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KR20070040648A - 열전자 방출 백라이트 장치 - Google Patents

열전자 방출 백라이트 장치 Download PDF

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Publication number
KR20070040648A
KR20070040648A KR1020050096199A KR20050096199A KR20070040648A KR 20070040648 A KR20070040648 A KR 20070040648A KR 1020050096199 A KR1020050096199 A KR 1020050096199A KR 20050096199 A KR20050096199 A KR 20050096199A KR 20070040648 A KR20070040648 A KR 20070040648A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
spacer
substrate
anode electrode
electrode
hot electron
Prior art date
Application number
KR1020050096199A
Other languages
English (en)
Inventor
송병권
신문진
Original Assignee
삼성에스디아이 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 삼성에스디아이 주식회사 filed Critical 삼성에스디아이 주식회사
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Priority to US11/545,065 priority patent/US7569980B2/en
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
    • G02F1/00—Devices or arrangements for the control of the intensity, colour, phase, polarisation or direction of light arriving from an independent light source, e.g. switching, gating or modulating; Non-linear optics
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    • G02F1/1333—Constructional arrangements; Manufacturing methods
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    • G—PHYSICS
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    • G02F—OPTICAL DEVICES OR ARRANGEMENTS FOR THE CONTROL OF LIGHT BY MODIFICATION OF THE OPTICAL PROPERTIES OF THE MEDIA OF THE ELEMENTS INVOLVED THEREIN; NON-LINEAR OPTICS; FREQUENCY-CHANGING OF LIGHT; OPTICAL LOGIC ELEMENTS; OPTICAL ANALOGUE/DIGITAL CONVERTERS
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Abstract

본 발명은 열전자 방출 백라이트 장치에 관하여 개시한다. 개시된 열전자 방출 백라이트 장치는, 상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열전자 방출 백라이트 장치는: 소정 간격으로 나란하게 배치된 제1기판 및 제2기판; 상기 제1기판 및 제2기판의 내면에 각각 서로 대향되게 형성된 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극; 상기 제1기판 및 제2기판 사이를 밀봉하는 벽체 프레임; 마주보는 상기 벽체 프레임의 내측에 설치된 고정 스페이서 홀더 및 이동 스페이서 홀더; 상기 고정 스페이서 홀더 및 이동 스페이서 홀더에 양단이 결합되며, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 상기 간격을 유지하는 복수의 스페이서; 상기 스페이서 중 양측에 설치되어 상기 이동 스페이서 홀더를 상기 고정 스페이서 홀더로부터 바깥 방향으로 텐션을 주는 텐션 스페이서; 상기 제1기판 및 제2기판 사이에서 상기 스페이서 사이에 설치된 캐소드전극; 및 상기 제2 애노드전극 상에 형성된 형광층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

열전자 방출 백라이트 장치{Backlight device emitting thermal electron}
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전자 방출 백라이트 장치의 개략적 구성을 보여주는 평면도이다. 도 2는 도 1의 일부 II-II 선단면도이다.
도 3은 본 발명의 백라이트 장치에 적용된 스페이서의 일 예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 백라이트 장치에 적용된 스페이서 홀더의 단면도이다.
도 5는 도 1의 캐소드 전극의 공통전극과 제1 벽체프레임의 구조를 설명하는 단면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
110: 제1기판 112: 제1 애노드전극
114,124,154: 형광층 120: 제2기판
122: 제2 애노드 전극 131,132: 벽체 프레임
141,142: 스페이서 홀더 151: 스페이서
152: 텐션 스페이서 160: 캐소드 전극
162: 열방출 방출물질 164: 전자방출원
본 발명은 열전자 방출 백라이트 장치의 스페이서 홀더에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 열전자 방출 백라이트 장치에서 열전자 방출 와이어의 텐션을 유지하며, 열전자 방출 와이어들과 통전되는 공통전극을 구비한 스페이서 홀더에 관한 것이다.
액정 디스플레이 장치(liquid crystal display: LCD)는 배면에 백색광을 공급하는 백라이트가 설치되어 있다. 종래에는 백라이트로 냉음극관을 주로 사용하였으나 보다 박형의 백라이트를 위해서 평판 형태의 백라이트 장치가 요구되고 있다.
종래의 스트라이프 전극을 사용하는 백라이트 장치는 스트라이프 전극의 에지에서의 전자방출량이 집중되어서 방전(arching)이 일어나기 쉬우며, 휘도가 불균일한 문제가 있다.
평판 전극을 사용하는 백라이트 장치에서도 전극방출량이 고르게 분포되지 않을 수 있으며 따라서 휘도 불균일 문제가 있을 수 있다.
한편, 미국특허공개 제2005-0179363호에는 열전자를 방출하는 캐소드 전극을 사용하여 휘도를 향상시키는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 열전자 방출 캐소드 전극을 와이어 형상으로 현수되게 설치한 경우, 와이어가 열적 변형으로 늘어나면서 상부 또는 하부의 전극과 쇼트가 되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 각 와이어가 외부전원 연결을 위해서 평판 패널 사이의 벽체 프레임 바깥으로 연장되므로 벽체 프레임 부근에서의 와이어의 절단 문제가 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 열전자 방출 와이어들에 텐션력을 부가하는 수단을 구비한 열전자 방출 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 벽체 프레임에 열전자 방출 와이어들과 통전되는 전극을 형성함으로써 열전자 방출 와이어가 패널 바깥으로 연장되어서 파손되는 것을 방지하는 수단을 구비한 열전자 방출 백라이트 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 열전자 방출 백라이트 장치는:
소정 간격으로 나란하게 배치된 제1기판 및 제2기판;
상기 제1기판 및 제2기판의 내면에 각각 서로 대향되게 형성된 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극;
상기 제1기판 및 제2기판 사이를 밀봉하는 벽체 프레임;
마주보는 상기 벽체 프레임의 내측에 설치된 고정 스페이서 홀더 및 이동 스페이서 홀더;
상기 고정 스페이서 홀더 및 이동 스페이서 홀더에 양단이 결합되며, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 상기 간격을 유지하는 복수의 스페이서;
상기 스페이서 중 양측에 설치되어 상기 이동 스페이서 홀더를 상기 고정 스페이서 홀더로부터 바깥 방향으로 텐션을 주는 텐션 스페이서;
상기 제1기판 및 제2기판 사이에서 상기 스페이서 사이에 설치된 캐소드전극; 및
상기 제2 애노드전극 상에 형성된 형광층;을 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따르면, 상기 스페이서 홀더와 마주보는 상기 벽체 프레임은 각각 상부 프레임 및 하부 프레임으로 구성되어 있으며,
상기 상부 및 하부 프레임 사이에는 공통전극이 설치되며, 상기 캐소드 전극의 양단은 각각 마주보는 공통전극과 전기적으로 연결되낟.
상기 상부 프레임 및 하부프레임의 양면에 각각 프릿 글래스가 도포되어 있다.
상기 스페이서 홀더는 각각 상부 스페이서 홀더 및 하부 스페이서 홀더로 이루어져 있으며,
상기 상부 및 하부 스페이서 홀더에는 각각 상기 스페이서가 결합되는 스페이서 홈이 형성되어 있다.
또한, 상기 텐션 스페이서가 결합되는 상기 스페이서 홈은 곡선 형상이다.
상기 상부 및 하부 스페이서 홀더에는 각각 상기 캐소드 전극이 통과하는 캐소드 홈이 더 형성될 수 있다.
상기 스페이서는 유리 또는 알루미나로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 스페이서에는 개스통로가 형성된 것이 바람직하다.
상기 제2 애노드전극은 Al로 제조된 고반사 전극인 것이 바람직하다.
상기 스페이서의 표면에는 형광층이 형성될 수 있다.
상기 스페이서는, 상기 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극을 통전하는 도전성 스페이서일 수 있다.
상기 스페이서는, 비금속으로 형성된 바; 상기 바의 표면 및 상기 형광층 사 이에 형성된 반사막;을 구비할 수 있다.
상기 캐소드 전극은 텅스텐으로 형성될 수 있다.
상기 캐소드 전극의 외주에는 열전자 방출물질이 더 형성될 수 있다.
상기 열전자 방출물질의 표면에는 카본계 물질이 더 형성될 수 있다.
상기 제1 애노드전극 상에 형광층이 더 형성될 수 있다.
상기 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극은 평판 전극인 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서, 본 발명에 따른 열전자 방출 백라이트 장치의 바람직한 실시예들을 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 층이나 영역들의 두께는 명세서의 명확성을 위해 과장되게 도시된 것이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전자 방출 백라이트 장치의 개략적 구성을 보여주는 평면도이며, 도 2는 도 1의 II-II 선단면도이며, 도 1에서는 상부기판을 제외한 평면도를 도시하였으며, 도 2에서는 상부기판을 포함하는 단면도를 도시하였다.
도 1 및 도 2를 함께 참조하면, 상부기판인 제1기판(110)과 하부기판인 제2기판(120)이 소정 간격, 예컨대 10 ~ 30 mm 간격을 두고 나란하게 설치되어 있다. 제1기판(110) 및 제2기판(120)의 외곽은 제1 및 제2 벽체 프레임(131,132)으로 실링되어 있다. 제1 벽체 프레임(131)의 내측에는 고정 스페이서 홀더(141) 및 이동 스페이서 홀더(142)가 나란하게 설치되어 있다. 상기 스페이서 홀더(141,142)에는 제1기판(110) 및 제2기판(120)의 간격을 유지하는 바(bar) 형상의 스페이서(151,152)가 설치되어 있다. 스페이서(151,152)의 양단은 각각 스페이서 홀더 (141,142)에 결합된다.
스페이서 중 양측에는 대향하는 제2 벽체 프레임(132)을 향하여 볼록하게 설치된 텐션 스페이서(152)가 설치되어 있다. 텐션 스페이서(152)는 제2 벽체 프레임(132)과 반대방향으로 복원하려는 힘이 작용한다. 상기 스페이서들(141,142)은 유리 또는 알루미나로 형성될 수 있다. 상기 스페이서(141,142)는 도 3에 도시된 것과 같이 개스통로인 홈(143)이 형성될 수 있으며, 또한 개스통로로 홀(미도시)이 형성될 수도 있다. 이러한 개스통로는 백라이트 장치의 배기과정 등에서 기판(110,120) 사이의 개스의 흐름을 원활하게 한다.
상기 제1기판(110)은 후술하는 형광층(124)으로 부터 발생된 광이 투과하는 부재로서 LCD의 배면에 배치된다. 상기 제1기판(110)의 내면에는 제1 애노드전극(112), 예컨대 ITO 투명전극이 평판형으로 배치된다. 상기 제2기판(120)의 내면에는 제2 애노드전극(122)이 평판형으로 배치된다.
상기 스페이서들(141,142)의 사이에는 하나 이상의 캐소드 전극(160)이 현수되어 있다. 각 캐소드 전극(160)은 원기둥 형상인 것이 바람직하다. 캐소드전극(160)의 원주에는 5 ~ 20 ㎛ 두께의 열전자 방출물질(162), 예컨대 (Ba,Sr,Ca)CO3 이 형성되어 있다.
상기 열전자 방출물질(162)의 표면에는 전자방출원(164), 예컨대 CNT 물질, 그라파이트 파우더 등 카본계 물질이 코팅될 수 있다.
상기 캐소드전극(160)은 텅스텐으로 형성될 수도 있으며, 그 직경은 10 ~ 250 ㎛으로 형성될 수 있으며, 열전자 방출물질(162)은 10 ㎛ 두께로 형성될 수 있다. 그리고, 캐소드전극(160)으로부터 각 애노드전극은 0.5 mm ~ 15 mm 간격을 두고 배치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 백라이트 장치에 적용된 스페이서 홀더의 단면도이다.
도 4를 참조하면, 스페이서 홀더는 기판(110 및/또는 120)에 고정된 고정 스페이서 홀더(141)와 기판에 고정되지 않은 이동 스페이서 홀더(142)로 이루어져 있다. 각 스페이서 홀더(141,142)는 하부 스페이서 홀더(143) 및 상부 스페이서 홀더(144)로 구성된다. 상부 및 하부 스페이서 홀더(143,144)에는 스페이서(151)가 설치되는 스페이서 홈(145)이 형성되어 있다. 상부 및 하부 스페이서 홀더(143,144)의 양측에는 텐션 스페이서(152)를 위한 스페이서 홈(146)이 곡선으로 형성되어 있다. 한편, 상부 및 하부 스페이서 홀더(142,144)에서 상기 스페이서 홈(145,146) 사이에는 캐소드 전극(160)을 위한 캐소드 홈(147)이 형성될 수 있다. 상기 캐소드 홈(147)은 캐소드 전극(160)이 스페이서 홀더(143,144)를 가로지르도록 형성되며, 상기 스페이서 홈(145,146)은 스페이서(151,152)을 지지하도록 결합되는 부분에만 홈이 형성된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 제1 애노드전극(112) 및 제2 애노드전극(122)에는 3 ~ 15 kV 직류전압(Va)이 인가될 수 있으며, 상기 캐소드전극(160)에는 그 재질 및 길이에 따라서 수 ~ 수십 볼트 전압(Vc)이 인가된다.
상기 제2 애노드전극(122)의 내측면에는 소정 두께, 예컨대 3 ~ 10 ㎛ 의 형광층(124)이 도포되어 있다. 이 형광층(124)은 열전자 방출물질(162)로부터의 열전 자와 전자방출원(164)으로부터의 냉전자에 의해 여기되어서 가시광선을 방출한다.
상기 벽체프레임은 유리 프레임의 양면에 프릿 글래스(frit glass)이 대략 50 ㎛ 두께로 도포되어서 제1 애노드전극(112) 및 제2 애노드전극(122) 사이에 설치되며, 프릿(frit)의 용융으로 제1 애노드전극(112) 및 제2 애노드전극(122) 사이를 밀봉한다.
상기 제2 애노드전극(122)은 고 반사물질, 예컨대 Al 로 형성될 수 있다.
상기 스페이서(140)의 표면에는 대략 3~4 ㎛ 두께의 형광층(144)이 더 형성될 수 있다,
상기 스페이서(140)의 표면에는 형광층(144)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 스페이서(140) 및 상기 형광체(144) 사이에는 고반사물질, 예컨대 Al 반사막(142)이 형성되어 있을 수 있다. 스페이서(140)에 Al 반사막(142)이 형성된 경우, 이 Al 반사막(142)은 제1 애노드전극(112)과 제2 애노드전극(122)을 통전한다. 따라서, 제1 애노드전극(112) 및 제2 애노드전극(122)에 인가되는 전압(Va)은 동일하게 된다.
도 5는 도 1의 캐소드 전극의 공통전극과 제1 벽체프레임의 구조를 설명하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 제1 벽체프레임(131)이 하부 프레임(133) 및 상부 프레임(134)으로 구성되어 있으며, 각 프레임(133,134), 예컨대 유리 프레임의 상하면에 각각 50 ㎛ 두께의 프릿 글래스(frit glass)이 도포되어 있으며, 이들 프레임(133,134) 사이에 공통전극(170)이 배치된다. 공통전극(170)에는 캐소드 전극(160) 의 단들이 전기적으로 연결된다. 상기 공통전극(160)의 단이 외부로 노출되어서 캐소드 전압(Vc)이 인가된다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 열전자 방출 전계방출형 백라이트의 작용을 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.
제1 애노드전극(112)과 제2 애노드전극(122)에 10 kV 직류전압을 인가하고, 캐소드 전극(160)에 8 V 직류전압을 인가한다. 이어서, 열전자 방출물질(162)로부터 열전자가 방출되어서 형광층(114,154)을 여기한다. 형광층(114,154)에서는 백색의 가시광선이 방출되어서 제1 애노드전극(112), 제1기판(110)을 통하여 LCD 패널에 백색광을 제공한다. 또한, 반사막인 제2 애노드전극(122)으로 향한 열전자는 형광층(124)으로 향하며 형광층(124)을 여기하여 가시광을 방출한며, 이 가시광선을 제1기판(110)을 통하여 LCD 패널에 백색광을 제공한다.
제1 실시예에서, 열전자 방출물질(162)의 표면에 CNT(164)가 도포된 경우에는 전계효과에 의한 냉전자도 함께 방출되어서 형광체(114,124,154)로부터 백색광이 나오게 할 수 있다.
한편, 캐소드 전극(160)이 고온의 패키징 과정과 진공 배기공정 중 늘어날 수 있다. 이때 텐션 스페이서(152)는 이동 스페이서 홀더(142)를 고정 스페이서 홀더(141)로부터 멀어지는 방향으로 밀며 따라서 캐소드 전극(160)에 텐션을 작용하여 캐소드 전극(160)이 제1 및 제2 애노드 전극(112,122) 사이에서 현수되어서 유지된다.
또한, 캐소드 전극(160)과 연결된 공통전극(170)이 플레이트 형상으로 되어 있으며, 캐소드 전극(160)은 외부로 연결되어 있지 않으므로 외부 충격에 의한 캐소드 전극(160)의 파손이 방지된다.
본 발명에 따른 열전자 방출 백라이트 장치는 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극 사이의 캐소드 전극에 텐션을 부여하는 텐션 스페이스를 구비하며, 벽체 프레임에 캐소드 전극들과 전기적으로 연결된 공통전극을 사용함으로써 캐소드 전극의 파손을 방지할 수 있다.
본 발명은 도면을 참조하여 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 한해서 정해져야 할 것이다.

Claims (20)

  1. 소정 간격으로 나란하게 배치된 제1기판 및 제2기판;
    상기 제1기판 및 제2기판의 내면에 각각 서로 대향되게 형성된 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극;
    상기 제1기판 및 제2기판 사이를 밀봉하는 벽체 프레임;
    마주보는 상기 벽체 프레임의 내측에 설치된 고정 스페이서 홀더 및 이동 스페이서 홀더;
    상기 고정 스페이서 홀더 및 이동 스페이서 홀더에 양단이 결합되며, 상기 제1기판 및 제2기판 사이에 배치되어 상기 간격을 유지하는 복수의 스페이서;
    상기 스페이서 중 양측에 설치되어 상기 이동 스페이서 홀더를 상기 고정 스페이서 홀더로부터 바깥 방향으로 텐션을 주는 텐션 스페이서;
    상기 제1기판 및 제2기판 사이에서 상기 스페이서 사이에 설치된 캐소드전극;
    상기 제2 애노드전극 상에 형성된 형광층;을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서 홀더와 마주보는 상기 벽체 프레임은 각각 상부 프레임 및 하부 프레임으로 구성되어 있으며,
    상기 상부 및 하부 프레임 사이에는 공통전극이 설치되며, 상기 캐소드 전극의 양단은 각각 마주보는 공통전극과 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 상부 프레임 및 하부프레임의 양면에 각각 프릿 글래스가 도포된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서 홀더는 각각 상부 스페이서 홀더 및 하부 스페이서 홀더로 이루어져 있으며,
    상기 상부 및 하부 스페이서 홀더에는 각각 상기 스페이서가 결합되는 스페이서 홈이 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 텐션 스페이서가 결합되는 스페이서 홈은 곡선 형상인 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 상부 및 하부 스페이서 홀더에는 각각 상기 캐소드 전극이 통과하는 캐 소드 홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서는 유리 또는 알루미나로 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서에는 개스통로가 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제2 애노드전극은 고반사 전극인 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 제2 애노드전극은 Al로 제조된 전극인 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 스페이서의 표면에는 형광층이 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 스페이서는, 상기 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극을 통전하는 도전성 스페이서인 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 스페이서는, 비금속으로 형성된 바; 상기 바의 표면 및 상기 형광층 사이에 형성된 반사막;을 구비하는 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드 전극은 텅스텐으로 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  15. 제 14 항에 있어서,
    상기 캐소드 전극의 직경은 10 ~ 250 ㎛ 인 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 캐소드 전극의 외주에는 열전자 방출물질이 더 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 열전자 방출물질은 5 ~ 20 ㎛ 두께로 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 열전자 방출물질의 표면에는 카본계 물질이 더 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  19. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 애노드전극 상에 형광층이 더 형성된 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
  20. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1 애노드전극 및 제2 애노드전극은 평판 전극인 것을 특징으로 하는 열전자 방출 백라이트 장치.
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