KR20010100661A - 전계 방출 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 개구율의 향상과 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높이도록 한 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 전자를 방출하기 위한 에미터와, 상기 에미터가 위치하는 소정 크기의 돌출부를 가지는 게이트전극을 구비한다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 전자를 방출하는 에미터와, 상기 에미터에 위치하여 양측에 소정크기의 돌출부를 형성하는 캐소드전극과, 상기 캐소드전극과 같이 전자를 인출하는 게이트전극과, 상기 게이트전극을 통과하는 전자에 의해 여기되는 형광체라인를 구비한다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 개구율을 향상시키고, 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높일 수 있다.

Description

전계 방출 표시장치{Field Emission Display}

본 발명은 전계 방출 표시장치 관한 것으로, 특히, 개구율의 향상과 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높이도록 한 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

최근, 음극선관(Cathode Ray Tube : CRT)의 단점인 무게와 부피를 줄일 수 있는 각종 평판 표시장치들이 개발되고 있다. 이러한 평판 표시장치에는 액정 표시장치(Liquid Crystal Display : 이하 "LCD"라 함), 전계 방출 표시장치(Field Emission Display : 이하 "FED"라 함) 및 플라즈마 표시장치(Plasma Display Panel : 이하 "PDP"라 함), 일렉트로루미네센스(Electro-luminescence : 이하 "EL"라 함) 등이 있다. 표시품질을 개선하기 위하여, 평판 표시장치의 휘도, 콘트라스트 및 색 순도를 높이기 위한 연구개발이 활발히 진행되고 있다.

FED는 첨예한 음극(에미터)에 고전계를 집중해 양자역학적인 터널(Tunnel)효과에 의하여 전자를 방출하고 방출된 전자를 이용하여 형광체를 여기시킴으로써 화상을 표시하게 된다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 애노드전극(4) 및 형광체(6)가 적층된 상부 유리기판(2)과, 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 전계방출 어레이(32)를 구비한 FED가 도시되어 있다. 전계방출 어레이(32)는 하부 유리기판(8) 상에 형성되는 캐소드전극(10) 및 저항층(12)과, 저항층(12) 상에 형성되는 에미터(22) 및 게이트 절연층(14)과, 게이트절연층(14)상에 형성되는 게이트전극(16)과, 게이트전극(16)상에 형성되는 포커싱 절연층(18)을 구비한다. 캐소드전극(10)은 에미터(22)에 전류를 공급하게 되며, 저항층(12)은 캐소드전극(10)으로부터 에미터(22) 쪽으로 인가되는 과전류를 제한하여 에미터(22)에 균일한 전류를 공급하는 역할을 하게 된다. 게이트절연층(14)은 캐소드전극(10)과 게이트전극(16) 사이를 절연하게 된다. 게이트전극(16)은 전자를 인출시키기 위한 인출전극으로 이용된다. 상부 유리기판(2)과 하부 유리기판(8) 사이에는 외부 대기압력에 견딜수 있도록 스페이서(40)가 설치된다.

화상을 표시하기 위하여, 캐소드전극(16)에 부극성(-)의 캐소드전압이 인가되고 애노드전극(4)에 정극성(+)의 애노드전압이 인가된다. 그리고 게이트전극(16)에는 정극성(+)의 게이트 전압이 인가된다. 그러면 에미터(22)로부터 방출된 전자빔(30)이 애노드전극(4)쪽으로 가속된다. 이 전자빔(30)이 적색·녹색·청색의 형광체(6)에 충돌하여 형광체(6)를 여기시키게 된다. 이 때, 형광체(6)에 따라 적색·녹색·청색 중어느 한 색의 가시광이 발생된다. 형광체(6)는 도 3과 같이 서브화소 단위로 적색, 녹색 및 청색이 순차적으로 배열된다. 이 때문에 어느 한서브화소 또는 화소 내에서 발생된 전자빔(30)이 형광체(6) 쪽으로 가속될 때, 전자빔(30)의 확산에 의해 인접한 다른 색의 형광체(6)를 발광시킬 수 있다. 그 결과, 표시되는 화상의 색순도가 떨어지게 된다.

상세히 하면, 도 2에서 전자가 방출되기 위해서는 게이트전극(16)과 캐소드전극(10)사이에 일정전압 이상이 걸려야 한다. 또한, 게이트전극(16)과 캐소드전극(10)의 구조에 따라서도 전자의 방출되는 양이 달라지게 된다. 즉, 게이트전극(16)의 면적과 캐소드전극(10)의 교차점이 되는데 게이트전극(16)이 상측에 있고, 캐소드전극(10)이 하측에있다. 즉, 캐소드전극(10)에서 전자가 방출되는데 이 때 방출되는 전자는 게이트전극(16)의 홀(Hole)을 통해서 나오기 때문에 가능한 많은 면적의 게이트전극(16)이 형성되어져야 휘도 및 개구율이 상승하게 된다. 하지만 종래의 형태는 직선으로 일정한 전자 방출이 나오는 데 는 한계가 있게 된다.

전자빔(30)의 전자밀도를 높이기 위하여, FED에는 도 4와 같이 게이트 전극(14)상에 포커싱 절연층(18)이 형성되고, 그 위에 포커싱전극(20)이 형성된다. 이 포거싱전극(20)은 부극성의 포커스 전압이 인가되어 에미터(22)로부터 발생되는 전자빔(30)의 행로를 접속하게 된다

그러나 포커싱전극(20)에 의해 전자빔(30)이 집속된다 하더라도 일부 전자들이 인접한 다른 색의 형광체(6)에 충돌되는 것을 근원적으로 막을 수 는 없다. 이 와 같이 평판 표시장치는 인접한 다른 색의 형광체의 여기시키는 전자나 자외선 또는 컬러필터를 통과하는 광에 의해 그 색순도가 떨어지게 된다. 이러한 문제점은 FED이외에도 다른 평판 표시장치에도 나타나고 있다. 예를 들면, PDP의 경우에도격벽과 기판 사이의 틈을 통하여 플라즈마 방전의 확산에 의해 자외선 또는 가시광이 인접한 화소 쪽으로 확산될 수 있으며, LCD나 EL의 경우에도 액정의 회전각이나 경사지게 진행하는 광이 인접한 화소의 컬러필터를 통과하면서 색신호를 왜곡시킬 수 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 개구율의 향상과 휘도를 증가하여 색순도를 높이도록 한 전계 방출 표시장치를 제공하는 데 있다.

도 1은 종래의 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.

도 2는 도 1에 도시된 전계 방출 표시장치의 단면도.

도 3은 도 1에 도시된 전계 방출 표시장치의 화소 배치를 나타내는 평면도.

도 4는 포커싱 전극이 형성된 전계 표시장치를 나타내는 단면도.

도 5는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.

도 6은 도 5에 도시된 전계 방출 표시장치의 단면도.

도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시장치를 나타내는 사시도.

도 8은 도 7에 도시된 전계 방출 표시장치의 단면도.

도 9는 본 발명의 캐소드전극의 폭을 달리한 경우의 전계 방출 표시장치의 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

2 : 상부 유리기판 4 : 애노드전극

6, 56 :형광체 8: 하부 유리기판

10, 11, 50, 51, 52, 53, 54 : 캐소드전극

12 : 저항층 14 : 게이트 절연층

16, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47 : 게이트전극

18 : 포커싱 절연층 20 : 포커싱전극

22 : 에미터 30 : 전자빔

32 : 전계방출어레이 40 : 스페이서

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 전자를 방출하기 위한 에미터와, 상기 에미터가 위치하는 소정 크기의 돌출부를 가지는 게이트전극을 구비한다.

본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 전자를 방출하는 에미터와, 상기 에미터에 위치하여 양측에 소정크기의 돌출부를 형성하는 캐소드전극과, 상기 캐소드전극과 같이 전자를 인출하는 게이트전극과, 상기 게이트전극을 통과하는 전자에 의해 여기되는 형광체라인를 구비한다.

상기 목적 외에 본 발명의 다른 목적 및 특징들은 첨부도면을 참조한 실시예에 대한 설명을 통하여 명백하게 드러나게 될 것이다.

이하, 도 5 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하기로 한다.

도 5 내지 도 6은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에 관한것이다.

도 5 내지 도 6을 참조하면, 본 발명에 따른 FED는 애노드전극(5) 및 형광체(7)가 적층된 상부 유리 기판(3)과, 하부 유리기판(9) 상에 형성되는 전계방출 어레이(33)를 구비한다. 전계방출 어레이(33)는 하부 유리기판(9)상에 형성되는 캐소드전극(11) 및 저항층(도시하지 않음)과, 저항층 상에 형성되는 에미터(도시하지 않음) 및 게이트절연층(도시하지 않음)과, 게이트절연층상 에 돌출형태의 전극을 추가한 게이트전극(17)을 구비한다. 게이트전극(17)은 첫 번째 게이트전극(40)과 두 번째 게이트전극(41) 사이의 캐소드전극(11)이 통과하는 부분에 별도의 게이트전극(17)의 돌출부를 추가하여 형성된다. 이때, 첫 번째 게이트전극(40)의 하부분을 볼록하게 게이트전극돌출부(40a)를 형성하고, 두 번째 게이트전극(41)의 상부분을 볼록하게 게이트전극돌출부(41a)를 서로 엇갈리게 형성하여 첫 번째 게이트전극(40)과 두 번째 게이트전극(41)을 하나의 쌍으로 형성한다. 그런다음, 이와 동일하게 세 번째 게이트전극(42)과 네 번째 게이트전극(43)을 하나의 쌍으로 형성한다. 이때, 첫 번째 게이트전극()과 두 번째 게이트전극()간에 형성된 게이트전극쌍과 세 번째 게이트전극(42)과 네 번째 게이트전극(43)간에 형성된 게이트전극쌍 사이의 간격은 도 6과 같이 가능한 좁게 형성한다. 이와 같이, 게이트전극(17)을 형성함으로써, 게이트전극(17)의 면적을 넓힘과 동시에 게이트전극(17)에 게이트홀(Gate hole)을 많이 형성할 수 있다.

도 7 내지 도 9은 본 발명의 다른 실시예에 따른 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

도 7 내지 도 8를 참조하면, 본 발명에 따른 FED는 애노드전극(5) 및 형광체(7)가 적층된 상부 유리 기판(3)과, 하부 유리기판(9) 상에 형성되는 전계방출 어레이(33)를 구비한다. 전계방출 어레이(33)는 하부 유리기판(9)상에 형성되는 캐소드전극(50) 및 저항층(도시하지 않음)과, 저항층상에 형성되는 에미터(도시하지 않음) 및 게이트절연층(도시하지 않음)과, 게이트절연층상 에 돌출형태의 전극을 추가한 게이트전극(60)을 구비한다. 게이트전극(60)은 첫 번째 게이트전극(44)과 두 번째 게이트전극(45) 사이의 캐소드전극(50)이 통과하는 부분에 별도의 게이트전극(60)의 돌출부를 추가하여 형성된다. 이때, 홀수 라인(line)의 게이트전극(44,46)마다 홀수 칼럼(column)쪽의 캐소드전극(51)과 중첩되는 게이트전극(44,46)하측면에 별도의 돌출부(44a,46a)를 추가하고, 짝수 라인의 게이트전극(45,47)마다 짝수칼럼쪽의 캐소드전극(52)과 중첩되는 게이트전극(45,47) 상측면에 별도의 돌출부(100)를 추가한다. 상세히 하면, 홀수칼럼쪽의 캐소드전극(51,53)과 홀수라인의 게이트전극(44,46)간의 중첩되는 게이트전극(44,46)의 하측면을 볼록하게 돌출부(44a,46a)를 형성한다. 또한, 짝수칼럼쪽의 캐소드전극(52)과 짝수라인의 게이트전극(45,47)간의 중첩되는 게이트전극(45,47)의 상측면을 볼록하게 돌출부(100)를 형성한다. 이때, 첫 번째 게이트전극(44)과 두 번째 게이트전극(45)간에 형성된 게이트쌍과 세 번째 게이트전극(46)과 네 번째 게이트전극(47)간에 형성된 게이트쌍 사이의 간격은 도 8과 같이 가능한 좁게 형성한다. 별도로, 도 9와 같이, R,G,B의 캐소드전극(50)폭을 달리해서 색순도 및 색 좌표를 조절할 수도 있다. 즉, 면적이 좁은 게이트전극(71)에 대해서는 캐소드전극(54)폭을 크게 하고 넓은 게이트전극(70)에 대해서는 작게 한다. 이런경우에 캐소드전극(50)의 폭이 일자 형태가 아닌 요철형태가 될 수도 있다. 그리고 애노드전극(도시하지 않음)은 게이트전극(60)과 캐소드전극(50)과의 교차점이 되는 영역이 되도록 한다. 이렇게 하면 동일한 모양의 애노드전극에 형광체층이 형성되어 형광체를 발광한다.

결과적으로, 본 발명의 전계 방출 표시장치에 대한 실시예는 게이트전극들 사이에 별도의 게이트전극으로 구성된 돌출부를 추가함과 동시에 게이트전극간에 간격을 좁힘으로써, 게이트전극의 면적이 넓어진다. 이로인해 게이트전극내에 존재하는 게이트홀이 증가하게 되어 게이트홀을 통과하는 전자들의 양이 증가된다.

본 발명의 전계 방출 표시장치는 캐소드전극의 면적을 넓게하여 캐소드전극상에 에미터 팁을 많이 형성하여 게이트홀을 통과하는 전자들의 양을 증가할 수 있다

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계 방출 표시장치는 개구율을 향상시키고, 휘도를 증가하는 동시에 색순도를 높일 수 있다.

이상 설명한 내용을 통해 당업자라면 본 발명의 기술사상을 일탈하지 아니하는 범위에서 다양한 변경 및 수정이 가능함을 알 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 기술적 범위는 명세서의 상세한 설명에 기재된 내용으로 한정되는 것이 아니라 특허 청구의 범위에 의해 정하여 져야만 할 것이다.

Claims (13)

1. 전자를 방출하기 위한 에미터와,

   상기 에미터가 위치하는 소정 크기의 돌출부를 가지는 게이트전극을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 돌출부는 인접한 상기 게이트전극 양측에 엇갈리게 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
3. 제 2항에 있어서,

   상기 돌출부는 상기 게이트전극과 동일하게 패터닝되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
4. 제 2항에 있어서,

   상기 돌출부는 상기 게이트전극의 일 측면에 형성되고, 인접한 상기 게이트전극들은 상기 돌출부가 형성되지 않은 타측면이 상호 대면되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
5. 제 4항에 있어서,

   상기 타측면이 대면된 게이트전극들 간의 폭은 상기 돌출부가 형성된 상기 게이트전극의 일측면들이 대면되는 폭보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
6. 제 1항에 있어서,

   상기 게이트전극들 중 우수번째 및 기수번째중 어느 하나의 상기 게이트전극 에 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 에미터에 부극성 전압을 공급하기 위한 캐소드전극을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 기수번째 게이트전극들의 하측면에 형성되는 상기 돌출부는 상기 기수번째 및 우수번째 중 어느 하나의 제 1캐소드전극들과의 교차부에 형성되고, 상기 우수번째 게이트전극들의 상측면에 형성되는 상기 돌출부는 상기 제 1캐소드전극들과 교번되는 제 2캐소드전극들과의 교차부에 형성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
9. 제 8항에 있어서,

   상기 돌출부는 인접한 상기 게이트전극간 일측면에 형성되고, 상기 돌출부가 형성된 다른 상기 게이트전극간 타측면이 상호대면되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
10. 제 8항에 있어서,

    상기 타측면이 대면된 게이트전극들 간의 폭은 상기 돌출부가 형성된 상기 게이트전극간 대면되는 폭보다 작게 설정되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
11. 전자를 방출하는 에미터와,

    상기 에미터에 위치하여 양측에 소정크기의 돌출부를 형성하는 캐소드전극과,

    상기 캐소드전극과 같이 전자를 인출하는 게이트전극과,

    상기 게이트전극을 통과하는 전자에 의해 여기되는 형광체라인를 구비하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
12. 제 11항에 있어서,

    상기 게이트전극은 상기 형광체라인별로 상기 게이트전극 폭을 달리하여 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.
13. 제 12항에 있어서,

    상기 돌출부는 상기 형광체라인별로 상기 게이트전극폭이 작을 경우 상기 캐소드전극의 양측에 돌출부를 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시장치.