KR20050066758A

KR20050066758A - 그리드 기판을 구비한 전계 방출 표시장치

Info

Publication number: KR20050066758A
Application number: KR1020030098109A
Authority: KR
Inventors: 이병곤; 전상호
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2003-12-27
Filing date: 2003-12-27
Publication date: 2005-06-30
Also published as: CN1637997A; US20050140268A1; JP2005197215A

Abstract

본 발명은 임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과; 제1 기판 상에서 절연층을 사이에 두고 위치하는 캐소드 전극들 및 게이트 전극들과; 제1 기판 상에 설정된 화소 영역에 대응하여 캐소드 전극의 일측 가장자리에 위치하는 전자 방출원들과; 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되고, 각각의 전자 방출원에 대응하여 전자빔 통과를 위한 개구부들을 형성하는 그리드 기판을 포함하는 전계 방출 표시장치에 있어서, 그리드 기판의 개구부와 전자 방출원의 위치 관계를 최적으로 설정하여 화면 휘도와 색재현성을 높이는 구성을 제공한다.

Description

그리드 기판을 구비한 전계 방출 표시장치{FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE WITH GRID PLATE}

본 발명은 전계 방출 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그리드 기판의 개구부와 전자 방출원의 위치 관계를 최적으로 설정하여 화면 휘도와 색재현성을 우수하게 확보할 수 있는 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 형성하는 기술이 연구 개발되고 있다.

지금까지의 기술 동향에 의하면, 상기 에미터에 적합한 카본계 물질로는 그라파이트, 다이아몬드상 카본 및 카본 나노튜브 등이 알려져 있으며, 이 가운데 특히 카본 나노튜브는 1∼10V/㎛ 정도의 낮은 전계에서도 전자를 양호하게 방출함에 따라 이상적인 전자 방출 물질로 기대되고 있다.

한편, 전계 방출 표시장치가 캐소드 전극과 게이트 전극 및 애노드 전극을 구비하는 3극관 구조로 이루어질 때, 도 10에 도시한 바와 같이 후면 기판(1) 위에 게이트 전극(3)을 형성하고, 게이트 전극(3) 위에 절연층(5)을 형성한 다음, 절연층(5) 위에 캐소드 전극(7)과 에미터(9)를 배치함과 아울러, 전면 기판(11) 위에 애노드 전극(13)과 형광막(15)을 형성한 구성이 공지되어 있다. 이 때, 에미터(9)는 게이트 전극(3)과 캐소드 전극(7)의 교차 영역마다 캐소드 전극(7)의 일측 가장자리에 위치하는 것이 일반적이다.

이로서 캐소드 전극(7)과 게이트 전극(3)에 소정의 구동 전압을 인가하면, 두 전극의 전압 차에 의해 에미터(9) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전극(13)에 인가된 고전압(수백∼수천 볼트의 (+)전압)에 이끌려 전면 기판(11)을 향하게 되고, 대응하는 형광막(15)에 충돌하여 이를 발광시킴으로써 소정의 표시가 이루어진다.

상기 구조는 제작 과정에서 게이트 전극(3)과 캐소드 전극(7)이 단락될 우려가 없고, 에미터(9)가 후면 기판(1)의 최상부에 위치하므로 스크린 인쇄와 같은 후막 공정을 용이하게 적용할 수 있으며, 제조 공정이 비교적 단순하여 대면적 표시장치 제작에 유리한 장점이 있다.

그런데 전술한 구조에서는 에미터(9) 주위에 전계를 형성하여 이로부터 전자를 방출시킬 때, 상기 전자들은 전면 기판(11)을 향해 수직하게 진행하는 대신, 비스듬하게 기울어진 궤적을 그리며 진행하게 된다. 따라서 상기 구조에서는 전자빔 궤적을 고려하여 형광막(15) 중심이 해당 에미터(9)에 대해 도면의 Y방향을 따라 소정의 이격 거리를 갖도록 전, 후면 기판(11, 1)을 정렬해야 한다.

더욱이 도 11에 도시한 바와 같이 전, 후면 기판(11, 1) 사이에 메쉬 형태의 그리드 기판(17)이 위치하는 경우에는 전술한 전자빔 궤적을 고려하여 에미터(9)에 대한 그리드 기판(17)의 개구부(17a) 위치를 적절하게 설정해야 한다. 이 때, 그리드 기판(17)은 애노드 전기장에 의한 에미터의 전자방출을 억제하고, 진공 용기 내에서 아크 방전시 그 피해가 후면 기판(11)에 형성된 부재들에 영향을 미치지 않도록 하는 역할을 하며, 애노드 전압의 1∼5% 정도의 (+)전압을 인가받게 된다.

도 11을 참고하면, 통상의 경우 그리드 기판(17)은 전자빔 궤적에 대한 고려 없이 에미터(9)와 개구부(17a)의 기하학적 대응 관계를 만족하는 범위 내에서 후면 기판(1)과 정렬되는 것이 일반적이다. 이로서 에미터(9)에서 방출된 전자들은 그 일부가 해당 개구부(17a)를 통과해 해당 화소의 형광막(15)에 온전하게 도달하지만, 일부의 전자들은 그리드 기판(17)에 부딪혀 산란됨으로써 인접한 다른 화소의 형광막(15')에 도달하여 이를 발광시키게 된다.

그 결과, 종래의 전계 방출 표시장치는 화소의 발광 충실도가 저하되고, 타색 침범으로 인해 색재현성이 떨어지는 등, 화면 품질이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 그리드 기판의 개구부와 에미터의 위치 관계를 최적으로 설정하여 화면 휘도와 색재현성을 우수하게 확보할 수 있는 전계 방출 표시장치를 제공하는데 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

제1 및 제2 기판과, 제1 기판 상에서 절연층을 사이에 두고 위치하는 캐소드 전극들 및 게이트 전극들과, 제1 기판 상에 설정된 화소 영역에 대응하여 캐소드 전극의 일측 가장자리에 위치하는 전자 방출원들과, 제2 기판 상에 형성되는 애노드 전극과, 애노드 전극의 어느 일면에 위치하는 형광막들과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되고 각각의 전자 방출원에 대응하여 전자빔 통과를 위한 개구부들을 형성하는 그리드 기판과, 제1 기판과 그리드 기판 사이에 배치되어 그리드 기판을 지지하는 하부 스페이서들을 포함하며, 전자 방출원은 그 상부에 위치하는 개구부의 중심으로부터 제1 기판의 단축 방향을 따라 이격되어 위치하고, 개구부 중심에 대한 전자 방출원의 이격 거리(δ)가 아래의 수식(1)과 수식(2) 가운데 어느 하나를 만족하는 전계 방출 표시장치를 제공한다.

...(1)

...(2)

여기서, Pv는 제1 기판의 단축 방향에 따른 화소 피치를, Ws는 제1 기판의 단축 방향에 따른 하부 스페이서의 폭을, g는 제1 기판과 그리드 기판의 간격을, t는 그리드 기판의 두께를, b는 제1 기판의 단축 방향을 따라 개구부들 사이에 위치하는 브릿지부의 길이를 나타내며, Vgk는 캐소드 전극과 게이트 전극의 전위 차를, Vmk는 캐소드 전극과 그리드 기판의 전위 차를 나타낸다. 상기 Pv, Ws, g, t, b는 모두 마이크로미터(㎛) 단위이고, Vgk와 Vmk는 볼트(V) 단위이다. 상기 수식에서 (+)방향은 캐소드 전극 중심부를 기준으로 에미터가 위치하는 방향이며, (-)방향은 그 반대 방향을 의미한다. 화소의 수직 피치(Pv)는 그 중심이 개구부(6) 중심과 일치한다.

상기 전자 방출원은 형상적으로 날카로운 엣지부를 가지며, 이 경우 상기 이격 거리(δ)는 개구부 중심에 대한 전자 방출원 엣지부의 이격 거리로 정의될 수 있다. 상기 그리드 기판의 개구부는 제1 기판의 단축 방향을 따라 장변을 갖는 장방형이 바람직하다.

상기 개구부 중심에 대한 전자 방출원의 이격 거리(δ)가 수식(2)의 조건을 만족할 때, 전자 방출원은 그 상부에 위치하는 개구부로부터 제1 기판의 단축 방향 중 (+)방향을 따라 그 다음에 위치하는 개구부와 기능적으로 대응한다.

상기 캐소드 전극은 절연층을 사이에 두고 게이트 전극 상부에 위치하며, 게이트 전극과 캐소드 전극은 서로 교차하는 방향을 따라 형성된다. 그리고 전자 방출원은 게이트 전극과 캐소드 전극의 교차 영역마다 캐소드 전극의 일측 가장자리에 위치한다. 상기 전계 방출 표시장치는 게이트 전극과 전기적으로 연결되면서 캐소드 전극들 사이에서 전자 방출원과 임의의 간격을 두고 위치하는 대향 전극을 더욱 포함할 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 조립 상태를 나타내는 부분 단면도이고, 도 3은 도 2의 부분 확대도이다.

도면을 참고하면, 전계 방출 표시장치는 임의의 간격을 두고 대향 배치되며 진공 용기를 구성하는 제1 및 제2 기판(2, 4)과, 전자빔 통과를 위한 다수의 개구부(6)를 형성하며 양 기판 사이에 배치되는 그리드 기판(8)을 포함한다. 제1 기판(2)에는 전계 형성으로 전자를 방출하는 구성이 제공되고, 제2 기판(4)에는 전자에 의해 가시광을 방출하여 이미지를 구현하는 구성이 제공된다.

보다 구체적으로, 제1 기판(2) 위에는 게이트 전극(10)들이 일방향(도면의 Y방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 게이트 전극(10)들을 덮으면서 제1 기판(2)의 내면 전체에 절연층(12)이 위치한다. 절연층(12) 위에는 캐소드 전극(14)들이 게이트 전극(10)과 교차하는 방향(도면의 X방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되며, 게이트 전극(10)과 캐소드 전극(14)의 교차 영역(이하 '화소 영역'이라 명칭한다)마다 캐소드 전극(14)의 일측 가장자리에 전자 방출원인 에미터(16)가 위치한다.

본 실시예에서 에미터(16)는 균일한 두께로 형성되는 면 전자원으로서, 바람직하게 카본계 물질, 가령 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어진다. 특히 본 실시예에서 에미터(16)는 캐소드 전극(14)의 윗면과 측면에 걸쳐 형성되어 대략 "ㄱ"자 모양의 단면 형상을 가지며, 형상적으로 날카로운 엣지부(16a)를 구비한다.

그리고 제1 기판(2) 상에는 게이트 전극(10)의 전계를 절연층(12) 위로 끌어올리는 대향 전극(18)이 위치할 수 있다. 대향 전극(18)은 절연층(12)에 형성된 비아 홀(12a)을 통해 게이트 전극(10)과 접촉하여 이와 전기적으로 연결되며, 캐소드 전극(14)들 사이에서 에미터(16)와 임의의 간격을 두고 위치한다. 대향 전극(18)은 에미터(16)에 보다 강한 전기장이 인가되도록 함으로써 에미터(16)로부터 전자들을 양호하게 방출시키는 역할을 한다.

상기 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 애노드 전극(20)이 형성되고, 애노드 전극(20)의 일면에는 적색, 녹색 및 청색의 형광막들(22)과 흑색막(24)으로 이루어진 형광 스크린(26)이 형성된다. 애노드 전극(20)은 인듐 틴 옥사이드(ITO)와 같은 투명 전극으로 구비된다. 한편, 형광 스크린(26) 표면에는 메탈 백(metal back) 효과에 의해 화면의 휘도를 높이는 금속막(도시하지 않음)이 위치할 수 있으며, 이 경우 투명 전극을 생략하고 금속막을 애노드 전극으로 사용할 수 있다.

또한, 제1 기판(2)과 제2 기판(4) 사이에는 전자빔 통과를 위한 개구부(6)들을 갖는 그리드 기판(8)이 위치한다. 각각의 개구부(6)는 도면의 Y방향을 따라 장변을 갖는 장방형으로 이루어지며, 도면의 Y방향을 따라 개구부(6)들 사이에는 브릿지부(28)가 위치한다. 상기 그리드 기판(8)은 제1 기판(2)과 그리드 기판(8) 사이에 위치하는 하부 스페이서(30)들과, 제2 기판(4)과 그리드 기판(8) 사이에 위치하는 상부 스페이서(32)들에 의해 제1, 2 기판(2, 4)과 일정한 간격을 유지하며 진공 용기 내부에 위치한다.

이와 같이 구성되는 전계 방출 표시장치는, 외부로부터 게이트 전극(10), 캐소드 전극(14), 그리드 기판(8) 및 애노드 전극(20)에 소정의 전압을 공급하여 구동하는데, 일례로 게이트 전극(10)에는 수∼수십 볼트의 (+)전압이, 캐소드 전극(14)에는 수∼수십 볼트의 (-)전압이, 그리드 기판(8)에는 수십∼수백 볼트의 (+)전압이, 애노드 전극(20)에는 수백∼수천 볼트의 (+)전압이 인가된다.

이로서 게이트 전극(10)과 캐소드 전극(14)의 전압 차에 의해 에미터(16) 주위에 전계가 형성되어 에미터(16)로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자들은 그리드 기판(8)의 개구부(6)를 통해 제2 기판(4)을 향하게 된다. 이 때, 상기 전자들은 제2 기판(4)을 향해 소정의 경사각을 두고 비스듬하게 기울어진 궤적을 그리며 진행하고, 개구부(6)를 통과한 전자들은 애노드 전극(20)에 인가된 고전압에 이끌려 해당 화소의 형광막(22)에 충돌함으로써 이를 발광시켜 소정의 표시가 이루어진다.

여기서, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시장치는 그리드 기판(8)의 개구부(6)와 에미터(16)의 위치 관계를 아래와 같이 설정하여 에미터(16)에서 방출된 전자들이 그리드 기판(8)의 개구부(6)를 온전하게 통과하도록 함으로써 화면의 휘도 특성과 색재현성을 높이는 구성을 제공한다.

도 3을 참고하면, 에미터(16)는 개구부(6)의 중심(A선으로 표시)으로부터 도면의 Y방향을 따라 소정의 이격 거리(δ)를 두고 위치하며, 특히 에미터(16)는 전기장이 강하게 인가되어 전자 방출에 주된 역할을 담당하는 엣지부(16a)가 개구부(6) 중심과 아래에 설명하는 이격 거리를 두고 위치하도록 한다. 도면에서는 편의상 캐소드 전극(14) 중심부(B선으로 표시)를 기준으로 에미터(16)가 위치하는 방향을 (+)방향으로, 그 반대 방향을 (-)방향으로 설정하였다.

또한, 도면의 Y방향을 제1 기판(2)의 단축방향 또는 화면의 수직방향으로 정의하면, 도면에서 Pv는 화소의 수직 피치를, Ws는 하부 스페이서(30)의 수직 폭을 나타낸다. 그리고 g는 제1 기판(2)과 그리드 기판(8)의 간격으로서, 편의상 그리드 기판(8)과 절연층(12)의 간격 혹은 하부 스페이서(30)의 높이로 측정될 수 있으며, t는 그리드 기판(8)의 두께를, b는 브릿지부(28)의 수직 길이를 나타낸다. 이 때, 화소의 수직 피치(Pv)는 편의상 그 중심이 개구부(6) 중심과 일치하도록 설정하였다.

상기한 형상에 기초하여 개구부(6) 중심에 대한 에미터(16)의 이격 거리(δ)는 다음의 수학식 1과 수학식 2 가운데 어느 하나를 만족하도록 설정된다.

여기서, Vgk는 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(10)의 전위 차를 나타내고, Vmk는 그리드 기판(8)과 캐소드 전극(14)의 전위 차를 나타낸다.

수학식 1의 조건을 만족하는 에미터(16)는 도 4에 도시한 바와 같이, 개구부(6) 중심으로부터 (-)방향을 따라 이격되어 위치하고, 이 에미터(16)에서 방출된 전자들은 에미터(16) 상부의 개구부(6)를 온전하게 통과하여 제2 기판(도시하지 않음)을 향해 이동한다.

그리고 수학식 2의 조건을 만족하는 에미터(16)는 도 5에 도시한 바와 같이, 개구부(6) 중심으로부터 (+)방향을 따라 이격되어 위치하며, 이 에미터(16)에서 방출된 전자들은 에미터(16) 상부에 위치하는 개구부(6)로부터 (+)방향을 따라 그 다음에 위치하는 개구부(6')를 온전하게 통과하여 제2 기판(도시하지 않음)을 향하게 된다.

먼저, 수학식 1의 내용을 구체적으로 살펴보면, 각각의 화소 영역에 하나의 에미터(16)와 하나의 개구부(6)가 위치한다고 가정할 때, 에미터(16)의 최대 이격 거리는 화소 수직 피치(Pv)의 1/2을 초과하지 못하며, 하부 스페이서(30)가 위치하는 화소의 경우에는 하부 스페이서(30)의 폭(Ws)을 고려해야 한다. 이로서 에미터(16)의 최대 이격 거리는 수학식 1의 좌변으로 정의될 수 있다. 이와 마찬가지로 도 5에 도시한 바와 같이, 에미터(16)가 개구부(6) 중심으로부터 (+)방향을 따라 이격되어 위치할 때, 에미터(16)의 최대 이격 거리는 수학식 2의 우변으로 정의될 수 있다.

그리고 수학식 1과 수학식 2에 정의된 에미터(16)의 최소 이격 거리는 본 출원의 발명자가 에미터(16)의 위치를 변화시키면서 화면의 휘도 특성과 P22 형광체 대비 색재현성을 실험한 결과에 근거한다.

도 6과 도 7은 각각 에미터의 이격 거리별 화면의 휘도 특성과 P22 형광체 대비 색재현성을 나타낸 그래프로서, 실험에 사용된 전계 방출 표시장치는 Pv=632㎛, g=200㎛, t=100㎛, b=63.2㎛이고, 캐소드 전극에 -80V, 게이트 전극에 70V, 그리드 기판에 70V, 애노드 전극에 4kV를 인가한 조건에서 실험하였다.

먼저, 도 6을 참고하면 화면의 휘도는 개구부 중심에 대한 에미터의 이격 거리(δ)가 대략 -126㎛∼34㎛ 범위일 때 가장 낮은 값을 보이며, 이 구간에서 휘도 특성이 저하됨을 알 수 있다. 그리고 도 7을 참고하면, 화면의 색재현성은 개구부 중심에 대한 에미터의 이격 거리(δ)가 대략 -126㎛∼74㎛ 범위일 때 47% 미만으로 낮은 값을 보이며, 이 구간에서 색재현성이 저하됨을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 에미터(16)의 이격 거리(δ)가 위 범위에 있을 때, 에미터(16)에서 방출된 전자들 중 상당수가 그리드 기판(8)의 브릿지부(28)에 부딪혀 차단되거나 산란되기 때문인 것으로 예상된다.

전술한 실험 결과를 고려할 때, 수학식 1에서 에미터(16)의 최소 이격 거리를 나타내는 우변은 아래의 수식을 간략화한 것으로서, 위 실험 결과값에 g(제1 기판과 그리드 기판의 간격)와 t(그리드 기판의 두께)의 변화, 그리드 기판(8)의 수직방향 개구율 변화, 그리고 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(10) 및 그리드 기판(8)에 인가되는 전압 변화 등을 포괄할 수 있도록 이에 대한 보정계수를 적용한 것이다.

먼저, 위 수식에서 는 g와 t가 달라지는 구조를 포괄하기 위한 보정계수이며, g와 t가 작아지면 에미터(16)의 바람직한 위치 범위는 개구부(6) 중심을 향해 확장된다.

그리고 본 실시예에서 그리드 기판(8)의 수직방향 개구율()은 90%로서, 위 수식에서 는 그리드 기판(8)의 수직방향 개구율이 가변되는 구조를 포괄하기 위한 보정계수이다. 이로서 브릿지부(28)의 길이(b)가 확장되어 수직방향 개구율이 작아지면, 에미터(16)의 바람직한 위치 범위는 개구부(6) 중심으로부터 멀어져 더욱 좁아지게 된다.

마지막으로 는 전압 변화를 포괄하기 위한 보정계수이다. 일반적으로 절연층(12)을 사이에 두고 게이트 전극(10)이 캐소드 전극(14) 하부에 위치하는 구조에서는 Vgk(캐소드 전극과 게이트 전극의 전위 차)가 커지면 전자가 더욱 비스듬하게 비행하게 되며, 그 결과 에미터(16)의 바람직한 위치 범위는 개구부(6) 중심으로부터 멀어져 더욱 좁아지게 된다. 반면, Vmk(캐소드 전극과 그리드 기판의 전위 차)가 커지면 전자는 제2 기판(4)을 향해 더욱 수직하게 비행하게 되며, 그 결과 에미터(16)의 바람직한 위치 범위는 개구부(6) 중심을 향해 확장된다. 이 때, 에미터(16)의 이격 거리(δ)와 g는 전기장값에 비례하기 때문에 전압과는 제곱근에 비례하며, 이러한 전압 가변관계를 보정하기 위해 전술한 보정계수를 사용하였다.

이와 마찬가지로 수학식 2에서 에미터(16)의 최소 이격 거리를 나타내는 좌변은 아래의 수식을 간략화한 것으로서, 위 실험 결과값에 g와 t의 변화, 그리드 기판(8)의 수직방향 개구율 변화, 그리고 캐소드 전극(14)과 게이트 전극(10) 및 그리드 기판(8)에 인가되는 전압 변화 등을 포괄할 수 있도록 이에 대한 보정계수를 적용한 것이다.

전술한 수학식 1∼4에서 δ, g, Pv, b, t, Ws는 모두 마이크로미터(㎛) 단위이고, Vgk와 Vmk는 모두 볼트(V) 단위이다.

도 8과 도 9는 각각 에미터의 이격 거리가 수학식 1의 조건을 만족하는 경우(에미터의 이격 거리= -286㎛)와 수학식 1, 2의 조건을 벗어나는 경우(에미터의 이격 거리= -6㎛)에 있어서, 형광막의 발광 패턴을 촬영한 사진이다. 실험에 사용된 전계 방출 표시장치의 치수와 전압 특성은 전술한 휘도 특성과 색재현성 실험에 사용된 것과 동일하게 이루어진다.

도 8을 참고하면, 에미터의 이격 거리가 수학식 1의 조건을 만족하는 경우에는 에미터에서 방출된 전자들이 해당 화소의 형광막에 온전하게 충돌하여 발광 충실도가 우수한 모습을 나타낸다. 반면, 도 9에 도시한 바와 같이 에미터의 이격 거리가 수학식 1과 수학식 2의 조건을 벗어난 경우에는 에미터에서 방출된 전자들이 해당 화소의 형광막에 온전하게 충돌하지 못하여 발광 충실도가 낮은 모습을 나타낸다.

이와 같이 본 실시예에 의한 전계 방출 표시장치는 그리드 기판(8)의 개구부(6)와 에미터(16)의 위치 관계를 상기와 같이 설정함에 따라, 에미터(16)에서 방출된 후 그리드 기판(8)에 부딪혀 경로가 이탈되는 전자들을 효과적으로 제거함으로써 에미터(16)에서 방출된 전자들이 해당 화소의 형광막(22)에 온전하게 도달하도록 한다. 그 결과, 본 실시예에 의한 전계 방출 표시장치는 화면의 휘도 특성과 색재현성을 높이는 등, 화면 품질을 높이는 장점을 갖는다.

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 실시예에 따르면, 에미터에서 전자들이 방출될 때, 상기 전자들은 그리드 기판에 부딪혀 경로가 이탈되는 일 없이 대응하는 개구부를 온전하게 통과하여 해당 화소의 형광막에 양호한 상태로 도달할 수 있다. 이로서 본 실시예에 의한 전계 방출 표시장치는 화소의 발광 충실도가 향상되고, 화면 휘도가 높아지며, 타색 침범을 최소화하여 화면의 색순도가 높아지고, 색재현성이 우수해지는 효과를 갖는다.

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

도 2는 도 1의 조립 상태를 나타내는 부분 단면도이다.

도 3은 도 2의 부분 확대도이다.

도 4와 도 5는 그리드 기판의 개구부와 에미터의 위치 관계를 설명하기 위해 도시한 개략도이다.

도 6은 에미터의 이격 거리에 따른 휘도 특성을 나타낸 그래프이다.

도 7은 에미터의 이격 거리에 따른 색재현성을 나타낸 그래프이다.

도 8과 도 9는 각각 에미터의 이격 거리가 본 발명의 조건을 만족하는 경우와 만족하지 않는 경우, 형광막의 발광 패턴을 촬영한 사진이다.

도 10과 도 11은 종래 기술에 의한 전계 방출 표시장치의 일례를 도시한 부분 단면도이다.

Claims

임의의 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

상기 제1 기판 상에서 절연층을 사이에 두고 위치하는 캐소드 전극들 및 게이트 전극들과;

상기 제1 기판 상에 설정된 화소 영역에 대응하여 상기 캐소드 전극의 일측 가장자리에 위치하는 전자 방출원들과;

상기 제2 기판 상에 형성되는 애노드 전극과;

상기 애노드 전극의 어느 일면에 위치하는 형광막들과;

상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되고, 상기 각각의 전자 방출원에 대응하여 전자빔 통과를 위한 개구부들을 형성하는 그리드 기판; 및

상기 제1 기판과 그리드 기판 사이에 배치되어 그리드 기판을 지지하는 하부 스페이서들을 포함하며,

상기 전자 방출원은 그 상부에 위치하는 개구부의 중심으로부터 상기 제1 기판의 단축 방향을 따라 이격되어 위치하고, 개구부 중심에 대한 전자 방출원의 이격 거리(δ)가 아래의 수식(1)과 수식(2) 가운데 어느 하나를 만족하는 전계 방출 표시장치.

...(1)

...(2)

여기서, Pv는 제1 기판의 단축 방향에 따른 화소 피치를, Ws는 제1 기판의 단축 방향에 따른 하부 스페이서의 폭을, g는 제1 기판과 그리드 기판의 간격을, t는 그리드 기판의 두께를, b는 제1 기판의 단축 방향을 따라 개구부들 사이에 위치하는 브릿지부의 길이를 나타내며, Vgk는 캐소드 전극과 게이트 전극의 전위 차를, Vmk는 캐소드 전극과 그리드 기판의 전위 차를 나타낸다. 상기 Pv, Ws, g, t, b는 모두 마이크로미터(㎛) 단위이고, Vgk와 Vmk는 볼트(V) 단위이다. 상기 수식에서 (+)방향은 캐소드 전극 중심부를 기준으로 에미터가 위치하는 방향이며, (-)방향은 그 반대 방향을 의미한다. 화소의 수직 피치(Pv)는 그 중심이 개구부 중심과 일치한다.
제1항에 있어서,

상기 전자 방출원이 형상적으로 날카로운 엣지부를 가지며, 상기 이격 거리(δ)가 개구부 중심에 대한 전자 방출원 엣지부의 이격 거리로 정의되는 전계 방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 그리드 기판의 개구부는 제1 기판의 단축 방향을 따라 장변을 갖는 장방형으로 형성되는 전계 방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 개구부 중심에 대한 전자 방출원의 이격 거리(δ)가 수식(2)의 조건을 만족할 때, 전자 방출원은 그 상부에 위치하는 개구부로부터 제1 기판의 단축 방향 중 (+)방향을 따라 그 다음에 위치하는 개구부와 기능적으로 대응하는 전계 방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 캐소드 전극이 절연층을 사이에 두고 상기 게이트 전극 상부에 위치하며, 게이트 전극과 캐소드 전극이 서로 교차하는 방향을 따라 형성되는 전계 방출 표시장치.
제5항에 있어서,

상기 전자 방출원이 상기 게이트 전극과 캐소드 전극의 교차 영역마다 캐소드 전극의 일측 가장자리에 위치하는 전계 방출 표시장치.
제5항에 있어서,

상기 전계 방출 표시장치가, 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되면서 캐소드 전극들 사이에서 전자 방출원과 임의의 간격을 두고 위치하는 대향 전극을 더욱 포함하는 전계 방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 전자 방출원이 카본 나노튜브, 그라파이트, 다이아몬드상 카본, C₆₀(fulleren) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 전계 방출 표시장치.