KR100893685B1

KR100893685B1 - 그리드 플레이트를 구비한 전계 방출 표시장치

Info

Publication number: KR100893685B1
Application number: KR1020030009439A
Authority: KR
Inventors: 이병곤; 지응준; 김종민
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2003-02-14
Filing date: 2003-02-14
Publication date: 2009-04-17
Also published as: KR20040073747A; US20040227452A1; US7362045B2

Abstract

다른 화소의 형광막을 향해 이탈된 전자빔들을 포획하여 불필요한 타 화소의 발광을 억제하고, 전자 충돌에 의한 그리드 플레이트의 진동을 억제함과 아울러, 하부 스페이서 배열에 의한 제조 상의 어려움을 해소하기 위한 전계 방출 표시장치를 제공한다. 전계 방출 표시장치는 제1 기판에 마련되는 전자 방출원과; 전자 방출원으로부터 전자를 방출하기 위한 전자 방출 수단과; 제2 기판에 구비되어 전자 방출원에서 방출된 전자들에 의해 이미지를 구현하도록 발광하는 발광 수단과; 제1, 2 기판 사이에 배치되어 전자들의 집속성을 우수하게 제어하기 위한 그리드 플레이트를 포함하며, 그리드 플레이트는 전자빔 통과를 위한 홀들을 형성하는 마스크부와; 전자 방출원을 향하는 마스크부의 일면에 제공되며 임의의 홀 어레이 사이에서 제1 기판을 향해 일체형으로 연장되어 제1 기판에 형성된 부재들과 접촉하며 위치하는 베리어들을 포함한다.

전계방출, 그리드플레이트, 메탈그리드, 에미터, 캐소드, 애노드, 게이트

Description

그리드 플레이트를 구비한 전계 방출 표시장치{FIELD EMISSION DISPLAY HAVING GRID PLATE}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이다.

도 2는 도 1의 A 화살표 방향에서 바라본 전계 방출 표시장치의 부분 결합 단면도이다.

도 3은 그리드 플레이트의 후면을 도시한 부분 평면도이다.

도 4는 그리드 플레이트의 부분 단면도이다.

도 5는 그리드 플레이트의 진동 패턴을 설명하기 위한 개략도이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 대한 첫번째 변형예를 설명하기 위한 전계 방출 표시장치의 부분 단면도이다.

도 7과 도 8은 각각 본 발명의 실시예에 대한 두번째 변형예를 설명하기 위한 그리드 플레이트의 부분 저면도 및 전계 방출 표시장치의 부분 단면도이다.

도 9∼도 11은 본 발명의 실시예에 대한 세번째 변형예들을 설명하기 위한 그리드 플레이트의 부분 저면도이다.

도 12는 종래 기술에 의한 전계 방출 표시장치의 부분 단면도이다.

도 13은 종래 기술에 의한 전계 방출 표시장치 중 메탈 그리드의 진동 패턴 을 설명하기 위한 개략도이다.

본 발명은 전계 방출 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 카본계 물질로 이루어진 에미터와 더불어 전, 후면 기판 사이에 배치되는 그리드 플레이트를 구비한 전계 방출 표시장치에 관한 것이다.

최근의 전계 방출 표시장치(FED; field emission display) 분야에서는 저전압(대략, 10∼100V) 구동 조건에서 전자를 양호하게 방출하는 카본계 물질을 이용하여 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 통해 전자 방출원인 에미터를 평탄하게 형성하는 기술을 연구 개발하고 있다.

지금까지의 기술 동향에 의하면, 평탄한 형상의 에미터에 적합한 카본계 물질로는 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 및 카본 나노튜브 등이 알려져 있다. 이 가운데 특히 카본 나노튜브는 끝단의 곡률 반경이 수∼수십nm 정도로 극히 미세하여 1∼10V/㎛ 정도의 낮은 전계에서도 전자를 양호하게 방출함에 따라, 이상적인 전자 방출 물질로 기대되고 있다.

상기 카본 나노튜브를 이용한 전계 방출 표시장치와 관련한 종래 기술로는 미국특허 6,062,931호와 미국특허 6,097,138호에 개시된 냉음극 전계 방출 표시장치를 들 수 있다.

상기한 전계 방출 표시장치가 캐소드와 애노드 및 게이트 전극들을 구비하는 3극관 구조로 이루어질 때, 통상의 전계 방출 표시장치는 에미터가 배치되는 기판 상에 캐소드 전극을 먼저 형성하고, 캐소드 전극 위에 절연층과 게이트 전극을 형성한 다음, 게이트 전극과 절연층에 홀을 형성하고, 홀에 의해 노출된 캐소드 전극 표면에 에미터를 배치한 구조로 이루어진다.

그러나 전술한 3극관 구조에서는 게이트 전극과 절연층에 형성된 홀 안으로 에미터 물질을 양호하게 채워넣기 어려운 제조 상의 어려움이 있으며, 실질적인 구동 과정에서 에미터에서 방출된 전자들이 전자빔화하여 해당 형광막을 향해 진행할 때에, 게이트 전극에 인가된 (+)전압의 영향으로 전자빔의 발산력이 강해져 전자빔이 퍼지는 문제가 발생하게 된다.

이러한 문제점을 감안하여 종래에는 게이트 전극과 애노드 전극 사이에 메쉬 형태의 메탈 그리드를 설치하여 에미터에서 방출된 전자빔의 집속성을 우수하게 제어하려는 노력이 진행되어 왔으며, 이와 관련한 종래 기술로 일본 공개특허 2000-268704호에 개시된 전계 방출형 표시소자를 들 수 있다.

상기 메탈 그리드는 전술한 장점 이외에, 해당 장치의 애노드 전극에 인가된 고전압에 의해 아킹이 발생할 때, 에미터를 비롯한 후면 기판의 구성에 손상이 일어나는 것을 방지하는 부수적인 장점이 있으나, 실질적으로 에미터에서 전자빔이 방출될 때에, 메탈 그리드의 홀을 통과하지 못하고 지정된 경로에서 이탈하는 상당수의 전자빔이 발생하게 되므로 화면 특성이 저하되는 단점이 있다.

이러한 문제점은 특히, 도 12에 도시한 바와 같이 에미터(1)가 배치되는 기판, 일례로 후면 기판(3) 상에 게이트 전극(5)을 먼저 형성하고, 게이트 전극(5) 위에 절연층(7)을 형성한 다음, 절연층(7) 위에 캐소드 전극(9)과 에미터(1)를 배치한 구조에서 일어날 가능성이 많아진다.

이는 실질적인 구동시 전자빔의 방출이 에미터(1)의 가장자리에서 대부분 일어나고, 에미터(1)에서 방출된 전자빔들이 후면 기판(3)과 임의의 각도를 가지고 전면 기판(11)을 향해 퍼지며 진행하기 때문에, 하나의 에미터(1)에서 방출된 전자빔들이 모두 온전하게 해당 화소에 대응하여 마련된 메탈 그리드(13)의 홀(13a)을 통과하기 어렵기 때문이다.

따라서 전술한 전계 방출 표시장치에서는 메탈 그리드(13)에 부딪혀 이동 경로가 변하거나, 이웃 화소에 대응하여 마련된 메탈 그리드의 홀을 통해 빠져나가는 등, 해당 경로에서 이탈된 전자빔들이 상당수 발생하며, 이 전자빔들이 해당 화소의 형광막(15) 뿐만 아니라 이웃 화소의 형광막(15')까지 함께 발광시킴으로써 선명한 화질을 구현하기 어려워진다.

한편, 통상의 메탈 그리드(13)는 수십∼수백㎛ 정도의 얇은 두께를 가지며, 각 화소 영역에 대응하는 복수개의 홀들(13a)을 구비하고 있다. 또한 표시장치 내부에는 후면 기판(3)과 메탈 그리드(13) 사이의 비화소 영역에 하부 스페이서들(17)이 배치되어 후면 기판(3)과 메탈 그리드(13) 사이의 간격을 일정하게 유지시키고 있다.

상기한 통상의 메탈 그리드(13)는 일련의 전자 충돌에 의해 진동이 유발되는데, 이러한 진동 발생은 메탈 그리드(13)의 얇은 두께에 크게 기인하며, 하부 스페이서(17) 사이의 간격에 큰 영향을 받는다. 도 13은 메탈 그리드의 진동 패턴을 설 명하기 위한 개략도로서, 메탈 그리드(13)의 진동은 하부 스페이서 위치에 2개의 고정점(19)이 있는 기본 진동으로 가정할 수 있다.

이러한 메탈 그리드(13)의 진동은 하부 스페이서(17) 사이의 간격이 멀어질수록 진폭(p)이 커지게 되며, 특히 하부 스페이서(17)간 간격이 수십 mm 조건으로 설정되는 경우에는 메탈 그리드(13)의 진동 주파수 대역이 가청 주파수 대역과 겹치게 되므로 메탈 그리드(13)로부터 소음 문제가 발생할 수 있다.

상기한 메탈 그리드(13)의 진동과 소음 문제를 해결하기 위해서는 하부 스페이서(17)의 개수를 증가시켜 하부 스페이서(17)간 간격을 줄여야 하지만, 하부 스페이서(17)의 개수가 증가함에 따라 하부 스페이서(17) 배열을 위한 표시장치의 제조 공정이 복잡해지는 단점이 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 지정된 경로에서 이탈된 전자빔들이 다른 화소의 형광막에 도달하지 않도록 이동 경로를 차단하여 불필요한 타 화소의 발광을 억제함으로써 선명한 화질을 구현할 수 있는 전계 방출 표시장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전자 충돌에 의한 메탈 그리드의 진동을 억제함과 아울러, 하부 스페이서 배치에 의한 제조 상의 어려움을 해소할 수 있는 전계 방출 표시장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1, 2 기판과, 제1, 2 기판 중 어느 한 기판에 마련되는 전자 방출원과, 전자 방출원으로부터 전자를 방출하기 위한 전자 방출 수단과, 제1, 2 기판 중 다른 한 기판에 구비되어 전자 방출원에서 방출된 전자들에 의해 이미지를 구현하도록 발광하는 발광 수단과, 제1, 2 기판 사이에 배치되는 그리드 플레이트를 포함하며, 상기 그리드 플레이트가 전자빔 통과를 위한 홀들을 형성하는 마스크부와, 전자 방출원을 향하는 마스크부의 일면에 제공되며 임의의 홀 어레이 사이에서 전자 방출원이 마련된 기판을 향해 일체형으로 연장되어 이 기판에 형성된 부재들과 접촉하며 위치하는 베리어들을 포함하는 전계 방출 표시장치를 제공한다.

상기 전자 방출원은 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지며, 평탄하게 형성된다.

상기 전자 방출 수단은 전자 방출원이 마련되는 일 기판 상에 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극들과, 게이트 전극들을 덮으면서 일 기판 상에 형성되는 절연층과, 절연층 위에서 게이트 전극과 직교하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되며 일측 가장자리 위에 전자 방출원이 위치하는 캐소드 전극들을 포함한다.

상기 전자 방출 수단은 캐소드 전극과 임의의 간격을 두고 캐소드 전극 사이에 위치하는 대향 전극을 더욱 포함할 수 있으며, 대향 전극은 절연층에 형성된 비 아 홀을 통해 게이트 전극과 접촉하여 게이트 전극과 전기적으로 연결된다.

상기 발광 수단은 투명한 애노드 전극과, 이 애노드 전극 위에 임의의 패턴을 가지며 형성되는 R, G, B 형광막들로 이루어진다.

상기 베리어들은 마스크부에 마련된 홀 어레이 사이에서 캐소드 전극 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되며, 상기 절연층 위에서 이 절연층과 접촉하며 위치한다. 바람직하게, 전자 방출원이 마련된 기판의 최상부에 보조 절연층이 형성될 수 있으며, 이 경우 보조 절연층 위에 상기 베리어가 위치한다.

다른 한편으로, 상기 베리어들은 마스크부에 마련된 홀 어레이 사이에서 캐소드 전극 방향과 게이트 전극 방향을 따라 격자 모양으로 형성될 수 있다.

또한 상기 베리어들은 2개 이상의 홀 어레이 사이에서 캐소드 전극 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되거나, 게이트 전극 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되거나, 캐소드 전극과 게이트 전극 방향을 따라 격자 모양으로 형성될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 방출 표시장치의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 도 1의 A 화살표 방향에서 바라본 전계 방출 표시장치의 부분 결합 단면도이다.

도시한 바와 같이, 전계 방출 표시장치는 내부 공간부를 갖도록 임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 기판(이하 편의상 '후면 기판'이라 한다)과 제2 기판( 이하 편의상 '전면 기판'이라 한다)을 포함하며, 후면 기판(2)에는 전계 형성으로 전자를 방출하는 구성이, 그리고 전면 기판(4)에는 전자에 의해 소정의 이미지를 구현하는 구성이 제공된다.

보다 구체적으로, 후면 기판(2) 위에는 게이트 전극들(6)이 후면 기판(2)의 일방향(일례로 도면의 Y 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 게이트 전극들(6)을 덮으면서 후면 기판(2) 전면에 절연층(8)이 위치한다. 그리고 절연층(8) 위에는 캐소드 전극들(10)이 게이트 전극(6)과 직교하는 방향(도면의 X 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.

본 실시예에서 전계 방출 표시장치의 화소 영역을 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(10)의 교차 영역으로 정의할 때, 각 화소 영역에 대응하여 게이트 전극(6)의 전계를 절연층(8) 위로 끌어올리는 대향 전극(12)이 캐소드 전극(10)과 임의의 간격을 두고 마련되며, 대향 전극(12)을 향하는 캐소드 전극(10)의 일측 가장자리에 전자 방출원인 에미터(14)가 위치한다.

상기 대향 전극(12)은 절연층(8)에 형성된 비아 홀(8a)을 통해 게이트 전극(6)과 접촉하여 이와 전기적으로 연결된다. 이로서 대향 전극(12)은 게이트 전극(6)에 소정의 구동 전압이 인가되어 에미터(14)와의 사이에 전자 방출을 전계를 형성할 때, 게이트 전극(6)의 전압을 에미터(14) 주위로 끌어올려 에미터(14)에 보다 강한 전계가 집중되도록 함으로써 에미터(14)로부터 양호하게 전자들을 방출시키는 역할을 수행한다.

그리고 본 발명에서 상기 에미터(14)는 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 또는 이들의 조합 물질로 이루어지며, 본 실시예에서는 카본 나노튜브를 적용하고 있다.

한편, 후면 기판(2)에 대향하는 전면 기판(4)의 일면에는 투명한 애노드 전극(16)과 더불어 전면 기판(4)의 일방향, 일례로 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 R, G, B 형광막들(18)이 임의의 간격을 두고 위치하고, 각각의 R, G, B 형광막(18) 사이로 콘트라스트 향상을 위한 블랙 매트릭스막(20)이 위치한다.

더욱이 형광막(18)과 블랙 매트릭스막(20) 위에는 알루미늄 등으로 이루어진 금속 박막층(22)이 위치할 수 있는데, 이 금속 박막층(22)은 전계 방출 표시장치의 내전압 특성과 휘도 특성 향상에 도움을 주는 역할을 한다.

이와 같이 구성되는 전면 기판(4)과 후면 기판(2)은 캐소드 전극(10)과 형광막(18)이 직교하도록 마주한 상태에서 임의의 간격을 두고 실링 물질에 의해 접합되며, 그 사이에 형성되는 내부 공간을 배기시켜 진공 상태로 유지함으로써 전계 방출 표시장치를 구성한다.

아울러, 전면 기판(4)과 후면 기판(2)이 형성하는 진공 용기 내부에는 다수의 홀(24a)을 갖는 메쉬 형태의 그리드 플레이트(24)가 위치한다. 이 그리드 플레이트(24)는 진공 용기 내에서 아킹이 발생한 경우, 그 피해가 후면 기판(2)으로 향하지 않게 하며, 에미터(14)에서 방출된 전자들을 집속시키는 역할을 한다.

더욱이 본 실시예에서 상기 그리드 플레이트(24)는 표시장치의 구동 과정에서 에미터(14)로부터 전자빔이 방출될 때에, 해당 화소의 형광막을 향하지 않고 다 른 화소의 형광막을 향해 이탈된 전자빔들을 차단시키기 위한 일체형의 베리어(26)를 후면 기판(2)에 대향하는 일면에 구비하고 있다.

도 3은 그리드 플레이트의 후면을 도시한 부분 평면도이고, 도 4는 그리드 플레이트의 부분 확대 단면도이다.

도시한 바와 같이, 그리드 플레이트(24)는 임의의 두께(t1)를 가지며 각 화소 영역에 대응하는 다수의 홀(24a)을 갖는 마스크부(28)와, 후면 기판(2)을 향하는 마스크부(28)의 일면에서 후면 기판(2)을 향해 임의의 두께(t2)를 가지며 연장된 베리어들(26)을 포함하며, 이 베리어들(26)은 홀 어레이 사이에서 그리드 플레이트(24)의 일방향, 일례로 캐소드 전극 방향(도면의 X 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.

상기 베리어들(26)은 후면 기판(2) 위에, 특히 절연층(8) 위에 절연층(8)과 직접 접촉하며 위치하여 그리드 플레이트(24)가 별도의 스페이서 없이 후면 기판(2) 위에 배치되도록 한다. 이로서 그리드 플레이트(24)의 마스크부(28)와 여기에 형성된 홀들(24a)은 베리어(26)의 두께(t2)에 상응하는 높이, 바람직하게 30∼200㎛ 만큼 절연층(8) 및 캐소드 전극(10)과 일정한 간격을 두고 후면 기판(2) 위에 배치된다.

그리고 상기 베리어들(26)은 그리드 플레이트(24)가 후면 기판(2) 위에 배치될 때에, 캐소드 전극들(10) 사이의 비화소 영역에서 캐소드 전극(10)과 평행하게 배치된다. 이로서 베리어들(26)은 각각의 캐소드 전극(10)을 공간적으로 분리시키는 격벽으로 기능하며, 다음에 설명할 표시장치의 구동 과정에서 에미터(14)에서 방출된 전자빔들 중 일부가 이웃 화소의 형광막을 향해 이탈할 때에, 이탈된 전자빔을 포획하여 불필요한 타 화소의 발광을 억제하는 역할을 수행한다.

한편, 그리드 플레이트(24)의 베리어들(26)이 후면 기판(2) 위 캐소드 전극들(10) 사이의 비화소 영역에 위치함에 따라, 캐소드 전극(10)과 대향 전극(12)의 선폭 확보와, 그리드 플레이트(24)와 후면 기판(2)의 조립시 공차 확보에 어려움이 있을 수 있다.

이를 고려하여 상기 베리어들(26)은 마스크부(28)로부터 후면 기판(2)을 향해 단면적이 점진적으로 감소하는 형상으로 이루어져 절연층(8)과 가능한 작은 면적으로 접촉하도록 하며, 베리어(26)의 단면 형상이 상하 대칭으로 이루어져 그리드 플레이트(24)를 지지하는데 충분한 지지력을 확보하도록 하는 것이 바람직하다.

이와 같이 본 실시예에서 상기 베리어들(26)은 기존의 하부 스페이서를 대체할 뿐만 아니라 다른 화소의 형광막을 향해 이탈된 전자빔들을 차단하는 격벽으로 기능한다. 이러한 베리어들(26)은 마스크부(28)에 일체형으로 구비될 수 있으며, 일례로 그리드 플레이트(24)에 홀(24a)을 형성하는 과정에서 전술한 형상으로 완성될 수 있다.

예를 들어, 전술한 마스크부(28)의 두께(t1)와 베리어(26)의 두께(t2)를 합한 t3의 두께를 갖는 금속 플레이트(미도시)를 준비하고, 이 금속 플레이트에 홀 크기가 서로 다른 2개의 노광 마스크(미도시)를 이용하여 공지의 양면 비대칭 식각 공정을 진행하면, 전술한 홀들(24a)과 베리어들(26)을 갖는 그리드 플레이트(24)를 완성할 수 있다.

한편, 전면 기판(4)과 그리드 플레이트(24) 사이의 비화소 영역에는 다수의 상부 스페이서(30)가 배치되어 전면 기판(4)과 그리드 플레이트(24) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다.

이와 같이 구성되는 전계 방출 표시장치는, 외부로부터 게이트 전극(6), 캐소드 전극(10), 애노드 전극(16) 및 그리드 플레이트(24)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 일례로 게이트 전극(6)에는 수∼수십V의 (+)전압이, 캐소드 전극(10)에는 수∼수십V의 (-)전압이, 애노드 전극(16)에는 수백∼수천V의 (+)전압이, 그리고 그리드 플레이트(24)에는 수십∼수백V의 (+)전압이 인가된다.

이로서 도 2에 도시한 바와 같이 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(10)의 전압 차에 의해 에미터(14) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출되며, 방출된 전자빔들은 그리드 플레이트(24)에 인가된 (+)전압에 이끌려 전면 기판(4)으로 향하면서 그리드 플레이트(24)의 홀을 통과하고, 애노드 전극(16)에 인가된 고전압에 이끌려 형광막(18)에 충돌함으로써 이 형광막(18)을 발광시킨다.

그러나 에미터(14)에서 방출된 전자빔들 중 일부는 대향 전극(12)에 인가된 (+)전압에 이끌려 해당 화소에 대응하여 마련된 그리드 플레이트(24)의 홀을 통과하지 못하고 다른 화소의 형광막을 향해 해당 경로에서 이탈하게 된다. 그럼에도 불구하고 본 실시예에서는 캐소드 전극들(10) 사이의 비화소 영역에 그리드 플레이트(24)의 베리어들(26)이 위치하고 있으므로, 베리어들(26)이 이탈된 전자빔들을 포획하여 그 이동을 차단시킨다.

이상의 내용을 고려하여 볼 때, 본 실시예에서는 불필요한 타 화소의 발광이 억제되어 화면의 수직 해상도가 향상되고, 문자 표시의 경우 수직 방향의 가독성(可讀性)이 향상되는 장점이 예상된다. 또한 본 실시예에서는 기존의 하부 스페이서가 요구되지 않아 하부 스페이서 배열을 위한 제조 공정을 생략할 수 있으며, 상기 베리어들(26)에 의해 그리드 플레이트(24)의 진동 발생이 억제되는 효과가 예상된다.

도 5는 그리드 플레이트의 진동 패턴을 설명하기 위한 개략도로서, 전자빔 충돌에 의해 유발되는 그리드 플레이트(24)의 진동은 베리어 위치에 2개의 고정점(32)이 있는 기본 진동으로 가정할 수 있다.

이 때, 본 실시예에서는 두 고정점(32) 사이의 간격(d)이 곧 베리어의 피치가 되므로, 두 고정점(32) 사이의 간격이 축소됨에 따라 그리드 플레이트(24)의 진폭(p)이 작아진다. 따라서 본 실시예에서는 그리드 플레이트(24)의 진동에 의한 문제, 일례로 소음 문제를 해소할 수 있으며, 필요에 의해 베리어(26)의 피치를 조절하여 그리드 플레이트(24)의 진동 주파수 대역이 가청 주파수 대역을 벗어나도록 할 수 있다.

다음으로는 도 6∼도 11을 참고하여 본 발명의 실시예에 대한 변형예들에 대해 설명한다.

도 6은 첫번째 변형예로서, 이 경우는 전술한 실시예의 구조를 기본으로 하면서 후면 기판(2)의 최상부, 특히 한 화소 영역의 캐소드 전극(10)과 이 캐소드 전극(10)과 이웃한 다른 화소의 대향 전극(12)에 걸쳐 그 위에 보조 절연층(34)을 형성하고, 이 보조 절연층(34) 위에 그리드 플레이트(24)의 베리어(26)를 배치하여 전계 방출 표시장치를 구성한다.

이와 같이 그리드 플레이트(24)와 후면 기판(2) 사이에 보조 절연층(34)을 배치하면, 도전체인 그리드 플레이트(24)와 캐소드 전극(10)/대향 전극(12) 사이의 절연 특성을 확보할 수 있고, 그리드 플레이트(24)를 후면 기판(2) 위에 배치할 때 공정 공차와 캐소드 전극(10)/대향 전극(12)의 선폭 확보를 용이하게 할 수 있다.

도 7과 도 8은 두번째 변형예로서, 이 경우는 그리드 플레이트(24)가 마스크부(28)에 형성된 홀 어레이 사이에서 캐소드 전극 방향(도면의 X 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 제1 베리어들(26A)과 함께 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 제2 베리어들(26B)을 일체형으로 구비하여 전계 방출 표시장치를 구성한다.

상기 제2 베리어들(26B)은 도 8에 도시한 바와 같이, 에미터(14)에서 방출된 전자빔들 중 특히 다른 색의 형광막(18')이 위치하는 이웃 화소를 향해 화면의 수평 방향(도면의 X 방향)으로 퍼지며 진행하는 전자빔들을 차단한다. 따라서 본 변형예에서는 제2 베리어들(26B)에 의해 원하지 않는 타색 발광을 방지하여 화면의 색순도를 향상시킬 수 있다.

도 9∼도 11은 세번째 변형예로서, 이 경우는 전술한 실시예의 구조를 기본으로 하면서 그리드 플레이트(24)의 베리어들(26)을 각각의 홀 어레이 사이에 모두 배치하는 대신, 적어도 2개 이상의 홀 어레이 사이에 베리어(26)를 배치하여 전계 방출 표시장치를 구성한다.

이 때, 상기 베리어들(26)은 도 9에 도시한 바와 같이 캐소드 전극 방향(도 면의 X 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되거나, 도 10에 도시한 바와 같이 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되거나, 도 11에 도시한 바와 같이 캐소드 전극 방향(도면의 X 방향)과 게이트 전극 방향(도면의 Y 방향)을 따라 격자 모양으로 형성될 수 있다.

상기 베리어들(26)이 적어도 2개 이상의 홀 어레이 사이에 배치되면, 화소 영역에 대응하는 마스크부(28)의 두께를 보다 얇게 할 수 있고, 이는 곧 그리드 플레이트(24)에 보다 미세한 크기의 홀(24a)을 형성할 수 있음을 의미한다. 이와 같이 홀(24a)의 크기를 작게 하려는 노력은, 에미터(14)에서 방출된 전자빔들 가운데 다른 화소의 형광막을 향해 이탈하는 전자빔을 보다 효과적으로 차단하여 선명한 화질을 구현하기 위한 것이다.

본 변형예의 구성에서 마스크부(28)의 두께는 대략 30∼200㎛ 범위가 바람직하고, 홀(24a) 하나의 면적은 0.04∼5.00㎟이 바람직하다. 그러나 전술한 마스크부(28)의 두께와 홀(24a)의 면적 및 베리어(26)의 간격 등은 그리드 플레이트(24)가 적용되는 표시장치의 특성에 따라 다양하게 변화시킬 수 있다.

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 따르면, 그리드 플레이트에 구비된 베리어를 통해 에미 터에서 방출된 전자빔들 중 다른 화소의 형광막을 향해 이탈된 전자빔을 포획하여 불필요한 타 화소의 발광을 억제함으로써 화면의 수직 해상도 및/또는 화면의 색순도를 향상시킨다. 또한 본 발명에 따르면 종래의 하부 스페이서를 생략할 수 있어 하부 스페이서 배열을 위한 제조 공정을 생략할 수 있으며, 전자빔 충돌에 의한 그리드 플레이트의 진동 진폭을 감쇄시킬 수 있고, 진동에 의한 그리드 플레이트의 소음 문제를 개선할 수 있다.

Claims

임의의 간격을 두고 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1, 2 기판과;

상기 제1기판에 마련되는 전자 방출원과;

상기 전자 방출원으로부터 전자를 방출하기 위한 전자 방출 수단과;

상기 제2 기판에 구비되어 상기 전자 방출원에서 방출된 전자들에 의해 이미지를 구현하도록 발광하는 발광 수단; 및

상기 제1, 2 기판 사이에 배치되어 상기 전자들의 집속성을 우수하게 제어하기 위한 그리드 플레이트를 포함하며,

상기 전자 방출 수단이,

상기 전자 방출원이 마련되는 제1 기판 상에 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극들과;

상기 게이트 전극들을 덮으면서 상기 제1 기판 상에 형성되는 절연층; 및

상기 절연층 위에서 상기 게이트 전극과 직교하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되며, 전자 방출원이 위치하는 캐소드 전극들을 포함하고,

상기 그리드 플레이트가,

전자빔 통과를 위한 홀들을 형성하는 마스크부와;

상기 전자 방출원을 향하는 상기 마스크부의 일면에 제공되며, 임의의 홀 어레이 사이에서 상기 제1 기판을 향해 일체형으로 연장되어 상기 절연층과 접촉하며 위치하는 베리어들을 포함하는 전계 방출 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 전자 방출원이 카본계 물질로 이루어지며 평탄하게 형성되는 전계 방출 표시장치.
제 2항에 있어서,

상기 카본계 물질이 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 전계 방출 표시장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 전자 방출 수단이, 상기 캐소드 전극과 임의의 간격을 두고 캐소드 전극 사이에 위치하는 대향 전극을 더욱 포함하는 전계 방출 표시장치.
제 5항에 있어서,

상기 대향 전극이 상기 절연층에 형성된 비아 홀을 통해 게이트 전극과 접촉 하여 게이트 전극과 전기적으로 연결되는 전계 방출 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 발광 수단이, 투명한 애노드 전극과, 이 애노드 전극 위에 임의의 패턴을 가지며 형성되는 R, G, B 형광막들을 포함하는 전계 방출 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 베리어들이 상기 마스크부에 마련된 홀 어레이 사이에서 상기 캐소드 전극 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 전계 방출 표시장치.
삭제
제 1항에 있어서,

상기 베리어들이 상기 제1 기판을 향해 단면적이 점진적으로 감소하는 형상으로 이루어지는 전계 방출 표시장치.
제 5항에 있어서,

상기 캐소드 전극과 대향 전극 위에 보조 절연층이 형성되고, 상기 보조 절연층 위에 상기 베리어가 위치하는 전계 방출 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 베리어들이 상기 마스크부에 마련된 홀 어레이 사이에서 상기 캐소드 전극 방향과 상기 게이트 전극 방향을 따라 격자 모양으로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제 1항에 있어서,

상기 베리어들이 2개 이상의 홀 어레이 사이에 배치되는 전계 방출 표시장치.
제 1항 또는 제 13항에 있어서,

상기 베리어들이 상기 캐소드 전극 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제 1항 또는 제 13항에 있어서,

상기 베리어들이 상기 게이트 전극 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제 1항 또는 제 13항에 있어서,

상기 베리어들이 상기 캐소드 전극 방향과 상기 게이트 전극 방향을 따라 격자 모양으로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제 13항에 있어서,

상기 마스크부의 두께가 30∼200㎛ 범위로 이루어지는 전계 방출 표시장치.