KR100330154B1 - 전계 방출 표시 소자 - Google Patents
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Abstract
에미터에서 방출된 전자가 전면 기판과 후면 기판을 지지하는 스페이서의 표면에 충전되는 것을 방지할 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 본 발명의 소자는, 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 전면 기판 및 후면 기판과; 상기 후면 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과; 일정 간격만큼 이격된 상태로 상기 캐소드 전극의 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 복수의 에미터와; 절연층을 개재하여 캐소드 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 게이트 전극과; 상기 전면 기판에 제공되며, 게이트 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 애노드 전극과; 상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하도록 상기 애노드 전극에 일정 간격만큼 이격된 상태로 제공되는 복수의 형광체와; 상기 게이트 전극과 애노드 전극 중에서 어느 하나의 전극 표면에 제공되며, 전면 및 후면 기판을 지지하는 도전성의 스페이서와; 상기 스페이서가 제공되지 않은 기판에 제공되어 스페이서와 전기적으로 연결되는 반면에, 이 기판에 제공된 전극과는 전기적으로 절연되는 전극 구조체;를 포함한다. 이로써, 에미터에서 방출된 전자가 스페이서의 표면에 충전되는 것을 방지할 수 있다.
Description
본 발명은 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 보다 상세하게는 에미터에서 방출된 전자가 전면 기판과 후면 기판을 지지하는 스페이서의 표면에 충전(charge)되는 것을 방지할 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.
일반적으로 전계 방출 표시 소자(FED; field emission display device)는 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 제공된 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 애노드 전극에 제공된 형광체에 충돌하여 상기 형광체를 여기시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 표시 소자로서, 면 타입의 에미터를 이용하는 2극관 구조의 소자와, 상기 면 타입 또는 스핀트 타입의 에미터를 이용하는 3극관 구조의 소자로 구분된다.
도 1은 종래 기술에 따른 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자를 도시한 것으로, 전계 방출 표시 소자는, 후면 기판(102) 및 전면 기판(104)과, 후면 기판(102)의 일면에 제공되는 라인 형태의 캐소드 전극(106)과, 절연층(108)을 사이에 두고 캐소드 전극(106)과 수직으로 교차 형성되는 라인 형태의 게이트 전극(110)과, 전면 기판(104)의 일면에 캐소드 전극(106)과 동일한 방향으로 제공되는 라인 형태의 애노드 전극(112)을 포함한다.
상기 캐소드 전극(106)과 게이트 전극(110)이 교차하는 화소 영역에는 게이트 전극(110)과 절연층(108)을 관통하는 복수(대략 수백개)의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드 전극(106)에는 몰리브덴과 같은 전자 방출 물질로 이루어진 스핀트 타입의 에미터(114)가 제공된다.
여기에서, 상기 스핀트 타입의 에미터 대신에 면 타입의 에미터가 제공될 수도 있다.
그리고, 에미터(114)에 대향하는 위치의 애노드 전극(112) 표면에는 에미터(114)에서 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 형광층(116)이 제공되고, 형광층(116)의 사이사이로 상기 전극(112)의 표면에는 고진공으로 밀봉되는 양 기판(102,104)을 지지하기 위한 스페이서(118)가 제공된다.
이때, 상기 스페이서(118)의 양 단부는 애노드 전극(112)과 게이트 전극(110)에 각각 지지되며, 스페이서(118)는 양 전극(110,112)간의 통전을 방지하기 위해 절연성 물질로 이루어진다.
이에 따라, 에미터(114)에서 전자가 방출되기 시작하는 임계 전압 이상의 전압차가 발생하도록 캐소드 전극(106)과 게이트 전극(110)에 구동 전압이 각각 인가되면, 양 전극(106,110)에 인가된 전압 차이에 따라 에미터(114)의 선단부에서 강한 전계가 형성되어 전자가 방출되고, 방출된 전자는 애노드 전극(112)에 인가된 전압에 의해 형광체(116) 측으로 이동하게 되어 상기 형광체(116)에 충돌되므로써 형광체가 발광된다.
그런데, 상기와 같이 구성된 종래의 전계 방출 표시 소자에 의하면 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 종래에는 양 기판을 지지하기 위한 스페이서가 위에서 언급한 바와 같이 절연성의 물질로 제조된다.
따라서, 에미터에서 방출된 전자 중에서 일부는 형광체의 발광에 사용되지 못하고 스페이서의 표면에 충전(charge)되며, 이와 같이 스페이서 표면에 충전된 전자는 형광체로 향하는 전자의 이동 궤적을 왜곡시키게 된다.
또한, 스페이서 표면에 일정량 이상의 전자가 충전되면, 이 전자가 외부로 튀어나가게 되어 아크가 발생되는 문제점이 있다.
이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 에미터에서 방출된 전자가 전면 기판과 후면 기판을 지지하는 스페이서의 표면에 충전(charge)되는 것을 방지할 수 있도록 한 전계 방출 표시 소자를 제공함에 목적이 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자를 나타내는 단면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자를 나타내는 단면도.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자를 나타내는 단면도.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
일정한 간격을 두고 대향 배치되는 전면 기판 및 후면 기판과;
상기 후면 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;
일정 간격만큼 이격된 상태로 상기 캐소드 전극의 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 복수의 에미터와;
절연층을 개재하여 캐소드 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 게이트 전극과;
상기 전면 기판에 제공되며, 게이트 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 애노드 전극과;
상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하도록 상기 애노드 전극에 일정 간격만큼 이격된 상태로 제공되는 복수의 형광체와;
상기 게이트 전극과 애노드 전극 중에서 어느 하나의 전극 표면에 제공되며, 전면 및 후면 기판을 지지하는 도전성의 스페이서와;
상기 스페이서가 제공되지 않은 기판에 제공되어 스페이서와 전기적으로 연결되는 반면에, 이 기판에 제공된 전극과는 전기적으로 절연되는 전극 구조체와;
를 포함하는 전계 방출 표시 소자를 제공한다.
이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자를 나타내는 단면도를 도시한 것이다.
후면 기판(12)의 일면에는 라인 형태의 캐소드 전극(14)이 제공되고, 캐소드 전극(14)의 위로는 게이트 전극(16)이 절연층(18)을 개재하여 캐소드 전극(14)과 수직으로 교차 형성되며, 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(16)이 교차하는 화소 영역에는 게이트 전극(16)과 절연층(18)을 관통하는 수백개의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드 전극(14)의 표면에는 면 타입의 에미터(20)가 제공된다.
그리고, 게이트 전극(16)의 위로는 절연층(22a) 및 도전층(22b)으로 이루어지는 전극 구조체(22)가 제공되는바, 상기 도전층(22b)은 에미터에서 방출된 전자가 절연층(22a)에 충전되는 것을 방지하는 작용을 한다.
상기 에미터(20)는 흑연, 다이아몬드상 카본, 카본 섬유, 카본 나노튜브 등의 카본 계열 물질 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 이 물질은 양 전극(14,16) 사이에 임계 전압 이상의 전압차가 발생되는 경우 전자를 방출한다.
여기에서, 면 타입의 에미터 대신에 스핀트 타입의 에미터가 제공될 수도 있다.
그리고, 후면 기판(12)과 마주보는 위치에서 상기 기판(12)과 밀봉되는 전면 기판(24)에는 캐소드 전극(14)과 동일한 방향으로 라인 형태의 애노드 전극(26)이 제공되며, 에미터(20)에 대향하는 위치에서 애노드 전극(26)의 표면에는 에미터(20)에서 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 복수의 형광층(28)이 일정 간격만큼 이격된 상태로 제공되고, 형광층(28)의 사이사이로 애노드 전극(26)의 표면에는 전면 및 후면 기판(12,24)을 지지하기 위한 스페이서(30)가 제공된다.
여기에서, 상기 스페이서(30)는 종래와는 달리, 도전성 물질로 이루어지거나, 또는 절연성 물질의 표면에 도전성 물질을 코팅하여 이루어지는바, 스페이서(30)의 양단부가 애노드 전극(26)과 도전층(22b)에 각각 지지되므로, 소자 구동시에 애노드 전극(26)의 구동 전압이 스페이서(30) 및 도전층(22b)에 동일하게 인가된다.
이에 따라, 에미터(20)에서 전자가 방출되기 시작하는 임계 전압 이상의 전압차가 발생되도록 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(16)에 소정의 전압을 인가하면, 양 전극(14,16)에 인가된 전압차에 따라 형성되는 전계에 의해 에미터(20)에서 전자가 방출되고, 방출된 전자는 형광체(28) 측으로 이동하게 되어 상기 형광체(28)에 충돌되므로써 형광체가 발광된다.
이때, 위에서 언급한 바와 같이, 스페이서(30) 및 도전층(22b)에는 애노드 전극(26)의 구동 전압이 인가되므로, 에미터(20)에서 방출된 전자가 스페이서(30) 및 절연층(22a)에 충전되는 것이 방지된다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시 소자의 구성을 나타내는 단면도를 도시한 것으로, 기본적인 구성은 도 2의 실시예에서와 동일하므로 이하에서는 스페이서와 전극 구조체에 대해서만 설명한다.
절연층(18)을 개재하여 캐소드 전극(14)과 수직으로 교차 형성되는 게이트 전극(16)의 위로는 전면 및 후면 기판(12,24)을 지지하기 위한 스페이서(30')가 제공되며, 게이트 전극(16)과 수직으로 교차 형성되는 라인 형태의 애노드 전극(26)사이 공간에는 절연층(22'a) 및 도전층(22'b)으로 이루어지는 전극 구조체(22')가 제공된다.
여기에서, 상기 스페이서(30')는 도 2의 실시예에서와 마찬가지로 도전성 물질, 또는 절연성 물질의 표면에 도전성 물질을 코팅하여 이루어지며, 스페이서(30')의 양단부는 게이트 전극(16)과 도전층(22'b)에 각각 지지된다.
따라서, 소자 구동시에 스페이서(30') 및 도전층(22'b)에는 게이트 전극(16)의 구동 전압이 인가된다.
이에 따라, 양 전극(14,16)에 인가된 전압차에 따라 형성되는 전계에 의해 에미터(20)에서 전자가 방출되면, 방출된 전자는 형광체(28) 측으로 이동하게 되어 상기 형광체(28)에 충돌되므로써 형광체가 발광되는바, 이때, 스페이서(30') 및 도전층(22'b)에는 게이트 전극(16)의 구동 전압이 인가되므로, 에미터(20)에서 방출된 전자가 스페이서(30') 및 절연층(22'a)에 충전되는 것이 방지된다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 전계 방출 표시 소자에 의하면, 양 기판을 지지하기 위한 도전성의 스페이서에 애노드 또는 게이트 전극의 구동 전압이 인가되므로, 에미터에서 방출된 전자가 스페이서의 표면에 충전되는 것을 방지할수 있다.
따라서, 스페이서 표면에 충전된 전자로 인해 방출 전자의 이동 궤적이 왜곡되는 것과, 아크가 발생되는 종래의 문제점을 해결할 수 있는 등의 효과가 있다.
Claims (10)
- (정정)일정한 간격을 두고 대향 배치되는 전면 기판 및 후면 기판과;상기 후면 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;일정 간격만큼 이격된 상태로 상기 캐소드 전극의 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 복수의 에미터와;절연층을 개재하여 캐소드 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 게이트 전극과;상기 전면 기판에 제공되며, 게이트 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 애노드 전극과;상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하도록 상기 애노드 전극에 일정 간격만큼 이격된 상태로 제공되는 복수의 형광체와;게이트 전극의 표면에 제공되는 절연층 및 상기 절연층의 표면에 제공되는 도전층으로 이루어지는 전극 구조체와;인접하는 상기 형광층 사이 공간에서 애노드 전극의 표면에 제공되어 상기 도전층과 애노드 전극을 전기적으로 연결하는 도전성의 스페이서;를 포함하는 전계 방출 표시 소자.
- (삭제)
- (삭제)
- (정정)일정한 간격을 두고 대향 배치되는 전면 기판 및 후면 기판과;상기 후면 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;일정 간격만큼 이격된 상태로 상기 캐소드 전극의 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 복수의 에미터와;절연층을 개재하여 캐소드 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 게이트 전극과;상기 전면 기판에 제공되며, 게이트 전극과 수직으로 교차 형성되는 라인 형상의 애노드 전극과;상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하도록 상기 애노드 전극에 일정 간격만큼 이격된 상태로 제공되는 복수의 형광체와;애노드 전극의 사이 공간에서 전면 기판의 표면에 제공되는 절연층 및 상기 절연층의 표면에 제공되는 도전층으로 이루어지는 전극 구조체와;게이트 전극의 표면에 제공되어 상기 도전층과 게이트 전극을 전기적으로 연결하는 도전성의 스페이서;를 포함하는 전계 방출 표시 소자.
- (삭제)
- (정정)제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 스페이서는 도전성 물질로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
- (정정)제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 스페이서는 절연성 물질의 표면에 도전성 물질을 코팅하여 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
- (정정)제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 에미터가 면 타입으로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
- 제 8항에 있어서, 상기 에미터가 카본 계열의 전자 방출 물질로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
- (정정)제 1항 또는 제 4항에 있어서, 상기 에미터가 스핀트 타입으로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
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