JP2009059703A - 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

Abstract

【課題】本発明は、スペーサの周囲の電子ビームのわい曲を抑制することができる発光装置、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】本発明による発光装置で、スペーサは、誘電体に形成されるスペーサボディー、第１基板に向かうスペーサボディーの第１領域の側面に位置して、第１領域に印加される電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示す第１コーティング層、第２基板に向かうスペーサボディーの第２領域の側面に位置して、第１領域及び第２領域全体に印加される電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す第２コーティング層を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、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し、より詳細には、発光装置の真空容器の内部に設置されて、真空容器に加えられる圧縮力を支持するスペーサに関する。

外部から見る時に光が出射されることを認識することができる全ての装置を発光装置であるとすれば、第１基板に複数の電子放出素子から構成される電子放出ユニットが形成され、第２基板にアノード電極及び蛍光層から構成される発光ユニットが形成された発光装置が知られている。この発光装置は、受光型表示パネルを含む表示装置において光源として使用することができる。

電子放出素子としては、電界放出アレイ（ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｒｒａｙ；ＦＥＡ）型及び表面伝導エミッション（ｓｕｒｆａｃｅ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ＳＣＥ）型がよく知られている。

電子放出素子は、第２基板に向かって電子を放出させ、この電子が蛍光層を励起させて、蛍光層から可視光が放出されるようにする。この時、アノード電極は、数キロボルト以上の高電圧（アノード電圧）が印加されて、前記電子を蛍光層に加速させる。

前記発光装置で、第１基板及び第２基板は、密封部材によって周縁が一体に接合された後、内部空間が約１０^−６Ｔｏｒｒの真空度に排気されて、密封部材と共に真空容器を構成する。真空容器は、内部及び外部の圧力差によって強い圧縮力が加えられ、この圧縮力は、画面のサイズに比例して大きくなる。

したがって、真空容器は、その内部にスペーサが設置され、真空容器に加えられる圧縮力を支持して、第１基板及び第２基板の間隔を一定に維持している。この時、スペーサは、第１基板に形成された駆動電極及び第２基板に形成されたアノード電極がスペーサを通じて短絡されないように、主にガラスやセラミックなどの誘電体からなる。

ところで、通常の発光装置は、その作動時に電子放出部から放出された電子が第２基板に向かって直進する代わりに所定の拡散角を有して広がって進む傾向がある。このような電子ビームの広がりによってスペーサの表面に電子が衝突するようになり、電子が衝突したスペーサは、材料の特性（誘電定数や二次電子放出係数など）によってその表面が正または負の電位に帯電される。

帯電されたスペーサは、スペーサの周囲の電場を変化させて、電子ビームの経路をわい曲させる。例えば、正の電位に帯電されたスペーサは、周囲の電子ビームを引き寄せ、負の電位に帯電されたスペーサは、周囲の電子ビームを押し出す。このような電子ビームの経路のわい曲は、スペーサの周囲の輝度の均一度を低下させて、発光装置の外部からスペーサ部分が見える問題を誘発する。

本発明は、スペーサの表面が電気的に中性を帯びるようにして、スペーサの周囲の電子ビームのわい曲を抑制することができる発光装置、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。

本発明の一実施例による発光装置は、互いに対向配置される第１基板及び第２基板、第１基板の一面に位置して、複数の電子放出素子から構成される電子放出ユニット、第２基板の一面に位置して、アノード電極及び蛍光層を含む発光ユニット、第１基板及び第２基板の間に位置する複数のスペーサを含む。各々のスペーサは、誘電体に形成されるスペーサボディー、第１基板に向かうスペーサボディーの第１領域の側面に位置して、第１領域に印加される電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示す第１コーティング層、第２基板に向かうスペーサボディーの第２領域の側面に位置して、第１領域及び第２領域全体に印加される電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す第２コーティング層を含む。

スペーサボディーは、発光装置の動作電圧条件で高さ方向に沿って二次電子放出係数が１を超える第３領域、二次電子放出係数が１である基準位置（ｈ_１）、二次電子放出係数が１未満である第４領域を含む。第１領域及び第２領域は、基準位置（ｈ_１）を中心に分離されて位置し、第１領域が第３領域と一致し、第２領域が第４領域と一致する。

第１コーティング層は、黒鉛、ダイヤモンド状炭素、カーボンナノチューブ、Ｃｒ_２Ｏ_３、及びＡｌＮからなる群より選択された物質を含む。第２コーティング層は、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢａＯ、及びＡｌ_２Ｏ_３からなる群より選択された物質を含む。第１コーティング層及び第２コーティング層が互いに接触して、スペーサボディーの側面が露出しないようにする。

電子放出素子は、カソード電極、カソード電極と絶縁されて、カソード電極と交差するゲート電極、及びカソード電極に電気的に連結される電子放出部を含む。電子放出ユニットは、カソード電極及びゲート電極の上部に位置する集束電極をさらに含む。

一方で、電子放出素子は、第１電極、第１電極と絶縁されて、第１電極と交差する第２電極、第１電極に電気的に連結される第１導電膜、第２電極に電気的に連結される第２導電膜、及び第１導電膜及び第２導電膜の間に位置する電子放出部を含む。

本発明の一実施例による表示装置は、画像を表示する表示パネル、及び表示パネルに光を提供する発光装置を含む。発光装置は、互いに対向配置される第１基板及び第２基板、第１基板の一面に位置して、複数の電子放出素子から構成される電子放出ユニット、第２基板の一面に位置して、アノード電極及び蛍光層を含む発光ユニット、及び第１基板及び第２基板の間に位置するスペーサを含む。各々のスペーサは、誘電体に形成されるスペーサボディー、第１基板に向かうスペーサボディーの第１領域の側面に位置して、第１領域に印加される電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示す第１コーティング層、第２基板に向かうスペーサボディーの第２領域の側面に位置して、第１領域及び第２領域全体に印加される電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す第２コーティング層を含む。

表示パネルが第１画素を形成し、発光装置が第１画素より少ない個数の第２画素を形成して、各々の第２画素が対応する第１画素の階調のうちの最大階調に対応して独立的に発光する。表示パネルは液晶表示パネルである。

本発明による発光装置は、電子放出部から放出された電子がスペーサの表面に衝突しても、スペーサの表面の帯電を最少化して、スペーサの周囲の電場の変化を抑制する。

したがって、本発明による発光装置は、スペーサの周囲の輝度の均一度を向上させ、スペーサの周囲に正確な色表現を可能にして、発光装置の外側からスペーサ部分が見えないようにすることができる。

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で通常の知識を有する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。本発明は多様な相異した形態に具現され、ここで説明する実施例に限定されない。

本発明の実施例で、発光装置は、外部から見る時に光が出射され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、及び画像などを表示して情報を伝達する全ての表示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も使用される。

図１は本発明の第１実施例による発光装置の部分断面図であり、図２は図１に示した発光装置の有効領域の内部を示した部分分解斜視図である。

図１及び図２を参照すれば、本実施例の発光装置１００は、所定の間隔をおいて平行に対向配置される第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１２、１４を接合させ、内部空間が約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及び第２基板１４のうちの密封部材１６の内側に位置する領域は、実際に可視光の放出に寄与する有効領域及び有効領域を囲む非有効領域に区分される。第１基板１２の内面の有効領域には、電子の放出のための電子放出ユニット１８が位置し、第２基板１４の内面の有効領域には、可視光の放出のための発光ユニット２０が位置する。

発光ユニット２０が位置する第２基板１４が発光装置１００の前面基板となり、電子放出ユニット１８が位置する第１基板１２が発光装置１００の後面基板となることができる。

電子放出ユニット１８は、電子放出部２２、及び電子放出部２２の電子放出量を制御する駆動電極２４、２６を含む。駆動電極は、第１基板１２の一方向（図２に表記した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２４、絶縁層２８を間においてカソード電極２４の上部でカソード電極２４と交差する方向（図２に表記したｘ軸方向）に沿って形成されるゲート電極２６を含む。

カソード電極２４及びゲート電極２６の交差領域ごとに、ゲート電極２６及び絶縁層２８に開口部２６１、２８１が形成されて、カソード電極２４の表面の一部を露出させ、絶縁層の開口部２８１の内側でカソード電極２４上に電子放出部２２が位置する。

電子放出部２２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を含む。電子放出部２２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、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。一方で、電子放出部は、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がとがったチップ構造物からなる。

前記構造で、１つのカソード電極２４、１つのゲート電極２６、及びカソード電極２４及びゲート電極２６の交差領域に位置する電子放出部２２が１つの電子放出素子を構成する。１つの電子放出素子が発光装置１００の１つの画素領域を形成したり、２つ以上の電子放出素子が集まって発光装置１００の１つの画素領域を形成する。

次に、発光ユニット２０は、アノード電極３０、アノード電極３０の一面に位置する蛍光層３２、蛍光層３２を覆う反射膜３４を含む。

アノード電極３０は、蛍光層３２から放出される可視光を透過させることができるようにＩＴＯ（インジウム錫酸化物）などの透明な導電物質から形成される。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、数千ボルト以上の正の直流電圧（つまりアノード電圧）が印加されて、蛍光層３２を高電位状態に維持する。

蛍光層３２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から形成されることができる。蛍光層３２は、第２基板１４の有効領域全体に位置したり、画素領域ごとに分離されて位置することができる。図１及び図２では、蛍光層３２が第２基板１４の有効領域全体に位置することを示した。

反射膜３４は、厚さが数千オームストロング（Å）で電子ビームが通過するための微細ホールが形成されたアルミニウム膜からなることができる。反射膜３４は、蛍光層３２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、発光装置１００の輝度を向上させる役割を果たす。一方、アノード電極３０が省略されて、反射膜３４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もできる。

そして、第１基板１２及び第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、第１基板１２及び第２基板１４の間隔を一定に維持するスペーサ３６が配置される。スペーサ３６は、カソード電極２４及びゲート電極２６の交差領域の周囲に位置して、第１基板１２及び第２基板１４の厚さ方向に沿って所定の高さを有する。

前記構造の発光装置１００は、カソード電極２４及びゲート電極２６のうちの一方の電極に走査駆動電圧を印加し、他方の電極にデータ駆動電圧を印加し、アノード電極３０にアノード電圧を印加して駆動する。

そうすると、カソード電極２４及びゲート電極２６の電圧差が臨界値以上である画素で電子放出部２２の周囲に電界が形成されて、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に印加されたアノード電圧に引き寄せられて、対応する蛍光層３２の部位に衝突することによって、これを発光させる。

この過程で、発光ユニット２０は、電子放出ユニット１８に対してアノード電圧の大きさに相応する数乃至数十キロボルトの電圧差を有する。これによって、第１基板１２及び第２基板１４の間の真空領域には、電子放出ユニット１８から発光ユニット２０に向かって電圧が漸進的に上昇する電圧勾配が発生する。また、電子放出部２２から放出される電子は、第２基板１４に向かって広がって進み、その結果、電子の一部がスペーサ３６の表面に衝突するようになる。

本実施例のスペーサ３６は、下記のような構成によって、前記発光装置１００の駆動環境下でその表面が電気的に中性を帯びるようにして、スペーサ３６の帯電による電子ビームのわい曲を最小化する。

本実施例で、スペーサ３６は、誘電体からなるスペーサボディー３６１、第１基板１２に向かうスペーサボディー３６１の下部領域（第１領域、Ｉ）の側面に位置する第１コーティング層３６２、第２基板１４に向かうスペーサボディー３６１の上部領域（第２領域、ＩＩ）の側面に位置する第２コーティング層３６３からなる。

スペーサボディー３６１は、ガラス、強化ガラス、セラミック、またはガラスセラミック混合体などの誘電体からなり、柱型や棒型など多様な形状に形成されることができる。図２では一例としてスペーサ３６が四角柱型に形成されたことを示した。

第１コーティング層３６２は、スペーサ３６の下部領域に印加される電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示し、第２コーティング層３６３は、スペーサ３６の上部領域及び下部領域に印加される電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す。

第１コーティング層３６２及び第２コーティング層３６３は、互いに異なるドーパント（ｄｏｐａｎｔ）を有するバルク（ｂｕｌｋ）材料からなることができる。一例として、第１コーティング層３６２は、黒鉛、ダイヤモンド状炭素、カーボンナノチューブ、Ｃｒ_２Ｏ_３、及びＡｌＮからなる群より選択された物質を含み、第２コーティング層３６３は、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢａＯ、及びＡｌ_２Ｏ_３からなる群より選択された物質を含むことができる。

第１コーティング層３６２は、その上端が第２コーティング層３６３の下端と接触して、スペーサボディー３６１の側面が真空領域に露出しないようにする。第１コーティング層３６２及び第２コーティング層３６３は、各自の二次電子放出係数特性によって、前記駆動環境でスペーサボディー３６１の表面に帯電される正または負の電位と相互作用して、これら電位を減少させる役割を果たす。

図３は入射エネルギーに対するスペーサボディーの二次電子放出係数特性を示したグラフであり、図４は第１基板、第２基板、及びスペーサボディーを示した概略図である。

図３のグラフで、横軸で示した入射エネルギーはスペーサ３６の高さ方向による真空領域の電圧勾配を示す。Ｖ_０は０Ｖを示し、Ｖ_ａはアノード電極３０に印加されるアノード電圧を示す。

図４で、ｈ_０は第１基板１２に向かうスペーサボディー３６１の下端部の位置を示し、ｈ_１はスペーサボディー３６１の下部領域（第３領域、ＩＩＩ）及び上部領域（第４領域、ＩＶ）の境界となる基準位置を示し、ｈ_２は第２基板１４に向かうスペーサボディー３６１の上端部の位置を示す。

図３及び図４を参照すれば、通常の誘電体からなるスペーサボディー３６１は、入射エネルギーの大きさによって二次電子放出係数が１以上である第３領域（ＩＩＩ）及び二次電子放出係数が１以下である第４領域（ＩＶ）に分離される。この時、スペーサボディー３６１の二次電子放出係数が１である時の電圧をＶ_１とすれば、ｈ_１はスペーサボディー３６１の高さ方向に沿ってＶ_１の電圧が発生する位置に設定される。

二次電子放出係数が１を超えれば、その表面は正の電位に帯電され、二次電子放出係数が１未満であれば、その表面は負の電位に帯電される。したがって、二次電子放出係数が１を超えるｈ_０及びｈ_１の間の領域、つまりスペーサボディー３６１の第３領域（ＩＩＩ）ではその表面が正の電位に帯電され、二次電子放出係数が１未満であるｈ_１及びｈ_２の間の領域、つまりスペーサボディー３６１の第４領域（ＩＶ）ではその表面が負の電位に帯電される。

特に、発光装置１００の駆動時に、スペーサ３６の下部領域は電子ビームの衝突が少なくて帯電される電荷量が大きくないが、スペーサ３６の上部領域は多数の電子が衝突するので帯電される電荷量が大きくなる。したがって、スペーサ３６の上部領域の帯電を抑制することがより重要である。

図５は入射エネルギーに対する第１コーティング層及び第２コーティング層の二次電子放出係数特性を示したグラフである。図５のグラフで横軸に示した入射エネルギーは、スペーサ３６の高さ方向に沿った真空領域の電圧勾配である。

図５を参照すれば、第１コーティング層３６２及び第２コーティング層３６３は、入射エネルギーが増加するほど二次電子放出係数が急激に上昇した後、なだらかに下降する変化を示す。第１コーティング層３６２は、入射エネルギー全体の領域で二次電子放出係数が１より小さい値を示し、第２コーティング層３６３は、入射エネルギー全体の領域で二次電子放出係数が１より大きい値を示す。

特に、第１コーティング層３６２は、Ｖ_０〜Ｖ_１の電圧条件で１以下の最大二次電子放出係数を示して、負の帯電を誘発して、スペーサボディー３６１の下部領域で発生する正の帯電を相殺させる。第２コーティング層３６３は、Ｖ_０〜Ｖ_ａの電圧条件で３以上の最大二次電子放出係数を示し、Ｖ_１〜Ｖ_ａの電圧条件で１より大きい二次電子放出係数を示す。したがって、第２コーティング層３６３は正の帯電を誘発して、スペーサボディー３６１の上部領域で発生する負の帯電を相殺させる。

第１コーティング層３６２の最大二次電子放出係数が１を超える場合には、第１コーティング層３６２による帯電防止効果を得ることができない。第２コーティング層３６３の最大二次電子放出係数が３より小さい場合には、Ｖ_１〜Ｖ_ａの電圧条件で第２コーティング層３６３の二次電子放出係数が１より小さくなるので、第２コーティング層３６３による帯電防止効果を得ることができない。第２コーティング層３６３の最大二次電子放出係数が大きくなるほど、Ｖ_１〜Ｖ_ａの電圧条件で第２コーティング層３６３の二次電子放出係数を高めて、第２コーティング層３６３による帯電防止効果を向上させることができる。

一方、第１コーティング層３６２の材料の選定において、Ｖ_０〜Ｖ_１の電圧条件で最大二次電子放出係数が１以下の条件を満たす材料の最大二次電子放出係数は０．８以上である。また、第２コーティング層３６３の材料の選定において、Ｖ_０〜Ｖ_ａの電圧条件で最大二次電子放出係数が３以上の条件を満たす材料の最大二次電子放出係数は１６以下である。

したがって、第１コーティング層３６２はＶ_０〜Ｖ_１の電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示し、第２コーティング層３６３はＶ_０〜Ｖ_ａの電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す。

図６はスペーサボディーに対する第１コーティング層及び第２コーティング層の相対二次電子放出係数特性を示したグラフである。

図６を参照すれば、発光装置１００の動作電圧条件で、スペーサ３６は、その高さ方向に沿って、下部領域の一部を除いて、スペーサボディー３６１に対する第１コーティング層３６２及び第２コーティング層３６３の相対二次電子放出係数が１に近接する結果を示す。

つまり、Ｖ_０〜Ｖ_１の電圧条件を示す下部領域のうちの上部領域に向かう一部でスペーサボディー３６１に対する第１コーティング層３６２の相対二次電子放出係数が１に近接し、Ｖ_１〜Ｖ_ａの電圧条件を示す上部領域全体でスペーサボディー３６１に対する第２コーティング層３６３の相対二次電子放出係数が１に近接することが分かる。

したがって、本実施例のスペーサ３６は、実際に多数の電子が衝突する下部領域の上部及び上部領域全体で前記第１コーティング層３６２及び第２コーティング層３６３によってその表面が電気的に中性を帯びて、スペーサ３６の周囲を進む電子ビームの経路に影響を及ぼさない。その結果、本実施例の発光装置１００は、スペーサ３６の周囲の輝度の均一度を向上させて、発光装置１００の外側からスペーサ３６部分が見えないようにすることができる。

前記構成の発光装置１００は、受光型表示パネルに白色光を提供する光源として使用することができる。前記発光装置１００で、第１基板１２及び第２基板１４は、５乃至２０ｍｍの比較的大きな間隔をおいて位置することができる。第１基板１２及び第２基板１４の間隔の拡大を通じて真空容器の内部のアーク放電を減少させて、アノード電極３０に１０ｋＶ以上、好ましくは１０乃至１５ｋＶの高電圧を印加することができる。

図７は図１に示した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の分解斜視図であり、図８は図７に示した表示パネルの部分断面図である。

図７を参照すれば、本実施例の表示装置２００は、発光装置１００、及び発光装置１００の前方に位置する表示パネル４０を含む。発光装置１００及び表示パネル４０の間には、発光装置１００から出射された光を均等に拡散させる拡散板４２が位置することができる。拡散板４２及び発光装置１００は、所定の距離をおいて離隔して位置する。

表示パネル４０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４０が液晶表示パネルである場合について説明する。

図８を参照すれば、表示パネル４０は、複数の薄膜トランジスター（Ｔｈｉｎ Ｆｉｌｍ Ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ；ＴＦＴ）４４及び複数の画素電極４６が形成された下部基板４８、カラーフィルター層５０及び共通電極５２が形成された上部基板５４、上部基板５４及び下部基板４８の間に注入される液晶層５６を含む。上部基板５４の上面及び下部基板４８の下面には偏光板５８、６０が付着されて、表示パネル４０を通過する光を偏光させる。

画素電極４６は、副画素ごとに１つずつ位置して、薄膜トランジスター４４によって駆動が制御される。画素電極４６及び共通電極５２は、透明な導電物質から形成される。カラーフィルター層５０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。

特定の副画素のＴＦＴ４４がターンオンされると、画素電極４６及び共通電極５２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て、変化した配列角によって光の透過度が変化する。表示パネル４０は、このような過程を通じて画素別の輝度及び発光色を制御することができる。

図７で、引用符号６２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６４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を参照すれば、発光装置１００は、表示パネル４０より少ない個数の画素を形成して、発光装置１００の１つの画素が表示パネル４０の２つ以上の画素に対応するようにする。発光装置１００の各画素は、これに対応する複数の表示パネル４０の画素のうちの最も高い階調に対応して発光して、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画素とし、発光装置１００の画素を第２画素とし、１つの第２画素に対応する第１画素を第１画素群とする。

発光装置１００の駆動過程は、（１）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、（２）検出された階調によって第２画素の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、（３）デジタルデータを利用して発光装置１００の駆動信号を生成し、（４）生成された駆動信号を発光装置１００の駆動電極に印加する段階を含む。

発光装置１００の駆動信号は、走査駆動信号及びデータ駆動信号からなる。前記カソード電極及びゲート電極のうちのいずれか一方の電極（一例としてゲート電極）が走査駆動信号の印加を受け、他方の電極（一例としてカソード電極）がデータ駆動信号の印加を受ける。

発光装置１００の駆動のための走査回路ボードアセンブリー及びデータ回路ボードアセンブリーは、発光装置１００の裏面に位置することができる。図７で、引用符号６６は、カソード電極及び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６８は、ゲート電極及び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、発光装置１００の第２画素は、対応する第１画素群に画像が表示される時に、第１画素群に同期して所定の階調に発光する。つまり、発光装置１００は、表示パネル４０が実現する画面のうちで明るい領域には高輝度の光を提供し、暗い領域には低輝度の光を提供する。したがって、本実施例の表示装置２００は、画面のコントラスト比を高めて、より鮮明な画質を実現することができる。

図９は本発明の第２実施例による発光装置の有効領域の内部を示した部分分解斜視図である。前記第１実施例と同一な部材については同一な引用符号を使用する。

図９を参照すれば、本実施例の発光装置１０２で、電子放出ユニット１８１は、ゲート電極２６の上部に位置する集束電極７２をさらに含む。カソード電極２４及びゲート電極２６の間に位置する絶縁層２８を第１絶縁層とすると、ゲート電極２６及び集束電極７２の間に第２絶縁層７４が位置する。

第２絶縁層７４及び集束電極７２も、電子ビームの通過のための開口部７４１、７２１が形成される。集束電極７２は、接地電圧または数乃至数十ボルトの負の直流電圧の印加受けて、集束電極の開口部７２１を通過する電子を集束させる。

カソード電極２４及びゲート電極２６の交差領域の大きさは、前記第１実施例の場合より小さくてもよく、各交差領域に位置する電子放出部２２の個数も、前記第１実施例の場合より少なくてもよい。

発光ユニット２０１は、互いに距離をおいて位置する赤色蛍光層３２Ｒ、緑色蛍光層３２Ｇ、及び青色蛍光層３２Ｂを含み、各蛍光層３２１の間に黒色層７６が位置する。

カソード電極２４及びゲート電極２６の交差領域が１つの副画素に対応し、赤色蛍光層３２Ｒ、緑色蛍光層３２Ｇ、及び青色蛍光層３２Ｂの各々が１つの副画素に対応して位置する。赤色蛍光層３２Ｒ、緑色蛍光層３２Ｇ、及び青色蛍光層３２Ｂが並んで位置する３つの副画素が集まって１つの画素を構成する。

カソード電極２４及びゲート電極２６に印加される駆動電圧によって副画素別に電子放出部２２の電子放出量が決定され、この電子が対応する副画素の蛍光層３２１に衝突して、蛍光層３２１を励起させる。発光装置１０２は、このような過程を通じて画素別の輝度及び発光色を制御して、カラー画面を実現することができる。

スペーサ３６´は、前記第１実施例と同一な構成、つまりスペーサボディー３６１、第１コーティング層３６２、及び第２コーティング層３６３から構成され、発光装置１０２の作動時、その表面に電荷が蓄積されることを最少化して、スペーサ３６´の周囲の電子ビームの経路をわい曲させない。図９では、一例として、スペーサ３６´が棒状に構成されたことを示した。

一方、前記では、電子放出ユニット１８、１８１が電界放出アレイ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ａｒｒａｙ；ＦＥＡ）型の場合について説明したが、電子放出ユニットは、表面伝導エミッション（Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ；ＳＣＥ）型であってもよい。

図１０は本発明の第３実施例による発光装置の部分断面図であり、図１１は図１０に示した発光装置の電子放出ユニットの部分平面図である。

図１０及び図１１を参照すれば、本実施例の発光装置１０４は、電子放出ユニット１８２が表面伝導エミッション型であることを除いては、前記第１実施例または第２実施例の発光装置と同一な構成からなる。図１０では、一例として、第１実施例と同一な構成の発光ユニット及びスペーサを示して、第１実施例と同一な部材については同一な引用符号を使用する。

電子放出ユニット１８２は、第１基板１２の一方向に沿って位置する第１電極７８、第１電極７８と直交する方向に沿って位置して、第１電極７８と絶縁を維持する第２電極８０、各々の第１電極７８と電気的に連結される第１導電膜８２、各々の第２電極８０と電気的に連結されて、第１導電膜８２と距離をおいて位置する第２導電膜８４、第１導電膜８２及び第２導電膜８４の間に位置する電子放出部８６を含む。

電子放出部８６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８６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、フラーレン（Ｃ_６０）、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。一方で、電子放出部は、第１導電膜８２及び第２導電膜８４の間に位置する微細クラックで存在することもある。

前記構造で、１つの第１電極７８、１つの第２電極８０、１つの第１導電膜８２、１つの第２導電膜８４、及び１つの電子放出部８６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装置１０４の１つの画素領域を形成する。

第１電極７８及び第２電極８０に駆動電圧を印加すると、第１導電膜８２及び第２導電膜８４を通じて電子放出部８６の表面及び水平方向に電流が流れて、電子放出部８６から表面伝導型電子放出が行われる。

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ず、特許請求の範囲、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。

本発明の第１実施例による発光装置の部分断面図である。 図１に示した発光装置の有効領域の内部を示した部分分解斜視図である。 入射エネルギーに対するスペーサボディーの二次電子放出係数特性を示したグラフである。 第１基板、第２基板、及びスペーサボディーを示した概略図である。 入射エネルギーに対する第１コーティング層及び第２コーティング層の二次電子放出係数特性を示したグラフである。 スペーサボディーに対する第１コーティング層及び第２コーティング層の相対二次電子放出係数特性を示したグラフである。 図１に示した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の分解斜視図である。 図７に示した表示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の有効領域の内部を示した部分分解斜視図である。 本発明の第３実施例による発光装置の部分断面図である。 図１０に示した発光装置の電子放出ユニットの部分平面図である。

符号の説明

１００、１０２、１０４ 発光装置
２００ 表示装置
１８、１８１、１８２ 電子放出ユニット
２０、２０１ 発光ユニット
２２ 電子放出部
２４ カソード電極
２６ ゲート電極
３０ アノード電極
３２ 蛍光層
３４ 反射膜
３６ スペーサ
３６１ スペーサボディー
３６２ 第１コーティング層
３６３ 第２コーティング層
４０ 表示パネル
４２ 拡散板

Claims (19)

1. 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て、複数の電子放出素子から構成される電子放出ユニット；
   前記第２基板の一面に位置して、アノード電極及び蛍光層を含む発光ユニット；及び
   前記第１基板及び前記第２基板の間に位置する複数のスペーサ；を含み、
   前記各々のスペーサは、
   誘電体に形成されるスペーサボディー；
   前記第１基板に向かう前記スペーサボディーの第１領域の側面に位置して、前記第１領域に印加される電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示す第１コーティング層；及び
   前記第２基板に向かう前記スペーサボディーの第２領域の側面に位置して、前記第１領域及び前記第２領域全体に印加される電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す第２コーティング層；を含む、発光装置。
2. 前記スペーサボディーは、前記発光装置の動作電圧条件で高さ方向に沿って二次電子放出係数が１を超える第３領域、二次電子放出係数が１である基準位置、二次電子放出係数が１未満である第４領域を含む、請求項１に記載の発光装置
3. 前記第１領域及び前記第２領域は、前記基準位置を中心に分離されて位置する、請求項２に記載の発光装置。
4. 前記第１領域が前記第３領域と一致し、前記第２領域が前記第４領域と一致する、請求項２に記載の発光装置。
5. 前記第１コーティング層は、黒鉛、ダイヤモンド状炭素、カーボンナノチューブ、Ｃｒ_２Ｏ_３、及びＡｌＮからなる群より選択された物質を含む、請求項１に記載の発光装置。
6. 前記第２コーティング層は、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢａＯ、及びＡｌ_２Ｏ_３からなる群より選択された物質を含む、請求項１に記載の発光装置。
7. 前記第１コーティング層及び前記第２コーティング層が互いに接触して、前記スペーサボディーの側面が露出しないようにする、請求項１または６に記載の発光装置。
8. 前記電子放出素子は、カソード電極、前記カソード電極と絶縁されて、前記カソード電極と交差するゲート電極、及び前記カソード電極に電気的に連結される電子放出部を含む、請求項１に記載の発光装置。
9. 前記電子放出ユニットは、前記カソード電極及び前記ゲート電極の上部に位置する集束電極をさらに含む、請求項８に記載の発光装置。
10. 前記電子放出素子は、第１電極、前記第１電極と絶縁されて、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導電膜、前記第２電極に電気的に連結される第２導電膜、及び前記第１導電膜及び前記第２導電膜の間に位置する電子放出部を含む、請求項１に記載の発光装置。
11. 画像を表示する表示パネル；及び
    前記表示パネルに光を提供する発光装置；を含み、
    前記発光装置は、
    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て、複数の電子放出素子から構成される電子放出ユニット；
    前記第２基板の一面に位置して、アノード電極及び蛍光層を含む発光ユニット；及び
    前記第１基板及び前記第２基板の間に位置して、誘電体に形成されるスペーサボディー、前記第１基板に向かう前記スペーサボディーの第１領域の側面に位置して、前記第１領域に印加される電圧条件で０．８乃至１の最大二次電子放出係数を示す第１コーティング層、前記第２基板に向かう前記スペーサボディーの第２領域の側面に位置して、前記第１領域及び前記第２領域全体に印加される電圧条件で３乃至１６の最大二次電子放出係数を示す第２コーティング層を含む複数のスペーサ；を含む、表示装置。
12. 前記スペーサボディーは、前記発光装置の動作電圧条件で高さ方向に沿って二次電子放出係数が１を超える第３領域、二次電子放出係数が１である基準位置、二次電子放出係数が１未満である第４領域を含む、請求項１１に記載の表示装置。
13. 前記第１領域が前記第３領域と一致し、前記第２領域が前記第４領域と一致する、請求項１２に記載の表示装置。
14. 前記第１コーティング層は、黒鉛、ダイヤモンド状炭素、カーボンナノチューブ、Ｃｒ_２Ｏ_３、及びＡｌＮからなる群より選択された物質を含む、請求項１１に記載の表示装置。
15. 前記第２コーティング層は、ＭｇＯ、ＢｅＯ、ＢａＯ、及びＡｌ_２Ｏ_３からなる群より選択された物質を含む、請求項１１または１４に記載の表示装置。
16. 前記表示パネルが第１画素を形成し、前記発光装置が前記第１画素より少ない個数の第２画素を形成して、前記各々の第２画素が対応する第１画素の階調のうちの最大階調に対応して独立的に発光する、請求項１１に記載の表示装置。
17. 前記表示パネルは液晶表示パネルである、請求項１１に記載の表示装置。
18. 前記第２コーティング層は、前記第２領域に印加される電圧条件で１以上の二次電子放出係数を示す、請求項４に記載の発光装置。
19. 前記第２コーティング層は、前記第２領域に印加される電圧条件で１以上の二次電子放出係数を示す、請求項１３に記載の表示装置。

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