KR20050072059A - 화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 의한 화상형성장치는, 저전압으로 설정된 도체를 가진 리어플레이트와, 도체를 포함하고 리어플레이트에 설치된 전자방출소자와, 고전압으로 설정되고 리어플레이트와 대향하는 전극을 가진 페이스플레이트를 구비한다. 화상형성원은 페이스플레이트에 설치되고 전극을 포함한다. 스페이서는 도체 및 전극에 전기적으로 접속되고, 리어플레이트와 대향하는 제 1단부면, 전극과 대향하는 제 2단부면 및 제 1단부면과 제 2단부면을 접속하는 측면을 가진 절연성기재를 구비한다. 제 1고저항막은 절연성 기재의 측면을 피복하고, 제 2고저항막은 절연성기재의 제 1단부면과 제 2단부면의 적어도 하나를 피복하고, 제 1고저항막의 시트저항보다 크거나 같은 시트저항을 가진다. 또, 스페이서, 도체 및 전극은 도체 또는 전극과 제 2고저항막사이에 삽입된 제 3고저항막을 개재해서 전기적으로 접속된다.

Description

화상형성장치{IMAGE FORMING DEVICE}
본 발명은 전자선을 이용한 표시장치등의 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는 스페이서를 구비한 화상형성장치에 관한 것이다.
전자방출소자를 사용하는 공지의 화상형성장치는 평면형 표시패널이고, 이 공지의 평면형 표시패널은, 복수의 냉음극형 전자방출소자를 포함하는 전자원기판과, 애노드 전극 및 형광체를 포함하는 양극기판을 구비하고, 상기 전자원기판과 양극기판은 서로 평행하게 배치되어 있다. 전자원기판과 애노드기판 사이는 진공으로 되어 있다. 공지의 냉음극형 전자방출소자로서는 표면전도형 전자방출소자, FE(Field Electron Emission tyρe)형 전자방출소자 및 MIM(Metal-Insulator- Metal)형 전자방출소자가 일반적이다. 냉음극형 전자방출소자를 구비한 평면형 표시패널은, 현재 널리 사용되고 있는 CRT에 비해 경량이고, 표시영역이 크다. 또, 평면형 표시패널은 액정을 사용한 다른 평면형 표시패널이나 플라즈마 디스플레이, 일렉트로루미네슨트 디스플레이 등의 다른 평면형 표시패널에 비해 보다 고휘도이고, 고품질인 화상을 표시할 수가 있다.
상기한 화상형성장치는, 서로 대향하는 페이스플레이트와 리어플레이트를 구비하고, 상기 페이스플레이트는 화상을 표시하는 표시면이며, 가속전압(Va)이 인가되는 메탈백과 형광막을 구비한다. 리어플레이트는, 형광체로부터 광을 발생하는 전자원이며, 냉음극형 전자방출소자와, 이 전자방출소자를 전기적으로 접속하고 행방향 및 열방향으로 뻗는 배선을 구비하고 있다.
측벽은 페이스플레이트와 리어플레이트의 주위를 밀봉하고, 진공용기를 형성한다. 페이스플레이트와 리어플레이트 사이에는 스페이서가 개재되어 양 플레이트를 소정의 간격으로 유지함과 동시에, 대기압에 대해 양 플레이트를 지지한다.
통상, 이 스페이서는, 리어플레이트상의 도체(예를 들면 행방향배선)와 페이스플레이트상의 전극(예를 들면 메탈백)사이에 개재되어 접촉되고 있다(예를 들면, 미국 특허공보 제 5,614,781호 및 동 제 5,742,117호, 그리고 일본국 특개평 8-180821호를 참조).
이러한 화상형성장치에 있어서는, 스페이서는 전자빔의 일부 또는 반사된 전자가 표면에 충돌하면 2차전자를 방출하고, 이 2차전자는 2차전자가 방출된 영역에서 전위를 발생한다. 따라서 스페이서 및 그 주변의 전위분포가 일그러지고, 그 결과 전자선의 궤도가 불안정하게 될 뿐만이 아니라, 화상형성장치의 내부에서 방전이 발생한다.
이러한 스페이서의 대전을 방지하기 위해, 절연성기재에 대전을 방지할 수 있는 고저항막을 형성한 스페이서가 형성된다. 이러한 대전을 방지하는 방법이, 예를 들면, 미국 특허공보 제 5,614,781호 공보 및 동 제 5,742,117호 공보, 그리고, 일본국 특개평 8-180821호 공보에 개시되어 있다.
본 발명자 등은, 스페이서의 대전을 방지하는 보다 바람직한 방법으로서, 절연성기재에 고저항막을 형성한 스페이서가 상기 리어플레이트상의 도체와 간헐적으로 접촉하여 배치되는 방법을 제안하고 있다(일본국 특허출원 제 2003-136741호 참조).
그렇지만, 상기 도체와 대향하는 표면영역(접촉영역을 포함)에 비해, 상기 도체와 실제로 접촉하는 스페이서의 접촉영역이 작은 경우에는, 접촉영역의 에지에서 전류가 집중된다(환언하면 전류집중이 발생한다). 예를 들면, 상기한 바와 같이 스페이서가 간헐적으로 도체와 접촉하는 경우나, 판 형상의 스페이서의 두께(폭)가 접촉하는 도체의 폭보다 큰 경우, 이러한 전류의 집중이 발생한다.
도 11은, 상기 리어플레이트(1015)상의 도체(행방향배선(1013))또는 상기 페이스플레이트(1017)상의 전극(메탈백(1019))과 접촉하는 상기 스페이서(1020)의 접촉영역이, 이 접촉영역을 포함하는 면의 영역보다 작은 후자의 경우를 도시한다. 이 경우, 접촉영역의 에지(edge)(도면중 점(b))에서 전류의 집중이 발생한다.
전류의 집중에 의해, 점(b) 및 그 부근에서 국부적으로 열이 발생하고, 따라서 고저항막(1001)에 사용되는 재료의 종류에 따라서는, 고저항막이 장기간 사용되는 경우(즉, Va가 장기간 인가되는 경우) 막질변화(저항변화 등의 막질변화)가 발생할 수 있다. 그 결과 스페이서(1020) 근방의 전계가 왜곡해서 형성된 화상의 일그러짐을 야기한다. 또 도 11에는 절연성기재(1000), 형광막(1018), 열방향 배선(1014) 및 절연층(1021)이 도시되어 있다.
도 11에 도시한 바와 같이, 고저항막이 스페이서의 에지에 배치될 때에도 고저항막의 에지의 일부에 발생하는 전류집중은, 스페이서의 접촉영역의 일부에서만리어플레이트 또는 페이스플레이트의 도체와 접촉하는 상기한 경우에 한하지 않고, 스페이서 측면의 고저항막, 스페이서 에지부의 피막 및 스페이서에 접촉하는 도체 사이의 전기적 특성의 관계에 기인하는 것으로 알려져 있다. 스페이서의 전체 단부면이 접촉영역일 경우, 단부면의 전체 고저항막을 전류통로로서 유효하게 이용하는 것이 바람직하다.
본 발명은, 상술의 과제를 고려해서 된 것이며, 그 주된 목적은, 냉음극형 전자방출소자를 구비한 평면형 표시패널 등의 화상형성장치용 패널로서 장기간의 사용에 있어서도 화상이 일그러지지 않는 화상형성장치용 패널을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하면, 스페이서는 노출면에 제 1고저항막을 가지고, 리어플레이트 또는 페이스플레이트와 접촉하는 면에는 제 2고저항막을 가진다. 이 스페이서가 제 3고저항막을 개재해서 리어플레이트 또는 페이스플레이트와 접촉할 때에, 고저항막의 접촉영역 및 그 부근에서의 국부적인 전류집중의 발생이 억제된다. 그 결과, 고저항막의 접촉영역에서의 국소적인 저항변화를 억제할 수 있다. 따라서, 장기간 동안 고휘도로 양호한 화상이 안정되게 유지될 수 있는 화상형성장치를 제공할 수 있다.
본 발명에 의한 화상형성장치는, 저전위로 설정된 도체를 가지는 리어플레이트와, 상기 리어플레이트에 대향해서 배치되고 고전위로 설정된 전극을 가지는 페이스플레이트와, 상기 도체 및 전극에 전기적으로 접속되는 스페이서를 구비한다. 상기 스페이서는, 리어플레이트와 대향하는 제 1단부면, 상기 전극과 대향하는 제 2단부면 및 상기 제 1단부면과 제 2단부면을 접속하는 측면을 구비하고, 제 1고저항막이 절연성기재의 측면을 피복하고, 제 2고저항막은 상기 절연성기재의 제 1단부면 및 제 2단부면의 적어도 하나를 피복하며, 또한 상기 제 1고저항막의 시트저항보다 크거나 또는 같은 시트저항을 가진다. 상기 화상형성장치에 있어서, 스페이서와 도체 및 전극은 도체 또는 전극과 제 2고저항막 사이에 삽입된 제 3고저항막을 개재해서 전기적으로 접속되어 있다.
또, 제 2고저항막의 저항률ρ2 및 막두께 t2 와, 제 3고저항막의 저항률ρ3 및 막두께t3는 이하의 공식을 만족한다.
[식 1]
(1)
본 발명에 따른 화상형성장치의 바람직한 제 1실시예의 제 2고저항막 및 제 3고저항막은 하기의 식 2를 만족한다.
[식 2]
(2)
본 발명에 따른 화상형성장치의 바람직한 제 2실시예의 제 2고저항막 및 제 3고저항막은, 하기의 식 3을 만족한다.
[식 3]
(3)
본 발명에 따른 화상형성장치의 바람직한 제 3실시예에 있어서는, 상기 제 2고저항막의 막두께t2 및 상기 제 3고저항막의 막두께t3는, 모두 10-8m~10 -5m 이다.
본 발명에 따른 화상형성장치의 바람직한 제 4실시예에 있어서는, 상기 제 2고저항막의 저항률ρ2 및 상기 제 3고저항막의 저항률ρ3는 모두 0.1Ωm~108 Ωm 이다.
본 발명에 따른 바람직한 제 5실시예에 있어서는 상기 제 2고저항막과 상기 제 3고저항막의 시트저항은 실질적으로 동일하다.
본 발명에 따른 화상형성장치의 바람직한 제 6실시예에 있어서는 제 1고저항막의 시트저항은 107Ω/sq~1014Ω/sq이고, 제 2고저항막의 시트저항은 108Ω/sq~10 15Ω/sq이다. 본 발명의 다른 실시예는 상기한 화상형성장치중 하나, 텔레비젼신호수신회로 및 상기 화상형성장치와 상기 텔레비젼신호수신회로를 접속하는 인터페이스부를 구비한 텔레비젼장치이다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 이점은 (유첨도면을 참조한) 이하의 바람직한 실시예로부터 명백해질 것이다.
다음에, 본 발명의 화상형성장치의 실시예에 따른 평면형 표시패널을 상세하게 설명한다.
도 1은, 평면형 표시패널의 일실시예의 사시도이며, 또한 그 내부구조를 부분적으로 도시하고 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 리어플레이트(115), 측벽(116) 및 페이스플레이트(117)는 표시패널의 내부를 진공으로 유지하기 위한 기밀용기를 형성하고 있다. 상기 기밀용기의 내부는 10-4㎩정도의 진공으로 유지되어 있다. 대기압이나 불의의 충격등에 의한 기밀용기의 파괴를 방지하기 위하여, 내대기압 구조체의 일부로서 스페이서(120)이 설치되어 있고, 이 스페이서(120)은 화상표시영역의 외부영역에서 스페이서 지지부재(122)에 의해 고정되어 있다.
리어플레이트(115)에는, 냉음극형 전자방출소자(112)가 N×M개 형성되어 있다(N 및 M은 2이상의 정의 정수이며, 냉음극형 전자방출소자(112)의 수는 필요한 표시화소수에 따라 결정된다). 상기 N×M개의 냉음극형 전자방출소자(112)는, M개의 행방향배선(113)과 N개의 열방향배선(114)에 의해 단순 매트릭스로 배치되어 있다. 또, 행방향배선(113)과 열방향배선(114)의 교차부는 절연층(121)으로 절연되어 있다(도 2참조).
본 실시예에서는, 냉음극형 전자방출소자(112)는 표면전도형 전자방출소자를 단순 매트릭스로 배치하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, FE형이나 MIM형의 전자방출소자 등의 기타 전자방출소자에 대해서도 적용할 수 있고, 또 배치는 단순매트릭스 배치에 한정되는 것은 아니다.
도 3은 본 실시예에 따른 냉음극형 전자방출소자(112)중 하나의 단면개략도를 나타낸다. 도 3에는 리어플레이트(115), 행방향배선(113)중 하나, 열방향배선(114)중 하나, 소자전극(105), 도전성 박막(106), 전자방출부(107) 및 카본막(104)이 도시되어 있다. 전자방출부(107)는 통전포밍처리와 통전활성화처리에 의해 형성되고, 카본막(104)은 전자방출부(107)부근의 도전성박막(106)에 퇴적된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 페이스플레이트(117)에는 형광막(118)이 형성되어 있다. 본 실시예의 표시패널은 칼라 표시장치이기 때문에, 형광막(118)은 CRT의 분야에서 사용되는 적, 록, 청의 3원색의 형광체를 포함한다.
각 색의 형광체는, 예를 들면, 도 4에 도시된 바와 같이, 스트라이프형상으로 배열되어 있다. 형광체의 스트라이프의 사이에는 흑색도전체(110)가 설치되어 있다. 또, 3원색의 형광체를 배치하는 방법은 도 4에 나타낸 스트라이프형상의 패턴에 한정되는 것은 아니고, 냉음극형 전자방출소자(112)의 배열에 따라서 델타형상의 배열 또는 그 이외의 배열이어도 된다.
또, 모노크롬의 표시패널을 작성하는 경우에는, 형광막(118)은 단색의 형광체재료로 이루어지고, 이 경우, 흑색도전체(110)은 반드시 필요한 것은 아니다.
형광막(118)의, 페이스플레이트(117)의 반대쪽의 면에는, CRT의 분야에서 이용되는 공지의 메탈 백(119)을 설치하고 있다. 메탈 백(119)는 전자빔 가속전압Va를 인가하기 위한 애노드 전극으로서 작용한다.
도 2는 도 1에 있어서의 스페이서(120) 및 그 부근의 단면 개략도이며, 도 1및 도 2에서 같은 구성부재는 동일한 참조번호로 나타낸다.
스페이서(120)는 절연성기재(100)의 표면 위에 제 1고저항막(101)과 제 2고저항막(102)을 성막하여 제조된다. 상기 제 1고정항막(102)과 제 2고저항막(101) 및 (102)는 대전을 방지한다.
표시패널에 포함되는 스페이서의 수 및 이들 사이의 간격은 내대기압에 필요한 스페이서의 수에 의해 결정되며, 필요한 수 만큼 필요한 간격을 두고 표시패널에 배치되어 있다.
여기서 제 1고저항막(101)은, 상기 절연성기재(100)의 측면을 피복한 막이고, 저항률ρ1, 막두께t1을 가진다. 또, 제 2고저항막(102)는, 상기 스페이서(120)의 제 1의 단부면 또는 상기 제 2의 단부면을 피복한 막으로, 저항률ρ2, 막두깨t2 를 가진다. 스페이서(120)의 절연성기재(100)로서는, 석영유리, Na 등의 불순물 함유량을 감소한 유리, 소다 라임 유리, 알루미나 등의 세라믹스 재료 등을 들 수 있고, 그 절연성기재(100)에 사용되는 재료로서는 그 열팽창율이 기밀용기를 제조하기 위해 사용되는 재료와 가까운 것이 바람직하다.
또, 제 1고저항막(101)과 제 2고저항막(102)는, 다른 재료 및/또는 다른 두께로 형성할 수가 있지만, 실질적으로 같은 두께를 가진 실질적으로 같은 재료로 형성할 수도 있다. 후자의 경우, 실질적으로 ρ1=ρ2이고, 또한 t1=t2 가 된다.
상기 스페이서(120)은, 제 2고저항막(102)에 성막된 제 3고저항막(103)을 개재해서, 페이스플레이트(117)의 내부에 있는 형광막(118) 및 메탈백(119)과, 리어플레이트(115)의 내부에 있는 행방향배선(113), 열방향배선(114) 및 절연층(121)에 전기적으로 접속되어 있다. 여기서 제 3고저항막(103)의 저항률은 ρ3이고 막두께는 t3이다.
본 실시예에 있어서는, 스페이서(120)는 얇은 판이고, 행방향배선(113)에 평행하게 배치되며, 행방향배선(113)에 전기적으로 접속되어 있다.
상기 구성을 가진 제 2고저항막(102)과 제 3고저항막(103)은 하기의 식 4(상기의 식 1과 같은 식임)로 표현되는 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
[식 4]
(1)
식 4는, 스페이서(120)의 제 2고저항막(102)이 제 3고저항막(103)을 개재하지 않고 리어플레이트(115) 또는 페이스플레이트(117)와 직겁 접촉했을 경우(도 11 참조)에 비해서 제 3고저항막(103)을 개재해서 리어플레이트(115) 또는 페이스플레이트(117)와 접촉할 경우(도 2참조) 보다 효율적으로 전류의 집중이 억제되는 것을 나타내고 있다.
다시 말하면, 식 4를 만족하면, 제 2고저항막(102)에서의 국부적인 전류의 집중을 완화할 수 있다. 따라서 장기간의 전압인가에 의한 국소적인 제 2고저항막(102)의 막질(저항) 변화가 억제되고, 또 막질의 변화에 의해 야기되는 스페이서(120) 및 그 근방에서의 화상의 일그러짐을 방지할 수가 있다.
본 발명에 따른 국부적인 전류집중의 억제에 대해서 이하 설명한다.
본 발명에 따른 구성을 가진 표시패널에 있어서의 전류의 흐름과 본 발명에 따르지 않는 구성에 있어서의 전류의 흐름을 이하 설명한다.
도 12는 본 발명에 따른 표시패널에 있어서 스페이서의 에지에서의 전류의 흐름을 나타내는 개략도이다. 도 12에 대해서, 도 13은 제 3고저항막을 가지지 않는 표시패널에 있어서 스페이서의 에지에서의 전류의 흐름을 나타내는 개략도이다. 도 12에 대해서, 도 14는 제 2고저항막의 시트저항이 제 1고저항막의 시트저항보다 작은 표시패널에 있어서 스페이서의 에지에서의 전류의 흐름을 나타내는 개략도이다. 도 12 내지 도 14에 있어서 동일한 부재는 동일한 참조번호로 나타낸다. 도 12 내지 도14는 스페이서기재(절연성기재)(2100), 제 1고저항막(2101), 제 2고저항막(2102), 제 3고저항막(2103), 배선전극(2113) 및 전류집중영역(2130)을 포함한다. 도면중 화살표시는 전류의 흐름을 나타낸다. 도 13에 도시한 경우, 제 1고저항막(2101)을 통해 흘러온 전류는, 스페이서(2100)의 에지에 있어서, 제 2고저항막(2102)의 시트저항이 제 1고저항막(2101)보다 크거나 같기 때문에 최소의 저항을 가진 제 2저항막(2102)내의 경로를 거쳐서 배선전극(2113)을 향해 흐른다. 그 결과, 도 13의 개략도에 도시한 바와 같이, 전류는 최단거리의 경로를 통해 배선전극으로 흐른다. 따라서, 이 전류의 흐름은 전류집중영역(2130)을 발생시킨다. 도 14에 도시한 경우, 제 1고저항막(2101)을 통해 흘러온 전류는, 스페이서(2100)의 에지에 있어서, 제 2고저항막(2102)의 시트저항이 제 1고저항막(2101)의 시트저항보다 작기 때문에 제 2고저항막(2102)내에서 분산한다. 더 구체적으로는, 시트저항의 차이에 의해 제 2고저항막에 있어서의 전압강하는 제 1고저항막(2101)에서의 전압강하보다 작기 때문에 외관상 전극으로서 기능하고, 따라서, 전류는 제 2고저항막(2102)내에서 분산한다.
따라서, 도 14의 개략도에 도시한 바와 같이, 전류는 제 2고저항막(2102)내에서 균일하게 분산하고, 도 13에 도시한 경우에 비해 전류의 집중이 완화된다.
그러나, 전류의 집중영역(2130)이 여전히 존재한다. 한편, 도 12에 도시한 본 발명에 따른 구성의 경우에, 제 2고저항막(2102)의 시트저항은 제 1고저항막(2101)의 시트저항보다 크거나 같고, 제 2고저항막(2102)과 제 3고저항막(2103)의 관계는 상기의 식 4를 만족한다. 이와 같이해서, 제 1고저항막(2101)을 통해 흘러온 전류는 제 2고저항막(2102)내에서 천천히 분산된다. 더 구체적으로는 제 2고저항막(2102)과 제 3고저항막(2103)은 식 4로 나타내는 관계를 가지므로, 제 2고저항막(2102)의 시트저항이 제 1고저항막(2101)의 시트저항보다 크거나 같기 때문에 제 2고저항막(2102)이 제 1고저항막(2101)에 대하여 전극으로서 기능하지 않더라도, 제 2고저항막(2102)은 외관상 제 3고저항막(2103)에 대해서 전극으로서 기능한다. 따라서, 제 1고저항막(2101)으로부터 제 2고저항막(2102)으로 흘러온 전류는 Y방향으로 하향의 힘을 받으면서 제 2고저항막(2102)내에서 분산된다. 따라서, 도 14에 도시한 바와 같은, 급격한 분산에 의한 전류의 집중은 발생하지 않는다. 또, 도 13에 도시한 경우와는 다르게, 전류가 제 2고저항막(2102)내에서 분산되고, 제 3고저항막(2103)으로부터 배선까지 최단거리의 경로를 통해 흐르더라도 전류집중은 발생하지 않는다. 또, 제 1고저항막(2101)과 제 2고저항막(2102)사이의 관계가 시트저항에 의해 정의되는 이유는, 제 1고저항막(2101)과 제 2고저항막(2102)을 통해 흐르는 전류의 중요한 성분이 제 1고저항막(2101)과 제 2고저항막(2102)의 막두꼐 방향에 수직인 성분이기 때문이다.
다음에 식(4)에 대해서 설명한다.
상기 제 2고저항막(2102)의 두께방향의 전위차는 전류집중의 지표로서 이용된다. 이에 대해 도 5를 이용해서 설명한다.
도 5는 도 2에 도시한 점(a)중 하나와 그 부근에서의 확대도이며, 각 구성부재의 번호는 도 2와 같다.
상기 리어플레이트(115) 또는 상기 페이스플레이트(117)(도 1 및 도 2 참조)로부터 수직으로 연장하고, 상기 제 3고저항막(103)과 행방향배선(113)의 접촉영역의 에지점을 통과하는 선상의 2점(a) 및 (a')사이의 전위를 측정한다. 이 전위차가 큰 경우는, 막두께방향(즉, 도 5에서의 Y방향)의 전류성분이 크기 때문에, 접촉영역의 에지에서 과잉의 전류집중이 발생하는 한편, 전위차가 작은 경우는, 막면방향(도 5에서의 X방향)에서의 전류성분이 증가하여 접촉영역에서의 전류집중이 완화된다.
도 6은, (제 3고저항막(103)(도 2 참조)이 있는 경우의) 도 5에 있어서의 a-a' 사이의 전위차의, 제 3고저항막(103)이 없는 경우의 같은 점 a-a' 사이의 전위차에 대한 비율을 나타내는 그래프이다. 이 비율은 저항률비(ρ3/ρ2)에 의존하며, 각기 다른 막두께비(t3/t2)에 대한 값은 각 막두께비를 나타내는 별도의 선에 나타내고 있다. 그래프의 횡축은 저항률비(ρ3/ρ2)를 나타내고, 세로축은 전위차(제 3고저항막(103)이 형성되지 않은 경우에 대해서 제 3고저항막(103)이 형성되어 있는 경우의 전위차)의 비율을 나타낸다.
도 6의 그래프에 있어서, 100% 부근영역은 제 3고저항막(103)(도 2 참조)에 의한 전류집중 억제효과가 거의 없는 조건을 나타낸다. 전위차의 비율이 분명하게 100%로 부터 감소하기 시작할때(즉, 비율이 급격하게 감소하기 시작하는 임계점(변곡점)) 도 6에서 관찰되는 저항률비와 막두께사이의 관계를 나타내는 점을 추출하고, 도 8에 도시한 바와 같이 막두께비(수평축)에 대한 저항률비(수직축)의 그래프로서 나타내고 있다. 도 8은, 상기 제 3고저항막(103)에 의해 접촉영역의 에지에서의 전류집중을 억제할 수 있는 조건을 나타내는 그래프이다. 여기에 나타낸 조건은 식 4를 만족한다.
또, 도 6의 그래프에 따르면, 상기 전류집중의 비율(제 3고저항막(103)이 없는 경우에 대한 있는 경우의 전위차비)이 0%에 접근하면 전류집중도의 억제가 2자리수 정도 개선되는 것이 관찰된다.
전위차의 비율의 감소가 급격하게 둔화하면서 0%`에 근접할 때(즉, 비율의 감소가 늦어지는 임계점(변곡점))의 도 6에서 관찰된 저항률비와 막두께 사이의 관계를 나타내는 점을 추출하고, 도 7에 도시한 바와 같이 막두께비(수평축)에 대한 저항률비(수직축)의 그래프에 나타낸다. 막두께(수평축)와 저항률비(수직축)사이의 관계를 나타냄으로써, 도 7은 제 3고저항막(103)(도 2 참조)을 사용해서 전류의 집중이 효율적으로 억제되는(개선되는) 조건을 나타낸다. 여기에서 나타낸 조건은(식 2와 동일한) 하기의 식 5를 실질적으로 만족한다. 이것은, 식 5가 만족되면 전류의 집중이 거의 없어지기 때문에 바람직하다.
[식 5]
(2)
제 3고저항막(103)(도2참조)의 두께는 10-8m~10-5m의 범위인 것이 바람직하다. 저항은 재료의 표면에너지, 막의 기판에의 밀착성 및 기판온도에 의존하지만, 일반적으로, 제 3고저항막(103)의 막두께가 10-8m이상이면, 막은 조각형상 (섬형상)으로 형성된다. 따라서, 저항은 불안정해지고 재현성이 어렵게 된다. 막두께가 10-5m이상이면, 막응력이 증가해서 막이 박리될 가능성을 증가시킨다. 또, 막두께가 10-5m이상이면, 성막에 보다 많은 시간이 필요하게 되어 생산성이 나쁘다.
따라서, 이들 상한 및 하한을 고려함으로서, 제 3고저항막(103)에 대한 제 2고저항막(102)의 바람직한 막두께비(t3/t2)는 0.001~1000인 것으로 결론지어진다. 여기에서 나타낸 조건은 (식 3과 동일한) 하기의 식 6을 실질적으로 만족한다.
[식 6]
(3)
도 2에 도시한 제 1고저항막(101)에는, 고전위쪽의(메탈백(119)등의 구성부재를 포함하는) 페이스플레이트(117)에 인가되는 가속전압(Va)을 제 1 고정항막 (101)의 저항으로 나눈 값과 대략 동일한 값을 가진 전류가 흐른다. 스페이서(120)의 시트저항은 대전방지능력 및 소비전력에 따라서 바람직한 범위로 설정된다. 대전방지능력을 고려할 경우에는, 시트저항이 1014Ω/sq. 이하인 것이 바람직하다. 시트저항의 하한은 스페이서(102)의 형상과 스페이서(102)에 인가되는 전압에 좌우되지 만, 시트저항은 107Ω/sq. 이상인 것이 바람직하다. 마찬가지로, 제 2고저항막과 제 3고저항막의 바람직한 저항률은 막두께의 상한 및 하한으로부터 결정되고, 0.1 내지 108Ωm의 범위인 것이 바람직하다. 또 제 2고저항막(102)의 시트저항은 108Ω/sq. 이상 1015Ω/sq. 이하인 것이 바람직하다.
제 3고저항막은 스페이서(120)의 제 2고저항막의 표면에 형성해도 되고, 또는 리어플레이트(115)의 도체(행방향배선(113) 또는 열방향배선(114))의 표면이나 페이스플레이트(117)상의 전극(메탈백(119))의 표면에 형성해도 된다. 제 3고저항막(103)은 제 2고저항막(102)과 페이스플레이트(117)의 전극사이, 또는 제 2고저항막(102)과 리어플레이트(115)의 도체 사이에 배치해야 한다. 제 3고저항막(103)을 어느 하나의 위치에만 배치하는 경우, 제 2고저항막(102)과 리어플레이트(115)의 도체사이에 배치하는 것이 바람직하다. 그러나, 제 3고저항막(103)을 양쪽의 위치에 배치하는 것이 가장 바람직하다.
도1은 표시패널과 전기회로(도시하지 않음)를 전기적으로 접속하기 위한 전기접속용단자(Dx1)~(Dxm), (Dy1)~(Dyn) 및 (Hv)를 포함한다. 전기접속용단자(Dx1)~(Dxm)는 복수의 냉음극형 전자방출소자(112)를 포함하는 전자원의 행방향배선(113)에 전기적으로 접속되어 있다. 전기접속용 단자(Dy1)~(Dy2)는 전자원의 열방향배선(114)에 전기적으로 접속되어 있다. 전기접속용단자(Hv)는 페이스플레이트(117)의 메탈백 (119)에 전기적으로 접속되어 있다.
상기의 표시패널에 있어서, 전기접속용단자(Dx1)~(Dxm), (Dy1)~(Dyn )및 (Hv)를 개재해서 냉음극형 전자방출소자(112)의 각각에 전압이 인가되면, 냉음극형 전자방출소자(112)의 각각으로부터 전자가 방출된다. 그와 동시에, 전기접속용 단자(Hv)를 개재해서 메탈백(119)에 수 KV의 고전압을 인가함으로써 방출된 전자를 가속해서, 페이스플레이트(117)의 내면과 충돌시킨다. 그 결과, 형광막(118)을 이루는 각 색의 형광체가 여기되어 화상이 표시된다.
통상 냉음극형 전자방출소자(112)로서 표면전도형 전자방출소자를 사용한 경우, 이 표면전도형 전자방출소자에는 12~16V정도의 전압을 인가한다. 그리고, 메탈백(119)과 냉음극형 전자방출소자(119)사이의 거리는 약 0.1~8mm이고, 메탈백(119)과 냉음극형 전자방출소자(112)사이의 전압은 약 1~10KV이다.
이상 본 발명의 실시예에 따른 표시패널의 구성 및 개요를 설명하였다.
[실시예]
이하에 설명하는 본 발명의 실시예는 판형상의 스페이서(102)와 리어플레이트(115)상의 도체로서 행방향 배선(113)을 포함하고 있지만, 본 발명의 스페이서는 판형상의 스페이서에 한정되지 않고, 기둥형상, 슬릿형상 또는 십자형상이어도 된다. 도체는 또한 행방향배선에 한정되지 않고, (열방향배선(114)과 같은)열방향배선, 그리드판(도시하지 않음), 또는 다른 전위규정면 이어도 된다.
제 1실시예
본 발명의 제 1실시예를 도 1을 참조해서 설명한다.
상술한 바와 같이, 도1에 있어서, 스페이서(120)는 절연성기재(100), 제 1고저항막(101) 및 제 2고저항막(102)으로 이루어진다. 제 1고저항막(101)은 스페이스 (120)의 진공중에 노출되는 면에 형성되어 있고, 제 2고저항막(102)은 리어플레이트(115) 또는 페이스플레이트(117)와 접촉하는 스페이서(120)의 표면에 형성되어 있다.
제 3고저항막(103)은 스페이서(120)와, 리어플레이트(115) 또는 페이스플레이트(117)의 접촉영역에 형성되어 있고, 도 1에는 또한 행방향배선(113), 열방향배 선(114), 형광체(118) 및 메탈백(119)이 도시되어 있다.
또, 리어플레이트(115), 페이스플레이트(117) 및 스페이서(120)의 절연성기재(100)로는 아사히 유리사제의 PD200 유리를 사용하고, 행방향배선(113)과 열방향배선(114)는 기재에 은페이스트를 인쇄한 후 소성함으로써 형성한다. 또, 제 1고저항막(101), 제 2고저항막(102) 및 제 3고저항막(103)은, WGe의 합금 타겟을 ArN2분위기중에서 스퍼터링함으로써 성막한다. 여기서, AR 및 N2의 양, 스퍼터링 압력 및 스퍼터링 시간 등의 조건을 변경함으로써 소망의 저항률 및 막두께를 가진 막을 얻었다.
본 실시예에 있어서는, 제 1고저항막(101)과 제 2고저항막(102)을, 저항률 ρ1및 ρ2는 2.5×105Ωm, 막두께 t1및 t2는 100nm가 되도록 같은 조건하에서 형성했다. 제 3고저항막(103)은, 비저항 ρ3는 2.5×107Ωm, 막두께 t3는 600nm이고, 스페이서 (102)의 제 2고저항막(102)를 피복하도록 형성했다. 여기서, 저항률비 ρ3/ρ2는 100으로 되고, 이 값은 식 4를 만족하는 0.05보다 크고, 식5를 만족하는 20보다 크다.
상술한 바와같이 제1실시예에 의해 형성된 표시패널을 10kV로 1000시간동안 구동했지만, 표시된 화상은 일그러지지 않았다. 또, 1000시간 구동한 후에 상기 표시패널을 분해하고, 스페이서(120)의 진공중에 노출하고 있던 면의 저항분포를 측정했지만, 그 결과는 1000시간동안 구동하지 않았던 표시패널과 비교해서 어떠한 차이를 발견할 수 없었다.
제 2실시예
제 2실시예가 제 1실시예와 다른 것은, 제 3고저항막(103)이 제 1고저항막 (101) 및 제 2고저항막(102)의 모든 면을 덮도록 형성되어 있는 것이다. 이것은 도 9의 단면 개략도에 도시되어 있다. 도 9에서의 구성부재는 도 1의 것과 동일한 참조번호로 나타내고 있다.
제 1~제 3고저항막(101)~(103)의 저항률 및 막두께는 제 1실시예의 것과 동일하다.
상술한 바와같이, 제2실시예에 의해 형성된 표시패널을 10kV로 1000시간동안 구동했지만, 표시된 화상은 일그러지지 않았다. 또, 1000시간동안 구동후에 상기 표시패널을 분해하고, 스페이서(120)의 진공중에 노출하고 있던 면의 저항분포를 측정했지만, 그 결과는, 1000시간동안 구동하지 않았던 것과 비교해서 어떠한 차이를 발견할 수 없었다.
제 3실시예
제 3실시예가 제 1실시예와 다른 것은, 제 1고저항막(101)과 제 2고저항막(102)의 조건이 다른 것이다. 이 외는 제 1실시예와 마찬가지다. 제 3실시예에서는, 제 1고저항막(101)의 저항률 ρ1은 2.5×105Ωm이고, 막두께 t1는 100nm이며, 제 2고저항막(102)의 저항률 ρ2는 2.5×105Ωm이고, 막두께 t2는 10nm로 했다. 이 경우도 제 2고저항막(102)과 제 3고저항막(103)의 저항률비는 100으로 되고, 이 값은 식4로 나타낸 조건을 만족하는 0.05보다 크고, 식5로 나타낸 조건을 만족하는 20보다 크다.
상술한 바와같이 제3실시예에 의해 형성된 표시패널을 10kV로 1000시간동안 구동했지만, 화상은 일그러지지 않았다. 또, 1000시간동안 구동후에 상기 표시패널을 분해하고, 스페이서(120)의 진공중에 노출하고 있던 면의 저항분포를 측정했지만, 그 결과는 1000시간동안 구동하지 않았던 것과 비교해서 어떠한 차이를 발견할 수 없었다.
제 4실시예
제 4실시예를 도 10을 참조해서 설명한다. 상술한 바와같이, 도 10에 있어서, 스페이서(120)는 절연성기재(100), 제 1고저항막(101) 및 제 2고저항막 (102)으로 이루어진다. 제 1고저항막(101)은 스페이서(120)의 진공중에 노출하는 면에 형성되고 , 제 2고저항막(102)는 리어플레이트(115) 또는 페이스플레이트 (117)에 접촉하는 스페이서의 면에 형성되어 있다. 제 3고저항막(103)은 스페이서 (120)와 리어플레이트(115)의 접촉영역에 형성되어 있고, 도10은 또한 행방향배선 (113), 열방향배선 (114), 형광체(118) 및 메탈 백(119), 그리고 절연층(121)을 도시하고 있다.
리어플레이트(115), 페이스플레이트(117) 및 스페이서(120)의 절연성기재 (100)로는 아사히 유리사제의 PD200 유리를 사용하고, 행방향배선(113) 및 열방향 배선(114)은, 은페이스트를 인쇄한 후 소성함으로써 형성한다. 또, 제 1고저항막 (101)과 제 2고저항막(102)는 WGe의 합금 타겟을 이용해서 ArN2분위기중에서 스퍼터 링함으로써 성막했다. 여기서, Ar과 N2의 양, 스퍼터링 압력 및 스퍼터링 시간 등의 조건을 변경함으로써, 소망의 저항률 및 막두께를 가진 막을 얻었다.
본 실시예에서는, 제 1고저항막(101)의 저항률 ρ1은 2, 5×105Ωm로 하고, 막두께 t1은 100nm로 하며, 제 2고저항막(102)의 저항률ρ2는 2.5×105Ωm로하고 막두께 t2는 10nm로 했다. 스페이서상의 제 3고저항막은 제 1실시예와 같은 방법으로 형성했다.
행방향배선(113)상의 제 3고저항막(103)은, 행방향배선(113)상에 저항률(ρ3)이 3×104Ωm인 ATO(Antimony Tin Oxide)를 스프레이 도포법에 의해 도포해서 두께 10nm를 형성했다 . 행방향배선(113)은 스페이서(120)의 리어플레이트(115)위에 접촉하여 배치했다. 리어플레이트(115)위의 층은 저항률비가 0.12이고, 이 값은 0.05보다 크고 식 4로 나타낸 조건을 만족한다.
상술한 바와같이 제 4실시예에 의해 형성된 표시패널을 10kV로 1000시간 동안 구동했지만, 표시된 화상이 일그러지지 않았다. 또, 1000시간 동안 구동한 후에 상기 표시패널을 분해하고, 스페이서(120)의 진공중에 노출하고 있던 면의 저항분포를 측정했지만, 그 결과는 1000시간동안 구동하고 있지 않은 것과 비교해서 어떠한 차이를 발견할 수 없었다.
제 5실시예
제 5실시예가 제 4실시예와 다른 것은 리어플레이트(115)상의 제 3고저항막 (103)이 ATO 대신에 절연 페이스트를 인쇄함으로써 형성한 것이다. 소성후의 절연층의 저항률 ρ3는 1010Ωm이상이고, 막두께는 5㎛이다. 리어플레이트(115)상의 막의 저항률비는 4×106이상이고, 이 값은 식4로 나타낸 조건을 만족하는 0.05보다 크고, 식5로 나타낸 조건을 만족하는 20보다 크다.
상술한 바와같이 제5실시예에 의해 형성된 표시패널을 10kV로 1000시간동안 구동했지만 표시된 화상은 초기의 화상과 현저한 차이가 없었다. 또, 1000시간 구동한 후에 상기 표시 패널을 분해하고, 스페이서의 진공중에 노출하고 있던 면의 저항분포를 측정했지만, 그 결과는 1000시간 동안 구동하지 않은 것과 비교해서 어떠한 차이를 발견할 수 없었다.
본 발명에 따른 상기 화상형성장치를 TV세트에 적용해도 된다. TV세트에 적용되는 본 발명에 의한 화상형성장치를 이하 설명한다.
도15는 본 발명에 따른 텔레비젼장치의 블록도이다.
수신회로(C20)는 튜너와 디코더를 포함하고, 위성방송, 지상파 등의 텔레비젼신호 및 네트워크를 개재한 데이터 방송을 수신한다. 수신회로(C20)는 부호화한 화상신호를 인터페이스(I/F)부(C30)에 출력한다. I/F부(C30)는 화상데이터의 포맷을 표시장치(C10)에 따른 포맷으로 변환한다. 그후, 이 변환된 화상데이터는 표시장치(C10)로 출력된다. 표시장치(C10)는 구동회로(C12)와 제어회로(C13)를 포함한다 . 도1에 도시한 화상형성장치를 표시장치(C10)로서 사용해도 된다. 제어회로(C13)는 입력된 화상데이터에 표시패널에 적합한 보정처리 등의 화상처리를 행하고, 구동회로에 화상데이터 및 각종 제어신호를 출력한다.
구동회로(C12)는 입력된 화상데이터에 의거해서 표시패널(11)에 구동신호를 출력해서 텔레비젼영상을 표시한다.
수신회로(C20) 및 I/F부(C30)는 셋톱박스(STB)로서 표시장치와는 분리된 케이스에 배치해도 되고, 표시장치와 같은 케이스에 배치해도 된다.
본 발명은 현재 바람직한 실시예로 간주되는 것을 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 실시예에 한정되지 않는 것으로 이해해야 한다. 오히려, 본 발명은 첨부된 청구범위의 정신과 범위내에 포함되는 각종 변형과 균등의 구성을 포함하는 것이다. 다음의 청구범위는 이러한 모든 변형과 균등의 구성 및 작용을 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.
본 발명에 의하면, 노출면에 제 1고저항막을 가지고, 리어플레이트 또는 페이스플레이트와 접촉하는 면에 제 1고저항막보다도 시트저항이 큰 제 2고저항막을 가진 스페이서가 리어플레이트 또는 상기 페이스플레이트와 접촉할 때에 제 3고저항막을 개재해서 접촉하는 것에 의해 스페이서의 리어플레이트 또는 페이스플레이트와의 접촉부 부근의 고저항막의 국부적인 전류집중을 억제하고, 그 결과 상기 접촉부분의 고저항막의 국부적인 저항변화를 억제할 수 있으며, 장기간의 사용에 있어서도 고휘도로 양호한 화상이 안정되게 유지되는 화상형성장치를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 표시패널의 내부구조의 일부를 표시하는 사시도
도 2는 도 1에 도시한 표시패널에 있어서의 스페이서 및 그 부근의 단면도 도
도 3은 본 발명에 따른 표시패널에 사용되는 냉음극형 전자방출소자의 단면개략도
도 4는 본 발명에 따른 표시패널의 페이스플레이트에 사용되는 형광체의 배열을 도시하는 평면도
도 5는 본 발명에 따른 표시패널의 스페이서 하부의 상세한 개략도
도 6은 본 발명에 따른 제 3고저항막의 사용에 의한 전류집중의 완화를 표시하는 그래프
도 7은 본 발명에 따른 제 3고저항막과 제 2고저항막 사이의 관계를 나타내는 그래프
도 8은 본 발명에 따른 제 3고저항막과 제 2고저항막 사이의 관계를 나타내는 그래프
도 9는 본 발명의 제 2실시예의 개략도
도 10은 본발명의 제 4실시예의 개략도
도 11은 본 발명이 해결하고자 하는 과제를 설명하는 개략도
도 12는 본 발명에 따른 표시패널의 스페이서 하부에 있어서의 전류의 흐름을 설명하는 개략도
도 13은 비교예의 표시패널의 스페이서 하부에 있어서의 전류의 흐름을 설명하는 개략도
도 14는 다른 비교예의 표시패널의 스페이서 하부에 있어서의 전류의 흐름을 설명하는 개략도
도 15는 텔레비젼 장치의 개략도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100, 2100: 절연성 기재 101,2102: 제 1고저항막
102, 2102: 제 2고저항막 103, 2103: 제 3고저항막
104: 카본막 105: 소자전극
106: 도전성박막 107: 전자방출부
110: 흑색도전체 112: 냉음극형전자방출소자
113, 2113: 행방향배선 114: 열방향배선
115: 리어플레이트 116: 측벽
117: 페이스플레이트 118: 형광막
119: 메탈백 120: 스페이서
121: 절연층 122: 고정치구
1000: 절연성기재 1001: 고저항막
1013: 행방향배선 1014: 열방향배선
1015: 리어플레이트 1017: 페이스플레이트
1018: 형광막 1019: 메탈백
1020: 스페이서 2130: 전류집중영역

Claims (8)

  1. 저전압으로 설정된 도체를 가진 리어플레이트와; 리어플레이트상에 배치되고 도체를 포함하는 전자방출소자와; 고전압으로 설정된 전극을 가지고 리어플레이트와 대향하는 페이스플레이트와; 페이스플레이트상에 설치되고 전극을 구비하는 화상형성수단과; 도체와 전극에 전기적으로 접속된 스페이서를 구비하고,
    상기 스페이서는, 리어플레이트와 대향하는 제 1단부면과, 전극과 대향하는 제 2단부면과, 제 1단부면과 제 2단부면을 접속하는 측면을 가지는 절연기재와; 절연성기재의 측면을 피복하는 제 1고저항막과; 절연성기재의 제 1단부면과 제 2단부면의 적어도 하나를 피복하고, 제 1고저항막의 시트저항보다 크거나 같은 시트저항을 가진 제 2고저항막을 구비한 화상형성장치에 있어서,
    상기 스페이서, 도체 및 전극은 도체 또는 전극과 제 2고저항막 사이에 삽입된 제 3고저항막을 개재해서 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2고저항막의 저항률 ρ2 및 막두께 t2와, 상기 제 3고저항막의 저항률 ρ3 및 막두께 t3는 이하의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    (1)
  2. 제 1항에 있어서, 상기 제 2고저항막 및 상기 제 3고저항막은 이하의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    (2)
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 제 2고저항막과 상기 제 3고저항막은 이하의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
    (3)
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2고정항막의 막두께 t2 및 제 3고저항막의 막두께 t3는 모두 10-8m 내지 10-5m의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  5. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 2고저항막의 저항률 ρ2와 상기 제 3고저항막의 저항률 ρ3는 모두 0.1Ωm 내지 108Ωm의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 제 1고저항막의 시트저항과 상기 제 2고저항막의 시트저항은 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 제 1고저항막의 시트저항은 107Ωm 내지 1014Ωm의 범위내에 있고, 상기 제 2고저항막의 시트저항은 108Ωm 내지 1015Ωm의 범위내에 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 저전압으로 설정된 도체를 가진 리어플레이트와, 리어플레이트상에 배치되고 도체를 포함하는 전자방출소자와, 고전압으로 설정된 전극을 가지고 리어플레이트와 대향하는 페이스플레이트와, 페이스플레이트상에 설치되고 전극을 포함하는 화상형성수단과, 도체와 전극에 전기적으로 접속된 스페이서를 구비한 화상형성장치와; 텔레비젼 수신 회로와; 상기 화상형성장치와 상기 텔레비젼신호 수신회로를 접속하는 인터페이스부를 구비한 텔레비젼장치로서,
    상기 스페이서는, 리어플레이트와 대향하는 제 1단부면과, 전극과 대향하는 제 2단부면과, 제 1단부면과 제 2단부면을 접속하는 측면을 가진 절연성기재와; 절연성기재의 측면을 피복하는 제 1고저항막과; 절연성 기재의 제 1단부면과 제 2단부면의 적어도 하나를 피복하고, 제 1고저항막의 시트저항보다 크거나 같은 시트저항을 구비하고,
    상기 스페이서, 도체 및 전극은 도체 또는 전극과 제 2고저항막 사이에 삽입된 제 3고저항막을 개재하여 전기적으로 접속되고,
    상기 제 2고저항막의 저항률 ρ2 및 막두께 t2와, 상기 제 3고저항막의 저항률 ρ3 및 막두께 t3는 이하의 식을 만족하는 것을 특징으로 하는 텔레비젼장치.
    (1)
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