KR20060059618A - 전자방출표시장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 전자방출 표시장치에 관한 것으로, 상부에 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판과, 제1 기판과 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 전자방출소자에서 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하는 유효영역과 상기 유효영역을 둘러싸는 흑색영역을 포함하는 제2 기판을 구비하되, 유효영역은 임의 형상으로 패턴 형성된 형광막과, 상기 형광막 상부에 형성된 금속박막을 포함하고, 상기 금속박막은 상기 흑색영역의 적어도 일부까지 연장된 구조를 갖는다.
전자방출 표시장치, 흑색영역, 형광막
Description
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자방출 표시장치의 개략적인 평면도이다.
도 2는 도 1의 화상형성기판의 AA'으로 절단한 단면도의 일예를 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 화상형성기판의 AA'으로 절단한 단면도의 다른 예를 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성기판의 개략적인 평면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 화상형성기판을 BB'으로 절단한 단면도의 일부를 도시한 도면이다.
도 7은 도 5와 도 6의 화상형성기판에서 금속막에 인가되는 애노드 전압에 따라 변하는 휘도의 크기를 비교한 그래프이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자방출 표시장치 일부의 개략적인 단면도이다.
본 발명은 전자방출 표시장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 화상을 구현하는 유효영역과 이를 둘러싸는 흑색영역을 포함하는 화상형성기판에서 유효영역의 금속반사막을 흑색영역 까지 연장함으로써 휘도를 증가시킨 전자방출표시장치에 관한 것이다.
일반적으로, 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 형광층에 충돌시켜 발광시키기 위한 화상표현 영역을 구비하여 구성된다. 일반적으로, 전자방출 표시장치는 전자방출기판 위에 다수개의 전자방출소자와 이들의 전자 방출을 제어하는 구동전극들을 구비하고, 전자방출기판에서 방출된 전자들이 화상형성기판에 형성된 형광층을 향해 효율적으로 가속될 수 있도록 형광층과 이에 접속된 전극을 구비하게 된다.
이와 같은 전자방출 표시장치에서 휘도의 증가는 언제나 중요한 문제로 부각된다. 애노드 전압, 애노드 구조, 캐소드 구조 등 다른 요소들이 동일한 조건을 가질 때, 복잡한 방식을 택하지 않고도 휘도를 증대시킬 수 있다면 우수한 성능을 확보가능한 전자방출소자를 제조가능하기 때문이다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 휘도를 증가시킬 수 있는 새로운 구조를 갖는 전자방출표시장치를 제공하기 위한 것이다.
상술한 문제점을 해결하기 위한 기술적 수단으로서, 본 발명의 제1 측면은 상부에 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및 상기 제1 기판과 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 전자방출소자에서 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하는 유효영역과 상기 유효영역을 둘러싸는 흑색영역을 포함하는 제2 기판을 구비하되, 유효영역은 유효영역은 임의 형상으로 패턴 형성된 형광막과, 상기 형광막 상부에 형성된 금속막을 포함하고, 상기 금속막은 상기 흑색영역의 적어도 일부까지 연장된 구조를 갖는 전자방출 표시장치를 제공한다.
본 발명의 제2 측면은 상부에 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및 상기 제1 기판과 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 전자방출소자에서 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하기 위하여 소정 형상으로 패턴 형성된 형광체 영 역과 광차폐막 영역, 적어도 상기 형광체 영역의 전체를 둘러싸며 소정 두께를 가지는 흑색영역과, 상기 형광체 영역과 상기 광차폐막 영역 상부에 형성된 금속막을 구비하는 제2 기판을 구비하되, 상기 금속막은 상기 흑색영역의 적어도 일부까지 연장된 구조를 갖는 전자방출 표시장치를 제공한다.
바람직하게는, 제2 기판과 형광막 사이에는 애노드 전극이 더 포함되고, 금속막은 상기 흑색영역을 완전히 덮는 구조이다.
이하, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명의 기술적 사상을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세히 설명하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 첨부된 도면들을 참조하여 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전자방출 표시장치의 개략적인 평면도이다. 도 2는 도 1의 전자방출 표시장치의 AA'으로 절단한 단면도의 일부(화상형성기판 부분)를 예로 들어 도시한 도면이다.
전자방출 표시장치(1)는 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 전자방출기판과, 전자방출기판과 전자방출소자에서 방출된 전자가 충돌하여 화상을 화상형성기판을 구비한다. 도시의 편의를 위해, 도 1에서는 화상형성기판(100) 부분만 간략히 도시하였다.
전자방출 표시장치(1)의 화상형성기판에는 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하는 유효영역(130)과 유효영역(130)을 둘러싸는 흑색영역(110)을 포함한다. 그리고, 유효영역(130)은 소정 형상으로 분리되어 형성된 형광막(150)과, 형광막 (150) 상부에 형성된 금속막(120)을 포함한다. 이 경우, 금속막(120)은 흑색영역(110)의 적어도 일부까지 연장된 구조를 갖는다. 도 2를 참조하면, 금속막(120)은 흑색영역(110)의 상부에 도시되어 있는 P지점 에서 Q지점 까지로 흑색영역(110)을 덮는 구조를 가질 수 있다. 바람직하게는 Q지점까지 금속막(120)이 연장되도록 형성가능하다.
"유효영역(130)"이라 함은 전자충돌에 의해 가시광이 생성되는 영역을 의미하는 것으로 도 2에서는 유효영역(130) 내부에도 부분적으로 흑색영역(160)이 형성되어 있을 수도 있다. 유효영역(130)과 대비하여, 전자 충돌에 의해서 가시광이 생성되는 것을 의도하지 않은 영역은 "흑색영역"이다. 흑색영역(110)의 폭은 예컨대 수 내지 수십 ㎛이다. 여기서, 흑색영역(110)은 화상형성기판에서 최외곽에 형성되어 있고 광차폐의 기능을 수행하는 것이면 모두 포함가능한 것으로 이해되어야 함을 밝혀둔다.
이와 같이 금속막(120)이 흑색영역(110)을 덮는 구조에 의하면, 형광막(150)에 전자가 충돌하면서 발생하는 전하가 금속막(120)을 통해서 빠져나갈 수 있게 되어 전자방출 표시장치의 휘도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다. 따라서, 흑색영역(110)의 물질이 비도전성일 경우, 더욱 우수한 효과가 있다.
화상형성기판(100)은 예를 들어 유리 또는 Na등의 불순물이 감소된 유리 등의 재질로 구성될 수 있으며, 세라믹 기판, 플라스틱기판 등이 이용될 수 있다.
도 2를 참조하여, 화상형성기판(100)의 제조과정을 상세히 설명하면, 먼저, DUPONT사의 블랙 Fodel같은 비전도성 흑색물질을 이용하여 유효영역(130) 내부의 흑색영역(160)과 외곽부의 흑색영역(110)을 형성한다. 예를 들어, 흑색영역(110,160)은 흑색 안료를 함유한 비도전성 감광성 페이스트를 도포하고 노광, 현상하여 패턴을 형성하거나, 불투과성 유전체를 진공증착법 또는 스퍼터링 방법으로 1 내지 20 ㎛ 정도 증착, 패터닝하여 형성할 수 있다. 물론, 상술한 흑색영역(110,160)은 도전성의 흑색영역으로 형성할 수도 있다.
다음으로, 흑색영역(110,160)이 형성되어 있지 않은 개구부들 내부에 R,G,B 형광체를 도포하여 형광막(150)을 형성한다. 상세하게는, 형광체 도료를 준비하고 슬러리법에 의해 전체 기판 상부에 도포하고 소성하여 형광막(150)을 흑색영역(110,160)이 존재하지 않은 영역(개구부)에 잔류하도록 약 10㎛의 두께로 형성한다. 그런 다음, 희생층(미도시)를 전체 기판 상부에 도포하거나 도포한 후 패터닝을 실시한다. 다음으로, 상기 전체 표면에 전자가 통과할 수 있고 이차 전자를 막을 수 있는 정도의 두께, 예를 들어 4-5kV의 애노드 전압이 인가되는 경우 수백 내지 수천 Å로 알루미늄, 니켈, 코발트, 동, 철, 금, 은, 로듐, 팔라듐, 백금, 아연 또는 이들의 합금으로 금속막(120)을 증착한다. 바람직하게는 알루미늄을 이용하여 금속막을 형성한다. 다음으로, 소성을 이용하여 희생층(미도시)을 제거하는 공정을 수행한다.
형광막(150)은 예컨대 스트라이프 형상을 가지고, 방출된 전자가 형광막에 충돌하여 발광하게 된다. 형광막(150)은 스트라이프 형상 또는 도트 형상이 모두 가능하며, 형광막(150)의 사이는 타색이 발광하는 것을 방지하기 위해서 흑색영역(110,160)이 구비되어 있다.
도 3은 도 1의 화상형성기판의 AA'으로 절단한 단면도의 다른 예를 도시한 도면이다. 설명의 편의를 위해, 도 2와 차이점을 위주로 설명하면, 도 3에서는 기판(100)과 흑색영역(110,160) 사이에 투명전도막(170)이 더 포함되어 있다.
투명전도막(170)은 일체형, 스트라이프 형상, 또는 분할형 등으로 형성가능하고, 바람직하게는 ITO(Indium Tin Oxide), IZO(Indium Zinc Oxide)와 같은 투명도전성 산화물을 수백 내지 수천 Å으로 증착하지만, 금속을 얇게 형성하여 투명성을 갖도록 하는 것도 가능하다. 한편, ITO를 증착하고 그 상부에 크롬 등의 금속을 증착하여 소성공정을 통해서 흑색영역을 제조하는 것도 가능하다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성기판의 개략적인 평면도이다. 도 5 및 도 6은 도 4의 화상형성기판을 BB'으로 절단한 단면도의 일부를 도시한 도면이다. 도 5는 금속막이 도 4의 흑색영역을 모두 덮는 구조(A구조)이고, 도 6은 금속막이 도 4의 흑색영역을 덮지 않는 구조이다.
도 5를 참조하면, 화상형성기판은 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하기 위하여 소정 형상으로 분리되어 형성된 형광체 영역(220)과, 상기 형광체 영역(220)을 둘러싸며 적어도 최외곽에 소정 두께를 가지고 형성된 흑색영역(210)과, 상기 형광체 영역(220)과 흑색 영역 상부에 형성된 금속막을 구비하고, 금속막(230)은 상기 최외곽에 소정 두께를 가지고 형성된 흑색영역(210)을 완전히 덮는 구조를 갖는다. 흑색영역(210)은 외곽에만 형성되어 있고, 형광체 영역(220)의 사이에는 형성되지 않을 수도 있다.
도 7은 도 5와 도 6의 경우, 금속막(230)에 인가되는 애노드 전압에 따라 변하는 휘도의 크기를 비교한 그래프이다. 특히 4.5kV 이상이 되면서, A구조의 휘도가 B구조의 휘도에 비해 현격히 증가되는 현상을 볼 수 있다. 이는 형광체 영역(220)에 전자가 충돌함에 따라서 계속적으로 전하가 축적되는 현상이 발생할 수 있는데 이 현상이 금속막(230)으로 인해서 상당부분 완화되어 형광체의 발광효율을 향상시켰기 때문으로 해석된다.
도 8은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자방출 표시장치 일부의 개략적인 단면도이다. 본 전자방출 표시장치는 도 2의 화상형성기판이 채용된 경우를 예시하고 있다.
도 8의 전자방출 표시장치는 화상형성기판과 전자방출기판과 이들을 서로 지지하는 스페이서(400)를 포함한다. 전자방출기판(320)과 화상형성기판(100)는 통상적인 방식, 예컨대 스페이스(400)에 의해 200 ㎛ 내지 수 mm 정도로 지지되어 이격되고 실질적으로 평행하게 배치된다. 스페이서는 예컨대 접착물질(410,420)에 의해 기판에 접착가능하다.
전자방출기판(320)은 예컨대 스트라이트 형상의 캐소드 전극(350)이 임의의 간격을 두고 전자방출기판(320)의 일방향을 따라 복수로 형성된다. 캐소드 전극(350)은 예컨대 ITO와 같은 투명한 전도성 물질로 이루어질 수 있고, 캐소드 전극(350) 위에는 절연층(310)이 소정의 두께(예를 들어 0.1 내지 수십 ㎛)로 형성하고 전자방출부(320)가 형성되기 위한 개구부들을 갖는다. 절연층(310) 상에는 게이트 전극(340)이 예를 들어 수천 Å의 두께로 형성된다.
이 때, 상기 게이트 전극(340)은 캐소드 전극(350)과 마찬가지로 스트라이프 패턴을 유지하여 임의의 간격을 두고 캐소드 전극(350)에 대해 직교 상태로 배치될 수 있다. 한편, 전자 방출 표시 장치에 있어서는 캐소드 전극(350)과 게이트 전극(330)이 상호 교차되는 부위의 영역이 픽셀 영역으로 대응된다.
캐소드 전극(350) 상에 형성되는 전자방출부(320)는 금속팁, 그라파이트(graphite), 다이아몬드(diamond), DLC(diamond like carbon), C60(Fulleren) 또는 탄소 나노튜브(CNT; Carbon nanotube)와 같은 탄소계 물질 중 어느 하나로 선택되어 이루어질 수 있으며, 바람직하게는 탄소 나노튜브를 적용하고 있다.
전자 방출 표시장치는 외부로부터 캐소드 전극(350), 게이트 전극(340) 및 애노드 전극(120)으로 소정의 전압(예: 캐소드 전극으로는 0V, 상기 게이트 전극으로는 80V, 상기 애노드 전극으로는 3kV)을 인가받게 되면, 캐소드 전극(350)과 게이트 전극(340) 사이로 전계가 형성되어 전자방출부(320)로부터 전자들을 방출하고, 이 방출된 전자들은 전자빔화하여 형광막(150)으로 유도되어 형광막(150)에 충돌하며 빛을 발생하게 된다.
상기에서는 전자방출부가 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질로 이루어지고 구동전극들이 전자방출을 제어하는 것으로 한정하여 설명하였으나 전자방출소자이면 특별히 한정되지 않고 다양한 변형으로 본 발명이 적용가능함은 자명하다.
본 발명의 기술 사상은 상기 바람직한 실시예에 따라 구체적으로 기술되었으나, 상기한 실시예는 그 설명을 위한 것이며, 그 제한을 위한 것이 아님을 주지하 여야 한다. 또한, 본 발명의 기술 분야에서 통상의 전문가라면 본 발명의 기술 사상의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면 전자방출 효율이 향상되어 휘도가 증가되는 전자방출 표시장치를 제조할 수 있는 효과가 있다.
Claims (6)
- 상부에 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및상기 제1 기판과 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 전자방출소자에서 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하는 유효영역과 상기 유효영역을 둘러싸는 흑색영역을 포함하는 제2 기판을 구비하되,상기 유효영역은 임의 형상으로 패턴 형성된 형광막과, 상기 형광막 상부에 형성된 금속막을 포함하고,상기 금속막은 상기 흑색영역의 적어도 일부까지 연장된 구조를 갖는 전자방출 표시장치.
- 제1 항에 있어서,상기 형광막 사이에도 흑색영역이 더 구비된 전자방출 표시장치.
- 상부에 적어도 하나의 전자방출소자가 형성된 제1 기판; 및상기 제1 기판과 소정거리 이격되어 형성되며, 상기 전자방출소자에서 방출된 전자가 충돌하여 화상을 구현하기 위하여 소정 형상으로 패턴 형성된 형광체 영역과, 상기 형광체 영역을 둘러싸며 적어도 최외곽에 소정 두께를 가지는 흑색영역과, 상기 형광체 영역과 상기 흑색 영역 상부에 형성된 금속막을 구비하는 제2 기판을 구비하되,상기 금속막은 상기 최외곽에 소정 두께를 가지는 흑색영역의 적어도 일부까지 연장된 구조를 갖는 전자방출 표시장치.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 제2 기판과 상기 형광막 사이에는 애노드 전극이 더 포함된 전자방출 표시장치.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 금속막은 상기 흑색영역을 완전히 덮는 구조인 전자방출 표시장치.
- 제1 항 내지 제3 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 흑색영역은 비도전성 물질인 전자방출 표시장치.
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