场发射显示器制造技术

本发明专利技术提供一种场发射显示器，解决电子束发散的问题。本发明专利技术的场发射显示器包括：互相间隔开的阴极和阳极，形成在阴极上的绝缘层，形成在绝缘层上的栅极，以及与阴极电连接的电子发射体；其中，对应于同一像素的电子发射体分布在该像素对应的栅极的两侧，并且对应于该像素的电子发射体的顶端靠近但低于该像素对应的栅极。电子发射体具有可发射电子的尖端，该尖端低于栅极的下表面。阴极和阳极之间间隔有绝缘侧壁，形成封闭空间；阳极表面形成有荧光层；电子发射体包括碳纳米管。这样，栅极具有发射电子和聚焦电子的双重作用，实现发射电子和控制电子发射方向的目的。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种冷发射电子的场发射装置，尤其涉及一种可以有效控制电子发射方向和聚焦电子的场发射显示装置。
技术介绍
场发射显示器是继阴极射线管(CRT)显示器和液晶(LCD)显示器之后，最具发展潜力的下一代新兴技术。相对于现有的显示器，场发射显示器具有显示效果好、视角大、功耗小以及体积小等优点，尤其是基于碳纳米管的场发射显示器，即碳纳米管场发射显示器(CNT-FED)，近年来越来越受到重视。碳纳米管是一种新型碳材料，其具有极优异的导电性能，以及几乎接近理论极限的尖端表面积(尖端表面积愈小，其局部电场愈集中，场增强因子愈大)，所以碳纳米管是已知最好的场发射材料，它具有极低的开启电场(大约2伏/微米)，可传输极大的电流密度，并且发射电流极稳定，因而非常适合做场发射显示器的发射体。随着碳纳米管生长技术的日益成熟，碳纳米管场发射显示器的研究已经取得一系列重要进展。一般而言，场发射显示器的结构可以分为二极型和三极型。所谓二极型即包括有阳极和阴极的场发射结构，这种结构由于需要施加高电压，而且均匀性以及电子发射难以控制，驱动电路成本高，基本上不适合高分辨率显示器的实际应用。三极型结构则是在二极型基础上改进，增加有栅极来控制电子发射，可以实现在较低电压条件下发出电子，而且电子发射容易通过栅极来精确控制。如图7所示，目前典型的三极型场发射装置，其包括一基底101，形成于基底101上的绝缘层102，形成于绝缘层102上的栅极103，其中绝缘层102和栅极103形成有穿孔104以供发射电子穿过，在穿孔104底端形成有发射电子的发射元件105，此处它也是阴极。另外，在栅极103上方间隔一定距离的位置是阳极106以及荧光层107。使用时，施加不同电压在阳极106、栅极103和阴极，电子即可从发射元件105发射出，并穿过穿孔104，然后在阳极106形成的电场作用下加速到达阳极106和荧光层107，激发荧光层107发出可见光。一般阳极106电压是几千伏，栅极106的电压为100伏左右。这种结构的场发射显示装置，发射的电子由于受两侧栅极103的电场作用，有一大部分电子110和111会发生较大角度的偏转，打到荧光层107以外的区域。而打到与发射元件105正对区域的中心位置的电子很少，这样就导致显示的像素点较大，难以适应高分辨率的平面显示；即使一小部分电子能够打到荧光层107的区域，也是打到边缘区域的电子多，打在中央位置的电子少，造成图像点中央暗，边缘亮的不良效果。请参见图8，为解决上述问题，Toshiba公司的研究人员Hironori Asai等人于2002年9月3日公告的美国专利第6,445,124号提出一种改进的结构，主要包括一基底211，一阴极层203形成在基底211上，绝缘层202和栅极201顺序形成在阴极层203上，并形成有穿孔，在穿孔的底端、阴极层203上形成有电子发射层207，用以发射电子。其改进之处在于，上述结构需符合L/S≥1，其中S是穿孔的直径，L是电子射出到达栅极201的最短距离，也即是电子发射层207与栅极201的最短距离。这种结构由于L需比较大，即电子发射层207的电子发射端与栅极201的距离较大，使得栅极201需很高电压才能够形成足够的电场作用将电子从电子发射层207拨出，所以不利于降低发射电压，也会提高该装置的电能消耗；另外，由于电子发射层207位于绝缘层202底端，电子发射点距离栅极201较远，发射出的电子很大部份被绝缘层202阻挡吸收(这一点也是这种结构能够减少横向扩散电子的原因)，所以发射电子的有效利用率很低，不可避免会影响图像的显示亮度。
技术实现思路
为解决现有技术的场发射显示器栅极发射电压高，以及由于电子发射体周围的栅极对电子发射产生扩散作用技术问题，本专利技术之目的在于提供一种场发射显示器，其可在低电压下容易发射电子，可以有效的控制发射电子的方向，将电子束聚焦到对应的像素区域，减小电子束斑点的宽度，实现高分辨率图像显示。为实现上述专利技术目的，本专利技术提供一种场发射显示器，其包括一绝缘基底；一阴极，形成在该绝缘基底的一表面；一栅极，形成在一绝缘层上并通过该绝缘层与阴极间隔开；一透明基板，其是以面对绝缘基底形成有阴极的表面的方式设置，并且通过周围的绝缘侧壁与阴极间隔开；一阳极，其形成在该透明基板面对阴极的表面；一荧光层形成在阳极的表面；以及形成在阴极上的多个电子发射体；其中，对应于同一像素的电子发射体分布在该像素对应的栅极的两侧，并且对应于该像素的电子发射体的顶端靠近但低于该像素对应的栅极。电子发射体选自碳纳米管，碳纤维，石墨碳，金刚石，或金属其中之一；电子发射体根部与阴极相连，最好垂直于阴极，其具有发射电子的顶端，该顶端靠近但低于栅极，也就是说，电子发射体位于栅极下面；绝缘层和栅极是垂直于阴极设置的。与现有技术相比，本专利技术具有如下优点由于电子发射体的顶端相距栅极的距离可以较小，所以，可以降低发射电子的开启电压；而且，由于栅极位于电子发射体的上方中央，这种结构可使栅极同时具有发射电子和聚焦电子的作用，也就是栅极的电场可以改变电子束运动的方向，使电子束打到荧光屏上的斑点变小，从而实现高分辨率的平面显示。附图说明图1是本专利技术场发射显示器实施例的结构示意图。图2是本专利技术场发射显示器实施例的发射电子原理示意图。图3是本专利技术场发射显示器的实施例的电子发射体和栅极结构的放大示意图。图4至图6是本专利技术采用的不同结构的电子发射端示意图。图7是现有技术三极型场发射显示器的结构和电子发射示意图。图8是美国专利第6,445,124号揭露的场发射装置结构示意图。具体实施方式下面结合说明书附图及具体实施例对本专利技术的实施方式作详细描述。请参见图1，为本专利技术场发射显示器的具体实施例结构示意图。该场发射显示器1包括基底10，可以由玻璃等绝缘材料做成平板状；阴极12，是由导电材料，如ITO(铟锡氧化物)导电膜或金属层做成的长条或带状，形成于基底10上；显然，有多个阴极12时，可以互相平行形成在基底10上。绝缘层13，是由绝缘材料做成，也呈长条状，以垂直于阴极12的方向并且压在阴极12上面的方式形成于基底10上；栅极14，是由导电材料(最好是导电性良好的金属)做成，形成于绝缘层13顶端；碳纳米管16，作为电子发射体用以发射电子，其形成于绝缘层13两侧的阴极12的位置区域。碳纳米管16最好垂直形成于阴极12。碳纳米管16的高度比绝缘层13低一定距离，即碳纳米管16的顶端位于栅极14下方一定距离处，以避免阴极12和栅极14短路；但是，碳纳米管16的高度本身并没有任何限制，并且，其顶端与栅极14的距离没有类似美国专利第6,445,124的范围限制，即碳纳米管16的顶端可以靠近栅极14(但不接触)，考虑到过分靠近栅极14有可能产生短路，所以，碳纳米管16的顶端与栅极14的距离应该适中，即在不影响电子发射的情况下，为降低开启电压，可以尽可能接近栅极14。另外需要说明的是，实际上碳纳米管16的高度、直径非常小，而且常常以碳纳米管束的形式存在，图中示出单根碳纳米管16仅仅是为了简单、便于说明，所以，不能因此限制本专利技术的范围。阳极18，其形成于一透明的玻璃板17的下表面，阳极18可由ITO导电膜做成；在阳极18表面形成有荧光层19，当受到电子轰本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场发射显示器，其包括：一绝缘基底；一阴极，形成在该绝缘基底的表面；一栅极，形成在一绝缘层上并通过该绝缘层与阴极间隔开；一透明基板，其是以面对绝缘基底形成有阴极的表面的方式设置，并且通过绝缘侧壁与阴极间隔开；一阳极，其形成在该透明基板面对阴极的表面；一荧光层形成在阳极上；以及形成在阴极上的电子发射体；其特征在于，对应于同一像素的电子发射体分布在该像素对应的栅极的两侧，并且对应于该像素的电子发射体的顶端靠近但低于该像素对应的栅极。

【技术特征摘要】
1.一种场发射显示器，其包括一绝缘基底；一阴极，形成在该绝缘基底的表面；一栅极，形成在一绝缘层上并通过该绝缘层与阴极间隔开；一透明基板，其是以面对绝缘基底形成有阴极的表面的方式设置，并且通过绝缘侧壁与阴极间隔开；一阳极，其形成在该透明基板面对阴极的表面；一荧光层形成在阳极上；以及形成在阴极上的电子发射体；其特征在于，对应于同一像素的电子发射体分布在该像素对应的栅极的两侧，并且对应于该像素的电子发射体的顶端靠近但低于该像素对应的栅极。2.根据权利要求1所述的场发射显示器，其特征在于所述电子发射体是选自碳纳米管，碳纤维，石墨碳，金刚石，或金属其中之一。3.根据权利要求2所述的场发射显示器，其特征在于所述电子发射体的根部与阴极相连。4.根据权利要求3所述的场发射显示器，其特征在于所述电子发射体垂直于阴极。5.根据权利要求3所述的场发射显示器，其特征在于电子发射体的高度小于其对应的绝缘层的厚...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏洋，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11[中国|北京]