KR100357830B1 - 전계 방출 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개구율의 향상과 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높이도록 한 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 하부기판과, 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극과, 캐소드전극 상에 형성되는 저항층과, 저항층 상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터와, 저항층 상에 형성됨과 아울러 에미터가 형성된 이외의 영역에 형성되는 게이트 절연층과, 게이트 절연층 상에 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성됨과 아울러 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 게이트전극과, 게이트전극으로부터 캐소드전극과 중첩될 수 있도록 캐소드전극과 나란하게 신장됨과 아울러 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 돌출부를 구비한다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 개구율을 향상시키고, 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높일 수 있다.

Description

전계 방출 표시장치{Field Emission Display}

본 발명은 전계 방출 표시장치 관한 것으로, 특히, 개구율, 휘도 및 색순도를 향상시킬 수 있도록 한 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : 이하 "FED"라 함) 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함), 일렉트로루미네센스(Electro-luminescence : 이하 "EL"라 함) 등이 있다. 표시품질을 개선하기 위하여, 평판 표시장치의 휘도, 콘트라스트 및 색 순도를 높이기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

FED는 첨예한 음극(에미터)에 고전계를 집중해 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의하여 전자를 방출하고 방출된 전자를 이용하여 형광체를 여기시킴으로써 화상을 표시하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 애노드전극(4) 및 형광체(6)가 적층된 상부 유리기판(2)과, 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(32)를 구비한 FED가 도시되어 있다. 전계방출 어레이(32)는 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 캐소드전극(10) 및 저항층(12)과, 저항층(12) 상에 형성되는 에미터(22) 및 게이트 절연층(14)과, 게이트절연층(14)상에 형성되는 게이트전극(16)을 구비한다. 캐소드전극(10)은 에미터(22)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(12)은 캐소드전극(10)으로부터 에미터(22) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(22)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다. 게이트절연층(14)은 캐소드전극(10)과 게이트전극(16) 사이를 절연하게 된다. 게이트전극(16)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이에는 외부 대기압력에 견딜수 있도록 스페이서(40)가 설치된다.

화상을 표시하기 위하여, 캐소드전극(10)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드전극(4)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면 에미터(22)로부터 방출된 전자빔(30)이 애노드전극(4)쪽으로 가속된다. 이 전자빔(30)이 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키게 된다. 이 때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발생된다. 형광체(6)는 도 3과 같이 서브화소 단위로 적색, 녹색 및 청색이 순차적으로 배열된다. 이 때문에 어느 한서브화소 또는 화소 내에서 발생된 전자빔(30)이 형광체(6) 쪽으로 가속될 때, 전자빔(30)의 확산에 의해 인접한 다른 색의 형광체(6)를 발광시킬 수 있다. 그 결과, 표시되는 화상의 색순도가 떨어지게 된다.

상세히 하면, 도 2에서 전자가 방출되기 위해서는 게이트전극(16)과 캐소드전극(10)사이에 일정전압 이상이 걸려야 한다. 또한, 게이트전극(16)과 캐소드전극(10)의 구조에 따라서도 전자의 방출되는 양이 달라지게 된다. 즉, 방출되는 전자는 게이트전극(16)의 홀(Hole)을 통해서 나오기 때문에 가능한 많은 면적의 게이트전극(16)이 형성되어져야 휘도 및 개구율이 상승하게 된다. 하지만 종래의 형태는 게이트전극(16)의 면적이 한정되기 때문에 전자 방출양에 한계가 있다.

한편, 전자빔(30)의 전자밀도를 높이기 위하여, FED에는 도 4와 같이 게이트 전극(14)상에 포커싱 절연층(18)이 형성되고, 그 위에 포커싱전극(20)이 형성된다. 이 포거싱전극(20)은 부극성의 포커스 전압이 인가되어 에미터(22)로부터 발생되는 전자빔(30)의 확산을 방지한다.

그러나 포커싱전극(20)에 의해 전자빔(30)이 집속된다 하더라도 일부 전자들이 인접한 다른 색의 형광체(6)에 충돌되는 것을 근원적으로 막을 수 는 없다. 이 와 같이 평판 표시장치는 인접한 다른 색의 형광체(6)의 여기시키는 전자나 자외선 또는 컬러필터를 통과하는 광에 의해 그 색순도가 떨어지게 된다. 이러한 문제점은 FED이외에도 다른 평판 표시장치에도 나타나고 있다. 예를 들면, PDP의 경우에도 격벽과 기판 사이의 틈을 통하여 플라즈마 방전의 확산에 의해 자외선 또는 가시광이 인접한 화소 쪽으로 확산될 수 있으며, LCD나 EL의 경우에도 액정의 회전각이나 경사지게 진행하는 광이 인접한 화소의 컬러필터를 통과하면서 색신호를 왜곡시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 개구율의 향상과 휘도를 증가하여 색순도를 높이도록 한 전계 방출 표시장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 전계 방출 표시장치의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 전계 방출 표시장치의 화소 배치를 나타내는 평면도.

도 4는 포커싱 전극이 형성된 전계 표시장치를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.

도 6은 도 5에 도시된 전계 방출 표시장치의 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.

도 8은 도 7에 도시된 전계 방출 표시장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 캐소드전극의 폭을 달리한 경우의 전계 방출 표시장치의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 상부 유리기판 4 : 애노드전극

6 :형광체 8: 하부 유리기판

10, 11, 50, 51, 52, 53, 54 : 캐소드전극

12 : 저항층 14 : 게이트 절연층

16, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 : 게이트전극

18 : 포커싱 절연층 20 : 포커싱전극

22 : 에미터 30 : 전자빔

32 : 전계방출어레이 40 : 스페이서

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 하부기판과, 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극과, 캐소드전극 상에 형성되는 저항층과, 저항층 상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터와, 저항층 상에 형성됨과 아울러 에미터가 형성된 이외의 영역에 형성되는 게이트 절연층과, 게이트 절연층 상에 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성됨과 아울러 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 게이트전극과, 게이트전극으로부터 캐소드전극과 중첩될 수 있도록 캐소드전극과 나란하게 신장됨과 아울러 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 돌출부를 구비한다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 하부기판과, 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극과, 캐소드전극의 폭방향으로 캐소드전극의 양측으로 신장되어 형성되는 다수의 돌출부와, 캐소드전극 및 돌출부 상에 형성되는 저항층과, 저항층 상에 돌출부 및 캐소드전극과 중첩되도록 형성되는 에미터와, 저항층 상에 형성됨과 아울러 에미터가 형성된 이외의 영역에 형성되는 게이트 절연층과, 게이트 절연층 상에 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성됨과 아울러 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 게이트전극을 구비한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에 관한것이다.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 FED는 애노드전극(5) 및 형광체(7)가 적층된 상부 유리 기판(3)과, 하부 유리기판(9) 상에 형성되는 전계방출 어레이(33)를 구비한다. 전계방출 어레이(33)는 하부 유리기판(9)상에 형성되는 캐소드전극(11) 및 저항층(도시하지 않음)과, 저항층 상에 형성되는 에미터(도시하지 않음) 및 게이트절연층(도시하지 않음)과, 게이트절연층상 에 돌출형태의 전극을 추가한 게이트전극(40,41,42,43)을 구비한다. 게이트전극(40,41,42,43)은 첫 번째 게이트전극(40)과 두 번째 게이트전극(41) 사이의 캐소드전극(11)이 통과하는 부분에 별도의 게이트전극(40,41,42,43)의 돌출부를 추가하여 형성된다. 이때, 첫 번째 게이트전극(40)의 하부분을 볼록하게 게이트전극돌출부(40a)를 형성하고, 두 번째 게이트전극(41)의 상부분을 볼록하게 게이트전극돌출부(41a)를 서로 엇갈리게 형성하여 첫 번째 게이트전극(40)과 두 번째 게이트전극(41)을 하나의 쌍으로 형성한다. 그런다음, 이와 동일하게 세 번째 게이트전극(42)과 네 번째 게이트전극(43)을 하나의 쌍으로 형성한다. 이때, 첫 번째 게이트전극(40)과 두 번째 게이트전극(41)간에 형성된 게이트전극쌍과 세 번째 게이트전극(42)과 네 번째 게이트전극(43)간에 형성된 게이트전극쌍 사이의 간격은 도 6과 같이 가능한 좁게 형성한다. 이와 같이, 게이트전극(40,41,42,43)에 돌출부(40a,41a,42a,43a)를 형성함으로써, 게이트전극(40,41,42,43)의 면적을 넓힘과 동시에 게이트전극(40,41,42,43)에 많은 수의 게이트홀(Gate hole)을 형성할 수 있다.

도 7 내지 도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

도 7 내지 도 8를 참조하면, 본 발명에 따른 FED는 애노드전극(5) 및 형광체(7)가 적층된 상부 유리 기판(3)과, 하부 유리기판(9) 상에 형성되는 전계방출 어레이(33)를 구비한다. 전계방출 어레이(33)는 하부 유리기판(9)상에 형성되는 캐소드전극(50,52,53) 및 저항층(도시하지 않음)과, 저항층상에 형성되는 에미터(도시하지 않음) 및 게이트절연층(도시하지 않음)과, 게이트절연층상 에 돌출형태의 전극을 추가한 게이트전극(44,45,46,47)을 구비한다. 게이트전극(44,45,46,47)은 첫 번째 게이트전극(44)과 두 번째 게이트전극(45) 사이의 캐소드전극(50,52,53)이 통과하는 부분에 별도의 돌출부(44a,45a,46a,47a)가 형성된다. 이때, 홀수 라인(line)의 게이트전극(44,46)마다 홀수 칼럼(column)쪽의 캐소드전극(50,53)과 중첩되는 게이트전극(44,46)하측면에 별도의 돌출부(44a,46a)를 추가하고, 짝수 라인의 게이트전극(45,47)마다 짝수칼럼쪽의 캐소드전극(52)과 중첩되는 게이트전극(45,47) 상측면에 별도의 돌출부(45a,47a)를 추가한다. 상세히 하면, 홀수칼럼쪽의 캐소드전극(50)과 홀수라인의 게이트전극(44,46)간의 중첩되는 게이트전극(44,46)의 하측면을 볼록하게 돌출부(44a,46a)가 형성된다. 또한, 짝수칼럼쪽의 캐소드전극(52)과 짝수라인의 게이트전극(45,47)간의 중첩되는 게이트전극(45,47)의 상측면을 볼록하게 돌출부(45a,47a)가 형성된다. 이때, 첫 번째 게이트전극(44)과 두 번째 게이트전극(45)간에 형성된 게이트쌍과 세 번째 게이트전극(46)과 네 번째 게이트전극(47)간에 형성된 게이트쌍 사이의 간격은 도 8과 같이 가능한 좁게 형성한다. 별도로, 도 9와 같이, R,G,B의 캐소드전극(54)폭을 달리해서 색순도 및 색 좌표를 조절할 수도 있다. 즉, 면적이 좁은 게이트전극에 대해서는 캐소드전극(54)폭을 크게 하고 넓은 게이트전극에 대해서는 작게 한다. 이런경우에 캐소드전극(54)의 폭이 일자 형태가 아닌 요철형태가 될 수도 있다. 그리고 애노드전극(도시하지 않음)은 게이트전극과 캐소드전극과의 교차점이 되는 영역이 되도록 한다. 이렇게 하면 동일한 모양의 애노드전극에 형광체층이 형성되어 형광체를 발광한다.

결과적으로, 본 발명의 전계 방출 표시장치에 대한 실시예는 게이트전극들 사이에 별도의 게이트전극으로 구성된 돌출부를 추가함과 동시에 게이트전극간에 간격을 좁힘으로써, 게이트전극의 면적이 넓어진다. 이로인해 게이트전극내에 존재하는 게이트홀이 증가하게 되어 게이트홀을 통과하는 전자들의 양이 증가된다.

본 발명의 전계 방출 표시장치는 캐소드전극의 면적을 넓게하여 캐소드전극상에 에미터 팁을 많이 형성하여 게이트홀을 통과하는 전자들의 양을 증가할 수 있다

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 개구율을 향상시키고, 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (13)

1. 하부기판과,

   상기 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극과,

   상기 캐소드전극 상에 형성되는 저항층과,

   상기 저항층 상에 형성되어 전자를 방출하는 에미터와,

   상기 저항층 상에 형성됨과 아울러 상기 에미터가 형성된 이외의 영역에 형성되는 게이트 절연층과,

   상기 게이트 절연층 상에 상기 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성됨과 아울러 상기 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 게이트전극과,

   상기 게이트전극으로부터 상기 캐소드전극과 중첩될 수 있도록 상기 캐소드전극과 나란하게 신장됨과 아울러 상기 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 돌출부를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 2개의 게이트전극들은 하나의 전극군을 이루며, 상기 돌출부들은 전극군을 이루는 2개의 게이트전극들의 대향면에서 서로 엇갈리게 신장되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 2개의 게이트전극들 중 제 1게이트전극에서 신장되는 제 1돌출부 및 상기 2개의 게이트전극들 중 제 2게이트전극에서 신장되는 제 2돌출부는 상기 캐소드전극마다 설치되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 2개의 게이트전극들 중 제 1게이트전극에서 신장되는 제 1돌출부는 기수번째 캐소드전극과 중첩되게 신장되고,

   상기 2개의 게이트전극들 중 제 2게이트전극에서 신장되는 제 2돌출부는 우수번째 캐소드전극과 중첩되게 신장되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
5. 하부기판과,

   상기 하부기판 상에 형성되는 캐소드전극과,

   상기 캐소드전극의 폭방향으로 상기 캐소드전극의 양측으로 신장되어 형성되는 다수의 돌출부와,

   상기 캐소드전극 및 돌출부 상에 형성되는 저항층과,

   상기 저항층 상에 상기 돌출부 및 상기 캐소드전극과 중첩되도록 형성되는 에미터와,

   상기 저항층 상에 형성됨과 아울러 상기 에미터가 형성된 이외의 영역에 형성되는 게이트 절연층과,

   상기 게이트 절연층 상에 상기 캐소드전극과 교차되는 방향으로 형성됨과 아울러 상기 에미터가 노출될 수 있도록 다수의 홀이 형성되는 게이트전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
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