專利名稱：具有電子發(fā)射體的顯示裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子裝置，尤其涉及一種電子發(fā)射體和具有該電子發(fā)射體的顯示裝置。
背景技術(shù)：
一種電子發(fā)射裝置是用電子發(fā)射來觸發(fā)可見光的產(chǎn)生和圖象的顯示的顯示裝置。當(dāng)將電壓施加于陰極和陽極之間從而在它們之間形成電場時，電子從電子發(fā)射體朝著象素磷光體發(fā)射。從電子發(fā)射體發(fā)射的電子沖撞熒光或磷光材料，從而熒光或磷光材料發(fā)射可見光。
公開號為1999-233008和2002-216614的日本專利在電子發(fā)射體上使用PdO薄膜圖案。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供了一種電子裝置，該裝置可以包括基板；形成在基板上的陰極；以及電連接到陰極的電子發(fā)射體，電子發(fā)射體包括碳顆粒和金屬氧化物顆粒，其中碳顆粒具有表面，并且其中至少一部分金屬氧化物顆粒形成在至少一部分碳顆粒表面上。
電子裝置可以包括顯示裝置。電子裝置可以進(jìn)一步包括包含表面的陽極；和在陽極表面上的磷光層，其中電子發(fā)射體包括通常朝向磷光層的表面。
在前述的裝置中，碳顆粒可以包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種碳管，碳球體，碳橢圓體，石墨和金剛石。
還是在上述的裝置中，金屬氧化物顆粒可以包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的至少一種PdO，ZnO和TiO2。金屬氧化物顆?？梢跃哂屑s為100nm或更小的平均顆粒直徑。金屬氧化物顆?？梢跃哂屑s為5nm或更小的平均顆粒直徑。
本發(fā)明的另一方面提供了一種制造電子裝置的方法，該方法可以包括提供基板；和在基板上形成電子發(fā)射體，電子發(fā)射體包括碳顆粒和金屬氧化物顆粒，其中碳顆粒具有表面，并且其中至少一部分金屬氧化物顆粒形成在至少一部分碳顆粒表面上。
碳顆粒可以包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種碳管，碳球體，碳橢圓體，石墨和金剛石。金屬氧化物顆?？梢园◤陌率鑫镔|(zhì)的組中選擇的一種或多種PdO，ZnO和TiO2。
還是在上述的方法中，形成電子發(fā)射體可以包括提供包含碳顆粒、金屬氧化物顆粒和溶劑的合成物；在基板上用合成物形成圖案；和煅燒圖案。形成電子發(fā)射體可以進(jìn)一步包括激活電子發(fā)射體。可以將至少一部分金屬氧化物顆粒附著在至少一部分表面上。該合成物可以進(jìn)一步包括從包含下述添加劑的組中選擇的至少一種添加劑粘合劑，填充劑，感光樹脂，光引發(fā)劑，均化劑，增稠劑，溶解改善劑，分散劑和防沫劑。金屬氧化物顆粒前體可以包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種Pd(NO3)2，Zn(NO3)和Ti(NO3)4。
還是在上述的方法中，提供合成物可以包括將碳顆粒、金屬氧化物顆粒前體混合從而形成混合物；和在包含氧的氣氛中加熱混合物以便將至少一些金屬氧化物顆粒前體轉(zhuǎn)化為金屬氧化物顆粒。加熱混合物可以包括使混合物經(jīng)受大約200℃到300℃的溫度。煅燒圖案可以包括使圖案經(jīng)受大約400℃到500℃的溫度。
本發(fā)明的再一方面提供了一種由前述方法制造的顯示裝置。
本發(fā)明的又一方面提供了一種電子發(fā)射體，其具有涂覆有金屬氧化物納米顆粒的外壁從而當(dāng)相鄰的碳納米管(CNT)開始相互接觸時，基于涂覆顆粒而增大電子發(fā)射區(qū)域并增大傳導(dǎo)率，電子發(fā)射裝置包括電子發(fā)射體。電子發(fā)射體可以涂覆有金屬氧化物納米顆粒。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，制備電子發(fā)射體的方法包括制備電子發(fā)射體成型合成物，合成物包括碳基材料、金屬氧化物納米顆粒前體以及媒介物或載體；在有氧環(huán)境下，對電子發(fā)射體成型合成物執(zhí)行熱處理；將熱處理過的電子發(fā)射體成型合成物印在基板上；鍛造印好的電子發(fā)射體成型合成物；以及激活產(chǎn)物從而獲得電子發(fā)射體。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電子發(fā)射裝置包括基板；形成在基板上的陰極；和電連接到陰極的電子發(fā)射體。


通過參照附圖對本發(fā)明的實例進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述及其他特征及優(yōu)點將變得更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子發(fā)射體的示意圖，其示出了碳顆粒和金屬氧化物顆粒；和圖2是根據(jù)本發(fā)明的一實施例的電子發(fā)射裝置的橫截面示意圖。
具體實施例方式
下面，將根據(jù)參照附圖的實施例和實例詳細(xì)描述本發(fā)明的各種特征。
包括CNT的碳基材料具有極好的電子傳導(dǎo)率并且可以使用在電子發(fā)射體上從而提供具有良好傳導(dǎo)率和電場濃度效果、低功函數(shù)、以及良好場發(fā)射特性的大面積區(qū)域。因此，碳基材料被期望作為電子發(fā)射裝置的理想電子發(fā)射體。
然而，包括CNT的碳基材料可能會有不充分的電子發(fā)射能力，因為大多數(shù)的場發(fā)射似乎僅發(fā)生在具有較大場加強因數(shù)的CNT的尖端或末端。
根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子發(fā)射體具有碳顆粒，在其外壁或表面上形成有一些金屬氧化物納米顆粒。
在本發(fā)明的實施例中，電子發(fā)射體包括碳基材料或碳顆粒。碳基材料具有良好的傳導(dǎo)率和電子發(fā)射特性，因此當(dāng)操作電子發(fā)射裝置時朝著陽極的磷光層發(fā)射電子從而激發(fā)磷光體。碳基材料的實例包括，但不限于CNT，石墨，金剛石以及富勒烯。
在實施例中，這些碳基材料是具有一個或多個表面的顆粒形式，其上可以形成有金屬氧化物顆粒。在某些實施例中，碳基材料包括單壁碳納米管(SWCNT)或多壁碳納米管(MWCNT)。
CNT是碳的同素異形體，其可以通過如，卷繞石墨片來制備從而形成具有納米級直徑的管狀。這樣得到的CNT可以是SWCNT或MWCNT。CNT也可以使用化學(xué)氣相沉積(CVD)，如熱CVD，直流(DC)等離子體CVD，RF等離子體CVD，或微波等離子體CVD來制備。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解用這些不同的方法來制備CNT和其他碳基材料對于本發(fā)明的實施例也是合適的。
根據(jù)本發(fā)明實施例的電子發(fā)射體可以通過在CNT或其他碳基材料的外壁或表面形成金屬氧化物納來顆粒來制備。參照圖1，根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子發(fā)射體具有CNT 110，該CNT 110具有外表面，外表面上形成有金屬氧化物納米顆粒120。金屬氧化物顆?？梢苑€(wěn)固地附著于該表面或松散地結(jié)合到該表面。一些金屬氧化物顆?？梢孕纬稍趦蓚€或多個碳顆粒之間的空間中。在某些碳顆粒的表面上，許多金屬氧化物顆粒可以基本上覆蓋這些表面，如金屬氧化物顆粒涂覆在這些表面上。在其他碳顆粒上，金屬氧化物顆?？梢韵鄬ο∈璧厣⒉肌＝饘傺趸镱w?？梢允羌{米尺寸顆粒。金屬氧化物顆粒包括，例如PdO，ZnO，和TiO2。盡管許多其它金屬氧化物沒被列出，但是也可以與碳基材料一起使用。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解它們可以是其他金屬氧化物?？梢詥为毷褂媒饘傺趸锘蛘咭部梢允褂脙煞N或多種不同金屬氧化物的混合物。
根據(jù)量子力學(xué)計算，當(dāng)金屬氧化物納米顆粒形成在CNT或其他碳基材料的外壁或表面上時，金屬氧化物納米顆粒可以改善CNT或其他碳基材料的電子發(fā)射能力。盡管本發(fā)明沒有被任何科學(xué)理論限制，但是一種可能的解釋是由于能量圖中的電場，金屬氧化物顆粒將表面導(dǎo)帶改變到費米能級。在一實施例中，金屬氧化物顆粒具有約為100nm或更小的平均顆粒直徑，并且可選擇地為5nm或更小。
根據(jù)本發(fā)明一實施例的制備電子發(fā)射體的方法包括制備用于電子發(fā)射體的合成物；在有氧環(huán)境下對合成物進(jìn)行熱處理；將熱處理過的合成物印刷或沉積在基板上；鍛燒合成物；以及激活產(chǎn)物從而獲得電子發(fā)射體。在該方法中，合成物包括碳基材料和金屬氧化物顆粒前體。
在一個實施例中，制備包括碳基材料或碳顆粒、金屬氧化物納米顆粒前體以及媒介物或載體的電子發(fā)射體成型合成物。
典型的金屬氧化物納米顆粒前體是Pd(NO3)2，Zn(NO3)，Ti(NO3)4或它們的混合物。通過有氧環(huán)境下的熱處理，顆粒前體可以轉(zhuǎn)變成金屬氧化物納米顆粒，如PdO，ZnO，和TiO2。
電子發(fā)射體成型合成物中的媒介物或載體控制電子發(fā)射體成型合成物的適印性和粘性。典型的，媒介物包括聚合體和溶劑。聚合體的實例包括，但不限于纖維素基樹脂如，乙基纖維素，硝基纖維素等等；丙烯酸(類)樹脂，如聚酯丙烯酸鹽，環(huán)氧丙烯酸鹽和聚氨酯丙烯酸鹽；以及乙烯基樹脂。溶劑可以是，但不限于，丁基卡必醇醋酸鹽(butyl carbitol acetate，BCA)，松油醇(TP)，甲苯，texanol，和丁基卡必醇(BC)等等，這些溶劑能夠溶解碳基材料、金屬氧化物納米顆粒和聚合體。
在一些實施例中，電子發(fā)射體成型合成物可進(jìn)一步包括至少一種添加劑，如粘合劑，填充劑，感光樹脂，光引發(fā)劑，均化劑，增稠劑，溶解改善劑，分散劑和防沫劑。粘合劑用于改善碳基材料與基板的粘合并且可以是從包含以下物質(zhì)的組中選擇的至少一種無機粘合劑，有機粘合劑以及具有低熔點的金屬。填充劑用于改善不能充分地與作為陰極的下基板接觸的碳基材料的傳導(dǎo)率。填充劑的實例包括，但不限于Ag，Al和Pd。
感光樹脂是用于在基板上給電子發(fā)射體構(gòu)圖。感光樹脂的實例包括，但不限于熱降解的丙烯酸鹽基單體，苯甲酮基單體，苯乙酮基單體和噻噸酮基單體。更特別地，可以使用環(huán)氧丙烯酸鹽，聚酯丙烯酸鹽，2，4-diethyloxanthone，或2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮。當(dāng)將感光樹脂曝光時，光引發(fā)劑引起感光樹脂的交聯(lián)。光引發(fā)劑的一個實例包括，但不限于苯甲酮。均化劑用于在印刷或沉積之后降低碳基材料的表面張力從而改善包括在電子發(fā)射體成型合成物內(nèi)的組分的均化特性。具有改善均化特性的電子發(fā)射體具有良好的發(fā)光一致性，并且電場能均衡地施加在它上面，從而提高電子發(fā)射體的壽命。假如必要的話，電子發(fā)射體成型合成物可以進(jìn)一步包括增稠劑，溶解改善劑，分散劑和防沫劑。
在上述方法中，在有氧環(huán)境下對電子發(fā)射體成型合成物進(jìn)行了熱處理，使顆粒前體中的至少一些轉(zhuǎn)變成金屬氧化物納米顆粒。熱處理可以在大約200℃到300℃的溫度下執(zhí)行。
接著，通過合適的方法將制備好的電子發(fā)射體成型合成物印刷、涂覆或沉積在基板上從而在基板上形成一層合成物。根據(jù)合成物是否包括感光樹脂，可以改變電子發(fā)射體成型合成物的印刷過程。在一個實施例中，當(dāng)電子發(fā)射體成型合成物包括感光樹脂時，可以不要求附加的光致抗蝕劑圖案。將包括光致抗蝕劑樹脂的一層合成物形成在基板上，接著將形成電子發(fā)射體的層區(qū)域有選擇地曝光并且顯影。另一方面，在另一個實施例中，當(dāng)電子發(fā)射體成型合成物不包括感光樹脂時，可以要求使用附加的光致抗蝕劑圖案的光刻過程。使用光致抗蝕劑膜形成光致抗蝕劑圖案，接著使用光致抗蝕劑圖案在基板上有選擇地形成合成物。
如上所述，通過煅燒過程，可以提高碳基材料和基板之間的粘合力?？蓪⒅辽僖恍┱澈蟿┤刍⒛?，這可以改善電子發(fā)射體的耐久性。使除氣作用降到最小。煅燒溫度可以由上述溶劑的揮發(fā)性以及完成粘合劑燒結(jié)的溫度和時間來確定。煅燒溫度可以從大約400℃到500℃，優(yōu)選約為450℃。
在一個實施例中，給煅燒后產(chǎn)物表面上的碳基材料一激活過程。在激活過程的一實施例中，可以硬化為固體膜形式的液體材料形成在煅燒層上。例如，可以通過熱處理固化液體材料。例如，該材料包括聚酰亞胺基聚合體。一旦液體材料形成在煅燒層上，它可以例如通過熱處理固化成膜。然后將該膜剝離。在激活過程的另一個實施例中，以預(yù)定的壓力使具有粘附表面的輥子在煅燒產(chǎn)物的表面上滾動。通過該激活過程，將煅燒層上的某些可釋放材料從中移去，并且可將碳基材料或碳顆粒暴露出來。另外，該激活過程將碳顆粒定位于某一方向從而有效地從其中發(fā)射電子。
根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電子發(fā)射裝置、顯示裝置或場發(fā)射顯示器包括基板；形成在基板上的陰極；以及電連接到陰極的電子發(fā)射體。電子發(fā)射體包括碳顆粒和金屬氧化物，其中碳顆粒具有一個或多個表面而金屬氧化物形成在至少某個表面上。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一實施例的三極管電子發(fā)射裝置的橫截面示意圖。參照圖2，電子發(fā)射裝置200包括上板201和下板202。上板201包括上基板290，位于上基板290的下表面290a上的陽極280，以及位于陽極280的下表面280a上的磷光層270。
下板202包括下基板210，其放置在朝向上基板290的預(yù)定距離處；陰極220，位于下基板210上，呈現(xiàn)帶狀，在穿過圖層的方向上延伸；柵極240，其以帶狀形式放置以便交叉陰極220的條帶；絕緣層230，其插在柵極240和陰極220之間；電子發(fā)射器孔269，其形成在絕緣層230和柵極240內(nèi)；以及電子發(fā)射器260，其放置在電子發(fā)射器孔269的井內(nèi)，電連接到陰極220，并且具有低于柵極240的高度。
上板201和下板202在低于大氣壓的壓力下保持真空，而隔板292插在上板201和下板202之間以便支撐上板201和下板202并且劃分發(fā)射空間203。
陽極280施加所需的高電壓，以加速從電子發(fā)射器260發(fā)射的電子以便使電子以高速撞擊到磷光層270。磷光層270被所發(fā)射的電子激發(fā)后其能量級下降到低級別，從而發(fā)射出可見光線。在彩色電子發(fā)射裝置的情況下，形成在多個發(fā)射空間203內(nèi)的紅、綠和藍(lán)磷光層提供單元象素并且放置在陽極280的下表面280a。
柵極240使電子易于從電子發(fā)射體260發(fā)射出來。絕緣層230將電子發(fā)射體孔269與相鄰的孔269分開并且在電子發(fā)射體260和柵極240之間絕緣。
現(xiàn)在將參照下面的實例更詳細(xì)地描述本發(fā)明。下面的實例僅是示例性的并且并不打算限定本發(fā)明的范圍。
實例1根據(jù)本發(fā)明電子發(fā)射裝置的制造將1.632克的金屬氧化物納米顆粒前體Pd(NO3)2與碳納米管混合，接著在有氧環(huán)境下對它們進(jìn)行熱處理。將1克的涂覆碳納米管粉末(MWNT，從Iljin Nanotech Co，Ltd.可得到)，0.2克的玻璃料(8000升，從ShinheungCeramic Ind.Co.，Ltd.可得到)，3克的丙烯酸(類)樹脂(Elvacite，從LuciteInternational Inc.可得到)，和5克的聚酯丙烯酸鹽，5克的苯甲酮添加到10克的松油醇中并攪拌，然后將2克的可塑劑酞酸二辛酯(可從Sigma-AldrichCo.得到)進(jìn)一步添加到碳納米管和金屬氧化物混合物中并混合從而制備出具有30,000cps粘度的電子發(fā)射體成型合成物。
將電子發(fā)射體成型合成物形成在基板上，該基板具有Cr柵極、絕緣層和ITO電極。接著，使用圖形掩模和平行曝光系統(tǒng)將曝光能量為2000mJ/cm2的光照射到其上。然后，通過噴射丙酮使曝光的電子發(fā)射體圖案顯影。該圖案在450℃下煅燒以形成電子發(fā)射體。該成型的電子發(fā)射體被具有粘性表面的輥子碾壓，接著從輥子分離并且被激活從而得到最終的電子發(fā)射體。其后，將具有磷光層和陽極為ITO層的基板放置在朝向具有形成在其上的電子發(fā)射體的基板的位置，并且將隔板插在兩基板之間以在基板之間保持間隙，從而得到電子發(fā)射裝置。
當(dāng)例如CNT的碳顆粒被用作電子發(fā)射體時，在碳顆粒的外壁或表面上形成有金屬氧化物顆粒，電子發(fā)射發(fā)生在碳顆粒的尖端和涂覆外壁，這使得當(dāng)相鄰的碳顆粒開始相互接觸時，更顯著的增大電子發(fā)射區(qū)域并特別地提高碳顆粒的傳導(dǎo)率。因此，可以提供具有改善的電子發(fā)射性能的電子發(fā)射體和包含該電子發(fā)射體的電子發(fā)射裝置。
盡管本發(fā)明參照其中的實例進(jìn)行了具體的說明和描述，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解各種形式和細(xì)節(jié)的變化并不會脫離由所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍。
本申請要求2005年4月12日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局申請的申請?zhí)枮?0-2005-0030363的韓國專利申請的利益，在此將其全部引入作為參考。
權(quán)利要求
1.一種電子裝置，包括基板；形成在該基板上的陰極；以及電連接到該陰極的電子發(fā)射體，該電子發(fā)射體包括碳顆粒和金屬氧化物顆粒，其中該碳顆粒具有表面，并且其中至少一部分該金屬氧化物顆粒形成在至少一部分該碳顆粒的表面上。
2.如權(quán)利要求1的裝置，其中電子裝置包括顯示裝置。
3.如權(quán)利要求2的裝置，進(jìn)一步包括包含表面的陽極；和在該陽極表面上的磷光層，其中該電子發(fā)射體包括通常朝向該磷光層的表面。
4.如權(quán)利要求1的裝置，其中該碳顆粒包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種碳管，碳球體，碳橢圓體，石墨和金剛石。
5.如權(quán)利要求1的裝置，其中該金屬氧化物顆粒包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的至少一種PdO，ZnO和TiO2。
6.如權(quán)利要求1的裝置，其中該金屬氧化物顆粒具有約為100nm或更小的平均顆粒直徑。
7.如權(quán)利要求1的裝置，其中該金屬氧化物顆粒具有約為5nm或更小的平均顆粒直徑。
8.一種制造電子裝置的方法，該方法包括提供基板；和在基板上形成電子發(fā)射體，該電子發(fā)射體包括碳顆粒和金屬氧化物顆粒，其中該碳顆粒具有表面，并且其中至少一部分該金屬氧化物顆粒形成在至少一部分該碳顆粒表面上。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中該碳顆粒包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種碳管，碳球體，碳橢圓體，石墨和金剛石。
10.如權(quán)利要求8的方法，其中該金屬氧化物顆粒包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種PdO，ZnO和TiO2。
11.如權(quán)利要求8的方法，其中形成該電子發(fā)射體包括提供包含該碳顆粒、該金屬氧化物顆粒和溶劑的合成物；在該基板上用該合成物形成圖案；和煅燒該圖案。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中形成該電子發(fā)射體進(jìn)一步包括激活該電子發(fā)射體。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中將至少一部分該金屬氧化物顆粒附著在至少一部分該表面上。
14.如權(quán)利要求11的方法，其中該合成物進(jìn)一步包括從包含下述添加劑的組中選擇的至少一種添加劑粘合劑，填充劑，感光樹脂，光引發(fā)劑，均化劑，增稠劑，溶解改善劑，分散劑和防沫劑。
15.如權(quán)利要求11的方法，其中該金屬氧化物顆粒前體包括從包含下述物質(zhì)的組中選擇的一種或多種Pd(NO3)2，Zn(NO3)和Ti(NO3)4。
16.如權(quán)利要求11的方法，其中提供該合成物包括將該碳顆粒、金屬氧化物顆粒前體混合從而形成混合物；和在包含氧的氣體中加熱該混合物以便將至少一些該金屬氧化物顆粒前體轉(zhuǎn)化為金屬氧化物顆粒。
17.如權(quán)利要求1的方法，其中該金屬氧化物顆粒具有約為100nm或更小的平均顆粒直徑。
18.如權(quán)利要求1的方法，其中該金屬氧化物顆粒具有約為5nm或更小的平均顆粒直徑。
19.一種由權(quán)利要求8的方法制造的顯示裝置。
全文摘要
一種顯示裝置和制造該顯示裝置的方法。電子發(fā)射體涂覆有金屬氧化物納米顆粒。顯示裝置包括電子發(fā)射體。電子發(fā)射體具有碳顆粒和金屬氧化物顆粒。碳顆粒具有表面并且至少一部分金屬氧化物顆粒形成在至少一部分碳顆粒表面上。當(dāng)將具有涂覆外壁的碳納米管用在電子發(fā)射體上時，電子發(fā)射發(fā)生在碳納米管尖端和涂覆外壁，這使得當(dāng)相鄰的碳納米管開始相互接觸時，基于涂覆顆粒而增大電子發(fā)射區(qū)域并提高碳納米管的傳導(dǎo)率。
文檔編號H01J29/04GK1881512SQ20061008415
公開日2006年12月20日 申請日期2006年4月12日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月12日
發(fā)明者文希誠, 金載明 申請人:三星Sdi株式會社