KR20070024137A - Vacuum flat panel device - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 진공 평판 디바이스의 부분 분해 사시도이다.1 is a partially exploded perspective view of a vacuum flat plate device according to an embodiment of the present invention.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 진공 평판 디바이스의 부분 단면도이다.2 is a partial cross-sectional view of a vacuum flat plate device according to an embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 진공 평판 디바이스의 평면도이다.3 is a plan view of a vacuum flat panel device according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 진공 평판 디바이스에 관한 것으로, 보다 상세하게는 진공 용기 내부에서 불필요한 전하 축적을 차단할 수 있는 진공 평판 디바이스에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to vacuum flatbed devices, and more particularly, to vacuum flatbed devices capable of blocking unnecessary charge accumulation inside a vacuum vessel.
일반적으로 진공 평판 디바이스는 밀봉 부재에 의해 제1 기판과 제2 기판이 서로 접합되어 진공 용기를 구성하며 실질적으로 평탄한 디바이스를 통칭하는 것으로서, 전자 방출 디바이스 및 플라즈마 표시 디바이스 등이 있다.In general, a vacuum flat plate device is a device in which a first substrate and a second substrate are bonded to each other by a sealing member to form a vacuum container, and are generally referred to as a flat device, and include an electron emission device and a plasma display device.
상기 진공 평판 디바이스 중 전자 방출 디바이스는 전자원으로 열음극(hot cathode)을 이용하는 방식과 냉음극(cold cathode)을 이용하는 방식이 있다.Among the vacuum flat panel devices, an electron emission device includes a method using a hot cathode and a cold cathode as an electron source.
여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 디바이스로는 전계 방출 어레 이(Field Emitter Array; FEA, 이하 FEA라 칭함)형, 표면 전도 에미션(Surface Conduction Emission; SCE)형, 금속-절연체-금속(Metal-Insulator-Metal; MIM)형 및 금속-절연체-반도체(Metal-Insulator-Semiconductor; MIS)형 등이 알려져 있다.Here, an electron emission device using a cold cathode may include a field emitter array (FEA) type, a surface conduction emission (SCE) type, a metal-insulator-metal ( Metal-Insulator-Metal (MIM) type and Metal-Insulator-Semiconductor (MIS) type are known.
이 가운데 FEA형 전자 방출 디바이스는 일 함수(work function)가 낮거나 종횡비(aspect ratio)가 큰 물질을 전자원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로서, 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뽀죡한 팁 구조물이나, 탄소 나노튜브와 흑연 및 다이아몬드상 탄소와 같은 탄소계 물질을 전자 방출부로 형성한 예가 개발되고 있다.Among these, the FEA type electron emission device uses molybdenum (Mo), which easily emits electrons by an electric field in vacuum when a material having a low work function or a large aspect ratio is used as the electron source. Alternatively, an example has been developed in which a tip structure mainly made of silicon (Si) or the like is formed, or a carbon-based material such as carbon nanotubes, graphite, and diamond-like carbon is formed as an electron emission unit.
통상의 FEA형 전자 방출 디바이스는 제1 기판과 제2 기판이 밀봉 부재에 의해 접합된 후 내부가 배기된 진공 용기를 구비한다. 이 진공 용기 내부는 실제 발광 또는 표시가 이루어지는 유효 영역과 유효 영역 외곽의 비유효 영역으로 구분되며, 유효 영역의 제1 기판에 전자 방출부와 더불어 이 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들로서 캐소드 전극과 게이트 전극이 배치되고, 제2 기판에 형광층과 더불어 제1 기판 측에서 방출된 전자들이 형광층을 향해 효율적으로 가속되도록 하는 애노드 전극이 형성되어 소정의 발광 또는 표시 작용을 하게 된다.A typical FEA type electron emission device has a vacuum container whose interior is evacuated after the first substrate and the second substrate are joined by a sealing member. The inside of the vacuum container is divided into an effective area where actual light emission or display is made and an invalid area outside the effective area, and cathodes as driving electrodes for controlling electron emission in addition to the electron emission part on the first substrate of the effective area. An electrode and a gate electrode are disposed, and an anode electrode is formed on the second substrate to allow the electrons emitted from the first substrate side to be efficiently accelerated toward the fluorescent layer to perform a predetermined light emission or display function.
상기 FEA형 전자 방출 디바이스에서, 게이트 전극과 캐소드 전극은 각각 스트라이프 패턴을 가지면서 절연층을 사이에 두고 서로 절연되어 배치되며 이들의 교차 영역마다 캐소드 전극에 전자 방출부가 배치되는 것이 일반적이다.In the FEA type electron emission device, the gate electrode and the cathode electrode each have a stripe pattern and are insulated from each other with an insulating layer interposed therebetween, and an electron emission portion is disposed at the cathode electrode at each intersection thereof.
그런데, 게이트 전극과 캐소드 전극이 스트라이프 패턴을 가짐에 따라 진공 용기 내부의 유효 영역에서 게이트 전극 또는 캐소드 전극 사이로 절연층의 상부 표면과 측부 표면이 노출된다. 이 경우 전자 방출 디바이스의 작용 시, 상기한 절연층 표면에 전하들이 축적되어 아킹을 유발하므로 애노드 전극에 고전압을 인가하기가 어려워 에미션 효율이 저하되는 문제가 있다. 즉, 에미션 효율을 높이기 위해서는 전자 방출부에서 방출되는 전자량을 증가시켜야 하고 이를 위해서는 애노드 전극에 고전압을 인가시켜야 하는데, 애노드 전극에 인가되는 전압이 높아지게 되면 상기한 절연층 표면에 더 많은 전하들이 축적되기 때문이다. However, as the gate electrode and the cathode electrode have a stripe pattern, the upper surface and the side surface of the insulating layer are exposed between the gate electrode or the cathode electrode in the effective region inside the vacuum chamber. In this case, since the charges accumulate on the surface of the insulating layer and cause arcing when the electron emission device is in operation, it is difficult to apply a high voltage to the anode electrode, thereby reducing the emission efficiency. That is, in order to increase the emission efficiency, the amount of electrons emitted from the electron emission unit must be increased, and for this purpose, a high voltage must be applied to the anode electrode. When the voltage applied to the anode electrode is increased, more charges are applied to the surface of the insulating layer. Because it accumulates.
따라서, 본 발명은 상술한 바와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 진공 용기 내부에서 불필요한 전하 축적을 차단하여 아킹을 방지하고 에미션 효율을 높일 수 있는 진공 평판 디바이스를 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention is to solve the conventional problems as described above, the object of the present invention is to provide a vacuum flat plate device that can prevent the arcing and increase the emission efficiency by blocking unnecessary charge accumulation inside the vacuum vessel have.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 밀봉 부재에 의해 서로 접합되어 진공 용기를 구성하며 진공 용기 내부로 유효 영역과 비유효 영역을 가지는 제1 기판 및 제2 기판, 및 유효 영역뿐만 아니라 비유효 영역에 대응하여 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되어 제1 기판 위로 전하들이 축적하는 것을 차단하는 차단층을 포함하는 진공 평판 디바이스를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention, the first substrate and the second substrate, and the effective region as well as the effective region bonded to each other by a sealing member to form a vacuum container and having an effective area and an invalid area inside the vacuum container. A vacuum plate device is provided that includes a blocking layer disposed between a first substrate and a second substrate corresponding to an area to block charges from accumulating on the first substrate.
여기서, 차단층은 밀봉 부재에 인접하여 형성될 수 있다.Here, the blocking layer may be formed adjacent to the sealing member.
또한, 상기 진공 평판 디바이스는, 제1 기판 위에 제1 절연층을 사이에 두고 상호 절연 상태를 유지하며 형성되는 제1 전극 및 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들과, 제2 절연층을 사이에 두고 제1 전극 및 상기 제2 전극 위에 형성되는 집속 전극을 더욱 포함할 수 있으며, 차단층이 집속 전극일 수 있다.The vacuum flat panel device may further include a first electrode and a second electrode formed on a first substrate with a first insulating layer interposed therebetween, and at least one of the first electrode and the second electrode. The electronic device may further include electron emission parts electrically connected to each other, and a focusing electrode formed on the first electrode and the second electrode with the second insulating layer therebetween, and the blocking layer may be the focusing electrode.
여기서, 집속 전극은 제2 절연층의 상면만을 덮을 수도 있고, 제2 절연층의 상면과 측면을 덮을 수도 있다.Here, the focusing electrode may cover only the upper surface of the second insulating layer, or may cover the upper surface and the side surface of the second insulating layer.
또한, 상기 진공 평판 디바이스는, 제1 기판 위에 제1 절연층을 사이에 두고 상호 절연 상태를 유지하며 형성되는 제1 전극 및 제2 전극과, 제1 전극 및 제2 전극 중 적어도 하나의 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들을 더욱 포함할 수 있고, 차단층이 제2 절연층을 사이에 두고 제1 전극 및 상기 제2 전극 위에 형성되는 전극층을 포함할 수 있다.The vacuum flat panel device may further include a first electrode and a second electrode formed on a first substrate with a first insulating layer interposed therebetween, and at least one of the first electrode and the second electrode. The electronic device may further include electron emission parts electrically connected to each other, and the blocking layer may include an electrode layer formed on the first electrode and the second electrode with the second insulating layer interposed therebetween.
여기서, 전극층은 금속층으로 이루어질 수 있다.Here, the electrode layer may be made of a metal layer.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the present invention.
도 1, 도 2 및 도 3은 각각 본 발명의 실시예에 따른 진공 평판 디바이스의 부분 분해 사시도, 부분 단면도 및 평면도로서, 본 실시예에서는 진공 평판 디바이스의 일례로 FEA형 전자 방출 디바이스를 나타낸다.1, 2 and 3 are partially exploded perspective, partial cross-sectional and top views, respectively, of a vacuum flat panel device according to an embodiment of the present invention. In this embodiment, an FEA type electron emission device is shown as an example of a vacuum flat plate device.
도면을 참조하면, 전자 방출 디바이스(1)는 소정의 간격을 두고 서로 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(10)과 제2 기판(20)을 포함한다. 제1 기판(10)과 제2 기판(20)의 가장자리에는 밀봉 부재(400)가 배치되어 두 기판을 접합시켜 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 및 밀봉 부재(400)가 진공 용기를 구성한다. 일례로 밀봉 부재(400)는 글래스 프릿으로 이루어질 수 있다. 상기 진공 용기 내부는 실질적인 전자 방출과 이에 따른 가시광 방출이 일어나 실제 발광 또는 표시가 이루어지는 유효 영역(A)과 유효 영역(A)의 외곽을 따라 위치하는 비유효 영역(B)으로 구분된다.Referring to the drawings, the electron emitting device 1 comprises a
유효 영역(A)의 제1 기판(10)에는 제2 기판(20)을 향해 전자들을 방출하는 전자 방출 유닛(100)이 제공되고, 제2 기판(20)에는 상기 전자들에 의해 가시광을 방출하여 임의의 발광 또는 표시를 행하는 발광 유닛(200)이 제공된다.The
이러한 전자 방출 유닛(100)과 발광 유닛(200)의 구성을 좀 더 상세히 살펴보면, 먼저 제1 기판(10) 위에는 전자 방출을 제어하기 위한 제1 전극으로서 캐소드 전극들(110)이 제1 기판(10)의 일 방향(도면의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(110)을 덮으면서 유효 영역(A)의 제1 기판(10) 위에 제1 절연층(112)이 형성된다. 제1 절연층(112) 위에는 전자 방출을 제어하기 위한 제2 전극으로서 게이트 전극들(114)이 캐소드 전극(110)과 직교하는 방향(도면의 x축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.Looking at the configuration of the
캐소드 전극들(110)과 게이트 전극들(114)은 유효 영역(A)에서만 서로 직교하여 배치되며, 각각의 캐소드 전극들(110)과 게이트 전극들(114)의 가장 자리 부분(111, 115)은 단자부로서 밀봉 부재(400) 외측에서 제1 기판(10) 위로 노출되어 외부로부터 구동 신호를 입력받는다.The
본 실시예에서 캐소드 전극(110)과 게이트 전극(114)이 교차하는 영역을 화소영역으로 정의하면, 각 화소 영역마다 캐소드 전극(110) 위로 전자 방출부(116)가 형성되고, 제1 절연층(112)과 게이트 전극(114)에는 각 전자 방출부(116)에 대 응하는 개구부(112a, 114a)가 각각 형성되어 제1 기판(10) 상에 전자 방출부(116)를 노출시킨다. In the present exemplary embodiment, when the region in which the
전자 방출부(116)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어진다. 전자 방출부(116)는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, C60(fullerene), 실리콘 나노와이어 중 어느 하나 또는 이들의 조합 물질로 이루어질 수 있으며, 그 제조법으로는 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 적용할 수 있다.The
도면에서는 일례로 평면 형상이 원형인 전자 방출부(116)가 캐소드 전극(110)의 길이 방향을 따라 화소 영역 당 3개씩 배열되는 구성을 도시하였으나, 전자 방출부(116)의 평면 형상과 화소 영역 당 개수 및 배열 형태 등은 도시한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.In the drawing, for example, a configuration in which three
한편, 본 실시예에서는 제1 절연층(112)을 사이에 두고 게이트 전극(114)이 캐소드 전극(112) 위에 위치하는 구조에 대해 설명하였지만, 그 반대의 경우, 즉 캐소드 전극이 게이트 전극 위에 위치하는 구조도 가능하며, 이 경우 전자 방출부(116)는 캐소드 전극의 일 측면과 접촉하면서 제1 절연층(112) 위로 형성될 수 있다.Meanwhile, in the present exemplary embodiment, the structure in which the
제1 절연층(112)과 게이트 전극(114)을 덮으면서 유효 영역(A)은 물론 유효 영역(A)부터 비유효 영역(B)까지 연장하여 제1 기판(10) 위로 제2 절연층(118)이 형성되고, 제2 절연층(118)의 전면 위로 하나의 패턴으로 집속 전극(120)이 형성되며, 제2 절연층(118)과 집속 전극(120)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(118a, 120a)가 각각 마련된다.Covering the first
일례로 개구부(118a, 120a)는 집속 전극(120)이 하나의 화소에서 방출되는 전자들을 포괄적으로 집속하도록 전자 방출부(116)의 개수에 관계없이 화소 영역 당 하나가 구비될 수 있다.For example, one opening 118a or 120a may be provided per pixel area regardless of the number of
집속 전극(120)은 화소에서 방출되는 전자들을 개구부(120a) 내부로 집속하고, 동시에 진공 용기 내부, 특히 유효 영역(A)의 제1 기판(10) 위로 제2 절연층(118)이 노출되는 것을 방지하여 제2 절연층(118) 표면에 전하들이 축적하는 것을 차단하는 차단층으로도 작용한다.The focusing
집속 전극(120)은 도면에서와 같이 제2 절연층(118)의 상면만을 덮도록 형성될 수도 있고, 제2 절연층(118)의 상면은 물론 캐소드 전극(111)과 절연되는 범위 내에서 제2 절연층(118)의 측면까지 연장되어 제2 절연층(118)의 측면도 덮도록 형성될 수도 있다.The focusing
또한, 제2 절연층(118)과 집속 전극(120)은 도면에서와 같이 밀봉 부재(400)에 인접하여 형성될 수 있다.In addition, the second
또 다른 한편으로, 제2 절연층(118)과 집속 전극(120)은 밀봉 부재(400)가 위치하는 영역까지 연장되어 형성될 수도 있다.On the other hand, the second
본 실시예에서는 집속 전극(120)을 구비하는 전자 방출 디바이스를 예를 들어 설명하였지만 집속 전극(120)을 구비하지 않는 전자 방출 디바이스에도 적용이 가능하다. In the present embodiment, an electron emission device having the focusing
이 경우 전극층으로 이루어지는 별도의 차단층을 절연층을 사이에 두고 게이트 전극(114) 위에 형성할 수 있다. 이때, 차단층은 상기 실시예의 집속 전극(120)과 동일한 형태로 형성할 수 있으며 전극층은 금속층으로 이루어질 수 있다.In this case, a separate blocking layer made of an electrode layer may be formed on the
그러면, 상기 차단층이 진공 용기 내부, 특히 유효 영역(A)의 제1 기판(10) 위로 제1 절연층(112)이 노출되는 것을 방지하여 제1 절연층(112) 표면에 전하들이 축적하는 것을 차단한다. Then, the blocking layer prevents the first insulating
다음으로, 제1 기판(10)에 대향하는 제2 기판(20)의 일면에는 형광층(210)과 흑색층(212)이 형성되고, 형광층(210)과 흑색층(212) 위로 알루미늄과 같은 금속막으로 이루어진 애노드 전극(214)이 형성된다. 애노드 전극(214)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가 받으며, 형광층(210)에서 방사된 가시광 중 제 1 기판(10)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(20) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.Next, a
한편, 애노드 전극(214)은 제2 기판(20)을 향한 형광층(210)과 흑색층(212)의 일면에 형성될 수 있으며, 이 경우 형광층(210)에서 방사된 가시광을 투과시킬 수 있도록 애노드 전극이 ITO와 같은 투명 도전층으로 이루어진다.Meanwhile, the
다른 한편으로는, 제2 기판(20) 상에 투명 재질의 애노드 전극과 반사 효과에 의해 휘도를 높이는 금속 박막이 모두 형성될 수도 있다.On the other hand, both the anode film of the transparent material and the metal thin film for increasing the luminance may be formed on the
형광층(210)은 제1 기판(10) 상에 정의된 화소 영역에 일대일로 대응하여 배치되거나 화면의 수직 방향(도면의 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있고, 흑색층(212)은 크롬 또는 크롬 산화물과 같은 불투명 재질로 이루어질 수 있다.The
상술한 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에는 다수의 스페이서들(300)이 배치되어 두 기판(10, 20) 사이의 간격을 일정하게 유지시킨다. 이때, 스페이서들(300)은 흑색층(212)이 위치하는 비발광 영역에 대응하여 배치된다.A plurality of
이와 같이 구성되는 전자 방출 디바이스에서는, 일례로 애노드 전극(214)에 수백 내지 수천 볼트의 (+) 전압을 인가하고, 집속 전극(120)에 수 내지 수십 볼트의 (-) 전압을 인가하며, 캐소드 전극(110)과 게이트 전극(114) 중 어느 하나의 전극에 주사 신호 전압을 인가함과 동시에 다른 하나의 전극에 데이터 신호 전압을 인가하여 구동한다.In the electron emitting device configured as described above, for example, a positive voltage of several hundred to several thousand volts is applied to the
그러면, 캐소드 전극(110)과 게이트 전극(114) 사이의 전압차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(116) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자들은 집속 전극(120)을 통과하면서 이로부터 척력을 인가 받아 전자빔 다발의 중심부로 집속된 후 애노드 전극(214)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 화소의 형광층(212)에 충돌하여 이를 발광시킨다.Then, in the pixels where the voltage difference between the
이 과정에서 본 실시예의 전자 방출 디바이스는 집속 전극(120)에 의해 진공 용기 내부, 특히 유효 영역(A)의 제1 기판(10) 위로 제2 절연층(118)이 노출되는 것이 차단되기 때문에, 제2 절연층(118)의 표면 위로 전하들이 축적되는 것을 억제할 수 있다.In this process, the electron emission device of the present embodiment is blocked by the focusing
따라서, 본 실시예의 전자 방출 디바이스는 전하 축적으로 인해 야기되는 아 킹을 방지할 수 있고, 애노드 전극(214)에 고전압을 인가하는 것이 가능하여 에미션 효율을 높일 수 있다.Therefore, the electron emission device of the present embodiment can prevent arcing caused by charge accumulation, and it is possible to apply a high voltage to the
한편, 상기에서는 진공 평판 디바이스의 일례로 FEA형 전자 방출 디바이스에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이러한 FEA형 전자 방출 디바이스에 한정되지 않고 다른 유형의 전자 방출 디바이스와 전자 방출 디바이스 이외의 다른 진공 평판 디바이스에도 적용하여 실시할 수 있다.On the other hand, while the FEA type electron emission device has been described as an example of the vacuum flat plate device, the present invention is not limited to such FEA type electron emission device, but also for other types of electron flat device and other vacuum flat device other than the electron emission device. It can be applied.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiments of the present invention have been described above, the present invention is not limited thereto, and various modifications and changes can be made within the scope of the claims and the detailed description of the invention and the accompanying drawings. Naturally, it belongs to
이와 같이 본 발명에 따른 진공 평판 디바이스는 진공 용기 내부에서 불필요한 전하 축적을 차단하여 아킹을 방지할 수 있고 에미션 효율을 높일 수 있다.As described above, the vacuum flat panel device according to the present invention can block unnecessary charge accumulation inside the vacuum vessel, thereby preventing arcing and increasing the emission efficiency.
따라서, 본 발명에 따른 진공 평판 디바이스는 발광 또는 표시 특성을 개선할 수 있다.Thus, the vacuum flat panel device according to the present invention can improve the light emission or display characteristics.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E601 | Decision to refuse application |