KR100296956B1 - Field emission display having focussing electrodes - Google Patents
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Abstract
본 발명은 집속 전극을 구비한 전계 방출 표시소자를 개시한다.The present invention discloses a field emission display device having a focusing electrode.
본 발명은 서로 대면하는 캐소드 기판 및 애노드 기판과, 캐소드 기판 위에 형성되는 캐소드 전극 및 게이트 전극과, 캐소드 전극 위에 형성되는 에미터와, 애노드 기판 저면에 형성되는 애노드 전극과, 애노드 전극 저면에 형성되는 절연막과, 절연막 사이로 노출된 애노드 전극 저면에 형성되는 형광막과, 절연막 저면에 형성되어 방출된 전자를 원하는 화소방향으로 집속하는 집속 전극을 포함한다.The present invention provides a cathode substrate and an anode substrate facing each other, a cathode electrode and a gate electrode formed on the cathode substrate, an emitter formed on the cathode electrode, an anode electrode formed on the bottom surface of the anode substrate, and an anode electrode formed on the bottom surface of the anode substrate. An insulating film, a fluorescent film formed on the bottom surface of the anode electrode exposed between the insulating film, and a focusing electrode for focusing electrons formed on the bottom surface of the insulating film in the desired pixel direction.
본 발명에 따르면, 애노드 전극과 집속 전극 사이의 거리가 근접하도록 해 집속 전극의 집속 기능이 향상되어 고선명 화질을 얻을 수 있으며, 집속 전극의 형성구조를 단순하게하여 제조가 용이한 효과를 얻을 수 있다.According to the present invention, the distance between the anode electrode and the focusing electrode is close, so that the focusing function of the focusing electrode can be improved to obtain high definition image quality, and the manufacturing structure can be easily obtained by simplifying the formation structure of the focusing electrode. .
Description
본 발명은 전계 방출 표시소자(Field Emission Display)에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애노드 전극과 집속 전극 사이의 거리를 근접하도록 해 집속 전극의 집속 기능을 향상시킨 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention The present invention relates to a field emission display, and more particularly, to a field emission display device having an improved focusing function of the focusing electrode by bringing the distance between the anode electrode and the focusing electrode closer.
전계 방출 표시소자(Field Emission Display; 이하 FED로 약칭함.)는 캐소드에서 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 발광함으로써 원하는 패턴 또는 문자나 기호를 표시하는 평판 디스플레이의 일종으로서, 최소한의 전력소모로 고해상도, 고휘도의 칼라패턴을 구현할 수 있는 장점이 있다.Field emission display (hereinafter, abbreviated as FED) is a flat panel display that displays a desired pattern or letter or symbol by emitting light emitted from the cathode by colliding with a phosphor. Therefore, there is an advantage in that a high brightness color pattern can be realized.
FED는 전자를 방출하는 마이크로팁 형상의 캐소드를 형성하며, 그 위에 전계유도를 위한 게이트 및 형광체가 도포된 애노드를 형성하여 다수의 마이크로팁으로부터 전자방출을 유도하여 발생된 전자를 형광체에 충돌시킴으로써 형광체가 자극을 받아 형광물질이 여기되고 천이되는 과정에서 발생된 빛을 이용하여 이미지를 구현하게 된다.The FED forms a microtip-shaped cathode that emits electrons, and forms an anode coated with a gate and a phosphor for electric field induction to induce electron emission from a plurality of microtips, thereby colliding the generated electrons with the phosphor. Is stimulated to generate an image using light generated during the excitation and transition of the fluorescent material.
초기의 FED는 방출된 전자들이 방사상으로 넓게 퍼져 진행하면서 일부 전자들이 인접한 화소에 충돌하여 원하지 않는 화소를 발광시키는 크로스-토킹(cross talking)현상을 일으키므로 이를 방지하기 위한 집속 전극을 구비한 FED가 개발되었다. 이와 같은 집속 전극은 게이트 전극 위에 적층하거나 게이트 전극의 일부를 분할하는 구조로 이루어진다.Early FEDs have a cross-talk phenomenon where some electrons collide with adjacent pixels and emit undesired pixels as the emitted electrons spread out radially and widely. Developed. Such a focusing electrode has a structure that is stacked on or divided into a portion of the gate electrode.
도 1은 게이트 전극 위에 적층된 종래의 집속 전극을 구비한 FED를 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing a FED having a conventional focusing electrode stacked on a gate electrode.
도시된 바와 같이, FED는 캐소드 기판(1) 위에 절연층(3)에 의해 분리되는캐소드 전극(2)과 게이트 전극(4)이 매트릭스 구조로 형성되며, 절연층(3) 사이마다 마이크로 팁 형상의 에미터(emiter; 5)가 캐소드 전극(2) 위에 형성되며, 게이트 전극(4)에는 게이트 구멍(4a)이 형성된다.As shown, the FED has a cathode electrode 2 and a gate electrode 4 separated by an insulating layer 3 formed on the cathode substrate 1 in a matrix structure, each having a micro tip shape between the insulating layers 3. An emitter 5 of is formed on the cathode electrode 2 and a gate hole 4a is formed in the gate electrode 4.
게이트 전극(4) 위에는 절연층(3a)을 매개로하여 집속 전극(11)이 형성되며, 집속 구멍이 형성되어 방출되는 전자들이 넓게 퍼지지 않도록 한다. 집속 전극(11)에 전압이 인가됨에 따라 방출되는 전자들이 방사상으로 퍼지는 범위가 좁혀진다.The focusing electrode 11 is formed on the gate electrode 4 via the insulating layer 3a, and the focusing hole is formed so that the emitted electrons do not spread widely. As the voltage is applied to the focusing electrode 11, the range in which the emitted electrons spread radially is narrowed.
한편, 애노드 기판(6) 저면에는 투명전도막(ITO막)의 애노드 전극(7)과 형광막(8)이 형성되며, 애노드 기판(6)과 캐소드 기판(1)은 에미터(5)가 형광막(9)을 향하도록 다수의 스페이서(10)를 매개로하여 서로 마주보게 형성된다.On the other hand, the anode electrode 7 and the fluorescent film 8 of the transparent conductive film (ITO film) are formed on the bottom surface of the anode substrate 6, and the anode substrate 6 and the cathode substrate 1 have an emitter 5 formed thereon. It is formed to face each other via a plurality of spacers 10 to face the fluorescent film (9).
이와같은 FED는 캐소드 전극(1)과 게이트 전극(4)에 적절한 양의 전압을 인가하면 게이트 전극(4)의 지원을 받아 에미터(5)의 날카로운 마이크로 팁에 강한 전기장이 형성되어 양자 역학적 터널효과에 의해 전자가 방출된다. 이때 집속 전극(11)은 일부 방출된 전자들이 인접한 화소로 이동하는 것을 방지한다. 이처럼 집속된 방출 전자는 정의된 화소의 애노드 전극(7)에 끌려 형광막(8)에 충돌되면서 형광물질이 여기되고 천이되는 과정에서 발광하게 된다.In the FED, when an appropriate amount of voltage is applied to the cathode electrode 1 and the gate electrode 4, a strong electric field is formed at the sharp micro tip of the emitter 5 with the support of the gate electrode 4, thereby forming a quantum mechanical tunnel. By effect, electrons are emitted. At this time, the focusing electrode 11 prevents some emitted electrons from moving to the adjacent pixel. The focused electrons are attracted to the anode electrode 7 of the defined pixel and collide with the fluorescent film 8 to emit light in the process of excitation and transition of the fluorescent material.
그런데 이와같은 종래의 집속 전극을 구비한 FED는 다음과 같은 문제점이 있다.However, the conventional FED having the focusing electrode has the following problems.
종래의 집속 전극(11)은 궁극적으로 애노드 전극과 집속 전극(11) 사이의 거리가 상당히 떨어져 있으므로 집속 기능이 떨어져 일부 전자들이 인접한 화소로 이동하여 원하지 않는 화소를 발광시키는 크로스 토킹 현상을 억제하는데는 충분하지못한 단점이 있었다.In the conventional focusing electrode 11, the distance between the anode electrode and the focusing electrode 11 is ultimately far apart, so that the focusing function is reduced and some electrons move to adjacent pixels to suppress the crosstalk phenomenon of emitting unwanted pixels. There was not enough shortcomings.
또한, 종래의 집속 전극을 구비한 FED는 집속 전극(11)이 게이트 전극(4) 위에 적층되는 2층 구조이므로 구조가 복잡하고, 이와 같은 구조를 형성하기 위해서는 집속 전극(11)의 구멍(11a) 및 게이트 전극(4)과 집속 전극(11) 사이의 절연층(3a)에 캐비티를 추가로 형성해야 하는 등 공정이 추가될 뿐만 아니라 공정의 난이도가 높아지는 등 제조공정이 복잡한 단점이 있었다.In addition, since the FED having the conventional focusing electrode has a two-layer structure in which the focusing electrode 11 is stacked on the gate electrode 4, the structure is complicated. In order to form such a structure, the hole 11a of the focusing electrode 11 is formed. ) And the manufacturing process is complicated, such as the need for additional cavity formation in the insulating layer 3a between the gate electrode 4 and the focusing electrode 11 and the difficulty of the process is increased.
따라서 본 발명은 종래의 단점을 해결하기 위한 것으로, 애노드 전극과 집속 전극 사이의 거리가 근접하도록 해 집속 기능이 완벽하게 이루어져 블랙 매트릭스를 형성하지 않더라도 화질을 향상시키는 전계 방출 표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide a field emission display device which improves image quality even when a black matrix is not formed by forming a perfect focusing function by making a distance between an anode electrode and a focusing electrode close to each other. There is this.
또한, 집속 전극의 형성구조를 단순하게하여 제조가 용이한 집속 전극을 구비한 전계 방출 표시소자를 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a field emission display device having a focusing electrode that is easy to manufacture by simplifying a forming structure of the focusing electrode.
이와같은 목적을 실현하기 위한 본 발명은 서로 대면하는 캐소드 기판 및 애노드 기판과, 캐소드 기판 위에 형성되는 캐소드 전극 및 게이트 전극과, 캐소드 전극 위에 형성되는 에미터와, 애노드 기판 저면에 형성되는 애노드 전극과, 애노드 전극 저면에 형성되는 절연막과, 절연막 사이로 노출된 애노드 전극 저면에 형성되는 형광막과, 절연막 저면에 형성되어 방출된 전자를 원하는 화소방향으로 집속하는 집속 전극을 포함한다.The present invention for realizing the above object is a cathode substrate and an anode substrate facing each other, a cathode electrode and a gate electrode formed on the cathode substrate, an emitter formed on the cathode electrode, an anode electrode formed on the bottom surface of the anode substrate and And an insulating film formed on the bottom surface of the anode electrode, a fluorescent film formed on the bottom surface of the anode electrode exposed between the insulating films, and a focusing electrode focusing electrons formed on the bottom surface of the insulating film in a desired pixel direction.
본 발명의 상기 목적과 여러 가지 장점은 이 기술 분야에 숙련된 사람들에의해 첨부된 도면을 참조하여 기술되는 발명의 바람직한 실시예로부터 더욱 명확하게 될 것이다.The above objects and various advantages of the present invention will become more apparent from the preferred embodiments of the invention described with reference to the accompanying drawings by those skilled in the art.
도 1은 종래의 전계 방출 표시소자의 구조를 도시한 단면도,1 is a cross-sectional view showing the structure of a conventional field emission display device;
도 2는 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 구조를 도시한 단면도 및 요부 확대 사시도,2 is a cross-sectional view showing the structure of the field emission display device according to the present invention and an enlarged perspective view of main parts;
도 3a 내지 3d는 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 집속 전극 제조방법을 도시한 공정 단면도.3A to 3D are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a focused electrode of a field emission display device according to the present invention;
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
1 ; 캐소드 기판 2 ; 캐소드 전극One ; Cathode substrate 2; Cathode electrode
3 ; 절연층 4 ; 게이트 전극3; Insulation layer 4; Gate electrode
5 ; 에미터 6 ; 애노드 기판5; Emitter 6; Anode substrate
7 ; 애노드 전극 9 ; 블랙 매트릭스7; Anode electrode 9; Black matrix
10 ; 스페이서 20 ; 절연막10; Spacer 20; Insulating film
21 ; 집속 전극21; Focusing electrode
이하 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자를 첨부된 도면과 함께 상세히 설명한다.Hereinafter, the field emission display device according to the present invention will be described in detail with the accompanying drawings.
도 2는 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자의 구조를 도시한 단면도 및 요부 확대 단면도이다. FED의 기본구조에 대해서는 도 1을 참조하여 설명한다.2 is a cross-sectional view showing the structure of the field emission display device according to the present invention and an enlarged sectional view of main parts. The basic structure of the FED will be described with reference to FIG. 1.
도시된 바와 같이, FED는 캐소드 기판(1) 위에 절연층(3)에 의해 분리되는 캐소드 전극(2)과 게이트 전극(4)이 매트릭스 구조로 형성되며, 절연층(3) 사이마다 마이크로 팁 형상의 에미터(5; emiter)가 캐소드 전극(2) 위에 형성되며, 게이트 전극(4)에는 게이트 구멍(4a)이 형성된다. 한편, 애노드 기판(6) 저면에는 투명전도막(ITO막)의 애노드 전극(7)과 형광막(8) 및 집속 전극(21)이 형성된다.As shown, the FED has a cathode electrode 2 and a gate electrode 4 separated by an insulating layer 3 formed on the cathode substrate 1 in a matrix structure, and have a micro tip shape between the insulating layers 3. An emitter 5 of is formed on the cathode electrode 2, and a gate hole 4a is formed in the gate electrode 4. On the other hand, the anode electrode 7, the fluorescent film 8, and the focusing electrode 21 of the transparent conductive film (ITO film) are formed on the bottom surface of the anode substrate 6.
집속 전극(21)은 애노드 전극(7) 저면에 화소단위의 격자무늬를 갖는 절연층(20)을 형성하고 그 저면에 집속 전극(21)을 형성한다. 절연층(20)은 애노드 전극(7)과 집속 전극(21)을 절연시킨다.The focusing electrode 21 forms an insulating layer 20 having a lattice pattern in pixel units on the bottom of the anode electrode 7 and forms a focusing electrode 21 on the bottom thereof. The insulating layer 20 insulates the anode electrode 7 and the focusing electrode 21.
한편, 형광막(8)은 절연층(20) 사이로 노출된 애노드 전극(7) 저면에 형성되며, 애노드 기판(6)과 캐소드 기판(1)은 에미터(5)가 형광막(9)을 향하도록 다수의 스페이서(10)를 매개로하여 서로 마주보게 형성된다.On the other hand, the fluorescent film 8 is formed on the bottom surface of the anode electrode 7 exposed between the insulating layer 20, the anode substrate 6 and the cathode substrate 1, the emitter 5 is the fluorescent film 9 It is formed to face each other via a plurality of spacers 10 to face.
따라서, 집속 전극(21)은 애노드 전극(7)과 매우 근접된 위치에 형성될 수 있으며, 에미터(5)에서 방출되는 전자를 집속하는데 전자가 충돌하는 목표에 근접한 위치에서 동작하므로 집속도가 향상된다.Therefore, the focusing electrode 21 can be formed at a position very close to the anode electrode 7, and focuses at a position close to the target where electrons collide to focus electrons emitted from the emitter 5. Is improved.
또한, 집속 전극(21)의 형성구조가 종래의 구조에 비해 단순한 구조를 갖게 되므로 제조가 용이하다.In addition, since the forming structure of the focusing electrode 21 has a simple structure as compared with the conventional structure, manufacturing is easy.
이와같은 구조를 갖는 FED는 캐소드 전극(2)과 게이트 전극(4)에 적절한 양의 전압을 인가하면 게이트 전극(4)의 지원을 받아 에미터(5)의 날카로운 마이크로 팁에 강한 전기장이 형성되어 양자 역학적 터널효과에 의해 전자가 방출된다. 이처럼 방출 전자는 애노드 전극(7)에 끌려 형광막(8)에 충돌되면서 형광물질이 여기되고 천이되는 과정에서 발광하게 된다.In the FED having such a structure, when an appropriate amount of voltage is applied to the cathode electrode 2 and the gate electrode 4, a strong electric field is formed at the sharp micro tip of the emitter 5 by the support of the gate electrode 4. Electrons are emitted by the quantum mechanical tunnel effect. As such, the emitted electrons are attracted to the anode electrode 7 and collide with the fluorescent film 8 to emit light in the process of excitation and transition of the fluorescent material.
이때 집속 전극(21)은 방출된 전자들이 도달하는 애노드 전극(7)에 근접한 위치에서 화소단위로 집속되도록하여 에미터(5)에서 방사상으로 방출되는 전자들이 인접한 화소에 충돌하여 발광시키는 것을 방지한다.At this time, the focusing electrode 21 focuses pixel by pixel at a position close to the anode electrode 7 at which the emitted electrons arrive, thereby preventing electrons emitted radially from the emitter 5 from colliding with adjacent pixels to emit light. .
따라서, 크로스 토킹 현상이 억제되고 화질이 향상된다.Therefore, the crosstalk phenomenon is suppressed and the image quality is improved.
한편, 도 3은 본 발명에 따른 전계 방출 표시의 제조공정을 도시한 공정 단면도이다.3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the field emission display according to the present invention.
도 3a에 도시된 바와 같이, 캐소드 기판(1)상에 도전물질을 증착하여 열(column)방향으로 패터닝하고, 이 캐소드 전극(2) 위에 SiO2등과 같은 절연층(3)을 증착법으로 형성하고, 이 절연층(3)상에 도전물질을 증착하여 캐소드 전극(2)과 직교하는 방향으로 게이트 전극(4)을 패터닝하여 캐소드 전극(2)과 게이트 전극(4)이 절연층(3)에 의해 분리되며 매트릭스 구조를 갖도록 한다.As shown in FIG. 3A, a conductive material is deposited on the cathode substrate 1 to be patterned in a column direction, and an insulating layer 3 such as SiO 2 is formed on the cathode electrode 2 by a vapor deposition method. By depositing a conductive material on the insulating layer 3, the gate electrode 4 is patterned in a direction orthogonal to the cathode electrode 2 so that the cathode electrode 2 and the gate electrode 4 are formed on the insulating layer 3. Are separated by a matrix structure.
도 3b에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(4)의 일단에 다수의 게이트 구멍(4a)을 형성하고, 게이트 구멍(4a)에 의해 노출된 절연층(3)을 제거하여 캐비티를 형성한다. 이어서, 캐비티가 형성된 구조체를 회전시키면서 전자빔 증착장치로 캐비티의 내측에 날카로운 원뿔형상을 갖는 에미터(5)를 형성한다.As shown in FIG. 3B, a plurality of gate holes 4a are formed in one end of the gate electrode 4, and the insulating layer 3 exposed by the gate holes 4a is removed to form a cavity. Subsequently, the emitter 5 having a sharp cone shape is formed inside the cavity by the electron beam evaporation apparatus while rotating the structure in which the cavity is formed.
도 3c는 애노드 기판을 형성하기 위한 공정을 도시한 공정 단면도로서, 애노드 기판(6)상에 투명전도막 재료로 애노드 전극(7)을 형성하고, 그 위에 절연층(20)을 형성한다. 그리고 그 위에 스퍼터링 공정을 이용하여 금속재지로 이루어진 포커싱 전극(21)을 형성한다. 이어서, 포커싱 전극(21)과 절연층(20)은 화소의 경계부근에만 형성되고 다른 부분은 제거될 수 있도록 식각하여 애노드 전극(7)을 노출시킨 다음 형광막(8)을 도포한다. 형광막(8)은 노출된 애노드 전극(7)의 상면에 형성된다.3C is a process sectional view showing a process for forming an anode substrate, on which the anode electrode 7 is formed of a transparent conductive film material on the anode substrate 6, and an insulating layer 20 is formed thereon. Then, a focusing electrode 21 made of metal is formed thereon using a sputtering process. Subsequently, the focusing electrode 21 and the insulating layer 20 are formed only near the boundary of the pixel, and other portions are etched to expose the anode electrode 7, and then the fluorescent film 8 is applied. The fluorescent film 8 is formed on the upper surface of the exposed anode electrode 7.
이어서, 도 3d에 도시된 바와 같이, 캐소드 기판(1)의 게이트 전극(4) 상면에 복수개의 스페이서(10)를 형성한 다음 그 위에 애노드 기판(6)을 접합하여 애노드 기판(6)과 캐소드 기판(1) 사이에 소정의 공간이 형성된 FED 패널을 형성한다. 이어서, FED 패널의 가장자리를 봉착제로 봉입한 후 내부에 진공이 형성될 수 있도록 배기구(24)를 통해 배기시켜 고진공 패키징을 수행하여 FED 제조공정을 완료한다.Subsequently, as shown in FIG. 3D, a plurality of spacers 10 are formed on the top surface of the gate electrode 4 of the cathode substrate 1, and then the anode substrate 6 is bonded to the anode substrate 6 and the cathode thereon. An FED panel in which a predetermined space is formed between the substrates 1 is formed. Subsequently, the edge of the FED panel is encapsulated with an encapsulant, and then exhausted through the exhaust port 24 to form a vacuum therein, thereby performing high vacuum packaging to complete the FED manufacturing process.
이와 같은 본 발명은 몰리브덴(Mo) 팁, 실리콘(Si) 팁, DLC(Diamond Like Carbonate) 팁, 다이아몬드 팁, 2극 구조, 3극 구조, 4극 구조, 날카로운 에미터(edge emitter), 수평 에미터(lateral emitter) 등 FED 소자의 구조 및 종류에 관계없이 블랙 매트릭스(9)를 구비하고 있는 FED 소자에 적용할 수 있다.The present invention is a molybdenum (Mo) tip, silicon (Si) tip, Diamond Like Carbonate (DLC) tip, diamond tip, two-pole structure, three-pole structure, four-pole structure, sharp emitter (edge emitter), horizontal emitter It is applicable to the FED element provided with the black matrix 9 regardless of the structure and kind of FED element, such as a lateral emitter.
또한, 투과형과 반사형 FED 소자에도 적용이 가능하다.It is also applicable to transmissive and reflective FED elements.
따라서, 본 발명에 따르면 애노드 전극과 집속 전극 사이의 거리가 근접하도록 해 집속 기능이 향상되므로 원하는 화질을 얻을 수 있으며, 캐소드 기판과 애노드 기판의 정렬이 미세하게 어긋나더라도 원하는 화질을 얻을 수 있다.Therefore, according to the present invention, the distance between the anode electrode and the focusing electrode is close to improve the focusing function, so that the desired image quality can be obtained, and even if the alignment of the cathode substrate and the anode substrate is slightly misaligned, the desired image quality can be obtained.
또한, 형광막에 도달하는 전류밀도가 증가하고, 이에 따라 형광막에 대한 요구사항이 완화될 수 있다.In addition, the current density reaching the fluorescent film is increased, so that the requirement for the fluorescent film can be relaxed.
또한, 구조가 단순하며, 구동이 단순하며, 제작이 용이하다.In addition, the structure is simple, the driving is simple, and the production is easy.
또한, 집속 전극의 형성구조를 단순하게 하여 제조가 용이한 효과를 얻을 수 있다.In addition, the effect of facilitating the production can be obtained by simplifying the formation structure of the focusing electrode.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A201 | Request for examination | ||
| N231 | Notification of change of applicant | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant | ||
| FPAY | Annual fee payment |
Payment date: 20040106 Year of fee payment: 4 |
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| LAPS | Lapse due to unpaid annual fee |