專利名稱：背景燈用場致發(fā)射元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及背景燈用場致發(fā)射元件，尤其是關(guān)于以碳納管為電子放出源的場致發(fā)射元件形成的熒光體的熒光面的形狀是突出面，從而增加熒光體的涂抹面積的背景燈用場致發(fā)射元件。
背景技術(shù)：
最近，隨著各種各樣的顯示設(shè)備被開發(fā)出來，光源的重要性也正在被提高。這些光源是將燈絲加熱，利用氣體放電、熒光體發(fā)光等各種方法。這些光源只能作為單純的照明設(shè)備使用，但是也能使用于被制成面光源形態(tài)的LCD等顯示背光。
這種LCD的背光主要使用能夠提高很高的灰度和具有均勻發(fā)光區(qū)域的熒光燈(Flourescent LampFL)。這種熒光燈主要是在玻璃管內(nèi)表面涂抹上熒光物質(zhì)，在玻璃管的兩端形成電極后，將惰性氣體和水銀封入燈內(nèi)。同時，如果向燈的兩端施加電壓，上述玻璃管內(nèi)存在的電子便高速向電極移動，同時因為電極和電子的沖突生成的2次電子開始放電，電極中發(fā)散出來的電子與水銀原子沖突，從水銀中產(chǎn)生紫外線。上述紫外線照射到玻璃管內(nèi)面涂抹的熒光體上，生成可見光。
但是，這種FL隨著LCD大小變得大型化，便要求具有更亮的灰度和更高的效率，從而給使用帶來限制。同時，從環(huán)境保護領(lǐng)域來看，因為水銀的使用越來越受到限制，所以在不使用水銀的同時，便要求使用比FL具有更好灰度的效率的新光源。
在這種新的光源中，利用電場發(fā)光(Field EmissionFE)的光源的大小、灰度和效率都嶄露頭角。這種電場發(fā)光的方法是如同使用電場發(fā)光元件，形成各種形態(tài)的場放射源后，從上述場放射源中放出的電子撞擊到對面的熒光體上，從而能夠發(fā)光，通過比較簡單的構(gòu)成，能夠獲得高灰度的光源。
圖1a和圖1b所顯示的是現(xiàn)有的利用碳納管(CNT)的場致發(fā)射元件的截面圖。3極場致發(fā)射元件a和計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射元件b的結(jié)構(gòu)如圖所示。
如圖1a所示，3極場致發(fā)射元件由以下各部分所構(gòu)成在下部基板11上形成用于輸入驅(qū)動電源的陰極電極12和門電極15；用于使上述陰極電極12和門電極15絕緣的絕緣層13；在上述陰極電極12上面形成的作為電子放出源的碳納管14；使上部基板18和下部基板11維持一定間隔的間隔柱16；在上部基板18上，設(shè)置利用上述碳納管14放出的電子發(fā)光的熒光體17。
如圖1b所示的計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射元件，在下部門線22的上部，絕緣層23上形成貫通孔VIA，計數(shù)器電極25與陰極電極24形成在同一平面上，該計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射元件由以下各部分所構(gòu)成在下部基板21上依次形成的下部門線22和絕緣層23；在上述絕緣層23上部一部分形成作為電子放出源碳納管26的陰極電極24；腐蝕上述絕緣層23的一部分形成貫通孔VIA，并通過所形成的貫通孔與下部門線22相連接，與上述陰極電極24在同一平面上形成的計數(shù)器電極25；使上部基板29和下部基板21維持一定間隔的間隔柱27；形成在上部基板29上的熒光體28。
通過上述圖1a和圖1b可知，現(xiàn)有的形成熒光體的熒光面是平面結(jié)構(gòu)。
一般來說，場致發(fā)射元件的效率是隨著輸入陽極電極(圖中未顯示)的陽極電壓的增加而增加，隨著電流密度的減少而減少。同時，與利用直流驅(qū)動相比，利用脈沖驅(qū)動的效率更高。在這種各參數(shù)不是獨立作用，而是相互從屬作用的結(jié)構(gòu)中，確實需要對具有實際影響作用的各參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)。
如上例所述，利用碳納管場致發(fā)射元件的背景燈利用從碳納管中放出的電子撞擊熒光體發(fā)光，利用這種結(jié)構(gòu)以使效率增大，但是這種結(jié)構(gòu)對于調(diào)整各參數(shù)具有如下缺點第一，如果使陽極電壓增加，就增加了灰度，通過所增加的灰度來增加效率是一般普遍使用的方法。同時，因為場致發(fā)射元件是真空元件，所以為了支持上部基板和下部基板而使用間隔柱，由于必須使間隔柱在屏幕的前面不露出來，而為了充分保證上下板間的距離，必須使間隔柱的形狀比上下板接觸部高，這樣就存在著制作上的困難。即，如果設(shè)置陽極電壓，便會產(chǎn)生因高電壓所生成的電弧等現(xiàn)象，從而使元件的穩(wěn)定性低下，所以會很難提高電壓。
第二，如果設(shè)置陽極電壓，增加放出電流，隨著放出電流的增加，電流密度也被增加，隨著電流密度的增加，便會產(chǎn)生效率減少現(xiàn)象。場致發(fā)射元件越使屏幕電壓增高，電子束的集束度就越高，隨著屏幕位置的不同，電流密度便會產(chǎn)生很大的偏差。即，如圖2所示，屏幕電壓如果從V1升高到V2，在下部基板30上形成的碳納管31放出的電子束的集束度從D1升高到D2，該電子束和上部基板33上形成的熒光體32發(fā)生碰撞的部分是不同的，因此會產(chǎn)生電流密度的偏差。
第三，與CRT的熒光體相同，如果形成Al白層(圖中未顯示)，效率雖然增加了，但是在底電壓所放出的電子與Al白層碰撞的同時，放出電子的能量減少了，由此，便會產(chǎn)生不能充分照射到熒光體上的問題。在形成Al白層前，反而存在效率降低的問題。同時，為了用于低電壓驅(qū)動的底電壓熒光體雖然被開發(fā)出來了，但是至今還不完全，仍然使用CRT中主要使用的高電壓熒光體，該高電壓熒光體通常在20KV以上時正常運行，所以因為Al白層的電子能量損失造成熒光體效率減小的因素在低電壓驅(qū)動中是絕對不能忽視的重要因素。
如上所述，影響利用碳納管場致發(fā)射效果的場致發(fā)射元件效率的各因素并不是獨立的參數(shù)，而是具有相互從屬關(guān)系的因素作用。其中，隨著電流密度的增加引起的效率減小會使利用碳納管的面光源的效率減小，所以為了獲得相同的灰度，必須需要高的電力。而不用于發(fā)光的電力則以熱的形式表現(xiàn)出來。同時，碳納管放出的電子束集束部分灰度雖然被增加，但是效率卻降低了，電子束不集束的部分效率雖然高，但是為了產(chǎn)生灰度的電子束卻不能充分引起碰撞，所以從整體上來說會引起電力消耗大的缺點。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題而被發(fā)明出來的本發(fā)明的目的是提供具有如下效果的背景燈用場致發(fā)射元件涂抹熒光體的熒光面的形狀是具有三角形、梯形、橢圓形、半圓形和鋸齒形的突出結(jié)構(gòu)面，使涂抹熒光體的面積擴大，使從碳納管中放出的電子與熒光體發(fā)生沖突的面積增加，從而能夠增加效率。
同時，本發(fā)明的另一個目的是提供具有如下效果的背景燈用場致發(fā)射元件為了獲得相同的灰度，能夠進(jìn)行低電流密度驅(qū)動，從而能夠保證元件的穩(wěn)定性，降低熒光體劣化的可能性，從而能夠具有提高效率和降低電力消費的效果。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明具有如下特征對于將碳納管作為電子放出源使用的場致發(fā)射元件，與上述碳納管所放出的電子發(fā)生碰撞而發(fā)光的涂抹了熒光體的熒光面的形狀是突出的。
同時，本發(fā)明還具有如下特征上述熒光面的形狀是具有三角形、梯形、橢圓形、半圓形和鋸齒形中一個以上的突出結(jié)構(gòu)面。
以上所述，本發(fā)明具有如下效果涂抹了熒光體的熒光面的形狀是具有三角形、梯形、橢圓形、半圓形和鋸齒形的突出結(jié)構(gòu)面，使涂抹熒光體的面積擴大，使從碳納管中放出的電子與熒光體發(fā)生碰撞的面積增加，從而能夠增加效率。
同時，本發(fā)明還具有如下效果為了獲得相同的灰度，能夠進(jìn)行低電流密度驅(qū)動，從而能夠保證元件的穩(wěn)定性，降低熒光體劣化的可能性，從而能夠具有提高效率和降低電力消費的效果。
圖1a至圖1b所顯示的是原來的3電極碳納管場致發(fā)射元件a和計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的碳納管場致發(fā)射元件b截面圖。
圖2是用來說明屏幕電壓和碳納管電子束的直屬關(guān)系的例圖。
圖3所顯示的是依據(jù)本發(fā)明的背景燈用計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的碳納管場致發(fā)射元件的截面圖。
圖4是依據(jù)本發(fā)明的熒光面形狀圖。
附圖主要部分符號說明21下部基板22下部門線23絕緣層 24陰極電極25計數(shù)器電極 26碳納管27間隔柱 28熒光體29上部基板具體實施方式
下面，將參照附圖對依據(jù)本發(fā)明的背景燈用場致發(fā)射元件的優(yōu)選通常來說，背景燈的效率是用″效率＝亮度×π×顯示器面積/電力″來表示的。從公式可以得知，效率是與亮度和顯示器面積成正比例的，是與電力成反比例的。
本發(fā)明的主要特點體現(xiàn)在與從碳納管放出的電子碰撞發(fā)光的熒光面的形狀是突出出來的面結(jié)構(gòu)，與放出的電子發(fā)生碰撞的熒光體的表面積擴大了。
圖3所顯示的是依據(jù)本發(fā)明的背景燈用計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的碳納管場致發(fā)射元件的截面圖。
圖中所顯示的是計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射元件。與如圖1b所示的現(xiàn)有場致發(fā)射元件相比較，其不同之處在于形成熒光體28的上部基板29的一部分被腐蝕得具有了一定的形狀(三角形)，其被腐蝕的部分上能夠形成熒光體28。
同時，除上述上部基板29和熒光體28外，其他部分都是相同的。計數(shù)器電極底門結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射元件由以下各部分所構(gòu)成在下部基板21上依次形成的下部門線22和絕緣層23；在上述絕緣層23上部一部分形成作為電子放出源碳納管26的陰極電極24；腐蝕上述絕緣層23的一部分形成貫通孔VIA，并通過所形成的貫通孔與下部門線22相連接，與上述陰極電極24在同一平面上形成的計數(shù)器電極25；使上部基板29和下部基板21維持一定間隔的間隔柱27。
由上述構(gòu)成可知，依靠向陰極電極24和計數(shù)器電極25輸入的特定的驅(qū)動電壓使碳納管26放出電子，該放出的電子依靠輸入到陽極電極(圖中未顯示)的陽極電壓被加速向熒光體28沖去，該經(jīng)過加速的電子與熒光體28發(fā)生碰撞并發(fā)光。此時，與從碳納管26中放出的電子發(fā)生碰撞的熒光體28的面積與如圖1所示的熒光體的面積相比要大，所以如果射入的是相同的電子束，本發(fā)明中的電流密度就會低，因此便能夠獲得較高的效率。
如上所述，在本發(fā)明中，為了提高元件的效率，為了擴大與碳納管所放出電子束發(fā)生碰撞發(fā)光的熒光體的熒光面的面積，涂抹了熒光體的熒光面的形狀不是平面的，而被腐蝕成具有突出面結(jié)構(gòu)的特定形狀。
例如，如圖4中(a)至(g)所示，涂抹了熒光體的熒光面可以被制作成三角形、梯形、螺旋形、橢圓形、半圓形和鋸齒形等能夠擴大涂抹面積的多種形狀，以此能夠提高效率。即，熒光面被制作成上述形態(tài)中的任意一種形狀，當(dāng)然它也可以被制作成其中兩種以上的混合形狀。
同時，熒光面的形狀是突出形成的，因為能夠提高背景燈的效率，所以通過低電壓的低電流密度驅(qū)動便能夠得以實現(xiàn)，由此，便能夠降低電力消耗。
在本發(fā)明的實施例中，雖然對背景燈的前面設(shè)有熒光體的情況進(jìn)行了說明，但是除此之外，具有反射板、后面設(shè)有熒光體的場致發(fā)射元件也能夠?qū)崿F(xiàn)。
同時，在本發(fā)明中，作為電子放出源的碳納管不論是二極管形狀還是邊形狀都沒有關(guān)系，其作用都能夠?qū)崿F(xiàn)。即，它適用于所有將碳納管作為電子放出源作用的所有場致發(fā)射元件，例如，底門結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射元件，3電極場致發(fā)射元件等都能夠適用。
通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。因此，本發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利要求范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.一種背景燈用場致發(fā)射元件，是將碳納管作為電子放出源使用的場致發(fā)射元件，其特征在于與上述碳納管所放出的電子發(fā)生碰撞而發(fā)光的涂抹了熒光體的熒光面的形狀是突出的。
2.如權(quán)利要求1所述的背景燈用場致發(fā)射元件，其特征在于上述熒光面的形狀是具有三角形、梯形、橢圓形、半圓形和鋸齒形中一個以上的突出結(jié)構(gòu)面。
全文摘要
本發(fā)明涉及背景燈用場致發(fā)射元件，對于將碳納管作為電子放出源使用的場致發(fā)射元件，形成熒光體的熒光面的形狀是個突出面，從而能夠增加熒光體的涂抹面積，提高效率，并能夠降低電力消耗。將碳納管作為場放源的場致發(fā)射元件與上述碳納管所放出的電子發(fā)生碰撞而發(fā)光的熒光體所涂抹的熒光面形狀為突出面，由此，能夠增加從碳納管放出的電子和熒光體的沖突面積，從而具有能夠提高效率的效果。同時，為了獲得相同灰度，能夠進(jìn)行低電源密度驅(qū)動，從而能夠保證元件的穩(wěn)定性，降低熒光體劣化的可能性，從而能夠具有提高效率和降低電力消費的效果。
文檔編號G02F1/1335GK1959503SQ200510095269
公開日2007年5月9日 申請日期2005年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月4日
發(fā)明者權(quán)奇振 申請人:樂金電子(南京)等離子有限公司