CN1971805A - 电子发射器件和利用电子发射器件的电子发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电子发射器件和电子发射显示器，该电子发射器件包括基板、以绝缘的方式布置在基板上的阴极和栅电极、以及电连接到阴极电极的电子发射区。每个阴极电极包括在其一个侧面处具有的凹槽的线电极和形成在通过凹槽暴露的基板上的隔离电极，以使隔离电极和线电极绝缘。在隔离电极上设置电子发射区，并且电阻层电连接隔离电极至线电极。

Description

电子发射器件和利用电子发射器件的电子发射显示器

技术领域

本发明涉及一种电子发射器件，尤其是涉及一种通过加宽驱动电极的有效宽度减小电阻、并改善驱动电极的形状以获得高分辨率显示屏的电子发射显示器。

背景技术

通常，根据电子源的种类，电子发射元件可以分为热阴极型或冷阴极型。

在冷阴极型电子发射元件中，有场致发射阵列(FEA)型、表面传导发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型和金属-绝缘体-半导体(MIS)型。

FEA型电子发射元件包括电子发射区、阴极和栅电极，其中阴极和栅电极用作驱动电极来控制来自电子发射区的电子发射。电子发射区用具有低功函数和/或高纵横比的材料形成。例如，电子发射区由用钼(Mo)或硅(Si)，或例如碳纳米管(CNT)、石墨、金刚石类碳(DLC)的含碳材料形成的尖端结构形成。在使用这种材料用于电子发射区时，当在真空气氛(或真空状态)下将电场施加到电子发射区域时，容易从电子发射区发射电子。

在第一基板上布置电子发射元件的阵列，以形成电子发射器件。发光单元形成在具有荧光层和阳极电极的第二基板上，并和第一基板装配以由此形成电子发射显示器。

在电子发射器件中，多个用作扫描电极和数据电极的驱动电极与电子发射区一同提供，以由于电子发射区和驱动电极的操作，来控制对于各自像素的电子发射的开始/停止，并且还控制从电子发射区发射的电子的数量。从电子发射区发射的电子激发荧光层，以由此发光或显示图像。

利用上面描述的电子发射器件，可以向电连接到电子发射区的电极(为方便起见，在下文中称为“第一电极”)施加不稳定的驱动电压以提供电子发射需要的电流，或者，由于第一电极的电压降，施加到电子发射区的电压会不同。在这种情况下，电子发射区的发射特性变得不一致，以致每个各自像素的发光均匀性恶化了。

因此，为了解决这种问题，如图6所示，在第一电极11内部形成开口部分13，以暴露第一基板9的表面，并在各个开口部分13内形成隔离电极15。在第一电极11和隔离电极15之间在隔离电极15两端形成电阻层17，以使电子发射区19的发射特性更均匀。

然而，利用上面描述的第一电极11的结构，第一电极11的宽度d1和d2、各个电阻层17的宽度d3和d4、以及隔离电极15的宽度d5应该包含在电子发射区19所在的像素区内部的第一电极11的宽度方向上。因此，实际用于电流流动的第一电极11的有效宽度仅是d1与d2的和。

因此，对于上面结构的电子发射器件，由于依据有效宽度的减小致使电阻增加，从而不可避免地发生电压降。在增大有效宽度来降低电阻的情况下，由于第一电极宽度的增大，难以获得高分辨率显示屏。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种改进的电子发射器件，其具有在多个第一电极上的电阻层，以使得电子发射区的发射特性更均匀，并且其加宽了第一电极的有效宽度，来减小电阻和获得高分辨率显示屏。

本发明的另一方面是提供一种使用该改进的电子发射器件的电子发射显示器。

根据本发明的实施例，电子发射器件包括：基板；形成在基板上的多个阴极电极；与阴极电极绝缘的多个栅电极；电连接到阴极电极的多个电子发射区。每个阴极电极包括：在其一个侧面处具有凹槽的线电极；形成在通过凹槽暴露的基板上的多个隔离电极，以使隔离电极与线电极隔开，电子发射区设置在隔离电极上；以及电连接隔离电极至线电极的电阻层。

电阻层可以独立地形成在凹槽处以连接隔离电极至线电极，或者可以包括提供给隔离电极的多个分离层，来连接每个隔离电极至线电极。

隔离电极可以沿着线电极的纵向方向顺次排列。

线电极具有在其相对于凹槽的另一个侧面的突出部。该突出部可以布置在不对应凹槽的区域处。

可以在栅电极的上方设置调焦电极，以使其和栅电极绝缘。

根据本发明的另一个实施例，电子发射显示器包括电子发射器件，该电子发射器件具有：第一基板；第一基板上随同多个栅电极形成的多个阴极电极，以使得阴极电极和栅电极彼此绝缘；和电连接到阴极电极的多个电子发射区。每个阴极电极包括：在其一个侧面处具有凹槽的线电极；形成在通过凹槽暴露的第一基板上的多个隔离电极，以使隔离电极与线电极隔开，电子发射区设置在隔离电极上；以及电连接隔离电极与线电极的电阻层。此外，电子发射显示器包括：面对第一基板的第二基板；形成在面对第一基板的第二基板上的多个荧光层。

在一个实施例中，荧光层的中心部分沿着线电极的纵向方向对应于电子发射区。

附图说明

附图结合说明书一起示出了本发明的示范性实施例，并且结合描述用来说明本发明的原理。

图1是根据本发明第一实施例的电子发射显示器的部分分解的透视图；

图2是根据本发明第一实施例的电子发射显示器的部分截面图；

图3是根据本发明第一实施例的电子发射器件的部分放大平面图；

图4是根据本发明第二实施例的电子发射器件的部分放大平面图；

图5是根据本发明第三实施例的电子发射器件的部分放大平面图；和

图6是根据现有技术的电子发射器件的部分放大平面图。

具体实施方式

在下面的详细描述中，通过图示说明的方式，仅示出和描述了本发明的某些示范性实施例。如本领域的技术人员将认识到，描述的示范性实施例可以在都不偏离本发明的精神和范围的前提下，用不同的方式修改。因此，实际上附图和描述认为是说明性的，并不是限制性的。

图1和2是根据本发明第一实施例的电子发射显示器2的部分分解的透视图和部分截面图，图3是根据本发明第一实施例的电子发射器件的部分放大平面图。

如图1、2和3所示，电子发射显示器2包括第一基板10和第二基板12，第二基板12以它们之间的一距离平行地面对第一基板10(其中它们之间的距离可以是预先确定的)。在第一基板10和第二基板12在它们的外围通过密封件(未示出)的方式彼此密封以形成容器，并且抽空该容器的内部空间至10^-6托，由此构造真空容器(或腔)。

电子发射元件的阵列布置在第一基板10的表面上，以与第一基板10一起形成电子发射器件40。电子发射器件40与第二基板12和在第二基板12上提供的发光单元50相组合，以形成电子发射显示器2。

在第一基板10上设置称为第一电极的阴极电极14和称为第二电极的栅电极16，以便使它们彼此绝缘。在第一基板10的一方向(图3中y轴方向)上在第一基板10上形成阴极电极14的线电极141，并在第一基板10的整个表面区域上形成第一绝缘层18，以使其覆盖线电极141。在第一绝缘层18上，栅电极16为垂直于线电极141的条纹图案。

在该实施例中，在线电极141和栅电极16的交叉区域形成像素，如图3所示，且在(或仅在)线电极141的一个侧面处形成凹槽20，以暴露第一基板10的表面。在每个凹槽20中形成一个或多个隔离电极142，以便它们以某一(或预定的)距离与线电极141隔离开。在该实施例中，沿着线电极141的纵向方向以某一(或预定的)距离顺次地布置隔离电极142。隔离电极142和线电极141一起形成阴极电极14。

在隔离电极142上形成电子发射区22，并在线电极141和隔离电极142之间形成电阻层24。用具有从10,000到100,000Ωcm范围内的电阻率的材料形成电阻层24，其比普通导电材料的电阻率大。电阻层24电连接线电极141和隔离电极142。由于电阻层24的存在，即使在不稳定的驱动电压施加到线电极141上或在线电极141处出现电压降时，电子发射区22也可接收相同条件的(或基本相同条件的)电压，由此使得电子发射区22的发射特性更均匀。

如图3所示，可以在各个凹槽20处独立地形成电阻层24，以便其接触所有的隔离电极142。而且，利用根据本发明第二实施例的电子发射器件，如图4所示，电阻层24’可以独立地布置在各自的隔离电极142和与其邻近的线电极141之间。利用根据本发明第一和第二实施例的电子发射器件，电阻层24和24’部分地覆盖线电极141的顶表面和隔离电极142的顶表面，由此最小化其与阴极电极14的接触电阻。

电子发射区22可以由在真空气氛下向其施加电场时发射电子的材料形成，例如，碳材料或纳米尺寸材料。例如，电子发射区22可以由碳纳米管(CNT)、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳(DLC)、富勒烯(C₆₀)、硅纳米线或它们的组合形成。或者，电子发射区22可以由钼或硅形成的尖端结构形成。

在对应于各自电子发射区22在第一绝缘层18和栅电极16中形成开口部分181和161，以暴露第一基板10上的电子发射区22。

在栅电极16和第一绝缘层18上形成聚焦电极26，并将其称为第三电极。在聚焦电极26的下面设置第二绝缘层28，以使聚焦电极26与栅电极16绝缘。在第二绝缘层28和聚焦电极26上形成开口部分281和261，以穿过电子束。按一对一的原则向每个像素分别提供开口部分281和261，以便聚焦电极26可以总地聚焦为每个像素发射的电子。

利用上面的结构，一个阴极电极14、一个栅电极16、第一绝缘层18、第二绝缘层28、隔离电极142、电阻层24或24’、以及在阴极电极14和栅电极16的交叉区的电子发射区22形成电子发射元件，并且在第一基板10上布置电子发射元件的阵列以由此形成电子发射器件40。

返回参考图1和2，在面向第一基板10的第二基板12的表面上形成发光单元50。发光单元50包括：荧光层30，其包括以某个(或预定的)距离彼此隔开的红、绿和蓝荧光层30R、30G和30B；设置在各个荧光层30之间来增加屏幕对比度的黑色层32；和利用由铝(Al)形成的金属性材料在荧光层30和黑色层32上形成的阳极电极34。

在第二基板12上形成荧光层30，以便各个颜色的荧光层30R、30G和30B对应于第一基板10的各个像素。如图2所示，沿着线电极141的纵向方向(y轴方向)限定的荧光层30(或30R、30G和30B)的中心部分C对应于相应的电子发射区22，以便从电子发射区发射的电子撞击(或落在)荧光层30的中心部分C。

阳极电极34从外接电源接收用来加速电子束的高压，并使荧光层30位于高电势状态。在一实施例中，阳极电极34还将从荧光层30射向第一基板10的可见射线反射回第二基板12，由此提高屏幕的亮度。

可选地，阳极电极34可以用透明的导电材料形成，例如氧化铟锡(ITO)。在这种情况下，阳极电极34布置在第二基板12以及荧光层30和黑色层32之间。此外，可以同时形成透明导电层和金属层，以制造阳极电极34。

如图2所示，间隔物36布置在第一基板10和第二基板12之间，以承受施加到真空容器的压力，并以某一(或预定的)距离使第一基板10和第二基板12彼此隔开。在黑色层32的区域布置间隔物36，以使其不能侵入荧光层30的区域。

利用上面构造的电子发射显示器2，电压(其可以是预先确定的)外部地施加到阴极电极14、栅电极16、聚焦电极26和阳极电极34上，来驱动该显示器。例如，当阴极电极14接收扫描驱动电压时用作扫描电极时，栅电极16接收数据驱动电压以用作数据电极(或反之亦然)。聚焦电极26接收聚焦电子束需要的0V或范围从几到几十伏特的负直流电压。阳极电极34接收加速电子束需要的电压，例如，从几百到几千伏特范围的正直流电压。

然后，在阴极电极14和栅电极16之间的电压差超过阈值的像素处的电子发射区22的周围形成电场，电子从这些电子发射区22发出。发射的电子穿过聚焦电极开口部分261，并在中心聚焦成一束电子束。电子束被施加到阳极电极34上的高电压吸引，由此撞击(或落在)与其对应的像素处的相关荧光层30。

利用上面的驱动过程，由于在线电极141的一个侧面处形成凹槽20，并且隔离电极142布置在各个凹槽20中并经由电阻层24电连接到线电极141，如图3中所示，在每个像素获得了用D1表示的足够的有效宽度。

随着阴极电极14有效宽度的增加，减小了它的电阻，以由此减少或防止了阴极电极14的电压降。在不影响电阻增加的范围内最小化有效宽度D1，以由此获得期望的高分辨率显示屏。

图5是根据本发明第三实施例的电子发射器件的部分平面图。如图5所示，阴极电极14’具有在每个像素处的有效宽度D1和像素之间的宽度D2，宽度D2大于有效宽度D1。即，阴极电极14’具有形成在凹槽20的相对侧上各个无像素区处的突出部38。在这种情况下，进一步增大阴极电极14’的最大宽度，来进一步增加流过的电流(或进一步减小电阻)。

关于场致发射阵列(FEA)型电子发射元件说明了本发明的实施例，在场致发射阵列(FEA)型电子发射元件中，利用在真空气氛下当电场施加到其上时发射电子的材料形成电子发射区。然而，本发明不限于FEA型电子发射元件，并且可以应用到其它类型的电子发射元件。

利用根据本发明实施例的电子发射显示器，阴极电极包括以下的结构，该结构由经由一个或多个电阻层连接的线电极和隔离电极形成，以在每个像素处具有足够的有效宽度，来减小阴极电极的电阻，由此减少或防止电压降，而且还实现了高分辨率显示屏。

虽然结合某些示范性实施例已经描述了本发明，但是本领域的技术人员要理解，本发明并不限于所公开的实施例，而是相反，意于覆盖包括在权利要求和其等同特征的精神和范围内的各种修改。

Claims (20)

1.一种电子发射器件，包括：

基板；

形成在所述基板上的多个阴极电极；

与所述阴极电极绝缘的多个栅电极；和

电连接到所述阴极电极的多个电子发射区，

其中，每个所述阴极电极包括：

在其一个侧面处具有凹槽的线电极；

形成在通过所述凹槽暴露的基板上的多个隔离电极，以使所述隔离电极与所述线电极隔开，所述电子发射区设置在所述隔离电极上；和

电阻层，电连接所述隔离电极至所述线电极。

2.如权利要求1的电子发射器件，其中所述电阻层独立地形成在所述凹槽以连接所述隔离电极到所述线电极。

3.如权利要求2的电子发射器件，其中所述隔离电极沿着所述线电极的纵向方向顺次排列。

4.如权利要求1的电子发射器件，其中所述电阻层包括分别提供给所述隔离电极的多个分离层，以将每个所述隔离电极连接至所述线电极。

5.如权利要求4的电子发射器件，其中所述隔离电极沿着所述线电极的纵向方向连续排列。

6.如权利要求1的电子发射器件，其中所述线电极在相对所述凹槽的其另一侧面处具有多个突出部，其中所述突出部布置在不对应所述凹槽的区域处。

7.如权利要求1的电子发射器件，进一步包括设置在所述栅电极上方的聚焦电极，以便使所述聚焦电极与所述栅电极绝缘。

8.如权利要求1的电子发射器件，其中所述电子发射区包含选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、富勒烯、硅纳米线或它们的组合的材料。

9.一种电子发射显示器，包括：

电子发射器件，包括：

第一基板；

在所述第一基板上随同多个栅电极形成的多个阴极电极，以使得所述阴极电极和所述栅电极彼此绝缘；和

电连接至所述阴极电极的多个电子发射区，

其中，每个所述阴极电极包括：

在其一个侧面处具有凹槽的线电极；

形成在通过所述凹槽暴露的第一基板上的多个隔离电极，以使所述隔离电极与所述线电极隔开，所述电子发射区设置在所述隔离电极上；和

电连接所述隔离电极至所述线电极的电阻层；

面对所述第一基板的第二基板；和

形成在面对所述第一基板的第二基板表面上的多个荧光层。

10.如权利要求9的电子发射显示器，其中所述隔离电极沿着所述线电极的纵向方向顺次排列。

11.如权利要求9的电子发射显示器，其中沿着所述线电极纵向方向的荧光层的多个中心部分对应于所述电子发射区。

12.如权利要求9的电子发射显示器，其中所述电阻层独立地形成在凹槽，以连接所述隔离电极至所述线电极。

13.如权利要求12的电子发射显示器，其中所述隔离电极沿着所述线电极的纵向方向顺次排列。

14.如权利要求9的电子发射显示器，其中所述电阻层包括分别提供给所述隔离电极的多个分离层，以连接每个所述隔离电极至所述线电极。

15.如权利要求14的电子发射显示器，其中所述隔离电极沿着所述线电极的纵向方向顺次排列。

16.如权利要求9的电子发射显示器，其中所述线电极在相对所述凹槽的其另一个侧面处具有多个突出部，其中所述突出部布置在不对应所述凹槽的区域。

17.如权利要求9的电子发射显示器，进一步包括设置在所述栅电极上方的聚焦电极，以便所述聚焦电极与所述栅电极绝缘。

18.如权利要求9的电子发射显示器，其中所述电子发射区包含选自由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚碳、富勒烯、硅纳米线或它们的组合的材料。

19.一种电子发射器件，包括：

基板；

形成在所述基板上的阴极电极；

与所述阴极电极绝缘的栅电极；和

电连接到所述阴极电极的电子发射区，

其中，所述阴极电极包括：

在其一个侧面处具有凹槽的线电极；

形成在通过所述凹槽暴露的基板上的隔离电极，以使所述隔离电极与所述线电极隔开，所述电子发射区设置在隔离电极上；和

电连接所述隔离电极至所述线电极的电阻层。

20.如权利要求19的电子发射器件，其中所述电阻层包含具有从10,000到100,000Ωcm范围内某一电阻率的材料。

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