KR100842934B1 - Backlight for Liquid Crystal Displays - Google Patents

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KR100842934B1
KR100842934B1 KR1020020020043A KR20020020043A KR100842934B1 KR 100842934 B1 KR100842934 B1 KR 100842934B1 KR 1020020020043 A KR1020020020043 A KR 1020020020043A KR 20020020043 A KR20020020043 A KR 20020020043A KR 100842934 B1 KR100842934 B1 KR 100842934B1
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백문수
태경섭
박재영
이병철
박영돈
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나노퍼시픽(주)
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Abstract

본 발명은 열적, 화학적으로 극히 안정되어 있고 나노미터 두께의 지름을 가진 극히 뾰족한 모양의 탄소나노튜브를 이용한 새로운 개념의 액정표시장치(LCD)의 백라이트(Back Light) 제조 방법에 관한 것으로 기존의 백라이트 공정에 비해 훨씬 간단하며 효율도 월등히 높기 때문에 소비전력의 감소는 물론이며 평면상에서의 균일한 휘도를 얻을 수 있다. 또한 이러한 형태의 백라이트는 제조 공정의 단순화로 인해 생산비를 절감 할 수 있는 장치에 관한 것이다.

Figure 112002010969494-pat00001

액정표시장치, 백라이트, 전계방출, 카본나노튜브

BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a back light of a new concept liquid crystal display (LCD) using an extremely pointed carbon nanotube having a thermally and chemically stable and nanometer-thick diameter. It is much simpler than the process and the efficiency is much higher, so that the power consumption can be reduced and uniform brightness can be obtained on the plane. In addition, this type of backlight relates to a device that can reduce the production cost due to the simplification of the manufacturing process.

Figure 112002010969494-pat00001

Liquid Crystal Display, Backlight, Field Emission, Carbon Nanotube

Description

액정표시장치용 백라이트{Backlight for Liquid Crystal Displays}Backlight for Liquid Crystal Displays

제 1도는 본 발명의 실시 양태를 도시한 단면도이다.   1 is a cross-sectional view showing an embodiment of the present invention.

제 2도는 제1도의 전자방출원인 음극의 단면도를 확대한 것이다.   2 is an enlarged cross-sectional view of the cathode serving as the electron emission source of FIG.

제 3도는 종래의 액정표시장치에 사용된 백라이트 단면도이다.
3 is a cross-sectional view of a backlight used in a conventional liquid crystal display.

** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 **   ** Description of symbols for the main parts of the drawing **

1 : 상부 기판 2 : ITO (Indium tin oxide)층   1: upper substrate 2: indium tin oxide (ITO) layer

3 : 형광체층 4 : 미세금속입자   3: phosphor layer 4: fine metal particles

5 : 스페이서 6 : 박막도전층   5 spacer 6 thin film conductive layer

7 : 하부 기판 8 : 진공배기 유리관   7: lower substrate 8: vacuum exhaust glass tube

9 : 금속박막층 10 : 탄소나노튜브    9 metal thin film layer 10 carbon nanotube

A : 액정 표시 장치 B : 프리즘판   A: liquid crystal display B: prism plate

C : 확산판 D : 도광판    C: diffuser plate D: light guide plate

E : 반사판 F : 냉음극 형광관   E: reflector F: cold cathode fluorescent tube

본 발명은 퍼스널 컴퓨터 및 모니터의 액정 디스플레이 또는 액정 텔레비젼 장치 등에 사용되는 백라이트 제조에 관한 것이다.
TECHNICAL FIELD The present invention relates to backlight production for use in liquid crystal displays or liquid crystal television devices of personal computers and monitors.

일반적으로 액정표시소자는 무게가 가볍고 소비전력도 적다는 장점을 가지고 있어서, 컴퓨터 또는 텔레비젼 분야의 디스플레이장치에 널리 보급되고 있다. 그러나 액정표시소자는 그 자체가 발광하여 화상을 형성하지 못하고 후방에서 균일한 빛을 받아야만 화상을 형성하므로 이러한 문제점을 극복하기 위해 사용되는 백라이트는 액정 디스플레이 장치의 중요한 디바이스이다.   In general, liquid crystal display devices have the advantages of low weight and low power consumption, and thus are widely used in display devices in the computer or television fields. However, since the liquid crystal display itself does not form an image by emitting light, but forms an image only after receiving uniform light from the rear, the backlight used to overcome this problem is an important device of the liquid crystal display device.

제 3도는 일본공개특허 평성8-313710호, 일본공개특허 평성9-251807 호에 도시된 종래의 에지 라이트 방식의 백라이트 구조를 보여주는 단면도이며, 도면에서 발광체(F)는 냉음극 형광관으로 액정표시장치(A) 끝면 하단에 배치되고, 여기서 나온 빛은 반사판(E)에 의하여 액정판 하단으로 전달된다. 투과성 재료로 이루어지는 도광판(D)의 상면에 조명면의 빛을 액정판 전체에 골고루 분산하여 보내는 확산판(C)이 있으며, 확산판(C) 상부에 위치한 프리즘판(B)에 의하여 빛을 어느 정도 집합하고 액정판의 정면 휘도를 향상시킨다.    3 is a cross-sectional view showing a conventional edge light backlight structure shown in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 8-313710 and Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 9-251807. In the drawing, the light emitting body F is a cold cathode fluorescent tube. It is disposed at the bottom of the end surface of the device A, and the light emitted therefrom is transmitted to the bottom of the liquid crystal panel by the reflecting plate E. On the upper surface of the light guide plate (D) made of a transmissive material, there is a diffusion plate (C) which distributes the light of the illumination surface evenly over the entire liquid crystal plate, and the light is emitted by the prism plate (B) located above the diffusion plate (C). Aggregate and the front brightness of a liquid crystal panel is improved.

이상과 같이 구성된 일본공개특허 평성 8-313710호, 평성 9-251807호의 종래의 백라이트 장치는 일반적으로 구성이 복잡하여 생산비가 높아질 뿐만 아니라 광원이 측면에 있어서 빛의 반사와 투과에 의하여 소비 전력에 대한 효율이 현저하게 낮아지고 휘도의 균일성을 보장하기 어렵다는 문제점이 있었다. 뿐만아니라 각종 디스플레이의 대면적화 및 고화질화에 따라 종래의 백라이트 장치로는 충분한 휘도특성 을 발휘할수 없다.    Conventional backlight devices of Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 8-313710 and 9-251807, which are configured as described above, are generally complicated in construction, which leads to high production costs, and the light source is used to reflect power consumption due to reflection and transmission of light at the sides. There is a problem that the efficiency is significantly lowered and it is difficult to ensure uniformity of brightness. In addition, due to the large area and high image quality of various displays, the conventional backlight device may not exhibit sufficient luminance characteristics.

이러한 액정 디스플레이의 문제를 해결하기 위해서 평판형 냉음극형광관 방식, 플라즈마 방식, 전계방출 방식등 다양한 방법으로 기술개발이 이루어 지고 있다.   In order to solve the problem of the liquid crystal display, technology development has been made by various methods such as a flat panel cold cathode fluorescent tube method, a plasma method, and a field emission method.

평판형 냉음극형광관 방식의 백라이트는 한국공개특허 특2000-26971에서와 같이 전면유리판과 이에 대응하는 후면유리판 사이에 일정 간격으로 격벽을 설치하여 방전통로를 형성시키고 그 양측에 전극을 설치한다. 이들 두전극의 상부에 유전체층을 설치하며 전기 방전통로를 형성하는 격벽과 전면 유리판 내부면에 형광체층을 도포하고 밀봉시킨후 방전용가스를 충진하여 백라이트를 제조하였다. 그러나 이러한 방식은 제조시 원가상승 및 소비전력이 상승하는 문제와 수은을 사용하기 때문에 환경친화적이지 못하다.   In the case of a flat cold cathode fluorescent lamp type backlight, a barrier rib is formed at regular intervals between a front glass plate and a corresponding rear glass plate to form discharge passages, and electrodes are installed at both sides thereof, as in Korean Patent Application Laid-Open No. 2000-26971. A backlight was manufactured by disposing a dielectric layer on top of the two electrodes, applying a phosphor layer on an inner surface of a partition wall and a front glass plate to form an electric discharge passage, and sealing the gas. However, this method is not environmentally friendly due to the use of mercury and the problem of cost increase and power consumption during manufacturing.

한편 플라즈마방식은 상판의 전면에 투명전극을 도포하고 하판 전체에 면전극을 도포, 각각 형광층을 형성한다. 그리고 상하판 사이의 방전에 의한 플라즈마로부터 형광체를 발광하는 방식이다. 그러나 이러한 상하판 전극구조는 방전효율이 매우 낮기 때문에 고열이 발생해 백라이트로써 실용가능성이 낮다.(한국공개특허 특2002-12096)   On the other hand, in the plasma method, a transparent electrode is coated on the entire upper plate and a surface electrode is applied to the entire lower plate to form a fluorescent layer, respectively. The phosphor emits light from the plasma by the discharge between the upper and lower plates. However, since the upper and lower electrode structures have a very low discharge efficiency, high heat is generated and thus practicality is low as a backlight (Korean Patent Laid-Open No. 2002-12096).

전계방출형 백라이트의 경우 대면적화, 고휘도화 및 저소비전력화등 그 특성은 우수하나, 마이크로팁 제조시 반도체 물질의 증착 및 에칭등과 같은 복잡한 공정을 반복하기 때문에 발생하는 높은 제조원가로 인해 아직 실용화 되지 못하고 있다. 뿐만아니라 대부분의 전계방출형은 전계방출디스플레이(FED) 분야로 개발되어지고 있지 실질적인 백라이트로는 개발이 이루어지고 있지 않다. 한편 전계방출 디 스플레이의 전자방출원으로 마이크로팁을 사용하지 않고 탄소나노튜브를 이용한 전계방출형 디스플레이에 대한 특허가 다수 출원되어지고 있다.(한국공개특허 특2000-71281, 특1998-24794, 특2000-23347, 특2001-2786, 일본공개특허 특개2000-86216, 특개2000-203821)Field emission backlights have excellent characteristics such as large area, high brightness, and low power consumption, but they have not been put to practical use due to the high manufacturing costs generated by repeating complex processes such as deposition and etching of semiconductor materials during microtip manufacturing. have. In addition, most of the field emission types are being developed in the field emission display (FED) field, but the actual backlight is not developed. On the other hand, a number of patents have been applied for the field emission display using carbon nanotubes without using a microtip as the electron emission source of the field emission display. (Korean Patent Laid-Open No. 2000-71281, Special 1998-24794, Special 2000-23347, Japanese Patent Laid-Open No. 2001-2786, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-86216, Japanese Patent Laid-Open No. 2000-203821)

본 발명은 전계방출디스플레이 기술을 이용하여 전자방출원으로 탄소나노튜브를 사용하여 전계방출형 백라이트를 제공하는데 있다. 그러나 상기의 탄소나노튜브를 이용한 전계방출 디스플레이 특허에 있어서 탄소나노튜브 에미터 제조방법으로는 금속, 유기고분자 및 나노튜브로 이루어진 페이스트를 프린트한후 에칭공정을 통해 나노튜브가 돌출되게 하는 방법, 나노튜브를 유기용제에 분산시켜 도전판위에서 유기용제를 증발시켜 나노튜브 막을 형성시키는 방법, 나노튜브를 대전제와 함께 용매에 분산시켜 전기영동법에 의해 에미터를 형성시키는 방법 등이 있다. 그러나 이와 같은 방법으로 제조된 나노튜브 에미터는 전자방출에 유효한 나노튜브의 갯수분포가 불량하고, 특히 전극기판과 나노튜브와의 접착력이 불량하기 때문에 균일한 휘도의 발광을 일으킬수 없고 장시간 사용할수 없게 된다.  The present invention provides a field emission type backlight using carbon nanotubes as an electron emission source using a field emission display technology. However, in the field emission display patent using carbon nanotubes, a method of manufacturing a carbon nanotube emitter is a method of protruding nanotubes through an etching process after printing a paste made of metal, organic polymer and nanotubes, nano A method of dispersing a tube in an organic solvent to evaporate an organic solvent on a conductive plate to form a nanotube film, and a method of forming an emitter by electrophoresis by dispersing a nanotube in a solvent together with a charging agent. However, nanotube emitters manufactured in this way have poor number distribution of nanotubes, which are effective for electron emission, and in particular have poor adhesion between electrode substrates and nanotubes. do.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결하기 위해서 전극기판과의 접착성이 우수하고 고밀도로 배열된 탄소나노튜브막을 형성하여 균일한 휘도를 발휘할수 있고, 장시간 사용가능한 백라이트를 제조하는데 있다. 본 발명의 또 다른 목적은 탄소나노튜브를 이용함으로써, 기존의 백라이트보다 단순한 구성으로 인하여 생산비와 소비 전력을 감소시키는 제조 방법을 제공하는데 있다.    In the present invention, in order to solve such a problem, it is possible to form a carbon nanotube film which is excellent in adhesion with an electrode substrate and is arranged at a high density to exhibit uniform luminance and to manufacture a backlight that can be used for a long time. Still another object of the present invention is to provide a manufacturing method that reduces the production cost and power consumption by using a carbon nanotube, due to a simpler configuration than a conventional backlight.

본 발명에서는 위와 같은 문제점을 해결하기 위해 양극으로 사용되는 상부기판(1)은 ITO(Indium tin oxide)층(2)이 도포되어 있고, ITO층(2) 위에 형광체층(3)이 도포된다. 음극으로 사용되는 하부기판(7) 상에는 박막도전층(6)이 도포되어 있고, 박막도전층(6) 위에 전기도금법 또는 스퍼터링법에 의해 입자크기가 0.001 ~ 1㎛이고 층두께가 0.01 ~ 10㎛인 금속박막(9)을 형성하고, 금속박막층(9) 위에 대전제로 처리된 탄소나노튜브를 전기영동법으로 층두께가 0.01 ~ 10㎛가 되게 탄소나노튜브층(10)을 형성시킨다. 그리고, 탄소나노튜브층(10) 상에 전극기판과 탄소나노튜브층(10)과의 접착성을 향상시키기 위해 전기도금법으로 생성된 미세금속입자(4)를 탄소나노튜브층(10)의 탄소나노튜브들 사이에 형성한다. 상부기판(1)과 하부기판(7) 사이에는 스페이서(5)가 설치되어 있고, 그 내부에는 방전용가스 또는 진공으로 되어 있는 평판형 발광장치를 제작하였다.   In the present invention, an indium tin oxide (ITO) layer 2 is coated on the upper substrate 1 used as an anode to solve the above problems, and a phosphor layer 3 is coated on the ITO layer 2. The thin film conductive layer 6 is coated on the lower substrate 7 used as the cathode, and the particle size is 0.001 to 1 μm and the layer thickness is 0.01 to 10 μm by the electroplating or sputtering method on the thin film conductive layer 6. The phosphorus metal thin film 9 is formed, and the carbon nanotube layer 10 is formed on the metal thin film layer 9 so as to have a layer thickness of 0.01 to 10 μm by electrophoresis. In addition, in order to improve the adhesion between the electrode substrate and the carbon nanotube layer 10 on the carbon nanotube layer 10, the fine metal particles (4) produced by the electroplating method to the carbon of the carbon nanotube layer 10 Form between nanotubes. A spacer 5 is provided between the upper substrate 1 and the lower substrate 7, and a flat light emitting device is formed therein, which is a gas for discharge or a vacuum.

음극 및 양극의 지지체로 사용되는 절연성의 하부기판(7)은 유리, 플라스틱 필름 및 시트, 실리콘 웨이퍼(Wafer)중 선택된 1종으로 되어 있으며, 하부기판(7) 상에는 두께가 0.1㎚ ~ 1㎛ 인 Au, Pt, Al, Cu, Co, Ag로부터 선택된 금속 또는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 금속산화물로 이루어진 박막도전층(6)이 도포되어 있고, 박막도전층(6) 위에 설치되어 있는 금속박막층(9)은 Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, 그리고 Al로 구성된 그룹 중 선택된 금속을 전기도금법에 의해 0.5 ~ 10볼트(V)로 10초 ~ 10분간 도금하여 형성할 수 있다.    The insulating lower substrate 7, which is used as a support for the cathode and the anode, is one selected from glass, plastic film and sheet, and silicon wafer, and the thickness of the insulating substrate is 0.1 nm to 1 μm on the lower substrate 7. A thin film conductive layer 6 made of a metal selected from Au, Pt, Al, Cu, Co, Ag, or a metal oxide such as ITO (Indium Tin Oxide) is applied, and a metal thin film layer provided on the thin film conductive layer 6 (9) may be formed by plating a metal selected from the group consisting of Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, and Al at 0.5 to 10 volts (V) for 10 seconds to 10 minutes by electroplating.

금속박막층(9) 위에는 직경(d)이 1 ~ 100㎚이고, 길이(L)가 0.01 ~ 20 ㎛이고, 길이(L)와 직경(d)의 비인 L/d가 5 ~ 20000인 단층(single-wall) 탄소나노튜브 또는 다층(multi-wall) 탄소나노튜브가 103 ~ 1010개/㎣ 의 밀도로 형성될 수 있다. 탄소나노튜브층(10) 상에는 하부기판(7)과 탄소나노튜브층(10)과의 접착성을 향상시키기 위해 Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, 그리고 Al로 구성된 그룹 중에서 선택된 금속을 전기도금법으로 2 ~ 8볼트에서 1 ~ 10 초간 도금을 한 후 0.5 ~ 3볼트로 1 ~ 5분간 전기도금을 하여 입자크기가 0.001 ~ 0.5㎛의 미세금속입자(4)를 탄소나노튜브층(10)의 탄소나노튜브들 사이에 형성시킬 수 있다.On the metal thin film layer 9, the diameter d is 1-100 nm, the length L is 0.01-20 micrometers, and L / d which is the ratio of the length L and the diameter d is 5-200000, The single layer -wall carbon nanotubes or multi-wall carbon nanotubes may be formed at a density of 10 3 to 10 10 / 개. On the carbon nanotube layer 10, a metal selected from the group consisting of Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, and Al may be used to improve adhesion between the lower substrate 7 and the carbon nanotube layer 10. After electroplating from 2 to 8 volts for 1 to 10 seconds, electroplating with 0.5 to 3 volts for 1 to 5 minutes, the fine metal particles 4 having a particle size of 0.001 to 0.5 μm were formed on the carbon nanotube layer (10 It can be formed between the carbon nanotubes of).

본 발명을 첨부된 도면들과 함께 자세히 설명하면, 도면1에서 양극 및 음극용 기판(1,7)은 유리, 플라스틱 필름 및 시트, 실리콘웨이퍼등 다양한 소재를 사용할수 있다. 또는, 모양 변경이 가능한 유연성 평면 조명장치에 적합한 플라스틱 기판으로서는 폴리에스테르, 폴리카보네이트, 폴리이미드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아미드등을 사용할 수 있다.    The present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In FIG. 1, the substrates 1 and 7 for the anode and the cathode may use various materials such as glass, plastic film and sheet, and silicon wafer. Alternatively, polyester, polycarbonate, polyimide, polymethyl methacrylate, polyamide, or the like may be used as a plastic substrate suitable for a flexible flat lighting device which can be changed in shape.

음극으로 사용되는 하부기판(7)의 상면에는 박막도전층(6)이 도포된다. 박막도전층(6)의 상부에는 전기영동법으로 탄소나노튜브가 쉽게 불을수 있고, 탄소나노튜브가 수직으로 배열될수 있도록 전기도금법 및 스퍼터링법에 의해 입자크기가 0.001 ~ 1㎛이고, 층두께가 0.01 ~ 10㎛인 금속박막층(9)을 형성하였다. 금속박막층(9)의 입자크기는 0.01 ~ 0.5㎛이고, 금속박막층(9)의 두께는 0.05 ~ 1㎛일 수 있다.   The thin film conductive layer 6 is coated on the upper surface of the lower substrate 7 used as the cathode. On top of the thin film conductive layer 6, carbon nanotubes can be easily blown by electrophoresis, and the particle size is 0.001 to 1㎛ by electroplating and sputtering so that the carbon nanotubes can be arranged vertically. The metal thin film layer 9 which is 0.01-10 micrometers was formed. The particle size of the metal thin film layer 9 may be 0.01 to 0.5 μm, and the thickness of the metal thin film layer 9 may be 0.05 to 1 μm.

금속박막층(9)의 상부에는 전자방출원으로 사용되는 탄소나노튜브층(10)이 제공된다. 탄소나노튜브층(10)은 아크방전을 이용하여 제조될 수 있다. 탄소나노튜브층(10)은 질산과 황산이 혼합된 산화제에서 8시간이상 산화시켜 직경(d)이 1 ~ 100㎚이고, 길이(L)가 0.01 ~ 20 ㎛이고, 길이(L)와 직경(d)의 비인 L/d가 5 ~ 20000이 되게한 후, 일반적인 대전제로 처리하여 전기영동법으로 층두께가 0.01 ~ 10㎛가 되도록 형성될 수 있다. 좀 더 바람직하게는 탄소나노튜브층(10)의 직경(d)이 10 ~ 50㎚이고, 길이(L)가 0.1 ~ 5㎛이고, 길이(L)와 직경(d)의 비인 L/d가 2 ~ 500일 때 더욱 전자방출 능력이 우수하였다.   On top of the metal thin film layer 9, a carbon nanotube layer 10 used as an electron emission source is provided. The carbon nanotube layer 10 may be manufactured using arc discharge. The carbon nanotube layer 10 is oxidized in an oxidizing agent mixed with nitric acid and sulfuric acid for at least 8 hours to have a diameter (d) of 1 to 100 nm, a length (L) of 0.01 to 20 μm, a length (L) and a diameter ( After the ratio L / d of d) is set to 5 to 20000, it may be formed to have a layer thickness of 0.01 to 10 μm by electrophoresis by treating with a general charging agent. More preferably, the diameter d of the carbon nanotube layer 10 is 10 to 50 nm, the length L is 0.1 to 5 μm, and L / d is a ratio of the length L to the diameter d. 2 to 500 was more excellent electron emission ability.

탄소나노튜브층(10) 상에 하부기판(7)과 탄소나노튜브층(10)과의 접착성을 향상시키기 위해 Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, 그리고 Al로 구성된 그룹 중에서 선택된 금속을 전기도금법으로 2 ~ 8볼트에서 1 ~ 10 초간 도금을 한 후 추가로 0.5 ~ 3볼트로 1 ~ 5분간 전기도금을 하여 입자크기가 0.001 ~ 0.5㎛의 미세금속입자(4)로 탄소나노튜브층(10)의 탄소나노튜브들 사이의 빈 공간에 채워지도록 할 수 있다. 하부기판(7)과 탄소나노튜브층(10)와의 접착성이 불량할 경우 전자방출시 과부하에 의해 전자방출원으로써 충분한 수명을 발휘할 수 없다.   Metal selected from the group consisting of Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, and Al to improve adhesion between the lower substrate 7 and the carbon nanotube layer 10 on the carbon nanotube layer 10 Is plated for 2 to 8 volts by electroplating for 1 to 10 seconds, and then electroplated for 0.5 to 3 volts for 1 to 5 minutes to form carbon nanotubes with fine metal particles (4) having a particle size of 0.001 to 0.5 μm. It can be filled in the empty space between the carbon nanotubes of the layer (10). If the adhesion between the lower substrate 7 and the carbon nanotube layer 10 is poor, it is impossible to achieve a sufficient lifetime as an electron emission source due to overload during electron emission.

하부기판(7) 위에 설치된 전자방출에 유효한 탄소나노튜브층(10)의 탄소나노튜브의 밀도는 103 내지 1010 개/㎣일 경우 발광시 조도편차가 없이 충분한 발광효과를 발휘할 수 있으며, 좋게는 103 내지 107 개/㎣ 일 때 더욱 양호한 발광특성을 나타내었다. 탄소나노튜브의 밀도는 103 개/㎣ 미만일 경우는 충분한 발광을 나타내지 못해 조명으로써 사용할 수 없었으며, 1010 개/㎣를 초과해서는 실질적으로 제조할 수 없었다.When the density of the carbon nanotubes of the carbon nanotube layer 10 effective for electron emission provided on the lower substrate 7 is 10 3 to 10 10 / ㎣, the light emitting effect can be sufficiently exhibited without illuminance deviation during light emission. Exhibited better luminescence properties when 10 3 to 10 7 / dl. The density of the carbon nanotubes 10 for 3 / ㎣ below was unable to use by one trillion people can not show sufficient luminescence could not be prepared in substantially exceed 10 10 / ㎣.

[ 발명의 실시 형태 ] Embodiment of the Invention

본 발명의 실시의 형태의 예를 도면 1을 참조하여 설명한다.  An example of embodiment of this invention is demonstrated with reference to FIG.

이 전자방출원으로 탄소나노튜브를 이용하는 백라이트는 전자를 방출시킬수 있는 양극(1,2,3)과 음극(4,6,7,9,10)으로 구성되어 스페이서(Spacer)(5)를 사이에 두고 일정한 간격으로 대면하고 있으며, 상부기판(1)과 하부기판(7) 사이에는 전자가 방출될 수 있게 진공 또는 불활성 가스로 채워져 있다. 음극으로는 절연성 소재인 유리, 플라스틱 필름 및 시트, 실리콘 웨이퍼(Wafer)등의 하부기판(7) 상에 ITO로 이루어진 박막도전층(6)이 있으며, 그 위에 1.5V에서 2분간 전기도금하여 형성된 평균입자크기가 0.05 ~ 0.3㎛이고, 층두께가 0.3㎛인 Ag(Silver)로 된 금속박막층(9)이 있고, 그 위에 실질적으로 전자를 방출시키는 탄소나노튜브층(10)이 50V에서 1분간 전기영동을 하여 2㎛ 두께로 설치되어 있다. 그리고 금속박막층(9)과 탄소나노튜브층(10)과의 접착력을 향상시키기 위하여 Ag를 이용하여 전기도금법으로 4V에서 3초간 도금한 후 1.2V에서 2분간 전기도금을 하여 입자크기가 0.01 ~ 0.1㎛인 미세금속입자(4)를 탄소나노튜브층(10)의 탄소나노튜브들 사이에 형성하였다. 이때 전자방출원으로 사용된 탄소나노튜브는 직경이 15 내지 50㎚이고, 길이 분포가 0.35 내지 1.5㎛ 인 다층 카본나노튜브로 나노튜브의 길이(L)와 직경(d)의 비인 L/d가 7 내지 100 이었다. 그리고 하부기판(7) 위에 설치된 전자방출에 유효한 탄소나노튜브 밀도는 105 내지 107 개/㎣가 되게 제어하였다.The backlight using carbon nanotubes as the electron emission source is composed of anodes (1,2,3) and cathodes (4,6,7,9,10) capable of emitting electrons, and interposed between spacers (5). They face each other at regular intervals, and are filled with a vacuum or an inert gas so that electrons can be discharged between the upper substrate 1 and the lower substrate 7. As a cathode, a thin film conductive layer 6 made of ITO is formed on a lower substrate 7 such as insulating glass, plastic film and sheet, and a silicon wafer, and is formed by electroplating thereon at 1.5V for 2 minutes. There is a metal thin film layer 9 made of Ag (Silver) having an average particle size of 0.05 to 0.3 mu m and a layer thickness of 0.3 mu m, and thereon a carbon nanotube layer 10 which substantially emits electrons thereon at 50 V for 1 minute. It is electrophoresis and is installed in 2㎛ thickness. In order to improve the adhesion between the metal thin film layer 9 and the carbon nanotube layer 10, the Ag was plated for 3 seconds at 4V by electroplating using Ag, followed by electroplating at 1.2V for 2 minutes to achieve a particle size of 0.01 to 0.1. Fine metal particles 4 having a thickness of µm were formed between the carbon nanotubes of the carbon nanotube layer 10. In this case, the carbon nanotubes used as the electron emission source are multilayer carbon nanotubes having a diameter of 15 to 50 nm and a length distribution of 0.35 to 1.5 μm, and L / d having a ratio of the length (L) to the diameter (d) of the nanotubes is 7 to 100. In addition, the carbon nanotube density effective for electron emission provided on the lower substrate 7 was controlled to be 10 5 to 10 7 / dL.

한편 실질적인 빛을 발휘하는 양극으로는 ITO(Indium Tin Oxide)와 같은 투명도전층(2)이 도포되어 있는 유리 및 플라스틱 기판(1)위에 통상 사용되는 형광층(3)을 설치하여 사용하였다.On the other hand, as the anode which exhibits substantial light, a fluorescent layer 3 commonly used on glass and plastic substrate 1 to which a transparent conductive layer 2 such as indium tin oxide (ITO) is applied was used.

이상과 같이 본 발명에 의하면, 탄소나노튜브를 평면상에 배치하여 균일한 빛을 직접 발산하므로 기존의 백라이트에서 사용되는 다수의 부품, 즉 광원, 도광판, 광확산판, 프리즘판, 반사판 등을 사용하지 않아 제조 공정의 단순화를 가져오고 이로 인한 생산비의 감소는 커다란 공업적 효과를 가져온다. 또한 복잡하지 않은 구성으로 인해 빛의 광투과율이 크게 향상되고 상대적으로 고휘도를 얻을 수 있다.As described above, according to the present invention, since the carbon nanotubes are disposed on a plane and directly emit uniform light, a plurality of components used in a conventional backlight, that is, a light source, a light guide plate, a light diffuser plate, a prism plate, and a reflector, are used. This leads to a simplification of the manufacturing process and the resulting reduction in production costs has a great industrial effect. In addition, due to the uncomplicated configuration, the light transmittance of the light can be greatly improved and a relatively high luminance can be obtained.

Claims (5)

서로 마주보도록 대향되는 상부기판 및 하부기판과;An upper substrate and a lower substrate facing each other; 상기 하부기판의 상에 제공되는 박막도전층과;A thin film conductive layer provided on the lower substrate; 상기 박막도전층의 상에 패턴된 금속박막층과;A metal thin film patterned on the thin film conductive layer; 상기 금속박막층의 상에 제공되는 탄소나노튜브층; 및A carbon nanotube layer provided on the metal thin film layer; And 상기 탄소나노튜브층의 탄소나노튜브들 사이에 제공되는 미세금속입자를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트.A backlight for a display device, further comprising fine metal particles provided between the carbon nanotubes of the carbon nanotube layer. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 미세금속입자는,The fine metal particles, Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, Cr, Ti, W, 그리고 Al으로 구성된 금속들 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트.A backlight for a display device, which is any one of metals consisting of Ag, Cu, Ni, Zn, Au, Co, Cr, Ti, W, and Al. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 미세금속입자의 크기는,The size of the fine metal particles, 0.001㎛ 내지 0.5㎛인 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트.A backlight for a display device, characterized in that from 0.001㎛ to 0.5㎛. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,The method according to any one of claims 1 to 3, 상기 탄소나노튜브층은,The carbon nanotube layer, 단층(single-wall) 또는 다층(multi-wall)의 탄소나노튜브층으로 제공되고,It is provided as a single-wall or multi-walled carbon nanotube layer, 상기 탄소나노튜브층의 각각의 탄소나노튜브의 길이(L)와 직경(d)의 비(L/d)는,The ratio (L / d) of the length L and the diameter d of each carbon nanotube of the carbon nanotube layer is 5 내지 20000로 제공되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트.5 to 20000 backlight for a display device. 제 4 항에 있어서,The method of claim 4, wherein 상기 탄소나노튜브층의 탄소나노튜브 밀도는,Carbon nanotube density of the carbon nanotube layer, 103 ~ 1010개/㎟로 제공되는 것을 특징으로 하는 표시장치용 백라이트.10 3 to 10 10 pcs / mm2 backlight for a display device.
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