CN1953135A - 电子发射显示装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种电子发射显示装置，其构造有：第一基底和第二基底，互相面对；阴极，形成在第一基底上；电子发射区，与阴极电连接；红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层，形成在第二基底的面对第一基底的表面上。各阴极构造有：第一电极，具有以同一尺寸布置在限定在第一基底上的对应的单位像素处的开口部分；第二电极，与第一电极隔开并在开口部分内；电阻层，设置在第一电极和第二电极之间，以使第一电极和第二电极互相电连接。将对应于红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的第一电极和第二电极之间的距离设成与对应的红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的发光效率成比例。

Description

电子发射显示装置

技术领域

本发明涉及一种电子发射显示器，具体地讲，涉及一种校正红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层之间发光效率和亮度的差异的电子发射显示器。

背景技术

通常，电子发射元件根据电子源的种类分为使用热阴极的第一类和使用冷阴极的第二类。

使用冷阴极的第二类电子发射元件有场发射阵列(FEA)型、表面传导发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型和金属-绝缘体-半导体(MIS)型。

FEA型电子发射元件通常构造有电子发射区、阴极和栅电极，阴极和栅电极作为用于控制来自电子发射区的电子的发射的驱动电极。电子发射区由功函数低或宽高比高的材料制成。当在真空气氛下，向由这种材料制成的电子发射区施加电场时，电子易于从这些电子发射区发射。

在电子发射显示装置中，电子发射元件的阵列布置在电子发射显示装置的第一基底上。发光单元形成在构造有荧光层和阳极的第二基底上，其中，第二基底与第一基底组装在一起，从而形成电子发射显示装置。

在电子发射显示装置中，将红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层设置给相应的像素，并控制荧光层的发光，从而在相应的像素处显示期望颜色的图像。通过改变由与相应的荧光层对应的电子发射区发射的电子的数量来控制红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的发光。

即使相同数量的电子与红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层相撞，由于制成红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的材料的特性不同，所以各荧光层的发光效率和亮度也互不相同。

例如，为了显示白色图像，红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层应该发射相同量的光。为此，从对应于红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的电子发射区发射相同数量的电子，这些电子撞击相应的荧光层。然而，由于红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层之间的发光效率和亮度的差异，导致红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层发射的光的量不同，所以在相关的像素处没有获得期望的白色图像。因而，这个问题劣化了电子发射显示器的屏幕显示质量。

为了解决这个问题，当前已经建议，应当从驱动电路方面控制与相应的荧光层对应的电子发射的量，以校正不同颜色的荧光层之间的发光效率和亮度的差异。然而，这个建议使驱动电路结构变得复杂。

发明内容

因此，本发明的一个目的在于提供一种改进的电子发射显示装置。

本发明的另一目的在于提供一种电子发射显示装置，它校正不同颜色的荧光层之间的发光效率和亮度的差异，并简化了驱动电路结构。

通过构造有以下特征的电子发射显示装置可实现这些和其它目的。

根据本发明的一方面，一种电子发射显示器构造有：第一基底和第二基底，互相面对；阴极，形成在第一基底上；电子发射区，电连接到阴极；红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层，形成在第二基底的面对第一基底的表面上。各阴极构造有：第一电极，具有以同一尺寸布置在限定在第一基底上的对应的各单位像素处的开口部分；第二电极，形成在第一电极的各开口部分内，并与第一电极隔开；电阻层，设置在第一电极和第二电极之间，以使第一电极和第二电极互相电连接。将对应于红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的第一电极和第二电极之间的距离设成与对应的红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的发光效率成比例。

当分别用E_R、E_G和E_B表示红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的发光效率，分别用G_R、G_G和G_B表示对应于红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的第一电极和第二电极之间的距离时，将E_R、E_G和E_B的值及G_R、G_G和G_B的值设成同时满足下列条件：

E_G＞E_R＞E_B    (1)，

G_G＞G_R＞G_B    (2)。

具体地讲，可将E_R、E_G和E_B的值及G_R、G_G和G_B的值设成满足下列条件：

E_R∶E_G∶E_B＝G_R∶G_G∶G_B。

第二电极能够接触电极发射区，第一电极环绕第二电极。

附图说明

通过下面参照附图进行的详细描述，本发明的更全面的理解及其所附的优点将变得清楚，同时也更易于理解，在附图中相同的标号表示相同或相似的组件，其中：

图1是根据本发明的原理构造为实施例的电子发射显示器的局部剖视图；

图2是构造为图1中示出的实施例的电子发射显示器的局部俯视图；

图3是根据本发明的原理构造为另一实施例的电子发射显示器的局部剖视图。

具体实施方式

以下，将参照附图更充分地描述本发明，附图中示出了本发明的优选实施例。

图1是根据本发明的原理构造为第一实施例的电子发射显示装置的局部剖视图，图2是由图1示出的电子发射显示装置的局部俯视图。

如图1和图2中所示，电子发射显示装置100构造有平行地彼此面对并彼此隔开的第一基底2和第二基底4。通过密封构件(未示出)在第一基底2和第二基底4的周边将第一基底2和第二基底4相互密封，以形成真空密封的容器26，对容器26抽真空以达到近似10^-6托(Torr)的真空度，从而构造真空容器26。

电子发射元件包括电子发射区12、阴极6和栅电极10。电子发射区12电连接到阴极6。电子发射元件的阵列布置在第一基底2的面对第二基底4的表面3上，以形成电子发射单元。发光单元包括荧光层18，阳极22形成在第二基底4的面对第一基底2的表面5上。

将具有电子发射单元的第一基底2和具有发光单元的第二基底4互相组装在一起，以形成电子发射显示装置100。

上述结构的真空容器26可应用于FEA型、SCE型、MIM型、MIS型和其它类型的电子发射显示装置。下面将以FEA型电子发射显示装置为例并进行具体地说明。

在第一基底2的方向上(在图2的y轴方向上)多个阴极6在第一基底2上呈条状形成图案。

第一绝缘层8形成在第一基底2的整个表面区域上，使得第一绝缘层8覆盖阴极6。栅电极10在第一绝缘层8上呈条状形成图案，并垂直于阴极6(在图2的x轴方向上)延伸。

阴极6和栅电极10形成交叉区28，交叉区28作为单位像素28来操作。电子发射区12与单位像素28对应地形成在阴极6上。

在该实施例中，阴极6构造有第一电极61、第二电极62和电阻层63。

第一电极61具有以同一尺寸设置在各单位像素28处的开口部分611。岛状的第二电极62在各开口部分611内形成，使得第二电极62与第一电极61隔开。在x轴方向上和在y轴方向上第一电极61和第二电极62之间的距离由于各单位像素28而有所差异，随后将进行详细的说明。

第一电极61和第二电极62可由金属材料例如铬(Cr)制成。可选择地，第一电极61和第二电极62可以由透明的导电材料制成。

电阻层63设置在第一电极61和第二电极62之间，以使这两个电极互相电连接。为了使沿着阴极6的压降最小化，电阻层63可由电阻材料制成。电阻层63可由特定电阻率在大约10,000Ωcm和大约100,000Ωcm之间的材料制成，并且共同承受高于导电材料基阴极61和62的电阻的电阻。例如，电阻层63可由p型或n型掺杂的非晶硅(Si)制成。

第一开口部分81和第二开口部分101分别形成在第一绝缘层8和栅电极10上，以暴露第一基底2上的电子发射区12。即，电子发射区12放置在第一绝缘层8的第一开口部分81和栅电极10的第二开口部分101内的阴极6上。在该实施例中，电子发射区12、第一开口部分81和第二开口部分101为平坦的圆形(planar circularly shaped)，但是电子发射区12、第一开口部分81和第二开口部分101并不局限于这种形状。

电子发射区12由在真空气氛下被施加电场时发射电子的材料制成，例如由含碳材料和纳米(nm)级材料制成。即，电子发射区12可由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀(富勒烯)、硅纳米线或这些材料的组合制成。可选择地，电子发射区12可由主要基于钼(Mo)或硅(Si)的尖头顶端结构(sharp-pointed tip structure)制成。

电子发射区12可以以多种方式布置在各单位像素28处，其中一个示例示出在图2中。多个电子发射区12可互相隔开，并串联布置在阴极6或栅电极10的纵向方向上，例如在阴极6的纵向方向上，即在y轴方向上。当然，电子发射区12在各单位像素28中的排列并不局限于这种排列，可以以各种方式改变。

第二绝缘层14和聚焦电极16依次形成在栅电极10上。第二绝缘层14放置在聚焦电极16的下方，并形成在第一基底2的整个表面区域上，使得第二绝缘层14覆盖栅电极10，从而使栅电极10和聚焦电极16彼此绝缘。

第三开口部分141和第四开口部分161分别形成在第二绝缘层14和聚焦电极16上，以使电子束穿过。

聚焦电极16可具有与各电子发射区12对应的开口部分161，以使由各电子发射区12发射的电子分别聚焦，或者聚焦电极16可由具有与各单位像素28对应的开口部分161，以使由各单位像素28发射的电子共同聚焦。后者的情形将在图2中进行举例说明。

包括红色荧光层18R、绿色荧光层18G和蓝色荧光层18B的离散荧光层18间隔地形成在第二基底4的面对第一基底2的表面5上。黑层20设置在荧光层18R、18G和18R之间，以提高屏幕对比度。荧光层18R、18G和18B可分别与限定在第一基底2上的对应的单位像素对齐布置。

阳极22设置在荧光层18和黑层20上，并且由金属导电材料例如铝(Al)制成。阳极22从外部接收用于使电子束加速所需的高电压，使得荧光层18处于高电势态，从荧光层18向第一基底2辐射的可见光通过阳极22朝着第二基底4反射，从而增强了屏幕亮度。

可选择地，阳极22可由透明的导电材料例如氧化铟锡(ITO)制成。在这种情况下，透明阳极22设置在第二基底4和荧光层18之间。在可选择的实施例中，除了透明层之外还能够设置金属层，导电层用作阳极22，从而形成发光单元。

分隔件24布置在第一基底2和第二基底4之间，以在承受施加到真空容器26上的压力的同时，保持第一基底2和第二基底4之间的距离不变。

分隔件24被布置成与第一基底2侧部上的聚焦电极16相对应，并与第二基底4侧部上的黑层20的区域相对应，使得分隔件24不会阻挡荧光层18的区域。

在该实施例中，第一电极61和第二电极62之间的距离相对于对应的红色荧光层18R、绿色荧光层18G和蓝色荧光层18B而有所差异。

即，为了校正不同颜色荧光层18之间的发光效率的差异，设置与红色荧光层18R对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_R、与绿色荧光层18G对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_G、与蓝色荧光层18B对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_B，以与相应的荧光层18的发光效率成比例。

虽然根据各荧光层18R、18G或18B的组分的材料，对于不同的荧光层18发光效率有所不同，但是绿色荧光层18G的发光效率E_G是最高的，红色荧光层18R的发光效率E_R是第二最高的，蓝色荧光层18B的发光效率E_B是最低的。即，E_G＞E_R＞E_B。

例如，红色荧光层18R可由氧化物基化合物例如Y₂O₃:Eu制成，蓝色荧光层18B可由氧化物基化合物例如Y₂SiO₅:Ce制成，绿色荧光层18G可由硫化物基化合物例如ZnS:Cu制成。

当与产生较低发光效率的荧光层相比时，即使相同数量的电子与产生较高发光效率和较低发光效率的荧光层相撞，产生较高发光效率的荧光层也会发射较多量的可见光，并具有增强的亮度。因此，与对应于具有较低发光效率的荧光层的电子发射区相比，应当将与具有较高发光效率的荧光层对应的电子发射区设成发射较少量的电子。即，可通过控制由电子发射区发射的电子的数量来校正相应的荧光层之间的发光效率的差异。

在该实施例中，可通过改变第一电极61和第二电极62之间的距离来控制发射的电子的数量。即，可减小第一电极61和第二电极62之间的距离，用于增加电子发射的量，而增大第一电极61和第二电极62之间的距离，用于减少电子发射的量。

具体地讲，通过改变第二电极62的尺寸来控制第一电极61和第二电极62之间的距离。由于在第一电极61中形成用于各单位像素28的相同尺寸的开口部分611，所以第一电极61在单位像素之间大小是均匀的。相反，增大或减小设置在第一电极61的开口部分611内的第二电极62的宽度，从而控制第一电极61和第二电极62之间的距离。

这种结构是利用这样的原理制成的，即：第一电极61和第二电极62之间的距离与电阻层63的宽度成比例，电阻层63的宽度与电阻层63的电阻成比例，而电阻层63的宽度与在第一电极61和第二电流62之间流动的电流的量成反比。

基于以上原理，如图1和图2中所示，按照绿色荧光层18G、红色荧光层18R和蓝色荧光层18B的顺序逐渐减小与不同荧光层18对应的电极之间的距离。即，G_G＞G_R＞G_B。

此外，对于这些不同电极之间的距离，可将红色荧光层18R的发光效率E_R、绿色荧光层18G的发光效率E_G和蓝色荧光层18B的发光效率E_B之间的比设成等于与红色荧光层18R对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_R、与绿色荧光层18G对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_G和与蓝色荧光层18B对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_B之间的比。即，E_R∶E_G∶E_B＝G_R∶G_G∶G_B。

具体地讲，当红色荧光层18R和蓝色荧光层18B由氧化物基化合物制成，而绿色荧光层18G由硫化物化合物制成时，红色荧光层18R、绿色荧光层18G和蓝色荧光层18B的发光效率之间的比可设为3∶6∶1。即，E_R∶E_G∶E_B＝3∶6∶1。因此，与红色荧光层18R对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_R、与绿色荧光层18G对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_G和与蓝色荧光层18B对应的第一电极61和第二电极62之间的距离G_B之间的比也可设为3∶6∶1。即，G_R∶G_G∶G_B＝3∶6∶1。

在该实施例中，与第一电极61的宽度改变的情形相比，由于电流实际流经的第一电极61的有效宽度对于所有的阴极6是相同的，所以电流特性例如压降对于所有的阴极6也相对相同。

图3是根据本发明的原理构造为第二实施例的电子发射显示装置110的局部剖视图。在构造为本实施例的电子发射显示装置110中，电阻层73不仅使第一电极71和第二电极72相互连接，而且接触电子发射区12。因此，扩大了电子发射区12和阴极7之间的接触区域，从而增大了电子发射的量。

采用根据本发明的原理构造的结构，可控制阴极的电阻层的宽度，用以校正不同颜色的荧光层之间的发光效率和亮度的差异，从而提高屏幕显示质量，并且因为采用这种结构无需在驱动电路方面进行校正，所以简化了驱动电路结构。

虽然在上文中已经详细描述了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员应该清楚地明白，在此教导的基本发明构思的许多改变和/或修改仍将落入由权利要求限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (12)

1、一种电子发射显示装置，包括：

第一基底和第二基底，互相面对；

多个阴极，形成在所述第一基底上；

多个电子发射区，电连接到所述阴极；

多个红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层，形成在所述第二基底的面对所述第一基底的表面上，各阴极构造有第一电极、第二电极和电阻层，其中，所述第一电极具有以同一尺寸布置在限定在所述第一基底上的对应的单位像素处的开口部分，所述第二电极与所述第一电极隔开并设置在所述开口部分内，所述电阻层设置在所述第一电极和所述第二电极之间，以使所述第一电极和所述第二电极互相电连接，将对应于所述红色荧光层、所述绿色荧光层和所述蓝色荧光层的所述第一电极和所述第二电极之间的距离设成与所述对应的红色荧光层、绿色荧光层和蓝色荧光层的发光效率成比例。

2、如权利要求1所述的电子发射显示装置，当分别用E_R、E_G和E_B表示所述红色荧光层、所述绿色荧光层和所述蓝色荧光层的发光效率，分别用G_R、G_G和G_B表示对应于所述红色荧光层、所述绿色荧光层和所述蓝色荧光层的所述第一电极和所述第二电极之间的距离时，将E_R、E_G和E_B的值及G_R、G_G和G_B的值设成同时满足下列条件：

E_G＞E_R＞E_B    (1)，

G_G＞G_R＞G_B    (2)。

3、如权利要求2所述的电子发射显示装置，将E_R、E_G和E_B的值及G_R、G_G和G_B的值设成满足下列条件：

E_R∶E_G∶E_B＝G_R∶G_G∶G_B。

4、如权利要求3所述的电子发射显示装置，所述红色荧光层和所述蓝色荧光层由氧化物基化合物制成，所述绿色荧光层由硫化物基化合物制成。

5、如权利要求4所述的电子发射显示装置，所述G_R∶G_G∶G_B的比被设为3∶6∶1。

6、如权利要求5所述的电子发射显示装置，所述电阻层包含非晶硅。

7、如权利要求1所述的电子发射显示装置，所述第一电极和所述第二电极由金属材料制成。

8、如权利要求1所述的电子发射显示装置，所述第二电极接触所述电子发射区，所述第一电极环绕所述第二电极。

9、如权利要求8所述的电子发射显示装置，所述电阻层接触所述电子发射区。

10、如权利要求1所述的电子发射显示装置，所述第一电极由透明的导电材料制成。

11、如权利要求1所述的电子发射显示装置，所述电子发射区由选自于基本由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、富勒烯C₆₀和硅纳米线组成的组中的材料制成。

12、如权利要求1所述的电子发射显示装置，还包括设置在所述阴极上方的栅电极和聚焦电极，所述栅电极和所述聚焦电极彼此绝缘。

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