KR20050051899A - 아크 발생 및 메쉬 그리드의 변형을 방지할 수 있는전계방출표시소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 아크 발생 및 메쉬 그리드의 변형을 방지할 수 있는 구조의 전계방출표시소자에 관한 것으로서, 일정 간격을 두고 상호 대향하며 배치되는 전면기판 및 배면기판과; 상기 배면기판 상에 스트라이프상으로 주기적으로 형성되는, 전계방출용 에미터가 일정 간격으로 배치되어 있는 캐소드 전극 어레이와; 상기 캐소드 전극 어레이 상에 형성되되, 각각의 에미터를 전면기판 측으로 노출시키도록 복수의 개구부가 마련된 절연층과; 상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 절연층 상에 구비되고, 상기 개구부에 대응하는 게이트 홀이 마련된 게이트 전극 어레이와; 전자의 통과를 위한 메쉬 홀을 형성하도록 실질적으로 행렬 패턴을 이루는 메쉬 연결부가 구비되는 한편, 상기 메쉬 연결부의 행 또는 열에 해당하는 부분에 선택적으로 절연막이 도포되고, 프리트를 매개로 상기 절연막 부분이 게이트 전극 어레이에 고정되는 메쉬 그리드와; 상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 어레이 및 상기 애노드 전극 어레이 상에 도포되는 형광막;을 포함한다.

Description

아크 발생 및 메쉬 그리드의 변형을 방지할 수 있는 전계방출표시소자{FIELD EMISSION DISPLAY CAPABLE OF PREVENTING ARCING AND TRANSFORMING OF MESH GRID}

본 발명은 전계방출표시소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 아웃개싱(Outgassing) 등에 의한 아크 발생을 방지함과 아울러 스트레스(Stress)에 의한 변형을 방지할 수 있는 패턴으로 절연막이 코팅되는 메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자에 관한 것이다.

전계방출표시소자(Field Emission Display; FED)는 전계방출효과를 이용하여 예컨대, 카본나노튜브(Carbon Nanotube: CNT)에 해당하는 에미터에서 전자를 방출시킨 후 애노드 전극 측으로 가속시켜 형광층을 여기시키는 방식으로 소정의 화상을 표시하는 디스플레이 장치로서, 통상적으로는 캐소드 전극과 게이트 전극 및 애노드 전극을 구비한 3극관 구조로 이루어진다.

도 1에는 3극관 구조를 갖는 종래의 전계방출표시소자의 구성이 도시되어 있다. 도면을 참조하면, 종래의 전계방출표시소자의 배면기판(10)에는, 에미터(12)가 마련된 캐소드 전극(11)과, 상기 캐소드 전극(11) 상에 도포되되 에미터(12)가 노출되도록 홀이 형성된 절연층(13) 및 게이트 전극(14)과, 상기 게이트 전극(14)에 절연상태로 고착되도록 절연막(16)이 형성된 메쉬 그리드(17)가 구비되는 한편, 소정의 스페이서(18)를 사이에 두고 상기 배면기판(10)과 대향 배치되는 전면기판(20)에는 상기 캐소드 전극(11)과 교차하되 형광막(21)이 형성된 애노드 전극(19)이 구비된다.

이와 같은 3극관 구조의 전계방출표시소자는 구동시 배면기판(10)과 전면기판(20) 사이의 내부공간에서 아크 방전(Arc discharge)이 발생하는 경우가 종종 있는데, 이러한 아크 방전은 기판 내부에서 발생되는 아웃개싱 등에 의하여 순간적으로 많은 가스가 이온화되면서 일어나는 방전 현상에 따른 것으로 볼 수 있다. 이러한 아크 방전은 애노드 전압이 증가됨에 따라 더욱 심하게 발생되는데, 아크 방전이 발생되면 애노드 전극(19)과 게이트 전극(14)이 전기적으로 단락되고, 이로 인해 대전류가 흘러 전극이 손상되는 문제가 발생한다.

특히, 메쉬 그리드(17)가 구비되는 종래의 전계방출표시소자는 도 2에 도시된 바와 같이 메쉬 홀(17a)을 제외한 전면(Whole surface)에 절연막(16)이 후막인쇄된 그리드를 사용하는데, 이러한 구조는 아웃개싱이 많이 발생하고 소성시 절연막(16)에 의한 스트레스로 인해 메쉬 그리드(17)가 기계적으로 변형되는 취약점이 있다.

또한, 상기와 같은 절연막(16)의 전면 인쇄방식은 도 3에 도시된 바와 같이 절연막(16)의 가장자리에 의해 메쉬 그리드(17)의 개구가 좁아지는 현상이 발생하여 결과적으로 전자방출량을 저하시킬 수 있는 우려도 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창안된 것으로서, 아웃개싱에 의한 아크 발생을 방지함과 아울러 스트레스에 의한 몸체의 변형을 방지하도록 절연막이 형성된 메쉬 그리드를 구비한 전계방출표시소자를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에 따른 전계방출표시소자는, 일정 간격을 두고 상호 대향하며 배치되는 전면기판 및 배면기판과; 상기 배면기판 상에 스트라이프상으로 주기적으로 형성되는, 전계방출용 에미터가 일정 간격으로 배치되어 있는 캐소드 전극 어레이와; 상기 캐소드 전극 어레이 상에 형성되되, 각각의 에미터를 전면기판 측으로 노출시키도록 복수의 개구부가 마련된 절연층과; 상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 절연층 상에 구비되고, 상기 개구부에 대응하는 게이트 홀이 마련된 게이트 전극 어레이와; 전자의 통과를 위한 메쉬 홀을 형성하도록 실질적으로 행렬 패턴을 이루는 메쉬 연결부가 구비되는 한편, 상기 메쉬 연결부의 행 또는 열에 해당하는 부분에 선택적으로 절연막이 도포되고, 프리트를 매개로 상기 절연막 부분이 게이트 전극 어레이에 고정되는 메쉬 그리드와; 상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 어레이 및 상기 애노드 전극 어레이 상에 도포되는 형광막;을 포함한다.

상기 절연막은 메쉬 연결부의 각각의 행 또는 열에 형성될 수 있다.

대안으로, 상기 절연막이 메쉬 연결부의 일부의 행 또는 열에 형성될 수도 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출표시소자의 구성도이다.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 전계방출표시소자는 일정 간격을 두고 상호 대향하며 배치되되 밀봉되어 진공용기를 구성하는 전면기판(20) 및 배면기판(10)과, 상기 배면기판(10) 상에 형성되는 캐소드 전극(11)의 어레이와, 절연층(13)을 사이에 두고 상기 캐소드 전극(11)과 교차하는 게이트 전극(14)의 어레이와, 상기 게이트 전극(14)에 고착되도록 부분적으로 절연막(31)이 도포된 메쉬 그리드(30)와, 상기 캐소드 전극(11)과 교차하며 전면기판(20) 상에 형성되는 애노드 전극(19)의 어레이 및 상기 애노드 전극(19) 상에 형성되는 형광막(21)을 포함한다.

상기 캐소드 전극(11)과 게이트 전극(14)은 각각 스트라이프(Stripe)상으로 주기적으로 배치되어 어레이를 이루고, 그 교차지점에 대응되는 절연층(13)과 게이트 전극(14)에는 각각 개구부와 게이트 홀이 마련되어 상기 캐소드 전극(11)에 구비되는 에미터(12)를 전면기판(20) 방향으로 노출시킨다. 상기 에미터(12)는 고전계 인가시 전자를 방출하는 부분으로서, 바람직하게 카본나노튜브(Carbon Nanotube: CNT)가 채용될 수 있다. 상기 에미터(12)에 대향하는 위치의 애노드 전극(19) 표면에는 에미터(12)에서 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 적,녹,청색의 형광막(21)이 구비된다.

상기 게이트 전극(14) 위에는 아크 방전시 에미터(12)의 손상을 방지하고 방출전자의 집속을 향상시키는 메쉬 그리드(30)가 고정된다. 상기 메쉬 그리드(30)는 형광막(21)의 각 색상 단위로 개구된 메쉬 홀(30a)을 구비하되, 바람직하게 서스(SUS) 강이나 인바(INVAR) 강으로 형성될 수 있다.

상기 메쉬 홀(30a)을 형성하도록 메쉬 그리드(30)는 도 5에 도시된 바와 같이 실질적으로 행렬(Matrix) 패턴을 이루는 메쉬 연결부(메쉬 홀(30a) 이외의 부분 참조)가 구비된다.

상기와 같은 메쉬 연결부에 있어서, 행 또는 열에 해당하는 부분에는 절연막(31)이 선택적으로 도포된다. 여기서, 상기 절연막(31)은 메쉬 연결부의 각각의 행 또는 각각의 열에 형성될 수 있으며, 대안으로, 메쉬 연결부의 일부의 행 또는 일부의 열에 형성될 수도 있다.

상기 메쉬 연결부 상에 도포되는 절연막(31)의 폭을 조절하면 도 3의 경우와는 달리 메쉬 홀(30a) 내로 절연막(31)의 가장자리가 진입하는 것을 방지할 수 있다(도 6 참조).

상기와 같은 패턴을 갖는 절연막(31)에는 다시 프리트(Frit)(15)가 도포되고 이를 매개로 상기 절연막(31) 부분이 게이트 전극(14)에 고착됨으로써 실질적으로 메쉬 그리드(30)의 일면이 배면기판(20) 측에 고정된다. 아울러, 상기 메쉬 그리드(30)의 타면에는 스페이서(18)의 일단이 고정 설치되어 실질적으로 배면기판(20)과 전면기판(10) 간의 갭을 유지한다.

상기한 구성의 전계 방출 표시 소자는 이하에서 설명하는 방법에 따라 제조할 수 있다.

먼저, 통상의 방법을 사용하여 배면 기판(20)에 캐소드 전극(11), 절연층(13), 게이트 전극(14) 및 에미터(12)를 형성한다.

계속해서, 메쉬 그리드(30)를 다음과 같은 방법으로 게이트 전극(14) 위에 형성한다. 여기서, 메쉬 그리드(30)의 재질은 서스 강이나 인바 강을 사용한다. 특히, 인바 강은 음극선관 제조시 섀도우 마스크로 쓰이는 재질로서, 열팽창계수가 일반 서스 재질에 비하여 훨씬 작으므로 아래의 소성 공정시에 발생하는 열응력을 줄이는데 효과적이다. 따라서, 대면적용 소자 제조시에는 인바 강을 사용하는 것이 바람직하며, 소형 소자 제조시에는 통상의 서스 강도 사용이 가능하다.

한편, 상기의 금속 메쉬 그리드(30) 내에는 잔류 응력이 남아있을 가능성이 있고, 이를 그냥 사용하게 되면 소성 공정 중에 금속 메쉬 그리드의 뒤틀림이 일어날 수 있다. 따라서, 전처리 공정으로서 300∼500℃에서 전소성(pre-firing) 공정을 거치게 되는데, 이렇게 하면, 금속 메쉬 그리드(30) 내에 남아있는 잔류 응력이 모두 사라지게 되어 소성 공정 후에도 평탄한 형상을 유지할 수 있다. 그리고, 상기 전소성 공정시에는 금속 메쉬 그리드(30)의 표면에 산화피막이 형성되는데, 이 막은 절연막(31)과 금속 메쉬 그리드(30)의 접착력을 향상시키는 작용을 한다.

이어서, 전소성이 완료된 메쉬 그리드(30)의 메쉬 연결부에 대하여 행 또는 열에 선택적으로 절연막(31)을 도포한 후, 이를 400∼600℃로 소성하여 결정화시키고, 상기 절연막(31) 표면에 프리트(15)를 도포한다. 상기 프리트(15)는 초기 상태에는 점도가 상대적으로 낮으므로, 이 상태에서 메쉬 그리드(30)를 배면기판(10)에 노출된 에미터(12)에 얼라인 조정하여 일치시키고, 단부에 프리트(15)가 도포된 스페이서(18)를 고정한다. 이후, 상기 프리트(15)를 소성하여 배면 기판(10)의 게이트 전극(14)에 메쉬 그리드(30)를 완전히 고착시키고, 스페이서(18)를 메쉬 그리드(30)에 고착시킨다. 고착 공정의 프리트(15) 소성 온도는 400∼500℃에서 실시한다.

상기와 같이 배면기판(10)의 제작이 완료되면, 애노드 전극(19) 및 형광막(21)을 형성한 전면기판(20)을 통상의 방법으로 패키징하여 전계방출표시소자의 제조공정을 완료한다.

이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.

본 발명에 의하면 메쉬 그리드와 게이트 전극 간의 절연 및 고착상태를 안정적으로 유지하면서도 아웃개싱의 발생에 의한 아크 방전이 방지되므로 고휘도의 전계방출표시소자를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명은 메쉬 그리드에 가해지는 기계적 스트레스를 줄임으로써 그리드 몸체의 변형을 방지할 수 있는 장점이 있다.

도 1은 종래기술에 따른 전계방출표시소자의 구성도이다.

도 2는 도 1에서 메쉬 그리드에 구비되는 절연막의 패턴을 개략적으로 도시하는 평면도이다.

도 3은 도 2의 Ⅲ-Ⅲ 선에 따른 단면도이다.

도 4는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출표시소자의 구성도이다.

도 5는 도 4에서 메쉬 그리드에 구비되는 절연막의 패턴을 개략적으로 도시하는 평면도이다.

도 6은 도 5의 Ⅵ-Ⅵ 선에 따른 단면도이다.

<도면의 주요 참조부호에 대한 설명>

10...배면기판 11...캐소드 전극

12...에미터 13...절연층

14...게이트 전극 15...프리트

18...스페이서 19...애노드 전극

20...전면기판 21...형광막

30...메쉬 그리드 30a...메쉬 홀

31...절연막

Claims (3)

1. 일정 간격을 두고 상호 대향하며 배치되는 전면기판 및 배면기판과;

   상기 배면기판 상에 스트라이프상으로 주기적으로 형성되는, 전계방출용 에미터가 일정 간격으로 배치되어 있는 캐소드 전극 어레이와;

   상기 캐소드 전극 어레이 상에 형성되되, 각각의 에미터를 전면기판 측으로 노출시키도록 복수의 개구부가 마련된 절연층과;

   상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 절연층 상에 구비되고, 상기 개구부에 대응하는 게이트 홀이 마련된 게이트 전극 어레이와;

   전자의 통과를 위한 메쉬 홀을 형성하도록 실질적으로 행렬 패턴을 이루는 메쉬 연결부가 구비되는 한편, 상기 메쉬 연결부의 행 또는 열에 해당하는 부분에 선택적으로 절연막이 도포되고, 프리트를 매개로 상기 절연막 부분이 게이트 전극 어레이에 고정되는 메쉬 그리드와;

   상기 캐소드 전극 어레이와 교차하며 전면기판 상에 형성되는 애노드 전극 어레이 및 상기 애노드 전극 어레이 상에 도포되는 형광막;을 포함하는 전계방출표시소자.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 절연막이 메쉬 연결부의 각각의 행 또는 열에 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자.
3. 제 1항에 있어서,

   상기 절연막이 메쉬 연결부의 일부의 행 또는 열에 형성된 것을 특징으로 하는 전계방출표시소자.