KR100777727B1 - 디스플레이 장치 - Google Patents
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Abstract
디스플레이 장치를 개시한다. 본 발명은 제 1 기판과, 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판과, 제 1 기판과 제 2 기판내에 배치된 방전 전극들과, 방전 전극들상에 형성되어서, 이들에 인가되는 방전 전압에 의하여 발생되는 전계에 의하여 전자빔을 방전 셀로 방출시키는 전계 방출 소자와, 방전 셀내에 도포된 발광체층과, 방전 셀내에 채워진 방전 가스;를 포함하는 것으로서, 유지 방전 전극쌍위에 전도성 입자를 분산시킨 전계 방출 소자를 형성함으로써, 유지 방전 전압이 인가시에 발생되는 전계에 의하여 방전 공간에 전자를 효율적으로 공급하게 되어서, 방전 전압을 낮출 수가 있고, 발광 효율을 향상시킬 수가 있다.
Description
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도,
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명의 MIM 구조에서 위치에 따른 에너지 레벨을 보여주는 에너지 밴드 다이어그램,
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이 장치를 도시한 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 간단한 설명>
100...디스플레이 장치 101...제 1 기판
102...제 2 기판 103...X 전극
104...Y 전극 105...유지 방전 전극쌍
106...제 1 유전체층 107...어드레스 전극
108...제 2 유전체층 109...격벽
110...발광체층 120...전계 방출 소자
121...전도성 입자 122...무기 전구체
본 발명은 디스플레이 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전도성 입자를 가지는 유전체층을 형성하여서 방전 효율을 향상시킨 디스플레이 장치에 관한 것이다.
통상적으로, 디스플레이 장치는 크게 발광형과 수광형으로 분류한다. 발광형으로는 평판 음극선관(flat cathode ray tube), 플라즈마 디스플레이 패널(plasma display panel), 전자 발광 소자(electro luminescent display,이하 EL소자), 형광 표시 장치(vacuum fluorescent display), 발광 다이오드(light emitting diode)가 있다. 수광형으로는 액정 디스플레이(liquid crystal display)가 있다.
이중에서, 플라즈마 디스플레이 패널은 복수의 기판내로 방전 가스를 주입하여 밀폐한 다음에, 복수의 방전 전극에 인가되는 직류 또는 교류 전압에 의하여 가스 방전이 일어나게 되면, 방전 과정에서 발생되는 자외선에 의하여 형광체층이 여기되어서 가시광을 발산하여서 소망하는 숫자, 문자, 또는 그래픽을 구현하는 디스플레이 장치를 말한다.
이러한 플라즈마 디스플레이 패널은 방전 셀에 인가하는 구동 전압의 형식, 예컨대, 방전 형식에 따라 직류형과 교류형으로 분류하고, 전극들의 구성 형태에 따라서 대향 방전형 및 면 방전형으로 구분할 수가 있다.
직류형 플라즈마 디스플레이 패널은 모든 전극들이 방전 공간에 노출되는 구조로서, 대응 전극들 사이에 전하의 이동이 직접적으로 이루어진다. 반면에, 교류형 플라즈마 디스플레이 패널은 적어도 한 전극이 유전체층에 매립되고, 대응하는 전극들 사이에 직접적인 전하의 이동이 이루어지지 않는 대신에, 유전체층 표면에 방전에 의하여 생성된 이온과 전자가 부착하여 벽 전압(wall voltage)을 형성하고, 유지 전압(sustaining voltage)에 의하여 방전 유지가 가능하다.
한편, 대향 방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 단위 픽셀마다 어드레스 전극과 주사 전극이 대향하여 마련되고, 두 전극간에 어드레싱 방전 및 유지 방전이 일어나는 방식이다. 반면에, 면 방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 각 단위 픽셀마다 어드레스 전극과 그에 해당되는 유지 방전 전극이 마련되어 어드레싱 방전과 유지 방전이 발생하게 되는 방식이다.
통상적으로 널리 사용되고 있는 3전극 면 방전형 플라즈마 디스플레이 패널은 제 1 기판과, 이와 대향되게 배치된 제 2 기판과, 제 1 기판의 내면에 형성된 유지 방전 전극쌍인 X 전극과 Y 전극과, 유지 방전 전극쌍을 매립하는 제 1 유전체층과, 제 1 유전체층의 표면에 코팅된 보호막층과, 제 2 기판의 윗면에 형성되며, 유지 방전 전극쌍과 교차하는 방향으로 배치된 어드레스 전극과, 어드레스 전극을 매립하는 제 2 유전체층과, 제 1 및 제 2 기판 사이에 설치된 격벽과, 방전 셀내에 형성된 적,녹,청색의 형광체층을 포함하고 있다. 한편, 제 1 및 제 2 기판의 결합된 내부 공간에는 방전 가스를 주입하여서 방전 영역을 형성하고 있다.
이와 같은 구조를 가지는 종래의 플라즈마 디스플레이 패널은 방전을 통하여 전자를 지속적으로 공급하여 가속하고, 가속된 전자가 중성 입자와 충돌하여 생긴 여기 입자가 방출하는 자외선에 의하여 형광체층을 여기시켜서 가시광을 얻게 된다.
그런데, 이 과정에서, 발광에 도움이 되지 않는 이온을 생성하고, 이를 가속 하는데 소비되는 에너지가 절반이 훨씬 넘어서, 불필요한 에너지 손실로 인한 방전 효율이 아주 낮은 실정이다.
또한, 방전의 특성상 방전 셀을 더욱 작게 만들면 방전 효율이 더 떨어지고, 방전이 불안정해지는등 신뢰성에 문제가 생겨서, 현재로서는 VGA(640×480), SVGA(800×600)급에만 주로 사용되어 왔으나, HDTV용 플라즈마 디스플레이 패널(1920×1035)의 개발을 위해서는 고정세화가 필요하다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 유지 방전 전극상에 전도성 입자를 분산시킨 유전체층을 형성하여서 유지 방전 전압 인가시에 발생되는 전기장에 의하여 방전 공간내 전자를 효율적으로 공급하기 위한 디스플레이 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 조절된 에너지의 전자를 공간에 방출하여서 방전없이 가스만을 여기하는 디스플레이 장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 디스플레이 장치는,
제 1 기판;
상기 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판;
상기 제 1 기판과 제 2 기판내에 배치된 방전 전극들;
상기 방전 전극들상에 형성되어서, 이들에 인가되는 방전 전압에 의하여 발 생되는 전계에 의하여 전자빔을 방전 셀로 방출시키는 전계 방출 소자;
상기 방전 셀내에 도포된 발광체층; 및
상기 방전 셀내에 채워진 방전 가스;를 포함한다.
또한, 상기 방전 전극들은 상기 제 1 기판의 내면에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 이격되게 배치된 제 2 전극인 것을 특징으로 한다.
더욱이, 상기 방전 전극들은 유전체층에 의하여 매립된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전계 방출 소자는 전도성 입자와, 상기 전도성 입자를 매립하는 절연체층을 포함한다.
게다가, 상기 전계 방출 소자는 상기 한 쌍의 방전 전극의 양 가장자리에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 전계 방출 소자는 상기 방전 전극들의 윗면에 전체적으로 도포된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 방전 전극들은 제 1 기판위에 배치된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 유지 방전을 일으키는 제 2 전극과, 상기 제 2 기판위에 배치되어서, 상기 제 2 전극과 어드레싱 방전을 일으키는 제 3 전극을 포함한다.
또한, 상기 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에는 방전 셀을 한정하기 위하여 격벽이 배치되고, 상기 발광체층은 상기 격벽의 측벽이나, 제 1 기판의 내면이나, 제 2 기판의 내면중 적어도 한 곳이상 형성된 것을 특징으로 한다.
본 본명의 다른 측면에 따른 디스플레이 장치는,
제 1 기판;
상기 제 1 기판과 대향되게 배치된 제 2 기판;
상기 제 1 기판과 제 2 기판내에 배치된 복수의 전극들;
상기 전극들 사이에 형성되어서, 이들에 인가되는 전압에 의하여 전자빔을 방전 셀내로 방출시키는 전계 방출 소자;
상기 방전 셀내에 형성된 발광체층; 및
상기 방전 셀내에 채워지며, 상기 전자 빔에 의하여 여기되는 가스;를 포함한다.
또한, 상기 제 1 기판의 내면에는 제 1 전극이 배치되고, 상기 제 2 기판의 내면에는 제 2 전극이 배치된 것을 특징으로 한다.
게다가, 상기 전계 방출 소자는 상기 제 1 전극의 윗면에 형성된 것을 특징으로 한다.
아울러, 상기 전계 방출 소자의 상부에는 제 3 전극이 더 형성된 것을 특징으로 한다.
나아가, 상기 전계 방출 소자는 전도성 입자와, 상기 전도성 입자를 매립하는 절연체층을 포함한다.
더욱이, 상기 전자빔은 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다 작은 에너지를 가지는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에는 방전 셀을 한정하기 위하여 격벽이 배치되고, 상기 발광체층은 상기 격벽의 측벽이나, 제 1 기판의 내면이나, 제 2 기판의 내면중 적어도 한 곳이상 형성된 것을 특징으로 한다.
이하에서, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 디스플레이 장치를 상세하게 설명하고자 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 디스플레이 장치(100)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 디스플레이 장치(100)는 제 1 기판(101)과, 상기 제 1 기판(101)과 평행하게 배치된 제 2 기판(102)을 포함하고 있다. 상기 제 1 기판(101)과, 제 2 기판(102)은 대향되는 내면의 가장자리를 따라서 프릿트 글래스(frit glass)가 도포되어서, 밀폐된 방전 공간을 형성하고 있다.
상기 제 1 기판(101)은 소다 라임 글래스(soda lime glass)와 같은 투명한 기판이나, 반투과성 기판이나, 반사성 기판이나, 착색된 기판등을 사용할 수가 있다. 상기 제 1 기판(101)의 내표면에는 유지 방전 전극쌍(105)이 형성되어 있다. 상기 유지 방전 전극쌍(105)은 X 전극(103)과, Y 전극(104)으로 이루어져 있으며, 상기 X 전극(103)과, Y 전극(014)은 방전 셀별로 한 쌍씩 배치되어 있다.
상기 X 전극(103)은 디스플레이 장치(100)의 일 방향을 따라 배치된 제 1 방전 전극 라인(103a)과, 상기 제 1 방전 전극 라인(103a) 표면의 일 가장자리를 따라 배치된 제 1 버스 전극 라인(103b)을 포함하고 있다. 상기 제 1 방전 전극 라인(103a)과, 제 1 버스 전극 라인(103b)은 다같이 스트립형이다.
이때, 제 1 방전 전극 라인(103a)은 ITO막과 같은 투명 도전막을 이용하여서 형성하고, 제 1 버스 전극 라인(103b)은 상기 제 1 방전 전극 라인(103a)의 라인 저항을 보상하기 위하여 도전성이 우수한 은 페이스트나, 크롬-구리-크롬과 같은 금속재로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정된 것은 아니다.
상기 Y 전극(104)은 디스플레이 장치(100)의 일 방향을 따라 배치된 제 2 방전 전극 라인(104a)과, 상기 제 2 방전 전극 라인(104a) 표면의 일 가장자리를 따라 배치된 제 2 버스 전극 라인(104b)을 포함하고 있다. 상기 제 2 방전 전극 라인(104a)과, 제 2 버스 전극 라인(104b)은 스트립형이다. 상기 Y 전극(104)은 각 방전 셀별로 상기 X 전극(103)과 대향되게 배치되어 있으며, 상호 대칭적인 형상인 것이 방전의 균일화를 위하여 바람직하다. 상기 Y 전극(104)도 X 전극(103)과 실질적으로 동일한 소재로 이루어져 있다.
본 실시예에서는 상기 X 전극(103)과 Y 전극(104)이 ITO막으로 된 제 1 및 제 2 방전 전극 라인(103a)(104a)과, 그 상면의 일 가장자리를 따라 배치된 금속재로 된 제 1 및 제 2 버스 전극 라인(103b)(104b)으로 이루어졌지만, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
즉, 상기 X 전극(103)과 Y 전극(104)은 스트립형의 방전 전극 라인과, 그 측벽으로부터 방전 셀의 중앙으로 일체로 연장된 돌출 전극으로 이루어지고, 방전 셀의 상면 가장자리에 방전 전극 라인과 전기적으로 연결된 스트립형의 버스 전극 라인으로 이루어질 수도 있으며, ITO막과 같은 투명 도전막을 사용하지 않은 이른바, ITOless형으로 사용될 수 있으며, 금속재로 된 방전 전극 라인만을 이용하여서 단일층 또는 복합층으로 된 다양한 형상의 방전 전극 라인을 설계할 수도 있을 것이다.
상기 X 전극(103)과, Y 전극(104)은 제 1 유전체층(106)에 의하여 매립되어 있다. 상기 제 1 유전체층(106)은 투명한 유전체, 예컨대, PbO-B2O3-SiO2와 같은 고유전성의 소재를 이용하여 도포되어 있다.
도시되어 있지 않지만, 상기 제 1 유전체층(106)의 표면에는 2차 전자 방출량을 증대시키기 위하여 마그네슘 옥사이드(MgO)으로 된 보호막층이 더 형성될 수가 있다. 이를 경우, 보호막층은 제 1 유전체층(106)의 표면에 증착되어 있다.
상기 제 2 기판(102)은 투명한 기판이나, 반투과성 기판이나, 반사성 기판이나, 착색된 기판등을 사용할 수가 있다. 상기 제 2 기판(102)의 내표면에는 상기 X 전극(104)과, Y 전극(105)과 교차하는 방향으로 어드레스 전극(107)이 배치되어 있다. 상기 어드레스 전극(107)은 스트립형이며, 디스플레이 장치(100)의 타방향을 따라 인접하게 배치된 방전 셀을 가로질러 연장되어 있다. 상기 어드레스 전극(107)은 도전성이 우수한 금속재, 이를테면 은 페이스트로 이루어져 있다. 상기 어드레스 전극(107)은 제 2 유전체층(108)에 의하여 매립되어 있다. 상기 제 2 유전체층(108)은 상기 제 1 유전체층(106)과 같은 고유전성의 소재로 이루어져 있다.
상기 제 1 기판(101)과, 제 2 기판(102) 사이에는 격벽(109)이 배치되어 있다. 상기 격벽(109)은 방전 셀을 구획하고, 인접한 방전 셀 사이의 크로스 토크를 방지하기 위하여 형성된다.
상기 격벽(109)은 방전 공간을 구획할 수 있는 구조라면 스트라이프형이나, 미앤더형이나, 매트릭스형등 어느 하나에 한정되지 않으며, 이에 따른 단위 방전 공간도 횡단면이 다각형이나, 원형이나, 타원형등 다양한 실시예가 존재가능하다고 할 것이다.
한편, 격벽(109)의 내측벽과, 제 2 유전체층(108)의 표면에는 발광체층(110)이 코팅되어 있다. 상기 발광체층(110)은 방전에 의하여 가시광을 발산시킬 수 있는 발광 매커니즘이 발생하게 된다. 상기 발광체층(110)은 디스플레이 장치(100)가 컬러 화상을 구현할 수 있도록 적색 발광체층과, 녹색 발광체층과, 청색 발광체층이 각 방전 셀별로 형성되어서, 각각이 서브 픽셀(sub-pixel)을 이루고 있다.
상기 발광체층(110)은 자외선 영역의 에너지를 받아서 들뜬 원자가 안정화되면서 가시광을 발생시킬 수 있는 소재라면, 어느 것이나 적용가능하며, 바람직하게는 PL 형광체층(photo luminescence phosphor layer)이나, 퀀텀 도트(quantum dot)가 사용될 수가 있다.
특히, 퀀텀 도트는 원자들간의 간섭이 없기 때문에 외부에서 에너지를 받으면 원자 에너지 레벨에서 들뜬 전자가 안정화되면서 광을 발광하게 된다. 따라서 낮은 전압으로도 여기가 가능하기 때문에 효율을 향상시킬 수가 있으며, 인쇄 공정이 가능하여서 대형화에도 유리하다고 할 수 있다.
또한, 제 1 기판(101)과, 제 2 기판(102)의 결합으로 밀폐된 내부 공간에는 방전 가스가 주입되는데, 방전 가스는 네온(Ne) 가스나, 헬륨(He) 가스 또는 아르곤(Ar) 가스중의 어느 하나 또는 둘 이상의 가스에 크세논(Xe) 가스를 혼합한 혼합 가스로 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 방전 셀내에 수용되는 가스는 추후 기술될 전자 방출원으로부터 나온 전자에 의한 외부 에너지에 의하여 여기되어서 자외선을 발생시킬 수 있는 가스라면 어느 것이나 적용가능하다. 즉, Xe를 포함하는 가스 외에도 N2, 중수소, 이산화탄소, 수소 기체, 일산화탄소 및 크립톤(Kr) 등의 다양한 가스나 대기압의 공기를 사용할 수도 있을 것이다. 본 실시예에서는 상술한 바대로 통상적인 플라즈마 디스플레이 패널의 방전 가스를 그대로 적용하고 있다.
여기서, 상기 제 1 유전체층(106)의 표면에는 전계 방출 소자(120)가 배치되어 있다. 상기 전계 방출 소자(120)는 상기 유지 방전 전극쌍(105)에 유지 방전 전압 인가시에 형성되는 전계에 의하여 방전 공간내로 전자를 효율적으로 공급하기 위한 층이다.
이를 위하여, 상기 전계 방출 소자(120)는 제 1 및 제 2 유전체층(106)(108)과는 달리 전도성 입자가 분산되어 있다. 즉, 상기 전계 방출 소자(120)는 스크린 인쇄가 가능한 잉크와 같은 소재로 제조된 소자로서, 이러한 특수한 잉크는 에미터(emitter) 역할을 하는 전도성 입자(121)와, 절연성 모제 역할을 하는 무기 전구체(122)와, 스크린 인쇄를 가능하게 하는 바인더와 용매을 포함하고 있다. 이러한 특수한 잉크를 스크린 인쇄이후에 열처리를 실시하게 되면, 최종적으로는 상기 제 1 기판(101)상에 무기 전구체(122)로 쌓여있는 전도성 입자(121)만 남게 된다.
이러한 전계 방출 소자(120)는 상기 X 전극(103)과, Y 전극(104)과 대응되는 제 1 유전체층(106)의 표면에 각각 배치되어 있다. 즉, 상기 전계 방출 소자(120)는 X 전극(103)과, Y 전극(104) 사이의 방전 갭으로부터 가장 먼 쪽인 X 전극(103)과, Y 전극(104)의 가장자리 부분에 배치되어서, 긴 방전 경로를 확보하고 있다.
이렇게 유지 방전 전극쌍(105)의 방전 갭으로부터 가장 긴 방전 경로상에 전계 방출 소자(120)를 선택적으로 형성시키게 되면, 크세논 여기종의 생성율을 증가시켜 줄 수가 있다.
상기와 같은 구조를 가지는 디스플레이 장치(100)의 작용을 살펴보면 다음과 같다.
먼저, Y 전극(104)과, 어드레스 전극(107) 사이에 어드레스 전압이 인가되면, 어드레싱 방전이 일어나고, 이 어드레싱 방전으로 인하여 유지 방전이 일어날 방전 셀이 선택된다.
다음으로, 선택된 방전 셀에서의 X 전극(103)과, Y 전극(104) 사이에 유지 방전 전압이 인가되면, X 전극(103)과, Y 전극(103)에 축적되어 있던 벽전하들의 이동으로 면 방전 형식의 유지 방전을 일으키게 된다.
유지 방전이 일어나게 되면, 여기된 방전 가스의 에너지 준위가 낮아지면서 자외선이 방출되고, 자외선이 방전 셀내에 도포된 적,녹,청색의 발광체층(110)을 여기시키게 된다.
이때, 상기 유지 방전 전극쌍(105)의 하부에 선택적으로 배치된 전계 방출 소자(120)는 전도성 입자(121)를 포함하고 있으므로, 유지 방전시에 가해지는 전압에 의하여 형성된 전계에 의하여 전도성 입자(121)를 둘러싼 무기 전구체(122)의 전기적 절연 파괴가 일어나면서 전도성 채널이 형성된다. 이에 따라, 방전 공간에 전자를 방출하게 된다.
이후, 여기된 상기 적,녹,청색의 발광체층(110)의 에너지 준위가 낮아지면서 가시광이 방출되어서 제 1 기판(101)을 투사하여 출사되면서 화상을 구현하게 된다.
이처럼, 유지 방전 전극쌍(103)(104)의 양 가장자리를 따라 전계 방출 소자(120)가 선택적으로 형성되면, 유지 방전 시에 X 전극(103)과 Y 전극(104)의 양 가장자리 부분에서의 긴 방전 경로를 확보하게 되어서 크세논 여기종의 생성율을 증가시켜서 고휘도, 고효율을 가지게 된다.
도 2는 본 발명의 제 2 실시예에 따른 디스플레이 장치(200)를 도시한 것이다.
도면을 참조하면, 상기 디스플레이 장치(200)는 제 1 기판(201)과, 상기 제 1 기판(201)과 평행하게 배치된 제 2 기판(202)을 포함하고 있다.
상기 제 1 기판(201)의 내표면에는 X 전극(203)과, Y 전극(204)을 구비하는 유지 방전 전극쌍(205)이 형성되어 있다. 상기 X 전극(203)은 제 1 방전 전극 라인(203a)과, 그 일 가장자리를 따라 배치된 제 1 버스 전극 라인(203b)을 포함하며, Y 전극(204)은 제 2 방전 전극 라인(204a)과, 그 일 가장자리를 따라 배치된 제 2 버스 전극 라인(204b)를 포함한다. 상기 X 전극(203)과, Y 전극(204)은 제 1 유전체층(206)에 의하여 매립되어 있다. 도시되어 있지 않지만, 상기 제 1 유전체층(206)의 표면에는 보호막층이 더 형성될 수도 있다.
상기 제 2 기판(202)의 내표면에는 상기 유지 방전 전극쌍(205)과 교차하는 방향으로 어드레스 전극(207)이 배치되어 있다. 상기 어드레스 전극(207)은 제 2 유전체층(208)에 의하여 매립되어 있다.
상기 제 1 기판(201)과, 제 2 기판(202) 사이에는 격벽(209)이 배치되어 있다. 상기 격벽(209)의 내측벽과, 제 2 유전체층(208)의 표면에는 방전 셀별로 적,녹,청색의 발광체층(210)이 코팅되어 있다. 상기 발광체층(210)은 자외선 영역의 에너지를 받아서 가시광을 발생시킬 수 있는 소재라면 어느 하나에 한정되는 것은 아니다.
한편, 제 1 기판(201)과, 제 2 기판(202)의 결합으로 밀폐된 내부 공간에는 네온 가스나, 헬륨 가스 또는 아르곤 가스중의 어느 하나 또는 둘 이상의 가스에 크세논 가스를 혼합한 가스가 주입되어 있다.
이때, 상기 제 1 유전체층(206)의 표면에는 전계 방출 소자(220)가 배치되어 있다. 상기 전계 방출 소자(220)는 에미터 역할을 하는 전도성 입자(221)와, 절연성 모제 역할을 하는 무기 전구체(222)를 포함하고 있다. 상기 전계 방출 소자(220)는 유지 방전시에 형성되는 전계에 의하여 방전 공간내로 전자를 효율적으로 공급할 수 있다. 상기 전계 방출 소자(220)는 제 1 실시예와는 달리 제 1 유전체층(206)의 전면에 형성되어 있다.
이에 따라, 유지 방전시에, X 전극(203)과, Y 전극(204)에 형성되는 전계에 의하여 상기 전계 방출 소자(220)는 전도성 채널을 형성하게 되어서, 방전 공간내로 전자를 방출하게 된다. 이렇게 유지 방전시에 전자들이 방전 공간의 내부로 충분히 방출하게 되므로, 유지 방전시에 인가해야 하는 방전 유지 전압이 낮아져 유지 방전을 수행할 수 있게 되어서 방전 효율을 향상시킬 수가 있다.
한편, 방전없이도, 전도성 입자를 포함한 전계 방출 소자에 의하여 가스를 여기시킬 수도 있다. 이러할 경우에는 부분적인 MIM(Metal-Insulator-Metal) 채널을 형성하기 때문이다.
도 3은 캐소우드, 본 발명의 일 실시예에 따른 전도성 입자를 포함한 전계 방출 소자, 및 애노우드로 형성된 MIM 구조에서 위치에 따른 에너지 레벨을 보여지는 에너지 밴드 다이어그램이다.
도면을 참조하면, 캐소우드와 애노우드에 전압차이에 의하여 에너지 차이(Vd)가 형성되면, 캐소우드에서 출발한 전자가 전계 방출 소자를 터널링한 후에, 애노우드를 통과하여 방전 셀내로 방출된다.
전자가 전계 방출 소자 및 전극과 충돌이 없으면, 상기 전자는 인가된 전압 에너지에서 애노우드의 표면 일함수(φs)만 감소된 상태의 가속 에너지를 가지고 방전 셀내로 방출된다.
그러나, 실제로는 여러 충돌 과정을 통하여 전자가 에너지를 잃을 수 있는데, 대표적으로는, 전계 방출 소자내에서의 전자-포논 산란(eletron-phonon scattering) 손실이나, 전계 방출 소자와 애노우드 경계에서의 정션-플라스몬 여기(junction-plasmon exitation) 손실이나, 애노우드에서의 전자-전자 산란(electon-electron scattering) 손실을 들 수 있다.
만일, 전자가 적은 충돌 과정을 거치면 큰 가속 에너지를 가지고, 공간에 방출될 수 있고, 많은 충돌 과정을 거치면 작은 가속 에너지를 가지고 공간에 방출되거나, 방출이 되지 않을 수도 있다.
본 실시예에서, 방출 전자의 가속 에너지는 하기와 같은 수학식으로 계산된 다.
E : 가속 에너지
Vd : 전압차에 의한 에너지
φs : 애노우드극의 일 함수 (제1실시예에서, 약 5eV)
υ: 소모된 에너지 (제1실시예에서, 0 내지 5eV)
상기의 수학식 1로부터 전자 방출 효율을 높이기 위해서는 본 실시예의 전계 방출 소자와, 애노우드의 소재 선택 및 두께가 중요하다고 할 수 있다. 상기 전계 방출 소자의 두께는 터널링을 고려하면 얇은 것이 바람직하지만, 상기 전계 방출 소자의 양단에 걸리는 전압차에 의하여 절연파괴가 발생하지 말아야 하기 때문에, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
캐소우드는 단일 소재, 화합물 소재 및 이러한 소재들의 적층구조가 모두 가능하다. 이 경우, 소재의 특성이 표면 일함수가 낮고, 전자의 평균 자유 행로(mean free path)가 길고, 전계 방출 소자와의 접착력이 우수할수록 바람직하다.
이러한 소재로는 Au, Ag, Pt, Ir, Ni, Mo, Ta, W, Ti, Zr 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)등이 있으며, 바람직하게는 애노우드가 전계 방출 소자로부터 Au층, Pt층, Ir층이 적층되거나, 상기 전계 방출 소자로부터 Pt층, Ti층이 적층된 구조를 가지거나, 또는 텅스텐 규화물(tungsten silicide)을 포함하여 형성될 수 있다. 상기 애노우드의 두께는 전자 방출 효율 측면에서는 얇을수록 유리하나, 전자와의 충돌에 의한 열화문제를 고려하여 결정되어야 하며, 바람직하게는 2㎚ 내지 50㎚의 두께를 갖는다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시예에 따른 디스플레이 장치(400)를 도시한 것이다.
여기서는 제 1 및 제 2 실시예와 달리, 방전 없이 가스를 여기시키는 경우이다.
도면을 참조하면, 상기 디스플레이 장치(400)는 제 1 기판(401)과, 이와 대향되게 배치된 제 2 기판(402)을 포함하고 있다. 상기 제 1 기판(401)과, 제 2 기판(402)의 대향되는 내면 가장자리에는 프릿트 글래스가 도포되어서 이들을 밀폐시키고 있다. 상기 제 1 기판(401)과, 제 2 기판(402)은 가시광 투과율이 우수한 글래스로 이루어지거나, 명실 콘트라스트 향상을 위하여 착색될 수도 있다. 또한, 상기 제 1 기판(401)과, 제 2 기판(402)은 유연성을 가지는 플라스틱으로 형성될 수도 있다.
상기 제 1 기판(401)과, 제 2 기판(402) 사이에는 이들 사이의 공간을 구획하여 다수의 방전 셀을 형성하고, 인접한 방전 셀간의 전기적, 광학적, 크로스 토크를 방지하기 위하여 다수의 격벽(409)이 마련되어 있다.
상기 제 1 기판(401)의 내표면에는 제 1 전극(403)이 형성되어 있으며, 제 2 기판(402)의 내표면에는 제 2 전극(404)이 제 1 전극(403)과 교차하는 방향으로 형성되어 있다.
이때, 상기 제 1 전극(403)은 캐소우드이고, 제 2 전극(404)은 애노우드이다. 또한 제 2 전극(404)은 가시광이 투과될 수 있도록 ITO막과 같은 투명한 도전막으로 이루어지는 것이 바람직하다. 상기 제 2 전극(404) 상에는 유전체층(미도시)이 더 형성될 수도 있다.
상기 제 1 전극(403)의 윗면에는 전자 방출 소자(420)가 형성되어 있다. 상기 전자 방출 소자(420)는 상술한 바와 같이 에미터 역할을 하는 전도성 입자(421)와, 절연성 모제 역할을 하는 무기 전구체(422)를 포함하고 있다. 이러한 전자 방출 소자(420)는 전압 인가시에 전도성 입자를 둘러싼 절연체인 무기 전구체(422)로부터 전기적 절연 파괴가 일어나서 전도성 채널이 형성된다.
상기 전자 방출 소자(420)의 윗면에는 복수의 절연체층(411)이 형성되고, 상기 절연체층(411) 사이는 공간부(430)가 형성되어 있다. 상기 절연체층(411)의 윗면에는 그리드 전극 역할을 하는 제 3 전극(412)이 형성되어 있다.
한편, 제 2 전극(404)의 표면에는 방전 셀별로 적,녹,청색의 발광체층(410)이 도포되어 있다. 상기 발광체층(410)은 자외선을 받아 가시광을 생성하는 물질층이다. 하지만, 본 실시예는 이에 한정되지 않고, 상기 발광체층(410)이 전자와의 충돌에 의하여 가시광을 생성하거나, 퀀텀 도트를 포함할 수도 있다.
또한, 방전 셀 내부에는 크세논을 포함하는 가스가 채워져 있다. 대안으로는 질소, 중수소, 이산화탄소, 수소, 일산화탄소, 크립톤 또는 공기를 포함할 수도 있으며, 질소가 가스로 이용될 경우에는 장파장의 자외선을 발생하기 때문에, 발광체층(410)이 제 1 기판(401)이나, 제 2 기판(402)의 외면에 형성될 수도 있다. 본 실 시예에서는 전자 빔등의 외부 에너지에 의하여 여기되어서 자외선을 발생시킬 수 있는 가스를 말한다.
상기와 같은 구조를 가지는 디스플레이 장치(400)는 제 1 전극(403)과, 제 2 전극(404)과, 제 3 전극(412)에 각각 소정의 전압이 인가되면, 상기 제 1 전극(403)으로부터 유입된 전자들을 가속시켜 제 3 전극(412)을 통하여 방전 셀내부로 전자를 방출시키게 된다. 방전 셀 내부로 방출된 전자는 가스를 여기시키게 되고, 여기된 가스는 안정화되면서 자외선을 발생시키게 된다. 발생된 자외선은 발광체층(410)을 여기시켜서 가시광을 발생시키게 되고, 이렇게 발생된 가시광은 제 2 기판(402)으로 출사되어서 화상을 구현하게 된다.
이때, 전자는 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다는 작은 에너지를 가지는 것이 바람직하다. 따라서, 제 1 내지 제 3 전극(403)(404)(412)은 전자가 가스를 여기시킬 수 있는 최적화된 전자 에너지를 가질 수 있는 전압이 인가된다.
이상의 설명에서와 같이, 본 발명의 디스플레이 장치는 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 유지 방전 전극쌍위에 전도성 입자를 분산시킨 전계 방출 소자를 형성함으로써, 유지 방전 전압이 인가시에 발생되는 전계에 의하여 방전 공간에 전자를 효율적으로 공급하게 되어서, 방전 전압을 낮출 수가 있고, 발광 효율을 향상시킬 수가 있다.
둘째, 전계 방출 소자로부터 방출되는 전자가 여기 가스를 이온화시킬 수 있을 정도의 에너지까지 필요없고, 여기시킬 정도의 에너지만 있으면 화상을 형성할 수 있으므로, 구동 전압을 낮출 수 있고, 휘도를 증가시킬 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 (15)
- 서로 대향되며, 간격을 두고 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판;상기 제 1 기판의 내면에 형성된 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 이격되게 배치된 제 2 전극을 가지는 방전 전극들;상기 방전 전극들상에 배치되며, 이들에 인가되는 방전 전압에 의하여 발생되는 전계에 의하여 전자를 방전 셀로 방출시키며, 전도성 입자와, 상기 전도성 입자를 매립하는 절연체층을 가지는 전계 방출 소자;상기 방전 셀내에 도포된 발광체층; 및상기 방전 셀내에 채워진 방전 가스;를 포함하는 디스플레이 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 방전 전극들은 유전체층에 의하여 매립된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 삭제
- 제 1 항에 있어서,상기 전계 방출 소자는 상기 방전 전극들의 양 가장자리 부분에 선택적으로 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 전계 방출 소자는 상기 방전 전극들의 윗면에 전체적으로 도포된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 방전 전극들은 상기 제 1 전극과, 상기 제 1 전극과 유지 방전을 일으키는 상기 제 2 전극과,상기 제 2 기판상에 배치되어서, 상기 제 2 전극과 어드레싱 방전을 일으키는 제 3 전극을 더 포함하는 디스플레이 장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에는 방전 셀을 한정하기 위하여 격벽이 배치되고, 상기 발광체층은 상기 격벽의 측벽이나, 제 1 기판의 내면이나, 제 2 기판의 내면중 적어도 한 곳이상 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 서로 대향되며, 간격을 두고 배치된 제 1 기판 및 제 2 기판;상기 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에서, 상기 제 1 기판상에 배치된 제 1 전극과, 상기 제 2 기판상에 배치된 제 2 전극;상기 제 1 전극상에 배치되어서 이들에 인가되는 전압에 의하여 전자를 방전 셀내로 방출시키며, 전도성 입자와, 상기 전도성 입자를 매립하는 절연체층을 가지는 전계 방출 소자;상기 방전 셀내에 형성된 발광체층; 및상기 방전 셀내에 채워지며, 상기 전자에 의하여 여기되는 가스;를 포함하는 디스플레이 장치.
- 삭제
- 삭제
- 제 9 항에 있어서,상기 전계 방출 소자의 상부에는 제 3 전극이 더 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치
- 삭제
- 제 9 항에 있어서,상기 전자는 가스를 여기시키는데 필요한 에너지보다 크고, 가스를 이온화시키는데 필요한 에너지보다 작은 에너지를 가지는 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
- 제 9 항에 있어서,상기 제 1 기판과, 제 2 기판 사이에는 방전 셀을 한정하기 위하여 격벽이 배치되고, 상기 발광체층은 상기 격벽의 측벽이나, 제 1 기판의 내면이나, 제 2 기판의 내면중 적어도 한 곳이상 형성된 것을 특징으로 하는 디스플레이 장치.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050112935A KR100777727B1 (ko) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | 디스플레이 장치 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020050112935A KR100777727B1 (ko) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | 디스플레이 장치 |
Publications (2)
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|---|---|
| KR20070054867A KR20070054867A (ko) | 2007-05-30 |
| KR100777727B1 true KR100777727B1 (ko) | 2007-11-19 |
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ID=38276475
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| KR1020050112935A KR100777727B1 (ko) | 2005-11-24 | 2005-11-24 | 디스플레이 장치 |
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| KR (1) | KR100777727B1 (ko) |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20010077686A (ko) * | 2000-02-07 | 2001-08-20 | 김순택 | 카본나노튜브를 채용한 2차 전자 증폭 구조체 및 이를이용한 플라즈마 표시 패널 |
| JP2002117771A (ja) * | 2000-10-10 | 2002-04-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 放電灯及びプラズマディスプレイパネル及びその製造方法 |
| KR20030081642A (ko) * | 2002-04-12 | 2003-10-22 | 삼성에스디아이 주식회사 | 탄소나노튜브를 이용한 플라즈마 디스플레이 패널 및 그전면 패널의 제조방법 |
| KR20040083973A (ko) * | 2003-03-26 | 2004-10-06 | 김용석 | 보호막내 나노 팁을 포함하고 있는 고효율 플라즈마디스플레이 소자 및 그것의 제조방법 |
| KR20050095381A (ko) * | 2004-03-26 | 2005-09-29 | 김용석 | 나노 팁을 포함하고 있는 고효율 플라즈마 디스플레이소자용 전면판 및 그것의 제조방법 |
-
2005
- 2005-11-24 KR KR1020050112935A patent/KR100777727B1/ko not_active IP Right Cessation
Patent Citations (5)
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