KR20020057478A - 전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법과, 게터의자동 활성화 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 전계방출형 표시소자는, 캐소드 플레이트의 활성영역 외곽에는 항상 일정한 전압이 인가되는 모니터링용 에미터가 설치되고, 애노드 플레이트의 활성영역 외곽에는 상기 모니터링용 에미터로 흐르는 전류를 측정하도록 항상 일정한 전압이 인가되는 전류측정용 전극이 설치된다.

또한, 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 진공도 측정방법은, 전계방출형 표시소자의 패널 내부에서 가스 발생된 기체분자에 의한 진공도 변화 시에, 디스플레이용 에미터의 전자방출로부터 모니터링용 에미터의 전류 변화량을 측정하고, 측정된 애노드의 전류 변화량에 따라 전계방출형 표시소자의 패널 내부의 진공도 변화를 모니터링한다.

또한, 본 발명에 따른 게터의 자동 활성화 방법은, 최적 작동상태에 따른 목표 진공도를 설정하는 단계; 목표 진공도에서 모니터링용 에미터에 인가되는 전압과 전류측정용 전극에 인가되는 전압에 의해 흐르는 애노드 전류를 측정한 후 이를 게터의 가열장치로 피드백하는 단계; 및 측정되어 피드백된 애노드의 전류가 목표 진공도를 위한 전류값보다 어떤 범위 이하로 감소되면 게터의 자동 재활성이 이루어지도록 가열장치를 자동으로 작동시킨 후, 패널의 진공도가 동작기간 중 항상 일정하게 유지될 때 가열장치의 작동을 오프시키는 단계를 포함한다.

Description

전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법과, 게터의 자동 활성화 방법{FED and method for measuring vacuum thereof, and method for automatic activaion of getter in FED}

본 발명은 전계방출형 표시소자(FED; Field Emission Display)에 관한 것으로서, 특히 FED의 화면을 구성하는 캐소우드 플레이트(cathode plate) 및 애노드 플레이트(anode plate)의 활성영역(active area) 외곽에 애노드 전류(anode current)를 측정할 수 있는 모니터링용 전자원 및 전류측정용 전극을 각각 설치하여 패널 내부에서 가스발생(outgassing)된 기체분자에 의한 진공도 변화에 기인한 애노드 전류의 변화를 감지한 후, 이를 통해 패널 내부의 진공도 변화를 모니터링하고, 더불어 애노드 전류의 변화량을 게터(getter) 가열장치에 피드백하여 일정값 이상으로 애노드의 전류치가 감소하면 자동으로 게터의 재활성이 이루어지도록 하여 FED 패널의 진공도를 동작기간 중 항상 일정하게 유지할 수 있는 전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법과, 게터의 자동 활성화 방법에 관한 것이다.

일반적으로, FED는 일반 CRT와 마찬가지로 동작 시에 패널 내부 진공도가 10^-7Torr 이하를 요구한다.

그러나, 상기 FED는 동작중 형광체, 금속, 절연체, 유리기판 등으로 부터 O₂, H₂O, CO₂, CO, H₂, CH₄등이 가스발생되며, 특히 O₂, H₂O, CO₂, CO 등의 산화성 기체들로 인해 금속 팁이 산화되어 일함수가 변화되면서 전자 방출특성이 열화된다.

또한, 방출된 기체분자들이 금속 팁으로부터 방출된 전자와 충돌하여 이온화되면서 생성된 금속 양이온이 고전계에 의해 음극쪽으로 가속되면서 금속 팁을 스퍼터링하게 되어 팁이 손상된다.

이때, FED의 사용 기간이 오래(약 10,000시간 이상)되면 패널의 진공도가 10^-3Torr 정도로 증가한다고 알려져 있으며, 이 경우 양극, 음극간에 방전이 일어나 패널에 치명적인 손상을 입힐수 있다.

이에 종래에는, 상기의 문제점들을 해결하기 위해 게터를 장착하여 내부가스들을 흡착한 후 그 흡착된 내부가스를 통해 패널의 진공도를 올리는 방법을 적용하였다.

즉, 게터는 활성화된 표면상에서 기체들과의 화학반응에 의해 O₂, H₂O, CO₂, CO, H₂, CH₄등의 반응성 가스를 제거하는 장치인데, 이는 증발형과 비증발형으로 나누어진다.

상기 증발형 게터는 BaAl₄합금과 Ni 분말의 혼합체로 특정 용기에 담겨져 사용되며 850℃의 고온으로 가열시키는 활성화 공정이 필요로 한다.

그러나, 상기의 증발형 게터는 배기공간이 큰 CRT에 현재 적용하고 있지만, FED에 적용할 경우에는 고온 활성화 온도에서 기판 유리가 견디지 못하므로서 그 적용이 어려운 단점을 갖고 있다.

상기 비증발형 게터는 Zr과 Ti의 금속합금에 Al, V, Fe 등이 소량 포함된 것으로 활성화 온도가 400℃ 정도로 낮기 때문에 FED에 적용하고 있지만, 이는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다.

즉, FED에 사용하는 게터는 처음 실링단계에서 한번만 활성화되고, 이후에는 사용중 패널 내부로 부터 가스발생되는 기체 입자들에 의해 표면이 점차로 포화되는 바, 계속된 기체 분자들의 표면 흡착에 의해 게터 표면이 완전히 덥히게 되면 게터는 펌프역할을 제대로 수행하는 못하였다.

이에, FED를 사용중 정기적으로 게터를 재활성화하여 게터표면을 청결하게 유지할 필요가 있는데, 종래 FED적용 게터는 사용중 재활성화 처리를 할수 없을뿐만 아니라 재활성화 시점을 정확하게 측정하지 못하는 단점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 여건을 감안하여 창출된 것으로서, FED의 화면을 구성하는 캐소우드 플레이트 및 애노드 플레이트의 활성영역 외곽에 애노드 전류를 측정할 수 있는 모니터링용 전자원 및 전류측정용 전극을 각각 설치하여 패널 내부에서 가스발생된 기체분자에 의한 진공도 변화에 기인한 애노드 전류의 변화를 감지한 후, 이를 통해 패널 내부의 진공도 변화를 모니터링하고, 더불어 애노드 전류의 변화량을 게터 가열장치에 피드백하여 일정값 이상으로 애노드의 전류치가 감소하면 자동으로 게터의 재활성이 이루어지도록 하여 FED 패널의 진공도를 동작기간 중 항상 일정하게 유지할 수 있는 전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법과, 게터의 자동 활성화 방법을 제공함에 그 목적이 있다.

도 1은 본 발명에 따른 진공도 측정을 위한 전계방출형 표시소자의 단면을 개략적으로 나타낸 도면.

도 2는 본 발명의 일실시예로 진공도 측정용 애노드 전류 측정을 위한 등가회로도.

도 3은 본 발명의 일실시예로 게터의 자동 활성화 방법을 보인 순서도.

도 4는 본 발명의 일실시예로 박막 게터의 캐소드 플레이트내 배치도.

도 5는 본 발명의 일실시예로 패널의 진공도와 애노드 전류치와의 상관관계를 보인 그래프.

도 6의 a는 본 발명의 일실시예로 애노드 플레이트 형광체 픽셀 및 전류측정용 전극의 배치도, b는 캐소드 플레이트의 활성영역 및 전류측정용 에미터의 배치도.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자는, 캐소드 플레이트의 활성영역 외곽에는 항상 일정한 전압이 인가되는 모니터링용 에미터가 설치되고, 애노드 플레이트의 활성영역 외곽에는 상기 모니터링용 에미터로 흐르는 전류를 측정하도록 항상 일정한 전압이 인가되는 전류측정용 전극이 설치되는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 진공도 측정방법은,

전계방출형 표시소자의 패널 내부에서 가스 발생된 기체분자에 의한 진공도 변화 시에, 디스플레이용 에미터의 전자방출로부터 모니터링용 에미터의 전류 변화량을 측정하고,

상기 측정된 애노드의 전류 변화량에 따라 전계방출형 표시소자의 패널 내부의 진공도 변화를 모니터링하는 점에 그 특징이 있다.

또한, 상기의 또 다른 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 게터의 자동 활성화 방법은,

전계방출형 표시소자의 최적 작동상태에 따른 목표 진공도를 설정하는 단계와;

상기 설정된 목표 진공도에서 모니터링용 에미터에 인가되는 전압과 전류측정용 전극에 인가되는 전압에 의해 흐르는 애노드 전류를 측정한 후 이를 게터의 가열장치로 피드백하는 단계; 및

상기 측정되어 피드백된 애노드의 전류가 목표 진공도를 위한 전류값보다 어떤 범위 이하로 감소되면 게터의 자동 재활성이 이루어지도록 가열장치를 자동으로 작동시킨 후, 상기 전계방출형 표시소자 패널의 진공도가 동작기간 중 항상 일정하게 유지될 때 가열장치의 작동을 오프시키는 단계를 포함하는 점에 그 특징이 있다.

이와 같은 본 발명에 의하면, FED의 화면을 구성하는 캐소우드 플레이트 및 애노드 플레이트의 활성영역 외곽에 애노드 전류를 측정할 수 있는 모니터링용 전자원 및 전류측정용 전극을 각각 설치하여 패널 내부에서 가스발생된 기체분자에 의한 진공도 변화에 기인한 애노드 전류의 변화를 감지한 후, 이를 통해 패널 내부의 진공도 변화를 모니터링하고, 더불어 애노드 전류의 변화량을 게터 가열장치에 피드백하여 일정값 이상으로 애노드의 전류치가 감소하면 자동으로 게터의 재활성이 이루어지도록 하여 FED 패널의 진공도를 동작기간 중 항상 일정하게 유지할 수 있는 장점이 있다.

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

상기 목적달성을 위한 본 발명 진공도 측정을 위한 전계방출형 표시소자는 도 1 및 도 2에 도시된 바와같이, 진공갭(P)을 유지하기 위한 스페이서(100a)를 중심으로 아래쪽에는 활성영역에 전자방출원인 디스플레이용 에미터(10a)와 게이트 (10b)를 갖는 캐소드 플레이트(10)가 위치하고, 위쪽으로는 활성영역에 디스플레이용 형광체(20a)를 갖는 애노드 플레이트(20)가 위치하는 FED에 있어서, 상기 캐소드 플레이트(10)의 활성영역 외곽에는 항상 일정한 전압(V_g-c)이 인가되는 모니터링용 에미터(11)를 설치하고, 상기 애노드 플레이트(20)의 활성영역 외곽에는 상기 모니터링용 에미터(11)로 흐르는 전류를 측정하도록 항상 일정한 전압(V_anode)이 인가되는 전류측정용 전극(21)이 설치 구성된다.

그리고, 도 3은 상기 측정되는 진공도를 일정하게 유지시키기 위한 게터의활성화 방법을 보인 흐름도로서 그 진행단계는, FED의 최적 작동상태에 따른 목표진공도를 설정하는 단계와; 상기 설정된 목표 진공도에서 모니터링용 에미터(11)에 인가되는 전압(V_g-c)과 전류측정용 전극(21)에 인가되는 전압(V_anode)에 의해 흐르는 애노드 전류를 측정한 후 이를 게터(30)의 가열장치(40)로 피드백하는 단계와; 상기 측정되어 피드백된 애노드의 전류가 목표 진공도를 위한 전류값보다 어떤 범위 이하로 감소되면 게터(30)의 자동 재활성이 이루어지도록 가열장치(40)를 자동으로 작동시킨 후 FED패널의 진공도가 동작기간 중 항상 일정하게 유지될 때 가열장치 (40)의 작동을 오프시키는 단계로 구성된다.

여기서, 상기 게터(30)는 도 4에 도시된 바와같이, 캐소드 플레이트(10)에 실장된 비증발형 게터이며, 상기 게터는 박막형태로 게이트(10b)의 전극사이 공간에 스퍼터링 등의 방법에 의해 증착이 되며, 게터(30)의 재료는 Nb-Ti-Zr의 합금이 주로 사용된다.

이와 같이 구성된 본 발명 진공도 측정을 위한 전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법과 게터의 자동 활성화 방법에 대한 작용을 첨부된 도 1 내지 도 6을 참조하여 부연 설명하면 다음과 같다.

먼저, FED의 패널 내부에서 가스발생(outgassing)된 기체분자에 의한 진공도 변화가 발생할 경우, 상기 FED의 화면을 구성하는 캐소드 플레이트(10)의 활성영역에 위치하는 디스플레이용 에미터(10a)에서는 전자를 방출한다.

그리고, 상기 디스플레이용 에미터(10a)로 부터 방출되는 전자에 따라 캐소드 프레이트(10)의 활성영역 외곽에 설치되면서 항상 일정한 전압(V_g-c)이 인가되는 모니터링용 에미터(11)의 전류값은 변화하게 된다.

이때, 애노드 플레이트(20)의 활성영역 외곽에 설치된 전류측정용 전극(21)에는 항상 일정한 전압(V_anode)이 인가되는 바, 상기 전류측정용 전극(21)에서는 항상 일정하게 인가되는 전압(V_anode)에 따라 상기 모니터링용 에미터(11)에 흐르는 전류의 변화량을 감지하므로서, 상기 전극(21)으로 부터 감지된 애노드의 전류 변화량에 따라 FED패널의 내부 진공도 변화를 모니터링할 수 있게 되는 것이다.

즉, 패널의 진공도에 따른 애노드 전류의 변화를 실제 측정하면, 도 5에서와 같이 진공도가 10^-8Torr에서 10^-5Torr로 증가할 경우 애노드의 전류가 2order로 감소하는 것을 쉽게 알수 있다.

여기서, 도 6의 a는 애노드 플레이트 형광체 픽셀 및 전류측정용 전극의 배치도를 도시한 것이고, b는 캐소드 플레이트의 활성영역 및 전류측정용 에미터의 배치도를 도시한 것이다.

한편, 상기에서와 같이 진공도 측정을 위한 전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법으로 부터 측정된 패널의 진공도를 일정하게 유지하기 위해서는 게터 (30)의 재활성이 이루어져야 하는데, 본 발명에서는 박막형의 게터(30)에 일정량의 전류를 흘린 후 이때 발생하는 Joule열에 의해 게터 온도를 올리는 방법으로 그 재활성이 자동으로 이루어지도록 하였다.

즉, 먼저 FED의 최적 작동상태에 따른 목표진공도를 설정한 후, 상기 설정된목표 진공도에서 모니터링용 에미터(11)에 인가되는 전압(V_g-c)과 전류측정용 전극 (21)에 인가되는 전압(V_anode)에 의해 흐르는 애노드 전류를 측정한다.

그리고, 상기 측정된 애노드 전류를 게터(30)의 가열장치(40)로 피드백한 상태에서, 상기 애노드 전류를 목표 진공도를 위한 전류값과 비교한다.

이때, 상기의 비교결과 애노드의 전류가 목표진공도를 위한 전류 값에서 어떤 범위 이하로 감소되는 경우, 상기 가열장치(40)가 자동으로 작동되면서 게터 (30)의 자동 재활성이 이루어지게 되는 것이다.

여기서, 상기 가열장치(40)의 작동은 게터(30)의 재활성을 통한 FED패널의 진공도가 동작기간 중 항상 일정하게 유지될 때 자동오프가 이루어지도록 하였다.

더불어, 도 4에 도시된 바와같이, 상기 게터(30)는 캐소드 플레이트(10)에 실장된 비증발형이며, 상기 게터(30)는 박막 형태로 게이트(10b)의 전극사이 공간에 스퍼터링 등의 방법에 의해 증착이 되고, 그 재료는 Nb-Ti-Zr의 합금이 주로 사용된다.

이상의 설명에서와 같이 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자 및 그 진공도 측정방법과, 게터의 자동 활성화 방법에 의하면, 외부에서 별도의 진공게이지를 설치하지 않고 애노드 전류 측정법에 의해 FED패널의 동작 중 패널의 내부 진공도를 모니터링할수 있도록 하고, 더불어 측정된 애노드 전류의 변화량을 게터 가열장치로 피드백한 후 패널의 내부 진공도에 따라 수시로 게터를 재활성시키므로서 가스흡착의 포화에 의한 게터의 동작저하를 방지함은 물론, 동작 중 항상 패널의 진공도를 일정치 이하로 유지할수 있도록 하여 FED의 수명을 연장하면서 그 신뢰성을 향상시킬 수 있는 장점이 있다.

Claims (3)

1. 캐소드 플레이트의 활성영역 외곽에는 항상 일정한 전압이 인가되는 모니터링용 에미터가 설치되고, 애노드 플레이트의 활성영역 외곽에는 상기 모니터링용 에미터로 흐르는 전류를 측정하도록 항상 일정한 전압이 인가되는 전류측정용 전극이 설치된 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
2. 전계방출형 표시소자의 패널 내부에서 가스 발생된 기체분자에 의한 진공도 변화 시에, 디스플레이용 에미터의 전자방출로부터 모니터링용 에미터의 전류 변화량을 측정하고,

   상기 측정된 애노드의 전류 변화량에 따라 전계방출형 표시소자의 패널 내부의 진공도 변화를 모니터링하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 진공도 측정방법.
3. 전계방출형 표시소자의 최적 작동상태에 따른 목표 진공도를 설정하는 단계와;

   상기 설정된 목표 진공도에서 모니터링용 에미터에 인가되는 전압과 전류측정용 전극에 인가되는 전압에 의해 흐르는 애노드 전류를 측정한 후 이를 게터의 가열장치로 피드백하는 단계; 및

   상기 측정되어 피드백된 애노드의 전류가 목표 진공도를 위한 전류값보다 어떤 범위 이하로 감소되면 게터의 자동 재활성이 이루어지도록 가열장치를 자동으로 작동시킨 후, 상기 전계방출형 표시소자 패널의 진공도가 동작기간 중 항상 일정하게 유지될 때 가열장치의 작동을 오프시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자의 게터 자동 활성화 방법.