CN1216398C - 低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极的组件 - Google Patents

Abstract

低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极组件，涉及场发射器件、场发射显示器件，特别是通过改变场发射器件的结构实现低调制电压动态范围的结构。该结构中，采用在平整的介质平板12上开漏斗形孔13作为电子通道，在介质板12上漏斗形孔13的大孔一面制作门电极14，在小孔一面制作调制电极15，在门电极14的表面设有介质层17，使在门电极14控制下阴极发射电子18打在门电极14上的介质层17或漏斗形孔内壁16上产生二次电子，二次电子在调制电压的作用下，其通过孔的电子受到调制，能克服阴极发射单元的均匀性问题，降低电子能量，达到低调制电压动态范围的目的。

Description

低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极的组件

技术领域

本发明涉及场发射器件、场发射显示器件，特别是通过改变场发射器件的结构实现低调制电压动态范围的结构。

背景技术

目前研究较多的平板显示器有液晶显示器、等离子体显示器、场发射显示器等等，液晶显示器因为是被动发光，所以亮度较低，同时存在视角小、响应速度慢的问题；等离子体显示器大尺寸显示，但在发光效率和高分辨率显示上有一定难度；而场发射显示器是一种冷阴极发射、主动发光的平板显示器件，具有发光亮度高、功耗低、视角大、适合高分辨率显示等特点，因此对场发射器件的研究一直非常的活跃，特别是近年碳纳米管材料的出现，使得可印刷式场发射显示器件成为可能，具有广阔的发展前景。一种典型的场发射显示器板，它包括一块作为该显示器件有效显示工作面的前玻璃基板和一块与前玻璃基板平行相对的后玻璃基板；在后玻璃基板上设有多条相互平行的阴极电极和位于其上并保持电连接的微尖型冷阴极电子发射器；电子发射器在与其对应的门电极的控制下当其电场达到一定强度时开始发射电子，发射电流随电场强度的增加而增加；发射的电子在位于前基板上的透明导电阳极的作用下在向阳极加速，阳极和阴极成正交配置；并通过一真空空间后轰击在前基板的荧光粉材料上使荧光粉发光，光可以通过透明导电的阳极和前玻璃基板而可以被看到。为保证门电极和阴极电极的电隔离，在门电极和阴极电极之间有绝缘介质层，在各阴极电极之间有介质隔离。整个器件通过真空封接将前、后玻璃基板密封为真空容器，并通过排气系统使器件内部为真空。为使前后玻璃基板能够承受外部大气压和内部真空之间的压力差，在器件内部还制作有介质间隔，用于支撑前后玻璃基板。

场发射显示器件在工作时，在门电极和阴极之间加一定的电压，使微尖发射器尖端的场强足够强，以至可以微尖发射器尖端发射电子，改变门电极和阴极之间的电压可以控制微尖发射器发射电子的强度，因此，一般将门电极作为调制电极控制场发射显示的亮度。发射的电子在阳极电压的作用下轰击荧光粉并使其发光，因为微尖尺寸非常小，因此可以实现高分辨率显示；因为场发射显示是电子轰击荧光粉的平板显示，因此发光亮度可以很高，视角也可以非常的大。

但是场发射显示器件中，为了减小门电极的电压和调制电压的动态范围，一般将门电极和阴极的距离做的非常小，这对场发射显示的均匀性是十分不利的，门电极和阴极之间距离的微小变化，如介质间隔的不平整等，使得在相同调制电压情况下的不同位置阴极单元的发射电流有很大的不同，造成亮度的不均匀。为了降低这种不均匀性，可以将门电极和阴极之间的距离做的大一些，这样介质间隔的不平整相对来讲比较小，可以改善显示的均匀性，但这时的门电极的电压会比较高，调制电压的范围也比较大，在实际应用中比较困难，集成芯片价格贵，驱动电路成本比较高。特别是调制电压的动态范围，如果过大，会造成驱动的困难。为了避免电压调制范围过大的问题，在场发射显示中采用脉冲宽度的调制方法，但这限制了显示中的灰度等级。因此如何降低场发射显示器件的调制电压是场发射显示器件中需要克服的问题。

三、发明内容

1、技术问题

本发明的目的是提供一种能克服阴极发射单元的均匀性问题，降低电子能量，达到低调制电压动态范围目的的低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极的组件。

2、技术方案

本发明的低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极组件，采用在平整的介质板上开漏斗形孔作为电子通道，在介质板上漏斗形孔的大孔一面制作门电极，在小孔一面制作调制电极，在门电极的表面设有介质层，使在门电极控制下阴极发射电子打在漏斗形孔内壁上产生二次电子，二次电子在调制电压的作用下，其通过孔的电子受到调制；漏斗形孔内壁用高于介质板介质材料的二次电子发射系数的材料制作。

3、技术效果

本发明提供了一种同时带有门电极和调制电极的场发射器件的组件结构，该结构可以应用于各类场发射器件，场发射显示器件以及其他需要单元均匀电子发射，降低电流调制的动态电压范围的真空电子器件中。

由于一定能量的电子轰击绝缘材料表面，能产生二次电子，二次电子在一定的电场作用下可以在介质表面形成连续跳跃的二次电子发射并向高电位方向运动，而二次电子的能量相对经过门电极的初始电子能量要低的多，因此可以使初始电子轰击到介质表面产生二次电子，由于二次电子的能量比较低，通过控制二次电子在介质通道内的导通或截止，可以对发射的电子进行调制，这时的调制电压的变化范围将相对于门电极调制的电压范围低很多，从而达到低调制电压寻址的目的。

本发明能克服阴极发射单元的均匀性问题，降低电子能量，达到低调制电压动态范围的目的

附图说明

图1是一种典型的场发射显示器件的结构示意图。其中有前玻璃基板1、后玻璃基板2、阴极电极3、微尖电子发射器4、门电极5、透明导电阳极6、荧光粉7、绝缘介质层8、介质9、真空封接10、介质间隔11。

图2是本发明的门电极和调制电极组件结构示意图。其中有介质平板12、漏斗形孔13、门电极14、调制电极15、漏斗形孔内壁16、介质层17、阴极发射电子18。

图3是将本发明电极组件在场发射显示器中应用的一种结构示意图。其中有阴极电极19、场发射尖端20、电极组件21、介质间隔22、行扫描电极23、阳极荧光屏24。

图4是将图3的调制电极作为降低电子能量的作用的结构示意图。其中有行电极介质层25、列电极26。

具体实施方式

本发明的低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极组件，该结构中，采用在平整的介质平板12上开漏斗形孔13作为电子通道，在介质板12上漏斗形孔13的大孔一面制作门电极14，在小孔一面制作调制电极15，在门电极14的表面设有介质层17，使在门电极14控制下阴极发射电子18打在门电极14上的介质层17或漏斗形孔内壁16上产生二次电子，二次电子在调制电压的作用下，其通过孔的电子受到调制；漏斗形孔16用高二次电子发射系数的介质材料制作。

在本发明的结构中，可以通过薄膜技术、丝印技术、喷砂技术制作相关电极和孔。图3为将本发明电极组件21在场发射显示器件中应用的一种结构示意图。在阴极电极19上制作场发射尖端20，将本发明的组件与阴极保持一定间隔放置，将所有单元的门电极作为一个电极，调制电极做为平行排列的列选择电极；在电极组件21上再制作介质间隔22并在其上制作行扫描电极23，行扫描电极和列调制电极之间有空隙连通，在行扫描电极后放置有荧光粉的阳极荧光屏24。在使用时在门电极上施加固定的电位使所有阴极发射单元发射电子，大部分发射的电子在门电压的作用下将轰击组件上的介质层或孔的内壁产生二次电子，当调制电极上施加一定调制电压时(一般比门电极上的电压高)，在其上施加调制电压调制通过孔或槽的电子数目达到灰度调节的目的。由于调制电压控制的是二次电子，因此可以使调制电压的动态范围比较小。行扫描电极施加一较调制电压高的信号时选择某一行能够有电子通过，其他行施加较低电压的电子使这些行的电子不能通过；通过行电极的经调制电极调制的电子在高电压的阳极的作用下轰击荧光粉发光。

Claims (3)

1、一种低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极的组件，其特征在于采用在平整的介质板(12)上开漏斗形孔(13)作为电子通道，在介质板(12)上漏斗形孔(13)的大孔一面制作门电极(14)，在小孔一面制作调制电极(15)，使在门电极(14)控制下阴极发射电子(18)打在漏斗形孔内壁(16)上产生二次电子，二次电子在调制电压的作用下，其通过孔的电子受到调制。

2、根据权利要求1所述的低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极的组件，其特征在于漏斗形孔内壁(16)用高于介质板(12)介质材料的二次电子发射系数的材料制作。

3、根据权利要求1所述的低调制电压动态范围的场发射门电极和调制电极的组件，其特征在于在门电极(14)的表面设有介质层(17)，使在门电极(14)控制下阴极发射电子(18)打在门电极(14)上的介质层(17)或漏斗形孔内壁(16)上产生二次电子，二次电子在调制电压的作用下，其通过孔的电子受到调制。

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