KR100697514B1 - 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법은, RF 제너레이터를 통해 패널 내에 장착된 게터를 활성화하는 동안 RF가 패널의 활성영역으로 투과되는 것을 방지하여 패널 내 활성영역의 열화가 발생되지 않도록, 패널 내의 활성영역이 전기가 통할 수 있는 전도체로 접지되어 보호된다.

여기서 전도체는, 게이트 전극과 캐소드 전극의 패드를 서로 연결한 후 접지시킴에 있어, 전기가 통할수 있고 탈착이 용이한 전도성 테이프가 이용된다.

또한 전도체는, 게터가 위치하는 패널 내의 활성영역만을 제외하고 패널의 활성영역 전체를 모두 차폐시키도록 게터구멍을 형성시킨 금속판이 마련된다.

이와 같은 본 발명에 의하면, RF 제너레이터를 통해 게터를 활성화하는 동안 RF가 투과되지 않도록 활성영역을 금속판으로 접지시켜 보호하는 한편, 일부 배선에 흡수된 RF도 전지를 통해 방출되도록 하므로서, RF 제너레이터를 이용하여 FED의 패널 내부 즉, 전자를 방출하는 활성영역 주변에 설치된 게터를 활성영역의 손상없이 안전하게 활성화시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법{Activating method for getter in FED}

도 1은 종래 전계방출형 표시소자의 구조를 개락적으로 나타낸 단면도.

도 2는 종래 도 1의 A 부분 상세도.

도 3은 종래 FED 패널을 대기 중에서 진공펌프를 사용하여 진공 패키징하는 공정을 나타낸 도면.

도 4는 종래 FED 패널을 대기 중에서 진공펌프를 사용하여 진공 패키징하는 구조의 개략 단면도.

도 5는 종래 게터 그립을 이용하여 게터를 패널 내부의 활성영역 주변에 장착시킨 상태도.

도 6은 종래 게터 그립을 이용하여 게터를 패널 내부의 활성영역 주변에 장착시킨 부분 사시도.

도 7은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 따라 형성되는 전계방출형 표시소자의 활성영역 보호구조를 보인 제 1 실시예.

도 8은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 따라 형성되는 전계방출형 표시소자의 활성영역 보호구조를 보인 제 2 실시예.

도 9는 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 의하여, 게터를 활성화하는 공정의 개념을 나타낸 도면.

본 발명은 전계방출형 표시소자(FED; Field Emission Display)의 고진공 유지를 위해 패널 내부에 장착되는 게터(getter)의 활성화에 관한 것으로서, 특히 RF 제너레이터를 이용하여 FED의 패널 내부 즉, 전자를 방출하는 활성영역 주변에 설치된 게터를 활성영역의 손상없이 안전하게 활성화시킬 수 있도록 하는 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 관한 것이다.

정보통신 기술의 급속한 발달과 다양화되는 정보의 시각화 요구에 따라 전자 디스플레이의 수요는 더욱 증가하고, 요구되는 디스플레이 모습 또한 다양해지고 있다.

그 예로 휴대형 정보기기와 같이 이동성이 강조되는 환경에서는 무게, 부피 및 소비전력이 작은 디스플레이가 요구되며, 대중을 위한 정보 전달매체로 사용되는 경우에는 시야각이 넓은 대화면의 디스플레이 특성이 요구된다.

또한, 이와 같은 요구를 만족시켜 나가기 위해 전자 디스플레이는 대형화, 저가격화, 고성능화, 고정세와, 박형화, 경량화 등의 조건이 필수적이며, 이러한 요구사항을 만족시키기 위해서는 기존의 CRT를 대체할 수 있는 가볍고 얇은 평판 디스플레이 장치의 개발이 절실히 필요하게 되었다.

현재, 정보 표시 매개체의 대부분을 차지하고 있는 CRT는 성능은 우수하지 만, 대화면화를 할수록 부피와 무게가 증가되고 고전압, 고소비 전력 등의 문제가 있어 정보통신 분야에서 주창되고 있는 소위 어디서나, 언제든지의 요구를 충족시킬 수 없다.

따라서, 평판 디스플레이의 대두가 필연적인데, 현재 개발 혹은 양산 중인 평판 디스플레이 중 LCD와 PDP, VFD 등은 현재 대형 제조 사에서 상용화가 이루어지고 있으며, 가까운 장래에 실용화 될 것으로 기대되는 FED는 이들 디스플레이들의 단점을 모두 극복한 차세대 정보통신용 평판 디스플레이로 주목을 받고 있다.

특히, FED는 전극 구조가 간단하고 CRT와 같은 원리로 고속동작이 가능하며, full-color, full-gray scale, 높은 휘도, 높은 video rate 속도 등 디스플레이가 가져야 할 장점들을 고루 갖추고 있다.

도 1은 FED 패널의 내부 단면구조를 보인 것으로서, FED는 진공 갭(10)을 유지하기 위한 스페이서(11)가 가운데 있고 위 쪽에 애노드 플레이트(anode plate) (12), 아래 쪽에 캐소드 플레이트(cathode plate)(13)로 구성된다.

상기 애노드 플레이트(12)는 유리기판(12a)의 전면에 콘트라스트(contrast)를 높이기 위한 블랙 매트릭스(black matrix)(12b)와 형광체(12c), 그리고 애노드 전극(12d)이 차례로 코팅되어 있으며, 도 2에 도시된 바와같이, 상기 캐소드 플레이트(13)는 유리기판(13a) 위에 캐소드 전극(13b), 전자방출원인 에미터(13c), 게이트 절연막(gate insulator)(13d), 전자를 에미터(13c)로부터 끌어내는 역할의 게이트 전극(13e), 포커싱 절연막(focusing insulator)(13f), 끌어내어진 전자를 집속하는 역할의 포커스 전극(13g)으로 구성되어 있다.

이와 같이 구성되는 FED의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 게이트 전극(13e)과 캐소드 전극(13b) 양단에 충분한 전압이 인가되면, 이로인한 강한 전계가 형성되는데, 이때 형성된 전계에 의하여 에미터(13c)의 선단으로부터 양자역학적 터널링 현상으로 전자(14)들이 방출된다.

상기 방출된 전자(14)들은 게이트 전극(13e)과 캐소드 전극(13b)을 통하여 매트릭스 어드레스되며, 이때 게이트 전극(13e)에 전압이 걸리는 시간 동안 전자 (14)들의 방출이 지속된다.

더불어, 가속된 전자(14)들은 진공 갭(10)을 지나 애노드 전극(12d) 뒤쪽에 위치한 형광체(12c)의 화소에 높은 에너지를 가지고 충돌하여 발광하며, 이때 매트릭스 배열된 R(Red), G(Green), B(Blue) 포스퍼 도트(phosphor dots)들에 의해서 컬러 디스플레이가 구현되는 것이다.

이때, 상기 FED는 그 구동 특성상 패널 내부의 진공이 10^-6 Torr 이상의 고진공이 될 것을 요구하는 바, 상기 FED에서는 전자 방출원인 에미터(13c)와 게이트 전극(13e)을 서브 마이크론(sub micron) 정도로 유지시키고, 이 두 전극 사이에 10⁷ V/cm 정도의 고전계를 인가한다.

여기서, 상기 에미터(13c)와 게이트 전극(13e) 사이의 서브 마이크론이 아주 짧은 거리를 고진공으로 확실하게 유지하지 않으면, 방전 및 진공 절연 파괴 등이 일어날 수 있다.

또한, 고진공이 유지되지 않으면 패널 내부에 존재하고 있는 중성 입자들이 방출전자와 충돌하여 양이온을 발생시켜 양이온들이 팁(Tip)으로 스퍼터링 (sputtering)되어 소자를 열화시키거나, 가속전자가 잔류 중성가스와 충돌하여 에너지를 잃어 형광체(12c)에 충돌 시 에너지를 잃어 발광 휘도가 낮아지기도 한다.

이와 같은 이유로 FED 패널 내부의 고진공 유지는 패널의 특성을 좌우하는 가장 중요한 해결과제이며, 패널 내부를 고진공으로 유지하기 위한 많은 기술적인 시도가 이루어지고 있다.

도 3 및 도 4는 FED 패널을 대기 중에서 진공펌프(vacuum pump)를 사용하여 진공 패키징(packaging)하는 기존의 공정순서와 개략도를 도시한 것이다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 캐소드 플레이트(13)에는 프리트 유리(frit glass)(15)로 접합한 튜브(16)를, 애노드 플레이트(12)에는 스페이서 (11)와 프리트 유리(15)를 세팅하고 각각 가소결을 한다.

이때, 상기 가소결은 프리트 유리(15)에 포함되어 있는 유기물 성분의 바인더(binder)를 완전히 burn-out 시키기 위함이며, 조성에 따라 각기 다른 소결 온도 곡선을 가지므로 알맞은 온도 프로파일을 선택한다.

가소결이 끝난 후 애노드 플레이트(12)와 캐소드 플레이트(13)를 합착/정렬한 후, 가소결 온도보다 높은 약 450℃의 온도에서 본소결을 행하면 두 플레이트 (12)(13)의 합착은 완전히 이루어진다.

이때, 상기에서와 같이 소결/흡착이 이루어진 패널은 진공펌프(17)에 물려 펌핑을 하면서 동시에 패널 내부의 불순물들을 제거하기 위한 패널의 가열공정을 병행하여 패널이 원하는 진공도에 이르렀을 때 비로소 튜브(16)의 중간을 국부 가 열장치(18)로 잘라내는 핀치오프(pinch-off) 공정을 거쳐 패널을 챔버와 격리시킨다.

따라서, 상기와 같이 격리된 패널의 내부 진공도가 핀치오프시 재차 오염이 되기 때문에 패널의 내부에 미리 장치해 두었던 게터(19)를 고온 활성화시켜 진공도를 다시 회복하게 되는데, 이때 나빠진 진공도를 다시 회복하는 시점에서 게터 (19)의 공정은 FED의 패키징 공정에서 필수적이라 할수 있다.

즉, 기존의 게터 실장방법은 캐소드 플레이트(13)와 애노드 플레이트(12)를 접합한 후 배기 튜브(16)의 핀치오프 지점(20) 바로 위에 장착하였다.

이와 같은 방법은 튜브(16) 속의 제한된 공간에 게터(19)를 실장하여야 하기 때문에 넓은 표면적의 게터(19)를 확보할 수 없다는 단점이 있고, 패널의 면적이 증가하여도 내부에 장착할 수 있는 게터(19)의 양이 제한되기 때문에 고진공의 유지에 한계를 가지고 있다.

이를 해결하기 위해, 종래에는 도 5 및 도 6에 도시된 바와같이 게터 그립 (getter grip)을 이용하여 게터(19)를 패널 내부의 활성영역의 주변에 장착하는 방법이 제시되었으며, 이는 패널의 크기가 증가하여도 내부에 첨가할 수 있는 게터(19)의 양도 함께 증가시킬 수 있기 때문에 기존의 배기튜브(16)에 게터(19)를 장착하는 방법에 비하여 고진공 유지에 효과적으로 대응할 수 있게 되는 것이다.

그러나, 상기와 같이 게터 그립을 이용하여 활성영역의 주변에 게터(19)를 장착하는 방법은 일반적인 RF 제너레이터를 이용한 활성화법으로는 많은 문제점이 있다.

즉, 게터(19)를 배기튜브(16)에 장착할 경우에는 게터(19)가 전자를 방출하는 활성영역과 떨어져 있으므로 게터(19)를 가열시 활성영역의 손상이 일어나지 않지만, 게터 그립을 이용하여 패널의 활성영역 주변에 게터(19)를 장착한 후 이를 활성화하는 경우 많은 금속층을 포함하고 있는 활성영역도 eddy current가 발생하여 게터(19)와 함께 가열될 수 있으며, 이에 따라 전자가 방출되는 에미터(13c)의 손상을 일으킬 수 있을뿐만 아니라 전반적인 소자 특성의 열화를 가져올 수 있는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로서, RF 제너레이터를 통해 게터를 활성화하는 동안 RF가 투과되지 않도록 활성영역을 금속판으로 접지시켜 보호하는 한편, 일부 배선에 흡수된 RF도 전지를 통해 방출되도록 하므로서, RF 제너레이터를 이용하여 FED의 패널 내부 즉, 전자를 방출하는 활성영역 주변에 설치된 게터를 활성영역의 손상없이 안전하게 활성화시킬 수 있도록 하는 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법은, RF 제너레이터를 통해 패널 내에 장착된 게터를 활성화하는 동안 RF가 패널의 활성영역으로 투과되는 것을 방지하여 패널 내 활성영역의 열화가 발생되지 않도록, 패널 내의 활성영역이 전기가 통할 수 있는 전도체로 접지되어 보호되는 점에 그 특징이 있다.

여기서 상기 전도체는, 게이트 전극과 캐소드 전극의 패드를 서로 연결한 후 접지시킴에 있어, 전기가 통할수 있고 탈착이 용이한 전도성 테이프가 이용되는 점에 그 특징이 있다.

또한 상기 전도체는, 게터가 위치하는 패널 내의 활성영역만을 제외하고 패널의 활성영역 전체를 모두 차폐시키도록 게터구멍을 형성시킨 금속판이 마련되는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, RF 제너레이터를 통해 게터를 활성화하는 동안 RF가 투과되지 않도록 활성영역을 금속판으로 접지시켜 보호하는 한편, 일부 배선에 흡수된 RF도 전지를 통해 방출되도록 하므로서, RF 제너레이터를 이용하여 FED의 패널 내부 즉, 전자를 방출하는 활성영역 주변에 설치된 게터를 활성영역의 손상없이 안전하게 활성화시킬 수 있는 장점이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 실시 예를 상세히 설명한다.

도 7은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 따라 형성되는 전계방출형 표시소자의 활성영역 보호구조를 보인 제 1 실시예이고, 도 8은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 따라 형성되는 전계방출형 표시소자의 활성영역 보호구조를 보인 제 2 실시예이며, 도 9는 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 의하여, 게터를 활성화하는 공정의 개념을 나타낸 도면이다.

상기 목적달성을 위한 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법은, RF 제너레이터를 통해 패널 내에 장착된 게터(19)를 활성화하는 동 안 RF가 패널의 활성영역으로 투과되지 않아 패널내 활성영역의 열화가 발생되지 않도록 전계방출형 표시소자 패널 내의 활성영역을 전기가 통할수 있는 전도체로 접지시켜 보호한다.

다른 일면에 따라, 상기 전도체는 게이트전극(13e)과 캐소드전극(13b)의 패드(pad)를 서로 연결한 후 접지하도록 전기가 통할수 있고 탈착이 용이한 전도성 테이프(100)를 적용할 수 있다.

또 다른 일면에 따라, 상기 전도체는 게터(19)가 위치하는 패널 내의 활성영역만을 제외하고 패널의 활성영역 전체를 모두 차폐(shielding)시키도록 게터구멍 (200a)을 형성시킨 금속판(200)을 적용할 수도 있다.

즉, 본 발명은 도 7에 도시된 바와같이, 전기가 통할수 있고 탈착이 용이한 전도성 테이프(100)를 이용하여 게이트전극(13e)과 캐소드전극(13b)의 패드를 서로 연결한 후 접지시키므로서, RF 제너레이터를 이용하여 게터(19)를 활성화할 때 패널의 활성영역이 RF를 흡수하여 발생하는 eddy current가 패드영역을 통하여 접지로 빠져나가 상기 패널의 활성영역에서는 발열현상이 일어나지 않게 되는 것이다.

또한, 본 발명은 도 8에 도시된 바와 같이, 게터(19)가 위치하는 곳에만 게터구멍(200a)이 형성되어 있는 금속판(200)으로 패널전체를 차폐시킨 후 이를 접지시키므로서, 도 9에서와 같이 RF 제너레이터에서 발생한 RF가 금속판(200)에 닿는 경우 이는 접지된 곳을 통하여 빠져 나가고, 상기 금속판(200)의 게터구멍(200a)이 형성되어 있는 게터(19) 부위로만 흡수되면서 상기 게터(19)의 활성화로부터 전계방출소자의 고진공이 유지될 수 있게 되는 것이다.

한편, 상기의 두가지 방법을 동시에 사용할 수도 있는데, 이는 RF가 패널의 표면에 있는 금속판(200)에 의해 일차적으로 차폐가 이루어지면서 게터(19)가 장착되어 있는 부위로만 통과하여 흡수된다.

이때, 상기 게터구멍(200a)을 통하여 흡수된 일부의 RF가 회절 및 굴절 등을 통해 활성영역에 도달하는 경우, 게이트 전극(13e)과 캐소드 전극(13b)의 패드를 통하여 접지되어 있는 전도성 테이프(100)를 통해 외부로 빠져나가게 되므로서 패널내 활성영역에서 eddy current에 의한 발열현상을 방지할수 있게 되는 것이다.

즉, 상기 전도성 테이프(100)가 방열판의 역할을 하므로서, 패널내 활성영역의 온도상승을 방지할 수 있으며, 더불어 상기 패널의 활성영역 주변에 장착된 게터(19)만의 활성화를 통해 전계방출형 표시소자의 고진공은 지속될 수 있게 되는 것이다.

여기서, 도 9는 게터(19)를 활성화하는 공정의 개념도로서, RF 차폐가 되어 있는 패널을 라인 타입으로 감겨 있는 RF코일(300) 위에 위치한 후 RF를 발생시킬 때, 상기 게터(19)를 활성화하는 모습을 도시하였다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법에 의하면, RF 제너레이터를 통해 게터를 활성화하는 동안 RF가 투과되지 않도록 활성영역을 금속판으로 접지시켜 보호하는 한편, 일부 배선에 흡수된 RF도 전지를 통해 방출되도록 하므로서, RF 제너레이터를 이용하여 FED의 패널 내부 즉, 전자를 방출하는 활성영역 주변에 설치된 게터를 활성영역의 손상없이 안 전하게 활성화시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. RF 제너레이터를 통해 패널 내에 장착된 게터를 활성화하는 동안 RF가 패널의 활성영역으로 투과되는 것을 방지하여 패널 내 활성영역의 열화가 발생되지 않도록, 패널 내의 활성영역이 전기가 통할 수 있는 전도체로 접지되어 보호되는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 전도체는,

   게이트 전극과 캐소드 전극의 패드를 서로 연결한 후 접지시킴에 있어, 전기가 통할수 있고 탈착이 용이한 전도성 테이프가 이용되는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 전도체는,

   게터가 위치하는 패널 내의 활성영역만을 제외하고 패널의 활성영역 전체를 모두 차폐시키도록 게터구멍을 형성시킨 금속판이 마련되는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자에 있어서 게터의 활성화 방법.

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