專利名稱:電子發(fā)射器件及采用該器件的電子發(fā)射顯示設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及電子發(fā)射器件,特別地,涉及具有改進(jìn)的陰電極結(jié)構(gòu)和增強的電子束聚合效率的電子發(fā)射器件,以及使用該電子發(fā)射器件的電子發(fā)射顯示設(shè)備。
背景技術(shù):
根據(jù)電子源的類型,電子發(fā)射元件可分為,利用熱陰極的電子發(fā)射元件和利用冷陰極的電子發(fā)射元件。
冷陰極電子發(fā)射元件有多個類型,其中包括場發(fā)射器陣列(FEA)型、表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射(SCE)型、金屬-絕緣體-金屬(MIM)型、以及金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型。
為構(gòu)造電子發(fā)射顯示設(shè)備,電子發(fā)射元件陣列形成在第一基板上以制造電子發(fā)射器件,且該電子發(fā)射器件與第二基板相結(jié)合,該第二基板具有包括熒光體層、黑體層(black layer)和陽電極在內(nèi)的發(fā)光單元。
在普通FEA型電子發(fā)射顯示設(shè)備中,電子發(fā)射區(qū)形成在第一基板上,且陰電極和門電極,作為用于控制來自電子發(fā)射區(qū)的電子發(fā)射的驅(qū)動電極,提供給每個子像素。熒光體層、黑體層和用于加速電子束的陽電極,形成在第二基板面對第一基板的表面上。
電子發(fā)射區(qū)電連接到陰電極,以接收電子發(fā)射所需的電流。門電極設(shè)置在不同于陰電極的平面上,且絕緣層置于門電極和陰電極之間。例如,門電極可以絕緣方式設(shè)置于陰電極之上。開口形成在門電極和絕緣層,以便顯露出電子發(fā)射區(qū)。
當(dāng)預(yù)定驅(qū)動電壓施加到陰電極和門電極時,陰電極和門電極之間的電壓差超出閾值的子像素所在的電子發(fā)射區(qū)周圍形成電場,且電子從這些電子發(fā)射區(qū)發(fā)射出。所發(fā)射的電子,為施加到陽電極的高電壓所吸引,徑直對準(zhǔn)第二基板,以便與相應(yīng)子像素處的熒光質(zhì)碰撞并發(fā)光。
然而,就上所述發(fā)光結(jié)構(gòu)而言,電場無法在電子發(fā)射區(qū)的整個范圍上都均勻地聚合。也就是說,電場主要聚合在電子發(fā)射區(qū)面對門電極的上部邊緣,且電子從該處發(fā)射出。所發(fā)射的電子,以隨機傾角向第二基板傳播,并到達(dá)相應(yīng)子像素的正確的彩色熒光質(zhì)上,同時也到達(dá)臨近子像素的不正確的彩色熒光質(zhì)上,從而使屏幕的色純度惡化。
此外,隨著該電子發(fā)射顯示設(shè)備的工作,非穩(wěn)態(tài)驅(qū)動電壓施加到陰電極,或非穩(wěn)態(tài)電壓降在陰電極產(chǎn)生,使得相應(yīng)子像素處的電子發(fā)射區(qū)接收到不同驅(qū)動電壓。這種情況下,電子發(fā)射區(qū)的發(fā)射特性變得不均勻,且相應(yīng)子像素的發(fā)光均勻性惡化。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個示例性實施例,提供了一種電子發(fā)射器件和使用該電子發(fā)射器件的電子發(fā)射顯示設(shè)備,該器件通過使電子束的發(fā)散降至最低(或降低、或防止)來提高屏幕色純度,以便通過使電子發(fā)射區(qū)的發(fā)射特性均勻來提高發(fā)光均勻性。
在本發(fā)明示意性實施例中,電子發(fā)射器件包括基板;形成在基板上的陰電極;與陰電極交叉、并與陰電極絕緣的門電極;和電連接到陰電極的電子發(fā)射區(qū)。陰電極包括,具有內(nèi)部開口部分的主電極,設(shè)置在開口部分中并以一距離與主電極分隔開的分離電極(isolate electrode),和配置在主電極和分離電極之間的阻抗層。分離電極具有通孔。電子發(fā)射區(qū)接觸分離電極,并設(shè)置在通孔中。分離電極具有第一高度,且電子發(fā)射區(qū)具有較之第一高度更小的第二高度。
主電極和分離電極可局部地覆蓋阻抗層的上表面。
多個分離電極可設(shè)置在主電極的開口部分中,且相互之間以一距離分隔開。這種情況下,阻抗層形成在每一分離電極兩側(cè)且在主電極與分離電極之間。
電子發(fā)光器件可進(jìn)一步包括設(shè)置在陰電極和門電極之上并與陰電極和門電極絕緣的聚合電極。
本發(fā)明的示例性實施例中,電子發(fā)射顯示設(shè)備包括第一基板;面對第一基板的第二基板;形成在第一基板上的陰電極;與陰電極交叉、并與陰電極絕緣的門電極;電連接到陰電極的電子發(fā)射區(qū);形成在第二基板的表面上的熒光體層;和形成在熒光體層的表面上的陽電極。陰電極包括,具有內(nèi)部開口部分的主電極,設(shè)置在開口部分中并以一距離與主電極分隔開的分離電極,和配置在主電極和分離電極之間的阻抗層。分離電極具有通孔。電子發(fā)射區(qū)接觸分離電極并設(shè)置在通孔中。分離電極具有第一高度,且電子發(fā)射區(qū)具有較之第一高度更小的第二高度。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的局部分解透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的局部截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的陰電極和電子發(fā)射區(qū)的局部放大平視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的陰電極和電子發(fā)射區(qū)的局部放大平視圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的陰電極和電子發(fā)射區(qū)的局部放大平視圖。
圖6是根據(jù)對比例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的局部截面圖,示出了電子發(fā)射區(qū)周圍的電勢分布和電子束軌跡。
圖7是根據(jù)示例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的局部截面圖,示出了電子發(fā)射區(qū)周圍的電勢分布和電子束軌跡。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的局部分解透視圖。
具體實施例方式
如圖1到圖3所示,根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備,包括二者間以預(yù)定距離相平行地彼此面對的第一基板10和第二基板12。密封部件(圖中未示出)提供在第一基板10和第二基板12的邊緣,以便密封它們,且第一基板10和第二基板12之間的內(nèi)部空間,被抽成10-6托(Torr)的真空,以便利用第一基板10、第二基板12和密封部件構(gòu)造真空腔室(或真空容器)。
電子發(fā)射元件的陣列,形成在第一基板10面對第二基板12的表面上,以便與第一基板10共同構(gòu)造電子發(fā)射器件100。電子發(fā)射器件100隨后與第二基板12和提供在第二基板12上的發(fā)光單元110相結(jié)合,形成電子發(fā)射顯示設(shè)備。
陰電極14沿作為第一電極的第一基板10的方向,在第一基板10上被形成條紋圖案,絕緣層16形成在第一基板10的整個表面上,同時覆蓋陰電極14。門電極18在絕緣層16上被形成條紋圖案,以便與作為第二電極的陰電極14相交叉(或正交)。陰電極14和門電極18的交叉區(qū)域,對應(yīng)于電子發(fā)射顯示設(shè)備的子像素。
在該實施例中,陰電極14中的每一個,都具有沿第一基板10的方向被形成條紋圖案、并具有內(nèi)部開口部分20的主電極141;與主電極141隔開一距離的分離電極142;以及電連接主電極141和分離電極142的阻抗層143。分離電極142內(nèi)部具有多個通孔22,電子發(fā)射區(qū)24位于每一通孔22中。
主電極141和分離電極142,局部地覆蓋阻抗層143的上表面,并具有較之阻抗層143更大的厚度以降低二者間的接觸阻抗。主電極141和/或分離電極142,可由諸如鋁(Al)和/或鉬(Mo)之類的低電阻率材料(或?qū)щ姴牧?形成。
阻抗層143具有介于約10000Ωcm到100000Ωcm的電阻率,這使得其阻抗高于用于形成主電極141和/或分離電極142的導(dǎo)電材料。例如,阻抗層143可以p型摻雜非晶硅或n型摻雜非晶硅形成。阻抗層143可以是,對每一子像素來說具有一個寬度(可以是預(yù)定的)的環(huán)狀,以使阻抗層143環(huán)繞分離電極142的整個邊緣。
阻抗層143電連接用于接收來自真空容器外部的驅(qū)動電壓的主電極141,和用于在其中安裝一或多個電子發(fā)射區(qū)24的分離電極。隨著電子發(fā)射顯示設(shè)備的工作,阻抗層143有助于使電子發(fā)射區(qū)24的發(fā)射特性大體均勻。
對應(yīng)電子發(fā)射區(qū)24的側(cè)面,與分離電極142在對應(yīng)通孔22中接觸,以接收電子發(fā)射所需電流。電子發(fā)射區(qū)24具有較之分離電極142更小的高度,使得電子發(fā)射區(qū)24的上表面,置于分離電極142的上表面之下。
亦即,在該實施例中,分離電極142具有較之電子發(fā)射區(qū)24更大的高度,使得其環(huán)繞電子發(fā)射區(qū)24的上表面。電子發(fā)射區(qū)24的側(cè)面邊緣,并未顯露于真空環(huán)境中,而僅有其上表面顯露于真空環(huán)境中。隨著電子發(fā)射顯示設(shè)備的工作,分離電極142改變電子發(fā)射區(qū)24周圍的場分布,并降低從電子發(fā)射區(qū)24發(fā)射出的電子的初始發(fā)散角。
電子發(fā)射區(qū)24,可由用于在真空環(huán)境下被施加電場時發(fā)射電子的材料形成,諸如碳質(zhì)材料和/或納米尺寸材料。例如,電子發(fā)射區(qū)24可以碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯(fullerene)C60、硅納米線、或以上材料的組合形成。
由于在上述結(jié)構(gòu)中,電子發(fā)射區(qū)24在(或局部地填充)分離電極142的通孔22中,因此,無需用于形成電子發(fā)射區(qū)24的圖案的獨立過程(亦即,上述結(jié)構(gòu)可具有與微圖案成形的電子發(fā)射區(qū)24相同的效果)開口161和開口181分別對應(yīng)于相應(yīng)電子發(fā)射區(qū)24,形成在絕緣層16和門電極18處,以便顯露出第一基板10上的電子發(fā)射區(qū)24。絕緣層16的對應(yīng)開口161和門電極18的對應(yīng)開口181,在寬度(或尺寸)上大于安裝對應(yīng)電子發(fā)射區(qū)24的分離電極142的對應(yīng)通孔22。
圖1和圖3示出了一個分離電極142設(shè)置在子像素處,且圓形電子發(fā)射區(qū)24沿主電極141縱向順序地設(shè)置在對應(yīng)分離電極142處的情況。但是,分離電極142和各個子像素的電子發(fā)射區(qū)24的排列結(jié)構(gòu)、數(shù)目和平面形狀,并非限定于圖中所示,而是可以各種適應(yīng)方式進(jìn)行調(diào)整。
如圖4所示,就根據(jù)實施例二的電子發(fā)射顯示設(shè)備的陰電極14′而言,多個分離電極144在主電極141′的開口部分20′中,以使它們相互以一距離分隔開的方式,沿主電極141′的縱向排列。阻抗層145在分離電極144兩側(cè)沿主電極141′的縱向,被形成條紋圖案。
如圖5所示,就根據(jù)第三實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的陰電極14″而言,多個分離電極144′在主電極141″的開口部分20″中,以使它們相互以一距離分隔開的方式,沿主電極141″的縱向排列。阻抗層146形成在每一分離電極144′兩側(cè)位于主電極141″和分離電極144′之間處。
就根據(jù)實施例二和實施例三的結(jié)構(gòu)而言,阻抗在主電極141″或主電極141″與分離電極144或144′之間,分別提供給每一電子發(fā)射區(qū)24′或24″,以便更加有效地穩(wěn)定各個電子發(fā)射區(qū)24′或24″的發(fā)射特性。
此外,電子發(fā)射區(qū)24可以是矩形平面形、橢圓平面形或任意其它形狀,而非圓平面形。在采用可選形狀的實施例中,絕緣層16的開口161和門電極18的開口181,應(yīng)具有對應(yīng)于電子發(fā)射區(qū)24的平面形狀。
再次參考圖1和圖2,熒光體層26形成在第二基板12面對第一基板10的表面上。熒光體層26具有相互間以一距離分隔開的紅熒光體層26R、綠熒光體層26G和藍(lán)熒光體層26B,黑體層28形成在相鄰紅熒光體層26R、綠熒光體層26G和藍(lán)熒光體層26B之間以增強屏幕對比度。單色熒光體層26R、26G或26B被提供為對應(yīng)于一個子像素,具有紅熒光體層26R、綠熒光體層26G和藍(lán)熒光體層26B的三個子像素共同形成一個像素。
陽電極30由類鋁金屬材料形成在熒光體層26和黑體層28上。正電極30接收用于加速來自外部的電子束所需的高電壓,并使熒光體層26維持在高電勢狀態(tài)。此外,陽電極30反射由熒光體層26輻射的可見光,到朝向第二基板12側(cè)的第一基板10,以增加屏幕亮度。
另外,正電極可由基于銦錫氧化物(ITO)的透明導(dǎo)電層(未示出)形成,這種情況下,正電極設(shè)置在,熒光體層26和黑體層28正朝向第二基板12的表面上(亦即,正電極在第二基板12、與熒光體層26和黑體層28之間)。此外,還可同時形成,作為正電極的透明導(dǎo)電層和金屬層。
隔離物32配置在第一基板10和第二基板12之間,以支撐施加于真空容器的壓力,并使第一基板10和第二基板12之間保持大體上固定的距離。隔離物32設(shè)置在對應(yīng)黑體層28的區(qū)域,這使得它不致侵入到對應(yīng)熒光體層26的區(qū)域。
上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射顯示設(shè)備,通過從外部向陰電極14、門電極18和陽電極30施加電壓(可以是預(yù)定的)來工作。
例如,陰電極14或門電極18其中一電極,可接收掃描驅(qū)動電壓以起到掃描電極的作用,而其中另一電極,可接收數(shù)據(jù)驅(qū)動電壓以起到數(shù)據(jù)電極的作用。陽電極30接收用于加速電子束所需電壓,例如從幾百伏到幾千伏的直流電壓。
在陰電極14和門電極18之間的電壓差超出閾值的子像素處,電場形成在電子發(fā)射區(qū)24周圍,且電子從電子發(fā)射區(qū)24發(fā)射出。所發(fā)射的電子,為施加于陽電極30的高電壓所吸引,因此碰撞相關(guān)子像素處的熒光體層26,并發(fā)光。
阻抗層143均勻地控制一或多個電子發(fā)射區(qū)24的發(fā)射特性,以提高子像素的發(fā)光均勻性。同時,分離電極142改變電子發(fā)射區(qū)24周圍的場分布,并降低電子束的初始發(fā)散角以提高屏幕的色純度。
圖6和圖7示出了根據(jù)對比例和示例的電子發(fā)射顯示設(shè)備的電子發(fā)射區(qū)周圍的電勢分布和電子束軌跡。
根據(jù)對比例的電子發(fā)射顯示設(shè)備,具有形成條紋圖案的陰電極34。在對比例中,電子發(fā)射顯示設(shè)備具有電子發(fā)射區(qū)36、絕緣層38和門電極40。在對比例和示例中,仿真的結(jié)果都是在0伏電壓供給陰電極、80伏電壓供給門電極、5000伏電壓供給陽電極時獲取的。
如圖6所示,就根據(jù)對比例的電子發(fā)射顯示設(shè)備而言,朝向第二電極(未示出)的凸等電位線僅在電子發(fā)射區(qū)36上方形成。以這種電勢分布,從電子發(fā)射區(qū)36發(fā)射出的電子,具有大初始發(fā)散角(可為預(yù)設(shè)的)。
與此相對照,如圖7所示,就根據(jù)示例的電子發(fā)射顯示設(shè)備而言,由于分離電極142具有較之電子發(fā)射區(qū)24更大的高度,故而朝向第二基板(未示出)的一或多條凹等電位線形成在電子發(fā)射區(qū)24上方。藉由改變后的電勢分布,電子束在經(jīng)過分離電極142的通孔(例如,22)的同時被聚合,使得它們具有較之對比例更小的初始發(fā)散角。
相應(yīng)地,藉由根據(jù)本實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備,電子束的擴散降至最低,且電子束到達(dá)第二基板12的光點直徑亦降低。此外,可防止電子束侵入不正確的色彩的區(qū)域(例如,不正確的熒光體層),因此提高了屏幕的色純度。
如圖8所示,藉由根據(jù)本發(fā)明第四實施例的電子發(fā)射顯示設(shè)備,聚合電極42形成在門電極18′上方以聚合電子束。第一絕緣層16′配置在陰電極14′和門電極18′之間,且第二絕緣層44提供在聚合電極42下方以使聚合電極42與門電極18′絕緣。
多個開口(未示出)可形成在對應(yīng)于電子發(fā)射區(qū)24′的聚合電極42處,以便分別聚合從電子發(fā)射區(qū)24′發(fā)射出的電子。可選擇地,如圖8所示,可為每一子像素形成一個開口421,以全體地聚合從子像素發(fā)射出的電子。
電子發(fā)射顯示設(shè)備工作期間,聚合電極42接收0伏或從幾伏到幾十伏的負(fù)直流電壓。聚合電極42向經(jīng)過開口421的電子提供斥力,并將電子聚合至來自電子發(fā)射區(qū)24′的電子束的束心。
盡管本發(fā)明已結(jié)合特定示例性實施例進(jìn)行了說明,但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解,本發(fā)明并非限制在所公開的實施例,相反,本發(fā)明力圖覆蓋在所附權(quán)利要求及其等價替換的精神和范圍之內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射器件,包括基板;形成在基板上的陰電極;與陰電極交叉、并與陰電極絕緣的門電極;和電連接到陰電極的電子發(fā)射區(qū),其中陰電極包括,具有內(nèi)部開口部分的主電極,設(shè)置在開口部分中并以一距離與主電極分隔開的分離電極,和配置在主電極與分離電極之間的阻抗層,分離電極具有通孔,其中電子發(fā)射區(qū)接觸分離電極,并設(shè)置在通孔中,并且其中分離電極具有第一高度,且電子發(fā)射區(qū)具有較之第一高度更小的第二高度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件,其中主電極和分離電極局部地覆蓋阻抗層的上表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射器件,其中主電極和分離電極中的每一個都比阻抗層更厚。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件,其中所述通孔包括多個通孔,且其中分離電極位于陰電極和門電極的交叉區(qū)域,并具有沿基板方向排列的所述多個通孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的電子發(fā)射器件,其中具有預(yù)定寬度的阻抗層環(huán)繞分離電極的邊緣。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件,其中所述分離電極包括多個設(shè)置在主電極的開口部分中、且相互之間以一距離分隔開的分離電極。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射器件,其中阻抗層形成在所述多個分離電極中每一分離電極兩側(cè)、且在主電極與所述多個分離電極之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件,進(jìn)一步包括設(shè)置在陰電極和門電極之上、并與陰電極和門電極絕緣的聚合電極。
9.一種電子發(fā)射顯示設(shè)備,包括第一基板;面對第一基板的第二基板;形成在第一基板上的陰電極;與陰電極交叉、并與陰電極絕緣的門電極;電連接到陰電極的電子發(fā)射區(qū);形成在第二基板的表面上的熒光體層;和形成在熒光體層的表面上的陽電極,其中陰電極包括,具有內(nèi)部開口部分的主電極,設(shè)置在開口部分中、并以一距離與主電極分隔開的分離電極,和配置在主電極與分離電極之間的阻抗層,分離電極具有通孔,其中電子發(fā)射區(qū)接觸分離電極、并設(shè)置在通孔中,并且其中分離電極具有第一高度,且電子發(fā)射區(qū)具有較之第一高度更小的第二高度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射顯示設(shè)備,其中主電極和分離電極局部地覆蓋阻抗層的上表面。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的電子發(fā)射顯示設(shè)備,其中主電極和分離電極中的每一個都比阻抗層更厚。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射顯示設(shè)備,其中所述通孔包括多個通孔,且其中分離電極位于陰電極和門電極的交叉區(qū)域處,并具有沿基板方向排列的所述多個通孔。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射器件,其中所述分離電極包括多個設(shè)置在主電極的開口部分中、且相互之間以一距離分隔開的分離電極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射顯示設(shè)備,其中阻抗層形成在所述多個分離電極中每一分離電極的兩側(cè),且在主電極和所述多個分離電極之間。
15.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射顯示設(shè)備,進(jìn)一步包括設(shè)置在陰電極和門電極之上、并與陰電極和門電極絕緣的聚合電極。
16.根據(jù)權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射顯示設(shè)備,其中分離電極適于提供朝向第二基板的凹等電勢線,且分離電極高于電子發(fā)射區(qū)。
17.一種電子發(fā)射顯示設(shè)備,包括第一基板;面對第一基板的第二基板;形成在第一基板上的陰電極;與陰電極交叉、并與陰電極絕緣的門電極;電連接到陰電極的電子發(fā)射區(qū);形成在第二基板的表面上的熒光體層;和形成在熒光體層的表面上的陽電極,其中陰電極包括,具有內(nèi)部開口部分的主電極,設(shè)置在開口部分中、并以一距離與主電極分隔開的分離電極,和配置在主電極和分離電極之間的阻抗層,分離電極具有通孔,其中電子發(fā)射區(qū)設(shè)置在通孔中,并且其中分離電極適于提供朝向第二基板的凹等電勢線,且分離電極高于電子發(fā)射區(qū)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子發(fā)射器件,包括基板;形成在基板上的陰電極;與陰電極交叉、并與陰電極絕緣的門電極;和電連接到陰電極的電子發(fā)射區(qū)。陰電極包括,具有內(nèi)部開口部分的主電極,設(shè)置在開口部分中并以一距離與主電極分隔開的分離電極,和配置在主電極和分離電極之間的阻抗層。分離電極具有通孔。電子發(fā)射區(qū)接觸分離電極,并設(shè)置在通孔中。分離電極具有第一高度,且電子發(fā)射區(qū)具有較之第一高度更小的第二高度。
文檔編號H01J1/30GK1866457SQ20061006707
公開日2006年11月22日 申請日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月31日
發(fā)明者洪秀奉, 李天珪, 李相祚, 全祥皓, 安商爀 申請人:三星Sdi株式會社