KR20050087244A - 전자 방출 표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자빔 퍼짐을 최소화하여 화면의 색 재현성을 높일 수 있도록 집속 전극을 구비한 전자 방출 표시장치에 관한 것으로서,

전자 방출 표시장치는, 임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과; 제1 기판 상에 형성되는 캐소드 전극들과; 캐소드 전극 상에 마련되는 전자 방출원과; 전자 방출원을 노출시키며 형성되는 제1 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 캐소드 전극들 위에 형성되는 게이트 전극들과; 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에서 전자 방출원을 둘러싸도록 형성되며, 캐소드 전극과 전기적으로 연결되는 집속 전극을 포함한다.

Description

전자 방출 표시장치 {ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE}

본 발명은 전자 방출 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자빔 퍼짐을 최소화하여 화면의 색 재현성을 높일 수 있도록 집속 전극을 구비한 전자 방출 표시장치에 관한 것이다.

냉음극을 전자 방출원으로 사용하는 전자 방출 표시장치로서 전계 방출 표시장치와 표면 도전형 전자 방출 디바이스 및 금속/절연층/금속형 전자 방출 디바이스가 공지되어 있다.

이 가운데 통상의 전계 방출 표시장치(FED; field emission display)는 후면 기판 위에 전자 방출원인 에미터와 더불어 에미터의 전자 방출을 제어하기 위한 전극들, 즉 캐소드 전극과 게이트 전극을 형성하고, 후면 기판에 대향하는 전면 기판의 일면에 애노드 전극과 형광막을 형성한 구성으로 이루어진다.

도 4는 종래 기술에 의한 전계 방출 표시장치의 부분 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시한 후면 기판의 평면도이다.

도면을 참고하면, 후면 기판(1)에는 캐소드 전극(3)과 게이트 전극(5)들이 절연층(7)을 사이에 두고 서로 교차하는 방향을 따라 형성되며, 캐소드 전극(3)과 게이트 전극(5)이 교차하는 화소 영역마다 게이트 전극(5)과 절연층(7)에 개구부(9)가 형성된다. 그리고 이 개구부(9)에 의해 노출된 캐소드 전극(3) 표면으로 전자 방출원인 에미터(11)가 위치한다.

상기 후면 기판(1)에 대향하는 전면 기판(13)의 일면에는 애노드 전극(15)이 형성되고, 애노드 전극(15)의 일면에는 적색, 녹색 및 청색의 형광막들(17R, 17G, 17B)이 비엠막(19)을 사이에 두고 위치한다.

상기한 구성에 있어서, 게이트 전극(5)과 절연층(7)에 형성되는 개구부(9)와, 이 개구부(9) 내부에 위치하는 에미터(11)는 주로 원형으로 이루어진다. 이와 같이 에미터(11)를 원형으로 제작하면, 캐소드 전극(3)과 게이트 전극(5)에 소정의 구동 전압을 인가하여 에미터(11)로부터 전자를 방출시킬 때 에미션 효율이 우수하여 구동 전압을 낮출 수 있는 장점이 있으나, 에미터(11)에서 방출된 전자빔은 방사상으로 퍼지며 진행하게 된다.

그 결과, 에미터(11)에서 방출된 전자빔들 중 일부는 해당 화소에 대응하는 형광막이 아닌 타색 형광막에 도달하여 이를 발광시킴으로써 화면의 색 재현성을 저하시키게 된다.

따라서 에미터(11)의 전자빔 퍼짐을 억제하기 위해서는 상기 개구부(9)와, 이 개구부(9)에 위치하는 에미터(11)를 보다 작게 형성하거나, 전자빔 집속을 위한 전극들을 추가로 형성해야 하는데, 이 경우에는 표시장치의 구조와 제조 공정이 복잡해지므로 그 적용이 용이하지 않은 단점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 에미터의 전자빔 퍼짐을 최소화하여 화면의 색 재현성을 높일 수 있는 전자 방출 표시장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과, 제1 기판 상에 형성되는 캐소드 전극들과, 캐소드 전극 상에 마련되는 전자 방출원과, 전자 방출원을 노출시키며 형성되는 제1 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 캐소드 전극들 위에 형성되는 게이트 전극들과, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에서 전자 방출원을 둘러싸도록 형성되며 캐소드 전극과 전기적으로 연결되는 집속 전극과, 제2 기판 상에 형성되는 애노드 전극과, 애노드 전극의 어느 일면에 위치하는 형광막을 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공한다.

상기 집속 전극은 전자 방출원을 노출시키며 형성되는 제2 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극들 위에서 캐소드 전극과 나란하게 형성된다.

보다 구체적으로, 상기 제2 절연층과 집속 전극은 각각의 캐소드 전극 위에 형성되며, 집속 전극이 폭 방향에 따른 단부에서 캐소드 전극을 향해 연장된 접속부를 구비하고, 접속부가 캐소드 전극과 접촉하여 캐소드 전극과 전기적으로 연결된다.

상기 집속 전극은 전자 방출원의 상부 표면보다 높은 위치에 형성되는 것이 바람직하다. 또한 상기 제1 절연층과 게이트 전극은 전자 방출원을 노출시키기 위한 제1 개구부를 형성하고, 상기 집속 전극과 제2 절연층은 제1 개구부 하단에서 전자 방출원을 노출시키기 위한 제2 개구부를 형성하며, 제2 개구부의 폭은 제1 개구부의 폭보다 작게 형성되는 것이 바람직하다.

상기 전자 방출원은 제2 개구부의 중심에서 제2 절연층과 일정한 간격을 두고 형성된다. 전자 방출원은 카본계 물질, 바람직하게 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 및 C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 A방향에서 바라본 전계 방출 표시장치의 결합 상태 단면도이며, 도 3은 도 1의 일부분을 확대 도시한 부분 절개 사시도이다.

도면을 참고하면, 전자 방출 표시장치의 한 종류인 전계 방출 표시장치는 임의의 간격을 두고 대향 배치되며 진공 용기를 구성하는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 포함한다. 제1 기판(2)에는 전계 형성으로 전자를 방출하는 구성이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 발광하여 소정의 이미지를 구현하는 구성이 제공된다.

보다 구체적으로, 제1 기판(2) 위에는 캐소드 전극(6)들이 일방향(도면의 Y방향)을 따라 라인 패턴으로 형성되고, 각각의 캐소드 전극(6) 위로 하부 절연층(8)과 집속 전극(10)이 캐소드 전극(6)과 동일한 라인 패턴으로 형성된다. 집속 전극(10)은 폭 방향에 따른 양측 단부에서 캐소드 전극(6)을 향해 연장된 접속부(12)를 구비하며, 접속부(12)가 캐소드 전극(6)과 접촉하여 캐소드 전극(6)과 전기적으로 연결된다.

상기 캐소드 전극(6)과 집속 전극(10)을 덮으면서 제1 기판(2)의 내면 전체에 상부 절연층(14)이 형성되고, 상부 절연층(14) 위에는 캐소드 전극(6)과 교차하는 방향(도면의 X방향)을 따라 게이트 전극(16)들이 위치한다.

그리고 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(16)이 교차하는 화소 영역마다 게이트 전극(16)과 상부 절연층(14)에는 제1 개구부(18)가 형성되고, 제1 개구부(18) 하단으로 집속 전극(10)과 하부 절연층(8)에는 제2 개구부(20)가 형성되어 캐소드 전극(6)을 노출시키며, 제1, 2 개구부(18, 20)에 의해 노출된 캐소드 전극(6) 표면에는 전자 방출원인 에미터(22)가 위치한다.

상기 에미터(22)는 제2 개구부(20)의 중심에서 하부 절연층(8)과 일정한 간격을 두고 위치한다. 본 실시예에서 에미터(22)는 바람직하게 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 또는 이들의 조합으로 이루어진다.

그리고 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 애노드 전극(24)이 형성되고, 애노드 전극(24)의 일면에는 적색, 녹색 및 청색의 형광막들(26R, 26G, 26B)이 비엠막(28)을 사이에 두고 위치한다. 상기 애노드 전극(24)은 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 전극으로 이루어진다.

한편, 상기 형광막들(26R, 26G, 26B)과 비엠막(28) 표면에는 메탈 백(metal back) 효과에 의해 화면의 휘도를 높이는 금속막(도시하지 않음)이 위치할 수 있으며, 이 경우 상기한 투명 전극을 구비하지 않고 금속막을 애노드 전극으로 사용할 수 있다.

이와 같이 구성되는 전계 방출 표시장치는, 외부로부터 캐소드 전극(6), 게이트 전극(16) 및 애노드 전극(24)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 일례로 캐소드 전극(6)에는 0V, 게이트 전극(16)에는 수십∼수백 볼트의 (+)전압이, 애노드 전극(24)에는 수백∼수천 볼트의 (+)전압이 인가된다.

이로서 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(16)의 전압 차에 의해 에미터(22) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자빔은 애노드 전극(24)에 인가된 고전압에 이끌려 해당 화소에 대응하는 형광막(일례로 도 2에 도시한 26G)에 충돌하여 이를 발광시킴으로써 소정의 표시가 이루어진다.

이 때, 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(16) 사이에는 캐소드 전극(16)과 동일 전위를 유지하는 집속 전극(10)이 위치하므로, 에미터(22)에서 방출된 전자빔이 집속 전극(10)을 지날 때 집속 전극(10)의 접지 전위에 의해 전자빔이 집속되는 힘을 받아 전자빔 퍼짐이 억제되는 효과를 갖는다.

따라서 에미터(22)에서 방출된 전자빔은 집속 전극(10)에 의해 빔퍼짐이 억제되며, 특정 화소의 에미터에서 방출된 전자빔은 해당 화소에 대응하는 형광막에 정확하게 도달하여 타색 침범을 유발하지 않고, 화면의 색 재현성을 향상시킨다.

한편, 도 2를 참고하면, 집속 전극(10)이 에미터(22)의 상부 표면보다 높은 위치에 형성되고, 제2 개구부(20)가 제1 개구부(18)보다 작은 폭으로 형성되어 집속 전극(10)이 에미터(22)에서 방출된 전자빔 경로상에 보다 가깝게 위치할 때에, 집속 전극(10)의 효과를 배가시킬 수 있다.

또한 제1 기판(2)과 제2 기판(4) 사이에는 전자빔 통과를 위한 다수의 어퍼쳐를 갖는 금속 재질의 그리드 플레이트(도시하지 않음)가 위치할 수 있다. 그리드 플레이트는 에미터(22)에서 방출된 전자빔을 집속시키고, 타 화소의 형광막을 향해 이탈된 전자빔을 차단시키는 역할을 한다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 실시예에 따르면, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 캐소드 전극과 동일 전위를 유지하는 집속 전극이 마련되어 있으므로 에미터에서 전자빔이 방출될 때에 집속 전극이 에미터의 전자빔 퍼짐을 억제한다. 따라서 본 실시예의 전자 방출 표시장치는 특정 화소의 에미터에서 방출된 전자빔이 해당 화소에 대응하는 형광막에 정확하게 도달하여 이를 발광시킴으로써 화면의 색 재현성을 높이는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시한 전계 방출 표시장치의 결합 상태 단면도이다.

도 3은 도 1의 일부분을 확대 도시한 부분 절개 사시도이다.

도 4는 종래 기술에 의한 전계 방출 표시장치의 부분 단면도이다.

도 5는 도 4에 도시한 후면 기판의 평면도이다.

Claims (8)

1. 임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

   상기 제1 기판 상에 형성되는 캐소드 전극들과;

   상기 캐소드 전극 상에 마련되는 전자 방출원과;

   상기 전자 방출원을 노출시키며 형성되는 제1 절연층을 사이에 두고 상기 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 캐소드 전극들 위에 형성되는 게이트 전극들과;

   상기 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에서 상기 전자 방출원을 둘러싸도록 형성되며, 캐소드 전극과 전기적으로 연결되는 집속 전극과;

   상기 제2 기판 상에 형성되는 애노드 전극; 및

   상기 애노드 전극의 어느 일면에 위치하는 형광막

   을 포함하는 전자 방출 표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 집속 전극이 상기 전자 방출원을 노출시키며 형성되는 제2 절연층을 사이에 두고 상기 캐소드 전극들 위에서 캐소드 전극과 나란하게 형성되는 전자 방출 표시장치.
3. 제2항에 있어서,

   상기 제2 절연층과 집속 전극이 각각의 캐소드 전극 위에 형성되며, 집속 전극이 폭 방향에 따른 단부에서 캐소드 전극을 향해 연장된 접속부를 구비하고, 접속부가 캐소드 전극과 접촉하는 전자 방출 표시장치.
4. 제1항에 있어서,

   상기 집속 전극이 전자 방출원의 상부 표면보다 높은 위치에 형성되는 전자 방출 표시장치.
5. 제2항에 있어서,

   상기 제1 절연층과 게이트 전극이 전자 방출원을 노출시키기 위한 제1 개구부를 형성하고, 상기 집속 전극과 제2 절연층이 제1 개구부 하단에서 전자 방출원을 노출시키기 위한 제2 개구부를 형성하며,

   상기 제2 개구부의 폭이 제1 개구부의 폭보다 작게 형성되는 전자 방출 표시장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 전자 방출원이 제2 개구부의 중심에서 제2 절연층과 일정한 간격을 가지며 형성되는 전자 방출 표시장치.
7. 제1항에 있어서,

   상기 전자 방출원이 카본계 물질로 이루어지는 전자 방출 표시장치.
8. 제7항에 있어서,

   상기 카본계 물질이 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 및 C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 전자 방출 표시장치.