电子发射装置制造方法及图纸

一种电子发射装置，包括在基板上形成的栅电极。该栅电极位于第一平面。绝缘层在栅电极上形成。阴极在绝缘层上形成。电子发射区域与阴极电连接。该电子发射区域位于第二平面。此外，电子发射装置包括基本位于电子发射区域的第二平面的反电极。栅电极和反电极用于接收相同的电压，在至少一个电子发射区域和至少一个反电极之间的距离Ｄ满足如下条件：１（μｍ）≤Ｄ≤２８．１５５３＋１．７０６０ｔ（μｍ），其中ｔ表示绝缘层的厚度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子发射装置，特别涉及一种具有在与电子发射区域同一平面上设置的栅电极以诱发后者发射电子的电子发射装置。
技术介绍
一般地，电子发射装置可分为两种类型。第一种类型使用热(或热离子的)阴极作为电子发射源，第二种类型使用冷阴极作为电子发射源。此外，第二种类型的电子发射装置具有场致发射器阵列(FEA)类型，金属-绝缘体-金属(MIM)类型，金属-绝缘体-半导体(MIS)类型以及表面导电发射(SCE)类型。MIM类型和MIS类型电子发射装置具有金属/绝缘体/金属(MIM)电子发射结构或者金属/绝缘体/半导体(MIS)电子发射结构。当向金属或半导体施加电压时，电子从具有高电位的金属或半导体迁移到具有低电位的金属并被加速，由此来发射电子。SCE类型电子发射装置包括在相互面对的基板上形成的第一和第二电极，以及在第一和第二电极之间设置的导电薄膜。导电薄膜上形成微小裂缝，以形成电子发射区域。当电压施加于电极，形成流向导电薄膜表面的电流时，电子从电子发射区域发射。FEA类型电子发射装置基于下述原理当具有低功函或高宽高比的材料用作电子发射源时，真空环境中电子容易因电场而从材料中发射出来。一种基于钼、硅或含碳材料的前端尖锐的结构，例如碳纳米管、石墨和/或类金刚石碳已经被开发作为电子发射源使用。一般地，基于冷阴极的电子发射装置具有构成真空容器的第一和第二基板。电子发射区域和用于控制电子发射区域的电子发射的驱动电极在第一基板上形成。磷光层和用于有效地加速从第一基板面向磷光层的一侧发射的电子的电子加速电极在第二基板上形成，由此发光和/或显示期望的图像。FEA类型的电子发射装置具有三极管结构，其中阴极和栅电极作为驱动电极在第一基板上形成，阳极作为电子加速电极在第二基板上形成。阴极和栅电极设置在不同平面，分别接收不同的电压，以使电子从电连接于阴极的电子发射区域发射出来。在FEA类型的电子发射装置中，从电子发射区域发射的电子数目相对于在电子发射区域周围形成的电场强度(E)呈指数增加。电场强度(E)与施加在栅电极上的电压成正比，并与电子发射区域和栅电极的接近程度成正比。然而，在当前已有的电子发射装置中，由于栅电极的结构限制，电场强度(E)未最大化，因此从电子发射区域发射的电子数目不能得到显著增加，这使得高亮度屏幕很难实现。当然，可提高施加于栅电极的电压解决上述问题。但是，在这种情况下，由于能耗的增加使电子发射装置的广泛使用变得困难，并由于使用高成本驱动器，电子发射装置的生产成本也会增加。
技术实现思路
本专利技术的一个方面，提供了一种电子发射装置，其无需提高用于进行电子发射的驱动电压即可增加发射电子的数目。在本专利技术的一个典型实施例中，电子发射装置包括在基板上形成的栅电极。该栅电极位于第一平面。绝缘层在栅电极上形成。阴极在绝缘层上形成。电子发射区域电连接于阴极。电子发射区域位于第二平面。此外，该电子发射装置包括基本设置在电子发射区域的第二平面上的反电极。栅电极和反电极用于接收相同的电压，在至少一个电子发射区域和至少一个反电极之间的距离D满足如下条件1(μm)≤D≤28.1553+1.7060t(μm)，其中t表示绝缘层的厚度。在本专利技术的典型实施例中，电子发射装置包括在基板上形成的栅电极。该栅电极位于第一平面。绝缘层在栅电极上形成。阴极在绝缘层上形成。电子发射区域电连接于阴极。电子发射区域位于第二平面。此外，该电子发射装置包括基本设置在电子发射区域的第二平面上的反电极。栅电极和反电极用于接收相同的电压，当电压施加于阴极和栅电极时，电场强度出现一个或多个拐点(inflection point)。此外，当在至少一个电子发射区域和至少一个反电极之间的距离表示为D，并且拐点处的至少一个电子发射区域和至少一个反电极之间的最大距离表示为dl，在至少一个电子发射区域和至少一个反电极之间的距离D满足如下条件1(μm)≤D≤dl(μm)。在至少一个电子发射区域和至少一个反电极之间的距离D可以满足如下两个条件1(μm)≤D≤28.1553+1.7060t(μm)，且0.5(μm)≤t≤30(μm)，其中t表示绝缘层的厚度。在本专利技术的典型实施例中，电子发射装置包括在基板上形成的栅电极。该栅电极位于第一平面上。绝缘层在栅电极上形成。阴极在绝缘层上形成。电子发射区域电连接于阴极。电子发射区域位于第二平面上。此外，该电子发射装置包括基本设置在电子发射区域的第二平面上的反电极。栅电极和反电极用于接收相同的电压，至少一个电子发射区域和至少一个反电极的相互间隔大约1至30μm的距离。栅电极设置的比阴极更接近基板。此外，反电极可在绝缘层上形成，而通过在绝缘层上形成的通路孔与栅电极接触。在本专利技术的典型实施例中，电子发射装置包括在第一基板上形成的第一阴极。该第一阴极位于第一平面上。绝缘层在第一阴极上形成。栅电极在绝缘层上形成。该栅电极位于第二平面上。此外，该电子发射装置包括第二阴极和电子发射区域。第二阴极基本设置在栅电极的第二平面上，并且第二阴极和第一阴极用于接收相同的电压。该电子发射区域与第二阴极电连接，并且至少一个电子发射区域和至少一个栅电极相互间隔大约1至30μm的距离。第一阴极可设置得比栅电极更接近基板。第二阴极可在绝缘层上形成，而通过在绝缘层形成的通路孔与第一阴极接触。附图说明附图和说明书阐述了本专利技术的具体实施例，并连同该说明用于解释本专利技术的原理。图1是按照本专利技术第一实施例的电子发射装置的局部分解透视图。图2是按照本专利技术第一实施例的电子发射装置的局部剖视图。图3是图1所示的第一基板的局部平面图。图4是第一基板的局部平面图，表示了阴极和电子发射区域的变体。图5是表示施加于电子发射区域的电场强度的变化模式的曲线图，该变化取决于电子发射区域和反电极之间距离的变化。图6A、6B和6C是表示当绝缘层厚度分别为30μm、25μm和1μm时，按照电子发射区域和反电极之间距离的变化测量的电子发射区域的电场强度的曲线图。图7是表示阴极电流的变化的曲线图，该变化取决于栅电极和阴极之间的电压差。图8是表示取决于电子发射区域和反电极之间距离变化的漏电流的曲线图。图9是表示按照本专利技术第二实施例的电子发射装置中，取决于电子发射区域和反电极之间距离变化的电场强度的曲线图。图10是按照本专利技术第三实施例的电子发射装置的第一基板的局部平面图。图11是按照本专利技术第四实施例的电子发射装置的第一基板的局部平面图。图12是按照本专利技术第四实施例的电子发射装置的第一基板的局部剖视图，表示了阻抗层和电子发射区域的变体。图13是按照本专利技术第五实施例的电子发射装置的第一基板的局部平面图。图14是按照本专利技术第六实施例的电子发射装置的局部剖视图。图15是按照本专利技术第六实施例的电子发射装置的第一基板的局部平面图。图16是按照本专利技术第六实施例的电子发射装置的第一基板的平面图。图17是驱动波形图，表示按照本专利技术第六实施例可施加于电子发射装置的驱动波形的实例。图18是按照本专利技术第七实施例的电子发射装置的第一基板的局部平面图。图19是按照本专利技术第八实施例的电子发射装置的第一基板的局部平面图。图20是按照本专利技术第八实施例的电子发射装置的第一基板的局部剖视图，表示了阻抗层和电子发射区域的变体。图21是按照本专利技术第九实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射装置，包括：多个在第一基板上形成的栅电极，该栅电极位于第一平面上；在所述栅电极上形成的绝缘层；多个在所述绝缘层上形成的阴极；多个与所述阴极电连接的电子发射区域，该电子发射区域位于第二平面上；以及　 　多个基本位于所述电子发射区域的所述第二平面上的反电极；其中，所述栅电极和反电极用于接收相同的电压；以及，其中，在至少一个所述电子发射区域和至少一个所述反电极之间的距离Ｄ满足如下条件：１（μｍ）≤Ｄ≤２８．１５５ ３＋１．７０６０ｔ（μｍ），其中ｔ表示所述绝缘层的厚度。

【技术特征摘要】
KR 2004-2-26 12953/04;KR 2004-10-28 86671/041.一种电子发射装置，包括多个在第一基板上形成的栅电极，该栅电极位于第一平面上；在所述栅电极上形成的绝缘层；多个在所述绝缘层上形成的阴极；多个与所述阴极电连接的电子发射区域，该电子发射区域位于第二平面上；以及多个基本位于所述电子发射区域的所述第二平面上的反电极；其中，所述栅电极和反电极用于接收相同的电压；以及，其中，在至少一个所述电子发射区域和至少一个所述反电极之间的距离D满足如下条件1(μm)≤D≤28.1553+1.7060t(μm)，其中t表示所述绝缘层的厚度。2.如权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述绝缘层具有大约0.5至30μm的厚度。3.如权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述栅电极比所述阴极更接近第一基板。4.如权利要求3所述的电子发射装置，其中，所述反电极在所述绝缘层上形成，通过在所述绝缘层上形成的通路孔与所述栅电极接触。5.如权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述电子发射区域在所述绝缘层上形成，使得所述电子发射区域的侧面与所述阴极的侧面相接触。6.如权利要求1所述的电子发射装置，其进一步包括多个设置在所述阴极和所述电子发射区域之间的阻抗层。7.如权利要求1所述的电子发射装置，其中，在所述阴极内部形成开口部分，以使所述绝缘层表面暴露。8.如权利要求1所述的电子发射装置，其中，所述电子发射区域由从碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、硅纳米线材料构成的组中选择的材料形成。9.如权利要求1所述的电子发射装置，进一步包括与所述第一基板相对的第二基板；形成在所述第二基板上的多个磷光层和阳极；以及设置在所述第一和第二基板之间的格栅电极。10.一种电子发射装置，包括多个在基板上形成的栅电极，该栅电极位于第一平面上；在所述栅电极上形成的绝缘层；多个在所述绝缘层上形成的阴极；多个与所述阴极电连接的电子发射区域，该电子发射区域位于第二平面上；以及多个基本位于所述电子发射区域的所述第二平面上的反电极；其中，所述栅电极和反电极用于接收相同的电压；其中，当电压施加于所述阴极和栅电极时，出现电场强度的一个或更多拐点；以及，其中，当在至少一个所述电子发射区域和至少一个所述反电极之间的距离表示为D，所述至少一个电子发射区域和所述至少一个反电极之间在拐点处的最大距离表示为d1时，在所述至少一个电子发射区域和所述至少一个反电极之间的距离D满足如下条件1(μm)≤D≤d1(μm)。11.如权利要求10所述的电子发射装置，其中，在所述至少一个电子发射区域和所述至少一个反电极之间的距离D满足如下两个条件1(μm)≤D≤28.1553+1.7060t(μm)，以及0.5(μm)≤t≤30(μm)，其中t表示所述绝缘层的厚度。12.一种电子发射装置，包括多个在第一基板上形成的栅电极，该栅电极位于第一平面上；在所述栅电极上形成的绝缘层；多个在所述绝...

【专利技术属性】
技术研发人员：李天珪，安商爀，洪秀奉，李炳坤，全祥皓，李相祚，崔龙洙，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]