JP4424622B2

JP4424622B2 - 発光装置及び表示装置

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Publication number: JP4424622B2
Application number: JP2007105152A
Authority: JP
Inventors: 相勳朴
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2006-11-20
Filing date: 2007-04-12
Publication date: 2010-03-03
Anticipated expiration: 2027-04-12
Also published as: US7728494B2; US20080116809A1; JP2008130540A; KR20080045464A

Description

本発明は発光装置及び表示装置に関し、電子放出部から放出された電子が蛍光層を励起させて可視光を放出させる発光装置、及び発光装置を光源として用いる表示装置に関する。

外部から見て、光が射出されることを認識できる全ての装置を発光装置とすると、前面基板に蛍光層とアノード電極を形成し、後面基板に電子放出部と駆動電極を形成した装置も発光装置の１つである。この発光装置においては、前面基板と後面基板との間の空間を真空に維持しており、電子放出部から放出された電子が蛍光層を励起させて可視光を放出させる。

このような発光装置は、駆動電極に駆動電圧（走査駆動電圧とデータ駆動電圧）を印加して電子放出部の電子放出量を制御し、アノード電極に数百〜数千ボルトの直流アノード電圧を印加して、電子放出部から放出された電子を蛍光層に向かって加速させる過程を通して駆動させることができる。

また、発光装置は、液晶表示パネルのような受光型表示パネルを備えた表示装置で表示パネルに光を提供する光源として用いることができる。

しかし、従来の発光装置は、駆動の初期または低温環境で駆動した場合に、後面基板の温度が低いことによって十分な電子放出効率を得られない不具合がある。従って、一定の駆動電圧で電子放出量を適正水準にまで上げて、電子放出特性を安定化させるまでには、相当時間がかかる。

また、従来の発光装置においては、駆動過程で前面基板と後面基板とに温度差が発生する場合もあり、この温度差が基板のクラック発生を誘発して製品の耐久性と信頼性を低下させる問題がある。さらに、基板の温度差は、前面基板と後面基板との間に配置されるスペーサに影響を与えて、スペーサの表面電位を変化させ、スペーサ周囲の電子ビーム経路を歪曲させる不具合があった。

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、駆動初期または低温環境で駆動する時に、電子放出効率を速かに向上させ、前面基板と後面基板との温度差を減少させることができる、発光装置及び表示装置を提供することである。

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基板に対向する面に位置し、電子放出部及び複数の駆動電極を有する電子放出ユニットと、第２基板の第１基板に対向する面に位置し、蛍光層及びアノード電極を有する発光ユニットと、第１基板の第２基板に対向する面の反対の面に位置し、正温度係数特性を有するＰＴＣ（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）抵抗層を含んで第１基板の温度を制御する面発熱体と、を備えることを特徴とする発光装置が提供される。

発光装置の駆動初期または低温環境での駆動時に、面発熱体を発熱させて第１基板の温度を上昇させることにより、電子放出部の電子放出効率を向上させることができる。また、発光パネルの駆動時に第１基板と第２基板との温度差を減少させて、温度差による第１基板及び第２基板のクラック発生を抑制し、製品の耐久性と信頼性を向上できる。さらには、第１基板と第２基板との温度差の減少によって、第１基板及び第２基板間のスペーサの高さ方向に沿ってスペーサの表面電位を均一に維持できるので、スペーサ周囲の電子ビーム経路の歪曲を最少化することができる。

ここで、面発熱体は、第３基板、第４基板、及びサイド基板を含むケースと、第３基板または第４基板のいずれか一方の基板の、他方の基板に対向する面に位置する正極導線及び負極導線と、ケースの内部に位置するＰＴＣ抵抗層と、を有することができる。ＰＴＣ抵抗層は、温度が高まることによって抵抗が大きくなる正温度係数（ＰＴＣ）特性を有するので所定の温度以上では発熱を止めて火災の危険を防止できる。

第３基板は、第１基板に接しており、金属板で構成することができる。第３基板を熱伝導性が優れた金属板で形成することにより、面発熱体の熱を第１基板に速かに伝えることができる。また、電子放出ユニットに過負荷が発生して第１基板に熱が集まった場合には、第３基板を通して第１基板の熱を速かに発光装置外部に放出することができる。

第４基板及びサイド基板は、延性を有する絶縁体で構成することができる。硬質ゴムのような延性（ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ）を有する絶縁体で形成することにより、発光装置に外部から衝撃が加わった場合、第４基板とサイド基板とが衝撃を吸収して、衝撃による回路ボードアセンブリの破損を防止できる。

また、正極導線と負極導線とは、複数の駆動電極の間に対応する位置で駆動電極と並行に位置することができる。つまり、正極導線と負極導線とは、基板面に水平な方向に隣接する駆動電極と駆動電極との間に位置し、かつ駆動電極と並行に形成されている。

正極導線は、互いに並行に位置する複数の第１導線と、各々の第１導線から垂直に延びる複数の第２導線と、を含み、負極導線は、互いに並行に位置する複数の第３導線と、各々の第３導線から垂直に延びる複数の第４導線と、を含み、第１基板の一方向に沿って第１導線と第３導線とが交互に繰り返し配置され、第１基板の他方向に沿って第２導線と第４導線とが交互に繰り返し配置されることができる。正極導線及び負極導線をこのように配列することにより、ＰＴＣ抵抗層との接触面積を広げてＰＴＣ抵抗層の発熱効率を上げることができる。

面発熱体は、第１基板及び第２基板の温度を感知する温度感知部と、温度感知部の温度情報により正極導線及び負極導線への電圧印加を制御する制御部と、をさらに有することができる。第１基板と第２基板との温度情報を用いて、発光装置の作用時にオン／オフを自動的に制御でき、駆動初期から発光パネルの作用状態を最適に維持できる。

ＰＴＣ抵抗層の厚さは、ケース内部の位置によって異ならせることができる。発光パネルは、駆動電極の内部抵抗や他の原因によって、駆動電極の長さ方向に沿って輝度差が発生したり、発光面の中央部と周辺部で輝度差が発生したりするので、発光輝度が低い部分でＰＴＣ抵抗層の厚さを増加させることにより、輝度が低い部分の電子放出効率を上げることができて輝度差を補正することができる。

例えば、ＰＴＣ抵抗層は、駆動電極の長さ方向に沿って厚さが変化して形成することができる。或いは、ＰＴＣ抵抗層は、第１基板の中央部から周縁部に向かって厚さが変化して形成されることができる。

また、複数の駆動電極は、絶縁層を介して互いに交差するカソード電極及びゲート前極を有し、電子放出部は、カソード電極に電気的に接続される。カソード電極とゲート電極とに所定の駆動電圧が印加されると、電子放出部の周囲に電界が形成されて電子が放出される。

蛍光層は、互いに離隔する赤色蛍光層、緑色蛍光層、及び青色蛍光層を有し、発光ユニットは、離隔する赤色蛍光層、緑色蛍光層、及び青色蛍光層の間に位置する黒色層をさらに有することができる。赤色蛍光層、緑色蛍光層、及び青色蛍光層は、一つのサブピクセルを構成し、赤色蛍光層、緑色蛍光層、及び青色蛍光層が並行に位置する３個のサブピクセルが集まって、一つの画素を構成する。そして、黒色層を有することにより画面のコントラストを高めることができる。

蛍光層は、白色光を放射することができる。蛍光層は、赤色、緑色、及び青色の蛍光体が混合されて白色光を放出する混合蛍光体で構成することができる。

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、を具備し、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基板に対向する面に位置し、電子放出部及び複数の駆動電極を有する電子放出ユニットと、第２基板の第１基板に対向する面に位置し、蛍光層及びアノード電極を有する発光ユニットと、第１基板の第２基板に対向する面の反対の面に位置し、正温度係数特性を有するＰＴＣ抵抗層を含んで第１基板の温度を制御する面発熱体と、を備えることを特徴とする、表示装置が提供される。

発光装置の駆動初期または低温環境での駆動時に、面発熱体を発熱させて第１基板の温度を上昇させることにより、電子放出部の電子放出効率を向上させることができる。また、発光パネルの駆動時に第１基板と第２基板との温度差を減少させて、温度差による第１基板及び第２基板のクラック発生を抑制し、製品の耐久性と信頼性を向上できる。

ここで、面発熱体は、第３基板、第４基板、及びサイド基板を含むケースと、第３基板または第４基板のいずれか一方の基板の、他方の基板に対向する面に位置する正極導線及び負極導線と、ケースの内部に位置するＰＴＣ抵抗層と、を有することができる。ＰＴＣ抵抗層は、温度が高まることによって抵抗が大きくなる正温度係数特性を有するので所定の温度以上では発熱を止めて火災の危険を防止できる。

第３基板は、第１基板と接して金属板で構成することができ、第４基板及びサイド基板は、延性を有する絶縁体で構成することができる。第３基板を熱伝導性が優れた金属板で形成することにより、面発熱体の熱を第１基板に速かに伝えることができ、また、電子放出ユニットに過負荷が発生して第１基板に熱が集まった場合には、第３基板を通して第１基板の熱を速かに発光装置外部に放出することができる。さらに、第４基板及びサイド基板を硬質ゴムのような延性を有する絶縁体で形成することにより、発光装置に外部から衝撃が加わった場合、第４基板とサイド基板とが衝撃を吸収して、衝撃による回路ボードアセンブリの破損を防止できる。

正極導線と負極導線とは、複数の駆動電極の間に対応する位置で駆動電極と並行に位置することができる。

表示パネルは複数の第１画素を備え、発光装置は、第１画素より個数の少ない複数の第２画素を備え、各々の第２画素は、発光の強さが独立的に制御されることができる。発光装置の第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に発光することにより、画素別に発光の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ので、表示装置の画面の動的コントラスト比を高められると共に、より鮮明な画質を実現できる。

本願発明の表示装置は、受光型表示パネルに適用可能であるが、表示パネルは液晶表示パネルであることができる。

以上詳述したように本発明による発光装置は、駆動初期または低温環境で駆動する時に、面発熱体を用いて電子放出部が形成されている基板の温度を上昇させることにより、電子放出部の電子放出効率を速かに向上させることができる。また、対向する２つの基板の温度差を減少させて製品の耐久性と信頼性を向上でき、対向する２つの基板間に設けられるスペーサ周囲の電子ビームの歪曲を最少化することができる。さらに本発明の発光装置を用いた表示装置は、画面の動的コントラスト比を高めて表示品質を向上することができる。

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。

本発明において、発光装置は外部から見て光が射出されることを認識できる全ての装置を含むものとする。従って、記号、文字、数字及び映像を示し、情報を伝達するすべてのディスプレイ装置も発光装置に含まれる。また、発光装置は、受光型表示パネルに光を提供する光源として用いることができる。

図１は本発明の第１の実施の形態による発光装置の部分断面図である。図１を参照すると、本実施の形態の発光装置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２２及び第２基板２４と、第１基板２２と第２基板２４との間に配置されて、第１基板２２及び第２基板２４を接合させる密封部材（図示せず）を含む発光パネル２０と、を備えている。発光パネル２０内部は、ほぼ１０^-６Ｔｏｒｒの真空度を維持する。

第１基板２２及び第２基板２４においては、密封部材の内側に位置する領域を、実際に可視光放出に寄与する有効領域と、有効領域を囲む非有効領域とに区分できる。第１基板２２の内面（第２基板２４に対向する面）の有効領域には電子放出のための電子放出ユニット２６が提供され、第２基板２４の内面（第１基板２２に対向する面）の有効領域には可視光放出のための発光ユニット２８が提供される。

発光ユニット２８が位置する第２基板２４は、発光パネル２０の前面基板となり、電子放出ユニット２６が位置する第１基板２２は、発光パネル２０の後面基板となる。そして、第１基板２２の外面（第２基板２４に対向しない面）には正温度係数（ＰｏｓｉｔｉｖｅＴｅｍｐｅｒａｔｕｒｅＣｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ：ＰＴＣ）特性を有する抵抗層を含み、第１基板２２の温度を制御する面発熱体５０が位置する。

まず、電子放出ユニット２６は、電子放出部３０と、電子放出部３０の電子放出を制御する駆動電極であるカソード電極３２及びゲート電極３４と、を有している。カソード電極３２及びゲート電極３４は、絶縁層３６を間において位置すると共に、互いに交差している。

ゲート電極３４及び絶縁層３６には、カソード電極３２とゲート電極３４とが交差する領域ごとに互いに連通する開口部３４１、開口部３６１が形成され、絶縁層３６の開口部３６１の内側のカソード電極３２の上に電子放出部３０が形成される。

電子放出部３０は電界が与えられると、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の物質で構成される。電子放出部３０は、例えば炭素ナノチューブ、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で構成された群より選択された物質を含むことができる。一方、電子放出部３０はモリブデン（Ｍｏ）またはシリコン（Ｓｉ）等を主材質にする先端が尖っているチップ構造物で構成することができる。

前述した構造において、カソード電極３２とゲート電極３４との一つの交差領域が発光装置１０の一つの画素領域に対応したり、２つ以上の交差領域が発光装置１０の一つの画素領域に対応したりできる。また、一つの画素領域に位置する２つ以上のカソード電極３２またはゲート電極３４の少なくともいずれかは、互いに電気的に接続され、同じ駆動電圧が印加される。

次に、発光ユニット２８は、蛍光層３８と、蛍光層３８の一面に位置するアノード電極４０を有している。アノード電極４０は、蛍光層３８表面を覆うアルミニウム（Ａｌ）のような金属膜で構成できる。アノード電極４０は、電子ビームを引き寄せる加速電極として高電圧を印加されて蛍光層３８を高電位状態に維持させ、蛍光層３８から放出された可視光のうち、第１基板２２に向かって放射された可視光を第２基板２４側に反射させて、発光面の輝度を高める。

そして、第１基板２２と第２基板２４との間には、発光パネル２０に加えられる圧縮力に耐えうるように支持し、第１基板２２と第２基板２４との間隔を一定に維持させるスペーサ４２が位置する。

前述した発光パネル２０は、カソード電極３２とゲート電極３４とに所定の駆動電圧を印加し、アノード電極４０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。つまり、カソード電極３２またはゲート電極３４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する。

すると、カソード電極３２とゲート電極３４との電圧差が閾値以上である画素では、電子放出部３０の周囲に電界が形成され、電子が放出され、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３８部位に衝突することによって蛍光層３８を発光させる。ここで、画素別の蛍光層３８の発光の強さは、当該画素の電子ビーム放出量に対応する。

このように動作する発光パネル２０における電子放出部３０の電子放出量は、周辺温度、特に第１基板２２の温度に影響されており、電子放出部３０の電子放出効率は、第１基板２２の温度に比例する特性を示す。本実施の形態における面発熱体５０は、発光パネル２０の駆動初期または低温環境での駆動時に作用して、第１基板２２の温度を上昇させる。

図２は面発熱体５０の部分切開斜視図であり、図３は面発熱体５０の中の正極導線５４及び負極導線５６を示した平面図である。図１〜図３を参照すると、本実施の形態における面発熱体５０は、第３基板の一例である上部基板５２１、第４基板の一例である下部基板５２２、及びサイド基板５２３を含むケース５２と、上部基板５２１または下部基板５２２の何れか一方の基板の内面（他方の基板に対向する面）、例えば上部基板５２１の内面（下部基板５２２に対向する面）に位置する正極導線５４及び負極導線５６と、ケース５２内部に位置するＰＴＣ抵抗層５８と、を有している。

上部基板５２１は、第１基板２２の後面で第１基板２２と接触し、発光パネル２０の駆動のための回路ボードアセンブリ（図示せず）は、面発熱体５０の下部基板５２２の後面に位置する。

上部基板５２１は、熱伝導性が優れた金属板で形成できる。その場合には、面発熱体５０の熱を第１基板２２に速かに伝えることができる。逆に、電子放出ユニット２６に過負荷が発生して第１基板２２に熱が集まる不良が発生する時には、上部基板５２１を通して第１基板２２の熱を速かに発光装置１０外部に放出することができるので、爆発を防止する安全機能も有する。

一方、サイド基板５２３及び回路ボードアセンブリと対向する下部基板５２２は、硬質ゴムのような延性（ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ）を有する絶縁体で形成できる。これにより、発光装置１０に外部から衝撃が加わった場合、下部基板５２２とサイド基板５２３とが衝撃を吸収して、衝撃による回路ボードアセンブリの破損を防止できる。下部基板５２２とサイド基板５２３とは一体型に製作できる。

ＰＴＣ抵抗層５８は、温度が高まることによって抵抗が大きくなる正温度係数（ＰＴＣ）特性を有する物質で、ＢａＴｉＯ_３と微量の希土類元素を含むことができる。ＰＴＣ抵抗層５８は、キュリー（Ｃｕｒｉｅ）温度以上で抵抗が急激に上昇するので発熱が止まって、火災の危険を防止できる。

正極導線５４と負極導線５６とは、図１に示すように、隣接するゲート電極３４（またはカソード電極３２）の間に対応する位置で、カソード電極３２及びゲート電極３４と並行に位置できる。特に正極導線５４と負極導線５６とは、ＰＴＣ抵抗層５８との接触面積を広げてＰＴＣ抵抗層５８の発熱効率を上げられるように、下記で説明する配列構造を有することができる。

図３に示したように、正極導線５４は、互いに並行に位置する第１導線５４１と、第１導線５４１から垂直に延びた（延長された）第２導線５４２とを含むことができる。負極導線５６も、互いに並行に位置する第３導線５６１と、第３導線５６１から垂直に延びた第４導線５６２とを含むことができる。

この時、第１基板２２の一方向（図３に表記されたｙ軸方向）に沿って第１導線５４１と第３導線５６１とが交互に繰り返し配置され、第１基板２２の他方向（図３に表記されたｘ軸方向）に沿って第２導線５４２と第４導線５６２とが交互に反復配置される。特に第１導線５４１と第３導線５６１とは、第１基板２２の一方向（ｙ軸方向）に沿って一つの画素領域を間において位置でき、第２導線５４２と第４導線５６２とも、第１基板２２の他方向（ｘ軸方向）に沿って一つの画素領域を間において位置できる。

図３には、発光装置の画素領域を点線四角形で示している。また、正極導線５４から延長された正極パッド部５４３、負極導線５６から延長された負極パッド部５６３も示されている。

前述した構成の面発熱体５０は、発光パネル２０の駆動初期または低温環境での駆動時に、正極パッド部５４３と負極パッド部５６３とを通し、所定の電圧を印加して駆動する。それにより、ＰＴＣ抵抗層５８の温度上昇により面発熱体５０が発熱して第１基板２２の温度を上昇させ、電子放出部３０の電子放出効率を向上させる。

また、本実施の形態の面発熱体５０は、発光パネル２０の駆動時に第１基板２２と第２基板２４との温度差を減少させて、温度差による第１基板２２及び第２基板２４のクラック発生を抑制し、製品の耐久性と信頼性が向上できる。これと共に、第１基板２２と第２基板２４との温度差の減少によって、スペーサ４２の高さ方向（図１のｚ軸方向）に沿ってスペーサ４２の表面電位を均一に維持できるので、スペーサ４２周囲の電子ビーム経路の歪曲を最少化できる。

前述した構成の面発熱体５０は、第１基板２２と第２基板２４との温度情報を用いて、発光装置１０の作用時にオン／オフを自動的に制御できる。これにより、面発熱体５０は、第１基板２２及び第２基板２４の温度を感知する温度感知部６０と、温度感知部６０の温度情報により正極パッド部５４３及び負極パッド部５６３の電源連結を制御する制御部６２をさらに含むことができる。この場合、本実施の形態の発光装置１０は、駆動初期から発光パネル２０の作用状態を最適に維持できる。

図４は面発熱体５０を備えた本実施の形態の発光装置と、面発熱体を備えていない比較例の発光装置とにおいて、駆動時間に応じた放出電流量（電子放出量）の変化を示したグラフである。本実施の形態の発光装置と比較例の発光装置とは、同じ構成の発光パネルを具備し、カソード電極に５０Ｖ、ゲート電極に１００Ｖ、アノード電極に１０ｋＶを印加して駆動した。

図４を参照すると、比較例の発光装置においては、駆動開始時点から約７０秒経過後に放出電流量が約９０μＡに安定化する結果を示している。一方、本実施の形態の発光装置では駆動開始時点から約２０秒経過後に放出電流量が約９０μＡに安定化する結果を示している。

従って、面発熱体５０を備えた本実施の形態の発光装置は、駆動初期の電子放出部の電子放出効率を速かに上昇させると共に、電子放出特性を駆動初期に安定化させていることが分かる。

一方、発光パネル２０は、駆動電極であるカソード電極３２及びゲート電極３４の内部抵抗、または他の原因によって、カソード電極３２及またはゲート電極３４の長さ方向（ｙ軸方向またはｘ軸方向）に沿って輝度差が発生したり、発光面の中央部と周辺部で輝度差が発生したりする。この時、面発熱体５０は、発光輝度が低い部分でＰＴＣ抵抗層５８の厚さを増加させて前述した輝度差を補正することができる。

図５は、ＰＴＣ抵抗層５８の厚さを変化させた場合の面発熱体の１つの実施例の断面図であり、一つの駆動電極の長さ方向（例えば図５に表記されたｘ軸方向）に沿って輝度変化が発生する場合、ＰＴＣ抵抗層５８１は輝度が低い部分であるほど厚くなるように二方向に沿って変化する厚さで形成される。

図６は、ＰＴＣ抵抗層５８の厚さを変化させた場合の面発熱体の別の実施例の断面図であり、発光面の中央部から周辺部に向かって発光輝度が低くなる場合、ＰＴＣ抵抗層５８２は面発熱体の中央部から周辺部に向かうほど厚くなるように形成される。

図７は、ＰＴＣ抵抗層５８の厚さを変化させた場合の面発熱体の更に別の実施例の断面図であり、発光面の周辺部から中央部に向かって発光輝度が低くなる場合、ＰＴＣ抵抗層５８３は面発熱体の周辺部から中央部に向かうほど厚くなるよう形成される。

このようにＰＴＣ抵抗層５８１、５８２、５８３は、発光輝度が低い部分であるほど、厚くなるように形成すれば、発光パネル２０作用時に輝度が低い部分の電子放出効率を上げることができると共に、結果的に発光面の輝度差を減少することができる。

前述した構成の発光装置１０は、赤色、緑色及び青色の蛍光層を備えて、自ら映像を表示したり、受光型表示パネルに白色光を提供する光源として用いたりすることができる。

図８は自ら表示可能な自発光型表示パネルの発光パネルの部分切開斜視図であり、図９は受光型表示パネルの光源として適用可能な発光パネルの部分切開斜視図である。

まず、図８を参照すると、自発光型の発光パネル２０'における電子放出ユニット２６'は、前述したカソード電極３２'と、ゲート電極３４'と、カソード電極３２'に電気的に接続される電子放出部３０'と、を有する。そして、カソード電極３２'とゲート電極３４'との間に位置する絶縁層３６'を第１絶縁層とすると、ゲート電極３４'の上に第２絶縁層４４と集束電極４６が形成できる。ゲート電極３４'及び絶縁層３６'には、カソード電極３２'とゲート電極３４'とが交差する領域ごとに互いに連通する開口部３４１'、開口部３６１'が形成され、開口部３６１'の内側のカソード電極３２'の上に電子放出部３０'が形成されている。

第２絶縁層４４と集束電極４６も、電子ビーム通過のための開口部４４１、４６１を形成し、集束電極４６には０Ｖまたは数〜数十ボルトの陰の直流電圧が印加されて、集束電極４６の開口部４６１を通過する電子を電子ビーム束の中心部に集束させる。

発光ユニット２８'は、互いに離隔配置される赤色蛍光層３８Ｒ、緑色蛍光層３８Ｇ、及び青色蛍光層３８Ｂと、各々の蛍光層３８'の間に位置すると共に、画面のコントラストを高める黒色層４８と、蛍光層３８'及び黒色層４８の一面に位置するアノード電極４０'と、を有している。

各々の赤色蛍光層３８Ｒ、緑色蛍光層３８Ｇ、及び青色蛍光層３８Ｂは、カソード電極３２'とゲート電極３４'の交差領域に対応配置されて、一つのサブピクセルを構成し、赤色蛍光層３８Ｒ、緑色蛍光層３Ｇ、及び青色蛍光層３８Ｂが並行に位置する３個のサブピクセルが集まって、一つの画素を構成する。

図９を参照すると、受光型表示パネルに光源として適用可能な発光パネル２０”における電子放出ユニット２６”は、カソード電極３２”と、ゲート電極３４”と、カソード電極３２”に電気的に接続される電子放出部３０”と、を有している。ゲート電極３４”及び絶縁層３６”には、カソード電極３２”とゲート電極３４”とが交差する領域ごとに互いに連通する開口部３４１”、開口部３６１”が形成され、開口部３６１”の内側のカソード電極３２”の上に電子放出部３０”が形成されている。

そして発光ユニット２８”は、白色光を放出する蛍光層３８”と、蛍光層３８”の一面に位置するアノード電極４０”とを有している。蛍光層３８”は、赤色、緑色及び青色の蛍光体が混合されて白色光を放出する混合蛍光体で構成でき、第２基板２４”の有効領域全体に形成できる。

光源として用いられる発光パネル２０”における第１基板２２”と第２基板２４”とは、５〜２０ｍｍの比較的大きい間隔をおいて位置させることができる。そして、第１基板２２”、第２基板２４”の間隔を拡大することによって、発光パネル２０”内部のアーキング発生を減らすことができ、アノード電極４０”に１０ｋＶ以上、望ましくは１０〜１５ｋＶの高電圧を印加できる。発光パネル２０”は、前述した構成を通して、有効領域中央部で約１０、０００ｃｄ／ｍ^２の最大輝度を実現できる。

図１０は、本実施の形態による発光装置を光源として用いる表示装置の分解斜視図である。図１０に示した表示装置は、本発明を例示するためのものであり、本発明がこれに限定されるものではない。

図１０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の前方に位置する表示パネル７０とを備える。発光装置１０は、発光パネル２０と、発光パネル２０後方に位置し、第１基板２２の温度を制御する面発熱体５０と、を有している。

発光装置１０と表示パネル７０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７０に提供する拡散版８０を設けることができ、拡散版８０と発光装置１０とは所定の距離をおいて離隔する。表示パネル７０の前方と発光装置１０の後方には、各々のトップシャーシ８２とボトムシャーシ８４が位置する。表示パネル７０は、液晶表示パネル、または他の受光型表示パネルで構成される。以下、一例として表示パネル７０が液晶表示パネルの場合について説明する。

表示パネル７０は、多数の薄膜トランジスター（ＴＦＴ）が形成されたＴＦＴ基板７２と、ＴＦＴ基板７２上部に位置するカラーフィルター基板７４と、ＴＦＴ基板７２と、カラーフィルター基板７４との間に注入される液晶層（図示せず）を有している。カラーフィルター基板７４の上部とＴＦＴ基板７２の下部には、偏光板（図示せず）が付けられて表示パネル７０を通過する光を偏光させる。

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で構成された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各々回路ボードアセンブリ（ゲート回路ボードアセンブリ７６、データ回路ボードアセンブリ７８）から電気信号を入力すると、ＴＦＴのゲート端子とソース端子に電気信号が入力され、信号入力によりＴＦＴは導通または遮断されて、画素電極駆動に必要な電気信号がドレイン端子に出力される。

カラーフィルター基板７４には、光が通過すると共に所定の色が発現される色画素のＲＧＢ画素を形成し、透明導電膜で構成された共通電極を全面に形成している。ＴＦＴのゲート端子及びソース端子に電源が印加されてＴＦＴが導通されると、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７２とカラーフィルター基板７４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り画素別に光透過度が変化する。

表示パネル７０のゲート回路ボードアセンブリ７６及びデータ回路ボードアセンブリ７８は、各々の駆動ＩＣパッケージ７６１、７８１と接続される。表示パネル７０を駆動するために、ゲート回路ボードアセンブリ７６はゲート駆動信号を送信し、データ回路ボードアセンブリ７８はデータ駆動信号を送信する。

発光パネル２０は、表示パネル７０より少ない画素を形成して、発光パネル２０の一つの画素が２つ以上の表示パネル７０画素に対応するようになる。発光パネル２０の各画素はこれに対応する複数の表示パネル７０画素のうちの最も高い階調に対応して発光させることができて、発光パネル２０は画素別に２〜８ビットの階調を表現できる。

説明の便宜上、以下では、表示パネル７０の画素を第１画素とし、発光パネル２０の画素を第２画素とし、一つの第２画素に対応する複数の第１画素を第１画素群とする。

発光パネル２０の駆動過程は、表示パネル７０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て、検出された階調により第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して、このデジタルデータを用いて発光パネル２０の駆動信号を生成する段階を含むことができる。発光パネル２０の駆動信号は走査駆動信号及びデータ駆動信号を含む。

発光パネル２０の走査回路ボードアセンブリー（図示せず）とデータ回路ボードアセンブリ（図示せず）は、面発熱体５０の後面に位置し、各々の駆動ＩＣパッケージ６４１、６６１と接続する。発光パネル２０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送信し、データ回路ボードアセンブリはデータ駆動信号を送信する。前述したカソード電極３２とゲート電極３４のうちの一方の電極に走査駆動信号が印加され、他方の電極にデータ駆動信号が印加される。

発光パネル２０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に発光する。このように発光パネル２０は画素別に発光の強さを独立的に制御して、各画素に対応する表示パネル７０画素に適切な強さの光を提供することができる。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られると共に、より鮮明な画質を実現できる。

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。

本発明は、発光装置及び表示装置に適用可能であり、電子放出部から放出した電子が蛍光層を励起させて可視光を放出させる発光装置、及び発光装置を光源として用いる表示装置に関するに適用可能である。

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。本実施の形態による発光装置の面発熱体の部分切開斜視図である。図２に示した面発熱体の正極配線及び負極配線を示した平面図である。本実施の形態による発光装置と、比較例の発光装置とにおいて、駆動時間に応じた放出電流量変化を示したグラフである。本実施の形態による発光装置の面発熱体の一つの実施例の断面図である。本実施の形態による発光装置の面発熱体の他の実施例の断面図である。本実施の形態による発光装置の面発熱体の他の実施例の断面図である。本実施の形態による発光装置を自発光型表示パネルに用いた発光パネルの部分断面斜視図である。本実施の形態による発光装置を受光型表示パネルの光源として用いた発光パネルの部分断面斜視図である。本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

１０発光装置
２２第１基板
２４第２基板
２６電子放出ユニット
２８発光ユニット
３０電子放出部
３２カソード電極
３４ゲート電極
３８蛍光層
４０アノード電極
５０面発熱体
５４正極導線
５６負極導線
５８ＰＴＣ抵抗層
６０温度感知部
６２制御部
５２１上部基板
５２２下部基板
５２３サイド基板

Claims

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基板の第２基板に対向する面に位置し、電子放出部及び複数の駆動電極を有する電子放出ユニットと、
前記第２基板の第１基板に対向する面に位置し、蛍光層及びアノード電極を有する発光ユニットと、
前記第１基板の第２基板に対向する面の反対の面に位置し、正温度係数特性を有するＰＴＣ抵抗層を含んで前記第１基板の温度を制御する面発熱体と、
を備えることを特徴とする、発光装置。
前記面発熱体は、
第３基板、第４基板、及びサイド基板を含むケースと、
前記第３基板または前記第４基板のいずれか一方の基板の、他方の基板に対向する面に位置する正極導線及び負極導線と、
前記ケースの内部に位置する前記ＰＴＣ抵抗層と、
を有することを特徴とする、請求項１に記載の発光装置。
前記第３基板は、前記第１基板に接しており、金属板で構成されることを特徴とする、請求項２に記載の発光装置。
前記第４基板及び前記サイド基板は、延性を有する絶縁体で構成されることを特徴とする、請求項２または３に記載の発光装置。
前記正極導線と前記負極導線とは、前記複数の駆動電極の間に対応する位置で前記駆動電極と並行に位置することを特徴とする、請求項２〜４のいずれかに記載の発光装置。
前記正極導線は、
互いに並行に位置する複数の第１導線と、
各々の前記第１導線から垂直に延びる複数の第２導線と、
を含み、
前記負極導線は、
互いに並行に位置する複数の第３導線と、
各々の前記第３導線から垂直に延びる複数の第４導線と、
を含み、
前記第１基板の一方向に沿って前記第１導線と前記第３導線とが交互に繰り返し配置され、前記第１基板の他方向に沿って前記第２導線と前記第４導線とが交互に繰り返し配置されることを特徴とする、請求項５に記載の発光装置。
前記面発熱体は、
前記第１基板及び前記第２基板の温度を感知する温度感知部と、
前記温度感知部の温度情報により前記正極導線及び前記負極導線への電圧印加を制御する制御部と、
をさらに有することを特徴とする、請求項２〜６のいずれかに記載の発光装置。
前記ＰＴＣ抵抗層の厚さは、前記ケース内部の位置によって異なることを特徴とする、請求項２〜７のいずれかに記載の発光装置。
前記ＰＴＣ抵抗層は、前記駆動電極の長さ方向に沿って厚さが変化して形成されることを特徴とする、請求項８に記載の発光装置。
前記ＰＴＣ抵抗層は、前記第１基板の中央部から周縁部に向かって厚さが変化して形成されることを特徴とする、請求項８に記載の発光装置。
前記複数の駆動電極は、絶縁層を介して互いに交差するカソード電極及びゲート前極を有し、前記電子放出部は、前記カソード電極に電気的に接続されることを特徴とする、請求項１〜１０のいずれかに記載の発光装置。
前記蛍光層は、互いに離隔する赤色蛍光層、緑色蛍光層、及び青色蛍光層を有し、
前記発光ユニットは、離隔する前記赤色蛍光層、前記緑色蛍光層、及び前記青色蛍光層の間に位置する黒色層をさらに有することを特徴とする、請求項１１に記載の発光装置。
前記蛍光層は、白色光を放射することを特徴とする、請求項１１に記載の発光装置。
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、
を具備し、
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基板の第２基板に対向する面に位置し、電子放出部及び複数の駆動電極を有する電子放出ユニットと、
前記第２基板の第１基板に対向する面に位置し、蛍光層及びアノード電極を有する発光ユニットと、
前記第１基板の第２基板に対向する面の反対の面に位置し、正温度係数特性を有するＰＴＣ抵抗層を含んで前記第１基板の温度を制御する面発熱体と、
を備えることを特徴とする、表示装置。
前記面発熱体は、
第３基板、第４基板、及びサイド基板を含むケースと、
前記第３基板または前記第４基板のいずれか一方の基板の、他方の基板に対向する面に位置する正極導線及び負極導線と、
前記ケースの内部に位置する前記ＰＴＣ抵抗層と、
を有することを特徴とする、請求項１４に記載の表示装置。
前記第３基板は、前記第１基板と接して金属板で構成されており、前記第４基板及び前記サイド基板は、延性を有する絶縁体で構成されることを特徴とする、請求項１５に記載の表示装置。
前記正極導線と前記負極導線とは、前記複数の駆動電極の間に対応する位置で前記駆動電極と並行に位置することを特徴とする、請求項１５または１６に記載の表示装置。
前記ＰＴＣ抵抗層の厚さは、前記ケース内部の位置によって異なることを特徴とする、請求項１５〜１７のいずれかに記載の表示装置。
前記表示パネルは複数の第１画素を備え、
前記発光装置は、前記第１画素より個数の少ない複数の第２画素を備え、
各々の前記第２画素は、発光の強さが独立的に制御されることを特徴とする、請求項１４〜１８のいずれかに記載の表示装置。
前記表示パネルは、液晶表示パネルであることを特徴とする、請求項１４〜１９のいずれかに記載の表示装置。