專利名稱：場發(fā)射陰極裝置及場發(fā)射顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射陰極裝置、其制備方法及使用該場發(fā)射陰極裝置 的場發(fā)射顯示器。
背景技術：
場發(fā)射顯示器是繼陰極射線管(CRT)顯示器和液晶(LCD)顯示器之后，最 具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮屡d技術。相對于現(xiàn)有的顯示器，場發(fā)射顯示器具有顯 示效果好、視角大、功耗小以及體積小等優(yōu)點，尤其是基于碳納米管的場發(fā) 射顯示器，即碳納米管場發(fā)射顯示器(CNT-FED)，近年來越來越受到重視。一般而言，場發(fā)射顯示器的結構可以分為二極型和三極型。所謂二極型 即包括有陽極和陰極的場發(fā)射結構，這種結構由于需要施加高電壓，而且均 勻性以及電子發(fā)射難以控制，僅適用于字符顯示，不適用于圖形和圖像顯示。 三極型結構則是在二極型基礎上改進，增加柵網來控制電子發(fā)射，可以實現(xiàn) 在較低電壓條件下發(fā)出電子，而且電子發(fā)射容易通過柵網來精確控制。因此， 三極型場發(fā)射顯示器中，這種由產生電子的陰極和引出電子并將電子加速的 柵網構成的場發(fā)射陰極裝置成為目前較為常用的一種場發(fā)射陰極裝置。請參見圖1及圖2，現(xiàn)有的場發(fā)射陰極裝置100通常包括一絕緣基底 102;多個條形陰極電極104，該條形陰極電極104位于該絕緣基底102上且 沿同一方向平行間隔絕緣設置；多個場發(fā)射體單元110,該場發(fā)射體單元110 均勻分布于多個條形陰極104上，與條形陰極電極104電連接，每個場發(fā)射 單元110包括場發(fā)射體； 一介質層106，該介質層106設置于所述絕緣基底 102上，并對應場發(fā)射單元IIO設有通孔；多個柵極108,該柵極108設置 于上述介質層106上，與條形陰極電極104異面垂直。這種場發(fā)射陰極裝置 100中，由于柵極108是直接放置于介質層106上，柵極108與介質層106 之間的結合不牢固，存在以下缺點其一，這種場發(fā)射陰極裝置IOO在封裝 形成場發(fā)顯示器的過程中，柵極108容易滑動變形，影響場發(fā)射陰極裝置100 的場發(fā)射性能；其二，這種場發(fā)射陰極裝置IOO在工作過程中，電場力容易造成柵極108變形，造成條形陰極電極104與柵極108之間短路，因此柵極 108與條形陰極電極104之間的距離不應太小， 一般大于20微米。而柵極 108與條形陰極電極104之間的距離越大，柵極108的工作電壓越大，即場 發(fā)射陰極裝置IOO的工作電壓越大，影響了場發(fā)射陰極裝置IOO的場發(fā)射性 能。因此，確有必要提供一種場發(fā)射陰極裝置及使用該場發(fā)射陰極裝置的場 發(fā)射顯示器，所述場發(fā)射陰極裝置中柵網與介質層之間結合牢固，場發(fā)射陰 極裝置工作電壓較小，場發(fā)射性能較好。發(fā)明內容一種場發(fā)射陰極裝置，其包括 一絕緣基底；多個條形陰極電極，該條 形陰極電極平行且間隔設置于該絕緣基底表面；多個場發(fā)射單元，該多個場 發(fā)射單元間隔設置于多個條形陰極電極表面與條形陰極電極電連^妄并呈矩 陣排列； 一介質層，該介質層設置于絕緣基底表面，覆蓋上述多個條形陰極 電極的部分區(qū)域，并相對于每個場發(fā)射單元設有通孔；多個條形柵網，該條 形柵網平行且間隔設置，并與條形陰極電極異面垂直，每個條形柵網覆蓋介 質層的多個通孔；其中，所述的多個柵網設置于介質層中，覆蓋通孔的柵網 的四周由介質層固定。一種場發(fā)射顯示器，包括一場發(fā)射陰極裝置與一陽極裝置；該陰極裝置 包括 一絕緣基底；多個條形陰極電極，該條形陰極電極平行且間隔設置于 該絕緣基底表面；多個場發(fā)射單元，該多個場發(fā)射單元間隔設置于多個條形 陰極電極表面與條形陰極電極電連接并呈矩陣排列； 一介質層，該介質層設 置于絕緣基底表面，覆蓋上述多個條形陰極電極的部分區(qū)域，并相對于每個 場發(fā)射單元設有通孔；多個條形柵網，該條形柵網平行且間隔設置，并與條 形陰極電極異面垂直，每個條形柵網覆蓋介質層的多個通孔；該陽極裝置與 條形柵網形成一空間；其中，所述的多個柵網設置于介質層中，覆蓋通孔的 柵網的四周由介質層固定。相對于現(xiàn)有技術，本技術方案所提供的場發(fā)射陰極裝置中，由于多個條 型柵網設置于介質層中，條型柵網覆蓋介質層中的多個通孔，覆蓋通孔的柵 網的四周由介質層固定，因此，柵網被牢固地固定，柵網不易因為發(fā)生變形造成柵網和陰極之間的間距不均勻，進而影響場發(fā)射陰極裝置均勻地發(fā)射電子，因此，該場發(fā)射陰極裝置結構穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的影響；且，由于 柵網被牢固地固定，因此，即使當柵網和陰極之間的距離較小時，該場發(fā)射 陰極裝置在工作時不會因為電場力的作用發(fā)生變形造成陰柵短路現(xiàn)象，因此 該場發(fā)射陰極裝置工作電壓易于控置，場發(fā)射的可控性較好。
圖1為現(xiàn)有技術中的場發(fā)射陰極裝置的結構俯視圖； 圖2為沿圖1中II-ir線剖面示意圖；圖3為本技術方案實施例所提供的場發(fā)射陰極裝置的結構示意圖； 圖4為圖3中場發(fā)射陰極裝置的俯視圖。圖5為本技術方案實施例所提供的場發(fā)射顯示器的結構示意圖；具體實施方式
下面將結合附圖及具體實施例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。請參閱圖3及圖4，本技術方案實施例提供一種場發(fā)射陰極裝置10，其 包括一絕緣基底12,多個條形陰極電極14，該條形陰極電極14設置于該絕 緣基底12上，且平行間隔絕緣設置；多個場發(fā)射單元32，該場發(fā)射單元32 間隔設置于多個條形陰極電極14上并與條形陰極電極14電連接，并呈矩陣 排列； 一介質層26，該介質層26設置于絕緣基底12上，并覆蓋多個條形陰 極電極14的部分區(qū)域，并相對每一個場發(fā)射單元32設置有通孔；多個條形 才冊網22,該條形4冊網22與條形陰極電極14異面垂直，平行間隔絕錄_設置于 介質層26中，并覆蓋介質層26的通孔。所述絕緣基底12的材料為玻璃、陶瓷、二氧化硅等絕緣材料。本實施 例中，所述絕緣基底12材料為玻璃。所述條形陰極電極14的形狀為為長條形或帶狀，平行等間距間隔鋪設 于絕緣基底12上，條形陰極電極14的材料為銅、鋁、金、銀等金屬或銦錫 氧化物(ITO),本實施例中，條形陰極電極14為銀電極。所述場發(fā)射單元32與條形陰極電極14電連接，均勻分布于多個條形陰 極14上，且場發(fā)射單元32呈矩陣排列。所述場發(fā)射單元32包括多個電子發(fā)射體，該電子發(fā)射體為金屬微尖、硅尖或者碳納米管，也可以采用其它電 子發(fā)射體。優(yōu)選地，電子發(fā)射體為碳納米管。所述介質層26設置于絕緣基底12上，覆蓋部分條形陰極電極14，并相 對每一個場發(fā)射單元32設置有通孔，即介質層26上的通孔與場發(fā)射單元一 一對應。介質層26的具體形狀不限，優(yōu)選地，本實施例中，所述介質層26 為一網格狀，其包括多個均勻分布的網格24，該網格24即為所述介質層26 對應場發(fā)射單元32所設置的通孔，場發(fā)射單元32與網格24——對應。所 述介質層26的材料為玻璃、陶瓷、二氧化硅等絕緣材料，介質層26的高度 大于15微米。本實施例中，介質層26的高度為20微米。所述條形沖冊網22與條形陰極電才及14異面垂直，平行間隔絕緣設置于介 質層26中，并覆蓋介質層26上的通孔。每個條形柵網22可覆蓋多個通孔， 該條形柵網22對應每個通孔被分成多個塊狀區(qū)域，每個塊狀區(qū)域的四周嵌 在介質層26中，被介質層26所固定，塊狀區(qū)域與通孔——對應?？梢岳斫?， 條形柵網22將介質層26分成上下兩個部分，下部的介質層26位于條形陰 極電極14和條形柵網22之間，用于支撐條形4冊網22，上部的介質層26位 于條形4冊網22的上方，用于固定條形4冊網22。所述條形4冊網22為一網狀結 構，其包括多個均勻分布的柵孔，該柵孔為對應于電子發(fā)射體32的通孔， 柵孔的孔徑為3孩i米-100(H鼓米。條形柵網22與條形陰極電極14之間的距 離大于等于IO微米。條形柵網22為一金屬網。本實施例中，條形柵網22 為一條形不銹鋼網，其與條形陰極電極14之間的距離為15微米。場發(fā)射陰極裝置IO在應用時，分別施加不同電壓給條形陰極14和條型 柵網22(—般情況下，陰極14為接地或零電壓，柵網22的電壓為幾十伏至 幾百伏左右)。陰極14上場發(fā)射單元32中的電子發(fā)射體所發(fā)出的電子在柵 網22的電場作用下，向4冊網22的方向運動，通過4冊網22的4冊孔發(fā)射出去。 由于條形陰4及14之間相互絕緣、條型沖冊網之間相互絕緣，因此，通過選擇 性地在某些條形陰極14和某些條型柵網22之間施加不同的電壓，可控制不 同位置的場發(fā)射單元32發(fā)射電子，實現(xiàn)場發(fā)射陰極裝置10的尋址功能，滿 足其在場發(fā)射顯示器中的應用。本技術方案所提供的場發(fā)射陰極裝置中，由于多個條型柵網設置于介質 層中，條型柵網覆蓋介質層中的多個通孔，覆蓋通孔的柵網的四周由介質層固定，因此，柵網被牢固地固定，柵網不易因為發(fā)生變形造成柵網和陰極之 間的間距不均勻，進而影響場發(fā)射陰極裝置均勻地發(fā)射電子，因此，該場發(fā)射陰極裝置結構穩(wěn)定，不易受外界環(huán)境的影響；且，由于柵網被牢固地固定， 因此，即使當柵網和陰極之間的距離較小時，該場發(fā)射陰極裝置在工作時不 會因為電場力的作用發(fā)生變形造成陰柵短路現(xiàn)象，因此該場發(fā)射陰極裝置工 作電壓易于控置，場發(fā)射的可控性較好。請參見圖5，本技術方案實施例還提供一種使用上述場發(fā)射陰極裝置10 的場發(fā)射顯示器200，該場發(fā)射顯示器200包括一場發(fā)射陰極裝置與一陽極 裝置212。該場發(fā)射陰極裝置包括其包括一絕緣基底204;多個條形陰極電 極206,該條形陰極電極206設置于該絕緣基底204上，且平行間隔絕緣設 置；多個場發(fā)射單元222,該場發(fā)射單元222與條形陰極206電連接，并呈 矩陣排列； 一介質層208,該介質層208設置于絕緣基底204上，覆蓋多個 條形陰極電極206的部分區(qū)域，并對應每一個場發(fā)射單元222設置有通孔； 多個條形柵網210，該條形4冊網210與條形陰極電4及206異面垂直，平4亍間 隔絕緣i殳置于介質層208中，并覆蓋介質層208的通孔，該介質層208通過 該通孔將條形柵網210分成多個塊狀區(qū)域，該塊狀區(qū)域的四周被介質層208 所固定。所述陽極裝置212與場發(fā)射陰極裝置202中的條形柵網210保持一 定距離。所述的條形柵網210與條形陰極電極206之間的距離為大于等于10微米。所述陽極裝置212包括一玻璃基底214, —透明陽極216及涂覆透明陽 極216上的熒光層218。所述陽極裝置212通過一絕緣支撐體220與場發(fā)射 陰極裝置202中的絕緣基底204的四周封接，該絕緣支撐體220將條形柵網 210的邊緣固定。所述透明陽極216可為氧化銦錫薄膜。場發(fā)射顯示器200在應用時，分別施加不同電壓給條形陰極206、條型 柵網210和陽極216 (—般情況下，陰極206為接地或零電壓，4冊網210的 電壓為幾十伏至幾百伏左右，陽極216的電壓高于柵網210的電壓)。陰極 206上場發(fā)射單元222中的電子發(fā)射體所發(fā)出的電子在柵網210的電場作用 下，向4冊網210的方向運動，通過4冊網210的4冊孔發(fā)射出去，在陽4及216的 電場作用下，最終到達陽極216，打在涂覆透明陽極216上的焚光層218,發(fā)出熒光，實現(xiàn)場發(fā)射顯示器200的顯示功能。由于條形陰極206之間相互 絕緣、條型柵網210之間相互絕緣，因此，通過選擇性地在不同的條形陰極 206和條型柵網210之間施加不同的電壓，可控制不同位置的場發(fā)射單元222 發(fā)射電子，電子打在陽極裝置212的熒光層218的不同位置，從而使熒光層 218的不同位置發(fā)光，使場發(fā)射顯示器200根據需要顯示不同的畫面。另外，本領域技術人員還可在本發(fā)明精神內做其他變化，當然，這些依 據本發(fā)明精神所做的變化，都應包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內。
權利要求
1.一種場發(fā)射陰極裝置，其包括一絕緣基底；多個條形陰極電極，該條形陰極電極平行且間隔設置于該絕緣基底表面；多個場發(fā)射單元，該多個場發(fā)射單元間隔設置于多個條形陰極電極表面與條形陰極電極電連接并呈矩陣排列；一介質層，該介質層設置于絕緣基底表面，覆蓋上述多個條形陰極電極的部分區(qū)域，并相對于每個場發(fā)射單元設有通孔；多個條形柵網，該條形柵網平行且間隔設置，并與條形陰極電極異面垂直，每個條形柵網覆蓋介質層的多個通孔；其特征在于，所述的多個條形柵網設置于介質層中，覆蓋通孔的柵網的四周由介質層固定。
2. 如權利要求1所述的場發(fā)射陰極裝置，其特征在于，所述的條形柵網包括 多個柵孔，柵孔的孔徑為3微米-1000微米。
3. 如權利要求1所述的場發(fā)射陰極裝置，其特征在于，所述的介質層的高度 大于15微米。
4. 如權利要求1所述的場發(fā)射陰極裝置，其特征在于，所述的條形柵網與條 形陰極電極之間的距離為大于等于IO微米。
5. 如權利要求1所述的場發(fā)射陰極裝置，其特征在于，所述的場發(fā)射單元包 括多個電子發(fā)射體，該電子發(fā)射體與條形陰極電極電連接。
6. 如權利要求5所述的場發(fā)射陰極裝置，其特征在于，所述的電子發(fā)射體包 括金屬微尖、硅尖或者碳納米管。
7. 如權利要求1所述的場發(fā)射陰極裝置，其特征在于，所述的介質層的材料 為玻璃、陶瓷或二氧化硅。
8. —種場發(fā)射顯示器，其包括 一場發(fā)射陰極裝置，該場發(fā)射陰極裝置包括多個條形陰極電極，該條形陰極電極平行且間隔設置于該絕緣基底表面； 多個場發(fā)射單元，該多個場發(fā)射單元間隔設置于多個條形陰極電極表面與 條形陰極電極電連接并呈矩陣排列；一介質層，該介質層設置于絕緣基底表面，覆蓋上述多個條形陰極電極的部分區(qū)域，并相對于每個場發(fā)射單元設有通孔；多個條形柵網，該條形柵網平行且間隔設置，并與條形陰極電極異面垂直， 每個條形柵網覆蓋介質層的多個通孔；該場發(fā)射顯示器進一步包括一陽極裝置，該陽極裝置與場發(fā)射陰極裝置上 的條形柵網保持一 定距離；其特征在于，所述的多個柵網設置于介質層中，覆蓋通孔的柵網的四周由 介質層固定。
9. 如權利要求8所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述陽極裝置包括一玻 璃基底， 一透明陽極及涂覆透明陽極上的熒光層。
10. 如權利要求8所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述場發(fā)射顯示器進一 步包括一絕緣支撐體，所述陽極裝置通過該絕緣支撐體與場發(fā)射陰極裝置 封 接。
11. 如權利要求8所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述的條形柵網與條形 陰極電極之間的距離為大于等于IO微米。
全文摘要
一種場發(fā)射陰極裝置，其包括一絕緣基底；多個條形陰極電極，該條形陰極電極平行且間隔設置于該絕緣基底表面；多個場發(fā)射單元，該多個場發(fā)射單元間隔設置于多個條形陰極電極表面與條形陰極電極電連接并呈矩陣排列；一介質層，該介質層設置于絕緣基底表面，覆蓋上述多個條形陰極電極的部分區(qū)域，并相對于每個場發(fā)射單元設有通孔；多個條形柵網，該條形柵網平行且間隔設置，并與條形陰極電極異面垂直，每個條形柵網覆蓋介質層的多個通孔；其中，所述的多個柵網設置于介質層中，覆蓋通孔的柵網的四周由介質層固定。
文檔編號H01J1/304GK101635239SQ20081014252
公開日2010年1月27日 申請日期2008年7月25日 優(yōu)先權日2008年7月25日
發(fā)明者亮 劉, 鵬 柳, 力 潛, 范守善, 琪 蔡, 郝海燕 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司