CN1661752A - 场致发射器件及使用其的背光装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及场致发射器件及使用其的背光装置。场致发射器件包括以交替的平行条形成在基板上的阴极电极和栅极电极、形成在阴极电极上的用于碳纳米管生长的催化金属层、以及生长在催化金属层上的碳纳米管。
Description
技术领域
本发明涉及一种场致发射器件和使用其的背光装置，并特别涉及一种采用碳纳米管(CNT)的场致发射器件及使用该场致发射器件的背光装置。
背景技术
通常平板显示器大致分为光发射型显示器和光接收型显示器。光发射型显示器包括阴极射线管(CRT)、等离子体显示板(PDP)、场致发射显示器(FED)等等。光接收型显示器包括液晶显示器(LCD)。LCD重量轻并且耗电少。然而，LCD本身不能发光以形成图像。它们可以通过使用从外部进入的光形成图像。因此，不可能在暗的地方观察图像。为克服这个问题，在LCD的背面安装背光装置。
过去，主要使用是线光源的冷阴极荧光灯(CCFL)和是点光源的发光二极管(LED)作为背光装置。然而，一般而言，传统背光装置具有复杂的结构，因此十分昂贵。另外，光源设置在传统背光装置的侧面，因而由于光的反射和透射，增加了电能消耗。特别地，随着LCD变大，更难以保证背光装置的亮度均匀性。
因此，为克服上述问题，提出了具有平板型发光结构的场致发射型背光。场致发射型背光装置比传统背光装置(例如冷阴极荧光灯)消耗更少的电能。另外，即使发光区域大，它们也有利地具有相对均匀的亮度。
图1是说明传统场致发射型背光装置的局部截面图。
参考图1，顶基板20和底基板10彼此相对设置并彼此以预定距离间隔开。阳极电极22和荧光层24依次形成在顶基板20的内表面上。阴极电极12形成在底基板10的上表面上。具有通孔14a的栅极绝缘层14形成在阴极电极12上。栅极电极16形成在栅极绝缘层14上，并且栅极电极16具有对应于通孔14a的栅极孔16a。CNT发射器30通过通孔14a形成在阴极电极12的暴露表面上。
对于具有上述结构的场致发射型背光装置，当几kV的电压Va施加于阳极电极22且几十V的电压Vg施加于栅极电极16时，电子从CNT发射器30向阳极电极22发射。这时，电子激发荧光层24发出可见光26。
CNT发射器30可以通过经栅极孔16a在阴极电极12的暴露表面上丝网印刷包含CNT的糊，接着进行蚀刻来制造。
然而，通过丝网印刷法制造的CNT发射器30的密度低，因此在获得具有高亮度的场致发射器件方面引起问题。
另外，具有如上所述的层状结构的传统场致发射器件需要反复构图，这是高制造成本的一个主要因素。
发明内容
本发明提供一种具有高密度CNT发射器的场致发射器件及使用该场致发射器件的背光装置。
本发明还提供一种通过简单工艺制造的场致发射器件，其中阴极电极和栅极电极设置在相同平面上，并提供使用该场致发射器件的背光装置。
根据本发明的一个方面，提供一种场致发射器件，包括：阴极电极和栅极电极，其以交替的平行条形成在基板上；形成在阴极电极上的催化金属层，其用于碳纳米管(CNT)生长；以及碳纳米管(CNT)，其生长在催化金属层上。
用于CNT生长的催化金属层可以间断地形成在阴极电极上。
用于CNT生长的催化金属层也可以连续地形成在阴极电极上。
用于CNT生长的催化金属层可以由从包括Ni、Co、Fe和因瓦合金(invar)的组中选择的至少一种构成。
根据本发明的另一个方面，提供一种场致发射型背光装置，包括：顶基板和底基板，其彼此平行地设置并彼此间隔预定距离；阳极电极，其形成在顶基板上；荧光层，其形成在阳极电极上并具有预定的厚度；阴极电极和栅极电极，其以交替的平行条形成在底基板上；形成在阴极电极上的催化金属层，其用于CNT生长；以及CNT，其生长在催化金属层上。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述和其它特征及优点将变得更明显，其中：
图1是说明传统场致发射型背光装置的局部截面图；
图2是说明根据本发明的一个实施例的背光装置的示意性截面图；
图3是说明根据本发明的另一个实施例的图2中的场致发射器件的示意性顶视图；以及
图4是示意性顶视图，说明根据本发明的场致发射器件的变型。
具体实施方式
以下，将参照附图详细描述根据本发明的示例性实施例的场致发射器件和背光装置。图中，为了清楚说明，放大了所显示的层和区域的尺寸。
图2是示意性截面图，说明根据本发明一实施例的背光装置。图3是示意性顶视图，说明根据本发明的图2中的场致发射器件。
参考图2和3，顶基板120和底基板110彼此相对设置并彼此间隔预定距离。阳极电极122和荧光层124依次形成在顶基板120的内表面上。场致发射器件形成在底基板110的上表面上。
在场致发射器件中，阴极电极112和栅极电极116以交替的平行条形成在底基板110上。阴极电极112和栅极电极116可以通过在底基板110上沉积Cr或ITO，接着进行构图来获得。
栅极电极116从其间的阴极电极112上形成的CNT发射器130引出电子。几十伏(例如40V)的电压Vg施加于栅极电极116。
薄金属膜113形成在阴极电极112上。薄金属膜113是用于CNT生长的催化金属层，并且由从包括Ni、Co、Fe和因瓦合金的组中选择的至少一种构成。薄金属膜113可以具有约1μm的厚度。
薄金属膜113可以间断地形成在图3中的阴极电极112上，但不限于此。即，参照图4，薄金属膜113可以连续地形成在阴极电极112上。预定尺寸的间断金属膜可以通过表面安装(surface mounting)技术(例如芯片安装)形成。另外，连续的金属膜113可以通过热转印(heat transfer)形成。
CNT发射器130形成在薄金属膜113上。通过将其上形成了薄金属膜113的底基板110设置在预定温度(例如750℃)的室中并将含碳气体注入室中从而从薄金属膜113的表面生长碳纳米管，获得CNT发射器130。可以使用甲烷(CH4)、乙炔(C2H2)、乙烯(C2H4)、乙烷(C2H6)、一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO2)等等作为含碳气体。
取决于碳的吸收时间，CNT发射器130能够以高密度在薄金属膜113上形成。
参考图2，将详细解释背光装置的工作。
首先，40V的电压Vg施加于栅极电极116，并且2kV的电压Va施加于阳极电极122。然后，电子从CNT发射器130发射出，然后向阳极电极122前进，并且与荧光层124碰撞。这时，从荧光层124产生出可见光126。然后，可见光126穿过顶基板120。
在根据本发明一实施例的场致发射器件中，CNT发射器能够以增加的密度在阴极电极上形成，因而提高了CNT发射器的电子发射能力。因此，使用该场致发射器件的背光装置表现出高亮度。
另外，在根据本发明一实施例的场致发射器件中，栅极电极可以通过简单的工艺制造，其中阴极电极和栅极电极设置在同一平面上。因此，场致发射型背光装置能够以低成本制造。
尽管已经参照本发明的示例性实施例具体示出和描述了本发明，然而本领域的普通技术人员会理解在不偏离本发明的由所附权利要求所限定的精神和范围的情况下，可以对其做各种形式和细节上的改变。
Claims (8)
1.一种场致发射器件，包括：
阴极电极和栅极电极，其以交替的平行条形成在基板上；
用于碳纳米管(CNT)生长的催化金属层，其形成在所述阴极电极上；以及
CNT，其生长在所述催化金属层上。
2.如权利要求1的场致发射器件，其中所述用于CNT生长的催化金属层间断地形成在所述阴极电极上。
3.如权利要求1的场致发射器件，其中所述用于CNT生长的催化金属层连续地形成在所述阴极电极上。
4.如权利要求1的场致发射器件，其中所述用于CNT生长的催化金属层由从包括Ni、Co、Fe和因瓦合金的组中选择的至少一种构成。
5.一种场致发射型背光装置，包括：
顶基板和底基板，其彼此平行设置且彼此间隔预定距离；
阳极电极，其形成在所述顶基板上；
荧光层，其形成在所述阳极电极上并具有预定厚度；
阴极电极和栅极电极，其以交替的平行条形成在该底基板上；
用于CNT生长的催化金属层，其形成在所述阴极电极上；以及
CNT，其生长在所述催化金属层上。
6.如权利要求5的场致发射型背光装置，其中所述用于CNT生长的催化金属层间断地形成在所述阴极电极上。
7.如权利要求5的场致发射型背光装置，其中所述用于CNT生长的催化金属层连续地形成在所述阴极电极上。
8.如权利要求5的场致发射型背光装置，其中所述用于CNT生长的催化金属层由从包括Ni、Co、Fe和因瓦合金的组中选择的至少一种构成。
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