JPH11250841A

JPH11250841A - 平板ディスプレイ

Info

Publication number: JPH11250841A
Application number: JP10359854A
Authority: JP
Inventors: Jae Myung Kim; 載明金; Kwi-Seok Choi; 龜錫崔; Soshin Ri; 相辰李
Original assignee: Samsung Display Devices Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 1997-12-22
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 1999-09-17
Also published as: KR19990052610A; CN1221201A; KR100258714B1

Abstract

(57)【要約】【課題】低い電界と低い真空状態でも電子放出能
力が低下せず作用し、且つ、具現する画像の輝度は増進
させることができる平板ディスプレイを提供する。【解決手段】第１基板１と、前記第１基板の一面にパ
ターン形成される複数のカソード電極５と、前記各カソ
ード電極の一面にパターン形成される電界放出用陰極９
と、前記カソード電極の間に形成される複数の隔壁７
と、前記第１基板と所定の間隔をおいて配置されて前記
第１基板とともに袋形態に封印されて内部空間部を真空
状態に維持する第２基板３と、前記第２基板の一面にパ
ターン形成される複数のアノード電極１１と、前記各ア
ノード電極の一面にパターン形成される蛍光層１３と、
前記蛍光層の間に形成される複数の隔壁１５と、前記空
間部に注入される少量の放電ガスと、を含む平板ディス
プレイ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平板ディスプレイに
係わり、より詳しくは、電界放出用陰極から放出された
電子で放電ガスを励起させ、この時発生する紫外線で蛍
光体を打撃して画像を具現するようにした平板ディスプ
レイに関する。

【０００２】

【従来の技術】平板ディスプレイ(flat panel display)
は、表示素子の代表格である陰極線管とは異なり、重さ
が軽く嵩が小さいという長所があって多方面でその研究
が活発に進められている。この平板ディスプレイには、
液晶表示装置（ＬＣＤ）を初めとして蛍光表示管（ＶＦ
Ｄ）及びプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）などが含ま
れ、また、この他の種類の１つとしては、電界放出ディ
スプレイ（ＦＥＤ；Field Emission Display）があげら
れる。前記電界放出ディスプレイは、周知の如く、大画
面用表示素子に適しているだけではなく、電力消費が少
なく且つ良質の画像を得ることができるという長所があ
って前記プラズマディスプレイと共に次世代映像表示素
子として注目されている。

【０００３】このような電界放出ディスプレイにおいて
具現される画面の明るさは、電界放出用陰極から放出さ
れる電子の量に左右され、また、電子放出量が多い陰極
はその表面積が極大化するという特徴を有している。従
って、従来の電界放出用陰極は、円錐形などのようにそ
の上端部が尖鋭に形成されているが、これは基板にタン
グステン、モリブデンなどの高融点金属薄膜を形成しこ
れをエッチング処理して鋭いチップ形状を有するように
形成される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような電
界放出用陰極は、イオン衝撃による損傷のおそれがあっ
て高真空状態（約１０^-8Torr程度）の環境を要求するこ
とにより、このような環境が維持されない場合にはその
寿命が短くなる確率が高いので電界放出ディスプレイに
実際に適用されにくいという問題点がある。また、前記
陰極を使用して電界放出表示素子を構成する際には、基
板の内部空間を高真空状態に維持し、さらに、高電界駆
動で明るさが優れる画質を具現する際にはこれにかかる
費用が高くなるので製作費の上昇をもたらすようにな
る。

【０００５】従って、本発明は前記問題点を解決するた
めのものであって、本発明の目的は、電子放出に必要な
駆動電界を低下させ基板の内部空間部の真空度を低下さ
せた状態でも画質の特性を向上させ得るようにした平板
ディスプレイを提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記目的を実現するため
に、本発明は、第１基板(first substrate)と；前記第
１基板の一面に所定のパターンを有して形成される複数
のカソード電極(firstconductive layer)と；前記各カ
ソード電極の一面に所定のパターンを有して形成される
電界放出用陰極と；前記カソード電極の間に所定の高さ
を有して形成される複数の隔壁(dielectric layer)と；
前記第１基板と所定の間隔をおいて配置されて前記第１
基板とともに袋形態に封印されて内部空間部を真空状態
に維持するようにする第２基板(second substrate)と；
前記第２基板の一面に所定のパターンを有して形成され
る複数のアノード電極(second conductive layer)と；
前記の各アノード電極の一面に所定のパターンを有して
形成される蛍光層(light emission layer)と；前記蛍光
層の間に所定の高さを有して形成される複数の隔壁(die
lectric layer)と；前記空間部に注入される少量の放電
ガス(discharge gas)と；を含む平板ディスプレイを提
案する。このような前記平板ディスプレイは、前記両電
極に交流電圧が印加されると、前記陰極に電界が加えら
れ、これより電子を放出し、この電子は放電ガスを励起
させ、この際、発生した紫外線は蛍光層を打撃してこれ
を発光させることにより所定の画像を具現する。

【０００７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を明確にするための
好ましい実施例を添付図面に基づいて説明する。本発明
の平板ディスプレイは、電界が加えられる陰極から放出
された電子が放電ガスを励起させ、この時発生した紫外
線を用いて蛍光層を発光させることにより、使用者が所
望する所定の画像を具現することができるように構成さ
れる。図１は説明上の便宜のために本発明による平板デ
ィスプレイのカソードアセンブリを９０°回転させて示
した図面である。このような作用のため、前記平板ディ
スプレイは、図１に示されているように、それぞれカソ
ードアセンブリとアノードアセンブリの構成に含まれる
第１、第２基板１、３を所定の間隔をおいて平行に配置
して、この第１、第２基板１、３が形成する内部空間部
が真空状態に維持され得るようにこれらを袋状態に封印
する。

【０００８】前記第１、第２基板１、３は、通常のよう
に、ガラスからなり、この際、第１基板１にはカソード
アセンブリが、また、前記第２基板３にはアノードアセ
ンブリが形成される。これをより具体的に説明すると、
まず、前記第１基板１の一面には複数のカソード電極５
が所定のパターンで形成される。本実施例においてはこ
れを、図２に示されているように、所定の間隔をおいて
配置されるライン(line)形態に形成するが、これは銀
（Ａｇ）ペーストをスクリーン印刷で形成したり又はス
パッタリングしエッチングして形成するのが好ましい。
また、前記各カソード電極５の間には所定の高さを有す
る隔壁７が前記カソード電極５と平行した状態に形成さ
れて配列されているが、本実施例においては、好ましく
は、これをガラス成分の隔壁用ペーストをスクリーン印
刷して形成する（図３参照）。また、前記の各カソード
電極５の一面には、電界放出用陰極として作用する黒鉛
層９が所定の厚さを有して形成されるが、この黒鉛層９
も前記カソード電極５と同様にライン形態に形成される
（図４参照）。

【０００９】前記黒鉛層９の形成方法としては、黒鉛ペ
ーストを前記カソード電極５の一面にスクリーン印刷し
て熱処理するのが好ましく、本発明においてこのように
前記黒鉛層９を電界放出用陰極として備えるのは黒鉛(g
raphite)が次のような特徴を有しているからである。即
ち、黒鉛は、図１０に示されているように、ダイヤモン
ドの正方晶系と類似する六角形の（０００１）面を含ん
でいるが、この（０００１）面方向には強い二重結合を
しておりこの（０００１）面間には弱いファンデルワー
ルス結合をしていることにより物理的に強い異方性を有
している。

【００１０】また、黒鉛は前記（０００１）面方向には
電気、熱などの伝導度がよい反面、この面の直角方向に
は電気、熱などの伝導度が悪く且つこれら面間の弱い結
合によって壊れやすいという短所を有している。このよ
うな黒鉛の特徴において、黒鉛粉末の表面には前記（０
００１）面の角が無数に存在し、さらに、この面の角は
天然的な電子放出チップとして電子を放出する作用をす
る。このような作用は、前記面が、六角形構造であるダ
イヤモンドの面と同様に、負電子親和現象（ＮＥＡ；Ne
gative Electron Affinity）による電子の自発的な放出
を低電界印加時にも容易に行うことができるのである。
即ち、ダイヤモンドは、その正方晶系の（１１１）面に
ボロン又は窒素などの不純物をドーピングすると、前記
負電子親和現象が現れるようになり、ここでこの負電子
親和現象（ＮＥＡ）は、伝導帯のエネルギーレベルが振
動中の自由電子エネルギーレベルより高くなることであ
り、このような現象下では電子の自発的な放出が可能に
なり、また、低い電界を加えても電子を放出できるよう
になる。ところで、このような点に鑑みて、前記黒鉛も
前記ダイヤモンドのようにその（０００１）面の構造を
六角形に形成し、さらに、その製造時にある程度の窒素
不純物を含有するようになることにより、前記ダイヤモ
ンドの特性と同様に、負電子親和現象（ＮＥＡ）が現れ
るとともに低電界の駆動によって電子を放出できるよう
になる。このような結果により、黒鉛は充分に電界放出
用陰極として使用可能であり、さらに、真空中で外力を
受けて壊れても継続して新たな前記面の角を生成する一
種の自己回復性(self-healing)の特性を有するようにな
って、その寿命を延長するとともに持続的に電子放出を
行うことができるようになる。このようにして、前記第
１基板１にはカソードアセンブリが形成され、反面、前
記第２基板３には次のような構造でアノードアセンブリ
が形成される。

【００１１】まず、前記第２基板３の一面には、前記カ
ソード電極５と同様に所定のパターン、言換えれば、所
定の間隔をおいてライン形態に形成される複数のアノー
ド電極１１が形成される（図６参照）。本実施例におい
て、このアノード電極１１は、好ましく、インジウム酸
化スズ（ＩＴＯ；Indium Tin Oxide）をスパッタリング
しエッチングして形成する。また、前記各アノード電極
１１の一面には、図７に示されているように、蛍光体が
印刷され熱処理されて形成された蛍光層１３が所定の厚
さを維持して形成され、この各蛍光層１３の間には、図
８に示されているように、前記カソードアセンブリと同
様に所定の高さを有する隔壁１５がそれぞれ形成され
る。勿論、この隔壁１５も前記隔壁７のようにガラス成
分の隔壁用ペーストがスクリーン印刷されて熱処理され
ることにより形成される。さらに、前記隔壁１５は、前
記アノード電極１１及び蛍光層１３に平行に配列されて
形成される。このようにして、前記第２基板３にはアノ
ードアセンブリが形成され、このような第１基板１と第
２基板３はそれぞれ、図５及び図９に示されているよう
に、その外周に沿って封着用シールフリット１９、２１
を塗布して前記カソード電極５とアノード電極１１が格
子状態に交差して配置されるように接合された後、封着
工程を通じて所定の圧力を受けながら熱処理され、排気
工程を通じてその内部を真空状態に維持してから、基板
１、３の間の内部空間部に所定の放電ガスが注入されて
使用者が所望する電界放出表示素子に製造される。さら
に、前記放電ガスは、周知のプラズマディスプレイ（Ｐ
ＤＰ）に使用されているアルゴン、ネオン、水銀の混合
ガスや或いは、ネオンとキセノン(xenon)の混合ガスか
らなるのが好ましい。

【００１２】このように製造された前記平板ディスプレ
イの作用を説明する。まず、前記カソード電極５とアノ
ード電極１１との間に交流電圧が印加されると、前記黒
鉛層９に電界が加えられ、これにより電子放出が行わ
れ、放出された電子は前記アノード電極１１によって加
速されながら前記放電ガスを励起させて紫外線を発生す
る。すると、この紫外線は、前記蛍光層１３に当たりこ
れを発光させ、この際発生した光が前記第２基板３側を
通じて出て所定の画像を具現する。このように、前記平
板ディスプレイは、基板の間に注入されている放電ガス
を前記黒鉛層９から放出された電子で励起して前記蛍光
層１３を発光させる新たな方式で画像を具現する。

【００１３】本実施例においては、前記平板ディスプレ
イを構成する際、前記基板１、３の間の距離(Cell Gap)
を、好ましく５〜５０μｍにしてその特性を実験した結
果、電界放出用陰極が高融点金属薄膜を円錐形に形成し
た従来の電界放出表示素子に比べて、真空度を１０^-6Ｔ
ｏｒｒに維持し、電子放出に必要な電界は１０⁶Ｖ／ｍ
に維持するとともに、輝度は２倍ほど（２００Ｃｄ／ｃ
ｍ²）増進させながらユニフォミティ(uniformity)特性
も向上させ得るということがわかる。

【００１４】一方、本発明は、電界放出用陰極を前記黒
鉛層９に限定せず、周知の電界放出ディスプレイに使用
されるダイヤモンド又はダイヤモンド状カーボン（ＤＬ
Ｃ；Diamond-Like Carbon）の薄膜で構成されることも
可能である。また、前記蛍光層１３は、低電圧用蛍光体
ではないカラー陰極線管用蛍光体を使用することも可能
である。即ち、前記蛍光層１３は、前記放電ガスの種類
に応じて、例えば、前記放電ガスとしてアルゴン、ネオ
ン、水銀の混合ガスを使用する場合には、電子によって
前記混合ガスが励起される時、凡そ２５４ｎｍ又は３６
５ｎｍほどの波長を有する紫外線が発生するので、カラ
ー陰極線管用蛍光体を用い、反面、前記放電ガスとして
ネオンとキセノンの混合ガスを使用する場合には、電子
によって前記混合ガスが励起される時、凡そ１５７ｎｍ
ほどの波長を有する紫外線が発生するので、プラズマデ
ィスプレイに使用される蛍光体を用いることができる。
以上を通じて本発明の好ましい実施例について説明した
が、本発明はこれに限定されるものではなく、特許請求
の範囲と発明の詳細な説明及び添付図面の範囲内でいろ
いろに変形して実施することができ、これもまた本発明
の範囲に属することは当然である。

【００１５】

【発明の効果】前記本発明の構成と作用説明を通じてわ
かるように、本発明は、電界放出用陰極の改善と基板間
に注入される放電ガスを用いることにより、次のような
効果を有するようになる。まず、電界放出用陰極を黒鉛
層で構成するとき、この黒鉛層が従来に比べて低電界及
び低真空状態で電子を放出することができ長寿命の特性
を有するので、本発明はこのような長所によって輝度及
びユニフォミティが向上された高画質の画像を具現する
ことができるという効果を有する。また、前記黒鉛層の
形成を簡単な工程であるスクリーン印刷法により行うの
で、本発明は前記電界放出用陰極をスパッタリングとエ
ッチング工程を通じて形成した従来に比べて製造費用を
節減して製造できるとともに、これにより装置の大面積
化が可能であるという付随的な効果も有するようにな
る。また、本発明は放電ガスを使用して画像を具現する
としても、通常のプラズマディスプレイにおいて発生す
る放電ガスのスパッタリング(sputtering)過程がないの
で、前記スパッタリングに拘らずにディスプレイを設計
することができる。即ち、通常のプラズマディスプレイ
のように前記スパッタリングから電極を保護するための
保護膜（例えばＭｇＯ）が不要になり、また、セルギャ
ップ(Cell Gap)も充分に縮小させ得るようになる。従っ
て、本発明はこのような長所によってディスプレイの薄
膜化ができるという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例による平板ディスプレイを示し
た部分断面図

【図２】平板ディスプレイのカソードアセンブリの製造
段階の説明図

【図３】平板ディスプレイのカソードアセンブリの製造
段階の説明図

【図４】平板ディスプレイのカソードアセンブリの製造
段階の説明図

【図５】平板ディスプレイのカソードアセンブリの製造
段階の説明図

【図６】平板ディスプレイのアノードアセンブリの製造
段階の説明図

【図７】平板ディスプレイのアノードアセンブリの製造
段階の説明図

【図８】平板ディスプレイのアノードアセンブリの製造
段階の説明図

【図９】平板ディスプレイのアノードアセンブリの製造
段階の説明図

【図１０】黒鉛の結晶構造図

【符号の説明】

１第１基板３第２基板５カソード電極７隔壁９黒鉛層１１アノード電極１３蛍光層１５隔壁１９シールフリット２１シールフリット

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１基板と、前記第１基板の一面に所定のパターンを有して形成され
る複数のカソード電極と、前記各カソード電極の一面に所定のパターンを有して形
成される電界放出用陰極と、前記カソード電極の間に所定の高さを有して形成される
複数の隔壁と、前記第１基板と所定の間隔をおいて配置されて前記第１
基板とともに袋形態に封印されて内部空間部を真空状態
に維持する第２基板と、前記第２基板の一面に所定のパターンを有して形成され
る複数のアノード電極と、前記各アノード電極の一面に所定のパターンを有して形
成される蛍光層と、前記蛍光層の間に所定の高さを有して形成される複数の
隔壁と、前記空間部に注入される少量の放電ガスと、を含む平板ディスプレイ。
【請求項２】前記電界放出用陰極は、黒鉛層から形成
されることを特徴とする請求項１に記載の平板ディスプ
レイ。
【請求項３】前記電界放出用陰極は、ダイヤモンド薄
膜から形成されることを特徴とする請求項１に記載の平
板ディスプレイ。
【請求項４】前記電界放出用陰極は、ダイヤモンド状
炭素から形成されることを特徴とする請求項１に記載の
平板ディスプレイ。
【請求項５】前記カソード電極とアノード電極は、そ
れぞれ所定の間隔をおいて形成されるライン形状からな
り、格子形態に対向配置されることを特徴とする請求項
１に記載の平板ディスプレイ。
【請求項６】前記放電ガスは、アルゴンとネオンと水
銀の混合ガスからなることを特徴とする請求項１に記載
の平板ディスプレイ。
【請求項７】前記放電ガスは、ネオンとキセノンの混
合ガスからなることを特徴とする請求項１に記載の平板
ディスプレイ。