KR20020056080A - 전계 방출 표시 소자를 위한 집속전극 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출표시 소자에 관한 것으로, 상세하게는 전자빔을 형광 여기 수단으로 이용하는 전계방출표시 소자에 있어서 집속전극이 스페이서의 표면에 전도성물질로 구성되어 전자빔의 집속도를 향상시키는 전계 방출 표시 소자를 위한 집속전극 장치에 관한 것이다.

종래에 수직 집속전극형은 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이들며, 측면 집속전극형의 제조 공정은 수직 집속전극형보다 간단하나 집속 효과가 떨어지며, 집속 마스크형은 제조 단가와 진공 배기에 심각한 악영향을 초래할 수 있으며, 애노드 집속전극형은 고전압이 걸리는 애노드 전극 주변에 게이트 전극 보다 낮은 전위를 인가하는 것으로 절연이 파괴될 위험성이 매우 큰 문제점이 있다.

본 발명은 스페이서의 측면에 전도성 물질의 코팅으로 집속전극을 구비하여 발산되는 방출 전자빔이 퍼지지 않게 집속할 수 있어 작은 비용으로 우수한 특성을 얻을 수 있으며, 원하는 형광체를 정확히 발광시킬 수 있으며 화면에 번짐없는 선명한 화질을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Description

전계 방출 표시 소자를 위한 집속전극 장치{Focusing electrode apparatus for field emmitting display}

본 발명은 전계방출표시 소자에 관한 것으로, 상세하게는 전자빔을 형광 여기 수단으로 이용하는 전계방출표시 소자에 있어서 집속전극이 스페이서의 표면에 전도성물질로 구성되어 전자빔의 집속도를 향상시키는 전계 방출 표시 소자를 위한 집속전극 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전계 방출 표시소자는 음극선관과 동일하게 전자빔에 의한 형광체 발광을 이용하므로 높은 휘도, 넓은 시야각, 넓은 동작온도 및 습도의 장점을 가지며, 액정표시장치의 각 화소별 디지털 제어가 가능한 특징 또한 갖추고 있으므로 액정표시장치의 얇고, 가벼우며, 입력에 대한 휘도가 완전한 선형특성을 갖는 장점 또한 가지고 있다.

전계 방출 표시소자는 종래의 진공관과 같이 3극관이지만 열음극을 이용하지 않고 이미터에 고전계를 집중하여 양자역학적인 터널효과에 의해 전자를 방출하는 냉음극을 이용하고 있다.

도1은 일반적인 전계 방출 표시소자의 구성을 도시한 것으로, 캐소드 전극(15)에 전자를 방출하는 이미터(14)가 존재하며, 게이트 전극(17)과 애노드 (anode)전극(11)에 적절한 전압을 인가하면 이미터(14)에서 전자가 방출되어 상부기판(10)의 애노드 전극(11) 바로 밑에 있는 형광체(12)와 충돌하여 발광하게 된다.

상부기판(10)과 하부기판(13) 사이에는 음극선관 내부처럼 최소 10^-5torr 이상의 고진공 상태이어야 하며, 그 사이에는 대기압에 견디기 위하여 전기적으로부도체인 스페이서(18)로 지지되어 있다. 그런데 캐소드 전극(15)에서 방출되는 전자빔이 필요 이상으로 발산하게 되면 원하는 형광체(12) 이외에 다른 형광체까지 여기 시키게 되어 혼색이 되어 소자가 원하는 색을 선명하게 표현할 수 없어서 화질의 저하를 가져오는 문제점이 있다.

도2는 전자빔을 발산하는 것을 도시한 것으로, 캐소드 전극(15)에서 방출된 전자빔이 바로 위의 녹색 형광체(20)에 충돌하여 여기 시켜야 하나 지나치게 발산하게 되면 바로 옆의 적색 혹은 청색 형광체(21)에도 충돌할 수 있게 된다. 따라서, 원하는 색이 아니고 혼색이 발생하여 원하는 색을 선명하게 표현할 수 없게 되어 결과적으로 화질의 저하를 가져오게 된다. 이러한 현상은 상부기판과 하부기판의 간격이 보다 넓은 고전압형 전계방출표시 소자에서 심각하게 발생하는 문제점이 있다.

한편, 도3(a)~3(d)는 종래에 디스플레이 소자의 집속전극별 개략도를 도시한 것으로 설명하면 다음과 같다.

도3(a)는 집속마스크(focusing mask)(30)를 사용하는 것으로 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32) 사이에 집속 마스크(30)를 넣어서 구성한 것을 도시한 것으로, 새로운 부품을 삽입하는 것으로 제조 단가의 상승이 불가피 하며 캐소드 전극(31)과 애노드 전극(32) 사이의 간격이 저전압형 전계방출표시 소자의 경우 약 200㎛, 고전압형 전계방출표시 소자의 경우라도 최대 1mm에 불과하므로 그 사이에 어떤 부품을 삽입한다는 것은 진공 배기에 심각한 영향을 초래할 수 있는 문제점이 있다.

도3(b)는 수직 집속(vertical focusing)형으로 캐소드 전극(40)에 수직으로 집속전극(41)을 만들은 것이며 제조 공정상 매우 까다롭고 복잡하여 제조 비용이 크게 상승하고, 도3(c)는 애노드 집속(anode focusing)형으로 애노드 전극(51) 주변에 집속 전극(50)을 실장한 구성을 도시한 것으로, 제조 고정상 복잡할 뿐 아니라 고전압이 걸리는 애노드 전극(51) 주변에 게이트 전극(52) 보다 낮은 전위를 인가하는 것은 애노드 전극(51)과 집속 전극(50)간의 전위차에 비해 거리가 너무 짧기 때문에 절연이 파괴될 위험성이 상대적으로 매우 높아지는 문제점이 있다.

도3(d)는 측면 집속(lateral focusing)형으로 게이트 전극(61) 주위에 수평으로 집속 전극(62)을 설치한 구성으로 수직집속형보다는 제조 공정은 간단하나 집속 효과가 떨어지는 문제점이 있다.

한편, 모든 형태의 집속전극에는 게이트 전극 보다 낮은 전위를 인가하여 전자빔이 집속 되어 발산되지 못하게 한다.

상술한 바와 같이, 종래에 전계방출표시 소자에서 집속전극을 구비하는 다수의 구성 방법중에서, 수직 집속전극형은 제조 공정이 복잡하고 비용이 많이들며, 측면 집속전극형의 제조 공정은 수직 집속 전극형보다 간단하나 집속 효과가 떨어지며, 집속 마스크형은 제조 단가와 진공 배기에 심각한 악영향을 초래할 수 있으며, 애노드 집속 전극형은 고전압이 걸리는 애노드 전극 주변에 게이트 전극 보다 낮은 전위를 인가하는 것으로 절연이 파괴될 위험성이 매우 큰 문제점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같은 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 그 목적은 전계 방출 표시소자에서 전자빔을 집속하기 위해 형성되는 집속 전극을 스페이서의 표면에 형성하는 것으로, 전도성 물질로 코팅을 하고 게이트 전극보다 낮은 전위를 인가하여 전자빔을 집속시켜 선명한 화질을 얻는 것이다.

도1은 일반적인 전계 방출 표시소자의 구성을 도시한 도면.

도2는 전자빔을 발산하는 것을 도시한 개략도.

도3(a)~3(d)는 종래에 디스플레이 소자의 집속전극별 개략도.

도4는 본 발명에 따른 스페이서 표면에 구비된 집속전극을 도시한 도면.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부기판, 11, 32, 51 : 애노드 전극(anode),

12 : 형광체, 13, 73 : 하부기판,

15, 31, 40, 75 : 캐소드 전극(cathode), 18, 78 : 스페이서(spacer),

17, 52, 61, 76 : 게이트 전극(gate), 74 : 절연층,

50, 62, 77 : 집속전극(focusing electrode),

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징은, 상부기판과 하부기판 간의 간격을 일정하게 유지시키며 서로 대향되게 구비되는 스페이서와 게이트 전극을 가지는 전계방출 표시 소자에 있어서, 상기 상부기판과 상기 하부기판을 절연시키기 위해 상기 스페이서의 측면의 소정의 부분에 전도성물질로 구비되는 집속전극을 코팅하는 것을 포함한다.

본 발명의 다른 특징은, 상기 집속전극에 인가되는 전위는 상기 게이트 전극의 전위보다 낮은 전위 또는 상응하는 전위로 인가되는 것을 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명에서 집속전극을 스페이서의 표면에 형성하여 전자빔을 정확히 집속하는 것을 도시한 것은 도4와 같다.

개략적인 구성은 스페이서(78), 집속전극(77), 하부기판(73), 절연층(74), 캐소드 전극(75), 게이트 전극(76) 등으로 이루어 진다. 스페이서(78)는 상부기판(도면 미도시)과 하부기판(73)사이에 진공 공간이 유지되도록 하는 것으로, 스페이서(78)의 측면에는 전도성 물질로 코팅되어 집속전극(77)이 형성되며, 절연을 위해유리나 세라믹 화합물 등으로 절연을 한다.

상부기판에는 상부 유리의 아래에 적층된 애노드 전극과 형광체가 형성되어 있으며, 고전압형 전계 방출표시 소자에서는 애노드 전극과 형광체의 위치가 바뀌며, 하부기판(73)은 하부유리와 그 위에 적층된 캐소드 전극(75) 및 이미터와, 이미터 주변의 캐소드 전극(75) 위에 적층된 절연층(74) 및 게이트 전극(76)을 구비한다. 스페이서(78)의 양 측면에는 전도성 물질이 코팅되어 집속전극(77)이 형성되어 있으며, 스페이서(78)에서 집속전극(77)이 형성된 부분 외에는 상부기판과 하부기판(73)의 절연을 유지할 수 있도록 유리나 세라믹 화합물 등으로 절연을 한다.

한편, 집속전극(77)을 갖는 전계 방출 표시 소자의 작동은 다음과 같다.

하부기판(73)에 형성된 마이크로 팁(미도시)으로부터 전자의 방출이 시작되면, 방출된 전자들에 의한 전자빔은 상부기판에 형성된 애노드 전극으로 향하게 된다. 이때, 집속 전극(77)에 (-)의 전계가 가해지면, 전자빔을 중심으로 양측에서 (-) 전계를 갖는 집속 전극(77)의 집속 작용에 의해 전자빔은 전계에 의한 볼록 렌즈를 통과하여 애노드 전극쪽으로 집속되게 된다.

상부기판과 하부기판(73)은 전기적으로 절연되어 있어야 하며, 집속 전극(77)에만 독립적으로 전위가 가해져야 한다. 따라서, 스페이서(78)의 표면에만 전도성 물질을 코팅했으며, 또한, 발산하는 전자빔에 (-) 전계만 가해주면 되므로 집속전극(77)이 굳이 넓을 필요는 없기 때문에 스페이서(78)의 위아래는 전기적 절연을 유지하기 위하여 코팅을 하지 않았다. 이렇게 스페이서(78)의 측면에 전도성 물질을 상부기판과 하부기판(73)이 절연이 유지되도록 코팅한 후에, 게이트전극(76)의 전위보다 낮은 전위를 집속전극(77)에 인가하면 캐소드 전극(75)에서 방출되는 전자빔이 집속 전극(77)에 인가된 낮은 전위의 전기장에 의해서 집속 되어진다.

또한, 본 발명에 따른 실시예는 상술한 것으로 한정하지 않고, 본 발명과 관련하여 통상의 지식을 가진 자라면 자명한 범위 내에서 본 발명을 여러가지로 수정 및 변경하여 실시할 수 있을 것이며, 이와같은 수정 및 변경은 본 발명의 기술적 범주에 해당함을 밝혀 둔다.

이상과 같이, 본 발명은 스페이서의 측면에 전도성 물질의 코팅으로 집속전극을 구비하여 발산되는 방출 전자빔이 퍼지지 않게 집속할 수 있어 작은 비용으로 우수한 특성을 얻을 수 있으며, 원하는 형광체를 정확히 발광시킬 수 있으며 화면에 번짐없는 선명한 화질을 얻을 수 있는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 상부기판과 하부기판 간의 간격을 일정하게 유지시키며 서로 대향되게 구비되는 스페이서와 게이트 전극을 가지는 전계방출 표시 소자에 있어서,

   상기 상부기판과 상기 하부기판을 절연시키기 위해 상기 스페이서의 측면의 소정의 부분에 전도성물질로 구비되는 집속전극을 코팅하는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자를 위한 집속전극 장치.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 집속전극에 인가되는 전위는 상기 게이트 전극의 전위보다 낮은 전위 또는 상응하는 전위로 인가되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자를 위한 집속전극 장치.