專利名稱：電子發(fā)射裝置和制造該裝置的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置，尤其涉及一種具有改進的用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電極結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置。
背景技術(shù)：
通常，電子發(fā)射裝置分為用熱陰極作為電子發(fā)射源的第一型，以及用冷陰極作為電子發(fā)射源的第二型。其中以下第二型電子發(fā)射裝置是公知的場發(fā)射陣列(FEA)型、金屬-絕緣體-金屬(MIM)型、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型、以及表面?zhèn)鲗?dǎo)發(fā)射(SCE)型。
MIM型和MIS型電子發(fā)射裝置分別具有金屬/絕緣體/金屬(MIM)結(jié)構(gòu)和金屬/絕緣體/半導(dǎo)體(MIS)結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射區(qū)。當(dāng)電壓施加到絕緣體各側(cè)部的兩金屬或金屬和半導(dǎo)體上時，由下側(cè)的金屬或半導(dǎo)體提供的電子由于隧穿效應(yīng)穿過絕緣體并達到上側(cè)的金屬。具有大于或等于上側(cè)金屬功函數(shù)的能量的、達到上側(cè)金屬的電子從上側(cè)電極發(fā)射。
SCE電子發(fā)射裝置包括形成在襯底上彼此面對的第一和第二電極，以及設(shè)置在第一和第二電極之間的導(dǎo)電薄膜。在導(dǎo)電薄膜上形成微小的裂隙以形成電子區(qū)。當(dāng)向電極施加電壓同時使電流流向?qū)щ姳∧さ谋砻鏁r，電子從電子區(qū)發(fā)射。
FEA電子發(fā)射裝置基于以下原理，當(dāng)具有低逸出功或高縱橫比(aspectratio)的材料用作電子發(fā)射源時，由于在真空環(huán)境下的電場，電子很容易地從該材料發(fā)射。已經(jīng)發(fā)展出基于鉬或硅、或例如碳納米管(nanotubes)、石墨、類鉆碳(diamond-like carbon)的含碳材料的尖端結(jié)構(gòu)作為電子發(fā)射源。
冷陰極基電子發(fā)射裝置具有形成真空區(qū)的第一和第二襯底。電子發(fā)射區(qū)和用于控制電子發(fā)射區(qū)的電子發(fā)射的電子發(fā)射電極形成在第一襯底上。熒光層和用于使來自第一襯底的電子有效地朝向熒光層加速的電子加速電極形成在第二襯底上，因此所述熒光體發(fā)射出光并顯示需要的圖像。
FEA電子發(fā)射裝置具有三極管結(jié)構(gòu)，其中陰極和柵極作為電子發(fā)射極在第一襯底上形成，陽極作為電子加速電極在第二襯底上形成。陰極和柵極位于不同的平面上同時接收不同的電壓，使得電子從電連接到陰極電極的電子發(fā)射區(qū)發(fā)射。
用FEA電子發(fā)射裝置，從電子發(fā)射區(qū)的電子發(fā)射量相對于在電子發(fā)射區(qū)周圍形成的電場強度E按指數(shù)規(guī)律地增長。電場強度正比于施加到柵極上的電壓。
然而，使用目前可用的電子發(fā)射裝置，電場強度受柵極的結(jié)構(gòu)限制并沒有最大化，從而使得來自電子發(fā)射區(qū)的電流的量不能夠增加，這將導(dǎo)致難于實現(xiàn)高亮度顯示屏。
當(dāng)然，施加到柵極上的電壓可以增大以解決該問題。然而在這樣的情況下，由于功率消耗的增加，使得這種電子發(fā)射裝置的廣泛使用變得困難，并且由于使用了高成本的驅(qū)動，所述電子發(fā)射裝置的生產(chǎn)成本也增加了。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種電子發(fā)射裝置，其在不增加發(fā)射電子的驅(qū)動電壓的情況下增加電子發(fā)射量。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，所述電子發(fā)射裝置包括襯底、形成在該襯底上的第一電極、電連接到第一電極的電子發(fā)射區(qū)。第二和第三電極分別位于不同于第一電極的平面。第二和第三電極接收相同的電壓以形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。
第四電極可以位于基本上與第一電極相同的平面，并接收與第二和第三電極相同的電壓。在這種情況下，第一絕緣層設(shè)置在第二和第四電極之間，并且第四電極通過形成在第一絕緣層上的路徑孔(via hole)接觸第二電極。
第一電極設(shè)置在第二和第三電極之間，以及第二電極設(shè)置得比第三電極更靠近襯底。
第二和第三電極中的至少一組具有多個以一定距離設(shè)置在襯底上的電極，同時在襯底方向形成條形圖案。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電子發(fā)射裝置包括襯底、形成在襯底上的陰極電極、以及電連接到陰極電極的電子發(fā)射區(qū)。多個柵極位于與陰極不同的平面，同時接收相同的電壓以形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。
柵極包括位于陰極下的第一柵極，其中第一絕緣層插入在在第一柵極和陰極電極之間，和位于陰極上的第二柵極，其中第二絕緣層插入在第二柵極和陰極之間。當(dāng)進行電連接時，第一和第二柵極的端部彼此相接觸。
電子發(fā)射裝置還可以包括與陰極基本位于相同平面并通過形成在第一絕緣層上的路徑孔接觸第一電極的對置電極(counter electrode)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電子發(fā)射裝置包括襯底、形成在該襯底上掃描電極、以及與掃描電極電連接的電子發(fā)射區(qū)。多個數(shù)據(jù)電極位于與掃描電極不同的平面并接收相同電壓以形成從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，電子發(fā)射裝置包括襯底、形成在該襯底上并接收預(yù)定電勢的電子發(fā)射區(qū)、以及將電子發(fā)射區(qū)夾在中間的電子發(fā)射電極。
電子發(fā)射裝置包括電連接至電子發(fā)射區(qū)的陰極電極、以及位于與陰極不同平面并接收相同電壓以形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場的多個柵極。
在所述電子裝置的制造方法中，在襯底上形成第一門電極。在襯底的整個表面上形成第一絕緣層同時覆蓋第一柵極。所述第一絕緣層被部分蝕刻以形成路徑孔。在第一絕緣層上形成導(dǎo)電層，并構(gòu)圖該導(dǎo)電層以形成陰極電極和通過路徑孔接觸第一柵極的對置電極。在陰極電極、對置電極、和第一絕緣層上形成第二絕緣層。第二絕緣層具有不同于第一絕緣層的蝕刻速度。在第二絕緣層上形成導(dǎo)電層，并構(gòu)圖該導(dǎo)電層以形成具有開口部分的第二柵極。通過開口部分暴露的第二絕緣層被部分蝕刻以在該處形成開口部分。


圖1是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子發(fā)射裝置的局部分解透視圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子發(fā)射裝置的局部截面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明實施例的電子發(fā)射裝置的第一和第二柵極的局部透視圖。
圖4是表示隨著陰極和柵極之間電壓差Vcg而變化的平均電流(Ia)特性的圖表。
圖5A、5B、5C、5D和5E圖示出根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的工藝制造步驟。
具體實施例方式
現(xiàn)在參考圖1和2，電子發(fā)射裝置包括基本彼此平行設(shè)置并在其間保持預(yù)定距離的第一和第二襯底10、30，并且彼此密封以形成勾勒出電子發(fā)射裝置輪廓的真空區(qū)域。在第一襯底10上形成電子發(fā)射結(jié)構(gòu)，以及在第二襯底30上形成光發(fā)射結(jié)構(gòu)以發(fā)射可見光并且通過發(fā)射電子撞擊光發(fā)射結(jié)構(gòu)以顯示期望的圖像。
陰極電極16和第一柵極12各自作為第一和第二電極形成在第一襯底10上，第一絕緣層14插在它們之間。第一柵極12比陰極電極16設(shè)置得更接近第一襯底10。
陰極電極16以多個的形式在第一襯底10上形成，并且在其方向(例如，在x軸方向)上形成條形圖案。第一絕緣層14在第一襯底10的整個表面上形成同時覆蓋了第一柵極12。第一柵極12之間按預(yù)定距離以多個的形式排列在第一襯底10上，并且在與陰極電極16交叉的方向(例如，在y軸方向)上形成條形圖案。
電子發(fā)射區(qū)18部分接觸陰極電極16以致它們電連接到陰極電極16。電子發(fā)射區(qū)18對應(yīng)于在第一襯底10上定義的象素區(qū)域設(shè)置。在該實施例中，象素區(qū)域定義為第一柵極12和陰極電極16的交叉區(qū)域。如附圖所示，電子發(fā)射區(qū)18在對應(yīng)于各個象素區(qū)域的陰極電極16周邊的一側(cè)形成，以致在其至少一側(cè)面接觸陰極電極16。
在該實施例中，電子發(fā)射區(qū)18由在施加電場下能夠發(fā)射電子的材料形成，例如含碳材料和納米尺寸的材料。電子發(fā)射區(qū)18的不同實例可以由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、鉆石、類鉆碳、C60、硅納米線、或其組合，通過絲網(wǎng)印刷(screen-printing)、化學(xué)汽相沉淀、直接生長、或濺射的方式形成。
第二絕緣層22在陰極電極16和第一絕緣層14上形成，以及第二柵極24在第二絕緣層22上形成作為第三電極。第二絕緣層22和第二柵極24具有分別暴露電子發(fā)射區(qū)18的開口部分22a、24a。如圖1所示，第二柵極24沿第一襯底10的方向(y軸方向)形成條形圖案。
第二柵極24電連接至第一柵極12同時接收相同的電壓，并與第一柵極12一起導(dǎo)致用于從電子發(fā)射區(qū)18發(fā)射電子的電場的形成。在一示范性實施例中，第二柵極24與第一柵極12以一一對應(yīng)的形式基本平行設(shè)置。
對置電極20在第一襯底10上形成以作為第四電極，從而將第一柵極12的電場提升(pull up)到第一絕緣層14。對置電極20與陰極電極16之間的電子發(fā)射區(qū)18分隔開，并通過第一絕緣層14上形成的路徑孔14a接觸第一柵極12同時被電連接到第一柵極。因為具有電子發(fā)射區(qū)18，對置電極20可以相應(yīng)于限定在第一襯底10上的各個象素區(qū)而設(shè)置。對置電極20部分位于第一絕緣層14上同時基本位于與陰極電極16相同的平面上。
第二絕緣層22和第二柵極24的開口部分22a、24a對應(yīng)于在第一襯底10上定義的象素區(qū)，并可以部分或全部地暴露對置電極20和電子發(fā)射區(qū)18。盡管第二絕緣層和22和第二柵極24的開口部分22a、24a如圖所示具有矩形平面形狀，矩形平面形狀和開口部分22a、24a的數(shù)量在這里并沒有限制，而是可以變?yōu)楦鞣N方式。
當(dāng)?shù)诙艠O24接近電子發(fā)射區(qū)18時，施加于電子發(fā)射區(qū)18的電場強度增加。在一實施例中，在第二絕緣層22和第二柵極24上形成的開口部分22a、24a能盡可能的小。例如，第二絕緣層22和第二柵極24的開口部分22a、24a能部分暴露面向電子發(fā)射區(qū)18的對置電極20，同時在他們中心放置電子發(fā)射區(qū)18。
各個第二柵極24電連接至相應(yīng)的第一柵極12，其連接結(jié)構(gòu)如圖3所示，圖3是電子發(fā)射裝置的部分透視圖，其示出了第一和第二柵極的端部。如圖3所示，第一柵極12的端部暴露于第一和第二絕緣層14、22的外部，以及第二柵極24的端部在第二絕緣層22和第一絕緣層14的側(cè)面以及第一柵極12的頂面上延伸，并接觸第一柵極12，在那里產(chǎn)生電連接。
如上所述，電子發(fā)射區(qū)18和控制電子發(fā)射區(qū)18的電子發(fā)射的電子發(fā)射電極設(shè)置在第一襯底10上。在該實施例中，電子發(fā)射電極包括位于陰極電極16頂部和底部上的第一和第二柵極12、24，并包括基本位于和陰極電極16相同平面的對置電極20。第一和第二柵極12、24和對置電極20采用夾在中間的方式設(shè)置，以同時建立起電子發(fā)射區(qū)域18的上部、底部和側(cè)面所需要的電場。
用于絕緣電極的第一和第二絕緣層14、22由不同的材料形成，而且尤其是對于蝕刻溶液或氣體具有不同蝕刻速度的材料。當(dāng)?shù)诙^緣層22被部分蝕刻以形成開口部分22a時，蝕刻速度的差別防止由于對其蝕刻而導(dǎo)致的第一絕緣層14的變形。對于同樣的蝕刻溶液或氣體，在一實施例中第一絕緣層14的蝕刻速度可以設(shè)置為第二絕緣層22的1/3或更小。
此外，第二絕緣層22和陰極電極16也可以由相對于蝕刻溶液或氣體不同蝕刻速度的材料形成。當(dāng)?shù)诙^緣層22被部分蝕刻以形成開口部分22a時，這也防止由于對其蝕刻而導(dǎo)致的陰極電極16的變形。對于同樣的蝕刻溶液或氣體，在一實施例中陰極電極16的蝕刻速度可以設(shè)置為第二絕緣層22的1/10或更小。
例如，當(dāng)?shù)诙^緣層22使用含有氟化氫(HF)的蝕刻溶液進行蝕刻以形成開口部分22a時，陰極16可以由滿足上述蝕刻速度條件的材料形成，例如鋁(Al)、鉻(Cr)、和鉬(Mo)。
像陰極電極16一樣，對置電極20也通過第二絕緣層22的開口部分22a部分暴露。為了防止在構(gòu)圖第二絕緣層22的過程中對置電極20的變形，對置電極20可以由相對于用于第二絕緣層22的蝕刻溶液和氣體滿足與陰極電極16同樣蝕刻速度條件的材料形成。在一實施例中對置電極20由同樣用于陰極電極16的相同材料形成。
參考圖1和2，紅、綠和藍色的熒光層32設(shè)置在以預(yù)定距離面對第一襯底10的第二襯底30的表面上。黑色層34在熒光層32之間設(shè)置以增強屏幕對比度。陽極電極36通過沉淀金屬層(例如，鋁層)而形成在熒光層32和黑色層34上。陽極電極36從外部接收用來加速電子束的電壓，并具有通過金屬背效應(yīng)(metal back effect)增加屏幕亮度的作用。
陽極電極可以由透明的導(dǎo)電材料形成，例如銦錫氧化物(ITO)，而不是金屬材料。在這種情況下，陽極電極(未示出)在第二襯底30上由透明的導(dǎo)電材料形成，然后，熒光層32和黑色層34在陽極電極上形成。當(dāng)需要的時候，金屬層形成在熒光層32和黑色層34上以增強屏幕亮度。陽極電極可以形成在第二襯底30的整個表面上，或者以預(yù)定樣式劃分成多個部分。
如圖3所示借助于玻璃狀(frit-like)密封件40將上述構(gòu)成的第一和第二襯底10、30彼此密封，以致第二柵極24以預(yù)定距離面對陽極電極36，并且襯底10、30之間的內(nèi)部空間抽成真空狀態(tài)，因此制成電子發(fā)射裝置。如圖2所示的多個間隔裝置42設(shè)置在第一和第二襯底10、30之間的無光發(fā)射區(qū)，以使襯底10、30之間保持在固定距離。
具有上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置，當(dāng)預(yù)定的電壓施加到陰極16和第一柵極12時，由于第二柵極24和對置電極20電連接到第一柵極12，同樣的驅(qū)動電壓也被施加到第二柵極24和對置電極20上。例如，幾伏到幾十伏負(-)掃描電壓施加到陰極電極16，以及幾伏到幾十伏正(+)數(shù)據(jù)電壓施加到第一柵極12，以致陰極電極16用作掃描電極，以及第一和第二柵極12、24用作數(shù)據(jù)電極。掃描電壓和數(shù)據(jù)電壓的數(shù)字值并不限定在上述值，而是可以根據(jù)提供期望的電子發(fā)射的需求進行調(diào)整。
由于陰極和第一柵極之間的電勢差，在電子發(fā)射區(qū)18的底部形成電場以發(fā)射電子，由于陰極16和對置電極20之間的電勢差，在電子發(fā)射區(qū)18的側(cè)部上形成另一電場。由于陰極16和第二柵極24之間的電勢差，在電子發(fā)射區(qū)18的頂部形成再一電場。
發(fā)射的電子被施加在陽極36上的高電壓所吸引，并向第二襯底30推進，從而降落在相應(yīng)象素的熒光層32上并對其進行激發(fā)。
根據(jù)表示施加到電子發(fā)射區(qū)18的電場以及電子發(fā)射量間關(guān)系的Fowler-Nordheim等式，電子發(fā)射基本相對于電場E的強度而成指數(shù)增加。當(dāng)假定陰極電壓是0V以及由陽極電壓引起的電子發(fā)射效應(yīng)微弱的時候，施加到電子發(fā)射區(qū)18的電場強度E與柵極電壓Vg之間的關(guān)系由以下等式表示E＝β1×Vg+β2×Vg+β3×Vg其中β1是基于第一柵極12的比例常數(shù)，β2是基于對置電極20的比例常數(shù)，β3是基于第二柵極24的比例常數(shù)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明實施例的電子發(fā)射裝置，利用三個電極與陰極電極16的電勢差形成了電子發(fā)射所需的電場。三個電極位于不同的平面以同時在電子發(fā)射區(qū)18的頂部、底部、和側(cè)部形成電場。因此，當(dāng)使用與傳統(tǒng)電子發(fā)射裝置相同的柵極電壓Vg時，根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置把施加到電子發(fā)射區(qū)18上的電場強度最大化。因此，在不增大驅(qū)動電壓的情況下增加了電子發(fā)射量。
特別，電子發(fā)射的速率增加與基于第二柵極24的比例常數(shù)β3成比例。β3的值通常隨著第二柵極24接近電子發(fā)射區(qū)18而增大。在這種情況下，如早先所述，第二絕緣層22和第二柵極24構(gòu)造成通過盡可能地減小開口部分22a、24a的尺寸而使電子發(fā)射的速率增加達到最大。
圖4示出了隨著陰極和柵極之間的電壓差Vcg而變化的平均電流特性IA的圖表。曲線示出了分別在例1、例2以及對比實例相應(yīng)電壓條件下進行的電子發(fā)射。對于測試下的電子發(fā)射裝置，陽極電壓是700V且電子發(fā)射區(qū)和對置電極之間的距離是約30μm。
例1涉及這樣一種情況，其中具有40×90μm尺寸的開口部分24a沿其x軸和y軸方向設(shè)置在第二柵極24上。例2涉及這樣一種情況，其中具有100×120μm尺寸的開口部分24a沿其x軸和y軸方向設(shè)置在第二柵極24上。對比實例涉及這樣一種情況，其中省略了第二絕緣層和第二柵極。
如圖4所示，隨著在第二柵極24形成的開口部分24a變小，電子發(fā)射的量增加。用于得到例1的期望電子發(fā)射的驅(qū)動電壓與例2和對比實例相比比較小。因此，根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射設(shè)置在不增加驅(qū)動電壓的情況下明顯增加了電子發(fā)射量。這減小了能量損耗，并由于不需要引入高成本的驅(qū)動器而減小了生產(chǎn)成本。
一種生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的方法將參考圖5A-5E進行描述。
如圖5A所示，第一柵極12在第一襯底10上沿第一襯底10的方向形成條形圖案，以及第一絕緣層14在第一襯底10的整個表面上形成同時覆蓋第一柵極12。第一絕緣層14可以被重復(fù)絲網(wǎng)印刷。為了形成對置電極，在第一絕緣層14上形成光刻膠(未示出)，以及第一絕緣層14通過光刻膠圖案部分蝕刻因此形成路徑孔14a。然后移除光刻膠圖案。
然后，如圖5B所示，導(dǎo)電層形成在第一絕緣層14上，并被構(gòu)圖以形成陰極電極16和對置電極20?？紤]到第二絕緣層的蝕刻和加熱過程，陰極電極16和對置電極20由具有第二絕緣層的1/10或更小的蝕刻速度的材料形成，同時最低限度地被氧化和熱破壞。例如，陰極電極16和對置電極20由鋁(Al)、鉻(Cr)、和鉬(Mo)形成。
然后，如圖5C所示，在第一絕緣層14上形成第二絕緣層22并覆蓋陰極電極16和對置電極20。第二絕緣層22由與第一絕緣層14在蝕刻速度上大有差異的絕緣材料形成。在一實施例中所述材料具有相對于蝕刻溶液或氣體三倍大于第一絕緣層14的蝕刻速度。
導(dǎo)電層形成在第二絕緣層22上，并被構(gòu)圖以形成具有內(nèi)開口部分24a的條形第二柵極24。此時，第一和第二絕緣層14、22形成以致每個第一柵極12的端部露出到第一和第二絕緣層14、22的外部，并第二柵極24形成以致每一個第二柵極24的端部放置在第一和第二絕緣層14、22的側(cè)面和第一柵極12的頂表面。這樣，兩個柵極12、24彼此被電連接。
然后，如圖5D所示，使用蝕刻溶液或氣體對第二絕緣層22部分蝕刻因此形成開口部分22a。例如，包括氟化氫(HF)的蝕刻溶液可以用來形成開口部分22a。由于第一絕緣層14相對于用于第二絕緣層22的蝕刻溶液的蝕刻速度是第二絕緣層22的1/3或更少，在第二絕緣層開口部分22a的形成過程中對第一絕緣層的破壞就可能減小到最小。
如圖5E所示，然后電子發(fā)射材料淀積到陰極電極16外圍的一側(cè)因此形成電子發(fā)射區(qū)18。電子發(fā)射材料可以包括碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類鉆碳、C60、硅納米線、或其組合。
當(dāng)形成了電子發(fā)射區(qū)18時，有機材料，例如媒介物和膠合劑，與電子發(fā)射材料混合以形成具有適合印刷的粘性的糊。所述糊被絲網(wǎng)印刷、烘干、以及煅燒(fire)。將感光材料加入到該糊中，以及感光糊被絲網(wǎng)印刷到第一襯底10的整個表面上。光掩膜(未示出)設(shè)置在糊膜上，并且該膜部分暴露在光下以進行部分固化和顯影。
形成的第一襯底10與有具有熒光層32、黑色層34、以及陽極電極36的第二襯底30組合，并被內(nèi)部排空因此生成電子發(fā)射裝置。在第二襯底30上形成感光層32、黑色層34、和陽極電極36的步驟與組合兩襯底10、30的步驟的詳細說明在本領(lǐng)域是公知的，在這里將被省略。
如上所示，電子發(fā)射量在不需要增大驅(qū)動電壓的情況下明顯增加。因此，使用發(fā)明的電子發(fā)射裝置，屏幕亮度以及色彩顯示被提高，并減少了功率損耗。此外，由于不需要引入高成本的驅(qū)動，因此降低了生產(chǎn)成本。發(fā)明的電子發(fā)射裝置并不限定在FEA型，可以變更為各種方式。
盡管上文已經(jīng)詳細描述了本發(fā)明的示意性實施例，但是應(yīng)當(dāng)清楚的理解的是，本文的基本發(fā)明構(gòu)思很容易對本領(lǐng)域技術(shù)人員產(chǎn)生啟示，其許多變形和/或修改仍然落在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，如所附權(quán)利要求中所限定的。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，其包括襯底；第一電極，形成在上述襯底上；電子發(fā)射區(qū)，電連接到所述第一電極；以及第二和第三電極，分別位于不同于所述第一電極的平面，第二電極和第三電極接收同樣的電壓并適合于形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。
2.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，還包括基本上位于與第一電極相同平面的第四電極，并接收與第二電極和第三電極相同的電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射裝置，其中第一絕緣層設(shè)置在第二電極和第四電極之間，并且第四電極通過形成在第一絕緣層上的路徑孔接觸第二電極。
4.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中第一電極設(shè)置在第二電極和第三電極之間，且第二電極設(shè)置得比第三電極更靠近襯底。
5.如權(quán)利要求4所述的電子發(fā)射裝置，其中第二和第三電極中的至少一組具有多個以預(yù)定距離設(shè)置在襯底上的電極，同時沿襯底方向形成條形圖案。
6.如權(quán)利要求4所述的電子發(fā)射裝置，其中第二電極和第三電極都具有多個以預(yù)定距離設(shè)置在襯底上的電極，同時沿襯底方向形成條形圖案。
7.一種電子發(fā)射裝置，其包括襯底；陰極電極，形成在所述襯底上；電子發(fā)射區(qū)，電連接到所述陰極電極；以及多個位于與所述陰極不同平面的柵極，并接收同樣的電壓以形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。
8.如權(quán)利要求7所述的電子發(fā)射裝置，其中所述多個柵極包括位于陰極下的第一柵極，其中在第一柵極和陰極電極之間插入有第一絕緣層，還包括位于陰極上的第二柵極，其中在第二柵極和陰極之間插入有第二絕緣層。
9.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，其中第一柵極和第二柵極分別具有多個以一定距離設(shè)置在襯底上的電極，同時在襯底方向形成條形圖案。
10.如權(quán)利要求9所述的電子發(fā)射裝置，其中各個第一柵極端部和第二柵極端部彼此電連接。
11.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，還包括與陰極基本位于相同平面并通過形成在第一絕緣層上的路徑孔接觸第一電極的對置電極。
12.如權(quán)利要求7所述的電子發(fā)射裝置，其中所述電子發(fā)射區(qū)由包括碳納米管、石墨、石墨納米纖維、鉆石、類鉆碳、C60和硅納米線的組中選擇的至少一種材料形成。
13.如權(quán)利要求7所述的電子發(fā)射裝置，還包括在以預(yù)定距離面對基底的對置襯底上形成的陽極電極，并包括在所述陽極上形成的熒光層。
14.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，其中第一絕緣層和第二絕緣層具有彼此不同的蝕刻速度。15.如權(quán)利要求23所述的電子發(fā)射裝置，其中第一絕緣層的蝕刻速度是第二絕緣層蝕刻速度的1/3或更小。
16.一種電子發(fā)射裝置，其包括襯底；掃描電極，形成在該襯底上；電子發(fā)射區(qū)，與該掃描電極電連接；以及多個數(shù)據(jù)電極，位于與掃描電極不同的平面并接收相同電壓以形成從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。
17.如權(quán)利要求16所述的電子發(fā)射裝置，其中所述多個數(shù)據(jù)電極包括位于掃描電極下的第一數(shù)據(jù)電極，其中在第一數(shù)據(jù)電極和掃描電極之間插入有第一絕緣層，還包括位于掃描電極上的第二數(shù)據(jù)電極，其中在第二數(shù)據(jù)電極和掃描電極之間插入有第二絕緣層。
18.如權(quán)利要求17所述的電子發(fā)射裝置，其中第一數(shù)據(jù)電極和第二數(shù)據(jù)電極具有多個以一定距離設(shè)置在襯底上的電極，同時在襯底方向形成條形圖案。
19.如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射裝置，其中各個第一數(shù)據(jù)電極端部和第二數(shù)據(jù)電極端部彼此電連接。
20.如權(quán)利要求17所述的電子發(fā)射裝置，還包括與掃描電極基本位于相同平面并通過形成在第一絕緣層上的路徑孔接觸第一數(shù)據(jù)電極的第三電極。
21.一種電子發(fā)射裝置，包括襯底；電子發(fā)射區(qū)，形成在該襯底上并接收預(yù)定電勢；以及電子發(fā)射電極，中間夾住電子發(fā)射區(qū)。
22.如權(quán)利要求21所述的電子發(fā)射裝置，其中所述電子發(fā)射電極包括電連接至電子發(fā)射區(qū)的陰極電極、以及位于與陰極不同平面并接收相同電壓以形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場的多個柵極。
23.如權(quán)利要求22所述的電子發(fā)射裝置，其中所述多個柵極包括位于陰極電極下的第一柵極，其中在第一柵極和陰極電極之間插入有第一絕緣層，還包括位于陰極電極上的第二柵極，其中在第二柵極和陰極電極之間插入有第二絕緣層。
24.如權(quán)利要求23所述的電子發(fā)射裝置，還包括與陰極電極基本位于相同平面并通過形成在第一絕緣層上的路徑孔接觸第一電極的對置電極。
25.一種制造電子發(fā)射裝置的方法，其包括在襯底上形成第一柵極；在襯底的整個表面上形成第一絕緣層同時覆蓋第一柵極，以及對所述第一絕緣層進行部分蝕刻以形成路徑孔；在第一絕緣層上形成導(dǎo)電層，并構(gòu)圖該導(dǎo)電層以形成陰極電極，且對置電極通過路徑孔接觸第一柵極；在陰極電極、對置電極、和第一絕緣層上形成第二絕緣層，第二絕緣層具有不同于第一絕緣層的蝕刻速度；在第二絕緣層上形成導(dǎo)電層，并構(gòu)圖該導(dǎo)電層以形成具有開口部分的第二柵極；通過開口部分暴露的第二絕緣層被部分蝕刻以在第二絕緣層形成開口部分。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，其中當(dāng)形成第一絕緣層和第二絕緣層時，第一絕緣層由蝕刻速度是第二絕緣層蝕刻速度的1/3或更小的材料形成。
27.如權(quán)利要求25所述的方法，其中當(dāng)形成第二柵極時，第二柵極與第一柵極平行并一一相對應(yīng)地設(shè)置。
28.如權(quán)利要求25所述的方法，其中當(dāng)形成第一絕緣層和第二絕緣層時，第一柵極端部暴露于外側(cè)，以及當(dāng)形成第二柵極時，第二柵極的端部既接觸第一絕緣層和第二絕緣層的側(cè)面又接觸第一柵極頂表面。
29.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括在第二絕緣層上形成開口部分之后在陰極電極的暴露部分上形成電子發(fā)射區(qū)。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中形成電子發(fā)射區(qū)包括通過將有機材料與從包括碳納米管、石墨、石墨納米纖維、鉆石、類鉆碳、C60硅納米線的組中選擇的至少一種材料相混合而制成糊狀電子發(fā)射材料；以及絲網(wǎng)印刷、烘干和煅燒所述電子發(fā)射材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置，其在不增大用于產(chǎn)生電子發(fā)射的驅(qū)動電壓的情況下增加電子的發(fā)射量。所述電子發(fā)射裝置包括襯底、形成在該襯底上的第一電極、電連接到第一電極的電子發(fā)射區(qū)、以及與第一電極在不同平面上的第二和第三電極。第二和第三電極接收相同的電壓，并形成用于從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子的電場。第四電極可以位于基本上與第一電極相同的平面，并接收與第二和第三電極相同的電壓。
文檔編號H01J31/12GK1776878SQ20051011326
公開日2006年5月24日 申請日期2005年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月30日
發(fā)明者李天珪, 崔龍洙, 李炳坤, 李相祚 申請人:三星Sdi株式會社