間隔器和帶有該間隔器的電子發射顯示器的製作方法
2023-05-20 21:49:51 2
專利名稱：間隔器和帶有該間隔器的電子發射顯示器的製作方法
技術領域：
本發明涉及間隔器和包括該間隔器的電子發射顯示器，更具體地說，涉及被設計為阻止在其表面上積累電荷的間隔器，和包括該間隔器的電子發射顯示器。
背景技術：
通常，電子發射元件被分為使用熱陰極作為電子發射源的電子發射元件，和使用冷陰極作為電子發射源的電子發射元件。存在若干類型的冷陰極電子發射元件，包括場發射體陣列(FEA)元件、表面傳導發射體(SCE)元件、金屬-絕緣體-金屬(MIM)元件，和金屬-絕緣體-半導體(MIS)元件。
典型的電子發射元件由電子發射區和用於控制該電子發射區發射電子的驅動電極構成。電子發射區根據施加於驅動電極的電壓發射電子。多個電子發射元件排列在第一基板上以形成電子發射裝置。電子發射裝置的第一基板被設置為面對第二基板，該第二基板上提供具有螢光物質層的光發射單元和陽極電極。第一基板和第二基板在其周邊利用密封構件密封在一起，而且第一基板和第二基板之間的內部空間被排空，以形成一具有真空封裝的電子發射顯示器。
此外，多個間隔器被設置於該真空封裝中，以防止基板由於真空封裝的內外壓力差而被損壞或破壞。
通常，間隔器由諸如陶瓷或玻璃之類非導電性材料製成，並被設置為對應於各螢光物質層之間的非發射區，以免幹擾電子發射裝置朝向螢光物質層發射的電子的運動路徑。
當由電子發射裝置中發射的電子朝向相應的螢光物質層運動時，由於陽極電極引起的高電場，可能會出現電子束散射現象。即使在提供了聚焦電極時，也不可能完全抑制電子束散射現象。
由於電子束散射現象，一些電子不能落在相應的螢光物質層上，而是與間隔器碰撞。由玻璃或陶瓷製成的間隔器具有大於1的電子發射係數。因此，當電子與間隔器碰撞時，許多二次電子從間隔器發射出來而使間隔器帶有正電。當間隔器帶電時，間隔器周圍的電場發生所不希望的變化，而使電子束路徑變形。
另外，在電子發射顯示器工作期間，由電子發射裝置發射的電子在真空封裝中產生熱量。由於由玻璃或陶瓷製成的間隔器具有相對低的熱阻，間隔器的諸如電壓電阻的電氣性能可能變化。這也會引起間隔器周圍的電場變化，而使電子束路徑的變形惡化。
電子束變形使得由電子發射裝置發射的電子朝向間隔器運動。在這種情況下，觀看者通過肉眼在屏幕上可以容易地看到間隔器，從而使視頻顯示裝置的顯示質量惡化。
發明內容
因此，本發明的一個目的在於提供一種改進的、擬用於電子發射顯示器中的間隔器。
本發明的另一個目的在於提供一種間隔器，其能夠抑制電子束變形，以防止顯示器質量下降，還提供一種包括該間隔器的電子發射顯示器。
根據本發明一示例性實施例，一間隔器被設置於一真空封裝的第一基板和第二基板之間，且此間隔器包括一主體和形成在該主體側面上的散熱層。
所述散熱層可由熱導率在約0.4-1cal/cm·s·℃範圍內的材料製成。
所述散熱層可包括金屬。
所述間隔器可進一步包括形成在該主體與散熱層之間的高阻層(aresistive layer)，和形成在該散熱層上的二次電子發射阻止層。
根據本發明另一示例性實施例，一電子發射顯示器，包括形成一真空封裝的第一基板和第二基板，置於第一基板上的電子發射單元，置於第二基板上的光發射單元，和置於第一基板與第二基板之間的間隔器。所述間隔器可包括一主體和形成在該主體側面上的散熱層。
所述散熱層可由選自包括金、銀、銅和鋁的組中的材料製成。
所述電子發射顯示器可進一步包括形成在所述間隔器的下表面上的接觸電極層和形成在所述間隔器的上表面上的絕緣層。
所述電子發射單元可包括電子發射區和用於驅動該電子發射區的多個電極。
所述電子發射區可由選自一組中的材料製成，所述組由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯(C60)、矽納米絲、和上述材料的組合所組成。
所述電子發射顯示器可進一步包括設置於所述第一基板與第二基板之間的聚焦電極。
參照下面結合附圖所作的詳細描述，本發明更完整的評價及其許多附帶優點，將因其變得更好理解而成為顯而易見，其中相同的附圖標記表示相同或相似的組件，其中圖1為根據本發明原理的一實施例而構建的電子發射顯示器的局部分解透視截面圖；圖2為圖1所示電子發射顯示器的局部截面圖；以及圖3為根據本發明原理的另一實施例而構建的電子發射顯示器的局部截面圖。
具體實施例方式
現在，將參照顯示本發明各示例性實施例的附圖來對本發明進行更全面地描述。不過，本發明能夠以多種不同的形式來實施，並且不應被認為局限於此處所示的實施例；而且相反，提供這些實施例會使本公開內容全面和完整，並向本領域技術人員全面傳達本發明的概念。
圖1和圖2所示為根據本發明原理的一實施例而構建的電子發射顯示器。在本實施例中，示出了具有場發射體陣列(FEA)元件排列的電子發射顯示器。
參見圖1和圖2，電子發射顯示器1包括彼此以一定間隔相對的第一基板10和第二基板20。沿著第一基板10和第二基板20的周邊提供有密封構件(未示出)，以將二者密封到一起。由第一基板10和第二基板20以及所述密封構件限定的空間被排空，以形成真空封裝。
用於發射電子的電子發射單元100，和用於利用由電子發射單元100發射的電子而發射可見光的光發射單元200，分別被置於第一基板10和第二基板20的相對的表面上。
也就是說，多個陰極電極(第一電極)110在第一基板10上被布置成沿一個方向(圖1中的y軸方向)延伸的條形圖案，而且第一絕緣層120形成在第一基板10上以覆蓋陰極電極110。多個柵電極(第二電極)130在第一絕緣層120上被形成為沿與陰極電極110垂直相交的一個方向(圖1中的x軸方向)延伸的條形圖案。
一或多個電子發射區160形成在陰極電極110上，並位於柵電極130與陰極電極110的每個相交區域上。對應於電子發射區160的開口120a和130a形成在第一絕緣層120和柵電極130上，以露出電子發射區160。
電子發射區160可由諸如碳質材料或納米尺寸材料的一種材料製成，當處於真空環境下向電子發射區160施加電場時，這種材料可發射電子。例如，電子發射區160可通過絲網印刷、直接生長、化學氣相沉積、或者濺射處理而由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯(C60)、矽納米絲、或上述材料的組合製成。
在圖1中，在每個交叉區域(下文中，稱為「單位像素區U」)，三個電子發射區160沿著陰極電極110一線排列，且每個電子發射區160具有平坦的圓形上表面。不過，電子發射區160的排列和上表面形狀並不局限於上述根據上述描述，雖然作為實施例描述了柵電極130布置於陰極電極110上方並將第一絕緣層120插置於二者之間的情況，然而本發明並不局限於此。也就是說，所述柵電極可設置於所述陰極電極下方並將所述第一絕緣層插置於二者之間。在這種情況下，所述電子發射區可形成在位於第一絕緣層上的所述陰極電極的側壁上。
一個陰極電極110、一個柵電極130、第一絕緣層120和三個電子發射區160一起，形成一個電子發射元件3。多個電子發射元件3被布置在第一基板10上而形成電子發射裝置180。
此外，第二絕緣層140形成在第一絕緣層120上並同時覆蓋柵電極130，而且聚焦電極150形成在第二絕緣層140上。使電子束通過其中的開口140a和150a形成於第二絕緣層140和聚焦電極150中。開口140a和150a對應於一個電子發射元件3形成，以共同聚焦每個電子發射元件3中的電子發射區160發射的電子。這時，聚焦電極150與電子發射區160之間的電壓差越大，聚焦效率越高。因此，優選第二絕緣層140的厚度大於第一絕緣層120的厚度。
此外，聚焦電極150可形成在第二絕緣層140的整個表面上，或者可被形成為具有對應於單位像素區U的多個部分的圖案。
聚焦電極150可由沉積在第二絕緣層140上的導電層形成，或者由具有開口150a的金屬板製成。
螢光物質層210和黑層220形成在第二基板20的與第一基板10面對的表面上。由諸如鋁的導電材料製成的陽極電極230，形成在螢光物質層210和黑層220上。圖1所示為這種情況。陽極電極230通過接收加速電子束所需的高電壓，並將由螢光物質層210向第一基板10發射的可見光線朝向第二基板20反射，用於提高屏幕亮度。
可選擇地，陽極電極230能夠由諸如氧化銦錫(ITO)的透明導電材料製成，而替代金屬材料。在這種情況下，陽極電極230被置於第二基板20上，而螢光物質層210和黑層220在陽極電極230上形成為一定圖案。可選擇地，陽極電極230可對應於螢光物質層210和黑層220所採用的圖案而形成為一定圖案。
可選擇地，由透明材料和金屬層在第二基板20上形成陽極電極230，以提高亮度。
螢光物質層210可布置為對應於在第一基板10上限定的單位像素區U。可選擇地，螢光物質層210可被布置為沿圖1中y軸延伸的圖案。黑層220可由諸如鉻或氧化鉻的非透明材料製成。
在上述的電子發射顯示器1中，螢光物質層210對應於相應的電子發射元件3而形成。這時，相互對應的一個螢光物質層210和一個電子發射元件3限定電子發射顯示器1的一個像素。
間隔器300(僅顯示了一個)被設置在第一基板10和第二基板20之間，用於在第一基板10和第二基板20之間均勻地保持間隙。間隔器300布置在非發射區域，而黑層220設置在該非發射區域上方。在本實施例中，以壁型間隔器作為示例。
間隔器300包括由諸如玻璃或陶瓷的非導電材料製成的主體310，覆蓋主體310側面的高阻層321，形成在高阻層321上的散熱層322，和形成在散熱層322上的二次電子發射阻止層323。
高阻層321為電荷提供運動路徑，以防止電荷積累在間隔器300上。高阻層321由具有相對弱的導電性能的高阻材料製成。例如，所述高阻材料包括金屬和化合物，所述金屬選自由鉑、鎢、鈦、鉻和上述金屬的合金所組成的組中，而所述化合物選自由氮化鋁、氮化鍺、三氧化二鋁和上述化合物的組合所組成的組中。優選所述高阻材料可由鉑/氮化鋁、鈦/三氧化二鋁或鉻/氮化鋁製成。
散熱層322將由電子在真空封裝中產生的熱量通過第一基板10和第二基板20逸散出所述真空封裝，以防止所述熱量被傳送到間隔器300的主體310上，從而防止了間隔器300的電氣性能變化。散熱層322可由熱導率在約0.4-1cal/cm·s·℃範圍內的材料製成。例如，散熱層322可由低阻材料製成，該低阻材料包括金(0.74cal/cm·s·℃)、銀(0.99cal/cm·s·℃)、銅(0.94cal/cm·s·℃)，或鋁(0.49cal/cm·s·℃)。熱導率被定義為由於溫度差而在沿表面區域法線方向，在一定時間內通過一定厚度傳輸的熱量。所述熱導率可被表示為熱導率＝熱流速×距離/(面積×溫度差)。
二次電子發射阻止層323使當所述電子碰撞間隔器300時由間隔器300發射的二次電子最少。二次電子發射阻止層323可由具有一定的二次電子發射係數的材料製成，所述材料為例如類金剛石碳或三氧化二鉻。
絕緣層331和接觸電極層332可進一步分別形成在間隔器300的上表面和下表面上。接觸電極層332可由鉻、鎳或鉬製成。在這種情況下，由於對聚焦電極150施加負電壓，間隔器300可被施加有該負電壓。因此，具有負電壓的從電子發射區160發射出的電子以與間隔器300相反的方向被推動。結果是，這些電子不與間隔器300相碰撞。另一方面，絕緣層和接觸電極層可分別形成在間隔器300的上表面和下表面上。在這種情況下，間隔器300通過接觸電極層電氣連接到陽極電極230，所以積累在間隔器300上的電子可以運動到外面。
此外，除了壁型以外，間隔器300可被形成為具有圓形橫截面的圓柱型。
當向陰極電極110、柵電極130、聚焦電極150和陽極電極230施加電壓時，上述電子發射顯示器被驅動。
例如，陰極電極110和柵電極130之一可用作接收掃描驅動電壓的掃描電極，而另一電極可用作接收數據驅動電壓的數據電極。聚焦電極150接收幾伏到幾十伏的負電壓。陽極電極230接收例如數百伏到數千伏的電壓。
電場形成在所述電子發射區周圍，其中，陰極電極110與柵電極130之間的電壓差等於或大於閾值，從而電子可由所述電子發射區中發射出來。所發射出的電子在通過聚焦電極150的開口150a時被聚焦，並通過施加於陽極電極230的高電壓撞擊相應的螢光物質層210，從而激發螢光物質層210。在上述過程中，雖然聚焦電極150在起作用，但仍會出現電子束散射現象。因此，一些電子不能落到相應的螢光物質層210上，而是與間隔器300碰撞。這時，即使電子與間隔器300碰撞，也能夠通過二次電子發射阻止層323使來自間隔器300的二次電子發射最少化。此外，即使間隔器300的表面被充以電荷，所述電荷可通過高阻層321和接觸電極層332運動到間隔器300的外面，因而所述電荷不會積累在間隔器300的表面上。另一方面，在對間隔器300施加來自聚焦電極150的負電壓時，從電子發射區160發射出的電子以與間隔器300相反的方向被推動，因此，這些電子不與間隔器300相碰撞。
另外，即使當電子發射區160發射的電子在所述真空封裝中產生熱量時，也能夠通過散熱層322防止所述熱量傳送到間隔器300的主體310上，從而能夠防止間隔器300的電氣性能變化。
其結果是，在電子發射顯示器1中，能夠防止由間隔器300周圍的電場變形所引起的電子束變形。
雖然在上述示例性實施例中描述了具有FEA元件的電子發射顯示器，但本發明並不局限於該實示例。也就是說，本發明可應用於具有其他類型電子發射元件的電子發射顯示器，例如具有SCE元件、MIM元件或MIS元件的電子發射顯示器。
圖3所示為根據本發明原理的另一實施例而構建的具有SCE元件陣列的電子發射顯示器。在本實施例中，與前述實施例中相同的部件由相同的附圖標記表示，並將在此省略對其的詳細描述。
參見圖3，第一基板40與第二基板20彼此面對且彼此隔開。電子發射單元400被置於第一基板40上，而光發射單元200被置於第二基板20上。
第一電極421和第二電極422被布置於第一基板40上並彼此隔開。電子發射區440形成在第一電極421與第二電極422之間。第一導電層431和第二導電層432形成在第一基板40上，並分別位於第一電極421與電子發射區440之間和第二電極422與電子發射區440之間，同時部分地覆蓋第一電極421和第二電極422。也就是說，第一電極421和第二電極422分別通過第一導電層431和第二導電層432電氣連接到電子發射區440。
在本實施例中，第一電極421和第二電極422可由不同導電材料製成。第一導電層431和第二導電層432可為由諸如鎳、金、鉑、或鈀的導電材料製成的細顆粒薄膜。電子發射區440可由石墨碳或碳化合物製成。例如，電子發射區440可由選自一組中的材料製成，所述組由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯(C60)、矽納米絲和上述材料的組合所組成。
當向第一電極421和第二電極422施加電壓時，電流以平行於電子發射區440表面的方向流動並通過第一導電層431和第二導電層432，從而實現表面導電的電子發射。所發射的電子被施加於陽極電極230的高電壓所吸引而撞擊並激發相應的螢光物質層210。
根據本發明的原理，由於所述間隔器包括所述高阻層、二次電子發射阻止層、接觸電極層和絕緣層，因此能夠防止所述間隔器周圍的電場變形，從而能夠防止所述電子束變形。
另外，由於所述間隔器進一步包括形成在高阻層與二次電子發射阻止層之間的散熱層，故在電子發射顯示器運行期間所產生的熱量能被逸被散出去，從而能夠防止所述間隔器的電氣性能變化，並防止所述電場變形。
其結果是，通過肉眼在屏幕上不能看到所述間隔器，從而能夠提高所述電子發射顯示器的顯示質量。
雖然在上文中已對本發明的示例性實施例進行了詳細描述，但應清楚地理解，在此教導的基本發明概念的各種變化和/或修改，仍將落入如所附權利要求所限定的本發明的精神和保護範圍之內。
權利要求
1.一種可設置於一真空封裝的第一基板與第二基板之間的間隔器，包括一主體；和形成在該主體的側面上的散熱層。
2.如權利要求1所述的間隔器，其特徵在於所述散熱層由熱導率在約0.4-1cal/cm·s·℃範圍內的材料製成。
3.如權利要求2所述的間隔器，其特徵在於所述散熱層包括金屬。
4.如權利要求2所述的間隔器，其特徵在於所述散熱層由金、銀、銅或鋁製成。
5.如權利要求1所述的間隔器，進一步包括形成在該主體與散熱層之間的高阻層。
6.如權利要求1所述的間隔器，進一步包括形成在該散熱層上的二次電子發射阻止層。
7.如權利要求1所述的間隔器，進一步包括形成在該主體與散熱層之間的高阻層；和形成在該散熱層上的二次電子發射阻止層。
8.如權利要求7所述的間隔器，其特徵在於該高阻層由金屬和化合物製成，所述金屬選自主要由鉑、鎢、鈦、鉻和這些金屬的合金組成的組中，所述化合物選自由氮化鋁、氮化鍺、三氧化二鋁和這些化合物的組合所組成的組中。
9.如權利要求7所述的間隔器，其特徵在於該高阻層由鉑/氮化鋁、鈦/三氧化二鋁、或鉻/氮化鋁製成。
10.如權利要求7所述的間隔器，其特徵在於該二次電子發射阻止層由類金剛石碳或三氧化二鉻製成。
11.如權利要求1所述的間隔器，其特徵在於該主體由玻璃或陶瓷製成。
12.如權利要求1、5、6、7中任一項所述的間隔器，進一步包括形成在該間隔器的下表面上的接觸電極層和形成在該間隔器的上表面上的絕緣層。
13.如權利要求12所述的間隔器，其特徵在於該接觸電極層由鉻、鎳、或鉬製成。
14.一種電子發射顯示器，包括形成一真空封裝的第一基板和第二基板；置於該第一基板上的電子發射單元；置於該第二基板上的光發射單元；和設置於該第一基板與第二基板之間的間隔器，所述間隔器包括一主體和形成在該主體側面上的散熱層。
15.如權利要求14所述的電子發射顯示器，其特徵在於該散熱層由熱導率在約0.4-1cal/cm·s·℃範圍內的材料製成。
16.如權利要求15所述的電子發射顯示器，其特徵在於該散熱層包括金屬。
17.如權利要求16所述的電子發射顯示器，其特徵在於該散熱層由選自主要由金、銀、銅和鋁組成的組中的材料製成。
18.如權利要求14所述的電子發射顯示器，其特徵在於該間隔器進一步包括形成在該主體與散熱層之間的高阻層；和形成在該散熱層上的二次電子發射阻止層。
19.如權利要求14或18所述的電子發射顯示器，進一步包括形成在該間隔器的下表面上的接觸電極層和形成在該間隔器的上表面上的絕緣層。
20.如權利要求14所述的電子發射顯示器，其特徵在於所述電子發射單元包括電子發射區和用於驅動該電子發射區的多個電極。
21.如權利要求20所述的電子發射顯示器，其特徵在於所述電子發射區由選自一組中的材料製成，所述組由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、富勒烯(C60)、矽納米絲、和上述材料的組合所組成。
22.如權利要求14所述的電子發射顯示器，進一步包括設置於該第一基板與第二基板之間的聚焦電極。
23.如權利要求19所述的電子發射顯示器，進一步包括設置於該第一基板與第二基板之間的聚焦電極。
全文摘要
本發明提供一種可設置於電子發射顯示器的第一基板與第二基板之間的間隔器。所述間隔器包括一主體和形成在該主體側面上的散熱層。
文檔編號H01J29/86GK1959908SQ20061013762
公開日2007年5月9日 申請日期2006年10月31日 優先權日2005年10月31日
發明者陳成煥, 張喆鉉 申請人:三星Sdi株式會社