CN1722352A - 电子发射装置和防止静电电荷积聚的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种具有导电层的电子发射装置，该导电层用于防止在该装置的绝缘层上积聚静电荷，该装置不需独立的驱动电路。该装置包括阴极电极，该阴极电极形成于基板上且通过形成于阴极电极上的绝缘层与栅极电极分开。阴极和栅极电极的交点形成显示区域，而在易受静电荷积聚影响的绝缘层的非显示区形成导电层，平行于阴极或栅极电极，一般通过绝缘层与这些电极分开。在装置的真空室外，导电层电连接于它们对应的电极。由此形成和连接的导电层将装置内部绝缘层上的静电荷释放至外部电路。

Description

电子发射装置和防止静电电荷积聚的方法

技术领域

本发明涉及一种电子发射装置，且更具体地涉及一种电子发射装置，其具有用于防止静电电荷在绝缘层上积聚的电极结构。

背景技术

一般地，电子发射装置分为其中使用热阴极作为电子发射源的第一类型，和其中使用冷阴极作为电子发射源的第二类型。冷阴极电子发射装置又包括场发射器阵列(FEA)装置、表面传导发射器(SCE)装置、金属-绝缘体-金属(MIM)装置、金属-绝缘体-半导体(MIS)装置和弹道电子表面发射器(BSE)装置。

依据它们特定的类型电子发射装置可以具有不同的结构。但是，大多数类型包括两个基板，其通过某些形式的隔离物分开，且在该两个基板之间的空间中形成真空室。在基板之一形成具有驱动电极的电子发射结构来发射电子。在另一基板上形成磷光层和电子加速电极来发射光和显示期望的图像。通常用两个彼此垂直设置的电极形成驱动电极。

通过由众所周知的矩阵寻址(matrix address)技术运行驱动电极来控制电子发射的速率。在第一和第二电极之间形成绝缘层来从彼此电绝缘两者。具有电子发射结构的基板以及具有磷光层的基板通常彼此平行，两基板之间有一距离。诸如玻璃料的密封材料用于将基板彼此密封来形成真空室。如此形成的真空室分为显示区和非显示区。

在具有以上传统结构的电子发射装置中，在显示区的绝缘层通常用一个或两个电极覆盖。另一方面，被玻璃料涂布的密封线周围的非显示区中的绝缘层没有被电极覆盖，而是暴露于室内的真空。作为该结构的结果，在传统电子发射装置的绝缘层上在非显示区中积聚静电荷且导致装置故障，诸如不正常运行、电弧和跳火。

为了防止这些问题，U.S.Patent No.5929560公开了一种场发射显示装置，其中在非显示区中在绝缘层上形成离子屏蔽层来防止绝缘层上积聚静电荷。离子屏蔽层是一电极层，防止静电荷在非显示区中在绝缘层上积聚，其中将独立来自设置于显示区的电极的电压提供该电极层。

在传统技术中，包括以上说明的离子屏蔽技术，因为离子屏蔽层从一IC接受其驱动电压，该IC不同于用于驱动发射电极的IC，增加了结构元件的数量且因此增加了制造的成本。

发明内容

在本发明的一示范性实施例中，提供有一种电子发射装置，其防止静电荷在绝缘层上积聚，而不引入独立的驱动IC。

在本发明的实施例中，电子发射装置包括：第一电极，形成于基板上，具有预定的图案；和绝缘层，形成于基板上且覆盖第一电极。第二电极形成于绝缘层上，具有预定的图案。至少两个导电层形成于绝缘层的周边，平行于第一电极，且部分覆盖绝缘层。导电层电连接于第一电极。

导电层与第一电极一对一相应。各自的导电层电连接于相应的第一电极。

第一电极具有暴露于绝缘层外部的端部分，且导电层接触绝缘层的侧面和第一电极的顶表面。

电子发射装置还包括电子发射区，电连接于第一和第二电极之一。

第二电极和绝缘层具有部分暴露第一电极的开口部分，且在第一电极上开口部分内形成电子发射区。电子发射区接触第二电极。

在本发明的另一示范性实施例中，电子发射装置包括：第一和第二基板，彼此面对；和第一电极，形成于第一基板上，具有预定图案。绝缘层形成于第一基板上且覆盖第一电极。第二电极形成于绝缘层上，具有预定图案。至少两个导电层形成于绝缘层的周边上，平行于第一电极且部分覆盖绝缘层。导电层电连接于第一电极。至少一第三电极形成于第二基板上。磷光层形成于第三电极的表面上。

附图说明

图1是简化透视图，显示依据本发明构建的电子发射装置的一实施例的部分。

图2是依据本发明构建的电子发射装置的一实施例的部分横截面图的简化图。

图3是简化透视图，显示依据本发明构建的电子发射装置的第二实施例的部分。

具体实施方式

如图1所见，在一实施例中，电子发射装置100包括彼此平行的第一基板2和第二基板4。通过密封构件20将基板2、4彼此贴附组装基板2、4，在基板2、4之间留下距离。基板2、4之间的内空间被抽空来成为部分真空状态，因此产生基板之间的真空室。

作为第一电极组，在第一基板2上以条的图案形成一些阴极电极6。阴极电极6的条彼此分开且，例如沿图1的y轴形成。绝缘层8形成于第一基板2的表面上，覆盖阴极电极6。作为第二电极组，在绝缘层8上以另一条的图案形成一些栅极电极10。栅极电极10的条彼此分开且沿垂直于阴极电极6条的方向的方向延伸。例如，如果阴极电极6沿图1的y轴延伸，则栅极电极10沿同一图中的x轴延伸。阴极电极6和栅极电极10交叉的区域被称为像素区。基板2上像素区所处的、且由此电子发射区所基本实现的区域被称为显示区。非显示区可能不对应于显示区。在某些实施例中，非显示区可以对应于接近真空室的边缘和周边的区域，两个基板在这些区域贴附在一起。

导电层22覆盖部分绝缘层8且电连接于真空室外部的阴极电极6。在一实施例中，一些导电层22可以形成于非显示区中的部分绝缘层8上。例如，可以以条的形式在绝缘层8上形成导电层22，沿垂直于栅极电极10的方向延伸。在某些实施例中，导电层22的条接近真空室的内边界停止且不到达栅极电极10。在该实施例中，导电层22可以平行于阴极电极6，沿阴极电极6且在阴极电极6之上延伸，其中阴极电极在绝缘层8之下延伸而导电层22在绝缘层8之上延伸。可以在导电层22和阴极电极6之间有一对一的对应。

最关心静电荷积聚的区域是非显示区。某些非显示区可以位于接近真空室的周边，那里可能暴露绝缘层8且可能积聚电荷而没有机会通过金属或其它导电材料放电。结果，在某些实施例中，导电层22可以不沿阴极电极6的整体长度延伸。图1中所示的导电层22仅部分地延伸入真空室且一般保持接近室的内周。

红、绿和蓝磷光层14设置于第二基板4的表面上，第二基板4面对第一基板2，两基板之间有一距离。黑色层16位于磷光层14之间来提高屏幕对比度。作为第三组电极，通过沉积导电层，例如基于铝的金属层，在磷光层14和黑色层16上形成阳极电极18。阳极电极18连接到加速电子束所需的高电压且通过产生金属背效应提高由磷光层14产生的屏幕亮度。

图2是图1的电子发射装置100在这些图的yz平面沿阴极电极6并横跨栅极电极10所切的横截面图。如图2所见，在每个像素区中，形成一个或多个孔或井，称为栅极井8a、10a。栅极井始于栅极电极10且终于绝缘层8，因此相应于栅极电极10中的井的部分称为10a，或相应于绝缘层8中的部分称为8a。栅极井8a、10a能够部分暴露阴极电极6。

电子发射区12可以形成于栅极井8a、10a内的阴极电极6上。在一实施例中，电子发射区12可以包括一种施加电场后能够发射电子的材料。例如，电子发射区12可以用碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线、这些材料的合成物等材料形成。电子发射层12的形成可以通过直接生长、丝网印刷、化学气相沉积、溅射或相似工艺实现。同样如图2所见，导电层22的端部分被延伸至密封构件20的外部，该导电层22扩展于绝缘层8的侧面和阴极电极6的顶表面，在那里导电层22接触阴极电极6。

当驱动电压施加于阴极电极6和栅极电极10时，由于阴极电极6和栅极电极10之间的电压差在电子发射区12周围形成电场。在由此产生的电场的影响下从电子发射区12发射电子。阳极电极18可以连接到加速电子束所需的高的正电压，该电子束产生于发射区12中。通过阳极产生的电子的加速和金属背效应都提高了屏幕亮度。

在另一实施例中，阳极电极18可以用诸如氧化铟锡(ITO)的透明导电材料取代金属材料形成。在该实施例中，首先阳极电极(未显示)用透明导电材料形成于第二基板4上，然后磷光层14和黑色层16形成于阳极电极上。如果需要，在某些实施例中，金属层可以形成于磷光层14和黑色层16上来增加屏幕亮度。阳极电极18可以形成于第二基板4的整个表面上。在其它实施例中，阳极电极18可以依据预定的图案仅形成于部分第二基板4上。

在电子发射装置100中的导电层22可以用于防止静电荷积聚于非显示区中的绝缘层8的部分上。导电层22覆盖非显示区密封构件内、接近真空室的内边界的绝缘层8的部分，以防止在电子发射装置的驱动期间产生的静电荷积聚于绝缘层8上。因为导电层22电连接于阴极电极6，所以导电层22被阴极电极6的驱动IC驱动和控制。因此，在电子发射装置100的该实施例中，可以用基本电极驱动IC一起驱动阴极电极6和导电层22。

在一实施例中，导电层22可以通过在绝缘层8上沉积导电层且构图该导电层与栅极电极10一起形成。

图3是本发明的电子发射装置的另一实施例200的部分透视图。

如图3所见，一些栅极电极24排列于第一基板2上，在栅极电极24之间具有距离，以平行条沉积或形成栅极电极24。绝缘层8形成于栅极电极24之上第一基板2的整个表面上。绝缘层8覆盖栅极电极24。一些阴极电极26彼此分开地形成于绝缘层8上。以垂直于栅极电极24条的平行条沉积或形成阴极电极26。电子发射区28形成于阴极电极26的一侧或边缘上。电子发射区28在形成于阴极电极26的一边上的井、凹陷、缺口、凹痕、凹点或中空部分26a中形成。

在如图3所示的电子发射装置200的实施例中，导电层30形成或设置于非显示区中的绝缘层8的部分之上。导电层30可以覆盖非显示区中的绝缘层8。导电层30帮助防止在绝缘层8上的静电荷积聚。导电层30在一侧延伸至密封构件20的内壁，穿过密封构件20，且延伸至密封构件20的另一侧上的真空室的外部，在这里导电层30电连接于栅极电极24，其形成或设置于绝缘层8之下。因此，可以通过栅极电极24的驱动IC驱动导电层30。在某些实施例中，可以为栅极电极24使用独立的驱动IC。

如上说明，导电层30和栅极电极24之间的连接防止静电荷在绝缘层8上积聚。这又可以帮助防止与静电荷的积聚有关的问题，诸如装置不正常、电弧和跳火。

该电子发射装置和防止静电荷积聚的方法可以用于任何电子发射装置，包括例如FEA装置、SCE装置、MIM装置、MIS装置、BSE装置等。

虽然，前面描述了本发明的示范性实施例，但是应当理解这里所传达的本发明的基本构思的许多变化和修改将落在由权利要求所界定的本发明的精神和范围内。

Claims (20)

1.一种电子发射装置，包括：

第一电极，形成于基板上，具有第一图案；

绝缘层，形成于所述基板上，所述绝缘层覆盖所述第一电极；

第二电极，形成于所述绝缘层上，具有第二图案；和

至少两个导电层，形成于所述绝缘层的周边，平行于所述第一电极，所述导电层在周边之内部分地覆盖所述绝缘层，且在周边之外接触相应的第一电极。

2.如权利要求1所述的电子发射装置，其中所述导电层与所述第一电极一对一相应。

3.如权利要求2所述的电子发射装置，其中所述导电层电连接于相应的第一电极。

4.如权利要求1所述的电子发射装置，其中所述第一电极延伸超出所述绝缘层且在所述绝缘层的外边缘接触所述导电层。

5.如权利要求1所述的电子发射装置，还包括电子发射区，其电连接于所述第一电极或所述第二电极。

6.如权利要求5所述的电子发射装置，其中所述第二电极和所述绝缘层具有部分暴露所述第一电极的井，且其中所述电子发射区形成在所述井内的第一电极上。

7.如权利要求5所述的电子发射装置，其中所述电子发射区接触所述第二电极。

8.如权利要求5所述的电子发射装置，其中所述电子发射区用从包括碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀和硅纳米线的组选择的材料形成。

9.一种电子发射装置，包括：

第一和第二基板，彼此面对；

第一电极，形成于所述第一基板上，具有图案；

绝缘层，形成于所述第一基板上且覆盖所述第一电极；

第二电极，形成于所述绝缘层上，具有图案；

至少两个导电层，形成于所述绝缘层的周边内，平行于所述第一电极，且部分覆盖所述绝缘层。所述导电层在所述绝缘层的外边缘电连接于所述第一电极；

至少一第三电极，形成于所述第二基板上；和

磷光层，形成于所述第三电极的表面上。

10.如权利要求9所述的电子发射装置，其中所述导电层与所述第一电极一对一相应，且其中所述导电层电连接于相应的第一电极。

11.如权利要求9所述的电子发射装置，其中所述第一电极延伸超出所述绝缘层且在所述绝缘层的外边缘接触所述导电层。

12.如权利要求9所述的电子发射装置，还包括电子发射区，其电连接于所述第一电极和所述第二电极之一。

13.如权利要求1所述的电子发射装置，其中所述第一图案包括平行条，且其中所述第二图案包括垂直于所述第一图案的条的平行条。

14.一种电子发射装置，包括：

第一基板；

第二基板，面对所述第一基板且在所述第一和第二基板之间形成一室，其中在所述室中产生部分真空；

至少一个第一电极，形成于所述第一基板上；

绝缘层，形成于所述第一基板上，所述绝缘层覆盖所述第一电极；

至少一个第二电极，形成于所述绝缘层上；和

导电层，平行于所述第一电极形成，所述导电层部分覆盖所述绝缘层，且所述导电层在所述室的外部、在所述室的周边电连接于所述第一电极。

15.一种防止在电子发射装置中静电荷积聚的方法，所述电子发射装置具有形成于第一基板上的第一和第二电极和形成在所述第一或第二电极上的电子发射区，所述第一和第二电极被其间的绝缘层分开，所述第一和第二电极的交点形成像素区域，所述电子发射区适于在所述第一和第二电极建立的电势的影响下发射电子；所述电子发射装置还具有相对于所述第一基板的第二基板，所述两个基板形成封闭的室，所述室在内部包含部分真空；所述方法包括：

在所述绝缘层上形成导电层，其平行于所述第一电极或者所述第二电极，其中所述导电层通过所述绝缘层与相应的平行电极分开；

延伸所述导电层至所述室的外部；

沿所述室外部的所述绝缘层的边缘，将所述导电层电连接到相应的平行电极；

通过导电层将形成于所述绝缘层的非像素区上的静电荷释放至所述室的外部。

16.如权利要求15所述的方法，还包括：

通过同一电路驱动所述导电层和所述相应的平行电极。

17.如权利要求15所述的方法，其中所述导电层接近所述室的内边界形成。

18.如权利要求15所述的方法，其中以条的图案形成所述第一和第二电极，所述第一电极条垂直于所述第二电极条延伸。

19.如权利要求17所述的方法，其中以平行于所述第一电极的部分条形成所述导电层，所述部分条从所述室的周边部分地向内延伸。

20.如权利要求17所述的方法，其中以平行于所述第二电极的部分条形成所述导电层，所述部分条从所述室的周边部分地向内延伸。