KR100315238B1 - 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법 및 이 반사막을갖는 전계 방출 표시 소자 - Google Patents

Abstract

본 발명은 형광체를 발광시키고 산란된 전자를 형광체 측으로 반사함으로써 휘도 향상이 가능하도록 한 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법 및 이 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것으로, 본 발명의 전계 방출 표시 소자는, 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과; 상기 기판중 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과; 캐소드 전극의 일측 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 에미터와; 캐소드 전극에 수직하는 방향으로 상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 애노드 전극과; 애노드 전극의 일측 표면에 제공되며, 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하는 형광체와; 알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어지며, 형광체와 소정의 공간을 사이에 두고 제공되어 상기 형광체에서 산란된 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막;을 포함한다. 이로써, 방출 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막을 양극 가속 전압이 낮은 전계 방출 표시 소자 등의 표시 소자에도 적용할 수 있으므로, 반사막을 채용하지 않은 소자에 비해 휘도 향상이 가능하게 된다.

Description

평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법 및 이 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자{METHOD FOR MANUFACTURING METAL REFLECTIVE MEMBRANE AND FIELD EMISSION DISPLAY DEVICE HAVING THE SAME REFLECTION MEMBRANE}

본 발명은 형광체를 발광시키고 산란된 전자를 형광체 측으로 반사함으로써 휘도 향상이 가능하도록 한 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법 및 이 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자에 관한 것이다.

일반적으로 평판 표시 소자(FPD: Flat Panel Display device)는 큰 부피와 고전압을 필요로 하는 음극선관과는 달리, 두께가 얇고 저전압으로 구동되는 실질적으로 평탄한 표시 소자를 통칭하며, 이러한 평판 표시 소자 중에서 형광체의 발광을 이용하는 소자로는 전계 방출 표시 소자(FED: Field Emission Display device)와 형광표시관(VFD: Vacuum Fluorescent Display device) 등이 있다.

이러한 평판 표시 소자는 음극선관과 같이 화면 확대에 따른 급격한 부피 증가를 수반하지 않으므로, 노트북 컴퓨터의 표시장치와 디지털 카메라의 뷰파인더 등 고기능화 및 소형화 지향의 전자기기에 널리 사용되고 있다.

상기한 평판 표시 소자는 종류에 따라 세부적인 구조 또한 상이하지만, 대부분의 평판 표시 소자는 투명한 두장의 기판 내부에 애노드 전극과 캐소드 전극을 형성하고, 상기 애노드 전극의 표면에 형광체를 도포하며, 캐소드 전극에서 방출된 전자가 형광체에 충돌되도록 함으로써 화상을 구현하는 구조로 이루어진다.

그런데, 상기한 구성의 평판 표시 소자는 음극선관에 비해 휘도가 낮은 문제점이 있으므로, 최근에는 애노드 전극의 구동 전압을 높이는 한편, 음극선관에서와 같이 형광체에 금속 반사막(특히 알루미늄 반사막)을 설치하여 휘도를 높이고자 하는 시도가 행해지고 있다.

그러나, 음극선관의 경우에는 애노드 전극의 가속 전압이 25kV로 설정되므로 반사막을 채용한 경우 대략 30%정도 휘도가 증가하는데 반하여, 평판 표시 소자의 경우에는 애노드 전극의 가속 전압이 5kV 이하로 설정되므로, 음극선관에서와 같이알루미늄(Al) 반사막을 채용하는 경우에는 전자의 알루미늄 반사막에 대한 투과율이 낮아 실질적인 효과가 없다.

이에, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위한 것으로, 형광체를 발광시키고 산란된 전자를 형광체 측으로 반사함으로써 휘도 향상이 가능하도록 한 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법을 제공함에 목적이 있다.

본 발명은 상기 방법에 의해 제조된 금속 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법을 나타내는 도면.

도 2는 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법을 나타내는 공정 순서도.

도 3은 본 발명의 금속 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자의 일실시예를 나타내는 도면.

도 4는 본 발명의 금속 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자의 다른 실시예를 나타내는 도면.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

애노드 전극에 제공된 형광체의 표면에 중간막을 형성하는 중간막 형성 단계와;

알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어진 금속 반사막을 상기 중간막의 표면에 증착하는 반사막 증착 단계와;

상기 중간막을 제거하는 중간막 제거 단계;

를 포함하는 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법을 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

상기 기판중 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;

상기 캐소드 전극의 일측 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 에미터와;

상기 캐소드 전극에 수직하는 방향으로 상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 애노드 전극과;

상기 애노드 전극의 일측 표면에 제공되며, 상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하는 형광체와;

알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어지며, 상기 형광체와 소정의 공간을 사이에 두고 제공되어 상기 형광체에서 산란된 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막;

을 포함하는 전계 방출 표시 소자를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은,

일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

상기 기판중 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;

절연층을 사이에 두고 캐소드 전극과 수직으로 교차 형성되는 게이트 전극과;

상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 제공되며, 상기 캐소드 전극과의 사이에 임계 전압 이상의 전압차가 발생되도록 구동 전압이 인가되는 애노드 전극과;

상기 캐소드 전극의 화소 영역에 제공되며, 전계 형성시에 전자를 방출하는 전자 방출 물질로 이루어지는 복수의 에미터와;

상기 애노드 전극의 일측 표면에 제공되며, 상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하는 형광체와;

알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어지며, 상기 형광체와소정의 공간을 사이에 두고 제공되어 상기 형광체에서 산란된 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막;

을 포함하는 전계 방출 표시 소자를 제공한다.

이하, 첨부도면을 참조로 하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법 및 이 반사막을 갖는 전계 방출 표시 소자를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법을 나타내는 도면을 도시한 것으로, 본 발명의 금속 반사막은, 애노드 전극에 제공된 형광체의 표면에 중간막을 형성하고, 알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어진 금속 반사막을 상기 중간막의 표면에 증착하며, 상기 중간막을 제거하는 과정에 따라 제조된다.

이를 도 2를 참조로 더욱 상세하게 살펴보면, 기판(2)의 애노드 전극(4)에 제공된 형광막(6)의 표면에 아크릴 에멀젼(acryl emulsion) 또는 래커(lacquer)액을 도포 및 건조하여 중간막(8)을 형성하고(도 2a), 이 중간막(8)의 표면에 금속 반사막(10)을 증착한 후(도 2b), 이를 소성하여 중간막(8)을 제거하는 과정에 따라 제공된다(도 2c).

여기에서, 형광막(6)과 금속 반사막(10) 사이에 중간막(8)을 제공하는 이유는, 금속 반사막(10)을 형광막(6)의 표면에 바로 증착하면 형광막(6)의 표면 거칠기로 인해 금속 반사막(10)의 표면이 균일하게 증착되지 않기 때문으로, 상기와 같이 중간막(8)을 제공한 후 금속 반사막(10)을 증착시킴으로써 반사 효율을 향상시키기 위한 것이며, 이 중간막은 통상 10㎛ 정도의 두께를 갖는다.

그리고, 상기 금속 반사막(10)은 알루미늄(Al)에 비해 원자번호가 낮은 리튬(Li), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는바, 이들 금속 물질들은 공기중에서는 취급이 어렵지만, 진공도가 높고, 진공 챔버 내에서 봉착 과정이 이루어지는 평판 표시 소자의 경우에는 금속 반사막으로서 적용이 가능하다.

이와 같이, 상기 물질들을 금속 반사막(10)으로 이용하는 것은 위에서 언급한 바와 같이 알루미늄에 비해 원자번호가 낮기 때문에 전자 가속 전압(애노드 구동 전압)이 낮더라도 양호한 전자 투과율을 나타내기 때문이다.

그리고, 상기 중간막(8)은 금속 반사막의 소성 과정에서 분해되어 제거되며, 이로 인해 형광막(6)과 반사막(10) 사이에는 소정의 공간이 제공된다.

한편, 상기한 금속 반사막은 양자역학적인 터널링 효과를 이용하여 캐소드 전극에 제공된 에미터에서 전자를 방출시키고, 방출된 전자는 애노드 전극에 제공된 형광체에 충돌하여 상기 형광체를 여기시킴으로써 소정의 화상을 구현하는 전계 방출 표시 소자(FED; field emission display device)에 적용될 수 있는바, 이러한 전계 방출 표시 소자에 있어서 전자를 방출시키는 에미터는 크게 선단이 뾰족한 스핀트(spindt) 타입의 에미터와 면타입의 에미터로 구분된다.

상기 스핀트 타입의 에미터는 주로 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자에 채용되어 캐소드 전극과 게이트 전극에 인가된 전압 차이에 의한 전계 형성으로 전자를 방출시키도록 동작되며, 캐소드 전극의 일면으로 절연막과 게이트 전극을 형성한 다음 게이트 전극과 절연막을 식각하고, 식각된 공간으로 에미터 형성 물질을 적층시키는 과정을 포함하여 제조된다.

그리고, 면타입의 에미터는 주로 2극관 구조의 전계 방출 표시 소자에 채용되어 캐소드 전극과 애노드 전극에 인가된 전압 차이에 의한 전계 형성으로 전자를 방출시키도록 동작되며, 전자 방출 물질을 프리트 및 바인더 등의 첨가물과 혼합하여 에미터 페이스트를 제조하고, 이 에미터 페이스트를 후막 인쇄법에 의해 기판에 인쇄하는 과정을 포함하여 제조된다.

따라서, 스핀트 타입 또는 면타입의 에미터에서 방출된 전자는 애노드 전극에 인가된 전압으로 인해 형광체 쪽으로 이동하게 되고, 이어서 형광체에 충돌하여 형광체를 발광시키게 된다.

이하, 상기 구성을 갖는 전계 방출 표시 소자에 본 발명의 금속 반사막을 채용하는 경우를 도 3 및 도 4를 참조로 설명한다.

도 3은 본 발명의 금속 반사막이 적용된 2극관 구조의 전계 방출 표시 소자를 도시한 것으로, 전계 방출 표시 소자는, 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 후면 기판(12) 및 전면 기판(14)과, 후면 기판(12)에 소정의 라인 형상으로 배치되는 캐소드 전극(16)과, 캐소드 전극(16)의 패턴과 수직으로 교차하도록 전면 기판(14)에 라인 형상으로 배치되는 애노드 전극(18)을 포함한다.

그리고 캐소드 전극(16)에는 면 타입의 에미터(20)가 위치하며, 에미터(20)와 마주하는 애노드 전극(18)의 일면으로는 형광막(22)이 위치한다.

여기에서, 상기 에미터(20)는 흑연, 카본 섬유, 다이아몬드상 카본, 카본 나노튜브와 같은 카본 계열의 전자 방출 물질로 이루어지며, 이 물질들은 대향하는 두 전극(캐소드 전극과 애노드 전극) 사이에 임계 전압 이상의 전압차가 발생되는 경우 전자를 방출한다.

이러한 구조의 전계 방출 표시 소자에 있어서, 상기 형광막(22)에는 형광막(22)과의 사이에 소정의 공간을 두고 본 발명의 금속 반사막(24)이 제공되는바, 이 금속 반사막(24)은 도 1 및 도 2의 반사막 제조 방법에 의해 제공되므로, 여기에서는 상세한 설명은 생략한다.

그리고, 본 발명의 금속 반사막은 도 4에 도시한 바와 같이 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자에 채용될 수도 있는바, 본 실시예에 따른 3극관 구조의 전계 방출 표시 소자는 일반적으로 다음과 같은 구성을 갖는다.

후면 기판(32)의 일면에는 라인 형태의 캐소드 전극(34)이 제공되고, 캐소드 전극(34)의 위로는 게이트 전극(36)이 절연층(38)을 개재하여 캐소드 전극(34)과 수직으로 교차 형성된다.

그리고, 캐소드 전극(34)과 게이트 전극(36)이 교차하는 화소 영역에는 게이트 전극(36)과 절연층(38)을 관통하는 수백개의 홈이 형성되고, 각 홈의 내부로 캐소드 전극(34)의 표면에는 스핀트 타입의 에미터(40)가 제공된다.

상기 에미터(40)는 다이아몬드, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 실리콘 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지며, 이 물질은 대향하는 두 전극(캐소드 전극과 게이트 전극) 사이에 임계 전압 이상의 전압차가 발생되는 경우 전자를 방출한다.

그리고, 후면 기판(32)과 마주보는 위치에서 상기 기판(32)과 밀봉되는 전면 기판(42)에는 캐소드 전극(34)과 동일한 방향으로 라인 형태의 애노드 전극(44)이 제공되며, 애노드 전극(44)의 표면에는 에미터(40)에서 방출된 전자가 충돌할 때 발광하는 형광막(46)이 제공되고, 형광막(46)에는 상기 형광막(46)과 소정의 공간을 두고 금속 반사막(48)이 제공된다.

여기에서, 상기 금속 반사막(48)의 형성 물질 및 제조 공정은 도 3의 실시예에서와 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

이에 따라, 애노드 전극(18)과 캐소드 전극(16)에 소정의 전압을 인가하거나(도 3의 실시예의 경우), 또는 게이트 전극(36)과 캐소드 전극(34)에 소정의 전압을 인가하면(도 4의 실시예의 경우), 양 전극(18과 16 또는 36와 34)에 인가된 전압차에 따라 에미터(20 또는 40)에서 전계가 형성되어 전자가 방출되고, 방출된 전자는 형광막(22 또는 46) 측으로 이동하면서 금속 반사막(24 또는 48)을 투과한 후 상기 형광막에 충돌되고, 이어서 형광체(22 또는 46)로부터 산란된 전자는 금속 반사막(24 또는 48)에서 반사되어 형광막에 다시 충돌된다.

따라서, 형광체의 발광에 사용되는 전자량이 종래에 비해 증가되므로, 소자의 휘도 향상이 가능하다.

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.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 양극 가속 전압이 낮은 전계 방출 표시 소자 등의 표시 소자에도 방출 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막을 적용할 수 있으므로, 반사막을 채용하지 않은 소자에 비해 휘도 향상이 가능하게 된다.

또한, 고휘도를 요구하지 않는 소자의 경우에는 구동 전압을 종래에 비해 감소시키더라도 동일한 양의 전자를 형광체의 발광에 사용할 수 있게 되는 등의 효과가 있다.

Claims (12)

1. 애노드 전극에 제공된 형광체의 표면에 중간막을 형성하는 중간막 형성 단계와;

   알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어진 금속 반사막을 상기 중간막의 표면에 증착하는 반사막 증착 단계와;

   상기 중간막을 제거하는 중간막 제거 단계;

   를 포함하는 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법.
2. 제 1항에 있어서, 상기 금속 물질은 리튬, 나트륨, 마그네슘 중에서 선택된 어느 하나의 물질인 것을 특징으로 하는 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 중간막은 아크릴 에멀젼(acryl emulsion) 또는 래커(lacquer)액으로 이루어지는 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법.
4. 제 3항에 있어서, 상기 중간막은 상기 금속 반사막을 소성하는 과정에서 분해 및 제거되는 평판 표시 소자의 금속 반사막 제조 방법.
5. 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

   상기 기판중 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;

   상기 캐소드 전극의 일측 표면에 제공되며, 전계 형성시 전자를 방출하는 에미터와;

   상기 캐소드 전극에 수직하는 방향으로 상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 애노드 전극과;

   상기 애노드 전극의 일측 표면에 제공되며, 상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하는 형광체와;

   알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어지며, 상기 형광체와 소정의 공간을 사이에 두고 제공되어 상기 형광체에서 산란된 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막;

   을 포함하는 전계 방출 표시 소자.
6. 제 5항에 있어서, 상기 에미터는 카본 계열의 전자 방출 물질로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
7. 제 6항에 있어서, 상기 전자 방출 물질은 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, 카본 섬유, 카본 나노튜브 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계 방출 표시 소자.
8. 일정한 간격을 두고 대향 배치되는 제1 및 제2 기판과;

   상기 기판중 어느 하나의 기판에 제공되는 라인 형상의 캐소드 전극과;

   절연층을 사이에 두고 캐소드 전극과 수직으로 교차 형성되는 게이트 전극과;

   상기 기판중 다른 어느 하나의 기판에 제공되며, 상기 캐소드 전극과의 사이에 임계 전압 이상의 전압차가 발생되도록 구동 전압이 인가되는 애노드 전극과;

   상기 캐소드 전극의 화소 영역에 제공되며, 전계 형성시에 전자를 방출하는 전자 방출 물질로 이루어지는 복수의 에미터와;

   상기 애노드 전극의 일측 표면에 제공되며, 상기 에미터에서 방출된 전자가 충돌되어 발광함으로써 소정의 화상을 구현하는 형광체와;

   알루미늄에 비해 원자 번호가 낮은 금속 물질로 이루어지며, 상기 형광체와 소정의 공간을 사이에 두고 제공되어 상기 형광체에서 산란된 전자를 형광체 측으로 반사하는 금속 반사막;

   을 포함하는 전계 방출 표시 소자.
9. 제 8항에 있어서, 상기 에미터는, 다이아몬드, 몰리브덴, 탄탈륨, 텅스텐, 실리콘 중에서 선택된 어느 하나의 물질을 포함하는 스핀트 타입의 에미터로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
10. 제 5항 내지 제 9항중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속 반사막은 리튬(Li), 나트륨(Na), 마그네슘(Mg) 중에서 선택된 어느 하나의 물질로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.
11. 제 10항에 있어서, 상기 형광체의 표면에는 형광체와 금속 반사막 사이의 공간을 형성하기 위한 중간막이 제공되고, 상기 중간막은 금속 반사막의 증착 후 제거되는 전계 방출 표시 소자.
12. 제 11항에 있어서, 상기 중간막은 아크릴 에멀젼(acryl emulsion) 또는 래커(lacquer)액으로 이루어지는 전계 방출 표시 소자.