CN1770379A - 电子发射显示器及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及电子发射显示器及其制造方法。该电子发射显示器包括：具有至少一个电子发射器件的阴极基板；选择性形成在该阴极基板上预定区域中的下隔墙；具有对应于该电子发射器件的图像显示区域的阳极基板；以及选择性形成在面对该阴极基板的该阳极基板上的上隔墙。该下和上隔墙支撑该阴极和阳极基板，且维持该阴极和阳极基板之间的预定间距，且该下和上隔墙包括泡沫玻璃。采用此结构，取代间隔物的该隔墙通过选择性蚀刻泡沫玻璃来形成，且用于支持基板，从而省去了加载该间隔物的工艺。如上所述，制造该电子发射显示器的方法包括用于形成前述元件中的每一个的步骤。

Description

电子发射显示器及其制造方法
技术领域
本发明涉及电子发射显示器及其制造方法，更具体地，涉及电子发射显示器及其制造方法，其中通过选择性蚀刻泡沫玻璃(foam glass)形成代替间隔物(spacer)的隔墙(partition wall)，且该隔墙用于支撑基板，从而省去加载间隔物的工艺。
背景技术
通常，电子发射器件分为热电子阴极型或冷阴极型，其中热电子阴极型和冷阴极型分别采用热电子阴极和冷阴极作为电子发射源。
冷阴极型电子发射器件包括例如场发射器阵列(FEA)、表面传导发射器(SCE)、金属绝缘体金属(MIM)、金属绝缘体半导体(MIS)、弹道电子表面发射(BSE)等的结构。
通过使用这样的电子发射器件，可以实现电子发射显示器、各种背光、用于光刻的电子束等等。在它们之中，电子发射显示器包括提供有电子发射器件以发射电子的阴极基板、以及提供有荧光层的阳极基板，发射的电子与该荧光层碰撞从而发光。在普通电子发射显示器中，阴极基板具有矩阵形状，其中阴极电极与栅极电极相交(intersect)，且多个电子发射器件定义在这些交叉区域中。此外，阳极基板包括荧光层和连接到荧光层的阳极电极，从而阳极电极加速从电子发射器件向形成在阳极基板上的荧光层发射的电子。电子发射显示器选择性驱动相交区域以显示图像。同时，为了使阴极基板和阳极基板以预定距离彼此一致地间隔开，在阴极基板和阳极基板之间提供间隔物。在这方面，当阴极基板和阳极基板在高真空中封装时，间隔物防止归因于内部和外部之间的压力差的变形和损坏。此外，间隔物维持两基板之间一致的间距，从而抑制归因于发射位置的亮度不均匀性。
传统电子发射显示器中，间隔物一个一个地单独形成，或通过丝网印刷法形成。在单独地形成间隔物的方法中，对间隔物施加浆料(paste)，然后间隔物通过布置和安装在基板的预定位置中来被固定。然而，此方法需要施加浆料和布置并加载间隔物的工艺，从而它需要较大的时间周期来制造整个电子发射显示器。此外，因为在布置间隔物中的误差和施加到间隔物的浆料的沾污，基板会被污染。另外，间隔物应准确布置在阳极基板的光屏蔽膜之间，因此需要高精度和非常昂贵的设备。另外，在丝网印刷法中，丝网印刷工艺被重复多次以满足精细节距的需要，且间隔物的最大高度受到限制。
发明内容
因此，本发明的一方面是提供一种电子发射显示器，其中通过选择性蚀刻泡沫玻璃形成代替间隔物的隔墙，且该隔墙用于支持基板。
根据本发明的另一方面，提供一种制造电子发射显示器的方法，该制造工艺通过省去加载间隔物的工艺而简化。
根据本发明的第一方面，电子发射显示器包括：具有至少一个电子发射器件的阴极基板；选择性形成在该阴极基板上预定区域中的下隔墙；具有对应于该电子发射器件的图像显示区域的阳极基板；以及选择性形成在面对该阴极基板的该阳极基板上的上隔墙。该下和上隔墙支持该阳极和阴极基板且维持该阳极和阴极基板之间的预定间隔，该下和上隔墙包括泡沫玻璃。
优选地，该下和上隔墙形成条纹形状。该下和上隔墙彼此相交。该下隔墙具有10μm到40μm的厚度。该上隔墙具有0.5mm到2.5mm的厚度。该电子发射器件包括：发射体(emitter)；连接到该发射体的第一电极；以及与该第一电极绝缘且导致电子从该发射体发射的第二电极。该图像显示区域包括：通过从该电子发射器件发射的电子而发光的荧光层；以及连接到该荧光层的阳极电极。该电子发射显示器还包括用于聚焦从该电子发射器件发射的电子的第三电极。
根据本发明的第二方面，制造电子发射显示器的方法包括步骤：形成具有至少一个电子发射器件的阴极基板；在该阴极基板上选择性形成包括泡沫玻璃的下隔墙；形成面对该阴极基板且在其上具有图像显示区域的阳极基板；在该阳极基板上使用泡沫玻璃选择性形成上隔墙；以及封装具有下隔墙的阴极基板和具有上隔墙的阳极基板，从而该下和上隔墙彼此相交。
优选地，形成该下隔墙的步骤包括：在该阴极基板上施加泡沫玻璃；以及选择性湿蚀刻该泡沫玻璃。形成该上隔墙的步骤包括：在该阳极基板上施加泡沫玻璃；以及选择性湿蚀刻该泡沫玻璃。该方法还包括形成用于聚焦从该电子发射器件发射的电子的第三电极。
根据本发明的第三方面，制造电子发射显示器的方法包括步骤：在第一基板上顺序形成第一电极、绝缘层、以及与该第一电极相交的第二电极；在该第一电极与该第二电极相交的区域中形成孔以暴露该第一电极的一部分；在该绝缘层或该第二电极上选择性形成下隔墙；在该孔中形成连接到该第一电极的发射体；形成面对该第一基板的第二基板；在该第二基板上形成第三电极；在该第三电极上选择性形成上隔墙；在该上隔墙之间形成图像显示区域，从而显示基于从该发射体发射的电子的图像；以及封装具有该下隔墙的该第一基板和具有该上隔墙的该第二基板，从而它们通过该下和上隔墙彼此间隔开，其中该下和上隔墙包括泡沫玻璃。
附图说明
通过结合附图参考下面的详细说明，对本发明更完整的认识和其许多附带优点将变得明显且更加明白，附图中相同的附图标记表示相同或相似的组元，其中：
图1是根据本发明一实施例的电子发射显示器的局部透视图；
图2A是图1的电子发射显示器的平面图；
图2B是沿图2A的I-I线截取的电子发射显示器的剖视图；
图2C示出图2A的电子发射显示器中的电子发射器件；
图3A至3I示出根据本发明一实施例制造电子发射显示器的阴极基板的工艺；以及
图4A至4C示出根据本发明实施例制造电子发射显示器的阳极基板的工艺。
具体实施方式
下文中，将参考附图描述本发明的优选实施例，提供本发明的优选实施例从而使本领域技术人员容易理解。
图1是根据本发明实施例的电子发射显示器的局部透视图；图2A是图1的电子发射显示器的平面图；图2B是沿图2A的I-I线截取的电子发射显示器的剖视图；以及图2C示出图2A的电子发射显示器中的电子发射器件。
参考图1和图2A至2C，根据本发明实施例的电子发射显示器包括：提供有至少一个电子发射器件的阴极基板100；选择性形成在阴极基板100上预定区域中的下隔墙320；形成有与电子发射器件对应的图像显示区域的阳极基板200；以及选择性形成在面对阴极基板100的阳极基板200上的上隔墙340。其中下隔墙320和上隔墙340支撑阴极基板100和阳极基板200。下隔墙320和上隔墙340包括泡沫玻璃。
更详细地，阴极基板100包括背基板110、阴极电极120、绝缘层130、栅极电极140、以及发射体150。此外，下隔墙320布置在阴极基板100上。
至少一个阴极电极120布置在背基板110上，且具有预定形状，例如条纹形状。基板是玻璃或硅基板。特别地，当发射体150通过对光敏碳纳米管(CNT)浆料的背侧曝光来形成时，优选采用透明基板例如玻璃基板。
阴极电极120用于传输来自数据驱动器(未示出)的数据信号或来自扫描驱动器(未示出)的扫描信号到电子发射器件。电子发射器件定义在阴极电极120与栅极电极140相交的区域中。类似于基板110，阴极电极120由透明材料例如铟锡氧化物(ITO)制成。
绝缘层130形成在基板110和阴极电极120上，且将阴极电极120与栅极电极140电绝缘。绝缘层130在阴极电极120与栅极电极140相交的区域中形成有至少一个第一孔132，从而通过第一孔132暴露阴极电极120。
栅极电极140形成在绝缘层130上，具有预定形状，例如条纹形状，且与阴极电极120相交。每个栅极电极140传输来自数据驱动器的数据信号和来自扫描驱动器的扫描信号到像素。栅极电极140由良好导电金属制成，例如选自金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、铝(Al)、铬(Cr)、以及它们的合金中的至少一种。此外，栅极电极140形成有与第一孔132相应的至少一个第二孔142，从而通过第二孔142暴露阴极电极120。
发射体150形成在阴极电极120上且电连接到阴极电极120。优选地，发射体150由下列材料制成：碳纳米管；石墨、金刚石、类金刚石碳或其组合的纳米管；或者硅(Si)或碳化硅(SiC)的纳米线。当通过施加在阴极电极120和栅极电极140之间的电压来形成电场时，发射体150发射电子，从而所发射的电子与对应于发射体150的荧光层230碰撞，因此显示预定图像。
同时，在阴极电极120与栅极电极140相交的区域中，电子发射器件包括阴极电极120、连接到阴极电极120的发射体150、以及驱动电子从发射体150发射的栅极电极140。在此方面，对应于布置为矩阵形状的至少一个电子发射器件，阴极基板100被驱动，阳极基板200提供有对应于电子发射器件定义的图像显示区域。
下隔墙320形成在绝缘层130或栅极电极140上，且具有预定形状，例如条纹形状。此外，下隔墙320由包括泡沫玻璃的材料制成。泡沫玻璃是具有良好物理特性的绝缘材料。例如，泡沫玻璃使用在等离子体显示板(PDP)中从而以低成本形成隔墙。
此外，下隔墙320形成为具有条纹形状或分开的条纹形状，但不限于此。然而，为了防止背基板110或前基板210由于其自重而变形或下陷，条纹形状或类似形状是优选的。
优选地，下隔墙320具有10μm至40μm的厚度。
阳极基板200包括前基板210、阳极电极220、以及荧光层230。此外，上隔墙340布置在阳极基板200上。
阳极电极220形成在前基板210的整个表面上，加速从发射体150向荧光层230发射的电子。优选地，阳极电极220由透明材料例如ITO制成。
荧光层230以预定间隔选择性布置在前基板210上，且由于从发射体150发射的电子与层230的碰撞而发光。优选地，前基板210由透明材料制成。
可选地提供光屏蔽膜240，其以预定间隔布置在荧光层230之间，从而吸收/阻断外部光且防止串扰(close-talk)，以增强对比度。
此外，阳极基板200提供有对应于电子发射器件的图像显示区域。在此方面，图像显示区域包括：荧光层230，其由于从发射体150发射的电子与层230的碰撞而发光；以及连接到荧光层230的阳极电极220。
上隔墙340形成在前基板210上，具有预定形状，例如条纹形状，且与下隔墙320相交。与下隔墙320类似，上隔墙340也形成为具有条纹形状且包括泡沫玻璃。
优选地，上隔墙340具有0.5mm至2.5mm的厚度。
当在高真空中封装阴极基板100和阳极基板200时，下和上隔墙320和340分别防止归因于内部和外部之间的压力差的变形和损坏。此外，下和上隔墙320和340分别维持阴极基板100和阳极基板200之间一致的间隔，从而抑制归因于发射位置的亮度不均匀性。
在电子发射显示器300中，外部电源(未示出)施加正(+)电压到阴极电极120、负(-)电压到栅极电极140、以及正(+)电压到阳极电极220。因此，由于阴极电极120和栅极电极140之间的电压差而在发射体周围形成电场，从而导致发射体150发射电子。发射的电子由于施加到阳极电极220的高电压而与对应的荧光层230碰撞，从而发光且显示预定图像。
栅格电极(未示出)可额外形成在下隔墙320和上隔墙340之间，从而保护电极免于形成电弧(arcing)。
前述电子发射显示器如下制造：形成其上具有至少一个电子发射器件的阴极电极；在阴极基板上使用泡沫玻璃选择性形成下隔墙；形成面对阴极基板且提供有图像显示区域的阳极基板；在阳极基板上使用泡沫玻璃选择性形成上隔墙；以及封装阴极基板的下隔墙和阳极基板的上隔墙，从而使其彼此相交。下面，将参考图3A至4C描述详细的制造工艺。
图3A至3I示出根据本发明一实施例制造电子发射显示器的阴极基板的工艺；图4A至4C示出根据本发明一实施例制造电子发射显示器的阳极基板的工艺。
参考图3A至4C，根据本发明实施例的制造方法包括步骤：在背基板110上顺序形成阴极电极120、绝缘层130、以及与阴极电极120相交的栅极电极140；在阴极电极120与栅极电极140相交的区域中形成第一孔132，从而暴露阴极电极120的一部分；在绝缘层130或栅极电极140上选择性形成下隔墙320；在第一孔132中形成连接到阴极电极120的发射体150；形成面对背基板110的前基板210；在前基板210上形成阳极电极220；在阳极电极220上选择性形成上隔墙340；在上隔墙340之间形成图像显示区域，从而基于从发射体150发射的电子显示图像；以及封装背基板110和前基板210，从而它们通过下隔墙320和上隔墙340彼此间隔开，其中下隔墙320和上隔墙340包括泡沫玻璃。
参考图3A，阴极电极120在基板110上形成为具有预定形状，例如条纹形状。通过被覆、曝光和显影光致抗蚀剂形成蚀刻掩模，且利用该蚀刻掩模实施线构图工艺(line patterning process)，从而形成阴极电极120。
参考图3B，绝缘层130在基板110和阴极电极120上形成为具有预定厚度。在厚膜工艺的情况下，浆料态的绝缘材料通过丝网印刷法施加为具有预定厚度，然后在预定温度下退火。在薄膜工艺的情况下，绝缘层通过化学气相沉积(CVD)而沉积为具有预定厚度。
参考图3C，导电金属通过溅镀法在绝缘层130上沉积为具有预定厚度。栅极电极140由具有良好电导率和容易构图的金属制成，例如选自金(Au)、银(Ag)、铂(Pt)、铝(Al)、铬(Cr)、以及它们的合金中的至少一种。
参考图3D，通过施加、曝光以及显影光致抗蚀剂形成蚀刻掩模，蚀刻栅极电极140和绝缘层130，以暴露阴极电极120的一部分，从而形成具有预定直径的至少一个第一孔132。第一孔132形成在阴极电极120与栅极电极140相交的区域中。然后，通过施加、曝光以及显影光致抗蚀剂形成具有预定形状的蚀刻掩模，通过该蚀刻掩模线构图栅极电极140，从而形成具有预定形状例如条纹形状的栅极电极140。在此方面，栅极电极140在基本与阴极电极120相交的方向上形成在绝缘层130上。
参考图3E，泡沫玻璃320a施加在图3D的结构的整个表面上。
参考图3F，泡沫玻璃320a被选择性湿蚀刻从而形成具有条纹形状的下隔墙320。在此方面，湿蚀刻构图法是优选的，从而最小化由蚀刻工艺引起的污染。
参考图3G，光敏材料例如光致抗蚀剂施加到图3F中示出的所得物的整个表面，然后被构图以形成暴露阴极电极120的一部分的牺牲层170，从而定义电子发射区域。然后，光敏发射材料150a、150b通过丝网印刷法施加到图案化的牺牲层170。然后利用寄生层170作为掩模，背基板110的背面暴露在紫外(UV)线下，从而选择性曝光电子发射材料150a、150b。在此方面，电子发射材料150a、150b的曝露于UV线的部分150a具有负极性(negative polarity)，因此不会溶解在显影剂中。
参考图3H，曝光过的电子发射材料150a被硬化，且根据UV线的强度调节其曝光深度。另一方面，未曝光的电子发射材料150b溶解在显影剂例如丙酮、Na2CO3或NaOH中。优选地，在未曝光的电子发射材料150b溶解的同时，牺牲层170也被溶解。
参考图3I，曝光过的电子发射材料在预定温度下退火，因此形成具有所需高度的发射体150。
通过图3A至3I所示的制造工艺，完整地制造了具有在其上排列为矩阵结构的电子发射器件的阴极基板。
参考图4A，由透明材料制成的阳极电极220例如ITO电极形成在前基板210上。
参考图4B，泡沫玻璃340a施加到阳极电极220，从而形成预定层。
参考图4C，泡沫玻璃340a被选择性湿蚀刻，从而形成具有条纹形状的上隔墙340。然后，选择性形成荧光层230和光屏蔽膜240。
通过图4A至4C所示的制造工艺，完整地制造了提供有对应于电子发射器件的图像显示区域的阳极基板。之后，具有下隔墙的阴极基板和具有上隔墙的阳极基板通过密封材料(未示出)被封装，以致通过下隔墙和上隔墙彼此间隔开，从而完成电子发射显示器。
为了聚焦从电子发射器件发射的电子，前面的制造工艺可额外包括在下隔墙320和上隔墙340之间形成栅格电极。
如上所述，当通过根据本发明实施例的方法制造电子发射显示器时，实施阴极基板制造工艺和阳极基板制造工艺而不需要加载单独的间隔物的工艺，因此提高了用于电子发射显示器的制造工艺产率。此外，封装阴极基板和阳极基板时间隔物被上和下隔墙所取代，因此防止基板被损坏。
前述实施例中，电子发射显示器具有这样的结构：荧光层和连接到荧光层的阳极电极形成在前基板上，但不限于此。供选地，只要从发射体发射的电子可以与前基板的荧光层碰撞，电子发射显示器可以具有各种结构。
如上所述，本发明提供一种电子发射显示器，其采用包括泡沫玻璃的隔墙代替间隔物，从而防止了归因于间隔物的不正常发光，且防止电子积聚在间隔物中。
此外，本发明提供了一种制造电子发射显示器的方法，在该方法中隔墙被用作对间隔物的替换，从而在封装阴极基板和阳极基板时防止基板被损坏，且不需要加载间隔物的单独工艺，从而提高了制造工艺的产率。
虽然已经结合特定的示例性实施例描述了本发明，但是本领域技术人员应明白的是，本发明不限于所公开的实施例，而是，其意在覆盖包括在所附权利要求及其等价物的精神和范围之内的各种修改。
本申请要求享有于2004年9月30日向韩国知识产权局提出序列号为No.2004-78062的申请“电子发射显示器及其制造方法”的优先权，并在此引用其全部内容作为参考。

Claims (15)

1.一种电子发射显示器，包括：
阴极基板，其具有至少一个电子发射器件；
下隔墙，其选择性形成在该阴极基板上预定区域中；
阳极基板，其具有对应于所述至少一个电子发射器件的图像显示区域；以及
上隔墙，其选择性形成在面对该阴极基板的该阳极基板上；
其中该下隔墙和该上隔墙支持该阴极基板和该阳极基板，且维持该阴极基板和该阳极基板之间的预定间隔，且其中该下隔墙和该上隔墙包括泡沫玻璃。
2.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中该下隔墙和该上隔墙形成为具有条纹形状。
3.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中该下隔墙和该上隔墙彼此相交。
4.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中该下隔墙具有10μm至40μm范围的厚度。
5.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中该上隔墙具有0.5mm至2.5mm范围的厚度。
6.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中所述至少一个电子发射器件包括：
发射体；
连接到该发射体的第一电极；以及
第二电极，其与该第一电极绝缘且导致电子从该发射体发射。
7.如权利要求1所述的电子发射显示器，其中该图像显示区域包括：
荧光层，其用于通过从所述至少一个电子发射器件发射的电子来发光；以及
连接到该荧光层的阳极电极。
8.如权利要求1所述的电子发射显示器，还包括用于聚焦从所述至少一个电子发射器件所发射的电子的第三电极。
9.一种制造电子发射显示器的方法，包括步骤：
(a)形成具有至少一个电子发射器件的阴极基板；
(b)在该阴极基板上选择性形成包括泡沫玻璃的下隔墙；
(c)形成面对该阴极基板且在其上具有图像显示区域的阳极基板；
(d)使用泡沫玻璃在该阳极基板上选择性形成上隔墙；以及
(e)封装具有该下隔墙的该阴极基板和具有该上隔墙的该阳极基板，从而该下隔墙和该上隔墙彼此相交。
10.如权利要求9所述的方法，其中步骤(b)包括：
在该阴极基板上施加该泡沫玻璃；以及
选择性湿蚀刻该泡沫玻璃。
11.如权利要求9所述的方法，其中步骤(d)包括：
在该阳极基板上施加该泡沫玻璃；以及
选择性湿蚀刻该泡沫玻璃。
12.如权利要求9所述的方法，还包括形成第三电极以聚焦从所述至少一个电子发射器件发射的电子。
13.一种制造电子发射显示器的方法，包括步骤：
在第一基板上顺序形成第一电极、绝缘层、以及与该第一电极相交的第二电极；
在该第一电极与该第二电极相交的区域中形成孔，从而暴露该第一电极的一部分；
在该绝缘层和该第二电极中的一个上选择性形成下隔墙；
在该孔中形成连接到该第一电极的发射体；
形成面对该第一基板的第二基板；
在该第二基板上形成第三电极；
在该第三电极上选择性形成上隔墙；
在相邻上隔墙之间形成图像显示区域，以基于从该发射体发射的电子显示图像；以及
封装具有该下隔墙的该第一基板和具有该上隔墙的该第二基板，从而该第一基板和该第二基板通过该下隔墙和该上隔墙彼此间隔开；
其中该下隔墙和该上隔墙包括泡沫玻璃。
14.如权利要求13所述的方法，其中该下隔墙和该上隔墙中的至少一个通过选择性湿蚀刻该泡沫玻璃来形成。
15.如权利要求13所述的方法，其中形成该第三电极以聚焦从所述至少一个电子发射器件发射的电子。
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