KR100879301B1 - 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치 - Google Patents

발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 게터의 성능을 향상시켜 진공 용기의 진공도를 높일 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공한다. 본 발명에 따른 발광 장치는 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판의 사이에 배치되어 두 기판과 함께 진공 용기를 구성하는 밀봉 부재와, 제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛과, 제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛과, 진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층을 포함한다.
진공용기, 진공도, 게터층, 밀봉부재, 전자방출부, 구동전극, 형광층, 애노드전극

Description

발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치 {LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY DEVICE USING THE LIGHT EMISSION DEVICE AS A LIGHT SOURCE}
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 발광 장치 중 제1 기판과 밀봉 부재를 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 발광 장치 중 밀봉 부재와 게터층 및 베리어를 나타낸 부분 절개 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 6은 광원용 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 7은 도 6에 도시한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8은 영상 표시가 가능한 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 10은 도 9에 도시한 발광 장치 중 전자 방출 유닛의 부분 평면도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 참조 부호의 설명>
101, 102, 103, 104, 105, 106: 발광 장치
12: 제1 기판 14: 제2 기판
16: 밀봉 부재 18: 진공 용기
20: 전자 방출 유닛 22: 발광 유닛
24: 전자 방출부 26: 캐소드 전극
28: 게이트 전극 30: 절연층
32: 애노드 전극 34: 형광층
36: 금속 반사막 38: 게터층
40: 베리어 42: 리드선
본 발명은 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 발광 장치의 진공 용기 내부에 설치되어 배기 후 잔류 가스를 흡착하는 게터에 관한 것이다.
외부에서 볼 때 광이 출사된다는 것을 인식할 수 있는 모든 장치를 발광 장치라 하면, 전면 기판에 형광층과 애노드 전극을 구비하고, 후면 기판에 전자 방출부와 구동 전극을 구비한 발광 장치가 공지되어 있다. 전면 기판과 후면 기판은 밀봉 부재에 의해 가장자리가 일체로 접합된 후 내부 공간이 배기되어 밀봉 부재와 함께 진공 용기를 구성한다.
전자 방출부는 구동 전극의 작용으로 형광층을 향해 전자들을 방출시키며, 이 전자들이 형광층을 여기시켜 가시광을 방출시킨다. 이때 애노드 전극은 수 킬로볼트(kV)의 고전압을 인가받아 전자들을 형광층으로 가속시킨다.
발광 장치는 진공 용기의 내부 공간을 고진공 상태로 유지할 때 전자 방출부의 전자 방출 효율과 수명을 향상시킬 수 있다. 따라서 발광 장치는 진공 용기 내부에 게터를 설치하고 있으며, 전면 기판과 후면 기판 및 밀봉 부재를 조립하고, 내부 공간을 배기시킨 다음, 게터를 활성화하여 진공 용기 내부의 잔류 가스를 흡착 및 제거하고 있다.
통상의 발광 장치에서 게터는 전면 기판과 후면 기판 중 어느 일 기판의 가장자리에 위치하거나, 어느 일 기판에 부착된 챔버 내부에 장착되고 있다.
그런데 첫 번째 경우, 최근의 발광 장치가 실제 가시광 방출에 기여하지 않는 데드 스페이스를 줄이기 위하여 전자 방출부와 형광층이 위치하는 유효 영역 이외의 비유효 영역을 축소시키는 추세에 있으므로, 게터 설치가 용이하지 않다. 또한 게터 활성화 과정에서 도전성 게터 물질이 유효 영역으로 침범할 수 있으므로 구동 전극의 전기적 쇼트와 형광층 열화를 유발할 수 있다.
두 번째 경우에는 챔버의 위치에 큰 제약은 없으나, 기판에 홀을 가공하고, 별도로 제작된 챔버를 기판에 고정시켜야 하는 등 발광 장치의 제조 공정이 복잡해진다. 또한 전술한 두가지 경우 모두에 있어서 게터의 흡착 면적이 충분하지 않기 때문에 게터의 잔류 가스 흡착 효율이 낮은 한계가 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명은 게터의 성능을 향상시켜 진공 용기의 진공도를 진공도를 높이며, 그 결과 전자 방출부의 전자 방출 효율과 수명을 향상시킬 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 광원으로 사용하는 표시 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치는 (i)서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기와, (ii)제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛과, (iii)제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛과, (iv)진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층을 포함한다.
밀봉 부재는 접착층에 의해 제1 기판 및 제2 기판에 고정되는 글래스 프레임을 포함하며, 게터층은 글래스 프레임의 내측면에 위치할 수 있다.
게터층은 증발형 게터 물질을 포함할 수 있다. 이 경우 전자 방출 유닛과 게터층 사이에 베리어가 위치할 수 있다. 베리어는 밀봉 부재와 실질적으로 같은 높이로 형성되어 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지할 수 있다. 다른 한편으로, 게터층은 비증발형 게터 물질을 포함할 수 있다. 이 경우 게터층과 밀봉 부재 사이에 리드선이 위치할 수 있다.
전자 방출 유닛은 서로 교차하는 캐소드 전극과 게이트 전극을 포함할 수 있으며, 전자 방출부는 캐소드 전극에 전기적으로 연결될 수 있다. 다른 한편으로, 전자 방출 유닛은 서로 교차하는 제1 전극 및 제2 전극과, 제1 전극에 연결되는 제1 도전막과, 제2 전극에 연결되며 제1 도전막과 떨어져 위치하는 제2 도전막을 포함할 수 있다. 이때 전자 방출부는 제1 도전막과 제2 도전막 사이에 위치한다.
형광층은 백색광을 방출하는 형광층일 수 있으며, 밀봉 부재는 5 내지 20mm의 높이로 형성되고, 애노드 전극은 10 내지 15kV의 전압을 인가받을 수 있다. 다른 한편으로, 형광층은 흑색층에 의해 서로 분리되어 위치하는 적색 형광층과 녹색 형광층 및 청색 형광층을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는 화상을 표시하는 표시 패널과, 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치를 포함한다. 발광 장치는 (i)서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기와, (ii)제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛과, (iii)제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛과, (iv)진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층을 포함한다.
표시 패널이 제1 화소들을 형성할 때 발광 장치는 표시 패널보다 적은 개수의 제2 화소들을 형성할 수 있으며, 각각의 제2 화소는 대응하는 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광할 수 있다. 표시 패널은 액정 표시 패널일 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이고, 도 2는 도 1에 도시한 발광 장치 중 제1 기판과 밀봉 부재를 도시한 사시도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(101)는 서로 대향 배치되는 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 및 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 사이에 배치되어 이 기판들(12, 14)을 접합시키는 밀봉 부재(16)로 이루어진 진공 용기(18)를 포함한다. 진공 용기(18)의 내부는 대략 10-6 Torr의 진공도를 유지한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14) 중 밀봉 부재(16)의 내측에 위치하는 영역은 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역과, 유효 영역을 둘러싸는 비유효 영역으로 구분지을 수 있다. 제1 기판(12) 내면의 유효 영역에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(20)이 위치하고, 제2 기판(14) 내면의 유효 영역에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(22)이 위치한다.
발광 유닛(22)이 위치하는 제2 기판(14)이 발광 장치(101)의 전면 기판이 될 수 있으며, 전자 방출 유닛(20)이 위치하는 제1 기판(12)이 발광 장치(101)의 후면 기판이 될 수 있다.
전자 방출 유닛(20)은 전자 방출부(24)와, 전자 방출부(24)의 전자 방출량을 제어하는 구동 전극(26, 28)을 포함한다. 구동 전극(26, 28)은 캐소드 전극(26)과, 절연층(30)을 사이에 두고 캐소드 전극(26) 상부에서 캐소드 전극(26)과 교차하는 방향을 따라 형성되는 게이트 전극(28)을 포함한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역마다 게이트 전극(28)과 절연층(30)에 개구부(281, 301)가 형성되어 캐소드 전극(26)의 표면 일부를 노출시키고, 절연층 개구부(301) 내측으로 캐소드 전극(26) 위에 전자 방출부(24)가 위치한다.
전자 방출부(24)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질을 포함한다. 전자 방출부(24)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌(C60), 실리콘 나노와이어 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
다른 한편으로, 전자 방출부는 몰리브덴(Mo) 또는 실리콘(Si) 등을 주 재질로 하는 선단이 뾰족한 팁 구조물로 이루어질 수 있다.
전술한 구조에서 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역 하나가 발광 장치(101)의 한 화소 영역에 대응하거나, 두개 이상의 교차 영역이 발광 장치(101)의 한 화소 영역에 대응할 수 있다.
다음으로, 발광 유닛(22)은 애노드 전극(32)과, 애노드 전극(32)의 일면에 위치하는 형광층(34)과, 형광층(34)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다. 애노드 전극(32)은 형광층(34)으로부터 방사되는 가시광을 투과시킬 수 있도록 ITO(indium tin oxide)와 같은 투명한 도전 물질로 형성된다.
금속 반사막(36)은 알루미늄으로 형성될 수 있으며, 수천 옴스트롱(Å)의 얇은 두께로 형성되고, 전자빔 통과를 위한 미세 홀들을 형성한다. 금속 반사막(36)은 형광층(34)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 발광면의 휘도를 높인다. 한편, 전술한 애노드 전극(32)이 생략되고, 금속 반사막(36)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
그리고 유효 영역에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 사이에는 진공 용기(18)에 가해지는 압축력을 지지하고 이 기판들(12, 14)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(도시하지 않음)이 위치한다.
전술한 구조의 발광 장치(101)는 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 중 어느 한 전극에 주사 구동 전압을 인가하고, 다른 한 전극에 데이터 구동 전압을 인가하며, 애노드 전극(32)에 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가하여 구동한다.
그러면 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(24) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전극(32)에 인가된 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(34) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(34)의 휘도는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
전술한 발광 장치(101)는 제조 후 사용 과정에서 진공 용기(18)의 내부 구조물로부터 아웃개싱이 발생하여 진공도가 점진적으로 낮아질 수 있다. 따라서 진공 용기(18)를 제작할 때 초기 진공도를 높이는 것이 중요하며, 초기 진공도를 높일 때 전자 방출부(13)의 전자 방출 특성과 수명을 향상시킬 수 있다.
본 실시예의 발광 장치(101)는 흡착 면적이 최대화된 게터층(38)을 구비한다. 이를 위하여 본 실시예의 발광 장치(101)는 진공 용기(18)의 내부 공간을 향해 노출된 밀봉 부재(16)의 내측면에 게터층(38)을 형성한다.
밀봉 부재(16)는 글래스 프레임(161)과, 제1 기판(12)과 글래스 프레임(161) 사이 그리고 제2 기판(14)과 글래스 프레임(161) 사이에 배치되어 기판들(12, 14)과 글래스 프레임(161)을 일체로 접합시키는 접착층(162)으로 이루어진다. 글래스 프레임(161)은 대략 2 내지 20mm의 두께로 형성될 수 있으며, 접착층(162)은 글래스 프릿을 포함할 수 있다.
글래스 프레임(161)은 도 2에 도시한 바와 같이 막대 형상으로 제작될 수 있고, 제1 기판(12)의 각 변마다 하나씩 배치되어 접착층(도시하지 않음)을 통해 이웃한 글래스 프레임(161)과 일체로 접합될 수 있다. 글래스 프레임(161)의 형상은 도시한 예에 한정되지 않으며, 다양하게 변형 가능하다.
게터층(38)은 증발형 게터 물질로 형성되거나, 비증발형 게터 물질로 형성될 수 있다. 증발형의 경우 게터층(38)은 바륨(Ba), 티타늄(Ti), 바나듐(V), 지르코늄(Zr), 니오븀(Nb), 몰리브덴(Mo), 탄탈륨(Ta), 바륨-알루미늄(Ba-Al), 지르코늄-알루미늄(Zr-Al), 은-티타늄(Ag-Ti) 및 지르코늄-니켈(Zr-Ni)로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다. 비증발형의 경우 게터층(38)은 지르코늄-바나듐-철(Zr-V-Fe) 또는 지르코늄-알루미늄(Zr-Al)을 포함할 수 있다.
게터층(38)은 전술한 게터 물질을 글래스 프레임(161)의 내측면에 도포하거나 별도로 제작된 게터층을 글래스 프레임(161)의 내측면에 부착하는 방법 등으로 형성될 수 있다. 게터층(38)은 글래스 프레임(161)의 내측면 전체에 형성되거나, 글래스 프레임(161)의 내측면 일부에 형성될 수 있다. 도 2에서는 두 번째 경우를 도시하였다.
진공 용기(18)는 제1 기판(12)과 밀봉 부재(16) 및 제2 기판(14)의 조립 공정과 배기 공정을 거쳐 완성되며, 게터층(38)은 배기 공정 후 글래스 프레임(161)의 외측에 배치된 고주파 유도 가열 장치(도시하지 않음)에 의해 활성화된다. 활성화된 게터층(38)은 진공 용기(18) 내부의 잔류 가스를 흡착 및 제거하여 배기 후 진공도를 향상시킨다.
이와 같이 게터층(38)이 글래스 프레임(161)의 내측면에 위치함에 따라, 본 실시예의 발광 장치(101)는 게터층(38)의 흡착 면적을 최대화하여 게터의 흡착 효율을 높인다. 그 결과, 진공 용기(18)의 초기 진공도를 높여 아웃개싱에 효과적으로 대응할 수 있으며, 전자 방출부(24)의 전자 방출 특성과 수명을 향상시킬 수 있다.
도 3은 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 발광 장치 중 밀봉 부재와 게터층 및 베리어를 나타낸 부분 절개 사시도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(102)는 게터층(381)이 증발형 게터 물질로 형성되고, 게터층(38)과 유효 영역 사이에 베리어(40)가 위치하는 구조를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 동일 부재에 대해서는 같은 인용부호를 사용한다.
베리어(40)는 게터층(381) 전방의 비유효 영역에서 게터층(381)과 마주하도록 위치한다. 베리어(40)는 게터층(481)이 활성화되어 진공 용기(18) 내부로 게터 물질을 날릴 때, 게터 물질이 유효 영역으로 침범하는 것을 차단한다. 따라서 도전성 게터 물질이 유효 영역으로 침범할 때 발생하는 구동 전극의 전기적 쇼트와 형광층 열화를 방지할 수 있다.
베리어(40)는 밀봉 부재(16)와 실질적으로 같은 높이로 형성될 수 있다. 이 경우 베리어(40)는 비유효 영역에서 진공 용기(18)에 가해지는 압축력을 지지하는 보조 스페이서로 기능할 수 있다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 5를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(103)는 게터층(382)이 비증발형 게터 물질로 형성되고, 글래스 프레임(161)과 게터층(382) 사이에 게터층(381)의 활성화를 위한 리드선(42)이 배치되는 구조를 제외하고 전술한 제1 실시예와 동일한 구성으로 이루어진다. 제1 실시예와 동일 부재에 대해서는 같은 인용부호를 사용한다.
리드선(42)은 진공 용기(18)의 외부로부터 전류를 제공받아 게터층(382)을 가열하여 이를 활성화한다. 리드선(42)의 단부는 밀봉 부재(16)의 접착층(162)을 거쳐 진공 용기(18)의 외측으로 노출된다. 게터층(382)이 비증발형 게터 물질을 포함하는 경우에도 전술한 리드선(42) 없이 고주파 유도 가열 장치에 의해 활성화될 수 있다.
전술한 구성의 발광 장치(101, 102, 103)는 수광형 표시 패널에 백색광을 제공하는 광원으로 사용되거나, 적색 형광층과 녹색 형광층 및 청색 형광층을 구비하여 자체적으로 영상을 표시할 수 있다. 이하, 광원용 발광 장치와 이 발광 장치를 이용한 표시 장치 및 자체적으로 영상을 표시할 수 있는 발광 장치에 대해 설명한다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 첫 번째 적용예로서 광원용 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 6을 참고하면, 광원용 발광 장치(104)에서 전자 방출 유닛(20)은 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 및 캐소드 전극(26)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부(24)를 포함한다. 그리고 발광 유닛(22)은 애노드 전극(32)과, 백색광을 방출하는 형광층(34)과, 형광층(34)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다.
형광층(34)은 적색 형광체와 녹색 형광체 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광을 방출하는 혼합 형광체로 형성될 수 있다. 형광층(34)은 제2 기판(14)의 유효 영역 전체에 위치하거나, 화소 영역마다 분리되어 위치할 수 있다. 애노드 전극(32)이 생략되고, 금속 반사막(36)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
광원용 발광 장치(104)에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 5 내지 20mm의 비교적 큰 간격을 두고 위치할 수 있다. 밀봉 부재(도시하지 않음) 또한 5 내지 20mm의 비교적 큰 높이로 형성되므로 게터층(도시하지 않음)의 도포 면적을 효과적 으로 확대시킬 수 있다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 간격 확대를 통해 진공 용기 내부의 아크 방전을 줄일 수 있고, 애노드 전극(32)에 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV의 고전압을 인가할 수 있다. 이러한 발광 장치(104)는 유효 영역의 중앙부에서 대략 10,000cd/m2의 최대 휘도를 구현할 수 있다.
도 7은 도 6에 도시한 발광 장치를 광원으로 사용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 7을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(200)는 발광 장치(104)와, 발광 장치(104)의 전방에 위치하는 표시 패널(44)을 포함한다. 발광 장치(104)와 표시 패널(44) 사이에는 발광 장치(104)에서 출사된 빛을 고르게 확산시키는 확산판(46)이 위치할 수 있으며, 확산판(46)과 발광 장치(104)는 소정의 거리를 두고 떨어져 위치한다.
표시 패널(44)은 액정 표시 패널 또는 다른 수광형 표시 패널로 이루어진다. 아래에서는 표시 패널(44)이 액정 표시 패널인 경우에 대해 설명한다.
표시 패널(44)은 다수의 박막 트랜지스터(thin film transistor; TFT)가 형성된 하부 기판(48)과, 컬러 필터가 형성된 상부 기판(50)과, 이 기판들(48, 50) 사이에 주입되는 액정층(도시하지 않음)을 포함한다. 상부 기판(50)의 윗면과 하부 기판(48)의 아랫면에는 편광판(도시하지 않음)이 부착되어 표시 패널(44)을 통과하는 빛을 편광시킨다.
하부 기판(48)의 내면에는 부화소(sub-pixel)별로 TFT에 의해 구동이 제어되는 투명한 화소 전극들이 위치하고, 상부 기판(50)의 내면에는 컬러 필터층과 투명한 공통 전극이 위치한다. 컬러 필터층은 부화소별로 하나씩 위치하는 적색 필터층과 녹색 필터층 및 청색 필터층을 포함한다.
특정 부화소의 TFT가 턴 온되면, 화소 전극과 공통 전극 사이에 전계가 형성되고, 이 전계에 의해 액정 분자들이 배열각이 변화하며, 변화된 배열각에 따라 광 투과도가 변화한다. 표시 패널(44)은 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어할 수 있다.
도 7에서 인용부호 52는 각 TFT의 게이트 전극에 게이트 구동 신호를 전송하는 게이트 회로보드 어셈블리를 나타내고, 인용부호 54는 각 TFT의 소스 전극에 데이터 구동 신호를 전송하는 데이터 회로보드 어셈블리를 나타낸다.
발광 장치(104)는 표시 패널(44)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(104)의 한 화소가 2개 이상의 표시 패널(44) 화소들에 대응하도록 한다. 발광 장치(104)의 각 화소는 이에 대응하는 복수개의 표시 패널(44) 화소들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 2 내지 8 비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(44)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(104)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.
발광 장치(104)의 구동 과정은, (a)표시 패널(44)을 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, (b)검 출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, (c)디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(104)의 구동 신호를 생성하며, (d)생성된 구동 신호를 발광 장치(104)의 구동 전극에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
발광 장치(104)의 구동 신호는 주사 구동 신호와 데이터 구동 신호로 이루어진다. 전술한 캐소드 전극과 게이트 전극 중 어느 한 전극(일례로 게이트 전극)이 주사 구동 신호를 인가받고, 다른 한 전극(일례로 캐소드 전극)이 데이터 구동 신호를 인가받는다.
발광 장치(104)의 구동을 위한 주사 회로보드 어셈블리와 데이터 회로보드 어셈블리는 발광 장치(104)의 뒷면에 위치할 수 있다. 도 7에서 인용부호 56이 캐소드 전극과 데이터 회로보드 어셈블리를 연결하는 제1 접속 부재를 나타내고, 인용부호 58이 게이트 전극과 주사 회로보드 어셈블리를 연결하는 제2 접속 부재를 나타낸다. 그리고 인용부호 60이 애노드 전극에 애노드 전압을 인가하는 제3 접속 부재를 나타낸다.
이와 같이 발광 장치(104)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 즉, 발광 장치(104)는 표시 패널(44)이 구현하는 화면 가운데 밝은 영역에는 높은 휘도의 빛을 제공하고, 어두운 영역에는 낮은 휘도의 빛을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(200)는 화면의 다이나믹 콘트라스트를 높이고, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 두 번째 적용예로서 영상 표시가 가능한 발광 장치의 유효 영역 내부를 나타낸 부분 분해 사시도이다.
도 8을 참고하면, 자체 표시가 가능한 발광 장치(105)에서 전자 방출 유닛(201)은 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 및 캐소드 전극(26)에 전기적으로 연결되는 전자 방출부(24)를 포함한다. 그리고 캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28) 사이에 위치하는 절연층(30)을 제1 절연층이라 하면, 게이트 전극(28) 위로 제2 절연층(62)과 집속 전극(64)이 형성될 수 있다.
제2 절연층(62)과 집속 전극(64) 또한 전자빔 통과를 위한 개구부(621, 641)를 형성한다. 집속 전극(64)은 접지 전압 또는 수 내지 수십 볼트의 음의 직류 전압을 인가받아 집속 전극 개구부(641)를 통과하는 전자들을 집속시킨다.
발광 유닛(221)은 애노드 전극(32)과, 애노드 전극(32)의 일면에서 서로간 거리를 두고 위치하는 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B)과, 형광층들(341) 사이에 위치하는 흑색층(66)과, 형광층(341)과 흑색층(66)을 덮는 금속 반사막(36)을 포함한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)의 교차 영역이 하나의 부화소에 대응할 수 있으며, 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B) 각각이 하나의 부화소에 대응하여 위치한다. 적색 형광층(34R)과 녹색 형광층(34G) 및 청색 형광층(34B)이 나란히 위치하는 3개의 부화소가 모여 하나의 화소를 구성한다.
캐소드 전극(26)과 게이트 전극(28)에 인가되는 구동 전압에 의해 부화소별 전자 방출부(24)의 전자 방출량이 결정되고, 이 전자들이 대응하는 부화소의 형광층(34R, 34G, 34B)에 충돌하여 형광층(34R, 34G, 34B)을 여기시킨다. 발광 장 치(105)는 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어하여 칼라 화면을 구현할 수 있다.
한편, 상기에서는 전자 방출 유닛이 전계 방출 어레이(Field Emission Array; FEA)형인 경우에 대해 설명하였으나, 전자 방출 유닛은 표면-전도 에미션(Surface-Conduction Emission; SCE)형으로 이루어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 제4 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이고, 도 10은 도 9에 도시한 발광 장치 중 전자 방출 유닛의 부분 평면도이다.
도 9와 도 10을 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(106)는 전자 방출 유닛(202)이 표면-전도 에미션형인 것을 제외하고 전술한 제1 실시예 내지 제3 실시예 중 어느 한 실시예의 발광 장치와 동일한 구성으로 이루어진다. 도 9에서는 전자 방출 유닛을 제외한 나머지 구성이 제1 실시예와 같은 경우를 도시하였다.
본 실시예에서 전자 방출 유닛(202)은 제1 전극(68)과, 제1 전극(68)과 절연을 유지하면서 제1 전극(68)과 교차하는 제2 전극(70)과, 제1 전극(68)에 전기적으로 연결되는 제1 도전막(72)과, 제2 전극(70)에 전기적으로 연결되며 제1 도전막(72)과 떨어져 위치하는 제2 도전막(74)과, 제1 도전막(72)과 제2 도전막(74) 사이에 위치하는 전자 방출부(76)를 포함한다.
전자 방출부(76)는 제1 도전막(72)과 제2 도전막(74) 사이에 위치하는 미세 크랙으로 존재하거나, 탄소계 물질을 포함하는 소정의 층으로 이루어질 수 있다. 일례로 전자 방출부(76)는 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드상 탄소, 훌러렌 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 물질을 포함할 수 있다.
전술한 구조에서, 제1 전극(68)과 제2 전극(70)에 구동 전압을 인가하면, 제1 도전막(72)과 제2 도전막(74)을 통해 전자 방출부(76)의 표면과 수평한 방향으로 전류가 흐르면서 전자 방출부(76)로부터 표면 전도형 전자 방출이 이루어진다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.
본 발명의 발광 장치는 게터층을 글래스 프레임의 내측면에 형성함에 따라, 게터층의 흡착 면적을 최대화하여 게터의 흡착 효율을 높인다. 따라서 본 발명의 발광 장치는 진공 용기의 초기 진공도를 높여 아웃개싱에 효과적으로 대응할 수 있으며, 전자 방출부의 전자 방출 특성과 수명을 향상시킬 수 있다.

Claims (16)

  1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛; 및
    상기 진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 상기 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층
    을 포함하고,
    상기 밀봉 부재가 접착층에 의해 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 고정되는 글래스 프레임을 포함하고, 상기 게터층이 상기 글래스 프레임의 내측면에 위치하고,
    상기 게터층이 증발형 게터 물질을 포함하고, 상기 전자 방출 유닛과 상기 게터층 사이에 베리어가 위치하는, 발광 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 베리어가 상기 밀봉 부재와 실질적으로 같은 높이로 형성되어 상기 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하는 발광 장치.
  5. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛; 및
    상기 진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 상기 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층
    을 포함하고,
    상기 게터층이 비증발형 게터 물질을 포함하고, 상기 게터층과 상기 밀봉 부재 사이에 리드선이 위치하는 발광 장치.
  6. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방출 유닛이 서로 교차하는 캐소드 전극과 게이트 전극을 포함하고, 상기 전자 방출부가 상기 캐소드 전극에 전기적으로 연결되는 발광 장치.
  7. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전자 방출 유닛이 서로 교차하는 제1 전극 및 제2 전극과, 상기 제1 전극에 연결되는 제1 도전막과, 상기 제2 전극에 연결되며 상기 제1 도전막과 떨어져 위치하는 제2 도전막을 포함하고, 상기 전자 방출부가 상기 제1 도전막과 상기 제2 도전막 사이에 위치하는 발광 장치.
  8. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광층이 백색광을 방출하는 형광층이고, 상기 밀봉 부재가 5 내지 20mm의 높이로 형성되며, 상기 애노드 전극이 10 내지 15kV의 전압을 인가받는 발광 장치.
  9. 제1항, 제4항 및 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 형광층이 흑색층에 의해 서로 분리되어 위치하는 적색 형광층과 녹색 형광층 및 청색 형광층을 포함하는 발광 장치.
  10. 화상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치
    를 포함하며,
    상기 발광 장치가,
    서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛; 및
    상기 진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 상기 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층
    을 포함하고,
    상기 밀봉 부재가 접착층에 의해 상기 제1 기판 및 상기 제2 기판에 고정되는 글래스 프레임을 포함하고, 상기 게터층이 상기 글래스 프레임의 내측면에 위치하고,
    상기 게터층이 증발형 게터 물질을 포함하고, 상기 전자 방출 유닛과 상기 게터층 사이에 베리어가 위치하는, 표시 장치.
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 제10항에 있어서,
    상기 베리어가 상기 밀봉 부재와 실질적으로 같은 높이로 형성되어 상기 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하는 표시 장치.
  14. 화상을 표시하는 표시 패널; 및
    상기 표시 패널로 빛을 제공하는 발광 장치
    를 포함하며,
    상기 발광 장치가,
    서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하며 내부를 진공으로 유지하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면에 위치하며 전자 방출부를 포함하는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판의 일면에 위치하며 형광층과 애노드 전극을 포함하는 발광 유닛; 및
    상기 진공 용기의 내부 공간을 향해 노출된 상기 밀봉 부재의 내측면에 형성되는 게터층
    을 포함하고,
    상기 게터층이 비증발형 게터 물질을 포함하고, 상기 게터층과 상기 밀봉 부재 사이에 리드선이 위치하는 표시 장치.
  15. 제10항 또는 제14항에 있어서,
    상기 표시 패널이 제1 화소들을 형성하고, 상기 발광 장치가 상기 표시 패널보다 적은 개수의 제2 화소들을 형성하며, 상기 각각의 제2 화소가 대응하는 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광하는 표시 장치.
  16. 제10항 또는 제14항에 있어서,
    상기 표시 패널이 액정 표시 패널인 표시 장치.
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