KR100255671B1 - 면 발광 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

면 발광 표시 장치가 개시된다. 본 발명에 따르면, 상호 대향하도록 설치되는 전면 기판 및 배면 기판, 상기 배면 기판의 내측에 스트라이프 형태로 형성된 배면 전극, 상기 전면 기판의 내측에 형성된 형광체층, 상기 형광체층의 상부에 상기 배면 전극에 대하여 상호 직각인 스트라이프 형태로 형성된 전면 전극 및, 상기 배면 전극과 전면 전극 사이에 설치되며 중공형 내측에 자외선 발생용 개스가 충전된 중공형 마이크로 방전구를 구비하는 평면 표시 장치가 제공된다. 본 발명에 따라 제작된 면 발광 표시 장치는 마이크로 방전구를 이용한 발광에 의해 칼러를 구현하므로, 칼러의 재현성, 잔광, 휘도 및 콘트라스트등에 있어서 우수한 품질의 표시 장치를 제공한다.

Description

면 발광 표시 장치
본 발명은 면 발광 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전위 인가시에 마이크로 방전구의 내측에 충전된 개스로부터 방출되는 자외선을 이용하여 형광체를 여기시킴으로써 화상을 표시할 수 있는 면 발광 표시 장치에 관한 것이다.
일반적으로 평면 표시 장치로는 액정 표시 장치 또는 플라즈마 표시 장치가 사용된다. 이러한 평면 표시 장치는 전체적인 두께가 칼러 음극선관에 비해 상대적으로 얇다는 장점이 있으나, 액정 표시 장치의 경우 휘도의 측면에서 칼러 음극선관에 비해 열등하다는 단점을 가지며, 대형화에도 한계가 있다. 또한 플라즈마 표시 장치는 칼러 음극선관에 못지 않는 휘도를 가지고는 있으나, 발광 화소를 만들기 위하여 격벽을 제조하는 과정이 복잡하고 비용이 많이 들뿐만 아니라, 미세 구조의 화소를 제작하기 곤란하다는 단점을 가진다. 따라서 현재까지의 기술로는 액정 표시 장치나 플라즈마 표시 장치가 칼러 음극선관에 비하여 성능 및 시장성에 있어서 절대적인 우위를 점하지 못하고 있는 상황이다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 신규한 형태의 면 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 자외선 방출이 가능한 개스가 충전된 마이크로 방전구를 구비한 면 발광 표시 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 마이크로 방전구를 구비한 면 발광 표시 장치를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 면 발광 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면 발광 표시 장치에 대한 개략적인 단면도이다.
< 도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명 >
11.21. 배면 기판 12.22. 배면 전극
13.23. 전면 전극 14. 중간 기판
15.25. 형광체층 16.26. 전면 기판
17.27. 방전구 18.28. 블랙 매트릭스
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따르면, 상호 대향하도록 설치되는 전면 기판 및 배면 기판, 상기 배면 기판의 내측에 스트라이프 형태로 형성된 배면 전극, 상기 전면 기판의 내측에 형성된 형광체층, 상기 형광체층의 상부에 상기 배면 전극에 대하여 상호 직각인 스트라이프 형태로 형성된 전면 전극 및, 상기 배면 전극과 전면 전극 사이에 설치되며 중공형 내측에 자외선 발생용 개스가 충전된 중공형 마이크로 방전구를 구비하는 면 발광 표시 장치가 제공된다.
본 발명의 일 특징에 따르면, 상기 전면 기판과 배면 기판 사이에 중간 기판이 더 구비되며, 상기 전면 전극은 상기 배면 기판에 대향하는 중간 기판의 표면에 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 배면 전극은 알루미늄 재료로 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 전면 전극은 ITO 재료로 형성된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 마이크로 방전구 내부에 충전되는 가스는 아르곤, 네온, 크세논, 크롬, 질소, 수은들중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 마이크로 방전구의 직경은 0.1 내지 1000 마이크로미터이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 형광체층은 레드, 그린, 블루의 칼러의 형광체를 소정 패턴으로 형성한 것이며, 형광체로서 레드(red)에 대하여 BaMgAl10O17:EU, 그린(green)에 대하여 Zn2GeO4:Mn, 블루(blue)에 대하여 Y2O2S:EU 가 적용된다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 상기 마이크로 방전구는, 나트륨 실리케이트, 붕소산(boric acid), 칼륨 수산화물(potassium hydroxide), 또는 리튬 수산화물(lithium hydroxide)이 혼합된 수용액에 선택적으로 분출 작용제(blowing agent)를 혼합하여 형성된 슬러리를 노즐을 통해 분출하여 자유 낙하시키며, 상기 자유 낙하 작용이 소정의 개스 분위기를 가지는 로 또는 건조 오븐에서 수행됨으로써 형성된다.
이하 본 발명을 첨부된 도면에 도시된 실시예를 참고로 보다 상세히 설명하기로 한다.
도 1에는 본 발명에 따른 면 발광 표시 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 배면 기판(11)의 내측면에는 배면 전극(12)이 형성되고, 중간 기판(14)의 내측면에는 전면 전극(13)이 형성된다. 배면 전극(12)과 배면 전극(13)의 사이에는 다수의 마이크로 방전구(17)가 설치된다.
배면 전극(12)과 전면 전극(13)은 스트라이프 형태의 소정 패턴으로 형성되며, 서로에 대하여 직각으로 교차하도록 배치된다. 배면 전극(12)은 반사율이 높은 재료, 예를 들면 알루미늄 재료를 이용하여 형성되는 것이 바람직스러우며, 이것은 마이크로 방전구(17)에서 발생한 자외선이 배면 기판(11)의 내측면에 형성된 배면 전극(12)에 반사됨으로써, 전면을 향해 입사되는 자외선량을 증가시키기 위한 것이다. 한편, 전면 전극(13)은 ITO 재료로 형성된 투명 전극인 것이 바람직스러우며, 이것은 마이크로 방전구(17)에서 발생한 자외선이 전면의 투명 전극(13)을 통해 투과할 수 있도록 하기 위한 것이다. 화살표 A 로 표시된 것은 표시 장치를 관찰하게 되는 방향을 나타낸다.
전면 전극(13)이 형성된 중간 기판(14)의 다른 측면에는 전면 기판(16)이 배치되며, 중간 기판(14)과 전면 기판(16)의 사이에는 형광체층(15)이 형성된다. 형광체층(15)은 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 칼러가 소정 패턴으로 형성된 것이며, 각각의 색조 사이에 블랙 매트릭스(18)가 형성되는 것이 바람직스럽다. 형광체층(15)에 사용되는 형광 재료는 마이크로 방전구(17)로부터 발생되는 자외선에 의해 여기될 수 있는 재료로 형성된다.
마이크로 방전구(17)는 직경이 0.1 내지 1000 마이크로미터인 미소한 중공형 구(hollow sphere)의 형태를 가지며, 바람직스럽게는 1 내지 200 마이크로미터의 직경을 가진다. 마이크로 방전구(17)의 내측에는 전위 인가시에 자외선을 방출할 수 있는 기체가 충전되어 있다. 마이크로 방전구(17)의 내측에 충전된 기체는 마이크로 방전구(17)의 외부에서 인가되는 표면 전위에 의해 자외선을 방출하게 되며, 전위는 전면 전극(13)과 배면 전극(12)을 통해 교류로써 인가될 수 있다.
도 2에는 본 발명의 다른 실시예에 따른 면 발광 표시 장치의 개략적인 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 배면 기판(21)의 내측면에는 배면 전극(22)이 소정 패턴의 스트라이프 형상으로 형성되어 있고, 전면 기판(26)의 내측면에는 형광체층(25)이 형성되어 있다. 형광체층(25)에는 레드(R), 그린(G), 블루(B)의 형광체 패턴이 형성되고, 블랙 매트릭스(28)가 형광체 패턴 사이에 형성된다. 도 1의 실시예와는 달리, 전면 전극(23)은 형광체 패턴의 내측에 형성되며, 따라서 도 1의 중간 기판(14)의 채용이 배제된다. 전면 전극(23)은 소정 패턴의 스트라이프 형상으로 형성되며, 배면 전극(22)과 상호 직각을 이룬다. 도 1의 실시예에서와 마찬가지로, 배면 전극(22)은 알루미늄 재료로, 전면 전극(23)은 ITO 재료와 같은 투명 재료로 형성되는 것이 바람직스럽다. 마이크로 방전구(27)는 전극들(22,23) 사이에 설치된다.
위에 설명된 마이크로 방전구(17,27)의 내측에 충전된 기체가 질소인 경우, 전위 인가시에 약 300 내지 400 nm 정도의 파장을 가진 자외선이 방출될 수 있으며, 이러한 파장대의 자외선으로 여기될 수 있는 형광체로서 레드(red)에 대하여 BaMgAl10O17:EU, 그린(green)에 대하여 Zn2GeO4:Mn, 블루(blue)에 대하여 Y2O2S:EU 가 선정될 수 있다. 이러한 예외에도 다양한 형태의 기체 및 형광체가 선정될 수 있으며, 그 선정 기준은 마이크로 방전구내 기체의 파장에 의해 여기될 수 있는 형광체의 특성이다. 형광체의 선정에 따라서 표시의 색 재현 범위, 잔광 시간 휘도 및 여러가지 다양한 광 특성을 쉽사리 제어할 수 있다.
마이크로 방전구(17,27)는 자외선을 투과시킬 수 있는 재료로 제작되어야 하며, 예를 들면 붕규산 유리(borosilicate)계를 이용하여 제작될 수 있다. 마이크로 방전구는 크기나 사용 목적에 따라서 스프레이 드라이(spray dry) 또는 스프레이 열분해(spray pyrolysis)등을 사용하여 제작할 수 있다.
스프레이를 수행하기 위해서는 마이크로 사이즈의 오리피스를 가지는 미세한 노즐과, 노즐에 고주파를 발생시킬 수 있는 트랜스듀서(transducer)를 부착한다. 트랜스듀서는 노즐을 통해 공급되는 방전구 성형용 슬러리(slurry)의 크기를 조절할 수 있다. 슬러리는 예를 들면 테타-에톡시 규소 산화물(Teta-ethoxy silicon oxide)등과 같은 유기물 선구물질 및, 나트륨 실리케이트(sodium silicate)와 같은 무기물 선구물질등을 알코올이나 물과 같은 적절한 용매에 적절한 농도로 혼합함으로써 만들 수 있다. 슬러리가 노즐을 통해 분사될때, 원하는 크기의 방전구를 만들기 위하여 분사 속도, 슬러리 농도, 온도, 트랜스듀서의 주파수 등이 조절될 수 있다. 방전구안에 방전 가스를 채우기 위해서는 모든 합성 과정을 방전 가스의 분위기 하에서 수행하면 된다. 공정이 스프레이 드라이인가, 아니면 스프레이 열분해인가에 따라서 운반 가스가 필요하므로, 방전 가스의 종류나 분압에 따라 운반 가스를 조절한다. 슬러리는 전기로 안에서 분사되므로, 건조 및 소정이 슬러리의 낙하에 따라 계속적으로 이루어지며, 원하는 방전 가스를 포함하는 마이크로 사이의 방전구가 만들어질 수 있다.
스프레이 드라이 방법을 이용한 예를 설명하면 다음과 같다. 스프레이 드라이 방법은 수직형 드라이 오븐(vertical dry-oven)이나 로(furnace)를 사용하는 것이다.
우선, 슬러리는 나트륨 실리케이트, 붕소산(boric acid), 칼륨 수산화물(potassium hydroxide) 및, 리튬 수산화물(lithium hydroxide)이 혼합된 수용액으로써 형성된다. 이때 분출 작용제(blowing agent)를 첨가할 수 있다.
수용액 슬러리는 노즐을 통해 분사되며, 오븐이나 로 내에서 자유 낙하하면서, 별도로 설치되어 있는 압전기 구동형 구체 발생기(piezoelectrically dryven droplet generator)에 의해 구의 형상으로 만들어진다. 수용액은 자유 낙하 과정중에 표면 장력에 의해 구형이 유지되며, 고온의 건조 과정을 체험하게 된다. 고온의 건조 과정중에 오븐 또는 로내의 가스를 조절함으로써 방전구내에 가스를 충전시킬 수 있다.
고온의 건조 과정에서는 우선 구형의 젤 박막(gel membrane) 상태가 된다. 이것은 수용액 방울들이 구체의 표면으로부터 빠른 과정으로 증발됨으로써 이루어지는 캡슐화 과정(encapsulation)에 해당된다. 다음에는 구체 내부의 수증기가 빠른 속도로 증발하는 탈수(dehydration) 과정으로서, 이러한 과정을 통해 젤 박막은 유리(glass)화 되고, 내부는 점점 더 중공형이 된다. 이러한 과정에서 내부의 수증기는 분출 작용제(blowing agent)로서 작용한다. 로내에서의 체제 온도와 시간을 조절함으로써 중공형 방전구의 사이즈와 유리 두께등을 조절할 있다. 또한 정련 과정을 통해 유리구의 품질을 향상시킬 수 있다.
위와 같은 스프레이 방법과는 별도로, 용융 유리를 분출시킴으로써 방전 가스가 충전된 마이크로 방전구를 얻을 수 있다. 이와 같은 방법은 이중 노즐을 사용하는 것이다. 이중 노즐은 내측 노즐의 외주면을 따라 외측 노즐이 형성된 것으로서, 내측 노즐의 단면이 원형인 경우, 외측 노즐은 링 형태의 단면을 가진다. 용융 유리는 이중 노즐의 외측 노즐에 형성된 링 형상 출구를 통해 분출되며, 내측 노즐을 통해서는 방전구 내측에 주입될 가스가 분출된다. 노즐을 통해서 분출된 개스와 융융 유리는 자유 낙하 과정을 통해 마이크로 방전구를 형성할 수 있다.
마이크로 방전구(17,27)의 내부에 충전되는 개스는 위에서 언급된 질소 개스 이외에, 크세논(Xe), 네온(Ne), 크롬(Kr), 헬륨(He), 아르곤(Ar)등을 단독으로, 또는 적절히 혼합하여 사용할 수 있다. 통상적인 수은/아르곤 혼합 가스가 사용될 수 있다. 형광체층(15,25)은 통상적으로 수행되는 바와 같이 블랙 매트릭스(18,28)를 패터닝한 이후에 프린팅법에 의해 형성되거나, 또는 스핀 코팅법으로 형성된 이후에 사진 식각법을 사용하여 패턴화된다.
본 발명에 따라 제작된 마이크로 방전구를 구비한 면 발광 표시 장치는 마이크로 방전구를 이용한 발광에 의해 칼러를 구현하므로, 칼러의 재현성, 잔광, 휘도 및 콘트라스트등에 있어서 우수한 품질의 표시 장치를 제공한다. 또한 마이크로 방전구의 제작은 기존의 플라즈마 디스플레이 장치에서의 격벽 제조 방법보다 공정이 단순하므로, 저가 고품질의 표시 장치를 제공할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 상호 대향하도록 설치되는 전면 기판 및 배면 기판,
    상기 배면 기판의 내측에 스트라이프 형태로 형성된 배면 전극,
    상기 전면 기판의 내측에 형성된 형광체층,
    상기 형광체층의 상부에 상기 배면 전극에 대하여 상호 직각인 스트라이프 형태로 형성된 전면 전극 및,
    상기 배면 전극과 전면 전극 사이에 설치되며 중공형 내측에 자외선 발생용 개스가 충전된 중공형 마이크로 방전구를 구비하는 면 발광 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 전면 기판과 배면 기판 사이에 중간 기판이 더 구비되며, 상기 전면 전극은 상기 배면 기판에 대향하는 중간 기판의 표면에 형성되는 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 배면 전극은 알루미늄 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 전면 전극은 ITO 재료로 형성되는 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
  5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 방전구 내부에 충전되는 가스는 아르곤, 네온, 크세논, 크롬, 질소, 수은들중 어느 하나 또는 이들을 혼합한 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 방전구의 직경은 0.1 내지 1000 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 형광체층은 레드, 그린, 블루의 칼러의 형광체를 소정 패턴으로 형성한 것이며, 형광체로서 레드(red)에 대하여 BaMgAl10O17:EU, 그린(green)에 대하여 Zn2GeO4:Mn, 블루(blue)에 대하여 Y2O2S:EU 가 적용된 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
  8. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 마이크로 방전구는, 나트륨 실리케이트, 붕소산(boric acid), 칼륨 수산화물(potassium hydroxide), 또는 리튬 수산화물(lithium hydroxide)이 혼합된 수용액에 선택적으로 분출 작용제(blowing agent)를 혼합하여 형성된 슬러리를 노즐을 통해 분출하여 자유 낙하시키며, 상기 자유 낙하 작용이 소정의 개스 분위기를 가지는 로 또는 건조 오븐에서 수행됨으로써 형성되는 것을 특징으로 하는 면 발광 표시 장치.
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