專利名稱：電子發(fā)射裝置及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射顯示裝置，并尤其是，涉及一種能夠?qū)﹄娮舆M行聚焦的電子發(fā)射顯示裝置，該電子從形成在厚的絕緣層上的具有一小柵極孔的電子發(fā)射區(qū)域發(fā)射。
背景技術(shù)：
通常，電子發(fā)射顯示裝置可以分為兩種類型。第一種類型采用熱(或熱離子的)陰極作為電子發(fā)射源，而第二種類型采用冷陰極作為電子發(fā)射源。
另外，在第二種類型的電子發(fā)射顯示裝置中，有場發(fā)射陣列(FEA)型、表面穿高發(fā)射(SCE)型、金屬-絕緣體-金屬(MIM)型、金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型和發(fā)射電子表面發(fā)射(BSE)型。
盡管根據(jù)其類型的不同，電子發(fā)射顯示裝置在其特定的結(jié)構(gòu)上并不相同，但是，它們都基本具有設(shè)置在真空容器內(nèi)的電子發(fā)射單元，以及在真空容器中朝向電子發(fā)射單元的光發(fā)射單元。
在FEA電子發(fā)射顯示裝置中，驅(qū)動電壓施加到圍繞電子發(fā)射體設(shè)置的驅(qū)動電極上以形成電場，并且電子在電場的作用下從電子發(fā)射體發(fā)射。
為了使電極形成圍繞FEA電子發(fā)射區(qū)域(或電子發(fā)射體)的電場，其已經(jīng)被設(shè)置成，使位于陰極和柵極之間的印刷薄膜絕緣層制造得更厚。這一方案具有的優(yōu)點是簡單，能夠大面積印刷，并且與薄的薄膜印刷技術(shù)相比，提供了厚的(或堅固的)絕緣層。
然而，由于柵極孔可能通過濕法刻蝕技術(shù)會形成，其依賴于印刷絕緣層的特性，并且由于柵極孔可以具有在其中形成的電子發(fā)射區(qū)域，因此可能存在問題，即由于這種刻蝕技術(shù)的不穩(wěn)定性，濕法刻蝕技術(shù)并不適合于制造小的均勻的柵極孔。
同時，在FEA電子發(fā)射裝置中，由于位于柵極孔外圍的柵極可能不恰當?shù)赜绊憦碾娮影l(fā)射區(qū)域發(fā)射的電子，因此發(fā)射的電子可能弧形地朝向陽極。因此，可能存在問題，即電子未能到達其預(yù)定的熒光體部分，由此導(dǎo)致FEA電子發(fā)射裝置的畫面質(zhì)量的降低。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個方面，一種電子發(fā)射裝置，包含厚的絕緣層，該絕緣層能夠提高介電特性，并形成一小的柵極孔。
在本發(fā)明的另一方面，一種電子發(fā)射裝置，通過改造柵極結(jié)構(gòu)，能夠?qū)碾娮影l(fā)射區(qū)域發(fā)射的電子束聚焦朝向其預(yù)定的熒光體部分。
在本發(fā)明的一個示范性實施例中，電子發(fā)射裝置包括一基板，沿第一方向形成在基板上的多個陰極，形成在陰極上的絕緣層，沿第二方向形成在絕緣層上的多個柵極，以及至少形成在一個陰極上的多個電子發(fā)射區(qū)域。在該示范性實施例中，該絕緣層包含第一絕緣層和部分地形成在第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層，并且至少一個柵極具有沿著絕緣層的一個表面的一臺階部分和連接臺階部分的上、下端部分的一傾斜部分。
該第一絕緣層可以具有所要求尺寸的第一寬度部分，該第二絕緣層可以具有第二寬度部分，并且該第二寬度部分可以具有比該所要求尺寸的寬度更寬的寬度。該柵極孔可以形成為矩形或橢圓形。
該第一絕緣層的深度和該第二絕緣層的深度可以被確定為，使從電子發(fā)射部分到該第二寬度部分的頂端的第一高度與從電子發(fā)射部分到該第一寬度部分的頂端的第二高度之比不小于1.5。
該第一絕緣層的深度與該第二絕緣層的深度之和可以確定為，使從該電子發(fā)射部分到該形狀寬度部分的頂端的第一高度不小于4μm。
該臺階部分可以沿該第一方向(例如，至少一個陰極的縱向)形成，第二臺階部分可以沿該第二方向(例如，至少一個陰極的寬度方向)形成，并且該沿第一方向形成的臺階部分可以具有與沿第二方向形成的第二臺階部分的高度不同的高度。沿第一方向形成的臺階部分的高度可以小于沿第二方向形成的第二臺階部分的高度。該臺階部分可以僅沿第二方向形成。
該臺階部分以及相應(yīng)的臺階部分可以沿該第二方向形成在像素的兩端。
該電子發(fā)射區(qū)域可以由碳基材料、碳納米管(carbon nanotube)材料、石墨材料、鉆石材料、類鉆石碳(diamond-like carbon)材料和/或C60(球殼狀碳分子)材料制成。
在本發(fā)明的一個示范性實施例中，電子發(fā)射裝置包括相互面對并且其間具有預(yù)定間隙的第一基板和第二基板，形成在第一基板上的多個陰極，一形成在陰極上的絕緣層，形成在該絕緣層上的多個柵極，形成在該陰極上的多個電子發(fā)射區(qū)域，以及形成在該第二基板上以利用電子發(fā)射區(qū)域發(fā)射的電子顯示圖像的圖像顯示單元。在本實施例中，該絕緣層包含一第一絕緣層和部分地形成在該第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層，并且柵極具有沿絕緣層的表面的臺階部分以及連接該臺階部分的上、下端部分的傾斜部分。
該圖像顯示單元可以包括一形成在該第二基板上的陽極以及一形成在陽極表面上的熒光體層。該陽極可以具有一透明薄膜或一金屬薄膜。
在本發(fā)明的一個示范性實施例中，一種用于制造電子發(fā)射顯示裝置的方法包括在第一基板上按照預(yù)定圖案形成陰極；在該陰極和該第一基板上印刷非光致抗蝕介電漿料以形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上印刷光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層；按照掩模圖案使該第二絕緣層曝光并顯影，該掩模圖案具有比柵極孔的所要求尺寸更大的孔以部分地露出該第一絕緣層；在該第一和第二絕緣層上形成一柵極；按照具有所要求的柵極孔尺寸的掩模圖案刻蝕該柵極、第一和第二絕緣層以形成該柵極孔；以及在柵極孔內(nèi)至少形成一個電子發(fā)射部分。
曝光并顯影該第二絕緣層以使該第一絕緣層部分地露出可以在該第二絕緣層內(nèi)沿該陰極的第一方向(或者陰極的縱向)形成一孔，該孔具有比所要求的該柵極孔尺寸大的尺寸，并且可以在該第一絕緣層內(nèi)沿該陰極的第二方向(或者該陰極的寬度方向)形成該孔，該孔具有與該所要求的尺寸大致相同的尺寸。
在本發(fā)明的一個實施例中，一種用于制造電子發(fā)射顯示裝置的方法包括在第一基板內(nèi)按照預(yù)定圖案形成陰極；在該陰極和該第一基板上印刷光致抗蝕介電漿料以形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上印刷光致抗蝕漿料；按照具有比所要求的柵極孔尺寸大的孔的掩模圖案使該第一絕緣層曝光并顯影以使該陰極部分地露出；在曝光和顯影后燒結(jié)(firing)該第一絕緣層以形成一傾斜的表面；在該第一絕緣層和該陰極上印刷非光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層；沿該第二絕緣層的一表面形成柵極；按照具有所要求的柵極孔尺寸的掩模圖案刻蝕該柵極和第一、第二絕緣層以形成該柵極孔；以及在該柵極孔內(nèi)至少形成一個電子發(fā)射部分。
在該第一絕緣層和該陰極上印刷該非光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層時，該非光致抗蝕介電漿料可以被印刷到該第一絕緣層的上表面和該陰極的上表面以及該第一絕緣層的傾斜側(cè)表面的深度，以形成該電子發(fā)射裝置的臺階部分。
該非光致抗蝕介電漿料可以包括具有比該光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度大約低50℃的燒結(jié)溫度的材料。
在本發(fā)明的一個實施例中，一種制造電子發(fā)射顯示裝置的方法，包括在第一基板上按照預(yù)定圖案形成一陰極；在該陰極和該第一基板上印刷光致抗蝕漿料以形成第一絕緣層；按照具有比所要求的柵極孔的尺寸大的孔的掩模圖案使該第一絕緣層以部分地露出陰極；在該第一絕緣層和該陰極上印刷非光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層；沿著該第二絕緣層的一表面形成柵極；按照具有所要求的柵極孔尺寸的掩模圖案刻蝕該柵極和該第一、第二絕緣層以形成該柵極孔；以及在該柵極孔內(nèi)至少形成一個電子發(fā)射部分。
該非光致抗蝕介電漿料可以包括具有比該光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度大約低50℃的燒結(jié)溫度的材料。


附圖結(jié)合說明書描述的本發(fā)明的示范性實施例，并且，結(jié)合該描述，用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個實施例的電子發(fā)射裝置的局部放大透視圖。
圖2是圖1的電子發(fā)射裝置的局部放大剖視圖。
圖3是圖1的電子發(fā)射裝置的局部放大俯視圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第一實施例，在圖1中沿著用虛線畫出的部分A的放大透視圖。
圖5是描繪圖4的可替換實施例的放大透視圖。
圖6是描繪圖4的另一個可替換實施例的放大透視圖。
圖7是描述根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的制造方法的示范性實施例的流程圖。
圖8是描述根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的制造方法的另一個示范性實施例的流程圖。
圖9是描述根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置的制造方法的又一個示范性實施例的流程圖。
具體實施例方式
本發(fā)明的示范性實施例現(xiàn)在將參考附圖進行詳細的描述。
參考圖1至圖4，根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置被構(gòu)造為通過將彼此相互平行并在其間有一預(yù)定間隙的第一基板20和第二基板22連接而成的真空容器。多個陰極24形成在該第一基板20上，并且多個電子發(fā)射區(qū)域28形成在該陰極24上。
柵極26，其每個具有沿陰極24的寬度方向(或者沿陰極24的Y方向)的臺階部分和傾斜部分，與陰極24的X方向交叉形成。
另外，絕緣層25形成在陰極24和柵極26之間，并且絕緣層25包含第一絕緣層25a和部分形成在該第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層25b。該第一絕緣層25a具有一預(yù)定的深度(例如，D1)，并且該第二絕緣層25b具有比該第一絕緣層25a的深度(例如D1)更小的深度(例如，D2)。柵極孔27，每個定義為容納電子發(fā)射區(qū)域28的空間，穿透(through)上述絕緣層25按照預(yù)定的圖案形成，該絕緣層25形成在陰極24和柵極26之間。
并且，陽極30形成在第二基板22上，而熒光體層32形成在陽極30的一個表面上。在圖1和2中，該熒光體層32示出為形成在朝向第一基板20的陽極30的表面上，但是，本發(fā)明并不由此進行限定。例如，熒光體從可以形成在朝向遠離第一基板20的陽極30的表面上。
陰極24沿著圖1的X方向形成為條紋圖案，并且柵極26沿著圖1的Y方向形成為條紋圖案。
像素區(qū)域由陰極24和柵極26的交會或交叉點限定。
沿著與像素的位置相對應(yīng)的陰極24的長度(或者X方向)形成至少一個電子發(fā)射區(qū)域28。
電子發(fā)射區(qū)域28的電子發(fā)射材料包括一種或更多碳基材料，諸如碳納米管、石墨、鉆石、類鉆石碳、C60(球殼狀碳分子)等等，和/或納米尺寸的材料，諸如碳納米管、石墨納米光纖(nanofiber)，硅納米線(nanowire)等等。
碳基材料可以在大約10至大約100V的相對低的電壓范圍有效地發(fā)射電子。尤其是，碳納米管已經(jīng)被認為是理想的電子發(fā)射源，其中碳納米管在其末端具有極細微的曲率半徑，范圍從幾納米到幾十納米，并且其在從大約1至大約10V/μm的范圍的相對低的電場下有效地發(fā)射電子。電子發(fā)射部分28可以形成為圓錐、楔形、薄膜邊沿等形狀。
另外，穿過至少一個柵極26及與之相對應(yīng)的絕緣層25形成至少一個柵極孔27，以通過其使至少一個電子發(fā)射區(qū)域28露出。在一個實施例中，形成在絕緣層25和柵極26上的每個孔被稱作柵極孔27。
形成在第二基板22上的陽極30可以由例如銦錫氧化物(ITO)等透明導(dǎo)電薄膜構(gòu)成。形成在第二基板22上的熒光體層32沿如圖1所示的陰極24的一方向(例如，圖1的X方向)由紅熒光體層32R、綠熒光體層32G和藍熒光體層32B構(gòu)成，該紅熒光體層32R、綠熒光體層32G和藍熒光體層32B設(shè)置為在其間可替換地具有預(yù)定間隙。同時，黑色層33形成在每兩個熒光體層32R、32G和32B之間以提高對比度。
另外，如圖2所示，可以在熒光體層32R、32G和32B以及黑色層33上沉積諸如鋁(Al)膜的金屬薄膜34。金屬薄膜34用于增加高電位電壓特性和屏幕亮度。
在一個可替換實施例中，沒有ITO透明陽極，熒光體層32和黑色層33可以直接形成在第二基板22上，同時金屬薄膜34形成在熒光體層32和黑色層33上(而不是同時位于在第二基板22上的ITO透明陽極30上)。在該可替換實施例中，當在其上施加高電壓時，金屬薄膜可以作為陽極。這樣，該可替換實施例可以承受高電壓，以便與在第二基板22上具有作為陽極的透明電極(而沒有金屬薄膜34)的結(jié)構(gòu)相比，提高屏幕的亮度。
如上所述的第一基板20和第二基板22使用諸如玻璃料一類的密封劑密封在一起，成為使這兩基板在其間具有預(yù)定間隙地彼此相對的狀態(tài)。然后，抽空兩基板之間的空氣以便在其間形成真空，由此完成該電子發(fā)射裝置。
為了在第一和第二基板20、22之間保持均勻的間隙，隔板38安裝在第一和第二基板20、22之間的預(yù)定間隙內(nèi)。該隔板38應(yīng)該被安裝在非像素區(qū)域，而不是電子束的路徑上。
盡管圖1至圖3沒有示出，但是在第一和第二基板20和22之間還可以提供具有多個電子孔的聚焦電極和柵板，以便提高從電子發(fā)射區(qū)域28發(fā)射的電子的聚焦特性和保護陽極30的電場免受柵極26和陰極24的各部分的影響。
根據(jù)本發(fā)明的某些示范性的實施例，柵極(例如，柵極26中的一個)的結(jié)構(gòu)現(xiàn)在將結(jié)合圖4至圖6進行詳細地描述。圖4是在圖1中沿著用虛線畫出的部分A的放大透視圖；圖5是描繪圖4的一個可替換實施例的放大透視圖；以及圖6是描繪圖4的另一個可替換實施例的放大透視圖。圖5和6的實施例可以用于代替和/或附加到圖4的實施例。另外，圖4至圖6的實施例被提供為示范性的目的，并且本發(fā)明并不由此而被限定。
絕緣層25包括一具有預(yù)定深度D1的第一絕緣層25a，和部分形成在該第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層25b，如圖4所示。
具有與柵極孔27的預(yù)定尺寸相對應(yīng)的寬度的一較小寬度部分V1在第一絕緣層25a上沿寬度方向(圖1中的X方向)形成。該較小寬度部分V1具有形成在其中的至少一個柵極孔27。其間，第二絕緣層25b沿著第一絕緣層25a的寬度方向形成為預(yù)定深度D2以便在柵極孔27的周圍提供足夠的電介質(zhì)。
當均勻深度的柵極26形成在絕緣層25上時，柵極26具有按照絕緣層25的輪廓形成的具有不同深度D1、D2的臺階部分26a和26c和連接上臺階部分26a和下臺階部分26c的傾斜部分26b。一較大寬度部分V2與在兩端與傾斜部分26b相鄰接的柵極孔27的周圍區(qū)域一起形成。
更詳細的，較大寬度部分V2與在兩端與上臺階部分26a相鄰接的區(qū)域一起形成，并且從具有與柵極孔27的預(yù)定尺寸相對應(yīng)的寬度的較小寬度部分V1的頂端用鏈式雙虛線描繪。如圖4所示，寬度部分V2從較小寬度部分V1向上臺階部分26a更大地傾斜。較小寬度部分V1與從適應(yīng)電子發(fā)射區(qū)域28的柵極孔27的底部到第一絕緣層25a的頂端所限定范圍的區(qū)域一起形成。
較小寬度部分V1具有與第一絕緣層25a的深度相對應(yīng)的高度H1。該高度從發(fā)射部分28的頂端垂直地測量。由于較小寬度部分V1的高度H1比較大寬度部分V2的高度H2低，因此較小寬度部分V1通過濕法刻蝕第一絕緣層25a形成。也就是，由于柵極孔27在具有絕緣層25的第一深度D1的第一層25a處形成，因此，柵極孔27能夠以相對低的縱橫比形成。第一絕緣層25b具有從較小寬度部分V1的頂端到較大寬度部分V2的頂端的深度D2，并且柵極26印刷在第二絕緣層25b上。同樣，傾斜部分26b在第二絕緣層25b的燒結(jié)期間以同樣深度沿第二絕緣層25b的傾斜部分形成，傾斜部分26b形成在柵極孔27的周圍。傾斜部分26b具有從較小寬度部分V1的頂端到較大寬度部分V2的頂端的范圍限定的高度H，并且在較大寬度部分V2的側(cè)面形成。因此，較大寬度部分V2包括傾斜部分26b以便其能夠起到使電子發(fā)射部分28發(fā)射的電子束聚焦的作用。
同時，為了形成具有臺階部分26a和26c以及傾斜部分26b的柵極26的結(jié)構(gòu)以便能夠在較小寬度部分V1具有相對小的柵極孔27并且能夠聚焦電子束，絕緣層25具有分別按照深度D1和D2形成的第一和第二絕緣層25a和25b使得限定為到較大寬度部分V2的頂端的高度H2比限定為到較小寬度部分V1的頂端的高度H1大。在一個實施例中，高度H1和H2滿足關(guān)系H2≥1.5×H1。同時，深度D1和D2之和和/或限定為到較大寬度部分V2的頂端的高度H2可以設(shè)置為大約4μm使得絕緣層25足夠地厚。在一個實施例中，深度D1和D2之和被確定為使該高度不小于4μm。也就是，由于與第二絕緣層25b相對應(yīng)的柵極26的傾斜部分26b現(xiàn)在能夠使向熒光體層32推進的電子束的路徑絕緣(屏蔽和/或聚焦)，該電子束準確地到達與要求的像素相對應(yīng)的熒光體層32。結(jié)果，達到所要求的像素的電子束的聚焦效果仍然增加，同時陽極30可以在相對低的電源驅(qū)動。另外，該電子束現(xiàn)在被保護避免到達相鄰的熒光體層32，使得對比度和著色增加。
為了控制從陰極24的縱向或?qū)挾确较虬l(fā)射的電子束的路徑，柵極孔27的形狀可以為方形、矩形、橢圓形等。
參考圖5，在根據(jù)本發(fā)明的一個可替換的示范性實施例的柵極26的結(jié)構(gòu)中，第二絕緣層25b′沿陰極24的縱向和寬度方向形成。柵極26′具有臺階部分26a′、26c′和沿著絕緣層25′的輪廓的傾斜部分26b′。同樣參考圖6，在另一個可替換的示范性實施例中，柵極26″沿著第二絕緣層25b″以相同深度印刷，如圖6所示。在圖5和6中，臺階部分26a′、26c′、26a″、26c″和傾斜部分26b′、26b″沿柵極孔27的縱向兩端及寬度方向形成。
臺階部分26a′、26c′、26a″、26c″可以在陰極24的寬度方向和/或縱向形成為不同的高度。絕緣層25′、25″可以包含形成在陰極24上的第一絕緣層25a′、25a″，沿陰極24的寬度方向形成在第一絕緣層25a′、25a″上的第二絕緣層25b′、25b″和沿陰極24的縱向形成在第一絕緣層25a′、25a″上的第三絕緣層25c(如圖6所示)。
圖5和/或6所示的基本結(jié)構(gòu)類似于圖4所示的結(jié)構(gòu)，其中至少一個較小寬度V1形成在第一絕緣層25a′、25a″上，并且由臺階部分26a′、26c′、26a″、26c″和傾斜部分26b′、26b″形成的較大寬度部分V2被形成使得該較大寬度部分V2具有從較小寬度部分V1的頂端開始向上傾斜的寬度。另外，黑色層33(圖1中示出)還可以沿陰極24的縱向形成以便進一步避免電子束到達相鄰的熒光體層。
同樣，在柵極26′、26″的兩臺階部分26a′、26c′、26a″、26c″中沿陰極24的寬度方向，絕緣層25′、25″具有分別以深度D1和D2形成的第一和第二絕緣層25a′、25b′、25a″、25b″，以便限定到較大寬度部分V2的頂端的高度H2比限定到較小寬度部分V1的頂端的高度H1大。在一個實施例中，高度H1和H2滿足關(guān)系H2≥1.5×H1。同時，深度D1和D2的總和和/或限定到較大寬度部分V2的頂端的高度H2可以被設(shè)置為大約4μm，以便絕緣層25足夠地厚。在一個實施例中，深度D1和D2的總和確定為使得該高度不小于4μm。
根據(jù)本發(fā)明的一個示范性實施例的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法現(xiàn)在將參照圖4和7作為示范性的目的進行解釋。然而，圖7的方法并不限定圖4的實施例的制造，并且，例如，可以用于圖5和6的實施例的制造。
如圖7所示，該方法包括在第一基板20上按照預(yù)定圖案形成(P10)陰極24；在陰極24和第一基板20上印刷(P20)非光致抗蝕漿料以形成第一絕緣層44；在第一絕緣層44上印刷(P30)光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層40；按照具有比所要求的柵極孔27(未示出)尺寸大的孔的掩模圖案使第二絕緣層40曝光和顯影(P40)以露出與柵極孔27相對應(yīng)的第一絕緣層44的一部分，以便由此形成絕緣層25；在絕緣層25上以預(yù)定圖案形成(P50)柵極26；按照掩模圖案刻蝕(P60)柵極26和絕緣層25以便以其所要求的尺寸形成柵極孔27；以及在柵極孔27內(nèi)的陰極24上形成(P70)電子發(fā)射部分28。
在使第二絕緣層40曝光和顯影(P40)時，沿著陰極24的縱向刻蝕具有比所要求的柵極孔27尺寸大的尺寸的孔圖案，并且具有與柵極孔27所要求的尺寸相同或大致相同的尺寸的孔圖案被沿著陰極24的寬度方向刻蝕。在一個實施例中，第二絕緣層40的曝光和顯影(P40)在第二絕緣層25b內(nèi)沿陰極24的縱向形成具有比所要求的柵極孔27尺寸大的尺寸的孔，并且在第一絕緣層25a內(nèi)沿陰極24的寬度方向形成與所要求的尺寸大致相同尺寸的孔。
在絕緣層25的形成過程中，第一絕緣層44保持在柵極孔27的周圍沿陰極24的縱向露出，并且第二絕緣層40沿陰極24的寬度方向存在于柵極孔27的周圍，以便絕緣層25的深度與陰極24的縱向或?qū)挾确较虿煌?。由光致抗蝕漿料制成的第二絕緣層通過使用0.4％的Na2CO3溶液顯影。
柵極26通過濺射和/或其他合適的方法由薄膜形成，以便柵極26的孔圖案能夠精確地形成。
陰極24可以通過濺射和/或其他合適的方法由ITO薄膜形成。陰極24的深度通過考慮阻值和/或其他合適的值，可以被設(shè)置為在從大約1000至3000?；蚋蟮姆秶鷥?nèi)。如果形成一個大的陰極24，該陰極24應(yīng)該具有低的電阻。因此，為了提供低的電阻，一個實施例包括一由低電阻材料，諸如Au、Ag、Al等，制成的總線電極，其與該陰極相疊加。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法示于圖8，該方法包括在第一基板20上按照預(yù)定圖案形成(P10)陰極24；在陰極24和第一基板20上印刷(P21)光致抗蝕漿料以形成第一絕緣層44；按照具有比所要求的柵極孔27的尺寸大的孔的掩模圖案使第一絕緣層44曝光和顯影(P41)以露出與柵極孔27相對應(yīng)的陰極24的部分；燒結(jié)(P42)第一絕緣層44以在其側(cè)面形成傾斜表面；在第一絕緣層44和陰極24上印刷(P43)非光致抗蝕漿料以形成絕緣層25；在絕緣層25上以預(yù)定圖案形成(P50)門極26；按照具有所要求的柵極孔27的尺寸的掩模圖案刻蝕(P60)柵極26和絕緣層25以形成柵極孔27；以及在柵極孔27內(nèi)的陰極上形成(P70)電子發(fā)射部分28。
在一個實施例中，非光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度比形成第一絕緣層44的光致抗蝕漿料的燒結(jié)溫度大約低50℃，以便保持在其下設(shè)置的第一絕緣層44的圖案。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法示于圖9。該方法包括在第一基板20上按照預(yù)定圖案形成(P10)陰極24；在陰極24和第一基板20上印刷(P20)光致抗蝕漿料以形成第一絕緣層44；按照具有比所要求的柵極孔27的尺寸大的孔的掩模圖案使第一絕緣層44曝光和顯影(P42)以露出與柵極孔27相對應(yīng)的部分陰極24；在第一絕緣層44和陰極24上印刷(P43)非光致抗蝕漿料以形成絕緣層25；在絕緣層25上以預(yù)定圖案形成(P50)柵極26；按照具有所要求的柵極孔27的尺寸的孔的掩模圖案刻蝕(P60)柵極26和絕緣層25以形成柵極孔27；以及在柵極孔27內(nèi)的陰極上形成(P70)電子發(fā)射部分28。
在一個實施例中，非光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度比形成第一絕緣層44的光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度大約低50℃，以形成第一絕緣層44，以便保持在其下設(shè)置的第一絕緣層44的圖案。
考慮到上文所述，本發(fā)明的電子發(fā)射裝置包括形成在柵極孔周圍的柵極的傾斜部分，其能夠?qū)碾娮影l(fā)射部分發(fā)射的電子聚焦，以便提高對比和著色以實現(xiàn)高清晰度的圖像而不增加分離的或特殊的聚焦電極(例如柵格電極、柵板等)。
同時，具有上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置，從電子發(fā)射部分(或熒光體層)沿陰極的寬度方向設(shè)置的柵極部分的距離相對地長，同時從電子發(fā)射部分沿陰極的縱向設(shè)置的柵極部分的距離相對短，以便能夠阻礙電子束傳播到相鄰的熒光體層。
另外，具有上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置，由于絕緣層的深度在柵極孔形成之處能夠是薄的，因此柵極孔能夠以相對小的縱橫比形成，以便從電子發(fā)射部分到柵極的距離短，由此降低柵極的驅(qū)動電壓和能量消耗。
此外，具有上述結(jié)構(gòu)的電磁發(fā)射裝置，由于在具有薄的深度的部分形成單一的絕緣層并且在具有厚的深度部分形成至少兩層絕緣層，因此很容易形成具有不同深度的絕緣層，并且還可能形成具有小尺寸的柵極孔。
另外，具有上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置，通過將光致抗蝕漿料和非光致抗蝕漿料適當?shù)亟Y(jié)合，使厚的絕緣層能夠簡單地形成，能夠縮短處理時間，并且不昂貴的裝置能夠用于沉積厚地絕緣層。以及，由于對于柵極孔的寬度，通過在刻蝕步驟中從下部切除(undercut)來擴大是不可能的，因此每個像素的柵極孔的密度增加，從而實現(xiàn)了高度確定的像素和高清晰度的圖像。
盡管本發(fā)明已經(jīng)連同某些示范性的實施例進行了描述，但是應(yīng)當理解，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，本發(fā)明并不局限于這些公開的實施例，而是，相反地，意味著覆蓋包含在附加的權(quán)利要求和及其等價物的精神和范圍內(nèi)的各種修改。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，包括一基板；按照第一方向形成在該基板上的多個陰極；形成在該陰極上的絕緣層；按照第二方向形成在該絕緣層上的多個柵極；形成在至少一個陰極上的多個電子發(fā)射區(qū)域，其中該絕緣層包括一第一絕緣層和部分地形成在該第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層，以及其中至少一個柵極具有臺階部分和連接臺階部分的上、下端部分的傾斜部分。
2.如權(quán)利要求1的電子發(fā)射顯示裝置，其中該第一絕緣層具有所要求的尺寸的第一寬度部分而第二絕緣層具有第二寬度部分，并且其中該第二寬度部分具有比所述的所要求的尺寸的寬度大的寬度。
3.如權(quán)利要求2的電子發(fā)射顯示裝置，其中該第一寬度部分包括穿過該絕緣層形成的柵極孔，并且通過其使至少一個電子發(fā)射部分露出。
4.如權(quán)利要求2的電子發(fā)射顯示裝置，其中該第一絕緣層的深度和該第二絕緣層的深度被確定為使得從電子發(fā)射部分到該第二寬度部分的頂端的第一高度與從該電子發(fā)射部分到該第一寬度部分的頂端的第二高度之比不小于1.5。
5.如權(quán)利要求4的電子發(fā)射顯示裝置，其中該第一絕緣層的深度和該第二絕緣層的深度的總和被確定為使得從該電子發(fā)射部分到該第二寬度部分的頂端的該第一高度不小于4μm。
6.如權(quán)利要求2的電子發(fā)射顯示裝置，其中該臺階部分沿該第一方向形成，并且還包括一沿該第二方向形成的第二臺階部分，其中該沿第一方向形成的臺階部分具有與沿該第二方向形成的第二臺階部分的高度不同的高度。
7.如權(quán)利要求6的電子發(fā)射顯示裝置，其中沿該第一方向形成的臺階部分的高度比沿該第二方向形成的第二臺階部分的高度小。
8.如權(quán)利要求1的電子發(fā)射顯示裝置，其中該臺階部分僅沿該第二方向形成。
9.如權(quán)利要求1的電子發(fā)射顯示裝置，其中該臺階部分和一相對應(yīng)的臺階部分沿至少一個陰極的該第二方向在像素兩端形成。
10.如權(quán)利要求1的電子發(fā)射顯示裝置，其中至少一個電子發(fā)射區(qū)域包括碳基材料、碳納米管材料、石墨材料、鉆石材料、類鉆石碳材料和/或球殼狀碳分子C60材料。
11.一種電子發(fā)射裝置，包括彼此相對且在其間有預(yù)定間隙的第一基板和一第二基板；形成在該第一基板上的多個陰極；形成在該陰極上的絕緣層；形成在該絕緣層上的多個柵極；形成在該陰極上的多個電子發(fā)射區(qū)域；以及形成在該第二基板上以利用該電子發(fā)射區(qū)域發(fā)射的電子顯示圖像的一圖形顯示單元，其中該絕緣層包含有第一絕緣層和部分地形成在該第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層，以及其中柵極具有沿該絕緣層的表面的臺階部分和連接該臺階部分的上、下端部分的傾斜部分。
12.如權(quán)利要求11的電子發(fā)射顯示裝置，其中該圖形顯示單元包括形成在該第二基板上的一陽極以及形成在該陽極的一個表面上的熒光體層。
13.如權(quán)利要求12的電子發(fā)射顯示裝置，其中該陽極具有透明薄膜或金屬薄膜。
14.一種電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，包括在第一基板上按照預(yù)定圖案形成一陰極；在該陰極和該第一基板上印刷非光致抗蝕介電漿料以形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上印刷光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層；按照具有比所要求的柵極孔尺寸大的孔的掩模圖案使該第二絕緣層曝光和顯影以部分地露出該第一絕緣層；在該第一和第二絕緣層上形成一柵極；按照具有所要求的柵極孔尺寸的掩模圖案刻蝕該柵極和該第一和第二絕緣層以形成該柵極孔；以及在柵極孔內(nèi)形成至少一個電子發(fā)射部分。
15.如權(quán)利要求14的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，其中為了部分地露出該第一絕緣層的該第二絕緣層的曝光和顯影在該第二絕緣層內(nèi)沿該陰極的第一方向形成具有比所要求的該柵極孔尺寸大的尺寸的孔，并且在該第一絕緣層內(nèi)沿該陰極的第二方向形成與所要求的尺寸大致相同尺寸的孔。
16.一種電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，包括在第一基板上按照預(yù)定圖案形成陰極；在該陰極和該第一基板上印刷光致抗蝕介電漿料以形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上印刷光致抗蝕漿料；按照具有比所要求的柵極孔尺寸大的孔的掩模圖案使該第一絕緣層曝光和顯影以部分地露出該陰極；在曝光和顯影之后燒結(jié)該第一絕緣層以形成傾斜表面；在該第一絕緣層和該陰極上印刷非光致抗蝕漿料以形第二絕緣層；沿該第二絕緣層的表面形成柵極；按照具有所要求的柵極孔尺寸的掩模圖案刻蝕該柵極和該第一和第二絕緣層以形成該柵極孔；以及在該柵極孔內(nèi)形成至少一個電子發(fā)射部分。
17.如權(quán)利要求16的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，其中在該第一絕緣層和該陰極上印刷該非光致抗蝕漿料以形成第二絕緣層的過程中，該非光致抗蝕介電漿料在該第一絕緣層的上表面和該陰極的上表面以及該第一絕緣層的傾斜表面印刷一深度，以便形成該電子發(fā)射裝置的臺階部分。
18.如權(quán)利要求16的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，其中該非光致抗蝕介電漿料由具有比該光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度大約低50℃的燒結(jié)溫度的材料構(gòu)成。
19.一種電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，包括在第一基板上按照預(yù)定圖案形成陰極；在該陰極和該第一基板上印刷光致抗蝕漿料以形成第一絕緣層；按照具有比所要求的柵極孔尺寸大的孔的掩模圖案使該第一絕緣層曝光和顯影以部分地露出陰極；在該第一絕緣層和該陰極上印刷非光致抗蝕漿料以形成一第二絕緣層；沿該第二絕緣層的表面形成柵極；按照具有所要求的柵極孔尺寸的掩模圖案刻蝕該柵極和該第一和第二絕緣層以形成該柵極孔；以及在該柵極孔內(nèi)形成至少一個電子發(fā)射部分。
20.如權(quán)利要求19的電子發(fā)射顯示裝置的制造方法，其中該非光致抗蝕介電漿料由具有比該光致抗蝕介電漿料的燒結(jié)溫度大約低50℃的燒結(jié)溫度的材料構(gòu)成。
全文摘要
一種電子發(fā)射顯示裝置通過采用形成在厚的絕緣層上的小的柵極孔能夠?qū)﹄娮影l(fā)射區(qū)域發(fā)射的電子進行聚焦。電子發(fā)射裝置包括基板，形成在基板上的陰極，形成在陰極上的絕緣層，形成在絕緣層上的柵極，以及形成在陰極上的電子發(fā)射區(qū)域。在該電子發(fā)射裝置中，絕緣層包括第一絕緣層和部分地形成在第一絕緣層上的至少一個第二絕緣層，并且，柵極具有沿該絕緣層的一個表面的臺階部分以及連接該臺階部分的上、下端部分的傾斜部分。這樣，具有上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置，形成在柵極孔的周圍的柵極的傾斜部分能夠?qū)﹄娮影l(fā)射部分發(fā)射的電子進行聚焦，使得對比度和著色提高，從而在沒有分離的或特殊的聚焦電極的情況下實現(xiàn)高清晰度的圖像。
文檔編號H01J9/02GK1750229SQ20051009136
公開日2006年3月22日 申請日期2005年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月28日
發(fā)明者黃成淵 申請人:三星Sdi株式會社