KR20060037878A - 전자방출 표시장치 - Google Patents

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KR20060037878A
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유승준
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이수정
이수경
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    • H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group

Abstract

본 발명은 저항층을 통해 애노드전압을 인가하는 전자방출 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자방출 표시장치는 상부에 전자방출 영역이 형성된 전자방출기판; 및 상기 전자방출 영역으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체와 상기 단위 형광체에 접촉하는 광차폐막을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판을 포함하며, 적어도 하나의 상기 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역에 접촉하는 저항층을 포함하며, 상기 저항층을 통해서 상기 단위 화상형성 영역으로 외부 전원이 인가되는 전자방출 표시장치를 제공한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 단위 화상형성부 또는 적어도 하나의 단위 화상형성부로 구성되는 단위 화상형성 영역에 저항층을 적용함으로써 국부적인 영역에 대한 방전과 아킹을 방지한다.
단위 형광체, 단위 화상형성부, 단위 화상형성 영역, 화상형성기판, 전자방출 표시장치.

Description

전자방출 표시장치{ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명에 의한 전자방출 표시장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2a는 도 1의 전자방출 표시장치의 화상형성기판의 일부에 대한 개략적인 평면도이다.
도 2b는 도 2a의 절취선 I-I 에 따른 단면도이다.
도 3a는 도 2a의 다른 실시예에 의한 화상형성기판의 일부에 대한 개략적인 평면도이다.
도 3b는 도 3a의 절취선 Ⅱ-Ⅱ 에 따른 단면도이다.
본 발명은 디스플레이시 방전 및 아킹을 방지하는 전자방출 표시장치에 관한 것으로, 특히, 화상형성기판 상에서 단위 화상형성부 또는 적어도 하나의 단위 화상형성부로 구성되는 단위 화상형성 영역으로 저항층을 통해 외부 전원이 인가되는 전자방출 표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자방출소자는 캐소드전극과 게이트전극 사이에 인가된 전계에 의한 양자 역학적인 터널링 효과(Tunneling effect)에 의해서, 캐소드전극에 전기적으로 접속된 전자방출부로부터 전자를 방출시키는 구조는 가진다. 한편, 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 전자방출 표시장치는, 전자방출소자를 구비하여 전자를 방출하는 전자방출 영역과 방출된 전자를 형광막에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상형성 영역을 구비하여 구성된다. 일반적으로, 전자방출 표시장치는 전자방출기판 위에 다수개의 전자방출소자와 이들의 전자 방출을 제어하는 제어전극들을 구비하고, 전자방출기판으로부터 방출된 전자들이 화상형성기판에 형성된 형광체를 향해 가속될 수 있도록 형광체와 이에 접속된 가속전극을 구비하게 된다.
상술한 바와 같은 종래의 전자방출 표시장치는 화상형성기판에서 발생하는 방전과 아킹을 억제하기 위해서 화상형성기판의 외주부에 저항층을 적용하고 있으나, 이는 실제 형광체가 존재하는 화상형성기판 내부 영역에서 발생하는 아킹에 취약한 구조를 가지고 있으며, 이로 인해 형광체의 수명이 단축되는 문제점이 있다. 또한, 저항층을 화상형성기판 상에 형성하기 위해서는 레이저 트리밍법을 사용하여 저항층과 전극을 전기적으로 접속하여야 하나, 이는 생산성이 낮아 수율이 떨어지는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 화상형성기판 내부 영역에 저항층을 도입하여 이를 통해서 단위 화상형성부 또는 적어도 하나의 단위 화상형성부로 구성되는 단위 화상형성 영역으로 고압의 구동전원이 인가되는 전자방출 표시장치를 제공하는 데 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 상부에 전자방출 영역이 형성된 전자방출기판; 및 전자방출 영역으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체와 단위 형광체에 접촉하는 광차폐막을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판을 포함하며, 적어도 하나의 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역에 접촉하는 저항층을 포함하며, 저항층을 통해서 단위 화상형성 영역으로 전원이 인가되는 전자방출 표시장치를 제공한다.
바람직하게, 저항층의 저항은 103 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 이다. 저항층은 107 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 의 저항값을 가진다. 저항층은 인쇄법, 증착법, 또는 테이블 코터법으로 형성할 수 있는 페이스트 재료를 포함하며, 페이스트 재료는 Co, Cr, CrOx, 또는 RuOx 를 포함한다. 저항층은 흑색을 띤다. 광차폐막은 전도성을 갖는다. 전자방출 영역은 제1 전극 배선 과 제2 전극 배선이 교차하는 영역에 매트릭스 상으로 배열되는 적어도 하나의 전자방출소자를 포함한다. 전자방출소자는, 제1 전극 및 상기 제1 전극과 절연되어 교차형성되는 제2 전극과, 제1 전극에 전기적으로 접속되어 형성되는 전자방출부를 포함한다. 전자방출기판은 전자방출소자로부터 방출된 전자를 상응하는 단위 형광체로 각각 집속하는 제3 전극을 추가적으로 포함한다. 전자방출기판과 화상형성기판을 소정 거리 이격하여 지지하는 지지부재를 추가적으로 포함한다. 전자방출부는 카본 나노튜브; 그라파이트(graphite); 그라파이트 나노파이버; 다이아몬드상 카본; C60; 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어진다.
본 발명의 제2 측면은 상부에 전자방출소자가 매트릭스 상으로 배치된 전자방출기판; 및 기판과, 기판 상부에 전자방출소자로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체와, 단위 형광체의 외주부를 둘러싸며 접촉하는 광차폐막을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판을 포함하며, 적어도 하나의 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역의 외주부를 둘러싸며 접촉하는 저항층을 포함하되, 저항층을 통해서 단위 화상형성 영역으로 전원이 인가되는 전자방출 표시장치를 제공한다.
바람직하게, 저항층의 저항은 103 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 이다. 저항층은 107 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 의 저항값을 가진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도 1 내지 도 3b를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 의한 전자방출 표시장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상부에 전자방출 영역이 형성된 전자방출기판(100); 및 전자방출 영역으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체(220)와 단위 형광체(220)에 접촉하는 광차폐막(230)을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판(200)을 포함하며, 적어도 하나의 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역에 접촉하는 저항층(240)을 포함하며, 저항층(240)을 통해서 단위 화상형성 영역으로 전원이 인가되는 전자방출 표시장치(300)를 제공한다.
전자방출기판(100)은 상부에 캐소드전극(120)과 게이트전극(120) 사이에 형성된 전계에 의해 전자를 방출하는 전자방출영역을 포함하며, 전자방출영역은 배면기판(110), 캐소드전극(120), 게이트전극(140), 두 전극(120,140) 사이를 절연하는 절연층(130), 케소드전극(120)에 접속되는 전자방출부(150) 및 그리드전극(미도시) 을 포함한다. 본 실시예에서는 전자방출영역으로 상부 게이트 구조를 예로 들었으나, 이에 한정되지 않으며 전자를 방출하는 구조라면 하부 게이트 구조를 포함한 다양한 구조가 가능하다.
배면기판(110) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 적어도 하나의 캐소드전극(120)이 배치된다. 배면기판(110)은 통상 사용되는 유리 또는 실리콘 기판이지만, 전자방출부(150)로 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
캐소드전극들(120)은 데이터 구동부(미도시) 또는 주사 구동부(미도시)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 전자방출소자로 공급한다. 여기서, 전자방출소자는 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)이 교차하는 영역에 전자방출부(150)을 구비하여 형성된다. 캐소드전극(120)은 기판(110)과 동일한 이유로, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다.
절연층(130)은 기판(110)과 캐소드전극(120) 상부에 형성되며, 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)을 전기적으로 절연한다. 절연층(130)은 캐소드전극(120)이 노출되도록 캐소드전극들(120)과 게이트전극들(140)의 교차영역에 적어도 하나의 제1 홀(135)을 구비한다.
게이트전극들(140)은 절연층(130) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드전극(120)과 교차하는 방향으로 배치되며, 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 전자방출소자로 공급한다. 게이트전극(140)은 전자방출부(150)가 노출되도록 제1 홀에 대응하여 적어도 하나의 제2 홀(145)을 구비한다.
전자방출부(150)는 절연층(130)의 제1 홀(135)에 의해 노출된 캐소드전극(120) 상에 전기적으로 접속되어 각각 위치하며, 카본 나노튜브; 그라파이트(graphite), 그라파이트 나노파이버; 다이아몬드상 카본; C60; 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어지는 것 바람직하다.
상술한 바와 같이, 전자방출영역은 캐소드전극 배선과 게이트전극 배선이 교차하는 영역에 소정의 배치 형상으로, 예컨대 매트릭스 상으로 배열되는 다수의 전자방출소자를 포함하며, 전자방출소자는 캐소드전극(120), 이와 교차형성되는 게이트전극(140), 두 전극(120,140)을 절연하는 절연층(130), 및 캐소드전극(120)에 전기적으로 접속되어 형성되는 전자방출부(150)을 포함하여 구성된다. 적어도 하나의 전자방출소자는 화상형성기판(200)에 형성되는 단위 형광체(220)에 각각 상응한다.
그리드전극은 게이트전극(140) 상부에 위치하며, 전자방출부(150)로부터 방출된 전자가 통과하는 적어도 하나의 개구부를 구비한다. 그리드전극은 전자방출소자로부터 방출된 전자를 상응하는 단위 형광체(220)로 각각 집속하며, 아킹 방전시의 전극 손상을 방지하는 역할을 한다. 한편, 그리드전극은 메쉬 형태의 도전성 시트인 것이 바람직하다.
화상형성기판(200)은 전면기판(210)과, 전면기판(210) 상부에 전자방출소자로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체(220)와, 단위 형광체(220)의 외주부를 둘러싸며 접촉하는 광차폐막(230)을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판(200)을 포함하며, 적어도 하나의 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역의 외주부를 둘러싸며 접촉하는 저항층(240)을 포함하되, 저항층(240)을 통해서 단위 화상형성 영역으로 전원이 인가된다.
전면 기판(210)에는 전자방출부(150)로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 단위 형광체(220)가 임의의 간격을 두고 선택적으로 배치되며, 단위 형광체(220)는 독립적인 단색의 형광체를 의미하는 것으로, 예컨대, R,G,B를 각각 표현하는 형광체이다. 한편, 전면 기판(210)은 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
광차폐막(230)은, 외부 빛을 흡수 및 차단하며 광학적 크로스 토크를 방지하여 콘트라스트를 향상시키기 위해 단위 형광체(220)에 접촉하여 임의의 간격을 두고 배치된다. 예컨대, 본 실시예와 같이, 분절된(discrete) 형상의 단위 형광체(220)에 접촉하여 외주부를 둘러싸는 형태인 것이 바람직하다. 이와 같이, 단위 형광체(220)와 이에 접촉하여 둘러싸는 저항층(240)을 단위 화상형성부로 정의한다.
저항층(240)은 적어도 하나의 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성영역의 외주부를 둘러싸는 형태인 것이 바람직하며, 다시 말해, 외부 전원(미도시)으로부터 화상형성기판(200)으로 인가되는 고압의 전자 가속전압은 저항층(240) 을 통해서 광차폐막(230)에 인가된다. 따라서, 광차폐막(230)은 전도성 재료를 포함하는 것이 바람직하다.
이로써, 저항층(240)은 단위 화상형성부 또는 단위 화상형성영역과 같은 국부적인 부분에 대한 방전과 아킹을 차단하는데, 다시 말해, 저항층(240)은 임펄스와 같이 불안정하면서 갑작스런 고압의 가속전압을 필터링하여 안정적인 전압을 화상형성기판(200)에 인가하는 역할을 하며, 이와 같은 역할을 하기 위해서는 103 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 저항을 가지는 것이 바람직하며, 전자방출 표시장치의 전력 소비 측면을 고려한다면, 저항층은 107 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 의 저항값을 가지는 것이 더 바람직하다. 한편, 상술한 바와 같은 저항값을 가지기 위해서 저항층은 Co, Cr, CrOx, 또는 RuOx 를 포함하는 것이 바람직하다. 저항층은 인쇄법, 증착법, 테이블 코터법 등으로 형성할 수 있는 페이스트를 포함한다. 또한, 저항층(240)은 광차폐막(230)과 같이 광학적 크로스토크를 방지하기 위해서 흑색을 띠는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치(300)는 전자방출기판(100)과 화상형성기판(200)을 소정 거리 이격하여 지지하는 지지부재(310)를 추가적으로 포함한다. 외부전원으로부터 캐소드전극(120)에는 (+) 전압이, 게이트전극(140)에는 (-) 전압이, 광차폐막(230)에는 (+) 전압이 인가된다. 이로써, 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)의 전압차에 의해 전자방출부(150) 주위에 전계가 형성되어 전자가 방출 되며, 방출된 전자들은 화상형성기판(200)에 인가된 고전압에 유도되어 해당 화소의 단위 형광체(220)에 충돌하여 이를 발광시켜 소정의 이미지를 구현하게 된다.
도 2a는 도 1의 전자방출 표시장치의 화상형성기판의 일부에 대한 개략적인 평면도이며, 도 2b는 도 2a의 절취선 I-I 에 따른 단면도이다.
도 2a 및 2b를 참조하면, 화상형성기판(200)은 전면기판(210) 상부에 단위 형광체(220), 이에 접속하여 외주부를 둘러싸는 광차폐막(230)과 이에 접속하여 외주부를 둘러싸는 저항층(240)을 포함한다. 단위 형광체(220)와 광차폐막(230)을 포함하는 단위 화상형성부(A)에 각각 저항층(230)이 적용되는 구성에 의해서, 화상형성기판에 인가되는 전압은 저항층(240)을 통해서 전도성 광차폐막(230)과 단위 형광체(220) 각각 개별적으로 인가된다.
도 3a는 도 2a의 다른 실시예에 의한 화상형성기판의 일부에 대한 개략적인 평면도이며, 도 3b는 도 3a의 절취선 Ⅱ-Ⅱ 에 따른 단면도이다.
도 3a 및 3b를 참조하면, 화상형성기판은 전면기판(210) 상부에 단위 형광체(220)와 이에 접속하여 외주부를 둘러싸는 광차폐막(230)을 포함하는 단위 화상형성부를 적어도 둘 이상 포함하는 단위 화상형성 영역(B), 예컨대, 본 도에서 단위 화상형성 영역(B)는 세개의 단위 화상형성부를 포함하는 것으로 예시되어 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이와 같은 구성에 의해서, 화상형성기판에 인가되는 전압은 저항층(240)을 통해서 단위 화상형성 영역(B)으로 인가된다.
따라서, 상술한 바와 같은 저항층을 구비하는 화상형성기판 및 이를 포함하는 전자방출 표시장치는 저항층을 통해서 안정적인 가속전압을 인가하게 되므로, 디스플레이시 화상형성기판의 국부적인 영역에 대한 방전과 아킹을 차단할 수 있다.
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 발명의 실시예에 의한 전자방출 표시장치는 단위 화상형성부 또는 적어도 하나의 단위 화상형성부로 구성되는 단위 화상형성 영역에 저항층을 적용함으로써 국부적인 부분에 대한 방전과 아킹을 방지하는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 상부에 전자방출 영역이 형성된 전자방출기판; 및
    상기 전자방출 영역으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체와 상기 단위 형광체에 접촉하는 광차폐막을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판을 포함하며,
    적어도 하나의 상기 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역에 접촉하는 저항층을 포함하며, 상기 저항층을 통해서 상기 단위 화상형성 영역으로 전원이 인가되는 전자방출 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층의 저항은 103 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 인 전자방출 표시장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 저항층은 107 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 의 저항값을 가지는 전자방출 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층은 인쇄법, 증착법, 또는 테이블 코터법으로 형성하는 페이스트 재료를 포함하며, 상기 페이스트 재료는 Co, Cr, CrOx, 또는 RuOx 를 포함하는 전자방출 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층은 흑색을 띠는 전자방출 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 광차폐막은 전도성을 갖는 전자방출 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출 영역은 제1 전극 배선 과 제2 전극 배선이 교차하는 영역에 매트릭스 상으로 배열되는 적어도 하나의 전자방출소자를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자방출소자는,
    제1 전극 및 상기 제1 전극과 절연되어 교차형성되는 제2 전극과,
    상기 제1 전극에 전기적으로 접속되어 형성되는 전자방출부를 포함하는 전자방출 표시장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자방출기판은 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자를 상응하는 상기 단위 형광체로 각각 집속하는 제3 전극을 포함하는 전자방출 표시장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자방출기판과 상기 화상형성기판을 소정 거리 이격하여 지지하는 지지부재를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 전자방출부는 카본 나노튜브; 그라파이트(graphite); 그라파이트 나노파이버; 다이아몬드상 카본; C60; 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어지는 전자방출 표시장치.
  12. 상부에 전자방출소자가 매트릭스 상으로 배치된 전자방출기판; 및
    기판과, 상기 기판 상부에 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 단위 형광체와, 상기 단위 형광체의 외주부를 둘러싸며 접촉하는 광차폐막을 포함하는 적어도 하나의 단위 화상형성부가 형성된 화상형성기판을 포함하며,
    적어도 하나의 상기 단위 화상형성부를 그룹으로 하는 단위 화상형성 영역의 외주부를 둘러싸며 접촉하는 저항층을 포함하되, 상기 저항층을 통해서 상기 단위 화상형성 영역으로 전원이 인가되는 전자방출 표시장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 저항층의 저항은 103 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 인 전자방출 표시장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 저항층은 107 Ω/□ 내지 1014 Ω/□ 의 저항값을 가지는 전자방출 표시장치.
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