KR100615232B1 - 발광형 투명 도전층 및 이를 구비한 전자 방출 소자 - Google Patents

발광형 투명 도전층 및 이를 구비한 전자 방출 소자 Download PDF

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KR100615232B1
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Abstract

본 발명은 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어진 발광형 투명 도전층 및 전면 기판; 상기 전면 기판의 일면에 구비되는 제 1 전극; 상기 제 1 전극의 일면에 구비되는 형광층; 상기 전면 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 배면 기판; 상기 배면 기판의 일면에 형성된 전자 방출부 및 상기 전자 방출부로부터의 전자 방출을 제어하기 위한 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극은 상기 발광형 투명 도전층인 전자 방출 소자에 관한 것이다. 본 발명의 전자 방출 소자는 전자 방출 표시 장치, 백라이트 유니트, 상기 백라이트 유니트를 구비한 평판 표시 장치 등에 이용될 수 있다. 상기 발광형 투명 도전층을 이용하면 상기 형광층을 발광시키지 못한 잉여 전자도 발광에 기여할 수 있게 되는 바, 색순도, 색재현 범위, 휘도 및 연색성까지 개선된 소자를 얻을 수 있다.

Description

발광형 투명 도전층 및 이를 구비한 전자 방출 소자{A transparent conductive phosphor layer and an electron emission device comprising the same}
도 1은 본 발명을 따르는 전자 방출 소자의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명을 따르는 전자 방출 표시 장치의 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 3은 본 발명을 따르는 전자 방출 표시 장치의 다른 일 실시예를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명을 따르는 발광형 투명 도전층의 일 실시예와 ITO층의 투과율을 나타낸 그래프이다.
도 5는 상이한 열처리 조건 하에서 형성된 본 발명을 따르는 발광형 투명 도전층의 다른 일 실시예와 ITO층의 광투과율을 나타낸 그래프이다.
도 6은 본 발명을 따르는 발광형 투명 도전층의 일 실시예를 이루는 물질의 포토루미네센스(photoluminescence)를 나타낸 그래프이다.
도 7은 본 발명을 따르는 발광형 투명 도전층의 일 실시예의 포토루미네센스를 나타낸 그래프이다.
도 8은 본 발명을 따르는 발광형 투명 도전층의 일 실시예의 캐소드루미네센스(cathodoluminescence)를 나타낸 그래프이다.
도 9는 본 발명을 이루는 발광형 투명 도전층의 다른 실시예의 캐소드루미네센스를 나타낸 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 30, 50 : 배면 기판 32, 52 : 게이트 전극
52a : 게이트 홀 34, 54 : 절연층
34a : 비아 홀 16, 36, 56 : 캐소드 전극
18, 38, 58 : 전자 방출부 39 : 게이트 아일랜드
20, 40, 60 : 전면 기판 22, 42, 62 : 애노드 전극
24, 44, 64 : 형광층 48, 68 : 밀봉 부재
본 발명은 발광형 투명 도전층 및 이를 구비한 전자 방출 소자에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 형광층의 발광에 기여하지 못한 잉여 전자를 발광시킬 수 있는 발광형 투명 도전층 및 이를 구비한 전자 방출 소자에 관한 것이다. 상기 전자 방출 소자는 전자 방출 표시 장치, 백라이트 유니트, 상기 백라이트 유니트를 구비한 평판 표시 장치에 다양하게 이용될 수 있다.
일반적으로 전자 방출 소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극 을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다.
상기에서 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는 FEA(Field Emitter Array)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal-Insulator-Metal)형 및 MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 알려져 있다.
상기 FEA형은 일 함수(Work Function)가 낮거나 β Function 이 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 그라파이트, DLC(Diamond Like Carbon) 등의 카본계 물질, 그리고 최근 나노튜브(Nano Tube)나 나노 와이어(Nano Wire) 등의 나노물질을 전자 방출원을 적용한 소자가 개발되고 있다.
상기 SCE형은 제1기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1전극과 제2전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성한 소자이다. 상기 소자는 상기 전극에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 상기 미세 갭인 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터 낮은 전자 전위를 갖는 금속쪽으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체중의 전자의 평균자유행로보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여 오믹전극상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연층과 금속박막을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
전술한 바와 같은 다양한 전자 방출부로부터 방출된 전자는 전자 방출부와 배향되어 배치된 형광층에 조사되어 발광에 기여하게 된다. 대한민국 특허 공개번호 제2000-0060141호에는 화소셀, 스위칭 소자 및 상기 스위칭 소자의 일부를 제외한 노출된 전면을 덮는 보호막 및 상기 보호막 상에 캐소드층, 유기 발광층 및 애노드층인 순차적으로 적층되도록 형성되는 EL부를 포함하는 전기 발광 소자로서, 상기 애노드층이 투명 도전층으로 이루어진 전기 발광 소자가 개시되어 있다.
그러나, 종래 기술에 따르면, 전자 방출부로부터 조사된 전자 중 형광층의 발광에 기여하지 못하고 손실되는 잉여 전자는 형광층에서 열로 손실되거나 또는 애노드 전극인 도전층을 통하여 흘러버려, 실제 발광 효율은 만족할 만한 수준에 이르지 못한다. 게다가, 상기 잉여 전자가 열의 형태로 손실되는 현상은 형광층 열화의 한 원인이 되기도 한다. 따라서, 전자 방출 소자의 발광 효율을 개선할 필요성은 여전히 요구된다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하고자 도출된 것으로서, 발광형 투명 도전층 및 이를 구비한 전자 방출 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기 전자 방출 소자를 이용한 전자 방출 표시 장치, 백라이트 유니트 및 상기 백라이트 유니트를 구비한 평판 표시 장치 역시 제공한다.
상기 본 발명의 과제를 이루기 위하여, 본 발명은, 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어진 발광형 투명 도전층을 제공한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명은,
전면 기판;
상기 전면 기판의 일면에 구비되는 제 1 전극;
상기 제 1 전극의 일면에 구비되는 형광층;
상기 전면 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 배면 기판;
상기 배면 기판의 일면에 형성된 전자 방출부 및
상기 전자 방출부로부터의 전자 방출을 제어하기 위한 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극은 발광형 투명 도전층이며, 상기 발광형 투명 도전층은 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어진 전자 방출 소자를 제공한다.
상기 본 발명의 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 전술한 바와 같은 본 발명의 발광형 투명 도전층을 구비한 전자 방출 표시 장치를 제공한다.
상기 본 발명의 또 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 전술한 바와 같은 본 발명은 발광형 투명 도전층을 구비한 백라이트 유니트를 제공한다.
상기 본 발명의 또 다른 과제를 이루기 위하여, 본 발명은 전술한 바와 같은 본 발명의 발광형 투명 도전층를 적용한 백라이트 유니트 및 상기 백라이트 유니트의 전방에 배치되어 상기 백라이트 유니트로부터 공급되는 광을 제어하여 화상을 구현하는 수발광 소자를 이용한 디스플레이 패널을 포함하는 평판 표시 장치를 제공한다.
전술한 바와 같이 발광형 투명 도전층을 구비한 본 발명의 전자 방출 소자에 따르면 형광층의 발광에 기여하지 못한 잉여 전자도 본 발명의 발광형 투명 도전층에 의하여 발광에 기여할 수 있게 되는 바, 색순도, 색재현 범위, 휘도 및 연색성 등이 개선될 수 있다. 이러한 발광형 투명 도전층을 이용하면 발광 효율이 향상된 전자 방출 소자, 전자 방출 표시 장치, 백라이트 유니트 및 상기 백라이트 유니트를 채용한 평판 표시 장치를 얻을 수 있다. 뿐만 아니라, 특히 표시 장치에 적용되는 경우에는 발광형 투명 도전층의 발광 특성을 도펀트를 이용하여 제어함으로써, 형광층만으로는 부족하였던 색순도, 색재현 범위, 휘도 및 연색성을 보완할 수 있다.
이하, 본 발명을 보다 상세히 설명한다.
본 발명의 발광형 투명 도전층은 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어진다. 먼저, 상기 투명 도전 산화물(transparent conductive oxide : 이하, "TCO"라고도 함)은 상기 발광형 투명 도전층과 접한 형광층으로부터 발광된 빛이 효과적으로 투과할 수 있도록 가시광선 영역에서의 투과율이 80% 이상인 물질인 것이 바람직하며, 에너지 밴드 갭은 3eV 이상인 물질일 수 있다. 이러한 투명 도전 산화물의 구 체적인 예에는 ZnO, SnO2, In2O3, ZnGa2O4, CdSnO 3 또는 SrTiO3 등이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 이 중, ZnO 또는 SnO2가 바람직하다. 상기 투명 도전 산화물에 의하여 본 발명의 발광형 투명 도전층의 도전성 또한 개선될 수 있다.
한편, 발광형 투명 도전층 중 도펀트는 활성화(activator) 이온으로서, 본 발명의 발광형 투명 도전층과 접한 형광층에서의 발광에 기여하지 못한 잉여 전자를 이용하여 추가 발광시키는 역할을 한다. 상기 도펀트는 구현하려는 색재현 범위에 따라 Eu, Tb, Mn, Gd, Sm, Ho, Tm, Dy, Pr, Ce, Nd, Cu, Ag 및 Mg 중 선택될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 필요에 따라 상기 물질 중 2 이상을 조합하여 사용하는 것이 가능함은 물론이다. 이 중, Eu 또는 Mn이 바람직하다.
이와 같은 투명 도전 산화물과 도펀트로 이루어진 발광형 투명 도전층에 의하여, 상기 도전층과 접한 형광층에 도달한 전자 중 발광에 기여하지 못하고 형광층의 후막에 전달된 잉여 전자도 열 등의 형태로 손실되지 않고 발광에 기여할 수 있게 된다. 특히, 표시 장치에 적용되는 경우에는, 상기 발광형 투명 도전층에 의하여 형광층의 발광 특성이 보완될 수 있으므로, 색순도, 색재현 범위, 휘도 및 연색성이 크게 향상될 수 있다.
상기 도펀트의 함량은 상기 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 내지 15몰%, 바람직하게는 1몰% 내지 7몰%일 수 있다. 상기 도펀트의 함량이 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 미만인 경우에는 원하는 수준의 추가 발광 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있고, 상기 도펀트의 함량이 투명 도전 산화물 의 함량을 기준으로 15몰%를 초과하는 경우에는 발광형 투명 도전층의 광투과율이 지나치게 낮아져 평판 표시 장치 또는 백라이트 유니트에 부적절할 수 있다는 문제점이 있기 때문이다. 보다 구체적으로, 도펀트로서 Eu를 사용하는 경우, Eu의 함량은 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 내지 15몰%, 바람직하게는 5몰% 내지 10몰이다. 또한, 도펀트로서 Mn 또는 Tb를 사용하는 경우, 상기 도펀트의 함량은 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 내지 2몰%가 바람직하다.
상기 발광형 투명 도전층은 글라스재 등으로 이루어진 기판의 일면에 증착 공정 및 열처리 공정에 의하여 형성될 수 있다.
먼저, 전술한 바와 같은 투명 도전 산화물 분말과 도펀트-함유 물질을 혼합하여 발광형 투명 도전층 형성용 예비 혼합물을 형성한다. 이 후, 상기 예비 혼합물을 열처리한다. 상기 열처리는 예를 들면 1000℃ 내지 1600℃의 온도에서 2 내지 4 시간 동안 수행될 수 있으나, 이는 상기 예비 혼합물에 사용된 투명 도전 산화물 분말 및 도펀트-함유 물질의 특성에 따라 상기 범위 이외의 다른 범위일 수 있음은 물론이다. 상기 도펀트-함유 물질은 본 발명의 도펀트의 산화물일 수 있다.
상기 예비 혼합물을 기판의 일면에 증착시킨다. 이 때, 증착 공정은 예를 들면 스퍼터링법 또는 전자빔 증착법 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 보다 상세하게, 스퍼터링법 중에서는, 아르곤 플라즈마를 이용하는 rf 스퍼터링법을 이용할 수 있다.
이 후, 상기 증착 공정으로 형성된 박막을 열처리한다. 이 때, 열처리 공정 은 예를 들면 로(furnace)-이용법 또는 급속가열방법 등을 이용할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 보다 상세하게, 급속가열방법 중에서는 RTA법(Rapid Temperature Annealing)을 이용할 수 있다.
상기 증착 후 열처리 공정은 500℃ 내지 1200℃, 바람직하게는 500℃ 내지 1100℃의 온도 범위에서 수행된다. 열처리 공정의 온도는 투명 도전 산화물에 따라 상이할 수 있는데, 예를 들어, 투명 도전 산화물로서 SnO2를 사용하는 경우에는 600℃를 사용할 수 있고, 투명 도전 산화물로서 ZnO를 사용하는 경우에는 1000℃ 내지 1100℃를 사용할 수 있다. 열처리 공정 온도가 500℃미만인 경우에는 증착된 발광형 투명 도전층인 애노드 전극이 충분한 강도를 가질 수 없다는 문제점이 발생할 수 있고, 열처리 공정 온도가 1200℃를 초과하는 경우에는 발광형 투명 도전층을 이루는 물질이 산화되어 도전성이 저하될 수 있다는 문제점이 발생할 수 있기 때문이다. 발광형 투명 도전층이 형성될 기판으로서 코닝 글래스(Corning glass, Dow Corning 사 제품) 또는 석영을 사용하기 위해서는 상기 증착 후 열처리 온도가 낮은 것이 바람직하다.
상기 증착 후 열처리 공정은 공기 분위기 또는 수소 분위기에서 수행될 수 있다. 수소 분위기에서 수행되는 것이 보다 바람직하다. 이는 수소 분위기 하에서 열처리 하는 경우, 환원 분위기가 형성될 수 있어 발광형 투명 도전층의 투과율을 향상시킬 수 있기 때문이다.
이와 같은 본 발명의 발광형 투명 도전층은 전자 방출 소자에 구비될 수 있 다.
본 발명의 전자 방출 소자의 일 실시예는 도 1을 참조한다. 도 1에 있어서, 배면 기판(10)의 상면에는 전자 방출부(18)의 전자 방출을 제어하는 캐소드 전극(16)이 구비되어 있다. 상기 배면 기판(10)은 예를 들면, 글라스재 등으로 형성될 수 있다. 상기 캐소드 전극(16)은 ITO, IZO, In2O3 등의 투명 전도성 물질 또는 Mo, Ni, Ti, Cr, W 또는 Ag 등과 같은 금속으로 이루어질 수 있으나, 이에 한정되지 않음은 물론이다. 상기 캐소드 전극(16)은 스트라이프형, 전면 일체형 등과 같은 다양한 형태로 구비될 수 있다.
상기 캐소드 전극(16) 상의 전자 방출부(18)는 예를 들면, 몰리브덴, 실리콘 등을 주 재료로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어진 전자 방출원, 카본계 물질로 이루어진 전자 방출원, 미세 균열이 형성된 도전 박막을 이용한 전자 방출원, 금속-유전층-금속 구조 또는 금속-유전층-반도체 구조를 이용한 전자 방출원 등과 같은 다양한 형태가 가능하다. 이 중, 카본계 물질을 이용한 전자 방출원의 카본계 물질로는 예를 들면, 카본나노튜브, 플러렌, 다이아몬드상 카본 등을 이용할 수 있다.
한편, 상기 배면 기판(10)과 일정간격을 두고 전면 기판(20)이 서로 대향되게 배치되어 있다. 상기 전면 기판(20)은 예를 들면 글라스재 등으로 이루어 질 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 이하 설명되는 바와 같이 본 발명의 전면 기판(20) 하면에 구비될 제2전극(22)은 증착에 의해 형성될 수 있는 바, 상기 전면 기 판(20)은 증착 온도를 고려하여 선택될 수 있다. 상기 전면 기판(20)의 하면에는 발광형 투명 도전층으로 애노드 전극(22)이 구비되어 있으며, 애노드 전극(22) 하면에는 형광층(24)이 차례로 구비되어 있다. 상기 애노드 전극(22)과 상기 캐소드 전극(12) 사이에 소정의 전압을 인가하게 되면 전자 방출부(18)로부터 전자가 방출되며, 상기 방출된 전자가 형광층(24)에 충돌함으로써 형광층(16)의 형광 물질이 여기되어 가시광을 발산하게 된다.
본 발명에 따르면, 상기 애노드 전극(22)은 발광형 투명 도전층이며, 상기 발광형 투명 도전층은 전술한 바와 같은 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어진다. 상기 발광형 투명 도전층에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략한다. 상기 발광형 투명 도전층인 애노드 전극(22)에 의하여, 전자 방출부(18)로부터 방출되어 형광층(24)에 도달한 전자 중 발광에 기여하지 못하고 형광층(24)의 후막에 전달된 잉여 전자도 발광에 기여할 수 있게 된다. 뿐만 아니라, 표시 장치에 적용되는 경우에는, 발광형 투명 도전층의 도펀트에 따라 형광층의 발광 특성이 보완될 수 있으므로, 색순도, 색재현 범위 및 연색성이 크게 향상될 수 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 발광형 투명 도전층을 구비한 전자 방출 소자의 구조를 적용한 전자 방출 표시 장치를 제공한다.
도 2는 전술한 바와 같은 본 발명의 전자 방출 소자의 구조를 적용한 전자 방출 표시 장치의 일 실시예이다. 도 2에서 배면 기판(30)의 상부에는 게이트 전극(32)이 형성되어 있으며, 게이트 전극(32)의 상부에는 절연층(34)이 형성된다. 절연층(34)에는 복수 개의 비아 홀들(34a)이 형성되어 있으며, 상기 절연층(34) 상 에는 상기 비아 홀들(34a)에 채워지도록 게이트 아일랜드들(39)이 형성되어 있다. 상기 게이트 아일랜드들(39)은 상기 게이트 전극들(32)에 의해 전자 방출부(38)에 인가되는 전계의 영향을 크게 하여 전자 방출부(38)로부터의 전자의 방출을 용이하게 하기 위해 형성되는 것으로서, 도전성 물질로 이루어질 수 있으며, 제조 공정에 있어서 캐소드 전극(36)과 상기 게이트 아일랜드(39)의 형성은 동시에 이루어질 수도 있다. 한편, 전면 기판(40)의 하면에는 애노드 전극(42)이 형성되어 있다. 상기 애노드 전극(42)은 전술한 바와 같은 발광형 투명 도전층이다. 상기 발광형 투명 도전층에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략한다. 애노드 전극(42)의 하면에는 형광층(44)이 구비되어 있으며, 전면 기판(40) 및 배면 기판(20) 사이이에는 밀봉 부재(48)가 구비되어 있다.
도 3은 전술한 바와 같은 본 발명의 발광형 투명 도전층을 구비한 전자 방출 소자의 구조를 적용한 전자 방출 표시 장치의 다른 일 실시예이다. 도 3에서 배면 기판(50)의 상부에는 캐소드 전극(56)이 형성되어 있으며, 캐소드 전극(56)의 상부에는 절연층(54)이 형성된다. 절연층(54)에는 게이트 홀(52a)이 형성되어 있으며, 상기 게이트 홀(52a) 내부에 전자 방출부(58)가 형성된다. 도 3에는 원추형 전자 방출부(58)가 도시되어 있으나, 전자 방출부의 형태는 이에 한정되지 않음은 물론이다. 게이트 전극(52)은 절연층(54) 상에 형성된다. 한편, 전면 기판(60)의 하면에는 애노드 전극(62)이 형성되어 있다. 상기 애노드 전극(62)은 전술한 바와 같은 발광형 투명 도전층이다. 상기 발광형 투명 도전층에 관한 상세한 설명은 전술한 바와 같으므로 생략한다. 애노드 전극(62)의 하면에는 형광층(64)이 구비되 어 있으며, 전면 기판(60) 및 배면 기판(50) 사이에는 밀봉 부재(68)가 구비되어 있다.
본 발명의 전자 방출 표시 장치로서 도 2 및 도 3에 도시된 전자 방출 표시 장치를 예로 들어 설명하였으나, 이는 본 발명을 따르는 전자 방출 표시 장치의 예시에 불과한 것이며, 이외에서도 다양한 구조의 전자 방출 표시 장치가 본 발명의 전자 방출 표시 장치에 포함될 수 있음은 물론이다.
본 발명은 전술한 바와 같은 발광형 투명 도전층을 구비한 전자 방출 소자의 구조를 적용한 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 백라이트 유니트로서, 특히 평면 발광 구조를 가진 전자 방출형(electron emission type) 백라이트 유니트가 바람직하다. 상기 전자 방출형 백라이트 유니트는 기존의 냉음극 형광램프 등을 이용한 백라이트 유니트에 비해 전력 소모가 적고, 넓은 범위의 발광 영역에서도 비교적 균일한 휘도를 나타낼 수 있을 뿐만 아니라, 전술한 바와 같은 발광형 투명 도전층을 구비함으로써 종래의 백라이트 유니트보다 높은 휘도를 나타낼 수 있다.
한편, 본 발명의 백라이트 유니트는 자체적으로 발광하여 화상을 형성하지 못하고 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 평판 표시 장치에 구비될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 백라이트 유니트는 백라이트 유니트로부터 공급되는 광을 제어하여 화상을 구현하는 수발광 소자를 이용한 디스플레이 패널의 전면에 구비되어 사용될 수 있다. 이러한 평판 표시 의 구체적인 예로서, 액정 표시장치(LCD; Liquid Crystal Display)가 있다.
이하, 본 발명의 실시예 및 비교예를 기재한다. 하기 실시예는 본 발명을 보다 명확히 표현하기 위한 목적으로 기재되는 것일 뿐 본 발명의 내용이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
실시예 1
1몰%의 Eu2O3가 도핑된 SnO2를 150watt에서 30분 간 Ar 플라즈마를 이용하는 rf 스퍼터링을 이용하여 글래스재 기판에 증착시켰다. 이로부터 형성된 박막을 RTA법을 이용하여 700℃에서 1 시간 동안 공기 분위기에서 열처리하였다. 이로부터 얻은 시펀을 샘플 1이라고 한다.
실시예 2
열처리 온도를 900℃로 하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 1에 기재된 방법과 동일한 방법으로 시편을 형성하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 2라고 한다.
실시예 3
1몰%의 Mn이 도핑된 ZnO를 150watt에서 30분 간 Ar 플라즈마를 이용하는 rf 스퍼터링을 이용하여 글래스재 기판에 증착시켰다. 이로부터 형성된 박막을 급속 승온법을 이용하여 1000 내지 1100℃의 온도 범위에서 1 시간 동안 수소 분위기에서 열처리하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 3이라고 한다.
실시예 4
공기 분위기에서 열처리하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 시편을 형성하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 4라고 한다.
실시예 5
도펀트로서 Mn 대신 Tb를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 시편을 형성하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 5라고 한다.
실시예 6
투명 도전성 물질로서 ZnO 대신 In2O3를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 시편을 형성하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 6이라고 한다.
실시예 7
투명 도전성 물질로서 ZnO 대신 In2O3를 사용하고, 도펀트로서 Mn 대신 Tb를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 3에 기재된 방법과 동일한 방법으로 시편을 형성하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 7이라고 한다.
비교예
SnO2 및 Eu2O3 대신 ITO를 사용하였다는 점을 제외하고는 상기 실시예 2에 기재된 방법과 동일한 방법으로 시편을 형성하였다. 이로부터 얻은 시편을 샘플 A라고 한다.
평가예 1 : 투과율 평가
상기 샘플 1, 3, 4 및 A에 대하여 투과율을 평가하였다. 투과율 평가는 UV-visible spectrometer 장치를 380nm 내지 780nm의 가시 광선 영역에서 작동시켜 수행하였다.
샘플 1 및 A의 투과율을 도 4에 나타내었다. 도 4로부터, 본 발명을 따르는 샘플 1의 투과율이 샘플 A의 투과율보다 높을 뿐만 아니라, 파장별로도 일정함을 확인할 수 있다.
한편, 샘플 3 및 4의 투과율을 도 5에 나타내었다. 도 5로부터 수소 분위기 하에서 열처리된 샘플 3의 투과율이 공기 분위기 하에서 열처리된 샘플 4의 투과율보다 높고 파장별로도 일정함을 확인할 수 있다.
평가예 2-발광 특성 평가
상기 샘플 1의 간접적인 발광 특성 평가를 위하여 1몰%의 Eu2O3가 도핑된 SnO2 분말의 포토루미네센스(photoluminescence)를 측정하였다. 상기 분말은 SnO2 분말에 1몰%의 Eu2O3 분말을 도핑한 후, 1600℃에서 2 시간 동안 열처리하여 얻은 것이다. 상기 분말을 이하, 분말 1이라고 한다. 포토루미네센스는 500W에서 작동하는 양자 계수 스펙트로메터(photon counting spectrometer)(ISS PCI)를 사용하여 측정하였다. 분말 1의 발광 특성을 도 6에 나타내었다. 도 6은 365nm의 자외선 여기 조건 하에서 발광 특성을 측정한 것으로서, 592nm에서 높은 피크를 나타내었는 바, 이로부터 레드로 발광함을 확인할 수 있다.
상기 샘플 1 및 2의 실질적 발광 특성 평가를 위하여 샘플 1 및 2의 포토루미네선스(photoluminescence)를 측정하여 도 7에 나타내었다. 도 7은 330nm의 자외선 여기 조건 하에서 샘플 1 및 2의 발광 특성을 측정한 것이며, 592nm에서 높은 피크를 나타내었는 바, 이로부터 레드로 발광함을 확인할 수 있다.
샘플 1의 또 다른 발광 특성 평가를 위하여 샘플 1의 캐소드루미네센스(cathodluminescence)를 측정하여 도 8에 나타내었다. 캐소드루미네센스는 Kimball Physics FRA-2X1-2/EGPS-2X1 전자 건 시스템(electron gun (E-gun) system)를 이용하여 측정하였다. 상기 전자 건 시스템을 70 μA/cm2의 빔 전류 밀도(beam current density) 및 500eV 내지 1000 eV의 여기 에너지(excitation energy)의 조건 하에서 작동시켰다. 도 8에 따르면, 백그라운드가 나타나기는 하지만 592nm 영역에서 피크를 나타내는 바, 이로부터 샘플 1은 레드로 발광함을 확인할 수 있다.
한편, 샘플 3의 발광 특성 평가를 위하여 샘플 3의 캐소드루미네센스(cathodouminescence)를 측정하였다. 캐소드루미네센스 측정에 사용된 장치는 전술한 바와 동일하였다. 측정 결과를 도 9에 나타내었다. 도 9에 따르면, 520nm에서 높은 피크를 나타내었는 바, 이로써, 샘플 3은 그린으로 발광함을 확인할 수 있다.
본 발명의 전자 방출 소자는, 전자 방출부로부터 방출되었으나 형광층에서의 발광에 기여하지 못한 잉여 전자를 이용한 추가 발광이 가능한 발광형 투명 도전층을 구비함으로써, 우수한 색도, 색재현 범위, 휘도 및 연색성을 구현할 수 있다. 이러한 본 발명의 투명 도전 발광층을 구비한 전자 방출 소자를 이용하면 신뢰성이 향상된 전자 방출 표시 장치, 백라이트 유니트 및 상기 백라이트 유니트를 구비한 평판 표시 장치를 얻을 수 있다.
본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어진 발광형 투명 도전층으로서, 상기 도펀트는 활성화 이온의 역할을 하며, Eu, Tb, Mn, Gd, Sm, Ho, Tm, Dy, Pr, Ce, Nd, Cu 및 Mg 중 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  2. 제1항에 있어서, 상기 투명 도전 산화물은 ZnO, SnO2, In2O3, ZnGa 2O4, CdSnO3 및 SrTiO3 중 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서, 상기 도펀트의 함량은 상기 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 내지 15몰%인 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  5. 제1항에 있어서, 상기 도펀트가 도핑된 투명 도전 산화물을 기판 상에 증착시키는 단계 및 이로부터 형성된 박막을 열처리하는 단계에 의하여 형성된 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  6. 제5항에 있어서, 상기 열처리 단계를 로(furnace)-이용법 또는 급속가열방법에 의하여 수행하는 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  7. 제5항에 있어서, 상기 열처리 단계를 500℃ 내지 1200℃의 온도에서 수행하는 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  8. 제5항에 있어서, 상기 열처리 단계를 수소 분위기 하에서 수행하는 것을 특징으로 하는 발광형 투명 도전층.
  9. 전면 기판;
    상기 전면 기판의 일면에 구비되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극의 일면에 구비되는 형광층;
    상기 전면 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 배면 기판;
    상기 배면 기판의 일면에 형성된 전자 방출부; 및
    상기 전자 방출부로부터의 전자 방출을 제어하기 위한 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극은 발광형 투명 도전층이며, 상기 발광형 투명 도전층은 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어지고, 상기 도펀트는 활성화 이온의 역할을 하며, Eu, Tb, Mn, Gd, Sm, Ho, Tm, Dy, Pr, Ce, Nd, Cu 및 Mg 중 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  10. 제9항에 있어서, 상기 투명 도전 산화물은 ZnO, SnO2, In2O3, ZnGa 2O4, CdSnO3 및 SrTiO3 중 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  11. 삭제
  12. 제9항에 있어서, 상기 도펀트의 함량은 상기 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 내지 15몰%인 것을 특징으로 하는 전자 방출 소자.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 전자 방출부가 카본나노튜브를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 장치.
  14. 전면 기판;
    상기 전면 기판의 일면에 구비되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극의 일면에 구비되는 형광층;
    상기 전면 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 배면 기판;
    상기 배면 기판의 일면에 형성된 전자 방출부; 및
    상기 전자 방출부로부터의 전자 방출을 제어하기 위한 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극은 발광형 투명 도전층이며, 상기 발광형 투명 도전층은 투명 도전 산화물과 도펀트로 이루어지고, 상기 도펀트는 활성화 이온의 역할을 하며, Eu, Tb, Mn, Gd, Sm, Ho, Tm, Dy, Pr, Ce, Nd, Cu 및 Mg 중 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 투명 도전 산화물은 ZnO, SnO2, In2O3, ZnGa2O4, CdSnO3 및 SrTiO3 중 선택된 물질인 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 도펀트의 함량은 상기 투명 도전 산화물의 함량을 기준으로 0.005몰% 내지 15몰%인 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 장치.
  17. 전면 기판;
    상기 전면 기판의 일면에 구비되는 제 1 전극;
    상기 제 1 전극의 일면에 구비되는 형광층;
    상기 전면 기판과 소정의 간격을 두고 대향 배치되는 배면 기판;
    상기 배면 기판의 일면에 형성된 전자 방출부; 및
    상기 전자 방출부로부터의 전자 방출을 제어하기 위한 제 2 전극을 포함하고, 상기 제 1 전극은 발광형 투명 도전층이며, 상기 발광형 투명 도전층은 투명 도전 산화물 및 도펀트로 이루어지고, 상기 도펀트는 활성화 이온의 역할을 하며, Eu, Tb, Mn, Gd, Sm, Ho, Tm, Dy, Pr, Ce, Nd, Cu 및 Mg 중 선택된 하나 이상의 물질인 것을 특징으로 하는 백라이트 유니트.
  18. 제17항의 백라이트 유니트; 및
    상기 백라이트 유니트의 전방에 배치되어 상기 백라이트 유니트로부터 공급되는 광을 제어하여 화상을 구현하는 수발광 소자를 이용한 디스플레이 패널을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시 장치.
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