KR100766938B1 - Light emission device and display - Google Patents

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류경선
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Abstract

A light emitting device and a display device are provided to ensure operation stability and increase a lifespan of the light emitting device by forming a water-cooling unit on an upper surface of a substrate including a fluorescent layer and an anode electrode, thereby maximizing cooling efficiency of the light emitting unit. A first substrate(12) and a second substrate(14) are disposed to face each other, and form a vacuum container. An electron emitting unit(18) is provided at the first substrate. A light emitting unit is provided at the second substrate and emits light by electrons emitted from the electron emitting unit. A water cooling unit(21) includes a cooling pipe through which a liquid flows at an outer surface of the second substrate, and cools heat generated from the light emitting unit.

Description

발광 장치 및 표시 장치 {LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY}Light Emitting Device and Display {LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY}

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 분해 사시도이다.1 is a partially exploded perspective view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.2 is a view schematically showing a cooling unit according to an embodiment of the present invention.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.3 is a partial cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention.

도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.4 is an exploded perspective view of a display device according to an exemplary embodiment.

본 발명은 발광 장치 및 이를 광원으로 사용하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 장치의 냉각 유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a light emitting device and a display device using the same as a light source, and more particularly, to a cooling unit of a light emitting device.

광원이 요구되는 수광형 표시 장치로서 액정 표시 장치가 알려져 있다. 액정 표시 장치는 기본적으로 액정층과 편광판을 구비하는 표시 패널과, 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치를 포함한다. 표시 패널은 발광 장치에서 방출된 빛을 제공받아 이 빛을 액정층과 편광판의 작용으로 투과 또는 차단시킴으로써 소정의 화상을 구현한다.Liquid crystal display devices are known as light-receiving display devices in which a light source is required. The liquid crystal display basically includes a display panel including a liquid crystal layer and a polarizing plate, and a light emitting device that provides light to the display panel. The display panel receives the light emitted from the light emitting device and transmits or blocks the light by the action of the liquid crystal layer and the polarizer to realize a predetermined image.

최근들어 선 광원인 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL) 와 점 광원인 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED)를 대체할 발광 장치로서 냉음극 전자 방출원을 이용한 면 광원인 발광 장치가 제안되고 있다.Recently, as a light emitting device to replace a cold cathode fluorescent lamp (CCFL) as a line light source and a light emitting diode (LED) as a point light source, a light emitting device as a surface light source using a cold cathode electron emission source is proposed. It is becoming.

통상의 냉음극 전자 방출원을 이용한 발광 장치는 진공 용기 내에 전자 방출 소자들과 이 전자 방출 소자들이 방출한 전자에 의해 발광하는 형광층 및 전자를 가속하는 애노드 전극을 포함한다. 애노드 전극은 전자의 가속을 위해 수백 내지 수천 볼트 이상의 고전압을 인가받으며, 형광층은 지속적으로 전자와 충돌한다. 이에 따라, 애노드 전극과 형광층은 고전압의 인가 및 전자의 충돌로 인하여 많은 열을 발생한다. 이러한 열은 기판에 그대로 전달되며, 열이 외부로 방열되지 못하는 경우, 기판의 깨짐 현상 등의 구조적인 문제와 구동상의 문제가 발생한다.A light emitting device using a conventional cold cathode electron emission source includes electron emission elements, a fluorescent layer emitting light by electrons emitted by the electron emission elements, and an anode electrode for accelerating electrons. The anode electrode receives a high voltage of hundreds to thousands of volts or more to accelerate the electrons, and the fluorescent layer constantly collides with the electrons. Accordingly, the anode electrode and the fluorescent layer generate a lot of heat due to the application of high voltage and collision of electrons. Such heat is transferred to the substrate as it is, and when heat is not radiated to the outside, structural problems such as cracking of the substrate and driving problems occur.

한편, 이러한 발광 장치가 표시 장치의 광원으로 사용되는 경우, 표시 장치로 사용될 때보다 고휘도를 필요로 하므로 애노드 전극에 더 높은 전압이 인가된다. 이에 따라, 광원으로 사용되는 발광 장치는 형광층과 애노드 전극이 위치하는 기판에서 더 많은 열이 발생하고, 열에 의한 문제는 더욱더 심각해진다.On the other hand, when such a light emitting device is used as a light source of the display device, a higher voltage is applied to the anode electrode because it requires higher luminance than when used as the display device. Accordingly, the light emitting device used as the light source generates more heat on the substrate on which the fluorescent layer and the anode are located, and the problem caused by the heat becomes more serious.

종래 발광 장치는 상기 형광층과 애노드 전극으로부터 발생하는 열을 제거하고자, 팬에 의해 공기를 순환시키는 공랭식 냉각 유닛을 사용하였다. 그러나, 이와 같은 공랭식 냉각 유닛은 냉각 효율이 낮을 뿐만 아니라, 팬에 의한 소음이 증가하는 문제점이 있다.The conventional light emitting device uses an air-cooled cooling unit that circulates air by a fan to remove heat generated from the fluorescent layer and the anode electrode. However, such an air-cooled cooling unit has a problem that not only the cooling efficiency is low, but also the noise by the fan increases.

또한 광원으로 적용되는 발광 장치는 표시 장치의 구동시 일정한 밝기로 항상 켜져 있으므로, 표시 장치에 요구되는 화질 개선에 부합하기 어려운 문제점이 있다.In addition, since the light emitting device applied as the light source is always turned on at a constant brightness when the display device is driven, it is difficult to meet the image quality improvement required for the display device.

따라서, 본 발명은 형광층과 애노드 전극으로부터 발생하는 열을 효율적으로 제거하여 냉각 효율을 최대화할 수 있는 발광 장치를 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide a light emitting device that can maximize the cooling efficiency by efficiently removing the heat generated from the fluorescent layer and the anode electrode.

또한, 본 발명은 발광면을 복수개 영역으로 분할하고 분할된 영역별로 발광 세기를 독립적으로 제어할 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하여 화면의 동적 대비비를 높일 수 있는 표시 장치를 제공하고자 한다.In addition, the present invention provides a light emitting device capable of dividing a light emitting surface into a plurality of regions and independently controlling the light emission intensity for each divided region, and a display device capable of increasing the dynamic contrast ratio of a screen by using the light emitting apparatus as a light source. I would like to.

본 발명의 실시예에 따른 발광 장치는 서로 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판에 제공되는 전자 방출 유닛, 상기 제2 기판에 제공되며 상기 전자 방출 유닛에서 방출된 전자에 의해 발광하는 발광 유닛 및 상기 제2 기판의 외면에 액체가 흐르는 냉각관을 포함하여 상기 발광 유닛에서 방출된 열을 냉각시키는 수냉식 냉각 유닛을 포함한다.The light emitting device according to the embodiment of the present invention is disposed opposite to each other to constitute a vacuum container, the first substrate and the second substrate, the electron emission unit provided on the first substrate, the second substrate provided in the electron emission unit And a water cooling unit for cooling the heat emitted from the light emitting unit, including a light emitting unit emitting light by the emitted electrons and a cooling tube in which a liquid flows on an outer surface of the second substrate.

또한, 상기 냉각관은 단위 화소 영역 사이에 위치하며, 투명한 재질로 이루어질 수 있다.In addition, the cooling tube is positioned between the unit pixel areas and may be made of a transparent material.

또한, 상기 냉각관은 그 입구와 출구로부터 연장되어 폐로를 구성하고, 이때 상기 연장된 냉각관의 외면에는 방열핀이 더욱 형성될 수 있다.In addition, the cooling tube extends from the inlet and the outlet to form a closed, wherein the heat radiation fin may be further formed on the outer surface of the extended cooling tube.

또한, 상기 냉각관의 일측에는 상기 액체를 순환시키는 펌핑 수단이 형성될 수 있다.In addition, pumping means for circulating the liquid may be formed on one side of the cooling tube.

상기 발광 유닛은 형광층, 이 형광층 사이에 배치되는 흑색층 및 상기 형광층과 흑색층의 일면에 배치되는 애노드 전극을 포함할 수 있으며, 여기서 상기 냉 각관은 상기 흑색층 영역에 배치될 수 있다.The light emitting unit may include a fluorescent layer, a black layer disposed between the fluorescent layers, and an anode electrode disposed on one surface of the fluorescent layer and the black layer, wherein the cooling tube may be disposed in the black layer region. .

또한, 본 발명의 실시예에 따른 표시 장치는 상기 발광 장치 및 상기 발광 장치의 전방에 위치하여 발광 장치로부터 방출된 빛을 제공받아 화상을 표시하는 표시 패널을 포함하며, 여기서, 상기 표시 패널은 액정 표시 패널일 수 있다.In addition, the display device according to an exemplary embodiment of the present invention includes a light emitting device and a display panel positioned in front of the light emitting device to display an image by receiving light emitted from the light emitting device, wherein the display panel is a liquid crystal display. It may be a display panel.

또한, 상기 표시 패널은 제1 화소들을 가지고, 상기 발광 장치는 상기 제1 화소들보다 작은 개수의 제2 화소들을 가지며, 상기 제2 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어할 수 있다.In addition, the display panel may have first pixels, and the light emitting device may have a smaller number of second pixels than the first pixels, and independently control the light emission intensity of each of the second pixels.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention. In the drawings, parts irrelevant to the description are omitted in order to clearly describe the present invention, and like reference numerals designate like elements throughout the specification.

본 발명의 실시예에서, 발광 장치는 외부에서 볼 때 광이 출사된다는 것을 인식할 수 있는 모든 장치를 포함한다. 따라서 기호, 문자, 숫자 및 영상 등을 표시하여 정보를 전달하는 모든 디스플레이 장치도 발광 장치에 포함된다. 발광 장치는 자체 광원뿐만 아니라 외부 광원도 이용할 수 있으므로, 외부 광원을 반사시키는 장치도 포함한다.In the embodiment of the present invention, the light emitting device includes all devices capable of recognizing that light is emitted when viewed from the outside. Therefore, all display devices that display information by displaying symbols, letters, numbers, and images, are also included in the light emitting device. The light emitting device can use not only its own light source but also an external light source, and thus includes a device for reflecting an external light source.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 냉각 유닛을 개략적으로 나타낸 도면이다.1 is a partially exploded perspective view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view schematically showing a cooling unit according to an embodiment of the present invention.

도 1을 참고하면, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치(10)는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 포함한다. 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 가장자리에는 밀봉 부재(16)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10-6 Torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(12), 제2 기판(14) 및 밀봉 부재(16)가 진공 용기를 구성한다.Referring to FIG. 1, the light emitting device 10 according to the exemplary embodiment of the present invention includes a first substrate 12 and a second substrate 14 that are disposed to face each other in parallel at a predetermined interval. The sealing member 16 is disposed at the edges of the first substrate 12 and the second substrate 14 to bond the two substrates, and the internal space is evacuated with a vacuum of approximately 10 −6 Torr to form the first substrate 12, The second substrate 14 and the sealing member 16 constitute a vacuum container.

제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 밀봉 부재(16) 내측에서 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역과, 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역으로 구획된다. 제1 기판(12)의 유효 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(18)이 제공되고, 제2 기판(14)의 유효 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(20, 도 3 참조)이 제공된다. 전자 방출 유닛(18)과 발광 유닛(20)에 대해서는 뒤에서 자세히 설명하기로 한다.The first substrate 12 and the second substrate 14 are partitioned into an effective region contributing to the actual visible light emission inside the sealing member 16 and an invalid region surrounding the effective region. The effective area of the first substrate 12 is provided with an electron emission unit 18 for electron emission, and the effective area of the second substrate 14 is provided with a light emission unit 20 (see FIG. 3) for visible light emission. . The electron emission unit 18 and the light emitting unit 20 will be described in detail later.

그리고, 제2 기판(14) 위에는 발광 유닛(20)으로부터 방출되는 열을 냉각시키는 수냉식 냉각 유닛(21)이 위치한다. 이 냉각 유닛(21)은 제2 기판(14)의 상부면에 접촉하면서 액체가 흐르는 냉각관(211)을 포함한다. 액체는 일례로, 물이 사용될 수 있다.And, on the second substrate 14, a water-cooled cooling unit 21 for cooling the heat emitted from the light emitting unit 20 is located. The cooling unit 21 includes a cooling tube 211 through which liquid flows while being in contact with the upper surface of the second substrate 14. As the liquid, for example, water may be used.

냉각관(211)은 제2 기판(14)의 일측에 액체가 유입되는 입구(211A)와 제2 기판(14)의 타측에 발광 유닛으로부터 방출된 열을 흡수한 액체가 토출되는 출구(211B)를 구비한다.The cooling tube 211 has an inlet 211A through which liquid is introduced into one side of the second substrate 14 and an outlet 211B through which liquid absorbing heat emitted from the light emitting unit is discharged to the other side of the second substrate 14. It is provided.

또한, 냉각관(211)은 발광 유닛(20)으로부터 방출되는 빛의 투과를 방해하지 않도록 제2 기판(14)에 설정되는 단위 화소 영역(도 1에서 점선으로 표시 됨) 사이에 위치하는 것이 바람직하다. 한편, 도 1에서 냉각관(211)은 열 방향(도 1에서 y축 방향)을 따라 배열된 단위 화소들을 감싸면서 지그재그 형상으로 배열되었으나, 냉각관(211)의 배열은 이에 한정되지 않는다. 즉, 냉각관(211)은 단위 화소 영역 사이에 배치되는 경우라면 어떠한 배열이라도 관계없다.In addition, the cooling tube 211 is preferably located between the unit pixel regions (indicated by dotted lines in FIG. 1) set in the second substrate 14 so as not to interfere with the transmission of light emitted from the light emitting unit 20. Do. Meanwhile, in FIG. 1, the cooling tube 211 is arranged in a zigzag shape while surrounding unit pixels arranged along a column direction (y-axis direction in FIG. 1), but the arrangement of the cooling tube 211 is not limited thereto. That is, the cooling tube 211 may be in any arrangement as long as it is disposed between the unit pixel regions.

또한, 냉각관(211)은 발광 장치의 휘도 감소를 최소화하도록 투명한 재질로 이루어지는 것이 바람직하나, 금속과 같은 열전도성이 우수한 재질로 이루어질 수도 있다. 다만, 냉각관(211)은 빛의 투과를 확보할 수 있는 직경으로 제작되어야 할 것이다.In addition, the cooling tube 211 is preferably made of a transparent material to minimize the decrease in brightness of the light emitting device, but may be made of a material having excellent thermal conductivity such as metal. However, the cooling tube 211 should be made of a diameter that can secure the transmission of light.

도 2를 참고하여 냉각 유닛(21)에 대하여 좀 더 자세히 살펴보면, 냉각관(211)은 그 입구(211A)와 출구(211B)로부터 연장되어 폐로를 구성한다. 그리고, 냉각관(211)의 일측에는 펌프와 같은 펌핑 수단(212)이 설치되어 폐로 내에 있는 액체를 연속적으로 순환시킨다. 출구로부터 연장된 냉각관(211)의 외면에는 복수의 방열핀들(213)이 형성되어 외기와의 접촉 면적을 증가시켜 토출되는 액체의 열을 용이하게 냉각시키도록 한다.Looking in more detail with respect to the cooling unit 21 with reference to Figure 2, the cooling pipe 211 extends from the inlet (211A) and the outlet (211B) to form a closed. In addition, one side of the cooling tube 211 is provided with a pumping means 212 such as a pump to continuously circulate the liquid in the closed passage. A plurality of heat dissipation fins 213 are formed on the outer surface of the cooling tube 211 extending from the outlet to increase the contact area with the outside air to easily cool the heat of the discharged liquid.

상기와 같이, 수냉식 냉각 유닛은 액체를 열전달 매체로 사용함으로써, 기체인 공기를 열전달 매체로 사용하는 공냉식 냉각 유닛보다 냉각 효율이 높은 장점이 있다.As described above, the water-cooled cooling unit has an advantage of higher cooling efficiency than the air-cooled cooling unit using air, which is gas, as the heat transfer medium, by using liquid as the heat transfer medium.

냉각 유닛(21)의 열전달 과정을 살펴보면, 냉각된 액체는 제2 기판(14) 위에 배치된 냉각관(211)을 지나면서 발광 유닛(20)으로부터 방출된 열을 흡수한 후 출 구를 통하여 배출된다. 배출된 액체는 방열핀들(213)이 형성된 냉각관(211)을 지나면서 냉각된 후 냉각관(211)의 입구로 유입된다. 이와 같은 과정의 반복으로 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치는 발광 유닛(20)으로부터 방출된 열을 외부로 방출한다.Looking at the heat transfer process of the cooling unit 21, the cooled liquid absorbs the heat emitted from the light emitting unit 20 while passing through the cooling tube 211 disposed on the second substrate 14 and discharged through the outlet do. The discharged liquid is cooled while passing through the cooling tube 211 in which the heat dissipation fins 213 are formed, and then flows into the inlet of the cooling tube 211. By repeating this process, the light emitting device according to the embodiment of the present invention emits heat emitted from the light emitting unit 20 to the outside.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도로서, 전자 방출 유닛(18)과 발광 유닛(20)의 구체적인 구성을 보여준다.3 is a partial cross-sectional view of a light emitting device according to an embodiment of the present invention and shows a specific configuration of the electron emission unit 18 and the light emitting unit 20.

전자 방출 유닛(18)은 전계 방출 어레이(FEA)형, 표면-전도 에미션(SCE)형, 금속-절연층-금속(MIM)형 및 금속-절연층-반도체(MIS)형 중 어느 하나의 전자 방출 소자들로 이루어질 수 있다. 도 3에는 전계 방출 어레이(FEA)형 전자 방출 소자로 이루어진 전자 방출 유닛(18)을 도시하였다.The electron emission unit 18 is any one of a field emission array (FEA) type, a surface-conducting emission (SCE) type, a metal-insulating layer-metal (MIM) type, and a metal-insulating layer-semiconductor (MIS) type. It may consist of electron emitting elements. 3 shows an electron emission unit 18 consisting of a field emission array (FEA) type electron emission element.

도 3을 참고하면, 전자 방출 유닛(18)은 절연층(24)을 사이에 두고 서로 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 제1 전극들(22) 및 제2 전극들(26)과, 제1 전극(22)과 제2 전극(26) 중 어느 한 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들(28)을 포함한다.Referring to FIG. 3, the electron emission unit 18 may include first and second electrodes 22 and 26 formed in a stripe pattern in a direction crossing each other with the insulating layer 24 interposed therebetween, And electron emission portions 28 electrically connected to either one of the first electrode 22 and the second electrode 26.

전자 방출부(28)가 제1 전극(22)에 형성되는 경우, 제1 전극(22)이 전자 방출부(28)에 전류를 공급하는 캐소드 전극이 되고, 제2 전극(26)이 캐소드 전극과의 전압 차에 의해 전계를 형성하여 전자 방출을 유도하는 게이트 전극이 된다. 반대로 전자 방출부(28)가 제2 전극(26)에 형성되는 경우, 제2 전극(26)이 캐소드 전극이 되고, 제1 전극(22)이 게이트 전극이 된다.When the electron emission portion 28 is formed on the first electrode 22, the first electrode 22 becomes a cathode electrode for supplying current to the electron emission portion 28, and the second electrode 26 is a cathode electrode. An electric field is formed by the voltage difference between and the gate electrode is used to induce electron emission. On the contrary, when the electron emission part 28 is formed in the 2nd electrode 26, the 2nd electrode 26 will be a cathode and the 1st electrode 22 will be a gate electrode.

제1 전극(22)과 제2 전극(26) 가운데 발광 장치(10)의 행 방향(도 3에서 x축 방향)을 따라 위치하는 전극이 주사 전극으로 기능하고, 발광 장치(10)의 열 방향(도 3에서 y축 방향)을 따라 위치하는 전극이 데이터 전극으로 기능한다.An electrode positioned along the row direction (x-axis direction in FIG. 3) of the light emitting device 10 among the first electrode 22 and the second electrode 26 functions as a scan electrode, and the column direction of the light emitting device 10 is used. An electrode located along the (y-axis direction in FIG. 3) functions as a data electrode.

도면에서는 전자 방출부(28)가 제1 전극(22)에 형성되고, 제1 전극들(22)이 발광 장치(10)의 열 방향을 따라 위치하며, 제2 전극들(26)이 발광 장치(10)의 행 방향을 따라 위치하는 경우를 도시하였다. 전자 방출부(28)의 위치와 제1 전극들(22) 및 제2 전극들(26)의 배열 방향은 전술한 예에 한정되지 않고 다양하게 변형 가능하다.In the drawing, the electron emission unit 28 is formed on the first electrode 22, the first electrodes 22 are positioned along the column direction of the light emitting device 10, and the second electrodes 26 are light emitting devices. The case where it located along the row direction of (10) was shown. The position of the electron emitter 28 and the arrangement directions of the first electrodes 22 and the second electrodes 26 are not limited to the above-described example and may be variously modified.

제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역마다 제2 전극(26)과 절연층(24)에 개구부(261,241)가 형성되어 제1 전극(22)의 표면 일부를 노출시키고, 절연층(24)의 개구부(241) 내측으로 제1 전극(22) 위에 전자 방출부(28)가 위치한다.Openings 261 and 241 are formed in the second electrode 26 and the insulating layer 24 at each intersection of the first electrode 22 and the second electrode 26 to expose a part of the surface of the first electrode 22. The electron emission part 28 is positioned on the first electrode 22 inside the opening 241 of the insulating layer 24.

전자 방출부(28)는 소정의 두께와 직경을 갖는 일종의 전자 방출층으로서 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다.The electron emission unit 28 is a kind of electron emission layer having a predetermined thickness and diameter, and may be formed of materials emitting electrons when a electric field is applied in vacuum, such as a carbon-based material or a nanometer-sized material.

전자 방출부(28)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C60), 실리콘 나노와이어 또는 이들의 조합 물질을 포함할 수 있으며, 그 제조법으로 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 적용할 수 있다.The electron emission unit 28 may include, for example, carbon nanotubes, graphite, graphite nanofibers, diamonds, diamond-like carbons, fullerenes (C 60 ), silicon nanowires, or a combination thereof, and may be screen printed by the method. Direct growth, chemical vapor deposition or sputtering.

전자 방출부들(28)은 전자빔 퍼짐 특성을 고려하여 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역 중 가장자리를 제외한 가운데 부분에 모여 위치한다.The electron emitters 28 are gathered and positioned in the middle portion of the intersection region of the first electrode 22 and the second electrode 26 except for an edge in consideration of electron beam spreading characteristics.

전술한 구조에서 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역 하나가 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응하거나, 2개 이상의 교차 영역이 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응할 수 있다. 두번째 경우 하나의 화소 영역에 대응하는 2개 이상의 제1 전극들(22) 또는 2개 이상의 제2 전극들(26)은 서로 전기적으로 연결되어 동일한 구동 전압을 인가받을 수 있다.In the above structure, one intersection area of the first electrode 22 and the second electrode 26 corresponds to one pixel area of the light emitting device 10, or two or more crossing areas are one pixel area of the light emitting device 10. It can correspond to. In the second case, two or more first electrodes 22 or two or more second electrodes 26 corresponding to one pixel area may be electrically connected to each other to receive the same driving voltage.

다음으로, 발광 유닛(20)은 형광층(30)과, 형광층(30)의 일면에 위치하는 애노드 전극(32)을 포함한다. 형광층(30)은 백색 형광층으로 이루어지거나, 적색과 녹색 및 청색 형광층들이 조합된 구성으로 이루어질 수 있다. 도면에서는 전자의 경우를 도시하였다.Next, the light emitting unit 20 includes a fluorescent layer 30 and an anode electrode 32 positioned on one surface of the fluorescent layer 30. The fluorescent layer 30 may be formed of a white fluorescent layer or a combination of red, green, and blue fluorescent layers. In the drawings, the former case is illustrated.

백색 형광층은 제2 기판(14) 전체에 형성되거나, 화소 영역마다 하나의 백색 형광층이 위치하도록 소정의 패턴으로 구분되어 위치할 수 있다.The white fluorescent layer may be formed on the entirety of the second substrate 14, or may be divided and disposed in a predetermined pattern such that one white fluorescent layer is positioned in each pixel area.

한편, 이 발광 장치(10)가 영상을 표시하는 디스플레이에 적용되는 경우에 상기 형광층(30)은 적색, 녹색 및 청색 형광층들이 조합되어야 할 것이다. 이때, 적색과 녹색 및 청색 형광층들은 하나의 화소 영역 안에서 소정의 패턴으로 구분되어 위치하고, 이들 사이에는 흑색층(미도시)이 위치할 수 있다. 이때, 상기 냉각관(211)은 흑색층에 대응하여 배치될 수 있다.On the other hand, when the light emitting device 10 is applied to a display displaying an image, the fluorescent layer 30 should be a combination of red, green, and blue fluorescent layers. In this case, the red, green, and blue fluorescent layers may be divided into a predetermined pattern in one pixel area, and a black layer (not shown) may be disposed therebetween. In this case, the cooling tube 211 may be disposed corresponding to the black layer.

애노드 전극(32)은 형광층(30) 표면을 덮는 알루미늄(Al)과 같은 금속막으로 이루어질 수 있다. 애노드 전극(32)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서 고전압을 인가받아 형광층(30)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(30)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 화면 의 휘도를 높인다.The anode electrode 32 may be formed of a metal film such as aluminum (Al) covering the surface of the fluorescent layer 30. The anode electrode 32 is an acceleration electrode for attracting an electron beam to maintain the fluorescent layer 30 in a high potential state by applying a high voltage and radiate toward the first substrate 12 of visible light emitted from the fluorescent layer 30. The visible light is reflected toward the second substrate 14 to increase the brightness of the screen.

그리고 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 두 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(34)이 배치된다.In addition, spacers 34 are disposed between the first substrate 12 and the second substrate 14 to support the compressive force applied to the vacuum container and to keep the distance between the two substrates constant.

전술한 구성의 발광 장치(10)는 진공 용기 외부로부터 제1 전극들(22)과 제2 전극들(26)에 소정의 구동 전압을 인가하고, 애노드 전극(32)에 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압을 인가하여 구동한다.The light emitting device 10 having the above-described configuration applies a predetermined driving voltage to the first electrodes 22 and the second electrodes 26 from the outside of the vacuum container, and the direct current amount of thousands of volts or more to the anode electrode 32. Drive by applying voltage.

그러면 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(28) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(30) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(30)의 발광 세기는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.Then, in the pixels where the voltage difference between the first electrode 22 and the second electrode 26 is greater than or equal to the threshold, an electric field is formed around the electron emission unit 28 to emit electrons therefrom, and the emitted electrons are attracted to the anode voltage to correspond. It emits light by colliding with a portion of the fluorescent layer 30. The emission intensity of the fluorescent layer 30 for each pixel corresponds to the electron beam emission amount of the corresponding pixel.

상기와 같은 구동 과정에서 형광층(30)과 애노드 전극(32)으로부터 발생한 열은 냉각관(211) 내에 흐르는 액체를 매개로하여 외부로 방출된다.Heat generated from the fluorescent layer 30 and the anode electrode 32 in the driving process as described above is discharged to the outside through the liquid flowing in the cooling tube 211.

전술한 실시예의 발광 장치가 표시 장치의 광원으로 사용되는 경우, 유효 영역 중앙부에서 대략 10,000cd/m2 이상의 최대 휘도를 구현할 수 있도록 애노드 전극(32)에 애노드 패드부를 통해 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV 정도의 고전압을 인가한다. 이에 따라, 본 실시예의 발광 장치는 고전압의 인가로 인한 진공 용기내 쇼트 등의 전기적인 불안정을 해소하기 위해 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 간격을 5 내지 20mm 범위 정도로 크게 유지한다.When the light emitting device of the above-described embodiment is used as a light source of the display device, 10 kV or more, preferably 10 to 10 kV or more, through the anode pad part in the anode electrode 32 so as to realize a maximum luminance of approximately 10,000 cd / m 2 or more in the center of the effective area. Apply high voltage about 15kV. Accordingly, the light emitting device of this embodiment maintains a large distance between the first substrate 12 and the second substrate 14 in the range of 5 to 20 mm in order to eliminate electrical instability such as a short in the vacuum container due to the application of a high voltage. do.

도 4는 전술한 발광 장치를 구비한 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 4에 도 시한 표시 장치는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.4 is an exploded perspective view of a display device having the above-described light emitting device. The display device illustrated in FIG. 4 is for illustrating the present invention, but the present invention is not limited thereto.

도 4를 참고하면, 표시 장치(100)는 발광 장치(10)와, 발광 장치(10) 전방에 위치하는 표시 패널(40)을 포함한다. 발광 장치(10)와 표시 패널(40) 사이에는 발광 장치(10)에서 출사된 빛을 고르게 확산시켜 표시 패널(40)에 제공하는 확산판(50)이 위치할 수 있으며, 확산판(50)과 발광 장치(10)는 소정의 거리를 두고 이격된다. 표시 패널(40)의 전방과 발광 장치(10)의 후방에는 각각 탑 섀시(top chassis)(52)와 버텀 섀시(bottom chassis)(54)가 위치한다.Referring to FIG. 4, the display device 100 includes a light emitting device 10 and a display panel 40 positioned in front of the light emitting device 10. A diffusion plate 50 may be disposed between the light emitting device 10 and the display panel 40 to uniformly diffuse the light emitted from the light emitting device 10 to provide the display panel 40 with the diffusion plate 50. The light emitting device 10 is spaced apart by a predetermined distance. A top chassis 52 and a bottom chassis 54 are positioned in front of the display panel 40 and behind the light emitting device 10, respectively.

표시 패널(40)은 액정 표시 패널 또는 다른 수광형 표시 패널로 이루어진다. 아래에서는 일례로 표시 패널(40)이 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.The display panel 40 is formed of a liquid crystal display panel or another light receiving display panel. Below, the case where the display panel 40 is a liquid crystal display panel is demonstrated as an example.

표시 패널(40)은 다수의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)로 이루어진 TFT 패널(42)과, TFT 패널(42) 상부에 위치하는 컬러필터 패널(44)과, 이들 패널(42, 44) 사이에 주입되는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 컬러필터 패널(44)의 상부와 TFT 패널(42)의 하부에는 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 표시 패널(40)을 통과하는 빛을 편광시킨다.The display panel 40 includes a TFT panel 42 composed of a plurality of thin film transistors (TFTs), a color filter panel 44 positioned on the TFT panel 42, and these panels 42 and 44. It includes a liquid crystal layer (not shown) injected in between. Polarizers (not shown) are attached to the upper portion of the color filter panel 44 and the lower portion of the TFT panel 42 to polarize light passing through the display panel 40.

TFT 패널(42)은 매트릭스상의 박막 트랜지스터가 형성되어 있는 투명한 유리 기판이며, 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결되어 있다. 그리고 드레인 단자에는 도전성 재질로서 투명 도전막으로 이루어진 화소 전극이 형성된다.The TFT panel 42 is a transparent glass substrate on which a matrix thin film transistor is formed, a data line is connected to a source terminal, and a gate line is connected to a gate terminal. In the drain terminal, a pixel electrode made of a transparent conductive film as a conductive material is formed.

게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 제1 인쇄회로기판(46, 48)으로부터 전기 적인 신호를 입력하면, TFT의 게이트 단자와 소스 단자에 전기적인 신호가 입력되고, 이들 전기적인 신호의 입력에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프되어 화소 형성에 필요한 전기적인 신호가 드레인 단자로 출력된다.When electrical signals are input from the first printed circuit boards 46 and 48 to the gate line and the data line, respectively, electrical signals are input to the gate terminal and the source terminal of the TFT, and the TFT is input according to the input of these electrical signals. When turned on or turned off, an electrical signal necessary for pixel formation is output to the drain terminal.

컬러필터 패널(44)은 빛이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB 화소가 박막 공정에 의해 형성된 패널로서, 전면에 투명 도전막으로 이루어진 공통 전극이 도포되어 있다.The color filter panel 44 is a panel in which RGB pixels, which are color pixels in which a predetermined color is expressed while light passes, are formed by a thin film process, and a common electrode made of a transparent conductive film is coated on the entire surface.

TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원이 인가되어 박막 트랜지스터가 턴 온되면, 화소 전극과 컬러필터 패널(44)의 공통 전극 사이에는 전계가 형성된다. 이러한 전계에 의해 TFT 패널(42)과 컬러필터 패널(44) 사이에 주입된 액정의 배열각이 변화되고, 변화된 배열각에 따라 화소별로 광 투과도가 변화한다.When power is applied to the gate terminal and the source terminal of the TFT and the thin film transistor is turned on, an electric field is formed between the pixel electrode and the common electrode of the color filter panel 44. The arrangement angle of the liquid crystal injected between the TFT panel 42 and the color filter panel 44 is changed by this electric field, and the light transmittance is changed for each pixel according to the changed arrangement angle.

표시 패널(40)의 제1 인쇄회로기판(46, 48)은 각각의 구동 IC 패키지(461, 481)와 접속한다. 표시 패널(40)을 구동하기 위하여, 게이트 인쇄회로기판(46)은 게이트 구동 신호를 전송하고, 데이터 인쇄회로기판(48)은 데이터 구동 신호를 전송한다.The first printed circuit boards 46 and 48 of the display panel 40 are connected to the respective driving IC packages 461 and 481. In order to drive the display panel 40, the gate printed circuit board 46 transmits a gate driving signal, and the data printed circuit board 48 transmits a data driving signal.

발광 장치(10)는 표시 패널(40)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(10)의 한 화소가 2개 이상의 표시 패널(40) 화소들에 대응하도록 한다. 발광 장치(10)의 각 화소는 이에 대응하는 복수개의 표시 패널(40) 화소들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 발광 장치(10)는 화소별로 2 내지 8비트의 계조를 표현할 수 있다.The light emitting device 10 forms fewer pixels than the display panel 40 so that one pixel of the light emitting device 10 corresponds to two or more pixels of the display panel 40. Each pixel of the light emitting device 10 may emit light corresponding to the highest gray level among the pixels of the display panel 40 corresponding thereto, and the light emitting device 10 may express a gray level of 2 to 8 bits for each pixel. have.

편의상 표시 패널(40)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(10)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 복수의 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.For convenience, a pixel of the display panel 40 is called a first pixel, a pixel of the light emitting device 10 is called a second pixel, and a plurality of first pixels corresponding to one second pixel is called a first pixel group. .

발광 장치(10)의 구동 과정은 표시 패널(40)을 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, 검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, 이 디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(10)의 구동 신호를 생성하는 단계들을 포함할 수 있다. 발광 장치(10)의 구동 신호는 주사 구동 신호와 데이터 구동 신호를 포함한다.In the driving process of the light emitting device 10, a signal controller (not shown) controlling the display panel 40 detects the highest gray level among the first pixels of the first pixel group, and according to the detected gray level, the second pixel. The method may include calculating a grayscale required for light emission, converting the grayscale to digital data, and generating a driving signal of the light emitting device 10 using the digital data. The driving signal of the light emitting device 10 includes a scan driving signal and a data driving signal.

발광 장치(10)의 제2 인쇄회로기판(36, 38)은 각각의 구동 IC 패키지(361, 381)와 접속한다. 발광 장치(10)를 구동하기 위하여, 주사 인쇄회로기판(36)은 주사 구동 신호를 전송하고, 데이터 인쇄회로기판(38)은 데이터 구동 신호를 전송한다. 전술한 제1 전극(22)과 제2 전극(26) 중 어느 한 전극이 주사 구동 신호를 인가받고, 다른 한 전극이 데이터 구동 신호를 인가받는다.The second printed circuit boards 36 and 38 of the light emitting device 10 are connected to the respective driving IC packages 361 and 381. In order to drive the light emitting device 10, the scan printed circuit board 36 transmits a scan drive signal, and the data printed circuit board 38 transmits a data drive signal. One of the above-described first electrode 22 and the second electrode 26 receives a scan driving signal, and the other electrode receives a data driving signal.

발광 장치(10)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 발광 장치(10)는 행 방향과 열 방향을 따라 2개 내지 99개의 화소를 형성할 수 있다. 행 방향 및 열 방향에 따른 발광 장치(10)의 화소 수가 99개를 초과하면, 발광 장치(10)의 구동이 복잡해지고 구동 회로 제작을 위한 비용 상승을 초래할 수 있다.The second pixel of the light emitting device 10 emits light with a predetermined gray level in synchronization with the first pixel group when an image is displayed in the corresponding first pixel group. The light emitting device 10 may form 2 to 99 pixels in a row direction and a column direction. When the number of pixels of the light emitting device 10 in the row direction and the column direction exceeds 99, driving of the light emitting device 10 may be complicated and may cause an increase in cost for manufacturing a driving circuit.

이와 같이 발광 장치(10)는 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어하여 각 화소에 대응하는 표시 패널(40) 화소들에 적절한 세기의 광을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(100)는 화면의 동적 대비비(dynamic contrast)를 높일 수 있으며, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.As such, the light emitting device 10 independently controls the light emission intensity of each pixel to provide light of appropriate intensity to the pixels of the display panel 40 corresponding to each pixel. Therefore, the display device 100 of the present exemplary embodiment can increase the dynamic contrast of the screen and can realize a clearer picture quality.

본 발명의 실시예에 의한 발광 장치는 형광층과 애노드 전극이 위치하는 기판의 상부면에 수냉식 냉각 유닛을 구비함으로써, 발광 유닛에 대한 냉각 효율을 최대화하여 구동의 안정성 확보 및 발광 장치의 수명을 향상시킨다.The light emitting device according to the embodiment of the present invention includes a water-cooled cooling unit on the upper surface of the substrate on which the fluorescent layer and the anode are located, thereby maximizing cooling efficiency for the light emitting unit to secure driving stability and improve the life of the light emitting device. Let's do it.

또한 전술한 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치는 화면의 콘트라스트 및 화면의 동적 대비비를 높여 표시 품질을 향상시킨다.In addition, the display device using the above-described light emitting device as a light source improves the display quality by increasing the contrast of the screen and the dynamic contrast ratio of the screen.

Claims (12)

서로 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판;A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other to constitute a vacuum container; 상기 제1 기판에 제공되는 전자 방출 유닛;An electron emission unit provided on the first substrate; 상기 제2 기판에 제공되며, 상기 전자 방출 유닛에서 방출된 전자에 의해 발광하는 발광 유닛; 및A light emitting unit provided on the second substrate and emitting light by electrons emitted from the electron emitting unit; And 상기 제2 기판의 외면에 액체가 흐르는 냉각관을 포함하여 상기 발광 유닛에서 방출된 열을 냉각시키는 수냉식 냉각 유닛;A water-cooled cooling unit including a cooling tube through which liquid flows on an outer surface of the second substrate to cool heat emitted from the light emitting unit; 을 포함하는 발광 장치.Light emitting device comprising a. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 냉각관은 단위 화소 영역 사이에 위치하는 발광 장치.The cooling tube is located between the unit pixel area. 제2항에 있어서,The method of claim 2, 상기 냉각관은 투명한 재질로 이루어지는 발광 장치.The cooling tube is a light emitting device made of a transparent material. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 냉각관은 그 입구와 출구로부터 연장되어 폐로를 구성하고, 상기 연장된 냉각관의 외면에 방열핀을 더욱 포함하는 발광 장치.The cooling tube extends from its inlet and outlet to form a closed path, and further comprising a heat dissipation fin on the outer surface of the extended cooling tube. 제4항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 냉각관의 일측에 상기 액체를 순환시키는 펌핑 수단을 더욱 포함하는 발광 장치.And a pumping means for circulating the liquid on one side of the cooling tube. 제5항에 있어서,The method of claim 5, 상기 발광 유닛은 형광층, 이 형광층 사이에 배치되는 흑색층 및 상기 형광층과 흑색층의 일면에 배치되는 애노드 전극을 포함하고,The light emitting unit includes a fluorescent layer, a black layer disposed between the fluorescent layer, and an anode electrode disposed on one surface of the fluorescent layer and the black layer, 상기 냉각관은 상기 흑색층 영역에 배치되는 발광 장치.The cooling tube is disposed in the black layer region. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 전자 방출 유닛은,The electron emission unit, 서로 절연 상태를 유지하면서 교차하는 방향을 따라 형성되는 제1 전극들과 제2 전극들; 및First and second electrodes formed along an intersecting direction while maintaining an insulated state; And 상기 제1 전극들과 제2 전극들 중 어느 한 전극들에 전기적으로 연결되는 전자 방출부를 포함하는 발광 장치.And an electron emission unit electrically connected to any one of the first electrodes and the second electrodes. 화상을 표시하는 표시 패널; 및A display panel displaying an image; And 상기 표시 패널의 후방에 위치하여 상기 표시 패널에 광을 제공하는 발광 장치;A light emitting device positioned behind the display panel to provide light to the display panel; 를 포함하는 표시 장치로서,A display device comprising: 상기 발광 장치는,The light emitting device, 서로 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판;A first substrate and a second substrate disposed opposite to each other to constitute a vacuum container; 상기 제1 기판에 제공되는 전자 방출 유닛;An electron emission unit provided on the first substrate; 상기 제2 기판에 제공되며, 상기 전자 방출 유닛에서 방출된 전자에 의해 발광하는 발광 유닛; 및A light emitting unit provided on the second substrate and emitting light by electrons emitted from the electron emitting unit; And 상기 제2 기판의 외면에 액체가 흐르는 냉각관을 포함하여 상기 발광 유닛에서 방출된 열을 냉각시키는 수냉식 냉각 유닛;A water-cooled cooling unit including a cooling tube through which liquid flows on an outer surface of the second substrate to cool heat emitted from the light emitting unit; 을 포함하는 표시 장치.Display device comprising a. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 냉각관은 투명한 재질로 이루어지는 표시 장치.The cooling tube is made of a transparent material. 제9항에 있어서,The method of claim 9, 상기 냉각관은 그 입구와 출구로부터 연장되어 폐로를 구성하고, 상기 연장된 냉각관의 외면에 방열핀을 더욱 포함하는 표시 장치.The cooling tube extends from an inlet and an outlet thereof to form a closed path, and further includes a heat dissipation fin on an outer surface of the extended cooling tube. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 표시 패널은 액정 표시 패널인 표시 장치.The display panel is a liquid crystal display panel. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 표시 패널이 제1 화소들을 가지고,The display panel has first pixels, 상기 발광 장치가 상기 제1 화소들보다 작은 개수의 제2 화소들을 가지며, 상기 제2 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어하는 표시 장치.And a light emitting device having a smaller number of second pixels than the first pixels, and independently controlling light emission intensity for each of the second pixels.
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