高亮度全彩色場致發射平板顯示屏的製作方法

2023-05-30 20:58:21

專利名稱：高亮度全彩色場致發射平板顯示屏的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種場致發射平板陰極射線管，屬於場致發射平板顯示器件技術領域。
現有技術中的陰極射線管(CRT)由於體積大、重量重和功耗大而使應用領域受到一定的限制。近年來，日本松下電氣公司推出了平板CRT，以便減小體積。平板CRT採用縱向排列水平拉伸的線陰極，通過一系列的平板電極來實現電子束形成、信號調製、電子束聚焦和掃描。為了防止線陰極彎曲或振動，線陰極必須較粗，從而導致平CRT比普通CRT功耗大，由於線陰極固定減振裝置、各種平板電極和厚玻璃的使用，使得平板CRT的重量比普通CRT的重量重。平板顯示器件中的場致發射顯示屏(FED)具有寬視角(180°)、低功耗、寬工作溫度範圍(-40℃～85℃)、高速響應(＜2μs)和製備過程簡單等優點，但由於低壓螢光粉的發光效率低和色彩性能差，從而使應用領域受到了限制。此外，由於FED採用陰-柵相互垂直分條選址，驅動器數目較多，雖然在FED製備過程中可採取平面聚焦和偏轉系統簡化驅動電路，但目前工藝條件下，還難以實現多層平面狀電極的製備。
本實用新型的目的在於針對現有技術的不足，提供一種高亮度全彩色的場致發射平板顯示屏，不僅可以解決FED中存在的低壓螢光粉發光效率不高和色彩不好的問題，還可以解決大面積均勻製備場致發射陣列的困難和驅動問題，也不存在平板CRT中線陰板易彎曲、抗振性差、功耗大和重量重的問題，在辦公自動化、航空電子學和其它相關領域具有廣闊的應用前景。
本實用新型可以由陰極、聚焦極、偏轉極、螢光屏和玻殼組成，其特點是陰極採用陣列式場致發射陰極。陣列式場致發射陰極可由陰極陣列、絕緣層和孔狀柵極構成，陰極陣列和孔狀柵極採用相互垂直分條結構並形成矩陣選址結構，柵孔排列與陰極陣列的單元相對應。聚焦極採用帶矩形孔的平板金屬結構，矩形孔的分布與陰柵陣列單元相對應。偏轉極由水平偏轉電極和垂直偏轉電極構成，水平偏轉電極由垂直分條的金屬平板構成，垂直偏轉電極由水平分條的金屬平板構成，兩偏轉電極的分條金屬平板互相垂直。螢光屏由屏、螢光粉和金屬鋁膜電極構成，螢光粉可採用高壓螢光粉，工作電壓為數千伏至數萬伏。
本實用新型與現有技術相比，由於採用帶有柵極的場致發射陣列陰極，比平板CRT中的線狀陰極功耗低、重量輕和陰極抗振性好。採用陰柵相互垂直分條和矩陣選址，解決了信號調製和按行順序選址，並取消了控制極，這為簡化平板CRT結構和減輕重量創造了條件。由陰極產生的電子束經柵極調製後，由聚焦極進行會聚，並在水平和垂直偏轉電極作用下形成按行順序掃描，可以打在螢光屏的兩列RGB(紅綠藍)螢光粉條上，每列粉條有5行，這相當於將FED分解成若干塊小屏，每個小屏由2列5行共10個像素組成，因而可大大減少陣列驅動器數目，既簡化了驅動電路的製備又降低了成本，而且不需聚焦電極矩形孔與陰柵陣列單元的精確對中。由於採用多層平板電極結構，使得在高壓下產生的離子大多數轟擊在平板電極上，柵極採用抗離子轟擊的金屬使柵電極不易損壞，從而保護尖端陰極正常工作。屏上工作電壓通過鋁電極施加，採用高壓螢光粉使高亮度全彩色場致發射平板顯示屏具有發光效率高和色彩好等優點。


圖1為本實用新型的結構示意圖；圖2為主要部件結構示意圖；圖3為工作原理示意圖；圖4為陰柵分條矩陳選址原理示意圖；圖5為各電極驅動信號設置示意圖。
本實用新型可採取附圖所示方案實現。
圖1中的陰極陣列1、柵極3、聚焦極4、水平偏轉電極5和垂直偏轉電極6通過電極固定裝置2連接。並固定在基底9上，玻殼7的正面為螢光屏，玻殼7與基底9密封連接，18為黑化處理後的固定裝置。圖2中的陰極陣列1和柵極3通過絕緣體11連成一體，柵孔與陰極陣列的單元相對應，聚焦極4的矩形孔與陰柵陣列單元相對應，水平偏轉電極5由垂直分條的金屬平板構成，垂直偏轉電極6由水平分條的金屬平板構成，螢光屏由屏(玻殼)14、螢光粉層13和金屬鋁膜構成，螢光粉層13採用條狀結構，每條有兩列三基色RGB螢光粉構成，如圖中10所示。陰極陣列單元的工作原理如圖3所示，陰極陣列單元中的陰極數可根據所需的電流大小決定，陰極可採用金屬錐體或半導體錐體，也可採用(111)面金剛石薄膜，陰極陣列單元15與柵極17之間的距離可通過絕緣體16控制；當柵極17加適當電壓時，陰極陣列單元15中的所有尖端陰極產生場致發射電流，發射的電子穿出柵極17的柵孔後，在聚焦極18的作用下形成電子束，在水平偏轉電極19和垂直偏轉電極20的作用下，電子束按行順序依次打在螢光屏21上激發螢光粉發光。陰柵分條矩陣選址方案如圖4所示，在柵壓作用下，陰極陣列22的水平分條和柵極23的垂直分條的交叉點單元產生場致發射，矩陣選址的方式可採用無源矩陣選址、有源矩陣選址或輔助開關選址。為了提高場致發射陰極的壽命和實現RGB三色的選定，可設置如圖5所示的驅動信號，(1)陰極電位為OV，(2)柵極的調製信號為柵壓基礎上疊加一個脈衝信號電壓，根據不同的脈衝寬度對應RGB的脈衝信號，使選定的陰極陣列單元產生大小不同的場致發射電流，(3)聚焦極為+DC電位，經聚焦後的電子束在偏轉電極的作用下產生按行順序的掃描，(4)和(5)為水平和垂直偏轉信號，(6)螢光粉層為+DC電位。一條電子束，在水平方向上對應屏上兩列(RGB)粉點，在垂直方向上對應於5行，其分割方式可採用現有技術相同的方案。場致發射電流的大小由疊加在柵極上的正脈衝信號調製，RGB的不同亮度由脈衝寬度來控制。
權利要求1.一種高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，由陰極、聚焦極、偏轉極、螢光屏和玻殼組成，其特徵在於陰極採用陣列式場致發射陰極。
2.根據權利要求1所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於陣列式場致發射陰極由陰極陣列、絕緣層和孔狀柵極構成，陰極陣列和孔狀柵極採用相互垂直分條結構並形成矩陣選址結構，柵孔排列與陰極陣列的單元相對應。
3.根據權利要求1或2所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於聚焦極採用帶矩形孔的平板金屬結構，矩形孔的分布與陰柵陣列單元相對應。
4.根據權利要求3所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於偏轉極由水平偏轉電極和垂直偏轉電極構成，水平偏轉電極由垂直分條的金屬平板構成，垂直偏轉電極由水平分條的金屬平板構成，兩偏轉電極的分條金屬平板互相垂直。
5.根據權利要求1、2或4所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於螢光屏由屏、螢光粉和金屬鋁膜電極構成，螢光粉採用條狀結構，每條有兩列三基色RGB螢光粉構成，螢光粉採用高壓螢光粉。
6.根據權利要求3所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於陰極陣列單元的陰極數根據所需電流大小決定，場致發射陰極採用金屬錐體、半導體錐體或(111)面金剛石薄膜。
7.根據權利要求1、2、4或6所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於矩陣選址採用無源矩陣選址、有源矩陣選址或輔助開關選址。
8.根據權利要求7所述的高亮度全彩色場致發射平板顯示屏，其特徵在於場致發射電流的大小由疊加在柵極上的正脈衝信號調製，RGB的不同亮度由脈衝寬度控制。
專利摘要高亮度全彩色場致發射平板顯示屏由陣列式場致發射陰極、聚焦極、水平和垂直偏轉電極、螢光屏和玻殼組成，場致發射陰極由陰極陣列、絕緣層和孔狀柵極構成，螢光屏由屏、高壓螢光粉和鋁膜電極構成，陰柵採用相互垂直的條狀結構實現矩陣選址，水平和垂直偏轉電極的條形平板互相垂直，使電子束能按行順序掃描，具有功耗低、重量輕和陰極抗振性好等特點，由於採用高壓螢光粉而使顯示屏具有發光效率高和色彩好等優點。
文檔編號H01J29/18GK2263400SQ9623156
公開日1997年9月24日 申請日期1996年4月3日 優先權日1996年4月3日
發明者王保平, 李曉華, 鄭姚生 申請人:東南大學