KR20060001505A - 테이퍼 형상을 갖는 메쉬전극을 구비하는 전자방출표시장치의 애노드 기판 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 소정의 형상을 갖는 메쉬전극을 구비하는 전자방출 표시장치의 애노드기판에 관한 것으로, 본 발명은 기판, 기판의 일면에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극, 제1 전극에 접속되어 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층, 형광층 사이에 형성되는 비전도성인 광차폐막, 및 광차폐막 상부에 형성되며 소정의 형상을 갖는 제2 전극을 포함하는 전자방출 표시장치의 애노드기판을 제공한다.
전자방출 표시장치, 애노드전극, 광차폐막, 메쉬전극, 하부 스페이서

Description

테이퍼 형상을 갖는 메쉬전극을 구비하는 전자방출 표시장치의 애노드 기판{ANODE SUBSTRATE OF ELECTRON EMISSION DEVICE HAVING TAPER TYPE MESH ELECTRODE}
도 1은 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치 일부의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 메쉬전극을 구비하는 애노드기판을 포함하는 전자방출 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 메쉬전극을 구비하는 애노드기판을 포함하는 전자방출 표시장치의 개략적인 단면도이다.
본 발명은 전자방출 표시장치용 애노드기판에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소정의 형상을 갖는 메쉬전극을 애노드기판 상부에 구비하는 전자방출 표시장치용 애노드기판에 관한 것이다.
일반적으로, 전자방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전 자방출소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
FEA 형 전자방출소자는 일 함수(Work Function)가 낮거나 β Function이 높은 물질을 전자 방출원으로 사용하여 진공 중에서 전계차에 의하여 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 탄소계 물질 또는 나노물질을 전자 방출원을 적용한 소자가 개발되고 있다.
SCE 형 전자방출소자는 기판 상에 서로 마주보며 배치된 2개의 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성한 소자이다. 상기 소자는 전극에 전압을 인가하여 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 상기 미세 갭인 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
MIM 형과 MIS형 전자방출소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
BSE 형 전자방출소자는 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균자유행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여 오믹 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자공급층을 형성하고, 전자공급층위에 절연층과 금속박막을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
이와 같은 전자방출소자들을 이용하면, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치 등을 구현할 수 있다. 이 중에서 전자방출 표시장치는, 전자방출소자를 구비하여 전자를 방출하는 전자방출 영역과 방출된 전자를 형광층에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상표현 영역을 구비하여 구성된다. 일반적으로, 전자방출 표시장치는 제1 기판 위에 다수개의 전자방출소자와 이들의 전자 방출을 제어하는 구동전극들을 구비하고, 제1 기판에서 방출된 전자들이 제2 기판에 형성된 형광층을 향해 효율적으로 가속될 수 있도록 형광층과 이에 접속된 전극을 구비하게 된다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치는 전자가 방출되는 동안 애노드기판과 캐소드기판에 의해 한정되는 내부공간에 아크방전(arcing)이 발생할 수가 있다. 이러한 가능성은 애노드전극의 전압이 증가됨에 따라 높아지며 1kV 이상의 전압이 인가되면 아크방전의 발생이 보다 쉽게 유도되며, 종래의 캐소드기판과 애노드기판이 스페이서에 의해서 결합되는 구조에서는, 고전압에서 안정적인 고휘도를 유지하기가 어렵다. 따라서, 고전압 인가에 따른 아크방전의 발생을 방지할 수 있는 구조를 갖는 메쉬전극을 구비하는 전자방출 표시장치가 제안되었다.
상술한 바와 같은 메쉬전극을 적용한 전자방출 표시장치의 일예가 한국 공개 특허공보 제2001-0081496호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치를 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 메쉬전극을 구비하는 전자방출 표시장치를 개략적으로 도시하는 단면구조도이다.
도 1을 참조하면, 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치에 있어서, 제1 기판(11)과 제2 기판(21)을 구비하며, 이 기판 사이에 스페이서(34)를 배치하여 일정한 간격을 유지하는 구조를 가진다. 제2 기판(21) 상에는 스트라이프 상의 캐소드전극(22), 절연층(24), 캐소드전극(22)과 교차하는 방향의 스트라이프상의 게이트전극(26)이 순차적으로 적층되어 있으며, 캐소드전극(22) 상에는 전자방출부인 마이크로팁(23)이 형성되어 있다. 제2 기판(21)과 대향하는 제1 기판(11) 상에는 캐소드전극(22)과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 애노드전극(12)이 형성되며, 애노드전극(12) 상에는 형광층(14)이 형성되어 있다. 게이트전극(26)과 애노드전극(12) 사이에는 마이크로팁(23)으로부터 방출되는 전자를 제어하는 메쉬전극(36)이 형성되어 있다.
이에 따라, 예시된 바와 같은 구성에서, 고전압을 인가하더라도 게이트전극(26)에 걸리는 전기장이 작아져 아크가 비교적 잘 방지되며 애노드 전압 일부가 캐소드전극(22)에 인가되는 현상을 방지한다.
하지만, 상술한 바와 같은 구성을 이루는 전자방출 표시장치에서는, 메쉬전극(36)을 제 2 기판(21) 상에 형성하였으나, 제 1 기판 및 2 기판의 패키징공정을 좀 더 단순화시키며, 메쉬전극의 구조를 변경하여 전자빔의 집속과 스페이서 역할을 동시에 하도록 하는 것이 가능하다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 광차폐막 상부에 소정의 테이퍼 형상을 갖는 메쉬전극을 구비하는 전자방출 표시장치용 애노드기판을 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명은 기판, 기판의 일면에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극, 제1 전극에 접속되어 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층, 형광층 사이에 형성되는 비전도성인 광차폐막, 및 광차폐막 상부에 형성되며 소정의 형상을 갖는 제2 전극을 포함하는 전자방출 표시장치의 애노드기판을 제공한다.
또한, 본 발명은 기판, 기판의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층, 형광층에 접속되어 형성되는 제1 전극, 형광층 사이에 형성되는 광차폐막, 광차폐막에 대응하는 상부영역에 형성되는 절연층, 및 절연층 상부에 형성되며 소정의 형상을 가지는 제2 전극을 포함하는 전자방출 표시장치의 애노드기판을 제공한다.
제2 전극은 테이퍼 형상으로 이루어지는 것이 바람직하다.
제2 전극은 Ni, Cr, Fe 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것이 바람직하다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 의한 메쉬전극을 구비한 전자방출 표시장치용 애노드기판을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따 른 소정의 형상을 갖는 메쉬전극을 구비하는 애노드기판을 포함하는 전자방출 표시장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 기판(111), 기판(111)의 일면에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극(112), 제1 전극(112)에 접속되어 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층(114), 형광층(114) 사이에 형성되는 비전도성인 광차폐막(116), 및 광차폐막(116) 상부에 형성되며 소정의 형상을 갖는 제2 전극(115)을 포함하는 전자방출 표시장치의 애노드기판(110)을 제공한다. 여기서, 이하에서는, 본 발명의 이해를 위해 편의상 애노드기판을 포함한 전자방출 표시장치를 예를 들어 설명한다.
보다 상세히 설명하면, 전자방출 표시장치(100)는 애노드기판(110)과 캐소드기판(120)을 구비하고 있다. 애노드기판(110)에 대해서 설명하면, 애노드기판(110)은 기판(111), 기판(111) 상부에 전자 방출부(123)로부터 방출된 전자빔을 가속하는 스트라이프 형상으로 형성된 애노드전극(112), 애노드전극(112) 상부에 형성된 형광층(114a,114b,114c), 이 사이에 위치한 광차폐막(116)을 포함하며, 광차폐막(116) 상부에 소정의 형상, 예컨대, 본 실시예에서는 테이퍼(taper) 형태를 갖는 메쉬전극(115)이 형성되어 있다.
캐소드기판(120)에 대해서 설명하면, 기판(121)의 내측에는 소정의 패턴, 가령 스트라이프 상의 캐소드전극(122)을 형성하고, 그 위에 절연층(124)을 형성한 다음, 그 위에 캐소드전극(122)과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 게이트 전극(126)이 형성되어 있다. 캐소드전극(122) 상의 절연층(124)에는 홀이 형성되고 이 홀에 의해 노출된 캐소드전극(122) 상에는 전자 방출을 위한 전자 방출부(123)가 형성되어 있다. 게이트 전극(126)에는 홀에 대응하는 개구부가 형성되어 있어 전자 방출부(123)로부터 방출된 전자들이 애노드전극(112)쪽으로 방출될 수 있도록 되어 있다.
메쉬전극(115) 및 하부 스페이서(134)는 광차폐막(116)과 캐소드기판(120) 사이에 고정되어 일정한 간격을 유지하도록 한다. 한편, 프릿(132)을 도포하고 소성처리함으로써 애노드 기판(110)과 캐소드 기판(120) 사이에 공간이 한정된다.
아크를 방지하기 위한 수단으로서, 메쉬전극(115)이 광차폐막(116) 상부에 고정 설치되어 게이트 전극(126)과 애노드전극(112) 사이에서 전자방출부(123)로부터 방출되는 전자들 제어하여 전자빔을 효과적으로 집속한다.
여기서, 광차폐막(116)은 비전도성인 물질로 구성하여, 애노드전극(112)에 인가된 전압이 매쉬전극(115)으로 전압이 인가되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 테이퍼 형상의 메쉬전극(115)은 Ni, Cr, Fe 또는 이들의 합금 등의 금속으로 50 내지 500 ㎛의 두께로 이루어지며, 0 내지 130 V의 전압이 인가되며 바람직하게는 70V 가 인가된다. 테이퍼 형상을 이루는 메쉬전극(115)은 전자방출부(123)로부터 방출되는 전자빔을 양호하게 집속함으로써, 형광층(114)의 색재현성을 향상시킨다.
한편, 메쉬전극(115)은 애노드기판(110)과 캐소드기판(120)을 패키징하는 공정 중 애노드기판(110) 상부에 조립하여 형성한다.
본 도에 예시된 바와 같이, 애노드기판(110)에는 상부 스페이서가 없이 메쉬 전극(115)이 하부 스페이서(134)와 접촉한다. 이는 Al 메탈 백(미도시)과 스페이서 접촉에 의한 아크방전을 방지하며, 상부 스페이서를 로딩하는 공정의 생략으로 공정이 단순해 진다.
본 실시예에서, 광차폐막(116) 상부에 형성된 메쉬전극(115)의 형상은 테이퍼 형상을 이루고 있으나, 이에 제한되지 아니하며 전자빔을 보다 양호하게 집속할 수 있는 형상이면 다양한 형상이 가능하다.
따라서, 상술한 바와 같은 메쉬전극(115)을 구비하는 전자방출 표시장치(100)는 전자빔의 집속효과를 향상시켜 형광층(114)의 휘도 및 색순도를 향상시킨다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 의한 메쉬전극을 구비하는 애노드기판을 포함하는 전자방출 표시장치의 개략적인 단면도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명은 기판(111), 기판(111)의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층(114), 형광층(114)에 접속되어 형성되는 제1 전극(112), 형광층(114) 사이에 형성되는 광차폐막(116), 광차폐막(116)에 대응하는 상부영역에 형성되는 절연층(117), 및 절연층(117) 상부에 형성되며 소정의 형상을 가지는 제2 전극(115)을 포함하는 전자방출 표시장치(100)의 애노드기판(110)을 제공한다. 이하에서는, 본 발명의 이해를 위해서 편의상 애노드기판을 포함한 전자방출 표시장치를 예를 들어 설명한다.
보다 상세히 설명하면, 전자방출 표시장치(100)는 애노드기판(110)과 캐소드기판(120)을 구비하고 있다. 애노드기판(110)에 대해서 설명하면, 애노드기판(110)은 기판(111), 기판(111) 상부에 전자 방출부(123)로부터 방출된 전자빔을 가속하는 스트라이프 형상으로 형성된 애노드전극(112), 애노드전극(112) 상부에 형성된 형광층(114a,114b,114c), 이 사이에 위치한 광차폐막(116), 광차폐막(116) 상부에 형성된 제2 절연층(117), 제2 절연층(117) 상부에 소정의 형상, 예컨대, 본 실시예에서는 테이퍼 형상을 갖는 메쉬전극(115)이 형성되어 있다. 여기서, 제2 절연층(117)을 이루는 물질은 제1 절연층(124)을 이루는 물질과 동일한 것으로 이루어지며, 50 내지 500 ㎛의 두께로 형성하는 것이 바람직하다.
캐소드기판(120)의 구성은 앞서 상술한 제1 실시예의 캐소드기판 구성과 동일하므로, 상세한 설명은 이하 생략한다.
한편, 애노드전극(112) 상부에 형광층(114) 및 광차폐막(116)이 적층되어 있는 구조를 예를 들어 설명하였으나, 이에 한정되지 아니하며 애노드전극(112)이 형광층(114)에 접속되어 형성된다면 다양한 구성이 가능하다.
메쉬전극(115) 및 하부 스페이서(134)는 메쉬전극(115)과 캐소드기판(120) 사이에 고정되어 일정한 간격을 유지하도록 한다. 한편, 프릿(132)을 도포하고 소성처리함으로써 애노드 기판(110)과 캐소드 기판(120) 사이에 공간이 한정된다.
아크를 방지하기 위한 수단으로서, 메쉬전극(115)이 제2 절연층(117)을 개재하여 광차폐막(116) 상부에 고정 설치되어 게이트 전극(126)과 애노드전극(112) 사이에서 전자방출부(123)로부터 방출되는 전자들 제어하여 전자빔을 효과적으로 집 속한다.
여기서, 광차폐막(116)은 전도성 또는 비전도성인 물질로 구성하는 것이 바람직하다. 제 2 절연층(117)은 전도성인 애노드전극(112)에 인가되는 전압으로부터 메쉬전극(115)을 절연시킨다. 메쉬전극(115)을 이루는 물질, 두께 및 이에 인가되는 전압은 앞서 상술한 제 1 실시예에 적용된 메쉬전극(115)의 물질, 두께 및 인가 전압과 동일하다. 또한, 테이퍼 형상을 이루는 메쉬전극(115)은 전자방출부(123)로부터 방출되는 전자빔을 양호하게 집속함으로써, 형광층(114)의 색재현성을 향상시킨다.
본 도에 예시된 바와 같이, 애노드기판(110)에는 상부 스페이서가 없이 메쉬전극(115)이 하부 스페이서(134)와 접촉한다. 이는 Al 메탈 백(미도시)과 스페이서 접촉에 의한 아크방전을 방지하며, 상부 스페이서를 로딩하는 공정의 생략으로 공정이 단순해 진다.
또한, 절연층(117) 상부에 형성된 메쉬전극(115)의 형상은 테이퍼 형상을 이루고 있으나, 이에 제한되지 아니하며 전자를 보다 양호하게 집속할 수 있는 형상이면 다양한 형상이 가능하다.
따라서, 상술한 바와 같은 메쉬전극(115)을 구비하는 전자방출 표시장치(100)는 전자 집속효과를 향상시켜 형광층(114)의 휘도 및 색순도를 향상시킨다.
애노드기판(110) 및 캐소드기판(120)은 특별히 한정되지 않은 다양한 종류가 가능하며, 예를 들어 유리 또는 Na등의 불순물이 감소된 유리 등의 재질로 구성될 수 있으며, 상부에 SiO2등의 절연층을 형성한 실리콘 기판, 세라믹 기판 등을 이용될 수 있다.
전자 방출부(123)는 카본계 물질, 예컨대 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합이나 기타 나노튜브 또는 Si, SiC 등의 나노 와이어로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 카본 나노튜브를 이용할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 메쉬전극을 구비하는 전자방출 표시장치용 애노드기판에 있어서, 전자방출부로부터 방출된 전자를 형광층으로 보다 양호하게 집속할 수 있으므로 형광층의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 실시예에 의한 전자방출 표시장치용 애노드기판은, 특히, 애노드기판 상부에 메쉬전극이 형성된 구조를 갖는 것으로 예시되어 있으나, 전자방출부로부터 전자를 방출하여 애노드기판의 형광체에 충돌할 수 있는 구조를 가지면 특별히 한정되지 않고 다양한 종류를 가지는 전자방출 표시장치에 적용가능할 수 있음은 당연하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 전자방출 표시장치용 애노드기판은 소정의 테이퍼 형상을 갖는 메쉬전극을 애노드기판 상부에 구성하여 전자의 집속효과를 향상시킴으로써, 형광층의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시킬 수 있다.

Claims (4)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 형성되는 적어도 하나의 제1 전극;
    상기 제1 전극에 접속되어 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층;
    상기 형광층 사이에 형성되는 비전도성인 광차폐막; 및
    상기 광차폐막 상부에 형성되며 소정의 형상을 갖는 제2 전극을 포함하는 전자방출 표시장치의 애노드기판.
  2. 기판;
    상기 기판의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층;
    상기 형광층에 접속되어 형성되는 제1 전극;
    상기 형광층 사이에 형성되는 광차폐막;
    상기 광차폐막에 대응하는 상부영역에 형성되는 절연층; 및
    상기 절연층 상부에 형성되며 소정의 형상을 가지는 제2 전극을 포함하는 전자방출 표시장치의 애노드기판.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 테이퍼 형상으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 표시장치의 애노드기판.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제2 전극은 Ni, Cr, Fe 또는 이들의 합금으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 표시장치의 애노드기판.
KR1020040050638A 2004-06-30 2004-06-30 테이퍼 형상을 갖는 메쉬전극을 구비하는 전자방출표시장치의 애노드 기판 KR20060001505A (ko)

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