TWI386966B

TWI386966B - 場發射顯示器

Info

Publication number: TWI386966B
Application number: TW97113309A
Authority: TW
Inventors: Peng Liu; Shou-Shan Fan; Liang Liu; Kai-Li Jiang
Original assignee: Hon Hai Prec Ind Co Ltd
Priority date: 2008-04-11
Filing date: 2008-04-11
Publication date: 2013-02-21
Also published as: TW200943359A

Description

場發射顯示器

本發明涉及一種場發射顯示器，尤其涉及一種大面積平面場發射顯示器。

奈米碳管(Carbon Nanotube,CNT)係一種新型碳材料，由日本研究人員Iijima於1991年發現，請參見"Helical Microtubules of Graphitic Carbon",S.Iijima,Nature,vol.354,p56(1991)。奈米碳管具有極大的長徑比(其長度於微米量級以上，直徑只有幾個奈米或幾十個奈米)，具有良好的導電導熱性能，並且還有很好的機械強度和良好的化學穩定性，這些特性使得奈米碳管成為一種優良的場發射材料。因此，奈米碳管於場發射裝置中的應用成為目前奈米科技領域的一個研究熱點。

場發射顯示器係繼陰極射線管(Cathode Ray Tube,CRT)顯示器、液晶顯示器、電漿顯示器之後，最具發展潛力的下一代新興顯示器。場發射顯示器與其他顯示器相比，具有更高的對比度、更廣的視角、更高的亮度、更低的能量消耗、更短的回應時間及更寬的工作溫度等優點，可適合作照明光源、平板顯示器及室外用的全色大螢幕顯示幕及各種廣告顯示面板等。

先前技術提供一種場發射顯示器100。請參考圖1及圖2，該場發射顯示器100包括：一透明基板110，複數個支撐體140，一絕緣基底130，玻璃基板110與絕緣基底130由複數個支撐體140間隔設置且真空封裝於一起。玻璃基板110面對絕緣基底130的表面形成有一金屬導電層116，一螢光粉層114，一濾光膜112。於絕緣基底130面對玻璃基板110的表面形成有複數個交叉設置的行電極134與列電極132。所述的複數個行電極134與複數個列電極132分別平行且等間隔的交叉設置於絕緣基底130表面，行電極134與列電極132交叉處設有絕緣層136。每兩個相鄰的行電極134與每兩個相鄰的列電極132形成一網格138，且每個網格138定位一個電子發射單元120。每一個電子發射單元120由一個陰極電極125、一個陽極電極126及覆蓋陰極電極125與陽極電極126的陰極發射體127組成。所述陰極電極125與陰極電極125對應的列電極132電連接，陽極電極126與陽極電極126對應的行電極134電連接，於所述陰極發射體127的中央形成有一個電子發射間隙124。所述陰極發射體127為一導電薄膜。

上述場發射顯示器於工作時，電子發射單元120的陰極電極125與陽極電極126之間的電壓由與之對應電連接的列電極132與行電極134控制，由於電子發射單元120的兩個電極之間的陰極發射體127中電子發射間隙124的寬度為奈米級，基於量子隧道效應的原理，電子發射間隙124於陰極電極125與陽極電積126之間的電壓作用下形成隧道電流(請參見，表面傳導電子發射顯示技術進展，液晶與顯示，V21,P226-231(2006))。於玻璃基板110表面的金屬導電層116上加一高電壓，使得金屬導電層116與絕緣基底130之間形成一強電場，隧道電流中的電子於該強電場的作用下轟擊到玻璃基板110表面的螢光層114上，從而實現發光顯示。

上述場發射顯示器100存於以下缺點：第一，陰極發射體127的發射間隙124的寬度非常小，造成所形成的隧道電流的電流強度很大，故，該場發射顯示器的能耗很大。第二，該場發射顯示器的螢光粉層114設置於玻璃基板110表面，由於發射間隙124中隧道電流的電流強度很大，故，隧道電流中的電子於透明基板110表面的金屬導電層116與絕緣基底130之間的電場的作用下，僅有少量的電子轟擊到透明基板110的螢光粉層114上，導致了螢光粉層114發光效率低。第三，由於製備工藝所限制，於採用包含金屬化合物的導電薄膜作為陰極發射體127製作的大面積場發射電子器件100中，各個電子發射間隙124的大小及位置不一，從而導致場發射顯示器的電子發射的整體均勻性較差。

有鑒於此，提供一種能耗低、螢光粉層發光效率高且電子發射性能穩定的大面積場發射顯示器實為必要。

一種場發射顯示器，其包括：一透明基板；複數個支撐體；一絕緣基底通過複數個支撐體與透明基板相對間隔設置；複數個行電極與列電極分別平行且等間隔設置於該絕緣基底上，該複數個行電極與複數個列電極相互交叉設置，每兩個相鄰的行電極與每兩個相鄰的列電極交叉構成一個網格，且行電極與列電極之間電絕緣；複數個像素單元，每個像素單元對應一個網格設置，每個像素單元包括一螢光粉層，間隔設置的一個陽極電極與一個陰極電極，及一個陰極發射體，該陽極電極和陰極電極分別與相應行電極與列電極電連接，該陰極發射體一端與相應陰極電極電連接；其中，所述螢光粉層設置於相應陽極電極表面。

相較於先前技術，所述的場發射顯示器，由於螢光粉層設置於陽極電極表面，陽極電極與陰極電極間隔設置於絕緣基底表面，使得陰極發射體發射的電子大部分準確轟擊到陽極表面的螢光粉層上，從而大大提高了螢光粉層的發光效率。

以下將結合附圖詳細說明本技術方案的場發射顯示器。

請參閱圖3及圖4，本技術方案實施例提供一種場發射顯示器200，其包括：一透明基板210；複數個支撐體240；一絕緣基底230通過所述複數個支撐體240與透明基板210相對且真空間隔設置；複數個像素單元220設置於該絕緣基底230上；及複數個行電極234與複數個列電極232交叉設置於該絕緣基底230面對透明基板210的表面。該複數個行電極234相互平行且每兩個相鄰的行電極234之間的間隔相等，該複數個列電極232相互平行且每兩個相鄰的列電極232之間的間隔相等，於行電極234與列電極232交叉處由一絕緣層236隔離，以防止短路。每兩個相鄰的行電極234與每兩個相鄰的列電極232形成一網格結構238，且每個網格結構238定位一個像素單元220。

所述的複數個像素單元220對應設置於上述網格結構238中，且每個網格結構238中設置一個像素單元220，該複數個像素單元220於絕緣基板上形成顯示矩陣。每個像素單元220包括：一陽極電極226與一螢光粉層228，一陰極電極225，及一陰極發射體227。該陽極電極226與陰極電極225對應且間隔設置，且陽極電極226與陰極電極225分別與相應行電極234與列電極232電連接。該螢光粉層228覆蓋於相應陽極電極226表面。該陰極發射體227設置於陽極電極226與陰極電極225之間，且，陰極發射體227一端與所述陰極電極225電連接，另一端指向相應陽極電極226。該陰極發射體227與絕緣基底230間隔設置或設置於絕緣基底230上。為了獲得更均勻的電子發射性能，本實施例中，同一行的像素單元220中的陽極電極226與同一行電極234電連接，同一列的像素單元220中的陰極電極225與同一列電極232電連接。

所述的透明基板210採用透明材料如玻璃等構成，並製成平板形狀。該透明基板210的大小與厚度不限，本技術領域的技術人員可以根據需要進行選擇。

所述的支撐體240為長方體絕緣材料，如塑膠、玻璃、陶瓷等。支撐體240的厚度應大於行電極234及列電極232的厚度，當透明玻璃基板210的面積增大時，可以於絕緣基底230上平行等間隔設置複數個支撐體240。本實施例中，支撐體240的優選厚度為10微米~2毫米，寬度為30微米~100微米。

所述的絕緣基底230為一絕緣基板，如玻璃基板，塑膠基板等。絕緣基底230大小與厚度不限，本領域技術人員可以根據實際需要進行選擇。本實施例中，絕緣基底230優選為一玻璃基板，其厚度為大於1毫米，邊長大於1厘米。

所述的複數個行電極234與複數個列電極232為一導電體，如金屬層等。本實施例中，該複數個行電極234與複數個列電極232優選為採用導電漿料印製的平面導電體，且該複數個行電極234與複數個列電極232的行距和列距為300微米~500微米。該行電極234與列電極232的寬度為30微米~100微米，厚度為10微米~50微米。本實施例中，該行電極234與列電極232的交叉角度為10度到90度，優選為90度。本實施例中，通過絲網印刷法將導電漿料印製於絕緣基底230上製備行電極234與列電極232。該導電漿料的成分包括金屬粉、低熔點玻璃粉和黏結劑。其中，該金屬粉優選為銀粉，該黏結劑優選為松油醇或乙基纖維素。該導電漿料中，金屬粉的重量比為50~90%，低熔點玻璃粉的重量比為2~10%，黏結劑的重量比為10~40%。

所述的陰極電極225與陽極電極226為一導電體，如金屬層等。本實施例中，該陰極電極225與陽極電極226為一平面導電體，其尺寸依據網格238的尺寸決定。該陰極電極225和陽極電極226直接與上述列電極232和行電極234連接，從而實現電連接。陰極電極225與陽極電極226的長度為10微米~1毫米，寬度為1微米~100微米，厚度為1微米~100微米。本實施例中，陰極電極225與陽極電極 226的長度優選為150微米，寬度優選為50微米，厚度優選為50微米。本實施例中，該陰極電極225與陽極電極226的材料為導電漿料，通過絲網印刷法印製於絕緣基底230上。該導電漿料的成分與上述電極引線所用的導電漿料的成分相同。

所述的螢光粉層228設置於相應陽極電極226的表面，該螢光粉層228的材料包括高壓螢光粉及低壓螢光粉。該螢光粉層228可以採用沈積法或塗敷法設置於所述陽極電極226的表面。該螢光粉層228厚度為5微米~50微米。

所述的陰極發射體227包括一個電子發射體223或複數個平行且等間隔排列的電子發射體223，如：矽線、單根碳纖維或奈米碳管長線等。該陰極發射體227一端與陰極電極225的電連接方式可以為通過一導電膠電連接，也可以通過分子間力或者其他方式實現。所述每個電子發射體223包括一電子發射端229，該電子發射端229為電子發射體223遠離陰極電極225的一端。該電子發射端229與陽極電極226之間的距離為1微米~200微米。該電子發射體223的長度為200微米~400微米，且相鄰的電子發射體223之間的間距為1奈米~100奈米。請參閱圖3，本實施例中，陰極發射體227包括複數個平行排列的奈米碳管長線，每個奈米碳管長線為一個電子發射體223。採用複數個平行排列的奈米碳管長線作為陰極發射體227時，每個奈米碳管長線的一端與陰極電極225電連接，另一端指向陽極電極226，作為電子發射體223的電子發射端229。該電子發射端229與陽極電極226之間的距離為1微米 ~100微米。該奈米碳管長線的長度為200微米~300微米，且相鄰的奈米碳管長線之間的間距為1奈米~50奈米。該奈米碳管長線中包括複數個首尾相連且擇優取向排列的奈米碳管束，相鄰的奈米碳管束之間通過凡德瓦爾力連接。該奈米碳管束中包括複數個平行且緊密排列的奈米碳管。所述奈米碳管長線中的奈米碳管為單壁、雙壁或多壁奈米碳管。所述奈米碳管的長度範圍為10微米~100微米，且奈米碳管的直徑小於15奈米。所述陰極發射體227中的電子發射體223由於具有較大的長徑比，因而具有較好的電子發射特性，從而使得該陰極發射體227的發射效率較高。

所述的像素單元220還可以進一步包括一固定電極221，該固定電極221設置於相應陰極電極225之上，其作用為將陰極發射體227固定於該陰極電極225之上，且該固定電極221為可選部件。本實施例中，所述固定電極221的材料與所述陽極電極226的材料相同，可以用絲網印刷法把該固定電極221設置於相應陰極電極225上，從而將該陰極發射體227固定於所述陰極電極225之上。

本實施例的大面積場發射顯示器200於工作時，通過於絕緣基板230上的行電極234與列電極232上分別連接驅動電路的掃描電極與訊號電極，當掃描電極與訊號電極同時接通時，對應像素單元220內的陰極電極225與陽極電極226之間將會形成電勢差，從而電子通過與陰極電極225電連接的陰極發射體227的電子發射端229發射出來並轟擊到陽極電極226表面的螢光粉層228上，由於陰極發射體227的電子發射端229與陽極電極226間隔設置並指向陽極電極226，使得電子大部分準確轟擊到螢光粉層228上，從而大大提高了螢光粉層的發光效率。本實施例的大面積場發射顯示器200中，複數個陰極發射體227之間的行距與列距相等，且每個陰極發射體227遠離陰極電極255的一端與陽極電極256之間的間隔相等，每個陰極發射體227包括複數個平行且等間隔設置的電子發射體223，故，發射的電子整體均勻性好。另外，該大面積場發射顯示器200中，於相同的驅動電壓下，陰極發射體227的電子發射端229與陽極電極226具有較大間隔，使得發射電流的電流強度較小，從而使得該大面積場發射顯示器200能耗較低。

另外，本領域技術人員還可於本發明精神內做其他變化，當然，這些依據本發明精神所做的化，都應包含於本發明所要求保護的範圍之內。

100,200‧‧‧場發射顯示器

110,210‧‧‧透明基板

114,228‧‧‧螢光粉層

120‧‧‧電子發射單元

124‧‧‧電子發射間隙

125,225‧‧‧陰極電極

126,226‧‧‧陽極電極

127,227‧‧‧陰極發射體

130,230‧‧‧絕緣基底

132,232‧‧‧列電極

134,234‧‧‧行電極

136,236‧‧‧絕緣層

138,238‧‧‧網格

140,240‧‧‧支撐體

220‧‧‧像素單元

221‧‧‧固定電極

223‧‧‧電子發射體

229‧‧‧電子發射尖端

圖1為先前技術中的場發射顯示器的側視圖。

圖2為先前技術中的場發射顯示器的俯視圖。

圖3為本技術方案實施例的場發射顯示器的俯視圖。

圖4為本技術方案實施例的場發射顯示器的側視圖。

210‧‧‧透明基板

220‧‧‧像素單元

221‧‧‧固定電極

225‧‧‧陰極電極

226‧‧‧陽極電極

227‧‧‧陰極發射體

229‧‧‧電子發射端

230‧‧‧絕緣基底

240‧‧‧支撐體

Claims

一種場發射顯示器，其包括：一透明基板；複數個支撐體；一絕緣基底通過所述複數個支撐體與透明基板相對間隔設置；複數個行電極與列電極分別平行且等間隔設置於該絕緣基底上，該複數個行電極與複數個列電極交叉設置，每兩個相鄰的行電極與每兩個相鄰的列電極交叉構成一個網格，且行電極與列電極之間電絕緣；複數個像素單元，每個像素單元對應一個網格設置，每個像素單元包括一個螢光粉層，一個陽極電極與一個陰極電極間隔設置於所述絕緣基底，及一個陰極發射體，該陽極電極和陰極電極分別與相應行電極與列電極電連接，該陰極發射體一端與相應陰極電極電連接；其改良在於，所述的螢光粉層設置於相應陽極電極表面。
如申請專利範圍第1項所述的場發射顯示器，其中，所述陰極發射體的另一端與相應陽極電極間隔設置並指向該陽極電極，且所述陰極發射體的另一端與所述陽極電極之間的間距為1微米~200微米。
如申請專利範圍第1項所述的場發射顯示器，其中，所述陰極發射體與絕緣基底間隔設置或設置於絕緣基底上，且該陰極發射體包括一個電子發射體或複數個平行且等間隔排列的電子發射體。
如申請專利範圍第3項所述的場發射顯示器，其中，所述電子發射體之間的間距為1奈米~100奈米。
如申請專利範圍第3項所述的場發射顯示器，其中，所述電子發射體包括矽線、單根碳纖維或奈米碳管長線。
如申請專利範圍第5項所述的場發射顯示器，其中，所述奈米碳管長線包括複數個首尾相連且擇優取向排列的奈米碳管束，且相鄰奈米碳管束之間通過凡德瓦爾力連接。
如申請專利範圍第6項所述的場發射顯示器，其中，所述的奈米碳管束包括複數個平行且緊密排列的奈米碳管。
如申請專利範圍第7項所述的場發射顯示器，其中，所述奈米碳管為單壁奈米碳管，雙壁奈米碳管或多壁奈米碳管。
如申請專利範圍第8項所述的場發射顯示器，其中，所述奈米碳管的長度為10微米~100微米，且直徑小於15奈米。
如申請專利範圍第1項所述的場發射顯示器，其中，所述行電極與列電極交叉處設置有一絕緣層。
如申請專利範圍第1項所述的場發射顯示器，其中，所述複數個像素單元對應網格設置成陣列，且設置於同一行的像素單元的陽極電極與同一個行電極電連接，設置於同一列的像素單元的陰極電極與同一個列電極電連接。
如申請專利範圍第1項所述的場發射顯示器，其中，所述的像素單元進一步包括一固定電極，該固定電極設置於相應陰極電極之上。
如申請專利範圍第1項所述的場發射顯示器，其中，所述的螢光粉層的材料為低壓螢光粉或高壓螢光粉，且厚度為5微米~50微米。