d2.... dn일 경우에, d1d2... dn의 관계가 성립한다.
이하 본 발명을 보다 상세히 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전계 방출 표시 소자의 전체적인 구성은 도 1 내지 도 3 에 도시된 일반적인 구성과 유사하다. 즉, 도 1 에 있어서, 배면 기판(11)과, 상기 배면 기판(11)의 상부면에 다수의 스트라이프 형태로 형성된 음극(12)과, 음극(12)의 일부를 제거한 메쉬 부분에 적층된 저항층(18)과, 저항층(18)의 상부에 형성된 마이크로 팁(13)과, 상기 음극(12)의 상부에 적층된 절연층(14)을 포함한다. 절연층(14)의 상부에는 상기 스트라이프 형태의 음극(12)과 직교하도록 스트라이프 형태의 게이트(15)가 배치된다. 절연층(14)과 게이트(15)에는 상기 원추형의 마이크로 팁(13)이 삽입될 수 있는 관통공(16)이 형성된다. 스트라이프 형태의 음극(12)과 게이트(15)가 상호 교차하는 부분은 각각의 화소(A)에 대응한다.
본 발명의 특징에 따르면, 전원에 접속되는 음극의 일 단부에 대한 마이크로 팁의 위치에 따라서, 음극과 저항층의 경계면으로터 각각의 마이크로 팁까지의 거리가 상이하게 설정된다.
이것을 도 3 을 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 스트라이프 형태의 음극(32)에 대한 전압은 그 일 단부(35)가 전원과 접속함으로써 인가된다. 음극(32)의 일부를 메쉬 형태로 제거한 부분에서 상기 배면 기판(31)의 상부에 형성한 저항층(38)과 음극(32)의 경계면으로부터 가장 근접한 마이크로 팁(33)까지의 거리를 각각 d1,d2.....dn으로 표현한다면, 이들 거리의 사이에는 d1d2... dn의 관계가 성립한다. 즉, 마이크로 팁(33)이 전원 접속 단부(35)로부터 상대적으로 근접한 거리에 위치한다면, 음극(32)과 저항층(38)의 경계면으로부터 마이크로 팁(33) 까지의 거리가 크게 설정되고, 반대로 마이크로 팁(33)이 전원 접속 단부(35)로부터 상대적으로 이격된 거리에 위치한다면, 음극(32)과 저항층(38)의 경계면으로부터 마이크로 팁(33) 까지의 거리가 작게 설정된다.
위에서 설명된 바와 같이, 음극(32)과 저항층(38)의 경계면으로부터 마이크로 팁(33) 까지의 거리를 각각의 화소에 따라 다르게 설정함으로써, 각각의 화소에 대응하는 마이크로 팁(33)들의 전압을 균일하게 유지할 수 있다. 이는 전원 접속 단부(35)에 상대적으로 근접한 위치에 있는 저항층에는 상대적으로 강한 전압이 인가되므로, 음극과 저항층의 경계면으로터 마이크로 팁을 이격시킴으로써 전류에 대한 강한 저항을 받게 하고, 반대로 전원 접속 단부(35)로부터 상대적으로 이격된 위치에 있는 저항층에 대해서는 그 경계면에 팁을 근접시킴으로써 전류에 대하여 약한 저항을 받도록 하는 것이다. 이렇게 함으로써 각각의 화소에 대응하는 마이크로 팁에 균일한 전압이 인가되고, 그로 인해 휘도가 균일하게 될 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (2)

  1. 배면 기판과; 상기 배면 기판상의 스트라이프 형태인 다수의 음극과; 상기 음극의 일부를 메쉬 형태로 제거한 부분에서 상기 배면 기판상에 적층된 저항층과; 상기 저항층의 상부에 형성된 다수의 마이크로 팁과; 상기 음극의 상부면에 적층된 절연층과; 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 음극의 전원 접속 단부에 대한 상기 마이크로 팁의 위치에 따라서, 상기 음극과 상기 저항층의 경계면으로부터 상기 마이크로 팁까지의 거리가 상이하게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
  2. 제 1 항에 있어서, 각각의 화소에 대응하는 각각의 저항층의 상부에 형성된 각각의 마이크로 팁에 대하여, 상기 음극의 전원 접속 단부에 가장 근접한 화소의 저항층과 상기 음극 사이의 경계면으로부터 해당 마이크로 팁까지의 거리가 d1이고, 상기 음극의 전원 접속 단부로부터 상기 각각의 화소의 저항층에 대한 거리가 증가함에 따라서 상기 각각의 저항층과 상기 음극 사이의 경계면으로부터 해당 마이크로 팁까지의 거리가 각각 d2.... dn일 경우에, d1d2... dn의 관계가 성립하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
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