KR100863968B1 - 발광 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 증발형 게터를 구비한 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 발광 장치는 제1 기판과 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기와, 제1 기판의 유효 영역에 위치하는 전자 방출 유닛과, 제2 기판의 유효 영역에 위치하는 발광 유닛과, 비유효 영역에서 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되는 게터와, 유효 영역을 향한 게터의 일측에 형성되는 베리어를 포함한다. 베리어는 밀봉 부재와 나란하게 위치하면서 제1 기판 및 제2 기판의 간격과 실질적으로 같은 높이로 형성되는 제1 베리어와, 제1 베리어보다 작은 높이를 가지면서 제1 베리어의 양단부로부터 밀봉 부재를 향해 연장되는 제2 베리어를 포함한다.
Figure R1020070039860
게터, 베리어, 진공용기, 전자방출부, 캐소드전극, 게이트전극, 형광층, 애노드전극

Description

발광 장치 및 표시 장치 {LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY DEVICE}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 발광 장치 중 게터와 베리어의 사시도이다.
도 3과 도 4는 진공 용기에 게터가 설치되는 과정을 나타낸 진공 용기의 부분 단면도이다.
도 5는 광원용 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 6은 도 5에 도시한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 영상 표시가 가능한 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시한 발광 장치 중 전자 방출 유닛의 부분 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>
101, 102, 103, 104: 발광 장치 12: 제1 기판
14: 제2 기판 16: 밀봉 부재
20, 201, 202: 전자 방출 유닛 22, 221: 발광 유닛
24: 전자 방출부 24: 캐소드 전극
26: 게이트 전극 32: 애노드 전극
34: 형광층 36: 금속 반사막
38: 게터 40: 베리어
42: 게터 용기 44: 지지체
46: 제1 베리어 48: 제2 베리어
50: 표시 패널 52: 확산판
본 발명은 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 장치의 진공 용기 내부에 설치되어 배기 후 잔류 가스를 흡착하는 게터에 관한 것이다.
외부에서 볼 때 광이 출사된다는 것을 인식할 수 있는 모든 장치를 발광 장치라 하면, 전면 기판에 형광층과 애노드 전극을 구비하고, 후면 기판에 전자 방출부와 구동 전극을 구비한 발광 장치가 공지되어 있다. 전면 기판과 후면 기판은 밀봉 부재에 의해 가장자리가 일체로 접합된 후 내부 공간이 배기되어 밀봉 부재와 함께 진공 용기를 구성한다.
전자 방출부는 구동 전극의 작용으로 형광층을 향해 전자들을 방출시키며, 이 전자들이 형광층을 여기시켜 가시광을 방출시킨다. 이때 애노드 전극은 수 킬로볼트(kV)의 고전압을 인가받아 전자들을 형광층으로 가속시킨다.
발광 장치는 진공 용기의 내부 공간을 고진공 상태로 유지할 때 전자 방출부의 전자 방출 효율과 수명을 향상시킬 수 있다. 따라서 발광 장치는 진공 용기 내부에 게터를 설치하고 있으며, 전면 기판과 후면 기판 및 밀봉 부재를 조립하고, 내부 공간을 배기시킨 다음, 게터를 활성화화여 진공 용기 내부의 잔류 가스를 흡착 및 제거하고 있다.
통상의 발광 장치에서 게터는 전면 기판과 후면 기판 중 어느 일 기판의 가장자리에 위치하거나, 어느 일 기판에 부착된 챔버 내부에 장착되고 있다.
그런데 증발형 게터를 첫 번째 경우와 같이 위치시키면, 게터 활성화 과정에서 도전성 게터 물질이 유효 영역으로 침범할 수 있으므로 구동 전극의 전기적 쇼트와 형광층 열화를 유발하게 된다. 두 번째 경우에는 기판에 홀을 가공하고, 별도로 제작된 챔버를 기판에 고정시켜야 하는 등 발광 장치의 제조 공정이 복잡해지는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명은 챔버 설치를 생략하고, 게터 활성화 과정에서 도전성 게터 물질이 유효 영역으로 침범하지 않도록 하여 구동 전극의 전기적 쇼트와 형광층 열화를 억제할 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는, (i)서로 대향 배치되고 유효 영역과 비유효 영역을 포함하는 제1 기판 및 제2 기판과, 비유효 영역을 둘러싸면서 제 1 기판과 제2 기판의 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며, 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기와, (ii)제1 기판의 유효 영역에 위치하는 전자 방출 유닛과, (iii)제2 기판의 유효 영역에 위치하는 발광 유닛과, (iv)비유효 영역에서 제1 기판과 제2 기판 사이에 설치되는 게터와, (v)유효 영역을 향한 게터의 일측에 형성되는 베리어를 포함한다. 베리어는 밀봉 부재와 나란하게 위치하면서 제1 기판 및 제2 기판의 간격과 실질적으로 같은 높이로 형성되는 제1 베리어와, 제1 베리어보다 작은 높이를 가지면서 제1 베리어의 양단부로부터 밀봉 부재를 향해 연장되는 제2 베리어를 포함한다.
게터는 증발형 게터 물질을 담는 게터 용기와, 게터 용기를 지지하며 외압에 의해 발광 장치의 두께 방향 및 이 두께 방향과 직교하는 방향을 따라 변형되고 제2 베리어에 의해 위치가 고정되는 한 쌍의 지지체를 포함할 수 있다.
게터 용기는 제1 기판과 제2 기판 중 어느 일 기판에 위치한다. 한 쌍의 지지체는 게터 용기로부터 제1 기판과 제2 기판 중 다른 일 기판을 향해 연장되면서 게터 용기로부터 멀어질수록 서로간 거리가 확대되는 경사부와, 경사부로부터 제1 기판 및 제2 기판의 내면과 평행하게 굽힘된 고정부를 포함할 수 있다.
제2 베리어는 다른 일 기판과 접촉하도록 형성되며, 고정부가 제2 베리어의 내측에서 제2 베리어와 접촉할 수 있다. 게터는 복수의 게터 용기들을 포함할 수 있고, 게터 용기들 사이에 위치하는 고정부가 일체로 연결될 수 있으며, 게터의 최외곽에 위치하는 고정부가 제2 베리어와 접촉할 수 있다.
전자 방출 유닛은 캐소드 전극과, 캐소드 전극과 교차하는 게이트 전극과, 캐소드 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부를 포함할 수 있다. 발광 유닛은 애노드 전극과, 애노드 전극의 일면에 형성되며 백색광을 방출하는 형광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 패널과, 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치를 포함한다. 발광 장치는 (i)서로 대향 배치되고 유효 영역과 비유효 영역을 포함하는 제1 기판 및 제2 기판과, 비유효 영역을 둘러싸면서 제1 기판과 제2 기판의 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며, 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기와, (ii)제1 기판의 유효 영역에 위치하는 전자 방출 유닛과, (iii)제2 기판의 유효 영역에 위치하는 발광 유닛과, (iv)비유효 영역에서 제1 기판과 제2 기판 사이에 설치되는 게터와, (v)유효 영역을 향한 게터의 일측에 형성되는 베리어를 포함한다. 베리어는 밀봉 부재와 나란하게 위치하면서 제1 기판 및 제2 기판의 간격과 실질적으로 같은 높이로 형성되는 제1 베리어와, 제1 베리어보다 작은 높이를 가지면서 제1 베리어의 양단부로부터 밀봉 부재를 향해 연장되는 제2 베리어를 포함한다.
표시 패널이 제1 화소들을 형성할 때, 발광 장치는 표시 패널보다 적은 개수의 제2 화소들을 형성할 수 있으며, 각각의 제2 화소는 대응하는 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광할 수 있다. 표시 패널은 액정 표시 패널일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(101)는 서로 대향 배치되는 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 및 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 사이에 배치되어 이 기판들(12, 14)을 접합시키는 밀봉 부재(16)로 이루어진 진공 용기(18)를 포함한다. 진공 용기(18)의 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 밀봉 부재(16)의 내측에 위치하는 영역은 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역과, 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역으로 구분지을 수 있다. 제1 기판(12) 내면의 유효 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(20)이 위치하고, 제2 기판(14) 내면의 유효 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(22)이 위치한다.
발광 유닛(22)이 위치하는 제2 기판(14)이 발광 장치(101)의 전면 기판이 될 수 있으며, 전자 방출 유닛(20)이 위치하는 제1 기판(12)이 발광 장치(101)의 후면 기판이 될 수 있다.
전자 방출 유닛(20)은 전자 방출부(24)와, 전자 방출부(24)의 전자 방출량을 제어하는 구동 전극(26, 28)을 포함한다. 구동 전극(26, 28)은 제1 기판(12)의 일 방향을 따라 라인 패턴으로 형성되는 캐소드 전극(26)과, 절연층(30)을 사이에 두고 캐소드 전극(26) 상부에서 캐소드 전극(26)과 교차하는 방향을 따라 형성되는 게이트 전극(28)을 포함한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역마다 게이트 전극(28)과 절연층(30)에 개구부(281, 301)가 형성되어 캐소드 전극(26)의 표면 일부를 노출시키고, 절연층 개구부(301) 내측으로 캐소드 전극(26) 위에 전자 방출부(24)가 위치한다.
전자 방출부(24)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질을 포함할 수 있다. 전자 방출부(24)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌(C60), 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어질 수 있다.
전술한 구조에서 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역 하나가 발광 장치(101)의 한 화소 영역에 대응하거나, 두개 이상의 교차 영역이 발광 장치(101)의 한 화소 영역에 대응할 수 있다.
다음으로, 발광 유닛(22)은 애노드 전극(32)과, 애노드 전극(32)의 일면에 위치하는 형광층(34)과, 형광층(34)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다. 애노드 전극(32)은 형광층(34)으로부터 방사되는 가시광을 투과시킬 수 있도록 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전 물질로 형성된다.
금속 반사막(36)은 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 수천 옴스트롱(Å)의 얇은 두께로 형성되고, 전자빔 통과를 위한 미세 홀들을 형성한다. 금속 반사막(36)은 형광층(34)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 발광면의 휘도를 높인다. 한편, 전술한 애노드 전극(32)이 생략되고, 금속 반사막(36)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
그리고 유효 영역에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 사이에는 진공 용기(18)에 가해지는 압축력을 지지하고 이 기판들(12, 14)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(도시하지 않음)이 위치한다.
전술한 구조의 발광 장치(101)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 중 어느 한 전극에 주사 구동 전압을 인가하고, 다른 한 전극에 데이터 구동 전압을 인가하며, 애노드 전극(32)에 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가하여 구동한다.
그러면 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(24) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전극(32)에 인가된 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(34) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(34)의 휘도는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
전술한 발광 장치(101)는 제조 후 사용 과정에서 진공 용기(18)의 내부 구조물로부터 아웃개싱이 발생하여 진공도가 점진적으로 낮아질 수 있다. 따라서 진공 용기(18)를 제작할 때 초기 진공도를 높이는 것이 중요하며, 초기 진공도를 높일 때 전자 방출부(24)의 전자 방출 특성과 수명을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 발광 장치(101)는 게터 설치를 위한 별도의 챔버를 구비하지 않으며, 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 사이의 비유효 영역에 비증발형 게터보다 흡착 성능이 우수한 증발형 게터(38)를 설치한다. 이때 유효 영역을 향한 게터(38)의 일측에 베리어(40)가 위치하여 도전성 게터 물질이 유효 영역으로 침범하는 것을 차단한다.
도 2는 도 1에 도시한 발광 장치 중 게터와 베리어의 사시도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 게터(38)는 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 어느 일 기판에 위치하며 게터 물질을 수용하는 게터 용기(42)와, 각각의 게터 용기(42)로부터 발광 장치(101)의 두께 방향(도 1과 도 2에 표기된 z축 방향)을 따라 연장되고 일부가 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 다른 일 기판에 접촉하는 한 쌍의 지지체(44)를 포함한다. 도 1에서는 게터 용기(42)가 제1 기판(12)에 위치하고, 지지체(44)의 일부가 제2 기판(14)에 접촉하는 경우를 도시하였다.
한 쌍의 지지체(44)는 게터 용기(42)로부터 멀어질수록 서로간 거리가 확대되는 경사부(441)와, 경사부(441)로부터 제1 기판(12) 및 제2 기판(14)의 내면과 평행하게 굽힘된 고정부(442)를 포함한다. 게터 용기(42)가 제1 기판(12)에 위치할 때, 고정부(442)는 제2 기판(14)의 내면과 접촉한다. 게터 용기(42)와 지지체(44)는 모두 금속으로 형성된다.
이러한 지지체(44)는 일종의 판 스프링으로서, 외압에 의해 변형되고, 외압 이 제거되면 초기 형태로 복원되는 소정의 탄성을 지닌다. 즉 지지체(44)는 발광 장치(101)의 두께 방향(z축 방향)을 따라 외압이 가해질 때 게터 용기(42)에 대한 경사부(441)의 벌어짐 각도가 커지면서 전체 높이가 작아지며, 외압이 제거되면 게터 용기(42)에 대한 경사부(441)의 벌어짐 각도가 작아지면서 초기 높이로 복원된다.
게터(38)는 여러개의 게터 용기(42)가 지지체(44)에 의해 일체로 연결된 구성으로 이루어질 수 있다. 이를 위해 이웃한 두 개의 게터 용기(42) 사이에 위치하는 지지체(44), 특히 고정부(442)가 일체로 연결될 수 있다. 도 2에서는 세 개의 게터 용기(42)가 지지체(44)에 의해 연결된 게터(38) 구조를 도시하였다.
게터 용기(42)에 담겨지는 게터 물질은 증발형으로서 바륨(Ba), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 바륨-알루미늄(Ba-Al), 지르코늄-알루미늄(Zr-Al), 은-티타늄(Ag-Ti) 및 지르코늄-니켈(Zr-Ni)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
베리어(40)는, 게터(38)와 유효 영역 사이에서 밀봉 부재(16)와 나란하게 위치하며 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 간격과 실질적으로 같은 높이로 형성되는 제1 베리어(46)와, 제1 베리어(46)의 양단부에서 밀봉 부재(16)를 향해 연장되고 제1 베리어(46)보다 작은 높이로 형성되는 제2 베리어(48)를 포함한다.
제1 베리어(46)는 게터 활성화 과정에서 도전성 게터 물질이 게터 용기(42)로부터 사방으로 확산될 때 게터 물질이 유효 영역으로 침범하는 것을 차단한다. 따라서 도전성 게터 물질이 유효 영역으로 침범할 때 발생하는 구동 전극의 전기적 쇼트와 형광층 열화를 방지할 수 있다. 제1 베리어(46)는 비유효 영역에서 진공 용기(18)에 가해지는 압축력을 지지하는 보조 스페이서로도 기능할 수 있다.
제2 베리어(48)는 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 지지체(44)의 고정부(442)가 위치하는 일 기판 측에 제공되며 고정부(442)와 접촉한다. 일례로 도 2에서 게터 용기(42)가 제1 기판(12)에 위치한다고 가정할 때, 제2 베리어(48)는 지지체(44)의 고정부(442)가 위치하는 제2 기판(14) 측에 제공된다. 제2 베리어(48)는 진공 용기(16) 내부에 게터(38)가 설치될 때 게터(38)의 위치를 고정하는 가이드 역할을 한다.
또한 제2 베리어(48)가 제1 베리어(46)보다 작은 높이로 형성됨에 따라, 게터 활성화 과정에서 제2 베리어(46)의 아래 부분으로 게터 물질이 확산되도록 한다. 이로써 게터 물질의 확산 면적을 증대시켜 잔류 가스의 흡착 효을을 높인다. 제2 베리어(46)의 아래 부분은 비유효 영역으로서 이 부분을 통해 확산되는 게터 물질은 유효 영역을 침범하지 않는다.
도 3과 도 4는 진공 용기에 게터가 설치되는 과정을 나타낸 진공 용기의 부분 단면도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 어느 일 기판, 일례로 제1 기판(12) 위에 밀봉 부재(16)와 게터(38) 및 베리어(40)를 설치한다. 밀봉 부재(16)는 글래스 프릿과 유기 화합물의 혼합물을 압출 성형하여 만든 프릿 바(frit bar)로 이루어지거나, 글래스 프레임의 윗면과 아랫면에 프릿층이 위치하는 구조로 이루어질 수 있다. 제1 기판(12)과 베리어(40) 사이에도 도시하지 않은 프릿층이 위치할 수 있다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 접합하기 전, 게터(38)의 전체 높이(H1, 도 3 참고)는 베리어(40)의 높이(H2, 도 3 참고)보다 크며, 게터(38)의 전체 길이(L1, 도 3 참고)는 한 쌍의 제2 베리어(48) 사이의 거리(L2, 도 3 참고)보다 작다.
다음으로, 밀봉 부재(16) 위에 제2 기판(14)을 위치시키고, 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 및 밀봉 부재(16)의 조립체를 소성하면서 제1 기판(12)을 향해 제2 기판(14)을 가압한다. 그러면 밀봉 부재(16)를 구성하는 프릿 바의 표면이 녹거나 글래스 프레임의 윗면과 아랫면에 위치하는 프릿층이 녹으면서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 일체로 접합시킨다.
이 과정에서 고정부(442)가 외압에 의해 눌리면서 게터 용기(42)에 대한 경사부(441)의 벌어짐 각도가 커지며, 게터(38)의 전체 높이가 낮아지면서 게터(38)의 전체 길이가 커지게 된다. 게터(38)의 전체 길이가 커지면서 게터(38)의 최외곽에 위치하는 고정부(442)가 제2 베리어(48)와 접촉하게 되고, 제2 베리어(48)에 의해 게터(38)의 움직임이 정지된다. 따라서 게터(38)는 한 쌍의 제2 베리어(48) 사이에서 위치 고정이 이루어진다.
다음으로, 제1 기판(12)에 부착된 배기관(도시하지 않음)을 통해 조립체의 내부 공간을 배기시키고, 배기관의 단부를 밀봉하여 진공 용기(18)를 완성한다. 이후 제1 기판(12)의 외측에 게터 용기(42)와 마주하도록 고주파 유도 가열장치(도시하지 않음)를 설치하고, 게터 물질에 열을 가하여 이를 활성화시킨다.
활성화된 게터 물질은 게터 용기(42)로부터 사방으로 확산되어 게터막(도시 하지 않음)을 형성하는데, 이 게터막이 진공 용기(18) 내부의 잔류 가스를 흡착하여 진공도를 높인다. 이때 게터막은 제1 베리어(46)의 내면 일부와 제2 기판(14)의 내면 일부에 형성된다.
이와 같이 본 실시예의 발광 장치(101)는 제1 베리어(46)와 제2 베리어(48)를 함께 형성함에 따라 게터 물질이 유효 영역으로 확산되는 것을 억제함과 동시에 게터(38)의 위치 이동을 방지할 수 있다. 베리어(40)는 유리, 세라믹, 또는 강화유리 등으로 형성될 수 있으며, 초기에 제1 베리어(46)와 제2 베리어(48)를 일체로 제작하거나, 제1 베리어(46)와 제2 베리어(48)를 별도로 제작한 다음 서로 접합시킬 수 있다.
전술한 구성의 발광 장치(101)는 수광형 표시 패널에 백색광을 제공하는 광원으로 사용되거나, 적색 형광층과 녹색 형광층 및 청색 형광층을 구비하여 자체적으로 영상을 표시할 수 있다. 이하, 광원용 발광 장치와 이 발광 장치를 이용한 표시 장치 및 자체적으로 영상을 표시할 수 있는 발광 장치에 대해 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 첫 번째 적용예로서 광원용 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 5를 참고하면, 광원용 발광 장치(102)에서 전자 방출 유닛(20)은 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 및 캐소드 전극(26)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부(24)를 포함한다. 그리고 발광 유닛(22)은 애노드 전극(32)과, 백색광을 방출하는 형광층(34)과, 형광층(34)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다.
형광층(34)은 적색 형광체와 녹색 형광체 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광 을 방출하는 혼합 형광체로 형성될 수 있다. 형광층(34)은 제2 기판(14)의 유효 영역 전체에 위치하거나, 화소 영역마다 분리되어 위치할 수 있다. 애노드 전극(32)이 생략되고, 금속 반사막(36)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
광원용 발광 장치(102)에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 5 내지 20mm의 비교적 큰 간격을 두고 위치할 수 있다. 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 간격 확대를 통해 진공 용기 내부의 아크 방전을 줄일 수 있고, 애노드 전극(32)에 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV의 고전압을 인가할 수 있다. 이러한 발광 장치(102)는 유효 영역의 중앙부에서 대략 10,000cd/m2의 최대 휘도를 구현할 수 있다.
도 6은 도 5에 도시한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 6을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(200)는 발광 장치(102)와, 발광 장치(102)의 전방에 위치하는 표시 패널(50)을 포함한다. 발광 장치(102)와 표시 패널(50) 사이에는 발광 장치(50)에서 출사된 빛을 고르게 확산시키는 확산판(52)이 위치할 수 있다. 확산판(52)과 발광 장치(102)는 소정의 거리를 두고 떨어져 위치한다.
표시 패널(50)은 액정 표시 패널 또는 다른 수광형 표시 패널로 이루어진다. 아래에서는 표시 패널(50)이 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.
표시 패널(50)은 다수의 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 형 성된 하부 기판(54)과, 컬러 필터가 형성된 상부 기판(56)과, 이 기판들(54, 56) 사이에 주입되는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 상부 기판(56)의 윗면과 하부 기판(54)의 아랫면에는 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 표시 패널(50)을 통과하는 빛을 편광시킨다.
하부 기판(54)의 내면에는 부화소(sub-pixel)별로 TFT에 의해 구동이 제어되는 투명한 화소 전극들이 위치하고, 상부 기판(56)의 내면에는 컬러 필터층과 투명한 공통 전극이 위치한다. 컬러 필터층은 부화소별로 하나씩 위치하는 적색 필터층과 녹색 필터층 및 청색 필터층을 포함한다.
특정 부화소의 TFT가 턴 온되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성되고, 이 전계에 의해 액정 분자들이 배열각이 변화하며, 변화된 배열각에 따라 광 투과도가 변화한다. 표시 패널(50)은 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어할 수 있다.
도 6에서 인용부호 58은 각 TFT의 게이트 전극에 게이트 구동 신호를 전송하는 게이트 회로보드 어셈블리를 나타내고, 인용부호 60은 각 TFT의 소스 전극에 데이터 구동 신호를 전송하는 데이터 회로보드 어셈블리를 나타낸다.
발광 장치(102)는 표시 패널(50)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(102)의 한 화소가 2개 이상의 표시 패널(50) 화소들에 대응하도록 한다. 발광 장치(102)의 각 화소는 이에 대응하는 복수개의 표시 패널(50) 화소들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 2 내지 8 비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(50)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(102)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.
발광 장치(102)의 구동 과정은, (a)표시 패널(50)을 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, (b)검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, (c)디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(102)의 구동 신호를 생성하며, (d)생성된 구동 신호를 발광 장치(102)의 구동 전극에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
발광 장치(102)의 구동 신호는 주사 구동 신호와 데이터 구동 신호로 이루어진다. 전술한 캐소드 전극과 게이트 전극 중 어느 한 전극(일례로 게이트 전극)이 주사 구동 신호를 인가받고, 다른 한 전극(일례로 캐소드 전극)이 데이터 구동 신호를 인가받는다.
발광 장치(102)의 구동을 위한 주사 회로보드 어셈블리와 데이터 회로보드 어셈블리는 발광 장치(102)의 뒷면에 위치할 수 있다. 도 6에서 인용부호 62이 캐소드 전극과 데이터 회로보드 어셈블리를 연결하는 제1 접속 부재를 나타내고, 인용부호 64가 게이트 전극과 주사 회로보드 어셈블리를 연결하는 제2 접속 부재를 나타낸다. 그리고 인용부호 66이 애노드 전극에 애노드 전압을 인가하는 제3 접속 부재를 나타낸다.
이와 같이 발광 장치(102)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 즉, 발광 장치(102)는 표시 패널(50)이 구현하는 화면 가운데 밝은 영역에는 높은 휘도의 빛을 제공하고, 어두운 영역에는 낮은 휘도의 빛을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(200)는 화면의 다이나믹 콘트라스트를 높이고, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 두 번째 적용예로서 영상 표시가 가능한 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 7을 참고하면, 영상 표시가 가능한 발광 장치(103)에서 전자 방출 유닛(201)은 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 및 캐소드 전극(26)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부(24)를 포함한다. 그리고 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 사이에 위치하는 절연층(30)을 제1 절연층이라 하면, 게이트 전극(28) 위로 제2 절연층(68)과 집속 전극(70)이 형성될 수 있다.
제2 절연층(68)과 집속 전극(70) 또한 전자빔 통과를 위한 개구부(681, 701)를 형성한다. 집속 전극(70)은 접지 전압 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받아 집속 전극 개구부(701)를 통과하는 전자들을 집속시킨다.
발광 유닛(221)은 애노드 전극(32)과, 애노드 전극(32)의 일면에서 서로간 거리를 두고 위치하는 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B)과, 형광층들(341) 사이에 위치하는 흑색층(72)과, 형광층(341)과 흑색층(72)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역이 하나의 부화소에 대응할 수 있으며, 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B) 각각이 하나의 부화소에 대응하여 위치한다. 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B)이 나란히 위치하는 3개의 부화소가 모여 하나의 화소를 구성한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가되는 구동 전압에 의해 부화소별 전자 방출부(24)의 전자 방출량이 결정되고, 이 전자들이 대응하는 부화소의 형광층(34R, 34G, 34B)에 충돌하여 형광층(34R, 34G, 34B)을 여기시킨다. 발광 장치(103)는 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어하여 칼라 화면을 구현할 수 있다.
한편, 상기에서는 전자 방출 유닛이 전계 방출 어레이(Field Emission Array; FEA)형인 경우에 대해 설명하였으나, 전자 방출 유닛은 표면-전도 에미션(Surface-Conduction Emission; SCE)형으로 이루어질 수 있다.
도 8은 본 발명의 다른 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이고, 도 9는 도 8에 도시한 발광 장치 중 전자 방출 유닛의 부분 평면도이다.
도 8과 도 9를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(104)는 전자 방출 유닛(202)이 표면-전도 에미션형인 것을 제외하고 전술한 실시예의 발광 장치와 동일한 구성으로 이루어진다.
본 실시예에서 전자 방출 유닛(202)은 제1 전극(74)과, 제1 전극(74)과 절연을 유지하면서 제1 전극(74)과 교차하는 제2 전극(76)과, 제1 전극(74)에 전기적으로 연결되는 제1 도전막(78)과, 제2 전극(76)에 전기적으로 연결되며 제1 도전막(78)과 떨어져 위치하는 제2 도전막(80)과, 제1 도전막(78)과 제2 도전막(80) 사이에 위치하는 전자 방출부(82)를 포함한다.
전자 방출부(82)는 제1 도전막(78)과 제2 도전막(80) 사이에 위치하는 미세 크랙으로 존재하거나, 탄소계 물질을 포함하는 소정의 층으로 이루어질 수 있다. 두 번째 경우 전자 방출부(82)는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
전술한 구조에서, 제1 전극(74)과 제2 전극(76)에 구동 전압을 인가하면, 제1 도전막(78)과 제2 도전막(80)을 통해 전자 방출부(82)의 표면과 수평한 방향으로 전류가 흐르면서 전자 방출부(82)로부터 표면 전도형 전자 방출이 이루어진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명에 의한 발광 장치는 별도의 챔버를 설치하지 않고도 증발형 게터를 용이하게 설치할 수 있다. 따라서 진공 용기의 제조를 단순화하며, 게터 성능을 높여 진공 용기의 초기 진공도를 높일 수 있다. 또한, 제1 베리어를 이용해 도전성 게터 물질이 유효 영역을 침범하지 않도록 하여 구동 전극의 전기적 쇼트와 형광층 열화를 억제할 수 있으며, 제2 베리어를 이용해 게터를 고정시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 서로 대향 배치되고 유효 영역과 비유효 영역을 포함하는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며, 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 유효 영역에 위치하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 유효 영역에 위치하는 발광 유닛;
    상기 비유효 영역에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되는 게터; 및
    상기 유효 영역을 향한 상기 게터의 일측에 형성되는 베리어
    를 포함하며,
    상기 베리어가,
    상기 밀봉 부재와 나란하게 위치하며 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 간격과 실질적으로 같은 높이로 형성되는 제1 베리어; 및
    상기 제1 베리어보다 작은 높이를 가지면서 상기 제1 베리어의 좌우 양단부로부터 상기 밀봉 부재를 향해 연장되는 제2 베리어
    를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게터가 증발형 게터 물질을 담는 게터 용기와, 상기 게터 용기를 지지 하며 외압에 의해 상기 발광 장치의 두께 방향 및 상기 두께 방향과 직교하는 방향을 따라 변형되고 상기 제2 베리어에 의해 위치가 고정되는 한 쌍의 지지체를 포함하는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게터 용기가 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 어느 일 기판에 위치하고, 상기 한 쌍의 지지체가 상기 게터 용기로부터 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 다른 일 기판을 향해 연장되면서 상기 게터 용기로부터 멀어질수록 서로간 거리가 확대되는 경사부와, 상기 경사부로부터 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 내면과 평행하게 굽힘된 고정부를 포함하는 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제2 베리어가 상기 다른 일 기판과 접촉하도록 형성되고, 상기 고정부가 상기 제2 베리어의 내측에서 상기 제2 베리어와 접촉하는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 게터가 복수의 게터 용기들을 포함하고, 상기 게터 용기들 사이에 위치하는 고정부가 일체로 연결되며, 상기 게터의 최외곽에 위치하는 상기 고정부가 상기 제2 베리어와 접촉하는 발광 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방출 유닛이 캐소드 전극과, 상기 캐소드 전극과 교차하는 게이트 전극과, 상기 캐소드 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부를 포함하는 발광 장치.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방출 유닛이 서로 교차하는 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 제1 전극에 연결되는 제1 도전막과, 상기 제2 전극에 연결되며 상기 제1 도전막과 거리를 두고 위치하는 제2 도전막과, 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 전자 방출부를 포함하는 발광 장치.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 유닛이 애노드 전극과, 애노드 전극의 일면에 형성되며 백색광을 방출하는 형광층을 포함하는 발광 장치.
  9. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 발광 유닛이 애노드 전극과, 애노드 전극의 일면에 형성되며 서로간 거리를 두고 위치하는 적색 형광층과 녹색 형광층 및 청색 형광층을 포함하는 발광 장치.
  10. 화상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치
    를 포함하며,
    상기 발광 장치가,
    서로 대향 배치되고 유효 영역과 비유효 영역을 포함하는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며, 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 유효 영역에 위치하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 유효 영역에 위치하는 발광 유닛;
    상기 비유효 영역에서 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 설치되는 게터; 및
    상기 유효 영역을 향한 상기 게터의 일측에 형성되는 베리어
    를 포함하고,
    상기 베리어가,
    상기 밀봉 부재와 나란하게 위치하며 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 간격과 실질적으로 같은 높이로 형성되는 제1 베리어; 및
    상기 제1 베리어보다 작은 높이를 가지면서 상기 제1 베리어의 좌우 양단부로부터 상기 밀봉 부재를 향해 연장되는 제2 베리어
    를 포함하는 표시 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 게터가 증발형 게터 물질을 담는 게터 용기와, 상기 게터 용기를 지지하며 외압에 의해 상기 발광 장치의 두께 방향 및 상기 두께 방향과 직교하는 방향을 따라 변형되고 상기 제2 베리어에 의해 위치가 고정되는 한 쌍의 지지체를 포함하는 표시 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 게터 용기가 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 어느 일 기판에 위치하고, 상기 한 쌍의 지지체가 상기 게터 용기로부터 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 중 다른 일 기판을 향해 연장되면서 상기 게터 용기로부터 멀어질수록 서로간 거리가 확대되는 경사부와, 상기 경사부로부터 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판의 내면과 평행하게 굽힘된 고정부를 포함하는 표시 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제2 베리어가 상기 다른 일 기판과 접촉하도록 형성되고, 상기 고정부가 상기 제2 베리어의 내측에서 상기 제2 베리어와 접촉하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 게터가 복수의 게터 용기들을 포함하고, 상기 게터 용기들 사이에 위치하는 고정부가 일체로 연결되며, 상기 게터의 최외곽에 위치하는 상기 고정부가 상 기 제2 베리어와 접촉하는 표시 장치.
  15. 제10항에 있어서,
    상기 표시 패널이 제1 화소들을 형성하고, 상기 발광 장치가 상기 표시 패널보다 적은 개수의 제2 화소들을 형성하며, 상기 각각의 제2 화소가 대응하는 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광하는 표시 장치.
  16. 제10항에 있어서,
    상기 표시 패널이 액정 표시 패널인 표시 장치.
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