発光型の透明導電層及びこれを備えた電子放出素子
【課題】発光型の透明導電層、及びこれを備えた電子放出素子を提供する。
【解決手段】透明導電性酸化物及びドーパントを含む発光型の透明導電層及び前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部を含み、第１電極は、発光型の透明導電層の電子放出素子であり、該電子放出素子は、電子放出表示装置またはバックライトユニットなどに利用可能である。これにより、蛍光層を発光させられない剰余電子も発光に寄与できるようになり、色純度、色再現範囲、輝度及び演色性まで改善された素子を得ることができる。
【解決手段】透明導電性酸化物及びドーパントを含む発光型の透明導電層及び前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部を含み、第１電極は、発光型の透明導電層の電子放出素子であり、該電子放出素子は、電子放出表示装置またはバックライトユニットなどに利用可能である。これにより、蛍光層を発光させられない剰余電子も発光に寄与できるようになり、色純度、色再現範囲、輝度及び演色性まで改善された素子を得ることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光型の透明導電層及びこれを備えた電子放出素子に関するものであり、より詳細には蛍光層の発光に寄与できない剰余電子を発光させることができる発光型の透明導電層、及びこれを備えた電子放出素子に関する。前記電子放出素子は、電子放出表示装置、バックライトユニット、該バックライトユニットを備えた平板表示装置に多様に利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子放出素子は、電子放出源として熱陰極を利用する方式と、冷陰極を利用する方式とがある。
【０００３】
前記で、冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ａｒｒａｙ）型、ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｔｔｅｒ）型、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型、及びＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型などが知られている。
【０００４】
前記ＦＥＡ型は、仕事関数が小さいか、またはβ関数（電子挙動の微分方程式を解く際に得られるパラメーター）の高い物質を電子放出源として使用する場合、真空中で電界差により容易に電子が放出される原理を利用したものであり、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端が尖っているチップ構造物やグラファイト、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のようなカーボン系物質、そして最近ナノチューブ（Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）やナノワイヤー（Ｎａｎｏ Ｗｉｒｅ）のようなナノ物質を電子放出源に適用した素子が開発されている。
【０００５】
前記ＳＣＥ型は、第１基板上に互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に配置された導電性薄膜に微細亀裂を提供することによって電子放出部を形成した素子である。前記素子は、前記電極に電圧を印加し、前記導電性薄膜の表面に電流を流し、前記微細亀裂の電子放出部から電子が放出される原理を利用する。
【０００６】
前記ＭＩＭ型とＭＩＳ型電子放出素子は、それぞれ金属−誘電層−金属（ＭＩＭ）と金属−誘電層−半導体（ＭＩＳ）構造からなる電子放出部を形成し、誘電層を挟んで位置する２つの金属、または金属と半導体との間に電圧を印加するとき、高い電子電位を有する金属または半導体から低い電子電位を有する金属側に電子が移動及び加速されることにより放出される原理を利用した素子である。
【０００７】
前記ＢＳＥ型は、半導体のサイズを半導体中の電子の平均自由行程より小さな寸法領域まで縮少すれば、電子が散乱せずに走行する原理を利用し、オーミック電極上に金属または半導体を含む電子供給層を形成し、電子供給層上に絶縁層と金属薄膜を形成し、オーミック電極と金属薄膜とに電源を印加することによって電子を放出させる素子である。
【０００８】
前述のような多様な電子放出部から放出された電子は、電子放出部に配向するよう配置された蛍光層に、照射されて発光に寄与する。特許文献１には、カソード、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィルム、誘電層、ゲート電極、アノード及び蛍光層を備えた電界放出表示素子であって、前記アノード層が透明導電性層からなる電界放出表示素子が開示されている。
【０００９】
しかし、従来技術によれば、電子放出部から照射された電子のうち、蛍光層の発光に寄与できずに損失される剰余電子は、蛍光層から熱として損失されたり、またはアノード電極の導電層を介して流れ出てしまい、実際の発光効率は満足できるほどではない。その上、前記剰余電子が熱の形で損失される現象は、蛍光層劣化の一原因になりもする。従って、電子放出素子の発光効率を改善する必要性は相変らず要求される。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００１−００３６９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述のような問題点を解決するために導出されたものであり、発光型の透明導電層及びそれを備えた電子放出素子を提供することを目的とする。前記電子放出素子は、電子放出表示装置またはバックライトユニットなどに利用可能である。従って、本発明は、また前記発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置、バックライトユニット及び前記バックライトユニットを備えた平板表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む発光型の透明導電層を提供する。
前記本発明の他の課題を解決するために、本発明は、前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含み、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む電子放出素子を提供する。
【００１２】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、前述のような本発明の発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置を提供する。
【００１３】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、発光型の透明導電層を備えたバックライトユニットを提供する。
【００１４】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、前述のような本発明の発光型の透明導電層を適用したバックライトユニット、及び前記バックライトユニットの前方に配置され、前記バックライトユニットから供給される光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルを含む平板表示装置を提供する。
【００１５】
前述のように、発光型の透明導電層を備えた本発明の電子放出素子によれば、蛍光層の発光に寄与できない剰余電子も、本発明の発光型の透明導電層によって発光に寄与できるようになり、色純度、色再現範囲、輝度及び演色性などが改善されうる。かかる発光型の透明導電層を利用すれば、発光効率の向上した電子放出素子、電子放出表示装置、バックライトユニット及び前記バックライトユニットを採用した平板表示装置を得ることができる。またそれだけではなく、特に表示装置に適用される場合には、発光型の透明導電層の発光特性をドーパントを利用して制御することにより、蛍光層だけでは不足していた色純度、色再現範囲、輝度及び演色といった特性を改善できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子放出素子は、電子放出部から放出されたが蛍光層での発光に寄与できない剰余電子を利用した追加発光の可能な発光型の透明導電層を備えることにより、優秀な色度、色再現範囲、輝度及び演色性を具現できる。かかる本発明の透明導電発光層を利用すれば、信頼性の向上した電子放出表示装置、バックライトユニット及び前記バックライトユニットを備えた平板表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
本発明の発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む。まず、前記透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ：以下、“ＴＣＯ”ともいう）は、前記発光型の透明導電層と接した蛍光層から発光された光が効果的に透過できるように、可視光線領域での透過率が８０％以上である物質であることが望ましく、エネルギーバンドギャップは、３ｅＶ以上の物質でありうる。かかる透明導電性酸化物の具体的な例には、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３またはＳｒＴｉＯ３などがあるが、これらに限定されるものではない。これらの透明導電性酸化物は、１種単独で用いられてもよく、２種以上が混合されてもよい。このうち、ＺｎＯまたはＳｎＯ２が望ましい。前記透明導電性酸化物により、本発明の発光型の透明導電層の導電性もまた改善可能である。
【００１９】
一方、発光型の透明導電層のうちドーパントは、本発明の発光型の透明導電層と接している蛍光層での発光に寄与できない剰余電子を利用し、追加発光させる活性化イオンの役割を果たす。前記ドーパントは、具現しようという色再現範囲により、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇのうちから選択可能であるが、これに限定されるものではない。必要により、前記物質のうち二つ以上を組み合わせて使用することが可能であることは、言うまでもない。このうち、ＥｕまたはＭｎが望ましい。
【００２０】
かような透明導電性酸化物とドーパントとを含む発光型の透明導電層により、前記導電層と接した蛍光層に達した電子のうち、発光に寄与できずに蛍光層と前記導電層との間に伝達された剰余電子も、熱などの形で損失されずに発光に寄与できるようになる。特に、表示装置に適用される場合には、前記発光型の透明導電層により、蛍光層の発光特性が改善されうるので、色純度、色再現範囲、輝度及び演色性が大きく向上されうる。
【００２１】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％、望ましくは０．００５モル％ないし１０モル％でありうる。前記ドーパントの含有量が透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％未満である場合には、所望レベルの追加発光効果を得られないという問題点があり、前記ドーパントの含有量が透明導電性酸化物の含有量を基準に１５モル％を超える場合には、発光型の透明導電層の透光率が過度に低くなり、平板表示装置またはバックライトユニットに不適切となりうるという問題点がある。さらに具体的に、ドーパントとしてＥｕを使用する場合、Ｅｕの含有量は、透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％、望ましくは０．０５モル％ないし１０モル％である。また、ドーパントとしてＭｎまたはＴｂを使用する場合、前記ドーパントの含有量は、透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし２モル％が望ましい。
【００２２】
前記発光型の透明導電層は、ガラス材などを含む基板の一面に蒸着工程及び熱処理工程により形成可能である。
【００２３】
まず、前述のような透明導電性酸化物の粉末とドーパント含有物質とを混合し、発光型の透明導電層形成用のドーパントがドーピングされた透明導電性酸化物からなる前処理混合物を形成する。この後、前記前処理混合物を前熱処理してもよい。前記前熱処理は、例えば１，０００℃ないし１，６００℃の温度で、２ないし４時間行えるが、前熱処理工程の条件は、使用される透明導電性酸化物およびドーパント含有物質の特性に応じて種々変更できることは言うまでもない。前記ドーパント含有物質は、本発明で使用されるドーパントの酸化物でありうる。
【００２４】
前記前処理混合物を基板の一面に蒸着させる。このとき、蒸着工程は、例えばスパッタリング法または電子ビーム蒸着法などが利用可能であるが、これらに限定されるものではない。さらに詳細に、スパッタリング法のうちでは、アルゴンプラズマを利用するＲＦスパッタリング法の利用が可能である。
【００２５】
この後、前記蒸着工程で形成された薄膜を熱処理する。このとき、熱処理工程は、例えばファーネス法または急速加熱法などが利用可能であるが、これらに限定されるものではない。さらに詳細に、急速加熱法のうちでは、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法の利用が可能である。
【００２６】
前記蒸着後の熱処理工程は、５００℃ないし１，２００℃、望ましくは５００℃ないし１，１００℃の温度範囲で行われる。熱処理工程の温度は、透明導電性酸化物により異なるが、例えば透明導電性酸化物としてＳｎＯ２を使用する場合には、６００℃で使用でき、透明導電性酸化物としてＺｎＯを使用する場合には、１，０００℃ないし１１００℃で使用できる。熱処理工程温度が５００℃未満である場合には、蒸着された発光型の透明導電層であるアノード電極が十分な強度を有することができないという問題点が生じ、熱処理工程温度が１，２００℃を超える場合には、発光型の透明導電層をなす物質が酸化され、導電性が低下することがあるという問題点が発生しうるためである。発光型の透明導電層が形成される基板として、コーニングガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ ｇｌａｓｓ，Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社製）または石英を使用するためには、前記蒸着後の熱処理温度が低いことが望ましい。
【００２７】
前記蒸着後の熱処理工程は、空気雰囲気または水素雰囲気で行われる。水素雰囲気で行われることがさらに望ましい。それは、水素雰囲気下で熱処理する場合、還元雰囲気が形成され、発光型の透明導電層の透過率を向上させることができるためである。
【００２８】
かような本発明の発光型の透明導電層は、電子放出素子に備わりうる。
前記電子放出素子としては、前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含む電子放出素子であって、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む電子放出素子が挙げられる。
【００２９】
尚、第１電極は、アノード電極またはカソード電極であってもよく、好ましくはアノード電極であり、第２電極は、アノード電極またはカソード電極であってもよく、好ましくはカソード電極である。
【００３０】
本発明の電子放出素子の一実施形態を、図１を参照して説明する。図１において、背面基板１０の上面には、電子放出部１８の電子放出を制御するカソード電極１６が備わっている。前記背面基板１０は、例えばガラス材などで形成可能である。前記カソード電極１６は、ＩＴＯ(イリジウムスズ酸化物、以下ＩＴＯと称する）、ＩＺＯ（イリジウム亜鉛酸化物、以下ＩＺＯと称する）、Ｉｎ２Ｏ３などの透明伝導性物質、またはＭｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＷまたはＡｇのような金属からなりうるが、それらに限定されるものではないことは、言うまでもない。前記カソード電極１６は、ストライプ型、全面一体型のような多様な形で備わりうる。
【００３１】
尚、電子放出部と第２電極との間に抵抗層などのような追加層が介在されてもよく、放出部は必ず第２電極の上部だけに形成されることはない。
【００３２】
前記カソード電極１６と電気的に連結された電子放出部１８は、例えばモリブデン、シリコンなどを主材料とする先端の尖っているチップ構造物を含む電子放出源、カーボン系物質を含む電子放出源、微細亀裂が形成された導電性薄膜を利用した電子放出源、ＭＩＭ構造またはＭＩＳ構造を利用した電子放出源のような多様な形態が可能である。このうち、電子放出部は電子放出源としてカーボン系物質を用いているのが好ましい。カーボン系物質としては、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、フラーレン、ダイアモンド状カーボンなどの利用が可能であり、なかでもＣＮＴが好ましく用いられる。
【００３３】
一方、前記背面基板１０と一定間隔をおいて前面基板２０が互いに対向するように配置されている。前記前面基板２０は、例えばガラス材などからなりうるが、これに限定されるものではない。以下で説明されるように、本発明の前面基板２０の下面に備わるアノード電極２２は、蒸着により形成可能であるが、前記前面基板２０は、蒸着温度を考慮して選択可能である。前記前面基板２０の下面には、発光型の透明導電層としてアノード電極２２が備わっており、アノード電極２２の下面には、蛍光層２４が順に備わっている。前記アノード電極２２と前記カソード電極１６との間に、所定の電圧を印加すれば、電子放出部１８から電子が放出され、前記放出された電子が蛍光層２４に衝突することによって蛍光層２４の蛍光物質が励起されて可視光を発散する。
【００３４】
本発明によれば、前記アノード電極２２は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、前述のような透明導電性酸化物及びドーパントを含む。前記発光型の透明導電層に関する詳細な説明は、前述した通りで省略する。前記発光型の透明導電層であるアノード電極２２により、電子放出部１８から放出されて蛍光層２４に達した電子のうち、発光に寄与できずに蛍光層２４の後膜に伝えられた剰余電子も発光に寄与できる。
【００３５】
本発明は、前述のような発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置を提供する。
前記で電子放出表示装置としては、前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含む電子放出装置であって、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物とドーパントを含む電子放出表示装置が挙げられる。
【００３６】
図２は、前述のような本発明による電子放出表示装置の一実施形態である。図２で、背面基板３０の上部には、ゲート電極３２が形成されており、ゲート電極３２の上部には、絶縁層３４が形成されている。絶縁層３４には、複数個のビアホール３４ａが形成されており、前記絶縁層３４上には、前記ビアホール３４ａに充填されるようにゲートアイルランド３９が形成されている。前記ゲートアイルランド３９は、前記ゲート電極３２により電子放出部３８ａに印加される電界の影響を大きくし、電子放出部３８ａからの電子の放出を容易にするために形成され、導電性物質からなり、製造工程において、カソード電極３６と前記ゲートアイルランド３９の形成は、同時になされることも可能である。一方、前面基板４０の下面には、アノード電極４２が形成されている。前記アノード電極４２は、前述のような発光型の透明導電層である。前記発光型の透明導電層に関する詳細な説明は、前述のようなので省略する。アノード電極４２の下面には、蛍光層４４が備わっており、前面基板４０及び背面基板３０間には、密封部材４８が備わっている。
【００３７】
前述のように、発光型の透明導電層が表示装置に適用される場合には、発光型の透明導電層のドーパントによって蛍光層の発光特性が改善されうるので、色純度、色再現の範囲及び演色性が大きく向上されうる。
【００３８】
図３は、前述のような本発明の発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置の他の一実施形態である。図３で、背面基板５０の上部には、カソード電極５６が形成されており、カソード電極５６の上部には、絶縁層５４が形成されている。絶縁層５４には、ゲートホール５２ａが形成されており、前記ゲートホール５２ａの内部に電子放出部５８が形成される。図３には、円錘形の電子放出部５８が図示されているが、電子放出部の形態は、これに限定されるものではないことは、言うまでもない。ゲート電極５２は、絶縁層５４上に形成される。一方、前面基板６０の下面には、アノード電極６２が形成されている。前記アノード電極６２は、前述のような発光型の透明導電層である。前記発光型の透明導電層に関する詳細な説明は、前述のようなので省略する。アノード電極６２の下面には、蛍光層６４が備わっており、前面基板６０及び背面基板５０間には、密封部材６８が備わっている。
【００３９】
本発明の電子放出表示装置として、図２及び図３に図示された電子放出表示装置を例として説明したが、それらは、本発明による電子放出表示装置の例示に過ぎず、それ以外にも多様な構造の電子放出表示装置が本発明の電子放出表示装置に含まれうることは、言うまでもない。
【００４０】
本発明は、前述のような発光型の透明導電層を備えたバックライトユニット、及びそれを備えた平板表示装置を提供する。
【００４１】
前記バックライトユニットとしては、前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含むバックライトユニットであり、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含むバックライトユニットが挙げられる。
【００４２】
また平板表示装置としては前記バックライトユニットと、前記バックライトユニットの前方に配置され、前記バックライトユニットから供給され光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルと、を有することを特徴とする平板表示装置が挙げられる。
【００４３】
本発明のバックライトユニットとして、特に平面発光構造を有した電子放出型バックライトユニットが望ましい。電子放出型バックライトユニットは、既存の冷陰極蛍光ランプなどを利用したバックライトユニットに比べ、電力消耗が少なく、広範囲の発光領域や比較的均一な輝度を示すことができるだけではなく、前述のような発光型の透明導電層を備えることにより、従来のバックライトユニットより高い輝度を表すことができる。
【００４４】
一方、本発明のバックライトユニットは、自発的に発光して画像を形成することができなく、外部から入射される光を用いて画像を形成する受光型平板表示装置に備わりうる。例えば、本発明のバックライトユニットは、バックライトユニットから供給される光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルの前面に備わって使われうる。かかる平板表示装置の具体的な例として、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）がある。
【００４５】
以下、本発明の実施例及び比較例を記載する。下記実施例は、本発明を一層明確に表現するための目的で記載されるだけであり、本発明の内容が下記実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４６】
実施例１
１モル％のＥｕ２Ｏ３がドーピングされたＳｎＯ２を１５０ｗａｔｔで３０分間Ａｒプラズマを利用するＲＦスパッタリングを利用し、ガラス材基板に蒸着させた。これより形成された薄膜を、ＲＴＡ法を利用し、７００℃で１時間空気雰囲気において熱処理した。これより得た試片をサンプル１とする。
【００４７】
実施例２
熱処理温度を９００℃としたという点を除いては、前記実施例１に記載された方法と同じ方法で試片を形成した。これより得た試験片をサンプル２とする。
【００４８】
実施例３
１モル％のＭｎがドーピングされたＺｎＯを１５０ｗａｔｔで３０分間Ａｒプラズマを利用するＲＦスパッタリングを利用し、ガラス材基板に蒸着させた。これより形成された薄膜を、急速昇温法を利用し、１，０００ないし１，１００℃の温度範囲で１時間水素雰囲気において熱処理した。これより得た試験片をサンプル３とする。
【００４９】
実施例４
空気雰囲気で熱処理したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル４とする。
【００５０】
実施例５
ドーパントとしてＭｎの代わりにＴｂを使用したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル５とする。
【００５１】
実施例６
透明導電性物質としてＺｎＯの代わりにＩｎ２Ｏ３を使用したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル６とする。
【００５２】
実施例７
透明導電性物質としてＺｎＯの代わりにＩｎ２Ｏ３を使用し、ドーパントとしてＭｎの代わりにＴｂを使用したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル７とする。
【００５３】
比較例
ＳｎＯ２及びＥｕ２Ｏ３の代わりにＩＴＯを使用したという点を除いては、前記実施例２に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプルＡとする。
【００５４】
評価例１：透過率の評価
前記サンプル１、３、４及びＡについて透過率を評価した。透過率評価は、ＵＶ−ｖｉｓｉｂｌｅ スペクトロメータ装置を３８０ｎｍないし７８０ｎｍの可視光線領域で作動させて行った。
【００５５】
サンプル１及びＡの透過率を図４に表した。図４から、本発明によるサンプル１の透過率がサンプルＡの透過率より高いだけではなく、波長別でも一定であることを確認することができる。
【００５６】
一方、サンプル３及び４の透過率を図５に表した。図５から、水素雰囲気下で熱処理されたサンプル３の透過率が、空気雰囲気下で熱処理されたサンプル４の透過率より高く、波長別でも一定であることを確認することができる。
【００５７】
評価例２−発光特性の評価
前記サンプル１の間接的な発光特性評価のために、１モル％のＥｕ２Ｏ３がドーピングされたＳｎＯ２粉末のフォトルミネッセンス（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を測定した。前記粉末は、ＳｎＯ２粉末に１モル％のＥｕ２Ｏ３粉末をドーピングした後、１，６００℃で２時間熱処理して得たものである。前記粉末を、以下で粉末１とする。フォトルミネッセンスは、５００Ｗで作動する量子係数スペクトロメータ（ＩＳＳＰＣＩ）を使用して測定した。粉末１の発光特性を図６に表した。図６は、３６５ｎｍの紫外線励起条件下で、フォトルミネッセンスを測定したものであり、５９２ｎｍで高いピークを示しているが、それにより赤色で発光することが確認可能である。
【００５８】
前記サンプル１及び２の実質的な発光特性の評価のために、サンプル１及び２のフォトルミネッセンスを測定して図７に表した。図７は、３３０ｎｍの紫外線励起条件下でサンプル１及び２の発光特性を測定したものであり、５９２ｎｍで高いピークを示しており、それから赤色で発光することを確認することができる。
【００５９】
サンプル１のさらに他の発光特性評価のために、サンプル１のカソードルミネッセンスを測定して図８に表した。カソードルミネッセンスは、Ｋｉｍｂａｌｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ ＦＲＡ−２Ｘ１−２／ＥＧＰＳ−２Ｘ１電子ガンシステム（ｅｌｅｃｔｒｏｎｇｕｎ（Ｅ−ｇｕｎ）ｓｙｓｔｅｍ）を利用して測定した。前記電子ガンシステムを７０μＡ／ｃｍ２のビーム電流密度及び５００ｅＶないし１，０００ｅＶの励起エネルギー条件下で作動させた。図８によれば、バックグラウンドが示されはするが５９２ｎｍ領域でピークを表し、それからサンプル１は、赤色で発光することを確認できる。
【００６０】
一方、サンプル３の発光特性評価のために、サンプル３のカソードルミネッセンスを測定した。カソードルミネッセンス測定に使われた装置は、前述したところと同一であった。測定結果を図９に表した。図９によれば、５２０ｎｍで高いピークを示し、これによりサンプル３は緑色で発光することを確認できる。
【００６１】
本発明は、図面及び実施例を参考に説明されたが、それは例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者ならば、それから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点が理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求範囲の技術的思想によって決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の発光型の透明導電層及びこれを備えた電子放出素子は、例えば電子放出表示装置、バックライトユニット及び該バックライトユニットを備えた平板表示装置に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による電子放出素子の一実施形態を概略的に図示した断面図である。
【図２】本発明による電子放出表示装置の一実施形態を概略的に図示した断面図である。
【図３】本発明による電子放出表示装置の他の一実施形態を概略的に図示した断面図である。
【図４】本発明による発光型の透明導電層の一実施形態とＩＴＯ層の透過率を表したグラフである。
【図５】異なる熱処理条件下で形成された本発明による発光型の透明導電層の他の一実施形態とＩＴＯ層の透光率を表したグラフである。
【図６】本発明による発光型の透明導電層の一実施形態をなす物質のフォトルミネッセンスを表したグラフである。
【図７】本発明による発光型の透明導電層の一実施例のフォトルミネッセンスを表したグラフである。
【図８】本発明による発光型の透明導電層の一実施例のカソードルミネッセンスを表したグラフである。
【図９】本発明をなす発光型の透明導電層の他の実施例のカソードルミネッセンスを表したグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１０，３０，５０ 背面基板
３２，５２ ゲート電極
５２ａ ゲートホール
３４，５４ 絶縁層
３４ａ ビアホール
１６，３６，５６ カソード電極
１８，３８ａ，５８ 電子放出部
３９ ゲートアイルランド
２０，４０，６０ 前面基板
２２，４２，６２ アノード電極
２４，４４，６４ 蛍光層
４８，６８ 密封部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、発光型の透明導電層及びこれを備えた電子放出素子に関するものであり、より詳細には蛍光層の発光に寄与できない剰余電子を発光させることができる発光型の透明導電層、及びこれを備えた電子放出素子に関する。前記電子放出素子は、電子放出表示装置、バックライトユニット、該バックライトユニットを備えた平板表示装置に多様に利用可能である。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、電子放出素子は、電子放出源として熱陰極を利用する方式と、冷陰極を利用する方式とがある。
【０００３】
前記で、冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ａｒｒａｙ）型、ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｔｔｅｒ）型、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型、及びＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型などが知られている。
【０００４】
前記ＦＥＡ型は、仕事関数が小さいか、またはβ関数（電子挙動の微分方程式を解く際に得られるパラメーター）の高い物質を電子放出源として使用する場合、真空中で電界差により容易に電子が放出される原理を利用したものであり、モリブデン（Ｍｏ）、シリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端が尖っているチップ構造物やグラファイト、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ Ｌｉｋｅ Ｃａｒｂｏｎ）のようなカーボン系物質、そして最近ナノチューブ（Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）やナノワイヤー（Ｎａｎｏ Ｗｉｒｅ）のようなナノ物質を電子放出源に適用した素子が開発されている。
【０００５】
前記ＳＣＥ型は、第１基板上に互いに対向して配置された第１電極と第２電極との間に配置された導電性薄膜に微細亀裂を提供することによって電子放出部を形成した素子である。前記素子は、前記電極に電圧を印加し、前記導電性薄膜の表面に電流を流し、前記微細亀裂の電子放出部から電子が放出される原理を利用する。
【０００６】
前記ＭＩＭ型とＭＩＳ型電子放出素子は、それぞれ金属−誘電層−金属（ＭＩＭ）と金属−誘電層−半導体（ＭＩＳ）構造からなる電子放出部を形成し、誘電層を挟んで位置する２つの金属、または金属と半導体との間に電圧を印加するとき、高い電子電位を有する金属または半導体から低い電子電位を有する金属側に電子が移動及び加速されることにより放出される原理を利用した素子である。
【０００７】
前記ＢＳＥ型は、半導体のサイズを半導体中の電子の平均自由行程より小さな寸法領域まで縮少すれば、電子が散乱せずに走行する原理を利用し、オーミック電極上に金属または半導体を含む電子供給層を形成し、電子供給層上に絶縁層と金属薄膜を形成し、オーミック電極と金属薄膜とに電源を印加することによって電子を放出させる素子である。
【０００８】
前述のような多様な電子放出部から放出された電子は、電子放出部に配向するよう配置された蛍光層に、照射されて発光に寄与する。特許文献１には、カソード、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィルム、誘電層、ゲート電極、アノード及び蛍光層を備えた電界放出表示素子であって、前記アノード層が透明導電性層からなる電界放出表示素子が開示されている。
【０００９】
しかし、従来技術によれば、電子放出部から照射された電子のうち、蛍光層の発光に寄与できずに損失される剰余電子は、蛍光層から熱として損失されたり、またはアノード電極の導電層を介して流れ出てしまい、実際の発光効率は満足できるほどではない。その上、前記剰余電子が熱の形で損失される現象は、蛍光層劣化の一原因になりもする。従って、電子放出素子の発光効率を改善する必要性は相変らず要求される。
【特許文献１】大韓民国特許公開第２００１−００３６９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前述のような問題点を解決するために導出されたものであり、発光型の透明導電層及びそれを備えた電子放出素子を提供することを目的とする。前記電子放出素子は、電子放出表示装置またはバックライトユニットなどに利用可能である。従って、本発明は、また前記発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置、バックライトユニット及び前記バックライトユニットを備えた平板表示装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む発光型の透明導電層を提供する。
前記本発明の他の課題を解決するために、本発明は、前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含み、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む電子放出素子を提供する。
【００１２】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、前述のような本発明の発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置を提供する。
【００１３】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、発光型の透明導電層を備えたバックライトユニットを提供する。
【００１４】
前記本発明の課題を解決するために、本発明は、前述のような本発明の発光型の透明導電層を適用したバックライトユニット、及び前記バックライトユニットの前方に配置され、前記バックライトユニットから供給される光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルを含む平板表示装置を提供する。
【００１５】
前述のように、発光型の透明導電層を備えた本発明の電子放出素子によれば、蛍光層の発光に寄与できない剰余電子も、本発明の発光型の透明導電層によって発光に寄与できるようになり、色純度、色再現範囲、輝度及び演色性などが改善されうる。かかる発光型の透明導電層を利用すれば、発光効率の向上した電子放出素子、電子放出表示装置、バックライトユニット及び前記バックライトユニットを採用した平板表示装置を得ることができる。またそれだけではなく、特に表示装置に適用される場合には、発光型の透明導電層の発光特性をドーパントを利用して制御することにより、蛍光層だけでは不足していた色純度、色再現範囲、輝度及び演色といった特性を改善できる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の電子放出素子は、電子放出部から放出されたが蛍光層での発光に寄与できない剰余電子を利用した追加発光の可能な発光型の透明導電層を備えることにより、優秀な色度、色再現範囲、輝度及び演色性を具現できる。かかる本発明の透明導電発光層を利用すれば、信頼性の向上した電子放出表示装置、バックライトユニット及び前記バックライトユニットを備えた平板表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明をより詳細に説明する。
【００１８】
本発明の発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む。まず、前記透明導電性酸化物（Ｔｒａｎｓｐａｒｅｎｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｏｘｉｄｅ：以下、“ＴＣＯ”ともいう）は、前記発光型の透明導電層と接した蛍光層から発光された光が効果的に透過できるように、可視光線領域での透過率が８０％以上である物質であることが望ましく、エネルギーバンドギャップは、３ｅＶ以上の物質でありうる。かかる透明導電性酸化物の具体的な例には、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３またはＳｒＴｉＯ３などがあるが、これらに限定されるものではない。これらの透明導電性酸化物は、１種単独で用いられてもよく、２種以上が混合されてもよい。このうち、ＺｎＯまたはＳｎＯ２が望ましい。前記透明導電性酸化物により、本発明の発光型の透明導電層の導電性もまた改善可能である。
【００１９】
一方、発光型の透明導電層のうちドーパントは、本発明の発光型の透明導電層と接している蛍光層での発光に寄与できない剰余電子を利用し、追加発光させる活性化イオンの役割を果たす。前記ドーパントは、具現しようという色再現範囲により、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇのうちから選択可能であるが、これに限定されるものではない。必要により、前記物質のうち二つ以上を組み合わせて使用することが可能であることは、言うまでもない。このうち、ＥｕまたはＭｎが望ましい。
【００２０】
かような透明導電性酸化物とドーパントとを含む発光型の透明導電層により、前記導電層と接した蛍光層に達した電子のうち、発光に寄与できずに蛍光層と前記導電層との間に伝達された剰余電子も、熱などの形で損失されずに発光に寄与できるようになる。特に、表示装置に適用される場合には、前記発光型の透明導電層により、蛍光層の発光特性が改善されうるので、色純度、色再現範囲、輝度及び演色性が大きく向上されうる。
【００２１】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％、望ましくは０．００５モル％ないし１０モル％でありうる。前記ドーパントの含有量が透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％未満である場合には、所望レベルの追加発光効果を得られないという問題点があり、前記ドーパントの含有量が透明導電性酸化物の含有量を基準に１５モル％を超える場合には、発光型の透明導電層の透光率が過度に低くなり、平板表示装置またはバックライトユニットに不適切となりうるという問題点がある。さらに具体的に、ドーパントとしてＥｕを使用する場合、Ｅｕの含有量は、透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％、望ましくは０．０５モル％ないし１０モル％である。また、ドーパントとしてＭｎまたはＴｂを使用する場合、前記ドーパントの含有量は、透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし２モル％が望ましい。
【００２２】
前記発光型の透明導電層は、ガラス材などを含む基板の一面に蒸着工程及び熱処理工程により形成可能である。
【００２３】
まず、前述のような透明導電性酸化物の粉末とドーパント含有物質とを混合し、発光型の透明導電層形成用のドーパントがドーピングされた透明導電性酸化物からなる前処理混合物を形成する。この後、前記前処理混合物を前熱処理してもよい。前記前熱処理は、例えば１，０００℃ないし１，６００℃の温度で、２ないし４時間行えるが、前熱処理工程の条件は、使用される透明導電性酸化物およびドーパント含有物質の特性に応じて種々変更できることは言うまでもない。前記ドーパント含有物質は、本発明で使用されるドーパントの酸化物でありうる。
【００２４】
前記前処理混合物を基板の一面に蒸着させる。このとき、蒸着工程は、例えばスパッタリング法または電子ビーム蒸着法などが利用可能であるが、これらに限定されるものではない。さらに詳細に、スパッタリング法のうちでは、アルゴンプラズマを利用するＲＦスパッタリング法の利用が可能である。
【００２５】
この後、前記蒸着工程で形成された薄膜を熱処理する。このとき、熱処理工程は、例えばファーネス法または急速加熱法などが利用可能であるが、これらに限定されるものではない。さらに詳細に、急速加熱法のうちでは、ＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）法の利用が可能である。
【００２６】
前記蒸着後の熱処理工程は、５００℃ないし１，２００℃、望ましくは５００℃ないし１，１００℃の温度範囲で行われる。熱処理工程の温度は、透明導電性酸化物により異なるが、例えば透明導電性酸化物としてＳｎＯ２を使用する場合には、６００℃で使用でき、透明導電性酸化物としてＺｎＯを使用する場合には、１，０００℃ないし１１００℃で使用できる。熱処理工程温度が５００℃未満である場合には、蒸着された発光型の透明導電層であるアノード電極が十分な強度を有することができないという問題点が生じ、熱処理工程温度が１，２００℃を超える場合には、発光型の透明導電層をなす物質が酸化され、導電性が低下することがあるという問題点が発生しうるためである。発光型の透明導電層が形成される基板として、コーニングガラス（Ｃｏｒｎｉｎｇ ｇｌａｓｓ，Ｄｏｗ Ｃｏｒｎｉｎｇ社製）または石英を使用するためには、前記蒸着後の熱処理温度が低いことが望ましい。
【００２７】
前記蒸着後の熱処理工程は、空気雰囲気または水素雰囲気で行われる。水素雰囲気で行われることがさらに望ましい。それは、水素雰囲気下で熱処理する場合、還元雰囲気が形成され、発光型の透明導電層の透過率を向上させることができるためである。
【００２８】
かような本発明の発光型の透明導電層は、電子放出素子に備わりうる。
前記電子放出素子としては、前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含む電子放出素子であって、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む電子放出素子が挙げられる。
【００２９】
尚、第１電極は、アノード電極またはカソード電極であってもよく、好ましくはアノード電極であり、第２電極は、アノード電極またはカソード電極であってもよく、好ましくはカソード電極である。
【００３０】
本発明の電子放出素子の一実施形態を、図１を参照して説明する。図１において、背面基板１０の上面には、電子放出部１８の電子放出を制御するカソード電極１６が備わっている。前記背面基板１０は、例えばガラス材などで形成可能である。前記カソード電極１６は、ＩＴＯ(イリジウムスズ酸化物、以下ＩＴＯと称する）、ＩＺＯ（イリジウム亜鉛酸化物、以下ＩＺＯと称する）、Ｉｎ２Ｏ３などの透明伝導性物質、またはＭｏ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｃｒ、ＷまたはＡｇのような金属からなりうるが、それらに限定されるものではないことは、言うまでもない。前記カソード電極１６は、ストライプ型、全面一体型のような多様な形で備わりうる。
【００３１】
尚、電子放出部と第２電極との間に抵抗層などのような追加層が介在されてもよく、放出部は必ず第２電極の上部だけに形成されることはない。
【００３２】
前記カソード電極１６と電気的に連結された電子放出部１８は、例えばモリブデン、シリコンなどを主材料とする先端の尖っているチップ構造物を含む電子放出源、カーボン系物質を含む電子放出源、微細亀裂が形成された導電性薄膜を利用した電子放出源、ＭＩＭ構造またはＭＩＳ構造を利用した電子放出源のような多様な形態が可能である。このうち、電子放出部は電子放出源としてカーボン系物質を用いているのが好ましい。カーボン系物質としては、例えばカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、フラーレン、ダイアモンド状カーボンなどの利用が可能であり、なかでもＣＮＴが好ましく用いられる。
【００３３】
一方、前記背面基板１０と一定間隔をおいて前面基板２０が互いに対向するように配置されている。前記前面基板２０は、例えばガラス材などからなりうるが、これに限定されるものではない。以下で説明されるように、本発明の前面基板２０の下面に備わるアノード電極２２は、蒸着により形成可能であるが、前記前面基板２０は、蒸着温度を考慮して選択可能である。前記前面基板２０の下面には、発光型の透明導電層としてアノード電極２２が備わっており、アノード電極２２の下面には、蛍光層２４が順に備わっている。前記アノード電極２２と前記カソード電極１６との間に、所定の電圧を印加すれば、電子放出部１８から電子が放出され、前記放出された電子が蛍光層２４に衝突することによって蛍光層２４の蛍光物質が励起されて可視光を発散する。
【００３４】
本発明によれば、前記アノード電極２２は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、前述のような透明導電性酸化物及びドーパントを含む。前記発光型の透明導電層に関する詳細な説明は、前述した通りで省略する。前記発光型の透明導電層であるアノード電極２２により、電子放出部１８から放出されて蛍光層２４に達した電子のうち、発光に寄与できずに蛍光層２４の後膜に伝えられた剰余電子も発光に寄与できる。
【００３５】
本発明は、前述のような発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置を提供する。
前記で電子放出表示装置としては、前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含む電子放出装置であって、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物とドーパントを含む電子放出表示装置が挙げられる。
【００３６】
図２は、前述のような本発明による電子放出表示装置の一実施形態である。図２で、背面基板３０の上部には、ゲート電極３２が形成されており、ゲート電極３２の上部には、絶縁層３４が形成されている。絶縁層３４には、複数個のビアホール３４ａが形成されており、前記絶縁層３４上には、前記ビアホール３４ａに充填されるようにゲートアイルランド３９が形成されている。前記ゲートアイルランド３９は、前記ゲート電極３２により電子放出部３８ａに印加される電界の影響を大きくし、電子放出部３８ａからの電子の放出を容易にするために形成され、導電性物質からなり、製造工程において、カソード電極３６と前記ゲートアイルランド３９の形成は、同時になされることも可能である。一方、前面基板４０の下面には、アノード電極４２が形成されている。前記アノード電極４２は、前述のような発光型の透明導電層である。前記発光型の透明導電層に関する詳細な説明は、前述のようなので省略する。アノード電極４２の下面には、蛍光層４４が備わっており、前面基板４０及び背面基板３０間には、密封部材４８が備わっている。
【００３７】
前述のように、発光型の透明導電層が表示装置に適用される場合には、発光型の透明導電層のドーパントによって蛍光層の発光特性が改善されうるので、色純度、色再現の範囲及び演色性が大きく向上されうる。
【００３８】
図３は、前述のような本発明の発光型の透明導電層を備えた電子放出表示装置の他の一実施形態である。図３で、背面基板５０の上部には、カソード電極５６が形成されており、カソード電極５６の上部には、絶縁層５４が形成されている。絶縁層５４には、ゲートホール５２ａが形成されており、前記ゲートホール５２ａの内部に電子放出部５８が形成される。図３には、円錘形の電子放出部５８が図示されているが、電子放出部の形態は、これに限定されるものではないことは、言うまでもない。ゲート電極５２は、絶縁層５４上に形成される。一方、前面基板６０の下面には、アノード電極６２が形成されている。前記アノード電極６２は、前述のような発光型の透明導電層である。前記発光型の透明導電層に関する詳細な説明は、前述のようなので省略する。アノード電極６２の下面には、蛍光層６４が備わっており、前面基板６０及び背面基板５０間には、密封部材６８が備わっている。
【００３９】
本発明の電子放出表示装置として、図２及び図３に図示された電子放出表示装置を例として説明したが、それらは、本発明による電子放出表示装置の例示に過ぎず、それ以外にも多様な構造の電子放出表示装置が本発明の電子放出表示装置に含まれうることは、言うまでもない。
【００４０】
本発明は、前述のような発光型の透明導電層を備えたバックライトユニット、及びそれを備えた平板表示装置を提供する。
【００４１】
前記バックライトユニットとしては、前面基板と、前記前面基板の一面に備わる第１電極と、前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、を含むバックライトユニットであり、前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含むバックライトユニットが挙げられる。
【００４２】
また平板表示装置としては前記バックライトユニットと、前記バックライトユニットの前方に配置され、前記バックライトユニットから供給され光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルと、を有することを特徴とする平板表示装置が挙げられる。
【００４３】
本発明のバックライトユニットとして、特に平面発光構造を有した電子放出型バックライトユニットが望ましい。電子放出型バックライトユニットは、既存の冷陰極蛍光ランプなどを利用したバックライトユニットに比べ、電力消耗が少なく、広範囲の発光領域や比較的均一な輝度を示すことができるだけではなく、前述のような発光型の透明導電層を備えることにより、従来のバックライトユニットより高い輝度を表すことができる。
【００４４】
一方、本発明のバックライトユニットは、自発的に発光して画像を形成することができなく、外部から入射される光を用いて画像を形成する受光型平板表示装置に備わりうる。例えば、本発明のバックライトユニットは、バックライトユニットから供給される光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルの前面に備わって使われうる。かかる平板表示装置の具体的な例として、液晶表示装置（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）がある。
【００４５】
以下、本発明の実施例及び比較例を記載する。下記実施例は、本発明を一層明確に表現するための目的で記載されるだけであり、本発明の内容が下記実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【００４６】
実施例１
１モル％のＥｕ２Ｏ３がドーピングされたＳｎＯ２を１５０ｗａｔｔで３０分間Ａｒプラズマを利用するＲＦスパッタリングを利用し、ガラス材基板に蒸着させた。これより形成された薄膜を、ＲＴＡ法を利用し、７００℃で１時間空気雰囲気において熱処理した。これより得た試片をサンプル１とする。
【００４７】
実施例２
熱処理温度を９００℃としたという点を除いては、前記実施例１に記載された方法と同じ方法で試片を形成した。これより得た試験片をサンプル２とする。
【００４８】
実施例３
１モル％のＭｎがドーピングされたＺｎＯを１５０ｗａｔｔで３０分間Ａｒプラズマを利用するＲＦスパッタリングを利用し、ガラス材基板に蒸着させた。これより形成された薄膜を、急速昇温法を利用し、１，０００ないし１，１００℃の温度範囲で１時間水素雰囲気において熱処理した。これより得た試験片をサンプル３とする。
【００４９】
実施例４
空気雰囲気で熱処理したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル４とする。
【００５０】
実施例５
ドーパントとしてＭｎの代わりにＴｂを使用したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル５とする。
【００５１】
実施例６
透明導電性物質としてＺｎＯの代わりにＩｎ２Ｏ３を使用したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル６とする。
【００５２】
実施例７
透明導電性物質としてＺｎＯの代わりにＩｎ２Ｏ３を使用し、ドーパントとしてＭｎの代わりにＴｂを使用したという点を除いては、前記実施例３に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプル７とする。
【００５３】
比較例
ＳｎＯ２及びＥｕ２Ｏ３の代わりにＩＴＯを使用したという点を除いては、前記実施例２に記載された方法と同じ方法で試験片を形成した。これより得た試験片をサンプルＡとする。
【００５４】
評価例１：透過率の評価
前記サンプル１、３、４及びＡについて透過率を評価した。透過率評価は、ＵＶ−ｖｉｓｉｂｌｅ スペクトロメータ装置を３８０ｎｍないし７８０ｎｍの可視光線領域で作動させて行った。
【００５５】
サンプル１及びＡの透過率を図４に表した。図４から、本発明によるサンプル１の透過率がサンプルＡの透過率より高いだけではなく、波長別でも一定であることを確認することができる。
【００５６】
一方、サンプル３及び４の透過率を図５に表した。図５から、水素雰囲気下で熱処理されたサンプル３の透過率が、空気雰囲気下で熱処理されたサンプル４の透過率より高く、波長別でも一定であることを確認することができる。
【００５７】
評価例２−発光特性の評価
前記サンプル１の間接的な発光特性評価のために、１モル％のＥｕ２Ｏ３がドーピングされたＳｎＯ２粉末のフォトルミネッセンス（ｐｈｏｔｏｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）を測定した。前記粉末は、ＳｎＯ２粉末に１モル％のＥｕ２Ｏ３粉末をドーピングした後、１，６００℃で２時間熱処理して得たものである。前記粉末を、以下で粉末１とする。フォトルミネッセンスは、５００Ｗで作動する量子係数スペクトロメータ（ＩＳＳＰＣＩ）を使用して測定した。粉末１の発光特性を図６に表した。図６は、３６５ｎｍの紫外線励起条件下で、フォトルミネッセンスを測定したものであり、５９２ｎｍで高いピークを示しているが、それにより赤色で発光することが確認可能である。
【００５８】
前記サンプル１及び２の実質的な発光特性の評価のために、サンプル１及び２のフォトルミネッセンスを測定して図７に表した。図７は、３３０ｎｍの紫外線励起条件下でサンプル１及び２の発光特性を測定したものであり、５９２ｎｍで高いピークを示しており、それから赤色で発光することを確認することができる。
【００５９】
サンプル１のさらに他の発光特性評価のために、サンプル１のカソードルミネッセンスを測定して図８に表した。カソードルミネッセンスは、Ｋｉｍｂａｌｌ Ｐｈｙｓｉｃｓ ＦＲＡ−２Ｘ１−２／ＥＧＰＳ−２Ｘ１電子ガンシステム（ｅｌｅｃｔｒｏｎｇｕｎ（Ｅ−ｇｕｎ）ｓｙｓｔｅｍ）を利用して測定した。前記電子ガンシステムを７０μＡ／ｃｍ２のビーム電流密度及び５００ｅＶないし１，０００ｅＶの励起エネルギー条件下で作動させた。図８によれば、バックグラウンドが示されはするが５９２ｎｍ領域でピークを表し、それからサンプル１は、赤色で発光することを確認できる。
【００６０】
一方、サンプル３の発光特性評価のために、サンプル３のカソードルミネッセンスを測定した。カソードルミネッセンス測定に使われた装置は、前述したところと同一であった。測定結果を図９に表した。図９によれば、５２０ｎｍで高いピークを示し、これによりサンプル３は緑色で発光することを確認できる。
【００６１】
本発明は、図面及び実施例を参考に説明されたが、それは例示的なものに過ぎず、当技術分野で当業者ならば、それから多様な変形及び均等な他の実施例が可能であるという点が理解できるであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求範囲の技術的思想によって決まるものである。
【産業上の利用可能性】
【００６２】
本発明の発光型の透明導電層及びこれを備えた電子放出素子は、例えば電子放出表示装置、バックライトユニット及び該バックライトユニットを備えた平板表示装置に効果的に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】本発明による電子放出素子の一実施形態を概略的に図示した断面図である。
【図２】本発明による電子放出表示装置の一実施形態を概略的に図示した断面図である。
【図３】本発明による電子放出表示装置の他の一実施形態を概略的に図示した断面図である。
【図４】本発明による発光型の透明導電層の一実施形態とＩＴＯ層の透過率を表したグラフである。
【図５】異なる熱処理条件下で形成された本発明による発光型の透明導電層の他の一実施形態とＩＴＯ層の透光率を表したグラフである。
【図６】本発明による発光型の透明導電層の一実施形態をなす物質のフォトルミネッセンスを表したグラフである。
【図７】本発明による発光型の透明導電層の一実施例のフォトルミネッセンスを表したグラフである。
【図８】本発明による発光型の透明導電層の一実施例のカソードルミネッセンスを表したグラフである。
【図９】本発明をなす発光型の透明導電層の他の実施例のカソードルミネッセンスを表したグラフである。
【符号の説明】
【００６４】
１０，３０，５０ 背面基板
３２，５２ ゲート電極
５２ａ ゲートホール
３４，５４ 絶縁層
３４ａ ビアホール
１６，３６，５６ カソード電極
１８，３８ａ，５８ 電子放出部
３９ ゲートアイルランド
２０，４０，６０ 前面基板
２２，４２，６２ アノード電極
２４，４４，６４ 蛍光層
４８，６８ 密封部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明導電性酸化物及びドーパントを含む発光型の透明導電層。
【請求項２】
前記透明導電性酸化物は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３及びＳｒＴｉＯ３からなる群から選択された少なくとも１つの物質であることを特徴とする請求項１に記載の発光型の透明導電層。
【請求項３】
前記ドーパントは、活性化イオンの役割を果たし、かつＥｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の物質であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光型の透明導電層。
【請求項４】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の発光型の透明導電層。
【請求項５】
前記ドーパントがドーピングされた透明導電性酸化物を基板上に蒸着させるステップ、及び
前記ステップから形成された薄膜を熱処理するステップ、
から形成されたことを特徴とする請求項１〜４に記載の発光型の透明導電層。
【請求項６】
前記熱処理ステップをファーネス法または急速加熱方法により行うことを特徴とする請求項５に記載の発光型の透明導電層。
【請求項７】
前記熱処理ステップを５００℃ないし１，２００℃の温度で行うことを特徴とする請求項５〜６に記載の発光型の透明導電層。
【請求項８】
前記熱処理ステップを水素雰囲気下で行うことを特徴とする請求項５〜７に記載の発光型の透明導電層。
【請求項９】
前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、
前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、
前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、
前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、
を含む電子放出素子であって、
前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、
前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む電子放出素子。
【請求項１０】
前記透明導電性酸化物は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３及びＳｒＴｉＯ３からなる群から選択された少なくとも１つの物質であることを特徴とする請求項９に記載の電子放出素子。
【請求項１１】
前記ドーパントは、活性化イオンの役割を果たし、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の物質であることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子放出素子。
【請求項１２】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％であることを特徴とする請求項９〜１１に記載の電子放出素子。
【請求項１３】
前記電子放出部がカーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項９に記載の電子放出素子。
【請求項１４】
前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、
前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、
前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、
前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、
を含む電子放出装置であって、
前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物とドーパントを含む電子放出表示装置。
【請求項１５】
前記透明導電性酸化物は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３及びＳｒＴｉＯ３のうちから選択された少なくとも１つの物質であり、前記ドーパントは、活性化イオンの役割を果たし、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇのうちから選択された一つ以上の物質であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の電子放出表示装置。
【請求項１６】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％であることを特徴とする請求項１４に記載の電子放出表示装置。
【請求項１７】
前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、
前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、
前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、
前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、
を含むバックライトユニットであり、
前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含むバックライトユニット。
【請求項１８】
請求項１７に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの前方に配置され、前記バックライトユニットから供給され光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルと、
を有することを特徴とする平板表示装置。
【請求項１】
透明導電性酸化物及びドーパントを含む発光型の透明導電層。
【請求項２】
前記透明導電性酸化物は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３及びＳｒＴｉＯ３からなる群から選択された少なくとも１つの物質であることを特徴とする請求項１に記載の発光型の透明導電層。
【請求項３】
前記ドーパントは、活性化イオンの役割を果たし、かつＥｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の物質であることを特徴とする請求項１または２に記載の発光型の透明導電層。
【請求項４】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の発光型の透明導電層。
【請求項５】
前記ドーパントがドーピングされた透明導電性酸化物を基板上に蒸着させるステップ、及び
前記ステップから形成された薄膜を熱処理するステップ、
から形成されたことを特徴とする請求項１〜４に記載の発光型の透明導電層。
【請求項６】
前記熱処理ステップをファーネス法または急速加熱方法により行うことを特徴とする請求項５に記載の発光型の透明導電層。
【請求項７】
前記熱処理ステップを５００℃ないし１，２００℃の温度で行うことを特徴とする請求項５〜６に記載の発光型の透明導電層。
【請求項８】
前記熱処理ステップを水素雰囲気下で行うことを特徴とする請求項５〜７に記載の発光型の透明導電層。
【請求項９】
前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、
前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、
前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、
前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、
を含む電子放出素子であって、
前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、
前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含む電子放出素子。
【請求項１０】
前記透明導電性酸化物は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３及びＳｒＴｉＯ３からなる群から選択された少なくとも１つの物質であることを特徴とする請求項９に記載の電子放出素子。
【請求項１１】
前記ドーパントは、活性化イオンの役割を果たし、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇからなる群から選択された一つ以上の物質であることを特徴とする請求項９または１０に記載の電子放出素子。
【請求項１２】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％であることを特徴とする請求項９〜１１に記載の電子放出素子。
【請求項１３】
前記電子放出部がカーボンナノチューブを含むことを特徴とする請求項９に記載の電子放出素子。
【請求項１４】
前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、
前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、
前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、
前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、
を含む電子放出装置であって、
前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物とドーパントを含む電子放出表示装置。
【請求項１５】
前記透明導電性酸化物は、ＺｎＯ、ＳｎＯ２、Ｉｎ２Ｏ３、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＣｄＳｎＯ３及びＳｒＴｉＯ３のうちから選択された少なくとも１つの物質であり、前記ドーパントは、活性化イオンの役割を果たし、Ｅｕ、Ｔｂ、Ｍｎ、Ｇｄ、Ｓｍ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｄｙ、Ｐｒ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｃｕ、Ａｇ及びＭｇのうちから選択された一つ以上の物質であることを特徴とする請求項１４または１５に記載の電子放出表示装置。
【請求項１６】
前記ドーパントの含有量は、前記透明導電性酸化物の含有量を基準に０．００５モル％ないし１５モル％であることを特徴とする請求項１４に記載の電子放出表示装置。
【請求項１７】
前面基板と、
前記前面基板の一面に備わる第１電極と、
前記第１電極の一面に備わる蛍光層と、
前記前面基板と所定の間隔をおいて対向配置される背面基板と、
前記背面基板上に形成された電子放出を制御するための第２電極と、
前記第２電極と電気的に連結された電子放出部と、
を含むバックライトユニットであり、
前記第１電極は、発光型の透明導電層であり、前記発光型の透明導電層は、透明導電性酸化物及びドーパントを含むバックライトユニット。
【請求項１８】
請求項１７に記載のバックライトユニットと、
前記バックライトユニットの前方に配置され、前記バックライトユニットから供給され光を制御して画像を具現する受光素子を利用したディスプレイパネルと、
を有することを特徴とする平板表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−３２３５５（Ｐ２００６−３２３５５Ａ）
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−２１０４８１（Ｐ２００５−２１０４８１）
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年２月２日（２００６．２．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年７月２０日（２００５．７．２０）
【出願人】（５９０００２８１７）三星エスディアイ株式会社 (2,784)
【Ｆターム（参考）】
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