CN100583371C - 场发射显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种场发射显示器及其制造方法。该场发射显示器包括：互相间隔开的阴极和阳极，以及形成在阴极面对该阳极的表面上的荧光层，该阴极形成在一支撑基底上，该阳极形成在一透明基板上。该场发射显示器通过将荧光层与阴极结合在一起，荧光层将随同阴极一同变化，即便当阳极的形变和阴极形变不一致时，阳极的形变对荧光层不会产生影响，阴极发出的电子仍按预定设计对准荧光层相应部分。

Description

场发射显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种场发射显示器及其制造方法。
背景技术
近年来，各种显示器发展迅速，已被广泛的应用于个人计算机、移动通讯及消费性电子产品等领域，成为信息技术的一大平台。目前应用较为普遍的显示器有液晶显示器、等离子体显示器及场发射显示器等。其中，场发射显示器与其它显示器相比，具有更高的对比度、更广的视角、更高的亮度、更低的能量消耗、更短的响应时间以及更宽的工作温度等优点，可适合作照明光源、平板显示器及室外用的全色大屏幕显示屏以及各种广告显示面板等。
请参阅图1，目前的场发射显示器一般包括一支撑基底1、一形成在支撑基底1内表面的阴极2、一透明基板5、一形成在透明基板1上面对阴极2的表面的阳极4、以及一形成在阳极4内表面的荧光层6。该阴极2包括一导电基底7和形成在该导电基底7上的多个发射体8。该荧光层6具有多个荧光单元分别与多个发射体8相对应，且所述荧光单元与发射体8间隔一定距离。通常，在电场的作用下，电子从各个发射体8发出，经过电场的加速至阳极4。该具有一定能量的电子通常能轰击阳极4上对应的荧光单元，使得其中的荧光粉的发光成分发出所需要的荧光。这种场发射器件所用的荧光粉一般为高压荧光粉，其发光效率在高压下达到最大。
然而，这种场发射显示器中各荧光单元和发射体分离于阴极和阳极上，此种结构有着很多不便之处。其一，不同颜色的荧光粉需要涂敷在阳极4的确定位置，形成各荧光单元，同时需保证和阴极2上的各发射体8之间的严格对准关系，然而由于所述荧光单元与发射体8间隔一定距离，实际制作时很难确保所需的严格对准关系，从而使得阴极2上各发射体8发出的电子难以正确的激发所需颜色的荧光粉，容易造成颜色失真。其二，如图2所示，如果制作可变形或者可折叠的场发射显示器时，当该装置发生变形或者折叠时，同样由于所述荧光单元与发射体8之间有一段空间隔离，即使本来较为对准的发射体8和阳极4上的荧光单元将出现错位，造成颜色错误。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种便于阴极与荧光层对准的场发射显示器及其制造方法。
一种场发射显示器，包括一支撑基底；一阴极，形成在该支撑基底的表面；一透明基板，其是以面对所述支撑基底形成有阴极的表面的方式设置，并与阴极间隔形成一真空空间；一阳极，形成在所述透明基板面对阴极的表面上；以及一荧光层，形成在所述阴极面对阳极的表面上。
一种场发射显示器的制造方法，其包括下列步骤：
提供一支撑基底；
形成一阴极在所述支撑基底的表面；
形成一荧光层在所述阴极表面；
提供一透明基底；
形成一阳极在所述透明基底面对所述阴极的表面上；
将形成有阳极的透明基底与形成有阴极及荧光层的支撑基底密封形成一真空空间，密封时保持阳极与荧光层处于面对的位置。
相对于现有技术，上述场发射显示器通过将荧光层形成在阴极上，荧光层将随同阴极一同变化，即便当阳极的形变和阴极形变不一致时，阳极的形变对荧光层不会产生影响，使得阴极发出的电子仍按预定设计对准荧光层相应部分。同时，由于是将荧光层形成在阴极上，从而使得在该场发射显示器的制造过程中可以很方便地将荧光层与阴极对准。
附图说明
图1为目前常用的一种场发射显示器的剖面结构示意图。
图2为图1中的场发射显示器发生形变时的剖面结构示意图。
图3为本发明第一实施例提供的场发射显示器的剖面结构示意图。
图4为本发明第二实施例提供的场发射显示器的剖面结构示意图。
图5为本发明第三实施例提供的场发射显示器的剖面结构示意图。
图6为图5中的场发射显示器发生形变时的剖面结构示意图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图3，为本发明第一实施例提供的场发射显示器10，该场发射显示器10包括一支撑基底11，一阴极12，一阳极14，一透明基板15，以及一荧光层16。该阴极12形成在所述支撑基底11上，该阳极14面对所述阴极12设置且形成在该透明基板15上，该荧光层16形成在所述阴极12面对所述阳极14的表面上。
所述支撑基底11由绝缘材料制成，如玻璃、陶瓷等材料，并可做成平板状。同样，此种绝缘材料的支撑基底11也可制成可变形的支撑基底，如采用可变形玻璃、陶瓷或添加有变形材料的玻璃、陶瓷等。
可选地，所述支撑基底11可以由导电材料制成，如采用铜、银、金、镍、钼或其他金属材料制成，并可将支撑基底11做成平板状。另外，支撑基底11还可制成可变形的支撑基底，如采用可变形的导电材料或添加有可变形材料的铜、银、金、镍、钼或其他金属材料。
当所述支撑基底11为绝缘材料制成时，如图3所示，所述阴极12可包括一导电基底122和一发射体124。该导电基底122可为由导电材料，如ITO(铟锡氧化物)制成的导电膜或金属层，可为长条或带状，还可于其内添加可变形材料。该导电基底122形成在所述支撑基底11上。该发射体124形成在该导电基底122内侧面对阳极14的表面上，并采用高发射性能材料，如碳纳米管、碳纤维、碳化硅、石墨或金刚石等材料。如采用碳纳米管作为发射体124材料，可将碳纳米管直接沉积生长在导电基底122，从而形成阴极12。
当所述支撑基底11为导电材料制成时，所述阴极12包括一发射体124，该发射体124直接形成在所述支撑基底11内侧面对阳极14的表面上，并可采用如上所述的高发射性能材料。如采用碳纳米管作为发射体124材料时，可直接将碳纳米管沉积生长在支撑基底11上，从而形成发射体124。
所述透明基板15采用透明材料如玻璃等制成，并制成平板状。同样也可制成可变形的透明基板1，如采用可变形玻璃或添加有变形材料的玻璃等透明材料。
所述阳极14可由ITO导电膜或金属层做成，还可于其内添加可变形材料。所述阳极14可通过绝缘的多个侧壁18支撑，并与阴极12隔开一定距离，形成真空密封的内部空间。
所述荧光层16采用磷粉等发光材料，当受到电子轰击时可发出可见光，其形成在阴极12的发射体124面对阳极14的表面上。当该阴极12的发射体124发出电子时，该发出的电子直接在荧光层16内部复合跃迁产生可见光，由此产生显示效果。如此则将荧光层16与阴极12的发射体124准确地结合在一起，从而降低了对准难度，有效地减小了对准误差造成的颜色失真。
本实施例的场发射显示器10可采用下列步骤制成：
(1)提供一支撑基底11，其可为导电材料或绝缘材料。
(2)形成一阴极12在所述支撑基底11的表面。当支撑基底11采用导电材料时，可直接在所述支撑基底11的表面生长发射体124，如采用化学气相沉积法直接在所述支撑基底11的表面生长碳纳米管层，即形成阴极12。同时也可采用薄膜沉积法、涂敷法、溅镀法、光阻制程、丝网印刷技术等直接形成发射体124在导电的支撑基底11上。当支撑基底11采用绝缘材料时，此步骤具体可为：首先采用薄膜沉积法或涂敷法形成一导电基底122在支撑基底11表面，再采用薄膜沉积法或涂敷法形成一发射体124在该导电基底122上。例如，发射体124采用碳纳米管材料时，可通过化学气相沉积法直接在导电基底122上生长碳纳米管，即形成发射体124。
(3)形成一荧光层16在阴极12的表面。具体可为：采用薄膜沉积法或涂敷法将荧光层16形成在阴极12上的发射体124的表面。
(4)提供一透明基底15。
(5)形成一阳极14在所述透明基底15上。可采用薄膜沉积法或涂敷法将阳极14形成在所述透明基底15。
(6)将形成有阳极14的透明基底15与形成有阴极12及荧光层16的支撑基底11密封形成一真空空间，密封时保持阳极14与荧光层16处于面对的位置。具体可为：将透明基底15上的阳极14与阴极12上的荧光层16相面对并间隔一定距离，再通过多个侧壁18支撑在透明基底15与形成有阴极12的支撑基底11之间形成一内部空间，然后将该内部空间抽真空并密封。
如此，即可获得本实施例的场发射显示器10。
其中，需要说明的是，上述各步骤并不限于如上所列的先后顺序，实际操作时各步骤顺序可以调整。例如，步骤(4)和(5)可以排在步骤(1)、(2)和(3)前面进行，或者与其同时进行。
另外，本实施例中的导电基底、发射体、阳极和荧光层并不限于上述的薄膜沉积法或涂敷法，还可选择其他方法如化学气相沉积法、溅镀法、光阻制程、丝网印刷技术等形成。
请参阅图4，为本发明第二实施例提供的场发射显示器20，该场发射显示器20基本结构类似于第一实施例中的场发射显示器10，主要包括一支撑基底21，一阴极22，一阳极24，一透明基底25，一荧光层26，以及多个侧壁28。该阴极22形成在所述支撑基底21上，该阳极24面对所述阴极22形成在透明基底15，该荧光层26形成在所述阴极22面对所述阳极24的表面上。两场发射显示器不同之处主要在于阴极和荧光层。
如图4所示，本实施例中的支撑基底21采用绝缘材料，此时阴极22包括一导电基底222和多个发射体224。该导电基底222类似于第一实施例中的导电基底122。多个发射体224形成在该导电基底222内侧面对阳极24的表面上，同时，所述多个发射体224可为阵列式或点阵式排布的发射层。每个发射体224采用与第一实施例中的发射体224相同的材料和形状结构。与第一实施例相同，其中导电基底222为可选层，即当支撑基底21采用导电材料时，所述阴极22即包括多个发射体224直接形成在导电的支撑基底21。
本实施例中的荧光层26为一连续的整体层，其形成在所述多个发射体224的面对阳极24的表面上。所述多个发射体224可各自发出电子，各自发出的电子直接在荧光层26相应的部分复合跃迁产生可见光，由此可产生显示效果。如此即将荧光层26与阴极22的发射体224准确地结合在一起，从而降低了对准难度，有效地减小了对准误差造成的颜色失真。所述荧光层26同样可采用磷粉等发光材料，当受到电子轰击时可发出可见光。
优选地，相邻发射体224之间可设置一绝缘间隔体29，用以隔绝相邻的发射体224，并可协助发射体224支撑所述荧光层26。该绝缘间隔体29可采用聚合物等绝缘材料制成。
本实施例的场发射显示器20制造方法类似于第一实施例所提供的制造方法，不同之处主要在于阴极22及荧光层26的形成步骤。
本实施例中阴极22的形成步骤具体可包括下列制程：首先采用与第一实施例的导电基底122同样的形成方法(如薄膜沉积法或涂敷法等)，形成一导电基底222在绝缘支撑基底21表面，然后在一具有预定图案的模板的掩罩下，采用与第一实施例的发射体124同样的形成方法(如薄膜沉积法或涂敷法等)，形成阵列式或点阵式排布的具有相应图案的包含多个发射体224的发射层。与第一实施例相同，可在导电材料制成的支撑基底21的表面直接生长阵列式或点阵式排布的发射体224，如采用化学气相沉积法直接在所述支撑基底21的表面生长碳纳米管阵列，即形成阴极22。
所述荧光层26的形成步骤具体可包括下列制程：先将预定的荧光层26形成在一承载基底(如压敏胶)上，再将该承载基底上的荧光层26贴至所述包含多个发射体224的发射层上，然后将承载基底揭掉即可。也可采用前述相同图案的模板掩罩下，采用与第一实施例的荧光层16同样的形成方法(如薄膜沉积法或涂敷法等)，形成荧光层26在多个发射体224表面上。
另外，当相邻发射体224之间设置绝缘间隔体29时，还包括绝缘间隔体29的形成，然后再形成荧光层26。所述绝缘间隔体29的形成具体可采用先涂敷液态绝缘间隔体29在多个发射体224之间，再采用如蚀刻或配合光罩进行曝光等方法去除可能附著在发射体224表面的液态绝缘间隔体29，然后固化即可。也可在一具有与前述预定图案互补的负图案模板的掩罩下，通过薄膜沉积法或涂敷法等形成具有相应负图案的绝缘间隔体29。然后，将所述荧光层26直接形成在绝缘间隔体29层及包含多个发射体224的发射层上。
请参阅图5，为本发明第三实施例提供的场发射显示器30，该场发射显示器30基本结构类似于第二实施例中的场发射显示器20，主要包括一支撑基底31，一阴极32，一阳极34，一透明基底35，一荧光层36，绝缘间隔体39，以及多个侧壁38。阴极32包括一导电基底322和阵列式或点阵式排布的多个发射体324。其中，导电基底322同样为可选层。两实施例不同之处主要在于荧光层36被分割成多个单独的荧光单元，每个荧光单元分别对应形成在一发射体324面对所述阳极34的表面上。
本实施例的场发射显示器30制造方法类似于第二实施例所提供的场发射显示器20制造方法，不同之处主要在于荧光层36的形成步骤。
所述荧光层36的形成步骤具体可包括下列制程：在一具有类似于形成发射体224或324所用的模板的掩罩下，采用与第一、第二实施例相同的荧光层形成方法(如薄膜沉积法或涂敷法等)，形成与多个发射体324一一对应的多个荧光单元，即形成所述荧光层36。
请参阅图6，为本发明第三实施例提供的场发射显示器30形变状态图。当阴极32和阳极34受外力或内部应力等作用而变形或者折叠时，由于所述荧光层36与阴极32的发射体324准确地结合在一起，所述荧光层36的每个荧光单元仍与对应的发射体324相连，使得变形或者折叠后，每个荧光单元仍与各发射体324一一对应，各发射体324发出的电子仍按预定设计对准荧光层36中相应荧光单元，从而便于色彩保真，避免变形或者折叠后造成的颜色错误现象发生。显然地，与本实施例相同，第一、第二实施例中的场发射显示器10以及场发射显示器20同样具有以上优点。
此外，各实施例还可依次在所述荧光层上形成一绝缘层及一栅极层。各发射体也可依实际需要设计成其他形状，如锥形、圆台形或细小的柱形等。阴极与阳极的间隔距离也可变化，以适应不同分辨率或显示效果。各实施例的场发射显示器可应用于照明光源、场发射平板显示器、交通指示灯、广告显示面板或电子枪等场发射电子源装置。
而且，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，这些依据本发明精神所做的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围之内。

Claims (14)

1.一种场发射显示器，其包括：一支撑基底；一阴极，形成在该支撑基底的表面；一透明基板，其是以面对所述支撑基底形成有阴极的表面的方式设置，并与阴极间隔形成一真空空间；一阳极，形成在所述透明基板面对阴极的表面上；其特征在于，所述阴极上面对阳极的表面形成有一荧光层。
2.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述支撑基底为一导电基底，所述阴极包括至少一发射体形成在所述导电基底上。
3.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述支撑基底为一绝缘基底，所述阴极包括一导电基底形成在所述绝缘基底上以及至少一发射体，该至少一发射体形成在导电基底面对阳极的表面上。
4.如权利要求2或3所述的场发射显示器，其特征在于，所述荧光层为一连续的整体层，其形成在所述至少一发射体的面对阳极的表面上。
5.如权利要求2或3所述的场发射显示器，其特征在于，所述荧光层分为至少一荧光单元，每个荧光单元形成在相应一发射体面对阳极的表面上。
6.如权利要求2或3所述的场发射显示器，其特征在于，所述至少一发射体为阵列式或点阵式排布的多个发射体。
7.如权利要求2或3所述的场发射显示器，其特征在于，所述发射体材料选自碳纳米管、碳纤维、石墨碳、金刚石、碳化硅或金属。
8.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述支撑基底和透明基板均包含可变形材料。
9.如权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于，所述阴极和阳极为添加有可变形材料的铟锡氧化物导电膜或金属层。
10.一种场发射显示器的制造方法，其包括下列步骤：
提供一支撑基底；
形成一阴极在所述支撑基底的表面；
形成一荧光层在所述阴极表面；
提供一透明基底；
形成一阳极在所述透明基底面对所述阴极的表面；
将形成有阳极的透明基底与形成有阴极及荧光层的支撑基底密封形成一真空空间，密封时保持阳极与荧光层处于面对的位置。
11.如权利要求10所述的场发射显示器的制造方法，其特征在于，所述阴极的形成方法包括步骤：直接在该支撑基底上形成至少一发射体。
12.如权利要求10所述的场发射显示器的制造方法，其特征在于，所述阴极的形成方法包括步骤：形成一导电基底在支撑基底表面，再在该导电基底上形成至少一发射体。
13.如权利要求11或12所述的场发射显示器的制造方法，其特征在于，所述荧光层、阳极以及形成阴极的各步骤中的形成方法选自薄膜沉积法、涂敷法。
14.如权利要求11或12所述的场发射显示器的制造方法，其特征在于，所述荧光层、阳极以及形成阴极的各步骤中的形成方法选自化学气相沉积法、溅镀法、光阻制程法、丝网印刷法。
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碳纳米管场发射显示器的研究进展. 朱长纯，刘兴辉.发光学报，第26卷第5期. 2005
碳纳米管场发射显示器的研究进展. 朱长纯，刘兴辉.发光学报，第26卷第5期. 2005 *

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