KR20050096531A - 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트에 관한 것으로, 게이트 전극의 상부에 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되고 반사율이 높으며 도전성을 가지는 금속 물질로 이루어진 반사 패턴이 형성된다. 에미터로부터 방출된 후 형광체 방향으로 진행하는 전자들 중 측면으로 퍼져서 진행하는 전자들은 반사 패턴의 측벽에 부딛힌 후 방향이 바뀌어 형광체를 향하게 된다. 그러므로 에미터로부터 방출된 전자들의 대부분이 원하는 형광체만을 여기시켜 발광이 이루어지므로써 색순도가 향상되어 선명한 화질을 구현할 수 있게 된다.

Description

전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트 {Cathod plate of electron emission display device}

본 발명은 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 에미터로부터 방출된 전자들이 원하는 형광체로 집중될 수 있도록 구성된 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트에 관한 것이다.

일반적으로 전자 방출 디스플레이 장치는 전기장에 의해 방출되는 전자가 가속되어 형광체를 여기시키므로써 발광하도록 구성된다. 이러한 전자 방출 디스플레이 장치는 크게 전자 방출을 위한 에미터를 구비하는 캐소드 플레이트와 방출된 전자와의 충돌에 의해 발광하는 형광체를 구비하는 애노드 플레이트로 이루어진다.

캐소드 플레이트는 기판 상에 형성된 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극 상에 형성되며 다수의 미세 홀이 형성된 절연층, 상기 미세 홀을 통해 노출되는 상기 캐소드 전극의 표면에 전자 방출을 위해 형성된 에미터, 그리고 상기 절연층 상에 형성된 게이트 전극으로 구성된다.

애노드 플레이트는 기판 상에 형성된 애노드 전극, 상기 애노드 전극 일면에 형성되는 R(Red), G(Green), B(Blue) 형광체, 그리고 상기 형광체 간의 경계를 위한 블랙 메트릭스로 구성된다.

상기와 같이 구성된 캐소드 플레이트 및 애노드 플레이트는 스페이서를 사이에 두고 일정 거리 이격되도록 봉합(sealing)되며, 에너지 손실이 발생되지 않고 전자들이 이동할 수 있도록 내부가 진공 상태로 밀봉된다.

상기 전자 방출 디스플레이 장치는 상기 캐소드 전극 및 게이트 전극 간에 수십 내지 수백 V의 전압이 인가되고 상기 애노드 전극 및 캐소드 전극 간에 수 kV의 전압이 인가되면 상기 게이트 전극에 형성되는 강한 전계에 의해 에미터의 선단에서 전자들이 방출되며, 방출된 전자들이 진공 영역을 통과하여 형광층에 충돌하면서 형광체의 여기에 의해 발광이 일어난다.

그런데 에미터로부터 방출된 전자가 형광체 방향으로 진행할 때 게이트 전극에 인가된 전압으로 인해 발산력이 강해지기 때문에 전자의 퍼짐이 발생되고, 이에 따라 원하는 형광체 뿐만 아니라 인접하는 다른 형광체까지 여기되어 발광됨으로써 색순도가 저하되는 동시에 선명한 화질을 구현할 수 없게 된다.

이러한 문제점을 개선하기 위하여 하나의 형광체에 대응하는 에미터를 소면적화하여 다수개 형성함으로써 전자빔의 퍼짐이 최소화되도록 하는 기술이 제안되었으나, 정해진 크기 내에서 에미터를 양호하게 구현하기 어렵고 해당 형광체를 발광시키기 위한 에미터의 전체 면적이 감소되는 등 문제점이 있었다.

또한, 게이트 전극의 주위에 별도의 전극을 형성하여 전자빔을 포커싱하므로써 전자빔의 퍼짐이 방지되도록 하는 기술이 제안되었으나, 평판형 에미터를 갖는 구조에서는 만족할만한 효과를 얻지 못하였다.

한편, 대한민국공개특허 제2004-3499호에는 도 1에 도시된 바와 같이 캐소드 전극(6)의 양측 가장자리에 캐소드 전극(6)과 전기적으로 통하는 불투명한 도전층(8)을 형성하여 에미터(14)의 가장자리부에서 방출되는 전자가 대응하는 형광체로 집중되도록 하는 기술이 개시되어 있다.

도 1을 참조하면, 기판(2) 상에 스트라이프 형상를 가지는 다수의 캐소드 전극(6)이 소정 간격으로 형성되고, 각 캐소드 전극(6)의 양측 가장자리 상부에는 캐소드 전극(6)과 전기적으로 통하는 불투명한 도전층(8)이 형성된다. 상기 도전층(8)에 의해 형성되는 어퍼쳐(8a) 내의 캐소드 전극(6) 상에는 얇은 두께의 평탄한 에미터(14)가 형성되며, 상기 도전층(8)의 일부를 포함하는 노출된 기판(2) 상에는 절연층(10)이 형성된다. 상기 절연층(10)에 의해 상기 어퍼쳐(8a)와 관통하며 크기가 큰 어퍼쳐(10a)가 형성된다. 또한, 상기 절연층(10) 상에는 게이트 전극(12)이 형성되는데, 상기 게이트 전극(12)에 의해 상기 어퍼쳐(10a)와 동일한 크기를 가지면서 상기 어퍼쳐(10a 및 8a)와 관통하는 어퍼쳐(12a)가 형성된다.

상기와 같은 구조에서는 도전층(8)이 캐소드 전극(6)과 전기적으로 통하기 때문에 캐소드 전극(6)에 인가된 전압이 상기 도전층(8)에도 인가된다. 그러므로 도전층(8)에 형성되는 전계에 의해 에미터(14)로부터 방출되는 전자들의 발산이 억제되어 전자들이 원하는 형광체로 집중하게 된다.

본 발명은 전기적인 방법이 아닌 물리적인 방법으로 에미터로부터 방출된 전자들의 대부분을 대응하는 형광체로 집중시켜 원하는 형광체만을 여기시키도록 함으로써 발광 효율이 증대되고 색순도가 향상되어 선명한 화질을 구현할 수 있도록 한 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트를 제공하는 데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트는 기판 상에 형성된 캐소드 전극, 상기 캐소드 전극 상에 형성되며 다수의 미세 홀을 갖는 절연층, 상기 캐소드 전극의 일부와 접촉하며 상기 절연층의 미세 홀을 통해 노출되는 에미터, 상기 절연층 상에 형성된 게이트 전극, 상기 게이트 전극 상에 형성되며 절연체에 의해 상기 게이트 전극과 전기적으로 분리되는 반사 패턴을 구비한다.

그러면 이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이하의 실시예는 이 기술 분야에서 통상적인 지식을 가진 자에게 본 발명이 충분히 이해되도록 제공되는 것으로서, 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 기술되는 실시예에 한정되는 것은 아니다

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캐소드 플레이트를 설명하기 위한 단면도이다.

유리 등의 투명 기판(31) 상에 도전체로 이루어진 캐소드 전극(32)이 형성된다. 상기 캐소드 전극(32) 상에는 다수의 미세 홀이 형성된 절연층(33)이 형성되며, 상기 절연층(33)의 상기 미세 홀을 통해 노출되는 상기 캐소드 전극(32)의 표면에는 전자 방출을 위한 에미터(37)가 형성된다. 상기 에미터(37)는 금속의 마이크로 팁(Micro tip)이나 카본계의 물질 예를들어, 그라파이트(Graphite), 다이아몬드(Diamond), DLC(Diamond Like Carbon), 카본 나노튜브(Carbon nanotube) 또는 기타 나노 튜브나 나노 와이어 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연층(33) 상에는 게이트 전극(34)이 형성되며, 상기 게이트 전극(34) 상에는 반사 패턴(36)이 형성되는데, 상기 반사 패턴(36)은 절연층(35)에 의해 상기 게이트 전극(34)과 전기적으로 절연된다.

상기 반사 패턴(36)은 반사율이 높으며 도전성을 갖는 물질 예를들어, Al, Cr, Au, Ag, Pt, Ni 등과 같은 금속으로 형성할 수 있으며, 애노드 플레이트 가까이 근접될 수 있는 높이 바람직하게는, 10 내지 500㎛의 높이로 형성한다. 또한, 상기 반사 패턴(36)은 상기 캐소드 전극(32)의 길이 방향으로 나란히 형성하되, 상기 미세 홀 주변의 상기 게이트 전극(34) 상부 가장자리에만 선택적으로 형성하거나, 애노드 플레이트의 블랙 매트릭스(Black matrix) 영역과 일치되는 부분의 게이트 전극(34) 상부에 형성할 수 있다.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 캐소드 플레이트를 설명하기 위한 단면도이다.

유리 등의 투명 기판(41) 상에 도전체로 이루어진 캐소드 전극(42)이 형성된다. 상기 캐소드 전극(42) 상에는 다수의 미세 홀이 형성된 절연층(43)이 형성되며, 상기 절연층(43)의 상기 미세 홀을 통해 노출되는 상기 캐소드 전극(42)의 표면에는 전자 방출을 위한 에미터(48)가 형성된다. 상기 에미터(48)는 금속의 마이크로 팁이나 카본계의 물질 예를들어, 그라파이트, 다이아몬드, DLC, 카본 나노튜브 또는 기타 나노 튜브나 나노 와이어 등으로 형성될 수 있다. 또한, 상기 절연층(43) 상에는 게이트 전극(44)이 형성되며, 상기 게이트 전극(44) 상에는 반사 패턴이 형성되는데, 상기 반사 패턴은 절연체 패턴(46)과 상기 절연체 패턴(46)의 외부를 감싸는 반사막(47)으로 이루어지며, 절연층(45)에 의해 상기 게이트 전극(44)과 전기적으로 절연된다. 상기 반사막(47)은 반사율이 높으며 도전성을 갖는 물질 예를들어, Al, Cr, Au, Ag, Pt, Ni 등과 같은 금속으로 형성할 수 있다.

상기 반사 패턴은 애노드 플레이트 가까이 근접될 수 있는 높이 바람직하게는, 10 내지 500㎛의 높이로 형성하며, 상기 캐소드 전극(42)의 길이 방향으로 나란히 형성하되, 상기 미세 홀 주변의 상기 게이트 전극(44) 상부 가장자리에만 선택적으로 형성하거나, 애노드 플레이트의 블랙 매트릭스 영역과 일치되는 부분의 게이트 전극(44) 상부에 형성할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 캐소드 플레이트는 도 4에 도시된 바와 같이 기판(50), 애노드 전극(51), 형광체(53) 및 블랙 매트릭스(52)로 구성된 애노드 플레이트와 스페이서(도시안됨)를 사이에 두고 소정 거리 이격되어 결합되며, 상기 캐소드 플레이트와 애노드 플레이트 사이의 공간은 진공 상태가 되도록 밀봉된다. 도면에는 도시되지 않았지만 본 발명의 캐소드 플레이트는 메탈 백(Metal back)을 구비하는 애노드 플레이트에도 적용이 가능하다.

도 4를 참조하면, 상기와 같이 구성된 전자 방출 디스플레이 장치를 구동시키기 위해 상기 캐소드 전극(32) 및 게이트 전극(34) 간에 수십 내지 수백 V의 전압을 인가하고, 상기 애노드 전극(51) 및 캐소드 전극(32) 간에 수 kV의 전압을 인가하면 상기 게이트 전극(34)에 형성되는 강한 전계에 의해 에미터(37)의 선단에서 전자들이 방출된다. 이 때 게이트 전극(34)에 인가된 전압으로 인한 강한 발산력으로 인해 전자들의 퍼짐이 발생되는데, 측면으로 퍼져서 진행하는 전자들은 상기 반사 패턴(36)의 측벽에 부딛힌 후 방향이 바뀌어 상기 형광체(53)를 향하게 된다. 그러므로 상기 에미터(37)로부터 방출된 전자들의 대부분이 대응하는 형광체(53)만을 여기시켜 발광이 이루어짐으로써 색순도가 향상되어 선명한 화질을 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명은 상기 반사 패턴(36) 또는 반사막(47)의 측벽이 소정의 반사각을 갖도록 형성함으로써 반사각 조절을 통해 전자들이 상기 형광체(53)에 효과적으로 집중되도록 할 수 있다.

이상, 본 발명의 바람직한 실시예를 들어 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러가지 변형이 가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명은 게이트 전극의 상부에 절연층에 의해 게이트 전극과 전기적으로 절연되고 반사율이 높으며 도전성을 가지는 금속 물질로 반사 패턴을 형성한다. 에미터로부터 방출된 후 형광체 방향으로 진행하는 전자들 중 측면으로 퍼져서 진행하는 전자들은 반사 패턴의 측벽에 부딛힌 후 방향이 바뀌어 원하는 형광체를 향하게 된다. 그러므로 전기적인 방법이 아닌 물리적인 방법으로 에미터로부터 방출된 전자들의 대부분을 대응하는 형광체로 집중시켜 원하는 형광체만을 여기시키도록 함으로써 발광 효율이 증대되고 색순도가 향상되어 선명한 화질을 구현할 수 있게 된다.

도 1은 종래 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트를 설명하기 위한 단면도.

도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 캐소드 플레이트를 설명하기 위한 단면도.

도 3은 본 발명의 제 2 실시예에 따른 캐소드 플레이트를 설명하기 위한 단면도.

도 4는 본 발명이 적용된 전자 방출 디스플레이 장치의 동작을 설명하기 위한 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

2, 31, 41, 50: 기판 6, 32, 42: 캐소드 전극

8: 도전층 8a, 10a, 12a: 어퍼쳐

10, 33, 35, 43, 45: 절연층 12, 34, 44: 게이트 전극

14, 37, 48: 에미터 36: 반사 패턴

46: 절연체 패턴 47: 반사막

51: 애노드 전극 52: 블랙 매트릭스

53: 형광체

Claims (6)

1. 기판,

   상기 기판 상에 형성된 캐소드 전극,

   상기 캐소드 전극 상에 형성되며 다수의 미세 홀을 갖는 절연층,

   상기 캐소드 전극의 일부와 접촉하며 상기 절연층의 상기 미세 홀을 통해 노출되는 에미터,

   상기 절연층 상에 형성된 게이트 전극,

   상기 게이트 전극 상에 형성되며 절연체에 의해 상기 게이트 전극과 전기적으로 분리되는 반사 패턴을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 패턴은 도전성을 가지며 반사율이 높은 금속으로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 금속은 Al, Cr, Au, Ag, Pt, Ni 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트.
4. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 패턴은 절연체 패턴 및 상기 절연체 패턴의 외부를 감싸는 반사막으로 이루어진 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 반사막은 Al, Cr, Au, Ag, Pt, Ni 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 반사 패턴은 상기 캐소드 전극의 길이 방향으로 나란히 형성되며, 10 내지 500㎛의 높이로 형성된 것을 특징으로 하는 전자 방출 디스플레이 장치의 캐소드 플레이트.