KR100975117B1 - 광발생장치 - Google Patents

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Abstract

휘도가 향상된 광발생장치는 제1 전극층, 제2 전극층, 탄소 나노튜브부 및 발광층을 포함한다. 제1 전극층은 제1 기판의 일면 상에 형성되고, 제2 전극층은 제1 기판과 마주보는 제2 기판의 일면 상에 형성된다. 탄소 나노튜브부는 제1 전극층 상에 형성되고, 상기 제2 전극층을 향해 전자를 방출한다. 발광층은 제2 전극층 상에 형성되고, 복수의 발광입자들 및 복수의 발광 보조입자들을 포함한다. 발광입자들은 탄소 나노튜브부에서 출사된 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시키고, 발광 보조입자들은 발광입자들 주위에 분산되어 배치되어 광의 경로를 변경시킨다. 이와 같이, 발광입자들에서 발생된 광이 발광 보조입자들에 의해 광의 경로가 변경되어 상부로 출사됨에 따라, 광발생장치의 휘도가 보다 증가될 수 있다.
탄소 나노튜브부, 발광입자, 발광 보조입자

Description

광발생장치{LIGHT GENERATING APPARATUS}
본 발명은 광발생장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 여기된 발광층을 통해 광을 발생시키는 광발생장치에 관한 것이다.
일반적으로 광을 발생시키는 광발생장치에 다양한 종류가 있지만, 최근에는 탄소 나노튜브를 이용하여 광을 발생시키는 광발생장치가 개발되었다. 이러한 광발생장치는 제1 및 제2 전극들 사이에 배치된 다수의 탄소 나노튜브들 및 발광층을 구비하고 있다.
상기 광발생장치가 광을 발생시키는 원리를 간단하게 소개하겠다. 우선, 상기 제1 및 제2 전극들 양단에 구동전압이 인가되면, 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 전기장이 형성되고, 이러한 전기장은 상기 탄소 나노튜브들의 끝단을 통해 전자(electron)를 방출시킨다. 상기 탄소 나노튜브들에서 출사된 전자는 상기 전기장에 의해 상기 발광층과 충돌하여 상기 발광층 내의 발광입자들을 여기시킨다. 이렇게 여기된 발광입자들은 바닥 상태로 복귀하면서 에너지 밴드갭만큼의 파장을 갖는 광을 출사시킨다. 결국, 상기 발광층에서 발생된 광은 상기 광발생장치의 전면(front face)을 통해 외부로 출사된다.
그러나, 상기 발광입자들에서 발생된 광들은 상기 광발생장치의 전면을 향해서만 진행하는 것이 아니라 상하좌우 사방으로 진행된다. 그로 인해, 상기 발광입자에서 발생된 광 중 일부는 인접한 발광입자나 다른 물질들에 의해 흡수되어, 상기 광발생장치의 휘도를 감소시킬 수 있다.
또한, 상기 광발생장치의 휘도가 감소되는 것을 보완하기 위해 상기 제1 및 제2 전극들 양단에 걸리는 구동전압을 높여야한다. 이와 같이, 상기 구동전압을 높일 경우, 상기 탄소 나노튜브들 또는 상기 발광층에 악영향을 미쳐 수명이 감소되는 문제점이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명은 휘도 및 수명이 감소되는 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 휘도 및 수명을 증가시킬 수 있는 광발생장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 의한 광발생장치는 제1 전극층, 제2 전극층, 탄소 나노튜브부 및 발광층을 포함한다.
상기 제1 전극층은 제1 기판의 일면 상에 형성되고, 상기 제2 전극층은 상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판의 일면 상에 형성된다. 상기 탄소 나노튜브부는 상기 제1 전극층 상에 형성되고, 상기 제2 전극층을 향해 전자를 방출한다. 상기 발광층은 상기 제2 전극층 상에 형성되고, 복수의 발광입자들 및 복수의 발광 보조입자들들을 포함한다. 상기 발광입자들은 상기 탄소 나노튜브부에서 출사된 상기 전 자와의 충돌에 의해 광을 발생시키고, 상기 발광 보조입자들은 상기 발광입자들 주위에 분산되어 배치되어 상기 광의 경로를 변경시킨다.
상기 발광 보조입자는 상기 광의 파장보다 작은 직경을 가질 수 있다. 여기서, 상기 광은 청색광을 포함한다고 할 때, 상기 발광 보조입자는 상기 청색광의 파장보다 작은 직경을 가질 수 있다. 반면, 상기 발광입자는 상기 광의 파장보다 큰 직경을 가질 수 있다.
상기 발광 보조입자는 상기 광을 반사시킬 수 있는 광반사 물질을 포함할 수 있고, 상기 광반사 물질은 알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
상기 탄소 나노튜브부는 나노튜브 베이스층 및 탄소 나노튜브 돌기들을 포함할 수 있다. 상기 나노튜브 베이스층은 상기 제1 전극층 상에 형성되고, 상기 탄소 나노튜브 돌기들은 상기 나노튜브 베이스층에서 상기 제2 기판 측으로 돌출되어 상기 전자를 방출한다.
한편, 상기 광발생장치는 상기 탄소 나노튜브 돌기들과 인접하게 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치되어, 상기 탄소 나노튜브 돌기들로부터 상기 전자가 방출되도록 유도하는 게이트 전극을 더 포함할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극층들 사이에는 제1 구동전압이 인가되고, 상기 제1 전극층 및 상기 게이트 전극 사이에는 제2 구동전압이 인가될 수 있다. 이때, 상기 제2 구동전압은 상기 제1 구동전압보다 작을 수 있다.
상기 게이트 전극은 복수개가 서로 이격되어 상기 나노튜브 베이스층 상부에 배치될 수 있고, 상기 탄소 나노튜브 돌기들은 상기 게이트 전극들 사이에 각각 동일한 면적으로 배치될 수 있다.
또한, 상기 광발생장치는 상기 게이트 전극들 및 상기 나노튜브 베이스층 사이에 개재되어, 상기 게이트 전극들을 지지하는 복수의 절연 지지부들을 더 포함할 수 있다. 여기서, 상기 절연 지지부의 높이는 상기 탄소 나노튜브 돌기의 높이와 같거나 높을 수 있다.
또한, 상기 광발생장치는 상기 게이트 전극들 상에 각각 형성되어 상기 발광층에서 발생되어 상기 제1 기판 측으로 향하는 광을 반사시키는 복수의 광반사부들을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 광발생장치는 상기 제1 및 제2 기판들을 서로 결합시키면서 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 방전공간을 형성하는 스페이서부를 더 포함할 수 있다. 이때, 상기 방전공간은 진공 상태 또는 비진공 상태일 수 있다.
한편, 상기 발광층은 상기 탄소 나노튜브부의 상면과 접촉하여 배치될 수 있다.
이와 같은 광발생장치에 따르면, 탄소 나노튜브부에서 방출된 전자가 발광층의 발광입자들과 충돌하여 광을 발생시키고, 이렇게 발생된 광은 상기 발광입자들 주위에 분산되어 있는 발광 보조입자들에 의해 광의 경로가 변경되어 광발생장치의 상부로 출사된다. 그로 인해, 상기 발광입자들에서 발생된 광의 효율이 증가되어 상기 광발생장치의 휘도를 증가시킬 수도 있다.
또한, 상기 광발생장치의 휘도가 증가됨에 따라, 상기 탄소 나노튜브부에서 전자를 방출시키기 위해 필요한 구동전압의 크기를 감소시킬 수 있고, 그 결과 상기 광발생장치의 수명이 보다 증가될 수 있다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
도면들에 있어서, 각 장치 또는 막(층) 및 영역들의 두께는 본 발명의 명확성을 기하기 위하여 과장되게 도시되었으며, 또한 각 장치는 본 명세서에서 설명되지 아니한 다양한 부가 장치들을 구비할 수 있으며, 막(층)이 다른 막(층) 또는 기판 상에 위치하는 것으로 언급되는 경우, 다른 막(층) 또는 기판 상에 직접 형성되거나 그들 사이에 추가적인 막(층)이 개재될 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예들을 보다 상세하게 설명한다.
<실시예 1>
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 의한 광발생장치는 제1 기판부(100), 상기 제1 기판부(200)와 대향하는 제2 기판부(200), 및 상기 제1 기판부(100)와 상기 제2 기판부(200) 사이에 개재된 스페이서부(300)를 포함한다.
상기 제1 기판부(100)는 제1 기판(110), 제1 전극층(120) 및 탄소 나노튜브부(130)를 포함한다.
상기 제1 기판(110)은 일례로, 플레이트 형상을 갖는다. 상기 제1 기판(110)은 절연성을 갖는 것이 바람직하며, 유리기판, 석영기판 또는 플라스틱 기판 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 상기 제1 기판(110)이 상기 플라스틱 기판일 경우, 플렉시블한(flexible) 성질을 가질 수 있다.
상기 제1 전극층(120)은 상기 제1 기판(110)의 일면 상에 형성된다. 상기 제1 전극층(120)은 투명한 성질을 갖는 도전성 물질로 이루어질 수 있지만, 불투명한 금속 물질로도 이루어질 수 있다. 여기서, 상기 제1 전극층(120)이 투명한 성질을 가질 경우, 상기 광발생장치는 상기 제1 기판부(100) 측으로도 광을 출사시킴에 따라 양면 또는 후면 발광장치로 이용될 수 있다. 반면, 상기 제1 전극층(120)이 불투명한 성질을 가질 경우, 상기 광발생장치는 상기 제2 기판부(200) 측으로만 광을 출사시킴에 따라 전면 발광장치로만 이용될 수 있다.
상기 탄소 나노튜브부(130)는 상기 제1 금속층(120) 상에 형성된다. 상기 탄소 나노튜브부(130)는 예를 들어, 나노튜브 베이스층(132) 및 복수의 탄소 나노튜브 돌기들(134)을 포함할 수 있다.
상기 나노튜브 베이스층(132)은 상기 제1 금속층(120) 상에 형성된다. 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)은 상기 나노튜브 베이스층(132)에서 상기 제2 기판부(200) 측으로 소정의 높이로 돌출된다.
상기 나노튜브 베이스층(132)은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)이 성장하기 위한 베이스층으로서의 역할을 수행한다. 예를 들어, 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)은 약 600도 ~ 약 900도의 온도범위에서 탄화수소가 인가된 상태에서, 상기 나노튜브 베이스층(132)의 표면으로부터 성장되어 형성될 수 있다. 상기 나노튜브 베이스층(132)은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)을 성장시키기 위해 필요한 촉매 전이금속이 증착되어 형성될 수 있다.
상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)은 낮은 전계에도 쉽게 전자(electron)를 방 출시키는 성질을 갖는다. 예를 들어, 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 직경은 약 1.0 nm ~ 수십 nm의 범위를 가질 수 있고, 전자방출이 되는 임계 전계(turn-on-field)가 약 1 V/um ~ 약 5 V/um의 범위를 가질 수 있다.
한편, 상기 제1 기판(110) 및 상기 제1 금속층(120) 사이와 상기 제1 금속층(120) 및 상기 탄소 나노튜브부(130) 사이에 각각 제1 및 제2 하부 절연층들(미도시)이 더 형성될 수 있다.
이어서, 상기 제2 기판부(200)는 제2 기판(210), 제2 전극층(220) 및 발광층(230)을 포함한다.
상기 제2 기판(210)은 상기 제1 기판부(100)와 이격되어 대향하도록 배치된다. 상기 제2 기판(210)은 일례로, 플레이트 형상을 갖는다. 상기 제2 기판(210)은 절연성을 갖는 것이 바람직하며, 유리기판, 석영기판 또는 플라스틱 기판 중 어느 하나일 수 있다. 여기서, 상기 제2 기판(210)이 상기 플라스틱 기판일 경우, 플렉시블한(flexible) 성질을 가질 수 있다.
상기 제2 전극층(220)은 상기 제1 기판부(100)와 마주보는 상기 제2 기판(210)의 일면 상에 형성된다. 상기 제2 전극층(220)은 투명한 성질을 갖는 도전성 물질로 이루어질 수 있다. 그 결과, 상기 광발생장치는 상기 제2 전극층(220)을 통해 상부로 광을 출사시킬 수 있다.
상기 발광층(230)은 상기 제2 전극층(220) 상에 형성된다. 상기 발광층(230)은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)에서 방출된 전자와 충돌에 의해서 여기되고, 여기된 상기 발광층(230)은 다시 바닥 상태로 복귀하면서 특정한 에너지 밴 드갭만큼의 파장을 갖는 광을 발생시킨다.
상기 발광층(230)은 일반적으로 백색광을 발생시킬 수 있지만, 적색광, 녹색광 및 청색광 등의 3색광을 발생시킬 수도 있다. 즉, 상기 발광층(230)은 적색광을 발생시키는 적색 발광층(미도시), 녹색광을 발생시키는 녹색 발광층(미도시) 및 청색광을 발생시키는 청색 발광층(미도시)을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 발광층(230)의 구성물질 및 발광원리에 대하서는 별도의 도면을 이용하여 추후에 설명하도록 하겠다.
한편, 상기 제2 기판(210) 및 상기 제2 금속층(220) 사이와 상기 제2 금속층(220) 및 상기 발광층(230) 사이에 각각 제1 및 제2 상부 절연층들(미도시)이 더 형성될 수 있다.
이어서, 상기 스페이서부(300)는 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200) 사이에 배치된다. 상기 스페이서부(300)는 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200)을 서로 결합시키면서 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200) 사이에 방전공간을 형성할 수 있다.
상기 스페이서부(300)는 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200) 사이의 가장자리를 따라 형성되어 상기 방전공간을 외부로부터 완전하게 밀봉할 수도 있다. 여기서, 상기 방전공간은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)에서 전자들이 쉽게 방출되도록 진공 상태로 존재하는 것이 바람직하지만, 어느 정도의 기압을 가질 수도 있다.
한편, 상기 광발생장치가 광을 발생시키는 과정을 간단하게 설명하면, 우선 상기 제1 전극층(120) 및 상기 제2 전극층(220) 사이에 제1 구동전압(V1)을 인가한다. 이때, 상기 제1 전극층(120)은 음극, 즉 캐소드(cathod)의 역할을 수행하고, 상기 제2 전극층(220)은 양극, 즉 애노드(anode)의 역할을 수행할 수 있다.
상기 제1 및 제2 전극층들(120, 220) 사이에 상기 제1 구동전압(V1)이 인가되면, 상기 제1 및 제2 전극층들(120, 220) 사이에 전기장이 형성되고, 이렇게 형성된 전기장은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 끝단으로부터 전자를 방출시켜 상기 발광층(230)으로 유도한다. 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)에서 방출된 상기 전자가 상기 전기장에 의해 상기 발광층(230)과 출돌하면 상기 발광층(230)을 여기시키고, 여기된 상기 발광층(230)은 바닥 상태로 복귀하면서 광을 발생시킨다.
도 2는 도 1의 'A' 부분를 확대해서 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 발광층(230)은 복수의 발광입자들(232) 및 복수의 발광 보조입자들(234)을 포함한다.
상기 발광입자들(232)은 전공과 전자의 재결합 과정에서의 에너지에 의해 광을 발생시키는 물질, 즉 형광물질이다. 예를 들어, 상기 발광입자들(232)은 유기 화합물로 이루어질 수 있고, 이때 상기 유기 화합물의 성분에 따라 상기 발광입자들로부터 발생되는 광의 색깔이 달라질 수 있다.
상기 발광입자들(232) 각각의 직경은 상기 발광입자들(232)에서 발생되는 광의 파장보다 큰 것이 바람직하고, 예를 들어 10um ~ 100um의 범위를 가질 수 있다.
상기 발광 보조입자들(234)은 상기 발광입자들(232) 주위에 분산되어 배치된다. 상기 발광 보조입자들(234) 각각의 직경은 상기 발광입자들(232)에서 발생되 는 광의 파장보다 작을 수 있다. 여기서, 상기 광에 청색광이 포함된다고 할 때, 상기 발광 보조입자들(234) 각각은 상기 청색광의 파장보다 작은 직경을 갖는 것이 바람직하다.
한편, 상기 발광 보조입자들(234) 각각은 상기 광을 반사시킬 수 있는 광반사 물질을 포함할 수 있다. 여기서, 상기 광반사 물질은 알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중에서 적어도 하나를 포함할 수 있다.
도 3은 도 2에서 광의 경로가 변경되는 과정을 개념적으로 설명한 도면이다.
도 3을 참조하여 상기 광발생장치의 휘도가 증가되는 원리를 간단하게 설명하겠다.
우선, 상기 발광입자들(232)은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)에서 방출된 전자와 충돌하여 여기되고, 그 결과 광을 외부로 발생시킨다. 이때, 상기 발광입자들(232)에서 발생되는 광은 모든 방향으로 방출된다. 따라서, 상기 발광입자들(232)에서 발생되는 광을 상하좌우에 따라 구분하면, 상기 발광입자들(232)은 제1 내지 제4 광들(L1, L2, L3, L4)을 발생시킨다. 이때, 상기 제1 내지 제4 광들(L1, L2, L3, L4) 중 상기 제1 광(L1)만이 상기 광발생장치의 전면(front face)으로 출사되므로, 나머지 광들, 즉 상기 제2 내지 제4 광(L2, L3, L4)은 상기 광발생장치의 휘도에 기여하지 못하고 인접한 발광입자들(232) 등에 흡수되어 없어진다. 여기서, 상기 광발생장치의 휘도는 상기 광발생장치의 전면(front face)으로 출사되는 광의 휘도를 의미한다.
그러나, 본 실시예에 따르면, 상기 발광 보조입자들(234)은 상기 발광입자들(232) 주위에 분산되어 배치되어, 상기 광발생장치의 휘도에 기여하지 못하고 흡수되어 없어지는 광의 경로를 변경시켜 상기 휘도를 증가시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 발광 보조입자들(234)은 상기 제3 광(L3) 또는 상기 제4 광(L4)을 산란, 반사, 회절시켜 상기 광발생장치의 전면으로 진행되는 반사광(RL)으로 변경시킨다. 그 결과, 상기 제1 광(L1)과 상기 반사광(RL)의 합에 의해 상기 광발생장치의 전면 휘도(luminance of front face)가 증가된다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 발광입자들(232) 주위에 분산되어 있는 상기 발광 보조입자들(234)에 의해 광의 경로가 변경되어 상기 광발생장치의 상부로 출사됨에 따라, 상기 발광입자들(232)에서 발생된 광의 효율이 증가되어 상기 광발생장치의 휘도를 증가시킬 수도 있다.
또한, 상기 광발생장치의 휘도가 증가됨에 따라, 상기 탄소 나노튜브부(130)에서 전자를 방출시키기 위해 필요한 구동전압의 크기를 감소시킬 수 있고, 그 결과 상기 광발생장치의 수명이 보다 증가될 수 있다.
<실시예 2>
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 광발생장치는 절연 지지부(140) 및 게이트 전극(150)을 제외하면 도 1 내지 도 3에 의해 설명한 상기 제1 실시예의 광발생장치와 실질적으로 동일하므로, 상기 절연 지지부(140) 및 상기 게이트 전극(150)을 제외한 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하겠다.
도 4를 참조하면, 본 실시예에 의한 제1 기판부(100)는 복수의 절연 지지부들(140) 및 복수의 게이트 전극들(150)을 더 포함한다.
상기 절연 지지부들(140)은 상기 나노튜브 베이스층(132) 상에 형성되며, 서로 동일한 간격으로 이격되어 형성되는 것이 바람직하다. 그 결과, 상기 탄소 나노튜브 돌기들(234)은 상기 절연 지지부들(140) 사이에 각각 동일한 면적으로 배치될 수 있다.
상기 게이트 전극들(150)은 상기 절연 지지부들(140) 상에 각각 형성된다. 그 결과, 상기 게이트 전극들(150)도 상기 탄소 나노튜브 돌기들(234)을 동일한 면적으로 구분시킬 수 있다. 여기서, 상기 게이트 전극들(150)은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)로부터 전자가 쉽게 방출되도록 유도하는 기능을 수행한다.
상기 절연 지지부들(140) 각각의 높이는 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 높이와 같거나 높을 수 있다. 특히, 상기 절연 지지부들(140) 각각은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 높이와 거의 유사한 높이를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이, 상기 절연 지지부들(140) 각각이 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 높이와 거의 같은 높이를 가질 경우, 상기 게이트 전극들(150)은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(234)과 보다 인접하게 배치될 수 있고, 그로 인해 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)로부터 전자가 보다 쉽게 방출되도록 유도할 수 있다.
한편, 상기 제1 전극층(120)과 상기 게이트 전극들(150) 사이에는 제2 구동전압(V2)이 인가될 수 있다. 그 결과, 상기 제1 전극층(120) 및 상기 게이트 전극들(150) 사이에는 전자방출 유도전기장이 형성되고, 상기 전자방출 유도전기장은 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 끝단으로부터 전자를 방출시킬 수 있다. 여기서, 상기 제2 구동전압(V2)은 상기 제1 및 제2 전극층들(120, 220) 사이에 인가되 는 상기 제1 구동전압(V1)보다 낮은 전압을 가질 수 있다.
이와 같이 본 실시예에, 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)과 인접하게 배치된 상기 게이트 전극들(150)이 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)로부터의 전자방출을 유도함에 따라, 상대적으로 낮은 구동전압에서도 보다 쉽게 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)로부터 전자를 방출시킬 수 있다.
<실시예 3>
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 광발생장치는 광반사부(160)를 제외하면 도 5를 통해 설명한 상기 제2 실시예의 광발생장치와 실질적으로 동일하므로, 상기 광반사부(160)를 제외한 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제2 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하겠다.
도 5를 참조하면, 본 실시예에 의한 제1 기판부(100)는 상기 게이트 전극들(150) 상에 각각 형성된 복수의 광반사부들(160)을 더 포함한다.
상기 광반사부들(160)은 상기 게이트 전극들(150) 상에 각각 형성되어, 상기 발광층(130)에서 발생되어 상기 제1 기판부(100) 측으로 향하는 광을 반사시킨다. 상기 광반사부들(160)은 광을 반사시킬 수 있는 금속 물질, 예를 들어 알루미늄(Al) 또는 은(Ag)을 포함할 수 있다.
한편, 본 실시예에서 상기 광반사부들(160)을 생략하는 대신에, 상기 게이트 전극들(150)이 광을 반사시킬 수 있는 금속 물질로 이루어질 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 게이트 전극들(150) 상에 각각 형성된 상기 광발생부들(160)에 의해 상기 발광층(130)에서 발생되어 상기 제1 기판부(100) 측으로 향하는 광을 반사시킴에 따라, 상기 광발생장치에서의 휘도가 보다 더 증가될 수 있다.
<실시예 4>
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
본 실시예에 의한 광발생장치는 제1 및 제2 기판부들(100, 200)이 서로 접촉하여 있는 것을 제외하면 도 1 내지 도 3에 의해 설명한 상기 제1 실시예의 광발생장치와 실질적으로 동일하므로, 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200) 이외에 다른 구성요소들에 대한 자세한 설명은 생략하기로 하고, 상기 제1 실시예와 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 부여하겠다.
도 6을 참조하면, 본 실시예에 의한 제2 기판부(200)는 상기 제1 기판부(100)와 접촉한다. 구체적으로, 상기 제1 기판부(100)와 마주보는 상기 발광층(230)의 하면이 상기 탄소 나노튜브부(130)의 상면, 즉 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 상면과 접촉한다.
한편, 상기 발광층(230)의 하면이 상기 탄소 나노튜브 돌기들(134)의 상면과 접촉하는 것이 아닌 상기 발광층(230)이 상기 탄소 나노튜드 돌기들(134)을 덮도록 상부에 형성될 수도 있다.
이와 같이 본 실시예에 따르면, 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200)이 서로 접촉하여 배치됨에 따라, 상기 제1 및 제2 기판부들(100, 200) 사이에 형성되는 공간을 최소화하거나 제거할 수 있다. 그 결과, 상기 광발생장치의 부피, 즉 두께가 더욱 감소될 수 있다. 본 실시예에서, 제1 및 제2 기판부들(100, 200)을 서로 접촉시킬 수 있는 이유는 상기 발광 보조입자들(234)에 의해 광의 이용 효율이 증가될 수 있기 때문이다.
앞서 설명한 본 발명의 상세한 설명에서는 본 발명의 바람직한 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 숙련된 당업자 또는 해당 기술분야에 통상의 지식을 갖는 자라면 후술될 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 기술 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
도 2는 도 1의 'A' 부분를 확대해서 도시한 단면도이다.
도 3은 도 2에서 광의 경로가 변경되는 과정을 개념적으로 설명한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제4 실시예에 따른 광발생장치를 도시한 단면도이다.
<주요 도면번호에 대한 간단한 설명>
100 : 제1 기판부 110 : 제1 기판
120 : 제1 전극층 130 : 탄소 나노튜브부
132 : 나노튜브 베이스층 134 : 탄소 나노튜브 돌기
140 : 절연 지지부 150 : 게이트 전극
160 : 광반사부 200 : 제2 기판부
210 : 제2 기판 220 : 제2 전극층
230 : 발광층 232 : 발광입자
234 : 발광 보조입자 300 : 스페이서부

Claims (17)

  1. 제1 기판의 일면 상에 형성된 제1 전극층;
    상기 제1 기판과 마주보는 제2 기판의 일면 상에 형성된 제2 전극층;
    상기 제1 전극층 상에 형성된 나노튜브 베이스층, 및 상기 나노튜브 베이스층 상에 형성되어 전자를 방출하는 복수의 탄소 나노튜브 돌기들을 포함하는 탄소 나노튜브부;
    상기 제2 전극층 상에 형성되고, 상기 탄소 나노튜브부에서 출사된 상기 전자와의 충돌에 의해 광을 발생시키는 복수의 발광입자들 및 상기 발광입자들 주위에 분산되어 배치되어 상기 광의 경로를 변경시키는 복수의 발광 보조입자들을 갖는 발광층; 및
    상기 제1 및 제2 기판들을 서로 결합시키면서 상기 제1 및 제2 기판들 사이에 방전공간을 형성하기 위한 프레이서부를 포함하고,
    상기 나노튜브 베이스층은 상기 탄소 나노튜브 돌기들을 성장시키기 위해 촉매 전이금속이 증착되어 형성되어 있고,
    상기 탄소 나노튜브 돌기들은 탄화수소가 인가된 상태에서 상기 나노튜브 베이스층의 표면으로부터 성장되어 형성된 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발광 보조입자는
    상기 광의 파장보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 광은 청색광을 포함하고,
    상기 발광 보조입자는 상기 청색광의 파장보다 작은 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 발광 보조입자는
    상기 광을 반사시킬 수 있는 광반사 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 광 발생장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 광반사 물질은
    알루미늄(Al) 및 은(Ag) 중에서 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 발광입자는
    상기 광의 파장보다 큰 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 탄소 나노튜브 돌기들과 인접하게 상기 제1 및 제2 전극들 사이에 배치되어, 상기 탄소 나노튜브 돌기들로부터 상기 전자가 방출되도록 유도하는 게이트 전극을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전극층들 사이에는 제1 구동전압이 인가되 고,
    상기 제1 전극층 및 상기 게이트 전극 사이에는 제2 구동전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 제2 구동전압은 상기 제1 구동전압보다 작은 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 게이트 전극은 복수개가 서로 이격되어 상기 나노튜브 베이스층 상부에 배치되고,
    상기 탄소 나노튜브 돌기들은 상기 게이트 전극들 사이에 각각 동일한 면적으로 배치되는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 게이트 전극들 및 상기 나노튜브 베이스층 사이에 개재되어, 상기 게이트 전극들을 지지하는 복수의 절연 지지부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  13. 제12항에 있어서, 상기 절연 지지부의 높이는
    상기 탄소 나노튜브 돌기의 높이와 같거나 높은 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  14. 제12항에 있어서, 상기 게이트 전극들 상에 각각 형성되어 상기 발광층에서 발생되어 상기 제1 기판 측으로 향하는 광을 반사시키는 복수의 광반사부들을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제1항에 있어서, 상기 발광층은
    상기 탄소 나노튜브부의 상면과 접촉하여 배치되는 것을 특징으로 하는 광발생장치.
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