CN101447385A

CN101447385A - 电子发射器及包括该电子发射器的发光装置

Info

Publication number: CN101447385A
Application number: CNA2008101823994A
Authority: CN
Inventors: 李邵罗; 金载明; 金润珍; 文希诚; 朱圭楠; 朴铉基
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2007-11-28
Filing date: 2008-11-28
Publication date: 2009-06-03
Also published as: JP2009135100A; EP2075819B1; DE602008001594D1; US20090134777A1; KR100911011B1; EP2075819A1

Abstract

本发明提供一种电子发射器及包括该电子发射器的发光装置。电子发射器及包括该电子发射器的发光装置具有局部变暗能力。电子发射器包括：基板；第一电极，其彼此隔开并且在基板上沿着第一方向延伸；第二电极，位于第一电极之间并且平行于第一电极延伸；多个第三电极，与第一电极和第二电极电绝缘并且沿着与第一方向交叉的方向延伸；以及第一电子发射单元和第二电子发射单元，分别形成在第一电极和第二电极的侧表面上。

Description

电子发射器及包括该电子发射器的发光装置

技术领域

本发明涉及一种电子发射器及包括该电子发射器的发光装置。

背景技术

当从任意装置发出的光在从外部观看时能够被检测到，该装置被认为是发光装置。在这一点上，发光装置在本领域中是众所周知的。发光装置包括形成在上基板(top substrate)上的阳极和磷光层以及形成在下基板(bottomsubstrate)上的电子发射部分和驱动电极。上基板和下基板的边缘通过密封件彼此结合。然后，在上基板与下基板之间的内部空间中形成真空。因此，上基板和下基板与密封件一起限定出真空室。

驱动电极包括彼此平行设置的阴极和栅电极。电子发射部分可以设置在阴极的侧表面上，其中阴极的该侧表面面对栅电极。驱动电极和电子发射部分构成电子发射单元。

阳极设置在磷光层的第一表面上，其中磷光层的第一表面面对下基板。因此，阳极和磷光层构成发光单元。

发光装置的驱动如下：将预定电压施加到阴极和栅电极，并且将几千伏特(V)的直流(DC)电压(即，阳极电压)施加到阳极。然后，由于阴极与栅电极之间的电压差在电子发射部分周围产生电场，从而从电子发射部分发射电子。发射的电子受到阳极电压吸引而与对应的磷光层碰撞，从而磷光层发光。

然而，在上述发光装置中，当通过将预定驱动电压施加至阴极和栅电极而驱动发光装置时，所有行和列中的电子发射器同时发光。此外，阴极和栅电极设置在相同层中。

发明内容

本发明的实施例提供一种电子发射器及包括该电子发射器的发光装置，其通过包括与阴极和栅电极绝缘的附加电极而能够提供局部变暗能力。

根据本发明的一个实施例，提供一种电子发射装置。该电子发射装置包括：基板；第一电极，其彼此隔开并且在基板上沿着第一方向延伸；第二电极，其位于所述多个第一电极之间并且平行于第一电极延伸；多个第三电极，与第一电极和第二电极电绝缘并且沿着与第一方向交叉的方向延伸；以及第一电子发射单元和第二电子发射单元，分别形成于第一电极和第二电极的侧表面上。

第一电子发射单元和第二电子发射单元可以彼此隔开。

第一电子发射单元和第二电子发射单元中每个的厚度可以小于第一电极和第二电极中每个的厚度。

第一电子发射单元和第二电子发射单元中的每个可以包括碳化物诱导碳。

根据本发明的另一个实施例，提供一种发光装置。该发光装置包括：第一基板；第二基板，与第一基板面对；电子发射单元，位于第一基板的表面上，以及；发光单元，位于第二基板上。电子发射单元包括多个电子发射器。多个电子发射器中的每个包括：多个第一电极，其彼此隔开并且在第一基板上沿着第一方向延伸；多个第二电极，位于多个第一电极之间并且平行于多个第一电极延伸；多个第三电极，与多个第一电极和多个第二电极电绝缘，并且沿着与第一方向交叉的方向延伸；多个第一电子发射单元，位于第一电极的侧表面上；以及多个第二电子发射单元，位于第二电极的侧表面上。所述发光单元包括：第四电极，位于第二基板的表面上；以及磷光层，位于第四电极的第一表面上。第四电极的第一表面面对第一基板。

多个电子发射器中的一个电子发射器可以包括多个第三电极中的一个第三电极。第三电极配置为当电压施加到第三电极时基本防止从第一电子发射单元和第二电子发射单元发射的电子朝向发光单元行进。

多个电子发射器中的一个电子发射器可以包括多个第三电极中的一个第三电极。第三电极配置为当电压没有施加到第三电极时允许从第一电子发射单元和第二电子发射单元发射的电子与磷光层碰撞以发射可见光。

发光装置可以还包括用于为第一电极和第二电极供应电流的布线，其中所述布线设置为与第三电极交叉。

第一电子发射单元和第二电子发射单元可以彼此隔开。

附图说明

通过参照附图详细描述本发明的示例性实施例，本发明的上述及其它特征和方面将变得更为明显，在附图中：

图1为根据本发明一个实施例的发光装置的部分横截面图；

图2为根据本发明一个实施例的图1所示发光器件的电子发射装置的透视图；

图3为根据本发明另一个实施例的图1的发光装置的电子发射单元的俯视图，该发光装置包括图2所示的多个电子发射器；以及

图4和图5为示出根据本发明一个实施例的图1所示发光装置的部分横截面图，用于描述正在驱动中的发光装置。

具体实施方式

下面将参照附图更充分地描述本发明，其中示出了本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式实施，并且不应解释为限于这里阐述的实施例；更确切地，提供这些实施例使得本发明的公开是全面且完整的，并且向本领域技术人员充分传达本发明的思想。

图1为根据本发明一个实施例的发光装置1的部分横截面图。图2为根据本发明一个实施例的图1所示发光装置1的电子发射器22的透视图。图3为根据本发明另一个实施例的图1的发光装置1的电子发射单元20的俯视图，该发光装置1包括多个电子发射器22。

参照图1至图3，发光装置1包括第一基板12和第二基板24，第一基板12和第二基板24被隔开且彼此平行设置。密封件(未示出)设置在第一基板12和第二基板24的边缘上。因此，第一基板12和第二基板24彼此耦接。此外，第一基板12与第二基板24之间的内部空间中的空气被排放到外部，从而在内部空间中形成10^-6托(torr)的真空。因此，第一基板12、第二基板24和密封件限定出真空室。

在第一基板12和第二基板24的每个上位于真空室内的区域可分为显示区和围绕显示区的非显示区，显示区实际上关系到发射可见光。用于发射电子的电子发射单元20(见图3)设置在第二基板24的显示区上。用于发射可见光的发光单元10设置在第一基板12的显示区上。

电子发射单元20包括多个电子发射器22，电子发射器22的发射电流是分别受控的。发光单元10设置在第一基板12上。当发光装置1工作时，发光单元10接收来自设置在第二基板24上的电子发射器22的电子，从而发射可见光。

电子发射单元20配置为双极驱动。

特别地，参照图2，电子发射器22包括：第一电极32，其被彼此隔开(即图2的y轴方向)并且沿第二基板24的第一方向(即图2的x轴方向)延伸；第二电极34，设置在第一电极32之间；以及第一电子发射单元36，其具有小于各第一电极32的厚度并且与第一电极32的侧表面相邻设置，其中第一电极32的侧表面面对第二电极34的侧表面。第二电子发射单元38设置在第二电极34的侧表面上，其中第二电极34的侧表面面对第一电极32，使得各第二电子发射单元38的厚度小于各第二电极34的厚度。第一电极32和第二电极34彼此平行地形成。

在第一电子发射单元36与第二电子发射单元38之间形成间隙，以防止第一电子发射单元36与第二电子发射单元38之间电短路。因此，第一电子发射单元36与第二电子发射单元38被以间距(例如，预定距离)隔开。

如图2所示，第一电子发射单元36和第二电子发射单元38可以均形成为以条形图案沿平行于第一电极32的方向延伸。可选地，尽管图1至图3没有示出，第一电子发射单元36和第二电子发射单元38可以均形成为以彼此隔开的多个图案沿平行于第一电极32和第二电极34的方向延伸。

参照图2，第一连接电极321设置为将第一电极32的第一端相互电耦接从而与第一电极32一起构成第一电极组322。第二连接电极341设置为将第二电极34的第一端相互电耦接从而与第二电极34一起构成第二电极组342。

第一电极32和第二电极34形成在第二基板24上，第一电极32和第二电极34的每个具有大于第一电子发射单元36和第二电子发射单元38的每个的厚度。为实现这一点，第一电极32和第二电极34可以利用厚膜工艺(例如丝网印刷或层叠)或者薄膜工艺(例如溅射或真空镀)来形成。然而，本发明不限于此，并且可采用各种其它方法来形成第一电极32和第二电极34.

第一电子发射单元36和第二电子发射单元38可以包含在真空下被施加电场以发射电子的材料(例如，碳基材料或纳米尺寸材料)。例如，第一电子发射单元36和第二电子发射单元38可以包括选自碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、富勒烯(C₆₀)、硅纳米线或其组合之一的材料。

此外，第一电子发射单元36和第二电子发射单元38可以包括碳化物诱导碳(carbide-driven carbon)。碳化物诱导碳能够通过使用以下方法制备：碳化物化合物与含卤素的气体和元素发生热化学反应，除了从碳化物化合物中提出(extract)碳之外。

碳化物化合物可以是SiC₄、B₄C、TiC、ZrC_x、Al₄C₃、CaC₂、Ti_xTa_yC、Mo_xW_yC、TiN_xC_y或者ZrN_xC_y中的至少一个。含卤素的气体可以是Cl₂、TiCl₄或者F₂。如果第一电子发射单元36和第二电子发射单元38包括碳化物诱导碳，它们具有增强的电子发射均匀性和增加的寿命。

第一电子发射单元36和第二电子发射单元38可使用例如丝网印刷来形成，但是本发明不限于此。即，多种方法可用于形成第一电子发射单元36和第二电子发射单元38。

电子发射单元20配置为具有局部变暗能力。为了实现这一点，在一个实施例中，电子发射器22包括第三电极26。特别地，多个第三电极26形成在第二基板24上沿着第一方向(即x轴方向)延伸：介电层28形成在每个第三电极26上以使第三电极26与第一电极32和第二电极34电绝缘。第一电极32和第二电极34形成在介电层28上。关于第三电极26的局部变暗将在下文描述。

参照图3，电子发射器22以行和列设置在第二基板24的显示区上。第一布线部分42和第二布线部分44设置在电子发射器22的行之间，以沿着列方向电连接相邻电子发射器22，并且将驱动电压施加至各个电子发射器22的第一电极32和第二电极34。

每个第一布线部分42在第二基板24上沿着列方向(即图3的y轴方向)延伸，并且在两个沿着列方向相邻的电子发射器22的两个对应第一电极组322之间电连接该第一布线部分42。每个第二布线部分44沿着平行于第一布线部分42的方向(即图3的y轴方向)延伸，并且在两个沿着列方向相邻的电子发射器22的两个对应第二电极组342之间电连接该第二布线部分44。

在图3中第一布线部分42和第二布线部分44分离地形成，但是本发明不限于此。即，电子发射器22中第一个的第二电极34可以与邻近电子发射器22中第一个的电子发射器22中第二个的第一电极32共用连接电极。特别地，电子发射器22的第二电极34可以从该连接电极的左侧形成，同时电子发射器22的第一电极32可以从该连接电极的右侧形成。即，连接电极能够用作电子发射器22中第一个的第二连接电极341，同时能够用作邻近电子发射器22中第一个的电子发射器22中第二个的第一连接电极321。因此，连接到连接电极的布线部分没有分为第一布线部分42和第二布线部分44，并且能够分别为两个相邻电子发射器22的第一电极32和第二电极34共用。

再参照图1，发光单元10包括第四电极14和磷光层(phosphor layer)16。第四电极14形成在第一基板12面对第二基板24的表面上。磷光层16形成在第四电极14面对第二基板24的表面上。

磷光层16可以由包括红磷光体、绿磷光体和蓝磷光体的混合磷光体形成，其发射白光，并且可以设置在第一基板12的整个显示区上。第四电极14从真空室外部的电源接收电力从而用作阳极电极。

第四电极14可以由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成，以传输从磷光层16发出的可见光。

第四电极14可以由铝形成而具有几埃的厚度，并且可以包括用于经过其传输电子束的微孔。

间隔物(未示出)可以设置在第一基板12与第二基板24之间以承受施加到真空室的压力，并且保持第一基板12与第二基板24之间的预定距离。

关于具有上述结构的发光装置1，根据一个实施例，像素是由电子发射器22之一及与其对应的部分磷光层16定义的。发光装置1的驱动如下：将扫描驱动电压施加到第一布线部分42和第二布线部分44中的一个；将数据驱动电压施加到第一布线部分42和第二布线部分44中的另一个；将寻址电压(address voltage)施加到第三电极26；以及将10kV或更大的直流(DC)电压(即，阳极电压)施加到第四电极14。

然后，在第一电极32与第二电极34之间的电压差大于或等于标准值的像素中，在第一电子发射单元36和第二电子发射单元38周围产生电场，由此从第一电子发射单元36和第二电子发射单元38发射电子(图4和图5中以e-表示)。此时，从没有施加寻址电压的第一电子发射单元36和第二电子发射单元38发出的电子受到施加至第四电极14的阳极电压吸引而与对应的磷光层16碰撞，由此磷光层16发光。从磷光层16发出的可见光通过第一基板12传输。

图4和图5为示出图1所示的发光装置1的部分横截面图，用于描述根据本发明的实施例驱动发光装置1的情况。

根据本实施例，在发光装置1中，扫描驱动电压和数据驱动电压分别交替且重复地施加到第一电极32和第二电极34。在这一点上，第一电极32和第二电极34中被施加低电压的一个构成阴极，而第一电极32和第二电极34中被施加高电压的另一个构成栅电极。

在发光装置1中，扫描驱动电压可以通过第一布线部分42施加到第一电极32上，而数据驱动电压可以通过第二布线部分44施加到第二电极34上，例如在时间间隔(interval)“t1”。然后，在发光装置1中，扫描驱动电压可以通过第二布线部分44施加到第二电极34上，而且数据驱动电压可以通过第一布线部分42施加到第一电极32，例如在时间间隔“t2”。

当扫描驱动电压大于数据驱动电压时，在时间间隔“t1”，第二电极34构成阴极，并且从第二电子发射单元38发射电子(图4中以e^-表示)。在时间间隔“t2”，第一电极32构成阴极，并且从第一电子发射单元36发射电子(图5中以e^-表示)。

通过在时间间隔“t1”和“t2”如图所示交替且重复地驱动第一电子发射单元36和第二电子发射单元38，能够从第一电子发射单元36和第二电子发射单元38交替地发射电子。使用这种双极驱动方法，施加到第一电子发射单元36和第二电子发射单元38的负载减小，因此第一电子发射单元36和第二电子发射单元38的寿命增加，并且第一电子发射单元36和第二电子发射单元38的发射表面的亮度增加。

根据所述实施例，电子发射单元20包括用于局部变暗的第三电极26。特别地，在将寻址电压施加到第三电极26时，从分别被第一电极32和第二电极34驱动的第一电子发射单元36和第二电子发射单元38发射的电子受到电子发射器22吸引，而不是朝向发光单元10的磷光层16行进，因此发光单元10不能发光。另一方面，在没有将寻址电压施加到第三电极26时，从分别被第一电极32和第二电极34驱动的第一电子发射单元36和第二电子发射单元38发射的电子与对应于第一电子发射单元36和第二电子发射单元38的部分磷光层16碰撞，并且发光单元10发光。

就是说，当扫描驱动电压和数据驱动电压中的一个通过电子发射单元20的第一布线部分42施加到第一电极32，扫描驱动电压和数据驱动电压中的另一个通过第二布线部分44施加到第二电极34时，从连接到第一布线部分42的第一电极组322的第一电子发射单元36和连接到第二布线部分44的第二电极组342的第二电子发射单元38交替地发射电子。这里，在包括第三电极26中的一个的一行中在寻址电压被施加到该第三电极26的情况下，发射的电子由于施加到第三电极26的寻址电压而不朝向发光单元10的磷光层16行进，因此发光单元10不能发光。另一方面，在包括第三电极26中的一个的另一行中在寻址电压没有被施加到该第三电极26的情况下，发射的电子受到阳极电压吸引而与磷光层16的对应部分碰撞，因此磷光层16能够发光。

就是说，为了选择不发光的电子发射器22，将电压施加到一列中(即图3中的y轴方向)的电子发射器22的第一电极32和第二电极34而从对应的第一电子发射单元36和第二电子发射单元38发射电子，同时将电压施加到电子发射器22的一行(即图3中的x轴方向)的第三电极26，以防止发射的电子朝向对应的磷光层16行进并与其碰撞，从而不发光。因此，提供了具有局部变暗能力的电子发射器及包括该电子发射器的发光装置。

第一电子发射单元36和第二电子发射单元38的厚度分别小于第一电极32和第二电极34的厚度。特别地，第一电子发射单元36每个的厚度比第一电极32每个的厚度小大约1至10μm，并且第二电子发射单元38每个的厚度比第二电极34每个的厚度小1至10μm。当第一电极32和第二电极34分别与第一电子发射单元36和第二电子发射单元38之间的厚度差为1μm或更小时，阳极电场的屏蔽效应减小。因此，高电压稳定性降低，由此发光装置1的亮度、效率及寿命不能得到提高。当第一电极32和第二电极34分别与第一电子发射单元36和第二电子发射单元38之间的厚度差分别为10μm或更大时，驱动电压由于在第一电极32和第二电极34分别与第一电子发射单元36和第二电子发射单元38之间增加的距离而能够增加。

在上述结构中，第一电子发射单元36和第二电子发射单元38周围的电场随着施加在第一电极32和第二电极34的电压而改变，其中第一电极32和第二电极34形成在第二基板24上且其厚度分别大于第一电子发射单元36和第二电子发射单元38，因此阳极电场的效果关于第一电子发射单元36和第二电子发射单元38而减低。因此，即使当10kV或更大的阳极电压施加到第四电极14以增加发光装置1的发射表面的亮度时，第一电极32和第二电极34减小第一电子发射单元36和第二电子发射单元38周围的电场。因此，能够防止由于阳极电场引起的二极管发射。

在发光装置1中，当阳极电压增大时，发光装置1的发射表面的亮度能够得到增加。此外，能够防止二极管发射，并且能够为每个像素准确地控制亮度。因此，发光装置1具有提高的高电压稳定性，从而最小化真空室中的电弧发生，并且能够防止由于电弧引起的发光装置1的内部结构损坏。

根据本发明的实施例，提供了具有局部变暗能力的电子发射器及包括该电子发射器的发光装置。

根据本发明的实施例，在具有局部变暗能力的电子发射器及包括该电子发射器的发光装置中，电子发射部分彼此面对，并且电子发射部分能够被双极驱动，从而能够提高电子发射部分的寿命和亮度。

根据本发明的实施例，在电子发射器及包括该电子发射器的发光装置中，通过图案化包括碳化物诱导碳的光胶(photo paste)，能够克服不稳定的发射性能，该碳化物诱导碳作为用于形成电子发射部分的材料，并且相比于具有冷负极的传统结构能够获得具有简单冷负极的结构。

尽管参照本发明的示例性实施例具体地示出和描述了本发明，但是本领域的普通技术人员应该理解在不脱离由随附权利要求书定义的本发明的精神和范围的情况下可以在形式和细节上进行各种改变。

本申请要求2007年11月28日在韩国知识产权局申请的韩国专利申请No.10-2007-0121993的优先权，通过引用将其公开的全部内容合并于此。

Claims

1.一种电子发射器，包括：

基板；

多个第一电极，其彼此隔开并且在所述基板上沿着第一方向(y方向)延伸；

多个第二电极，位于所述多个第一电极之间并且平行于所述多个第一电极延伸；

多个第三电极，与所述多个第一电极和所述多个第二电极电绝缘，并且沿着与所述第一方向交叉的方向(x方向)延伸；以及

多个第一电子发射单元和多个第二电子发射单元，分别位于与所述多个第一电极和所述多个第二电极的侧表面相邻的位置。

2.根据权利要求1所述的电子发射器，其中所述第一电子发射单元和所述第二电子发射单元彼此隔开。

3.根据权利要求1所述的电子发射器，其中所述多个第一电子发射单元和所述多个第二电子发射单元中每个的厚度小于所述多个第一电极和所述多个第二电极中每个的厚度。

4.根据权利要求1所述的电子发射器，其中所述多个第一电子发射单元和所述多个第二电子发射单元中的每个包括碳化物诱导碳。

5.一种发光装置，包括：

第一基板；

第二基板，面对所述第一基板；

电子发射单元，位于所述第一基板的表面上，所述电子发射单元包括多个电子发射器，所述多个电子发射器中的每个包括：

多个第一电极，其彼此隔开并且在所述第一基板上沿着第一方向(y

方向)延伸；

多个第二电极，位于所述多个第一电极之间并且平行于所述多个第

一电极延伸；

多个第三电极，与所述多个第一电极和所述多个第二电极电绝缘，

并且沿着与所述第一方向交叉的方向(x方向)延伸；

多个第一电子发射单元，位于所述第一电极的侧表面上；以及

多个第二电子发射单元，位于所述第二电极的侧表面上；和

发光单元，包括：

第四电极，位于所述第二基板的表面上；以及

磷光层，位于所述第四电极的第一表面上，

其中所述第四电极的第一表面面对所述第一基板。

6.根据权利要求5所述的发光装置，

其中所述多个电子发射器中的一个电子发射器包括所述多个第三电极中的一个第三电极，并且

其中所述第三电极配置为当电压施加到所述第三电极时基本防止从所述多个第一电子发射单元和所述多个第二电子发射单元发射的电子朝向所述发光单元行进。

7.根据权利要求5所述的发光装置，

其中所述多个电子发射器中的一个电子发射器包括所述多个第三电极中的对应第三电极，并且

其中所述第三电极配置为当电压没有施加到所述第三电极时允许从所述第一电子发射单元和所述第二电子发射单元发射的电子与所述磷光层碰撞以发射可见光。

8.根据权利要求5所述的发光装置，还包括用于为所述第一电极和所述第二电极供应电流的多个布线，其中所述多个布线与所述多个第三电极交叉。

9.根据权利要求5所述的发光装置，其中所述多个第一电子发射单元和所述多个第二电子发射单元彼此隔开。

10.根据权利要求5所述的发光装置，其中所述多个第一电子发射单元和所述多个第二电子发射单元中每个的厚度小于所述多个第一电极和所述多个第二电极中每个的厚度。

11.根据权利要求5所述的发光装置，其中所述多个第一电子发射单元和所述多个第二电子发射单元中的每个包括碳化物诱导碳。