CN1841636A - 电子发射装置和电子发射显示装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种电子发射装置，包括在基板上形成的用于发射电子的电子发射区，用于控制电子发射的驱动电极，和与驱动电极电绝缘的聚焦电极。驱动电极具有用于引起电子从电子发射区发射的有效部分，和与有效部分电连接的第一电压施加部分。聚焦电极具有用于将从电子发射区发射的电子聚焦的聚焦部分，和与聚焦部分电连接的第二电压施加部分。有限部分和聚焦部分彼此设置在不同的平面中，第一电压施加部分和第二电压施加部分不重叠。

Description

电子发射装置和电子发射显示装置
技术领域
本发明涉及电子发射装置和具有该电子发射装置的电子发射显示装置，并具体涉及减小寄生电容器电容的电子发射装置，以及具有该电子发射装置的电子发射显示装置。
背景技术
通常，电子发射装置具有在施加预定的驱动信号时发射电子的电子发射源，从而可用于利用所发射的电子工作的多种装置。例如，电子发射显示装置使用电子发射装置显示所需的屏幕图像。
将电子发射装置分成使用热阴极作为电子发射源的第一种类型，和使用冷阴极作为电子发射源的第二种类型。
在第二种电子发射装置中，已知有场发射体阵列(FEA)型，表面传导发射体(SCE)型，金属-绝缘体-金属(MIM)型和金属-绝缘体-半导体(MIS)型。
这种电子发射装置可设有用于控制电子从电子发射源的发射的驱动电极，和用于将电子发射源发射的电子聚焦的聚焦电极。
在彼此分隔一定距离的聚焦电极和驱动电极的重叠区域形成具有相对较高电容的寄生电容器。该寄生电容器可使施加给驱动电极的驱动信号发生延迟，或者引起其他信号失真。
当使用这种具有相对较高电容的寄生电容器的电子发射装置构成电子发射显示装置时，因信号失真会导致电子发射显示装置的显示质量下降。
发明内容
本发明的多个实施例提供一种电子发射装置，其降低驱动电极和聚焦电极间寄生电容器的电容，从而防止信号延迟；并提供具有该电子发射装置的电子发射显示装置，以显示质量提高的所需屏幕图像。
根据本发明一个方面，一种电子发射装置包括在基板上形成的用于发射电子的电子发射区，用于控制电子发射的驱动电极，和与驱动电极电绝缘的聚焦电极。驱动电极具有引起电子从电子发射区发射的有效部分，和与该有效部分电连接的第一电压施加部分。聚焦电极具有使从电子发射区发射的电子聚焦的聚焦部分，和与所述聚焦部分电连接的第二电压施加部分。所述有效部分和聚焦部分设置在彼此不同的平面中，且第一电压施加部分和第二电压施加部分不重叠。
所述有效部分和第一电压施加部分处于彼此不同的平面中，且第一电压施加部分和第二电压施加部分设置在相同平面中，但彼此分隔一定距离。或者，有效部分和第一电压施加部分可以设置在相同平面中，而聚焦部分和第二电压施加部分可设置在与有效部分和第一电压施加部分不同的平面中。
在一个实施例中，第一和第二电压施加部分彼此相对地设置，且电子发射区设置在它们之间。
在一个实施例中，所述有效部分具有多个分离地形成的、与基板上限定的单位像素区相对应的有效部分段，并且第一电压施加部分与多个有效部分段电连接。所述聚焦部分具有多个分离地形成的、与单位像素区相对应的聚焦部分段，并且第二电压施加部分与多个聚焦部分段电连接。多个有效部分段分别与多个聚焦部分段中相应的聚焦部分段相对应地形成。
根据本发明另一方面，电子发射显示装置包括荧光物质层和阳极以及电子发射装置。
利用根据这些实施例的电子发射装置，可改进电极形状，从而最小化或减小电极的重叠区域，因而，可降低电极之间寄生电容器的电容。利用具有根据本发明的电子发射装置的电子发射显示装置，可最小化或减小信号延迟，并提高屏幕图像质量。
附图说明
通过参照附图详细描述本发明的实施例，本发明的上述和其他方面将更加显而易见，其中：
图1为根据本发明一实施例的电子发射显示装置的部分分解透视图；
图2为图1中所示的电子发射显示装置的部分剖面图；
图3为图1中所示的电子发射显示装置的部分平面图；以及
图4为根据本发明另一实施例的电子发射装置的部分透视图。
具体实施方式
下面将参照附图更充分地描述本发明，在附图中表示出本发明的实施例。
图1为根据本发明一个实施例的电子发射显示装置的部分分解透视图，图2为图1中所示的电子发射显示装置的部分剖面图。图3为图1中所示的电子发射显示装置的部分平面图。
如图1-3中所示，根据本发明一个实施例的电子发射显示装置包括彼此平行设置且分隔预定距离的第一基板2和第二基板4。在第一基板2处设置电子发射结构，在第二基板4处设置光发射结构，由电子导致发射可见光线，用于发光或显示。
阴极6在第一基板2上沿图1中y轴的方向取向，且第一绝缘层8形成在第一基板2的整个表面上，覆盖阴极6。
在第一基板2上限定的单位像素(子像素)区处，在第一绝缘层8上分离地设置栅极10的有效部分101。在本实施例中，栅极10的有效部分101分别处于各自的单位像素区。不过，本发明不限于此，有效部分还可以扩展到多个单位像素区上。
在阴极6上每个单位像素区处形成一个或多个电子发射区12，并在第一绝缘层8和栅极10的有效部分101中形成与各电子发射区12相对应的开口部分14，同时暴露出电子发射区12。
用在施加电场时发射电子的材料，如碳质材料或纳米(nm)尺寸材料形成电子发射区12。可由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、金刚石状碳、C60、硅纳米丝或其组合，通过丝网印刷、直接生长、化学汽相沉积或溅射，形成电子发射区12。
在附图中将电子发射区12表示成圆形形状，并且在各单位像素区处沿阴极6的长度方向线性地排列。不过，电子发射区12的平面形状、每个单位像素的电子发射区12的数量以及排列不限于所示出的，而可以通过多种方式改变。
第二绝缘层16形成在第一绝缘层8上，覆盖栅极10的有效部分101，并在第二绝缘层16上形成栅极10的第一电压施加部分102和聚焦电极18。
沿有效部分101的与阴极6垂直的边缘(沿附图中的x轴方向)形成第一电压施加部分102。第一电压施加部分102与有效部分101电连接，以向其施加驱动电压。为此，有效部分101与电压施加部分102通过在第二绝缘层16处每个重叠区域形成的通孔20彼此电连接。
在第一基板2上限定的各单位像素处，聚焦电极18具有用于将从电子发射区12发射的电子聚焦的聚焦部分181，和沿着聚焦部分181的与阴极6垂直的边缘形成且与聚焦部分181相连的第二电压施加部分182。在本实施例中，在各单位像素区域处分离地形成聚焦电极18的聚焦部分181。不过，本发明不限于此，一个聚焦部分还可以扩展到多个单位像素区上。
在第二绝缘层16和聚焦部分181处形成开口部分22，使电子束能够通过。例如，在各单位像素处一个接一个地设置开口部分22，共同地将在每个单位像素处发射的电子聚焦。
栅极10的第一电压施加部分102和聚焦电极18的第二电压施加部分182彼此平行地延伸，电子发射区12置于它们之间。即，栅极10的第一电压施加部分102沿附图的x轴方向设置在单位像素阵列的一个边缘，聚焦电极18的第二电压施加部分182设置在其相对的边缘。由此，在第二绝缘层16上，聚焦电极18的聚焦部分181和第二电压施加部分182与栅极10的电压施加部分102分隔，从而避免电短路。
在本实施例中，栅极10的有效部分101与聚焦电极18的聚焦部分181重叠，但在不同平面中延伸。相反，栅极10的第一电压施加部分102和聚焦电极18的第二电压施加部分182在相同平面中延伸，但设置成彼此移位，从而它们不重叠。
在本实施例中，主要负责引起电子发射的有效部分101，与主要负责将电子聚焦的聚焦部分181重叠。相反，仅略微地用于发射或聚焦电子的第一电压施加部分102和第二电压施加部分182，不重叠。由此，可最小化或减小栅极10与聚焦电极18的重叠区域。在本实施例中，通过最小化或减小栅极10与聚焦电极18的重叠区域，可有效地减小寄生电容器的电容。
在第二基板4的面对第一基板2的表面上形成红色、绿色和蓝色荧光物质层24，同时这些荧光物质层彼此分隔一定距离，并且在各荧光物质层24之间设置黑色层26，以提高屏幕对比度。
用诸如铝(Al)的金属材料在荧光物质层24和黑色层26上形成阳极28。阳极28从外部接收用于加速电子束所需的电压，并且将荧光物质层24向第一基板2辐射出的可见光线朝向第二基板4反射，从而增加屏幕亮度。
可由透明导电层如氧化铟锡(ITO)取代金属层，形成阳极。在此情形中，阳极设置在荧光物质层和黑色层的面对第二基板的表面上。可将阳极图案化成具有多个分离的部分。
在第一基板2与第二基板4之间设置间隔物30，并使用密封剂如玻璃粉，将第一基板2与第二基板4的外围彼此密封。排空第一基板2与第二基板4之间的内部空间，使其处于真空状态，从而构造电子发射显示装置。与设有黑色层26的非光发射区相对应地设置间隔物30。
通过由外部向阴极6、栅极10、聚焦电极18和阳极28施加预定电压来操作上述结构的电子发射显示装置。例如，将扫描信号电压施加给阴极6和栅极10中的任何一个，并将数据信号电压施加给另一电极。将几伏到数十伏的负(-)电压施加给聚焦电极18，将数百到数千伏的正(+)电压施加给阳极28。
因而，在阴极6与栅极10之间的电压差超过阈值电压的单位像素处，在电子发射区12周围形成电场，并从电子发射区12发射电子。所发射的电子被聚焦，通过聚焦电极18，并且被施加给阳极28的高压所吸引，从而碰撞荧光物质层24，使其发光。
如上所述，对于根据本发明该实施例的电子发射装置，减小栅极10与聚焦电极18的重叠区域，从而可有效地降低栅极10与聚焦电极18之间寄生电容器的电容。因此，利用根据本发明该实施例的电子发射显示装置，可减小或防止信号延迟，从而可提高屏幕图像质量。
在本实施例中，在第一基板上形成的电子发射区和驱动电极构成用于发射电子的电子发射装置，并且使用该电子发射装置构成电子发射显示装置。不过，根据本发明的电子发射装置可用于制造多种装置。
图4为根据本发明另一实施例的电子发射装置的部分透视图。
如图4中所示，对于根据本实施例的电子发射装置，在第一基板52上形成阴极56，第一绝缘层58形成在第一基板52上并覆盖阴极56。栅极60的有效部分601和栅极60的第一电压施加部分602形成在第一绝缘层58上。在本实施例中，有效部分601分离地设置在各单位像素处，并且第一电压施加部分602沿附图的x轴方向取向。栅极60形成为梳形，不过本发明不限于此。
第二绝缘层66覆盖栅极60，并在第二绝缘层66上形成聚焦电极68的聚焦部分681和第二电压施加部分682。在本实施例中，聚焦部分681分离地设置在各单位像素处，并且第二电压施加部分682沿附图的x轴方向取向。即，聚焦电极68形成为梳形，不过本发明不限于此。
当从平面侧观察时，栅极60的第一电压施加部分602和聚焦电极68的第二电压施加部分682彼此平行地设置，电子发射区62置于它们之间。从而，第一电压施加部分602与第二电压施加部分682彼此不重叠。因而，可最小化或减小栅极60与聚焦电极68的重叠区域。在本实施例中，栅极60的有效部分601和第一电压施加部分602处于相同平面，从而可按照一种简单的方式形成栅极60。
对于根据前面实施例的结构，栅极具有有效部分和第一电压施加部分。不过，本发明不限于此，而可以作出改变，只要用于控制电子从电子发射区发射的驱动电极中的任何一个具有有效部分和第一电压施加部分即可。
本发明可使用多种结构来使驱动电极与聚焦电极的对电子的发射或聚焦不会有很大作用的部分的重叠最小。
尽管上面详细描述了本发明的实施例，显然应当理解的是，本领域技术人员易于想到的此处基本发明概念的许多改变和/或变型，也处于如所附权利要求及其等效内容所限定的本发明的精神和范围之内。

Claims (20)

1、一种电子发射装置，包括：
在基板上形成的用于发射电子的电子发射区；
用于控制电子从所述电子发射区发射的驱动电极，该驱动电极包括用于引起电子发射的有效部分，和与所述有效部分电连接的第一电压施加部分；以及
与所述驱动电极电绝缘的聚焦电极，该聚焦电极包括用于将从所述电子发射区发射的电子聚焦的聚焦部分，和与所述聚焦部分电连接的第二电压施加部分，
其中所述有效部分和聚焦部分设置在彼此不同的平面中，并且第一电压施加部分和第二电压施加部分不重叠。
2、如权利要求1所述的电子发射装置，其中所述有效部分和第一电压施加部分设置在彼此不同的平面中，并且第一电压施加部分和第二电压施加部分设置在彼此相同的平面中，同时彼此分隔开。
3、如权利要求2所述的电子发射装置，还包括基本覆盖所述有效部分的绝缘层，其中所述第一电压施加部分形成在所述绝缘层上，使得第一电压施加部分通过绝缘层中形成的通孔与有效部分电连接。
4、如权利要求3所述的电子发射装置，其中所述第一电压施加部分和有效部分在重叠区域处彼此重叠，并且在绝缘层处形成的通孔与重叠区域的位置相对应。
5、如权利要求3所述的电子发射装置，其中所述第一电压施加部分、聚焦部分和第二电压施加部分设置在绝缘层上。
6、如权利要求2所述的电子发射装置，其中所述第一电压施加部分和第二电压施加部分彼此相对地设置，并且电子发射区置于它们之间。
7、如权利要求6所述的电子发射装置，其中所述第一电压施加部分和第二电压施加部分彼此平行地设置。
8、如权利要求1所述的电子发射装置，其中所述有效部分和第一电压施加部分设置在相同平面中，聚焦部分和第二电压施加部分设置在与有效部分和第一电压施加部分不同的平面中。
9、如权利要求8所述的电子发射装置，其中所述第一电压施加部分和第二电压施加部分彼此相对地设置，且电子发射区置于它们之间。
10、如权利要求9所述的电子发射装置，其中所述第一电压施加部分和第二电压施加部分彼此平行地设置。
11、如权利要求8所述的电子发射装置，其中所述驱动电极形成为梳形形状。
12、如权利要求1所述的电子发射装置，还包括在所述基板上限定的单位像素区，
其中所述有效部分包括多个分离地形成的、与单位像素区相对应的有效部分段，并且第一电压施加部分与所述多个有效部分段电连接，并且
所述聚焦部分包括多个分离地形成的、与单位像素区相对应的聚焦部分段，并且第二电压施加部分与多个聚焦部分段电连接，所述多个有效部分段分别与多个聚焦部分段中相应的聚焦部分段相对应地形成。
13、如权利要求1所述的电子发射装置，还包括在所述基板上形成的第一电极，其中所述驱动电极形成在第一电极上，绝缘层置于它们之间。
14、如权利要求13所述的电子发射装置，其中所述电子发射区形成在第一电极上、且在基板上限定的单位像素区处，并且在驱动电极的有效部分处形成与电子发射区相对应的开口。
15、如权利要求1所述的电子发射装置，其中所述电子发射区用选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、金刚石状碳、C60和硅纳米线组成的组中的至少一种材料形成。
16、一种电子发射显示装置，包括：
第一基板；
与第一基板面对的第二基板；
在第一基板上形成的用于发射电子的电子发射区；
用于控制电子从所述电子发射区发射的驱动电极，该驱动电极包括用于引起电子从电子发射区发射的有效部分，和与所述有效部分电连接的第一电压施加部分；以及
与所述驱动电极电绝缘的聚焦电极，该聚焦电极包括用于将从所述电子发射区发射的电子聚焦的聚焦部分，和与所述聚焦部分电连接的第二电压施加部分；
在第二基板上形成的荧光物质层；以及
在荧光物质层的表面上形成的阳极，
其中所述有效部分与聚焦部分设置在彼此不同的平面中，并且第一电压施加部分和第二电压施加部分不重叠。
17、如权利要求16所述的电子发射显示装置，其中所述有效部分和第一电压施加部分设置在彼此不同的平面中，第一电压施加部分和第二电压施加部分设置在相同平面中，且彼此分隔开。
18、如权利要求16所述的电子发射显示装置，其中所述有效部分和第一电压施加部分设置在相同平面中，聚焦部分和第二电压施加部分设置在与有效部分和第一电压施加部分不同的平面中。
19、如权利要求16所述的电子发射显示装置，还包括在第一基板上限定的单位像素区，
其中所述有效部分包括多个分离地形成的、与单位像素区相对应的有效部分段，并且第一电压施加部分与所述多个有效部分段电连接，并且
所述聚焦部分包括多个分离地形成的、与单位像素区相对应的聚焦部分段，并且第二电压施加部分与多个聚焦部分段电连接，所述多个有效部分段分别与多个聚焦部分段中相应的聚焦部分段相对应地形成。
20、如权利要求16所述的电子发射显示装置，其中所述第一电压施加部分和第二电压施加部分彼此相对地设置，且电子发射区设置于它们之间。
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