微細ローカルディミングが可能な電界放出装置

专利摘要:
カソード基板を多層で構成し、各カソード基板上に配線を多層で配置することによって、カソードブロックの個数の制限なく、多数のカソードブロックによりさらに微細なローカルディミングが行われることができる電界放出装置を提供する。本発明による微細ローカルディミングが可能な電界放出装置は、カソード基板を多層で構成し、各カソード基板上に配線を多層で配置することによって、カソードブロックの個数の制限なく、多数のカソードブロックにより微細なローカルディミングが可能であることを特徴とする。また、配線設計によって各カソードブロックのＲＣ遅延時間を同一に調整することができるので、これにより、各カソードブロックに伝達される電流制御信号が同一のタイミングに到逹することができ、電界放出装置の特性が向上することができる。
公开号:JP2011508375A
申请号:JP2010539281
申请日:2008-11-06
公开日:2011-03-10
发明作者:デ；ジュン キム、；ジン；ウー ジョン、；ヨン；ホ ソン、
申请人:韓國電子通信研究院Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ ａｎｄ Ｔｅｌｅｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ；
IPC主号:H01J1-304

专利说明:

[0001] 本発明は、微細ローカルディミングが可能な電界放出装置に関し、より詳細には、多数のカソードブロックに電流を印加するためのカソード基板上の配線を多層構造で形成し、微細なローカルディミングが可能な電界放出装置に関する。]
背景技術

[0002] 通常、平板表示装置（flat panel display）は、大きく発光型表示装置と受光型表示装置とに分けられる。]
[0003] 発光型表示装置として、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）などが挙げられ、受光型表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）が挙げられる。]
[0004] 液晶表示装置は、軽量で且つ消費電力が小さいという長所があるが、その自体が発光して画像を形成せず、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なので、暗い所では画像を観察することができないという問題点がある。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が設置される。]
[0005] 従来、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 Cathode Fluorescent Lamp）と点光源として発光ダイオード（ＬＥＤ：Light Emitting Diode）が主に使用されて来た。]
[0006] しかしながら、このようなバックライトユニットは、一般的にその構成が複雑なので、製造コストが高く、且つ光源が側面に位置しているので、光の反射と透過による電力消耗が大きいという短所がある。特に、液晶表示装置が大型化されるほど、輝度の均一性を確保しにくいという問題点がある。]
[0007] これにより、最近、前述したような問題点を解消するために、平面発光構造を有する電界放出型バックライトユニットが開発されている。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小さく、広い範囲の発光領域でも比較的均一な輝度を示すという長所がある。]
[0008] 一般的に、電界放出バックライトユニットは、電界エミッタが形成されたカソード基板と蛍光体が形成されたアノード基板とが一定の距離をもって互いに対向するように位置する状態で真空パッケージングされ、電界エミッタから放出された電子がアノード基板の蛍光体に衝突し、蛍光体の陰極線発光（cathodeluminescence）により光を出すようになる。]
[0009] 以下、前述のような従来の電界放出型バックライトユニットについて図１を参照して詳しく説明する。] 図１
[0010] 図１は、従来の電界放出装置を示す図である。] 図１
[0011] 図１を参照すれば、アノード基板１００の一面にアノード電極１１０が形成され、アノード電極１１０の一面に蛍光体１２０が位置する。アノード基板１００に対向するカソード基板２００の一面には、カソード電極２１０が形成され、カソード電極２１０の一面には、電界放出エミッタ２２０が位置する。カソード電極２１０と電界放出エミッタ２２０が設けられたカソード基板２００の上部には、ゲート電極４００が位置し、各電界放出エミッタ２２０は、ゲート電極４００の傾斜開口部４００ａを通じて蛍光体１２０に対向して露出している。また、前記ゲート電極４００及びアノード電極１１０間、前記ゲート電極４００及びカソード電極２１０間の間隔維持のために、多数のスペーサ３１０、３２０が各々形成されている。] 図１
[0012] 前記カソード電極２１０とゲート電極４００及びアノード電極１１０に所定の駆動電圧を印加すれば、電界放出エミッタ２２０から電子ビームが放出され、放射状に広がりながら進行するようになる。その結果、電界放出エミッタ２２０から放出された電子ビームは、当該画素に対応する蛍光体１２０に到逹して発光するようになる。]
[0013] しかしながら、このような構成を有する冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）の場合、動作速度が遅いため、部分的な輝度の減光（dimming）やパルス駆動が難しく、コントラスト比を高めたり、動的な画面で残像を除去するのに限界が存在する。]
[0014] このために、最近、ＬＥＤを使用するバックライトユニットの場合、画面に表示される映像によって輝度を調節するか、パルス駆動を行うことによって、高いコントラスト比と鮮明な動画を具現している。しかしながら、このようなＬＥＤバックライトユニットは、製造コストが高く、駆動回路が複雑であり、且つ寿命が問題となり、面発光が容易でないという短所が存在する。]
[0015] これを解決するために、多数のカソード電極をカソードブロックにブロック化し、ローカルディミング（Local Dimming；「階調表現」ともいう）が可能な電界放出ランプが活発に研究開発されているが、精密なローカルディミングのためにカソードブロックの個数を増加させる場合、カソードブロックと外部電極との配線が複雑になる問題点が発生するようになる。]
[0016] このような問題に起因して、通常、ローカルディミングが可能な電界放出ランプにおいてカソードブロックの個数が制限され、これは、精密なローカルディミングを不可能にする重要な要素になる。]
発明が解決しようとする課題

[0017] したがって、本発明は、前述のような問題点を解決するためになされたもので、その目的は、カソード基板を多層で構成し、各カソード基板上に配線を多層で配置することによって、カソードブロックの個数の制限なく、多数のカソードブロックによりさらに微細なローカルディミングが行われることができる電界放出装置を提供することにある。]
課題を解決するための手段

[0018] 上記目的を達成するために、本発明による微細ローカルディミングが可能な電界放出装置は、アノード基板の一面に形成されたアノード電極及び蛍光体と、前記アノード基板に対向するカソード基板の一面に形成された多数のカソード電極及び電界放出エミッタと、前記アノード基板と前記カソード基板との間に形成されたゲート電極とを含み、サブピクセルまたは特定の領域別に前記多数のカソード電極がブロック化されて多数のカソードブロックを構成し、前記カソード基板が多層で形成され、前記各層のカソード基板上に前記各カソードブロックと外部電極の連結のための配線が多層で積層されて配置されることを特徴とする。]
[0019] ここで、特定の領域の微細ローカルディミングのために、前記特定の領域に該当するカソードブロックに電流制御信号が伝達された場合、前記カソードブロックの個別的な電子ビームの調節によって前記アノード基板の特定の領域のみで発光が行われる。]
[0020] また、前記電界エミッタから放出される電子ビームの量は、前記アノード基板の特定の領域のみで発光が行われるように、前記カソードブロックに含まれる多数のカソード電極により制御することができる。]
[0021] また、前記配線は、内部電極及びビアホールを通じて前記各層のカソード基板上に積層されて配置され、前記各カソードブロックに伝達される電流制御信号が同一のタイミングに到逹することができるように、前記配線の線幅及びビアホールの直径が変化することができる。]
[0022] また、低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）、高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）、積層スクリーンプリンティングのうちいずれか１つの方法によって前記カソード基板が多層で形成され、各カソード基板に配線が多層で配置される。]
発明の効果

[0023] 本発明によれば、カソード基板を多層で構成し、各カソード基板上に配線を多層で配置することによって、カソードブロックの個数の制限なく、多数のカソードブロックにより微細なローカルディミングが可能な電界放出装置を具現することができる。したがって、電界放出装置のローカルディミングに対する技術的限界を克服することができるので、高いコントラスト比と鮮明な動画の再生が可能になる。]
[0024] また、本発明によれば、配線設計によって各カソードブロックのＲＣ遅延時間を同一に調整することができるので、各カソードブロックに伝達される電流制御信号が同一のタイミングに到逹することができ、電界放出装置の特性を向上させることができる。]
図面の簡単な説明

[0025] 従来の電界放出装置を示す図である。
ローカルディミングが可能な電界放出装置を概略的に示す図である。
微細なローカルディミングのためにｍ×ｎ個のカソードブロックが形成された電界放出装置を概略的に示す図である。
本発明による電界放出装置の特徴を説明するための図である。
本発明による電界放出装置の微細ローカルディミング動作を説明するための図である。]
実施例

[0026] 以下、本発明による微細ローカルディミングが可能な電界放出装置について添付の図面を参照して詳しく説明する。]
[0027] 本発明を説明するにあたって、本発明の理解を助けるために、ローカルディミングが可能な電界放出装置について簡略に説明すれば、次の通りである。]
[0028] 図２は、ローカルディミングが可能な電界放出装置を概略的に示す図であり、図３は、微細なローカルディミングのために、ｍ×ｎ個のカソードブロックが形成された電界放出装置を概略的に示す図である。] 図２ 図３
[0029] 図２を参照すれば、ローカルディミングが可能な電界放出装置の場合、多数のカソード電極２１０は、サブピクセルまたは特定の領域別にブロック化され、カソードブロックＣＢに含まれている。] 図２
[0030] すなわち、ゲート電極４００とアノード電極１１０に印加される電圧が固定された状態で、各カソードブロックＣＢに印加される電流の量を調節すれば、各カソードブロックＣＢに含まれたカソード電極２１０を通じて電界放出エミッタ２２０から放出される電子ビームの量が調節され、特定の領域の階調表現、言い替えれば、ローカルディミングが可能になる。]
[0031] ここで、各カソードブロックＣＢに印加される電流量は、ＴＦＴまたはＭＯＳＦＥＴなどのような半導体スイッチング回路（図示せず）を利用して調節することができる。また、パルス幅変調（Pulse Width Modulation：ＰＷＭ）方式またはパルス振幅変調（Pulse Amplitude Modulation：ＰＡＭ）方式を利用して調節することもできる。]
[0032] 一方、液晶ディスプレイ装置においてフルＨＤ級以上の高解像度出力、高いコントラスト比と動画再生時の残像問題を解決のためには、さらに精密なローカルディミングが必要であり、このためには、図３に示されたように、可能な限り、多数のカソードブロックＣＢを確保しなければならない。] 図３
[0033] しかしながら、図２のように、カソードブロックＣＢの個数が４個程度に多くない場合には、外部電極Ｅと各カソードブロックＣＢとを連結するための配線Ｌが単一の平面上に簡単に具現されるが、図３のように、精密なローカルディミングのために、カソードブロックＣＢの個数を増加させる場合、配線Ｌの個数もｍ×ｎ個に増加するようになり、これにより、配線連結が非常に複雑になり、単一の平面上に配線を配置することが非常に難しくなる。] 図２ 図３
[0034] また、電界放出エミッタ２２０から放出された電子の不要な充電及び放電によるアーク（Arcing）を防止するために、カソードブロックＣＢは、最大限互いに隣接して配置しなければならないが、カソード基板２００が単一の基板で具現されているので、ｍ×ｎ個のカソードブロックＣＢをｍ×ｎ個の外部電極Ｅと連結するためには、配線Ｌの線幅を非常に微細に形成しなければならない。]
[0035] しかしながら、配線Ｌの線幅を非常に微細に形成する場合、各配線Ｌの抵抗が大きくなると共に、配線Ｌどうしの抵抗差も大きく現われるので、各カソードブロックＣＢを調節するための電流制御信号がＲＣ遅延差異によって所望のタイミングに到逹しないという問題が惹起されることもできる。]
[0036] すなわち、このような問題に起因して、ローカルディミングが可能な電界放出装置においてカソードブロックＣＢの個数は、通常１０個未満に制限され、これは、精密なローカルディミングを不可能にする重要な要素になる。]
[0037] したがって、前述のような問題点を克服するために、本発明では、カソード基板を多層で構成し、且つ各カソード基板上に配線を多層で積層して配置することによって、カソードブロックの個数の制限なく、多数のカソードブロックにより微細なローカルディミングが可能にする。以下、これについてさらに詳しく説明する。]
[0038] 図４は、本発明による電界放出装置の特徴を説明するための図である。] 図４
[0039] 図４を参照すれば、本発明による電界放出装置は、カソード基板２００ａが多層のカソード基板２００よりなり、各カソード基板２００上には、各カソードブロックＣＢと外部電極Ｅを連結するための配線Ｌが積層されて配置されている。] 図４
[0040] ここで、前記配線Ｌは、内部電極２０１及びビアホール２０２を通じて各カソード基板２００の内部に積層されて配置される。]
[0041] このように、多層の各カソード基板２００上に各カソードブロックＣＢと外部電極Ｅを連結するための配線Ｌを積層して配置すれば、配線Ｌの配置自由度が大きく増加するようになる。]
[0042] すなわち、多数のカソードブロックＣＢが存在する場合にも、各カソードブロックＣＢと外部電極Ｅを連結するための配線Ｌが各カソード基板２００上に多層で積層されることができるので、カソード基板２００の個数によっていくらでも多い数のカソードブロックＣＢを具現することができるので、微細なローカルディミングが可能になる。]
[0043] また、本発明による電界放出装置は、前述のように、カソードブロックＣＢの個数が制限されないという利点を有すると共に、配線Ｌの線幅及びビアホール２０２の直径を調節することによって、各カソードブロックＣＢのＲＣ遅延時間を同一に調整することができ、これにより、各カソードブロックＣＢに伝達される電流制御信号が同一のタイミングに到逹するように制御することができる。]
[0044] 一方、カソード基板２００ａを多層で具現し、配線Ｌを多層で配置する方法としては、次のような２つの技術を利用することができる。]
[0045] 第一に、低温同時焼成セラミック（Low Temperature Co-fired Ceramic；以下、‘’‘ＬＴＣＣ’という）または高温同時焼成セラミック（High Temperature Co-fired Ceramic；以下、‘ＨＴＣＣ’という）のように、多層レイヤー具現が可能な技術を利用することができる。]
[0046] 具体的に、グリーンシートと呼ばれる各々のバルクセラミックレイヤーにパンチングとスクリーンプリンティングにより内部電極２０１とビアホール２０２を形成し、これを積層した後、焼成する。]
[0047] ここで、通常、ＬＴＣＣにおいては、電極として銀（Ａｇ）及び銀／パラジウム合金（Ａｇ／Ｐｄ）を使用し、ＨＴＣＣにおいては、電極としてタングステン（Ｗ）を使用し、基板自体は、セラミックを使用する。一般的に、ＬＴＣＣの場合、約９００℃、ＨＴＣＣの場合、約１６００℃の焼成温度を有し、個別セラミックレイヤーの厚さは、最小１０μｍである。]
[0048] 前記ＬＴＣＣまたはＨＴＣＣを利用した多層レイヤーの具現方法において、個別セラミックレイヤーを真空シーリングに備えた外部基板として使用するか、または個別セラミックレイヤーを真空シーリングに適したガラス基板にボンディングして具現する方法がいずれも可能である。]
[0049] 第二に、通常のプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）の製造時に利用される積層スクリーンプリンティング技術を利用することができる。]
[0050] 具体的に、各個別絶縁層に内部電極２０１及びビアホール２０２をプリンティングした後、乾燥し、さらにプリンティングする方法であって、このような積層スクリーンプリンティング技術によって各カソード基板上に配線が積層される構造を具現することができる。]
[0051] 図５は、本発明による電界放出装置の微細ローカルディミング動作を説明するための図である。] 図５
[0052] 図５に示されたように、本発明による電界放出装置は、各カソードブロックＣＢの個別的な電子ビームの調節によってアノード基板１００の特定の領域のみで発光が行われるように制御することができる。] 図５
[0053] したがって、本発明による電界放出装置を利用して高解像度の液晶ディスプレイを具現する場合、非常に精密なローカルディミングが可能であり、ひいては、ＬＣＤの解像度水準でも微細ローカルディミングが可能であり、また、高いコントラスト比と動画再生時の残像問題も解決することができる。]
[0054] 以上、本発明について好ましい実施例を中心に説明した。本発明の属する技術分野における通常の知識を有する者は、本発明が本発明の本質的な特性から逸脱しない範囲内で変形された形態で具現されることができることを理解することができるだろう。したがって、開示された実施例は、限定的な観点でなく、説明的な観点で考慮されなければならない。本発明の範囲は、前述の説明ではなく、特許請求範囲に示されており、それと同等な範囲内にあるすべての差異点は、本発明に含まれたものと解すべきである。]
[0055] １００アノード基板
１１０アノード電極
１２０蛍光体
２００カソード基板
２１０カソード電極
２２０電界放出エミッタ
３１０、３２０スペーサ
４００ゲート
Ｌ配線
Ｅ 外部電極]

权利要求:

請求項1
アノード基板の一面に形成されたアノード電極及び蛍光体と、前記アノード基板に対向するカソード基板の一面に形成された多数のカソード電極及び電界放出エミッタと、前記アノード基板と前記カソード基板との間に形成されたゲート電極と、を含み、サブピクセルまたは特定の領域別に前記多数のカソード電極がブロック化されて多数のカソードブロックを構成し、前記カソード基板が多層で形成され、前記各層のカソード基板上に前記各カソードブロックと外部電極の連結のための配線が多層で積層されて配置されることを特徴とする微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項2
特定の領域の微細ローカルディミングのために、前記特定の領域に該当するカソードブロックに電流制御信号が伝達された場合、前記カソードブロックの個別的な電子ビームの調節によって前記アノード基板の特定の領域のみで発光が行われることを特徴とする請求項１に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項3
前記カソードブロックに含まれた多数のカソード電極を通じて前記電界放出エミッタから放出される電子ビームの量が調節され、前記アノード基板の特定の領域のみで発光が行われることを特徴とする請求項２に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項4
前記配線は、内部電極及びビアホールを通じて前記各層のカソード基板上に積層されて配置されることを特徴とする請求項１に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項5
前記各カソードブロックに伝達される電流制御信号が同一のタイミングに到逹することができるように、前記配線の線幅及びビアホールの直径が変化することを特徴とする請求項４に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項6
低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）、高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）、積層スクリーンプリンティングのうちいずれか１つの方法によって、前記カソード基板が多層で形成され、各カソード基板に配線が多層で配置されることを特徴とする請求項１に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項7
前記低温同時焼成セラミック（ＬＴＣＣ）または高温同時焼成セラミック（ＨＴＣＣ）に使用された個別セラミックレイヤーが真空シーリングに備えた外部基板として使用されるか、または真空シーリングに適したガラス基板にボンディングされたことを特徴とする請求項６に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項8
前記アノード電極と前記ゲート電極との間に間隔維持のためのスペーサが形成され、前記ゲート電極と前記カソード電極との間に間隔維持のためのスペーサが形成されることを特徴とする請求項１に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。
請求項9
前記電界放出エミッタは、カーボンナノチューブ、カーボンナノ繊維及びカーボン系合成物質のうちいずれか１つよりなることを特徴とする請求項１に記載の微細ローカルディミングが可能な電界放出装置。