KR100834537B1 - 외부전극을 이용한 전계 방출 소자 - Google Patents

외부전극을 이용한 전계 방출 소자 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 복수의 상판 내부전극과 형광체, 전계를 방출하기 위하여 상판 및 하판의 타측면에 각각 형성된 상판 외부전극 및 하판 외부전극, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 복수의 상판 내부전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
따라서, 본 발명에 따른 전계 방출 소자는 각 화소의 제어를 용이하게 할 수 있으며, 게이트 전극, 절연층 및 포커스 전극 등이 없어 발광면적을 증가시킬 수 있으며, 직선의 빔 경로를 가지므로 빔의 퍼짐 현상이 적어 상판과 하판간의 높은 갭을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 전계 방출 소자의 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
전계 방출 소자, 외부전극, 내부전극, 스위치

Description

외부전극을 이용한 전계 방출 소자{External electrode field emission display}
도 1은 종래의 전계 방출 소자 단면도,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자 단면도,
도 3a 내지 도 3f는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자 구동원리 설명도,
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자 구동 결과 사진,
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자 단면도,
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자 단면도
도 7a 내지 도 7d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자 구동원리 설명도,
도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자 단면도.
<도면의 주요부호에 대한 설명>
200a : 하판 200b : 상판
210a : 하판 내부전극 210b : 상판 내부전극
220a : 하판 외부전극 220b : 상판 외부전극
230 : 에미터 240 : 형광체
250 : 스페이서 260 : 프리트 글라스
270 : 전압 공급부 280 : 스위칭 회로
본 발명은 외부전극을 이용한 전계 방출 소자에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전계 방출 소자의 패널 외부에 전극을 형성하고, 패널의 내부에는 캐소드 전극과 아노드 전극 사이에 스위칭 회로를 연결하여 화소를 표시 또는 제어하는 것이다.
도 1은 종래의 전계 방출 소자 내부를 나타낸 단면도로서, 하판(100a)인 유리기판의 상부에 캐소드(cathode) 전극(110)과 에미터(emitter, 120)가 형성되어 있다. 또한, 에미터(120)의 전자 방출을 용이하게 하기 위하여 캐소드 전극(110)의 상부에 게이트 전극(130)이 형성되어 있으며, 게이트 전극(130)은 캐소드 전극(110)과 일정한 간격을 유지하기 위하여 절연체(140)를 통하여 이격되어 있다.
이와 같은 종래의 전계 방출 소자는 게이트 전극에 의하여 전자가 방출되며 방출된 전자는 아노드 전극이 존재하는 상판(100b)으로 가속되어 형광체(150)에 충돌하며 이로 인하여 빛을 발하게 된다.
그러나, 종래의 전계 방출 소자는 게이트 전극(130)으로 인하여 스페이서(160)의 형성이 용이하지 못하고 발광영역이 좁으며, 전자의 경로가 직선 방향으로 형성되지 않아 빔의 퍼짐 현상이 유발되며 이로 인하여 컬러를 구현할 경우 색의 혼탁이 발생된다.
따라서, 종래에는 상기와 같은 빔의 퍼짐 현상을 방지하기 위하여 포커스 전극을 부가적으로 형성하는 공정을 수행하고 있다. 포커스 전극을 형성하는 공정은 에미터를 형성한 후 수행하거나, 에미터를 형성하기 전에 수행될 수 있다.
그러나, 에미터를 형성한 후 포커스 전극, 게이트 전극, 절연체 등을 형성할 경우에는, 미리 형성된 에미터에 손상을 가져오는 문제점이 있으며, 포커스 전극을 형성한 후 에미터를 형성할 경우에는 미리 형성된 포커스 전극, 게이트 전극 등으로 인하여 에미터 형성 자체가 어려운 문제점이 있다.
본 발명은 전계 방출 소자의 상판 및 하판의 외부에 형성된 전극을 통하여 교류 펄스를 인가하고 상판 및 하판의 내부에 형성된 전극에 스위칭 회로를 연결하여 각 화소의 제어를 용이하게 함에 그 목적이 있다.
본 발명은 게이트 전극, 절연층 및 포커스 전극등이 없는 전계 방출 소자를 제공함에 다른 목적이 있다.
본 발명은 에미터를 평면상에 형성하여 대면적의 전계 방출 소자를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명은 직선의 빔 경로를 가지는 전계 방출 소자를 제공함에 또 다른 목적이 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는, 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 내부전극과 형광체, 전계를 방출하기 위하여 상판 및 하판의 타측면에 형성된 상판 외부전극 및 하판 외부전극, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 상판 내부전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 다른 일실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는, 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극과 형광체, 전계를 방출하기 위하여 하판의 타측면에 형성된 하판 외부전극, 상판 전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 상판 전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 일실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 복수의 상판 내부전극과 형광체, 전계를 방출하기 위하여 상판 및 하판의 타측면에 각각 형성된 상판 외부전극 및 하판 외부전극, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 복수의 상판 내부전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극과 복수의 형광체, 전계를 방출하기 위하여 하판의 타측면에 형성된 하판 외부전극, 상판 전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 상판 전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극, 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 외부전극, 상판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 상판 내부전극 및 형광체, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 상판 내부전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극, 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극 및 형광체, 상판 전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 상판 전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극, 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 외부전극, 상판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층돤 절연층과 복수의 상판 내부전극 및 형광체, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 복수의 상판 내부전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극, 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극 및 복수의 형광체, 상판 전극 및 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부 및 상판 전극과 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부를 포함한다.
본 발명에 있어서, 전압 공급부는 상판 외부전극과 하판 외부전극에 교류 펄스를 인가하거나, 상판 전극과 하판 외부전극에 교류 펄스를 인가함이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 전압 공급부로부터 인가되는 전압은 에미터의 전자 방출 전압(Ve)보다는 크고, 형광체의 전자 방출 전압(Vp) 보다는 작은 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상판은 유리, 석영 및 플라스틱 중 어느 하나이며, 에미터는 탄소나노튜브, 다이아몬드, 산화팔라듐 및 DLC 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 스위칭부는 상판 내부전극 또는 상판 전극에 일단이 연결되는 저항, 저항의 타단과 캐소드측이 연결되는 다이오드 및 다이오드의 애노드측과 연결되어 스위칭되는 스위치를 포함한다.
본 발명에 있어서, 스위치는 트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, 실리콘 제어 정류기, 포토다이오드 및 릴레이 중 어느 하나인 것이 바람직하다.
앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하면 다음과 같 다.
도 2는 본 발명에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자의 내부 구조도를 나타낸 것으로서 하판(200a)에는 하판 내부전극(210a) 및 에미터(230)가 형성되어 있고, 하판(200a)과 대응하는 상판(200b)의 일측면에는 상판 내부전극(210b) 및 형광체(240)가 형성되어 있다.
이러한 상판(200a)과 하판(200b)의 외부에는 각각 상판 외부전극(220b)과 하판 외부전극(220a)을 형성한다.
소자 내부에 상판과 하판의 간격을 유지하기 위한 스페이서(250)가 존재하며, 전계 방출 소자의 내부는 전자의 방출을 용이하게 하기 위하여 10-5 내지 10-7 Torr의 진공상태를 유지한다. 이때, 진공을 유지하기 위하여 프리트 글라스(Frit glass, 260)를 이용하여 밀봉한다.
이와 같은 구조의 전계 방출 소자의 상판 외부전극 및 하판 외부전극에는 전압 공급부(AC power supply, 270)를 연결하고, 상판 내부전극 및 하판 내부전극에는 스위칭 회로(280)를 연결한다.
스위칭 회로(280)는 전계 방출 소자의 온/오프(on/off)를 수행할 수 있는 스위치(281), 전류의 방향을 제어하는 다이오드(282)와 과잉 전류를 방지하기 위한 보호저항(283)을 포함한다.
이와 같이 구성된 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자의 구동 원리에 대하여 도 3a 내지 도 3f를 참고하여 설명하면 다음과 같다.
본 발명에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자의 기본 원리는 각각의 물질마다 전자 방출 전압이 다르다는 것을 적용한다.
이때, 에미터의 방출 전압(Ve), 형광체의 전자 방출 전압(Vp), 그리고 본 발명의 전계 방출 소자에 적용하고자 하는 전압(Vs) 간에는 Ve<Vs<Vp의 관계식이 성립된다.
도 3a 및 도 3b는 하판(300a)과 상판(300b) 모두에 전자 방출 전압이 낮은 물질인 에미터(330)를 형성하고, 스위치(340)를 오프 하였을 경우 하판 외부전극(320a) 및 상판 외부전극(320b)에 인가되는 전압에 따른 전자의 흐름을 나타낸 도면이다. 도 3a 및 도 3b와 같이 상판과 하판 모두에 전자 방출 전압이 낮은 물질 즉, 에미터를 형성한 후, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에 전압을 인가하면, 각각의 외부전극에 의해서 전자의 흐름이 상판과 하판의 내부에서 형성된다. 이때 스위치는 오프 상태이다.
이는 외부전극 형광램프(external electrode fluorescent lamp, 이하 'EEFL'이라 한다)와 같이 외부전극으로 전자의 흐름을 만드는 것과 동일한 원리이다. 다만, EEFL은 내부 가스를 통해 전자를 생성하는 것이나, 본 발명은 에미터에 의하여 전자를 생성한다는 것에 그 차이가 있다.
도 3c 및 도 3d는 상판(400b)에는 형광체(430)를 형성하고, 하판(400a)에는 에미터(440)를 형성한 후, 상판 외부전극(420b) 및 하판 외부전극(420a)에 전압을 인가한 경우를 나타낸 것이며, 스위치(450)는 오프 상태이다.
이때, 전자 흐름을 살펴보면 도 3c와 같이 형광체가 존재하는 상판 외부전극 에 '+'전압을 인가할 경우에는 하판에 형성된 에미터로부터 전자의 방출이 1회 일어나며, 도 3d와 같이 형광체에 '-'전압을 인가할 경우에는 인가되는 전압 Vs가 형광체의 표면에 축적된 전자를 방출하기 위한 전압보다 낮아 다음의 교류 펄스(AC pulse)가 인가되어도 전자의 흐름이 생성되지 않는다.
즉, 이는 외부전극에 교류 전압을 인가하여도 소자의 발광현상이 일어나지 않음을 의미한다.
도 3e 및 도 3f는 본 발명이 이루고자하는 전계 방출 소자의 구동 방식으로써 스위칭 회로(530)에서 스위치(531)가 온일 경우 전자의 흐름을 나타낸다.
도 3e에 나타난 바와 같이 형광체(540)가 존재하는 상판 외부전극(520b)에 '+'전압을 인가하면 스위칭 회로(530) 내의 다이오드(532)에 의해서 스위칭 회로(530) 쪽으로는 전자의 흐름이 생성될 수 없다. 따라서, 전자는 소자의 내부 즉, 상판과 하판의 내부로 전자 방출이 일어난다.
역으로 도 3f에 나타난 바와 같이 형광체가 존재하는 상판 외부전극(520b)에 '-'전압이 인가되면 스위칭 회로(530) 내의 보호저항(533)과 다이오드(532)를 통하여 전자의 흐름이 생성된다. 즉, 전자의 흐름이 하나의 루프(loop)를 형성하는 것으로서 즉, 스위칭 회로(530) 내부에 존재하는 스위치의 온/오프를 통하여 소자의 발광을 제어할 수 있는 것을 의미한다.
도 4는 본 발명에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자의 실제 발광 사진을 나타낸 것이다. 상술한 바와 같이 보호저항과 다이오드 및 스위치를 포함하는 간단한 스위칭 회로로 전계 방출 소자를 구현할 수 있으며, 상기 스위치는 트랜지 스터(transistor, TR), 전계 효과 트랜지스터(field effect transistor, FET) 및 실리콘 제어 정류기(silicon controlled rectifier, SCR), 포토다이오드(photo diode), 릴레이(relay) 중 어느 하나로 적용하여 사용될 수 있다.
상기 일실시예에 따라 형성된 전계 방출 소자를 이용하여 컬러 화소를 구현할 수 있다.
본 발명의 일실시예와 같이 형성된 전계 방출 소자를 이용한 컬러 화소는 도 5에 나타난 바와 같이 각각의 화소별로 형광체(730)와 에미터(740)를 분리하여 형성하여, 분리된 각각의 화소별로 스위칭 회로(750)를 구성하고, 각각의 스위칭 회로는 화소 제어 신호기에 의하여 외부 신호를 결정할 수 있다.
그 일예로 화소 제어 신호기를 통하여 레드(red)와 그린(green)은 온 신호를 블루(blue)는 오프 신호를 가할 경우, 레드와 그린 소자에 연결된 스위칭 회로의 스위치만이 온 되어 실제 패널에서는 레드와 그린 형광체만이 발광하게 된다.
한편, 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자의 구동원리는, 하판의 일측면에 하판 외부전극, 절연층, 복수의 하판 내부전극 및 에미터를 순차적으로 적층하여 형성하고, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에는 상판 외부전극, 절연층, 상판 내부전극 및 형광체를 순차적으로 적층하여 형성하고, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에는 전압 공급부를 상판 내부전극과 복수의 하판 내부전극 사이에는 스위칭부를 연결한 구조에도 용이하게 적용할 수 있으며, 이와 같이 형성할 경우 그 제작공정을 더욱 용이할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 일실시예에 따른 전계 방출 소자를 이용한 컬러 화소의 구동원리 또한, 하판의 일측면에 하판 외부전극, 절연층, 복수의 하판 내부전극 및 에미터를 순차적으로 적층하여 형성하고, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에는 상판 외부전극, 절연층, 복수의 상판 내부전극 및 형광체를 순차적으로 적층하여 형성하고, 상판 외부전극 및 하판 외부전극에는 전압 공급부를 복수의 상판 내부전극과 복수의 하판 내부전극 사이에는 개별적으로 스위칭부를 연결한 구조에도 용이하게 적용할 수 있으며, 이와 같이 형성한 경우에도 그 제작공정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
[다른 실시예]
도 6 내지 도 8은 외부전극을 이용한 전계 방출 소자의 다른 실시예를 나타낸 것으로 일실시예와는 달리 상판에 내부전극만을 형성하여 상판의 내부전극에 전압공급부와 스위칭부를 연결한다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자의 내부 구조도를 나타낸 것으로서, 하판(800a)에 내부전극(810)과 에미터(840) 및 외부전극(820)을 형성하고, 에미터(840)와 대향되도록 상판(800b)의 일측면에 상판 전극(830)과 형광체(850)를 형성한다. 그리고 상판 전극(830) 및 하판 외부전극(820)에 연결되어 전압을 인가하는 전압공급부(860)를 포함하며, 상판 전극과 하판 내부 전극에는 스위칭부(870)가 연결되어 있어 전계 방출 소자의 온/오프를 제어한다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자의 구동원리는 일실시예에 따른 전계 방출 소자의 구동원리와 동일하다.
이를 도 7a 내지 7d를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 7a 및 도 7b는 상판(800b)에는 형광체(850)를 형성하고, 하판(800a)에는 에미터(840)를 형성한 후, 상판 전극(830)과 하판 외부전극(820)에 전압을 인가한 경우를 나타낸 것이며, 스위치(871)는 오프 상태이다.
이때, 전자의 흐름을 살펴보면 도 7a와 같이 형광체가 존재하는 상판 전극에 '+'전압을 인가할 경우 하판에 존재하는 에미터로부터 전자의 방출이 1회 일어나지만, 도 7b와 같이 상판 전극(830)에 '-'전압을 인가할 경우에는 인가된 전압(Vs)이 형광체 표면에서 전자를 방출하기 위한 전압보다 낮아 에미터로 전자의 공급이 이루어지지 않으며, 다음 교류 펄스가 인가되어도 전자의 흐름이 생성되지 않는다.
도 7c 및 도 7d는 본 발명 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자의 구동 방식으로서 스위칭 회로에서 스위치가 온이었을 경우 전자의 흐름을 나타낸다.
도 7c에 도시된 바와 같이, 형광체(850)가 존재하는 상판 전극(830)에 '+'전압을 인가하면 스위칭 회로(870)내의 다이오드(872)에 의해서 스위칭 회로(870) 쪽으로는 전자의 흐름이 형성될 수 없다.
따라서, 전자는 상판과 하판의 내부로 전자방출이 일어난다.
역으로, 도 7d와 같이, 형광체(850)가 존재하는 상판 전극(830)에 '-'전압을 인가하면 스위칭 회로(870)내의 보호저항(873)과 다이오드(872)를 통하여 전자의 흐름이 형성된다. 이것은 전자의 흐름이 하나의 루프(loop)를 형성하는 것으로서 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자 또한 스위치 온/오프를 통하여 발광을 제어할 수 있다는 것을 나타낸다.
상기와 같이 형성된 전계 방출 소자를 이용하여 컬러 화소를 구현할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예와 같이 형성된 전계 방출 소자를 이용한 컬러 화소는 도 8에 나타난 바와 같이 상판에 존재하는 상부 전극(930)은 공통으로 사용하며, 상부 전극(930)의 상부에 존재하는 형광체(950)와 하판의 내부전극에 존재하는 에미터(940)는 각각의 화소별로 분리하여 형성한다.
그리고, 각 화소의 온/오프를 제어하기 위하여 화소마다 스위칭 회로(970)를 구성하고, 각각의 스위칭 회로는 화소 제어 신호기에 의하여 외부 신호를 결정한다.
그 일예로 화소 제어 신호기를 통하여 레드(red)와 블루(blue)는 온 신호를 그린(blue)은 오프 신호를 가할 경우, 레드와 블루 소자에 연결된 스위칭 회로의 스위치만이 온 되어 실제 패널에서는 레드와 블루 형광체만이 발광하게 된다.
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자의 구동원리는, 하판의 일측면에 하판 외부전극, 절연층, 복수의 하판 내부전극 및 에미터를 순차적으로 적층하여 형성하고, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에는 상판 전극 및 형광체를 순차적으로 적층하여 형성하고, 상판 전극 및 하판 외부전극에는 전압 공급부를 상판 전극과 복수의 하판 내부전극 사이에는 스위칭부를 연결한 구조에도 용이하게 적용할 수 있으며, 이와 같이 형성할 경우 그 제작공정을 더욱 용이할 수 있게 된다.
그리고, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 소자를 이용한 컬러 화소 의 구동원리 또한, 하판의 일측면에 하판 외부전극, 절연층, 복수의 하판 내부전극 및 에미터를 순차적으로 적층하여 형성하고, 에미터와 대향되는 상판의 일측면에는 상판 전극 및 복수의 형광체를 순차적으로 적층하여 형성하고, 상판 전극 및 하판 외부전극에는 전압 공급부를 상판 전극과 복수의 하판 내부전극 사이에는 개별적으로 스위칭부를 연결한 구조에도 용이하게 적용할 수 있으며, 이와 같이 형성한 경우에도 그 제작공정을 더욱 용이하게 할 수 있다.
이와 같이 본 발명에 따른 외부전극을 이용한 전계 방출 소자는 별도의 게이트 전극 및 포커스 전극을 구비하지 않는 구성으로서 내부전극 형성 및 에미터의 형성이 용이하고, 비 발광면적을 최소화할 수 있다.
또한, 전자빔의 퍼짐 현상이 적어 높은 갭을 유지할 수 있으므로 소자의 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 것이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서, 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명에 따른 전계 방출 소자는 각 화소의 제어를 용이하게 할 수 있으며, 게이트 전극, 절연층 및 포커스 전극 등이 없어 발광면적을 증가시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 따른 전계 방출 소자는 직선의 빔 경로를 가지므로 빔의 퍼짐 현상이 적어 상판과 하판간의 높은 갭을 유지할 수 있으며, 이로 인하여 전계 방출 소자의 효율을 더욱 증가시킬 수 있는 이점이 있다.
본 발명에 따른 전계 방출 소자는 에미터가 평판상에 형성되므로 에미터의 형성 및 소자의 제조가 간단한 이점이 있으며, 스페이서의 형성이 용이하여 각각의 셀 격벽으로 화소를 분리할 수 있어 컬러 화소간의 색의 혼탁을 방지할 수 있는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 내부전극과 형광체;
    전계를 방출하기 위하여 상기 상판 및 하판의 타측면에 형성된 상판 외부전극 및 하판 외부전극;
    상기 상판 외부전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 상판 내부전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  2. 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극;
    상기 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 외부전극;
    상기 상판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 상판 내부전극 및 형광체;
    상기 상판 외부전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위 한 전압 공급부; 및
    상기 상판 내부전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  3. 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극과 형광체;
    전계를 방출하기 위하여 상기 하판의 타측면에 형성된 하판 외부전극;
    상기 상판 전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 상판 전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  4. 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극;
    상기 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극 및 형광체;
    상기 상판 전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 상판 전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  5. 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 복수의 상판 내부전극과 형광체;
    전계를 방출하기 위하여 상기 상판 및 하판의 타측면에 형성된 상판 외부전극 및 하판 외부전극;
    상기 상판 외부전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 복수의 상판 내부전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  6. 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극;
    상기 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 외부전극;
    상기 상판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층돤 절연층과 복수의 상판 내부전극 및 형광체;
    상기 상판 외부전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 복수의 상판 내부전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  7. 하판의 일측면에 적층된 복수의 하판 내부전극과 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극과 복수의 형광체;
    전계를 방출하기 위하여 상기 하판의 타측면에 형성된 하판 외부전극;
    상기 상판 전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 상판 전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  8. 전계를 방출하기 위하여 하판의 일측면에 적층된 하판 외부전극;
    상기 하판 외부전극의 상부에 순차적으로 적층된 절연층과 복수의 하판 내부전극 및 에미터;
    상기 에미터와 대향되는 상판의 일측면에 적층된 상판 전극 및 복수의 형광체;
    상기 상판 전극 및 상기 하판 외부전극에 연결되어 전압을 인가하기 위한 전압 공급부; 및
    상기 상판 전극과 상기 복수의 하판 내부전극 사이에 개별적으로 연결되어 전자의 흐름을 제어하기 위한 스위칭부
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  9. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 공급부는, 상기 상판 외부전극과 상기 하판 외부전극 또는 상기 상판전극과 상기 하판 외부전극에 교류 펄스를 인가하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  10. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전압 공급부로부터 인가되는 전압은,
    상기 에미터의 전자 방출 전압(Ve)보다는 크고, 상기 형광체의 전자 방출 전압(Vp) 보다는 작은 외부 전극을 이용한 전계 방출 소자.
  11. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 상판은 유리, 석영 및 플라스틱 중 어느 하나인 외부 전극을 이용한 전계 방출 소자.
  12. 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에미터는 탄소나노튜브, 다이아몬드, 산화팔라듐 및 DLC 중 어느 하나인 외부 전극을 이용한 전계 방출 소자.
  13. 제 1 항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 스위칭부는,
    상기 상판 내부전극 또는 상기 상판전극에 일단이 연결되는 저항;
    상기 저항의 타단과 캐소드측이 연결되는 다이오드; 및
    상기 다이오드의 애노드측과 연결되어 스위칭되는 스위치
    를 포함하는 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 스위치는,
    트랜지스터, 전계 효과 트랜지스터, 실리콘 제어 정류기, 포토다이오드 및 릴레이 중 어느 하나인 외부전극을 이용한 전계 방출 소자.
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