KR20110114811A - 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛 - Google Patents

탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛 Download PDF

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KR20110114811A
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박규창
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경희대학교 산학협력단
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Abstract

탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛이 제공된다.
본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛은, 액정 패널 하부에 배치되어 상기 액정 패널의 후면으로 빛을 조사하는 백라이트 유닛에 있어서, 탄소나노튜브를 에미터로 가지는 CNT 램프 칩이 하나 이상 배열되어 CNT 램프 칩 어레이를 형성하며, 상기 CNT 램프 칩의 각각의 개별 휘도를 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킨다.

Description

탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛 {Back light unit using carbon nanotube lamp chip array}
본 발명은 액정표시장치(Liquid Crystal Display; LCD)와 같은 표시장치의 발광광원으로 사용되는 백라이트 유닛(Back Light Unit; BLU)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 탄소나노튜브를 에미터로 가지는 CNT 램프 칩이 하나 이상 배열되어 CNT 램프 칩 어레이를 형성하고, CNT 램프 칩의 각각의 개별 휘도를 조절하거나 CNT 램프 칩에 형성된 탄소나노튜브 에미터의 온(ON)되는 개수를 휘도에 따라 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킬 수 있는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛에 관한 것이다.
최근 영상기기, 컴퓨터, 이동 단말기 등의 디스플레이 장치로서 각광받고 있는 LCD는 자발적으로 빛을 발생시키지 못하기 때문에, 통상 LCD 액정 패널의 뒷면 또는 측면에서 빛을 발생시키는 광원을 포함하는 백라이트(Back Light)를 구비하는 것이 일반적이다. 이러한 백라이트는 백색의 빛을 발생시킴으로써 LCD 액정 패널에 의해 구현되는 영상의 색을 실제 색에 가깝게 재현시킬 수 있다.
LCD의 백라이트는 종래의 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL) 또는 외부전극 형광램프(External Electrode Fluorescent Lamp; EEFL) 등을 광원으로 사용하였다. 그러나, 이러한 CCFL이나 EEFL 등은 대부분 플라즈마 원리를 이용하며, 이 경우에 플라즈마의 가스 압력이 변화함에 따라 수명이 짧아지고, 플라즈마 방전에 필요한 수백 볼트(volt)에 이르는 높은 동작전압을 얻기 위한 인버터가 필요하였다. 또한, 이동 단말과 같은 휴대용 제품에 적용되는 경우 백라이트에 의해 대부분의 전력이 소모되므로, 전력소비효율이 좋지 못하여 과다한 전력을 소모한다는 문제점이 있었다. 게다가, 수은으로 인한 환경오염, 느린 응답속도 및 부분 구동 구현의 어려움 등의 문제가 있었다.
전술한 문제점을 해결하기 위하여 LED(Light Emitting Diode)를 이용한 BLU가 제안되었다. LED는 반도체에 전압을 가할 때 생기는 발광 현상을 이용하여 빛을 발생시키는 발광소자이다. LED의 재료로는 발광 파장이 가시광선 또는 근적외선 영역에 존재하며 발광 효율이 높고 p-n 접합의 제작이 가능할 것 등의 조건을 만족시킬 수 있는 재료들이 적합하다. 이러한 재료로는 질화갈륨(GaN), 비소화갈륨(GaAs), 인화갈륨(GaP), 갈륨-비소-인(GaAs1-Px) 등의 화합물 반도체들이 사용되고 있다. 이러한 LED는 종래의 광원에 비하여 소형이고, 수명이 길며, 전기 에너지가 빛 에너지로 직접 변환하기 때문에 에너지 효율이 높음과 동시에 낮은 동작전압을 갖는다는 장점이 있다.
하지만, LED는 점광원 형태로 제작해야 하기 때문에 복잡한 광학 시스템과 구동 회로를 필요로 하며, 다수의 LED를 패키징 했을 때 발생하는 발열 문제로 발광효율이 급격히 떨어지거나 색순도가 변하는 문제점을 안고 있다. 또한, 기존의 CCFL과 같은 백라이트 유닛에 비해 상대적으로 가격이 높다는 문제도 있다.
따라서, 상술한 문제점을 해결하기 위하여 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 기존의 CCFL이나 LED 광원에 비해 우수한 동영상 특성 및 저가격, 저소비 전력을 실현할 수 있는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 탄소나노튜브를 에미터로 가지는 CNT 램프 칩이 하나 이상 배열되어 CNT 램프 칩 어레이를 형성하고, CNT 램프 칩의 각각의 개별 휘도를 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킬 수 있는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, CNT 램프 칩에 형성된 탄소나노튜브 에미터의 온(ON)되는 개수를 휘도에 따라 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킬 수 있는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛을 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 이상에서 언급한 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛은, 액정 패널 하부에 배치되어 상기 액정 패널의 후면으로 빛을 조사하는 백라이트 유닛에 있어서, 탄소나노튜브를 에미터로 가지는 CNT 램프 칩이 하나 이상 배열되어 CNT 램프 칩 어레이를 형성하며, 상기 CNT 램프 칩의 각각의 개별 휘도를 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킨다.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛은, 액정 패널 하부에 배치되어 상기 액정 패널의 후면으로 빛을 조사하는 백라이트 유닛에 있어서, 전자를 방출하는 하나 이상의 탄소나노튜브 에미터와, 상기 탄소나노튜브 에미터에 전자를 공급하는 캐소드 전극을 포함하는 캐소드 어셈블리가 2 이상 배열되어 형성된 캐소드 어셈블리 어레이; 상기 캐소드 어셈블리 어레이의 전체 면적에 대응되어 상부에 배치되는 공통 애노드 전극과, 상기 공통 애노드 전극의 하부에 부착되어 상기 탄소나노튜브 에미터에 의해 방출된 전자와의 충돌에 의해 상기 액정 패널로 빛을 조사하는 형광체를 포함하는 공통 애노드 어셈블리; 상기 캐소드 어셈블리 어레이와 상기 공통 애노드 어셈블리의 사이에 배치되며, 상기 방출된 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함한다.
또한, 전술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩은, 전자를 방출하는 하나 이상의 탄소나노튜브 에미터와, 상기 탄소나노튜브 에미터에 전자를 공급하는 캐소드 전극을 포함하는 캐소드 어셈블리; 상기 캐소드 어셈블리의 상부에 배치되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극의 하부에 부착되어 상기 탄소나노튜브 에미터에 의해 방출된 전자와의 충돌에 의해 빛을 조사하는 형광체를 포함하는 애노드 어셈블리; 상기 캐소드 어셈블리와 상기 애노드 어셈블리의 사이에 배치되며, 상기 방출된 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하며, 상기 탄소나노튜브 에미터는 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되며, 구현하고자 하는 휘도에 따라 온(ON)되는 개수가 조절된다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
상기한 바와 같은 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛에 따르면, 다음과 같은 효과가 하나 이상 존재한다.
첫째, 기존의 CCFL이나 LED 광원에 비해 소비 전력이 적으며 작동 온도 범위가 광범위하고, 반응 속도와 안정화 시간이 빠르다는 특성을 가지고 있어 초박형과 대면적화에 유리하다.
둘째, 탄소나노튜브를 에미터로 가지는 CNT 램프 칩이 하나 이상 배열되어 CNT 램프 칩 어레이를 형성하고, CNT 램프 칩의 각각의 개별 휘도를 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킬 수 있다.
셋째, CNT 램프 칩에 형성된 탄소나노튜브 에미터의 온(ON)되는 개수를 휘도에 따라 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시킬 수 있다. 이때, 최대 크기의 제한이 없이 제작 가능하며, 응용 소자의 규격에 따라 칩의 숫자 및 크기를 조절할 수 있다.
넷째, 본 발명의 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 또는 램프 칩 어레이를 이용하여 백라이트 유닛(BLU) 뿐 아니라 조명용 램프로도 이용할 수 있다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛의 평면도이다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하나의 탄소나노튜브 램프 칩의 수직 구조를 나타내는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐소드 어셈블리 어레이와 공통 애노드 어셈블리로 구성된 탄소나노튜브 램프 칩 어레이의 단면도이다.
도 5는 상기 도 4에서의 공통 애노드 어셈블리가 영역별로 분할되어 구동되는 것을 나타내는 단면도이다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩에 형성된 에미터들이 그룹을 형성하여 독립적으로 구동되는 것을 나타내는 도면이다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 실시예들을 첨부 도면을 참조하면서 보다 상세하게 설명하고자 한다. 본 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
도 1은 본 발명에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛의 단면도이다.
상기 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛(이하, "BLU"라 칭함)은, CNT 램프 칩 어레이(100A), 확산층(200), 보호층(300) 및 기판(110)을 포함한다. 그리고, 상기 백라이트 유닛에 의해 영상을 디스플레이 하는 액정 패널(400)과, CNT 램프 칩 어레이(100A)를 제어하고 구동하기 위해 기판(110)에 설치된 구동부(500)와, 상기 BLU 구조를 안착시키는 샤시(600)가 추가로 구비되어 디스플레이 장치를 구성할 수 있다.
CNT 램프 칩 어레이(100A)는 내부의 캐소드 전극에 설치된 탄소나노튜브(이하, "CNT"라 칭함)로 형성된 에미터가 구동부(500)에 의해 인가된 전기장에 의해 전자를 내부의 애노드 전극으로 방출하고, 방출된 전자가 고전압으로 가속되어 상기 애노드 전극의 하부에 형성된 형광체를 때려 빛을 상기 액정 패널(400)의 후면으로 조사함으로써 영상을 디스플레이 할 수 있도록 한다. CNT 램프 칩 어레이(100A)의 구조에 대해서는 후술되는 도 2 내지 도 6을 참조하여 설명할 것이므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
기판(110)은 전술한 CNT 램프 칩 어레이(100A)를 전면에 실장하고 있으며, 본 발명의 실시예에서는 유리, PCB(Printed Circuit Board), 금속 및 폴리머 재질 등을 재료로 사용할 수 있다. 만약, PCB가 이용되는 경우에는 CNT 램프 칩 어레이(100A)를 제어하는 제어 회로를 배면에 구비할 수 있으며, 이로 인하여 CNT 램프 칩 어레이(100A)에 제어 신호를 전달하여 발광을 제어할 수 있다.
확산층(200)은 CNT 램프 칩 어레이(100A)로부터 발광된 빛이 균일한 분포를 가지도록 상기 CNT 램프 칩 어레이(100A)의 상부와 일정 간격을 두고 배치될 수 있다. 즉, 상기 CNT 램프 칩 어레이(100A)의 상측으로 굴절되거나 반사되는 빛들이 상기 확산층(200)을 통해 확산/혼합되어 균일한 평면광을 이루어 일정 각도로 액정 패널(400)을 향해 공급되는 것이다.
보호층(300)은 전술한 확산층(200)과 CNT 램프 칩 어레이(100A)를 보호하며, 시야각을 증가시키는 역할을 한다. 하지만, 구조적으로 안정성을 확보한 경우에는 보호층(300)을 사용하지 않아도 되며, 그 기능을 확산층(200)에 포함시킬 수도 있다.
액정 패널(400)은 CNT 램프 칩 어레이(100A)로부터 발광된 빛을 조사받아 영상을 디스플레이 하는 역할을 한다.
구동부(500)는 기판(110)과 연결되거나 기판(110)에 설치되어 CNT 램프 칩 어레이(100A)를 제어하고 구동하는 역할을 한다.
샤시(600)는 몰딩재 등을 이용하여 상기 CNT 램프 칩 어레이(100A), 확산층(200), 보호층(300) 및 기판(110)을 포함하는 BLU 구조를 안착시키는 역할을 하며, 양측면부에 구동 라인이 형성될 수도 있다.
도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 CNT 램프 칩 어레이를 이용한 BLU의 평면도이다.
상기 도 2를 참조하면, 기판(110) 상에 CNT 램프 칩들(100_11, 100_12, ..., 100_1n, 100_21, 100_22, ..., 100_2n, 100_m1, 100_m2, ..., 100_mn)이 어레이를 이루어 형성되고 있으며, 기판(110)을 가로질러 게이트 전압(Vg), 애노드 전압(Va) 및 캐소드 전압(Vc)이 인가되어 있음을 알 수 있다. CNT 램프 칩 어레이(100A)는 각각의 CNT 램프 칩(100_11 내지 100_mn)이 가로 방향 및 세로 방향으로 일정 간격을 가지고 배열되는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니며 다른 형태로 배열되어도 상관없다. 다만, 상기 CNT 램프 칩(100_11 내지 100_mn)의 개별 휘도를 조절함으로써 CNT 램프 칩 어레이(100A)를 부분적으로 구동시킬 수 있는 배열이면 된다.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 하나의 CNT 램프 칩의 수직 구조를 나타내는 단면도이다.
상기 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 단일의 CNT 램프 칩(100)은 크게 캐소드 어셈블리(120), 애노드 어셈블리(140) 및 게이트 전극(130)으로 구성되어 있음을 알 수 있다.
캐소드 어셈블리(120)는 캐소드 전극(122), 웨이퍼(124), 상기 웨이퍼 상에 형성된 CNT 에미터(126) 및 상기 캐소드 전극(122)의 양측의 상부에 형성된 제1 스페이서(125)를 포함하여 구성된다.
캐소드 전극(122)은 CNT 램프 칩(100)의 가장 아래에 배치되어 웨이퍼(124)와 제1 스페이서(125)를 상면에 위치시키며, 구동부(500)의 구동에 의해 CNT 에미터(126)에 필요한 전압을 걸 수 있게 하고, CNT 에미터(126)에서 방출되는 전자의 양을 측정 가능하게 한다. 하지만, 구조적으로 안정된 경우에는 전압을 인가하지 않고 접지로 둘 수도 있다.
웨이퍼(124)는 캐소드 전극(122) 위에 설치되어 CNT 에미터(126)를 실장하고 있으며, CNT 에미터(126)는 캐소드 전극(122)에 의해 공급받은 전자를 애노드 전극(144)를 향해 방출하는 역할을 한다. 본 발명의 실시예에서는 탄소나노튜브로 제조된 에미터가 사용됨으로써 탄소나노튜브 특유의 고효율 전계 방출 특성을 얻을 수 있다. 여기서, CNT 에미터를 제조하는 공정에 대해서는 본 출원인의 특허출원 제10-2007-0116946호, 제10-2008-0010226호, 제10-2008-0010227호 등에 개시된 CNT 에미터 제조 공정을 이용할 수 있다.
한편, CNT 에미터(126)는 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열될 수 있으며, 구현하고자 하는 휘도에 따라 온(ON)되는 개수가 조절될 수 있으며, 이로써 디스플레이 장치의 소비 전력을 줄이고 우수한 화질을 얻을 수 있다.
제1 스페이서(125)는 캐소드 전극(122)의 상부에서 웨이퍼(124)의 양측에 설치되는 것이 바람직한데, 캐소드 전극(122)과 게이트 전극(130)과의 간격을 유지시키고, 단일의 CNT 램프 칩(100) 간의 독립성을 유지시키는 역할을 한다. 여기서, 제1 스페이서(125)는 단일의 CNT 램프 칩(100)에 설치될 때 어셈블리 형태로 설치될 수도 있고, 별도 제작하여 삽입하는 분리 형태로도 설치될 수도 있다.
애노드 어셈블리(140)는 애노드 전극(144), 상기 애노드 전극(144)의 저면에 설치된 형광체(142), 상기 애노드 전극(144)의 상면에 설치된 유리(146), 및 상기 형광체(142)의 양측의 하부에 형성된 제2 스페이서(145)를 포함하여 구성된다.
애노드 전극(144)은 캐소드 어셈블리(120)의 상부에 배치되어 CNT 에미터(126)에 의해 방출된 전자를 끌어들이는 역할을 하며, 투명성이 뛰어난 ITO(Indium-Tin Oxide)를 재료로 사용하는 것이 바람직하다.
형광체(142)는 애노드 전극(144)의 저면에 설치되어, CNT 에미터(126)로부터 방출된 전자와의 충돌에 의해 빛을 발생시켜 액정 패널(400)로 조사하는 역할을 한다. 한편, 형광체(142)의 하부에 금속막(Metal Back)을 추가로 설치하여 형광체(142)의 열화 불순물에 의한 진공도의 저하를 방지하고 하부로 손실되는 빛을 상부로 반사하여 광 효율을 증가시킬 수도 있다.
제2 스페이서(145)는 형광체(142)의 하부의 양측에 설치되는 것이 바람직한데, 제1 스페이서(125)와 마찬가지로 게이트 전극(130)과 애노드 전극(144)과의 간격을 유지시키고, 단일의 CNT 램프 칩(100) 간의 독립성을 유지시키는 역할을 한다. 여기서, 제2 스페이서(145)는 단일의 CNT 램프 칩(100)에 설치될 때, 제1 스페이서(125)와 마찬가지로 어셈블리 형태로 설치될 수도 있고, 별도 제작하여 삽입하는 분리 형태로도 설치될 수도 있다.
게이트 전극(130)은 캐소드 어셈블리(120)와 애노드 어셈블리(140)의 사이에 배치되어, CNT 에미터(126)로부터 방출된 전자의 양을 조절하는 역할을 한다. 게이트 전극(130)은 상기 도 3a에서와 같이 제1 스페이서(125)의 상부에 장착되거나, 도 3b에서와 같이 제2 스페이서(145)의 하부에 장착될 수 있다.
여기서는, 전술한 애노드 어셈블리(140)가 전술한 캐소드 어셈블리(120)에 일대일로 대응되는 방식을 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 하나의 독립된 애노드 어셈블리(140)가 인접한 다른 애노드 어셈블리와 서로 연결되어 하나의 그룹을 형성하고, 이러한 그룹이 2개 이상 형성되어 그룹 별로 독립적으로 구동될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 캐소드 어셈블리 어레이와 공통 애노드 어셈블리로 구성된 CNT 램프 칩 어레이의 단면도이다.
상기 도 4를 참조하면, 캐소드 어셈블리(120)가 2 이상 배열되어 어레이를 이루는 캐소드 어셈블리 어레이(120A)와 캐소드 어셈블리 어레이(120A)의 전체 면적에 대응되는 공통 애노드 어셈블리(140S)와 게이트 전극(130)로 구성된다.
캐소드 어셈블리 어레이(120A)는 하나의 캐소드 어셈블리(120)가 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열됨으로써 형성될 수 있는데, 캐소드 어셈블리(120) 각각의 개별 전극의 세기를 독립적으로 조절함으로써 CNT 램프 칩 어레이(100A)를 부분적으로 구동시킬 수 있는 것이다. 또한, 일정 개수의 캐소드 어셈블리(120)를 하나로 묶어 그룹을 형성하고 각각의 그룹 별로 구동할 수도 있다.
한편, 캐소드 어셈블리 어레이(120A)를 구성하는 하나의 단일 캐소드 어셈블리(120)는 상기 도 3a 및 도 3b에서 설명한 바와 동일하므로, 여기서는 각 캐소드 어셈블리(120)의 역할에 대해서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
공통 애노드 어셈블리(140S)는 전술한 캐소드 어셈블리 어레이(120A)의 전체 면적에 대응되는데, 상기 도 3a 및 도 3b에서 설명한 단일의 애노드 어셈블리(140)가 모두 합쳐져 하나의 공통 애노드 어셈블리(140S)를 형성할 수 있다. 공통 애노드 어셈블리(140S)는 하나의 공통 애노드 전극(144S), 공통 애노드 전극(144S)의 하부에 부착되어 액정 패널(400)로 빛을 조사하는 형광체(142S), 공통 애노드 전극(144S)의 상면에 설치된 유리(146S), 및 제2 스페이서(145S)를 포함하여 구성될 수 있다.
하나의 공통 애노드 전극(144S), 형광체(142S), 유리(146S), 및 제2 스페이서(145S)는 상기 도 3a 및 도 3b에서 설명한 애노드 전극(144), 형광체(142), 유리(146), 및 제2 스페이서(145)의 역할과 동일하다.
한편, 공통 애노드 어셈블리(140S)는 상술한 바와 같이, 전체가 공통으로 애노드 전극의 역할을 할 수도 있으나, 도 5에서처럼 캐소드 어셈블리 어레이(120A)를 구성하는 각각의 캐소드 어셈블리(120)의 1 이상의 정수배, 즉 1배, 2배, ..., n배 만큼의 면적에 대응되는 영역으로 분할되어 구동될 수도 있다. 즉, 도 5는 상기 도 4에서의 공통 애노드 어셈블리가 영역별로 분할되어 구동되는 것을 나타내는 단면도이다.
상기 도 5에서는, 전술한 도 4에서의 공통 애노드 어셈블리(140S)를 구성하는 공통 애노드 전극(144S)이 캐소드 어셈블리 어레이(120A)를 구성하는 각각의 캐소드 어셈블리(120)의 정수배 만큼의 면적에 대응되는 영역으로 분할된 것을 나타내고 있다.
게이트 전극(130)은 캐소드 어셈블리 어레이(120A)와 공통 애노드 어셈블리(140S)의 사이, 즉 제1 스페이서(125)의 상부 또는 제2 스페이서(145S)의 하부에 장착될 수 있다. 게이트 전극(130)에 대해서는 상기 도 3a 및 도 3b에서 설명한 바와 동일한 역할을 하므로, 여기서는 상세한 설명을 생략하기로 한다.
한편, 상기 도 4에서도 CNT 에미터(126)는 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열될 수 있으며, 구현하고자 하는 휘도에 따라 온(ON)되는 개수가 조절될 수 있으며, 이로써 디스플레이 장치의 소비 전력을 줄이고 우수한 화질을 얻을 수 있음은 전술한 도 3a 및 도 3b와 동일하다.
도 6은 본 발명의 제3 실시예에 따른 탄소나노튜브 램프 칩에 형성된 에미터들이 그룹을 형성하여 독립적으로 구동되는 것을 나타내는 도면이다.
상기 도 6을 참조하면, 복수의 CNT 에미터(126)가 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되어 있음을 알 수 있다. 즉, n 개의 CNT 에미터 영역(126_1, 126_2, ..., 126_n)으로 분할될 수 있으며, 각 분할된 CNT 에미터 영역(126_1, 126_2, ..., 126_n)은 에미터 개수를 서로 다르게 포함할 수 있음은 물론이다.
이처럼 배열된 n 개의 CNT 에미터 영역(126_1, 126_2, ..., 126_n)은 상기 도 6에서처럼 사각형 테두리 형태로 분할될 수도 있으나, 삼각형 테두리 형태를 포함한 다각형 테두리 형태나 환형 형태로 분할될 수도 있다. 각각의 분할된 n 개의 CNT 에미터 영역(126_1, 126_2, ..., 126_n)은 각 영역별로 제1 서브 캐소드 전극(122_1), 제2 서브 캐소드 전극(122_2) 및 제n 서브 캐소드 전극(122_n)에 독립적으로 연결되고 있으며, 공급되는 전류도 각 서브 캐소드 전극(122_1, 122_2, ..., 122_n)에 독립적으로 스위칭 될 수 있다. 이로써 전류를 조절하여 그레이스케일의 휘도를 생성할 수 있게 되며, 부분적으로 스위칭을 할 수 있으므로 소비 전력이 더욱 감소하게 된다.
한편, 전술한 바와 같이 다각형 테두리 형태나 환형 형태로 분할하지 않고 임의의 영역으로 분할한 후에, 구현하고자 하는 휘도에 따라 복수의 CNT 에미터(126)의 온(ON)되는 개수를 조절할 수도 있다.
또한, 도 3a 및 도 3b에서와 같이, 하나의 독립립된 애노드 어셈블리(140)가 인접한 다른 애노드 어셈블리와 서로 연결되어 하나의 그룹을 형성하고, 이러한 그룹이 2개 이상 형성되어 그룹 별로 독립적으로 구동되는 방식이 적용될 수도 있다.
이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.
100: CNT 램프 칩 100A: CNT 램프 칩 어레이
110: 기판 120: 캐소드 어셈블리
122: 캐소드 전극 124: 웨이퍼
125: 제1 스페이서 126: CNT 에미터
130: 게이트 전극 140: 애노드 어셈블리
142: 형광체 144: 애노드 전극
145: 제2 스페이서 146: 유리
120A: 캐소드 어셈블리 어레이 140S: 공통 애노드 어셈블리
142S: 형광체 144S: 공통 애노드 전극
145S: 제2 스페이서 146S: 유리
200: 확산층 300: 보호층
400: 액정 패널 500: 구동부
600: 샤시

Claims (19)

  1. 액정 패널 하부에 배치되어 상기 액정 패널의 후면으로 빛을 조사하는 백라이트 유닛에 있어서,
    탄소나노튜브를 에미터로 가지는 CNT 램프 칩이 하나 이상 배열되어 CNT 램프 칩 어레이를 형성하며, 상기 CNT 램프 칩의 각각의 개별 휘도를 조절함으로써 상기 CNT 램프 칩 어레이를 부분적으로 구동시키는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 CNT 램프 칩 어레이는,
    상기 CNT 램프 칩이 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 CNT 램프 칩은,
    전자를 방출하는 하나 이상의 탄소나노튜브 에미터와, 상기 탄소나노튜브 에미터에 전자를 공급하는 캐소드 전극을 포함하는 캐소드 어셈블리;
    상기 캐소드 어셈블리의 상부에 배치되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극의 하부에 부착되어 상기 탄소나노튜브 에미터에 의해 방출된 전자와의 충돌에 의해 상기 액정 패널로 빛을 조사하는 형광체를 포함하는 애노드 어셈블리;
    상기 캐소드 어셈블리와 상기 애노드 어셈블리의 사이에 배치되며, 상기 방출된 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 캐소드 어셈블리는,
    상기 캐소드 전극의 상부에서 상기 게이트 전극과의 간격을 유지시키는 제1 스페이서를 더 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제1 스페이서의 상부에 장착되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 애노드 어셈블리는,
    상기 애노드 어셈블리의 하부에서 상기 게이트 전극과의 간격을 유지시키는 제2 스페이서를 더 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제2 스페이서의 하부에 장착되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  6. 제 3 항에 있어서,
    상기 애노드 어셈블리는,
    인접한 다른 애노드 어셈블리와 연결되어 2개 이상의 그룹을 형성하며, 상기 그룹 별로 독립적으로 구동되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 에미터는,
    가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되며, 구현하고자 하는 휘도에 따라 온(ON)되는 개수가 조절되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  8. 액정 패널 하부에 배치되어 상기 액정 패널의 후면으로 빛을 조사하는 백라이트 유닛에 있어서,
    전자를 방출하는 하나 이상의 탄소나노튜브 에미터와, 상기 탄소나노튜브 에미터에 전자를 공급하는 캐소드 전극을 포함하는 캐소드 어셈블리가 2 이상 배열되어 형성된 캐소드 어셈블리 어레이;
    상기 캐소드 어셈블리 어레이의 전체 면적에 대응되어 상부에 배치되는 공통 애노드 전극과, 상기 공통 애노드 전극의 하부에 부착되어 상기 탄소나노튜브 에미터에 의해 방출된 전자와의 충돌에 의해 상기 액정 패널로 빛을 조사하는 형광체를 포함하는 공통 애노드 어셈블리;
    상기 캐소드 어셈블리 어레이와 상기 공통 애노드 어셈블리의 사이에 배치되며, 상기 방출된 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐소드 어셈블리 어레이는,
    상기 캐소드 어셈블리가 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되며, 상기 캐소드 어셈블리의 각각의 개별 전극의 세기를 조절함으로써 부분적으로 구동되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 캐소드 어셈블리 어레이는,
    일정 개수의 캐소드 어셈블리를 묶어 형성된 그룹 별로 구동되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 캐소드 어셈블리 어레이를 구성하는 각각의 캐소드 전극의 상부에 배치되며, 상기 게이트 전극과의 간격을 유지시키는 제1 스페이서;
    상기 공통 애노드 어셈블리의 하부에서 상기 제1 스페이서와 대응되는 위치에 배치되며, 상기 게이트 전극과의 간격을 유지시키는 제2 스페이서를 더 포함하는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 게이트 전극은,
    상기 제1 스페이서의 상부 또는 상기 제2 스페이서의 하부에 장착되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  13. 제 8 항에 있어서,
    상기 공통 애노드 어셈블리는,
    상기 캐소드 어셈블리 어레이를 구성하는 각각의 캐소드 어셈블리의 1 이상의 정수배 만큼의 면적에 대응되는 영역으로 분할되어 구동되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  14. 제 8 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 에미터는,
    가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되며, 구현하고자 하는 휘도에 따라 온(ON)되는 개수가 조절되는, 탄소나노튜브 램프 칩 어레이를 이용한 백라이트 유닛.
  15. 전자를 방출하는 하나 이상의 탄소나노튜브 에미터와, 상기 탄소나노튜브 에미터에 전자를 공급하는 캐소드 전극을 포함하는 캐소드 어셈블리;
    상기 캐소드 어셈블리의 상부에 배치되는 애노드 전극과, 상기 애노드 전극의 하부에 부착되어 상기 탄소나노튜브 에미터에 의해 방출된 전자와의 충돌에 의해 빛을 조사하는 형광체를 포함하는 애노드 어셈블리;
    상기 캐소드 어셈블리와 상기 애노드 어셈블리의 사이에 배치되며, 상기 방출된 전자의 양을 조절하는 게이트 전극을 포함하며,
    상기 탄소나노튜브 에미터는 가로 방향 및 세로 방향으로 각각 일정한 간격을 가지고 배열되며, 구현하고자 하는 휘도에 따라 온(ON)되는 개수가 조절되는, 탄소나노튜브 램프 칩.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 캐소드 어셈블리는,
    상기 캐소드 전극의 상부에서 상기 게이트 전극과의 간격을 유지시키는 제1 스페이서를 더 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제1 스페이서의 상부에 장착되는, 탄소나노튜브 램프 칩.
  17. 제 15 항에 있어서,
    상기 애노드 어셈블리는,
    상기 애노드 어셈블리의 하부에서 상기 게이트 전극과의 간격을 유지시키는 제2 스페이서를 더 포함하며, 상기 게이트 전극은 상기 제2 스페이서의 하부에 장착되는, 탄소나노튜브 램프 칩.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 탄소나노튜브 에미터는,
    서로 다른 개수를 가지는 2개 이상의 에미터 그룹을 형성하며, 상기 에미터 그룹의 각각에 대해 서브 캐소드 전극이 연결되어 독립적으로 구동되는, 탄소나노튜브 램프 칩.
  19. 제 15 항에 있어서,
    상기 애노드 어셈블리는,
    인접한 다른 애노드 어셈블리와 연결되어 2개 이상의 그룹을 형성하며, 상기 그룹 별로 독립적으로 구동되는, 탄소나노튜브 램프 칩.
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