KR101289009B1 - 탄소 나노튜브/전계 방출 디바이스 디스플레이를 위한 발광 물질 - Google Patents

탄소 나노튜브/전계 방출 디바이스 디스플레이를 위한 발광 물질 Download PDF

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Abstract

약 4-10kV 사이에서 동작하는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon NanoTube)/전계 방출 디바이스(FED: Field Emission Device)를 위한 RGB 형광체 시스템이 개시된다. 이 RGB 형광체 시스템은 CNT/FED 디스플레이의 스크린 내부 표면상에 형성된다. RGB 형광체 시스템은 ZnS:Cu, Al(녹컬러 형광체), ZnS:Ag, Cl(청색) 및 Y2O2S:Eu+ 3(적컬러 형광체)를 포함한다. 녹색, 청색 및 적컬러 형광체 각각을 위한 평균 입자 사이즈는 약 3-4 마이크론이 되어야 한다.
FED, 형광체, RGB, 전계 발광, 디스플레이

Description

탄소 나노튜브/전계 방출 디바이스 디스플레이를 위한 발광 물질{LUMINESCENT MATERIALS FOR A CARBON NANOTUBE(CNT)/FIELD EMISSION DEVICE(FED) DISPLAY}
본 발명은 탄소 나노튜브(CNT: Carbon NanoTube)/전계 방출 디바이스(FED: Filed Emission Device) 디스플레이에 관한 것이고, 더 상세하게는 이를 위한 발광 물질에 대한 것이다.
탄소 나노튜브(CNT)/전계 방출 디바이스(FED) 디스플레이는 일반적으로는 그 위에 CNT 이미터를 구비한 음극, 금속 게이트, 절연 스페이서 및 형광체 스크린을 포함한다. 이 금속 게이트는 음극과 형광체 스크린 사이에 놓이게 된다. 형광체 스크린은 디스플레이의 앞면판의 내부 표면상에 위치된다. 금속 게이트는 CNT 이미터로부터 생성된 전자빔을 디스플레이의 스크린상의 적합한 색-방출 형광체쪽으로 향하게 하는 기능을 한다.
스크린은 발광 스크린일 수 있다. 발광 스크린은 일반적으로는 그 위에 형성된 3개의 다른 색-발광 형광체(예를 들면, 녹색, 청색 및 적색) 어레이를 포함한 다. 색-방출 형광체의 각각은 매트릭스 라인에 의해 서로 분리되어 있다. 매트릭스 라인은 일반적으로는 광을 흡수하는 흑색, 비활성 물질로 형성된다.
양호한 색 휘도 및 색역 레벨을 갖는 디스플레이를 달성하기 위해, CNT/FED는 약 4-10kV 사이에서 동작해야만 한다. 4kV미만에서 동작하는 CNT/FED 디스플레이는 휘도 관점에서 경쟁적이지 못하며 색-방출 형광체의 전자로 자극된 표면 반응으로부터 추가적인 저하를 겪는다.
따라서, 약 4-10kV사이에서 동작될 경우 양호한 색 휘도 및 색역 레벨을 갖는 CNT/FED 디스플레이를 위한 형광체 시스템에 대한 필요성이 존재한다.
본 발명은 약 4-10kV 사이에서 동작하는 탄소 나노튜브(CNT: Carbon NanoTube)/전계 방출 디바이스(FED: Field Emission Device) 디스플레이를 위한 RGB 형광체 시스템에 관한 것이다. 이 RGB 형광체 시스템은 CNT/FED 디스플레이의 스크린 내부 표면상에 형성된다. RGB 형광체 시스템은 ZnS:Cu, Al(녹컬러 형광체), ZnS:Ag, Cl(청컬러 형광체) 및 Y2O2S:Eu+ 3(적컬러 형광체)를 포함한다. 녹색, 청색 및 적컬러 형광체 각각을 위한 평균 입자 사이즈는 약 3-4 마이크론이 되어야 한다.
본 발명은 이제 첨부된 도면과 관련하여 더 상세하게 기술될 것이다.
도 1은 발광 스크린 어셈블리를 보여주는 CNT/FED 디스플레이의 스크린 부분을 도시한 도면.
도 2는 도 1의 스크린 어셈블리를 위한 제조 프로세스에 대한 흐름도를 포함하는 블럭도.
도 3a 내지 3d는 발광 스크린 어셈블리의 형성 동안 스크린의 내부 표면에 대한 뷰를 묘사하는 도면.
CNT/FED 디스플레이의 스크린(10)은 도 1에서 단면도로 도시된 시야 표면(18) 및 내부 표면(15)을 포함한다. 3색 발광 형광체 시스템(22)은 스크린(10)의 내부 표면에 적용된다. 이 스크린(10)은 3개 한 벌로 배열되는, 적색 발광, 녹색 발광 및 청색 발광 형광체 픽셀(R, G 및 B)로 구성된 다수의 스크린 구성요소를 포함하며, 각 3개 한 벌은 3 색 각각의 형광체 패드를 포함한다. R, G 및 B 형광체 패드는 전자빔이 생성된 평면과 일반적으로 법선인 방향으로 연장된다. 도 1에 도시된 광 흡수 매트릭스(23)는 형광체 패드의 각각을 서로 분리한다.
RGB 형광체 시스템은 CNT/FED 디스플레이의 스크린(10) 내부 표면상에 형상된다. RGB 형광체 시스템은 ZnS:Cu, Al(녹컬러 형광체), ZnS:Ag, Cl(청컬러 형광체) 및 Y2O2S: Eu+ 3(적컬러 형광체)를 포함한다. 이 RGB 형광체 시스템은 약 4-10kV 사이에서 동작되는 탄소 나노튜브(CNT)/전계 방출 디바이스(FED) 디스플레이에 적합하다.
녹색, 청색 및 적컬러 형광체 각각에 대한 평균 입자 사이즈는 약 3-4마이크론이어야 한다. 이러한 입자 사이즈는 층들을 평면화하기 위해 최소 오버랩 및 양호한 패킹 밀도로 광 흡수 매트릭스(23)에서 형광체 개구를 충진하기에 적합하다. 이 사이즈 범위에 있는 형광체는 6-9 마이크론 사이의 입자 사이즈를 갖는 표준 음극선 관(CRT: Cathode Ray Tube)의 95%보다 큰 효율성을 갖는다. 3마이크론 이하의 평균 입자 사이즈를 갖는 RGB 형광체 시스템은 감소된 효율성을 디스플레이한다.
스크린(10)은 도 2에서 개략적으로 표현된 프로세스 단계에 따라 제조된다. 초기에, 스크린(10)은 참조번호 300에 의해 표시된 바와 같이, 당업계에 알려진 바대로, 부식 용액으로 이를 세척하고, 물로 이를 헹구며, 완충 플루오르화 수소산으로 이를 에칭하고, 물로 다시 이를 헹굼으로써 클리닝된다.
스크린(10)의 내부 표면(15)에는 이후 참조번호 302에 의해 표시된 바와 같이, 바람직하게는 당업계에 잘 알려진 방식으로 습식 매트릭스 프로세스를 이용하여 광 흡수 매트릭스(23)가 제공된다.
광 흡수 매트릭스(23)는 스크린(10)의 내부 시야 표면(15) 위에 균일하게 제공된다. 사각형 개구는 광 흡수 매트릭스(23) 사이에 형성되고 일반적으로는 약 0.7mm2의 면적을 갖는다. 도 3a를 참조하면, 광흡수 매트릭스(23)는 3개의 필드 세트, 즉 녹색 필드 세트(40), 청색 필드 세트(42) 및 적색 필드 세트(44)를 한정한 다.
도 2에서 참조번호 304에 의해 표시된 바와 같이, 적어도 하나의 컬러 형광체(예를 들면, 녹색, 청색, 적색)는 광 흡수 매트릭스(23)에 의해 한정된 3개 필드 세트 중 하나 이상의 세트로 형성된다. 도 3b를 참조하면, 적어도 하나의 컬러 형광체는 스크린(10)의 내부 표면(15)에 감광층(46)을 먼저 증착시킴으로써 형성될 수 있다. 감광 물질층(46)은 예를 들면, 폴리비닐 알콜(PVA: PolyVinyl Alcohol)과 같은 폴리머와 중크롬산 나트륨의 수용액을 포함할 수 있다. 감광 물질층(46)은 그 위에 폴리머와 중크롬산 나트륨의 수용액을 스핀 코팅함으로써, 스크린(10)상에 형성될 수 있다. 감광 물질층(46)을 위한 두께는 약 0.5 마이크로미터 내지 약 2.0 마이크로미터의 범위 내에 있어야 한다.
감광 물질층(46)은 약 10 센티푸아즈(centipoise)(cps) 내지 약 25 cps의 범위내에서의 점성도를 가져야 한다. 감광 물질층(46)은 약 6 중량% 내지 약 12 중량%의 범위내에 있는 중크로산 나트륨과 약 88 중량% 내지 약 94 중량%의 범위내에 있는 폴리머(예를 들면, PVA)를 포함할 수 있다.
감광 물질층(46)이 앞면판 패널(12)의 내부 표면에 증착된 이후, 감광 물질층(46)의 부분이 제 1 및 제 2 필드 세트(40, 42)에서 감광 물질층(46)의 감광 물질을 교차 결합시키기 위해 예를 들면 화학선 방사를 이용하여 조사될 수 있다. 제 1 및 제 2 필드 세트(40, 42)에 있는 감광 물질층(46)에서 감광 물질의 교차 결합은 이러한 필드에서의 감광 물질을 경화시킨다.
도 3c를 참조하면, 제 3 필드 세트(44)내에 있는 조사된 감광 물질층(46)의 경화되지 않은 부분은 예를 들면 탈이온화된 물을 이용하여 현상된다. 현상 동안, 제 3 필드 세트(44)에 있는 감광 물질층(46)의 경화되지 않은 부분이 제거된다.
조사된 감광 물질층(46)의 경화되지 않은 부분이 제거된 이후, 제 1 컬러 형광체층(60)은 제 3 필드 세트(44)에서 스크린(10)의 내부 표면(15) 위와 제 1 및 제 2 필드 세트(40, 42)에서 경화된 감광 물질 위에 적용된다. 제 1 컬러 형광체층(60)은 ZnS:Cu, Al(녹컬러 형광체), ZnS:Ag, Cl(청컬러 형광체) 및 Y2O2S:Eu+3(적컬러 형광체) 중 하나일 수 있다.
제 1 컬러 형광체층(60)이 스크린(10)의 내부 표면(15)위에 적용된 이후, 스크린(10)은 가열된다. 스크린(10)은 약 50℃ 내지 약 100℃의 온도까지 가열되고 이후 약 40℃의 온도까지 냉각될 수 있다. 이후, 도 3d에 도시된 바와 같이, 그 위의 컬러 형광체층(60)을 갖는 경화된 감광 물질이 제거된다.
도 3a 내지 3d를 참조하여 위에 기술된 제 1 컬러 형광체층 형성 프로세스는 이후 반복되어 제 2 필드 세트(42)에서 제 2 컬러 형광체 층 또는 제 1 필드 세트(40)에서 제 3 컬러 형광체 층을 형성할 수 있다.
비록 본 발명의 교지를 병합하는 탄소 나노튜브(CNT)/전계 방출 디스플레이(FED)에 대하여 예시적인 발광 스크린이 본 명세서에 도시되고 상세하게 기술되었을 지라도, 당업자라면 이들 교지를 여전히 병합하는 많은 다른 변형된 실시예를 쉽게 궁리할 수 있을 것이다.
본 발명은 탄소 나노튜브(CNT: Carbon NanoTube)/전계 방출 디바이스(FED: Filed Emission Device) 디스플레이에 이용가능하다. 더 상세하게는 본 발명은 이 디스플레이를 위한 발광 물질에 이용 가능하다.

Claims (10)

  1. 디스플레이로서,
    복수의 필드 세트를 한정하는 패턴화된 광흡수 매트릭스를 그 위에 가지는 스크린; 및
    상기 복수의 필드 세트 내에 위치되는 3컬러 형광체 시스템으로서, 상기 3컬러 형광체 시스템에 있는 형광체 물질의 평균 입자 사이즈는 3-4 마이크론이고, 상기 3컬러 형광체 시스템의 형광체 물질은 패턴화된 광흡수 매트릭스 사이에 제공되고, 상기 평균 입자 사이즈의 형광체 물질은 패턴화된 광흡수 매트릭스에서의 형광체 개구를 충진하는, 3컬러 형광체 시스템
    을 포함하는, 디스플레이.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 3컬러 형광체 시스템 중 하나의 형광체는 ZnS:Cu, Al이 되는, 디스플레이.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 3컬러 형광체 시스템 중 하나의 형광체는 ZnS:Ag, Cl이 되는, 디스플레이.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 3컬러 형광체 시스템 중 하나의 형광체는 Y2O2S:Eu+3이 되는, 디스플레이.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 4-10kV 사이에서 동작되는, 디스플레이.
  6. 탄소 나노 튜브/전계 방출 디바이스 디스플레이의 발광 스크린 어셈블리로서,
    복수의 필드 세트를 한정하는 패턴화된 광흡수 매트릭스를 그 위에 가지는 스크린; 및
    상기 복수의 필드 세트 내에 위치되는 3컬러 형광체 시스템으로서, 상기 3컬러 형광체 시스템에 있는 형광체 물질의 평균 입자 사이즈는 3-4 마이크론이고, 상기 3컬러 형광체 시스템의 형광체 물질은 패턴화된 광흡수 매트릭스 사이에 제공되고, 상기 평균 입자 사이즈의 형광체 물질은 패턴화된 광흡수 매트릭스에서의 형광체 개구를 충진하는, 3컬러 형광체 시스템을
    포함하는, 발광 스크린 어셈블리.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 3컬러 형광체 시스템의 하나의 형광체는 ZnS:Cu, Al이 되는, 발광 스크린 어셈블리.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 3컬러 형광체 시스템의 하나의 형광체는 ZnS:Ag, Cl이 되는, 발광 스크린 어셈블리.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 3컬러 형광체 시스템의 하나의 형광체는 Y2O2S:Eu+3이 되는, 발광 스크린 어셈블리.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 디스플레이는 4-10kV 사이에서 동작하는, 발광 스크린 어셈블리.
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