CN101145491A - 荧光显示装置 - Google Patents

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Abstract

一种荧光显示装置，包括至少部分是半透明的前玻璃、基板、阴极、电子发射层、电子提取电极、荧光体膜和阳极、以及导电层。所述基板由布置成与所述前玻璃相对的绝缘构件形成。所述前玻璃和所述基板构成真空包封的部分。所述阴极设置在所述基板上。所述电子发射层包括碳纳米管，并形成在所述阴极的表面上。所述电子提取电极布置在所述基板和所述前玻璃之间，以与所述阴极分隔开。所述荧光体层和所述阳极层叠在所述前玻璃的与所述基板相对的表面上。所述导电层形成在所述阴极和所述基板之间。

Description

荧光显示装置
技术领域
本发明涉及一种使用包括碳纳米管的电子发射源的三极结构荧光显示装置。
背景技术
使用碳纳米管的场发射型电子发射源作为荧光显示装置例如FED(场发射显示器)或真空荧光显示器的电子发射源引人注意。在碳纳米管中，单石墨层卷成圆柱形，在圆柱体的末端形成5员环。由于碳纳米管的直径通常很小，为10nm至50nm，一旦施加大约100V的电场，碳纳米管就能从它的末端场发射电子。碳纳米管包括具有同轴的多层结构的碳纳米管和上述的具有单层结构的碳纳米管，在所述多层结构中，多个石墨层层叠，以形成套筒式结构，每个石墨层卷成圆柱形。任一类型可被用来形成电子发射源(见第6,522,055号美国专利)。
使用传统的典型碳纳米管的场发射型电子发射源包括平坦的基板电极，在平坦的基板电极中布置许多碳纳米管。通过在基板电极和与基板电极相对的电子提取电极之间施加高电压，电场被聚集到碳纳米管的末端，以从碳纳米管的末端发射电子。如所公知的，制造这种电子发射源的方法包括：使用由包括铁或镍的金属制成的基板，以及根据热CVD(化学气相沉积)在基板的表面和通孔壁的壁上形成由碳纳米管形成的膜。当根据这个方法制造碳纳米管时，电子发射均匀性提高，可以获得其中不易发生由于本地场聚集而导致链破坏现象的状态。
作为使用这种电子发射源的荧光显示装置，已经提出了在图4A中示出的三极结构FED(平板显示器)(见第2001-146050号日本专利特许公开)。这个平板显示器包括玻璃基板401和布置成与玻璃基板401相对的半透明前玻璃408。框状分隔件玻璃(未示出)的两端面通过低熔玻璃料(fritglass)玻璃粘接到玻璃基板401和前玻璃408的外围部分。玻璃基板401、前玻璃408和分隔件玻璃形成包封(envelope)。包封的内部保持在级别为10-5Pa的真空度。
在玻璃基板401上设置相互平行的垂直立起的多个基板肋402。电子发射源403被基板肋402夹在中间地设置在玻璃基板401上。如图4B中所示，每个电子发射源403包括：电极部分431，用作阴极；电子发射层432，形成在电极部分431的表面上。电子发射层432包括碳纳米管，通过使用碳源气体例如甲醛或者一氧化碳的CVD在由铁、镍或者类似物的合金制成的电极部分431的表面上形成所述碳纳米管。在电子发射层432中，多个纤维状碳纳米管互相缠绕，以形成厚度为大约5μm至50μm的棉花状层。
每个电子发射源403(电极部分431)形成在与基板肋402相同的方向上延伸的条形形状，并包括预定间隔的开口。换言之，每个电子发射源403形成梯形形状。多个电子提取电极404在垂直于基板肋402的方向上在基板肋402上延伸。所述多个电子提取电极404在垂直于基板肋402的方向上以预定间隔布置。每个电子提取电极404具有预定间隔的电子穿过孔404a，以形成梯形形状。
在基板肋402上形成在垂直于基板肋402的方向上延伸并且相互平行地垂直立起的前肋405。在包封中，前玻璃408通过前肋405支撑在基板肋402上。前肋405以与电子提取电极404相对应的间隙设置在基板肋402上。换言之，在基板肋402上，每个电子提取电极404设置在两个相邻的前肋405之间。
荧光体层407R、407G和407B以及用作阳极的金属背膜406层叠在前玻璃408的包封的内表面上，所述金属背膜406覆盖荧光体层407R、407G和407B。在前玻璃408的包封的内表面上，荧光体层407R、407G和407B中的每个顺序地布置在两个相邻的前肋405之间。荧光体层407R包括发射红光的荧光体。荧光体层407G包括发射绿光的荧光体。荧光体层407B包括发射蓝光的荧光体。
在具有上述布局的平板显示器中，在电子提取电极404和电子发射源403之间施加预定的电势差，使得电子提取电极404侧具有正电势。这从碳纳米管的末端提取电子，所述碳纳米管在电子提取电极404和电子发射源403相交的区域形成电子发射层432，所提取的电子从电子提取电极404的矩形电子穿过孔404a发射。此时，如果正电压(加速电压)被施加到金属背膜406，则该正电压加速电子从所述电子穿过孔404a朝所述金属背膜406发射。被加速的电子传输穿过金属背膜406，并轰击荧光体层407R、407G和407B，从而导致荧光体层407R、407G和407B发光。
例如，将金属背膜406施加正电压，预定的电子发射源403施加预定的负电压，假定正电压施加到预定的电子提取电极404。这可以选择性地荧光体层407R、407G和407B中的任何一个发光，所述荧光体层407R、407G和407B中的所述任何一个与施加有负电压的电子发射源403的行和施加有正电压的电子提取电极404的列相交叉的部分对应。上述的交叉部分与平板显示器的一个显示点相对应。
在上述的传统的平板显示器中，会出现即使没有被选中也一直发光的非正常点，并且一些电子发射源403(电极部分431)在操作期间会振动，从而产生异常噪声。这些问题由于下面的因素而出现。在操作期间，来自施加有电压的电子提取电极404的电场导致相应的电子发射层432发射电子。发射的电子中的一些会聚集在玻璃基板401的表面上，从而使其带电。
发明内容
本发明的目的是提供一种荧光显示装置，其中，抑制了操作期间恒定发光的异常点的产生，并且抑制了用作阴极的电极部分的异常振动。
为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种荧光显示装置，包括：前玻璃，所述前玻璃的至少部分是半透明(translucent)的；基板，由布置成与所述前玻璃相对的绝缘构件形成，所述前玻璃和所述基板构成真空包封的部分；阴极，设置在所述基板上；电子发射层，包括碳纳米管，并形成在所述阴极的表面上；电子提取电极，布置在所述基板和所述前玻璃之间，以与所述阴极分隔开；荧光体膜和阳极，层叠在所述前玻璃的与所述基板相对的表面上；以及导电层，形成在所述阴极和所述基板之间。
附图说明
图1是根据本发明的第一实施例的荧光显示装置的主要部分的剖视图；
图2是根据本发明的第二实施例的荧光显示装置的主要部分的剖视图；
图3是根据本发明的第三实施例的荧光显示装置的主要部分的透视图；
图4A是示出传统的平板显示器的主要部分的透视图；和
图4B是沿着图4A的线I-I截取的剖视图。
具体实施方式
将参照图1来描述根据本发明的第一实施例的平板显示装置。在图1中，平板显示装置将以平板显示器作为示例。根据这个实施例的平板显示装置包括：基板101，由绝缘材料例如玻璃制成，并且基板101的至少一部分是半透明的；多个基板肋102，相互平行地设置在基板101上；多个电子发射源103，在基板肋102之间设置在基板101上；多个电子提取电极104，支撑在基板肋102上；多个前肋105，以与电子提取电极104相对应的间隙支撑在基板肋102上；半透明的前玻璃108，支撑在前肋105上；R、G、B荧光体层107和金属背膜106，顺序地层叠在前玻璃108的与基板101相对的表面上。
上述的基板101、多个基板肋102、多个电子发射源103、多个电子提取电极104、多个前肋105、前玻璃108、荧光体层107以及金属背膜106形成的结构与图4A和图4B中示出的由玻璃基板401、多个基板肋402、多个电子发射源403、多个电子提取电极404、多个前肋405、前玻璃408、荧光体层407R、407G、407B以及金属背膜406形成的结构相同。
基板101和前玻璃108以预定的距离彼此相对地布置。框状分隔件玻璃(未示出)的两端面通过低熔点玻璃料玻璃粘接到基板101和前玻璃108的外围部分。基板101、前玻璃108和分隔件玻璃形成包封。包封的内部被保持级别为10-5Pa的真空度。
多个基板肋102垂直地立起在基板101上，从而相互平行地延伸。基板肋102由考虑在表面上带电的导电材料制成。多个条状电子发射源103(分割(split)电子发射源)设置在基板101的这些区域上，所述区域中的每个被两个相邻的基板肋102夹着，从而在与基板肋102的延伸方向相同的方向上延伸。换言之，多个电子发射源103夹在基板肋102之间相互平行地布置。每个电子发射源103包括用作阴极的电极部分131(分割电极(splitelectrode))和形成在电极部分131的表面上的电子发射层132。每个电子发射源103具有在纵向上预定间隔隔开的开口，从而形成梯形形状。
电子发射层132包括碳纳米管，通过使用碳源气体例如甲醛或者一氧化碳的CVD在由铁、镍或者类似物的合金制成的电极部分131的表面上形成所述碳纳米管。在电子发射层132中，多个纤维状碳纳米管互相缠绕，以形成厚度为大约5μm至50μm的棉花状层。
设置在多个基板肋(substrate rib)102上的多个条形电子提取电极104(分割电极)在垂直于基板肋102的方向上相互平行地延伸。每个电子提取电极104具有梯形形状，其中，在纵向上以预定间隔形成矩形电子穿过孔104a。在沿着基板肋102排列的方向上以预定间隔布置多个电子提取电极104。
在相邻的电子提取电极104之间的基板肋102上，多个前肋105被设置成在垂直于基板101的方向上延伸。换言之，电子提取电极104设置在由相邻的前肋105分隔的区域上。在包封的前玻璃108的内表面上，R、G、B荧光体层107以预定的次序形成在由相邻的前肋105分隔的各个区域中。用作阳极的金属背膜106形成为覆盖荧光体层107。荧光体层R包括发射红光的荧光体。荧光体层G包括发射绿光的荧光体。荧光体层B包括发射蓝光的荧光体。上述布局与在图4A和图4B中示出的传统的平板显示器的布局相同。
在根据这个实施例的荧光显示装置中，除了上述布局之外，为了抑制基板101和各电极部分131之间充电，多个导电层109(分割导电层)设置在电子发射源103的各电极部分131和基板101之间。更具体地讲，在基板101上形成导电层109之后，在导电层109上设置电极部分131，电极131的图形与电极部分131的图形相同。导电层109形成在相邻的基板肋102之间的基板101上，以在与基板肋102和电子发射源103的延伸方向相同的方向上延伸。导电层109相互绝缘且相互隔离。
导电层109由导电材料例如铝、ITO(氧化铟锡)或者类似物形成，并且形成为每层厚度为几微米至几十微米的膜层。例如，可以通过丝网印刷形成ITO膜来在基板101上形成导电层109。也可以通过溅射或真空气相沉积沉积铝来形成导电层109。当由金属例如铝形成导电层109时，导电层109可以被形成为节距为几微米至几百微米的网格(meshes)，例如六边形网格。导电层109不需要均匀地形成在整个形成区域上。
将描述导电层109的作用。在上述的荧光显示装置中，在电子提取电极104和电子发射源103之间提供预定的电势差，使得电子提取电极104侧具有正电势。这从在电子提取电极104和电子发射源103相交的区域形成电子发射层132的碳纳米管的末端提取电子，所提取的电子从电子提取电极1404的矩形电子穿过孔104a发射。此时，提取的电子中的一些也泄漏到基板101侧。如果如在通常的情况下那样不设置导电层109，则泄漏的电子聚集在基板101的表面上，从而将基板101的表面的在电极部分131的区域上的那些部分充电成负电势。
当电子发射源103将要发射电子来执行显示操作时，负电势施加到电极部分131。因此，电极部分131承受负电势排斥力并且振动，从而产生异常噪声。排斥力反作用于电极部分131和电子发射层132。更具体地讲，已经承受排斥力的电子发射层132的一些碳纳米管朝电子提取电极104突出，从而导致异常光发射。
这些问题是由于聚集在基板101的表面上的电子引起的。通过将导电层109设置在基板101和电极部分131之间，抑制电子聚集在基板101的表面上，从而解决上述问题。具有与电极部分131的图形相同图形的导电层109只布置在基板101和电极部分131之间。可选地，条形导电层109可以被形成为覆盖相邻的基板肋102之间的区域。
在上述的第一实施例中，在相邻的基板肋102之间保留间隔(space)，导电层109分别布置在间隔中。但是，本发明不限于此。例如，如图2所示，可以这样布置导电部分209，使得在每个导电部分209的延伸方向上的两侧部分呈现在基板肋102的下部分和基板101之间。导电层209被形成为覆盖基板101的在相邻的基板肋102之间的表面。在这种情况下，每个基板肋102的与导电层209接触的下部分由绝缘构件202形成。这使得相邻的导电层209相互绝缘并相互隔离。
本发明不限于上述的三极结构荧光显示装置，而是可以自然地应用于其它三极结构荧光显示装置。例如，本发明也可以应用于在第2006/0145594号美国授权前公布和第2006-164825号日本特许专利公开中示出的平板显示器。
本发明也可以应用于图3中示出的平板显示器。在图3所示的平板显示器中，具有多个阴极313的阴极基板310设置在玻璃基板311上。具有荧光体膜323G、323B和323R以及用作阳极的金属背膜324的阳极基板320形成在至少一部分是半透明的前玻璃321的内表面上。栅基板330几乎平行于基板311和前玻璃321设置。栅基板330包括一个用作场控制电极的平坦电极331，栅基板(gate substrate)330具有多个带(条)状栅电极(gate electrode)335。
基板311和前玻璃321通过设置到它们的周边部分的框状分隔件玻璃(未示出)彼此相对。基板311和前玻璃321通过低熔点玻璃料玻璃粘接到分隔件玻璃的两端面，从而形成包封。该包封的内部保持在级别为10-5Pa的真空度。在下面的描述中，当从前面看时，图3中的垂直方向、深度方向以及左右方向分别与高度方向、纵向方向以及侧向方向相对应。在高度方向上，阴极基板310侧与下侧相对应。
在阴极基板310中，多个基板肋312以预定间隔垂直立起在玻璃基板311的与栅基板330相对的表面上并相互平行，从而支撑栅基板330。阴极313设置成在玻璃基板311上的夹在基板肋312之间的那些区域上形成条。在每个阴极313中，由纳米管纤维例如碳纳米管或者碳纳米纤维形成的电子发射源固定到金属构件的表面。阴极313与图1中示出的电子发射源103相对应。这样布置阴极313，使得它们的上表面低于基板肋312的上端面。
设置在包封中的栅基板330包括多个棒状栅电极间绝缘构件333a333a，所述多个绝缘构件333a在垂直于阴极基板310的基板肋312的方向上相互平行地延伸，并且被基板肋312支撑。各个栅电极335中的每个布置在两个相邻的栅电极间绝缘构件333a之间并通过基板肋312支撑。栅电极335与图1中示出的电子提取电极104相对应。栅电极335与栅电极间绝缘构件333a一起在垂直于基板肋312的方向上延伸。从顶部看时具有类似栅格形状的中间肋333设置在栅电极间绝缘构件333a和栅电极335上。中间肋333的平行于栅电极335的延伸方向的那些部分被设置在栅电极间绝缘构件333a上。
栅基板330包括由中间肋333支撑的导电板状平坦电极331和设置在平坦电极331上的阳极肋332，当从顶部看时，所述阳极肋332具有类似栅格的形状。在栅电极间绝缘构件333a的在阴极基板310侧的下表面上形成多个阴极肋334，所述多个阴极肋334被布置成在栅电极间绝缘构件333a的纵向方向上以预定距离相互隔开。阴极肋334支撑阴极313上的栅电极间绝缘构件333a。因此，基板肋312和阴极肋334支撑栅电极间绝缘构件333a。
每个栅电极335具有多个通孔335a，所述多个通孔335a在栅电极335延伸的纵向方向上以预定的距离相互隔开。平坦电极331具有类似矩阵的多个通孔331a，以与通孔335a相对应。中间肋333和阳极肋332被布置成当从顶部看时交叠，通孔331a和通孔335a被布置在栅格的开口(栅格开口)中。被布置成与一致的把持开口(coincident grip opening)相对应的通孔形成平板显示器的一个像素。在相邻的基板肋312之间的每个阴极313上，阴极肋334分开多个像素。
在具有上述布局的平板显示器中，在栅基板330和阴极313之间提供预定的电势差，使得栅基板330具有正电势。因此，从阴极313的与栅电极335相交的那些区域提取的电子通过通孔335a和通孔331a发射到阳极基板320的外部。
更具体地讲，通过向场控制电极331施加具有电势比阴极313的电势高的正电势的电压，事先产生从场控制电极331朝阴极313的表面延伸的电场。接着，通过向栅电极335施加电压，栅电极335被设置成具有比阴极313的电势高的正电势。这从而在栅电极335和通孔335a的表面(侧表面)之间产生强电场，并导致阴极313从设置在阴极313的表面上的电子发射源提取电子。
电压已经施加到其上从而被设置成相对于栅电极335具有正电势的场控制电极331对所提取的电子加速，使得电子从通孔331a向前玻璃321发射。此时，如果向金属背膜324施加比场控制电极331的电势高的正电势(加速电压)，则从通孔331a发射的电子向金属背膜324加速，并穿过金属背膜324，从而轰击荧光体膜323G、323B和323R。这导致荧光体膜发光。
如上所述，在平板显示器中，位于玻璃基板311和阴极313之间的导电层319能够抑制阴极313振动。导电层319还能够抑制未选中的点的异常(恒定)发光。
如上所述，根据本发明，导电层被设置在阴极和基板之间。这能够抑制操作期间恒定发光的异常点的产生，以及抑制用作阴极的电极部分的异常振动。

Claims (5)

1.一种荧光显示装置，其特征在于包括：
前玻璃(108)，所述前玻璃(108)的至少部分是半透明的；
基板(101)，由布置成与所述前玻璃相对的绝缘构件形成，所述前玻璃和所述基板构成真空包封的部分；
阴极(131)，设置在所述基板上；
电子发射层(132)，包括碳纳米管，并形成在所述阴极的表面上；
电子提取电极(104)，布置在所述基板和所述前玻璃之间，以与所述阴极分隔开；
荧光体膜(107)和阳极(106)，层叠在所述前玻璃的与所述基板相对的表面上；以及
导电层(109、209、319)，形成在所述阴极和所述基板之间。
2.根据权利要求1所述的显示装置，其中
所述阴极包括多个分割电极，所述多个分割电极沿着第一方向在所述基板上延伸成相互平行，并在垂直于所述第一方向的第二方向上以预定的间隔布置，
所述电子提取电极包括多个分割电极，所述多个分割电极沿着所述第二方向相互平行地延伸，并在所述第一方向上以预定的间隔布置，
所述导电层包括多个分割导电层，所述多个分割导电层形成在所述基板和所述多个分割电极之间，并与所述多个分割电极中的每个相互绝缘且隔离。
3.根据权利要求2所述的显示装置，进一步包括：
多个基板肋(102)，所述多个基板肋在所述第一方向上相互平行地延伸，并在所述第二方向上以预定的间隔垂直立起在所述基板上，从而支撑所述提取电极；和
多个绝缘构件(202)，与所述基板的表面接触，并设置到所述基板肋的下部，
其中，在所述第二方向上的所述分割导电层(209)的侧部形成在所述基板和所述绝缘构件之间。
4.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述导电层(109)形成在所述基板上，所述导电层的图形与所述所述阴极的图形相同。
5.根据权利要求1所述的显示装置，其中，所述导电层被形成为覆盖所述基板的设置所述阴极的区域。
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