專利名稱：場(chǎng)發(fā)射裝置及具有該裝置的場(chǎng)發(fā)射顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射裝置及具有該裝置的場(chǎng)發(fā)射顯示器。
背景技術(shù)：
場(chǎng)發(fā)射顯示器是繼陰極射線管(CRT)顯示器和液晶(LCD)顯示器之后，最具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮屡d顯示器。相對(duì)于現(xiàn)有的顯示器，場(chǎng)發(fā)射顯示器具有顯示效果好、視角大、功耗小以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，尤其是基于碳納米管的場(chǎng)發(fā)射顯示器，即碳納米管場(chǎng)發(fā)射顯示器(CNT-FED)，近年來(lái)越來(lái)越受到重視。
碳納米管是一種新型碳材料，由日本研究人員Iijima于1991年發(fā)現(xiàn)，請(qǐng)參見(jiàn)″Helical Microtubules of Graphitic Carbon″，Iijima，Nature，vol.354，p56(1991)。碳納米管具有極優(yōu)異的導(dǎo)電性能，且其具有幾乎接近理論極限的尖端表面積(尖端表面積愈小，場(chǎng)增強(qiáng)因子愈大，其局部電場(chǎng)愈強(qiáng))，所以碳納米管是已知的最好的場(chǎng)發(fā)射材料，它具有極低的場(chǎng)發(fā)射開啟電場(chǎng)(約2伏/微米)，可傳輸極大的發(fā)射電流密度，并且發(fā)射電流極穩(wěn)定，因而非常適合做場(chǎng)發(fā)射顯示器的發(fā)射體。
一般而言，場(chǎng)發(fā)射顯示器的結(jié)構(gòu)可以分為二極型和三極型。所謂二極型即包括有陽(yáng)極和陰極的場(chǎng)發(fā)射結(jié)構(gòu)，請(qǐng)參閱2002年9月10日公告的美國(guó)專利第6,448,709號(hào)。此結(jié)構(gòu)由于需要施加高電壓，而且均勻性以及電子發(fā)射難以控制，驅(qū)動(dòng)電路成本高，基本上不適合高分辨率顯示器的實(shí)際應(yīng)用。三極型結(jié)構(gòu)則是在二極型基礎(chǔ)上改進(jìn)，增加有柵極來(lái)控制電子發(fā)射，可以實(shí)現(xiàn)在較低電壓條件下發(fā)出電子，而且電子發(fā)射容易通過(guò)柵極來(lái)精確控制。
請(qǐng)參閱圖1，如2003年9月9日公告的美國(guó)專利第6,617,798號(hào)所揭示的三極型場(chǎng)發(fā)射平板顯示器，其包括一背板8、陰極16、形成于陰極16表面的電子發(fā)射體18、柵板6(上下表面上形成有柵極20和34)以及面板10，其中背板8、柵板6以及面板10之間用阻隔壁2和4支撐并隔開一定距離，柵板6上形成有多個(gè)通孔6a，面板10包括陽(yáng)極層和熒光層。使用時(shí)，施加不同電壓在陽(yáng)極、柵極20、34和陰極16上，電子即可從發(fā)射體18發(fā)射出，并穿過(guò)通孔6a，然后在陽(yáng)極形成的電場(chǎng)作用下加速到達(dá)陽(yáng)極和熒光層，激發(fā)熒光層發(fā)出可見(jiàn)光。
但是上述場(chǎng)發(fā)射顯示器中，其電子發(fā)射體18形成于平面的陰極層16上，相鄰發(fā)射體尖端之間的距離較近，場(chǎng)屏蔽效應(yīng)很強(qiáng)，因此發(fā)射預(yù)定電流所需電場(chǎng)強(qiáng)度大，從而不利于降低場(chǎng)發(fā)射顯示器的成本。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種電子發(fā)射體之間場(chǎng)屏蔽效應(yīng)弱的場(chǎng)發(fā)射裝置。
本發(fā)明要解決的第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有上述場(chǎng)發(fā)射裝置的場(chǎng)發(fā)射顯示器。
本發(fā)明解決上述第一個(gè)技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案是提供一種場(chǎng)發(fā)射裝置，其包括一基板、形成于基板上的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，其中形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
進(jìn)一步的，該陰極為固定在基板上的圓柱形金屬絲。
更進(jìn)一步的，該金屬絲兩端形成有金屬膜，金屬絲固定在該金屬膜上。
本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題的第一技術(shù)方案是提供一種場(chǎng)發(fā)射顯示器，其包括一場(chǎng)發(fā)射裝置、一陽(yáng)極及位于二者之間的一柵極，該場(chǎng)發(fā)射裝置包括一基板、形成于基板上的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，其中形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
進(jìn)一步的，該陰極為固定在基板上的圓柱形金屬絲。
更進(jìn)一步的，該金屬絲兩端形成有金屬膜，金屬絲固定在該金屬膜上。
本發(fā)明解決上述第二個(gè)技術(shù)問(wèn)題的第二技術(shù)方案是提供一種場(chǎng)發(fā)射顯示器，其包括一場(chǎng)發(fā)射裝置、一陽(yáng)極及一柵極，該場(chǎng)發(fā)射裝置包括一基板、形成于基板一側(cè)表面的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，該陽(yáng)極位于該電子發(fā)射體一側(cè)并與其隔開一定距離，該柵極位于基板背側(cè)，與陰極絕緣，其特征在于形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
進(jìn)一步的，該陰極為固定在基板上的圓柱形金屬絲。
更進(jìn)一步的，該金屬絲兩端形成有金屬膜，金屬絲固定在該金屬膜上。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)陰極表面為凸起的曲面，使得形成于該表面的多個(gè)電子發(fā)射體呈發(fā)散狀分布，從而使得相鄰電子發(fā)射體的尖端之間距離增大，場(chǎng)屏蔽效應(yīng)減弱，從而使獲得同樣電流需要的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，可降低驅(qū)動(dòng)成本。
進(jìn)一步的優(yōu)點(diǎn)在于金屬絲作陰極易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)，成本降低；金屬絲兩端形成金屬膜，能更好地固定金屬絲，并有利于從器件中引出陰極。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)三極型場(chǎng)發(fā)射顯示器分解圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例場(chǎng)發(fā)射顯示器分解圖。
圖3是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射顯示器中柵極板立體示意圖。
圖4是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射顯示器陽(yáng)極板立體示意圖。
圖5是本發(fā)明第一實(shí)施例場(chǎng)發(fā)射顯示器封裝后立體示意圖。
圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例場(chǎng)發(fā)射顯示器分解圖。
圖7是本發(fā)明第二種柵極板立體示意圖。
圖8是本發(fā)明第三種柵極板立體示意圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明本發(fā)明所提供的碳納米管場(chǎng)發(fā)射顯示器如圖2所示，本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的場(chǎng)發(fā)射顯示器的分解圖，該場(chǎng)發(fā)射顯示器包括一場(chǎng)發(fā)射裝置100，陽(yáng)極板300以及位于二者之間的柵極板200，其中場(chǎng)發(fā)射裝置100包括絕緣玻璃基板101，形成于基板101上的金屬膜102，兩端分別固定在金屬膜102上的金屬絲103，以及基本垂直立于金屬絲103表面上的電子發(fā)射體104。該金屬絲103即為陰極。該電子發(fā)射體104包括碳納米管、金剛石、硅納米線、金屬尖端等。
本實(shí)施例中電子發(fā)射體104為碳納米管，該碳納米管可采用化學(xué)氣相沉積法生長(zhǎng)在金屬絲103表面，也可以采用電泳等方法形成在金屬絲103表面，使得碳納米管的軸向方向與金屬絲103表面的法線方向基本一致，即碳納米管基本垂直于金屬絲103表面。
該金屬絲103可以是金絲、鎳絲、不銹鋼絲等金屬絲，直徑為10微米至數(shù)百微米，可根據(jù)實(shí)際需要具體選定。本實(shí)施例中采用鎳絲，直徑為50微米。該金屬絲103為圓柱形，其形成有電子發(fā)射體104的表面是指圓柱側(cè)表面，該表面為一曲面，上述基本垂直立于該表面上的電子發(fā)射體104呈發(fā)散狀分布，其相鄰電子發(fā)射體104的尖端彼此分離，場(chǎng)屏蔽效應(yīng)較弱，使獲得同樣的電流需要的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，從而可降低驅(qū)動(dòng)成本。
形成于基板101上的金屬膜102與金屬絲103材料相同，可通過(guò)點(diǎn)焊將金屬絲103的兩端焊在金屬膜102上，固定金屬絲103，另外該金屬膜102還作為陰極接線頭，將陰極從器件中引出。
另外，也可以在基板101表面印刷形成一層薄的玻璃漿料，將金屬絲103直接固定在基板101上，金屬絲103的兩端延長(zhǎng)即可直接作為陰極引線。當(dāng)然，用玻璃漿料固定金屬絲103的情況下，仍然可以再設(shè)置金屬膜102點(diǎn)焊固定金屬絲103的兩端，將金屬絲103固定得更加牢固。
另外，基板101上還設(shè)置有由絕緣材料組成的阻隔壁105，其分布于相鄰金屬絲之間，用于支撐柵極板200，并使柵極板200與場(chǎng)發(fā)射裝置100隔開一定距離且絕緣。該阻隔壁105可以用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷的方法形成，其形狀可以如圖2中所示為一長(zhǎng)條，但也可以為多個(gè)柱體，形狀不限。其由絕緣材料組成、能支撐柵極板并將柵極板與場(chǎng)發(fā)射裝置隔開一定距離即可。本實(shí)施例中采用透明玻璃作為阻隔壁105。
請(qǐng)參閱圖3，本實(shí)施例中柵極板200包括載體板201和分布在載體板201表面的柵極202，柵極202為條形金屬薄膜，其中載體板201和柵極202上形成有多個(gè)通孔203，該通孔203呈陣列均勻分布。該通孔203為場(chǎng)發(fā)射顯示器的像素孔，電子發(fā)射體104發(fā)射的電子可通過(guò)該通孔203發(fā)射到陽(yáng)極板300上。裝配時(shí)，柵極板200分布有柵極202的一側(cè)對(duì)接場(chǎng)發(fā)射裝置100，并使條形柵極202與金屬絲103垂直。
請(qǐng)參閱圖4，本實(shí)施例中陽(yáng)極板300包括面板301，陽(yáng)極302以及形成于陽(yáng)極302表面的熒光層303，熒光層303由多個(gè)矩陣塊組成，每一小塊與柵極板200上的通孔203位置對(duì)應(yīng)。裝配時(shí)，形成有該熒光層303的一側(cè)對(duì)接?xùn)艠O板200，并采用絕緣阻隔壁支撐所述陽(yáng)極板300，使陽(yáng)極板300與柵極板200之間隔開一定距離。
最后，如圖5所示，側(cè)壁600和側(cè)壁700將上述場(chǎng)發(fā)射裝置100、柵極板200及陽(yáng)極板300連接、支撐并密封，形成一內(nèi)部真空空間，從而形成器件。使用時(shí)，施加不同電壓給金屬膜102(即陰極接線頭)、柵極202以及陽(yáng)極302，電子發(fā)射體104即發(fā)射電子，該電子通過(guò)通孔203，并在陽(yáng)極電場(chǎng)加速下轟擊到熒光層303上使其發(fā)光。
如圖6所示，本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的場(chǎng)發(fā)射顯示器分解圖，其包括場(chǎng)發(fā)射裝置110、陽(yáng)極板300以及位于其間的柵極板200，其中場(chǎng)發(fā)射裝置110包括絕緣玻璃基板101，形成于基板101上的條形陰極112，以及形成于陰極112表面上的電子發(fā)射體104，該陰極112上表面為凸起的弧面，電子發(fā)射體104基本垂直立于該表面。從圖示中可看出，該條形陰極112的兩端即徑向截面為弧形。當(dāng)然該截面形狀不限于標(biāo)準(zhǔn)圓弧，只要該陰極112表面為曲面，并向外凸出即可。該條形陰極112可通過(guò)印刷等傳統(tǒng)方法形成。由于該弧面向外凸起，因此垂直形成于其表面的電子發(fā)射體104呈發(fā)散狀分布，相鄰電子發(fā)射體104的尖端彼此分離，這樣電子發(fā)射體104場(chǎng)屏蔽效應(yīng)較弱，獲得同樣的電流需要的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，從而可降低驅(qū)動(dòng)成本。
另外，基板101上還設(shè)置有由絕緣材料組成的阻隔壁115，其分布于相鄰金屬絲之間，用于支撐柵極板200，并使柵極板200與場(chǎng)發(fā)射裝置110隔開一定距離且絕緣。該阻隔壁115可以用傳統(tǒng)的絲網(wǎng)印刷的方法形成，其形狀不限，由絕緣材料組成、能支撐柵極板并將柵極板與場(chǎng)發(fā)射裝置隔開一定距離即可。本實(shí)施例中阻隔壁115材料為透明玻璃，形成多個(gè)柱狀體，分布在相鄰條形陰極112之間的基板111上，如圖4中所示。
本實(shí)施例中場(chǎng)發(fā)射顯示器的柵極板200與陽(yáng)極板300結(jié)構(gòu)及其裝配與第一此外，對(duì)第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中場(chǎng)發(fā)射顯示器的柵極板上還可作進(jìn)一步改進(jìn)請(qǐng)參閱圖7，柵極板400包括載體板201、分布在載體板201的一第一表面上的第一柵極202以及形成于一與第一表面相對(duì)的第二表面上的第二柵極401。第一柵極202為條形金屬薄膜，與圖3所示相同，安裝時(shí)該第一柵極202靠近場(chǎng)發(fā)射裝置，使用時(shí)該第一柵極202提供電勢(shì)激發(fā)電子；第二柵極401為一整體金屬薄層，安裝時(shí)其靠近陽(yáng)極，使用時(shí)其可控制電子發(fā)射方向，具有聚焦的效果，提高場(chǎng)發(fā)射顯示器的亮度和分辨率。同樣，載體板201、柵極202以及第二柵極401上形成有多個(gè)通孔203，該通孔203呈陣列均勻分布。該通孔203為場(chǎng)發(fā)射顯示器的像素孔，電子發(fā)射體發(fā)射的電子可通過(guò)該通孔203發(fā)射到陽(yáng)極板300上。
另外，如圖8所示，柵極板500中第二柵極501為條形金屬薄膜。該條形第二柵極501與柵極202相互垂直或平行分布。該第二柵極501同樣具有控制電子發(fā)射方向的作用，具有聚焦的效果，可提高場(chǎng)發(fā)射顯示器的亮度和分辨率。
本發(fā)明還提供一種背柵型場(chǎng)發(fā)射顯示器，其包括一場(chǎng)發(fā)射裝置、一陽(yáng)極及一柵極，該場(chǎng)發(fā)射裝置包括一基板、形成于基板一側(cè)表面的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，該陽(yáng)極位于該電子發(fā)射體一側(cè)并與其隔開一定距離，該柵極位于基板背側(cè)，與陰極絕緣，其中形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
該背柵型場(chǎng)發(fā)射顯示器與上述第一實(shí)施例和第二實(shí)施例中所述的遠(yuǎn)控柵型場(chǎng)發(fā)射顯示器相比，其不同之處在于其柵極為金屬薄膜，形成于場(chǎng)發(fā)射裝置基板的背側(cè)，且不需要形成像素孔，而陽(yáng)極結(jié)構(gòu)、場(chǎng)發(fā)射裝置結(jié)構(gòu)無(wú)本質(zhì)區(qū)別。
綜上所述，本發(fā)明提供的場(chǎng)發(fā)射顯示器場(chǎng)屏蔽效應(yīng)減弱，從而使獲得同樣電流需要的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，可降低驅(qū)動(dòng)成本，分辨率高，且可批量生產(chǎn)，適合實(shí)際應(yīng)用。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射裝置，其包括一基板、形成于基板上的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，其特征在于形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于該電子發(fā)射體基本垂直立于該陰極表面，呈發(fā)散狀分布。
3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于該陰極為圓柱形金屬絲。
4.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于該金屬絲包括金絲、不銹鋼絲或鎳絲。
5.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于該金屬絲直徑為10微米至數(shù)百微米。
6.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于金屬絲的兩端、基板表面形成有金屬膜，金屬絲的兩端固定在該金屬膜上。
7.如權(quán)利要求3～6中任意一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于基板上形成有一層玻璃漿料，金屬絲通過(guò)該玻璃漿料固定在基板上。
8.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于該陰極為條形金屬薄膜，其徑向截面為弧形。
9.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置，其特征在于該電子發(fā)射體包括碳納米管、金剛石、硅納米線或金屬尖端。
10.一種場(chǎng)發(fā)射顯示器，其包括一場(chǎng)發(fā)射裝置、一陽(yáng)極及位于二者之間的一柵極，該場(chǎng)發(fā)射裝置包括一基板、形成于基板上的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，其特征在于形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
11.如權(quán)利要求10所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該電子發(fā)射體基本垂直立于該陰極表面，呈發(fā)散狀分布。
12.如權(quán)利要求10所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該陰極為圓柱形金屬絲。
13.如權(quán)利要求12所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該金屬絲包括金絲、不銹鋼絲或鎳絲。
14.如權(quán)利要求12所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該金屬絲直徑為10微米至數(shù)百微米。
15.如權(quán)利要求12所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于金屬絲的兩端、基板表面形成有金屬膜，金屬絲的兩端固定在該金屬膜上。
16.如權(quán)利要求12～15中任意一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于基板上形成有一層玻璃漿料，金屬絲通過(guò)該玻璃漿料固定在基板上。
17.如權(quán)利要求10所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該陰極為條形金屬薄膜，其徑向截面為弧形。
18.如權(quán)利要求10所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該電子發(fā)射體包括碳納米管、金剛石、硅納米線或金屬尖端。
19.如權(quán)利要求10所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該柵極包括一載體板，柵極形成于該載體板靠近場(chǎng)發(fā)射裝置的表面上。
20.如權(quán)利要求19所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該載體板靠近陽(yáng)極的表面上形成有一第二柵極。
21.如權(quán)利要求20所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該第二柵極為條形金屬薄膜或一覆蓋在該載體板上的整體金屬薄膜。
22.一種場(chǎng)發(fā)射顯示器，其包括一場(chǎng)發(fā)射裝置、一陽(yáng)極及一柵極，該場(chǎng)發(fā)射裝置包括一基板、形成于基板一側(cè)表面的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，該陽(yáng)極位于該電子發(fā)射體一側(cè)并與其隔開一定距離，該柵極位于基板背側(cè)，與陰極絕緣，其特征在于形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。
23.如權(quán)利要求22所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該電子發(fā)射體基本垂直立于該陰極表面，呈發(fā)散狀分布。
24.如權(quán)利要求22所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該陰極為圓柱形金屬絲。
25.如權(quán)利要求24所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該金屬絲包括金絲、不銹鋼絲或鎳絲。
26.如權(quán)利要求24所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該金屬絲直徑為10微米至數(shù)百微米。
27.如權(quán)利要求24所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于金屬絲的兩端、基板表面形成有金屬膜，金屬絲的兩端固定在該金屬膜上。
28.如權(quán)利要求24～27中任意一項(xiàng)所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于基板上形成有一層玻璃漿料，金屬絲通過(guò)該玻璃漿料固定在基板上。
29.如權(quán)利要求22所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該陰極為條形金屬薄膜，其徑向截面為弧形。
30.如權(quán)利要求22所述的場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于該電子發(fā)射體包括碳納米管、金剛石、硅納米線或金屬尖端。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射裝置及具有該裝置的顯示器。該場(chǎng)發(fā)射裝置包括一基板以及形成于該基板上的多個(gè)陰極以及形成于陰極表面的多個(gè)電子發(fā)射體，其中形成有多個(gè)電子發(fā)射體的陰極表面為凸起的曲面。由于陰極表面為凸起的曲面，使得形成于該表面的多個(gè)電子發(fā)射體呈發(fā)散狀分布，從而使得相鄰電子發(fā)射體的尖端之間距離增大，場(chǎng)屏蔽效應(yīng)減弱，從而使獲得同樣電流需要的電場(chǎng)強(qiáng)度降低，可降低驅(qū)動(dòng)成本。本發(fā)明還公開了采用該場(chǎng)發(fā)射裝置的場(chǎng)發(fā)射顯示器。
文檔編號(hào)H01J31/12GK1770352SQ20041005216
公開日2006年5月10日 申請(qǐng)日期2004年11月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月5日
發(fā)明者魏洋, 劉亮, 范守善 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司