KR100359019B1 - 전계 방출 표시소자 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 크로스토크를 방지함과 아울러 스페이서에 축적되는 전하를 제거할 수 있도록 한 전계 방출 표시소자에 관한 것이다.
본 발명의 전계 방출 표시소자는 게이트 전극 및 캐소드 전극의 교차부에 형성되는 에미터와; 게이트전극과 대향되는 스페이서의 양 측면에 형성되어 에미터로부터 방출되는 전자를 집속시키기 위한 포커스전극을 구비하며; 에미터에서 방출되는 전자를 집속시키기 위하여 상기 스페이서는 2개의 게이트전극군들 사이마다 설치되고, 포커스전극에는 부극성이 전압이 인가된다.
본 발명에 의하면, 스페이서 표면에 포커스 전극을 형성하기 때문에 이미터로부터 방출되는 전자빔의 확산을 방지하여 크로스 토크 현상을 최소화 할 수 있다. 또한, 포커스 전극이 스페이서의 표면에 형성되어 있기 때문에 스페이서에 축적되는 전자의 양을 최소화 할 수 있다. 따라서, 스페이서에 전하가 축적되어 발생되는 방전의 불균일 현상 및 아킹현상을 방지할 수 있다.

Description

전계 방출 표시소자{Field Emission Display}
본 발명은 전계 방출 표시소자에 관한 것으로 특히, 크로스토크를 방지함과 아울러 스페이서에 축적되는 전하를 제거할 수 있도록 한 전계 방출 표시소자에 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), 일렉트로 루미네센스(Electro-luminescence : 이하 "EL"이라함) 등이 있다. 표시품질을 개선하기 위하여, 평판 표시장치의 휘도, 콘트라스트 및 색순도를 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 2는 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 애노드 전극(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 캐소드 전극(10) 및 저항층(12)과, 저항층(12)상에 형성되는 게이트 절연층(14) 및 에미터(22)와, 게이트 절연층(14) 상에 형성되는 게이트 전극(16)을 구비한다. 캐소드 전극(10)은 에미터(22)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(12)은 캐소드 전극(10)으로부터 에미터(22) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(22)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다. 게이트 절연층(14)은 캐소드 전극(10)과 게이트 전극(16) 사이를 절연하게 된다. 게이트 전극(16)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이에는 스페이서(40)가 설치된다. 스페이서(40)는 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)을 지지한다.
화상을 표시하기 위하여, 캐소드 전극(10)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드 전극(4)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(22)로부터 방출된 전자빔(30)이 애노드 전극(4) 쪽으로 가속된다. 이 전자빔(30)이 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키기 된다. 이때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발생된다. 형광체(6)는 도 3과 같이 적색, 녹색, 청색의 순으로 배치되어 있다. 따라서, 서브화소 또는 화소 내에서 발생된 전자빔(30)이 형광체(6) 쪽으로 가속될 때, 전자빔(30)의 확산에 의해 인접한 다른 색의 형광체(6)를 발광시키는 크로스토크 현상이 발생된다. 이에 따라, 도 4와 같이 게이트 전극(16) 상에 포커스 절연층(18) 및 포커스 전극(20)을 형성한다. 포커스 절연층(18)은 게이트 전극(16)과 포커스 전극(20) 사이를 절연하게 된다. 포커스 전극(20)에는 소정전압의 부극성(-)의 전압이 인가되어 전자빔(30)을 형광체(6) 쪽으로 집속시킨다. 하지만, 이와 같은 포커스 전극(20)은 포커스 절연층(18) 상에만 형성되어 있기 때문에 대부분의 전자빔(30)은 전자확산에 의해 원하지 않은 형광체(6)를 발광시키게 된다. 또한, 포커스 절연층(18) 및 포커스 전극(20)은 게이트 전극(16)과 다른 층에 형성되기 때문에 몇 번의 제조 공정을 거쳐야 한다. 아울러 포커스 전극(20)은 전자빔 증착법으로 형성되기 때문에 제조공정이 복잡할 뿐 아니라 상당한 공정시간이 소모된다. 또한, 포커스 전극(20)에는 소정전압의 부극성(-) 전압이 인가되기 때문에 정극성(+)의 전압이 인가되는 게이트 전극(16)과 높은 전압차가 발생하여 많은 소비전력을 소모한다. 한편, 스페이서(40)는 도 3과 같이 게이트 전극(16)과 나란하게 형성된다. 이 때문에 어느 한 서브화소 또는 화소 내에서 발생된 전자빔(30)이 형광체 쪽으로 가속될 때, 전자빔(30) 확산에 의해 도 5와 같이 스페이서(40)에 전하(42)가 축적된다. 이렇게 축적된 전하는 인접한 화소셀간의 크로스 토크(Cross Talk) 및 방전 불균일 현상을 발생시킨다. 즉, 스페이서(40)에 축적된 전하(42)는 화소셀의 균일성을 저해하거나 방전의 불균일 현상을 발생시켜 FED의 화질을 저하시킨다. 또한, 스페이서(40)에 축전된 전하에 의해 아킹(Arching)이 발생된다. 아킹이 발생되면 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8)간에 순간적인 쇼트가 발생되어 FED의 구동이 불가능하게 된다.
따라서, 본 발명의 목적은 크로스토크를 방지함과 아울러 스페이서에 축적되는 전하를 제거할 수 있도록 한 전계 방출 표시소자를 제공하는데 있다.
도 1은 종래의 전계 방출 표시소자를 나타내는 사시도.
도 2는 도 1에 도시된 전계 방출 표시소자의 단면도.
도 3은 도 1에 도시된 전계 방출 표시소자의 전극구조를 나타내는 평면도.
도 4는 종래의 포커스 전극이 형성된 전계 방출 표시소자를 나타내는 사시도.
도 5는 도 1에 도시된 전계 방출 표시소자의 스페이서에 축적되는 전하를 나타내는 단면도.
도 6은 본 발명의 실시예에 의한 전계 방출 표시소자를 나타내는 단면도.
도 7은 도 6에 도시된 전계 방출 표시소자의 전극구조를 나타내는 평면도.
도 8은 도 6에 도시된 스페이서의 표명에 형성되는 포커스전극을 상세히 나타내는 평명도.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전계 방출 표시소자를 나타내는 단면도.
< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >
2,50 : 상부 유리기판 4,52 : 애노드 전극
6 : 형광체 8,58 : 하부 유리기판
10,56 : 캐소드 전극 12,54 : 저항층
14,62 : 게이트 절연층 16,60 : 게이트 전극
18 : 포커스 절연층 20,66 : 포커스 전극
22,64 : 에미터 30 : 전자빔
32,80 : 전계 방출 어레이 40,70 : 스페이서
42 : 전하
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 전계 방출 표시소자는 게이트 전극 및 캐소드 전극의 교차부에 형성되는 에미터와; 게이트전극과 대향되는 스페이서의 양 측면에 형성되어 에미터로부터 방출되는 전자를 집속시키기 위한 포커스전극을 구비하며; 에미터에서 방출되는 전자를 집속시키기 위하여 상기 스페이서는 2개의 게이트전극군들 사이마다 설치되고, 포커스전극에는 부극성이 전압이 인가된다.
상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.
이하, 도 6 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 의한 전계 방출 표시소자의 단면도 및 전극구조를 나타내는 평면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 애노드 전극(52)이 적층된 상부 유리기판(50)과, 하부 유리기판(58) 상에 형성되는 전계방출 어레이(80)를 구비한 FED가 도시되어 있다. 전계방출 어레이(80)는 하부 유기기판(58) 상에 형성되는 캐소드 전극(56) 및 저항층(54)과, 저항층(54) 상에 형성되는 게이트 절연층(62) 및 에미터(64)와, 게이트 절연층(62) 상에 형성되는 게이트 전극(60)을 구비한다. 캐소드 전극(56)은 에미터(64)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(54)은 캐소드 전극(56)으로부터 에미터(64) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(64)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다. 게이트 절연층(62)은 캐소드 전극(56)과 게이트 전극(60) 사이를 절연하게 된다. 게이트 전극(60)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 상부 유리기판(50)과 하부 유리기판(58) 사이에는 스페이서(70)가 설치된다. 스페이서(70)는 상부 유리기판(50)과 하부 유리기판(58) 사이의 고진공 상태를 유지할 수 있도록 상부 유리기판(50)과 하부 유리기판(58)을 지지한다. 이와 같은 스페이서(70)는 게이트 전극(60)과 나란하게 게이트 전극(60) 개수의 절반만큼 형성된다. 즉, 스페이서(70)는 도 7과 같이 2개의 게이트 전극(60)군들 사이에 배치된다. 또한, 스페이서(70)의 표면에는 전자빔의 확산을 방지하기 위한 포커스 전극(66)이 형성된다. 스페이서(70)의 표면에 형성되는 포커스 전극(66)은 도 8과 같이 게이트 전극(60)과 나란하게 형성된다. 이와 같은 포커스 전극(66)은 스페이서(70)와 저항층(54)이 접촉되는 부분부터 스페이서(70)의 중심부 이상 영역까지 형성되어 있다. 포커스 전극(66)은 도 9와 같이 스페이서(70)의 중심부에만 형성될 수 도 있다. 또한, 포커스 전극(66)은 스페이서(70)를 덮도록 형성될 수 도 있다. 이를 종래와 대비해 보면, 종래의 포커스 전극(66)은 포커스 절연층(18) 상에만 형성되어 있기 때문에 대부분의 전자빔이 확산되어 원하지 않은 형광체를 발광시켰다. 하지만, 본 발명의 포커스 전극(66)은 스페이스(70)와 저항층(54)이 접촉되는 부분부터 스페이서(70)의 중심부 이상 영역까지 형성되어 있기 때문에 전자빔이 확산되는 것을 최소화 할 수 있다. 즉, 크로스 토크 현상을 방지할 수 있다. 또한, 종래의 포커스 전극(66)은 포커스 절연층이상에 형성되었기 때문에 복잡한 제조 공정을 거쳐야 했다. 하지만, 본 발명에서의 포커스 전극(66)은 스페이서(70)의 표면에 형성되기 때문에 간단한 제조 공정으로 형성될 수 있다.
화상을 표시하기 위하여, 캐소드 전극(56)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드 전극(52)에 정극성(+)의 애노드 전압이 인가된다. 그리고 게이트 전극(60)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면, 에미터(64)로부터 방출된 전자빔이 애노드 전극(52) 쪽으로 가속된다. 이때, 포커스 전극(66)에는 소정의 전압을 가지는 부극성(-)의 펄스가 인가되어 전자빔을 형광체 쪽으로 집속시킨다. 그러면, 대부분의 전자빔은 확산되지 않고 원하는 형광체와 충돌하여 형광체를 여기시키게 된다. 이때, 형광체에 따라 적색·녹색·청색 중 어느 한 색의 가시광이 발광된다. 본 발명의 포커스 전극(66)은 스페이서(70)의 표면에 형성되기 때문에 스페이서(70)에 축적되는 전하의 양을 최소화 할 수 있다. 따라서, 스페이서(70)에 전하가 축적되어 발생되는 방전의 불균일 현상 및 아킹현상을 최소화 할 수 있다. 또한, 본 발명의 포커스 전극(66)에는 전자빔확산을 방지하기 위한 부극성(-)의 펄스가 인가된 후 스페이서(70)에 축적되는 전하를 재결합하기 위한 정극성(+) 또는 스페이서(70)에 축적된 전하를 화소셀로 방출하기 위한 부극성(-)의 전압이 인가될 수 도 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시소자에 의하면 스페이서 표면에 포커스 전극을 형성하기 때문에 이미터로부터 방출되는 전자빔의 확산을 방지하여 크로스 토크 현상을 최소화 할 수 있다. 또한, 포커스 전극이 스페이서의 표면에 형성되어 있기 때문에 스페이서에 축적되는 전자의 양을 최소화 할 수 있다. 따라서, 스페이서에 전하가 축적되어 발생되는 방전의 불균일 현상 및 아킹현상을 방지할 수 있다. 나아가, 포커스 전극이 스페이서의 표면에 형성되기 때문에 제조공정을 단순화 할 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 정하여져야만 할 것이다.

Claims (9)

  1. 애노드전극, 캐소드전극 및 게이트 전극의 교차부에 화소셀이 매트릭스 형태로 배치되고, 상기 게이트 전극과 나란하게 형성되는 적어도 하나이상의 스페이서를 구비하는 전계 방출 표시소자에 있어서;
    상기 게이트 전극 및 캐소드 전극의 교차부에 형성되는 에미터와;
    상기 게이트전극과 대향되는 상기 스페이서의 양 측면에 형성되어 상기 에미터로부터 방출되는 전자를 집속시키기 위한 포커스전극을 구비하며;
    상기 에미터에서 방출되는 전자를 집속시키기 위하여 상기 스페이서는 2개의 게이트전극군들 사이마다 설치되고, 상기 포커스전극에는 부극성이 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스전극은 상기 스페이서의 중심부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스전극은 캐소드전극이 형성된 상기 스페이서의 끝단부터 중심부 이상의 영역까지 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스전극은 상기 스페이서와 나란하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자를 방출하기 위하여 상기 캐소드 전극에 부극성의 전압이 인가되고, 상기 애노드 전극 및 게이트전극에 정극성의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 전극에 부극성의 전압이 인가된 후 상기 스페이서에 축적된 전하를 재결합하기 위하여 정극성의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 포커스 전극에 부극성의 전압이 인가된 후 상기 스페이서에 축적된 전하를 방출하기 위하여 부극성의 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시소자.
  8. 삭제
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