KR20060029083A - 전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출표시장치의 금속 반사막 제조방법 - Google Patents

전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출표시장치의 금속 반사막 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법은 형광막이 선택적으로 형성된 기판 상부에 중간막을 형성하는 단계와, 상기 중간막 상부에 금속을 증착하는 단계와, 상기 중간막을 제거하여 금속 반사막을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 중간막은 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 제공한다.
이러한 구성에 의하여, 본 발명은 바람직한 점도를 갖는 중간막 상부에 금속 반사막을 형성함으로써 금속 반사막의 핀홀을 최소화할 수 있으며 중간막의 두께를 균일하게 형성함으로써, 원하는 영역에 원하는 패턴의 금속 반사막을 형성할 수 있다.
전자방출 표시장치, 형광막, 중간막, 금속 반사막

Description

전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법{INTERMEDIATE LAYER COMPOUNDS FOR ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE AND MANUFACTURING METHOD OF METAL REFLECTING LAYER OF ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE}
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 2는 본 발명에 의한 제조방법에 따른 금속 반사막을 포함하는 전자방출 표시장치의 단면도이다.
도 3a 내지 3f는 도 2의 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 4는 중간막의 점도가 낮아 패턴이 형성되지 않은 형상을 나타내는 사진이다.
본 발명은 전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법에 관한 것으로, 특히, 바인더 수지를 용매에 소정의 점도로 용해시킨 물질로 이루어진 중간막을 이용하여, 금속 반사막의 패턴 형성이 용이하도록 하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 전자방출소자는 캐소드전극과 게이트전극 사이에 인가된 전계에 의한 양자 역학적인 터널링 효과(Tunneling effect)에 의해서, 캐소드전극에 전기적으로 접속된 전자방출부로부터 전자를 방출시키는 구조는 가진다. 한편, 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.
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 형광막에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상표현 영역을 구비하여 구성된다. 일반적으로, 전자방출 표시장치는 캐소드기판 위에 다수개의 전자방출소자와 이들의 전자 방출을 제어하는 제어전극들을 구비하고, 캐소드기판에서 방출된 전자들이 애노드기판에 형성된 형광막을 향해 적확하게 가속될 수 있도록 형광막과 이에 접속된 전 극을 구비하게 된다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치는 디스플레이시 휘도를 향상시키기 위해서 형광막 상부에 금속 반사막을 형성한다. 금속 반사막은 전자를 애노드기판 방향으로 유도하며, 전자의 형광막 충돌시 캐소드기판 방향으로 반사된 전자를 형광막으로 재반사시키는 역할을 한다. 또한, 전자가 형광막에 남아있지 않게 전자의 이동통로 역할을 함으로써, 형광막의 수명을 증가시키며 애노드기판 및 캐소드기판 사이의 아킹(arcing)을 방지한다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법의 일예가 한국 공개 특허공보 제2001-0075972호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 설명한다.
도 1a 내지 1c는 종래 기술에 의한 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 나타내는 공정 단면도이다.
도 1a 내지 1c 를 참조하면, 기판(21) 상의 애노드전극(22)에 제공된 형광막(23)의 표면에 아크릴 에멀젼(acryl emulsion) 또는 래커(lacquer)액을 도포 및 건조하여 중간막(25)을 형성한다(도 1a). 이후, 중간막(25)의 표면에 금속 반사막(26)을 증착한다(도 1b). 이후, 이를 소성하여 중간막(25)을 제거함으로써 금속 반사막(26)을 형성한다(1c).
여기서, 형광막(23)과 금속 반사막(26) 사이에 중간막(25)을 제공하는 이유는, 금속 반사막(26)을 형광막(23)의 표면에 바로 증착하면 형광막(23)의 표면 거 칠기로 인해 금속 반사막(26)의 표면이 균일하게 증착되지 않기 때문으로, 상기와 같이 중간막(25)을 제공한 후 금속 반사막(26)을 증착시킴으로써 반사 효율을 향상시키기 위한 것이며, 이 중간막(25)은 통상 10 ㎛ 정도의 두께를 갖는다. 그리고, 상기 중간막(25)은 금속 반사막(26)의 소성 과정에서 분해되어 제거되며, 이로 인해 형광막(23)과 금속 반사막(26) 사이에는 소정의 공간이 제공된다.
그러나, 상술한 바와 같이, 아크릴 성분으로 중간막을 도포하는 경우, 형광막과 금속 반사막 사이의 이격 거리를 용이하게 조절하기 어려우며, 중간막의 두께를 균일하게 확보하기 어려운 문제점이 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 바인더 수지를 용매에 소정의 점도로 용해시킨 물질로 이루어진 중간막을 이용하여, 금속 반사막의 균일한 패턴 형성이 용이하도록 하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 제공하는 데 있다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 포함하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물을 제공한다.
본 발명의 제2 측면은 형광막이 선택적으로 형성된 기판 상부에 중간막을 인쇄 형성하는 단계와, 상기 중간막 상부에 금속을 증착하는 단계와, 상기 중간막을 제거하여 금속 반사막을 제조하는 단계를 포함하며, 상기 중간막은 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 제공한다.
바람직하게, 상기 바인더 수지는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 우레탄 수지, 또는 에스테르계 수지를 포함한다. 상기 용매는 부틸 셀루솔브, 부틸 카르비톨 아세테이트, 테르피네올, 또는 알코올을 포함한다. 상기 중간막은 10000 cps 내지 200000 cps 의 점도를 갖는다. 상기 중간막은 발포제 또는 색소첨가제를 추가적으로 포함한다. 상기 중간막은 스크린 프린팅 공정에 의해서 형성된다. 상기 형광막에 전기적으로 접속되는 애노드전극을 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 기판 상에 광차폐막을 형성하는 단계를 추가적으로 포함한다. 상기 금속은 Al 으로 이루어 진다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있는 가장 바람직한 실시 예를 첨부된 도 2, 도 3a 내지 3f, 및 도4를 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 의한 제조방법에 따른 금속 반사막을 포함하는 전자방출 표시장치의 단면도이다.
도 2를 참조하면, 전자방출 표시장치(300)는 전자방출소자가 매트릭스 상으로 배치되는 캐소드기판(100)과, 전자방출소자로부터 방출되는 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광막(240) 및 이에 접속된 애노드전극(220)을 포함하는 애노드기판(200)을 구비하며, 캐소드기판(100)과 애노드기판(200) 사이의 공간은 봉착공정을 통해 밀봉재(310)에 의해서 진공으로 한정된다.
캐소드기판(100)은 배면기판(110), 캐소드전극(120), 절연층(130), 게이트전극(140), 전자방출부(150) 및 그리드전극(160)을 포함한다.
기판(110) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 적어도 하나의 캐소드전극(120)이 배치된다. 기판(110)은 통상 사용되는 유리 또는 실리콘 기판이지만, 전자방출부(150)로 CNT(Carbon NanoTube) 페이스트를 이용하여 후면 노광에 의해 이를 형성하는 경우에는 유리 기판과 같은 투명 기판이 바람직하다.
캐소드전극들(120)은 데이터 구동부(미도시) 또는 주사 구동부(미도시)로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 전자방출소자로 공급한다. 여기서, 전자방출소자는 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)이 교차하는 영역에 전자방출부(150)을 구비하여 형성된다. 캐소드전극(120)은 기판(110)과 동일한 이유로, 예컨대 ITO(Indium Tin Oxide)가 사용된다.
절연층(130)은 기판(110)과 캐소드전극(120) 상부에 형성되며, 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)을 전기적으로 절연한다. 절연층(130)은 캐소드전극(120)이 노출되도록 캐소드전극들(120)과 게이트전극들(140)의 교차영역에 적어도 하나 의 제1 홀(135)을 구비한다.
게이트전극들(140)은 절연층(130) 상에 소정의 형상으로, 예컨대 스트라이프 상으로 캐소드전극(120)과 교차하는 방향으로 배치되며, 데이터 구동부 또는 주사 구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 전자방출소자로 공급한다. 게이트전극(140)은 전자방출부(150)가 노출되도록 제1 홀에 대응하여 적어도 하나의 제2 홀(145)을 구비한다.
전자방출부(150)는 절연층(130)의 제1 홀(135)에 의해 노출된 캐소드전극(120) 상에 전기적으로 접속되어 각각 위치하며, 카본 나노튜브; 흑연, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본 또는 이들의 조합의 나노튜브; 또는 Si, SiC의 나노 와이어로 이루어지는 것이 바람직하다.
그리드전극(160)은 게이트전극(140) 상부에 위치하며, 전자방출부(150)로부터 방출된 전자가 통과하는 적어도 하나의 제3 홀(165)을 구비한다. 그리드전극(160)은 전자를 집속하며, 아킹 방전시의 전극 손상을 방지하는 역할을 한다. 한편, 그리드전극(160)은 시트 형태의 도전성 메쉬인 것이 바람직하다.
애노드기판(200)은 전면기판(210), 애노드전극(220), 형광막(240), 광차폐막(230) 및 금속 반사막(250)을 포함한다.
전면 기판(210)에는 전자방출부(150)로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광막(240)이 임의의 간격을 두고 선택적으로 배치된다. 여기서, 전면 기판(210)은 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하다.
애노드전극(220)은 전자방출부(150)로부터 방출된 전자를 형광막(240)으로 가속시키는 전극으로서, 투명한 재질, 예컨대 ITO 를 이용하여 형성하는 것이 바람직하다. 여기서, 애노드전극(220)의 배치는 선택적일 수 있는데, 그 이유는 금속 반사막(260)이 가속 전극의 역할을 대체할 수 있기 때문이다. 따라서, 금속 반사막(230)에 고전압을 인가하여 가속전극으로 이용한다면, 애노드전극(22)은 불필요하다.
광차폐막(230)은 선택적 구성 요소로서, 외부 빛을 흡수 및 차단하며 광학적 크로스 토크를 방지하여 콘트라스트를 향상시키기 위해 형광막(240) 사이에 임의의 간격을 두고 배치된다.
금속 반사막(260)은 형광막(240)에 전기적으로 접속되며 형광막(240)과 광차폐막(230) 상부에 배치된다.
상술한 바와 같은 전자방출 표시장치(300)는 외부전원으로부터 캐소드전극(120)에는 (+) 전압이, 게이트전극(140)에는 (-) 전압이, 애노드전극(220)에는 (+) 전압이 인가된다. 이로써, 캐소드전극(120)과 게이트전극(140)의 전압차에 의해 전자방출부(150) 주위에 전계가 형성되어 전자가 방출되며, 방출된 전자들은 애노드전극(220)에 인가된 고전압에 유도되어 해당 화소의 형광막(240)에 충돌하여 이를 발광시켜 소정의 이미지를 구현하게 되는데, 형광막(240)에 전기적으로 접속되는 금속 반사막(260)은 전자방출부(150)로부터 방출된 전자를 보다 더 양호하게 집속하며 전자의 충돌에 의해 발광하는 빛을 전면기판(210)으로 반사시켜 반사효율을 향상시키는 역할을 한다.
따라서, 상술한 바와 같은 금속 반사막을 갖는 전자방출 표시장치는 전자방출부로부터 방출된 전자를 형광막으로 보다 양호하게 집속할 수 있으므로, 디스플레이시 형광막의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시킬 수 있다.
도 3a 내지 3f는 도 2의 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 나타내는 제조공정 단면도이다.
도 3a 내지 3f 참조하면, 본 발명은 형광막(240)이 선택적으로 형성된 전면기판(210) 상부에 중간막(250)을 형성하는 단계와, 중간막(250) 상부에 금속(260a)을 증착하는 단계와, 중간막(250)을 제거하여 금속 반사막(260)을 제조하는 단계를 포함하며, 중간막(250)은 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법을 제공한다.
먼저, 전면기판(210) 상부에 투명한 재질로 이루어진 애노드전극(220), 예컨대, ITO 전극을 형성한다(도 3a).
이후, 애노드전극(220) 상부에 광차폐막(230)을 형성한다(도 3b). 광차폐막(230)은 애노드전극(220) 상부에 Cr을 스퍼터링 및 라인 패터닝을 한 후 CrOx로 산화시킨 박막 Cr을 이용하기도 하며, 감광성 페이스트를 패턴 인쇄하여 형성하는 블 랙 fodel 또는 Ag fodel을 이용하기도 한다.
이후, 광차폐막(230) 사이에 형광막(240)을 슬러리법을 이용하여 형성한다(도 3c). 본 실시예에서는, 슬러리법을 이용하였으나, 스크린 프린팅, 전기영동법(EL), 또는 전사(tabel coater)에 의해 형광막(240)을 형성할 수도 있다.
이후, 형광막(240) 상부에 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 도포 및 건조하여 중간막(250)을 형성한다(도 3d). 애노드기판에서, 형광막(240)의 휘도 및 색재현성을 향상시키기 위해 금속 반사막(미도시)을 형성하는데, 금속 반사막을 형성하기 전에 형광막(240)의 표면을 평탄화하고 금속 반사막과 일정한 이격 거리를 확보하기 위해 형광막(240) 상부에 중간막(250)을 형성된다. 또한, 중간막(250)은 금속 반사막 증착시 핀홀의 형성을 최소화하여 디스플레이시 형광막(240)의 휘도를 향상시키는 역할을 한다. 한편, 금속 반사막(260)을 형광막(240) 상부에 직접 증착하면 형광막(240)의 거친 표면으로 인해서, 금속 반사막(260)이 균일하게 증착되지 않으므로, 중간막(250) 형성 공정을 통해서 형광막(240)과 금속 반사막(260) 사이에 이격거리를 유지함으로써, 전자투과율과 반사율을 최적화할 수 있다.
여기서, 바인더 수지는 저온으로 소성을 하더라도 잔탄으로 가능성이 거의 없는 물질, 예컨대 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 우레탄 수지, 또는 에스테르계 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 용매로 는 상온에서는 휘발성이 약하지만 소성 공정 후에는 제거되어야 하며, 독성이 없어야 한다. 이러한 특성을 가지는 물질로는 부틸 셀루솔브(BC;Butyl Cellosolve), 부틸 카르비톨 아세테이트(BCA;Butyl Carbitol Acetate), 테르피네올(TP;Terpineol), 또는 알코올을 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 중간막(250)은 형광막(240) 상부에서 원하는 영역에 형성하기 용이하도록 스크린 프린팅에 의해 형성하는 것이 바람직하다. 따라서, 인쇄 특성이 양호하도록 바인더 수지와 용매로 이루어진 중간막(250)은 소정의 점도, 예컨대, 10,000 cps 내지 200,000 cps 의 점도를 갖는 것이 바람직하다. 중간막(250)의 점도가 10,000 cps 보다 낮으면 인쇄 특성이 나빠져 원하는 패턴을 형성할 수 없으며, 이와 같이 점도가 낮아 패턴이 형성되지 않은 형상이 도 4에 예시되어 있다. 중간막(250)의 점도가 200,000 cps 보다 높으면 소성 공정시 중간막(250)의 잔류물이 잔탄으로 남을 가능성이 높아진다. 이는 전자가 형광막(240)과 충돌하는 경로를 방해하여 형광막(240)의 발광 특성을 저하시키는 요인으로 작용한다. 따라서, 중간막(250)은 인쇄 특성이 양호하면서 소성 시 잔탄이 최소화되도록 10,000 cps 내지 200,000 cps 의 점도를 갖는 것이 바람직하다. 중간막(250)은 앞서 설명한 특성을 더욱 양호하게 하기 위해 발포제 또는 색소 첨가제를 추가적으로 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 중간막(250)의 두께를 균일하게 확보하며, 원하는 영역에만 형성하도록 스크린 프린팅에 의해 형성하는 것이 바람직하다.
이후, 중간막(250) 상부에 금속(260a), 예컨대 Al 을 스퍼터링에 의해 증착 한다(도 3e). Al 은 스퍼터링에 의해 박막으로 증착하기 용이하며, 산란된 전자를 형광막(240) 방향으로 반사시켜 형광막(240)의 휘도를 향상시키는 데 유리하다.
이후, 금속 반사막(260)을 형성하기 위해서 소성 공정을 실시하며, 이 소성단계에서 중간막(250)은 분해되어 제거됨으로써, 형광막(240)과 금속 반사막(260) 사이에 소정의 공간이 형성된다(도 3f). 여기서, 중간막(250)을 구성하는 물질은 앞서 설명한 바와 같이 금속 반사막(260)의 소성 공정 중 분해되어 제거되는 것이 바람직하다.
이와 같이, 소정의 점도를 갖는 중간막(250)을 형성한 후, 금속 반사막(260)을 증착함으로써, 금속 반사막(260)의 반사효율을 균일하게 향상시킬 수 있다.
따라서, 상술한 바와 같은 제조 방법에 의해 형성된 금속 반사막은 전자 집속효과를 향상시켜 형광막(240)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 발명의 실시예에 의한 전자방출 표시장치용 중간막 조성물 및 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법은 금속 반사막의 핀홀을 최소화하며 형광막과 금속 반사막 사이의 이격거리를 용이하게 조절하여, 형광막의 휘도, 색재현성 및 색순도를 향상시키는 효과가 있다.

Claims (14)

  1. 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 포함하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 우레탄 수지, 또는 에스테르계 수지를 포함하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 용매는 부틸 셀루솔브, 부틸 카르비톨 아세테이트, 테르피네올, 또는 알코올을 포함하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간막은 10000 cps 내지 200000 cps 의 점도를 갖는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 중간막은 발포제 또는 색소첨가제를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치용 중간막 조성물.
  6. 형광막이 선택적으로 형성된 기판 상부에 중간막을 인쇄 형성하는 단계와,
    상기 중간막 상부에 금속을 증착하는 단계와,
    상기 중간막을 제거하여 금속 반사막을 제조하는 단계를 포함하며,
    상기 중간막은 바인더 수지를 용매에 용해시킨 물질을 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 바인더 수지는 아크릴계 수지, 에폭시계 수지, 에틸 셀룰로오스, 니트로 셀룰로오스, 우레탄 수지, 또는 에스테르계 수지를 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  8. 제 6 항에 있어서,
    상기 용매는 부틸 셀루솔브, 부틸 카르비톨 아세테이트, 테르피네올, 또는 알코올을 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  9. 제 6 항에 있어서,
    상기 중간막은 10000 cps 내지 200000 cps 의 점도를 갖는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 중간막은 발포제 또는 색소첨가제를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  11. 제 6 항에 있어서,
    상기 중간막은 스크린 프린팅 공정에 의해서 형성되는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 형광막에 전기적으로 접속되는 애노드전극을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 기판 상에 광차폐막을 형성하는 단계를 추가적으로 포함하는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
  14. 제 6 항에 있어서,
    상기 금속은 Al 으로 이루어지는 전자방출 표시장치의 금속 반사막 제조방법.
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