专利名称：三极型场发射像素管的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种场发射元件，尤其涉及一种三极型场发射像素管。
背景技术：
场发射电子源以及利用该电子源发出的电子轰击荧光物质 而发光的场发射发光技术已经在场发射平面显示器领域中得到 应用。这种场发射技术是在真空环境下，利用外加电场作用将 电子源尖端的电子激发出来。在传统场发射电子源中， 一般采 用微细钼金属尖端、硅尖端作为电子发射端，随着纳米技术的 发展，最近还采用纳米碳管作为电子发射端。理论上，由于碳纳米管具有非常小的直径，很大的长径比， 因此在外电场作用下其具有很大的场增强因子。但是，在实际 应用中，例如平面型场发射显示器中，碳纳米管平面薄膜的整 体宏观场发射增强因子并未能达到单个碳纳米管的数值，导致 发射电压较高，场发射电流密度小，发光亮度较低。有鉴于此，提供一种发射电流密度大，发光亮度高的场发 射元件实为必要。发明内容以下将以实施例说明 一 种三极型场发射像素管。一种三极型场发射像素管，其包括 一个中空壳体， 一个 焚光物质层， 一 个阳极层， 一 个阴极发射体和 一 个栅极体。该 壳体具有一个出光部，该焚光物质层和阳极层依次形成在该出 光部的内壁上。该阴极发射体设置在中空壳体内部与出光部相 对的位置，该栅极体位于中空壳体内并靠近阴极发射体设置。 其中，该阴极发射体包括 一 个碳纳米管线，该碳纳米管线作为
电子发射源。和现有技术相比，所述的三极型场发射像素管利用碳纳米 管线作为电子发射源，碳纳米管线其本身优异的场发射性能增 大了电流密度，提高了发光亮度，降低了发射电压。
图1是本发明实施例所提供的三极型场发射像素管截面示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作进 一 步详细说明。请参阅图1,本发明实施例提供的一种三极型场发射像素管100,其包括一个中空壳体110， 一个荧光物质层130, —个阳 极层140， 一个阴极发射体150和一个栅极体160。该壳体110 具有一个出光面120,该荧光物质层130和阳极层140位于中空 壳体110内。该阴极发射体150设置在中空壳体IIO内部与出光 面120相对的位置，该栅极体1 60位于中空壳体110内靠近阴 极发射体150处设置。该阴极发射体150包括一个碳纳米管线 151，其作为电子发射源。该壳体11 0内部是真空密封的，在本实施例中，该壳体110 为 一 个中空圓柱体；该壳体的材料可为玻璃或石英玻璃。可以 理解的是，该壳体还可以是中空的立方体、三棱柱或其它多边 形柱体。该壳体的出光面 120可以为平面也可以为曲面，如球 面或非球面，本领域技术人员可以根据实际情况进行选择。所述荧光物质层130设置在出光部120的内壁上，该焚光 物质层130可以为白色荧光粉，也可以为彩色荧光粉，例如红 色，绿色，蓝色荧光粉等，当电子轰击荧光物质层130时可发 出白光或彩色可见光。所述阳极层140设置在形成有焚光物质层130的出光部120 内壁上，且将荧光物质层130覆盖。该阳极层140可为铝膜，
具有良好的导电性。该三极型场发射像素管100进一步包括一个阳极电极141,该阳极电极141与阳极层140电连接且该阳极 电极141穿过壳体1 1 0延伸至壳体110外部以与外部电源(未示 出)相连。该阳极电极141可与阳极层140直接接触而实现电连 接，也可以通过导线使其与阳极层 140相连而实现电连接。该 阳极电极141将外部电源所提供之电压传输至阳极层140，以吸 引阴极发射体150所发出的电子并加速该电子的运动以促使该 电子轰击荧光物质层130。所述阴极发射体150包括 一 阴极支撑柱1 52及 一 作为电子 发射源的碳纳米管线151。该阴极支撑柱152垂直于出光部120。 该阴极支撑柱152为一能够导电、导热并具有一定强度的金属 丝。在本实施例中该阴极支撑柱152优选为铜丝。所述碳纳米 管线15 1的长度优选为0.1毫米至10毫米，直径优选为1微米 至1毫米。该碳纳米管线151是从超顺排碳纳米管阵列中抽出 一 束碳 纳米管时，相邻的碳纳米管由于范德华力的作用而相互连接在 一起而形成的。该碳纳米管线1 5 1在装入像素管1 00前可用酒 精浸泡，然后在真空中通以电流进行热处理，之后再用银胶粘 在阴极支撑柱1 52正对于阳极层1 40的端部。经过上述步骤处 理后的碳纳米管线1 5 1导电性和机械性都得到了增强。该像素管 100进一 步包括一 个阴极电极153,该阴极电极 153与所述阴极发射体150电连接，且该阴极电极153穿过所述 壳体11 0延伸至壳体1 1 0外部以与外部电源电连接。该阴极电极 1 53可与阴极发射体1 50的阴极支撑柱1 52直接接触而实现电连 接，也可以通过导线使其与阴极支撑柱1 52相连而实现电连接。所述栅极体160是一个具有筒状结构的中空柱体，其具有 一顶面1 62及 一 个从该顶面1 62沿远离阳才及层1 40的方向延伸 的环状侧壁1 6 1 。该栅极体1 60的顶面1 62具有 一 个正对于阴极 发射体1 50的碳纳米管线151的开口 1 63 。该栅极体1 60的横截 面可以为圆形，椭圓形或三角形，四边形等多边形。该栅极体 1 60环绕阴极发射体1 5 0设置，即阴极发射体1 5 0位于栅极体 1 60内，且阴极发射体1 50的电子发射源碳纳米管线1 5 1正对于 栅极体160顶面162的开口 163。在本实施例中，该栅极体160 为 一 个中空圓柱体。该像素管1 00进 一 步包括 一 个栅极电极1 64 ， 该栅极电极164与栅极体160电连接，且该栅极电极164穿过 壳体11 0延伸至壳体11 0外部与外部电源相连。当给像素管100 施加工作电压时，该栅极体1 60与阴极发射体1 50之间形成电 场，碳纳米管线151在该电场作用下发射电子，穿过栅极体顶 面1 62的开口 1 63 ，再在阳极层1 40高电压作用下加速以轰击荧 光物质层130。同时由于阴极发射体1 50位于栅极体1 60内，栅 极体1 60可以起到屏蔽作用，以屏蔽阳极层140的高压，保护 作为电子发射源的碳纳米管线1 5 1 ,延长碳纳米管线1 5 1的使用 寿命。通过调节栅极电极1 64上的电压可以控制碳纳米管线151 的发射电流，从而调节焚光屏的亮度。所述的阳极电极141、阴极电极1 5 3和栅极电极1 64穿过壳 体11 0的部位均可采用玻璃封接技术密封，以保证壳体110内部 的密封性。该三极型场发射像素管IOO进一步包括一吸气剂层170,用 于吸附场发射像素管100内部气体，维持场发射像素管内部的 真空度。该吸气剂层170可以为蒸散型吸气剂金属薄膜或非蒸 散型吸气剂，其固定在壳体IIO的内壁上。该场发射像素管1 00还进 一 步包括 一 排气孔180,该排气孔 1 80外接真空泵，用以将壳体11 0抽真空。封装时，先通过排气 孔1 80使场发射像素管1 00达到 一 定的真空度后再进行最后的 封装。该三极型场发射像素管1 00工作时，给阳极电极141、阴极 电极1 53和栅极电极1 64分别加上电压。栅极体1 60与阴极发 射体150之间产生 一 电场，该电场激发作为电子发射源的碳纳 米管线151发射电子，该电子在电场作用下穿过开口 163,并在 阳极层140高电压作用下加速穿透阳极层140轰击萸光物质层 一部分直接透过出光部110射出，一 部分射在阳极层140上，阳极层140将其反射并最终透过出光 部射出。多个这样的场发射像素管 100排列起来就可以用来照 明或信息显示。相对于现有技术，本发明实施例所述的三极型场发射像素 管100利用碳纳米管线151作为电子发射源，碳纳米管线151 其本身优异的场发射性能增大了电流密度，提高了发光亮度， 降低了发射电压。且由于阴极发射体150位于栅极体160内， 阴极发射体150与栅极体160之间的屏蔽电场可减小阳极层140 的高电压对碳纳米管线151的影响，从而提高碳纳米管线151 的使用寿命。且通过调节栅极电极上的电压，可以控制碳纳米 管线1 5 1的发射电流，从而调节荧光屏的亮度。另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其它变化， 如变换碳纳米管线的数量。这些依据本发明精神所做的变化， 都应包含在本发明所要求保护的范围之内。
权利要求
1.一种三极型场发射像素管，其包括一个中空壳体，一个荧光物质层，一个阳极层，一个阴极发射体和一个栅极体，该壳体具有一个出光部，该荧光物质层和阳极层依次形成在该出光部的内壁上，该阴极发射体设置在中空壳体内部与出光部相对的位置，该栅极体位于中空壳体内并靠近阴极发射体设置，其特征在于，该阴极发射体包括一个碳纳米管线，该碳纳米管线作为电子发射源。
2. 如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于，该 中空壳体内部是真空密封的。
3. 如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于，该 栅极体是一个中空柱体，该中空柱体具有一顶面及至少一个 从顶面延伸出的侧面，该阴极发射体位于栅极体内，且该中 空柱体的底面具有一个开口，该开口正对于阴极发射体的碳 纳米管线。
4. 如权利要求3所述的三极型场发射像素管，其特征在于，该 栅极体的横截面为圓形，椭圆形或多边形。
5. 如权利要求3所述的三极型场发射像素管，其特征在于，还 进一步包括一个栅极电极，该栅极电极与所述栅极体电连
6. 如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于，还 进 一 步包括 一 个阳极电极，该阳极电极与所述阳极层电连 接，且该阳极电极穿过所述壳体延伸至壳体外部。
7. 如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于，还 进 一 步包括 一 个阴极电极，该阴极电极与所述阴极发射体电 连接，且该阴极电极穿过所述壳体延伸至壳体外部。
8. 如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于，该 阴极发射体进 一 步包括 一 个阴极支撑柱，该阴极支撑柱由金 属丝制成。
9. 如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于，该 阳极层为铝膜。
10.如权利要求1所述的三极型场发射像素管，其特征在于， 进一步包括吸气剂层，该吸气剂层形成于壳体内壁上。
全文摘要
本发明涉及一种三极型场发射像素管。该三极型场发射像素管包括一个中空壳体，一个荧光物质层，一个阳极层，一个阴极发射体和一个栅极体，该壳体具有一个出光部，该荧光物质层和阳极层依次形成在该出光部的内壁上，该阴极发射体设置在中空壳体内部与出光部相对的位置，该栅极体位于中空壳体内并靠近阴极发射体设置，其中，该阴极发射体包括一个碳纳米管线，该碳纳米管线作为电子发射源。
文档编号H01J1/46GK101118831SQ20061006194
公开日2008年2月6日 申请日期2006年8月2日 优先权日2006年8月2日
发明者亮 刘, 姜开利, 杨远超, 范守善, 洋 魏 申请人:清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司