JP2008288203A - 発光装置及びこの発光装置を光源として使用する表示装置 - Google Patents

発光装置及びこの発光装置を光源として使用する表示装置 Download PDF

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Abstract

【課題】輝度均一性を改善した発光装置及びこの発光装置を光源として使用する表示装置を提供する。
【解決手段】輝度均一性を改善した発光装置、及び、この発光装置を光源として使用する表示装置を開示する。発光装置は互いに距離を置いて位置する少なくとも2つの発光領域及び発光領域の間に位置する非発光領域を含む発光パネルと、発光パネルの前方に位置し、発光領域に対応する少なくとも2つの第1拡散部と非発光領域に対応する第2拡散部を含む拡散部材を含む。第2拡散部は第1拡散部より高い拡散透過率を有する。
【選択図】図1

Description

本発明は発光装置に関し、より詳しくは輝度均一性を改善した発光装置及びこの発光装置を光源として使用する表示装置に関するものである。
外部から見る時に、光が射出されていることを認識できる全ての種類の装置を一括して発光装置と言えるならば、前面基板に蛍光層とアノード電極を含む発光ユニットを備え、後面基板に電子放出素子からなる電子放出ユニットを備えた発光装置が公知である。前面基板と後面基板の周縁には密封部材が配置されて両基板を接合させ、内部空間が排気されて真空容器を構成する。
電子放出素子としては電界放出アレイ(field emission array;FEA)型と表面電導放出(surface-conduction emission;SCE)型がよく知られている。電子放出素子から放出した電子は蛍光層を励起させて可視光を放出させる。この時、アノード電極が数キロボルト以上の高電圧の印加を受けて前記電子を蛍光層に加速させる。
前述した発光装置は液晶表示パネルのような受光型表示パネルを備える表示装置内で光源として利用することができる。この場合、発光装置は輝度均一性が優れていなければならない。
しかし、前記発光装置は駆動時に高密度電子ビームの提供を受ける蛍光層部位では強い光を放出する一方、低密度電子ビームの提供を受ける蛍光層部位では弱い光を放出する。このような輝度差によって従来の発光装置は低い輝度均一性を示す。
従って、本発明は前記問題点を解消するためのもので、解決しようとする課題は、輝度均一性を改善した発光装置及びこの発光装置を光源として使用する表示装置を提供することにある。
本発明の一実施例による発光装置は、互いに距離を置いて位置する少なくとも2つの発光領域及び発光領域の間に位置する非発光領域を含む発光パネルと、発光パネルの前方に位置し、発光領域に対応する少なくとも2つの第1拡散部及び非発光領域に対応する第2拡散部を含む拡散部材を含む。第2拡散部は第1拡散部より高い拡散透過率を有する。
第1拡散部は60乃至80%の拡散透過率を有することができ、第2拡散部は80乃至100%の拡散透過率を有することができる。
第1拡散部と第2拡散部は透明樹脂で形成されるベース層と、ベース層に含まれた光分散剤を含み、第2拡散部が第1拡散部より高い密度の光分散剤を含むことができる。
第1拡散部で単位面積当り光分散剤が占める面積比率は50乃至80%であってもよく、第2拡散部で単位面積当り光分散剤が占める面積比率は70乃至100%であってもよい。
発光パネルは互いに対向配置される第1基板及び第2基板と、第1基板の一面に位置し、電子放出素子からなる電子放出ユニットと、第2基板の一面に位置し、蛍光層とアノード電極を含む発光ユニットを含むことができる。
発光パネルは複数の画素領域を形成し、それぞれの画素領域は少なくとも1つの電子放出素子を備えることができる。発光領域は画素領域に対応し、非発光領域は画素領域の境界部分に対応することができる。
電子放出素子はカソード電極と、カソード電極に電気的に連結される少なくとも1つの電子放出部と、絶縁層によってカソード電極から絶縁され、カソード電極と交差するゲート電極を含むことができる。
一方、電子放出素子は第1電極と、第1電極と絶縁されて第1電極と交差する第2電極と、第1電極に電気的に連結される第1導電層と、第2電極に電気的に連結され、第1導電層と距離を置いて位置する第2導電層と、第1導電層と第2導電層の間に位置する電子放出部を含むことができる。
本発明の一実施例による表示装置は、映像を表示する表示パネルと、表示パネルに光を提供し、互いに距離を置いて位置する少なくとも2つの発光領域及び発光領域の間に位置する非発光領域を含む発光パネルと、表示パネルと発光パネルの間に位置し、発光領域に対応する少なくとも2つの第1拡散部及び非発光領域に対応する第2拡散部を備える拡散部材を含む。第2拡散部は第1拡散部より高い拡散透過率を有する。
表示パネルが第1画素を形成する時、発光パネルは第1画素より少ない個数の第2画素を形成し、第2画素別に発光強度を独立的に制御することができる。表示パネルは液晶表示パネルであり得る。
本発明による発光装置は、発光パネルの前方に第1拡散部と第2拡散部からなる拡散部材を備えることによって輝度均一性を改善することができる。また、前記発光装置を光源として使用する本発明による表示装置は発光パネルの画素別輝度制御によって画面のコントラスト比を高め、表示品質を向上させることができる。
以下、添付した図面を参照して本発明の実施例について本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が容易に実施できるように詳しく説明する。本発明は多様で相異なる形態で実現することができ、ここで説明する実施例に限られない。
本発明の実施例で発光装置と称するものは、外部から見る時、光を射出していることを認識することができる全ての装置を含む。したがって、記号、文字、数字及び映像などを表示して情報を伝達するすべてのディスプレイの装置も発光装置に含まれる。また、発光装置は表示装置で受光型表示パネルに光を提供する光源として利用することができる。
図1から図4を参照して本発明の第1実施例による発光装置について説明する。
図1と図2を参照すると、本実施例の発光装置100は発光パネル10と、発光パネル10の前方で発光パネル10と所定の距離を置いて位置する拡散部材50を含む。
発光パネル10は互いに対向配置される第1基板12と第2基板14及び第1基板12と第2基板14の間に配置されて両基板(12、14)を接合させる密封部材24からなる真空容器を含む。真空容器の内部はほぼ10-6Torrの真空度を維持する。
発光パネル10は駆動時に互いに距離を置いて位置する複数の発光領域16と、発光領域16の間に位置する格子模様の非発光領域18を形成する。発光パネル10はまた、発光パネル10内部の駆動電極と第1基板12の裏面に位置する駆動回路アセンブリー(図示せず)を連結して駆動電極に駆動電圧を印加する接続部材(20、22)を含む。
図3と図4を参照すると、第1基板12と第2基板14の中で密封部材24の内側に位置する領域は実際可視光放出に寄与する有効領域と、有効領域を囲む非有効領域に区分することができる。第1基板12内面の有効領域には電子放出のための電子放出ユニット26が位置し、第2基板14内面の有効領域には可視光放出のための発光ユニット28が位置する。
発光ユニット28が位置する第2基板14が発光装置10の前面基板になることができ、電子放出ユニット26が位置する第1基板12が発光装置10の後面基板になることができる。第1基板12と第2基板14の間にはスペーサ(図示せず)が配置されて両基板(12、14)の間隔を一定に維持させる。
本実施例で電子放出ユニット26は電界放出アレイ(FEA)型電子放出素子からなる。
電子放出ユニット26は電子放出部30と、電子放出部30の電子放出量を制御する駆動電極(32、34)を含む。駆動電極(32、34)は第1基板12の一方向(図3に示されたy軸方向)に沿って帯状で形成されるカソード電極32と、絶縁層36を介してカソード電極32上部でカソード電極32と交差する方向(図3に示されたx軸方向)に沿って帯状で形成されるゲート電極34を含む。
カソード電極32とゲート電極34の交差領域ごとにゲート電極34と絶縁層36に開口部341、361が形成されてカソード電極32の表面を一部露出させ、絶縁層開口部361内側にカソード電極32上に電子放出部30が位置する。
電子放出部30は真空中で電界が加えられると電子を放出する物質、たとえば炭素系物質またはナノメートル(nm)サイズ物質を含むことができる。電子放出部30は例えば、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、フラレン(C60)、シリコンナノワイヤー及びこれらの組み合わせからなる群より選択される物質を含むことができる。
この他、電子放出部はモリブデン(Mo)またはシリコン(Si)等を主材質とする先端のとがっているチップ構造物として作ることができる。
上述した構造で1つのカソード電極32と1つのゲート電極34及びカソード電極32とゲート電極34の交差領域に位置する電子放出部30が1つの電子放出素子を構成する。そして、1つの電子放出素子または2つ以上の電子放出素子が集まって発光パネル10の1つの画素領域を形成する。
次に、発光ユニット28はアノード電極38と、アノード電極38の一面に位置する蛍光層40と、蛍光層40を覆う反射膜42を含む。
アノード電極38は蛍光層40から放射される可視光を透過させるようにITO(インジウムスズ酸化物)のような透明な導電物質で形成される。アノード電極38は電子ビームを引き寄せる加速電極で、数千ボルト以上の正の直流電圧(つまり、アノード電圧)の印加を受けて蛍光層40を高電位状態に維持する。
蛍光層40は赤色蛍光体、緑色蛍光体及び青色蛍光体が混合されて白色光を放出する混合蛍光体で形成されることができる。蛍光層40は第2基板14の有効領域全体に位置することができ、画素領域ごとに分離されて位置することもできる。図3と図4では蛍光層40が第2基板14の有効領域全体に位置する場合を示した。
反射膜42は数千オームストロング(Å)の薄い厚さと電子ビーム通過のための微細ホールを備えるアルミニウム膜からなることができる。反射膜42は蛍光層40で放射された可視光の中で第1基板12に向かって放射された可視光を第2基板14側に反射させて発光装置10の輝度を高める役割を果たす。
一方、上述したアノード電極38が省略され、反射膜42がアノード電圧の印加を受けてアノード電極として機能することができる。
上述した構造の発光パネル10はカソード電極32とゲート電極34のうちのいずれか1つの電極に走査駆動電圧を印加し、他の1つの電極にデータ駆動電圧を印加し、アノード電極38にアノード電圧を印加して駆動する。
その結果、カソード電極32とゲート電極34の電圧差が臨界値以上である画素で電子放出部30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38に印加されたアノード電圧に引かれて対応する蛍光層40部位に衝突することでこれを発光させる。
蛍光層40が第2基板14の有効領域全体に位置する場合、画素領域に対応する蛍光層40部位は電子放出素子から高い密度の電子を提供されて高い輝度を示す。これに反し、画素領域の間に対応する蛍光層40部位は電子放出素子から発散された低い密度の電子を提供されて低い輝度を示す。
一方、蛍光層が互いに距離を置いて画素領域ごとに分離されて位置する場合、発光パネル10は蛍光層の間に非発光領域を形成する。
したがって、発光パネル10は図1に示したように互いに距離を置いて位置する複数の発光領域16と、発光領域16の間に位置する非発光領域18(または低発光領域)を形成する。発光領域16は発光パネル10の行方向(図1に表記したx軸方向)及び列方向(図1に表記したy軸方向)に沿って互いに距離を置いて位置することができ、非発光領域18は格子模様に形成されることができる。
再び図1と図2を参照すると、拡散部材50は発光パネル10の発光領域16から射出する光を拡散させ、発光パネル10の発光領域16に対応する第1拡散部52と、発光パネル10の非発光領域18に対応する第2拡散部54からなる。拡散部材50は板形態を維持する拡散プレートで形成されることができる。
第1拡散部52と第2拡散部54は透明樹脂で形成されるベース層56と、ベース層56の内部またはベース層56の表面に位置する光分散剤58で構成される。光分散剤58はベース層56と光透過率の異なる微細ビーズからなることができる。図2では例えば、光分散剤58がベース層56内部に位置する場合を示した。
光分散剤58は第1拡散部52より第2拡散部54でさらに高い密度で分布する。したがって、第1拡散部52より第2拡散部54で光拡散がさらによく行われ、第2拡散部54が第1拡散部52より高い拡散透過率を有する。
例えば、第1拡散部52で単位面積当り光分散剤58が占める面積比率は50乃至80%であってもよく、第1拡散部52は60乃至80%の拡散透過率を有することができる。第2拡散部54で単位面積当り光分散剤58が占める面積比率は70乃至100%であってもよく、第2拡散部54は80乃至100%の拡散透過率を有することができる。
ここで、第1拡散部52の拡散透過率が60%以下になれば、発光装置の輝度均一度を劣化させることができ、第1拡散部52の拡散透過率が80%以上になれば、発光装置の光透過率を減少させることができる。
上述した構成の拡散部材50では発光パネル10から射出された光が拡散部材50を通過する時、輝度の高い発光領域16で放出された光は第1拡散部52によって拡散すると同時に、輝度の低い非発光領域18及び非発光領域18の周辺から放出された光は第2拡散部54によって第1拡散部52よりさらに高い効率で拡散する。
したがって、第1拡散部52を通過した光の強さと第2拡散部54を通過した光の強さはその差が最小化されて発光装置100の輝度均一性を高めることができる。その結果、拡散部材50を観察する観察者は発光パネル10の非発光領域18を視覚的に認識することができなくなる。
以下、図5と図6を参照して本発明の第2実施例による発光装置について説明する。第1実施例と同一部材に対しては同じ引用符号を使用する。
図5と図6を参照すると、本実施例の発光装置は発光パネル101の電子放出ユニット261が表面−伝導放出(SCE)型電子放出素子で構成されることを除いて上述した第1実施例の発光装置と同一な構成からなる。
電子放出ユニット261は第1基板12の一方向(図6に表示されたy軸方向)に沿って位置する第1電極43と、第1電極43と直交する方向(図6に表示されたx軸方向)に沿って位置し、第1電極43から絶縁されている第2電極44と、それぞれの第1電極43と電気的に連結される第1導電膜46と、それぞれの第2電極44と電気的に連結され、第1導電膜46と距離を置いて位置する第2導電膜48と、第1導電膜46と第2導電膜48の間に位置する電子放出部49を含む。
電子放出部49は炭素系物質を含む所定の層からなることができる。この場合、電子放出部49は炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド状炭素、フラレン(C60)及びこれらの組み合わせからなる群より選択された物質を含むことができる。一方、電子放出部は第1導電膜46と第2導電膜48の間に位置する微細クラック又は繊維の集合として存在することができる。
上述した構造で1つの第1電極43、1つの第2電極44、1つの第1導電膜46、1つの第2導電膜48及び1つの電子放出部49が1つの電子放出素子を構成する。そして1つの電子放出素子または2つ以上の電子放出素子が集まって発光パネル101の1つの画素領域を形成する。
第1電極43と第2電極44に駆動電圧を印加すると、第1導電膜46と第2導電膜48を通じて電子放出部49の表面と水平方向に電流が流れながら、電子放出部49から表面伝導型電子放出が行われる。
以下、図7と図8を参照して上述した第1実施例または第2実施例の発光装置を光源として使用する本発明の一実施例による表示装置について説明する。
図7を参照すると、本実施例の表示装置200は発光パネル10と拡散部材50で構成される発光装置100と、発光装置100の前方に位置する表示パネル60を含む。表示パネル60の前方にはトップシャーシ(図示せず)が位置し、発光装置100の後方にはボトムシャーシ(図示せず)が位置する。
表示パネル60は液晶表示パネルまたは他の受光型表示パネルからなる。以下では表示パネル60が液晶表示パネルである場合について説明する。
図8を参照すると、表示パネル60は複数の薄膜トランジスター(TFT)72と複数の画素電極74が形成された下部基板62と、カラーフィルター層76と共通電極78が形成された上部基板64と、この基板(62、64)の間に注入された液晶層80を含む。上部基板64の上面と下部基板62の下面には偏光板(82、84)が付着されて表示パネル60を通過する光を偏光させる。
画素電極74は副画素ごとに1つずつ位置し、薄膜トランジスター72によって駆動が制御される。画素電極74と共通電極78は透明な導電物質で形成される。カラーフィルター層76は副画素別に1つずつ位置する赤色フィルター層、緑色フィルター層及び青色フィルター層を含む。
特定副画素のTFT72が導通すると、画素電極74と共通電極78の間に電界が形成され、この電界によって液晶分子の配列角が変化し、変化された配列角によって光透過度が変化する。表示パネル60はこのような過程を通じて画素別輝度と発光色を制御することができる。
図7で引用符号66は各TFTのゲート電極にゲート駆動信号を伝送するゲート回路ボードアセンブリーを示し、引用符号68は各TFTのソース電極にデータ駆動信号を伝送するデータ回路ボードアセンブリーを示す。
図7を参照すると、発光パネル10は表示パネル60より少ない数の画素を形成して発光パネル10の1つの画素を2つ以上の表示パネル60画素に対応させる。発光パネル10の各画素はこれに対応する複数の表示パネル60画素のうちの最も高い階調に対応して発光することができ、2乃至8ビットの階調を表現することができる。
便宜上表示パネル60の画素を第1画素と言い、発光パネル10の画素を第2画素、1つの第2画素に対応する第1画素を第1画素群と称する。
発光パネル10の駆動過程は(1)表示パネル60を制御する信号制御部(図示せず)が第1画素群の第1画素のうちの最も高い階調を検出し、(2)検出された階調によって第2画素発光に必要な階調を算出し、これをデジタルデータに変換し、(3)デジタルデータを利用して発光パネル10の駆動信号を生成し、(4)生成された駆動信号を発光パネル10の駆動電極に印加する段階を含むことができる。
発光パネル10の駆動信号は走査駆動信号とデータ駆動信号からなる。上述したカソード電極とゲート電極のうちのいずれか1つの電極(例えば、ゲート電極)が走査駆動信号の印加を受け、他の1つの電極(例えば、カソード電極)がデータ駆動信号の印加を受ける。
発光パネル10の駆動のための走査回路ボードアセンブリーとデータ回路ボードアセンブリーは発光パネル10の裏面に位置することができる。図7で引用符号20がカソード電極とデータ回路ボードアセンブリーを連結する第1接続部材を示し、引用符号22がゲート電極と走査回路ボードアセンブリーを連結する第2接続部材を示す。そして、引用符号70はアノード電極にアノード電圧を印加する第3接続部材を示す。
このように発光パネル10の第2画素は対応する第1画素群に映像が表示される時、第1画素群に同期して所定の階調で発光する。つまり、発光パネル10は表示パネル60が実現する画面の中で明るい領域には高い輝度の光を提供し、暗い領域には低い輝度の光を提供する。従って、本実施例の表示装置200は画面のコントラスト比を高め、より鮮明な画質を実現することができる。
前記では本発明の好ましい実施例について説明したが、本発明はこれに限定されることでなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で多様に変形して実施することが可能であり、これも本発明の範囲に属することは当然である。
本発明の第1実施例による発光装置の分解斜視図である。 図1に示す発光装置の部分断面図である。 図1に示す発光パネルの有効領域内部を示す部分切開斜視図である。 図1に示した発光パネルの部分断面図である。 本発明の第2実施例による発光装置における発光パネルの部分断面図である。 図5に示す電子放出ユニットの部分平面図である。 本発明の一実施例による表示装置の分解斜視図である。 図7に示す表示パネルの部分断面図である。
符号の説明
10 発光パネル
12 第1基板
14 第2基板
16 発光領域
18 非発光領域
20、22 接続部材
24 密封部材
26 電子放出ユニット
28 発光ユニット
30、49 電子放出部
32、34 駆動電極
38 アノード電極
40 蛍光層
42 反射膜
43 第1電極
44 第2電極
50 拡散部材
52 第1拡散部
54 第2拡散部
56 ベース層
58 光分散剤
60 表示パネル
62 下部基板
64 上部基板
72 薄膜トランジスター
74 画素電極
76 カラーフィルター層
78 共通電極
80 液晶層
100 発光装置
101 発光パネル
200 表示装置

Claims (16)

  1. 互いに距離を置いて位置する少なくとも2つの発光領域及び前記発光領域の間に位置する非発光領域を含む発光パネル;及び
    前記発光パネルの前方に位置し、前記発光領域に対応する少なくとも2つの第1拡散部及び前記非発光領域に対応する第2拡散部を含む拡散部材を含み、
    前記第2拡散部が前記第1拡散部より高い拡散透過率を有することを特徴とする発光装置。
  2. 前記第1拡散部が60乃至80%の拡散透過率を有し、前記第2拡散部が80乃至100%の拡散透過率を有することを特徴とする、請求項1に記載の発光装置。
  3. 前記第1拡散部と前記第2拡散部が透明樹脂で形成されるベース層と、前記ベース層に含まれる光分散剤を含み、
    前記第2拡散部が前記第1拡散部より高い密度の光分散剤を含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光装置。
  4. 前記第1拡散部で単位面積当り前記光分散剤が占める面積比率が50乃至80%であり、
    前記第2拡散部で単位面積当り前記光分散剤が占める面積比率が70乃至100%であることを特徴とする、請求項3に記載の発光装置。
  5. 前記発光パネルが、
    互いに対向配置される第1基板及び第2基板;
    前記第1基板の一面に位置し、電子放出素子からなる電子放出ユニット;
    前記第2基板の一面に位置し、蛍光層とアノード電極を含む発光ユニットを含むことを特徴とする、請求項1に記載の発光装置。
  6. 前記発光パネルが複数の画素領域を形成し、前記それぞれの画素領域は少なくとも1つの電子放出素子を備え、
    前記発光領域が前記画素領域に対応し、前記非発光領域が前記画素領域の境界部分に対応することを特徴とする、請求項5に記載の発光装置。
  7. 前記電子放出素子が、
    カソード電極;
    前記カソード電極に電気的に連結される電子放出部;及び
    絶縁層によって前記カソード電極と絶縁され、前記カソード電極と交差するゲート電極を含むことを特徴とする、請求項6に記載の発光装置。
  8. 前記電子放出素子が、
    第1電極;
    前記第1電極と絶縁され、前記第1電極と交差する第2電極;
    前記第1電極に電気的に連結される第1導電層;
    前記第2電極に電気的に連結され、前記第1導電層と距離を置いて位置する第2導電層;及び
    前記第1導電層と前記第2導電層の間に位置する電子放出部を含むことを特徴とする、請求項6に記載の発光装置。
  9. 映像を表示する表示パネル;
    前記表示パネルに光を提供し、互いに距離を置いて位置する少なくとも2つの発光領域及び前記発光領域の間に位置する非発光領域を含む発光パネル;及び
    前記表示パネルと前記発光パネルの間に位置し、前記発光領域に対応する少なくとも2つの第1拡散部及び前記非発光領域に対応する第2拡散部を備える拡散部材を含み、
    前記第2拡散部が前記第1拡散部より高い拡散透過率を有することを特徴とする表示装置。
  10. 前記第1拡散部が60乃至80%の拡散透過率を有し、前記第2拡散部が80乃至100%の拡散透過率を有することを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。
  11. 前記第1拡散部と前記第2拡散部が透明樹脂で形成されるベース層と、前記ベース層に含まれる光分散剤を含み、
    前記第2拡散部が前記第1拡散部より高い密度の光分散剤を含むことを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。
  12. 前記第1拡散部で単位面積当り前記光分散剤が占める面積比率が50乃至80%であり、
    前記第2拡散部で単位面積当り前記光分散剤が占める面積比率が70乃至100%であることを特徴とする、請求項11に記載の表示装置。
  13. 前記発光パネルが、
    互いに対向配置される第1基板及び第2基板;
    前記第1基板の一面に位置し、電子放出素子からなる電子放出ユニット;
    前記第2基板の一面に位置し、蛍光層とアノード電極を含む発光ユニットを含むことを特徴とする、請求項9に記載の発光装置。
  14. 前記発光パネルが複数の画素領域を形成し、前記それぞれの画素領域は少なくとも1つの電子放出素子を備え、
    前記発光領域が前記画素領域に対応し、前記非発光領域が前記画素領域の境界部分に対応することを特徴とする、請求項13に記載の表示装置。
  15. 前記表示パネルが第1画素を形成し、前記発光パネルが前記第1画素より少ない個数の第2画素を形成し、前記第2画素別に発光強度を独立的に制御することを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。
  16. 前記表示パネルが液晶表示パネルであることを特徴とする、請求項9に記載の表示装置。
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