KR20060012405A - 전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치 - Google Patents

전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치 Download PDF

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KR20060012405A
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Abstract

본 발명은 인터 디지트(inter digit) 전극 구조를 취하여 휘도가 증진되고 수명이 늘어난 전계 방출형 백라이트 유니트를 제공하는 것을 목적으로 하며, 이를 위하여 서로 대향된 전면 기판 및 배면 기판과, 상기 전면 기판의 상기 배면 기판을 향한 면에 구비되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극을 덮도록 구비되는 형광체층과, 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로 서로 병렬로 연결되고 각각 전자방출원을 갖는 복수의 제 1 전극들 및 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로 상기 제 1 전극들 사이에 구비되고 서로 병렬로 연결되며 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 2 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트를 제공한다.

Description

전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치{Field emission type backlight unit and flat panel display device using the same}
도 1은 종래의 전계 방출형 백라이트 유니트를 도시하는 단면도.
도 2는 종래의 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널을 도시하는 평면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널을 도시하는 평면도.
도 4는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널을 도시하는 평면도.
도 5a 내지 도 5c는 상기 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 전자 방출원의 위치를 도시하는 단면도.
도 6은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널을 도시하는 평면도.
도 7은 바이폴라 펄스(bipolar pulse)형의 전압 파형을 개략적으로 도시하는 개념도.
도 8은 바이폴라 펄스의 일종인 교류 전압의 파형을 개략적으로 도시하는 개념도.
도 9는 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시에에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널을 도시하는 평면도.
도 10은 상기 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 전자 방출원의 위치를 도시하는 단면도.
도 11은 본 발명의 바람직한 또 다른 일 실시예에 따른 액정 디스플레이 패널과 백라이트 유니트를 도시한 분리 사시도.
도 12는 도 11 의 ⅩⅡ-ⅩⅡ선을 따라 취한 부분절개 단면도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
300 : 기판 310 : 제 1 전극
312, 314 : 전자 방출원 320 : 제 2 전극
322, 324 : 전자 방출원 410 : 액정 디스플레이 패널
420 : 연성 인쇄 회로기판 430 : 지지부재
440 : 연결 케이블 700 : 백라이트 유니트
500: 제1편광층 505: 제1기판
670: 칼라필터 680: 제2기판
690: 제2편광층 695: 보호필름
710 : 배면 기판 720 : 제 1 전극
722, 724 : 전자 방출원 730 : 제 2 전극
732, 734 : 전자 방출원 760 : 형광층
750 : 애노드 전극 740 : 전면 기판
본 발명은 전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치에 관한 것으로서, 더 상세하게는 인터 디지트(inter digit) 전극 구조를 취하여 휘도가 증진되고 수명이 늘어난 전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치에 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 백라이트 유니트(backlight unit)가 설치되어 빛을 조사한다. 이에 따라, 어두운 곳에서도 화상을 구현할 수 있다.
종래의 백라이트 유니트로는 가장자리 발광형이 주로 이용되었는 바, 광원으로서 선광원과 점광원을 사용하였다. 대표적인 선광원으로서는 양 단부의 전극이 관내에 설치되는 냉음극 형광램프(CCFL: cold cathode fluorescent lamp)가 있고, 점광원으로서는 발광다이오드(LED: light emitting diode)가 있다. CCFL은 강한 백색광을 방출할 수 있고 고휘도와 고균일도를 얻을 수 있으며 대면적화 설계가 가능하다는 장점이 있지만, 고주파 교류신호에 의해 작동되고 작동온도범위가 좁다는 단점이 있다. LED는 휘도와 균일도 면에서 CCFL에 비해 성능이 떨어지나, 직류신호 의해 작동되고 수명이 길며 작동온도범위가 넓다. 또, 박형화가 가능하다는 장점을 가진다. 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 평면 발광 구조를 가진 전계 방출형(field emission type)의 백라이트 유니트가 제안되고 있다. 이러한 전계 방출형 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 1 및 도 2에는 대한민국 공개특허공보 특2003-0081866호에 개시된 종래의 전계 방출형 백라이트 유니트의 일 예가 도시되어 있다. 도 1은 상기 백라이트 유니트의 단면도이고 도 2는 그 배면 패널의 평면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상부 기판(200)과 하부 기판(100)이 일정간격을 두고 서로 대향되게 배치되어 있다. 그리고, 상기 상부 기판(200)의 하면에는 애노드(anode) 전극(210)과 형광층(220)이 차례로 구비되어 있으며, 상기 하부 기판 (100)의 상면에는 캐소드(cathode) 전극(110)이 구비되어 있고 그 상부에 전자 방출원들(120)이 스트라이프 형상으로 구비되어 있다. 이러한 구조를 가진 전계 방출형 백라이트 유니트에 있어서, 상기 애노드 전극(210)과 상기 캐소드 전극(110) 사이에 소정의 전압을 인가하게 되면, 상기 캐소드 전극(110) 상의 전자 방출원들(120)로부터 전자가 방출된다. 그리고, 이렇게 방출된 전자가 형광층(220)에 충돌하게 되면 형광층(220) 내의 형광물질이 여기되어 가시광을 발산하게 된다.
그런데, 상기한 백라이트 유니트는 도 2에 도시된 바와 같이, 캐소드 전극(110)이 하부 기판(100)의 전면에 형성된 구조를 가지고 있다. 이러한 구조에서는 애노드 전극(210)과 캐소드 전극(110) 사이에 전자 방출을 위한 고전압이 직접 인가되므로 국부적으로 아킹이 발생하기 쉽다. 이와 같이 국부적인 아킹이 발생하게 되면, 백라이트 유니트의 전면에 걸쳐 휘도의 균일성을 보장하기 힘들 뿐만 아니라, 전극(210, 110), 형광층(220) 및 전자 방출원들(120)이 아킹에 의해 손상되어 백라이트 유니트의 수명이 짧아지게 된다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명은 인터 디지트(inter digit) 전극 구조를 취하여 휘도가 증진되고 휘도의 균일도가 보장되며 수명이 늘어난 전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 목적 및 그 밖의 여러 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 서로 대향된 전면 기판 및 배면 기판과, 상기 전면 기판의 상기 배면 기판을 향한 면에 구비되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극을 덮도록 구비되는 형광층과, 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로, 서로 병렬로 연결되고, 각각 전자방출원을 갖는 복수의 제 1 전극들 및 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로, 상기 제 1 전극들 사이에 구비되고 서로 병렬로 연결되며, 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 2 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전자 방출원은 상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 상의 상기 전면 기판을 향한 면 위에 구비된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 방출원들은 상기 제 1 전극들과 제 2 전극들의 양 단부에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 간에 바이폴라 펄스형 전압이 인가되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 바이폴라 펄스형 전압은 교류전압인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 방출원들은 탄소 나노 튜브들을 포함하는 것으로 할 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 서로 대향된 전면 기판 및 배면 기판과, 상기 전면 기판의 상기 배면 기판을 향한 면에 구비되는 애노 드 전극과, 상기 애노드 전극을 덮도록 구비되는 형광체층과, 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로 서로 병렬로 연결되고 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 1 전극들 및 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로 상기 제 1 전극들 사이에 구비되고 서로 병렬로 연결되며 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 2 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트 및 상기 백라이트 유니트의 전방에 배치되어 상기 백라이트 유니트로부터 공급되는 광을 제어하여 화상을 구현하는 수발광 소자를 이용한 디스플레이 패널을 포함하는 평판표시장치를 제공한다.
이러한 본 발명의 다른 특징에 의하면, 상기 전자 방출원들은 상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들의 상기 전면 기판을 향한 면 위에 구비된 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 방출원들은 상기 제 1 전극들과 제 2 전극들의 양 단부에 구비되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 간에 바이폴라 펄스형 전압이 인가되는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 바이폴라 펄스형 전압은 교류전압인 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 전자 방출원들은 탄소 나노 튜브들을 포함하는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 상기 수발광 소자는 액정인 것으로 할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널을 도시하는 평면도이다.
도 3을 참조하면 배면 기판(100) 상에 서로 병렬로 연결되는 제 1 전극들(310)이 구비되고, 상기 제 1 전극들 사이에 배치되고 서로 병렬로 연결되는 제 2 전극들(320)이 구비된다. 그리고 상기 전극들 상에는 전자 방출원들(미도시)이 구비된다.
상기와 같은 구조의 백라이트 유니트의 배면 패널에 있어서, 상기 제 1 전극(310)과 상기 제 2 전극(320)에 상반된 극성의 전압을 인가하여, 예컨대 상기 제 1 전극(310)에 마이너스 전압을 인가하고 상기 제 2 전극(320)에 플러스 전압을 인가하여 상기 제 1 전극(310)이 캐소드 전극이 되고 상기 제 2 전극(320)이 게이트 전극이 되도록 할 수 있다. 상기와 같은 전압을 인가하면 캐소드 전극인 상기 제 1 전극(310) 상에 구비된 전자 방출원들(미도시)로부터 전자들이 방출되며, 상기 방출된 전자들은 전면 패널(미도시)의 애노드 전극에 의해 형성된 전계에 의해 상기 애노드 전극상의 형광층에 충돌하여 빛을 발생시키게 된다. 이와 같이 종래의 전계 방출형 백라이트 유니트가 2극 구조를 취한 것과 달리 인터 디지트(inter digit)형 평면 3극 구조를 취함으로써 상기 제 1 전극(310)과 상기 제 2 전극(320)을 이용하여 전자 방출원에 강한 전계가 형성되도록 하여 전자의 방출을 용이하게 함과 동시 에 캐소드 전극과 애노드 전극간의 직접적인 아킹이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제 2 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면패널을 도시한 평면도이고, 도 5a 내지 도 5c는 상기 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면패널의 제 2 전극들(320) 상에 구비되는 전자 방출원들(322, 324)이 구비될 수 있는 위치를 도시한 단면도이다.
도 4를 참조하면, 배면 기판(300) 상에 서로 병렬로 연결되는 제 1 전극들(310)이 구비되고, 상기 제 1 전극들 사이에 배치되고 서로 병렬로 연결되는 제 2 전극들(320)이 구비된다. 그리고 상기 제 2 전극들(320)의 단부에는 전자 방출원들(322, 324)이 구비된다. 상기와 같은 전계 방출형 백라이트 유니트에 있어서 상기 제 1 전극들(310)에 플러스 전압을 인가하고 상기 제 2 전극들(320)에 마이너스 전압을 인가하면 상기 제 1 전극들(310)이 게이트 전극들이 되고 상기 제 2 전극들(320)이 캐소드 전극들이 되며, 상기 제 2 전극들(320)의 단부에 구비된 전자 방출원들(322, 324)로부터 전자가 방출된다.
한편 상기와 같은 구조에 있어서, 상기 제 1 전극들(310)과 상기 2 전극들(320)에 의해 생성되는 전계는 상기 제 2 전극들(320)의 단부에 더 강하게 생성되므로 상기 전자 방출원들(322, 324)이 상기 제 2 전극들(320)의 단부에 위치하도록 형성함으로써 전자 방출 효율을 높일 수 있다. 이때 상기 전자 방출원들(322, 324)이 구비될 수 있는 위치는 도 5a 내지 도 5c에 도시된 바와 같이 상기 제 2 전극들(320)의 상면의 단부, 상기 제 2 전극들(320)의 단부 모서리 또는 상기 제 2 전극 들(320)의 측면 등이 될 수 있다. 이때 상기 전자 방출원들(322, 324)은 도시된 바와 달리 스핀트(spindt)형 전자 방출원일 수도 있고, 카본 나노튜브(CNT, carbon nanotube), 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 훌러렌(C60) 등을 포함하는 일함수가 낮은 탄소계 물질로 이루어질 수도 있다.
상기와 같은 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면 패널의 제조방법을 간략히 살펴보면, 먼저 글라스재 등으로 형성된 배면 기판(300)을 준비하고, 상기 배면 기판(300) 상에 ITO, IZO, In2O3 등의 투명 전도성 물질 또는 Mo, Ni, Ti, Cr, W 또는 Ag 등과 같은 금속으로 전극들을(310, 320)을 소정의 패턴으로 형성한다. 상기 전극들(310, 320)은 이 외에도 다양한 물질로 형성 가능함은 물론이다.
그 후 카본 나노튜브(CNT, carbon nanotube), 그라파이트, 다이아몬드, 다이아몬드상 카본(DLC), 훌러렌(C60) 등을 포함하는 일함수가 낮은 페이스트 상의 탄소계 물질을 후막 인쇄한 후, 건조, 노광, 현상 공정을 통해 패터닝을 행하여 형성하여 상기 전자 방출원들(322, 324)을 형성할 수 있다. 카본 나노튜브를 이용하여 상기와 같이 전자 방출원들(322, 324)을 형성한 후에는, 경우에 따라 상기 전자 방출원들(322, 324)의 카본 나노 튜브를 일으키는 공정을 수행할 수도 있다.
한편 미도시한 전면 패널은 상기 배면 패널에 대향하는 전면 기판의 상기 배면 패널 방향의 면 상에 상기 전자 방출원들(322, 324)로부터 방출된 전자를 가속하기 위해 고전압이 인가되는 ITO 등으로 형성되는 투명한 애노드 전극과, 상기 전자 방출원들(322, 324)로부터 방출된 전자에 의해 여기되어 가시광을 방출하는 형 광층이 형성된다.
또한 상술한 바와 달리 상기 전면 패널은 상기 전면 기판에 형광층이 임의의 간격을 두고 형성되고, 상기 형광층 위에 금속 박막(대표적으로 알루미늄 박막)으로 이루어진 애노드 전극이 형성되는 구조를 취할 수도 있다. 이때 상기 금속 박막으로 이루어진 애노드 전극은 외부로부터 전자빔 가속에 필요한 고전압을 인가받는 기능 뿐만 아니라 표시장치의 내전압 확보와 휘도 향상에 도움을 주는 역할을 한다. 한편, 상기와 같은 구조에서 상기 형광층의 일표면에는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명 전극이 더욱 형성될 수 있다. 이 경우에는 상술한 금속 박막을 생략할 수 있으며, 생략할 경우 전술한 바와 같이 투명 전극이 애노드 전극이 되어 전자빔 가속에 필요한 전압을 인가받는다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제 3 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면패널을 도시한 평면도이다.
도 6을 참조하면, 배면 기판(300) 상에 서로 병렬로 연결되는 제 1 전극들(310)이 구비되고, 상기 제 1 전극들 사이에 배치되고 서로 병렬로 연결되는 제 2 전극들(320)이 구비된다. 그리고 상기 제 1 전극들(310) 및 제 2 전극들(320)의 단부에는 전자 방출원들(314, 324)이 구비된다. 본 실시예와 상기 제 2 실시예와의 차이점은 전자 방출원들(314, 324)이 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320) 중 어느 한 전극들에만 구비된 것이 아니라 모든 전극들의 단부에 구비되어 있다는 것이다.
본 실시예에 있어서는 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320) 간에 바이폴라 펄스(bipolar pulse)형 전압을 인가함으로써 전자를 더욱 효율적으로 방출시킬 수 있다. 바이폴라 펄스형 전압이라 함은 일정한 주기로 전압의 극성이 변하는 것으로서 교류 전압과 같은 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같은 형태의 전압이 대표적인 바이폴라 펄스형 전압이다.
도 6에 도시된 바와 같은 구조의 전계 방출형 백라이트 유니트의 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320)간에 도 7에 도시된 바와 같은 형태의 바이폴라 펄스형 전압이 인가된다면, 예컨대 시간 t1까지는 제 1 전극들(310)에 플러스 전압이 인가됨에 따라 상기 제 1 전극들(310)이 게이트 전극이 되고 상기 제 2 전극들(320)이 캐소드 전극이 되어 상기 제 2 전극들(320) 상의 전자 방출원(324)에서 전자가 방출되게 된다. 그리고 시간 t1부터 t2까지는 이와 반대로 상기 제 1 전극들(310)에 마이너스 전압이 인가됨에 따라 상기 제 1 전극들(310)이 캐소드 전극이 되고 상기 제 2 전극들(320)이 게이트 전극이 되어 상기 제 1 전극들(310) 상의 전자 방출원(314)에서 전자가 방출되게 된다. 이와 같이 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320)이 교대로 게이트 전극과 캐소드 전극의 역할을 함으로써 상기 전자 방출원들(314, 324)의 시간당 부하가 절반으로 줄어들게 되기 때문에 전자 방출로 인한 상기 전자 방출원들(314, 324)의 온도상승이 억제되어 상기 전자 방출원들(314, 324)의 수명이 증가하게 된다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트의 배면패널을 도시한 평면도이고, 도 10은 상기 배면패널의 단면도이다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 배면 기판(300) 상에 서로 병렬로 연결되는 제 1 전극들(310)이 구비되고, 상기 제 1 전극들 사이에 배치되고 서로 병렬로 연결되는 제 2 전극들(320)이 구비된다. 그리고 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320)의 양 단부에는 전자 방출원들(312, 314, 322, 324)이 구비된다.
도 9 및 도 10에 도시된 바와 같은 구조의 전계 방출형 백라이트 유니트의 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320)간에 도 7에 도시된 바와 같은 형태의 바이폴라 펄스형 전압이 인가된다면, 예컨대 시간 t1까지는 제 1 전극들(310)에 플러스 전압이 인가됨에 따라 상기 제 1 전극들(310)이 게이트 전극이 되고 상기 제 2 전극들(320)이 캐소드 전극이 되어 상기 제 2 전극들(320) 상의 전자 방출원(322, 324)에서 전자가 방출되게 된다. 그리고 시간 t1부터 t2까지는 이와 반대로 상기 제 1 전극들(310)에 마이너스 전압이 인가됨에 따라 상기 제 1 전극들(310)이 캐소드 전극이 되고 상기 제 2 전극들(320)이 게이트 전극이 되어 상기 제 1 전극들(310) 상의 전자 방출원(312, 314)에서 전자가 방출되게 된다. 이와 같이 상기 제 1 전극들(310)과 상기 제 2 전극들(320)이 교대로 게이트 전극과 캐소드 전극의 역할을 함으로써 상기 전자 방출원들(312, 314, 322, 324)의 시간당 부하가 절반으로 줄어들게 되기 때문에 전자 방출로 인한 상기 전자 방출원들(312, 314, 322, 324)의 온도상승이 억제되어 상기 전자 방출원들(312, 314, 322, 324)의 수명이 증가하게 된다. 더욱이 상기 제 3 실시예와 달리 상기 제 1 전극들(310) 및 상기 제 2 전극들(320)의 양 단부 모두에 전자 방출원들(312, 314, 322, 324)이 구비됨으로써, 한쪽 단부만을 사용하는 경우보다 전자 방출양이 대략 2배 증가하여 휘도가 증대되며, 이에 따라 동일한 휘도를 제공함에 있어서 백라이트 유니트의 수명 이 대략 2배 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
도 11 내지 도 12는 본 발명의 바람직한 제 5 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트를 구비한 평판 표시장치, 특히 액정 표시장치를 도시한 사시도 및 단면도이다.
우선, 도 11에는 액정표시장치의 액정 디스플레이 패널(410)과 상기 액정 디스플레이 패널(410)에 광을 공급하는 백라이트 유니트(700)가 도시되어 있다. 상기 액정 디스플레이 패널(410)에는 화상신호를 전달하는 연성인쇄회로기판(420)이 부착되어 있다. 상기 액정표시패널(410)의 후방에는 백라이트 유니트(700)가 배치된다.
상기 백라이트 유니트(700)는 전계 방출형 백라이트 유니트로서, 연결케이블(440)을 통해 전원을 공급받고, 상기 백라이트 유니트 전면(451)을 통하여 광(450)을 방출시켜, 상기 방출광(450)이 상기 액정 디스플레이 패널(410)에 공급된다.
도 12를 참조하여, 상기 백라이트 유니트(700)와 상기 액정 디스플레이 패널(410)에 대해 설명하기로 한다.
도 12에 도시된 백라이트 유니트(700)는 상술한 본 발명의 바람직한 제 4 실시예에 따른 전계 방출형 백라이트 유니트이나, 본 발명은 이에 구애되지 않고 앞서 상술한 다양한 전계 방출형 백라이트 유니트에 대해 적용될 수 있음은 물론이다.
도 12를 참조하면, 배면 기판(710) 상에 서로 병렬로 연결되는 제 1 전극들(720)이 구비되고, 상기 제 1 전극들(720) 사이에 배치되고 서로 병렬로 연결되는 제 2 전극들(730)이 구비된다. 그리고 상기 제 1 전극들(720)과 상기 제 2 전극들(730)의 양 단부에는 전자 방출원들(722, 724, 732, 734)이 구비된다.
도 12에 도시된 바와 같은 구조의 전계 방출형 백라이트 유니트의 상기 제 1 전극들(720)과 상기 제 2 전극들(730)간에 도 7 또는 도 8에 도시된 바와 같은 형태의 바이폴라 펄스형 전압이 인가된다면, 상기 제 1 전극들(720)과 상기 제 2 전극들(730)이 교대로 게이트 전극 및 케소드 전극이 되고, 상기 제 1 전극들(720) 상의 전자 방출원들(722, 724)과 상기 제 2 전극들(730) 상의 전자 방출원들(732, 734)이 교대로 전자를 방출하게 된다. 이와 같이 상기 제 1 전극들(720)과 상기 제 2 전극들(730)이 교대로 게이트 전극과 캐소드 전극의 역할을 함으로써 상기 전자 방출원들(312, 314, 322, 324)로부터 교대로 전자가 방출되고, 상기 방출된 전자들이 전면 기판(740) 상의 애노드 전극(750)에 의해 상기 애노드 전극(750) 상에 구비된 형광층(760)에 충돌하여 가시광선(V)을 발생시켜 전면의 액정 디스플레이 패널(410)을 향해 출광시키게 된다.
한편, 상기 액정 디스플레이 패널(410)은 제 1 기판(505)을 구비하고, 상기 제 1 기판(505) 상에는 전체적으로 버퍼층(510)이 형성되고, 상기 버퍼층(510) 상에는 반도체층(580)이 소정의 패턴으로 형성된다. 상기 반도체층(580) 상에는 전체적으로 제 1 절연층(520)이 형성되며, 상기 제 1 절연층(520)상에는 게이트 전극(590)이 소정의 패턴으로 형성되고, 상기 게이트 전극(590) 상에는 전체적으로 제 2 절연층(530)이 형성된다. 상기 제 2 절연층(530)이 형성된 후에는, 드라이 에칭 등의 공정에 의해 상기 제 1 절연층(520)과 제 2 절연층(530)이 식각되어 상기 반 도체층(580)의 일부가 노출되고, 상기 노출된 부분을 포함하는 소정의 영역에 소스 전극(570)과 드레인 전극(610)이 형성된다. 상기 소스 전극(570) 및 드레인 전극(610)이 형성된 후 제 3 절연층(540)이 형성되며, 상기 제 3 절연층(540) 상에 평탄화층(550)이 형성된다. 상기 평탄화층(550)상에는 소정의 패턴으로 제 1 전극(620)이 형성되고, 상기 제 3 절연층(540)과 상기 평탄화층(550) 일부가 식각되어 상기 드레인 전극(610)과 상기 제 1 전극(620)의 도전통로가 형성된다. 투명한 제 2 기판(680)은 상기 제 1 기판(505)과 별도로 제조되고, 상기 제 2 기판의 하면(680a)에는 칼라 필터층(670)이 형성된다. 상기 칼라 필터층(670)의 하면(670a)에는 제 2 전극(660)이 형성되고, 상기 제 1 전극(620)과 제 2 전극(660)의 서로 대향하는 면들에는 액정층(640)을 배향하는 제 1 배향층(630)과 제 2 배향층(650)이 형성된다. 상기 제 1 기판(505)의 하면(505a)에는 제 1 편광층(500)이, 상기 제 2 기판의 상면(680b)에는 제 2 편광층(690)이 형성되고, 상기 제 2 편광층의 상면(690a)에는 보호필름(695)이 형성된다. 상기 칼라 필터층(670)과 상기 평탄화층(550) 사이에는 상기 액정층(640)을 구획하는 스페이서(560)가 형성된다.
상기 액정 디스플레이 패널(410)의 작동원리에 관해 간단히 설명하면, 상기 게이트 전극(590), 소스 전극(570), 드레인 전극(610)에 의해 제어된 외부신호에 의해 상기 제 1 전극(620)과 제 2 전극(660) 사이에 전위차가 형성되고, 상기 전위차에 의해 상기 액정층(640)의 배열이 결정되며, 상기 액정층(640)의 배열에 따라서 상기 백라이트 유니트(700)에서 공급되는 가시광선(V)이 차폐 또는 통과된다. 상기 통과된 광이 칼라 필터층(670)을 통과하면서 색을 띠게 되어 화상을 구현한 다.
도 12에는 TFT-LCD를 예시하였으나, 본 발명의 액정 디스플레이 패널이 이에 한정되는 것은 아니며, 또한 상기 수광 소자로는 상기와 같은 액정 디스플레이 패널 외에도 다양한 수광형 디스플레이 패널이 적용될 수 있다.
상기와 같이 인터 디지트 형 평면 전극 구조로 되어 있는 전계 방출형 백라이트 유니트를 구비한 액정 디스플레이 패널은 그 백라이트의 휘도와 수명이 향상됨에 따라 상기 디스플레이 패널의 화상의 휘도 향상은 물론 수명 증대의 효과를 가져올 수 있게 된다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 전계 방출형 백라이트 유니트 및 이를 구비한 평판 표시장치에 따르면, 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 인터 디지트형 평면 전극 구조를 구비함으로써 종래의 2극형 전게 방출형 백라이트 유니트 보다 전자의 방출 효율을 높임으로써 궁극적으로 소비 전력의 저감 및 휘도 향상을 도모할 수 있다.
둘째, 인터 디지트형 평면 전극 구조를 구비하고 각 전극들간에 바이폴라 펄스형 전압을 인가함으로써 각 전극들이 순차적으로 게이트 전극의 및 캐소드 전극의 역할을 하여 전자 방출원의 부하가 절반으로 줄어들게 되어 궁극적으로 백라이트 유니트의 수명향상을 도모할 수 있다. 또한 상기 구조에 있어서 전자 방출원을 각 전극의 양 단부에 구비되도록 함으로써, 한쪽 단부만을 사용하는 경우보다 전자 방출양이 대략 2배 증가하여 휘도가 증대되며, 이에 따라 동일한 휘도를 제공함에 있어서 백라이트 유니트의 수명이 대략 2배 증가하는 효과를 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (13)

  1. 서로 대향된 전면 기판 및 배면 기판;
    상기 전면 기판의 상기 배면 기판을 향한 면에 구비되는 애노드 전극;
    상기 애노드 전극을 덮도록 구비되는 형광체층;
    상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로, 서로 병렬로 연결되고, 각각 전자방출원을 갖는 복수의 제 1 전극들; 및
    상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로, 상기 제 1 전극들 사이에 구비되고 서로 병렬로 연결되며, 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 2 전극들;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 방출원은 상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 상의 상기 전면 기판을 향한 면 위에 구비된 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 전자 방출원들은 상기 제 1 전극들과 제 2 전극들의 양 단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 간에 바이폴라 펄스형 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 바이폴라 펄스형 전압은 교류전압인 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방출원들은 탄소 나노 튜브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트.
  7. 서로 대향된 전면 기판 및 배면 기판과, 상기 전면 기판의 상기 배면 기판을 향한 면에 구비되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극을 덮도록 구비되는 형광체층과, 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로 서로 병렬로 연결되고 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 1 전극들 및 상기 배면 기판의 상기 전면 기판을 향한 면에 구비되는 것으로 상기 제 1 전극들 사이에 구비되고 서로 병렬로 연결되며 각각 전자 방출원을 갖는 복수의 제 2 전극들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 방출형 백라이트 유니트; 및
    상기 백라이트 유니트의 전방에 배치되어 상기 백라이트 유니트로부터 공급되는 광을 제어하여 화상을 구현하는 수발광 소자를 이용한 디스플레이 패널;을 포함하는 평판표시장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 전자 방출원들은 상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들의 상기 전면 기판을 향한 면 위에 구비된 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 전자 방출원들은 상기 제 1 전극들과 제 2 전극들의 양 단부에 구비되는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  10. 제 7항에 있어서,
    상기 제 1 전극들과 상기 제 2 전극들 간에 바이폴라 펄스형 전압이 인가되는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 바이폴라 펄스형 전압은 교류전압인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  12. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방출원들은 탄소 나노 튜브들을 포함하는 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
  13. 제 7항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 수발광 소자는 액정인 것을 특징으로 하는 평판 표시장치.
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