KR100459908B1

KR100459908B1 - 전계방출표시소자

Info

Publication number: KR100459908B1
Application number: KR1019980002044A
Authority: KR
Inventors: 장재은
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1998-01-23
Publication date: 2005-06-02
Also published as: KR19990066263A

Abstract

본 발명은, 일정한 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 전면 투명 기판 및 배면 기판과, 배면 투명 기판의 대향면 상에 스트라이프 상으로 배치된 음극들과, 음극들 및 배면 투명 기판 상에 도포된 절연층과, 절연층 상에 형성된 홀들에 의해 노출된 음극 상에 배치된 마이크로팁들과, 그 홀들에 대응하는 개구부를 가지며 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 배치된 양극들, 및 양극들 상에 도포된 적·녹·청색의 형광체들을 구비한 전계방출 표시소자에 있어서, 음극 방향으로 배치된 각 화소에 대응하는 적·녹·청색의 형광체가 이 형광체들 중 어느 한 색상의 형광체가 화소의 중심 위치에 배열되고, 나머지 색상의 형광체들이 각각 두 개로 나뉘어져 중심 형광체에 대하여 양쪽으로 대칭을 이루도록 양극 상에 배열되어 있는 점에 특징이 있다.

Description

전계방출 표시소자

본 발명은 전계방출 표시소자에 관한 것으로서, 특히 형광체 및 양극의 배열 구조가 개선된 전계방출 표시소자에 관한 것이다.

전계방출 표시소자(FED; Field Emission Display)는 액정 표시 패널(LCD), 플라즈마 표시 패널(PDP), 형광 표시 소자(VFD) 등과 같은 평판 표시 소자로서, 특히 저 소비 전력, 넓은 시야각, 온도 안전성 및 박형 등의 특징으로 인하여 차세대 표시 소자로서 크게 각광받고 있다.

도 1은 일반적인 전계방출 표시소자의 한 화소 부분을 나타낸 개략적 단면도이다. 도시된 바와 같이, 전계방출 표시소자는, 배면 투명 평판(11) 상에 음극(12), 절연층(13), 게이트(14) 및 마이크로팁(15)이 형성되어 있는 음극판(1)과, 전면 투명 평판(21) 상에 양극(22) 및 형광체(23)가 형성되어 있는 양극판(2)을 포함한다.

보다 상세히 설명하면, 음극판(1)의 배면 투명 평판(11) 위에 음극(12)들이 스트라이프 형태로 형성되어 있으며, 이 음극(12)들 위에는 다수의 마이크로팁(15)들이 어레이 형태로 형성되어 있다. 특히, 이 마이크로팁(15)들은 음극(12) 위에 형성된 절연층(13)의 홀 내에 형성되어 있다. 그리고, 절연층(13)의 위에는 게이트(14)가 형성되어 있다. 한편, 양극판(2)의 전면 투명 평판(21) 위에는 양극(22)들이 상기 음극(12)과 교차되도록 스트라이프 형태로 형성되어 있으며, 이 양극(22)들 위에는 색상별 형광체(23)가 각각 도포되어 있다. 상기 음극판(1) 및 양극판(2)은 스페이서(미도시)에 의해 소정 거리로 이격되어 있으며, 그 주위는 봉착되어 내부가 고진공 상태로 유지된다.

상기와 같은 전계방출 표시소자의 마이크로 팁(15) 어레이를 접지시키고, 게이트(14)와 양극(12) 사이에 일정한 전압이 인가되면, 전자들이 진공 중으로 방출된다. 이 때 양극(5)들의 전압에 의해 가속된 전자들은 일정한 운동 에너지를 가지고 형광체(23)에 충돌하게 된다. 이 때, 전자들의 운동 에너지가 형광체(23)에 전달되며, 형광체(23)는 전자의 운동 에너지를 전달받아 여기되어 빛을 방출하게 된다.

이와 같은 전계방출 표시소자로 칼라 화상을 구현시키기 위한 구동 방법으로서, 음극을 스위칭하여 원하는 색상의 형광체를 발광시키는 음극 스위칭 방법과, 방출된 전자가 원하는 형광체에만 충돌하도록 그 형광체에만 전압을 인가하는 양극 스위칭 방법이 사용된다. 이 중, 음극 스위칭 방법은 음극을 형광체 색상별로 할당하고, 할당된 음극들로 인가되는 전압을 스위칭하는 방법이다. 따라서, 마이크로팁(15)들을 각 색상별로 구분하여야 하므로 소자의 제작 과정이 복잡해지며, 모든 양극(22)에 전압이 인가되므로 크로스토크(crosstalk)가 발생되기 쉽다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이, 녹색 형광체(23G)에 할당된 마이크로팁 어레이(200)로부터 방출된 전자들 중 일부 전자들이 인접 형광체(23R)(23B)에도 충돌하여 원하지 않는 색상의 빛이 발생될 수 있다.

한편, 양극 스위칭 방법은 마이크로팁들로부터 방출되는 전자들을 전압이 인가된 형광체에만 충돌시켜 칼라 화상을 구현하기 위한 것으로서, 이를 위하여 각 색상별 형광체가 도포된 양극들에 대하여 전압이 순차적으로 인가되도록 스위칭한다. 또한, 동일한 색상의 형광체가 도포된 양극들은 동시에 전압이 인가되도록 한다. 그런데, 이와 같은 양극 스위칭 방법에 있어서, 동일한 색상의 형광체가 도포된 양극들에 대하여 인가 전압이 동시에 가해지므로, 한 화소를 형성하는 형광체들 중 양끝에 있는 형광체에 충돌하여야 하는 전자들 중 일부는 인접 화소의 동일 색상 형광체에 충돌한다. 예컨대, 도 3에 도시된 바와 같이, 제1 화소(A)의 적색 형광체(231R)를 여기하기 위하여 상기 적색 형광체(231R)가 도포된 전극(221r)에 전압을 인가시킬 때, 인접 화소(B)의 적색 형광체(232R)가 도포된 전극(222r)에도 동시에 전압이 인가된다. 따라서, 제1 화소(A)의 적색 형광체(231R)에 충돌하여야 할 전자들 중 일부 전자들, 특히 제1 화소(A)의 적색 형광체(231R)와의 거리보다 인접 화소(B)의 적색 형광체(232R)와의 거리가 더 가까운 마이크로팁들로부터 방출된 전자들이 인접 화소(B)의 적색 형광체(232R)에 충돌하는 크로스토크 현상이 발생된다. 또한, 동일한 색상의 형광체가 도포된 전극에는 전압이 동시에 인가되므로, 서로 교차되는 양극들 사이에는 절연이 이루어져야 한다. 이를 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이, 양극들이 서로 교차되는 부분에는 저항체층(40)을 삽입하여야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 창출된 것으로서, 인접 화소들간의 크로스토크의 발생이 억제되도록 형광체 및 양극의 배열이 변경된 전계방출 표시소자를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 일정한 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 전면 투명 기판 및 배면 투명 기판; 상기 배면 투명 기판의 대향면 상에 스트라이프 상으로 배치된 음극들; 상기 음극들 및 배면 투명 기판 상에 도포된 절연층; 상기 절연층 상에 형성된 홀들에 의해 노출된 음극 상에 배치된 마이크로팁들; 상기 홀들에 대응하는 개구부를 가지며, 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 배치된 양극들; 및 상기 양극들 상에 도포된 적·녹·청색의 형광체들을 구비한 전계방출 표시소자에 있어서, 상기 음극 방향으로 배치된 각 화소에 대응하는 적·녹·청색의 형광체가 상기 형광체들 중 어느 한 색상의 형광체가 상기 화소의 중심 위치에 배열되고, 나머지 색상의 형광체들이 각각 두 개로 나뉘어져 상기 중심 형광체에 대하여 양쪽으로 대칭을 이루도록 상기 양극 상에 배열된 것을 특징으로 한다.

본 발명에 있어서, 상기 중심 형광체의 상기 음극 방향으로의 길이는 상기 중심 형광체의 양쪽으로 대칭을 이루면서 배열된 각 형광체의 상기 음극 방향으로의 길이의 2배인 것이 바람직하다. 또한, 상기 적·녹·청색의 형광체가 각각 도포된 상기 양극들은 동일 평면상에서 교차하지 않도록 배열되어 있는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계방출 표시소자를 설명한다.

도 5는 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 인접한 두 화소를 나타낸 개략적 단면도이다. 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자는, 음극(52), 절연층(53), 게이트(54) 및 마이크로팁(55)이 형성되어 있는 배면 투명 평판(51)과, 양극(621r, 621g, 621b, 622r, 622g, 622b) 및 적·녹·청색 형광체(631R, 631G, 631B, 632R, 632G, 632B)가 형성되어 있는 전면 투명 평판(61)을 구비하며, 특히 적·녹·청색 형광체(631R, 631G, 631B, 632R, 632G, 632B) 및 양극(621r, 621g, 621b, 622r, 622g, 622b)이 대칭적인 구조로 배열되어 있는 점에 그 특징이 있다.

보다 상세히 설명하면, 각 화소마다 적·녹·청색 형광체 중 어느 하나의 형광체, 예컨대 녹색 형광체(631G)(632G)가 화소의 중심 위치에 배열하고, 나머지 색상의 형광체들이 각각 두 개로 나뉘어져 녹색 형광체(631G)(632G)에 대하여 양쪽으로 대칭을 이루도록 배열되어 있다. 즉, 두 개의 적색 형광체(631R)(632R)가 녹색 형광체(31G)(632G)에 대하여 대칭을 이루도록 배열되어 있으며, 두 개의 청색 형광체(631B)(632B)가 녹색 형광체(631G)(632G) 및 적색 형광체(631R)(632R)에 대하여 양쪽으로 대칭되게 배열되어 있다.

이와 같은 전계방출 표시소자는 양극 스위칭 방법에 의해 칼라 화상이 구현된다. 즉, 마이크로팁(55)으로부터 전자가 방출되도록 하고, 각 색상별 형광체(631R, 631G, 631B, 632R, 632G, 632B)에 대응되는 각 양극(621r, 621g, 621b, 622r, 622g, 622b)을 스위칭하여 순차적으로 전압을 인가시킴으로써 칼라 화상을 구현한다. 이 때, 각 화소의 동일한 색상의 형광체에 대응되는 양극들은 동시에 전압이 인가된다.

한편, 각 형광체는 양극 상에 도포되어 있으므로, 양극의 배열도 형광체의 배열과 동일하게 이루어진다. 이를 도 6을 참조하여 보다 상세히 설명한다.

도 6에 도시된 바와 같이, 녹색 형광체에 대응되는 녹색 양극(621g)을 중심에 위치시키고, 그 둘레를 따라서 적색 형광체에 대응되는 적색 양극(621r)이 배열된다. 그러면, 녹색 양극(621g)의 양쪽으로 두 개의 적색 양극(621r)이 서로 대칭을 이룬다. 또한, 청색 형광체에 대응되는 청색 양극(621b)도 상기 적색 양극(621r)의 둘레를 따라서 배열되어 있다.

이와 같은 양극의 배열 구조를 갖는 전계방출 표시소자는 각 색상에 따른 양극 라인이 동일 평면상에서 교차하지지 않으므로, 각 양극 라인을 절연시키기 위한 절연체 또는 절연 회로가 불필요하다.

이와 같은 형광체 및 양극 배열을 갖는 전계방출 표시소자의 동작을 도 7a 내지 도 7c를 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 7a는 녹색 형광체를 여기시키기 위하여, 제1 화소의 녹색 양극(621g)이 온 상태에 되도록 스위칭되었을 때의 전자 방출을 나타내 보인 단면도이다. 도시된 바와 같이, 녹색 양극(621g)에 인가되는 전원이 온 되면, 제1 화소의 마이크로팁으로부터 방출된 전자들은 녹색 형광체(631G)에 충돌한다. 이 때, 인접 화소의 녹색 양극(622g)에 인가되는 전원도 동시에 온 되지만, 제1 화소의 마이크로팁과의 거리가 멀기 때문에, 이 마이크로팁으로부터 방출된 전자들 중, 일부 전자들이 인접 화소의 녹색 형광체(632G)에 충돌하는 크로스토크 현상이 거의 발생되지 않는다.

한편, 이와 같이 제1 화소의 녹색 형광체(631G)가 여기된 후, 소정의 스위칭 시간이 경과하면, 적색 형광체(631G)를 여기시키기 위하여 적색 양극(621g)에 전압이 인가된다. 이 경우에 있어서의 전자 방출 경로가 도 7b에 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 이 경우에도 제1 화소에 할당된 마이크로팁들과 적색 양극(621r) 사이에 형성되는 전계의 세기는 제1 화소에 할당된 마이크로팁들과 인접 화소의 적색 양극(622r) 사이에 형성되는 전계의 세기보다 크다. 따라서, 마이크로팁으로부터 방출된 전자들은 대부분 제1 화소의 적색 형광체(631R)들 쪽으로 가속된다. 그리고, 적색 형광체(631R) 및 적색 양극(621r)이 각각 두 개로 나누어져 대칭적으로 배열되어 있으므로, 제1 화소에 할당된 마이크로팁들 중 가장자리에 위치한 마이크로팁에서 방출된 전자들도 인접 화소로 가속되지 않는다.

도 7c는 녹색 및 적색 형광체를 여기시킨 후, 청색 형광체(631B)가 여기되도록 청색 양극(621b)에 인가 전압이 온된 경우의 전자 방출 경로를 나타낸 단면도이다. 이 경우에도, 제1 화소의 마이크로팁들 중 가장자리에 있는 마이크로팁들과 청색 양극(621b) 사이의 거리가, 상기 가장자리에 있는 마이크로팁들과 인접 화소의 청색 양극(622b) 사이의 거리보다 짧다. 따라서, 상기 가장자리에 위치한 마이크로팁들로부터 방출된 전자들이 인접 화소의 청색 형광체(622B)에 충돌하는 현상은 거의 발생되지 않는다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시소자에 의하면, 각 색상별 형광체 및 양극들이 각 화소별로 대칭적인 구조로 배열되어 있으므로 인접 화소의 형광체로 전자들이 충돌되는 크로스토크 현상이 발생되지 않으며, 특히 각 색상별 양극 라인이 동일 평면상으로 교차되지 않으므로 각 양극 라인 사이에 절연체 또는 절연 회로가 불필요하다.

도 1은 종래의 전계방출 표시소자의 개략적 단면도,

도 2a는 종래의 전계방출 표시소자의 음극 스위칭 구동 방법을 설명하기 위한 개략적 단면도,

도 2b는 종래의 전계방출 표시소자의 양극 스위칭 구동 방법을 설명하기 위한 개략적 단면도,

도 3a는 도 2a의 방법에서 발생되는 크로스토크를 설명하기 위한 개략적 단면도,

도 3b는 도 2b의 방법에서 발생되는 크로스토크를 설명하기 위한 개략적 단면도,

도 4는 저항체층을 사용한 종래의 전계방출 표시소자의 양극 패턴을 나타낸 개략적 평면도,

도 5는 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 개략적 단면도,

도 6은 본 발명에 따른 전계방출 표시소자의 양극 패턴을 나타낸 평면도,

그리고 도 7a 내지 도 7c는 도 5의 전계방출 표시소자의 전자 방출 경로를 각 색상별 형광체에 따라 나타낸 개략적 단면도이다.

Claims

일정한 간격을 두고 서로 대향하도록 배치된 전면 투명 기판 및 배면 투명 기판;

상기 배면 투명 기판의 대향면 상에 스트라이프 상으로 배치된 음극들;

상기 음극들 및 배면 투명 기판 상에 도포된 절연층;

상기 절연층 상에 형성된 홀들에 의해 노출된 음극 상에 배치된 마이크로팁들;

상기 홀들에 대응하는 개구부를 가지며, 상기 음극들과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 배치된 양극들; 및

상기 양극들 상에 도포된 적·녹·청색의 형광체들을 구비한 전계방출 표시소자에 있어서,

상기 음극 방향으로 배치된 각 화소에 대응하는 적·녹·청색의 형광체가 상기 형광체들 중 어느 한 색상의 형광체가 상기 화소의 중심 위치에 배열되고, 나머지 색상의 형광체들이 각각 두 개로 나뉘어져 상기 중심 형광체에 대하여 양쪽으로 대칭을 이루도록 상기 양극 상에 배열된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.
제1항에 있어서,

상기 적·녹·청색의 형광체가 각각 도포된 상기 양극들은 동일 평면상에서 교차하지 않도록 배열되어 있는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시소자.