发光装置及显示装置的制作方法

专利名称：发光装置及显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有改善的散热(heat dissipation)的发光装置。
背景技术：
通常，电子发射元件利用热阴极或冷阴极作为电子发射源。场发射器阵 列(FEA)电子发射元件、表面传导发射(SCE)电子发射元件、金属-绝缘 体-金属(MIM)电子发射元件、以及金属-绝缘体-半导体(MIS)电子发射 元件是公知的冷阴极电子发射元件。
FEA电子发射元件包括电子发射区以及用于控制电子发射区的电子发 射的阴极和栅极电极。电子发射区包括在真空环境下利用电场有效地发射电 子且/或具有较低功函数或较大高宽比(aspectratio)的材料。这样的材料包 括Mo基材料、Si基材料和碳基材料(例如碳纳米管、石墨、或类金刚石碳)。 由Si基材料或Mo基材料形成的电子发射区形成为尖结构。
电子发射元件排列在第 一基板上以形成电子发射装置。电子发射装置与
第二基板结合，第二基板上形成具有荧光层和阳极电极的发光单元，从而构
成电子发射显示器。在电子发射显示器中，第一和第二基板利用密封构件例
如玻璃料条(frit bar)在它们的周边密封在一起从而形成真空容器。真空容
器内部被抽真空从而具有约10"托(Torr)的真空度。
由于真空容器内部和外部之间的压强差，高的压力施加到真空容器，该 压力与屏幕尺寸成比例地增大。
间隔件设置在真空容器内从而承受压力并保持第一和第二基板之间的 均匀间隙。间隔件主要由诸如玻璃或陶瓷的电介质形成从而防止第一基板上 的驱动电极与第二基板上的阳极电极之间的短路。
在常规电子发射显示器中，驱动电极产生的热传送到间隔件，加热间隔 件并导致间隔件的电阻变化。间隔件材料的电阻的温度系数越高，电阻变化 越大。间隔件的电阻变化扭曲了间隔件周围的电场。因此，从电子发射区发 射并朝向阳极电极加速的电子形成的电子束的路径改变或发散。
当电子束路径改变或发散时，间隔件周围的颜色再现会不准确，且温度 变化使显示器的可视性不正常。
液晶显示器是公知的需要光源的常见无源(非自发射)显示器。液晶显 示器包括具有液晶层和偏振板的显示面板、以及朝向显示面板发射光的发光 装置。显示面板接收来自发光装置的光并利用液晶层和偏振板选择性地透射 或阻挡光，从而显示图像。
最近，使用冷阴极电子发射源的发光装置已经取代了是线光源的冷阴极
荧光灯(CCFL)和是点光源的发光二极管(LED)。
使用冷阴极电子发射源的普通发光装置包括具有电子发射元件的真空 容器、被电子发射元件发射的电子激励的荧光层、以及用于加速电子的阳极 电极。数百至数千伏特的电压施加到阳极电极，使电子与荧光层碰撞并产生 大量的热传送到基板。如果不向外散热，基板会被损坏且/或装置会发生故障。
当发光装置用作光源时，需要较高的亮度，且较高的电压施加到阳极电 极。因此，焚光层和阳极电极位于其上的基板产生的热量大于其它基板上产 生的热，引起更严重的热问题。

发明内容
提供一种发光装置，包括具有第一基板和第二基板的真空容器。所述第 一基板具有第 一基板表面，所述第二基板具有第二基板第 一表面和与第二基 板第一表面相反的第二基板第二表面，所述第一基板表面与所述第二基板第 一表面间隔开。电子发射单元设置在所述第一基板表面上，且发光单元设置
的电子而发光。多个散热障肋设置在所述第二基板第二表面上，所述障肋彼 此间隔开。所述散热障肋可跨所述第二基板的有源区域形成。
至少一个支承件可布置在所述有源区域的周边在所述多个散热障肋上
每个障肋具有障肋第一端和障肋第二端，第一支承件交叉每个障肋第一 端且第二支承件交叉每个障肋第二端。在另一示例性实施例中，第一支承件 设置为交叉障肋第一端且第二支承件设置为交叉障肋第二端。所述多个障肋 的一对外围障肋交叉所述第一支承件和所述第二支承件两者，且所述对外围 障肋之间的相邻障肋交替地交叉所述第一支承件和所述第二支承件。
反射层可形成在位于所述有源区域周边的每个散热障肋的内表面上。反 射层可以是金属且可以沉积在位于所述有源区域周边的每个散热障肋上。在
一示例性实施例中，所述多个散热障肋是玻璃且可具有等于或小于200fim的厚度。
在另一示例性实施例中，发光装置还包括多个荧光层、位于所述荧光层 之间的黑层、以及位于荧光层表面和黑层表面上的阳极电极，其中所述散热 障肋与所述黑层对准。
电子发射单元还可包括第一电极，与第二电极交叠并与第二电极绝缘； 以及电子发射区，电连接到所述第一电极和第二电极之一。


图1是根据本发明示例性实施例的发光装置的部分透视图2是图1所示的散热障肋(barrierrib)的顶视图3是本发明的散热障肋的另一示例性实施例的顶视图4是沿图1的线I-I'取得的剖视图5是本发明的荧光层的另一示例性实施例的部分顶视图6是根据本发明示例性实施例的显示装置的分解透视图。
具体实施例方式
参照图l，根据本发明示例性实施例的发光装置10包括彼此面对且间隔 开一间距的第一和第二基板12、 14。密封构件16设置在第一和第二基板12、 14的周边以将它们密封在一起并形成真空容器。真空容器内部被抽真空从而 保持约10"托的真空度。
第一和第二基板12、 14分成在密封件16内实质上发射可见光的有源区 域和围绕有源区域的非有源区域。用于发射电子的电子发射单元18设置在 第一基板12的有源区域处并且用于发射可见光的发光单元20 (图4)设置 在第二基板14的有源区域处。电子发射单元18和发光单元20将在下面详 细描述。
多个散热障肋19沿第二基板14的第一方向(图1的y轴)布置在第二 基板14的外表面上并彼此间隔开。用于固定和支承散热障肋19的支承件21 沿基本垂直于散热障肋19的方向(图1的x轴)布置在散热障肋19的两端。
支承件21形成在散热障肋19之上从而允许空气在散热障肋19之间流 动。在一示例性实施例中，每个散热障肋19是立起的薄板从而最大化散热 障肋19与流体的接触面积，从而改善发光装置10的散热效率。
在一示例性实施例中，散热障肋19可以以规则的间距间隔开。例如， 散热障肋19可位于单位像素之间限定的一些或所有部分上。
散热障肋19可由透明玻璃材料形成从而最小化对发光单元的光发射的 干扰。供选地，散热障肋19可以由具有高水平热导率的金属形成。散热障 肋19的厚度可以小于或等于约200 (im以用于充分的光透射。
在图2所示的本发明的示例性实施例中，散热障肋19跨有源区域A连 续延伸。然而，当散热障肋19跨有源区域A间断地延伸时，支承件21可布 置在有源区域A的周边从而不负面影响光透射。本发明不限于该结构，例如， 支承件21可以布置在有源区域A内。在此情况下，每个支承件的宽度应该 受到限制从而不负面影响光透射。在一示例性实施例中，支岸义件21可由与 散热障肋19相同的材料形成。
反射层形成在散热障肋19上，反射层191将发光单元20发射的光朝向 有源区域A反射，由此提高发光装置IO的亮度。
反射层191可以由金属例如铝(Al)形成并且它们可以沉积在散热层19 的内表面上。散热障肋19和支承件的布置和耦接不限于上述结构并且许多 变化和修改是可行的。
参照图3，每个散热障肋23包括第一和第二端233、 234。第一散热障 肋231在第一端233与支承件25连接并且第二散热障肋232在第二端234 与支承件25'连接。第一和第二散热障肋231、 232沿x轴平行地交替布置， 如图3所示。
图4是沿图1的线I-I'取得的部分剖视图，示出了电子发射单元18和发 光单元20的详细结构。
电子发射单元18可包括场发射器阵列(FEA)电子发射元件、表面传 导发射器(SCE)电子发射元件、金属-绝缘体-金属(MIM)电子发射元件、 或金属-绝缘体-半导体(MIS)电子发射元件。在图4中，示出了具有FEA 电子发射元件的电子发射单元18。
参照图4，电子发射单元18包括第一和第二电极22、 26,其布置为绝 缘层24置于其间且电子发射区28电连接到第一电极22或第二电极26。
当电子发射区28形成在第一电极22上时，第一电极22用作向电子发 射区28施加电流的阴极电极并且第二电极26用作通过利用与阴极电极之间 的电压差形成电场来诱导电子发射的栅极电极。相反，当电子发射区28形 成在第二电极26上时，第二电极26用作阴极电极并且第一电极22用作栅 极电极。
第一和第二电极22、 26中，沿发光装置10的x轴延伸的电极用作扫描 电极，沿y轴(如图1所示)延伸的电极用作数据电极。
在图4中，第一电极22沿x轴方向布置且第二电极26沿y轴方向布置。 然而，电子发射区28的位置以及第一和第二电极22、 26的布置不限于上述情况。
开口 261、 241分别形成于第二电极26和绝缘层24上从而部分暴露第 一电极22的表面。电子发射区28位于开口 241内第一电极22上。
电子发射区28由在真空环境下对其施加电场时发射电子的材料形成， 例如碳基材料或纳米尺寸材料。更具体地，电子发射区28可由碳纳米管、 石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、球壳状碳分子(fbllerene ) C60、 硅纳米线、或其组合形成。电子发射区28可通过丝网印刷工艺、直接生长 工艺、或化学沉积工艺形成。
在一示例性实施例中，电子发射区28聚集在第一和第二电极22、 26的 每个交叉处的中心部分。第一和第二电极22、 26的每个交叉处可对应于发 光装置10的一个像素区。供选地，第一和第二电极22、 26的两个或更多交 叉处可对应于发光装置10的一个像素区。在此情况下，位于公共像素区的 两个或更多第一电极22和/或两个或更多第二电极26电连接并且通过公共驱 动电压供电。
发光单元20包括荧光层30和形成在荧光层30表面上的阳极电极32。 焚光层30可由能发射白光的白荧光层或者红、绿和蓝荧光体的组合形成。 在图3中，示出了前者作为例子。
当荧光层30是白荧光层时，荧光层可以形成在第二基板14的整个表面 上或者被构图以具有对应于各像素的多个部分。
当发光装置IO设计为用作成像显示器时，荧光层30由红、绿和蓝荧光 层的组合形成。在此情况下，如图5所示，红、绿和蓝荧光层30R、 30G、 30B以预定图案形成在每个像素区中。黑层(black layer) 60可形成在红、
绿和蓝荧光层30R、 30G、 30B之间。另外，散热障肋19'可与黑层60对准。
阳极电极32可由覆盖荧光层30的金属层例如铝(Al)层形成。阳极电 极32是加速电极，其接收高电压从而维持荧光层30处于高电势状态。阳极 电极32通过反射可见光起到提高有源区域的亮度的作用，所述可见光从荧 光层30朝向第二基4反14发射。
间隔件34位于第一和第二基板12、 14之间，间隔件能够承受施加到真 空容器16的压力并均匀地保持基板12、 14之间的间隙。
外部驱动电压施加到第一电极22和第二电极26，并且几千伏的正直流 电压施加到阳极电极32 /人而驱动发光装置10。
当第一和第二电极22、 26之间的电压差等于或大于阚值时，在像素处 电子发射区28周围形成电场，导致从电子发射区28发出电子。被高压吸引 到阳极电极32，所发出的电子与荧光层30的对应部分碰撞，由此激励荧光 层30。每个像素的焚光层的发光强度对应于相应像素的光发射。
在上述驱动过程中，荧光层30和阳极电极32产生的热通过散热障肋19 散到外部，同时荧光层30发射的光通过反射层191朝向有源区域反射，由 此提高发光装置10的总体亮度。
当上述发光装置IO用作显示器的光源时，发光装置在有源区域的中心 部分可以提供10,000cd/n^的亮度。在一示例性实施例中，约10-15kV的电 压可以施加到电极32。因此，第一和第二基板12、 14彼此间隔开约5-20mm 的距离从而避免真空容器中由于施加到阳极电极的高电压引起的电不稳定 性例如短路。
图6是根据本发明实施例的显示装置的分解透视图。参照图6，显示装 置100包括与发光装置10相邻定位的显示面板40。用于均匀地向显示面板 40漫射从发光装置10发出的光的漫射板50可以位于发光装置10和显示面 板40之间。漫射板50可以与发光装置10间隔开。顶架(top chassis ) 52和 底架可支承并容放发光装置的部件。
无源型(非自发射)显示面板例如液晶显示面板可用作显示面板40。显 示面板40可包括具有多个TFT的薄膜晶体管(TFT )面板42、位于TFT面 板42上方的滤色器面板44、以及形成在面板42、44之间的液晶层(未示出)。
*反40的光。
TFT面板42可以是其上以矩阵图案布置TFT的透明玻璃基板。每个TFT 具有连接到数据线的源极端子、连接到栅极线的栅极端子、以及其上形成由 透明导电材料形成的像素电极的漏极端子。
当电信号从第一印刷电路板46、 48输入到各4册极和数据线时，电信号 输入到TFT的栅极和源极端子。TFT根据电信号导通或截止，从而向漏极 端子输出形成像素所需的电信号。
滤色器面板44是其上通过薄膜工艺形成RGB像素的面板，当光透过 RGB像素时其发出颜色。由透明导电材料形成的公共电极形成在滤色器面 板44的整个表面上。当通过向栅极和源极端子施加电源而TFT导通时，在 像素电极和滤色器面板44的公共电极之间形成电场。TFT面板42和滤色器 面板44之间液晶分子的扭转角可以改变，因此改变对应像素的光透射率。
显示面板40的第一印刷电路板46、 48分别连接到驱动IC封装461、 481 。栅极印刷电路板46传输栅极驱动信号且数据印刷电路板48传输数据 驱动信号以驱动显示面^反40。
发光装置10包括比显示面板40少的像素，从而发光装置10的一个像 素对应于显示面板40的两个或更多像素。发光装置IO的每个像素响应于显 示面板40的对应像素的灰度中最高的灰度而发光。发光装置IO可以在每个 像素处表现2-8比特(bit)的灰度。
为方便起见，显示面板40的像素称为第一像素且发光装置10的像素称 为第二像素。对应于一个第二像素的第一像素称为第一像素组。
在发光装置10的驱动过程中，控制显示面板40的信号控制单元(未示 出)检测第一像素组中的最高灰度，响应于所检测到的最高灰度计算从第二 像素发光所需的灰度，将计算的灰度转换为数字数据，并且使用该数字数据 产生发光装置10的驱动信号。发光装置10的驱动信号包括扫描驱动信号和 数据驱动信号。
发光装置10的第二印刷电路板36、 38连接到驱动IC封装361、 381。 为了驱动发光装置10，扫描印刷电路板36传输扫描驱动信号且数据印刷电 路板38传输数据驱动信号。扫描驱动信号施加到第一或第二电极22、 26并 且数据驱动信号施加到另一电极。
当在第一像素组上显示图像时，发光装置10的对应第二像素通过与第 一像素组同步而发射具有预定灰度的光。发光装置每行和每列中像素的数目果每行和每列中像素的数目大于99，发光装置 10的驱动变得复杂，由此增加驱动电路的制造成本。
如上所述，发光装置10独立控制每个像素的发光强度从而向显示面板 40的对应像素提供适当强度的光。结果，本示例性实施例的显示装置100 可提高屏幕的动态对比度，由此改善显示质量。
根据本发明的示例性实施例的发光装置，散热障肋设置在荧光层和阳极 电极位于其上的基板的周边，最大化了散热效率。另外，由于反射层形成在 散热障肋的内表面上，所以可以提高亮度。根据使用该发光装置作为光源的 显示器，由于提高了屏幕对比度和屏幕动态对比度，所以其显示质量可以得 到改善。
尽管上面详细描述了本发明的示例实施例，但是应当清楚理解，这里教 导的基本发明概念的很多变化和/或变型仍然落在所附权利要求及其等效物 所定义的本发明的精神和范围内。
权利要求
1.一种发光装置，包括真空容器，具有第一基板和第二基板，所述第一基板具有第一基板表面，所述第二基板具有第二基板第一表面和与所述第二基板第一表面相反的第二基板第二表面，所述第一基板表面与所述第二基板第一表面间隔开；电子发射单元，设置在所述第一基板表面上；发光单元，设置在所述第二基板第一表面上用于响应所接收的从所述电子发射单元发射的电子而发射光；以及多个散热障肋，设置在所述第二基板第二表面上，所述障肋彼此间隔开。
2. 如权利要求1的发光装置，其中所述散热障肋跨所述第二基板的有 源区域形成。
3. 如权利要求2的发光装置，还包括布置在所述有源区域的周边在所 述多个散热障肋上从而固定所述散热障肋的至少一个支承件。
4. 如权利要求3的发光装置，其中所述至少一个支承件交叉所述多个 散热障肋。
5. 如权利要求1的发光装置， 其中每个障肋具有障肋第一端和障肋第二端，且其中第 一 支承件交叉每个障肋第 一端且第二支承件交叉每个障肋第二二山 响。
6. 如权利要求1的发光装置， 其中每个障肋具有障肋第一端和障肋第二端，其中第一支承件设置为交叉障肋第一端且第二支承件设置为交叉障肋第二端，其中所述多个障肋的一对外围障肋交叉所述第 一支承件和所述第二支 承件两者，且其中所述外围障肋对之间的相邻障肋交替地交叉所述第 一支承件和所 述第二支承件。
7. 如权利要求1的发光装置，其中反射层形成在位于所述有源区域的 周边的每个散热障肋的内表面上。
8. 如权利要求7的发光装置，其中所述反射层是金属。
9. 如权利要求8的发光装置，其中所述反射层沉积在位于所述有源区域的周边的每个散热障肋上。
10. 如权利要求l的发光装置，其中所述多个散热障肋是玻璃。
11. 如权利要求l的发光装置，其中每个所述散热障肋具有等于或小于 200,的厚度。
12. 如权利要求l的发光装置，所述发光装置还包括多个荧光层、位于 所述荧光层之间的黑层、以及位于荧光层表面和黑层表面上的阳极电极，其中所述散热障肋与所述黑层对准。
13. 如权利要求l的发光装置，其中所述电子发射单元包括 第一电极，与第二电极交叠并与第二电极绝缘；及 电子发射区，电连接到所述第一电极和所述第二电极之一。
14. 一种显示装置，包括 显示面板，用于显示图像；及发光装置，位于所述显示面板一侧用于朝向所述显示面板发光， 其中所述发光装置包括真空容器，具有第一基板和第二基板，所述第一基板具有第一基板表面， 所述第二基板具有第二基板第一表面和与该第二基板第一表面相反的第二基板第二表面，所述第 一基板表面与所述第二基板第 一表面间隔开； 电子发射单元，设置在所述第一基板表面上；发光单元，设置在所述第二基板第一表面上用于响应所接收的从所述电 子发射单元发射的电子而发光；及多个散热障肋，设置在所述第二基板第二表面上，所述障肋彼此间隔开。
15. 如权利要求14的装置，其中所述多个散热障肋跨所述第二基板的 有源区域形成。
16. 如权利要求15的装置，还包括布置在所述有源区域的周边在所述 多个散热障肋上从而固定所述多个散热障肋的至少一个支承件。
17. 如权利要求16的装置， 其中每个障肋具有障肋第一端和障肋第二端，且其中第 一 支承件交叉每个障肋第 一端且第二支承件交叉每个障肋第二端。
18. 如权利要求15的装置，其中反射层形成在位于所述有源区域的周边的每个散热障肋的内表面上。
19. 如权利要求14的装置，其中所述显示面板是液晶面板。
20. 如权利要求14的装置，所述显示面板还包括第一像素且所述发光 装置还包括第二像素，其中第二像素比第一像素少，且其中从所述第二像素发射的光的强度被独立控制。
全文摘要
本发明提供一种发光装置，其包括真空容器，具有第一基板和第二基板。所述第一基板具有第一基板表面，所述第二基板具有第二基板第一表面和与第二基板第一表面相反的第二基板第二表面。所述第一基板表面与所述第二基板第一表面间隔开。电子发射单元设置在所述第一基板表面上。发光单元设置在所述第二基板第一表面上用于响应所接收的从所述电子发射单元发射的电子而发光。多个散热障肋设置在所述第二基板第二表面上，所述障肋彼此间隔开。
文档编号H05B33/14GK101170855SQ20071012634
公开日2008年4月30日 申请日期2007年6月29日 优先权日2006年10月24日
发明者李炫澈, 郑刚植, 郑升喜 申请人:三星Sdi株式会社