KR20060037879A - 전자방출 표시장치 - Google Patents

전자방출 표시장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자빔의 집속효과가 향상된 전자방출 표시장치에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자방출 표시장치는 상부에 전자원이 형성된 전자방출기판; 및 이미지를 형성하기 위해 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 적어도 두 개로 분리된 형광체 영역들과, 상기 형광체 영역들 상부에 형성되어 이들과 전기적으로 접속되는 금속 반사막과, 상기 분리된 형광체 영역들 사이에 형성되며 상기 금속 반사막 상부에 형성되는 저항층을 포함하는 화상형성기판을 포함하는 전자방출 표시장치를 제공한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 금속 반사막 상부에 금속 반사막보다 높은 저항값을 가지는 저항층을 형성하여 형광체 영역보다 낮은 전계를 유지함으로써 전자빔의 집속을 향상시킨다.
저항층, 금속 반사막, 화상형성기판, 전자방출 표시장치

Description

전자방출 표시장치{ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE}
도 1은 종래 기술에 의한 금속 반사막을 구비하는 전자방출 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 저항층을 구비하는 전자방출 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 3은 도2의 전자방출 표시장치의 화상형성기판의 일부를 개략적으로 확대도시한 단면도이다.
본 발명은 전자방출 표시장치에 관한 것으로, 특히, 금속 반사막보다 높은 저항값을 가지는 저항층을 형광체 영역 사이 금속 반사막 상부에 접속하여 구비하는 전자방출 표시장치에 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 전자방출소자는, 이를 이용한 전자원, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치, TV 방송용 표시장치, 비디오회의 시스템, 또는 컴퓨터 표시장치 등을 구현할 수 있다. 이 중에서 전자방출 표시장치는, 다수의 전자방출소자를 구비하여 전자를 방출하는 전자방출 영역과 방출된 전자를 형광막에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상형성 영역을 구비하여 구성된다. 즉, 전자방출 표시장치는 전자방출부와 전자방출부로부터의 전자 방출을 제어하는 제어전극들을 포함하는 다수의 전자방출소자로 이루어지는 전자방출기판, 및 전자방출기판에서 방출된 전자들이 화상형성기판에 형성된 형광막을 향해 정확하게 가속될 수 있도록 형광막과 이에 접속된 애노드전극을 구비하게 된다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치는 디스플레이시 휘도를 향상시키기 위해서 형광막 상부에 금속 반사막을 형성한다. 금속 반사막은 전자를 화상형성기판 방향으로 유도하며, 전자의 형광막 충돌시 전자방출기판 방향으로 반사된 전자를 형광막으로 재반사시키는 역할을 한다. 또한, 전자가 형광막에 남아있지 않게 전자의 이동통로 역할을 함으로써, 형광막의 수명을 증가시키며 전자방출기판 및 화상형성기판 사이의 아킹(arcing)을 방지한다.
상술한 바와 같은 금속 반사막을 구비하는 전자방출 표시장치의 일예가 한국 공개 특허공보 제2001-0075972호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래 기술에 의한 금속 반사막을 구비하는 전자방출 표시장치를 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 금속 반사막을 구비하는 3극관 구조의 전자방출 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 1을 참조하면, 후면기판(32)의 일면에는 라인 형태의 캐소드 전극(34)이 제공되고, 캐소드전극(34)의 위로는 게이트전극(36)이 절연층(38)을 개재하여 캐소드전극(34)과 수직으로 교차 형성된다. 캐소드전극(34)과 게이트전극(36)이 교차하는 화소영역에는 게이트전극(36)과 절연층(38)을 관통하는 수백개의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드전극(34)의 표면에는 스핀트 타입의 전자방출부(40)가 제공된다. 전자방출부(40)는 다이아몬드, 몰리브텐, 탄탈륨, 텅스텐, 실리콘 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 이 물질은 대향하는 두 전극(캐소드전극과 게이트전극) 사이에 임계 전압 이상의 전압차가 발생되는 경우 전자를 방출한다. 후면 기판(32)과 마주보는 위치에서 후면기판(32)과 밀봉되는 전면기판(42)에는 캐소드전극(34)과 동일한 방향으로 라인 형태의 애노드전극(44)이 제공되며, 애노드전극(44)의 표면에는 전자방출부(40)에서 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 형광막(46)이 제공되고, 형광막(46)에는 형광막(46)과 소정의 공간을 두고 금속 반사막(48)이 제공된다.
그러나, 상술한 바와 같은 전자방출 표시장치는 전자방출부로부터 방출된 전자가 형광막에 충돌한 후, 역으로 스캐터링되어 인접하는 다른 형광막에 충돌하여 타색 발광하는 문제점이 있으며, 전자가 전자방출부에 대응하는 형광막에 양호하게 집속되지 못하는 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 금속 반사막보다 높은 저항값을 가지는 저항층을 형광체 영역 사이 금속 반사막 상부에 접속하여 형성함으로써, 역으로 스캐터링되는 전자빔을 차단하며 상응하는 형광체 영역에 대한 집속 효율이 향상된 전자방출 표시장치를 제공하는 데 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명은 상부에 전자원이 형성된 전자방출기판과, 이미지를 형성하기 위해 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 적어도 두 개로 분리된 형광체 영역들과, 상기 형광체 영역들 상부에 형성되어 이들과 전기적으로 접속되는 금속 반사막과, 상기 분리된 형광체 영역들 사이에서 상기 금속 반사막 상부에 형성되는 저항층을 포함하는 화상형성기판을 포함하는 전자방출 표시장치를 제공한다.
바람직하게, 상기 저항층의 저항은 상기 제1 전극부의 저항보다 상대적으로 큰 값을 가진다. 상기 저항층의 저항은 103Ω/□ 내지 1014Ω/□ 이다. 상기 저항층은 Co, Cr, CrOx, 또는 RuOx 를 포함한다. 상기 저항층은 5 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 높이를 가진다. 상기 형광체 영역 사이에 광차폐막을 추가적으로 포함한다. 상기 형광체 영역 하부에 전기적으로 접속되는 제2 전극부를 추가적으로 포함한다. 상기 전자원은 제1 전극 배선 과 제2 전극 배선이 교차하는 영역에 매트릭스 상으로 배열되는 적어도 하나의 전자방출소자를 포함한다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 저항층을 구비하는 전자방출 표시장치를 나타내는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전자방출 표시장치(300)는 상부에 전자원이 형성된 전자방출기판(100)과, 이미지를 형성하기 위해 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 적어도 두 개의 형광체 영역(230)과, 상기 형광체 영역(230) 상부에 형성되며 상기 형광체 영역(230)에 전기적으로 접속되는 금속 반사막(250)과, 상기 형광체 영역(230) 사이에서 상기 금속 반사막(250) 상부에 접속되어 형성되는 저항층(260)을 포함하는 화상형성기판(200)을 포함하는 전자방출 표시장치(300)를 제공한다.
전자방출기판(100)은 배면기판(110) 상에 캐소드전극들(120)과 게이트전극들(140)이 교차하는 각각의 영역에 매트릭스 상으로 형성되는 다수의 전자방출소자를 포함하는 전자원으로 이루어진다.
기판(110) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 적어도 하나의 캐소드전극(120)이 배치된다. 기판(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 것이 바람직하다.
그리드전극(미도시)은 게이트전극(140) 상부에 위치하며, 전자방출부(150)로부터 방출된 전자가 통과하는 적어도 하나의 개구부를 구비한다. 그리드전극은 전자를 집속하며, 아킹 방전시의 전극 손상을 방지하는 역할을 한다. 한편, 그리드전극은 메쉬 형태의 도전성 시트인 것이 바람직하다.
화상형성기판(200)은 전자방출기판(100)에 대향하며, 전면기판(210), 애노드전극(220), 형광체 영역(230), 광차폐막(240), 금속 반사막(250) 및 저항층(260)을 포함한다.
전면 기판(210)에는 전자방출부(150)로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광체 영역(230)이 임의의 간격을 두고 선택적으로 배치된다. 여기서, 전면 기판(210)은 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
애노드전극(220)은 전자방출부(150)로부터 방출된 전자를 형광체 영역(230)으로 가속시키는 전극으로서, 투명한 재질, 예컨대 ITO 를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 애노드전극(220)의 배치는 선택적일 수 있는데, 그 이유는 금속 반사막(250)이 가속 전극의 역할을 대체할 수 있기 때문이다. 따라서, 금속 반사막(250)에 고전압을 인가하여 가속전극으로 이용한다면, 애노드전극(220)은 선택적 구성 요소일 수 있다.
광차폐막(240)은 선택적 구성 요소로서, 외부 빛을 흡수 및 차단하며 광학적 크로스 토크를 방지하여 콘트라스트를 향상시키기 위해 형광체 영역(230) 사이에 임의의 간격을 두고 배치된다.
금속 반사막(250)은 형광체 영역(230)에 전기적으로 접속되며 형광체 영역(230)과 광차폐막(240) 상부에 배치된다. 형광체 영역(230)에 전기적으로 접속되는 금속 반사막(250)은 전자방출부(150)로부터 방출된 전자를 보다 더 양호하게 집속하며 전자의 충돌에 의해 발광하는 빛을 전면기판(210)으로 반사시켜 반사효율을 향상시키는 역할을 한다.
저항층(260)은 형광체 영역(230) 사이에서 금속 반사막(250) 상부에 접속되어 형성되며, 전자방출부(150)로부터 방출되는 전자가 전자방출부(150)에 대응하는 형광체 영역(230) 이외의 형광체 영역에 충돌하여 타색 발광하는 것을 물리적으로 억제한다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치(300)에서 전자방출기판(100)과 화상형성기판(200)사이의 공간은 봉착공정을 통해 밀봉재(310)에 의해서 진공으로 한정되며, 외부전원으로부터 캐소드전극(120)에는 (+) 전압이, 게이트전극(140)에는 (-) 전압이, 애노드전극(220)에는 (+) 전압이 인가된다. 이로써, 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)의 전압차에 의해 전자방출부(150) 주위에 전계가 형성되어 전자가 방출되며, 방출된 전자들은 애노드전극(220)에 인가된 고전압에 유도되어 해당 화소의 형광체 영역(230)에 충돌하여 이를 발광시켜 소정의 이미지를 구현한다.
도 3은 도2의 전자방출 표시장치의 화상형성기판의 일부(A)를 개략적으로 확대도시한 단면도이다.
도 3을 참조하면, 형광체 영역(230) 및 저항층(260) 상부에 형성된 전계의 등전위면(equipotential surface)이 점선으로 도시되어 있으며, 동일한 위치에서 저항층(260) 상부의 전위보다 형광체 영역(230) 상부의 전위가 더 높다는 것을 알 수 있다. 저항층(260)의 저항이 금속 반사막(250)의 저항보다 상대적으로 큰 값을 가져 저항층(260) 상부에 형성된 전위가 형광체 영역(260) 상부에 형성된 전위보다 낮은 전압 상태를 유지하게 함으로써, 전자방출부(미도시)로부터 방출된 전자가 형광체 영역(230)으로 보다 양호하게 집속된다. 따라서, 저항층(260)의 저항이 금속 반사막(250)의 저항보다 상대적으로 큰 값을 가지는 것이 바람직하다.
도 3에 도시된 바와 같이 형성된 등전위면에 의한 전계 집속 효과를 얻기 위해서 저항층(260)의 저항은 103Ω/□ 내지 1014Ω/□ 이며, 이는 전자방출 표시장치의 디스플레이시, 소비되는 전력을 고려한다면 바람직하다. 저항층(260)은 Co, Cr, CrOx, 또는 RuOx 를 포함하는 물질로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 저항층(260)이 5 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 높이(h)를 가지도록 인쇄법, 증착법, 테이블 코팅법 등의 방법으로 형성하며, 이는 전자방출부로부터 방출된 전자(e-)가 형광체 영역(230)에 충돌한 후 역으로 스캐터링되어 상응하는 형광체 영역(230) 이외의 다른 형광체 영역에 충돌하여 타색 발광하는 현상을 억제할 수 있기 때문이다.
따라서, 상술한 바와 같은 저항층을 구비하는 전자방출 표시장치는 전자방출부로부터 방출된 전자를 형광체 영역으로 보다 양호하게 집속할 수 있으므로, 디스플레이시 형광체 영역의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시킬 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 저항층을 구비하는 전자방출 표시장치는 금속 반사막 상부에 금속 반사막보다 높은 저항값을 가지는 저항층을 형성하여 형광체 영역보다 낮은 전계를 유지함으로써 전자빔의 집속을 향상시키는 효과가 있으며, 상응하는 형광체 영역 이외의 형광체 영역에 충돌하는 타색 발광을 물리적으로 방지하는 효과가 있다.

Claims (8)

  1. 상부에 전자원이 형성된 전자방출기판; 및
    이미지를 형성하기 위해 상기 전자원으로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 적어도 두 개로 분리된 형광체 영역들과, 상기 형광체 영역들 상부에 형성되어 이들과 전기적으로 접속되는 제1 전극부와, 상기 분리된 형광체 영역들 사이에 형성되며 상기 제1 전극부 상부에 형성되는 저항층을 포함하는 화상형성기판을 포함하는 전자방출 표시장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층의 저항은 상기 제1 전극부의 저항보다 상대적으로 큰 값을 가지는 전자방출 표시장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층의 저항은 103 Ω/□ 내지 1014Ω/□ 인 전자방출 표시장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층은 Co, Cr, CrOx, 또는 RuOx 를 포함하는 전자방출 표시장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 저항층은 5 ㎛ 내지 200 ㎛ 의 높이를 가지는 전자방출 표시장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 영역 사이에 광차폐막을 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광체 영역 하부에 전기적으로 접속되는 제2 전극부를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자원은 제1 전극 배선 과 제2 전극 배선이 교차하는 영역에 매트릭스 상으로 배열되는 적어도 하나의 전자방출소자를 포함하는 전자방출 표시장치.
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