專利名稱：電子發(fā)射器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射器件及其制造方法，尤其涉及一種包括具有高水平亮度和電導(dǎo)(conductance)的發(fā)光區(qū)域的電子發(fā)射器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，電子發(fā)射器件包括作為電子提供源的熱陰極和冷陰極。場致發(fā)射器陣列(FEA)型、金屬-絕緣體-金屬(MIM)型、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型、表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射器(SCE)型和彈道電子面發(fā)射器(BSE)型均屬于已知的包含冷陰極的電子發(fā)射器件。
就具體結(jié)構(gòu)而言，上述電子發(fā)射器件各有不同。但是，基本上電子發(fā)射器件包括用于在真空容器內(nèi)發(fā)射電子的電子發(fā)射源和一發(fā)光區(qū)域，所述發(fā)光區(qū)域包含與電子發(fā)射單元相對的熒光層，以發(fā)光并顯示預(yù)期圖像。

發(fā)明內(nèi)容
一種電子發(fā)射器件，其包括具有電子發(fā)射區(qū)域和控制來自所述區(qū)域的電子發(fā)射的電極的第一襯底，以及第二襯底，所述第二襯底具有一熒光層，一用于改善屏幕對比度的黑層和對從第一襯底發(fā)射到所述熒光層的電子有效加速的陽極。陽極可以形成為覆蓋所述熒光層和黑層的金屬薄膜，或者作為位于包括熒光層的發(fā)光區(qū)域和黑層之間的、即在第二襯底面對真空容器的表面上的透明電極。
從電子發(fā)射源發(fā)射的電子通過碰撞熒光層并發(fā)光而形成圖像。但是，一些電子會在熒光層中形成累積電荷，所述累積電荷可能阻止電子到達(dá)熒光層。因此，屏幕亮度可能降低。為了提高表面電導(dǎo)，有人提出采用導(dǎo)電材料處理熒光體顆粒的表面，或者在熒光層的表面覆蓋導(dǎo)電材料。但是，這些方法需要獨(dú)立的涂布工藝。而且，根據(jù)后一種方法，即使通常不需要表面處理，由于采用導(dǎo)電材料覆蓋黑層，亮度的改善也受到了限制。
根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例，提供了一種電子發(fā)射器件及其制造方法，其中通過簡單工藝即可形成熒光層的表面處理，并且只有熒光層得到了處理。
在本發(fā)明的一個(gè)示范性實(shí)施例中，一種電子發(fā)射器件包括彼此相對并形成一真空容器的第一和第二襯底；形成于所述第一襯底上的電子發(fā)射單元；以及形成于所述第二襯底上的發(fā)光區(qū)域。所述發(fā)光區(qū)域包括至少一個(gè)形成于所述第二襯底上的熒光層；一表面處理層，其形成于熒光層的表面，并且包括用于制作熒光層的焙燒工序后存留的功能材料；和至少一個(gè)覆蓋表面處理層的陽極。
在本發(fā)明的另一個(gè)示范性實(shí)施例中，一種電子發(fā)射器件包括彼此相對并形成一真空容器的第一和第二襯底；形成于所述第一襯底上的電子發(fā)射單元；以及形成于所述第二襯底上的發(fā)光區(qū)域。所述發(fā)光區(qū)域包括至少一個(gè)形成于所述第二襯底上的陽極；至少一個(gè)形成于所述陽極上的熒光層；一表面處理層，其形成于所述熒光層的表面，并且包括制作所述熒光層的焙燒工序后存留的功能材料；以及至少一個(gè)覆蓋所述表面處理層的金屬薄膜。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，一種制造電子發(fā)射器件的方法包括的步驟為在第二襯底上，對應(yīng)于界定在所述第二襯底上的發(fā)光區(qū)域形成至少一個(gè)熒光層；通過涂布用于形成中間層的成分對所述熒光層進(jìn)行表面處理，所述成分包括制作熒光層的焙燒工序結(jié)束后存留在所述熒光層表面的功能材料；在經(jīng)過表面處理的所述熒光層上形成由金屬薄膜構(gòu)成的陽極；以及通過對第二襯底進(jìn)行焙燒形成表面處理層。
在本發(fā)明的又一實(shí)施例中，一種制造電子發(fā)射器件的方法包括的步驟為通過在第二襯底上、對應(yīng)于界定在所述第二襯底上的發(fā)光區(qū)域涂布透明氧化物形成一陽極；在所述陽極上形成至少一個(gè)熒光層；通過涂布用于形成中間層的成分對所述熒光層進(jìn)行表面處理，所述成分包括制作熒光層的焙燒工序結(jié)束后存留在所述熒光層表面的功能材料；在所述經(jīng)過表面處理的熒光層上形成一金屬薄膜；以及通過對第二襯底進(jìn)行焙燒形成表面處理層。


通過參照附圖，對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例子以詳細(xì)說明，本發(fā)明的上述及其他優(yōu)勢將變得更加明顯，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例的電子發(fā)射器件的剖面圖；以及圖2是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的電子發(fā)射器件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參照附圖對本發(fā)明進(jìn)行更加詳細(xì)的說明，在附圖中將示出本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施例的電子發(fā)射器件的剖面圖。如圖1所示，所述電子發(fā)射器件包括一真空容器，所述真空容器由彼此密封、并大體上相互平行、彼此間隔預(yù)定距離的第一襯底2和第二襯底4構(gòu)成。
第一襯底2的電子發(fā)射單元100向第二襯底4發(fā)射電子，第二襯底4的發(fā)光區(qū)域200發(fā)射可見光，以顯示圖像。
所述電子發(fā)射單元100適用于電子發(fā)射器件的任何已知結(jié)構(gòu)。在圖1中，提供了一種FEA電子發(fā)射器件作為例子。
如圖1的電子發(fā)射器件中所示，在預(yù)定圖案中，例如，在所述第一襯底2上彼此之間具有一定空隙的條狀圖案中，形成多個(gè)陰極6，并且形成覆蓋陰極6的絕緣層8。在絕緣層8上，沿垂直于陰極6的方向形成多個(gè)具有預(yù)定圖案、例如條形圖案的柵電極10，所述柵電極10相互間具有一定間隙。
如圖1所示，將所述陰極6和柵電極10交叉的位置定義為像素區(qū)域，在絕緣層8和柵電極10中至少針對每一像素區(qū)域形成一個(gè)開口8a、10a，從而暴露了陰極6的一部分表面，并在暴露的陰極6上形成電子發(fā)射區(qū)域12。
電子發(fā)射區(qū)域12包括在施加電場時(shí)發(fā)射電子的電子發(fā)射材料。例子包括碳納米管、石墨、金剛石、類金剛石碳、富勒烯(C60)、硅納米線，或其組合，或者諸如鉬的金屬材料。通過諸如絲網(wǎng)印刷、光刻、化學(xué)氣相淀積(CVD)、濺射等方法形成電子發(fā)射區(qū)域。
在陰極6和柵電極10中的一個(gè)上施加掃描信號，在另一電極上施加數(shù)據(jù)信號。在像素中圍繞電子發(fā)射源12產(chǎn)生一電場，電子發(fā)射源12具有的兩個(gè)電極之間的電勢差超過閾值電壓，從而發(fā)射出電子。
根據(jù)本發(fā)明，所述電子發(fā)射單元100的結(jié)構(gòu)不限于上述實(shí)施例。例如，可以首先在第一襯底上形成所述柵電極，之后在所述柵電極上形成所述陰極，在所述陰極和柵電極之間具有一絕緣層。所述電子發(fā)射區(qū)域與所述陰極電連接。
在圖1中，作為電子發(fā)射單元的一個(gè)例子示出了FEA電子發(fā)射器件的電子發(fā)射單元。但是，電子發(fā)射單元100不僅限于此，還可以采用SCE、MIN、MIS和BSE電子發(fā)射器件的電子發(fā)射單元。
在面對所述第一襯底2的第二襯底4的一側(cè)形成至少一個(gè)熒光層14。在所述熒光層14上形成表面處理層16，其包括用于提高熒光層的亮度和電導(dǎo)的功能材料。在整個(gè)表面處理層16上形成至少一個(gè)陽極18，以構(gòu)成發(fā)光區(qū)域200。
為了增強(qiáng)屏幕對比度，優(yōu)選在熒光層14之間的非發(fā)光區(qū)域形成黑層20。可以采用諸如氧化鉻薄膜的薄膜或采用諸如石墨的含碳物質(zhì)的厚膜形成黑層20。
優(yōu)選采用金屬薄膜形成陽極18，所述金屬薄膜由金屬的汽相淀積或?yàn)R射形成。鋁薄膜是最為優(yōu)選的。在施加高壓加速電子束時(shí)，金屬薄膜起著陽極的作用。
形成于熒光層14上的表面處理層16包括在焙燒工序后存留的功能材料。所述功能材料還可以起著鈍化層的作用，用于防止由電子束導(dǎo)致的熒光層的劣化?？梢詢H在R、G和B某一熒光體的熒光層的表面上形成表面處理層。
所述功能材料包括含有或不含有金屬的氧化物，或凝膠。具體例子有In2O3、WO3、SiO2、MgO、Y2(SiO3)3、Al2O3、Ca2P2O7、SiO4及其混合物。在形成陽極18的金屬薄膜時(shí)，向形成令熒光層18表面平坦的中間層的成分中添加該功能材料，并將其涂布在熒光層14上，并形成金屬薄膜，隨后對第二襯底進(jìn)行焙燒，由此形成表面處理層16。在焙燒之后，僅有功能材料存留在熒光層14的表面上。
用于形成中間層的成分涂布工藝是通過絲網(wǎng)印刷、旋涂等方法實(shí)施的，但不限于這些方法。優(yōu)選在涂布用于形成中間層的成分之后實(shí)施干燥處理。優(yōu)選在200℃到500℃的溫度下實(shí)施焙燒工序。
通過向形成表面平坦化層的成分中添加功能材料的方式制備用于形成中間層的成分，所述功能材料能夠在對熒光層焙燒之后存留下來。所述成分包括與有機(jī)溶劑混合的纖維素樹脂或丙烯酸樹脂。就熒光層為100重量比份(part by weight)而言，添加到形成中間層的成分中的功能材料的量為0.001到20重量比份，優(yōu)選為0.01到10重量比份，更優(yōu)選為0.1到5重量比份，更為優(yōu)選為0.1到1重量比份。在所包含的功能材料的量小于0.001重量比份時(shí)，無法獲得表面處理的效果，在所述功能材料的量超過20重量比份時(shí)，由于可見光的透光度降低，屏幕亮度劣化，這是不可取的。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，通過僅向形成中間層的成分中添加所述功能材料，以形成表面平坦化層的方法，形成表面處理層。因此，可以同時(shí)執(zhí)行制作表面平坦化層和表面處理層的工藝，而為制作表面處理層使用單獨(dú)工序沒有任何益處?？梢詢H在熒光層上有選擇地形成表面處理層，而且形成作為非常薄的膜的表面處理層是經(jīng)濟(jì)的。優(yōu)選表面處理層具有1nm到10μm的厚度。
在絕緣層上布置隔片(spacer)26之后，通過密封膠使包括電子發(fā)射單元100的第一襯底2和包括發(fā)光區(qū)域200的第二襯底4的外圍彼此密封。通過排氣孔(未示出)排空第一和第二襯底包圍的內(nèi)部空間，由此完成了電子發(fā)射器件的制作。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第二優(yōu)選實(shí)施例的電子發(fā)射器件的剖面圖。根據(jù)本實(shí)施例，所述電子發(fā)射器件具有類似于第一實(shí)施例中相應(yīng)部件的電子發(fā)射區(qū)域400和發(fā)光區(qū)域300。
如圖2所示，根據(jù)本發(fā)明的第二實(shí)施例，所述電子發(fā)射器件的發(fā)光區(qū)域300包括形成于所述第二襯底304上的至少一個(gè)透明電極322；形成于所述陽極322上的至少一個(gè)熒光層314；表面處理層316，其形成于所述熒光層314上，并且包括在熒光層的焙燒之后存留的功能材料；以及至少一個(gè)覆蓋表面處理層316的金屬薄膜324。
所述發(fā)光區(qū)域300中，將透明電極322布置在所述熒光層314和第二襯底304之間。采用諸如氧化銦錫(ITO)的透明氧化物形成透明電極322。透明電極322形成于第二襯底304的整個(gè)表面，或具有多種形狀，例如具有條形圖案。
在第二實(shí)施例中，所述電子發(fā)射器件與第一實(shí)施例的不同之處在于將加速電子束的電壓施加到起著陽極作用的透明電極322上，并且金屬薄膜324通過金屬背效應(yīng)(metal back effect)增強(qiáng)了屏幕亮度。
優(yōu)選將用于增強(qiáng)屏幕對比度的黑層320布置在位于發(fā)光區(qū)域上的熒光層314之間的非發(fā)光區(qū)域上?？梢詫晒鈱?14形成于已構(gòu)圖陽極322上。
在絕緣層上布置隔片326之后，通過密封膠使包括電子發(fā)射單元400的第一襯底302和包括發(fā)光區(qū)域300的第二襯底304的外圍彼此密封，并通過排氣孔(未示出)排空第一和第二襯底包圍的內(nèi)部空間，由此完成了電子發(fā)射器件的制作。
下面的例子對本發(fā)明做出了進(jìn)一步的詳細(xì)說明。但是，應(yīng)當(dāng)?shù)玫嚼斫獾氖牵景l(fā)明不僅限于這些例子。
實(shí)例1到4通過向金屬氧化物中添加In2O3的方式制備用于形成中間層的成分，添加量如表1所示，在所述的形成中間層的成分中向萜品醇中添加了丙烯酸樹脂。在表1中，In2O3的量是以100重量比份的熒光粉為基礎(chǔ)的。對于每個(gè)實(shí)例而言，將所述成分涂布在具有圖1所示結(jié)構(gòu)的第二襯底上的熒光層上，并通過淀積鋁的方式在熒光層上形成金屬薄膜。之后，通過在450℃下焙燒，以去除丙烯乳膠的方式，形成含有金屬氧化物的表面處理層。具有如圖1所示的電子發(fā)射單元的第一襯底與按照上述說明制作的第二襯底通過密封膠彼此密封，并通過排氣孔將第一和第二襯底圍繞的內(nèi)部空間的氣體排除，從而完成電子發(fā)射器件的制作。
對比實(shí)例1按照與實(shí)例1相同的方法制備電子發(fā)射器件，只是不向所述成分中添加金屬氧化物。
表1根據(jù)實(shí)例1到4，以及對比實(shí)例1示出了電子發(fā)射器件的亮度測量結(jié)果。
表1

如表1所示，與對比實(shí)例的亮度相比，根據(jù)實(shí)例1到4，具有表面處理層的電子發(fā)射器件的亮度較高，所述表面處理層包含功能材料氧化物。
根據(jù)本發(fā)明，通過向所述成分添加功能材料而提高亮度和電導(dǎo)的方式形成所述表面處理層，在形成金屬薄膜時(shí)，其形成了使所述表面平坦化的中間層。因此，沒有必要采用單獨(dú)工藝制作表面處理層，從而簡化了電子發(fā)射器件的制造工藝?？梢詢H在所述發(fā)光區(qū)域上有選擇地形成表面處理層，而且，采用非常薄地金屬膜形成表面處理層也是一種經(jīng)濟(jì)的做法。
盡管在上文中已經(jīng)對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)說明，但是應(yīng)當(dāng)?shù)玫角逦斫獾氖潜绢I(lǐng)域的技術(shù)人員可能想到的對文中講述的基本發(fā)明理念做出的很多變化和/或修改仍然屬于如權(quán)利要求書定義的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射器件，其包括彼此相對并形成一真空容器的第一襯底和第二襯底；在所述第一襯底上提供的電子發(fā)射單元；在所述第二襯底上提供的發(fā)光區(qū)域，其包括至少一種形成于所述第二襯底上的熒光粉；位于所述熒光層上的表面處理層，其包括在制作熒光層的焙燒工序之后存留的功能材料；以及和至少一個(gè)覆蓋所述表面處理層的陽極。
2.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中，黑層處于所述熒光層之間的非發(fā)光區(qū)域中。
3.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中，所述功能材料為包含非金屬或金屬的氧化物，或凝膠。
4.如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射器件，其中，所述氧化物是從由In2O3、WO3、SiO2、MgO、Y2(SiO3)3、Al2O3、Ca2P2O7、SiO4，及其混合物組成的組中選出的。
5.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中，所述表面處理層是通過在所述熒光層上涂布用于形成中間層的成分，并進(jìn)行焙燒而形成的，所述成分是通過向用于平坦化所述熒光層的表面的成分中添加功能材料而制備的。
6.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中，相對于熒光層的100重量比份而言，所含功能材料的量為0.001到20重量比份。
7.如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射器件，其中，相對于熒光層的100重量比份而言，所含功能材料的量為0.1到1重量比份。
8.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中，所述表面處理層的厚度為1nm到10μm。
9.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射器件，其中，所述陽極包含一金屬薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射器件，其中，所述金屬薄膜為鋁薄膜。
11.一種電子發(fā)射器件，其包括彼此相對并形成一真空容器的第一和第二襯底；在所述第一襯底上提供的電子發(fā)射單元；在所述第二襯底上提供的發(fā)光區(qū)域，其包括至少一個(gè)所述第二襯底上的陽極；至少一個(gè)形成于所述陽極上的熒光層；位于所述熒光層上的表面處理層，其包括在制作熒光層的焙燒工序之后存留的功能材料；以及至少一個(gè)覆蓋所述表面處理層的金屬薄膜。
12.如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件，其中，采用一透明電極形成所述陽極。
13.如權(quán)利要求12所述的電子發(fā)射器件，其中，所述透明電極包括氧化銦錫。
14.如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件，其中，至少一個(gè)黑層處于熒光層之間的非發(fā)光區(qū)域上。
15.如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件，其中，所述功能材料為包含非金屬或金屬的氧化物，或凝膠。
16.如權(quán)利要求15所述的電子發(fā)射器件，其中，所述氧化物是從由In2O3、WO3、SiO2、MgO、Y2(SiO3)3、Al2O3、Ca2P2O7、SiO4及其混合物組成的組中選出的。
17.如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件，其中，所述表面處理層是通過在所述熒光層上涂布用于形成中間層的成分，并進(jìn)行焙燒而形成的，所述成分是通過向用于平坦化所述熒光層的表面的成分中添加功能材料而制備的。
18.如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件，其中，相對于熒光層的100重量比份而言，所含功能材料的量為0.001到20重量比份。
19.如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射器件，其中，相對于熒光層的100重量比份而言，所含功能材料的量為0.1到1重量比份。
20.如權(quán)利要求11所述的電子發(fā)射器件，其中，所述表面處理層的厚度為1nm到10μm。
21.一種制造電子發(fā)射器件的方法，其包括在第二襯底上，對應(yīng)于界定在所述第二襯底上的發(fā)光區(qū)域形成至少一個(gè)熒光層；涂布用于形成中間層的成分，其包含在焙燒工序之后存留在熒光層表面上的功能材料，從而實(shí)現(xiàn)熒光層的表面處理；在所述經(jīng)過表面處理的熒光層上形成至少一個(gè)由金屬薄膜構(gòu)成的陽極；以及通過對所述第二襯底進(jìn)行焙燒形成所述表面處理層。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述功能材料為包含非金屬或金屬的氧化物，或凝膠。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中所述氧化物是從由In2O3、WO3、SiO2、MgO、Y2(SiO3)3、Al2O3、Ca2P2O7、SiO4，及其混合物構(gòu)成的組中選出的。
24.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述的用于形成中間層的成分是通過向丙烯酸樹脂乳膠中添加功能材料而制備的。
25.一種制造電子發(fā)射器件的方法，其包括通過在第二襯底上，對應(yīng)于界定在所述第二襯底上的發(fā)光區(qū)域涂布透明氧化物形成一陽極；在所述陽極上形成至少一個(gè)熒光層；涂布用于形成中間層的成分，其包含在焙燒工序之后存留在熒光層表面上的功能材料，從而實(shí)現(xiàn)對熒光層的表面處理；在所述的經(jīng)過處理的熒光層的表面上形成一金屬薄膜；以及通過對所述第二襯底進(jìn)行焙燒形成所述表面處理層。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述功能材料為包含非金屬或金屬的氧化物，或凝膠。
27.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述氧化物是從由In2O3、WO3，、SiO2、MgO、Y2(SiO3)3、Al2O3、Ca2P2O7、SiO4，及其混合物組成的組中選出的。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中，所述的用于形成中間層的成分是通過向丙烯酸樹脂乳膠中添加功能材料而制備的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種包含具有高亮度和高電導(dǎo)的發(fā)光區(qū)域的電子發(fā)射器件，及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例，一電子發(fā)射器件包括包含至少一個(gè)形成于所述第二襯底上的熒光層的發(fā)光區(qū)域；一表面處理層，其形成于熒光層的表面，并且包括制作熒光層的焙燒工序后存留的功能材料；和至少一個(gè)覆蓋表面處理層的陽極。
文檔編號H01J29/28GK1705073SQ20051007595
公開日2005年12月7日 申請日期2005年5月27日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月31日
發(fā)明者李受貞 申請人:三星Sdi株式會社