CN1877779A

CN1877779A - 电子发射装置、电子发射显示器和电子发射装置的制造方法

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Publication number: CN1877779A
Application number: CNA2006100810220A
Authority: CN
Inventors: 李相辰
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2005-05-19
Filing date: 2006-05-19
Publication date: 2006-12-13
Anticipated expiration: 2026-05-19
Also published as: CN100533644C; KR20060119271A; US20060261725A1

Abstract

一种电子发射装置包括：基板、在该基板上沿该基板的一个方向形成的阴电极、横跨阴电极并插入绝缘层的栅电极、在该栅电极和绝缘层上形成的开口、以及位于阴电极上的各开口内的电子发射区。每个栅电极包括主体、围绕各电子发射区并从该主体以一定距离隔开的隔离部分、以及互连至少其中一个隔离部分和该主体的连接器。该连接器被选择性地去除，以使得至少其中一个隔离部分与主体电绝缘，从而提高每个像素的发光均匀度。

Description

电子发射装置、电子发射显示器和电子发射装置的制造方法

技术领域

本发明涉及电子发射装置，具体地说，涉及具有改进结构的栅电极以提高每个像素的发光均匀度的电子发射装置、制造该电子发射装置的方法以及采用该电子发射装置的电子发射显示器。

背景技术

通常，电子发射元件可以根据电子源的种类划分为使用热阴电极的第一类型和使用冷阴电极的第二类型。

在使用冷阴电极的第二类型的电子发射元件中，公知的有：场发射体阵列(FEA)型、表面传导发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型和金属-绝缘体-半导体(MIS)型。

FEA型电子发射元件具有电子发射区以及作为驱动电极的阴电极和栅电极。电子发射区由低功函数或高纵横比的材料形成，例如含碳的材料或纳米级的材料。FEA型电子发射元件基于以下原理，即：采用诸如此类的材料用于电子发射区，当在真空环境中将电场施加到电子发射区时，电子就会容易地从那些电子发射区发射出来。

电子发射元件阵列布置在第一基板上，以形成电子发射单元，其接着又同第一基板一起形成电子发射装置。发光单元在第二基板的面朝第一基板的带有荧光层和黑层、阳电极等的表面上形成。形成于第二基板上的发光单元与电子发射装置组装在一起，从而构成电子发射显示器。

对于通常的FEA型电子发射显示器来说，阴电极、绝缘层和栅电极在第一基板上顺序形成，并在栅电极和绝缘层的每个各阴电极和栅电极的交叉区域形成开口。电子发射区在这些开口内的阴电极上形成。荧光层和黑层以及阳电极在第二基板的面朝第一基板的表面上形成。

当预定的驱动电压被施加到阴电极和栅电极时，在两电极间的电压差超过阈值处的像素的电子发射区周围形成电场，并从这些电子发射区发射出电子。发射出的电子被施加到阳电极上的大约几千伏(kV)的高电压吸引，并向第二基板加速，接着激发相应像素的荧光层，并显示出期望的图像。

对于以上结构的电子发射显示器来说，很难均匀制造出所有的阴电极、栅电极和电子发射区等。尤其对于在每个像素形成多个电子发射区的情况来说，提高各个构件的形状均匀度会存在许多困难。而不均匀因素又会导致每个像素的发光均匀度下降，并致使图像显示质量下降。

发明内容

在本发明的一示例性实施例中，提供一种提高每个像素的电子发射均匀度的电子发射装置、制造该电子发射装置的方法以及采用该电子发射装置的电子发射显示器。

根据本发明的一示例性实施例，电子发射装置包括基板、在该基板上沿该基板的一个方向形成的阴电极、横跨阴电极并插入绝缘层的栅电极、在栅电极和绝缘层形成的开口、以及置于阴电极上各开口内的电子发射区。每个栅电极具有主体、围绕各电子发射区并从主体以一定距离隔开的隔离部分、以及互连至少其中一个隔离部分和该主体的连接器。

各隔离部分被沿相应开口分割成两个或更多子部分，并且至少一个分割的子部分可以通过连接器连接到所述主体。

连接器可以被选择性地切断，以控制每个像素的电子发射均匀度。

该电子发射装置进一步包括置于所述栅电极之上并插入附加绝缘层的聚焦电极，该聚焦电极具有用于通过电子束的开口。

根据本发明的示例性另一实施例，一种电子发射显示器包括：相互面对的第一基板和第二基板；在第一基板上沿该第一基板的一个方向形成的阴电极；横跨上述阴电极并插入绝缘层的栅电极；在栅电极和绝缘层形成的开口；置于阴电极上各开口内的电子发射区；在第二基板的表面上形成的荧光层；以及在该荧光层的表面上形成的阳电极。每个栅电极包括主体、围绕各电子发射区并从主体以一定距离隔开的隔离部分、以及互连至少一个隔离部分和该主体的连接器。

各隔离部分被沿相应开口分割成两个或更多子部分，并且至少一个分割的子部分可以通过连接器连接到主体。

连接器可以被选择性地切断，以控制每个像素的发光均匀度。

该电子发射显示器进一步包括置于上述栅电极之上并插入附加绝缘层的聚焦电极，该聚焦电极具有用于通过电子束的开口。

根据本发明的另一示例性实施例，在一种制造电子发射装置的方法中，首先，在基板上顺序形成阴电极、绝缘层和栅电极的主体；在栅电极的主体和绝缘层形成开口，并同时在开口周围形成隔离部分以及互连主体和该隔离部分的连接器，且使隔离部分从主体以一定距离隔开。在各开口内形成电子发射区。在将电压施加到阴电极和栅电极时，检验每个像素的发光均匀度。从发光均匀度差别大的像素中的异常明亮像素选择性地去除至少一个连接器。

形成隔离部分和连接器的步骤可以与形成主体的步骤同时进行。

检验每个像素的发光均匀度可以采用基于真空腔的白平衡检验器进行。

可替代地，检验每个像素的发光均匀度可以在上述基板和另一块带有发光单元的基板被相互组装和密封之后，采用白平衡检验器进行。

连接器的去除可以通过激光进行，且连接器可以以几到几十微米(μm)的宽度形成。

附图说明

图1为根据本发明第一实施例的电子发射显示器的局部放大透视图。

图2为根据本发明第一实施例的电子发射显示器的局部放大截面图。

图3为根据本发明第一实施例的用于电子发射显示器的栅电极的俯视图。

图4为连接器被部分去除后的图3所示栅电极的俯视图。

图5为另一种形式的栅电极的俯视图。

图6为连接器被部分去除后的图5所示栅电极的俯视图。

图7为根据本发明第二实施例的电子发射显示器的局部放大透视图。

图8为根据本发明第二实施例的电子发射显示器的局部放大截面图。

图9为示出根据本发明一实施例的电子发射装置的加工步骤的流程图。

图10为示出根据本发明一实施例的电子发射装置的加工步骤的工序流程图。

具体实施方式

如图1至3所示，根据本发明第一实施例的电子发射显示器包括相互以预定距离平行面对的第一基板10和第二基板12、在第一基板上提供的电子发射单元100、以及在第二基板12的面朝第一基板10的表面上提供的发光单元110。

在第一基板10和第二基板12的周边提供密封部件(未示出)，以密封它们，并将两块基板10和12之间的内部空间抽成10^-6托(Torr)，从而通过第一基板10和第二基板20以及密封剂形成一个真空容器。

电子发射单元100包括置于第一基板10上并且彼此以预定距离平行隔开的阴电极14、横跨阴电极14并且插入绝缘层16的栅电极18、以及在阴电极14上的阴电极14与栅电极18的交叉区域形成的电子发射区20。

当阴电极14与栅电极18的交叉区域被定义为像素时，在阴电极14上的各个像素处形成多个电子发射区20。在对应于各电子发射区20的绝缘层16和栅电极18处形成开口21，以暴露第一基板10上的电子发射区20。

图中示出在每个像素形成九个圆形的电子发射区，但电子发射区20的平面形状、每个像素的个数以及布置不限于此。

电子发射区20可以由当在真空环境下在其上施加电场时发射电子的材料制成，诸如含碳材料或纳米(nm)级的材料。例如，电子发射区20可以由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、富勒烯C₆₀、硅纳米线或它们的组合制成。电子发射区20的形成可以通过丝网印刷、直接生长、化学蒸镀或喷镀的方式实现。

下面将详细解释发光单元110。在第二基板12的面朝第一基板10的表面上形成具有红、绿和篮荧光层22R、22G和22B的荧光层22，并使它们彼此隔开一定距离，而且在各个荧光层22间形成黑层24，以增加屏幕的对比度。荧光层22布置成使三色荧光层22R、22G和22B其中之一对应地位于每个像素。

阳电极26在荧光层22和黑层24上由铝之类的金属材料制成。阳电极26接收用于使来自外部的电子束加速所需的高电压，以使得荧光层22处于高电势状态，并将从荧光层22辐射到第一基板10的可见光向第二基板12反射，以提高屏幕亮度。

同时，阳电极可以由氧化铟锡(ITO)之类的透明导电材料制成。在这种情况中，阳电极设置在荧光层22和黑层24的指向第二基板12的表面上。还可以同时形成金属层和透明导电层用作阳电极。

如图2所示，隔离件38布置在第一基板10和第二基板12之间，以承受施加到真空容器的压力并恒定保持两块基板之间的距离。隔离件38置于黑层24的区域，从而使其不占用荧光层22的区域，并且隔离件38主要由玻璃和陶瓷之类的电介质制成。

在这个实施例中，栅电极18由主体30、从主体以一定距离隔离出来并围绕各电子发射区20的隔离部分32、以及互连主体30和隔离部分32的连接器34组成。

隔离部分32形成与开口21的形状对应的环形。连接器34可以提供在位于每像素内的各隔离部分32处。可替代地，也可以略去像素内的一个或多个隔离部分32处的连接器34。

在识别出每个像素的发光均匀度，如白平衡之后，可以选择性地切断和去除连接器34，以控制每个像素的电子发射均匀度。

例如，如图4所示，可以针对基于图中对应于左侧像素的九个电子发射区20的九个隔离部分32中的置于中间像素行的三个隔离部分32，进行连接器34的去除。

没有连接器34的隔离部分32与主体30电绝缘，并且没有电压施加到其上。因此，使得在由那个隔离部分32所包围的电子发射区20周围不形成经由栅电极18的电场或者形成弱电场，并且从该电子发射区20发射出的电子数会减少。

从而，可以通过从较之其它像素过亮的像素(具有高亮度)去除一个或多个连接器34来控制该像素的电子发射量和亮度。

每个像素发光均匀度的不同通常是由于施加到阴电极14和栅电极18的电流大小的局部不均匀、电子发射区20的形状不均匀以及电子发射量的不均匀而造成的。

采用本发明结构，可以通过选择性地将栅电极18的隔离部分32从其主体30隔离，从而控制电子发射区20周围的电场强度，并提高每个像素的整体发光均匀度。

图5示出另一种形式的栅电极18’。如图5所示，可以在开口21周围提供两个或更多隔离部分32’(例如四个隔离部分32’)，在这种情况中，使用连接器34’将各隔离部分32’连接到主体30’。

采用上述结构的隔离部分32’，如图6所示，可以控制与一个电子发射区20关联的隔离部分32’的个数，隔离部分32’被从主体30’切开并与其电绝缘。图6示出置于左侧像素的中间行中的隔离部分32’中的下侧两个隔离部分32’被从主体30’切开并与之电绝缘。

在这种情况中，可以较之前述的在一个电子发射区20提供一个隔离部分32的结构，更精确地控制每个像素的发光均匀度。

如图7和8所示，根据本发明第二实施例的电子发射显示器的基本构件与第一实施例相同。该电子发射显示器进一步具有在基板10的阴电极14和栅电极18上方形成的聚焦电极40，并插入附加绝缘层36。该聚焦电极40具有用于通过电子束的开口38。

聚焦电极40使从电子发射区20发射出的电子聚焦，并防止电子发射区20受阳电极电场的影响。

图9和10示出根据本发明一实施例的电子发射装置的加工步骤。以预定图案在第一基板10上形成阴电极14(P10)。随后，在阴电极14和第一基板10上形成绝缘层16(P20)。在绝缘层16上形成栅电极18的主体30，并使它们与阴电极14交叉(P30)。在主体30和绝缘层16形成开口21，以形成电子发射区20，并同时在开口21的周围形成隔离部分32和连接器34(P40)。在开口21内形成电子发射区20(P50)。在将电源施加到阴电极14和栅电极18的同时检验屏幕的白平衡，并识别出发光均匀度差别大的像素(P60)。从发光均匀度差别大的像素中的异常明亮像素去除至少一个连接器34，以控制每个像素的发光均匀度(P70)。

阴电极14、绝缘层16、栅电极18的主体30以及电子发射区20的形成可以采用通常的加工步骤以各种方式实现，并略去对其的详细说明。

形成栅电极18的主体30的工序P30、形成隔离部分32和连接器34的工序P40可以通过照相平版印刷术同时进行。此时，也可以进行在栅电极18的主体以及绝缘层16上形成开口21的工序。

检验白平衡以及识别每个像素的发光均匀度的工序P60可以在电子发射单元100在第一基板10上形成之后，采用基于真空腔的白平衡检验器42进行。可替代地，这一工序也可以在带有电子发射单元的第一基板和带有发光单元的第二基板被相互组装和密封之后，采用不基于真空腔的白平衡检验器42进行。

对于白平衡检验在只有电子发射单元100在第一基板100上形成之后进行的情况而言，对发光均匀度差别大的像素的每个像素精确检查，并在使用直接的精确激光处理的随后工序P70中，将相关连接器34从所检查的像素去除。

相反，对于白平衡检验在第一基板和第二基板被相互组装且密封之后进行的情况来说，对发光均匀度差别大的像素的每个像素进行精确检查，并在使用激光处理的随后工序P70中，将相关连接器34从所检查的像素去除。为了防止阳电极因激光处理而损坏，可以在其形成工序P40中将具有特定波长激光的材料反应物(material reactant)涂覆在连接器34上。

当连接器34的宽度在几到几十微米(μm)的范围之内时，即使阳电极因激光处理而被损坏，图像显示质量也不会下降。

虽然在上面详细描述了本发明的优选实施例，但对于本领域的技术人员来说，应该清楚地理解对该基本的发明概念所作的许多变化和/或修改都应包含在如所附权利要求中限定的本发明的精神和范围之内。

Claims

1、一种电子发射装置，包括：

基板；

在该基板上沿该基板的一个方向形成的阴电极；

横跨该阴电极并插入绝缘层的栅电极；

在栅电极和绝缘层形成的开口；以及

置于阴电极上各开口内的电子发射区；

其中，每个栅电极包括主体、围绕各电子发射区并从所述主体以一定距离隔开的隔离部分、以及互连至少一个隔离部分和该主体的连接器。

2、如权利要求1所述的电子发射装置，其中，各隔离部分被沿相应开口分割成两个或更多子部分，并且至少一个分割的子部分通过连接器连接到所述主体。

3、如权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述连接器被选择性地切断，以控制每个像素的电子发射均匀度。

4、如权利要求1所述的电子发射装置，进一步包括置于所述栅电极之上并插入附加绝缘层的聚焦电极，该聚焦电极具有用于通过电子束的开口。

5、一种电子发射显示器，包括：

彼此面对的第一基板和第二基板；

在第一基板上沿该第一基板的一个方向形成的阴电极；

横跨所述阴电极并插入绝缘层的栅电极；

在所述栅电极和绝缘层形成的开口；

置于阴电极上各开口内的电子发射区；

在第二基板的表面上形成的荧光层；以及

在该荧光层的表面上形成的阳电极；

6、如权利要求5所述的电子发射显示器，其中，各隔离部分被沿相应开口分割成两个或更多子部分，并且至少一个分割的子部分通过连接器连接到所述主体。

7、如权利要求5所述的电子发射显示器，其中，所述连接器被选择性地切断，以控制每个像素的发光均匀度。

8、如权利要求5所述的电子发射显示器，进一步包括置于所述栅电极之上并插入附加绝缘层的聚焦电极，该聚焦电极具有用于通过电子束的开口。

9、一种制造电子发射装置的方法，该方法包括如下步骤：

在基板上顺序形成阴电极、绝缘层和栅电极的主体；

在栅电极的主体和绝缘层形成开口，在所述开口周围形成隔离部分且使所述隔离部分从所述主体以一定距离隔开，并同时形成互连所述主体和该隔离部分的连接器；

在各开口内形成电子发射区；

在将电压施加到所述阴电极和栅电极时，检验每个像素的发光均匀度；并且

从发光均匀度差别大的像素中的异常明亮像素选择性地去除至少一个连接器。

10、如权利要求9所述的方法，其中所述形成隔离部分和连接器的步骤与所述形成主体的步骤同时进行。

11、如权利要求9所述的方法，其中所述检验每个像素的发光均匀度采用基于真空腔的白平衡检验器进行。

12、如权利要求9所述的方法，其中所述检验每个像素的发光均匀度在所述基板和另一块带有发光单元的基板被相互组装和密封之后，采用白平衡检验器进行。

13、如权利要求9所述的方法，其中所述连接器的去除通过激光进行。

14、如权利要求13所述的方法，其中所述连接器以几到几十微米的宽度形成。