专利名称：一种场致发射显示板及其驱动方法
技术领域：
本发明涉及一种场致发射显示板，尤其涉及三极管型场致发射显示板。
背景技术：
常规的三极管型场致发射显示板结构如图1所示由前基板1a、后基板2a对向组装而成，通过支撑体3a阵列来保持固定的距离。前基板1a上制作阳极4a、荧光粉5a，后基板2a上依次为条形阴极6a，开口露出部分阴极的介质层7a和垂直于条形阴极6a的条形开口栅极8a。其中阴极上与条形介质层和条形栅极开口的交叉点上制作能产生场致电子发射的材料9a，例如各种导电微尖、金刚石薄膜、石墨或纳米碳管等。阴极产生的场致发射电子穿过栅极开口流向阳极。这种结构的缺点是在制造过程中栅极与阴极制作比较困难。
另一种三极管型场致发射显示板结构如图2所示是将栅极8b埋在阴极6b之下，利用栅极与阴极边缘的强电场，使阴极边缘产生场致电子发射，由于栅极制作在阴极之前，并且不影响阴极的制作，因此解决了上述结构的制作困难问题。但是该结构由于失去了栅极对阳极的屏蔽作用，因此不能提高阳极电压，否则会直接使阴极产生场致电子发射，而失去栅极的调制作用；另一方面由于场致电子发射主要集中在阴极侧沿与栅极交叉处，因此阴极侧沿电流密度较大，不利于提高寿命；同时这种结构电子散射严重，束斑较大，因此亮度低，为了防止串扰必须缩小阴极与阳极之间的距离，同样也限制了阳极电压，不利于提高发光效率。
发明内容本发明公开了一种场致发射显示板及其驱动方法。它的主要特征在于条形栅极位于阴极的下方，通过阳极的高压和调制栅极电压使阴极产生场致电子发射以控制每一显示单元的电子发射来显示图像。通过平面辅助聚焦电极防止电子束扩散，从而可以增加阳极距，提高阳极工作电压。本发明相对现有的场致发射显示板而言，具有更高的分辨率和发光亮度，更低的制造成本。
本发明中的场致发射显示板结构如图3所示，由前基板玻璃1、后基板玻璃2对向组装而成，通过支撑体3阵列来保持固定的距离。前基板玻璃1上制作阳极4、荧光粉5，后基板玻璃2上依次为条形栅极6，厚度为0.1～50微米的局部或全部覆盖条形栅极6的介质层7，在介质层7上间隔制作与条形栅极6垂直的条形阴极8和条形辅助聚焦电极9。其中条形阴极8本身为能产生场致电子发射的材料，或在其上与条形栅极交叉点处或其全部表面制作能产生场致电子发射的材料。将上述前基板1和后基板2的四周用低熔点玻璃进行气密封接，经过抽真空后封离，就形成了本发明所提供的场致发射显示板。该显示板的工作方式如下设阴极低电平为Vcl，(通常为0V)，高电平为Vch，栅极低电平为Vgl，高电平为Vgh，在阳极上施加固定高压Va，通常为几百到几万伏，其电压幅度要求为当栅极为允许阴极场致发射时(通常栅极电位为高电平Vgh)，阴极场致电子发射电流密度达到显示所需峰值；而当栅极为禁止阴极场致发射时(通常栅极电位为低电平Vgl，低于阴极低电平Vcl)，阴极场致电子发射截止。辅助聚焦极施加低于Vcl的电平Vf，其作用为当阴极为发射状态时，防止电子束扩散；当阴极为禁止发射状态时，隔断阳极高压对阴极的影响。对栅极进行逐行选址，选中行施加高电平Vgh，其余行施加低电平Vgl，阴极上施加与所需显示图像相对应的脉冲，当所对应列上需显示时，对应的阴极为低电平Vcl；而当所对应列上无显示时对应的阴极为高电平Vch；通过控制阴极上脉冲的宽度或数目来实现灰度显示。如此逐行、逐帧循环即可实现视频显示。
本发明具有以下优点①与传统的三极管结构相比由于阴极在栅极之后制作，因此场致发射材料不受栅极工艺的影响，制造工艺简单，因此，本发明适合于大批量生产，提高成品率，降低生产成本。②与现有的后栅极三极管结构相比，本发明的阴极发射面积大大增加，因此阴极所需电流密度减少，有利于提高器件寿命。③由于本发明场致发射显示板中辅助聚焦极的作用，减少了后栅极结构中电子束散焦的特性，因此可以增加前后基板之间的距离而不会增大光斑。而增加此距离有利于提高阳极工作电压，从而允许采用发光效率高的高压荧光粉来提高器件的发光效率。
图1为传统的三极管场致发射显示板结构剖面示意图
图2为现有的后栅极三极管场致发射显示板结构剖面3为本发明场致发射显示板结构4为本发明实施例一纵剖面5为本发明实施例二纵剖面6为本发明实施例三后基板纵剖面7为本发明场致发射显示板工作原理图在上述技术方案的基础上进一步考虑具体结构，提出以下各种实施例，并通过具体的实施例，进一步说明各实施例特有的优点。
①本发明的第一种实施例如图4所示，包括由前玻璃基板1c、后玻璃基板2c对向组装而成，通过支撑体3c阵列来保持固定的距离。前玻璃基板1c上制作阳极4c、荧光粉5c，后基板玻璃2c上依次为条形栅极6c，厚度为0.1～50微米的局部或全部覆盖条形栅极6c的介质层7c，在介质层7c上间隔制作与条形栅极6c垂直的条形阴极8c和条形辅助聚焦极9c。其中条形阴极8c本身为能产生场致电子发射的材料，或在其上与条形栅极交叉点处或其全部表面制作能产生场致电子发射的材料10c，例如各种导电微尖、金刚石薄膜、石墨或纳米碳管等。将上述前基板玻璃1c和后基板玻璃2c的四周用低熔点玻璃进行气密封接，经过抽真空后封离，就形成了本发明所提供的场致发射显示板。该显示板的工作方式如图七所示在阳极上施加固定高压，通常为几百到几万伏，其电压幅度要求为当栅极(行电极)为允许阴极(列电极)场致发射时(栅极电位高于阴极电位)，阴极场致电子发射电流密度达到显示所需峰值；而当栅极为禁止阴极场致发射(栅极电位低于阴极电位)，阴极场致电子发射截止。对栅极进行逐行选址，选中行施加高电位其余行施加低电位，阴极上施加与所需显示图像相对应的脉冲，当所对应列上需显示时，对应的阴极为低电平；而当所对应列上无显示时对应的阴极为高电平；通过控制阴极上脉冲的宽度或数目来实现灰度显示。如此逐行、逐帧循环即可实现视频显示。
②本发明的第二种实施例如图5所示，由前基板玻璃1d、后基板玻璃2d对向组装而成，通过支撑体3d阵列来保持固定的距离。前玻璃基板1d上制作荧光粉5d，厚度为0.01～1微米的铝阳极4d，当阳极电压超过5000V时，铝膜能够保护荧光粉，防止高压饱和；后基板玻璃2d上依次为条形栅极6d，厚度为0.1～50微米的局部或全部覆盖条形栅极6d的介质层7d，在介质层7d上间隔制作与条形栅极6d垂直的条形阴极8d和条形辅助聚焦极9d。其中条形阴极8d本身为能产生场致电子发射的材料，或在其上与条形栅极交叉点处或其全部表面制作能产生场致电子发射的材料10d，例如各种导电微尖、金刚石薄膜、石墨或纳米碳管等。将上述前基板玻璃1d和后基板玻璃2d的四周用低熔点玻璃进行气密封接，经过抽真空后封离，就形成了本发明所提供的场致发射显示板。该显示板的工作方式同实施例1。
③第三种实施例，如图6所示，上述第一、二实施例中，后基板的条形阴极8e上制作条形电阻层11e，该电阻层能够限制阴极发射电流，以提高整屏发射的一致性，在条形电阻层11e上与条形栅极交叉点处或其全部表面制作能产生场致电子发射的材料10e，例如各种导电微尖、金刚石薄膜、石墨或纳米碳管等。将上述前基板玻璃1e和后基板玻璃2e的四周用低熔点玻璃进行气密封接，经过抽真空后封离，就形成了本发明所提供的场致发射显示板，该显示板的工作方式同实施例1。
权利要求
1.一种场致发射显示板，由前玻璃基板(1)、后玻璃基板(2)对向组装而成，其特征在于通过支撑体(3)阵列来保持固定的距离；前玻璃基板(1)上依次为阳极(4)、荧光粉(5)；后基板玻璃(2)上依次为条形栅极(6)，厚度为0.1～50微米的局部或全部覆盖条形栅极(6)的介质层(7)，在介质层(7)上间隔制作与条形栅极(6)垂直的条形阴极(8)和条形聚焦极(9)。条形阴极(8)本身为能产生场致电子发射的材料，或在其上与条形栅极交叉点处或其全部表面有能产生场致电子发射的材料。
2.根据权利要求1所述的一种场致发射显示板，由前玻璃基板(1)、后玻璃基板(2)对向组装而成，其特征在于通过支撑体(3)阵列来保持固定的距离；前玻璃基板(1)上依次为荧光粉(5)，厚度为0.01～1微米的铝阳极(4)；后基板玻璃(2)上依次为条形栅极(6)，厚度为0.1～50微米的局部或全部覆盖条形栅极(6)的介质层(7)，在介质层(7)上间隔制作与条形栅极(6)垂直的条形阴极(8)和条形聚焦极(9)。条形阴极(8)本身为能产生场致电子发射的材料，或在其上与条形栅极交叉点处或其全部表面有能产生场致电子发射的材料。
3.根据权利要求1或2所述的场致发射显示板，其特征在于，在所述条形阴极(8)上依次为条形电阻层(11)和发射层(10)；电阻层(11)能够限制阴极发射电流，以提高整屏发射的一致性；发射层(10)为能产生场致电子发射的材料，包括各种导电微尖、金刚石薄膜、石墨或纳米碳管。
4.一种场致发射显示板的驱动方法，其特征在于在阳极上施加固定高压，通常为几百到几万伏，其电压幅度要求为当栅极为允许阴极场致发射时，阴极场致电子发射电流密度达到显示所需峰值；而当栅极为禁止阴极场致发射，通常栅极电位低于阴极电位，阴极场致电子发射截止，对栅极进行逐行选址，选中行对应的栅极施加高电位其余行施加低电位，阴极上施加与所需显示图像相对应的脉冲，当所对应列上需显示时，对应的阴极为低电平；而当所对应列上无显示时对应的阴极为高电平，使阴极场致发射截止；通过控制阴极上脉冲的宽度或数目来实现灰度显示，如此逐行、逐帧循环即可实现视频显示。
全文摘要
本发明公开了一种场致发射显示板及其驱动方法。它的主要特征在于条形栅极位于阴极的下方，通过阳极的高压和调制栅极电压使阴极产生场致电子发射，以控制每一显示单元的电子发射来显示图像。通过平面辅助聚焦电极防止电子束扩散，从而可以增加阳极距，提高阳极工作电压。本发明相对现有的场致发射显示板而言，具有更高的分辨率和发光亮度，更低的制造成本。
文档编号H05B33/12GK1481200SQ03149669
公开日2004年3月10日 申请日期2003年8月5日 优先权日2003年8月5日
发明者仲雪飞, 尹涵春, 屠彦, 张 雄, 王保平 申请人:东南大学