CN1959918A - 电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

一种电子发射显示器，包括彼此相对并形成一真空封装的第一基板和第二基板，形成在第一基板上的多个驱动电极，由所述驱动电极控制的多个电子发射区，设置于所述驱动电极上、与该驱动电极绝缘并且带有使电子束通过其中的多个第一开口的聚焦电极，形成在第二基板表面上的多个荧光物质层，形成在所述荧光物质层表面上的阳极电极，和用来保持第一基板与第二基板之间间隙的多个间隔物。所述聚焦电极包括用于形成势阱的电势控制单元，并且该电势控制单元形成在至少两个第一开口之间并对应所述间隔物。所述势阱可吸引电子束，以增强电子束的方向性。

Description

电子发射显示器

技术领域

本发明涉及电子发射显示器，更具体地，涉及一种通过改进聚焦电极能有效聚焦电子发射区发射的电子束的电子发射显示器。

背景技术

通常，根据电子源的种类，电子发射元件可以分为热阴极型和冷阴极型。

存在若干类型的冷阴极电子发射元件，包括场发射体阵列(FEA)元件、表面传导发射体(SCE)元件、金属-绝缘体-金属(MIM)元件和金属-绝缘体-半导体(MIS)元件。

FEA元件包括电子发射区和用作驱动电极的阴极电极及栅电极。电子发射区由相对低功函数和/或相对高纵横比的材料形成，例如，基于钼(Mo)材料、基于硅(Si)材料，或者诸如碳纳米管(CNT)、石墨和类金刚石碳(DLC)之类的基于碳材料，使得电子发射区处于真空环境(或真空状态)下的电场时，能够有效地发射电子。在由基于钼材料或者基于硅材料形成时，电子发射区形成为尖端结构。

电子发射元件排列在第一基板上形成了电子发射装置。光发射单元(具有荧光物质层和阳极电极)形成于第二基板上。第一基板、第二基板、电子发射装置和光发射单元构成了电子发射显示器。

电子发射装置包括电子发射区和用作扫描电极和数据电极的多个驱动电极。电子发射区和驱动电极控制每个像素的开/关操作和发射电子的数量。电子发射区发射的电子可激发荧光物质层以显示图像(可以为预定的)。

第一基板和第二基板在它们的周边使用密封元件密封在一起，而第一基板和第二基板之间的内部空间被排空以形成真空封装。另外，多个间隔物设置在第一基板和第二基板之间的真空封装内，防止基板被真空封装的内外压差损坏或破坏。

间隔物暴露在电子发射区发射的电子在其内移动的真空封装的内部空间。这些间隔物由碰撞它们的电子正向充电或者负向充电。这些带电的间隔物通过吸引或者排斥电子而使电子束路径变形，结果是，增加了荧光物质层的非电子发射区。

例如，当间隔物被正向充电时，该间隔物吸引电子，使得相对大量的电子碰撞该间隔物附近的荧光物质层部分。结果是，间隔物周围的荧光物质层部分的亮度高于其他部分的亮度。这种情形下，在屏幕上能检测到(看到)这些间隔物。

为了减少或者防止电子束路径的变形，可以将间隔物涂敷上绝缘材料，或者可以将间隔物与电极相连来释放累积在间隔物上的电荷。

然而，由于间隔物与电极之间的连接存在缺陷，电荷并不能得到有效地释放。

发明内容

本发明的一方面在于提供了电子发射显示器，能够通过改变电子束周围的等势线，补偿由于间隔物上积累的正电荷或者负电荷而引发的电子束的变形(或者扫描变形)。

根据本发明的一个示例性实施例，提供的电子发射显示器包括：彼此相对以形成真空封装的第一基板和第二基板、形成在第一基板上的多个驱动电极、由所述驱动电极控制的多个电子发射区、置于所述驱动电极上并与该驱动电极绝缘的聚焦电极，该聚焦电极带有使电子束通过其中的多个第一开口、形成在第二基板表面上的多个荧光物质层、形成在所述荧光物质层表面上的阳极电极，和用于保持第一基板与第二基板之间间隙的多个间隔物。其中所述聚焦电极包括用于形成势阱的电势控制单元，该电势控制单元形成在至少两个第一开口之间并对应所述间隔物。

所述电势控制单元通过移除所述聚焦电极的一部分而形成。

所述电势控制单元包括形成在聚焦电极上的第二开口，以露出形成在所述聚焦电极下面的绝缘层。

所述聚焦电极可以形成为单一体，而所述间隔物设置于该聚焦电极上。

所述间隔物可以为壁型间隔物。

所述电势控制单元可以形成为对应于间隔物长度的单一部分，或者，可选择地，所述电势控制单元可以分成对应每个间隔物长度的至少两个部分。

所述电势控制单元的每个部分可以对应聚焦电极的每个第一开口。

所述间隔物可以形成为圆柱形。

所述电势控制单元可以形成为矩形形状。

所述驱动电极可以包括在上面形成有绝缘层的多个阴极电极，和形成在所述阴极电极上并与阴极电极交叉的多个栅电极。所述电子发射区形成在所述阴极电极上并位于所述阴极电极与栅电极的各个相交区域。

所述聚焦电极内的每个第一开口可以与所述阴极电极和栅电极的每个相交区域一一对应。

所述电子发射区可由选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米丝和上述材料的组合所组成的组中的一种材料制成。

附图说明

附图结合本公开内容，描述了本发明示例性实施例，并结合本说明书解释了本发明的原理。

图1为本发明一个实施例的电子发射显示器的局部分解透视图；

图2为图1所示的电子发射显示器的局部截面图；

图3为图1所示的电子发射显示器的局部截面图；

图4为本发明另一个实施例的电子发射显示器的局部顶视图；以及

图5为本发明又一个实施例的电子发射显示器的局部顶视图。

具体实施方式

下面的详细描述只是通过图示的方式示出和描述了本发明的几个示例性实施例。本领域技术人员应该认识到，本发明能够以许多不同的方式来实施，其结构并不局限于此处所列出的这些实施例。

图1到图3所示为本发明一个实施例的电子发射显示器1。

参照图1和图2，电子发射显示器1包括彼此相对并分隔一定距离(该距离可以预先设定)的第一基板2和第二基板4。在第一基板2和第二基板4的周边提供了密封构件(未示出)，以将二者密封在一起。第一基板2和第二基板4以及所述密封构件所限定的空间被排空，以形成一个真空度保持在大约10^-6托的真空封装(或腔)。

多个电子发射元件排列在第一基板2上，形成了电子发射装置100。电子发射显示器1由电子发射装置100和形成在第二基板4上的光发射单元200组成。

多个阴极电极(第一驱动电极)6在第一基板2上布置成沿一个方向(图1中的y轴方向)延伸的条形图案，而第一绝缘层8形成在第一基板2上以覆盖所述阴极电极6。多个栅电极(第二驱动电极)10在第一绝缘层8上形成为沿与阴极电极6垂直相交的一个方向(图1中的x轴方向)延伸的条形图案。

阴极电极6与栅电极10的每个相交区域都限定了一个单位像素。一个或者多个电子发射区12形成在阴极电极6上的每个单位像素处。对应于电子发射区12的开口82和102分别形成在第一绝缘层8和栅电极10上，以便暴露出电子发射区12。

电子发射区域12可由诸如碳质材料和/或纳米尺寸材料的一种材料制成，当处于真空环境下向电子发射区12施加电场时，这种材料可发射电子。例如，电子发射区12可以由碳纳米管(CNT)、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳(DLC)、C₆₀、硅纳米丝，或上述材料的组合形成。

可选择地，电子发射区12可以形成为基于钼和/或硅的尖端结构。

电子发射区12可以沿着各阴极电极6和栅电极10中的一个的长度方向一线排列。每个电子发射区12可以带有平坦的圆形上表面。不过，电子发射区12并不限于上面所描述的排列和形状。

在以上的描述中，虽然在一个实施例中描述了栅电极10置于阴极电极6上方并将第一绝缘层8插置于二者之间的情况，但本发明并不局限于此。也就是说，所述栅电极也可以置于阴极电极的下方并将第一绝缘层插置于二者之间。在这种情况下，所述电子发射区可以形成在位于第一绝缘层上的所述阴极电极的侧壁上。

第二绝缘层16形成于第一绝缘层8上并同时覆盖栅电极10，而聚焦电极14形成于第二绝缘层16上。栅电极10与聚焦电极14通过第二绝缘层16绝缘。使电子束通过其中的开口142和162形成在聚焦电极14和第二绝缘层16之中。

聚焦电极14的每个开口142对应每个单位像素而形成，以聚焦对每个单位像素所发射的电子。可选择地，聚焦电极14的每个开口142可以对应栅电极10的每个开口102而形成，以分别聚焦每个电子发射区12所发射的电子。本实施例所示为前者情况。

另外，聚焦电极14可以形成于第二绝缘层16的整个表面上，或者，形成为具有多个部分的一定(或者预定的)图案。

现在对光发射单元200进行描述。荧光物质层18，例如红色荧光物质层18R、绿色荧光物质层18G和蓝色荧光物质层18B形成在第二基板4的面对第一基板2的一个表面上。在红色荧光物质层18R、绿色荧光物质层18G和蓝色荧光物质层18B之间设置黑层20，以增强屏幕对比度。荧光物质层18可以对应在第一基板2上所限定的单位像素而形成。

用诸如铝的导电材料在荧光物质层18和黑层20上形成阳极电极22。阳极电极22通过接收加速电子束所需的高电压，并朝向第二基板4反射由荧光物质层18向第一基板2发射的可见光线，用于增强屏幕亮度。

可选择地，阳极电极22能够由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料制成，而非由金属材料制成。在这种情况下，阳极电极22形成在第二基板4上，而荧光物质层18和黑层20形成在阳极电极22上。可选择地，阳极电极22可以包括透明导电层和金属层。

间隔物24被设置在第一基板2与第二基板4之间，用于在第一基板2与第二基板4之间均匀地保持间隙。间隔物24是对应黑层20设置的，使得间隔物24不会妨碍荧光物质层18。在图1中，所示的是壁型间隔物。

根据本实施例，为了给电子束提供方向性，聚焦电极14包括用来形成势阱的电势控制单元。如图1所示，所述电势控制单元是通过消除聚焦电极14的一部分而形成的。该电势控制单元包括形成在聚焦电极14之中的开口144，以露出第二绝缘层16。下文中，为了描述方便，使电子束通过的开口称为第一开口，而用于所述电势控制单元的开口称为第二开口。

如图2所示，第二开口144形成一个相对于第二基板4凹入的势阱E，使得沿聚焦电极14的表面形成的等势线的电势低于周围的电势。势阱E吸引朝向第二基板4移动的电子束。因此，可能会朝向间隔物24反射的电子束被势阱E吸引，其结果是增强了电子束的方向性。

第二开口144可以形成在各第一开口142之间，以对应间隔物24。在这种情况下，能够减小或者防止由于二次电子发射使间隔物24带正电所引发的电子束路径的变形(电子束路径在图2的实箭头所示的方向上弯曲的状态)。也就是说，势阱E形成在第一开口142周围并位于面对间隔物24的位置，使得间隔物24的电子束吸引力能够与势阱E的电子束吸引力平衡，从而保持电子束的方向性(图2的虚箭头所指示)。

参照图3，第二开口144可以形成在矩形的单一部分中，使得势阱沿着(或对应)壁型间隔物24的长度方向而形成。

图4所示为本发明另一个实施例的电子发射显示器。

参照图4，第二开口(或部分)146形成在聚焦电极14′上，且对应一个间隔物24′。每个第二开口(或部分)146至少对应一个第一开口142′。

图5所示为本发明又一个实施例的电子发射显示器。

图5所示的间隔物24″为圆柱形。对应于该圆柱形间隔物24″的第二开口148形成于聚焦电极14″上且位于两个第一开口142″之间。

在图4和图5中，附图标记12′和12″都表示电子发射区。

如上所述，第二开口的排列、形状、位置和尺寸可以根据间隔物的形状、电荷的类型、电子束的变形程度和其他适当因素而有所变化。

在对阴极电极6、栅电极10、聚焦电极14和阳极电极22施加一定(或者预定的)电压时，上面所述的电子发射显示器被驱动。

例如，阴极电极6可以用作扫描电极以接收扫描驱动电压，而栅电极10可以用作数据电极以接收数据驱动电压，反之亦然。聚焦电极14接收用来聚焦电子束的电压，例如，零伏或者几伏到几十伏的负直流电压。阳极电极22接收用来加速电子束的电压，例如，数百伏到数千伏的正直流电压。

在电子发射区12周围的单位像素处形成有电场，这里阴极电极6与栅电极10之间的电压差等于或者大于一个阈值，因此电子可从电子发射区12发射出来。这些发射出的电子被施加到阳极电极22上的高电压吸引到对应的荧光物质层18上，并且撞击荧光物质层18，从而激发荧光物质层18发光。

在上述的驱动过程中，间隔物24可以被正向充电而吸引通过第一开口142、142′和142″的电子束。不过，由于在第一开口142、142′和142″相对侧，第二开口144、146和148形成势阱E来吸引电子束，所以势阱形成的吸引力抵消了间隔物的吸引力。结果是，电子束可以不被反射，而保持其期望的路径。

尽管上述实施例中所描述的电子发射显示器具有场发射体阵列(FEA)型的电子发射元件，但本发明并不局限于此。也就是说，本发明可以应用于带有其他类型电子发射元件的电子发射显示器，例如带有SCE元件、MIM元件或者MIS元件的电子发射显示器。

根据本发明，通过在聚焦电极上提供形成势阱的电势控制单元，能够减少或者防止由间隔物引发的电子束变形现象。因此，减少了荧光物质层的非发射区域，从而实现了高质量的图像。

虽然结合几个示例性实施例对本发明进行了描述，但本领域技术人员应该认识到，本发明并不局限于所公开的实施例，相反地，本发明涵盖了在本发明理论和精神、权利要求及其等效内容所限定的本发明范围之内的各种修改。

Claims (25)

1、一种电子发射显示器，包括：

第一基板；

与第一基板面对以形成一真空封装的第二基板；

形成在第一基板上的多个驱动电极；

由所述驱动电极控制的多个电子发射区；

设置于所述驱动电极上并且与该驱动电极绝缘的聚焦电极，该聚焦电极带有使电子束通过其中的多个第一开口；

形成在第二基板表面上的多个荧光物质层；

形成在所述荧光物质层表面上的阳极电极；和

用于保持第一基板与第二基板之间间隙的多个间隔物，

其中所述聚焦电极包括用于形成势阱的电势控制单元，该电势控制单元形成在至少两个第一开口之间并对应所述间隔物。

2、如权利要求1所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元通过移除所述聚焦电极的一部分而形成。

3、如权利要求2所述的电子发射显示器，进一步包括形成在所述聚焦电极下面并将该聚焦电极与所述驱动电极绝缘的绝缘层，其中所述电势控制单元包括形成在所述聚焦电极上的多个第二开口，以露出所述绝缘层。

4、如权利要求3所述的电子发射显示器，其中所述聚焦电极形成为单一体，而所述间隔物设置于该聚焦电极上。

5、如权利要求3所述的电子发射显示器，其中所述间隔物为壁型间隔物。

6、如权利要求3所述的电子发射显示器，其中所述间隔物形成为圆柱形。

7、如权利要求3所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元形成为矩形形状。

8、如权利要求3所述的电子发射显示器，其中所述驱动电极包括在其上面形成有绝缘层的多个阴极电极，和形成在所述阴极电极上并与阴极电极交叉的多个栅电极，其中所述电子发射区形成在所述阴极电极上并位于所述阴极电极与栅电极的各个相交区域。

9、如权利要求8所述的电子发射显示器，其中每个第一开口对应所述阴极电极与栅电极的每个相交区域而形成。

10、如权利要求8所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区由选自一组中的材料制成，所述组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线和上述材料的组合所组成。

11、如权利要求2所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元形成为对应于相应一个所述间隔物的长度的单一第二开口。

12、如权利要求2所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元沿相应一个所述间隔物的长度至少形成两部分。

13、如权利要求12所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元的每个第二开口对应于每个第一开口。

14、一种电子发射显示器，包括：

第一基板；

与第一基板面对的第二基板；

形成在第一基板上的驱动电极；

与所述驱动电极电连接的电子发射区；

形成在所述驱动电极上的绝缘层；

设置于所述绝缘层上的聚焦电极，该聚焦电极带有使电子束通过其中的第一开口；和

用于保持第一基板与第二基板之间间隙的间隔物，

其中所述聚焦电极包括用于形成势阱的电势控制单元。

15、如权利要求14所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元通过移除所述聚焦电极的一部分而形成。

16、如权利要求14所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元形成为对应于相应间隔物长度的单一第二开口。

17、如权利要求14所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元沿相应间隔物的长度至少形成两部分。

18、如权利要求14所述的电子发射显示器，其中所述电势控制单元包括形成在聚焦电极上的多个第二开口，以露出所述绝缘层。

19、如权利要求18所述的电子发射显示器，其中所述驱动电极包括在其上面形成有绝缘层的阴极电极，和形成在所述阴极电极上并与阴极电极交叉的栅电极，其中所述电子发射区形成在所述阴极电极上并位于所述阴极电极与栅电极的相交区域。

20、一种电子发射显示器，包括：

第一基板；

与第一基板面对的第二基板；

形成在第一基板上的驱动电极；

由所述驱动电极控制的电子发射区；

与所述驱动电极绝缘的聚焦电极，该聚焦电极带有使电子束通过其中的多个第一开口；

形成在第二基板表面上的荧光物质层；

形成在所述荧光物质层表面上的阳极电极；和

用来保持第一基板与第二基板之间间隙的间隔物，

其中所述聚焦电极包括用于形成势阱的电势控制单元，该电势控制单元形成在至少两个第一开口之间并对应所述间隔物。

21、一种用于电子发射显示器的电子发射单元，包括：

基板；

形成在所述基板上的多个驱动电极；

用于在所述驱动电极的控制下发射电子束的多个电子发射区；和

设置在所述驱动电极上并且与该驱动电极绝缘的聚焦电极，该聚焦电极带有使电子束通过其中的多个第一开口，和用于设置多个间隔物的多个间隔座，所述多个间隔物用于保持所述基板与带有光发射单元的另一基板之间的间隙，

其中所述聚焦电极包括用于形成多个势阱的电势控制单元，所述多个势阱用于吸引电子束远离所述间隔座，并且所述多个势阱分别与对应第一开口的间隔座面对地形成。

22、如权利要求21所述的电子发射单元，其中所述电势控制单元通过移除所述聚焦电极的一部分而形成。

23、如权利要求22所述的电子发射单元，其中所述电势控制单元形成为矩形形状。

24、如权利要求21所述的电子发射单元，其中所述电子发射区由选自一组中的材料制成，所述组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线和上述材料的组合所组成。

25、如权利要求21所述的电子发射单元，其中所述电势控制单元形成为对应于相应一个所述间隔座的长度的单一第二开口。

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