KR200311071Y1 - 전계방출소자 - Google Patents

Abstract

본 고안은 형광물질이 도포되어 있는 상부부재와 음극선 방출소자가 구비되어 있는 하부부재를 소정의 이격거리를 유지한 상태로 결합하고 상부부재와 하부부재간에 소정크기의 전압을 걸어주면, 하부부재에 구비되어 있는 음극선 방출소자에서전자가 강하게 방출되어 상부부재에 도포되어 있는 형광물질에 충돌함으로써, 상기 형광물질이 발광하도록 하는 셀들로 구성되어 있는 전계 방출 소자에 관한 것으로 특히, 음극선 방출소자는 하부부재의 상면에 형성되어 있는 절연층 위에 형성되며 전자의 방출을 위해 하부부재와 평행하게 팁형상을 갖는 캐소드전극을 구비하고, 하부부재의 상면에 형성되어 있는 절연층 위에 형성되며 캐소드전극에서 방출되는 전자를 끌어당지기 위해 하부부재와 평행하게 팁형상을 갖는 애노드전극을 구비하되, 캐소드전극의 팁과 애노드전극의 팁은 서로 대향하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 전계 방출 소자에 관한 것이다.

Description

전계 방출 소자

본 고안은 전계 방출 소자에 관한 것으로 특히, 전자방출효과를 증가시킬 수 있도록 기판과 인술레이터층위에 전자를 방출시키기 위한 음극(이미터)용 전극과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극이 모두 팁형상을 갖으며 팁이서로 마주보고 있는 평면 전자원 구조를 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.

일반적으로, 전계 방출 소자(Field emission display device; FED) 또는 전계 방출 어레이(Field emission array)로 불리우는 표시소자는 LCD의 대체용으로 개발된 디스플레이용 표시소자로서, 그 특징을 대략적으로 설명하면 다음과 같다.

상기 FED는 기본적으로 형광물질이 도포되어 있는 상부부재와 음극선 방출소자가 구비되어 있는 하부부재를 소정의 이격거리를 유지한 상태로 결합시 그 사이에 형성된 공간을 진공상태로 유지하고, 상기 상부부재와 하부부재간에 수 킬로볼트(KV) 또는 수백 볼트의 전압을 걸어주면, 상기 하부부재에 구비되어 있는 음극선 방출소자에서 음극성 전자가 강하게 방출되어 상기 상부부재에 도포되어 있는 형광물질에 충돌함으로써, 상기 형광물질이 발광하도록 하는 셀들로 구성되어 있다.

상술한 셀들은 소정크기의 평면에 M×N의 매트릭스를 형성하고 있으며, 셀어레이의 구동을 위한 제어기술은 대체적으로 LCD구동원리와 유사하다.

따라서, 결과적으로 상기 FED의 성능은 상기 음극선 방출소자에서 발생되는 전자의 운동에너지로 판가름나게 되는데, 이를 위해 전계방출을 위한 음극선 방출소자의 구현방식이 첨부한 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 바와같이 다양하게 제안되었다.

상기 도 1 내지 도 3에 도시되어 있는 방식들은 종래의 전계방출을 구현하기 위한 방식들중 대표적인 케이스의 양태를 도시하고 있는데, 도 1은 Spindt 타입을 도시하고 있으며, 도 2는 SCE 타입을 도시하고 있고, 도 3은 DLC 타입을 도시하고 있는데, 가장 보편화 되어 있는 방식으로는 도 1에 도시되어 있는 바와같은 Spindt 타입이다.

상술한 Spindt 타입을 첨부한 도 1을 참조하여 간략히 살펴보면, Spindt 타입은 수직구조로서 팁(Tip)에서 방출된 전자가 형광체에 충돌하여 발광하는 전형적인 FED의 특성에 매칭되는 구조이다. 따라서, 도 2 또는 도 3에 도시되어 있는 방식들에 비하여 전자방출의 효율이 높다.그러나, 상기 팁을 포함한 캐소드의 제조공정이 까다롭다는 단점이 있다.

이에 반하여, 첨부한 도 2와 도 3에 도시되어 있는 SCE(Surface-Conduction Electron Emitter) 타입과 DLC(Diamond LikeCarbon) 타입은 평면 전자원이라는 방식을 적용해 캐소드의 제조공정을 단순화한 방식으로서, 특히 SCE 타입은 에미션 방향에 따라 수평구조로 분류된다, 즉, 수평방향으로 전자를 방출하고 에노드에서 이 전자를 끌어당김으로써 인해 현광물질에 전자가 충돌하여 발광동작하게 되는 것이다.

그러나, 상술한 바와같은 평면 전자원에 따른 방식들은 팁방식에 비하여 전자방출의 효율이 월씬 떨어진다.

따라서, 상기 Spindt 타입과 평면 전자원에 따른 방식(SCE, DLC)간의 전자 방출 효율을 수치적으로 비교하면, 상기Spindt 타입의 전자 방출 효율은 12 lm/W 인데 반하여 평면 전자원에 따른 방식(SCE, DLC)에서의 전자 방출 효율은 2.8lm/W 이다.

그러므로, FED의 제작에 따른 음극선 방출소자의 형성시 제작공정이 복잡하지 않고 단순하면서도 전자 방출 효율이 높은 캐소드의 개발이 문제점으로 제시되었다.

상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 본 고안의 목적은 전자방출효과를 증가시킬 수 있도록 기판과 인술레이터층위에 전자를 방출시키기 위한 음극(이미터)용 전극과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극이 모두 팁형상을 갖으며 팁이 서로 마주보고 있는 평면 전자원 구조를 갖는 전계 방출 표시 소자를 제공하는 데 있다.

도 1은 전계방출을 위한 종래 셀구조중 Spindt 타입의 구조예시도

도 2는 전계방출을 위한 종래 셀구조중 SCE 타입의 구조예시도

도 3은 전계방출을 위한 종래 셀구조중 DLC 타입의 구조예시도

도 4는 근래의 일반적인 평면 전자원의 구조예시도

도 5는 본 고안에 따른 전자 방출 소자의 구성예시도

도 6은 본 고안에 따른 전자 방출 소자의 전자 방출 동작 설명을 위한 예시도

도 7은 본 고안에 따른 전자 방출 소자의 적용시 방출된 전자의 형광면 추돌 과정 예시도

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 특징은, 형광물질이 도포된 상부부재와, 음극선 방출소자가 구비된 하부부재가 소정의 거리를 두고 이격되어 결합된 전계방출소자에 있어서,

상기 음극선 방출소자는 상기 하부부재의 상면에 형성된 절연층과, 상기 절연층상에 팁형상으로 형성된 캐소드전극과, 상기 절연층상에 팁형상으로 형성된 애노드전극으로 구성되며, 상기 캐소드전극과 애노드전극의 팁형상으로 서로 마주보도록 형성된 것을 특징으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안의 부가적인 특징으로, 상기 캐소드전극의 팁과 애노드전극의 팁은 원뿔형의 형상을갖는 데 있다.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.

우선, 본 고안에 적용되는 기술적 사상을 첨부한 도 4를 참조하여 살펴보면, 도 4는 근래의 일반적인 평면 전자원의 구조예시도로서, 캐소드와 애노드 양 전극에 전압을 걸어주면 전극사이에는 전계가 형성되어 상기 캐소드에서 전자가 방출된다. 이때, 전자 방출을 쉽게 하기 위해서 에미터 구조를 팁형식으로 형성시켰다.

이러한 평면 전자원의 구조는 그 생산공정이 첨부한 도 1에 도시되어 있는 바와같은 종래의 Spindt 타입에 비하여 단순하지만 그 전계방출율이 나쁘다는 단점을 가지고 있다.

이때, 본 발명에서는 에노드측의 전극을 첨부한 도 4와 달리 팁형식으로 구성한 것이 특징으로써, 첨부한 도 5에 도시되어 있는 바와같이 구성되어 진다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 음극선 방출소자의 구성 예시도로서, 기판(1)과 인술레이터(2)층위에 전자를 방출시키기위한 음극(이미터)용 전극(3)과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극(4)을 모두 팁형상을 갖도록 구성하는 것으로 즉, 공지된 사실과 같이 캐소드 전극(3)은 원뿔형의 팁전극이 다수개 구비되어 있으며, 그에따른 애노드 전극(4)이 상기 캐소드 전극(3)과 마찬가지로 원뿔형의 팁전극이 다수개 구비되어 있다.

또한, 상기 애노드 전극(3)과 캐소드 전극(4)의 팁영역은 서로 대향하도록 구성하였다.

상술한 바와같이 구성되는 본 발명에 따른 음극선 방출소자의 동작을 살펴보면, 캐소드 전극(3)과 애노드 전극(4)에 일정치 이상의 전압을 걸어주면 캐소드 전극(3)과 애노드 전극(4)에는 첨부한 도 6에 도시되어 있는 바와같은 전계가 형성되며, 그에따라 캐소드 전극(3)에서 방출되는 전자가 애노드 전극(4) 측으로 빠르게 이동하게 된다.

이때, 전계 방출 소자의 특성상 상기 캐소드 측에서 방출되어지는 전자는 형광물질에 추돌하여야하는데, 그 과정의 예가 첨부한 도 7에 도시되어 있는 바와같다.

따라서, 에미션 증가에 따른 휘도 증가의 효과를 얻을 수 있다.

상기와 같이 동작하는 본 고안에 따라 기판과 인술레이터층위에 전자를 방출시키기 위한 음극(이미터)용 전극과 방출된 전자를 끌어 당기기 위한 양극용 전극이 모두 팁형상을 갖도록 함으로써, 공정의 간소화를 이루면서도 그와 함께 전계 방출율을 높일 수 있도록 하는 효과가 있다.

Claims (2)

1. 형광물질이 도포된 상부부재와, 음극선 방출소자가 구비된 하부부재가 소정의 거리를 두고 이격되어 결합된 전계 방출 소자에 있어서,

   상기 음극선 방출 소자는 상기 하부부재의 상면에 형성된 절연층과, 상기 절연층상에 팁형상으로 형성된 캐소도전극과, 상기 절연층상에 팁형상으로 형성된 애노드전극으로 구성되며, 상기 캐소드전극과 애노드전극의 팁형상의 서로 마주보도록 형성된 것을 특징으로 하는 전계 방출 소자.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 캐소드전극의 팁과 애노드전극의 팁은 원뿔형의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전계 방출 소자.