JP2005197263A - 電界放出型バックライトユニット及びその駆動方法、並びに下部パネルの製造方法 - Google Patents

電界放出型バックライトユニット及びその駆動方法、並びに下部パネルの製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 電界放出型バックライトユニット及びその駆動方法と下部パネルの製造方法を提供すること。
【解決手段】 下部基板と、下部基板上に形成され、一つずつ交互に複数の平行なライン状に配列された第１電極及び第２電極と、第１電極と第２電極のうち少なくとも第１電極に配置されたエミッタと、下部基板と所定間隔をおいて相互対向するように配置された上部基板と、上部基板の底面に形成された第３電極と、第３電極の表面に形成された蛍光体層とを備える電界放出型バックライトユニット。このようなバックライトユニットは、３極管方式の電界放出構造を有することによって、より安定した電界放出を行え、第１電極と第２電極とが同一平面上に形成されることによって、輝度の均一性が向上し、製造工程が単純化される。そして、第１電極と第２電極の全てにエミッタを配置し、第１電極と第２電極とに交互にカソード電圧とゲート電圧とを印加すれば、エミッタの寿命と輝度を向上させることができる。
【選択図】 図７

Description

本発明は、液晶表示装置用バックライトユニットに係り、より詳細には電界放出型バックライトユニットに関する。
通常、平板表示装置は、発光型と受光型とに大別される。発光型としては、陰極線管(ＣＲＴ：Ｃａｔｈｏｄｅ Ｒａｙ Ｔｕｂｅ)、プラズマ表示装置(ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ)及び電界放出表示装置(ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ)などがあり、受光型としては液晶表示装置(ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ)がある。そのうち、液晶表示装置は軽量でかつ消費電力の少ない長所があるが、それ自体が発光して画像を形成することができず、外部から光が入射されて画像を形成する受光型表示装置であるため、暗い所では画像の観察できない問題点がある。このような問題点を解決するために液晶表示装置の背面にバックライトユニットを設置して光を照射する。これにより、暗い所でも画像が形成できる。
従来のバックライトユニットとしては、線光源として冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ：Ｃｏｌｄ カソード Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ）と、点光源として発光ダイオード(ＬＥＤ：Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ)とが主に使われてきた。しかし、このような従来のバックライトユニットは、一般的にその構成が複雑で製造コストが高く、光源が側面にあるので光の反射と透過による電力消耗が大きい短所がある。特に、液晶表示装置が大型化するほど輝度の均一性を確保し難い問題点がある。
これにより、最近では前記問題点を解消するために平面発光構造の電界放出型(ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｔｙｐｅ)のバックライトユニットが提案されている。このような電界放出型バックライトユニットは、既存の冷陰極蛍光ランプなどを利用したバックライトユニットに比べて電力消耗が少なく、かつ広範囲の発光領域でも比較的均一な輝度を表す長所がある。
図１には特許文献１に開示された従来の電界放出型バックライトユニットの一例を示す。図１を参照すると、上部基板１の底面にはＩＴＯ(Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ)電極層２と蛍光体層３とが順次に積層されており、下部基板７の上面には金属薄膜層６と炭素ナノチューブ層４が順次に積層されている。そして、上部基板１と下部基板７とはスペーサ５を介在して密封接合され、下部基板７には真空排気のためのガラス管８が設けられている。
このような構造のバックライトユニットにおいて、ＩＴＯ電極層２と金属薄膜層６との間に電圧を印加すれば、炭素ナノチューブ層４から電子が放出され、放出された電子は蛍光体層３に衝突する。これにより、蛍光体層３内の蛍光物質が励起されて可視光を発散するようになる。
ところが、前記従来の電界放出型バックライトユニットは、上部基板１にアノード電極としてＩＴＯ電極層２を配置し、下部基板７にカソード電極として金属薄膜層６を配置したダイオード方式の電界放出構造である。このような構造によれば、アノード電極とカソード電極間に電子放出のための高電圧が直接印加されるので局部的にアークが発生しやすい。このように局部的なアークが発生すれば、バックライトユニットの全面にかけて輝度の均一性を保障し難いだけでなく、電極、蛍光体層３、及び炭素ナノチューブ層４がアークにより損傷されてバックライトユニットの寿命が短縮される。
大韓民国公開特許第２００２-３３９４８号公報
本発明は、前記問題点を解決するためになされたものであって、特に、輝度の均一性及び寿命を向上させうる３極管方式の電界放出構造を有する電界放出型バックライトユニットを提供することを目的とする。
また、本発明の他の目的は、輝度の均一性及び寿命を向上させうる電界放出型バックライトユニットの駆動方法を提供することである。
また、本発明のさらに他の目的は、前記電界放出型バックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を提供することである。
前記目的を達成するための本発明に係る電界放出型バックライトユニットは、下部基板と、前記下部基板上に形成されるものであって、一つずつ交互に複数の平行なライン状に配列された第１電極及び第２電極と、前記第１電極と第２電極のうち少なくとも前記第１電極に配置されたエミッタと、前記下部基板と所定間隔をおいて相互対向するように配置された上部基板と、前記上部基板の底面に形成された第３電極と、前記第３電極の表面に形成された蛍光体層と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記エミッタはＣＮＴからなることが望ましく、前記第１電極と第２電極のそれぞれは、前記下部基板上に形成されたＩＴＯ電極層と前記ＩＴＯ電極層上に形成された金属薄膜層とから構成することが望ましい。
本発明の一特徴によれば、前記エミッタは、前記第１電極にのみ配置することによって、前記第１電極がカソード電極としての役割を果たし、前記第２電極はゲート電極、前記第３電極はアノード電極としての役割を果たす。
この場合、前記エミッタは、前記第１電極の両縁部に沿って所定間隔をおいて多数配置しうる。そして、前記第１電極の両縁部には複数のエミッタ形成溝が形成され、前記複数のエミッタ形成溝内に前記エミッタが形成されることが望ましい。
本発明の一特徴によれば、前記エミッタは、前記第１電極と第２電極のそれぞれに配置することによって、前記第１電極及び前記第２電極はカソード電極とゲート電極としての役割を交互に果たし、前記第３電極はアノード電極としての役割を果たす。
この場合、前記エミッタは、前記第１電極と第２電極のそれぞれの両縁部に沿って所定間隔をおいて多数配置しうる。そして、前記第１電極に配置されたエミッタと前記第２電極に配置されたエミッタとは互いに間隔を置いて配列されることが望ましい。また、前記第１電極と第２電極のそれぞれの両縁部には複数のエミッタ形成溝が形成され、前記複数のエミッタ形成溝内に前記エミッタが形成されることが望ましい。
前記目的を達成するための本発明に係る電界放出型バックライトユニットの駆動方法は、第１電極、第２電極、及び前記第１電極と第２電極のそれぞれに配置されたエミッタを有する下部パネルと、第３電極を有する上部パネルと、を備えた３極管方式の電界放出型バックライトユニットの駆動方法において、(ａ)前記第１電極にはカソード電圧、前記第２電極にはゲート電圧、前記第３電極にはアノード電圧を印加して前記第１電極に配置されたエミッタから電子を放出させる段階と、(ｂ)前記第１電極にはゲート電圧、前記第２電極にはカソード電圧、前記第３電極にはアノード電圧を印加して前記第２電極に配置されたエミッタから電子を放出させる段階と、(ｃ)前記(ａ)段階と(ｂ)段階とを繰り返して行う段階と、を備えることを特徴とする。
前記目的を達成するための本発明に係る電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法は、(ａ)透明基板上に導電性物質層を形成する段階と、(ｂ)前記導電性物質層を複数の平行なライン状にパターニングして一つずつ交互に配列された第１電極と第２電極とを形成しつつ、少なくとも前記第１電極の両縁部に沿って所定間隔をおいて複数のエミッタ形成溝を形成する段階と、(ｃ)前記第１電極と第２電極とが形成された前記基板上にフォトレジストを塗布する段階と、(ｄ)前記フォトレジストをパターニングして前記エミッタ形成溝を露出させる段階と、(ｅ)前記フォトレジストの上面及び前記エミッタ形成溝の内部にＣＮＴペーストを塗布する段階と、(ｆ)前記ＣＮＴペーストを選択的に露光させて前記エミッタ形成溝の内部にＣＮＴエミッタを形成する段階と、(ｇ)前記フォトレジストをストリップしつつ前記ＣＮＴペーストのうち露光されていない部分を除去する段階と、を備えることを特徴とする。
ここで、前記(ａ)段階は、前記基板の上面にＩＴＯ電極層を形成する段階と、前記ＩＴＯ電極層の上面に金属薄膜層を形成する段階と、を含みうる。
そして、前記(ｂ)段階において、前記第１電極と第２電極のそれぞれの両縁部に前記エミッタ形成溝を形成しうる。
前記(ｂ)段階は、前記導電性物質層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、前記フォトレジストをフォトリソグラフィ工程によりパターニングする段階と、前記パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクとして前記導電性物質層をエッチングする段階と、前記フォトレジストをストリップする段階と、を含みうる。
前記(ｅ)段階において、前記ＣＮＴペーストは、スクリーン印刷法により塗布しうる。
前記(ｆ)段階において、前記基板の背面で前記ＣＮＴペーストに対する露光がなされることが望ましい。
本発明に係るバックライトユニットは、３極管方式の電界放出構造を有することによって、より安定した電界放出を行うことができる。
また、カソード電極とゲート電極としての役割を果たす第１電極と第２電極とが同一平面上に形成されることによって、ＣＮＴエミッタから放出された電子が第３電極に向けて進行しつつ広く発散されるので、上部パネルの発光面全体に亘って均一な輝度を呈する。
また、第１電極と第２電極とが同一平面上に形成されることによって、第１電極と第２電極とを同一物質で同時に形成可能になり、その製造工程が単純化され、製造コストも低減される。
また、エミッタとしてＣＮＴを使用することによって、比較的低い駆動電圧でも電子が円滑に放出できる。
また、本発明に係るバックライトユニットの駆動方法によれば、第１電極と第２電極のそれぞれに印加されるゲート電圧の時間間隔を調節することによって、ＣＮＴエミッタの寿命を延ばし、輝度を向上しうる長所がある。
また、本発明の望ましい製造方法によれば、ＣＮＴペーストを使用することによって大面積の基板上にＣＮＴエミッタがより容易に形成でき、また背面露光方法を利用することによって別途の露光マスクが不要となる。したがって、本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの製造工程が単純化され、その製造コストが低減される。
以下、添付した図面に基づき、本発明に係る電界放出型バックライトユニットの望ましい実施形態を詳細に説明する。各図面に示された同じ参照符号は同じ構成要素を示す。
図２は、本発明の第１実施形態による電界放出型バックライトユニットの構造を示す部分断面図であり、図３は、図２に示す本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを示した部分斜視図である。
図２と図３を参照すれば、本発明に係る電界放出型バックライトユニットは、所定間隔をおいて相互対向するように配置された下部パネル１２０と上部パネル１２０とからなり、前記下部パネル１１０及び上部パネル１２０には３極管方式の電界放出に適した構成が設けられる。
具体的に、前記下部パネル１１０は、透明基板、例えばガラス基板からなる下部基板１１１と、前記下部基板１１１上に形成されてそれぞれカソード電極とゲート電極としての役割を果たす第１電極１１２及び第２電極１１４と、前記第１電極１１２に配置されたＣＮＴエミッタ１１６と、を備える。
そして、前記上部パネル１２０は、透明基板、例えばガラス基板からなる上部基板１２１と、前記上部基板１２１の底面に形成されてアノード電極としての役割を果たす第３電極１２２と、前記第３電極１２２の表面に形成された蛍光体層１２３と、を備える。
前記のように構成された下部パネル１１０と上部パネル１２０とは互いに所定間隔をおいて対向するように配置され、その周りに塗布されるシーリング物質(図示せず)により互いに封着される。この時、前記下部パネル１１０と上部パネル１２０との間にはこれらの間隔を維持させるためのスペーサ１３０が設置される。
詳細に説明すれば、下部パネル１１０の下部基板１１１の上面には複数の平行なライン状に配列されてカソード電極としての役割を果たす第１電極１１２と、やはり複数の平行なライン状に配列されてゲート電極としての役割を果たす第２電極１１４とが形成される。そして、前記複数の第１電極１１２と複数の第２電極１１４とは同一平面上で一つずつ交互に配列される。このような第１電極１１２及び第２電極１１４は、それぞれ下部基板１１１の上面に形成された透明な導電性物質であるＩＴＯからなるＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａと、ＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａの上面に形成された導電性の金属物質、例えばクロム(Ｃｒ)からなる金属薄膜層１１２ｂ、１１４ｂと、から構成しうる。
一方、前記第１電極１１２及び第２電極１１４は、それぞれ前記ＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａのみで構成しても良い。ところが、ＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａはライン抵抗が比較的高い短所がある。したがって、大面積のバックライトユニットを構成するためには、前記のようにＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａのライン抵抗を減らすためのバス電極の役割を果たす金属薄膜層１１２ｂ、１１４ｂをＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａの上面に形成することが望ましい。
前記のように、本発明によれば複数の第１電極１１２と複数の第２電極１１４とが同一物質で同一平面上に形成される。したがって、後述する製造工程で説明するように、第１電極１１２と第２電極１１４とが同時に形成可能になってその製造工程が単純化され、製造コストも低減される長所がある。
そして、カソード電極としての役割を果たす第１電極１１２にはエミッタ１１６が形成される。前記エミッタ１１６は、第１電極１１２と第２電極１１４とに印加される電圧により形成される電界によって電子を放出する役割を果たすものであって、炭素ナノチューブ(ＣＮＴ：Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ Ｔｕｂｅ)からなる。ＣＮＴは比較的低い駆動電圧でも電子を円滑に放出できる長所がある。また、後述する製造工程で説明するように、ペースト形態のＣＮＴを使用すれば、広い基板にＣＮＴエミッタ１１６が容易に形成できるので、大面積のバックライトユニットの製作が可能である。
そして、本実施形態において、前記ＣＮＴエミッタ１１６は、第１電極１１２の両縁部に沿ってその長手方向に所定間隔をおいて多数配置される。具体的に、第１電極１１２の両縁部にはその長手方向に所定間隔をおいて複数のエミッタ形成溝１１５が形成され、この形成溝１１５内に前記ＣＮＴエミッタ１１６が配置される。このような構成によれば、ＣＮＴエミッタ１１６の下面は透明な下部基板１１１の上面に接触するので、後述する製造工程で説明するように下部基板１１１の背面でＣＮＴペーストに対する露光によりＣＮＴエミッタ１１６の形成が可能である。
一方、図４は図３に示す本発明の第１実施形態による下部パネルの変形例を示す。図４に示す下部パネル１１０においては、ＣＮＴエミッタ１１６′が第１電極１１２の両縁部に沿ってその上面に形成される。したがって、図３に示すエミッタ形成溝１１５が不要になって、第１電極１１２の構造がさらに簡単になる長所がある。ただし、このようなＣＮＴエミッタ１１６′は、前記背面露光を用いた形成が困難なので、露光マスクを用いて前面露光によって形成しなければならない。
そして、前記ＣＮＴエミッタ１１６、１１６′は、前記ＣＮＴペーストを使用した背面露光方法と前面露光方法外にも公知の多様な方法により形成しうる。その一例として、化学気相蒸着（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）方法があるが、この方法はエミッタが形成される部位にＮｉまたはＦｅよりなる触媒金属層を形成した後、ＣＨ４、Ｃ２Ｈ２またはＣＯ２のような炭素を含有したガスを注入して触媒金属層の表面からＣＮＴを鉛直に成長させてエミッタを形成する方法である。
さらに、図２及び図３を参照すれば、前記上部基板１２１の底面に形成される前記第３電極１２２はアノード電極としての役割を果たすものであって、前記蛍光体層１２３から発散される可視光が透過できるように透明な導電性物質であるＩＴＯからなる。このような第３電極１２２は、上部基板１２１の底面全体に薄膜形態に形成しても良く、または上部基板１２１の底面に所定のパターン、例えばストライプパターンに形成しても良い。
前記蛍光体層１２３は、前記第３電極１２２の底面に形成され、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光物質からなる。この時、Ｒ、Ｇ、Ｂ蛍光物質がそれぞれ第３電極１２２の底面に所定のパターンに塗布されて前記蛍光体層１２３を構成しても良く、またはＲ、Ｇ、Ｂ蛍光物質が混合された状態で第３電極１２２の底面全体に塗布されて前記蛍光体層１２３を構成しても良い。
以下、前記のように構成された本発明の第１実施形態による電界放出型バックライトユニットの動作を説明する。
本発明の第１実施形態による電界放出型バックライトユニットにおいて、前記第１電極１１２、第２電極１１４、及び第３電極１２２のそれぞれに所定の電圧が印加されれば、前記電極１１２、１１４、１２２の間に電界が形成されつつ前記ＣＮＴエミッタ１１６から電子が放出される。この時、前記第１電極１１２には０〜―数十ボルトのカソード電圧、前記第２電極１１４には数〜数百ボルトのゲート電圧、前記第３電極１２２には数百〜数千ボルトのアノード電圧が印加される。前記エミッタ１１６から放出された電子は電子ビーム化して前記蛍光体層１２３へ誘導されて前記蛍光体層１２３に衝突する。これにより、前記蛍光体層１２３のＲ、Ｇ、Ｂ蛍光物質が励起されて白色の可視光を発散する。
前記のように、本発明に係る電界放出型バックライトユニットは、３極管方式の電界放出構造を有することによって、２極管方式の電界放出構造を有する従来のバックライトユニットに比べて安定した電界放出が可能である。
図５は、図２に示す本発明の第１実施形態によるバックライトユニットにおける電子ビーム放出に対するシミュレーション結果を示す図面であり、図６は、図２に示す本発明の第１実施形態によるバックライトユニットにおける発光テスト結果を示す写真である。この時、第１電極は接地し、第２電極には１００ボルトのゲート電圧が印加され、第３電極には２,０００ボルトのアノード電圧が印加された。
まず、図５を参照すれば、カソード電極としての役割を果たす第１電極とゲート電極としての役割を果たす第２電極とが同じ平面上に形成されることによって、ＣＮＴエミッタから放出された電子がアノード電極としての役割を果たす第３電極に向けて進行しながら広く発散されることが分かる。このように、電子が広く発散されれば、第３電極の表面に形成された蛍光体層の全面をより均一に励起しうる。
その結果、図６に示すように、上部パネルの発光面全体にかけて均一な輝度を表すようになる。そして、この時の輝度は約７,０００ｃｄ/ｍ２を表す。
図７は、本発明の第２実施形態による電界放出型バックライトユニットの構造を示す部分断面図であり、図８は、図７に示す本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを示す部分斜視図である。
図７と図８を参照すれば、本実施例によるバックライトユニットもスペーサ２３０によって所定間隔が維持される下部パネル２１０と上部パネル２２０とを備える。前記下部パネル２１０は、下部基板２１１と、下部基板２１１上に形成された第１電極２１２及び第２電極２１４と、前記第１及び第２電極２１２、２１４に配置されたＣＮＴエミッタ２１６、２１８と、を備える。
本実施形態において、前記第１電極２１２及び第２電極２１４は前述した第１実施形態と同じ形態に配列され、また第１実施形態のように下部基板２１１の上面に形成されたＩＴＯ電極層２１２ａ、２１４ａと、ＩＴＯ電極層２１２ａ、２１４ａの上面に形成された金属薄膜層２１２ｂ、２１４ｂとにより構成しうる。
ただし、本実施形態では、第１電極２１２及び第２電極２１４は、カソード電極とゲート電極としての役割を交互に果たし、このために第１電極２１２と第２電極２１４のそれぞれにＣＮＴエミッタ２１６、２１８が形成される。前記ＣＮＴエミッタ２１６、２１８は、第１電極２１２と第２電極２１４のそれぞれの両縁部に沿ってその長手方向に所定間隔をおいて多数配置される。そして、背面露光によるＣＮＴエミッタ２１６、２１８の形成が容易に第１電極２１２と第２電極２１４のそれぞれの両縁部には複数のエミッタ形成溝２１５、２１６が形成され、このエミッタ形成溝２１５、２１６内にＣＮＴエミッタ２１６、２１８が配置される。特に、第１電極２１２に配置されるＣＮＴエミッタ２１６と第２電極２１４とに配置されるＣＮＴエミッタ２１８は互いに隔てて配列されることが望ましい。これにより、第１電極２１２に形成されたＣＮＴエミッタ２１６と第２電極２１４とが互いに対向し、第２電極２１４に形成されたＣＮＴエミッタ２１８と第１電極２１２とが互いに対向するようになることによって、ＣＮＴエミッタ２１６、２１８から電子がさらに円滑に放出できる。
一方、本実施形態においても図４に示す変形形態を適用しうる。
前記上部パネル２２０は、上部基板２２１と、上部基板２２１の底面に形成されてアノード電極としての役割を果たす第３電極２２２と、前記第３電極２２２の表面に形成された蛍光体層２２３とを備える。このような上部パネル２２０の詳細な構成は前述した第１実施形態と同一なので、その説明は省略する。
以下、図９を参照して前記本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの駆動方法を説明する。
図９を参照すれば、前記のように下部基板２１０上に形成された複数の第１電極２１２は電圧の印加のために一つの第１配線２４１に連結され、複数の第１電極２１２と交互に配列された複数の第２電極２１４も電圧の印加のために一つの第２配線２４２に連結される。このような第１電極２１２と第２電極２１４とは前述のようにカソード電極とゲート電極としての役割を交互に果たす。
詳細に説明すれば、図７に示す上部基板２２１に形成された第３電極２２２に数百〜数千ボルト程度のアノード電圧を印加すると同時に、前記第１配線２４１を通じて第１電極２１２に０〜―数十ボルト程度のカソード電圧を印加し、前記第２配線２４２を通じて第２電極２１４に数〜数百ボルト程度のゲート電圧を印加すれば、前記第１電極２１２がカソード電極の役割をして第１電極２１２に形成されたＣＮＴエミッタ２１６から電子が放出される。次に、前記第１配線２４１を通じて第１電極２１２にゲート電圧を印加し、前記第２配線２４２を通じて前記第２電極２１４にカソード電圧を印加すれば、前記第２電極２１４がカソード電極の役割をして第２電極２１４に形成されたＣＮＴエミッタ２１８から電子が放出される。そして、このような過程を繰り返せば、第１電極２１２に形成されたＣＮＴエミッタ２１６と第２電極２１４に形成されたＣＮＴエミッタ２１８とから電子が交互に放出される。このように放出された電子は電子ビーム化して図７に示す上部基板２２１に形成された蛍光体層２２３へ誘導されて前記蛍光体層２２３に衝突する。これにより、前記蛍光体層２２３の蛍光物質が励起されて白色の可視光を発散する。
前記のような本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの駆動方法によれば、第１電極２１２に形成されたＣＮＴエミッタ２１６と第２電極２１４に形成されたＣＮＴエミッタ２１８とから電子が交互に放出されるので、ＣＮＴエミッタ２１６、２１８の寿命が前述した第１実施形態に比べて伸びる。すなわち、第１電極２１２と第２電極２１４のそれぞれに印加されるゲート電圧の時間間隔を前述した第１実施形態の２倍に増加させれば、ＣＮＴエミッタ２１６、２１８に加えられる負荷が軽減してその寿命はそれほど伸び、かつ前述した第１実施形態と同じ輝度が得られる。一方、第１電極２１２と第２電極２１４のそれぞれに印加されるゲート電圧の時間間隔を前述した第１実施形態と同一に維持する場合には、ＣＮＴエミッタ２１６、２１８の寿命は前述した第１実施形態と同一であるが、同じ時間内に放出される電子が増加して輝度はさらに向上できる。
このように、本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの駆動方法によれば、第１電極２１２と第２電極２１４のそれぞれに印加されるゲート電圧の時間間隔を調節することによって、ＣＮＴエミッタ２１６、２１８の寿命と輝度を適正に調節できる長所がある。
以下、図１０Ａないし図１０Ｉを参照して本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明する。
前記のように、本発明の第１実施形態及び第２実施形態における下部パネルはほとんど類似する構成を有する。ただし、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの下部パネルでは、第１電極にのみＣＮＴエミッタが形成される一方、本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの下部パネルでは、第１電極と第２電極との何れにもＣＮＴエミッタが形成される差があるだけである。したがって、以下の製造方法は図３に示す本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを基準に説明し、図８に示す本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの下部パネルについては前記差異点のみ説明する。
まず、図１０Ａを参照すれば、下部基板１１１として所定厚さを有する透明基板、例えばガラス基板を準備する。次いで、準備された下部基板１１１上にＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａを形成する。前記ＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａは透明な導電性物質であるＩＴＯを下部基板１１１の全面に所定厚さ、例えば数百Å〜数千Å程度の厚さに蒸着することによって形成しうる。
次に、図１０Ｂに示すように、前記ＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａ上に金属薄膜層１１２ｂ、１１４ｂを形成する。前記金属薄膜層１１２ｂ、１１４ｂは導電性金属物質、例えばＣｒをＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａの全面に所定厚さでスパッタリングすることで形成しうる。
次に、図１０Ｃに示すように、金属薄膜層１１２ｂ、１１４ｂの全面にフォトレジスト(ＰＲ)を塗布する。
次いで、図１０Ｄに示すように、前記ＰＲを、露光及び現像を含むフォトリソグラフィ工程により複数の平行なライン状にパターニングする。この時、奇数番目または偶数番目ラインの両縁部に沿って所定間隔をおいて図３に示すエミッタ形成溝１１５に対応する複数の溝１１５′を形成する。
一方、図８に示す本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを製造する場合には、ＰＲの複数の全体ラインの両縁部に沿って前記溝１１５′を形成する。この時、互いに隣接するラインに形成される溝１１５′は互いにずれて配列されることが望ましい。
次に、前記のようにパターニングされたＰＲをエッチングマスクとして金属薄膜層１１２ｂ、１１４ｂとＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａとをエッチングした後、ＰＲをストリップする。その結果、図１０Ｅに示すように、下部基板１１１上には、それぞれ、ＩＴＯ電極層１１２ａ、１１４ａ、金属薄膜層１１２ｂ、及び１１４ｂからなる第１電極１１２と第２電極１１４が複数の平行なライン状に配列されて形成される。そして、第１電極１１２の両縁部には複数のエミッタ形成溝１１５が形成される。
一方、図１０Ｄの段階において、図８に示す本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを製造するためにＰＲの複数の全体ラインの両縁部に沿って前記溝１１５′を形成した場合には、第１電極１１２と第２電極１１４との全ての両縁部に前記エミッタ形成溝１１５が形成される。
次に、図１０Ｆに示すように、図１０Ｅの結果物の全面にさらにＰＲを塗布する。
次いで、図１０Ｇに示すように、前記ＰＲを、露光及び現像を含むフォトリソグラフィ工程によりパターニング化して、エミッタ形成溝１１５を露出させる。
次に、図１０Ｈに示すように、図１０Ｇの結果物の表面に感光性のＣＮＴペースト１１９をスクリーン印刷方法により所定厚さで塗布する。次いで、下部基板１１０の背面で光、例えば紫外線(ＵＶ)を照射してＣＮＴペースト１１９を選択的に露光させる。この時、エミッタ形成溝１１５内部のＣＮＴペースト１１９だけが紫外線により露光されて硬化(ｃｕｒｉｎｇ)する。
一方、下部基板１１０の前面でＣＮＴペースト１１９に対する露光をなしうるが、この場合には露光マスクを使用しなければならない不便さがある。しかし、前記のように背面露光方法を利用すれば、別途の露光マスクが不要となる。
次に、アセトンなどの現像剤を用いてＰＲを除去すれば、ＰＲが除去されつつ露光されていないＣＮＴペースト１１９も共にリフトオフ(ｌｉｆｔ−ｏｆｆ)される。これにより、図１０Ｉに示すように、エミッタ形成溝１１５の内部に露光されたＣＮＴペーストだけ残ってＣＮＴエミッタ１１６を形成する。
これにより、図１０Ｉに示すように、本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの下部パネル１１０が完成する。
本発明を開示された実施形態に基づいて説明してきたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者であれば、これより多様な変形及び均等な他実施形態が可能であることを理解しうる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は特許請求の範囲によってのみ決まるべきである。
本発明は、液晶表示装置用バックライトユニットに利用され、具体的に輝度の均一性と寿命を向上しうる３極管方式の電界放出構造を有する電界放出型バックライトユニットに利用しうる。
従来の電界放出型バックライトユニットの一例を示した断面図である。 本発明の第１実施形態による電界放出型バックライトユニットの構造を示した部分断面図である。 図２に示された本発明の第１実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを示した部分斜視図である。 図３に示された本発明の第１実施形態による下部パネルの変形例を示した部分斜視図である。 図２に示された本発明の第１実施形態によるバックライトユニットにおける電子ビーム放出に対するシミュレーション結果を示す図面である。 図２に示された本発明の第１実施形態によるバックライトユニットにおける発光テスト結果を示す写真である。 本発明の第２実施形態による電界放出型バックライトユニットの構造を示した部分断面図である。 図７に示された本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの下部パネルを示した部分斜視図である。 図７に示された本発明の第２実施形態によるバックライトユニットの駆動方法を説明するための下部パネルの概略的な平面図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。 本発明に係るバックライトユニットの下部パネルの望ましい製造方法を段階的に説明するための図である。
符号の説明
２１０ 下部パネル
２１１ 下部基板
２１２ 第１電極
２１４ 第２電極
２１２ａ、２１４ａ ＩＴＯ電極層
２１２ｂ、２１４ｂ 金属薄膜層
２１６、２１８ ＣＮＴエミッタ
２２０ 上部パネル
２２１ 上部基板
２２２ 第３電極
２２３ 蛍光体層
２３０ スペーサ

Claims (21)

  1. 下部基板と、
    前記下部基板上に形成され、一つずつ交互に複数の平行したライン状に配列された第１電極及び第２電極と、
    前記第１電極と第２電極のうち少なくとも前記第１電極に配置されたエミッタと、
    前記下部基板と所定間隔をおいて相互対向するように配置された上部基板と、
    前記上部基板の底面に形成された第３電極と、
    前記第３電極の表面に形成された蛍光体層と、を備えることを特徴とする電界放出型バックライトユニット。
  2. 前記エミッタは、炭素ナノチューブからなることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  3. 前記第１電極と第２電極のそれぞれは、前記下部基板上に形成されたＩＴＯ電極層からなることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  4. 前記第１電極と第２電極のそれぞれは、前記下部基板上に形成されたＩＴＯ電極層と、前記ＩＴＯ電極層上に形成された金属薄膜層と、からなることを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  5. 前記金属薄膜層は、Ｃｒからなることを特徴とする、請求項４に記載の電界放出型バックライトユニット。
  6. 前記エミッタを前記第１電極にのみ配置することによって、前記第１電極がカソード電極としての役割を果たし、
    前記第２電極はゲート電極、前記第３電極はアノード電極としての役割を果たすことを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  7. 前記エミッタは、前記第１電極の両縁部に沿って所定間隔をおいて多数配置されたことを特徴とする、請求項６に記載の電界放出型バックライトユニット。
  8. 前記第１電極の両縁部には複数のエミッタ形成溝が形成され、前記複数のエミッタ形成溝内に前記エミッタが形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の電界放出型バックライトユニット。
  9. 前記エミッタは、前記第１電極の上面に形成されたことを特徴とする、請求項７に記載の電界放出型バックライトユニット。
  10. 前記エミッタを前記第１電極と第２電極のそれぞれに配置することによって、前記第１電極及び前記第２電極はカソード電極とゲート電極としての役割を交互に果たし、前記第３電極はアノード電極としての役割を果たすことを特徴とする、請求項１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  11. 前記エミッタは、前記第１電極と第２電極のそれぞれの両縁部に沿って所定間隔をおいて多数配置されたことを特徴とする、請求項１０に記載の電界放出型バックライトユニット。
  12. 前記第１電極に配置されるエミッタと前記第２電極に配置されるエミッタとは互いに間隔をおいて配列されたことを特徴とする、請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  13. 前記第１電極と第２電極のそれぞれの両縁部には複数のエミッタ形成溝が形成され、前記複数のエミッタ形成溝内に前記エミッタが形成されたことを特徴とする、請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  14. 前記エミッタは、前記第１電極と第２電極のそれぞれの上面に形成されたことを特徴とする、請求項１１に記載の電界放出型バックライトユニット。
  15. 第１電極、第２電極、及び前記第１電極と第２電極のそれぞれに配置されたエミッタを有する下部パネルと、第３電極を有する上部パネルと、を備えた３極管方式の電界放出型バックライトユニットの駆動方法において、
    (ａ)前記第１電極にはカソード電圧、前記第２電極にはゲート電圧、前記第３電極にはアノード電圧を印加して前記第１電極に配置されたエミッタから電子を放出させる段階と、
    (ｂ)前記第１電極にはゲート電圧、前記第２電極にはカソード電圧、前記第３電極にはアノード電圧を印加して前記第２電極に配置されたエミッタから電子を放出させる段階と、
    (ｃ)前記(ａ)段階と(ｂ)段階とを繰り返して行う段階と、を備えることを特徴とする電界放出型バックライトユニットの駆動方法。
  16. (ａ)透明基板上に導電性物質層を形成する段階と、
    (ｂ)前記導電性物質層を複数の平行なライン状にパターニングして一つずつ交互に配列された第１電極と第２電極とを形成しつつ、少なくとも前記第１電極の両縁部に沿って所定間隔をおいて複数のエミッタ形成溝を形成する段階と、
    (ｃ)前記第１電極と第２電極とが形成された前記基板上にフォトレジストを塗布する段階と、
    (ｄ)前記フォトレジストをパターニングして前記エミッタ形成溝を露出させる段階と、
    (ｅ)前記フォトレジストの上面及び前記エミッタ形成溝の内部にＣＮＴペーストを塗布する段階と、
    (ｆ)前記ＣＮＴペーストを選択的に露光させて前記エミッタ形成溝の内部にＣＮＴエミッタを形成する段階と、
    (ｇ)前記フォトレジストをストリップしつつ前記ＣＮＴペーストのうち露光されていない部分を除去する段階と、を備えることを特徴とする電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法。
  17. 前記(ａ)段階は、
    前記基板の上面にＩＴＯ電極層を形成する段階と、
    前記ＩＴＯ電極層の上面に金属薄膜層を形成する段階と、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法。
  18. 前記(ｂ)段階において、前記第１電極と第２電極のそれぞれの両縁部に前記エミッタ形成溝を形成することを特徴とする、請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法。
  19. 前記(ｂ)段階は、
    前記導電性物質層の上面にフォトレジストを塗布する段階と、
    前記フォトレジストをフォトリソグラフィ工程によりパターニングする段階と、
    前記パターニングされたフォトレジストをエッチングマスクとして前記導電性物質層をエッチングする段階と、
    前記フォトレジストをストリップする段階と、を含むことを特徴とする、請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法。
  20. 前記(ｅ)段階において、前記ＣＮＴペーストは、スクリーンプリンティング法により塗布されることを特徴とする、請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法。
  21. 前記(ｆ)段階において、前記基板の背面で前記ＣＮＴペーストに対する露光がなされることを特徴とする、請求項１６に記載の電界放出型バックライトユニットの下部パネルの製造方法。
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