热电子发射背光装置
阅读：540发布：2020-05-11
专利汇可以提供热电子发射背光装置专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且提供了一种热 电子 发射 背光 装置，包括：彼此隔开预定距离平行设置的第一 基板 和第二基板；第一 阳极 电极 和面对所述第一阳极电极的第二阳极电极，所述第一阳极电极和第二阳极电极分别形成在所述第一基板和所述第二基板的内表面上；在所述第一基板和所述第二基板之间以预定间隔设置并彼此平行的多个 阴极 电极；形成在所述第二阳极电极上的 荧光 层；以及，设置在所述第一基板与所述第二基板之间从而保持其间所述预定距离的多个间隔物，其中，当预定 电压 施加到所述阴极电极时，从所述阴极电极发射出热电子。，下面是热电子发射背光装置专利的具体信息内容。
1.一种热电子发射背光装置，包括：
彼此隔开预定距离平行设置的第一基板和第二基板；
第一阳极电极和面对所述第一阳极电极的第二阳极电极，所述第一阳 极电极和所述第二阳极电极分别形成在所述第一基板和所述第二基板的内 表面上；
在所述第一基板和所述第二基板之间以预定间隔设置并彼此平行的多 个阴极电极；
形成在所述第二阳极电极上的荧光层；以及
设置在所述第一基板与所述第二基板之间从而保持其间所述预定距离 的多个间隔物，
其中，当预定电压施加到所述阴极电极时，从所述阴极电极发射出热 电子。
2.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，其中所述第二阳极电 极是高反射电极。
3.根据权利要求2所述的热电子发射背光装置，其中所述第二阳极电 极由铝形成。
4.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，还包括在所述第二阳 极电极与所述第二基板之间的反射膜。
5.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，还包括所述第二基板 的下表面上的反射膜。
6.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，还包括在所述间隔物 外围上的荧光层。
7.根据权利要求6所述的热电子发射背光装置，其中所述间隔物是将 所述第一阳极电极电连接到所述第二阳极电极上的导电间隔物。
8.根据权利要求7所述的热电子发射背光装置，其中所述间隔物包括：
由非金属形成的圆柱体；以及
形成在所述圆柱体的外围与所述荧光层之间的反射膜。
9.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，其中所述阴极电极由 钨形成。
10.根据权利要求9所述的热电子发射背光装置，其中所述阴极电极 具有10-250μm的直径。
11.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，还包括在所述阴极 电极的外围上的电子发射源材料。
12.根据权利要求11所述的热电子发射背光装置，其中所述电子发射 源材料具有5-20μm的厚度。
13.根据权利要求11所述的热电子发射背光装置，还包括在所述电子 发射源材料表面上的碳族材料。
14.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，还包括在所述第一 阳极电极上的荧光层。
15.根据权利要求1所述的热电子发射背光装置，其中所述第一阳极 电极和所述第二阳极电极是平板形状。
技术领域
本发明涉及一种热电子发射背光装置，更具体而言，涉及一种通过利 用热电子激发荧光层而发射白光的背光装置。
背景技术
发射白光的背光装置安装在液晶显示器(LCD)的背面。常规上，主 要将等离子体型冷阴极电极管用作背光。然而，由于冷阴极电极管使用汞， 所以该冷阴极电极管并不环保，同时由于利用光导板使其更大而致使结构 更加复杂，冷阴极电极管变得越发昂贵。在这一方面，需要无汞且平板型 的背光。示范性背光之一是应用碳纳米管CNT的背光。
图1是常规CNT背光的截面图。
参照图1，在前基板1和后基板4之间设置间隔物(未示出)。前基板 1与后基板4之间的壁(未示出)被密封。在后基板4上形成具有板型形状 或条形形状的阴极电极5。在阴极电极5上形成场致发射源6，比如碳纳米 管(CNT)。在前基板1上形成阳极电极2，其为透明电极。在阳极电极2 上涂敷荧光层3。
当向阴极电极5和阳极电极2施加预定电压时，从场致发射源6发射 电子，碰撞并激发荧光层3。从荧光层3发出的光通过阳极电极2和前基板 1进入LCD面板。
由于电子发射集中在阴极电极5的边缘，所以常规的平面背光装置具 有不均匀的亮度。并且，在以上描述的二电极(diode)结构中，由于对于 电子发射的控制困难，所以不能容易地获得预定量的阳极电流。例如，在 对角线长度为5英寸的CNT背光中，为了获得10,000Cd/m2的亮度，背光 必须以约10kV高电压的阳极电压以及0.5至0.7mA的阳极电流工作。同时， 在二电极结构中，当阳极电极2和阴极电极5之间的距离为5mm时，在5kV 的阳极电压下产生大于几mA的阳极电流量。也就是说，在二电极方法中， 背光以低电压和高电流工作，因此难于实现高效的背光。
已在美国专利No.5760858中公开的三电极(triode)结构场致发射装 置等能够解决以上问题，但由于场致发射显示器(FED)的制造工艺，该背 光的制造工艺复杂。也就是说，与具有简单结构的LCD面板的制造相比， 所述背光通过包括沉积多个薄膜和光刻的半导体制造工艺来制造，由此具 有高的制造成本和低的产量。
图1是常规CNT背光的截面图。
参照图1，在前基板1和后基板4之间设置间隔物(未示出)。前基板 1与后基板4之间的壁(未示出)被密封。在后基板4上形成具有板型形状 或条形形状的阴极电极5。在阴极电极5上形成场致发射源6，比如碳纳米 管(CNT)。在前基板1上形成阳极电极2，其为透明电极。在阳极电极2 上涂敷荧光层3。
当向阴极电极5和阳极电极2施加预定电压时，从场致发射源6发射 电子，碰撞并激发荧光层3。从荧光层3发出的光通过阳极电极2和前基板 1进入LCD面板。
由于电子发射集中在阴极电极5的边缘，所以常规的平面背光装置具 有不均匀的亮度。并且，在以上描述的二电极(diode)结构中，由于对于 电子发射的控制困难，所以不能容易地获得预定量的阳极电流。例如，在 对角线长度为5英寸的CNT背光中，为了获得10,000Cd/m2的亮度，背光 必须以约10kV高电压的阳极电压以及0.5至0.7mA的阳极电流工作。同时， 在二电极结构中，当阳极电极2和阴极电极5之间的距离为5mm时，在5kV 的阳极电压下产生大于几mA的阳极电流量。也就是说，在二电极方法中， 背光以低电压和高电流工作，因此难于实现高效的背光。
已在美国专利No.5760858中公开的三电极(triode)结构场致发射装 置等能够解决以上问题，但由于场致发射显示器(FED)的制造工艺，该背 光的制造工艺复杂。也就是说，与具有简单结构的LCD面板的制造相比， 所述背光通过包括沉积多个薄膜和光刻的半导体制造工艺来制造，由此具 有高的制造成本和低的产量。
发明内容
本发明通过在后基板与前基板之间的空间中利用热电子发射单元，提 供了一种具有高亮度的热电子发射背光装置。
根据本发明的一方面，提供了一种热电子发射背光装置，包括：彼此 隔开预定距离而平行设置的第一基板和第二基板；第一阳极电极和面对所 述第一阳极电极的第二阳极电极，所述第一阳极电极和第二阳极电极分别 形成在所述第一基板和所述第二基板的内表面上；在所述第一基板和所述 第二基板之间以预定间隔设置并彼此平行的多个阴极电极；形成在所述第 二阳极电极上的荧光层；以及，设置在所述第一基板与所述第二基板之间 从而保持其间所述预定距离的多个间隔物，其中，当预定电压施加到所述 阴极电极时，从所述阴极电极发射出热电子。
所述第二阳极电极可以是高反射材料。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述第二阳极电极与所述 第二基板之间的反射膜。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括所述第二基板的下表面上的 反射膜。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括所述间隔物外围上的荧光 层。
所述间隔物可以是将所述第一阳极电极电连接到所述第二阳极电极上 的导电间隔物。
所述间隔物可以包括由非金属形成的圆柱体以及形成在所述圆柱体的 外围与所述荧光层之间的反射膜。
所述阴极电极可以由钨形成。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述阴极电极的外围上的 电子发射源材料。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述电子发射源的表面上 的碳族材料。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述第一阳极电极上的荧 光层。
附图说明
通过参照附图详细描述其示范性实施例，本发明的以上和其他特征及 优点将变得更加明显，其中：
图1是用于LCD的常规背光装置的截面图；
图2A和2B是示出根据本发明一实施例的热电子发射背光装置的截面 图；
图3是示出根据本发明一实施例的热电子发射背光装置中热电子流的 仿真结果的图；
图4是自根据本发明一实施例的背光的光发射的照片图像；以及
图5A和5B是示出根据本发明另一实施例的热电子发射背光装置的截 面图。
根据本发明的一方面，提供了一种热电子发射背光装置，包括：彼此 隔开预定距离而平行设置的第一基板和第二基板；第一阳极电极和面对所 述第一阳极电极的第二阳极电极，所述第一阳极电极和第二阳极电极分别 形成在所述第一基板和所述第二基板的内表面上；在所述第一基板和所述 第二基板之间以预定间隔设置并彼此平行的多个阴极电极；形成在所述第 二阳极电极上的荧光层；以及，设置在所述第一基板与所述第二基板之间 从而保持其间所述预定距离的多个间隔物，其中，当预定电压施加到所述 阴极电极时，从所述阴极电极发射出热电子。
所述第二阳极电极可以是高反射材料。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述第二阳极电极与所述 第二基板之间的反射膜。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括所述第二基板的下表面上的 反射膜。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括所述间隔物外围上的荧光 层。
所述间隔物可以是将所述第一阳极电极电连接到所述第二阳极电极上 的导电间隔物。
所述间隔物可以包括由非金属形成的圆柱体以及形成在所述圆柱体的 外围与所述荧光层之间的反射膜。
所述阴极电极可以由钨形成。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述阴极电极的外围上的 电子发射源材料。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述电子发射源的表面上 的碳族材料。
所述热电子发射背光装置可以进一步包括在所述第一阳极电极上的荧 光层。
附图说明
通过参照附图详细描述其示范性实施例，本发明的以上和其他特征及 优点将变得更加明显，其中：
图1是用于LCD的常规背光装置的截面图；
图2A和2B是示出根据本发明一实施例的热电子发射背光装置的截面 图；
图3是示出根据本发明一实施例的热电子发射背光装置中热电子流的 仿真结果的图；
图4是自根据本发明一实施例的背光的光发射的照片图像；以及
图5A和5B是示出根据本发明另一实施例的热电子发射背光装置的截 面图。
具体实施方式
现将参照附图更充分地描述根据本发明的热电子发射背光装置，附图 中示出了本发明的示范性实施例。在附图中，为清楚起见，夸大了层和区 域的厚度。
图2A和2B是示出根据本发明一实施例的热电子发射反射型背光装置 的截面图。
参照图2A和2B，第一基板110和第二基板120通过间隔物140而彼 此隔开预定距离，例如5-50mm。第一基板110可以由透明材料形成，比 如玻璃。从荧光层124发射的光穿过第一基板110和LCD的背面。在平板 形状的第一基板110的内表面上设置第一阳极电极112，其可以是ITO透明 电极。在平板形状的第二基板120的内表面上设置第二阳极电极122。在第 一阳极电极112和第二阳极电极122之间设置彼此平行的多个阴极电极 130。阴极电极130可以分别具有圆柱形形状。在阴极电极130的外表面上 形成比如(Ba，Sr，Ca)CO3的热电子发射材料层132，其具有5-20μm的厚度。
可以在热电子发射材料层132的表面上涂敷电子发射源134，例如碳族 材料，比如CNT或石墨粉。
阴极电极130可以由直径为10-250μm的钨W形成。热电子发射材料 层132可以形成至10μm的厚度。阴极电极130可以分别设置成距第一和第 二阳极电极112和122的距离为0.3-20mm。
可以将3-30kV的直流(DC)电压Va分别施加到第一阳极电极112 和第二阳极电极122。如图2A中所示，当间隔物140由导电材料形成时， 相同的电压施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122。依据阴极电极 130的材料和长度，可以将几至几十伏的DC或AC电压施加到阴极电极130 的两端。
第一阳极电极112可以是由例如ITO形成的透明电极。尽管在图2A和 2B中没有示出，但可以在第一阳极电极112的内表面上形成预定厚度、例 如0.2至6μm的荧光层。荧光层被热电子发射材料层132发射的热电子和 电子发射源134发射的电子激发并发出可见光。
第二阳极电极122可以由高反射率材料形成，比如Al。在第二阳极电 极122上形成预定厚度、例如3至15μm的荧光层124。荧光层124被热电 子发射材料层132发射的热电子和电子发射源134发射的电子激发并发出 可见光。
在图2A和2B中，如果在第一阳极电极112上没有涂敷荧光层，则背 光装置是反射型的，如果在第一阳极电极112上涂敷了荧光层，则背光装 置是反射型和透射型的组合。
在第一基板110与第二基板120之间的外缘(outer rim)上形成壁架 (wall frame)160。壁架160与熔融的玻璃料结合从而密封背光装置的内侧。 阴极电极130可以形成为穿过壁架160，并且每个阴极电极130的至少一端 被拉伸到外部。可以通过用于拉伸真空荧光显示器(VFD)中的灯丝的常 规技术来形成阴极电极130的拉伸结构。因此，将省略对其的详细描述。
间隔物140由比如玻璃的陶瓷材料或铝形成并且可以以厚度约为50- 500μm的圆柱体形成。
可以在间隔物140的外围上涂敷厚度为0.02-1μm的金属层。当在间 隔物140的外围涂敷金属层142时，第一阳极电极112电连接到第二阳极 电极122。因此，施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122的电压Va 是相同的。当不形成金属层142时，不同的电压Va分别施加到第一阳极电 极112和第二阳极电极122。
并且，可以在金属层142的外表面上涂敷厚度为3至10μm的荧光层 144。荧光层144通过加速的电子被激发并发出可见光。在这种情况下，金 属层142可以由高反射率材料形成，比如Al。
现将参照图2A和2B描述根据本发明一实施例的场致发射型热电子发 射背光装置的操作。
将10kV的DC电压施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122，并 将8V的DC电压施加到阴极电极130的两端。由此，从热电子发射材料层 132发射出热电子，所述电子激发荧光层124和144。然后，荧光层124和 144发出白色可见光，并且该白色可见光通过第一阳极电极112和第一基板 110被提供给LCD面板。在这种情况下，通过作为反射膜的第二阳极电极 122处的反射，朝向第二基板120前进的白光朝向第一基板110前进。尽管 在图2A中没有示出，但如果在第一阳极电极112上形成荧光层，则被热电 子激发的荧光层发出白光。该白光穿过荧光层朝向第一基板110前进。
在图2A和2B中，如果在热电子发射材料层132的表面上涂敷电子发 射源134，即CNT，则CNT也通过场致发射效应而发射冷电子。所述冷电 子也能够激发荧光层124和144从而从荧光层124和144产生白色可见光。
图3是示出根据本发明一实施例的热电子发射背光装置中热电子流的 仿真结果的图。5kV和4.5kV分别施加到第一阳极电极(上部阳极)和第二 阳极电极(下部阳极)。该仿真与相同的电压施加到第一和第二阳极电极是 类似的。
参照图3，响应于施加到阴极电极130上的电压而从热电子发射材料层 132发射的热电子由于在背光装置中重叠而均匀地分布。因此，根据本发明 的热电子发射背光装置能够具有均匀的亮度并且能够用于大尺寸LCD。尽 管在图3中没有示出，但在根据本发明一实施例的背光装置中，可以通过 改变施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122的电压来控制热电子的 分散程度。例如，当将比施加到第一阳极电极112上的电压更高的电压施 加到第二阳极电极122时，相对于第一阳极电极112，自阴极电极130的相 对多的热电子能够到达第二阳极电极122，由此能够实现反射型背光。
图4是自根据本发明一实施例的背光装置的光发射的照片图像。用于 图4中的阴极电极130由厚度为10μm的钨W形成。在厚度为10μm的阴 极电极130的外围表面上涂敷由(Ba，Sr，Ca)CO3形成的热电子发射材料层 132。阴极电极130的对角线长度为5英寸并且将6V的电压施加到其上。 10kV的电压共同施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122两者。第一 基板110设置成与第二基板120离开15mm。正如图4中所看到的，即使仅 使用一个阴极电极(图4中的阴极电极由黑线表示)，背光装置的亮度在5 英寸的基板上也是均匀的，并且亮度值高达12,000Cd/m2。
在图2A和2B中，第二阳极电极122由作为高反射材料的铝Al形成， 但本发明不限于此。第二阳极电极122的目的是反射电子。因此，可以在 第二阳极电极122与第二基板120之间或者在第二基板120的下表面上设 置额外的反射层、比如Al层，并且可以将比如ITO电极的透明电极用作第 二阳极电极122。
图5A和5B是示出根据本发明另一实施例的热电子发射背光装置的截 面图。相同的附图标记用于表示与图2中示出的相同的元件，并由此将省 略对其的详细描述。
参照图5A和5B，第一基板210和第二基板220通过间隔物240隔开 预定距离。第一基板210可以由透明材料形成，比如玻璃。第一基板210 是从荧光层214发射的光穿过的部件，并设置在LCD的背面上。在平板形 状的第一基板210的内表面上设置第一阳极电极212，其可以是ITO透明电 极。在平板形状的第二基板220的内表面上设置第二阳极电极222。在第一 阳极电极212和第二阳极电极222之间设置彼此平行的多个阴极电极230。 阴极电极230可以分别具有圆柱形形状。在阴极电极230的外表面上形成 比如(Ba，Sr，Ca)CO3的热电子发射材料层232。
可以在热电子发射材料层232的表面上涂敷电子发射源234，例如碳族 材料，比如CNT或石墨粉。
阴极电极230可以由直径为10-250μm的钨W形成。阴极电极230可 以设置成距第一和第二阳极电极212和222的距离为0.3-20mm。
可以将3-20kV的直流(DC)电压Va施加到第一阳极电极212和第 二阳极电极222，并且依据阴极电极230的材料和长度，可以将几至几十伏 的DC或AC电压Vc施加到阴极电极230。
可以在第一阳极电极212上涂敷预定厚度、例如0.2至6μm的荧光层 214。可以在第二阳极电极222的内表面上涂敷预定厚度、例如3至15μm 的荧光层224。在其被热电子发射材料层232发射的热电子和电子发射源材 料234发射的电子激发时，荧光层214和224发出可见光。
第二阳极电极222可以由具有高反射率的材料形成，比如Al。
间隔物240由比如玻璃的陶瓷材料或铝形成并且可以以厚度约为50- 500μm的圆柱体形成。可以在间隔物240的外围表面上进一步形成厚度约 为3-10μm的的荧光层244。
可以在间隔物240与荧光层244之间进一步形成高反射材料膜，比如 Al反射膜242。
在第一基板210与第二基板220之间的外缘上形成壁架260。壁架260 与熔融的玻璃料结合从而密封背光装置的内侧。阴极电极230可以形成为 穿过壁架260，并且每个阴极电极230的至少一端被拉伸到外部。
现将参照图5A和5B描述场致发射型热电子发射背光装置的操作。
将10kV的DC电压施加到第一阳极电极212和第二阳极电极222，并 将8V的DC电压施加到阴极电极230的两端。由此，从热电子发射材料层 232发射出热电子，所述电子激发荧光层214、224和244。然后，荧光层 214、224和244发出白色可见光，并且该白色可见光通过第一阳极电极212 和第一基板210被提供给LCD面板。
在图5中，在热电子发射材料层232的表面上涂敷电子发射源234、即 CNT的情况下，能够从CNT发射出冷电子。所述冷电子也能够激发荧光层 214、224和244，并由此能够产生白色可见光。
根据本发明的热电子发射背光装置利用了第一阳极电极以及第二阳极 电极。因此，从阴极电极发射的热电子能够在第一和第二阳极电极之间均 匀地分布，由此改善了亮度。因此，不需要漫射体，由此降低了制造成本。
并且，能够仅利用阳极电极、其上形成有荧光层的玻璃基板以及用于 形成阴极电极的线路来容易地制造所述背光装置。
尽管已经参照其示范性实施例具体表示并描述了本发明，但本领域普 通技术人员应理解的是，在不偏离由权利要求限定的本发明的精神和范围 的前提下，可以对本发明进行形式和细节上的各种变化。
图2A和2B是示出根据本发明一实施例的热电子发射反射型背光装置 的截面图。
参照图2A和2B，第一基板110和第二基板120通过间隔物140而彼 此隔开预定距离，例如5-50mm。第一基板110可以由透明材料形成，比 如玻璃。从荧光层124发射的光穿过第一基板110和LCD的背面。在平板 形状的第一基板110的内表面上设置第一阳极电极112，其可以是ITO透明 电极。在平板形状的第二基板120的内表面上设置第二阳极电极122。在第 一阳极电极112和第二阳极电极122之间设置彼此平行的多个阴极电极 130。阴极电极130可以分别具有圆柱形形状。在阴极电极130的外表面上 形成比如(Ba，Sr，Ca)CO3的热电子发射材料层132，其具有5-20μm的厚度。
可以在热电子发射材料层132的表面上涂敷电子发射源134，例如碳族 材料，比如CNT或石墨粉。
阴极电极130可以由直径为10-250μm的钨W形成。热电子发射材料 层132可以形成至10μm的厚度。阴极电极130可以分别设置成距第一和第 二阳极电极112和122的距离为0.3-20mm。
可以将3-30kV的直流(DC)电压Va分别施加到第一阳极电极112 和第二阳极电极122。如图2A中所示，当间隔物140由导电材料形成时， 相同的电压施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122。依据阴极电极 130的材料和长度，可以将几至几十伏的DC或AC电压施加到阴极电极130 的两端。
第一阳极电极112可以是由例如ITO形成的透明电极。尽管在图2A和 2B中没有示出，但可以在第一阳极电极112的内表面上形成预定厚度、例 如0.2至6μm的荧光层。荧光层被热电子发射材料层132发射的热电子和 电子发射源134发射的电子激发并发出可见光。
第二阳极电极122可以由高反射率材料形成，比如Al。在第二阳极电 极122上形成预定厚度、例如3至15μm的荧光层124。荧光层124被热电 子发射材料层132发射的热电子和电子发射源134发射的电子激发并发出 可见光。
在图2A和2B中，如果在第一阳极电极112上没有涂敷荧光层，则背 光装置是反射型的，如果在第一阳极电极112上涂敷了荧光层，则背光装 置是反射型和透射型的组合。
在第一基板110与第二基板120之间的外缘(outer rim)上形成壁架 (wall frame)160。壁架160与熔融的玻璃料结合从而密封背光装置的内侧。 阴极电极130可以形成为穿过壁架160，并且每个阴极电极130的至少一端 被拉伸到外部。可以通过用于拉伸真空荧光显示器(VFD)中的灯丝的常 规技术来形成阴极电极130的拉伸结构。因此，将省略对其的详细描述。
间隔物140由比如玻璃的陶瓷材料或铝形成并且可以以厚度约为50- 500μm的圆柱体形成。
可以在间隔物140的外围上涂敷厚度为0.02-1μm的金属层。当在间 隔物140的外围涂敷金属层142时，第一阳极电极112电连接到第二阳极 电极122。因此，施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122的电压Va 是相同的。当不形成金属层142时，不同的电压Va分别施加到第一阳极电 极112和第二阳极电极122。
并且，可以在金属层142的外表面上涂敷厚度为3至10μm的荧光层 144。荧光层144通过加速的电子被激发并发出可见光。在这种情况下，金 属层142可以由高反射率材料形成，比如Al。
现将参照图2A和2B描述根据本发明一实施例的场致发射型热电子发 射背光装置的操作。
将10kV的DC电压施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122，并 将8V的DC电压施加到阴极电极130的两端。由此，从热电子发射材料层 132发射出热电子，所述电子激发荧光层124和144。然后，荧光层124和 144发出白色可见光，并且该白色可见光通过第一阳极电极112和第一基板 110被提供给LCD面板。在这种情况下，通过作为反射膜的第二阳极电极 122处的反射，朝向第二基板120前进的白光朝向第一基板110前进。尽管 在图2A中没有示出，但如果在第一阳极电极112上形成荧光层，则被热电 子激发的荧光层发出白光。该白光穿过荧光层朝向第一基板110前进。
在图2A和2B中，如果在热电子发射材料层132的表面上涂敷电子发 射源134，即CNT，则CNT也通过场致发射效应而发射冷电子。所述冷电 子也能够激发荧光层124和144从而从荧光层124和144产生白色可见光。
图3是示出根据本发明一实施例的热电子发射背光装置中热电子流的 仿真结果的图。5kV和4.5kV分别施加到第一阳极电极(上部阳极)和第二 阳极电极(下部阳极)。该仿真与相同的电压施加到第一和第二阳极电极是 类似的。
参照图3，响应于施加到阴极电极130上的电压而从热电子发射材料层 132发射的热电子由于在背光装置中重叠而均匀地分布。因此，根据本发明 的热电子发射背光装置能够具有均匀的亮度并且能够用于大尺寸LCD。尽 管在图3中没有示出，但在根据本发明一实施例的背光装置中，可以通过 改变施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122的电压来控制热电子的 分散程度。例如，当将比施加到第一阳极电极112上的电压更高的电压施 加到第二阳极电极122时，相对于第一阳极电极112，自阴极电极130的相 对多的热电子能够到达第二阳极电极122，由此能够实现反射型背光。
图4是自根据本发明一实施例的背光装置的光发射的照片图像。用于 图4中的阴极电极130由厚度为10μm的钨W形成。在厚度为10μm的阴 极电极130的外围表面上涂敷由(Ba，Sr，Ca)CO3形成的热电子发射材料层 132。阴极电极130的对角线长度为5英寸并且将6V的电压施加到其上。 10kV的电压共同施加到第一阳极电极112和第二阳极电极122两者。第一 基板110设置成与第二基板120离开15mm。正如图4中所看到的，即使仅 使用一个阴极电极(图4中的阴极电极由黑线表示)，背光装置的亮度在5 英寸的基板上也是均匀的，并且亮度值高达12,000Cd/m2。
在图2A和2B中，第二阳极电极122由作为高反射材料的铝Al形成， 但本发明不限于此。第二阳极电极122的目的是反射电子。因此，可以在 第二阳极电极122与第二基板120之间或者在第二基板120的下表面上设 置额外的反射层、比如Al层，并且可以将比如ITO电极的透明电极用作第 二阳极电极122。
图5A和5B是示出根据本发明另一实施例的热电子发射背光装置的截 面图。相同的附图标记用于表示与图2中示出的相同的元件，并由此将省 略对其的详细描述。
参照图5A和5B，第一基板210和第二基板220通过间隔物240隔开 预定距离。第一基板210可以由透明材料形成，比如玻璃。第一基板210 是从荧光层214发射的光穿过的部件，并设置在LCD的背面上。在平板形 状的第一基板210的内表面上设置第一阳极电极212，其可以是ITO透明电 极。在平板形状的第二基板220的内表面上设置第二阳极电极222。在第一 阳极电极212和第二阳极电极222之间设置彼此平行的多个阴极电极230。 阴极电极230可以分别具有圆柱形形状。在阴极电极230的外表面上形成 比如(Ba，Sr，Ca)CO3的热电子发射材料层232。
可以在热电子发射材料层232的表面上涂敷电子发射源234，例如碳族 材料，比如CNT或石墨粉。
阴极电极230可以由直径为10-250μm的钨W形成。阴极电极230可 以设置成距第一和第二阳极电极212和222的距离为0.3-20mm。
可以将3-20kV的直流(DC)电压Va施加到第一阳极电极212和第 二阳极电极222，并且依据阴极电极230的材料和长度，可以将几至几十伏 的DC或AC电压Vc施加到阴极电极230。
可以在第一阳极电极212上涂敷预定厚度、例如0.2至6μm的荧光层 214。可以在第二阳极电极222的内表面上涂敷预定厚度、例如3至15μm 的荧光层224。在其被热电子发射材料层232发射的热电子和电子发射源材 料234发射的电子激发时，荧光层214和224发出可见光。
第二阳极电极222可以由具有高反射率的材料形成，比如Al。
间隔物240由比如玻璃的陶瓷材料或铝形成并且可以以厚度约为50- 500μm的圆柱体形成。可以在间隔物240的外围表面上进一步形成厚度约 为3-10μm的的荧光层244。
可以在间隔物240与荧光层244之间进一步形成高反射材料膜，比如 Al反射膜242。
在第一基板210与第二基板220之间的外缘上形成壁架260。壁架260 与熔融的玻璃料结合从而密封背光装置的内侧。阴极电极230可以形成为 穿过壁架260，并且每个阴极电极230的至少一端被拉伸到外部。
现将参照图5A和5B描述场致发射型热电子发射背光装置的操作。
将10kV的DC电压施加到第一阳极电极212和第二阳极电极222，并 将8V的DC电压施加到阴极电极230的两端。由此，从热电子发射材料层 232发射出热电子，所述电子激发荧光层214、224和244。然后，荧光层 214、224和244发出白色可见光，并且该白色可见光通过第一阳极电极212 和第一基板210被提供给LCD面板。
在图5中，在热电子发射材料层232的表面上涂敷电子发射源234、即 CNT的情况下，能够从CNT发射出冷电子。所述冷电子也能够激发荧光层 214、224和244，并由此能够产生白色可见光。
根据本发明的热电子发射背光装置利用了第一阳极电极以及第二阳极 电极。因此，从阴极电极发射的热电子能够在第一和第二阳极电极之间均 匀地分布，由此改善了亮度。因此，不需要漫射体，由此降低了制造成本。
并且，能够仅利用阳极电极、其上形成有荧光层的玻璃基板以及用于 形成阴极电极的线路来容易地制造所述背光装置。
尽管已经参照其示范性实施例具体表示并描述了本发明，但本领域普 通技术人员应理解的是，在不偏离由权利要求限定的本发明的精神和范围 的前提下，可以对本发明进行形式和细节上的各种变化。
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