專利名稱：電子發(fā)射裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置，特別是，本發(fā)明涉及一種驅動電極彼此垂直設置，同時在其間設置絕緣層的電子發(fā)射裝置。
背景技術：
電子發(fā)射裝置通常分為一類采用熱陰極作為電子發(fā)射源，一類采用冷陰極作為電子發(fā)射源。有幾種類型的冷陰極電子發(fā)射裝置，包括場發(fā)射陣列(FEA)裝置，金屬-絕緣體-金屬(MIM)裝置，金屬-絕緣體-半導體(MIS)裝置及表面?zhèn)鲗Оl(fā)射器(SEC)裝置。
FEA電子發(fā)射裝置基于的原理是當具有低功函數(shù)或是高縱橫比(aspectratio)的材料用作電子發(fā)射源時，在真空環(huán)境下給電子發(fā)射源施與電場，電子很容易從電子發(fā)射源中發(fā)出。基于鉬(Mo)或硅(Si)，或是含碳材料如石墨制成的尖頭電極結構已經(jīng)用于形成電子發(fā)射區(qū)。
在FEA電子發(fā)射裝置中，電子發(fā)射區(qū)和用作驅動電極的陰極及柵電極一起形成在第一基板上，以便控制電子發(fā)射。熒光層和陽電極一起形成在第二基板上，以便加速從電子發(fā)射區(qū)向熒光層發(fā)出的電子。絕緣層設置在陰極和柵電極之間，使他們彼此絕緣，并且陰極和柵電極制成條形，彼此垂直。
對于上述結構來說，絕緣層可以形成10微米的微小厚度，以生成微像素。然而，對于具有這樣厚度絕緣層的FEA電子發(fā)射裝置來說，絕緣層的表面粗糙程度有賴于陰極外形。當金屬材料設置在絕緣層表面形成柵電極時，柵電極也具有依賴于絕緣層表面狀態(tài)的粗糙表面。
如上，當柵電極不具有平滑的表面，甚至是粗糙的表面時，在它和陰極交叉區(qū)，裂縫易形成在柵電極的側面邊緣上。裂縫擴展到柵電極的中心，增加柵電極局部的阻抗，甚至引起柵電極損壞。當絕緣層厚度變薄時，這樣的問題變得更加嚴重。

發(fā)明內容
在本發(fā)明的一個示范性實施例中，提供一種具有特定結構的電子發(fā)射裝置，在其上設置絕緣層時，兩個驅動電極設置成彼此垂直，以防止設置在絕緣層上的驅動電極產(chǎn)生裂縫。
在本發(fā)明的一個示范性實施例中，電子發(fā)射裝置包括在基板的一個方向上設置在基板上的第一電極和形成在基板整個表面上并覆蓋第一電極的絕緣層。第二電極設置在絕緣層上，與第一電極垂直。電子發(fā)射區(qū)與第一和第二電極中的一個連接。第一電極的側邊和第二電極的側邊分別彼此交叉，并且第一電極的側邊至少在其上的一個交叉區(qū)相對于第二電極的側邊傾斜。
在第一種情況下，第一電極具有預定寬度，而第二電極在其側邊分別與第一電極側邊交叉區(qū)具有可變寬度部分。
各個第二電極具有第一區(qū)，與第一電極重疊，具有第一寬度；第二區(qū)，設置在第一電極間，具有不同于第一寬度的第二寬度；第三區(qū)域，設置在第一和第二區(qū)之間，具有可變寬度部分。
當?shù)谝粚挾却笥诘诙挾葧r，第二電極的可變寬度部分以105-165°傾斜角和第一電極的側邊分別交叉。比較而言，當?shù)谝粚挾刃∮诘诙挾葧r，第二電極的可變寬度部分以15-75°傾斜角和第一電極的側邊分別交叉。
在第二種情況下，第二電極具有預定寬度，而第一電極在其側邊分別與第二電極側邊交叉區(qū)具有可變寬度部分。
各個第一電極具有第一區(qū)，與第二電極重疊，并且具有第三寬度；第二區(qū)，設置在第二電極之間，具有不同于第三寬度的第四寬度；第三區(qū)，設置在第一和第二區(qū)之間，具有可變寬度部分。
當?shù)谌龑挾却笥诘谒膶挾葧r，第一電極的可變寬度部分以105-165°傾角和第二電極的側邊分別交叉。比較而言，當?shù)谌龑挾刃∮诘谒膶挾葧r，第一電極的可變寬度部分以15-75°傾角和第二電極的側邊分別交叉。
絕緣層的厚度至少是第一電極的厚度的二倍。絕緣層具有小于10微米的厚度。
電子發(fā)射區(qū)設置在第一電極上，第二電極和絕緣層分別有開口部分露出電子發(fā)射區(qū)。絕緣層具有上表面，設置在高于電子發(fā)射區(qū)上表面的平面上。電子發(fā)射區(qū)可以設置在第二電極一側的邊緣上，接觸第二電極。


結合附圖，參照如下詳細的描述，本發(fā)明變得更好理解，由此本發(fā)明更全面的價值及其許多附帶的優(yōu)點也易于顯見，附圖中相同的標號代表相同或類似的元件，其中圖1是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的電子發(fā)射裝置的部分部件分解圖。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的電子發(fā)射裝置的部分截面視圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的電子發(fā)射裝置的部分部件分解圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的電子發(fā)射裝置的部分截面視圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明的第五個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖10是根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖11是根據(jù)本發(fā)明的第七個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
圖12是根據(jù)本發(fā)明的第八個實施例的電子發(fā)射裝置在第一基板上的部分結構的平面圖。
具體實施例方式
如圖1至3所示，根據(jù)本發(fā)明的第一個實施例的電子發(fā)射裝置具有第一和第二基板2和4，彼此相對并彼此隔開。電子發(fā)射的結構形成在第一基板2上，而光發(fā)射的結構形成在第二基板4上，隨電子發(fā)射而發(fā)射可見光線。
第一電極6(下文稱為“陰極”)在第一基板2上制成條形，并且絕緣層8形成在第一基板2的整個表面上，以便覆蓋陰極6。第二電極10(下文稱為“柵電極”)制成條形，設置在絕緣層8上，并垂直于陰極6。
絕緣層8可以通過化學蒸鍍(CVD)-沉淀SiO2形成。絕緣層8的適宜厚度是陰極6厚度的2倍或以上，但是不能超過10微米。當絕緣層8的厚度小于陰極6厚度的2倍時，很難使陰極6和柵電極10彼此充分絕緣。當絕緣層8的厚度超過10微米時，很難形成微像素。然而，絕緣層8的形成和絕緣層8的厚度不局限于如上所述。
絕緣層8的表面粗糙程度有賴于陰極6的外形，而柵電極10的表面粗糙程度有賴于絕緣層8的表面粗糙度。
對于上述結構來說，當陰極6和柵電極10的交叉區(qū)定義為像素區(qū)時，至少一個開口部分12形成在每個像素區(qū)的絕緣層8和柵電極10上，以便露出陰極6的部分表面。電子發(fā)射區(qū)14形成在開口部分12內的陰極6上。絕緣層8的上表面設置在比電子發(fā)射區(qū)上表面高的平面上，這樣以使柵電極10設置在比電子發(fā)射區(qū)14高的平面上。
在圖1-3中，每個象素區(qū)提供四個電子發(fā)射區(qū)14，該發(fā)射區(qū)沿著陰極6的長度方向設置，電子發(fā)射區(qū)14和開口部分12的平面形狀形成圓形。然而，電子發(fā)射區(qū)14的設置不局限于此。
在這個實施例中，電子發(fā)射區(qū)14是由在電場作用下發(fā)射電子的材料形成，如含碳材料和納米材料。電子發(fā)射區(qū)14更適宜用碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石的碳、C60、納米硅線，或者是它們的組合。電子發(fā)射區(qū)14可以通過直接生長、絲網(wǎng)印刷、化學氣相沉積(CVD)或者是濺鍍法等方法形成。
在這個實施例中，陰極6具有預定寬度，然而柵電極10在其側邊和陰極6側邊的交叉區(qū)具有可變寬度部分16。
更確切地講，柵電極包括第一區(qū)101，與陰極重疊，寬度為w1；第二區(qū)102，設置在陰極6之間，寬度為w2，比寬度w1?。坏谌齾^(qū)103，設置在第一和第二區(qū)101和102之間，具有可變寬度部分16。因此，柵電極10的可變寬度部分16以鈍角的傾角(θ1)和陰極6的側邊交叉，如圖3所示。
第三區(qū)103和陰極6的側邊重疊。對于第三區(qū)103來說，由于陰極6具有一定的厚度，該面在縱向上不平，由此柵電極10在第一和第二區(qū)101和102之間形成預定的傾斜面。
對于第三區(qū)103來說，可變寬度部分16擴大了柵電極10的側邊的長度，緩慢地引起柵電極10的傾斜變化。因此，對于根據(jù)本發(fā)明的這個實施例的電子發(fā)射裝置來說，由于有可變寬度部分16，柵電極10的應力集中可以減小到防止陰極10上裂縫的發(fā)生。
柵電極10的可變寬度部分16可以相對于陰極6的側邊以105-165°(θ1)傾角傾斜。這個角度是135°加上或減去30°得到的值。如果傾角不滿足上述范圍，在驅動電子發(fā)射裝置時，施與到每個像素區(qū)的電場會不一致，因此，在陰極6和柵電極10之間發(fā)生校正誤差時，會削弱發(fā)光的一致性。
熒光層18和黑層20形成在與第一基板2相對的第二基板4的表面上，陽電極22用金屬材料如鋁形成在熒光層18和黑層20上。陽電極22接收加速電子束所需的高電壓，朝著第二基板4反射從熒光層18發(fā)射到第一基板2的可見光線，因此增強了屏幕亮度。
陽電極22由透明的導體材料形成，如銦錫氧化物(ITO)。陽電極設置在熒光層和黑層的表面上，與第二基板相對，構圖成多個獨立部分。
密封劑，如密封玻璃料，涂于第一和第二基板2和4的周圍，然后第一和第二基板彼此密封起來。隔離裝置24設置在第一和第二基板2和4之間，支撐著兩個基板，使他們彼此隔開。
對于具有上述結構的電子發(fā)射裝置來說，當給陰極和柵電極6和10施與預定驅動電壓時，在像素區(qū)上電子發(fā)射區(qū)14的周圍形成電場，在兩個電極之間的電壓差超過臨界值的地方，電子從電子發(fā)射區(qū)14發(fā)出。發(fā)出的電子被施與到陽電極22的高電壓所吸引，朝著第二基板4的方向，因此在相應的像素區(qū)與熒光層18碰撞，使熒光層發(fā)光。
對于根據(jù)本發(fā)明這個實施例的電子發(fā)射裝置來說，由于柵電極10具有可變寬度部分16，在柵電極10上產(chǎn)生裂縫得以阻止，因此防止柵電極增大阻抗，并且防止柵電極被損壞。
如圖4所示，對于根據(jù)本發(fā)明的第二個實施例的電子發(fā)射裝置來說，柵電極10’的可變寬度部分16’和陰極6的側邊以銳角的傾角(θ2)彼此交叉。
更確切地說，在這個實施例中，各個柵電極10’包括第一區(qū)101’，與陰極6重疊，寬度為w1’；第二區(qū)102’，設置在陰極6之間，寬度為w2’，比寬度w1大；第三區(qū)103’，設置在第一和第二區(qū)101’和102’之間，具有可變寬度部分16’。
柵電極10’的可變寬度部分16’可以對應于陰極6的側邊以15-75°(θ2)角度傾斜。這個角度是45°加上或減去30°得到的值。如果傾角不滿足上述范圍，在驅動電子發(fā)射裝置時，施與到每個像素區(qū)的電場會不一致，因此，當在陰極6和柵電極10’之間發(fā)生校正誤差時，會削弱發(fā)光的一致性。
作為選擇，可變寬度部分可以在陰極上提供，而不是在柵電極上。
如圖5所示，對于根據(jù)本發(fā)明的第三個實施例的電子發(fā)射裝置來說，柵電極26具有預定寬度，而陰極18在其側邊與柵電極26側邊交叉區(qū)具有可變寬度部分30。
在這個實施例中，各個陰極28包括第一區(qū)281，與柵電極26重疊，寬度為w3；第二區(qū)282，設置在柵電極26之間，寬度為w4，比寬度w3??；第三區(qū)283，設置在第一和第二區(qū)281和282之間，具有可變寬度部分30。
因此，陰極28的可變寬度部分30和柵電極26的側邊以鈍傾角(θ3)彼此交叉。陰極28的可變寬度部分30緩慢引起柵電極26的局部傾斜變化，由于其傾斜變化，減小了柵電極26的應力集中。傾角(θ3)的范圍是105-165°。
如圖6所示，對于根據(jù)本發(fā)明的第四個實施例的電子發(fā)射裝置來說，陰極28’的可變寬度部分30’和柵電極26的側邊以銳角的傾角(θ4)彼此交叉。
更確切地說，在這個實施例中，各個陰極28’包括第一區(qū)281’，與柵電極26重疊，寬度為w3’；第二區(qū)282’，設置在柵電極26之間，寬度為w4’，比寬度w3’大；第三區(qū)283’，設置在第一和第二區(qū)281’和282’之間，具有可變寬度部分30’。傾角(θ4)的范圍是15-75°。
如圖7至9所示，對于根據(jù)本發(fā)明第五個實施例的電子發(fā)射裝置來說，第一電極32(下文稱為“柵電極”)、絕緣層34和第二電極36(下文稱為“陰極”)依次地形成在第一基板2上。柵電極32和陰極36制成條形，彼此垂直。電子發(fā)射區(qū)38設置在陰極36邊緣的一側，而在柵電極32和陰極36交叉的各個區(qū)接觸陰極36。
對于具有上述結構的電子發(fā)射裝置來說，在給柵電極和陰極32和36施與預定驅動電壓時，像素區(qū)上電子發(fā)射區(qū)38的周圍形成電場，像素區(qū)兩個電極間電壓差超過臨界值，電子從電子發(fā)射區(qū)38發(fā)出。發(fā)出的電子被施與給陽電極22的高電壓吸引，朝著第二基板4的方向，因此在相應像素區(qū)與熒光層18碰撞，發(fā)出光。在這個實施例中，柵電極32具有預定寬度，但是，陰極36在其側邊與柵電極32的側邊交叉區(qū)具有可變寬度部分40。
確切地說，各個陰極36包括第一區(qū)361，與柵電極32重疊，寬度為w5；第二區(qū)362，設置在柵電極32之間，寬度為w6，比寬度w5小；第三區(qū)363，設置在第一和第二區(qū)361和362之間，具有可變寬度部分40。
因此，陰極36的可變寬度部分40和柵電極32的側邊以鈍角的傾角(θ5)交叉，如圖9所示。陰極36的可變寬度部分40緩慢引起陰極36的局部傾斜變化，由于其傾斜變化，減小了陰極36的應力集中。傾角(θ5)的范圍是105-165°。
如圖10所示，對于根據(jù)本發(fā)明的第六個實施例的電子發(fā)射裝置來說，陰極36’的可變寬度部分40’和柵電極32的側邊以銳角的傾角(θ6)彼此交叉。
更確切地說，在這個實施例中，各個陰極36’包括第一區(qū)361’，與柵電極32重疊，寬度為w5’；第二區(qū)362’，設置在柵電極32之間，寬度為w6’，比寬度w5’大；第三區(qū)363’，設置在第一和第二區(qū)361’和362’之間，具有可變寬度部分40’。傾角(θ6)的范圍是15°～75°。
如圖11所示，對于根據(jù)本發(fā)明的第七個實施例的電子發(fā)射裝置來說，陰極42具有預定寬度，而柵電極44在其側邊與陰極42側邊交叉區(qū)具有可變寬度部分46。
在這個實施例中，各個柵電極44包括第一區(qū)441，與陰極42重疊，寬度為w7；第二區(qū)442，設置在柵電極42之間，寬度為w8，比寬度w7?。坏谌齾^(qū)443，設置在第一和第二區(qū)441和442之間，具有可變寬度部分46。
因此，柵電極44的可變寬度部分46和陰極42側邊以鈍角的傾角(θ7)彼此交叉。柵電極44可變寬度部分46緩慢地引起陰極42局部傾斜變化，由于其傾斜變化，減小了陰極42的應力集中。傾角(θ7)的范圍是105-165°。
如圖12所示，對于根據(jù)本發(fā)明的第八個實施例的電子發(fā)射裝置來說，柵電極44’的可變寬度部分46’和陰極42側邊以銳角的傾角(θ8)彼此交叉。
更確切地說，在這個實施例中，各個陰極44’包括第一區(qū)441’，與陰極42重疊，寬度為w7’；第二區(qū)442’，設置在柵電極42之間，寬度為w8’，比寬度w7’大；第三區(qū)443’，設置在第一和第二區(qū)441’和442’之間，具有可變寬度部分46’。傾角(θ8)的范圍是15-75°。
如上所述，對于根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置來說，可變寬度部分形成在第一和第二電極的一個上，以防止形成在絕緣層上的第二電極產(chǎn)生裂縫。具有可變寬度部分的電極更具相對較小的電流、低阻抗和低電壓降。
盡管本發(fā)明結合一定的示范性實施例已經(jīng)進行描述，本領域的技術人員會認識到，本發(fā)明不局限于已公開的實施例，而恰恰相反，涉及旨在覆蓋如所附權利要求所述精神和范圍內的各種修改。
權利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，包括第一電極，其在基板的一個方向上設置在該基板上；絕緣層，其設置在該基板的整個表面上，并且覆蓋該第一電極；第二電極，其設置在該絕緣層上，并且垂直于該第一電極；和電子發(fā)射區(qū)，其分別與該第一電極和該第二電極中的一個連接；其中，該第一電極的側邊和該第二電極的側邊分別彼此交叉；并且其中，在該第一電極的該側邊與該第二電極的該側邊交叉的至少一個區(qū)域，該第一電極的該側邊分別相對于該第二電極的該側邊傾斜。
2.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，每個第一電極具有預定的寬度，而每個第二電極在該第一電極的該側邊與該第二電極的該側邊交叉的至少一個區(qū)域具有可變寬度部分。
3.如權利要求2所述的電子發(fā)射裝置，其中，該各個第二電極包括第一區(qū)，其與該第一電極重疊，具有第一寬度；第二區(qū)，其設置在該第一電極之間，具有與該第一寬度不同的第二寬度；和第三區(qū)，其設置在該第一和該第二區(qū)之間，具有可變寬度部分。
4.如權利要求3所述的電子發(fā)射裝置，其中，該第一寬度比該第二寬度大，并且其中該第二電極的該可變寬度部分和該第一電極的該側邊以105°-165°范圍的傾斜角分別彼此交叉。
5.如權利要求3所述的電子發(fā)射裝置，其中，該第一寬度比該第二寬度小，并且其中該第二電極的該可變寬度部分和該第一電極的該側邊以15°-75°范圍的傾斜角分別彼此交叉。
6.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，該第二電極具有預定寬度，并且其中該第一電極在該第一電極的該側邊與該第二電極的該側邊交叉的該區(qū)域具有可變寬度部分。
7.如權利要求6所述的電子發(fā)射裝置，其中，該各個第一電極包括第一區(qū)，其與該第二電極重疊，具有第三寬度；第二區(qū)域，其設置在該第二電極之間，具有與第三寬度不同的第四寬度；和第三區(qū)，設置在該第一和該第二區(qū)之間，具有該可變寬度部分。
8.如權利要求7所述的電子發(fā)射裝置，其中，該第三寬度比該第四寬度大，并且其中該第一電極的該可變寬度部分和該第二電極的該側邊以105°-165°范圍的傾斜角分別彼此交叉。
9.如權利要求7所述的電子發(fā)射裝置，其中，該第三寬度比該第四寬度小，并且其中該第一電極的該可變寬度部分和該第二電極的該側邊以15°-75°范圍的傾斜角分別彼此交叉。
10.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，該絕緣層的厚度至少是該第一電極的該厚度的二倍。
11.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，該絕緣層的厚度小于10微米。
12.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，該電子發(fā)射區(qū)設置在該第一電極上，并且該第二電極和該絕緣層分別具有開口部分露出電子發(fā)射區(qū)。
13.如權利要求12所述的電子發(fā)射裝置，其中，該絕緣層具有布置在比該電子發(fā)射區(qū)的上表面高的平面上的上表面。
14.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，該電子發(fā)射區(qū)設置在該第二電極的一側邊緣上，并接觸該第二電極。
15.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其中，該電子發(fā)射區(qū)的形成材料選自于下述一組材料碳納米管、石墨、納米石墨纖維、金剛石、類金剛石的碳、C60和納米硅線。
16.如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，還包括與該基板相對的對置基板，熒光層設置在該對置基板上，并且至少一個陽電極設置在該熒光層的表面上。
全文摘要
一種電子發(fā)射裝置，包括在基板方向上設置在基板上的第一電極，和設置在基板表面并覆蓋整個第一電極的絕緣層。第二電極設置在絕緣層上并且垂直于第一電極。電子發(fā)射區(qū)與第一和第二電極中的一個連接。第一電極的側邊和第二電極的側邊分別彼此交叉。
文檔編號H01J29/02GK1801424SQ200510126969
公開日2006年7月12日 申請日期2005年11月29日 優(yōu)先權日2004年11月30日
發(fā)明者李炳坤, 李相祚, 全祥皓, 安商爀, 洪秀奉, 李天珪 申請人:三星Sdi株式會社