KR20080033642A

KR20080033642A - 전자 방출 표시 장치 및 그의 에이징 방법

Info

Publication number: KR20080033642A
Application number: KR1020060099387A
Authority: KR
Inventors: 유승준; 장철현; 박진민; 강정호; 이수경; 이원일
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2006-10-12
Filing date: 2006-10-12
Publication date: 2008-04-17

Abstract

전자 방출 표시 장치에서는 기판 및 기판 위에 형성된 전극에 형성된 이물질을 제거하여 전자 방출이 용이해지도록 에이징을 수행한다. 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법은 제1 기간 동안 애노드 전극에 Va1 전압을 인가한 상태에서 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차를 V11 전압으로 설정하고, 제2 기간 동안 애노드 전극에 Va1 전압을 인가한 상태에서 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차를 -V11 전압으로 설정한다. 이어서 제3 기간 동안 애노드 전극에 Va2 전압을 인가한 상태에서 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차를 V11 전압으로 설정하고, 제4 및 제5 기간에서 애노드 전극에 고전압을 인가한다.

FED, 전자, 방출, 전극, 에이징, 고전류, 고전압

Description

전자 방출 표시 장치 및 그의 에이징 방법{ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE AND AGING METHOD THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 따른 전자 방출 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이다.

도 2는 도 1에 도시된 전자 방출 표시 패널의 부분 분해 사시도이다.

도 3은 도 2에 도시된 전자 방출 표시 패널의 y축 방향에 따른 부분 단면도이다.

도 4는 도 1에 도시된 전자 방출 표시 장치의 구동 파형을 나타낸 도면이다.

도 5 및 도 6은 각각 본 발명의 제1 및 제2 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법을 나타낸 도면이다.

본 발명은 전자 방출 표시 장치에 관한 것으로, 특히 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자 방출 표시 장치는 다수의 전자 방출 소자가 일정한 규칙으로 배열된 전자 방출 소자를 포함한다. 여기서, 전자 방출 소자는 전자원의 종류에 따라 열음극(hot cathode)을 이용하는 방식과 냉음극(cold cathode)을 이용하는 방식으로 분류할 수 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는 전계 방출 어레이(Field Emitter Array; FEA)형, 표면 전도성 에미션(Surface-conduction emission; SEC)형, 금속-절연층-금속(metal-insulator-metal; MIM)형 및 금속-절연층-반도체((metal-insulator-semiconductor; MIS)형 등이 알려져 있다.

이러한 전자 방출 표시 장치는 캐소드 전극, 게이트 전극, 집속 전극 및 애노드 전극을 포함하는 4 전극 구조로 되어 있으며, 캐소드 전극과 게이트 전극 중 어느 하나의 전극이 주사 전극으로 동작하고, 나머지 하나의 전극이 데이터 전극으로 동작한다. 이때, 캐소드 전극과 게이트 전극에 소정의 구동 전압을 인가하고, 애노드 전극에 수백~수천V의 (+) 전압을 인가하고, 집속 전극에 수 내지 수십V의 (-)의 전압을 인가하면, 캐소드 전극과 게이트 전극의 전압 차에 의해 전자 방출원 주위에 전계가 형성된다. 이로부터 전자가 방출되고, 방출된 전자가 전자빔 다발의 중심부로 집속된 후에 고전압이 인가된 애노드 전극 쪽으로 이동하여 대응하는 형광층에 충돌하여 발광시키는 것에 의하여 영상 표시가 이루어진다.

전자 방출 표시 장치는 캐소드 전극으로부터 애노드 전극으로 전자 방출을 용이하게 하기 위해 진공 공간을 가지고 있다. 이러한 진공 공간을 형성할 때 캐소드 전극이나 게이트 전극에 이물질이 형성되는 경우가 있다. 그러면 전자 방출 표시 장치의 구동 시에 캐소드 전극의 전자 방출원으로부터 방출되는 전자가 이물질과 충돌하여 이물질의 입자들이 전극 표면에서 떨어져 나갈 수 있으며, 이러한 입 자들은 캐소드 전극에서의 전자 방출을 촉진시킬 수 있다. 그리고 이와 같이 방출되는 전자들이 캐소드 또는 게이트 전극에 충돌하여, 캐소드 전극과 게이트 전극 사이에 높은 휘도의 방전 전류를 발생시킬 수 있다.

따라서, 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 각 전극에 형성된 이물질을 제거할 수 있는 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따르면, 제1 기판 위에 형성되는 제1 전극과 상기 제1 전극과 절연되어 교차하는 제2 전극 및 제2 기판 위에 형성되는 제3 전극을 포함하는 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법이 제공된다. 이 에이징 방법은, 제1 기간 동안 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 제1 전압과 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압을 인가하는 단계, 제2 기간 동안 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 상기 제2 전압과 상기 제1 전압을 인가하는 단계, 제3 기간 동안 상기 제3 전극에 제3 전압을 인가한 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 인가하는 단계, 제4 기간 동안 상기 제3 전극에 상기 제3 전압보다 높은 제4 전압을 인가하는 단계, 그리고 제5 기간 동안 상기 제3 전극에 음의 제5 전압을 인가하는 단계를 포함한다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였다. 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 부호를 붙였다.

이제 본 발명의 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치 및 그의 에이징 방법에 대해서 상세하게 설명한다.

먼저, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치에 대해서 도 1 내지 도 4를 참조하여 자세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 전자 방출 표시 패널의 부분 분해 사시도이며, 도 3은 도 2에 도시된 전자 방출 표시 패널의 y축 방향에 따른 부분 단면도이고, 도 4는 도 1에 도시된 전자 방출 표시 장치의 구동 파형을 나타낸 도면이다.

도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치는 전자 방출 표시 패널(100), 타이밍 제어부(200), 주사 전극 구동부(300), 데이터 전극 구동부(400), 애노드 전극 구동부(500) 및 집속 전극 구동부(600)를 포함한다.

도 2 및 도 3을 보면, 전자 방출 표시 패널(100)은 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(11)과 제2 기판(21)을 포함한다. 제1 기판(11)에는 복수의 캐소드 전극(12)이 일방향(도 2의 y축 방향)을 따라 형성되어 있고, 복수의 캐소드 전극(12)을 덮으면서 제1 기판(11) 전체에 절연층(13)이 형성되어 있다. 그리고 절연층(13) 위에는 복수의 게이트 전극(14)이 복수의 캐소드 전극(12)과 직교하는 방향(도 2의 x축 방향)을 따라 형성되어 있다. 일 실시예에서는 복수의 게이 트 전극(14)이 절연층을 사이에 두고 복수의 캐소드 전극(12) 아래에 형성될 수도 있다. 이때, 게이트 전극(14)과 캐소드 전극(12) 중 하나의 전극이 단위 화소를 선택하는 주사 전극(도 1의 S1-Sn)으로 동작하며, 나머지 하나의 전극이 단위 화소의 휘도를 결정하는 데이터 전극(도 1의 D1-Dm)으로 동작한다. 아래에서는 게이트 전극(14)이 주사 전극(도 1의 S1-Sn)으로 동작하고, 캐소드 전극(12)이 데이터 전극(도 1의 D1-Dm)으로 동작하는 것으로 설명하였다.

그리고 각 캐소드 전극(12)과 각 게이트 전극(14)의 교차 영역이 하나의 단위 화소를 정의하며, 캐소드 전극(12) 위로 각 단위 화소마다 전자 방출부(15)가 형성되어 있다. 절연층(13)과 게이트 전극(14)에는 각 전자 방출부(15)에 대응하는 개구부(131, 141)가 각각 형성되어 제1 기판(11) 상에 전자 방출부(15)가 노출된다. 제1 기판(11)과 대향하는 제2 기판(21)의 일면에는 형광층(22) 일례로, 적색과 녹색 및 청색 형광층(22R, 22G, 22B)이 서로간 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(22) 사이로 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(23)이 형성된다. 이때, 형광층(22)은 각 단위 화소마다 한가지 색의 형광층이 대응하도록 배치되고, 형광층(22)과 흑색층(23) 위로 애노드 전극(24)이 형성된다.

한편, 게이트 전극(14) 위로 집속 전극(16)이 형성되며, 이러한 집속 전극(16)은 단위 화소마다 하나의 개구부(161)를 형성하여 하나의 단위 화소에서 방출되는 전자들을 집속한다. 집속 전극(16) 하부에는 게이트 전극(14)과 집속 전극(16)을 절연시키기 위한 절연층(17)이 형성된다. 그리고 절연층(17)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(171)가 형성된다. 그리고 제1 기판(11)과 제2 기판(21) 사이에 는 두 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서(31)가 배치된다. 일 실시예에서는 이러한 집속 전극(16)과 절연층(17)을 제거할 수도 있다.

다시 도 1을 보면, 타이밍 제어부(200)는 외부로부터 영상 신호(R, G, B), 수직 동기 신호(V_sync) 및 수평 동기 신호(H_sync)를 수신하여, 주사 전극 구동부(300) 및 데이터 전극 구동부(400)의 구동을 제어하는 신호를 출력한다.

주사 전극 구동부(300)는 제어부(200)의 제어 신호에 따라 주사 전극(S1-Sn)에 구동 전압을 인가하고, 데이터 구동부(400)는 제어부(200)의 제어 신호에 따라 데이터 전극(D1-Dm)에 구동 전압을 인가한다.

애노드 전극 구동부(500)는 애노드 전극(24)에 구동 전압을 인가한다.

집속 전극 구동부(600)는 집속 전극(16)에 구동 전압을 인가한다.

구체적으로, 도 4에 도시한 바와 같이 주사 전극 구동부(300)는 복수의 주사 전극(Si)에 주사 전압(V1)을 순차적으로 인가하며, 데이터 전극 구동부(400)는 주사 전압(V1)이 인가된 주사 전극(Si)에 의해 형성되는 복수의 단위 화소에 대응하는 복수의 데이터 전압(V2)을 복수의 데이터 전극에 각각 인가한다. 도 4에서는 복수의 주사 전극(도 1의 S1-Sn) 중 하나의 주사 전극(Si)과 복수의 데이터 전극(도 1의 D1-Dm) 중 하나의 데이터 전극(Dj)만을 도시하였다. 그리고 집속 전극 구동부(600)는 집속 전극(16)에 음의 전압(V4)을 지속적으로 인가하고, 애노드 전극 구동부(500)는 애노드 전극(24)에 수백 내지 수천V의 양의 전압(V5)을 지속적으로 인가한다. 그러면, 주사 전극(Si)에 인가되는 주사 전압(V1)과 데이터 전극(Dj)에 인가되는 데이터 전압(V2)의 차에 의해 전자 방출부(15)에서 전자가 방출되고, 집속 전극(16)에 인가된 V4 전압에 의해 전자 방출부(15)에서 방출된 전자가 집속된다. 집속된 전자는 애노드 전극(24)에 인가된 V5 전압에 이끌려 대응하는 단위 화소의 형광층(22)에 충돌함으로써 발광이 이루어진다. 이때, 데이터 전극(Dj)에 데이터 전압(V2)보다 높은 전압(V3)이 인가되면, 주사 전극(Si)에 인가되는 주사 전압(V1)과 데이터 전극(Dj)에 인가되는 데이터 전압(V3)의 차가 줄어들어 전자 방출부(15)에서 전자가 방출되지 않는다. 따라서, 데이터 전극(Dj)에 데이터 전압(V2)이 인가되는 기간에 따라 발광될 단위 화소의 휘도가 결정된다.

도 5는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법을 나타낸 도면이다. 도 5에서는 앞서 설명한 것처럼 게이트 전극(도 2 및 도 3의 14)이 주사 전극(도 1의 S1-Sn)으로 동작하고, 캐소드 전극(도 2 및 도 3의 12)이 데이터 전극(도 1의 D1-Dm)으로 동작하는 것으로 가정한다. 그리고 집속 전극(도 2 및 도 3의 16)의 전압에는 에이징 시에 기준 전압(도 5에서는 0V)이 인가되는 것으로 가정한다. 또한 도 5에서는 집속 전극(16)과 애노드 전극(도 2 및 도 3의 24)에 인가되는 전압을 각각 Vf 및 Va로 도시하였다.

도 5에 도시한 바와 같이, T1 기간에서는 데이터 전극에 기준 전압(0V)을 인가하고 애노드 전극(24)에 Va1 전압을 인가한 상태에서, 주사 전극에 V11 전압을 인가한다. 이와 달리 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차(Vs-d)를 V11 전압으로 설정할 수 있으면, 다른 전압이 주사 전극과 데이터 전극에 인가될 수도 있다. 예를 들어 데이터 전극에 Vd 전압을 인가하고 주사 전극에 (Vd+V11) 전압을 인가할 수도 있다. 이때, V11 전압은 도 4의 V1 전압과 V2 전압의 차이(V1-V2)보다 큰 전압으로 설정되어, 주사 전극과 데이터 전극 사이에 강한 전계가 설정된다. 일 실시예에서 V11 전압은 (V1-V2) 전압의 1.2배 정도의 전압일 수 있으며, Va1 전압은 0.5kV 정도의 전압일 수 있다. 그러면, 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차(V11)에 의해 전자가 방출되고, 방출된 전자 중 일부는 주사 전극과 데이터 전극 사이에 형성된 강한 전계에 의해 주사 전극에 충돌된다. 이때, 방출된 전자와 주사 전극에 형성된 미립자가 충돌되면서 아크(ARC) 방전이 일어나고, 아크 방전으로 인해 주사 전극에 형성된 미립자가 제거된다.

T2 기간에서는 주사 전극에 기준 전압(0V)을 인가하고, 애노드 전극(24)에 Va1 전압을 인가한 상태에서, 데이터 전극에 V11 전압을 인가한다. 이 경우에도 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차(Vs-d)를 -V11 전압으로 설정할 수 있으면, 다른 전압이 주사 전극과 데이터 전극에 인가될 수도 있다. 그러면, 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차(-V11)에 의해 전자가 방출되고, 방출된 전자 중 일부는 주사 전극과 데이터 전극 사이에 형성된 강한 전계에 의해 데이터 전극에 형성된 미립자와 충돌되면서 아크 방전이 일어나고, 아크 방전으로 인해 데이터 전극에 형성된 미립자가 제거된다.

도 5에서는 T1 및 T2 기간이 일회씩 수행되는 것으로 도시하였지만, T1 및 T2 기간은 소정 횟수만큼 교대로 반복되면서 수행될 수도 있다.

T3 기간에서는 애노드 전극(24)에 Va1 전압보다 높은 Va2 전압을 인가한 상태에서 데이터 전극에 기준 전압(0V)을 인가하고, 주사 전극에 V11 전압을 인가한다. 일 실시 예에서 Va2 전압은 1.5kV 정도의 전압일 수 있다. 그러면, 주사 전극 과 데이터 전극의 전압 차(V11)에 의해 전자가 방출되고, 방출된 전자 중 일부는 애노드 전극(24)에 인가된 Va2 전압에 이끌려 대응하는 단위 화소의 형광층(도 2 및 도 3의 22)에 충돌한다. 이때, 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차(V11)가 일반 구동 시의 전압 차(V2-V1)보다 크므로, 많은 양의 전자가 형광층(도 2 및 도 3의 22)에 충돌하여 충돌하여 애노드 전극(24)에 고전류가 흐르게 된다. 이와 같이 고전류를 애노드 전극(24)에 흐르도록 하여 애노드 전극(24)을 안정화시킨 후 이어지는 T4 및 T5 기간에서 애노드 전극(24)에 고전압을 인가한다.

T4 기간에서는 데이터 전극과 주사 전극에 기준 전압을 인가한 상태에서 애노드 전극(24)에 Va2 전압보다 높은 Va3 전압을 인가한다. 기준 저압 대신에 데이터 전극과 주사 전극에 동일한 임의의 전압을 인가할 수도 있다. 일 실시 예에서 Va3 전압은 8kV 정도의 전압일 수 있다. 그러면, 제1 기판(도 2 및 도 3의 11)과 제1 기판(11) 위의 전극(데이터 전극 또는 주사 전극)에 형성된 미립자에 의해 전자가 형성되고, 이렇게 형성된 전자가 제1 기판(11) 및 그 전극 표면에서 방출되어 제2 기판(도 2 및 도 3의 21)으로 이동하게 되면서 미립자가 제거된다.

마지막으로, T5 기간에서는 데이터 전극과 주사 전극에 기준 전압을 인가한 상태에서 애노드 전극(24)에 -Va3 전압을 인가한다. 그러면, 제2 기간(21) 및 제2 기판(21) 위의 애노드 전극에 형성된 미립자에 의해 전자가 형성되고, 이렇게 형성되는 전자가 제2 기판(21) 및 그 전극 표면에서 방출되어 제1 기판(11)으로 이동하게 되면서 미립자가 제거된다.

도 5에서는 T1 및 T2 기간과 마찬가지로 T4 및 T5 기간이 일회씩 수행되는 것으로 도시하였지만, T4 및 T5 기간은 소정 횟수만큼 교대로 반복되면서 수행될 수 있다.

이와 같이 하여, 기판 및 그 전극에 형성된 미립자가 제거되어 각 전극간 절연이 좋아지고 전자 방출이 용이해질 수 있다.

도 6은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법을 나타낸 도면이다.

도 6에 나타낸 바와 같이, T1 내지 T5 기간 이후의 T6, T7 및 T8 기간 각각에서 애노드 전극(24)에 Va2 전압을 인가한 상태에서 주사 전극과 데이터 전극의 전압 차를 V11 전압으로 유지하는 기간을 점점 길게 할 수 있다. 이렇게 하면, 기간(T6-T8)에 대응하여 애노드 전극(24)에 인가된 Va2 전압에 이끌려 더 많은 전자를 단위 화소의 형광층(22)에 충돌시킬 수 있다. 즉, T6, T7 및 T8 기간의 길이에 비례하는 전류가 애노드 전극(24)에 흐를 수 있으므로, 고전류를 통하여 애노드 전극을 안정화시킬 수 있다. 또한 형광층(22)에 충돌하는 많은 전자에 의해 발광하는 빛을 통하여 전자 방출 표시 장치의 동작을 확인할 수 있다.

이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

본 발명에 의하면, 기판 및 그 전극에 형성된 이물질을 제거할 수 있으므로, 전자 방출이 안정적으로 이루어질 수 있다.

Claims

제1 기판 위에 형성되는 제1 전극과 상기 제1 전극과 절연되어 교차하는 제2 전극 및 제2 기판 위에 형성되는 제3 전극을 포함하는 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법에 있어서,

제1 기간 동안 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 제1 전압과 상기 제1 전압보다 높은 제2 전압을 인가하는 단계,

제2 기간 동안 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 상기 제2 전압과 상기 제1 전압을 인가하는 단계,

제3 기간 동안 상기 제3 전극에 제3 전압을 인가한 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 인가하는 단계,

제4 기간 동안 상기 제3 전극에 상기 제3 전압보다 높은 제4 전압을 인가하는 단계, 그리고

제5 기간 동안 상기 제3 전극에 음의 제5 전압을 인가하는 단계

를 포함하는 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 제5 기간 이후에, 복수의 제6 기간 동안 상기 제3 전극에 상기 제3 전압을 인가한 상태에서 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 상기 제1 전압과 상기 제2 전압을 인가하는 단계

를 더 포함하는 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법.
제2항에 있어서,

상기 복수의 제6 기간 중 시간적으로 앞선 제6 기간의 길이가 시간적으로 뒤에 위치한 제6 기간의 길이보다 짧은 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 및 제2 기간 동안 상기 제3 전극에 상기 제3 전압보다 낮은 전압이 인가되는 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 전압과 상기 제2 전압의 차이는 상기 전자 방출 표시 장치의 구동 시에 상기 제1 전극과 상기 제2 전극에 각각 인가되는 전압의 차이보다 큰 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법.
제1항에 있어서,

상기 제4 전압과 상기 제5 전압의 크기가 동일한 전자 방출 표시 장치의 에이징 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항의 에이징 방법을 수행하는 전자 방출 표시 장치.