专利名称：电子发射器件的制作方法
技术领域：
本发明涉及电子发射器件，并且特别是涉及具有在交叉区域具有改进形状的驱动电极以降低电容值并且最小化(或者减小或者防止)信号延迟的电子发射器件。
背景技术：
根据电子源的种类，电子发射器件可以分类为使用热阴极的电子发射器件，或者使用冷阴极的电子发射器件。
在使用冷阴极的电子发射器件中，有场发射阵列(FEA)型、表面导电发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型和金属-绝缘体-半导体(MIS)型。
FEA型电子发射器件包括为形成真空腔(或者真空容器)的第一和第二基板。电子发射区在第一基板上与阴极和作为控制电子从发射区域发射的驱动电极的栅极共同形成。荧光粉层与将荧光粉层置于高势态的阳极共同形成在第二基板的面对第一基板的表面上。
阴极和栅极互相交叉同时在它们之间插入绝缘层，并且开口部分形成在栅极和绝缘层处，以对应于栅极和阴极各自的交叉区域。电子发射区形成在阴极上该开口部分内。
扫描信号电压施加至阴极(或者栅极)，并且数据信号电压施加至其它电极(例如，栅极，如果扫描信号电压施加至阴极的话，或者阴极，如果扫描信号电压施加至栅极的话)。电场形成在电子发射区周围阴极和栅极之间电压差超过阈值的像素处，并且电子从这些电子发射区发射。所发射的电子被施加至阳极的高电压吸引，并且与相应荧光粉层碰撞以发光。
在操作中，信号失真可能发生在电子发射器件。驱动信号可以由于驱动电极的电阻和驱动电极之间的寄生电容而被延迟。信号延迟正比于该电阻和电容。该电容正比于绝缘层的介电常数，以及电极和栅极的交叠区域的尺寸，但是反比于绝缘层的厚度。
就此而论，通常建议辅助电极应该形成在具有高导电金属材料的驱动电极上以减少电阻，并且绝缘层应该被制做为减小电容，即，由具有低介电常数或者大厚度的新型绝缘材料形成。
然而，为减小电容以最小化(或者减小或者防止)信号延迟而形成新型绝缘材料包括高的材料成本和开发新材料的重复试验，并且因此不适合批量生产。
而且，特别是关于增加绝缘层厚度以减小电容的技术，当绝缘层被湿法刻蚀以形成开口部分，倾斜的侧壁由于湿法刻蚀工艺的各向同性效应而形成于开口部分，使栅极的开口部分的尺寸被扩大。在此情况下，电子发射区和栅极之间的距离增加，由此提高相应的驱动电压，使制造高分辨率显示装置变得困难。此外，像素的电子发射均匀性变坏了。
发明内容
本发明的一个方面是提供电子发射器件。该电子发射器件通过改进驱动电极的形状而不改变绝缘层材料及其厚度来降低电容，并且最小化(或者减小或防止)信号延迟，从而增强显示图像质量。
根据本发明的一个实施例，电子发射器件包括第一基板和面对第一基板的第二基板。第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘。电子发射区被电连接至第一电极或者第二电极至少之一。荧光粉层形成在第二基板上。阳极形成在荧光粉层的表面上。电子发射区的区域为发射区域，并且第一电极或者第二电极至少之一包括互相平行地分隔开并且插入发射区域在其间的一对线部，以及横贯发射区域以互连该对线部的连接器。
根据本发明的另一实施例，电子发射器件包括第一基板和面对第一基板的第二基板。第一电极和第二电极形成在第一基板并且互相绝缘。电子发射区被电连接至第一电极或者第二电极至少之一。荧光粉层形成在第二基板上。阳极形成在荧光粉层的表面上。电子发射区的区域为第一发射区域，并且第一电极或者第二电极至少之一具有形成在第一发射区域和第二发射区域之间的开口部分，该开口部分位于第一电极或者第二电极至少之一的长度方向上，以提供第一和第二电极之间的非交叠区域。
电子发射区位于第一和第二电极的交叉区域的中央，并且第一电极或者第二电极至少之一具有形成在其表面的除了对应于发射区域的部分之外的整个表面上的辅助电极。
根据本发明的另一实施例，电子发射器件包括第一基板和面对第一基板的第二基板。第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘。电子发射区被电连接至第一电极或者第二电极至少之一。荧光粉层形成在第二基板上。第一电极和第二电极每个都包括线部和有效部分，该有效部分从线部伸出以对应于由第一基板限定的各自像素，使得第一和第二电极的线部互相交叉并且第一和第二电极的相应有效部分互相交叠，并且电子发射区位于第一电极或第二电极的有效部分处。
该电子发射区包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60和/或硅纳米线。
附图和特性示例性共同说明本发明的实施例，并且同描述一起服务于解释本发明的原理。
图1为根据本发明第一实施例的电子发射器件的部分分解视图；图2为图1所示电子发射器件的部分截面视图；图3至6为图1所示形成在第一基板上的结构的部分平面视图；图7为根据本发明一个实施例的电子发射器件的第一电极的部分切透视图；图8为根据本发明一个实施例的电子发射器件的第二电极的部分切透视图；
图9为根据本发明第二实施例的形成在电子发射器件第一基板上的结构的部分平面视图；图10为根据本发明第三实施例的形成在电子发射器件第一基板上的结构的部分平面视图；图11为根据本发明第四实施例的电子发射器件的部分分解视图；图12为图11所示形成在第一基板上的结构的部分平面视图；图13为根据本发明第五实施例的形成在电子发射器件第一基板上的结构的部分平面视图；和图14为根据本发明第六实施例的形成在电子发射器件第一基板上的结构的部分平面视图。
具体实施例方式
在下文的详细描述中，本发明的某个实施例通过举例说明被示出并且描述。本领域技术人员应该认识到，所描述的实施例可以以各种方式修改，所有这些修改都没有脱离本发明的精神或者范围。相应地，附图和描述本质上被视为是说明性的，而非限制性的。
图1和图2为根据本发明第一实施例的电子发射器件的部分分解视图和部分截面视图，并且图3为图1所示第一基板结构的部分平面视图。
如图1、2和3所示，电子发射器件包括互相平行地面对，且间隔一定距离的第一基板2和第二基板4(其中第一基板2和第二基板4之间的距离可以预先确定)。电子发射结构被提供在第一基板2以发射电子，并且光发射或者显示结构被提供在第二基板4上，以便由于电子发射可见光而显示理想的图像。
第一电极6沿第一基板2的方向(沿图2和图3的y轴方向)形成在第一基板2上，作为阴极，并且绝缘层8被形成在第一基板2的整个表面上，以覆盖第一电极6。第二电极10形成在绝缘层8上，作为栅极，使得第二电极10垂直于第一电极6(沿图1、2和3的x轴方向)布置。
在此实施例中，当第一和第二电极6和10的交叉区域对应于像素时，一个或者多个电子发射区12形成在第一电极6上，以对应于每个像素，并且开口部分14形成在绝缘层8和第二电极10上以对应于各自的电子发射区12，从而在第一基板2上暴露电子发射区12。
电子发射区12由在真空环境下当在其上施加电场时发射电子的材料，例如含碳材料和/或纳米(nm)尺度材料构成。在一个实施例中，电子发射区12由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石、C60(球壳状碳分子)、硅纳米线，或者其组合型成。电子发射区12可以通过丝网印刷、直接生长、化学气相沉积和/或溅射形成。
荧光粉层16和黑色层18在第二基板4的面对第一基板2的表面上形成，并且阳极20用类铝金属材料形成在荧光粉层16和黑色层18上。阳极20接收从电子发射区12加速电子束所需要的高电压，并且向第二基板4侧反射从荧光粉层16辐射至第一基板2的可见光，从而提高屏幕亮度。
可选择地，阳极可以由透明导电材料，例如氧化铟锡(ITO)，而非金属材料形成。在此可选的情况下，阳极可以以多个部分的形式在荧光粉层和黑色层的指向第二基板的表面上形成图案(即阳极位于第二基板与荧光粉层和黑色层之间)。
如图4所示的矩形区域，第一电极6和第二电极10互相交叉以使第一电极6的两边形成一对长边，而第二电极10的两边形成一对短边。在图4中，该对长边和该对短边被示为第一电极6和第二电极10的交叉区域A。进一步，电子发射区12所位于的在器件工作期间基本上发射电子的区域被示为发射区域B。
发射区域B的尺寸小于交叉区域A。在一个实施例中，发射区域B位于交叉区域A的中央。
在发射区域B被置于第一电极6和第二电极10的交叉区域A中的情况下，第一电极6形成为具有置于其两边的一对线部61和横贯发射区域B以互连该对线部61的连接器62。第二电极10也形成为具有置于其两边的一对线部101和横贯发射区域B以互连该对线部102的连接器102。
如图5所示，第一电极6的线部61之间的距离d1大于发射区域B在第一电极6宽度方向上的宽度w1，并且在一个实施例中第一电极6的连接器62具有与发射区域B在第一电极6长度方向上的宽度w2相同的宽度。
第二电极10的线部101之间的距离d2被形成成大于发射区域B在第二电极10宽度方向上的宽度w2，并且在一个实施例中，第二电极10的连接器102具有与发射区域B在第二电极10长度方向上的宽度w1相同的宽度。
当第一电极6和第二电极10被构造成如上形状时，如图6所示，在交叉区域A中只有第一电极6的线部61和第二电极10的线部101互相交叠的四个域C，和电子发射区12所位于的发射区域B的域。
往回参考图1和3并且考虑第一电极6和第二电极10的形状，第一电极6具有沿纵向方向位于各自的发射区域B之间的开口部分63，并且第二电极10也具有沿纵向方向位于各自的发射区域B之间的开口部分103。第一电极6的开口部分63和第二电极10的开口部分103形成非交叠区域。
由于第一电极6的开口部分63，第一电极6宽度方向上的长度(在其x轴方向)大于发射区域B在x轴方向上的宽度，并且在一个实施例中，第一电极6纵向的长度(在其y轴方向)与沿y轴方向的两个相邻发射区域B之间的距离相同。
由于第二电极10的开口部分103，第二电极10宽度方向上的长度(在其y轴方向)大于发射区域B在y轴方向上的宽度，并且在一个实施例中，第二电极10纵向的长度(在其x轴方向)与x轴方向的两个相邻发射区域之间的距离相同。
由于上述结构，第一电极6通过一对线部61接收驱动电压，并且提供发射电子所需要的电流给置于发射区域B处的电子发射区12。第二电极10也通过一对线部101接收驱动电压，以由于来自发射区域B的第一电极6处的电压差在电子发射区12周围形成电场。
如图7所示，并且根据本发明的一个实施例，辅助电极64由高导电金属材料在第一电极6的除了发射区域B之外的整个顶面上形成。如图8所示，并且根据本发明的一个实施例，辅助电极104在第二电极10的除了发射区域B之外的整个顶面上形成。
第一电极6由具有光透射能力的ITO形成，并且第二电极10由铬(Cr)形成。辅助电极64和104由低电阻材料，例如银(Ag)和/或铝(Al)形成，以降低第一电极6和第二电极10的电阻，因此最小化(或者减小或者防止)电压下降和信号延迟。
进一步，第一电极6的线部61和连接器62可以由相同材料，例如ITO或者不同材料形成。类似地，第二电极10的线部101和连接器102也可以由相同材料或者其它(或者不同的)适当材料形成。
如图2所示的间隔件22，被安装在在其外围互相密封的第一和第二基板2和4之间。基板2和4之间的内部空间被清空以形成真空(或者处于真空状态)，从而构建电子发射器件。间隔件22位于对应于黑色层18的非光发射区域。为解释方便，图2仅示出一个间隔件22。
如上构造的电子发射器件通过从外部提供电压(可以预先确定)至第一电极6、第二电极10和阳极20被驱动。电压差为几伏至几十伏的驱动电压被施加至第一电极6和第二电极10，并且几百伏至几千伏的正(+)电压被施加至阳极20。
因此，电场在电子发射区12周围第一电极6和第二电极10之间的电压差超过阈值的像素处形成，并且电子从这些电子发射区12发射。所发射的电子被施加至阳极20的高电压吸引，并且与相应的荧光粉层16碰撞以发光。
由于开口部分63和103在第一电极6和第二电极10处形成，电阻被增加，但是由于两电极6和10的交叠区域的减小，电容被显著降低了，从而有效地最小化(或者减小或者防止)信号延迟。
图9和10为根据本发明的第二和第三实施例的电子发射器件的第一基板结构的部分平面视图。
如图9所示，由于根据本发明第二实施例的电子发射器件，第一电极6’被形成具有一定宽度(可以预先确定)的条状图案，并且第二电极10’具有基本上与第一实施例的第二电极10的结构相同的结构。在第二实施例中，由于第二电极10’的开口部分103’，第一电极6’和第二电极10’的交叠区域被减小(与不具有开口部分103’的条状图案的第二电极比较)，从而降低第一电极6’和第二电极10’之间的寄生电容。
如图10所示，根据本发明第三实施例的电子发射器件，第二电极10”被形成具有一定宽度(可以预先确定)的条状图案，并且第一电极6”具有基本上与第一实施例的第一电极6的结构相同的结构。在第三实施例中，由于第一电极6”的开口部分63’，第一电极6”和第二电极10”的交叠区域被减小(与不具有开口部分63’的条状图案的第一电极比较)，从而降低第一电极6”和第二电极10”之间的寄生电容。
图11为根据本发明第四实施例的电子发射器件的部分分解透视图，并且图12为形成在如图11所示的第一基板上的结构的部分平面视图。
如图11和12所示，每个第一电极24被形成为具有沿第一基板2’方向(沿图11的y轴方向)布置的线部241，以及从线部241伸出以对应各自的由第一基板2’限定的像素的有效部分242。第二电极26形成在绝缘层8’上，每个第二电极具有横跨第一电极24(沿图11的x轴方向)的线部241的线部261，以及有效部分262，有效部分262从线部261向一个对应的第一电极24的有效部分242伸出，并且与这些有效部分242交叠。
一个或多个电子发射区12’形成在各自的第一电极24的有效部分241上，并且开口部分14’形成在绝缘层8和对应的第二电极26的有效部分262处，以对应于各自的电子发射区12’，从而暴露第一基板2’上的电子发射区12’。以此方式，第一电极24和第二电极26的有效部分242和262形成主要发射电子的发射区域。
开口区域245形成于第一电极24的有效部分242之间，并且开口区域265形成于第二电极26的有效部分262之间。在本应用中，开口区域可以如第一、第二和/或第三实施例的结构那样，指的是由第一和/或第二电极的线部和连接器围绕的闭合的开口区域，或者如根据本实施例的结构那样，指的是由线部和第一和/或第二电极的有效部分形成的部分未闭合的开口区域。
此外，在一个实施例中，辅助电极243和263分别形成在第一电极24的线部241和第二电极26的线部261上。辅助电极243和263可以补偿第一电极电极24和第二电极26由于线宽减小而造成的电阻增加。
如图12所示，在每个像素处的第一电极24和第二电极26在两电极24和26的线部241和261互相交叉的域D处，以及电子发射区12’所位于的发射区域的域B’处互相交叠。由于开口区域245和265的存在，第一电极24和第二电极26不在第一电极24和第二电极26之间的其它域的每个像素处交叠。
因此，根据本实施例的电子发射器件，由于第一电极24和第二电极26的线宽减小造成电阻增加，但是由于两电极交叠区域的减小，电容显著地降低了，从而有效地最小化(或者减小或者防止)信号延迟。
图13和14为根据本发明第五和第六实施例的电子发射器件的部分平面视图，示意性地示出了在第一电极上形成的电极。根据第五和第六实施例的电极以根据前述实施例的电极形状组合形成。
参照图13，第五实施例的第一电极30和第二电极32分别具有与图1所示第一电极6的形状基本上相同的形状，和与图11所示第二电极26的形状基本上相同的形状。图14所示的第一电极34和第二电极36分别具有与图11所示的第一电极24的形状基本上相同的形状，和与图1所示第二电极10的形状基本上相同的形状。
即，本发明中，第一和第二电极可以以任何适当的形状形成，只要当它们被置于第一基板上时，它们不在其交叉区域部分地交叠。
根据本发明的电子发射器件，由于第一和第二电极的形状，第一和第二电极的交叠区域减小了，因此显著降低了电容。结果，当驱动信号(或者电压)被施加于第一和第二电极以控制各自像素的电子发射时，信号延迟被有效地最小化(或者减小或者防止)，从而增强显示图像质量。
虽然结合某些示范性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应该理解，本发明不限定于所公开的实施例，，相反而是想要涵盖包括在权利要求及其等效物的精神和范围中的各种修改。
权利要求
1.一种电子发射器件，包括第一基板和面对该第一基板的第二基板；第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘；电连接至该第一电极或第二电极至少之一的电子发射区；形成在该第二基板上的荧光粉层；和形成在荧光粉层的表面上的阳极，其中电子发射区的区域为发射区域，并且其中该第一电极或第二电极至少之一包括互相平行地间隔开、并且插入该发射区域于其间的一对线部，以及横贯该发射区域以互连该对线部的连接器。
2.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该第一电极形成为具有该对线部和连接器，并且该对线部之间的距离大于所述发射区域在该第一电极宽度方向上的宽度。
3.如权利要求2所述的电子发射器件，其中该第一电极的连接器的宽度与该发射区域在该第一电极长度方向上的宽度相等。
4.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该第二电极形成为具有该对线部和连接器，并且该对线部之间的距离大于所述发射区域在该第二电极宽度方向上的宽度。
5.如权利要求4所述的电子发射器件，其中该第二电极的连接器的宽度与该发射区域在该第二电极长度方向上的宽度相等。
6.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该发射区域位于该第一和第二电极的交叉区域的中央。
7.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该第一电极或第二电极至少之一具有形成在其表面的除了对应于该发射区域的部分之外的整个表面上的辅助电极。
8.如权利要求1所述的电子发射器件，其中所述电子发射区包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60和/或硅纳米线。
9.一种电子发射器件，包括第一基板和面对该第一基板的第二基板；第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘；电连接至该第一电极或第二电极至少之一的电子发射区；形成在该第二基板上的荧光粉层；和形成在荧光粉层的表面上的阳极，其中电子发射区的区域为第一发射区域，并且其中该第一电极或第二电极至少之一具有形成在第一发射区域和第二发射区域之间的开口部分，该开口部分位于该第一电极或第二电极至少之一的长度方向上，以提供该第一和第二电极之间的非交叠区域。
10.如权利要求9所述的电子发射器件，其中该第一电极具有所述形成于该第一和第二发射区域之间的开口部分，并且该开口部分在该第一电极宽度方向上的宽度大于该发射区域在该第一电极宽度方向上的宽度。
11.如权利要求10所述的电子发射器件，其中该第一电极的开口部分被构造成，该开口部分在该第一电极长度方向的长度等于该第一和第二发射区域之间在纵向上的距离。
12.如权利要求9所述的电子发射器件，其中该第二电极具有所述形成于该第一和第二发射区域之间的开口部分，并且该开口部分在该第二电极宽度方向上的宽度大于该发射区域在该第二电极宽度方向上的宽度。
13.如权利要求12所述的电子发射器件，其中该第二电极的开口部分被构造成，该开口部分在该第二电极长度方向上的长度等于该第一和第二发射区域之间在纵向上的距离。
14.如权利要求9所述的电子发射器件，其中该发射区域位于该第一和第二电极的交叉区域的中央。
15.如权利要求9所述的电子发射器件，其中该第一电极或第二电极至少之一具有形成在其表面的除了对应于该发射区域的部分之外的整个表面上的辅助电极。
16.如权利要求9所述的电子发射器件，其中所述电子发射区包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60和/或硅纳米线。
17.一种电子发射器件，包括第一基板和面对该第一基板的第二基板；第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘；电连接至该第一电极或第二电极至少之一的电子发射区；形成在该第二基板上的荧光粉层；和形成在荧光粉层的表面上的阳极，其中该第一电极和第二电极中每个都包括线部和有效部分，该有效部分从该线部伸出以对应于由该第一基板限定的各自像素，使得该第一和第二电极的线部互相交叉，并且该第一和第二电极的相应有效部分互相交叠，并且其中该电子发射区位于该第一电极或第二电极的有效部分处。
18.如权利要求17所述的电子发射器件，其中该第一电极和第二电极每个都具有形成在其线部的表面上的辅助电极。
19.如权利要求17所述的电子发射器件，其中所述电子发射区包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60和/或硅纳米线。
20.一种电子发射器件，包括第一基板和面对该第一基板的第二基板；第一电极和第二电极，该第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘；电连接至该第一电极或第二电极至少之一的电子发射区；形成在该第二基板上的荧光粉层；和形成在荧光粉层的表面上的阳极，其中电子发射区的区域为发射区域，并且其中该第一和第二电极在该第一和第二电极的交叉区域内除了该交叉区域的对应于发射区域的部分之外，形成非交叠区域。
全文摘要
本发明公开了一种电子发射器件，包括第一基板和面对第一基板的第二基板。第一电极和第二电极形成在第一基板上并且互相绝缘。电子发射区被电连接至第一电极或第二电极至少之一。荧光粉层形成在第二基板上。阳极形成在荧光粉层的表面上。电子发射区的区域为发射区域，并且第一电极或第二电极至少之一包括互相平行地间隔开、并且插入发射区域到其间的一对线部和横贯发射区域以互连该对线部的连接器。
文档编号H01J29/04GK1866459SQ20061006707
公开日2006年11月22日 申请日期2006年3月31日 优先权日2005年3月31日
发明者安商爀 申请人:三星Sdi株式会社