KR20110066597A - 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 - Google Patents

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 Download PDF

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    • H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode

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  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)

Abstract

발광 장치는, ⅰ) 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 제1 기판과 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기와, ⅱ) 제1 기판의 일면에 일 방향을 따라 함몰 형성되는 오목부와, ⅲ) 오목부 내에서 오목부와 같은 방향을 따라 형성되는 캐소드 전극과, ⅳ) 오목부 내에서 캐소드 전극 위에 형성되는 전자 방출부와, ⅴ) 밀봉 부재의 내측에서 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 제1 기판의 일면에 고정되며, 금속판으로 형성되는 게이트 전극과, ⅵ) 제1 기판의 일면에서 밀봉 부재를 가로지르며 밀봉 부재의 내측과 외측에 걸쳐 형성되고, 게이트 전극과 전기적으로 연결되며, 게이트 전극보다 작은 두께를 가지는 도전막으로 형성되는 게이트 단자부를 포함한다.
Figure P1020090123324
밀봉부재, 프릿접합층, 오목부, 캐소드전극, 게이트전극, 전자방출부, 단자부, 형광층, 애노드전극, 반사막

Description

발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치 {LIGHT EMISSION DEVICE AND DISPLAY DEVICE WITH THE SAME}
본 발명은 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 전계 방출(field emission) 원리를 이용한 발광 장치 및 이를 구비한 표시 장치에 관한 것이다.
발광 장치 중 전계 방출 원리를 이용하여 전자들을 방출시키고, 이 전자들로 형광층을 여기시켜 빛을 내는 발광 장치가 있다. 이 발광 장치는 기본적으로 후면 기판의 일면에 구동 전극과 전자 방출부를 구비하고, 전면 기판의 일면에 애노드 전극과 형광층을 구비한다. 여기서, 전면 기판과 후면 기판은 밀봉 부재에 의해 가장자리가 일체로 접합된 후 내부 공간이 배기되어 밀봉 부재와 함께 진공 용기를 구성한다.
구동 전극은 캐소드 전극들과, 캐소드 전극들과 교차하는 방향을 따라 형성되는 게이트 전극들을 포함한다. 캐소드 전극들과 게이트 전극들 사이에는 절연층이 위치하며, 캐소드 전극들과 게이트 전극들의 교차 영역마다 게이트 전극들과 절연층에 개구부가 형성된다. 그리고 이 개구부에 의해 노출된 캐소드 전극들 위로 전자 방출부가 위치한다.
그런데 전술한 구조에서는 발광 장치 작용시 절연층의 표면이 전하로 쉽게 대전되므로 캐소드 전극과 게이트 전극 사이의 내전압 특성을 낮추어 구동 안정성을 저하시킨다. 또한, 캐소드 전극과 게이트 전극 각각에 대해 도전막 코팅 후 이를 패터닝하는 공정이 필요하고, 개구부 형성을 위한 식각 공정 및 전자 방출부 형성을 위한 미세 패터닝 공정도 필요하므로 제조 방법이 매우 복잡하다.
따라서 후면 기판의 변형으로 절연층을 생략함과 동시에 금속판으로 게이트 전극들을 미리 제조하고, 이 게이트 전극들을 후면 기판 위에 나란히 접합시키는 방법으로 발광 장치를 제조할 수 있다. 게이트 전극들에는 각 화소 영역마다 전자 통과를 위한 복수의 개구부가 형성되며, 게이트 전극들의 한쪽 단부가 밀봉 부재의 바깥으로 노출되어 구동 전압을 인가받는 단자부로 기능한다.
그런데 이 경우 전면 기판과 후면 기판 및 밀봉 부재를 일체로 접합시키는 봉착 공정에서, 밀봉 부재와 중첩되는 게이트 전극들로 인해 밀봉 부재에 미세한 틈이 생기는 접합 불량이 발생할 수 있다. 즉, 금속판으로 제조되는 게이트 전극은 비교적 큰 두께를 가지기 때문에, 밀봉 부재가 게이트 전극들 사이를 치밀하게 채우지 못하여 접합 불량이 발생할 수 있다. 그 결과, 봉착 공정 다음에 이어지는 배기 공정에서 제품 불량이 일어나게 된다.
본 발명은 게이트 전극에 의한 밀봉 부재의 접합 불량을 방지하고, 접합 불 량에 따른 진공 누설을 예방할 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 구비한 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 포함하는 진공 용기와, ⅱ) 제1 기판의 일면에 일 방향을 따라 함몰 형성되는 오목부와, ⅲ) 오목부 내에서 오목부와 같은 방향을 따라 형성되는 캐소드 전극과, ⅳ) 오목부 내에서 캐소드 전극 위에 형성되는 전자 방출부와, ⅴ) 밀봉 부재의 내측에서 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 제1 기판의 일면에 고정되며, 금속판으로 형성되는 게이트 전극과, ⅵ) 제1 기판의 일면에서 밀봉 부재를 가로지르며 밀봉 부재의 내측과 외측에 걸쳐 형성되고, 게이트 전극과 전기적으로 연결되며, 게이트 전극보다 작은 두께를 가지는 도전막으로 형성되는 게이트 단자부를 포함한다.
게이트 전극은 캐소드 전극보다 큰 두께를 가질 수 있으며, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 및 철(Fe) 중 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 게이트 전극은 양극 접합(anode bonding) 방법으로 제1 기판의 일면에 고정될 수 있고, 제1 기판과 게이트 전극 사이의 계면에 금속산화막이 형성될 수 있다.
게이트 단자부는 밀봉 부재의 내측에 위치하는 제1 영역과, 밀봉 부재와 중첩되는 제2 영역, 및 밀봉 부재의 외측에 위치하는 제3 영역을 포함할 수 있으며, 제3 영역에서 구동 전압을 인가받을 수 있다. 게이트 단자부는 제1 영역에서 게이트 전극과 중첩되어 게이트 전극과 면접촉을 할 수 있다.
발광 장치는, 제1 기판과 제2 기판 사이에서 게이트 전극과 게이트 단자부의 중첩 영역에 배치되어 게이트 전극을 가압하는 스페이서를 더욱 포함할 수 있다.
게이트 단자부는 적어도 하나의 개구부를 형성할 수 있으며, 게이트 전극은 개구부에 의해 노출된 제1 기판 부위에 양극 접합으로 고정될 수 있다.
게이트 단자부는 진공 증착, 스퍼터링, 및 스크린 인쇄 중 어느 하나의 방법으로 형성될 수 있다. 게이트 단자부는 캐소드 전극과 같은 물질로 캐소드 전극과 동시에 형성될 수 있다.
게이트 전극은 전자빔 통과를 위한 개구부들을 형성하는 메쉬부와, 메쉬부를 둘러싸며 제1 기판의 일면에 고정되는 지지부를 포함할 수 있다. 캐소드 전극의 두께와 전자 방출부의 두께 합은 오목부의 함몰 깊이보다 작을 수 있다.
발광 장치는, 제2 기판의 일면에 위치하는 애노드 전극과 형광층 및 반사막을 더욱 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치는, 전술한 구조의 발광 장치와, 발광 장치의 전방에 위치하며 발광 장치로부터 빛을 제공받아 화상을 표시하는 표시 패널을 포함한다.
표시 패널은 제1 화소들을 포함하고, 발광 장치는 제1 화소들보다 적은 개수의 제2 화소들을 포함하며, 제2 화소는 자신과 대응하는 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광할 수 있다. 표시 패널은 액정 표시 패널일 수 있다.
본 발명의 실시예들에 따르면, 게이트 단자부의 얇은 두께로 인해 밀봉 부재 는 봉착 공정에서 게이트 단자부들 사이를 치밀하게 채울 수 있다. 따라서 봉착 공정에서 밀봉 부재에 미세한 틈이 생기는 접합 불량을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 봉착 공정 다음에 이어지는 배기 공정에서 진공 누설을 방지하여 진공 용기의 진공도를 안정적으로 확보할 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 발광 영역을 나타낸 사시도이다.
도 1과 도 2를 참고하면, 제1 실시예의 발광 장치(101)는 제1 기판(11)과, 제1 기판(11)에 대향 배치되는 제2 기판(12)과, 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 사이로 양 기판(11, 12)의 가장자리에 배치되어 양 기판(11, 12)에 일체로 접합되는 밀봉 부재(13)를 포함한다. 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 및 밀봉 부재(13)는 그 내부 공간이 대략 10-6 Torr의 진공도로 배기되어 평판 모양의 진공 용기(14)를 구성한다.
제1 기판(11)은 제2 기판(12)을 향한 일면에 일정 간격으로 이격된 오목부들(15)을 형성한다. 오목부들(15)은 소정 깊이로 함몰 형성되며, 제1 기판(11)의 일 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성된다. 오목부(15)는 식각 또는 샌드 블라스트 등의 방법으로 제1 기판(11)의 일부를 제거하는 방법으로 형성될 수 있다. 오목부(15)는 경사진 측벽 또는 수직 측벽을 가지며, 도 1과 도 2에서는 경사진 측벽을 예로 들어 도시하였다.
제1 기판(11)은 유리 기판일 수 있고, 대략 1.8mm의 두께로 형성될 수 있다. 이 경우 오목부(15)는 대략 40㎛의 함몰 깊이와, 대략 300㎛ 내지 600㎛의 폭을 갖도록 형성될 수 있다. 제1 기판(11)의 두께와 오목부(15)의 함몰 깊이 및 폭은 전술한 예에 한정되지 않는다.
각 오목부(15)의 바닥면에 캐소드 전극(16)과 전자 방출부(17)가 위치한다. 캐소드 전극(16)은 오목부(15)의 바닥면에서 오목부(15)와 나란한 스트라이프 패턴으로 형성된다. 전자 방출부(17)는 캐소드 전극(16) 바로 위에 형성된다. 전자 방출부(17)는 캐소드 전극(16)과 나란한 스트라이프 패턴으로 형성되거나, 캐소드 전극(16)과 게이트 전극(18)의 교차 영역마다 하나씩 형성될 수 있다. 도 2에서는 교차 영역에만 형성된 전자 방출부(17)를 예로 들어 도시하였다.
전자 방출부(17)는 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질을 포함한다. 전자 방출부(17)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드상 탄소, 풀러렌(C60), 및 실리콘 나노와이어 중 적어도 하나를 포함할 수 있으며, 스크린 인쇄와 같은 후막 공정으로 형성될 수 있다.
캐소드 전극(16)의 두께와 전자 방출부(17)의 두께 합은 오목부(15)의 함몰 깊이보다 작다. 따라서 캐소드 전극(16)과 전자 방출부(17)는 오목부(15)가 형성되지 않은 제1 기판(11)의 일면에 대해 소정의 높이 차이를 두고 낮게 위치한다. 그리고 오목부들(15) 사이에 해당하는 제1 기판(11) 부위가 이웃한 캐소드 전극들(16)을 분리시키는 담장으로 기능한다.
게이트 전극(18)은 캐소드 전극(16)보다 큰 두께를 가지는 금속판으로 제조되며, 전자빔 통과를 위한 개구부들(181)을 형성하는 메쉬부(182)와, 메쉬부(182)를 둘러싸는 지지부(183)로 이루어진다. 게이트 전극(18)은 금속판을 스트라이프 형태로 절단한 다음 식각 등의 방법으로 금속판의 일부를 제거하여 개구부(181)를 형성하는 단계를 거쳐 제조될 수 있다.
게이트 전극(18)은 대략 50㎛의 두께와 대략 10mm의 폭으로 형성될 수 있고, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 및 철(Fe) 중 하나 이상의 금속을 포함할 수 있다. 게이트 전극(18)의 두께와 폭 및 소재는 전술한 예에 한정되지 않는다.
게이트 전극(18)은 캐소드 전극(16) 및 전자 방출부(17)와 별도의 공정에서 미리 제작된 후 캐소드 전극(16)과 교차하는 방향을 따라 제1 기판(11) 위에 고정된다. 즉, 게이트 전극(18)은 메쉬부(182)가 전자 방출부(17)와 마주하고, 지지부(183)가 오목부들(15) 사이로 제1 기판(11)의 일면과 접하도록 제1 기판(11) 위에 배치된다. 따라서 게이트 전극(18)은 제1 기판(11)의 두께 방향(도면의 z축 방향)을 따라 전자 방출부(17)와 이격되며, 제1 기판(11) 위에 고정되는 것만으로 전자 방출부(17) 및 캐소드 전극(16)과 자동으로 절연된다.
게이트 전극(18)은 제1 기판(11) 위에 양극 접합(anode bonding) 방법으로 고정될 수 있다. 양극 접합은 실리콘 웨이퍼를 서로 접합하거나 실리콘과 유리를 서로 접합할 때 사용되는 공정이며, 접합하고자 하는 두 물체를 접촉시킨 후 대략 450℃의 온도에서 전계를 가하는 방법으로 진행된다. 제1 기판(11) 위에 게이트 전극(18)을 양극 접합 방법으로 고정시키는 과정을 구체적으로 설명한다.
먼저, 접합 전극을 구비한 스테이지(도시하지 않음) 위에 제1 기판(11)을 배치하고, 제1 기판(11) 위에 게이트 전극(18)을 배치한다. 이어서 제1 기판(11)과 게이트 전극(18)에 열을 가하여 고온의 상태로 만든 후, 스테이지의 접합 전극과 게이트 전극(18) 사이에 전계를 걸어준다. 그러면 제1 기판(11)의 내부에서 나트륨 양이온과 산소 음이온이 서로 반대 방향으로 분리된다. 이때, 나트륨 양이온은 스테이지의 접합 전극을 향해 이동하고, 산소 음이온은 게이트 전극(18)을 향해 이동한다.
게이트 전극(18)은 알루미늄(Al)을 포함할 수 있다. 따라서 게이트 전극(18)의 알루미늄과 제1 기판(11)의 산소 음이온이 반응하여 제1 기판(11)과 게이트 전극(18) 사이의 계면에 산화알루미늄막이 형성된다. 이 산화알루미늄막이 제1 기판(11)과 게이트 전극(18)을 접합시키는 역할을 한다. 게이트 전극(18)이 다른 금속을 포함하는 경우, 금속산화막의 종류는 달라진다.
이와 같이 접착층과 같은 중간 매개물 없이 게이트 전극(18)을 제1 기판(11) 위에 직접 고정시키므로 게이트 전극(18)의 접합력을 높일 수 있다. 또한, 후속 열처리 공정에서 접착층이 녹는 일이 없으므로 후속 공정에서 게이트 전극(18)의 정 렬이 틀어지는 문제를 원천적으로 차단할 수 있다.
한편, 게이트 전극(18)의 메쉬부(182)는 캐소드 전극(16)과 교차하는 영역뿐만 아니라 캐소드 전극(16)과 교차하지 않는 영역에도 위치할 수 있다. 즉, 게이트 전극(18)에 하나의 메쉬부(182)가 제공될 수 있으며, 메쉬부(182)의 일부가 직접 제1 기판(11) 위에 고정된다. 이 경우 제1 기판(11) 위에 게이트 전극(18)을 배치할 때 전자 방출부(17)와의 정렬 특성을 크게 고려하지 않아도 되므로 공정 여유를 가질 수 있다.
게이트 전극(18)은 밀봉 부재(13)의 내측에만 위치하며, 게이트 전극(18)으로부터 밀봉 부재(13)를 가로질러 제1 기판(11)의 가장자리까지 연장 형성된 게이트 단자부(19)에 의해 구동에 필요한 전압을 제공받는다. 즉, 본 실시예의 발광 장치(101)는 게이트 전극(18)의 일부를 밀봉 부재(13)의 외측으로 연장시키지 않고 게이트 전극(18)과 다른 소재로 형성된 별도의 게이트 단자부(19)를 구비한다.
도 3은 도 1에 도시한 발광 장치 중 제1 기판, 게이트 전극, 게이트 단자부, 및 밀봉 부재를 개략적으로 나타낸 평면도이고, 도 4는 도 3에 도시한 발광 장치 중 게이트 단자부와 밀봉 부재를 나타낸 사시도이다.
도 3과 도 4를 참고하면, 게이트 전극(18)의 길이(L1)는 게이트 전극(18)의 길이 방향을 따라 측정되는 밀봉 부재(13)의 내부 폭(L2)보다 작다. 이로써 게이트 전극(18)은 밀봉 부재(13)와 소정의 거리를 두고 밀봉 부재(13)의 내측에 위치한다. 그리고 게이트 전극(18)과 제1 기판(11)의 가장자리 사이에 게이트 단자부(19)가 형성된다. 게이트 단자부(19)는 게이트 전극(18)과 같은 개수로 구비되며, 게이 트 전극(18)마다 하나의 게이트 단자부(19)가 제공된다.
게이트 단자부(19)는 게이트 전극(18)과 나란한 스트라이프 패턴으로 형성된다. 게이트 단자부(19)는 밀봉 부재(13)의 내측에 위치하는 제1 영역(191)과, 밀봉 부재(13)와 중첩되는 제2 영역(192)과, 밀봉 부재(13)의 외측에 위치하는 제3 영역(193)을 포함한다. 제1 영역(191)의 일부는 게이트 전극(18)과 중첩되어 게이트 전극(18)과 면접촉을 하며, 제3 영역(193)에서 구동 전압을 인가받아 이를 게이트 전극(18)으로 전달한다.
이때, 스페이서(20)(도 1 참조)가 게이트 전극(18)과 게이트 단자부(19)의 중첩 영역에 배치되어 게이트 전극(18)을 가압함으로써 게이트 전극(18)이 게이트 단자부(19)에 확실하게 연결되도록 한다.
다시 도 1과 도 2를 참고하면, 게이트 단자부(19)는 도전막으로 형성된다. 즉, 금속판으로 제조되는 게이트 전극(18)과 달리 게이트 단자부(19)는 진공 증착, 스퍼터링, 또는 스크린 인쇄 등의 방법으로 형성된 소정의 막으로 이루어진다. 따라서 게이트 단자부(19)는 게이트 전극(18)보다 작은 두께를 가지며, 예를 들어 5㎛ 내지 10㎛의 두께로 형성될 수 있다. 게이트 단자부(19)는 은(Ag)을 포함할 수 있다.
게이트 단자부(19)는 캐소드 전극(16)과 같은 물질로 캐소드 전극(16)과 동시에 형성될 수 있다. 이 경우 게이트 단자부(19)를 형성한 다음 게이트 전극(18)이 제1 기판(11) 위에 고정되므로, 게이트 단자부(19)의 제1 영역(191)에서 게이트 전극(18)은 게이트 단자부(19) 위에 배치된다. 즉, 제1 영역(191)에서 게이트 단자 부(19)의 윗면과 게이트 전극(18)의 아랫면이 서로 접촉한다.
제1 기판(11)과 제2 기판(12)은 밀봉 부재(13)에 의해 일체로 접합된 후 내부 공간이 배기되어 밀봉 부재(13)와 함께 진공 용기(14)를 구성한다. 밀봉 부재(13)는 유리와 같은 단단한 소재로 형성되는 프레임(131)과, 제1 기판(11)과 제2 기판(12)을 향한 프레임(131)의 양면에 위치하는 프릿 접합층(132)을 포함하거나, 밀봉 부재(13) 전체가 프릿 접합층(132)으로 이루어질 수 있다. 도 1에서는 프레임(131)과 프릿 접합층(132)으로 이루어진 밀봉 부재(13)를 예로 들어 도시하였다.
봉착 공정은 제1 기판(11) 위에 밀봉 부재(13)와 제2 기판(12)을 배치한 다음 프릿 접합층(132)을 소성으로 녹인 후 프릿 접합층(132)을 다시 실온으로 냉각시켜 굳히는 과정으로 이루어진다. 이때, 본 실시예에서는 게이트 전극(18)이 아닌 게이트 단자부(19)가 밀봉 부재(13)와 중첩되므로, 도 4에 도시한 바와 같이 게이트 단자부(19)의 얇은 두께로 인해 프릿 접합층(132)은 게이트 단자부들(19) 사이를 치밀하게 채울 수 있다.
따라서 봉착 공정에서 밀봉 부재(13)와 제1 기판(11) 사이 또는 밀봉 부재(13)와 게이트 단자부(19) 사이에 미세한 틈이 생기는 밀봉 부재(13)의 접합 불량을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 봉착 공정 다음에 이어지는 배기 공정에서 진공 누설을 방지하여 진공 용기(14)의 진공도를 안정적으로 확보할 수 있다.
제1 기판(11)을 향한 제2 기판(12)의 일면에는 애노드 전극(21)과 형광층(22)이 위치한다. 애노드 전극(21)은 형광층(22)으로부터 방출되는 가시광을 투과시킬 수 있도록 ITO(indium tin oxide) 또는 IZO(indium zinc oxide)와 같은 투 명막으로 형성된다. 애노드 전극(21)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서 수백 또는 수천 볼트의 양의 직류 전압(애노드 전압)을 인가받아 형광층(22)을 고전위 상태로 유지시킨다.
형광층(22)은 적색 형광체와 녹색 형광체 및 청색 형광체가 혼합되어 백색광을 방출하는 혼합 형광체로 형성될 수 있다. 형광층(22)은 제2 기판(12)의 발광 영역 전체에 위치하거나, 캐소드 전극(16)과 게이트 전극(18)의 교차 영역마다 하나의 형광층이 대응하도록 복수의 형광층이 제공될 수 있다. 도 1과 도 2에서는 발광 영역 전체에 형성된 단일 형광층(22)을 예로 들어 도시하였다.
형광층(22)은 반사막(23)으로 덮일 수 있다. 반사막(23)은 수천 옴스트롱(Å) 두께의 얇은 알루미늄 박막으로 이루어지며, 전자빔 통과를 위한 미세 홀들을 형성한다. 반사막(23)은 형광층(22)에서 방출된 가시광 중 제1 기판(11)을 향해 방출된 가시광을 제2 기판(12) 측으로 반사시켜 발광 장치(101)의 휘도를 높이는 역할을 한다. 한편, 투명한 애노드 전극(21)이 생략되고, 반사막(23)이 애노드 전압을 인가받아 애노드 전극으로 기능할 수 있다.
그리고 제1 기판(11)과 제2 기판(12) 사이에는 진공 용기(14)에 가해지는 압축력을 지지하면서 양 기판(11, 12)의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(20)이 위치한다. 스페이서(20)는 발광 영역 전체에 고르게 분포하며, 특히 게이트 단자부(19)와 게이트 전극(18)이 중첩되는 부위에도 제공되어 게이트 전극(18)을 가압한다.
이로써 게이트 단자부(19)와 게이트 전극(18)의 밀착력을 높여 게이트 단자 부(19)와 게이트 전극(18) 사이의 접촉 저항을 최소화할 수 있다. 또한, 접착제와 같은 중간 매개물 없이 게이트 단자부(19)와 게이트 전극(18)을 연결시킬 수 있으므로 발광 장치(101)의 제조 공정을 단순화할 수 있다.
전술한 구조의 발광 장치(101)는 캐소드 전극(16)과 게이트 전극(18) 중 어느 한 전극(예를 들어 게이트 전극(18))에 주사 전압을 인가하고, 다른 한 전극(예를 들어 캐소드 전극(16))에 데이터 전압을 인가하여 구동한다.
그러면 캐소드 전극(16)과 게이트 전극(18)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(17) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출된다. 방출된 전자들은 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(22) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 여기서, 화소는 캐소드 전극(16)과 게이트 전극(18)의 교차 영역에 대응하며, 화소별 형광층(22)의 휘도는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이고, 도 6은 도 5에 도시한 발광 장치 중 게이트 단자부와 게이트 전극을 나타낸 부분 평면도이다. 다음에 설명하는 게이트 단자부와 게이트 전극을 제외한 나머지 구성들은 제1 실시예의 발광 장치와 동일하므로 제1 실시예와 같은 인용 부호를 사용하였으며, 이에 대한 설명은 생략한다.
도 5와 도 6을 참고하면, 제2 실시예의 발광 장치(102)에서 게이트 단자부(24)는 게이트 전극(18)과 중첩되는 영역에 적어도 하나의 개구부(241)를 형성하여 제1 기판(11)을 노출시킨다. 그리고 게이트 전극(18)은 전술한 양극 접합으로 제1 기판(11)에 고정될 때 개구부(241)에 의해 노출된 제1 기판(11) 부위에도 고정 되므로, 제1 기판(11)과 게이트 전극(18)의 결합력을 이용하여 게이트 단자부(24)를 자연스럽게 가압할 수 있다.
따라서 게이트 단자부(24)와 게이트 전극(18)의 중첩 부위에 스페이서를 설치하지 않고도 게이트 단자부(24)와 게이트 전극(18)의 밀착력을 높여 접촉 저항을 최소화할 수 있다. 또한, 접착제와 같은 중간 매개물 없이 게이트 단자부(24)와 게이트 전극(18)을 연결시킬 수 있으므로 발광 장치(102)의 제조 공정을 단순화할 수 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다. 본 실시예의 표시 장치(200)는 제1 실시예의 발광 장치(101)와 제2 실시예의 발광 장치(102) 중 어느 하나를 포함하며, 표시 장치(200)에서 발광 장치(101, 102)는 백라이트 유닛으로 기능한다.
도 7을 참고하면, 본 실시예의 표시 장치(200)는 발광 장치(101, 102)와, 발광 장치(101, 102)의 전방에 위치하는 표시 패널(30)을 포함한다. 발광 장치(101, 102)와 표시 패널(30) 사이에 확산판(31)이 위치할 수 있으며, 발광 장치(101, 102)와 확산판(31)은 소정의 거리를 두고 위치한다. 표시 패널(30)은 액정 표시 패널일 수 있다.
도 8은 도 7에 도시한 표시 장치 중 표시 패널의 부분 단면도이다.
도 8을 참고하면, 표시 패널(30)은 상부 기판(32) 및 하부 기판(33)과, 상부 기판(32)과 하부 기판(33)의 외면에 부착되는 한 쌍의 편광판(34)과, 하부 기판(33)의 내면에 형성되는 복수의 박막 트랜지스터(35)와, 각 박막 트랜지스터(35) 에 전기적으로 연결되는 화소 전극들(36)과, 상부 기판(32)의 내면에 형성되는 컬러 필터층(37R, 37G, 37B)과, 컬러 필터층(37R, 37G, 37B)을 덮는 공통 전극(38)과, 화소 전극들(36)과 공통 전극(38)을 각각 덮는 한 쌍의 배향막(39)과, 상부 기판(32)과 하부 기판(33) 사이에 주입되는 액정층(40)을 포함한다.
표시 패널(30)의 부화소마다 하나의 박막 트랜지스터(35)와 하나의 화소 전극(36)이 배치된다. 컬러 필터층(37R, 37G, 37B)은 각각의 화소 전극(36)에 대응하는 적색 필터층(37R)과 녹색 필터층(37G) 및 청색 필터층(37B)을 포함한다. 표시 패널(30)에서 하나의 화소는 적색과 녹색 및 청색의 부화소들을 포함한다.
특정 부화소의 박막 트랜지스터(35)가 스위치 온 상태가 되면, 화소 전극(36)과 공통 전극(38) 사이에 전계가 형성되고, 이 전계에 의해 액정 분자들의 배열각이 변화하며, 변화된 배열각에 따라 광 투과도가 변화한다. 표시 패널(30)은 이러한 과정을 통해 화소별 휘도와 발광색을 제어하여 소정의 화상을 구현한다.
다시 도 7을 참고하면, 인용 부호 41은 각 박막 트랜지스터의 게이트 전극에 게이트 구동 신호를 전송하는 게이트 회로보드 어셈블리를 나타내고, 인용 부호 42는 각 박막 트랜지스터의 소스 전극에 데이터 구동 신호를 전송하는 데이터 회로보드 어셈블리를 나타낸다.
발광 장치(101)는 표시 패널(30)보다 적은 수의 화소들을 형성하여 발광 장치(101)의 한 화소가 복수의 표시 패널(30) 화소들에 대응하도록 한다. 발광 장치(101)의 각 화소는 이에 대응하는 표시 패널(30) 화소들의 계조들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광할 수 있으며, 2비트 내지 8비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 표시 패널(30)의 화소를 제1 화소라 하고, 발광 장치(101)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다. 발광 장치(101)의 구동은, ① 표시 패널(30)을 제어하는 신호 제어부(도시하지 않음)가 제1 화소군을 구성하는 제1 화소들의 계조들 중 가장 높은 계조를 검출하고, ② 검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, ③ 디지털 데이터를 이용하여 발광 장치(101)의 구동 신호를 생성하며, ④ 생성된 구동 신호를 발광 장치(101)의 구동 전극들에 인가하는 단계를 포함할 수 있다.
발광 장치(101)의 구동을 위한 주사 회로보드 어셈블리와 데이터 회로보드 어셈블리는 발광 장치의 뒷면에 위치할 수 있다. 도 7에서 인용 부호 43은 캐소드 전극들과 데이터 회로보드 어셈블리를 연결하는 제1 커넥터를 나타내고, 인용 부호 44는 게이트 전극들과 주사 회로보드 어셈블리를 연결하는 제2 커넥터를 나타낸다. 그리고 인용 부호 45는 애노드 전극에 애노드 전압을 인가하는 제3 커넥터를 나타낸다.
이와 같이 발광 장치(101)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광한다. 즉, 발광 장치(101)는 표시 패널(30)이 구현하는 화면 가운데 밝은 영역에는 높은 휘도의 빛을 제공하고, 어두운 영역에는 낮은 휘도의 빛을 제공한다. 따라서 본 실시예의 표시 장치(200)는 화면의 동적 대조비를 높이고, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
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.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시한 발광 장치 중 발광 영역을 나타낸 사시도이다.
도 3은 도 1에 도시한 발광 장치 중 제1 기판, 게이트 전극, 게이트 단자부, 및 밀봉 부재를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4는 도 3에 도시한 발광 장치 중 게이트 단자부와 밀봉 부재를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 6은 도 5에 도시한 발광 장치 중 게이트 단자부와 게이트 전극을 나타낸 부분 평면도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8은 도 7에 도시한 표시 장치 중 표시 패널의 부분 단면도이다.

Claims (15)

  1. 서로 대향 배치되는 제1 기판 및 제2 기판과, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에 위치하는 밀봉 부재를 포함하는 진공 용기;
    상기 제1 기판의 일면에 일 방향을 따라 함몰 형성되는 오목부;
    상기 오목부 내에서 상기 오목부와 같은 방향을 따라 형성되는 캐소드 전극;
    상기 오목부 내에서 상기 캐소드 전극 위에 형성되는 전자 방출부;
    상기 밀봉 부재의 내측에서 상기 캐소드 전극과 교차하는 방향을 따라 상기 제1 기판의 일면에 고정되며, 금속판으로 형성되는 게이트 전극; 및
    상기 제1 기판의 일면에서 상기 밀봉 부재를 가로지르며 상기 밀봉 부재의 내측과 외측에 걸쳐 형성되고, 상기 게이트 전극과 전기적으로 연결되며, 상기 게이트 전극보다 작은 두께를 가지는 도전막으로 형성되는 게이트 단자부
    를 포함하는 발광 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 상기 캐소드 전극보다 큰 두께를 가지며, 알루미늄(Al), 니켈(Ni), 및 철(Fe) 중 하나 이상의 금속을 포함하는 발광 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 양극 접합(anode bonding) 방법으로 상기 제1 기판의 일 면에 고정되며, 상기 제1 기판과 상기 게이트 전극 사이의 계면에 금속산화막이 형성되는 발광 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 단자부는 상기 밀봉 부재의 내측에 위치하는 제1 영역과, 상기 밀봉 부재와 중첩되는 제2 영역, 및 상기 밀봉 부재의 외측에 위치하는 제3 영역을 포함하며, 상기 제3 영역에서 구동 전압을 인가받는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 게이트 단자부는 상기 제1 영역에서 상기 게이트 전극과 중첩되어 상기 게이트 전극과 면접촉을 하는 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판 사이에서 상기 게이트 전극과 상기 게이트 단자부의 중첩 영역에 배치되어 상기 게이트 전극을 가압하는 스페이서를 더욱 포함하는 발광 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 게이트 단자부는 적어도 하나의 개구부를 형성하며, 상기 게이트 전극은 상기 개구부에 의해 노출된 상기 제1 기판 부위에 양극 접합으로 고정되는 발광 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 단자부는 진공 증착, 스퍼터링, 및 스크린 인쇄 중 어느 하나의 방법으로 형성되는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 게이트 단자부는 상기 캐소드 전극과 같은 물질로 상기 캐소드 전극과 동시에 형성되는 발광 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 게이트 전극은 전자빔 통과를 위한 개구부들을 형성하는 메쉬부와, 상기 메쉬부를 둘러싸며 상기 제1 기판의 일면에 고정되는 지지부를 포함하는 발광 장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 캐소드 전극의 두께와 상기 전자 방출부의 두께 합은 상기 오목부의 함몰 깊이보다 작은 발광 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 제2 기판의 일면에 위치하는 애노드 전극과 형광층 및 반사막을 더욱 포함하는 발광 장치.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 전방에 위치하며 상기 발광 장치로부터 빛을 제공받아 화상을 표시하는 표시 패널
    을 포함하는 표시 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 표시 패널은 제1 화소들을 포함하고, 상기 발광 장치는 상기 제1 화소들보다 적은 개수의 제2 화소들을 포함하며, 상기 제2 화소는 자신과 대응하는 상기 제1 화소들의 계조에 대응하여 독립적으로 발광하는 표시 장치.
  15. 제13항에 있어서,
    상기 표시 패널은 액정 표시 패널인 표시 장치.
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