[发明专利]三基色场发射荧光粉及显示器的制造

说明书

【发明所属的技术领域】 

本发明与一种组件的讯息显示技术有关，尤指一种与新型的真空显示器相结合，利用纳米碳管(CNT)作为场发射极，产生能量充足的电子束撞击位于玻璃外壳内的发光面。这样的组合称为CNT-FED显示设备。FED阳极板以RGB无机阴极电致发光荧光粉形式得以实现。 

【先前技术】 

从20世纪40年代开始，阴极射线管(CRT)便作为独立的电子讯息显示设备。请参照图1，其绘示了已知的CRT采用冷阴极场致发射荧光屏的显像架构的示意图。如图所示在玻璃曲型管(映像管)1中，在它部分狭窄的光电体系里容纳了三个加热的热阴极。电子束出自该阴极组份中显像管颈部的静电效应及磁场效应(偏斜体系)，之后该电子束穿透有缝的材料面5，撞击在玻璃映像管1的内表层6上，镶嵌组件内封装有荧光粉(图中未示)，发光组件的形成材料具有：红(R)、绿(G)、蓝(B)三个主要发光颜色。 

电场中的能量加速至E＝25千电子伏，镶嵌组件内开始电致发光(称阴极电致发光)。该组件在映像管的内部发光象素大于1x10⁶个。发光像素尺寸为250～280微米，电子束随着横切线围绕在所有显 像管玻璃曲型管(映像管)的周围，建立发光显像亮度，电子光束在发光镶嵌块屏幕组件上的时间非常短，不超过0.1微秒，因此对于获取必须的图像亮度，电子束的附加能量非常高，一般为25千电子伏，图像显像频率为F＝50赫兹(Hz)。 

映像管的生产量非常庞大(全球年产量为1个亿，中国年产量为4000万)，但这种显像装置仍存在以下缺陷：1.高电压，要求对产生的X光辐射进行专业防护；2.因为映像管中使用高电压，有失火的危险；3.在电子束撞击个别不同的亮度组件及超出电子束获得范围，亮度上的差异可很快使使用者的眼睛产生疲劳，要避免此一问题通常要距映像管荧光屏几米远的距离；4.映像管的体积很大，映像管的高度、宽度以及深度不小于50cm；5.大体积重量的映像管(10～12千克)，对于内部电极及偏斜体系中的玻璃生产需采用大量材料。 

所有这些缺点采用其它物理概念创造全色系影像：在液晶显示器LCD中的有效光电及在电浆显示器(PDP)中的有效气体放电；LCD及PDP主要的优势仅在于设备的厚度(设备的深度)最小，但在所有其它参数上，LCD和PDP都不及CRT：1.有非常高的制造成本，每一个影像组份必须具有专业的记忆装置；2.对于工作温度比较敏感。如：在温度不符的情况下，LCD不工作，PDP则会降低该发光亮度；3.当视角超过120度时，从侧边角度观看LCD和PDP荧光屏上的影像很不方便。

LCD和PDP设备的实质性缺陷是发光亮度不够，通常为L＝200～400cd/m²，对于具有高照明度的荧光屏的显示影像是不足的。LCD和PDP的另一个缺点是整体效能不高，能源损耗大。在LCD设备中，对于建立100cm²上的显像，耗费电功率W＝10瓦特，而在PDP设备中的效能同样很小，数值为：η＝1～3流明/瓦特。1瓦特电子功率建立在PDP设备上在1m²中的亮度不大于L＝1cd/m²。 

LCD的高成本，PDP设备分辨率低，因而在平面显示器的领域中必定需要寻找新型的讯息显示架构系统，此架构便是场发射显示屏(Field EmittingDisplay简称FED)，将一种或三种基本色的冷阴极电致发光荧光粉同时在荧光屏的镶嵌图块结合。冷阴极的工作从物理原理上并没有产生温度，在抽空电子的专业材料组件下，电子场强烈运转(冷发射)。实现该现象必须采用良好的人工(手工)技术创造精细尖锐金属材料Mo及W，工艺复杂，成本过高。目前，采用空心纳米碳管(英文称CNT)作为的发射阴极，产生了新型的场发射架构CNT-FED，在这个新型架构中采用丝网印刷的方法制备了纳米碳管的阴极数组。