KR100813241B1 - 전계방출형 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법 - Google Patents

전계방출형 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법 Download PDF

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Abstract

전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법이 개시된다. 개시된 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법은 (가) 기판 상에 애노드 전극 및 형광체층을 순차적으로 형성하는 단계, (나) 상기 형광체층 상에 금속반사막을 형성하는 단계, 및 (다) 상기 금속반사막의 표면을 어닐링하는 단계를 포함한다.
따라서, 개시된 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법은 휘도 특성이 향상되고 고전압 인가시 아크발생이 방지되며 제조공정에서 발생하는 잔류물을 제거할 수 있다.

Description

전계방출형 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법{Field emission type backlight unit, and manufacturing method of upper panel thereof}
도 1은 종래의 전계방출형 백라이트 유니트의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유니트를 도시한 단면도이다.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 방법으로 제조된 백라이트 유니트의 상부패널의 금속반사막 두께에 따른 휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법 중 도 2c의 표면 어닐링 공정을 생략한 경우 금속반사막의 모폴로지를 보여주는 사진들이다.
도 6a 및 도 6b는 도 2a 내지 도 2c의 방법으로 제조된 백라이트 유니트의 상부패널의 금속반사막의 모포롤지를 보여주는 사진들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100: 하부기판 112: 캐소드전극
114: 절연층 114a: 캐비티
115: 게이트전극 115a: 게이트홀
117: 에미터 120: 상부기판
122: 애노드전극 124: 형광체층
126: 프리웨트액 128: 필르밍막
130: 금속반사막 130a: 금속반사막의 불균일부
본 발명은 전계방출형 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 휘도 특성이 향상되고 고전압 인가시 아크발생이 방지되며 제조공정에서 발생하는 잔류물을 제거할 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법에 관한 것이다.
통상적으로 평판 표시장치(flat panel display)는 크게 발광형과, 수광형으로 분류될 수 있다. 발광형으로는 음극선관(CRT; Cathode Ray Tube), 플라즈마 표시장치(PDP; Plasma Display Panel) 및 전계방출 표시장치(FED; Field Emission Display) 등이 있으며, 수광형으로는 액정 표시장치(LCD; Liquid crystal Display)가 있다. 이중에서, 액정 표시장치는 무게가 가볍고 소비전력이 적은 장점을 가지고 있으나, 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고, 외부로부터 빛이 입사되어 화상을 형성하는 수광형 표시장치이므로, 어두운 곳에서는 화상을 관찰할 수 없는 문제점이 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 액정 표시장치의 배면에는 백 라이트 유니트(backlight unit)가 설치되어 빛을 조사한다. 이에 따라, 어두운 곳에서도 화상을 구현할 수 있다.
종래의 백라이트 유니트로는 선광원으로서 냉음극 형광램프(CCFL; Cold Cathode Fluorescent Lamp)와, 점광원으로서 발광 다이오드(LED; Light Emitting Diode)가 주로 사용되어 왔다. 그러나, 이러한 종래의 백라이트 유니트는 일반적으로 그 구성이 복잡하여 제조 비용이 높고, 광원이 측면에 있어서 광의 반사와 투과에 따른 전력 소모가 큰 단점이 있다. 특히, 액정 표시장치가 대형화 할수록 휘도의 균일성을 확보하기 힘든 문제점이 있다.
이에 따라, 최근에는 상기한 문제점을 해소하기 위하여 평면발광 구조를 가진 전계방출형(field emission type)의 백라이트 유니트가 제안되고 있다. 이러한 전계방출형 백라이트 유니트는 기존의 냉음극 형광램프 등을 이용한 백라이트 유니트에 비해 전력 소모가 적고, 또한 넓은 범위의 발광 영역에서도 비교적 균일한 휘도를 나타내는 장점이 있다.
도 1은 종래의 전계방출형 백라이트 유니트를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 상부기판(20)과 하부기판(10)이 소정간격 이격되어 서로 대향되게 배치되어 있다. 상부기판(20)의 하면에는 애노드전극(22)이 형성되어 있으며, 상기 애노드전극(22)의 하면에는 형광체층(24)이 형성되어 있다. 상기 하부기판(10)의 상면에는 서로 평행하게 배열되는 다수의 캐소드전극(12) 및 다수의 게이트전극(15)이 형성되어 있다. 여기서, 상기 캐소드전극들(12) 및 게이트전극들 (15)은 동일 평면상에서 교대로 형성되어 있다. 그리고, 캐소드전극들(12) 및 게이트전극들(15)은 대략 1,000Å~3,000Å 정도 두께의 박막(thin film)으로 형성된다. 상기 캐소드전극들(12)의 양측 가장자리에는 전자방출물질, 예컨대 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nanotubes)로 이루어진 다수의 에미터(emitter,17)가 마련되어 있다.
한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만 상기 상부기판(20)과 하부기판(10) 사이에는 상부기판(20)과 하부기판(10) 사이의 간격을 일정하게 유지하기 위한 다수의 스페이서(spacer)가 마련되어 있다. 상기와 같은 구조에서, 캐소드전극(12)과 게이트전극(15) 사이에 전압이 인가됨에 따라 캐소드전극(12) 상에 마련된 에미터(17)로부터 전자들이 방출되고, 이렇게 방출된 전자들은 애노드전극(22)에 인가된 전압에 의하여 가속되어 형광체층(24)을 여기시킴으로서 가시광을 방출시킨다.
그런데, 형광체층(24)으로부터 방출된 광은 상부기판(20)을 투과하여 외부로 출사되지만, 일부분은 하부기판(10) 쪽으로 출사되어 백라이트 유니트의 광효율을 저하시키는 문제점이 있었다.
또한, 제조공정을 거치면서 상부패널(20)에 남아있는 애노드전극(22), 형광체(24) 등의 잔류물은 백라이트 유니트의 구동시 고전압을 인가할 경우 기화되면서 이온화되는데, 이 결과 이온 전류(ion current)가 발생하여 전기적 아킹을 일으키게 된다. 이와 같이 전기적 아킹이 일어나게 되면, 게이트전극(15), 캐소드전극(12), 또는 에미터(17) 등이 파손되는 문제점이 있었다.
본 발명은 휘도 특성이 향상될 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 다른 목적은 제조공정에서 발생하는 잔류물을 제거할 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 고전압 인가시 아크발생이 방지될 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면,
(가) 기판 상에 애노드 전극 및 형광체층을 순차적으로 형성하는 단계;
(나) 상기 형광체층 상에 금속반사막을 형성하는 단계; 및
(다) 상기 금속반사막의 표면을 어닐링하는 단계;를 포함하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법이 제공된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 어닐링은 상기 금속반사막의 온도가 상기 금속반사막을 형성하는 소재의 소프트닝 포인트(softening point) 보다 낮게 유지되도록 수행된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 금속반사막은 알루미늄을 포함하고, 이 경우 상기 어닐링은 알루미늄 반사막의 온도가 500 내지 600℃로 유지되도록 수행된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 (다)단계의 금속반사막의 표면 어닐링은 레이저 조사법 또는 RTA(rapid thermal annealing)법에 의해 수행된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 레이저는 연속발진 레이저 (continuous wave laser)이다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 (가)단계와 (나)단계 사이에는 상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에 소정의 공극을 형성하며, 상기 금속반사막을 평탄화시키는 필르밍막을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 상기 (가)단계와 (나)단계 사이의 상기 필르밍막을 형성하는 단계 이전에는 상기 금속반사막을 더욱 평탄화시키는 프리웨트액을 형성하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 (나)단계와 (다)단계 사이에는 소정의 고온하에서 상기 필르밍막을 열분해시키고, 열분해된 필르밍막에 의해 상기 금속반사막에 기공을 형성하며, 상기 기공을 통해 열분해된 필르밍막을 배기하는 단계를 더 포함한다
또한 본 발명에 따르면,
서로 이격되어 대향되게 배치되는 상부기판 및 하부기판;
상기 상부기판의 하면에 형성되는 애노드전극;
상기 애노드전극의 하면에 형성되는 형광체층;
상기 형광체층의 하면에 형성되며 어닐링에 의해 평탄해진 금속반사막;
상기 하부기판의 상면에 서로 교대로 형성되는 다수의 캐소드전극 및 게이트전극; 및
상기 캐소드 전극과 게이트전극 중 적어도 캐소드전극 상에 형성되는 에미터;를 구비하는 전계방출형 백라이트 유니트가 제공된다.
또한 본 발명에 따르면,
서로 이격되어 대향되게 배치되는 상부기판 및 하부기판;
상기 상부기판의 하면에 형성되는 애노드전극;
상기 애노드전극의 하면에 형성되는 형광체층;
상기 형광체층의 하면에 형성되며 어닐링에 의해 평탄해진 금속반사막;
상기 하부기판의 상면에 형성된 캐소드전극;
상기 하부기판의 상면에 형성되며 상기 캐소드전극을 노출시키는 캐비티가 형성된 절연층;
상기 절연층 상에 형성되며 상기 캐비티와 연통되는 게이트홀이 형성된 게이트전극; 및
상기 캐소드전극 상에 형성되는 에미터;를 구비하는 전계방출형 백라이트 유니트가 제공된다.
본 발명의 한 실시예에 따르면, 상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에는 상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에 소정의 공극을 형성하며, 상기 금속반사막을 평탄화시키는 필르밍막을 더 구비한다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 상기 형광체층과 상기 필르밍막 사이에는 상기 금속반사막을 더욱 평탄화시키는 프리웨트액을 더 구비한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 금속반사막은 알루미늄을 함유한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 에미터는 탄소나노튜브(CNT)로 이 루어진다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계방출형 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법에 관하여 설명한다.
이하의 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 2a 내지 도 2c는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다.
이하에서는, 도 2a 내지 도 2c를 참조하여 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법을 단계적으로 설명하기로 한다.
먼저, 상부기판(120)의 일면 상에 애노드전극(122) 및 형광체층(124)을 순차적으로 형성한다.
상부기판(120)으로는 일반적으로 유리기판 등 투명한 기판을 사용한다.
상기 애노드전극(122)은 형광체층(124)으로부터 발산되는 가시광이 투과될 수 있도록 투명한 도전성 물질, 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)로 이루지는 것이 바람직하다. 상기 애노드전극(122)은 상부기판(120)의 일면 전체에 박막으로 형성될 수도 있고, 상부기판(120)의 일면 상에 소정의 패턴, 예를 들면 스트라이프(stripe) 패턴으로 형성될 수도 있다. 상기 형광체층(124)은 상기 애노드전극(122)의 일면 상에 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 형광물질이 각각 소정 패턴으로 도포됨으로써 형성될 수도 있고, 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 형광물질이 혼합된 상태로 애노드전극(122)의 일면 전체에 도포됨으로써 형성될 수도 있다.
다음에, 형광체층(124)의 일면 상에 필르밍막(filming layer, 128)을 형성하 는데, 이는 후술하는 금속반사막(130)을 평탄하게 형성하기 위한 것이다. 또한, 필르밍막(128)은 형광체층(124)과 금속반사막(130) 사이에 일정한 공극을 형성하여 금속반사막(130)이 거울과 같은 광 반사효과를 낼 수 있도록 한다. 필르밍막(128)은 BMA, Acryloide, Toluene, M.I.B.K, M.E.K, Ethyl Acetate, Iso-Amyl Acetate, Dibutyl phthalate, Nitro Cellulose 등을 적어도 하나 이상 혼합하여 제조한 필르밍액(filming solution)을 형광체층(124)의 일면 상에 도포함으로써 형성된다.
그 다음에, 금속반사막(130)을 더욱 평탄하게 형성하기 위하여 필르밍막(158)을 형성하기 전에 프리웨트액(prewet solution, 126)을 먼저 형성할 수도 있다. 프리웨트액(126)은 수용성으로서, 유기성분의 필르밍액과 순식간에 계면을 형성하여 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B)의 3색 형광체층(124)의 일면 위에 박막을 형성하게 된다. 프리웨트액(126)은 PVA, 콜로이달 실리카, Triton, Acetic Acid 등을 적어도 하나 이상 혼합하여 제조된다.
이와 같이 필르밍막(128)에 의해 형광체층(124)의 불균일성이 감소된 상태에서 금속반사막(130)을 형성시키게 되면 보다 평탄한 금속반사막(130)을 구현할 수 있다. 또한, 이와 같이 금속반사막(130)이 평탄화되게 되면 금속반사막(130)의 반사능력이 향상되게 된다. 즉, 형광체층(124)으로부터 방출되어 상부기판(120)의 반대쪽으로 향하는 일부의 광이 금속반사막(130)에 의해 반사되어 다시 상부기판(120) 쪽으로 향하게 되는 비율이 증가될 수 있다.
한편, 형광체층(124)의 일면 상에 직접 증착법 등에 의해 금속반사막(130)을 형성하게 되면 그 소재가 되는 금속 분자가 형광체의 입자 틈새까지 침투하여 광이 손실되고, 오히려 형광체의 발광능률을 저하시켜 금속반사막(130)의 형성효과가 없어지게 된다.
다음에, 상기 필르밍막(128)의 일면 상에 금속반사막(130)을 형성한다. 금속반사막(130)은 전술한 바와 같이 형광체층(124)에서 방출되어 하부기판(미도시) 쪽으로 출사되는 가시광을 상부기판(120) 쪽으로 반사시켜주어 백라이트 유니트의 휘도 특성을 향상시켜준다. 본 실시예에서, 금속반사막(130)으로는 알루미늄이 사용되었으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 우수한 광 반사능력을 갖는 것이라면 다른 다양한 소재가 사용될 수 있다.
그 다음에, 상기 결과물을 소정의 고온하에서 소성시키게 된다. 소성은 약 450℃의 온도에서 수행되며, 이러한 소성과정은 상기 필르밍막(128)을 열분해시키고, 열분해된 필르밍막(128)에 의해 금속반사막(130)에 기공을 형성하게 된다. 또한, 상기 기공을 통해 열분해된 필르밍막(128)이 배기되게 된다.
그러나, 이러한 소성과정을 거치더라도 상부기판(120)과 금속반사막(130) 사이, 구체적으로는 형광체층(124)과 금속반사막(130) 사이에 존재하는 프리웨트액(126)이나 필르밍막(128) 등의 잔류물은 완전히 제거되지 않게 된다. 이와 같은 잔류물은 백라이트 유니트의 구동시 고전압이 인가되게 되면, 급속히 기화되어 이온화되면서 이온 전류를 발생시키게 된다. 또한, 이러한 이온 전류는 전기적 아킹을 발생시키는 원인이 된다. 따라서, 후술하는 게이트전극, 캐소드 전극, 또는 에미터 등이 전기적 아킹에 의해 파손될 수 있다.
또한, 소성과정을 거친 후 금속반사막(130)은 전체적으로는 평탄화가 이루어 지나, 부분적으로는 쐐기 모양을 포함하는 불균일한 형상을 갖게 된다. 이와 같이 금속반사막(130)이 부분적으로 불균일부를 구비하게 되면 백라이트 유니트의 구동시 고전압이 인가될 경우 전기적 아킹이 발생하여 후술하는 하부기판의 에미터, 캐소드전극이나 게이트전극 등을 파손시키게 된다.
상기와 같은 두가지 요인에 의한 전기적 아킹 현상을 개선하기 위하여, 소성과정 후에 금속반사막(130)의 표면을 어닐링한다. 이러한 표면 어닐링은 금속반사막(130)의 온도가 이 금속반사막(130)을 형성하는 소재의 소프트닝 포인트(softening point) 보다 낮은 온도로 유지될 수 있는 범위내에서 수행된다. 즉, 금속반사막이 알루미늄인 경우, 어닐링은 알루미늄의 소프트닝 포인트인 600℃ 이하, 바람직하게는 500 내지 600℃로 유지될 수 있는 범위내에서 수행된다.
이러한 표면 어닐링은 레이저 또는 RTA((rapid thermal annealing)법에 의해 수행된다. RTA법에 의해 표면 어닐링을 수행할 경우, 히트램프 등을 이용하여 약 500 내지 700℃의 온도로 약 30초 내지 3분간 금속반사막(130)에 열을 조사하게 된다. 또한, 레이저에 의한 표면 어닐링시에는 연속발진 레이저(continuous wave laser)를 사용하는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 이와 같은 금속반사막(130) 표면의 어닐링은 금속반사막(130) 쪽에서 직접하는 것이 바람직하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상부기판(120) 쪽에서 어닐링을 하여 이 어닐링 효과가 금속반사막(130)에까지 전달되도록 할 수도 있다.
이와 같이 금속반사막(130)을 어닐링하게 되면, 금속반사막(130)에 형성되어 있던 쐐기 모양을 포함하는 불균일부가 제거되게 된다. 따라서, 백라이트 유니트의 구동시 고전압이 인가되더라도 전기적 아킹 현상이 발생하지 않게 된다.
상기한 바와 같이 상부기판(120) 내지 금속반사막(130)에 이르는 백라이트 유니트의 적층구조를 백라이트 유니트의 상부패널이라고 한다.
이하, 상기와 같은 방법으로 제조된 상부패널을 구비하는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유니트에 관하여 설명한다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 실시예들에 따른 백라이트 유니트를 도시한 단면도이다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재를 가리킨다.
도 3a를 참조하면, 상부패널은 상부기판(120), 애노드전극(122), 형광체층(124), 프리웨트액(126), 필르밍막(128), 금속반사막(130)이 순차적으로 적층된 구조를 갖는다. 여기서, 프리웨트액(126) 또는 필르밍막(128)은 전술한 소성과정 및 금속반사막(130)의 표면 어닐링 과정을 거치면서 그 전부 또는 일부가 제거될수도 있고, 애초에 선택에 의해 형성되지 않을 수도 있다.
하부패널은 다음과 같은 적층구조를 갖는다. 즉, 하부기판(100)의 상면에는 서로 평행하게 배열되는 다수의 캐소드전극(112) 및 다수의 게이트전극(115)이 형성된다. 여기서, 상기 캐소드전극들(112) 및 게이트전극들(115)은 동일 평면상에서 교대로 형성된다. 상기 캐소드전극들(112)의 양측 가장자리에는 전자방출물질, 예컨대 탄소나노튜브(CNT; Carbon Nanotubes)로 이루어진 다수의 에미터(emitter,117)가 마련된다. 한편, 도면에는 도시되어 있지 않지만 상기 상부기판(120)과 하부기판(100) 사이에는 상부기판(120)과 하부기판(100) 사이의 간격을 일 정하게 유지하기 위한 다수의 스페이서(spacer)가 마련된다.
그러나, 본 발명에 따른 백라이트 유니트에 있어서 하부패널의 구조는 이에 한정되지 않으며, 다른 다양한 구조가 채용될 수 있다. 이러한 하부패널 구조의 다른 실시예가 도 3b에 도시되어 있다. 여기서, 상부패널의 구조는 도 3a에 도시된 것과 동일하고, 따라서 여기에서는 이에 대한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3b를 참조하면, 하부기판(100)의 상면에는 캐소드전극(112)이 스트라이프 형상으로 형성된다. 캐소드전극(112)은 1000~3000 Å 두께의 박막으로 형성된다. 이러한 캐소드전극(112)은 예를 들면 ITO(Indium Tin Oxide)와 같이 자외선이 통과하는 도전성 물질로 이루어진다.
상기 하부기판(100) 상에는 상기 캐소드전극(112)을 노출시키는 절연층(114), 예컨대 SiO2 층이 형성된다. 상기 절연층(114)은 대략 수 ~ 수십 ㎛ 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 상기 절연층(114)에는 상기 캐소드전극(112)을 노출시키는 캐비티(114a)가 형성된다. 상기 절연층(114) 상에는 상기 캐비티(114a)와 연통되는 게이트홀(115a)이 형성된 게이트전극(115)이 형성된다. 상기 게이트전극(115)은 대략 1000~3000 Å 두께의 박막으로 형성된다. 이러한 게이트전극(115)은 예를 들면 크롬(Cr) 또는 은(Ag) 등과 같이 자외선이 통과하지 않는 도전성 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
또한, 상기 게이트전극(115)은 평판 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 이러한 평판 형상의 게이트전극(115)은 절연층(114)에 축적된 전자들이 애노드전극 (122)과 충돌하여 발생하는 아크방전현상을 방지한다.
상기 게이트홀(115a)에 노출된 캐소드전극(112) 상에는 캐소드전극(112)과 게이트전극(115) 사이에 인가되는 전압에 의해 전자들을 방출하는 에미터(117)가 형성되어 있다. 이러한 에미터(117)는 탄소나노튜브(CNT: Carbon Nanotubes) 등과 같은 전자방출물질로 이루어진다. 에미터(117)가 탄소나노튜브(CNT)로 이루어지는 경우에는 비교적 낮은 구동전압에서도 원활하게 전자방출이 이루어진다는 장점이 있다.
이하, 상기와 같이 구성된 백라이트 유니트의 동작을 설명한다.
먼저, 캐소드전극(112)과 게이트전극(115) 사이에 전압이 인가됨에 따라 캐소드전극(112) 상에 마련된 에미터(117)로부터 전자들이 방출되고, 이렇게 방출된 전자들은 애노드전극(122)에 인가된 전압에 의하여 가속되어 형광체층(124)을 여기시킴으로서 가시광을 방출시킨다. 방출된 가시광은 대부분 상부기판(120)을 통해 외부로 출사되나, 그 일부는 하부기판(100) 쪽으로 향하게 된다. 이와 같이 하부기판(100) 쪽으로 향하는 가시광은 금속반사막(130)에 의해 반사되어 다시 상부기판(120) 쪽으로 출사되고, 이는 결국 백라이트 유니트의 휘도 특성을 향상시키게 된다. 또한, 금속반사막(130)은 표면 어닐링 과정을 거쳐 평탄화되었으므로, 고전압 인가시 전기적 아킹 현상이 발생하지 않게 된다.
이하에서, 본 발명의 실시예를 구체적으로 예시하지만, 본 발명이 하기의 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예
금속반사막의 형성에 의한 휘도 특성 시험
상기 도 2a 및 도 2b의 단계를 거친 후 도 2c의 금속반사막(130) 표면의 어닐링 전에 휘도 특성 시험을 수행하였다. 여기서, 프리웨트액(126)은 도포되지 않았고 필르밍막(128)은 30㎛의 두께로 형성되었다.
먼저, 금속반사막(130)에 직접 전자총(electron gun)으로 전자를 발사하여 형광체층(124)을 타격함으로써 가시광을 방출시켰다. 이 때, 가속전압은 8KV, 전류밀도는 10㎂/cm2였다. 다음에, 상부기판(120)의 외부로 가시광이 출사될 때, 출사된 가시광을 TOPCON사의 BM7 휘도계로 측정하였다.
또한, 금속반사막(130)의 두께를 변화시켜가면서 상기와 같은 휘도 특성 시험을 수회 수행하였다. 시험결과를 하기의 도 4에 나타내었다.
도 4는 도 2a 및 도 2b의 방법으로 제조된 백라이트 유니트의 상부패널의 금속반사막 두께에 따른 휘도 특성을 나타낸 그래프이다.
도 4를 참조하면, 금속반사막(130), 여기서는 알루미늄막을 형성하게 되면, 그렇지 않은 경우 보다 휘도 특성이 향상된다는 사실을 알 수 있다. 다만, 휘도 특성을 향상시키는 금속반사막(130)의 두께에는 소정의 최적치가 존재하며, 상기 최적치 이상의 두께로 금속반사막(130)을 형성하게 되면 휘도 특성이 오히려 악화된다는 사실도 확인할 수 있다. 본 실시예에서, 금속반사막(130)의 최적 두께는 약 500Å인 것으로 나타났다. 그러나, 이러한 금속반사막(130)의 최적 두께는 금속반사막(130)의 재질 등 다른 요소들에 의해 달라질 수 있어 가변적이다.
금속반사막의 표면 어닐링 효과 시험
(표면 어닐링을 하지 않은 경우)
금속반사막(130)을 형성한 후 표면 어닐링을 하지 않은 경우 형광체층(124)과 금속반사막(130)의 표면 상태를 하기와 같이 관찰하였다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 백라이트 유니트의 상부패널의 제조방법 중 도 2c의 표면 어닐링 공정을 생략한 경우 금속반사막의 모폴로지를 보여주는 사진들이다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재 또는 동일한 부재의 부분을 가리킨다.
도 5a는 SEM 사진들이고, 도 5b는 CCD 카메라로 촬영한 사진들이다.
도 5a의 (a), (b), 및 (c)는 금속반사막(130)의 표면 상태를 여러 각도에서 관찰한 사진들이다.
도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 형광체층(124) 위에 금속반사막(130)이 형성되어 있다. 그런데, 금속반사막(130)은 전체적으로는 평탄하게 형성되어 있는 것처럼 보이지만, 도 5b에 도시된 바와 같이, 불균일부(130a)가 군데군데 형성되어 있다. 또한, 이러한 금속반사막의 불균일부(130a)는, 도 5a의 (b)에 도시된 바와 같이, 그 일부분이 쐐기 모양으로 형성되어 있다. 이러한 금속반사막의 불균일부(130a)는 전술한 바와 같이 고전압 인가시 전기적 아킹을 발생시키고 에미터 등을 파손시키는 원인이 된다.
(표면 어닐링을 한 경우)
금속반사막(130)을 형성한 후 표면 어닐링을 거친 다음 형광체층(124)과 금속반사막(130)의 표면 상태를 하기에서와 같이 관찰하였다.
도 6a 및 도 6b는 도 2a 내지 도 2c의 방법으로 제조된 백라이트 유니트의 상부패널의 금속반사막의 모포롤지를 보여주는 사진들이다.
앞서 도시된 도면에서와 동일한 참조 부호는 동일한 부재 또는 동일한 부재의 부분을 가리킨다.
먼저, 레이저 어닐링에 의해 금속반사막(130)의 표면 어닐링을 수행하였다. 상부기판(120)으로는 유리기판을 사용하였고, 금속반사막(130)으로는 알루미늄막을 사용하였다. 또한, 30㎛의 두께로 필르밍막(128)을 형성하였다. 레이저로는 소스가 Nd:YAG이고, 파장이 1,064㎚인 CW(continius wave)를 사용하였다. 레이저 빔의 직경은 5mm였고, 스캐닝 속도는 1 내지 20cm/sec, 레이저 파워는 1 내지 10W였다.
다음에, SEM 및 CCD 카메라로 형광체층(124)과 금속반사막(130)의 표면 상태를 촬영하였다. 도 6a의 (a), (b), 및 (c)는 금속반사막(130)의 표면 상태를 여러 각도에서 관찰한 SEM 사진들이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 금속반사막(130)이 전체적으로 평탄하게 형성되었을 뿐만 아니라, 도 5a 및 도 5b에 형성되었던 불균일부(130a)가 제거된 것을 확인할 수 있다.
상기와 같이 금속반사막(130)의 표면을 어닐링하게 되면 백라이트 유니트의 구동시 고전압이 인가되더라도 전기적인 아킹 현상이 발생하지 않게 되어 에미터 등이 파손되는 것을 방지할 수 있게 된다. 또한, 여기에서는 비록 구체적으로 설명 되지 않았지만 금속반사막(130)을 어닐링하게 되면, 어닐링 과정에서 가해지는 고온의 열에 의해 필르밍막(128)이 열분해되어 제거됨으로써 전술한 잔류물의 기화 및 이온화에 따른 이온 전류의 발생 가능성이 거의 사라지게 된다. 이에 따라, 이온 전류에 따른 전기적 아킹 현상도 발생할 여지가 없게 된다.
본 발명에 의하면, 휘도 특성이 향상될 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법이 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 제조공정에서 발생하는 잔류물을 제거할 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법이 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 고전압 인가시 아크발생이 방지될 수 있는 백라이트 유니트 및 그 상부패널의 제조방법이 제공될 수 있다.
본 발명은 개시된 실시예들을 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims (18)

  1. (가) 기판 상에 애노드 전극 및 형광체층을 순차적으로 형성하는 단계;
    (나) 상기 형광체층 상에 금속반사막을 형성하는 단계; 및
    (다) 상기 금속반사막의 표면을 어닐링하는 단계;를 포함하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 금속반사막은 알루미늄을 포함하고, 이 경우 상기 어닐링은 알루미늄 반사막의 온도가 500 내지 600℃로 유지되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 (다)단계의 금속반사막의 표면 어닐링은 레이저 조사법 또는 RTA(rapid thermal annealing)법에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 레이저는 연속발진 레이저(continuous wave laser)인 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 (가)단계와 (나)단계 사이에는 상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에 소정의 공극을 형성하며, 상기 금속반사막을 평탄화시키는 필르밍막을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 (가)단계와 (나)단계 사이의 상기 필르밍막을 형성하는 단계 이전에는 상기 금속반사막을 더욱 평탄화시키는 프리웨트액을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 (나)단계와 (다)단계 사이에는 상기 필르밍막을 열분해시키고, 열분해된 필르밍막에 의해 상기 금속반사막에 기공을 형성하며, 상기 기공을 통해 열분해된 필르밍막을 배기하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트의 상부패널 제조방법.
  9. 서로 이격되어 대향되게 배치되는 상부기판 및 하부기판;
    상기 상부기판의 하면에 형성되는 애노드전극;
    상기 애노드전극의 하면에 형성되는 형광체층;
    상기 형광체층의 하면에 형성되며 어닐링에 의해 평탄해진 금속반사막;
    상기 하부기판의 상면에 서로 교대로 형성되는 다수의 캐소드전극 및 게이트전극; 및
    상기 캐소드 전극과 게이트전극 중 적어도 캐소드전극 상에 형성되는 에미터;를 구비하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에는 상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에 소정의 공극을 형성하며, 상기 금속반사막을 평탄화시키는 필르밍막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 필르밍막 사이에는 상기 금속반사막을 더욱 평탄화시키는 프리웨트액을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 금속반사막은 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 에미터는 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  14. 서로 이격되어 대향되게 배치되는 상부기판 및 하부기판;
    상기 상부기판의 하면에 형성되는 애노드전극;
    상기 애노드전극의 하면에 형성되는 형광체층;
    상기 형광체층의 하면에 형성되며 어닐링에 의해 평탄해진 금속반사막;
    상기 하부기판의 상면에 형성된 캐소드전극;
    상기 하부기판의 상면에 형성되며 상기 캐소드전극을 노출시키는 캐비티가 형성된 절연층;
    상기 절연층 상에 형성되며 상기 캐비티와 연통되는 게이트홀이 형성된 게이트전극; 및
    상기 캐소드전극 상에 형성되는 에미터;를 구비하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에는 상기 형광체층과 상기 금속반사막 사이에 소정의 공극을 형성하며, 상기 금속반사막을 평탄화시키는 필르밍막을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 형광체층과 상기 필르밍막 사이에는 상기 금속반사막을 더욱 평탄화시키는 프리웨트액을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  17. 제14항에 있어서,
    상기 금속반사막은 알루미늄을 함유하는 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
  18. 제14항에 있어서,
    상기 에미터는 탄소나노튜브(CNT)로 이루어진 것을 특징으로 하는 전계방출형 백라이트 유니트.
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