CN101335175B - 场发射像素管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种场发射像素管。所述的场发射像素管包括壳体、分别设置在壳体两端的阳极与阴极，所述阴极包括碳纳米管线，所述场发射像素管还包括屏蔽极，所述屏蔽极环绕所述碳纳米管线设置。所述场发射像素管中，屏蔽极可以屏蔽阳极的高电压，降低碳纳米管线表面电场强度，使碳纳米管线在高电压下可保持小的发射电流，符合理想的场发射像素管的工作条件。

Description

场发射像素管
技术领域
本发明涉及一种场发射元件，尤其涉及一种场发射像素管。
背景技术
场发射电子源以及利用该电子源轰击荧光物质而发光之场发射发光技术已经在场发射平面显示器领域得到应用。这种场发射技术是在真空环境下，利用外加电场作用将尖端的电子激发出来。在传统场发射电子源中，一般采用微细钼金属尖端、硅尖端作为电子发射端，随着纳米技术的发展，还采用碳纳米管作为电子发射端。
碳纳米管线(CNT yarn)具有优良的场发射性能，在较低的阳极电压下就具有较大的发射电流，然而这一优点在场发射像素管中却是缺点。因为场发射像素管的工作原理是电子轰击荧光粉发光，而荧光粉的最佳工作条件是高电压、小电流。在低电压、大电流的条件下工作会严重降低荧光粉的发光效率和寿命。
有鉴于此，有必要提供一种可在高电压、小电流条件下工作的碳纳米管线场发射像素管。
发明内容
以下将以实施例说明一种可在高电压、小电流条件下工作的碳纳米管线场发射像素管。
一种场发射像素管，其包括壳体、分别设置在壳体两端的阳极与阴极，所述阴极包括碳纳米管线，所述场发射像素管还包括屏蔽极，所述屏蔽极环绕所述碳纳米管线设置。
所述的场发射像素管在工作时，阴极与屏蔽极上接低电位，阳极接高电位。由于屏蔽极可以屏蔽阳极的高压，其可以显著降低碳纳米管线表面的电场强度，场发射像素管的直径越小，则这种屏蔽效应越明显。由于碳纳米管线表面的电场强度较低，因此其发射电流降低，但是其工作电压却很高。符合场发射像素管的理想工作条件，具有好的发射效果与长的使用寿命。
附图说明
图1是第一实施例的场发射像素管结构的剖面示意图。
图2是第二实施例的场发射像素管结构的剖面示意图。
具体实施方式
参阅图1，第一实施例的场发射像素管100包括壳体10、阴极11、阳极12、荧光层13及屏蔽极14。
壳体10具有一出光部102。壳体10由绝缘材料如石英、玻璃、陶瓷、塑料等制成。其可为中空的圆柱体、长方体、立方体、多棱柱体等。出光部102的光出射面可为平面也可为对光线具发散或会聚作用的曲面。壳体10内被抽成真空状态。优选的，为了使壳体10内的真空度得以保持，可在壳体10内添加吸气剂(图未示)，如蒸散型吸气剂金属膜。吸气剂可采用蒸镀的方式在壳体密封前形成在壳体10的内壁上。
阴极11与阳极12位于壳体10内，并相对设置于壳体10的两端。其中阳极设置在靠近壳体10出光部102的一端。阴极11包括支撑体111及设置在支撑体111上的碳纳米管线112，支撑体111一端位于壳体10内，另一端延伸至壳体10外，用于连接电源(图未示)。碳纳米管线112设置于支撑体111位于壳体内的一端上。支撑体112为导电材料，支撑体111为碳纳米管线112提供支撑并将碳纳米管线112电连接到电源上。
碳纳米管线112可包括多根相互之间基本平行的碳纳米管，碳纳米管可为单壁碳纳米管或多壁碳纳米管。当然也可以采用碳纳米管胶线结构。多根碳纳米管之间靠范德华力连接在一起。碳纳米管线112的长度可为0.1毫米至10毫米，直径可为1微米至1毫米。碳纳米管线112可以通过导电胶如银胶粘接在支撑体111上，或者将碳纳米管线112熔接在支撑体111上。在将碳纳米管线112连接到支撑体111上之前，可将碳纳米管线112浸泡在溶剂如乙醇内，然后在真空中通电流进行热处理，使溶剂挥发。经过如此处理的碳纳米管线112的导电性及机械强度都得到了加强。
阳极12可为透明的导电薄膜如氧化铟锡薄膜或电子易于穿透的导电薄膜如铝膜。当阳极12采用透明的导电薄膜时，荧光层13可设置在阳极12面向阴极11的一侧上。当阳极12采用电子易于穿透的导电薄膜时，荧光层13可设置在壳体10内壁上，或者设置在阳极12背离阴极11的一侧上，还可以填充在阳极12与壳体10之间。本实施例中，阳极12为铝膜，荧光层13设置在阳极12背离阴极11的一侧上。荧光层可为白色荧光粉或彩色荧光粉如红色荧光粉、蓝色荧光粉或绿色荧光粉。
本实施例当中，屏蔽极14为环状电极，其可粘接在壳体10的外壁上，并且环绕碳纳米管线112发射出的电子的飞行路径设置。在外加电场的作用下，碳纳米管线112发射的电子从阴极11飞向阳极12并穿透阳极12轰击荧光层13，使荧光层13发光。即电子的飞行方向大体沿壳体的中心轴的方向前进。因此屏蔽极14环绕壳体10的中心轴设置即可，优选的，屏蔽极14与壳体10形状一致，且与壳体10同轴设置。
请参阅图2，第二实施例的场发射像素管200与第一实施例的场发射像素管100相似，不同之处在于，屏蔽极24为设置在壳体20内壁或外壁上的筒状导电薄膜。屏蔽极24可由金、银、铜或铝等导电率高的金属形成。优选的，屏蔽极24为金膜。屏蔽极24可以采用溅镀或蒸镀的方法形成。当屏蔽极24设置在壳体20内壁上时，须在壳体20封闭之前形成。
以上各实施例的场发射像素管在工作时，阴极与屏蔽极上接低电位，阳极接高电位。由于屏蔽极可以屏蔽阳极的高压，其可以显著降低碳纳米管线表面的电场强度，场发射像素管的直径越小，由于屏蔽极离阴极的距离越近，这种屏蔽效应越明显。由于碳纳米管线表面的电场强度较低，因此其发射电流降低，但是其工作电压却很高。符合场发射像素管的理想工作条件，具有好的发射效果与长的使用寿命。
另外，由于屏蔽极与阴极同为低电位，屏蔽极对于碳纳米管线发射出的电子具有排斥作用，且由于屏蔽极环绕碳纳米管线设置，其对电子的排斥作用使碳纳米管线发射出的电子束更加集中的飞向阳极，避免其飞向壳体10的内壁，从而提高电子的利用率，同时可避免在壳体内壁上产生X射线。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化。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 (10)

1.一种场发射像素管，其包括壳体、分别设置在壳体两端的阳极与阴极，所述阴极包括碳纳米管线，所述壳体一端设置有出光部，所述阳极对应所述出光部设置，其特征在于，所述场发射像素管还包括屏蔽极，所述屏蔽极环绕所述碳纳米管线设置于壳体表面。
2.如权利要求1所述的场发射像素管，其特征在于，所述屏蔽极为环状电极。
3.如权利要求1所述的场发射像素管，其特征在于，所述屏蔽极为导电薄膜。
4.如利利要求3所述的场发射像素管，其特征在于，所述导电薄膜为金膜、银膜、铜膜或铝膜。
5.如权利要求2或3所述的场发射像素管，其特征在于，所述屏蔽极与所述壳体同轴设置。
6.如权利要求1所述的场发射像素管，其特征在于，所述屏蔽极设置在所述壳体内表面或外表面上。
7.如权利要求1所述的场发射像素管，其特征在于，所述阴极包括支撑体，所述碳纳米管线设置在所述支撑体上。
8.如权利要求7所述的场发射像素管，其特征在于，所述碳纳米管线与所述支撑体之间采用导电胶粘接或者所述碳纳米管线一端熔接在所述支撑体上。
9.如权利要求1所述的场发射像素管，其特征在于，所述碳纳米管线的长度为0.1毫米至10毫米。
10.如权利要求1所述的场发射像素管，其特征在于，所述碳纳米管线的直径为1微米至1毫米。
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