KR101088967B1 - 전계방출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 애노드 패널, 게이트 전극 및 캐소드 패널 사이에 공간을 확보하기 위한 스페이서와 절연체가 적어도 2개 이상이 일체형으로 형성되어 스페이서와 절연체의 체결 공정을 단순화시킬 수 있으며, 제품의 불량률을 감소시킬 수 있는 전계방출장치에 관한 것으로, 애노드 전극과 캐소드 전극이 실링 부재에 의하여 합지되면서 형성되는 내부의 방전 공간에 게이트 전극이 마련되고, 상기 애노드 전극과 게이트 전극은 다수개의 스페이서에 의하여 간격이 유지되고, 상기 게이트 전극과 캐소드 전극은 다수개의 게이트 절연체에 의하여 절연 및 간격이 유지되는 전계방출장치에 있어서, 상기 스페이서 및 게이트 절연체는 적어도 두 개 이상의 스페이서 또는 게이트 절연체가 연결부에 의하여 일체형으로 연결된 블록형으로 구성되는 것을 특징으로 한다.

Description

전계방출장치{Field electron emission device}

본 발명은 전계방출장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 애노드 패널, 게이트 전극 및 캐소드 패널 사이에 공간을 확보하기 위한 스페이서와 절연체가 적어도 2개 이상이 일체형으로 형성되어 스페이서와 절연체의 체결 공정을 단순화시킬 수 있으며, 제품의 불량률을 감소시킬 수 있는 전계방출장치에 관한 것이다.

통상적으로 평판표시장치(flat panel display)는 크게 발광형 표시장치와 수광형 표시장치로 분류될 수 있다. 발광형 표시장치로는 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube), 플라즈마 표시장치(PDP; Plasma Display Panel) 및 전계방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 등이 있으며, 수광형 표시장치로는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)가 있다.

액정표시장치는 무게가 가볍고 소비전력이 적은 장점을 가지고 있으나, 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이므로, 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액정 표시 장치의 배면에는 백라이트 유닛(backlight unit)이 설치된다.

종래 백라이트 유닛으로는 선광원인 냉음극 형광램프(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)와 점광원인 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)를 광원으로 하는 백라이트 유닛이 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 백라이트 유닛은 그 구성이 복잡하여 제조 비용이 높고 전력 소모가 큰 단점이 있으며, 특히 액정 표시장치가 대형화할수록 휘도의 균일성을 확보하기 힘든 문제점이 있다. 이에 따라, 최근에는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 평면발광 구조를 가진 전계방출형(field emission type) 발광 장치가 개발되고 있다.

전계방출장치를 이용한 백라이트 유닛은 기존의 냉음극 형광램프 등을 이용한 백라이트 유닛에 비해 전력 소모가 적고, 넓은 범위의 발광 영역에서도 비교적 균일한 휘도를 나타내는 장점이 있다. 또한, 전계방출장치는 백라이트 유닛의 광원뿐만 아니라 일반적인 조명용으로도 다양하게 적용될 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 전계방출장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도이고, 도 2는 종래의 기술에 따른 게이트 전극과 스페이서의 체결 상태를 나타낸 사시도이다.

도 1을 참조하면, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)이 이격되어 서로 대향되게 배치되어 그 사이의 내부 공간에 방전 공간을 형성한다. 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)은 실링 부재(sealing member,60)에 의해 그 내부 공간이 밀폐되고, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이에는 전자 방출을 자극하기 위한 게이트 전극(30)과 각 패널과 전극을 지지하면서 그 사이에 일정한 공간을 확보하기 위한 스페이서(spacer,40)와 게이트 절연체(50)가 구비된다.

여기서, 애노드 패널(10)은 상부기판(11), 상부기판(11)의 하면에 형성되는 애노드 전극(12), 애노드 전극(12)의 하면에 도포되는 형광체층(13) 및 형광체층(13) 하면에 형성되는 반사층(14)을 포함한다.

그리고 캐소드 패널(20)은 하부기판(21), 하부기판(21)의 상면에 형성되는 캐소드 전극(22) 및 캐소드 전극(22)의 상면에 전계 발생에 의해 전자를 방출하는 다수개의 에미터(23)를 포함한다.

게이트 전극(30)에는 에미터(23)에서 방출되는 전자가 통과하기 위한 개구부(31)가 다수개 형성된다.

스페이서(40)는 애노드 패널(10)과 게이트 전극(30) 사이에 마련되고, 게이트 절연체(50)는 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20) 사이에 마련된다. 스페이서(40)에 의해 애노드 패널(10)과 게이트 전극(30) 사이에 일정한 간격이 유지되고, 게이트 절연체(50)에 의해 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20) 사이에 일정한 간격이 유지되면서 동시에 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20)의 절연 상태가 유지된다.

한편, 상기와 같은 구조의 전계방출장치(FED)는 에미터(23)에서 방출된 전자가 형광체층(13)에 충돌하는 것에 의해 발광하게 되는데, 전자의 이동을 자유롭게 하기 위하여 내부 공간은 높은 진공도가 요구된다. 이러한 고진공 상태에서 발생하는 내부와 외부의 압력 차이에 의해 애노드 패널(10)과 게이트 전극(30), 캐소드 패널(20)이 휘어져 맞닿게 되거나 심지어 패널이 파손되는 문제점이 발생한다. 이를 방지하기 위하여 각 패널이 일정 간격을 유지하고, 절연 상태가 유지되도록 다수개의 스페이서(40)와 게이트 절연체(50)가 애노드 패널(10)과 게이트 전극(30) 사이, 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20) 사이에서 일정 간격으로 각각 구비된다.

그러나, 전계방출장치는 패키징시 도 2에 도시된 바와 같이 스페이서(40)와 게이트 절연체(50)의 중심축(Y)을 일치시켜야 하는데, 종래의 기술에 따른 전계방출장치는 스페이서(40)와 게이트 절연체(50)가 낱개로 구성되어 중심축(Y)을 일치시키기가 어려운 점이 있다. 즉, 스페이서(40)와 게이트 절연체(50)의 배치 위치에 따라 중심축(Y)이 쉽게 틀어질 수 있으며, 이 경우 고진공 작업에 의해 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20), 게이트 전극(30)이 휘어지져 맞닿게 되거나 파손되는 등 심각한 문제점이 발생할 수 있다.

또한, 낱개로 구성되는 스페이서(40)와 게이트 절연체(50)에 의하여 부품 수가 많아지고, 스페이서 부착 공정 및 게이트 절연체 부착 공정시 하나씩 따로따로 부착하여야 하므로 많은 시간이 소요되어 조립성과 생산성이 저하되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 각 패널과 게이트 전극 사이의 간격을 유지하기 위한 스페이서와 게이트 절연체가 수 개씩 일체형으로 형성되는 블록 단위를 이루어, 전계방출장치의 패키징을 용이하게 하고, 제품의 불량률을 감소시킬 수 있는 구조의 전계방출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 블록형의 스페이서 및 게이트 절연체에 의하여 부품 수를 줄이고, 용이한 부착 공정으로 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있는 구조의 전계방출장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 전계방출장치는, 애노드 전극;
캐소드 전극; 상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치되는 게이트 전극; 바 형상의 연결부가 다수의 스페이서(spacer)를 일체형으로 연결하여, 상기 게이트 전극과 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 사이에 개입되는 스페이서 블록;을 포함한다.

여기서, 상기 연결부는 상기 게이트 전극에 접촉되도록 상기 스페이서의 하단부 또는 상단부를 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 한다.

삭제

상기와 같은 구성의 본 발명은 블록형의 스페이서 및 게이트 절연체에 의하여 전계방출장치의 패키징 공정을 용이하게 하고, 제품의 불량률을 감소시킬 수 있다.

또한, 전계방출장치의 부품 수를 줄이고, 용이한 부착 공정으로 조립성과 생산성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 종래의 기술에 따른 전계방출장치의 개략적인 구조를 나타낸 단면도,
도 2는 종래의 기술에 따른 게이트 전극과 스페이서의 체결 상태를 나타낸 사시도,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치를 나타낸 단면도,
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치의 스페이서 블록을 나타낸 사시도,
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치의 게이트 절연체 블록을 나타낸 사시도,
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서 블록 및 게이트 절연체 블록의 체결 상태를 나타낸 사시도.

본 발명과 본 발명의 실시에 의해 달성되는 기술적 과제는 다음에서 설명하는 실시예들에 의하여 보다 명확해질 것이다. 다음의 실시예들은 단지 본 발명을 설명하기 위하여 예시된 것에 불과하며, 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것은 아니다. 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 구체적으로 살펴보기로 한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치를 나타낸 단면도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치의 스페이서 블록을 나타낸 사시도이며, 도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치의 게이트 절연체 블록을 나타낸 사시도이고, 도 6은 본 발명의 실시예에 따른 스페이서 블록 및 게이트 절연체 블록의 체결 상태를 나타낸 사시도이다.

도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전계방출장치는 상부의 애노드 패널(10)과 하부에서 애노드 패널(10)과 대향되게 배치되는 캐소드 패널(20), 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이에서 전자 방출을 자극하기 위한 게이트 전극(30)으로 구성되며, 애노드 패널(10)과 게이트 전극(30) 사이에 일정한 공간을 확보하기 위한 스페이서 블록(100)과 게이트 전극(30)과 캐소드 패널(20)을 절연시키기 위한 게이트 절연체 블록(200)이 마련된다. 본 발명의 설명에 있어서, 게이트 절연체(게이트 절연체 블록)는 게이트 전극과 캐소드 패널 사이의 간격을 확보하기 위한 스페이서(spacer)로서, 애노드 패널과 게이트 전극 상의 간격을 확보하는 스페이서(또는 스페이서 블록)와 구분하기 위하여 편의상 게이트 절연체(또는 게이트 절연체 블록)라 한다.

이를 더욱 구체적로 살펴보면, 전술한 애노드(anode) 패널(10)은 상부기판(11)과 상부기판(11)의 하면에 애노드 전극(12), 형광체층(13), 반사층(14)이 형성되어 구성된다.

여기서 상부기판(11)은 일반적으로 투명 재질의 유리 기판이나 플라스틱 기판이 사용되며, 애노드 전극(11)은 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명 도전성 물질로 이루어진다.

그리고 형광체층(13)은 후술하는 에미터(23)에서 방출되는 전자에 의하여 여기되어 가시광을 방출하는 구성으로, 애노드 전극(13)의 하면 전체에 형성되며, 적색, 녹색 및 청색의 형광 물질로 이루어진다.

또한, 반사층(14)은 형광체층(13)에서 방출되는 가시광을 상측으로 반사시키고, 전자의 충돌에 의해 형광체층(13)이 마모되는 것을 방지하기 위한 구성으로, 알루미나(Aluminum oxide)와 같은 물질로 이루어진다.

전술한 캐소드(cathode) 패널(20)은 하부기판(21)과 하부기판(21)의 상면에 캐소드 전극(22)과 에미터(emitter,23)가 형성되어 구성된다.

여기서 하부기판(21)은 상부기판(11)과 마찬가지로 투명 재질의 유리 기판 또는 플라스틱 기판이 사용될 수 있으며, 상면에는 금속 물질이나 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 도전성 물질을 이용한 캐소드 전극(22)이 스트라이프(stripe)와 같은 패턴 형상으로 형성되거나, 전체면에 대하여 형성될 수 있다.

그리고 캐소드 전극(22)의 상면에는 전자방출원인 에미터(23)가 다수개 형성된다. 에미터(23)는 애노드 전극(13)과 캐소드 전극(22) 사이에서 발생되는 전계(electric field)에 의하여 전자를 방출시키기 위한 구성으로, 몰리브덴과 같은 금속이나 전자 방출 특성이 우수한 탄소나노튜브(CNT;carbon nanotubes) 등으로 이루어질 수 있다.

한편, 상기와 같은 구성의 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20)은 소정의 간격으로 서로 이격되어 대향되도록 배치되며, 내부 공간을 밀폐시키기 위한 가장자리의 실링 부재(60)에 의해 합지된다.

또한, 애노드 패널(10)과 캐소드 패널(20) 사이의 내부 공간에는 에미터(23)의 전자 방출을 자극하기 위한 게이트(gate) 전극(30)이 배치되며, 게이트 전극(30)과 애노드 패널(10), 캐소드 패널(20)을 지지하여 일정한 간격을 유지하고 각 전극을 절연시키기 위한 스페이서 블록(100)와 게이트 절연체 블록(200)이 구비된다.

특히, 본 발명의 실시예에 따른 스페이서 블록(40)과 게이트 절연체 블록(50)은 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 4개의 스페이서(110) 또는 게이트 절연체(210)가 연결부(120,220)에 의하여 일체형으로 연결되어 블록을 형성한다.

구체적으로 살펴보면, 스페이서 블록(100)은 4개의 스페이서(110) 하단부가 바 형상의 연결부(120)에 의하여 이웃하는 스페이서(110)에 연결된다. 여기서 4개의 스페이서(110)가 하나의 블록(100)을 구성하였으나, 적어도 2개, 6개 또는 그 이상의 스페이서(110)가 하나의 블록을 구성할 수 있다. 또한, 연결부(120)는 전계방출장치의 조립시 전자의 이동과 전자가 형광층에 충돌하는 것을 방해하지 않도록 스페이서(110)의 하단부에 형성되는 것이 바람직하다. 즉, 연결부는 스페이서의 하단부를 연결하여 게이트 전극(30) 면에 접촉되도록 조립된다.

게이트 절연체 블록(200)은 4개의 게이트 절연체(210) 상단부가 바 형상의 연결부(220)에 의하여 이웃하는 게이트 절연체(210)와 연결되고, 스페이서 블록(100)과 마찬가지로 적어도 2개 이상의 게이트 절연체(210)가 하나의 블록을 구성할 수 있으며, 에미터(23)에서 전자 방출과 전자의 흐름을 방해하지 않기 위하여 게이트 전극(30)에 합지되도록 게이트 절연체의 상단부를 연결하면서 형성되는 것이 바람직하다.

이러한 연결부(120,220)는 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이 사각 형상(ㅁ)으로 각 스페이서(110) 또는 게이트 절연체(210)를 연결하도록 형성될 수 있으나, 크로스 형상(X)으로 연결하도록 형성될 수도 있다.

그리고 스페이서 블록(40)과 게이트 절연체 블록(50)은 절연 재질로 이루어지는 것으로, 기계적인 가공이나 사출 가공성이 우수한 유리나 세라믹 등이 이용될 수 있으며, 단면의 형상은 원형뿐만 아니라 사각형과 같은 다각형 형상으로 이루어질 수 있다.

또한, 스페이서 블록(40)과 게이트 절연체 블록(50)은 연결부(120,220)가 전계방출장치의 조립시 전자가 통과하는 게이트 전극(30)의 개구부(31)를 막지 않도록 체결되어야 하고, 각 스페이서(110)와 게이트 절연체(210)는 게이트 전극(30)의 상하부에서 중심축이 서로 일치되도록 체결되는 것이 바람직하다.

상기와 같이 스페이서(110)는 수 개씩 연결된 블록으로 구성됨으로써, 부품의 수를 줄일 수 있으며, 동시에 수 개의 스페이서가 블록 단위로 체결되어 조립성과 생산성이 향상될 수 있다.

이상에서 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나, 본 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.

10 : 애노드 패널 11 : 상부기판
12 : 애노드 전극 13 : 형광층
14 : 반사층
20 : 캐소드 기판 21 : 하부기판
22 : 캐소드 전극 23 : 에미터
30 : 게이트 전극 31 : 개구부
60 : 실링부재
100 : 스페이서 블록 110 : 스페이서
200 : 게이트 절연체 블록 210 : 게이트 절연체
120,220 : 연결부

Claims (3)

1. 애노드 전극;
   캐소드 전극;
   상기 애노드 전극과 캐소드 전극 사이에 배치되는 게이트 전극; 및
   바 형상의 연결부가 다수의 스페이서(spacer)를 일체형으로 연결하여, 상기 게이트 전극과 상기 애노드 전극 또는 캐소드 전극 사이에 개입되는 스페이서 블록(spacer block);을 포함하는 전계방출장치.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 연결부는,
   상기 게이트 전극에 접촉되도록 상기 스페이서의 하단부 또는 상단부를 연결하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전계방출장치.

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