专利名称：背景灯用场致发射元件的制作方法
技术领域：
本发明涉及背景灯用场致发射元件，尤其是关于以碳纳管为电子放出源的场致发射元件形成的荧光体的荧光面的形状是突出面，从而增加荧光体的涂抹面积的背景灯用场致发射元件。
背景技术：
最近，随着各种各样的显示设备被开发出来，光源的重要性也正在被提高。这些光源是将灯丝加热，利用气体放电、荧光体发光等各种方法。这些光源只能作为单纯的照明设备使用，但是也能使用于被制成面光源形态的LCD等显示背光。
这种LCD的背光主要使用能够提高很高的灰度和具有均匀发光区域的荧光灯(Flourescent LampFL)。这种荧光灯主要是在玻璃管内表面涂抹上荧光物质，在玻璃管的两端形成电极后，将惰性气体和水银封入灯内。同时，如果向灯的两端施加电压，上述玻璃管内存在的电子便高速向电极移动，同时因为电极和电子的冲突生成的2次电子开始放电，电极中发散出来的电子与水银原子冲突，从水银中产生紫外线。上述紫外线照射到玻璃管内面涂抹的荧光体上，生成可见光。
但是，这种FL随着LCD大小变得大型化，便要求具有更亮的灰度和更高的效率，从而给使用带来限制。同时，从环境保护领域来看，因为水银的使用越来越受到限制，所以在不使用水银的同时，便要求使用比FL具有更好灰度的效率的新光源。
在这种新的光源中，利用电场发光(Field EmissionFE)的光源的大小、灰度和效率都崭露头角。这种电场发光的方法是如同使用电场发光元件，形成各种形态的场放射源后，从上述场放射源中放出的电子撞击到对面的荧光体上，从而能够发光，通过比较简单的构成，能够获得高灰度的光源。
图1a和图1b所显示的是现有的利用碳纳管(CNT)的场致发射元件的截面图。3极场致发射元件a和计数器电极底门结构的场致发射元件b的结构如图所示。
如图1a所示，3极场致发射元件由以下各部分所构成在下部基板11上形成用于输入驱动电源的阴极电极12和门电极15；用于使上述阴极电极12和门电极15绝缘的绝缘层13；在上述阴极电极12上面形成的作为电子放出源的碳纳管14；使上部基板18和下部基板11维持一定间隔的间隔柱16；在上部基板18上，设置利用上述碳纳管14放出的电子发光的荧光体17。
如图1b所示的计数器电极底门结构的场致发射元件，在下部门线22的上部，绝缘层23上形成贯通孔VIA，计数器电极25与阴极电极24形成在同一平面上，该计数器电极底门结构的场致发射元件由以下各部分所构成在下部基板21上依次形成的下部门线22和绝缘层23；在上述绝缘层23上部一部分形成作为电子放出源碳纳管26的阴极电极24；腐蚀上述绝缘层23的一部分形成贯通孔VIA，并通过所形成的贯通孔与下部门线22相连接，与上述阴极电极24在同一平面上形成的计数器电极25；使上部基板29和下部基板21维持一定间隔的间隔柱27；形成在上部基板29上的荧光体28。
通过上述图1a和图1b可知，现有的形成荧光体的荧光面是平面结构。
一般来说，场致发射元件的效率是随着输入阳极电极(图中未显示)的阳极电压的增加而增加，随着电流密度的减少而减少。同时，与利用直流驱动相比，利用脉冲驱动的效率更高。在这种各参数不是独立作用，而是相互从属作用的结构中，确实需要对具有实际影响作用的各参数进行调节。
如上例所述，利用碳纳管场致发射元件的背景灯利用从碳纳管中放出的电子撞击荧光体发光，利用这种结构以使效率增大，但是这种结构对于调整各参数具有如下缺点第一，如果使阳极电压增加，就增加了灰度，通过所增加的灰度来增加效率是一般普遍使用的方法。同时，因为场致发射元件是真空元件，所以为了支持上部基板和下部基板而使用间隔柱，由于必须使间隔柱在屏幕的前面不露出来，而为了充分保证上下板间的距离，必须使间隔柱的形状比上下板接触部高，这样就存在着制作上的困难。即，如果设置阳极电压，便会产生因高电压所生成的电弧等现象，从而使元件的稳定性低下，所以会很难提高电压。
第二，如果设置阳极电压，增加放出电流，随着放出电流的增加，电流密度也被增加，随着电流密度的增加，便会产生效率减少现象。场致发射元件越使屏幕电压增高，电子束的集束度就越高，随着屏幕位置的不同，电流密度便会产生很大的偏差。即，如图2所示，屏幕电压如果从V1升高到V2，在下部基板30上形成的碳纳管31放出的电子束的集束度从D1升高到D2，该电子束和上部基板33上形成的荧光体32发生碰撞的部分是不同的，因此会产生电流密度的偏差。
第三，与CRT的荧光体相同，如果形成Al白层(图中未显示)，效率虽然增加了，但是在底电压所放出的电子与Al白层碰撞的同时，放出电子的能量减少了，由此，便会产生不能充分照射到荧光体上的问题。在形成Al白层前，反而存在效率降低的问题。同时，为了用于低电压驱动的底电压荧光体虽然被开发出来了，但是至今还不完全，仍然使用CRT中主要使用的高电压荧光体，该高电压荧光体通常在20KV以上时正常运行，所以因为Al白层的电子能量损失造成荧光体效率减小的因素在低电压驱动中是绝对不能忽视的重要因素。
如上所述，影响利用碳纳管场致发射效果的场致发射元件效率的各因素并不是独立的参数，而是具有相互从属关系的因素作用。其中，随着电流密度的增加引起的效率减小会使利用碳纳管的面光源的效率减小，所以为了获得相同的灰度，必须需要高的电力。而不用于发光的电力则以热的形式表现出来。同时，碳纳管放出的电子束集束部分灰度虽然被增加，但是效率却降低了，电子束不集束的部分效率虽然高，但是为了产生灰度的电子束却不能充分引起碰撞，所以从整体上来说会引起电力消耗大的缺点。
发明内容
为了解决上述问题而被发明出来的本发明的目的是提供具有如下效果的背景灯用场致发射元件涂抹荧光体的荧光面的形状是具有三角形、梯形、椭圆形、半圆形和锯齿形的突出结构面，使涂抹荧光体的面积扩大，使从碳纳管中放出的电子与荧光体发生冲突的面积增加，从而能够增加效率。
同时，本发明的另一个目的是提供具有如下效果的背景灯用场致发射元件为了获得相同的灰度，能够进行低电流密度驱动，从而能够保证元件的稳定性，降低荧光体劣化的可能性，从而能够具有提高效率和降低电力消费的效果。
为了实现上述目的，本发明具有如下特征对于将碳纳管作为电子放出源使用的场致发射元件，与上述碳纳管所放出的电子发生碰撞而发光的涂抹了荧光体的荧光面的形状是突出的。
同时，本发明还具有如下特征上述荧光面的形状是具有三角形、梯形、椭圆形、半圆形和锯齿形中一个以上的突出结构面。
以上所述，本发明具有如下效果涂抹了荧光体的荧光面的形状是具有三角形、梯形、椭圆形、半圆形和锯齿形的突出结构面，使涂抹荧光体的面积扩大，使从碳纳管中放出的电子与荧光体发生碰撞的面积增加，从而能够增加效率。
同时，本发明还具有如下效果为了获得相同的灰度，能够进行低电流密度驱动，从而能够保证元件的稳定性，降低荧光体劣化的可能性，从而能够具有提高效率和降低电力消费的效果。
图1a至图1b所显示的是原来的3电极碳纳管场致发射元件a和计数器电极底门结构的碳纳管场致发射元件b截面图。
图2是用来说明屏幕电压和碳纳管电子束的直属关系的例图。
图3所显示的是依据本发明的背景灯用计数器电极底门结构的碳纳管场致发射元件的截面图。
图4是依据本发明的荧光面形状图。
附图主要部分符号说明21下部基板22下部门线23绝缘层 24阴极电极25计数器电极 26碳纳管27间隔柱 28荧光体29上部基板具体实施方式
下面，将参照附图对依据本发明的背景灯用场致发射元件的优选通常来说，背景灯的效率是用″效率＝亮度×π×显示器面积/电力″来表示的。从公式可以得知，效率是与亮度和显示器面积成正比例的，是与电力成反比例的。
本发明的主要特点体现在与从碳纳管放出的电子碰撞发光的荧光面的形状是突出出来的面结构，与放出的电子发生碰撞的荧光体的表面积扩大了。
图3所显示的是依据本发明的背景灯用计数器电极底门结构的碳纳管场致发射元件的截面图。
图中所显示的是计数器电极底门结构的场致发射元件。与如图1b所示的现有场致发射元件相比较，其不同之处在于形成荧光体28的上部基板29的一部分被腐蚀得具有了一定的形状(三角形)，其被腐蚀的部分上能够形成荧光体28。
同时，除上述上部基板29和荧光体28外，其他部分都是相同的。计数器电极底门结构的场致发射元件由以下各部分所构成在下部基板21上依次形成的下部门线22和绝缘层23；在上述绝缘层23上部一部分形成作为电子放出源碳纳管26的阴极电极24；腐蚀上述绝缘层23的一部分形成贯通孔VIA，并通过所形成的贯通孔与下部门线22相连接，与上述阴极电极24在同一平面上形成的计数器电极25；使上部基板29和下部基板21维持一定间隔的间隔柱27。
由上述构成可知，依靠向阴极电极24和计数器电极25输入的特定的驱动电压使碳纳管26放出电子，该放出的电子依靠输入到阳极电极(图中未显示)的阳极电压被加速向荧光体28冲去，该经过加速的电子与荧光体28发生碰撞并发光。此时，与从碳纳管26中放出的电子发生碰撞的荧光体28的面积与如图1所示的荧光体的面积相比要大，所以如果射入的是相同的电子束，本发明中的电流密度就会低，因此便能够获得较高的效率。
如上所述，在本发明中，为了提高元件的效率，为了扩大与碳纳管所放出电子束发生碰撞发光的荧光体的荧光面的面积，涂抹了荧光体的荧光面的形状不是平面的，而被腐蚀成具有突出面结构的特定形状。
例如，如图4中(a)至(g)所示，涂抹了荧光体的荧光面可以被制作成三角形、梯形、螺旋形、椭圆形、半圆形和锯齿形等能够扩大涂抹面积的多种形状，以此能够提高效率。即，荧光面被制作成上述形态中的任意一种形状，当然它也可以被制作成其中两种以上的混合形状。
同时，荧光面的形状是突出形成的，因为能够提高背景灯的效率，所以通过低电压的低电流密度驱动便能够得以实现，由此，便能够降低电力消耗。
在本发明的实施例中，虽然对背景灯的前面设有荧光体的情况进行了说明，但是除此之外，具有反射板、后面设有荧光体的场致发射元件也能够实现。
同时，在本发明中，作为电子放出源的碳纳管不论是二极管形状还是边形状都没有关系，其作用都能够实现。即，它适用于所有将碳纳管作为电子放出源作用的所有场致发射元件，例如，底门结构的场致发射元件，3电极场致发射元件等都能够适用。
通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。因此，本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.一种背景灯用场致发射元件，是将碳纳管作为电子放出源使用的场致发射元件，其特征在于与上述碳纳管所放出的电子发生碰撞而发光的涂抹了荧光体的荧光面的形状是突出的。
2.如权利要求1所述的背景灯用场致发射元件，其特征在于上述荧光面的形状是具有三角形、梯形、椭圆形、半圆形和锯齿形中一个以上的突出结构面。
全文摘要
本发明涉及背景灯用场致发射元件，对于将碳纳管作为电子放出源使用的场致发射元件，形成荧光体的荧光面的形状是个突出面，从而能够增加荧光体的涂抹面积，提高效率，并能够降低电力消耗。将碳纳管作为场放源的场致发射元件与上述碳纳管所放出的电子发生碰撞而发光的荧光体所涂抹的荧光面形状为突出面，由此，能够增加从碳纳管放出的电子和荧光体的冲突面积，从而具有能够提高效率的效果。同时，为了获得相同灰度，能够进行低电源密度驱动，从而能够保证元件的稳定性，降低荧光体劣化的可能性，从而能够具有提高效率和降低电力消费的效果。
文档编号G02F1/1335GK1959503SQ200510095269
公开日2007年5月9日 申请日期2005年11月4日 优先权日2005年11月4日
发明者权奇振 申请人:乐金电子(南京)等离子有限公司