CN1975979A - 电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种电子发射显示器，包括：彼此面对的第一和第二基板、该第一基板上的荧光层、以及在该第二基板上在单元像素区域的每个处从而与该荧光层对应的电子发射区域；间隔物，在该单元像素区域的一些之间从而维持该第一和第二基板之间的预定间隙。在与各间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量大于在不与各间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量，从而增强该电子发射区域的亮度和发光均匀性，且防止该间隔物附近的不正常发光。

Description

电子发射显示器

技术领域

本发明涉及一种电子发射显示器，尤其涉及一种能够通过改进电子发射区域的结构避免扫描轨迹扭曲问题的电子发射显示器。

背景技术

一般地，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。有数种类型的冷阴极电子发射元件，包括场发射阵列(FEA)元件、表面传导发射(SCE)元件、金属-绝缘体-金属(MIM)元件、以及金属-绝缘体-半导体(MIS)元件。

MIM元件包括第一和第二金属层以及置于该第一和第二金属层之间的绝缘层。MIS元件包括金属层、半导体层、以及置于该金属层和半导体层之间的绝缘层。在MIM元件中，当电压施加在第一和第二金属层之间时，从第一金属层产生的电子通过隧穿现象穿过绝缘层到达第二金属层。到达第二金属层的电子中，每个具有比第二金属层的功函数更高的能量的一些电子从第二金属层发射。在MIS元件中，当电压施加在金属层和半导体层之间时，从半导体层产生的电子通过隧穿现象穿过绝缘层到达金属层。到达金属层的电子中，每个具有比金属层的功函数更高的能量的一些电子从金属层发射。

SCE元件包括彼此面对的第一和第二电极以及设置在第一和第二电极之间的传导层，细小的裂纹形成在传导层上以形成电子发射区域。当电压施加到第一和第二电极以允许电流沿传导层表面流动时，电子从该电子发射区域发射。

FEA元件包括电子发射区域、以及作为用于控制电子从该电子发射区域发射的驱动电极的阴极和栅极电极。所述电子发射区域由具有较低功函数或较大高宽比的材料形成，例如钼基材料、硅基材料、以及碳基材料诸如碳纳米管、石墨和类金刚石碳，使得在真空环境下当电场施加到其上时电子可以被有效地发射。当电子发射区域由钼基材料或硅基材料形成时，它们以尖头(pointed tip)结构形成。

电子发射元件排列在第一基板上以形成电子发射装置。电子发射装置与第二基板结合以构建电子发射显示器，具有荧光层和阳极电极的发光单元形成在该第二基板上。

也就是说，常规电子发射装置包括电子发射区域和用作扫描和数据电极的多个驱动电极。通过电子发射区域和驱动电极的操作，控制每个像素的开/关操作和电子发射的量。电子发射显示器利用从电子发射区域发射的电子激励荧光层从而显示预定图像。

第一和第二基板利用密封部件在其周边密封在一起，且第一和第二基板之间的内部空间被抽气从而形成真空封套(envelope)。此外，多个间隔物设置在真空封套中以维持第一和第二基板之间的预定间隙。间隔物设置在形成黑层(black layer)的非发射区域从而不干扰从电子发射区域发射的电子。

从电子发射区域发射的电子束在其行进时易于发散。因此，电子束可能与间隔物碰撞。通过电子束与间隔物的碰撞以及间隔物的接触属性，电子发射区域周围的等势线扭曲。结果，电子沿扭曲的等势线被吸引到间隔物或者被排斥离开间隔物。

电子束扭曲导致电子偏离荧光层上的正常抵达部分。结果，荧光层的非发射面积增大，因此使电子发射显示器的亮度和发光均匀性变差。

发明内容

本发明提供一种电子发射显示器，其能够最小化荧光层的可通过电子束扭曲形成的非发射区域。

根据本发明的一个方面，提供一种电子发射显示器，包括：彼此面对的第一和第二基板；形成在该第一和第二基板中的一个基板上的多个荧光层；多个电子发射区域，形成在该第一和第二基板中的另一个基板上在每个单元像素区域从而对应于该荧光层；以及设置在该单元像素区域之间以维持该第一和第二基板之间的预定间隙的多个间隔物，其中在与各间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量大于在不与任何间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量。

尽管不是在所有方面都需要，但是在与各间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域可包括主电子发射区域和至少一个额外电子发射区域。该额外电子发射区域可以被增加，同时保持与主电子发射区域相同的形状以及各电子发射区域和开口之间的距离。该额外电子发射区域可以增加在各像素区域的靠近该间隔物的部分。供选地，该额外电子发射区域可以增加在远离该间隔物的部分。

尽管不是在所有方面都需要，但是该荧光层可包括与各单元像素区域对应的红、绿和蓝荧光层，该红、绿和蓝荧光层通过黑层彼此分开。该额外电子发射区域可形成为对应于该黑层。该间隔物可以以壁形或圆柱形形成，然而不限于此。也就是说，该间隔物的形状可以是以不同角度在数个方向上延伸的壁形，所述角度包括垂直于设置在其两侧或仅在一侧的开口。该电子发射区域可以由选自包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线、以及它们的组合的组的材料形成。

根据本发明的另一方面，提供一种电子发射显示器，包括：彼此面对的第一和第二基板；形成在该第一基板上从而彼此交叉且彼此绝缘的阴极和栅极电极；在该阴极和栅极电极的交叉区域且连接到该阴极电极的多个电子发射区域；形成在该阴极和栅极电极上方的聚焦电极，该聚焦电极设置有用于暴露所述电子发射区域的开口；形成在该第二基板的与该第一基板面对的表面上的多个荧光层；设置在所述开口的一些之间从而维持该第一和第二基板之间的预定间隙的多个间隔物，其中形成在与各间隔物相邻的每个开口中的该电子发射区域的数量大于形成在不与任何间隔物相邻的每个开口中的该电子发射区域的数量。

尽管不是在所有方面都需要，但是在与间隔物之一相邻的每个开口中的电子发射区域可包括主电子发射区域和至少一个额外电子发射区域。该额外电子发射区域可被增加，同时保持与所述主电子发射区域相同的形状以及各电子发射区域和开口之间的距离。该额外电子发射区域可被增加在各开口的靠近或远离该间隔物的部分处。

该间隔物可以以在与该阴极和栅极电极之一平行的方向上延伸的壁形形成。供选地，该间隔物可以以圆柱形形成且设置在两个开口之间，尽管不是在所有方面都需要。也就是说，该间隔物的形状不特别限制，可以是以不同角度沿几个方向延伸的壁形，所述角度包括垂直于设置在其两侧或仅一侧的开口。

本发明的其它方面和/或优点将在下面的说明书中部分说明，且部分地，将从说明中变得明显，或者可以通过本发明的实施而领会。

附图说明

本发明的这些和/或其他方面和优点将从下面结合附图对实施例的描述变得更加明显且易于理解，附图中：

图1是根据本发明一实施例的电子发射显示器的分解透视图；

图2是图1所示电子发射显示器的部分截面图；

图3是图1所示电子发射显示器的部分顶视图；

图4是根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分顶视图；

图5是根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分顶视图；以及

图6是根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分顶视图。

具体实施方式

现在将详尽描述本发明的实施例，其例子示于附图中，其中相似的附图标记始终表示相似的元件。下面参照附图描述实施例以说明本发明。

图1是根据本发明一实施例的电子发射显示器的分解透视图，图2是图1所示电子发射显示器的部分截面图，图3是图1所示电子发射显示器的部分顶视图。参照图1至图3，电子发射显示器包括以预定间隔彼此面对的第一基板2和第二基板4。第一基板2设置有电子发射单元，第二基板4设置有发光单元从而利用从电子发射单元发射的电子来发光。

也就是说，多个阴极电极6以沿第一方向(图1中y轴方向)延伸的条图案布置在第一基板2上，且第一绝缘层8形成在第一基板2上以覆盖阴极电极6。多个栅极电极10以沿第二方向(图1中x轴方向)延伸的条图案布置在第一绝缘层8上从而以直角与阴极电极6交叉。

第二绝缘层12形成在第一绝缘层上，同时覆盖栅极电极10，聚焦电极14形成在第二绝缘层12上。当阴极电极6和栅极电极10的每个交叉区域定义为单元像素区域(见图3中的虚线)时，多个开口12a形成在单元像素区域在第二绝缘层12上。与开口12a对应的多个开口14a和14b也形成在单元像素区域在聚焦电极14上。开口12a和14a、14b将栅极电极10的表面部分地暴露于外。

聚焦电极14形成在第二绝缘层12的整个表面上，如图1所示。供选地，聚焦电极14可分为以预定图案布置的多个部分。多个孔8a通过开口12a和14a形成在第一绝缘层8的每个暴露部分上。与孔8a对应的多个孔10a形成在栅极电极10上。阴极电极6通过孔8a和10a被部分暴露。

与单元像素区域对应的红(R)、绿(G)和蓝(B)荧光层16形成在第二基板4的面对第一基板2的表面上，用于提高屏幕对比度的黑层18形成在R，G和B荧光体16之间。R、G和B荧光层16定义子像素，R、G和B荧光体16可以以条图案形成。

由诸如铝的导电材料形成的阳极电极20形成在荧光层16和黑层18上。阳极电极20用来通过接收加速电子束所需的高电压并将从荧光层16向第一基板2辐射的可见光反射朝向第二基板4来提高屏幕亮度。

供选地，阳极电极可由诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料形成，以代替金属材料。在此情况下，阳极电极被置于第二基板上，荧光层和黑层形成在阳极电极上。此外，阳极电极被分成以预定图案布置的多个部分。

设置在第一和第二基板2和4之间的是用于均匀地保持第一和第二基板2和4之间的间隙的间隔物22。在本实施例中，示出壁形间隔物。间隔物22布置为与放置黑层18的非发射区域对应。为了实现该布置，间隔物22设置在一些开口14a之间的聚焦电极14上。间隔物22可以平行于阴极电极6或栅极电极10布置。

电子发射区域24穿过第一绝缘层8和栅极电极10的孔8a和10a形成在阴极电极6上。在本实施例中，位于聚焦电极14的与各间隔物22相邻的每个开口14a中的电子发射区域24的数量M1大于设置在聚焦电极14的不与任何间隔物22相邻的每个开口14b中的电子发射区域24的数量M2(M1＞M2)。

也就是说，参照图2，三个电子发射区域24a、24b和24c形成在聚焦电极14的不与间隔物22相邻的每个开口14b中。为实现这一点，三个孔8a形成在不与间隔物22相邻的每个开口14b中在第一绝缘层8中。类似地，三个孔10a形成在每个开口14b中在栅极电极10中。电子发射区域24a、24b和24c形成为与荧光层16对应。

此外，四个电子发射区域24a、24b、24c和24d形成在聚焦电极14的与各间隔物22相邻的每个开口14a中。也就是说，增加了位于间隔物22附近的一个电子发射区域24。为实现这一点，四个孔8a形成在与各间隔物22相邻的每个开口14a中在第一绝缘层8中。类似地，四个孔10a形成在每个开口14a中在栅极电极10中。电子发射区域24a、24b和24c形成为与荧光层16对应。因此，与间隔物22相邻的每个开口14a的尺寸大于不与任何间隔物22相邻的每个开口14b的尺寸。附加的电子发射区域24d可形成为与黑层18对应。附加的电子发射区域24d被增加，同时保持与主电子发射区域24a、24b和24c相同的形状以及各电子发射区域和开口之间的距离。

当间隔物22被充以负电荷时，电子束会被间隔物22排斥从而不撞击目标荧光层。然而，在本实施例中，由于电子发射区域24d被增加在间隔物22附近，所以即使当间隔物22被充以负电荷时，电子束也能落在目标荧光层上。

在本实施例中，已经描述了仅一个电子发射区域24d被增加的情况，然而，本发明不限于该情况。电子发射区域的数量和布置可根据电子束的扭曲度而改变。此外，尽管描述了电子发射区域24以圆形形成且沿阴极电极6的长度布置在每个开口14a、14b中的情况，但是电子发射区域的形状和布置以及每单元像素区域的电子发射区域的数量不限于该情况。图3显示了四个电子发射区域24a、24b、24c和24d形成在与间隔物22相邻的开口14a中，同时三个电子发射区域24a、24b和24c形成在不与间隔物22相邻的开口14b中。

电子发射区域24可由在真空环境下当电场施加到其上时发射电子的材料形成，例如含碳材料或纳米尺寸材料。例如，电子发射区域24可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线、或它们的组合形成。电子发射区域24可以通过直接生长工艺、丝网印刷工艺、化学沉积工艺或溅射工艺形成。

同时，尽管描述了栅极电极10设置在阴极电极6之上且第一绝缘层8置于其间的情形，但是本发明不限于此情形。例如，阴极电极6可以设置在栅极电极10之上且第一绝缘层8置于其间。在该情况下，电子发射区域可形成在绝缘层上同时接触阴极电极。此外，根据本发明的一个方面，电子发射显示器可以不包括聚焦电极。

图4是根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分顶视图。参照图4，在每个开口14a中，电子发射区域24d添加在开口14a的远离间隔物22的部分中。当间隔物22被充以正电荷时，电子束会被间隔物22吸引从而不撞击目标荧光层。然而，在本实施例中，由于电子发射区域24d被添加在远离间隔物22的部分，所以电子束能落在目标荧光层上。

图5是根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分顶视图。在本实施例中，间隔物26以圆柱形形成且电子发射区域24d在间隔物26被充以负电荷的情况下增加。间隔物26可设置在彼此面对的两个开口之间。

图6是根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分顶视图。在本实施例中，间隔物26以圆柱形形成且电子发射区域24d在间隔物26被充以正电荷的情况下增加。间隔物26可设置在彼此面对的两个开口之间。

在前述实施例中，描述了孔形成在第一绝缘层8和栅极电极10中使得孔对应于各电子发射区域24的情形。然而，本发明不限于此。例如，槽(slot)可以形成在第一绝缘层8和栅极电极10中使得每个槽能暴露每个单元像素区域中的电子发射区域24。

尽管前述实施例描述了本发明仅应用于具有FEA元件阵列的电子发射显示器的例子，但是本发明的观点还能应用于具有SCE元件阵列、MIM元件阵列或MIS元件阵列的电子发射显示器。

根据本发明的观点，由于对每个单元像素区域额外增加电子发射区域，所以可以减少荧光层的由间隔物带电导致的电子束扭曲所形成的非发射区域。因此，电子发射显示器的亮度和发光均匀性能够被提高，间隔物周围的异常发光能被阻止。

虽然已经显示和描述了本发明的数个实施例，但是本领域技术人员应意识到，在该实施例中可以进行改变而不偏离本发明的原理和思想，本发明的范围由所附权利要求及其等价物定义。

Claims (24)

1.一种电子发射显示器，包括：

彼此面对的第一和第二基板；

形成在该第一和第二基板中的一个基板上的多个荧光层；

多个电子发射区域，在与该荧光层对应的单元像素区域的每个处形成在该第一和第二基板中的另一个基板上；以及

多个间隔物，设置在该单元像素区域之间从而维持该第一和第二基板之间的预定间隙，

其中在与各间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量大于在不与任何间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量。

2.如权利要求1的电子发射显示器，其中在与各间隔物相邻的每个单元像素区域中的该电子发射区域包括主电子发射区域和至少一个额外电子发射区域。

3.如权利要求2的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域被增加，同时保持与该主电子发射区域相同的形状以及各电子发射区域和开口之间的距离。

4.如权利要求3的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域在所述单元像素区域的靠近该间隔物的部分处被增加到与各间隔物相邻的每个单元像素区域。

5.如权利要求3的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域在所述单元像素区域的远离该间隔物的部分处被增加到与各间隔物相邻的每个单元像素区域。

6.如权利要求5的电子发射显示器，其中从该电子发射区域发射的电子落在对应的荧光层上。

7.如权利要求2的电子发射显示器，其中该荧光层包括与各单元像素区域对应的红、绿和蓝荧光层，该红、绿和蓝荧光层通过黑层彼此分开。

8.如权利要求7的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域形成为与所述黑层对应。

9.如权利要求1的电子发射显示器，其中该间隔物以壁形形成。

10.如权利要求1的电子发射显示器，其中该间隔物以圆柱形形成。

11.如权利要求1的电子发射显示器，其中该电子发射区域由选自包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线、以及它们的组合的组的材料形成。

12.一种电子发射显示器，包括：

彼此面对的第一和第二基板；

阴极和栅极电极，在该第一基板上形成为彼此交叉且彼此绝缘；

多个电子发射区域，在该阴极和栅极电极的交叉区域且连接到该阴极电极；

形成在该阴极和栅极电极上方的聚焦电极，该聚焦电极设置有用于暴露该电子发射区域的开口；

形成在该第二基板的与该第一基板面对的表面上的多个荧光层；

多个间隔物，设置在所述开口之间从而维持该第一和第二基板之间的预定间隙，

其中在与各间隔物相邻的每个开口中形成的该电子发射区域的数量大于在不与任何间隔物相邻的每个开口中形成的该电子发射区域的数量。

13.如权利要求12的电子发射显示器，其中该阴极电极设置在该栅极电极上方。

14.如权利要求12的电子发射显示器，其中该栅极电极设置在该阴极电极上方。

15.如权利要求12的电子发射显示器，其中在与各间隔物相邻的每个开口中的该电子发射区域包括主电子发射区域和至少一个额外电子发射区域。

16.如权利要求15的电子发射显示器，其中与各间隔物相邻的每个开口的尺寸大于不与任何间隔物相邻的每个开口的尺寸。

17.如权利要求15的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域被增加，同时保持与该主电子发射区域相同的形状以及各电子发射区域和开口之间的距离。

18.如权利要求17的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域在该开口的靠近该间隔物的部分被增加到与各间隔物相邻的每个开口。

19.如权利要求17的电子发射显示器，其中该额外电子发射区域在该开口的远离该间隔物的部分被增加到与各间隔物相邻的每个开口。

20.如权利要求12的电子发射显示器，其中该间隔物以在与该阴极和栅极电极之一平行的方向上延伸的壁形形成。

21.如权利要求12的电子发射显示器，其中该间隔物以圆柱形形成且设置在两个开口之间。

22.如权利要求15的电子发射显示器，其中该电子发射区域由选自包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线、以及它们的组合的组的材料形成。

23.一种电子发射显示器，包括：

多个电子发射区域，形成在基板上在单元像素区域中从而发射多个电子束；

发光单元，在耦合到电子发射器件的面对基板上从而当被所述电子束撞击时显示图像，其中该发光单元包括阳极电极以加速该电子束；

多个间隔物，设置在该单元像素区域中的一些之间从而维持该电子发射器件与该发光单元之间的预定距离，

其中在每个单元像素区域中的该电子发射区域的数量被确定从而校正加速所述电子束的该阳极电极所产生的电场的破坏导致的所述图像的扭曲。

24.如权利要求23的电子发射显示器，其中该电子发射区域包括选自场发射阵列元件、表面传导发射元件、金属-绝缘体-金属元件、以及金属-绝缘体-半导体元件构成的组的元件。

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