KR20060081109A - 전계방출 표시장치 - Google Patents

전계방출 표시장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20060081109A
KR20060081109A KR1020050001543A KR20050001543A KR20060081109A KR 20060081109 A KR20060081109 A KR 20060081109A KR 1020050001543 A KR1020050001543 A KR 1020050001543A KR 20050001543 A KR20050001543 A KR 20050001543A KR 20060081109 A KR20060081109 A KR 20060081109A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
opening
electrode
cathode
substrate
insulating layer
Prior art date
Application number
KR1020050001543A
Other languages
English (en)
Inventor
오태식
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
Priority to KR1020050001543A priority Critical patent/KR20060081109A/ko
Priority to JP2005358273A priority patent/JP2006190665A/ja
Priority to US11/315,177 priority patent/US7508125B2/en
Priority to CN200610005723A priority patent/CN100595870C/zh
Publication of KR20060081109A publication Critical patent/KR20060081109A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
    • H01J1/02—Main electrodes
    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
    • H01J1/304—Field-emissive cathodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
    • H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
    • H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
    • H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
    • H01J31/123—Flat display tubes
    • H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
    • H01J2201/30—Cold cathodes
    • H01J2201/304—Field emission cathodes
    • H01J2201/30446—Field emission cathodes characterised by the emitter material
    • H01J2201/30453—Carbon types
    • H01J2201/30469—Carbon nanotubes (CNTs)

Abstract

개시된 전계방출 표시장치는, 상기 제1 기판 상에 제1 방향으로 배치된 캐소드 전극; 상기 캐소드 전극 상에서 상기 제1방향으로 긴 사각형의 제1 개구가 형성된 캐소드 포커싱 전극; 상기 캐소드 전극과 겹치는 영역에 상기 제2방향으로 상기 제1 개구와 연통된 복수의 제3 개구를 가진 게이트 전극; 상기 제1방향으로 길게 형성된 제5 개구를 가진 게이트 포커싱 전극; 상기 캐소드 전극 상에서 상기 제2 개구 내에 형성된 에미터;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

전계방출 표시장치{Field emission display}
도 1a와 도 1b는 종래의 전계방출 표시장치의 일 예를 보여주는 도면들로서, 도 1a는 부분 단면도이고, 도 1b는 부분 평면도이다.
도 2는 종래의 전계방출 표시장치의 다른 예들을 보여주는 개략적인 부분 단면도들이다.
도 3은 도 2에 도시된 종래의 전계방출 표시장치에 있어서의 전자빔 방출에 대한 시물레이션 결과를 보여주는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계방출 표시장치의 구조를 도시한 부분 단면도이다.
도 5는 도 4에 도시된 전계방출 표시장치에 있어서 배면 기판 상에 형성된 구성 요소들의 배치 구조를 보여주는 부분 평면도이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출 표시장치의 구조를 도시한 부분 단면도이다.
도 7 및 도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예의 전계방출 표시장치에 있어서의 전자빔 방출에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
110: 배면 기판 111:캐소드 전극
112: 캐소드 포커싱 전극 112a,:제1 개구
113: 제1 절연층 113a: 제2 개구
114: 게이트 전극 114a: 제3 개구
115,215: 제2 절연층 115a,215a: 제4 개구
116,216: 게이트 포커싱 전극 116a,216a: 제5 개구
117: 에미터 120: 전면기판
121: 애노드 전극 122: 형광층
123: 블랙 매트릭스 124: 금속박막층
본 발명은 전계방출 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전자빔의 포커싱 특성을 향상시킬 수 있으며 전류 밀도 분포의 균일성을 향상시킬 수 있는 전자 방출 구조를 가진 전계방출 표시장치에 관한 것이다.
종래의 정보전달매체의 중요 부분인 표시장치의 대표적인 활용 분야로는 개인용 컴퓨터의 모니터와 텔레비젼 수상기 등을 들 수 있다. 이러한 표시장치는 고속 열전자 방출을 이용하는 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube)과, 최근에 급속도로 발전하고 있는 액정표시장치(LCD; Liquid Crystal Display), 플라즈마 표시장치(PDP; Plasma Display Panel) 및 전계방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 등과 같은 평판 표시장치(Flat Panel Display)로 크게 분류될 수 있다.
전계방출 표시장치는, 캐소드 전극 위에 일정한 간격으로 배열된 에미터에 게이트 전극으로부터 강한 전기장을 인가함으로써 에미터로부터 전자를 방출시키고, 이 전자를 애노드 전극의 표면에 도포된 형광물질에 충돌시켜 발광되도록 하는 표시장치이다. 이와 같이 냉음극 전자를 전자 방출원으로 사용하여 이미지 형성을 하는 장치인 전계방출 표시장치는, 전자 방출원인 에미터의 재료와 구조 등의 특성에 따라 표시장치 전체의 화질특성이 크게 영향을 받게 된다.
초기의 전계방출 표시장치에서는, 상기 에미터로서 주로 몰리브덴(Mo)을 주 재질로 하는 금속 팁(또는 마이크로 팁)이 사용되어 왔다.
그런데, 상기 금속 팁 형상의 에미터를 갖는 전계방출 표시장치에 있어서는, 에미터를 배치하기 위해서는 극미세한 홀이 형성되어져 있어야만 하고, 몰리브덴을 증착하여 화면 전영역에서 균일한 금속 마이크로 팁을 형성시켜야만 하기 때문에 제조 공정이 복잡하고 고난도의 기술을 필요로 할 뿐만 아니라 고가의 장비를 사용하여야 사용하여야 하므로 제품 제조 단가가 상승하는 문제점이 있다. 따라서, 금속 팁 형상의 에미터를 갖는 전계방출 표시장치는 대화면화 하는데 제약이 있는 것으로 지적되어지고 있다.
이에 따라, 전계방출 표시장치의 관련 업계에서는, 저전압의 구동 조건에서도 양질의 전자 방출을 얻을 수 있고 제조 공정도 간략히 하기 위해, 상기 에미터를 평탄한 형상으로 형성시키는 기술을 연구 개발하고 있는 추세이다.
지금까지의 기술 동향에 의하면, 평탄한 형상의 에미터로는 카본계 물질, 예컨대 그래파이트(graphite), 다이아몬드(dismond), DLC(diamond like carbon), C60(Fulleren)또는 탄소나노튜브(CNT; Carbon NanoTube) 등이 적합한 것으로 알려져 있으며, 이 중 특히 탄소나노튜브가 비교적 낮은 구동 전압에서도 전자 방출을 원활히 이룰 수 있어 전계방출 표시장치의 에미터로서 가장 이상적인 물질로 기대되고 있다.
도 1a와 도 1b는 종래의 전계방출 표시장치의 일 예를 보여주는 도면들로서, 도 1a는 부분 단면도이고, 도 1b는 부분 평면도이다.
도 1a와 도 1b를 함께 참조하면, 전계방출 표시장치는 일반적으로 캐소드 전극(12), 애노드 전극(22) 및 게이트 전극(14)을 갖는 3극관의 구조로 이루어져 있다. 상기 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(14)은 배면 기판(11) 상에 형성되어 있고, 애노드 전극(22)은 전면 기판(21)의 저면에 형성되어 있으며, 애노드 전극(22)의 저면에는 각각 R, G, B 형광체로 이루어진 형광층(23)과 콘트라스트 향상을 위한 블랙 매트릭스(24)가 형성되어 있다. 그리고, 배면 기판(11)과 전면 기판(21)은 그 사이에 배치되는 스페이서(31)에 의해 서로간의 간격이 유지되도록 되어 있다. 이러한 전계방출 표시장치는 대부분 에미터(16)가 배치되는 배면 기판(11) 상에 먼저 캐소드 전극(12)을 형성하고, 그 위에 미세한 개구들(15)을 갖는 절연층(13)과 게이트 전극(14)을 적층한 다음, 상기 개구들(15) 안에 위치하는 캐소드 전극(12) 위에 상기 에미터(16)를 배치시킨 구조를 가진다.
그러나, 상기의 일반적인 3극관 구조를 가진 전계방출 표시장치는 실질적인 구동에 있어서 색순도의 저하와 동시에 선명한 화질을 구현하기가 어려운 문제점을 가지고 있다. 이러한 문제점은 상기 에미터(16)로부터 방출되는 전자들 전자빔화되어 형광층(23)으로 향할 때 게이트 전극(14)에 인가되는 전압(수십 볼트의 + 전압)의 영향에 의해 발산력이 강해져 전자빔이 퍼지게 됨에 따라, 원하는 화소의 형광체 뿐만 아니라 인접한 다른 화소의 형광체까지 발광시키게 되기 때문이다.
한편, 상기한 전자빔의 퍼짐 현상을 방지하기 위하여, 도 2에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(53) 상에 전자빔의 집속을 위한 별도의 게이트 포커싱 전극(54)을 배치한 구조를 가진 전계방출 표시장치가 제안된 바 있다.
그 일 예로서, 도 2에는 게이트 전극(54) 위에 제2 절연층(55)을 추가로 증착한 후, 그 위에 다시 전자빔 궤적 제어를 위한 게이트 포커싱 전극(gate focusing electrode, 56)을 형성한 구조이다. 도 2에서 참조부호 51,52,53,57은 각각 배면기판, 캐소드전극, 제1 절연층, 전자방출원을 나타낸다. 참조부호 61,62,63은 각각 전면기판, 애노드 전극, 형광층을 나타낸다.
그러나 종래의 게이트 포커싱 전극(56)을 구비하는 전계방출 표시장치의 경우, 애노드 전압의 변화 및 게이트 포커싱 전압의 변화에 따라 포커싱이 잘 되지 않은 경우가 발생하였다. 도 3은 도 2에 도시된 종래의 전계방출 표시장치에 있어서의 전자빔 방출에 대한 시물레이션 결과를 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 게이트 포커싱 전압을 조정시 빔 형상이 불균일해지며, 따라서 포커싱이 잘 되지 않았으며, 전자가 대상 형광층 영역으로부터 벗어나서 다른 영역의 형광층을 여기시키며, 이에 따라서 픽셀 균일도가 불량해진다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 특히 전자빔의 포커싱 특성을 향상시켜 색재현 범위를 넓힐 수 있으며 전류 밀도 분포의 균일성을 향상시켜 백색 균일도를 향상시킬 수 있는 전자 방출 구조를 가진 전계방출 표시장치와 그 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일국면에 따른 전계방출 표시장치는, 제1 기판;
상기 제1 기판 상에 제1방향으로 형성된 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극 상에서 소정 높이로 형성되며, 상기 제1방향으로 긴 사각형의 제1 개구가 형성된 캐소드 포커싱 전극;
상기 기판 상에서 상기 캐소드 포커싱 전극을 덮으며, 상기 캐소드 전극과 겹치는 영역에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 상기 제1 개구와 연통된 복수의 제2 개구를 가진 절연층;
상기 절연층 위에 상기 제2방향으로 연장되며, 상기 제2 개구와 연통되는 제3 개구를 가진 게이트 전극;
상기 캐소드 전극 상에서 상기 제2 개구 내에 형성된 에미터; 및
상기 제1 기판과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치되며, 그 일면에 애노드 전극과 소정 패턴의 형광층이 형성된 제2 기판;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 제2방향에서, 상기 제3 개구의 폭은 상기 제1 개구의 폭보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 제3 개구는 상기 제1 개구와 직교하는 횡장형인 것이 바람직하다.
상기 제1 개구는 각 화소에 대해 대응되게 형성되며,
상기 제2 및 상기 제3 개구는 하나의 화소에 대하여 각각 복수개가 마련된다.
상기 캐소드 전극 및 상기 캐소드 포커싱 전극은 전기적으로 연결된다.
상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 것이 바람직하다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 국면에 따른 전계방출 표시장치는, 제1 기판;
상기 제1 기판 상에 제1방향으로 형성된 캐소드 전극;
상기 캐소드 전극 상에서 소정 높이로 형성되며, 상기 제1방향으로 긴 사각형의 제1 개구가 형성된 캐소드 포커싱 전극;
상기 기판 상에서 상기 캐소드 포커싱 전극을 덮으며, 상기 캐소드 전극과 겹치는 영역에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 상기 제1 개구와 연통된 복수의 제2 개구를 가진 제1 절연층;
상기 제1 절연층 위에 상기 제2방향으로 연장되며, 상기 제2 개구와 연통되는 제3 개구를 가진 게이트 전극;
상기 제1 절연층 상에서 상기 제3 개구와 연통되며 상기 제1방향으로 길게 형성된 제4 개구를 가지는 제2 절연층;
상기 제2 절연층 상에서 상기 제4 개구와 연통되는 제5 개구를 가진 게이트 포커싱 전극;
상기 캐소드 전극 상에서 상기 제2 개구 내에 형성된 에미터; 및
상기 제1 기판과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치되며, 그 일면에 애노드 전극과 소정 패턴의 형광층이 형성된 제2 기판;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계방출 표시장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계방출 표시장치의 구조를 도시한 부분 단면도이고, 도 5는 도 4에 도시된 전계방출 표시장치에 있어서 배면 기판 상에 형성된 구성 요소들의 배치 구조를 보여주는 부분 평면도이며, 편의상 게이트 포커싱 전극은 홀만 표시하였다.
도 4 및 도 5를 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 배치된 두 개의 기판, 즉 통상적으로 배면 기판이라고 칭하는 제1 기판(110)과 전면 기판이라고 칭하는 제2 기판(120)을 구비한다. 상기 배면 기판(110)과 전면 기판(120)은 이들 사이에 설치된 스페이서(130)에 의해 그 간격이 유지된다. 이러한 배면 기판(110)과 전면 기판(120)으로는 통상적으로 글라스 기판이 사용된다.
상기 배면 기판(110) 상에는 전계 방출을 이룰 수 있는 구성이 마련되고, 상기 전면 기판(120)에는 전계 방출에 의해 방출된 전자들에 의해 소정의 화상을 구현할 수 있는 구성이 마련된다.
구체적으로, 상기 배면 기판(110) 상에는 스트라이프(stripe) 형태로 배열된 캐소드 전극(111)이 형성된다. 상기 캐소드 전극(111)은 도전성 금속물질 또는 투명한 도전성 물질인 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어질 수 있다.
그리고, 상기 캐소드 전극(111) 상에는 캐소드 포커싱 전극(112)이 형성된다. 상기 캐소드 포커싱 전극(112)에는 상기 캐소드 전극(111)을 노출시키는 제1 개구(112a)가 형성되어 있고 1∼5 ㎛정도의 두께를 가지고 있다. 상기 제1 개구(112a)는 상기 캐소드 전극 방향(도면에서 Y 방향)으로 길게 형성될 수 있다. 상기 캐소드 포커싱 전극(112)은 상기 캐소드 전극과 전기적으로 연결된다. 상기 캐소드 포커싱 전극(112)은 캐소드 전극(111)과 일체형으로 형성될 수도 있다.
상기 제1 기판(110) 및 캐소드 포커싱 전극(112)위에는 제1 절연층(113)이 형성된다. 상기 제1 절연층(113)은 예컨대 대략 3 ㎛ ~ 15 ㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제1 절연층(113)에는 상기 하나의 제1 개구(112a)와 연통되는 복수의 제2 개구(113a)가 형성된다. 즉, 상기 캐소드 전극(111)과 후술하는 게이트 전극(114)가 직교하는 영역(하나의 화소에 해당됨)에 복수의 제2 개구(113a)가 형성된다. 상기 제2 개구(113a)는 상기 캐소드 전극(111)의 길이 방향(Y 방향)과 직교하는 방향(X방향)으로 보다 긴 사각형의 형상을 가지며, 그 폭(W2)은 제1 개구(112a)의 폭(W1)보다 넓거나 같도록 형성된다.
상기 제1 절연층(113) 위에는 소정의 패턴, 예컨대 스트라이프(stripe) 형태로 서로 소정 간격을 두고 배열된 복수의 게이트 전극(114)이 형성된다. 상기 게이트 전극(114)은 상기 캐소드 전극(111)의 길이 방향(Y 방향)에 직교하는 방향(X 방 향)으로 연장된다. 이러한 게이트 전극(114)은 도전성이 있는 금속, 예컨대 크롬(Cr)으로 이루어질 수 있으며, 대략 수천 Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 그리고, 상기 게이트 전극(114)에는 상기 제2 개구(113a)와 연통되는 제3 개구(114a)가 형성된다. 상기 제3 개구(114a)는 상기 제1 개구(112a)와 직교하는 횡장형일 수 있다. 상기 제1 개구(112a)는 하나의 화소에 대해 하나가 형성되며, 상기 제2 및 제3 개구(113a, 114a)는 각 화소에 대하여 각각 복수개 형성된다.
상기 제2 개구(113a)와 동일한 형상을 가지며, 그 폭(W3)도 제2 개구(113a)의 폭(W2) 보다 넓거나 같도록 형성될 수 있다.
상기 제1 절연층(113) 및 게이트 전극(114) 위에는 제2 절연층(115)이 형성된다. 상기 제2 절연층(115)은 예컨대 대략 5 ㎛ ~ 15 ㎛ 정도의 두께를 가지도록 형성될 수 있다. 그리고, 상기 제2 절연층(115)에는 상기 제1 개구(112a)와 연통되는 제4 개구(115a)가 형성된다. 상기 제4 개구(115a)의 폭(W4)은 제1 개구(112a)의 폭(W1)보다 넓도록 형성될 수 있다.
상기 제2 절연층(115) 위에는 소정의 패턴, 예컨대 Y 방향으로 스트라이프(stripe) 형태의 게이트 포커싱 전극(116)이 형성된다. 상기 게이트 포커싱 전극(116)은 도전성이 있는 금속, 예컨대 크롬(Cr)으로 이루어질 수 있으며, 대략 수천 Å 정도의 두께를 가질 수 있다. 그리고, 상기 게이트 포커싱 전극(116)에는 상기 제4 개구(115a)와 연통되는 제5 개구(116a)가 형성된다. 상기 제5 개구(116a)는 Y 방향으로 길게 형성되며, 상기 제5 개구(116a)의 폭(W5)도 제4 개구(115a)의 폭(W4 )과 같도록 형성될 수 있다.
상기 제1 개구(112a) 내에 위치한 캐소드 전극(111) 위에는, 에미터(117)가 형성된다. 상기 에미터(117)는 상기 캐소드 포커싱 전극(112)과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 이 에미터(117)는 캐소드 전극(111) 및 포커싱 캐소드 전극(112)과 게이트 전극(114) 사이에 인가되는 전압에 의해 형성되는 전계에 따라 전자를 방출하는 역할을 하게 된다. 본 발명에서는, 이러한 에미터(117)로서 카본계 물질, 예컨대 그래파이트(graphite), 다이아몬드(dismond), DLC(diamond like carbon), C60(Fulleren)또는 탄소나노튜브(CNT; Carbon NanoTube) 등을 사용한다. 특히, 상기 에미터(117)로서 비교적 낮은 구동 전압에서도 전자 방출을 원활히 이룰 수 있는 탄소나노튜브를 사용하는 것이 바람직하다.
그리고, 본 실시예에 있어서, 상기 에미터(117)는 제2 개구(112a)에 노출되게 형성된다. 상기 에미터(117)는 X 방향으로 길게 형성된다. 즉, 제1 개구(112a)의 길이방향으로 다수 개의 에미터(117)가 형성된다.
다시 도 4와 도 5를 함께 참조하면, 상기 전면 기판(120)의 일면, 즉 배면 기판(110)에 대향되는 저면에는 애노드 전극(121)이 형성되고, 이 애노드 전극(121)의 표면에는 R, G, B 형광체들로 이루어진 형광층(122)이 형성된다. 상기 애노드 전극(121)은 상기 형광층(122)으로부터 발산되는 가시광이 투과될 수 있도록 투명한 도전성 물질, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루어진다. 상기 형광층 (122)은 상기 캐소드 전극(111)의 길이 방향(Y 방향)을 따라 길게 확장된 종장형의 패턴을 가진다.
그리고, 상기 전면 기판(120)의 저면에는, 콘트라스트 향상을 위해 상기 형광층들(122) 사이로 블랙 매트릭스(123)가 형성될 수 있다.
또한, 상기 형광층(122)과 블랙 매트릭스(123)의 표면에는 금속 박막층(124)이 형성될 수 있다. 상기 금속 박막층(124)은 주로 알루미늄으로 이루어지며, 에미터(117)로부터 방출되어 가속된 전자들이 쉽게 투과할 수 있도록 수백 Å 정도의 얇은 두께를 가진다. 이러한 금속 박막층(124)은 휘도를 향상시키는 기능을 하게 된다. 즉, 상기 형광층(122)의 R, G, B 형광체들이 에미터(117)로부터 방출된 전자빔에 의해 여기되어 가시광을 발산할 때, 이 가시광이 상기 금속 박막층(124)에 의해 반사되어지며, 또한 형광층(122)에 충돌된 후방 산란 전자들이 상기 금속 박막층(124)에 부딪혀 되돌아 와서 다시 형광층(122)과 충돌하게 되므로 전계방출 표시장치로부터 출사되는 가시광의 광량이 증가하게 되어 휘도가 향상되는 것이다.
한편, 상기 전면 기판(120)에 금속 박막층(124)이 마련된 경우에는, 상기 애노드 전극(121)을 형성하지 않을 수 있다. 이는, 상기 금속 박막층(124)이 도전성을 가지므로, 여기에 전압을 인가하면 금속 박막층(124)이 애노드 전극의 역할을 대신할 수 있기 때문이다.
상기한 바와 같이 구성된 배면 기판(110)과 전면 기판(120)은, 서로 소정 간격을 두고 상기 에미터(117)와 형광층(122)이 마주보도록 배치되며, 그 둘레에 도포되는 실링 물질(미도시)에 의해 서로 봉착된다. 이 때, 전술한 바와 같이 배면 기판(110)과 전면 기판(120) 사이에는 이들 사이의 간격을 유지시켜주기 위한 스페이서(130)가 설치된다.
이하에서는, 상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 전계방출 표시장치의 작용을 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전계방출 표시장치에 있어서, 상기 캐소드 전극(111) 또는 포커싱 캐소드 전극(112), 게이트 전극(114), 게이트 포커싱 전극(116) 및 애노드 전극(121)에 소정의 전압이 인가되면, 상기 전극들(111 또는 112, 114, 116, 121) 사이에 전계가 형성되면서 상기 에미터(117)로부터 전자들이 방출된다. 이 때, 상기 캐소드 전극(111) 및 캐소드 포커싱 전극(112)에는 0 ~ 수십 볼트의 - 전압, 상기 게이트 전극(114)에는 수 ~ 수십 볼트의 + 전압, 상기 게이트 포커싱 전극(116)에 수십 볼트의 - 전압, 상기 애노드 전극(121)에는 수백 ~ 수천 볼트의 + 전압이 인가된다. 상기 에미터(117)로부터 방출된 전자들은 전자빔화하여 상기 형광층(122)으로 가속되어 상기 형광층(122)에 충돌하게 된다. 이에 따라, 상기 형광층(122)의 R, G, B 형광체들이 여기되어 가시광을 발산하게 되는 것이다. 상기 포커싱 캐소드 전극(112)는 상기 에미터(117)로부터 추출된 전자들을 1차적으로 집속하며, 상기 게이트 포커싱 전극(116)은 2차적으로 집속을 한다. 따라서 전자빔의 집속효율이 향상된다.
또한, 상기 제1 개구(112a)의 폭(W1)과 높이를 조절함으로써 전자빔을 보다 효과적으로 집속시킬 수 있으므로, 전류 밀도의 피크를 형광층(122)의 해당 화소 내에 정확히 위치시킬 수 있게 된다.
상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치에 의하면, 에미터(117)로부터 방출된 전자빔의 포커싱 특성이 향상되고 전류 밀도가 높아지며 전류 밀도의 피크가 해당 화소 내에 정확히 위치하게 되므로, 화상의 색순도가 높아지게 되고 화상의 휘도가 향상되어, 결과적으로 고화질의 화상을 구현될 수 있게 되는 것이다.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계방출 표시장치의 구조를 도시한 부분 단면도이며, 상기 제1 실시예와 실질적으로 동일한 구성요소에는 동일한 참조번호를 사용하고 상세한 설명은 생략한다.
도 6을 함께 참조하면, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는 소정 간격을 두고 서로 마주보도록 배치된 배면 기판(110)과 전면 기판(120) 사이에 스페이서(130)가 설치되어 있다. 상기 배면 기판(110) 상에는 스트라이프(stripe) 형태로 배열된 캐소드 전극(111)이 형성된다. 그리고, 상기 캐소드 전극(111) 상에는 캐소드 포커싱 전극(112)이 형성된다. 상기 캐소드 포커싱 전극(112)에는 상기 캐소드 전극(111)을 노출시키는 제1 개구(112a)가 형성되어 있다.
상기 제1 기판(110) 및 캐소드 포커싱 전극(112)위에는 제1 절연층(113)이 형성된다. 상기 제1 절연층(113)에는 상기 하나의 제1 개구(112a)와 연통되는 복수의 제2 개구(113a)가 형성된다. 상기 제2 개구(113a)의 폭(W2)은 제1 개구(112a)의 폭(W1)보다 넓거나 같도록 형성된다.
상기 제1 절연층(113) 위에는 소정의 패턴, 예컨대 스트라이프(stripe) 형태로 서로 소정 간격을 두고 배열된 복수의 게이트 전극(114)이 형성된다. 상기 게이트 전극(114)에는 상기 제2 개구(113a)와 연통되는 제3 개구(114a)가 형성된다. 상기 제3 개구(114a)의 폭(W3)은 제2 개구(113a)의 폭(W2) 보다 크거나 같게 형성될 수 있다.
상기 제1 절연층(113) 상에는 게이트 전극(114)을 덮는 제2 절연층(215)이 형성된다. 상기 제2 절연층(215)에는 상기 제1 개구(112a)와 연통되는 제4 개구(215a)가 형성된다. 상기 제4 개구(215a)의 폭(W6)은 제1 개구(112a)의 폭(W1)보다 넓도록 형성될 수 있다.
상기 제2 절연층(215) 위에는 소정의 패턴, 예컨대 Y 방향으로 스트라이프(stripe) 형태의 게이트 포커싱 전극(216)이 형성된다. 그리고, 상기 게이트 포커싱 전극(216)에는 상기 제4 개구(215a)와 연통되는 제5 개구(216a)가 형성된다. 상기 제5 개구(216a)의 폭(W7)은 제3 개구(114a)의 폭(W3)보다 작고, 제1 개구(112a)으 폭(W1) 보다 넓게 형성될 수 있다.
상기 제1 개구(112a) 내에 위치한 캐소드 전극(111) 위에는, 에미터(117)가 형성된다. 상기 에미터(117)는 상기 캐소드 포커싱 전극(112)과 동일한 높이로 형성될 수 있다. 이 에미터(117)는 캐소드 전극(111) 및 포커싱 캐소드 전극(112)과 게이트 전극(114) 사이에 인가되는 전압에 의해 형성되는 전계에 따라 전자를 방출하는 역할을 하게 된다.
상기 전면 기판(120)의 일면, 즉 배면 기판(110)에 대향되는 저면에는 애노드 전극(121)이 형성되고, 이 애노드 전극(121)의 표면에는 R, G, B 형광체들로 이루어진 형광층(122)이 형성된다. 그리고, 상기 전면 기판(120)의 저면에는, 콘트라스트 향상을 위해 상기 형광층들(122) 사이로 블랙 매트릭스(123)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 형광층(122)과 블랙 매트릭스(123)의 표면에는 금속 박막층(124)이 형성될 수 있다.
이하에서는, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치에 있어서의 전자빔 방출에 대한 시뮬레이션 결과를 설명하기로 한다.
본 시뮬레이션에 필요한 전계방출 표시장치의 각 구성요소들의 설계치가 설정되었다. 예컨대, 전계방출 표시장치의 화면이 16:9의 종횡비를 갖고, 그 대각선 길이가 38인치일 때, HD급의 화질을 구현하기 위해서 수평 해상도를 1280 라인으로 설계하는 경우, R,G,B 트리오 피치(trio-pitch)는 대략 0.70mm 이하의 크기로 설정된다.
이 경우, 캐소드 포커싱 전극의 높이는 1 ~ 3 ㎛, 제1 개구의 폭(W1)은 30 ~ 50 ㎛, 제3 개구의 폭(W3)은 제1 개구의 폭(W1) 보다 넓게 50 ~ 70 ㎛으로 하였으며, 제5 개구의 폭(W5)은 제1 개구의 폭(W1) 보다 넓게 50 ~ 80 ㎛ 정도로 설정하는 것이 적절하다.
그러나, 위에서 한정된 각 구성요소의 칫수는 전계방출 표시장치의 화면의 크기, 종횡비 및 해상도 등의 전제 조건에 따라 달라질 수 있음은 자명하다.
도 7 및 도 8은 도 4에 도시된 본 발명의 실시예에 따른 전계방출 표시장치 에 있어서의 전자빔 방출에 대한 시뮬레이션 결과를 보여주는 도면들이다. 도 7은 애노드 구동전압이 3,000 V 인 경우, 전면기판에서의 전자빔의 분포를 나타낸 것이며, 도 8은 애노드 구동전압이 1,500 V 인 경우, 전면기판에서의 전자빔의 분포를 나타낸 것이다.
이 시뮬레이션 결과, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는 저전압에서도 에미터 양측에 형성된 게이트 포커싱 전극에 의해서 에미터로부터 방출된 전자빔이 보다 효과적으로 집속되고 있음을 알 수 있다.
이상에서 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치에 따르면, 게이트 홀 내의 에미터가 수평방향으로 길게 형성되고 에미터의 수평방향 양측에 캐소드 포커싱 전극이 배치되어서 에미터로부터 방출된 전자빔의 포커싱 특성이 향상되며, 특히 색좌표를 좌우하는 수평방향에서의 집속력이 향상된다. 따라서, 화상의 색순도가 높아지게 되고, 이에 따라 고화질의 화상을 구현할 수 있게 된다.
본 발명은 개시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (16)

  1. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 제1방향으로 형성된 캐소드 전극;
    상기 캐소드 전극 상에서 소정 높이로 형성되며, 상기 제1방향으로 긴 사각형의 제1 개구가 형성된 캐소드 포커싱 전극;
    상기 기판 상에서 상기 캐소드 포커싱 전극을 덮으며, 상기 캐소드 전극과 겹치는 영역에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 상기 제1 개구와 연통된 복수의 제2 개구를 가진 절연층;
    상기 절연층 위에 상기 제2방향으로 연장되며, 상기 제2 개구와 연통되는 제3 개구를 가진 게이트 전극;
    상기 캐소드 전극 상에서 상기 제2 개구 내에 형성된 에미터; 및
    상기 제1 기판과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치되며, 그 일면에 애노드 전극과 소정 패턴의 형광층이 형성된 제2 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2방향에서, 상기 제3 개구의 폭은 상기 제1 개구의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 개구는 상기 제1 개구와 직교하는 횡장형인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 개구는 각 화소에 대해 대응되게 형성되며,
    상기 제2 및 상기 제3 개구는 하나의 화소에 대하여 각각 복수개가 마련되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드 전극 및 상기 캐소드 포커싱 전극은 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 에미터는 카본계 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  8. 제1 기판;
    상기 제1 기판 상에 제1방향으로 형성된 캐소드 전극;
    상기 캐소드 전극 상에서 소정 높이로 형성되며, 상기 제1방향으로 긴 사각형의 제1 개구가 형성된 캐소드 포커싱 전극;
    상기 기판 상에서 상기 캐소드 포커싱 전극을 덮으며, 상기 캐소드 전극과 겹치는 영역에 상기 제1방향과 직교하는 제2방향으로 상기 제1 개구와 연통된 복수의 제2 개구를 가진 제1 절연층;
    상기 제1 절연층 위에 상기 제2방향으로 연장되며, 상기 제2 개구와 연통되는 제3 개구를 가진 게이트 전극;
    상기 제1 절연층 상에서 상기 제3 개구와 연통되며 상기 제1방향으로 길게 형성된 제4 개구를 가지는 제2 절연층;
    상기 제2 절연층 상에서 상기 제4 개구와 연통되는 제5 개구를 가진 게이트 포커싱 전극;
    상기 캐소드 전극 상에서 상기 제2 개구 내에 형성된 에미터; 및
    상기 제1 기판과 소정 간격을 두고 마주보도록 배치되며, 그 일면에 애노드 전극과 소정 패턴의 형광층이 형성된 제2 기판;을 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제2방향에서, 상기 제3 개구의 폭은 상기 제1 개구의 폭보다 넓은 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제3 개구는 상기 제1 개구와 직교하는 횡장형인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제5 개구의 폭은 상기 제3 개구의 폭 이상인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 제5 개구의 폭은 상기 제3 개구의 폭과 상기 제1 개구의 폭 사이인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 제1 개구는 각 화소에 대해 대응되게 형성되며,
    상기 제2 및 상기 제3 개구는 하나의 화소에 대하여 각각 복수개가 마련되는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐소드 전극 및 상기 캐소드 포커싱 전극은 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  15. 제 8 항에 있어서,
    상기 에미터는 카본계 물질로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 에미터는 탄소나노튜브로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
KR1020050001543A 2005-01-07 2005-01-07 전계방출 표시장치 KR20060081109A (ko)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050001543A KR20060081109A (ko) 2005-01-07 2005-01-07 전계방출 표시장치
JP2005358273A JP2006190665A (ja) 2005-01-07 2005-12-12 電界放出表示装置
US11/315,177 US7508125B2 (en) 2005-01-07 2005-12-23 Field Emission Display (FED) having electron emission structure to improve focusing characteristics of electron beam
CN200610005723A CN100595870C (zh) 2005-01-07 2006-01-06 场发射显示器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050001543A KR20060081109A (ko) 2005-01-07 2005-01-07 전계방출 표시장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20060081109A true KR20060081109A (ko) 2006-07-12

Family

ID=36797639

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020050001543A KR20060081109A (ko) 2005-01-07 2005-01-07 전계방출 표시장치

Country Status (4)

Country Link
US (1) US7508125B2 (ko)
JP (1) JP2006190665A (ko)
KR (1) KR20060081109A (ko)
CN (1) CN100595870C (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814856B1 (ko) * 2006-10-20 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 발광 장치 및 표시 장치

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050062742A (ko) * 2003-12-22 2005-06-27 삼성에스디아이 주식회사 전계방출소자와, 이를 적용한 표시소자 및 그 제조방법
KR20050111708A (ko) * 2004-05-22 2005-11-28 삼성에스디아이 주식회사 전계방출 표시장치 및 그 제조방법
US20070096621A1 (en) * 2005-10-31 2007-05-03 Sang-Ho Jeon Electron emission display
JP5345324B2 (ja) * 2008-01-09 2013-11-20 ソニー株式会社 冷陰極電界電子放出表示装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3632682B2 (ja) * 2001-07-18 2005-03-23 ソニー株式会社 電子放出体の製造方法、冷陰極電界電子放出素子の製造方法、並びに、冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法
KR100859685B1 (ko) * 2002-07-03 2008-09-23 삼성에스디아이 주식회사 카본계 물질로 형성된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 장치

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100814856B1 (ko) * 2006-10-20 2008-03-20 삼성에스디아이 주식회사 발광 장치 및 표시 장치

Also Published As

Publication number Publication date
CN1801451A (zh) 2006-07-12
CN100595870C (zh) 2010-03-24
US7508125B2 (en) 2009-03-24
US20060214559A1 (en) 2006-09-28
JP2006190665A (ja) 2006-07-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20050051532A (ko) 전계방출 표시장치
JP2005340200A (ja) 電界放出表示装置及びその製造方法
KR20050111706A (ko) 전계방출 표시소자 및 그 제조방법
KR20060104659A (ko) 전자 방출 소자
KR20060081109A (ko) 전계방출 표시장치
US7301268B2 (en) Field emission display having emitter arrangement structure capable of enhancing electron emission characteristics
KR20050104562A (ko) 전자 방출 표시장치
KR100863952B1 (ko) 카본계 물질로 형성된 에미터를 갖는 전계 방출 표시 장치
KR20050113505A (ko) 전계방출 표시장치 및 그 제조방법
KR100580659B1 (ko) 포커싱 제어전극을 가진 전계방출소자 및 전계방출 표시소자
KR100580645B1 (ko) 이중 캐소드 전극을 가진 전계방출소자 및 전계방출표시소자
KR20050096536A (ko) 그리드 전극을 갖는 전자 방출 표시장치
KR20080023928A (ko) 전자 방출 디스플레이
KR100565197B1 (ko) 탄소 나노튜브 전계방출소자
KR100532999B1 (ko) 전계 차폐판을 구비한 탄소 나노튜브 전계방출소자
KR101009982B1 (ko) 전계 방출 표시장치 및 그 제조방법
KR100548256B1 (ko) 탄소 나노튜브 전계방출소자 및 구동 방법
KR20040069579A (ko) 전계 방출 표시장치
KR100718111B1 (ko) 디스플레이 장치
KR20050114000A (ko) 전자 방출 소자
KR101009980B1 (ko) 전계 방출 표시장치
KR20080032532A (ko) 전자 방출 디바이스 및 이를 이용한 전자 방출 디스플레이
KR20070059870A (ko) 전자빔 궤적 제어가 가능한 전계 방출 장치 및 그 제조방법
KR20070041125A (ko) 전자 방출 표시 디바이스
KR20030083791A (ko) 전계 방출 표시소자

Legal Events

Date Code Title Description
WITN Application deemed withdrawn, e.g. because no request for examination was filed or no examination fee was paid