(57)【要約】【課題】発光装置のスペーサ帯電による電子ビーム経路の歪曲を抑制して輝度均一性を高めることができる、発光装置、発光装置の電子放出ユニット製造方法、及び表示装置を提供する。【解決手段】発光装置において、互いに対向配置される第１基板及び第２基板と、第１基板の第２基板に対向する一面に位置し、互いに離隔して交差する第１電極２２及び第２電極２６と、第１電極２２と第２電極２６との交差領域に、第１電極２２に電気的に連結される電子放出部２８と、第２基板に位置する発光ユニットと、第１基板と第２基板との間に配置される少なくとも１つのスペーサ３４と、を備え、スペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄは、交差領域の対角長さをＤｈとする時、５００μｍ以上で０．２Ｄｈを超えないように設定する。【選択図】図３
2007311329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに対向配置される第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する一面に位置し、互いに離隔して交差する第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との交差領域に、前記第１電極に電気的に連結される電子放出部と、
前記第２基板の前記第１基板に対向する一面に位置する発光ユニットと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置される少なくとも１つのスペーサと、
を備え、
前記スペーサと前記電子放出部との間の最短距離Ｄは、前記交差領域の対角長さをＤｈとする時、数式１を満足することを特徴とする、発光装置。
【数１】
2007311329.tif 000004
【請求項２】
前記スペーサは、５〜２０ｍｍの高さを有することを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
【請求項３】
前記発光ユニットは、
蛍光層と、
前記蛍光層の一面に位置し、１０〜１５ｋＶのアノード電圧を印加されるアノード電極と、
を有することを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
【請求項４】
前記第１電極と前記第２電極との間に位置する絶縁層をさらに備え、
前記第２電極は前記絶縁層上部に位置し、前記第２電極及び前記絶縁層には、前記交差領域に各々開口部が形成され、前記電子放出部は前記絶縁層の開口部の内側の前記第１電極上に配置されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の発光装置。
【請求項５】
前記スペーサは、前記交差領域の対角コーナー部外側に位置することを特徴とする、請求項４に記載の発光装置。
【請求項６】
前記第２電極は、１００〜４００μｍの間隔で互いに平行に位置することを特徴とする、請求項４または５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記絶縁層は、１５〜３０μｍの厚さを有することを特徴とする、請求項６に記載の発光装置。
【請求項８】
前記絶縁層の開口部及び前記第２電極の開口部は、３０〜５０μｍの直径を有することを特徴とする、請求項７に記載の発光装置。
【請求項９】
基板上に第１電極を帯状パターンで形成する段階と、
前記第１電極を覆って前記基板全体に１５〜３０μｍ厚さを有する絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層上に、互いに１００〜４００μｍの間隔を有する第２電極を前記第１電極と交差する方向に沿って、帯状パターンで形成する段階と、
前記第１電極と前記第２電極との交差領域ごとに、前記第２電極及び前記絶縁層に互いに連通する開口部を各々形成する段階と、
前記絶縁層の開口部内側の前記第１電極上に電子放出部を形成する段階と、
を含むことを特徴とする、発光装置の電子放出ユニット製造方法。
【請求項１０】
前記第２電極はスクリーン印刷法で形成することを特徴とする、請求項９に記載の発光装置の電子放出ユニット製造方法。
【請求項１１】
前記絶縁層の開口部を形成する工程には、
第１マスク層の開口部を通じて前記絶縁層の一部を湿式エッチングして第１開口部を形成する段階と、
第２マスク層の開口部を通じて残る前記絶縁層を湿式エッチングし、第２開口部を形成する段階と、
を含み、
前記第２マスク層の開口部の大きさは、前記第１マスク層の開口部の大きさより小さいことを特徴とする、請求項９または１０に記載の発光装置の電子放出ユニット製造方法。
【請求項１２】
画像を表示する表示パネルと、
前記表示パネルに光を提供する発光装置と、
を備え、
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基板と、
前記第１基板の前記第２基板に対向する一面に位置し、互いに離隔して交差する第１電極及び第２電極と、
前記第１電極と前記第２電極との交差領域で、前記第１電極に電気的に連結される電子放出部と、
前記第２基板の前記第１基板に対向する一面に位置する発光ユニットと、
前記第１基板と前記第２基板との間に配置する少なくとも１つのスペーサと、
を有し、
前記スペーサと前記電子放出部との間の最短距離Ｄは、前記交差領域の対角長さをＤｈとする時、数式１を満足することを特徴とする、表示装置。
【請求項１３】
前記スペーサは、５〜２０ｍｍの高さを有し、
前記発光ユニットは、
蛍光層と、
前記蛍光層の一面に位置し、１０〜１５ｋＶのアノード電圧を印加されるアノード電極と、
を有することを特徴とする、請求項１２に記載の表示装置。
【請求項１４】
前記発光装置は、前記第１電極と前記第２電極との間に位置する絶縁層をさらに有し、前記第２電極は前記絶縁層上部に位置し、前記第２電極及び前記絶縁層には、前記交差領域に各々開口部が形成され、前記電子放出部は前記絶縁層の開口部の内側の前記第１電極上に配置されることを特徴とする、請求項１２または１３に記載の表示装置。
【請求項１５】
前記スペーサは、前記交差領域の対角コーナー部外側に位置することを特徴とする、請求項１４に記載の表示装置。
【請求項１６】
前記第２電極は、１００〜４００μｍの間隔で互いに平行に位置することを特徴とする、請求項１４または１５に記載の表示装置。
【請求項１７】
前記絶縁層は、１５〜３０μｍの厚さを有し、前記絶縁層の開口部及び前記第２電極の開口部は、３０〜５０μｍの直径を有することを特徴とする、請求項１６に記載の表示装置。
【請求項１８】
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画素を有しており、各々の前記第２画素は、発光強度が独立的に制御されることを特徴とする、請求項１２〜１７のいずれかに記載の表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出部で放出された電子で蛍光層を励起して可視光を放出させる発光装置、発光装置の電子放出ユニット製造方法、及び発行装置を光源として用いた表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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は、表示パネルに光を提供する光源を必要とする。一般に、冷陰極蛍光ランプ（Ｃｏｌｄ  Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｆｌｕｏｒｅｓｃｅｎｔ  Ｌａｍｐ：ＣＣＦＬ）方式や発光ダイオード（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ：ＬＥＤ）方式の発光装置が表示装置の光源として幅広く使用されている。
【０００３】
ＣＣＦＬ方式及びＬＥＤ方式は、それぞれ線光源及び点光源を用いるので、光拡散のための光学部材を備えている。しかし、線光源と点光源で放出された光の相当量が光学部材を経ることによって損失するため、ＣＣＦＬ方式やＬＥＤ方式は、十分な輝度を得るためには消費電力を高めなければならず、大型化した表示装置の製作には不利な短所がある。
【０００４】
そのため、最近では、ＣＣＦＬ方式やＬＥＤ方式を代替する発光装置として、第１基板に電子放出部と駆動電極を有する電子放出ユニットとを備え、第２基板に蛍光層とアノード電極とを備える発光装置が提案されている。この発光装置は、電子放出部で放出された電子で蛍光層を励起して可視光を放出させる。
【０００５】
このような発光装置においては、第１基板と第２基板とは密封部材によって一体に接合され、内部が排気されて真空容器を構成する。そして、第１基板と第２基板との間には真空容器に加えられる圧縮力を支持するための複数のスペーサが位置する。
【０００６】
前記の発光装置が表示装置の光源として使用される時の重要な光学的特性は、低い消費電力で高い輝度を実現し、発光面全体で均一な強さの光を放出し、表示装置が実現する画面の表示品質（例えば、動的コントラスト比）を高めるのに寄与しなければならないということである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、前記の発光装置では、電子放出部で放出された電子がスペーサに衝突してスペーサ表面を帯電させることがあり、この場合に、スペーサ周囲の電子ビーム経路が歪曲してスペーサ周囲の蛍光層が過大発光するか、過小発光する。その結果、スペーサ周囲の発光面上に所望の発光ができず、輝度均一性が低下する問題が発生する。
【０００８】
そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、発光装置のスペーサ帯電による電子ビーム経路の歪曲を抑制して輝度均一性を高め、表示装置が実現する画面の動的コントラスト比を高めるのに寄与し、表示品質を向上させることができる、発光装置、発光装置の電子放出ユニット製造方法、及び表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
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る第１基板及び第２基板と、第１基板の第２基板に対向する一面（内面）に位置し、互いに離隔して交差する第１電極及び第２電極と、第１電極と第２電極との交差領域に、第１電極に電気的に連結される電子放出部と、第２基板の第１基板に対向する一面（内面）に位置する発光ユニットと、第１基板と第２基板との間に配置される少なくとも１つのスペーサと、を備え、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄは、交差領域の対角長さをＤｈとする時、数式１を満足することを特徴とする、発光装置が提供される。
【００１０】
【数１】
2007311329.tif 000003
【００１１】
スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄが短くなるほど、スペーサ帯電によって、電子ビームの経路が歪曲し、スペーサ周囲の蛍光層が過大発光したり、過小発光したりする不具合がある。また、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄが長くなると、スペーサ周囲に電子放出部を配置することはできなくなり、スペーサ周囲の輝度低下を引き起こす。そのため、本発明の発光装置は、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄを５００μｍ以上で０．２Ｄｈを超えないように設定することにより、スペーサ周囲の輝度を均一化することができるとともに、スペーサ周囲に過剰な輝度低下が発生しないようにすることができる。
【００１２】
スペーサは、５〜２０ｍｍの高さを有することができる。これにより、第１基板と第２基板とは、スペーサの高さに相応する間隔をおいて配置され、真空容器内部のアーキング発生を抑制することができる。
【００１３】
発光ユニットは、蛍光層と、蛍光層の一面に位置し、１０〜１５ｋＶのアノード電圧を印加されるアノード電極と、を有することができる。電子放出部から放出された電子はアノード電圧に引き寄せられて対応する蛍光層に衝突することで蛍光層を発光させる。アノード電極に高電圧が印加されると、蛍光層を高電位状態に維持し、蛍光層で放射された可視光のうちの第１基板に向かって放射された可視光を第２基板側に反射させて発光面の輝度を高めることができる。
【００１４】
第１電極と第２電極との間に位置する絶縁層をさらに備え、第２電極は絶縁層上部に位置し、第２電極及び絶縁層には、交差領域に各々開口部が形成され、（それぞれの）電子放出部は絶縁層の開口部の内側の第１電極上に配置されることができる。
【００１５】
スペーサは、交差領域の対角コーナー部外側に位置することができる。スペーサを第２電極の間隔より大きい幅に形成して、隣接する第２電極と接触するようにすればスペーサの個数を減らすことができる。
【００１６】
第２電極は、１００〜４００μｍの間隔で互いに平行に位置することができる。第２電極は、工程マージンを高めて製造工程で発生し得る相互間の短絡を予防するために１００μｍ以上を置いて平行に位置することができ、適正な個数の画素を形成するために電極間の距離を４００μｍ以下にすることができる。
【００１７】
絶縁層は、１５〜３０μｍの厚さを有することができる。絶縁層がこのような厚さ条件を満足すると、第１電極と第２電極との耐電圧特性を高めて発光装置の駆動を安定化することができ、絶縁層形成過程で第１電極の物質の一部が絶縁層内部に拡散しても絶縁層の耐電圧特性が低下することを防止することができる。
【００１８】
絶縁層の開口部及び第２電極の開口部は、３０〜５０μｍの直径を有することができる。絶縁層及び第２電極に開口部を形成する際に、２段階湿式エッチングを用いることにより、絶縁層の開口部の側壁を垂直に近く形成することができ、比較的に小さい３０〜５０μｍの直径の開口部を容易に形成することができる。
【００１９】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、基板上に第１電極を帯状パターンで形成する段階と、第１電極を覆って基板全体に１５〜３０μｍ厚さを有する絶縁層を形成する段階と、絶縁層上に、互いに１００〜４００μｍの間隔を有する第２電極を第１電極と交差する方向に沿って、帯状パターンで形成する段階と、第１電極と第２電極との交差領域ごとに、第２電極及び絶縁層に互いに連通する開口部を各々形成する段階と、絶縁層の開口部内側の第１電極上に電子放出部を形成する段階と、を含むことを特徴とする、発光装置の電子放出ユニット製造方法が提供される。
【００２０】
絶縁層を１５〜３０μｍの厚さに形成すると、第１電極と第２電極との耐電圧特性を高めて発光装置の駆動を安定化することができ、絶縁層形成過程で第１電極の物質の一部が絶縁層内部に拡散しても絶縁層の耐電圧特性が低下することを防止することができる。また、第２電極を１００μｍ以上を置いて平行に形成することにより、工程マージンを高めて製造工程で発生し得る相互間の短絡を予防することができ、電極間の距離を４００μｍ以下にすることにより、適正な個数の画素を形成することができる。
【００２１】
ここで、第２電極はスクリーン印刷法で形成することができる。スクリーン印刷法であれば、フォトリソグラフィ方法で必要なパターニング工程を省略することができる。
【００２２】
絶縁層の開口部を形成する工程には、第１マスク層の開口部を通じて絶縁層の一部を湿式エッチングして第１開口部を形成する段階と、第２マスク層の開口部を通じて残る縁層を湿式エッチングし、第２開口部を形成する段階と、を含み、第２マスク層の開口部の大きさは、第１マスク層の開口部の大きさより小さくすることができる。絶縁層に１回の湿式エッチングで開口部を形成すると、等方性エッチングのために開口部の底面で開口部幅が減少して側壁が傾いた形状となってしまうが、エッチングを２段階で行い、第２マスク層の開口部の大きさを第１マスク層の開口部の大きさより小さくすることにより、開口部の側壁を垂直に近く形成することができ、小さい直径の開口部を容易に形成することができる。
【００２３】
上記課題を解決するために、本発明の別の観点によれば、画像を表示する表示パネルと、表示パネルに光を提供する発光装置と、を備え、発光装置は、互いに対向配置される第１基板及び第２基板と、第１基板の第２基板に対向する一面（内面）に位置し、互いに離隔して交差する第１電極及び第２電極と、第１電極と第２電極との交差領域で、第１電極に電気的に連結される電子放出部と、第２基板の第１基板に対向する一面（内面）に位置する発光ユニットと、第１基板と第２基板との間に配置する少なくとも１つのスペーサと、を有し、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄは、交差領域の対角長さをＤｈとする時、数式１を満足することを特徴とする、表示装置が提供される。
【００２４】
表示装置の表示パネルに光を提供する発光装置において、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄを５００μｍ以上で０．２Ｄｈを超えないように設定することにより、スペーサ周囲の輝度を均一化することができるとともに、スペーサ周囲に過剰な輝度低下が発生しないようにすることができ、表示装置の画面の動的コントラスト比を高めることができる。
【００２５】
ここで、スペーサは、５〜２０ｍｍの高さを有し、発光ユニットは、蛍光層と、蛍光層の一面に位置し、１０〜１５ｋＶのアノード電圧を印加されるアノード電極と、を有することができる。スペーサを５〜２０ｍｍの高さにすることにより、第１基板と第２基板とが相応する間隔に配置され、真空容器内部のアーキング発生を抑制することができる。また、発光ユニットにおいて、電子放出部から放出された電子がアノード電圧に引き寄せられて対応する蛍光層に衝突することで蛍光層を発光させる。
【００２６】
発光装置は、第１電極と第２電極との間に位置する絶縁層をさらに有し、第２電極は絶縁層上部に位置し、第２電極及び絶縁層には、交差領域に各々開口部が形成され、（それぞれの）電子放出部は絶縁層の開口部の内側の前記第１電極上に配置することができる。
【００２７】
スペーサは、交差領域の対角コーナー部外側に位置することができる。スペーサを第２電極の間隔より大きい幅に形成して、隣接する第２電極と接触するようにすればスペーサの個数を減らすことができる。
【００２８】
第２電極は、１００〜４００μｍの間隔で互いに平行に位置することができる。第２電極は、工程マージンを高めて製造工程で発生し得る相互間の短絡を予防するために１００μｍ以上を置いて平行に位置することができ、適正な個数の画素を形成するために電極間の距離を４００μｍ以下にすることができる。
【００２９】
絶縁層は、１５〜３０μｍの厚さを有し、絶縁層の開口部及び第２電極の開口部は、３０〜５０μｍの直径を有することができる。絶縁層がこのような厚さ条件を満足すると、第１電極と第２電極との耐電圧特性を高めて発光装置の駆動を安定化することができ、絶縁層形成過程で第１電極の物質の一部が絶縁層内部に拡散しても絶縁層の耐電圧特性が低下することを防止することができる。
【００３０】
表示パネルは第１画素を有し、発光装置は第１画素より少ない個数の第２画素を有しており、各々の第２画素は、発光強度が独立的に制御される。発光装置は、表示パネルより少ない数の画素を形成して、発光装置の１つの画素を２つ以上の表示パネル画素に対応させ、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の画素に適切な強さの光を提供することができる。
【発明の効果】
【００３１】
以上詳述したように本発明によれば、発光装置のスペーサと電子放出部との間の最短距離を所定の大きさに設定することにより、スペーサ帯電による電子ビームの経路歪曲とスペーサ周囲の輝度低下を抑制することができ、発光面の輝度均一性を高めることができ、本発明による発光装置を光源として用いた表示装置は、画面の動的コントラスト比を高めるなどの表示品質を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
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。
【００３３】
図１及び図２は、それぞれ本実施の形態による発光装置の部分斜視図及び部分断面図であり、図３は、図１に示した発光装置における電子放出ユニットの部分平面図である。図１〜図３を参照すると、本実施の形態による発光装置１０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と、第１基板１２と第２基板１４との間に配置されて、両基板を接合させる密封部材（図示せず）からなる真空容器１６とを備えている。真空容器１６の内部は、ほぼ１０-６Ｔｏｒｒの真空度を維持する。
【００３４】
第１基板１２の内面には、第２基板１４に向かって電子を放出する電子放出ユニット１８が配置され、第２基板１４の内面には電子によって可視光を放出する発光ユニット２０が配置されている。
【００３５】
まず、電子放出ユニット１８は、第１基板１２の一方向に沿って帯状パターンで形成される第１電極２２と、第１電極２２上部で絶縁層２４を介して第１電極２２と交差する方向に沿って帯状パターンで形成される第２電極２６と、第１電極２２に電気的に連結される電子放出部２８と、を有する。
【００３６】
第１電極２２と第２電極２６との交差領域ごとに、第２電極２６及び絶縁層２４には互いに連通する開口部２６１、２４１が形成され、第１電極２２上の、絶縁層開口部２４１内側に電子放出部２８が配置される。電子放出部２８と接触する第１電極２２は、電子放出部２８に電流を供給するカソード電極となり、第２電極２６は、カソード電極との電圧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となる。
【００３７】
なお、第１電極２２と第２電極２６のうちのいずれかの電極、主に発光装置１０の行方向（図１のｘ軸方向）と平行に位置する電極（例えば、第２電極２６）は、走査駆動電圧を印加されて走査電極として機能し、他の電極、主に発光装置１０の列方向（図１のｙ軸方向）と平行に位置する電極（例えば、第１電極２２）は、データ駆動電圧を印加されてデータ電極として機能することができる。
【００３８】
電子放出部２８は、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サイズ物質からなることができる。電子放出部２８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（Ｃ６０）、シリコンナノワイヤー及び、これらの組合せからなる群より選択される物質を含むことができる。
【００３９】
前述した構造において、第１電極２２と第２電極２６との交差領域の１つは、発光装置１０の１つの画素領域に対応することができ、２つ以上の交差領域が発光装置１０の１つの画素領域に対応することもできる。後者の場合、１つの画素領域に位置する２つ以上の第１電極２２または第２電極２６の少なくともいずれかは、互いに電気的に連結されて同一駆動電圧が印加される。
【００４０】
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と、を有する。蛍光層３０は、赤色、緑色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として形成することができ、第２基板１４の有効領域全体に形成されてもよいし、画素領域ごとに所定のパターンに分離されて位置してもよい。
【００４１】
アノード電極３２は、蛍光層３０表面を覆うアルミニウムのような金属膜からなることができる。アノード電極３２は、電子ビームを引く加速電極で、高電圧を印加されて蛍光層３０を高電位状態に維持し、蛍光層３０で放射された可視光のうちの第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面の輝度を高める。
【００４２】
そして、第１基板１２と第２基板１４との間には、真空容器１６に加えられる圧縮力を支持し、第１基板１２と第２基板１４との間隔を一定に維持するスペーサ３４が配置される。スペーサ３４は、四角柱形、円柱形、棒形などの多様な形状で形成することができ、第１電極２２と第２電極２６との交差領域外側に位置する。
【００４３】
特に、スペーサ３４が柱形である場合、スペーサ３４は、隣接する第２電極２６の間と第１電極２２との間に対応して位置することができる。つまり、スペーサ３４は交差領域の対角コーナー部外側に位置することができる。また、発光装置１０においては、スペーサ３４の個数を減らすために、それぞれのスペーサ３４を比較的に大きい幅に形成することができる。この場合、スペーサ３４は第２電極２６間の間隔より大きい幅で形成されて、隣接する第２電極２６と接触することができる。
【００４４】
前述した構成の発光装置１０は、第１電極２２と第２電極２６との組合せにより複数の画素を形成し、真空容器１６外部から第１電極２２と第２電極２６と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（アノード電圧）を印加して駆動する。
【００４５】
その結果、第１電極２２と第２電極２６との電圧差が臨界値以上である画素では、電子放出部２８周囲に電界が形成されて、これから電子（図２にｅ―と表示）が放出され、放出された電子はアノード電圧に引き寄せられて対応する蛍光層３０部位に衝突することで蛍光層３０を発光させる。画素別の蛍光層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。
【００４６】
本実施の形態において、スペーサ３４は発光装置１０の厚さ方向（図１のｚ軸方向）に沿って５〜２０ｍｍの比較的に大きい高さで形成され、第１基板１２と第２基板１４とは、スペーサ３４の高さに相応する間隔をおいて位置する。そして、これら第１基板１２と第２基板１４との間隔拡大によって真空容器１６内部のアーキング発生を抑制することができ、その結果、アノード電極３２に１０ｋＶ以上、好ましくは１０〜１５ｋＶの高電圧を印加することができる。
【００４７】
また、前述した構造において、第１電極２２と第２電極２６との交差領域は数ｍｍ〜数十ｍｍの幅を有し、各交差領域ごとに数十個の電子放出部２８が形成されている。一例として、各交差領域は、ほぼ１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさで形成することができ、３０〜５０μｍ直径の第２電極の開口部２６１と、第２電極の開口部２６１より小さい直径の電子放出部２８とを、各交差領域内に２０個以上配置することができる。
【００４８】
本実施の形態の発光装置１０は、前述した構成を通じて発光面中央部でほぼ１０、０００ｃｄ/ｍ２の最大輝度を実現することができ、公知の冷陰極蛍光ランプ（ＣＣＦＬ）方式及び発光ダイオード（ＬＥＤ）方式の発光装置と比較する時、低い消費電力で高い輝度を実現することができる。
【００４９】
一方、前述した駆動過程において、電子放出部２８で放出された電子は、第２基板１４に向かって広がって進行するので、電子の一部がスペーサ３４表面に衝突してスペーサ表面を帯電させることがある。帯電したスペーサ３４は、スペーサ３４周囲を通る電子ビーム経路を歪曲させる。そのため、本実施の形態の発光装置１０では、スペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄ（図３参照）を数式１のように設定することができる。ここで、Ｄｈ（図３参照）は、第１電極２２と第２電極２６との交差領域の対角長さを示す。
【００５０】
図４はスペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄ変化による電子ビームの中心移動距離を測定して示したグラフである。電子ビーム中心移動距離は、スペーサの表面帯電によってスペーサ周囲を進行する電子ビームがスペーサに向かって引き寄せられたり、スペーサから押し出されたりする距離を意味する。実験は第１電極２２と第２電極２６の電圧差を９０Ｖに設定し、アノード電極３２に１０ｋＶを印加する条件で行った。
【００５１】
図４を参照すると、スペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄが短くなるほど、スペーサ帯電によって電子ビーム中心移動距離は長くなる。電子ビーム中心移動距離がほぼ１１５μｍ以上になると、電子ビームの経路歪曲によってスペーサ周囲の蛍光層が過大発光するか、過小発光する現象が深刻化する。
【００５２】
本実施の形態の発光装置１０は、スペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄを５００μｍ以上に設定して、スペーサ３４帯電による電子ビーム中心移動距離がほぼ１１５μｍを超えないようにする。従って、本実施の形態の発光装置１０はスペーサ３４周囲の輝度変化を最少化することができる。
【００５３】
一方、スペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄが長くなるほど、スペーサ３４帯電による電子ビーム歪曲は効果的に抑制することができるが、スペーサ３４周囲に電子放出部２８を配置することはできなくなる。これはスペーサ３４周囲の輝度低下に繋がる。
【００５４】
本実施の形態の発光装置１０は、第１電極２２と第２電極２６との交差領域の大きさを考慮する時、スペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄが０．２Ｄｈを超えないようにして、スペーサ３４周囲に過剰な輝度低下が発生しないようにする。
【００５５】
図５はスペーサと電子放出部との間の最短距離が０．２Ｄｈ以上である比較例の発光装置における電子放出ユニット１８’とスペーサ３４’を示した平面図であり、図６は交差領域の対角長さに対するスペーサ３４’と電子放出部２８’との間の最短距離比率Ｄ’／Ｄｈ変化によるスペーサ周囲の輝度低下率を測定して示したグラフである。
【００５６】
図６でスペーサ周囲の輝度低下率は、発光装置の発光面の中でスペーサと隣接しない部位で観察される発光面の最大輝度との相対値を示す。この実験もまた、第１電極２２’と第２電極２６’との電圧差を９０Ｖに設定し、アノード電極に１０ｋＶを印加する条件で行った。
【００５７】
図５を参照すると、比較例の発光装置ではスペーサ３４’周囲に電子放出部２８’を配置することができないので、１つの交差領域内でスペーサ３４’に近い部分と遠く離れた部分の間で電子放出部２８’分布に差が発生する。
【００５８】
したがって、図６に示した実験結果から分かるように、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄ’が長くなるほどスペーサ周囲の輝度低下率が高くなり、スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄ’が０．２Ｄｈを超える場合に、スペーサ周囲の輝度低下率がほぼ５０％を超える。この実験結果から、スペーサ周囲の輝度低下率が５０％を超えないように、最短距離Ｄを０．２Ｄｈ以下に設定することができる。
【００５９】
このように本実施の形態の発光装置１０は、前述したスペーサ３４と電子放出部２８との間の最短距離Ｄ設定により、スペーサ３４帯電に起因する電子ビーム歪曲を抑制することができ、スペーサ３４周囲の過剰な輝度低下を抑制して発光面の輝度均一性を向上させることができる。
【００６０】
また、本実施の形態における第２電極２６は、工程マージンを高めて製造工程で発生し得る第２電極２６相互間の短絡を予防するために、１００μｍ以上、好ましくは１００〜４００μｍの間隔Ｇ（図２参照）を置いて平行に位置する。つまり、第２電極２６相互間の距離が１００μｍ未満であると工程マージンが小さくなって、パターニング過程で第２電極２６相互間に短絡が発生することがあり、第２電極２６相互間の距離が４００μｍ以上であると、発光装置１０が適正個数の画素を形成するのに不利になる。
【００６１】
また、本実施の形態における絶縁層２４は、１５μｍ以上、好ましくは１５〜３０μｍの厚さｔ（図２参照）を有するように形成される。このような厚さ条件を満足すると、第１電極２２と第２電極２６との耐電圧特性を高めて発光装置１０の駆動を安定化することができ、絶縁層２４形成過程で第１電極２２の物質の一部（特に、金属物質）が絶縁層２４内部に拡散しても絶縁層２４の耐電圧特性が低下することを防止することができる。
【００６２】
一方、前記のように絶縁層２４を比較的に大きい厚さで形成した状態で公知の湿式エッチング法で絶縁層開口部２４１を形成すると、エッチング深さが深くなるほど底面部で開口部幅が減少する等方性エッチング特性によって、絶縁層２４はその底面で意図しなかった小さい幅の開口部を形成することがある。つまり、絶縁層開口部が垂直に近い側壁を形成せず、凹んで傾いた側壁を形成する。
【００６３】
しかし、本実施の形態の発光装置１０は次に説明する２段階湿式エッチング工程により絶縁層開口部２４１の側壁を垂直に近く形成することができ、第２電極２６と絶縁層２４に比較的に小さい３０〜５０μｍ直径の開口部２６１、２４１を容易に形成することができる。
【００６４】
図７Ａ〜図７Ｆを参照して、本実施の形態による電子放出ユニットの製造方法について説明する。図７Ａを参照すると、第１基板１２上に導電膜を形成し、これをパターニングして帯形状の第１電極２２を形成する。次いで、第１電極２２を覆うように第１基板１２全体に絶縁物質を塗布して１５μｍ以上、好ましくは１５〜３０μｍ厚さｔの絶縁層２４を形成する。絶縁層２４はスクリーン印刷、乾燥及び焼成過程を２回以上繰り返して前述した厚さに形成することができる。
【００６５】
図７Ｂを参照すると、絶縁層２４上に導電膜を帯形状でスクリーン印刷した後、乾燥させて、第１電極２２と交差する第２電極２６を形成する。この時、第２電極２６相互間の間隔Ｇは、１００μｍ以上、好ましくは１００〜４００μｍとする。スクリーン印刷法で第２電極２６を形成すると、フォトリソグラフィのようなパターニング工程を省略することができる。
【００６６】
図７Ｃを参照すると、絶縁層２４と第２電極２６上に第１基板１２全体に第１マスク層３６を形成し、これをパターニングして電子放出部の形成位置に開口部３６１を形成する。そして、この開口部３６１によって露出された第２電極２６部位をエッチングして、第２電極２６に開口部２６１を形成する。
【００６７】
図７Ｄを参照すると、第２電極の開口部２６１によって露出された絶縁層２４部位に１次湿式エッチングを行い、第１開口部２４２を形成する。第１開口部２４２は前述した絶縁層２４の厚さのため絶縁層２４全体を貫通することができず、絶縁層２４の一部に形成される。第１開口部２４２を形成した後、第１マスク層３６を除去する。
【００６８】
図７Ｅを参照すると、第２電極２６及び絶縁層２４上の第１基板１２全体に第２マスク層３８を形成し、これをパターニングして電子放出部形成位置に開口部３８１を形成する。第２マスク層開口部３８１は第１マスク層開口部３６１より小さい幅に形成することができ、この場合、第２マスク層３８が絶縁層２４の第１開口部２４２側壁周縁にわたって形成される。
【００６９】
次に、第２マスク層３８の開口部３８１によって露出した絶縁層２４部位を２次湿式エッチングをして絶縁層２４を貫通する第２開口部２４３を形成し、第２マスク層３８を除去する。このような２次に渡る湿式エッチングを通じて、第２電極２６及び絶縁層２４の開口部２６１、２４１幅を拡大させずに、絶縁層２４に垂直に近い側壁を有する開口部２４１を形成することができる。
【００７０】
図７Ｆを参照すると、第１電極２２上に絶縁層２４の開口部２４１内側に電子放出部２８を形成する。電子放出部２８の製造法としては、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、ダイヤモンド状炭素、フラーレン、またはシリコンナノワイヤーのような電子放出物質に、ビヒクルとバインダーなどとを混合して印刷に適した粘度を有するペースト状混合物を製作し、この混合物を絶縁層開口部２４１内側にスクリーン印刷した後、乾燥及び焼成する過程を適用することができる。
【００７１】
一方で、電子放出部２８の製造法として前述したスクリーン印刷法の他に、直接成長、スパッタリングまたは化学気相蒸着などを適用することもできる。
【００７２】
図８は前述した発光装置を光源として使用する本実施の形態による表示装置の分解斜視図である。図８に示した表示装置は、本発明を例示するものに過ぎず、本発明がここに限定されるものではない。図８を参照すると、本実施の形態の表示装置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と、を有する。発光装置１０と表示パネル４０との間には発光装置１０から放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を配置することができ、拡散板５０と発光装置１０とは所定の距離をおいて離隔される。
【００７３】
本実施の形態の発光装置１０は、前述した構成によって発光面の輝度均一性を高め、その結果、発光装置１０と拡散板５０との離隔距離を短くすることができる。発光装置１０と拡散板５０との離隔距離の縮小は、表示装置１００をスリム化し、拡散板５０による光損失を最少化して発光効率を上げる効果がある。
【００７４】
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（ｔｏｐ  ｃｈａｓｓｉｓ）５２とボトムシャーシ（ｂｏｔｔｏｍ  ｃｈａｓｓｉｓ）５４が位置する。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。以下では一例として表示パネル４０が液晶表示パネルである場合について説明する。
【００７５】
表示パネル４０は複数の薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板４２と、ＴＦＴ基板４２上部に位置するカラーフィルター基板４４と、このＴＦＴ基板４２及びカラーフィルター４４の間に注入される液晶層（図示せず）を有する。カラーフィルター基板４４の上部とＴＦＴ基板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。
【００７６】
各ＴＦＴのソース端子にはデータラインが接続され、ゲート端子にはゲートラインが接続され、ドレイン端子には透明導電膜からなる画素電極が接続される。ゲートライン及びデータラインに、それぞれ回路ボードアセンブリ４６、４８から電気的な信号を入力すると、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、信号入力に応じてＴＦＴは導通または遮断して、画素電極駆動に必要な電気的な信号がドレイン端子に出力される。
【００７７】
カラーフィルター基板４４は、光が通過しながら、所定の色が発現される色画素であるＲＧＢ画素を形成し、透明導電膜からなる共通電極を形成している。ＴＦＴのゲート端子及びソース端子に電源が印加されてＴＦＴが導通すると、画素電極と共通電極との間に電界が形成される。この電界によってＴＦＴ基板４２とカラーフィルター基板４４との間に注入された液晶の配列角が変化し、変化された配列角によって画素別に光透過度が変化する。
【００７８】
表示パネル４０の回路ボードアセンブリ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、ゲート回路ボードアセンブリ４６はゲート駆動信号を伝送し、データ回路ボードアセンブリ４８はデータ駆動信号を伝送する。
【００７９】
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１つの画素を２つ以上の表示パネル４０画素に対応させる。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することができ、発光装置１０は画素別に２〜８ビットの階調を表現することができる。
【００８０】
便宜上表示パネル４０の画素を第１画素と言い、発光装置１０の画素を第２画素と言い、１つの第２画素に対応する複数の第１画素を第１画素群と言う。
【００８１】
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する段階と、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て、これをデジタルデータに変換する段階と、このデジタルデータを利用して発光装置１０の駆動信号を生成する段階と、を有することができる。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。
【００８２】
発光装置１０の走査回路ボードアセンブリ（図示せず）とデータ回路ボードアセンブリ（図示せず）は、それぞれの駆動ＩＣパッケージ５６１、５８１と接続する。発光装置１０を駆動するために、走査回路ボードアセンブリは走査駆動信号を伝送し、データ回路ボードアセンブリはデータ駆動信号を伝送する。前述した第１電極と第２電極のうちのいずれかの電極に走査駆動信号が印加され、他の電極にデータ駆動信号が印加される。
【００８３】
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。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、本実施の形態の表示装置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することができる。
【００８４】
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。
【産業上の利用可能性】
【００８５】
本発明は、電子放出部で放出された電子で蛍光層を励起して可視光を放出させる発光装置、発光装置の電子放出ユニット製造方法、及び発行装置を光源として用いた表示装置に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８６】
【図１】本発明の実施の形態による発光装置の部分斜視図である。
【図２】本発明の実施の形態による発光装置の部分断面図である。
【図３】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの部分平面図である。
【図４】スペーサと電子放出部との間の最短距離Ｄの変化による電子ビーム中心の移動距離を測定した結果を示す図である。
【図５】スペーサと電子放出部との間の最短距離が０．２Ｄｈを超える場合の発光装置の電子放出ユニット示す部分平面図である。
【図６】交差領域の対角長さに対するスペーサと電子放出部との間の最短距離比率Ｄ／Ｄｈ変化によるスペーサ周囲の輝度低下率を測定した結果を示す図である。
【図７Ａ】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの製造方法を示す工程断面図であり、第１基板上に絶縁層を形成した後の図である。
【図７Ｂ】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの製造方法を示す工程断面図であり、絶縁層上に第２電極を形成した後の図である。
【図７Ｃ】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの製造方法を示す工程断面図であり、第１マスク層を形成して開口部を形成した後の図である。
【図７Ｄ】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの製造方法を示す工程断面図であり、１次湿式エッチングを行い、絶縁層に第１開口部を形成した後の図である。
【図７Ｅ】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの製造方法を示す工程断面図であり、第２マスク層を形成して開口部を形成し、２次湿式エッチングをして絶縁層を貫通する第２開口部を形成した後の図である。
【図７Ｆ】本発明の実施の形態による発光装置の電子放出ユニットの製造方法を示す工程断面図であり、第１電極上の絶縁層の開口部内側に電子放出部を形成した後の図である。
【図８】本発明の実施の形態による表示装置の分解斜視図である。
【符号の説明】
【００８７】
１０    発光装置
１２    第１基板
１４    第２基板
１８    電子放出ユニット
２０    発光ユニット
２２    第１電極
２４    絶縁層
２６    第２電極
２８    電子放出部
３０    蛍光層
３２    アノード電極
３４    スペーサ
４０    表示パネル
５０    拡散板
１００    表示装置
Ｄ    最短距離
Ｄｈ    交差領域対角長さ
【図１】
2007311329.tif 000005
【図２】
2007311329.tif 000006
【図３】
2007311329.tif 000007
【図４】
2007311329.tif 000008
【図５】
2007311329.tif 000009
【図６】
2007311329.tif 000010
【図７Ａ】
2007311329.tif 000011
【図７Ｂ】
2007311329.tif 000012
【図７Ｃ】
2007311329.tif 000013
【図７Ｄ】
2007311329.tif 000014
【図７Ｅ】
2007311329.tif 000015
【図７Ｆ】
2007311329.tif 000016
【図８】
2007311329.tif 000017