CN1770380A - 带有支承元件的电子发射装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子发射装置，其包括根据子像素被分区且包括电子发射部件的第一板、以及对着该第一板且包括从电子发射部件发射的电子与荧光材料在其中碰撞的多个发光区域和多个非发光区域的第二板。该电子发射装置还包括在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板的支承元件。该支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的交叉处，该非发光区域中的至少一个沿该支承元件的至少一个延伸方向具有预定宽度。采用此结构，可提供一种电子发射装置，在其中基本上防止电子束偏转以及归因于充电的支承构件的电弧。

Description

带有支承元件的电子发射装置

技术领域

本发明涉及一种电子发射装置，其具有面对面放置的电子束源板和发光板。

背景技术

通常，电子发射器件分为热阴极型或冷阴极型，其中，热阴极型和冷阴极型分别采用热阴极和冷阴极作为电子发射源。冷阴极型电子发射器件包括例如场致发射器阵列(FEA)、表面传导发射器(SCE)、金属绝缘层金属(MIM)、金属绝缘层半导体(MIS)、以及弹道电子表面发射器(BSE)的结构。

具有FEA结构的电子发射器件基于原理：具有低功函数和高β函数(β-function)的材料易于在真空中响应电场差而发射电子，因而作为电子发射源运行。这样的具有FEA结构的电子发射器件已经被开发，其采用尖端结构(tip structure)、碳材料或纳米材料作为电子发射源。

具有SCE结构的电子发射器件包括电子发射部件，其具有置于两彼此相对的电极之间的板上且形成有微小裂缝或间隙，从而形成电子发射部件的传导层。这样的电子发射器件基于原理：当归因于施加在两电极之间的电压的电流流经传导层的表面时，形成有微小裂缝或间隙的电子发射部件发射电子。

具有MIM或MIS结构的电子发射器件包括具有金属绝缘体金属结构或金属绝缘体半导体结构的电子发射源，其基于原理：当电压被施加到金属和金属之间或者金属和半导体之间时，电子从高电势的金属或半导体分别被移动并被加速到低电势的金属，从而发射电子。

具有BSE结构的电子发射器件基于原理：当半导体的尺寸小于含有在该半导体中的电子的平均自由程时，电子无溅射传输。这种电子发射器件包括由金属或半导体制成的且形成在欧姆电极上的电子供应层、形成在该电子供应层上的绝缘体、以及形成在该绝缘体上的薄金属层，从而当电压被施加在该欧姆电极和该薄金属层之间时，电子被发射。

上述电子发射器件被采用在电子发射装置、各种背后照明(backlight)以及光刻电子束等中。电子发射装置包括具有电子发射器件以发射电子的电子发射部件、以及在其中发射的电子碰撞荧光材料以发光的发光区域。通常，电子发射装置包括形成在第一板上的多个电子发射器件；以及形成在第二板上且与从第一板发射的电子碰撞的荧光层。

此外，在电子发射装置中，在第一板和第二板之间提供支承元件。

然而，在传统电子发射装置中，从电子发射部件发射的一些电子可能不与相应的子像素(sub-pixel)碰撞而与其它的子像素碰撞，或者可能不与荧光层碰撞而与支承元件的表面碰撞并因此而被充入支承元件中。充电了的支承元件偏转电子发射部件发射的并向荧光层行进的电子。此外，当支承元件被预定的电荷量或更多的电荷量充电时，电荷会从支承元件逃逸，因此产生电弧。

发明内容

因此，本发明的一个方面是提供一种具有改进结构的电子发射装置，其中基本上防止了自电子发射部件发射的电子碰撞支承元件的端部或侧部并使电荷积聚在其上。

本发明另一方面是提供一种电子发射装置，其改进或优化了支承元件相对于从电子发射部件发射的电子会碰撞的发光区域的设置或定位。

本发明的上述和/或其它方面通过提供一种电子发射装置来实现，该电子发射装置包括：根据子像素被分区且包括电子发射部件的第一板；以及对着该第一板且包括多个发光区域和多个非发光区域的第二板，在该发光区域中由电子发射部件发射的电子碰撞荧光材料。该电子发射装置还包括在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板的支承元件。该支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的该非发光区域之间的交叉处，该非发光区域中的至少一个沿该支承元件的至少一个延伸方向具有预定宽度。

根据本发明的一方面，该非发光区域的至少一部分可具有光屏蔽膜(optical shielding film)。

根据本发明的一方面，该支承元件可具有交叉形状(cross shape)或者直的形状，该发光区域中的每个可具有矩形形状，并且可以在该发光区域的每个中提供荧光材料。

本发明的另一方面通过提供一种电子发射装置来实现，该电子发射装置包括：根据子像素被分区且包括电子发射部件的第一板；以及对着该第一板且包括根据以预定形状形成的子像素发射的电子在其中碰撞的多个发光区域和形成在该子像素之间的多个非发光区域的第二板。该电子发射装置还包括在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板的支承元件。该支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的交叉处，该非发光区域中的至少一个沿该支承元件的至少一个延伸方向具有预定宽度。

本发明的再一方面通过提供一种电子发射装置来实现，该电子发射装置包括：包括对应于子像素的多个电子发射部件的第一板；以及包括多个发光区域和多个非发光区域的第二板，其中该发光区域对应于该子像素。电子发射装置还包括在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板的支承元件。设置该支承元件的端部从而基本上防止该电子发射部件和该发光区域之间电子束的偏转。

本发明的再一方面通过提供一种电子发射装置来实现，该电子发射装置包括：包括对应于子像素的多个电子发射部件的第一板；以及包括多个发光区域和多个非发光区域的第二板。该发光区域对应于该子像素且具有多个侧边。该电子发射装置还包括在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板的支承元件。该支承元件的末端定位于不与发光区域的侧边相邻的非发光区域。

附图说明

参考下面的某些示例性实施例的说明，结合附图，本发明这些和/或其他方面及特征将变得清楚且更易于领会，其中：

图1A到1C是示出根据本发明示例性实施例的电子发射装置中支承元件的端部的位置的示意性平面图；

图2是示出根据本发明示例性实施例的条形荧光层的示意性平面图；

图3是示出根据本发明示例性实施例的电子发射装置中支承元件的末端位置的平面图；

图4A和4B是显示根据是否提供支承元件时电子束的轨迹的照片；

图5A和5B是显示根据本发明示例性实施例的取决于支承元件的端部相对于发光区域的位置的电子束的轨迹的照片；以及

图6和7分别是示出根据本发明示例性实施例的电子发射装置的局部透视图和局部剖视图。

具体实施方式

下文中，将参照附图详细说明本发明的某些示例性实施例，其中公开本发明的示例性实施例以使本领域技术人员易于理解。本领域技术人员将意识到可对描述的实施例做各种其它的修改，而且本发明不局限于公开于此的以下实施例。

图1A到1C是示出根据本发明示意性实施例的电子发射装置中支承元件的端部的位置的示意性平面图。在图1A到1C中，示出支承元件和发光区域之间的相对位置。

电子发射装置包括：具有根据子像素被分区且发射电子的电子发射部件的第一板；对着第一板且分为发光区域和非发光区域的第二板；以及用于支承第一和第二板且在基本平行于第一和第二板的至少一个方向上延伸的支承元件。由根据子像素发射的电子与荧光材料碰撞的区域定义发光区域。

参照图1A，具有交叉形状的支承元件18的相对的端部18′设置在非发光区域20之间的交叉处，该非发光区域彼此在基本垂直的方向上延伸且沿着交叉形状的支承元件的延伸方向分别具有预定宽度。交叉形状的支承元件包括两个条型子支承元件、一个条型子支承元件与一个将其支撑的元件、具有十字形状的一个支承元件等等。

发光区域19指的是根据子像素从电子发射部件发射的电子碰撞在其上，且因此而发光的区域。与发光区域19相反，非发光区域20基本上指的是电子通常不碰撞在其上的区域。例如，在包括条形或矩阵形的光屏蔽膜的电子发射装置中，发光区域19包括红(R)、绿(G)、蓝(B)荧光材料(例如呈条形或矩阵形)，非发光区域20包括划分为条形或矩阵形的光屏蔽区域。

支承元件18被如上所述地设置且基本上防止了从电子发射部件发射的电子导致电荷积聚在其端部18′、18″，从而基本上防止了向发光区域19行进的电子束被偏转。另外，基本上防止了归因于充在支承元件中的电荷的电弧。图1B和1C是示出具有直的形状的支承元件的端部和发光区域之间的相对位置的平面图。参见图1B和1C，具有直的形状的支承元件38和58的相对的端部38′、58″分别设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域20之间的交叉处，非发光区域的至少一个沿着直的或条纹形的支承元件的延伸方向具有预定宽度。

图1A的支承元件18、图1B的支承元件38或图1C的支承元件58由于从电子发射部件发射的电子的碰撞而被充以正电荷，但不限于此，也可根据支承元件18、38和58的材料而被充以负电荷。充以正电荷的支承元件18、38或58吸引电子并偏转电子束。此时，如果支承元件18、38或58的端部18′、18″、38′或58″邻近电子束的轨道，则在端部18′、18″、38′或58″附近经过的电子束尤其被偏转。因此，支承元件18、38或58的端部18′、18″、38′或58″应该被设置或定位于远离发光区域从而不与发光区域的边缘(即侧边)相邻。

图2是示出根据本发明一示例性实施例的具有条形的荧光层的示意性平面图。图2中，交叉形状的支承元件78的端部78′和78″形成在非发光区域80中彼此在大致垂直的方向上延伸的该非发光区域之间的交叉处。参照图2，荧光材料15具有条纹形，发光区域通过具有条纹形的荧光材料15的一部分被定义。此外，除荧光材料15外的区域可包括光屏蔽膜。

图3是示出根据本发明一示例性实施例的电子发射装置中支承元件的末端位置的平面图。

假定每个发光区域19具有长Y₁、宽X₁的矩形形状，彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的每个交叉处如图3所示地具有长度Y₂、宽度X₂，支承元件具有长度L。支承元件的长度L由下面的方程式定义。

<方程式>

n(X₁+X₂)-X₂≤L≤n(X₁+X₂)+X₂(其中n为自然数)

m(Y₁+Y₂)-Y₂≤L≤m(Y₁+Y₂)+Y₂(其中m为自然数)

参照该方程式，支承元件的端部可以设置在图3所示的A、B和C区域。换言之，支承元件的端部可以设置或定位于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的交叉处。非发光区域根据它们延伸的方向具有宽度X₂或Y₂。

图4A和4B是显示根据是否提供支承元件时电子束的轨迹的照片。图4A示出当提供有支承元件时电子束被偏转，其中虚线表示电子束的偏转的轨迹。相反，图4B示出当未提供支承元件时电子束正常行进到发光区域。为了比较，图4B用虚线示出假想的支承元件。通过比较图4A与图4B，可看出当提供支承元件时电子束被偏转。

图5A和5B是显示根据本发明一示例性实施例的取决于支承元件的端部相对于发光区域的位置的电子束的轨迹的照片。图5A示出当相应于子像素区域的内部定位支承元件的端部时电子束的轨迹。图5B示出当相应于子像素区域的外部定位支承元件的端部时电子束的轨迹。通过比较图5A与图5B可看出，当未相应于子像素区域的外部定位支承元件的端部时电子束被偏转，当相应于子像素区域的外部分别定位支承元件的端部时电子束基本上没有被偏转。

图6是示出根据本发明一示例性实施例的电子发射装置的局部透视图。图6中，以示例方式，支承元件被安装在栅格电极(grid electrode)上。栅格电极16形成有网孔16′和支承元件插入孔16″。网孔16′可根据颜色朝向阳极板(未示出)的荧光材料开口，支承元件插入孔16″与支承元件的端部配合。与支承元件插入孔16″配合的支承元件具有设置在彼此基本垂直的非发光区域之间的交叉处的端部。

参看图6，支承元件插入孔16″的端部至少延伸至网孔16′的端部。在这种情况下，网孔16′基本与上面的发光区域(未示出)对齐并与之对应，这适合于电子束垂直于下面的板发射的结构。供选地，在电子束在一方向被偏转的结构中，网孔可不与上面的发光区域对齐。在这种情况下，应设置网孔和上面的发光区域使得支承元件的端部不干扰电子束的轨迹。

参看图6，具有直的形状的支承元件的相对的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域100(除了网孔以外的区域)之间的交叉处，该非发光区域中的至少一个沿着支承元件的延伸方向具有预定宽度，从而基本上防止从电子发射部件发射的电子导致电荷积聚在支承元件的端部上。此处，应该考虑发光区域而不是栅格电极的网孔16′来设置支承元件的端部。

以示例的方式，包括栅格电极的电子发射装置如下构造。电子发射装置包括具有荧光材料作为图像显示部件的阳极板。

如图6所示，阴极12、电子发射部件(未示出)、第一绝缘层13和栅极电极14顺序形成在阴极板11上。此外，绝缘层17形成在形成有网孔16′的栅格电极16上，其中栅格电极16包括对应于荧光层的每个RGB子像素的网孔16′和支承元件的端部插入在其中的支承元件插入孔16″。

栅格电极16通过釉料(frit)等与栅极电极14耦接。此处，支承元件插入孔16″的端部至少延伸到网孔16′的末端，从而支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的交叉处。支承元件的端部插入于形成在栅格电极16上的支承元件插入孔16″中，然后通过公知方法封装阴极板和阳极板，其中该阳极板包括阳极电极和形成在阳极电极上的荧光层。

另一方面，如果支承元件插入孔“a”不延伸到网孔16′的末端而延伸到网孔16′的中间(参看图6)，则插入在支承元件插入孔“a”中的支承元件16的端部未设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的交叉处，并干扰电子轨迹，使得充在支承元件16中的电荷增加，从而偏转电子束和/或产生电弧。

下面，将参照图7说明根据本发明一示例性实施例的电子发射装置。

根据本发明一示例性实施例的电子发射装置包括彼此被支承元件134间隔开一预定距离的第一板120和第二板110。釉料132被施加并被退火以定义第一板120和第二板110之间的空间，且第一板120和第二板110之间的空间被抽气并保持真空。

第一板120包括根据子像素被分区且发射电子的电子发射部件。每个子像素由阴极电极122和跨越阴极电极122的栅极电极126定义，其中阴极电极122和栅极电极126被具有预定厚度的绝缘层124绝缘。此外，栅极电极126形成有具有预定尺寸的栅极孔，自电子发射部件123发射的电子穿过该栅极孔。电子发射部件123形成在通过该栅极孔暴露的阴极电极122上且发射电子。

参看图7，第二板110包括发光区域114a、114b、114c以及非发光区域116，其中发光区域114a、114b、114c由对应于电子发射部件且其中电子与荧光材料碰撞的区域来定义。此外，第二板110包括至少一个阳极电极112，设置在阳极电极112的至少一部分上的RGB荧光材料作用为发光区域114a、114b、114c。另外，光屏蔽膜116可插入在发光区域之间。荧光材料114a、114b、114c和光屏蔽膜116可通过电泳法(electro-phoresing method)、丝网印刷、浆料法(slurry method)等来形成。此处，阳极电极112由透明电极例如铟锡氧化物(ITO)等制成，或由薄金属层制成。另外，阳极电极112包括整体型电极(single type electrode)、条纹型电极(stripe type electrode)、或分区型电极(partition type electrode)。此外，荧光材料114a、114b、114c可以具有条纹形或点形(dotted shape)。

需要时，由导电金属材料制成的栅格电极136可设置在第一板120和第二板110之间的空间中，以增强电子聚焦效果并防止电弧放电。图7中，附图标记138表示由绝缘材料制成并支承导电网136的栅格支架。

对于此结构，支承元件的相对的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域100之间的交叉处，非发光区域中的至少一个沿支承元件的延伸方向具有预定宽度，因此基本上防止从电子发射部件发射的电子导致电荷积聚在支承元件134的端部上。

在已描述的实施例中，电子发射部件由当电场施加在其上时能发射电子的材料制成，其受电极控制，但不限于此，可以变化只要它能被用作电子发射器件。

如上所述，本发明提供一种电子发射装置，其中考虑关于发光区域的相对位置来设置支承元件的端部，即，支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的非发光区域之间的交叉处，从而基本上防止电子束偏转并基本上防止电弧出现。换言之，本发明的示例性实施例基本上防止电荷以预定或更多的电荷量被充到支承元件上并防止电荷从支承元件逸出。

虽然本发明的某些示例性实施例已经被显示和描述，但是本领域技术人员可意识到的是，在不脱离本发明的精神或范围的前提下在描述的实施例中可发生改变，本发明的范围由权利要求或其等价物定义。

本申请要求享有于2004年6月30日向韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2004-0050635的优先权，在此引用其全部内容作为参考。

Claims (18)

1、一种电子发射装置，包括：

第一板，其根据子像素被分区且包括电子发射部件；

第二板，其对着该第一板且包括多个发光区域和多个非发光区域，在该发光区域该电子发射部件发射的电子与荧光材料碰撞；以及

支承元件，其在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板，

其中，该支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的该非发光区域之间的交叉处，该非发光区域中的至少一个沿着该支承元件的该至少一个延伸方向具有预定宽度。

2、如权利要求1所述的电子发射装置，其中该非发光区域的至少一部分具有光屏蔽膜。

3、如权利要求1所述的电子发射装置，其中该支承元件具有交叉形状或直的形状。

4、如权利要求1所述的电子发射装置，其中该荧光材料设置在该发光区域的每个之中。

5、如权利要求1所述的电子发射装置，其中该荧光材料具有条纹形状或矩阵形状。

6、如权利要求1所述的电子发射装置，其中在每个该发光区域具有长度为Y₁和宽度为X₁的矩形形状，且该非发光区域之间的每个交叉处具有长度Y₂和宽度X₂的情况下，该支承元件具有长度L，其中该支承元件的长度L由下面的方程式定义：

n(X₁+X₂)-X₂≤L≤n(X₁+X₂)+X₂；

m(Y₁+Y₂)-Y₂≤L≤m(Y₁+Y₂)+Y₂，

其中n为自然数，m为自然数。

7、一种电子发射装置，包括：

第一板，其根据子像素被分区且包括电子发射部件；

第二板，其对着该第一板且包括根据形成矩阵形状的该子像素发射的电子在其中碰撞的多个发光区域和形成在该子像素之间的多个非发光区域；以及

支承元件，其在至少一个方向延伸且支承该第一和第二板，

其中该支承元件的端部设置于彼此在基本垂直的方向上延伸的该非发光区域之间的交叉处，该非发光区域中的至少一个沿着该支承元件的该至少一个延伸方向具有预定宽度。

8、如权利要求7所述的电子发射装置，其中该支承元件具有交叉形状或者直的形状。

9、如权利要求7所述的电子发射装置，其中该非发光区域的至少一部分具有光屏蔽膜。

10、如权利要求7所述的电子发射装置，还包括荧光材料，其包括条纹形荧光材料，所述电子碰撞该条纹形荧光材料从而发光。

11、如权利要求10所述的电子发射装置，还包括设置在该条纹形荧光材料之间的光屏蔽膜。

12、如权利要求10所述的电子发射装置，其中该支承元件为交叉形状或直的形状。

13、一种电子发射装置，包括：

第一板，其包括多个相应于子像素的电子发射部件；

第二板，其包括多个发光区域和多个非发光区域，其中该发光区域对应于该子像素；以及

支承元件，其在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板，

其中，该支承元件的端部被设置来基本上防止该电子发射部件和该发光区域之间电子束的偏转。

14、如权利要求13所述的电子发射装置，其中该支承元件的端部定位于彼此在基本垂直的方向上延伸的该非发光区域之间的交叉处。

15、如权利要求13所述的电子发射装置，其中该支承元件具有交叉形状或直的形状。

16、如权利要求13所述的电子发射装置，其中荧光材料设置在该发光区域的每个之中。

17、如权利要求16所述的电子发射装置，其中该荧光材料具有条纹形状或矩阵形状。

18、一种电子发射装置，包括：

第一板，其包括对应于子像素的多个电子发射部件；

第二板，其包括多个发光区域和多个非发光区域，其中该发光区域对应于该子像素且具有多个侧边；以及

支承元件，其在至少一个方向上延伸且支承该第一和第二板，

其中该支承元件的端部位于与该发光区域的侧边不相邻的非发光区域。

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