KR20070047458A

KR20070047458A - 전자 방출 표시 디바이스

Info

Publication number: KR20070047458A
Application number: KR1020050104214A
Authority: KR
Inventors: 강정호; 장철현
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2005-11-02
Filing date: 2005-11-02
Publication date: 2007-05-07

Abstract

본 발명은 스페이서 주위의 전자빔 왜곡을 저감시킴으로써 스페이서 주위의 가시성을 저감시키고 휘도 및 발광 균일도를 향상시키는 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것으로서, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판에 형성되고 단위 화소마다 같은 개수로 구비되는 전자 방출부들과, 상기 전자 방출부에 대응하여 상기 제2 기판에 형성되는 형광체층들과, 상기 단위 화소들 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지시키는 복수의 스페이서들을 포함한다. 이때 상기 단위 화소들 사이의 중심에서 한 방향으로 형성되는 중심선과 이 중심선에 마주하는 상기 전자 방출부 사이의 제1 거리와, 상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 중심선과 상기 스페이서에 마주하는 상기 전자 방출부 사이의 제2 거리는 서로 다르게 형성된다.

스페이서, 전자 방출부, 거리, 중심선, 개구부, 시프트

Description

전자 방출 표시 디바이스 {ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE}

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스를 분해하여 도시한 사시도이다.

도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 단면도이다.

도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 평면도이다.

도4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 평면도이다.

도5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 평면도이다.

본 발명은 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 스페이서의 가시성을 줄이는 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것이다.

일반적으로 전자 방출 소자(electron emission element)는 전자원의 종류에 따라 열음극(hot cathode)을 이용하는 방식과 냉음극(cole cathode)을 이용하는 방식으로 분류될 수 있다.

여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자는 전계 방출 어레이(Field Emitter Array, 이하 "FEA"라 한다)형, 표면 전도 에미션(Surface- Conduction Emission, 이하 "SCE"라 한다)형, 금속-절연층-금속(Metal-Insulator-Metal, 이하 "MIM"이라 한다)형 및 금속-절연층-반도체(Metal-Insulator-Semiconductor, 이하 "MIS"라 한다)형 등이 알려져 있다.

이 MIN형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속/절연층/금속(MIN)과 금속/절연층/반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 절연층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때, 금속이나 반도체로부터 공급되는 전자가 터널링(tunneling) 형상에 의하여 절연층을 통과하여 상부 금속에 도달하고 도달한 전자 중 상부 금속의 일 함수(work function) 이상의 에너지를 가지는 전자가 상부 전극으로부터 방출되는 원리를 이용한다.

SCE형 전자 방출 소자는 일 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 이 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성하며, 두 전극에 전압을 인가하여 도전 박막의 표면으로 전류가 흐를 때 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.

FEA형 전자 방출 소자는 전자 방출부와 이 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들로서 하나의 캐소드 전극과 하나의 게이트 전극을 구비하며, 전자 방출부의 물질로 일 함수(work function)가 낮거나 종횡비가 큰 물질, 일례로 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재료로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물이나, 탄소 나노튜브와 흑연 및 다이아몬드상 탄소와 같은 탄소계 물질을 사용하여 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한다.

한편, 전자 방출 소자는 일 기판에 어레이를 이루며 형성되어 전자 방출 디 바이스(electron emission device)를 구성하고, 전자 방출 디바이스는 형광층과 애노드 전극 등으로 이루어진 발광 유닛이 구비된 다른 기판과 결합하여 전자 방출 표시 디바이스(electron emission display device)를 구성한다.

즉 통상의 전자 방출 디바이스는 전자 방출부와 더블어 주사 전극들과 데이터 전극들로 기능하는 복수의 구동 전극들을 구비하여 전자 방출부와 구동 전극들의 작용으로 화소별 전자 방출의 온/오프와 전자 방출량을 제어한다. 그리고 전자 방출 표시 디바이스는 전자 방출부에서 방출된 전자들로 형광층을 여기시켜 소정의 발광 또는 표시 작용을 한다.

이 전자 방출 표시 디바이스는 진공 용기를 구성하는 두 기판의 간격을 유지시키도록 내부에 다수의 스페이서들을 구비한다. 이 스페이서들은 전자 방출부에서 방출되는 전자들을 차단하지 않도록 흑색층이 위치하는 비발광 영역에 위치한다.

그러나, 전자 방출부에서 방출되는 전자빔은 진행하면서 퍼지는 경향이 있고, 또한 스페이서 측으로 끌리어 스페이서에 충돌된다. 이 전자빔의 충돌과 스페이서의 접촉부 특성 등에 의하여, 전자 방출부 주위의 등전위선들은 왜곡되고, 이렇게 왜곡된 등전위선에 따라 전자들은 스페이서 측으로 끌리게 된다.

이와 같이 스페이서 측으로 끌리어 충돌되는 전자들은 스페이서 주위의 가시성을 증대시키게 되고, 이로 인하여 스페이서가 있는 부분과 그렇지 않은 부분을 서로 다른 상태로 표시되게 한다. 이는 전자 방출 표시 디바이스의 휘도 및 발광 균일도를 저하시키게 된다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 그 목적은 스페이서 주위의 전자빔 왜곡을 저감시킴으로써 스페이서 주위의 가시성을 저감시키고 휘도 및 발광 균일도를 향상시키는 전자 방출 표시 디바이스를 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스는, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판에 형성되고 단위 화소마다 같은 개수로 구비되는 전자 방출부들과, 상기 전자 방출부에 대응하여 상기 제2 기판에 형성되는 형광체층들과, 상기 단위 화소들 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지시키는 복수의 스페이서들을 포함할 수 있다. 이때 상기 단위 화소들 사이의 중심에서 한 방향으로 형성되는 중심선과 이 중심선에 마주하는 상기 전자 방출부 사이의 제1 거리와, 상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 중심선과 상기 스페이서에 마주하는 상기 전자 방출부 사이의 제2 거리는 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 길게 또는 짧게 형성될 수 있다.

상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 단위 화소에서 상기 전자 방출부는, 상기 제2 거리와 상기 제1 거리의 차이만큼 상기 중심선에서 이 중심선에 수직하는 방향으로 시프트 된 위치에 배치될 수 있다.

상기 스페이서는 벽체형으로 형성될 수 있다.

상기 스페이서는 기둥형으로 형성될 수 있다. 이때, 상기 스페이서는 4개의 상기 단위 화소가 형성하는 중심에 배치될 수 있다. 또한 상기 스페이서는 2개의 상기 단위 화소가 형성하는 중심에 배치될 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스는, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판 위에 서로 절연 상태를 유지하며 교차하여 배치되는 캐소드 전극들 및 게이트 전극들과, 상기 캐소드 전극들과 상기 게이트 전극들의 교차 영역에서 상기 캐소드 전극 위에 형성되고 상기 교차 영역마다 같은 개수로 배치되는 전자 방출부들, 상기 전자 방출부들을 개방시키도록 상기게이트 전극 위에 형성되고 상기 전자 방출부들에 대응하는 개구부를 구비하는 절연층과, 상기 개구부에 대응하여 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 형광체층들과, 상기 개구부들 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지시키는 복수의 스페이서들을 포함할 수 있다. 이때, 상기 개구부들 사이의 중심에서 한 방향으로 형성되는 중심선과 이 중심선에 마주하는 상기 개구부 사이의 제1 거리와, 상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 중심선과 상기 스페이서에 마주하는 상기 개구부 사이의 제2 거리는 서로 다르게 형성될 수 있다.

상기 스페이서가 배치되는 부분에서 상기 개구부는, 상기 제2 거리와 상기 제1 거리의 차이만큼 상기 중심선에서 이 중심선에 수직하는 방향으로 시프트 된 위치에 배치될 수 있다.

상기 전자 방출부는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C₆₀) 및 실리콘 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함할 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스를 분해하여 도시한 사시도이고, 도2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 단면도이며, 도3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 평면도이다.

이 도면들을 참조하면, 제1 실시예의 전자 방출 표시 디바이스는 내부 공간을 사이에 두고 서로 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(10)과 제2 기판(30)을 포함한다. 제1 기판(10)과 제2 기판(30)의 가장자리에는 밀봉 부재(미도시)가 배치되어 두 기판(10, 30)을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10^-6torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다.

제1 기판(10) 중 제2 기판(30)과의 대향면에는 전자 방출 소자들이 어레이를 이루며 배치되어 제1 기판(10)과 함께 전자 방출 디바이스(100)를 구성하고, 이 전자 방출 디바이스(100)가 제2 기판(30) 및 제2 기판(30)에 제공된 발광 유닛(110)과 결합되어 전자 방출 표시 디바이스를 구성한다.

제1 기판(10) 위에는 캐소드 전극들(12)이 제1 기판(10)의 일 방향(도1의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 이 캐소드 전극들(12)을 덮으면서 제1 기판(10) 전체에 제1 절연층(14)이 형성된다. 제1 절연층(14) 위에는 게이트 전극들(16)이 캐소드 전극들(12)과 직교하는 방향(도1의 x축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.

이 캐소드 전극들(12)과 게이트 전극들(16)의 교차 영역이 단위 화소(UC, 도3에서 점선으로 도시)를 이루며, 캐소드 전극들(12) 위로 각 단위 화소(UC)마다 전자 방출부들(18)이 형성된다. 그리고 제1 절연층(14)과 게이트 전극들(16)에는 각 전자 방출부들(18)에 대응하는 개구부(141, 161)가 형성되어 제1 기판(10) 상에 전자 방출부들(18)이 노출되도록 한다.

전자 방출부(18)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 전자 방출부(18)는 탄소 나노튜브(CNT), 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), C₆₀, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질을 포함할 수 있으며, 그 제조법으로 스크린 인쇄, 직접 성장, 스퍼터링 또는 화학기상증착(CVD) 등을 적용할 수 있다.

다른 한편으로, 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어질 수 있다.

이 전자 방출부들(18)은 각 단위 화소(UC)에서 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(16) 중 어느 한 전극, 일례로 캐소드 전극(12)의 길이 방향을 따라 일렬로 위치할 수 있으며, 원형의 평면 형상을 갖도록 형성될 수 있다. 단위 화소(UC)별 전자 방출부(18)의 배열 형상과 전자 방출부(18)의 평면 형상은 도시한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.

본 실시예에서 전자 방출부들(18)은 각각 통상적으로 허용되는 소정의 범위 내에서 전자를 방출시키는 것으로서, 소정의 사이즈를 가지는 단위 화소(UC)에서 소정 거리를 유지하면서 배치된다. 따라서 단위 화소(UC)에는 같은 개수의 전자 방출부들(18)이 배치되는 것이 바람직하다. 즉 본 실시예에서 전자 방출부들(18)은 개별적으로 의미를 가지는 것보다 단위 화소(UC)별로 더 큰 의미를 가진다. 하지만 단위 화소(UC)별로 소정의 전자를 방출하면서 단위 화소(UC) 내에 서로 다른 개수의 전자 방출부들(18)이 구비되는 경우도 포함될 수는 있다.

상기에서는 제1 절연층(14)을 사이에 두고 게이트 전극들(16)이 캐소드 전극들(12) 상부에 위치하는 구조에 대하여 설명하였으나, 게이트 전극들이 제1 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극들 하부에 위치하는 구조도 가능하다. 이 경우 전자 방출부들은 제1 절연층 위에서 캐소드 전극들의 측면에 형성될 수 있다(미도시).

그리고, 게이트 전극(16)과 제1 절연층(14) 위로 제2 절연층(20)과 집속 전극(22)이 순서대로 형성된다. 이 제2 절연층(20)과 집속 전극(22)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(201, 221)가 각각 형성된다. 이 개구부들(201, 221)은 게이트 전극들(16)의 표면 일부를 노출시킨다.

집속 전극(22)의 개구부(221)는 단위 화소(UC)마다 하나씩 형성되어 집속 전극(22)이 하나의 단위 화소(UC)에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속하거나, 각 게이트 전극(16)의 개구부(161)마다 하나씩 형성되어 각 전자 방출부(18)에서 방출되는 전자들을 개별적으로 집속할 수 있다. 도면에서는 일례로 전자(前者)의 경우 를 도시하였다.

집속 전극(22)은 도1에 도시된 바와 같이, 제2 절연층(20) 전체에 위치하도록 형성된다.

다음으로, 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(30)의 일면에는 형광층(32), 일례로 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 형광층들(32R, 32G, 32B)이 서로 간에 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층들(32) 사이에는 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(34)이 형성된다. 각 형광층들(32)은 제1 기판(10)에 설정되는 단위 화소(UC)마다 하나씩 대응하도록 배치된다.

그리고, 형광층(32)과 흑색층(34) 상에는 알루미늄과 같은 금속막으로 이루어지는 애노드 전극(36)이 형성된다. 애노드 전극(36)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가 받으며, 형광층(32)에서 방사되는 가시광 중 제1 기판(10)을 향하여 방사된 가시광을 제2 기판(30)으로 반사시켜 화면의 휘도를 높인다.

한편, 애노드 전극은 금속막이 아닌 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(30)을 향한 형광층(32)과 흑색층(34)의 일면에 위치한다. 또한 애노드 전극으로서 전술한 투명 도전막과 금속막을 동시에 사용하는 구조로 가능하다.

그리고, 제1 기판(10)과 제2 기판(30) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축을 지지하고 두 기판(10, 30)의 간격을 일정하게 유지시키는 다수의 스페이서들(38)이 배치된다. 스페이서들(38)은 형광층(30)을 침범하지 않도록 흑색층(34)에 대응하여 위치한다. 제1 실시예는 벽체형 스페이서(38)를 예시하고 있다.

보다 구체적으로 보면, 스페이서들(38)은 제2 기판(30)에서는 흑색층(34)에 위치하고 제1 기판(10)에서는 단위 화소들(UC) 사이에 위치한다. 이 스페이서들(38)은 단위 화소(UC)와 단위 화소(UC) 사이에 교차 형성되는 두 방향들(도3의 x축 또는 y축 방향) 중 한 방향, 일례로 게이트 전극들(16)과 나란한 방향(x축 방향) 또는 캐소드 전극들(12)과 나란한 방향(y축 방향)으로 배치될 수 있다.

이를 예로 들어 설명하면, 단위 화소들(UC) 사이의 중심에서 한 방향으로 중심선(CL)이 형성되고, 이 중심선(CL)에서 단위 화소들(UC)에 구비되는 전자 방출부(18)에 이르는 사이에 제1 거리(L11)가 형성된다. 일례로, 전자 방출부(18)는 단위 화소(UC) 내에서 중심선(CL)에 가장 가까운 것을 기준으로 한다.

이 스페이서들(38)이 단위 화소들(UC) 사이에 배치되므로 스페이서들(38)은 상기 중심선(CL)과 일치하게 된다. 이 스페이서(38)가 배치되는 부분의 중심선(CL)에서 스페이서(38)와 마주하는 전자 방출부(18)에 이르는 사이에 제2 거리(L12)가 형성된다.

이 스페이서들(38)이 양(+) 전하로 차징(charging) 되느냐 아니면 음(-) 전하로 차징 되느냐에 따라 제1 거리(L11)와 제2 거리(L12)는 서로 다르게 형성된다.

이 스페이서(38)는 단위 화소들(UC) 사이에 위치하지만 전자 방출부들(18)에서 방출되는 전자빔이 집속 전극(22)에 의하여 완전하게 집속되지 못하고 왜곡되므로 양(+) 전하 또는 음(-) 전하로 차징된다.

따라서 스페이서(38)에 마주하는 단위 화소들(UC)과, 주위에 스페이서(38)를 구비하지 않는 단위 화소들(UC)을 비교할 때, 스페이서(38)와 마주하는 단위 화소 들(UC)에서 전자 방출부들(18)을 중심선(CL)으로부터 멀도록 또는 가깝도록 시프트된 위치에 구비한다. 이때 시프트 되는 거리는 제1 거리(L11)와 제2 거리(L12)의 절대치 차이이다.

도3을 참조하면, 제1 실시예는 스페이서(38)가 양(+)의 전하로 차징되어 있는 경우에 적용된다. 제2 거리(L12)는 제1 거리(L11)보다 길게 형성된다. 즉 상대적으로, 스페이서(38)가 있는 부분에서 중심선(CL)과 전자 방출부(18) 사이의 거리(L12)가 길고, 스페이서(38)가 없는 부분에서 중심선(CL)과 전자 방출부(18) 사이의 거리(L11)가 짧다.

이 경우, 전자 방출부들(18)에서 방출되는 전자빔은 먼 거리(L12)를 유지하는 스페이서(38)의 양(+)의 차징 상태에 영향을 받아 스페이서(38) 쪽으로 끌리면서 제2 기판(30)으로 진행될 수 있다.

이상은 단위 화소(UC)에서 전자 방출부들(18)을 기준으로 상기 중심선(CL)과의 관계를 설명하였다. 이는 소정의 전자들을 방출하는 단위 화소(UC)마다 전자 방출부들(18)이 서로 다른 개수 서로 다른 배열을 형성하는 경우에 효과적으로 적용될 수 있다.

이하는 단위 화소(UC)에서 개구부들(201, 221)을 기준으로 상기 중심선(CL)과의 관계를 설명한다. 이는 단위 화소(UC) 내부에서 전자 방출부들(18)이 어떻게 배치되느냐를 고려하지 않고 상기한 바와 같이 단위 화소(UC)별로 소정의 전자들을 방출하는 경우에 효과적으로 적용될 수 있다.

여기서, 스페이서(38)에 마주하는 단위 화소들(UC)과, 주위에 스페이서(38) 를 구비하지 않는 단위 화소들(UC)을 비교할 때, 스페이서(38)와 마주하는 단위 화소들(UC)에서 개구부들(221, 편의상 집속 전극의 개구부를 예로 들어 설명한다)을 중심선(CL)으로부터 멀도록 또는 가깝도록 시프트된 위치에 구비한다. 이때 시프트 되는 거리는 제3 거리(L21)와 제4 거리(L22)의 절대치 차이이다.

여기서, 제3 거리(L21)는 스페이서(38)가 배치되지 않는 부분의 중심선(CL)에서 단위 화소(UC)의 개구부(221)에 이르는 사이의 거리이고, 제4 거리(L22)는 스페이서(38)가 배치되는 부분의 중심선(CL)에서 스페이서(38)와 마주하는 개구부(221)에 이르는 사이의 거리이다.

다시 도3을 참조하면, 이는 스페이서(38)가 양(+)의 전하로 차징되어 있는 경우이다. 제4 거리(L22)는 제3 거리(L21)보다 길게 형성된다. 즉 스페이서(38)가 있는 부분에서 중심선(CL)과 개구부(221) 사이의 거리(L22)가 길고, 스페이서(38)가 없는 부분에서 중심선(CL)과 개구부(221) 사이의 거리(L21)가 짧다.

이 경우, 개구부(221)로 방출되는 전자빔은 긴 거리(L22)를 유지하는 스페이서(38)의 양(+)의 차징 상태에 영향을 받아 스페이서(38)로 끌리면서 제2 기판(30)으로 진행될 수 있다.

상기한 구성의 전자 방출 표시 디바이스는 외부로부터 캐소드 전극들(12), 게이트 전들들(16), 집속 전극(22) 및 애노드 전극(36)에 소정의 전압을 인가함으로서 구동된다.

일례로, 캐소드 전극들(12)과 게이트 전극들(16) 중 어느 한 전극들이 주사 구동 전압을 인가 받아 주사 전극들로 기능하고, 다른 한 전극들이 데이터 구동 전 압을 인가 받아 데이터 전극들로 기능한다.

그리고 집속 전극(22)은 전자빔의 집속에 필요한 전압, 일례로 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가 받으며, 애노드 전극(36)은 전자빔 가속에 필요한 전압, 일례로 수백 내지 수천 볼트의 양의 직류 전압을 인가 받는다.

그러면 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(16)간의 전위 차가 임계치 이상인 단위 화소들의 전자 방출부(18) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 집속 전극(22)의 개구부(221)를 통과하면서 전자빔 다발의 중심부로 집속되고, 스페이서(38)의 양(+)의 차징 상태에 의하여 스페이서(38)로 끌리어 진행되며, 애노드 전극(36)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 단위 화소(UC)의 형광층(32)에 충돌함으로써 이를 발광시킨다.

이때, 스페이서(38)는 개구부(221)로부터 먼 거리를 유지하므로 제2 기판(30)으로 진행하는 전자빔을 스페이서(38)로 끌어들여 전자빔의 왜곡을 제어하여 형광층(32)으로 유도한다.

이 도면을 참조하면, 제2 실시예는 기둥형 스페이서(138)를 예시하여 다양한 구조의 스페이서(138)가 구비될 수 있는 예를 보여준다. 이 스페이서(138) 또한 단위 화소들(UC) 사이에 형성되는 중심선(CL)에 구비된다.

또한, 제2 실시예에서는 편의상 전자 방출부(18)를 기준으로 하는 설명(제1 실시예 참조), 즉 중심선(CL)과 전자 방출부(18)사이에 형성되는 제1 거리(L111)와 제2 거리(L112)를 예로 드는 설명을 생략하고, 개구부(221)를 기준으로 하는, 즉 중심선(CL)과 개구부(221)사이에 형성되는 제3 거리(L121)와 제2 거리(L122)를 예로 들어 설명한다.

제1 실시예와 달리, 제2 실시예는 스페이서(138)가 음(-)의 전하로 차징되어 있는 경우에 적용된다. 또한 제4 거리(L122)는 제3 거리(L121)보다 짧게 형성된다. 즉 상대적으로 스페이서(138)가 있는 부분에서 중심선(CL)과 개구부(221) 사이의 거리(L122)가 짧고, 스페이서(138)가 없는 부분에서 중심선(CL)과 개구부(221) 사이의 거리(L121)가 길다.

이 경우, 개구부(221)로 방출되는 전자빔은 짧은 거리(L122)를 유지하는 스페이서(138)의 음(-)의 차징 상태에 영향을 받아 스페이서(138)로부터 밀리면서 제2 기판(30)으로 진행될 수 있다.

또한, 스페이서(138)는 개구부들(221) 사이에서 두 방향(x축 방향과 y축 방향)이 교차하는 중심선(CL) 상에 구비된다. 따라서 스페이서(138)의 주위에는 4개 단위 화소들(UC)의 각 개구부들(221)이 구비된다. 이 4개의 개구부들(221)과 중심선(CL) 사이의 각 거리(L122)는 스페이서(138)가 구비되지 않은 개구부들(221)과 중심선(CL) 사이의 거리(L121)보다 짧다.

이 도면을 참조하면, 제3 실시예는 기둥형 스페이서(238)를 2개의 개구부들(221) 사이에 구비하고 있다. 제3 실시예는 제2 실시예의 기둥형 스페이서(238)를 보여 주면서, 제1 실시예와 같이 스페이서(238)가 양(+)의 전하로 차징된 상태를 보여 준다.

즉, 스페이서(238)는 개구부들(221) 사이에서 일 방향(x축 방향)의 중심선(CL) 상에 구비된다. 따라서 스페이서(238)의 주위에는 2개 단위 화소들(UC)의 각 개구부들(221)이 구비된다. 이 2개의 개구부들(221)과 중심선(CL) 사이의 각 거리(L222)는 스페이서(238)가 구비되지 않은 개구부들(221)과 중심선(CL) 사이의 거리(L221)보다 길다.

제2 실시예는 4개의 개구부들(221)에서 방출되는 전자빔의 왜곡을 제어하고, 제3 실시예는 2개의 개구부들(221)에서 방출되는 전자빔의 왜곡을 제어한다.

상기에서는 전자 방출 표시 디바이스의 일례로서 FEA형에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 표면 전도 에미션(SCE)형, 금속-절연층-금속(MIM)형 및 금속-절연층-반도체(MIS)형 등에 다양하게 적용될 수 있다.

이상을 통해 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.

이상 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 전자 방출 표시 디바이스는 단위 화소 또는 이의 개구부들 사이의 일 방향 중심선을 기준으로 하여, 스페이서가 배치되는 주위의 전자 방출부들 또는 개구부들을 스페이서가 구비되지 않는 부분의 전자 방출부들 또는 개구부들보다 중심선으로부터 먼 위치 또는 가까운 위치에 시프트 하여 배치함으로써, 전자 방출부 및 개구부로 방출되는 전자빔이 스페이서 주위 에서의 왜곡되는 것을 저감시킬 수 있다.

즉, 본원 발명에 따른 전자 방출 표시 디바이스는 양(+) 또는 음(-)의 전하로 차징된 스페이서의 상태에 따라, 방출되는 전자들을 스페이서로 끌려가거나 스페이서로부터 밀려나면서 진행되게 하고, 이로 인하여 스페이서 주위의 가시성을 저감시키고, 휘도 및 발광 균일도를 향상시킨다.

Claims

서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과;

상기 제1 기판에 형성되고 단위 화소마다 같은 개수로 구비되는 전자 방출부들과;

상기 전자 방출부에 대응하여 상기 제2 기판에 형성되는 형광체층들과;

상기 단위 화소들 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지시키는 복수의 스페이서들을 포함하며,

상기 단위 화소들 사이의 중심에서 한 방향으로 형성되는 중심선과 이 중심선에 마주하는 상기 전자 방출부 사이의 제1 거리와,

상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 중심선과 상기 스페이서에 마주하는 상기 전자 방출부 사이의 제2 거리는 서로 다르게 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 길게 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 짧게 형성되는 전자 방출 표시 디바이 스.
제1항에 있어서,

상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 단위 화소에서 상기 전자 방출부는, 상기 제2 거리와 상기 제1 거리의 차이만큼 상기 중심선에서 이 중심선에 수직하는 방향으로 시프트 된 위치에 배치되는 전자 방출 표시 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 스페이서는 벽체형으로 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제1항에 있어서,

상기 스페이서는 기둥형으로 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제6항에 있어서,

상기 스페이서는 4개의 상기 단위 화소가 형성하는 중심에 배치되는 전자 방출 표시 디바이스.
제6항에 있어서,

상기 스페이서는 2개의 상기 단위 화소가 형성하는 중심에 배치되는 전자 방출 표시 디바이스.
서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과;

상기 제1 기판 위에 서로 절연 상태를 유지하며 교차하여 배치되는 캐소드 전극들 및 게이트 전극들과;

상기 캐소드 전극들과 상기 게이트 전극들의 교차 영역에서 상기 캐소드 전극 위에 형성되고 상기 교차 영역마다 같은 개수로 배치되는 전자 방출부들과;

상기 전자 방출부들을 개방시키도록 상기 게이트 전극 위에 형성되고 상기 전자 방출부들에 대응하는 개구부를 구비하는 절연층과;

상기 개구부에 대응하여 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 형광체층들과;

상기 개구부들 사이에 배치되어 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지시키는 복수의 스페이서들을 포함하며,

상기 개구부들 사이의 중심에 한 방향으로 형성되는 중심선과 이 중심선에 마주하는 상기 개구부 사이의 제1 거리와,

상기 스페이서가 배치되는 부분의 상기 중심선과 상기 스페이서에 마주하는 상기 개구부 사이의 제2 거리는 서로 다르게 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 길게 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 제2 거리는 상기 제1 거리보다 짧게 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 스페이서가 배치되는 부분에서 상기 개구부는, 상기 제2 거리와 상기 제1 거리의 차이만큼 상기 중심선에서 이 중심선에 수직하는 방향으로 시프트 된 위치에 배치되는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 스페이서는 벽체형으로 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제9항에 있어서,

상기 스페이서는 기둥형으로 형성되는 전자 방출 표시 디바이스.
제14항에 있어서,

상기 스페이서는 4개의 상기 개구부가 형성하는 중심에 배치되는 전자 방출 표시 디바이스.
제14항에 있어서,

상기 스페이서는 2개의 상기 개구부가 형성하는 중심에 배치되는 전자 방출 표시 디바이스.
제1항 또는 제9항에 있어서,

상기 전자 방출부는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C₆₀) 및 실리콘 나노와이어로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 물질을 포함하는 전자 방출 표시 디바이스.