JP2008171820A - 電界放出型バックライトユニットのアノードパネル及びこれを備えた電界放出型バックライトユニット - Google Patents

Abstract

【課題】電界放出型バックライトユニットのアノードパネルを提供する。
【解決手段】基板と、基板の下面に形成されるアノード電極と、アノード電極の下面に塗布される蛍光体層と、基板の上面に設けられるものであり、レンズ状の屈曲部を持つ透明カバー及び屈曲部内に満たされる透明液体を含む液体パックと、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のアノードパネル。
【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に係り、詳細には輝度を向上させることができ、基板の温度上昇を抑制できるアノードパネル及びこれを備えた電界放出型バックライトユニットに関する。

通例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うる。発光型表示装置としては、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、受光型表示装置としては、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の少ない長所を有しているが、その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、暗い所では画像を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。

従来のバックライトユニットとしては、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、コストが高くて電力消耗が大きいという短所があり、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としても使われうる。

図１には、従来の電界放出型バックライトユニットの一例が概略的に図示されている。図１を参照すれば、アノードパネル２０とカソードパネル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、前記アノードパネル２０とカソードパネル１０とは、その間に設けられるスペーサ４０により互いに一定の間隔を維持している。一方、前記アノードパネル２０とカソードパネル１０との間の外郭には、その内部の空間を密閉させるためのシーリング部材５０が設けられている。前記アノードパネル２０は、上部基板２１と、前記上部基板２１の下面に形成されるアノード電極２３と、前記アノード電極２３の下面に塗布される蛍光体層２６とを備える。前記上部基板２１には一般的にガラス基板が使われ、前記アノード電極２３は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電性物質からなる。そして、前記カソードパネル１０は、下部基板１１と、前記下部基板１１の上面に形成されるカソード電極１３と、前記カソード電極１３の上面に設けられる電子放出源１５とを備える。前記上部基板１１には、一般的にガラス基板が使われ、前記カソード電極１３は、透明な導電性物質または金属物質からなりうる。前記電子放出源１５は、アノード電極２３とカソード電極１３との間に形成される電界によって電子を放出させる。このような電子放出源１５としては、従来にはモリブデンのような金属からなるマイクロチップが使われたが、最近には電子放出特性に優れた炭素ナノチューブ（ＣＮＴ；Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ）エミッタが主に使われている。一方、前記アノードパネル２０の上部にはディフューザー３０がさらに設けられ、このようなディフューザー３０は、上部基板２１を透過した可視光を均一に分散させる役割を行う。

前記のような構造で、アノード電極２３とカソード電極１３とに所定電圧が印加されれば、前記電子放出源１５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２３側に加速されて蛍光体層２６と衝突する。これにより、蛍光体層２６が励起されて可視光が発生し、このように発生した可視光は、上部基板２１を透過して外部に出る。一方、前記のような電界放出型バックライトユニットからは、蛍光体層２６で発生した可視光があらゆる方向に発散するために、光利用効率を増大させるためには液晶パネルが位置する上部基板２１の上部側に可視光を誘導する必要がある。このために、前記蛍光体層２６の表面にアルミニウムからなる反射膜（図示せず）がさらに形成される。

図２は、図１に示すアノードパネル２０で蛍光体層２６から発生した可視光の経路を示す。図２を参照すれば、蛍光体層２６から発生した可視光はガラスからなる上部基板２１の上面から外部へ出るが、この時、ガラスと空気との屈折率差によって外部へ出る可視光の屈折角θ_２が入射角θ_１より非常に大きくなる。これにより、蛍光体層２６から発生した可視光のうち一部は上部基板２１の上部から外れて光利用効率が落ちる。また、前記のような電界放出型バックライトで蛍光体層２６の発光効率を向上させるためには、アノード電極２３に高い電圧が印加されねばならないが、このようにアノード電極２３に高い電圧が印加される場合には、アノード電極２３が形成された上部基板２１の温度が上昇し、これによる熱膨張によって上部基板２１が破損される恐れがある。

本発明は、前記のような問題点に鑑みてなされたものであり、光利用効率を増大させることによって輝度を向上させることができ、基板の温度上昇を抑制できるアノードパネル及びこれを備えた電界放出型バックライトユニットに関する。

前記の目的を達成するために、基板と、前記基板の下面に形成されるアノード電極と、前記アノード電極の下面に塗布される蛍光体層と、前記基板の上面に設けられるものであり、レンズ状の屈曲部を持つ透明カバー及び前記屈曲部内に満たされる透明液体を含む液体パックと、を備える電界放出型バックライトユニットのアノードパネルを提供する。

前記基板は、透明基板であり、前記アノード電極は、透明な導電性物質からなる。

前記屈曲部は、円柱レンズ状または凸レンズ状を持つ。前記透明カバーは、合成樹脂からなり、前記透明液体は、水または透明なオイルである。

前記屈曲部内の空間は、前記透明液体が前記透明カバーの内部を循環できるように互いに連通する。

そして、前記蛍光体層の下面には反射膜がさらに形成される。

本発明の他の具現例によれば、互いに離隔して対向するように配置されるアノードパネル及びカソードパネルを備える電界放出型バックライトユニットにおいて、前記アノードパネルは、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、前記アノード電極の下面に塗布される蛍光体層と、前記上部基板の上面に設けられるものであり、レンズ状の屈曲部を持つ透明カバー及び前記屈曲部内に満たされる透明液体を含む液体パックと、を備える電界放出型バックライトユニットを提供する。

前記カソードパネルは、前記上部基板と離隔して対向するように配置される下部基板と、前記下部基板の上面に形成されるカソード電極と、前記カソード電極の上面に形成される電子放出源と、を備える。ここで、前記電子放出源は、炭素ナノチューブからなる。

前記アノードパネルとカソードパネルとの間には、前記アノードパネルとカソードパネルとの間隔を一定に維持するスペーサをさらに備え、前記アノードパネルの上部にはディフューザーがさらに設けられる。

本発明によれば、アノードパネルにレンズ状の透明液体が満たされた液体パックを設けて蛍光体層から発生した可視光を上部基板の上部側に誘導することによって、従来より光利用効率を向上させることができ、その結果、バックライトユニットの輝度を高めることができる。また、アノード電極に電圧が印加されることによって発生できる上部基板の温度上昇も効果的に防止できる。

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称する。図面で各構成要素の大きさは説明の明瞭性のためで誇張して図示されている。

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を概略的に示す断面図である。

図３を参照すれば、アノードパネル１２０とカソードパネル１１０とが離隔して互いに対向して配置されている。ここで、前記アノードパネル１２０とカソードパネル１１０とは、その間に設けられるスペーサ１４０により互いに一定の間隔を維持している。そして、前記アノードパネル１２０とカソードパネル１１０との間の外郭には、その内部の空間を密閉させるためのシーリング部材１５０が設けられている。

前記アノードパネル１２０は、上部基板１２１、アノード電極１２３、蛍光体層１２６及び液体パック１２９を備える。前記上部基板１２１には、透明基板として一般的にガラス基板が使われうる。しかし、これに限定されるものではなく、プラスチック基板も使われうる。

前記上部基板１２１の下面にはアノード電極１２３が形成されている。このようなアノード電極１２３は、上部基板１２１の下面全体にＩＴＯのような透明な導電性物質を蒸着することで形成されうる。そして、前記アノード電極１２３の下面には蛍光体層１２６が形成される。前記蛍光体層１２６は、後述する電子放出源１１５から発生した電子によって励起されて可視光を発生させる。このような蛍光体層１２６は前記アノード電極１２３の下面全体に形成され、赤色用、緑色用及び青色用の蛍光物質からなる。一方、図面には図示されていないが、前記蛍光体層１２６の下面には反射膜がさらに形成されうる。ここで、前記反射膜は、蛍光体層１２６から発生した可視光を上部基板１２１側に反射させるためのものであり、例えば、アルミニウムからなりうる。

前記上部基板１２１の上面には液体パック１２９が設けられる。前記液体パック１２９は、蛍光体層１２６から発生して上部基板１２１を透過する可視光を上部基板１２１の上部側に屈折させることによって光利用効率を向上させると同時に、アノード電極１２３に印加される電圧によって発生しうる上部基板１２１の温度上昇を防止する役割を行う。前記液体パック１２９は、レンズ状の屈曲部１２７ａを持つ透明カバー１２７及び前記屈曲部１２７ａ内に満たされる透明液体１２８で構成される。ここで、前記透明カバー１２７は例えば、透明な合成樹脂からなりうる。このような合成樹脂の具体的な例としては、ポリリスチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネートなどを挙げることができる。しかし、前記透明カバー１２７をなす物質は、前述した物質に限定されるものではなく、前記透明カバーはそれ以外にも多様な材質からなりうる。

前記透明カバー１２７にはレンズ状の屈曲部１２７ａが形成されている。前記屈曲部１２７ａは、例えば、円柱レンズ状または凸レンズ状を持つように形成されうる。そして、前記屈曲部１２７ａ内の空間は互いに連通するように形成されるが、この場合には、前記屈曲部１２７ａ内の空間に満たされる透明液体１２８が透明カバー１２７の内部を循環できるようになるので、上部基板１２１の温度上昇をさらに効果的に防止できる。しかし、これと異なって前記屈曲部１２７ａ内の空間が互いに遮断されるように形成されてもよい。

前記の透明カバー１２７の内部には透明液体１２８が満たされる。ここで、前記透明カバー１２７の屈曲部１２７ａはレンズ状を持つので、前記屈曲部１２７ａの内部に満たされる透明液体１２８もレンズ状に形成される。これにより、前記レンズ状の透明液体１２８の表面での曲率によるフォーカシング効果によって、蛍光体層１２６から発生して上部基板１２１を透過する可視光の大部分が上部基板１２１の上部側に屈折される。

前記透明液体１２８としては、例えば、水または透明なオイルが使われうる。しかし、これに限定されるものではなく、それ以外にも多様な液体が使われうる。前記透明液体１２８は、上部基板１２１の屈折率より小さな屈折率を持つ液体が使われうる。しかし、前記透明液体１２８は、前記上部基板の屈折率より大きい屈折率を持つ液体が使われてもよい。そして、前記透明液体１２８としては、上部基板１２１の温度上昇をさらに効果的に防止できるように比熱の比較的大きい液体が使われうる。

前記カソードパネル１１０は、下部基板１１１、カソード電極１１３及び電子放出源１１５を備える。前記下部基板１１１としては、前述した上部基板１２１と同様に一般的にガラス基板が使われ、それ以外に透明なプラスチック基板なども使われうる。前記カソード電極１１３は、前記下部基板１１１の上面に所定形態に形成される。例えば、前記カソード電極１１３は、ストライプ状に形成されるか、前記下部基板１１１の上面全体を覆うように形成される。このようなカソード電極１１３は、金属物質やＩＴＯのような透明な導電性物質からなりうる。前記カソード電極１１３の上面には複数の電子放出源１１５が形成されている。前記電子放出源１１５は、アノード電極１２３とカソード電極１１３との間に形成される電界によって電子を放出させるためのものであり、このような電子放出源１１５は、電子放出特性に優れたＣＮＴからなりうる。しかし、これに限定されるものではない。一方、図面には図示されていないが、前記カソードパネル１１０には電子抽出のためのゲート電極がさらに形成されることもある。この場合、前記カソード電極１１３上にゲート絶縁層（図示せず）及びゲート電極（図示せず）が順次に形成され、前記ゲート絶縁層に形成されたエミッタホール（図示せず）の内部に前記電子放出源１１５が設けられる。

そして、前記アノードパネル１２０の上部にはディフューザーがさらに設けられ、このようなディフューザー１３０は、上部基板１２１及び液体パック１２９を透過した可視光をさらに均一に分散させる役割を行う。

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、アノード電極１２３及びカソード電極１１３にそれぞれ所定電圧が印加されれば、電子放出源１１５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１２３側に加速される。そして、このように加速された電子がアノード電極１２３上に形成された蛍光体層１２６に衝突することによって前記蛍光体層１２６から可視光が発生し、この可視光は、上部基板１２１及び液体パック１２９を透過してアノードパネル１２０の上部側に出る。

図４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アノードパネル１２０で蛍光体層１２６から発生した可視光の経路を示す。図４は、透明液体１２８が上部基板１２１より小さな屈折率を持つ場合を一例として示すものである。例えば、前記上部基板１２１がガラス基板になり、前記透明液体１２８は水になりうる。ここで、ガラス及び水の屈折率はそれぞれ１．５及び１．３３であり、空気の屈折率は１である。

図４を参照すれば、蛍光体層１２６から発生した可視光は、上部基板１２１と透明液体１２８との界面で入射角θ_１よりやや大きい屈折角θ_２で屈折され、このように屈折された可視光は、透明液体１２８と外部空気との界面で入射角θ_３よりやや大きい屈折角θ_４で外部に屈折されて出る。ここで、前記透明液体１２８は、レンズ状に形成されているので、このような透明液体１２８の表面での曲率によるフォーカシング効果によって、蛍光体層１２６から発生して上部基板１２１を透過した可視光は大部分の上部基板１２１の上部方向に向かう。したがって、従来の電界放出型バックライトユニットで蛍光体層から発生した可視光のうち、上部基板の上部から外れる可視光も、本発明による電界放出型バックライトユニットでは上部基板１２１の上部側に誘導することによって光利用効率を向上させることができる。これにより、バックライトユニットの輝度が増大する。

また、本発明による電界放出型バックライトユニットでは上部基板１２１の上面に透明液体１２８が満たされている液体パック１２９が設けられているので、アノード電極１２３に高い電圧が印加されることによって発生しうる上部基板１２１の温度上昇を防止できる。この場合、前記透明カバー１２７の屈曲部１２７ａ内の空間が互いに連通するように形成される場合には、その屈曲部１２７ａの内部に満たされた透明液体１２８が透明カバー１２７内を循環できるようになるので、上部基板１２１の温度上昇がさらに効果的に防止される。

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、電界放出型バックライトユニット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を示す概略的に示す断面図である。 図１に示すアノードパネルで蛍光体層から発生した可視光の経路を示す図面である。 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を概略的に示す断面図である。 図３に示すアノードパネルで蛍光体層から発生した可視光の経路を示す図面である。

符号の説明

１１０ カソードパネル、
１１１ 下部基板、
１１３ カソード電極、
１１５ 電子放出源、
１２０ アノードパネル、
１２１ 上部基板、
１２３ アノード電極、
１２６ 蛍光体層、
１２７ 透明カバー、
１２７ａ 屈曲部、
１２８ 透明液体、
１２９ 液体パック、
１３０ ディフューザー、
１４０ スペーサ、
１５０ シーリング部材。

Claims (22)

1. 基板と、
   前記基板の下面に形成されるアノード電極と、
   前記アノード電極の下面に塗布される蛍光体層と、
   前記基板の上面に設けられるものであり、レンズ状の屈曲部を持つ透明カバー及び前記屈曲部内に満たされる透明液体を含む液体パックと、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のアノードパネル。
2. 前記基板は、透明基板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のアノードパネル。
3. 前記アノード電極は、透明な導電性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のアノードパネル。
4. 前記アノード電極は、ＩＴＯからなることを特徴とする請求項３に記載の電界放出型バックライトユニットのアノードパネル。
5. 前記屈曲部は、円柱レンズ状または凸レンズ状を持つ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のアノードパネル。
6. 前記透明カバーは、合成樹脂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のアノードパネル。
7. 前記屈曲部内の空間は、前記透明液体が前記透明カバーの内部を循環できるように互いに連通す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のアノードパネル。
8. 前記透明液体は、水または透明なオイル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のアノードパネル。
9. 前記蛍光体層の下面には反射膜がさら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のアノードパネル。
10. 前記反射膜は、アルミニウムからなることを特徴とする請求項９に記載の電界放出型バックライトユニットのアノードパネル。
11. 互いに離隔して対向するように配置されるアノードパネル及びカソードパネルを備える電界放出型バックライトユニットにおいて、
    前記アノードパネルは、
    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、
    前記アノード電極の下面に塗布される蛍光体層と、
    前記上部基板の上面に設けられるものであり、レンズ状の屈曲部を持つ透明カバー及び前記屈曲部内に満たされる透明液体を含む液体パックと、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。
12. 前記上部基板は、透明基板であることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
13. 前記アノード電極は、透明な導電性物質からなることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
14. 前記屈曲部は、円柱レンズ状または凸レンズ状を持つことを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
15. 前記透明カバーは、合成樹脂からなることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
16. 前記屈曲部内の空間は、前記透明液体が前記透明カバーの内部を循環できるように互いに連通することを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
17. 前記透明液体は、水または透明なオイルであることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
18. 前記蛍光体層の下面には反射膜がさらに形成されることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
19. 前記カソードパネルは、
    前記上部基板と離隔して対向するように配置される下部基板と、
    前記下部基板の上面に形成されるカソード電極と、
    前記カソード電極の上面に形成される電子放出源と、を備えることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
20. 前記電子放出源は、炭素ナノチューブからな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。
21. 前記アノードパネルとカソードパネルとの間に設けられるものであり、前記アノードパネルとカソードパネルとの間隔を一定に維持するスペーサをさらに備えることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
22. 前記アノードパネルの上部にはディフューザーがさらに設けられることを特徴とする請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。

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