KR20080045464A - 발광 장치 및 표시 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 전자 방출부가 위치하는 제1 기판의 온도를 제어할 수 있는 발광 장치와 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 발광 장치는, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판의 내면에 위치하며 전자 방출부들과 구동 전극들을 포함하는 전자 방출 유닛과, 제2 기판의 내면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛과, 제1 기판의 외면에 위치하며 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient; PTC) 특성을 가진 저항층을 이용하여 제1 기판의 온도를 제어하는 면 발열체를 포함한다.
전자방출유닛, 발광유닛, 캐소드전극, 게이트전극, 전자방출부, 형광층, 애노드전극, 광원

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 본 발명의 제1 실시예에 따른 면 발열체의 부분 절개 사시도이다.
도 3은 도 2에 도시한 면 발열체 가운데 양극 배선과 음극 배선을 도시한 평면도이다.
도 4는 본 실시예의 발광 장치와 비교예의 발광 장치에서 구동 시간에 따른 방출 전류량 변화를 나타낸 그래프이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 면 발열체의 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 면 발열체의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 면 발열체의 단면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치에서 자체 표시가 가능한 발광 패널의 부분 절개 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치에서 광원으로 적용 가능한 발광 패널의 부분 절개 사시도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
본 발명은 발광 장치 및 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전자 방출부가 위치하는 후면 기판의 온도를 제어할 수 있는 발광 장치와 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치에 관한 것이다.
외부에서 볼 때 광이 출사된다는 것을 인식할 수 있는 모든 장치를 발광 장치라 하면, 전면 기판에 형광층과 애노드 전극을 형성하고, 후면 기판에 전자 방출부들과 구동 전극들을 형성한 발광 장치가 알려져 있다. 이 발광 장치는 전면 기판과 후면 기판의 사이 공간을 진공으로 유지하고 있으며, 전자 방출부에서 방출된 전자들로 형광층을 여기시켜 가시광을 방출시킨다.
상기 발광 장치의 작용은, 구동 전극들에 구동 전압(주사 구동 전압과 데이터 구동 전압)을 인가하여 전자 방출부들의 전자 방출량을 제어하고, 애노드 전극에 수백 내지 수천 볼트의 직류 전압(애노드 전압)을 인가하여 전자 방출부에서 방출된 전자들을 형광층을 향해 가속시키는 과정으로 이루어진다.
상기 발광 장치는 액정 표시 패널과 같은 수광형(passive type) 표시 패널을 구비하는 표시 장치에서 표시 패널에 빛을 제공하는 광원으로 사용될 수 있다.
그런데 종래의 발광 장치는 구동 초기 또는 저온 환경에서 구동할 때 후면 기판의 낮은 온도로 인해 충분한 전자 방출 효율을 발휘하지 못하게 된다. 따라서 일정한 구동 전압에서 전자 방출량을 적정 수준까지 올려 전자 방출 특성을 안정화시키기까지 상당한 시간이 소요되고 있다.
또한, 종래의 발광 장치에서는 구동 과정에서 전면 기판과 후면 기판에 온도 차이가 발생할 수 있으며, 이 온도 차이는 기판들의 크랙 발생을 유발하여 제품의 내구성과 신뢰성을 저하시킨다. 기판들의 온도 차이는 또한 전면 기판과 후면 기판 사이에 배치되는 스페이서들에 영향을 미쳐 스페이서의 표면 전위를 변화시키며, 스페이서 주위의 전자빔 경로를 왜곡시킨다.
따라서 본 발명은 구동 초기 또는 저온 환경에서 구동할 때 전자 방출 효율을 신속하게 향상시키고, 전면 기판과 후면 기판의 온도 차이를 감소시킬 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명에 따른 발광 장치는, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판의 내면에 위치하며 전자 방출부들과 구동 전극들을 포함하는 전자 방출 유닛과, 제2 기판의 내면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛과, 제1 기판의 외면에 위치하며 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient; PTC) 특성을 가진 저항층을 이용하여 제1 기판의 온도를 제어하는 면 발열체를 포함한다.
면 발열체는 상부 기판과 하부 기판 및 사이드 기판을 포함하는 케이스와, 상부 기판과 하부 기판 중 어느 일 기판의 내면에 위치하는 양극 도선 및 음극 도선과, 케이스 내부에 위치하는 피티씨(PTC) 저항층을 포함할 수 있다. 상부 기판은 제1 기판과 접촉할 수 있으며 금속판으로 이루어질 수 있다. 하부 기판과 사이드 기판은 연성을 가지는 절연체로 이루어질 수 있다.
양극 도선과 음극 도선은 구동 전극들 사이에서 구동 전극들과 나란하게 위치할 수 있다. 양극 도선은 서로 나란하게 위치하는 제1 도선들과, 제1 도선들로부터 수직하게 연장된 제2 도선들을 포함할 수 있으며, 음극 도선은 서로 나란하게 위치하는 제3 도선들과, 제3 도선들로부터 수직하게 연장된 제4 도선들을 포함할 수 있다. 이때 제1 기판의 일 방향을 따라 제1 도선들과 제3 도선들이 교대로 반복 배치될 수 있고, 제1 기판의 다른 일 방향을 따라 제2 도선들과 제4 도선들이 교대로 반복 배치될 수 있다.
면 발열체는 제1 기판과 제2 기판의 온도를 감지하는 온도 감지부와, 온도 감지부의 온도 정보에 따라 양극 도선과 음극 도선의 전압 인가를 제어하는 제어부를 더욱 포함할 수 있다.
피티씨 저항층은 위치에 따라 서로 다른 두께를 가질 수 있다. 즉 피티씨 저항층은 구동 전극들 중 어느 하나의 구동 전극과 나란한 방향을 따라 변화하는 두께로 형성되거나, 제1 기판의 중앙부로부터 제1 기판의 가장자리를 향해 변화하는 두께로 형성될 수 있다.
구동 전극들은 절연층을 사이에 두고 서로 교차하는 캐소드 전극들과 게이트 전극들을 포함할 수 있으며, 전자 방출부들은 캐소드 전극들에 전기적으로 연결된다. 형광층은 서로 이격되는 적색과 녹색 및 청색 형광층들을 포함할 수 있으며, 이 경우 발광 유닛은 형광층들 사이에 위치하는 흑색층을 더욱 포함할 수 있다. 다른 한편으로, 형광층은 백색광을 내는 형광층일 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 패널과, 상기 표시 패널 로 빛을 제공하는 발광 장치를 포함하며, 발광 장치는 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판의 내면에 위치하며 전자 방출부들과 구동 전극들을 포함하는 전자 방출 유닛과, 제2 기판의 내면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛과, 제1 기판의 외면에 위치하며 정온도 계수(PTC) 특성을 가진 저항층을 이용하여 제1 기판의 온도를 제어하는 면 발열체를 포함한다.
표시 패널이 제1 화소들을 구비할 때, 발광 장치는 제1 화소들보다 적은 개수의 제2 화소들을 구비하면서 제2 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어할 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.
본 발명의 실시예에서, 발광 장치는 외부에서 볼 때 광이 출사된다는 것을 인식할 수 있는 모든 장치를 포함한다. 따라서 기호, 문자, 숫자 및 영상을 표시하여 정보를 전달하는 모든 디스플레이 장치도 발광 장치에 포함된다. 또한 발광 장치는 수광형 표시 패널에 광을 제공하는 광원으로도 이용될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 1을 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(10)는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(22) 및 제2 기판(24)과, 제1 기판(22)과 제2 기판(24) 사이에 배치되어 이 기판들(22, 24)을 접합시키는 밀봉 부재(도시하지 않음)로 이 루어진 발광 패널(20)을 포함한다. 발광 패널(20) 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지한다.
제1 기판(22)과 제2 기판(24)은 밀봉 부재 내측에 위치하는 영역을 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역과, 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역으로 구분지을 수 있다. 제1 기판(22) 내면의 유효 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(26)이 제공되고, 제2 기판(24) 내면의 유효 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(28)이 제공된다.
발광 유닛(28)이 위치하는 제2 기판(24)이 발광 패널(20)의 전면 기판이 되고, 전자 방출 유닛(26)이 위치하는 제1 기판(22)이 발광 패널(20)의 후면 기판이 된다. 그리고 제1 기판(22)의 외면에는 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient; PTC) 특성을 가진 저항층을 이용하여 제1 기판(22)의 온도를 제어하는 면 발열체(50)가 위치한다.
먼저, 전자 방출 유닛(26)은 전자 방출부들(30)과, 전자 방출부들(30)의 전자 방출을 제어하는 구동 전극들(32, 34)을 포함한다. 구동 전극들(32, 34)은 절연층(36)을 사이에 두고 위치하면서 서로 교차하는 캐소드 전극들(32)과 게이트 전극들(34)을 포함한다.
게이트 전극들(34)과 절연층(36)은 캐소드 전극들(32)과 게이트 전극들(34)이 교차하는 영역마다 서로 연통하는 개구부들(341, 361)을 형성하며, 절연층 개구부(361) 내측으로 캐소드 전극들(32) 위에 전자 방출부(30)가 위치한다.
전자 방출부(30)는 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다. 전자 방출부(30)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 전극들(32)과 게이트 전극들(34)의 교차 영역 하나가 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응하거나, 2개 이상의 교차 영역이 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응할 수 있다. 두 번째 경우 하나의 화소 영역에 위치하는 2개 이상의 캐소드 전극들(32) 및/또는 게이트 전극들(34)은 서로 전기적으로 연결되어 동일한 구동 전압을 인가받는다.
다음으로, 발광 유닛(28)은 형광층(38)과, 형광층(38)의 일면에 위치하는 애노드 전극(40)을 포함한다. 애노드 전극(40)은 형광층(38) 표면을 덮는 알루미늄(Al)과 같은 금속막으로 이루어질 수 있다. 애노드 전극(40)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서 고전압을 인가받아 형광층(28)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(38)에서 방출된 가시광 중 제1 기판(22)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(24) 측으로 반사시켜 발광면의 휘도를 높인다.
그리고 제1 기판(22)과 제2 기판(24) 사이에는 발광 패널(20)에 가해지는 압축력을 지지하고 이 기판들(22, 24)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(42) 이 위치한다.
전술한 발광 패널(20)은 캐소드 전극들(32)과 게이트 전극들(34)에 소정의 구동 전압을 인가하고, 애노드 전극(40)에 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가하여 구동한다. 즉 캐소드 전극들(32)과 게이트 전극들(34) 중 어느 한 전극들에 주사 구동 전압을 인가하고, 다른 한 전극들에 데이터 구동 전압을 인가한다.
그러면 캐소드 전극(32)과 게이트 전극(34)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(30) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(38) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(38)의 발광 세기는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
이와 같이 동작하는 발광 패널(20)에 있어서 전자 방출부들(30)의 전자 방출량은 주변 온도, 특히 제1 기판(22)의 온도에 영향을 받으며, 전자 방출부들(30)의 전자 방출 효율은 제1 기판(22)의 온도에 비례하는 특성을 보인다. 본 실시예에서 면 발열체(50)는 발광 패널(20)의 구동 초기 또는 저온 환경에서 구동시 작용하여 제1 기판(22)의 온도를 상승시킨다.
도 2는 상기 면 발열체의 부분 절개 사시도이고, 도 3은 상기 면 발열체 가운데 양극 배선과 음극 배선을 도시한 평면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 실시예에서 면 발열체(50)는 상부 기판(521)과 하부 기판(522) 및 사이드 기판(523)을 포함하는 케이스(52)와, 상부 기판(521) 과 하부 기판(522) 중 어느 일 기판의 내면, 일례로 상부 기판(521)의 내면에 위치하는 양극 도선(54) 및 음극 도선(56)과, 케이스(52) 내부에 위치하는 피티씨 저항층(58)(이하 'PTC 저항층'이라 한다)을 포함한다.
상부 기판(521)은 제1 기판(22)의 후면에서 제1 기판(22)과 접촉하며, 발광 패널(20) 구동을 위한 회로보드 어셈블리(도시하지 않음)가 면 발열체(50)의 하부 기판(522) 후면에 위치한다.
상부 기판(521)은 열 전도성이 우수한 금속판으로 형성될 수 있다. 이 경우 면 발열체(50)의 열이 제1 기판(22)에 신속하게 전달될 수 있으며, 전자 방출 유닛(26)에 과부하가 발생하여 제1 기판(22)에 열이 응집되는 불량 발생시 상부 기판(521)을 통해 제1 기판(22)의 열을 신속하게 발광 장치(10) 외부로 방출할 수 있어 폭발을 방지하는 안전 기능도 가질 수 있다.
한편, 사이드 기판(523) 및 회로보드 어셈블리와 마주하는 하부 기판(522)은 경질 고무와 같은 연성을 가지는 절연체로 형성될 수 있다. 이 경우 발광 장치(10)에 외부 충격이 가해질 때 하부 기판(522)과 사이드 기판(523)이 충격을 흡수하여 충격에 의한 회로보드 어셈블리의 파손을 억제할 수 있다. 하부 기판(522)과 사이드 기판(523)은 일체형으로 제작될 수 있다.
PTC 저항층(58)은 온도가 높아짐에 따라 저항이 커지는 정온도 계수(PTC) 특성을 가지는 물질로서 BaTiO3와 미량의 희토류 원소를 포함할 수 있다. PTC 저항층(58)은 큐리(Curie) 온도 이상에서 저항이 급격하게 상승하여 발열이 멈추며, 화 재의 위험을 방지할 수 있다.
양극 도선(54)과 음극 도선(56)은 구동 전극들(32, 34) 사이에서 구동 전극들(32, 34)과 나란하게 위치할 수 있다. 특히 양극 도선(54)과 음극 도선(56)은 PTC 저항층(58)과의 접촉 면적을 넓혀 PTC 저항층(58)의 발열 효율을 높일 수 있도록 다음에 설명하는 배열 구조를 가질 수 있다.
도 3에 도시한 바와 같이, 양극 도선(54)은 서로 나란하게 위치하는 제1 도선들(541)과, 제1 도선들(541)로부터 수직하게 연장된 제2 도선들(542)을 포함할 수 있다. 음극 도선(56) 또한 서로 나란하게 위치하는 제3 도선들(561)과, 제3 도선들(561)로부터 수직하게 연장된 제4 도선들(562)을 포함할 수 있다.
이때, 제1 기판(22)의 일 방향(도 3에 표기된 y축 방향)을 따라 제1 도선들(541)과 제3 도선들(561)이 교대로 반복 배치되고, 제1 기판(22)의 다른 일 방향(도 3에 표기된 x축 방향)을 따라 제2 도선들(542)과 제4 도선들(562)이 교대로 반복 배치될 수 있다. 특히 제1 도선(541)과 제3 도선(561)은 제1 기판(22)의 일 방향(y축 방향)을 따라 하나의 화소 영역을 사이에 두고 위치할 수 있으며, 제2 도선(542)과 제4 도선(562) 또한 제1 기판(22)의 다른 일 방향(x축 방향)을 따라 하나의 화소 영역을 사이에 두고 위치할 수 있다.
도 3에서 발광 장치의 화소 영역을 점선 사각형으로 도시하였으며, 부호 543이 양극 도선(54)으로부터 연장된 양극 패드부를 나타내고, 부호 563이 음극 도선(56)으로부터 연장된 음극 패드부를 나타낸다.
전술한 구성의 면 발열체(50)는 발광 패널(20)의 구동 초기 또는 저온 환경 에서 구동시 양극 패드부(543)와 음극 패드부(563)를 통해 소정의 전압을 인가받아 구동한다. 그러면 PTC 저항층(58)의 온도 상승으로 면 발열체(50)가 발열하여 제1 기판(22)의 온도를 상승시키며, 전자 방출부들(30)의 전자 방출 효율을 향상시킨다.
또한, 본 실시예의 면 발열체(50)는 발광 패널(20) 구동시 제1 기판(22)과 제2 기판(24)의 온도 차이를 감소시키며, 온도 차이에 의한 기판들(22, 24)의 크랙 발생을 억제하여 제품의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있다. 이와 더불어 제1 기판(22)과 제2 기판(24)의 온도 차이 감소로 인해 스페이서(42)의 높이 방향을 따라 스페이서(42)의 표면 전위를 균일하게 유지할 수 있고, 스페이서(42) 주위의 전자빔 경로 왜곡을 최소화할 수 있다.
전술한 구성의 면 발열체(50)는 제1 기판(22)과 제2 기판(24)의 온도 정보를 이용하여 발광 장치(10) 작용시 온/오프를 자동으로 제어할 수 있다. 이를 위해 면 발열체(50)는 제1 기판(22)과 제2 기판(24)의 온도를 감지하는 온도 감지부(60)와, 온도 감지부(60)의 온도 정보에 따라 양극 패드부(543)와 음극 패드부(563)의 전원 연결을 제어하는 제어부(62)를 더욱 포함할 수 있다. 이 경우 본 실시예의 발광 장치(10)는 구동 초기부터 발광 패널(20)의 작용 상태를 최적으로 유지할 수 있다.
도 4는 면 발열체를 구비한 본 실시예의 발광 장치와, 면 발열체를 구비하지 않은 비교예의 발광 장치에서 구동 시간에 따른 방출 전류량(전자 방출량) 변화를 나타낸 그래프이다. 실시예의 발광 장치와 비교예의 발광 장치는 동일한 구성의 발광 패널을 구비하였으며, 캐소드 전극에 50V, 게이트 전극에 100V, 애노드 전극에 10kV를 인가하여 구동하였다.
도 4를 참고하면, 비교예의 발광 장치에서는 구동 시작 시점으로부터 대략 70초 경과 후 방출 전류량이 대략 90㎂로 안정화되는 결과를 보이고 있다. 반면 실시예의 발광 장치에서는 구동 시작 시점으로부터 대략 20초 경과 후 방출 전류량이 대략 90㎂로 안정화되는 결과를 보이고 있다.
따라서 면 발열체를 구비한 본 실시예의 발광 장치가 구동 초기 전자 방출부들의 전자 방출 효율을 신속하게 상승시키며, 전자 방출 특성을 구동 초기에 안정화시키고 있음을 알 수 있다.
한편, 상기 발광 패널(20)은 구동 전극들(32, 34)의 내부 저항 또는 기타 원인으로 인해 어느 한 구동 전극(32, 34)의 길이 방향을 따라 휘도 차이가 발생하거나, 발광면의 중앙부와 주변부에서 휘도 차이가 발생할 수 있다. 이때 상기 면 발열체(50)는 발광 휘도가 낮은 부분에서 PTC 저항층(58)의 두께를 증가시켜 전술한 휘도 차이를 보상할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 면 발열체의 단면도로서, 어느 한 구동 전극의 길이 방향(일례로 도 5에 표기된 x축 방향)을 따라 휘도 변화가 발생하는 경우, PTC 저항층(581)은 휘도가 낮은 부분에서 더 큰 두께를 갖도록 이 방향을 따라 변화하는 두께로 형성된다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 면 발열체의 단면도로서, 발광면의 중앙부로부터 주변부를 향해 발광 휘도가 낮아지는 경우, PTC 저항층(582)은 면 발열체의 중앙부에서 주변부를 향해 더 큰 두께로 형성된다.
도 7은 본 발명의 제4 실시예에 따른 면 발열체의 단면도로서, 발광면의 주변부에서 중앙부를 향해 발광 휘도가 낮아지는 경우, PTC 저항층(583)은 면 발열체의 주변부에서 중앙부를 향해 더 큰 두께로 형성된다.
이와 같이 PTC 저항층(581, 582, 583)은 발광 휘도가 낮은 부분일수록 더 큰 두께로 형성되어 발광 패널(20) 작용시 휘도가 낮은 부분의 전자 방출 효율을 높이며, 그 결과 발광면의 휘도 차이를 감소시킬 수 있다.
전술한 구성의 발광 장치(10)는 적색과 녹색 및 청색 형광층들을 구비하여 자체적으로 영상을 표시하거나, 수광형 표시 패널에 백색광을 제공하는 광원으로 사용될 수 있다.
도 8은 자체 표시가 가능한 발광 패널의 부분 절개 사시도이고, 도 9는 광원으로 적용 가능한 발광 패널의 부분 절개 사시도이다.
먼저 도 8을 참고하면, 자체 표시가 가능한 발광 패널(20')에서 전자 방출 유닛(26')은 전술한 캐소드 전극들(32')과 게이트 전극들(34') 및 캐소드 전극들(32')에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들(30')을 포함한다. 그리고 캐소드 전극들(32')과 게이트 전극들(34') 사이에 위치하는 절연층(36')을 제1 절연층이라 하면, 게이트 전극들(34') 위로 제2 절연층(44)과 집속 전극(46)이 형성될 수 있다.
제2 절연층(44)과 집속 전극(46) 또한 전자빔 통과를 위한 개구부(441, 461)를 형성하며, 집속 전극(46)은 0V 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받아 집속 전극 개구부(461)를 통과하는 전자들을 전자빔 다발의 중심부로 집속 시킨다.
발광 유닛(28')은 서로 이격 배치되는 적색과 녹색 및 청색 형광층들(38R, 38G, 38B)과, 형광층들(38') 사이에 위치하며 화면의 콘트라스트를 높이는 흑색층(48)과, 형광층들(38')과 흑색층(48)의 일면에 위치하는 애노드 전극(40')을 포함한다.
적색과 녹색 및 청색 형광층(38R, 38G, 38B) 각각은 캐소드 전극(32')과 게이트 전극(34')의 교차 영역에 대응 배치되어 하나의 서브-픽셀을 구성하며, 적색과 녹색 및 청색 형광층(38R, 38G, 38B)이 나란히 위치하는 3개의 서브-픽셀이 모여 하나의 화소를 구성한다.
도 9를 참고하면, 광원으로 적용 가능한 발광 패널(20")에서 전자 방출 유닛(26")은 전술한 캐소드 전극들(32")과 게이트 전극들(34") 및 캐소드 전극들(32")에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들(30")을 포함한다. 그리고 발광 유닛(28")은 백색광을 방출하는 형광층(38")과, 형광층(38")의 일면에 위치하는 애노드 전극(40")을 포함한다.
형광층(38")은 적색과 녹색 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광을 방출하는 혼합 형광체로 이루어질 수 있으며, 제2 기판(24")의 유효 영역 전체에 형성될 수 있다.
광원으로 사용되는 발광 패널(20")에서 제1 기판(22")과 제2 기판(24")은 5 내지 20mm의 비교적 큰 간격을 두고 위치할 수 있다. 그리고 이 기판들(22", 24")의 간격 확대를 통해 발광 패널(20") 내부의 아킹 발생을 줄일 수 있으며, 애노드 전극(40")에 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV의 고전압을 인가할 수 있다. 상기 발광 패널(20")은 전술한 구성을 통해 유효 영역 중앙부에서 대략 10,000cd/m2의 최대 휘도를 구현할 수 있다.
도 10은 전술한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 도 10에 도시한 표시 장치는 본 발명을 예시하기 위한 것이며, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니다.
도 10을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(100)는 발광 장치(10)와, 발광 장치(10) 전방에 위치하는 표시 패널(70)을 포함한다. 발광 장치(10)는 발광 패널(20)과, 발광 패널(20) 후방에 위치하여 제1 기판(22)의 온도를 제어하는 면 발열체(50)를 포함한다.
발광 장치(10)와 표시 패널(70) 사이에는 발광 장치(10)에서 출사된 빛을 고르게 확산시켜 표시 패널(70)에 제공하는 확산판(80)이 위치할 수 있으며, 확산판(80)과 발광 장치(10)는 소정의 거리를 두고 이격된다. 표시 패널(70)의 전방과 발광 장치(10)의 후방에는 각각 탑 섀시(top chassis)(82)와 버텀 섀시(bottom chassis)(84)가 위치한다.
표시 패널(70)은 액정 표시 패널 또는 다른 수광형 표시 패널로 이루어진다. 아래에서는 일례로 표시 패널(70)이 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.
표시 패널(70)은 다수의 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)가 형성된 TFT 기판(72)과, TFT 기판(72) 상부에 위치하는 컬러필터 기판(74)과, 이 기 판들(72, 74) 사이에 주입되는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 컬러필터 기판(74)의 상부와 TFT 기판(72)의 하부에는 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 표시 패널(70)을 통과하는 빛을 편광시킨다.
각 TFT의 소스 단자에는 데이터 라인이 연결되고, 게이트 단자에는 게이트 라인이 연결되며, 드레인 단자에는 투명 도전막으로 이루어진 화소 전극이 연결된다. 게이트 라인 및 데이터 라인에 각각 회로보드 어셈블리(76, 78)로부터 전기적인 신호를 입력하면, TFT의 게이트 단자와 소스 단자에 전기적인 신호가 입력되고, 신호 입력에 따라 TFT는 턴 온 또는 턴 오프되어 화소 전극 구동에 필요한 전기적인 신호가 드레인 단자로 출력된다.
컬러필터 기판(74)은 빛이 통과하면서 소정의 색이 발현되는 색화소인 RGB 화소를 형성하며, 투명 도전막으로 이루어진 공통 전극을 전면(全面)에 형성하고 있다. TFT의 게이트 단자 및 소스 단자에 전원이 인가되어 TFT가 턴 온되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성된다. 이 전계에 의해 TFT 기판(72)과 컬러필터 기판(74) 사이에 주입된 액정의 배열각이 변화하고, 변화된 배열각에 따라 화소별로 광 투과도가 변화한다.
표시 패널(70)의 회로보드 어셈블리(76, 78)는 각각의 구동 IC 패키지(761, 781)와 접속한다. 표시 패널(70)을 구동하기 위하여, 게이트 회로보드 어셈블리(76)는 게이트 구동 신호를 전송하고, 데이터 회로보드 어셈블리(78)는 데이터 구동 신호를 전송한다.
발광 패널(20)은 표시 패널(70)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 패 널(20)의 한 화소가 2개 이상의 표시 패널(70) 화소들에 대응하도록 한다. 발광 패널(20)의 각 화소는 이에 대응하는 복수개의 표시 패널(70) 화소들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 발광 패널(20)은 화소별로 2 내지 8비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(70)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 패널(20)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 복수의 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.
발광 패널(20)의 구동 과정은 표시 패널(70)을 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, 검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, 이 디지털 데이터를 이용하여 발광 패널(20)의 구동 신호를 생성하는 단계들을 포함할 수 있다. 발광 패널(20)의 구동 신호는 주사 구동 신호와 데이터 구동 신호를 포함한다.
발광 패널(20)의 주사 회로보드 어셈블리(도시하지 않음)와 데이터 회로보드 어셈블리(도시하지 않음)는 면 발열체(50) 후면에 위치하며 각각의 구동 IC 패키지(641, 661)와 접속한다. 발광 패널(20)을 구동하기 위하여, 주사 회로보드 어셈블리는 주사 구동 신호를 전송하고, 데이터 회로보드 어셈블리는 데이터 구동 신호를 전송한다. 전술한 캐소드 전극들(32)과 게이트 전극들(34) 중 어느 한 전극들이 주사 구동 신호를 인가받고, 다른 한 전극들이 데이터 구동 신호를 인가받는다.
발광 패널(20)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 이와 같이 발광 패널(20)은 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어하여 각 화소에 대응하는 표시 패널(70) 화소들에 적절한 세기의 광을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(100)는 화면의 동적 대비비(dynamic contrast)를 높일 수 있으며, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
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 전술한 면 발열체를 이용해 구동 초기 또는 저온 환경에서 구동할 때 제1 기판의 온도를 상승시켜 전자 방출부들의 전자 방출 효율을 신속하게 향상시킬 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 발광 장치는 제1 기판과 제2 기판의 온도 차이를 감소시켜 제품의 내구성과 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 스페이서 주위의 전자빔 왜곡을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명에 의한 표시 장치는 화면의 동적 대비비를 높여 표시 품질을 향상시킬 수 있다.

Claims (20)

  1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판의 내면에 위치하며, 전자 방출부들과 구동 전극들을 포함하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 내면에 위치하며, 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛; 및
    상기 제1 기판의 외면에 위치하며, 정온도 계수(Positive Temperature Coefficient; PTC) 특성을 가진 저항층을 이용하여 상기 제1 기판의 온도를 제어하는 면 발열체
    를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 면 발열체가,
    상부 기판과 하부 기판 및 사이드 기판을 포함하는 케이스;
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 중 어느 일 기판의 내면에 위치하는 양극 도선과 음극 도선; 및
    상기 케이스 내부에 위치하는 피티씨(PTC) 저항층
    을 포함하는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 상부 기판이 상기 제1 기판과 접촉하며, 금속판으로 이루어지는 발광 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 하부 기판과 상기 사이드 기판이 연성을 가지는 절연체로 이루어지는 발광 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 양극 도선과 상기 음극 도선이 상기 구동 전극들 사이에서 상기 구동 전극들과 나란하게 위치하는 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 양극 도선이 서로 나란하게 위치하는 제1 도선들과, 상기 제1 도선들로부터 수직하게 연장된 제2 도선들을 포함하고,
    상기 음극 도선이 서로 나란하게 위치하는 제3 도선들과, 상기 제3 도선들로부터 수직하게 연장된 제4 도선들을 포함하며,
    상기 제1 기판의 일 방향을 따라 상기 제1 도선들과 상기 제3 도선들이 교대로 반복 배치되고,
    상기 제1 기판의 다른 일 방향을 따라 상기 제2 도선들과 상기 제4 도선들이 교대로 반복 배치되는 발광 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 면 발열체가,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 온도를 감지하는 온도 감지부; 및
    상기 온도 감지부의 온도 정보에 따라 상기 양극 도선과 상기 음극 도선의 전압 인가를 제어하는 제어부
    를 더욱 포함하는 발광 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 피티씨 저항층이 위치에 따라 서로 다른 두께를 가지는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 피티씨 저항층이 상기 구동 전극들 중 어느 하나의 구동 전극과 나란한 방향을 따라 변화하는 두께로 형성되는 발광 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 피티씨 저항층이 상기 제1 기판의 중앙부로부터 상기 제1 기판의 가장자리를 향해 변화하는 두께로 형성되는 발광 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 전극들이 절연층을 사이에 두고 서로 교차하는 캐소드 전극들과 게이트 전극들을 포함하고,
    상기 전자 방출부들이 상기 캐소드 전극들에 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 형광층이 서로 이격되는 적색과 녹색 및 청색 형광층들을 포함하고,
    상기 발광 유닛이 상기 형광층들 사이에 위치하는 흑색층을 더욱 포함하는 발광 장치.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 형광층이 백색광을 내는 형광층인 발광 장치.
  14. 화상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치
    를 포함하며,
    상기 발광 장치가, 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판의 내면에 위치하며 전자 방출부들과 구동 전극들을 포함하는 전자 방출 유닛과, 상기 제2 기판의 내면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛 과, 상기 제1 기판의 외면에 위치하며 정온도 계수(PTC) 특성을 가진 저항층을 이용하여 상기 제1 기판의 온도를 제어하는 면 발열체
    를 포함하는 표시 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 면 발열체가,
    상부 기판과 하부 기판 및 사이드 기판을 포함하는 케이스;
    상기 상부 기판과 상기 하부 기판 중 어느 일 기판의 내면에 위치하는 양극 도선과 음극 도선; 및
    상기 케이스 내부에 위치하는 피티씨(PTC) 저항층
    을 포함하는 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 상부 기판이 상기 제1 기판과 접촉하며 금속판으로 이루어지고,
    상기 하부 기판과 상기 사이드 기판이 연성을 가지는 절연체로 이루어지는 표시 장치.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 양극 도선과 상기 음극 도선이 상기 구동 전극들 사이에서 상기 구동 전극들과 나란하게 위치하는 표시 장치.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 피티씨 저항층이 위치에 따라 서로 다른 두께를 가지는 표시 장치.
  19. 제14항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 표시 패널이 제1 화소들을 구비하고,
    상기 발광 장치가 상기 제1 화소들보다 적은 개수의 제2 화소들을 구비하며, 상기 제2 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어하는 표시 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 표시 패널이 액정 표시 패널인 표시 장치.
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