KR100858811B1 - 전자 방출 표시 소자의 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 목적은 전자 방출 효율이 우수하고 수명이 향상된 전자 방출 물질과, 이를 구비한 전자 방출 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다. 이를 위하여 본 발명에서는, 표면에 수소 원자가 결합된 전자 방출 물질을 제공하고, 형광체층을 구비하는 전면 패널; 상기 전면 패널과 접합되어 소정의 공간을 형성하는 전자 방출 소자; 및 상기 전면 패널과 상기 전자 방출 소자가 형성하는 공간의 내부에 배치된 수소 방출제를 포함하는 전자 방출 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공한다.
Description
도 1은 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도.
도 2는 본 발명에 따른 전자 방출 물질이 적용될 수 있는 전자 방출 소자의 일례의 구성을 보여주는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 전자 방출 물질이 적용될 수 있는 전자 방출 소자의 다른 예의 구성을 보여주는 도면.
도 4는 수소 해리 촉매 금속의 작용을 보여주는 모식도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
20: 수소 방출제 30: 게터
50: 밀봉재 60: 스페이서
70: 형광체층 80: 애노드 전극
90: 전면 기판 100: 전자 방출 표시 소자
101, 201: 전자 방출 소자 102: 전면 패널
103: 진공 공간 110: 베이스 기판
120: 캐소오드 전극 130: 제1절연체층
131: 전자 방출원 홀 135: 제2절연체층
140: 게이트 전극 145: 집속 전극
150: 전자 방출원
본 발명은 전자 방출 물질(electron emission material), 이를 구비한 전자 방출 표시 소자(electron emission display device) 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기 저항이 감소되어 전자 방출 효율, 동작 안정성 및 수명이 향상된 전자 방출 물질과 이를 구비한 전자 방출 표시 소자 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
전자 방출 표시 소자는 전자 방출 소자에서 방출된 전자가 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키는 것을 이용한 평판 디스플레이 장치의 일종이다. 전자 방출 표시 소자에 사용되는 전자 방출 소자는 다양한 형태로 연구가 진행중인데, 그 중 하나의 예를 들면, 마이크로 팁의 선단에서 첨단 방전 효과 및 전자 터널링 현상에 의해 전자가 방출되는 것을 이용한 전계 방출 소자가 있다. 또한, 이러한 마이크로 팁을 이용하는 방식에서 마이크로 팁의 열화에 의한 수명 감소 및 전자 방출 효율 저하의 문제를 해결하기 위해 전자 방출 물질로 카본 나노 튜브를 이용 한 예가 있다.
연구에 의하면 카본 나노 튜브를 전자 방출 물질로 적용한 경우, 구동 중 활성 기체의 흡착이나 카본 나노 튜브 자체의 전기 저항에 의해 발생한 주울(Joule) 열 등에 의한 전자 및 원자 구조 변화로 인하여, 전자 방출 물질로 사용된 카본 나노 튜브의 성능이 저하되는 문제가 발생한다고 한다. 이에 이러한 문제점을 해소하기 위한 방안을 강구할 필요성이 크게 대두되고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 극복하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 전자 방출 효율이 우수하고 수명이 향상된 전자 방출 물질과, 이를 구비한 전자 방출 표시 소자 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 표면에 수소 원자가 결합된 전자 방출 물질을 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 형광체층을 구비하는 전면 패널; 상기 전면 패널과 접합되어 소정의 공간을 형성하는 전자 방출 소자; 및 상기 전면 패널과 상기 전자 방출 소자가 형성하는 공간의 내부에 배치된 수소 방출제를 포함하는 전자 방출 표시 소자를 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 수소 방출제는 Zr, Ti, Ta, V, Mg, Th, Mn, Fe, Co 및 Ni을 포함하는 그룹 중에서 선택된 금속의 수소 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
여기서, 상기 전면 패널은, 가시광선을 투과하는 재질로 만들어진 전면 기 판; 상기 전면 기판의 배면에 배치된 애노드 전극; 및 상기 애노드 전극과 인접하여 배치된 형광체층을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 수소 방출제는 상기 애노드 전극에 배치될 수 있다.
여기서, 상기 전자 방출 소자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상면에 형성된 복수 개의 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극을 덮도록 형성된 절연체층; 상기 절연체층의 상측에 형성된 복수 개의 게이트 전극; 및 상기 게이트 전극 및 상기 절연체층에는 상기 캐소오드 전극을 부분적으로 노출시키는 전자 방출원 홀이 형성되어 있고, 상기 전자 방출원 홀의 내측에서 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 연결되도록 배치된 전자 방출원을 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 전자 방출 소자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상면에 형성된 복수 개의 캐소오드 전극; 상기 캐소오드 전극을 덮도록 형성된 제1절연체층; 상기 절연체층의 상측에 형성된 복수 개의 게이트 전극; 상기 게이트 전극을 덮도록 형성된 제2절연체층; 상기 제2 절연체층의 상측에 형성된 집속 전극; 및 상기 제1절연체층, 상기 게이트 전극, 상기 제2절연체층 및 상기 집속 전극에는 상기 캐소오드 전극을 부분적으로 노출시키는 전자 방출원 홀이 형성되어 있고, 상기 전자 방출원 홀의 내측에서 상기 캐소오드 전극과 전기적으로 연결되도록 배치된 전자 방출원을 포함하는 것일 수 있다.
여기서, 상기 전자 방출 소자는, 베이스 기판; 상기 베이스 기판의 상면에 형성된 복수 개의 제1전극; 상기 제1전극과 마주하여 배치된 복수 개의 제2전극; 및 상기 제1전극 및 상기 제2전극 사이에 배치되고 상기 제1전극 및 상기 제2전극 과 전기적으로 연결된 부분들 사이에 나노 갭이 형성된 전자 방출원을 포함하는 것일 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 수소 방출제가 내부에 설치된 전자 방출 표시 소자를 준비하는 단계(a); 전자 방출 표시 소자 내부를 배기하는 단계(b); 전자 방출 표시 소자의 배기구를 밀봉하는 단계(c); 전자 방출 표시 소자에 열을 가하여 수소 방출제를 활성화시키는 단계(d)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 수소 방출제는 Zr, Ti, Ta, V, Mg, Th, Mn, Fe, Co 및 Ni을 포함하는 그룹 중에서 선택된 금속의 수소 화합물을 하나 이상 포함할 수 있다.
여기서, 상기 단계(a)는, 형광체층을 구비하는 전면 패널과, 전자 방출 구조가 형성된 전자 방출 소자를 접합하는 단계를 포함할 수 있다.
여기서, 수소 방출제를 활성화시키는 단계(d)는, 700℃ 이상 1400℃ 이하의 온도 범위로 수소 방출제를 유지함으로써 이루어질 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 전자 방출 표시 소자를 준비하는 단계(a); 상기 전자 방출 표시 소자 내부에 수소 기체를 충전하는 단계(b); 및 상기 전자 방출 표시 소자를 구동시켜 내부의 수소 기체가 방출된 전자에 의해 해리되도록 하는 단계(c)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 단계(b)에서의 수소 기체의 분압은 10-10토르 내지 10-1토르일 수 있다.
여기서, 상기 단계(c)에서의 구동은 전자 방출원에서 방출되는 전류 밀도가 0.1㎂/㎠ 내지 200㎂/㎠의 범위에서 1분 내지 60분 동안 수행될 수 있다.
또한, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 수소 해리 촉매 금속 또는 이를 포함하는 금속 산화물이 포함된 전자 방출원을 구비하는 전자 방출 소자를 제작하는 단계(a); 형광체층을 포함하는 전면 패널과 상기 전자 방출 소자를 봉착하는 단계(b); 및 소정 시간 동안 상기 전자 방출원이 수소 기체에 노출되도록 유지하여, 수소 기체가 원자 수소로 해리되고 해리된 원자 수소가 전자 방출 물질의 표면에 부착되도록 하는 단계(c)를 포함하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법을 제공함으로써 달성된다.
여기서, 상기 단계(a)는, 표면에 수소 해리 촉매 금속 또는 금속 산화물이 코팅된 전자 방출 물질이 전자 방출원에 배치된 전자 방출 소자를 제작하는 단계인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 전자 방출 소자를 제작하는 단계는, 전자 방출 물질의 표면에 수소 해리 촉매 금속을 코팅하는 단계; 코팅된 전자 방출 물질로 전자 방출원 형성용 조성물을 제작하는 단계; 인쇄 공정을 거쳐 전자 방출원 홀에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및 열처리 및 표면처리를 거쳐 전자 방출 소자를 제작하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 단계(a)는, 수소 해리 촉매 금속의 입자를 필러로 포함하는 전자 방출 형성용 조성물을 제작하는 단계; 인쇄 공정을 거쳐 전자 방출원 홀에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및 열처리 및 표면처리를 거쳐 전자 방출 소자를 제작하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 수소 해리 촉매 금속의 입자는 입경이 0.002㎛ 내지 2.0㎛인 것이 바람직하다.
여기서, 상기 수소 해리 촉매 금속은 Pt, Ru, Cr, Co, Mo, Si, Sn, Pd를 포함하는 금속 원소의 그룹에서 선택된 금속 원소를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 단계(c)는, 수소의 분압이 0.1bar 내지 2.0bar인 상태에서 1분 내지 60분 동안 수행되는 것이 바람직하다.
이하에서는, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.
도 1에는 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 구성을 개략적으로 보여주는 단면도가 도시되어 있고, 도 2에는 도 1의 II 부분의 확대도가 도시되어 있다.
도 1에 도시된 것과 같이, 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자(100)는 전면 패널(102)과 전자 방출 소자(101)가 소정의 진공 공간(103)을 형성하도록 밀봉재(50)에 의해 접합되어 만들어진다.
상기 전면 패널(102)은 전면 기판(90), 애노드 전극(80) 및 형광체층(70)을 구비한다. 상기 전면 기판은 가시광선이 투과할 수 있는 재질로 만들어지고, 배면에 애노드 전극 및 형광체층을 구비한다.
상기 애노드 전극은 전기전도성을 가진 재료이면 어떤 소재로도 만들어질 수 있고, 상기 베이스 기판에 형성된 전자 방출 구조에서 방출된 전자를 가속시켜 형광체층을 여기하도록 하는 기능을 한다. 예를 들면, 상기 애노드 전극은, Al, Ti, Cr, Ni, Au, Ag, Mo, W, Pt, Cu, Pd 등의 금속 또는 그 합금, Pd, Ag, RuO2, Pd-Ag 등의 금속 또는 금속 산화물과 유리를 포함하는 인쇄된 도전체, ITO, In2O3 또는 SnO2 등의 투명 도전체, 또는 다결정실리콘(polysilicon) 등의 반도체 물질로 만들어 질 수 있다.
상기 형광체층은 가속된 전자에 의해 여기되어 가시광선을 발생하는 CL(Cathode Luminescence)형 형광체로 만들어진다. 상기 형광체층(70)에 사용될 수 있는 형광체로는 예를 들어, SrTiO3:Pr, Y2O3:Eu, Y2O3S:Eu 등을 포함하는 적색광용 형광체나, Zn(Ga, Al)2O4:Mn, Y3(Al, Ga)5O12:Tb, Y2SiO5:Tb, ZnS:Cu,Al 등을 포함하는 녹색광용 형광체나, Y2SiO5:Ce, ZnGa2O4, ZnS:Ag,Cl 등을 포함하는 청색광용 형광체가 있다. 물론 여기에 언급한 형광체들로 한정되는 것은 아니다.
상기 전자 방출 소자로는 다양한 형태의 전자 방출 소자가 사용될 수 있다. 즉, 전자 방출원으로 열음극을 이용하는 방식이나 냉음극을 이용하는 방식이 모두 사용될 수 있고, 특히, 냉음극을 이용하는 방식의 전자 방출 소자로는, FED(Field Emission device)형, SCE(Surface Conduction Emitter)형, MIM(Metal Insulator Metal)형 및 MIS (Metal Insulator Semiconductor)형, BSE(Ballistic electron Surface Emitting)형 등이 사용될 수 있다.
상기 FED형은 일함수(Work Function)가 낮거나 베타 함수가 높은 물질을 전자 방출원으로 사용할 경우 진공 중에서 전계 차이에 의하여 쉽게 전자가 방출되는 원리를 이용한 것으로 몰리브덴(Mo), 실리콘(Si) 등을 주된 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁(tip)구조물이나 그래파이트(graphite), DLC(Diamond Like Carbon) 등의 탄소계 물질 그리고 최근 나노 튜브(Nano Tube)나 나노와이어(Nano Wire)등의 나노 물질을 전자 방출원으로 적용한 소자가 개발되고 있다.
상기 SCE형은 베이스 기판 위에 서로 마주보며 배치된 제1전극과 제2전극 사이에 도전 박막을 제공하고 상기 도전 박막에 미세 균열(나노 갭: nano gap)을 제공함으로써 전자 방출원을 형성한 소자이다. 상기 SCE형 소자는 상기 전극들에 전압을 인가하여 상기 도전 박막 표면으로 전류를 흘려 미세 균열인 전자 방출원으로부터 전자 터널링 현상에 의해 전자가 방출되는 원리를 이용한다.
상기 MIM형과 MIS형 전자 방출 소자는 각각 금속-유전층-금속(MIM)과 금속-유전층-반도체(MIS) 구조로 이루어진 전자 방출 원을 형성하고, 유전층을 사이에 두고 위치하는 두 금속 또는 금속과 반도체 사이에 전압을 인가할 때 높은 전자 전위를 갖는 금속 또는 반도체로부터, 낮은 전자 전위를 갖는 금속 방향으로 전자가 이동 및 가속되면서 방출되는 원리를 이용한 소자이다.
상기 BSE형은 반도체의 사이즈를 반도체 중의 전자의 평균 자유 행정 보다 작은 치수 영역까지 축소하면 전자가 산란하지 않고 주행하는 원리를 이용하여, 오믹(Ohmic) 전극 상에 금속 또는 반도체로 이루어지는 전자 공급층을 형성하고, 전자 공급층 위에 절연체층과 금속 박막을 형성하여 오믹 전극과 금속 박막에 전원을 인가하는 것에 의하여 전자가 방출되도록 한 소자이다.
도 2에는 이중 FED형의 전자 방출 소자가 배치된 상태를 도시하고 있다. 도 2에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(101)는, 베이스 기판(110), 캐소오드 전극(120), 게이트 전극(140), 제1절연체층(130) 및 전자 방출원(150)을 포함할 수 있다.
상기 베이스 기판(110)은 소정의 두께를 가지는 판상의 부재로, 석영 유리, 소량의 Na과 같은 불순물을 함유한 유리, 판유리, SiO2가 코팅된 유리 기판, 산화 알루미늄 또는 세라믹 기판이 사용될 수 있다. 또한, 플랙서블 디스플레이 장치(flexible display apparatus)를 구현하는 경우에는 유연한 재질이 사용될 수도 있다.
상기 캐소오드 전극(120)은 상기 베이스 기판(110) 상에 일 방향으로 연장되도록 배치되고, 상기 게이트 전극(140)은 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 절연체층(130)을 사이에 두고 배치된다. 상기 캐소오드 전극(120)과 상기 게이트 전극은 상기 애노드 전극의 소재와 같은 전기 도전 물질로 만들어질 수 있다.
상기 절연체층(130)은, 상기 게이트 전극(140)과 상기 캐소오드 전극(120) 사이에 배치되어 상기 캐소오드 전극(120)과 게이트 전극(140)을 절연함으로써 두 전극 간에 쇼트가 발생하는 것을 방지한다.
상기 전자 방출원(150)은 상기 캐소오드 전극(120)과 통전되도록 배치된다. 상기 전자 방출원(150)에는 카본 물질 또는 나노 물질 등이 전자 방출 물질로 사용 될 수 있다. 한편, 상기 전자 방출원(150)의 최상부는 상기 게이트 전극(140)에 비해서 높이가 낮게 배치되는 것이 더 바람직하다.
상기 전자 방출원(150)에 사용되는 전자 방출 물질은 카본 물질이나 나노 물질이 사용되는 것이 바람직하다. 카본 물질로는 일함수가 작고, 베타 함수가 큰 카본 나노 튜브(Carbon Nano Tube: CNT), 그래파이트, 다이아몬드 및 다이아몬드상 카본 등이 바람직하다. 또는 사용될 수 있는 나노 물질은 나노 튜브, 나노 와이어, 나노 로드 등이 있다. 특히, 카본 나노 튜브는 전자 방출 특성이 우수하여 저전압 구동이 용이하므로, 이를 전자 방출원으로 사용하는 장치의 대면적화에 유리하다.
상기 전면 패널과 상기 전자 방출 소자가 형성하는 진공 공간의 일측에는 내부에 잔존하는 기체를 제거하기 위한 배기구가 형성되어 있고, 내부 벽면 중 소정 위치에는 수소 방출제가 설치된다. 또한, 내부 기체의 제거를 위한 게터 물질이 더 배치될 수 있다.
한편, 상기 전자 방출 소자(101)와 전면 패널(102) 사이의 간격의 유지를 위해 스페이서(60)들이 배치된다. 상기 스페이서(60)는 절연물질로 만들어질 수 있다.
상기 배기구는 소정의 마개(미도시)에 의해 밀봉될 수 있는 구조를 가진다.
상기 게터 물질은 진공 용기의 제작에서 배기 공정 후 내부에 잔류하는 기체 분자를 제거하기 위해 사용되는 것으로, 증발형 바륨(Ba) 게터가 사용될 수 있고, 증발형 게터 이외에 게터 표면이 활성화되어 잔류 가스를 흡착하는 비증발형 게터 도 사용될 수 있다. 상기 게터는 표시소자 내부, 특히 배기관 내부에 부착되어 표시소자의 배기 및 밀봉 과정 후, 가열에 의해 게터 물질을 증발시키거나 표면이 활성화되면서 잔류 가스를 흡착하게 된다.
상기 수소 방출제는 수소를 포함하는 Zr, Ti, Ta, V, Mg, Th, Mn, Fe, Co, Ni 또는 이들의 화합물로 만들어진다.
도 1에 도시된 전자 방출 표시 소자가 단순히 램프로서 가시광선을 발생시키는 것이 아니라 화상을 구현하기 위해서는 상기 전자 방출 소자(101)에 포함된 상기 캐소오드 전극(120) 및 상기 게이트 전극(140)이 서로 교차하도록 배치되는 것이 바람직하다. 서로 교차되어 배치되면 가시광선이 발생될 화소를 선택하기 용이하게 된다.
이러한 구성을 가지는 전자 방출 표시 소자는 다음과 같이 동작한다.
전자 방출을 위해 캐소오드 전극(120)에 (-) 전압을 인가하고, 게이트 전극(140)에는 (+) 전압을 인가하여 캐소오드 전극(120)에 설치된 전자 방출원(150)으로부터 전자가 방출될 수 있게 한다. 또한, 애노드 전극(80)에 강한 (+)전압을 인가하여 애노드 전극(80) 방향으로 방출된 전자를 가속시킨다. 이와 같이 전압이 인가되면, 전자 방출원(150)을 구성하는 전자 방출 물질들로부터 전자가 방출되어 게이트 전극(140)을 향해 진행하다가 애노드 전극(80)을 향해 가속된다. 애노드 전극(80)을 향하여 가속된 전자는 애노드 전극(80)측에 위치하는 형광체층(70)에 부딪히면서 형광체층을 여기시켜 가시광선을 발생시키게 된다.
도 3에는 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자에 사용되는 다른 전자 방출 소자의 구성예를 개략적으로 보여주는 부분 단면도가 도시되어 있다.
도 3에 도시된 것과 같이, 전자 방출 소자(201)는 게이트 전극(140)의 상측을 덮는 제2절연체층(135)과 상기 제2절연체층(135)의 상측에 형성된 집속 전극(145)을 더 포함할 수 있다. 상기 집속 전극(145)을 더 포함함으로써 전자 방출원(250)에서 방출되는 전자가 형광체층(미도시)을 향하여 중앙으로 집속되도록 할 수 있고, 좌우 측방향으로 분산되는 것을 방지할 수 있다.
이러한 구성을 가지는 전자 방출 소자를 구비하는 전자 방출 표시 소자의 경우에도 전자 방출 물질에 수소 원자가 결합되도록 하는 경우, 전자 방출 물질의 전기 저항이 감소하고 전자 방출 배리어가 낮아짐에 따라 전자 방출 표시 소자의 수명 향상과 구동 안정성을 확보할 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 제조 방법에 대해 설명한다.
본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자는 다음과 같은 방법으로 제조될 수 있다. 먼저, 전자 방출 소자와 전면 패널을 제작한 후, 수소를 포함하는 Zr, Ti, Ta, V, Mg, Th, Mn, Fe, Co, Ni 또는 이들의 화합물로 만들어진 수소 방출제를 도 1에 도시된 것과 같이 전면 기판 또는 베이스 기판 기타 진공 공간의 내부에 위치할 부분에 배치하고 프리트(frit)와 같은 밀봉재로 실링 작업을 수행한다. 그 다음, 내부의 공간에 배기구를 통해 기체를 배기한 후 팁 오프 공정까지 완료한다.
그 다음 단계로, 전자 방출 표시 소자를 가열하여 수소 방출제로부터 수소 원자를 방출시킨다. 이때 방출된 수소 원자는 전자 방출원의 전자 방출 물질에 흡착되거나, 전자 방출 표시 소자의 진공 공간 내에 잔류하는 산소, 라디칼 이온과 같은 활성기체를 환원시킨다.
그 다음, 소모된 수소 원자 외에 남은 수소기체를 Ba계 게터를 이용하는 게터링 공정을 통해 진공화 과정을 추가 실시한다.
즉, 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법은, 배기, 수소 방출, 게터 의 차례로 진행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 전자 방출 소자의 제조 방법은 진공도 향상을 위하여, 1차 배기, 수소 방출, 게터, 2차 배기의 차례로 이루어질 수도 있고, 또는 1차 배기, 수소 방출, 2차 배기, 게터의 차례로 진행될 수도 있고, 또는 1차 배기, 수소 방출, 2차 배기, 게터, 3차 배기의 차례로 이루어질 수도 있다.
한편, 상기 수소 방출제는 미리 제조된 것일 수도 있고, 상기 금속 화합물을 배치한 후 수소 충전을 통해 생성된 것일 수도 있다.
지금까지 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자를 설명함에 있어서는 수수 방출제가 전자 방출 표시 소자의 내부에 배치됨으로써 수소 원자가 전자 방출 물질에 부착될 수 있도록 하는 방법에 대해 주로 설명하였다. 이러한 본 발명의 특징은 다음과 같은 방법으로 변형되어 구현될 수 있다.
본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 제조 방법의 첫 번째 변형예는 다음과 같다.
전자 방출 소자에 전자 방출 물질로 캐소오드 전극과 전기적으로 연결되도록, 바람직하게는 캐소오드 전극의 상측에 전자 방출원을 제조한 후, 애노드 전극과 형광체층을 구비하는 전면 패널과 전자 방출 소자를 프리트(frit)와 같은 밀봉재로 실링하여 전자 방출 표시 소자를 준비한다. 상기 전자 방출 표시 소자의 내부 공간의 기체를 배기하기 전에 배기구를 통해 수소 기체로 소자내부를 충전하여 수소 기체의 분압을 10-10토르(torr) 내지 10-1토르로 유지시킨다.
그 다음, 전자 방출 표시 소자를 구성하는 전극들에 전압을 인가하여 전자 방출 물질들로부터 0.1㎂/㎠ 내지 200㎂/㎠의 범위에서 1분 내지 60분 동안 전자가 방출되도록 구동한다. 전자 방출 물질로부터 방출되어 애노드 전극으로 가속되어 진행하는 전자들에 의해 수소 기체가 여기되고 수소 원자가 발생하게 된다. 이러한 수소 원자들 중 일부가 전자 방출 물질의 표면에 부착되어 전자 방출 물질 표면의 결함을 보완하는 기능을 하며, 전자 방출원을 구성하는 전자 방출 물질의 전기 저항이 감소된다.
위와 같은 공정을 거친 후에 다시 배기, 배기구 마감, 게터링 등의 공정을 수행하여 전자 방출 표시 소자의 제조 공정을 완료한다.
본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 제조 방법의 두 번째 및 세 번째 변 형예를 살펴보기 위해서는 도 4를 참조하여 수소 해리 촉매 금속의 작용에 대해 먼저 살펴보아야 한다.
도 4에는 수소 해리 촉매 금속의 작용을 보여주는 모식도가 도시되어 있다.
도 4에 도시된 것과 같이, Pt, Ru, Cr, Co, Mo, Si, Sn, Pd 또는 이들의 화합물로 만들어진 해리용 촉매 금속이 존재하는 공간에 수소 기체가 있는 경우, 수소 기체가 해리되어 해리용 촉매 금속의 표면에 원자 수소가 존재하게 된다. 이러한 해리용 촉매 금속을 전자 방출 표시 소자의 내부에 배치하고 소정 온도로 가열하면 해리용 촉매 금속으로부터 원자 수소가 방출된다. 방출된 수소 원자들은 전자 방출 소자의 전자 방출원에 사용된 카본 물질의 표면에 흡착되거나, 소자 내에 잔존하는 산소나 라디칼 이온과 같은 활성 기체를 환원시키게 된다. 이에 따라, 카본 물질 표면의 구조적인 결함 부분이 제거되어 카본 물질의 전기 저항이 감소하여 전자 방출 소자의 전자 방출 동작 중에 발생하는 열이 감소하게 된다. 또한, 소자 내에 잔존하는 산소나 라디칼 이온과 같은 활성 기체를 환원되면, 전자 방출 물질의 열화를 촉진하는 물질이 제거되어 전자 방출 물질의 수명이 향상되고 전자 방출 효율이 증가한다.
이러한 원리를 적용한 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 제조 방법의 두 번째 변형예는 다음과 같다.
먼저, 전자 방출 물질의 표면에 수소 해리 촉매 금속을 코팅한 후, 코팅된 전자 방출 물질로 전자 방출원 형성용 조성물을 제작하고, 이를 일반적인 인쇄 공 정을 거쳐 전자 방출원 홀에 도포한 후, 열처리 및 표면처리 등의 공정을 거쳐 전자 방출 소자를 제작하는 방법이다. 이 방법에 의해 전자 방출 소자를 제작한 후에는 전면 패널과 전자 방출 소자를 봉착한 후, 소정 시간 동안 전자 방출원이 수소 기체에 노출되도록 유지한다. 이 과정에서 수소 기체가 해리되어 원자 수소가 전자 방출 물질의 표면에 코팅된 촉매 금속에 충전된다. 그리하여, 전자 방출원의 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 여기서, 수소 해리 촉매 금속은 앞서 언급한 Pt, Ru, Cr, Co, Mo, Si, Sn, Pd 등의 금속 또는 이 금속 중 하나 이상을 포함하는 금속 화합물일 수 있다.
본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자의 제조 방법의 세 번째 변형예는 다음과 같다.
먼저, 수소 해리 촉매 금속의 입자를 필러로 포함하는 전자 방출 형성용 조성물을 제작하는 것이다. 그리하여, 전자 방출 소자를 제작한 후, 전면 패널과 전자 방출 소자를 봉착하고, 소정 시간 동안 전자 방출원이 수소 기체에 노출되도록 유지한다. 이 과정에서 수소 기체가 해리되어 일부 원자 수소가 전자 방출 물질의 표면에 결합된다. 그리하여, 전자 방출원의 전자 방출 효율을 향상시킬 수 있게 된다. 이 경우에도 상기 수소 해리 촉매 금속은 앞서 언급한 Pt, Ru, Cr, Co, Mo, Si, Sn, Pd 등의 금속 또는 이 금속 중 하나 이상을 포함하는 금속 화합물일 수 있고, 상기 수소 해리 촉매 금속의 입자는 입경이 0.002㎛ 내지 2.0㎛인 것이 바람직하다.
한편, 위의 두 번째 및 세 번째 변형예 모두에서 전자 방출원이 수소 기체에 노출되도록 공정은 수소의 분압이 0.1bar 내지 2.0bar인 상태에서 유지되고, 대략 1분 내지 60분 동안 유지되는 것이 바람직하다. 1분 이하로 수소 방출을 유도하는 경우에는 원자 수소가 전자 방출 물질에 부착되는 효과를 충분히 얻기 힘들고, 60분 이상 유지한다고 하더라도 원자 수소가 전자 방출 물질에 부착되는 효과를 더 크게 얻기는 힘들다.
이상에서 설명한 것과 같이, 본 발명에 따른 전자 방출 표시 소자 및 그 제조 방법에 의하면 전자 방출 물질의 전자 방출 효율과 수명을 크게 향상시킬 수 있다. 또한, 동작 안정성이 향상되고 전자 방출 표시 소자의 수명이 증가한다.
특히, 전자 방출 물질로 사용되는 카본 나노 튜브의 표면에 수소 원자가 결합되면, 전자 방출 배리어(barrier)가 낮아지므로 전자 방출 효율이 더욱 증가된 전자 방출 물질을 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
Claims (11)
- 삭제
- 삭제
- 삭제
- 수소 해리 촉매 금속 또는 이를 포함하는 금속 산화물이 포함된 전자 방출원을 구비하는 전자 방출 소자를 제작하는 단계(a);형광체층을 포함하는 전면 패널과 상기 전자 방출 소자를 봉착하는 단계(b); 및소정 시간 동안 상기 전자 방출원이 수소 기체에 노출되도록 유지하여, 수소 기체가 원자 수소로 해리되고 해리된 원자 수소가 전자 방출 물질의 표면에 부착되도록 하는 단계(c)를 포함하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계(a)는,표면에 수소 해리 촉매 금속 또는 금속 산화물이 코팅된 전자 방출 물질이 전자 방출원에 배치된 전자 방출 소자를 제작하는 단계인 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
- 제5항에 있어서,상기 전자 방출 소자를 제작하는 단계는,전자 방출 물질의 표면에 수소 해리 촉매 금속을 코팅하는 단계;코팅된 전자 방출 물질로 전자 방출원 형성용 조성물을 제작하는 단계;인쇄 공정을 거쳐 전자 방출원 홀에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및열처리 및 표면처리를 거쳐 전자 방출 소자를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법
- 제4항에 있어서,상기 단계(a)는,수소 해리 촉매 금속의 입자를 필러로 포함하는 전자 방출 형성용 조성물을 제작하는 단계;인쇄 공정을 거쳐 전자 방출원 홀에 상기 전자 방출원 형성용 조성물을 도포하는 단계; 및열처리 및 표면처리를 거쳐 전자 방출 소자를 제작하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 수소 해리 촉매 금속의 입자는 입경이 0.002㎛ 내지 2.0㎛인 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 수소 해리 촉매 금속은 Pt, Ru, Cr, Co, Mo, Si, Sn, Pd를 포함하는 금속 원소의 그룹에서 선택된 금속 원소를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계(c)는, 수소의 분압이 0.1bar 내지 2.0bar인 상태에서 진행되는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
- 제4항에 있어서,상기 단계(c)는, 1분 내지 60분 동안 유지되는 것을 특징으로 하는 전자 방출 표시 소자의 제조 방법.
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