CN1266731C - 场发射显示装置 - Google Patents

Abstract

一种场发射显示装置，其包括一阴极板、一电阻缓冲层、一组电子发射单元及一阳极板。该电阻缓冲层与该阴极板接触，多个电子发射单元形成在该电阻缓冲层上，该阳极板与该电阻缓冲层之间有一空间区域。每一电子发射单元皆由第一部分和第二部分构成，该电阻缓冲层与所述第一部分由氧化硅(SiOx)制成。且该电阻缓冲层与该第一部分的电阻率为渐变分布，越接近阴极电阻率越大，越接近阳极电阻率越小，所述第二部分的材质为金属钼。当在阴极板与阳极板之间施加发射电压时，从第二部分发射的电子经由电场加速横穿所述空间区域后为阳极板接收并发光，因该电阻缓冲层与该第一部分的电阻率呈渐变分布，因而，发射电子所需的发射电压较低。

Description

场发射显示装置

【技术领域】

本发明是关于一场发射显示装置。

【背景技术】

近年来，平面显示装置已取得了较大的发展，并在众多领域得到广泛应用，如个人计算机，消费性电子产品等。一种流行的平面显示装置是薄膜晶体管液晶显示器(TFT-LCD)，以下简称液晶显示器，其可提供较高的解析度，因而应用较广，然而，液晶显示器内在的许多不足限制了它在更广泛的领域内应用，比如，在制造上，包括涂覆基板时沉积过程速率较低，制造工艺复杂，且良率不高。另外，液晶显示器需要一背光源，且产生大部分光并末成像，因而能量利用率较低；此外，液晶显示器的视场角较小且响应度较低，典型的液晶显示器响应时间是25～75ms；除此之外，液晶显示器对使用的温度环境也较为敏感，液晶的特性依赖于液晶分子的排列方向，因而液晶分子在光学上有非等向性，液晶的折射率和入射光相对液晶光轴的方向有关，当环境温度升高时，液晶分子自由运动，呈各向同性，极大影响成像的效果。上述的不足限制了液晶显示装置在更广的范围领域内应用，如大尺寸显示、温差较大的环境等。另一种较好类型的显示装置为等离子显示装置(PDP)，它较适合高清晰度显示(HDTV)及大尺寸显示，但是，等离子显示器能耗较高，且自身容易产生相当热量，为其不足之处。

为改进液晶显器示与等离子显示器的不足，其它类型的平面显示装置也得到较快的发展，场发射显示装置(FED)即为其中一种，与现有的液晶显示器和等离子显示器相比，场发射显示装置有较多的优势，如，对比度高、视场角宽、亮度高、响应速度快、能耗低和工作温度范围宽等。

场发射显示装置与液晶显示装置之间一个最为重要的差别是场发射显示装置是利用荧光层自发光，且场发射显示装置不需要工艺复杂的背光板和滤色片，场发射显示装置产生的光均可得到充分的利用，此外，场发射显示装置无需大阵列的薄膜晶体管(TFT)，因此，主动矩阵液晶显示中的光源成本及良率不高的不利因素均可得到避免。

场发射显示装置是利用尖端放电原理，通过给尖端加高压电场，电子从阴极尖端发射出来，发射的电子撞击阳极板上的荧光层而发光，产生图像。发射电流及显示装置的亮度取决于发射材料的功函数，对场发射显示装置而言，为得到较高的发射效率，选择适当的发射材料尤为重要。

请参阅图3，一种传统的场发射显示装置11的剖面示意图，场发射显示装置11在玻璃基板14上沉积一电阻层12，所述电阻层12一般包含无定形硅薄膜基底，绝缘层16是由绝缘材料组成，如二氧化硅。金属门电极层18沉积在该绝缘层16上，通过蚀刻该绝缘层16与金属门电极层18，产生多个小孔穴(未标示)，金属微锥21分别形成在所述小孔穴中，阴极22被电阻层12覆盖，其中电阻层12略显导电能力，这一点非常重要，通过控制电阻层12的电阻系数，以致其未完全绝缘，在金属微锥21低于金属门电极层18时依然能作为一有效的电阻以阻止过量的电流，从而确保金属微锥21正常工作。

但是，精确制造极小金属微尖21作为场发射单元非常困难，另外，为确保金属微锥21可连续正常工作，还需保持场发射显示装置内部的真空度在10^-7Torr数量级，然而，较高的真空度极大增加制造成本，此外，一个典型的场发射显示装置在阴极与阳极之间需要施加一较高的场发射电压，通常在1000V以上。

因此，提供一种具较低发射电压、精确可靠发射电子且具较低能耗的场发射显示装置实为必要。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种场发射显示装置，其具有较低发射电压和较低能耗。

本发明的另一目的在于提供一种电子发射精确可靠的场发射显示装置。

为实现上述目的，本发明提供一种场发射显示装置，其包括一阴极板，一电阻缓冲层，该电阻缓冲层与阴极板相接触，多个电子发射单元，该多个电子发射单元形成在该电阻缓冲层上，每一该电子发射单元均由一连接该电阻缓冲层的圆柱体第一部分及与该第一部分相接的圆锥体第二部分构成，一阳极板，该阳极板与该电阻缓冲层之间形成一空间，该电阻缓冲层与该第一部分由氧化硅制成，该电阻缓冲层和该第一部分的电阻率至少有一部分从电阻缓冲层至该第一部分递减分布。

本发明的进一步改进在于该第二部分为圆锥体，圆锥体顶端的直径为0.3～2.0纳米。

与现有技术相比较，本发明的电阻缓冲层与该第一部分的电阻率为渐变分布，因而所需的发射电压较低，又因本发明的场发射显示装置发射尖端较小，因而发射精度较高。

【附图说明】

图1是本发明场发射显示装置的剖面示意图。

图2是本发明场发射显示装置的电子发射单元的立体图

图3是现有利用金属尖端场发射显示装置的剖面示意图。

【具体实施方式】

请参阅图1，本发明的场发射显示装置1包括一第一基板10、一阴极板20、一电阻缓冲层30、多个电子发射单元40、一阳极板50和一第二基板60，该阴极板20由导电材料制成，形成在该第一基板10上，该电阻缓冲层30的一面与阴极板20相接触，该多个电子发射单元40垂直形成在电阻缓冲层30的另一面，该阳极板50与该电阻缓冲层30之间形成一空间(未标示)，多个电子发射单元40形成在该空间内。

第一基板10包含一玻璃基底101和一硅薄膜层102，硅薄膜层102形成在玻璃基底101上，该硅薄膜层102具粘结特性，可提供阴极板20与玻璃基底101的有效粘结。

请一并参阅图2，每一电子发射单元40均由一与电阻缓冲层30相接触的柱状第一部分401和一远离电阻缓冲层30的圆锥体第二部分402构成，第一部分401与电阻缓冲层30相接触且均由氧化硅(SiOx)制成，其中X可依化学计量法要求加以控制，在本发明中，控制X值可确保电阻缓冲层30与第一部分401的电阻率有一渐变的分布，接近阴极板20一侧的电阻率最大，越接近阳极板50电阻率越小，该第二部分402形成在401上，由钼(Mo)制成。

再请参阅图2，本发明的实施例中，第一部分401的直径为5～50纳米，长度为0.2～2微米，第二部分402的底端直径为5～50纳米，与第一部分401的直径大小一致，而尖端直径则为0.3～2纳米。

在本发明的另一实施例中，电阻缓冲层30与第一部分401的电阻率不限于一个渐变分布，也可为渐变与恒值交替分布。

阳极板50形成在第二基板60上，包括一透明电极502及一荧光层501二部分，透明电极502可由氧化铟锡(ITO)构成，荧光层501涂覆于该透明电极502上。当电子发射单元40的第二部分402发射的电子撞击该荧光层501时，荧光层501发光。第二基板60是透光材料制成，如玻璃。

场发射显示装置1工作时，在阴极板20与透明电极502间施加一发射电压，电子将从电子发射单元40的第二部分402发射出来，并穿越一空间区域到达阳极板50，经荧光层501吸收并发光，透过透明电极502与第二基板成像。

可以理解，因电阻缓冲层30和第一部分401的电阻率为渐变分布，且第二部分402的尖端尺寸很小，因而阴极板20与透明电极502间仅需一较低的发射电压，电子便可从第二部分402发射出来。

Claims (9)

1.一种场发射显示装置，其包括一阴极板，一电阻缓冲层，该电阻缓冲层与阴极板相接触，多个电子发射单元，该多个电子发射单元形成在该电阻缓冲层上，每一该电子发射单元均由一连接该电阻缓冲层之第一部分及与该第一部分相接的第二部分构成，一阳极板，该阳极板与该电阻缓冲层之间形成一空间，其特征在于：该电阻缓冲层与该第一部分由氧化硅制成，该电阻缓冲层和该第一部分的电阻率至少有一部分从电阻缓冲层至该第一部分递减分布。

2.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于该第一部分为圆柱体，其直径为5～50纳米。

3.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于该第一部分长度为0.2～2微米。

4.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于该第二部分为圆锥体，且圆锥体顶端直径为0.3～2.0纳米。

5.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于该第二部分由钼制成。

6.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于该阳极板由一涂覆荧光层的透明电极构成。

7.如权利要求6所述的场发射显示装置，其特征在于该透明电极包含ITO。

8.如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于该阴极板形成在第一基板上，该阳极板形成在第二基板上，该第一基板及第二基板为玻璃。

9.如权利要求8所述的场发射显示装置，其特征在于该第一基板进一步包括硅薄膜，该硅薄膜置于阴极板与玻璃基底之间。

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