KR100539735B1 - 전계 방출 표시 소자 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 특히 애노드 전극에서 반사되는 전자빔을 블랙 물질(Black Material)을 사용하여 흡수하고 빔의 퍼짐을 방지하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시 소자 구조에 관한 것이다. 종래 전계 방출 표시 소자는 반사가 잘되는 알루미늄으로 구성된 스페이서 그라운드층과 반사 물질이 포함된 일부 버퍼층에서 애노드 전극에서 반사된 전자의 재반사가 이루어지고, 이로 인해 화면이 이중 또는 삼중으로 겹치는 현상이 발생하는 문제점이 있었다. 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 전계를 인가하는 전극부와 전계 방출 구조부를 구비한 전계 방출 구조물과, 상기 전계 방출 구조물 상부에 절연 물질과 블랙 물질이 혼합되어 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층 상부에 형성되고, 전자빔을 흡수하는 블랙 물질(Black Material)이 포함된 전자 흡수 스페이서 전극층을 포함하여 구성됨으로써, 콘트라스트를 향상시킬 수 있고, 화면의 겹침 현상이나 왜곡 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Description

전계 방출 표시 소자 구조{STRUCTURE OF FIELD EMISSION DISPLAY}

본 발명은 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 특히 애노드 전극에서 반사되는 전자빔을 블랙 물질(Black Material)을 사용하여 흡수하고 빔의 퍼짐을 방지하여 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시 소자 구조에 관한 것이다.

정보통신 기술의 급속한 발달과 다양화되는 정보의 시각화 요구에 따라 전자 표시 장치의 수요는 더욱 증가하고, 요구되는 모습 또한 다양해지고 있다. 그 예로 휴대형 정보기기와 같이 이동성이 강조되는 환경에서는 무게, 부피 및 소비전력이 작은 표시 장치가 요구되며, 대중을 위한 정보 전달매체로 사용되는 경우에는 시야각이 넓은 대화면의 표시 장치가 요구된다.

또한, 이와 같은 요구를 만족시키기 위한 표시 장치는 대형화, 저가격화, 고성능화, 고정세화, 박형화, 경량화 등의 조건이 필수적이어서, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 기존의 CRT를 대체할 수 있는 가볍고 얇은 평판 표시 장치의 개발이 절실히 필요하게 되었다.

현재 정보 표시 매개체의 대부분을 차지하고 있는 CRT는 성능은 우수하지만 대화면화를 할수록 부피와 무게가 증가되고 고전압, 고소비 전력 등의 문제가 있었다. 따라서 평판 표시 장치의 대두가 필연적인데, 현재 개발 혹은 양산중인 평판 표시 장치 중 액정 표시 장치(LCD)와 플라즈마 표시 장치(PDP), 형광 표시 장치(VFD : Vacuum Fluorescent Display) 등은 현재 대형 메이커에서 상용화가 이루어지고 있고, 가까운 장래에 실용화될 것으로 기대되는 전계 방출 표시 장치(FED)는 이들 표시 장치들의 단점을 모두 극복한 차세대 정보 통신용 평판 표시 장치로 주목을 받고 있다.

그리고, 상기 전계 방출 표시 장치는 전극 구조가 간단하고, CRT와 같은 원리로 고속동작이 가능하며, 완전 컬러, 완전 계조, 높은 휘도, 높은 영상 전송 속도 등 표시 장치가 가져야 할 장점들을 고루 갖추고 있다.

이러한 전계 방출 표시 소자는 진공 속의 금속 또는 도체 표면상에 고전계가 인가될 때 전자들이 금속 또는 도체로부터 진공 밖으로 나오는 양자역학적 터널링 현상을 이용한 것으로, 파울러 노드하임(Fowler-Nordheim) 법칙에 의하여 전류-전압 특성을 나타내게 된다.

도1은 박막형 전계 방출 표시 소자의 구조 단면도를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 하판 유리(1) 상에 전자를 공급하는 하부 전극(2)과, 전계를 걸어 주기 위해 전압을 인가하는 최상부 전극(7)과, 하부 전극(2)으로부터 공급된 일부 전자가 통과하여 진공 중으로 방출되는 통로인 터널 절연막(4)과, 최상부 전극(7)과 상부 전극(5)을 하부 전극(2)과 전기적으로 절연시키는 필드 절연막(3)과, 형광물질(10)이 구비되고, 방출된 전자가 충돌하여 발광하는 애노드 전극(11)과, 상하판 사이를 지지하는 스페이서(9)와, 스페이서(9)를 접지시키는 스페이서 그라운드층(8)과, 상기 스페이서 그라운드층(8)과 상부 전극(5)을 전기적으로 절연시키는 버퍼층(6)으로 구성된다.

도2는 도1에 도시한 전계 방출 표시 소자를 상부에서 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 구성되어 있고, 하부 전극(2)과 터널 절연막(4)을 통과한 전자가 방출되는 영역(①)과, 상기 방출된 전자가 애노드 전극(11)에서 반사되고, 그 반사된 전자가 스페이서 그라운드층(8)에 의해 재반사되는 영역(②)으로 구성된다.

이때, 상기 스페이서 그라운드층(8)은 알루미늄(AL)으로 형성되고, 버퍼층(6)은 Al₂O₃로 형성되거나 또는 반사 물질이 포함된 절연 물질로 형성된다.

그럼, 이러한 전계 방출 표시 소자에 대한 동작을 간략히 설명하면 다음과 같다. 전계 방출 표시 소자는 하부 전극(2)과 최상부 전극(7)에 일정 전압을 인가하면 하부 전극(2)에서 전자가 방출되고, 그 전자는 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의해서 터널 절연막(4)과 최상부 전극(7)을 통과하여 방출된다.

상기 방출된 전자들은 더욱 큰 양극 전압인 애노드 전압에 의해 형광물질(10)이 도포되어 있는 양극쪽으로 가속되고, 이 가속된 전자들이 형광물질(10)과 충돌하게 되면 에너지가 발생하게 된다. 상기 발생된 에너지에 의해 형광물질에 있는 전자들이 여기 되었다가 떨어지면서 발광하게 된다.

그러나, 도1에 도시된 바와 같이, 상기 애노드 전극(11) 또는 형광 물질(10)에 충돌한 전자들의 일부가 반사되고, 그 반사된 전자는 알루미늄(AL)으로 구성된 재반사 영역(②)인 스페이서 그라운드층(8)에서 재반사되어 형광물질(10)과 충돌하고, 이로 인해 또 다시 형광물질(10)에 있는 전자들이 여기 되었다가 떨어지면서 발광하게 된다. 즉, 도3에 도시된 바와 같이, 반사된 전자의 재반사로 인해 원형태의 화면이 이중 또는 삼중으로 겹치는 현상이 발생하게 된다.

또한, 이러한 화면의 겹침 현상은 일부분의 버퍼층(6) 때문에 발생하기도 한다. 즉, 반사된 전자가 버퍼층(6) 일부분에 충돌하고 재반사되어 화면 겹침 현상의 원인이 되기도 한다.

상기와 같이 종래 전계 방출 표시 소자는 반사가 잘되는 알루미늄으로 구성된 스페이서 그라운드층과 반사 물질이 포함된 일부 버퍼층에서 애노드 전극에서 반사된 전자의 재반사가 이루어지고, 이로 인해 화면이 이중 또는 삼중으로 겹치는 현상이 발생하는 문제점이 있었다.

따라서, 이와 같은 문제점을 감안한 본 발명은 스페이서 그라운드층과 버퍼층을 전자를 흡수할 수 있는 블랙 물질을 혼합하여 형성하거나 스페이서 그라운드층 상부에 블랙 물질로 구성된 블랙 물질층을 형성하여 애노드 전극에서 반사되는 전자를 흡수함으로써, 콘트라스트(Contrast)를 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시 소자 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 블랙 물질을 사용하여 반사되는 전자를 흡수함으로써, 화면의 겹침 현상이나 왜곡 현상을 방지할 수 있는 전계 방출 표시 소자 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 전계를 인가하는 전극부와 전계 방출 구조부를 구비한 전계 방출 구조물과, 상기 전계 방출 구조물 상부에 형성된 버퍼층과, 상기 버퍼층 상부에 형성되고, 전자빔을 흡수하는 블랙 물질(Black Material)이 포함된 전자 흡수 스페이서 전극층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 버퍼층은 절연 물질과 블랙 물질이 혼합되어 형성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자 흡수 스페이서 전극층은 상기 버퍼층 상부에 알루미늄(AL)으로 형성된 스페이서 그라운드층과, 그 스페이서 그라운드층 상부에 블랙 물질로 형성된 블랙 물질층을 구비하여 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전자 흡수 스페이서 전극층은 알루미늄(AL)과 블랙 물질이 혼합되어 형성된 하나의 층인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 블랙 물질은 크롬(Cr)이거나 카본 계열의 유기 재료인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 특징을 갖는 본 발명 전계 방출 표시 소자 구조에 대한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 설명한다.

본 발명에 대한 구조는 도4a와 도4b에 도시된 바와 같이, 본 발명 전계 방출 표시 소자의 전계 방출 구조물과 종래 전계 방출 표시 소자의 전계 방출 구조물이 같은 것을 알 수 있다. 즉, 전계 방출 소자의 캐소드부에 구비된 하부 전극(2)과, 필드 절연막(3)과, 터널 절연막(4)과, 상부 전극(5) 그리고 최상부 전극(7)은 종래 전계 방출 소자 구조와 동일하다.

이하, 본 발명에 대해 상부 전극(5) 상부에 형성된 버퍼층(12)부터 설명한다.

도4a는 본 발명에 대한 일 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상부 전극(5) 상부에 블랙 물질(Black Material, 이하 BM)을 혼합하여 형성한 버퍼층(12)과, 그 버퍼층(12) 상부에 알루미늄(AL)으로 형성되고, 스페이서(9)를 접지시키는 스페이서 그라운드층(8)과, 상기 스페이서 그라운드층(8) 상부에 애노드 전극(11)에서 반사되는 전자를 흡수하는 BM으로 형성된 BM층(13)을 포함하여 구성한다. 이때, 상기 스페이서 그라운드층(8)과 BM층(13)을 합쳐 전자 흡수 스페이서 전극층으로 명명할 수 있고, BM은 금속 물질인 크롬(Cr)과 카본 계열의 유기 재료가 사용될 수 있다.

도4b는 본 발명에 대한 또 다른 일 실시예를 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 상부 전극(5) 상부에 BM을 혼합하여 형성한 버퍼층(12)과, 그 버퍼층(12) 상부에 알루미늄(AL)과 BM을 혼합 형성하여 애노드 전극(11)에서 반사되는 전자를 흡수하고, 스페이서(9)를 접지시키는 전자 흡수 스페이서 전극층(14)을 포함하여 구성한다. 여기서, 상기 전자 흡수 스페이서 전극층(14)을 알루미늄과 BM을 혼합하여 형성하지 않고, BM만을 사용하여 형성할 수도 있다.

도5는 도4에서 도시한 본 발명의 전계 방출 표시 소자를 상부에서 도시한 것이다. 도시된 바와 같이, 매트릭스 형태로 구성되어 있고, 하부 전극(2)과 터널 절연막(4)을 통과한 전자가 방출되는 영역(①)과, 상기 방출된 전자가 애노드 전극(11)에서 반사되고, 그 반사된 전자가 전자 흡수 스페이서 전극층(14)에 의해 흡수되는 영역(③)으로 구성된다.

즉, 전계 방출 구조물을 통해 방출된 전자가 애노드 전극(11)에 도포된 형광물질(10)과 충돌하고, 그 충돌을 통해 발생한 에너지에 의해 형광물질(10)에 포함된 전자가 여기 되었다가 떨어지면서 발광하게 된다. 이때, 애노드 전극(11)에서 소정의 전자가 전자 흡수 스페이서 전극층(14)으로 반사되고, 그 반사된 전자는 전자 흡수 스페이서 전극층(14)에 의해 흡수되기 때문에 애노드 전극(11)으로 재반사가 이루어지지 않는다.

이와 같이 본 발명은 애노드 전극(11)에서 반사된 전자가 전자 흡수 스페이서 전극층(14)에 흡수되어 종래 화면이 겹치거나 퍼지는 현상을 제거하고, 콘트라스트를 향상시켜 도6에 도시된 것과 같은 화면이 겹치지 않는 선명한 화면이 만들어 진다.

또한, 본 발명은 자체적으로 콘트라스트가 향상되기 때문에 콘트라스트를 향상시키기 위해 별도의 필터를 부착할 필요가 없는 장점이 있다.

상기에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 스페이서 그라운드층과 버퍼층을 전자를 흡수할 수 있는 블랙 물질을 혼합하여 형성하거나 스페이서 그라운드층 상부에 블랙 물질로 구성된 블랙 물질층을 형성하여 애노드 전극에서 반사되는 전자를 흡수함으로써, 콘트라스트를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.

또한, 블랙 물질을 사용하여 반사되는 전자를 흡수함으로써, 화면의 겹침 현상이나 왜곡 현상을 방지할 수 있는 효과가 있다.

도1은 종래 전계 방출 표시 소자 구조에 대한 일 실시예의 단면도.

도2는 종래 전계 방출 표시 소자를 상부에서 도시한 예시도.

도3은 종래 기술에서 발생하는 화면 겹침 현상에 대한 예시도.

도4a 내지 도4b는 본 발명 전계 방출 표시 소자 구조에 대한 일 실시예의 단면도.

도5는 본 발명의 전계 방출 표시 소자를 상부에서 도시한 예시도.

도6은 본 발명에 의해 화면 겹침 현상이 제거된 예시도.

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

8:스페이서 그라운드층 12:버퍼층

13:블랙 물질(BM)층 14:전자 흡수 스페이서 전극층

Claims (5)

1. 전계를 인가하는 전극부와 전계 방출 구조부를 구비한 전계 방출 구조물과;

   상기 전계 방출 구조물 상부에 절연 물질과 블랙 물질이 혼합되어 형성된 버퍼층과;

   상기 버퍼층 상부에 형성되고, 전자빔을 흡수하는 블랙 물질(Black Material)이 포함된 전자 흡수 스페이서 전극층을 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자 구조.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 전자 흡수 스페이서 전극층은 상기 버퍼층 상부에 알루미늄(AL)으로 형성된 스페이서 그라운드층과, 그 스페이서 그라운드층 상부에 블랙 물질로 형성된 블랙 물질층을 구비하여 구성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자 구조.
4. 제1항에 있어서, 상기 전자 흡수 스페이서 전극층은 알루미늄(AL)과 블랙 물질이 혼합되어 형성되거나 블랙 물질만으로 형성된 하나의 층인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자 구조.
5. 제1항에 있어서, 상기 블랙 물질은 크롬(Cr)이거나 카본 계열의 유기 재료인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자 구조.