KR100312688B1 - 게터를 갖는 전계 방출 표시소자와 상기 게터를 이용한 잔류 가스 제거방법 - Google Patents

게터를 갖는 전계 방출 표시소자와 상기 게터를 이용한 잔류 가스 제거방법 Download PDF

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Abstract

표시소자 내부에 잔류하는 이온화된 가스 입자들을 보다 능동적으로 흡착하여 제거할 수 있는 전계 방출 표시소자로서, 이는 수직으로 교차 형성되는 캐소드 전극 및 애노드 전극과, 캐소드 전극에 형성되며 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 에미터와, 애노드 전극에 형성되며 전자를 제공받아 발광하는 형광막과, 잔류 가스를 흡착하며 적어도 2개 이상으로 구비되는 게터와, 각각의 게터와 외부 전원을 전기적으로 연결하여 게터 주변에 전기장을 형성케하는 연결 전극을 포함한다.
상기 게터들은 가열에 의해 활성화되어 표시소자 내부의 잔류 가스를 흡착한 다음, 외부 전원으로부터 전압을 인가받아 전기장을 형성함으로써 이온화된 가스 입자들을 능동적으로 흡착한다. 이로서 표시소자 내부의 진공도를 높여 표시소자의 동작 및 수명 특성을 향상시킨다.

Description

게터를 갖는 전계 방출 표시소자와 상기 게터를 이용한 잔류 가스 제거방법 {Field emission display having getter and removing method of residual gas using the getter}
본 발명은 전계 방출 표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 가스 흡착용 게터를 2개 이상 구비하고, 각각의 게터에 전압을 인가하여 전기장을 형성함으로써 표시소자 내부에 잔류하는 이온화된 가스 입자들을 보다 효율적으로 흡착할 수 있는 전계 방출 표시소자 및 상기 게터를 이용한 잔류 가스 제거방법에 관한 것이다.
일반적으로 전계 방출 표시소자(FED;Field Emission Display)는 에미터에 강한 전계를 형성하여 양자역학적인 터널링 효과에 의해 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 진공 상태를 이동하여 애노드 전극에 형성된 형광막에 충돌, 형광막을 발광시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 표시소자이다.
이러한 전계 방출 표시소자는 캐소드 전극과 에미터를 포함하는 전자방출용 냉음극 부분인 캐소드 기판과, 애노드 전극과 형광막을 포함하는 양극 부분인 애노드 기판을 스페이서 등과 함께 조립한 후, 배기 과정을 거쳐 표시소자 내부를 고진공으로 형성한 후 밀봉시키는 과정으로 제조된다.
그러나 상기한 배기 과정 후에도 표시소자 내부에 잔류 가스가 존재하게 되는데, 이들 잔류 가스는 에미터의 일함수(work function) 값을 변동시켜 전자방출 특성을 저하시키고, 강한 전계 도출에 의해 잔류 가스가 이온화되면서 방출 전자의 궤적을 변경시키거나 또는 양 이온에 의해 에미터 팁을 스퍼터링시킬 수 있으며, 형광막의 수명을 현저하게 저하시키는 문제를 유발한다.
따라서 배기 공정 후 표시소자 내부에 잔류하는 가스를 저감시키기 위한 대책으로 게터(getter)를 사용하고 있다.
상기 게터는 증발형 바륨(Ba) 게터가 일반적으로 사용되며, 증발형 게터 이외에 게터 표면이 활성화되어 잔류 가스를 흡착하는 비증발형이 있다. 상기 게터는 표시소자 내부, 특히 배기관 내부에 부착되어 표시소자의 배기 및 밀봉 과정 후, 가열에 의해 게터 물질을 증발시키거나 표면이 활성화되면서 잔류 가스를 흡착하게 된다.
그러나 상기한 게터는 일정 장소에 고정되어 게터 주변의 잔류 가스나 게터 표면에 충돌하는 가스만을 주로 흡착하기 때문에, 통상의 게터는 표시소자 내부 전체에 걸쳐 잔류 가스, 특히 이온화된 잔류 가스에 대한 흡착 효율이 저하되는 한계가 있다.
이로서 이온화된 잔류 가스에 의해 전자의 궤적이 변경되거나 에미터 팁이 스퍼터링되는 등, 표시소자의 동작 특성과 수명 특성을 저하시키는 주요한 원인이 되고 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위하여 고안된 것으로서, 본 발명의 목적은 게터를 2개 이상 구비하고, 상기 게터를 이용하여 표시소자 내부에 전기장을 형성함으로써 표시소자 내부의 잔류 가스, 특히 이온화된 잔류 가스에 대한 흡착 효율을 높이며, 이로서 표시소자의 동작 특성과 수명 특성을 향상시킬 수 있는 전계 방출 표시소자 및 상기 게터를 이용한 잔류 가스 제거방법을 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전계 방출 표시소자의 단면도.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 의한 전계 방출 표시소자의 단면도.
도 3은 잔류 가스 제거 단계를 나타내는 전계 방출 표시소자의 단면도.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
제 1 및 제 2기판과,
상기 제 1기판의 일면에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극과,
상기 제 1기판과 마주하는 제 2기판의 일면에 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 애노드 전극과,
상기 캐소드 전극에 형성되며 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 에미터와,
상기 애노드 전극에 형성되며 전자를 제공받아 발광하는 형광막과,
잔류 가스를 흡착하며 적어도 2개 이상으로 구비되는 게터와,
각각의 게터와 외부 전원을 전기적으로 연결하여 게터 주변에 전기장을 형성케하는 연결 전극을 포함하는 전계 방출 표시소자를 제공한다.
또한 상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,
게터를 활성화하여 잔류 가스를 흡착하는 단계와,
각각의 게터에 부착된 연결 전극을 외부 전원과 연결하여 게터에 전압을 인가하고, 게터 주변에 전기장을 형성하여 이온화된 가스 입자들을 흡착하는 단계를 포함하는 전계 방출 표시소자의 가스 제거방법을 제공한다.
이로서 상기 게터에 의해 잔류 가스 뿐만 아니라 이온화된 잔류 가스를 보다 능동적으로 흡착하여 표시소자 내부의 잔류 가스를 효율적으로 제거할 수 있으므로, 표시소자의 전자방출 특성을 향상시키고, 수명을 연장시킬 수 있는 장점을 갖는다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 전계 방출 표시소자의 단면도로서, 전계 방출 표시소자는 냉음극 부분인 캐소드 기판(10)과 양극 부분인 애노드 기판(20) 및 캐소드 기판(10)과 애노드 기판(20)을 접착시키는 시일재(30)를 포함한다.
2극관 구조의 경우, 상기 캐소드 기판(10)은 제 1기판(12)과, 제 1기판(12)에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극(14)과, 캐소드 전극(14) 위에 형성되며 흑연이나 다이아몬드상 카본(DLC;Diamond-Like Carbon) 등의 전자방출 물질로 이루어지는 에미터(16)를 포함한다. 그리고 상기 애노드 기판(20)은 투명한 제 2기판(22)과, 제 2기판(22)의 안쪽 표면에 캐소드 전극(14)과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 애노드 전극(24)과, 애노드 전극(24) 표면에 형성되는 형광막(26)을 포함한다.
상기 캐소드 전극(14)과 애노드 전극(24)의 교차 영역이 하나의 화소를 구성함에 따라, 각각의 화소 구동에 필요한 펄스 신호전압을 캐소드 전극(14)과 애노드 전극(24)에 인가하면, 이들 캐소드 전극(14)과 애노드 전극(24) 사이에 형성된 강한 전계에 의해 에미터(16)에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 형광막(26)에 충돌하여 형광막(26)을 발광시킨다.
그리고 3극관 구조의 경우, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 캐소드 기판(10)은 캐소드 전극(14) 위에 제 1기판(12) 전체에 걸쳐 형성되는 절연막(46)과, 절연막(46) 위에 캐소드 전극(14)과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극(48)을 더욱 포함하며, 게이트 전극(48)과 절연막(46)이 식각된 홈(48a, 46a)의 저면, 즉 캐소드 전극(14) 표면으로 실리콘이나 몰리브덴 등의 전자방출 물질로 이루어지는 에미터(16')가 위치한다.
이러한 3극관 구조에서는 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(48)의 교차 영역이 하나의 화소를 구성하며, 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(48)에 인가된 전압 차이에 의해 에미터(16')의 뾰족한 선단부에 강한 전계가 도출되어 에미터(16')에서 전자를 방출시키게 된다.
상기한 2극관과 3극관 구조 모두, 표시소자 내부를 고진공으로 유지하기 위하여 게터(32)를 사용하는데, 이 때, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 상기게터(32)와 외부 전원(34)을 연결하는 연결 전극(36)을 상기 게터(32)에 설치하며, 연결 전극(32)이 부착된 게터(32)를 적어도 2개 이상 구비한다.
이를 보다 상세하게 설명하면, 상기 게터는 도 1에서 도시하는 바와 같이, 각각의 연결 전극(36)이 부착된 한쌍의 제 1게터(32a)와 제 2게터(32b)로 이루어지며, 상기 제 1 및 제 2게터(32a, 32b)는 표시소자에 남아있는 배기관(38)의 내벽에 일정한 간격을 두고 서로 마주하도록 대향 배치된다.
이로서 표시소자의 봉착 완료 후, 상기 제 1 및 제 2게터(32a, 32b)를 외부 전원(34), 특히 동일한 직류 전원에 연결하면, 한쌍의 게터(32) 가운데 어느 한쪽 게터에는 플러스 전압이, 다른 한쪽 게터에는 마이너스 전압이 인가되면서 제 1게터(32a)와 제 2게터(32b) 사이에 전기장이 형성된다.
따라서 표시소자 내부에 잔류하는 이온화된 가스 입자들은 제 1게터(32a)와 제 2게터(32b) 사이에 형성된 전기장에 의해 게터(32)로 유도되면서, 상기 제 1게터(32a)와 제 2게터(32b)는 각각 마이너스 전하를 띄는 가스 입자들과 플러스 전하를 띄는 가스 입자들을 흡착할 수 있게 된다.
이와 같이 본 실시예에 의한 게터(32)에는 각각의 연결 전극(36)이 설치되어 이온화된 가스 입자들을 보다 능동적으로 흡착할 수 있게 하는데, 상기 한쌍의 제 1 및 제 2게터(32a, 32b)는 배기관(38)의 내벽 이외에, 도 2에서 도시하는 바와 같이, 제 1기판(12)과 제 2기판(22)의 마주하는 안쪽 표면에 각각 부착될 수 있으며, 다른 실시예로서 어느 한쪽 기판에 다수개의 게터(32)가 일정한 간격을 사이에 두고 나란히 부착될 수 있다.
이 때, 본 실시예에 의한 게터(32)는 표면적이 커질수록 보다 확대된 범위로 전기장을 형성하여 가스 흡착에 유리하며, 잔류 가스와 반응할 확률이 높아지는 등, 가스 흡착 효율이 높아지므로, 상기 게터(32)는 최대한의 표면적을 갖도록 형성되는 것이 바람직하다.
그리고 상기 게터(32)는 3개 이상으로 구비될 수 있으며, 이 경우 게터들의 배치 상태에 따라 전기장 형성에 유리하도록 각각의 게터(32)에 플러스 전압과 마이너스 전압을 선택적으로 인가할 수 있다. 또한 게터들의 부착 위치는 상기한 배기관(38)의 내벽이나 제 1 및 제 2기판(44, 22)의 표면에 한정되지 않는다.
이와 같이 적어도 2개 이상으로 구비되는 본 실시예에 의한 게터(32)는 증발형 바륨 게터로 이루어지거나, 비증발형으로서 지르코늄-알루미늄(Zr-Al) 합금 또는 지르코늄-바나듐-철(Zr-V-Fe) 합금으로 이루어진다.
따라서 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 일반적인 게터로서의 기능과 더불어 외부 전원으로부터의 전압 인가에 의해 표시소자에 잔류하는 이온화된 가스 입자들을 보다 능동적으로 흡착할 수 있는 장점을 갖는다.
다음으로, 도 3을 참고하여 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자의 잔류 가스 제거방법을 설명하고자 한다.
일반적으로 전계 방출 표시소자는 캐소드 기판(10)과 애노드 기판(20)을 각각 제작하고, 시일재(30)를 이용하여 캐소드 기판(10)과 애노드 기판(20)을 접합시킨 후, 배기관(도시하지 않음)을 진공 장치와 연결하여 표시소자 내부를 배기시키고, 상기 배기관의 일부를 가열 및 절단하여 표시소자를 밀봉한 다음, 표시소자에 내장된 게터(32)를 활성화하는 게터 플래싱 과정을 거쳐 표시소자 내부의 잔류 가스를 흡착하는 과정으로 제조된다.
이 때, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 앞서 설명한 바와 같이 한쌍의 게터(32)가 구비되며, 상기 게터(32)는 연결 전극(36)에 의해 외부 전원(34)과 전기적으로 연결될 수 있으므로, 본 실시예에 의한 잔류 가스 제거 과정은 다음의 2단계 과정으로 이루어진다.
먼저, 1단계는 상기 게터(32)를 활성화하여 표시소자 내부의 잔류 가스를 흡착하는 과정이다. 이는 게터(32)가 장착된 전계 방출 표시소자 전체를 가열하거나, 고주파 유도 가열에 의해 게터(32)를 가열시키는 과정으로 이루어진다.
이 때, 상기 게터(32)가 증발형 바륨 게터인 경우, 열에 의해 바륨이 증발하면서 표시소자 내부의 잔류 가스와 결합하여 증착막을 형성하며, 비증발형 게터인 경우, 게터의 표면이 활성화되면서 잔류 가스와 결합, 잔류 가스를 흡착한다.
상기한 과정으로 잔류 가스를 흡착 제거한 다음, 2단계로서 상기 제 1 및 제 2게터(32a, 32b)를 외부 전원(34), 특히 직류 전원에 연결하여 500 ∼ 5000 볼트의 전압을 10 ∼ 100 분 동안 인가한다.
이로서 제 1게터(32a)와 제 2게터(32b) 사이에 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 의해 표시소자 내부의 이온화된 가스 입자들(작은 원으로 도시)이 게터(32) 방향으로 이동한다.
이와 동시에 마이너스 전하를 띄는 가스 입자들은 상기 직류 전원에 의해 플러스 전압이 인가된 어느 한쪽 게터, 일례로 제 1게터(32a)에 흡착되고, 플러스전하를 띄는 가스 입자들은 마이너스 전압이 인가된 다른쪽 게터, 즉 제 2게터(32b)에 흡착된다.
따라서 본 실시예에 의한 전계 방출 표시소자는 2단계 흡착 과정을 거쳐 표시소자의 잔류 가스, 특히 이온화된 가스 입자들을 효율적으로 제거할 수 있다. 이로서 이온화된 가스 입자들에 의한 전자의 궤적 변경을 방지하고, 에미터 팁의 스퍼터링을 방지하여 표시소자의 동작 특성과 수명 특성을 향상시킬 수 있는 장점을 갖는다.
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 발명에 의한 전계 방출 표시소자는 연결 전극에 의해 외부 전원과 연결되며 적어도 2개 이상으로 구비되는 게터에 의해 잔류 가스, 특히 이온화된 가스 입자들을 보다 효율적으로 흡착할 수 있다. 이로서 이온화된 가스 입자들에 의한 표시소자의 기능 저하를 방지하여 표시소자의 동작 특성과 수명 특성을 향상시킬 수 있다.

Claims (10)

  1. 제 1 및 제 2기판과;
    상기 제 1기판의 일면에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극과;
    상기 제 1기판과 마주하는 제 2기판의 일면에 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 애노드 전극과;
    상기 캐소드 전극에 형성되며 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 에미터와;
    상기 애노드 전극에 형성되며 전자를 제공받아 발광하는 형광막과;
    잔류 가스를 흡착하며 적어도 2개 이상으로 구비되는 게터와;
    각각의 게터와 외부 전원을 전기적으로 연결하여 게터 주변에 전기장을 형성케하는 연결 전극을 포함하는 전계 방출 표시소자.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 게터는 배기관 내벽에 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 전계 방출 표시소자.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 게터는 제 1기판과 제 2기판의 마주하는 일면에 각각 배치되는 전계 방출 표시소자.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 게터는 증발형 바륨 게터로 이루어지는 전계 방출 표시소자.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 게터는 비증발형 지르코늄-알루미늄 합금으로 이루어지는 전계 방출 표시소자.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 게터는 비증발형 지르코늄-바나듐-철 합금으로 이루어지는 전계 방출 표시소자.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 전계 방출 표시소자는 캐소드 전극 위로 제 1기판 전체에 걸쳐 형성되는 절연막과, 상기 절연막 위에서 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극을 더욱 포함하며, 상기 에미터는 게이트 전극과 절연막이 식각된 홈 저면에 배치되는 전계 방출 표시소자.
  8. 제 1 및 제 2기판과;
    상기 제 1기판의 일면에 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극과;
    상기 제 1기판과 마주하는 제 2기판의 일면에 캐소드 전극과 수직한 스트라이프 패턴으로 형성되는 애노드 전극과;
    상기 캐소드 전극에 형성되며 전계 형성에 의해 전자를 방출하는 에미터와;
    상기 애노드 전극에 형성되며 전자를 제공받아 발광하는 형광막과;
    잔류 가스를 흡착하기 위해 적어도 2개 이상으로 구비되는 게터; 및
    상기 게터와 외부 전원을 전기적으로 연결하게 하는 연결 전극을 포함하는 전계 방출 표시소자에 있어서,
    상기 게터를 가열하는 것에 의해 상기 게터를 활성화하여 표시소자 내부의 잔류 가스를 흡착하는 단계와;
    상기 연결 전극을 외부 전원과 연결하여 상기 게터에 전압을 인가하는 것에 의해 상기 게터 주위에 전기장을 형성하여 어느 하나의 게터가 플러스 전하의 가스 입자들을 흡착하는 것과 동시에, 다른 하나의 게터가 마이너스 전하의 가스 입자들을 흡착하는 단계를 포함하는 전계 방출 표시소자의 가스 제거방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 게터를 활성화하는 단계는 고주파 유도 가열로 상기 게터를 가열하는 것으로 이루어지는 전계 방출 표시소자의 잔류 가스 제거방법.
  10. 제 8항에 있어서, 상기 게터를 활성화하는 단계는 게터를 포함한 전계 방출 표시소자를 가열하는 것으로 이루어지는 전계 방출 표시소자의 잔류 가스 제거방법.
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