專利名稱：電子發(fā)射裝置和采用該裝置的電子發(fā)射顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置和采用該裝置的電子發(fā)射顯示器以提供改善的電子聚焦效率。
本申請要求于2004年3月31日在韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的韓國專利申請No.2004-21935的優(yōu)先權(quán)和權(quán)益，其全部公開內(nèi)容被引作參考。
背景技術(shù)：
一個電子發(fā)射裝置包括一個用于發(fā)射電子的電子發(fā)射源，和一個用于在被發(fā)射的電子與熒光層碰撞時顯示圖像的顯示部分。電子發(fā)射顯示器的一個例子是場發(fā)射顯示器(FED)。在一FED中，電子從設置在陰極上的電子發(fā)射體被發(fā)射，并且被發(fā)射的電子與設置在陽極上的熒光層碰撞，從而熒光層發(fā)射光，由此產(chǎn)生圖像。在該FED中，廣泛采用包括一個陰極，一個柵電極和一個陽極的三極管結(jié)構(gòu)。
一個良好的電子發(fā)射顯示器要求具有足夠的亮度和精細度。為了達到足夠的亮度，需要足夠的發(fā)射電流，為了達到精細度，具有小直徑的電子束應該聚焦到熒光層。因此，已經(jīng)提出了多種用于減小從電子發(fā)射裝置發(fā)生的電子束的直徑的方法。
作為示例，包括一個在陰極板和陽極板之間施加電壓的聚焦電極的結(jié)構(gòu)公開在US專利No.5508584中。圖1是表示常規(guī)電子發(fā)射顯示器的一部分的橫截面圖。
參照圖1，陰極板50包括形成在下板52上的緩沖層54，形成在緩沖層54上的陰極56和在陰極56上構(gòu)圖的柵孔64內(nèi)形成的微尖60。使用柵孔64以用于按順序構(gòu)圖一柵絕緣體58和柵極62。
進而，陽極板48包括形成在頂板32上的透明電極34。熒光層44形成在透明電極34上，這里熒光層44與微尖60相對應。一個電源(未表示出)向熒光層44提供電壓。
另外，聚焦電極38用于聚焦被發(fā)射的電子束，使得電子準確地和熒光層44碰撞。聚焦電極38通過按依序構(gòu)圖絕緣體36和電極層34而形成，需要增加制造步驟，因而降低生產(chǎn)率。
進而，盡管聚焦電極38可以附加到電子發(fā)射顯示器中，但是電子束的聚焦通常仍然是不能令人滿意的。

發(fā)明內(nèi)容
相應地，在本發(fā)明的一個實施例當中，提供電子發(fā)射裝置和采用該裝置的電子發(fā)射顯示器，其中電子發(fā)射裝置具有一改進的聚焦電子束的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供一個電子發(fā)射裝置和采用該裝置的電子發(fā)射顯示器，其中電子發(fā)射裝置通過一個低成本的簡單工藝來制造，并且具有改善的聚焦效率。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供的電子發(fā)射裝置包括形成在一個板上的第一和第二電極，彼此以預定距離分開；一個形成在該板上并且具有一個孔的絕緣體，第一電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域上并通過孔露出的電子發(fā)射體；和一個形成在絕緣體上與第二電極連接的第三電極，其中，當?shù)谝缓偷诙姌O的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射電子由第三電極聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，第三電極環(huán)繞所述孔，電子發(fā)射體由諸如碳納米管(CNT)，石墨，類金剛石碳(DLC)，或者它們的結(jié)合，或由硅(Si)或者碳化硅(SiC)的納米線或者納米管的一種材料組成根據(jù)本發(fā)明的實施例，通過孔暴露的第一電極中除電子發(fā)射體所占據(jù)部分外的其余部分被絕緣體所覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電子發(fā)射裝置進一步包括在第二電極和第三電極之間的選擇電阻層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，提供一個電子發(fā)射裝置，其包括形成在板上的第一和第二電極，互相之間以一定距離隔開；形成在該板上并具有孔的絕緣體，第二電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第二電極的預定區(qū)域并且通過該孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上并與第二電極連接的第三電極；其中第一和第二電極的壓差引起電子發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三電極聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，第二電極通過孔暴露的除為電子發(fā)射體所占據(jù)的部分外的其余部分被絕緣體所覆蓋。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，電子發(fā)射裝置進一步包括一個處于第二和第三電極之間的電阻層。
根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電子發(fā)射顯示器包括第一板，與第一板相對并且隔開一定距離的第二板；和一個支撐第一板和第二板以保持二者之間距離的支撐體，其中柵線和陰極線形成在第一板上，柵線和陰極線相互正交地形成以限定象素，每個象素包括至少一個電子發(fā)射裝置，該電子發(fā)射裝置包括形成在第一板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；形成在第一板上并具有孔的絕緣體，第一電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域并通過孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上并與第二電極連接的第三電極；其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三電極聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，柵線包括與第三電極相同的材料，陰極線與第一電極獨立形成并連接至第一電極。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，電子發(fā)射顯示器包括第一板，與第一板相對并且隔開預定距離的第二板；和一個支撐第一板和第二板以保持二者之間距離的支撐體，其中柵線和陰極線形成在第一板上，柵線和陰極線相互正交地形成以限定象素，每個象素包括至少一個電子發(fā)射裝置，該電子發(fā)射裝置包括形成在第一板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；形成在第一板上并具有孔的絕緣體，第二電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第二電極的預定區(qū)域并通過孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上并與第二電極連接的第三電極；其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三電極聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，柵線包括與第三電極相同的材料，陰極線與第一電極獨立形成并連接至第一電極。
在本發(fā)明的再一個實施例當中，電子發(fā)射裝置包括形成在板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；形成在該板上并具有孔的絕緣體，第一電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域并通過孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上的以預定距離隔開的第三和第四電極，它們分別與第一和第二電極連接，其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三和第四電極聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，第三和第四電極環(huán)繞所述孔，電子發(fā)射體包括選自像碳納米管這樣的納米管(CNT)，納米線，硅(Si)，碳化硅(SiC)，類金剛石碳(DLC)，石墨，或者它們的組合構(gòu)成的組中的一種材料。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電子發(fā)射裝置進一步包括處于第一和第三電極之間的電阻層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電子發(fā)射裝置進一步包括處于第二和第四電極之間的電阻層。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例，電子發(fā)射顯示器包括第一板，與第一板相對并且隔開預定距離的第二板；和一個支撐第一板和第二板以保持二者之間距離的支撐體，其中柵線和陰極線形成在第一板上，柵線和陰極線相互正交地形成以限定象素，該象素包括至少一個電子發(fā)射裝置，該電子裝置包括形成在第一板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；在第一板上并具有孔的絕緣體，第二電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域并通過孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上互相之間以預定距離隔開的第三電極和第四電極，分別與第一電極和第二電極連接；其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三和第四電極聚焦。
根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例，柵線包括與第三電極相同的材料并與第三電極形成在同一面上，陰極線與第一電極獨立形成并連接至第一電極。


本發(fā)明的這些和/或其它方面及其優(yōu)點，通過以下的結(jié)合附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述將變得更為明顯和易于理解。
附圖1是表示常規(guī)的電子發(fā)射顯示器的一部分的橫截面圖；附圖2A-2D是根據(jù)本發(fā)明的不同實施例的電子發(fā)射裝置的橫截面圖；附圖3是采用附圖2A的電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器的平面圖；附圖4附圖3的電子發(fā)射顯示器沿著線A-A′的截面圖；附圖5A-5D是表示制造本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器過程的平面圖；附圖6A-6C是根據(jù)本發(fā)明的又一個實施例的電子發(fā)射裝置的示意圖；附圖7和8是采用附圖6A的電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器的示意圖；
附圖9A-9E是表示制造本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射顯示器的過程的平面圖；附圖10A-10E是表示制造電子發(fā)射顯示器的又一實施例的過程的平面示意圖；附圖11A-11B表示根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的電子發(fā)射裝置的實驗模擬結(jié)果圖；附圖12A表示常規(guī)電子發(fā)射裝置聚焦光束的照片；附圖12B表示附圖11A的電子發(fā)射裝置聚焦光束的照片；具體實施方式
這里，對本發(fā)明的特定實施例參照附圖進行詳細說明，其中本發(fā)明的優(yōu)選實施例易于為本領(lǐng)域的技術(shù)人員理解，因此其它的改進將很明顯，并且本發(fā)明不限于這里公開的實施例。
第一實施例電子發(fā)射裝置這里，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射裝置將參照附圖2A詳細描述，附圖2A是電子發(fā)射裝置的橫截面圖。
參照附圖2A，電子發(fā)射裝置201包括形成在板200上互相以預定距離隔開的第一電極210和第二電極212。絕緣體220形成在第一電極210和第二電極212上，其具有孔214，通過該孔暴露出部分第一電極210和第二電極212，同時電子發(fā)射體240形成在第一電極210在孔214內(nèi)的預定區(qū)域上。第一電極210和第二電極212可以由不同或者相同的材料組成，并一起沉積在板200上形成。在附圖2A中，第一電極210和第二電極212通過孔214暴露，但是在一個替換實施例當中，只有與電子發(fā)射體240一起形成的第一電極210通過孔214暴露。
第三電極230通過穿過絕緣體220形成的接觸孔(CH)電連接到第二電極212上。當?shù)谝浑姌O210和第二電極212的電壓差值引起電子發(fā)射體240發(fā)射電子，一個等量電壓施加到第三電極230，由此聚焦被發(fā)射的電子。在另一個實施例當中，第三電極230可以在排列，形狀等方面具有改變。優(yōu)選地，第三電極230設計成環(huán)繞所述孔214，由此電子束的聚焦效率得到提高。
在該說明書當中，“環(huán)繞”意味著第三電極230或者全部或者至少部分圍繞孔214的外周。例如，孔可以是類似矩形的形狀，其中矩形的四個邊中至少兩個邊為電極所環(huán)繞。
板200可以由各種材料構(gòu)成。例如包括玻璃，諸如鈉(Na)這樣的低雜質(zhì)玻璃質(zhì)材料，或者類似物，涂覆諸如二氧化硅(SiO2)這樣的絕緣體的硅基底，陶瓷基底，或者類似物。
第一電極210和第二電極212可以由相同的材料構(gòu)成，例如，諸如鉻(Cr)，鋁(Al)，鉬(Mo)，銅(Cu)，鎳(Ni)，或者金(Au)，采用常規(guī)的沉積技術(shù)厚度為1000-10000。如有必要，第一基板210和第二基板212可以由透明導電材料構(gòu)成，例如氧化銦錫(ITO)，氧化鋅(ZnO)，或者類似材料，厚度為1000-2000。在一個實施例中，透明導電層是優(yōu)選的，并且用于采用平板印刷技術(shù)生產(chǎn)背后曝光裝置。
絕緣體220可通過多種沉積技術(shù)形成，例如絲網(wǎng)印刷，濺射，化學氣相沉積(CVD)，或者真空沉積，其中絕緣體220的厚度可在幾個納米到幾十微米的范圍內(nèi)。該絕緣體220可以包括二氧化硅(SiO2)，或者氮化硅(SiNx)。類似于第一電極210和第二電極212，第三電極230也可以由諸如鉻(Cr)，鋁(Al)，鉬(Mo)，銅(Cu)，鎳(Ni)，金(Au)等這些金屬通過常規(guī)的沉積技術(shù)制造，厚度達到幾個微米。
電子發(fā)射體240可以包括由碳納米管這樣的納米管(CNT)，納米線，富勒烯(C60)，類金剛石碳(DLC)，石墨，或者它們的組合構(gòu)成的材料組中選出的一種材料。根據(jù)一個實施例，優(yōu)選碳納米管。
第一電極210通過孔214局部暴露，電子發(fā)射體240形成在上面，第二電極212全部為絕緣體所覆蓋，可以防止電流泄漏?？商鎿Q地，第一電極210的全部區(qū)域除電子發(fā)射體240外均為絕緣體220所覆蓋。
附圖2B是附圖2A的電子發(fā)射裝置的變型的橫截面圖。參照附圖2B，電子發(fā)射裝置101包括形成在板100上相互之間以預定距離隔開的第一電極110和第二電極112；形成在第一電極110和第二電極112上具有孔114的絕緣體120；一個電子發(fā)射體140；和通過接觸孔(CH)穿過絕緣體120而電連接至第二電極112上的第三電極130。第一電極110和第二電極112通過孔114局部暴露，電子發(fā)射體140形成在第二電極112在孔114內(nèi)的預定區(qū)域上。與附圖2A的電子發(fā)射裝置相比較，附圖2B的電子發(fā)射裝置將電子發(fā)射體140設置在第二電極112上，而不是設置在第一電極110上。
附圖2C是附圖2A的電子發(fā)射裝置的另一個變型的橫截面圖。參照附圖2C，電子發(fā)射裝置501包括形成在板500上相互之間以預定距離隔開的第一電極510和第二電極512；形成在第一電極510和第二電極512上具有孔514的絕緣體520；一個電子發(fā)射體540；和通過接觸孔(CH)穿過絕緣體520而電連接至第二電極512上的第三電極530。
根據(jù)這個實施例，在第二電極512和第三電極530之間另外設置電阻層525。該電阻層525降低電壓并且在施加到第三電極530的電壓應該低于施加到第二電極512上的電壓時非常有用。電阻層525在材料，厚度，分布或者類似參數(shù)方面可以變化，只要保證其能夠以期望的幅度降低第二電極512和第三電極530之間的電壓即可。優(yōu)選地，電阻層525包括RuO2(～10-5Wcm)，CrO2(～10-3Wcm)，C2O3(～10-3Wcm)，Lu2O3(～10-1Wcm)，或者類似化合物。
附圖2D是附圖2A的電子發(fā)射裝置的另一個變型的橫截面圖。參照附圖2D，電子發(fā)射裝置601包括形成在板600上相互之間以預定距離隔開的第一電極610和第二電極612；形成在第一電極610和第二電極612上具有孔614的絕緣體620；一個電子發(fā)射體640；和一個形成在絕緣體620上的第三電極630。第一電極610和第二電極612通過孔614局部暴露，電子發(fā)射體640形成在第二電極612在孔614內(nèi)的預定區(qū)域上。根據(jù)這個實施例，第三電極630通過接觸孔(CH)穿過絕緣體620而電連接至第二電極612上，另外電阻層625設置在第二電極612和第三電極630之間。
電子發(fā)射顯示器附圖3和4表示采用附圖2A的電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器，其中附圖3是電子發(fā)射顯示器的平面圖，附圖4是附圖3的電子發(fā)射顯示器沿線A-A′的截面圖。
如圖所示，電子發(fā)射顯示器201包括第一板200和第二板250，二者互相面對并以預定距離隔開。第一板200和第二板250密封在一起形成真空容器。在第一板200上形成柵線260和陰極線270，由此確定出像素。柵線260和陰極線270以預定間隔條形地布置，并且柵線260和陰極線270互相垂直，由此形成像素陣列。這里，柵線260和陰極線270分別連接至對應于每個像素的第三電極230和第一電極210，由此將外部信號傳輸?shù)降谌姌O230和第一電極210。
進而，柵線260和第三電極230可由相同或者不同的材料獨立形成，然后互相連接，或者可由同一種材料整體形成。同樣地，陰極線270和第一電極210可由相同或者不同的材料獨立形成，然后互相連接，或者可由同一種材料整體形成。在根據(jù)附圖3和4所示的實施例的每個像素中，第三電極230與相對應的柵線260采用相同的材料整體形成，但是每個第一電極210與相對應的陰極線270由不同的材料獨立形成，其表示本發(fā)明的一個非限定性的例子。
同時，每個像素包括至少一個設置在絕緣體220中的孔214，并且形成在第一電極210上的電子發(fā)射體240暴露于形成在第二板250上的熒光層252。進而，第三電極230電連接與第一電極210形成在同一面的第二電極212上。因此，當一個預定電壓施加到第三電極230上，等量電壓也施加到第二電極212上。由于這一結(jié)構(gòu)，第一電極210和第三電極230之間的電壓差引起電子發(fā)射體140發(fā)射電子，被發(fā)射的電子束由第三電極230和第二電極212聚焦。例如，一個70V正電壓可以施加到第三電極230上，一個-80V負電壓可以施加到第一電極210上.
第二板250包括以條形結(jié)構(gòu)布置的熒光層252，其以預定間隔被形成在陽極256的至少一面上。這里，陽極256可以形成為透明電極或者薄金屬層。進而，陽極256可以是整體型電極或者具有條形結(jié)構(gòu)。
參照附圖4，熒光層252形成在第一板200上與電子發(fā)射體240相對，在熒光層之間的區(qū)域形成一個黑暗區(qū)域254。進而，縱向地設置陽極256以覆蓋熒光層252和黑暗區(qū)域254。這里，從電子發(fā)射體240被發(fā)射的電子與熒光層252碰撞，由此引起熒光層252發(fā)射可見的紅，綠和藍光。同時，第一板200和第二板250由已知的支撐裝置例如墊塊或者類似物支撐，以保持它們之間的間隔。在附圖4中，R(紅)，G(綠)和B(藍)熒光層252中的一個對應于一個電子發(fā)射體240。但是，R(紅)，G(綠)和B(藍)熒光層252中的一個可以對應于多個電子發(fā)射體240。
為了加速從電子發(fā)射體被發(fā)射的電子，施加的合適電壓是施加到第三電極230，約10至120V，施加到第一電極210，約-120V至-10V，施加到陽極256，約1kV至幾kV。另外，電子束的聚焦可以通過第三電極調(diào)整，因此被加速的電子的聚焦可以通過優(yōu)化施加到第三電極，第一電極和陽極的電壓而得到改善。
以下將參照附圖5A-5D描述根據(jù)附圖2A，3和4的本發(fā)明實施例的電子發(fā)射顯示器第一板的制作過程，附圖5A-5D是表示制造根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電子發(fā)射顯示器的制作過程的平面圖。
參照附圖5A，在第一板200(見附圖4)上形成以預定距離隔開的第一電極210和第二電極212。例如，像氧化銦錫(ITO)，氧化鋅(ZnO)等這樣的透明導電材料，形成在第一板200上，厚度為1000到2000，然后，對透明導電材料進行選擇蝕刻，由此形成第一電極210和第二電極212。例如，第一電極210和第二電極212，具有1300的厚度。
參照附圖5B，形成陰極線270使得外部信號傳輸?shù)降谝浑姌O210。例如，諸如鉻(Cr)，鋁(Al)這樣的金屬通過任何一種常規(guī)的沉積技術(shù)，例如平板印刷或者絲網(wǎng)印刷技術(shù)沉積至幾個微米的厚度，然后干燥，由此形成陰極線270。如上所述，陰極線270可以由與第一電極210相同的材料構(gòu)成。
參照附圖5C，絕緣體220通過濺射，化學氣相沉積，真空沉積，平板印刷或者絲網(wǎng)印刷技術(shù)沉積約20微米厚，然后干燥。其后，在絕緣體220上形成接觸孔(CH)和孔214，其中接觸孔(CH)用于將第三電極230(參照附圖5D)與第二電極212連接，孔214用于露出所述電子發(fā)射體240。
參照附圖5D，電子發(fā)射體240包括，例如，碳納米管(CNT)，形成在第一電極210的一部分上。電子發(fā)射體240通過孔214而被暴露，通過該孔電子可以被發(fā)射出去。進而，諸如鉻(Cr)，鋁(Al)等金屬通過任何一種常規(guī)的沉積技術(shù)，例如平板印刷或者絲網(wǎng)印刷技術(shù)沉積至幾個微米的厚度，然后干燥，由此形成柵線260，其同時形成第三電極230。
同時，在第二板250上形成陽極256和R，G，B熒光層252。進而，可以想到陽極256可以是整體型的或者是條形的，并且公知的黑暗區(qū)域可以加到第二板250上。
第二實施例電子發(fā)射裝置以下，根據(jù)本發(fā)明另一實施例的電子發(fā)射裝置參照附圖進行詳細描述。附圖6A-6C是根據(jù)本發(fā)明的這個實施例的不同變化的電子發(fā)射裝置橫截面圖。這里，為避免重復重點說明與前面實施例的不同之處。
參照附圖6A，電子發(fā)射裝置301包括形成在板300上互相之間以預定距離隔開的第一電極310和第二電極312；形成在第一電極310和第二電極312上具有孔314的絕緣體320；一個電子發(fā)射體340；和形成在絕緣體320上的第三電極330和第四電極380。附圖6A示出第一電極310和第二電極312通過孔314局部地被暴露。第三電極330和第四電極380形成在絕緣體320上，它們之間留有空隙。第三電極330通過第一接觸孔(CH1)連接至第二電極312上，第四電極380通過第二接觸孔(CH2)連接至第一電極310。因此，當?shù)谝浑姌O310和第二電極312之間的壓差引起電子發(fā)射體340發(fā)射電子，被發(fā)射的電子束由第三電極330和第四電極380聚焦。
由于第三電極330通過形成在絕緣體320內(nèi)的第一接觸孔(CH1)電連接到第二電極312，第四電極380通過第二接觸孔(CH2)電連接到第一電極310，當?shù)谝浑姌O310和第二電極312的電壓差值引起電子發(fā)射體340發(fā)射電子，一個等量電壓施加到第二電極312和第三電極330，并且一個等量電壓施加到第一電極310和第四電極380。這里，第四電極380對于發(fā)射的電子具有推動效果，由此電子束的聚焦效率得到提高。
第三電極330和第四電極380互相隔開形成在絕緣體320的面上，但是本發(fā)明不限于這樣的結(jié)構(gòu)，可以具有其他變化的結(jié)構(gòu)。優(yōu)選地，如附圖7所示，第三電極330和第四電極380圍繞孔314一起構(gòu)成，由此改進電子束的聚焦效率。例如，其中孔314的形狀類似于矩形，第三電極330圍繞矩形的三個邊，第四電極380圍繞另外的一個邊?？商鎿Q地，對于矩形孔314，第三電極330可以圍繞矩形的兩個邊，第四電極380可以圍繞能夠矩形的另外兩個邊的一個或者兩個?？梢愿鶕?jù)所施加的電壓考慮到聚焦效率優(yōu)化第三電極330和第四電極380的結(jié)構(gòu)。
在一個實施例中，第一電極310通過孔314局部暴露，電子發(fā)射體340形成在上面，同時，第二電極312全部為絕緣體所覆蓋。在這個實施例中，防止了電流泄漏?？商鎿Q地，第一電極310的全部區(qū)域除電子發(fā)射體340之外由絕緣體320所覆蓋。
附圖6B是附圖6A的電子發(fā)射裝置的變型橫截面圖。參照附圖6B，電子發(fā)射裝置701包括形成在板700上并且彼此以預定距離隔開的第一電極710和第二電板712；形成在第一電極710和第二電極712的至少之一上并具有孔714的絕緣體720；一個電子發(fā)射體740；和形成在絕緣體720上的第三電極730和第四電極780。
第三電極通過接觸孔(CH)電連接至第二電極，但是，在這個實施例中，另外有電阻層725設置在第二電極712和第三電極730之間。電阻層725降低電壓并且在施加到第三電極730的電壓應該低于施加到第二電極712上的電壓時非常有用。
附圖6C是附圖6A中電子發(fā)射裝置的另一個變型的橫截面圖。參照附圖6C，電子發(fā)射裝置801包括形成在板800上互相之間以預定距離隔開的第一電極810和第二電極812；形成在第一電極810和第二電極812上具有孔814的絕緣體820；一個電子發(fā)射體840；和形成在絕緣體820上的第三電極830和第四電極880。與附圖6B的電子發(fā)射裝置相比，附圖6C的電子發(fā)射裝置包括設置在第一電極810和第四電極880之間的電阻層825。在又一個實施例中，另一個電阻層設置在第二電極812和第三電極830之間。
電子發(fā)射顯示器附圖7和8表示采用附圖6A的電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器，其中附圖7是電子發(fā)射顯示器的平面圖；附圖8是附圖7沿著線B-B′的截面圖。
這里，為了避免重復將描述與第一實施例的不同之處。如附圖7和8所示，電子發(fā)射顯示器301包括第一板300和第二板350，二者彼此相對以預定距離隔開。兩個板互相密封在一起形成真空容器。
同時，像素包括至少一個設置在絕緣體320中的孔314，電子發(fā)射體340形成在第一電極310上，被暴露于第二板350上的熒光層352。第三電極330電連接至與第一電極310同一面上形成的第二電極312，第一電極310電連接至第四電極312上。
附圖9A-9E是表示制造附圖7和8所示的電子發(fā)射顯示器的過程的平面圖。這里，為避免重復將描述與第一實施例的不同之處。
參照附圖9A-9C，第一電極310和第二電極312形成在板300上互相之間以預定距離隔開。然后，形成陰極線370以傳輸外部信號至第一電極310。然后，形成絕緣體320，并且第一接觸孔(CH1)和孔314形成在絕緣體320上，其中第一接觸孔(CH1)用于連接第三電極330和第二電極312，孔314用于露出電子發(fā)射體340。
參照附圖9D，電子發(fā)射體340，例如，碳納米管(CNT)形成在第一電極310的一部分上。電子發(fā)射體340通過孔314被露出以允許電子被發(fā)射出去。進而，形成第三電極330。這里，第一和第二實施例的區(qū)別是根據(jù)第一實施例形成絕緣體使第三電極在其上，而根據(jù)第二實施例形成絕緣體320而使第四電極380和第三電極330一樣在其上。
參照附圖9E，絕緣體320形成，其中具有第二接觸孔(CH2)，全部被金屬層所覆蓋，然后構(gòu)圖處理以形成第四電極380。
根據(jù)第二實施例，與第一實施例相反，第三電極330和第四電極380均設置在絕緣體320上，因此基于第三電極330和第四電極380的結(jié)構(gòu)、形狀或者尺寸能夠提高聚焦效率。這里，矩形孔314為第三電極330和第四電極380所圍繞。即，參照附圖7和9E，第三電極330具有一個“C”形，圍繞孔314的三面，第四電極380具有矩形形狀部分圍繞孔314的另一面。但是，第三電極330和第四電極380在結(jié)構(gòu)，形狀或者尺寸方面可以變化。
附圖10A-10E是表示制造根據(jù)本發(fā)明的第二實施例的變型的電子發(fā)射顯示器的平面圖。這里為了避免重復描述將描述與前述實施例的不同之處。
參照附圖10A-10C，如前所述，在板400上形成以預定距離隔開的第一電極410和第二電極412。然后，形成陰極線470，將外部信號傳輸?shù)降谝浑姌O410，如上所述，第一電極410和第二電極412可以由不同的材料構(gòu)成，如果必要也可以由相同的材料構(gòu)成，然后，形成絕緣體420，并且在絕緣體420上形成第一接觸孔(CH1)和孔414，其中第一接觸孔(CH1)用于將第三電極430和第二電極412連接，孔414用于露出電子發(fā)射體440。
參照附圖10D，電子發(fā)射體440，例如碳納米管(CNT)，形成在第一電極410的一部分上。電子發(fā)射體440通過孔414被露出以允許電子被發(fā)射出去。進而，形成第三電極430。這里，第三電極430具有“L”形，其圍繞與相關(guān)于該像素的矩形孔414的兩個邊。
參照附圖9E，絕緣體420形成，其中具有第二接觸孔(CH2)，第四電極480形成在上面，其中第四電極480是與孔414的一個另外的邊相應的條形。
根據(jù)這個變型，電子發(fā)射體440可以展寬以增加電子發(fā)射，因而提高亮度。
可替換地，根據(jù)另一個變化，孔414可以收窄。即，第二電極412可以完全為絕緣體420所覆蓋。具有這種結(jié)構(gòu)可以防止電流泄漏。可替換地，孔414也可以具有與電子發(fā)射體440的尺寸相應的尺寸，因此只暴露電子發(fā)射體440。
附圖11A-11B表示根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射裝置的操作過程的模擬。附圖11A是用于該模擬的電子發(fā)射裝置的平面圖。這個模擬是在CNT電子發(fā)射體的寬度為83微米，陰極電壓是-80V，柵電壓是60V和陽極電壓是1kV的條件下進行的。附圖11B表示電子束的軌跡在上述條件下相應地聚焦在像素上。
為了比較本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射裝置與具有一個下柵結(jié)構(gòu)的常規(guī)電子發(fā)射裝置的電子束聚焦效率，也進行了模擬。附圖12A是表示常規(guī)電子發(fā)射裝置的電子束聚焦的照片，附圖12B是表示附圖11A的電子發(fā)射裝置的電子束聚焦的照片。如其中所示，附圖11A的電子發(fā)射裝置的電子束聚焦比常規(guī)電子發(fā)射裝置更為有效地進行。這里，看起來好像附圖12B中聚焦電子束的右部分比附圖12A中更寬地分散，但是，這是由于電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)，形狀和尺寸尚沒有進行優(yōu)化而造成的。
如上所述，本發(fā)明提供一種電子發(fā)射裝置和采用該電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器，其中電子發(fā)射裝置改善了用于聚焦一電子束的結(jié)構(gòu)，因此簡化了制造過程并降低了生產(chǎn)成本。
其中常規(guī)聚焦裝置，例如網(wǎng)結(jié)構(gòu)加到本發(fā)明的電子發(fā)射裝置，電子束的聚焦效率進一步提高。另外，對于網(wǎng)結(jié)構(gòu)的陽極，可能提高陽極電壓。
盡管示出和描述了幾個本發(fā)明的實施例，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以理解，可以對這些實施例進行各種變化而不脫離本發(fā)明的原理和精神，本發(fā)明的范圍由權(quán)利要求書及其等同物來限定。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，包括形成在一個板上的第一和第二電極，彼此以預定距離分開；一個形成在該板上并且具有孔的絕緣體，通過該孔至少第一電極的一部分被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域上并通過該孔露出的電子發(fā)射體；和一個形成在絕緣體上與第二電極連接的第三電極，其中，第一和第二電極的壓差引起電子發(fā)射體發(fā)射電子，并且被發(fā)射的電子由第三電極聚焦。
2.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極圍繞所述孔。
3.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，電子發(fā)射體包括選自碳納米管(CNT)，納米線，富勒烯(C60)，類金剛石碳(DLC)，石墨和它們的結(jié)合構(gòu)成的材料組的一種材料。
4.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中第一電極和第二電極包括相同或者不同的材料。
5.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中第一電極除電子發(fā)射體所占據(jù)的部分外由絕緣體所覆蓋。
6.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極通過形成在該絕緣體中的接觸孔連接到第二電極。
7.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，進一步包括處于第二電極和第三電極之間的電阻層。
8.一種電子發(fā)射裝置，包括形成在一個板上的第一和第二電極，彼此以預定距離分開；一個形成在該板上并且具有孔的絕緣體，第二電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第二電極的預定區(qū)域上并通過該孔露出的電子發(fā)射體；和一個形成在該絕緣體上與第二電極連接的第三電極，其中，第一和第二電極的壓差引起電子發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子由第三電極聚焦。
9.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極圍繞所述孔。
10.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，其中，電子發(fā)射體包括選自碳納米管(CNT)，納米線，富勒烯(C60)，類金剛石碳(DLC)，石墨和它們的結(jié)合構(gòu)成的材料組的一種材料。
11.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，其中第一電極和第二電極包括相同或者不同的材料。
12.如權(quán)利要求8所述的電子發(fā)射裝置，其中第二電極除電子發(fā)射體所占據(jù)的部分外由絕緣體所覆蓋。
13.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極通過形成在該絕緣體中的接觸孔連接到第二電極。
14.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，進一步包括處于第二電極和第三電極之間的電阻層。
15.一種電子發(fā)射顯示器，包括第一板；與第一板相對并且隔開一定距離的第二板；和一個支撐第一板和第二板以保持二者之間距離的支撐體，其中柵線和陰極線形成在第一板上，柵線和陰極線互相正交地形成以限定一象素，所述象素包括至少一個電子發(fā)射裝置，該電子發(fā)射裝置包括形成在第一板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；形成在該板上并具有孔的絕緣體，第一電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域并通過該孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上并與第二電極連接的第三電極，其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三電極聚焦。
16.如權(quán)利要求15所述的電子發(fā)射顯示器，其中柵線包括與第三電極相同的材料，并且陰極線與第一電極獨立地形成并被連接至第一電極。
17.一種電子發(fā)射顯示器，包括第一板；與第一板相對并且隔開一定距離的第二板；和一個支撐第一板和第二板以保持二者之間距離的支撐體，其中柵線和陰極線形成在第一板上，柵線和陰極線互相正交地形成以限定一象素，所述象素包括至少一個電子發(fā)射裝置，該電子發(fā)射裝置包括形成在板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；形成在該板上并具有孔的絕緣體，第二電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第二電極的預定區(qū)域并通過該孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上并與第二電極連接的第三電極，其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三電極聚焦。
18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的電子發(fā)射顯示器，其中柵線包括與第三電極相同的材料，并且陰極線與第一電極獨立地形成并被連接至第一電極。
19.一種電子發(fā)射裝置，包括形成在板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；形成在該板上并具有孔的絕緣體，第一電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域并通過孔被露出的電子發(fā)射體；形成在所述絕緣體上的以預定距離隔開的第三和第四電極，它們分別與第一和第二電極連接，其中第一和第二電極的壓差引起電子發(fā)射體發(fā)射電子，并且被發(fā)射的電子通過第三和第四電極聚焦。
20.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中第三和第四電極圍繞該孔。
21.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極具有圍繞該孔的“C”形。
22.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極具有圍繞該孔的“L”形，并且第四電極具有類似直線的形狀。
23.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中電子發(fā)射體包括選自碳納米管(CNT)，納米線，富勒烯(C60)，類金剛石碳(DLC)，石墨和它們的結(jié)合構(gòu)成的材料組的一種材料。
24.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中第一電極和第二電極包括相同的材料，第三電極和第四電極包括彼此不同的材料。
25.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中第一電極除電子發(fā)射體所占據(jù)的部分外由絕緣體所覆蓋。
26.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，其中第三電極通過形成在絕緣體中的第一接觸孔連接到第二電極，第四電極通過形成在絕緣體中的第二接觸孔連接到第二電極。
27.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，進一步包括處于第一和第三電極之間的電阻層。
28.如權(quán)利要求19所述的電子發(fā)射裝置，進一步包括處于第二和第四電極之間的電阻層。
29.一種電子發(fā)射顯示器，包括第一板；與第一板相對并且隔開一定距離的第二板；和一個支撐第一板和第二板以保持二者之間距離的支撐體，其中柵線和陰極線形成在第一板上，柵線和陰極線互相正交地形成以限定一象素，所述象素包括至少一個電子發(fā)射裝置，該電子發(fā)射裝置包括形成在板上的以預定距離隔開的第一和第二電極；在該板上并具有孔的絕緣體，第一電極的至少一部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域并通過孔被露出的電子發(fā)射體；和形成在絕緣體上互相之間以預定距離隔開的第三電極和第四電極，并分別與第一電極和第二電極連接，其中第一和第二電極的壓差引起發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子通過第三和第四電極聚焦。
30.如權(quán)利要求29所述的電子發(fā)射顯示器，其中柵線包括與第三電極相同的材料，陰極線與第一電極獨立地形成并被連接至第一電極。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子發(fā)射裝置和一種使用該電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器，其中電子發(fā)射裝置對于聚焦電子束具有一改善的結(jié)構(gòu)。該電子發(fā)射裝置包括形成在一個板上彼此以預定距離分開的第一和第二電極；形成在該板全部區(qū)域上并且具有孔的絕緣體，第一電極和第二電極中的第一電極的一部分至少部分通過該孔被露出；形成在第一電極的預定區(qū)域上并通過該孔露出的電子發(fā)射體；和一形成在該絕緣體上與第二電極連接的第三電極；其中，第一和第二電極的壓差引起電子發(fā)射體發(fā)射電子，被發(fā)射的電子由第三電極聚焦。
文檔編號H01J29/04GK1700397SQ200510078319
公開日2005年11月23日 申請日期2005年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者俞升濬 申請人:三星Sdi株式會社