CN1959919B - 电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

一种电子发射显示器，包括彼此相对的第一基板和第二基板，置于第一基板上的多个电子发射区，形成在第二基板的第一表面上的多个荧光物质层，形成在第二基板的第一表面上并位于至少两个所述荧光物质层之间的黑层，和与所述荧光物质层和黑层相连接的阳极电极，其中所述阳极电极具有在3％-15％范围内的光线透射率。一种形成所述阳极电极的方法，包括在荧光物质层和黑层上形成隔层；移除对应于所述黑层的部分所述隔层；沉积导电材料到第二基板上，以及通过烘干处理移除所述隔层。

Description

电子发射显示器

技术领域

本发明涉及电子发射显示器，更具体地，涉及一种具有阳极电极的电子发射显示器，其中该阳极电极与荧光物质层相连接，以接收加速电子束所需要的高电压。

背景技术

通常，电子发射元件可以分为使用热阴极作为电子发射源的电子发射元件，和使用冷阴极作为电子发射源的电子发射元件。

存在若干类型的冷阴极电子发射元件，包括场发射体阵列(FEA)元件、表面传导发射体(SCE)元件、金属-绝缘体-金属(MIM)元件和金属-绝缘体-半导体(MIS)元件。

多个电子发射元件排列在第一基板上，形成了电子发射装置。光发射单元形成在第二基板上，该光发射单元具有荧光物质层和阳极电极。电子发射装置、第二基板、和光发射单元构成了电子发射显示器。

在电子发射显示器中，阳极电极用于指引从第一基板发射出来的电子。阳极电极接收加速电子束所需的高电压，从而减少荧光物质层表面被充电的程度。

阳极电极由诸如铟锡氧化物(ITO)的透明导电材料或者诸如铝的金属材料制成。阳极电极与面对第一基板的荧光物质层相连。阳极电极通过接收加速电子束所需的高电压，并朝向第二基板反射由荧光物质层向第一基板发射的可见光线，来提高屏幕的亮度。

阳极电极通过下述步骤制成：1)形成由聚合体材料构成的隔层，该聚合体材料在烘干处理时被蒸发；2)在该隔层上沉积诸如铝的导电材料；3)通过蒸发隔层材料，经导电材料的微孔来移除该隔层。

导电材料的沉积厚度、阳极电极和荧光物质层之间的距离、导电材料上微孔的分布和其它相似的因素，对阳极电极的成品率和性能都有很大的影响。例如，如果阳极电极缺乏合理的微孔分布(例如，具有相对低的微孔密度)，则在烘干处理移除隔层时阳极电极很容易被损坏，光线的反射效率会降低。

也就是说，如果阳极电极在沉积导电材料时沉积得过密，而使微孔的分布不合理，则隔层材料不能完全地在烘干处理时经微孔蒸发出来，进而导致阳极电极膨胀。

结果是，部分阳极电极剥落。受损坏的阳极电极部分不能正常地加速来自第一基板的电子束，因此降低了对应于受损坏阳极电极部分的荧光物质层的发光效率。

相反地，当微孔的密度太高时，阳极电极的光反射效率会降低，以致使图像的亮度受到损害。

发明内容

本发明的一方面在于提供了一种电子发射显示器，该电子发射显示器通过在烘干处理蒸发隔层时减少对阳极电极的损坏，并通过增强所述阳极电极的光反射效率，来提高图像的亮度。

根据本发明的一个示例性实施例，提供了一种电子发射显示器，该电子发射显示器包括：第一基板，与第一基板面对的第二基板，置于第一基板上的多个电子发射区，形成在第二基板的第一表面上的多个荧光物质层；形成在所述第二基板的第一表面上并位于至少两个所述荧光物质层之间的黑层，和与所述荧光物质层和所述黑层相连接的阳极电极，其中所述阳极电极具有在3％-15％范围内的光透射率。

所述阳极电极与所述黑层相接触，并与所述荧光物质层间隔一定的距离(该距离可以预先设定)。

所述距离为约3μm到6μm。

所述电子发射显示器可以进一步包括形成在第一基板上的多个阴极电极，形成在第一基板上并覆盖所述阴极电极的绝缘层，和形成在所述绝缘层上的多个栅电极，其中所述电子发射区与所述阴极电极电气连接。

所述电子发射显示器可以进一步包括设置于所述阴极电极和栅电极的上方并与所述阴极电极和栅电极绝缘的聚焦电极。

所述电子发射显示器可以进一步包括：形成在第一基板上的第一电极，形成在第一基板上并与所述第一电极间隔开的第二电极，形成在第一基板上并覆盖所述第一电极的部分表面的第一导电层，和形成在第一基板上并覆盖所述第二电极的部分表面的第二导电层，其中至少一个所述电子发射区形成在所述第一导电层和第二导电层之间。

所述电子发射区可由选自下面的组中的材料形成，该组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米丝和这些材料的组合所组成。

根据本发明的另一个示例性实施例，提供了一种制造电子发射显示器的方法，该方法包括：在基板上形成荧光物质层和黑层；在所述荧光物质层和黑层上形成隔层；移除对应于所述黑层的部分所述隔层；沉积导电材料到所述基板上；以及通过烘干处理移除所述隔层。

所述阳极电极的光透射率可以通过改变所述隔层的厚度和/或表面粗糙度来进行调整。

所述阳极电极的光透射率在约3％到约15％。

所述隔层的厚度为约3μm到6μm，以便在所述隔层通过烘干处理移除时，所述阳极电极和所述荧光物质层之间的距离在约3μm到6μm。

附图说明

附图和本公开内容对本发明的示例性实施例进行了描述，并结合本说明书对本发明的原理进行了解释。

图1是根据本发明一个实施例的电子发射显示器的局部分解透视图；

图2是图1所示的电子发射显示器的局部截面图；

图3是根据本发明另一个实施例的电子发射显示器的局部截面图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过图示的方式对本发明的几个示例性实施例进行了显示和说明。本领域的技术人员应该认识到，可以在不偏离本发明的精神和保护范围下，对所描述的实施例进行各种方式的修改。因此，所述附图和说明应该被认为在本质上是示例性的，而不是限制性的。

图1到图3显示了根据本发明一个实施例的电子发射显示器1。在本示例性实施例中，所示的电子发射显示器1具有场发射体阵列(FEA)元件排列。

参照图1和图2，电子发射显示器1包括彼此相对并相隔一定距离(该距离可以预先设定)的第一基板10和第二基板12。在第一基板10和第二基板12的外围提供有密封构件(未示出)，以将第一基板10和第二基板12密封在一起。由第一基板和第二基板以及密封构件所限定的空间被排空，以形成真空度保持在约10^-6托的真空封装(或真空腔)。

多个电子发射元件排列在第一基板10上，形成了电子发射装置100。电子发射装置100与置于第二基板12上的光线发射单元110相结合形成了电子发射显示器1。

多个阴极电极(第一驱动电极)14在第一基板10上被布置成沿第一方向延伸的条形图案，第一绝缘层16形成在第一基板10上，以覆盖住阴极电极14。多个栅电极(第二驱动电极)18在第一绝缘层16上形成为沿着与第一方向垂直相交的第二方向延伸的条形图案。

阴极电极14和栅电极18的每个相交区域限定了一个单位像素(或像素单位)。一个或者多个电子发射区20形成在阴极电极14上的每个单位像素处。对应于电子发射区20的开口161和开口181形成在第一绝缘层16和栅电极18上，以暴露出电子发射区20。

电子发射区20可由诸如碳质材料和/或纳米尺寸材料的一种材料制成，当处于真空环境下向电子发射区20施加电场时，这种材料可发射出电子。例如，电子发射区20可由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米丝或上述材料的组合制成。可选择地，电子发射区20可形成为基于钼或基于硅的尖端结构。

根据上述描述，栅电极18排列在阴极电极14的上方并将第一绝缘层16插置于二者之间，但本发明并不限于这种情况。也就是说，栅电极可以设置在阴极电极的下方，并将所述第一绝缘层插置于二者之间。在这种情形中，电子发射区20可形成在位于第一绝缘层上的阴极电极的侧壁上。

第二绝缘层24形成第一绝缘层16上并同时覆盖栅电极18，而聚焦电极22形成在第二绝缘层24上。栅电极18和聚焦电极22通过第二绝缘层24绝缘。使电子束穿过其中的开口221和开口241形成在第二绝缘层24和聚焦电极22之中。聚焦电极22的每一个开口221对应于一个单位像素而形成，以共同聚焦从一个单位像素处发射的电子。

在第二基板12的面对第一基板10的一个表面上形成诸如红色荧光物质层26R、绿色荧光物质层26G、蓝色荧光物质层26B的荧光物质层26，在各荧光物质层26之间设置黑层28(例如，黑层28形成在至少两个荧光物质层26之间)，从而提高屏幕对比度。荧光物质层26可以对应于在第一基板10上所限定的各个单位像素而形成。

阳极电极30由诸如铝的导电材料形成，并与荧光物质层26和黑层28相连接。阳极电极30通过接收加速电子束所需的高电压，并朝向第二基板12反射由荧光物质层26向第一基板10发射的可见光线，来提高屏幕的亮度。

可选择地，阳极电极30由诸如铟锡氧化物(ITO)的透明导电材料制成，而非由金属材料制成。在这种情况下，阳极电极30被设置于第二基板12上，荧光物质层26和黑层28形成在阳极电极30上。可选择地，阳极电极30可以包括透明导电层和金属层。

阳极电极30具有一定范围(该范围可以预先设定)内的光透射率(lighttransmissivity)，该光透射率由分散在阳极电极30中的微孔的分布来限定。当微孔的分布以光透射率来表示时，本实施例中的阳极电极30的光透射率的范围在约3％-约15％。

当阳极电极30的光透射率小于3％时，在形成阳极电极30的过程中使用到的隔层材料就不能被有效地蒸发。为了形成阳极电极30，在荧光物质层26上形成有隔层(interlayer)，再通过沉积诸如铝的导电材料到隔层上而形成阳极电极30。接着，进行烘干处理将隔层蒸发，进而移除该隔层。在这时，如果阳极电极30的光透射率小于3％，隔层材料不能被有效地蒸发。其结果是，部分阳极电极30会膨胀和剥落，从而损坏阳极电极30。

另外，约5千伏的中压施加到阳极电极30上。因而，当阳极电极30的光透射率小于3％时，遭到损坏的部分阳极电极30不能正常地加速从第一基板10射出的电子束。因此，到达荧光物质层26的电子数量减少，从而损坏了图像的亮度。另一方面，当阳极电极30的光透射率大于15％时，阳极电极30的光反射效率降低，进而损坏图像的亮度。

因此，可以选择阳极电极30中的微孔的分布为能对阳极电极30提供3％-15％的光透射率的微孔分布。这样的微孔分布可减少对阳极电极30的损坏，并在增加阳极电极30的光反射效率的同时，允许足量的电子到达荧光物质层26。因此，图像的亮度可以得到提高。

在本实施例中，阳极电极30被布置为与黑层28相接触，并与荧光物质层26间隔一定的距离(该距离可以预先设定)，该间隔的距离在约3微米(μm)到6微米(μm)的范围内。因此，阳极电极30与第二基板12之间的结合力因阳极电极30与黑层28相接触而得到增强。另外，当阳极电极30与荧光物质层26分隔开时，阳极电极30可以不受荧光物质层26表面粗糙度的影响，而获得足够的平面度，从而使光反射效率最大化。

上述的阳极电极30可通过下述步骤形成：1)在荧光物质层26和黑层28上形成隔层；2)移除对应于黑层28的部分隔层；3)沉积诸如铝的导电材料到整个第二基板12的表面上；4)通过烘干处理移除剩下的隔层。该隔层可使用光阻材料。通过改变隔层的厚度和/或表面粗糙度，可以有效地调整阳极电极30的光透射率。

间隔物32置于第一基板10和第二基板12之间，以在第一基板10和第二基板12之间均匀地保持间隔。间隔物32对应于黑层28而排列，以使间隔物32不会妨碍荧光物质层26。

当对阴极电极14、栅电极18、聚焦电极22、阳极电极30施加电压(该电压可以预先设定)时，上述电子发射显示器被驱动。

例如，阴极电极14可以用作扫描电极以接收扫描驱动电压，栅电极18可以用作数据电极以接收数据驱动电压(或反之亦然)。聚焦电极22接收用来聚焦电子束的电压，例如，零伏或者几伏到几十伏的负直流电压。阳极电极30接收用来加速电子束的电压，例如，数百伏到数千伏的正直流电压。

在电子发射区20周围的单位像素处形成有电场，这里阴极电极14和栅电极18之间的电压差等于或者大于一个阈值，因而电子可从电子发射区20中发射出来。所发射出的电子被施加在阳极电极30上的高电压吸引到对应的荧光物质层26上，并且这些电子撞击荧光物质层26，从而激发荧光物质层26发光。

在由具有上述光透射率的阳极电极30执行的上述驱动过程中，阳极电极30的光反射效率增加，并且有足量的电子到达荧光物质层26上，从而实现高亮度的图像。另外，阳极电极30稳定地承受了高电压。

图3示出了根据本发明另一个实施例的电子发射显示器1′。如图所示，在本示例性实施例中，所示的电子发射显示器1′具有表面传导发射体(SCE)元件排列。

第一电极36和第二电极38彼此间隔地布置在第一基板34上。电子发射区44形成在第一电极36和第二电极38之间。第一导电层40和第二导电层42形成在第一基板34上，并分别位于第一电极36与电子发射区44之间和第二电极38与电子发射区44之间。第一导电层40和第二导电层42部分地覆盖第一电极36和第二电极38。第一电极36和第二电极38分别通过第一导电层40和第二导电层42电气连接到电子发射区44。

在本实施例中，第一电极36和第二电极38可由不同导电材料形成。第一导电层40和第二导电层42可为由诸如镍、金、铂、或钯制成的细颗粒薄膜。

电子发射区44可由石墨碳和/或碳化合物形成。例如，电子发射区44可由选自下面组中的材料制成，该组包括：碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米丝和这些材料的组合。

当对第一电极36和第二电极38施加电压时，电流以平行于电子发射区44表面的方向流动并通过第一导电层40和第二导电层42，从而实现表面导电电子发射。所发射的电子被施加于第二基板12′的阳极电极30′的高电压吸引到荧光物质层26′(黑层28′在各荧光物质层26′之间)上，这些电子撞击并激发位于第二基板12′上的相应荧光物质层26′。

在上述示例性实施例中，尽管描述的是具有场发射体阵列(FEA)元件的电子发射显示器1和具有表面传导发射体(SCE)元件的电子发射显示器1′，但是本发明并不局限于这些实例。也就是说，本发明可以应用于具有其它类型电子发射元件的电子发射显示器，例如具有金属-绝缘体-金属(MIM)元件、金属-绝缘体-半导体(MIS)元件的电子发射显示器。

根据本发明的实施例，通过提供具有上述光透射率的阳极电极，隔层材料可以在隔层烘干处理中被有效地蒸发。结果是，可以减少或者防止对阳极电极的损坏。从而进一步地，可以提高电子束透射率和光反射效率。

虽然结合几个示例性实施例对本发明进行了描述，但本领域的技术人员应该理解，本发明并不局限于所公开的这些实施例，相反地，本发明涵盖了在所附权利要求和其等同物的精神和保护范围内的各种修改。

Claims (23)

1.一种电子发射显示器，包括：

第一基板；

与第一基板面对的第二基板；

置于该第一基板上的多个电子发射区；

形成在该第二基板的第一表面上的多个荧光物质层；

形成在该第二基板的第一表面上并位于至少两个所述荧光物质层之间的黑层；和

与所述黑层相连接的阳极电极，

其中所述阳极电极具有提供3％-15％范围内的光透射率的微孔；并且

其中所述阳极电极与所述黑层相接触，并与所述荧光物质层间隔一定的距离。

2.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中所述距离为3μm到6μm。

3.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中所述阳极电极由金属材料制成。

4.如权利要求1所述的电子发射显示器，进一步包括：

形成在第一基板上的多个阴极电极；

形成在第一基板上并覆盖所述阴极电极的绝缘层；和

形成在所述绝缘层上的多个栅电极，

其中所述电子发射区与阴极电极电连接。

5.如权利要求4所述的电子发射显示器，进一步包括设置于所述阴极电极和栅电极的上方并与所述阴极电极和栅电极绝缘的聚焦电极。

6.如权利要求4所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区包括选自一组中的材料，所述组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线和上述材料的组合所组成。

7.如权利要求1所述的电子发射显示器，进一步包括：

形成在第一基板上的第一电极；

形成在第一基板上并与所述第一电极间隔开的第二电极；

形成在第一基板上并覆盖所述第一电极的部分表面的第一导电层；和

形成在第一基板上并覆盖所述第二电极的部分表面的第二导电层，

其中至少一个所述电子发射区形成在所述第一和第二导电层之间。

8.如权利要求7所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区包括选自一组中的材料，所述组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线和上述材料的组合所组成。

9.一种电子发射显示器，包括：

第一基板；

与第一基板面对的第二基板；

形成在第二基板上的多个荧光物质层；

形成在第二基板上并位于至少两个所述荧光物质层之间的黑层；和

与所述黑层相连接的阳极电极，

其中所述阳极电极具有提供3％-15％范围内的光透射率的微孔；并且

其中所述阳极电极与所述黑层相接触，并与所述荧光物质层间隔一定的距离。

10.如权利要求9所述的电子发射显示器，其中所述距离为3μm到6μm。

11.如权利要求9所述的电子发射显示器，其中所述阳极电极由金属材料制成。

12.如权利要求9所述的电子发射显示器，进一步包括：

形成在第一基板上的阴极电极；

形成在第一基板上并覆盖所述阴极电极的绝缘层；

形成在所述绝缘层上的栅电极；和

与所述阴极电极电连接的电子发射区。

13.如权利要求12所述的电子发射显示器，进一步包括设置于所述阴极电极和栅电极的上方并与所述阴极电极和栅电极绝缘的聚焦电极。

14.如权利要求12所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区包括选自一组中的材料，所述组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线和上述材料的组合所组成。

15.如权利要求9所述的电子发射显示器，进一步包括：

形成在第一基板上的第一电极；

形成在第一基板上并与所述第一电极间隔开的第二电极；

形成在第一基板上并部分覆盖所述第一电极的第一导电层；

形成在第一基板上并部分覆盖所述第二电极的第二导电层；和

形成在所述第一导电层和第二导电层之间的电子发射区。

16.如权利要求15所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区包括选自一组中的材料，所述组由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线和上述材料的组合所组成。

17.一种制造电子发射显示器的方法，其中所述电子发射显示器的阳极电极具有光透射率，该方法包括：

在基板上形成荧光物质层和黑层；

在所述荧光物质层和黑层上形成隔层；

移除所述隔层的对应于所述黑层的部分；

沉积导电材料到所述基板上；

通过烘干处理移除所述隔层；以及

改变所述隔层的厚度和/或表面粗糙度，来调整所述阳极电极具有的微孔所提供的光透射率，以使所述阳极电极具有的微孔所提供的光透射率在3％到15％的范围内；并且

其中所述阳极电极与所述黑层相接触，并与所述荧光物质层间隔一定的距离。

18.如权利要求17所述的方法，其中所述导电材料为铝。

19.一种用于电子发射显示器的光发射单元，包括：基板；

形成在所述基板的第一表面上的多个荧光物质层；

形成在所述基板的第一表面上并位于至少两个所述荧光物质层之间的黑层；和

与所述黑层相连接的阳极电极，

其中所述阳极电极具有提供3％-15％范围内的光透射率的微孔；并且

其中所述阳极电极与所述黑层相接触，并与所述荧光物质层间隔一定的距离。

20.如权利要求19所述的光发射单元，其中所述距离为3μm到6μm。

21.如权利要求19所述的光发射单元，其中所述阳极电极由金属材料制成。

22.一种制造光发射单元的方法，其中所述光发射单元的阳极电极具有光透射率，该方法包括：

在基板上形成荧光物质层和黑层；

在所述荧光物质层和所述黑层上形成隔层；

移除所述隔层的对应于所述黑层的部分；

沉积导电材料到所述基板上；

通过烘干处理移除所述隔层；以及

改变所述隔层的厚度和/或表面粗糙度，来调整所述阳极电极具有的微孔所提供的光透射率，以使所述阳极电极具有的微孔所提供的光透射率在3％到15％的范围内；并且

其中所述阳极电极与所述黑层相接触，并与所述荧光物质层间隔一定的距离。

23.如权利要求22所述的方法，其中所述导电材料为铝。

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