專利名稱：具有虛擬電極的電子發(fā)射器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射器件，并且更具體的，涉及一種除用于發(fā)射電子的電極外還具有各種功能性電極的電子發(fā)射器件。
背景技術(shù)：
通常，電子發(fā)射器件分成其中熱陰極用作電子發(fā)射源的第一種類型以及其中冷陰極用作電子發(fā)射源的第二種類型。在第二種類型的電子發(fā)射器件中，已知場(chǎng)發(fā)射器陣列(FEA)型，金屬-絕緣體-金屬(MIM)型，金屬-絕緣體-半導(dǎo)體(MIS)型，表面導(dǎo)電發(fā)射器(SCE)型，以及彈道式電子表面發(fā)射器(BSE)型。
對(duì)于FEA型的電子發(fā)射器件，電子發(fā)射區(qū)由在電場(chǎng)的施加下發(fā)射電子的材料形成，并且驅(qū)動(dòng)電極(如陰極電極和柵極電極)設(shè)置在電子發(fā)射區(qū)周圍。當(dāng)電場(chǎng)由于兩電極之間的電壓差而在電子發(fā)射區(qū)周圍形成時(shí)，電子從電子發(fā)射區(qū)發(fā)射。
陰極電極和柵極電極互相交叉同時(shí)插入絕緣層，由此形成矩陣結(jié)構(gòu)。當(dāng)兩電極的交叉區(qū)域定義為象素區(qū)時(shí)，每個(gè)象素上的電子發(fā)射通過將施加到任何一個(gè)電極的掃描信號(hào)和施加到其他電極的數(shù)據(jù)信號(hào)結(jié)合而進(jìn)行控制。此時(shí)，具有直流特性和交流特性的方波施加到陰極電極和柵極電極上。方波包括相對(duì)高的電壓，并且主要具有短的開(On)施加時(shí)間，盡管其依據(jù)象素?cái)?shù)量有微小差別。
因此，采用通常的電子發(fā)射器件，驅(qū)動(dòng)波形由于器件的內(nèi)部因素容易失真，器件的內(nèi)部因素如陰極電極和柵極電極的內(nèi)阻，以及兩電極之間所累加的電勢(shì)量。特別是在接收掃描信號(hào)的電極中，由于在互相平行設(shè)置的電極行中，首先接收掃描信號(hào)的電極行和最后接收掃描信號(hào)的電極行容易發(fā)生信號(hào)失真。
當(dāng)在驅(qū)動(dòng)電子發(fā)射器件的過程中形成信號(hào)失真時(shí)，信號(hào)失真的象素上形成不必要的電子發(fā)射，或者在相關(guān)象素上不形成必要的電子發(fā)射。結(jié)果是，不可能進(jìn)行象素的正確開/關(guān)控制，并且不形成精確的圖像顯示。
同時(shí)，由于具有大多數(shù)的電子發(fā)射器件，其內(nèi)部空間抽空成真空狀態(tài)，并且其中的剩余氣體用吸氣劑收集和去除，因此提高真空度。
吸氣劑分成易揮發(fā)吸氣劑以及不易揮發(fā)吸氣劑。易揮發(fā)吸氣劑廣泛用于具有如陰極射線管等有效內(nèi)部空間的真空顯示器件，并且具有優(yōu)良的剩余氣體收集效率。然而，大多數(shù)電子發(fā)射器件具有非常狹窄的內(nèi)部空間，如前后襯底之間的距離為2mm或者更小。因此，難于在狹窄的內(nèi)部空間中以預(yù)定體積來量化吸氣劑，并且由于具有設(shè)置在襯底上的電極的狹窄空間而難于施加易揮發(fā)吸氣劑。畢竟，在該電子發(fā)射器件中，不易揮發(fā)吸氣劑安置在顯示區(qū)外部，并且進(jìn)行激活以去掉抽空后的剩余氣體。
然而，與揮發(fā)吸氣劑相比，不易揮發(fā)的吸氣劑具有低剩余氣體收集效率，并且因此難于提高真空度。這使得器件結(jié)構(gòu)和工藝步驟復(fù)雜。特別是采用用于電子發(fā)射區(qū)的含碳材料的FEA型電子發(fā)射器件，含碳材料容易與特別的剩余氣體如氧氣起反應(yīng)，并且縮短了電子發(fā)射區(qū)的壽命以及電子發(fā)射效率。因此，對(duì)于采用含碳材料的電子發(fā)射器件，抽空后剩余的含氧氣體必須去掉，并且該問題與吸氣作用一起需要仔細(xì)考慮。

發(fā)明內(nèi)容
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，提供一種電子發(fā)射器件，其抑制信號(hào)失真并且防止屏幕質(zhì)量變壞。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，提供一種電子發(fā)射器件，其在排氣之后有效收集內(nèi)部剩余氣體，并且達(dá)到高真空度。
在本發(fā)明的一個(gè)示例性實(shí)施例中，電子發(fā)射器件包括互相面對(duì)的第一和第二襯底，以及在插入絕緣層的同時(shí)在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上設(shè)置的陰極電極和柵極電極。電子發(fā)射區(qū)與陰極電極電連接。至少一個(gè)虛擬電極設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)外部。至少一個(gè)陽極電極形成在第二襯底上。熒光層形成在陽極電極的任一表面上。
該虛擬電極包括第一虛擬電極和第二虛擬電極中的至少一個(gè)，該第一虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外陰極電極外部，該第二虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外柵極電極外部。絕緣層設(shè)置在第一和第二虛擬電極之間。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，電子發(fā)射器件具有互相面對(duì)的第一和第二襯底，形成在第一襯底上以接收掃描信號(hào)的第一電極，以及用絕緣層與第一電極絕緣的以接收數(shù)據(jù)信號(hào)的第二電極。電子發(fā)射區(qū)與第一電極或第二電極電連接。至少一個(gè)虛擬電極設(shè)置在最外面的第一電極外部。
第一電極為陰極電極，并且第二電極為設(shè)置在陰極電極下面同時(shí)插入絕緣層的柵極電極。電子發(fā)射區(qū)設(shè)置在第一電極上。
第一電極是柵極電極，并且第二電極是設(shè)置在柵極電極下面同時(shí)插入絕緣層的陰極電極。電子發(fā)射區(qū)設(shè)置在第二電極上。
在本發(fā)明的另一示例性實(shí)施例中，電子發(fā)射器件包括互相面對(duì)的第一和第二襯底，以及在插入絕緣層的同時(shí)在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上設(shè)置的陰極電極和柵極電極。電子發(fā)射區(qū)與陰極電極電連接。至少一個(gè)虛擬電極設(shè)置在具有吸氣劑層的有效電子發(fā)射區(qū)外部。至少一個(gè)陽極電極形成在第二襯底上。熒光層形成在陽極電極的任一表面上。密封件設(shè)置在第一和第二襯底的外圍同時(shí)圍繞虛擬電極以將兩個(gè)襯底彼此密封。
虛擬電極包括第一虛擬電極和第二虛擬電極，該第一虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外面的陰極電極外部，該第二虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外面的柵極電極外部。吸氣劑層形成在第一和第二虛擬電極的至少一個(gè)上。
吸氣劑層用不易揮發(fā)的吸氣劑材料形成。該吸氣劑層優(yōu)選為用鋯、釩、和鐵的合金以及鋯和鋁的合金中的任何一種形成。吸氣劑層形成在虛擬電極上以及虛擬電極方向上的絕緣層上。
吸氣劑層用電子發(fā)射材料形成。此時(shí)，電子發(fā)射區(qū)和吸氣劑層包含含碳材料和納米級(jí)材料中的至少一種。
在一個(gè)虛擬電極線上形成的吸氣劑層的電子發(fā)射材料的量比在一個(gè)陰極電極線上形成的電子發(fā)射區(qū)的電子發(fā)射材料的量大。
在制造電子發(fā)射器件的方法中，電子發(fā)射單元形成在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上，并且至少一個(gè)虛擬電極形成在有效電子發(fā)射區(qū)外部。具有不易揮發(fā)吸氣劑材料的吸氣劑層形成在虛擬電極上。發(fā)光單元形成在第二襯底上。第一和第二襯底的外圍采用密封件互相密封，并且第一和第二襯底之間的內(nèi)部空間抽空。吸氣劑層通過施加電流到虛擬電極而激活。
在制造電子發(fā)射器件的另一方法中，電子發(fā)射單元形成在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上，并且至少一個(gè)虛擬電極形成在有效電子發(fā)射區(qū)外部。具有電子發(fā)射材料的吸氣劑層形成在虛擬電極上。發(fā)光單元形成在第二襯底上。第一和第二襯底的外圍采用密封件互相密封，并且第一和第二襯底之間的內(nèi)部空間抽空。電場(chǎng)施加給吸氣劑層以從吸氣劑層發(fā)射電子，并且吸氣劑層的電子發(fā)射材料與剩余氣體互相作用以收集和去掉氣體。


本發(fā)明的上述和其他優(yōu)點(diǎn)將通過參考附圖詳細(xì)描述其優(yōu)選實(shí)施例而更加清楚，附圖中圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖；圖2是圖1所示的電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)；圖3是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子發(fā)射器件的陰極電極的示意圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子發(fā)射器件的柵極電極的示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖；圖6是圖5所示的電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)；圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖；圖8是圖7所示的電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)；圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其吸氣劑層的變形；圖10是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電子發(fā)射器件的第一襯底的局部平面圖；圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖；圖12是圖11所示的電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)；和圖13是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部剖視圖。
具體實(shí)施例方式
下文中將參考附圖更加全面描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖，并且圖2是該電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)。
如圖所示，電子發(fā)射器件包括以同時(shí)形成真空容器的距離互相面對(duì)的第一和第二襯底100和200。電子發(fā)射單元101提供在第一襯底100上，以在施加電場(chǎng)時(shí)發(fā)射電子，并且發(fā)光單元201在第二襯底200上形成以由于從電子發(fā)射單元101發(fā)射的電子而放射可視射線。
尤其是，柵極電極2在第一襯底100上以某個(gè)方向(附圖中的Y方向)直線構(gòu)圖，并且絕緣層4形成在第一襯底100的整個(gè)表面上同時(shí)覆蓋柵極電極2。陰極電極6在絕緣層4上以與柵極電極2交叉的方向(附圖中的X方向)直線構(gòu)圖。當(dāng)柵極電極2和陰極電極6之間的交叉區(qū)定義為象素區(qū)時(shí)，電子發(fā)射區(qū)8形成在每個(gè)象素區(qū)的陰極電極6的一側(cè)外圍上。
在該實(shí)施例中，電子發(fā)射區(qū)8用在電場(chǎng)的施加下發(fā)射電子的含碳材料或者納米級(jí)材料形成。形成電子發(fā)射區(qū)8的電子發(fā)射材料從碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、類金剛石碳、C60、硅納米線以及其組合物中選擇。
對(duì)電極10放置在第一襯底100上以阻止柵極電極2的電場(chǎng)施加到絕緣層4上。對(duì)電極10通過形成在絕緣層4上的通孔4a接觸柵極電極2同時(shí)與其電連接。對(duì)電極10面對(duì)陰極電極6之間的電子發(fā)射區(qū)8，同時(shí)具有距離。對(duì)電極10使得可以容易通過在電子發(fā)射區(qū)8周圍施加強(qiáng)電場(chǎng)和低驅(qū)動(dòng)電壓而發(fā)射電子。
紅、綠、藍(lán)色熒光層12布置在面對(duì)第一襯底100的第二襯底200上，同時(shí)以一定距離互相隔開，并且黑色層14形成在熒光層12之間以加強(qiáng)屏幕對(duì)比度。陽極電極16通過沉積金屬材料(如鋁)而形成在熒光層12和黑色層14上。陽極電極16接收加速來自外部的電子束所要求的電壓，并且通過金屬黑色效應(yīng)加強(qiáng)屏幕亮度。
同時(shí)，陽極電極可用透明導(dǎo)電材料如銦錫氧化物(ITO)而不是金屬材料形成。此時(shí)，陽極電極(未示出)首先用透明導(dǎo)電材料形成在第二襯底200上，并且熒光層12和黑色層14形成在陽極電極上。當(dāng)需要時(shí)，金屬層可形成在熒光層12和黑色層14上以加強(qiáng)屏幕亮度。陽極電極可形成在第二襯底200的整個(gè)區(qū)域上，或者以預(yù)定圖案隔開。
多個(gè)隔離件18布置在第一和第二襯底100和200之間以維持這些襯底之間的距離恒定。側(cè)桿20設(shè)置在第一和第二襯底100和200之間的外圍上以通過熔接密封的方式固定它們。用第一和第二襯底100和200以及側(cè)桿20形成的容器通過排氣裝置(未示出)抽空至處于真空狀態(tài)。
圖3和圖4分別示意性示出圖1所示的陰極電極和柵極電極。
如圖所示，陰極電極6和柵極電極2互相交叉同時(shí)形成矩陣結(jié)構(gòu)并且電子發(fā)射區(qū)8形成在陰極電極6上以發(fā)射電子的區(qū)域定義為有效電子發(fā)射區(qū)300。另外的電極不用于進(jìn)行圖像顯示，即，虛擬電極22和24形成在有效電子發(fā)射區(qū)300的外部。
在該實(shí)施例中，虛擬電極22和24形成有第一虛擬電極22和第二虛擬電極24，第一虛擬電極22設(shè)置在與其平行的最外陰極電極6外部并且和陰極電極6一起連接到掃描信號(hào)發(fā)送器26上，第二虛擬電極24設(shè)置在與其平行的最外柵極電極2外部并且連接到數(shù)據(jù)信號(hào)發(fā)送器28上。如圖1所示，第一和第二虛擬電極22和24在插入絕緣層4的同時(shí)互相絕緣。
一個(gè)或多個(gè)第一虛擬電極22設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)300上下側(cè)的外部。在附圖中，兩個(gè)第一虛擬電極22分別設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)300的上下側(cè)外部。一個(gè)或多個(gè)第二虛擬電極24設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)300的左右側(cè)外部。在附圖中，兩個(gè)第二虛擬電極24分別設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)300的左右側(cè)外部。
盡管上面描述第一虛擬電極22設(shè)置在最外陰極電極6外部并且第二虛擬電極24設(shè)置在最外柵極電極2外部，但是，虛擬電極可對(duì)應(yīng)于陰極電極6和柵極電極2的任何一個(gè)設(shè)置，優(yōu)選對(duì)應(yīng)于接收掃描信號(hào)的電極。
在操作中，因?yàn)榫哂猩鲜鼋Y(jié)構(gòu)的電子發(fā)射器件，所以預(yù)定電壓從外部饋送給柵極電極2、陰極電極6以及陽極電極16。例如，具有幾到幾十伏負(fù)電壓的掃描信號(hào)施加給陰極電極6，而具有幾到幾十伏正電壓的數(shù)據(jù)信號(hào)施加給柵極，并且?guī)装俚綆浊Х妷菏┘咏o陽極電極16。
在應(yīng)用了所有掃描信號(hào)和數(shù)據(jù)信號(hào)的象素中，電場(chǎng)由于陰極電極6和柵極電極2之間的電壓差而形成在電子發(fā)射區(qū)8周圍，并且電子從電子發(fā)射區(qū)8發(fā)射。所發(fā)射的電子由施加到陽極電極16上的高電壓吸引，并且向第二襯底200前進(jìn)。電子最終沖擊相關(guān)象素的相應(yīng)熒光層，由此使該熒光層發(fā)光。
在該實(shí)施例中，由于第一虛擬電極22設(shè)置在最外陰極電極6外部，因此當(dāng)一幀的掃描信號(hào)以圖3的箭頭方向施加到陰極電極6時(shí)，它們首先施加到設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)300的上端外部的第一虛擬電極22上，并且最后施加到設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)300的下端外部的第一虛擬電極上。因此，在最外陰極電極6上形成的可能信號(hào)失真在實(shí)際上不用于形成圖像顯示的第一虛擬電極22上產(chǎn)生。
結(jié)果是，第一虛擬電極22使在有效電子發(fā)射區(qū)300內(nèi)發(fā)生的信號(hào)失真最小，并且可以在每個(gè)象素上精確進(jìn)行開/關(guān)控制。設(shè)置在最外柵極電極2外部的第二虛擬電極24也具有與第一虛擬電極22相同的功能。
由于具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的電子發(fā)射器件，器件穩(wěn)定性提高而不用糾正具有第一和第二虛擬電極22和24的驅(qū)動(dòng)電路或者改變驅(qū)動(dòng)方法，由此得到穩(wěn)定的發(fā)光特性。此外，具有第一和第二虛擬電極22和24的電子發(fā)射器件發(fā)揮上述效果同時(shí)也發(fā)揮下面的補(bǔ)充效果。
首先，當(dāng)電子發(fā)射區(qū)形成在第一虛擬電極22上時(shí)，實(shí)際上可在器件中進(jìn)行不在有效電子發(fā)射區(qū)300內(nèi)進(jìn)行的電子發(fā)射實(shí)驗(yàn)或者壽命測(cè)試。第二，當(dāng)在通過蝕刻進(jìn)行的電極形成工藝中不均勻的構(gòu)圖在最外電極上形成時(shí)，圖案可集中在虛擬電極22和24上，并且因此，穩(wěn)定的電極圖案形成可以在有效電子發(fā)射區(qū)300內(nèi)進(jìn)行。
盡管上面描述在插入絕緣層4的同時(shí)柵極電極2設(shè)置在陰極電極之下，但是即使具有圖5和圖6的結(jié)構(gòu)，柵極電極30在插入絕緣層32的同時(shí)設(shè)置在陰極電極34上，第一和第二虛擬電極36和38仍可設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)外部。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖，并且圖6是該電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)。
如圖所示，開口部分40形成在每個(gè)象素區(qū)的柵極電極30和絕緣層32上，每個(gè)象素區(qū)上陰極電極34和柵極電極30互相交叉。開口部分40局部露出陰極電極34，并且電子發(fā)射區(qū)42形成在開口部分40內(nèi)的陰極電極34上。第一虛擬電極36設(shè)置在與其平行的最外柵極電極30外部，并且第二虛擬電極38設(shè)置在與其平行的最外陰極電極34外部。
由于具有上面的結(jié)構(gòu)，所以掃描信號(hào)施加到柵極電極30上，并且數(shù)據(jù)信號(hào)施加到陰極電極34上。象素開/關(guān)操作可利用柵極電極30和陰極電極34之間的電壓差而進(jìn)行控制。在驅(qū)動(dòng)這種電子發(fā)射器件的過程中，第一和第二虛擬電極36和38使有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的信號(hào)失真最小化，并且可以實(shí)現(xiàn)精確開/關(guān)控制每個(gè)象素。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖，并且圖8是該電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)。該電子發(fā)射器件具有與第一實(shí)施例相同的基本結(jié)構(gòu)，除了吸氣劑層是形成在虛擬電極上。
如圖所示，吸氣劑層44形成在第一虛擬電極22上，并且向電子發(fā)射器件的內(nèi)部空間露出。例如，吸氣劑層44形成在這對(duì)第一虛擬電極22上及在第一虛擬電極22方向上在第一虛擬電極22之間設(shè)置的絕緣層4上。可替換的，如圖9所示，吸氣劑層44′可在第一虛擬電極方向22上形成在第一虛擬電極22上。在該實(shí)施例中，吸氣劑層44或者44′是不易揮發(fā)的吸氣劑，并且優(yōu)選用鋯和鋁的合金，或者鋯、釩和鐵的合金形成。
類似于上面，因?yàn)槲鼩鈩?4形成在第一虛擬電極22上，因此器件空間效率增強(qiáng)，并且在抽空后，內(nèi)部空間中的剩余氣體得以有效收集并且去掉，從而提高真空度。
即，由于具有根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件，上述結(jié)構(gòu)部件形成在第一和第二襯底100和200上，并且第一和第二襯底100和200的外圍采用側(cè)桿20和熔接密封46彼此密封。第一和第二襯底100和200之間的內(nèi)部空間抽空，并且預(yù)定電流施加到第一虛擬電極22上，從而激活吸氣劑層44。抽空后的剩余氣體通過吸氣劑層44的激活而進(jìn)行收集和去掉，從而內(nèi)部空間保持在高真空狀態(tài)。
通過施加0.5-3mA的電流到第一虛擬電極22五分鐘而進(jìn)行吸氣劑層44的激活。施加到第一虛擬電極22的電流的值或施加時(shí)間依據(jù)吸氣劑材料的種類、吸氣劑層44的厚度、第一和第二襯底100和200的大小、以及原始真空度而恰當(dāng)控制。
如上所述，盡管根據(jù)本實(shí)施例的電子發(fā)射器件具有很窄的內(nèi)部空間，但抽空后的剩余氣體采用吸氣劑層44進(jìn)行收集和去掉，由此提高真空度。此時(shí)，吸氣劑層44覆蓋至少一個(gè)第一虛擬電極22，這樣，足量的吸氣劑材料填充器件的內(nèi)部空間，由此增加剩余氣體收集效率。
同時(shí)，除不易揮發(fā)的吸氣劑材料之外，吸氣劑層44可用與電子發(fā)射區(qū)8相同的電子發(fā)射材料形成。在電子發(fā)射區(qū)8老化之前有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的吸氣劑層44老化，這樣剩余氣體通過吸氣劑層44的電子發(fā)射材料與剩余氣體反應(yīng)而較早收集和去掉。
圖10是根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的電子發(fā)射器件的第一襯底的局部平面圖。
如圖10所示，吸氣劑層48形成在面對(duì)著對(duì)電極10的第一虛擬電極50的一側(cè)外圍上。優(yōu)選的是，第一虛擬電極50具有大于陰極電極6的寬度，從而增加吸氣劑層48的數(shù)量。第一虛擬電極50穿過柵極電極2的部分去掉，以形成露出絕緣層4的開口部分50a，并且吸氣劑層48形成在每個(gè)開口部分50a的一側(cè)外圍上。
因此，在第一虛擬電極50上形成的吸氣劑層48的電子發(fā)射材料的量比在陰極電極6上形成的電子發(fā)射區(qū)8的大，由此提高剩余氣體收集效率。
由于具有本實(shí)施例的電子發(fā)射器件，上述的結(jié)構(gòu)部件形成在第一和第二襯底100和200上，并且第一和第二襯底100和200的外圍采用側(cè)桿20和熔接密封46彼此密封。第一和第二襯底100和200之間的內(nèi)部空間抽空，并且以真空密封方式進(jìn)行密封。吸氣劑層48通過向其施加電場(chǎng)和從其發(fā)射電子而老化，并且電子發(fā)射區(qū)8通過向其施加電場(chǎng)和從其發(fā)射電子而老化。
因此，由于具有根據(jù)本實(shí)施例的電子發(fā)射器件，吸氣劑層48的電子發(fā)射材料與剩余氣體在老化吸氣劑層的步驟中起反應(yīng)，由此收集和去掉剩余氣體，并且器件的內(nèi)部空間保持在高真空狀態(tài)。
在老化吸氣劑層48的步驟中，預(yù)定的驅(qū)動(dòng)電壓施加到第一虛擬電極50和柵極電極2上，由此在吸氣劑層48周圍形成電場(chǎng)。特別是，當(dāng)吸氣劑層48老化時(shí)，施加到第一虛擬電極50和柵極電極2的電壓從閾值開始逐漸增加。所施加的電壓比施加到有效電子發(fā)射區(qū)上的正常驅(qū)動(dòng)電壓高30-50V或者更多。因此，當(dāng)從電子發(fā)射區(qū)8進(jìn)行電子發(fā)射時(shí)，防止形成在第一虛擬電極50上的吸氣劑層48發(fā)射電子。此時(shí)，2kV或者更少的低壓施加到陽極電極，這樣不形成電弧放電。
當(dāng)吸氣劑層48用與電子發(fā)射區(qū)8相同的電子發(fā)射材料如碳納米管形成時(shí)，直接影響電子發(fā)射區(qū)8的電子發(fā)射材料的有害氣體可選擇性地從最短距離內(nèi)的有效電子發(fā)射區(qū)去掉。因此，根據(jù)本實(shí)施例的電子發(fā)射器件提高了電子發(fā)射區(qū)8的壽命，并且增加了屏幕發(fā)光的均勻度，以及其充滿度(fullness)。
圖11是根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部分解透視圖，并且圖12是該電子發(fā)射器件的局部剖視圖，示出其組合狀態(tài)。根據(jù)本實(shí)施例的電子發(fā)射器件具有與第二實(shí)施例相同的基本結(jié)構(gòu)，除了吸氣劑層形成在虛擬電極上。
如圖所示，第一虛擬電極36設(shè)置在與其平行的最外柵極電極30外部，并且具有不易揮發(fā)的吸氣劑材料的吸氣劑層52形成在第一虛擬電極36上。由于具有該結(jié)構(gòu)，在抽空器件的內(nèi)部空間之后，電流施加到第一虛擬電極36上以激活吸氣劑層50，并且收集和去掉剩余氣體，由此提高真空度。第二虛擬電極38設(shè)置在與其平行的最外陰極電極34外部。
圖13是根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的電子發(fā)射器件的局部剖視圖。該電子發(fā)射器件的結(jié)構(gòu)部件，如陰極電極、柵極電極、電子發(fā)射區(qū)以及第一和第二虛擬電極與第五實(shí)施例的相同，并且吸氣劑層54形成在第二虛擬電極38上，具有與電子發(fā)射區(qū)相同的電子發(fā)射材料。
當(dāng)器件的內(nèi)部空間抽空并且預(yù)定驅(qū)動(dòng)電壓施加到第二虛擬電極38和柵極電極30上時(shí)，電場(chǎng)在吸氣劑層54周圍形成，并且吸氣劑層54發(fā)射電子。吸氣劑層54的電子發(fā)射材料(例如碳納米管)與器件中的剩余氣體起反應(yīng)以在保持器件的內(nèi)部空間處于高真空狀態(tài)時(shí)收集和去掉有害剩余氣體。
盡管上文中已經(jīng)具體描述了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，但是應(yīng)該清楚理解，此處啟發(fā)本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)行許多基本發(fā)明構(gòu)思的變形和/或修正將落入本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)，如所附權(quán)利要求所限定的。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射器件，包括互相面對(duì)的第一和第二襯底；插入絕緣層的同時(shí)在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上設(shè)置的陰極電極和柵極電極；與陰極電極電連接的電子發(fā)射區(qū)；設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)外部的至少一個(gè)虛擬電極；形成在第二襯底上的至少一個(gè)陽極電極；以及形成在陽極電極任一表面上的熒光層。
2.權(quán)利要求1的電子發(fā)射器件，其中虛擬電極包括第一虛擬電極和第二虛擬電極中的至少一個(gè)，該第一虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外陰極電極外部，該第二虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外柵極電極外部。
3.權(quán)利要求2的電子發(fā)射器件，其中絕緣層設(shè)置在第一和第二虛擬電極之間。
4.一種電子發(fā)射器件，包括互相面對(duì)的第一和第二襯底；形成在第一襯底上以接收掃描信號(hào)的第一電極；通過絕緣層與第一電極絕緣以接收數(shù)據(jù)信號(hào)的第二電極；與第一電極或第二電極電連接的電子發(fā)射區(qū)；以及設(shè)置在最外面的第一電極外部的至少一個(gè)虛擬電極。
5.權(quán)利要求4的電子發(fā)射器件，其中第一電極是陰極電極，并且第二電極是在插入絕緣層的同時(shí)設(shè)置在陰極電極下的柵極電極，電子發(fā)射區(qū)設(shè)置在第一電極上。
6.權(quán)利要求4的電子發(fā)射器件，其中第一電極是柵極電極，并且第二電極是在插入絕緣層的同時(shí)設(shè)置在柵極電極下的陰極電極，電子發(fā)射區(qū)設(shè)置在第二電極上。
7.一種電子發(fā)射器件，包括互相面對(duì)的第一和第二襯底；插入絕緣層的同時(shí)在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上設(shè)置的陰極電極和柵極電極；與陰極電極電連接的電子發(fā)射區(qū)；具有吸氣劑層的設(shè)置在有效電子發(fā)射區(qū)外部的至少一個(gè)虛擬電極；形成在第二襯底上的至少一個(gè)陽極電極；形成在陽極電極任一表面上的熒光層；以及設(shè)置在第一和第二襯底外圍同時(shí)圍繞虛擬電極以使兩個(gè)襯底互相密封的密封件。
8.權(quán)利要求7的電子發(fā)射器件，其中虛擬電極包括第一虛擬電極和第二虛擬電極，該第一虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外陰極電極外部，該第二虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外柵極電極外部，吸氣劑層形成在第一虛擬電極和第二虛擬電極中的至少一個(gè)上。
9.權(quán)利要求7的電子發(fā)射器件，其中吸氣劑層用不易揮發(fā)的吸氣劑材料形成。
10.權(quán)利要求9的電子發(fā)射器件，其中吸氣劑層用鋯、釩和鐵的合金以及鋯和鋁的合金中的任何一種形成。
11.權(quán)利要求7的電子發(fā)射器件，其中吸氣劑層形成在虛擬電極上以及虛擬電極方向上的絕緣層上。
12.權(quán)利要求7的電子發(fā)射器件，其中吸氣劑層用電子發(fā)射材料形成。
13.權(quán)利要求12的電子發(fā)射器件，其中電子發(fā)射區(qū)和吸氣劑層包括從由碳納米管、石墨、石墨納米纖維、金剛石、金剛石狀碳、C60、硅納米線組成的組中選擇的任何一種材料。
14.權(quán)利要求12的電子發(fā)射器件，其中形成在一個(gè)虛擬電極線上的吸氣劑層的電子發(fā)射材料量比在一個(gè)陰極電極線上形成的電子發(fā)射區(qū)的電子發(fā)射材料量大。
15.權(quán)利要求7的電子發(fā)射器件，其中柵極電極、絕緣層和陰極電極依次形成在第一襯底上，并且虛擬電極設(shè)置在與其平行的最外陰極電極外部，在虛擬電極和柵極電極的交叉區(qū)域上形成多個(gè)開口部分，以部分地露出絕緣層，吸氣劑層形成在虛擬電極的一側(cè)外圍以及具有電子發(fā)射材料的開口部分的一側(cè)外圍上。
16.一種制造電子發(fā)射器件的方法，該方法包括步驟在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上形成電子發(fā)射單元，以及在有效電子發(fā)射區(qū)外部形成至少一個(gè)虛擬電極；在虛擬電極上形成具有不易揮發(fā)的吸氣劑材料的吸氣劑層；在第二襯底上形成發(fā)光單元；采用密封件互相密封第一和第二襯底的外圍，并且抽空第一和第二襯底之間的內(nèi)部空間；以及通過施加電流到虛擬電極上而激活吸氣劑層。
17.一種制造電子發(fā)射器件的方法，該方法包括步驟在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上形成電子發(fā)射單元，以及在有效電子發(fā)射區(qū)外部形成至少一個(gè)虛擬電極；在虛擬電極上形成具有電子發(fā)射材料的吸氣劑層；在第二襯底上形成發(fā)光單元；采用密封件互相密封第一和第二襯底的外圍，并且抽空第一和第二襯底之間的內(nèi)部空間；以及施加電場(chǎng)給吸氣劑層以從吸氣劑層發(fā)射電子，并且使吸氣劑層的電子發(fā)射材料和剩余氣體反應(yīng)以收集和去掉該氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了具有虛擬電極的電子發(fā)射器件及其制造方法。除用于發(fā)射電子的電極之外，該電子發(fā)射器件還具有各種功能性電極。電子發(fā)射器件包括互相面對(duì)的第一和第二襯底，以及在插入絕緣層的同時(shí)在有效電子發(fā)射區(qū)內(nèi)的第一襯底上設(shè)置的陰極電極和柵極電極。電子發(fā)射區(qū)與陰極電極電連接。至少一個(gè)虛擬電極設(shè)置在該有效電子發(fā)射區(qū)外部。至少一個(gè)陽極電極形成在第二襯底上。熒光層形成在陽極電極的任一表面上。
文檔編號(hào)H01J1/304GK1638006SQ200410010490
公開日2005年7月13日 申請(qǐng)日期2004年12月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月26日
發(fā)明者黃成淵 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社