CN1905114A - 电子发射材料和具有这种电子发射材料的电子发射板 - Google Patents

Abstract

一种电子发射材料，包括电子发射材料主体、设置在该电子发射材料主体上的基底金属层，以及设置在该基底金属层上的热电子发射层。

Description

电子发射材料和具有这种电子发射材料的电子发射板

技术领域

本发明涉及电子发射材料和具有这种电子发射材料的电子发射板。具体地说，本发明涉及能用作冷阴极和热电子阴极的电子发射材料，以及具有这种电子发射材料的电子发射板。

背景技术

通常，电子发射装置用热电子阴极或冷阴极作为电子发射源。爱迪生(Edison)效应是用来描述利用热电子阴极从电子发射装置发射电子的术语。爱迪生效应描述了一种从加热至高温的金属或半导体的表面发射电子的现象。也就是说，当电子获得能从原子发射出来的足够能量时，电子就从固体的表面发射出来。爱迪生效应也称为理查德森(Richardson)效应或热电子发射现象，并且已经应用于真空管或放电管，它们也作为热电子管而公知，同时应用在用于各种通信系统的真空管、库里吉氏(Coolidge)管(X-射线管)等中。

由于爱迪生效应而从金属或半导体表面发射的电子可以称为热电子，并且发射电子的材料可以称为热电子阴极。由热电子从热电子阴极向阳极迁移所产生的电流可以称为热电子电流或电子发射电流，其中阳极可以面向热电子阴极设置，并可以具有高的正电压。

通常，来自热电子阴极的电子发射电流随着温度的升高而增加。然而，电子发射电流可以根据热电子阴极或热电子阴极表面类型的不同而不同。例如，碱土金属氧化物相比于纯金属，可以在较低的温度下发射电子。小型真空管的阴极，可以在相对低的电压下使用，可以由例如钨或混有钍的钨形成，并且存在许多使用这些金属的金属氧化物的示例。而且，爱迪生效应依赖于材料的功函数，该函数描述从材料释放电子所需的能量。钨在大约2427℃的温度下发射电子(大约4.5eV的功函数)，而钍-钨在大约1627℃的温度下发射电子(大约2.6eV的功函数)。

使用冷阴极的电子发射装置包括场发射装置(FED)型装置、表面传导发射器(SCE)型装置、金属绝缘体金属(MIM)型装置、金属绝缘体半导体(MIS)型装置、弹道电子表面发射(BSE)型装置等。

FED利用这样的原理：当具有低的功函数或高的β函数的材料用作电子发射材料时，由于形成在两个或更多个电极之间的电场，该材料易于在真空中发射电子。FED已经发展成为使用锥形尖端结构，该锥形尖端结构由作为主要元件的诸如Mo、Si等、诸如石墨、仿钻结晶碳(DLC)等的碳类材料、或诸如纳米管、纳米线等纳米结构形成。

然而，由于电子发射材料的寿命短并且电子发射的规模小，使用碳纳米管的FED对于某些应用来说可能令人不满意。因为FED有显示低电流密度的倾向，所以FED的商品化受到阻碍。当显示装置用发射少许电子的电子发射装置制造时，该显示装置的亮度和发光效率可能很低。因此，需要发展具有良好电子发射效率的电子发射材料以及具有这种电子发射材料的电子发射板。

发明内容

本发明因此关注电子发射材料以及具有这种电子发射材料的电子发射板，这充分克服了由于相关技术的限制和缺点而造成的一个或更多的问题。

因此，本发明实施例的一个特征是提供显示出长寿命并提供高电流密度的电子发射材料。

因此，本发明实施例的另一个特征是提供通过场发射和热电子发射来发射电子的电子发射材料。

因此，本发明实施例的进一步的特征是提供适合用作显示器或用作非发射显示器的背光的电子发射装置。

本发明以上和其它的特征和优点的至少之一可以通过提供电子发射材料来实现，该电子发射材料包括电子发射材料主体、设置在该电子发射材料主体上的基底金属层，以及设置在该基底金属层上的热电子发射层。

当在真空下施加电压时，电子发射材料主体能通过场发射来发射电子。电子发射材料主体可以是碳纳米管。热电子发射层可以包括BaO、SrO和CaO中的至少之一。热电子发射层可以通过将碳酸盐涂层施加到基底金属层，并随后加热直到该涂层分解以释放二氧化碳来形成。基底金属层可以是镍合金，并可以包括Mg和Si中至少之一的基于该镍合金重量的大约0.01wt％到大约0.5wt％。该基底金属层和热电子发射层的总厚度可以是大约1nm到大约1000nm。

本发明以上和其它的特征和优点的至少之一也可以通过提供电子发射板来实现，该电子发射板包括第一基板、设置在该第一基板上的阴极、电连接到该阴极的电子发射材料，以及与阴极分隔开的栅极，其中，电子发射材料包括电子发射材料主体、设置在该电子发射材料主体上的基底金属层，以及设置在该基底金属层上的热电子发射层。

该电子发射板可通过场发射来发射电子，并且操作该电子发射板以通过场发射来发射电子可以系提高电子发射材料的温度以发射热电子。

栅极可以设置在第一基板上，电子发射板可以进一步包括设置在阴极和第一基板上的第一绝缘层，并且该第一绝缘层可以设置在栅极和阴极之间。

阴极和栅极可以并行设置在第一基板上，每个阴极和栅极都具有设置在其上的电子发射材料层，并且设置在阴极上的电子发射材料层与设置在栅极上的电子发射材料层以预定的间隙分开。

电子发射板可以进一步包括与第一基板分隔开的第二基板、设置在该第二基板上的阳极，以及设置在第二基板上的荧光层。电子发射板可以进一步包括面对电子发射板设置的显示屏，其中，该显示屏包括用于形成图像的多个像素，并且由电子发射板产生的光照亮该显示屏。

本发明以上和其它的特征和优点的至少之一可以进一步通过提供电子发射板来实现，该电子发射板利用电子的场发射和热电子发射可操作地产生电子，并且该电子发射板包括位于第一基板上的第一电极；与该第一电极接触的电子发射材料，该电子发射材料包括具有金属层的场发射体和位于该金属层上的热电子发射层；第二电极以及第三电极，其中该电子发射板被配置成：一旦一个或更多个电信号施加到第一、第二和第三电极，就诱导来自电子发射材料的电子的场发射和热电子发射。

电子发射板可以进一步包括设置成接收从电子发射材料发射的电子的发光材料，其中该发光材料一旦被从电子发射材料发射的电子激发，就发射可见光。板的内部空间可以保持真空状态，电子发射材料和发光材料设置在该内部空间中并且以预定的距离分开。

本发明以上和其它的特征和优点的至少之一也可以通过提供电子发射材料来实现，该电子发射材料包括电子发射材料主体和热电子发射层，该电子发射材料通过如下的处理过程形成：提供电子发射材料主体，在该电子发射材料主体上形成基底金属层，并在基底金属层上形成热电子发射层。

电子发射材料主体可以是碳纳米管。热电子发射层可以包括BaO、SrO和CaO中的至少之一。热电子发射层可以通过把BaCO₃、SrCO₃和CaCO₃中的至少之一施加到基底金属层，并利用原位分解将BaCO₃、SrCO₃和CaCO₃中的至少之一转换为BaO、SrO和CaO中的至少之一来形成。基底金属层可以是镍合金，并且可以包括Mg和Si中至少之一的基于该镍合金重量的大约0.01wt％到大约0.5wt％。

附图说明

通过参照附图详细描述示例性实施例，本发明以上和其它的特征和优点对本领域的普通技术人员将变得明显，其中：

图1是利用根据本发明第一实施例的电子发射装置的平板显示设备的局部透视图；

图2是沿图1中的线II-II所获取的横截面图；

图3是图1和图2中电子发射源的表面的放大图；

图4是图3中部分VI的放大图；

图5是根据本发明第二实施例的电子发射装置的横截面图；

图6是根据本发明第三实施例的平板显示设备和电子发射装置的局部横截面图；

图7是利用图1和图2中所描述的电子发射装置作为背光单元的平板显示设备的分解透视图；以及

图8是沿图7中的线VIII-VIII所获取的横截面图，并且平板显示设备处于组装状态下。

具体实施方式

在此，将2005年7月29日提交到韩国知识产权局且标题为“用于发射热电子的电子发射材料、具有这种电子发射材料的电子发射装置和具有这种电子发射装置的平板显示装置”的韩国专利申请No.10-2005-0069652的全部内容引入作为参考。

现在参照示出了本发明的示例性实施例的附图，更充分地描述本发明。然而，本发明可以以不同的形式体现，并且不应该解释为局限于此处提出的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本公开彻底和完全，并向本领域的技术人员充分传达本发明的范围。在图中，为了图示清楚，层和区域的尺寸被放大。也应该理解，当提及一个层在另一个层或基板“之上”时，它可以直接在另一个层或基板上，或者也可以存在中间层。进一步，应该理解，当提及一个层在另一个层“之下”时，它可以直接位于其下，或者也可以存在一个或更多个中间层。此外，也应该理解，当提及一个层在两层“之间”时，它可以是这两个层之间唯一的层，或者也可以存在一个或更多个中间层。也应该理解，“荧光物质”这个术语总体上意在指一种一旦被撞击它的电子激发就可以产生可见光的材料，并不意欲限制在通过任何特定的机制或在任何特定的时间范围进行发光的材料。自始至终，相似的附图标记表示相似的元件。

图1是利用根据本发明第一实施例的电子发射装置的平板显示设备的局部透视图，图2是沿图1中的线II-II所获取的横截面图。参见图1和图2，电子发射显示装置100可以包括电子发射装置101和前面板102，它们可以彼此平行并相对设置。可以提供多个隔离物60，以保持电子发射装置101和前面板102之间的间隙，并且该间隙限定了真空空间103。

电子发射装置101可以包括第一基板110，在第一基板110上的多个栅极140和阴极120，以及插入栅极140和阴极120之间以使栅极140和阴极120电绝缘的绝缘层130。栅极140和阴极120可以彼此交叉，例如，成直角。电子发射孔131可以形成在栅极140和阴极120重叠的区域，并且电子发射源150可以形成在电子发射孔131中。

前面板102可以包括第二基板90和阳极80，阳极80设置在第二基板90上，例如设置在其下表面上，并且荧光层70可以设置在阳极80的表面上。

第一基板110和第二基板90可以是具有预定厚度的平坦部件，并且可以是例如由石英玻璃、包含少量例如钠的杂质的玻璃、厚板玻璃、涂覆有SiO₂、铝氧化物、陶瓷等的玻璃形成的玻璃基板。隔离物60可以由例如绝缘材料形成。

阴极120和栅极140可以由合适的导电材料、印刷导电材料、透明导电材料或诸如多晶硅等的半导体材料形成，导电材料例如诸如Al、Ti、Cr、Ni、Au、Ag、Mo、W、Pt、Cu、Pd等的金属，或这些金属的合金；印刷导电材料由玻璃和诸如Pd、Ag、RuO₂、Pd-Ag等金属或这些金属的金属氧化物混合形成；透明导电材料例如In₂O₃、SnO₂等。

电子发射装置101的第一基板110的边缘和前面板102的第二基板90的边缘可以使用例如玻璃粉粘合，以密封真空空间103(未示出)。真空空间103可以被抽空，并保持真空状态，即低于大气压。

为了用于显示装置，电子发射装置101的栅极140和阴极120可以彼此交叉，以限定像素，并因此而显示图像。

图3是图1和图2中电子发射源的表面的放大图，图4是图3中部分VI的放大图。参见图3和图4，电子发射源150可以由电子发射材料151形成，电子发射材料151可以包括表面上具有用于发射热电子的涂层的电子发射材料主体152。该涂层可以包括与电子发射材料主体152表面的接触的基底金属层162以及形成在基底金属层162表面上的热电子发射层161。

电子发射材料主体152可以由能通过场发射来发射电子的材料形成。电子发射材料主体152可以具有细长形状，例如针形。电子发射材料主体152可以是例如由诸如石墨、仿钻结晶碳(DLC)等的碳组成的纳米管、纳米线、纳米纤维。在电子发射材料主体152是纳米管的情况下，该纳米管可以是单壁碳纳米管(SWCNT)、多壁碳纳米管(MWCNT)等。这些材料的组合也是合适的。

基底金属层162可以由例如镍合金形成。该镍合金可以含有Mg和Si中至少之一的基于镍合金重量的大约0.01wt％到大约0.5wt％。

热电子发射层161可以由例如含有BaO、SrO和CaO中一个或更多个的材料形成。热电子发射层161可以在大约600℃到大约800℃的温度范围内发射热电子。热电子发射层161最初可以不包括诸如BaO、SrO或CaO的氧化物。也就是说，热电子发射层161可以由除了氧化物以外的材料形成，并随后被处理以在原位产生氧化物。

例如，诸如碳酸钡(BaCO₃)、碳酸锶(SrCO₃)和/或碳酸钙(CaCO₃)的碳酸盐可以涂覆在基底金属层162上。接下来，显示装置的内部可以被抽空以形成真空。然后，通过在阴极120和面对阴极120的栅极140之间形成电场，电子发射材料主体152可以发射电子。在电子发射的过程中，电子发射材料主体152的温度可以加热到大约800℃。结果，碳酸盐可以分解，以释放二氧化碳并把碳酸盐转换成氧化物涂层。

用诸如BaCO₃、SrCO₃和/或CaCO₃的碳酸盐涂覆电子发射材料主体152的方法可以包括，例如诸如溅射之类的物理沉积方法、将电子发射材料主体152浸入包含BaCO₃、SrCO₃和/或CaCO₃等溶剂中的液相涂覆方法。利用上述的任意涂覆方法都可以简单地形成涂层。

基底金属层162和热电子发射层161的总厚度可以是大约1nm到大约1000nm。如果基底金属层162和热电子发射层161的总厚度小于1nm或超过1000nm，发射热电子将变得困难。

热电子发射层161中的氧化物可以通过电流活化处理而进一步活化，其中产生的电流流经电子发射材料主体152。在电流活化处理中，通过与包含在基底金属层162中的Si或Mg反应，热电子发射层161中的氧化物可以被还原，从而产生例如Ba²⁺、Sr²⁺和/或Ca²⁺的离子。在电子发射装置100的例行操作过程中，可以随后采用该活化的材料，以通过场发射和热电子发射来发射电子。

现在描述根据本发明实施例的电子发射装置100以及平板显示设备100的操作。为了诱导电子从设置在阴极120上的电子发射源150发射，可以将负电压施加到阴极120，并且可以将正电压施加到栅极140。强的正电压也可以施加到阳极80，以使电子向阳极80移动。当电压以这种方式施加到电极上时，从包括在电子发射源150中的每个电子发射材料151发射的电子可以向栅极140移动，并且向阳极80加速移动。

在电子发射过程中，电子发射材料主体152的末端可以加热到800℃以上。作为加热的结果，电子可以从热电子发射层161发射出来。因此，从每个电子发射材料151发射的电子数目可以增加，即电流密度可以增加。加速的电子可以通过激发设置在阳极80上的荧光层70来产生可见光。

现在描述制造根据本发明实施例的电子发射装置的方法，以下的描述只提供示例性的方法，本发明并不局限于此。

第一基板110、阴极120、绝缘层130以及栅极140可以利用用于各自元件的材料，依次叠加预定的厚度。这种叠加可以使用诸如丝网印刷的处理方法来实现。

接下来，具有预定厚度的掩模图案可以形成在栅极140的上表面上。能用于形成电子发射孔131的该掩模图案，可以通过光刻法工艺形成，其中光刻胶涂覆在栅极140的上表面上，并随后利用例如UV光或电子束(E-beam)曝光以形成掩模图案。

电子发射孔131可以通过根据掩模图案利用蚀刻工艺图案化栅极140、绝缘层130和阴极120来形成。为了适合形成栅极140、绝缘层130和阴极120的材料，该蚀刻工艺可以是例如使用蚀刻溶液的湿法蚀刻、使用腐蚀性气体的干法蚀刻、使用离子束的微加工等。

然后，可以施加单独准备的电子发射材料浆。电子发射材料浆可以包括电子发射材料151，其中电子发射材料主体152涂覆有基底金属层162和热电子发射层161。

在具体实现中，电子发射材料151可以通过提供电子发射材料主体152、在电子发射材料主体152上形成基底金属层162以及在基底金属层162上形成热电子发射层161来形成。电子发射材料主体152可以是例如碳纳米管，基底金属层162可以是例如镍合金，镍合金包括Mg和Si中至少之一的基于镍合金重量的大约0.01wt％到大约0.5wt％。热电子发射层可以包括例如BaO、SrO以及CaO中的至少之一，其可以通过分别在基底金属层上施加BaCO₃、SrCO₃和/或CaCO₃并经过例如热分解来分解BaCO₃、SrCO₃和/或CaCO₃在原位来形成。

电子发射孔131可以涂覆有电子发射材料浆。涂覆处理可以由例如丝网印刷来实现，在此之后，执行用于硬化部分电子发射材料浆以形成电子发射源150的处理。硬化包括感光树脂的电子发射材料浆，可以不同于硬化不包括感光树脂的电子发射材料浆。

在电子发射材料浆包括感光树脂时，可以使用曝光处理。例如，在电子发射材料浆包括暴露于光下时会硬化的负性感光树脂的情况下，电子发射材料浆可以在光刻法处理中涂覆有光刻胶。随后，电子发射源150可以通过有选择地照光来形成，例如使用掩模，以便仅硬化电子发射材料浆的必需部分。接下来，在曝光之后，电子发射装置101的形成可以通过显影合成产物以移除光刻胶和电子发射材料浆的任何未硬化部分来完成。

如果电子发射材料浆不包括感光树脂，电子发射源150可以通过使用感光耐蚀膜以形成光刻胶图案来形成，在此之后，可以使用光刻胶图案来丝网印刷电子发射材料浆。

在氧气条件下或包含小于大约1000ppm，例如大约10ppm到大约500ppm的氧气的氮气条件下，所印刷的电子发射材料浆可以进行烘焙处理。经过在氧气条件下的烘焙处理，电子发射源150对基板的黏附力可以增加，电子发射源150中的挥发性载体可以蒸发，并且诸如无机粘结剂的其它材料可以熔化和凝固，从而有利于电子发射源150的耐久性。

烘焙温度可以参照蒸发包括在电子发射材料浆中的任何挥发性载体所需要的温度和时间确定。例如，烘焙温度可以是大约350℃到大约500℃，例如450℃。低于350℃的烘焙温度可能导致载体的蒸发不充分。超过500℃的烘焙温度会增加制造成本，并可能使基板变形。

如果需要，可以对烘焙的产物执行活化处理。在活化处理的实施例中，经过热处理可以硬化为薄膜的溶液，例如包含聚酰亚胺类聚合物的电子发射源表面处理剂的溶液，涂覆在烘焙产物上后，涂覆了溶液的烘焙产物可以再次烘焙。之后，由烘焙处理形成的薄膜可以脱落以竖起碳纳米管，即令它们指向上方。

在活化处理的另一实施例中，黏附单元可以形成在由预定驱动力驱动的滚筒表面上，并且，为了活化烘焙产物，烘焙产物的表面可以使用具有预定压力的黏附单元来按压。经过活化处理，纳米级的电子发射材料可以向上竖起。

电子发射材料浆可以包括用于控制其适印性和黏度的载体。该载体可以包括树脂成分和溶剂成分。树脂成分可以包括一个或更多个诸如纤维素类树脂、丙烯酸类树脂、乙烯基类树脂之类的剂或其它材料，纤维素类树脂例如乙基纤维素、硝基纤维素等，丙烯类树脂例如聚酯丙烯酸脂、环氧丙烯酸脂、聚氨酯丙烯酸脂等，乙烯基类树脂例如聚乙酸乙烯脂、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醚等。前面提到的树脂成分中的一些也可以同时用作感光树脂。溶剂成分可以包括一个或更多个诸如萜品醇、丁基卡必醇(BC)、丁基卡必醇醋酸酯(BCA)、甲苯以及醇酯-12(texanol)之类的剂。

电子发射材料浆还可以包括感光树脂、光引发剂和/或填料。感光树脂可以是例如丙烯酸脂聚合单体、苯甲酮聚合单体、苯乙酮聚合单体、噻吨酮聚合单体等。更具体地，感光树脂可以是环氧丙烯酸脂、聚酯丙烯酸脂、2，4-二乙基噻吨酮(CAS No.82799-44-8)、2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮(CASNo.24650-42-8)等。

当感光树脂暴露在光下时，光引发剂引发感光树脂的交联。光引发剂可以是例如苯甲酮等。以碳类材料的重量为一份，光引发剂可以是大约五份到大约八份。而且，如果光引发剂的量小于感光树脂重量的三份，不能取得有效的形成图案的桥联健，而当光引发剂的含量超过感光树脂重量的十份时，制造成本会增加。

填料可以增加导电性，并且可以在纳米级的材料不具有足够的与基板的黏附力时使用。填料的示例有例如Ag、Al等。

图5是根据本发明第二实施例的电子发射装置的横截面图。参见图5，电子发射装置201除了包括在电子发射装置101(参见图1和图2)中含有的基板110、阴极120、栅极140、绝缘层130和电子发射源150之外，还可以包括第二绝缘层135和聚焦电极145。

聚焦电极145可以利用第二绝缘层135与栅极140绝缘，并且可以通过形成在栅极140和阴极120之间的电场聚焦从电子发射源150发射的电子。在根据本发明的具有热电子发射层的电子发射材料用在电子发射源150中时，具有聚焦电极145的电子发射装置201的电子发射可以显著增加。

图6是根据本发明第三实施例的平板显示设备和电子发射装置的局部横截面图。参见图6，平板显示设备3可以包括电子发射装置2和前面板1。前面板1可以包括第二基板90，和阳极80以及形成在前基板90下表面上的荧光层70。如图所示，荧光层可以形成在阳极80上，或者在另一具体实现中，可以形成在阳极80之下(未示出)。

电子发射装置2可以包括与第二基板90平行并相对设置的第一基板10，至少一个以条形图案形成在第一基板10上的阴极20，至少一个以条形图案与阴极20平行形成的栅极30，以及分别围绕阴极20和栅极30的电子发射层40和50。电子发射间隙G限定在电子发射层40和50之间。

真空空间103可以限定在前面板1和电子发射装置2之间，其可以保持真空状态，即压力低于大气压。隔离物60可以插入在前面板1和电子发射装置2之间，以保持前面板1和电子发射装置2之间的间隔。

如上所述，根据本发明的具有热电子发射层的电子发射材料，可以用作图6中所示装置的电子发射层40和50。根据本发明，由于电子发射材料提供了增加的电流密度，电子发射装置的电子发射效率可以显著提高，从而增加了显示装置的亮度和寿命。

图1、图5和图6所示的电子发射装置101、201和2可以用于背光单元(BLU)，即具有预定的小型区域的表面光源。例如，电子发射装置101、201和2可以用于诸如液晶显示器(LCD)的非发光显示器的BLU。在用作BLU时，可以选择荧光物质以发射具有所需色彩的可见光，或者可以以合适的比率提供红、绿和蓝光荧光物质的荧光层，以产生白光。

图7是利用图1和图2中所描述的电子发射装置作为背光单元的平板显示设备的分解透视图，图8是沿图7中的线VIII-VIII所获取的横截面图，并且平板显示设备处于组装状态下。在下面的描述中，相同的元件名称，例如栅极、隔离物等，可以用于描述电子发射装置以及平板显示设备的部分。然而，除非使用相同的附图标记描述元件，否则应该理解，相同的元件名称不意味着在电子发射装置和平板显示设备中的相同元件。

参照图7，平板显示设备可以是诸如LCD板700的非发光显示装置。LCD板700可以与给LCD板700提供光的BLU 800平行并相对设置。BLU800可以位于LCD板700的后面。柔性印刷电路基板720可以用于传输图像信号至LCD板700。隔离物730可以用于保持LCD板700与BLU 800之间的间隙。

BLU 800可以如图1和图2所示，通过连接电子发射装置101与前面板102形成。BLU 800可以通过连接电缆104接收电能，并且可以通过电子发射装置前面的第二基板90发射可见光V，以照亮LCD板700。本实施例的电子发射装置101和前面板102的结构可以与参照图1和图2描述的结构相同，因此，这里不再重复其细节。

现在参见图8描述平板显示设备的结构和操作。参见图8，由于电子发射装置101的阴极120与栅极140形成电场，所以可以发射电子。电子可以通过聚焦电极(未示出)被聚焦。电压可以施加到前面板102上的阳极80，以向阳极80加速从电子发射源150发射的电子。加速了的电子与荧光层70碰撞，激发荧光层70发射可见光。可见光可以穿过LCD板700传输。

LCD板700包括第二基板505、形成在第二基板505上的缓冲层510以及形成在缓冲层510上的具有预定图案的半导体层580。第一绝缘层520可以形成在半导体层580上，具有预定图案的栅极590可以形成在第一绝缘层520上，并且第二绝缘层530可以形成在栅极590上。

在第二绝缘层530形成后，第一绝缘层520和第二绝缘层530可以利用例如干法蚀刻工艺进行蚀刻，以使半导体层580的一部分暴露出来，并且源极570和漏极610可以形成在包括暴露部分的预定区域上。

在源极570和漏极610形成之后，第三绝缘层540形成，并且平面(planarizing)层550可以形成在第三绝缘层540上。在蚀刻第三绝缘层540和平面层550之后，第一电极620可以以预定的图案形成在平面层550上，由此漏极610和第一电极620互相接触。

个别的，可以提供透明的第一基板680，并且可以在第一基板680的下表面680a上形成色彩过滤层670。第二电极660可以形成在色彩过滤层670的下表面670a上，并且调整液晶层640的液晶分子的第一调整层630和第二调整层650可以形成在第一电极620和与之相对的第二电极660的表面上。限定液晶层640的隔离物560可以形成在色彩过滤层670和平面层550之间。

第一极化层500可以形成在第二基板505的下表面上，并且第二极化层690可以形成在第一基板680的上表面680b上。保护膜695可以形成在第二极化层690的上表面690a上。

现在简要描述液晶显示器板700的工作原理。第一电极620与第二电极660之间电势差可以通过施加外部信号来形成，可以由栅极590、源极570和漏极610来控制。该电势差确定了液晶层640中液晶颗粒的排列，并且从背光单元800发射的可见光根据在液晶层640中液晶颗粒的排列被液晶层640阻塞或传输，以呈现所需的图像。穿过液晶层640传输的可见光可以通过使其穿过色彩过滤层670而被着色。

BLU 800可以配置成提供发光像素并控制发光，其中像素的分辨率与LCD板700的分辨率一致。因此，在LCD板700的单个像素被“关闭”时，即电场施加到液晶颗粒以至光线不能在对应的像素中穿过LCD板700传输时，从BLU的相应像素发射的光同样被关闭，以保存能量。

在图8中，可以是诸如薄膜晶体管(TFT)LCD的LCD板700作为示例进行描述。然而，平板显示设备并不局限于此，而是除了LCD板700之外的各种非发光显示装置都可以结合本发明的电子发射装置来使用。

在上述的具有包括在BLU中的电子发射装置的平板显示设备中，电子发射装置可以呈现出增加的电流密度、高的电子发射效率和长的寿命。因此，使用电子发射装置作为BLU的平板显示设备可以显示出增加的图像亮度和长的寿命。

进一步，根据本发明的电子发射装置相比于常规的电子发射装置，可以在较低的功耗下提供较高的电流密度。因此，当电子发射装置用于非发光显示装置的BLU中时，或者用作显示装置本身时，图像的亮度和光发射效率可以得到提高。

此外，使用根据本发明的具有热电子发射层的电子发射材料，可以显著提高使用该电子发射材料的装置的寿命。

这里已经公开了本发明的示例性实施例，并且尽管使用了特定术语，但它们只是在一般性的描述中用于以及将用于解释说明，并不用于限定。因此，本领域的普通技术人员应该理解，在不脱离如以下权利要求所列出的本发明的精神和范围下，可以做各种的形式和细节上的改变。

Claims (21)

1、一种电子发射材料，包括：

电子发射材料主体；

设置在该电子发射材料主体上的基底金属层；以及

设置在该基底金属层上的热电子发射层。

2、如权利要求1所述的电子发射材料，其中当在真空下将电压施加到所述电子发射材料主体时，所述电子发射材料主体能够通过场发射来发射电子。

3、如权利要求1所述的电子发射材料，其中所述电子发射材料主体是碳纳米管。

4、如权利要求1所述的电子发射材料，其中所述热电子发射层包括BaO、SrO和CaO中的至少之一。

5、如权利要求1所述的电子发射材料，其中所述热电子发射层通过将碳酸盐涂层施加到所述基底金属层并随后加热直到所述涂层分解以释放二氧化碳来形成。

6、如权利要求1所述的电子发射材料，其中所述基底金属层是镍合金，并且包括Mg和Si中至少之一的基于该镍合金重量的大约0.01wt％到大约0.5wt％。

7、如权利要求1所述的电子发射材料，其中所述基底金属层和所述热电子发射层的总厚度为大约1nm到大约1000nm。

8、一种电子发射板，包括：

第一基板；

设置在该第一基板上的阴极；

电连接到该阴极的电子发射材料；以及

与该阴极分隔开的栅极，其中所述电子发射材料包括：

电子发射材料主体；

设置在该电子发射材料主体上的基底金属层；以及

设置在该基底金属层上的热电子发射层。

9、如权利要求8所述的电子发射板，其中所述板可通过场发射来发射电子，并且操作所述板以通过场发射来发射电子系提高所述电子发射材料的温度以发射热电子。

10、如权利要求8所述的电子发射板，其中所述栅极设置在所述第一基板上，所述电子发射板进一步包括设置在所述阴极和第一基板上的第一绝缘层，并且该第一绝缘层设置在所述栅极和阴极之间。

11、如权利要求8所述的电子发射板，其中所述阴极和栅极并行设置在所述第一基板上，

每个所述阴极和栅极都具有设置在其上的所述电子发射材料层，并且

设置在所述阴极上的电子发射材料层与设置在所述栅极上的电子发射材料层以预定的间隙分隔开。

12、如权利要求8所述的电子发射板，进一步包括：

与所述第一基板分隔开的第二基板；

设置在该第二基板上的阳极；和

设置在第二基板上的荧光层。

13、如权利要求12所述的电子发射板，进一步包括面向所述电子发射板设置的显示屏，其中该显示屏包括用于形成图像的多个像素，并且由所述电子发射板产生的光照亮所述显示屏。

14、一种可操作地利用电子的场发射和热电子发射产生电子的电子发射板，该电子发射板包括：

第一基板上的第一电极；

与该第一电极接触的电子发射材料，该电子发射材料包括：

具有金属层的场发射体；和

位于该金属层上的热电子发射层；

第二电极；以及

第三电极，其中，所述电子发射板配置成一旦一个或更多个电信号施加到第一电极、第二电极和第三电极上时，电子发射板就诱导来自所述电子发射材料的电子的场发射和热电子发射。

15、如权利要求14所述的电子发射板，进一步包括设置成接收从所述电子发射材料发射的电子的发光材料，其中一旦该发光材料被从所述电子发射材料发射的电子所激发，就发出可见光。

16、如权利要求14所述的电子发射板，其中所述板的内部空间保持在真空状态下，所述电子发射材料和发光材料设置在该内部空间中，并以预定的距离分开。

17、一种包括电子发射材料主体和热电子发射层的电子发射材料，该电子发射材料通过以下处理过程形成：

提供所述电子发射材料主体；

在所述电子发射材料主体上形成基底金属层；以及

在所述基底金属层上形成所述电子发射层。

18、如权利要求17所述的电子发射材料，其中所述电子发射材料主体是碳纳米管。

19、如权利要求17所述的电子发射材料，其中所述热电子发射材料包括BaO、SrO和CaO中的至少之一。

20、如权利要求19所述的电子发射材料，其中所述热电子发射层通过将BaCO₃、SrCO₃和CaCO₃中的至少之一施加到所述基底金属层上；并

利用原地分解，将BaCO₃、SrCO₃和CaCO₃中的至少之一转换成BaO、SrO和CaO中的至少之一形成。

21、如权利要求17所述的电子发射材料，其中所述基底金属层是镍合金，并且包括Mg和Si中至少之一的基于该镍合金重量的大约0.01wt％到大约0.5wt％。

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