CN101540260A - 场发射显示器 - Google Patents

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Abstract

一种场发射显示器，其包括：一透明基板；多个支撑体；一绝缘基底通过多个支撑体与透明基板相对间隔设置；多个行电极与列电极平行且等间隔设置于该绝缘基底上，该多个行电极与多个列电极相互交叉设置，每两个相邻的行电极与每两个相邻的列电极交叉构成一个网格，且行电极与列电极之间电绝缘；多个像素单元，每个像素单元对应一个网格设置，每个像素单元包括一荧光粉层及间隔设置的一个阳极电极与一个阴极电极，以及一阴极发射体，该阳极电极和阴极电极分别与相应行电极与列电极电连接，该阴极发射体一端与所述阴极电极电连接；其中，所述荧光粉层设置于相应阳极电极表面。

Description

场发射显示器
技术领域
本发明涉及一种场发射显示器，尤其涉及一种大面积平面场发射显示器。
背景技术
碳纳米管(Carbon Nanotube，CNT)是一种新型碳材料，由日本研究人员Iijima在1991年发现，请参见″Helical Microtubules of Graphitic Carbon″，S.Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳纳米管具有极大的长径比(其长度在微米量级以上，直径只有几个纳米或几十个纳米)，具有良好的导电导热性能，并且还有很好的机械强度和良好的化学稳定性，这些特性使得碳纳米管成为一种优良的场发射材料。因此，碳纳米管在场发射装置中的应用成为目前纳米科技领域的一个研究热点。
场发射显示器是继阴极射线管(CRT)显示器、液晶显示器、等离子显示器之后，最具发展潜力的下一代新兴显示器。场发射显示器与其它显示器相比，具有更高的对比度、更广的视角、更高的亮度、更低的能量消耗、更短的响应时间以及更宽的工作温度等优点，可适合作照明光源、平板显示器及室外用的全色大屏幕显示屏以及各种广告显示面板等。
现有技术提供一种场发射显示器100。请参考图1及图2，该场发射显示器100包括：一玻璃基板110，多个支撑体140，一绝缘基底130，玻璃基板110与绝缘基底130由多个支撑体140间隔设置且真空封装在一起。玻璃基板110面对绝缘基底130的表面形成有一金属导电层116，一荧光粉层114，一滤光膜112。在绝缘基底130面对玻璃基板110的表面形成有多个交叉设置的行电极134与列电极132。所述的多个行电极134与多个列电极132分别平行且等间隔的交叉设置于绝缘基底130表面，行电极134与列电极132交叉处设有绝缘层136。每两个相邻的行电极134与每两个相邻的列电极132形成一网格138，且每个网格138定位一个电子发射单元120。每一个电子发射单元120由一个阴极电极125、一个阳极电极126以及覆盖阴极电极125与阳极电极126的阴极发射体127组成。所述阴极电极125与阴极电极125对应的列电极132电连接，阳极电极126与阳极电极126对应的行电极134电连接，在所述阴极发射体127的中央形成有一个电子发射间隙124。所述阴极发射体127为一导电薄膜。
上述场发射显示器在工作时，电子发射单元120的阴极电极125与阳极电极126之间的电压由与之对应电连接的列电极132与行电极134控制，由于电子发射单元120的两个电极之间的阴极发射体127中电子发射间隙124的宽度为纳米级，基于量子隧道效应的原理，电子发射间隙124在阴极电极125与阳极电积126之间的电压作用下形成隧道电流(请参见，表面传导电子发射显示技术进展，液晶与显示，V21，P226-231(2006))。在玻璃基板110表面的金属导电层116上加一高电压，使得金属导电层116与绝缘基底130之间形成一强电场，隧道电流中的电子在该强电场的作用下轰击到玻璃基板110表面的荧光层114上，从而实现发光显示。
上述场发射显示器100存在以下缺点：第一，阴极发射体127的发射间隙124的宽度非常小，造成所形成的隧道电流的电流强度很大，所以该场发射显示器的能耗很大。第二，该场发射显示器的荧光粉层114设置于玻璃基板110表面，由于发射间隙124中隧道电流的电流强度很大，所以隧道电流中的电子在玻璃基板110表面的金属导电层116与绝缘基底130之间的电场的作用下，仅有少量的电子轰击到透明基板110的荧光粉层114上，导致了荧光粉层114发光效率低。第三，由于制备工艺所限制，在采用包含金属化合物的导电薄膜作为阴极发射体127制作的大面积场发射电子器件100中，各个电子发射间隙124的大小及位置不一，从而导致场发射显示器的电子发射的整体均匀性较差。
有鉴于此，确有必要提供一种能耗低、荧光粉层发光效率高且电子发射性能稳定的大面积场发射显示器。
发明内容
一种场发射显示器，其包括：一透明基板；多个支撑体；一绝缘基底通过所述多个支撑体与透明基板相对间隔设置；多个行电极与列电极平行且等间隔设置于该绝缘基底上，该多个行电极与多个列电极相互交叉设置，每两个相邻的行电极与每两个相邻的列电极交叉构成一个网格，且行电极与列电极之间电绝缘；多个像素单元，每个像素单元对应一个网格设置，每个像素单元包括一荧光粉层及间隔设置的一个阳极电极与一个阴极电极，以及一阴极发射体，该阳极电极和阴极电极分别与相应行电极与列电极电连接，该阴极发射体一端与所述阴极电极电连接；其中，所述荧光粉层设置于相应阳极电极表面。
相较于现有技术，本发明提供的场发射显示器，由于荧光粉层设置在阳极电极表面，阳极电极与阴极电极间隔设置于绝缘基底表面，使得阴极发射体发射的电子大部分准确轰击到阳极表面的荧光粉层上，从而大大提高了荧光粉层的发光效率。
附图说明
图1为现有技术中的场发射显示器的侧视图。
图2为现有技术中的场发射显示器的俯视图。
图3为本技术方案实施例的场发射显示器的俯视图。
图4为本技术方案实施例的场发射显示器的侧视图。
具体实施方式
以下将结合附图详细说明本技术方案的场发射显示器。
请参阅图3及图4，本技术方案实施例提供一种场发射显示器200，其包括：一透明基板210；多个支撑体240；一绝缘基底230通过所述多个支撑体240与透明基板210相对且真空间隔设置；多个像素单元220设置于该绝缘基底230上；以及多个行电极234与多个列电极232交叉设置于该绝缘基底230面对透明基板210的表面。该多个行电极234相互平行且每两个相邻的行电极234之间的间隔相等，该多个列电极232相互平行且每两个相邻的列电极232之间的间隔相等，在行电极234与列电极232交叉处由一绝缘层236隔离，以防止短路。每两个相邻的行电极234与每两个相邻的列电极232形成一网格结构238，且每个网格结构238定位一个像素单元220。
所述的多个像素单元220对应设置于上述网格结构238中，且每个网格结构238中设置一个像素单元220，该多个像素单元220在绝缘基板上形成显示矩阵。每个像素单元220包括：一阳极电极226与一荧光粉层228，一阴极电极225，以及一阴极发射体227。该阳极电极226与阴极电极225对应且间隔设置，且阳极电极226与阴极电极225分别与相应行电极234与列电极232电连接。该荧光粉层228覆盖于相应阳极电极226表面。该阴极发射体227设置于阳极电极226与阴极电极225之间，且，阴极发射体227一端与所述阴极电极225电连接，另一端指向相应阳极电极226。该阴极发射体227与绝缘基底230间隔设置或设置于绝缘基底230上。为了获得更均匀的电子发射性能，本实施例中，同一行的像素单元220中的阳极电极226与同一行电极234电连接，同一列的像素单元220中的阴极电极225与同一列电极232电连接。
所述的透明基板210采用透明材料如玻璃等构成，并制成平板形状。该透明基板210的大小与厚度不限，本技术领域的技术人员可以根据需要进行选择。
所述的支撑体240为长方体绝缘材料，如塑料、玻璃、陶瓷等。支撑体240的厚度应大于行电极234及列电极232的厚度，当透明玻璃基板210的面积增大时，可以在绝缘基底230上平行等间隔设置多个支撑体240。本实施例中，支撑体240的优选厚度为10微米～2毫米，宽度为30微米～100微米。
所述的绝缘基底230为一绝缘基板，如玻璃基板，塑料基板等。绝缘基底230大小与厚度不限，本领域技术人员可以根据实际需要进行选择。本实施例中，绝缘基底230优选为一玻璃基板，其厚度为大于1毫米，边长大于1厘米。
所述的多个行电极234与多个列电极232为一导电体，如金属层等。本实施例中，该多个行电极234与多个列电极232优选为采用导电浆料印制的平面导电体，且该多个行电极234与多个列电极232的行距和列距为300微米～500微米。该行电极234与列电极232的宽度为30微米～100微米，厚度为10微米～50微米。本实施例中，该行电极234与列电极232的交叉角度为10度到90度，优选为90度。本实施例中，通过丝网印刷法将导电浆料印制于绝缘基底230上制备行电极234与列电极232。该导电浆料的成分包括金属粉、低熔点玻璃粉和粘结剂。其中，该金属粉优选为银粉，该粘结剂优选为松油醇或乙基纤维素。该导电浆料中，金属粉的重量比为50～90％，低熔点玻璃粉的重量比为2～10％，粘结剂的重量比为10～40％。
所述的阴极电极225与阳极电极226为一导电体，如金属层等。本实施例中，该阴极电极225与阳极电极226为一平面导电体，其尺寸依据网格238的尺寸决定。该阴极电极225和阳极电极226直接与上述列电极232和行电极234连接，从而实现电连接。阴极电极225与阳极电极226的长度为10微米～1毫米，宽度为1微米～100微米，厚度为1微米～100微米。本实施例中，阴极电极225与阳极电极226的长度优选为150微米，宽度优选为50微米，厚度优选为50微米。本实施例中，该阴极电极225与阳极电极226的材料为导电浆料，通过丝网印刷法印制于绝缘基底230上。该导电浆料的成分与上述电极引线所用的导电浆料的成分相同。
所述的荧光粉层228设置于相应阳极电极226的表面，该荧光粉层228的材料包括高压荧光粉及低压荧光粉。该荧光粉层228可以采用沉积法或涂敷法设置在所述阳极电极226的表面。该荧光粉层228厚度为5微米～50微米。
所述的阴极发射体227包括一个电子发射体223或多个平行且等间隔排列的电子发射体223，如：硅线、单根碳纤维或碳纳米管长线等。该阴极发射体227一端与阴极电极225的电连接方式可以为通过一导电胶电连接，也可以通过分子间力或者其他方式实现。所述每个电子发射体223包括一电子发射端229，该电子发射端229为电子发射体223远离阴极电极225的一端。该电子发射端229与阳极电极226之间的距离为1微米～200微米。该电子发射体223的长度为200微米～400微米，且相邻的电子发射体223之间的间距为1纳米～100纳米。请参阅图3，本实施例中，阴极发射体227包括多个平行排列的碳纳米管长线，每个碳纳米管长线为一个电子发射体223。采用多个平行排列的碳纳米管长线作为阴极发射体227时，每个碳纳米管长线的一端与阴极电极225电连接，另一端指向阳极电极226，作为电子发射体223的电子发射端229。该电子发射端229与阳极电极226之间的距离为1微米～100微米。该碳纳米管长线的长度为200微米～300微米，且相邻的碳纳米管长线之间的间距为1纳米～50纳米。该碳纳米管长线中包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管束，相邻的碳纳米管束之间通过范德华力连接。该碳纳米管束中包括多个平行且紧密排列的碳纳米管。所述碳纳米管长线中的碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管。所述碳纳米管的长度范围为10微米～100微米，且碳纳米管的直径小于15纳米。所述阴极发射体227中的电子发射体223由于具有较大的长径比，因而具有较好的电子发射特性，从而使得该阴极发射体227的发射效率较高。
所述的像素单元220还可以进一步包括一选择性固定电极221，该选择性固定电极221设置于相应阴极电极225之上，其作用为将阴极发射体227固定于该阴极电极225之上，且该选择性固定电极221为可选部件。本实施例中，所述选择性固定电极221的材料与所述阳极电极226的材料相同，可以用丝网印刷法把该选择性固定电极221设置于相应阴极电极225上，从而将该阴极发射体227固定于所述阴极电极225之上。
本实施例的大面积场发射显示器200在工作时，通过在绝缘基板230上的行电极234与列电极232上分别连接驱动电路的扫描电极与信号电极，当扫描电极与信号电极同时接通时，对应像素单元220内的阴极电极225与阳极电极226之间将会形成电势差，从而电子通过与阴极电极225电连接的阴极发射体227的电子发射端229发射出来并轰击到阳极电极226表面的荧光粉层228上，由于阴极发射体227的电子发射端229与阳极电极226间隔设置并指向阳极电极226，使得电子大部分准确轰击到荧光粉层228上，从而大大提高了荧光粉层的发光效率。本实施例的大面积场发射显示器200中，多个阴极发射体227之间的行距与列距相等，且每个阴极发射体227远离阴极电极255的一端与阳极电极256之间的间隔相等，每个阴极发射体227包括多个平行且等间隔设置的电子发射体223，所以发射的电子整体均匀性好。另外，该大面积场发射显示器200中，在相同的驱动电压下，阴极发射体227的电子发射端229与阳极电极226具有较大间隔，使得发射电流的电流强度较小，从而使得该大面积场发射显示器200能耗较低。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化，当然，这些依据本发明精神所做的化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (13)

1.一种场发射显示器，其包括：
一透明基板；
多个支撑体；
一绝缘基底通过所述多个支撑体与透明基板相对间隔设置；
多个行电极与列电极平行且等间隔设置于该绝缘基底上，该多个行电极与多个列电极交叉设置，每两个相邻的行电极与每两个相邻的列电极交叉构成一个网格，且行电极与列电极之间电绝缘；
多个像素单元，每个像素单元对应一个网格设置，每个像素单元包括一荧光粉层及间隔设置的一个阳极电极与一个阴极电极，以及一阴极发射体，该阳极电极和阴极电极分别与相应行电极与列电极电连接，该阴极发射体一端与所述阴极电极电连接；
其特征在于，所述的荧光粉层设置于相应阳极电极表面。
2.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述阴极发射体的另一端与相应阳极电极间隔设置并指向该阳极电极，且所述阴极发射体的另一端与所述阳极电极之间的间距为1微米～200微米。
3.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述阴极发射体与绝缘基底间隔设置或设置于绝缘基底上，且该阴极发射体包括一个电子发射体或多个平行且等间隔排列的电子发射体。
4.如权利要求3所述的场发射显示器，其特征在于，所述电子发射体之间的间距为1纳米～100纳米。
5.如权利要求3所述的场发射显示器，其特征在于，所述电子发射体包括硅线、单根碳纤维或碳纳米管长线。
6.如权利要求5所述的场发射显示器，其特征在于，所述碳纳米管长线中包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管束，且相邻碳纳米管束之间通过范德华力连接。
7.如权利要求6所述的场发射显示器，其特征在于，所述的碳纳米管束包括多个平行且紧密排列的碳纳米管。
8.如权利要求7所述的场发射显示器，其特征在于，所述碳纳米管为单壁碳纳米管，双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。
9.如权利要求8所述的场发射显示器，其特征在于，所述碳纳米管的长度为10微米～100微米，直径小于15纳米。
10.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述行电极与列电极交叉处设置有一介质绝缘层。
11.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述多个像素单元对应网格设置成阵列，且设置于同一行的像素单元的阳极电极与同一个行电极电连接，设置于同一列的像素单元的阴极电极与同一个列电极电连接。
12.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述的像素单元进一步包括一选择性固定电极，该选择性固定电极设置于相应阴极电极之上。
13.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述的荧光粉层材料为低压荧光粉或高压荧光粉，厚度为5微米～50微米。
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