KR20060037860A - 스페이서를 구비한 전자방출표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전자방출표시장치에 관한 것으로, 전자방출소자를 포함하는 하부기판, 상기 하부기판과 일정한 간격을 유지하며 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판, 복수의 제 1 개구부와 복수의 제 2 개구부를 구비하며 상기 하부기판과는 절연층에 의해 전기적으로 절연되는 그리드 전극 및 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되고, 상기 제 2 개구부로는 상기 스페이서가 삽입되는 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.

따라서, 스페이서가 메쉬전극에 삽입되어 스페이서가 쉽게 고정되고 외부의 충격에 의해 스페이서가 쉽게 탈리되지 않으며, 이에 따라 스페이서가 정해진 위치에서 탈리되는 경우에 발생할 형광막의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 스페이서가 메쉬전극에 의해 지지되어 스페이서의 수를 줄일 수 있게 된다.

FED, 전자방출부, 메쉬, 스페이서

Description

스페이서를 구비한 전자방출표시장치{ELECTRON EMISSION DISPLAY WITH SPACER}

도 1은 종래 기술에 의한 스페이서를 구비한 전자방출표시장치의 일부 단면도이다.

도 2는 본 발명에 따른 스페이서를 구비한 전자방출표시장치의 구조를 나타내는 구조도이다.

도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시장치의 캐소드 기판의 단면을 나타내는 단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 스페이서를 구비한 전자방출표시장치에서 채용된 메쉬전극을 나타내는 도이다.

도 5는 본 발명에 따른 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 2 실시예의 단면을 나타내는 단면도이다.

***도면의 주요부분에 대한 부호설명***

100: 배면기판 110: 캐소드 전극

120: 제 1 절연막 130: 게이트 전극

170: 메쉬전극 200: 상부기판

본 발명은 전자방출표시장치에 관한 것으로, 더욱 상세히 설명하면, 메쉬형태의 메쉬전극에 스페이서가 삽입될 홀을 형성하여 홀에 스페이서가 삽입하여 고정시키는 스페이서를 구비한 전자방출표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 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.

이와 같은 전자방출소자들을 이용하면, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치 등을 구현할 수 있다. 이 중에서 전자방출표시장치는, 전자방출부를 구비하여 전자를 방출하는 전자방출소자와 방출된 전자를 형광막에 충돌시켜 발광시키기 위한 상부기판을 구비하여 구성된다. 일반적으로, 전자방출 표시장치에서 전자방출소자는 캐소드전극과 게이트전극이 교차하는 매트릭스 상으로 구성되며 이 교차영역에서 정의되는 다수개의 전자방출부를 구비하고, 상부기판은 전자방출소자에서 방출된 전자들이 상부기판에 형성된 형광막을 향해 가속될 수 있도록 형광막과 이에 접속된 애노드전극을 구비하게 된다. 전자방출 표시장치는 교차영역을 매트릭스 구동시켜서 선택적 표시를 할수 있도록 구성된다.

전자방출소자와 상부기판은 일정거리를 유지하기 위하여 그 사이에 스페이서를 구비하는데, 이러한 스페이서는 전자방출소자와 상부기판 사이의 공간을 고진공으로 패키징할 때 내외부의 압력차로 인해 변형되거나 파손되는 것을 방지하며, 두 기판 사이의 간격을 일정하게 유지함으로써 발광 위치에 따른 휘도 불균일성을 억제하는 역할을 한다.

도 1은 종래 기술에 의한 스페이서를 구비한 전자방출 표시장치의 일부 단면도이다. 도 1을 참조하면, 전자방출 표시장치는 하부기판(10) 및 상부기판(20)을 포함하며 하부기판(10)은 상부기판(20)으로 전자를 방출하며, 상부기판(20)은 하부기판(10)으로부터 방출된 전자를 이용하여 화상을 표시하도록 한다.

하부기판(10)은 일면에 제공되는 라인 형태의 복수의 캐소드전극(11)이 형성되며, 캐소드 전극(11)의 상부에 절연층(12)이 형성된다. 그리고, 절연층(12)의 상부에 복수의 게이트 전극(14)이 형성된다. 게이트 전극(14)은 절연층(12)을 사이에 두고 캐소드전극(11)과 수직으로 교차 형성되는 라인 형태로 형성된다.

그리고, 캐소드전극(12)과 게이트전극(14)이 교차하는 화소 영역에는 게이트전극(14)과 절연층(12)을 관통하는 복수의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드전극(11)에는 CNT(Carbon Nano Tube)등의 카본 계열 물질로 이루어진 면 타입의 전자방출부(13)가 제공된다.

상부기판(20)은 하부기판(10)과 대향되어 애노드 전극(21)이 형성되고, 전자방출부(13)에 대향하는 위치의 애노드전극(21) 표면에는 전자방출부(13)로부터 방 출된 전자가 충돌할 때 발광하는 형광막(22)이 제공된다.

그리고, 형광막(22)의 사이로 애노드전극(21)의 표면에는 고진공으로 밀봉하는 하부기판과 상부기판(10,20)의 간격을 일정하게 유지하도록 하기 위한 스페이서(15)가 위치한다.

하지만, 이러한 스페이서(15)를 구비한 전자방출 표시장치에서 상부기판(20)과 하부기판을 결합하는 과정에서 그 충격으로 인하여 스페이서(15)가 넘어질 우려가 있어 상부기판(20)과 전자방출부(13) 사이의 간격을 일정하게 유지하지 못하게 되어 화상의 표현이 정확하게 이루어지지 않게 되는 문제점이 있다.

또한, 스페이서(15)의 위치가 변동되어 상부기판(20)의 표면에 있는 형광막(22)을 손상되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로, 본 발명의 목적은, 전자방출 표시장치의 상부기판과 전자방출부의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서를 쉽게 고정시키도록 하여, 스페이서의 탈리를 방지하고 형광막의 손상을 방지하는 것으로, 메쉬형태의 메쉬전극에 스페이서가 삽입될 홀을 형성하여 홀에 의해 스페이서가 고정되도록 하는 스페이서를 구비한 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제 1 측면은, 전자방출소자를 포함하는 하부기판, 상기 하부기판과 일정한 간격을 유지하며 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판, 복수의 제 1 개구부와 복수의 제 2 개구부를 구비하며 상기 하부기판과는 절연층에 의해 전기적으로 절연되는 그리드 전극 및 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되고, 상기 제 2 개구부로는 상기 스페이서가 삽입되는 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.

부가적으로, 상기 하부기판은, 배면기판, 상기 배면기판 상에 스트라이프 형태로 배열되는 캐소드 전극, 상기 배면기판과 상기 캐소드 전극 상에 형성되며 상기 캐소드 전극의 일부를 노출시키는 제 1 홈을 구비하는 절연막, 상기 절연막 상에 형성되며 상기 캐소드 전극과 교차하여 형성되며 상기 제 1 홈에 대응하는 제 2 홈을 구비하는 게이트 전극 및 상기 제 2 홈에 대응되며 상기 캐소드 전극 상에 형성되는 전자방출부를 포함하도록 하거나, 상기 하부기판은 배면기판, 상기 배면기판 상에 스트라이프 형태로 배열되는 게이트 전극, 상기 배면기판과 상기 게이트 전극 상에 형성되며 상기 게이트 전극의 일부를 노출시키는 비아홀을 구비하는 절연막, 상기 제 1 절연막 상에 형성되며 상기 게이트 전극과 교차하여 형성되는 캐소드 전극, 상기 절연막 상에 형성되며 상기 비아홀을 통해 상기 게이트전극에 접촉하는 대향전극 및 상기 캐소드 전극에 부착되고 상기 대향전극과 일정한 거리를 두고 형성되는 전자방출부를 포함한다.

본 발명의 제 2 측면은 전자방출소자를 포함하는 하부기판, 상기 하부기판과 일정한 간격을 유지하며 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판, 복수의 제 1 개구부와 복수의 제 2 개구부를 구비하며 상기 하부기판에 글래스 프릿에 의해 고정되는 그리드 전극 및 상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며, 상기 제 1 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되고, 상기 제 2 개구부로는 상기 스페이서가 삽입되는 전자방출표시장치를 제공하는 것이다.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다.

도 2는 본 발명에 따른 스페이서를 구비한 전자방출표시장치의 구조를 나타내는 구조도이고, 도 3은 도 2에 도시된 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 1 실시예의 단면을 나타내는 단면도이며, 도 4는 본 발명에 따른 스페이서를 구비한 전자방출표시장치에서 채용된 메쉬전극을 나타내는 도이다. 도 2 내지 도 4를 참조하여 설명하면, 전자방출표시장치는 하부기판(190), 상부기판(200), 스페이서(180) 및 메쉬전극(170)을 포함하며, 하부기판(100)은 배면기판(100), 캐소드 전극(110), 절연막(120), 전자방출부(130), 게이트 전극(140)을 포함하고, 상부기판(200)은 전면기판, 애노드 전극 및 형광막이 형성된다.

하부기판(190)은 배면기판(100) 상에 스트라이프 형태로 적어도 하나 이상의 캐소드 전극(110)이 형성되며 캐소드 전극(110)의 상부에 캐소드 전극(110)의 일부가 노출되도록 하는 복수의 제 1 홈(121)이 형성되어 있는 절연막(120)이 형성된 다. 그리고, 절연막(120) 상부에 게이트 전극(140)이 형성된다. 게이트 전극(140)에는 일정한 크기의 복수의 제 2 홈(141)이 형성되며 제 2 홈(141)은 제 1 홈(121)의 상부에 형성된다. 그리고, 캐소드 전극(110)의 상부에 제 1 홈(121)과 제 2 홈(141)이 일치하는 영역에 전자방출부(130)가 위치한다.

배면기판(100)은 유리 또는 실리콘 기판을 사용하며, 전자방출부(130)는 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.

캐소드 전극(110)은 데이터 구동부(미도시) 또는 주사 구동부(미도시)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 전자방출부(130)로 공급한다. 여기서, 전자방출부(130)는 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)이 교차하는 영역에서 정의된다. 캐소드전극(120)은 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다.

절연막(120)은 기판(100)과 캐소드전극(110) 상부에 형성되며, 캐소드전극(110)과 게이트전극(120)을 전기적으로 절연한다.

게이트전극(120)은 절연막(120) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드전극(110)과 교차하는 방향으로 배치되며, 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 화소로 공급한다. 게이트전극(140)은 전도성이 양호한 금속, 예컨대 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 알루미늄(Al), 크롬(Cr) 및 이들의 합금 중에서 선택된 적어도 하나의 도전성 금속 재료로 이루어진다.

전자방출부(130)는 절연막(120)의 제 1 개구부(121)에 의해 노출된 캐소드전 극(110) 상에 전기적으로 접속되어 각각 위치하며, 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 카본계 물질 또는 나노미터(nm) 사이즈 물질, 카본 나노튜브, 그라파이트(graphite), 그라파이트 나노파이버, 다이아몬드상 카본, C₆₀, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질이 바람직하다.

캐소드전극(110)과 게이트전극(140)에 인가된 전압에 의해 전계가 형성되면, 전자방출부(130)로부터 전자가 방출되며, 방출된 전자는 상부기판(200)에 형성되어 있는 형광막에 충돌하여 소정의 이미지를 구현하게 된다.

메쉬전극(170)은 게이트 전극(140)의 상부에 형성되며 전자방출 표시장치는 방출되는 전자궤도를 제어하며 고전압에 의해 형성되는 애노드 전계로부터 전자방출부를 보호한다. 메쉬전극(170)은 도 4에 도시된 바와 같이 전자방출부(130)가 노출되도록 하는 제 1 개구부(171)와 스페이서(180)가 삽입되도록 하는 제 2 개구부(172)가 형성된다. 제 1 개구부(171)는 하부기판(190)에서 상부기판(200) 방향으로 점차적으로 좁아지도록 한다.

또한, 메쉬전극(170)과 게이트 전극(140) 사이에 절연층(160)이 형성되어 메쉬전극(170)과 게이트 전극(140)이 절연되도록 한다. 절연층(160)은 메쉬전극(170)의 일측면에 형성되어 전자방출영역과의 내전압을 특성을 향상시키며, 이를 위해 절연층(160)은 PbO 또는 SiO₂ 를 포함하는 것이 바람직하다.

그리고, 메쉬전극(170) 및 절연층(160)은 전자방출부(130)를 형성하는 캐소드공정과 별도의 공정을 통해 형성되며, 이후 절연층(160)은 게이트 전극(140) 상 부에서 글래스 프릿(150)에 의해 고착된다. 글래스 프릿(150)이 절연성이 충분하면 상기의 절연층(160)은 생략이 가능하다.

또한, 메쉬전극(170)을 대신하여 절연층(160)의 상부에 그리드 전극을 형성하여 메쉬전극(170)의 효과를 거둘 수 있다. 그리드 전극은 메쉬전극(170)이 하나의 도전성시트에 의해 형성되는 것과 달리 반도체공정을 통해 절연층(160)의 상부에 형성되도록 한다.

스페이서(180)는 상부기판(200)과 하부기판(190) 사이에 위치하며 상부기판(200)과 전자방출부(130)의 사이의 간격이 일정한 거리를 유지하여 전자방출부(130)이 상부기판에 가까이 위치하는 것을 방지한다. 그리고, 스페이서(180)는 메쉬전극(170)에 형성되어 있는 제 2 개구부(172)에 삽입되어 고정된다. 따라서, 스페이서(180)의 일단은 절연층(160)의 상부에 위치하고 제 2 단은 상부기판(200)을 지지하게 된다. 스페이서(180)가 절연층(160)의 상부에 위치하게 되면 개구율이 더욱 커지게 된다.

따라서, 스페이서(180)가 메쉬전극(170)의 제 2 개구부(172)에 의해 위치가 고정되어 상부기판(200)과 하부기판(190)을 합착하는 과정에서 탈리되거나 위치가 변동되는 일이 발생하지 않게 되어 상부기판(200)과 전자방출부(130)의 간격을 유지하여 전자방출부(130)가 손상받는 것을 방지하며, 스페이서(180)의 위치 변동에 의해 형광막에 손상이 가해지는 것을 방지한다.

스페이서(180)가 삽입되는 제 2 개구부(172)의 크기는 스페이서(180)의 두께와 같거나 약간 더 크게하는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명에 따른 전자방출표시장치에 채용된 하부기판의 제 2 실시예의 단면을 나타내는 단면도이다. 도 5를 참조하여 설명하면, 하부기판(190)은 배면기판(100)의 상부에 게이트 전극(140)이 복수의 스트라이프 형태로 형성되고 그 상부에 절연막(120)이 형성된다. 그리고, 절연막(120)에 비아홀이 형성되며 비아홀에 의해 게이트 전극(140)의 일부가 노출된다.

그리고, 절연막(120)의 상부에 캐소드 전극(110), 전자방출부(130), 대향전극(135) 및 절연층(160)이 형성되며, 캐소드전극(130)은 게이트전극(140)과 교차한 방향으로 복수의 캐소드 전극(110)이 스트라이프 형태로 형성된다. 캐소드 전극(110)에는 일정한 크기의 구멍이 복수 개가 형성되어있도록 한다. 또한, 캐소드 전극(110)은 전자방출부(130)와 일측면이 붙어 있도록 한다.

그리고, 전자방출부(130)와 일정한 간격을 두고 대향전극(135)이 형성되며 대향전극(135)은 비아홀을 통해 게이트 전극(140)에 접촉한다. 그리고, 절연층(160)은 전자방출부(130), 캐소드 전극(110) 및 대향전극(135) 보다 더 높은 높이를 갖도록 하며, 절연층(160)의 상부에 메쉬전극(170)이 부착된다.

본 발명의 바람직한 실시예가 특정 용어들을 사용하여 기술되어 왔지만, 그러한 기술은 단지 설명을 하기 위한 것이며, 다음의 청구범위의 기술적 사상 및 범위로부터 이탈되지 않고 여러 가지 변경 및 변화가 가해질 수 있는 것으로 이해되어져야 한다.

본 발명에 따른 스페이서를 구비한 전자방출표시장치에 의하면, 스페이서가 메쉬전극에 삽입되어 스페이서가 쉽게 고정되고 외부의 충격에 의해 스페이서가 쉽게 탈리되지 않으며, 이에 따라 스페이서가 정해진 위치에서 탈리되는 경우에 전자방출부와 상부기판 사이의 간격이 좁혀져 전자방출부가 손상되는 문제점을 방지할 수 있으며, 스페이서에 의한 형광막의 오염을 방지할 수 있다.

또한, 스페이서가 메쉬전극에 의해 지지되어 스페이서의 수를 줄일 수 있게 된다.

Claims (12)

1. 전자방출소자를 포함하는 하부기판;

   상기 하부기판과 일정한 간격을 유지하며 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판;

   복수의 제 1 개구부와 복수의 제 2 개구부를 구비하며 상기 하부기판과는 절연층에 의해 전기적으로 절연되는 그리드 전극; 및

   상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며,

   상기 제 1 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되고, 상기 제 2 개구부로는 상기 스페이서가 삽입되는 전자방출표시장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판은,

   배면기판;

   상기 배면기판 상에 스트라이프 형태로 배열되는 캐소드 전극;

   상기 배면기판과 상기 캐소드 전극 상에 형성되며 상기 캐소드 전극의 일부를 노출시키는 제 1 홈을 구비하는 절연막;

   상기 절연막 상에 형성되며 상기 캐소드 전극과 교차하여 형성되며 상기 제 1 홈에 대응하는 제 2 홈을 구비하는 게이트 전극; 및

   상기 제 2 홈에 대응되며 상기 캐소드 전극 상에 형성되는 전자방출부를 포함하는 전자방출표시장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연층과 상기 그리드 전극 사이에 글래스프릿이 형성되는 전자방출표시장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 절연층은 PbO 및 SiO₂ 중 어느 하나를 포함하는 전자방출표시장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 그리드 전극은 메쉬전극인 전자방출표시장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 하부기판은

   배면기판;

   상기 배면기판 상에 스트라이프 형태로 배열되는 게이트 전극;

   상기 배면기판과 상기 게이트 전극 상에 형성되며 상기 게이트 전극의 일부를 노출시키는 비아홀을 구비하는 절연막;

   상기 제 1 절연막 상에 형성되며 상기 게이트 전극과 교차하여 형성되는 캐소드 전극;

   상기 절연막 상에 형성되며 상기 비아홀을 통해 상기 게이트전극에 접촉하는 대향전극; 및

   상기 캐소드 전극에 부착되고 상기 대향전극과 일정한 거리를 두고 형성되는 전자방출부를 포함하는 전자방출표시장치.
7. 제 6 항에 있어서,

   상기 절연막 상부에 절연층이 형성되며 상기 절연층의 상부에 상기 그리드전극이 형성되는 전자방출표시장치.
8. 제 1 항에 있어서,

   상기 그리드 전극의 제 1 개구부의 측면은 경사져 있는 전자방출표시장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 상부기판은 상부에 애노드 전극이 형성되고 애노드 전극 상부에 형광막이 형성되며 상기 애노드 전극은 상기 하부기판과 대향되게 형성되는 전자방출표시장치.
10. 전자방출소자를 포함하는 하부기판;

    상기 하부기판과 일정한 간격을 유지하며 상기 전자방출소자에서 방출한 전자에 의해 화상을 표현하는 상부기판;

    복수의 제 1 개구부와 복수의 제 2 개구부를 구비하며 상기 하부기판에 글래스 프릿에 의해 고정되는 그리드 전극; 및

    상기 하부기판과 상기 상부기판 사이의 간격을 유지시키는 스페이서를 포함하며,

    상기 제 1 개구부로는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자가 통과되고, 상기 제 2 개구부로는 상기 스페이서가 삽입되는 전자방출표시장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 글래스 프릿은 절연물질인 전자방출표시장치.
12. 제 10 항에 있어서,

    상기 글래스 프릿의 상부에 절연층을 더 구비하는 전자방출표시장치.

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