KR20050096406A

KR20050096406A - 전자 방출 표시장치

Info

Publication number: KR20050096406A
Application number: KR1020040021594A
Authority: KR
Inventors: 전상호; 이병곤
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-03-30
Filing date: 2004-03-30
Publication date: 2005-10-06

Abstract

전자방출원에서 방출된 전자가 빔통과공의 측면에 충돌하여 산란되는 것을 방지하여 타색발광과 색순도를 개선할 수 있도록, 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판과, 제1기판 상에 서로 단락되지 않도록 형성되는 제1전극 및 제2전극과, 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나에 연결되어 형성되는 전자방출원과, 제2기판 상에 형성되는 애노드 전극과, 애노드 전극의 일면에 소정의 패턴으로 형성되는 형광막과, 제1기판과 제2기판 사이에 설치되고 다수의 빔통과공이 소정의 패턴으로 배열되어 형성되고 빔통과공의 적어도 하나의 측면이 제1기판에 대하여 수직한 평면으로 형성되지 않는 그리드 전극을 포함하는 전자 방출 표시장치를 제공한다.

그리드 전극의 빔통과공은 제1전극 및/또는 제2전극의 길이방향을 따라 자른 단면의 측면을 두께의 중앙부보다 제2기판쪽 끝면의 구멍 크기가 크게 되도록 설정하여 형성한다.

Description

전자 방출 표시장치 {Electron Emission Display Device}

본 발명은 전자 방출 표시장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 그리드 전극의 빔통과공의 측면을 소정의 경사로 형성하는 것에 의하여 전자빔이 빔통과공의 측면에서 반사되어 다른 형광체에 충돌하는 현상을 방지하고 타색발광과 색순도를 개선한 전자 방출 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자 방출 표시장치(Electron Emission Display Device)는 제1기판쪽에서 방출된 전자를 제2기판에 형성된 형광막에 충돌 발광시켜 소정의 영상을 구현하는 평판 표시장치로서, 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다.

상기에서 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 표시장치로는 전계 방출 표시장치(FED;Field Emission Display), MIM형 전자 방출 표시장치 및 MIS형 전자 방출 표시장치, 표면전도형 전자 방출 표시장치(SED;Surface conduction Electron Emission Display), 발리스틱 전자 방출 표시장치(BSD;Ballistic electron Surface-emitting Display) 등이 알려져 있다.

상기 MIM형 전자 방출 표시장치 및 MIS형 전자 방출 표시장치는 양자역학적인 터널 효과를 이용하며 금속/절연층/금속(MIM;Metal-Insulator-Metal) 또는 금속/절연층/반도체(MIS;Metal-Insulator-Semiconductor)의 구조로 전자방출원을 구성하여 절연층을 삽입한 양쪽의 금속/반도체 사이에 전압을 인가하는 것에 의하여 높은 전자 전위를 갖는 금속 및 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 가속되면서 이동하여 방출되도록 이루어진다.

상기 발리스틱 전자 방출 표시장치(BSD)는 반도체의 사이즈를 반도체중의 전자의 평균자유행정보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하며, 오믹전극상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자공급층을 형성하고, 전자공급층위에 절연층과 금속박막, 형광체층을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되어 형광체층을 여기 발광시키도록 이루어진다.

상기 표면전도형 전자 방출 표시장치(SED)는 기판상에 형성된 작은 면적의 박막에 전류를 표면과 수평으로 흐르게 하여 전자가 방출되도록 이루어지며, 한쌍의 제1전극 및 제2전극이 제1기판상에 서로 대향하여 형성되며, 상기 제1전극 및 제2전극의 표면을 각각 덮으면서 서로 근접하도록 제1도전막 및 제2도전막을 형성하고, 상기 제1도전막과 제2도전막의 사이에 전자방출부를 형성하고, 제2기판상에는 애노드 전극 위에 블랙매트릭스막을 사이에 두고 적색(R)과 녹색(G) 및 청색(B)의 형광막을 교대로 배열 형성하여 이루어진다.

상기와 같이 구성되는 표면전도형 전자 방출 표시장치는 제1전극 및 제2전극에 전원을 인가하여 작은 면적의 전자방출부 표면과 수평으로 전류가 흐르는 것에 의하여 전자가 방출되어 상기 애노드 전극의 형광막에 충돌하여 소정의 화상을 구현한다.

상기 전계 방출 표시장치(FED)는 양자역학적인 터널 효과를 이용하며 게이트 전극에 의하여 형성되는 전계에 의하여 캐소드 전극에 형성된 에미터로부터 전자가 방출되어 애노드 전극에 형성된 형광막에 충돌하여 여기 발광시키도록 이루어지는 3극관 구조가 널리 사용되며, 도 13에 나타낸 바와 같이, 제1기판(2) 상에 다수의 게이트 전극(6)을 소정의 간격으로 스트라이프 패턴으로 형성하고, 절연막(7)을 사이에 두고 게이트 전극(6)과 직교하는 스트라이프 패턴으로 캐소드 전극(8)을 형성하고, 게이트 전극(6)과 캐소드 전극(8)이 교차하는 부분의 캐소드 전극(8) 위에 에미터(10)를 형성하고, 제2기판(4) 상에 애노드 전극(14)을 형성하고, 애노드 전극(14) 위에 블랙매트릭스막(17)을 사이에 두고 적색(R)과 녹색(G) 및 청색(B)의 형광막(16)을 교대로 배열 형성하여 이루어진다.

그리고 상기 전계 방출 표시장치(FED) 및 표면전도형 전자 방출 표시장치(SED)는 상기 에미터(10) 및 전자방출부에서 방출되는 전자빔의 집속 성능을 높여 색순도를 향상시키고, 캐소드 전극(8)과 애노드 전극(14) 사이의 내전압 특성을 높이기 위하여 다수의 빔통과공(13)이 소정의 간격으로 형성된 메시(mesh)형태의 금속으로 이루어지는 그리드 플레이트(12)를 제1기판(2) 및 제2기판(4)의 사이에 설치한다.

상기 제1기판(2) 및 제2기판(4)은 프리트(frit) 등의 밀봉재에 의해 일체로 접합된 다음 내부가 배기되어 진공용기를 구성하게 되며, 진공용기 내부에는 다수의 스페이서(3)가 장착되어 진공용기에 가해지는 압력에 대응하여 제1기판(2) 및 제2기판(4)의 간격을 일정하게 유지하도록 구성된다.

상기와 같이 구성되는 전계 방출 표시장치는 캐소드 전극(8)과 게이트 전극(6)에 소정의 구동전압을 인가하고, 애노드 전극(14)에 수백∼수천V의 (+)전압을 인가하면, 캐소드 전극(8)과 게이트 전극(6)의 전압 차에 의해 에미터(10) 주위에 전계가 형성되며 이에 의하여 전자가 방출되고, 방출된 전자가 고전압이 인가된 애노드 전극(14)쪽으로 이동하여 대응하는 형광막(16)에 충돌하여 발광시키는 것에 의하여 소정의 영상 표시가 이루어진다.

그리고 종래 전계 방출 표시장치에 있어서, 상기 그리드 플레이트(12)의 빔통과공(13)은 각 에미터(10)와 대응되도록 형성지만, 실질적으로 에미터(10)에서 전자빔이 방출될 때에 그리드 플레이트(12)의 빔통과공(13)을 통과하지 못하고 지정된 경로에서 이탈하는 상당수의 전자빔이 발생하여 화면 특성이 저하되는 문제가 있다. 이는 전자 방출 표시장치의 구동과정에서 전자빔의 방출이 실질적으로 에미터(10)의 가장자리에서 집중적으로 발생하고, 에미터(10)에서 방출된 전자빔이 제1기판(2)과 임의의 각도를 갖고 제2기판(4)을 향하여 퍼지며 진행(도 14 참조)하므로, 하나의 에미터(10)에서 방출된 전자빔이 온전하게 해당 화소에 대응하여 형성된 그리드 플레이트(12)의 빔통과공(13)을 통과하지 못하기 때문이다.

그리고 빔통과공(13)의 측면이 모두 도 14 및 도 15에 나타낸 바와 같이, 제1기판(2)에 대하여 수직한 평면으로 형성되므로, 에미터(10)에서 방출된 전자빔의 일부는 빔통과공(13)의 측면벽에 충돌하여 진행 경로가 변경되어 캐소드 전극(8)쪽으로 역산란되거나 애노드 전극(14)쪽으로 경로이탈되면서 진행하여 방출된 에미터(10)에 대응되는 형광막(16)이 아닌 이웃하는 다른 형광막(17)에 충돌하게 되며, 타색발광 및 색순도 저하의 원인이 된다. 도면에서 화살표는 전자빔의 진행경로를 나타낸다.

이러한 현상은 최근 저전압(대략 10∼100V) 구동조건에서 전자를 양호하게 방출하는 카본계 물질을 이용하여 스크린인쇄와 같은 후막공정을 통하여 전자 방출원인 에미터(10)를 평탄하게 형성하는 경우에 더 많이 발생한다.

상기와 같이 평탄하게 형성하는 에미터(10)에 있어서는 방출된 전자들이 수직으로 애노드 전극(14)쪽으로 이동하지 않고 일정한 궤적을 가지면서 도 14에 나타낸 바와 같이 비스듬히 경로를 가지며, 이러한 전자의 경로는 그리드 플레이트(12)의 빔통과공(13) 측면에 충돌하는 부분이 필연적으로 발생하게 된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 그리드 전극의 빔통과공의 측면을 수직면이 아닌 경사면으로 형성하여 전자방출원에서 방출된 전자가 빔통과공의 측면에 충돌하여 산란되는 것을 방지하여 타색발광과 색순도를 개선한 전자 방출 표시장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 제안하는 전자 방출 표시장치는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판과, 상기 제1기판 상에 서로 단락되지 않도록 형성되는 제1전극 및 제2전극과, 상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나에 연결되어 형성되는 전자방출원과, 상기 제2기판 상에 형성되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극의 일면에 소정의 패턴으로 형성되는 형광막과, 상기 제1기판과 제2기판 사이에 설치되고 다수의 빔통과공이 소정의 패턴으로 배열되어 형성되고 상기 빔통과공의 적어도 하나의 측면이 제1기판에 대하여 수직한 평면으로 형성되지 않는 그리드 전극을 포함하여 이루어진다.

상기에서 그리드 전극의 빔통과공은 상기 제1전극 및/또는 제2전극의 길이방향을 따라 자른 단면의 측면을 두께의 중앙부보다 제2기판쪽 끝면의 구멍 크기가 크게 되도록 설정하여 형성하는 것이 바람직하다.

또 상기에서 그리드 전극의 브릿지부는 상기 제1전극 및/또는 제2전극의 폭방향을 따라 자른 단면에 있어서 전자방출원에 가까운쪽의 두께가 제2기판쪽의 두께보다 두껍게 되도록 설정하여 형성하는 것이 바람직하다.

도 1∼도 4는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치를 전계 방출 표시장치(FED)에 적용한 실시예를 나타내며, 도 5∼도 6은 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치를 표면전도형 전자 방출 표시장치(SED)에 적용한 실시예를 나타낸다.

먼저 도 1∼도 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일실시예는 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1기판(20) 및 제2기판(22)과, 상기 제1기판(20) 상에 소정의 간격으로 형성되는 다수의 게이트 전극인 제1전극(24)과, 절연막(25)을 사이에 두고 상기 제1전극(24) 위에 교차하는 패턴으로 형성되는 다수의 캐소드 전극인 제2전극(26)과, 상기 제1전극(24)과 교차하는 부분의 제2전극(26) 위에 형성되는 전자방출원(28)과, 상기 제2기판(22) 상에 형성되는 애노드 전극(32)과, 상기 애노드 전극(32)의 일면에 소정의 패턴으로 형성되는 형광막(34)과, 상기 제1기판(20)과 제2기판(22) 사이에 설치되고 다수의 빔통과공(42)이 소정의 패턴으로 배열되어 형성되고 상기 빔통과공(42)의 적어도 하나의 측면이 제1기판(20)에 대하여 수직한 평면으로 형성되지 않는 그리드 전극(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1전극(24) 및 제2전극(26)은 스트라이프 패턴으로 형성하며, 서로 직교하는 방향으로 배열하여 형성한다. 예를 들면 상기 게이트 전극인 제1전극(24)은 도 1의 Y축 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성하고, 상기 캐소드 전극인 제2전극(26)은 도 1의 X축 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성한다.

상기 제1전극(24) 및 제2전극(26)의 사이에는 제1기판(20)의 전체 면적에 걸쳐서 절연층(25)을 형성한다.

상기 제1전극(24)과 제2전극(26)이 교차하는 영역마다 캐소드 전극인 제2전극(26)의 한쪽 가장자리에 상기 전자방출원(28)을 형성한다.

상기 전자방출원(28)은 대략 10∼100V정도의 저전압 구동조건에서 전자를 양호하게 방출하는 물질을 이용하여 형성한다.

상기 전자방출원(28)을 형성하는 물질로는 그라파이트(graphite), 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC;Diamond Liked Carbon), 나노튜브(Nanotube), 나노와이어(Nanowire), C₆₀(fulleren) 등에서 선정하여 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용 가능하다. 특히 나노튜브는 카본 나노튜브로 이루어질 수 있는데, 카본 나노튜브는 끝단의 곡률 반경이 수∼수십nm 정도로 극히 미세하여 1∼10V/㎛ 정도의 낮은 전계에서도 전자를 양호하게 방출하므로 이상적인 전자방출원(emitter)으로 알려져 있다.

상기 전자방출원(28)으로는 콘(cone)형, 웨지(wedge)형, 박막필름에지(thin film edge)형 등 다양한 형상의 전자방출원(emitter)을 적용하는 것도 가능하다.

또 상기에서는 제1기판(20)에 게이트 전극인 제1전극(24)을 형성하고 그 위에 절연층(25)을 사이에 두고 캐소드 전극인 제2전극(26)을 형성하는 것으로 설명하였지만, 제1기판(20)에 캐소드 전극인 제2전극(26)을 형성하고 그 위에 절연층(25)을 사이에 두고 게이트 전극인 제1전극(24)을 형성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 제2전극(26)과 제1전극(24)의 교차영역에 게이트 전극인 제1전극(24)과 절연층(25)을 관통하는 홀을 형성하고, 이 홀에 의해 노출된 캐소드 전극인 제2전극(26) 표면에 전자방출원(28)을 형성한다.

그리고 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일실시예는 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이, 이웃하는 상기 캐소드 전극인 제2전극(26) 사이에 각각의 전자방출원(28)과 소정의 간격을 두고 게이트 전극인 제1전극(24)의 전계를 절연층(25) 위로 끌어올리기 위하여 대향 전극(30)을 형성하는 것도 가능하다.

상기 대향 전극(30)은 절연층(25)에 형성되는 비어홀(via hole)을 통하여 게이트 전극인 제1전극(24)과 접촉하여 전기적으로 연결되므로, 제1전극(24)에 소정이 구동전압이 인가되어 전자방출원(28)과의 사이에 전자 방출을 위한 전계를 형성할 때에, 제1전극(24)의 전압을 전자방출원(28) 주위로 끌어올려 전자방출원(28)에 보다 강한 전계가 인가되도록 하여 전자방출원(28)으로부터 양호하게 전자가 방출되도록 하는 역할을 한다.

상기 제2기판(22)에 형성되는 애노드 전극(32)은 ITO 등과 같이 광투과율이 우수한 투명전극으로 형성한다.

상기 제2기판(22)에 형성되는 형광막(34)은 게이트 전극인 제1전극(24) 방향(도 1에서 Y축 방향)을 따라 적색(R) 형광막(34R), 녹색(G) 형광막(34G), 청색(B) 형광막(34B)을 소정의 간격을 두고 차례로 교대로 배열하여 이루어진다.

또 상기 각각의 형광막(34R), (34G), (34B) 사이에는 콘트라스트 향상을 위하여 블랙매트릭스막(35)을 형성한다.

그리고 상기 형광막(34R), (34G), (34B)과 블랙매트릭스막(35) 위에는 알루미늄 등으로 이루어지는 금속박막층(36)을 형성하는 것도 가능하다. 상기 금속박막층(36)은 내전압특성과 휘도향상에 도움을 준다.

또한 상기 형광막(34R), (34G), (34B)과 블랙매트릭스막(35)을 제2기판(22)에 직접 형성하고, 그 위에 금속박막층(36)을 형성하여 고전압을 인가하여 애노드 전극으로 기능하도록 구성하는 것도 가능하다. 이 경우에는 투명전극으로 제2기판(22) 상에 애노드 전극(32)을 형성하는 것에 비하여 높은 전압을 수용할 수 있으므로 화면의 휘도향상에 유리하다.

상기와 같이 구성되는 제1기판(20)과 제2기판(22)은 캐소드 전극인 제2전극(26)과 형광막(34)이 직교하도록 마주한 상태에서 소정의 간격을 두고 실링물질(밀봉재)에 의해 접합되며, 그 사이에 형성되는 내부 공간은 배기시켜 진공상태를 유지한다.

그리고 제1기판(20)과 제2기판(22)의 간격을 일정하게 유지시키기 위하여 스페이서(38)를 제1기판(20)과 제2기판(22)의 사이에 소정의 간격으로 배열하여 설치한다. 상기 스페이서(38)는 화소의 위치 및 전자빔의 경로를 피하여 설치하는 것이 바람직하다.

또 상기 스페이서(38)는 상기 제1기판(20)과 제2기판(22) 사이에 설치되는 그리드 전극(40)을 지지하는 역할도 담당한다.

상기 일실시예에 있어서는 그리드 전극(40)을 스페이서(38)에 의하여 전자방출원(28)으로부터 소정의 간격을 유지하며 지지되는 그리드 플레이트를 이용하여 실시한다.

상기 그리드 전극(40)은 다수의 빔통과공(42)과 브릿지부(44)로 이루어진다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 다른 전자 방출 표시장치의 일실시예의 작동과정을 설명한다.

먼저 외부로부터 제1전극(24), 제2전극(26), 그리드 전극(40), 애노드 전극(32)에 소정의 전압을 인가하여 구동시킨다. 이 때 각 전극에 인가하는 전압은 예를 들면 게이트 전극인 제1전극(24)에는 수∼수십V의 (+)전압, 캐소드 전극인 제2전극(26)에는 수∼수십V의 (-)전압, 그리드 전극(40)에는 수십∼수백V의 (+)전압, 애노드 전극(32)에는 수백∼수천V의 (+)전압으로 설정한다.

상기 그리드 전극(40)에는 애노드 전극(32)의 DC 전압 또는 펄스 전압을 인가하는 것도 가능하다.

상기와 같이 각 전극에 전압이 인가되면, 게이트 전극인 제1전극(24)과 캐소드 전극인 제2전극(26)의 전압 차에 의하여 전자방출원(28) 주위에 전계가 형성되어 전자방출원(28)으로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자는 그리드 전극(40)에 인가된 (+)전압에 이끌려 제2기판(22)쪽으로 향하면서 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)을 통과한 다음, 애노드 전극(32)에 인가된 고전압에 이끌려 해당 화소의 형광막(34)에 충돌하여 발광시키는 것에 의하여 소정의 영상을 구현한다.

도 3 및 도 4에는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 다른 실시예를 나타낸다.

본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 다른 실시예는 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1기판(20) 및 제2기판(22)과, 상기 제1기판(20) 상에 소정의 간격으로 형성되는 다수의 캐소드 전극인 제2전극(26)과, 상기 제2전극(26) 위에 형성되는 다수의 전자방출원(28)과, 절연층(25)을 사이에 두고 상기 제2전극(26) 위에 교차하는 패턴으로 형성되는 다수의 게이트 전극인 제1전극(24)과, 상기 제2기판(22) 상에 형성되는 애노드 전극(30)과, 상기 애노드 전극(30)의 일면에 소정의 패턴으로 형성되는 형광막(32)과, 상기 게이트 전극인 제1전극(24)과 절연막(50)을 사이에 두고 형성되고 다수의 빔통과공(42)이 형성되며 상기 빔통과공(42)의 적어도 하나의 측면이 제1기판(20)에 대하여 수직한 평면으로 형성되지 않는 다수의 그리드 전극(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 그리드 전극(40)은 포커싱 전극으로 절연막(50) 위에 인쇄나 증착 등의 방법으로 형성된다.

상기 게이트 전극인 제1전극(24) 및 절연층(25)에는 상기 전자방출원(28)을 캐소드 전극인 제2전극(26) 위에 형성하기 위한 공간 및 전계방출을 위한 공간인 전자방출구멍을 각각 형성한다.

상기한 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

그리고 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 또 다른 실시예는 도 5 및 도 6에 나타낸 바와 같이, 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1기판(20) 및 제2기판(22)과, 상기 제1기판(20) 상에 소정의 간격을 두고 서로 대향하여 형성되는 제1전극(72) 및 제2전극(74)과, 상기 제1전극(72) 및 제2전극(74)에 연결되어 형성되는 전자방출원(78)과, 상기 제2기판(22) 상에 형성되는 애노드 전극(32)과, 상기 애노드 전극(32)의 일면에 소정의 패턴으로 형성되는 형광막(34)과, 상기 제1기판(20)과 제2기판(22) 사이에 설치되고 다수의 빔통과공(42)이 소정의 패턴으로 배열되어 형성되고 상기 빔통과공(42)의 적어도 하나의 측면이 제1기판(20)에 대하여 수직한 평면으로 형성되지 않는 그리드 전극(40)을 포함하여 이루어진다.

상기 제1전극(72)과 제2전극(74)은 상기 제1기판(20)의 동일 평면상에 형성된다.

상기에서 제1전극(72) 및 제2전극(74)에는 각각 표면의 일부를 덮으면서 서로 근접하도록 제1도전막(73) 및 제2도전막(75)을 형성하고, 상기 전자방출원(78)은 서로 근접하여 형성되는 상기 제1도전막(73)과 제2도전막(75) 사이에 상기 제1도전막(73) 및 제2도전막(75)과 연결되어 형성된다. 따라서 상기 전자방출원(78)은 제1도전막(73) 및 제2도전막(75)을 통하여 상기 제1전극(72) 및 제2전극(74)에 전기적으로 연결된다.

상기에서 제1전극(72) 및 제2전극(74)에 각각 전압을 인가하면, 제1도전막(73)과 제2도전막(75)을 통하여 작은 면적의 박막으로 형성되는 전자방출원(78)의 표면과 수평으로 전류를 흐르면서 표면전도형 전자 방출이 이루어진다.

상기 제1전극(72)과 제2전극(74) 사이의 간격은 대략 수십nm∼수백㎛ 정도의 범위에서 설정한다.

상기 제1전극(72) 및 제2전극(74)은 전기적으로 도전성을 가진 다양한 재료가 사용가능하며, 니켈(Ni), 크롬(Cr), 금(Au), 몰리브덴(Mo), 텅스텐(W), 백금(Pt), 티탄(Ti), 알루미늄(Al), 구리(Cu), 팔라듐(Pd), 은(Ag) 등의 금속 및 그 합금, 금속산화물로 이루어지는 인쇄도체 및 ITO 등의 투명전극 등이 모두 사용가능하다.

상기 제1도전막(73) 및 제2도전막(75)은 니켈(Ni), 금(Au), 백금(Pt), 팔라듐(Pd) 등의 도전성 재료를 이용한 미립자 박막으로 형성한다.

상기 전자방출원(78)은 흑연형 탄소나 탄소화합물 등으로 형성하는 것이 바람직하다. 또 상기 전자방출원(78)은 상기한 일실시예와 마찬가지로, 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, 카본 나노튜브, C₆₀ 등에서 선정하여 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 형성하는 것도 가능하다.

상기한 또 다른 실시예에 있어서도 상기한 구성 이외에는 상기한 일실시예 및 다른 실시예와 마찬가지의 구성으로 실시하는 것이 가능하므로 상세한 설명은 생략한다.

상기한 일실시예, 다른 실시예 및 또 다른 실시예에서 설명하지 않은 구체적인 구성이나 제조방법은 일반적인 전계 방출 표시장치(FED)나 표면전도형 전자 방출 표시장치(SED)의 다양한 구성을 적용하여 실시하는 것이 가능하다.

그리고 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치는 상기한 전계 방출 표시장치(FED)나 표면전도형 전자 방출 표시장치(SED) 뿐만아니라, 그리드 전극(그리드 플레이트 또는 포커싱 전극 등)을 사용하는 다양한 전자 방출 표시장치에의 적용도 가능하다.

다음으로 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일실시예, 다른 실시예, 또 다른 실시예 등에 공통적으로 적용하는 것이 가능한 본 발명에 따른 그리드 전극(40)의 다양한 실시예를 설명한다.

본 발명에 따른 상기 그리드 전극(40)은 빔통과공(42)의 적어도 하나의 측면을 제1기판(20)에 대하여 수직한 평면으로 형성하지 않는다.

즉 상기 그리드 전극(40)의 빔통과공(42) 측면 중 하나이상을 경사면이나 곡면 등으로 형성한다.

예를 들면 도 7에 나타낸 바와 같이, 상기 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)에 있어서, 상기 제2전극(26)의 길이방향(직사각형으로 형성되는 전자방출원(28)의 장폭방향)을 따라 자른 단면(도 1의 A-A선 단면)의 측면을 그리드 전극(40) 두께의 대략 중앙부를 중심으로 제2기판(22)쪽의 구멍 크기가 제1기판(20)쪽의 구멍 크기보다 크게 되도록 설정하여 형성한다.

즉 상기 제2전극(26)의 길이방향을 따라 자른 단면(도 1의 A-A선 단면)에 있어서, 그리드 전극(40)의 브릿지부(44) 두께를 제2기판(22)쪽 끝면 두께가 얇게 되도록 빔통과공(42)을 형성한다.

도 7에 있어서는 빔통과공(42)을 구멍 크기가 큰 부분인 대공경(S1)과 구멍 크기가 작은 부분인 소공경(S2)의 2단으로 구성한다.

또 상기 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)은 도 8에 나타낸 바와 같이, 상기 제2전극(26)의 길이방향(도 1에서 X축 방향)을 따라 자른 단면(도 1의 A-A선 단면)의 측면을 제1기판(20)쪽으로부터 제2기판(22)쪽으로 갈수록 점점 구멍의 크기가 커지는 경사면으로 형성하는 것도 가능하다.

그리고 상기 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)은 도 9에 나타낸 바와 같이, 상기 제2전극(26)의 길이방향(도 1에서 X축 방향)을 따라 자른 단면(도 1의 A-A선 단면)의 측면을 두께의 대략 중앙부를 중심으로 제1기판(20)쪽 및 제2기판(22)쪽의 양쪽으로 갈수록 점점 구멍의 크기가 커지는 경사면으로 형성하는 것도 가능하다.

상기에서 제1기판(20)쪽 대공경(S3)은 제2기판(22)쪽 대공경(S1)보다 같거나 작고, 소공경(S2)보다 크거나 같게 설정한다.

상기 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)은 도 10에 나타낸 바와 같이, 상기 제2전극(26)의 길이방향(도 1에서 X축 방향)을 따라 자른 단면(도 1의 A-A선 단면)의 측면을 제1기판(20)쪽으로부터 제2기판(22)쪽으로 갈수록 점점 구멍의 크기가 커지는 곡면으로 형성하는 것도 가능하다.

본 발명에 따른 그리드 전극(40)에 있어서는 그리드 전극(40) 두께의 대략 중앙부에서 제2기판(22)쪽으로 갈수록 구멍의 크기를 크게하는 것으로 에미터(28)에서 방출된 전자의 이동경로상에 빔통과공(42)의 측면이 존재하지 않도록 하는 것이 가능하며, 전자빔이 빔통과공(42)의 측면에 충돌 반사되어 진행경로가 변경되므로 다른 형광막(34)에 충돌하는 것을 방지한다.

도 7∼도 10에 나타낸 그리드 전극(40)에 있어서, 대공경(S1)의 크기를 소공경(S2)의 크기로 나눈 값을 상관계수(α=S1/S2)라 하면, 상관계수(α)의 범위는 1.0∼2.0 정도의 범위(1.0≤α≤2.0)에서 설정하여 빔통과공(42)을 형성하는 것이 전자방출원(28)에서 방출된 전자빔이 그리드 전극(40)의 브릿지부(44) 내벽에서 산란하는 것이 최대한 방지하는 것이 가능하므로 바람직하다.

즉 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)에 있어서 애노드 전극(32)쪽 개구면적이 전자방출원(28)쪽 개구면적보다 크게 형성하는 것이 바람직하다.

상기에서 상관계수(α)가 1.0보다 작으면 진행하는 전자빔이 빔통과공(42)의 측면에 충돌할 가능성이 높아지고, 2.0보다 크면 매우 얇은 두께로 형성되는 그리드 전극(40)에 있어서 경사도가 너무 완만하여 가공이 어려우며 전자빔의 경로를 필요 이상으로 벗어나게 되어 효과적이지 못하다.

본 발명에 따른 그리드 전극(40)에 있어서, 소공경(S2)이 위치하는 지점은 두께의 어느 부분이어도 가능하다. 즉 도 9에 나타낸 바와 같이 그리드 전극(40) 두께의 중앙부에 소공경(S2)이 위치하는 것도 가능하고, 도 8에 나타낸 바와 같이 그리드 전극(40)의 밑면쪽 모서리에 소공경(S2)이 위치하는 것도 가능하다.

상기에서 소공경(S2)이 위치하는 지점은 두께의 중앙부에서 제1기판(20)쪽(전자방출원(28)쪽)으로 치우치도록 형성하는 것이 빔통과공(42)의 측면(브릿지부(44)의 측면)에서의 빔산란을 방지하는 것이 가능하므로 바람직하다.

즉 도 7 및 도 9에 나타낸 바와 같이, 그리드 전극(40)의 제2기판(22)쪽 표면에서 소공경(S2)이 위치하는 지점까지의 거리(D1)보다 제1기판(20)쪽 표면에서 소공경(S2)이 위치하는 지점까지의 거리(D2)가 작도록 설정(D1〉D2)하여 빔통과공(42)을 형성하는 것이 바람직하다.

상기에서 제1기판(20)쪽 표면에서 소공경(S2)이 위치하는 지점까지의 거리(D2)는 그리드 전극(40) 두께의 30%이하의 범위에서 설정한다.

상기 그리드 전극(40)의 브릿지부(44)는 도 11에 나타낸 바와 같이, 상기 제2전극(26)의 폭방향(도 1의 Y축 방향)을 따라 자른 단면(도 1의 B-B선 단면)에서 전자방출원(28)쪽 모서리의 두께를 제2기판(22)쪽 모서리의 두께보다 크게 되도록 설정하여 형성한다.

그리고 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 그리드 전극(40)의 브릿지부(44)는 도 12에 나타낸 바와 같이, 상기 제2전극(26)의 폭방향(도 1에서 Y축 방향)을 따라 자른 단면(도 1의 B-B선 단면)의 두께를 제2기판(22)쪽으로 갈수록 점점 두께가 얇아지는 경사면으로 형성하는 것도 가능하다.

상기 제2기판(22)쪽 브릿지부(44)의 두께(B1)를 제1기판(20)쪽 브릿지부(44)의 두께(B2)로 나눈 값인 브릿지계수(β)는 0.2∼0.5 정도의 범위(0.2≤β≤0.5)에서 설정하는 것이 바람직하다. 상기에서 브릿지계수(β)를 0.5보다 크게 설정하는 경우에는 전자빔과 충돌하는 부분을 충분하게 제거하지 못하며, 0.2보다 작게 설정하는 경우에는 브릿지부(44)의 강도가 충분하지 않다.

그리고 상기에서 최소 두께를 갖는 제2기판(22)쪽 두께(B1)는 그리드 전극 두께의 20% 이상이 되도록 설정하는 것이 브릿지부(44)의 강도를 충분하게 유지하는 것이 가능하므로 바람직하다.

본 발명에 따른 전자 방출 표시장치에 있어서는 빔통과공(42)의 측면을 소정의 경사로 이루어지는 경사면으로 형성하므로, 상기 전자방출원(28)으로부터 방출된 전자가 그리드 전극(40)의 빔통과공(42)을 통과하는 경우에 빔통과공(42)의 측면에 충돌하여 이동경로가 변화되어 다른 형광막(34)에 충돌하는 현상이 방지된다. 따라서 타색발광이나 색순도의 개선이 이루어진다.

상기에서는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고, 이 또한 본 발명의 범위에 속한다.

상기와 같이 이루어지는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치에 의하면, 빔통과공의 측면을 경사면으로 형성하여 에미터로부터 방출되어 그리드 전극의 빔통과공을 통과하는 전자가 빔통과공의 측면에 충돌하여 이동경로가 다른 형광막쪽으로 변경되는 것이 방지할 수 있으므로, 타색발광 및 색순도 개선이 이루어진다.

그리고 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치에 의하면, 종래에 비하여 빔통과공을 통과하여 대응되는 형광막에 충돌하는 전자빔의 양이 증가하므로, 휘도 및 화질이 향상된다.

본 발명에 따른 전자 방출 표시장치에 의하면, 그리드 전극의 빔통과구멍 내벽에서의 빔산란이 방지되어 빔 포커싱이 저하되지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일실시예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 2는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 일실시예를 나타내는 부분확대 단면도이다.

도 3은 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 다른 실시예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 4는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 다른 실시예를 나타내는 부분 확대 단면도이다.

도 5는 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 또 다른 실시예를 나타내는 부분확대 사시도이다.

도 6은 본 발명에 따른 전자 방출 표시장치의 또 다른 실시예에 있어서 전자방출구조를 나타내는 평면도이다.

도 7은 본 발명에 따른 그리드 전극의 제1실시예를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 8은 본 발명에 따른 그리드 전극의 제2실시예를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 9는 본 발명에 따른 그리드 전극의 제3실시예를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 10은 본 발명에 따른 그리드 전극의 제4실시예를 나타내는 도 1의 A-A선 단면도이다.

도 11은 본 발명에 따른 그리드 전극의 제5실시예를 나타내는 도 1의 B-B선 단면도이다.

도 12는 본 발명에 따른 그리드 전극의 제6실시예를 나타내는 도 1의 B-B선 단면도이다.

도 13은 종래 전계 방출 표시장치를 나타내는 부분확대 단면도이다.

도 14는 종래 전계 방출 표시장치에 있어서 캐소드 전극의 폭방향을 따라 자른 그리드 전극와 에미터의 부분확대 단면도이다.

도 15는 종래 전계 방출 표시장치에 있어서 캐소드 전극의 길이방향을 따라 자른 그리드 전극와 에미터의 부분확대 단면도이다.

Claims

소정의 간격을 두고 대향 배치되는 제1기판 및 제2기판과,

상기 제1기판 상에 서로 단락되지 않도록 형성되는 제1전극 및 제2전극과,

상기 제1전극 및 제2전극 중 적어도 하나에 연결되어 형성되는 전자방출원과,

상기 제2기판 상에 형성되는 애노드 전극과,

상기 애노드 전극의 일면에 소정의 패턴으로 형성되는 형광막과,

상기 제1기판과 제2기판 사이에 설치되고 다수의 빔통과공이 소정의 패턴으로 배열되어 형성되고 상기 빔통과공의 적어도 하나의 측면이 제1기판에 대하여 수직한 평면으로 형성되지 않는 그리드 전극을 포함하는 전자 방출 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 전자방출원은 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, 나노튜브, 나노와이어, C₆₀ 중에서 선정하여 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 그리드 전극의 빔통과공은 측면을 두께의 중앙부보다 제2기판쪽 끝면의 구멍 크기가 크게 되도록 설정하여 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 그리드 전극의 브릿지부는 전자방출원에 가까운쪽의 두께가 제2기판쪽의 두께보다 두껍게 되도록 설정하여 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 그리드 전극은 빔통과공의 적어도 하나의 측면을 경사면이나 곡면으로 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 1 또는 청구항 3에 있어서,

상기 그리드 전극의 빔통과공은 대공경(S1)의 크기를 소공경(S2)의 크기로 나눈 값인 상관계수를 1.0∼2.0의 범위에서 설정하여 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 6에 있어서,

상기 그리드 전극의 빔통과공은 소공경(S2)이 위치하는 지점을 두께의 중앙부에서 전자방출원쪽으로 치우치도록 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 6에 있어서,

상기 그리드 전극의 빔통과공은 제2기판쪽 표면에서 소공경(S2)이 위치하는 지점까지의 거리(D1)보다 제1기판쪽 표면에서 소공경(S2)이 위치하는 지점까지의 거리(D2)가 작도록 설정하여 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 6에 있어서,

상기 그리드 전극의 빔통과공은 제1기판쪽 표면에서 소공경(S2)이 위치하는 지점까지의 거리(D2)를 그리드 전극 두께의 30%이하의 범위에서 설정하는 전자 방출 표시장치.
청구항 4에 있어서,

상기 그리드 전극의 브릿지부는 상기 제2기판쪽으로 갈수록 점점 두께가 얇아지는 경사면이나 곡면으로 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 4에 있어서,

상기 그리드 전극의 브릿지부는 제2기판쪽 두께(B1)를 제1기판쪽 두께(B2)로 나눈 값인 브릿지계수(β)를 0.2∼0.5의 범위에서 설정하여 형성하는 전자 방출 표시장치.
청구항 4에 있어서,

상기 그리드 전극의 브릿지부는 최소 두께를 그리드 전극 두께의 20% 이상이 되도록 설정하는 전자 방출 표시장치.
청구항 1에 있어서,

상기 그리드 전극에는 애노드 전극의 전압을 인가하는 전자 방출 표시장치.