KR100274794B1 - 전계방출 표시장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전계방출 표시장치 소자를 안정화 시킴과 아울러, 감마보정을 수행하는 전계방출 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전계방출 표시장치는, 기판의 상부에 소정의 모양으로 형성된 전극층과, 전극층의 상부에 서로다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층과, 저항층의 상부에 형성된 박막을 구비한다.

Description

전계방출 표시장치 (Field Emission Display)
본 발명은 전계방출 표시장치에 관한 것으로, 특히 전계방출 표시장치를 안정화 시킴과 아울러, 감마보정을 수행하는 전계방출 표시장치에 관한 것이다.
통상적으로, 전계방출 표시장치(Field Emission Display ; 이하 "FED"라 함)는 구동전압을 공급하는 로오 드라이버(Raw Driver)와, 화상데이터를 공급하는 칼럼 드라이버(Column Driver)와, 상기 로오 및 칼럼 드라이버의 교차부에 매트릭스(Matrix) 구조로 형성된 화소(Pixel)를 구비한다. FED는 로오 드라이버(Raw Driver) 또는 칼럼 드라이버(Column Driver)로부터 공급되는 구동전압 또는 화상데이터에 따라 매트릭스 구조로 형성된 화소에서 전자가 방출되어 화상을 표시하게 된다. 이러한 FED는 마이크로 팁(Micro Tip)방식 및 평면 전자원 방식 등 여러방식들이 현재 개발되고 있다.
도 1a 내지 도 2b를 참조하여 마이크로 팁방식 FED에 대해서 설명하기로 한다.
도 1a를 참조하면, 마이크로 팁방식 FED는, 전자를 방출하는 이미터 전극과, 상기 이미터 전극에서 방출된 전자를 집속하는 게이트 전극(6)과, 상기 방출된 전자를 유도하는 애노드 전극(12)을 구비한다. 이미터 전극은 이미터 전도층(4)과 마이크로 팁(8)으로 형성되며 이미터 전압은 이미터 전도층(4)을 경유하여 마이크로 팁(8)에 인가된다. 게이트 전극(6)과 전도층(4) 사이에는 절연층(10)이 형성되어 게이트 전극(6)과 이미터 전극은 전기적으로 격리된다. 애노드 전극(12)은 투명전극으로 형성되어 있으며, 애노드 전극(12)의 하면에는 형광체(도시되지 않음)가 도포되어 있다. 구동전압이 인가되면, 마이크로 팁(8)에서 전자가 방출되며, 상기 방출된 전자는 게이트 전극(6)에 의해 집속되어진다. 또한, 상기 집속된 전자는 애노드 전극(12)에 의해 유도되어 형광체를 발광시키게 된다. 한편, 도 1b에 도시된 바와 같이 문턱전압(Vγ) 이상의 전압이 인가되면, 전압에 대한 전류의 증가량은 비선형적으로 증가하게 된다. 이때, 전압의 증가에 대한 전류의 증가를 제한하지 않을 경우 과도한 전류가 흐르게 되어, 휘도의 불균일 현상이 유발됨과 아울러, 형광체의 수명을 단축시키게 된다. 또한, 이미터 전극과 게이트 전극(6)간의 단락(Short)을 유발하여 FED를 파손시키게 된다.
상기 단점을 보완하기 위해 미합중국 특허 제 4,940,916호에 전압의 증가에 따른 전류의 증가를 제한하기 위해 전도층의 상부에 저항층을 형성한 FED가 개시되어 있다. 도 2a를 참고하면, FED는 기판(2)의 상부에 형성된 이미터 전도층(4)과, 이미터 전도층(4)의 상부에 형성되어 전류를 제한하는 저항층(14)과, 저항층(14)의 상부 중앙에 형성된 마이크로 팁(8)과, 저항층(14)의 상부 가장자리에 형성된 절연층(10)과, 절연층의 상부에 형성된 게이트 전극(6)을 구비한다. 저항층(14)은 이미터 전도층(4)과 마이크로 팁(8) 사이에 소정의 저항값을 갖도록 형성되어 구동전압이 인가될 경우, 자신의 저항값에 대응하는 전압강하를 가져오게 된다. 이로인해, 전압의 증가에 따른 전류의 증가를 제한하므로, 가용전압 구간이 증가되어 FED를 안정화 시키게 된다. 이때의 전압-전류 특성도가 도 2b에 점선으로 도시되어 있다. 한편, FED의 동작원리는 도 1a에서 설명한 내용과 동일하므로 상세한 설명은 생략 하기로 한다. 또한, 미합중국 특허 제 5,162,704호에 전압의 증가에 따른 전류의 증가를 제한하기 위해 이미터 전도층과 마이크로 팁 사이에 쇼트키 다이오드(Schottkey Diode)를 설계한 FED가 개시되어 있다. 이때, 쇼트키 다이오드는 도 2a의 저항층과 동일한 기능을 수행하여 FED를 안정화 시키게 된다.
도 3을 참조하여 평면형 FED에 대해서 설명하기로 한다.
도 3을 참조하면, 종래 기술에 따른 SCE(Surface Conduct Electron Emitter; 이하 "SCE"라 함)형 FED는 기판(20)의 상부에 형성된 이미터(Emitter) 전극(22)과, 상기 이미터 전극(22)과 소정의 갭을 유지 하도록 수평면상에 형성된 게이트(Gate) 전극(26)과, 게이트 전극(26) 및 이미터 전극(22)의 상부에 실장된 도전성 박막(28)을 구비한다. 구동전압이 상기 게이트 전극(24)과 이미터 전극(22)에 모두 인가되지만 실제 전계에 의한 터널링 효과는 각 전극의 상부에 접속된 박막(28)에서 나타나게 된다. 이로인해, 이미터 전극(22)에서 방출되는 전자는 대부분 게이트 전극(24)에 흡수되고 산란(Scattering)되는 전자는 1 % 정도에 불과하기 때문에 전자의 방출(Emission)효율이 낮아지게 됨과 아울러, 애노드 전극에서 산란된 전자를 당기는데 필요한 전력이 전체 소비전력의 80 %를 차지하게 되는 단점을 가지고 있다.
한편, 평면형 FED는 상기 도 1b에 도시된 바와 같이 문턱전압(Vγ) 이상의 전압이 인가되면, 전압에 대한 전류의 증가량은 비선형적으로 증가하게 된다. 이때, 전압의 증가에 대한 전류의 증가를 제한하지 않을 경우 과도한 전류가 흐르게 되어, 휘도의 불균일 현상이 유발됨과 아울러, 형광체의 수명을 단축시키게 된다. 또한, 이미터 전극(22)과 게이트 전극(26)간의 단락(Short)을 유발하여 FED를 파손시키게 된다.
상술한 바와같이, 평면 전자원 방식 FED는 여러 가지 단점을 가지고 있으며, 상기 단점을 해소하기 위한 새로운 평면 전자원 방식 FED가 요구되고 있는 실정이다.
따라서, 본 발명의 목적은 전계방출 표시장치 소자를 안정화 시킴과 아울러, 감마보정을 수행하는 전계방출 표시장치를 제공 하는데 있다.
도 1a는 종래기술에 따른 마이크로 팁방식 전계방출 표시장치를 도시한 도면.
도 1b는 도 1a의 전압-전류 특성도.
도 2a는 종래기술에 따른 또 다른 마이크로 팁방식 전계방출 표시장치를 도시한 도면.
도 2b는 도 2a에 도시된 마이크로 팁방식 전계방출 표시장치의 전압-전류 특성도.
도 3은 평면형 전계방출 표시장치를 도시한 도면.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출 표시장치를 도시한 도면.
도 4b는 도 4a에 도시된 전계방출 표시장치의 전압-전류 특성도.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출 표시장치를 도시한 도면.
〈 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 〉
2,20 : 기판 4 : 전도층
6,24 : 게이트 전극 8 : 마이크로 팁
10 : 절연층 12 : 애노드전극
14, 28 : 저항층 22 : 이미터 전극
26 : 박막 30 : 전극
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출 표시장치는, 기판의 상부에 소정의 모양으로 형성된 전극층과, 전극층의 상부에 서로다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층과, 저항층의 상부에 형성된 박막을 구비한다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 전계방출 표시장치는, 기판의 상부에 소정의 모양으로 형성된 제1 및 제2 전극과, 제1 전극의 상부에 서로다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층과, 저항층 및 제2 전극의 상부에 형성된 박막을 구비한다.
상기 목적외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
도 4a 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명 하기로 한다.
도 4a를 참조하면, 본 발명에 따른 평면형 FED는, 기판(20)의 상부에 형성된 전극층(30)과, 상기 전극층(30)의 상부에 서로다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층(28)과, 상기 저항층(28)의 상부에 형성된 박막(26)을 구비한다. 상기 전극층(30)에는 기판의 상부에 사각형의 띠모양으로 이미터 전극 및 게이트 전극이 형성되어 있다. 한편, 상기 이미터 전극 및 게이트 전극의 모양은 전자의 방출 효율을 높이기 위해 다양한 형태로 형성될수도 있다. 저항층(28)은 전극층(30)과 동일한 형태로 형성되지만 각각의 전극(22,24)들에 형성된 저항층(28)은 서로다른 저항값을 갖게된다. 이로 인해, 저항층(28)은 자신이 갖는 저항값에 대응하는 전압강하를 가져와 전압의 증가에 따른 전류의 증가를 제한하게 되어 FED를 안정화 시키게 된다. 한편, 전극의 구조에 대해서 설명하면, 상기 전극은 소정의 폭을 갖도록 사각형 모양으로 형성된 제1 전극과, 상기 제1 전극과 소정의 갭을 유지함과 아울러 소정의 길이를 갖는 사각형띠 모양으로 형성된 제2 전극과, 제N-1 전극과 소정의 갭을 유지함과 아울러 소정의 길이를 갖는 사각형띠 모양으로 형성된 제N 전극으로 구성된다. 이미터 전극과 게이트 전극간에 발생하는 전자의 방출량은 각 전극들 사이에 형성된 소정의 갭, 전극의 길이 및 저항층(28)의 저항값에 의해 정하여 진다. 여기에서 상기 전극들(30) 사이의 갭을 모두 일정한 간격을 유지하도록 형성하면, 전자의 방출량은 각각의 전극(30)이 갖는 길이 및 저항값에 의해서만 달라지게 되며, 이때, 각 전극(30)의 길이와 저항값을 조절함에 따라 제1 내지 제N 전극에서 방출되는 전자의 양이 조절된다.
한편, 도 4b에 도시된 바와같이 서로 다른 저항값으로 형성된 저항층(30)은 전압-전류 특성곡선이 선형특성을 갖도록하여 감마보정을 하게된다. 이를 상세히 설명하면, 표시장치(Display)들의 검은색(Black)에서 흰색(White)까지의 계조구현에 있어서, 그 변화특성은 비선형 특성을 가지게 되는데 이를 보정하는 것이 감마보정(Gamma Correction)이다. 이는 CRT(Cathode Ray Tube; 이하 "CRT"라 함) 특성에 기인한 것으로 현재 송신측에서 CRT 수상기의 감마특성을 감안하여 보정된 신호를 전송하고 있으므로 CRT와 다른 특성을 갖는 FED에서는 방송신호를 역 감마보정 처리를 하여 디스플레이 하게된다. 한편, FED의 감마특성은 전압-전류 특성곡선에 의해 정해지며, 전압 증가에 따른 일정한 전류증가를 얻을수 있는 전압-전류 특성곡선을 가질 때, 효율적인 디스플레이를 구현하게 된다. 즉, 효율적인 디스플레이를 위해서는 전압-전류 특성이 선형이 되어야만 한다. 이를위해, 도 4b에 도시된 바와같이 a, b, c, d에 서로다른 저항값을 갖는 저항층(28)을 형성하게 된다. 이미터 전극 및 게이트 전극에 구동전압이 인가될 경우, Vγ-V2구간의 전압-전류 특성에 대해서 설명하면, Vγ-V1의 구간에서는 (a)부분의 저항값에 의해 전압-전류 특성곡선의 기울기가 정해지며, V1-V2의 구간에서의 전압-전류 특성곡선의 기울기는 (b)부분 저항값의 영향을 받게된다. 이때, Vγ-V1구간의 기울기 보다 V1-V2구간의 기울기가 더 크게 나타나는데 이는 (a)부분의 저항값이 큼을 의미한다. 즉, 저항값이 클수록 전압-전류 특성곡선이 완만해 진다. 또한, V3이후에서도 저항값을 조정함에 의해 원래의 특성곡선에 비해 안정된 기울기를 갖는 특성곡선을 유지하게 된다. 이로인해, 서로 다른 저항값을 갖는 저항층(30)을 형성함에 의해 특성곡선상의 일정전압 구간당 기울기를 조정하여 감마보정 기능을 가지게 된다.
도 5를 참조하면, 기판(20)의 상부에 소정의 두께로 형성된 게이트 전극(24) 및 이미터 전극(22)과, 상기 게이트 전극(24)의 상부에 서로 다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층(28)과, 상기 저항층(28) 및 이미터 전극(22)의 상부에 형성된 박막(26)을 구비한다. 저항층(30)은 각각의 전극에 모두 형성할 수도 있으며, 게이트 전극(24) 또는 이미터 전극(22)중 어느 하나의 전극에 형성할 수도 있다. 이 경우에는 저항층(30)이 형성되는 전극은 저항층(30)을 형성하지 않는 전극이 가지는 저항값을 고려하여 각각의 저항값을 결정하게 된다. 상기 FED의 동작은 도4a 및 도4b에 도시한 그것과 실질적으로 동일하므로 상세한 설명은 생략 하기로 한다.
결과적으로, 전극층(30)의 상부에 저항층(28)를 형성하여 FED소자를 안정화 시킴과 아울러, 상기 저항층(28)의 저항값이 서로 다른 값을 갖도록 형성시킴에 의해 감마보정을 하게 된다.
상술한 바와같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는, 전극층의 상부에 서로다른 저항값을 갖는 저항층을 형성하여 FED소자를 안정화 시킴과 아울러 감마보정을 할 수 있는 장점이 있다.
이상 설명한 내용을 통해 당업자 라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알수 있을 것이다. 일례로 상기 저항층이 각각의 전극에 형성될수도 있으며, 게이트 전극 또는 이미터 전극중 어느 한 종류의 전극에만 형성될 수도 있음을 당업자는 알수 있을 것이다.
따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (7)

  1. 기판의 상부에 소정의 모양으로 형성된 전극층과,
    상기 전극층의 상부에 서로다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층과,
    상기 저항층의 상부에 형성된 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층이 전압의 증가에 따른 전류의 증가를 제한하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층의 저항값을 조절함에 따라 전압-전류 특성곡선이 각각의 전압구간에서 선형이 되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  4. 기판의 상부에 소정의 모양으로 형성된 제1 및 제2 전극과,
    상기 제1 전극의 상부에 서로다른 저항값을 갖도록 형성된 저항층과,
    상기 저항층 및 제2 전극의 상부에 형성된 박막을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제1 전극이 이미터 전극 및 게이트 전극중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항층이 전압의 증가에 따른 전류의 증가를 제한하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    상기 저항층의 저항값을 조절함에 따라 전압-전류 특성곡선이 각각의 전압구간에서 선형이 되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
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