KR20100084074A - 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 - Google Patents

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 Download PDF

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KR20100084074A
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Abstract

본 발명은 제조 방법을 단순화하고 전자 방출 유닛을 구성하는 부재들의 얼라인 특성을 향상할 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 구비한 표시 장치를 제공한다. 본 발명은, 제1 기판과 제2 기판을 포함하고, 제1 기판은 제1 기판 본체와, 상기 제1 기판 본체에 형성되는 전자 방출부들, 제1 전극들 및 제2 전극들을 구비하며, 제2 기판은 상기 제1 기판 본체에 대향 배치되는 제2 기판 본체와, 상기 제2 기판 본체에 형성되는 형광층을 포함하는 발광 유닛을 구비한다. 그리고, 상기 제1 기판 본체의 내면에, 제1 깊이를 가지는 제1 오목부들 및 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이를 가지는 제2 오목부들이 형성되고, 상기 제1 오목부들 내에 상기 제1 전극들이 위치하며, 상기 제2 오목부들 내에 상기 제2 전극들이 위치한다.
Figure P1020090003506
캐소드전극, 게이트전극, 전자방출부, 오목부, 전자방출유닛

Description

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치{LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE SAME}
본 발명은 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것으로서, 좀더 상세하게는, 전자를 방출하는 전자 방출 유닛이 구비된 기판의 구조를 개선한 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
빛을 방출하는 발광 장치로, 형광층과 애노드 전극을 포함하는 전면 기판과, 전자 방출부와 구동 전극을 구비한 후면 기판을 포함하는 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 방향으로 형성되는 게이트 전극으로 이루어진다. 이 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 출돌하고, 형광층을 여키시켜 형광층으로부터 빛이 방출되도록 한다.
전술한 구조의 전자 방출 유닛은 여러 번의 박막 공정과 후막 공정을 반복하여 제조하여야 하므로 제조 방법이 복잡할뿐 아니라, 각 제조 단계에서 전자 방출 유닛을 구성하는 부재들의 정렬을 맞추는 것이 매우 중요하여 이를 확인하기 위한 추가 노력이 요구되며, 제작에 많은 시간과 비용이 소요되는 단점이 있다.
본 발명은 제조 방법을 단순화하고 전자 방출 유닛을 구성하는 부재들의 얼라인 특성을 향상할 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 구비한 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는, 제1 기판과 제2 기판을 포함하고, 제1 기판은 제1 기판 본체와, 상기 제1 기판 본체에 형성되는 전자 방출부들, 제1 전극들 및 제2 전극들을 구비하며, 제2 기판은 상기 제1 기판 본체에 대향 배치되는 제2 기판 본체와, 상기 제2 기판 본체에 형성되는 형광층을 포함하는 발광 유닛을 구비한다. 그리고, 상기 제1 기판 본체의 내면에, 제1 깊이를 가지는 제1 오목부들 및 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이를 가지는 제2 오목부들이 형성되고, 상기 제1 오목부들 내에 상기 제1 전극들이 위치하며, 상기 제2 오목부들 내에 상기 제2 전극들이 위치한다.
상기 제1 오목부들은 제1 방향으로 길게 형성되고, 상기 제2 오목부들은 서로 이웃한 제1 오목부들을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연결할 수 있다. 상기 제1 전극은 상기 각 제1 오목부마다 하나씩 위치하고, 상기 제2 전극은 각기 복수의 상기 제2 오목부들에 걸쳐서 위치할 수 있다.
상기 각 제2 전극에 대응하는 상기 복수의 제2 오목부들은 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 형성될 수 있다.
상기 전자 방출부들이 상기 제1 전극들 위에 형성될 수 있다. 이때, 평면으로 볼때, 상기 제2 전극 중 상기 제1 전극과 겹치지 않는 부분은 상기 제2 오목부들 내에 위치하고, 상기 제1 전극과 겹치는 부분은 상기 제1 전극들 및 상기 전자 방출부들과 이격되어 형성될 수 있다.
상기 전자 방출부들이 상기 제1 전극들 위에 형성되고, 상기 제1 깊이는, 상기 제2 깊이, 상기 제1 전극의 두께, 및 상기 전자 방출부의 두께의 합보다 클 수 있다.
상기 제2 오목부는 상기 제1 기판 본체의 일부를 제거하여 형성될 수 있다. 또는, 상기 제2 오목부는, 상기 제1 기판 부재에 장착된 격벽들에 의해 형성될 수 있다.
상기 제2 오목부의 바닥면이 평평하게 형성되고, 상기 제2 오목부의 바닥면에 제2 전극이 밀착될 수 있다. 상기 제2 오목부가 상기 제2 전극의 폭보다 큰 폭으로 형성될 수 있다.
상기 발광 장치는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서 이들을 접합하는 밀봉 부재를 더 포함하고, 상기 제2 전극의 일부만이 상기 밀봉 부재에 의해 상기 제1 기판에 고정될 수 있다.
상기 제2 전극이 금속판으로 형성될 수 있다.
상기 제2 전극은, 전자 빔 통과를 위한 개구부들이 형성된 메쉬부 및 상기 메쉬부를 둘러싸는 지지부를 구비할 수 있다. 상기 매쉬부가 상기 제2 전극마다 하나씩 구비될 수 있으며, 또는, 상기 매쉬부가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차 영역에 대응하여 형성되어 상기 제2 전극에 각기 복수로 구비될 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 전술한 발광 장치와, 상기 발광 장치의 전방에 위치하며 상기 발광 장치로부터 빛을 제공 받아 영상을 표시하는 표시 패널을 포함한다.
본 발명에 따른 발광 장치는, 제1 전극이 위치하는 제1 오목부와, 제2 전극이 위치하는 제2 오목부를 구비하여, 제1 및 제2 전극을 각기 제1 및 제2 오목부 내에 위치하는 것에 의해 쉽게 제1 및 제2 전극을 얼라인할 수 있다. 이에 따라 얼라인 공정을 단순화할 수 있으며 얼라인을 위한 별도의 시간 및 비용을 줄일 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다.
또한 제2 전극이 제2 오목부 내에 고정되므로 별도의 고정 수단 없이도 제2 전극을 전자 방출부와 일정한 간격을 가지도록 견고하게 고정할 수 있다.
이때, 제1 오목부는 제1 깊이를 가지면서 제1 방향으로 길게 형성되고 제2 오목부는 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이를 가지면서 제2 방향으로 제1 오목부들을 연결하며 형성되어, 서로 교차 형성되는 제1 전극과 제2 전극이 절연 상태를 유지하면서 고정될 수 있다.
또한, 제1 및 제2 깊이를 조절하여 제2 전극의 메쉬부를 전자 방출부와 가깝게 위치시킬 수 있으므로, 전자빔의 초기 퍼짐각을 감소시켜 제1 오목부 측벽의 전하 차징을 억제할 수 있다. 따라서 제1 전극과 제2 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 절감할 수 있다.
본 발명에 따른 표시 장치는 상기한 발광 장치를 구비할 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술 분야에어 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
이하 설명에서 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 또는 "상에" 있다고 할때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 사이에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 그리고 어떤 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때는 그 사이에 다른 부분이 없는 것을 지칭한다.
이하, 도 1 내지 도 5를 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치를 설 명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 제2 전극의 길이 방향(도면의 x축 방향)으로 잘라서 본 부분 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 제2 전극의 폭 방향(도면의 x축 방향)으로 잘라서 본 부분 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 실시예에 따른 발광 장치(101)는 서로 대향 배치되는 제1 기판(10)과 제2 기판(20), 이 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에 배치되어 이들 기판(10, 20)을 접합하는 밀봉 부재(34)로 이루어진 진공 용기를 포함한다. 제1 기판(10), 제2 기판(20) 및 밀봉 부재(34)의 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지하는 진공 상태가 된다.
제1 기판(10)은, 기판 본체(이하, '제1 기판 본체')(11)와, 이 기판 본체(11)에 형성된 제1 전극(이하, '캐소드 전극')(12), 전자 방출부(15) 및 제2 전극(이하, '게이트 전극')(32)을 포함하여 구성된다. 여기서 캐소드 전극들(12)은 제1 기판 본체(11)의 제1 방향(도면의 y축 방향)을 따라 형성되고, 게이트 전극들(32)은 이 캐소드 전극들(12)의 상부에서 이와 교차하는 방향(도면의 x축 방향)을 따라 형성된다. 도면에서는 캐소드 전극들(12)과 게이트 전극들(32)이 스트라이프 형상을 가지는 것으로 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 전자 방출을 제어할 수 있는 전극 형상이라면 다른 형상을 가질 수 있음은 물론이다.
본 실시예에서 제1 기판 본체(11)의 내면(제2 기판(20)에 대향하는 면)에는 캐소드 전극들(12) 및 게이트 전극들(32)이 각기 고정될 제1 오목부들(18) 및 제2 오목부들(19)이 형성된다. 이 제1 오목부들(18) 및 제2 오목부들(19)은 평평한 바닥면을 구비하여 캐소드 전극들(12) 및 게이트 전극들(32)이 각기 안정적으로 밀착될 수 있도록 한다.
좀더 상세하게 설명하면, 제1 기판 본체(11)의 내면에 캐소드 전극(12)의 길이 방향을 따라 스트라이프 형상으로 제1 깊이(D1)를 가지는 제1 오목부들(18)이 형성되고, 이 제1 오목부(18)의 바닥면에 캐소드 전극(12)이 위치한다. 제1 오목부(18)는 캐소드 전극(12)의 폭보다 큰 폭으로 형성되어, 캐소드 전극(12)이 안정적으로 제1 오목부(18)에 형성될 수 있도록 한다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제1 오목부(18)가 캐소드 전극(12)과 동일한 폭으로 형성될 수도 있다.
이 제1 오목부들(18)은 식각 또는 샌드 블라스트(Sand blast) 등의 방법으로 제1 기판 본체(11)의 일부를 제거하여 형성될 수 있다. 제1 오목부(18)는 수직한 측벽을 가질 수도 있고, 또는 경사진 측벽을 가질 수 있다. 도면에서는 일례로 제1 오목부(18)가 경사진 측벽을 가지는 경우를 도시하였다.
일례로, 제1 기판 본체(11)는 대략 1.8mm의 두께를 가질 수 있으며, 제1 오목부(18)는 대략 40㎛의 깊이와, 300㎛ 내지 600㎛의 폭을 가질 수 있다.
제1 오목부(18)의 바닥면에 캐소드 전극(12)이 위치하므로, 캐소드 전극(12)은 제1 기판 본체(11)의 윗면(112), 즉, 제1 오목부(18) 및 제2 오목부(19)가 형성되지 않은 제1 기판 본체(11)의 내면에 대하여 소정의 높이 차이를 두고 낮게 위치 하게 된다. 따라서 제1 오목부들(18) 사이에 위치하는 제1 기판 본체(11)의 부분이 이웃한 캐소드 전극들(12)을 분리하는 장벽으로 기능하게 된다.
이 캐소드 전극(12) 위에 전자 방출부(15)가 형성된다. 도 1에서는 전자 방출부(15)가 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(32)의 교차 영역에서만 형성된 경우를 도시하였으나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 따라서 전자 방출부가 캐소드 전극 위에서 이와 나란한 스트라이프 형상으로 형성될 수 있다.
전자 방출부(15)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질을 포함할 수 있다. 일례로 전자 방출부(15)는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 풀러렌(C60), 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
전자 방출부(15)는 스크린 인쇄와 같은 후막 공정으로 형성될 수 있다. 즉, 전자 방출부(15)는, 전자 방출 물질을 포함하는 페이스트상 혼합물을 캐소드 전극(12) 위에 스크린 인쇄하는 공정, 인쇄된 혼합물을 건조 및 소성하는 공정, 및 전자 방출 물질들이 전자 방출부(15)의 표면으로 노출되도록 하는 표면 활성화 공정을 차례로 수행하여 형성될 수 있다.
표면 활성화 공정은 전자 방출부(15) 위에 점착 테이프(도시하지 않음)를 부착한 후 이를 떼어내는 작업으로 이루어질 수 있으며, 제1 기판 본체(11) 위에 게이트 전극들(32)을 고정하기 전에 진행된다. 이러한 표면 활성화 공정을 통해 전자 방출부(15)의 표면 일부를 제거하면서 탄소 나노튜브와 같은 전자 방출 물질들을 전자 방출부(15)의 표면에 대해 실질적으로 수직으로 세울 수 있다.
본 실시예에서는 제1 오목부(18)의 제1 깊이(D1)를 캐소드 전극(12)와 전자 방출부(15)의 두께를 합한 것보다 크게 형성하여, 캐소드 전극(12)과 전자 방출부(15)가 제1 기판 본체(11)의 윗면(112)과 소정의 높이 차이를 두고 위치한다.
그리고 제1 기판 본체(11)에는 제1 오목부(18)의 제1 깊이(D1)보다 작은 제2 깊이(D2)를 가지는 제2 오목부들(19)이 형성되고, 이 제2 오목부들(19)의 바닥면에 게이트 전극(32)이 위치한다.
좀더 상세하게, 제2 오목부들(19)은 서로 이웃하는 제1 오목부들(18) 사이에서 이와 교차하는 제2 방향(도면의 x축 방향)으로 제1 오목부들(18)을 연결하여 형성된다. 평면으로 볼때, 캐소드 전극(12)과의 교차 영역을 제외한 부분에서는 각 게이트 전극(32)이 제2 방향으로 서로 이격되어 있는 복수의 제2 오목부들(19)에 걸쳐서 고정된다. 그리고 게이트 전극(32) 중 캐소드 전극(12)의 교차 영역에서는 게이트 전극(32)이 전자 방출부(15)와 소정의 간격을 두고 캐소드 전극(12) 및 전자 방출부(15)의 상부에 위치한다.
본 실시예에서는 제2 오목부(19)의 폭이 게이트 전극(32)보다 크게 형성되어 게이트 전극(32)이 안정적으로 고정될 수 있도록 한다. 그리고 제1 오목부(18)의 제1 깊이(D1)가, 제2 오목부(19)의 제2 깊이(D2), 캐소드 전극(12)의 두께(T1) 및 전자 방출부(15)의 두께(T2)보다 크게 형성된다. 이에 따라 게이트 전극(32)과 전자 방출부(15)의 절연을 자동으로 확보할 수 있다. 즉, 본 실시예에서는 제1 깊 이(D1)와 제2 깊이(D2)를 조절하는 것에 의해 게이트 전극(32)과 전자 방출부(15)의 절연을 자동으로 확보할 수 있으며, 게이트 전극(32)과 전자 방출부(15) 사이의 거리를 쉽게 조절할 수 있다.
본 실시예에서는 제2 오목부(19)의 깊이(D2)가 게이트 전극(32)의 두께(T3)보다 크게 형성되어, 게이트 전극(32)이 제1 기판 본체(11)의 윗면(112)에 대하여 소정의 높이 차이를 두고 낮게 위치하게 된다. 따라서 제2 오목부들(19) 사이에 위치하는 제1 기판 본체(11)의 부분이 이웃한 게이트 전극들(32)을 분리하는 장벽으로 기능하게 된다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 제2 오목부(19)의 깊이(D2)가, 게이트 전극(32)의 두께(T3)와 실질적으로 동일한 것도 가능하다.
본 실시예에서는 캐소드 전극(12)과 전자 방출부(15)의 상부에 이들과 이격되는 게이트 전극(32)을 제2 오목부(19)에 고정함으로써, 게이트 전극(32)을 전자 방출부(15)와 일정한 간격을 가지도록 견고하게 고정할 수 있다. 즉, 게이트 전극(32)의 고정을 위한 별도의 구성이 구비되지 않으므로 제조 공정을 단순화하고 제조 비용을 절감할 수 있다.
또한 제2 오목부(19) 내로 게이트 전극(32)을 위치시키는 것에 의해 게이트 전극(32)의 얼라인 공정을 단순하게 할 수 있을 뿐만 아니라 얼라인 정밀도를 향상시킬 수 있다.
제2 오목부들(19)은, 도 3에 도시된 바와 같이, 식각 또는 샌드 블라스트 등의 방법으로 제1 기판 본체(11)의 일부를 제거하여 형성될 수 있다. 또는, 다른 실시예로, 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 기판 본체(11)에 후막 인쇄 등의 방법으로 격벽들(182)을 형성하여, 이웃한 한 쌍의 격벽들(182) 사이의 공간으로 제2 오목부(19)를 구성할 수도 있다.
이 제2 오목부(19)는 수직한 측벽을 가질 수도 있고, 또는 경사진 측벽을 가질 수 있다. 도면에서는 일례로 제2 오목부(19)가 경사진 측벽을 가지는 경우를 도시하였다.
게이트 전극(32)은 소정의 두께, 일례로 캐소드 전극(12)보다 두꺼운 두께를 가지는 금속판으로 제작될 수 있다. 이러한 게이트 전극(32)은 별도의 고정 수단 없이 밀봉 부재(34)를 이용하여 제1 기판(10)에 고정될 수 있다. 즉, 게이트 전극(32) 전체가 제1 기판(10)에 고정되는 것이 아니며, 게이트 전극(32) 중 밀봉 부재(34)가 위치한 부분에서만 밀봉 부재(34)의 접합력과 압축력에 의해 게이트 전극(32)이 제1 기판(10)에 고정되고, 나머지 부분은 제1 기판(10)에 단순히 놓여진 상태이다.
이러한 게이트 전극(32)은, 전자빔 통과를 위한 개구부들(325)이 형성되는 메쉬(mesh)부(322)와, 이 메쉬부(322)를 둘러싸는 지지부(321)로 구성될 수 있다. 예를 들어 게이트 전극(32)은 금속판을 스트라이프 형상으로 절단한 다음, 식각 등의 방법으로 금속판의 일부를 제거하여 개구부(325)를 형성하는 단계를 통해 제작될 수 있다.
본 실시예에서는, 도 1에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(32)의 메쉬부(322)가 캐소드 전극(12)과의 교차 영역에서만 형성된다. 이에 따라 게이트 전극(32)의 라인 저항을 줄여 전압 강하를 최소화할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
따라서 다른 실시예로, 도 5에 도시된 바와 같이, 게이트 전극(32)의 메쉬부(324)가 캐소드 전극(12)에 대응하는 부분 뿐만 아니라 캐소드 전극(12)에 대응하지 않는 부분에도 형성될 수 있다. 즉, 제2 오목부(19)에 고정되는 부분, 즉 제1 기판 본체(11)의 윗면에 밀착되는 부분에도 개구부들(325)이 형성될 수 있다. 이 경우 게이트 전극(32)에서 양측 단부를 제외한 영역이 메쉬부(324)를 이루게 되므로, 게이트 전극(32)을 제1 기판 본체(11)에 고정할 때, 게이트 전극(32)의 길이 방향(도면의 x축 방향)에서 캐소드 전극(12)과의 정렬 특성을 고려하지 않아도 되는 장점이 있다.
이 게이트 전극(32)은 니켈-철 합금 또는 그 외의 금속 재료로 구성될 수 있으며, 대략 50 ㎛의 두께와 대략 10 ㎛의 폭으로 형성될 수 있다.
본 실시예에서는, 제1 깊이(D1)를 가지는 제1 오목부(18)를 형성하여 이 제1 오목부(18)마다 하나의 캐소드 전극(12)을 위치시키고, 상술한 제1 깊이(D1)보다 작은 제2 깊이(D2)를 가지는 복수의 제2 오목부들(19)에 게이트 전극(32)을 위치시킨다. 이에 의해 서로 교차하는 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(32)을 절연 상태를 유지하면서 수용할 수 있다.
상술한 구조의 발광 장치(101)에서 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(32)의 교차 영역 하나가 화소 영역 하나에 대응할 수 있다. 또는, 2개 이상의 교차 영역이 화소 영역 하나에 대응할 수 있는데, 이 경우에는 같은 화소 영역에 위치하는 캐소드 전극들(12)에 서로 동일한 구동 전압이 인가되고, 같은 화소 영역에 위치하는 게이트 전극들(32)에 서로 동일한 구동 전압이 인가된다.
다음으로, 제2 기판(20)은, 기판 본체(이하, '제2 기판 본체')(21)에 발광 유닛이 형성되어 구성된다. 발광 유닛은, 제2 기판 본체(21)의 내면에 형성되는 애노드 전극(22), 이 애노드 전극(22)의 일면에 위치하는 형광층(25), 및 이 형광층(25)을 덮는 반사막(28)을 포함한다.
애노드 전극(22)은 형광층(25)으로부터 방출되는 가시광을 투과할 수 있도록 투명한 도전 물질로 형성된다. 일례로 애노드 전극(22)은 인듐 주석 산화물(Indium Tin Oxide, ITO)와 같은 물질로 구성될 수 있다. 애노드 전극(22)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서, 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가 받아 형광층(25)을 고전위 상태로 유지시킨다.
형광층(25)은 적색, 녹색, 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광을 방출하는 혼합 형광체로 이루어질 수 있다. 형광층(25)은 제2 기판 본체(21)의 발광 영역 전체에 형성되거나, 화소 영역마다 분리되어 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2에서는 형광층(25)이 제2 기판 본체(21)의 발광 영역 전체에 형성되는 경우를 도시하였다.
형광층(25) 위에 형성되는 반사막(28)은 수천 옴스트롱(Å) 두께의 알루미늄 박막으로 이루어질 수 있으며, 전자빔 통과를 위한 미세 홀들(도시하지 않음)이 형성될 수 있다. 반사막(28)은 형광층(25)에서 방출된 가시광 중 제1 기판(10)을 향해 방출된 가시광을 반사시켜 발광 장치(101)의 휘도를 높이는 역할을 한다.
여기서, 애노드 전극(25)과 반사막(28) 중 어느 하나는 생략될 수 있다. 애노드 전극(25)이 생략될 경우 반사막(28)이 애노드 전압을 인가 받아 애노드 전 극(25)과 같은 기능을 수행할 수 있다.
그리고 제1 기판(10)과 제2 기판(20) 사이에는 진공 압력을 견디면서 양 기판(10, 20) 사이의 간격을 일정하게 유지하는 스페이서(도시하지 않음)가 구비된다. 스페이서들은 게이트 전극들(32) 사이에 대응하여 위치할 수 있다.
이와 같은 발광 장치(101)에서는, 캐소드 전극들(12)과 게이트 전극들(32) 중 어느 한 전극들에 주사 구동 전압을 인가하고, 다른 한 전극에 데이터 구동 전압을 인가하며, 애노드 전극(22)에 수천 볼트 이상의 애노드 전압을 인가한다.
그러면 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(32)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(15) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전극(22)에 인가된 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(25) 부위에 충돌함으로써 형광층(25)을 발광시킨다. 화소별 형광층(25)의 휘도는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
본 실시예에서는 제1 깊이(D1)와 제2 깊이(D2)를 조절하여 게이트 전극(32)을 전자 방출부(15)의 바로 위에 배치할 수 있으므로, 전자 방출부(15)에서 방출되는 전자들은 빔 퍼짐이 최소화된 상태로 게이트 전극(32)의 개구부(325)를 통과하여 형광층(25)에 도달한다. 따라서 본 실시예에 따른 발광 장치(101)에서는 전자빔의 초기 퍼짐각이 감소되어 오목부(19) 측벽의 전하 차징을 효과적으로 억제할 수 있다.
그 결과, 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(32)의 내전압 특성을 높여 구동을 안정화하므로, 애노드 전극(22)에 10 kV 이상, 바람직하게 10 내지 15 kV의 고전압 을 인가하여 고휘도를 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 절연층 형성을 위한 후막 공정과 게이트 전극의 형성을 위한 박막 공정을 생략할 수 있어 제조 공정을 단순화할 수 있다. 그리고 하나의 게이트 전극 전체를 하나의 메쉬부로 구성할 경우 게이트 전극(32)을 제1 기판 본체(11)에 배치할 때 캐소드 전극(12)의 정렬 상태를 크게 고려하지 않아도 되므로, 좀더 용이하게 제조할 수 있다.
더욱이 전자 방출부(15)를 형성한 다음 게이트 전극(32)을 배치하기 때문에 전자 방출부(15)를 형성하는 과정에서 도전성 전자 방출 물질에 의해 캐소드 전극(12)과 게이트 전극(32)이 단락되는 문제를 방지할 수 있다.
이하, 도 6 및 도 7을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치를 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
본 실시예에 따른 표시 장치(201)는, 발광 장치(101), 이 발광 장치(101)의 전방에 위치하는 표시 패널(50)을 포함한다. 발광 장치(101)는 전술한 실시예들 중 어느 한 실시예의 발광 장치이며, 표시 장치(201)에서 광원으로 기능한다. 표시 패널(50)은 투과형 또는 반투과형 액정 표시 패널일 수 있다. 발광 장치(101)와 표시 패널(50) 사이에는 발광 장치(101)에서 출사된 빛을 고르게 확산시키는 확산 부재(65)가 위치할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시한 표시 패널(50)의 부분 단면도로서, 일례로 투과형 액정 표시 패널을 도시하였다. 도 7를 참고하여 표시 패널(50)이 투과형 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.
도 7를 참조하면, 표시 패널(50)은 박막 트랜지스터(thin film transistor, TFT)(53)와 화소 전극(54)이 형성된 제1 표시판(51)과, 컬러 필터층(55)과 공통 전극(56)이 형성된 제2 표시판(52)과, 이 제1 표시판(51)과 제2 표시판(52) 사이에 주입된 액정층(60)을 포함한다. 제1 표시판(51)의 전면과 제2 표시판(52)의 배면에는 편광판(581, 582)이 부착되어 표시 패널(50)을 통과하는 빛을 편광시킨다.
화소 전극(54)은 부화소마다 하나씩 위치하며, 박막 트랜지스터(53)에 의해 구동이 제어된다. 여기서, 서로 다른 색상을 구현하는 복수의 부화소들이 모여 하나의 화소를 이루게 되며, 화소는 화상을 표시하는 최소 단위가 된다. 화소 전극들(54)과 공통 전극(56)은 투명한 도전 물질로 형성된다. 컬러 필터층(55)은 부화소 별로 각각 위치하는 적색 필터층(55R), 녹색 필터층(55G), 및 청색 필터층(55B)을 포함한다.
특허 부화소의 박막 트랜지스터(53)가 턴 온되면, 화소 전극(54)과 공통 전극(56) 사이에 전계가 형성된다. 이 전계에 의해 액정층(60)의 액정 분자들의 배열각이 변화되며, 변화된 액정 분자들의 배열각에 따라 광투과도가 변화한다. 표시 패널(50)은 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어하여 화상을 표시할 수 있다.
이러한 표시 패널(50)은 전술한 구조에 한정되지 않으며 다양한 구조로 이루어질 수 있다.
도 7과 함께 도 6을 참조하면, 표시 장치(201)는, 표시 패널(50)의 각 박막 트랜지스터(53)의 게이트 전극에 게이트 구동 신호를 공급하는 게이트 회로 기판(44)과, 표시 패널(50)의 각 박막 트랜지스터(53)의 소스 전극에 데이터 구동 신호를 공급하는 데이터 회로 기판(46)을 포함한다.
발광 장치(101)는 표시 패널(50)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(101)의 한 화소가 두개 이상의 표시 패널(50) 화소에 대응하도록 한다. 발광 장치(101)의 각 화소는 이에 대응하는 표시 패널(50) 화소들의 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 일례로 표시 패널(50) 화소들의 계조들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있다. 발광 장치(101)의 각 화소는 2 내지 8 비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(50)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(101)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.
발광 장치(101)의 구동 과정은, 표시 패널(50)을 제어하는 신호 제어부(미도시)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하는 단계, 검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 제조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하는 단계, 디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(101)의 구동 신호를 생성하는 단계, 그리고 생성된 구동 신호를 발광 장치(101)의 구동 전극에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
발광 장치(101)의 구동 신호는 주사 신호와 데이터 신호로 이루어진다. 캐소드 전극(도 1의 참조부호 12, 이하 동일)과 게이트 전극(도 2의 참조부호 32, 이하 동일) 중 어느 한 전극(일례로 게이트 전극)이 주사 신호를 인가받고, 다른 한 전극(일례로 캐소드 전극)이 데이터 신호를 인가받는다.
또한, 도시하지는 않았으나, 발광 장치(101)의 구동을 위한 데이터 회로 기판과 주사 회로 기판이 발광 장치(101)의 뒷면에 배치될 수 있다. 데이터 회로 기판과 주사 회로 기판은 각각 제1 커넥터(76) 및 제2 커넥터(74)를 통해 캐소드 전극(12) 및 게이트 전극(32)과 연결된다. 그리고 제3 커넥터(72)는 애노드 전극(22)에 애노드 전압을 인가한다.
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(50)이 구현하는 화면 가운데 밝은 영역에는 높은 휘도의 빛을 제공하고, 어두운 영역에는 낮은 휘도의 빛을 제공한다. 따라서 본 실시예에 따른 표시 장치(201)는 화면의 콘트라스트 비를 높이고, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
이와 같은 구성에 의하여 표시 장치(201)는 얼라인 특성 및 전자 방출 특성을 향상할 수 있는 발광 장치(101)를 구비할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 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 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 제2 전극의 길이 방향으로 잘라서 본 부분 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 제2 전극의 폭 방향으로 잘라서 본 부분 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 발광 장치를 제2 전극의 폭 방향으로 잘라서 본 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 발광 장치의 부분 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 표시 패널의 부분 단면도이다.

Claims (16)

  1. 제1 기판 본체와, 상기 제1 기판 본체에 형성되는 전자 방출부들, 제1 전극들 및 제2 전극들을 구비하는 제1 기판; 및
    상기 제1 기판 본체에 대향 배치되는 제2 기판 본체와, 상기 제2 기판 본체에 형성되는 형광층을 포함하는 발광 유닛을 구비하는 제2 기판
    을 포함하고,
    상기 제1 기판 본체의 내면에, 제1 깊이를 가지는 제1 오목부들 및 상기 제1 깊이보다 얕은 제2 깊이를 가지는 제2 오목부들이 형성되고,
    상기 제1 오목부들 내에 상기 제1 전극들이 위치하고,
    상기 제2 오목부들 내에 상기 제2 전극들이 위치하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 오목부들은 제1 방향으로 길게 형성되고,
    상기 제2 오목부들은 서로 이웃한 제1 오목부들을 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 연결하는 발광 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제1 전극은 상기 각 제1 오목부마다 하나씩 위치하고,
    상기 제2 전극은 각기 복수의 상기 제2 오목부들에 걸쳐서 위치하는 발광 장 치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 각 제2 전극에 대응하는 상기 복수의 제2 오목부들은 상기 제2 방향으로 서로 이격되어 형성되는 발광 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출부들이 상기 제1 전극들 위에 형성되고,
    평면으로 볼때 상기 제2 전극 중 상기 제1 전극과 겹치지 않는 부분은 상기 제2 오목부들 내에 위치하고, 상기 제1 전극과 겹치는 부분은 상기 제1 전극들 및 상기 전자 방출부들과 이격되어 형성되는 발광 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전자 방출부들이 상기 제1 전극들 위에 형성되고,
    상기 제1 깊이는, 상기 제2 깊이, 상기 제1 전극의 두께, 및 상기 전자 방출부의 두께의 합보다 큰 발광 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제2 오목부는 상기 제1 기판 본체의 일부를 제거하여 형성된 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 제2 오목부는, 상기 제1 기판 부재에 장착된 격벽들에 의해 형성되는 발광 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 제2 오목부의 바닥면이 평평하게 형성되고, 상기 제2 오목부의 바닥면에 제2 전극이 밀착되는 발광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 제2 오목부가 상기 제2 전극의 폭보다 큰 폭으로 형성되는 발광 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 발광 장치는 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서 이들을 접합하는 밀봉 부재를 더 포함하고,
    상기 제2 전극의 일부가 상기 밀봉 부재에 의해 상기 제1 기판에 고정되는 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극이 금속판으로 형성되는 발광 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 제2 전극은, 전자 빔 통과를 위한 개구부들이 형성된 메쉬부 및 상기 메쉬부를 둘러싸는 지지부를 구비하는 발광 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 매쉬부가 상기 제2 전극마다 하나씩 구비되는 발광 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 매쉬부가 상기 제1 전극과 상기 제2 전극의 교차 영역에 대응하여 형성되어 상기 제2 전극에 각기 복수로 구비되는 발광 장치.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 의한 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 전방에 위치하며, 상기 발광 장치로부터 빛을 제공 받아 영상을 표시하는 표시 패널
    을 포함하는 표시 장치.
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