[發明專利]電子發射器件、冷陰極場致發射器件和顯示器及其制造法

無效

• 申請號: 01137903.0
• 申請日: 2001-08-30
• 公開（公告）號: CN1348197A
• 公開（公告）日: 2002-05-08
• 發明（設計）人: 井上浩司;室山雅和;八不貴郎
• 申請（專利權）人: 索尼公司
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304;H01J9/02;G09F9/00
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 程天正,傅康

技術領域

本發明涉及電子發射器件、冷陰極場致發射器件及其制造方法，還涉及冷陰極場致發射顯示器及其制造方法。

背景技術

在電視接收機和信息終端用的顯示器領域中，對于用平板顯示器代替常規的主流陰極射線管(CRT)已做了大量的研究，平板顯示器能滿足減小厚度、減輕重量、大屏幕和高精細度的要求。這種平板顯示器包括液晶顯示器(LCD)、電致發光顯示器(ELD)、等離子體顯示板(PDP)和冷陰極場致發射顯示器(FED)。其中，液晶顯示器廣泛用作信息終端顯示器。但是，為了把液晶顯示器用于落地式(floor-type)電視接收機，還要解決具有關更大亮度和增大尺寸等方面的問題。

當將其值大于一定閾值的電場加到真空中的金屬、半導體等材料上時，由于量子隧道效應，電子會穿過金屬、半導體等的表面附近的能量勢壘，并且在常溫(室溫)下電子能發射到真空空間中。基于上述原理的這種電子發射被稱作冷陰極場致發射或場致發射。近年來，通過把上述場致發射原理用于圖像顯示，已提出且正在提出平面形冷陰極場致發射顯示器或場致發射顯示器(FED)。這種場致發射顯示器的優點是高亮度和低功耗，因此，期望它們有可能作為可代替常規的陰極射線管(CRT)的圖像顯示器。

圖21顯示出采用冷陰極場致發射器件(以下有時稱作“場致發射器件”)的冷陰極場致發射顯示器(以下有時稱作“顯示器”)的結構的一個例子。圖21所示場致發射器件被稱作spindt型場致發射器件，它具有錐形的電子發射部分。這種場致發射器件包括形成在支撐件210上的陰極211、形成在支撐件210和陰極211上的絕緣層212、形成在絕緣層212上的柵極213、形成在柵極213和絕緣層212中的開口部分214以及形成在位于開口部分214底部中的陰極211上的錐形電子發射部分215。通常，陰極211和柵極213形成條形，每個條都處在兩個電極的投影圖像相互垂直交叉的方向上。通常在上述兩個電極的投影圖像重疊的區域(對應于一個象素，該區域以下稱作“重疊區”)中設置多個場致發射器件。而且，通常這些重疊區按矩陣形式排列在陰極板CP的有效區(作為實際顯示部分)中。

陽極板AP包括襯底20、在襯底20上形成的具有預定圖形的熒光層21和在其上形成的陽極23。在襯底20上一條熒光層21和另一條熒光層21之間形成黑色矩陣22。一個象素由設在陰極板CP一側上的陰極211和柵極213的重疊區中的一組場致發射器件和與該組場致發射器件相對的陽極板AP一側上的熒光層21構成。在有效區中，這些象素按幾十萬至幾百萬的量級排列。

陽極板AP和陰極板CP設置成使場致發射器件和熒光層21彼此相對，并且陽極板AP和陰極板CP在周邊部分經框架24相互粘接，由此制成顯示器。在圍繞有效區和形成選擇象素用的外圍電路的無效區(例如，陰極板CP的無效區)中，設置用于抽真空的通孔(未示出)，一個端管(未示出)連到通孔并且在抽真空后密封。即，陽極板AP、陰極板CP和框架24包圍的空間處于真空狀態。

由陰極控制電路30給陰極211加相對負電壓，由柵極控制電路31給柵極213加相對正電壓，由陽極控制電路32給陽極23加其電平高于加到柵極213的電壓的正電壓。當用這種顯示器在其熒屏上顯示時，由陰極控制電路30給陰極211輸入掃描信號，由柵極控制電路31給柵極213輸入視頻信號。由于陰極211和柵極213之間加電壓時產生電場，所以基于量子隧道效應，由電子發射部分215發射電子，電子被引向陽極23并與熒光層21碰撞。結果，激勵熒光層21發光，得到所需圖像。即，通過加給柵極213的電壓和經陰極211加給電子發射部分215的電壓，能大致控制顯示器的工作。

以下將概括說明常規Spindt型電子發射器件的制造方法。總的說來，這個方法是通過垂直淀積金屬材料形成錐形電子發射電極215的方法。即，蒸發顆粒垂直進入開口部分214。利用在開口部分214周圍形成的外伸淀積物的屏蔽作用，達到開口部分214底部的蒸發顆粒量逐漸減少，因此，按自對準方式形成作為錐形淀積物的電子發射電極215。這種實施方式利用了在柵極213上預形成剝離層217的方法，以便容易地去除不需要的外伸淀積物，以下將參見支撐件等的部分端視圖即圖22A、22B、22C、23A和23B說明該方法。

[步驟-10]

首先，在例如玻璃制成的支撐件210上形成鈮(Nb)構成的陰極211，并在整個表面上形成SiO₂構成的絕緣層212，在絕緣層212上形成條形柵極213。例如可用濺射法、平版印刷法和干式腐蝕法形成柵極213。

[步驟-20]