KR20120139391A - 게터 룸에 포스트가 구비된 전계방출패널 - Google Patents

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Abstract

전계방출패널과 그것을 이용한 액정 디스플레이 및 전계방출 디스플레이가 개시된다. 본 발명의 일 실시예에 따른 전계방출패널은, 제1 유리판 및 상기 제1 유리판 상에 형성된 형광체층을 포함하는 상판; 상기 제1 유리판에 평행하게 배치되는 제2 유리판 및 상기 제2 유리판 상에 구비된 복수의 전자방출소자를 포함하는 하판; 상기 상판과 상기 하판 사이에 배치되는 복수의 스페이서들; 상기 하판의 후방에 배치되어 게터 룸을 형성하는 제3 유리판; 및 상기 하판과 상기 제3 유리판을 지지하도록 상기 게터 룸 내에 배치되는 적어도 하나의 포스트;를 포함한다.

Description

게터 룸에 포스트가 구비된 전계방출패널{FIELD EMISSION PANEL INCLUDING GETTER ROOM WITH POSTS}
본 발명은 전계방출패널 및 그를 구비한 액정 디스플레이와 전계방출 디스플레이에 관한 것으로서, 보다 특정적으로는, 게터 룸(getter room)에 적어도 하나의 포스트(post)가 구비된 전계방출패널 및 그를 구비한 액정 디스플레이와 전계방출 디스플레이에 관한 것이다.
전계방출물질(Field Emission Element)은 진공 분위기에서 그 주위에 전기장이 형성되면 전자들을 방출하는 물질을 말하며, 탄소나노튜브(Carbon Nano Tube: CNT)가 대표적인 예이다. 이러한 전계방출물질을 이용하여 빛을 생성하는 패널을 제조할 수 있으며, 그러한 패널은 액정 디스플레이(Liquid Crysral Display: LCD)의 백라이트 유닛 및 전계방출 디스플레이(Field Emission Display: FED)의 영상 구현 패널 등에 적용 가능하다. 이하에서는 그러한 유형의 패널을 "전계방출패널(Field Emission Panel)"로 지칭하기로 한다.
전계방출패널은 서로 평행하게 배치된 상판과 하판을 포함하며, 하판에는 전계방출물질(예로써, CNT)로 형성된 전자방출소자들이 구비되며 상판에는 전자들과의 충돌에 의해 빛을 생성하는 형광체층이 구비된다.
전계방출패널의 상판과 하판 사이의 공간은 진공 상태로 유지되어야 한다. 전계방출패널의 상판과 하판 사이의 공간을 진공 상태로 유지하기 위해 하판의 후측에 소위 "게터 룸(getter room)"이라고 불리는 공간이 마련될 수 있으며, 게터 룸은 상판과 하판 사이의 공간과 연통되게 형성된다. 게터 룸 내에는 바륨(Ba)과 같은 물질로 제조된 복수의 게터(getter)가 설치되며, 게터는 전계방출패널 내부에서 발생 가능한 수소, 산소, 하이드로 카본 등의 가스를 흡착한다.
통상적으로 게터 룸은 하판과 그 후방에 배치되는 추가적인 유리판에 의해 형성된다. 게터 룸 내부는 진공으로 또는 진공에 가깝게 유지되므로 게터 룸을 형성하는 유리판은 외기로부터 상당히 높은 압력을 받는다.
따라서 게터 룸을 형성하는 유리판은 외부 압력에 의해 변형되거나 파손될 가능성이 있으며, 그런 상황은 전계방출패널에 치명적일 수 밖에 없다.
따라서 본 발명의 주된 목적은 전계방출패널의 게터 룸을 형성하는 유리판의 변형 또는 파손을 방지하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제1 관점에 따라, 제1 유리판 및 상기 제1 유리판 상에 형성된 형광체층을 포함하는 상판; 상기 제1 유리판에 평행하게 배치되는 제2 유리판 및 상기 제2 유리판 상에 구비된 복수의 전자방출소자를 포함하는 하판; 상기 상판과 상기 하판 사이에 배치되는 복수의 스페이서들; 상기 하판의 후방에 배치되어 게터 룸을 형성하는 제3 유리판; 및 상기 하판과 상기 제3 유리판을 지지하도록 상기 게터 룸 내에 배치되는 적어도 하나의 포스트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출패널이 제공된다.
상기 포스트는 상기 스페이서들 중 적어도 하나와 상하로 정렬되도록 배치될 수 있다.
상기 포스트와, 상기 포스트를 마주하는 스페이서 간의 수평 방향 이격 거리는 5 mm 이내인 것이 바람직하다.
상기 포스트는 상기 스페이서의 두께 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다.
상기 포스트는 기둥 형상을 가지며, 상기 하판을 사이에 두고 하나의 스페이서와 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 포스트는 바아 형상을 가지며, 상기 하판을 사이에 두고 둘 이상의 스페이서와 마주하도록 배치될 수 있다.
상기 복수의 스페이서들은 복수의 열들을 형성하도록 배치되며, 상기 포스트 각각은 상기 복수의 열들 중 하나를 따라 연장될 수 있다.
상기 포스트의 하면은 상기 제3 유리판의 상면에 접착되고, 상기 포스트의 상면은 상기 하판의 저면에 접촉될 수 있다.
상기 전계방출패널은 상기 게터 룸을 밀봉하도록 상기 하판과 상기 제3 유리판 사이에 배치되는 밀봉부재를 더 포함할 수 있다.
상기 밀봉부재는 상기 스페이서들 중 적어도 하나와 상하로 정렬되도록 배치될 수 있다.
상기 밀봉부재와, 상기 포스트를 마주하는 스페이서 간의 수평 방향 이격 거리는 5 mm 이내인 것이 바람직하다.
상기 전자방출소자는 탄소나노튜브로 제조될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제2 관점에 따라, 상기 제1 관점에 따라 구비되는 전계방출패널; 상기 전계방출패널로부터 생성된 백색광을 칼라 이미지로 변환하는 액정패널; 및 상기 전계방출패널과 상기 액정패널을 수용하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이가 제공된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 제3 관점에 따라, 상기 제1 관점에 따라 구비되는 전계방출패널; 및 상기 전계방출패널을 수용하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이가 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 전계방출패널의 제1 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.
도 2는 도 1의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 3은 도 1의 B 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 4a 및 4b는 도 3을 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 단면도들의 예들을 도시한다.
도 5는 전계방출패널의 스페이서와 포스트 간의 수평 방향 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 6은 도 3에 유사한 도면으로서, 본 발명에 따른 전계방출패널의 제2 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.
도 7은 본 발명에 따른 액정 디스플레이의 일 실시예를 도시한 개략적 단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 전계방출 디스플레이의 일 실시예를 도시한 개략적 단면도이다.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 전계방출패널의 제1 실시예를 보이는 개략적 단면도이고, 도 2는 도 1의 A 영역을 확대 도시한 단면도이다.
도 1 및 2를 참조하면, 제1 실시예에 따른 전계방출패널(100)은 상판(110) 및 하판(120)을 포함한다.
상기 상판(110)은 제1 유리판(111), 애노드 전극(112) 및 형광체층(113)을 포함한다.
제1 유리판(111)은 광투과성을 지닌 유리 재질로 형성되며 직사각형의 판 형상을 갖는다. 제1 유리판(111)의 내면에 애노드 전극(112)과 형광체층(113)이 순차적으로 적층된다. 애노드 전극(112)은 후술하는 게이트 전극(124)과의 사이에 전기장을 형성하며, 후술하는 전자방출소자들(electron emitting elements: 125)이 방출한 전자들은 그 전기장에 의해 상판(110)을 향해 가속될 수 있다. 가속된 전자들이 형광체층(113)에 충돌함으로써 형광체층(113)으로부터 빛이 생성된다.
상기 하판(120)은 제2 유리판(121), 캐소드 전극들(122), 절연층(123), 게이트 전극들(124) 및 전자방출소자들(125) 포함한다.
제2 유리판(121)은 제1 유리판(111)과 일정 거리를 두고 평행하게 배치되며, 제1 유리판(111)과 마찬가지로 광투과성을 지닌 유리 재질로 형성되며 직사각형의 판 형상을 갖는다. 제2 유리판(121) 상에는 캐소드 전극(122)과 절연층(123)이 순차적으로 배치된다. 절연층(123)에는 전자방출소자(125)를 수용하기 위한 복수의 수용홈(123a)이 형성된다. 절연층(123) 위에는 다수의 게이트 전극(124)이 배치되며, 게이트 전극(124)에는 전자 방출을 위한 관통홀들(124a)이 구비되어 있다.
상기 전자방출소자(125)는 주위에 전기장이 형성되면 전자를 방출하는 물질 이른바 전계방출물질(field emission material)로 제조된다. 본 실시예에서 전자방출소자(125)는 탄소나노튜브(CNT)로 제조되며, 대안적인 다른 실시예들에서 전자방출소자(125)는 흑연(graphite), 흑연나노섬유(graphite nano fiber), 다이아몬드(diamond), 다이아몬드상 탄소(diamond-like carbon: DLC), 플러렌(fullerene), 및 실리콘나노섬유(silicon nano-fiber)와 같은 다른 전계방출물질로 제조될 수도 있다.
상기 전자방출소자(125)는 캐소드 전극(122)과 게이트 전극(124) 사이에 형성되는 전기장에 의해 전자들을 방출한다. 방출된 전자들은 게이트 전극(124)과 애노드 전극(112) 사이에 형성된 전기장에 의해 상판(110)을 향해 가속될 수 있으며, 이때 전자들은 관통홀들(124a)을 통해 게이트 전극(124)을 통과한다.
전계방출패널(100)은 제1 밀봉부재(130)와 복수의 스페이서(160)를 더 포함한다. 도 1을 참조하면, 제1 밀봉부재(130)는 유리 재질이며 직사각형의 고리 형상(annular shape)을 갖는다. 제1 밀봉부재(130)는 상판(110)과 하판(120) 사이에 배치되며, 씰프릿(미도시)에 의해 상판(110) 및 하판(120)에 각각 접착됨으로써 상판(110)과 하판(120) 사이의 공간을 밀봉한다. 도 2를 참조하면, 스페이서들(160)은 기둥 형상(column shape)을 가지며, X 방향 및 Z 방향으로 복수의 열(rows)을 형성하도록 배치된다. 스페이서들(160)은 상판(110)과 하판(120)을 지지함으로써, 외부 압력에 의한 상판(110) 및 하판(120)의 변형을 방지한다.
전계방출패널(100)은 하판(120)의 후측에 게터 룸(getter room: R)을 구비한다. 게터 룸(R)은 하판(120)에 형성된 연결공(127, 도 3 참조)을 통해 상판(110)과 하판(120) 사이의 공간과 연통된다. 그리고 게터 룸(R) 내에는 다수의 게터들(getters, 미도시)이 구비되며, 예로써 게터들은 후술하는 제3 유리판(140, 도 3 참조)의 내부 표면 상에 장착될 수 있다. 게터들은 수소, 산소 및 하이드로카본과 같은 가스들을 흡착하는 물질(예로써, 바륨)로 제조된다. 전계방출패널(100)의 제조 또는 사용 중에 발생되는 가스들은 게터 룸(R) 내의 게터들에 의해 흡착됨으로써, 전계방출패널(100)의 내부 공간은 진공 상태로 또는 진공에 가까운 상태로 유지될 수 있다.
전계방출패널(130)은 상기 게터 룸(R)을 형성하는 제3 유리판(140) 및 제2 밀봉부재(150)를 더 포함한다. 제3 유리판(140)은 상판(110) 및 하판(120)보다 작은 면적을 지닌 직사각형 판 형상을 가지며, 하판(120) 후측에서 하판(120)과 나란하게 배치된다. 제2 밀봉부재(150)는 직사각형의 고리 형상을 가지며, 하판(120)과 제3 유리판(140) 사이에서 게터 룸(R)을 둘러싸도록 배치된다. 제2 밀봉부재(150)는 하판(120) 및 제3 유리판(140) 각각에 씰프릿들(미도시)에 의해 접착됨으로써 외기로부터 게터 룸(R)을 밀봉한다.
게터 룸(R)은 진공 상태로 또는 진공에 가까운 상태로 유지되므로, 게터 룸(R)을 형성하는 제3 유리판(140)은 상당히 높은 외부 압력을 받게 된다. 따라서, 그러한 외부 압력으로부터 제3 유리판(140)의 변형 또는 파손을 방지할 수 있는 방안이 요구된다. 이에 대해, 도 3 내지 5를 참조하여 설명한다.
도 3은 도 1의 B 영역을 확대 도시한 단면도이고, 도 4a 및 4b는 도 3을 Ⅳ-Ⅳ 선을 따라 절단한 단면도들의 예들을 도시하며, 도 5는 전계방출패널의 스페이서와 포스트 간의 수평 방향 거리를 설명하기 위한 도면이다.
도 3을 참조하면, 게터 룸(R) 내에는 복수의 포스트(posts: 170)가 구비된다. 포스트(170)는 하판(120)의 저면 및 제3 유리판(140)의 상면에 각각 접촉하도록 배치되며, 제3 유리판(140)과는 씰프릿(미도시)에 의해 접착된다.
일 실시예에서 포스트들(170)은 기둥(column) 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우, 도 4a에 도시된 바와 같이, Z 방향에서 각각의 포스트(170)는 하판(120)을 사이에 두고 하나의 스페이서(160)와 마주하도록 배치된다. 다른 실시예에서 포스트들(170)은 바아(bar) 형상을 가질 수 있다. 이러한 경우, 도 4b에 도시된 바와 같이, Z 방향에서 각각의 포스트(170)는 다수의 스페이서들(160)과 마주하도록 배치되며 그 스페이서들(160)이 형성하는 열(row)을 따라 연장된다.
이러한 포스트들(170)이 제3 유리판(140)을 지지하기 때문에, 외부 압력에 의한 제3 유리판(140)의 변형 또는 파손이 방지될 수 있다. 따라서 통상적인 전계방출패널에 비해 제3 유리판(140)의 두께가 감소될 뿐만 아니라 게터 룸(R)이 보다 용이하게 확장될 수 있다.
포스트(170)는 스페이서(160)와 상하로(즉, Y 방향으로) 정렬되도록 배치되는 것이 바람직하다. 포스트(170)가 스페이서(160)와 정렬됨으로써, 포스트(170)와 스페이서(160)가 가하는 압력들에 의한 하판(120)의 변형이 최소화될 수 있다. 예를 들어, 포스트(170)가 스페이서(160)가 상하로 정렬되지 않은 경우 포스트(170)의 압력과 스페이서(160)의 압력이 형성하는 굽힘 모멘트(bending moment)에 의해 하판(120)이 변형될 가능성이 커진다.
그리고 포스트(170)가 스페이서(160)와 정확히 정렬되지 않더라도, 수평 방향에서(즉, X 방향에서) 포스트(170)와 스페이서(160) 간의 거리는 가능한 작은 것이 바람직하다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이 포스트(170)와 스페이서(160) 간의 수평 방향 거리(D)는 5 mm 이내인 것이 바람직하다.
그리고 전계방출패널(100)의 조립 공차로 인한 포스트(170)와 스페이서(160) 간의 정렬 이탈을 최소화하기 위해 포스트(170)의 두께(T1)는 스페이서(160)의 두께(T2) 이상인 것이 바람직하다.
한편, 게터 룸(R)을 형성하는 제2 밀봉부재(150)도 하판(120)에 압력을 가하므로, 하판(120)의 변형 방지를 위해 제2 밀봉부재(150)는 스페이서들(160)과 정렬되는 것이 이상적이며, 적어도 제2 밀봉부재(150)와 그와 마주하는 스페이서(160) 간의 수평 방향 거리는 5 mm 이내인 것이 바람직하다.
도 6은 도 3에 유사한 도면으로서, 본 발명에 따른 전계방출패널의 제2 실시예를 보이는 개략적 단면도이다.
제2 실시예에 따른 전계방출패널(200)의 구조는 전술한 제1 실시예에 따른 전계방출패널(100)의 구조와 거의 유사하다. 따라서, 제2 실시예의 전계방출패널(200)을 설명함에 있어서 제1 실시예의 전계방출패널(100)과 동일한 구성들 및 특징들에 대한 설명은 생략하고 차이점 위주로 설명하기로 한다.
도 6을 참조하면, 제2 실시예에 따른 전계방출패널(200)의 경우, 제1 밀봉부재(230)는 게터 룸(R)을 형성하는 제3 유리판(240)에까지 연장되어 있다. 그리고 하판(220)은 상판(210)보다 약간 작게 형성됨으로써, 제1 밀봉부재(230)와 하판(220) 사이에 연결공(227)이 형성된다.
제1 실시예에 따른 전계방출패널(100)과 마찬가지로, 제2 실시예에 따른 전계방출패널(200)의 경우에도 게터 룸(R) 내에는 복수의 포스트들(270)이 구비되며 이들 포스트들(270)은 마주하는 스페이서들(260)과 상하로 정렬된다. 또한 게터 룸(R)을 형성하는 제2 밀봉부재(250)도 마주하는 스페이서들(260)과 상하로 정렬된다.
포스트들(270)에 의해 제3 유리판(240)의 변형 또는 파손이 방지될 수 있으며, 스페이서들(260)에 대한 포스트들(270) 및 제2 밀봉부재(250)의 정렬 배치에 의해 하판(220)의 변형 또는 파손이 방지될 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 액정 디스플레이의 일 실시예를 도시한 개략적 단면도이다.
도 7을 참조하면, 액정 디스플레이(1)는 하우징(10)과, 액정패널(20)과, 전술한 실시예들에 따른 전계방출패널(100 또는 200)을 포함한다.
하우징(10)은 액정패널(20)과 전계방출패널(100 또는 200)을 포함하는 디스플레이(1)의 내부 부품들을 수용한다.
액정패널(20)은 컬러필터층(미도시)이 형성된 컬러필터 기판(21)과 박막트랜지스터가 형성된 박막트랜지스터 기판(23)을 구비하며, 이들 두 기판(21, 23) 사이에는 액정층(22)이 채워져 있다. 그리고 컬러필터 기판(21)과 박막트랜지스터 기판(23)은 씰런트(24, sealant)에 의해 밀봉 결합된다.
전계방출패널(100 또는 200)은 액정패널(20)의 배면에 배치되며 백색광을 생성하여 액정패널(20)을 향해 조사한다. 여기서 전계방출패널(100 또는 200)은 백라이트 유닛으로 사용됨을 알 수 있다. 액정패널(20)을 향해 조사된 백색광은 액정층(22)을 통과하면서 투과량이 조절된 후 컬러필터 기판(21)에 의해 칼라 이미지로 변환될 수 있다.
도 8은 본 발명에 따른 전계방출 디스플레이의 일 실시예를 도시한 개략적 단면도이다.
도 8을 참조하면, 전계방출 디스플레이(2)는 하우징(30) 및 전술한 실시예에 따른 전계방출패널(100 또는 200)을 포함한다.
하우징(30)은 전계방출패널(100)을 포함하는 디스플레이(2)의 내부 부품들을 수용한다. 하우징(30)은 전면 하우징(31)과 후면 하우징(32)으로 구성된다.
전계방출패널(100 또는 200)은 백라이트 유닛의 도움 없이 스스로 칼라 이미지를 구현하는 표시 패널로서 사용된다. 따라서 전계방출패널(100 또는 200)의 상판(110 또는 210)에 형성된 형광체층은 칼라 이미지를 구현할 수 있도록 화소들(pixels)의 패턴에 대응하는 패턴으로 배열된 수 많은 형광체들로 구성된다.
100 : 전계방출패널 110 : 상판
111 : 제1 유리판 112 : 애노드 전극
113 : 형광체층 120 : 하판
121 : 제2 유리판 122 : 캐소드 전극
123 : 절연층 124 : 게이트 전극
125 : 전자방출소자 130 : 제1 밀봉부재
140 : 제3 유리판 150 : 제2 밀봉부재
R : 게터 룸 160 : 스페이서
170 : 포스트 200 : 전계방출패널
1 : 액정 디스플레이 2 : 전계방출 디스플레이

Claims (14)

  1. 제1 유리판 및 상기 제1 유리판 상에 형성된 형광체층을 포함하는 상판;
    상기 제1 유리판에 평행하게 배치되는 제2 유리판 및 상기 제2 유리판 상에 구비된 복수의 전자방출소자를 포함하는 하판;
    상기 상판과 상기 하판 사이에 배치되는 복수의 스페이서들;
    상기 하판의 후방에 배치되어 게터 룸을 형성하는 제3 유리판; 및
    상기 하판과 상기 제3 유리판을 지지하도록 상기 게터 룸 내에 배치되는 적어도 하나의 포스트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 포스트는 상기 스페이서들 중 적어도 하나와 상하로 정렬되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 포스트와, 상기 포스트를 마주하는 스페이서 간의 수평 방향 이격 거리는 5 mm 이내인 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 포스트는 상기 스페이서의 두께 이상의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 포스트는 기둥 형상을 가지며, 상기 하판을 사이에 두고 하나의 스페이서와 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전계방출패널
  6. 제1항에 있어서,
    상기 포스트는 바아 형상을 가지며, 상기 하판을 사이에 두고 둘 이상의 스페이서와 마주하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 복수의 스페이서들은 복수의 열들을 형성하도록 배치되며, 상기 포스트 각각은 상기 복수의 열들 중 하나를 따라 연장되는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 포스트의 하면은 상기 제3 유리판의 상면에 접착되고, 상기 포스트의 상면은 상기 하판의 저면에 접촉되는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 게터 룸을 밀봉하도록 상기 하판과 상기 제3 유리판 사이에 배치되는 밀봉부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉부재는 상기 스페이서들 중 적어도 하나와 상하로 정렬되도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 밀봉부재와, 상기 포스트를 마주하는 스페이서 간의 수평 방향 이격 거리는 5 mm 이내인 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 전자방출소자는 탄소나노튜브로 제조된 것을 특징으로 하는 전계방출패널.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전계방출패널;
    상기 전계방출패널로부터 생성된 백색광을 칼라 이미지로 변환하는 액정패널; 및
    상기 전계방출패널과 상기 액정패널을 수용하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 액정 디스플레이.
  14. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 전계방출패널로서, 칼라 이미지를 생성하는 전계방출패널; 및
    상기 전계방출패널을 수용하는 하우징;을 포함하는 것을 특징으로 하는 전계방출 디스플레이.
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