KR20060038294A

KR20060038294A - 전자방출 표시장치

Info

Publication number: KR20060038294A
Application number: KR1020040087520A
Authority: KR
Inventors: 유승준; 최종식; 박진민; 이수정; 강정호; 이수경
Original assignee: 삼성에스디아이 주식회사
Priority date: 2004-10-29
Filing date: 2004-10-29
Publication date: 2006-05-03
Also published as: US7622857B2; US20060113890A1

Abstract

본 발명은 전자방출 표시장치에 관한 것이다. 본 발명의 전자방출 표시장치는 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및 상기 제1과 대향되는 제2 기판을 구비하되, 상기 제1기판과 대향하는 상기 제2기판의 대향면에는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광막을 포함하는 유효영역과 비유효영역이 분리되어 형성되고, 상기 비유효영역은 투명도전층과 금속층이 적층된 광차폐막이 형성된 영역을 포함하며, 상기 투명도전층은 상기 유효영역의 형광막이외의 영역에 형성된다. 이에 따라, 유효영역인 형광막의 하부에 투명도전층이 형성되어 있지 않으므로, 형광막에서 발광되는 빛의 휘도를 더욱 향상시킬 수 있으며, 고전압이 인가되는 전원인가막이 손상되는 것을 방지할 수 있다.

유효영역, 비유효영역, 투명도전층, 금속층, 전원인가막

Description

전자방출 표시장치{electron emission display}

도 1a 내지 도 1d는 종래의 전자방출 표시장치의 화상구현기판의 제조공정을 도시한 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자방출 표시장치의 개략적인 측단면도이다.

도 3은 도 2에서 분리된 화상구현기판의 확대단면도이다.

도 4는 본 발명에 따른 화상구현기판의 평면도이다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 화상구현기판의 제조공정을 도시한 부분단면도이다.

♣ 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ♣

10 : 전자방출 표시소자 200 : 전자방출부

250 : 전자방출소자 300 : 화상구현부

310 : 전면기판 320 : 형광막

330 : 광차폐막 340 : 금속박막

본 발명은 전자방출 표시장치에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 형광막의 하부에 투명도전층을 형성하지 않으므로써, 발광효율을 향상시킬 수 있는 전자방출 표시장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자방출소자(electron emission device)는 전자원으로 열음극을 이용하거나 냉음극을 이용한다. 냉음극을 이용하는 전자방출소자에는 FEA (Field Emitter Array), SCE(Surface Conduction Emitter), MIM(Metal- Insulator-Metal), MIS(Metal-Insulator-Semiconductor), 및 BSE(Ballistic electron Surface Emitting) 등이 있다.

이러한 전자방출소자를 이용하면, 전자방출 표시장치, 각종 백라이트, 리소그라피용 전자빔 장치 등을 구현할 수 있다. 전자방출 표시장치는, 전자방출소자를 이용하여 전자를 방출하는 전자방출부(제1 기판)와, 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광체가 형성된 화상구현부(제2 기판)를 포함한다. 전자방출 표시장치를 구성하는 전자방출부는 배면기판과, 배면기판상에 형성되는 전자방출소자와, 배면기판상에 매트릭스상으로 구성되는 캐소드전극과 게이트전극을 포함한다. 화상구현부는 전면기판과, 전면기판상에 형성된 형광막과, 형광막에 전기적으로 접속된 애노드전극을 구비한다. 또한, 화상구현부에는 외부 빛을 흡수하거나 차단하며 광학적 크로스토크를 방지하기 위해 광차폐막이 마련된다.

상술한 바와 같은 전자방출 표시장치용 광차폐막의 제조방법을 나타내는 일예가 한국공개특허공보 제1999-0002071호에 개시되어 있으며, 이하에서는 종래기술에 의한 광차폐막의 제조방법을 도면을 참조하여 설명한다.

도 1a 내지 도 1d는 종래 기술에 따른 광차폐막이 형성된 화상구현부의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 도 1a 내지 도 1d를 참조하면, 종래의 광차폐막 제조방법은 전면기판(110) 상부에 애노드전극(120)을 형성하는 단계, 애노드전극 (120)상부에 광차폐막(130)을 제조하는 단계를 포함한다.

먼저, 전면기판(110) 상부에 투명한 재질로 이루어진 애노드전극(120)을 형성한다(도 1a). 애노드전극(120)은 ITO(indium tin oxide)로 이루어져 ITO전극이라고도 불려진다. 이후, 애노드전극(120) 상부에 형광막(130)을 슬러리법을 이용하여 분리 형성한다(도 1b). 본 실시예에서는, 슬러리법을 이용하였으나, 스크린 프린팅, 전기영동법(EL), 또는 전사 (tabel coater)에 의해 형광막(130)을 형성할 수도 있다. 그 다음, 형광막(130) 사이에는 금속물질(Cr)(140)을 스퍼터링 및 라인 패터닝을 한다(도 1c). 애노드전극(120)상부에 형성된 Cr(140)은 ITO로 이루어진 애노드전극(120)과 반응하여 산화되어, 흑색 CrOx를 형성한다. 산화된 CrOx가 광차폐막(150)을 형성한다(도 1d). 전술한 바와 같이, ITO와 Cr의 반응으로 광차폐막(150)을 형성하거나, 블랙 fodel 또는 Ag fodel을 이용하여 광차폐막(150)을 패턴인쇄할 수 있다. 한편, 광차폐막(150)의 일영역에는 외부전원으로부터 애노드전극으로 전압을 인가하는 전원인가막(미도시)이 형성되어 있다. 이때, 전원인가막은 ITO박막층과 크롬층으로 이루어진다.

전술한 바와 같이, 형광막은 전면기판 상에 직접 도포되지 않고 전면기판상에 형성된 ITO전극 상에 도포된다. 이에 따라, 전자방출소자로부터 방출된 전자가 형광막과 충돌함으로써 발생시킨 빛이 직접 외부로 방출되지 못하고, ITO전극막을 투과한 다음 외부로 방출되므로, ITO전극 두께만큼 빛의 휘도가 떨어진다는 문제점을 갖는다. 또한, 전원인가막이 ITO전극과 크롬으로 형성되기 때문에, 외부로부터 인가되는 고전압에 의해 크롬층이 부식될 수 있다는 문제점을 갖는다.

본 발명은 전술한 문제점들을 해결하기 위해 고안된 것으로, 본 발명의 목적은 형광막에서 생성된 빛이 투명도전층(ITO전극)을 통과하지 않고 곧장 외부로 방출될 수 있는 구조를 갖는 전자방출 표시장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명의 다른 목적은 유효영역과 비유효영역 외측에 형성되어 전기적으로 접속되는 투명도전층으로 이루어진 전원인가막을 형성하는 전자방출 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일측면에 따르면, 본 전자방출 표시장치는 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및 상기 제1과 대향되는 제2 기판을 구비하되, 상기 제1기판과 대향하는 상기 제2기판의 대향면에는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광막을 포함하는 유효영역과 비유효영역이 분리되어 형성되고, 상기 비유효영역은 투명도전층과 금속층이 적층된 광차폐막이 형성된 영역을 포함하며,상기 투명도전층은 상기 유효영역의 형광막이외의 영역에 형성된다. 상기 유효영역과 상기 비유효영역상에 금속박막이 형성된다. 또한, 상기 투명도전층의 적어도 일측에 상기 투명도전층과 전기적으로 접속하도록 형성되어 외부로부터 전원을 인가받는 전원인가막이 형성된다.

바람직하게는, 상기 투명전극층은 ITO 또는 IZO 중 하나로 이루어진다. 상기 금속층은 크롬(Cr)으로 이루어진다. 상기 형광막과 상기 광차폐막 상에 형성되는 금속박막을 더 포함한다. 상기 금속박막은 알루미늄으로 이루어진다. 상기 광차폐막을 스트라이프형이나 매트릭스형 중 하나로 형성된다. 상기 전원인가막은 ITO 또는 IZO 중 하나로 이루어진다. 상기 전원인가막은 상기 투명도전층과 일체로 형성된다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 자세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 전자방출 표시장치의 개략적인 단면도이고, 도 3은 도 2의 화상구현기판을 분리하여 도시한 부분 확대단면도이다. 도 4는 본 발명에 따른 화상구현기판의 평면도이다.

본 전자방출 표시장치(10)는 전자방출소자(250)가 형성된 제1 기판(200)(전자방출기판)과, 전자방출기판(200)과 대향하도록 마련되어 전자방출소자(250)로부터 방출된 전자에 의해 발광하는 형광막(330)을 포함하는 유효영역과 비유효영역이 형성된 제2 기판(화상구현기판)(300)을 포함한다.

도 2를 참조하면, 전자방출기판(200)은 배면기판(210)과, 배면기판(210)상에 소정의 형상으로(예를 들면, 스트라이프상) 형성된 캐소드전극(220)과, 캐소드전극(220)과 절연되어 교차하는 방향으로 서로 이격되는 게이트전극(240)을 포함한다. 캐소드전극(220)과 게이트전극(240) 사이에는 절연층(230)이 형성되어, 캐소드전극(220)과 게이트전극(240)을 전기적으로 절연한다. 배면기판(210)상에 형성된 전자방출소자(250)는 캐소드전극(220)과 게이트전극(240)들이 교차하는 각각의 영역에 매트릭스상으로 형성된다.

이때, 배면기판(210)은 통상 유리 또는 실리콘 기판이지만, 전자방출소자(250)로 CNT페이스트를 이용하여 후면 노광하는 경우에는 유리기판과 같은 투명기판이 바람직하다. 캐소드전극(220) 및 캐소드전극(220)과 교차하는 방향으로 배치되는 게이트전극(240)은 미도시된 데이터구동부 또는 주사구동부로부터 인가되는 각각의 데이터 신호 또는 주사 신호를 각 전자방출소자(250)로 공급하여, 캐소드전극(220)과 게이트전극(240)의 교차영역에 형성되는 전자방출소자(250)를 매트릭스 구동한다. 전술한 구동을 통해 전자방출소자(250) 주위에는 전계가 형성되며, 이에 의해, 전자방출소자(350)로부터 전자가 방출된다.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 화상구현기판(즉, 제2기판)은 전자방출기판(200)에 대향 배치되며, 전자방출기판(200)은 전면기판(310)을 포함한다. 전면기 판(310)은 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하며, 전면기판(310)상에는 유효영역과 비유효영역이 분리되어 형성되며, 유효영역과 비유효영역상에는 금속박막(340)이 형성된다.

유효영역(320)은 전자방출소자(250)로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 빛을 방출할 수 있는 영역으로 형광막을 포함한다. 비유효영역(330)은 외부 빛을 흡수 및 차단하며 광학적 크로스토크를 방지하여 콘트라스트를 향상시키는 영역이다. 이하에서는 설명의 편의상 유효영역을 형광막(320)으로 표시하고, 비유효영역을 광차폐막(330)으로 표시한다.

형광막(320)은 스트라이프형 또는 매트릭스형으로 배치될 수 있으며, 이들 형태에 제한되지 않는다. 형광막(320)은 전면기판(310)상에 임의의 간격을 두고 선택적으로 배치되어, 전자방출소자(250)로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광한다.

광차폐막(330)이 형광막(320) 사이에 투명도전층(330a)과 금속층(330b)을 적층함으로써 형성된다. 투명도전층(330a)은 ITO 또는 IZO 중 하나로 이루어지며, 본 실시예에서는 ITO로 투명도전층(330a)을 형성한다. 투명도전층(330a)은 형광막(320) 형성형태에 대응하여 스트라이프형 또는 매트릭스 형으로 형성될 수 있다. 그 다음, 투명도전층(330a) 상부에는 금속층(330b)을 스퍼터링하고 라인패터닝한다. 이 금속층(330b)은 크롬(Cr)으로 형성된다. 투명도전층(330a)과 금속층(330b)(즉, ITO와 Cr)이 반응하여 산화되면서 형성된 CrOx가 형광막(320) 사이에서 광차폐막(330) 역할을 수행한다. 투명도전층(330a)과 금속층(330b)의 산화에 의해 형성된 광차폐막(330)은 외부 빛을 흡수 및 차단하며 광학적 크로스토크를 방지하여 콘트라스트를 향상시킨다.

한편, 금속박막(340)은 형광막(320)에 전기적으로 접속되며, 형광막(320)과 광차폐막(330) 상부에 배치되며, 전자방출소자(250)로부터 방출된 전자를 형광막(320)으로 가속시키는 전극의 역할을 수행한다. 금속박막(340)은 형광막(320)과 전기적으로 접속되어 전자방출소자(250)로부터 방출된 전자를 보다 더 양호하게 집속하며, 전자의 충돌에 의해 발광하는 빛을 전면기판(310)으로 반사시켜 반사효율을 향상시키는 역할을 한다. 금속박막(340)은 알루미늄으로 이루어진다.

한편, 광차폐막(235)의 적어도 일측에는 투명도전층(330a)과 전기적으로 접속되어 외부로부터 전원을 인가받는 전원인가막(350)이 형성된다. 전원인가막(350)은 투명도전층(330a)에 전기적으로 접속되도록, 투명도전층(330a)과 일체로 형성되거나 별도로 형성된다. 이때, 전원인가막(350)은 투명도전층(330a)과 동일한 물질인 ITO로 형성한다. 이들 전자방출 표시장치를 구성하는 전자방출기판(200)과 화상구현기판(300)은 이들 사이의 공간을 진공으로 한정하기 위해 밀봉재(미도시)를 이용하여 소정의 봉착실링공정을 수행한다.

도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 화상구현기판의 제조공정을 나타내는 단면도이다. 본 발명의 화상구현기판 제조공정에는 유효영역을 구성하는 형광막(320)을 전면기판(310)상에 직접 형성하는 단계와, 형광막(320) 사이에 투명도전층(330a)과 금속층(330b)이 적층된 광차폐막(330)을 포함하는 비유효영역을 형성하는 단계, 및 광차폐막(330)의 일영역에 투명도전층(330a)과 전기적으로 접속하는 전원인가막(350)을 형성하는 단계가 포함된다.

도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 화상구현기판(300)을 제조하기 위해 전면기판(310)을 마련하고, 전면기판(310)의 일측면상에 형광막(320)을 분리 형성한다(도 5a). 형광막(320)은 일반적으로 적색발광성 형광체(R), 녹색발광성 형광체(G), 및 청색발광성 형광체(B)로 구성된다. 이들 각각의 형광막층에 사용하는 형광체는 특별히 제한은 없으며 종래부터 전자방출 표시장치에 사용되고 있는 형광체를 사용할 수 있다. 형광막(320)은 전면기판(310) 상부에 슬러리법을 이용하여 분리 형성된다. 본 실시예에서는, 슬러리법을 이용하였으나, 스크린 프린팅, 전기영동법(EL), 또는 전사 (tabel coater)에 의해 형광막을 형성할 수도 있다.

그 다음, 형광막(320) 사이의 전면기판(310)상에 투명도전층(330a)을 형성하고, 투명도전층(330a) 상부에는 금속층(330b)을 형성한다(도 5b, 도 5c). 투명도전층(330a)은 ITO로 이루어지고, 금속층(330b)은 Cr으로 이루어진다. ITO와 Cr이 산화 반응하여 형광막 사이에 CrOx을 형성하며, 이는 흑색을 띠며 광차폐막(150) 역할을 수행한다.(도 5d). 형광막(320)과 광차폐막(330) 상에는 금속박막(237)이 형성된다(도 5e). 금속박막(237)은 알루미늄으로 이루어진다.

한편, 광차폐막(330)의 일측에는 외부로부터 인가되는 전원을 형광막(320)으로 공급하기 위해, 광차폐막(330)과 전기적으로 접속되도록 전원인가막(350)을 형성하는 단계(미도시)를 더 포함할 수 있다. 전원인가막(350)은 ITO로 형성된다.

본 실시예에서는 유효영역을 구성하는 형광막 하부에 투명도전층이 형성되어 있지 않은 것을 예를 들어 설명하였으나, 유효영역이 스트라이프형으로 구성되는 경우에는 유효영역을 구성하는 형광막사이의 소정영역에 투명도전층이 적층될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 광차폐층과 전기적으로 접속하는 전원인가막을 별도로 형성하여 투명도전층에 접속되는 구조가 개시되어 있지만, 투명도전층과 일체로 기판상에 형성할 수 있다.

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.

이상과 같이, 본 발명에 의하면, 형광막의 하부에 투명도전층을 형성하지 않음으로써, 형광막에서 발광된 빛이 투과효율을 저하시키지 않을 수 있어, 발광효율을 증대시킬 수 있다. 또한, ITO로 형성되어 비유효영역과 전기적으로 접속되는 전원인가막을 형성함으로써, 고전압에 의한 전원인가막의 손상 등을 줄일 수 있다.

Claims

적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및

상기 제1과 대향되는 제2 기판을 구비하되,

상기 제1기판과 대향하는 상기 제2기판의 대향면에는 상기 전자방출소자로부터 방출된 전자의 충돌에 의해 발광하는 형광막을 포함하는 유효영역과 비유효영역이 분리되어 형성되고,

상기 비유효영역은 투명도전층과 금속층이 적층된 광차폐막이 형성된 영역을 포함하며,

상기 투명도전층은 상기 유효영역의 형광막이외의 영역에 형성된 전자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 유효영역과 상기 비유효영역상에 금속박막이 형성된 전자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 투명도전층의 적어도 일측에 상기 투명도전층과 전기적으로 접속하도록 형성되어 외부로부터 전원을 인가받는 전원인가막이 형성되는 전자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 투명전극층은 ITO 또는 IZO 중 하나로 이루어지는 전자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 금속층은 크롬(Cr)으로 이루어지는 전자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 금속박막은 알루미늄으로 이루어지는 저자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 형광막은 스트라이프형이나 매트릭스형으로 형성되는 전자방출 표시장치.
제1항에 있어서,

상기 투명전극층은 스트라이프형이나 매트릭스형 중 하나로 형성되는 전자방출 표시장치.
제3항에 있어서,

상기 전원인가막은 ITO 또는 IZO 중 하나로 이루어지는 전자방출 표시장치.
제3항에 있어서,

상기 전원인가막은 상기 투명도전층과 일체로 형성되는 전자방출 표시장치.