CN1959921A - 电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子发射显示器。该电子发射显示器包括：朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板、形成在该第一基板上的电子发射区、用于控制所述电子发射区的电子发射且设置在该第一基板上的驱动电极、形成在该第二基板的表面上且彼此分开的荧光体层、形成在该荧光体层的表面上的阳极电极、设置在该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间的区域的间隔器。该电子发射显示器满足下列条件：0.05＜x/A≤0.4，其中，“x”为该间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中的与该间隔器最接近的最外面电子发射区之间的距离，“A”为该间隔器和与该间隔器相邻的像素区域中远离该间隔器的荧光体层的远端之间的距离。

Description

电子发射显示器

技术领域

本发明涉及电子发射显示器，更具体地说，涉及一种能够通过改进电子发射区和间隔器的排列结构来抑制由该间隔器的电荷所引起的电子束扫描路径的扭曲的电子发射显示器。

背景技术

一般来说，把排列在电子发射装置上的电子发射元件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。

作为使用冷阴极的电子发射元件，已知有场发射体阵列(FEA)元件，表面传导发射(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。

FEA电子发射元件包括电子发射区，以及作为用来控制电子发射区的电子发射的驱动电极的阴极电极和栅极电极，并采用这样一种原理，即使用具有较低功函数或较大高宽比的材料，例如，象碳纳米管、石墨和类金刚石碳的碳基材料，在处于真空环境下的电场作用下来有效地发射电子。

电子发射元件被布置在基板上来构成电子发射装置。电子发射装置与上面形成了包括荧光体层和阳极电极的光发射单元的另一基板结合，由此构成电子发射显示器。

在电子发射显示器中，使用设置在其周围的密封部件把上面设置了电子发射区和驱动电极的第一基板和上面设置了光发射单元的第二基板密封到一起。对由第一基板、第二基板和密封部件限定的内部空间进行排气来形成真空度保持在大约10^-6托的真空封装。

由于真空封装内部和外部的压力差，真空封装上被施加有高压力。该压力与面板的尺寸成比例地增加。因此，已经开发并使用了一种通过在第一基板和第二基板之间设置多个间隔器来承受被施加到真空封装上的压力并从而使得第一基板和第二基板之间的间距保持一致的技术。在这点上，为了防止驱动电极和阳极电极之间的短路，主要由例如玻璃或陶瓷之类的电介质来形成间隔器并且把间隔器对应于黑层放置以不妨碍荧光体层。

然而，即使提供了聚焦电极，大多数电子发射显示器都很难获取完美的电子束瞄准。因此，当从被设置在第一基板上的电子发射区发射出来的电子束朝第二基板传播时，它们以预定的漫射角漫射。由于这种电子束的漫射，电子束会与间隔器的表面碰撞，因而取决于其材料特性(例如介电常数或二次电子发射系数)，间隔器被带电成正或负电位。

带电的间隔器改变了其周围的电场，从而扭曲了电子束扫描路径。例如，当间隔器被带电成正电位时，间隔器吸引电子束。当间隔器被带电成负电位时，间隔器排斥电子束。电子束扫描路径的扭曲妨碍了间隔器周围准确颜色的产生并使得间隔器被显示在屏幕上，从而恶化了整体显示质量。

发明内容

本发明提供一种电子发射显示器，其通过最小化与间隔器表面碰撞的电子数量，来抑制由于该间隔器的表面带电的电子束扫描路径扭曲所引起的显示质量恶化。

根据本发明的一个实施例，一种电子发射显示器包括：朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板；形成在该第一基板上的电子发射区；用于控制所述电子发射区的电子发射、且设置在该第一基板上的驱动电极；形成在该第二基板的表面上、且彼此分开的荧光体层；形成在该荧光体层的表面上的阳极电极；在设置在该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间的区域的间隔器，其中，该电子发射显示器满足下列条件：

0.05＜x/A≤0.4

其中，“x”为该间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中与该间隔器最接近的最外面电子发射区之间的距离，“A”为该间隔器和与该间隔器相邻的像素区域中远离该间隔器的荧光体层的远端之间的距离。

根据本发明的另一个实施例，一种电子发射显示器包括：朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板；形成在该第一基板上的电子发射区；用于控制所述电子发射区的电子发射、且设置在该第一基板上的驱动电极；形成在该第二基板的表面上、且彼此分开的荧光体层；形成在该荧光体层的表面上的阳极电极；设置在该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间限定的区域的间隔器，其中，该电子发射显示器满足下列条件：

x＞Y·tanθ(θ＜10°)

其中，“x”为间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中的与该间隔器最接近的最外面电子发射区之间的距离，“θ”为电子束漫射角(diffusing angle)，“Y”为该第一基板和第二基板之间的距离。

在上述两个实施例中，当将设置该电子发射区来实际发射电子的像素区域的部分定义为有效电子发射区时，可以用该间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中的有效电子发射区之间的距离“x’”来代替该间隔器和该最外面电子发射区之间的距离“x”。

附图说明

随着通过参考以下与附图相结合的详细描述而使本发明变得更加容易理解，故对本发明及其附带的许多优点更全面的评价将容易明白，在附图中，同样的附图标记表示相同或类似的部件，其中：

图1为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为图1的电子发射显示器的局部剖视图；

图3为图1的电子发射显示器的第一基板结构的局部俯视图；

图4为图1的电子发射显示器的第二基板结构的局部俯视图；

图5为示出比较例的电子发射显示器中的荧光体层的光发射图案的照片；

图6为图1的电子发射显示器的第一基板结构的局部俯视图；和

图7为图1的电子发射显示器的第二基板结构的局部俯视图。

具体实施方式

下面将参照示出本发明示例性实施例的附图来更充分地说明本发明。然而，本发明可以采用很多不同的形式实现，并且不应被解释为限于在这里提出实施例；相反，提供这些实施例来使得本公开将是充分和完全的，并将把本发明的概念充分地传达给本领域技术人员。在所有可能之处，整个附图中都使用相同的标号来表示相同或相似的部件。

图1和2分别为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和局部剖视图。

参见图1和2，电子发射显示器包括朝向彼此、分开预定距离并平行的第一基板10和第二基板12。在第一基板10和第二基板12的周围设置了密封部件(未示出)来把它们密封到一起。对由第一基板10、第二基板12和密封部件限定的内部进行排气来形成真空度保持在大约10^-6托的真空封装。

多个电子发射元件被布置在第一基板10朝向第二基板12的表面上。也就是说，第一基板和被排列在第一基板上的电子发射元件形成了电子发射装置。把电子发射装置与上面设置了光发射单元的第二基板12结合，从而形成了电子发射显示器。

首先，称作第一电极的阴极电极14形成为条纹图案、且在第一基板10的方向上延伸，并且第一绝缘层16形成在第一基板10上来完全地覆盖阴极电极14。栅极电极18在该第一绝缘层上形成为条纹图案、且在以直角与阴极电极14交叉的方向上延伸。

在将阴极电极14和栅极电极18的交叉区域定义为像素区域时，一个或多于一个电子发射区20形成在每个交叉区域处的阴极电极14上。开口161和开口181分别对应于各个电子发射区20形成在第一绝缘层16和栅极电极18中，从而露出第一基板10上的电子发射区20。

电子发射区20由在真空环境下向其施加电场时发射电子的，诸如含碳材料和纳米尺寸材料之类的材料形成。例如，电子发射区20可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、富勒烯C₆₀、硅纳米丝或其组合物形成。电子发射区20可以应用丝网印刷、直接生长、化学气体沉淀或溅射来形成。

可替代地，电子发射区可以形成为钼基或硅基的尖锐的尖端结构。

在图1和2中，示出了一个例子，其中电子发射区20和栅极电极18的开口181是圆形的，并且沿阴极电极14的长度方向排列成直线。然而，本发明并不限于此例子。也就是说，电子发射区20的形状和排列以及每一个像素区域的电子发射区20的数目可以有各种设计。

另外，在上述说明中，示出了一个例子，其中栅极电极18被设置在阴极电极14的上面，并且第一绝缘层16置于在栅极电极18和阴极电极14之间。然而，本发明并不限于此例子。也就是说，栅极电极18也可以设置在阴极电极14之下，并且第一绝缘层16置于栅极电极18和阴极电极14之间。在此情况下，电子发射区可以形成在该第一绝缘层上并接触阴极电极的侧面。

称作第三电极的聚焦电极22形成在栅极电极18和第一绝缘层16上方。第二绝缘层24置于聚焦电极22下面来把栅极电极18与聚焦电极22绝缘。开口221和241分别被形成在聚焦电极22和第二绝缘层24中以允许电子束通过它们。每个像素区域提供一个开口221和一个开口241，以致聚焦电极22可以大致会聚从每个像素区域发射的电子。

接下来，彼此分开的，诸如红、绿和蓝荧光体层26R、26G和26B的荧光体层26形成在第二基板12朝向第一基板10的表面上。用于增强图像对比度的黑层28形成在荧光体层26之间。

在本实施例中，红、绿和蓝荧光体层26R、26G和26B形成在第二基板12上与各个像素区域对应。不同颜色的荧光体层相邻地设置在第一方向(图1的x轴)上，相同颜色的荧光体层相邻地设置在以直角与第一方向交叉的第二方向(图1中的y轴)上。在这点上，每个荧光体层26R、26G和26B都可以形成为纵向较长的类型(参见图4)。

为由例如铝形成的金属层的阳极电极30形成在荧光体层26和黑层28上。阳极电极30用来通过接收加速电子束所需的电压而把荧光体层26保持在高电位状态，并用来通过把从荧光体层26向第一基板10的发射的可见光反射向第二基板12来增强屏幕的亮度。

阳极电极30可以为例如以氧化铟锡(ITO)形成的透明导电层，而不是金属层。在此情况下，阳极电极形成在荧光体层和黑层的朝向第二基板12的表面上，并且形成为具有多个部分的图案。可替代地，透明导电层和金属层可以同时形成为阳极电极。

间隔器32设置在第一基板10和第二基板12之间，用来承受施加到真空封装上的压力并保持第一基板10和第二基板12之间的间距一致。间隔器32由诸如玻璃或陶瓷之类的电介质形成，并对应于黑层放置以防止聚焦电极22和阳极电极30之间的短路并且不妨碍荧光体层。

附图中示出了具有预定宽度和高度的墙型间隔器。但是，间隔器32不限于墙型，而是可以形成为各种不同的形状。可以在相邻地布置不同颜色的荧光体层的方向(图1的x轴)上把墙型间隔器32纵向设置在黑层30之下。

当向阴极电极14、栅极电极18、聚焦电极22和阳极电极30上施加预定驱动电压时，上述电子发射显示器将被驱动。

例如，阴极电极14和栅极电极18中的一个被施加以扫描驱动电压来充当扫描驱动电极，另一个被施加以数据驱动电压来充当数据驱动电极。聚焦电极22被施加以聚焦电子束所需的电压，例如0伏或几到几十伏的负的直流电压。阳极电极30被施加以加速电子束所需的电压，例如几百到几千伏的正的直流电压。

然后，在阴极电极14和栅极电极18之间的电压差超过阈值的像素处的电子发射区20周围形成电场，从而从电子发射区20发射出电子。在通过聚焦电极的对应开口221的同时，发射出的电子会聚到电子束捆的中心上，并由于施加于阳极电极30上的高压所吸引而与对应的荧光体层26碰撞，从而激发对应的荧光体层26。

然而，在电子发射显示器的运行期间，即使聚焦电极22向电子束捆施加斥力以会聚电子，但是穿过聚焦电极22的开口221的电子在向第二基板12传播的同时，仍然以预定的漫射角被漫射。在这一点上，在一些漫射电子与间隔器32碰撞时，间隔器32的表面被带上电位。这将引起电子束的扭曲。

假定将设置了电子发射区20并且被聚焦电极22的开口221包围的区域定义为实际实现电子发射和电子聚焦的有效电子发射区，那么，对本实施例的电子发射显示器中有效电子发射区和间隔器32之间的位置关系，以及间隔器和与间隔器32最接近的最外面电子发射区20之间的位置关系进行如下设定，以最小化电子束与间隔器32的碰撞。

图3为本实施例的电子发射显示器的第一基板结构的局部俯视图，图4是本实施例的电子发射显示器的第二基板结构的局部俯视图。

参见图3和4，在电子发射显示器的运行期间，由于到达第二基板12的电子束斑大于有效电子发射区，因此将各个荧光体层26R、26G和26B设计成，其沿阴极电极14和栅极电极18的长度方向上的宽度大于对应像素的有效电子发射区的宽度。另外，墙型间隔器32沿图4的x轴方向被纵向地布置在黑层28所占据的区域中。

为说明与间隔器32相邻的像素区域的排列，本实施例的电子发射显示器满足下列公式。

[公式1]

0.05＜x/A≤0.4

其中，“x”为间隔器32和与该间隔器32最接近的最外面电子发射区20之间的距离，“A”为间隔器32和远离该间隔器32的荧光体层26的远端之间的距离。

在x/A为0.05或更小时，电子束按电子束漫射角而与间隔器32碰撞，因而间隔器被带电，从而扭曲电子束路径。在x/A大于0.4时，一个像素区域中有效电子发射区占据的面积太小了，以致不能充分地形成电子发射区20，从而恶化发射效率和屏幕亮度。

图5为示出x/A为0.47的电子发射显示器中测量的荧光体层的光发射图案的照片。如图5的照片中所示，可观察到在间隔器的上部和下部两侧都出现了暗色化现象。也就是说，由于电子束不能激发每个荧光体层的全部，而是只能局部地激发荧光体层，因而恶化了荧光体层的光发射均匀性，并能够注意到在屏幕上显示出了间隔器装配部分。

在这一点上，由于最外面电子发射区20和有效电子发射区的末端之间的距离非常小，因而，在公式1中，如图6中所示，可以用有效电子发射区和间隔器32之间的距离“x’”代替间隔器32和与间隔器32最接近的最外面电子发射区20之间的距离“x”。

如上所述，由于本实施例的电子发射显示器满足公式1，所以可最小化电子束与间隔器32的碰撞，从而可以抑制间隔器32的带电和电子束的扭曲。另外，由于可以在一个像素区域中获取足够大的有效电子发射区，因而可以改进发射效率和屏幕亮度。

同时，如图7中所示，在与间隔器32相邻的像素区域中，本实施例的电子发射显示器满足下面的公式2。

[公式2]

x＞Y·tanθ(θ＜10°)

其中，“x”″为间隔器32和与该间隔器32相邻的像素区域中与间隔器32最接近的最外面电子发射区20之间的距离，“θ”为电子束漫射角，“Y”为该第一基板10和第二基板12之间的距离。

在“x”大于“Y.tanθ”时，电子束与间隔器32的上部区域碰撞使得间隔器32带电，从而出现电子束扭曲。也就是说，公式2表示，在电子束漫射角小于10°时，间隔器32被设置在没有电子束与间隔器32碰撞的地方。因此，可以有效地抑制间隔器32的带电。

如上所述，由于最外面电子发射区20和有效电子发射区的末端之间的距离非常小，因而，在公式2中，如图6中所示，可以用有效电子发射区和间隔器32之间的距离“x’”代替间隔器32和与该间隔器32最接近的最外面电子发射区20之间的距离“x”。

在上面的说明中，尽管示出了具有在真空环境下，可以在电场作用下发射电子的电子发射材料的FEA型电子发射显示器，但是本发明不限于FEA型电子发射显示器。也就是说，本发明也可以被应用于多种其它类型的具有电子发射区、荧光体层和间隔器的电子发射显示器。

如上所述，由于本发明的电子发射显示器被设计用来最小化电子与间隔器的碰撞，因而可以抑制由间隔器的带电引起的电子束扭曲。因此，本发明的电子发射显示器可以在间隔器的周围精确地再现颜色，并防止间隔器被显示在屏幕上，从而防止显示质量的恶化。

尽管上文中已经详细说明了本发明的示例性实施例，显然应该理解，这里所教导的基本的创造性概念的很多变化和/或修改仍然落入如所附权利要求书中所限定的本发明的精神和范围内。

Claims (14)

1、一种电子发射显示器，包括：

朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板；

形成在该第一基板上的电子发射区；

用于控制该电子发射区的电子发射、且设置在该第一基板上的驱动电极；

形成在该第二基板的表面上、且彼此分开的荧光体层；

形成在该荧光体层的表面上的阳极电极；和

置于该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间的区域的间隔器，

其中，该电子发射显示器满足下列条件：

0.05＜x/A≤0.4

其中，“x”为该间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中与该间隔器最接近的最外面电子发射区之间的距离，“A”为该间隔器和与该间隔器相邻的像素区域中远离该间隔器的荧光体层的远端之间的距离。

2、一种电子发射显示器，包括：

朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板；

形成在该第一基板上的电子发射区；

用于控制所述电子发射区的电子发射、且设置在该第一基板上的驱动电极；

形成在该第二基板的表面上、且彼此分开的荧光体层；

形成在该荧光体层的表面上的阳极电极；和

置于该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间限定的区域的间隔器，

其中，在将该像素区域的设置有所述电子发射区来实际发射电子的部分定义为有效电子发射区时，该电子发射显示器满足下列条件：

0.05＜x’/A≤0.4

其中，“x’”为该间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中的有效电子发射区之间的距离，“A”为该间隔器和与该间隔器相邻的像素区域中远离该间隔器的荧光体层的远端之间的距离。

3、根据权利要求1或2所述的电子发射显示器，其中所述驱动电极包括电连接到所述电子发射区上的阴极电极，以及与所述阴极电极绝缘的栅极电极。

4、根据权利要求3所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区由碳基材料或纳米尺寸材料形成。

5、根据权利要求3所述的电子发射显示器，进一步包括设置在所述驱动电极上方、并与所述驱动电极绝缘的聚焦电极。

6、根据权利要求5所述的电子发射显示器，其中该聚焦电极具有包围各个像素区域处的电子发射区的开口，并且该有效电子发射区对应于该聚焦电极的开口。

7、根据权利要求1或2所述的电子发射显示器，其中该间隔器为墙型，并且布置为与所述驱动电极中的一个平行。

8、一种电子发射显示器，包括：

朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板；

形成在该第一基板上的电子发射区；

用于控制所述电子发射区的电子发射、且设置在该第一基板上的驱动电极；

形成在该第二基板的表面上、且彼此分开的荧光体层；

形成在该荧光体层的表面上的阳极电极；和

置于该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间限定的区域的间隔器，

其中，该电子发射显示器满足下列条件：

x＞Y·tanθ(θ＜10°)

其中，“x”为该间隔器和与该间隔器相邻的像素区域中与该间隔器最接近的最外面电子发射区之间的距离，“θ”为电子束漫射角，“Y”为该第一基板和第二基板之间的距离。

9、一种电子发射显示器，包括：

朝向彼此并具有像素区域的第一基板和第二基板；

形成在该第一基板上的电子发射区；

用于控制所述电子发射区的电子发射、且设置在该第一基板上的驱动电极；

形成在该第二基板的表面上、且彼此分开的荧光体层；

形成在该荧光体层的表面上的阳极电极；和

置于该第一基板和第二基板之间对应于所述荧光体层之间限定的区域的间隔器，

其中，在将该像素区域的设置有所述电子发射区来实际发射电子的部分定义为有效电子发射区时，该电子发射显示器满足下列条件：

x’＞Y·tanθ(θ＜10°)

其中，“x’”为该间隔器和与该间隔器相邻的至少一个像素区域中的有效电子发射区之间的距离，“θ”为电子束漫射角，“Y”为该第一基板和第二基板之间的距离。

10、根据权利要求8或9所述的电子发射显示器，其中所述驱动电极包括电连接到所述电子发射区上的阴极电极，以及与所述阴极电极绝缘的栅极电极。

11、根据权利要求10所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区由碳基材料或纳米尺寸材料形成。

12、根据权利要求10所述的电子发射显示器，进一步包括设置在所述驱动电极上方、并与所述驱动电极绝缘的聚焦电极。

13、根据权利要求12所述的电子发射显示器，其中该聚焦电极具有包围各个像素区域处的电子发射区的开口，并且该有效电子发射区对应于该聚焦电极的开口。

14、根据权利要求8或9所述的电子发射显示器，其中该间隔器为墙型，并且布置为与所述驱动电极中的一个平行。

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