CN102082062A - 场发射显示装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种场发射显示装置包括：一绝缘基底具有一表面；多个行电极引线与多个列电极引线分别平行且间隔设置于所述绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线交叉设置，且每两个相邻的行电极引线与两个相邻的列电极引线形成一个网格；多个像素单元设置于绝缘基底的表面，每个像素单元对应一个网格设置，且每个像素单元包括一阴极电极、至少一与该阴极电极电连接的阴极发射体、一与该阴极电极间隔设置的阳极电极、以及一荧光粉层；其中，所述阳极电极具有一承载面与所述阴极电极相对设置且背向所述绝缘基底设置，所述荧光粉层至少设置于所述承载面。
Description
技术领域
本发明涉及一种场发射显示装置，尤其涉及一种平面型场发射显示装置。
背景技术
场发射显示装置在低温或者室温下工作，与电真空器件中的热发射电子器件相比具有功耗低、响应速度快以及低放气等优点。
现有技术中的场发射显示装置包括一绝缘基底、多个像素单元、以及多个行电极引线与多个列电极引线。其中，所述多个行电极引线与多个列电极引线分别平行且等间隔设置于绝缘基底表面。所述多个行电极引线与多个列电极引线相互交叉设置，且每两个相邻的行电极引线与两个相邻的列电极引线形成一网格。所述多个像素单元按照预定规律排列，间隔设置于上述网格中，且每个网格中设置一个像素单元。所述像素单元包括一阴极电极，一设置于该阴极电极表面的阴极发射体，一与该阴极电极间隔设置的阳极电极，以及一设置于该阳极电极表面的荧光粉层。当在该阴极电极与阳极电极之间施加一电压，阴极发射体发射电子，以轰击荧光粉层发光。
然而，上述场发射显示装置中，阳极电极通常为横截面为矩形的平面导电体，且荧光粉层设置于阳极电极与绝缘基底表面平行的顶面，所以荧光粉层的面积较小且不易被阴极发射体发射的电子轰击到，从而使得场发射显示装置亮度较差。
发明内容
有鉴于此，确有必要提供一种具有较高亮度的场发射显示装置。
一种场发射显示装置包括：一绝缘基底具有一表面；多个行电极引线与多个列电极引线分别平行且间隔设置于所述绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线交叉设置，且每两个相邻的行电极引线与两个相邻的列电极引线形成一个网格；多个像素单元设置于绝缘基底的表面，每个像素单元对应一个网格设置，且每个像素单元包括一阴极电极、至少一与该阴极电极电连接的阴极发射体、一与该阴极电极间隔设置的阳极电极、以及一荧光粉层；其中，所述阳极电极具有一承载面与所述阴极电极相对设置且背向所述绝缘基底设置，所述荧光粉层至少设置于所述承载面。
相较于现有技术，所述场发射显示装置的阳极电极具有一承载面与所述阴极电极相对设置且背向所述绝缘基底设置，所述荧光粉层至少设置于所述承载面，因此，所述荧光粉层具有较大的面积且容易被阴极发射体发射的电子轰击到，从而使得场发射显示装置具有较高的亮度。
附图说明
图1为本发明第一实施例提供的场发射显示装置的俯视示意图。
图2为图1所示的场发射显示装置沿线II-II的剖面示意图。
图3为本发明第二实施例提供的场发射显示装置的俯视示意图。
图4为图3所示的场发射显示装置沿线IV-IV的剖面示意图。
图5为本发明第三实施例提供的场发射显示装置的俯视示意图。
图6为图1所示的场发射显示装置沿线VI-VI的剖面示意图。
主要元件符号说明
场发射显示装置 200，300，400
绝缘基底 202，302，402
行电极引线 204，304，404
列电极引线 206，306，406
阴极发射体 208，308，408
第二电极 210，310，410
承载面 2102，3102，4122
第一电极 212，312，412
第一子电极 3121，4121
第二子电极 3123，4123
第三子电极 3125，4125
网格 214
绝缘层 216
荧光粉层 218，318，418
像素单元 220，320，420
电子发射端 222，322，422
固定元件 224
具体实施方式
以下将结合附图对本发明的场发射显示装置作进一步的详细说明。可以理解，所述场发射显示装置可以包括多个像素单元，本发明实施例附图仅给出部分像素单元为例进行说明。
请参阅图1、图2，本发明第一实施例提供一种场发射显示装置200，其包括一绝缘基底202，多个设置于该绝缘基底202表面的像素单元220、以及多个行电极引线204与多个列电极引线206。
所述多个行电极引线204与列电极引线206分别平行、间隔设置。优选地，所述多个行电极引线204与列电极引线206分别平行、等间隔设置。所述多个行电极引线204与多个列电极引线206相互交叉设置，并在行电极引线204与列电极引线206交叉处设置有一介质绝缘层216。该介质绝缘层216将行电极引线204与列电极引线206电隔离，以防止短路。每两个相邻的行电极引线204与两个相邻的列电极引线206形成一网格214，且每个网格214定位一个像素单元220。所述多个像素单元220对应网格214设置成一矩阵。可以理解，所述场发射显示装置200工作时需要封装在一真空环境中。
所述绝缘基底202为一绝缘基板，如陶瓷基板、玻璃基板、树脂基板、石英基板等。所述绝缘基底202的大小与厚度不限，本领域技术人员可以根据实际需要选择。本实施例中，所述绝缘基底202优选为一玻璃基板，其厚度大于1毫米，边长大于1厘米。
所述行电极引线204与列电极引线206为导电体，如金属层等。本实施例中，该多个行电极引线204与多个列电极引线206优选为采用导电浆料印制的横截面为矩形的平面导电体，且该多个行电极引线204的行间距为50微米～2厘米，多个列电极引线206的列间距为50微米～2厘米。该行电极引线204与列电极引线206的宽度为30微米～100微米，厚度为10微米～50微米。本实施例中，该行电极引线204与列电极引线206的交叉角度为10度到90度，优选为90度，该行电极引线204与列电极引线206相互垂直。本实施例中，可通过丝网印刷法将导电浆料印制于绝缘基底202表面制备行电极引线204与列电极引线206。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8～40％。本实施例中，将所述行电极引线204的延伸方向定义为X方向，所述列电极引线206的延伸方向定义为Y方向。
所述多个像素单元220对应设置于上述网格214中，且每个网格214中设置一个像素单元220。每个像素单元220包括一第一电极212、一第二电极210、一阴极发射体208、以及一荧光粉层218。该第一电极212与第二电极210相对且间隔设置于绝缘基底202表面。所述第一电极212作为阴极电极，且与所述列电极引线206电连接。所述第二电极210作为阳极电极，且与所述行电极引线204电连接。该阴极发射体208设置于所述第一电极212与第二电极210之间。所述阴极发射体208一端与所述第一电极212电连接，另一端指向所述第二电极210，并向第二电极210延伸作为阴极发射体208的电子发射端222。所述电子发射端222与所述第二电极210间隔设置。该阴极发射体208与所述绝缘基底202间隔设置。所述荧光粉层218设置于所述第二电极210的一表面。所述电子发射端222发射的电子可以打到荧光粉层218而使之发光。
所述第一电极212为导电体，如金属层、氧化铟锡(ITO)层、导电浆料等。本实施例中，所述第一电极212为一横截面为矩形的平面导电体，其尺寸依据网格214的尺寸决定。所述第一电极212直接与所述列电极引线206接触，从而实现电连接。所述第一电极212在Y方向上延伸的长度为30微米～1.5厘米，在X方向上延伸的宽度为20微米～1厘米，厚度为10微米～500微米。优选地，所述第一电极212在Y方向上延伸的长度为100微米～700微米，在X方向上延伸的宽度为50微米～500微米，厚度为20微米～100微米。
所述第二电极210的尺寸与所述第一电极212的尺寸基本相同。优选地，所述第二电极210在Y方向上延伸的长度略大于所述第一电极212的长度，所述第二电极210的厚度略大于所述第一电极212的厚度。所述第二电极210具有一相对第一电极212设置且背向所述绝缘基底202设置的承载面2102。所谓“相对第一电极212设置”指所述承载面2102面对所述第一电极212设置，从而使得所述第一电极212和第二电极210分别位于承载面2102的两侧。所谓“背向所述绝缘基底202设置”指所述承载面2102至少部分面向远离所述绝缘基底202的方向。所述承载面2102可以为平面或曲面。当所述承载面2102为平面时，所述承载面2102与绝缘基底202的表面形成一大于零度且小于90度的夹角。优选地，该夹角的角度大于等于30度且小于等于60度。当所述承载面2102为曲面时，该承载面2102可以为凸面或凹面。所述承载面2102可以与绝缘基底202的表面直接相交或间隔设置。本实施例中，所述第二电极210为沿Y方向延伸的长条形三棱柱，且所述第二电极210在X方向的宽度沿着远离绝缘基底202的方向逐渐减小，从而使该第二电极210具有一相对阴极发射体208设置的斜面作为承载面2102。所述承载面2102与绝缘基底202的表面之间形成一约60度的夹角。
所述第二电极210的材料与所述第一电极212的材料相同。本实施例中，所述第一电极212与第二电极210的材料为导电浆料。所述第一电极212与第二电极210可通过丝网印刷法印制于所述绝缘基底202表面。所述第二电极210可通过多次印刷导电浆料，且逐渐减小印刷的导电浆料的宽度的方法形成。由于每次印刷的导电浆料的宽度逐渐减小，且导电浆料本身具有一定的流淌性，从而形成承载面2102。
所述荧光粉层218设置于所述第二电极210的承载面2102，使得荧光粉层218不但具有较大的面积，而且容易被电子发射端222发射的电子轰击到，从而使得场发射显示装置200具有较高的亮度。具体的，所述荧光粉层218可设置于承载面2102的部分表面或全部表面。当荧光粉层218设置于所述第二电极210的部分承载面2102时，所述荧光粉层218设置于承载面2102与电子发射端222相对的部分。所述荧光粉层218的材料可为白色荧光粉，也可以为单色荧光粉，例如红色，绿色，蓝色荧光粉等，当电子轰击荧光粉层218时可发出白光或其它颜色可见光。该荧光粉层218可以采用沉积法、印刷法、光刻法或涂敷法设置在第二电极210的承载面2102。所述荧光粉层218的厚度可以根据需要选择。本实施例中，所述荧光粉层218的厚度为5微米～50微米。
所述阴极发射体208为线状电子发射体，具体地，所述阴极发射体208可选自硅线、碳纳米管、碳纤维及碳纳米管线等中的一种或多种。而且，阴极发射体208包括一电子发射端222指向所述承载面2102，该电子发射端222为阴极发射体208远离第一电极212的一端。优选地，所述阴极发射体208的延伸方向与所述承载面2102相交。本实施例中，所述阴极发射体208的延伸方向基本平行于绝缘基底202的表面，即所述阴极发射体208的延伸方向与所述承载面2102之间形成一大于零度且小于90度的夹角。优选地，该夹角大于等于30度且小于等于60度。本实施例中，阴极发射体208包括多个平行排列的碳纳米管线。采用多个平行排列的碳纳米管线作为阴极发射体208时，每个碳纳米管线的一端与第一电极212电连接，另一端指向第二电极210的承载面2102，作为阴极发射体208的电子发射端222。该电子发射端222与第二电极210的承载面2102之间的距离为10微米～500微米。优选地，该电子发射端222与第二电极210的承载面2102之间的距离为50微米～300微米。
所述阴极发射体208一端与第一电极212的电连接方式可以为直接电连接或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。该碳纳米管线的长度为10微米～1厘米，且相邻的碳纳米管线之间的间距为1微米～500微米。该碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线长度方向排列的碳纳米管。该碳纳米管线可为多个碳纳米管组成的纯结构，所述“纯结构”是指该碳纳米管线中碳纳米管未经过任何化学修饰或功能化处理。优选地，所述碳纳米管线为自支撑结构。所谓“自支撑结构”即该碳纳米管线无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。所述碳纳米管线中的碳纳米管通过范德华力相连，碳纳米管的轴向均基本沿碳纳米管线的长度方向延伸，其中，每一碳纳米管与在该延伸方向上相邻的碳纳米管通过范德华力首尾相连。所述碳纳米管线中的碳纳米管包括单壁、双壁及多壁碳纳米管中的一种或多种。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。
本实施例中的阴极发射体208的制备方法具体包括以下步骤：
步骤一，提供至少一个碳纳米管膜。
所述碳纳米管膜从一碳纳米管阵列拉取获得。该碳纳米管膜中包括多个首尾相连且定向排列的碳纳米管。所述碳纳米管膜的结构及其制备方法请参见范守善等人于2007年2月9日申请的，于2010年5月26公告的第CN101239712B号中国大陆公告专利申请“碳纳米管薄膜结构及其制备方法”，申请人：清华大学，鸿富锦精密工业(深圳)有限公司)。
步骤二，将该碳纳米管膜铺设覆盖于第一电极212和第二电极210表面。
可以理解，当将至少两个碳纳米管薄膜重叠铺设于第一电极212和第二电极210表面时，相邻两个碳纳米管膜中的碳纳米管的轴向延伸方向基本相同。将碳纳米管膜铺设覆盖于上述第一电极212和第二电极210时，要确保该碳纳米管膜中的碳纳米管的延伸方向均基本为从第一电极212向第二电极210延伸。本实施例中，由于在后续步骤中要将碳纳米管膜加工成多个平行且等间隔排列的碳纳米管线，因此，碳纳米管膜的层数不易太多，优选为1～5层。进一步的，可用有机溶剂对所述碳纳米管膜进行处理，该有机溶剂为挥发性有机溶剂，如乙醇、甲醇、丙酮、二氯乙烷或氯仿，本实施例中优选采用乙醇。该有机溶剂挥发后，在挥发性有机溶剂的表面张力的作用下所述碳纳米管膜会部分聚集形成碳纳米管线。
步骤三，切割碳纳米管膜，使第一电极212与第二电极210之间的碳纳米管膜断开，形成多个平行排列的碳纳米管线固定于第一电极212表面作为阴极发射体208。
所述切割碳纳米管薄膜结构的方法为激光烧蚀法、电子束扫描法或加热熔断法。本实施例中，优选采用激光烧蚀法切割碳纳米管膜，具体包括以下步骤：
首先，采用一定宽度的激光束沿着每个行电极引线204进行扫描，去除不同行的电极之间的碳纳米管膜，使得留下的碳纳米管膜仅设置于同一行的第一电极212与第二电极210之表面。
其次，采用一定宽度的激光束沿着每个列电极引线206进行扫描，去除列电极引线206与相邻第二电极210之间的碳纳米管膜，并使得同一网格214中的第一电极212与第二电极210之间的碳纳米管膜与第二电极210断开。
该步骤中，在激光束照射的过程中，空气中的氧气会氧化激光照射到的碳纳米管，使得碳纳米管蒸发，从而使碳纳米管膜产生断裂，在碳纳米管膜的断裂处会形成一电子发射端222，且电子发射端222与第二电极210之间形成一间隔。本实施例中，所用的激光束的功率为10～50瓦，扫描速度为0.1～10000毫米/秒。所述激光束的宽度为1微米～400微米。
进一步，该场发射显示装置200的每个像素单元220可以进一步包括一固定元件224设置于第一电极212表面，以将阴极发射体208固定于第一电极212表面。所述固定元件224可由绝缘材质或导电材质构成。本实施例中，该固定元件224为导电浆料层。
请参阅图3和图4，本发明第二实施例提供一种场发射显示装置300，其包括一绝缘基底302，多个像素单元320、以及多个行电极引线304与多个列电极引线306。本实施例附图仅给出一个像素单元320。所述场发射显示装置300与本发明第一实施例提供的场发射显示装置200的结构基本相同，其区别在于：所述第一电极312至少部分环绕所述第二电极310设置。所谓“至少部分环绕所述第二电极310设置”指所述第一电极312至少部分围绕所述第二电极310延伸，从而形成“L”形、“U”形、“C”形、半环形或环形等。
本实施例中，所述第二电极310为一长条形。所述第一电极312包括一第一子电极3121，一第二子电极3123，以及一第三子电极3125。所述第一子电极3121和第二子电极3123分别设置于第二电极310两侧，且位于第二电极310与相邻的两个列电极引线306之间。所述第三子电极3125连接所述第一子电极3121和第二子电极3123从而形成一“U”形的一体结构，以将所述第二电极310环绕。所述阴极发射体308分别设置于所述第一子电极3121和第二子电极3123表面，且每个阴极发射体308具有一电子发射端322指向所述第二电极310方向。所述第二电极310的宽度沿着远离绝缘基底302的方向逐渐减小，从而使该第二电极310具有两个分别与两侧的阴极发射体308的电子发射端322相对设置的斜面作为承载面3102。所述荧光粉层318分别设置于所述第二电极310的两个承载面3102，且所述电子发射端322指向荧光粉层318。所述两个承载面3102之间的夹角大于等于30度且小于等于120度，所述每个承载面3102与绝缘基底302表面的夹角大于等于30度且小于等于75度。优选地，所述两个承载面3102之间的夹角为大于等于60度且小于等于90度，所述每个承载面3102与绝缘基底302表面的夹角为大于等于45度且小于等于60度。本实施例中，所述两个承载面3102之间的夹角，以及两个承载面3102与绝缘基底302表面的夹角均为60度。
本实施例中，由于第一子电极3121和第二子电极3123分别设置于所述第二电极310的两侧，且所述第一子电极3121和第二子电极3123的表面均设置有阴极发射体308，所以提高了每个像素单元320的场发射电流。由于所述第二电极310具有两个分别与两侧的阴极发射体308相对设置的承载面3102，且所述荧光粉层318分别设置于所述第二电极310的两个承载面3102，所以提高了每个像素单元320的发光面积和显示均匀度。因此，所述场发射显示装置300具有较大的亮度和较高的显示均匀度。
请参阅图5、图6，本发明第三实施例提供一种场发射显示装置400，其包括一绝缘基底402，多个设置于该绝缘基底402表面的像素单元420、以及多个行电极引线404与多个列电极引线406。本实施例附图仅给出一个像素单元420。所述场发射显示装置400与本发明第二实施例提供的场发射显示装置300的结构基本相同，其区别在于：所述第一电极412用作阳极电极，所述第二电极410用作阴极电极，所述阴极发射体408设置于所述第二电极410表面，所述荧光粉层418设置于所述第一电极412的承载面4122表面。
具体地，本实施例中，所述第二电极410为横截面为矩形的平面导电体。所述阴极发射体408设置于第二电极410表面，且阴极发射体408的电子发射端422分为两部分，分别指向位于所述第二电极410两侧的第一子电极4121和第二子电极4123方向。本实施例中，所述阴极发射体408为多个横穿第二电极410的碳纳米管线，且每个碳纳米管线的两端分别指向位于所述第二电极410两侧的第一子电极4121和第二子电极4123。所述第一子电极4121和第二子电极4123的宽度均沿着远离绝缘基底402的方向逐渐减小，从而使该第一子电极4121和第二子电极4123分别具有一与阴极发射体408相对设置的斜面作为承载面4122。所述荧光粉层418分别设置于所述第一子电极4121和第二子电极4123的承载面4122，且所述电子发射端422指向荧光粉层418。所述承载面4122与绝缘基底402的表面形成一大于零度且小于90度的夹角。优选地，该夹角的角度大于等于30度且小于60度。本实施例中，所述承载面4122与绝缘基底402表面的夹角为45度。
可以理解，本实施例中，所述第三子电极4125的宽度也可以沿着远离绝缘基底402的方向逐渐减小，从而使该第三子电极4125具有一与阴极发射体408相对设置的斜面作为承载面4122。所述阴极发射体408的部分电子发射端422指向第三子电极4125表面的荧光粉层418。
本实施例中，由于至少所述第一子电极4121和第二子电极4123均具有一与阴极发射体408相对设置的承载面4122，且所述荧光粉层418分别设置于所述两个承载面4122，所以提高了每个像素单元420的发光面积和均匀度。所述第二电极410表面设置有阴极发射体408，且阴极发射体408的电子发射端422至少分别指向位于所述第二电极410两侧的荧光粉层418，所以提高了每个像素单元420的场发射电流。因此，所述场发射显示装置400具有较大的亮度和较高的显示均匀度。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
Claims (15)
1.一种场发射显示装置，其包括：
一绝缘基底具有一表面；
多个行电极引线与多个列电极引线分别平行且间隔设置于所述绝缘基底的表面，该多个行电极引线与多个列电极引线交叉设置，且每两个相邻的行电极引线与两个相邻的列电极引线形成一个网格；
多个像素单元设置于绝缘基底的表面，每个像素单元对应一个网格设置，且每个像素单元包括一阴极电极、至少一与该阴极电极电连接的阴极发射体、一与该阴极电极间隔设置的阳极电极、以及一荧光粉层；
其特征在于，所述阳极电极具有一承载面与所述阴极电极相对设置且背向所述绝缘基底设置，所述荧光粉层至少设置于所述承载面。
2.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于，所述承载面为平面或曲面。
3.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阳极电极的宽度沿着远离绝缘基底的方向逐渐减小，从而使该所述阳极电极具有一相对阴极发射体设置的斜面作为承载面。
4.如权利要求3所述的场发射显示装置，其特征在于，所述承载面与绝缘基底的表面形成一大于零度且小于90度的夹角。
5.如权利要求4所述的场发射显示装置，其特征在于，所述承载面与绝缘基底的表面形成的夹角为大于等于30度且小于等于60度。
6.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阴极发射体一端与所述阴极电极电连接，另一端向所述阳极电极延伸，且指向承载面。
7.如权利要求6所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阴极发射体的延伸方向与所述承载面形成一大于等于30度且小于等于60度的夹角。
8.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于，所述每个像素单元中，所述阳极电极与所述行电极引线电连接，所述阴极电极与所述列电极引线电连接，所述阴极电极至少部分环绕所述阳极电极设置。
9.如权利要求8所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阳极电极两侧相邻的两个列电极引线与所述阳极电极之间均设置有阴极电极，且所述阳极电极两侧的阴极电极表面均设置有阴极发射体。
10.如权利要求9所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阳极电极具有两个分别与两侧的阴极电极相对设置且背向所述绝缘基底设置的承载面，且所述两个承载面均设有荧光粉层。
11.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于，所述每个像素单元中，所述阳极电极与所述列电极引线电连接，所述阴极电极与所述行电极引线电连接，所述阳极电极至少部分环绕所述阴极电极设置。
12.如权利要求11所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阴极电极两侧相邻的两个列电极引线与所述阴极电极之间均设置有阳极电极，所述阴极电极两侧的阳极电极均具有一与阴极电极相对设置且背向所述绝缘基底设置的承载面，且所述阴极电极两侧的承载面均设有荧光粉层。
13.如权利要求12所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阴极发射体横穿阴极电极设置，且每个阴极发射体的两端分别指向位于所述阴极电极两侧的荧光粉层。
14.如权利要求12所述的场发射显示装置，其特征在于，所述电子发射体为线状，所述电子发射体平行于所述绝缘基底表面设置。
15.如权利要求14所述的场发射显示装置，其特征在于，所述阴极发射体选自硅线、碳纳米管、碳纤维及碳纳米管线中的一种或多种。
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