專利名稱：電子發(fā)射器陣列面板及其制造方法和包括其的顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平板顯示器，且更具體而言，涉及一種柵控電子發(fā)射器陣列面板、包括其的顯示器和制造該面板的方法。
背景技術(shù)：
隨著高清晰度電視和寬帶網(wǎng)絡(luò)的到來，存在對于具有高清晰度和圖像品質(zhì)的大屏幕平板顯示器的日益增加的需求。
SED代表表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器顯示器。SED是革命性的平板設(shè)計，其將LCD最好的特征(容易控制尺寸和重量以及低功耗)與頂尖的顯像管(CRT)電視的圖像品質(zhì)優(yōu)點(出色的響應(yīng)時間、自然色和深鮮艷的黑色)結(jié)合。作為平板顯示技術(shù)，SED使用了由電子發(fā)射器激活的磷光體，正如標準陰極射線管(CRT)顯像管電視。與常規(guī)的CRT類似，SED利用了電子與涂布有磷光體的屏幕的碰撞來發(fā)光。相應(yīng)于CRT中的電子槍的電子發(fā)射器分布以在數(shù)量上等于(或大于)顯示器上的(R、G、B顏色)像素的數(shù)量。
表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器包括薄狹縫(在兩個電極之間)，當電子由中等電壓(例如，幾十伏特)激發(fā)時電子橫跨該薄狹縫隧穿。當電子跨過該薄狹縫時，一些電子在接收極被散射且由顯示面板和表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器設(shè)備之間的大的電壓梯度(例如，幾十kV)而加速射向顯示表面。當將約16到18V的電壓施加到發(fā)射器(狹縫)之間的電極時電子被射出。因為隧穿是離散的過程，所以通過隧穿流動的電荷以單電子電荷e的倍數(shù)流動。然后發(fā)射的電子由較高的電壓加速成為與CRT顯示器中相似的電子束。
與陰極射線管(CRT)類似，表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器顯示器(SED)是自發(fā)射的，且是非常薄的平板顯示器，其提供了高效率、高亮度和寬亮度范圍、自然色和高顏色純度以及寬視角。因為SED僅從“開啟”像素產(chǎn)生光，所以功耗依賴于顯示內(nèi)容。這是優(yōu)于LCD的改進，在LCD中所有的光由背光產(chǎn)生而背光不管屏幕上的實際圖像如何卻總是開啟的。LCD的背光自身是個問題(耗用功率)。然而，SED不具有該問題。SED不具有在一個時刻僅顯示一種顏色的像素的限制(場順序顏色)且可以同時顯示所有顏色的像素。
期望表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器顯示器(SED)獲得廣泛的接收以用于電視接收器。一些SED具有超過一米(大約40英寸)的對角線尺寸，但是它們僅消耗陰極射線管(CRT)顯示器的約50％的功率，且僅消耗具有可比較的對角線量尺寸的等離子體顯示器的33％的功率。
SED具有1毫秒的快速反應(yīng)時間，其可以被用作個人計算機和膝上計算機的顯示器。SED顯示器能夠跟上運動、比賽和其它快動作視頻，產(chǎn)生更平滑更自然的表現(xiàn)。當字母表的字母串快速滾過SED屏幕時，單獨的字母在SED上保持清晰而在等離子體和LCD顯示器上則通常出現(xiàn)某些模糊。SED技術(shù)可以有益地用于范圍從2英寸到100英寸范圍的屏幕。SED不需要電子束聚焦，且在比CRT低得多的電壓下工作。SED的亮度和對比度也優(yōu)于高端的CRT。
圖1是常規(guī)SED的電子發(fā)射器部分的剖面圖。SED包括表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器26、27、28的陣列和磷光層14，其由真空(所有的空氣被抽掉的空間)分開。每個電子發(fā)射器-磷光體對代表一個顏色(例如，G綠)像素。
參考圖1，常規(guī)SED中的每個電子發(fā)射器包括成對的彼此分開的電極26和28以界定電子發(fā)射區(qū)27(在極窄的狹縫內(nèi)，例如小于10nm)。電極對26和28允許電子在真空狀態(tài)隧穿入電子發(fā)射區(qū)27。
參考圖1，常規(guī)的SED還包括真空密封在一起的第一面板和第二面板。第一面板是磷光體陣列面板，包括透明(例如，玻璃)基底12、形成于透明基底12上的磷光層14和形成于磷光層14上的金屬殼(metal back)16。通過將著色的(例如，紅、綠和藍)磷光體(條形或三角形)沉積為矩陣(陣列)排列而形成磷光層14。黑矩陣15夾置在每個(紅、綠和藍)色磷光體之間和周圍，且防止由于電子束輻射位置的變化、對比度退化和電子束引起的磷光層的充電引起的顯示顏色的偏移。黑矩陣15可以包含石墨作為其主要成分。
金屬殼16通過反射一些由磷光層14發(fā)射的光從而改善了光利用效率，保護了磷光層免與電子碰撞，用作施加電子束加速電壓的電極，且被用作已經(jīng)激發(fā)了磷光層14的電子的導電通路。
當需要時，由比如氧化銦錫(ITO)的材料制成的透明電極(未顯示)可以設(shè)置于透明基底12和磷光層14之間。
表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器包括兩個電極26和28和與電極重疊的超細顆粒層。超細顆粒層具有多個在其中的納米尺度的狹縫。在常規(guī)的SED中，在SED的中心的電子發(fā)射器的關(guān)鍵被認為是在兩個電極26和28之間的極窄的狹縫(例如，僅幾個納米寬)。當施加大約10V的電時，電子從窄縫的一側(cè)發(fā)射。這些電子的一些在狹縫的另一側(cè)被散射且然后通過施加在基底之間(通過真空)的電壓(大約10kV)被加速，導致當它們與磷光體涂布的玻璃板碰撞時發(fā)射光。
因為難于制造多個均勻的納米尺度的狹縫(例如，僅分開幾納米的狹縫)所以難于在顯示器的整個表面上獲得均勻的電子發(fā)射特性。已經(jīng)開發(fā)了幾個納米(一米的億分之一)寬度的電子發(fā)射器。這使得一些工程師認為SED技術(shù)可以提供前所未有的圖像清晰度。然而，當表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器排列為矩陣陣列時，僅支持無源矩陣驅(qū)動，使得常規(guī)的SED顯示器不能被有效地尋址。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種顯示器，包括柵控電子發(fā)射器陣列面板，所述面板包括多個柵控表面發(fā)射電子發(fā)射器裝置(GC_SED)。每個GC_SED包括第一電極；和成對的第二和第三電極，其與第一電極絕緣且從彼此分開以限定與第一電極重疊的電子發(fā)射區(qū)(狹縫)。第二和第三電極之間的電子發(fā)射區(qū)(狹縫)中的勢壘通過將(偏置、柵)電壓施加到作為柵極的第一電極來調(diào)制，第一電極有效地控制了第二和第三電極之間的電子的隧穿。即使第二和第三電極之間的距離(電子發(fā)射區(qū)，狹縫)可能顯著大于10納米，通過作為柵極的第一電極，由勢壘的調(diào)制而也允許了有效的電子隧穿。GC_SED的柵電極可單獨地尋址，且允許顯示器的有源矩陣驅(qū)動。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供有一種柵控電子發(fā)射器顯示器，包括磷光體陣列面板和面對磷光體陣列面板的第二面板，所述第二面板包括GC_SED陣列。每個GC_SED包括第一電極；和成對的第二和第三電極，其與第一電極絕緣且從彼此分開以限定與第一電極重疊的電子發(fā)射區(qū)(狹縫)。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供有一種制造柵控電子發(fā)射器陣列面板的方法，包括在基底上形成第一電極；在第一電極上形成絕緣層；和在絕緣層上形成成對的第二和第三電極，其與第一電極絕緣且從彼此分開以限定與第一電極重疊的電子發(fā)射區(qū)(狹縫)。
通過參考本發(fā)明的實施例以下詳細的描述和附圖，本發(fā)明的其它特征將更容易被理解。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實現(xiàn)且不應(yīng)解釋為限于這里闡釋的實施例。而是，提供這些實施例使得本公開充分和完整，且向那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達本發(fā)明的構(gòu)思，且本發(fā)明僅由權(quán)利要求所限定。因此，在某些實施例中，沒有詳細描述公知的方法、工序、元件和電路，從而免于不必要地模糊本發(fā)明的特征。貫穿附圖和說明書，相似的參考標號指示相似的元件。
注意的是任何和所有示例以及在這里提供的示范性術(shù)語的使用僅旨在更好地說明本發(fā)明且不是對于本發(fā)明的范圍地限制，除非特別限定。在描述本發(fā)明的上下文中單數(shù)術(shù)語的使用也應(yīng)被解釋為覆蓋復數(shù)，除非在這里指定或通過上下文清楚地相反。術(shù)語“包括”、“具有”、“包含”應(yīng)被解釋為開放式術(shù)語(即，意味著“包括，但不限于”)，除非特別注明。術(shù)語“和/或”包括每個單獨的所列項目和項目的任意組合。
本發(fā)明將參考立體圖、剖面圖和/或平面圖來描述，在所述圖中顯示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例。因此，可以根據(jù)制造技術(shù)和/或公差來修改示范性視圖的輪廓。本發(fā)明的實施例不旨在限制本發(fā)明的范圍，而是覆蓋可以由于制造工藝的改變引起的所有變化和修改。例如，雖然蝕刻的區(qū)域被顯示為矩形形狀，但是其可以被倒圓或具有預定的曲線。因此，附圖中顯示的區(qū)域被示出為示意形式，且區(qū)域的形狀僅由圖示而非限制的方式表現(xiàn)。


參考附圖，通過其優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的以上和其他特征將對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員變得更加顯見，在附圖中圖1是常規(guī)的表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器顯示器(SED)的表面?zhèn)鲗Оl(fā)射器部分的剖面圖；圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的柵控電子發(fā)射器顯示器的分解立體圖；圖2B和2C是圖2A的柵控電子發(fā)射器顯示器的一部分的剖面圖；其中圖2B是顯示圖2A的顯示器中一個柵控表面發(fā)射電子發(fā)射器裝置(GC_SED)的剖面圖；圖3A和3B是顯示圖2A的柵控電子發(fā)射器顯示器的陣列部分的平面圖；圖4是圖2A的顯示器的驅(qū)動電路的方框圖；圖5是用于解釋圖2A的顯示器的工作的組合的電壓勢能圖和剖面圖；圖6是示出柵極到發(fā)射極(偏置)電壓V(V＝Vg-Ve)與GC_SED的發(fā)射極(源極)和集電極(漏極)之間的距離的關(guān)系的曲線圖；圖7A-7C是示出制造圖2A所示的柵控電子發(fā)射器顯示器的陣列的第一工藝的剖面圖；圖8A-8C是示出制造圖2A所示的柵控電子發(fā)射器陣列顯示器的第二工藝的剖面圖；和圖9是使用圖2A的顯示器的圖像處理系統(tǒng)的方框圖。
具體實施例方式
圖2A是根據(jù)本發(fā)明的實施例的柵控電子發(fā)射器顯示器的分解立體圖；圖2B和2C是圖2A的柵控電子發(fā)射器顯示器的一部分的剖面圖；圖3A和3B是顯示圖2A的柵控電子發(fā)射器顯示器的陣列部分的平面圖。
參考圖2A、2B、2C、3A和3B，根據(jù)本發(fā)明的實施例的柵控電子發(fā)射器顯示器200包括真空密封在一起的第一面板10和第二面板20。
第一面板10是磷光體陣列面板，包括透明基板12、形成于透明基板12上的磷光層14和形成磷光層14上的金屬殼16。
通過將紅、綠和藍磷光體(條或三角形狀)沉積為矩陣(陣列)排列，從而形成磷光層14。黑矩陣15設(shè)置于每個(紅、綠和藍)彩色磷光體之間并圍繞它們，且防止由于電子束輻射位置的變化、對比度的退化和電子束引起的磷光體的充電而引起的顯示顏色的偏移。黑矩陣15可以包含石墨作為其主要成分，但不限于此。
金屬殼16通過反射一些由磷光層14發(fā)射的光從而改善了光利用效率，保護了磷光層免與電子碰撞，用作施加電子束加速電壓的電極，且被用作已經(jīng)激發(fā)了磷光層14的電子的導電通路。
當需要時，由比如氧化銦錫(ITO)的材料制成的透明電極(未顯示)可以設(shè)置于透明基底12和磷光層14之間。
第二面板20是包括多個柵控表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器裝置(GC_SED)23的柵控電子發(fā)射器陣列面板。GC_SED包括在每個像素中，且它們在基底22上排列為相應(yīng)于彩色(紅、綠和藍)磷光體的陣列的矩陣(陣列)。首先，對于排列為矩陣的每個像素提供第二和第三導電線124、126和128，且導電線124、126和128分別連接到基底22上的每個像素的GC_SED 23的三個電極，由此允許有源矩陣驅(qū)動。
X軸驅(qū)動IC 220和Y軸驅(qū)動IC 230安裝于基底22(的周邊區(qū)域)上(例如，使用膜上芯片(COF)或帶載封裝(TCP)，其將通過帶自動鍵合(TAB)的手段貼附到柔性印刷電路板上)?；蛘?，X和Y軸驅(qū)動IC 220和230可以直接面向下安裝于基底22上(例如，使用玻璃上芯片(COG))或與GC-SED23集成入基底22中。
參考圖2A、2B和2C，第一面板10面對第二面板20，使用柱分隔體30將第二面板20與第一面板10分開預定的距離。因為應(yīng)在第一和第二面板10和20之間保持真空(以在顯示器200內(nèi)引起電子加速)，所以用密封元件40將第一和第二面板10和20的周邊部分密封在一起。雖然在圖2A中未顯示，但是可以在第二面板20的一部分中形成空氣排氣孔以在第一和第二面板10和20之間產(chǎn)生真空。
參考圖2A、2B和2C，每個GC_SED 23包括第一電極24和成對的第二和第三電極26和28，第二和第三電極26和28與第一電極24絕緣且從彼此分開以界定與第一電極24重疊的電子發(fā)射區(qū)27。第二和第三電極26和28的對分別充當晶體管的“發(fā)射極”和“集電極”(或“源極”和“漏極”)且允許電子在真空狀態(tài)隧穿到電子發(fā)射區(qū)27中。第一電極24充當柵極，其通過調(diào)制電子發(fā)射區(qū)(狹縫)27中的勢壘從而有效地控制了晶體管的發(fā)射極(源極)26和集電極(漏極)28之間的電子的隧穿。
參考圖2B，為了避免從電子發(fā)射區(qū)(狹縫)27發(fā)射的電子通路的中斷，第一電極24比第二和第三電極26和28更遠離第一面板10。即使第二和第三電極26和28之間的(電子發(fā)射區(qū)(狹縫)27的)距離d可能顯著大(例如大于幾納米且小于1微米)，通過作為柵極的第一電極24，通過勢壘的調(diào)制而允許有效的電子隧穿。
因此，雖然常規(guī)的SED(圖2A)具有超細顆粒層，其具有限制于小于幾個納米的狹縫寬度，但是本發(fā)明的GC_SED 23可以具有增加的狹縫寬度(距離d)，其從10nm到1μm(通過調(diào)整施加到第一電極24的電壓的大小)。當然，GC_SED 23可以具有幾納米的距離(狹縫寬度)d，例如如常規(guī)SED中的約1nm。
第一電極24從第二和第三電極26和28分開了足夠大的距離以能夠?qū)崿F(xiàn)(在電子發(fā)射區(qū)(狹縫)27)中)勢壘的調(diào)制。絕緣層25的厚度應(yīng)在從10nm(或更小)到1μm的范圍以使得能夠適當?shù)卣{(diào)制勢壘。
如圖2A的像素的放大的剖面圖A所示，將可轉(zhuǎn)換的(例如，步進的離散的“交流電流”(AC)偏置)電壓(柵電壓Vg)50施加到像素中充當(GC_SED 23的)柵極的第一電極24，和充當晶體管(GC_SED 23)的“發(fā)射極”(或晶體管的“源極”)的第二電極26。因此，使用了電壓的組合來促進每個像素的有效尋址。可以將地電壓或預定的(公共)電壓施加到第三電極28來與施加到第二電極26的電壓(發(fā)射極電壓)Ve產(chǎn)生電勢差，且因此允許從電子發(fā)射區(qū)(狹縫)27的電子發(fā)射。因此，第三導電線128可以共同地連接橫跨整個第二面板20。
將加速電壓Va 60施加到第一面板10的金屬殼16以將發(fā)射的電子加速向磷光層14。
參考圖3A和3B，排列為矩陣形式的第一到第三導電線124、126和128分別連接到GC_SED 23中的三個電極24、26和28以使能夠(有源)矩陣驅(qū)動。
更具體而言，連接到第一電極24的第一導電線124和連接到第三電極28的第三導電線128垂直于連接到第二電極26的第二導電線126排列，由此允許有源矩陣驅(qū)動。
圖3A顯示了其中每個第二和第三電極26和28由兩個相鄰像素共用以實現(xiàn)高集成的情形，而圖3B顯示了其中它們設(shè)置來界定單個像素的情形，當增加集成密度不是嚴峻的挑戰(zhàn)時。
圖4是圖2A的顯示器的驅(qū)動電路的方框圖。
參考圖4，驅(qū)動電路包括定時控制器210、X軸驅(qū)動器220、Y軸驅(qū)動器230和驅(qū)動電壓發(fā)生器240。
定時控制器210接收紅、綠和藍圖像信號R、G和B以及輸入控制信號(用于控制圖像信號R、G和B的顯示)，比如來自外部圖像控制器(未顯示)的垂直同步信號Vsync、水平同步信號Hsync、主時鐘MCLK、和數(shù)據(jù)使能信號DE。定時控制器210處理適于顯示器200的工作條件的圖像信號R、G和B，且基于輸入控制信號來產(chǎn)生第一和第二控制信號CONT1和CONT2，且將第一控制信號CONT1提供給X軸驅(qū)動器220，將第二控制信號CONT2和處理的圖像信號R′、G′、和B′提供給Y軸驅(qū)動器230。
X軸驅(qū)動器220根據(jù)第一控制信號CONT1將開啟模式施加到顯示器200的選擇的一行，而且將關(guān)閉模式偏壓施加到未選擇的行。導電線Dx1到Dxm相應(yīng)于陣列中的導電線126(例如，126-1到126-m)。
Y軸驅(qū)動器230根據(jù)第二控制信號CONT2順序地接收相應(yīng)于選擇的成行的像素的圖像數(shù)據(jù)R’、G’和B’，選擇相應(yīng)于各自的圖像數(shù)據(jù)R’、G’和B’的灰度電壓，且將圖像數(shù)據(jù)R’、G’和B’轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)據(jù)電壓。
當將開啟模式偏壓施加到成行的GC_SED 23時(“1水平周期”)，Y軸驅(qū)動器230將數(shù)據(jù)電壓提供到相應(yīng)的導電線Dy1(124-1)到Dyn(124-n)。因此，在相應(yīng)于數(shù)據(jù)電壓的幅度和寬度被施加到選擇的行的GC_SED 23期間，發(fā)射到電子發(fā)射區(qū)27的電子(見圖2)(由施加到金屬殼16的加速電壓)加速且與磷光層14碰撞。在碰撞的情況下，磷光層14內(nèi)的特定像素的電子被激發(fā)且然后電子落回它們的初始能級，由此發(fā)射可見光以形成將顯示的圖像。
現(xiàn)將參考圖5詳細描述圖2A的顯示器200的光發(fā)射機制。
圖5是解釋圖2A的顯示器的操作的組合的示意電壓勢能圖和剖面圖。
參考圖5，最初地，由第二和第三電極26和28的功函數(shù)M決定了電子發(fā)射區(qū)27中的勢壘。
當“正”電壓和低(例如，“負”、地)電壓分別被施加到第二和第三電極26和28時，(在真空狀態(tài)中由出現(xiàn)在緊密靠近電子發(fā)射區(qū)27的第二電極26的(末梢的)邊緣(鄰近電子發(fā)射區(qū)27的電極側(cè)邊)的電子遇到的)勢壘增加。
當將負電壓施加到第一電極24時，勢壘可以進一步增加，由此防止電子的主要隧穿。因此，在分別將負和正電壓施加到第一和第二電極24和26時，顯示器200被置于關(guān)閉模式。
相反地，當分別將負電壓和地電壓施加到第二和第三電極26和28時，(在真空狀態(tài)中由出現(xiàn)在緊密靠近電子發(fā)射區(qū)27的第二電極26的(末梢的)邊緣的電子遇到的)勢壘減小。在該情形，當將正電壓施加到第一電極24時，勢壘進一步減小，由此允許大量的電子隧穿。因此，當分別將正電壓和負電壓施加到第一和第二電極24和26時，顯示器200被置于開啟模式。
從電子發(fā)射區(qū)25發(fā)射的電子被施加到金屬殼16的加速電壓加速且撞擊磷光層14。在碰撞的情況下，在磷光層14內(nèi)的特定像素的電子被激發(fā)且然后電子落回它們的初始能級，由此發(fā)射可見光以形成將顯示的圖像。
圖6是示出GC_SED 23的第一電極24的柵極電壓Vg與第二和第三電極26和28之間的距離的關(guān)系的曲線圖。在本發(fā)明的該實施例中，限定狹縫的兩個電極(26和28)的功函數(shù)是4.1V，兩個電極(26和28)之間的距離d是10nm，且兩個電極(26和28)之間的勢能差是18V，本發(fā)明的實施例可以提供與兩個電極(26和28)之間的距離d小于10nm的常規(guī)SED相同的隧穿幾率。第一(柵)電極的柵極電壓Vg與第二和第三電極26和28之間的距離可以使用Wentzel-Kramers-Brillouin(WKB)近似來計算。
參考圖6，其中距離d為100nm且柵極電壓Vg是4V的GC_SED 23可以具有與兩個電極(26和28)之間的距離d小于10nm的常規(guī)SED可相比的隧穿幾率。因此，即使第二和第三電極26和28之間的距離增加到100nm(約常規(guī)的SED中的距離d的10倍)，GC_SED 23也可以具有與常規(guī)的SED相同的隧穿幾率(例如，當施加例如4V的預定的柵極電壓Vg時)。
另外，如圖6所示，即使距離d增加到約1μm(1,000nm)，GC_SED 23也可以(通過稍微增加柵極電壓Vg的大小)提供與常規(guī)的(例如，小于10nm)的SED基本相同的隧穿幾率。
因此，考慮到已經(jīng)大規(guī)模生產(chǎn)的半導體裝置、LCD制造工藝的應(yīng)用性和可施加的柵極電壓范圍，在GC_SED 23中的第二和第三電極26和28之間的距離可以方便地在10nm到1000nm(1μm)的范圍變化。
因為通過改變柵極(偏置)電壓Vg的大小可以調(diào)整隧穿電子的勢壘，所以本發(fā)明的GC_SED 23可以具有比常規(guī)SED的幾個納米大的距離d(狹縫寬度，在界定電子發(fā)射區(qū)的兩個電極之間)。因此，GC_SED 23和使用GC_SED 23的顯示器易于制造且具有減小的制造成本，同時允許高產(chǎn)量生產(chǎn)。本發(fā)明允許通過柵極來調(diào)整像素中電子發(fā)射器裝置的電子發(fā)射特性，由此促進了每個像素的有效的尋址(例如，像素陣列的有源矩陣驅(qū)動)。
現(xiàn)將參考圖7A-8C描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的制造GC_SED陣列面板的方法的一些實施例。
圖7A-7C是示出根據(jù)本發(fā)明的實施例的GC_SED陣列面板(圖2A的20)的第一制造方法的剖面圖。當比如Cu的難于蝕刻的金屬被用作形成第一電極24的導電層且第一電極24的頂表面與基底22的頂表面基本處于同一水平時，使用圖7A和7B所示的方法可以適當?shù)匦纬傻谝浑姌O24。參考圖7A，在基底22上形成第一掩模710之后，使用第一掩模710作為蝕刻基底22的蝕刻掩模，由此形成其中將形成柵電極的溝槽T?；?2可以為由石英玻璃或鈉鈣玻璃制成的玻璃基底、由氧化鋁制成的陶瓷基底或半導體基底?；?2可以是可以施加確立的或改變的半導體裝置制造工藝或LCD制造工藝的任何種類的基底。半導體裝置或LCD制造工藝的使用可以使得GC_SED 23的制造容易。
參考圖7B，在去除形成溝槽T中使用的第一掩模710之后，將導電層(未顯示)埋入基底中的溝槽T內(nèi)(例如，沉積在基底的頂表面下)且經(jīng)受平面化，由此完成第一電極24，其頂表面與基底22的頂表面基本處于同一水平。使用化學機械拋光(CMP)或回蝕可以進行平面化。第一電極24可以連接到第一導電線(圖2A的124)(例如，在后面的金屬化步驟中提供)。第一電極24可以由銅(Cu)、鋁(Al)、鈦(Ti)、鎢(W)或用雜質(zhì)摻雜的多晶硅(例如，“柵極多晶硅”)形成。使用原位或離位(ex-situ)技術(shù)，可以用雜質(zhì)摻雜多晶硅(“柵極多晶硅”)。
參考圖7C，在基底22上方(且在第一電極24的上方，第一電極例如具有與基底22的頂表面在同一水平的頂表面)將絕緣層25形成為10nm到1μm的厚度。絕緣層可以為或可以包括氧化層(例如金屬氧化層)、氮化層、或高k介電層。
在絕緣層25上順序形成第二導電層(用于形成第二和第三電極26和28)以及第二掩模(未顯示)，且第二掩模被用作蝕刻掩模來蝕刻第二導電層，由此形成第二和第三電極26和28。
第二和第三電極26和28可以相似地由Cu、Al、Ti、W或“柵極多晶硅”(使用原位或離位工藝用雜質(zhì)摻雜的多晶硅)形成。第二和第三電極26和28之間的距離d(即狹縫的寬度)可以為1nm到1μm(例如，10nm到1000nm)。
作為隨后的工藝，去除第二掩模且形成第二和第三導電線(圖2A的126和128)以允許電信號的輸入/輸出。第三導電線128可以在形成第二導電線126之前或之后形成。然后，在基底22上方形成了鈍化層，由此完成GC_SED陣列面板20。將不給出這些隨后常規(guī)步驟的詳細描述來避免本發(fā)明的不清楚的解釋。
當形成容易蝕刻的導電層時，期望通過圖8A所示的方法來形成第一電極24。
圖8A-8C是示出制造GC_SED面板20的的第二制造工藝的剖面圖。
參考圖8A，在基底22上順序形成第一導電層(未顯示)(來包括第一電極24)和第一掩模(例如圖7A中的710)，且該掩模(例如圖7A中的710)被用作蝕刻第一導電層的蝕刻掩模，由此形成第一電極24。第一電極24可以連接到第一導電線124(例如，在后面的金屬化步驟中形成)。第一導電層(包括第一電極24)可以由在第一實施例中所述的相同材料形成。
參考圖8B，在其上已經(jīng)形成第一電極24的基底22上方(和第一電極24上)將絕緣層25形成為10nm到1μm的厚度。絕緣層25可以為或包括氧化層(例如，金屬氧化層)、氮化層或高k介電層。第二和第三電極26和28還可以由Cu、Al、Ti、W或“柵極多晶硅”(使用原位或離位工藝用雜質(zhì)摻雜的多晶硅)形成。第二和第三電極26和28之間的距離d(狹縫的寬度)可以為1nm到1μm(例如，10nm到1μm)。
參考圖8C，在絕緣層25上順序形成第二導電層(未顯示)和第二掩模820，且且第二掩模820被用作蝕刻第二導電層的蝕刻掩模(來包括電極26和28)，由此形成第二和第三電極26和28。第二和第三電極26和28還可以由Cu、Al、Ti、W或“柵極多晶硅”(使用原位或離位工藝用雜質(zhì)摻雜的多晶硅)形成。第二和第三電極26和28之間的距離d(狹縫的寬度)可以為1nm到1μm(例如，10nm到1μm)。
作為隨后的工藝，去除掩模820且形成第二和第三導電線(圖2A的126和128)(例如在常規(guī)金屬化步驟中)以允許電信號的輸入/輸出。第三導電線128可以在形成第二導電線126之前或之后形成。然后，在基底22上方形成了鈍化層，由此完成GC_SED陣列面板20。將不給出這些隨后常規(guī)步驟的詳細描述來避免本發(fā)明的不清楚的解釋。
同時，因為第一面板10的制造、分隔體30的形成和使用密封元件40的第一和第二面板10和20的組裝(見圖2)，同時保持其之間的真空環(huán)境包括了常規(guī)工藝步驟，其對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員是廣泛公知的，所以將省略其描述以避免本發(fā)明的不清楚的解釋。
如圖7A-8C所示，使用對于高產(chǎn)量生產(chǎn)修改的半導體裝置制造工藝，根據(jù)本發(fā)明的GS_SED陣列面板20容易制造，因為其在第二電極26和第三電極28之間具有大于10nm(且小于1μm)的大距離d(狹縫寬度)。因此，使用GS_SED 23的顯示器具有減小的制造成本且允許高產(chǎn)量生產(chǎn)。
圖9是使用根據(jù)本發(fā)明的實施例的顯示器200的圖像處理系統(tǒng)的方框圖。
參考圖9，顯示器200連接到CPU 910和圖像處理系統(tǒng)，所示圖像處理系統(tǒng)包括通過系統(tǒng)總線912互連的多個不同的單元(例如，RAM 914、ROM916)。因此，圖像處理系統(tǒng)包括將外圍裝置(比如盤單元920和帶驅(qū)動器940)連接到系統(tǒng)總線912的輸入/輸出(I/O)適配器918、將外圍裝置(比如鍵盤924、鼠標926、揚聲器(未顯示)、麥克風(未顯示)和/或觸摸屏裝置(未顯示))連接到系統(tǒng)總線912的用戶界面適配器922、將圖像處理系統(tǒng)連接到數(shù)據(jù)網(wǎng)絡(luò)的通訊適配器934、和將系統(tǒng)總線912連接到顯示器200的顯示適配器936。
雖然參考其示范性實施例具體顯示和描述了本發(fā)明，然而本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以理解在不脫離由權(quán)利要求所界定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以作出形式和細節(jié)上的不同變化。因此，可以理解上述的實施例是通過示例的方法給出而非限制性的。
權(quán)利要求
1.一種顯示面板，包括第一電極；和第二電極和第三電極，與所述第一電極絕緣且從彼此分開以限定與所述第一電極重疊的電子發(fā)射區(qū)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中所述第二和第三電極的距離小于1μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的顯示面板，其中所述第二和第三電極的距離大于10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中所述第二和第三電極通過具有10nm到1μm厚度的絕緣體與所述第一電極絕緣。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中連接到所述第一電極的第一導電線垂直于連接到所述第二電極的第二導電線排列。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示面板，其中在所述第一和第二導電線之間施加可轉(zhuǎn)換的偏壓。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的顯示面板，其中連接到所述第三電極的第三導電線垂直于連接到所述第二電極的第二導電線排列。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的顯示面板，其中所述第三導電線共同地橫跨所述整個基底連接。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的顯示面板，其中所述第一到第三電極由銅、鋁、鈦、鎢或用雜質(zhì)摻雜的多晶硅形成。
10.一種顯示器，包括磷光體陣列面板；和第二面板，面對所述磷光體陣列面板，所述第二面板包括柵控電子發(fā)射器裝置陣列；其中每個柵控電子發(fā)射器裝置包括第一電極；成對的第二和第三電極，與所述第一電極絕緣且從彼此分開以限定與所述第一電極重疊的電子發(fā)射區(qū)。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述第二和第三電極之間的距離小于1μm。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的顯示器，其中所述第二和第三電極之間的距離大于10nm。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述第二和第三電極通過具有10nm到1μm厚度的絕緣體與所述第一電極絕緣。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中連接到所述第一電極的第一導電線垂直于連接到所述第二電極的第二導電線排列。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中在所述第一和第二導電線之間施加可反轉(zhuǎn)的偏壓。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的顯示器，其中連接到所述第三電極的第三導電線垂直于連接到所述第二電極的第二導電線排列。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的顯示器，其中所述第三導電線共同地橫跨所述整個基底連接。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述第一到第三電極由銅、鋁、鈦、鎢或摻雜的多晶硅形成。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述磷光體陣列面板和所述柵控電子發(fā)射器裝置陣列面板被真空密封。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中金屬殼形成于所述磷光體陣列面板上。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的顯示器，其中所述第一電極比所述第二和第三電極更遠離所述磷光體陣列面板。
22.一種制造顯示面板的方法，包括在基底上形成第一電極；在所述第一電極上形成絕緣層；和在所述絕緣層上形成彼此分開的第二電極和第三電極，以限定其之間的電子發(fā)射區(qū)，其中所述電子發(fā)射區(qū)與所述第一電極重疊。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第二和第三電極之間的距離小于1μm。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第二和第三電極之間的距離大于10nm。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述絕緣層形成為從10nm到1μm的厚度。
26.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，還包括在形成所述第二和第三電極之后，形成第二導電線，所述第二導電線連接到所述第二電極且垂直于連接到所述第一電極的第一導電線。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，還包括形成形成第三導電線，所述第三導電線連接到所述第三電極且垂直于所述第二導電線。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其中所述第三導電線共同地橫跨所述整個基底連接。
29.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述第一到第三電極的至少一個由從銅、鋁、鈦、鎢或摻雜的多晶硅中選擇的形成。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種包括柵控表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器裝置(GC_SED)陣列的有源矩陣顯示器。每個柵控表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射器裝置(GC_SED)包括第一電極；和成對的第二和第三電極，其與第一電極絕緣且從彼此分開以限定與第一電極重疊的電子發(fā)射區(qū)(狹縫)。第二和第三電極之間的電子發(fā)射區(qū)(狹縫)中的勢壘通過將電壓施加到作為柵極的第一電極來調(diào)制(控制、轉(zhuǎn)換)，第一電極有效地控制了第二和第三電極之間的電子的隧穿。即使第二和第三電極之間的距離(電子發(fā)射區(qū)、狹縫的寬度)可能顯著大于10納米，通過作為柵極的第一電極，由勢壘的調(diào)制而也允許了有效的電子隧穿。
文檔編號G09F9/00GK1877778SQ20061007542
公開日2006年12月13日 申請日期2006年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月15日
發(fā)明者梁正煥 申請人:三星電子株式會社