JP2007280934A - 電界放出型バックライトユニット及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】電界放出型バックライトユニット及びその製造方法を提供する。
【解決手段】下部基板１１０と、下部基板１１０上に形成される複数のカソード電極１１２と、下部基板１１０及びカソード電極１１２上にライン形態に形成される複数の絶縁層１１４と、絶縁層１１４上に形成される複数のゲート電極１１６と、絶縁層１１４間のカソード電極１１２上に形成されるものであり、電子放出物質からなる少なくとも一つのエミッタ１３０と、を備える電界放出型バックライトユニット。
【選択図】図３

Description

本発明は、電界放出型バックライトユニット及びその製造方法に係り、詳細には輝度及び発光効率を向上させうる電界放出型バックライトユニット及びその製造方法に関する。

一般的に、平板表示装置は、発光型表示装置と受光型表示装置とに大別される。発光型表示装置には、陰極線管（ＣＲＴ；Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ；Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）、及び電界放出表示装置（ＦＥＤ；Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）などがあり、受光型表示装置には、液晶表示装置（ＬＣＤ；Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）がある。液晶表示装置は、軽くて消費電力が少ない長所を持っているが、液晶表示装置自体が発光して画像を形成できず、外部から光が入射されて画像を形成する受光型表示装置であるため、発光源なしには観察できないという問題点がある。このような問題点を解決するために、液晶表示装置の背面にはバックライトユニットが設置される。

従来バックライトユニットには、線光源として冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ；Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）と、点光源として発光ダイオード（ＬＥＤ；Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）が主に使われてきた。しかし、このようなバックライトユニットは、一般的にその構成が複雑でコストが高く、光源が側面にあって光の反射と透過による電力消耗が大きいという短所がある。特に、液晶表示装置が大型化するほど輝度の均一性を確保し難いという問題点がある。

これにより、最近には、前記の問題点を解消するために平面発光構造を持つ電界放出型バックライトユニットが開発されている。このような電界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て電力消耗が少なく、また広い範囲の発光領域でも比較的均一な輝度を表すという長所がある。一方、前記のような電界放出型バックライトユニットは照明にも使われうる。

図１及び図２は、従来の電界放出型バックライトユニットを概略的に図示した分離斜視図及び断面図である。図１及び図２を参照すれば、上部基板２０と下部基板１０とが離隔して互いに対向するように配置されている。ここで、上部基板２０と下部基板１０とは、その間に設けられるスペーサ（図示せず）により互いに一定の間隔を維持している。下部基板１０の上面にはカソード電極１２が形成され、その上には絶縁層１４と電子抽出のためのゲート電極１６とが順次に形成されている。そして、絶縁層１４には、カソード電極１２を露出させるエミッタホール１５が形成されており、このエミッタホール１５を通じて露出されたカソード電極１２上には電子放出物質、例えば、炭素ナノチューブ（ＣＮＴ、Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏｔｕｂｅｓ）などからなるエミッタ３０が形成されている。上部基板２０の下面にはアノード電極２２が形成されており、このアノード電極２２上には蛍光体層２３が塗布されている。前記のような構造で、ゲート電極１６とカソード電極１２との間に印加される電圧によってエミッタ３０から電子が放出され、このように放出された電子は、アノード電極２２方向に加速されて蛍光体層２３を励起させることによって可視光を発散させる。

しかし、前記のような構造の電界放出型バックライトユニットでは、エミッタ３０から放出される電子の初期発散角が小さくて、輝度及び発光効率が低いという問題点がある。そして、前記のような電界放出型バックライトユニットを製造する工程は、下部基板１０の上にカソード電極１２及び絶縁層１４を形成し、絶縁層１４の上面にゲート電極層を蒸着した後、これをパターニングしてゲート電極１６を形成し、絶縁層１４にエミッタホール１５を形成し、そして、エミッタホール１５の内部にエミッタ３０を形成する工程を含むので、製造工程が複雑であるという問題点がある。
特開２００２−０９１３４３号公報 大韓民国特許出願公開２００３−００１２１５４号明細書 大韓民国特許出願公開２００３−００３７２１３号明細書

本発明は、前記の問題点に鑑みてなされたものであり、輝度及び発光効率を向上させることができ、簡単な工程を製造できる電界放出型バックライトユニット及びその製造方法を提供するところにその目的がある。

前記の目的を達成するために、下部基板と、前記下部基板上に形成される複数のカソード電極と、前記下部基板及びカソード電極上にライン形態に形成される複数の絶縁層と、前記絶縁層上に形成される複数のゲート電極と、前記絶縁層間のカソード電極上に形成されるものであり、電子放出物質からなる少なくとも一つのエミッタと、を備える。

前記カソード電極は、互いに平行に形成され、前記絶縁層は、前記カソード電極と交差するように形成される。

前記絶縁層の高さは、３〜１０μｍであり、前記絶縁層間の間隔は、１０〜３０μｍである。そして、前記エミッタの高さは、１〜３μｍである。

前記電子放出物質は、ＣＮＴ、ＺｎＯ、非晶質炭素、ナノダイアモンド、ナノ金属線、ナノ酸化金属線からなるグループで選択された少なくとも一つを含む。

前記電界放出型バックライトユニットは、前記下部基板と所定間隔離隔して設けられる上部基板と、前記上部基板の下面に形成されるアノード電極と、前記アノード電極上に形成される蛍光体層と、をさらに備える。

本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法は、基板上に複数のカソード電極を形成する工程と、前記基板及びカソード電極上に複数の絶縁層をライン形態に形成する工程と、前記絶縁層上に複数のゲート電極を形成する工程と、前記絶縁層間のカソード電極上に電子放出物質からなる少なくとも一つのエミッタを形成する工程と、を含む。

本発明によれば、カソード電極が形成された基板上に絶縁層をライン形態で形成することによって、エミッタから放出される電子の初期発散角を増大させうる。これにより、電子の広がりが向上して輝度及び発光効率が向上できる。また、本発明によれば、従来に比べて簡単な工程で電界放出型バックライトユニットを製造できる。

以下、添付された図面を参照して本発明による望ましい実施形態を詳細に説明する。図面で同じ参照符号は同じ構成要素を指称する。

図３は、本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの分離斜視図であり、図４は、図３に図示された電界放出型バックライトユニットの断面図である。

図３及び図４を参照すれば、下部基板１１０と上部基板１２０とが互いに離隔して対向するように配置されている。ここで、下部基板１１０と上部基板１２０とは、その間に設けられるスペーサ（図示せず）により互いに一定の間隔を維持している。下部基板１１０及び上部基板１２０としては、一般的にガラス基板が使われる。下部基板１１０の上面には複数のカソード電極１１２が形成されている。ここで、カソード電極１１２は互いに平行に形成できる。カソード電極１１２は、金属物質またはＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電性物質からなりうる。

下部基板１１０及びカソード電極１１２の上面には、複数の絶縁層１１４がライン形態に形成されている。ここで、絶縁層１１４は、カソード電極１１２と交差するように形成されることが望ましい。絶縁層１１４は、約３〜１０μｍの高さを持つように形成されうる。そして、絶縁層１１４間の間隔は約１０〜３０μｍになりうる。絶縁層１１４は、感光性または非感光性絶縁物質からなりうる。絶縁層１１４を感光性絶縁物質を利用して形成する場合には、コストダウンになり、大面積バックライトユニットの製作が容易であるという長所がある。

絶縁層１１４の上面には、それぞれ電子抽出のためのゲート電極１１６が形成されている。ここで、ゲート電極１１６は、絶縁層１１４の上面に沿って形成される。ゲート電極１１６は、金属物質またはＩＴＯのような透明な導電性物質からなりうる。

絶縁層１１４間のカソード電極１１２上には、少なくとも一つのエミッタ１３０が形成されている。エミッタ１３０は、カソード電極１１２とゲート電極１１６との間に印加される電圧によって電子を放出する。一方、図３には、絶縁層１１４間のカソード電極１１２上に２個のエミッタ１３０が形成された場合が図示されているが、これに限定されず、１個または３個以上のエミッタが形成されることもある。エミッタ１３０は、電子放出特性の優秀な電子放出物質からなることが望ましい。具体的に、前記電子放出物質は、ＣＮＴ、ＺｎＯ、非晶質炭素、ナノダイアモンド、ナノ金属線、ナノ酸化金属線からなるグループで選択された少なくとも一つを含むことができる。

一方、上部基板１２０の下面にはアノード電極１２２が形成されており、このアノード電極１２２上には蛍光体層１２３が塗布されている。ここで、アノード電極１２２は、透明な導電性物質からなりうる。

前記のような構造の電界放出型バックライトユニットで、カソード電極１１２、ゲート電極１１６及びアノード電極１２２にそれぞれ所定電圧が印加されれば、カソード電極１１２とゲート電極１１６との間に印加される電圧によってエミッタ１３０から電子が放出される。このとき、本実施形態のように所定高さの絶縁層１１４をライン形態に形成すれば、電子の初期発散角が大きくなり、これにより、電子の広がり（ｓｐｒｅａｄｉｎｇ）が増大しうる。このように電子の広がりが増大すれば、輝度及び発光効率が向上する。次いで、大きい初期発散角を持って放出される電子は、アノード電極１２２側に向かって蛍光体層１２３と衝突することによって光を発生させる。

図５は、図１に図示された従来の電界放出型バックライトユニットでエミッタから放出された電子の軌跡を図示したものであり、図６は、図３に図示された本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットでエミッタから放出された電子の軌跡を図示したものである。図５及び図６で、カソード電極、ゲート電極、及びアノード電極にはそれぞれ０Ｖ、５０Ｖ、１００Ｖの電圧を印加した。図５及び図６を参照すれば、従来の電界放出型バックライトユニットに比べて、絶縁層をライン形態に形成した本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットで、電子の初期発散角がさらに増大したことが分かる。

以下では、本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明する。図７ないし図１４は、図３に図示された本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。以下の図面で、基板１１０は、図３の下部基板を表す。

まず、図７を参照すれば、基板１１０上に複数のカソード電極１１２を形成する。基板１１０としては、一般的にガラス基板が使われうる。カソード電極１１２は、基板１１０上にカソード電極層（図示せず）を蒸着した後、これを所定形態にパターニングすることによって形成できる。ここで、前記カソード電極層は、金属物質またはＩＴＯのような透明な導電性物質からなりうる。そして、カソード電極１１２は、互いに平行したストライプ形態で形成できる。

図８を参照すれば、基板１１０上に、カソード電極１１２を覆うように絶縁物質を含むペースト１１４’を所定厚さで塗布する。ここで、ペースト１１４’は、感光性または非感光性絶縁物質を含みうる。

次いで、図９を参照すれば、ペースト１１４’をパターニングしてライン形態の複数の絶縁層１１４を形成する。このとき、絶縁層１１４は、カソード電極１１２と交差するように形成されることが望ましい。具体的に、ペースト１１４’が感光性絶縁物質からなる場合には、フォトリソグラフィ工程によってペースト１１４’をパターニングした後、これを焼成することでライン形態の絶縁層１１４を形成できる。このように絶縁層１１４を、感光性絶縁物質を利用して形成する場合にはコストダウンになり、大面積バックライトユニットの製作が容易であるという長所がある。一方、ペースト１１４’が非感光性絶縁物質からなる場合には、ペースト１１４’を塗布して焼成した後、ペースト１１４’の上面にフォトレジスト（図示せず）を塗布する。次いで、フォトレジストをパターニングした後、ペースト１１４’をエッチングすれば、ライン形態の絶縁層１１４を形成できる。前記のように形成される絶縁層１１４の高さは約３〜１０μｍになりうる。そして、絶縁層１１４間の間隔は約１０〜３０μｍになりうる。

図１０を参照すれば、図９に図示された結果物の全面に所定の導電性金属物質を蒸着してゲート電極層１１６‘を形成する。ここで、ゲート電極層１１６‘は、例えば、クロム（Ｃｒ）からなりうる。次いで、図１１を参照すれば、ゲート電極層１１６‘をパターニングすることによって、絶縁層１１４の上面に複数のゲート電極１１６を形成する。ここで、ゲート電極１１６は、絶縁層１１４の上面に沿って形成される。

次いで、絶縁層１１４間のカソード電極１１２上に電子放出物質からなるエミッタ（図３の１３０）を形成する。具体的に、図１２を参照すれば、図１１の結果物の全面にフォトレジストを塗布した後、これを所定形態にパターニングする。ここで、パターニングされたフォトレジスト１１８を通じてライン形態の絶縁層１１４間のカソード電極１１２（具体的には、カソード電極１１２のうち、後述するエミッタ１３０が形成される部分）が露出される。次いで、図１３を参照すれば、図１２の結果物の全面に電子放出物質を含むペースト１３０’を塗布することによって、ライン形態の絶縁層１１４の間をペースト１３０’で満たす。ここで、前記電子放出物質は、電子放出特性の優秀な物質からなることが望ましい。具体的に、前記電子放出物質は、ＣＮＴ、ＺｎＯ、非晶質炭素、ナノダイアモンド、ナノ金属線、ナノ酸化金属線からなるグループで選択された少なくとも一つを含むことができる。次いで、背面露光法によって基板１１０の背面側から紫外線（ＵＶ）を照射して、ペースト１３０’を選択的に露光させる。次いで、フォトレジスト１１８と露光されていないペースト１３０’とを現像剤で除去すれば、絶縁層１１４間のカソード電極１１２上には、露光されたペースト１３０’のみ残る。そして、前記露光されたペースト１３０’を焼成すれば、図１４に示したように、絶縁層１１４間のカソード電極１１２上にエミッタ１３０が形成される。ここで、エミッタ１３０の高さは、約１〜３μｍ程度になりうる。一方、図１４には、絶縁層１１４間のカソード電極１１２上に１個のエミッタ１３０が形成された場合が図示されているが、これに限定されず、２つ以上のエミッタが形成されることもある。

最後に、カソード電極１１２、絶縁層１１４、及びゲート電極１１６が形成された基板１１０に、アノード電極（図３の１２２）及び蛍光体層１２３が形成された上部基板１２０を結合すれば、本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットが完成される。

以上で、本発明の望ましい実施形態が詳細に説明されたが、本発明の範囲はこれに限定されず、多様な変形及び均等な他の実施形態が可能である。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲によって定められねばならない。

本発明は、ディスプレイ関連の技術分野に好適に用いられる。

従来の電界放出型バックライトユニットの分離斜視図である。 図１に図示された電界放出型バックライトユニットの断面図である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの分離斜視図である。 図３に図示された電界放出型バックライトユニットの断面図である。 従来の電界放出型バックライトユニットで、電子の初期発散角を示す図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットで、電子の初期発散角を示す図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。 本発明の実施形態による電界放出型バックライトユニットの製造方法を説明するための図面である。

符号の説明

１１０ 下部基板、
１１２ カソード電極、
１１４ 絶縁層、
１１６ ゲート電極、
１２０ 上部基板、
１２２ アノード電極、
１２３ 蛍光体層、
１３０ エミッタ。

Claims (23)

1. 下部基板と、
   前記下部基板上に形成される複数のカソード電極と、
   前記下部基板及びカソード電極上にライン形態に形成される複数の絶縁層と、
   前記絶縁層上に形成される複数のゲート電極と、
   前記絶縁層間のカソード電極上に形成されるものであり、電子放出物質からなる少なくとも一つのエミッタと、を備えることを特徴とする電界放出型バックライトユニット。
2. 前記カソード電極は、互いに平行に形成され、前記絶縁層は、前記カソード電極と交差するように形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
3. 前記絶縁層の高さは、３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
4. 前記絶縁層間の間隔は、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
5. 前記絶縁層は、感光性または非感光性絶縁物質からなることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
6. 前記ゲート電極は、前記絶縁層の上面に沿って形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
7. 前記エミッタの高さは、１〜３μｍであることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
8. 前記電子放出物質は、炭素ナノチューブ、ＺｎＯ、非晶質炭素、ナノダイアモンド、ナノ金属線、ナノ酸化金属線からなるグループで選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
9. 前記下部基板と所定間隔離隔して設けられる上部基板と、
   前記上部基板の下面に形成されるアノード電極と、
   前記アノード電極上に形成される蛍光体層と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
10. 基板上に複数のカソード電極を形成する工程と、
    前記基板及びカソード電極上に複数の絶縁層をライン形態に形成する工程と、
    前記絶縁層上に複数のゲート電極を形成する工程と、
    前記絶縁層間のカソード電極上に電子放出物質からなる少なくとも一つのエミッタを形成する工程と、を含むことを特徴とする電界放出型バックライトユニットの製造方法。
11. 前記カソード電極は、前記基板上にカソード電極層を蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
12. 前記カソード電極は、互いに平行に形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
13. 前記絶縁層は、前記カソード電極と交差して形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
14. 前記絶縁層の高さは、３〜１０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
15. 前記絶縁層間の間隔は、１０〜３０μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
16. 前記絶縁層は、前記カソード電極を覆うように前記基板上に絶縁物質を含むペーストを所定厚さで塗布した後、これをライン形態でパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
17. パターニングされた前記ペーストを焼成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
18. 前記絶縁層は、感光性または非感光性絶縁物質からなることを特徴とする請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
19. 前記ゲート電極は、前記絶縁層の上面に沿って形成されることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
20. 前記ゲート電極は、前記基板、カソード電極、及び絶縁層を覆うようにゲート電極層を蒸着した後、これをパターニングすることによって形成されることを特徴とする請求項１９に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
21. 前記エミッタの高さは、１〜３μｍであることを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
22. 前記電子放出物質は、炭素ナノチューブ、ＺｎＯ、非晶質炭素、ナノダイアモンド、ナノ金属線、ナノ酸化金属線からなるグループで選択された少なくとも一つを含むことを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。
23. 前記エミッタを形成する工程は、
    前記基板、カソード電極、絶縁層、及びゲート電極を覆うようにフォトレジストを形成し、これをパターニングして絶縁層間のカソード電極を露出させる工程と、
    前記電子放出物質を含むペーストを前記絶縁層間に満たす工程と、
    前記基板の背面方向から前記ペーストを露光させる工程と、
    前記フォトレジスト及び露光されていないペーストを除去する工程と、
    前記絶縁層間のカソード電極上に残っているペーストを焼成する工程と、を含むことを特徴とする請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニットの製造方法。