KR20070046652A - 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체 및 이를 포함하는전자 방출 표시 디바이스 - Google Patents

전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체 및 이를 포함하는전자 방출 표시 디바이스 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체 및 이를 포함하는 전자 방출 표시 디바이스에 관한 것으로서, 상기 형광체는 ZnS:Cu,Al 및 SrGa2S4:Eu를 포함하며, 상기 SrGa2S4:Eu는 ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대하여 67 내지 1900 중량부로 포함된다. 또한, 본 발명의 전자 방출 표시 디바이스는 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 형성되는 전자 방출부와, 제1 기판 위에 제공되어 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들과, 제2 기판의 일면에 위치하고 제1 기판에 설정되는 화소 영역마다 한가지 색이 대응하도록 형성되는 형광층들을 포함하며, 상기 형광층은 적색 형광층, 청색 형광층 및 녹색 형광층으로 이루어지며, 상기 녹색 형광층은 상기 본 발명의 녹색 형광체를 포함한다.
본 발명의 녹색 형광체는 휘도가 우수함과 동시에 색재현율이 뛰어나며, 다른색의 형광체와의 색의 균형 즉 화이트 밸런스(White balance) 조절에 유리한 장점이 있다.
전자 방출부, 집속전극, 구동전극, 캐소드전극, 게이트전극, 형광층

Description

전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체 및 이를 포함하는 전자 방출 표시 디바이스 {GREEN PHOSPHOR FOR ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE AND ELECTRON EMISSION DISPLAY DEVICE COMPRISING THE SAME}
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도이다.
본 발명은 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도와 색재현 특성이 향상된 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체에 관한 것이다.
일반적으로 전자 방출 디바이스는 전자원의 종류에 따라 열음극을 이용하는 방식과 냉음극을 이용하는 방식으로 분류할 수 있다.
여기서, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 디바이스로는 전계 방출 어레이(Field Emitter Array; FEA)형, 표면 전도 에미션(Surface-Conduction Emission; SCE)형, 금속-절연층-금속(Metal-Insulator-Metal; MIM)형 및 금속-절연층-반도체(Metal-Insulator-Semiconductor; MIS)형 등이 알려져 있다.
상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 디바이스는 각각 금속/절연층/금속(MIM)과 금속/절연층/반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출부를 구비하며, 절연층을 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 이용한다.
상기 SCE형 전자 방출 디바이스는 기판 위에 서로 이격되어 배치된 제1 전극과 제2 전극 사이에 도전 박막을 형성하고 이 도전 박막에 미세 균열을 제공함으로써 전자 방출부를 형성하고 있으며, 양 전극에 전압을 인가하여 도전 박막의 표면으로 전류가 흐를 때 전자 방출부로부터 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
그리고 상기 FEA형 전자 방출 디바이스는 일 함수(work function)가 낮거나 종횡비가 큰 물질을 전자원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계에 의해 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로서, 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 전자 방출부를 형성하거나, 탄소 나노튜브와 같은 탄소계 물질로 전자 방출부를 형성한 예가 개발되고 있다.
이와 같이 냉음극을 이용하는 전자 방출 디바이스는 기본적으로 기판 위에 형성되는 전자 방출부와 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들을 구비하며, 전자 방출부와 구동 전극들의 작용으로 화소별 전자 방출의 온/오프와 전자 방출량을 제어한다.
전자 방출 표시 디바이스는 상기 전자 방출 디바이스에 형광층을 더욱 구비하며, 전자 방출부에서 방출된 전자들로 형광층을 여기시켜 소정의 표시 작용을 행 하는 것으로, 형광층은 적색, 청색, 녹색 형광층으로 구성된다.
본 발명의 목적은 휘도와 색재현 특성이 우수하며, 다른 색과의 화이트 밸런스를 맞출 수 있는 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 녹색 형광체를 포함하는 전자 방출 표시 디바이스를 제공하는 것이다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, ZnS:Cu,Al 및 SrGa2S4:Eu를 포함하며, 상기 SrGa2S4:Eu는 ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대하여 67 내지 1900 중량부로 포함되는 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체를 제공한다.
본 발명은 또한, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 형성되는 전자 방출부와, 제1 기판 위에 제공되어 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들과, 제2 기판의 일면에 위치하고 제1 기판에 설정되는 화소 영역마다 한가지 색이 대응하도록 형성되는 형광층들을 포함하며, 상기 형광층은 적색 형광층, 청색 형광층 및 녹색 형광층으로 이루어지며, 상기 녹색 형광층은 상기 본 발명의 녹색 형광체를 포함하는 전자 방출 표시 디바이스를 제공한다.
이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.
전자 방출 표시 디바이스는 제1 기판 위에 형성되는 전자 방출부에서 전자가 방출되고, 제2 기판 위에 형성되는 형광층 내에 포함되는 형광체가 방출된 전자에 의해 타격되고, 이에 의해 여기되어 임의의 색을 구현하게 된다. 따라서, 형광체는 높은 휘도와 함께 우수한 색재현 특성을 가질 것이 요구된다.
본 발명은 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체에 관한 것으로서, ZnS:Cu,Al 및 SrGa2S4:Eu을 적절한 비율로 포함함으로써, 휘도 및 색재현에 있어 만족할 만한 특성을 동시에 얻을 수 있는 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체에 관한 것이다.
ZnS:Cu,Al는 종래 CRT용 형광체로 사용되던 것으로, 휘도가 우수하여 전자 방출 표시 디바이스의 녹색 형광체로도 주로 사용되는 물질이다. 그러나, ZnS:Cu,Al는 CIE 색좌표가 (0.279, 0.590)으로 녹색에 대한 기준 색좌표인 (0.210, 0.710)과 차이가 많이 나서 색재현율이 낮은 문제가 있다.
이에 본 발명에서는 색재현율이 우수한 SrGa2S4:Eu를 ZnS:Cu,Al와 적절한 비율로 혼합함으로써, 휘도 및 색재현율에 있어 동시에 만족할 만한 특성을 보이는 녹색 형광체를 얻을 수 있었다.
본 발명의 녹색 형광체에 있어, SrGa2S4:Eu와 ZnS:Cu,Al는 ZnS:Cu,Al 100중량부에 대하여 SrGa2S4:Eu가 67 내지 1900 중량부로 혼합되는 것이 바람직하고, 150 내지 1900 중량부로 혼합되는 것이 더욱 바람직하고, 400 내지 900의 중량부로 혼합되는 것이 더욱 더 바람직하다. SrGa2S4:Eu가 67 중량부 미만으로 혼합되면 색재현율이 떨어지는 문제가 있고, 1900 중량부를 초과하여 혼합되면 휘도가 높아져 다 른색과의 색의 균형 즉 화이트 밸런스(White balance)를 맞추지 못하는 문제가 있다.
본 발명은 또한, 상기 설명한 본 발명의 녹색 형광체를 포함하는 전자 방출 표시 디바이스를 제공한다.
본 발명의 전자 방출 표시 디바이스는 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판 위에 형성되는 전자 방출부와, 제1 기판 위에 제공되어 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들과, 제2 기판의 일면에 위치하고 제1 기판에 설정되는 화소 영역마다 한가지 색이 대응하도록 형성되는 형광층들을 포함하며, 상기 형광층은 적색 형광층, 청색 형광층 및 녹색 형광층으로 이루어지며, 상기 녹색 형광층은 ZnS:Cu,Al 및 SrGa2S4:Eu를 모두 포함한다.
상기 녹색 형광체에 있어서, SrGa2S4:Eu와 ZnS:Cu,Al는 ZnS:Cu,Al 100중량부에 대하여 SrGa2S4:Eu가 67 내지 1900 중량부로 혼합되는 것이 바람직하고, 150 내지 1900 중량부로 혼합되는 것이 더욱 바람직하고, 400 내지 900의 중량비로 혼합되는 것이 더욱 바람직하다. SrGa2S4:Eu가 67중량부 미만으로 혼합되면 색재현율이 떨어지는 문제가 있고, 1900 중량부를 초과하여 혼합되면 휘도가 높아져 다른색의 형광체와의 색의 균형 즉 화이트 밸런스(White balance) 조절이 어려운 문제가 있다.
적색 형광체로는 Y2O2S:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu, Y(V,P)O4:Eu, (Y,Gd)BO2:Eu, SrTiO3:Pr 또는 이들의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있으며, 상기 청색 형광체로는 SrGa2S4:Ce, ZnS:Ag, Y2SiO5:Ce, Sr5(PO4)3Cl:Eu, ZnS:Ag, BaMgAl10O17:Eu 또는 이들의 혼합물 등이 대표적으로 사용될 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고하여 본 발명의 바람직한 실시예를 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자 방출 표시 디바이스의 부분 분해 사시도이다.
도면을 참고하면, 전자 방출 표시 디바이스는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(2)과 제2 기판(4)을 포함한다. 제1 기판(2)과 제2 기판(4)의 가장자리에는 밀봉 부재(도시하지 않음)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 제1 기판(2)과 제2 기판(4) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다.
먼저, 제1 기판(2) 위에는 제1 전극인 캐소드 전극들(6)이 제1 기판(2)의 일 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되고, 캐소드 전극들(6)을 덮으면서 제1 기판(2) 전체에 제1 절연층(8)이 형성된다. 제1 절연층(8) 위에는 제2 전극인 게이트 전극들(10)이 캐소드 전극(6)과 직교하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.
본 실시예에서 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)의 교차 영역을 화소 영역으로 정의하면, 캐소드 전극(6) 위로 각 화소 영역마다 하나 이상의 전자 방출부(12)가 형성되고, 제1 절연층(8)과 게이트 전극(10)에는 각 전자 방출부(12)에 대 응하는 개구부(81, 101)가 형성되어 제1 기판(2) 상에 전자 방출부(12)가 노출되도록 한다.
전자 방출부(12)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 전자 방출부(12)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본, C60, 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합 물질을 포함할 수 있으며, 전자 방출부(12)의 제조법으로는 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 적용할 수 있다.
도면에서는 전자 방출부(12)와 게이트 전극 개구부(101)가 원형을 이루며 각 화소 영역에서 캐소드 전극(6)의 길이 방향을 따라 일렬로 배열되는 구성을 도시하였다. 그러나 전자 방출부(12)와 게이트 전극 개구부(101)의 평면 형상과 화소 영역당 개수 및 배열 형태 등은 도시한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.
한편, 상기에서는 게이트 전극(10)이 제1 절연층(8)을 사이에 두고 캐소드 전극(6) 상부에 위치하는 구조에 대해 설명하였으나, 게이트 전극이 제1 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극 하부에 위치하는 구조도 가능하다. 이 경우 전자 방출부는 제1 절연층 위에서 캐소드 전극의 가장자리와 접촉하며 위치할 수 있다.
그리고 게이트 전극(10)과 제1 절연층(8) 위로 제3 전극인 집속 전극(14)이 위치한다. 집속 전극(14) 하부에는 제2 절연층(16)이 위치하여 게이트 전극(10)과 집속 전극(14)을 절연시키며, 제2 절연층(16)과 집속 전극(14)에도 전자빔 통과를 위한 개구부(161, 141)가 마련된다.
다음으로, 제1 기판(2)에 대향하는 제2 기판(4)의 일면에는 형광층(18), 일례로 적색과 녹색 및 청색의 형광층들(18R, 18G, 18B)이 서로간 임의의 간격을 두고 형성되고, 각 형광층(18) 사이로 화면의 콘트라스트 향상을 위한 흑색층(20)이 형성된다.
상기 형광층(18)은 제1 기판(2)에 설정되는 화소 영역에 한가지 색의 형광층이 대응하도록 형성될 수 있다.
상기 형광층(18)과 흑색층(20) 위로 알루미늄과 같은 금속막으로 이루어진 애노드 전극(22)이 형성된다. 애노드 전극(22)은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가받아 형광층(18)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(18)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(2)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(4) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높이는 역할을 한다.
한편, 애노드 전극(22)은 금속막이 아닌 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명 도전막으로 이루어질 수 있다. 이 경우 애노드 전극은 제2 기판(4)을 향한 형광층(18)과 흑색층(20)의 일면에 위치하며, 소정의 패턴으로 구분되어 복수개로 형성될 수 있다. 또한 애노드 전극(22)으로서 전술한 투명 도전막과 금속막을 동시에 형성하는 구조도 가능하다.
상기 제1 기판(2)과 제2 기판(4) 사이에는 스페이서들(24)이 배치되어 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고, 두 기판(2, 4)의 간격을 일정하게 유지시킨다. 스페이서들(24)은 형광층(18)을 침범하지 않도록 흑색층(20)에 대응하여 위치한다.
전술한 구성의 전자 방출 표시 디바이스는 외부로부터 캐소드 전극(6), 게이트 전극(10), 집속 전극(14) 및 애노드 전극(22)에 소정의 전압을 공급하여 구동한다. 일례로 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10) 중 어느 하나의 전극이 주사 구동 전압을 인가받아 주사 전극으로 기능하고, 다른 하나의 전극이 데이터 구동 전압을 인가받아 데이터 전극으로 기능한다. 그리고 집속 전극(14)은 전자빔 집속에 필요한 전압, 일례로 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 (-) 직류 전압을 인가받으며, 애노드 전극(22)은 전자빔 가속에 필요한 전압, 일례로 수백 내지 수천 볼트의 (+) 직류 전압을 인가받는다.
그러면 캐소드 전극(6)과 게이트 전극(10)간 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(12) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 집속 전극 개구부(141)를 통과하면서 전자빔 다발의 중심부로 집속되며, 애노드 전극(22)에 인가된 고전압에 이끌려 대응하는 화소의 형광층(18)에 충돌함으로써 이를 발광시킨다.
상기에서는 전자 방출부가 진공 중에서 전계에 의해 전자를 방출하는 물질들로 이루어진 전계 방출 어레이(FEA)형 전자 방출 표시 디바이스에 대해 설명하였으나, 본 발명은 이러한 FEA형에 한정되지 않고 전자 방출부와 집속 전극 및 형광층을 구비하는 다른 타입의 전자 방출 표시 디바이스에도 용이하게 적용 가능함은 물론이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예 및 비교예를 기재한다. 그러나, 하기한 실시예는 본 발명의 바람직한 일 실시예일 뿐 본 발명이 하기한 실시예에 한정되는 것은 아니다.
(실시예)
실시예 1-7, 비교예 1-3
ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대하여 SrGa2S4:Eu를 하기 표 1에 나타난 양으로 혼합하여 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체를 제조하였다.
[표 1]
ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대한 SrGa2S4:Eu의 양
실시예 1 1900
실시예 2 900
실시예 3 400
실시예 4 235
실시예 5 150
실시예 6 100
실시예 7 67
비교예 1 43
비교예 2 25
비교예 3 5
실시예 1-7 및 비교예 1-3의 녹색 형광체에 대하여 ZnS:Cu,Al에 대한 상대 휘도(ZnS:Cu,Al의 휘도를 100으로 함) 및 CIE 색좌표를 측정하여, 측정 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
[표 2]
상대 휘도
실시예 1 153 0.283, 0.676
실시예 2 150 0.283, 0.672
실시예 3 145 0.283, 0.664
실시예 4 140 0.282, 0.656
실시예 5 133 0.282, 0.648
실시예 6 128 0.281, 0.639
실시예 7 122 0.281, 0.629
비교예 1 117 0.281, 0.619
비교예 2 111 0.280, 0.608
비교예 3 103 0.279, 0.591
실시예 1-7의 녹색 형광체는 비교예1-3의 녹색 형광체에 비해 우수한 휘도를 나타낼 뿐만 아니라, 비교예의 녹색 형광체보다 기준 색좌표인 (0.210, 0.710)에 보다 근접하여 색재현율이 향상되었음을 알 수 있다.
이와 같이 본 발명에 의한 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체는 휘도가 우수하며, 색재현율이 뛰어나고, 다른색의 형광체와의 색의 균형 즉 화이트 밸런스(White balance) 조절에 유리한 장점이 있다.

Claims (6)

  1. ZnS:Cu,Al 및 SrGa2S4:Eu를 포함하며,
    상기 SrGa2S4:Eu는 ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대하여 67 내지 1900 중량부로 포함되는 것인 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 SrGa2S4:Eu는 ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대하여 150 내지 1900 중량부로 포함되는 것인 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 SrGa2S4:Eu는 ZnS:Cu,Al 100 중량부에 대하여 400 내지 900 중량부로 포함되는 것인 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체.
  4. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과;
    상기 제1 기판 위에 형성되는 전자 방출부와;
    상기 제1 기판 위에 제공되어 상기 전자 방출부의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들; 및
    상기 제2 기판의 일면에 위치하고 상기 제1 기판에 설정되는 화소 영역마다 한가지 색이 대응하도록 형성되는 형광층들을 포함하며,
    상기 형광층들은 적색 형광체, 청색 형광체 및 녹색 형광체로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 형광체를 포함하고,
    상기 녹색 형광체는 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 따른 형광체인 것인 전자 방출 표시 디바이스.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 적색 형광체는 Y2O2S:Eu, Y2O3:Eu, YVO4:Eu, Y(V,P)O4:Eu, (Y,Gd)BO2:Eu, SrTiO3:Pr 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 형광체를 포함하는 것인 전자 방출 표시 디바이스.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 청색 형광체는 SrGa2S4:Ce, ZnS:Ag, Y2SiO5:Ce, Sr5(PO4)3Cl:Eu, ZnS:Ag, BaMgAl10O17:Eu 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 1종의 형광체를 포함하는 것인 전자 방출 표시 디바이스.
KR1020050103515A 2005-10-31 2005-10-31 전자 방출 표시 디바이스용 녹색 형광체 및 이를 포함하는전자 방출 표시 디바이스 KR20070046652A (ko)

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