JP4809311B2 - 発光装置及び表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、発光装置及びこれを光源として使用する表示装置に係り、より詳しくは、発光装置の放熱構造に関するものである。

光源が要求される受光型表示装置として液晶表示装置が知られている。液晶表示装置は、基本的に液晶層と偏光板を備える表示パネルと、表示パネルに光を提供する発光装置を含む。表示パネルは、発光装置から放出された光が提供されてこの光を液晶層と偏光板の作用で透過又は遮断させることによって所定の画像を実現する。

最近になって線光源の冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ Ｌａｍｐ；ＣＣＦＬ）と点光源の発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ；ＬＥＤ）を代替する発光装置であって冷陰極電子放出源を用いた面光源の発光装置が提案されている。

通常の冷陰極電子放出源を用いた発光装置は、真空容器内に電子放出素子とこの電子放出素子が放出した電子によって発光する蛍光層及び電子を加速するアノード電極を含む。アノード電極は電子を加速するために数百乃至数千ボルト以上の高電圧が印加されて、蛍光層は持続的に電子と衝突する。これにより、アノード電極と蛍光層は高電圧の印加及び電子の衝突によって多くの熱を発生する。このような熱は基板にそのまま伝えられ、熱が外部に放熱できない場合、基板の破れ現象などの構造的な問題と駆動上の問題が発生する。

一方、このような発光装置が表示装置の光源として使用される場合、表示装置として使用される時より高輝度を必要とするのでアノード電極により高い電圧が印加される。これにより、光源として使用される発光装置は蛍光層とアノード電極が位置する基板でより多くの熱が発生し、熱による問題はより一層深刻になる。

また、光源に適用される発光装置は表示装置の駆動時一定した明るさにいつも点灯されているので、表示装置に要求される画質改善に符合しにくい問題点がある。

本発明の課題は、蛍光層とアノード電極から発生する熱を効率的に除去できる発光装置を提供することにある。

また、本発明の他の課題は、発光面を複数領域に分割して分割された領域別に発光強さを独立的に制御できる発光装置及びこの発光装置を光源として使用して画面の動的コントラスト比を高めることができる表示装置を提供することにある。

本発明の実施例による発光装置は、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、前記第１基板に配置される電子放出ユニット、前記第２基板に配置され、前記電子放出ユニットから放出された電子によって発光する発光ユニット及び前記第２基板の一方向に沿って形成されて前記第２基板の外面に間隔を置きながら配置される放熱隔壁を含む。

また、前記放熱隔壁は、前記第２基板に設定される有効領域を横切りながら配置でき、この時、前記有効領域の外側で前記放熱隔壁上に前記放熱隔壁を固定させる支持台が形成できる。前記支持台は、前記放熱隔壁と交差する方向に沿って形成でき、前記放熱隔壁の両端部にそれぞれ配置できる。ここで、前記放熱隔壁の一端と他端は、前記支持台に交互に連結できる。

また、前記有効領域の外郭部に位置する前記放熱隔壁は、その内側面に反射層を更に含むことができ、この時前記反射層は、金属から成って前記放熱隔壁の内側面に蒸着できる。

また、前記放熱隔壁は、ガラス材質であることがよい。

また、前記放熱隔壁の厚さは、２００μｍ以下であることがよい。

また、前記発光ユニットは、蛍光層、この蛍光層間に配置される黒色層及び前記蛍光層と黒色層の一面に配置されるアノード電極を含み、前記放熱隔壁は前記黒色層に対応して配置できる。

また、本発明の実施例による表示装置は、前記発光装置及び前記発光装置の前方に位置して発光装置から放出された光が提供されて画像を表示する表示パネルを含み、ここで、前記表示パネルは液晶表示パネルでありうる。

また、前記表示パネルは、第１画素を有し、前記発光装置は、前記第１画素より少ない個数の第２画素を有し、前記第２画素別に発光強さを独立的に制御できる。

本発明の実施例による発光装置は、蛍光層とアノード電極が位置する基板の上部面に放熱隔壁を備えることによって、放熱効率を極大化させて、放熱隔壁内側に反射層を置いて、全体的な輝度を高める。

また、前述した発光装置を光源として使用する表示装置は、画面のコントラスト及び画面の動的コントラスト比を高めて、表示品質を向上させる。

以下、添付した図面を参照して、本発明の好ましい実施例について当業者が容易に実施することができるように詳細に説明する。しかしながら、本発明は、多様に異なる形態で実現できるので、ここで説明する実施例に限定されるものではない。図面で本発明を明確に説明するために説明と関係ない部分は省略し、明細書全体を通じて同一又は類似した構成要素については同一な図面符号で示すものとする。

また、説明に先立ち、本明細書に使用される発光装置は、受光型表示装置の光源だけでなく、画像を表示するディスプレイとしても解釈されなければならないものである。

図１は、本発明の一実施例による発光装置の部分分解斜視図であり、図２は、図１に示された放熱隔壁の平面図であり、図３は、本発明の他の実施例による放熱隔壁の平面図である。

図１を参照すれば、本発明の実施例による発光装置１０は、所定の間隔を置いて平行に対向配置される第１基板１２と第２基板１４を含む。第１基板１２と第２基板１４の周縁には密封部材１６が配置されて、両基板を接合させて、内部空間がほぼ１０^−６Ｔｏｒｒの真空度に排気されて、第１基板１２、第２基板１４及び密封部材１６が真空容器を構成する。

第１基板１２と第２基板１４は、密封部材１６の内側で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で区切られる。第１基板１２の有効領域には電子放出のための電子放出ユニット１８が提供され、第２基板１４の有効領域には可視光放出のための発光ユニット２０（図４参照）が提供される。電子放出ユニット１８と発光ユニット２０については詳細に後述する。

そして、第２基板１４の上部面には第２基板１４の一方向（図１でｙ軸方向）に沿って形成された放熱隔壁１９が所定間隔を置いて配置される。放熱隔壁１９の両側端部の上には放熱隔壁１９を固定及び支持する支持台２１が放熱隔壁１９と交差する方向（図１でｘ軸方向）に形成される。

前記支持台２１が放熱隔壁１９の上に形成されることによって、放熱隔壁１９の間に空気のような流体の流れが形成できる。この時、放熱隔壁１９は薄い板形状に立てられていて流体との接触面積が増加するようになり、これにより発光放置１０の放熱効率を上げられる。

放熱隔壁１９は等間隔に配置できる。例えば、放熱隔壁１９は単位画素領域の間毎に位置したり、複数の単位画素領域の間毎に位置することができる。

放熱隔壁１９は、発光ユニットから放出された光に及ぶ影響を最少化するために透明なガラス材質から成る。但し、放熱隔壁１９は熱伝導率が良い金属などが使用されてもよい。

また、放熱隔壁１９の厚さは、光透過を確保するために２００μｍ以下に形成できる。

図２を参照すれば、放熱隔壁１９は、有効領域（Ａ）を横切りながら連続的に形成されたが、放熱隔壁１９は、有効領域（Ａ）内に部分的に形成されてもよい。支持台２１は、光透過率確保のために有効領域（Ａ）の外側に配置されることが望ましいが、支持台２１の位置はこれに限定されず、有効領域（Ａ）内にも配置できる。但し、この時は支持台の幅が光の透過を邪魔しないほど狭くならなければならないものである。

一方、支持台２１は、放熱隔壁１９と同一な材質で形成することが製造方法の面で有利である。

そして、有効領域（Ａ）外郭部に位置した放熱隔壁１９の内側面には反射層１９１が更に形成される。反射層１９１は、発光ユニット２０から放出された光を内側に集めて発光装置１０の輝度を高める役割を果たす。

反射層１９１は、アルミニウム（Ａｌ）のような金属であることがよい。反射層１９１は、例えば、放熱隔壁１９の内側面に蒸着されて形成できる。

放熱隔壁１９と支持台２１の配列及び結合は、示したものに限定されず多様に変形できる。

図３を参照すれば、放熱隔壁２３は、一端２３３が支持台２５と連結される第１放熱隔壁２３１と一端２３４が支持台２５’と連結される第２放熱隔壁２３２から成る。第１放熱隔壁２３１と第２放熱隔壁２３２は、一方向（図３でｘ軸方向）に交互に位置することができる。

図４は、図１のＩ−Ｉ’線に沿って切開した発光装置の部分断面図であって、電子放出ユニット１８と発光ユニット２０の具体的な構成を示す。

電子放出ユニット１８は、電界放出アレイ（ＦＥＡ）型、表面−伝導エミッション（ＳＣＥ）型、金属−絶縁層−金属（ＭＩＭ）型及び金属−絶縁層−半導体（ＭＩＳ）型のうちの何れか一つの電子放出素子であることがよい。図４には電界放出アレイ（ＦＥＡ）型電子放出素子から成る電子放出ユニット１８を示した。

図４を参照すれば、電子放出ユニット１８は、絶縁層２４を間において互いに交差する方向に沿って帯状パターンで形成される第１電極２２及び第２電極２６と、第１電極２２と第２電極２６のうち何れか一つの電極に電気的に連結される電子放出部２８を含む。

電子放出部２８が第１電極２２に形成される場合、第１電極２２が電子放出部２８に電流を供給するカソード電極に成って、第２電極２６がカソード電極との電位差によって、電界を形成して、電子放出を誘導するゲート電極に成る。反対に電子放出部２８が第２電極２６に形成される場合、第２電極２６がカソード電極に成って、第１電極２２がゲート電極に成る。

第１電極２２と第２電極２６のうち発光装置１０の行方向（図１でｘ軸方向）に沿って位置する電極が走査電極として機能して、発光装置１０の列方向（図１でｙ軸方向）に沿って位置する電極がデータ電極として機能する。

図面では電子放出部２８が第１電極２２に形成され、第１電極２２が発光装置１０の列方向に沿って位置し、第２電極２６が発光装置１０の行方向に沿って位置する場合を示した。電子放出部２８の位置と第１電極２２及び第２電極２６の配列方向は、前述した例に限定されず多様に変形可能である。

第１電極２２と第２電極２６の交差領域毎に第２電極２６と絶縁層２４に開口部２６１、２４１が形成されて第１電極２２の表面一部を露出させ、絶縁層２４の開口部２４１内側に第１電極２２の上に電子放出部２８が位置する。

電子放出部２８は、所定の厚さと直径を有する一種の電子放出層であって、真空中で電界が加えられれば電子を放出する物質、例えば、炭素系物質又はナノメートルサイズ物質であることがよい。

電子放出部２８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、フラーレン（Ｃ_６０）、シリコンナノワイヤー又はこれらの組み合わせ物質を含むことができ、その製造法としてスクリーン印刷、直接成長、化学気相蒸着又はスパッタリングなどを適用することができる。

電子放出部２８は、電子ビーム広がり特性を考慮して、第１電極２２と第２電極２６の交差領域中周縁を除いた中間部分に集まって位置する。

前述した構造で第１電極２２と第２電極２６の交差領域一つが発光装置１０の一つの画素領域に対応したり、２個以上の交差領域が発光装置１０の一つの画素領域に対応することができる。後者の場合、一つの画素領域に対応する２個以上の第１電極２２又は２個以上の第２電極２６は、互いに電気的に連結されて、同一な駆動電圧が印加できる。

次に、発光ユニット２０は蛍光層３０と、蛍光層３０の一面に位置するアノード電極３２を含む。蛍光層３０は白色蛍光層から成ったり、赤色と緑色及び青色蛍光層が組み合わせられた構成で成ることができる。図面では前者の場合を示した。

白色蛍光層は、第２基板１４全体に形成されたり、画素領域毎に一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位置することができる。

一方、この発光装置１０が映像を表示するディスプレイに適用される場合に前記蛍光層３０は、赤色、緑色及び青色蛍光層が組み合わせられなければならないものである。この時、図５に示すように、赤色と緑色及び青色蛍光層（３０Ｒ、３０Ｇ、３０Ｂ）は、一つの画素領域内で所定のパターンに区分されて位置して、これらの間には黒色層６０が位置することができる。この時、前記放熱隔壁１９’は、輝度低下を防止するために前記黒色層６０に対応して配置できる。

アノード電極３２は、蛍光層３０表面を覆うアルミニウム（Ａｌ）のような金属膜であることがよい。アノード電極３２は、電子ビームを引き寄せる加速電極であって高電圧が印加されて蛍光層３０を高電位状態で維持させて、蛍光層３０から放射した可視光のうち第１基板１２に向かって放射された可視光を第２基板１４側に反射させて画面の輝度を高める。

そして、第１基板１２と第２基板１４の間には真空容器に加えられる圧縮力を支持して両基板の間隔を一定に維持させるスペーサ３４が配置される。

前述した構成の発光装置１０は、真空容器外部から第１電極２２と第２電極２６に所定の駆動電圧を印加し、アノード電極３２に数千ボルト以上の正の直流電圧を印加して駆動する。

そうすれば、第１電極２２と第２電極２６の電位差が臨界値以上である画素で電子放出部２８の周囲に電界が形成されてこれから電子が放出されて、放出された電子はアノード電圧に引かれて、対応する蛍光層３０部位に衝突することによってこれを発光させる。画素別蛍光層３０の発光強さは、当該画素の電子ビーム放出量に対応する。

このような駆動過程で蛍光層３０とアノード電極３２から発生した熱は、放熱隔壁１９を通じて外部に放出されて、反射層１９１によって蛍光層３０から放出された光は、内側に集まって、発光装置１０全体の輝度は高まる。

前述した実施例の発光装置が表示装置の光源として使用される場合、有効領域中央部でほぼ１０、０００ｃｄ／ｍ^２以上の最大輝度を実現できるようにアノード電極３２にアノードパッド部を通して、１０ｋＶ以上、望ましくは１０乃至１５ｋＶ程度の高電圧を印加する。これにより、本実施例の発光装置、は高電圧の印加による真空容器内短絡などの電気的な不安定を解消するために第１基板１２と第２基板１４の間隔を５乃至２０ｍｍ範囲程度で大きく維持する。

図６は、前述した発光装置を備える表示装置の分解斜視図である。図６に示す表示装置は、本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるものではない。

図６を参照すれば、表示装置１００は発光装置１０と、発光装置１０前方に位置する表示パネル４０を含む。発光装置１０と表示パネル４０の間には発光装置１０から射出された光を均等に拡散させて、表示パネル４０に提供する拡散板５０が位置できて、拡散板５０と発光装置１０は所定の距離をおいて離隔される。表示パネル４０の前方と発光装置１０の後方にはそれぞれトップシャーシ５２とボトムシャーシ５４が位置する。

表示パネル４０は、液晶表示パネル又は他の受光型表示パネルから成る。以下では、例えば表示パネル４０が液晶表示パネルである場合について説明する。

表示パネル４０は、多数の薄膜トランジスタ（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）から成るＴＦＴパネル４２と、ＴＦＴパネル４２上部に位置するカラーフィルターパネル４４と、これらパネル４２、４４の間に注入される液晶層（図示せず）を含む。カラーフィルターパネル４４の上部とＴＦＴパネル４２の下部には偏光板（図示せず）が付着されて表示パネル４０を通過する光を偏光させる。

ＴＦＴパネル４２は、マトリックス状の薄膜トランジスタが形成されている透明なガラス基板であり、ソース端子にはデータラインが連結され、ゲート端子にはゲートラインが連結されている。そして、ドレーン端子には導電性材質として透明導電膜から成った画素電極が形成される。

ゲートライン及びデータラインにそれぞれ第１印刷回路基板４６、４８から電気的な信号を入力すれば、ＴＦＴのゲート端子とソース端子に電気的な信号が入力され、これら電気的な信号の入力によりＴＦＴは導通又は遮断して、画素形成に必要な電気的な信号がドレーン端子に出力される。

カラーフィルターパネル４４は、光が通過しながら所定の色が発現する色画素のＲＧＢ画素が薄膜工程によって形成されたパネルであって、前面に透明導電膜から成った共通電極が塗布されている。

ＴＦＴのゲート端子及びソース端子に電源が印加されて、薄膜トランジスタが導通すれば、画素電極とカラーフィルターパネル４４の共通電極の間には電界が形成される。このような電界によってＴＦＴパネル４２とカラーフィルターパネル４４の間に注入された液晶の配列角が変化して、変化された配列角により画素別に光透過度が変化する。

表示パネル４０の第１印刷回路基板４６、４８は、それぞれの駆動ＩＣパッケージ４６１、４８１と接続する。表示パネル４０を駆動するために、ゲート印刷回路基板４６は、ゲート駆動信号を伝送し、データ印刷回路基板４８は、データ駆動信号を伝送する。

発光装置１０は、表示パネル４０より少ない数の画素を形成して、発光装置１０の一つの画素が２個以上の表示パネル４０画素に対応するようにする。発光装置１０の各画素は、これに対応する複数の表示パネル４０画素のうちの最も高い階調に対応して発光できて、発光装置１０は、画素別に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４０の画素を第１画素といい、発光装置１０の画素を第２画素といい、一つの第２画素に対応する複数の第１画素を第１画素群であると称する。

発光装置１０の駆動過程は、表示パネル４０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て、検出された階調により第２画素発光に必要な階調を算出して、これをデジタルデータに変換して、このデジタルデータを用いて、発光装置１０の駆動信号を生成する段階を含むことができる。発光装置１０の駆動信号は、走査駆動信号とデータ駆動信号を含む。

発光装置１０の第２印刷回路基板３６、３８は、それぞれの駆動ＩＣパッケージ３６１、３８１と接続する。発光装置１０を駆動するために、走査印刷回路基板３６は、走査駆動信号を伝送し、データ印刷回路基板３８は、データ駆動信号を伝送する。前述した第１電極２２と第２電極２６のうち何れか一方の電極が走査駆動信号を印加されて、他方の電極がデータ駆動信号を印加される。

発光装置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画素群に同期されて所定の階調で発光する。発光装置１０は、行方向と列方向に沿って２乃至９９個の画素を形成できる。行方向及び列方向による発光装置１０の画素数が９９個を超過すれば、発光装置１０の駆動が複雑になって駆動回路製作のためのコスト上昇を招来できる。

このように発光装置１０は、画素別に発光強さを独立的に制御して、各画素に対応する表示パネル４０画素に適切な強さの光を提供する。従って、本実施例の表示装置１００は、画面の動的コントラスト比を高めることができ、より鮮明な画質を実現できる。また、これにより、放熱効率を極大化させて、放熱隔壁内側に反射層を置いて、全体的な輝度を高めることができ、画面のコントラスト及び画面の動的コントラスト比を高めて、表示品質を向上させることができる。

本発明の一実施例による発光装置の部分分解斜視図である。 図１に示された放熱隔壁の平面図である。 本発明の他の実施例による放熱隔壁の平面図である。 図１のＩ−Ｉ’線に沿って切開した発光装置の部分断面図である。 本発明の更なる他の実施例による放熱隔壁の平面図である。 本発明の一実施例による表示装置の分解斜視図である。

符号の説明

１０ 発光装置
１２ 第１基板
１４ 第２基板
１６ 密封部材
１８ 電子放出ユニット
１９ 放熱隔壁
２０ 発光ユニット
２１ 支持台

Claims (16)

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；
   前記第１基板に配置される電子放出ユニット；
   前記第２基板に配置され、前記電子放出ユニットから放出された電子によって発光する発光ユニット；
   前記第２基板の一方向に沿って形成され、前記第２基板の外面に間隔を置き、前記第２基板に設定される有効領域を横切りながら配置される放熱隔壁；及び
   前記有効領域の外側で前記放熱隔壁上に配置されて、前記放熱隔壁を固定させる支持台；
   を含むことを特徴とする発光装置。
2. 前記支持台が前記放熱隔壁と交差する方向に沿って形成されることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
3. 前記支持台が前記放熱隔壁の両端部にそれぞれ配置されることを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記放熱隔壁の一端と他端が前記支持台に交互に連結されることを特徴とする、請求項３に記載の発光装置。
5. 前記有効領域の外郭部に位置する前記放熱隔壁がその内側面に反射層を更に含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
6. 前記反射層が金属から成ることを特徴とする、請求項５に記載の発光装置。
7. 前記反射層が前記放熱隔壁に蒸着されて形成されることを特徴とする、請求項６に記載の発光装置。
8. 前記放熱隔壁はガラス材質であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
9. 前記放熱隔壁の厚さが２００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
10. 前記発光ユニットは蛍光層、前記蛍光層間に配置される黒色層及び前記蛍光層と黒色層の一面に配置されるアノード電極を含み、
    前記放熱隔壁は前記黒色層に対応して配置されることを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
11. 前記電子放出ユニットは、
    互いに絶縁状態を維持しながら、交差する方向に沿って形成される第１電極と第２電極；及び
    前記第１電極と第２前極のうちの何れか一つの電極に電気的に連結される電子放出部を含むことを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
12. 画像を表示する表示パネル；及び
    前記表示パネルの後方に位置して、前記表示パネルに光を提供する発光装置；
    を含む表示装置であって、
    前記発光装置は、
    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；
    前記第１基板に配置される電子放出ユニット；
    前記第２基板に配置され、前記電子放出ユニットから放出された電子によって発光する発光ユニット；
    前記第２基板の一方向に沿って形成され、前記第２基板の外面に間隔を置き、前記第２基板に設定される有効領域を横切りながら配置される複数の放熱隔壁；及び
    前記有効領域の外側で前記放熱隔壁上に配置されて、前記放熱隔壁を固定させる支持台；
    を含むことを特徴とする表示装置。
13. 前記支持台が前記放熱隔壁の両端部にそれぞれ配置されることを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記有効領域の外郭部に位置する前記放熱隔壁がその内側面に反射層を更に含むことを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。
15. 前記表示パネルは液晶表示パネルであることを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。
16. 前記表示パネルが第１画素を有し、
    前記発光装置が前記第１画素より少ない個数の第２画素を有し、前記第２画素別に発光強さを独立的に制御することを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。

Images