专利名称：电子发射装置及显示装置的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及一种电子发射装置及使用所述电子发射装置的显示装置。
背景技术：
电子发射显示装置是发展较快的一代新兴技术，相对于传统的显示装 置，电子发射显示装置具有高亮度、高效率、大视角，功耗小以及体积小等 优点，因此电子发射显示装置被广泛应用于汽车、家用视听电器、工业仪器 等小尺寸的显示领域。
传统的电子发射显示装置的结构可以分为二极型和三极型。二极型电子 发射显示装置包括有阳极和阴极，这种结构由于需要施加高电压，而且均匀 性以及电子发射难以控制，仅适用于字符显示，不适用于图形和图像显示。 三极型结构则是在二极型基础上改进，增加栅极来控制电子发射，可以实现 在较低电压条件下发出电子，而且电子发射容易通过栅极来精确控制。因此， 三极型电子发射显示装置中，这种由产生电子的阴极和引出电子并将电子加 速的栅极构成的电子发射装置成为目前较为常用的一种电子发射装置。
现有的常用的电子发射装置通常包括阴极、绝缘支撑体和栅极。阴极包 括多个电子发射体。绝缘支撑体设置于阴极上，对应于电子发射体开有通孔。 栅极设置于绝缘支撑体上，对应于电子发射体开有通孔。使用时，施加不同 电压在栅极和阴极上，电子从电子发射体发射出，并穿过绝缘支撑体及栅极 的通孔，发射出来。
现有的电子发射装置中，其栅极常采用多孔的金属栅网结构。金属栅网 上的多个网孔即栅极的栅孔，栅孔的孔径应尽量较小，这是因为微小的栅孔 不仅可以使栅孔内外形成更均匀的空间电场，而且可以降低栅极电压，从而 降低电子束的发散(请参见"具有微小栅极孔径的场发射阴极的模拟"，宋
翠华，真空电子技术，场发射与真空微电子会议专辑，2006)。这种金属栅 极存在以下缺点其一，由于受工艺条件的限制，这种金属栅网结构的网孔 一般通过光刻技术或者化学腐蚀工艺制得(请参见"New Type Gate Electrodeof CNT-FED Fabricated by Chemical Corrosive method" ， Chen Jing， Journal of Southeast University, V23, P241 (2007)),孔径一般都大于10微米，因此无 法进一步提高栅极栅孔内外的空间电场均匀性，从而无法进一步改善电子发 射装置发射电子的速度的均匀性；其二，为了提高电子的透过率，栅网应尽 量增大孔径并减小丝径，但这种结果会降低栅网的机械强度，使栅极寿命较 短；其三，由于金属的密度较大，这种金属栅极的质量较大，因此使电子发 射装置质量较大，限制了电子发射装置的应用。
因此，确有必要提供一种电子发射装置及使用所述电子发射装置的显示 装置，所述电子发射装置发射电子的速度均匀，电子发射率较高，机械强度 较大且质量较小。
发明内容
一种电子发射装置，包括一阴极装置及一栅极，所述栅极与所述阴极装 置间隔设置并与所述阴极装置电绝缘，其中，所述栅极包括至少一碳纳米管 薄膜和设置在该碳纳米管薄膜表面的多个碳纳米管长线结构。
一种采用上述电子发射装置的显示装置，包括一阴极装置， 一与阴极装 置相对设置的阳极装置， 一栅极设置在所述阴极装置与所述阳极装置之间， 并与所述阴极装置和所述阳极装置间隔，其中，所述栅极包括至少一碳纳米 管薄膜和设置在该碳纳米管薄膜表面的多个碳纳米管长线结构。
相对于现有技术，本技术方案所提供的电子发射装置及使用所述电子发 射装置的显示装置采用碳纳米管薄膜与碳纳米管长线结构的复合结构作为 栅极，其存在以下优点其一，所述栅极的栅孔分布均匀，且孔径较小，在 栅极与阴极之间可形成均匀的电场，使所述电子发射装置发射电子的速度均 匀，电子的透过率较高；其二，所述栅极包括多个碳纳米管长线结构，碳纳 米管长线结构机械强度较大，故电子发射装置寿命较长；其三，由于碳纳米 管的密度较低，质量轻，因此所述电子发射装置的质量相对较小，可方便应 用于各种领域。
图1为本技术方案实施例所提供的电子发射装置的结构示意图。
5图2为图1中的栅极的结构示意图。
图3为本技术方案实施例所提供的碳纳米管长线结构的结构示意图。 图4为本技术方案实施例所提供的碳纳米管长线扫描电镜照片。 图5为本技术方案实施例所提供的显示装置的结构示意图。
具体实施例方式
下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参阅图1,本技术方案实施例提供一种电子发射装置10,包括一基底 12; —阴极装置14,所述阴极装置14设置于所述基底12上； 一绝缘支撑体 20，所述绝缘支撑体20设置于基底12上； 一栅极22,所述栅极22设置于 绝缘支撑体20上，通过绝缘支撑体20与所述阴极装置14间隔设置并与所 述阴极装置14电绝缘。
所述基底12的形状不限，优选地，所述基底12为一长条状长方体，基 底12的材料为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。本实施例中，所述绝缘 基底12的优选一陶瓷板。
所述的阴极装置14包括冷阴极装置和热阴极装置，其具体结构不限。 所述阴极装置14包括多个电子发射体18,所述电子发射体18的具体结构不 限，可以为阵列或其它预定图案的电子发射体。本实施例中，阴极装置14 优选为一冷阴极装置，其包括一导电层16和多个电子发射体18,所述多个 电子发射体18均匀分布且垂直设置于所述导电层16上，与导电层16电连 接。所述导电层16铺设于基底12上，为长条形或带状，导电层16的材料 为铜、铝、金、银等金属或铟锡氧化物(ITO)。电子发射体18为金属微尖 或者碳纳米管，也可以采用其它电子发射体。优选地，导电层16为一长条 形ITO膜，电子发射体18为碳纳米管。
所述绝缘支撑体20用于支撑栅极22，其具体形状不限，只需确保栅极 22与阴极装置14间隔设置并与阴极装置14电绝缘即可。所述绝缘支撑体 20的材料为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。本实施例中，绝缘支撑体 16为两个形状和大小相同长条状的玻璃，其分别设置于阴极装置14的两端， 并与阴极装置14垂直。
请参阅图2,所述栅极22包括至少一层碳纳米管薄膜24和设置在该碳
6纳米管薄膜24表面的多个碳纳米管长线结构26。碳纳米管薄膜24包括多个均匀分布的微孔，该微孔即为栅极22的栅孔28。多个碳纳米管长线结构26用于支撑碳纳米管薄膜24，使栅极22的机械强度增加，提高电子发射装置IO的寿命。所述栅极22的厚度为l微米-500微米，所述栅孔28的孔径为1纳米-20微米。
所述碳纳米管薄膜24为一自碳纳米管阵列中直接拉伸得到的自支撑薄膜结构，所述碳纳米管薄膜24包括多个平行排列的碳纳米管，碳纳米管在碳纳米管薄膜24中均匀分布，且沿拉伸方向择优取向排列。所述碳纳米管薄膜24的厚度为l纳米-100纳米。具体地，所述碳纳米管薄膜24包括多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管片断，碳纳米管片断之间通过范德华力紧密结合。所述碳纳米管片断中包括多个长度相同平行排列的碳纳米管，碳纳米管片断中的碳纳米管通过范德华力连接。该碳纳米管薄膜24包括多个均匀分布的微孔，该微孔即为碳纳米管薄膜24中的碳纳米管之间的间隙，该微孔的孔径为1纳米-20微米。
进一步地，所述栅极22可包括至少两层碳纳米管薄膜24,碳纳米管薄膜24无间隙重叠铺设，相邻两层的碳纳米管薄膜24中的碳纳米管的排列方向形成一夹角a, 0。Sa^卯。。所述多层碳纳米管薄膜24无间隙重叠铺设后所形成的厚度为2纳米-l微米。所述多层碳纳米管薄膜24包括多个均匀分布的微孔，该微孔由相邻两层的碳纳米管薄膜24中的碳纳米管形成，该微孔的直径为1纳米-20孩i米。
请参阅图3,所述碳纳米管长线结构26包括至少一根碳纳米管长线30,该多个碳纳米管长线结构26设置于碳纳米管薄膜24的表面，多个碳纳米管长线结构26平行铺设或交叉设置形成一网状结构。该碳纳米管长线结构26可用于支撑碳纳米管薄膜24,使栅极22的机械强度增加，提高电子发射装置10的寿命。进一步地，碳纳米管长线结构26包括至少两根碳纳米管长线30,多根碳纳米管长线30可通过机械外力拧成一绞线型碳纳米管长线结构26,所述碳纳米管长线结构26的直径为1微米-200微米。所述碳纳米管长结构26分别沿第一方向Ll与第二方向L2平行设置。第一方向Ll与第二方向L2之间形成一夹角a， 0。$a S 90°。可以理解，沿第一方向Ll排列的碳纳米管长线结构26与沿第二方向排列L2的碳纳米管长线结构26可以通
7过编织形成一网状结构，也可以直接铺设形成一网状结构。第一方向Ll上平行排列的碳纳米管长线结构26之间的距离相等，第二方向L2上平行排列的碳纳米管长线结构26之间的距离相等。所述碳纳米管长线结构26之间的距离为20微米-l厘米。本实施例中，沿第一方向Ll与第二方向L2排列的碳纳米管长线结构26通过编织形成的一网状结构，第一方向Ll与第二方向L2之间所形成的夹角为90度。第一方向Ll上的碳纳米管长线结构26之间的距离与第二方向L2上的碳纳米管长线结构26之间的距离均为40微米。
可以理解，栅极22也可以为多层碳纳米管薄膜24与多个碳纳米管长线结构26相互重叠形成的结构。
请参阅图4，所述的碳纳米管长线30是由多个首尾相连的碳纳米管片段组成的束状结构或由多个首尾相连且择优取向排列的碳纳米管片断组成的绞线结构，该相邻的碳纳米管片断之间通过范德华力紧密结合，该碳纳米管片断中包括多个长度相同的碳纳米管。碳纳米管长线30的直径为l微米-100微米。
所述碳纳米管薄膜24中或碳纳米管长线30中的碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管、多壁碳纳米管或其任意组合的混合物。所述单壁碳纳米管的直径为0.5纳米-50纳米，双壁碳纳米管的直径为1纳米-50纳米，多壁碳纳米管的直径为1.5纳米-50纳米，碳纳米管的长度均为10微米-5000微米。
可以理解，碳纳米管长线30中的碳纳米管的排列方式不限，碳纳米管之间可以通过一定方式，如相互缠绕或通过范德华力相互结合，组成一具有一定强度的碳纳米管长线30即可。
碳纳米管长线30也可以是碳纳米管与其他材料如金属颗粒复合形成的一复合碳纳米管长线，该金属颗粒填充于碳纳米管长线30内或分布在碳纳米管长线30的表面，该复合碳纳米管长线具有一定的强度且导电性能良好即可。
电子发射装置IO在应用时，分别施加不同电压给阴极装置14和栅极22(一般情况下，阴极装置14为接地或零电压，栅极22的电压为几十伏至几百伏左右)。阴极装置14中电子发射体所发出的电子在栅极22的电场作用下，向栅极22的方向运动，通过栅极22的栅孔28发射出去。本技术方案实施例所提供的电子发射装置IO具有以下优点其一，由于栅极22中栅孔28的孔径较小(1纳米-20微米)且分布均匀，因此在阴极装置14和栅极22之间可形成均匀的空间电场，故所述电子发射装置IO发射电子的速度均匀，电子发射率较高；其二，所述栅极22包括多个碳纳米管长线结构26，该碳纳米管长线结构26包括至少一根碳纳米管长线30，碳纳米管长线30具有较高的机械强度，因此栅极22机械强度较高，故，电子发射装置10寿命较长；其三，由于碳纳米管的密度小于金属的密度，因此栅极22的质量相对较小，故所述电子发射装置IO可方便应用于各种领域。
请参阅图5，本技术方案实施例进一步提供一种应用上述电子发射装置10的显示装置300，其包括 一基底302; —形成于基底302上的阴极装置304,所述阴极装置304包括多个电子发射体306和一导电层318,所述导电层318铺设于上述基底302上，所述电子发射体306设置于所述导电层318上并与导电层318电性连接； 一第一绝缘支撑体308，所述第一绝缘支撑体308设置于基底302上； 一栅极310形成于第一绝缘支撑体308上，所述栅极310通过第一绝缘基底308与阴极装置304间隔设置； 一第二绝缘支撑体312,所述第二绝缘支撑体312设置于基底302上； 一阳极装置320,所述阳极装置320包括一阳极314和一荧光层316,所述阳极314设置于第二绝缘支撑体312上，所述荧光层316设置于阳极314的内表面。
所述第二绝缘支撑体312的具体形状不限，只需确保其可支撑阳极装置320并使阳极装置320与阴极装置304和栅极310间隔设置并与阴极装置304和栅极310电绝缘即可。所述绝第二缘支撑体312的材料为玻璃、陶瓷、二氧化硅等绝缘材料。本实施例中，第二绝缘支撑体312为两个形状和大小相同长条状的玻璃，其分别设置于阴极装置304的两端，并与阴极装置304垂直。
所述阳极314的设置于第二绝缘支撑体312上，在栅极310的上方间隔一定距离与栅极310相对，并与栅极310电绝缘。阳极314为一长条形长方体、带状或其他形状，其材料为ITO导电玻璃。可以理解，阳极314也可以包括一透明基板、 一导电层，该导电层设置于该透明基板距离栅极310较近的一面，即透明基板的内表面。所述荧光层316涂敷于于所述阳极314离栅极310距离4交近的一面，即阳才及314的内表面。
9由于栅极310中的栅孔的孔径较小且分布均匀，因此在阴极装置304和栅极310之间可形成均匀的空间电场，电子发射率较高，所述显示装置300发光效率高。且由于碳纳米管的密度小，因此栅极310的质量相对较小，故所述显示装置300可方便应用于各种领域。
可以理解，本实施例中的显示装置300可依据设置不同的阴极装置304和阳极装置320，分别实现光源和显示器功能。
另外，本领域技术人员还可在本发明精神内做其他变化，当然，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
1.一种电子发射装置，包括一阴极装置及一栅极，所述栅极与所述阴极装置间隔设置并与所述阴极装置电绝缘，其特征在于，所述栅极包括至少一层碳纳米管薄膜和设置在该碳纳米管薄膜表面的多个碳纳米管长线结构。
2. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述栅极包括多个均匀 分布的栅孔。
3. 如权利要求2所述的电子发射装置，其特征在于，所述栅孔的孔径为1 纳米-2(H敖米。
4. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述栅极为多层碳纳米 管薄膜与多个碳纳米管长线结构相互重叠形成的结构。
5. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述阴极装置为冷阴极 装置或热阴极装置。
6. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述栅极的厚度为1 微米-500微米。
7. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管薄膜包括 多个沿同一方向择优取向排列的碳纳米管。
8. 如权利要求7所述的电子发射装置，其特征在于，所述栅极包括多层碳纳 米管薄膜，相邻两层的碳纳米管薄膜中的碳纳米管的排列方向形成一夹角 a，且0°^"90。。
9. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管薄膜的厚 度为1纳米-100纳米。
10. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管长线结构 包括至少 一根碳纳米管长线。
11. 如权利要求IO所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管长线是 由多个首尾相连的择优取向排列的碳纳米管片断组成的束状结构或由多 个首尾相连的螺旋排列的碳纳米管片断组成的绞线结构。
12. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述碳纳米管长线结构 的直径为l微米-200微米。
13. 如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述多个碳纳米管长线 结构分别沿第一方向与第二方向平行排列。
14. 如权利要求13所述的电子发射装置，其特征在于，所述第一方向与第二 方向之间形成一夹角a, 0°^x^90°。
15. —种显示装置，包括 一阴极装置；一与所述阴极装置相对设置的阳极装置；一栅极，所述栅极设置在所述阴极装置与所述阳极装置之间，并与所述阴 极装置和所述阳极装置间隔，其特征在于，所述栅极包括至少一层碳纳米 管薄膜和设置于该碳纳米管薄膜表面的多个碳纳米管长线结构。
16. 如权利要求15所述的显示装置，其特征在于，所述栅极包括多个均匀分 布的栅孔。
17. 如权利要求16所述的显示装置，其特征在于，所述栅孔的孔径为l纳米 -20微米。
18. 如权利要求15所述的显示装置，其特征在于，所述栅极的厚度为l纳米 -500#:米。
全文摘要
一种电子发射装置，包括一阴极装置及一栅极，所述栅极与所述阴极装置间隔设置并与所述阴极装置电绝缘，其中，所述栅极包括至少一碳纳米管薄膜和设置在该碳纳米管薄膜表面的多个碳纳米管长线结构。一种采用上述电子发射装置的显示装置，包括一阴极装置，一与阴极装置相对设置的阳极装置，一栅极设置在所述阴极装置与所述阳极装置之间，并与所述阴极装置和所述阳极装置间隔，其中，所述栅极包括至少一碳纳米管薄膜和设置在该碳纳米管薄膜表面的多个碳纳米管长线结构。
文档编号H01J31/12GK101556886SQ20081006651
公开日2009年10月14日 申请日期2008年4月9日 优先权日2008年4月9日
发明者亮 刘, 姜开利, 林 肖, 范守善 申请人:清华大学;鸿富锦精密工业(深圳)有限公司