电子发射器件及其制造方法

专利名称：电子发射器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于平板显示器的电子发射器件以及一种所述 电子发射器件的制造方法。
背景技术：
表面导电型电子发射器件利用以下现象通过将电流施加在平行 地形成在衬底上的小面积的导电膜的膜表面上而生成电子发射。普遍 的是，通过导电工艺(成形工艺)预先在表面导电型电子发射器件的 导电膜上形成电子发射部分。具体地说，通过将直流电压或非常緩慢 地提升的电压(例如大约1V/分钟)施加到导电膜的相对端而形成电 子发射部分。由此，导电膜被局部损坏、变换、或者修改，并且于是， 作为电子发射部分，形成高电阻抗的部分。进一步地，由于这种成形 工艺，间隙形成在导电膜的一部分电子发射部分上。电子从所述间隙 附近发射。
在通过使用多个这样的电子发射器件而形成的图像显示装置中， 必须均衡电子发射器件的电子发射特性。为此，需要一种用于在导电 膜的预定位置形成间隙的技术。
在日本专利申请公开(JP-B) No. 2627620中，公开了一种形成 狭窄部分的方法，该方法通过移除一部分导电膜并且将间隙形成在狹 窄部分上来聚集电流。在JP-B 3647436中，/>开了一种方法，该方法 通过区分在一个电极与导电膜的连接部分处的宽度以及在另一电极与 导电膜的连接部分处的宽度而在所述连接部分的宽度较短的一侧上的 电极的附近形成间隙。
然而，根据JP-B 2627620和JP-B 3647436中所公开的任意一种 方法，在导电膜中形成狭窄部分，然后间隙形成在所述狭窄部分中。
通过这样的方法，因为空间效率降低(即，使得安装导电膜所需的空 间变大)，所以难以加长间隙的长度。

发明内容
本发明的目的在于提供一种电子发射器件，其可以通过加长间隙 的长度而获得充足的电子发射量。此外，本发明的目的在于控制所述 导电膜中间隙的位置，并且提供一种用于通过低功率消耗来制造具有 小的特性变化的电子发射器件的技术。
根据本发明的电子发射器件的制造方法可以包括以下步骤制备 衬底和导电膜，所述村底具有第一电极和第二电极，所述导电膜用于 将所述第一电极与所述第二电极连接；以及通过将电压施加在所述第 一电极与所述第二电极之间而在所述导电膜上形成间隙；其中，所述 导电膜的平面形状具有在所述第一电极与所述第二电极之间的v形部分。
作为优选方面，根据本发明的电子发射器件的制造方法可以包括 以下构造。
所述第一电极和所述第二电极的相对边彼此平行；以及所述导电 膜在平行于这些边的方向上的宽度在第一电极与第二电极之间是恒定 的。
假设所述v形部分的弯曲部分的内部顶点是点b;所述弯曲部分 的外部顶点是点e;包括点e的导电膜的边与所述第一电极的交点是 点c;包括点e的导电膜的边与所述第二电极的交点是点a;连接点 a和点c的线段ac与点b之间的距离是l;以及所述导电膜在与所 述第一电极和所述第二电极中的一个电极的连接部分处的宽度是w， 所述一个电极在将所述间隙形成在所述导电膜上的步骤中处于比另一 电极更高的电位；建立Il/wI幼.8。
所述衬底可以包括分别具有v形部分的多个导电膜；并且所述多 个导电膜的v形部分在相同方向上弯曲。
根据本发明的电子发射器件可以包括衬底；第一电极和第二电
极，其被布置在所述衬底上；以及导电膜，其用于连接所述第一电极 和所述第二电极，所述导电膜被布置在所述衬底上；以及其中，所述 导电膜的平面形状具有在所述第一电极与所述第二电极之间的V形部 分；以及所述导电膜在所述V形部分的弯曲部分上具有间隙。
作为优选方面，根据本发明的电子发射器件可以包括以下构造。 所述第一电极和所述第二电极的相对边彼此平行；以及所述导电 膜在平行于这些边的方向上的宽度在所述第一电极与所述第二电极之 间是恒定的。
所述衬底包括分别具有V形部分的多个导电膜；以及所述多个导 电膜的所述V形部分在相同方向上弯曲。
根据本发明，所述导电膜具有V形部分，从而当进行成形工艺时， 电流集中施加到所述V形部分的弯曲部分。因此，容易地通过低功率 消耗而使得温度上升。由此，有可能使用很少的电流而在所述弯曲部 分中一致地形成间隙。此外，在通过在相同方向上使得所述导电膜弯 曲而在所述电子发射器件中形成多个导电膜的情况下，有可能在窄空 间中有效地布置多个导电膜。因此，可以形成比传统情况更长的间隙。 由此，可以获得充足的电子发射量。
由此，根据本发明，有可能以小的空间和高的可重复性来制造显 示出均匀和卓越电子发射特性的电子发射器件。此外，通过使用这种
电子发射器件，可以提供一种具有高分辨率和高图像质量的图像显示 装置。
参考附图从以下示例性实施例的描述，本发明的进一步的特征将 变得清楚。


图1A是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面
图案示图IB是以线段绘出图1A中的类似条带的导电膜的平面图案示
图2A是示出根据该实施例的电子发射器件的示例的平面示图2B是示出电子发射器件的传统示例的平面示图3A是用于解释根据该实施例的电子发射器件的导电膜的优选 形状的平面图案示图3B是用于解释根据该实施例的电子发射器件的导电膜的优选 形状的平面图案示图4A是用于解释根据该实施例的电子发射器件的导电膜的优选 形状的平面图案示图4B是用于解释根据该实施例的电子发射器件的导电膜的优选 形状的平面图案示图5A是用于解释根据该实施例的电子发射器件的导电膜的优选 形状的平面图案示图5B是用于解释根据该实施例的电子发射器件的导电膜的优选 形状的平面图案示图6是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面图 案示图7是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面图 案示图8是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面图
案示图9是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面图
案示图io是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面 图案示图ll是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面 图案示图12是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面 图案示图13是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面
图案示图14是根据该实施例的电子发射器件的特性评估装置的构思性
示图15是示意性地示出根据该实施例的电子发射器件的器件特性 的示图16是示出在该示例中所使用的成形电压波形的示图17是示出对该示例所进行的比较性示例的器件配置的平面图
案示图18是示出根据该实施例的当形成电子发射器件时对于L/W的 每l[W (瓦特)的温度增加的示图；以及
图19是示出在每一示例和每一比较性示例中的器件的配置和成 形功率的示图。
具体实施例方式
本发明涉及一种用于在导电膜内形成间隙并且从所述间隙的附 近发射电子的器件以及该器件的制造方法。具体地说，优选的是，本 发明应用于通过在一对电极之间提供电位差来发射电子的电子发射器 件，例如表面导电型电子发射器件。
作为本发明优选实施例，以下将具体地描述表面导电型电子发射 器件的示例。
图1A是示出根据该实施例的电子发射器件的配置的示例的平面 图案示图。
如图1A所示，根据该实施例的电子发射器件具有一对电极3和 4 (第一电极3和第二电极4)、以及导电膜2。电极3和电极4安装 在衬底1上，并且它们由间隙d所分离。导电膜2连接到电极3和电 极4，并且在其一部分上具有间隙5。通常，为了提供导电膜2与电极 3和电极4的良好电连接，安装导电膜2，从而其部分与电极3和电极 4交叠，然而，在图中省略了交叠部分。
图1B是以线段绘出图1A中的类似条带的导电膜2的平面图案
示图。如图1B所示，根据该实施例的导电膜2在电极3与电极4之 间具有弯曲部分7 (弯曲)。换句话说，根据该实施例的电子发射器 件的导电膜2形成为类似条带的形状，并且在电极3与电极4之间弯 曲。具体地说，导电膜2的平面形状在第一电极3与第二电极4之间 具有V形部分。这样的形状通常被称为"人字形状"。
在图1A和图1B所示的示例中，电极3和电极4的相对边彼此 平行。导电膜2具有沿着电极3和电极4的相对边的方向上的宽度。 在图1A中，间隙5形成在连接点B与点E的区域中。点B是(V形 部分的)弯曲部分7的内部顶点，点E是(V形部分的)弯曲部分7 的外部顶点。进一步地，在电极3和电极4的相对边不平行的情况下， 导电膜2具有在与具有距这两个边相同距离的线段平行的方向上的宽 度。导电膜2的宽度是在上述方向上的导电膜2的长度。
将描述由于根据该实施例的导电膜2的形状而产生的效果。在图 1A中，包括点E的导电膜2的边与第一电极3的交点被定义为点C, 包括点E的导电膜2的边与第二电极4的交点被定义为点A。此外， 包括点B的导电膜2的边与第一电极3的交点被定义为点F，包括点 B的导电膜2的边与第二电极4的交点被定义为点D。
由于根据该实施例的导电膜2的平面形状具有V形部分，因此如 果电压施加在电极3与电极4之间，则穿过导电膜2的电流聚集在具 有低阻抗的点B处。结果，由于焦耳热而导致点B的温度变得容易局 部地增加。由此，通过小的电流(小功率消耗)，可以从作为原点的 点B形成间隙5。由于此时将间隙5形成在弯曲部分7中，因此通过 控制弯曲部分7的位置，可以控制间隙5的位置。例如在间隙5非常 接近于电极3和电极4中的任意一个的情况下，以及在间隙5在电极 3与电极4之间极大地曲折的情况下，电子发射特性被降低。因此， 当制造多个电子发射器件时，如果对于每一器件，间隙5等等的位置 不同，则对于每一器件，电子发射特性不同。在根据该实施例的电子 发射器件中，可以控制间隙5的位置，从而可以防止这种特性的变化。
将描述在一个电子发射器件具有多个导电膜2的情况下(在衬底
l具有多个含有V形部分的导电膜2的情况下)的效果。
图2A是示出根据该实施例的电子发射器件的示例的平面示图， 图2B是示出在JP-B 2627620所公开的具有狭窄部分的电子发射器件 的平面示图。在图2B中，具有导电膜2的最窄宽度的部分被定义为 狭窄部分。
图2A示出在电极3与电极4之间固定与电极3和电极4的相对 边平行的方向上的导电膜2的宽度的情况(线段CE与线段FB彼此 平行，线段EA与线段BD彼此平行)下的示例。相应地，在图2A中， 导电膜2的宽度是W0=W1=W2 ( W0是在弯曲部分处的宽度，Wl是 在与电极3的连接部分处的宽度，W2是在与电极4的连接部分处的 宽度)。在图2B中，电极3和电极4的相对边彼此平行，导电膜2 的宽度在狭窄部分处是WO，而在导电膜2和电极3的连接部分以及 导电膜2和电极4的连接部分处是W3x2+W0。进一步地，为了使得 解释简单，使用弯曲部分作为边界而将图2A所示的导电膜2定义为 垂直线对称。使用狭窄部分作为边界而将图2B所示的导电膜2定义 为垂直线对称，而使用狭窄部分的中心作为边界将其定义为水平线对 称。在图2A和图2B中，邻近的导电膜2之间的间隙被定义为G。
在提供了一个导电膜2的情况下，形成图2A中的导电膜2所需 的宽度是W0+W3，形成图2B中的导电膜2所需的宽度是W0+W3x2。 如果图2A中的间隙5的长度和图2B中的间隙5的长度是WO,则即 使图2A中的导电膜2的间隙5具有与图2B中的导电膜2的间隙5相 同的长度，图2A中的导电膜2也可以被布置在宽度比图2B中的导电 膜2窄W3的区域上。
在提供N个导电膜2的情况下，形成图2A中的导电膜2所需的 宽度是W3+NxW0+(N-l)xG，形成图2B中的导电膜2所需的宽度是 Nx(W0+W3x2)+(N-l)xG。相应地，才艮据该实施例的导电膜2可以被 布置在宽度比图2B中的导电膜2窄(2N-l)xW3的区域上。
具体地说，如果接触导电膜2的电极3和电极4的相对边是平行 的，并且在与这些边平行的方向上导电膜2的宽度是恒定的(图1A、
图2A)，则有可能在不浪费的情况下在更窄的区域中布置导电膜2。 如上所述，可以在比传统电子发射器件更窄的区域中获得根据该实施 例的电子发射器件的期望的电子发射量。
接下来，通过使用图3A至图5B，将描述根据该实施例的导电膜 2的优选形状。连接根据该实施例的导电膜2的点A和点C的线段 AC与点B之间的距离被定义为L,在用于在导电膜2中形成间隙5 的步骤中，与处于高电位的电极(根据该实施例，定义为第二电极4) 的连接部分中的导电膜2的宽度(线段AD的长度)被定义为W。根 据图3A和图3B所示的示例，建立L=0，并且根据图4A至图5B所 示的示例，建立L9K)。图4示出线段AC与线段BD (线段BF)相交 的情况。在此情况下，假设建立IxO。图5是示出线段AC与线段BD (线段BF)不相交的情况的示图。在此情况下，假设建立LX)。
根据该实施例，因为L越小，从电极3或电极4所提供的电流被 聚集到弯曲部分7的内部就越多，所以优选的是IL/Wk0.8。由此，温 度容易增加，并且可以通过较少的能量来形成间隙5。
图3B、图4B和图5B中的每一个作为图案示图通过直线箭头示 出在用于分别在图3A、图4A和图5A所示的导电膜2中形成间隙5 的成形步骤中从第二电极4穿过导电膜2的电流的主要流动。在图3B、 图4B和图5B中，箭头密度越高，电流密度就越高。
将图3B与图5B进行比较，可知，电流在L=0的情况下(图3B 所示的配置)比在L>0的情况下(图5B所示的配置)更加集中在弯 曲部分的内部点B上。
在图3B和图4B中，从电极4穿过导电膜2的任意电流集中在 点B上(在点B附近，电流密度增加)。然而，从功率密度的集中的 观点来看，图4B所示的配置稍有缺点(因为电流密度被集中的区域 变大，所以点B附近的温度几乎不增加)。此外，将图3B与图5B进 行比较，可见，图5B中在点B处的电流密度比图3B中的更小。由此， 将图3A至图5B进行比较，可知，图3A (图3B)所示的导电膜2的 温度容易增加，并且这是更加优选的配置。从图3A至图5B可知，点B附近的电流密度由L和W来定义。根据发明人的考虑，如果建立了 |L/W|《0.8,则有可能获得比现有技术更高的功率消耗减少效果。
图18是示出根据稍后将描述的本发明的示例的当在电子发射器 件上形成间隙5时对于L/W每1 [W]的温度增加的示图。如图18所示， 在L/W=0的情况下(图3A),每1[W的温度增加变为最高值。因此， 在L/W=0的情况下(图3A)，可以用最低功率消耗来形成间隙5。 在L/W<0的情况下(图4A)，电流密度比L/W=0的情况在更宽的范 围上变得均匀，从而温度分散。因此，每1[W的温度增加变得较小。 在L/W>0的情况下(图5A )，与L/W=0的情况相比，电流穿过点B 附近之外，从而点B附近的电流密度变小。因此，每1[W的温度增 加变小。在根据本发明示例的电子发射器件中，对当在导电膜2中形 成间隙5时每1[W]的温度增加值与稍后将描述的比较性示例2中的温 度增加值(当在具有图2A所示的狭窄部分的传统导电膜2中形成间 隙5时每1[W]的温度增加值)进行比较，可知，在IL/Wk0.8的情况 下，可以通过等于或小于传统配置的功率消耗而在根据本发明示例的 电子发射器件中形成间隙5。
进一步地，如果导电膜2的平面形状具有在电极3与电极4之间 的V形部分，则弯曲部分5的姿态不受限，并且可以获得如上所述的 效果。
接下来，将描述根据该实施例的电子发射器件的其它配置示例。 图6示出在导电膜2与电极3的连接部分以及导电膜2与电极4 的连接部分处的导电膜2的宽度比在弯曲部分7处的宽度更宽 (EB<AD， EB<CF)的情况的示例。换句话说，在弯曲部分7处的宽 度在导电膜2中变得最窄。由此，更多电流集中在点B上，并且可以 从作为原点的点B的位置容易地形成间隙5。
图7示出导电膜2的边CE、 EA、 FB和BD是曲线的情况的示 例。还是在这种配置下，可以获得与图1所示的配置相同的效果。此 外，如图8所示，这同样适用于如下情况下，使用弯曲部分作为边界， 在一边上的边CE和FB是曲线，并且另 一边上的边EA和BD是直线。
此外，通过将导电膜2与第一电极3连接而形成的角度与通过将 导电膜2与第二电极4连接而形成的角度(ZFCE和ZEAD(ZBFC和 ZADB))可以彼此不同，如图9所示(在图1A中，01*02是有可能 的)。此外，在这种配置中，在减少功率消耗并且控制间隙5的位置 方面，可以获得与如上所述的配置相同的效果。然而，形成导电膜2 所需的空间大于01=02的情况(降低了空间节省的效果)。
此外，如图10所示，电极3和电极4的相对边可以彼此不平行。 在这样的配置中，与电极3和电极4的相对边平行的情况相比，在减 少功率消耗以及节省空间方面，可以获得相同的效果。然而，在间隙
5的位置的控制中的效果比电极3和电极4的相对边彼此平行的情况 下更低。
图11示出在导电膜2的宽度部分地并非均匀的情况(宽度从弯 曲部分7到一个边(例如边AD)发生改变的情况)的示例。在这种 配置中，与导电膜2的宽度均匀的情况相比，在减少功率消耗以及控 制间隙的位置方面可以获得相同效果。然而，空间节省效果比导电膜 2的宽度均匀的情况更低。
图12示出器件具有多个导电膜2并且它们的宽度彼此不同的情 况的示例。在这种配置中，与它们的宽度彼此相同的情况相比，可以 在减少功率消耗方面获得相同效果。然而，在间隙5位置的控制方面 的效果比多个导电膜2的宽度彼此相同的情况更低。
图13示出器件具有多个导电膜2并且从弯曲部分到电极3和电 极4的距离对于每一导电膜2不同的情况的示例。在这种配置中，与 从弯曲部分到电极3和电极4的距离对于每一导电膜2相同的情况相 比，在减少功率消耗并且控制间隙5的位置方面可以获得相同效果。 然而，空间节省效果比从弯曲部分到电极3和电极4的距离对于每一 导电膜2相同的情况更低。
进一步地，在导电膜2的与电极3和电极4的连接部分处的点A、 C、 D和F以及弯曲部分7的点E和点B可以具有一定范围以内的曲 率，这并不破坏上述效果。
可以通过使用利用穿过导电膜2的电流以及通过导电膜2的热传 递进行交互作用分析而估计温度的增加来设计根据该实施例的导电膜 2的形状。具体地说，以用于耦合电流场和热分析的有限元求解通过 使用导电膜2和衬底1的电特性值(导电率)、热特性值(导热率、 比热、以及密度)、形状模型、以及将要提供给导电膜2的电流值(或 将要提供给导电膜2的电压值)来推导每一位置的温度。然后，将温 度超过在特定位置处的导电膜2的熔点的条件假设为间隙5形成在该 位置上的条件(阈值)。
将描述根据该实施例的电子发射器件的每一结构元件的材料。
作为衬底l,可以使用玻璃(石英玻璃、减少了杂质(例如Na) 含量的玻璃、以及碱石灰玻璃)。此外，作为衬底1，可以使用具有 通过溅射方法等层叠在玻璃衬底上的Si02膜的衬底、陶瓷衬底(例如 氧化铝)、以及Si衬底等等。
作为电极3和电极4的材料，可以使用普通导电材料。例如，作 为电极3和电极4的材料，可以l吏用金属(例如Ni、 Cr、 Au、 Mo、 W、 Pt、 Ti、 Al、 Cu和Pd)。此外，优选的是，电极3和电极4的 膜厚度不小于lnm,但不大于lnm。
作为导电膜2的材料，例如可以4吏用例如Pd、 Pt、 Ru、 Ag、 Au、 Ti、 In、 Cu、 Cr、 Fe、 Zn、 Sn、 Ta、 W和Pb的金属以及例如PdO、 Sn02、 In203、 PbO和Sb203的氧化物导电材料。此外，还可以使用 例如TiN、 ZrN和HfN的氮化物。
为了获得优异电子发射特性，作为导电膜2，优选地使用由精细 颗粒构成的精细颗粒膜。优选的是，膜厚度不小于10A(lnm)，但 不大于100nm。优选的是，导电膜2的宽度不小于lpm并且不大于 100拜。
间隙5是高阻抗部分，其形成在一部分导电膜2上，并且间隙5 的形状等取决于导电膜2的膜厚度、膜质量和材料以及稍后将描述的 成形方法等等。此外，在间隙5的表面上以及在间隙5附近的导电膜 2上，可以通过传统已知方法来提供碳膜，该步骤被称为活化步骤(活
化工艺)。
接下来，将描述根据该实施例的电子发射器件的制造方法的示例。
首先，根据真空沉积方法将电极3和电极4的构成材料形成在衬 底1上。通过使用光刻技术来对制成膜的材料进行构图(patterning )， 形成电极3和电极4。
接下来，通过将有机金属溶液施加到安装了电极3和电极4的衬 底l上，形成有机金属膜。作为有机金属溶液，可以使用主要由导电 膜2的材料组成的有机化合物的溶液。然后，灼烧该有机金属膜。通 过剥离、蚀刻和激光光束加工等等来对灼烧后的有机金属膜进行构图。 由此，形成导电膜2。进一步地，作为形成导电膜2的方法，可以使 用真空沉积方法、溅射方法、化学汽相沉积方法、分布式施加 (distributed application )方法、浸渍(dipping)方法和旋涂方法等 等。
于是，间隙5形成在每一导电膜2上(成形工艺)。成形工艺是 用于通过将电位差提供给一对电极3和4并且将电流施加到导电膜2 (使电流通过)而形成间隙5的工艺。
具体地说，通过将电压施加在电极3和电极4之间，在导电膜2 内生成焦耳热，并且由此，间隙5形成在导电膜2上。在成形工艺中， 待施加到电极3和电极4的电压优选的是脉冲电压(脉冲波形)。例 如，可以进行成形工艺，直到导电膜2的电阻变得大于l[Mn]。例如， 可以通过测量当施加大约0.1 [V的电压时所施加的电流来计算导电膜 2的电阻。
根据该实施例，间隙5通过该步骤而形成在导电膜2的弯曲部分7上。
如上所述，优选的是，在成形工艺之后，将活化工艺应用于电子 发射器件。活化工艺是用于在电极3和电极4之间施加脉冲电压的工 艺以及在包含有机材料的气体的气氛下的成形工艺。通过这个活化工 艺，稍后将要描述的器件电流If和发射电流Ie显著地增加。于是，
由于活化工艺而使得碳膜形成在间隙5的表面与间隙5的附近的导电 膜2上。通过在间隙5的表面上形成碳膜，间隙5的宽度变得更窄。 因此，从这个窄的间隙发射电子。
进一步地，优选的是，将稳定化工艺提供给通过上述工艺步骤所 获得的电子发射器件。这种稳定化工艺是用于通过排出真空装置的内 部部分来减少不必要的物质(例如有机材料)的工艺。
接下来，将参照图14和图15来描述通过上述工艺步骤所制造的 电子发射器件(具有衬底l、导电膜2、电极3、电极4和间隙5的电 子发射器件)的基本特性。图14是为了评估电子发射器件的特性的特 性评估装置的构思性示图，图15是示出评估结果的示例的示图。
如图14所示，特性评估装置具有真空容器9，其用于设置作为评 估的对象的电子发射器件。真空容器9的内部部分维持在有机材料被 充分排出的状态下。此外，在真空容器9内，安装与电子发射器件的 电子发射表面相对的阳极电极10。
在电子发射器件的电极3与电极4之间，通过电源12来施加脉 冲电压。由电流计13来测量通过施加脉冲电流在电极3与电极4之间 穿过的电流If (器件电流If)。由电源14将不小于1[kV并且不大于 40[kV的阳极电压施加到阳极电极10。从电子发射器件所发射的电子 冲进阳极电极IO，其后穿过阳极电极IO。因此，穿过阳极电极10的
电子的量可以被看作是从电子发射器件所发射的电子的量(电子发射 量)。根据该实施例，由电流计15来测量穿过阳极电极10的电流Ie (发射电流Ie)。
图15是示意性地示出由所述特性评估装置所评估的电子发射器 件的器件特性的示图。如图15所示，器件电流If、发射电流Ie和器 件电压Vf可以遵循作为电子发射特性的Fowler-Nordheim关系。
通过布置根据该实施例的多个电子发射器件，可以配置电子源。 通过布置具有荧光体和阳极电极的衬底，从而与所述电子源相对，可 以配置平板显示器。例如，在日本专利申请Z/^开(JP-A) 2002-203475 和日本专利申请公开2005-190769等等中公开了这样的平板显示器和
这样的电子源的配置。 (示例1 )
制造具有按图l所示的形状所形成的导电膜2的表面导电型电子 发射器件。制造步骤如下。
步骤a:通过有机溶剂来充分清洁作为衬底1的石英衬底(Si02 衬底)。然后，以Pt制成的电极3和电极4形成在衬底l上。电极3 和电极4的电极间隙d、膜厚度、相对边的长度分别被定义为10nm、 0.04pm和200pm (电极3和电极4的相对边被定义为彼此平行)。
步骤b:通过使用喷墨方法将具有有机金属化合物的溶液的液滴 滴到衬底1的电极3与电极4之间。于是，通过对所滴入的溶液进行 干燥，形成有机金属薄膜。在此之后，通过清洁炉(clean oven)来灼 烧有机金属薄膜，形成以钯氧化物(PdO)颗粒制成的导电膜2。
导电膜2的形状如下。L是O,在图1A所示的点A或点C处的 导电膜2的边上的角度02(ZEAD)和角度ei(ZFCE)分别被定义为 135°。导电膜2的宽度W (参照图3A)在平行于电极3和电极4的 相对边的方向上被定义为5pm (常数)。这种精细颗粒膜的膜厚度是 O細pm。
步骤c:把在其上形成了电极3和电极4以及导电膜2的衬底1 安装在图14所示的特性评估装置的真空容器9中。于是，通过使用排 气泵15，对真空容器9的内部排气，直到真空容器9的内部的真空程 度变为大约l(T4Pa。在此之后，通过电源11将电压施加在电极3与电 极4之间，形成间隙5(成形工艺)。以图16所示的电压波形进行成 形工艺达到大约60秒(Tl是l毫秒，T2是10毫秒，三角波的峰值 (当进行成形工艺时的峰值电压)是10V)。
其后，通过在真空气氛中引入氰苯(benzonkrile)以将真空程度 维持在约lxl(T4Pa,进行活化工艺。峰值被定义为15V。当器件电流 If饱和(大约30分钟)时，活化工艺结束。
根据该实施例，分别制造具有一个导电膜2的电子发射器件和具 有十个导电膜2的电子发射器件。在具有十个导电膜2的电子发射器件中，邻近的导电膜2之间的间隙G被定义为5nm。
通过上述特性评估装置来测量如上所述而制造的根据该示例的 多个器件的电子发射特性。测量条件是在阳极电极10与器件之间的 距离是2mm，阳极电极10的电位是10kV，器件电压Vf是15V，并 且当测量电子发射特性时真空容器9中的真空程度是lxlO"Pa。 (示例2 )
在根据示例1的导电膜2中，01和02两者都被定义为150°,并 且其它方面与示例l相同。 (示例3 )
在根据示例1的导电膜2中，02被定义为135。，01被定义为150。 (图19所示的形状)。其它方面与示例l相同。 (示例4 )
具有宽度W-5pm的五个导电膜2和具有宽度W=10|am的五个 导电膜2分别被交替地布置。其它方面与示例l相同。 (比较性示例1)
导电膜2的形状被制成为没有弯曲部分的形状，如图17所示。 其它方面与示例l相同。 (比较性示例2)
导电膜2的形状被制成为具有狭窄部分的形状，如图2B所示。 其它方面与示例l相同。在所述狭窄部分处的导电膜2的宽度WO被 定义为5nm，在导电膜2与电极3的连接部分以及导电膜2与电极4 的连接部分处的宽度(W3+W0+W3)被定义为15pm。
图19示出根据本发明的每一示例以及每一比较性示例的器件和 成形功率的配置。在图19中，"空间"表示由一个或十个导电膜所共享 的宽度(在平行于电极的相对边的方向上的长度)，"间隙的长度"表 示形成在导电膜上的间隙的长度，"间隙的形成位置"表示对于间隙形 成在每一器件中的位置的良好控制能力。在这些项中，双圆圏表示是 容易控制的，圓圏表示不像示例1那样容易控制，"叉"表示糟糕的 控制能力。对"L/W，，进行舍入，并且获得两位有效数字。"成形功率"
表示成形工艺所需的功率，其中将示例1的器件的成形工艺所需的功 率定义为1。
此外，通过在根据示例1的导电膜中改变l，测量对于l/w每 1[w的温度增加。图18示出其结果。如图18所示，可知，在Il/w1《0.8 的情况下获得等于或大于作为传统示例的比较性示例1和示例2的温 度增加。换句话说，在IL/Wl《0.8的情况下，可知，可以用低于传统 示例的功率消耗在导电膜上形成间隙。 (示例5)
通过以矩阵在玻璃衬底上布置根据示例1的多个电子发射器件， 并且将每一电子发射器件用线连接，从而能够对其个别地驱动，制造 电子源。于是，通过将面板布置为与所述电子源相对，制造平板显示 器(图像显示装置)。面板装配有发光层和金属背。发光层装配有rgb 的焚光体，金属背被用作阳极电极。通过驱动所述图像显示装置，可 以获得高均匀度的显示图像。
虽然已经参照示例性实施例描述了本发明，但应理解，本发明不 限于所公开的示例性实施例。所附权利要求的范围与最宽泛的解释一 致，从而包括所有这样的修改和等同结构以及功能。
权利要求
1. 一种电子发射器件的制造方法，包括以下步骤:制备衬底和导电膜，所述衬底具有第一电极和第二电极，所述导电膜用于将所述第一电极与所述第二电极连接；以及通过在所述第一电极与所述第二电极之间施加电压而在所述导电膜上形成间隙；其中，所述导电膜的平面形状具有在所述第一电极与所述第二电极之间的V形部分。
2. 如权利要求1所述的制造方法，其中，所述第一电极和所述第二电极的相对边彼此平行；以及 所述导电膜在平行于这些边的方向上的宽度在所述第一电极与 所述第二电极之间是恒定的。
3. 如权利要求1或2所述的制造方法，其中，假设所述v形部分的弯曲部分的内部顶点是点b;所述弯曲部分的外部顶点是点e;包括点e的导电膜的边与所述第一电极的交点是点c;包括点e的导电膜的边与所述第二电极的交点是点a;连接点a和点c的线段ac与点b之间的距离是l;以及所述导电膜在与所述第一电极和所述第二电极中的一个电极的 连接部分处的宽度是w,所述一个电极在将所述间隙形成在所述导电 膜上的步骤中处于比另一电极更高的电位；建立Il/wI ^0.8。
4. 如权利要求1或2所述的制造方法，其中，所述衬底包括分别具有v形部分的多个导电膜；以及 所述多个导电膜的所述v形部分在相同方向上弯曲。
5. —种电子发射器件，包括 衬底；第一电极和第二电极，所述第一电极和第二电极被布置在所述衬 底上；以及导电膜，其用于连接所述第一电极和所述第二电极，所述导电膜 被布置在所述衬底上；以及其中，所述导电膜的平面形状具有在所述第一电极与所述第二电 极之间的V形部分；以及所述导电膜在所述V形部分的弯曲部分上具有间隙。
6. 如权利要求5所述的电子发射器件，其中，所述第一电极和所述第二电极的相对边彼此平行；以及 所述导电膜在平行于这些边的方向上的宽度在第一电极与第二 电极之间是恒定的。
7. 如权利要求5或6所述的电子发射器件，其中，所述衬底包括分别具有V形部分的多个导电膜；以及 所述多个导电膜的所述V形部分在相同方向上弯曲。
全文摘要
本发明公开了一种电子发射器件及其制造方法。根据本发明的电子发射器件的制造方法包括以下步骤制备衬底和导电膜，所述衬底具有第一电极和第二电极，所述导电膜用于将所述第一电极与所述第二电极连接；以及通过将电压施加在所述第一电极与所述第二电极之间而在所述导电膜上形成间隙；其中，所述导电膜的平面形状具有在所述第一电极与所述第二电极之间的V形部分。
文档编号H01J1/30GK101377992SQ20081021247
公开日2009年3月4日 申请日期2008年8月29日 优先权日2007年8月31日
发明者东尚史, 伊庭润, 高田裕子 申请人:佳能株式会社