(57)【要約】【課題】電子放出素子及びこれを備えた発光装置を提供する。【解決手段】基板と、基板上で一方向に沿って相互離隔されて位置する第１電極と、一方向に沿って第１電極の間に位置する第２電極と、第１電極及び第２電極と電気的に絶縁されるように配され、一方向と交差する方向に延設される第３電極と、第１電極及び第２電極の側面にそれぞれ形成される第１電子放出部及び第２電子放出部と、を備える電子放出素子である。隣接する前記第１電子放出部と前記第２電子放出部との間には、ギャップが形成されている。【選択図】図１
2009135100.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上で一方向に沿って相互離隔されて位置する第１電極と、
前記一方向に沿って前記第１電極の間に位置する第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極と電気的に絶縁されるように配され、前記一方向と交差する方向に延設される第３電極と、
前記第１電極と第２電極の側面にそれぞれ形成される第１電子放出部及び第２電子放出部と、を備える電子放出素子。
【請求項２】
隣接する前記第１電子放出部と前記第２電子放出部との間には、ギャップが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項３】
前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部は、前記第１電極及び第２電極の高さよりそれぞれ低いことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項４】
前記第１電子放出部と前記第２電子放出部とは、カーバイド誘導炭素を含むことを特徴とする請求項１に記載の電子放出素子。
【請求項５】
相互対向して配される第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の一面に形成される第４電極と、前記第２基板に向けた前記第４電極の一面に形成される蛍光層を備える発光ユニットと、
前記第２基板の一面に位置し、複数の電子放出素子で構成される電子放出ユニットと、を備え、
前記それぞれの電子放出素子が、
前記第２基板上で一方向に沿って相互離隔されて位置する第１電極と、
前記一方向に沿って前記第１電極の間に位置する第２電極と、
前記第１電極及び前記第２電極と電気的に絶縁されるように配され、前記一方向と交差する方向に延設される第３電極と、
前記第１電極及び第２電極の側面にそれぞれ形成される第１電子放出部及び第２電子放出部と、を備える発光装置。
【請求項６】
前記第３電極に電圧が印加された電子放出素子では、前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部から放出される電子が、前記発光ユニット側に移動しないことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項７】
前記第３電極に電圧が印加されていない電子放出素子では、前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部から放出される電子が、前記蛍光層に衝突して可視光が放出されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項８】
前記第１電極及び前記第２電極に電流を供給する配線部をさらに備え、前記配線部は、前記第３電極と交差されるように形成されることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項９】
隣接する前記第１電子放出部と前記第２電子放出部との間には、ギャップが形成されていることを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項１０】
前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部は、前記第１電極及び第２電極の高さよりそれぞれ低いことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【請求項１１】
前記第１電子放出部と前記第２電子放出部とは、カーバイド誘導炭素を含むことを特徴とする請求項５に記載の発光装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子及びそれを備えた発光装置に係り、詳細には、ローカルジミングの可能な電子放出素子及びそれを備えた発光装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
外部から見るとき、光の出射を認識できる全ての装置を発光装置とすれば、前面基板にアノード電極と蛍光層とを備え、背面基板に電子放出部と駆動電極とを備えた発光装置が公開されている。前面基板と背面基板とは、密封部材によってエッジが一体に接合された後、内部空間が排気されて密封部材と共に真空容器を構成する。
【０００３】
駆動電極は、相互並んで位置するカソード電極とゲート電極とからなり、ゲート電極に向けたカソード電極の側面に電子放出部が位置しうる。駆動電極と電子放出部とが電子放出ユニットを構成する。
【０００４】
背面基板に向けた蛍光層の一面には、アノード電極と蛍光層とが備えられて発光ユニットを構成する。
【０００５】
発光装置は、カソード電極とゲート電極とに所定の駆動電圧を印加し、アノード電極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。それにより、カソード電極とゲート電極との電圧差によって電子放出部の周囲に電界が形成されて、これから電子が放出され、放出された電子がアノード電圧に引きつけられて対応する蛍光層に衝突することによって、これを発光させる。
【０００６】
前述した発光装置で、カソード電極とゲート電極とに所定の駆動電圧を印加して発光装置を駆動する場合、一列の電子放出素子で同時に発光が行われる。また、カソード電極とゲート電極とは、同じ層に存在する。このような理由で、前述した発光装置では、画面分割駆動、すなわち、ローカルジミングが不可能であるという問題点が存在した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、このような問題点を克服するために、カソード電極及びゲート電極と絶縁されている別途の電極を追加することにより、ローカルジミングの可能な電子放出素子及びそれを備えた発光装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、基板と、前記基板上で一方向に沿って相互離隔されて位置する第１電極と、前記一方向に沿って前記第１電極の間に位置する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に絶縁されるように配され、前記一方向と交差する方向に延設される第３電極と、前記第１電極及び第２電極の側面にそれぞれ形成される第１電子放出部及び第２電子放出部と、を備える電子放出素子を提供する。
【０００９】
本発明において、隣接する前記第１電子放出部と前記第２電子放出部との間には、ギャップが形成される。
【００１０】
本発明において、前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部は、前記第１電極及び第２電極の高さよりそれぞれ低い。
【００１１】
本発明において、前記第１電子放出部と前記第２電子放出部とは、カーバイド誘導炭素を含みうる。
【００１２】
他の側面に関する本発明は、相互対向して配される第１基板及び第２基板と、前記第１基板の一面に形成される第４電極と、前記第２基板に向けた前記第４電極の一面に形成される蛍光層を備える発光ユニットと、前記第２基板の一面に位置し、複数の電子放出素子で構成される電子放出ユニットと、を備え、前記それぞれの電子放出素子が前記第２基板上で一方向に沿って相互離隔されて位置する第１電極と、前記一方向に沿って前記第１電極の間に位置する第２電極と、前記第１電極及び前記第２電極と電気的に絶縁されるように配され、前記一方向と交差する方向に延設される第３電極と、前記第１電極及び第２電極の側面にそれぞれ形成される第１電子放出部及び第２電子放出部と、を備える発光装置を提供する。
【００１３】
本発明において、前記第３電極に電圧が印加された電子放出素子では、前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部から放出される電子が前記発光ユニット側に移動しない。
【００１４】
本発明において、前記第３電極に電圧が印加されていない電子放出素子では、前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部から放出される電子が前記蛍光層に衝突して可視光が放出される。
【００１５】
本発明において、前記第１電極及び前記第２電極に電流を供給する配線部をさらに備え、前記配線部は、前記第３電極と交差されるように形成される。
【００１６】
本発明において、隣接する前記第１電子放出部と前記第２電子放出部との間には、ギャップが形成される。
【００１７】
本発明において、前記第１電子放出部及び前記第２電子放出部は、前記第１電極及び第２電極の高さよりそれぞれ低い。
【００１８】
本発明において、前記第１電子放出部と前記第２電子放出部とは、カーバイド誘導炭素を含みうる。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によって、ローカルジミングの可能な電子放出素子及びこれを備えた発光装置を具現しうる。
【００２０】
また、本発明による電子放出素子及び発光装置は、電子放出部が相互対向しているため、バイポーラ駆動が可能になり、これにより、電子放出部の寿命及び輝度に有利である。
【００２１】
また、本発明による電子放出素子及び発光装置は、電子放出部の材料としてカーバイド誘導炭素を含むペーストをパターニングすることによって不均一なエミッション性能を改善すると同時に、既存の冷陰極構造に比べて、さらに簡単な冷陰極構造を構成しうる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、添付した図面を参照して、本発明の実施形態について、当業者が容易に実施できるように詳細に説明する。本発明は、色々な相異なる形態に具現され、ここで説明する実施形態に限定されない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態による発光装置の部分断面図であり、図２は、図１に示した電子放出素子の斜視図であり、図３は、図２に示した電子放出素子からなる電子放出ユニットを示す部分平面図である。
【００２４】
図１ないし図３を参照すれば、本実施形態の発光装置１は、間隔をおいて平行に対向配置される第１基板１２と第２基板２４とを備える。第１基板１２と第２基板２４とのエッジには、密封部材（図示せず）が配されてこの基板１２，２４を接合させ、内部空間が約１０−６ｔｏｒｒの真空度で排気されて第１基板１２、第２基板２４及び密封部材が真空容器を構成する。
【００２５】
第１基板１２及び第２基板２４のうち密封部材の内側に位置する領域は、実際に可視光放出に寄与する有効領域と、有効領域を取り囲む非有効領域とに区分しうる。第２基板２４の内面の有効領域には、電子放出のための電子放出ユニット２０（図３参照）が位置し、第１基板１２の内面の有効領域には、可視光放出のための発光ユニット１０が位置する。
【００２６】
電子放出ユニット２０は、放出電流量が独立的に制御される複数の電子放出素子２２からなる。発光ユニット１０は、第１基板１２に位置し、発光装置１が作動するとき、第２基板２４に備えられた前記電子放出素子２２から電子を提供されて可視光を放出させる。
【００２７】
本実施形態で、電子放出ユニット２０は、バイポーラ駆動の可能な構造からなる。
【００２８】
さらに具体的に、それぞれの電子放出素子２２は、第２基板２４の一方向（図面のｙ軸方向）に沿って相互離隔されて位置する第１電極３２と、前記一方向に沿って第１電極３２の間に位置する第２電極３４と、第２電極３４に向けた第１電極３２の側面に位置し、第１電極３２より薄く形成される第１電子放出部３６と、を備える。また、第１電極３２に向けた第２電極３４の側面に位置して、第２電極より薄く第２電子放出部３８が形成される。ここで、第１電極３２と第２電極３４とは、相互並んで位置する。
【００２９】
第１電子放出部３６と第２電子放出部３８との間には、相互間のショートを防止するためにギャップが形成されることによって、隣接する第１電子放出部３６と第２電子放出部３８とは、一定距離をおいて位置する。
【００３０】
第１電子放出部３６と第２電子放出部３８とは、図２に示したように、第１電極３２の長手方向に沿ってラインパターンで形成される。または、図面には示されていないが、第１電子放出部３６と第２電子放出部３８とは、第１電極３２及び第２電極３４の長手方向に沿って相互離隔された多数のパターンで形成されることもある。
【００３１】
図２を参照すれば、第１電極３２の一側端部には、第１連結電極３２１が位置して第１電極３２と共に第１電極セット３２２を構成し、第２電極３４の一側端部には、第２連結電極３４１が位置して第２電極３４と共に第２電極セット３４２を構成する。
【００３２】
第１電極３２と第２電極３４とは、第２基板２４上で電子放出部３６，３８より高く形成される。このために、第１電極３２と第２電極３４とは、スパッタリングまたは真空蒸着のような薄膜工程だけでなく、スクリーン印刷またはラミネーティングのような、いわば、厚膜工程でも形成され、それ以外に多様な方法で形成されることもある。
【００３３】
電子放出部３６，３８は、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、炭素系物質またはｎｍサイズの物質を含みうる。電子放出部３６，３８は、一例として、炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバ、ダイヤモンド、ダイヤモンド相炭素、フラーレン（Ｃ６０）、シリコンナノワイヤ、これらの組み合わせからなる群から選択された物質を含みうる。
【００３４】
他方、電子放出部３６，３８は、カーバイド誘導炭素を含みうる。カーバイド誘導炭素は、カーバイド化合物をハロゲン族元素含有ガスと熱化学反応させてカーバイド化合物内の炭素を除外した残りの元素を抽出する過程を通じて製造される。
【００３５】
カーバイド化合物は、ＳｉＣ４、Ｂ４Ｃ、ＴｉＣ、ＺｒＣｘ、Ａｌ４Ｃ３、ＣａＣ２、ＴｉｘＴａｙＣ、ＭｏｘＷｙＣ、ＴｉＮｘＣｙ及びＺｒＮｘＣｙからなる群から選択された少なくとも一つのカーバイド化合物でありうる。そして、ハロゲン族元素含有ガスは、Ｃｌ２、ＴｉＣｌ４またはＦ２ガスでありうる。カーバイド誘導炭素を含む電子放出部３６，３８は、電子放出均一性に優れており、長寿命を有する。
【００３６】
電子放出部３６，３８は、例えば、スクリーン印刷法で形成される。しかし、本発明で電子放出部を形成する方法は、スクリーン印刷法に限定されず、多様な形成方法が考慮される。
【００３７】
一方、本実施形態で、電子放出ユニット２０は、画面分割駆動、すなわちローカルジミングの可能な構造からなる。本実施形態の電子放出素子２２は、このために第３電極２６をさらに備える。これを詳細に説明すれば、第２基板２４上には、第２基板２４の一方向（図面のｘ軸方向）に沿って第３電極２６が形成される。前記第３電極２６上には、第３電極２６を第１電極３２及び第２電極３４と電気的に絶縁させる誘電層２８が形成され、前記誘電層２８の上面に前述した第１電極３２及び第２電極３４が形成される。第３電極２６によるローカルジミングについては、後述する。
【００３８】
一方、図３を参照すれば、第２基板２４の有効領域には、複数の電子放出素子２２が連続的に並んで位置する。そして、電子放出素子２２の間に各電子放出素子２０の第１電極３２と第２電極３４とに駆動電圧を印加するための第１配線部４２と第２配線部４４とが位置する。
【００３９】
ここで、第１配線部４２は、第２基板２４の一方向（図３のｙ軸方向）に沿って形成され、この方向に沿って位置する電子放出素子２２の第１電極セット３２２と電気的に連結される。第２配線部４４は、第２基板２４の前記一方向（図３のｙ軸方向）に沿って形成され、この方向に沿って位置する電子放出素子２２の第２電極セット３４２と電気的に連結される。
【００４０】
図面には、前記第１配線部４２と第２配線部４４とがそれぞれ別途に形成されていると示されているが、本発明の思想は、これに制限されない。すなわち、一つの電子放出素子の第２電極と、その隣接する電子放出素子の第１電極とが一つの連結電極を共有することもある。言い換えれば、一つの連結電極で、左側には、一つの電子放出素子の第２電極が形成されていると同時に、連結電極で、右側には、隣接する電子放出素子の第１電極が形成される。すなわち、一つの連結電極が電子放出素子の第２連結電極であると同時に、これに隣接する電子放出素子の第１連結電極の役割を行える。したがって、これと連結されている配線部もまた、第１配線部と第２配線部とが分離されず、一つの配線部としてその役割を行うこともある。
【００４１】
また、図１を参照すれば、発光ユニット１０は、第１基板１２の内面に形成される第４電極１４と、第２基板２４に向けた第４電極１４の一面に形成される蛍光層１６とを備える。
【００４２】
蛍光層１６は、赤色蛍光体と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に形成され、第１基板１２の有効領域全体に位置しうる。第４電極１４は、真空容器の外側の電源部からアノード電圧を印加されてアノード電極としての機能を行う。
【００４３】
第４電極１４は、蛍光層１６から放出される可視光を透過させるように、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ  Ｔｉｎ  Ｏｘｉｄｅ）のような透明な導電物質で形成される。
【００４４】
第４電極１４は、アルミニウムで形成され、数千Ωレベルに薄く形成され、電子ビーム通過のための微細ホールを備える。
【００４５】
そして、第１基板１２と第２基板２４との間には、スペーサ（図示せず）が位置して真空容器に加えられる圧縮力を支持し、第１基板１２と第２基板２４との間隔を一定に維持させる。
【００４６】
前述した構造の発光装置１で、それぞれの電子放出素子２２と、各電子放出素子２２に対応する蛍光層１６との部位が一つの画素を構成する。発光装置１は、第１配線部４２及び第２配線部４４のうち何れか一配線部に走査駆動電圧を印加し、他の一配線部にデータ駆動電圧を印加し、第３電極２６にアドレス電圧を印加し、第４電極１４に１０ｋＶ以上の正の直流電圧（アノード電圧）を印加して駆動する。
【００４７】
それにより、第１電極３２と第２電極３４との電圧差が臨界値以上である画素で電子放出部３６，３８の周囲に電界が形成され、これから電子（図４及び５で、ｅ−で表示）が放出される。このとき、アドレス電圧が印加されない領域の電子放出部３６，３８から放出された電子は、第４電極１４に印加されたアノード電圧に引きつけられて対応する蛍光層１６の部位に衝突することによって、これを発光させる。このとき、蛍光層１６から放出された可視光は、第１基板１２を透過する。
【００４８】
図４及び図５は、本発明の一実施形態による発光装置の駆動時の部分断面図である。
本実施形態の発光装置１は、第１電極３２と第２電極３４とに走査駆動電圧とデータ駆動電圧とを交互に反復入力する駆動方式を適用しうる。それにより、走査駆動電圧及びデータ駆動電圧のうち、低い電圧を印加される電極がカソード電極となり、高い電圧を印加される電極がゲート電極となる。
【００４９】
すなわち、発光装置１は、例えば、ｔ１の時間的区間で第１配線部４２を通じて第１電極３２に走査駆動電圧を印加し、第２配線部４４を通じて第２電極３４にデータ駆動電圧を印加しうる。次いで、発光装置１は、例えば、ｔ２の時間的区間で第２配線部４４を通じて第２電極３４に走査駆動電圧を印加し、第１配線部４２を通じて第１電極３２にデータ駆動電圧を印加しうる。
【００５０】
走査駆動電圧がデータ駆動電圧より高い場合、ｔ１区間で第２電極３４がカソード電極となり、第２電子放出部３８から電子（図４で、ｅ−で表示）が放出される。そして、ｔ２区間では、第１電極３２がカソード電極となり、第１電子放出部３６から電子（図５で、ｅ−で表示）が放出される。
【００５１】
前記ｔ１区間とｔ２区間とを反復駆動することによって、第１電子放出部３６と第２電子放出部３８とから交互に電子を引き出せる。このようなバイポーラ駆動方式では、各電子放出部３６，３８に印加される負荷が減少するので、電子放出部３６，３８の寿命を増やし、発光面の輝度を向上させうる。
【００５２】
ここで、本実施形態の電子放出ユニット２０は、ローカルジミングのために第３電極２６をさらに備えることを特徴とする。これを詳細に説明すれば、第３電極２６にアドレス電圧が印加されれば、前記第１電極３２及び第２電極３４によって電子放出部３６，３８から放出された電子が発光ユニット１０の蛍光層１６側に引きつけられず、第３電極２６の電圧によって電子放出素子２２側に捕まっていて、発光ユニット１０が発光しない。一方、第３電極２６にアドレス電圧が印加されなければ、前記第１電極３２及び第２電極３４によって電子放出部３６，３８から放出された電子は、アノード電圧に引かれて対応する蛍光層１６に衝突することによって、これを発光させる。
【００５３】
言い換えれば、電子放出ユニット２０の第１配線部４２を通じて第１電極３２に走査／データ駆動電圧を印加し、第２配線部４４を通じて第２電極３４にデータ／走査駆動電圧を印加すれば、前記第１配線部４２と連結されている第１電極セット３２２の第１電子放出部３６及び前記第２配線部４４と連結されている第２電極セット３４２の第２電子放出部３８から交互に電子が放出される。このとき、アドレス電圧が印加されている行では、放出された電子が前記印加されたアドレス電圧によって発光ユニット１０の蛍光層１６側に引きつけられなくなって、発光ユニット１０が発光しない。一方、アドレス電圧が印加されていない行では、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１６に衝突することによって、これを発光させる。
【００５４】
すなわち、第１電極３２と第２電極３４とに印加される電圧によって電子が放出される列（図３のｙ軸方向）を選択すると同時に、第３電極２６に印加される電圧によって、前記放出された電子が蛍光層に衝突して光を発生する行（図３のｘ軸方向）を選択できることによって、ローカルジミングの可能な電子放出素子及びそれを備えた発光装置を具現しうる。
【００５５】
一方、電子放出部３６，３８は、第１電極３２及び第２電極３４より薄く形成される。このとき、第１電極３２と第１電子放出部３６とは、約１ないし１０μｍの厚さの差を有し、第２電極３４及び第２電子放出部３８も、約１ないし１０μｍの厚さの差を有する。電極部と電子放出部との厚さの差が１μｍ以下である場合は、アノード電界のシールディング効果の低下によって高電圧安定性が低下するだけでなく、これにより、高輝度、高効率及び高寿命を達成し難く、電極部と電子放出部との厚さの差が１０μｍ以上である場合は、電極と電子放出部との距離増大によって駆動電圧の上昇を招く恐れがあって望ましくない。
【００５６】
前記構造では、第２基板２４で電子放出部３６，３８より高く形成される第１電極３２と第２電極３４とが電子放出部３６，３８の周囲の電界分布を変化させて電子放出部３６，３８に対するアノード電場の影響を減少させる。これにより、発光面の輝度を高めるために、第４電極１４に１０ｋＶ以上のアノード電圧を印加する場合においても、第１電極３２と第２電極３４とが電子放出部３６，３８の周囲にアノード電界を弱化させて、アノード電界によるダイオードにミッションを効果的に抑制しうる。
【００５７】
したがって、本実施形態の発光装置１は、アノード電圧を高めて発光面の輝度を上昇させ、ダイオードにミッションを抑制して画素別輝度を正確に制御しうる。また、発光装置１は、高電圧安定性を高めて真空容器内部のアーキングの発生を最小化し、アーキングによる内部構造物の損傷を抑制しうる。
【００５８】
以上、本発明の望ましい実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、特許請求の範囲と発明の詳細な説明及び添付した図面の範囲内で色々に変形して実施することが可能であり、これもまた、本発明の範囲に属する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
本発明は、電子放出関連の技術分野に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の一実施形態による発光装置の部分断面図である。
【図２】図１に示した電子放出素子の斜視図である。
【図３】図２に示した電子放出素子からなる電子放出ユニットを示す部分平面図である。
【図４】本発明の一実施形態による発光装置の駆動時の部分断面図である。
【図５】本発明の一実施形態による発光装置の駆動時の部分断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１        発光装置
１０        発光ユニット
１２        第１基板
１４        第４電極
１６        蛍光層
２０        電子放出ユニット
２２        電子放出素子
２４        第２基板
２６        第３電極
３２        第１電極
３４        第２電極
３６        第１電子放出部
３８        第２電子放出部
【図１】
2009135100.tif 000003
【図２】
2009135100.tif 000004
【図３】
2009135100.tif 000005
【図４】
2009135100.tif 000006
【図５】
2009135100.tif 000007