KR101064367B1 - 전자방출 표시장치용 애노드기판 및 이의 제조방법 - Google Patents

전자방출 표시장치용 애노드기판 및 이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 형광층의 휘도와 색재현성을 향상시키기 위해 소정의 요철 형상을 갖는 애노드기판에 관한 것으로, 기판, 기판의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층, 및 적어도 형광층의 일부를 덮는 금속 반사막을 포함하며, 금속 반사막은 표면에 요철 형상을 갖는 전자방출 표시장치용 애노드기판을 제공한다.
전자방출 표시장치, 형광층, 중간막, 금속반사막, 소성

Description

전자방출 표시장치용 애노드기판 및 이의 제조방법{ANODE SUBSTRATE FOR ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF THE SAME}
도 1은 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치 일부의 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속반사막을 구비하는 애노드기판을 포함하는 전자방출 표시장치의 단면도이다.
도 3a 내지 3g는 도 2의 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조공정 단면도이다.
본 발명은 전자방출 표시장치용 애노드기판 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 소정의 요철 형상을 갖는 금속반사막을 구비하는 전자방출 표시장치용 애노드기판 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자방출소자(Electron Emission Device)는 전자원으로 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식이 있다. 냉음극을 이용하는 방식의 전자방출소자로는 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.
FEA 형 전자방출소자는 일 함수(Work Function)가 낮거나 β Function이 높은 물질을 전자 방출원으로 사용하여 진공 중에서 전계차에 의하여 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 선단이 뾰족한 팁 구조물이나 탄소계 물질 또는 나노물질을 전자 방출원을 적용한 소자가 개발되고 있다.
SCE 형 전자방출소자는 기판 상에 서로 마주보며 배치된 2개의 전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성한 소자이다. 상기 소자는 전극에 전압을 인가하여 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 상기 미세 갭인 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
MIM 형과 MIS형 전자방출소자는 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.
BSE 형 전자방출소자는 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균자유행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여 오믹 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자공급층을 형성하고, 전자공급층위에 절연층과 금속박막을 형성하여 오믹전극과 금속박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
이와 같은 전자방출소자들을 이용하면, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치 등을 구현할 수 있다. 이 중에서 전자방출 표시장치는, 전자방출소자를 구비하여 전자를 방출하는 전자방출 영역과 방출된 전자를 형광층에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상표현 영역을 구비하여 구성된다. 일반적으로, 전자방출 표시장치는 제1 기판 위에 다수개의 전자방출소자와 이들의 전자 방출을 제어하는 구동전극들을 구비하고, 제1 기판에서 방출된 전자들이 제2 기판에 형성된 형광층을 향해 효율적으로 가속될 수 있도록 형광층과 이에 접속된 전극을 구비하게 된다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치는 형광층의 휘도를 향상시키기 위해서 금속반사막, 예컨대 알루미늄 반사막을 형성한다. 이 알루미늄 반사막은 전자를 애노드기판 방향으로 유도하며, 전자의 형광층 충돌시, 캐소드기판 방향으로 반사된 전자를 형광층으로 재반사하는 역할을 한다. 또한, 전자가 형광층에 남아있지 않게 전자의 통로 역할을 함으로써, 형광층의 수명을 증가시키며 애노드기판 및 캐소드기판 사이의 아킹(arcing)을 방지한다.
상술한 바와 같은 금속반사막을 적용한 전자방출 표시장치의 일예가 한국 공개 특허공보 제2001-0075972호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치를 설명한다.
도 1은 종래 기술에 의한 금속반사막을 구비하는 전자방출 표시장치를 개략적으로 도시하는 단면구조도이다.
도 1을 참조하면, 종래기술에 의한 전자방출 표시장치에 있어서, 제1 기판(21)의 일측면에는 라인 형태의 캐소드전극(22)이 제공되며, 캐소드전극(22) 상부에는 면타입의 전자방출부(23)가 제공된다. 제1 기판(21)과 대향하는 제2 기판(11)에는 캐소드전극(22)과 수직으로 교차하는 라인 형태의 애노드전극(12)이 제공되며, 애노드전극(12) 상부에는 전자방출부(23)로부터 방출된 전자가 충돌하여 발광하는 형광층(14)이 제공된다. 형광층(14) 상부에는 형광층(14)과 소정의 공간을 두고 금속반사막(15)이 형성된다.
이에 따라, 제2 기판(11)과 제1 기판(21)에 인가된 전압차에 의해 전자방출부(23)으로부터 전자가 방출되며 방출된 전자는 형광층(14)으로 진행하면서 금속반사막(15)을 투과한 후 형광층(14)에 충돌한다. 이후, 형광층(14)으로부터 산란된 전자는 금속반사막(15)에 의해 재반사되어 형광층(14)에 재 충돌하게 된다.
하지만, 전자방출 표시장치의 구동 전압이 충분히 높지 않은 경우에는 전자가 금속반사막(15)을 통과하지 못하여 형광층(14)에 도달하기 어려운 문제점이 있었다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 형광층 상부에서 전자집속이 보다 용이하도록 요철형상을 갖는 전자방출 표시장치용 애노드기판 및 이의 제조방법을 제공하는 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명은 기판, 기판의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층, 및 적어도 형광층의 일부를 덮는 금속 반사막을 포함하며, 금속 반사막은 표면에 요철 형상을 갖는 전자방출 표시장치용 애노드기판을 제공한다.
바람직하기로는, 금속 반사막은 삼각형, 반원, 타원형, 톱니 모양 등의 요철형상을 갖는다.
바람직하기로는, 형광층 사이에 광차폐막을 더 포함한다.
또한, 본 발명은 기판의 일면에 형광층을 형성하는 단계, 형광층 상부에 중간막을 형성하는 단계, 중간막 상부에 입자물질을 도포하는 단계, 적어도 중간막 및 입자물질 상부에 금속을 증착하는 단계, 및 중간막 및 입자물질을 제거하여 표면에 요철 형상을 갖는 금속반사막을 형성하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조방법을 제공한다.
바람직하기로는, 중간막 및 입자물질은 상기 금속반사막을 소성하는 과정에서 분해 및 제거된다.
바람직하기로는, 상기 입자물질은 수지류, 탄소분말류, 알칼리금속, 카바이드, 알칼리토금속, 유기과산화물, 니트로화합물류, 황, 파라핀, 나프탈렌 등으로 이루어진다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 의한 애노드기판 및 이의 제조방법을 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 금속반사막을 구비하는 애노드기판을 포함하는 전자방출 표시장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명은 기판(111), 기판(111)의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층(114), 및 적어도 형광층(114)의 일부를 덮는 금속 반사막(115)을 포함하며, 금속 반사막(115)은 표면에 요철 형상을 갖는 전자방출 표시장치용 애노드기판(110)을 제공한다.
여기서, 본 발명의 기술적 사상은 기판(111), 형광층(114), 및 금속반사막(115)을 필수 구성요소로 하고 있으나, 도면을 참조한 설명에서 기판의 일면에 형성된 애노드전극 상부에 광차폐막 및 형광층이 형성되며, 적어도 형광층 일부에 금속반사막이 적층되는 구조를 실시예로 설명한다. 또한, 이하에서는, 본 발명의 이해를 위한 편의상 애노드기판을 포함한 전자방출 표시장치를 예를 들어 설명한다.
보다 상세히 설명하면, 전자방출 표시장치(100)는 애노드기판(110)과 캐소드기판(120)을 구비하고 있다. 애노드기판(110)에 대해서 설명하면, 애노드기판(110)은 기판(111), 기판(111) 상부에 전자 방출부(123)로부터 방출된 전자빔을 가속하는 스트라이프 형상으로 형성된 애노드전극(112), 애노드전극(112) 상부에 형성된 형광층(114a,114b,114c), 이 사이에 위치한 광차폐막(116)을 포함하며, 형광층(114) 상부에 요철형상, 예컨대, 본 실시시예에서는 삼각형 형상의 요철이 형성된 금속반사막(115)이 형성되어 있다.
캐소드기판(120)에 대해서 설명하면, 기판(121)의 내측에는 소정의 패턴, 가령 스트라이프 상의 캐소드전극(122)을 형성하고, 그 위에 절연층(124)을 형성한 다음, 그 위에 캐소드전극(122)과 교차하는 방향의 스트라이프 상으로 게이트 전극(126)이 형성되어 있다. 캐소드전극(122) 상의 절연층(124)에는 홀이 형성되고 이 홀에 의해 노출된 캐소드전극(122) 상에는 전자 방출을 위한 전자 방출부(123)가 형성되어 있다. 게이트 전극(126)에는 홀에 대응하는 개구부가 형성되어 있어 전자 방출부(123)로부터 방출된 전자들이 애노드전극(112)쪽으로 방출될 수 있도록 되어 있다.
추가적으로, 아크를 방지하기 위한 수단으로서, 절연층(138)을 하부 또는 상하부에 구비한 도전성 메쉬(136)가 게이트 전극(126)에 고정 설치되어 게이트 전극(126)과 애노드전극(112) 사이에서 전자방출부(123)로부터 방출되는 전자들 제어하여 전자빔을 효과적으로 집속한다. 스페이서(134)는 애노드기판(110)과 캐소드기판(120) 사이에 고정되어 일정한 간격을 유지하도록 한다. 한편, 프릿(132)을 도포하고 소성처리함으로써 애노드 기판(110)과 캐소드 기판(120) 사이에 공간이 한정된다.
본 도에 예시된 바와 같이, 형광층(114) 상부에 삼각형 형상을 갖는 금속반사막(115)은 캐소드기판(120)의 일측면에 형성된 전자방출부(123)로부터 방출된 전자를 형광층(114)으로 보다 양호하게 집속하는 역할을 한다. 다시 말해, 전자방출부(123)로부터 방출된 전자는 캐소드기판(120)을 마주보고 있는 금속반사막(115)의 삼각형 꼭지점을 향해 집속하게 된다.
본 실시예에서, 형광층(114) 상부에 형성된 금속반사막(115)의 형상은 삼각형을 이루고 있으나, 이에 제한되지 아니하며 전자를 보다 양호하게 집속할 수 있 는 돌출부를 구비한다면 반원, 타원형, 톱니 모양등 다양한 요철 형상이 가능하다.
기판(111,121)은 특별히 한정되지 않은 다양한 종류가 가능하며, 예를 들어 유리 또는 Na등의 불순물이 감소된 유리 등의 재질로 구성될 수 있으며, 상부에 SiO2등의 절연층을 형성한 실리콘 기판, 세라믹 기판 등을 이용될 수 있다.
전자 방출부(123)는 카본계 물질, 예컨대 카본 나노튜브, 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합이나 기타 나노튜브 또는 Si, SiC 등의 나노 와이어로 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 카본 나노튜브를 이용할 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 금속반사막을 갖는 애노드기판을 구비하는 전자방출 표시장치에 있어서, 전자방출부로부터 방출된 전자를 형광층으로 보다 양호하게 집속할 수 있으므로 형광층의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시킬 수 있다.
도 3a 내지 3g는 도 2의 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조공정 단면도이다.
도 3a 내지 3g 참조하면, 본 발명은 기판의 일면에 형광층을 형성하는 단계, 형광층 상부에 중간막을 형성하는 단계, 중간막 상부에 입자물질을 도포하는 단계, 적어도 중간막 및 입자물질 상부에 금속을 증착하는 단계, 및 중간막 및 입자물질을 제거하여 표면에 요철 형상을 갖는 금속반사막을 형성하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조방법을 제공한다. 본 발명의 기술적 사상은 기판(111), 형광층(114), 및 금속반사막(115)을 형성하는 단계를 필수 구성 단계로 하고 있으나, 이하에서는, 도 2에 예시된 전자방출 표시장용 애노드기판을 제조하는 단계를 중심으로 상술한다.
보다 상세히 설명하면, 기판(111) 상부에 투명 전극(112), 예컨대, ITO 전극을 형성한다(도 3a). 이후, 전극(112) 상부에 광차폐막(116)을 형성한다(도 3b). 광차폐막(116)은 ITO 전극(112) 상부에 Cr을 스퍼터링 및 라인 패터닝을 한 후 CrOx로 산화시킨 박막 Cr을 이용하기도 하며, 감광성 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성하는 블랙 fodel 또는 Ag fodel을 이용하기도 한다. 이후, 광차폐막(116) 사이에 형광층(114)을 슬러리법을 이용하여 형성한다(도 3c). 본 실시예에서는, 슬러리법을 이용하였으나, 스크린 프린팅, 전기영동법(EL), 또는 전사(tabel coater)에 의해 형광층을 형성할 수도 있다.
이후, 기판(111) 상부의 애노드전극(112)에 형성된 형광층(114) 상부에 아크릴 에멀젼(acryl emulsion) 또는 래커(lacquer)액을 도포 및 건조하여 중간막(113)을 형성한다(도 3d).
이후, 중간막(113) 상부에 소정의 요철 형상을 구현하기 위한 입자물질(115a)을 도포한다(도 3e). 입자물질(115a)은 수지류, 탄소분말류, 알칼리금속, 카바이드, 알칼리토금속, 유기과산화물, 니트로화합물류, 황, 파라핀, 나프탈렌 등으로 이루어지는 것이 바람직하며, 입자물질의 크기와 형성모양은 조절이 용이한 것이 바람직하다.
이후, 입자물질(115a)이 도포된 중간막(113) 상부에 금속, 예컨대, 본 실시 예에서는 알루미늄을 입자물질(115a)이 구현하는 요철형상 상부에 증착한다(도 3f).
이후, 요철형상을 갖는 금속반사막(115)을 형성하기 위해서 소성단계를 실시하며, 이 소성단계에서 중간막(113) 및 입자물질(115a)은 분해되어 제거됨으로써, 형광층(114)과 금속반사막(115) 사이에 소정의 공간이 형성된다(도 3g). 여기서, 중간막(113) 및 입자물질(115a)을 구성하는 재료는 상술한 바와 같이 금속반사막(115)의 소성과정 중 분해되어 제거되는 것이 바람직하다.
한편, 금속반사막(115)의 제조공정 중에서 형광층(114)과 금속반사막(115) 사이에 중간막(113)을 제공하는 것은, 금속반사막(115)을 형광층(114) 상부에 직접 증착하면 형광층(114)의 거친 표면으로 인해서, 금속반사막(115)이 균일하게 증착되지 않기 때문이다. 또한, 중간막 공정을 통해서 형광층(114)과 금속반사막(115) 사이에 이격거리를 유지하여 전자투과와 반사율을 최적화할 수 있다.
이와 같이, 중간막(113)을 형성한 후, 금속반사막(115)을 증착함으로써, 금속반사막(115)의 반사효율을 균일하게 향상시킬 수 있다. 또한, 입자물질(115a)은 형광층(114) 상부의 금속반사막(115)이 요철형상을 갖도록 도포되는데, 이는 금속반사막(115)에 형성된 요철부분이 피뢰침과 같은 역할을 하여 전자방출부(미도시)로부터 방출된 전자를 보다 양호하게 집속하도록 유도한다.
따라서, 상술한 바와 같은 제조 방법에 의해 형성된 금속반사막은 전자 집속효과를 향상시켜 형광층(114)의 휘도 및 색순도를 향상시킨다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의한 전자방출 표시장치는 요철형상을 갖는 금속반사막을 형성하여 전자의 집속효과를 향상시킴으로써, 형광층의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시킬 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판;
    상기 기판의 일면에 형성되며 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광층; 및
    상기 형광층 상에 형성된 금속 반사막을 포함하며,
    상기 형광층 상부의 상기 금속 반사막에 돌출부가 구비된 전자방출 표시장치용 애노드기판.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 돌출부는 삼각형, 반원, 타원형, 톱니 모양 중 하나의 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 전자방출 표시장치용 애노드기판.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 형광층 사이에 광차폐막을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자방출 표시장치용 애노드기판.
  4. 기판의 일면에 형광층을 형성하는 단계;
    상기 형광층 상에 중간막을 형성하는 단계;
    상기 중간막 상에 입자물질을 도포하는 단계;
    상기 중간막 및 입자물질 상부에 금속을 증착하는 단계; 및
    상기 중간막 및 입자물질을 제거하여 상기 형광층 상부에 돌출부가 구비된 금속반사막을 형성하는 단계를 포함하는 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 중간막 및 입자물질은 상기 금속반사막을 소성하는 과정에서 분해 및 제거되는 것을 특징으로 하는 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조방법.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 입자물질은 수지류, 탄소분말류, 알칼리금속, 카바이드, 알칼리토금속, 유기과산화물, 니트로화합물류, 황, 파라핀, 나프탈렌 등으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자방출 표시장치용 애노드기판의 제조방법.
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