CN100561646C

CN100561646C - 间隔器和带有该间隔器的电子发射显示器

Info

Publication number: CN100561646C
Application number: CNB2006101376277A
Authority: CN
Inventors: 陈成焕; 张喆铉
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-10-31
Filing date: 2006-10-31
Publication date: 2009-11-18
Anticipated expiration: 2026-10-31
Also published as: EP1780752A1; KR20070046664A; CN1959908A; DE602006002222D1; JP2007128886A; EP1780752B1; US20100060129A1

Abstract

本发明提供一种可设置于电子发射显示器的第一基板与第二基板之间的间隔器。所述间隔器包括一主体和形成在该主体侧面上的散热层。

Description

间隔器和带有该间隔器的电子发射显示器

技术领域

本发明涉及间隔器和包括该间隔器的电子发射显示器，更具体地说，涉及被设计为阻止在其表面上积累电荷的间隔器，和包括该间隔器的电子发射显示器。

背景技术

通常，电子发射元件被分为使用热阴极作为电子发射源的电子发射元件，和使用冷阴极作为电子发射源的电子发射元件。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。

典型的电子发射元件由电子发射区和用于控制该电子发射区发射电子的驱动电极构成。电子发射区根据施加于驱动电极的电压发射电子。多个电子发射元件排列在第一基板上以形成电子发射装置。电子发射装置的第一基板被设置为面对第二基板，该第二基板上提供具有荧光物质层的光发射单元和阳极电极。第一基板和第二基板在其周边利用密封构件密封在一起，而且第一基板和第二基板之间的内部空间被排空，以形成一具有真空封装的电子发射显示器。

此外，多个间隔器被设置于该真空封装中，以防止基板由于真空封装的内外压力差而被损坏或破坏。

通常，间隔器由诸如陶瓷或玻璃之类非导电性材料制成，并被设置为对应于各荧光物质层之间的非发射区，以免干扰电子发射装置朝向荧光物质层发射的电子的运动路径。

当由电子发射装置中发射的电子朝向相应的荧光物质层运动时，由于阳极电极引起的高电场，可能会出现电子束散射现象。即使在提供了聚焦电极时，也不可能完全抑制电子束散射现象。

由于电子束散射现象，一些电子不能落在相应的荧光物质层上，而是与间隔器碰撞。由玻璃或陶瓷制成的间隔器具有大于1的电子发射系数。因此，当电子与间隔器碰撞时，许多二次电子从间隔器发射出来而使间隔器带有正电。当间隔器带电时，间隔器周围的电场发生所不希望的变化，而使电子束路径变形。

另外，在电子发射显示器工作期间，由电子发射装置发射的电子在真空封装中产生热量。由于由玻璃或陶瓷制成的间隔器具有相对低的热阻，间隔器的诸如电压电阻的电气性能可能变化。这也会引起间隔器周围的电场变化，而使电子束路径的变形恶化。

电子束变形使得由电子发射装置发射的电子朝向间隔器运动。在这种情况下，观看者通过肉眼在屏幕上可以容易地看到间隔器，从而使视频显示装置的显示质量恶化。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的、拟用于电子发射显示器中的间隔器。

本发明的另一个目的在于提供一种间隔器，其能够抑制电子束变形，以防止显示器质量下降，还提供一种包括该间隔器的电子发射显示器。

根据本发明一示例性实施例，一间隔器被设置于一真空封装的第一基板和第二基板之间，且此间隔器包括一主体和形成在该主体侧面上的散热层。

所述散热层可由热导率在约0.4-1cal/cm·s·℃范围内的材料制成。

所述散热层可包括金属。

所述间隔器可进一步包括形成在该主体与散热层之间的高阻层(aresistive layer)，和形成在该散热层上的二次电子发射阻止层。

根据本发明另一示例性实施例，一电子发射显示器，包括形成一真空封装的第一基板和第二基板，置于第一基板上的电子发射单元，置于第二基板上的光发射单元，和置于第一基板与第二基板之间的间隔器。所述间隔器可包括一主体和形成在该主体侧面上的散热层。

所述散热层可由选自包括金、银、铜和铝的组中的材料制成。

所述电子发射显示器可进一步包括形成在所述间隔器的下表面上的接触电极层和形成在所述间隔器的上表面上的绝缘层。

所述电子发射单元可包括电子发射区和用于驱动该电子发射区的多个电极。

所述电子发射区可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、富勒烯(C₆₀)、硅纳米丝、和上述材料的组合所组成。

所述电子发射显示器可进一步包括设置于所述第一基板与第二基板之间的聚焦电极。

附图说明

参照下面结合附图所作的详细描述，本发明更完整的评价及其许多附带优点，将因其变得更好理解而成为显而易见，其中相同的附图标记表示相同或相似的组件，其中：

图1为根据本发明原理的一实施例而构建的电子发射显示器的局部分解透视截面图；

图2为图1所示电子发射显示器的局部截面图；以及

图3为根据本发明原理的另一实施例而构建的电子发射显示器的局部截面图。

具体实施方式

现在，将参照显示本发明各示例性实施例的附图来对本发明进行更全面地描述。不过，本发明能够以多种不同的形式来实施，并且不应被认为局限于此处所示的实施例；而且相反，提供这些实施例会使本公开内容全面和完整，并向本领域技术人员全面传达本发明的概念。

图1和图2所示为根据本发明原理的一实施例而构建的电子发射显示器。在本实施例中，示出了具有场发射体阵列(FEA)元件排列的电子发射显示器。

参见图1和图2，电子发射显示器1包括彼此以一定间隔相对的第一基板10和第二基板20。沿着第一基板10和第二基板20的周边提供有密封构件(未示出)，以将二者密封到一起。由第一基板10和第二基板20以及所述密封构件限定的空间被排空，以形成真空封装。

用于发射电子的电子发射单元100，和用于利用由电子发射单元100发射的电子而发射可见光的光发射单元200，分别被置于第一基板10和第二基板20的相对的表面上。

也就是说，多个阴极电极(第一电极)110在第一基板10上被布置成沿一个方向(图1中的y轴方向)延伸的条形图案，而且第一绝缘层120形成在第一基板10上以覆盖阴极电极110。多个栅电极(第二电极)130在第一绝缘层120上被形成为沿与阴极电极110垂直相交的一个方向(图1中的x轴方向)延伸的条形图案。

一或多个电子发射区160形成在阴极电极110上，并位于栅电极130与阴极电极110的每个相交区域上。对应于电子发射区160的开口120a和130a形成在第一绝缘层120和栅电极130上，以露出电子发射区160。

电子发射区160可由诸如碳质材料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160施加电场时，这种材料可发射电子。例如，电子发射区160可通过丝网印刷、直接生长、化学气相沉积、或者溅射处理而由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、富勒烯(C₆₀)、硅纳米丝、或上述材料的组合制成。

在图1中，在每个交叉区域(下文中，称为“单位像素区U”)，三个电子发射区160沿着阴极电极110一线排列，且每个电子发射区160具有平坦的圆形上表面。不过，电子发射区160的排列和上表面形状并不局限于上述实施例的情况。

根据上述描述，虽然作为实施例描述了栅电极130布置于阴极电极110上方并将第一绝缘层120插置于二者之间的情况，然而本发明并不局限于此。也就是说，所述栅电极可设置于所述阴极电极下方并将所述第一绝缘层插置于二者之间。在这种情况下，所述电子发射区可形成在位于第一绝缘层上的所述阴极电极的侧壁上。

一个阴极电极110、一个栅电极130、第一绝缘层120和三个电子发射区160一起，形成一个电子发射元件3。多个电子发射元件3被布置在第一基板10上而形成电子发射装置180。

此外，第二绝缘层140形成在第一绝缘层120上并同时覆盖栅电极130，而且聚焦电极150形成在第二绝缘层140上。使电子束通过其中的开口140a和150a形成于第二绝缘层140和聚焦电极150中。开口140a和150a对应于一个电子发射元件3形成，以共同聚焦每个电子发射元件3中的电子发射区160发射的电子。这时，聚焦电极150与电子发射区160之间的电压差越大，聚焦效率越高。因此，优选第二绝缘层140的厚度大于第一绝缘层120的厚度。

此外，聚焦电极150可形成在第二绝缘层140的整个表面上，或者可被形成为具有对应于单位像素区U的多个部分的图案。

聚焦电极150可由沉积在第二绝缘层140上的导电层形成，或者由具有开口150a的金属板制成。

荧光物质层210和黑层220形成在第二基板20的与第一基板10面对的表面上。由诸如铝的导电材料制成的阳极电极230，形成在荧光物质层210和黑层220上。图1所示为这种情况。阳极电极230通过接收加速电子束所需的高电压，并将由荧光物质层210向第一基板10发射的可见光线朝向第二基板20反射，用于提高屏幕亮度。

可选择地，阳极电极230能够由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料制成，而替代金属材料。在这种情况下，阳极电极230被置于第二基板20上，而荧光物质层210和黑层220在阳极电极230上形成为一定图案。可选择地，阳极电极230可对应于荧光物质层210和黑层220所采用的图案而形成为一定图案。

可选择地，由透明材料和金属层在第二基板20上形成阳极电极230，以提高亮度。

荧光物质层210可布置为对应于在第一基板10上限定的单位像素区U。可选择地，荧光物质层210可被布置为沿图1中y轴延伸的图案。黑层220可由诸如铬或氧化铬的非透明材料制成。

在上述的电子发射显示器1中，荧光物质层210对应于相应的电子发射元件3而形成。这时，相互对应的一个荧光物质层210和一个电子发射元件3限定电子发射显示器1的一个像素。

间隔器300(仅显示了一个)被设置在第一基板10和第二基板20之间，用于在第一基板10和第二基板20之间均匀地保持间隙。间隔器300布置在非发射区域，而黑层220设置在该非发射区域上方。在本实施例中，以壁型间隔器作为示例。

间隔器300包括由诸如玻璃或陶瓷的非导电材料制成的主体310，覆盖主体310侧面的高阻层321，形成在高阻层321上的散热层322，和形成在散热层322上的二次电子发射阻止层323。

高阻层321为电荷提供运动路径，以防止电荷积累在间隔器300上。高阻层321由具有相对弱的导电性能的高阻材料制成。例如，所述高阻材料包括金属和化合物，所述金属选自由铂、钨、钛、铬和上述金属的合金所组成的组中，而所述化合物选自由氮化铝、氮化锗、三氧化二铝和上述化合物的组合所组成的组中。优选所述高阻材料可由铂/氮化铝、钛/三氧化二铝或铬/氮化铝制成。

散热层322将由电子在真空封装中产生的热量通过第一基板10和第二基板20逸散出所述真空封装，以防止所述热量被传送到间隔器300的主体310上，从而防止了间隔器300的电气性能变化。散热层322可由热导率在约0.4-1cal/cm·s·℃范围内的材料制成。例如，散热层322可由低阻材料制成，该低阻材料包括金(0.74cal/cm·s·℃)、银(0.99cal/cm·s·℃)、铜(0.94cal/cm·s·℃)，或铝(0.49cal/cm·s·℃)。热导率被定义为：由于温度差而在沿表面区域法线方向，在一定时间内通过一定厚度传输的热量。所述热导率可被表示为：

热导率＝热流速×距离/(面积×温度差)。

二次电子发射阻止层323使当所述电子碰撞间隔器300时由间隔器300发射的二次电子最少。二次电子发射阻止层323可由具有一定的二次电子发射系数的材料制成，所述材料为例如类金刚石碳或三氧化二铬。

绝缘层331和接触电极层332可进一步分别形成在间隔器300的上表面和下表面上。接触电极层332可由铬、镍或钼制成。在这种情况下，由于对聚焦电极150施加负电压，间隔器300可被施加有该负电压。因此，具有负电压的从电子发射区160发射出的电子以与间隔器300相反的方向被推动。结果是，这些电子不与间隔器300相碰撞。另一方面，绝缘层和接触电极层可分别形成在间隔器300的上表面和下表面上。在这种情况下，间隔器300通过接触电极层电气连接到阳极电极230，所以积累在间隔器300上的电子可以运动到外面。

此外，除了壁型以外，间隔器300可被形成为具有圆形横截面的圆柱型。

当向阴极电极110、栅电极130、聚焦电极150和阳极电极230施加电压时，上述电子发射显示器被驱动。

例如，阴极电极110和栅电极130之一可用作接收扫描驱动电压的扫描电极，而另一电极可用作接收数据驱动电压的数据电极。聚焦电极150接收几伏到几十伏的负电压。阳极电极230接收例如数百伏到数千伏的电压。

电场形成在所述电子发射区周围，其中，阴极电极110与栅电极130之间的电压差等于或大于阈值，从而电子可由所述电子发射区中发射出来。所发射出的电子在通过聚焦电极150的开口150a时被聚焦，并通过施加于阳极电极230的高电压撞击相应的荧光物质层210，从而激发荧光物质层210。在上述过程中，虽然聚焦电极150在起作用，但仍会出现电子束散射现象。因此，一些电子不能落到相应的荧光物质层210上，而是与间隔器300碰撞。这时，即使电子与间隔器300碰撞，也能够通过二次电子发射阻止层323使来自间隔器300的二次电子发射最少化。此外，即使间隔器300的表面被充以电荷，所述电荷可通过高阻层321和接触电极层332运动到间隔器300的外面，因而所述电荷不会积累在间隔器300的表面上。另一方面，在对间隔器300施加来自聚焦电极150的负电压时，从电子发射区160发射出的电子以与间隔器300相反的方向被推动，因此，这些电子不与间隔器300相碰撞。

另外，即使当电子发射区160发射的电子在所述真空封装中产生热量时，也能够通过散热层322防止所述热量传送到间隔器300的主体310上，从而能够防止间隔器300的电气性能变化。

其结果是，在电子发射显示器1中，能够防止由间隔器300周围的电场变形所引起的电子束变形。

虽然在上述示例性实施例中描述了具有FEA元件的电子发射显示器，但本发明并不局限于该实示例。也就是说，本发明可应用于具有其他类型电子发射元件的电子发射显示器，例如具有SCE元件、MIM元件或MIS元件的电子发射显示器。

图3所示为根据本发明原理的另一实施例而构建的具有SCE元件阵列的电子发射显示器。在本实施例中，与前述实施例中相同的部件由相同的附图标记表示，并将在此省略对其的详细描述。

参见图3，第一基板40与第二基板20彼此面对且彼此隔开。电子发射单元400被置于第一基板40上，而光发射单元200被置于第二基板20上。

第一电极421和第二电极422被布置于第一基板40上并彼此隔开。电子发射区440形成在第一电极421与第二电极422之间。第一导电层431和第二导电层432形成在第一基板40上，并分别位于第一电极421与电子发射区440之间和第二电极422与电子发射区440之间，同时部分地覆盖第一电极421和第二电极422。也就是说，第一电极421和第二电极422分别通过第一导电层431和第二导电层432电气连接到电子发射区440。

在本实施例中，第一电极421和第二电极422可由不同导电材料制成。第一导电层431和第二导电层432可为由诸如镍、金、铂、或钯的导电材料制成的细颗粒薄膜。电子发射区440可由石墨碳或碳化合物制成。例如，电子发射区440可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、富勒烯(C₆₀)、硅纳米丝和上述材料的组合所组成。

当向第一电极421和第二电极422施加电压时，电流以平行于电子发射区440表面的方向流动并通过第一导电层431和第二导电层432，从而实现表面导电的电子发射。所发射的电子被施加于阳极电极230的高电压所吸引而撞击并激发相应的荧光物质层210。

根据本发明的原理，由于所述间隔器包括所述高阻层、二次电子发射阻止层、接触电极层和绝缘层，因此能够防止所述间隔器周围的电场变形，从而能够防止所述电子束变形。

另外，由于所述间隔器进一步包括形成在高阻层与二次电子发射阻止层之间的散热层，故在电子发射显示器运行期间所产生的热量能被逸被散出去，从而能够防止所述间隔器的电气性能变化，并防止所述电场变形。

其结果是，通过肉眼在屏幕上不能看到所述间隔器，从而能够提高所述电子发射显示器的显示质量。

虽然在上文中已对本发明的示例性实施例进行了详细描述，但应清楚地理解，在此教导的基本发明概念的各种变化和/或修改，仍将落入如所附权利要求所限定的本发明的精神和保护范围之内。

Claims

1、一种设置于一真空封装的第一基板与第二基板之间的间隔器，包括：

在真空封装的第一基板与第二基板之间延伸的一主体；和

形成在该主体的侧面上的散热层，该散热层相对于真空封装的第一基板和第二基板被横向定位。

2、如权利要求1所述的间隔器，其特征在于所述散热层由热导率在0.4-1cal/cm·s·℃范围内的材料制成。

3、如权利要求2所述的间隔器，其特征在于所述散热层包括金属。

4、如权利要求2所述的间隔器，其特征在于所述散热层由金、银、铜或铝制成。

5、如权利要求1所述的间隔器，进一步包括形成在该主体与散热层之间的高阻层。

6、如权利要求1所述的间隔器，进一步包括形成在该散热层上的二次电子发射阻止层。

7、如权利要求1所述的间隔器，进一步包括：

形成在该主体与散热层之间的高阻层；和

形成在该散热层上的二次电子发射阻止层。

8、如权利要求7所述的间隔器，其特征在于该高阻层由金属和化合物制成，所述金属选自主要由铂、钨、钛、铬和这些金属的合金组成的组中，所述化合物选自由氮化铝、氮化锗、三氧化二铝和这些化合物的组合所组成的组中。

9、如权利要求7所述的间隔器，其特征在于该高阻层由铂/氮化铝、钛/三氧化二铝、或铬/氮化铝制成。

10、如权利要求7所述的间隔器，其特征在于该二次电子发射阻止层由类金刚石碳或三氧化二铬制成。

11、如权利要求1所述的间隔器，其特征在于该主体由玻璃或陶瓷制成。

12、如权利要求1、5、6、7中任一项所述的间隔器，进一步包括形成在该间隔器的下表面上的接触电极层和形成在该间隔器的上表面上的绝缘层。

13、如权利要求12所述的间隔器，其特征在于该接触电极层由铬、镍、或钼制成。

14、一种电子发射显示器，包括：

形成一真空封装的第一基板和第二基板；

置于该第一基板上的电子发射单元；

置于该第二基板上的光发射单元；和

设置于该第一基板与第二基板之间的间隔器，所述间隔器包括在真空封装的第一基板与第二基板之间延伸的一主体和形成在该主体侧面上的散热层，该散热层相对于真空封装的第一基板和第二基板被横向定位。

15、如权利要求14所述的电子发射显示器，其特征在于该散热层由热导率在0.4-1cal/cm·s·℃范围内的材料制成。

16、如权利要求15所述的电子发射显示器，其特征在于该散热层包括金属。

17、如权利要求16所述的电子发射显示器，其特征在于该散热层由选自主要由金、银、铜和铝组成的组中的材料制成。

18、如权利要求14所述的电子发射显示器，其特征在于该间隔器进一步包括：

形成在该主体与散热层之间的高阻层；和

形成在该散热层上的二次电子发射阻止层。

19、如权利要求14或18所述的电子发射显示器，进一步包括形成在该间隔器的下表面上的接触电极层和形成在该间隔器的上表面上的绝缘层。

20、如权利要求14所述的电子发射显示器，其特征在于所述电子发射单元包括电子发射区和用于驱动该电子发射区的多个电极。

21、如权利要求20所述的电子发射显示器，其特征在于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、富勒烯(C60)、硅纳米丝、和上述材料的组合所组成。

22、如权利要求14所述的电子发射显示器，进一步包括设置于该第一基板与第二基板之间的聚焦电极。

23、如权利要求19所述的电子发射显示器，进一步包括设置于该第一基板与第二基板之间的聚焦电极。