CN1298011C

CN1298011C - 电子发射装置

Info

Publication number: CN1298011C
Application number: CNB2004100825227A
Authority: CN
Inventors: 李相祚; 李天珪
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2003-11-24
Filing date: 2004-09-20
Publication date: 2007-01-31
Anticipated expiration: 2024-09-20
Also published as: US20050110394A1; KR20050049842A; JP2005158747A; US7274137B2; CN1622267A

Abstract

一种电子发射装置，其中各个像素中的发射器的电子发射被均一地控制。所述电子发射装置包括彼此以预定距离相对的第一和第二基板，和形成在第一基板上的栅电极和阴极电极，并在栅电极和阴极电极间插入绝缘层。电子发射源与各个阴极电极电气连接。电阻层被设置在阴极电极和电子发射源之间，并与所述阴极电极基本处于相同的平面。在第二基板上形成至少一个阳极电极。在阳极电极的表面上设置荧光屏。

Description

电子发射装置

本申请要求申请号为No.2003-0083591，于2003年11月24日在韩国知识产权局递交的韩国专利申请的优先权和权益，其内容在此引作参考。

技术领域

本发明涉及一种电子发射装置，并特别地涉及在电子发射源上形成电阻层以便一致地控制各个像素中电子发射的电子发射装置。

背景技术

通常，电子发射装置分为热阴极用作电子发射源的第一种类型和冷阴极用作电子发射源的第二种类型。在第二种类型的电子发射装置中，存在电场发射器阵列(FEA)型、表面传导发射器(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型、金属-绝缘体-半导体(MIS)型以及弹道电子表面发射(BSE)型。

依赖于其类型，电子发射装置的具体构造不相同，但基本地具有置于真空容器内部的电子发射元件，以及面对真空容器内部的电子发射元件的光发射元件。

通常，FEA型电子发射装置具有前基板和后基板。作为电子发射源的发射器与用于从所述发射器发射电子的阴极电极和栅电极一起被形成在所述后基板上。荧光层与接收用于使电子束加速的高压的阳极电极一起形成在面对所述后基板的前基板的表面上。

FEA类型的电子发射装置通常具备带有三个电极的三极管构造。如图11所示，栅电极3被形成在后基板1上，而绝缘层5被形成在栅电极3上。阴极电极7形成在绝缘层5上并同时与栅电极3相交。在栅电极3和阴极电极7彼此相交的各个相应像素处，在阴极电极7的一侧周缘上形成发射器9。

阳极电极13和荧光层15形成在前基板17面对后基板1的一侧表面上，而栅极11和支柱30被设置在后基板1和前基板17之间以便聚焦从发射器9发出的电子。

当对阴极电极7和栅电极3施加驱动电压时，由两个电极之间的电压差所引起的强电场被施加到发射器9上，并从发射器9发出电子。当数百至数千伏的正(+)电压被施加到阳极电极13上时，朝向前基板17被加速的电子撞击荧光层15以发光。

使用上述构造的电子发射装置，当每个相应像素中发射器9的电子发射被一致控制时，能以提高了的屏幕色纯度正确地表示所需灰度，并且能不变地保持像素间的亮度特性。

可是，使用常规的FEA型电子发射装置，在各个像素中的发射器9形状由于加工差异而被制作成不一致，而这将导致每个相应像素的电子发射的差异。此外，在由于阴极电极7和栅电极3的内电阻产生电压降的像素处，电子发射将变得劣化，从而导致各个像素中的不均匀电子发射。

发明内容

根据本发明，提供一种电子发射装置，其均匀地控制各个像素中发射器的电子发射，以便以提高了的屏幕色纯度正确地表示所需灰度，并且其能以恒定的方式保持像素间的亮度特性。

根据本发明的一个方面，电子发射装置包括彼此之间以预定距离相对的第一和第二基板，和形成在第一基板上的、插入绝缘层的栅电极和阴极电极。电子发射源与相应的阴极电极电气连接。电阻层设置在阴极电极和电子发射源之间，处于与所述阴极电极基本相同的平面。在第二基板上形成至少一个阳极电极。荧光屏被设置在阳极电极的表面上。

根据本发明的另一个方面，所述电子发射装置包括彼此之间以预定距离相对的第一和第二基板，并在所述第一基板上形成至少一个栅电极。在所述栅电极上形成多个阴极电极的同时插入绝缘层。电子发射源与相应的阴极电极电气连接。在阴极电极和电子发射源之间设置电阻层，同时位于与所述阴极电极相同的平面。在第二基板上至少形成一个阳极电极。荧光屏被设置在阳极电极的表面上。

所述电子发射源和电阻层可形成在第一基板上所限定的象素区中的至少两个像素区上，或分别形成在各自的象素区。在后者的情况中，在各个象素区中可将电子发射源分成两个或更多的部分，并且电阻层可敞开电子发射源的至少一侧。

所述阴极电极可以具有主条形阴极，以及通过电阻层与主条形阴极电气连接并同时与所述电子发射源相接触的子阴极。在这种情况下，所述子阴极和电子发射源分别形成在第一基板上限定的各个象素区中。所述电阻层可形成在至少两个象素区上，或分别形成在各个像素区中。处于各个像素区的所述电子发射源被分成两个或更多的部分。

进一步，所述电阻层可形成在除阴极电极和电子发射源区域以外区域的第一基板的整个最顶层表面上。所述电子发射装置可进一步包括以一定距离面对所述电子发射源的对电极，同时所述对电极通过形成在绝缘层中的通孔与栅电极电气连接。

所述电子发射源可用碳基材料或者纳米尺寸材料形成。

附图说明

图1为根据本发明一个实施例的电子发射装置的部分分解透视图；

图2为图1所示电子发射装置的部分截面图，其说明了装置的组合状态；

图3为用于图1中所示电子发射装置的第一基板的平面图；

图4说明了图3中所示第一基板的第一种变化；

图5说明了图3中所示第一基板的第二种变化；

图6至9说明了图3中所示第一基板的第三种变化；

图10说明了图3中所示第一基板的第四种变化；

图11是根据现有技术的FEA型电子发射装置的部分截面图。

具体实施方式

参照图1-3，说明了FEA型电子发射装置。如图所示，所述电子发射装置包括以其间预定距离彼此面对的第一和第二基板2和4，以便形成真空容器。第一基板2具有响应电场形成的电子发射元件。第二基板4产生由来自第一基板2的电子所引起的可见光线，以便显示所需图像。

具体地，栅电极6在第一基板2上以预定方向(以图的Y方向)被条形构图。绝缘层8向内形成在第一基板2的整个表面上并同时覆盖栅电极6。在绝缘层8上沿与栅电极相交的方向(以图的X方向)形成阴极电极10。作为电子发射源的发射器12在绝缘层8上与阴极电极10电气连接。

特别地在本实施例中，电阻层14被设置在阴极电极10和发射器12之间。电阻层14电连接阴极电极10和发射器12，同时恒定地保持阴极电极10和发射器12间的电阻。电阻层14在与阴极电极10基本相同的平面内与阴极电极10的侧面相接触。电阻层14能具有0.01-10¹²Ωcm的特定电阻率。

像素区由栅电极6和阴极电极10彼此相交的区域所限定，并且发射器12和电阻层14可以处于各个像素区。电阻层14敞开发射器12的一侧并同时覆盖其另外三侧。当发射器12的敞开端部置于电阻层14的内部时，能有效地防止像素间的电场干涉。

虽然所述电阻层14可被形成为矩形，但其形状并不限于矩形。发射器12的端部可以与电阻层14的端部齐平，或突出到电阻层14的外部。此外，发射器12的端部可被形成为直线形或者曲线形。

发射器12可用碳基材料形成，如碳纳米管、石墨、类金刚石碳、富勒烯(C₆₀)或其组合。可选地，发射器12可用纳米尺度材料形成，如纳米管、纳米纤维、纳米金属丝或者其组合。发射器12优选地具有0.01-10¹⁰Ωcm的特定电阻率，使其也能提供电阻层。

在第一基板2上形成对电极16，使其在绝缘层8上拉高栅电极6的电场。对电极16通过贯穿绝缘层8形成的通孔8a接触栅电极6，并在阴极电极10之间与发射器12隔开预定距离。对电极16拉高栅电极6处的电场到达发射器12，以便将更强的电场施加到发射器12，进而从发射器12发射电子。

阳极电极18形成在第二基板4面向第一基板2的表面上，并且在阳极电极18的表面上形成具有红色、绿色和蓝色荧光层20和黑色层22的荧光屏24。用透明材料如铟锡氧化物(ITO)形成阳极电极18。可在荧光屏24上形成金属薄膜(未示出)，以通过金属反光效应来增强屏幕亮度。在这种情况下，可以省略透明的阳极电极，并且金属薄膜起到阳极电极的作用。

具有多个孔28a的格网型栅极28位于第一和第二基板2、4之间。栅极28聚焦来自发射器12的电子以提高屏色纯度，和增强阴极电极10和阳极18之间的耐压特性。

下间隔物30被设置在第一基板2和栅极28之间，而上间隔物32被设置在栅极28和第二基板4之间，以便以恒定的方式保持其间的距离。为了绘制简化，在图1中省略了栅极和上下间隔物。

在操作中，对于上述构造的电子发射装置，为栅电极6、阴极电极10、栅极28和阳极电极18施加电压。例如，为栅电极6施加从几伏至几十伏的正(+)电压，而为阴极电极10施加从几伏至几十伏的负(-)电压。为栅极28施加几十至几百伏的正(+)电压，并为阳极电极18施加几百至几千伏的正(+)电压。

由于栅电极6和阴极电极10之间的电压差，在发射器12附近形成电场，并且该电场使得电子从发射器12敞开的端部发出。发出的电子被施加到栅极28的正(+)电压吸引朝向第二基板4。所述电子穿过栅极28的孔28a，并由施加到阳极电极18的高电压加速，从而撞击各自像素中的荧光层20并显示所需图像。

当电子从发射器12敞开的端部发出时，设置在阴极电极10和发射器12之间的电阻层14恒定地保持阴极电极10和发射器12之间的电阻，以便均匀地控制各个像素中发射器12的电子发射。

为了示出电阻层14的功能方面，对于电子从多个像素中的发射器发出的多个电子发射位置，由于各个发射器12的不均匀形状、阴极电极10和栅电极6的内电阻，使得各个电子发射位置处的电子发射可能制作得不均匀。

可是，根据所述示意性实施例，因为电阻层14位于阴极电极10和发射器12之间，并在电阻层14中流过显著的放电电流，而使得在电子发射位置处发生电压降。相应地，由于减少的电子发射，使得栅电极6和阴极电极10之间的电压差被减小。在具有小放电电流的电子发射位置中，电阻层14中不发生电压降，或所述电压降微乎其微。因此，可在后一电子发射位置处产生栅电极6和阴极电极10间的所需电压差。

因此，具有不同放电电流程度的两个电子发射位置之间的电子发射差异被减少，从而增强了每个相应像素的电子发射的一致性。因此，使用根据本发明实施例的电子发射装置，能保持像素间的亮度特性不变，并且用提高了的屏色纯度正确地表示所需灰度。

现在参照图4至10说明用于根据本发明实施例的电子发射装置的第一基板的变化。

图4是第一基板2的第一种变化，其中每个像素区域处的发射器12′被分成两个或多个部分。对于这样的发射器构造，由于电阻层14的特定电阻率和各个发射部分12′，能更加均一地控制每个像素区域中的发射器12′的电子发射。

图5是第一基板2的第二种变化，其中发射器34和电阻层36被形成在至少两个像素区上，如在对应于红色、绿色和蓝色荧光层(未示出)的三个像素区域上。电阻层36敞开发射器34的一侧并同时覆盖其另外三侧。

图6是第一基板2的第三种变化，其中阴极电极38被形成为具有与栅电极6相交的主条形阴极38a、以及通过电阻层40与主阴极电极38a电气连接并同时与发射器12相接触的子阴极38b。主阴极38a、电阻层40和子阴极38b全部被设置在大致同一平面上。

在此变化中，发射器12和子阴极38b单独设置在各自的像素区，并且子阴极38b敞开发射器12的一侧并覆盖其他三侧。

如图6和7所示，电阻层40、40′分别设置在相应像素中对应于子阴极38b。如图8所示，电阻层42可形成在至少两个像素区上，如在对应于红色、绿色和蓝色荧光层(未示出)的三个像素区上。

同样，在第二种变化中，如图9所示，处于各个像素区的发射器12″可被分成两个或多个部分。

图10说明第一基板2的第四种变化，其中电阻层44被形成在第一基板(未示出)除阴极电极38、发射器12和对电极16所在区域以外区域的整个最顶层表面上。在图中，基于具有子阴极38b的第二种变化构造说明这种变化。

所述发射器具有一种构造，其中发射器的三侧被子阴极38b所覆盖，而剩下的一侧由电阻层44所覆盖。假如省略了子阴极38b，则电阻层44覆盖了发射器12全部的四侧。

当电阻层44形成在第一基板2除阴极电极38、发射器12和对电极16所在区域以外区域的整个最顶层表面上时，防止了电子聚集在所述绝缘层(未示出)上，进而以有效的方式减少了由于积聚电子而产生弧光的可能性。尽管电阻层44被形成在第一基板2的整个最顶层表面上时，由于其电阻值，不会引发阴极电极38之间或阴极电极38和对电极16之间的任何短路，并有效地执行其均一控制各个像素中发射器12的电子发射的功能。

虽然已经按照条形图案说明了栅电极6，并且阳极电极18内部地形成在第二基板4的整个表面上，但可选地，也可以将栅电极6内部地形成在第一基板2的整个表面上，而阳极电极18被条形构图同时沿与阴极电极10相交的方向行进。就后者而言，可通过阴极电极和阳极电极彼此相交的区域来限定像素区。

如上所述，使用根据本发明实施例的电子发射装置的构造，设置在阴极电极和发射器之间的电阻层均一地控制每个相应像素中发射器的电子发射。因此，保持像素间的亮度特性恒定，并用提高了的屏色纯度正确地表示所需灰度，进而改善了图像质量。

在上述实施例中，说明了FEA型作为电子发射装置。可是，本发明的电子发射装置不限于FEA型。

尽管在上文已经详细地说明了本发明的示意性实施例，但应当清楚地理解，在此所教导的基本发明构思的一些变化和/或修改仍落在按照权利要求所限定的本发明的精神和范围内，这对于本领域技术人员来讲是显而易见的。

Claims

1.一种电子发射装置，包括：

彼此之间以预定距离相对的第一基板和第二基板；

形成在所述第一基板上的栅电极和阴极电极，并在所述栅电极和所述阴极电极之间插入绝缘层；

与各自阴极电极电气连接的电子发射源；

设置在所述阴极电极和所述电子发射源之间且电连接所述阴极电极和电子发射源的、并与所述阴极电极处于相同平面的电阻层；

至少一个形成在所述第二基板上的阳极电极；和

设置在所述阳极电极的表面上的荧光屏，

其中所述电子发射源和所述电阻层分别形成于在所述第一基板上限定的各自像素区内。

2.根据权利要求1所述的电子发射装置，其中所述电子发射源在各个像素区内被分成两个以上的部分。

3.根据权利要求1所述的电子发射装置，其中所述电阻层围绕所述电子发射源设置并敞开所述电子发射源的至少一侧。

4.根据权利要求1所述的电子发射装置，其中所述阴极电极包括主条形阴极以及通过所述电阻层与所述主条形阴极电气连接并同时与所述电子发射源相接触的子阴极。

5.一种电子发射装置，包括：

彼此之间以预定距离相对的第一基板和第二基板；

形成在所述第一基板上的至少一个栅电极；

形成在所述栅电极上的多个阴极电极，所述栅电极和所述多个阴极电极之间插入一绝缘层；

与各个所述阴极电极电气连接的电子发射源；

至少一个形成在所述第二基板上的阳极电极；和

设置在所述阳极电极的表面上的荧光屏，

6.根据权利要求5所述的电子发射装置，其中所述电子发射源在各个像素区内被分成两个以上的部分。

7.根据权利要求5所述的电子发射装置，其中所述电阻层围绕所述电子发射源设置并敞开所述电子发射源的至少一侧。

8.根据权利要求5所述的电子发射装置，其中所述阴极电极包括主条形阴极以及通过所述电阻层与所述主条形阴极电气连接并同时与所述电子发射源相接触的子阴极。

9.根据权利要求8所述的电子发射装置，其中所述子阴极和所述电子发射源分别形成于在所述第一基板上限定的各自像素区内。

10.根据权利要求9所述的电子发射装置，其中所述电子发射源在各个像素区内被分成两个以上的部分。

11.根据权利要求8所述的电子发射装置，其中所述电阻层被形成在所述第一基板除所述阴极电极和所述电子发射源所在区域以外区域的整个最顶层表面上。

12.根据权利要求5所述的电子发射装置，进一步包括以一定距离面对所述电子发射源并同时通过形成在所述绝缘层中的通孔与所述栅电极电气连接的对电极。

13.根据权利要求5所述的电子发射装置，其中所述电子发射源可用碳基材料或者纳米尺度材料形成。