KR100918043B1 - 정전하의 축적을 방지할 수 있는 전극 구조를 갖는 전계 방출 표시 장치 - Google Patents

Abstract

제1 기판과, 이 제1 기판 위에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 제1 전극과, 상기 제1 전극들을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 위에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 제2 전극과, 상기 제1 전극 또는 제2 전극에 접촉되어 전자를 방출하는 에미터와, 상기 제1 기판과 임의의 간격을 두고 배치되면서, 상기 제2 기판과의 사이에 도포되는 실링재에 의해 상기 제1 기판과 결합하여 진공 용기를 형성하는 제2 기판과, 상기 제1 기판과 마주하는 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 제3 전극 및 상기 제3 전극 일면에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 형광층을 포함하고, 상기 제2 전극에 상기 절연층을 덮으면서 상기 절연층의 표면에 정전하가 축적되는 것을 방지하는 정전하 축적 방지 전극이 일체로 형성한다.

정전하, 전계방출, FED, 에미터, 절연층, 축적

Description

정전하의 축적을 방지할 수 있는 전극 구조를 갖는 전계 방출 표시 장치{FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE HAVING ELECTRODE CAPABLE OF PREVENTING ACCUMULATION OF ELECTROSTATIC CHARGE}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 방출 표시 장치를 도시한 분해 사시도이다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 전계 방출 표시 장치를 도시한 결합 단면도이다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 방출 표시 장치를 도시한 평면도이다.

본 발명은 전계 방출 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게 말하자면 전계 방출 표시 장치의 전극 구조에 관한 것이다.

냉음극을 전자 방출원으로 사용하고 있는 전계 방출 장치(FED; Field Emission Display)는, 여타의 평판 디스플레이 장치에서 주로 적용하고 매트릭스 어드레싱 방식에 따라 상기 전자 방출원으로부터 형광체 여기에 필요한 전자를 방 출시킬 수 있다.

즉, 캐소드 기판 상에 상기 전자 방출원을 중심에 두고 캐소드 전극과 게이트 전극을 매트릭스 배열 구조로 배치하고, 상기 캐소드 전극과 게이트 전극 각각에 전자 방출에 필요한 전압을 공급함으로써 상기 전자 방출원으로부터 전자를 방출시킨다. 이 때, 상기 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에는, 이들의 전기적 절연을 위하여 절연층이 소정의 두께를 갖고 배치된다.

이러한 전계 방출 표시 장치는 평판 디스플레이 장치의 구조적인 특징에 따라 이 역시, 캐소드 기판와 애노드 기판을 그 사이에 임의의 간격이 형성되도록 평행하게 배치히고, 상기 기판들 사이에 프리트와 같은 실링 물질을 도포하여 상기 양 기판을 상호 접합함으로써 진공 용기를 형성하는 구조를 갖는 바, 이 때, 상기 용기 내로는 해당 전계 방출 표시 장치의 표시 영역과 비표시 영역이 구분된다.

한편, 종래의 전계 방출 표시 장치는 그 진공 용기 내부에 정전하가 축적되어 장치의 오동작을 야기하는 등의 문제점에 노출되어 있어, 종래에는 이러한 문제점을 방지하기 위해 다각면의 노력을 기울이고 있는 실정이다.

즉, 전계 방출 표시 장치의 용기 내부로 캐소드 기판 위에는, 위에서 언급한 바와 같이, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 이들의 전기적 절연을 위해 절연층이 놓이게 되는데, 대개 상기 절연층의 부위 중, 상기한 표시 영역 상으로 배치되는 절연층 부위는 그 위로 도포되는 게이트 전극(또는 캐소드 전극)에 의해 덮여지고, 상기 프리트가 도포되는 실링 라인의 주위 다시 말해, 상기한 비표시 영역 상으로 배치되는 절연층의 표면은 아무런 피복없이 노출된다.

이러한 구조상의 조건에 따라, 종래의 전계 방출 표시 장치에서는 상기 절연층의 표면으로 정전하가 축적되는 경우가 있게 되는 바, 이로 인해 해당 전계 방출 표시 장치로부터는 상기 축적된 정전하에 의해 캐소드 기판 상에 형성된 구성부의 비정상적인 동작이나 기타 아킹(arcing), 플래쉬 오버(flash-over) 등의 부작용이 일어나고 있다.

이러한 문제점을 방지하고자, 미국 특허 5,929,560에서는 비표시 영역 상에 배치되는 절연층 위로 정전하의 축적을 방지하기 위하여, 이른바 이온 차폐층(ion shield) 및 희생층(sacrificial portions)라 명칭된 전극을 형성한 전계 방출 표시 장치를 개시하고 있다.

상기 이온 차폐층과 희생층은, 장치의 비표시 영역으로 캐소드 기판 위에 형성된 절연층 위에 형성되는 일종의 전극층으로서, 이들은 장치의 표시 영역으로 상기 절연층 위에 형성되는 전극(게이트 전극)과는 별도의 전압을 인가받으면서 비표시 영역 상에 배치된 절연층의 표면으로 정전하가 축적되지 않도록 하는 역할을 하게 된다.

그러나, 상기한 종래 기술에서는, 전술한 바와 같이 정전하의 축적 방지 기능을 하는 상기 이온 차폐층, 희생층이 전계 방출 표시 장치에 기본적으로 구비되는 전극 구동 IC와는 별개로 다른 구동 IC로부터 구동 전압을 받으면서 기능하게 됨에 따라, 장치의 구성 부품수 증가로 제조 단가의 상승을 초래하는 문제점이 있다. 이러한 문제점은 상기 이온 차폐층과 희생층이 상기 절연층 위에 형성되는 게이트 전극과 분리되어 형성되는데 기인된다고 할 수 있다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 별도의 구동 IC를 구비하지 않고도 절연층 표면에 정전하가 축적되는 것을 방지할 수 있는 전극 구조를 갖는 전계 방출 표시 장치를 제공함에 있다.

이에 본 발명에 따른 전계 방출 표시 장치는, 제1 기판과, 이 제1 기판 위에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 제1 전극과, 상기 제1 전극들을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성되는 절연층과, 상기 절연층 위에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 제2 전극과, 상기 제1 전극 또는 제2 전극에 접촉되어 전자를 방출하는 에미터와, 상기 제1 기판과 임의의 간격을 두고 배치되면서, 상기 제2 기판과의 사이에 도포되는 실링재에 의해 상기 제1 기판과 결합하여 진공 용기를 형성하는 제2 기판과, 상기 제1 기판과 마주하는 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 제3 전극 및 상기 제3 전극 일면에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 형광층을 포함하고, 상기 제2 전극에 상기 절연층을 덮으면서 상기 절연층의 표면에 정전하가 축적되는 것을 방지하는 정전하 축적 방지 전극이 일체로 형성하고 있다.

상기에서 실링재는 상기 제1,2 기판의 둘레를 따라 밴드 모양으로 형성되고, 상기 정전하 축적 방지 전극은 상기 실링재의 내주면 부위까지 배치되도록 상기 제2 전극으로부터 연장 형성된다. 이 때, 상기 정전하 축적 방지 전극은 상기 실링재의 내주면에 맞닿도록 형성될 수 있다.

더욱 구체적으로 상기 제2 전극은 스트라이프 패턴을 유지하여 상기 제1 기 판 위에 복수로 형성되고, 상기 정전하 축적 방지 전극은 상기 제2 전극들 중, 첫 번째 열 및 마지막 열에 배치된 제2 전극들에 형성될 수 있다.

한편, 상기한 전계 방출 표시 장치는 상기 제1 전극을 캐소드 전극으로 하고 제2 전극을 게이트 전극으로 하여 형성될 수도 있고, 상기 제1 전극을 게이트 전극으로 하고 상기 제2 전극을 캐소드 전극으로 하여 형성될 수도 있다.

이하, 본 발명을 명확히 하기 위한 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참고하여 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 전계 방출 표시장치를 도시한 부분 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 의한 전계 방출 표시장치의 결합 단면도이다.

도시된 바와 같이, 상기 전계 방출 표시장치는 임의의 크기를 갖는 제1 기판(또는 배면 기판, 이하 편의상 배면 기판이라 칭한다.)(2)과 제2 기판(또는 전면 기판, 이하 편의상 전면 기판이라 칭한다.)(4)을 내부 공간부가 형성되도록 소정의 간격을 두고 실질적으로 평행하게 배치하여 장치의 외관인 진공 용기를 형성하고 있다.

상기에서 배면 기판(2) 상에는 전계 방출을 이룰 수 있는 구성이, 상기 전면 기판(4) 상에는 상기 전계 방출에 의해 방출된 전자들에 의해 소정의 이미지를 구현할 수 있는 구성이 이루어지는 바, 이의 구성에 대한 구체적인 내용은 아래와 같다.

먼저 상기 배면 기판(2) 위에는 소정의 패턴 가령, 스트라이트 형상을 취하 는 복수의 제1 전극 즉, 캐소드 전극들(6)이 임의의 간격을 두고 상기 전면 기판(2)의 일 방향(Y)을 따라 형성된다. 이 캐소드 전극들(6) 위에는 이 캐소드 전극들(6)을 덮으면서 상기 전면 기판(2) 상에 배치되는 절연층(8)이 형성된다.

이러한 절연층(8) 상에는 이 절연층(8)에 형성된 구멍부(8a)와 동일한 형상을 이루면서 이 구멍부(8a)와 관통되는 구멍부(10a)를 갖는 제2 전극 즉, 게이트 전극(10)이 다수로 형성된다. 이 때, 이 게이트 전극(10)은 소정의 간격을 두고 상기 캐소드 전극(6)과 교차하는 방향(X)을 따라 이 역시 스트라이프 패턴을 이루면서 형성된다.

한편, 상기 구멍부들(8a,10a) 내로 상기 캐소드 전극(6) 위에는, 평탄한 형태의 에미터(12)가 형성된다. 이 에미터(12)는 상기 캐소드 전극(6) 및 게이트 전극(10)으로 인가되는 전압에 의해 형성되는 전계 방출에 따라 전자를 방출하게 되는데, 본 실시예에서 이는 카본계 물질 특히, 탄소 나노 튜브로 이루어지고 있다.

이와 같이 이루어지는 상기 배면 기판(2) 상의 구성에 비해, 상기 전면 기판(4) 상에는, ITO로 이루어지는 애노드 전극(14)이 형성되고 이 애노드 전극(14) 위에는 R,G,B 형광체들로 이루어진 형광층(16)이 형성된다. 본 실시예에서 상기 형광층(16)을 이루는 R,G,B 형광체들은 상기 캐소드 전극들(6)에 대응하는 방향(Y)을 따라 길게 확장된 종장형의 패턴을 갖는다.

더욱이, 상기 전면 기판(4) 상에는, 상기 형광층(16) 사이로 컨트라스트 향상을 위해 블랙 매트릭스(18)가 형성되며, 상기 형광층(16)과 블랙 매트릭스(18) 위에는 알루미늄 등으로 이루어진 금속 박막층(도시되지 않음)이 형성될 수 있다.

상기한 배면 기판(2)과 전면 기판(4)은, 그 자신에 형성된 구성물들이 마주보도록 임의의 간격을 두고 배치되며, 그 사이 둘레에 도포되는 프리트와 같은 실링재(20)에 의해 상호 부착됨으로써 하나의 진공 용기를 이루게 된다. 상기 실링재(20)는 통상과 같이 사각 형상의 밴드 모양으로 상기 기판들(2,4) 사이에 자리하여 이들을 결합시킨다.

한편, 상기 전계 방출 표시 장치에는, 이 장치의 비표시 영역 상에 배치되는 절연층(8)의 표면에 정전하가 축적되는 것을 방지하기 위한 정전하 축적 방지 전극(22)(이하, 간단히 방지 전극이라 칭한다.)이 더욱 구비된다.

이 방지 전극(22)은, 상기 실링재(20) 안쪽으로 상기 배면 기판(2) 상에 설정되는 비표시 영역 상에 배치되게 되는 바, 본 실시예에서는 상기 제2 전극인 게이트 전극(10)과 일체로 형성되어 비표시 영역 상에 배치된 절연층(8)의 표면을 커버하게 된다.

도면을 통해 이를 구체적으로 살펴보면, 본 실시예에서 상기 방지 전극(22)은, 상기 절연층(8) 위에 형성된 다수의 게이트 전극들(10) 중, 첫 번째 열에 배치된 게이트 전극(10)과 마지막 열에 배치된 게이트 전극(10)에 배치되어, 이들 전극과 한 몸을 이룬다.

즉, 상기 방지 전극(22)은, 상기 게이트 전극들(10)이 상기 절연층(8) 위로 형성될 때, 이 게이트 전극(10)과 함께 상기 절연층(8) 위 특히, 상기 전계 방출 표시 장치의 비표시 영역 상에 배치되는 절연층(8) 위로 형성되어 이를 덮음으로써, 상기 전계 방출 표시 장치의 작용시 발생된 정전하가 상기 절연층(8)의 표면에 축적되는 것을 방지하게 된다.

상기에서 방지 전극(22)은, 상기 실링재(20)의 내측면에 부위까지 배치될 수 있도록 상기 게이트 전극(10)에서 돌출된 형태로 연장 형성되는 바, 본 실시예에서는 상기 실링재(20)의 내측면에 맞닿도록 상기 게이트 전극(10)으로부터 확장되어 상기 절연층(8) 위에 형성된다.

이러한 상기 방지 전극(22)은, 그 작용을 위해 별도의 구동 IC의 제어를 받지 않고 게이트 전극(10)과 함께 게이트 전극(10)의 구동 IC의 제어를 받게 된다. 즉, 본 발명에 있어서는, 기본적으로 장치의 구성을 위해 구비되는 전극 구동 IC를 가지고 상기 게이트 전극(10)의 구동은 물론, 상기 방지 전극(22)의 구동도 이룰 수 있게 되며, 이러한 작용은 상기 방지 전극(22)이 게이트 전극(10)에 일체로 형성됨에 따라 가능해질 수 있다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 전계 방출 표시 장치를 도시한 평면도이다. 이 제2 실시예에 따른 전계 방출 표시 장치는, 상기한 전계 방출 표시 장치의 구성에 있어, 배면 기판(2) 위에 먼저 형성되는 제1 전극(6)을 게이트 전극으로 형성하고, 이 게이트 전극(6) 위로 배치되는 절연층(8) 위에 형성되는 제2 전극(10)을 캐소드 전극으로 하여 형성되는 전계 방출 표시 장치이다. 이 전계 방출 표시 장치에 있어 전자 방출을 이루는 에미터(12)는 캐소드 전극인 상기 제2 전극(10) 위에 형성된다. 상기 배면 기판(2)을 대향하여 배치되는 전면 기판의 구성은 전술한 예와 같이 이루어지게 되므로, 이에 대한 도면의 도시와 설명은 생략하기로 한다.

이러한 구성의 전계 방출 표시 장치에 있어서도 정전하 축적 방지 전극(22)은, 도면에 도시한 바와 같이, 상기 제2 전극(10)에 일체로 형성되어 실링재(20) 내로 상기 장치의 비표시 영역에 배치되는 절연층(8) 위에 형성됨으로써, 전술한 예와 마찬가지로 상기 절연층(8)의 표면에 정전하가 축적되는 것을 미연에 방지토록 한다.

이와 같이 본 발명은 특정 구성의 전계 방출 표시 장치에 관계없이 캐소드 전극과 게이트 전극을 전기적으로 절연하는 절연층 표면에 정전하 축적되는 것을 방지하는 정전하 축적 방지 전극을 제공할 수 있게 된다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니고 특허 청구의 범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하는 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이와 같이 본 발명에 의한 전계 방출 표시 장치는, 절연층의 표면에 정전하가 축적되는 것을 방지하기 위한 전극 구조를 개선하여 이 전극의 구동을 위해 필요한 구동 IC를 추가로 구비하지 않고도 상기 전극을 동작시킬 수 있게 되어, 추가 부품수의 증가로 인한 제조비 상승을 막으면서도 정전하 축적으로 인해 일어하는 문제를 효과적으로 방지할 수 있게 된다.

Claims (7)

1. 제1 기판과;

   이 제1 기판 위에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 제1 전극과;

   상기 제1 전극들을 덮으면서 상기 제1 기판 위에 형성되는 절연층과;

   상기 절연층 위에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 제2 전극과;

   상기 제1 전극 또는 제2 전극에 접촉되어 전자를 방출하는 에미터와;

   상기 제1 기판과 임의의 간격을 두고 배치되면서, 상기 제2 기판과의 사이에 도포되는 실링재에 의해 상기 제1 기판과 결합하여 진공 용기를 형성하는 제2 기판과;

   상기 제1 기판과 마주하는 상기 제2 기판의 일면에 형성되는 제3 전극; 및

   상기 제3 전극 적어도 어느 일면에 임의의 패턴을 가지고 형성되는 형광층

   을 포함하고,

   상기 제2 전극에 상기 절연층을 덮으면서 상기 절연층의 표면에 정전하가 축적되는 것을 방지하는 정전하 축적 방지 전극이 일체로 형성되어 있는 전계 방출 표시 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 실링재가 상기 제1,2 기판의 둘레를 따라 밴드 모양으로 형성되고, 상기 정전하 축적 방지 전극이 상기 실링재의 내주면 부위까지 배치되도록 상기 제2 전극으로부터 연장 형성되는 전계 방출 표시 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 정전하 축적 방지 전극이 상기 실링재의 내주면에 맞닿도록 형성되는 전계 방출 표시 장치.
4. 제 1 항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 제2 전극이 스트라이프 패턴을 유지하여 상기 제1 기판 위에 복수로 형성되고, 상기 정전하 축적 방지 전극이 상기 제2 전극들 중, 첫 번째 열 및 마지막 열에 배치된 제2 전극들에 형성되는 전계 방출 표시 장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 전극이 캐소드 전극으로 제2 전극이 게이트 전극으로 형성되는 전계 방출 표시 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1 전극이 게이트 전극으로 상기 2 전극이 캐소드 전극으로 형성되는 전계 방출 표시 장치.
7. 제 1 항에 있어서,

   상기 제2 전극과 정전하 축적 방지 전극이 동일 구동 IC에 의해 구동되는 전계 방출 표시 장치.

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