KR100768189B1 - 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

구동전압을 낮추고, 발광효율을 증가시키기 위하여, 본 발명은 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀들을 형성하는 제1 및 제2 절연층(241, 242)제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 제1 전극들 및 제2 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 전자빔을 상기 셀 내부로 방출시키는 절연층들과, 상기 셀들의 내부에 채워지며, 상기 셀들의 내부에 채워지며, 상기 전자빔에 의하여 여기되는 가스와, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이, 또는 상기 제1 기판 또는 제2 기판의 외측면에 배치되는 발광체층을 구비하는 표시 장치를 제공한다.

Description

표시 장치{Display device}
도 1은 종래 플라즈마 디스플레이 패널의 분리 사시도이다.
도 2는 종래 평판 램프의 일부 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 4는 MIM 구조에서 위치에 따른 에너지 레벨을 보여주는 에너지 밴드 다이어그램이다.
도 5는 크세논(Xe)의 에너지 준위(energy level)를 도시한 도면이다.
도 6a 내지 도 6d는 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치에서, 각 전극들에 인가될 수 있는 전압들을 보여주는 도면들이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 변형예를 도시한 개략적인 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치에서, 각 전극들에 인가될 수 있는 전압들을 보여주는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제6 실시예에 따른 표시 장치의 개략적인 단면도이다.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 간단한 설명 >
110, 210, 310, 410, 510, 610 : 제1 기판
114, 214, 314, 414, 514, 614 : 셀
115, 215, 315, 415, 515, 615 : 발광체층
120, 220, 320, 420, 520, 620 : 제2 기판
140, 241, 242, 341, 342, 441, 442, 541, 542, 640 : 절연층
131, 231, 331, 431, 531, 631 : 제1 전극
132, 232, 332, 432, 532, 632 : 제2 전극
133, 233, 333, 433, 533, 633 : 제3 전극
234, 334, 434, 534 : 제4 전극
본 발명은 구동전압을 낮추고, 발광효율을 향상시킬 수 있는 새로운 표시 장치에 관한 것이다.
평판 디스플레이 장치의 일종인 플라즈마 디스플레이 패널(PDP; Plasma Display Panel)은 전기적 방전을 이용하여 화상을 형성하는 장치로서, 휘도나 시야각 등의 표시 성능이 우수하여 그 사용이 날로 증대되고 있다. 이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 전극들에 인가되는 직류 또는 교류 전압에 의하여 상기 전극들 사 이에서 가스 방전이 일어나게 되고, 이 방전 과정에서 발생되는 자외선에 의하여 형광체가 여기되어 가시광을 발산하게 된다.
도 1에는 종래 교류형 면 방전 구조의 플라즈마 디스플레이 패널이 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 배면기판(10)과 전면기판(20)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 플라즈마 방전이 일어나는 방전공간을 형성한다. 상기 배면기판(10)의 상면에는 복수의 어드레스전극(11)이 형성되어 있으며, 이 어드레스전극들(11)은 제1 유전체층(12)에 의해 매립된다. 상기 제1 유전체층(12)의 상면에는 방전공간을 구획하여 복수의 방전셀(14)을 형성하고, 이 방전셀들(14) 간의 전기적, 광학적 크로스토크(cross talk)를 방지하는 복수의 격벽(13)이 형성되어 있다. 상기 방전셀들(14)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 형광체층(15)이 도포되어 있다. 그리고, 상기 방전셀들(14) 내부에는 일반적으로 크세논(Xe)을 포함하는 방전가스가 채워진다.
상기 전면기판(20)은 가시광이 투과될 수 있는 투명기판으로서 격벽들(13)이 형성된 배면기판(10)에 결합된다. 상기 전면기판(20)의 하면에는 방전셀(14)마다 한 쌍의 유지전극(21a,21b)이 상기 어드레스전극들(11)과 직교하는 방향으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 유지전극들(21a,21b)은 가시광이 투과될 수 있도록 주로 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전성 재료로 이루어진다. 그리고, 상기 유지전극들(21a,21b)의 라인 저항을 줄이기 위하여, 상기 유지전극들(21a,21b)의 하면에는 금속으로 이루어진 버스전극들(22a,22b)이 상기 유지전극들(21a,21b)보다 좁은 폭을 가지고 형성되어 있다. 상기 유지전극들(21a,21b) 및 버스전극들 (22a,22b)은 투명한 제2 유전체층(23)에 의해 매립된다. 그리고, 상기 제2 유전체층(23)의 하면에는 산화마그네슘(MgO)로 이루어진 보호막(24)이 형성되어 있다. 상기 보호막(24)은 플라즈마 입자의 스퍼터링에 의한 제2 유전체층(23)의 손상을 방지하고, 2차 전자를 방출하여 방전전압을 낮추어 주는 역할을 한다.
상기와 같은 구조를 가지는 플라즈마 디스플레이 패널의 구동은 크게 어드레스방전을 위한 구동과 유지방전을 위한 구동으로 나뉜다. 어드레스방전은 어드레스전극(11)과 한 쌍의 유지전극(21a,21b) 중 어느 하나의 전극 사이에서 일어나게 되며, 이때 벽전하(wall charge)가 형성된다. 다음으로, 유지방전은 한 쌍의 유지전극(21a,21b) 사이의 전위차에 의해서 일어나게 되며, 이러한 유지방전시 방전가스로부터 발생되는 자외선에 의해 형광체층(15)이 여기되어 가시광이 발산된다. 그리고, 이렇게 발산된 가시광은 상부기판을 통해 출사되어 사용자가 인식할 수 있는 화상을 형성하게 된다.
한편, 주로 LCD(Liquid Crystal Display)의 백라이트(back-light)로 사용되고 있는 평판 램프에서도 상기와 같은 플라즈마 방전이 적용된다.
도 2에는 종래 교류형 면 방전 구조의 평판 램프가 도시되어 있다. 도 2를 참조하면, 배면기판(50)과 전면기판(60)은 스페이서들(53)에 의해 서로 일정한 간격을 두고 대향되게 배치되어 그 사이에 플라즈마 방전이 일어나는 방전공간을 형성한다. 상기 배면기판(50)과 전면기판(60) 사이에는 방전공간을 구획하여 복수의 방전셀을 형성하고, 배면기판(50)과 전면기판(60)의 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 복수의 스페이서(53)가 마련되어 있다. 그리고, 상기 방전셀들의 내벽에는 방전에 발생된 자외선에 의하여 여기되어 가시광을 발생하는 형광체층(55)이 도포되어 있으며, 상기 방전셀들 내부에는 일반적으로 크세논(Xe)을 포함하는 방전가스가 채워진다. 상기 배면기판(50)과 전면기판(60) 상에는 방전셀 내부에 플라즈마 방전을 일으키기 위한 방전전극들이 형성되어 있다. 구체적으로, 배면기판(50)의 하면에는 제1 및 제2 하부전극(51a,51b)이 방전셀마다 쌍으로 형성되어 있으며, 전면기판(60)의 상면에는 제1 및 제2 상부전극(61a,61b)이 방전셀마다 쌍으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1 하부전극(51a)과 제1 상부전극(61a)에는 같은 전위가 인가되어 이들 상호간에는 방전이 일어나지 않으며, 상기 제2 하부전극(51b)과 제2 상부전극(61b)에도 같은 전위가 인가되어 이들 상호간에 방전이 일어나지 않는다. 한편, 제1 하부전극(51a)과 제2 하부전극(51b) 사이 및 제1 상부전극(61a)과 제2 상부전극 사이(61b)에는 각각 소정의 전위차가 존재하게 되어 배면기판(50) 및 전면기판(60)에 나란한 방향으로 면 방전이 일어나게 된다.
그러나, 상기와 같은 종래 플라즈마 디스플레이 패널 및 평판 램프에서는 방전가스가 이온화(ionization)되어 플라즈마 방전이 일어나는 과정에서 여기 상태(excited state)의 크세논(Xe*)이 안정화되면서 자외선이 발생하게 된다. 따라서, 종래 플라즈마 디스플레이 패널 및 평판 램프에서는 방전가스를 이온화시킬 수 있을 정도로 높은 에너지가 필요하게 되므로, 구동전압은 크고, 발광효율은 낮다는 문제점이 있다.
본 발명은 위와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 구동전압이 낮고, 발광효율 이 높은 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
위와 같은 목적 및 그 밖의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀들을 형성하는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되는 복수의 제1 전극들 및 제2 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 전자빔을 상기 셀 내부로 방출시키는 절연층들과, 상기 셀들의 내부에 채워지며, 상기 전자빔에 의하여 여기되는 가스와, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이, 또는 상기 제1 기판 또는 제2 기판의 외측면에 배치되는 발광체층을 구비하는 표시 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 본 발명은 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀들을 형성하는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 상기 셀마다 쌍으로 배치되는 복수의 제1 전극들 및 제2 전극들과, 상기 제1 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 제1 전자빔을 상기 셀 내부로 방출시키는 제1 절연층들과, 상기 제2 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 제2 전자빔을 상기 셀 내부로 방출시키는 제2 절연층들과, 상기 셀들의 내부에 채워지며, 상기 셀들의 내부에 채워지며, 상기 제1 전자빔 또는 상기 제2 전자빔에 의하여 여기되는 가스와, 상기 제1 기판과 제2 기판 사이, 또는 상기 제1 기판 또는 제2 기판의 외측면에 배치되는 발광체층을 구비하는 표시 장치를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 직류형 대향 구조의 표시 장치를 개략적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 3을 참조하면, 제1 기판(110)과 제2 기판(120)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 있다. 여기서, 상기 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)은 가시광 투과율이 우수한 유리기판으로 형성될 수 있으며, 명실 콘트라스트 향상을 위하여 착색될 수도 있다. 또한, 상시 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)은 플라스틱으로 형성되어, 플렉서블(flexible)한 구조를 가질 수도 있다. 그리고, 상기 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이에는 제1 기판(110)과 제2 기판(120) 사이의 공간을 구획하여 복수의 셀(cell,114)을 형성하고, 상기 셀들(114) 간의 전기적, 광학적 크로스토크를 방지하는 복수의 격벽(barrier rib,113)이 마련되어 있다.
상기 셀들(114)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광체층(115)이 도포되어 있다. 이하에서 발광체층(115)은 자외선을 받아 가시광을 생성하는 물질층을 의미한다. 하지만, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 상기 발광체층이 전자와의 충돌에 의하여 가시광을 생성할 수도 있다. 또는 상기 발광체층(115)이 퀀텀도트(quantum dot)을 포함할 수도 있다.
상기 셀들(114) 내부에는 일반적으로 크세논(Xe)을 포함하는 가스(gas)가 채 워진다. 하지만, 상기 가스는 질소(N2), 중수소(D2), 이산화탄소(CO2), 수소(H2), 일산화탄소(CO), 크립톤(Kr) 또는 공기(air)를 포함할 수 있으며, 질소(N2)가 상기 가스로 이용될 경우에는 장파장의 자외선을 발생하기 때문에, 상기 발광체층(115)이 제1기판(110) 또는 제2기판(120)의 외면에 형성될 수 있다. 이하 본 발명에서 지칭하는 가스는 전자빔 등의 외부 에너지에 의해 여기되어 자외선을 발생시킬 수 있는 가스를 말한다. 한편, 본 발명의 가스는 방전가스로 작용하는 것도 가능하다.
상기 제1 기판(110)의 상면에는 제1 전극(131)이 셀(114)마다 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(120)의 하면에는 제2 전극(132)이 상기 제1 전극(131)과 교차하는 방향으로 셀(114)마다 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1 전극(131) 및 제2 전극(132)은 각각 캐소드 전극(cathode electrode) 및 애노드 전극(anode electrode)이 된다. 상기 제2 전극(132)은 가시광이 투과될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제2 전극(132) 상에는 유전체층(미도시)이 더 형성될 수도 있다.
상기 제1 전극(131)의 상면에는 절연층(insulating layer,140)이 형성되어 있으며, 상기 절연층(140)의 상면에는 그리드 전극(grid electrode)인 제3 전극(133)이 형성되어 있다. 상기 절연층(140)은 전자를 가속시켜 전자빔을 발생시키는 기능을 수행한다. 이에 대하여 도 4를 참조하여, 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 4는 상기 제1전극(131), 절연층(140) 및 제3전극(133)으로 형성된 MIM(metal-insulator- metal) 구조에서 위치에 따른 에너지 레벨을 보여주는 에너 지 밴드 다이어그램이다. 도면을 참조하면, 상기 제1 전극(131) 및 제 3전극(133)에 전압차에 의한 에너지차(Vd)가 형성되면, 제1 전극(131)에서 출발한 전자가 상기 절연층(140)을 터널링(tunneling)한 후, 상기 제3 전극(133)을 통과하여 셀(114) 내로 방출된다. 여기서 전자가 절연층 및 전극과의 충돌이 없으면 상기 전자는 인가된 전압에너지에서 제3 전극(133)의 표면 일함수(φs)만 감소된 상태의 가속에너지를 가지고 셀(114) 내로에 방출되게 된다. 하지만, 실제로는 여러 충돌 과정을 통하여 전자가 에너지를 잃을 수 있는데, 대표적으로 상기 절연층(140) 내에서의 전자-포논 산란(eletron-phonon scattering) 손실, 상기 절연층(140)과 제 3전극(133) 경계에서의 정션-플라스몬 여기(junction-plasmon exitation) 손실, 상기 3전극(133)에서의 전자-전자 산란(electon-electron scattering) 손실이 있다. 만일, 전자가 적은 충돌과정을 거치면 큰 가속에너지를 가지고 공간에 방출될 수 있고, 많은 출동과정을 거치면 작은 가속에너지를 가지고 공간에 방출되거나, 방출이 되지 않을 수도 있다. 본 실시예에서, 방출 전자의 가속 에너지는 수학식1로 계산된다.
E ≒ Vd - φs - υ
E : 가속 에너지
Vd : 전압차에 의한 에너지
φs : 제3전극의 일 함수 (제1실시예에서, 약 5eV)
υ: 소모된 에너지 (제1실시예에서, 0 내지 5eV)
상기의 수학식 1로부터 전자 방출 효율을 높이기 위해서는 상기 절연층(140) 및 상기 제3 전극(133)의 재료 선택 및 두께가 중요하다고 할 수 있다. 상기 절연층(140)의 두께는 터널링(tunneling)을 고려하면 얇은 것이 바람직하만, 상기 절연층(140)의 양단에 걸리는 전압차에 의하여 절연파괴가 발생하지 말아야 하기 때문에, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. 또한 상기 절연층(140)은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 제1 기판(110) 및 제2 기판(120)이 플라스틱으로 형성될 경우, 상기 절연층(140)도 플라스틱 계역로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 계역로는 폴리이미드(polyimide)가 있으며, 특히 아르곤 등을 이용하여 가속 처리된 이온 빔 조사 폴리이미드(ion beam irradiated polyimide)가 바람직하다.
상기 제3 전극(133)은 단일 재료, 화합물 재료 및 이러한 재료들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 재료의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 지유 행로(mean free path)가 길고, 상기 절연층(140)과의 접착력이 우수할수록 바람직하다. 이러한 재료는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 상기 제3 전극(133)이 상기 절연층(140)으로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 절연층(140)으로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하 여 형성될 수 있다. 상기 제3 전극(133)의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
전술한 바와 같이, 상기 절연층(140)은 제1 전극(131)과 제3 전극(133)(및/또는 제2 전극(132))에 각각 소정의 전압이 인가되면, 상기 제1 전극(131)으로부터 유입된 전자들을 가속시켜 제3 전극(133)을 통하여 상기 셀(114) 내부로 전자빔(E-beam) 방출시킨다. 상기 셀 (114)내부로 방출된 전자빔은 가스를 여기시키게 되고, 여기된 가스는 안정화되면서 자외선을 발생시키게 된다. 그리고, 상기 자외선은 발광체층(115)을 여기시켜 가시광을 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 가시광은 제2 기판(120)쪽으로 출사되어 화상을 형성하게 된다.
상기 전자빔(E-beam)은 가스를 여기(excitation)시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화(ionization)시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 제1 전극(131) 및 제3 전극(133)(및/또는 제2전극(132))에는 상기 전자빔이 가스를 여기시킬 수 있는 최적화된 전자에너지(optimized electron energy)를 가질 수 있는 전압이 인가된다.
도 5에는 자외선 발생원(generating source)인 크세논(Xe)의 에너지 준위(energy level)가 개략적으로 도시되어 있다. 도 5를 참조하면, 크세논(Xe)을 이온화시키기 위해서는 12.13eV의 에너지가 필요하며, 크세논(Xe)을 여기시키기 위해서는 8.28eV 이상의 에너지가 필요함을 알 수 있다. 구체적으로는, 크세논(Xe)을 1S5, 1S4, 1S2 상태로 각각 여기시키기 위해서는 8.28eV, 8.45eV, 9.57eV의 에너지가 필요하게 된다. 이렇게 여기된 크세논(Xe*)은 안정화되면서 대략 147nm의 자외선이 발생하게 된다. 그리고, 여기 상태(excited state) 크세논(Xe*)과 기저 상태(ground state) 크세논(Xe)이 충돌하게 되면 엑시머(eximer) 크세논(Xe2 *)이 생성되는데, 이러한 엑시머 크세논(Xe2 *)이 안정화되면 대략 173nm의 자외선이 발생하게 된다.
이에 따라, 본 발명에서는 절연층(140)에 의하여 셀(114) 내부로 방출되는 전자빔이 크세논(Xe)를 여기시키기 위하여 대략 8.28eV ~ 12.13eV의 에너지를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 전자빔은 바람직하게는 8.28eV ~ 9.57eV의 에너지 또는 8.28eV ~ 8.45eV의 에너지를 가질 수 있다. 또한, 상기 전자빔은 8.45eV ~ 9.57eV의 에너지를 가질 수도 있다.
도 6a 내지 도 6d에는 도 3에 도시된 표시 장치에서 각 전극들에 인가될 수 있는 전압 유형들을 예를 들어 도시한 것이다.
도 6a를 참조하면, 제1 전극(131), 제2 전극(132) 및 제3 전극(133)에 각각 펄스 형태의 전압이 인가되는데, 이때, 상기 제1 전극(131), 제2 전극(132) 및 제3 전극(133)에 인가되는 전압을 V1, V2 및 V3라 하면, V1＜V3＜V2를 만족시키도록 각 전극들에 소정의 전압이 인가된다. 상기와 같은 전압들이 인가되면, 제1 전극(131)과 제3 전극(133)에 인가된 전압에 의하여 절연층(140)을 통하여 셀(114) 내부로 전자빔이 방출되며, 이렇게 방출된 전자빔은 제3 전극(133)과 제2 전극(132)에 인가된 전압에 의하여 제2 전극(132) 쪽으로 가속되고, 이 과정에서 가스가 여기된다. 이때, 제2 전극(132)의 전압을 조절하여 가스가 방전상태로 조절되는 것도 가능하다. 한편, 상기 제2 전극(132)은 도 6b에 도시된 바와 같이 접지되어 있을 수도 있다. 이 경우에는, 상기 제2 전극(132)에 도달하는 전자들이 외부로 빠져나갈 수 있게 된다.
도 6c를 참조하면, 제1 전극(131), 제2 전극(132) 및 제3 전극(133)에 인가되는 전압을 V1, V2 및 V3라 하면, V1＜V3=V2를 만족시키도록 각 전극들에 소정의 전압이 인가된다. 상기와 같은 전압들이 인가되면, 제1 전극(131)과 제3 전극(133)에 인가된 전압에 의하여 절연층(140)을 통하여 셀(114) 내부로 전자빔이 방출되며, 이렇게 방출된 전자빔에 의하여 가스가 여기된다. 한편, 상기 제2 전극(132) 및 제3 전극(133)은 도 6d에 도시된 바와 같이 접지되어 있을 수도 있다. 이 경우에는, 상기 제2 전극(132)에 도달하는 전자들이 외부로 빠져나갈 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 변형예를 도시한 도면이다. 이하에서는 전술한 실시예와 다른 점만을 설명하기로 한다. 도 7을 참조하면, 제2 전극(132)은 셀(114)에서 발생된 가시광이 투과될 수 있도록 메쉬(mesh) 구조로 형성되어 있다. 그리고, 제3 전극(133')은 절연층(140)에 의하여 가속된 전자들이 셀(114) 내부로 용이하게 방출될 수 있도록 메쉬 구조로 형성되어 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 교류형 대향 구조의 표시 장치를 개략 적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 8을 참조하면, 제1 기판(210)과 제2 기판(220)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 있다. 그리고, 상기 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이에는 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 사이의 공간을 구획하여 복수의 셀(214)을 형성하는 복수의 격벽(213)이 마련되어 있다. 상기 셀들(214)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광체층(215)이 도포되어 있으며, 상기 셀들(214) 내부에는 크세논(Xe)을 포함하는 가스가 채워진다.
상기 제1 기판(210)의 상면에는 제1 전극(231)이 셀(214)마다 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(220)의 하면에는 제2 전극(232)이 상기 제1 전극(231)과 교차하는 방향으로 셀(214)마다 형성되어 있다. 상기 제1 및 제2 전극(231,232) 상에는 각각 제1 및 제2 절연층(241,242)이 형성되어 있으며, 상기 제1 및 제2 절연층(241,242) 상에는 제3 및 제4 전극(233,234)이 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2 절연층(241,242)은 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. 또한 상기 제1 및 제2 절연층(241,242)은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 제1 기판(210) 및 제2 기판(220)이 플라스틱으로 형성될 경우, 상기 제1 및 제2 절연층(241,242)도 플라스틱 계역로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 계역로는 폴리이미드(polyimide)가 있으며, 특히 아르곤 등을 이용하여 가속 처리된 이온 빔 조사 폴리이미드(ion beam irradiated polyimide)가 바람직하다.
상기 제3 및 제4 전극(233,234)은 단일 재료, 화합물 재료 및 이러한 재료들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 재료의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 자유 행로(mean free path)가 길고, 상기 제1 및 제2 절연층(241,242)과의 접착력이 우수할수록 바람직하다. 이러한 재료는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 상기 제3 및 제4 전극(233,234)이 각각 상기 제1 및 제2 절연층(241, 242)으로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 제1 및 제2 절연층(241, 242)으로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제3 및 제4 전극(233,234)의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
상기 제1 절연층(241)은 제1 전극(231)과 제3 전극(233)(및/또는 제2 전극(232))에 각각 소정의 전압이 인가되면, 상기 제1 전극(231)으로부터 유입된 전자들을 가속시켜 제3 전극(233)을 통하여 상기 셀(214) 내부로 제1 전자빔(E1-beam) 방출시킨다. 그리고, 사익 제2 절연층(242)은 제2 전극(231)과 제4 전극(234) )(및/또는 제1 전극(231))에 각각 소정의 전압이 인가되면, 상기 제2 전극(232)으로부터 유입된 전자들을 가속시켜 제4 전극(234)을 통하여 상기 셀(214) 내부로 제2 전자빔(E2-beam) 방출시킨다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 상기 제1 전극(231) 및 제2 전극(232) 사이에 교류전압이 인가됨에 따라 셀(214) 내부로 교대로 방출된 다. 상기 제1 및 제2 전자빔 각각은 가스를 여기시키고, 이렇게 여기된 가스는 안정화되면서 발광체층(215)을 여기시키는 자외선을 발생시키게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 전술한 바와 같이 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 전자빔은 크세논(Xe)을 여기시키는데 필요한 대략 8.28eV ~ 12.13eV의 에너지를 가질 수 있다.
상기 제2 및 제4 전극(232,234)은 가시광이 투과될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그리고, 상기 제3 및 제4 전극(233,234)은 제1 및 제2 절연층(241,242)에 의하여 가속된 전자들이 셀(214) 내부로 용이하게 방출될 수 있도록 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 한편, 상기 제1 기판(210)과 제2 기판(220) 중 어느 하나의 기판에는 복수의 어드레스전극(미도시)이 더 형성될 수 있다.
도 9a 및 도 9b에는 도 8에 도시된 표시 장치에서 각 전극들에 인가될 수 있는 전압 유형들을 예를 들어 도시한 것이다.
도 9a를 참조하면, 제1 전극(231), 제2 전극(232), 제3 전극(233) 및 제4 전극(234)에 각각 펄스 형태의 전압이 인가되는데, 이때, 상기 제1 전극(231), 제2 전극(232), 제3 전극(233) 및 제4 전극(234)에 인가되는 전압을 V1, V2, V3 및 V4라 하면, V1＜V3 및 V2＜V4를 만족시키도록 각 전극들에 소정의 전압이 인가된다. 상기와 같은 전압들이 인가되면, 제1 전극(231) 및 제3 전극(233)(및/또는 제2 전극 (232)에 인가된 전압에 의하여 제1 절연층(241)을 통하여 셀(214) 내부로 제1 전자빔이 방출되고, 제2 전극(232) 및 제4 전극(234) )(및/또는 제1 전극(231)에 인가된 전압에 의하여 제2 절연층(242)을 통하여 셀(214) 내부로 제2 전자빔이 방출된다. 여기서, 상기 제1 전극(231)과 제2 전극(232) 사이에는 교류전압이 인가되므로, 상기 제1 및 제2 전자빔으로 서로 교대로 셀(214) 내부로 방출되어 가스를 여기시키게 된다. 한편, 상기 제3 및 제4 전극(233,234)은 도 9b에 도시된 바와 같이 접지되어 있을 수도 있다.
도 10은 본 발명의 제3 실시예에 따른 교류형 대향 구조의 표시 장치를 개략적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 10을 참조하면, 제1 기판(310)과 제2 기판(320)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀(314)을 형성한다. 상기 제1 기판(310)의 상면에는 복수의 어드레스전극(311)이 형성되어 있으며, 이러한 어드레스전극(311)은 유전체층(312)에 의하여 매립된다. 그리고, 상기 셀들(314)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광체층(315)이 도포되어 있으며, 상기 셀들(314) 내부에는 크세논(Xe)을 포함하는 가스가 채워진다.
상기 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에는 상기 셀(314)마다 제1 및 제2 전극(331,332)이 쌍으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극(331,332)은 상기 셀(314)의 양측에 배치된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전극(331,332)의 내측면에는 각각 제1 및 제2 절연층(341,342)이 형성되어 있으며, 상기 제1 및 제2 절연층(341,342) 상에는 각각 제3 및 제4 전극(333,334)이 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2 절연층(341,342)은 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. 또한 상기 제1 및 제2 절연층(341,342)은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 제1 기판(310) 및 제2 기판(320)이 플라스틱으로 형성될 경우, 상기 제1 및 제2 절연층(341,342)도 플라스틱 계역로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 계역로는 폴리이미드(polyimide)가 있으며, 특히 아르곤 등을 이용하여 가속 처리된 이온 빔 조사 폴리이미드(ion beam irradiated polyimide)가 바람직하다.
상기 제3 및 제4 전극(333,334)은 단일 재료, 화합물 재료 및 이러한 재료들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 재료의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 자유 행로(mean free path)가 길고, 상기 제1 및 제2 절연층(341,342)과의 접착력이 우수할수록 바람직하다. 이러한 재료는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 상기 제3 및 제4 전극(333,334)이 각각 상기 제1 및 제2 절연층(341, 342)으로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 제1 및 제2 절연층(341, 342)으로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제3 및 제4 전극(333,334)의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
상기 제1 절연층(341)은 제1 전극(331)과 제3 전극(333) )( 및/또는 제2 전 극(332))에 각각 소정의 전압이 인가되면 상기 셀(314) 내부로 제1 전자빔(E1-beam) 방출시킨다. 그리고, 상기 제2 절연층(342)은 제2 전극(331)과 제4 전극(334) )( 및/또는 제1 전극(331))에 각각 소정의 전압이 인가되면 상기 셀(314) 내부로 제2 전자빔(E2-beam) 방출시킨다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 상기 제1 전극(331) 및 제2 전극(332) 사이에 교류전압이 인가됨에 따라 셀(314) 내부로 교대로 방출된다. 상기 제1 및 제2 전자빔 각각은 가스를 여기시키고, 이렇게 여기된 가스는 안정화되면서 발광체층(315)을 여기시키는 자외선을 발생시키게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 전술한 바와 같이 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 전자빔은 크세논(Xe)을 여기시키는데 필요한 대략 8.28eV ~ 12.13eV의 에너지를 가질 수 있다.
상기 제3 및 제4 전극(333,334)은 제1 및 제2 절연층(341,342)에 의하여 가속된 전자들이 셀(314) 내부로 용이하게 방출될 수 있도록 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 상기 제1 및 제2 절연층들(341,342)은 상기 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이의 공간을 구획하여 상기 셀들(314)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이에는 제1 기판(310)과 제2 기판(320) 사이의 공간을 구획하여 셀들(314)을 형성하는 복수의 격벽(미도시)이 더 마련될 수도 있다.
상기와 같은 구조의 표시 장치에서, 각 전극들에는 도 9a 및 도 9b에 도시된 유형의 전압들이 인가될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략 하기로 한다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 교류형 표시 장치를 개략적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 11을 참조하면, 제1 기판(410)과 제2 기판(420)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 있다. 그리고, 상기 제1 기판(410)과 제2 기판(420) 사이에는 제1 기판(410)과 제2 기판(420) 사이의 공간을 구획하여 복수의 셀(414)을 형성하는 복수의 격벽(413)이 마련되어 있다. 상기 셀들(414)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광체층(415)이 도포되어 있으며, 상기 셀들(414) 내부에는 크세논(Xe)을 포함하는 가스가 채워진다.
상기 제1 기판(410)의 상면에는 복수의 어드레스전극(411)이 형성되어 있으며, 이러한 어드레스전극들(411)은 유전체층(412)에 의하여 매립된다. 상기 제2 기판(420)의 하면에는 상기 셀(414)마다 제1 및 제2 전극(431,432)이 쌍으로 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전극(431,432)은 어드레스전극(411)과 교차하는 방향으로 형성된다. 그리고, 상기 제1 및 제2 전극(431,432)의 하면에는 각각 제1 및 제2 절연층(441,442)이 형성되어 있으며, 상기 제1 및 제2 절연층(441,442)의 하면에는 각각 제3 및 제4 전극(433,434)이 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2 절연층(441,442)은 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. 또한 상기 제1 및 제2 절연층(441,442)은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 제1 기판(410) 및 제2 기판(420)이 플라스틱으로 형성될 경우, 상기 제1 및 제2 절연층(441,442)도 플라스틱 계역로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 계역로는 폴리이미드(polyimide)가 있으며, 특히 아르곤 등을 이용하여 가속 처리된 이온 빔 조사 폴리이미드(ion beam irradiated polyimide)가 바람직하다.
상기 제3 및 제4 전극(433,434)은 단일 재료, 화합물 재료 및 이러한 재료들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 재료의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 자유 행로(mean free path)가 길고, 상기 제1 및 제2 절연층(441,442)과의 접착력이 우수할수록 바람직하다. 이러한 재료는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 상기 제3 및 제4 전극(433,434)이 각각 상기 제1 및 제2 절연층(441, 442)으로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 제1 및 제2 절연층(441, 442)으로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제3 및 제4 전극(433,434)의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
상기 제1 절연층(441)은 제1 전극(431)과 제3 전극(433) )( 및/또는 제2 전극(432))에 각각 소정의 전압이 인가되면 상기 셀(414) 내부로 제1 전자빔(E1-beam) 방출시킨다. 그리고, 사익 제2 절연층(442)은 제2 전극(432)과 제4 전극(434) )( 및/또는 제1 전극(431))에 각각 소정의 전압이 인가되면 상기 셀(414) 내부로 제2 전자빔(E2-beam) 방출시킨다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 상기 제1 전극(431) 및 제2 전극(432) 사이에 교류전압이 인가됨에 따라 셀(414) 내부로 교대로 방출된다. 상기 제1 및 제2 전자빔 각각은 가스를 여기시키고, 이렇게 여기된 가스는 안정화되면서 발광체층(415)을 여기시키는 자외선을 발생시키게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 전술한 바와 같이 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 전자빔은 크세논(Xe)을 여기시키는데 필요한 대략 8.28eV ~ 12.13eV의 에너지를 가질 수 있다.
상기 제1, 제2, 제3 및 제4 전극(431,432,433,434)은 가시광이 투과될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide) 등과 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 제3 및 제4 전극(433,434)은 제1 및 제2 절연층(441,442)에 의하여 가속된 전자들이 셀(414) 내부로 용이하게 방출될 수 있도록 메쉬 구조로 형성될 수도 있다.
상기와 같은 구조의 표시 장치에서, 각 전극들에는 도 9a 및 도 9b에 도시된 유형의 전압들이 인가될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.
도 12는 본 발명의 제5 실시예에 따른 교류형 표시 장치를 개략적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 12를 참조하면, 제1 기판(510)과 제2 기판(520)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀(514)을 형성한다. 그리고, 상기 셀들(514)의 내벽에는 각각 적색(R), 녹색(G), 청색(B)의 발광체층(515)이 도포되어 있 으며, 상기 셀들(514) 내부에는 크세논(Xe)을 포함하는 가스가 채워진다.
상기 제1 기판(510)과 제2 기판(520) 사이에는 상기 셀(514)마다 1개의 제1 전극(531) 및 2개의 제2 전극(532)들이 쌍으로 형성되어 있다. 상기 제1 기판(510)의 상면에는 제1 전극(531)이 배치되며, 제2 전극(532)은 상기 셀(514)의 양측에 배치된다. 상기 제1 전극(531)과 제2 전극(532)은 서로 교차하도록 연장된다.
상기 제1 및 제2 전극(531,532)의 내측면에는 각각 제1 및 제2 절연층(541,542)이 형성되어 있으며, 상기 제1 및 제2 절연층(541,542) 상에는 각각 제3 및 제4 전극(533,534)이 형성되어 있다.
상기 제1 및 제2 절연층(541,542)은 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. 또한 상기 제1 및 제2 절연층(541,542)은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 제1 기판(510) 및 제2 기판(520)이 플라스틱으로 형성될 경우, 상기 제1 및 제2 절연층(541,542)도 플라스틱 계역로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 계역로는 폴리이미드(polyimide)가 있으며, 특히 아르곤 등을 이용하여 가속 처리된 이온 빔 조사 폴리이미드(ion beam irradiated polyimide)가 바람직하다.
상기 제3 및 제4 전극(533,534)은 단일 재료, 화합물 재료 및 이러한 재료들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 재료의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 자유 행로(mean free path)가 길고, 상기 제1 및 제2 절연층(441,442)과의 접착력이 우수할수록 바람직하다. 이러한 재료는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 상기 제3 및 제4 전극(533,534)이 각각 상기 제1 및 제2 절연층(541, 542)으로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 제1 및 제2 절연층(541, 542)으로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제3 및 제4 전극(533,534)의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
상기 제1 절연층(541)은 제1 전극(531)과 제3 전극(533) (및/또는 제2 전극(532))에 각각 소정의 전압이 인가되면 상기 셀(514) 내부로 제1 전자빔(E1-beam) 방출시킨다. 그리고, 상기 제2 절연층(542)은 제2 전극(532)과 제4 전극(534)( 및/또는 는 제1 전극(531))에 각각 소정의 전압이 인가되면 상기 셀(514) 내부로 제2 전자빔(E2-beam) 방출시킨다. 여기서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 상기 제1 전극(531) 및 제2 전극(532) 사이에 교류전압이 인가됨에 따라 셀(514) 내부로 교대로 방출된다. 상기 제1 및 제2 전자빔 각각은 가스를 여기시키고, 이렇게 여기된 가스는 안정화되면서 발광체층(515)을 여기시키는 자외선을 발생시키게 된다. 따라서, 상기 제1 및 제2 전자빔은 전술한 바와 같이 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 구체적으로, 상기 제1 및 제2 전자빔은 크세논(Xe)을 여기시키는데 필요 한 대략 8.28eV ~ 12.13eV의 에너지를 가질 수 있다.
상기 제3 및 제4 전극(533,534)은 제1 및 제2 절연층(541,542)에 의하여 가속된 전자들이 셀(514) 내부로 용이하게 방출될 수 있도록 메쉬 구조로 형성될 수 있다. 상기 제2 절연층들(542)은 상기 제1 기판(510)과 제2 기판(520) 사이의 공간을 구획하여 상기 셀들(514)을 형성할 수 있다. 한편, 상기 제1 기판(510)과 제2 기판(520) 사이에는 제1 기판(510)과 제2 기판(520) 사이의 공간을 구획하여 셀들(514)을 형성하는 복수의 격벽(미도시)이 더 마련될 수도 있다.
상기와 같은 구조의 표시 장치에서, 각 전극들에는 도 9a 및 도 9b에 도시된 유형의 전압들이 인가될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.
한편, 본 발명에 따른 표시 장치는 주로 LCD의 백라이트로 사용되고 있는 평판 램프에도 적용될 수 있다.
도 12는 본 발명의 제6 실시예에 따른 평판 램프용 직류형 대향 구조의 표시 장치를 개략적으로 도시한 일부 단면도이다.
도 12를 참조하면, 제1 기판(610)과 제2 기판(620)이 일정한 간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 적어도 하나의 셀(cell,614)을 형성한다. 여기서, 상기 제1 기판(610) 및 제2 기판(620)은 투명한 유리기판으로 이루어질 수 있다. 상기 제1 기판(610)과 제2 기판(620) 사이에는 제1 기판(610)과 제2 기판(620) 사이의 공간을 구획하여 상기 셀(614)을 형성하는 스페이서(613)가 마련될 수 있다. 그리고, 상기 셀(614)의 내벽에는 발광체층(615)이 도포되어 있으며, 상기 셀(614) 내부에는 일반적으로 크세논(Xe)을 포함하는 가스(gas)가 채워진다.
상기 제1 기판(610)의 상면에는 제1 전극(631)이 셀(614)마다 형성되어 있으며, 상기 제2 기판(620)의 하면에는 제2 전극(632)이 상기 제1 전극(631)과 나란한 방향으로 셀(614)마다 형성되어 있다. 여기서, 상기 제1 전극(631) 및 제2 전극(632)은 각각 캐소드 전극 및 애노드 전극이 된다. 상기 제2 전극(632)은 가시광이 투과될 수 있도록 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명한 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 한편, 상기 제2 전극(632)은 메쉬(mesh) 구조를 가지도록 형성될 수도 있다. 상기 제1 전극(631)의 상면에는 절연층(640)이 형성되어 있으며, 상기 절연층(640)의 상면에는 그리드 전극인 제3 전극(633)이 형성되어 있다.
상기 절연층(640)은 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다. 또한 상기 절연층(640)은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것이 바람직하다. 만일, 상기 제1 기판(510) 및 제2 기판(520)이 플라스틱으로 형성될 경우, 상기 절연층(640)도 플라스틱 계역로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 플라스틱 계역로는 폴리이미드(polyimide)가 있으며, 특히 아르곤 등을 이용하여 가속 처리된 이온 빔 조사 폴리이미드(ion beam irradiated polyimide)가 바람직하다.
상기 제3전극(633)은 단일 재료, 화합물 재료 및 이러한 재료들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 재료의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 자유 행로(mean free path)가 길고, 상기 절연층(640)과의 접착력이 우수할수록 바람직하다. 이러한 재료는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화 물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 상기 제3전극(633)이 각각 상기 절연층(640)으로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 절연층(640)으로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 제3전극(633)의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
상기 절연층(640)은 제1 전극(631)과 제3 전극(633) )( 및/또는 제2 전극(632))에 각각 소정의 전압이 인가되면, 상기 제1 전극(631)으로부터 유입된 전자들을 가속시켜 제3 전극(633)을 통하여 상기 셀(614) 내부로 전자빔(E-beam) 방출시킨다. 상기 셀 (614)내부로 방출된 전자빔은 가스를 여기시키게 되고, 여기된 가스는 안정화되면서 자외선을 발생시키게 된다. 그리고, 상기 자외선은 발광체층(615)을 여기시켜 가시광을 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 가시광은 제2 기판(520)쪽으로 출사된다. 한편, 상기 제3 전극(633)은 절연층(640)에 의하여 가속된 전자들이 셀(614) 내부로 용이하게 방출될 수 있도록 메쉬 구조로 형성될 수도 있다.
상기 전자빔은 가스를 여기(exicitation)시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화(ionization)시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 갖는 것이 바람직하다. 이에 따라, 상기 전자빔이 크세논(Xe)를 여기시키데 필요한 대략 8.28eV ~ 12.13eV의 에너지를 가질 수 있다. 이 경우, 상기 전자빔은 바람직하게는 8.28eV ~ 9.57eV의 에너지 또는 8.28eV ~ 8.45eV의 에너지를 가질 수 있다. 또한, 상기 전자빔은 8.45eV ~ 9.57eV의 에너지를 가질 수도 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 표시 장치에서, 각 전극들에는 도 6a 내지 도 6d에 도시된 유형의 전압들이 인가될 수 있으며, 이에 대한 상세한 설명은 전술하였으므로 생략하기로 한다.
본 발명에 따른 표시 장치는 절연층으로부터 방출되는 전자빔(E-beam)이 여기가스를 이온화시킬 정도의 에너지까지 필요 없고, 여기시킬 정도의 에너지만 있으면 화상을 형성할 수 있으므로, 구동전압을 낮출 수 있고, 휘도를 증가시킬 수 있으며, 발광효율을 향상할 수 있는 효과가 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 (23)

  1. 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀들을 형성하는 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 배치되며, 서로 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극들 및 제2 전극들;
    상기 제1 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 전자빔을 상기 셀들 내부로 방출시키는 절연층들;
    상기 절연층들 상에 배치되는 복수의 제3 전극들;
    상기 셀들의 내부에 채워지며 상기 전자빔에 의하여 여기되는 것으로, 질소(N2) 성분을 포함하는 가스; 및
    상기 제1 기판 또는 제2 기판의 외측면에 배치되는 발광체층;을 구비하는 표시 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 서로 대향하는 제1 기판 및 제2기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 전자빔은 상기 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 상기 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다 작은 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 전극, 제2 전극 및 제3 전극에 인가되는 전압을 각각 V1, V2 및 V3라 할 때, V1＜V3≤V2를 만족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 전극은 메쉬(mesh) 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 전극은 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제3 전극은 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 절연층은 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 서로 대향되게 배치되어 그 사이에 복수의 셀들을 형성하는 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판과 제2 기판 사이에 상기 셀마다 쌍으로 배치되며, 서로 교차하는 방향으로 연장되는 복수의 제1 전극들 및 제2 전극들;
    상기 제1 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 제1 전자빔을 상기 셀 내부로 방출시키는 제1 절연층들;
    상기 제2 전극들 상에 형성되는 것으로, 상기 제1 전극들과 제2 전극들에 전압이 인가됨에 따라 제2 전자빔을 상기 셀 내부로 방출시키는 제2 절연층들;
    상기 셀들의 내부에 채워지며, 상기 제1 전자빔 또는 상기 제2 전자빔에 의하여 여기되는 것으로, 질소(N2) 성분을 포함하는 가스; 및
    상기 제1 기판 또는 제2 기판의 외측면에 배치되는 발광체층;을 구비하는 표시 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 전극 및 상기 제2 전극은 각각 제1 기판 또는 제2기판 상에 배치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 전자빔 및 제2 전자빔은 상기 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 상기 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다 작은 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 절연층들 상에 배치되는 복수의 제3 전극들과,
    상기 제2 절연층들 상에 배치되는 복수의 제4 전극들을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 전극, 제2 전극, 제3 전극 및 제4 전극에 인가되는 전압을 각각 V1, V2, V3 및 V4라 할 때, V1＜V3 이고, V2＜V4를 만족시키는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 전극 및 제4 전극은 메쉬(mesh) 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 전극 및 제4 전극은 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 제3 전극 및 제4 전극은 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  20. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 절연층 및 제2 절연층은 Al2O3, Si3N4 또는 SiO2을 포함하는 것을 특 징으로 하는 표시 장치.
  21. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1 절연층 및 제2 절연층은 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
  22. 삭제
  23. 삭제
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