电子发射器件、显示板和信息显示系统的制作方法

专利名称：电子发射器件、显示板和信息显示系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及具有硼化镧层的电子发射器件和显示板。
背景技术：
在一般的场发射型电子发射器件中，电压被施加在电子发射部件和栅极电极之间以在电子发射部件的尖端(tip)处产生强电场，从而允许电子发射部件将电子发射进入真空。 在这样的场发射型电子发射器件中，用于电子发射的电场强度极大取决于电子发射部件的表面的功函数及其尖端形状。理论上相信具有较低表面功函数的电子发射部件可在较弱的电场中发射电子。 日本专利公开No. 01-235124和美国专利No. 4008412公开了一种电子发射器件，其在钨或钼发射体上具有由低功函数材料(六硼化镧(LaB6))形成的表面层。
日本专利公开No. 07-078553公开了一种场发射微阴极。 可在基板(背板)上布置大量的场发射型电子发射器件以构成电子源。如在阴极射线管(CRT)中，可通过与背板相对地放置包括诸如荧光部件的发光部件(其响应于电子束照射而发光)的基板(面板)并密封面板和背板之间的外围空间，来制造显示板。
在传统的电子发射器件中，通过密封或操作(电子发射)产生的热或其它因素可导致LaBe层中的La扩散进入由导电部件形成的下面的结构，或可使该结构中的金属元素扩散进入LaBe层。这样的扩散可干扰低功函数LaBe层的功能，由此改变电子发射器件的电子发射特性。 该情形在多晶LaBe层中比在单晶(monocrystalline) LaB6层中更明显。这可能是由于该结构中包含的金属元素到LaB6层中的扩散和LaB6层中包含的La到该结构中的扩散通过多晶层中的晶粒边界而发生。

发明内容
本发明提供了 一种电子发射器件，其包括电子发射部件，并在电场中从电子发射部件的表面发射电子。电子发射部件包括导电部件和设置在导电部件上的硼化镧层，其中在导电部件和硼化镧层之间设置有氧化物层。 从参照附图对示例性实施例的以下描述，本发明的进一步的特征将变得明显。


图1是根据本发明实施例的电子发射器件的示意性截面图。 图2是根据本发明另一个实施例的电子发射器件的示意性截面图。 图3A至3H是用于制造根据本发明实施例的电子发射器件的方法的示意性截面图。 图4是多晶硼化镧层的示意性截面图。
图5A至5C是根据本发明另一个实施例的电子发射器件的示意性截面图。
图6A示出根据本发明另一个实施例的电子发射器件的示意性片断截面图及其片断放大图，图6B是对于凹部(d印ression)7c中的不同长度x示出Ie的变化的曲线图，并且图6C是示出作为长度x的函数的相对电子发射水平(level)的曲线图。
图7是电子源的示意性平面图。 图8是根据本发明实施例的显示板的示意性截面图。
图9是根据本发明实施例的信息显示系统的框图。
具体实施例方式
下面将参照附图来描述本发明的实施例。应注意，除非另有说明，否则这些实施例中描述的组件的特性，诸如大小、材料和形状以及它们的布置，不限制本发明的范围。
术语"金属的氧化物"和"氧化金属"在此可互换地使用，并且金属可具有任何的氧化数。更具体地讲，"金属的氧化物"或"氧化金属"由"M0/表示，其中M表示金属元素，而X表示正数。例如，氧化数可由表述"二氧化金属"或102"来表明。例如，"钨的氧化物"或"氧化钨"包括"三氧化钨"和"二氧化钨"两者。对于除金属以外的物质(例如，半导体)和除氧化物以外的物质(例如，硼化物)同样适用。 图1是根据本实施例的电子发射器件10的示意性截面图。阴极电极2被设置在基板1上，并电连接至由导电部件形成的结构3。结构3可由诸如金属或半导体的任何导电材料形成。结构3上覆(overlaid)有氧化物层4，并且氧化物层4上覆有硼化镧层5。换句话说，氧化物层4设置在结构3和硼化镧层5之间。硼化镧层5由镧的硼化物(LaBx)形成。结构3、氧化物层4和硼化镧层5构成了电子发射部件9。因此，电子发射部件9被电连接至阴极电极2。电子发射部件9通常被称为"电子发射体"或"阴极"。
在图1和2中，由导电部件形成的结构3具有锥形(conical)形状。结构3还可由具有这样的几何形状的任何导电部件形成所述几何形状使得可增加电子发射部件9的表面(更具体地讲，硼化镧层5的表面和/或下面描述的氧化镧层6的表面)上的电场强度。 阴极电极2上覆有绝缘层7，在所述绝缘层7上设置有栅极电极8。结构3被设置在绝缘层7和栅极电极8中的圆形开口 71中。因此，电子发射部件9也设置在开口 71中。开口 71可以是但不限于圆形或多边形。 可通过在阴极电极2和栅极电极8之间施加预定电压使得阴极电极2具有比栅极电极8低的电势，来驱动电子发射器件10。所施加的电压取决于电子发射部件9和栅极电极8之间的距离和电子发射部件9的形状(典型地，结构3的形状)，并且一般在20V至100V的范围内。电子典型地在电场中从硼化镧层5发射，硼化镧层5形成电子发射部件9的表面。如上所述，在这样的场发射型电子发射器件中，阴极电极和栅极电极之间的电压的施加在电子发射部件和栅极电极之间产生强电场，从而允许电子发射部件在电场中发射电子。 结构3和硼化镧层5之间的氧化物层4用作扩散阻挡层。氧化物层4可减小结构3中包含的金属或半导体元素到硼化镧层5中的扩散、以及硼化镧层5中包含的La到结构3中的扩散。因此，氧化物层4可使电子发射器件10的操作稳定。
氧化物层4由金属的氧化物或半导体的氧化物形成。氧化物层4可由形成结构3的金属或半导体成分形成。每一个都由相同成分形成的氧化物层4和结构3可彼此坚固地接合，由此进一步使电子发射器件的操作稳定。氧化物层4可以是导电的，从而不增加操作电压或从而将电子从结构3传送至硼化镧层5。 当结构3由钼形成时，氧化物层4可由钼的氧化物形成。因为二氧化钼(Mo02)是具有比三氧化钼(Mo03)显著低的电阻率(比电阻)的导电氧化物，所以氧化物层4可由二氧化钼形成。 当结构3由钨形成时，氧化物层4可由钨的氧化物形成。因为二氧化钨(W02)是具有比三氧化钨(W03)显著低的电阻率的导电氧化物，所以氧化物层4可由二氧化钨形成。
氧化物层4的厚度取决于其电阻率，并且实际上在从3nm到20nm的范围内。具有低于3nm的厚度的氧化物层4实际上不能用作扩散阻挡层。具有20nm以上的厚度的氧化物层4可用作电阻层，从而增加操作电压或防止从结构3向硼化镧层5传送电子。
可通过任何方法形成氧化物层4，所述方法包括诸如溅射的一般的膜形成方法、在受控的氧气氛中以高温加热结构3的方法、以及使用远紫外线(EUV， extremeultraviolet)照射的方法。例如，可通过溅射Mo和用EUV (例如，受激准分子UV)照射得到的Mo层来制备由Mo02形成的氧化物层4。 尽管氧化物层4可以是导电的，但氧化物层4可由绝缘氧化物形成或包含绝缘氧化物。因此，氧化物层4可包含La。符号"La"是指镧元素。即使当氧化物层4要由绝缘氧化物形成时，向所述绝缘氧化物添加La也可减小其电阻率，从而提供导电氧化物层4。
La可与氧化物层4中的氧化物的氧结合以形成更稳定的氧化镧。镧的氧化物(三氧化二镧(La203))在一般的氧化金属之中具有相对低的电阻率并且是稳定的。因此，氧化物层4可稳定地从结构3向硼化镧层5传送电子，从而实现稳定的电子发射特性。
向没有La的氧化物添加La可改变所述氧化物的组成，由此增加所述氧化物的导电性。 当结构3由钼形成时，钼的氧化物可包括绝缘Mo03。因为含La的氧化钼层4包含La203和Mo(^，所以含La的氧化钼层4将具有比由Mo03形成的氧化物层高的导电性。
当结构3由钨形成时，钨的氧化物可包括绝缘W03。因为含La的氧化钨层4包含La203和WOy所以含La的氧化钨层4将具有比由W03形成的氧化物层高的导电性。
可考虑电子发射特性恰当地确定氧化物层4的La含量，并且所述La含量在原子浓度方面实际上在从5%到30%的范围内。氧化物层4的主要成分不是La，而是氧化物基材。因此，例如，钼和氧、或者钨和氧的总原子浓度在从70%到95%的范围内。
可通过用La掺杂没有La的氧化物层，或溅射含有氧化物形成材料和La的靶，来制备含La的氧化物层4。 本实施例中所使用的硼化镧层5用作低功函数层，并且是导电的。硼化镧层5的镧的硼化物可以是六硼化镧(LaB6)。六硼化镧具有l : 6的化学计量La : B比，并具有简单立方晶格。硼化镧层5可包含具有非化学计量组成的镧的硼化物和/或具有不同的晶格常数的镧的硼化物。 硼化镧层5可以是多晶硼化镧层，而不是单晶硼化镧层。多晶硼化镧层展现出与金属的传导性相似的传导性，并且是导电的。多晶层可以比单晶层更容易形成。多晶层可
6形成在具有复杂的微小表面粗糙度的结构3上，并减小结构3的内部应力。尽管多晶层具有比单晶层高的功函数，但多晶层的厚度或微晶(crystallite)大小可以被控制为实现低于3. 0eV的功函数，而所述功函数接近单晶层的功函数。 如图2所示，硼化镧层5可上覆有氧化镧层6。氧化镧层6是由镧的氧化物(LaOx)形成的。在气氛中，镧的氧化物比镧的硼化物更稳定。氧化镧层6典型地由三氧化二镧(La203)形成。作为典型的氧化镧层6的1^203层在气氛(尤其是含氧的气氛)中比作为典型的硼化镧层5的LaB6层更稳定。La203具有约2. 6eV的低功函数，所述功函数接近LaB6的功函数(约2. 5eV)。因此，设置在硼化镧层5上的氧化镧层6对更稳定的电子发射特性有贡献。硼化镧可稳定地与氧化镧结合。 从实际的观点，氧化镧层6可具有在lnm至10nm的范围内的厚度。具有低于lnm的厚度的氧化镧层具有很小的效果。具有高于10nm的厚度的氧化镧层减小电子发射水平。
可通过任何方法在硼化镧层5上形成氧化镧层6。例如，可在受控的氧气氛中加热硼化镧层5，以在表面上形成氧化镧层。替换地，可通过诸如气相沉积或溅射的一般的膜形成技术来形成氧化镧层6。 在图2示出的电子发射器件中，从硼化镧层5和氧化镧层6中的一者或两者发射电子。在图2中，结构3、氧化物层4、硼化镧层5和氧化镧层6构成电子发射部件9。尽管在图2中氧化镧层6完全覆盖硼化镧层5，但氧化镧层6可部分覆盖硼化镧层5。在该情况下，硼化镧层5的未覆盖部分和氧化镧层6构成电子发射部件9的表面。
下面将进一步描述根据本发明实施例的电子发射器件。 尽管在图1和2中在结构3和基板1之间设置阴极电极2，但可在任何位置处设置阴极电极2，只要阴极电极2可向结构3供给电子即可。例如，阴极电极2可与结构3并置。阴极电极2可由任何导电材料形成。导电材料的例子包括金属材料，诸如Be、Mg、Ti、Zr、 Hf 、 V、 Nb、 Ta、 Mo、 W、 Al 、 Cu、 Ni 、 Cr、 Au、 Pt和Pd ;其合金、碳化物、硼化物和氮化物；以及半导体，诸如Si和Ge。 如上所述，结构3可由具有这样的几何形状的任何导电部件形成所述几何形状使得可增加硼化镧层5或氧化镧层6的表面上的电场强度。更具体地讲，结构3可具有下述形状四角锥、三角锥、诸如碳纤维的棒、针或脊(ridge)(板)。换句话说，结构3可典型地为在离开基板1的方向上具有凸起(projection)或隆起(raised)部分的任何导电部件。至少所述导电部件的凸起或隆起部分的尖端经由氧化物层4覆盖有硼化镧层5。尽管在图1中氧化物层4完全覆盖结构3，并且完全被硼化镧层5覆盖，但氧化物层4可部分地覆盖结构3，并且可部分地被覆盖有硼化镧层5。并且在图2中，氧化镧层6可部分地覆盖硼化镧层5。 结构3具有这样的导电性，所述导电性使得电子可从阴极电极2被传送至硼化镧层5，或被传送至硼化镧层5和氧化镧层6两者。结构3可由诸如金属或半导体的任何导电材料形成。因此，结构3将含有金属或半导体。结构3可由金属形成，因为金属可具有高熔点，可稳定地向硼化镧层5供给电子，并且作为其氧化物能够是导电的。特别地，金属可以是钼或钨。可在阴极电极2和结构3之间设置电阻器，或可将电阻器设置为阴极电极2的一部分，以限制电子发射器件10的发射电流。替换地，阴极电极2本身可用作电阻器。
在图1和2中，尽管为了清楚起见，阴极电极2和结构3是由不同材料形成的，但可使用单种材料来使阴极电极2和结构3成一体。并且在这样的情况下，阴极电极2和结构3可由诸如钼或钨的高熔点金属形成。 如图4所示，根据本实施例的多晶硼化镧层5具有包含大量微晶50的多晶的特性。微晶50由硼化镧形成。微晶是被识别为单晶体的最大的簇(cluster)。根据本实施例的多晶层5是金属层，其中微晶50或每个都包含多个微晶50的簇彼此接触，由此展现出导电性。微晶50或簇之中有时存在空隙和/或非晶部分。图4是示出硼化镧层5为多晶层的示意性截面图，而没有限制氧化物层4和结构3的材料。 因此，根据本实施例的多晶层与包含微粒子(fine grains)(例如，非晶微粒子)的微粒子层不同。术语"粒子"通常不被一致地使用，并且包括含有多个微晶的粒子、非晶颗粒和具有颗粒外表的粒子。 在一个实施例中，根据本实施例的多晶硼化镧层5的微晶50具有2. 5nm或更大的大小。多晶层5具有100nm或更小的厚度。因此，多晶层5的微晶50具有100nm或更小的大小。同样，多晶层5具有2.5nm或更大的厚度。具有2. 5nm或更大的微晶大小的多晶层比具有低于2. 5nm的微晶大小的多晶层具有更稳定的发射电流(较小的发射电流的波动)。高于100nm的微晶大小导致具有高于100nm的厚度的多晶层，所述多晶层通常变得与下面的层分离，从而导致电子发射器件的不稳定的特性。在低于2. 5nm的微晶大小下，功函数大于3. OeV。似乎B对La的比大大地从6. 0偏离，并且多晶层具有如此不稳定的状态，以至于不能维持结晶性。具有20nm或更小的厚度的多晶层展现出电子发射特性的小的波动。
可通过X射线衍射分析来典型地测量微晶大小，并且可通过Scherrer方法从衍射轮廓(profile)来确定微晶大小。可使用X射线衍射分析不仅来测量微晶大小，而且还检查晶体取向以及多晶层5是否由化学计量的六硼化镧多晶形成。多晶层5的截面TEM观察显示出在对应于微晶的区域中基本上平行的晶格条纹(fringe)。在选择了其间具有最大距离的两个晶格条纹之后，一个晶格条纹的一端和另一个晶格条纹的一端之间的最长线段的长度被视为微晶大小(微晶直径)。当在通过截面TEM观察的区域中识别出多个微晶时，它们的微晶大小的平均值被视为多晶硼化镧层的微晶大小。 可通过诸如真空紫外线光电子光谱法(UPS)的光电子光谱法、开尔文(Kelvin)法、测量真空中的场发射电流以从电场和电流之间的关系确定功函数的方法、或其组合，来确定硼化镧层的功函数。 更具体地讲，在导电针(例如，钨针)的锐利尖端(凸起)上形成具有约20nm的厚度和已知功函数的膜(例如，钼膜)。然后在真空中向所述膜施加电场，以评估电子发射特性。从电子发射特性确定导电针的凸起的形状的场增强因子。然后在凸起上形成硼化镧膜，以确定硼化镧膜的功函数。 下面将参照图5A至5C描述与图1和2所示的包括锥形结构的电子发射器件不同的场发射型电子发射器件。图5A是在Z方向上观看的电子发射器件的示意性平面图。图5B是沿图5A中的线VB-VB获取的示意性截面图(Z-X平面)。图5C是在X方向上观看的电子发射器件的示意图。 电子发射器件10在绝缘层7上包括栅极电极8，所述栅极电极8设置在基板1的顶部上。绝缘层7包括第一绝缘子层7a和第二绝缘子层7b。基板1上覆有阴极电极2。阴极电极2被连接至由导电部件形成的结构3。结构3从基板1延伸至绝缘层7的侧表面
8(图5中第一绝缘子层7a的侧表面)。结构3上覆有氧化物层4，并且氧化物层4上覆有硼化镧层5。换句话说，氧化物层4设置在结构3和硼化镧层5之间。结构3、氧化物层4和硼化镧层5构成了电子发射部件9。如从图5B清楚可见，结构3在+Z方向上从基板1延伸并具有凸起。电子发射部件9与结构3在几何形状上相似，并且也具有凸起。因此，电子发射部件9具有凸起，所述凸起具有这样的几何形状，使得可增加电子发射部件9的表面上的电场强度。栅极电极8与电子发射部件9的凸起分隔开。 尽管结构3覆盖有氧化物层4和硼化镧层5，但用氧化物层4和硼化镧层5仅覆盖结构3的凸起可能就足够了。如参照图4描述的那样，硼化镧层5可以是多晶硼化镧层。氧化物层4可包含镧元素。如参照图2描述的那样，硼化镧层5的表面可上覆有氧化镧层(未示出)。并且在图5所示的电子发射器件10中，氧化镧层可部分地或完全地覆盖硼化镧层5。当氧化镧层部分地覆盖硼化镧层5时，硼化镧层5的未覆盖部分和氧化镧层构成电子发射部件9的表面。 在图5A至5C中，栅极电极8包括第一导电子层8a和第二导电子层8b。第一导电子层8a部分地覆盖有由结构3的导电材料形成的第二导电子层8b。尽管可省略第二导电子层8b，但第二导电子层8b可被形成为产生稳定的电场。栅极电极8(8a和8b)可上覆有硼化镧层。尽管在图5A和5C中电子发射部件9作为脊(板)在Y方向上连续地延伸，但可以在Y方向上以预定间隔设置多个电子发射部件。 下面将参照图6A至6C进一步描述电子发射器件10。图6A示出结构3的凸起的附近的片断放大截面图。为了简明起见，不单独描述结构3、氧化物层4和硼化镧层5，而是将它们作为电子发射部件9 一起描述。 第二绝缘子层7b在X方向上具有比第一绝缘子层7a小的宽度。第二绝缘子层7b的侧表面173相对于第一绝缘子层7a的侧表面171凹进。第一绝缘子层7a的顶表面172被部分露出。第一绝缘子层7a的顶表面172经由拐角(corner)K与第一绝缘子层7a的侧表面171接触，所述拐角K是第一绝缘子层7a的侧表面171的更接近栅极电极8的边缘(edge)。因此，绝缘层7具有由第一绝缘子层7a的顶表面172和第二绝缘子层7b的侧表面173限定的凹部7c。典型地，第一绝缘子层7a的顶表面172与基板1的表面基本上平行。尽管在图5B中第一绝缘子层7a的侧表面171与基板1基本上垂直，但第一绝缘子层7a可被形成为使得侧表面171相对于基板1的表面倾斜。侧表面171可与基板1的表面成锐角。当侧表面171相对于基板1的表面倾斜时，第一绝缘子层7a的拐角K可具有钝角(第一绝缘子层7a内的角)。拐角K实际上具有一定的曲率。因为第一绝缘子层7a的顶表面172和第二绝缘子层7b的侧表面173设置在凹部7c内部，所以顶表面172和侧表面173可被称为绝缘层7的内表面。同样，因为第一绝缘子层7a的侧表面171设置在凹部7c外部，所以侧表面171可被称为绝缘层7的外表面。 在图6A中，电子发射部件9的凸起相对于第一绝缘子层7a的顶表面172具有高度h(hX))。高度h处的部分对应于凸起的尖端。电子发射部件9的一部分(凸起)从侧表面171延伸至凹部7c内部的第一绝缘子层7a的顶表面172。如图5B所示，至少结构3的一部分(凸起)设置在凹部7c内部。换句话说，电子发射部件9的一部分(凸起)设置在凹部7c内部。因此，电子发射部件9的凸起的一部分设置在凹部7c内部，并与第一绝缘子层7a的顶表面172接触。电子发射部件9的所述部分至少包括结构3的一部分。电子发射部件9的凸起和第一绝缘子层7a的顶表面172之间的界面在凹部7c的深度方向上具有长度x (x > 0)。换句话说，长度x是凸起的与凹部7c内部的绝缘层7的表面接触的端部(点J)和凹部7c的边缘(即，第一绝缘子层7a的弯曲部(点K))之间的距离。长度x取决于凹部7c的深度，并实际上在从10nm到100nm的范围内。 栅极电极8与凹部7c相邻，并与电子发射部件9的凸起分隔开。更具体地讲，栅极电极8面向第一绝缘子层7a的顶表面172，并且与顶表面172相隔距离T2。距离T2对应于第二绝缘子层7b的厚度。因此，第二绝缘子层7b限定第一绝缘子层7a的顶表面172和栅极电极8之间的距离。 如图6A所示，栅极电极8和电子发射部件9的凸起的尖端相隔距离d。距离d是栅极电极8和电子发射部件9之间的最短距离。凸起的尖端具有曲率半径r。在栅极电极8和电子发射部件9之间的恒定的电势差下，凸起的尖端附近的电场强度取决于曲率半径r和距离d。较小的曲率半径r导致凸起的尖端附近的较高的电场强度。较短的距离d也导致凸起的尖端附近的较高的电场强度。 在凸起的尖端附近的恒定的电场强度下，距离d与曲率半径r成反比。通过栅极
电极8造成的电子散射的频率(数量)取决于距离d。电子发射器件的效率随着减小的曲
率半径r和增加的距离d而增加。效率(n)由等式n = Ie/(If+Ie)给出，其中If表示
当向电子发射器件施加电压时测量的电流，并且Ie表示在真空中提取的电流。 结构3的一部分在凹部7c内部的存在具有下述益处。(1)该存在增加了结构3和
第一绝缘子层7a之间的接触面积，由此增加了其间的机械附着性(附着强度)。这可防止
在制造电子发射器件的工艺中的电子发射部件9的分离。(2)该存在可增加结构3和第一
绝缘子层7a之间的接触面积，由此有效地耗散由电子发射部分产生的热。(3)该存在可减
小凹部7c中的绝缘体、真空和电导体之间的三接点(triple junction)处的电场强度，由
此减少由异常电场的产生所引起的放电现象的发生。 下面详细描述益处(2)。 图6B示出了 Ie对于凹部7c中的不同长度x的变化。如这里所使用的那样，术语"Ie"是指电子发射水平，S卩，到达阳极的电子的数量。作为初始值，从电子发射器件的操作的开始，测量平均电子发射水平Ie达10秒。作为时间的常用对数的函数来绘出相对于初始Ie的电子发射水平的变化。图6B示出了电子发射水平的减小随长度x的增加而减小。在图6B中，左手的箭头示出了电子发射水平的减小，而中心的箭头示出了长度x的减小。
对于几个电子发射器件执行图6B中示出的测量(图6C)。图6C是在电子发射器件的操作的开始之后的预定时间处，作为长度x的函数的相对于初始Ie的电子发射水平的曲线图。如从图6C清楚可见，电子发射水平的减小随着长度x的增加而减小。在大于20nm的长度x下，相对电子发射水平较少地取决于长度x。因此，长度x可以是20nm或更大。
这些结果暗示较长的长度x导致凸起和第一绝缘子层7a之间的较大的接触面积，由此减小其间的热阻(thermal resistance)。此外，电子发射部件9的凸起的体积的增加导致凸起的热容的增加。低的热阻和高的热容可减小电子发射部件9的温度增加，由此减小电子发射水平的初始变化。 然而，过长的长度x经由凹部7c的内表面(即，第一绝缘子层7a的顶表面172和第二绝缘子层7b的侧表面173)导致电子发射部件9和栅极电极8之间的漏电流的增加。因此，长度x可短于凹部7c的深度。
下面将详细地描述益处(3)。 诸如真空、绝缘体和电导体的具有不同介电常数的三种材料的接点被称为三接点。取决于条件，具有比其周围环境极强的电场的三接点可诱发放电。图6A中的点J是真空(区域V)、绝缘体(区域I)和电导体(区域C)的三接点。当电子发射部件9的凸起和第一绝缘子层7a之间的角度e为90°或更大时，三接点J不具有与其周围环境的电场显著不同的电场。因此，当电子发射部件9的凸起具有90。或更大的角度e时，可减小三接点处的电场强度，并且可防止由异常电场的产生所引起的放电现象。 电子发射部件9的表面(特别地，电子发射部件9的端部(点J)的附近的表面)和第一绝缘子层7a的顶表面172之间的角度e可大于90° 。角度e可小于180° 。应注意，角度9是真空侧的电子发射部件9的表面和第一绝缘子层7a的顶表面172之间的角度。当顶表面172是平的时，电子发射部件9和顶表面172之间的接触角由180° -e表达。因为第一绝缘子层7a的顶表面172实际上是平的，所以顶表面172和电子发射部件9之间的接触角可以大于O。但小于9(T 。凹部7c内的电子发射部件9的表面可相对于第一绝缘子层7a的顶表面172稍微倾斜。更具体地讲，凹部7c内的电子发射部件9的表面上的任何点处的切线和第一绝缘子层7a的顶表面172之间的角度可以小于90° 。
下面将描述图5示出的电子发射器件的示例性制造方法。 基板l可由石英玻璃、含有较少量的诸如Na的杂质的玻璃、钠钙玻璃或硅形成。基
板可具有对于干蚀刻、湿蚀刻及诸如显影剂的碱和酸的抵抗性，以及高机械强度。在诸如显
示板的集成基板的情况下，基板和膜形成材料或要层叠的另一部件之间的热膨胀的差可以
是小的。基板可由能减小热处理中碱元素从基板内部的扩散的材料形成。 首先，第一绝缘子层7a和第二绝缘子层7b被顺序地形成以在基板1上构成台阶
(st印)。在第二绝缘子层7b上形成栅极电极8 (第一导电子层8a)。 第一绝缘子层7a是由诸如氮化硅或氧化硅的可容易地处理的材料形成的绝缘膜，并且是通过诸如化学气相沉积(CVD)、真空蒸发或溅射的一般真空沉积形成的。第一绝缘子层7a具有在几纳米到几十微米的范围内的厚度，并优选具有在几十到几百纳米的范围内的厚度。 第二绝缘子层7b是由诸如氮化硅或氧化硅的可容易地处理的材料形成的绝缘膜，并且可通过诸如CVD、真空蒸发或溅射的一般真空沉积形成。第二绝缘子层7b具有在几到几百纳米的范围内的厚度T2，并优选具有在几到几十纳米的范围内的厚度。
尽管下面描述细节，但第一绝缘子层7a和第二绝缘子层7b可由不同材料形成，以精确地形成凹部7c。例如，第一绝缘子层7a由氮化硅形成，而第二绝缘子层7b由氧化硅、具有高磷含量的磷硅酸盐玻璃(PSG)、或具有高硼含量的硼硅酸盐玻璃(BSG)形成。
第一导电子层8a是导电的，并且可以通过诸如真空沉积或溅射的一般真空沉积技术形成。栅极电极8具有在几到几百纳米的范围内的厚度Tl，并且优选具有在几十到几百纳米的范围内的厚度。 用于第一导电子层8a的材料可具有高的导热性和高熔点，以及高的导电性。所述材料的例子包括诸如Be、Mg、Ti、 Zr、Hf、 V、Nb、 Ta、Mo、 W、A1、 Cu、Ni、 Cr、Au、Pt禾口 Pd的金属及其合金。所述材料的例子还包括氮化物、氧化物、碳化物、半导体、碳和碳化合物。
可通过光刻和蚀刻来对第一绝缘子层7a、第二绝缘子层7b和第一导电子层8a构 图。蚀刻可以是反应离子蚀刻(RIE)。 然后对第二绝缘子层7b进行选择性蚀刻，以在绝缘层7中形成凹部7c，所述绝缘 层7由第一绝缘子层7a和第二绝缘子层7b构成。第二绝缘子层7b的蚀刻速率对第一绝 缘子层7a的蚀刻速率的比可以是10或更大、或者50或更大。 为了执行选择性蚀刻，当第二绝缘子层7b是氧化硅时，可使用作为氟化铵和氢氟 酸的混合溶液的缓冲氢氟酸(BHF)。当第二绝缘子层7b是氮化硅时，可使用热磷酸蚀刻剂。
凹部7c的深度(通过选择性蚀刻露出的第一绝缘子层7a的顶表面172的部分的 宽度)与电子发射器件10的漏电流密切相关。凹部7c的较大的深度导致较低的漏电流。 然而，凹部7c的过大的深度可导致栅极电极8的变形。因此，凹部7c的深度可在约30nm 到200nm的范围内。 代替不同材料的选择性蚀刻，在绝缘层7的侧表面的一部分被掩蔽的同时，绝缘 层7的未掩蔽部分可以被去除以形成凹部7c。在该情况下，第一绝缘子层7a和第二绝缘子 层7b可被形成为单种材料的单层。替换地，绝缘层7可包含三个子层，并且可选择性地蚀 刻第二子层。在该情况下，栅极电极8的与凹部7c相邻的表面覆盖有第三子层。
然后结构3的材料被涂覆到第一绝缘子层7a的顶表面172和侧表面171。结构3 的材料可具有高的导热性和高熔点、以及高的导电性。结构3的材料可具有5eV或更小的 功函数。所述材料的例子包括诸如Be、 Mg、 Ti、 Zr、 Hf 、 V、 Nb、 Ta、 Mo、 W、 Al、 Cu、 Ni、 Cr、 Au、 Pt和Pd的金属及其合金。所述材料的例子还包括氮化物、氧化物、碳化物、半导体、碳和碳 化合物。其中，结构3的材料可以是Mo和W。 结构3可通过诸如气相沉积或溅射的一般真空沉积技术形成。如上所述，在本实 施例中，应调整结构3的材料的入射角、膜形成时间、膜形成温度和真空度，以控制电子发 射部件9的凸起的形状。可考虑栅极电极8的厚度Tl与第一绝缘子层7a和栅极电极8之 间的距离T2，来确定导电材料的入射角。 以与锥形电子发射部件9相同的方式，在结构3上形成氧化物层4和硼化镧层5。 硼化镧层5可上覆有氧化镧层6。 可通过诸如气相沉积或溅射的一般真空沉积技术来形成阴极电极2。替换地，可通 过烧制(firing)含有导电材料的前体(precursor)来形成阴极电极2。可使用光刻或印刷 技术来执行构图。 阴极电极2的材料可以是任何导电材料，并且可以是栅极电极8的材料。阴极电 极2具有在几十纳米到几微米的范围内的厚度，并优选具有在几十到几百纳米的范围内的 厚度。可在结构3的形成之前或之后形成阴极电极2。可在电子发射部件9的形成之后形 成阴极电极2。 如上所述，在根据本实施例的电子发射器件中，在第一电极(阴极电极)和离开第 一电极设置的第二电极(栅极电极)之间施加电压，以在电场中从第一电极发射电子。为 了用从电子发射器件发射的电子照射除了栅极电极以外的部件(例如，阳极电极)，被照射 的部件(阳极电极)被设置为离开图1、2和5所示的基板1。电子发射部件9的凸起及其 尖端指向阳极。阳极和基板1之间的距离比阴极电极2和栅极电极8之间的距离大得多， 并且典型地在从500iim到2mm的范围内。施加到阳极的电势比施加到栅极电极8的电势
12高得多。这允许由栅极电极8拉出的电子(在电场中发射的电子)到达阳极。这样的电子 发射装置(电子束装置)具有三端子(阴极电极、栅极电极和阳极电极)结构。可使用通 过省略栅极电极或通过利用栅极电极作为阳极电极而具有两端子结构(阴极电极和阳极 电极)的电子发射装置。 来自电子发射器件的发射电流的波动反映发射电流的时间变化。例如，通过周期 性地施加矩形脉冲电压来观察发射电流。可通过将每单位时间的发射电流的变化的偏差 (deviation)除以平均发射电流来计算发射电流的波动。 更具体地讲，连续地施加具有6ms的脉冲宽度和24ms的周期的矩形脉冲电压。以 2秒的间隔来执行响应于32个连续矩形脉冲电压而测量平均发射电流的序列(sequence)， 并且每30分钟获得偏差和平均发射电流。为了比较多个电子发射器件之间的电子发射的 波动，调整所施加的电压的峰值以产生基本上恒定的平均电流。 下面将参照图7描述在基板1上包括大量的电子发射器件10的电子源32。电子 发射器件10包括上面描述的锥形电子发射部件9。图7是电子源32的示意性平面图。
电子源32包括基板1和布置在基板1上的多个电子发射器件10。基板1可以是 绝缘基板，诸如玻璃基板。在基板1上设置图1中示出的电子发射器件10的矩阵。电子发 射器件10可以是图2或5中示出的电子发射器件10。 每列电子发射器件10连接至栅极电极8 ，并且每行电子发射器件10连接至阴极电 极2。在选择了预定数量的阴极2和栅极电极8之后，向这些电极施加电压，从而允许预定 的电子发射器件10发射电子。 尽管在图7中在阴极电极2和栅极电极8之间的相交部分处设置单个电子发射器 件10，但可在相交部分处设置多个电子发射器件10。例如，在图l或2示出的电子发射器 件的情况下，在阴极电极2和栅极电极8之间的相交部分处提供多个开口71，并且在每个开 口 71中设置电子发射部件9。 为了简明起见，在图7中，在阴极电极2和栅极电极8之间的相交部分处设置单个 开口 71。然而，可增加相交部分处的电子发射器件的数量，以减小发射电流的波动。这是因 为，大量的电子发射器件可使发射电流的波动变平(level off)。然而，相交部分处的过分 大量的电子发射器件可减小生产率。根据本发明的电子发射器件的使用可减小发射电流的 波动。因此，可不增加电子发射器件的数量而减小发射电流的波动。 下面将参照图8来描述包括上述电子源32的显示板100。显示板100在每个相交 部分处包括多个电子发射器件。 显示板100被气密密封以具有低于大气压力的内部压力(即，真空)，并被称为气 密容器。 图8是显示板100的示意性截面图。显示板100包括图7示出的电子源32作为 背板32 。背板32面向面板31 。 闭合圆形(或矩形)框架27设置在背板32和面板31之间，以维持其间的预定距 离。背板32和面板31之间的距离典型地在从500 ii m到2mm的范围内(在实际中，约lmm)。 用诸如铟或烧结玻璃接头(frit glass joint)的密封接头28来气密联接框架27和面板 31、以及框架27和背板32。框架27也用于气密密封显示板100的内部空间。对于大的显 示板100，可在面板31和背板32之间放置多个间隔件34，以维持其间的预定距离。
面板31包括发光层25、设置在发光层25上的阳极21、和透明基板22。发光层25
包括响应于来自电子发射器件10的电子的照射而发光的发光部件23。 透明基板22对于来自发光层25的光是透明的，因此例如由玻璃形成。 发光部件23 —般为荧光部件。当发光层25包括发射红色、绿色和蓝色光的发光
部件时，显示板100可以以全色显示图像。发光层25在发光部件之间包括黑色部件24。黑
色部件24 —般被称为黑色矩阵，并改善显示图像的对比度。 电子发射器件10面向发光部件23，并用电子照射发光部件23。电子发射器件10 中的每一个都面向对应的发光部件23。 阳极21—般被称为金属背(metal back)，并且典型地由铝膜形成。可以在发光层 25和透明基板22之间设置阳极21。在该情况下，阳极21由诸如氧化铟锡(IT0)膜的透明 导电膜形成。 在加热气密容器(显示板100)的组件的同时，执行密封联接面板31和背板32的 处理(联接或密封处理)。 在联接处理(密封处理)中，框架27与诸如烧结玻璃接头的接头28—起典型地 被设置在面板31和背板32之间。通过在压力下在例如IO(TC到40(TC的范围内的温度下 加热面板31、背板32和框架27，然后将它们冷却至室温，来将它们联接。在联接处理之前， 通常加热背板32以去除气体。 甚至在涉及加热和冷却的这样的处理中，根据本实施例的多晶硼化镧层5也不变 得从电子发射部件9分离。 如图9所示，显示板100被连接至用于驱动显示板100的驱动电路IIO，从而制造 图像显示装置200。图像显示装置200可被连接至图像信号输出单元400，以构成信息显示 系统500。图像信号输出单元400基于诸如电视广播信号或信息记录装置中记录的信号的 信息信号，输出图像信号。换句话说，图像显示装置200可被提供有图像信号输出单元400。
图像显示装置200包括显示板100和驱动电路IIO，并且可进一步包括控制电路 120。控制电路120执行输入图像信号的适合于显示板100的诸如校正的信号处理，并将图 像信号和各种控制信号输出至驱动电路110。基于图像信号，驱动电路110将驱动信号输出 至显示板100的线路(见图8中的阴极电极2和栅极电极8)。驱动电路110包括用于将图 像信号转换成驱动信号的调制电路、和用于选择线路的扫描电路。基于来自驱动电路110 的驱动信号，显示板IOO控制施加到对应于像素的每个电子发射器件的电压。像素以根据 图像信号的亮度发光，由此在屏幕上显示图像。"屏幕"对应于图8示出的显示板100的发 光层25。 图9是信息显示系统500的框图。信息显示系统500包括图像信号输出单元400 和图像显示装置200。图像信号输出单元400包括信息处理电路300，并且可进一步包括图 像处理电路320。图像信号输出单元400和图像显示装置200可放置在不同的壳体中，或者 图像显示装置200和至少部分的图像信号输出单元400可放置在单个壳体中。信息显示系 统500只是一个例子，并且可对其进行各种修改。 信息处理电路300接收信息信号。信息信号的例子包括例如卫星广播和地面广播 的电视广播信号；以及经由诸如无线网络、电话网络、数字网络、模拟网络和使用TCP/IP协 议的互联网的通信线路的数据广播信号。信息处理电路300可以连接至诸如半导体存储
14器、光盘或磁存储装置的存储装置，从而允许存储在这些器件中的信息信号被显示在显示 板100上。信息处理电路300还可以连接至诸如视频摄像机、静态摄像机或扫描仪的图像 输入器件，从而允许存储在这些器件中的图像被显示在显示板100上。信息处理电路300 也可以连接至视频会议系统或计算机。 信息处理电路300还可以处理要显示在显示板100上的图像，并将所述图像输出 至打印机或存储装置。 信息信号中包含的信息是从由图像信息、文本信息和音频信息构成的组中选择的 至少一种。信息处理电路300可包括接收器电路310，所述接收器电路310可包括用于从广 播信号选择信息的调谐器、和用于解码被编码的信息信号的解码器。 信息处理电路300将图像信号输出至图像处理电路320。图像处理电路320可包 括用于处理图像信号的电路，诸如伽马校正电路、分辨率转换电路和接口电路。图像处理电 路320将图像信号转换成图像显示装置200的信号格式的图像信号，并将转换的图像信号 输出至图像显示装置200。 图像或文本信息可以输出至显示板100，以便以下述方式显示在屏幕上。首先，输 入至信息处理电路300的信息信号的图像和/或文本信息被转换成用于显示板100的每个 像素的图像信号。图像信号被输入至图像显示装置200的控制电路120。基于输入的图像 信号，驱动电路110控制要施加到显示板100的每个电子发射器件的电压，由此显示图像。 音频信号被输出至诸如扬声器的音频再现单元(未示出)，以便与显示在显示板100上的图 像和/或文本信息同步地再现。 根据本发明，来自电子发射器件的稳定发射电流可改善图像显示装置的图像质
例子 下面将描述基于这些实施例的更具体的例子。
例子l 下面将参照图3A至3H来描述根据本例子的电子发射器件和用于制造所述电子发 射器件的方法。电子发射器件包括锥形结构3。 首先，在玻璃基板1上顺序地形成铌阴极电极2、绝缘二氧化硅层70 (具有约1 ii m 的厚度)和导电铌层80(图3A)。 通过离子蚀刻在导电铌层80中形成具有约lym的直径的圆形开口 81，以形成栅 极电极8(图3B)。 使用栅极电极8作为掩模来蚀刻或离子蚀刻绝缘二氧化硅层70，以形成具有圆形 开口 71的绝缘层7(图3C)。 然后在栅极电极8上形成牺牲镍层82 (图3D)。
在开口 71中形成锥形钼结构3(图3E)。在牺牲镍层82上的钼层30与牺牲镍层82 —起被去除(图3F)。 如图3F所示的其上已形成结构3的基板1被设置在真空腔中。通过使用氧化钼
靶进行溅射，在结构3上形成具有约4nm的厚度的氧化钼层4(图3G)。 通过RF溅射在氧化物层4上形成具有10nm的厚度的多晶六硼化镧层5，从而完成
根据本例子的电子发射器件(图3H) 。 RF溅射是在1. 5Pa的Ar压力和250W的RF功率下执行的。多晶层5具有7nm的微晶大小和2.85eV的功函数。如图3H中所示，在栅极电极 8上形成具有与多晶六硼化镧层5相同的性能的多晶六硼化物层。该六硼化物层可以留在 栅极电极8上或从栅极电极8去除。为了去除该六硼化物层，例如，在六硼化镧层5上形成 掩模之后，蚀刻栅极电极8上的六硼化物层。替换地，例如，在图3D中示出的步骤中，除了 牺牲镍层82以外，还可形成另一牺牲层，并且可与所述另一牺牲层一起去除六硼化物层。
可通过适当地确定溅射条件(尤其是Ar压力和RF功率)来控制微晶大小。例如， 在2. 0Pa的Ar压力、800W的RF功率和7nm的膜厚度下，微晶大小为2. 5nm并且功函数为 2. 85eV。在1. 5Pa的Ar压力、250W的RF功率和20nm的膜厚度下，微晶大小为10. 7nm并且 功函数为2. 8eV。在用于形成具有7nm的厚度的膜的沉积条件下，X射线衍射峰的积分强度 比1(1。。)/1(11。)为0. 54，这与没有取向时观察到的值(JCPDS#34-0427)很一致。这表明在本 例子中制备的硼化镧层5是非取向多晶层。对应于(100)衍射峰的面的取向随着膜厚度的 增加而前进(proceed)。在大于20nm(典型地30nm或更大)的膜厚度下，1(1。。)/1(11。)大于 2.8。在20nm或更小的膜厚度下，除了 (100)或(110)以外的任何面取向的积分强度低于 (100)和(110)面取向的积分强度。微晶大小随着膜厚度增加而增大。在低于2.5nm的微 晶大小下，功函数大于3. 0eV。这可能是因为微晶大小太小以至于不能维持结晶性。
将制造的电子发射器件放置在然后被抽空至10—8Pa的真空装置中。以6ms的脉冲 宽度和25Hz的频率在阴极电极2和栅极电极8之间重复地施加矩形脉冲电压。栅极电极 8具有比阴极电极2高的电势。监视通过栅极电极8的栅极电流。在基板1之上5mm处安 装阳极板。还监视流入阳极的电流(阳极电流)以测量发射电流的变化。为了测量发射电 流的变化(波动)，以2秒的间隔来执行响应于32个连续矩形脉冲电压而测量平均发射电 流(阳极电流)的序列，并且每30分钟获得偏差和平均发射电流。计算(标准偏差/平均 发射电流X100(% ))作为从测量数据的波动。 出于比较目的，还以相同的方式评估在结构3和多晶六硼化镧层5之间不具有氧 化钼层4的电子发射器件。 如上所述评估根据本例子的多个电子发射器件和多个比较的电子发射器件。具有 氧化钼层4的电子发射器件的电流变化的平均值是不具有氧化物层的比较的电子发射器 件的0.6倍。根据本例子的电子发射器件之间的电流的方差(variance)为比较的电子发 射器件之间的电流的方差的0. 5倍。 这些结果清楚地显示氧化钼层4可减小电流的变化和电子发射器件之间的电流
的方差，从而允许制造可稳定地操作的电子发射器件。 例子2 本例子描述包括由钨形成的结构3的电子发射器件。如例子1那样执行直到在栅 极电极8上形成牺牲镍层82的处理(图3D)的处理。 随后，在开口 71中形成锥形钨结构3(图3E)。与牺牲层82 —起去除沉积在牺牲 层82上的钨层30(图3F)。 将如图3F所示其上已形成结构3的基板1放置在真空腔中。通过使用氧化钨靶 进行溅射，在结构3上形成具有约4nm的厚度的氧化钨层4(图3G)。 如例子1中所述，通过溅射在氧化物层4上形成具有10nm的厚度的多晶六硼化镧 层5，从而完成根据本例子的电子发射器件(图3H)。
如例子1所述，将电子发射器件放置在真空装置中，并测量阳极发射电流的变化。 出于比较目的，还以相同的方式评估在结构3和多晶LaBe层5之间不具有氧化物层4的电 子发射器件。 具有氧化钨层4的电子发射器件的电流变化的平均值为不具有氧化物层4的比较 的电子发射器件的O. 7倍。根据本例子的电子发射器件之间的电流的方差为比较的电子发 射器件之间的电流的方差的0. 6倍。这些结果清楚地显示氧化钨层4可减小电流的变化和 电子发射器件之间的电流的方差，从而提供可稳定地操作的电子发射器件。
例子3 在本例子中，如例子l中那样形成的电子发射器件的氧化钼层4还包含La。
如在例子1的图3G所示的处理中，通过使用包含氧化钼和镧的耙进行溅射，形成 具有6nm的厚度的氧化物层4。其它处理与例子1中的相同。制造的电子发射器件的XPS 分析显示氧化物层4中的La的原子浓度为10%，并指示镧和镧的氧化物的存在。氧化物层 4还包含Mo02。 根据本例子的电子发射器件以比根据例子1的电子发射器件低的电压开始电子 发射。 通过以与本例子中所描述的相同的方式，在平坦的基板上所设置的钼层上顺序地 形成含有La的氧化钼层和多晶LaBe层，来制造另一电子发射器件。出于比较目的，通过以 与例子1中相同的方式顺序地形成没有La的氧化钼层和多晶LaBe层，来制造另一电子发 射器件。与具有没有La的氧化钼层的电子发射器件相比，具有含有La的氧化钼层的电子 发射器件沿厚度方向具有至少低一个数量级的电阻。该结果暗示氧化钼层4中的La减小 了电子发射器件的电阻，由此减小了开始电子发射的电压。
例子4 在本例子中，如例子2中那样形成的电子发射器件的氧化钨层4还含有La。
如在例子2的图3G所示的处理中，通过使用含有氧化钨和镧的靶进行溅射，形成 具有6nm的厚度的氧化物层4。其它处理与例子2中的相同。制造的电子发射器件的XPS 分析显示氧化物层4中的La的原子浓度为10%，并且氧化物层4含有镧和镧的氧化物。氧 化物层4还包含W02。 根据本例子的电子发射器件以比根据例子2的电子发射器件低的电压开始电子 发射。 通过以与本例子中所述的相同的方式，在平坦的基板上所设置的钨层上顺序地形 成含有La的氧化钨层和多晶LaBe层，来制造另一电子发射器件。出于比较目的，通过以与 例子2中相同的方式顺序地形成没有La的氧化钨层和多晶LaB6层，来制造另一电子发射 器件。与具有没有La的氧化钨层的电子发射器件相比，具有含有La的氧化钨层的电子发 射器件沿厚度方向具有至少低一个数量级的电阻。该结果暗示氧化钨层4中的La减小了 电子发射器件的电阻，由此减小了开始电子发射的电压。
例子5 本例子描述其中在根据例子3的电子发射器件的多晶LaB6层5上形成氧化镧层6 的电子发射器件。 如例子3中那样执行直到形成多晶LaB6层5的处理(图3H)的处理。随后，通过
17溅射在多晶LaB6层5上形成具有约3nm的厚度的La203层，从而完成根据本例子的电子发 射器件。 根据本例子的电子发射器件的电流变化的平均值是根据例子3的电子发射器件 的0. 7倍。根据本例子的电子发射器件之间的电流的方差为根据例子3的电子发射器件之 间的电流的方差的0.7倍。 多晶LaB6层5上的氧化镧层6可减小电流的变化和电子发射器件之间的电流的方 差，从而允许制造可稳定地操作的电子发射器件。如在本例子中那样，与不具有氧化镧层6 的电子发射器件相比，在根据例子1、2和4的电子发射器件的多晶LaB6层5上形成氧化镧 层6改善了电子发射器件的稳定性。
例子6 本例子描述用于制造图5中所示的电子发射器件10的方法。作为第一绝缘子层 7a和第二绝缘子层7b的材料，在基板1上沉积氮化硅和氧化硅。然后在第二绝缘子层7b 上沉积钨作为栅极电极8的材料。对这些材料的光刻和干蚀刻形成图5B中描述的第一绝 缘子层7a和栅极电极8。第一绝缘子层7a具有倾斜的侧表面171。选择性地湿蚀刻氧化 硅层以形成第二绝缘子层7b和凹部7c。 然后通过溅射在第一绝缘子层7a的侧表面171上沉积钼。钼延伸进入第一绝缘 子层7a的顶表面172之上的凹部7c中，以形成具有朝向栅极电极8a的凸起的结构3。同 时，在栅极电极8a上形成钼栅极电极8b。 如例子1中所述，然后通过使用氧化钼靶进行溅射，在结构3上形成氧化钼层4。 在例子1中描述的条件下在氧化钼层4上形成多晶硼化镧层5。 以该方式，在图5C中的Y方向上，以3iim的间隔在基板1上形成200条电子发射 部件9。最终，铌阴极电极2被形成为与电子发射部件9连接。 当在阴极电极2和栅极电极8之间施加电压以使得栅极电极8具有高于阴极电极 2的电势时，电子发射器件10展现出优异的电子发射特性。本例子中的观察到电子发射的 电压比例子l中的低。 如例子3中所述，在氧化钼层4的形成中使用含有镧的氧化钼的靶允许在比使用 没有镧的氧化钼的靶低的电压下发生电子发射。 如例子5中所述，当通过溅射在多晶硼化镧层5上形成氧化镧层时，电子发射器件 10长时间段具有稳定的电子发射特性。
例子7 本例子描述使用根据例子3的电子发射器件的图8所示图像显示装置的制造。图 像显示装置是沿水平方向具有1920个像素且沿垂直方向具有1080个像素的50英寸平板 显示器。 如图7中所示，在阴极基板上布置大量的根据例子3的电子发射器件，以制造电子 源32。电子源32被用作背板。制备包括发光层25和设置在发光层25上的阳极21的面 板31。发光层25包括大量的荧光部件。框架27被气密地接合至面板31和背板32，以在 其间维持2mm的距离。在真空中执行所述接合。通过这些处理，制造具有真空内部的显示 板100 (图8)。 显示板100被连接至驱动电路110和其它组件，以制造图9中所示的图像显示装置。向所选择的电子发射器件施加脉冲电压以小的亮度变化长时间段地显示明亮的高质量 图像。 与包括根据例子3的电子发射器件的图像显示装置相比，包括根据例子5的电子 发射器件的图像显示装置以小的亮度变化较长时间段地显示明亮的高质量图像。
包括根据例子6的电子发射器件的图像显示装置也是高质量图像显示装置。
尽管已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应被赋予最宽的解释，以包含所有这样的修改以及等同的 结构和功能。
权利要求
一种电子发射器件，所述电子发射器件包括电子发射部件并在电场中从所述电子发射部件的表面发射电子，所述电子发射部件包括导电部件和设置在所述导电部件上的硼化镧层，其中，在所述导电部件和所述硼化镧层之间设置有氧化物层。
2. 如权利要求1所述的电子发射器件，其中，所述氧化物层包含镧元素。
3. 如权利要求1所述的电子发射器件，其中，所述电子发射部件包括设置在所述硼化 镧层上的氧化镧层。
4. 如权利要求2所述的电子发射器件，其中，所述电子发射部件包括设置在所述硼化 镧层上的氧化镧层。
5. 如权利要求1所述的电子发射器件，其中，所述导电部件由钼形成，并且所述氧化物 层包含钼的氧化物和镧的氧化物；或者，所述导电部件由钨形成，并且所述氧化物层包含钨 的氧化物和镧的氧化物。
6. —种电子发射器件，所述电子发射器件包括导电部件和设置在所述导电部件上的硼 化镧层，其中，在所述导电部件和所述硼化镧层之间设置有氧化物层，并且所述氧化物层包含 镧元素。
7. 如权利要求6所述的电子发射器件，其中，在所述硼化镧层上设置有氧化镧层。
8. 如权利要求6所述的电子发射器件，其中，所述导电部件由钼形成，并且所述氧化物 层包含钼的氧化物和镧的氧化物；或者，所述导电部件由钨形成，并且所述氧化物层包含钨 的氧化物和镧的氧化物。
9. 一种电子发射器件，所述电子发射器件包括导电部件和设置在所述导电部件上的硼 化镧层，其中，在所述导电部件和所述硼化镧层之间设置有氧化物层，并且在所述硼化镧层上 设置有氧化镧层。
10. 如权利要求9所述的电子发射器件，其中，所述氧化镧层由三氧化二镧形成。
11. 如权利要求9所述的电子发射器件，其中，所述导电部件由钼形成，并且所述氧化 物层包含钼的氧化物和镧的氧化物；或者，所述导电部件是钨形成，并且所述氧化物层包含 钨的氧化物和镧的氧化物。
12. 根据权利要求l至ll中任一项所述的电子发射器件，其中，所述硼化镧层是多晶硼 化镧层。
13. 根据权利要求1至11中任一项所述的电子发射器件，其中，所述电子发射器件还包 括具有顶表面和与所述顶表面接触的侧表面的绝缘层、以及设置在所述绝缘层上的栅极电 极，其中，所述导电部件从所述侧表面延伸至所述顶表面。
14. 一种显示板，包括 多个电子发射器件；以及发光部件，所述发光部件响应于用来自所述电子发射器件的电子进行的照射而发光， 其中，所述电子发射器件中的每一个是根据权利要求1至11中任一项所述的电子发射器 件。
15. —种显示板，包括多个电子发射器件；以及发光部件，所述发光部件响应于用来自所述电子发射器件的电子进行的照射而发光，其中，所述电子发射器件中的每一个是根据权利要求12所述的电子发射器件。
16. —种显示板，包括多个电子发射器件；以及发光部件，所述发光部件响应于用来自所述电子发射器件的电子进行的照射而发光，其中，所述电子发射器件中的每一个是根据权利要求13所述的电子发射器件。
17. —种信息显示系统，包括用于接收信息信号的信息处理电路；以及根据权利要求14所述的显示板，所述显示板显示所述信息信号中包含的信息。
18. —种信息显示系统，包括用于接收信息信号的信息处理电路；以及根据权利要求15所述的显示板，所述显示板显示所述信息信号中包含的信息。
19. 一种信息显示系统，包括用于接收信息信号的信息处理电路；以及根据权利要求16所述的显示板，所述显示板显示所述信息信号中包含的信息。
全文摘要
本发明公开一种电子发射器件、显示板和信息显示系统。所述电子发射器件包括导电部件和导电部件上的硼化镧层，并且还在导电部件和硼化镧层之间包括氧化物层。所述氧化物层可包含镧元素。所述硼化镧层可上覆有氧化镧层。
文档编号H01J29/04GK101752157SQ20091025231
公开日2010年6月23日 申请日期2009年12月2日 优先权日2008年12月2日
发明者西田彰志, 青木直文 申请人:佳能株式会社