KR20050055177A - 전계방출형 표시소자 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 탄소 나노튜브를 이용한 전자방출형 표시소자 제작시 애노드 기판에 증착된 형광체를 보호하는 형광체 보호막을 제공하는 것에 관한 것이다.
전자방출형 표시소자에 있어서, 전계를 가하였을 때 캐소드 전극의 카본 나노튜브가 전자를 방출하여 애노드 전극의 형광체 부분에 도달하여 에너지를 받아 여기되어 빛을 방출한다. 여기에서, 계속적으로 소자 작동시 형광체 부분이 손상되어 진공이 저하되고 수명이 단축된다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 전도성 물질을 얇게 코팅함으로써 형광체 수명 향상 및 나노튜브 전자방출 소자를 안정적으로 구동시킬 수 있게 된다.

Description

전계방출형 표시소자 및 그 제조방법 {Field Emission Display and Manufacture Method the same}
본 발명은 전계방출형 표시소자(FED; Field Emission Display)에 관한 것으로서, 특히 탄소 나노튜브를 이용한 전계방출형 표시소자의 애노드 기판에 증착된 형광체를 보호하는 전도성 보호막을 제공함으로써 소자의 수명향상과 안정적 동작을 보장할 수 있는 전계방출형 표시소자 및 그 제조방법에 관한 것이다.
종래의 형광체를 보호하는 기술은 CRT 분야에서 찾아 볼 수 있는데, 열전자 방출 원리를 이용하는 CRT에서는 형광체 뒷면에 알루미늄을 코팅함으로써 형광체 보호는 물론 거울면 효과에 기인한 반사면을 제공하여 휘도를 증가시키고 명암을 선명하게 하고 있다.
상기 알루미늄 코팅 과정을 살펴보면, 형광체 박막 위에 고분자 폴리머 계통의 락커(lacquer) 필름을 형성시키고, 락커 필름 위에 알루미늄을 얇게 코팅하고, 최종적으로 열처리 공정을 통해 바인더를 제거하게 된다.
이러한 알루미늄 코팅 과정은 공정이 복잡하다는 단점을 가졌는데, 이러한 단점을 해결하는 방법이 논문(Yui-Shin Fran, Tseung-Yuen Tseng에 의한, "Preparation of alumium film on phosphor screen for field emission display," Materials Chemistry and Physics 61권, 1999년)에 발표되었다.
상기 논문에 따르면, 양극판에 스크린 프린팅법으로 형광체를 증착시킨후 진공증착법(evaporation)으로 알루미늄을 500-3000Å 두께로 증착시키는데, 그결과 알루미늄 박막이 있는 경우에는 알루미늄 박막이 없는 경우와 비교할때 밝기가 약 1.7배 정도 향상된다고 보고되었다.
한편, 카본 나노튜브(CNT; Carbon Nano Tube)를 이용한 전계방출형 표시소자에도 애노드기판에 형성된 형광체를 보호할 목적으로 알루미늄 박막이 사용되고 있으나, 캐소드 기판의 에미터를 형성하는 카본 나노튜브가 전계 인가시 접착력이 약해져 애노드 기판 쪽으로 끌려가 형광체에 흡착되는 현상이 발생하므로 형광체가 열화되거나 탈락되어 소자의 진공도 저하 및 국부적인 아킹(arcing)이 발생하여 불안정한 구동을 하여 소자의 수명을 단축시키는 문제점을 가지고 있다. 더욱이, 알루미늄 박막이 손상되는 경우에는 그 부분에 전자들이 집중되어 전면 발광이 되지않고 안정적 구동을 할 수 없는 문제점이 있었다. 그러나, 이러한 부분에 대한 연구는 미흡한 실정이다.
따라서, 이러한 문제를 해결하기 위해서는 형광체 박막을 보호하면서 소자의 특성(밝기, 수명 등)이 상쇄되지않고 안정적 구동을 보장하는 새로운 방안이 요구된다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 탄소 나노튜브를 이용한 전계방출형 표시소자의 애노드 기판에 증착된 형광체를 보호하는 전도성 보호막을 제공함으로써 소자의 수명향상과 안정적 동작을 보장할 수 있는 전계방출형 표시소자 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자는, 서로 대향하는 상태로 밀봉 배치되는 캐소드 및 애노드 기판과; 상기 캐소드 기판에 제공되는 캐소드 전극과; 상기 캐소드 전극의 표면에 제공되는 에미터와; 상기 애노드 기판에 제공되는 애노드 전극과; 상기 애노드 전극에 제공되어 상기 에미터에서 방출되는 전자에 의해 발광하는 형광체와; 상기 형광체상에 제공되어 상기 에미터에서의 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하는 전도성 보호막을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 캐소드 전극 및 카본 나노튜브 페이스트로 이루어진 에미터가 제공된 캐소드 기판을 제조하는 단계와, 애노드 전극 및 형광체가 제공된 애노드 기판을 제조하는 단계와, 상기 캐소드 기판과 애노드 기판을 일체로 밀봉시키는 단계를 포함하는 전계방출형 표시소자 제조방법에 있어서, 상기 애노드 기판을 제조하는 단계는 상기 형광체상에 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하는 전도성 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출형 표시소자 및 이의 제조 방법에 대해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 단면도로서, 서로 대향하는 상태로 밀봉 배치되는 캐소드 기판(10) 및 애노드 기판(20)과, 상기 캐소드 기판(10)에 제공되는 캐소드 전극(12)과, 상기 캐소드 전극(12)의 표면에 제공되는 에미터(16)와, 상기 애노드 기판(20)에 제공되는 투명전극인 애노드 전극(22)과, 상기 애노드 전극(22)에 제공되어 상기 에미터(16)에서 방출되는 전자에 의해 발광하는 형광체(24)와, 상기 형광체(24)상에 제공되어 상기 에미터에서의 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하는 전도성 보호막(26)으로 구성된다.
상기 전도성 보호막은 이후에 상술되는 전도성 물질로 이루어진 졸-겔 상의 용액에 담그는 딥 코팅 공정을 수행하여 형성된다.
상기 전도성 물질은 인듐 주석 산화물(ITO : Indium Tin Oxide)로서, 바람직하게 주석(아연)[Tin(Zn)]이 약 10wt% 도핑된 인듐 산화물이다. 또한, In2O3, ZnO, SnO2 등의 산화물 반도체 또는 은(Ag :silver), 금 (Au: gold) 구리 (Cu :copper) 등의 금속 박막이 사용될 수 있다.
본 발명의 소자를 제조하는 공정을 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 2a에 도시한 바와 같이 캐소드 기판(10)에 캐소드 전극(12)을 형성한다.
다음에, 도 2b에 도시된 바와 같이 상기 캐소드 전극(12)의 표면에 카본 나노튜브(carbon nanotube) 페이스트를 스크린 프린팅 방법으로 도포하고 열처리를 통해 에미터(14)를 형성한다.
상기 카본 나노튜브 페이스트는 바인더, 도전성 분체, 유기용매 및 카본 나노튜브로 이루어진 혼합물을 볼밀링하여 제작된다. 또한, 상기 에미터(14)는 표면처리를 거쳐 전자방출 활성화시킨다.
상기한 공정에 따라 캐소드 기판(10)의 제작이 완료되면, 애노드 기판(20)을 제작하게 된다.
먼저, 도 3a에 도시된 바와 같이 애노드 기판(20)에 있는 유기물들을 제거하여 건조시킨후 리소그래픽 공정으로 투명전극인 애노드 전극(22)을 형성시킨다.
다음에, 도 3b에 도시된 바와 같이 상기 애노드 전극(22)이 형성된 활성화 영역 부분에 스크린 프린팅법으로 형광체(24)를 도포한후 약 450℃의 온도에서 건조처리를 통해 바인더를 제거한다.
다음에, 도 3c에 도시된 바와 같이 상기 형광체(24)상에 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하는 전도성 보호막(26)을 형성한다.
상기 전도성 보호막(26)은 도 4에 도시된 바와 같이 상기 애노드 전극(22)과 형광체(24)가 차례로 형성된 애노드 기판(20)를 전도성 물질(ITO : Indium tin Oxide)로 이루어진 졸-겔 상의 용액(30)에 담그는 딥 코팅 공정과 100-150℃의 온도에서의 건조공정을 수행함으로써 형성된다. 이때, 바람직하게 상기 딥 코팅 공정과 건조공정은 수회에 걸쳐 반복실시된다. 다음에, 500∼600℃ 온도에서 30분∼1시간 동안 대기중에서 소결화 단계를 거친다.
상기한 바와 같이, 캐소드 기판(10)과 애노드 기판(20)이 제작완료되면, 캐소드 기판(10)과 애노드 기판(20)을 일체로 밀봉함으로써 전계방출형 표시소자가 얻어진다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 애노드 기판의 단층 현미경도로서, 형광체(24) 주위로 전도성 보호막(26)의 ITO 입자들(크기가 100나노미터)이 소결수축되어 있는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 카본 나노튜브로 형성된 에미터로부터의 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하고, 또한 소자의 진공도 저하를 감소시킬 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 발광사진이고, 도 7은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 전자방출 효과를 보여주는 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이, ITO 코팅후 전자 방출이 현전히 증가하고 있음을 알 수 있다.
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.
본 발명에 의하면, 탄소 나노튜브를 이용한 전계방출형 표시소자의 애노드 기판에 증착된 형광체를 보호하는 전도성 보호막을 제공함으로써 소자의 수명향상과 안정적 동작을 보장할 수 있는 효과를 제공한다. 즉, 카본 나노튜브로 형성된 에미터로부터의 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하고, 또한 소자의 진공도 저하를 감소시킬 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 캐소드 기판을 제조하는 공정도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 애노드 기판을 제조하는 공정도이다.
도 4는 본 발명에 따른 전도성 보호막을 형성을 위한 딥 코팅 공정을 설명하는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따라 제조된 애노드 기판의 단층 현미경도이다.
도 6은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 발광사진이다.
도 7은 본 발명에 따른 전계방출형 표시소자의 전자방출 효과를 보여주는 그래프이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
10 : 캐소드 기판 12 : 캐소드 전극
14 : 에미터 20 : 애노드 기판
22 : 애노드 전극 24 : 형광체
26 : 전도성 보호막

Claims (12)

  1. 서로 대향하는 상태로 밀봉 배치되는 캐소드 및 애노드 기판과;
    상기 캐소드 기판에 제공되는 캐소드 전극과;
    상기 캐소드 전극의 표면에 제공되는 에미터와;
    상기 애노드 기판에 제공되는 애노드 전극과;
    상기 애노드 전극에 제공되어 상기 에미터에서 방출되는 전자에 의해 발광하는 형광체와;
    상기 형광체상에 제공되어 상기 에미터에서의 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하는 전도성 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 에미터는 카본 나노튜브 페이스트로 형성되며, 상기 전도성 보호막은 상기 애노드 기판을 전도성 물질로 이루어진 졸-겔 상의 용액에 담그는 딥 코팅 공정을 수행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  3. 청구항 3에 있어서, 상기 전도성 물질은 인듐 주석 산화물인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  4. 청구항 3에 있어서, 상기 전도성 물질은 Tin(Zn)이 약 10wt% 도핑된 인듐 산화물인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  5. 청구항 3에 있어서, 상기 전도성 물질은 산화물 반도체 또는 금속 박막인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  6. 청구항 5에 있어서, 상기 산화물 반도체는 In2O3, ZnO, 또는 SnO2 중 어느 하나이고, 상기 금속 박막은 은, 금 또는 구리 중 어느 하나 인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  7. 캐소드 전극 및 카본 나노튜브 페이스트로 이루어진 에미터가 제공된 캐소드 기판을 제조하는 단계와, 애노드 전극 및 형광체가 제공된 애노드 기판을 제조하는 단계와, 상기 캐소드 기판과 애노드 기판을 일체로 밀봉시키는 단계를 포함하는 전계방출형 표시소자 제조방법에 있어서,
    상기 애노드 기판을 제조하는 단계는 상기 형광체상에 전자방출에 의한 형광체 탈락을 방지하는 전도성 보호막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자 제조방법.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 전도성 보호막을 형성하는 단계는,
    상기 애노드 기판을 전도성 물질로 이루어진 졸-겔 상의 용액에 담그는 딥 코팅 공정과 100-150℃의 온도에서의 건조공정을 수행하는 단계와,
    500∼600℃의 온도에서 30분∼1시간 동안 대기중에서 소결화시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자 제조방법.
  9. 청구항 8에 있어서, 상기 전도성 물질은 인듐 주석 산화물인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자 제조방법.
  10. 청구항 8에 있어서, 상기 전도성 물질은 Tin(Zn)이 약 10wt% 도핑된 인듐 산화물인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자 제조방법.
  11. 청구항 8에 있어서, 상기 전도성 물질은 산화물 반도체 또는 금속 박막인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
  12. 청구항 11에 있어서, 상기 산화물 반도체는 In2O3, ZnO, 또는 SnO2 중 어느 하나이고, 상기 금속 박막은 은, 금 또는 구리 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전계방출형 표시소자.
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