CN101060057A - 真空包封和使用该真空包封的电子发射显示器 - Google Patents
真空包封和使用该真空包封的电子发射显示器 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种真空包封和具有该真空包封的电子发射显示器。该真空包封包括第一基板和面对第一基板的第二基板。侧构件设置于第一基板和第二基板的周边。第一间隔物在真空包封的有效区设置于第一基板和第二基板之间,且第二间隔物在真空包封的非有效区设置于第一基板和第二基板之间,非有效区围绕有效区。第一间隔物的高度大于第二间隔物的高度。
Description
技术领域
本发明涉及一种真空包封和使用该真空包封的电子发射显示器,且更具体而言涉及设置于该真空包封中的间隔物以对于真空包封提供抵抗外力的支撑力。
背景技术
常规的电子发射显示器包括设置于第一基板上的电子发射元件和设置于第二基板上的光发射单元。光发射单元包括磷光层和阳极电极。
第一和第二基板在其周边利用侧构件密封在一起,且在基板之间的内部空间被排气以形成真空包封,使得电子发射和迁移可以在其中顺利地进行。
多个间隔物安装于真空包封中以对抗由真空包封的内外之间的压差产生的压缩力。
间隔物可以被分为设置于真空包封的有效区中的第一间隔物和设置于真空包封的非有效区中的第二间隔物。有效区用于显示图像,且非有效区不用于显示图像。一般而言,第一间隔物设置以对应于设置于磷光层之间的黑色层,且第二间隔物沿有效区的外周在第一和第二基板之间设置。
根据制造电子发射显示器的常规工艺,第一间隔物设置于第一基板处的真空包封的有效区上,且第二间隔物设置于有效区的外周上。然后,侧构件设置于第一基板的边缘。然后第二基板(其上设置了磷光层、黑色层和阳极电极)贴附到第一基板上。接下来,第一和第二基板之间的界定的内部空间被排气。由此完成电子发射显示器的制造。
施加到真空包封的第一和第二基板的压缩力逐渐从基板的外部到基板的中心部逐渐增加。因此,第一和第二基板可以被导致在它们的中心部具有凹形。即,基板的中心部可以被导致向真空包封的内部向内倒圆,使得每个基板具有凹透镜的形状。
结果,在有效区的最外部分的第一和第二基板之间的距离可能大于在真空包封的其他部分的第一和第二基板之间的距离。因此,接近有效区的最外部分设置的第一间隔物可能与黑色层不稳定地接触。第一间隔物与黑色层的不稳定的接触扭曲了在不稳定接触的附近发射的电子束。由此恶化了光发射的品质。
发明内容
本发明的方面提供了一种真空包封,其具有设置以减小或最小化第一和第二基板的变形的高度的间隔物,该变形由施加到真空包封的压缩力导致,且间隔物能够稳定地设置于真空包封内。本发明的另一方面提供了具有真空包封的电子发射显示器。
在本发明的示范性实施方式中,真空包封包括第一基板和面对第一基板的第二基板。侧构件设置于第一基板和第二基板的周边。第一间隔物在真空包封的有效区设置于第一基板和第二基板之间,且第二间隔物在真空包封的非有效区设置于第一和第二基板之间,非有效区围绕有效区。第一间隔物的高度大于第二间隔物的高度。
侧构件的高度可以小于第一间隔物的高度。侧构件的高度可以小于第二间隔物的高度。第一间隔物的高度和第二间隔物的高度之间的差可以小于50μm。第一间隔物的高度和侧构件的高度之间的差可以小于50μm。
在本发明的另一示范性实施方式中,电子发射显示器包括第一基板和面对第一基板的第二基板。侧构件设置于第一基板和第二基板的周边。电子发射单元设置于真空包封的有效区的第一基板上。光发射单元设置于有效区的第二基板上。第一间隔物在有效区设置于第一基板和第二基板之间,且第二间隔物在真空包封的非有效区设置于第一和第二基板之间,非有效区围绕有效区。第一间隔物的高度大于第二间隔物的高度。
第一间隔物和第二间隔物可以均具有矩形柱的形状和圆柱形柱的形状。
电子发射单元可以包括阴极电极和与阴极电极交叉的栅极电极。阴极电极和栅极电极通过设置于阴极电极和栅极电极之间的绝缘层从彼此绝缘。电子发射区在阴极电极之一和栅极电极的对应之一的交叉处设置于阴极电极之一上。
电子发射显示器还可以包括设置于阴极电极和栅极电极上方的聚焦电极。
电子发射区可以包括选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线和其组合构成的组的材料。
附图说明
附图与说明书一起示出了本发明的示范性实施方式,且与所述描述一起用于解释本发明的原理:
图1是根据本发明的实施方式的真空包封的部分剖面图;
图2是示出了图1中所绘的第一和第二间隔物和侧构件的高度的放大的剖面图;
图3是根据本发明的实施方式的电子发射显示器的部分剖面图;
图4是图3的电子发射显示器的俯视图;
图5是示出了图3中所绘的第一和第二间隔物和侧构件的高度的放大的剖面图;
图6是根据本发明的实施方式的具有场发射器阵列(FEA)元件的阵列的电子发射显示器的分解透视图;和
图7是根据本发明的实施方式的具有表面导电发射器(SCE)元件的阵列的电子发射显示器的分解透视图。
具体实施方式
在以下的详细描述中,通过图示的方式,仅显示和描述了本发明的特定本发明的示范性实施方式。如本领域的技术人员所认识的,所述的示范性实施方式可以以各种方式修改,所有均不脱离本发明的精神和范围。因此,图示和描述被认为在本质上是说明性的而非限制性的。
首先参考图1,根据本发明的实施方式的真空包封(或室)包括彼此面对且通过一定(或预定)距离彼此分开的第一和第二基板2和4。侧构件6设置于第一和第二基板2和4的周边以将它们密封在一起。真空包封的内部(在第一和第二基板2和4之间)被排气(或抽真空),从而保持约10-6torr的真空压力。即,第一和第二基板2和4以及侧构件6形成了真空包封。
对抗施加到真空包封的压缩力的多个间隔物设置于真空包封中,如图1所示,间隔物8包括设置于真空包封的有效区A的第一间隔物81和设置于真空包封的非有效区NA的第二间隔物82,有效区A对应于第一和第二基板2和4的有效区,非有效区NA位于有效区A的外周(或周边)。
在一个实施方式中,仅当从第一间隔物81的每个到侧构件6的距离大于25mm时提供第二间隔物82。
当真空包封被应用于电子发射显示器时,有效区A和非有效区NA可以分别为电子发射显示器的显示区和非显示区。
参考图2,第一间隔物81的每个的高度H1和第二间隔物82的每个的高度H2被配置以满足以下的条件(1)。
H1>H2……(1)
即,第一间隔物81的高度H1大于第二间隔物82的高度H2。
另外,侧构件6的高度H3被配置以满足以下的条件(2)。
H1>H3……(2)
即,第一间隔物81的高度H1大于侧构件6的高度H3。
此外,高度H2和高度H3被配置以满足以下的条件(3)。
H2>H3……(3)
即,第二间隔物82的高度H2大于侧构件6的高度H3。
考虑到以上的条件(1)、(2)和(3),第一间隔物81的最接近真空包封的中心部的第一间隔物高度最高,且距真空包封的中心部最远的侧构件6高度最短。
现将解释如上所述设定第一和第二间隔物81和82与侧构件6的原因。
施加到真空包封的第一和第二基板2的压缩力从基板的外部到基板的中心部逐渐增加。因此,基板可能被导致以在它们的中心部具有凹形。即,基板的中心部可以被导致向真空包封的内部向内倒圆,从而每个基板具有凹透镜的形状。因此,第一和第二基板2和4之间的距离从基板的中心部到基板的外部长度逐渐增加。因此,设置于基板的外部的第二间隔物82由于第一和第二基板2和4之间增加的距离而可能被导致与第一基板2和/或第二基板4不稳定接触。这可能导致第二间隔物82的接触误差。因此,设置得接近(或处于)真空包封的中心部的第一间隔物81被配置得在高度上更高,以更有效地对抗真空包封的中心部的增加的压缩力。因此,第一和第二基板2和4之间的距离可以被更均匀地保持。因此,第一和第二间隔物81和82以及侧构件6被配置从而满足以上的条件(1)、(2)和(3)。
分别对应于第一和第二间隔物81和82之间的高度差、第二间隔物82和侧构件6之间的高度差、和第一间隔物81和侧构件6的高度差(例如,见图2)的高度差ΔH1、ΔH2和ΔH3均小于50μm。
当高度差ΔH1、ΔH2和ΔH3的任何大于50μm时,第一和第二基板2和4可能在密封第一和第二基板2和4的密封工艺期间有裂纹。
第一间隔物81和第二间隔物82可以具有任何各种适当的形状,比如矩形柱的形状(具有矩形剖面)或圆柱形柱的形状(具有圆形的剖面)。
上述的真空包封可以被应用于电子发射显示器。
图3到图5显示了根据本发明的实施方式的电子发射显示器。
首先参考图3和4,电子发射显示器包括具有彼此面对且分开一定(预定)距离的第一和第二基板12和14的真空包封。设置于第一和第二基板12和14周边的侧构件将它们密封在一起。
其上排列电子发射元件的电子发射单元18位于面对第二基板14的第一基板12的表面上,由此形成电子发射装置。其上设置电子发射单元18的第一基板12与其上设置光发射单元20的第二基板14组装以形成电子发射显示器。
电子发射单元18设置于显示图像的有效区A的第一基板12上,且光发射单元20设置于有效区A的第二基板14上。
用于对抗施加到真空包封的压缩力的多个间隔物22设置于真空包封中。间隔物22包括设置于有效区A的电子发射单元18和光发射单元20之间的第一间隔物221和设置于围绕有效区A的非有效区NA的第二间隔物222。
参考图5,第一间隔物221的高度P1大于第二间隔物222的高度P2(即P1>P2)。
第一间隔物221的高度P1可以包括电子发射单元18的厚度。即使当第一间隔物221的高度P1包括电子发射单元18的厚度时,因为电子发射单元18的厚度通常小于5μm,其在本发明的实施方式的误差范围内,且由于电子发射单元18的厚度引起的第一间隔物221的高度变化可以被忽略。
另外,第一间隔物221的高度P1大于侧构件16的高度P3(即P1>P3)。
另外,第二间隔物222的高度P2大于侧构件16的高度P3(即P2>P3)。
分别对应于第一和第二间隔物221和222之间的高度差、第二间隔物222和侧构件16之间的高度差、和第一间隔物221和侧构件16的高度差的高度差ΔP1、ΔP2和ΔP3均小于50μm。
因为设定间隔物221和222以及侧构件16的高度的原因与参考图2在以上解释的原因相似,所以在以下将省略其详细解释。
第一间隔物221和第二间隔物222可以具有任何各种适当的形状,比如矩形柱的形状(具有矩形剖面)或圆柱形柱的形状(具有圆形的剖面)。
举例而言,当第一间隔物221和第二间隔物222具有矩形柱的形状时,第一间隔物221的高度对宽度的比例可以为1∶0.042,且第二间隔物222的高度对宽度的比例可以为1∶1。
图6显示了具有场发射器阵列(FEA)元件、电子发射单元和光发射单元的电子发射显示器。电子发射显示器可以被应用于本发明的实施方式中。
参考图6,多个阴极电极36以条图案设置于第一基板32上,从而沿第一方向(图6中的y轴方向)延伸。第一绝缘层38设置于第一基板32上以覆盖阴极电极36。多个栅极电极40以条图案设置于第一绝缘层38上以沿第二方向(图6中的x轴方向)延伸,从而以直角与阴极电极36相交。
其中阴极电极36与栅极电极40交叉的区域界定了单元像素。电子发射区42设置于阴极电极36上以对应于单元像素。另外,对应于电子发射区42的第一和第二开口382和402分别设置于第一绝缘层38和栅极电极40上以暴露电子发射区42。
电子发射区42可以由当在真空环境中对其施加电场时发射电子的材料组成。举例而言,材料可以为碳材料和/或纳米尺度的材料。例如,电子发射区42可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线和或其组合形成。
或者,电子发射区42可以由钼基材料和/或硅基材料形成。在该备选的情形,电子发射区42可以具有尖端的形状。
两个或以上的电子发射区42可以设置于每个单元像素(例如,见图6)。这里,两个或以上的电子发射区42可以成行设置,该行沿阴极电极和栅极电极36和40之一的长度延伸。电子发射区42可以具有圆形的顶表面。然而,本发明的实施方式不限于如上所述的电子发射区42的位置和形状。
虽然描述了栅极电极40设置于阴极电极36上方且第一绝缘层38夹置于其之间的情形,但是本发明的实施方式不限于该情形。举例而言,阴极电极36可以设置于栅极电极40上方,且第一绝缘层38夹置于其之间。这里,电子发射区42可以设置于第一绝缘层38上,从而电子发射区42接触阴极电极36的一个侧表面。
第二绝缘层46和聚焦电极44连续设置于栅极电极40和第一绝缘层38上。第二绝缘层46设置于聚焦电极44下,从而使得栅极电极40与聚焦电极44绝缘。用于允许电子束通过第二绝缘层46和聚焦电极44的开口462和442分别设置于第二绝缘层46和聚焦电极44上。
这里,聚焦电极44的开口442的每个对应于单元像素之一,用于聚焦从单元像素之一发射的电子。或者,聚焦电极44的开口442的每个对应于栅极电极40的开口402的相应之一,用于聚焦从电子发射区42之一发射的电子。前者在图6中显示。
在面对第一基板32的第二基板34的表面上,磷光层48(例如,红、绿和蓝磷光层48R、48G和48B)被设置且以一定(预定)的间距从彼此分开。黑色层50形成于磷光层48之间以改善屏幕(或图像)的对比度。
由比如铝的导电材料形成的阳极电极52设置于磷光层和黑色层48和50上。阳极电极52通过接收用于加速电子束的高电压和将从磷光层48发射到第一基板32的可见光线反射回朝向第二基板34从而提高了屏幕亮度。
或者,阳极电极52可以由比如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成,而不是金属材料。这里,阳极电极52设置于第二基板34上,且磷光层和黑色层48和50设置于阳极电极52上。
图7显示了具有表面导电发射区(SCE)元件、电子发射单元和光发射单元的电子发射显示器。电子发射显示器可以应用于本发明的实施方式中。
参考图7,电子发射显示器基本与图6所绘的电子发射显示器相同,除了设置于第一基板上的电子发射单元之外。
即,第一和第二电极64和66设置于第一基板62上,且第一和第二导电层68和70设置以分别部分覆盖第一和第二电极的部分。电子发射区72设置于第一和第二导电层68和70之间且电连接到第一和第二导电层68和70。电子发射区72分别通过第一和第二导电层68和70电连接到第一和第二电极64和66。
第一和第二电极64和66可以由任何各种适当的导电材料形成,且第一和第二导电层68和70可以由比如Ni、Au、Pt或Pd的导电材料形成。
电子发射区72可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线或其组合形成。
在所述的实施方式中,本发明的实施方式的真空包封被应用于具有FEA元件或SCE元件的阵列的电子发射显示器中。然而,本发明的实施方式不限于这些示例。即,本发明的实施方式的真空包封还可以应用于具有金属-绝缘体-金属(MIM)元件和/或金属-绝缘体-半导体(MIS)元件的阵列的电子发射显示器中。
根据本发明的实施方式,间隔物的高度被优化或设定以减小或最小化由压缩力导致的基板的变形。另外,因为间隔物可以牢固地设置于基板上,可以防止间隔物的接触误差,由此防止不正常的光发射。结果,可以显示高品质的图像。
虽然结合一定的示范性实施方式已经描述了本发明,可以理解本发明不限于所披露的实施方式,而是相反,本发明旨在覆盖包括在所附权利要求和其等同物的精神和范围内的各种修改和等同配置。
Claims (17)
1、一种真空包封,包括:
第一基板;
面对所述第一基板的第二基板;
侧构件,设置于所述第一基板和第二基板的周边;
第一间隔物,在真空包封的有效区设置于第一基板和第二基板之间;和
第二间隔物,在真空包封的非有效区设置于第一基板和第二基板之间,所述非有效区围绕有效区,
其中所述第一间隔物的高度大于第二间隔物的高度。
2、权利要求1的真空包封,其中所述侧构件的高度小于第一间隔物的高度。
3、权利要求2的真空包封,其中所述侧构件的高度小于第二间隔物的高度。
4、权利要求3的真空包封,其中所述第一间隔物的高度和侧构件的高度之间的差小于50μm。
5、权利要求1的真空包封,其中所述第一间隔物的高度和第二间隔物的高度之间的差小于50μm。
6、权利要求1的真空包封,其中所述第一间隔物的高度比侧构件的高度大了小于50μm的值。
7、权利要求1的真空包封,其中所述第一间隔物具有矩形柱的形状和圆柱形柱的形状。
8、权利要求1的真空包封,其中所述第二间隔物具有矩形柱的形状和圆柱形柱的形状。
9、一种电子发射显示器,包括:
第一基板;
面对所述第一基板的第二基板;
侧构件,设置于所述第一基板和第二基板的周边;
电子发射单元,设置于真空包封的有效区的第一基板上;
光发射单元,设置于所述有效区的第二基板上;
第一间隔物,在所述有效区设置于第一基板和第二基板之间;和
第二间隔物,在真空包封的非有效区设置于第一基板和第二基板之间,所述非有效区围绕有效区,
其中所述第一间隔物的高度大于第二间隔物的高度。
10、权利要求9的电子发射显示器,其中所述第一间隔物的高度和第二间隔物的高度之间的差小于50μm。
11、权利要求9的电子发射显示器,其中所述侧构件的高度小于第一间隔物的高度。
12、权利要求11的电子发射显示器,其中所述侧构件的高度小于第二间隔物的高度。
13、权利要求12的电子发射显示器,其中所述第一间隔物的高度和侧构件的高度之间的差小于50μm。
14、权利要求13的电子发射显示器,其中所述第一间隔物和第二间隔物均具有矩形柱的形状和圆柱形柱的形状。
15、权利要求11的电子发射显示器,其中所述电子发射单元包括:
多个阴极电极;
与所述阴极电极交叉的多个栅极电极,所述阴极电极和栅极电极通过设置于阴极电极和栅极电极之间的绝缘层从彼此绝缘;
电子发射区,在阴极电极之一和栅极电极的对应之一的交叉处设置于阴极电极之一上。
16、权利要求15的电子发射显示器,还包括设置于所述阴极电极和栅极电极上方的聚焦电极。
17、权利要求16的电子发射显示器,其中所述电子发射区包括选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线和其组合构成的组的材料。
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