(57)【要約】【課題】電子放出発光素子を提供する。【解決手段】所定厚さの空乏層３４が形成されたＰ−Ｎ接合部３１と、Ｐ−Ｎ接合部の空乏層に対向して所定間隔をおいて配置されたアノード電極１２と、アノード電極の空乏層３４側に形成された蛍光体層１３と、を備える。【選択図】図３
2007109630.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定厚さの空乏層が形成されたＰ−Ｎ接合部と、
前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層に対向して所定間隔をおいて配置されたアノード電極と、
前記アノード電極の空乏層側に形成された蛍光体層と、
を備えることを特徴とする電子放出発光素子。
【請求項２】
前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える基板と、
前記Ｐ−Ｎ接合部と前記基板との間の間隔を維持するスペーサと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子放出発光素子。
【請求項３】
複数の前記Ｐ−Ｎ接合部が設置された第１基板と、
前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える第２基板と、
前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を維持するスペーサと、
をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の電子放出発光素子。
【請求項４】
前記アノード電極と前記Ｐ−Ｎ接合部との間の空間は、真空に維持され、
前記蛍光体は、加速された電子によって励起されて可視光線を発生させる蛍光体であることを特徴とする請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の電子放出発光素子。
【請求項５】
前記蛍光体は、
ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕなどを含む赤色光用の蛍光体や、Ｚｎ（Ｇａ，Ａｌ）２Ｏ４：Ｍｎ、Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ,Ａｌなどを含む緑色光用の蛍光体や、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＺｎＳ：Ａｇ,Ｃｌなどを含む青色光用の蛍光体などのＣＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体であることを特徴とする請求項４に記載の電子放出発光素子。
【請求項６】
前記アノード電極と前記Ｐ−Ｎ接合部との間の空間は、励起ガスが充填され、
前記蛍光体は、加速された電子によって励起された前記励起ガスから放出する紫外線によって励起されて可視光線を発生させる蛍光体であることを特徴とする請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の電子放出発光素子。
【請求項７】
前記励起ガスは、
Ｘｅ、Ｎ２、Ｄ２、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、Ｋｒ、空気を含むグループから選択されるガスを含むことを特徴とする請求項６に記載の電子放出発光素子。
【請求項８】
前記蛍光体は、
Ｙ（Ｖ，Ｐ）Ｏ４：Ｅｕ３＋のような赤色光用の蛍光体や、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＹＢＯ３：Ｔｂのような緑色光用の蛍光体や、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕのような青色光用の蛍光体を含むＰＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体であることを特徴とする請求項６に記載の電子放出発光素子。
【請求項９】
前記空乏層の間隔は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし３のうち何れか１項に記載の電子放出発光素子。
【請求項１０】
全体的にＰ型にドーピングされ、一面にＮ型不純物が広がって形成された所定厚さの空乏層を備えるＰ−Ｎ接合が形成された単結晶基板と、
前記単結晶基板と対向する位置に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層と、
を備えることを特徴とする電子放出発光素子。
【請求項１１】
前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える前面基板をさらに備え、
前記前面基板と前記単結晶基板との間の空間は、真空に維持され、
前記蛍光体は、加速された電子によって励起されて可視光線を発生させる蛍光体であることを特徴とする請求項１０に記載の電子放出発光素子。
【請求項１２】
前記蛍光体は、
ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕなどを含む赤色光用の蛍光体や、Ｚｎ（Ｇａ，Ａｌ）２Ｏ４：Ｍｎ、Ｙ３（Ａｌ，Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ,Ａｌなどを含む緑色光用の蛍光体や、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＺｎＳ：Ａｇ,Ｃｌなどを含む青色光用の蛍光体などのＣＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体であることを特徴とする請求項１１に記載の電子放出発光素子。
【請求項１３】
前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える前面基板をさらに備え、
前記前面基板と前記単結晶基板との間の空間は、励起ガスが充填され、
前記蛍光体は、加速された電子によって励起された前記励起ガスから放出する紫外線によって励起されて可視光線を発生させる蛍光体であることを特徴とする請求項１０に記載の電子放出発光素子。
【請求項１４】
前記励起ガスは、
Ｘｅ、Ｎ２、Ｄ２、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、Ｋｒ、空気を含むグループから選択されるガスを含むことを特徴とする請求項１３に記載の電子放出発光素子。
【請求項１５】
前記蛍光体は、
Ｙ（Ｖ，Ｐ）Ｏ４：Ｅｕ３＋のような赤色光用の蛍光体蛍光体や、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＹＢＯ３：Ｔｂのような緑色光用の蛍光体や、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕのような青色光用の蛍光体を含むＰＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体であることを特徴とする請求項１３に記載の電子放出発光素子。
【請求項１６】
前記空乏層の間隔は、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１０に記載の電子放出発光素子。
【請求項１７】
所定厚さの空乏層が形成されたＰ−Ｎ接合部と、
前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層に対向して所定間隔をおいて配置されたアノード電極と、
前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層を備える電子放出発光素子と、
前記電子放出発光素子に対向して設置されて、前記電子放出発光素子から供給される光を制御して画像を具現する受発光素子を含むディスプレイパネルと、
を備えることを特徴とする平板ディスプレイ装置。
【請求項１８】
全体的にＰ型にドーピングされ、一面にＮ型不純物が広がって形成された所定厚さの空乏層を備えるＰ−Ｎ接合が形成された単結晶基板と、
前記単結晶基板と対向する位置に配置されたアノード電極と、
前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層を備える電子放出発光素子と、
前記電子放出発光素子に対向して設置されて、前記電子放出発光素子から供給される光を制御して画像を具現する受発光素子を含むディスプレイパネルと、
を備えることを特徴とする平板ディスプレイ装置。
【請求項１９】
前記受発光素子は、液晶であることを特徴とする請求項１７または１８に記載の平板ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出発光素子及びそれを利用した平板ディスプレイ装置に係り、さらに詳細には、駆動電圧が低く、発光効率が高い電子放出発光素子及びそれを利用した平板ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
平板ディスプレイ装置の一種であるプラズマディスプレイパネル（ＰＤＰ：Ｐｌａｓｍａ Ｄｉｓｐｌａｙ Ｐａｎｅｌ）は、電気的放電を利用して画像を形成する装置であって、輝度や視野角などの表示性能が優秀でその使用が増大しつつある。このようなＰＤＰは、電極の配置構造によって対向放電構造のＰＤＰと面放電構造のＰＤＰとに分類されうる。対向放電構造のＰＤＰは、対をなす二つの維持電極がそれぞれ上部基板と下部基板とに配置されて、放電が基板に垂直な方向に起きる。そして、面放電構造のＰＤＰは、対をなす二つの維持電極が同じ基板上に配置されて、放電が基板に平行な方向に起きる。このようなＰＤＰは、どちらの場合にも電極に印加される直流または交流電圧によって、前記電極の間でガス放電が起き、この放電過程で発生する紫外線によって蛍光体が励起されて可視光を発散する。
【０００３】
しかし、前記のような従来のＰＤＰでは、放電ガスがイオン化されてプラズマ放電が起きる過程で励起状態のＸｅ＊が安定化されつつ紫外線が発生する。したがって、従来のＰＤＰ及び平板ランプでは、放電ガスをイオン化させうるほどに高いエネルギーが必要になるので、駆動電圧は高く、発光効率は低いという問題点がある。
【０００４】
一方、電子放出を利用する発光素子には、電子放出源として熱陰極を利用する方式と冷陰極を利用する方式とがある。冷陰極を利用する方式の電子放出発光素子としては、ＦＥＡ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｔｔｅｒ Ａｒｒａｙ）型、ＳＣＥ（Ｓｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｔｔｅｒ）型、ＭＩＭ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型及びＭＩＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型、ＢＳＥ（Ｂａｌｌｉｓｔｉｃｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｕｒｆａｃｅ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ）型が知られている。
【０００５】
このうち、ＳＣＥ型電子放出発光素子は、ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅ）、ＣＲＴ（Ｃａｔｈｏｄｅ−Ｒａｙ Ｔｕｂｅ）及びＰＤＰのような自発光ディスプレイ装置である。ＳＣＥは、ＰＤＰより諧調比が高くて、さらに自然な色調表現が可能である。そして、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）の短所と見なされる応答速度は、ＳＣＥの場合に非常に速くて、スポーツプログラムのような速い動きにも残像が全くない。また、ＳＣＥは、４０インチ以上の大画面に具現する場合にも、ＣＲＴとは比較できないほどに厚さが薄く、全般的に消費電力が低いという特徴があって、次世代ディスプレイとして注目されている。
【０００６】
図１には、特許文献１に開示された従来のＳＣＥを構成する電子放出発光素子の概略的な構成を示す図面が示されており、図２には、図１のＩＩ部分の拡大図が示されている。
【０００７】
図１に示したように、従来のＳＣＥを構成する電子放出発光素子は、所定の間隔に配置された第１パネル１０と第２パネル２０とを備える。前記第１パネル１０は、透明基板からなる第１基板１１、前記第１基板１１の一面に形成された蛍光体層１２、前記蛍光体層１２の表面を覆う保護層１３、及び前記蛍光体層１２と一体に形成されたアノード電極（図示せず）を備える。前記第２パネル２０は、第２基板２１、前記第２基板２１上で対向して配置されたカソード電極２３とゲート電極２２、及び前記カソード電極２３と前記ゲート電極２２との間に配置された電子放出源２４を備える。
【０００８】
図１及び図２に示したように、カソード電極２３に（−）電圧を印加し、ゲート電極２２に（＋）電圧を印加すれば、カソード電極２３からゲート電極２２方向に電子が放出される。放出された電子は、アノード電極に印加された高い（＋）電圧で生成された電界によってアノード電極方向に進み、アノード電極と一体に設置された蛍光体層１２に衝突して可視光線を発生させる。
【０００９】
以上で説明したような構造を有する従来の電子放出発光素子は、カソード電極とゲート電極との間のナノサイズのギャップを形成し、その間での電子トンネリング効果を利用して電子を放出させる。しかし、従来には、ナノサイズのギャップを形成する工程が薄膜に電流を流して任意のクラックを形成する方式でなされてきた。しかし、このような方式は、再現性や信頼性に問題があって、ナノギャップを形成しやすい新たな構造を開発する必要性が叫ばれてきた。また、従来の電子放出発光素子に比べて、発光効率の側面において、低電圧で輝度を極大化できる新たな構造の電子放出発光素子を開発する必要性も認識されている。
【特許文献１】米国特許出願公開第２００２／００２８２８５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、前記問題点を解決するために開発されたものであって、本発明の目的は、駆動電圧を下げ、発光効率を向上させうる新たな電子放出発光素子及びそれを備えた平板ディスプレイ装置を提供することである。
【００１１】
また、本発明の他の目的は、再現性及び信頼性を有しつつ、ナノギャップを形成できる新たな構造の電子放出発光素子を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記目的は、所定厚さの空乏層が形成されたＰ−Ｎ接合部と、前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層に対向して所定間隔をおいて配置されたアノード電極と、前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層と、を備える電子放出発光素子を提供することによって達成される。
【００１３】
ここで、前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える基板と、前記Ｐ−Ｎ接合部と前記基板との間の間隔を維持するスペーサと、をさらに備えうる。
【００１４】
または、ここで、複数の前記Ｐ−Ｎ接合部が設置された第１基板と、前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える第２基板と、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を維持するスペーサと、をさらに備えても良い。
【００１５】
また、前記本発明の目的は、全体的にＰ型にドーピングされ、一面にＮ型不純物が広がって形成された所定厚さの空乏層を備えるＰ−Ｎ接合が形成された単結晶基板と、前記単結晶基板と対向する位置に配置されたアノード電極と、前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層と、を備える電子放出発光素子を提供することによって達成される。
【００１６】
以上で、前記アノード電極と前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層との間の空間は、真空に維持され、前記蛍光体は、加速された電子によって励起されて可視光線を発生させる蛍光体でありうるが、この場合、前記蛍光体は、ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕなどを含む赤色光用の蛍光体や、Ｚｎ（Ｇａ，Ａｌ）２Ｏ４：Ｍｎ、Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ,Ａｌなどを含む緑色光用の蛍光体や、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＺｎＳ：Ａｇ,Ｃｌなどを含む青色光用の蛍光体などのＣＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体であることが望ましい。
【００１７】
または、ここで、前記アノード電極と前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層との間の空間は、励起ガスが充填され、前記蛍光体は、加速された電子によって励起された前記励起ガスから放出する紫外線によって励起されて可視光線を発生させる蛍光体でありうるが、この場合、前記励起ガスは、Ｘｅ、Ｎ２、Ｄ２、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、Ｋｒ、空気を含むグループから選択されるガスを含むことが望ましく、前記蛍光体は、Ｙ（Ｖ，Ｐ）Ｏ４：Ｅｕ３＋のような赤色光用の蛍光体蛍光体や、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＹＢＯ３：Ｔｂのような緑色光用の蛍光体や、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕのような青色光用の蛍光体を含むＰＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体であることが望ましい。
【００１８】
ここで、前記空乏層の間隔は、どちらの場合にも１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。
【００１９】
また、前記本発明の目的は、所定厚さの空乏層が形成されたＰ−Ｎ接合部と、前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層に対向して所定間隔をおいて配置されたアノード電極と、前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層と、を備える電子放出発光素子と、前記電子放出発光素子に対向して設置されて、前記電子放出発光素子から供給される光を制御して画像を具現する受発光素子を備えるディスプレイパネルと、を備える平板ディスプレイ装置を提供することによって達成される。
【００２０】
また、前記本発明の目的は、全体的にＰ型にドーピングされ、一面にＮ型不純物が広がって形成された所定厚さの空乏層を備えるＰ−Ｎ接合が形成された単結晶基板と、前記単結晶基板と対向する位置に配置されたアノード電極と、前記アノード電極の前記空乏層側に形成された蛍光体層を備える電子放出発光素子と、前記電子放出発光素子に対向して設置されて、前記電子放出発光素子から供給される光を制御して画像を具現する受発光素子を備えるディスプレイパネルと、を備える平板ディスプレイ装置を提供することによって達成される。ここで、前記受発光素子は、液晶でありうる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、電子放出によって画像を表示できる新たな形態の電子放出発光素子が提供される。また、この電子放出発光素子は、内部空間を真空に維持するか、またはこの空間に励起ガスを充填するかによって、異なる組成を有する蛍光体層を使用して異なる原理で画像を表示できる。
【００２２】
また、Ｐ−Ｎ接合部の空乏層を利用して、ナノギャップを容易に形成できる新たな構造の電子放出発光素子が提供される。
【００２３】
本発明による電子放出発光素子の内部空間に励起ガスを充填し、電子によって励起ガスが励起されて紫外線を発生させた後、この紫外線によって蛍光体が可視光線を発生させる方式で作動されるが、この場合、既存のＰＤＰでプラズマ放電を起こして紫外線を発生させ、この紫外線で蛍光体層を励起させて可視光線を発生させる方式に比べてエネルギー効率の側面で非常に優秀な表示素子を製作できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、添付された図面を参照して本発明の具体的な実施形態をさらに詳細に説明する。
【００２５】
図３には、本発明による電子放出発光素子の第１実施形態の構成を概略的に示す斜視図が示されており、図４には、図３に示した電子放出発光素子に使われたＰ−Ｎ接合部の電流特性を示すグラフが示されている。
【００２６】
図３に示したように、本発明による電子放出発光素子３０は、Ｐ−Ｎ接合部３１、アノード電極１２及び蛍光体層１３を備える。
【００２７】
前記Ｐ−Ｎ接合部３１は、Ｐ型半導体とＮ型半導体とが接合されて接合部位に所定厚さの空乏層３４が形成されており、前記アノード電極は、前記Ｐ−Ｎ接合部の空乏層に対向して所定間隔をおいて配置され、前記蛍光体層は、前記アノード電極の前方（空乏層３４側）に形成される。前記空乏層の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下の範囲にあることが望ましい。
【００２８】
前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える基板１１がさらに備えられ、前記Ｐ−Ｎ接合部と前記基板とは、所定の空間を形成するように配置され、その間隔を維持するスペーサ３６がさらに備えられうる。
【００２９】
このように構成された状態で、図３に示したように、逆方向バイアスで電圧を印加すれば、図４に示したようなダイオードの電流特性によって逆方向にはほとんど電流が流れない。特に、図４の点線で表示された部分に電圧を限定する場合には、ブレークダウン電圧に至らないので、空乏層に電界のみが形成され、電流が流れない。この状態で、前記アノード電極に高い（＋）電圧を印加すれば、Ｎ型半導体側からＰ型半導体側へ電子が電子トンネリング効果によって一部放出され、アノード電極側に加速されつつ移動する。
【００３０】
このような構成を有する本発明による電子放出発光素子は、次のような方式で可視光線を発生させうる。
【００３１】
まず、従来のＦＥＤと類似した方式で作動されうる。すなわち、図３に示したように、前記Ｐ型半導体部分には（−）電圧を印加し、Ｎ型半導体部分には（＋）電圧を印加する。このように電圧を印加すれば、図３に示したように、（−）電圧が印加されたＰ型半導体部分と（＋）電圧が印加されたＮ型半導体部分との間のナノサイズの空乏層で電子トンネルリング現象によって電子が放出される。このとき、前記でＮ型半導体部分に印加された（＋）電圧よりさらに高い（＋）電圧を前記アノード電極１２に印加して、前記アノード電極１２に向かって電子を移動させる。前記アノード電極１２に向かって移動する電子は、前記アノード電極１２に印加された高い（＋）電圧によって加速され、前記アノード電極１２の表面に付着された蛍光体層１３を励起させて可視光線を発生させる。
【００３２】
この方式を使用するためには、前記蛍光体層１３は、ＳｒＴｉＯ３：Ｐｒ、Ｙ２Ｏ３：Ｅｕ、Ｙ２Ｏ３Ｓ：Ｅｕなどを含む赤色光用の蛍光体や、Ｚｎ（Ｇａ，Ａｌ）２Ｏ４：Ｍｎ、Ｙ３（Ａｌ、Ｇａ）５Ｏ１２：Ｔｂ、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｔｂ、ＺｎＳ：Ｃｕ,Ａｌなどを含む緑色光用の蛍光体や、Ｙ２ＳｉＯ５：Ｃｅ、ＺｎＧａ２Ｏ４、ＺｎＳ：Ａｇ,Ｃｌなどを含む青色光用の蛍光体などのＣＬ（Ｃａｔｈｏｄｅ Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）型蛍光体のうちから選択される蛍光体で形成されねばならない。色相は、画素をなして画像を具現できるように適切に配列されねばならない。
【００３３】
また、この方式を使用するためには、前記Ｐ−Ｎ接合部及び前記基板によって形成される空間３５が１０−７Ｔｏｒｒ以上の高真空に維持されねばならない。
【００３４】
他の方式では、前記Ｐ−Ｎ接合部及び前記基板によって形成される空間に励起ガスを充填し、前記空乏層から放出されて前記アノード電極によって加速された電子が前記励起ガスを励起させて紫外線を放出すれば、紫外線が蛍光体層１３を励起させて可視光線を発生させる方式である。
【００３５】
この方式を使用するためには、前記蛍光体層１３は、Ｙ（Ｖ，Ｐ）Ｏ４：Ｅｕ３＋のような赤色光用の蛍光体蛍光体や、Ｚｎ２ＳｉＯ４：Ｍｎ、ＹＢＯ３：Ｔｂのような緑色光用の蛍光体や、ＢａＭｇＡｌ１０Ｏ１７：Ｅｕのような青色光用の蛍光体を含むＰＬ型蛍光体のうちから選択される蛍光体で形成されねばならない。
【００３６】
そして、前記励起ガスは、Ｘｅ、Ｎ２、Ｄ２、ＣＯ２、Ｈ２、ＣＯ、Ｋｒ、空気を含むグループから選択されるガスを含むことが電子によって励起されて紫外線の放出に適している。
【００３７】
図５には、本発明の第２実施形態の電子放出発光素子１３０の構成を概略的に示す図面が示されている。
【００３８】
図５に示したように、本発明の第２実施形態の電子放出発光素子は、基本的にＰ−Ｎ接合部１３１、アノード電極１２及び蛍光体層１３を備え、前記Ｐ−Ｎ接合部が複数個設置された第１基板３７と、前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える第２基板１１と、前記第１基板と前記第２基板との間の間隔を維持して発光空間を形成するスペーサ（図示せず）とをさらに備えうる。前記第１基板及び前記第２基板の周囲は、ガラスフリットのような素材で密封されうる。この場合にも、前述した２つの方式で可視光線を発生させうる。
【００３９】
図６には、本発明の第３実施形態の電子放出発光素子の構成を概略的に示す図面が示されている。
【００４０】
図６に示したように、本発明の第３実施形態の電子放出発光素子２３０は、単結晶基板２３１、アノード電極１２及び蛍光体層１３を備える。前記単結晶基板は、全体的にＰ型にドーピングされ（２３１’）、一面にＮ型不純物２３２が広がって形成された所定厚さの空乏層２３４を備えるＰ−Ｎ接合が形成される。前記アノード電極１２は、前記単結晶基板と対向する位置に配置され、前記蛍光体層１３は、前記アノード電極の前方（空乏層２３４側）に形成される。ここで、前記アノード電極と前記蛍光体層とを備える前面基板１１をさらに備え、前記空乏層２３４の厚さは、１ｎｍ以上１００ｎｍ以下であることが望ましい。特に、一面にＮ型不純物が広がるので、一面にＮ型不純物が広がった部分の周囲に空乏層が前記前面基板１１に向かって露出される。前記空乏層から前記アノード電極に向かって電子が放出され、この電子によって前述した方式と同じ方式で可視光線が発生する。
【００４１】
第３実施形態における発光空間３５は、前記前面基板と単結晶基板とによって限定される空間となる。この場合にも、別途のスペーサ（図示せず）が使われ、両基板の周囲は、ガラスフリット（図示せず）のような素材で密封されうる。
【００４２】
一方、前述したような構成を有する電子放出発光素子３０は、所定の面積を有する面光源として使われてもよい。特に、本発明による電子放出発光素子は、面光源として使われてＬＣＤのバックライトユニット（Ｂａｃｋ Ｌｉｇｈｔ Ｕｎｉｔ：ＢＬＵ）として使われうる。
【００４３】
図７には、本発明による電子放出発光素子がＢＬＵとして機能する平板ディスプレイ装置の構成を示す斜視図が示されており、図８には、図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切り取った部分断面図が示されている。図７及び図８に示した平板ディスプレイ装置のうち、第１基板、第２基板、スペーサなどの先に使用した用語と同じ用語が使われるが、前述した部材と同じ部材ではなく、例として説明されるＬＣＤに使われる部材を指すものが部材番号の記載によって明確に認識されうる。
【００４４】
図７に示したように、本発明による平板ディスプレイ装置は、受発光型のディスプレイパネルであって、ＬＣＤパネル７００と前記ＬＣＤパネル７００に光を供給するＢＬＵとを備える。前記ＬＣＤパネル７００には、画像信号を伝達する軟性印刷回路基板７２０が付着されており、前記ＬＣＤパネル７００の後方に配置されるＢＬＵとの間の間隔を維持するためのスペーサ７３０が配置される。
【００４５】
前記ＢＬＵは、前述した本発明による電子放出発光素子１３０であって、連結ケーブル１０４を通じて電源を供給され、前記電子放出発光素子の前面の第２基板を通じて可視光線Ｖを放出させ、放出された可視光線Ｖを前記ＬＣＤパネル７００に供給する。
【００４６】
図８を参照して、ＬＣＤの構成及び作動原理について説明する。
【００４７】
図８に示した電子放出発光素子は、図５に示した電子放出発光素子１３０と同じ電子放出発光素子でありうる。すなわち、本発明の電子放出発光素子１３０は、第１基板３７と第２基板１１とが所定の空間３５を形成しつつ、所定の間隔で配置されることによってなされる。前記第１基板３７と第２基板１１及びそこに設置される部材の構成は、前記本発明の第２実施形態による電子放出発光素子１３０の構成を説明しつつ言及した内容と同じであるので、ここでは説明を省略する。そして、本発明の第２実施形態による電子放出発光素子１３０では、Ｎ型半導体とＰ型半導体との間に形成された電界によって空乏層から電子が放出されてアノード電極１２に形成された蛍光体層１３に衝突しつつ、可視光線Ｖが発生する。発生した可視光線Ｖは、前面のＬＣＤパネル７００に向かって進む。
【００４８】
一方、前記ＬＣＤパネル７００は、第１基板５０５を備え、前記第１基板５０５上には、バッファ層５１０が形成され、前記バッファ層５１０上には、半導体層５８０が所定のパターンで形成される。前記半導体層５８０上には、第１絶縁層５２０が形成され、前記第１絶縁層５２０上には、ゲート電極５９０が所定のパターンで形成され、前記ゲート電極５９０上には、第２絶縁層５３０が形成される。前記第２絶縁層５３０が形成された後には、ドライエッチングなどの工程によって前記第１絶縁層５２０と第２絶縁層５３０とがエッチングされて前記半導体層５８０の一部が露出され、前記露出された部分を含む所定の領域にソース電極５７０及びドレイン電極６１０が形成される。前記ソース電極５７０及びドレイン電極６１０が形成された後、第３絶縁層５４０が形成され、前記第３絶縁層５４０上に平坦化層５５０が形成される。前記平坦化層５５０上には、所定のパターンで第１電極６２０が形成され、前記第３絶縁層５４０及び前記平坦化層５５０の一部がエッチングされて前記ドレイン電極６１０及び前記第１電極６２０の導電通路が形成される。透明な第２基板６８０は、前記第１基板５０５と別途に製造され、前記第２基板の下面６８０ａには、カラーフィルタ層６７０が形成される。前記カラーフィルタ層６７０の下面６７０ａには、第２電極６６０が形成され、前記第１電極６２０及び第２電極６６０の相互対向する面には、液晶層６４０を配向する第１配向層６３０及び第２配向層６５０が形成される。前記第１基板５０５の下面５０５ａには、第１偏光層５００が、前記第２基板の上面６８０ｂには、第２偏光層６９０が形成され、前記第２偏光層の上面６９０ａには、保護フィルム６９５が形成される。前記カラーフィルタ層６７０と前記平坦化層５５０との間には、前記液晶層６４０を区画するスペーサ５６０が形成される。
【００４９】
前記ＬＣＤパネル７００の作動原理について簡単に説明すれば、前記ゲート電極５９０、ソース電極５７０、ドレイン電極６１０によって制御された外部信号によって、前記第１電極６２０と第２電極６６０との間に電位差が形成され、前記電位差によって前記液晶層６４０の配列が決定され、前記液晶層６４０の配列によって前記ＢＬＵ１３０から供給される可視光線Ｖが遮蔽または通過される。前記通過された光がカラーフィルタ層６７０を通過しつつ、色を帯びて画像を具現する。
【００５０】
図８には、ＬＣＤパネル（特に、ＴＦＴ−ＬＣＤ）を例示したが、本発明の平板ディスプレイ装置を構成するディスプレイパネルは、これに限定されず、また前記受発光素子としては、前記のようなＬＣＤパネル以外にも多様な受発光型ディスプレイパネルが適用されうる。
【００５１】
前記のような電子放出発光素子をＢＬＵとして備えた平板ディスプレイ装置は、そのＢＬＵの輝度及び寿命が向上するにつれて、前記ディスプレイ装置の画像の輝度向上はもとより、寿命延長の効果をもたらす。
【００５２】
一方、本発明は、図面に示した実施形態を参照して説明されたが、これは、例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これから多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるということが分かるであろう。したがって、本発明の真の技術的な保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決定されねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５３】
本発明は、平板ディスプレイ装置関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５４】
【図１】従来のＳＣＥ型電子放出発光素子の構成を概略的に示す図面である。
【図２】図１のＩＩ部分の拡大図である。
【図３】本発明の第１実施形態による電子放出発光素子の構成を概略的に示す斜視図である。
【図４】図３に示した第１実施形態の電子放出発光素子に使われたＰ−Ｎ接合部の電流特性を示すグラフである。
【図５】本発明の第２実施形態による電子放出発光素子の構成を概略的に示す斜視図である。
【図６】本発明の第３実施形態による電子放出発光素子の構成を概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明による電子放出発光素子を利用したディスプレイ装置の一例を示す図面である。
【図８】図７のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って切り取った断面図である。
【符号の説明】
【００５５】
１０    第１パネル
１１    第１基板
１２    アノード電極
１３    蛍光体層
２０    第２パネル
２１    第２基板
２２    ゲート電極
２３    カソード電極
２４，２４’    電子放出源
３０，１３０，２３０    電子放出発光素子
３１    Ｐ−Ｎ接合部
３４    空乏層
３５    発光空間
３６    スペーサ
７００    平板ディスプレイ装置
【図１】
2007109630.tif 000003
【図２】
2007109630.tif 000004
【図３】
2007109630.tif 000005
【図４】
2007109630.tif 000006
【図５】
2007109630.tif 000007
【図６】
2007109630.tif 000008
【図７】
2007109630.tif 000009
【図８】
2007109630.tif 000010