KR19980058114A - 플라즈마 기술을 이용한 fed - Google Patents

Abstract

본 발명은 플라즈마 기술을 이용한 FED에 관한 것으로, 반도체 장치의 주전류인 애노드 전류를 세어하기 위해 신호를 가하는 금속게이트 대신에 플라즈마 기술을 성형한 게이트를 사용함으로써, 주전류를 제어하는 것을 특징으로 하며, 종래의 금속 게이트에 비해 공급되는 주전류를 제어하는 것이 용이하게 되고 마이크로-팁의 제작도 용이함과 더불어 높은 진공상태의 유지가 가능하게 되며, 또한 플라즈마 기술을 채용함으로써 과전류로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있게 된다.

Description

플라즈마 기술을 이용한 FED

제 1 도는 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED를 설명하기 위한 FED 1 셀(Cel1)의 단면(제 2 도의 A-A선)을 도시한 단면도로서, 참조번호 10은 전자를 방출하기 위한 전극인 캐소드(Cathode)이고, 20은 인가되는 전압에 대해 금속보다는 크고 절연체보다는 작은 저항을 갖게 되는 저항층, 30은 이후에 설명할 플라즈마 성형 게이트를 통해 인가되는 전류가 목적한 곳 이외의 불필요한 곳으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 도체를 부도체로 지지하거나 둘러싼 절연체, 40은 기존의 금속 게이트에 플라즈마를 성헝하여 주전류가 인가될 때 플라즈마 효과까지 가미될 수 있는 플라즈마 성형 게이트이다.

또한, 참조번호 50은 음극을 가열함이 없이 전자를 방출시키는 음극으로서, 양이온의 충격에 의해서 2차 전자가 방출되는 것을 이용한 냉음극이고, 60은 상기 냉음극(50)으로부터 방출된 전자에 의해 빛을 내게 되는 형광체로서, 이 형광체(60)는 여발된 전자가 원래의 궤도에 되돌아 갈 때 외부로부터 얻은 에너지를 빛으로 방출하는 루미네슨스(Luminescence)인 것이며, 70은 상기 냉음극(50)과 형광체(60)를 통해 입력되는 빛에 대해 투명한 도체로 만들어진 전극으로서, 주로 산화 아연으로 된 도전유리가 쓰이며 EL소자를 만드는데 있어서 없어서는 안되는 것이며, 애노드역할을 하게 되는 투명 전도막, 80은 산화물을 녹인 다음 갑자기 식혀서 얻어지는 비결정 물질로 주성분은 석영(SiO₂)이고, 전기적 특성이 있는 유리이다.

이하, 상기한 구성으로 된 장치의 동작을 설명하면 다음과 같다.

먼저 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED의 동작을 이해하기 위해서는 플라즈마의 원리에 대한 이해가 요구되며, FED에 대한 이해를 위해서는 이와 유사한 구성요소를 갖는 광전소자 및 LED에 관한 이해가 필요시 된다.

일반적으로, 플라즈마(Plasma)라고 하면, 물질이 전리하여 이온과 전자가 같은 밀도로 공간에 존재하는 상태로 된 것을 말하며, 고체, 액체, 기체에 있어서 물질의 제 4 형태라 불려지고 있다. 글로우 방전의 양광주는 저온에 있어서의 플라즈마이고, MHD(Magneto Hydro Dynamics) 발전에 쓰이는 유체는 고온에 있어서의 플라즈마이다. 이 상태에서는 전기 전도도가 높아서 전위차가 거의 없고 공간 전하도 존재하지 않는다.

또한, FED와 유사한 구성요소를 갖는 광전소자 및 LED에 있어서는, 일반적으로, 고체에 외부에서 전계를 걸어 에너지를 주었을 때 발광현상이 있으면 이것을 전계발광(EL:Electro Luminescence)라 하는데, 특히 진성발광을 이용한 소자는 황화 아연이나 황화 카드뮴 등의 형광물질에 발광에 기여하는 활성체 즉, 발광중심(Luminescence Center)을 형성하는 구리, 아연, 망간이나 희토류 원소의 불화물 등을 첨가하여 재료로 만든 것이 널리 실용되고 있다.

발광소자의 구조는 유리판 표면에 투명전극위에 발광재료의 얇은 막을 도포 또는 증착에 의해 붙이고 다시 그 위에 금속전극을 붙인 일종의 쇼트키(Schottky) 접합으로 형성되어 있다.

이 소자에 교류전압이 인가될 때 발광원리는, 먼저 금속전극에 대하여 발팡체가 양전위일 때 즉, 발광체내의 도너(Donor) 준위나 가전자대에서 열적으로 여기된 전자나, 금속쪽에서 장벽을 넘어온 전자는 발광체부에서의 강한 전계에 의해 가속되어 양전극쪽으로 모인다. 이 큰 에너지를 가진 전자는 발광중심의 전자를 충돌 전리시켜 전리를 전도대로 여기시킨다. 이 때 발광중심은 양이온이 된다.

그런데 이렇게 하여 생성된 전자는 양전극쪽으로 가지만 인가전압의 극성이 바뀌면, 전자의 진행방향도 역으로 되고, 다시 속도가 증가된 전자는 이온된 발광중심과 만나 재결합한다. 이 재결합 때의 방출되는 에너지가 빛이 되어 방사 된다.

EL소자의 발광색은 재료의 금지대폭이나 금지대내에 생기는 발광중심의 준위의 위치에 따라 결정된다. EL소자는 현재는 단점들이 많이 보완되어 각종 표시물이나 브라운관을 대신하는 것으로서 사용하게끔 되었다.

또한, FED와 유사한 구성을 갖는 발광 다이오우드를 살펴보면 다음과 같다.

예를 들어, 갈륨비소로 만들어진 접합에 순방향전류를 흘려 캐리어의 주입을 행하면 공핍층과 그것에 인접하는 캐리어 확산영역에 주입된 소수 캐리어는 직접 또는 불순물 준위 등을 거쳐 다수 캐리어와 재결합한다. 이 때 방출되는 에너지가 빛으로서 방사되는데 이 원리를 이용하여 만들어진 발광소자가 발광 다이오우드(LED : Light Emitting Diode)이다.

효율이 좋은 LED를 제작하려면 전도대의 전자와 가전자대의 정공이 직접천 이에 의해 재결합하는 직접천이형 반도체가 좋다.

갈륨비소를 사용한 소자는 파장이 약 0.8㎛인 적외선을 방사한다.

다음은 각종 LED용 재료의 발광특성을 설명한 것이다.

LED로부터 광을 효과적으로 끄집어 내기 위한 하나의 방법은 접합부에서의 발광을 효과적으로 밖으로 끄집어 내는 것이다. 여기에는 일반적으로 광의 흡수율이 작은 N형 반도체내를 광이 빠져나가는 것 같은 구조를 하고 있다.

방사광이 반도체에서 밖으로 나올 때 표면에서의 반사에 의한 효율의 저하를 방지하기 위해 표면에 1/4파장에 상당하는 두께의 반사방지막을 코팅하거나 반사광을 한 방향으로 가지런히 하기 위해 높은 굴절율을 갖는 플라스틱 렌즈를 부착한다.

한편, 본 발명에 있어서는 최초, 상기한 구성을 유지한 반도체 장치상에 상기 플라즈마 성형 게이트(40)를 통해 전류를 인가하게 되면 종래의 금속 게이트와는 달리 이 플라즈마 성형 게이트(40)는 플라즈마를 성형하여 주전류가 인가될 때 플라즈마 효과까지 가미되어 전류가 인가되게 된다.

이어, 상기 캐소드(10)전극을 통해 전자가 방출되면 상층의 냉음극(50)으로 연결되어 양이온의 충격에 의해서 2차 전자가 방출되케 되며, 이때 이 냉음극(50)의 상부 주위에 형성되어 있는 플라즈마 성형 게이트(40)는 상기 캐소드(10)로부터 발사되는 전자가 통과하는 저항층(20)과 플라즈마 성형 게이트(40)를 통해 인가되는 전류가 목적한 곳 이외의 불필요한 곳으로 흐르는 것을 방지하기 위하여 구비되어 있는 절연체(30)로 절연되어 있다.

또한, 상기 냉음극(50)으로부터 발사된 전자는 상기 형광체(60)에 이르게 되는데, 이 형광체(60)는 냉음극(50)으로부터 방출된 전자에 의해 빛을 내게 되는 형광체로서, 여발된 전자가 원래의 궤도에 되돌아 갈 때 외부로부터 얻은 에너지를 빛으로 방출하는 루미네슨스(Luminescence)인 것이며, 이어 이 형광체(60)로부터 발생된 빛은 애노드역할을 하는 상기 투명 전도막(70)에 이르케 되고, 투명 전도막(70)을 통과한 빛은 상기 유리(80)를 통해 빛을 발산하게 된다.

한편, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고 본 발명의 기술적 요지를 벗어나지 않는 범위내에서 다양하게 변형실시할 수 있다.

이상 설명한 바와같이 본 발명에 의하면, 종래의 금속 게이트에 비해 공급되는 주전류를 제어하는 것이 용이하게 되고 마이크로-팁의 제작도 용이함과 더불어 높은 진공상태의 유지가 가능하게 되며, 또한 플라즈마 기술을 채용함으로써 과전류로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있게 되는 플라즈마 기술을 이용한 FED를 실현할 수 있게 된다.

본 발명은 FED(Field Emission Display)에 관한 것으로, 특히 플라즈마(Plasma)기술을 이용함으로써 FED를 실현할 수 있도록 된 플라즈마 기술을 이용한 FED에 관한 것이다.

일반적으로, FED는 반도체에 전압을 인가하여 전기적 성질을 띠게 하는 전계를 이용하여 전자를 방출하고, 형광체를 자극하여 발광시키는 기술로서, 아직 미성숙한 단계의 기술이지만 해상도나 밝기, 비디오 응답속도 등의 면에서 CRT(Cathode Ray Tube)와 같은 수준의 디스플레이가 가능하다.

그런데, 아직까지는 전자를 방출하는 마이크로-팁(Micro-tip)을 제작하는 문제와 높은 진공상태의 유지등 제작을 실현하는 면에서 어려움이 있으며, 현재는 5∼6인치 정도의 수준에 머물고 있는 실정이다. 반면, PDP(Plasma Display Pa-nel)는 대형화에는 큰 무리가 없지만 해상도의 문제나 밝기를 증가시켰을 때 플라즈마 전류의 증가로 인해 셀(Cel1)에 손상을 주어 결함탐지가 되는 등 역시 완숙한 기술은 아니다.

이에, 본 발명은 상기한 사정을 감안하여 창출된 것으로, 상기 두 기술을 결합하여 장점을 취하고 단점을 상쇄함으로써 보다 나은 디스플레이를 할 수 있는 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

상기 목적을 실현하기 위한 본 발명에 따른 플라즈마 기술을 이용한 FED는 반도체 장치의 주전류인 애노드 전류를 제어하기 위해 신호를 가하는 금속게이트 대신에 플라즈마 기술을 성형한 게이트를 사용함으로써, 주전류를 제어하는 것을 특징으로 한다.

즉, 상기한 구성으로 된 본 발명에 의하면, 종래의 금속 게이트에 비해 공급되는 주전류를 제어하는 것이 용이하게 되고 마이크로-팁의 제작도 용이함과 더불어 높은 진공상태의 유지가 가능하케 되며, 또한 플라즈마 기술을 채용함으로써 과전류로 인한 셀의 손상을 방지할 수 있게 된다.

이어, 본 발명에 따른 실시예를 설명한다.

Claims (1)

1. 반도체 장치의 주전류인 애노드 전류를 제어하기 위해 신호를 가하는 금속게이트 대신에 플라즈마 기술을 성형한 게이트를 사용함으로써, 주전류를 제어하는 젓을 특징으로 하는 플라즈마 기술을 이용한 FED.