專(zhuān)利名稱(chēng)：場(chǎng)致發(fā)射器件以及利用該器件的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)致發(fā)射器件以及利用該器件的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，更具體而言，涉及一種具有場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分(gate portion)的場(chǎng)致發(fā)射器件以及利用該器件的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，所述柵極部分執(zhí)行抑制電子發(fā)射的功能。
背景技術(shù)：
在真空或者特定氣體氛圍中，當(dāng)向場(chǎng)致發(fā)射器件施加電場(chǎng)時(shí)，該場(chǎng)致發(fā)射器件從陰極發(fā)射體發(fā)射出電子，從而其廣泛地用作微波裝置、傳感器、平板顯示器等的電子源。
來(lái)自場(chǎng)致發(fā)射器件的電子發(fā)射效率根據(jù)器件結(jié)構(gòu)、發(fā)射體材料和發(fā)射體形狀等而極大地變化。場(chǎng)致發(fā)射器件的結(jié)構(gòu)可以主要?jiǎng)澐殖砂帢O和陽(yáng)極的二極管型以及包括陰極、柵極和陽(yáng)極的三極管型。
在三極管型場(chǎng)致發(fā)射器件中，陰極或場(chǎng)致發(fā)射體執(zhí)行發(fā)射電子的功能，柵極執(zhí)行誘發(fā)電子發(fā)射的功能，陽(yáng)極執(zhí)行接收所發(fā)射的電子的功能。由于在三極管型結(jié)構(gòu)中，用于電子發(fā)射的電場(chǎng)施加到與發(fā)射體相鄰的柵極上，所以與二極管型相比，其可以實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)并可以容易地控制發(fā)射電流，從而使其被廣泛地開(kāi)發(fā)。
場(chǎng)致發(fā)射體材料可以包括金屬、硅、金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管、碳納米纖維，由于其薄而尖銳的形狀以及穩(wěn)定性，碳納米管和碳納米纖維被廣泛用作發(fā)射體材料。
下文中，將描述根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的被廣泛使用的場(chǎng)致發(fā)射器件中的spindt型場(chǎng)致發(fā)射器件。圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的spindt型場(chǎng)致發(fā)射器件的示意性結(jié)構(gòu)圖。
spindt型場(chǎng)致發(fā)射器件包括陰極、柵極和陽(yáng)極，其中陰極含有基板11、形成在基板11上的陰極電極12、金屬尖13以及形成為包圍金屬尖13并且其中具有柵極開(kāi)口22的柵電極23，柵電極23形成在絕緣體21上。陽(yáng)極電極32形成在設(shè)置成與上述整體結(jié)構(gòu)相對(duì)的陽(yáng)極基板31上。
為了制造這樣的場(chǎng)致發(fā)射器件，在于絕緣體21中形成直徑約為1μm的柵極開(kāi)口22并在其上形成犧牲絕緣層之后，應(yīng)用電子束蒸鍍法以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成金屬尖13。
因此，應(yīng)形成微細(xì)圖案并在上述工藝中應(yīng)用了通過(guò)電子束蒸鍍法的自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)，導(dǎo)致了將場(chǎng)致發(fā)射器件用于實(shí)現(xiàn)大面積型的應(yīng)用的困難。
為了解決工藝期間的這類(lèi)問(wèn)題，已進(jìn)行了利用更為簡(jiǎn)單的工藝來(lái)制造場(chǎng)致發(fā)射器件的嘗試，因此，生產(chǎn)碳納米管和碳納米纖維作為場(chǎng)致發(fā)射體材料之一適應(yīng)于這種嘗試。
碳納米管和碳納米纖維中的每種都具有極小的直徑(～nm)和較長(zhǎng)的長(zhǎng)度(～μm)，使得它們適用于電子發(fā)射源。然而，當(dāng)將這些材料用作電子發(fā)射源使其具有使電子發(fā)射被容易地誘發(fā)并被控制的結(jié)構(gòu)時(shí)，與spindt型金屬尖相比，不易以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成電子發(fā)射柵極。
圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用碳納米管或碳納米纖維的場(chǎng)致發(fā)射器件的示意性結(jié)構(gòu)圖。圖2與圖1的spindt型場(chǎng)致發(fā)射器件的不同之處在于，用作圖2的場(chǎng)致發(fā)射器件的場(chǎng)致發(fā)射體14的碳納米管或碳納米纖維通過(guò)形成在絕緣體內(nèi)的大的柵極開(kāi)口(～10μm)而暴露。
結(jié)果，發(fā)射的電子常常流入到場(chǎng)致發(fā)射柵極中從而成為漏電流。此外，所述開(kāi)口與絕緣體的厚度相比較大，使得由于陽(yáng)極電壓而發(fā)生電子發(fā)射，從而難于控制電子發(fā)射，并且當(dāng)所發(fā)射的電子束到達(dá)陽(yáng)極時(shí)，該所發(fā)射的電子束大大地發(fā)散。
這些現(xiàn)象會(huì)劣化場(chǎng)致發(fā)射器件的特性，特別是，在其應(yīng)用于平板顯示器時(shí)會(huì)引起嚴(yán)重的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明致力于一種新型的場(chǎng)致發(fā)射器件。
本發(fā)明還致力于一種能夠減小流入到作為電子發(fā)射誘發(fā)電極的柵極中的漏電流同時(shí)有助于控制電子發(fā)射的場(chǎng)致發(fā)射器件本發(fā)明還致力于一種能夠防止主要位于柵電極附近的碳納米管或碳納米纖維中的電子發(fā)射所導(dǎo)致的漏電流和電子束發(fā)散現(xiàn)象的場(chǎng)致發(fā)射器件。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供了一種場(chǎng)致發(fā)射器件，包括陰極部分，所述陰極部分含有基板、形成在所述基板上的陰極電極以及連接到所述陰極電極的場(chǎng)致發(fā)射體；形成在所述場(chǎng)致發(fā)射體周?chē)年帢O部分上并包圍所述場(chǎng)致發(fā)射體的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分；以及，場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分含有具有至少一個(gè)穿透孔的金屬網(wǎng)和形成在所述金屬網(wǎng)的至少一部分上的介電層，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分抑制電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射，并且所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分誘發(fā)電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射。
本發(fā)明的另一方面提供了一種場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，包括陰極部分，所述陰極部分包括在基板上以條形形式排列使得矩陣尋址能夠進(jìn)行并彼此絕緣的陰極電極和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極，以及由所述電極限定的像素，每個(gè)像素具有連接到所述陰極電極的場(chǎng)致發(fā)射體；場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分含有所述陰極部分的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極和以包圍所述場(chǎng)致發(fā)射體的形式形成在所述場(chǎng)致發(fā)射體周?chē)膮^(qū)域上的絕緣體；場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分含有金屬網(wǎng)和形成在所述金屬網(wǎng)的至少一部分上的介電層，所述金屬網(wǎng)具有允許從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射的電子穿過(guò)的至少一個(gè)穿透孔；以及，陽(yáng)極部分，所述陽(yáng)極部分含有陽(yáng)極電極和連接到所述陽(yáng)極電極的熒光體，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分抑制電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射并且所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分誘發(fā)電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射，從而使從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射的電子經(jīng)由所述穿透孔與所述熒光體碰撞。


通過(guò)參照附圖詳細(xì)描述其優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其他特征及優(yōu)點(diǎn)將對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員而言變得更加明顯，其中圖1是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的spindt型場(chǎng)致發(fā)射器件的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖2是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的利用碳納米管或碳納米纖維的場(chǎng)致發(fā)射器件的示意性結(jié)構(gòu)圖；圖3至6是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件的示意性剖面圖；圖7是示出根據(jù)本發(fā)明示范性實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置的一部分的剖面圖；以及圖8是用于說(shuō)明在圖7的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置中以矩陣形式排列的像素陣列結(jié)構(gòu)的平面圖。
具體實(shí)施例方式
以下將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以不同的形式實(shí)施，而不應(yīng)被解釋為僅限于在此闡述的實(shí)施例。并且，提供這些實(shí)施例是為了使本公開(kāi)徹底而全面，并將本發(fā)明的范圍充分告知本領(lǐng)域技術(shù)人員。
第一實(shí)施例圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件的示意性剖面圖。
圖3的場(chǎng)致發(fā)射器件包括陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200以及場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300。該場(chǎng)致發(fā)射器件例如可以用作場(chǎng)致發(fā)射顯示器中的一個(gè)點(diǎn)像素，并且在實(shí)際制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器時(shí)多個(gè)單位像素以矩陣形式排列并包括有互連，從而將各種信號(hào)施加到每個(gè)單位像素。此外，可以包括陽(yáng)極部分400從而加速?gòu)膱?chǎng)致發(fā)射器件發(fā)射的電子。在陽(yáng)極部分400上形成陽(yáng)極電極420。可選擇地，根據(jù)本實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件可以多方面地應(yīng)用于電子束光刻裝置、微波裝置和傳感器、背光等等以及場(chǎng)致發(fā)射顯示器。
可選擇地，場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300可以形成在具有金屬網(wǎng)形狀的單獨(dú)的基板上。
陰極部分100包括由比如玻璃、陶瓷和聚酰亞胺的絕緣基板形成的陰極基板110；在陰極基板110的預(yù)定區(qū)域上由金屬、金屬化合物等形成的陰極電極120；以及在一部分陰極電極120上由金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管、碳納米纖維等中的任何一種所形成的膜型(薄膜或厚膜)場(chǎng)致發(fā)射體130。例如，陰極基板110具有0.5mm至5mm的厚度，并且陰極電極120具有0.1μm至1.0μm的厚度。
場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200包括由氧化物層或氮化物層形成的絕緣體210；具有穿透絕緣體210的結(jié)構(gòu)的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口220；以及在一部分絕緣體210上由金屬、金屬化合物等形成的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230。
例如，絕緣體210和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230分別具有0.5μm至20μm的厚度以及0.1μm至1.0μm的厚度，并且場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口220具有5μm至100μm的厚度。
場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300包括金屬網(wǎng)320、形成在金屬網(wǎng)之內(nèi)的穿透孔310以及形成在與陰極部分100相對(duì)的至少一部分表面上的介電層330。優(yōu)選地，穿透孔310具有這樣的結(jié)構(gòu)，即，使其具有傾斜的內(nèi)壁并且其孔尺寸從陰極部分100朝向陽(yáng)極部分400減小。該結(jié)構(gòu)用于將從場(chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射的電子聚焦到陽(yáng)極電極420上，從而能夠制造具有高分辨率的FED。同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見(jiàn)的是，穿透孔310的形狀等并非被具體限定而是可以變化。
此外，形成在穿透孔310的內(nèi)壁上的介電層330用于防止從場(chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射的電子與金屬網(wǎng)320直接碰撞。因此，介電層330可以形成在金屬網(wǎng)320的整個(gè)表面上或者可以?xún)H形成在一部分所述表面上。優(yōu)選地，介電層330可以形成為覆蓋穿透孔310的傾斜內(nèi)壁。同時(shí)，當(dāng)介電層330僅形成在部分金屬網(wǎng)320上時(shí)，可以更有效的防止由于熱膨脹系數(shù)差異所致的損壞。
可以將各種類(lèi)型的層用作介電層330，包括通過(guò)通常的化學(xué)氣相沉積(CVD)法沉積的氧化硅層，用于通常的半導(dǎo)體工藝的薄膜、比如氮化硅層等，通過(guò)旋轉(zhuǎn)涂敷旋涂玻璃(SOG)層形成的氧化硅層，通過(guò)用于通常的等離子體顯示面板(PDP)的絲網(wǎng)印刷法、即漿料/燒結(jié)法(paste/sinteringmethod)形成的厚絕緣層等等，并且優(yōu)選利用粘貼/燒結(jié)法來(lái)形成介電層330。
與陰極部分100和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200分開(kāi)的金屬網(wǎng)320可以由單一金屬板形成，比如鋁、鐵、銅、鎳或其合金，并且也可以由包含低熱膨脹系數(shù)的合金板形成，比如不銹鋼、鎳鐵合金(invar)、可伐爾合金(kovar)等。鑒于場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的功能，金屬網(wǎng)320可以形成為具有10□至500□的厚度。
同時(shí)，電場(chǎng)施加到金屬網(wǎng)320中場(chǎng)致發(fā)射體130的方向(圖3的實(shí)線(xiàn)方向)從而使電子從場(chǎng)致發(fā)射體130被發(fā)射，并且在與通過(guò)金屬網(wǎng)320被引入到場(chǎng)致發(fā)射體130的所述電場(chǎng)相反的方向(圖3的虛線(xiàn)方向)上將電場(chǎng)施加到場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230，使得電子不從場(chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射。
場(chǎng)致發(fā)射體130可以由厚膜或薄膜形成，并且可以通過(guò)利用催化劑金屬在陰極電極120上直接生長(zhǎng)金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管和碳納米纖維中的任何一種而形成，或者可以通過(guò)印制漿料來(lái)形成，該漿料包含已經(jīng)生長(zhǎng)的粉末型金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管和碳納米纖維中的任何一種。
優(yōu)選地，場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口220的尺寸制造成絕緣體210的厚度的一倍至二十倍，使得場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230能夠容易地抑制電子從場(chǎng)致發(fā)射體130被發(fā)射。當(dāng)所述尺寸超過(guò)二十倍時(shí)，對(duì)于場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200而言，變得難于屏蔽由于場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300而引入到場(chǎng)致發(fā)射體130的電場(chǎng)，而這又使得抑制由場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300引起的場(chǎng)致發(fā)射體130的場(chǎng)致發(fā)射變得困難。絕緣體210優(yōu)選具有0.5μm至20μm的厚度。
場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300與介電層330一起，用于抑制由陽(yáng)極電壓所引起的場(chǎng)致發(fā)射體130的電子發(fā)射，并能夠具有聚焦電子束的效果使得從場(chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射的電子到達(dá)陽(yáng)極部分410的特定位置。
此外，場(chǎng)致發(fā)射柵極開(kāi)口300的穿透孔310的尺寸制造成金屬網(wǎng)320和介電層330的厚度和的一倍至三倍，從而在通過(guò)陽(yáng)極電極420引起電場(chǎng)時(shí)，能夠抑制電子從場(chǎng)致發(fā)射體130被發(fā)射。當(dāng)所述尺寸超過(guò)三倍時(shí)，對(duì)于場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300而言，變得難于屏蔽由于施加到陽(yáng)極電極420的陽(yáng)極電壓而引入到場(chǎng)致發(fā)射體130的電場(chǎng)，而這又使得抑制由陽(yáng)極電壓引起的場(chǎng)致發(fā)射體130的場(chǎng)致發(fā)射變得困難。
同時(shí)，介電層330能夠防止從場(chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射的電子流入到場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極330中。
此外，可以包括陽(yáng)極部分400從而加速?gòu)膱?chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射的電子。陽(yáng)極部分400例如具有由透明基板410上的透明導(dǎo)電層形成的陽(yáng)極電極420，所述透明基板410比如是玻璃、塑料、各種陶瓷、各種透明絕緣基板等。因此，可以形成厚度為0.5mm至5.0mm的陽(yáng)極基板410，并且可以形成厚度約為0.1μm的陽(yáng)極電極420。
同時(shí)，陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200、場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300和陽(yáng)極部分400可以被真空封裝，使得陰極部分100的場(chǎng)致發(fā)射體130經(jīng)由場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口220和場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的穿透孔310與陽(yáng)極部分400的陽(yáng)極電極420相對(duì)。
可選擇地，可以通過(guò)間隔物(未示出)等使陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200、場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300和陽(yáng)極部分400粘附從而彼此相對(duì)。
此外，電場(chǎng)在朝向場(chǎng)致發(fā)射體130的方向(圖3的實(shí)線(xiàn)箭頭)被施加到場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極330，從而使得電子從場(chǎng)致發(fā)射體130被發(fā)射，并且在與通過(guò)場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極引入到場(chǎng)致發(fā)射體130的所述電場(chǎng)的方向相反的方向(圖3的虛線(xiàn)箭頭)上，電場(chǎng)施加到場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230，從而不允許電子從場(chǎng)致發(fā)射體130被發(fā)射。可以使場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極330的電勢(shì)高于場(chǎng)致發(fā)射體130的電勢(shì)，并且可以使場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230的電勢(shì)低于場(chǎng)致發(fā)射體130的電勢(shì)。
例如，如圖3所示，場(chǎng)致發(fā)射體130接地，正電壓施加到場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極330，負(fù)電壓施加到場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230。
同時(shí)，與陰極部分100和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分220無(wú)關(guān)，場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300可以制造成網(wǎng)狀形式，使得其制造工藝非常簡(jiǎn)單，并能能夠提高其制造生產(chǎn)率和產(chǎn)量。
圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件的剖面圖。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)化，將描述與上述實(shí)施例不同的部分。
圖4的實(shí)施例與圖3的FED的不同之處在于場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的金屬網(wǎng)320的形狀。根據(jù)本實(shí)施例，金屬網(wǎng)320的內(nèi)壁不具有單一的傾斜角度而是具有至少兩個(gè)傾斜角度。優(yōu)選地，金屬網(wǎng)320的內(nèi)壁可以形成為具有突出體。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)，從場(chǎng)致發(fā)射體130發(fā)射的電子能夠更有效地聚焦在面對(duì)場(chǎng)致發(fā)射體的陽(yáng)極部分400的陽(yáng)極電極420上。
圖5是根據(jù)本發(fā)明又一實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件的剖面圖。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)化，將描述與上述實(shí)施例不同的部分。
該實(shí)施例與圖3的FED的不同之處在于，在圖5的場(chǎng)致發(fā)射器件中，場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的介電層330僅形成在一部分金屬網(wǎng)320上。未形成介電層330的區(qū)域(由圖5中的附圖標(biāo)記340表示)可以保留為空的。這種結(jié)構(gòu)能夠防止介電層330由于金屬網(wǎng)320與介電層330之間的熱膨脹系數(shù)的差異而損壞。也就是說(shuō)，當(dāng)介電層330僅形成在一部分金屬網(wǎng)320上時(shí)，能夠更有效地防止由于熱膨脹系數(shù)的差異所致的損壞。
圖6是根據(jù)本發(fā)明再一實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件的剖面圖。為了說(shuō)明的簡(jiǎn)化，將描述與上述實(shí)施例不同的部分。圖6是沿著根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射器件的一部分所得到的單位像素的剖面圖。
本實(shí)施例與圖3的場(chǎng)致發(fā)射器件的不同之處在于，每單位像素形成場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200的多個(gè)開(kāi)口220。在這種情況下，陰極部分100的場(chǎng)致發(fā)射體130的點(diǎn)數(shù)目可以等于開(kāi)口220的數(shù)目，并且場(chǎng)致發(fā)射體130的數(shù)目也可以是一個(gè)。參照?qǐng)D6，陰極部分100的場(chǎng)致發(fā)射體130的點(diǎn)數(shù)目表示為等于開(kāi)口220的數(shù)目。場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的穿透孔310的數(shù)目為每單位像素一個(gè)。然而，在變型實(shí)施例中，每單位像素穿透孔310的數(shù)目可以變化。
這樣的結(jié)構(gòu)具有使高電壓被有效地施加到陽(yáng)極電極420上的優(yōu)點(diǎn)，這能夠防止陽(yáng)極電極的高電壓所致的電場(chǎng)經(jīng)由數(shù)個(gè)點(diǎn)不利地影響場(chǎng)致發(fā)射體130。
場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置接下來(lái)，將參照?qǐng)D7和8描述制造根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的利用場(chǎng)致發(fā)射器件的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置的實(shí)例。
圖7是示出根據(jù)本發(fā)明一示范性實(shí)施例的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置的一部分的剖面圖，圖8是用于說(shuō)明在圖7的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置中以矩陣形式排列的像素陣列結(jié)構(gòu)的平面圖。
參照?qǐng)D7，場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置包括陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200、場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300以及陽(yáng)極部分400。
陰極部分100包括以條形形式排列使得矩陣尋址能夠進(jìn)行并在基板110上彼此絕緣的陰極電極120和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230，以及由電極限定的像素，其中每個(gè)像素具有連接到陰極電極120的場(chǎng)致發(fā)射體130。場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200具有形成在場(chǎng)致發(fā)射體周?chē)膮^(qū)域上的絕緣層210、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230和開(kāi)口220。場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300包括金屬網(wǎng)320和形成在金屬網(wǎng)320內(nèi)部的穿透孔310，以及形成在面對(duì)陰極部分100的至少一部分金屬網(wǎng)上的介電層330。
對(duì)于陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200和場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的詳細(xì)描述與上述場(chǎng)致發(fā)射器件相同，因此為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，將省略對(duì)其的描述。
陽(yáng)極部分400含有在由比如玻璃的透明絕緣基板形成的陽(yáng)極基板410上的陽(yáng)極電極420，形成在每個(gè)陽(yáng)極電極420的一部分上的紅(R)、綠(G)、藍(lán)(B)熒光體430，以及形成在熒光體430之間的黑矩陣440。陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200、場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300以及陽(yáng)極部分400被真空封裝，使得陰極部分100的場(chǎng)致發(fā)射體130經(jīng)由場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的穿透孔310和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200的開(kāi)口220與陽(yáng)極部分400的熒光體430相對(duì)對(duì)準(zhǔn)，同時(shí)利用間隔物500作為其間的支撐物。在這種情況下，間隔物500用于保持陽(yáng)極部分400與陰極部分100、場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分200和場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300之間的間隔，并且間隔物500不必設(shè)置到所有像素。
以下，將詳細(xì)描述用于該場(chǎng)致發(fā)射器件的驅(qū)動(dòng)方法的實(shí)例。
將例如100V至1500V的恒定的直流電壓施加到場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的金屬網(wǎng)320從而誘發(fā)從陰極部分100的場(chǎng)致發(fā)射體130的電子發(fā)射，同時(shí)將高直流電壓(例如1000V至15000V)施加到陽(yáng)極部分400的陽(yáng)極電極420從而加速具有高能量的所發(fā)射的電子，并且將具有約0V至50V負(fù)電壓的顯示掃描脈沖信號(hào)施加到場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230，并且將具有0V至50V的負(fù)電壓或者0V至50V的正電壓的數(shù)據(jù)脈沖信號(hào)施加到陰極電極120，由此實(shí)現(xiàn)圖像。
在這種情況下，通過(guò)調(diào)制施加到陰極電極120上的數(shù)據(jù)信號(hào)的脈沖幅度或脈沖寬度，能夠?qū)崿F(xiàn)顯示器的灰度表示。
參照?qǐng)D8，圖7的各個(gè)點(diǎn)像素以矩陣形狀排列，并且陰極電極120和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極230設(shè)置為場(chǎng)致發(fā)射顯示器的矩陣尋址電極。陽(yáng)極部分400未示出并且場(chǎng)致發(fā)射體130的尺寸小于圖8中場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極穿透孔310，然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員顯而易見(jiàn)的是，在實(shí)際實(shí)施時(shí)，場(chǎng)致發(fā)射體130的尺寸可以形成為大于場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分300的穿透孔310。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明，當(dāng)將本發(fā)明的場(chǎng)致發(fā)射器件應(yīng)用于場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置時(shí)，場(chǎng)致發(fā)射所需的電場(chǎng)經(jīng)由場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分的金屬網(wǎng)施加，從而能夠自由地調(diào)整陽(yáng)極部分與陰極部分之間的間隔，由此顯著提高場(chǎng)致發(fā)射顯示器的亮度。
本發(fā)明的場(chǎng)致發(fā)射器件能夠顯著改善以下問(wèn)題，包括柵極漏電流、由陽(yáng)極電壓引起的電子發(fā)射、常規(guī)碳場(chǎng)致發(fā)射器件的電子束發(fā)散。
此外，施加到場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極的電壓抑制了陽(yáng)極電壓所引起的場(chǎng)致發(fā)射體的電子發(fā)射，并且在陽(yáng)極部分與柵極部分之間總體上形成了均勻的電勢(shì)從而防止了局部的電弧放電，由此顯著提高了場(chǎng)致發(fā)射顯示器的壽命。
同時(shí)，場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分的具有傾斜內(nèi)壁的穿透孔用于將場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射的電子聚焦到面對(duì)發(fā)射體的陽(yáng)極的熒光體上，由此能夠制造具有高分辨率的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置。
盡管已經(jīng)參照附圖描述了本發(fā)明的示范性實(shí)施例，但本發(fā)明并不限于這些實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可以進(jìn)行各種變化和改進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)致發(fā)射器件，包括陰極部分，所述陰極部分含有基板、形成在所述基板上的陰極電極以及連接到所述陰極電極的場(chǎng)致發(fā)射體；形成在所述場(chǎng)致發(fā)射體周?chē)年帢O部分上并包圍所述場(chǎng)致發(fā)射體的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分；以及場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分含有具有至少一個(gè)穿透孔的金屬網(wǎng)和形成在所述金屬網(wǎng)的至少一部分上的介電層，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分抑制電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射，并且所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分誘發(fā)電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分的所述介電層形成在所述金屬網(wǎng)的整個(gè)表面或部分表面上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分的穿透孔的尺寸不大于所述金屬網(wǎng)和所述介電層的厚度和的一倍至三倍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述金屬網(wǎng)的穿透孔具有至少一個(gè)傾斜的內(nèi)壁。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述介電層覆蓋所述穿透孔的所述傾斜的內(nèi)壁。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分與所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分電絕緣，并且含有其中具有場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口的絕緣體以及形成在所述絕緣體上的場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口的尺寸是所述絕緣體的厚度的一倍至二十倍。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述金屬網(wǎng)的內(nèi)壁包括具有至少兩個(gè)傾斜角度的突出體。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分的金屬網(wǎng)是由鋁、鐵、銅和鎳之一形成的金屬板，或者是含有不銹鋼、鎳鐵合金和可伐爾合金中的至少一種的合金板。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中對(duì)于每單位像素，所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分被劃分成多個(gè)部分。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述陰極部分中所述金屬網(wǎng)的穿透孔的尺寸大于所述陽(yáng)極部分中所述金屬網(wǎng)的穿透孔的尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射體由薄膜或厚膜形成，所述薄膜或厚膜由金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管和碳納米纖維之一形成。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射體通過(guò)利用催化劑金屬在所述陰極電極上直接生長(zhǎng)金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管和碳納米纖維中的任何一種而形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的場(chǎng)致發(fā)射器件，其中所述場(chǎng)致發(fā)射體通過(guò)印制含有粉末型金剛石、類(lèi)金剛石碳、碳納米管和碳納米纖維中的任何一種的漿料而形成。
15.一種場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，包括陰極部分，所述陰極部分包括在基板上以條形形式排列使得矩陣尋址能夠進(jìn)行并彼此絕緣的陰極電極和場(chǎng)致發(fā)射抑制柵電極，以及由所述電極限定的像素，每個(gè)像素具有連接到所述陰極電極的場(chǎng)致發(fā)射體；場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分含有以包圍所述場(chǎng)致發(fā)射體的形式形成在所述場(chǎng)致發(fā)射體周?chē)膮^(qū)域上的絕緣體，所述絕緣體具有在所述陰極部分的所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極中的柵極開(kāi)口；場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分含有金屬網(wǎng)和形成在所述金屬網(wǎng)的至少一部分上的介電層，所述金屬網(wǎng)具有允許從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射的電子從中穿過(guò)的至少一個(gè)穿透孔；以及陽(yáng)極部分，所述陽(yáng)極部分含有陽(yáng)極電極和連接到所述陽(yáng)極電極的熒光體，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分抑制電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射并且所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分誘發(fā)電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射，從而使從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射的電子經(jīng)由所述穿透孔與所述熒光體碰撞。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述陰極部分、所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分、所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分和所述陽(yáng)極部分被真空封裝，使得所述陰極部分的場(chǎng)致發(fā)射體經(jīng)由場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口和所述穿透孔與所述陽(yáng)極部分的陽(yáng)極電極相對(duì)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中恒定的直流電壓施加到所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分從而誘發(fā)電子從所述陰極部分的場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射，具有負(fù)電壓的掃描信號(hào)輸入到所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分，具有正或負(fù)電壓的數(shù)據(jù)信號(hào)輸入到所述陰極部分，從而顯示圖像。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述數(shù)據(jù)信號(hào)的脈沖幅度或脈沖寬度被調(diào)制從而表示灰度級(jí)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述陽(yáng)極部分包括透明基板，形成在所述透明基板上的透明電極，形成在每個(gè)透明電極的預(yù)定區(qū)域上的紅、綠、藍(lán)色熒光體，以及形成在所述熒光體之間的黑矩陣。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分形成在單獨(dú)的基板上。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述陰極部分、所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分和所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分利用間隔物作為支撐物而與所述陽(yáng)極部分相對(duì)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述介電層形成在所述金屬網(wǎng)的整個(gè)表面或部分表面上。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極開(kāi)口的尺寸等于或小于所述絕緣層厚度的一倍至二十倍。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置，其中所述金屬網(wǎng)的所述穿透孔具有至少一個(gè)傾斜的內(nèi)壁。
全文摘要
提供了一種場(chǎng)致發(fā)射器件以及利用該器件的場(chǎng)致發(fā)射顯示裝置。所述場(chǎng)致發(fā)射器件包括陰極部分，所述陰極部分含有基板、形成在所述基板上的陰極電極以及連接到所述陰極電極的場(chǎng)致發(fā)射體；形成在所述場(chǎng)致發(fā)射體周?chē)年帢O部分上并包圍所述場(chǎng)致發(fā)射體的場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分；以及，場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分，所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分含有具有至少一個(gè)穿透孔的金屬網(wǎng)和形成在所述金屬網(wǎng)的至少一部分上的介電層，其中所述場(chǎng)致發(fā)射抑制柵極部分抑制電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射，并且所述場(chǎng)致發(fā)射誘發(fā)柵極部分誘發(fā)電子從所述場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射。根據(jù)這種結(jié)構(gòu)，能夠顯著改善場(chǎng)致發(fā)射器件的傳統(tǒng)問(wèn)題，包括柵極漏電流、由陽(yáng)極電壓引起的電子發(fā)射和電子束發(fā)散。
文檔編號(hào)H01J29/48GK1906724SQ200580001426
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2005年6月3日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月4日
發(fā)明者宋潤(rùn)鎬, 李鎮(zhèn)浩, 姜光鏞 申請(qǐng)人:韓國(guó)電子通信研究院