KR100252068B1

KR100252068B1 - 전계방출소자 및 이를 이용한 화상표시소자

Info

Publication number: KR100252068B1
Application number: KR1019970054213A
Authority: KR
Inventors: 박득일; 최종서
Original assignee: 손욱; 삼성에스디아이주식회사
Priority date: 1997-10-22
Filing date: 1997-10-22
Publication date: 2000-04-15
Also published as: FR2770024B1; FR2770024A1; KR19990032988A; JP3822757B2; JPH11191359A; US6204600B1

Abstract

본 발명은 전자방출부를 이용한 화상표시자를 개시한다. 이 화상표시소자는 기판과, 상기 기판의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제1전극과, 상기 제1전극들이 형성된 기판의 상면에 제1전극들이 매립도록 형성되는 유전체층과, 상기 유전체층의 상면에 소정의 패턴으로 형성되는 제2전극들과, 상기 제2전극들과 소정간격 이격되도록 설치되는 플로팅 전극과, 상기 제2전극과 플로팅 전극의 사이에 제2전극과 플로팅 전극을 전기적으로 접속하는 도전성 입자층을 포함하는 전계방출부와; 상기 기판과 접합되어 전자방출공간을 형성하며 내면에 순차적으로 형성되는 형광체층과, 가속전극층을 포함하는 전면기판;을 포함한다. 이 화상표시소자는 전자방출부를 후막인쇄할 수 있으므로 대형화가 가능하다.

Description

전계방출소자 및 이를 이용한 화상표시소자

본 발명은 전계 효과 전자 방출 소자(Field Emission Device) 및 이를 이용한 화상표시장치에 관한 것이다.

기존의 CRT(cathode ray tube)를 대신할 수 있는 화상 표시 소자로서 평면형 화상표시소자의 개발이 활발히 검토되어지고 있으며, 향후 벽걸이 텔리비젼 및 HDTV용 화상 표시 소자 적용을 목표로하여 개발이 진행되고 있다. 이와 같은 평면형 화상표시소자로서는 액정 표시 소자(Liquid Crystal Device), 플라즈마 표시 소자(Plasma Display Panel), 그리고 전계 방출 표시 소자(Field Emission Device) 등이 있으며, 그 중에서 화면의 밝기 및 저소비 전력에 있어서 전계 방출 표시 소자가 크게 주목을 받고 있다.

이러한 종래의 전계방출소자는 기판의 상면에 소정패턴으로 형성된 음극층과, 상기 음극층의 상면에 형성된 마이크로 팁과, 상기 음극층에 마이크로팁이 노출되도록 형성되는 절연층과, 상기 절연층의 상면에 마이크로팁이 노출되는 개구가 형성된 게이트 전극을 포함한다.

이러한 전계 효과 전자 방출 소자의 마이크로 팁 어레이를 접지시키고, 게이트들과 마이크로 팁의 전면에 설치되는 양극(도시되지 않음)들 사이에 일정한 전압이 인가되면, 전자들이 마이크로 팁으로부터 방출된다. 이러한 구조의 전계방출소자는 마이크로 팁이 쉽게 손상되어 수명이 길지 않으며, 전계 형성을 위한 전압이 높아 소모전력이 크고, 이때에 쥴 열 (Joule heat)이 다량 발생되어 열적 열화가 일어날 수 있다.

도 1에는 이러한 문제점을 해결하기 위한 전계방출소자를 이용한 화상표시소자의 일예를 나타내 보였다.

도시된 바와 같이 기판(11)에 상면에 상호 소정간격 이격되도록 설치되는 제1,2전극(12)(13)들과, 상기 제1,2전극(12)(13)에 각각 형성되며 제1,2전극(12)(13)의 상호 소정간격 이격되며 PdO로 이루어진 박막층(14)이 형성된다. 그리고 상기 기판(11)과 대향되게 설치되어 전자의 자유공간을 형성하며 투명한 전면기판(15)의 하면에는 형광체층(16)과 가속전극층(17)이 순차적으로 형성된다.

상술한 바와 같이 구성된 전계방출소자(10)는 상기 가속전극층(17)에 고압이 인가되고, 제1,2전극(12)(13)에 소정의 전압을 인가함에 따라 각 전극에 도포된 박막층(14)의 사이에서 방출되는 전자를 상기 가속전극층(17)으로 가속시켜 형광체층(16)을 발광시키게 된다.

그러나 상기와 같이 구성된 전계발광소자는 박막층 사이의 간격을 10nm로 유지하기 어렵고, 박막층과 전극을 형성하기 위한 재료의 선택에 많은 제약을 받게 되며, 박막층을 형성하는 공정의 어려움으로 대면적의 화상표시소자 제작의 어려움이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 구동전압을 낮출수 있으며, 대형화가능한 전계방출소자 및 이를 이용한 평판 표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 종래 전계방출소자를 이용한 화상표시소자를 도시한 단면도,

도 2는 본 발명에 따른 전계방출소자를 이용한 화상표시소자의 단면도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

21;기판 22; 제1전극

23; 유전체층 24; 제2전극

25;플로팅 전극 26; 도전성 입자층

31; 전면기판 32; 형광체층

33; 가속전극층

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자는,

기판과, 상기 기판의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제1전극과, 상기 제1전극들이 형성된 기판의 상면에 제1전극들이 매립도록 형성되는 유전체층과, 상기 유전체층의 상면에 소정의 패턴으로 형성되는 제2전극들과, 상기 제2전극들과 소정간격 이격되도록 설치되는 플로팅 전극과, 상기 제2전극과 플로팅 전극의 사이에 제2전극과 플로팅 전극을 전기적으로 접속하는 도전성 입자층을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 도전성 입자층은 도전성 금속입자와 흑연이 혼합되어 이루어진다.

그리고 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명 평판 표시장치는

기판과, 상기 기판의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제1전극과, 상기 제1전극들이 형성된 기판의 상면에 제1전극들이 매립도록 형성되는 유전체층과, 상기 유전체층의 상면에 소정의 패턴으로 형성되는 제2전극들과, 상기 제2전극들과 소정간격 이격되도록 설치되는 플로팅 전극과, 상기 제2전극과 플로팅 전극의 사이에 제2전극과 플로팅 전극을 전기적으로 접속하는 도전성 입자층을 포함하는 전계방출부와;

상기 기판과 접합되어 전자방출공간을 형성하며 내면에 순차적으로 형성되는 형광체층과, 가속전극층을 포함하는 전면기판;을 포함하여 된 것을 그 특징으로 한다.

이하 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계 효과 전자 방출 소자 및 이를 이용한 평판 표시장치의 일 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 2에는 본 발명에 따른 평판표시장치가 도시되어 있다.

도시된 바와 같이 기판(21)의 상면에 소정패턴의 제1전극(22)이 형성되고, 이 제1전극(22)의 상면에 형성된 유전체층(23)과, 상기 유전체층(23)의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제2전극(24)과, 상기 제2전극(24)의 적어도 일측에 이격되는 플로팅 전극(25)와, 상기 제2전극(24)와 플로팅 전극(25) 사이에 설치되어 제2전극(24)와 플로팅 전극(25)를 전기적으로 통전시키는 도전성 입자층(26)을 포함하는 전계방출부(20)를 구비한다. 그리고 상기 전계방출부(20)의 기판(21)과 접합되어 전자의 자유공간을 형성하며 투명한 전면기판(31)을 구비하는데, 상기 전면기판(31)의 내면에는 형광체층(32)와 가속 전극층(33)이 순차적으로 적층된다.

상기 제2전극(24)와 플로팅 전극(25)를 연결하는 도전성 입자층(26)은 금속입자와 흑연이 혼합된 페이스트를 소성함으로써 제작된다, 상기 제1전극과플로팅 전극간의 간격은 전도성 입자의 크기 페이스트의 농도에 의해 조절될 수 있다. 상기 플로팅 전극(25)은 전위가 인가되지 않는다. 여기에서 상기 도전성 입자층을 이루는 도전성 입자 즉, 금속입자는 페이스트에 의해 상호 소정간격 이격되되록 함이 바람직하다.

상기 전자방출부(20)에 있어서, 제1전극(22)과 플로팅 전극(25) 사이의 캐패시턴스가 제1전극(22)와 제2전극(24) 사이의 캐패시턴스 보다 크게 제작함이 바람직하다.

그리고 상기 제1,2전극(22)(24)에는 교류 전압이 인가되고, 상기 가속전극층(33)에는 상기 제1,2전극(22)(24)에 인가되는 전압보다 상대적으로 높은 전압이 인가된다.

상술한 바와 같이 구성된 플라즈마 표시장치는 상기 제1,2전극(22)(24)에 소정의 교류 전압이 인가됨에 따라 제2전극(24)과 플로팅 전극(25) 사이에 전압이 인가되고, 전류는 제2전극(24)과 플로팅 전극(25) 사이의 도전성 입자층을 통하여 흐른다. 상술한 바와 같은 과정에서 전도성 입자들의 사이에는 미소거리가 존재하고 전압이 인가될 때에 터널링 효광에 의해 전도성 입자에서 전자가 방출된다. 상기와 같은 전자의 방출은 평면상에서 전자를 방출하는 구조로서 상기 전압은 제1,2전극(22)(24)에 인가되지만 플로팅 전극(25)의 캐패시티브 커플링(capacitive coupling) 효과에 제2전극(24)과 플로팅 전극(25) 사이에 전압이 걸린다.

상기와 같이 전자를 방출하는 전계방출부(20)는 교류전압에 의해 구동되기 때문에 누설전류가 발생되는데, 제1전극(22)와 플로팅 전극(25) 사이의 캐패시턴스가 제1전극(22)과 제2전극(23) 사이의 캐패시턴스보다 크게 형성되어 있으므로 누설전류의 발생을 최소화 할 수 있다.

상술한 바와 같이 전계방출부(20)로부터 방출된 전자는 상기 전계방출부와 대향되게 전면기판(31)에 형성된 가속전극층(33)의해 가속되어 형광체층(32)에 충돌됨으로써 형광체를 여기시킴으로써 화상을 형성하게 된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전계방출소자 및 이를 이용한 평판 표시장치는 후막 인쇄법을 이용하여 전계방출부를 구성하는 제1,2전극, 플로팅 전극 및 도전성 입자층을 형성할 수 있으므로 대면적의 표시소자 제작이 가능하며, 전자방출을 위한 전극간의 간격조절이 용이하다.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나. 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면, 이로부터 다양한 변형 및 실시예들이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

기판과, 상기 기판의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제1전극과,

상기 제1전극들이 형성된 기판의 상면에 제1전극들이 매립도록 형성되는 유전체층과, 상기 유전체층의 상면에 소정의 패턴으로 형성되는 제2전극들과, 상기 제2전극들과 소정간격 이격되도록 설치되는 플로팅 전극과, 상기 제2전극과 플로팅 전극의 사이에 제2전극과 플로팅 전극을 전기적으로 접속하는 도전성 입자층을 포함하여 된 것 특징하는 전자방출소자.
제1항에 있어서,

상기 도전성 입자층이 흑연입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
제1항에 있어서,

제1전극과 플로팅 전극 사이의 캐패시턴스가 제1전극과 제2전극 사이의 캐패시턴스 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 전자방출소자.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 도전성 입자층을 이루는 도전선 입자가 상호 소정간격 이격된 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
기판과,

상기 기판의 상면에 소정의 패턴으로 형성된 제1전극과, 상기 제1전극들이 형성된 기판의 상면에 제1전극들이 매립도록 형성되는 유전체층과, 상기 유전체층의 상면에 소정의 패턴으로 형성되는 제2전극들과, 상기 제2전극들과 소정간격 이격되도록 설치되는 플로팅 전극과, 상기 제2전극과 플로팅 전극의 사이에 제2전극과 플로팅 전극을 전기적으로 접속하는 도전성 입자층을 포함하는 전계방출부와;

상기 기판과 접합되어 전자방출공간을 형성하며 내면에 순차적으로 형성되는 형광체층과, 가속전극층을 포함하는 전면기판;을 포함하여 된 것을 특징으로 하는 화상표시소자.
제5항에 있어서, 상기 도전성 입자층이 흑연입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상표시소자.
제5항에 있어서, 제1전극과 플로팅 전극 사이의 캐패시턴스가 제1전극과 제2전극 사이의 캐패시턴스 보다 크게 형성된 것을 특징으로 하는 화상표시소자.
제5항 또는 제6항에 있어서,

상기 도전성 입자층을 이루는 도전선 입자가 상호 소정간격 이격된 것을 특징으로 하는 전계방출소자.