JP2008117770A - 発光装置及び発光装置を用いる表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】厚さを増加させずに内部の熱を効率的に放出することができる放熱構造を有する発光装置を提供することを目的とする。また、上記発光装置をバックライトユニットに採用して画面のコントラスト特性を向上させ、優れた画質を実現することができる表示装置を提供することを他の目的とする。
【解決手段】互いに対向配置されて真空容器を構成する第１基板１２及び第２基板１４と、第１基板の内面に形成される電子放出ユニット１１０と、第２基板の内面に形成される発光ユニット１２０と、真空容器の内部に位置し、熱を吸収及び放出する熱伝達媒体３２と、を含み、第２基板１４は、発光ユニットにより発光が行われる有効領域（Ａ）と、有効領域（Ａ）の外郭に位置する非有効領域（ＮＡ）に区分され、熱伝達媒体３２は、非有効領域（ＮＡ）側に形成されることを特徴とする発光装置１００が提供される。
【選択図】図１

Description

本発明は、発光装置及び発光装置を用いる表示装置に関し、より詳細には、発光装置の放熱構造に関する。

最近、表示装置の一種である液晶表示装置が陰極線管を用いる表示装置に代わって幅広く使用されている。液晶表示装置は、印加電圧によってねじれ角が変化する液晶分子の誘電異方性を利用して、ピクセル別に光の透過量を変化させる特徴を有する。

このような液晶表示装置は、基本的に、液晶パネル組立体、及びこの液晶パネル組立体の後方に位置して、液晶パネル組立体に光を提供するバックライトユニットを含む。液晶パネル組立体は、バックライトユニットから放出される光の提供を受け、この光を液晶層の作用で透過または遮断させることによって、所定の画像を表示する。

バックライトユニットは、光源の種類によって分類されるが、そのうちの１つとして冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；以下、ＣＣＦＬとする）方式が公知されている。ＣＣＦＬは線光源であるため、ＣＣＦＬで発生した光を拡散シート、拡散板、及びプリズムシートなどの光学部材を経て液晶パネル組立体に向かって均等に分散させる。

しかし、ＣＣＦＬ方式では、ＣＣＦＬで発生した光が光学部材を経るので、相当な光の損失が発生する。従って、このような光の損失を考慮してＣＣＦＬから強い光を放出しなければならないので、消費電力が大きいという短所がある。また、ＣＣＦＬ方式は、構造上大面積化が難しいので、３０インチ以上の大型液晶表示装置に適用するのが難しいという短所があるといわれている。

そして、従来のバックライトユニットとして、発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；以下、ＬＥＤとする）方式が公知されている。ＬＥＤは点光源であって、通常は複数が形成され、反射シート、導光板、拡散シート、拡散板、及びプリズムシートなどの光学部材と組み合わせることによってバックライトユニットを構成する。このようなＬＥＤ方式は、応答速度が速くて色再現性が優れている長所があるが、価格が高くて厚さが厚い短所がある。

このように、従来のバックライトユニットは、光源の種類によって各々問題点がある。また、従来のバックライトユニットは、液晶表示装置が駆動される時に常に一定の明るさで点灯されているので、液晶表示装置に要求される画質の改善の実現が難しい問題点がある。

一例として、液晶パネル組立体が画像信号によって明るい部分及び暗い部分を含む任意の画面を表示する場合を考える。この場合、バックライトユニットが明るい部分を表示する液晶パネルのピクセル領域及び暗い部分を表示する液晶パネルのピクセル領域に互いに異なる強さの光を提供すれば、コントラスト特性が優れた画面を表示することができるであろう。

しかし、現在のバックライトユニットでは、上記のような機能を実現することができないため、従来の液晶表示装置は、画面のコントラスト特性を向上させるのに限界があった。

一方、電界による電子放出特性を利用して表示を行う電界放出表示装置（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ；以下、ＦＥＤとする）が公知されていて、このＦＥＤを液晶表示装置のバックライトユニットとして使用するための研究開発が進められている。

ＦＥＤは、基本的に、第１基板、第２基板及び密封部材から構成される真空容器と、第１基板の一面に提供されており、電子放出部及び駆動電極を含む電子放出ユニットと、第２基板の一面に提供されており、蛍光層及びアノード電極を含む発光ユニットからなる。

電子放出部は、駆動電極に印加される駆動信号によってピクセル別に電子を放出し、アノード電極は、数千ボルトの正の電圧の印加を受けて電子を蛍光層に加速させ、加速した電子は、当該ピクセルの蛍光層を発光させる。

このようなＦＥＤをバックライトユニットとして使用するためには、表示装置として使用する時より画面の輝度を高めなければならないので、アノード電極により高い電圧を印加する。したがって、電子放出部が放出する電流量の増加によって、ＦＥＤは多くの熱を発生する。

このような熱を外部に放出させることができずにＦＥＤに蓄積される場合、電子放出部の寿命は低下し、ＦＥＤの輝度は減少して、発光装置として機能できないという問題点がある。また、熱の放出のために別途の冷却ファンを使用することができるが、この場合、冷却ファンは、ＦＥＤの厚さを増加させる。

そこで、本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、本発明の目的とするところは、厚さを増加させずに内部の熱を効率的に放出することが可能な放熱構造を有する新規かつ改良された発光装置及び発光装置を用いる表示装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明のある観点によれば、互いに対向配置されて真空容器を構成する第１基板及び第２基板と、第１基板の内面に形成される電子放出ユニットと、第２基板の内面に形成される発光ユニットと、真空容器の内部に位置し、熱を吸収及び放出する熱伝達媒体と、を含み、第２基板は、発光ユニットにより発光が行われる有効領域と、有効領域の外郭に位置する非有効領域に区分され、熱伝達媒体は、非有効領域側に形成される発光装置が提供される。

また、熱伝達媒体は、非有効領域に位置するチャンバーと、チャンバー内に充填されている冷媒とを含むようにしてもよい。

また、チャンバーは、第１基板上に位置し、第１基板と共にチャンバーを形成するハウジングを含むようにしてもよい。

また、冷媒は、発光ユニットと接触するようにしてもよい。

また、発光ユニットは、蛍光層及び蛍光層のいずれか一面に形成されるアノード電極を含み、アノード電極は、冷媒と接触するようにしてもよい。

また、発光ユニットは、蛍光層と、蛍光層の間に配置される黒色層と、蛍光層及び黒色層のいずれか一面に形成されるアノード電極とを含み、アノード電極及び黒色層のうちの少なくともいずれか１つは、冷媒と接触するようにしてもよい。

また、真空容器は、第１基板及び第２基板の間の周縁に沿って形成される密封部材を含み、チャンバーは、密封部材の内側に位置する隔壁によって形成されるようにしてもよい。

また、隔壁は、密封部材に沿って閉領域を形成するように形成されるようにしてもよい。

また、隔壁は、第１基板及び第２基板に連結されるようにしてもよい。

冷媒は、エチレン系物質を含むようにしてもよい。

また、電子放出ユニットは、絶縁層を間において互いに交差する方向に沿って形成されるカソード電極及びゲート電極と、カソード電極に連結される電子放出部と、を含むようにしてもよい。

また、電子放出部は、炭素系物質及びナノメートルサイズ物質のうちの少なくとも１つを含むようにしてもよい。

また、上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、上記発光装置と、発光装置の前方に位置し、発光装置から放出される光の提供を受けて画像を表示するパネル組立体と、を含む表示装置が提供される。

また、パネル組立体は、行方向及び列方向に沿って複数のピクセルを有し、発光装置は、行方向及び列方向に沿ってパネル組立体より少数のピクセルを有して、各ピクセル別に互いに異なる強さの光を放出するようにしてもよい。

また、発光装置は、各ピクセル別に２〜８ビット（ｂｉｔ）の階調を表現するようにしてもよい。

以上説明したように本発明によれば、発光装置の厚さを増加させずに内部の熱を効率的に放出することができる。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

本発明の目的とするところは、厚さを増加させずに内部の熱を効率的に放出することが可能な放熱構造を有する発光装置を提供することにある。また、本発明の他の目的は、前記発光装置をバックライトユニットに採用して画面のコントラスト特性を向上させ、優れた画質を実現することができる表示装置を提供することにある。

図１は、本発明の第１実施例にかかる発光装置の断面図である。

図１を参照すれば、発光装置１００Ａは、所定の間隔をおいて対向配置される第１基板１２及び第２基板１４を含む。第１基板１２及び第２基板１４の周縁には密封部材１６が配置されて両基板を接合させ、それによって第１基板１２、第２基板１４、及び密封部材１６は真空容器を構成する。真空容器の内部空間は、約１０^−６Ｔｏｒｒの真空度に排気される。

密封部材１６は、バー（ｂａｒ）形態のフリットガラス（ｆｒｉｔ ｇｌａｓｓ）から構成されたり、第１基板１２及び第２基板１４の間に提供されたガラスフレーム（ｇｌａｓｓ ｆｒａｍｅ）、及びこのガラスフレームを両基板に接合させるフリットガラス（ｆｒｉｔ ｇｌａｓｓ）から構成される。

真空容器の内側の第１基板１２の内面には電子放出ユニット１１０が配置され、真空容器の内側の第２基板１４の内面には発光ユニット１２０が配置される。また、電子放出ユニット１１０及び発光ユニット１２０の間にはスペーサ１８が配置されて、第１基板１２及び第２基板１４の間の間隔を維持する。

電子放出ユニット１１０は、電子放出素子を含み、この電子放出素子は、電子源の種類によって熱陰極（ｈｏｔ ｃａｔｈｏｄｅ）を利用する方式及び冷陰極（ｃｏｌｄ ｃａｔｈｏｄｅ）を利用する方式に分類される。

ここで、冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、電界放出アレイ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｔｔｅｒ ａｒｒａｙ；以下、ＦＥＡとする）型、表面電導エミッション（ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ；以下、ＳＣＥとする）型、金属−絶縁層−金属（ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｍｅｔａｌ；以下、ＭＩＭとする）型、及び金属−絶縁層−半導体（ｍｅｔａｌ−ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ；以下、ＭＩＳとする）型等がある。

本発明の実施例による発光装置１００Ａは、一例として、ＦＥＡ型電子放出素子からなる電子放出ユニットを含む。

図２は、図１に示した発光装置の部分切開斜視図である。

図１及び図２を参照すれば、電子放出ユニット１１０は、第１基板１２の一方向（図２のｙ軸方向）に沿ってストライプパターンに形成されるカソード電極２０、絶縁層２２を間においてカソード電極２０と直交する方向（図２のｘ軸方向）に沿ってストライプパターンに形成されるゲート電極２４、及びカソード電極２０に電気的に連結される電子放出部２６を含む。

ゲート電極２４は、走査信号の印加を受けて走査電極として機能し、カソード電極２０は、データ信号の印加を受けてデータ電極として機能する。

カソード電極２０及びゲート電極２４の交差領域ごとにカソード電極２０に電気的に連結される電子放出部２６が形成される。そして、絶縁層２２及びゲート電極２４には各電子放出部２６に対応する開口部２２１及び２４１が形成されて、第１基板１２上に電子放出部２６が露出するようにする。

上記構造で、カソード電極２０及びゲート電極２４の１つの交差領域が発光装置の１つのピクセル領域に対応したり、２つ以上の交差領域が発光装置の１つのピクセル領域に対応する。後者の場合、１つのピクセル領域に対応する２つ以上のカソード電極及び２つ以上のゲート電極は、互いに電気的に連結されて同一な駆動電圧の印加を受ける。

電子放出部２６は、真空中で電界が加えられると電子を放出する物質、例えば炭素系物質またはナノメートルサイズ物質からなる。電子放出部２６は、一例として、炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、フラーレン（Ｃ_６０）、シリコンナノワイヤー、またはこれらの組み合わせ物質を含む。電子放出部２６の製造方法としては、スクリーン印刷、直接成長、化学気相蒸着、またはスパッタリングなどがある。

一方で、電子放出部２６は、モリブデン（Ｍｏ）またはシリコン（Ｓｉ）などを主材質とする先端の尖ったチップ構造物からなるものであってもよい。

次に、第２基板１４に形成される発光ユニット１２０は、蛍光層２８、蛍光層２８の一面に形成されるアノード電極３０を含む。蛍光層２８は、白色蛍光層からなるものであってもよく、赤色、緑色及び青色蛍光層が組み合わされた構造からなるものであってもよい。図面では、前者の場合の例を示した。

白色蛍光層は、第２基板１４の全面に１つの層で形成されてもよく、ピクセル領域ごとに１つの白色蛍光層が位置するように所定のパターンに区分されて形成されてもよい。赤色、緑色及び青色蛍光層は、１つのピクセル領域内で所定のパターンに区分されて位置するように形成される。

アノード電極３０は、蛍光層２８の表面を覆うアルミニウム（Ａｌ）などの金属膜からなる。アノード電極３０は、電子ビームを引き寄せる加速電極であって、高電圧（約数千ボルトの正の電圧）の印加を受けて蛍光層２８を高電位状態に維持し、蛍光層２８から放出された可視光のうちの第１基板１２に向かって放出された可視光を第２基板１４側に反射させて、画面の輝度を高める。

そして、真空容器の内部には電子放出ユニット１１０及び発光ユニット１２０から発生する熱を放出させる熱伝達媒体３２Ａが形成される。

第２基板１４は、実際に発光が行われる有効領域（Ａ）、及び有効領域（Ａ）の外郭に位置する非有効領域（ＮＡ）に区分され、熱伝達媒体２０は、非有効領域（ＮＡ）側に位置する。

熱伝達媒体３２Ａは、チャンバー３４Ａを形成するハウジング３６Ａ、及びチャンバー３４Ａ内に充填された冷媒３８Ａを含む。

ハウジング３６Ａは、密封部材１６の内側の第１基板１２及び第２基板１４のうちのいずれか１つの基板上に形成され、選択したいずれか１つの基板と共にチャンバー３４Ａを形成する。ここで、ハウジング３６Ａは、冷媒３８Ａが内部に注入されるチャンバーを形成することができれば、特定の形状に限定されずに多様に変更することができる。

ハウジング３６Ａは、密封部材１６などのガラス材質からなるが、熱伝導が優れている金属（単一金属または合金）材質からなるものであってもよい。

そして、チャンバー３４Ａ内に充填された冷媒３８Ａは、真空容器の内部に発生した熱を放熱板（図示せず）を通じて外部に放出させる。

冷媒３８Ａは、真空容器の内部の熱を吸収して外部に放出させることができるものであれば、固体、液体など物質の状態は問わない。冷媒３８Ａは、二酸化炭素、またはエチレン、エチレングリコールなどのエチレン系物質を含む。

また、熱伝達媒体３２Ａは、非有効領域（ＮＡ）側に局部的に形成されたり、有効領域（Ａ）を囲んで形成される。

第２基板１４の外面には、発光ユニット１２０から放出された光を分散させる拡散板４０が形成されることがある。

上記構造で、カソード電極２０及びゲート電極２４に所定の駆動電圧が印加されると、２つの電極の電圧差が臨界値以上であるピクセル領域で電子放出部２６の周囲に電界が形成され、これから電子が放出される。放出された電子は、アノード電極３０に印加された高電圧に引き寄せられて対応する蛍光層２８の部位に衝突することによって、これを発光させる。ピクセル別の蛍光層２８の発光の強さは、当該ピクセルの電子ビームの放出量に相応する。

このような駆動過程で電子放出ユニット及び発光ユニットから発生する熱は、熱伝達媒体３２Ａを通じて発光装置１００Ａの外部に放出される。このとき、放熱板は、熱の放出を促進させる。

図３は、本発明の第２実施例にかかる発光装置の断面図であり、図４は、本発明の第２実施例にかかる発光装置を概略的に示した分解斜視図である。便宜上、第２実施例では、第１実施例と同一な構成要素には同一な図面符号を使用し、これに対する詳細な説明は省略する。

図３を参照すれば、熱伝達媒体３２Ｂは、一例として、真空容器に形成されたチャンバー３４Ｂに注入される冷媒３８Ｂを含む。

チャンバー３４Ｂは、密封部材１６の内側に密封部材１６と間隔をおいて位置する隔壁３６Ｂによって形成される。隔壁３６Ｂは、第１基板１２及び第２基板１４を垂直に連結する形態に構成され、密封部材１６と共にチャンバー３４Ｂを形成する。ここで、隔壁３６Ｂは、第１基板１２及び第２基板１４に連結されるので、この第１、２基板１２、１４の間隔を維持するスペーサの機能もする長所がある。

また、隔壁３６Ｂは、図４に示したように、密封部材１６に沿って閉領域を形成するように形成される。

図５は、本発明の第３実施例にかかる発光装置の断面図である。便宜上、第３実施例では、第１実施例と同一な構成要素には同一図面符号を使用し、これに対する詳細な説明は省略する。

本発明の第３実施例による発光装置では、前記第２実施例の構造を基本とし、放熱効率を向上させるように、発光ユニット１２０Ｃが冷媒３８Ｃと直接接触するようにしている。つまり、発光ユニット１２０Ｃのアノード電極３０Ｃは、隔壁３６Ｃを横切って非有効領域（ＮＡ）まで所定の長さでのびて、冷媒３８Ｃと接触するようになる。

アノード電極３０Ｃは、多様なパターンで冷媒３８Ｃと接触する。図６Ａ及び図６Ｂは、前記アノード電極のパターンを示した図面である。

図６Ａ及び図６Ｂでは、アノード電極を点線で示す。図６Ａに示したように、アノード電極３０Ｃ’は、一側から部分的に延びて冷媒３８Ｃと接触する。また、図６Ｂに示したように、アノード電極３０Ｃ”は、冷媒３８Ｃの周囲に沿って全体的に延びて冷媒３８Ｃと接触する。

そして、隔壁３６Ｃは、図６Ａ及び図６Ｂに示したように、密封部材１６に沿って閉領域をなして形成されて、冷媒３８Ｃが有効領域（Ａ）を囲むようにする。あるいは、隔壁３６Ｃは、密封部材１６の一側辺に沿って形成されて、冷媒３８Ｃが非有効領域（ＮＡ）に部分的に位置するようにしてもよい。つまり、隔壁は、冷媒が内部に注入されるチャンバーを形成することができれば、その形状は多様に変更することができる。

このように、蛍光層２８及びアノード電極３０から放出された熱は、冷媒３８Ｃに伝達され、冷媒３８Ｃで吸収した熱は、第１基板１２の後面に位置する放熱板（図示せず）を通じて外部に放出される。この過程で、アノード電極３０は冷媒３８Ｃと直接接触するので、相互間の熱伝達効率が向上するようになる。

図７は、本発明の第４実施例にかかる発光装置の断面図である。便宜上、第４実施例では、第１実施例と同一な構成要素には同一図面符号を使用して、これに対する詳細な説明は省略する。

図７を参照すれば、発光装置１００Ｄは、蛍光層２８Ｄと、この蛍光層２８Ｄの間に形成される黒色層４２と、この蛍光層２８Ｄ及び黒色層４２の一面に形成されるアノード電極３０Ｄとを含む、発光ユニット１２０Ｄを含む。

本実施例では、黒色層４２が隔壁３６Ｄを横切って非有効領域（ＮＡ）までのびて、冷媒３８Ｄと接触する。黒色層４２の延長パターンは、第３実施例で見たアノード電極の延長パターンと同様に形成される。

また、本実施例では、黒色層４２がのびた場合についてのみ説明したが、黒色層だけでなくアノード電極も同時にのびて、冷媒と接触することができる。

図８は、本発明の第１〜第４実施例による発光装置を使用した本発明の一実施例による表示装置の分解斜視図であり、図９は、図８に示された液晶パネル組立体の部分切開斜視図である。第１〜第４実施例の発光装置１００Ａ、１００Ｂ、１００Ｃ、１００Ｄは、下記で説明する液晶表示装置のバックライトユニットとして使用される。

図８を参照すれば、本発明の一実施例による表示装置２００は、行方向及び列方向に沿って任意のピクセルを有する液晶パネル組立体２１０と、液晶パネル組立体２１０の後方に位置し、液晶パネル組立体２１０に光を提供する発光装置１００とを含む。

本発明の実施例による発光装置１００は、行方向及び列方向に沿って液晶パネル組立体２１０より少数のピクセルを有し、発光装置１００の１つのピクセルが液晶パネル組立体２１０の２つ以上のピクセルに対応する。

ここで、行方向は、表示装置２００の一方向、一例として、液晶パネル組立体２１０が表示する画面の水平方向（図８のｘ軸方向）と定義し、列方向は、表示装置２００の他の一方向、一例として、液晶パネル組立体２１０が表示する画面の垂直方向（図８のｙ軸方向）と定義する。

この時、発光装置１００のカソード電極２０は列方向と平行に形成され、発光装置１００のゲート電極２４は行方向と平行に形成される。

行方向に沿った液晶パネル組立体２１０のピクセル数及び発光装置１００のピクセル数を各々Ｍ及びＭ’とし、列方向に沿った液晶パネル組立体２１０のピクセル数及び発光装置１００のピクセル数を各々Ｎ及びＮ’とすると、液晶パネル組立体２１０のピクセル数（解像度）はＭ×Ｎで表現され、発光装置１００のピクセル数（解像度）はＭ’×Ｎ’で表現される。

この時、液晶パネル組立体２１０のピクセル数を示すＭ及びＮは、各々２４０以上の整数であると定義され、発光装置１００のピクセル数を示すＭ’及びＮ’は、各々２〜９９のうちのいずれか１つの整数であると定義される。

上記構成によって、発光装置１００は、ピクセル別にこれに対応する液晶パネル組立体２１０のピクセルに互いに異なる強さの光を提供して、画面の動的コントラスト比を高める。

図９を参照すれば、液晶パネル組立体２１０は、互いに対向配置される透明な第３基板４４及び第４基板４６と、第３基板４４及び第４基板４６の間に注入される液晶層４８とを含む。第３基板４４の内面には画素電極５０及びスイッチング素子５２が形成され、第４基板４６の内面には共通電極５４が形成される。

第３基板４４及び第４基板４６の外面には、偏光軸が互いに直交する一対の偏光板５６、５８が配置され、液晶層４８を間において配向膜６０が互いに対向配置される。

第３基板４４の内面には、ゲート信号（走査信号）を伝達する複数のゲート線６２、及びデータ信号を伝達する複数のデータ線６４が形成される。ゲート線６２は行方向に沿って互いに平行に位置し、データ線６４は列方向に沿って互いに平行に位置する。

画素電極５０は、サブピクセルごとに１つずつ位置して、スイッチング素子５２を通じてゲート線６２及びデータ線６４に連結される。

そして、第４基板４６及び共通電極５４の間にはカラーフィルター６６が配置される。カラーフィルター６６は、１つのサブピクセルに対応する赤色、緑色、及び青色フィルターからなり、赤色、緑色、及び青色の３つのフィルターが位置する３つのサブピクセルが１つのピクセルを構成する。

上記構成の液晶パネル組立体２１０で、スイッチング素子５２がターンオンされると、画素電極５０及び共通電極５４の間に電界が形成され、この電界によって液晶層４８に位置する液晶分子のねじれ角が変化する。液晶パネル組立体２１０は、サブピクセル別に液晶分子のねじれ角を調節し、光の透過量を制御することによって、所定のカラー画像を表示する。

図１０は、本発明の一実施例にかかる表示装置を駆動する構成のブロック図である。

図１０を参照すれば、本実施例の液晶表示装置は、液晶パネル組立体２１０と、液晶パネル組立体２１０に連結されるゲート駆動部２１２及びデータ駆動部２１４と、データ駆動部２１４に連結される階調電圧生成部２１６と、発光装置１００と、これらを制御する信号制御部２１８とを含む。

液晶パネル組立体２１０は、等価回路で見る時、複数の信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）と、この信号線に連結されて、ほぼ行列形態に配列された複数の画素（ｐｉｘｅｌ）（ＰＸ）とを含む。信号線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ、Ｄ_１−Ｄ_ｍ）は、ゲート信号（走査信号ともいう）を伝達する複数のゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）と、データ信号を伝達する複数のデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）とを含む。

各画素（ＰＸ）、例えばｉ番目（ｉ＝１、２、…、ｎ）のゲート線（Ｇ_ｉ）及びｊ番目（ｊ＝１、２、…、ｍ）のデータ線（Ｄ_ｊ）に連結された画素２１１は、信号線（Ｇ_ｉ、Ｄ_ｊ）に連結されたスイッチング素子（Ｑ）と、これに連結された液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）とを含む。ストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）は、必要に応じて省略することができる。

スイッチング素子（Ｑ）は、液晶パネル組立体２１０の下部基板（図示せず）に形成される薄膜トランジスタなどの三端子素子であって、その制御端子はゲート線（Ｇ_ｉ）に連結され、入力端子はデータ線（Ｄ_ｊ）に連結され、出力端子は液晶キャパシタ（Ｃｌｃ）及びストレージキャパシタ（Ｃｓｔ）に連結されている。

階調電圧生成部２１６は、画素（ＰＸ）の透過率に関する二組の階調電圧の集合（または基準階調電圧の集合）を生成する。二組のうちの一組は共通電圧（Ｖｃｏｍ）に対して正の値を有し、他の一組は負の値を有する。

ゲート駆動部２１２は、液晶パネル組立体２１０のゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に連結されて、ゲートオン電圧（Ｖｏｎ）及びゲートオフ電圧（Ｖｏｆｆ）の組み合わせからなるゲート信号をゲート線（Ｇ_１−Ｇ_ｎ）に印加する。

データ駆動部２１４は、液晶パネル組立体２１０のデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に連結されて、階調電圧生成部２１６から階調電圧を選択し、これをデータ信号としてデータ線（Ｄ_１−Ｄ_ｍ）に印加する。しかし、階調電圧生成部２１６が全ての階調に対する電圧を提供せずに、定められた数の基準階調電圧だけを提供する場合、データ駆動部２１４は、基準階調電圧を分圧して、全ての階調に対する階調電圧を生成し、この中からデータ信号として印加する階調電圧を選択する。

信号制御部２１８は、ゲート駆動部２１２、データ駆動部２１４、及び発光装置制御部２２０などを制御する。信号制御部２１８は、外部のグラフィック制御器（図示せず）から入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及びその表示を制御する入力制御信号を受信する。

入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）は、各画素（ＰＸ）の輝度（ｌｕｍｉｎａｎｃｅ）情報を含み、輝度は、定められた数、例えば１０２４（＝２^１０）、２５６（＝２^８）、または６４（＝２^６）個の階調（ｇｒａｙ）を有している。入力制御信号の例としては、垂直同期信号（Ｖｓｙｎｃ）及び水平同期信号（Ｈｓｙｎｃ）、メインクロック信号（ＭＣＬＫ）、データイネーブル信号（ＤＥ）などがある。

信号制御部２１８は、入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）及び入力制御信号に基づいて入力画像信号（Ｒ、Ｇ、Ｂ）を液晶パネル組立体２１０の動作条件に合うように適切に処理して、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）及びデータ制御信号（ＣＯＮＴ２）などを生成した後、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）をゲート駆動部２１２に送信し、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）及び処理した画像信号（ＤＡＴ）をデータ駆動部２１４に送信する。また、信号制御部２１８は、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）、データ制御信号（ＣＯＮＴ２）、及び処理した画像信号（ＤＡＴ）を発光装置制御部２２０に伝達する。

発光装置１００は、発光装置制御部２２０と、コラム駆動部２２２と、走査駆動部２２４と、表示部２２６とを含む。

表示部２２６は、走査信号を伝達する複数の走査線（Ｓ_１−Ｓ_ｐ）と、コラム信号を伝達する複数のコラム線（Ｃ_１−Ｃ_ｑ）と、複数の発光ピクセル（ＥＰＸ）とを含む。複数の発光ピクセル（ＥＰＸ）の各々は、走査線（Ｓ_１−Ｓ_ｐ）及び走査線に交差するコラム線（Ｃ_１−Ｃ_ｑ）によって定義される領域に位置する。走査線（Ｓ１−Ｓｐ）は走査駆動部２２４に連結され、コラム線（Ｃ_１−Ｃ_ｑ）はコラム駆動部２２２に連結される。そして、走査駆動部２２４及びコラム駆動部２２２は、発光装置制御部２２０に連結されて、発光装置制御部２２０の制御信号によって動作する。

上記において、複数の走査線（Ｓ_１−Ｓ_ｐ）は発光装置の走査電極であり、コラム線（Ｃ_１−Ｃ_ｑ）はデータ電極である。

発光装置制御部２２０は、ゲート制御信号（ＣＯＮＴ１）を利用して走査駆動部２２４を制御する走査駆動部制御信号（ＣＳ）を生成して伝達する。そして、データ制御信号を利用してコラム駆動部制御信号（ＣＣ）を生成し、画像信号（ＤＡＴ）に対応するコラム信号（ＣＬＳ）を生成する。生成されたコラム駆動部制御信号（ＣＳ）及びコラム信号（ＣＬＳ）は、コラム駆動部２２２に伝達される。発光装置制御部２２０は、１つのフレームの画像信号（ＤＡＴ）から発光装置１００のピクセル別の輝度情報を生成し、生成された輝度情報によってコラム信号（ＣＬＳ）を生成する。

走査駆動部２２４は、受信した走査駆動部制御信号に基づいて所定のパルスを有する走査信号を順次に走査線（Ｓ_１−Ｓ_ｐ）に印加する。コラム駆動部２２２は、受信したコラム駆動部制御信号に基づいてカラー信号に対応する駆動電圧を各コラム線（Ｃ_１−Ｃ_ｑ）に印加する。

上記構成によって、発光装置１００の表示部２２６は、画像信号と同期された駆動信号の印加を受けて、各ピクセル別の輝度情報によって適正な強さの光を放出し、これを液晶パネル組立体２１０に提供する。発光装置表示部２２６の各発光ピクセル（ＥＰＸ）は、２〜８ビット（ｂｉｔ）の階調を表現することができるように駆動するのが好ましい。

これによって、液晶パネル組立体２１０が位置別に互いに異なる明るさの画面を表示する時、発光装置１００は、明るい部分を表示する液晶パネル組立体２１０のピクセル領域に強い光を提供し、暗い部分を表示する液晶パネル組立体２１０のピクセル領域に弱い光を提供することができる。また、黒色を表示する液晶パネル組立体２１０のピクセルに対応する発光装置１００の発光ピクセルは、ターンオフされる。

その結果、本実施例の表示装置２００は、上記過程を通じて画面のコントラスト特性を向上させることができる。

本発明による表示装置は、前記構成の発光装置をバックライトユニットとして使用することによって、従来のＣＣＦＬ方式及びＬＥＤ方式のバックライトユニットと比較する時、下記の長所を有する。

本発明の実施例による発光装置は、面光源であるので、ＣＣＦＬ方式及びＬＥＤ方式のバックライトユニットに使用される多数の光学部材を必要としない。したがって、本発明の実施例による表示装置は、光学部材を経ることで発生する光の損失がほとんどなく、光の損失を考慮して過度な強さの光を放出しなくてもよいので、低い消費電力で優れた効率を得ることができる。

また、本発明の実施例による発光装置は、光学部材を使用しないので、これに伴う製造費用を節減することができ、ＬＥＤ方式のバックライトユニットより製造費用が低い。それだけでなく、本発明の実施例による発光装置は、大型化が容易であるので、３０インチ以上の大型液晶表示装置に容易に適用される。

また、本発明の実施例による発光装置は、バックライトユニットなどの高輝度用に使用されても、真空容器の内部に冷媒などの熱伝達媒体を形成することによって、厚さを一定に維持しつつ、真空容器の内部の熱を効率的に放出させることができる。

また、本発明の実施例による発光装置は、別途の冷却ファンが必要ないので、全体的にコンパクトに構成され、放熱効率の向上によって電子放出部の寿命を向上させることができる。

また、発光装置をバックライトユニットとして使用する本発明の実施例による表示装置は、画面のコントラスト特性を向上させて、表示品質を向上させることができ、消費電力を低くすることができ、大型化が容易である。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の第１実施例にかかる発光装置の断面図である。 ＦＥＡ型電子放出素子を含む発光装置の部分切開斜視図である。 本発明の第２実施例にかかる発光装置の断面図である。 本発明の第２実施例にかかる発光装置を概略的に示した分解斜視図である。 本発明の第３実施例にかかる発光装置の断面図である。 本発明の第３実施例にかかる発光装置の概略的な平面図である。 本発明の第３実施例にかかる発光装置の概略的な平面図である。 本発明の第４実施例にかかる発光装置の断面図である。 本発明の一実施例にかかる表示装置の分解斜視図である。 図８に示された表示装置が有する液晶パネル組立体の部分切開斜視図である。 本発明の一実施例にかかる表示装置を駆動する構成のブロック図である。

符号の説明

１２ 第１基板
１４ 第２基板
１６ 密封部材
１８ スペーサ
２０ カソード電極
２２ 絶縁層
２４ ゲート電極
２６ 電子放出部
２８ 蛍光層
３０ アノード電極
３２ 熱伝達媒体
３４ チャンバー
３６Ａ ハウジング
３６Ｂ、３６Ｃ 隔壁
３８ 冷媒
４０ 拡散板
４２ 黒色層
４４ 第３基板
４６ 第４基板
４８ 液晶層
５０ 画素電極
５２ スイッチング素子
５４ 共通電極
５６、５８ 偏光板
６０ 配向膜
６２ ゲート線
６４ データ線
６６ カラーフィルター
１００ 発光装置
１１０ 電子放出ユニット
１２０ 発光ユニット
２００ 表示装置
２１０ 液晶パネル組立体
２１１ 画素
２１２ ゲート駆動部
２１４ データ駆動部
２１６ 階調電圧生成部
２１８ 信号制御部
２２１、２４１ 開口部
２２０ 発光装置制御部
２２２ コラム駆動部
２２４ 走査駆動部
２２６ 表示部

Claims (15)

1. 互いに対向配置されて真空容器を構成する第１基板及び第２基板と、
   前記第１基板の内面に形成される電子放出ユニットと、
   前記第２基板の内面に形成される発光ユニットと、
   前記真空容器の内部に位置し、熱を吸収及び放出する熱伝達媒体と、
   を含み、
   前記第２基板は、前記発光ユニットにより発光が行われる有効領域と、前記有効領域の外郭に位置する非有効領域に区分され、
   前記熱伝達媒体は、前記非有効領域側に形成されることを特徴とする、発光装置。
2. 前記熱伝達媒体は、前記非有効領域に位置するチャンバーと、前記チャンバー内に充填されている冷媒とを含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記チャンバーは、前記第１基板上に位置し、前記第１基板と共に前記チャンバーを形成するハウジングを含むことを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記冷媒は、前記発光ユニットと接触することを特徴とする、請求項２または３のいずれかに記載の発光装置。
5. 前記発光ユニットは、蛍光層及び前記蛍光層のいずれか一面に形成されるアノード電極を含み、前記アノード電極は、前記冷媒と接触することを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の発光装置。
6. 前記発光ユニットは、蛍光層と、前記蛍光層の間に配置される黒色層と、前記蛍光層及び前記黒色層のいずれか一面に形成されるアノード電極とを含み、前記アノード電極及び前記黒色層のうちの少なくともいずれか１つは、前記冷媒と接触することを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の発光装置。
7. 前記真空容器は、前記第１基板及び前記第２基板の間の周縁に沿って形成される密封部材を含み、前記チャンバーは、前記密封部材の内側に位置する隔壁によって形成されることを特徴とする、請求項２〜６のいずれかに記載の発光装置。
8. 前記隔壁は、前記密封部材に沿って閉領域を形成するように形成されることを特徴とする、請求項７に記載の発光装置。
9. 前記隔壁は、前記第１基板及び前記第２基板に連結されることを特徴とする、請求項７または８のいずれかに記載の発光装置。
10. 前記冷媒は、エチレン系物質を含むことを特徴とする、請求項２〜９のいずれかに記載の発光装置。
11. 前記電子放出ユニットは、絶縁層を間において互いに交差する方向に沿って形成されるカソード電極及びゲート電極と、
    前記カソード電極に連結される電子放出部と、
    を含むことを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の発光装置。
12. 前記電子放出部は、炭素系物質及びナノメートルサイズ物質のうちの少なくとも１つを含むことを特徴とする、請求項１１に記載の発光装置。
13. 請求項１〜１２のうちのいずれか一項に記載の発光装置と、
    前記発光装置の前方に位置し、前記発光装置から放出される光の提供を受けて画像を表示するパネル組立体と、
    を含むことを特徴とする、表示装置。
14. 前記パネル組立体は、行方向及び列方向に沿って複数のピクセルを有し、
    前記発光装置は、前記行方向及び前記列方向に沿って前記パネル組立体より少数のピクセルを有して、各ピクセル別に互いに異なる強さの光を放出することを特徴とする、請求項１３に記載の表示装置。
15. 前記発光装置は、各ピクセル別に２〜８ビットの階調を表現することを特徴とする、請求項１４に記載の表示装置。

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