CN1956136A - 间隔物和包含该间隔物的电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种间隔物，该间隔物包括在电子发射显示器内并能够有效地释放二次电子，该间隔物包括布置在第一基板和第二基板之间的主体，布置在所述主体的顶面和底面至少之一上的第一涂层，所述主体的顶面和底面被布置为分别接触所述第一基板和第二基板；以及第二涂层，其形成在所述主体的外表面上并覆盖所述第一涂层，以接触所述第一基板和第二基板。

Description

间隔物和包含该间隔物的电子发射显示器

技术领域

本发明涉及间隔物(spacer)，以及包含该间隔物的电子发射显示器，其中该间隔物布置在两个基板之间，这两个基板形成一个真空外壳，并且该间隔物用来保持基板之间的间距。

背景技术

总的来说，排列在电子发射装置上的电子发射元件分类为使用热阴极作为电子发射源的电子发射元件和使用冷阴极作为电子发射源的电子发射元件。

存在几种类型的冷阴极电子发射元件，包括场发射体阵列(FEA)元件，表面传导发射体(SCE)元件，金属-绝缘体-金属(MIM)元件和金属-绝缘体-半导体(MIS)元件。

MIM元件包括第一金属层、第二金属层和置于第一金属层和第二金属层之间的绝缘层。在MIM元件中，当在第一金属层和第二金属层之间供给电压时，第一金属层产生的电子通过隧道现象穿过绝缘层到达第二金属层。在到达第二金属层的电子中，一些能量水平高于第二金属层功函数的电子从第二金属层发射出来。

MIS元件包括金属层、半导体层，以及置于金属层和半导体层之间的绝缘层。在MIS元件中，当在金属层和半导体层之间供给电压时，半导体层产生的电子通过隧道现象穿过绝缘层到达金属层。在到达金属层的电子中，一些能量水平高于金属层功函数的电子从金属层发射出来。

SCE元件包括彼此面对的第一电极和第二电极，以及布置在第一电极和第二电极之间的导电层。细裂缝形成在导电层上从而形成电子发射区。当向第一电极和第二电极供给电压以允许电流沿导电层表面流动时，电子从电子发射区发射出来。

FEA元件基于这样一种原理：当使用具有较低功函数或较大高宽比的材料作为电子发射源时，由于处于真空的电场而有效地发射电子。目前，电子发射区由具有较低功函数或较大高宽比的材料形成，例如由钼基材料、硅基材料或者碳基材料，比如碳纳米管、石墨和类金刚石碳形成，当向这些材料提供位于真空中的电场时，能够有效地发射电子。当电子发射区由钼基材料或者硅基材料形成时，电子发射区形成为尖锐的尖端结构。

电子发射元件排列在基板上以形成电子发射装置。该电子发射装置可以与另一个带有包括荧光体层和阳极电极的光发射单元的基板组合，从而提供一个电子发射显示器。

惯用的电子发射装置包括电子发射区和多个用作扫描电极和数据电极的驱动电极。通过电子发射区和驱动电极的工作，可以控制每个像素的开/关操作和电子发射的量。电子发射显示器利用电子发射区发射出的电子激发荧光体层来显示预定的图像。

另外，多个间隔物布置在真空外壳中，以防止由于真空外壳内外之间的压力差而导致基板损坏或者断裂。

这些间隔物暴露于该真空外壳的内部空间中，而从电子发射区发射出来的电子在该内部空间中移动。因此，这些间隔物被碰撞它们的电子正充电或者负充电。这些带电的间隔物能够通过吸引或者排斥电子而扭曲电子束路径，从而恶化电子发射显示器的色彩再现和亮度。

为了防止电子束路径的改变，间隔物可以包括一个涂层，用来释放积累在间隔物上的电荷。然而，由于涂层的形成并没有考虑到其接触特性，因此恶化了涂层的放电效率。

发明内容

本发明提供一种构造为通过一涂层有效地释放积累在其上的电荷的间隔物，以及一种具有该间隔物的电子发射显示器。

在本发明一示例性实施例中，提供一种间隔物，包括：布置在第一基板和第二基板之间的主体；布置在所述主体的顶面和底面至少之一上的第一涂层，其中所述主体的顶面和底面分别被布置为接触所述第一基板和第二基板；以及布置在所述主体的外表面上并覆盖所述第一涂层的第二涂层，所述第二涂层被布置为接触所述第一基板和第二基板。

所述第二涂层的电阻率优选大于所述第一涂层的电阻率。所述第一涂层的厚度优选大于所述第二涂层的厚度。所述第一涂层优选包括导电材料，而所述第二涂层优选包括电阻材料。所述导电材料优选选自由Ni、Cr、Mo组成的组中或者其合金，而所述电阻材料优选为Cr₂O₃或者类金刚石碳(Diamond-Like Carbon，DLC)。

在本发明另一示例性实施例中，提供一种电子发射显示器，包括：彼此面对以限定一真空外壳的第一基板和第二基板；布置在第一基板上的电子发射单元；布置在第二基板上的光发射单元；以及布置在所述电子发射单元与光发射单元之间的间隔物，该间隔物包括：主体；布置在所述主体的顶面和底面至少之一上的第一涂层，其中所述主体的顶面和底面被布置为分别接触所述光发射单元和电子发射单元；以及布置在所述主体的外表面上并覆盖所述第一涂层的第二涂层，所述第二涂层被布置为接触所述电子发射单元和光发射单元。

所述第二涂层的电阻率优选大于所述第一涂层的电阻率。所述第一涂层的厚度优选大于所述第二涂层的厚度。所述第一涂层优选包括导电材料，而所述第二涂层包括电阻材料。所述导电材料优选选自由Ni、Cr、Mo组成的组中或者其合金，而所述电阻材料优选为Cr₂O₃或者类金刚石碳(DLC)。

所述主体优选是圆柱型或者壁型。

所述电子发射单元优选包括电子发射区和用来控制该电子发射区的驱动电极；所述光发射单元优选包括荧光体层和布置在该荧光体层表面上的阳极电极；其中所述第二涂层优选被布置为接触所述驱动电极和阳极电极。

所述驱动电极优选包括彼此相交并由一绝缘层彼此绝缘的阴极电极和栅极电极，其中所述电子发射区连接到所述阴极电极上的阴极电极与栅极电极的相交区域。所述驱动电极优选布置在第一基板上并彼此分隔开，所述电子发射区优选布置在第一电极和第二电极之间；其中第一导电层和第二导电层优选分别布置在第一基板上的第一电极与电子发射区之间以及电子发射区与第二电极之间，并且部分地覆盖所述第一电极和第二电极。

所述电子发射区优选包括选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线组成的组中的材料或其组合物。

所述电子发射显示器优选进一步包括布置在荧光体层的各部分之间的黑层，其中间隔物位于所述黑层所处的区域内。

附图说明

结合附图，并参照下列详细描述，本发明将变得更易于理解，因而本发明更完全的认识及其附带的优点将会更清楚，附图中相同的附图标记表示相同或者相似的元件，其中：

图1为根据本发明一实施例的电子发射显示器的部分截断的分解透视图；

图2为图1中电子发射显示器的部分剖视图；

图3为图1中电子发射显示器的间隔物的周围部分的详细剖视图；

图4为当驱动图1的电子发射显示器时，间隔物表面上电流的视图；

图5为当驱动对比例的电子发射显示器时，其间隔物表面上电流的视图；以及

图6为根据本发明另一实施例的电子发射显示器的部分剖视图。

具体实施方式

下面参照附图对本发明作更全面地描述，其中所示附图示出本发明的示例性实施例。然而，本发明可以以不同的方式实施，其结构也并不限制在所陈述的实施例内。提供这些实施例只是为了使本发明公开得彻底和完全，并且对于本领域技术人员来说，完全传达本发明的概念。只要可能，相同的附图标记在所有附图中表示相同或者相似的部分。

图1～3为根据本发明一实施例的电子发射显示器的视图。

首先参照图1和2，电子发射显示器1包括彼此面对并以预定间隔分隔开的第一基板2和第二基板4。密封元件(未示出)布置在第一基板2和第二基板4的周边以将它们共同密封。将由第一基板、第二基板以及所述密封元件所限定的空间排空，以形成一个真空度保持在大约10^-6托的真空外壳。

将一个带有电子发射元件阵列的电子发射单元101设置于第一基板2上。该电子发射单元101和第一基板2形成电子发射装置100。电子发射装置100与第二基板4上提供的光发射单元200组合，从而形成电子发射显示器1。

电子发射单元101包括形成在第一基板2上的电子发射区6和控制电子发射区6的电子发射的驱动电极，例如阴极电极8和栅极电极10。

在该实施例中，阴极电极8形成为在第一基板2的一个方向(图1的Y轴)上延伸的条纹图案，而第一绝缘层12形成在第一基板2上完全覆盖阴极电极8。栅极电极10在第一绝缘层上形成为沿与阴极电极8直角相交的方向(图1中的X轴)延伸的条纹图案。

一个或一个以上电子发射区6形成在阴极电极8上的阴极电极8与栅极电极10的各个相交区域(下文指单位像素区)。与电子发射区6对应的开口122和102分别形成在第一绝缘层12和栅极电极10内，以便露出电子发射区6。

在本实施例中，尽管电子发射区6形成为圆形并沿阴极电极的长度方向连续排列，但本发明并不限于此。

可由位于真空中的电场中时能够发射电子的材料形成电子发射区6，例如含碳材料或者纳米尺寸的材料。例如，电子发射区6可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线，或者以上材料的组合物形成。

在本实施例中，栅极电极10布置在阴极电极上方，而第一绝缘层12置于栅极电极和阴极电极之间。然而，本发明并不局限于此。也就是说，阴极电极8也可以布置在栅极电极10的上方。这样电子发射区可以形成在第一绝缘层上同时与阴极电极表面接触。

第二绝缘层14形成在第一绝缘层12上以覆盖栅极电极10，而聚焦电极16形成在第二绝缘层14上。

开口142和162分别形成在第二绝缘层14和聚焦电极16上，以便露出电子发射区6。开口142和162形成为对应于各个单位像素区，阴极电极8与栅极电极10在这些单位像素区处相交。聚焦电极16可以形成在第二绝缘层上方的第一基板2的整个表面上，或者形成为具有多个部分的预定图案。

光发射单元200包括形成在第二基板的面向第一基板2的表面上的荧光体层18，用于增强形成在荧光体层18之间的图像对比度的黑层20，以及一个布置在荧光体层18和黑层20上并由诸如铝之类的金属形成的阳极电极层22。

阳极电极22通过接受加速电子束所需的高电压并且将从荧光体层18向第一基板2放射的可见光线反射到第二基板4，来增强屏幕亮度。阳极电极22布置在第二基板4的有效区域处。

阳极电极22可以是由如氧化铟锡(ITO)形成的透明导电层，而不是由金属形成的。在此情形中，该阳极电极形成在荧光体层18和黑层20的面向第二基板4的表面上。可选地，阳极电极22可以既包括金属又包括透明导电层。

在第一基板2与第二基板4之间设置间隔物24，用于均匀地保持第一基板2与第二基板4之间的间距来抵抗施加到真空外壳的外力。间隔物24对应于黑层20布置，以便不会干扰荧光体层18的光发射。

如图3所示，每个间隔物24包括主体242、第一涂层244和第二涂层246。

间隔物24的主体242可以由陶瓷或者玻璃制成矩形或者圆形的柱型或者壁型。在本实施例中，举例为壁型间隔物。

第一涂层244形成在主体242的接触各个阳极电极22和聚焦电极16的顶面和底面至少之一上。第二涂层246形成在主体242的侧面上同时覆盖第一涂层244。因此，第二涂层246直接接触聚焦电极16和阳极电极22。

因此，聚焦电极16与阳极电极22之间经由第二涂层246形成微电流。当没有提供聚焦电极时，间隔物24接触栅极电极10。微电流产生在栅极电极10与阳极电极22之间。

在主体上形成涂层的涂敷顺序决定间隔物24的第一涂层和第二涂层之间的接触形状。也就是说，根据本发明的本实施例，第一涂层244首先形成在主体242的顶面和底面上，然后第二涂层246形成在第一涂层244以及主体242的侧面上。

第二涂层246的电阻率R₂可以大于第一涂层的电阻率R₁(R₂＞R₁)，从而允许积累在间隔物24表面上的电荷有效地流动。

第一涂层244可以由具有相对低电阻率的导电金属形成，而第二涂层246可以由相对高电阻率的电阻层形成。也就是说，由于第二涂层246接触聚焦电极16和阳极电极22，因而第二涂层246由电阻层形成，以防止聚焦电极16和阳极电极22之间短路。例如，第一涂层244可以由诸如Ni、Cr、Mo或者其合金之类的导电材料形成。第二涂层246可以由诸如Cr₂O₃或者类金刚石碳(DLC)之类的电阻材料形成。

第一涂层244的厚度T₁可以大于第二涂层246的厚度T₂(T₁＞T₂)。也就是说，由于第一涂层244的厚度T₁增加，因而第一涂层244与第二涂层246之间的接触面积增加，因此第一涂层244与第二涂层246之间的接触电阻减小。

第一涂层244和第二涂层246的电阻率设置为保持聚焦电极16与阳极电极22之间的微电流，以释放累积在间隔物24上的电荷，但不会使聚焦电极16与阳极电极22之间短路。

图4为驱动图1的电子发射显示器时，间隔物表面上电流的视图，而图5为驱动对比例的电子发射显示器时，其间隔物表面上电流的视图。

参照图4，根据本发明第二涂层246与聚焦电极16之间的接触特性，第一涂层244与第二涂层246的厚度比，以及第一涂层244与第二涂层246的电阻率特性，间隔物24能够有效地在其表面上实现微电流。也就是说，电流直接从聚焦电极16流向第一涂层244，并且从聚焦电极16通过第一涂层244流向第二涂层246。因此，可以减小电流从第一涂层244流向第二涂层246时的电流拥塞现象。

参照图5，在对比例中，第二涂层248并不直接接触聚焦电极16，因此，电流只从聚焦电极16经过第一涂层247流向第二涂层248。因此会增加电流拥塞现象。

在图4和5中，电流如箭头表示。

尽管上述示例性实施例举例的是具有场发射体阵列(FEA)元件的电子发射显示器，但本发明并不局限于此例。也就是说，本发明可以应用于带有其他类型电子发射元件，例如表面传导发射体(SCE)元件，金属-绝缘体-金属(MIM)元件或者金属-绝缘体-半导体(MIS)元件的电子发射显示器。

图6为根据本发明另一实施例的具有SCE元件阵列的电子发射显示器。该实施例的电子发射显示器与上述实施例类似，除了提供在第一基板上的电子发射结构。

参照图6，第一电极34和第二电极36布置在第一基板32上，并且彼此分隔开。电子发射区42形成在第一电极34与第二电极36之间。第一导电层38和第二导电层40分别形成在第一基板32上的第一电极34与电子发射区42之间以及电子发射区42与第二电极36之间，同时部分地覆盖第一电极34和第二电极36。也就是说，第一电极34和第二电极36通过第一导电层38和第二导电层40电连接到电子发射区42。

在本实施例中，第一电极34和第二电极36可以由不同的导电材料形成。第一导电层38和第二导电层40可以为诸如Ni、Au、Pt或者Pd的导电微粒形成的薄膜。

电子发射区42可由石墨碳或者碳化合物形成。例如，电子发射区42可以由诸如碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、球壳状碳分子(C₆₀)、硅纳米线，或其组合物等材料形成。

在图6中，与图2相同的部件的附图标记相同，并且这里省略对其的详细描述。

根据本发明，由于电子发射显示器具有接触特性改进的间隔物，因而可以在间隔物的表面上有效地获得电流，从而通过涂层对二次电子有效地放电。

结果是，减少了电子束扭曲现象，并且因此提高了电子发射显示器的显示质量。

尽管上面详细描述了本发明的示例性实施例，显然应当理解的是，此处所授的基本发明概念的许多改变和/或变型仍然处于如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (17)

1、一种间隔物，包括：

布置在第一基板和第二基板之间的主体；

布置在所述主体的顶面和底面至少之一上的第一涂层，其中所述主体的顶面和底面被布置为分别接触所述第一基板和第二基板；以及

布置在所述主体外表面上并覆盖所述第一涂层的第二涂层，所述第二涂层被布置为接触所述第一基板和第二基板。

2、根据权利要求1所述的间隔物，其中所述第二涂层的电阻率大于所述第一涂层的电阻率。

3、根据权利要求1所述的间隔物，其中所述第一涂层的厚度大于所述第二涂层的厚度。

4、根据权利要求2所述的间隔物，其中所述第一涂层包括导电材料，所述第二涂层包括电阻材料。

5、根据权利要求4所述的间隔物，其中所述导电材料选自由Ni、Cr、Mo组成的组中或其合金，所述电阻材料为Cr₂O₃或者类金刚石碳(DLC)。

6、一种电子发射显示器，包括：

彼此面对并限定一真空外壳的第一基板和第二基板；

布置在第一基板上的电子发射单元；

布置在第二基板上的光发射单元；以及

布置在所述基板之间的间隔物，该间隔物包括：

主体；

布置在所述主体的顶面和底面至少之一上的第一涂层，其中所述主体的顶面和底面被布置为分别接触所述光发射单元和电子发射单元；以及

布置在所述主体的外表面上以覆盖所述第一涂层的第二涂层，所述第二涂层被布置为接触所述电子发射单元和光发射单元。

7、根据权利要求6所述的电子发射显示器，其中所述第二涂层的电阻率大于所述第一涂层的电阻率。

8、根据权利要求7所述的电子发射显示器，其中所述第一涂层的厚度大于所述第二涂层的厚度。

9、根据权利要求7所述的电子发射显示器，其中所述第一涂层包括导电材料，所述第二涂层包括电阻材料。

10、根据权利要求9所述的电子发射显示器，其中所述导电材料选自由Ni、Cr、Mo组成的组中或其合金，所述电阻材料为Cr₂O₃或者类金刚石碳(DLC)。

11、根据权利要求6所述的电子发射显示器，其中所述主体是圆柱型或者壁型。

12、根据权利要求6所述的电子发射显示器，其中所述电子发射单元包括电子发射区和用来控制该电子发射区的驱动电极；所述光发射单元包括荧光体层和布置在该荧光体层表面上的阳极电极；并且所述第二涂层被布置为接触所述驱动电极和阳极电极。

13、根据权利要求12所述的电子发射显示器，其中所述驱动电极包括彼此相交并由一绝缘层彼此绝缘的阴极电极和栅极电极，并且所述电子发射区连接到所述阴极电极上的阴极电极与栅极电极的相交区域。

14、根据权利要求12所述的电子发射显示器，其中所述驱动电极布置在第一基板上并且彼此分隔开，所述电子发射区布置在第一电极和第二电极之间；其中第一导电层和第二导电层分别布置在第一基板上的第一电极与电子发射区之间以及该电子发射区与第二电极之间，并且部分地覆盖所述第一电极和第二电极。

15、根据权利要求12所述的电子发射显示器，其中所述电子发射区包含选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线组成的组中的材料或其组合物。

16、根据权利要求12所述的电子发射显示器，进一步包括布置在荧光体层的各部分之间的黑层，其中间隔物位于所述黑层所处的区域内。

17、一种间隔物，包括：

布置在第一基板和第二基板之间的主体；

布置在所述主体的顶面和底面至少之一上的第一涂层，其中所述主体的顶面和底面被布置为分别接触所述第一基板和第二基板；以及

布置在所述主体外表面上并接触所述第一涂层的第二涂层。

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