專利名稱：電子發(fā)射裝置、電子發(fā)射顯示器和電子發(fā)射裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子發(fā)射裝置，具體地說，涉及具有改進結(jié)構(gòu)的柵電極以提高每個像素的發(fā)光均勻度的電子發(fā)射裝置、制造該電子發(fā)射裝置的方法以及采用該電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器。
背景技術(shù)：
通常，電子發(fā)射元件可以根據(jù)電子源的種類劃分為使用熱陰電極的第一類型和使用冷陰電極的第二類型。
在使用冷陰電極的第二類型的電子發(fā)射元件中，公知的有場發(fā)射體陣列(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)射元件具有電子發(fā)射區(qū)以及作為驅(qū)動電極的陰電極和柵電極。電子發(fā)射區(qū)由低功函數(shù)或高縱橫比的材料形成，例如含碳的材料或納米級的材料。FEA型電子發(fā)射元件基于以下原理，即采用諸如此類的材料用于電子發(fā)射區(qū)，當在真空環(huán)境中將電場施加到電子發(fā)射區(qū)時，電子就會容易地從那些電子發(fā)射區(qū)發(fā)射出來。
電子發(fā)射元件陣列布置在第一基板上，以形成電子發(fā)射單元，其接著又同第一基板一起形成電子發(fā)射裝置。發(fā)光單元在第二基板的面朝第一基板的帶有熒光層和黑層、陽電極等的表面上形成。形成于第二基板上的發(fā)光單元與電子發(fā)射裝置組裝在一起，從而構(gòu)成電子發(fā)射顯示器。
對于通常的FEA型電子發(fā)射顯示器來說，陰電極、絕緣層和柵電極在第一基板上順序形成，并在柵電極和絕緣層的每個各陰電極和柵電極的交叉區(qū)域形成開口。電子發(fā)射區(qū)在這些開口內(nèi)的陰電極上形成。熒光層和黑層以及陽電極在第二基板的面朝第一基板的表面上形成。
當預定的驅(qū)動電壓被施加到陰電極和柵電極時，在兩電極間的電壓差超過閾值處的像素的電子發(fā)射區(qū)周圍形成電場，并從這些電子發(fā)射區(qū)發(fā)射出電子。發(fā)射出的電子被施加到陽電極上的大約幾千伏(kV)的高電壓吸引，并向第二基板加速，接著激發(fā)相應像素的熒光層，并顯示出期望的圖像。
對于以上結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射顯示器來說，很難均勻制造出所有的陰電極、柵電極和電子發(fā)射區(qū)等。尤其對于在每個像素形成多個電子發(fā)射區(qū)的情況來說，提高各個構(gòu)件的形狀均勻度會存在許多困難。而不均勻因素又會導致每個像素的發(fā)光均勻度下降，并致使圖像顯示質(zhì)量下降。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一示例性實施例中，提供一種提高每個像素的電子發(fā)射均勻度的電子發(fā)射裝置、制造該電子發(fā)射裝置的方法以及采用該電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器。
根據(jù)本發(fā)明的一示例性實施例，電子發(fā)射裝置包括基板、在該基板上沿該基板的一個方向形成的陰電極、橫跨陰電極并插入絕緣層的柵電極、在柵電極和絕緣層形成的開口、以及置于陰電極上各開口內(nèi)的電子發(fā)射區(qū)。每個柵電極具有主體、圍繞各電子發(fā)射區(qū)并從主體以一定距離隔開的隔離部分、以及互連至少其中一個隔離部分和該主體的連接器。
各隔離部分被沿相應開口分割成兩個或更多子部分，并且至少一個分割的子部分可以通過連接器連接到所述主體。
連接器可以被選擇性地切斷，以控制每個像素的電子發(fā)射均勻度。
該電子發(fā)射裝置進一步包括置于所述柵電極之上并插入附加絕緣層的聚焦電極，該聚焦電極具有用于通過電子束的開口。
根據(jù)本發(fā)明的示例性另一實施例，一種電子發(fā)射顯示器包括相互面對的第一基板和第二基板；在第一基板上沿該第一基板的一個方向形成的陰電極；橫跨上述陰電極并插入絕緣層的柵電極；在柵電極和絕緣層形成的開口；置于陰電極上各開口內(nèi)的電子發(fā)射區(qū)；在第二基板的表面上形成的熒光層；以及在該熒光層的表面上形成的陽電極。每個柵電極包括主體、圍繞各電子發(fā)射區(qū)并從主體以一定距離隔開的隔離部分、以及互連至少一個隔離部分和該主體的連接器。
各隔離部分被沿相應開口分割成兩個或更多子部分，并且至少一個分割的子部分可以通過連接器連接到主體。
連接器可以被選擇性地切斷，以控制每個像素的發(fā)光均勻度。
該電子發(fā)射顯示器進一步包括置于上述柵電極之上并插入附加絕緣層的聚焦電極，該聚焦電極具有用于通過電子束的開口。
根據(jù)本發(fā)明的另一示例性實施例，在一種制造電子發(fā)射裝置的方法中，首先，在基板上順序形成陰電極、絕緣層和柵電極的主體；在柵電極的主體和絕緣層形成開口，并同時在開口周圍形成隔離部分以及互連主體和該隔離部分的連接器，且使隔離部分從主體以一定距離隔開。在各開口內(nèi)形成電子發(fā)射區(qū)。在將電壓施加到陰電極和柵電極時，檢驗每個像素的發(fā)光均勻度。從發(fā)光均勻度差別大的像素中的異常明亮像素選擇性地去除至少一個連接器。
形成隔離部分和連接器的步驟可以與形成主體的步驟同時進行。
檢驗每個像素的發(fā)光均勻度可以采用基于真空腔的白平衡檢驗器進行。
可替代地，檢驗每個像素的發(fā)光均勻度可以在上述基板和另一塊帶有發(fā)光單元的基板被相互組裝和密封之后，采用白平衡檢驗器進行。
連接器的去除可以通過激光進行，且連接器可以以幾到幾十微米(μm)的寬度形成。


圖1為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器的局部放大透視圖。
圖2為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器的局部放大截面圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明第一實施例的用于電子發(fā)射顯示器的柵電極的俯視圖。
圖4為連接器被部分去除后的圖3所示柵電極的俯視圖。
圖5為另一種形式的柵電極的俯視圖。
圖6為連接器被部分去除后的圖5所示柵電極的俯視圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射顯示器的局部放大透視圖。
圖8為根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射顯示器的局部放大截面圖。
圖9為示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子發(fā)射裝置的加工步驟的流程圖。
圖10為示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子發(fā)射裝置的加工步驟的工序流程圖。
具體實施例方式
如圖1至3所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的電子發(fā)射顯示器包括相互以預定距離平行面對的第一基板10和第二基板12、在第一基板上提供的電子發(fā)射單元100、以及在第二基板12的面朝第一基板10的表面上提供的發(fā)光單元110。
在第一基板10和第二基板12的周邊提供密封部件(未示出)，以密封它們，并將兩塊基板10和12之間的內(nèi)部空間抽成10-6托(Torr)，從而通過第一基板10和第二基板20以及密封劑形成一個真空容器。
電子發(fā)射單元100包括置于第一基板10上并且彼此以預定距離平行隔開的陰電極14、橫跨陰電極14并且插入絕緣層16的柵電極18、以及在陰電極14上的陰電極14與柵電極18的交叉區(qū)域形成的電子發(fā)射區(qū)20。
當陰電極14與柵電極18的交叉區(qū)域被定義為像素時，在陰電極14上的各個像素處形成多個電子發(fā)射區(qū)20。在對應于各電子發(fā)射區(qū)20的絕緣層16和柵電極18處形成開口21，以暴露第一基板10上的電子發(fā)射區(qū)20。
圖中示出在每個像素形成九個圓形的電子發(fā)射區(qū)，但電子發(fā)射區(qū)20的平面形狀、每個像素的個數(shù)以及布置不限于此。
電子發(fā)射區(qū)20可以由當在真空環(huán)境下在其上施加電場時發(fā)射電子的材料制成，諸如含碳材料或納米(nm)級的材料。例如，電子發(fā)射區(qū)20可以由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯C60、硅納米線或它們的組合制成。電子發(fā)射區(qū)20的形成可以通過絲網(wǎng)印刷、直接生長、化學蒸鍍或噴鍍的方式實現(xiàn)。
下面將詳細解釋發(fā)光單元110。在第二基板12的面朝第一基板10的表面上形成具有紅、綠和籃熒光層22R、22G和22B的熒光層22，并使它們彼此隔開一定距離，而且在各個熒光層22間形成黑層24，以增加屏幕的對比度。熒光層22布置成使三色熒光層22R、22G和22B其中之一對應地位于每個像素。
陽電極26在熒光層22和黑層24上由鋁之類的金屬材料制成。陽電極26接收用于使來自外部的電子束加速所需的高電壓，以使得熒光層22處于高電勢狀態(tài)，并將從熒光層22輻射到第一基板10的可見光向第二基板12反射，以提高屏幕亮度。
同時，陽電極可以由氧化銦錫(ITO)之類的透明導電材料制成。在這種情況中，陽電極設置在熒光層22和黑層24的指向第二基板12的表面上。還可以同時形成金屬層和透明導電層用作陽電極。
如圖2所示，隔離件38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恒定保持兩塊基板之間的距離。隔離件38置于黑層24的區(qū)域，從而使其不占用熒光層22的區(qū)域，并且隔離件38主要由玻璃和陶瓷之類的電介質(zhì)制成。
在這個實施例中，柵電極18由主體30、從主體以一定距離隔離出來并圍繞各電子發(fā)射區(qū)20的隔離部分32、以及互連主體30和隔離部分32的連接器34組成。
隔離部分32形成與開口21的形狀對應的環(huán)形。連接器34可以提供在位于每像素內(nèi)的各隔離部分32處。可替代地，也可以略去像素內(nèi)的一個或多個隔離部分32處的連接器34。
在識別出每個像素的發(fā)光均勻度，如白平衡之后，可以選擇性地切斷和去除連接器34，以控制每個像素的電子發(fā)射均勻度。
例如，如圖4所示，可以針對基于圖中對應于左側(cè)像素的九個電子發(fā)射區(qū)20的九個隔離部分32中的置于中間像素行的三個隔離部分32，進行連接器34的去除。
沒有連接器34的隔離部分32與主體30電絕緣，并且沒有電壓施加到其上。因此，使得在由那個隔離部分32所包圍的電子發(fā)射區(qū)20周圍不形成經(jīng)由柵電極18的電場或者形成弱電場，并且從該電子發(fā)射區(qū)20發(fā)射出的電子數(shù)會減少。
從而，可以通過從較之其它像素過亮的像素(具有高亮度)去除一個或多個連接器34來控制該像素的電子發(fā)射量和亮度。
每個像素發(fā)光均勻度的不同通常是由于施加到陰電極14和柵電極18的電流大小的局部不均勻、電子發(fā)射區(qū)20的形狀不均勻以及電子發(fā)射量的不均勻而造成的。
采用本發(fā)明結(jié)構(gòu)，可以通過選擇性地將柵電極18的隔離部分32從其主體30隔離，從而控制電子發(fā)射區(qū)20周圍的電場強度，并提高每個像素的整體發(fā)光均勻度。
圖5示出另一種形式的柵電極18’。如圖5所示，可以在開口21周圍提供兩個或更多隔離部分32’(例如四個隔離部分32’)，在這種情況中，使用連接器34’將各隔離部分32’連接到主體30’。
采用上述結(jié)構(gòu)的隔離部分32’，如圖6所示，可以控制與一個電子發(fā)射區(qū)20關(guān)聯(lián)的隔離部分32’的個數(shù)，隔離部分32’被從主體30’切開并與其電絕緣。圖6示出置于左側(cè)像素的中間行中的隔離部分32’中的下側(cè)兩個隔離部分32’被從主體30’切開并與之電絕緣。
在這種情況中，可以較之前述的在一個電子發(fā)射區(qū)20提供一個隔離部分32的結(jié)構(gòu)，更精確地控制每個像素的發(fā)光均勻度。
如圖7和8所示，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的電子發(fā)射顯示器的基本構(gòu)件與第一實施例相同。該電子發(fā)射顯示器進一步具有在基板10的陰電極14和柵電極18上方形成的聚焦電極40，并插入附加絕緣層36。該聚焦電極40具有用于通過電子束的開口38。
聚焦電極40使從電子發(fā)射區(qū)20發(fā)射出的電子聚焦，并防止電子發(fā)射區(qū)20受陽電極電場的影響。
圖9和10示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的電子發(fā)射裝置的加工步驟。以預定圖案在第一基板10上形成陰電極14(P10)。隨后，在陰電極14和第一基板10上形成絕緣層16(P20)。在絕緣層16上形成柵電極18的主體30，并使它們與陰電極14交叉(P30)。在主體30和絕緣層16形成開口21，以形成電子發(fā)射區(qū)20，并同時在開口21的周圍形成隔離部分32和連接器34(P40)。在開口21內(nèi)形成電子發(fā)射區(qū)20(P50)。在將電源施加到陰電極14和柵電極18的同時檢驗屏幕的白平衡，并識別出發(fā)光均勻度差別大的像素(P60)。從發(fā)光均勻度差別大的像素中的異常明亮像素去除至少一個連接器34，以控制每個像素的發(fā)光均勻度(P70)。
陰電極14、絕緣層16、柵電極18的主體30以及電子發(fā)射區(qū)20的形成可以采用通常的加工步驟以各種方式實現(xiàn)，并略去對其的詳細說明。
形成柵電極18的主體30的工序P30、形成隔離部分32和連接器34的工序P40可以通過照相平版印刷術(shù)同時進行。此時，也可以進行在柵電極18的主體以及絕緣層16上形成開口21的工序。
檢驗白平衡以及識別每個像素的發(fā)光均勻度的工序P60可以在電子發(fā)射單元100在第一基板10上形成之后，采用基于真空腔的白平衡檢驗器42進行?？商娲兀@一工序也可以在帶有電子發(fā)射單元的第一基板和帶有發(fā)光單元的第二基板被相互組裝和密封之后，采用不基于真空腔的白平衡檢驗器42進行。
對于白平衡檢驗在只有電子發(fā)射單元100在第一基板100上形成之后進行的情況而言，對發(fā)光均勻度差別大的像素的每個像素精確檢查，并在使用直接的精確激光處理的隨后工序P70中，將相關(guān)連接器34從所檢查的像素去除。
相反，對于白平衡檢驗在第一基板和第二基板被相互組裝且密封之后進行的情況來說，對發(fā)光均勻度差別大的像素的每個像素進行精確檢查，并在使用激光處理的隨后工序P70中，將相關(guān)連接器34從所檢查的像素去除。為了防止陽電極因激光處理而損壞，可以在其形成工序P40中將具有特定波長激光的材料反應物(material reactant)涂覆在連接器34上。
當連接器34的寬度在幾到幾十微米(μm)的范圍之內(nèi)時，即使陽電極因激光處理而被損壞，圖像顯示質(zhì)量也不會下降。
雖然在上面詳細描述了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，但對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，應該清楚地理解對該基本的發(fā)明概念所作的許多變化和/或修改都應包含在如所附權(quán)利要求中限定的本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，包括基板；在該基板上沿該基板的一個方向形成的陰電極；橫跨該陰電極并插入絕緣層的柵電極；在柵電極和絕緣層形成的開口；以及置于陰電極上各開口內(nèi)的電子發(fā)射區(qū)；其中，每個柵電極包括主體、圍繞各電子發(fā)射區(qū)并從所述主體以一定距離隔開的隔離部分、以及互連至少一個隔離部分和該主體的連接器。
2.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，各隔離部分被沿相應開口分割成兩個或更多子部分，并且至少一個分割的子部分通過連接器連接到所述主體。
3.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，所述連接器被選擇性地切斷，以控制每個像素的電子發(fā)射均勻度。
4.如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，進一步包括置于所述柵電極之上并插入附加絕緣層的聚焦電極，該聚焦電極具有用于通過電子束的開口。
5.一種電子發(fā)射顯示器，包括彼此面對的第一基板和第二基板；在第一基板上沿該第一基板的一個方向形成的陰電極；橫跨所述陰電極并插入絕緣層的柵電極；在所述柵電極和絕緣層形成的開口；置于陰電極上各開口內(nèi)的電子發(fā)射區(qū)；在第二基板的表面上形成的熒光層；以及在該熒光層的表面上形成的陽電極；其中，每個柵電極包括主體、圍繞各電子發(fā)射區(qū)并從所述主體以一定距離隔開的隔離部分、以及互連至少一個隔離部分和該主體的連接器。
6.如權(quán)利要求5所述的電子發(fā)射顯示器，其中，各隔離部分被沿相應開口分割成兩個或更多子部分，并且至少一個分割的子部分通過連接器連接到所述主體。
7.如權(quán)利要求5所述的電子發(fā)射顯示器，其中，所述連接器被選擇性地切斷，以控制每個像素的發(fā)光均勻度。
8.如權(quán)利要求5所述的電子發(fā)射顯示器，進一步包括置于所述柵電極之上并插入附加絕緣層的聚焦電極，該聚焦電極具有用于通過電子束的開口。
9.一種制造電子發(fā)射裝置的方法，該方法包括如下步驟在基板上順序形成陰電極、絕緣層和柵電極的主體；在柵電極的主體和絕緣層形成開口，在所述開口周圍形成隔離部分且使所述隔離部分從所述主體以一定距離隔開，并同時形成互連所述主體和該隔離部分的連接器；在各開口內(nèi)形成電子發(fā)射區(qū)；在將電壓施加到所述陰電極和柵電極時，檢驗每個像素的發(fā)光均勻度；并且從發(fā)光均勻度差別大的像素中的異常明亮像素選擇性地去除至少一個連接器。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述形成隔離部分和連接器的步驟與所述形成主體的步驟同時進行。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述檢驗每個像素的發(fā)光均勻度采用基于真空腔的白平衡檢驗器進行。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述檢驗每個像素的發(fā)光均勻度在所述基板和另一塊帶有發(fā)光單元的基板被相互組裝和密封之后，采用白平衡檢驗器進行。
13.如權(quán)利要求9所述的方法，其中所述連接器的去除通過激光進行。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述連接器以幾到幾十微米的寬度形成。
全文摘要
一種電子發(fā)射裝置包括基板、在該基板上沿該基板的一個方向形成的陰電極、橫跨陰電極并插入絕緣層的柵電極、在該柵電極和絕緣層上形成的開口、以及位于陰電極上的各開口內(nèi)的電子發(fā)射區(qū)。每個柵電極包括主體、圍繞各電子發(fā)射區(qū)并從該主體以一定距離隔開的隔離部分、以及互連至少其中一個隔離部分和該主體的連接器。該連接器被選擇性地去除，以使得至少其中一個隔離部分與主體電絕緣，從而提高每個像素的發(fā)光均勻度。
文檔編號H01J1/46GK1877779SQ20061008102
公開日2006年12月13日 申請日期2006年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月19日
發(fā)明者李相辰 申請人:三星Sdi株式會社