KR100823480B1 - 확산 부재, 이 확산 부재를 구비하는 발광 장치 및 이 발광장치를 백라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치 - Google Patents

확산 부재, 이 확산 부재를 구비하는 발광 장치 및 이 발광장치를 백라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명의 실시예에 따른 발광 장치는 서로 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판에 제공되는 전자 방출 유닛, 상기 제2 기판에 제공되며 상기 전자 방출 유닛에서 방출된 전자에 의해 발광하는 발광 유닛, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지하는 스페이서 및 상기 제2 기판의 상부에 위치하며 상기 발광 유닛으로부터 방출되는 빛의 위치별 휘도에 비례하여 상기 제2 기판과의 거리가 변하는 확산 부재를 포함한다.
전자 방출, 백라이트, 액정, 확산부재

Description

확산 부재, 이 확산 부재를 구비하는 발광 장치 및 이 발광 장치를 백라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치 {DIFFUSING MEMBER, LIGHT EMISSION DEVICE WITH THE DIFFUSING MEMBER AND LIQUID CRSYTAL DISPLAY USING THE LIGHT EMISSION DEVICE AS BACK LIGHT UNIT}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이다.
도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 제1 전극들과 제2 전극들에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7은 확산 부재의 다양한 패턴을 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
본 발명은 발광 장치 및 이를 백라이트 유닛으로 채용한 액정 표시 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 확산 부재에 관한 것이다.
최근 평판 표시 장치의 한 종류인 액정 표시 장치가 음극선관을 대체하여 널리 사용되고 있다. 액정 표시 장치는 인가 전압에 따라 비틀림각이 변화하는 액정의 유전 이방성을 이용하여 픽셀별로 광 투과량을 변화시키는 특징을 가진다.
이러한 액정 표시 장치는 외부광원의 도움을 받아 화상을 표시하는 대표적인 비자발광 디스플레이로서, 기본적으로 액정 패널 조립체와, 액정 패널 조립체로 빛을 제공하는 백라이트 유닛을 포함하며, 상기 액정 패널 조립체는 백라이트 유닛에서 방출되는 빛을 제공받아 이 빛을 액정층의 작용으로 투과 또는 차단시킴으로써 소정의 화상을 구현한다.
백라이트 유닛은 광원의 종류에 따라 구분할 수 있는데, 그 중 하나로 냉음극 형광램프(Cold Cathode Fluorescent Lamp; CCFL, 이하 CCFL'이라 한다) 방식이 공지되어 있다. CCFL은 선 광원이므로 CCFL에서 발생된 빛을 확산 시트와 확산판 및 프리즘 시트와 같은 광학 부재를 통해 액정 패널 조립체를 향해 고르게 분산시킬 수 있다.
그러나 CCFL 방식에서는 CCFL에서 발생된 빛이 광학 부재를 거치게 되므로 상당한 광 손실이 발생하며, 이러한 광 손실을 고려하여 CCFL에서 강한 세기의 빛을 방출해야 하므로 소비 전력이 큰 단점이 있다. 또한 CCFL 방식은 구조상 대면적화가 어렵기 때문에 30인치 이상의 대형 표시 장치에 적용이 어려운 한계가 있다.
그리고 종래의 백라이트 유닛으로서 발광 다이오드(Light Emitting Diode; LED, 이하 'LED'라 한다) 방식이 공지되어 있다. LED는 점 광원으로서 통상 복수개 로 구비되며, 반사 시트, 도광판, 확산 시트, 확산판 및 프리즘 시트 등의 광학 부재와 조합됨으로써 백라이트 유닛을 구성한다. 이러한 LED 방식은 응답 속도가 빠르고 색재현성이 우수한 장점이 있으나, 가격이 높고 두께가 큰 단점이 있다.
이에 따라, 최근들어 CCFL 방식과 LED 방식을 대체할 백라이트 유닛으로서 전계에 의한 전자 방출 특성을 이용하여 빛을 내는 전계 방출형(field emission type) 백라이트 유닛이 제안되고 있다.
종래 전계 방출형 백라이트 유닛은 전자 방출부 주위에 전계를 형성하기 위해, 캐소드 전극과 게이트 전극에 각각 구동 전압을 인가한다. 그런데, 캐소드 전극은 라인 저항으로 인하여 전압 인가부로부터 멀어질수록 전압이 떨어지는 문제가 있다. 이로 인하여, 캐소드 전극의 길이 방향을 따라 캐소드 전극과 게이트 전극의 전압 차이가 발생하게 되고, 이러한 전압 차이는 전자 방출부의 방출 전류량의 차이를 발생시킨다. 따라서, 종래 전계 방출형 백라이트 유닛은 캐소드 전극의 길이 방향을 따라 휘도 차이가 발생하는 문제점이 있다.
또한 종래의 백라이트 유닛은 표시 장치 구동시 일정한 밝기로 항상 켜져 있으므로 표시 장치에 요구되는 화질 개선에 부합하기 어려운 문제가 있다.
일례로 액정 패널 조립체가 영상 신호에 따라 밝은 부분과 어두운 부분을 포함하는 임의의 화면을 표시하는 경우, 백라이트 유닛이 밝은 부분을 표시하는 영역과 어두운 부분을 표시하는 영역에 서로 다른 세기의 빛을 제공한다면 동적 대비비(dynamic contrast)가 우수한 화면을 구현할 수 있을 것이다.
그러나 지금까지의 백라이트 유닛으로는 전술한 기능을 구현할 수 없으므로 종래의 액정 표시 장치는 화면의 동적 대비비를 높이는데 한계가 있다.
따라서 본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 위치에 따라 발생하는 휘도 차이를 최소화할 수 있는 확산 부재를 포함하는 발광 장치 및 이 발광 장치를 백라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 발광면을 복수개 영역으로 분할하고 분할된 영역별로 발광 세기를 독립적으로 제어할 수 있는 발광 장치 및 이 발광 장치를 백라이트 유닛으로 사용하여 화면의 동적 대비비를 높일 수 있는 액정 표시 장치를 제공하는데 있다.
상기의 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 면 광원으로부터 방출된 빛을 제공받아 전방으로 균일하게 분산시키며, 비자발광 장치의 백라이트 유닛에 적용되는 확산 부재에 있어서, 상기 백라이트 유닛의 위치별 휘도에 비례하여 상기 백라이트 유닛으로부터 변하는 거리를 갖는 확산 부재를 제공한다.
또한, 본 발명은 서로 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판, 상기 제1 기판에 제공되는 전자 방출 유닛, 상기 제2 기판에 제공되며 상기 전자 방출 유닛에서 방출된 전자에 의해 발광하는 발광 유닛, 상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지하는 스페이서 및 상기 제2 기판의 상부에 위치하며 상기 발광 유닛으로부터 방출되는 빛의 위치별 휘도에 비례하여 상기 제2 기판과의 거리가 변하는 확산 부재를 포함한다.
또한, 상기 확산 부재는 일측에서 타측으로 갈수록 점진적으로 변하는 거리를 가질 수 있다.
또한, 상기 확산 부재의 거리 변화율은 일정하게 형성되거나, 증가 또는 감소할 수 있다.
또한, 상기 전자 방출 유닛은 서로 절연 상태를 유지하면서 교차하는 방향을 따라 형성되는 제1 전극들과 제2 전극들 및 상기 제1 전극들과 제2 전극들 중 어느 한 전극들에 전기적으로 연결되는 전자 방출부를 포함할 수 있다.
또한, 상기 확산 부재의 거리는 상기 전자 방출부와 전기적으로 연결되는 일 전극들의 길이 방향으로 따라 점진적으로 변할 수 있다.
또한, 상기 전자 방출부는 상기 일 전극들에 전압이 인가될 때 오프(OFF)되는 구동 방식으로 작동될 수 있으며, 이때, 상기 확산 부재의 거리는 상기 일 전극들의 전압 인가부로부터 반대측으로 갈수록 점진적으로 증가할 수 있다.
또한, 상기 전자 방출부는 상기 일 전극들에 전압이 인가될 때 온(ON)되는 구동 방식으로 작동될 수 있으며, 이때, 상기 확산 부재의 거리는 상기 일 전극들의 전압 인가부로부터 반대측으로 갈수록 점진적으로 감소할 수 있다.
또한, 상기 일 전극들의 전압 인가부는 상기 일 전극들의 일단과 타단에 교대로 연결될 수 있으며, 이때, 상기 확산 부재의 거리는 상기 일 전극들의 중앙으로부터 양단으로 갈수록 점진적으로 감소하거나 증가할 수 있다.
또한, 상기 발광 유닛은 형광층과, 이 형광층의 일면에 형성되는 애노드 전극을 포함하고, 상기 애노드 전극은 10 내지 15 kV 범위 내의 전압을 인가받을 수 있다.
또한, 본 발명은 상기 발광 장치 및 상기 발광 장치의 전방에 위치하여 발광 장치로부터 방출된 빛을 제공받아 화상을 표시하는 액정 패널 조립체를 포함하는 액정 표시 장치를 제공한다.
또한, 상기 액정 패널 조립체는 제1 화소들을 가지고, 상기 발광 장치는 상기 제1 화소들보다 작은 개수의 제2 화소들을 가지며 상기 제2 화소별로 서로 다른 세기의 광을 방출할 수 있다.
또한, 상기 액정 패널 조립체는 행 방향과 열 방향을 따라 240개 이상의 제1 화소 수를 가질 수 있다.
또한, 상기 발광 장치는 상기 행 방향과 열 방향을 따라 2 내지 99 개의 제2 화소 수를 가질 수 있다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다. 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 유사한 구성요소에 대해서는 동일한 참조부호를 붙였다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.
도 1 및 도 2를 참고하면, 본 실시예의 발광 장치(10)는 소정의 간격을 두고 평행하게 대향 배치되는 제1 기판(12)과 제2 기판(14)을 포함한다. 제1 기판(12)과 제2 기판(14)의 가장자리에는 밀봉 부재(16)가 배치되어 두 기판을 접합시키며, 내부 공간이 대략 10-6 Torr의 진공도로 배기되어 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 및 밀봉 부재가 진공 용기를 구성한다.
제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 밀봉 부재(16) 내측에서 실제 가시광 방출에 기여하는 유효 영역(A)과, 유효 영역(A)을 둘러싸는 비유효 영역(NA)으로 구획된다. 제1 기판(12)의 유효 영역(A)에는 전자 방출을 위한 전자 방출 유닛(18)이 제공되고, 제2 기판(14)의 유효 영역(A)에는 가시광 방출을 위한 발광 유닛(20)이 제공된다.
그리고, 제2 기판(14)의 상부에는 확산 부재(21)가 위치하여 발광 유닛(20)으로부터 방출되는 빛의 휘도 균일도를 개선한다.
본 실시예에서, 확산 부재(21)는 제2 기판(14)과 소정 거리(G) 이격되어 위치하며, 이 거리(G)는 발광 유닛(20)으로부터 방출되는 빛의 휘도 분포에 따라 변한다. 즉, 확산 부재(21)는 유효 영역(A) 내에서, 휘도가 일정한 부분(A1)은 거리(G)가 변하지 않고 일정하게 형성되고, 휘도가 변하는 부분(A2)은 휘도에 비례하여 그 거리(G)도 변한다.
따라서, 도 2에 도시된 바와 같이, 발광 유닛(20)으로부터 방출되는 빛의 휘도가 일 방향(y축 방향)을 따라 점진적으로 증가하면, 확산 부재(21)의 거리(G)도 동일한 방향을 따라 점진적으로 증가한다. 반대로, 발광 유닛(20)으로부터 방출되 는 빛의 휘도가 일 방향(y축 방향)을 따라 점진적으로 감소하면, 확산 부재(21)의 거리(G)도 동일한 방향을 따라 점진적으로 감소할 것이다.
본 실시예에서, 확산 부재(21)는 A2구간에서 거리 변화율이 일정하도록 직선 형태로 이루어져 있으나, 거리 변화율은 휘도 변화율에 따라 다양하게 변화될 수 있다. 즉, 확산 부재(21)의 형상은 다양한 형태로 이루어질 수 있다. 이에 대해서는 뒤에서 자세히 설명한다.
상기와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치(10)는 휘도가 높은 부분에서는 거리(G)를 크게 하고, 휘도가 낮은 부분에서는 거리(G)를 작게 하여, 전체적으로 휘도 밸런스를 맞출 수 있다.
한편, 비유효 영역(NA)은 화소가 위치하는 영역이 아니므로 확산 부재(21)의 거리(G)가 휘도에 비례하여 변할 필요는 없다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 발광 장치의 부분 단면도이고, 도 4 및 도 5는 도 3에 도시된 제1 전극들과 제2 전극들에 인가되는 전압을 나타낸 도면이다.
도 3을 참고하면, 전자 방출 유닛(18)은 절연층(24)을 사이에 두고 서로 교차하는 방향을 따라 스트라이프 패턴으로 형성되는 제1 전극들(22) 및 제2 전극들(26)과, 제1 전극(22)과 제2 전극(26) 중 어느 한 전극에 전기적으로 연결되는 전자 방출부들(28)을 포함한다.
전자 방출부(28)가 제1 전극(22)에 형성되는 경우, 제1 전극(22)이 전자 방출부(28)에 전류를 공급하는 캐소드 전극이 되고, 제2 전극(26)이 캐소드 전극과의 전압 차에 의해 전계를 형성하여 전자 방출을 유도하는 게이트 전극이 된다. 반대로 전자 방출부(28)가 제2 전극(26)에 형성되는 경우, 제2 전극(26)이 캐소드 전극이 되고, 제1 전극(22)이 게이트 전극이 된다.
제1 전극(22)과 제2 전극(26) 가운데 발광 장치(10)의 행 방향(도 3에서 x축 방향)을 따라 위치하는 전극이 주사 전극으로 기능하고, 발광 장치(10)의 열 방향(도 3에서 y축 방향)을 따라 위치하는 전극이 데이터 전극으로 기능한다.
제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역마다 제2 전극(26)과 절연층(24)에 개구부(261,241)가 형성되어 제1 전극(22)의 표면 일부를 노출시키고, 절연층(24)의 개구부(241) 내측으로 제1 전극(22) 위에 전자 방출부(28)가 위치한다.
전자 방출부(28)는 소정의 두께와 직경을 갖는 일종의 전자 방출층으로서 진공 중에서 전계가 가해지면 전자를 방출하는 물질들, 가령 탄소계 물질 또는 나노미터 사이즈 물질로 이루어질 수 있다.
전자 방출부(28)는 일례로 탄소 나노튜브, 흑연, 흑연 나노파이버, 다이아몬드, 다이아몬드상 탄소, 플러렌(C60), 실리콘 나노와이어 또는 이들의 조합 물질을 포함할 수 있으며, 그 제조법으로 스크린 인쇄, 직접 성장, 화학기상증착 또는 스퍼터링 등을 적용할 수 있다.
전자 방출부들(28)은 전자빔 퍼짐 특성을 고려하여 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역 중 가장자리를 제외한 가운데 부분에 모여 위치한다.
전술한 구조에서 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역 하나가 발광 장 치(10)의 한 화소 영역에 대응하거나, 2개 이상의 교차 영역이 발광 장치(10)의 한 화소 영역에 대응할 수 있다. 두번째 경우 하나의 화소 영역에 대응하는 2개 이상의 제1 전극들(22) 또는 2개 이상의 제2 전극들(26)은 서로 전기적으로 연결되어 동일한 구동 전압을 인가받을 수 있다.
다음으로, 발광 유닛(20)은 형광층(30)과, 형광층(30)의 일면에 위치하는 애노드 전극(32)을 포함한다. 형광층(30)은 백색 형광층으로 이루어지거나, 적색과 녹색 및 청색 형광층들이 조합된 구성으로 이루어질 수 있다. 도면에서는 첫번째 경우를 도시하였다.
백색 형광층은 제2 기판(14) 전체에 형성되거나, 화소 영역마다 하나의 백색 형광층이 위치하도록 소정의 패턴으로 구분되어 위치할 수 있다. 적색과 녹색 및 청색 형광층들은 하나의 화소 영역 안에서 소정의 패턴으로 구분되어 위치할 수 있다.
애노드 전극(32)은 형광층(30) 표면을 덮는 알루미늄(Al)과 같은 금속막으로 이루어질 수 있다. 애노드 전극(32)은 전자빔을 끌어당기는 가속 전극으로서 고전압을 인가받아 형광층(30)을 고전위 상태로 유지시키며, 형광층(30)에서 방사된 가시광 중 제1 기판(12)을 향해 방사된 가시광을 제2 기판(14) 측으로 반사시켜 화면의 휘도를 높인다.
그리고 제1 기판(12)과 제2 기판(14) 사이에는 진공 용기에 가해지는 압축력을 지지하고 두 기판의 간격을 일정하게 유지시키는 스페이서들(34)이 배치된다. 스페이서(34)는 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 교차 영역 외곽에 위치하며, 일례 로 제2 전극들(26) 사이에 위치할 수 있다. 이 스페이서(34)는 글라스 또는 세라믹으로 제작될 수 있다.
전술한 구성의 발광 장치(10)는 진공 용기 외부로부터 제1 전극들(22)과 제2 전극들(26)에 소정의 구동 전압을 인가하고, 애노드 전극(32)에 수천 볼트 이상의 양의 직류 전압을 인가하여 구동한다.
그러면 제1 전극(22)과 제2 전극(26)의 전압 차가 임계치 이상인 화소들에서 전자 방출부(28) 주위에 전계가 형성되어 이로부터 전자들이 방출되고, 방출된 전자들은 애노드 전압에 이끌려 대응하는 형광층(30) 부위에 충돌함으로써 이를 발광시킨다. 화소별 형광층(30)의 발광 세기는 해당 화소의 전자빔 방출량에 대응한다.
한편, 전술한 실시예에서 제1 기판(12)과 제2 기판(14)은 종래의 전계 방출형 백라이트 유닛보다 큰 간격, 일례로 5 내지 20mm의 간격을 두고 위치할 수 있다. 그리고 애노드 전극(32)은 애노드 패드부를 통해 10kV 이상, 바람직하게 10 내지 15kV 정도의 고전압을 제공받을 수 있다. 본 실시예의 발광 장치는 전술한 구성을 통해 유효 영역 중앙부에서 대략 10,000cd/m2 이상의 최대 휘도를 구현할 수 있다.
그리고, 제2 기판(14)의 상부에는 제1 전극(22)의 길이 방향(도 3에서 y축 방향)을 따라 점진적으로 증가하는 거리(G)를 갖는 확산 부재(21)가 배치된다. 이와 같이, 제2 기판(14)과 확산 부재(21) 사이의 거리(G)가 증가하는 이유는 제1 전극(22)의 길이 방향을 따라 휘도가 점진적으로 증가하기 때문이다. 이에 대해서, 도 4를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 발광 장치(10)는 제1 전극(22)에 양(+) 전압 Vd를 인가하고, 제2 전극(26)에 양(+) 전압 Vs를 인가하여, 제1 전극(22)에 전압을 인가할 때, 오프(OFF)되는 방식으로 구동될 수 있다. 이 경우, 제1 전극(22)에 인가되는 전압(진폭, Vd)은 전압 인가부로부터 거리가 멀어질수록 제1 전극(22)의 자체 저항으로 인하여 감소하게 된다. 이 전압(Vd)이 감소하게 되면, 제1 전극(22)과 제2 전극(26) 간의 전압 차이가 증가하게 되어 휘도 증가를 유발한다. 일례로, 제1 전극(22)에 전압(Vd)이 될 때 오프(OFF)되어야 할 화소가 오프(OFF)되지 못하고 온(ON)될 수도 있다. 이와 같은 원리에 의해 제1 전극(22)의 길이 방향을 따라 휘도는 점진적으로 증가하게 된다.
따라서, 상기와 같은 구동방식의 발광 장치는 전압 인가부로부터 멀어질수록 증가하는 휘도를 감소시키기 위해 확산 부재(21)의 거리(G)를 점진적으로 증가시키는 것이다.
한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 발광 장치는 제1 전극(22)에 음(-) 전압 Vd가 인가되고, 제2 전극(26)에 양(+) 전압 Vs가 인가되어, 제1 전극(22)에 전압이 인가될 때, 온(ON)되는 방식으로 구동될 수 있다. 이때는 상기와 반대로, 전압 인가부로부터 멀어질수록 제1 전극(22)과 제2 전극(26) 간의 전압 차이가 감소하게 되어 휘도 감소를 유발한다. 일례로, 제1 전극(22)에 전압(Vd)이 될 때 온(ON)되어야 할 화소가 온(ON)되지 못하고, 오프(OFF)될 수 있다.
따라서, 이때는 전압 인가부로부터 멀어질수록 감소하는 휘도를 증가시키기 위해 확산 부재(21)의 거리(G)가 점진적으로 감소될 수 있다.
도 6 및 도 7은 확산 부재의 다양한 패턴을 나타낸 도면이다.
상기에서는 확산 부재(21)의 거리(G)가 선형적으로 변하는 경우 즉, 확산 부재(21)의 거리 변화율이 일정한 경우에 대해서 살펴보았으나, 이 확산 부재의 거리 변화율은 휘도 변화율에 비례하여 증가하거나 감소하도록 변형될 수 있다.
도 6을 참고하면, 확산 부재(36)는 그 거리 변화율이 제1 전극(22, 도 3 참조)의 길이 방향(y축 방향)으로 증가하거나 감소하도록 곡선 형태로 이루어질 수 있다.
도 7을 참고하면, 확산 부재(38)는 제1 전극들(22, 도 3 참조)의 길이 방향(y축 방향)을 따라 중앙에서 양단으로 갈수록 거리가 점진적으로 변하도록 형성될 수 있다. 이와 같이, 확산 부재(38)가 중앙에서 양단으로 갈수록 점진적으로 변하는 이유는 제1 전극들(22)의 전압 인가부가 제1 전극들(22)의 일단에만 연결되는 것이 아니라, 일단과 타단에 번갈아가면서 교대로 연결되는 경우를 고려한 것이다. 즉, n행의 제1 전극(22)은 일단에 전압 인가부가 연결되고, n+1행의 제1 전극(22)은 타단에 전압 인가부가 연결되는 경우에 2개 행의 평균적인 휘도를 감안하면 제1 전극(22)의 중앙부위의 휘도가 가장 높거나, 낮기 때문이다.
제1 전극(22)에 전압이 인가될 때 오프(OFF)되는 구동방식인 경우에는, 제1 전극(22)의 중앙 부위의 전압 감소량이 가장 커 이 부위의 휘도가 가장 높고, 제1 전극(22)에 전압이 인가될 때 온(ON)되는 구동방식인 경우에는, 반대로 중앙부위의 휘도가 가장 낮다. 도 7은 전자의 경우를 도시한 것으로서, 중앙 부위의 휘도를 낮추기 위해 확산 부재(38)의 거리(G)가 중앙에서 가장 크게 형성된 것을 보여준다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 액정 표시 장치의 분해 사시도이다.
도 8을 참고하면, 본 실시예의 액정 표시 장치(50)는 행 방향과 열 방향을 따라 복수의 화소들을 형성하는 액정 패널 조립체(52)와, 액정 패널 조립체(52) 후방에 위치하여 액정 패널 조립체(52)로 빛을 제공하는 발광 장치(10)를 포함한다. 이하, 편의상 발광 장치를 백라이트 유닛으로 명칭한다.
액정 패널 조립체(50)로는 공지된 모든 액정 패널 조립체가 적용될 수 있으며, 액정 패널 조립체(52)와 발광 장치(10) 사이에는 필요에 따라 확산판 또는 확산 시트와 같은 광학 부재가 배치될 수 있다.
본 실시예에서 백라이트 유닛(10)는 행 방향과 열 방향을 따라 액정 패널 조립체(52)보다 작은 수의 화소들을 형성하여 백라이트 유닛(10)의 한 화소가 복수개의 액정 패널 조립체(52) 화소들에 대응하도록 한다. 백라이트 유닛(10)의 각 화소는 이에 대응하는 복수개의 액정 패널 조립체(52) 화소들 중 가장 높은 계조에 대응하여 발광 할 수 있으며, 백라이트 유닛(10)은 화소별로 2 내지 8비트의 계조를 표현할 수 있다.
편의상 액정 패널 조립체(52)의 화소를 제1 화소라 하고, 백라이트 유닛(10)의 화소를 제2 화소라 하며, 하나의 제2 화소에 대응하는 복수의 제1 화소들을 제1 화소군이라 명칭한다.
전술한 백라이트 유닛(10)의 구동은 액정 패널 조립체(52)를 제어하는 신호 제어부(54)가 제1 화소군의 제1 화소들 중 가장 높은 계조를 검출하고, 검출된 계조에 따라 제2 화소 발광에 필요한 계조를 산출하여 이를 디지털 데이터로 변환하고, 이 디지털 데이터를 이용하여 백라이트 유닛(10)의 구동 신호를 생성하는 단계들을 통해 이루어질 수 있다. 따라서 백라이트 유닛(10)의 제2 화소는 대응하는 제1 화소군에 영상이 표시될 때 제1 화소군에 동기되어 소정의 계조로 발광할 수 있다.
상기 행 방향은 액정 표시 장치(50)의 일 방향, 일례로 액정 패널 조립체(52)가 구현하는 화면의 수평 방향(도면의 x축 방향)으로 정의할 수 있고, 열 방향은 액정 표시 장치(50)의 다른 일 방향, 일례로 액정 패널 조립체(52)가 구현하는 화면의 수직 방향(도면의 y축 방향)으로 정의할 수 있다.
액정 패널 조립체(52)는 행 방향과 열 방향을 따라 240개 이상의 화소를 형성할 수 있으며, 백라이트 유닛(10)은 행 방향과 열 방향을 따라 2개 내지 99개의 화소를 형성할 수 있다. 행 방향 및 열 방향에 따른 백라이트 유닛(10)의 화소 수가 99개를 초과하면, 백라이트 유닛(10)의 구동이 복잡해지고 구동 회로 제작을 위한 비용 상승을 초래할 수 있다.
이와 같이 백라이트 유닛(10)은 2×2 내지 99×99의 해상도를 가지는 일종의 자발광 표시 패널이며, 화소별로 발광 세기를 독립적으로 제어하여 각 화소에 대응하는 액정 패널 조립체(52) 화소들에 적절한 세기의 광을 제공한다. 따라서 본 실시예의 액정 표시 장치(50)는 화면의 동적 대비비(dynamic contrast)를 높일 수 있 으며, 보다 선명한 화질을 구현할 수 있다.
본 발명에 의한 발광 장치는 위치별 휘도 분포에 따라 변화된 거리를 가지는 확산 부재를 포함함으로써, 발광 장치의 전체적인 휘도 균일도를 향상시킨다.
또한 전술한 발광 장치를 백라이트 유닛으로 사용하는 액정 표시 장치는 화면의 콘트라스트 및 화면의 동적 대비비를 높여 표시 품질을 향상시키고, 백라이트 유닛의 소비 전력을 줄여 전체 소비 전력을 낮출 수 있으며, 30인치 이상의 대형 표시 장치로 용이하게 제작될 수 있다.

Claims (18)

  1. 면 광원으로부터 방출된 빛을 제공받아 전방으로 균일하게 분산시키며, 비자발광 장치의 백라이트 유닛에 적용되는 확산 부재에 있어서,
    상기 백라이트 유닛의 위치별 휘도에 비례하여 상기 백라이트 유닛과의 거리가 확대되는 확산 부재.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 확산 부재와 상기 백라이트 유닛과의 거리가 점진적으로 변하는 확산 부재.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 확산 부재와 상기 백라이트 유닛과의 거리가 중앙에서 양측으로 갈수록 점진적으로 변하는 확산 부재.
  4. 서로 대향 배치되어 진공 용기를 구성하는 제1 기판 및 제2 기판;
    상기 제1 기판에 제공되는 전자 방출 유닛;
    상기 제2 기판에 제공되며, 상기 전자 방출 유닛에서 방출된 전자에 의해 발광하는 발광 유닛;
    상기 제1 기판과 상기 제2 기판의 간격을 유지하는 스페이서; 및
    상기 제2 기판의 상부에 위치하며, 상기 발광 유닛으로부터 방출되는 빛의 위치별 휘도에 비례하여 상기 제2 기판과의 거리가 변하는 확산 부재;
    를 포함하는 발광 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 확산 부재는 일측에서 타측으로 갈수록 점진적으로 변하는 거리를 가지는 발광 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 확산 부재의 거리 변화율이 일정하게 형성되는 발광 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 확산 부재의 거리 변화율이 증가하거나 감소하는 발광 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 전자 방출 유닛은,
    서로 절연 상태를 유지하면서 교차하는 방향을 따라 형성되는 제1 전극들과 제2 전극들; 및
    상기 제1 전극들과 제2 전극들 중 어느 한 전극들에 전기적으로 연결되는 전자 방출부를 포함하는 발광 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 확산 부재의 거리가 상기 전자 방출부와 전기적으로 연결되는 일 전극들의 길이 방향을 따라 점진적으로 변하는 발광 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 전자 방출부는 상기 일 전극들에 전압이 인가될 때 오프(OFF)되는 구동 방식으로 작동되며,
    상기 확산 부재의 거리가 상기 일 전극들의 전압 인가부로부터 반대측으로 갈수록 점진적으로 증가하는 발광 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 전자 방출부는 상기 일 전극들에 전압이 인가될 때 온(ON)되는 구동 방식으로 작동되며,
    상기 확산 부재의 거리가 상기 일 전극들의 전압 인가부로부터 반대측으로 갈수록 점진적으로 감소하는 발광 장치.
  12. 제9항에 있어서,
    상기 전자 방출부는 상기 일 전극들에 전압이 인가될 때 오프(OFF)되는 구동 방식으로 작동되며,
    상기 일 전극들의 전압 인가부는 상기 일 전극들의 일단과 타단에 교대로 연결되며,
    상기 확산 부재의 거리는 상기 일 전극들의 중앙으로부터 양단으로 갈수록 점진적으로 감소하는 발광 장치.
  13. 제9항에 있어서,
    상기 전자 방출부는 상기 일 전극들에 전압이 인가될 때 온(ON)되는 구동 방식으로 작동되며,
    상기 일 전극들의 전압 인가부는 상기 일 전극들의 일단과 타단에 교대로 연결되며,
    상기 확산 부재의 거리는 상기 일 전극들의 중앙으로부터 양단으로 갈수록 점진적으로 증가하는 발광 장치.
  14. 제5항에 있어서,
    상기 발광 유닛은 형광층과, 이 형광층의 일면에 형성되는 애노드 전극을 포함하고,
    상기 애노드 전극은 10 내지 15 kV 범위 내의 전압을 인가받는 발광 장치.
  15. 제4항 내지 제14항 중 어느 한 항에 기재된 발광 장치; 및
    상기 발광 장치의 전방에 위치하여 발광 장치로부터 방출된 빛을 제공받아 화상을 표시하는 액정 패널 조립체
    를 포함하는 액정 표시 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 액정 패널 조립체가 제1 화소들을 가지고,
    상기 발광 장치가 상기 제1 화소들보다 작은 개수의 제2 화소들을 가지며, 상기 제2 화소별로 서로 다른 세기의 광을 방출하는 액정 표시 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 액정 패널 조립체가 행 방향과 열 방향을 따라 240개 이상의 제1 화소 수를 가지는 액정 표시 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 발광 장치가 상기 행 방향과 열 방향을 따라 2 내지 99 개의 제2 화소 수를 가지는 액정 표시 장치.
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