TWI394195B - 場發射像素管 - Google Patents

Description

場發射像素管

本發明涉及一種場發射元件，尤其涉及一種場發射像素管。

場發射電子源以及利用該電子源轟擊螢光物質而發光之場發射發光技術已經於場發射平面顯示器領域得到應用。這種場發射技術係於真空環境下，利用外加電場作用將尖端之電子激發出來。於傳統場發射電子源中，一般採用微細尖端如鉬尖端、矽尖端作為電子發射端，隨著奈米技術之發展，還採用奈米碳管作為電子發射端。

奈米碳管線(CNT yarn)具有優良之場發射性能，於較低之陽極電壓下具有較大之發射電流，然而這一優點於場發射像素管中卻為缺點。因為場發射像素管之工作原理係電子轟擊螢光粉發光，而螢光粉之最佳工作條件為高電壓、小電流。於低電壓、大電流之條件下工作會嚴重降低螢光粉之發光效率和壽命。

有鑒於此，有必要提供一種可於高電壓、小電流條件下工作之奈米碳管線場發射像素管。

以下將以實施例說明一種可於高電壓、小電流條件下工作之奈米碳管線場發射像素管。

一種場發射像素管，其包括殼體、分別設置於殼體兩端之陽極與陰極，該 陰極包括奈米碳管線，該場發射像素管還包括屏蔽極，該屏蔽極環繞該奈米碳管線設置。

該場發射像素管於工作時，陰極與屏蔽極上接低電位，陽極接高電位。由於屏蔽極可屏蔽陽極之高壓，其可顯著降低奈米碳管線表面之電場強度，場發射像素管之直徑越小，則這種屏蔽效應越明顯。由於奈米碳管線表面之電場強度較低，因此其發射電流降低，但其工作電壓卻很高。符合場發射像素管之理想工作條件，具有良好之發射效果與長使用壽命。

11‧‧‧陰極

12‧‧‧陽極

13‧‧‧螢光層

14，24‧‧‧屏蔽極

10，20‧‧‧殼體

100‧‧‧場發射像素管

102‧‧‧出光部

111‧‧‧支撐體

圖1係第一實施例之場發射像素管結構之剖面示意圖。

圖2係第二實施例之場發射像素管結構之剖面示意圖。

參閱圖1，第一實施例之場發射像素管100包括殼體10、陰極11、陽極12、螢光層13及屏蔽極14。

殼體10具有一出光部102。殼體10由絕緣材料如石英、玻璃、陶瓷、塑膠等製成。其可為中空之圓柱體、長方體、立方體、多棱柱體等。出光部102之光出射面可為平面也可為對光線具發散或會聚作用之曲面。殼體10內被抽成真空狀態。優選地，為使殼體10內之真空度得以保持，可於殼體10內添加吸氣劑(圖未示)，如蒸散型吸氣劑金屬膜。吸氣劑可採用蒸鍍之方式於殼體密封前形成於殼體10之內壁上。

陰極11與陽極12位於殼體10內，並相對設置於殼體10之兩端。其中陽極設置於靠近殼體10出光部102之一端。陰極11包括支撐體111及設置於支撐體111上之奈米碳管線112，支撐體111一端位於殼體10內，另一端延伸至殼體10外，用於連接電源(圖未示)。奈米碳管線112設置於支撐體111位於 殼體內之一端上。支撐體112為導電材料，支撐體111為奈米碳管線112提供支撐並將奈米碳管線112電連接到電源上。

奈米碳管線112可包括多根相互之間基本平行之奈米碳管，奈米碳管可為單壁奈米碳管或多壁奈米碳管。當然也可以採用奈米碳管膠線結構。多根奈米碳管之間靠凡得瓦爾力連接於一起。奈米碳管線112之長度可為0.1毫米至10毫米，直徑可為1微米至1毫米。奈米碳管線112可以通過導電膠如銀膠粘接於支撐體111上，或者將奈米碳管線112熔接於支撐體111上。將奈米碳管線112連接到支撐體111上之前，可將奈米碳管線112浸泡於溶劑如乙醇內，然後於真空中通電流進行熱處理，使溶劑揮發。經過如此處理之奈米碳管線112之導電性及機械強度都得到加強。

陽極12可為透明導電薄膜如氧化銦錫薄膜或電子易於穿透之導電薄膜如鋁膜。當陽極12採用透明導電薄膜時，螢光層13可設置於陽極12面向陰極11之一側上。當陽極12採用電子易於穿透之導電薄膜時，螢光層13可設置於殼體10內壁上，或者設置於陽極12背離陰極11之一側上，還可以填充於陽極12與殼體10之間。本實施例中，陽極12為鋁膜，螢光層13設置於陽極12背離陰極11之一側上。螢光層可為白色螢光粉或彩色螢光粉如紅色螢光粉、藍色螢光粉或綠色螢光粉。

本實施例當中，屏蔽極14為環狀電極，其可粘接於殼體10之外壁，並且環繞奈米碳管線112發射出之電子之飛行路徑設置。於外加電場之作用下，奈米碳管線112發射之電子從陰極11飛向陽極12並穿透陽極12轟擊螢光層13，使螢光層13發光。即電子之飛行方向大體沿殼體之中心軸之方向前進。因此屏蔽極14環繞殼體10之中心軸設置即可，優選地，屏蔽極14與殼體10形狀一致，且與殼體10同軸設置。

請參閱圖2，第二實施例之場發射像素管200與第一實施例之場發射像素管 100相似，不同之處在於，屏蔽極24為設置於殼體20內壁或外壁上之筒狀導電薄膜。屏蔽極24可由金、銀、銅或鋁等導電率高之金屬形成。優選地，屏蔽極24為金膜。屏蔽極24可以採用濺鍍或蒸鍍之方法形成。當屏蔽極24設置於殼體20內壁上時，須於殼體20封閉之前形成。

以上各實施例之場發射像素管於工作時，陰極與屏蔽極上接低電位，陽極接高電位。由於屏蔽極可以屏蔽陽極之高壓，其可以顯著降低奈米碳管線表面之電場強度，場發射像素管之直徑越小，由於屏蔽極離陰極之距離越近，這種屏蔽效應越明顯。由於奈米碳管線表面之電場強度較低，因此其發射電流降低，但其工作電壓卻很高。符合場發射像素管之理想工作條件，具有良好之發射效果與較長之使用壽命。

另外，由於屏蔽極與陰極同為低電位，屏蔽極對於奈米碳管線發射出之電子具有排斥作用，且由於屏蔽極環繞奈米碳管線設置，其對電子之排斥作用使奈米碳管線發射出之電子束更加集中的飛向陽極，避免其飛向殼體10之內壁，從而提高電子之利用率，同時可避免於殼體內壁上產生X射線。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

10‧‧‧殼體

11‧‧‧陰極

12‧‧‧陽極

13‧‧‧螢光層

14‧‧‧屏蔽極

100‧‧‧場發射像素管

102‧‧‧出光部

111‧‧‧支撐體

Claims (9)

1. 一種場發射像素管，其包括殼體、分別設置於殼體兩端之陽極與陰極，該陰極包括奈米碳管線，該殼體一端設置有出光部，該陽極對應該出光部設置，其改進在於，該場發射像素管還包括屏蔽極，該屏蔽極環繞該奈米碳管線設置於殼體表面，該屏蔽極與該殼體同軸設置。
2. 如請求項1所述之場發射像素管，其中，該屏蔽極為環狀電極。
3. 如請求項1所述之場發射像素管，其中，該屏蔽極為導電薄膜。
4. 如請求項3所述之場發射像素管，其中，該導電薄膜為金膜、銀膜、銅膜或鋁膜。
5. 如請求項1所述之場發射像素管，其中，該屏蔽極設置於該殼體內表面或外表面上。
6. 如請求項1所述之場發射像素管，其中，該陰極包括支撐體，該奈米碳管線設置於該支撐體上。
7. 如請求項7所述之場發射像素管，其中，該奈米碳管線與該支撐體之間採用導電膠粘接或者該奈米碳管線一端熔接於該支撐體上。
8. 如請求項1所述之場發射像素管，其中，該奈米碳管線之長度為0.1毫米至10毫米。
9. 如請求項1所述之場發射像素管，其中，該奈米碳管線之直徑為1微米至1毫米。