專利名稱：三極型場發(fā)射像素管的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射元件，尤其涉及一種三極型場發(fā)射像素管。
背景技術(shù)：
場發(fā)射電子源以及利用該電子源發(fā)出的電子轟擊熒光物質(zhì) 而發(fā)光的場發(fā)射發(fā)光技術(shù)已經(jīng)在場發(fā)射平面顯示器領(lǐng)域中得到 應(yīng)用。這種場發(fā)射技術(shù)是在真空環(huán)境下，利用外加電場作用將 電子源尖端的電子激發(fā)出來。在傳統(tǒng)場發(fā)射電子源中， 一般采 用微細鉬金屬尖端、硅尖端作為電子發(fā)射端，隨著納米技術(shù)的 發(fā)展，最近還采用納米碳管作為電子發(fā)射端。理論上，由于碳納米管具有非常小的直徑，很大的長徑比， 因此在外電場作用下其具有很大的場增強因子。但是，在實際 應(yīng)用中，例如平面型場發(fā)射顯示器中，碳納米管平面薄膜的整 體宏觀場發(fā)射增強因子并未能達到單個碳納米管的數(shù)值，導(dǎo)致 發(fā)射電壓較高，場發(fā)射電流密度小，發(fā)光亮度較低。有鑒于此，提供一種發(fā)射電流密度大，發(fā)光亮度高的場發(fā) 射元件實為必要。發(fā)明內(nèi)容以下將以實施例說明 一 種三極型場發(fā)射像素管。一種三極型場發(fā)射像素管，其包括 一個中空殼體， 一個 焚光物質(zhì)層， 一 個陽極層， 一 個陰極發(fā)射體和 一 個柵極體。該 殼體具有一個出光部，該焚光物質(zhì)層和陽極層依次形成在該出 光部的內(nèi)壁上。該陰極發(fā)射體設(shè)置在中空殼體內(nèi)部與出光部相 對的位置，該柵極體位于中空殼體內(nèi)并靠近陰極發(fā)射體設(shè)置。 其中，該陰極發(fā)射體包括 一 個碳納米管線，該碳納米管線作為
電子發(fā)射源。和現(xiàn)有技術(shù)相比，所述的三極型場發(fā)射像素管利用碳納米 管線作為電子發(fā)射源，碳納米管線其本身優(yōu)異的場發(fā)射性能增 大了電流密度，提高了發(fā)光亮度，降低了發(fā)射電壓。


圖1是本發(fā)明實施例所提供的三極型場發(fā)射像素管截面示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作進 一 步詳細說明。請參閱圖1,本發(fā)明實施例提供的一種三極型場發(fā)射像素管100,其包括一個中空殼體110， 一個熒光物質(zhì)層130, —個陽 極層140， 一個陰極發(fā)射體150和一個柵極體160。該殼體110 具有一個出光面120,該熒光物質(zhì)層130和陽極層140位于中空 殼體110內(nèi)。該陰極發(fā)射體150設(shè)置在中空殼體IIO內(nèi)部與出光 面120相對的位置，該柵極體1 60位于中空殼體110內(nèi)靠近陰 極發(fā)射體150處設(shè)置。該陰極發(fā)射體150包括一個碳納米管線 151，其作為電子發(fā)射源。該殼體11 0內(nèi)部是真空密封的，在本實施例中，該殼體110 為 一 個中空圓柱體；該殼體的材料可為玻璃或石英玻璃?？梢?理解的是，該殼體還可以是中空的立方體、三棱柱或其它多邊 形柱體。該殼體的出光面 120可以為平面也可以為曲面，如球 面或非球面，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際情況進行選擇。所述熒光物質(zhì)層130設(shè)置在出光部120的內(nèi)壁上，該焚光 物質(zhì)層130可以為白色熒光粉，也可以為彩色熒光粉，例如紅 色，綠色，藍色熒光粉等，當電子轟擊熒光物質(zhì)層130時可發(fā) 出白光或彩色可見光。所述陽極層140設(shè)置在形成有焚光物質(zhì)層130的出光部120 內(nèi)壁上，且將熒光物質(zhì)層130覆蓋。該陽極層140可為鋁膜，
具有良好的導(dǎo)電性。該三極型場發(fā)射像素管100進一步包括一個陽極電極141,該陽極電極141與陽極層140電連接且該陽極 電極141穿過殼體1 1 0延伸至殼體110外部以與外部電源(未示 出)相連。該陽極電極141可與陽極層140直接接觸而實現(xiàn)電連 接，也可以通過導(dǎo)線使其與陽極層 140相連而實現(xiàn)電連接。該 陽極電極141將外部電源所提供之電壓傳輸至陽極層140，以吸 引陰極發(fā)射體150所發(fā)出的電子并加速該電子的運動以促使該 電子轟擊熒光物質(zhì)層130。所述陰極發(fā)射體150包括 一 陰極支撐柱1 52及 一 作為電子 發(fā)射源的碳納米管線151。該陰極支撐柱152垂直于出光部120。 該陰極支撐柱152為一能夠?qū)щ?、?dǎo)熱并具有一定強度的金屬 絲。在本實施例中該陰極支撐柱152優(yōu)選為銅絲。所述碳納米 管線15 1的長度優(yōu)選為0.1毫米至10毫米，直徑優(yōu)選為1微米 至1毫米。該碳納米管線151是從超順排碳納米管陣列中抽出 一 束碳 納米管時，相鄰的碳納米管由于范德華力的作用而相互連接在 一起而形成的。該碳納米管線1 5 1在裝入像素管1 00前可用酒 精浸泡，然后在真空中通以電流進行熱處理，之后再用銀膠粘 在陰極支撐柱1 52正對于陽極層1 40的端部。經(jīng)過上述步驟處 理后的碳納米管線1 5 1導(dǎo)電性和機械性都得到了增強。該像素管 100進一 步包括一 個陰極電極153,該陰極電極 153與所述陰極發(fā)射體150電連接，且該陰極電極153穿過所述 殼體11 0延伸至殼體1 1 0外部以與外部電源電連接。該陰極電極 1 53可與陰極發(fā)射體1 50的陰極支撐柱1 52直接接觸而實現(xiàn)電連 接，也可以通過導(dǎo)線使其與陰極支撐柱1 52相連而實現(xiàn)電連接。所述柵極體160是一個具有筒狀結(jié)構(gòu)的中空柱體，其具有 一頂面1 62及 一 個從該頂面1 62沿遠離陽才及層1 40的方向延伸 的環(huán)狀側(cè)壁1 6 1 。該柵極體1 60的頂面1 62具有 一 個正對于陰極 發(fā)射體1 50的碳納米管線151的開口 1 63 。該柵極體1 60的橫截 面可以為圓形，橢圓形或三角形，四邊形等多邊形。該柵極體 1 60環(huán)繞陰極發(fā)射體1 5 0設(shè)置，即陰極發(fā)射體1 5 0位于柵極體 1 60內(nèi)，且陰極發(fā)射體1 50的電子發(fā)射源碳納米管線1 5 1正對于 柵極體160頂面162的開口 163。在本實施例中，該柵極體160 為 一 個中空圓柱體。該像素管1 00進 一 步包括 一 個柵極電極1 64 ， 該柵極電極164與柵極體160電連接，且該柵極電極164穿過 殼體11 0延伸至殼體11 0外部與外部電源相連。當給像素管100 施加工作電壓時，該柵極體1 60與陰極發(fā)射體1 50之間形成電 場，碳納米管線151在該電場作用下發(fā)射電子，穿過柵極體頂 面1 62的開口 1 63 ，再在陽極層1 40高電壓作用下加速以轟擊熒 光物質(zhì)層130。同時由于陰極發(fā)射體1 50位于柵極體1 60內(nèi)，柵 極體1 60可以起到屏蔽作用，以屏蔽陽極層140的高壓，保護 作為電子發(fā)射源的碳納米管線1 5 1 ,延長碳納米管線1 5 1的使用 壽命。通過調(diào)節(jié)柵極電極1 64上的電壓可以控制碳納米管線151 的發(fā)射電流，從而調(diào)節(jié)焚光屏的亮度。所述的陽極電極141、陰極電極1 5 3和柵極電極1 64穿過殼 體11 0的部位均可采用玻璃封接技術(shù)密封，以保證殼體110內(nèi)部 的密封性。該三極型場發(fā)射像素管IOO進一步包括一吸氣劑層170,用 于吸附場發(fā)射像素管100內(nèi)部氣體，維持場發(fā)射像素管內(nèi)部的 真空度。該吸氣劑層170可以為蒸散型吸氣劑金屬薄膜或非蒸 散型吸氣劑，其固定在殼體IIO的內(nèi)壁上。該場發(fā)射像素管1 00還進 一 步包括 一 排氣孔180,該排氣孔 1 80外接真空泵，用以將殼體11 0抽真空。封裝時，先通過排氣 孔1 80使場發(fā)射像素管1 00達到 一 定的真空度后再進行最后的 封裝。該三極型場發(fā)射像素管1 00工作時，給陽極電極141、陰極 電極1 53和柵極電極1 64分別加上電壓。柵極體1 60與陰極發(fā) 射體150之間產(chǎn)生 一 電場，該電場激發(fā)作為電子發(fā)射源的碳納 米管線151發(fā)射電子，該電子在電場作用下穿過開口 163,并在 陽極層140高電壓作用下加速穿透陽極層140轟擊萸光物質(zhì)層 一部分直接透過出光部110射出，一 部分射在陽極層140上，陽極層140將其反射并最終透過出光 部射出。多個這樣的場發(fā)射像素管 100排列起來就可以用來照 明或信息顯示。相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明實施例所述的三極型場發(fā)射像素 管100利用碳納米管線151作為電子發(fā)射源，碳納米管線151 其本身優(yōu)異的場發(fā)射性能增大了電流密度，提高了發(fā)光亮度， 降低了發(fā)射電壓。且由于陰極發(fā)射體150位于柵極體160內(nèi)， 陰極發(fā)射體150與柵極體160之間的屏蔽電場可減小陽極層140 的高電壓對碳納米管線151的影響，從而提高碳納米管線151 的使用壽命。且通過調(diào)節(jié)柵極電極上的電壓，可以控制碳納米 管線1 5 1的發(fā)射電流，從而調(diào)節(jié)熒光屏的亮度。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)做其它變化， 如變換碳納米管線的數(shù)量。這些依據(jù)本發(fā)明精神所做的變化， 都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種三極型場發(fā)射像素管，其包括一個中空殼體，一個熒光物質(zhì)層，一個陽極層，一個陰極發(fā)射體和一個柵極體，該殼體具有一個出光部，該熒光物質(zhì)層和陽極層依次形成在該出光部的內(nèi)壁上，該陰極發(fā)射體設(shè)置在中空殼體內(nèi)部與出光部相對的位置，該柵極體位于中空殼體內(nèi)并靠近陰極發(fā)射體設(shè)置，其特征在于，該陰極發(fā)射體包括一個碳納米管線，該碳納米管線作為電子發(fā)射源。
2. 如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，該 中空殼體內(nèi)部是真空密封的。
3. 如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，該 柵極體是一個中空柱體，該中空柱體具有一頂面及至少一個 從頂面延伸出的側(cè)面，該陰極發(fā)射體位于柵極體內(nèi)，且該中 空柱體的底面具有一個開口，該開口正對于陰極發(fā)射體的碳 納米管線。
4. 如權(quán)利要求3所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，該 柵極體的橫截面為圓形，橢圓形或多邊形。
5. 如權(quán)利要求3所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，還 進一步包括一個柵極電極，該柵極電極與所述柵極體電連
6. 如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，還 進 一 步包括 一 個陽極電極，該陽極電極與所述陽極層電連 接，且該陽極電極穿過所述殼體延伸至殼體外部。
7. 如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，還 進 一 步包括 一 個陰極電極，該陰極電極與所述陰極發(fā)射體電 連接，且該陰極電極穿過所述殼體延伸至殼體外部。
8. 如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，該 陰極發(fā)射體進 一 步包括 一 個陰極支撐柱，該陰極支撐柱由金 屬絲制成。
9. 如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于，該 陽極層為鋁膜。
10.如權(quán)利要求1所述的三極型場發(fā)射像素管，其特征在于， 進一步包括吸氣劑層，該吸氣劑層形成于殼體內(nèi)壁上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種三極型場發(fā)射像素管。該三極型場發(fā)射像素管包括一個中空殼體，一個熒光物質(zhì)層，一個陽極層，一個陰極發(fā)射體和一個柵極體，該殼體具有一個出光部，該熒光物質(zhì)層和陽極層依次形成在該出光部的內(nèi)壁上，該陰極發(fā)射體設(shè)置在中空殼體內(nèi)部與出光部相對的位置，該柵極體位于中空殼體內(nèi)并靠近陰極發(fā)射體設(shè)置，其中，該陰極發(fā)射體包括一個碳納米管線，該碳納米管線作為電子發(fā)射源。
文檔編號H01J1/46GK101118831SQ20061006194
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月2日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月2日
發(fā)明者亮 劉, 姜開利, 楊遠超, 范守善, 洋 魏 申請人:清華大學;鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司