KR100913179B1 - 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치 - Google Patents

발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전자 방출 유닛의 구조와 제조 공정을 단순화한 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 의한 발광 장치는 제1 기판과 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기와, 제1 기판의 일면으로부터 깊이를 갖도록 형성되는 오목부들과, 오목부들 위에서 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극들과, 캐소드 전극들 위에 배치되는 전자 방출부들과, 전자 방출부들과 거리를 두고 제1 기판의 일면에 고정되며, 전자빔 통과를 위한 개구부들이 형성된 메쉬부 및 메쉬부를 둘러싸는 지지부를 구비하는 게이트 전극과, 제2 기판의 일면에 위치하는 발광 유닛을 포함한다.
Figure R1020080002571
캐소드전극, 게이트전극, 전자방출부, 오목부, 형광층, 애노드전극, 반사막

Description

발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치 {LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE LIGHT EMISSION DEVICE AS LIGHT SOURCE}
본 발명은 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 장치의 내부에 설치되어 형광층을 향해 전자들을 방출하는 전자 방출 유닛에 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.
구동 전극은 캐소드 전극과, 절연층을 사이에 두고 캐소드 전극 상부에 위치하며 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 형성되는 게이트 전극으로 이루어진다. 그리고 캐소드 전극과 게이트 전극의 교차 영역마다 게이트 전극과 절연층에 개구부가 형성되고, 절연층 개구부 내측으로 캐소드 전극 위에 전자 방출부가 배치된다. 구동 전극과 전자 방출부가 전자 방출 유닛을 구성한다.
캐소드 전극과 게이트 전극에 소정의 구동 전압을 인가하면, 두 전극의 전압 차에 의해 전자 방출부 주위에 전계가 형성되어 전자 방출부로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전극에 인가된 고전압에 이끌려 형광층에 충돌하고, 형광층을 여기시켜 형광층으로부터 가시광이 방출되도록 한다.
전술한 구조의 전자 방출 유닛은 여러번의 박막 공정과 후막 공정을 반복하여 제작된다.
즉, 공지된 전자 방출 유닛의 제조 방법은 ①후면 기판 위에 스퍼터링 또는 진공 증착과 같은 박막 공정으로 금속막을 코팅하고 패터닝하여 캐소드 전극을 형성하고, ②절연 물질의 스크린 인쇄와 건조 및 소성을 2회 이상 반복하여 절연층을 형성하고, ③절연층 위에 다시 박막 공정으로 금속막을 코팅하고 패터닝하여 게이트 전극을 형성하고, ④게이트 전극과 절연층의 일부를 습식 식각하여 개구부를 형성하고, ⑤전자 방출 물질을 포함한 페이스트상 혼합물을 절연층 개구부 내측에 스크린 인쇄하고, 건조와 소성 및 표면 활성화 과정을 거쳐 전자 방출부를 형성하는 단계들을 포함한다.
전술한 구조의 전자 방출 유닛은 제조 방법이 복잡하고, 각 제조 단계마다 이전에 형성된 부재들과 정렬을 맞추는 것이 매우 중요하므로 이를 확인하기 위한 추가 노력이 요구되며, 제작에 많은 시간과 비용이 들어가는 단점이 있다.
또한, 전술한 전자 방출 유닛에서는 전자 방출부에서 전자들이 방출될 때 전자빔의 초기 퍼짐각이 비교적 크기 때문에, 전자들의 일부가 절연층 개구부 측벽에 부딪혀 전하 차징이 발생하게 된다. 절연층의 전하 차징은 캐소드 전극과 게이트 전극의 내전압 특성을 낮추어 발광 장치의 구동 안정성을 크게 저하시킨다.
본 발명은 전자 방출 유닛의 구조를 개선하여 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 낮출 수 있으며, 캐소드 전극과 게이트 전극의 내전압 특성을 개선하여 구동 안정성을 높일 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는, 제1 기판과 제2 기판 및 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기와, 제1 기판의 일면으로부터 깊이를 갖도록 형성되는 오목부들과, 오목부들 위에서 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극들과, 캐소드 전극들 위에 배치되는 전자 방출부들과, 전자 방출부들과 거리를 두고 제1 기판의 일면에 고정되며 전자빔 통과를 위한 개구부들이 형성된 메쉬부 및 메쉬부를 둘러싸는 지지부를 구비하는 게이트 전극과, 제2 기판의 일면에 위치하는 발광 유닛을 포함한다.
오목부는 캐소드 전극의 폭보다 큰 폭으로 형성되고, 캐소드 전극과 전자 방출부의 두께를 합한 것보다 큰 깊이로 형성될 수 있다. 게이트 전극은 캐소드 전극보다 큰 두께를 가지는 금속판으로 형성될 수 있다.
게이트 전극은 복수의 금속판으로 구성될 수 있으며, 이 경우 복수의 게이트 전극은 서로간 거리를 두고 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴 으로 배치될 수 있다.
메쉬부는 게이트 전극마다 하나씩 구비되거나, 캐소드 전극과 게이트 전극의 교차 영역에 대응하여 복수개로 구비될 수 있다. 복수의 게이트 전극은 지지부의 한쪽 끝단 또는 양쪽 끝단을 밀봉 부재의 외측으로 노출시키며, 밀봉 부재에 의해 가압되어 제1 기판에 고정될 수 있다.
다른 한편으로, 게이트 전극은 단일 금속판으로 구성될 수 있으며, 이 경우 메쉬부는 제1 기판과 제2 기판의 발광 영역 전체에 대응하여 형성될 수 있다.
게이트 전극은 지지부의 가장자리들 중 하나의 가장자리 또는 서로 마주하는 두개의 가장자리를 밀봉 부재의 외측으로 노출시키며, 밀봉 부재에 의해 가압되어 제1 기판에 고정될 수 있다.
발광 장치는 제1 기판의 다른 일면에 부착되어 게이트 전극을 제1 기판에 고정시키는 자석 시트를 더욱 포함할 수 있다.
제1 기판은 제2 기판을 향해 돌기를 형성하고, 게이트 전극의 지지부가 돌기에 대응하는 관통공을 형성하여 돌기에 체결될 수 있다. 돌기는 복수개로 구비되며, 밀봉 부재의 내측에 위치할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 전술한 구조의 발광 장치와, 발광 장치의 전방에 위치하며 발광 장치로부터 빛을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다.
본 발명의 다른 일 실시예에 따른 표시장치는 복수의 게이트 전극을 구비하는 전술한 구조의 발광 장치와, 발광 장치의 전방에 위치하며 발광 장치로부터 빛 을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다. 이때 표시 패널은 제1 화소들을 구비하고, 발광 장치는 제1 화소들보다 적은 개수의 제2 화소들을 구비하며, 제2 화소는 자신과 대응하는 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광한다.
본 발명에 따르면, 게이트 전극의 메쉬부가 전자 방출부의 바로 위에 존재하므로 전자빔의 초기 퍼짐각을 감소시켜 오목부 측벽의 전하 차징을 억제할 수 있다. 따라서 캐소드 전극과 게이트 전극의 내전압 특성을 높여 구동을 안정화하고, 애노드 전압을 높여 고휘도를 구현할 수 있다. 또한, 절연층 형성을 위한 후막 공정과 게이트 전극 형성을 위한 박막 공정을 생략할 수 있으므로 발광 장치의 제조 공정을 단순화하고, 제조 비용을 낮출 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 1과 도 2는 각각 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 부분 절개 사시도와 부분 단면도이다.
도 1과 도 2를 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 용기를 포함한다. 진공 용기의 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 밀봉 부재(16)의 내측에 위치하는 영역은 실제 가시광을 방출하는 발광 영역과, 발광 영역을 둘러싸는 비발광 영역으로 구분된다. 제1 기판(12) 내면의 발광 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(18)이 위치하고, 제2 기판(14) 내면의 발광 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(20)이 위치한다.
발광 유닛(20)이 위치하는 제2 기판(14)이 발광 장치(101)의 전면 기판이 될 수 있다.
전자 방출 유닛(18)은 전자 방출부(22)와, 전자 방출부(22)의 방출 전류량을 제어하는 구동 전극을 포함한다. 구동 전극은 제1 기판(14)의 일 방향(도 1에 표기된 y축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 캐소드 전극들(24)과, 캐소드 전극들(24)의 상부에서 캐소드 전극들(24)과 교차하는 방향(도 1에 표기된 x축 방향)을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 게이트 전극들(26)을 포함한다.
본 실시예에서 제1 기판(12)은 제2 기판(14)과 마주하는 내면에 소정 깊이의 오목부(28)를 형성하여 캐소드 전극(24)이 오목부(28)의 바닥면에 위치하도록 한다. 오목부(28)는 식각 또는 샌드 블라스트(sand blast) 등의 방법으로 제1 기판(12)의 일부를 제거한 것으로서, 캐소드 전극(24)의 길이 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다.
오목부(28)는 캐소드 전극(24)의 폭보다 큰 폭으로 형성되며, 캐소드 전 극(24)의 두께 및 전자 방출부(22)의 두께를 합한 것보다 큰 깊이로 형성된다. 오목부(28)는 수직한 측벽을 가지거나 경사진 측벽을 가질 수 있다. 도 1과 도 2에서는 일례로 오목부(28)가 경사진 측벽을 가지는 경우를 도시하였다.
제1 기판(12)은 대략 1.8mm의 두께로 형성될 수 있으며, 오목부(28)는 대략 40㎛의 깊이와 300 내지 600㎛의 최대 폭을 갖도록 형성될 수 있다.
이와 같이 오목부(28)의 바닥면에 위치하는 캐소드 전극(24)은 제1 기판(12)의 윗면(오목부가 형성되지 않은 제1 기판의 내면)에 대해 소정의 높이 차이를 두고 낮게 위치하며, 오목부들(28) 사이에 위치하는 제1 기판(12) 부위가 이웃한 캐소드 전극들(24)을 분리시키는 담장으로 기능한다.
전자 방출부(22)는 캐소드 전극(24) 위에서 캐소드 전극(24)과 나란한 스트라이프 패턴으로 형성될 수 있다. 전자 방출부(22)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질을 포함한다. 전자 방출부(22)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 풀러렌(C60), 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
전자 방출부(22)는 소정의 두께를 가지는 전자 방출층으로서, 스크린 인쇄와 같은 후막 공정으로 형성될 수 있다. 즉, 전자 방출부(22)는 ①전자 방출 물질을 포함하는 페이스트상 혼합물을 캐소드 전극(24) 위에 스크린 인쇄하고, ②인쇄된 혼합물을 건조 및 소성시키고, ③전자 방출 물질들이 전자 방출부(22)의 표면으로 노출되도록 전자 방출부(22)의 표면을 활성화시키는 과정을 통해 형성할 수 있다.
표면 활성화 과정은 점착 테이프(도시하지 않음)를 제1 기판(12) 위에 부착시킨 후 이를 떼어내는 작업으로 이루어질 수 있다. 표면 활성화 과정을 통해 전자 방출부(22)의 표면 일부를 제거하면서 탄소 나노튜브와 같은 전자 방출 물질들을 전자 방출부(22)의 표면에 대해 실질적으로 수직하게 세울 수 있다.
오목부(28)의 깊이가 캐소드 전극(24) 및 전자 방출부(22)의 두께를 합한 것보다 크게 형성됨에 따라, 전자 방출부(22) 또한 제1 기판(12)의 윗면에 대해 소정의 높이 차이를 두고 낮게 위치한다.
게이트 전극(26)은 캐소드 전극(24)보다 큰 두께를 가지는 금속판으로 제작되며, 전자빔 통과를 위한 개구부들(30)을 형성하는 메쉬부(32)와, 메쉬부(32)를 둘러싸는 지지부(34)로 이루어진다. 예를 들어 게이트 전극(26)은 금속판을 스트라이프 형태로 절단한 다음, 식각 등의 방법으로 금속판의 일부를 제거하여 개구부(30)를 형성하는 단계를 통해 제작될 수 있다.
게이트 전극(26)은 니켈-철 합금 또는 그 이외의 금속 재료로 형성할 수 있으며, 대략 50㎛의 두께와 10mm의 폭으로 형성할 수 있다.
이러한 게이트 전극(26)은 캐소드 전극(24) 및 전자 방출부(22)와 별도의 공정에서 제작된 후 캐소드 전극(24)과 교차하는 방향을 따라 제1 기판(12)의 윗면에 고정된다. 이때, 캐소드 전극(24)과 전자 방출부(22)가 제1 기판(12)의 오목부(28)에 위치함에 따라, 제1 기판(12)의 윗면에 게이트 전극(26)을 고정시키는 작업 만으로 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(26)의 절연을 자동으로 확보할 수 있다.
또한, 게이트 전극(26)의 메쉬부(32)는 캐소드 전극(24)에 대응하는 부위 뿐만 아니라 캐소드 전극(24)에 대응하지 않는 부위 모두에 형성될 수 있다. 즉, 하나의 게이트 전극(26)에 대해서 하나의 메쉬부(32)가 제공될 수 있다. 이 경우, 게이트 전극(26)을 제1 기판(12) 위에 고정시킬 때, 정렬 특성을 고려하지 않아도 되는 장점이 있다.
전술한 게이트 전극들(26)은 별도의 고정 수단 없이 밀봉 부재(16)를 이용하여 제1 기판(12)에 고정될 수 있다. 도 3과 도 4는 도 1에 도시한 발광 장치 중 제1 기판과 게이트 전극들 및 밀봉 부재를 도시한 개략도이다.
도 3을 참고하면, 게이트 전극(26)은 지지부(34)의 일단에 전압 인가를 위한 단자부(36)를 구비하며, 단자부(36)가 제1 기판(12)의 일측 가장자리를 따라 정렬하도록 배치된다. 이와 같이 배치된 게이트 전극들(26) 위로 밀봉 부재(16)가 위치하는데, 밀봉 부재(16)는 단자부(36)와 메쉬부(32) 사이의 지지부(34)를 가로지르며 위치할 수 있다.
따라서 게이트 전극(26)은 단자부(36)와 연결된 지지부(34)의 일측 끝단을 밀봉 부재(16)의 외측으로 노출시키며, 밀봉 부재(16)의 접합력과 압축력에 의해 제1 기판(12)에 고정될 수 있다.
도 4를 참고하면, 다른 실시예로서 밀봉 부재(16)는 단자부(361)와 메쉬부(321) 사이의 지지부(341) 뿐만 아니라 반대편 끝단의 지지부(341)를 가로지르면서 위치할 수 있다. 이를 위해 게이트 전극(261)은 단자부(361)가 위치하지 않는 반대편 끝단에서 지지부(341)를 연장 형성하여 지지부(341)가 밀봉 부재(16)의 폭(W)보다 큰 길이(L)를 갖도록 한다.
이 경우, 게이트 전극(261)은 지지부(341)의 양쪽 끝단을 밀봉 부재(16)의 외측으로 노출시키며, 밀봉 부재(16)의 접합력과 압축력에 의해 제1 기판(12)에 고정될 수 있다.
다시 도 1과 도 2를 참고하면, 전술한 구조에서 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(26)의 교차 영역 하나가 발광 장치(101)의 한 화소 영역에 위치하거나, 2개 이상의 교차 영역이 발광 장치(101)의 한 화소 영역에 위치할 수 있다. 두 번째 경우, 하나의 화소 영역에 대응하는 캐소드 전극들(24) 또는 게이트 전극들(26)은 서로 전기적으로 연결되어 동일한 전압을 인가받는다.
발광 유닛(20)은 제2 기판(14)의 내면에 형성되는 애노드 전극(38)과, 애노드 전극(38)의 일면에 위치하는 형광층(40)과, 형광층(40)을 덮는 반사막(42)을 포함한다.
애노드 전극(38)은 형광층(40)으로부터 방출되는 가시광을 투과시킬 수 있도록 인듐 틴 옥사이드(Indium Tin Oxide; ITO)와 같은 투명한 도전 물질로 형성된다. 애노드 전극(38)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서, 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가받아 형광층(40)을 고전위 상태로 유지시킨다.
형광층(40)은 적색 형광체와 녹색 형광체 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광을 방출하는 혼합 형광체로 이루어질 수 있다. 형광층(40)은 제2 기판(14)의 발광 영역 전체에 형성되거나, 화소 영역마다 분리되어 형성될 수 있다. 도 1과 도 2에서는 형광층(40)이 제2 기판(14)의 발광 영역 전체에 형성되는 경우를 도시하였다.
반사막(42)은 수천 옴스트롱(Å) 두께의 알루미늄 박막으로 이루어질 수 있으며, 전자빔 통과를 위한 미세 홀들을 형성한다. 반사막(42)은 형광층(40)에서 방출된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방출된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 발광 장치(101)의 휘도를 높이는 역할을 한다.
한편, 전술한 애노드 전극(38)이 생략되고, 반사막(42)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
그리고 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 이 기판들(12, 14)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(도시하지 않음)이 위치한다.
전술한 구조의 발광 장치(101)는 캐소드 전극들(24)과 게이트 전극들(26) 중 어느 한 전극들에 주사 구동 전압을 인가하고, 다른 한 전극들에 데이터 구동 전압을 인가하며, 애노드 전극(38)에 수천 볼트 이상의 애노드 전압을 인가하여 구동한다.
그러면 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(26)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(22) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전극(38)에 인가된 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(40) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(40)의 휘도는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
전술한 구동 과정에서, 게이트 전극(26)의 메쉬부(32)가 전자 방출부(22)의 바로 위에 존재함에 따라, 전자 방출부(22)에서 방출되는 전자들은 빔 퍼짐을 최소 화한 상태로 메쉬부(32)의 개구부(30)를 통과한 후 형광층(40)에 도달한다. 따라서 본 실시예의 발광 장치(101)는 전자빔의 초기 퍼짐각을 감소시켜 오목부(28) 측벽의 전하 차징을 효과적으로 억제할 수 있다.
그 결과, 본 실시예의 발광 장치(101)는 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(26)의 내전압 특성을 높여 구동을 안정화하고, 애노드 전극(38)에 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV의 고전압을 인가하여 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예의 발광 장치(101)에서는 종래와 같이 절연층 형성을 위한 후막 공정과 게이트 전극 형성을 위한 박막 공정을 생략할 수 있음므로 제조 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 전술한 바와 같이 게이트 전극(26)을 배치할 때 정렬 특성을 크게 고려하지 않아도 되므로 제조를 용이하게 할 수 있다.
더욱이 전자 방출부(22)를 형성한 다음 게이트 전극(26)을 배치하기 때문에, 종래와 같이 전자 방출부(22)를 형성하는 과정에서 도전성 전자 방출 물질에 의해 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(26)이 단락되는 문제를 예방할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(102)는 전자 방출부(221)가 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(262)의 교차 영역에 한해 선택적으로 형성되고, 게이트 전극(262)의 메쉬부(322) 또한 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(262)의 교차 영역에 한해 선택적으로 형성되는 구조를 제외하고 전술한 제1 실시예의 발광 장치와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 5에서 인용부호 181은 전자 방출 유닛을 나타내며, 제1 실시예와 동일 부재에 대해서는 같은 인용부호를 사용한다.
이와 같이 게이트 전극(262)의 메쉬부(322)가 게이트 전극(262)의 길이 방향을 따라 서로간 거리를 두고 위치하고, 메쉬부들(322) 사이에 지지부(342)가 위치하는 구조에서는 게이트 전극(262)의 라인 저항을 줄여 발광 장치(102) 구동시 게이트 전극(262)의 전압 강하를 억제할 수 있다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이고, 도 7은 도 6에 도시한 표시 패널의 부분 단면도이다.
도 6을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(201)는 발광 장치(101)와, 발광 장치(101)의 전방에 위치하는 표시 패널(44)을 포함한다. 발광 장치(101)와 표시 패널(44) 사이에는 발광 장치(101)에서 출사된 빛을 고르게 확산시키는 확산판(46)이 위치할 수 있으며, 확산판(46)과 발광 장치(101)는 소정의 거리를 두고 떨어져 위치한다.
표시 장치(201)는 전술한 제1 실시예 또는 제2 실시예의 발광 장치(101, 102)를 광원으로 구비하며, 도 6에서는 일례로 제1 실시예의 발광 장치(101)가 적용된 경우를 도시하였다.
표시 패널(44)은 액정 표시 패널 또는 다른 수광형 표시 패널로 이루어진다. 아래에서는 표시 패널(44)이 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.
도 7을 참고하면, 표시 패널(44)은 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)(48)와 화소 전극(50)이 형성된 하부 기판(52)과, 컬러 필터층(54)과 공통 전극(56)이 형성된 상부 기판(58)과, 상부 기판(58)과 하부 기판(52) 사이에 주입된 액정층(60)을 포함한다. 상부 기판(58)의 윗면과 하부 기판(52)의 아랫면에는 편광 판(621, 622)이 부착되어 표시 패널(44)을 통과하는 빛을 편광시킨다.
화소 전극(50)은 부화소마다 하나씩 위치하며, TFT(48)에 의해 구동이 제어된다. 화소 전극들(50)과 공통 전극(56)은 투명한 도전 물질로 형성된다. 컬러 필터층(54)은 부화소별로 하나씩 위치하는 적색 필터층(54R)과 녹색 필터층(54G) 및 청색 필터층(54B)을 포함한다.
특정 부화소의 TFT(48)가 턴 온되면, 화소 전극(50)과 공통 전극(56) 사이에 전계가 형성되고, 이 전계에 의해 액정 분자들의 배열각이 변화하며, 변화된 배열각에 따라 광 투과도가 변화한다. 표시 패널(44)은 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어할 수 있다.
다시 도 6을 참고하면, 인용부호 64는 각 TFT의 게이트 전극에 게이트 구동 신호를 전송하는 게이트 회로보드 어셈블리를 나타내고, 인용부호 66은 각 TFT의 소스 전극에 데이터 구동 신호를 전송하는 데이터 회로보드 어셈블리를 나타낸다.
발광 장치(101)는 표시 패널(44)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(101)의 한 화소가 두개 이상의 표시 패널(44) 화소들에 대응하도록 한다.
발광 장치(101)의 각 화소는 이에 대응하는 표시 패널(44) 화소들의 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 일례로 표시 패널(44) 화소들의 계조 가운데 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있다. 발광 장치(101)의 각 화소는 2 내지 8 비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(44)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(101)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭 한다.
발광 장치(101)의 구동 과정은 ①표시 패널(44)을 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, ②검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, ③디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(101)의 구동 신호를 생성하며, ④생성된 구동 신호를 발광 장치(101)의 구동 전극에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
발광 장치(101)의 구동 신호는 주사 구동 신호와 데이터 구동 신호로 이루어진다. 전술한 캐소드 전극(24)과 게이트 전극(26) 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(101)의 구동을 위한 주사 회로보드 어셈블리와 데이터 회로보드 어셈블리는 발광 장치(101)의 뒷면에 위치할 수 있다. 도 6에서 인용부호 68이 캐소드 전극들과 데이터 회로보드 어셈블리를 연결하는 제1 커넥터를 나타내고, 인용부호 70이 게이트 전극들과 주사 회로보드 어셈블리를 연결하는 제2 커넥터를 나타낸다. 그리고 인용부호 72가 애노드 전극에 애노드 전압을 인가하는 제3 커넥터를 나타낸다.
이와 같이 발광 장치(101)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 즉, 발광 장치(101)는 표시 패널(44)이 구현하는 화면 가운데 밝은 영역에는 높은 휘도의 빛을 제공하고, 어두운 영역에는 낮은 휘도의 빛을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(201)는 화 면의 콘트라스트 비를 높이고, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치의 분해 사시도이다.
도 8을 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(103)는 게이트 전극(263)이 단일 금속판으로 형성되고, 하나의 메쉬부(323)가 발광 영역 전체에 대응하여 형성되는 구성을 제외하고 전술한 제1 실시예의 발광 장치와 동일한 구조로 이루어진다. 도 8에서 인용부호 182는 전자 방출 유닛을 나타내며, 제1 실시예와 동일 부재에 대해서는 같은 인용부호를 사용한다.
본 실시예의 발광 장치(103)는 캐소드 전극들(24)에 공통의 캐소드 전압을 인가하고, 게이트 전극(263)에 캐소드 전압보다 수 내지 수십 볼트 높은 게이트 전압을 인가하며, 애노드 전극(38)에 수천 볼트 이상의 애노드 전압을 인가하여 구동한다. 그러면 전자 방출부(22)에서 동시에 전자들이 방출되어 형광층(40)을 발광시킨다.
발광 장치(103)는 형광층(40) 전체에서 단일 휘도를 구현하며, 형광층(40)의 휘도는 캐소드 전압과 게이트 전압의 차이를 조절하거나 애노드 전압의 크기를 조절하여 제어할 수 있다.
전술한 게이트 전극(263) 또한 별도의 고정 수단 없이 밀봉 부재(16)를 이용하여 제1 기판(12)에 고정될 수 있다. 도 9와 도 10은 도 8에 도시한 발광 장치 중 제1 기판과 게이트 전극 및 밀봉 부재를 도시한 개략도이다.
도 9를 참고하면, 게이트 전극(263)은 지지부(343)의 어느 한 가장자리에 단자부(363)를 형성하며, 밀봉 부재(16)가 단자부(363)와 메쉬부(323) 사이의 지지 부(343)를 가로지르며 위치한다. 따라서 게이트 전극(263)은 단자부(363)와 연결된 지지부(343)의 일측 가장자리를 밀봉 부재(16)의 외측으로 노출시키고, 밀봉 부재(16)의 접합력과 압축력에 의해 제1 기판(12)에 고정될 수 있다.
도 10을 참고하면, 다른 실시예로서 밀봉 부재(16)는 단자부(364)와 메쉬부(324) 사이의 지지부(344) 뿐만 아니라 반대편 가장자리의 지지부(344)를 가로지르며 위치할 수 있다. 따라서 게이트 전극(264)은 지지부(344)의 두 가장자리를 밀봉 부재(16)의 외측으로 노출시키며, 밀봉 부재(16)의 접합력과 압축력에 의해 제1 기판(12)에 고정될 수 있다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 11을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(202)는 전술한 제3 실시예의 발광 장치(103)를 광원으로 사용하는 구성을 제외하고 전술한 제1 실시예의 표시 장치와 동일한 구조로 이루어진다. 제1 실시예와 동일 부재에 대해서는 같은 인용부호를 사용한다.
도 11에서 인용부호 681가 캐소드 전극들에 캐소드 전압을 인가하는 제1 커넥터를 나타내고, 인용부호 701이 게이트 전극에 게이트 전압을 인가하는 제2 커넥터를 나타낸다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 12를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(104)는 제1 기판(12)의 외면에 자석 시트(74)를 부착하여 제1 기판(12)에 대한 게이트 전극(26)의 부착력을 높이는 구성을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 한 실시예의 발광 장 치와 동일한 구조로 이루어진다. 편의상 게이트 전극의 인용부호는 제1 실시예의 발광 장치와 동일하게 적용하였다.
자석 시트(72)는 제1 기판(12)과 같은 크기로 형성될 수 있으며, 전자빔 궤적에 큰 영향을 미치지 않을 정도의 낮은 자력을 가진다. 이러한 자석 시트(72)는 게이트 전극(26)을 끌어당겨 이를 제1 기판(12)에 견고하게 고정시키는 기능을 한다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 13을 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(105)는 제1 기판(12)이 제2 기판을 향해 돌기(74)를 형성하고, 게이트 전극(265)의 지지부(345)가 돌기(74)에 대응하는 관통공(76)을 형성하는 구성을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예의 발광 장치 중 어느 하나의 발광 장치와 동일한 구조로 이루어진다.
제1 기판(12)의 돌기(74)는 밀봉 부재(16, 도 2 참조)의 내측에 위치하고, 캐소드 전극(24)과 직교하는 방향(도면의 x축 방향)을 따라 한 쌍으로 제공된다. 이로써 게이트 전극(265)은 지지부(345)에 마련된 관통공(76)이 돌기(74)에 끼워지면서 양끝단이 제1 기판(12)에 견고하게 고정되며, 외부 충격이 전달되는 경우에 있어서도 위치 변화와 흔들림을 방지할 수 있다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 14를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(106)는 제1 기판(12)의 외면에 자석 시트(72)가 부착되는 구성을 제외하고 전술한 제5 실시예의 발광 장치와 동일한 구조로 이루어진다. 자석 시트(72)의 구조와 기능은 전술한 제4 실시예의 자석 시 트와 동일하므로 자세한 설명은 생략한다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 3과 도 4는 도 1에 도시한 발광 장치 중 제1 기판과 게이트 전극들 및 밀봉 부재를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 부분 절개 사시도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 표시 패널의 부분 단면도이다.
도 8은 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치의 분해 사시도이다.
도 9와 도 10은 도 8에 도시한 발광 장치 중 제1 기판과 게이트 전극 및 밀봉 부재를 도시한 개략도이다.
도 11은 본 발명의 제2 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 발광 장치의 부분 확대 단면도이다.
도 14는 본 발명의 제6 실시예에 따른 발광 장치의 부분 확대 단면도이다.

Claims (18)

  1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면으로부터 깊이를 갖도록 형성되는 오목부들;
    상기 오목부들 내에서 상기 오목부의 바닥면에 스트라이프 패턴으로 형성된 캐소드 전극들;
    상기 캐소드 전극들 위에 배치되는 전자 방출부들;
    상기 전자 방출부들과 거리를 두고 전자빔 통과를 위한 개구부들이 형성된 메쉬부와, 상기 메쉬부를 둘러싸며 상기 제1 기판의 일면에 직접 밀착된 지지부를 갖는 게이트 전극; 및
    상기 제2 기판의 일면에 위치하는 발광 유닛
    을 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오목부가 상기 캐소드 전극의 폭보다 큰 폭으로 형성되고, 상기 캐소드 전극과 상기 전자 방출부의 두께를 합한 것보다 큰 깊이로 형성되는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극이 상기 캐소드 전극보다 큰 두께를 가지는 금속판으로 형성되는 발광 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 게이트 전극이 복수의 금속판으로 구성되며, 복수의 게이트 전극이 서로간 거리를 두고 상기 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 배치되는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 메쉬부가 상기 게이트 전극마다 하나씩 구비되는 발광 장치.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 메쉬부가 상기 캐소드 전극과 상기 게이트 전극의 교차 영역에 대응하여 복수개로 구비되는 발광 장치.
  7. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 전극이 상기 지지부의 한쪽 끝단을 상기 밀봉 부재의 외측으로 노출시키며, 상기 밀봉 부재에 의해 가압되어 상기 제1 기판에 고정되는 발광 장치.
  8. 제4항에 있어서,
    상기 복수의 게이트 전극이 상기 지지부의 양쪽 끝단을 상기 밀봉 부재의 외 측으로 노출시키며, 상기 밀봉 부재에 의해 가압되어 상기 제1 기판에 고정되는 발광 장치.
  9. 제3항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판이 발광 영역과 비발광 영역을 포함하고, 상기 게이트 전극이 단일 금속판으로 구성되며, 상기 메쉬부가 상기 발광 영역 전체에 대응하여 형성되는 발광 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 게이트 전극이 상기 지지부의 가장자리들 중 하나의 가장자리를 상기 밀봉 부재의 외측으로 노출시키며, 상기 밀봉 부재에 의해 가압되어 상기 제1 기판에 고정되는 발광 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 게이트 전극이 상기 지지부의 가장자리들 중 서로 마주하는 두개의 가장자리를 상기 밀봉 부재의 외측으로 노출시키며, 상기 밀봉 부재에 의해 가압되어 상기 제1 기판에 고정되는 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판의 다른 일면에 부착되어 상기 게이트 전극을 상기 제1 기판에 고정시키는 자석 시트를 포함하는 발광 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제1 기판이 돌기를 형성하고, 상기 게이트 전극의 지지부가 상기 돌기에 대응하는 관통공을 형성하여 상기 돌기에 체결되는 발광 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 돌기가 복수개로 구비되며, 상기 밀봉 부재의 내측에 위치하는 발광 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 제1 기판의 다른 일면에 부착되어 상기 게이트 전극을 상기 제1 기판에 고정시키는 자석 시트를 포함하는 발광 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 전방에 위치하며, 상기 발광 장치로부터 빛을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널
    을 포함하는 표시 장치.
  17. 제4항 내지 제8항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 전방에 위치하며, 상기 발광 장치로부터 빛을 제공받아 영상을 표시하는 표시 패널
    을 포함하고,
    상기 표시 패널이 제1 화소들을 구비하며, 상기 발광 장치가 상기 제1 화소들보다 적은 개수의 제2 화소들을 구비하고, 상기 제2 화소가 자신과 대응하는 상기 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광하는 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제2 화소가 자신과 대응하는 상기 제1 화소들의 계조들 가운데 최고 계조에 대응하여 발광하는 표시 장치.
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