CN1518048B - 场致发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种场致发射显示器，所述场致发射显示器包括：第一基底；形成在所述第一基底上的电子发射组件；在距离所述第一基底为一个预定距离处设置的第二基底，所述第一基底和第二基底形成一个真空组件；和形成在所述第二基底上的发光组件，所述发光组件由所述电子发射组件发射的电子照亮；设置在所述电子发射组件上方的网状栅；其中所述网状栅通过玻璃料与所述电子发射组件粘结。

Description

场致发射显示器

本申请要求在韩国知识产权局2003年1月21日提出的韩国专利申请No.2003-3982和2003年7月2日提出的韩国专利申请No.2003-44534的优先权，在这里将其公开的内容一并作为参考。

技术领域

本发明涉及一种场致发射显示器及其制造方法，尤其涉及一种包括一个网状栅和一个聚焦电极的场致发射显示器及其制造方法。

背景技术

场致发射显示器(FED)是由形成真空室的前基底和后基底构成的装置。前基底包括阳极和在其内侧上的荧光体。后基底包括阴极和在其内侧上的发射器。发射器发射的电子对着阳极并激励荧光体，从而发出预定的光。场致发射显示器可以用在汽车的仪表盘上。

图1是常规场致发射显示器的示意性截面图。

参照图1，常规场致发射显示器基本包括前基底5和后基底1，插在它们之间的隔板8将它们分开一预定间距。后基底1具有包括位于其内侧上的阴极2、绝缘体3和栅极4的堆叠结构。阴极2上的绝缘体3中形成有许多孔，用于发射电子的微尖发射器2′形成于阴极2上，通过这些孔暴露在外。与所述孔对应的开口4′形成在栅极图案中，以允许吸引从发射器2′向阳极6发射的电子。前基底5包括位于其与后基底相对的内侧上的阳极6。荧光体7涂在阳极6上。阳极6可以形成条纹图案或作为单个元件覆盖前基底的整个内表面。在这样的显示器结构中，发射器2′发射的电子激励荧光体7，从而发光。

在发射电子期间，可能会在限定于两基底之间的空间中发生电弧放电。尽管不知道电弧放电的确切原因，但可以相信的是，电弧放电是当去除板内部产生的气体时，由大量气体瞬间电离(雪崩现象)的放电现象引起的。

电弧放电可能引起阳极和栅极之间的短路。因此，在栅极上施加了一个高电压，就会损坏栅极氧化物和电阻层。随着阳极电压的增加，这种现象会变得更严重。特别是，使用大于1KV的阳极电压更容易引起电弧放电。因此，在具有通过隔板实现阴极和阳极的简单支撑结构的常规场致发射显示器中，获得在高电压的情况下稳定驱动的高亮度场致发射显示器是不可能的。

图2示出了韩国专利申请No.2001-0081496中公开的用于防止上述电弧放电的常规场致发射显示器。

参照图2，如同图1，场致发射显示器包括前基底15和后基底11、插在两基底之间的隔板18、条形阴极12、绝缘体13、条形栅极14、以及通过形成于绝缘体13中的孔暴露在外的发射器12′。前基底15包括阳极16和在其内侧上的荧光体17。如前所述，阳极16可以形成条纹图案，或作为单个层图案形成在前基底的整个内表面上。

场致发射显示器进一步包括形成在栅极和阳极之间作为预防起弧装置的网状栅19，用于控制发射器12′发射的电子。

在这样的场致发射显示器结构中，即使施加了-100-300V的电压，栅极边缘处的电场也会减弱，从而防止了电弧放电。此外，即使发生了起弧现象，电弧离子也会在引起阴极损坏之前在网状栅中被捕获，然后通过接地引出线流出，从而防止了机械损坏和电气损坏。

图3是说明形成图2的网状栅的过程的示意性截面图。

参照图3，网状栅19设置在前基底15上。隔板28用于维持网状栅19和前基底15之间的间距。隔板28的突起插入网状栅19上形成的通孔中。玻璃托23用于支撑隔板28的两端。电极22和网状栅19通过导电胶24互连。因此，电压可以施加到电极22和网状栅19上。

在参照图2、3描述的常规场致发射显示器中，将网状栅相对于前基底的阳极对齐并通过焙烧固定在适当的位置。然后，将由此获得的所得结构相对于后基底的阴极对齐。然而，由于在焙烧过程中金属材料和玻璃材料的热膨胀系数不同，很难实现网状栅和后基底阴极之间的适当对齐。因此，发射器发射的电子就与临近所需发射区域的荧光体发生碰撞，由此降低了色纯度。同样，当脉冲电压和DC电压分别施加到栅极和网状栅上时，在仅是网状栅的边缘由隔板固定的显示器结构中可能发生由于网状栅的振动而引起的噪声现象。

发明内容

本发明提供一种改进的场致发射显示器。

本发明还提供一种场致发射显示器，即使当施加高电压时，它也能够预防电弧放电。

本发明还提供一种场致发射显示器的制造方法，即使当施加高电压时，也能够预防电弧放电。

根据本发明的一个方面，提供一种场致发射显示器，包括：第一基底；形成在所述第一基底上的电子发射组件；在距离所述第一基底一个预定距离处的第二基底，所述第一和第二基底形成一个真空空间；和形成在所述第二基底上的发光组件，所述发光组件由所述电子发射组件发射的电子照亮；设在所述电子发射组件上方的网状栅；以及设置在网状栅上的聚焦电极。

根据本发明另一个方面，所述网状栅由金属构成。

根据本发明又一个方面，所述网状栅由不锈钢构成，或由不胀合金构成，或由铁镍合金构成。

根据本发明又一个方面，铁镍合金包含2.0～10.0wt％的Cr。

根据本发明又一个方面，铁镍合金包含40.0～44.0wt％的Ni。

根据本发明又一个方面，铁镍合金包含0.2～0.4wt％的Mn、0.07wt％或更少的C以及0.3wt％或更少的Si。

根据本发明又一个方面，所述网状栅的热膨胀系数在9.0×10^-6/℃到10.0×10^-6/℃范围内。

根据本发明又一个方面，电子发射组件由阴极和栅极、电子发射源组成。

根据本发明又一个方面，栅极形成在阴极的上侧。

根据本发明又一个方面，栅极形成在阴极的下侧。

根据本发明又一个方面，在所述电子发射组件和所述网状栅之间设有中间物质。

根据本发明又一个方面，所述中间物质是绝缘材料。

根据本发明又一个方面，其中所述中间物质是电阻材料。

根据本发明又一个方面，其中在网状栅上进一步形成有聚焦电极。

根据本发明再一个方面，提供一种场致发射显示器，包括：第一基底；形成在所述第一基底上的电子发射组件；在距离所述第一基底一个预定距离处设置的第二基底，所述第一和第二基底形成一个真空组件；形成在所述第二基底上的发光组件，所述发光组件由所述电子发射组件发射的电子照亮；设在所述电子发射组件上方的网状栅；其中所述网状栅通过玻璃料与所述电子发射组件粘接。

附图说明

本发明前述的和其它的特征和优点，将通过参照附图对本发明示例性实施例的详细描述而变得更加清楚，附图如下：

图1是一常规场致发射显示器的示意性截面图；

图2是另一常规场致发射显示器的示意性截面图；

图3是图2的场致发射显示器的局部透视图；

图4是根据本发明一个实施例的场致发射显示器的示意性截面图；

图5是图4的场致发射显示器的网状栅的局部透视图；

图6是说明在图4的场致发射显示器中隔板的插入情况的局部透视图；

图7是说明根据本发明的场致发射显示器制造过程的流程图；和

图8是根据本发明另一个实施例的场致发射显示器的示意性截面图。

具体实施方式

以下，将参照附图对根据本发明的包括网状栅的场致发射显示器及其制造方法进行详细描述。

图4是根据本发明一个实施例的场致发射显示器的示意性截面图。

参照图4，包括这个实施例的场致发射显示器具有前基底41和后基底42的连接结构，该两个基底彼此分开一个预定间距，这样，就在两基底之间形成了一个真空空间。隔板43设置成用于维持前基底41和后基底42之间的间距。阴极55形成在后基底42的内侧。绝缘体45形成在阴极55上。绝缘体45中具有孔。用作电子发射源的发射器46通过这些孔暴露在外。

栅极47形成在绝缘体45上。栅极47具有与绝缘体45上的孔相对应的开口，以允许吸引从发射器46向阳极53发射的电子。阴极55、发射器和栅极47用作电子发射组件。在该示出的实施例中，可以理解的是，栅极47设置在阴极55的上面。

另一方面，在附图中没有示出的另一实施例中，栅极设置在阴极的下面。如果这样的话，必须确保栅极和阴极55之间绝缘。但是不需要在栅极上形成开口。韩国专利申请No.2002-16804公开了具有形成在阴极下方的栅极的场致发射显示器的实例。

同时，前基底41包括位于其内侧的阳极53。阳极53可以形成条纹图案或作为形成在前基底41整个内表面上的单层。如果阳极53形成条纹图案，从顶端看，阴极55和阳极53彼此垂直相交。荧光体54涂在阳极53上。荧光体54可能是红色的、绿色的或蓝色的。

网状栅50形成于栅极47和阳极53之间，用以控制发射器46发射的电子。网状栅50设置在栅极47上。也就是说，网状栅50包括下绝缘体49和上绝缘体51，它们分别形成于网状栅50的下表面和上表面，以及网状栅50设置在栅极47上。下绝缘体49可以替换成由电阻材料构成的电阻层。此外，下绝缘体49和上绝缘体51都可以替换成电阻层。如图所示，将网状栅50借助玻璃料与栅极47粘接的方式固定。网状栅50用于阻碍阳极53的电场在阴极55电子发射过程中的作用，并用于加速发射出来的电子。在另一实施例(没有示出)中，阴极设置在栅极的上方，网状栅设置在阴极的上方。

聚焦电极52形成在上绝缘体51上，该上绝缘体又依次形成在网状栅50的上表面。聚焦电极52用于提高电子束的聚焦性能。也就是说，聚焦电极52防止了由网状栅50加速的电子的离散，并且为了实现电子与阳极的碰撞，将被加速的电子聚焦在所关注的阳极53上。

图5是说明网状栅50和聚焦电极52布置情况的示意性分解的透视图。

参照图5，上绝缘体51和下绝缘体49分别形成在网状栅50的上表面和下表面。玻璃料48设置在下绝缘体49的下表面上，聚焦电极52设置在上绝缘体51的上表面上。

网状栅50形成网状，其由不锈钢或不胀合金或SUS构成。由于不胀合金和SUS具有小于普通不锈钢的热膨胀系数，所以，有利于降低焙烧过程中产生的热应力。网状栅50还可以由铁镍合金构成。由于铁镍合金具有比普通不锈钢小得多的热膨胀系数，所以，非常有利于降低焙烧过程中产生的热应力。此外，由于铁镍合金具有与玻璃相似的热膨胀系数，所以，当将铁镍合金构成的网状栅固定在后基底上时，网状栅的热膨胀系数就会有利地影响与阴极的对齐。

同时，开口56形成在网状栅50中。每个开口56与形成一个象素的红、蓝、绿荧光体之一相对应。也就是说，如图4所示，每个开口56仅仅与一个荧光体54对应。具体地，开口56对应于阴极55和阳极53的交叉点形成。发射器46发射的电子穿过开口56。

如图5所示，下绝缘体49和上绝缘体51分别以不与开口56重叠的方式形成在网状栅50的下表面和上表面上。如图5示明的，上绝缘体49和下绝缘体51都具有开口。这些开口沿阴极55的纵向延伸。聚焦电极52以与上绝缘体51同样的形状形成在上绝缘体51的上表面上。玻璃料48以与下绝缘体49同样的形状形成在下绝缘体49的下表面上。玻璃料48用于将网状栅50维持在所处的位置。

通孔59也形成在网状栅50中。图4的隔板43插入通孔59中并维持前基底41和后基底42之间的间距。

图6是图4的场致发射显示器的示意性局部分解透视图。

参照图6，前基底41位置处在不同于图4的倒置状态。前基底41包括，其内侧上的阳极53和荧光体54，它们构成发光组件。发光组件由电子发射组件发射出来的电子点亮。如前所述，阳极可以形成条纹图案或作为在前基底的整个内表面上形成的单层。如果这样的话，优选的是垂直于阴极以条纹图案形成荧光体54。与荧光体43对应的开口56形成在网状栅50中。网状栅50也具有用于隔板43插入的通孔59。如图6所示，隔板43由沿阳极53纵向延伸的水平部分43a和垂直于水平部分43a延伸的垂直部分43b构成。垂直部分43b插入网状栅50的通孔59中。垂直部分43b的两端都与前基底41和后基底42的内表面接触。因此，维持了两基底之间的间距。

图7是说明了具有上述结构的场致发射显示器制造过程的示意性流程图。现在将参照图4到图7详细描述制造场致发射显示器的过程。

首先，在后基底42上形成阴极55、发射器46、绝缘体45和栅极47(步骤71)。阴极、发射器、绝缘体和栅极都是以常规方法形成的。

接着，形成网状栅50(步骤72)。网状栅如前所述由不锈钢或不胀合金构成。将网状栅加工成如前面图5所示的预定形状。网状栅可以由铁镍合金构成以将热膨胀系数最小化。优选在铁镍合金中添加进2.0～10.0wt％的铬。优选网状栅的热膨胀系数在9.0×10^-6/℃到10.0×10^-6/℃的范围内，它小于不胀合金的热膨胀系数，常规网状栅的材料的热膨胀系数，即，大约为1.2×10^-6/℃。特别是，铁镍合金构成的网状栅50具有与玻璃构成的基底相似的热膨胀系数。

更详细地，网状栅50由铁镍合金构成，包含40.0～44.0wt％的Ni，49.38～53.38wt％的Fe，2.0～10.0wt％的Cr，0.2～0.4wt％的Mn，0.07wt％或更少的C，0.3wt％或更少的Si，以及杂质。

在这种情况下，如图6所示，用于隔板43垂直部分43b插入的的通孔形成在网状栅中。

网状栅经过例如预焙烧的预处理以防止在后续步骤中网状栅发生变形(步骤73)。预焙烧的目的是为了防止在加工网状栅的过程中产生残余应力。具有残余应力的网状栅可能在后续的燃烧过程中发生变形。在预焙烧过程中，网状栅50镀上了氧化膜。该氧化膜加强了网状栅和形成在网状栅上的绝缘体之间的附着力。预焙烧在800～1000℃的温度下进行。

在预焙烧完成之后，应用例如丝网印刷等厚膜技术将绝缘材料覆盖在网状栅的上表面和下表面上。将涂覆的绝缘材料在400～600℃的温度下焙烧，并将其结晶形成上绝缘体49和下绝缘体51(步骤74)。

在上表面和下表面上具有绝缘体的网状栅相对于通过栅极开口暴露在外的发射器，布置在后基底上。使用玻璃料将网状栅完全粘结在后基底上。通过在400～500℃的温度下焙烧玻璃料来完成网状栅与后基底的粘结(步骤75)。在另一个实施例中，没有借助玻璃料将网状栅粘结。换句话说，可以在电子发射组件之上支撑网状栅，以维持它们的相对位置。

接着，聚焦电极形成在网状栅的上绝缘体的上表面上(步骤76)。聚焦电极可以通过例如丝网印刷等厚膜技术使用电极材料制成，或通过例如溅射法、化学气相淀积、电子束法等薄膜技术制成。

接着，将隔板43安装在后基底上(步骤77)。安装隔板43是为了维持后基底42和前基底41之间的间距。隔板43插入网状栅50上形成的通孔59中。

接着，将具有阳极53和荧光体54的前基底41与后基底42相连(步骤78)。应用常规方法在前基底41上可以形成阳极53和荧光体54。虽然附图中没有示出，荧光体54之间还是形成了黑基质。荧光体和黑基质可以通过电泳、丝网印刷或涂浆法制成。当前基底和后基底彼比连接起来时，在400到500℃的温度下焙烧组件(步骤79)。由此，获得了作为最终产品的场致发射显示器。

当完成了场致发射显示器的制造后，就如下所述地选择施加到网状栅用于最佳电子加速的电压和施加到聚焦电极用于最佳聚焦的电压。

首先，在栅极和阳极上施加常规电压。施加到栅极上的电压大约为70～120V，施加到阳极的电压大约为1kv或更大。接着，为了找出对于发射器所发射电子的加速来说的最佳电压情况，就在30～300V的范围内选择施加到网状栅上的电压。同样，为了找出用于聚焦所加速的电子的最佳电压情况，就在-100～0V的范围内选择施加到聚焦电极上的电压。

图8是根据本发明另一实施例的场致发射显示器的示意性截面图。

参照图8，该实施例的场致发射显示器具有与图4所示的场致发射显示器相似的结构。相同的组成元件由相同的附图标号表示。图8的场致发射显示器中省略了形成在网状栅50上方的聚焦电极。

如上所述，网状栅50由包含了2.0～10.0wt％的Cr的铁镍合金构成。更详细地，网状栅50由铁镍合金构成，铁镍合金包含了40.0～44.0wt％的Ni、49.38～53.38wt％的Fe、2.0～10.0wt％的Cr、0.2～0.4wt％的Mn、0.07wt％或更少的C、0.3wt％或更少的Si以及杂质。如果这样的话，当网状栅50由包含了铬的铁镍合金构成时，网状栅的热膨胀系数就会接近于基底的热膨胀系数。因此，就防止了网状栅和基底之间的错位。

本发明提供了一种包括网状栅和聚焦电极的场致发射显示器，该显示器能够防止由于起弧引起的显示器的损坏，并能够加速及聚焦所发射的电子。网状栅形成在栅极和阳极之间限定的空间中，这样，使得发射器发射的电子穿过网状栅上对应于阳极和阴极交叉点的开口。绝缘体形成在网状栅的上表面和下表面上。借助玻璃料将这样形成的网状栅固定在后基底上。因此，就简化了网状栅和后基底之间的对齐校正，并能够最小化在显示驱动中引起的网状栅振动而造成的噪声。同时，还减少了电弧放电，从而可以应用高电压。即使当发生了电弧放电时，也不会引起阴极损坏。此外，提高了所发射电子的加速性能，从而增加了场致发射显示器的亮度。此外，通过调整施加在聚焦电极上的电压可以聚焦电子束，从而能够产生高亮度及高分辨率的场致发射显示器。

虽然已经参照本发明示例性实施例具体地示出并描述了本发明，但本领域技术人员可以理解的是，在不脱离由附属权利要求定义的本发明实质和范围的情况下，可以在形式上和细节上作多种变化。

Claims (16)

1.场致发射显示器，包括：

第一基底；

在所述第一基底上形成的电子发射组件；

在距离所述第一基底为一个预定距离处设置的第二基底，所述第一基底和第二基底形成一个真空空间；和

形成在所述第二基底上的发光组件，所述发光组件由所述电子发射组件所发射的电子照亮；

设置在所述电子发射组件上方的网状栅；和

设置在所述网状栅上的聚焦电极。

2.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述网状栅由金属构成。

3.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述网状栅由不锈钢构成。

4.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述网状栅由不胀合金构成。

5.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述网状栅由铁镍合金构成。

6.根据权利要求5所述的场致发射显示器，其特征在于，

铁镍合金包括2.0～10.0wt％的Cr。

7.根据权利要求5所述的场致发射显示器，其特征在于，

铁镍合金包括40.0～44.0wt％的Ni。

8.根据权利要求5所述的场致发射显示器，其特征在于，

铁镍合金包括0.2～0.4wt％的Mn、0.07wt％或更少的C以及0.3wt％或更少的Si。

9.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述网状栅的热膨胀系数在9.0×10^-6/℃～10.0×10^-6/℃范围内。

10.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

电子发射组件包括阴极和栅极、电子发射源。

11.根据权利要求10所述的场致发射显示器，其特征在于，

栅极形成在阴极的上侧。

12.根据权利要求10所述的场致发射显示器，其特征在于，

栅极形成在阴极的下侧。

13.根据权利要求1所述的场致发射显示器，其特征在于，

在所述电子发射组件和所述网状栅之间设有中间物质。

14.根据权利要求13所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述中间物质是绝缘材料。

15.根据权利要求13所述的场致发射显示器，其特征在于，

所述中间物质是电阻材料。

16.场致发射显示器，包括：

第一基底；

形成在所述第一基底上的电子发射组件；

在距离所述第一基底为一个预定距离处设置的第二基底，所述第一基底和第二基底形成一个真空组件；和

形成在所述第二基底上的发光组件，所述发光组件由所述电子发射组件发射的电子照亮；

设置在所述电子发射组件上方的网状栅；

其中所述网状栅通过玻璃料与所述电子发射组件粘结。

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