KR100652567B1 - 전계방출소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 종래의 전계방출소자에 있어서, 전계방출소자의 케소드 플레이트와; 상기 케소드 플레이트와 마주보도록 설치된 에노드 플레이트와; 상기 케소드 플레이트 상에 서로 교차하도록 다수개 형성된 케소드 전극 및 게이트 전극과; 상기 케소드 플레이트를 지지하도록 형성된 케소드 지지면과 상기 에노드 플레이트를 지지하도록 형성된 에노드 지지면을 가져서 상기 케소드 플레이트와 상기 에노드 플레이트의 간극을 유지하며 상기 케소드 플레이트 상면의 무전극부에 접하도록 상기 케소드 지지면에서 돌출되어 형성된 다수개의 지지돌기를 가지는 부재로서, 게이트 전극의 길이방향과 평행한 횡방향으로 배치되며 에노드 지지면과 케소드 지지면 중 하나에 횡방향 결합홈이 요입 형성된 횡방향 스페이서와, 케소드 지지면과 에노드 지지면 중 하나에 상기 횡방향 결합홈과 결합하는 종방향 결합홈이 요입 형성되어 상기 횡방향 스페이서와 직교 결합하는 종방향 스페이서를 가지는 스페이서를;포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전계방출소자를 제공함으로써, 케소드 전극과 에노드 전극사이의 절연손상을 방지하여 전계방출소자의 불량을 감소하도록 한다.

전계방출소자, FED

Description

전계방출소자{FIELD EMISSION DEVICE}

도1 내지 도3은 종래의 전계방출소자의 구조를 도시한 도면으로서,

도 1은 종래 마이크로 팁형 전계방출소자가 적용된 FED 패널의 개략단면도

도 2는 도 1의 A부 확대단면도

도3은 도2의 게이트 전극과, 케소드 전극의 평면배치를 도시한 평면도

도4는 본 발명의 일실시예의 구조를 도시한 도면으로서, 스페이서의 설치 개념도

도5 내지 도7은 스페이서의 다른예의 구조를 도시한 도면으로서,

도5는 횡스페이서의 사시도

도6은 종스페이서의 사시도

도7은 도5의 횡스페이서와 도6의 종스페이서가 결합된 상태를 도시한 사시도

**도면의 주요부분에 대한 부호의 설명**

1: 에노드 플레이트 2: 케소드 플레이트

12: 케소드 전극 14: 에노드 전극

40: 스페이서 41: 케소드 지지면

42: 에노드 지지면 43: 지지돌기

140: 횡방향 스페이서

141: (횡방향 스페이서)에노드 지지면

142: (횡방향 스페이서)케소드 지지면

144: 횡방향 결합홈 150: 종방향 스페이서

151: (횡방향 스페이서) 에노드 지지면

152: (종방향 스페이서) 케소드 지지면

153: 종방향 결합홈

본 발명은 전계발출소자에 관한 것으로서, 상세하게는 케소드 전극과 에노드 전극사이의 절연손상을 방지하여 전계방출소자의 불량을 감소하는 스페이서를 구비한 전계방출소자에 관한 것이다.

정보통신 기술의 급속한 발달과 다양화되는 정보의 시각화 요구에 따라 전자 디스플레이의 수요는 더욱 증가하고, 요구되는 디스플레이 형태도 다양해지고 있다.

일 예로 휴대용 정보기기와 같이 이동성이 강조되는 환경에서는 무게, 부피 및 소비전력이 작은 디스플레이가 요구되며, 대중을 위한 정보매체로 사용되는 경우에는 시야각이 넓은 대화면의 디스플레이 특성이 요구된다. 또한 이와 같은 요구를 만족시켜 나가기 위해 전자 디스플레이는 대형화, 저가격화, 고성능화, 고정세화, 박형화, 경량화 등의 조건이 필수적이어서 이러한 요구사항을 만족시키기 위해 서는 기존의 CRT를 대체할 수 있는 가볍고 얇은 평판디스플레이장치의 개발이 절실히 필요하게 되었다.

현재 정보표시매개체의 대부분을 차지하고 있는 CRT는 성능이 우수하지만 대화면화를 하면 할수록 부피와 무게가 증가되고 고전압, 고소비전력 등의 문제점을 가지고 있다.

따라서, 이러한 CRT를 대체할 평판 디스플레이의 개발이 활발하게 진행되고 있으며, 현재 LCD, PDP, VFD 등은 상용화에 이르렀고, 그밖에 FED는 이들 디스플레이들의 단점을 모두 극복한 차세대 정보 통신용 평판 디스플레이로 주목을 받고 있다.

특히 전계방출소자(FED:Field Emission Device)는 전극구조가 간단하고, CRT와 같은 원리로 고속동작이 가능하며, 풀 칼라(full-color), 풀 그레이 스케일(full-gray scale), 높은 휘도, 높은 비디오 레이트(video rate) 속도 등 디스플레이가 갖추어야 할 장점들을 고루 갖추고 있다.

도 1은 종래 마이크로 팁형 전계방출소자가 적용된 FED 패널의 개략단면도이고, 도 2는 도 1의 A부 확대단면도로서, 이에 도시된 바와 같이, 에노드 플레이트(anode plate)(1)와 케소드 플레이트(cathode plate)(2)가 진공상태의 갭(gap)(3)이 형성되도록 일정간격을 두고 상, 하측에 설치되어 있고, 그 에노드 플레이트(1)와 케소드 플레이트(2)의 사이에 갭(3)이 유지될 수 있도록 스페이서(spacer)(4)가 설치되어 있다.

그리고, 상기 에노드 플레이트(1)는 전면판(5)의 내측면에 콘트라스트(contrast)를 높이기 위한 블랙 메트릭스(black matrix)(6)와 형광체(7) 및 에노드 전극(8)이 차례로 형성되어 있다.

또한, 상기 케소드 플레이트(2)는 기판(11)의 상면에 케소드 전극(12)이 형성되어 있고, 그 케소드 전극(12)의 상면에는 전자방출원인 에미터(emitter)(13)가 형성되어 있다.

또한, 상기 케소드 전극(12)의 상측에는 에미터(13)에서 발생되는 전자를 끌어내기 위한 게이트(gate)(14a)가 형성된 게이트 전극(14)이 형성되어 있고, 게이트 전극(14)과 케소드 전극(12)은 게이트 인슐레이터(insulator)(15)에 의해 절연이 되어 있다.

그리고, 상기 게이트 전극(14)의 상측에는 전자를 집속하기 위한 포커싱 전극(16)이 설치되어 있고, 그 포커싱 전극(16)과 게이트 전극(14)은 포커싱 인슐레이터(17)에 의해 절연되어 있다.

도3은 도2의 게이트 전극(14)과, 케소드 전극(12)의 평면배치를 도시한 평면도이다.

도시된 바와 같이, 게이트 전극(14)과 케소드 전극(12)은 서로 교차되어 형성되며, 스페이서(4)는 게이트 전극(14)의 상면에 형성된다.

모든 소자가 박막으로 구성되는 MIM등의 평면형 전계방출소자인 경우에는 케이트 전극(14)과, 케소드 전극(12)은 1㎛ 이하의 박막인 인슐레이터(15)에 의해 절 연되므로 공정중 발생하는 스트레스(stress)와 외부의 기계적인 압력에 의해 절연이 쉽게 손상된다.

더구나, 스페이서가 게이트 전극(14)이 형성된 부분이나, 게이트 전극(14)과 케소드 전극(12)이 교차하는 부분의 상면에 형성된 경우, 진공에 의해 스페이서(4)에 가해지는 하중에 의해 게이트 전극(14)과 케소드 전극(12) 사이의 절연이 쉽게 손상되는 문제점이 있다.

게이트 전극(14)과 케소드 전극(12) 사이의 절연이 손상되게 되면, 소자에서 전계방출을 발생시키기 위한 충분한 전압이 인가되지 않아 소자의 불량을 초래하게 되며, 특히, 각각의 전계방출소자에 박막트랜지스터가 장착되어 개별소자별로 구동이 가능한 능동형 소자(active matrix)와는 달리, 라인별로 전압을 인가하여 구동하는 방식인 수동형 소자(passive matrix)에서는 한 부분에서 절연손상이 발생하게 되면 절연손상이 발생한 부분과 연결되는 게이트 전극(14)과 케소드 전극(12) 라인이 모두 전압인가가 되지 않아 라인 불량이 발생하게 되어 전계 디스플레이 판넬을 폐기하여야 하는 경우가 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 케소드 전극과 에노드 전극사이의 절연손상을 방지하여 전계방출소자의 불량을 감소하는 스페이서를 구비한 전계방출소자를 제공함을 그 목적으로 한다.

본 발명은 상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 전계방출소자의 케소드 플레이트와; 상기 케소드 플레이트와 마주보도록 설치된 에노드 플레이트와; 상기 케소드 플레이트 상에 서로 교차하도록 다수개 형성된 케소드 전극 및 게이트 전극과; 상기 케소드 플레이트를 지지하도록 형성된 케소드 지지면과 상기 에노드 플레이트를 지지하도록 형성된 에노드 지지면을 가져서 상기 케소드 플레이트와 상기 에노드 플레이트의 간극을 유지하며 상기 케소드 플레이트 상면의 무전극부에 접하도록 상기 케소드 지지면에서 돌출되어 형성된 다수개의 지지돌기를 가지는 부재로서, 게이트 전극의 길이방향과 평행한 횡방향으로 배치되며 에노드 지지면과 케소드 지지면 중 하나에 횡방향 결합홈이 요입 형성된 횡방향 스페이서와, 케소드 지지면과 에노드 지지면 중 하나에 상기 횡방향 결합홈과 결합하는 종방향 결합홈이 요입 형성되어 상기 횡방향 스페이서와 직교 결합하는 종방향 스페이서를 가지는 스페이서를;포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전계방출소자를 제공한다.

또한, 상기 스페이서는 게이트 전극의 길이방향과 평행한 횡방향으로 배치되는 횡방향 스페이서와; 상기 횡방향 스페이서와 직교하도록 배치되는 종방향 스페이서와; 상기 횡방향 스페이서의 에노드 지지면이 요입되어 형성된 횡방향 결합홈과; 상기 횡방향 결합홈에 끼워지며, 상기 종방향 스페이서의 케소드 지지면이 요입되어 형성된 종방향 결합홈을; 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 스페이서는 게이트 전극의 길이방향과 평행한 횡방향으로 배치되는 횡방향 스페이서와; 상기 횡방향 스페이서와 직교하도록 배치되는 종방향 스페이서와; 상기 횡방향 스페이서의 케소드 지지면이 요입되어 형성된 횡방향 결합홈과; 상기 횡방향 결합홈에 끼워지며, 상기 종방향 스페이서의 에노드 지지면이 요입되어 형성된 종방향 결합홈을; 포함하여 구성될 수도 있다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명한다.

다만, 본 발명을 설명함에 있어서, 공지된 기능 혹은 구성에 대해 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흩트리지 않도록 하기 위하여 생략하기로 한다.

또한, 전술한 구성과 동일 및 동일 상당부분에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하고, 그에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

도4는 본 발명의 일실시예의 구조를 도시한 도면으로서, 스페이서의 설치 개념도이다.

본 발명의 일실시예의 전계방출소자는 전계방출소자의 케소드 플레이트(2)와, 상기 케소드 플레이트(2)와 마주보도록 설치된 에노드 플레이트(1)와, 상기 케소드 플레이트(2) 상에 서로 교차하도록 다수개 형성된 케소드 전극(12) 및 게이트 전극(14)과, 상기 케소드 플레이트(2)와 상기 에노드 플레이트(1) 사이에 설치된 스페이서(40)를 포함하여 구성된다.

상기 스페이서(40)는 케소드 플레이트(2)를 지지하도록 형성된 케소드 지지면(42)과, 상기 에노드 플레이트(1)를 지지하도록 형성된 에노드 지지면(41)과, 상기 케소드 지지면(42)에서 아래로 돌출 되어 형성된 다수개의 지지돌기(43)를 포함하여 구성된다.

상기 케소드 플레이트(2)의 상면에는 상기 케소드 전극(12)과 게이트 전극(14)이 상호 교차하며, 상기 케소드 전극(12)과 상기 게이트 전극(14)이 형성되지 않은 무전극부(21)가 형성된다.

상기 스페이서(40)의 지지돌기(43)가 상기 무전극부(21)에 위치하도록 형성되며, 상기 스페이서(40)가 배치된다. 상기 지지돌기(43)는 그 폭(d1)이 상기 케소드 전극(12) 사이의 간극(d4)보다 작게 형성되며, 그 너비(d2)는 게이트 전극(14) 사이의 간극보다 작게 형성되며, 그 높이(d3)는 케소드 플레이트(2) 상에 형성되는 모든 박막 후막의 총 두께의 합보다 크도록 형성되면 된다. 일반적으로 탄소나노튜브를 이용한 에미터를 이용한 방식이나, 박막을 이용하는 MIM(metal-insulator-metal) 형의 에미터를 이용한 방식의 경우 대부분의 공정이 0.5㎛이하의 박막으로 제작되기 때문에 지지돌기(43)의 높이(d3)는 5~10㎛정도만 형성해 주면 된다.

상기와 같이, 상기 스페이서(40)의 지지돌기(43)가 무전극부(21)에 접하므로, 진공으로 인해 스페이서(40)에 압력이 가해지더라도, 케소드 전극과 에노드 전극사이의 절연손상을 방지할 수 있다. 또한, 절연손상으로 인해 발생하는 전계방출소자의 불량을 감소시킬 수 있다.

도5 내지 도7은 스페이서의 다른 예의 구조를 도시한 도면으로서, 도5는 횡스페이서의 사시도, 도6은 종스페이서의 사시도, 도7은 도5의 횡스페이서와 도6의 종스페이서가 결합된 상태를 도시한 사시도이다.

이들 도면에 도시된 바와 같이, 다른 예의 스페이서는 게이트 전극 방향과 평행한 방향(이하, 횡방향이라 한다.)으로 배치되는 횡방향 스페이서(140)와, 상기 횡방향 스페이서(150)와 직교하도록 배치되는 종방향 스페이서(150)로 구성된다.

상기 횡방향 스페이서(140)는 케소드 플레이트(2)를 지지하도록 형성된 케소드 지지면(142)과, 상기 에노드 플레이트(1)를 지지하도록 형성된 에노드 지지면(141)과, 상기 케소드 지지면(142)에서 아래로 돌출되어 형성된 다수개의 지지돌기(143)와, 상기 에노드 지지면이 요입되어 형성된 횡방향 결합홈(144)을 포함 하여 구성된다.

상기 종방향 스페이서(150)는 케소드 플레이트(2)를 지지하도록 형성된 케소드 지지면(152)과, 상기 에노드 플레이트(1)를 지지하도록 형성된 에노드 지지면(151)과, 상기 케소드 지지면(152)에서 아래로 돌출 되어 형성된 다수개의 지지돌기(153)와, 상기 케소드 지지면(152)이 요입되어 형성된 종방향 결합홈(154)를 포함하여 구성된다.

상기 횡방향 스페이서(140)와, 상기 종방향 스페이서(150)는 상기 횡방향 결합홈(144)과, 상기 종방향 결합홈(154)이 끼워지도록 상기 종방향 스페이서(150)를 위에서 아래로 결합하여 도7에 도시된 바와 같이 크로스(cross)형 스페이서를 형성한다.

다만, 상기 횡방향 결합홈(144)과 상기 종방향 결합홈은 반대로 형성될 수 있다. 즉, 상기 횡방향 스페이서(140)를 위에서 아래로 끼워서 결합하도록 횡방향 결합홈이 상기 케소드 지지면(142)이 요입되어 형성되고, 상기 종방향 결합홈은 상기 에노드 지지면(151)이 요입되어 형성될 수 있다.

상기 지지돌기(143, 153)는 상기 케소드 플레이트(2) 상면의 무전극부(21)에 접하도록 형성된다.

상기와 같이, 지지돌기(143, 153)가 상기 무전극부(21)에 위치하도록 형성됨으로서, 진공으로 인해 스페이서(140, 150)에 압력이 가해지더라도, 케소드 전극과 에노드 전극사이의 절연손상을 방지할 수 있다. 또한, 절연손상으로 인해 발생하는 전계방출소자의 불량을 감소시킬 수 있다.

그리고, 스페이서의 형상이 크로스 형상을 하고 있으므로, 스스로 직립(self-standing)이 가능하여 실장공정이 일자형 스페이서에 비해 간단하고, 가로 세로 방향으로 정렬이 용이하다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명하였으나, 본 발명의 범위는 이와 같은 특정 실시예에만 한정되는 것은 아니며, 특허청구범위에 기재된 범주 내에서 적절하게 변경 가능한 것이다.

본 발명은 케소드 전극과 에노드 전극사이의 절연손상을 방지하여 전계방출소자의 불량을 감소하는 스페이서를 구비한 전계방출소자를 제공한다.

또한, 본 발명은 스페이서의 형상이 크로스 형상을 하고 있어, 스스로 직립이 가능하여 실장공정이 간단하고, 가로 세로 방향으로 정렬이 용이한 스페이서를 구비한 전계방출소자를 제공한다.

Claims (3)

1. 전계방출소자의 케소드 플레이트와;

   상기 케소드 플레이트와 마주보도록 설치된 에노드 플레이트와;

   상기 케소드 플레이트 상에 서로 교차하도록 다수개 형성된 케소드 전극 및 게이트 전극과;

   상기 케소드 플레이트를 지지하도록 형성된 케소드 지지면과 상기 에노드 플레이트를 지지하도록 형성된 에노드 지지면을 가져서 상기 케소드 플레이트와 상기 에노드 플레이트의 간극을 유지하며 상기 케소드 플레이트 상면의 무전극부에 접하도록 상기 케소드 지지면에서 돌출되어 형성된 다수개의 지지돌기를 가지는 부재로서, 게이트 전극의 길이방향과 평행한 횡방향으로 배치되며 에노드 지지면과 케소드 지지면 중 하나에 횡방향 결합홈이 요입 형성된 횡방향 스페이서와, 케소드 지지면과 에노드 지지면 중 하나에 상기 횡방향 결합홈과 결합하는 종방향 결합홈이 요입 형성되어 상기 횡방향 스페이서와 직교 결합하는 종방향 스페이서를 가지는 스페이서를;

   포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 전계방출소자.
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