CN1290151C

CN1290151C - 场致发射显示器

Info

Publication number: CN1290151C
Application number: CNB021322686A
Authority: CN
Inventors: 郑唬洙; 金警来; 全省敃
Original assignee: LG Philips Displays Korea Co Ltd
Current assignee: LG Philips Displays Korea Co Ltd
Priority date: 2002-03-25
Filing date: 2002-09-04
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2022-09-04
Also published as: JP2003297268A; EP1349195A2; US20030178934A1; EP1349195A3; US6876140B2; CN1447379A

Abstract

本发明涉及一种阴极射线管用的、采用门场发射器和平板电极的场致发射显示器。本发明之所以不同于相关发明在于它并不需要隔离片，因此解决了由于安装隔离片造成的问题，还有由于它的整体板结构以及制造过程被简化了，使得提高了产量并且降低了成本。

Description

场致发射显示器

技术领域

本发明主要涉及一种场致发射显示器，更具体地说是采用门场发射器和平板电极的一种场致发射显示器。

背景技术

在当今，多媒体和通讯技术迅猛发展，比以前的任何时候更加强调显示设备的重要性，因此，需要开发一种具有重量轻、极薄、低耗能和低费用的平面显示器。

对于平面显示器，存在有一种液晶显示器、一种场致发射显示器和一种等离子显示板。

现在，减小了重量和体积的各种平面显示器已经被开发出来，改善了CRT(阴极射线管)存在的这些不足之处。

将一种把采用了场致发射现象的元素应用到显示器上的细型CRT开发为平面显示器的尝试已屡见不鲜。它的优势正如下面将要描述的相关的CRT所表现的那样，有很薄的厚度，制作成本低，显示质量高。

图1所示为相关的场致发射显示器的横截面示意图。

参照图1，此相关的场致发射显示器(日本已公开的专利号为8-250032)包括：一个阴极板2，其上有一个场致发射器7、一门电极6和一阴极3；一个带有一荧光屏4的阳极板1；使阴极板2和阳极板1之间的间隔均衡的多个隔离片8；使在阴极板2和阳极板1之间形成的空间保持为真空并沿该板的边缘密封的一玻璃料5。在阴极板2上设置的阴极3为在阴极3上的场致发射器7提供电流，并且该门电极用来作为引领电子的引领电极。

另外，设置在阳极板2之上的场致发射器7的元素与阳极板1的象素一一对应。

当电压施加在门电极上，在场致发射器7周围形成电场，并且电子通过电场从场致发射器7发射出去。

也就是说，场致发射器7在此提供电子枪的作用。

在阳极板1和阴极板2之间的电压的作用下，从场致发射器发出的电子被移向阳极板1，这些电子和设置在阳极板1上的荧光屏4发生碰撞。

利用碰撞发出的光形成显示器上的图像。在上面提到的相关场致发射显示器中，不同于CRT，在阴极板2和阳极板1之间的间隔大约只有1.5mm，显示工作所需的高电压不能被施加到这样小的空间，由此造成的不利是，荧光屏4的寿命短且不可能获得高质量的显示器。另外，该相关的场致发射显示器的不利之处还体现在它很难长时间的保持高真空状态，因而很难制造大尺寸显示器，并且不可能获得可靠性高和质量高的显示器。

此外，在阴极板2和阳极板1之间的间隔应该保持均衡一致，而且应该安装很多的隔离片8以保持真空状态，但是，如此微型结构的间隔片8的制造和安装操作都非常复杂。

另外，如果电子在运行过程中与隔离片8发生碰撞，就会发生空间放电现象，并且因此电子束扭曲变形，不能获得高质量的显示器。

图2所示为相关图像显示器横截面示意图。此图所示为日本已公开的专利发明6-1339952。此发明包括一带有荧光屏4的舱型的阳极板1；一带有阴极3的阴极板2；一作为电子束产生器的热阴极15，一用于控制电子束的电子束控制器14；一用于固定电子束产生器的固定器17a，17b；一用于在电子束控制器14和阴极3之间保持一定间隔的绝缘间隔器16a，16b。当电子从热阴极15发射出来，由多个板电极组成的电子束控制器14对电子束进行控制。在垂直和水平方向受到控制的电子束通过撞击阳极板上的荧光屏4产生光从而形成图像。

如上述结构的发明，为了控制电子束，这些平板电极应该以均匀的间隔分开，但此过程非常复杂，以至于限制了它的产量。

另外，显示器的尺寸越大，电极越难设置，同时制造费用的上升阻碍了规模生产。

发明内容

本发明的目标是提供一种采用门场发射器和平板电极的场致发射显示器。

为达到上述目标，本发明提供一种场致发射显示器，它包括：一利用电场发射电子的场致发射器；一在其表面带有场致发射器的阴极板；一带有荧光屏并与阴极板相对的阳极板；用来将阴极板和阳极板以一预置的间隔分隔开的框架；一带有多个用于通过电子束的孔的并以一预置间隔与阳极板分开的平板电极；用于使平板电极固定在阳极板上的电极支撑架，其中该电极支撑架附着在荧光屏的外部并且该电极支撑架的一端固定在阳极板上以及另一端焊接在平板电极上，以及该框架与阴极板和阳极板密封在一起。

不同于相关的场致发射显示器，如上述结构的本发明的场致发射显示器并不需要隔离片，因此本发明解决了在安置隔离片上存在的问题。另外，由于它的整体板结构和它的制造工艺被简化了，因此提高了产量并且降低了制造成本。

附图说明

通过下列结合附图的详细说明将会对本发明的上述和其他目标，特点以及优点有更加清楚的理解，这些附图是：

图1所示为相关的场致发射显示器的横截面示意图；

图2所示为相关图像显示器横截面示意图；

图3是本发明的场致发射显示器的横截面示意图；

图4是本发明的场致发射显示器的另一实例的横截面示意图；

图5是本发明的场致发射显示器的另一实例的横截面示意图；

图6是带有会聚电极的尖形的门场发射器的横截面示意图；

图7是平板式门场发射器的横截面示意图；和

图8是弹道式表面电子发射器显示器发射器的横截面示意图。

具体实施方式

下面将结合附图对按照本发明所做的场致发射显示器的优选实施方案作详细的说明。在附图中，将使用与相关显示器中的相似或相同的部件相同的参考编号指代本发明的场致发射显示器的部件。

图3是本发明的平面阴极射线管用的场致发射显示器的横截面示意图。

如图3所示，采用本发明的平板电极的场致发射显示器包括一具有利用电场发射电子的场致发射器7的阴极板2；以及一按照预置间隔在阴极板2对面的并且带有一荧光屏4的阳极板。利用一个框架12，阴极板2和阳极板1被以均匀的间隔分开。电极支撑架11利用一种玻璃料等材料附着在阳极板1上，并且带有多个用于通过电子束的孔的一个平板电极13被架在该电极支撑架11上，使其以一预置间隔与阳极板1分开。

即：电极支撑架11的一端被固定在阳极板1上，而另一端被焊接在平板电极13上，这样阳极板1和平板电极13就以预置间隔被支撑开来。

更具体地说，对于场致发射器7，采用的平板式发射器具有非常优异的平直度和低制造成本的特性。其它可被采用的发射器还有：带有会聚电极的尖形发射器，弹道式表面电子发射器显示器发射器，MIM(金属/绝缘体/金属)发射器，和SCE(表面传导电子)发射器。另外，当场致发射器的平直属性不好时，采用会聚电极来改善电子的平直属性。

那就是，在使用尖形发射器的情况下，当电子束的移动距离过远时会发生电子束的扩散现象，因此需采用会聚电极来防止电子束的扩散。

三个电极结构的门场发射器作为场致发射器7也是比较适宜的，它具有很好的平直属性。

另外，带有场致发射器的阴极板2在阳极板1的对面，被框架12以一均匀的间隔分开。

框架12具有一致的宽度和高度，并且作为一矩形框架沿着阳极板1和阴极板2的边缘被插入在阴极板2和阳极板1之间。

为了防止电场的集中，最好将框架12的内缘制造得非常光滑。

利用玻璃料5，将框架12的两边与阴极板2和阳极板1密封起来。

这样，由于密封作用，在阴极板2和阳极板1之间的空间可以保持真空状态。

对于阴极板2的厚度d和阳极板1的厚度c，为了使在阴极板2和阳极板1之间的空间保持高真空状态并且确保显示器的坚固，其值最好要大于10mm。

此外，对于在阴极板2和阳极板1之间的间隔b，为了使高电压可以施加到阳极板1上并且在板内可以维持电导率和高真空，其值最好是3mm到50mm。

另外，对于在阴极板2和平板电极13之间的间隔e，考虑到从场致发射器7发出的电子束的平直度，其值最好小于30mm。

而且，对于框架12，最好采用与阴极板2和阳极板1同种的材料，特别是具有相同的热扩张/收缩率的同种材料。

平板电极13以一预置的间隔与荧光屏4分开并且被水平放置。

另外，平板电极13被焊接到电极支撑架11上。

当在平板电极13上形成弯曲的情况下，电子集中聚集在某个部位，而由此会造成本发明的场致发射显示器不能正常工作。

因此，将平板电极13与场致发射器7和荧光屏4水平放置非常重要。

此外，平板电极13还具有有选择地识别电子束的功能，以及向阳极板1吸引电子的功能。

平板电极13用来阻止后向发散，金属是比较适合选择的材料。

电子束的“后向发散”是指当电子束与荧光屏4上的一个元素碰撞后被拒斥，会再与其他的荧光屏元素相撞，从而造成显示器色彩纯度和对比度的下降。

平板电极13和荧光屏4相互之间越接近，平板电极阻止电子的后向发散的效果越好。然而，很难使它们彼此靠得更近。

因此，对于在阳极板1和平板电极13之间的间隔a，为了利用平板电极13有效地阻止电子的后向发散，其值最好是0.5mm到20mm。

最好选用平板张力屏蔽罩作为平板电极13。

平板张力屏蔽罩被设置成与阳极板1的荧光屏4有一预置的间隔，并且平板张力屏蔽罩是一种均衡延伸的平板屏蔽罩。

利用本发明上述结构的平板电极的场致发射显示器的工作方式如下：

如果在一个门(未标示)处形成了一个电场，电子会从场致发射器7发出。

门执行一信号调制，并且最好给门施加一低电压。

发出的电子先后通过真空介质和平板电极，对该平板电极13施加的是与阳极相同的电压，之后电子与在阳极板1上形成的荧光屏4相撞，从而使荧光屏4发光并形成图像。

在这种情况下，场致发射器7的单元与图像的象素分别对应。从场致发射器7发出的电子在平板电极13处进行有选择地识别，从而准确地撞击荧光屏4。

图4是本发明的场致发射显示器的另一实例的横截面示意图。

不同于图3所示，在图4所示的本发明的场致发射显示器中，包括一个利用电场发射电子的场致发射器7；一个在其表面带有场致发射器7的阴极板2；一个带有荧光屏4的阳极板1，它处于阴极板的对面，并且带有一支撑部位1a使阳极板1和阴极板2以一预置的间隔分开；一个带有许多用于通过电子束的孔的平板电极13，它以一预置的间隔与阳极板1的荧光屏4分开；一个可使平板电极13以一预置的间隔附着在阳极板1上的电极支撑架11。

不同于图3所示的实例，在图4所示的这个实例中，由于提供给阳极板1一个支撑部件1a使得阳极板1可以以一预置的间隔与阴极板2分开。该支撑部件1a通过玻璃料5与阴极板2密封起来。

另外，支撑部件1a的内缘制造得非常光滑以防止电场的集中。即由于本实例采用支撑部件1a使阳极板1以一预置的间隔与阴极板2分开，因此简化了密封处理，从而提高了产量，又由于简化的结构使得显示器的可靠性得到了改善。

图5是本发明的场致发射显示器的另一实例的横截面示意图；图5所示的实例包括：一个带有一荧光屏4的阳极板1；一个阴极板2，该板带有一个设置在阳极板1对面的场致发射器7和一个能使阴极板与阳极板1以一预置间隔分开的支撑部件2a；一个平板电极13，该极具有许多用于通过电子束的孔，并与阳极板1的荧光屏4以一预置的间隔分开；以及一个电极支撑架11，用于使平板电极13以一预置的间隔附着在阳极板1上。

在图5所示的实例中，不同于图4所示的实例，阴极板2带有一个支撑部件2a，使得阴极板2可以以一预置的间隔与阳极板1分开。

支撑部件2a使用玻璃料5与阳极板1密封到一起。

另外，为了防止电场的集中，支撑部件2a的内缘被制造得非常光滑。

综上所述，由于本实例采用支撑部件2a使阳极板1与阴极板2以一预置的间隔分开，因此简化了密封处理，从而提高了产量，又由于简化的结构使得显示器的可靠性得到了改善。

图6是带有会聚电极的尖形的门场发射器的横截面示意图，此种发射器可用作本发明的场致发射器。

对于图6所示的尖形的门场发射器，在阴板2的上面设置有一个阴极3和一个的电阻层21，并且在其上部设置有微尖(micro tip)26、绝缘层22、门电极6和会聚电极25。

尖形的门场发射器采用电场发射方式，通过把门电极6放置在微尖26的相邻部位去形成一个电场，电子会从微尖26发射出来。

电阻层21包含在发射器较低的部位，用于均衡电流密度。

此外，在尖形发射器上部，当电子束的移动距离比较长时，容易发生扩散现象，所以需要会聚电极25来阻止电子束的扩散。

从微尖26发出的电子在阴极3和阳极(图中未标示)之间被电场加速后，撞击到设置在阳极的荧光屏4上。

碰撞造成荧光屏4发光，并因此形成图像。如上所述，使用一个具有会聚电极结构的尖形门场发射器作为本发明的场致发射器，已有很长的开发历史，并且已经开发出多种形式，而且已经具有很完备的制造工艺。

图7是可用于本发明的场致发射器的平板式门场发射器的横截面示意图。

对于图7所示的平板式门场发射器，在阴极板2上设置有一个阴极3和一个电阻层21，在此发射器的上部设置有平板式发射器23、绝缘层22、门电极6和门孔24。至于门孔24最好小于0.1μm。

另外，上述平板式发射器具有用于补偿电子束的扩散现象的会聚电极。

对于上述平板式发射器，主要采用碳基材料。用于本发明的场致发射器的该平板式发射器同样具有很长的开发历史，并且已经开发出多种形式，而且已经具有很完备的制造工艺。

图8是可用于本发明的场致发射器的弹道式表面电子发射器(BSD：Ballistic Surface electron emitter Display emitter)显示器发射器的横截面示意图。

如图8所示，在阴极板2上设置有一低层电极32和一表面电极34，在低层电极32和表面电极43之间形成有多硅(poly Si)33和毫微结晶的、多孔渗水的多硅(nanocrystalline porous poly Si)31。

上述BSD发射器是一个典型的平板式发射器，它用一种简单构造来实现三个电极的结构，而表面电极34起到门的作用。

另外，多硅33形成一个绝缘层，作为绝缘材料的毫微结晶的、多孔渗水的多硅31是电子的通路。

还有，BSD发射器具有很好的平直属性，它具有这样一个特性：即使在垂直方向的间隔超过5mm，电子向前移动中也不会扩散。

此外，BSD发射器不需要会聚电极。

本发明的上述使用平板电极的场致发射显示器不需要隔离片，这不同于相关的场致发射显示器，因此，在本发明中解决了体积微小的隔离片制造和安装上存在的问题。

另外，由于它的整体板的结构和它的制造过程都被简化了，所以提高了产量和降低了制造成本。

还有，在阴极板和阳极板之间的间隔，对比相关的场致发射显示器，可以轻易地被加宽，因此可以通过加宽板内的空间来提高电导率并且维持高真空，由此提高了它的可靠性。

此外，由于加宽的间隔，对阳极可以容易地施加高电压，因此可以获得高亮度的图像。

另外，由于高电压的应用，确保了荧光屏和显示器的寿命。

同时，本发明不仅局限于上述实施方案，掌握这项技术的专家们会理解，在不脱离本文件所附的权利要求中所公布的本发明的范围和精神的前提下，为了支持电子束的平直属性，多种改进，包括变换场致发射器的种类或者分离会聚电极，都是可能的。

Claims

1.一种场致发射显示器，包括：

通过电场来发射电子的场致发射器；

在其表面带有场致发射器的阴极板；

与阴极板相对并带有一荧光屏的阳极板；

用来将阴极板和阳极板以一预置的间隔分隔开的框架；

具有多个用于通过电子束的孔并且以一预置的间隔与阳极板分开的平板电极；以及

用于使平板电极固定在阳极板上的电极支撑架，

其中该电极支撑架附着在荧光屏的外部并且该电极支撑架的一端固定在阳极板上以及另一端焊接在平板电极上，以及

其中该框架与阴极板和阳极板密封在一起。

2.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，平板电极

是一个平板张力屏蔽罩。

3.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，场致发射

器是一个带有会聚电极的尖形的门场发射器。

4.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，场致发射

器是一个带有会聚电极的平板式门场发射器。

5.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，该场致发射器是一个弹道式表面电子发射器显示器发射器。

6.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，支撑架通过玻璃料被固定在阳极板上。

7.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，框架的形状是一个长方形。

8.如权利要求7所述的场致发射显示器，其特征在于，制成的框架的内边缘非常光滑。

9.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，平板电极距离阳极板的间隔是0.5mm到20mm。

10.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，阴极板的厚度要大于10mm。

11.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，阳极板的厚度要大于10mm。

12.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，在阴极板和阳极板之间的间隔是3mm到50mm。

13.如权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，在阴极板和阳极板之间的间隔要小于30mm。