KR20070051344A - 액정 표시 장치용 백 라이트 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 백 라이트(23)는, 액정 표시 장치(23)의 배면측에 대하여 대향 배치되고 이 배면측에 대향하는 패널부에 발광 영역을 구비하는 패널 케이스(24)와, 이 발광 영역에 대응하는 상기 패널부의 내측에 마련된 형광체 부착 양극부(25)와, 상기 패널 케이스 내의 상기 형광체 부착 양극부에 대향 배치된 선형 음극부를 포함하고, 상기 선형 음극부는 선형으로 연장되는 도전성 와이어(33)와, 이 도전성 와이어의 외주면에 형성된 카본 나노 월(35)로 이루어지는 전계 전자 방출부를 구비한다.

Description

액정 표시 장치용 백 라이트{BACKLIGHT FOR LIQUID CRYSTAL DISPLAY}
본 발명은 액정 표시 장치를 배면측으로부터 조명하는 액정 표시 장치용 백 라이트에 관한 것이다.
액정 표시 장치는 박형이고 경량이며 소비 전력이 작기 때문에, 최근에는 텔레비젼, 휴대폰 단말기, 퍼스널 컴퓨터, 전자 수첩, 카메라 일체형 VTR 등의 광범위한 전자 기기의 표시 장치로서 사용되고 있다.
액정 표시 장치는 브라운관이나 플라즈마 디스플레이와는 달리, 그 자체가 발광하는 것은 아니고, 외부에서 입사한 빛의 양을 제어하여 화상 등을 표시하는 것이다. 이러한 액정 표시 장치에서는, 그 배면에 해당 액정 표시 장치를 조명하는 액정 표시 장치용 백 라이트가 설치되어 있다(특허 문헌 1 참조).
상기 전자 기기에서는 전력 소비를 줄이는 것이 중요시되고 있다. 액정 표시 장치용 백 라이트는 상기 전자 기기의 전체 전력 소비량의 대략 반을 차지하는 것으로 여겨지고 있다. 이 때문에 액정 표시 장치용 백 라이트의 전력 소비를 줄이는 일이 중요하다. 한편, 예컨대 액정 텔레비젼 등의 표시 화면의 대형화가 진행됨에 따라, 액정 표시 장치용 백 라이트에서의 전력 소비 감소에 대한 요청이 점점 더 증대되고 있다. 이러한 액정 표시 장치용 백 라이트의 기술 배경을 감안하 여, 본원의 발명자는 액정 표시 장치용 백 라이트의 전력 소비 감소를 도모하는 동시에, 액정 표시 장치를 고휘도로 조명할 수 있는 액정 표시 장치용 백 라이트의 연구를 예의 진행시켜 왔다.
그런데, 액정 표시 장치용 백 라이트에는 냉음극관이 채용되고 있다. 대표적인 액정 표시 장치용 백 라이트에서는 그 요구 휘도가 10,000 cd/㎡이다. 화면 사이즈에 상관없이, 종래와 같은 액정 표시 장치의 측면에 발광관(냉음극관)을 배치하고, 반사판, 도광판, 확산 시트, 프리즘 시트 등을 이용하여 액정 표시 장치를 조명하는 소위 에지 라이트형의 백 라이트에서는 그러한 요구 휘도를 얻을 수 없었다. 이 때문에, 액정 표시 장치용 백 라이트에서는, 액정 표시 장치의 배면 부분 바로 아래에 발광관을 배치하는, 소위 직하형의 배치 형태를 취하지 않을 수 없게 되었다.
도 7 및 도 8은 각각 에지 라이트형과 직하형의 백 라이트를 나타낸다. 도 7에 있어서, 9는 리플렉터, 10은 냉음극관(발광관), 11은 반사판, 12는 도광판, 13은 확산 시트, 14는 프리즘 시트를 나타낸다. 도 8에 있어서, 15는 냉음극관, 16은 반사판, 17은 확산판, 18은 확산 시트, 19는 프리즘 시트를 나타낸다.
직하형의 배치 형태에서는, 직관형의 발광관을 복수 개 나란히 배치하거나 혹은 발광관을 사행(蛇行) 형상으로 배치하고 있다.
그러나 직하형의 백 라이트에서도, 발광관 자체의 발광 휘도가 낮기 때문에, 요구 휘도를 얻기 위해서는 여전히 발광 전력을 많이 소비한다.
또한, 액정 텔레비젼의 대형화에 따른 요구 휘도를 얻기 위해서는 발광관의 배치 밀도나 배치 개수를 증가시킬 필요가 있으므로, 소비 전력은 급격히 증가하게 된다.
에지 라이트형의 백 라이트와 직하형의 백 라이트 모두에서는, 발광을 확산시키는 확산 시트나 확산판을 설치할 필요가 있고, 그에 따라 백 라이트를 구성하는 부품의 수가 많아지기 때문에, 제조 비용도 증가한다고 하는 문제점이 있었다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 공보 평06-242439호 참조
본 발명에서 해결하고자 하는 과제는, 백 라이트를 전력을 적게 소비하면서 높은 발광 휘도를 얻을 수 있는 한편, 에지 라이트형이나 직하형에서 필요로 하는 고비용 확산 시트 등의 부품의 수를 적게 하여, 액정 표시 장치를 평면적으로 조명 얼룩 없이 조명할 수 있는 평면 패널형의 액정 표시 장치용 백 라이트를 저렴하게 제공하는 것이다.
본 발명에 따른 백 라이트는, 액정 표시 장치의 배면을 조명하는 평판형 백라이트로서, 복수의 발광 영역으로 구획된 평면 패널부를 구비하는 패널 케이스와, 상기 평면 패널부의 내면에 각 발광 영역 각각에 대응하여 형성된 복수의 형광체 부착 양극부와, 상기 패널 케이스 내에서 상기 복수의 형광체 부착 양극부 각각에 대향 배치된 복수의 선형 음극부를 포함하고, 상기 복수의 선형 음극부 각각은 상기 복수의 형광체 부착 양극부 각각과 대략 평행한 방향으로 선형으로 연장되어 배치된 도전성 와이어와, 이 도전성 와이어의 외주면에 형성된 카본계 막을 포함하는 전계 전자 방출부를 구비하며, 상기 복수의 선형 음극부 각각의 전계 전자 방출부는 상기 복수의 발광 영역 각각을 향해 전자를 방사형으로 방출할 수 있게 설치되어 있다.
본 발명에서는 발광관으로서 전계 전자 방출형 형광관을 채용하고 있다. 전계 전자 방출형 형광관은 냉음극관과는 달리 관 내에 희가스(rare gas)나 수은 증기가 없이 진공 내지 실질적인 진공 상태로 있으며, 환경 친화성이 우수하고, 관벽이 가열되지 않으므로 박형으로 설치 밀도를 높일 수 있고, 발광 효율 및 발광 휘도가 높고, 긴 수명으로 높은 신뢰성을 얻을 수 있는 등의 이점을 갖추고 있다.
본 발명자는 전계 전자 방출형 형광관의 우수한 특징에 착안하여, 종래보다 적은 소비 전력으로 보다 고휘도의 발광이 가능한 전계 전자 방출형 형광관을 개발하고, 그 개발의 성과로서 평면 패널형의 백 라이트에 추가로 적용하여 응용하고 있다.
본 발명에 따른 액정 표시 장치용 백 라이트에서는, 종래의 백 라이트와 같이 발광관을 다수 나란히 배치하거나 혹은 휘도 얼룩을 없애기 위하여 확산 시트 등을 설치할 필요 없이 액정 표시 장치를 조명할 수 있다.
또한, 상기「선형」이란, 직선형으로 한정되지 않고, 나선형이나 파형 등의 곡선형, 직선형과 곡선형의 혼합형, 그 밖의 형상을 포함하며, 또한 중공 형상이든 중실 형상이든 상관없으며, 또한 그 단면 형상은 특별히 한정되지 않는데, 즉 원형 등으로 한정되지 않고, 타원형, 직사각형 또는 그 밖의 형상이어도 좋다.
바람직하게는, 상기 카본계 막은 카본 나노 월이고, 상기 도전성 와이어는 그 단면이 대략 원형이며, 그 외주면 전체 둘레에 대략 균일한 막 두께로 상기 카본 나노 월이 고배향으로 성막되어 있다.
바람직하게는, 상기 카본계 막은 다수의 나노-수준(nano-order)의 탄소 박편으로 이루어진 벽 형상 부분이 집합적으로 연속해서 형성된 형태를 갖는 카본 나노 월로서, 상기 벽 형상 부분을 전자를 방출시키는 벽 형상 부분으로서 이용한다.
도 1은 액정 텔레비젼의 본체로부터 액정 표시 장치와 백 라이트를 분리하여 도시한 사시도이다.
도 2는 도 1에 도시된 백 라이트의 일부 파단 사시도이다.
도 3은 도 2의 백 라이트의 측면 단면도이다.
도 4는 도 3의 A-A 선을 따른 평면 단면도이다.
도 5는 백 라이트의 특성을 나타내는 도면이다.
도 6은 백 라이트의 다른 변형예를 나타내는 도면이다.
도 7은 종래의 에지 라이트(edge-light)형 백 라이트의 개략 구성도이다.
도 8은 종래의 직하형 백 라이트의 개략 구성도이다.
도 9는 본 발명의 다른 실시예에 따른 조명 램프의 사시도이다.
도 10은 도 9의 조명 램프를 이용한, 본 발명의 실시예에 따른 백라이트의 사시도이다.
도 11은 도전성 와이어의 외주면에 카본 나노 월을 형성하는 성막 장치와 이 성막 장치를 이용한 성막 방법을 설명하는 도면이다.
도 12a는 도전성 와이어의 단면을 확대하여 도시한 도면이다.
도 12b는 도전성 와이어의 부분 확대 사시도이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
22 : 액정 표시 장치
23 : 백 라이트
24 : 패널 케이스
25 : 형광체 부착 양극부
33 : 도전성 와이어
35 : 카본계 막(카본 나노 월)
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치용의 백 라이트를 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 20은 액정 텔레비젼 전체를 나타낸다. 21은 액정 텔레비젼 본체, 22는 액정 텔레비젼 본체(21)에 끼워지는 액정 표시 장치, 23은 액정 표시 장치의 배면을 조명하는 실시 형태의 백 라이트를 나타낸다.
백 라이트(23)는 평면 패널 케이스(24)와, 형광체 부착 양극부(25)와, 선형 음극부(26)를 구비하고 있다.
패널 케이스(24)는 한 쌍의 대향하는 평면 패널부(27, 28)와, 4개의 측면 패널부(29, 30, 31, 32)로 둘러싸여 있고, 내부가 진공 또는 실질적 진공 상태로 되어 있다. 패널 케이스(24)의 내부를 진공 배기하거나, 진공으로 밀봉하는 기술은 주지의 기술이므로, 그 상세한 설명은 생략한다. 한쪽의 평면 패널부(27)는 액정 표시 장치(22)의 배면측과 마주하는 패널부이다. 이 평면 패널부(27)는 액정 표시 장치(22)의 배면을 조명하도록, 복수의, 본 실시 형태에서는 3개의 발광 영역(Al, A2, A3)으로 구획된다. 평면 패널부(27)는 유리, 바람직하게는 소다 라임 유리로 구성되어 있다. 다른 쪽의 평면 패널부(28)는 평면 패널부(27)에 대하여 배면측으로 된다. 이 평면 패널부(28)와 측면 패널부(29, 30, 31, 32)는 평면 패널부(27)와 동일한 유리에 의해 일체로 구성되어 있다. 패널 케이스(24)의 소재는 유리로 한정되지 않는다. 패널 케이스(24)의 소재는 액정 표시 장치(22)의 배면을 조명하기 위해서, 발광한 빛을 투과할 수 있는 소재면 좋다. 패널 케이스(24)의 소재로는, 광 투과율이 우수한 소재가 바람직하다.
평면 패널부(27)의 내면에는, 형광체 부착 양극부(25)가 형성되어 있다. 형광체 부착 양극부(25)는 형광체층(25a)과 양극층(25b)의 적어도 2층 구조로 되어 있다. 형광체층(25a)은 평면 패널부(27)의 내면에 도포되어 있다. 양극층(25b)은 형광체층(25a) 상에 진공 증착법 혹은 스퍼터링법에 의해 증착되어 있다. 양극 단자(25c)는 형광체 부착 양극부(25)의 양극층(25b)을 외부로 인출하는 단자이다. 형광체층(25a)의 형광 재료는 특별히 한정되지 않는다. 형광체층(25a)의 형광 재료로는 백색으로 발광할 수 있는 재료가 바람직하다. 양극층(25b)의 소재는 알루미늄 박막이 바람직하다. 양극층(25b)의 소재는 알루미늄으로 한정되지 않는다. 양극층(25b)의 소재는 투명 전극인 ITO(인듐-주석 산화물)이어도 좋다. IT0는 예컨대 스퍼터링에 의해 형성할 수 있다. 형광체 부착 양극부(25)는 평면 패널부(27)의 내면에 평면형으로 넓게 확산된 상태로 형성되어 있다. 형광체 부착 양 극부(25)는 평면 패널부(27)의 내면에서 복수의 발광 영역(A1-A3)으로 분리된다. 발광 영역(A1-A3)은 평면도로 보아 장방형 형상을 갖는다.
형광체 부착 양극부(25)는 상기 발광 영역(A1, A2, A3)에 대하여 복수의 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)로 분할될 수 있고, 이들 복수의 형광체 부착 양극부(25Al, 25A2, 25A3)로 구성되어 있다.
평면 패널부(28)의 내면에는, 각각의 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)에 개별적으로 대응하여 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)가 설치되어 있다. 각각의 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)는 바람직하게는 니켈로 이루어지는 도전성 와이어(33)를 구비한다.
도전성 와이어(33)의 표면에는 카본계 막(35)으로서 카본 나노 월이 형성되어 있다. 이 경우, 도전성 와이어(33)의 표면에 요철이 있으면, 전계 집중을 보조할 수 있다. 이러한 요철은 미시적인 것이며, 도면에는 표시되어 있지 않다.
또한, 카본계 막(35)이 카본 나노 월인 경우와 카본 나노 튜브인 경우를 비교하면, 카본 나노 튜브에서는 촉매 금속이 필요하고 또한 고진공 상태에서 성막할 필요가 있는 데 반하여, 카본 나노 월에서는 촉매 금속이 불필요하고 비교적 저진공 상태에서 성막할 수 있다. 따라서, 카본 나노 월에서는 성막 비용을 줄일 수 있다.
또한, 카본 나노 튜브는 어스펙트비(aspect ratio)가 크고 가늘기 때문에 그 선단에서 요동이 발생하여 전자 방출이 안정화되기 어렵고, 또한 카본 나노 튜브는 미량 산소 존재 하에서는 큰 표면적으로 인해 전자 방출 시에 발생한 열에 의해 쉽 게 산화 연소하여 발광에 명멸이 발생하는 등의 결점이 있다. 이에 대하여, 카본 나노 월은, 도전성 와이어(33)의 표면에 다수의 나노-수준(nano-order)의 탄소 박편으로 이루어지는 벽 형상 부분이 평면 방향으로 집합적으로 연속해서 형성된 형태로 있고, 전압 인가에 의해 단부에 있는 벽 형상 부분의 상면에서 높은 전계 집중이 일어나서 전자가 방출되므로, 기계적 강도가 우수하고, 저진공 환경하에서도 안정된 전자 방출 특성을 갖는다.
특히, 평탄한 기판 상과는 달리, 단면이 원형인 도전성 와이어(33)의 표면에는, 촉매 금속이 부착되어 고진공 상태에서 카본 나노 튜브를 원주 방향으로 균일하게 성장시키는 것이 곤란하고, 이 때문에 카본 나노 튜브를 스프레이법이나 침지법(dipping method)에 의해 도포하고 있으므로, 카본 나노 튜브 자체를 도전성 와이어(33)의 표면에 직접적으로 성막하는 것이 곤란하였다.
이에 대하여, 카본 나노 월에서는, 촉매 금속이 불필요하고, 저진공 상태에서 실행되기 때문에 도전성 와이어(33)의 표면에 용이하게 성막할 수 있다. 특히, 벽 형상 부분이 연속된 성막 형태로 있으므로, 가는 도전성 와이어(33)의 표면에서도 안정된 성막 형태로 할 수 있다.
이상의 설명으로부터, 카본 나노 월은 전기 전도도가 높은 그래파이트와 유사한 결정 구조를 갖고, 수십 층의 그래핀 시트(graphene sheet)로 이루어지고, 전압 인가에 의해 단부에 있는 벽 형상 부분의 상면에서 전계 집중이 일어나서 전자를 방출한다. 카본 나노 월은 열적 안정성 및 기계적 강도가 우수하며, 저진공 환경하에서도 안정된 전자 방출 특성을 갖는다. 카본 나노 월의 벽 형상 부분은 양 측 벽면과 상벽면(단부)으로 이루어지고, 이 상벽면에 전계 집중이 일어나며, 그 결과 상기 상벽면으로부터 전자 방출이 실시된다. 카본 나노 월은, 비교적 저온이고 또한 10-1 내지 10-2 Pa 정도의 저진공 상태하에서도 전자 방출이 실행되는 등, 환경 부하가 극히 작다.
카본 나노 월은 직류 플라즈마 CVD(Chemical vapor deposition)법에 의해 성막될 수 있다. 이러한 성막 방법으로서는, 예컨대 관형체의 감압된 내부 공간의 대략 중앙에 단면이 원형인 도전성 와이어를 관형체의 내벽면에 길이 방향으로 대략 평행하게 대향 배치하고, 그 내부 공간에 수소 가스와 탄소계 가스를 도입하는 동시에, 관형체를 캐소드로 하고 도전성 와이어를 애노드로 하여 이들 사이에 직류 전원을 인가하여 관형체 내에 플라즈마 기둥을 발생시켜 도전성 와이어의 표면에 카본 나노 월을 성막하는 방법이 있다. 관형체에는, 도선을 코일 형상으로 구성한 것, 양단이 개구된 원통체, 이 원통체의 주벽을 스크린형 또는 울타리 형상으로 한 것이 있다. 이러한 성막 처리에 있어서, 직류 전원의 전압은 300 내지 1000V, 바람직하게는 500 내지 800V이고, 내부 공간의 압력은 10 내지 10000 Pa, 바람직하게는 1000 내지 2000 Pa 이다.
상기 성막에서는, 도전성 와이어가 원형 단면을 갖고 또한 관형체의 대략 중앙에 배치된 상태로 카본 나노 월이 성막되므로, 카본 나노 월은 도전성 와이어의 외주면에 대략 균일한 막 두께로 성막되는 동시에, 그 카본 나노 월은 또한 도전성 와이어의 외주면 전체에 대략 균등한 고배향으로 성막되어, 전자 방출 특성이 우수 한 성막으로 된다.
또한, 도전성 와이어(33)의 표면에 있는 요철은, 예컨대 나사 절삭 가공 등에 의해 형성된 가시적인 사이즈의 요철로부터 도전성 와이어(33)를 신장 가공 등에 의해 형성된 미시적인 사이즈까지의 요철, 표면 거칠기만으로 발생한 요철을 포함할 수 있다. 요철은, 도전성 와이어(33)의 원주 방향으로 예컨대 나선형의 요철을 포함한다. 요철은 도전성 와이어(33)의 길이 방향을 따르는 요철을 포함한다. 도전성 와이어(33)의 길이 방향으로 요철을 형성하는 방법으로서, 예컨대 연마기에 의해 도전성 와이어(33)의 외주면을 길이 방향으로 연마하여 표면을 거칠게 하여 미시적인 리브형의 다수의 요철을 구성할 수 있다. 이들 요철은 도전성 와이어(33)의 원주 방향이나 길이 방향에 대하여 정렬되는 것이 전자 방출의 안정화에 유리하다. 요철은 그 사이즈, 형상 또는 개수 등이 특별히 한정되지 않는다. 도전성 와이어(33)는 도전성을 갖는 것이면 좋다. 도전성 와이어(33)는 니켈로 한정되지 않는다.
카본계 막(35)은, 예컨대 스크린 인쇄, 코팅, CVD(화학적 증착법), 전착법 등의 기술에 의해 형성할 수 있다.
각각의 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)와, 각각의 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)〔형광체 부착 양극부(25)〕의 사이에 직류 전압 혹은 고주파 펼스 전압이 인가되면, 각각의 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)의 전계 전자 방출부인 카본계 막(35)으로부터 각각 대응하는 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)를 향하여 방사 각도 θ로 각각 반경 방향으로 확산되도록 전자가 방출된다. 각각의 선형 음 극부(26Al, 26A2, 26A3)는 각각의 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)에 대하여 소정의 갭을 사이에 두고 대향 배치되어 있지만, 이 갭의 크기는, 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 각각의 카본계 막(35)으로부터 방출된 전자가 상기 방사 각도 θ로 방출되어 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3) 각각의 발광 영역을 커버할 수 있는 정도면 좋다. 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 각각의 도전성 와이어(33)는 실시 형태에서는 상호 독립된 도전성 와이어를 갖추고 있다. 다른 실시 형태로서, 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 각각의 도전성 와이어(33)가 직선적으로 서로 나란히 배치되어도 좋다. 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 각각의 도전성 와이어(33)는 1개의 도전성 와이어를 패널 케이스(24) 내부에서 사행 형상으로 하거나 절곡하여 구성한 것이어도 좋다.
각각의 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)와 각각의 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 사이에 직류 전압이 인가되면, 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 각각의 전계 전자 방출부인 카본계 막(35)의 첨예한 형상 부분에 전계가 강하게 집중되고, 양자(量子) 터널 효과에 의해 전자가 에너지 장벽을 통과하여 진공중으로 방출된다. 방출된 전자는 대응하는 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)로 당겨져 형광체에 충돌하고, 이로써 형광체 부착 양극부(25Al, 25A2, 25A3) 각각의 발광 영역에 존재하는 형광체가 여기되어 가시광인 백색으로 발광한다.
도 5는 횡축으로 나타낸 양 평면 패널부(27, 28)의 갭(대향 간극)과, 종축으로 나타낸 전계 전자 방출부인 카본계 막(35)으로부터 방사 각도 θ로 방사되는 전자의 확산 직경(mm)과의 관계를 도시한다. 도 5는 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)와 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)의 사이에 인가되는 직류 전압(kV)이 8 kV, 10 kV 및 15 kV일 때의 관계를 나타낸다. 도 5는 상기 직류 전압이 높아질수록 동일한 갭이어도 전자의 확산 직경이 커지는 것을 나타내고 있다.
본 발명자의 실험을 이하에 서술한다.
패널 케이스(24)의 평면 사이즈를 가로 세로 모두 90 mm, 케이스 두께를 10 mm으로 한다. 각 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)의 길이를 60 mm로 한다. 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)와 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3) 각각의 사이에 펄스 전원에 의해 10 kV(주파수 3 kHz)가 인가된다. 이러한 인가에 의해 실시 형태의 백 라이트의 발광 휘도는 70,000 cd/㎡로 되며, 또한 그 발광 휘도의 균일성은 90% 이상(측정점 12곳)이었다. 또한, 실시 형태의 백 라이트에서는, 장기간 발광(720시간) 후의 휘도 열화가 없었다. 또한, 실시 형태의 백 라이트에서는, 패널 케이스 표면의 온도 상승이 없었다.
선형 음극부(26)의 단면이 원형 또는 타원형이기 때문에, 그 외주면 전체로부터 전자를 360°방사상으로 방출할 수 있다. 또한, 백 라이트(23)가 박형이면서 큰 면적을 가지며, 또한 선형 음극부의 설치 개수가 감소하므로, 하나의 선형 음극부에 의해 커버하는 발광 영역이 증대된다. 이 때문에, 고휘도 발광의 백 라이트를 얻기 위해서는, 선형 음극부로부터 고효율 및 높은 안정성으로 전자 방출을 실시할 필요가 있다. 본 실시 형태에서는, 선형 음극부를 구성하는 도전성 와이어의 표면에 성막되는 전자 방출 재료로서 카본 나노 튜브가 아닌 카본 나노 월을 이용하고 있기 때문에, 상기 실험에서 입증된 바와 같이, 선형 음극부로부터 고효율 및 높은 안정성으로 전자 방출을 실시하여, 고휘도 발광의 백 라이트를 얻을 수 있었다.
또한, 도 6에 도시하는 바와 같이, 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)에 대하여 각각의 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)와는 반대측의 위치에는 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)에 대하여 오목형으로 만곡된 전자 반사면(36A1, 36A2, 36A3)을 배치하고, 각각의 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)를 각각의 전자 반사면(36A1, 36A2, 36A3)의 초점에 배치하여도 좋다. 전자 반사면(36A1, 36A2, 36A3)을 배치하면, 각각의 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)로부터 각각의 전자 반사면(36Al, 36A2, 36A3)의 방향으로 방출되는 전자를 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3) 측에 각각 평행한 방향으로 반사하게 되므로, 한층 더 높은 발광 휘도를 얻을 수 있다. 또한, 각각의 선형 음극부(26Al, 26A2, 26A3)의 도전성 와이어(33)의 외주면 중 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)측에 대향하는 절반의 외주면을 절연 피복하고, 나머지 절반의 외주면에 카본계 막을 형성하면, 각 선형 음극부(26A1, 26A2, 26A3)의 도전성 와이어(33)의 절반측으로부터의 전자를 각 전자 반사면(36A1, 36A2, 36A3)을 향하여 반사시켜 각 형광체 부착 양극부(25A1, 25A2, 25A3)측으로 향하게 할 수 있으므로, 패널 케이스를 보다 박형화할 수 있다.
또한, 도 9에 관형의 조명 램프(40)를 도시한다. 이 조명 램프(40)는 대략 원형 단면의 진공 밀봉관(41)의 내면에 형광체층(25a)과 양극층(25b)으로 이루어지는 형광체 부착 양극부(25)와, 상기 진공 밀봉관(41)의 대략 중앙에서 길이 방향으로 연장하게 배치된 선형 음극부(26)를 구비한다. 이 선형 음극부(26)는 전술한 설명과 유사하게 선형으로 연장되는 도전성 와이어(33)와, 이 도전성 와이어(33)의 외주면에 형성된 카본 나노 월로 이루어지는 전계 전자 방출부(35)를 구비하고 있다.
도 10에는, 복수의 조명 램프(40)를 소정 간격을 두고 나란히 배치하고 있는 본 발명의 실시 형태에 따른 액정 표시 장치용 백 라이트를 도시한다. 도 10에 도시하는 백 라이트(23)는 액정 표시 장치(22)의 배면에 배치되어, 이 액정 표시 장치(22)의 배면을 조명한다.
도 11, 도 12a 및 도 12b를 참조하여, 도전성 와이어(33)의 외주면에 카본 나노 월(35)을 성막하는 방법을 설명한다. 카본 나노 월(35)은 직류 플라즈마 CVD법에 의해 성막될 수 있다. 도 11을 참조하면, 성막 장치(50)가 도전성 또는 절연성의 진공 챔버(52)를 구비한다. 진공 챔버(52)에는 가스 도입구(54)와 가스 배출구(56)가 마련되어 있다. 플라즈마 발생용 가스는 수소 가스이고, 원료 가스는 탄소계 가스이다. 진공 챔버(52)의 내부 압력은 10 Pa 내지 10000 Pa의 범위로 있다. 진공 챔버(52)의 내부에는 주벽이 코일형으로 구성되고, 도전성을 갖는 코일형의 관형체(58)가 배치되어 있다. 관형체(58)의 내부 공간에는 기판인 도전성의 와이어(33)가 배치되어 있다. 관형체(58)는 길게 연장되어 있다. 와이어(33)는 관형체(58)의 내부 공간에 배치되고 세장형으로 연장되는 구조로 되어 있다. 관형체(58)의 내주면과 와이어(33)의 외주면은 그 연장 방향으로 소정의 공간을 두고 서로 마주하고 있다. 관형체(58)는 전압 가변형의 직류 전원(60)의 부극(負極)에 접속되어 직류 음전위(negative potential)가 인가되고, 와이어(33)는 직류 전 원(60)의 정극(正極)에 접속되어 직류 정전위(positive potential)가 인가된다.
이상의 구성을 구비한 성막 장치(50)에 있어서, 진공 챔버(52)의 내부 압력을 상기 압력 범위로 감압하고 또한 가스 도입구(54)로부터 (도시 생략한) 가스 공급 용기로부터 수소 가스와 탄소계 가스를 도입하며, 직류 전원(60)의 부전위를 관형체에 인가하면, 관형체(58)의 내부 공간에 플라즈마 기둥(62)이 발생하고, 와이어(33)의 표면에 카본 나노 월(35)이 성막된다. 직류 전원(60)의 전압은 300 내지 1000V이다.
이상에서와 같이 도전성 와이어(33)의 외주면 전체에 카본 나노 월(35)이 성막된다. 도 12a 및 도 12b에 도시된 바와 같이, 상기 카본 나노 월(35)은 다수의 나노-수준의 탄소 박편으로 이루어지는 벽 형상 부분(37)이 집합적으로 연속해서 형성된 형태를 갖는다. 또한, 도전성 와이어(33)는 관형체(58)의 중앙에 배치되어 있으므로, 벽 형상 부분(37)은 도전성 와이어(33)의 외주면 전체에 걸쳐 상기 도전성 와이어(33)의 중심으로부터 반경 방향으로 서 있는 상태로, 또한 도전성 와이어(33)의 외주면으로부터 대략 균일한 막 두께로 배향되어 있다. 이러한 카본 나노 월(35)은 벽 형상 부분(37)의 상단에 전계가 집중되는 형상을 갖는다.
이상의 설명에서는, 카본 나노 월(35)의 벽 형상 부분(37)을 전자 방출을 위한 벽 형상 부분으로서 이용하였다. 도시하지는 않았지만, 그 벽 형상 부분(37)을 전자 방출원으로서 이용하지 않고, 그 벽 형상 부분으로 둘러싸인 영역 내에 니들형의 카본 막(카본 니들)을 분산 배치하기 위한 벽 형상 부분으로서 이용할 수 있다. 이 경우, 카본 나노 튜브 등과 같이 어스펙트비가 높은 니들형의 카본 니들은 그 선단에서 높은 전계 집중이 일어나기 쉽지만, 다수의 카본 니들이 배치되면, 전계 집중이 발생하지 않는다. 이 때문에, 카본 니들을 분산 배치하는 것이 바람직하지만, 본 발명에서는 카본 나노 월의 벽 형상 부분을 전자 방출원으로서 이용하지 않고, 카본 니들을 분산 배치하기 위한 벽 형상 부분으로서 이용할 수 있다.
본 발명은, 액정 표시 장치의 배면측에 배치되어 이 배면을 조명하는 액정 표시 장치용 백라이트로서 이용될 수 있다.

Claims (10)

  1. 액정 표시 장치의 배면을 조명하는 평판형 백라이트에 있어서,
    복수의 발광 영역으로 구획된 평면 패널부를 구비하는 패널 케이스와,
    상기 평면 패널부의 내면에 각 발광 영역 각각에 대응하여 형성된 복수의 형광체 부착 양극부와,
    상기 패널 케이스 내에서 상기 복수의 형광체 부착 양극부 각각에 대향 배치된 복수의 선형 음극부를 포함하고,
    상기 복수의 선형 음극부 각각은 상기 복수의 형광체 부착 양극부 각각과 대략 평행한 방향으로 선형으로 연장되어 배치된 도전성 와이어와, 이 도전성 와이어의 외주면에 형성된 카본계 막을 포함하는 전계 전자 방출부를 구비하며,
    상기 복수의 선형 음극부 각각의 전계 전자 방출부는 상기 복수의 발광 영역 각각을 향해 전자를 방사형으로 방출할 수 있게 설치되어 있는 것인 액정 표시 장치용 백라이트.
  2. 제1항에 있어서, 상기 카본계 막은 카본 나노 월이며, 상기 도전성 와이어는 그 단면이 대략 원형이고, 그 외주면 전체 둘레에 거의 균일한 막 두께로 상기 카본 나노 월이 고배향으로 성막되어 있는 것인 액정 표시 패널용 백라이트.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카본계 막은 다수의 나노-수준(nano- order)의 탄소 박편으로 이루어진 벽 형상 부분이 집합적으로 연속해서 형성된 형태를 갖는 카본 나노 월로서, 상기 벽 형상 부분을 전자를 방출시키는 벽 형상 부분으로서 이용하는 것인 조명 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 카본계 막은 다수의 나노-수준의 탄소 박편으로 이루어진 벽 형상 부분이 집합적으로 연속해서 형성된 형태를 갖는 카본 나노 월로서, 상기 벽 형상 부분을 니들형의 카본 막을 분산 배치하기 위한 벽 형상 부분으로서 이용하는 것인 조명 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 도전성 와이어는 그 표면에 전계 집중 보조용의 요철부를 구비하는 것인 액정 표시 패널용 백라이트.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 형광체 부착 양극부가 일체 형성된 것인 액정 표시 장치용 백라이트.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 선형 음극부 각각에 대하여 상기 복수의 형광체 부착 양극부 각각과는 반대측의 위치에 오목형으로 만곡된 전자 반사면이 배치되고, 상기 복수의 선형 음극부 각각은 상기 복수의 전자 반사면 각각의 초점 위치에 배치되어 있는 것인 액정 표시 장치용 백라이트.
  8. 제7항에 있어서, 상기 선형 음극부의 도전성 와이어의 외주면 중 형광체 부착 양극부측에 대향하는 절반의 외주면이 절연 피복되고, 나머지 절반의 외주면은 상기 전자 반사면을 향하고 있는 것인 액정 표시 장치용 백라이트.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 선형 음극부는, 하나의 도전성 와이어가 상기 패널 케이스 내부에서 사행형으로 절곡되는 방식으로 서로 일체로 구성되어 있는 것인 액정 표시 장치용 백라이트.
  10. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 복수의 선형 음극부는, 서로 독립적인 복수의 도전성 와이어가 상기 복수의 형광체 부착 양극부 각각에 대향하도록 배치되어 있는 것인 액정 표시 장치용 백라이트.
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