KR100325055B1 - 전계방출표시장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전계방출 표시장치의 내부 진공도를 향상시키고 그 진공도를 적절하게 유지시키기 위해 전제방출 팁이 형성되는 기판과 형광체가 도포된 에노드전극사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서/필러(pillar)를 게더(getter)용 물질로 구성한 전계방출 표시장치에 관한 것이다. 이를 위한 본 발명은, 기판과, 이 기판상에서 돌출되어 전자를 방출하는 다수의 전계방출 팁과, 상기 전계방출 팁에서 전자가 방출되도록 그 주변에 전기장을 형성시키는 다수의 게이트 전극과, 상기 방출전자의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 도포된 에노드전극, 및 상기 기판과 에노드전극사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서/필러를 구비한 전계방출 표시장치에 있어서, 상기 스페이서/필러가 진공형성용 게더물질로 되어 있고, 상기 게이트전극상에 게더물질로 구성된 게더층이 형성되어 있기 때문에 전계방출 표시장치의 간단한 구조에 의해 그 내부진공도를 적절하게 유지시킬 수 있다.

Description

전계방출 표시장치

본 발명은 전계방출 표시장치(Field Emission Display)에 관한 것으로서, 더 상세하게는 전계방출 표시장치의 내부 진공도를 향상시키고 그 진공도를 적절하게유지시키기 위해 전계방출(Field Emitter) 팁이 형성되는 기판과 형광체가 도포된 에노드전극사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서(spacer; 또는 필러(pillar))를 게더(getter)용 물질로 구성한 전계방출 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로 전계방출 표시장치를 구성하는 전계방출소자는 진공관과 달리 전자를 방출하기 위해 열적방출을 이용하는 것이 아니라 실리콘이나 금속팁을 캐소오드로 이용하고 게이트 전극을 상기 팁 가까이 위치시킴으로써 팁끝에 형성된 강한 전기장으로 전자를 방출시키는 전계방출을 이용한다.

상기와 같은 전계방출 표시장치의 기본 단위구성을 제1도에 나타내 보였다. 제1도를 참조하면, 전계방출 표시장치를 구성하는 최소단위는 마이크로 단위의 3극 진공관의 형태와 유사하다. 즉, 그 표면상에 형광체(4:실질적으로는 R.G.B.의 형광체)가 도포 또는 증착된 전극(2;또는 에노드전극), 게이트(8), 기판(12)의 팁(6)이, 진공관의 에노드, 그리드, 캐소오드와 각각 대응된다고 볼 수 있다. 이와 같이 전계방출 표시장치의 단위구성에 있어서, 팁(6)(또는, 전계방출 팁)과 게이트(8) 및 에노드전극(2)간에 충분한 전압이 인가되면 강한 전계에 의하여 전자들이 전계방출 팁(6)으로부터 터널링되어 외부로 방출된다. 전계방출 팁(6)으로부터 방출된 전자들은 게이트(8)를 통과하면서 가속되어 형광막(2)으로 형성된 에노드전극(2)인 화소에 높은 에너지를 가지고 충돌하여 해당 형광체를 발광시키게 된다. 이때, 전계방출 팁(6)에서 방출되는 전자들은 게이트(8)에 거의 흡수되지 않고 형광체(4)에 도달하기 때문에 전계방출 표시장치는 높은 발광효율을 갖게 된다. 여기서, 부재번호 10은 기판(12)과 게이트(8)사이를 절연하는 절연체이다.

상기와 같이 전계방출 팁(6)에서 전자들이 터널링되어 방출되는 원리를 제2도에 나타내 보였다. 제2도는 금속표면 또는 실리콘 표면의 밴드 다이아그램으로서, 정상상태(바이어스가 없는 상태의 진공레벨)에서 금속표면의 전도대에 있는 전자는 진공장벽으로 인한 높은 에너지 준위에 의해 금속표면 밖으로 방출되지 못하지만, 금속표면에 강한 전기장이 형성(바이어스상태의 진공레벨)되면 진공장벽의 에너지준위가 얇아지면서 전자가 금속표면밖으로 터널링될 수가 있게 된다. 여기서, 전계방출 팁(6) 주변에 형성되는 전기장은 게이트(8) 전극에 인가되는 전압과 전극의 위치 및 전계방출 팁(6)의 기하학적 모양에 의해 결정된다.

그러나, 상술한 바와 같은 전계방출 표시장치는 그 내부공간의 진공도를 적절하게 유지하여야만 상기 전계방출 표시장치의 정상적인 동작이 이루어지는데, 예를 들면 상기 전계방출 팁(6)과 게이트전극(8)등을 포함하는 내부공간의 부적절한 실링(sealing)이나, 실링상태의 노후에 기인하여 외부공기가 유입되어 상기 내부공간의 진공도가 저하되며, 또한 상기 방출전자에 의한 2차적인 원소의 생성 및 그 내부공간에 존재하고 있는 잔류가스등에 의해서도 내부공간 진공도가 떨어지게 된다.

상기와 같은 원인에 의해 전계방출 표시장치의 내부진공도가 저하되면, 즉, 상기 내부에 외부 공기원소가 유입되고, 불필요한 2차적인 원소가 생성되면, 상기 공기원소 및 2차적인 불필요원소들은 상기 전계방출 팁(4)에 부착되어 이 전계방출 팁(4)에서의 전자방출 성능을 저하시키게 되어, 전계방출 표시장치의 전체적인 성능이 저하되게 된다.

따라서, 전제방출 표시장치의 내부 진공도 저하에 따른 전계방출 표시장치의 안정적인 동작(실질적으로는 전제방출 팁(4)의 안정적인 동작)을 보장하기 위해 전계방출 표시장치의 내부는 통상 고진공도(대략1x10^-8에서 1x10^-9Torr)를 유지하여야 할 필요가 있게 된다.

상기와 같이 전계방출 표시장치의 공간내부를 고진공으로 유지하기 위해, 내부공간에 유입되는 외부공기를 차단하고 그 내부공간에서 불필요하게 생성되는 2차적인 원소들 및 내부공간에 존재하고 있는 잔류가스들을 제거하는 종래의 전계방출 표시장치의 단면구성을 제3도에 나타내 보였다. 제3도에 있어서, 제1도에 도시된 것과 동일한 작용 및 역할을 하는 구성요소들은 제1도와 부재번호와 동일한 부재번호를 붙였으며 이들의 설명은 생략한다. 제3도를 참조하면, 전계방출 표시장치의 양단부에 설치되어 그 내부공간에 유입되는 외부공기를 차단하는 실링부재(31)와, 상기 전계방출소자의 내부공간에서 생성되는 2차적인 원소들과 기존에 존재하고 있던 잔류가스들을 배출하는 배출관(33)과, 전계방출 팁(6)이 형성되는 기판(12)과 형광체(4)가 도포된 에노드전극(2)사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서(35)가 마련되어 있다. 여기서, 상기 배출관(33)내에는 소립자 물질을 흡착하여 소정의 진공상태를 형성하는 게더물질(37)이 내장되어 있는데, 이들은 통상 타이타늄(Ti) 또는 지르코니윰(Zr)등으로 바람직하게 구성된다. 그리고, 상기 스페이서(35)는 제3도에 원형의 단면으로 도시되어 있으나, 경우에 따라서는 기둥형상의 필러(pillar)로 제조될 수 있으며, 그 구성물질은 주로 실리콘(Si)으로 된다. 부재번호34는 에노드전극(2)과 형광체(4)사이의 투명전극(또는 ITO 전극)이고, 부재번호36은 소정의 전계방출 표시장치의 내부공간과 배출관(33)를 연결하는 소정의 관통파이프이고, 부재번호39는 에미터(Emitter) 전극이다.

그런데, 상기와 같이 게터물질(37)을 내장하고 있는 진공펌프(33:또는 배출관)가 설치된 전계방출 표시장치에 있어서, 상기 진공펌프는 그 구성이 복잡하며, 이를 상기 전계방출 표시장치에 설치하는 것도 기술적으로 복잡한 문제점이 있었다. 또한, 상기와 같은 진공펌프를 전계방출 표시장치에 부착하게 되면, 그 제조공정이 복잡해져 그 제조단가가 상승하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 고안된 것으로서, 전계방출 팁이 형성되는 기판과 형광체가 도포된 에노드전극사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서(또는 필러; 이하 "스페이서/필러"로 칭한다)의 재료를 게더(getter)용 물질로 구성함으로써 전계방출 표시장치의 전체적인 구성을 단순하게 하고 그 내부의 진공도를 적절하게 유지토록 한 전계방출 표시장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 전계방출 팁 주위에 형성되어 이들 팁에서 전자가 방출되도록 전기장을 형성하는 게이트전극상에 게더용 물질을 도포함으로써 전계방출 표시장치의 전체적인 구성을 단순하게 하고 그 내부의 진공도를 적절하게 유지토록 한 전계방출 표시장치를 제공함에 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는, 기판과,이 기판상에서 돌출되어 전자를 방출하는 다수의 전계방출 팁과, 상기 전계방출 팁에서 전자가 방출되도록 그 주변에 전기장을 형성시키는 다수의 게이트 전극과, 상기 방출전자의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 도포된 에노드전극, 및 상기 기판과 에노드전극사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서/필러를 구비한 전계방출 표시장치에 있어서,

상기 스페이서/필러가 진공형성용 게더물질로 되어 있는 점에 그 특징이 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 상기 게이트전극상에 진공형성용 게더물질이 도포되어 있는 점에도 그 특징이 있으며, 상기 게더물질은 지르코니움 또는 타이타늄인 점에도 그 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 전계방출 표시장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 전계방출 표시장치는 스페이서/필러를 지르코니움 또는 타이타늄으로 구성하거나, 게이트전극상에 지르코니움 또는 타이타늄을 도포함으로써, 그 내부의 진공도가 적절하게 유지되도록 한것으로서, 기판(54)과, 이 기판(54)상에서 돌출되어 전자를 방출하는 다수의 전계방출 팁(56)과, 상기 전계방출 팁(56)에서 전자가 방출되도록 그 주변에 전기장을 형성시키는 다수의 게이트 전극(52)과, 상기 방출전자의 충돌에 의해 발광하는 형광체(42)가 도포된 에노드전극 및 상기 기판(54)과 에노드전극 사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서/필러(40)를 구비하는데, 상기 스페이서/필러(40)는 게더물질, 즉 지르코니움 또는 타이타늄으로 구성되며, 상기 게이트전극(52)상에도 지르코니움 또는 타이타늄으로 된 게더층(40a)이 바람직하게 도포되어 있다. 여기서, 본 발명 전계방출 표시장치는 게더물질로 구성된 필러(40) 및 게더층(40a)이 그 상부에 형성된 게이트 전극(52)을 모두 포함할 수 있으며, 또는 그 중의 어느 하나만을 선택적으로 포함할 수도 있다.

또한, 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는, 전계방출 표시장치의 양단부에 설치되어 그 내부에 외부공기가 유입되는 것을 방지하는 실링부재(48)와, 에노드전극(44)과 형광체(42)사이에 개재되어 소정의 전극역할을 하는 투명전극(46)과, 기판(54)과 게이트전극(52)사이에 개재되어 이들을 절연하는 절연체(50)를 구비한다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 전계방출 표시장치의 작용 및 동작을 설명하면 다음과 같다.

제4도를 참조하면, 전계방출 표시장치는 동작중에 또는 그 이외의 상태에서 실링부재(48) 또는 다른 부위를 통해서 외부공기가 유압되거나, 그 내부공간에서 불요가스가 생성되면, 지르코니움 또는 타이타늄으로 구성된 스페이서(40) 또는 게이트전극(52)상에 형성된 게더층(40a)이 이들 외부공기 또는 불요가스를 흡착하여 상기 전계방출 표시장치가 최적으로 동작하도록 그 내부의 진공도를 적절하게 유지시킨다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전계방출 표시장치는 전계방출 표시장치를 구성하는 기본구성요소인 스페이서(40)를 게더물질로 구성하거나, 게이트전극(52)상에 게더층(40a)을 형성시키므로써 제조공정 및 그 제조단가를 상승시킴없이 단순한 구성에 의해 전계방출 표시장치의 내부진공도를 최적으로 유지할 수 있게 하는 이점을 제공한다.

제1도는 일반적인 전계방출 표시장치의 기본 단위구성을 도시한 구성도,

제2도는 금속 또는 실리콘 표면에 있어서의 터널링 효과를 설명하기 위한 밴드 다이아그램,

제3도는 종래 진공도 유지를 위해 배출관을 채용한 전계방출 표시장치의 대략적인 구성도, 및

제4도는 본 발명에 따른 전계방출 표시장치를 도시한 구성도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

40. . . .스페이서/필러 40a. . . .게더층

42. . . .형광체 44. . . .에노드전극

48. . . .실링부재 50. . . .절연체

52. . . .게이트전극 56. . . .전계방출 팁

Claims (2)

1. 기판과, 이 기판상에서 돌출되어 전자를 방출하는 다수의 전계방출 팁과, 상기 전계방출 팁에서 전자가 방출되도록 그 주변에 전기장을 형성시키는 다수의 게이트 전극과, 상기 방출전자의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 도포된 에노드전극, 및 상기 기판과 에노드전극사이에 배치되어 이들사이에 공간이 형성되도록 하는 스페이서/필러를 구비한 전계방출 표시장치에 있어서,

   상기 스페이서/필러는 진공형성용 게더물질로 이루어지고,

   상기 게이트전극에는 진공형성용 게더물질로 구성된 게더층이 도포되어 있는 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 게더층을 구성하는 진공형성용 물질은 지르코니움, 타이타늄중의 어느 한 물질인 것을 특징으로 하는 전계방출 표시장치.