电子发射器件以及驱动该电子发射器件的方法

专利名称：电子发射器件以及驱动该电子发射器件的方法
技术领域：
本发明涉及电子发射器件、包括该器件的背光单元(BLU)、 具有该背光单元的平板显示装置，以及驱动电子发射器件的方法。 尤其是，本发明涉及具有高的电子发射效率以及发光均匀性的电 子发射器件、包括该电子发射器件的BLU、包括该BLU的平板显 示装置，以及驱动电子发射器件的方法。
背景技术：
一般来说，电子发射器件都使用热阴极或者冷阴极来作为电子 发射源。使用冷阴极作为电子发射源的电子发射器件包括场发 射阵列(FEA)器件、表面传导发射(SCE)器件、金属-绝缘体 -金属(MIM)器件、金属-绝缘体-半导体(MIS)器件、弹道 电子表面发射(BSE)器件，等等。本发明涉及FEA器件。FEA电子发射器件所使用的原理是当具有低功函数或者高p 函数的材料作为电子发射源使用时，处于真空条件下的材料一旦 对其施加电势就会迅速发射电子。已经开发了一些采用尖锥结构 的FEA器件，该尖锥结构可使用诸如Mo、 Si、为主要成份，诸如
石墨、类金刚石碳(DLC)等的碳类材料，或者诸如碳纳米管、 纳米线等纳米结构来形成。FEA电子发射器件可以根据阴极和栅极电极的布置分类成上 栅极器件和下栅极器件。FEA电子发射器件可以根据所包含的电 才及数量分类成双电极、三电极和四电极。图1是常规FEA电子发射器件1的剖面示意图。参考图1， FEA电子发射器件1包括基底基片10、以条状形 成在基底基片10上的阴极20、以条状形成在基底基片10上且平 行于阴极20的栅极电极30,以及覆盖着阴极20和栅极电极30的 电子发射源40和50。电子发射间隙G形成在环绕着阴极20和栅 极电极30的电子发射层40和50之间。前屏2设置在电子发射器件1的前表面上。前屏2包括前基 片90、形成在前基片90下表面上的阳极80,以及覆盖在阳极80 上的荧光层70。电子发射器件1和前屏2 —起构成表面发光源或 者显示器件3。在前屏2和电子发射器件1之间空间中的压力保持低于大气的 压力，并且在电子发射器件1和前屏2之间插入支承件6，用于承 受在电子发射器件1和前屏2之间所产生的压力并确保发光的空 间103。在上述的电子发射器件l中，通过栅极电极30和阴极20之间 的电场，可由形成在阴极上的电子发射源40发射出电子，并且最 初所发射出的电子直接引向栅极电极30，但最终受阳极80和阴极 20之间的强电场的作用而纟皮拉向阳纟及80。也就是说，在阳极80和阴极20之间的电场大大于在栅极电极 30和阴极20之间的电场，并由此产生二极管放电。由于荧光材料的发光特性，当由入射到荧光材料的电子发出光 时，其它入射的电子并不会发光。于是，通过增加入射荧光材料 的电子数量并不能改善发光的效率，并且就能量效率而言，利用 高阳极电压的电子发射并不可取。换句话说，应该使用较低的栅
极电压和均匀加速所发射的电子的方法来稳定和高效地发射电 子。然而，当使用较强的阳极电压来发射电子时，就不可能获得高效的电子发射和发光。因此，就需要一种具有能够阻挡在阳极80 和阴极20之间电场的新的结构的电子发射器件。发明内容本发明提供了 一种能够有效阻挡由阳极所产生的电场、可以较 低的栅极电压持续和稳定地发射电子并具有高的发光均勾性和发 光效率的电子发射器件。本发明还提供了 一种使用该电子发射器件作为背光单元 (BLU)的平^反显示装置。根据本发明的一个方面，提供了一种电子发射器件，它包括 基底基板；第一电极，包括布置在基底基板表面上且以预定方向 延伸的第 一主电极部分和从第 一主电极部分延伸出的第 一辅助电 才及；第二电极，包括布置在基底基板表面上并与第一电极相隔离 且以预定方向延伸的第二主电极部分和从第二主电极部分延伸出 的第二辅助电极；以及布置在第一和第二电极中的至少一个电极上的电子发射源。第一和第二辅助电极较佳地各自布置在第一和第二电极的至少 一部分上以阻挡外界电场对第 一和第二电极之间电场的影响。第 一和第二辅助电极较佳地各自布置在第一和第二电极的所有部分上。第一和第二辅助电极较佳地厚于第一和第二电极。电子发射器件较佳地还包括绝缘层，它插入在第一和第二辅助 电极与分别布置着第一和第二辅助电极的第一和第'二电极的部分 之间。在第 一和第二辅助电极之间保持恒定的距离。 第一和第二辅助电极各自较佳地具有螺旋形图形，在该图形中，第一和第二辅助电极的曲率半径都是逐渐减小的。第一和第 二辅助电极各自较佳地具有弯曲形图形，在该图形中，第一和第
二辅助电极各自边长都是逐渐减小的。第 一和第二辅助电极各自 较佳地具有直角形图形，在该图形中，第一和第二辅助电极各自 相邻边都是相互垂直的。在第 一主电极部分和第二辅助电极之间的最短距离较佳地等于 在第一和第二辅助电极之间的距离。在第二主电极部分和第 一辅助电极之间的最短距离较佳地等于 在第一和第二辅助电极之间的距离。电子发射源较佳地仅仅只设置在第一或者第二电极的一部分上。第一和第二电极较佳地具有相互面对的表面，而且电子发射源 设置于第一和第二电极的相互面对的表面中的一个表面上。在第一和第二电极中的一个电极上的电子发射源与第一和第二 电极中的另 一个电极之间的距离或者其与面对着它且相隔离的另一个电子发射源之间的距离较佳地是在1.0纳米至0.01微米的范围内。电子发射源所占据的基底基板部分较佳地是在由第 一和第二电 极所占据的以及第 一和第二电极之间的空间所占据的基底基板部分的0.0001至50.0%的范围内。根据本发明的另一方面，提供了一种背光单元(BLU),它包 括基底基板、多个第一电极且各个第一电极都包括布置在基底 基板表面上且以预定方向延伸的第一主电极部分和从第一主电极 部分延伸出的第 一辅助电极、对应于第一电极的多个第二电极且 各个第二电极都包括布置在基底基板表面上并与第一电极相隔离且以预定方向延伸的第二主电极部分和从第二主电极部分延伸出 的第二辅助电极、布置在第一和第二电极中的至少一个电极上的电子发射源，以及布置在基底基板前面的焚光层，响应在第一和层从而产生可见光。第 一主电极部分和第二主电极部分较佳地相互交替和平行布置
在基底基板上，第 一辅助电极较佳地从各个第 一主电极部分的一 边延伸；第二辅助电极较佳地从各个第二主电极部分的 一边延伸。第一主电极部分和第二主电才及部分4交佳i也相互交替和平4亍布置 在基底基板上，第 一辅助电极较佳地从各个第 一主电极部分的两边延伸；第二辅助电极较佳地从各个第二主电极部分的两边延伸。 BLU较佳地还包括与基底基板平行布置的前基板以及布置在前基板之后的阳极，该阳极可用于使电子发射源所发射出的电子 加速撞击荧光层。第一和第二辅助电极各自较佳地布置在第一和第二电极的至少一部分上并阻挡外界电场对第一和第二电极之间电场的影响。第 一和第二辅助电极各自较佳地布置在第一和第二电极的所有部分上。第一和第二辅助电极较佳地厚于第一和第二电极。BLU较佳地还包括绝缘层，它插入在第一和第二辅助电极与 分别布置着第一和第二辅助电极的第一和第二电极的部分之间。 在第 一和第二辅助电极之间较佳地保持恒定的距离。 第 一和第二辅助电极各自较佳地具有螺旋形图形，在该图形中，第一和第二辅助电极的曲率半径都是逐渐减小的。第一和第 二辅助电极各自较佳地具有弯曲形图形，在该图形中，第一和第 二辅助电极各自边长都是逐渐减小的。第 一和第二辅助电极各自 较佳地具有直角形图形，在该图形中，第一和第二辅助电极各自 相邻边都是相互垂直的。在第 一主电极部分和第二辅助电极之间的最短距离较佳地等于 在第一和第二辅助电极之间的距离。在第二主电极部分和第 一辅助电极之间的最短距离较佳地等于 在第一和第二辅助电极之间的距离。电子发射源较佳地仅仅只设置在第一或者第二电极的一部分 上。电子发射源较佳地设置在第一和第二电极相互面对面的一个 表面上。在第一和第二电极中的一个电极上的电子发射源与第一和第二 电极中的另 一个电极之间的距离或者其与面对着它且相隔离的另一个电子发射源之间的距离较佳地是在1.0纳米至0.01微米的范围内。电子发射源所占据的基底基板部分较佳地是在由第 一和第二电极以及第一和第二电极之间的空间所占据的基底基板部分的0.0001 至50.0%的范围内。根据本发明的另一方面，提供了一种平板显示装置，它包括背 光单元(BLU),其包括基底基板；多个第一电极，每个包括 布置在基底基板表面上且以预定方向延伸的第一主电极部分和从 第 一主电极部分延伸出的第 一辅助电极；对应于第 一 电才及的多个 第二电极，每个包括布置在基底基板表面上并与第一电极相隔离 且以预定方向延伸的第二主电极部分和从第二主电极部分延伸出 的第二辅助电极；布置在第一和第二电极中的至少一个电极上的电子发射源；和布置在基底基板前面的荧光层，该荧光层由电子 发射源响应在第一和第二电极之间的电场而发射的电子激发，从 而产生可见光；以及包括布置在BLU之前并通过控制BLU提供 的光来显示图像的光接^lt/产生器件的显示屏。该光接4t/产生器件较佳地包括液晶器件。根据本发明的另一方面，提供了一种驱动电子发射器件的方法，该电子发射器件包括第一电极、与第一电极相隔离的第二电极以及布置在第一和第二电极上的电子发射源；该方法包括按照下列方式交替地向第一和第二电极提供正的和负的电压向 第一和第二电极中的一个电极提供负的电压且持续预定的时间周期，与此同时向第一和第二电极中的另一个电极提供正的电压且持续该预定的时间周期，并且向第一和第二电极中的一个电极提供正的电压且持续预定的时间周期，与此同时向第一和第二电极中的另一个电极提供负的电压且持续该预定的时间周期；第一和第二电极交替地起电子发射器件的阴极的作用。


本发明所具有的更完整的含义及其附加的优点将通过参考以下 详细的说明以及附图将变得更加明显，在附图中，相同的标号将表示同样或者类似的部件图l是常规场发射阵列(FEA)电子发射器件的剖面示意图；图2是根据本发明第一实施例的电子发射器件的投影示意图；图3是图2所示电子发射器件的平面示意图；图4是才艮据本发明第二实施例的电子发射器件的投影示意图；图5是图4所示电子发射器件的平面示意图；图6至15是图3或图4所示的电子发射器件的改进示意图；图16是与根据本发明实施例的电子发射器件的驱动方法有关的时序图；图17是根据本发明的平板显示装置的分解投影图，该装置包 括含有图2所示电子发射器件的背光单元(BLU);图18是才艮据本发明实施例的图17所示的BLU后屏的平面示 意图；图19是才艮据本发明另一实施例的后屏的平面示意图；以及， 图20是沿着图17所示VIII - VIII所截取的平板显示装置的剖 面示意图。
具体实施方式
以下将参照附图对本发明作更加全面的描述，在附图中显示了 本发明的典型实施例。然而，本发明可以许多不同的方式来实施， 不应解释为局限于这里所阐述的具体方式，但是，本文所提供的这些实施例将更加全面和充分地公开本发明，将本发明的概念充 分地传达给本技术领域的技术人员。在附图中，相同的标号将表 示相同的元件。 第一实施例图2是根据本发明第一实施例的电子发射器件101的投影示意
图；图3是图2所示电子发射器件101的平面示意图。参考图2和图3,才艮据本发明第一实施例的电子发射器件101 包括基底基板110、第一电极120、第二电极130,以及电子发 射源150。基底基纟反110是一个具有一定厚度的主体部件，或者是玻璃基 板，由石英玻璃、含有少量杂质(例如，Na)的玻璃、平板玻璃、 采用Si02、氧化铝或者陶瓷涂覆的玻璃所制成。如果要实现的是 柔性显示装置的话，则基底基板210可以采用柔性材料制成。第一电极120包括第一主电极部分121和第一辅助电极部分 123,第一主电极部分121在基底基板110上沿一个方向延伸；而 第一辅助电极部分123形成为预定的图形且电气连接着第一主电 极部分121的一边。第二电极130包括第二主电极部分131和第二辅助电极部分 133,第二主电极部分131平行于第一电极120的第一主电极部分； 而第二辅助电极部分133形成为预定的图形且电气连接着第二主 电才及部分131的一边。第一和第二辅助电极部分123和133的形状使得它们之间相互 面对着的区域与它们的长度的比率最大。例如，第一和第二辅助 电极部分123和133的边缘长度可以逐渐变短和沿一个方向以预 定的角度弯曲，正如图2和图3所示。在图2和图3中，第一和 第二辅助电极部分1"和133是以90度的角度弯曲的。然而，第 一和第二辅助电极部分123和133可以任意角度进行弯曲，使得 它们可以具有多边形的形状。另外，第一和第二辅助电极部分123 和133可以具有类似螺旋形的形状且曲率半径逐渐减小。第一和第二辅助电极部分123和133可以具有基本类同的形 状，以及在第一和第二辅助电极部分123和133之间可以保持基 本恒定的距离。第一和第二电极120和130可以由常用的导电材料来形成，例 如，Al、 Ti、 Cr、 Ni、 Au、 Ag、 Mo、 W、 Pt、 Cu、 Pd等金属或者这类金属的合金；印刷导电材料可由玻璃与诸如Pd、 Ag、 Ru02、 Pd-Ag等之类金属混合，或者与这类金属的氧化物混合，或者用诸 如ITO、 ln203、 Sn02之类的透明导电材料，或者用诸如多晶硅或 类似的半导体材料来形成。电子发射源"0设置在相互面对面的第一和第二电极120和 130的各边部分上。电子发射源150可以设置在第一和第二电极120 和130中的任意一个电极或者两个电极上。尤其是，电子发射源150 可以设置在具有大的面对面面积的第一和第二辅助电极部分123 和133的各边上。另外，电子发射源150可以设置在面对面的第 一主电极部分121和第二辅助电4及部分133的表面和/或面对面的 第二主电极部分131和第一辅助电极部分123的表面上。电子发 射源150也可以设置在本文所没有讨论的其它部分上。电子发射源250可以由具有低的功函数或者高的P函数的碳基 材料或者纳米材料所形成，碳基材料包括碳纳米管(CNT)、石 墨、金刚石或者类金刚石。纳米材料包括纳米管、纳米线或纳米 棒。尤其是，CNT容易被较低的电压所驱动，因为CNT具有良好 的电子发射特性。因此，CNT十分适合于大屏幕显示器件。根据本发明第一实施例的电子发射器件101向第一电极120和 第二电极130中的一个电极提供负的电压以及向第一电极120和 第二电极130中的另一个电极提供正的电压，使得电子发射源150 在第一电极120和第二电极130之间的电场作用下发射出电子。电子发射器件101可用在通过产生可见光来实现图像的电子发 射显示器件100中。电子发射显示器件100还包括荧光层70,它 可设置在电子发射器件101之前。前屏102包括焚光层70、用于 将电子加速到荧光层70的阳极80，以及用于支撑阳极80和荧光 层70的前基板90。类似于基底基板110,前基板90是具有一定厚度的主体部件。 基底基板110和前基板90可以相同的材料所形成。类似于第一电 极UO和第二电极130，阳极80可以由常用的导电材料所形成。
荧光层70可以由阴极发光(CL)磷所形成，它可以被电子所激发 并释放出可见光。可以用于焚光层70的磷包括诸如"SrTi03:Pr"、"Y203:Eu，，或"Y203S:Eu，，的红磷，诸如"Zn(Ga, Al)204:Mn，， 、 "Y3(A1, Ga)5012:Tb" 、"Y2Si05:Tb"和"ZnS:Cu,AI"的绿磷以及诸如 "Y2Si05:Ce" 、 "ZnGa204"或"ZnS:Ag, CI"的蓝磷。荧光层70也 可由其它非磷的材料所形成。包括基底基板110的电子发射器件101和包括前基板90的前 屏102可以面对面地以预定间隔距离隔开，以形成光发射空间103。 多个支承件60 (类似于图1中所示的支承件)可形成在电子发射 器件101和前屏102之间，用于保持它们之间的间隙。支承件60 可以绝缘材料形成。同样，为了形成在光发射空间103中的真空，由电子发射器件 101和前屏102所形成的空间四周可以使用玻璃料(未显示)来密 封，并且抽空在该空间中的空气。电子发射显示器件100的工作如下电子发射显示器件100向第一电极120和第二电极130中的一 个电极提供负的电压以及向第一电极120和第二电极130中的另 一个电极提供正的电压，使得设置在第一电极120和/或第二电极 130上的电子发射源150发射出电子。当将高的正电压提供给阳极 80时，就会从电子发射源150的碳基材料或纳米材料中发射出电 子，且加速到阳极80。加速到阳极80的电子通过激发设置在阳极 80上的荧光层70而产生可见光。第二实施例图4是根据本发明第二实施例的电子发射器件201的投影示意 图。图5是图4所示电子发射器件201的平面示意图。参考图4和图5，根据本发明第二实施例的电子发射器件201 具有类似于上述根据第一实施例的电子发射器件101的相同结构， 但是，它还包括在第一和第二电极120和130上的辅助电极122 和132。辅助电极122和132可以借助隔离绝缘层与第一和第二
电极120和130相互绝缘或者可以电气连接着第一和第二电极120 和130。类似于第一和第二电极120和130,辅助电极122和123 可以采用导电材料形成，然而，并不一定要采用与第一和第二电 极120和130相同的材料来形成。当辅助电极122和132添加到电子发射器件101中时，可以 获得下列效果为了实现图2所示的电子发射显示器件100或者背光单元 (BLU)，将荧光层70形成在电子发射器件101的前面。为了便 于电子发射器件101所发射出的电子加速到达荧光层70,所包含 的阳极80与荧光层70和施加高负电压的相邻区域接触。当由阳 极80所产生的电场干扰了在第一和第二电极120和130之间的电 场时，在第一和第二电极120和130之间就不会发射出电子。相 反，由于在阳极80和第一电才及120或者第二电极130之间的电场 作用，电子发射器件101就会发射出电子，于是形成二极管放电。 当产生二极管放电时，就无法控制电子发射器件101所发射出的 电子流。因此，就希望能够避免二极管放电，这就是增加辅助电 极122和132的原因。辅助电极122和132可以防止阳极80所形 成的电场干扰在第一和第二电极和130之间的电场。因此， 当安装了辅助电极122和132时，就避免了二极管放电。所以， 由于可以控制电子发射器件所发射出的电子流，因此荧光层70可 以得到有效地激发，从而增加了发光的效率。在图4和图5中，辅助电极122和132形成在第一电极120 的第一主电极部分121和第一辅助电极部分123以及第二电极130 的第二主电极部分131和第二辅助电极部分132的整个电极上。 然而，辅助电极122和132也可以形成在上述电极的一些部分上， 正如以下所讨论的那才羊。第一和第二实施例的改进图6至15是才艮据本发明第一实施例的图3所示电子发射器件 和冲艮据本发明笫二实施例的图4和图5所示电子发射器件的改进 示意图。在图6中，不同于4艮据本发明第二实施例的图5所示的电子 发射器件201,电子发射源150仅仅只设置在第二电极130上。在 这点上，由设置在第一电极UO和第二电极130中向其提供负的 电压的一个电极上的电子发射源150发射电子，并因此，电子发 射源150就不需要设置在第一和第二电极120和130的两个电极 上，而可以更加有效地^5U叉在一个电才及上，例如，如图6所示只 在第二电极130上，形成电子发射源150。参考图7和图8，辅助电极1K和132可以形成在第一和第二 主电极部分121和131中的一个电极部分上或者形成在第一和第 二辅助电极部分123和133的一个电极部分上。另外，电子发射 源150可以设置在具有辅助电极132的第二辅助电极部分133 (见 图7)上或者设置在没有辅助电极132的第二辅助电极部分133(见 图8)上。参考图9，辅助电极122和132可以形成在第一电极120的第 一主电极部分121和第二电极130的第二辅助电极部分131上。 参考图10和图11，辅助电极122和132可以形成在第一电极120 的第一辅助电极部分123和第二电极130的第二辅助电极部分133 上。另外，电子发射源150可以设置在第一和第二电极120和130 的至少一个辅助电极部分上，例如，形成在第二电极130的第二 辅助电极部分133上(见图10)或者形成在第一和第二电极120 和130的第一和第二辅助电极部分123和133两者上(见图11)。参考图12，电子发射源150和辅助电才及132可以设置在第一 和第二电极120和130的第一和第二辅助电极部分123和133中 的一个电极部分上，例如，在第二电极130的第二辅助电极部分133 上。另外，参考图13，电子发射源150和辅助电极132可以形成 在第一和第二电极120和130中的一个电极的第一和第二辅助电 极部分123和133中的一个电极部分上，例如，在第二电极130 的第二辅助电极部分133上。另外，辅助电极122可以设置在第 一和第二电极120和130中的另一个电极的第一和第二主电极部 分中的一个电极部分上，例如，第一电极120的第一主电极部分 l21。另外，参考图l4,辅助电才及122和132可以形成在第一和第 二电极UO和130的第一和第二主电极部分121和131上，以及 在第一和第二电极120和130的第一和第二辅助电极部分123和133 中的一个电极部分上，例如，在第二电极130的第二辅助电极部 分133上。另外，电子发射源150可以设置在第一和第二电极120 和130两者上。参考图15，辅助电极122和132可以形成在第一和第二电极 120和130中的任意一个电极上，并且电子发射源150可以形成在 相互面对面的第一和第二电极120和130的整个表面上。换句话 说，电子发射源150可以形成在相互面对面的第一电极120的第 一辅助电极部分123和第二电极130的第二主电极部分131的表 面150a以及第二电极130的第二辅助电极部分133和第一电极120 的第一主电极部分121的表面150a上。由于向第一和第二电极120 和130的第一和第二主电极部分121和131以及第一和第二辅助 电极部分和133分别提供相等的电压，因此有效地提高了电 流的密度。正如以上所讨论的，在本发明的实施例中，辅助电极 可以设置在各种不同的位置上。电子发射源150可以形成在第一 和第二电极120和130中的一个电极上。另外，电子发射源150 可以形成在第一和第二辅助电极部分123和133的端面150b上。以下4又述的驱动方法适用于第一和第二实施例以及其各种改 进方案并且可以减小功耗和延长电子发射源的寿命，将参考图16 来讨论该驱动方法。例如，当电子发射源形成在第一和第二电极两者上，正如图5、 11、 14和15所示，可以任意确定提供正电压的电极和提供负电压 的电极。在这种情况下，可以将正的和负的电压交替地提供给第 一和第二电极，正如图16所示。当采用该驱动方法时，形成在第 一和第二电极两者上的电子发射源就会交替地发射出电子。此外，
电子发射源的寿命将等效于仅仅只使用 一个电极作为阴极时的两 倍。对于才艮据本发明第一和第二实施例的电子发射器件101和201 以及在各种改进的实施方案中的电子发射器件而言，为了发射出 电子，电子发射源150—端与另一电极或者面对着电子发射源150 的另一电子发射源之间的距离可以保持在1.0納米至0.01微米。 另外，电子发射源150可以占据第一和第二电极120和130所占 据的基底14l部分的0.0001至50.0%，以确保高效的电子发射源。BLU和平板显示装置的实施例图17是一个平板显示装置的分解投影图，该显示装置包括 BLU，且该BLU含有图2所示的根据本发明实施例的电子发射器 件101。参考图17，平板显示装置包括作为光接iR/产生显示屏的液晶 显示(LCD)屏700和向LCD屏700提供光的BLU 1000。用于 传输图像信号的柔性印刷电路板(FPCB) 720附着在LCD700上， 并且将用于保持LCD屏700和BLU 1000之间间隙的支承件730 设置在LCD屏700的背面。BLU 1000包括后屏1001和前屏102,其中，后屏1001包括 图2所示的电子发射器件101，前屏102设置在后屏102之前并包 括荧光层。BLU 1000可通过连接电缆104来提供功率，并且使得 后屏1001所包括的电子发射器件101向设置在后屏1001之前的 前屏102发射出电子。随后，在前屏102中所包括的荧光层被射 来的电子所激发并产生可见光V。所产生的可见光V提供给LCD 屏700,而LCD屏700通过控制可见光V的传输来显示图像。前屏102可以包括作为具有预定尺寸的主体部件的前基板、 设置在前基板上的荧光层、以及使电子向荧光层加速的阳极。图18是图17所示的根据本发明实施例的BLU 1000的后屏 1001的平面示意图。图19是才艮据本发明另一实施例的后屏2001 的平面示意图。
参考图18,才艮据本发明实施例的多个电子发射器件都相邻接 排布在后屏1001上，电子发射器件可沿垂直和水平方向排布成方 格图案。换句话说，电子发射器件可以沿一个方向(在图18中显 示了沿垂直方向)延伸，并且可以相邻接排布，使得相邻电子发 射器件的第一和第二主电极部分121和131也都是相邻的。另外， 电子发射器件的第二电极130的第二主电极部分131与水平相邻 电子发射器件的第一电极120的第一主电极部分121可以相互平 行设置。这种结构允许在基底基板110上以方格图案来排布电子 发射器件。当后屏1001如图18所示图案构成时，尽管在附图中没有显 示，电子发射源150就可以形成在相互面对面的主电极部分的二 表面上，也就是间隙G存在于其间的二表面上。因此，能够发射 电子的有效电子发射源150的数目可以显著增多。参考图19，在邻接排布于后屏2001上的多个电子发射器件的 各个器件中，辅助电极部分可以从主电极部分延伸。在主电极部 分之间保持基本相等的距离，并且将不同的电压交替地提供给各 主电极部分。在这种情况下，可以在基底基板110上形成更多的 辅助电极，这会对电子的发射产生实质性的贡献。将图18与图19 相比较，彼此相对地设置的辅助电极部分的区域数目都是9个， 但是在图19中由相同数目的辅助电极部分所占据区域的水平长度 显著减小。图20是沿着图17所示的XX-XX线所截取的平板显示装置 的剖面示意图。以下将参考图20来描述作为根据本发明实施例的平板显示装 置的实例的LCD装置的结构和工作。在描述LCD装置时，相同 的术语将用于表示相同的元件，例如第一和第二电极以及支承件。 无论这些元件是包括在LCD装置中或者在BLU中，它们都可由 相应的标号来清楚地表示。图20所示的电子发射器件102可以是上述电子发射器件中的
任意一种器件。参考图20， BLU 1000包括电子发射器件101和前 屏102，该前屏102与电子发射器件101以其间预定的间隙相耦合。 由于电子发射器件101和前屏102的结构类同于上述电子发射器 件和BLU,因此其详细描述将不再重复。电子由于在电子发射器 件101中所包括的第一和第二电极120和130之间电场的作用而 发射。随后，所发射出的电子被设置在前屏102上的阳极80所形 成的电场加速。加速后的电子依次激发荧光层70，从而产生可见 光V。所产生的可见光V射向在BLU 1000之前的LCD屏700。LCD屏700包括第一基板505。在第一基板505上形成緩冲 层510，并在该緩冲层510上以预定的图形形成半导体层580。第 一绝缘层520形成在半导体层580上，栅极电极590以预定的图 形形成在第一绝缘层520上，以及第二绝缘层530形成在栅极电 极590上。在形成第二绝缘层530之后，可以采用诸如干法刻蚀 工艺之类的刻蚀工艺来刻蚀第一和第二绝缘层520和530，从而暴 露出半导体层580部分。在所暴露的半导体层580部分上形成源 极电极570和漏极电极610并向下延伸至所暴露的半导体层580 部分。在形成源极电极570和漏极电极610之后，形成第三绝缘 层540，以及在第三绝缘层540上形成平整层550。刻蚀第三绝缘 层540和部分平整层550，以及将第一电极620以预定图形形成在 平整层550上，使得漏极电极610和第一电极620相互接触。透 明的第二基板680可与第一基板505分别制成，滤色层670形成 在第二基板680的下表面680a上。第二电极660形成在滤色层670 的下表面670a上，并且用于排列在液晶层6恥中的液晶分子的第 一^f非列层630和第二排列层650分别形成在相互面对面的第一和 第二电极620和660的表面上。第 一极化层500形成在第 一基板505 的下表面上，以及第二极化层690形成在第二基板6犯的上表面 680b上。保护膜695形成在第二极化层690的上表面690a上。用 于限定液晶层640的支承件560插入在滤色层670和平整层550 之间。
由栅极电极590、源极电极570和漏极电极610所控制的外界 信号可在第一电极620和第二电极660之间产生电势差。该电势 差确定液晶层640的排列，并且可以根据液晶层640的排列来阻 挡或传输提供给BLU 130的可见光V。当通过液晶层640所传输 的可见光V通过滤色层670时，该可见光就变成彩色的，从而形 成图像。如图10所示的LCD屏700 (尤其是TFT-LCD)，在此作为 一个实例。然而，在本发明的平板显示装置中所使用的显示屏并 不局限于此。各种非发射的显示屏也可以用于本发明的平板显示 装置。由于增加了 BLU的亮度和寿命，因此包括了 BLU来作为电 子发射器件的平板显示装置可以增强的亮度来产生图像并且具有 比常规平板显示装置更长的寿命。正如以上所讨论的那样，才艮据本发明，辅助电极向阳才及延伸。 因此，辅助电极可以防止阳极所产生的电场干扰在第一电极(阴 极)和第二电极(栅极电极)之间的电场。因此，容易通过控制 阳极和栅极电极来加速和发射电子，从而使得荧光体的发光均匀 性和发光效率最大化。根据本发明，具有预定的形状且能使电子发射源发射出电子 的辅助电极部分可以从第一和第二电极延伸出，并且相互面对面 的辅助电极部分的表面区域最大化。因此，电子发射源可以安装 在较大的区域内，从而导致电子发射效率的增加。当BLU包括了根据本发明的电子发射器件时，能够改善使用BLU的显示装置的亮度和发光均匀性。虽然特别参照了这几个示范性实施例来表达和描述本发明，本技术领域的技术人员将会理解到，可以对其形式和细节作出各 种改进，而并没有背离所附权利要求所定义的本发明的精神和范 围。
权利要求
1. 一种电子发射器件，包括基底基板；第一电极，其包括布置在基底基板表面上且以预定方向延伸的第一主电极部分和从第一主电极部分延伸出的第一辅助电极；第二电极，其布置在基底基板表面上且与所述第一电极相隔离和以预定方向延伸的第二主电极部分和从第二主电极部分延伸出的第二辅助电极；以及电子发射源，其布置在所述第一和第二电极中的至少一个电极上。
2. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述第 一和第二辅助电极各自布置在第一和第二电极的至少一部分上，并阻挡外界电场对第一和第二电极之间电场的影响。
3. 如权利要求2所述的电子发射器件，其特征在于，所述第 一和第二辅助电极各自布置在第一和第二电极的所有部分上。
4. 如权利要求2所述的电子发射器件，其特征在于，所述第 一和第二辅助电极厚于所述第一和第二电极。
5. 如权利要求2所述的电子发射器件，其特征在于，还包括 绝缘层，其插入在第一和第二辅助电极与各自布置着第一和第二 辅助电极的第一和第二电极的部分之间。
6. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，在所述 第一和第二辅助电极之间保持恒定的距离。
7. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述第 一和第二辅助电极各自具有螺旋形图形，其中，所述第一和第二辅助电极的曲率半径逐渐减'J 、。
8. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述第 一和第二辅助电极各自具有弯曲形图形，其中，所述第一和第二辅助电极各自的边长逐渐减小。
9. 如权利要求8所述的电子发射器件，其特征在于，所述第 一和第二辅助电极各自具有直角形图形，其中，所述第一和第二辅助电极各自的相邻边都是相互垂直的。
10. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，在所述第一主电极部分和第二辅助电极之间的最短距离等于在所述第 一和第二辅助电极之间的距离。
11. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，在所 述第二主电极部分和第一辅助电极之间的最短距离等于在所述第 一和第二辅助电极之间的距离。
12. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述电子发射源Y又设置在所述第一或者第二电极的一部分上。
13. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述 第一和第二电极具有相互面对的表面，且电子发射源设置于所述 第一和第二电极的相互面对的表面中的一个表面上。
14. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述 第一和第二电极中的一个电极上的电子发射源的端部与所述第一和第二电极中的另一个电极之间或者与面对且与所述电子发射源 相隔离的另一个电子辐射源之间的距离在1.0纳米至0.01微米的 范围内。
15. 如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述 电子发射源所占据的所述基底基板部分在由所述第 一 和第二电极 以及所述第一和第二电极之间的空间所占据的所述基底基板部分 的0.0001至50.0%的范围内。
16. —种背光单元，它包括 基底基板；多个第一电极，每个包括布置在所述基底基板表面上且以预 定方向延伸的第 一主电极部分和从所述第 一主电极部分延伸出的 第一辅助电极；对应于所述第一电极的多个第二电极，每个所述第二电极包 括布置在所述基底基板表面上并与对应的所述第 一 电极相隔离且 以预定方向延伸的第二主电极部分和从所述第二主电极部分延伸出的第二辅助电极；电子发射源，它布置在所述第一和第二电极中的至少一个电才及上；以及，布置在所述基底基板的前面的萸光层，所述焚光层由电子发 射源响应所述第 一和第二电极之间的电场而发射出的电子予以激 发，从而产生可见光。
17. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一 主电极部分和第二主电极部分相互交替和平行布置在所述基底基 板上，所述第一辅助电极从每个所述第 一主电极部分的一边延伸， 所述第二辅助电极从每个所述第二主电极部分的一边延伸。
18. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一 主电极部分和第二主电极部分相互交替和平行布置在所述基底基 板上，所述第一辅助电极从所述第一主电极部分的两边延伸，所 述第二辅助电极从所述第 一主电极部分的两边延伸。
19. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，还包括 前基板，它与所述基底基板平行布置；以及阳极，它布置在所述前基板的后面，用于使所述电子发射源所发射出的电子加速到达所述荧光层。
20. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二辅助电极各自布置在所述第一和第二电极的至少一部分上并阻挡外界电场对所述第 一和第二电极之间电场的影响。
21. 如权利要求20所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二辅助电极各自布置在所述第一和第二电极的所有部分上。
22. 如权利要求20所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二辅助电极厚于所述第一和第二电极。
23. 如权利要求20所述的背光单元，其特征在于，还包括绝 缘层，它插入在所述第一和第二辅助电极与各自布置着所述第一 和第二辅助电极的所述第一和第二电极的部分之间。
24. 如;f又利要求20所述的背光单元，其特征在于，在所述第 一和第二辅助电极之间保持恒定的距离。
25. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二辅助电极各自具有螺旋形图形，其中，所述第一和第二辅 助电极的曲率半径都是逐渐减小的。
26. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二辅助电极各自具有弯曲形图形，其中，所述第—和第二辅助电极各自的边长都是逐渐减小的。
27. 如权利要求26所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二辅助电极各自具有直角形图形，其中，所述第一和第二辅助电极各自的相邻边都是相互垂直的。
28. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，在所述第 一主电极部分和第二辅助电极之间的最短距离等于在所述第一和 第二辅助电极之间的距离。
29. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，在所述第 二主电极部分和第一辅助电极之间的最短距离等于在所述第一和 第二辅助电极之间的距离。
30. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述电子 发射源仅设置在所述第一或者第二电极的一部分上。
31. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述电子 发射源设置在所述第一和第二电极相互面对的一个表面上。
32. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述第一 和第二电极中的一个电极上的电子发射源的端部与所述第一和第 二电极中的另一个电极之间或者与面对且与所述电子发射源相隔 离的另一个电子辐射源之间的距离在1.0納米至0.01微米的范围 内。
33. 如权利要求16所述的背光单元，其特征在于，所述电子 发射源所占据的所述基底基板部分在由所述第一和第二电极以及 所述第 一和第二电极之间的空间所占据的所述基底基板部分的 0.0001至50.0%的范围内。
34. —种平板显示装置，它包括 背光单元，包括基底基板；多个第一电极，每个包括布置在所述基底基板表面上且 以预定方向延伸的第 一主电极部分和/人所述第 一主电极部分 延伸出的第一辅助电极；对应于所述第一电极的多个第二电极，每个所述第二电 极包括布置在所述基底基板表面上并与对应的第 一 电极相隔 离且以预定方向延伸的第二主电极部分和从所述第二主电极部分延伸出的第二辅助电极；电子发射源，它布置在所述第一和第二电极中的至少一 个电极上；以及布置在所述基底基板的前面的焚光层，所述荧光层由电 子发射源响应所述第 一和第二电极之间的电场而发射出的电 子予以激发，乂人而产生可见光；以及显示屏，它包括布置在所述背光单元之前并且通过控制背光 单元所提供的光来显示图像的光接4t/产生器件。
35. 如权利要求34所述的装置，其特征在于，所述光接收/产生器件包括液晶器件。
36. —种驱动电子发射器件的方法，其中，所述电子发射器 件包括第一电极、与所述第一电极相隔离的第二电极以及布置 在所述第一和第二电极上的电子发射源；所述方法包括按照下列方式交替地向第一和第二电极提供正的和负的电压向第一和第二电极中的一个电极提供负的电压且持续预 定的时间周期，与此同时向第一和第二电极中的另一个电极 提供正的电压且持续该预定的时间周期；以及向第一和第二电极中的一个电极提供正的电压且持续预 定的时间周期，与此同时向第一和第二电极中的另一个电极 提供负的电压且持续该预定的时间周期； 其中，所述第一和第二电极交替地起所述电子发射器件的阴 极的作用。
全文摘要
一种电子发射器件，其有效地阻挡了由阳极所产生的电场并且可以在低的栅极电压下持续稳定地发射电子，以及提供良好的发光均匀性和发光效率。另外，还提供了使用该电子发射器件作为背光单元(BLU)的平板显示装置以及驱动该电子发射器件的方法。该电子发射器件包括基底基板、包括布置在基底基板表面上且以预定方向延伸的第一主电极部分和从第一主电极部分延伸出的第一辅助电极的第一电极、包括布置在基底基板表面上并与第一电极相隔离且以预定方向延伸的第二主电极部分和从第二主电极部分延伸出的第二辅助电极的第二电极、以及布置在第一和第二电极中的至少一个电极上的电子发射源。
文档编号H01J1/30GK101211729SQ200610063649
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月27日 优先权日2005年12月29日
发明者姜东贤, 孙景千, 崔龙洙, 张东植, 曹永锡, 朱圭楠, 林翼喆, 裵宰佑, 都义松 申请人:三星Sdi株式会社