專利名稱：電子發(fā)射器件和利用電子發(fā)射器件的電子發(fā)射顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射器件，尤其是涉及一種通過加寬驅(qū)動電極的有效寬度減小電阻、并改善驅(qū)動電極的形狀以獲得高分辨率顯示屏的電子發(fā)射顯示器。
背景技術：
通常，根據(jù)電子源的種類，電子發(fā)射元件可以分為熱陰極型或冷陰極型。
在冷陰極型電子發(fā)射元件中，有場致發(fā)射陣列(FEA)型、表面?zhèn)鲗Оl(fā)射(SCE)型、金屬-絕緣體-金屬(MIM)型和金屬-絕緣體-半導體(MIS)型。
FEA型電子發(fā)射元件包括電子發(fā)射區(qū)、陰極和柵電極，其中陰極和柵電極用作驅(qū)動電極來控制來自電子發(fā)射區(qū)的電子發(fā)射。電子發(fā)射區(qū)用具有低功函數(shù)和/或高縱橫比的材料形成。例如，電子發(fā)射區(qū)由用鉬(Mo)或硅(Si)，或例如碳納米管(CNT)、石墨、金剛石類碳(DLC)的含碳材料形成的尖端結(jié)構形成。在使用這種材料用于電子發(fā)射區(qū)時，當在真空氣氛(或真空狀態(tài))下將電場施加到電子發(fā)射區(qū)域時，容易從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射電子。
在第一基板上布置電子發(fā)射元件的陣列，以形成電子發(fā)射器件。發(fā)光單元形成在具有熒光層和陽極電極的第二基板上，并和第一基板裝配以由此形成電子發(fā)射顯示器。
在電子發(fā)射器件中，多個用作掃描電極和數(shù)據(jù)電極的驅(qū)動電極與電子發(fā)射區(qū)一同提供，以由于電子發(fā)射區(qū)和驅(qū)動電極的操作，來控制對于各自像素的電子發(fā)射的開始/停止，并且還控制從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子的數(shù)量。從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子激發(fā)熒光層，以由此發(fā)光或顯示圖像。
利用上面描述的電子發(fā)射器件，可以向電連接到電子發(fā)射區(qū)的電極(為方便起見，在下文中稱為“第一電極”)施加不穩(wěn)定的驅(qū)動電壓以提供電子發(fā)射需要的電流，或者，由于第一電極的電壓降，施加到電子發(fā)射區(qū)的電壓會不同。在這種情況下，電子發(fā)射區(qū)的發(fā)射特性變得不一致，以致每個各自像素的發(fā)光均勻性惡化了。
因此，為了解決這種問題，如圖6所示，在第一電極11內(nèi)部形成開口部分13，以暴露第一基板9的表面，并在各個開口部分13內(nèi)形成隔離電極15。在第一電極11和隔離電極15之間在隔離電極15兩端形成電阻層17，以使電子發(fā)射區(qū)19的發(fā)射特性更均勻。
然而，利用上面描述的第一電極11的結(jié)構，第一電極11的寬度d1和d2、各個電阻層17的寬度d3和d4、以及隔離電極15的寬度d5應該包含在電子發(fā)射區(qū)19所在的像素區(qū)內(nèi)部的第一電極11的寬度方向上。因此，實際用于電流流動的第一電極11的有效寬度僅是d1與d2的和。
因此，對于上面結(jié)構的電子發(fā)射器件，由于依據(jù)有效寬度的減小致使電阻增加，從而不可避免地發(fā)生電壓降。在增大有效寬度來降低電阻的情況下，由于第一電極寬度的增大，難以獲得高分辨率顯示屏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是提供一種改進的電子發(fā)射器件，其具有在多個第一電極上的電阻層，以使得電子發(fā)射區(qū)的發(fā)射特性更均勻，并且其加寬了第一電極的有效寬度，來減小電阻和獲得高分辨率顯示屏。
本發(fā)明的另一方面是提供一種使用該改進的電子發(fā)射器件的電子發(fā)射顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，電子發(fā)射器件包括基板；形成在基板上的多個陰極電極；與陰極電極絕緣的多個柵電極；電連接到陰極電極的多個電子發(fā)射區(qū)。每個陰極電極包括在其一個側(cè)面處具有凹槽的線電極；形成在通過凹槽暴露的基板上的多個隔離電極，以使隔離電極與線電極隔開，電子發(fā)射區(qū)設置在隔離電極上；以及電連接隔離電極至線電極的電阻層。
電阻層可以獨立地形成在凹槽處以連接隔離電極至線電極，或者可以包括提供給隔離電極的多個分離層，來連接每個隔離電極至線電極。
隔離電極可以沿著線電極的縱向方向順次排列。
線電極具有在其相對于凹槽的另一個側(cè)面的突出部。該突出部可以布置在不對應凹槽的區(qū)域處。
可以在柵電極的上方設置調(diào)焦電極，以使其和柵電極絕緣。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電子發(fā)射顯示器包括電子發(fā)射器件，該電子發(fā)射器件具有第一基板；第一基板上隨同多個柵電極形成的多個陰極電極，以使得陰極電極和柵電極彼此絕緣；和電連接到陰極電極的多個電子發(fā)射區(qū)。每個陰極電極包括在其一個側(cè)面處具有凹槽的線電極；形成在通過凹槽暴露的第一基板上的多個隔離電極，以使隔離電極與線電極隔開，電子發(fā)射區(qū)設置在隔離電極上；以及電連接隔離電極與線電極的電阻層。此外，電子發(fā)射顯示器包括面對第一基板的第二基板；形成在面對第一基板的第二基板上的多個熒光層。
在一個實施例中，熒光層的中心部分沿著線電極的縱向方向?qū)陔娮影l(fā)射區(qū)。


附圖結(jié)合說明書一起示出了本發(fā)明的示范性實施例，并且結(jié)合描述用來說明本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器的部分分解的透視圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器的部分截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射器件的部分放大平面圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射器件的部分放大平面圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電子發(fā)射器件的部分放大平面圖；和圖6是根據(jù)現(xiàn)有技術的電子發(fā)射器件的部分放大平面圖。
具體實施例方式
在下面的詳細描述中，通過圖示說明的方式，僅示出和描述了本發(fā)明的某些示范性實施例。如本領域的技術人員將認識到，描述的示范性實施例可以在都不偏離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，用不同的方式修改。因此，實際上附圖和描述認為是說明性的，并不是限制性的。
圖1和2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器2的部分分解的透視圖和部分截面圖，圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射器件的部分放大平面圖。
如圖1、2和3所示，電子發(fā)射顯示器2包括第一基板10和第二基板12，第二基板12以它們之間的一距離平行地面對第一基板10(其中它們之間的距離可以是預先確定的)。在第一基板10和第二基板12在它們的外圍通過密封件(未示出)的方式彼此密封以形成容器，并且抽空該容器的內(nèi)部空間至10-6托，由此構造真空容器(或腔)。
電子發(fā)射元件的陣列布置在第一基板10的表面上，以與第一基板10一起形成電子發(fā)射器件40。電子發(fā)射器件40與第二基板12和在第二基板12上提供的發(fā)光單元50相組合，以形成電子發(fā)射顯示器2。
在第一基板10上設置稱為第一電極的陰極電極14和稱為第二電極的柵電極16，以便使它們彼此絕緣。在第一基板10的一方向(圖3中y軸方向)上在第一基板10上形成陰極電極14的線電極141，并在第一基板10的整個表面區(qū)域上形成第一絕緣層18，以使其覆蓋線電極141。在第一絕緣層18上，柵電極16為垂直于線電極141的條紋圖案。
在該實施例中，在線電極141和柵電極16的交叉區(qū)域形成像素，如圖3所示，且在(或僅在)線電極141的一個側(cè)面處形成凹槽20，以暴露第一基板10的表面。在每個凹槽20中形成一個或多個隔離電極142，以便它們以某一(或預定的)距離與線電極141隔離開。在該實施例中，沿著線電極141的縱向方向以某一(或預定的)距離順次地布置隔離電極142。隔離電極142和線電極141一起形成陰極電極14。
在隔離電極142上形成電子發(fā)射區(qū)22，并在線電極141和隔離電極142之間形成電阻層24。用具有從10,000到100,000Ωcm范圍內(nèi)的電阻率的材料形成電阻層24，其比普通導電材料的電阻率大。電阻層24電連接線電極141和隔離電極142。由于電阻層24的存在，即使在不穩(wěn)定的驅(qū)動電壓施加到線電極141上或在線電極141處出現(xiàn)電壓降時，電子發(fā)射區(qū)22也可接收相同條件的(或基本相同條件的)電壓，由此使得電子發(fā)射區(qū)22的發(fā)射特性更均勻。
如圖3所示，可以在各個凹槽20處獨立地形成電阻層24，以便其接觸所有的隔離電極142。而且，利用根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射器件，如圖4所示，電阻層24’可以獨立地布置在各自的隔離電極142和與其鄰近的線電極141之間。利用根據(jù)本發(fā)明第一和第二實施例的電子發(fā)射器件，電阻層24和24’部分地覆蓋線電極141的頂表面和隔離電極142的頂表面，由此最小化其與陰極電極14的接觸電阻。
電子發(fā)射區(qū)22可以由在真空氣氛下向其施加電場時發(fā)射電子的材料形成，例如，碳材料或納米尺寸材料。例如，電子發(fā)射區(qū)22可以由碳納米管(CNT)、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳(DLC)、富勒烯(C60)、硅納米線或它們的組合形成?；蛘?，電子發(fā)射區(qū)22可以由鉬或硅形成的尖端結(jié)構形成。
在對應于各自電子發(fā)射區(qū)22在第一絕緣層18和柵電極16中形成開口部分181和161，以暴露第一基板10上的電子發(fā)射區(qū)22。
在柵電極16和第一絕緣層18上形成聚焦電極26，并將其稱為第三電極。在聚焦電極26的下面設置第二絕緣層28，以使聚焦電極26與柵電極16絕緣。在第二絕緣層28和聚焦電極26上形成開口部分281和261，以穿過電子束。按一對一的原則向每個像素分別提供開口部分281和261，以便聚焦電極26可以總地聚焦為每個像素發(fā)射的電子。
利用上面的結(jié)構，一個陰極電極14、一個柵電極16、第一絕緣層18、第二絕緣層28、隔離電極142、電阻層24或24’、以及在陰極電極14和柵電極16的交叉區(qū)的電子發(fā)射區(qū)22形成電子發(fā)射元件，并且在第一基板10上布置電子發(fā)射元件的陣列以由此形成電子發(fā)射器件40。
返回參考圖1和2，在面向第一基板10的第二基板12的表面上形成發(fā)光單元50。發(fā)光單元50包括熒光層30，其包括以某個(或預定的)距離彼此隔開的紅、綠和藍熒光層30R、30G和30B；設置在各個熒光層30之間來增加屏幕對比度的黑色層32；和利用由鋁(Al)形成的金屬性材料在熒光層30和黑色層32上形成的陽極電極34。
在第二基板12上形成熒光層30，以便各個顏色的熒光層30R、30G和30B對應于第一基板10的各個像素。如圖2所示，沿著線電極141的縱向方向(y軸方向)限定的熒光層30(或30R、30G和30B)的中心部分C對應于相應的電子發(fā)射區(qū)22，以便從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射的電子撞擊(或落在)熒光層30的中心部分C。
陽極電極34從外接電源接收用來加速電子束的高壓，并使熒光層30位于高電勢狀態(tài)。在一實施例中，陽極電極34還將從熒光層30射向第一基板10的可見射線反射回第二基板12，由此提高屏幕的亮度。
可選地，陽極電極34可以用透明的導電材料形成，例如氧化銦錫(ITO)。在這種情況下，陽極電極34布置在第二基板12以及熒光層30和黑色層32之間。此外，可以同時形成透明導電層和金屬層，以制造陽極電極34。
如圖2所示，間隔物36布置在第一基板10和第二基板12之間，以承受施加到真空容器的壓力，并以某一(或預定的)距離使第一基板10和第二基板12彼此隔開。在黑色層32的區(qū)域布置間隔物36，以使其不能侵入熒光層30的區(qū)域。
利用上面構造的電子發(fā)射顯示器2，電壓(其可以是預先確定的)外部地施加到陰極電極14、柵電極16、聚焦電極26和陽極電極34上，來驅(qū)動該顯示器。例如，當陰極電極14接收掃描驅(qū)動電壓時用作掃描電極時，柵電極16接收數(shù)據(jù)驅(qū)動電壓以用作數(shù)據(jù)電極(或反之亦然)。聚焦電極26接收聚焦電子束需要的0V或范圍從幾到幾十伏特的負直流電壓。陽極電極34接收加速電子束需要的電壓，例如，從幾百到幾千伏特范圍的正直流電壓。
然后，在陰極電極14和柵電極16之間的電壓差超過閾值的像素處的電子發(fā)射區(qū)22的周圍形成電場，電子從這些電子發(fā)射區(qū)22發(fā)出。發(fā)射的電子穿過聚焦電極開口部分261，并在中心聚焦成一束電子束。電子束被施加到陽極電極34上的高電壓吸引，由此撞擊(或落在)與其對應的像素處的相關熒光層30。
利用上面的驅(qū)動過程，由于在線電極141的一個側(cè)面處形成凹槽20，并且隔離電極142布置在各個凹槽20中并經(jīng)由電阻層24電連接到線電極141，如圖3中所示，在每個像素獲得了用D1表示的足夠的有效寬度。
隨著陰極電極14有效寬度的增加，減小了它的電阻，以由此減少或防止了陰極電極14的電壓降。在不影響電阻增加的范圍內(nèi)最小化有效寬度D1，以由此獲得期望的高分辨率顯示屏。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實施例的電子發(fā)射器件的部分平面圖。如圖5所示，陰極電極14’具有在每個像素處的有效寬度D1和像素之間的寬度D2，寬度D2大于有效寬度D1。即，陰極電極14’具有形成在凹槽20的相對側(cè)上各個無像素區(qū)處的突出部38。在這種情況下，進一步增大陰極電極14’的最大寬度，來進一步增加流過的電流(或進一步減小電阻)。
關于場致發(fā)射陣列(FEA)型電子發(fā)射元件說明了本發(fā)明的實施例，在場致發(fā)射陣列(FEA)型電子發(fā)射元件中，利用在真空氣氛下當電場施加到其上時發(fā)射電子的材料形成電子發(fā)射區(qū)。然而，本發(fā)明不限于FEA型電子發(fā)射元件，并且可以應用到其它類型的電子發(fā)射元件。
利用根據(jù)本發(fā)明實施例的電子發(fā)射顯示器，陰極電極包括以下的結(jié)構，該結(jié)構由經(jīng)由一個或多個電阻層連接的線電極和隔離電極形成，以在每個像素處具有足夠的有效寬度，來減小陰極電極的電阻，由此減少或防止電壓降，而且還實現(xiàn)了高分辨率顯示屏。
雖然結(jié)合某些示范性實施例已經(jīng)描述了本發(fā)明，但是本領域的技術人員要理解，本發(fā)明并不限于所公開的實施例，而是相反，意于覆蓋包括在權利要求和其等同特征的精神和范圍內(nèi)的各種修改。
權利要求
1.一種電子發(fā)射器件，包括基板；形成在所述基板上的多個陰極電極；與所述陰極電極絕緣的多個柵電極；和電連接到所述陰極電極的多個電子發(fā)射區(qū)，其中，每個所述陰極電極包括在其一個側(cè)面處具有凹槽的線電極；形成在通過所述凹槽暴露的基板上的多個隔離電極，以使所述隔離電極與所述線電極隔開，所述電子發(fā)射區(qū)設置在所述隔離電極上；和電阻層，電連接所述隔離電極至所述線電極。
2.如權利要求1的電子發(fā)射器件，其中所述電阻層獨立地形成在所述凹槽以連接所述隔離電極到所述線電極。
3.如權利要求2的電子發(fā)射器件，其中所述隔離電極沿著所述線電極的縱向方向順次排列。
4.如權利要求1的電子發(fā)射器件，其中所述電阻層包括分別提供給所述隔離電極的多個分離層，以將每個所述隔離電極連接至所述線電極。
5.如權利要求4的電子發(fā)射器件，其中所述隔離電極沿著所述線電極的縱向方向連續(xù)排列。
6.如權利要求1的電子發(fā)射器件，其中所述線電極在相對所述凹槽的其另一側(cè)面處具有多個突出部，其中所述突出部布置在不對應所述凹槽的區(qū)域處。
7.如權利要求1的電子發(fā)射器件，進一步包括設置在所述柵電極上方的聚焦電極，以便使所述聚焦電極與所述柵電極絕緣。
8.如權利要求1的電子發(fā)射器件，其中所述電子發(fā)射區(qū)包含選自由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯、硅納米線或它們的組合的材料。
9.一種電子發(fā)射顯示器，包括電子發(fā)射器件，包括第一基板；在所述第一基板上隨同多個柵電極形成的多個陰極電極，以使得所述陰極電極和所述柵電極彼此絕緣；和電連接至所述陰極電極的多個電子發(fā)射區(qū)，其中，每個所述陰極電極包括在其一個側(cè)面處具有凹槽的線電極；形成在通過所述凹槽暴露的第一基板上的多個隔離電極，以使所述隔離電極與所述線電極隔開，所述電子發(fā)射區(qū)設置在所述隔離電極上；和電連接所述隔離電極至所述線電極的電阻層；面對所述第一基板的第二基板；和形成在面對所述第一基板的第二基板表面上的多個熒光層。
10.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，其中所述隔離電極沿著所述線電極的縱向方向順次排列。
11.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，其中沿著所述線電極縱向方向的熒光層的多個中心部分對應于所述電子發(fā)射區(qū)。
12.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，其中所述電阻層獨立地形成在凹槽，以連接所述隔離電極至所述線電極。
13.如權利要求12的電子發(fā)射顯示器，其中所述隔離電極沿著所述線電極的縱向方向順次排列。
14.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，其中所述電阻層包括分別提供給所述隔離電極的多個分離層，以連接每個所述隔離電極至所述線電極。
15.如權利要求14的電子發(fā)射顯示器，其中所述隔離電極沿著所述線電極的縱向方向順次排列。
16.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，其中所述線電極在相對所述凹槽的其另一個側(cè)面處具有多個突出部，其中所述突出部布置在不對應所述凹槽的區(qū)域。
17.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，進一步包括設置在所述柵電極上方的聚焦電極，以便所述聚焦電極與所述柵電極絕緣。
18.如權利要求9的電子發(fā)射顯示器，其中所述電子發(fā)射區(qū)包含選自由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛碳、富勒烯、硅納米線或它們的組合的材料。
19.一種電子發(fā)射器件，包括基板；形成在所述基板上的陰極電極；與所述陰極電極絕緣的柵電極；和電連接到所述陰極電極的電子發(fā)射區(qū)，其中，所述陰極電極包括在其一個側(cè)面處具有凹槽的線電極；形成在通過所述凹槽暴露的基板上的隔離電極，以使所述隔離電極與所述線電極隔開，所述電子發(fā)射區(qū)設置在隔離電極上；和電連接所述隔離電極至所述線電極的電阻層。
20.如權利要求19的電子發(fā)射器件，其中所述電阻層包含具有從10,000到100,000Ωcm范圍內(nèi)某一電阻率的材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子發(fā)射器件和電子發(fā)射顯示器，該電子發(fā)射器件包括基板、以絕緣的方式布置在基板上的陰極和柵電極、以及電連接到陰極電極的電子發(fā)射區(qū)。每個陰極電極包括在其一個側(cè)面處具有的凹槽的線電極和形成在通過凹槽暴露的基板上的隔離電極，以使隔離電極和線電極絕緣。在隔離電極上設置電子發(fā)射區(qū)，并且電阻層電連接隔離電極至線電極。
文檔編號H01J29/04GK1971805SQ20061014951
公開日2007年5月30日 申請日期2006年9月30日 優(yōu)先權日2005年9月30日
發(fā)明者趙珍熙, 李相祚, 全祥皓, 安商爀, 洪秀奉, 諸柄佶 申請人:三星Sdi株式會社