專(zhuān)利名稱(chēng)：電子發(fā)射裝置和使用該裝置的顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電子發(fā)射裝置和使用該裝置的電子發(fā)射顯示裝置。
在電子發(fā)射顯示設(shè)備領(lǐng)域中，已知場(chǎng)致發(fā)射顯示(FED)是一種裝備冷陰極電子發(fā)射源陣列的平面發(fā)射顯示裝置，所述冷陰極電子發(fā)射源不需要陰極加熱。例如使用Spindt型小凸出冷陰極的FED的發(fā)射原理如下雖然FED具有與陰極射線(xiàn)管(CRT)不同的Spindt型凸出陣列，但其發(fā)射原理與CRT類(lèi)似。在FED中，電子被各柵電極吸至真空空間中，所述柵電極被Spindt型陰極隔開(kāi)，然后電子碰撞涂敷在透明陽(yáng)極上的熒光物質(zhì)，由此導(dǎo)致光發(fā)射。
但是，該FED的缺陷是生產(chǎn)率低，這是因?yàn)樽鳛槔潢帢O的小Spindt型發(fā)射體陣列的制造非常復(fù)雜，而且涉及許多步驟。
另外一種電子發(fā)射裝置帶有金屬—絕緣體—金屬(MIM)結(jié)構(gòu)作為平面電子發(fā)射源。帶有MIM結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置包括在基底上按順序形成的作為基極的Al底層、厚度約為10nm的Al2O3絕緣層、和厚度約為10nm作為頂極的Au表層。如果MIM裝置在真空中放置在相對(duì)電極下，在Al底層和Au表層之間施加一個(gè)電壓，而且同時(shí)在相對(duì)的電極上施加一個(gè)加速電壓，那么就會(huì)從Au表層中發(fā)射出一些電子并到達(dá)相對(duì)的電極上。即使具有MIM結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置也沒(méi)有產(chǎn)生足夠量的發(fā)射電子。
為改善MIM裝置發(fā)射的這些缺陷，通?？紤]的是必須使Al2O3絕緣層為約幾納米厚，并使Al2O3絕緣層具有均勻的質(zhì)量，以使Al2O3絕緣層和Au表層之間的界面更均勻。
為產(chǎn)生更薄和更均勻的絕緣層，例如，一種方法是使用陽(yáng)極電鍍法來(lái)控制陽(yáng)極電流，由此來(lái)提高電子發(fā)射特性，如在日本專(zhuān)利申請(qǐng)第7-65710號(hào)中所描述的。
但是，即使是帶有用陽(yáng)極電鍍法制造的MIM結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置也只能產(chǎn)生約1×10-5A/cm2的發(fā)射電流和約1×10-3的電子發(fā)射效率。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有高電子發(fā)射效率的電子發(fā)射裝置和使用該裝置的電子發(fā)射顯示裝置。
考慮到該電子發(fā)射裝置的廣泛應(yīng)用，在電子發(fā)射裝置中使用硅(Si)作為供電子層可有效地改善裝置中的電子發(fā)射穩(wěn)定性，而且使用通過(guò)濺射法沉積的非晶形硅(a-Si)層可有效地提高生產(chǎn)率，并因而是非常有用的。因此，本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種具有高穩(wěn)定性的電子發(fā)射裝置以及使用該裝置的電子發(fā)射顯示裝置。
為克服上述及其他問(wèn)題，本發(fā)明的目的是通過(guò)根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方案的電子發(fā)射裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中，根據(jù)本發(fā)明的裝置包括用金屬或半導(dǎo)體制成的供電子層；在該供電子層上形成的絕緣層；以及在該絕緣層上形成的、并朝向真空空間的薄膜金屬電極，該裝置的特征在于，所述絕緣層的膜厚為50nm或更大，而且所述供電子層的膜厚為2.5μm或更大，在供電子層和薄膜金屬之間施加電場(chǎng)時(shí)，該電子發(fā)射裝置發(fā)射電子。
而且使用根據(jù)本發(fā)明之電子發(fā)射裝置的顯示裝置包括一對(duì)相互面對(duì)的第一和第二基底，在它們之間形成一個(gè)真空空間；多個(gè)設(shè)置在第一基底上的電子發(fā)射裝置；設(shè)置在第二基底上的集電極；以及形成在該集電極上的熒光層，各電子發(fā)射裝置包括用金屬或半導(dǎo)體制成的供電子層；在該供電子層上形成的絕緣層；以及在該絕緣層上形成的、并朝向真空空間的薄膜金屬電極，其中，所述絕緣層的膜厚為50nm或更大，而且所述供電子層的膜厚為2.5μm或更大。
根據(jù)本發(fā)明具有上述結(jié)構(gòu)的電子發(fā)射裝置，由于絕緣層相對(duì)較厚的厚度，于其中幾乎不會(huì)產(chǎn)生穿孔，并因而提高了生產(chǎn)率。
本發(fā)明的電子發(fā)射裝置是平面或點(diǎn)狀的電子發(fā)射二極管，并可用于如象素真空管或球源、掃描或透射式電子顯微鏡的電子發(fā)射源、真空微電子裝置等的高速裝置。另外，該電子發(fā)射裝置可用作發(fā)射波長(zhǎng)為毫米或亞毫米之電磁波的小型微波管或二極管，也可用作高速開(kāi)關(guān)裝置。
以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，其中

圖1是根據(jù)本發(fā)明之電子發(fā)射裝置的示意性截面圖；圖2是說(shuō)明電子發(fā)射電流與根據(jù)本發(fā)明之電子發(fā)射裝置中供電子層膜厚之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖3是說(shuō)明電子發(fā)射效率與根據(jù)本發(fā)明之電子發(fā)射裝置中供電子層膜厚之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖；圖4是說(shuō)明電子發(fā)射電流與根據(jù)本發(fā)明之電子發(fā)射裝置中薄膜金屬電極膜厚之間的關(guān)系的曲線(xiàn)圖；圖5是說(shuō)明二極管電流Id和發(fā)射電流Ie相對(duì)于根據(jù)本發(fā)明之實(shí)施方案的電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電壓Vd的關(guān)系的曲線(xiàn)圖；以及圖6是顯示根據(jù)本發(fā)明之實(shí)施方案的電子發(fā)射顯示裝置的示意性立體圖。
如圖1所示，包括在本發(fā)明中的電子發(fā)射裝置具有硅(Si)供電子層12、二氧化硅(SiO2)絕緣層13、以及朝向真空空間的金(Au)制電極15，它們按順序?qū)臃e或形成在玻璃制的裝置基底10的電極表面上，在該玻璃基底上預(yù)先形成由鋁(Al)、鎢(W)、氮化鈦(TiN)、銅(Cu)、鉻(Cr)等組成的歐姆性電極11?；w而言，沉積非晶形硅(a-Si)的供電子層12至厚度為2.5μm或更大。在供電子層和薄膜金屬電極之間施加電場(chǎng)時(shí)，該電子發(fā)射裝置發(fā)射電子。絕緣層13的沉積厚度相對(duì)較厚，其厚度為50nm或更大。將第二基底1固定在第一基底10上，以在它們之間形成真空空間。除玻璃外還可使用陶瓷如Al2O3、Si3N4、BN等作為裝置基底10的材料。
該電子發(fā)射裝置可被視為二極管，其中，其表面處的薄膜金屬電極15與正向施加的電壓Vd相連，而底面，即歐姆性電極11與接地電勢(shì)相連。在歐姆性電極11和薄膜金屬電極15之間施加例如90V的電壓Vd以向供電子層12中提供電子時(shí)，產(chǎn)生二極管電流。因?yàn)榻^緣層13的電阻大，所以大多數(shù)的施加電場(chǎng)被施加在絕緣層13上。電子在絕緣層13中的導(dǎo)電帶中朝向薄膜金屬電極15移動(dòng)。由于電場(chǎng)較強(qiáng)，一些接近薄膜金屬電極15的電子從薄膜金屬電極15中通過(guò)，并在真空空間中發(fā)射出電子。
從薄膜金屬電極15中釋放出來(lái)的電子e(發(fā)射電流Ie)馬上被施加在相對(duì)的集電極(透明電極)2上的高電壓Vc加速，并在集電極處被捕集。如果在集電極2上涂敷熒光物質(zhì)，即可觀察到相應(yīng)的可見(jiàn)光。
雖然硅對(duì)作為電子發(fā)射裝置之供電子層12是特別有效的，但是也可使用第IV、III-V、II-VI等組的元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體，如鍺(Ge)、鍺硅化合物(Ge-Si)、碳化硅(SiC)、砷化鎵(GaAs)、磷化銦(InP)、或硒化鎘(CdSe)或CuInTe2。
雖然如Al、Au、Ag和Cu的供電子層材料可有效地用作供電子層材料，但是也可使用Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Ru、Rh、Pd、Cd、Ln、Sn、Ta、W、Re、Os、Ir、Pt、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等。
硅氧化物SiOX(其中X代表原子比)可有效地用作絕緣層13的介電材料，也可使用金屬氧化物和金屬氮化物，如LiOX、LiNX、NaOX、KOX、RbOX、CsOX、BeOX、MgOX、MgNX、CaOX、CaNX、SrOX、BaOX、ScOX、YOX、YNX、LaOX、LaNX、CeOX、PrOX、NdOX、SmOX、EuOX、GdOX、TbOX、DyOX、HoOX、ErOX、TmOX、YbOX、LuOX、TiOX、ZrOX、ZrNX、HfOX、HfNX、ThOX、VOX、VNX、NbOX、TaOX、TaNX、CrOX、CrNX、MoOX、MoNX、WOX、WNX、MnOX、ReOX、FeOX、FeNX、RuOX、OsOX、CoOX、RhOX、IrOX、NiOX、PdOX、PtOX、CuOX、CuNX、AgOX、AuOX、ZnOX、CdOX、HgOX、BOX、BNX、AlOX、AlNX、GaOX、GaNX、InOX、SiNX、GeOX、SnOX、PbOX、POX、PNX、AsOX、SbOX、SeOX、TeOX等。另外，還可使用復(fù)合金屬氧化物如LiAlO2、Li2SiO3、Li2TiO3、Na2Al22O34、NaFeO2、Na4SiO4、K2SiO3、K2TiO3、K2WO4、Rb2CrO4、Cs2CrO4、MgAl2O4、MgFe2O4、MgTiO3、CaTiO3、CaWO4、CaZrO3、SrFe12O19、SrTiO3、SrZrO3、BaAl2O4、BaFe12O19、BaTiO3、Y3Al5O12、Y3Fe5O12、LaFeO3、La2Fe5O12、La2Ti2O7、CeSnO4、CeTiO4、Sm3Fe5O12、EuFeO3、Eu3Fe5O12、GdFeO3、Gd3Fe5O12、DyFeO3、Dy3Fe5O12、HoFeO3、Ho3Fe5O12、ErFeO3、Er3Fe5O12、Tm3Fe5O12、LuFeO3、Lu3Fe5O12、NiTiO3、Al2TiO3、FeTiO3、BaZrO3、LiZrO3、MgZrO3、HfTiO4、NH4VO3、AgVO3、LiVO3、BaNb2O6、NaNbO3、SrNb2O6、KTaO3、NaTaO3、SrTa2O6、CuCr2O4、Ag2CrO4、BaCrO4、K2MoO4、Na2MoO4、NiMoO4、BaWO4、Na2WO4、SrWO4、MnCr2O4、MnFe2O4、MnTiO3、MnWO4、CoFe2O4、ZnFe2O4、FeWO4、CoMoO4、CoTiO3、CoWO4、NiFe2O4、NiWO4、CuFe2O4、CuMoO4、CuTiO3、CuWO4、Ag2MoO4、Ag2WO4、ZnAl2O4、ZnMoO4、ZnWO4、CdSnO3、CdTiO3、CdMoO4、CdWO4、NaAlO2、MgAl2O4、SrAl2O4、Gd3Ga5O12、InFeO3、MgIn2O4、Al2TiO5、FeTiO3、MgTiO3、NaSiO3、CaSiO3、ZrSiO4、K2GeO3、Li2GeO3、Na2GeO3、Bi2Sn3O9、MgSnO3、SrSnO3、PbSiO3、PbMoO4、PbTiO3、SnO2-Sb2O3、CuSeO4、Na2SeO3、ZnSeO3、K2TeO3、K2TeO4、Na2TeO3、Na2TeO4等，硫化物如FeS、Al2S3、MgS、ZnS等，氟化物如LiF、MgF2、SmF3等，氯化物如HgCl、FeCl2、CrCl3等，溴化物如AgBr、CuBr、MnBr2等，碘化物如PbI2、CuI、FeI2等，以及金屬氮氧化物如SiAlON等用作絕緣層。
碳如鉆石、Fullerene(C2n)等，或者金屬碳化物如Al4C3、B4C、CaC2、Cr3C2、Mo2C、MoC、NbC、SiC、TaC、TiC、VC、W2C、WC、ZrC等也都可有效地用作絕緣層13的介電材料。Fullerene(C2n)由碳原子組成。代表性的C60是球形表面籃狀分子，已知為足球分子。還已知的有C32-C960等。上述化學(xué)分子式中OX、NX等中的X代表原子比，以下也如此。
絕緣層13的膜厚可為50nm或更大，優(yōu)選在100-1000nm的范圍內(nèi)。
金屬Pt、Au、W、Ru和Ir可有效地用作電子發(fā)射側(cè)上的薄膜金屬電極15的材料。另外，也可使用Be、C、Al、Si、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Ga、Y、Zr、Nb、Mo、Tc、Rh、Pd、Ag、Cd、In、Sn、Ta、Re、Os、Tl、Pb、La、Ce、Pr、Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu等用作薄膜金屬電極的材料。
裝置基底10的材料除塑料外可用陶瓷材料如Al2O3、Si3N4、BN。
雖然濺射法可特別有效地用于制造上述層和基底，但是還可有效地使用真空沉積、CVD(化學(xué)氣相沉積)、激光燒蝕、MBE(分子束取向生長(zhǎng))和離子束濺射法。
根據(jù)本發(fā)明之電子發(fā)射裝置如第一實(shí)施方案制造，并具體檢查它們的性能。
首先，通過(guò)濺射分別在玻璃裝置基底10的電極表面上沉積厚度為0μm(沒(méi)有供電子層)、2.5μm、5.0μm、7.5μm和10.0μm的a-Si供電子層，在各基底上已預(yù)先通過(guò)濺射沉積有厚度W為300nm的歐姆性電極。制造多個(gè)該類(lèi)型的初級(jí)基底。
然后分別通過(guò)濺射在初級(jí)基底的供電子層上沉積SiOx絕緣層，同時(shí)改變其薄膜厚度為50nm、400nm和1000nm。這樣，制成多個(gè)第二初級(jí)基底。使用Ar、Kr、Xe或它們的混合物，或者基本上由以上稀有氣體之一與O2、N2等或它們的混合物組成的氣體混合物，在氣體壓力為0.1-100mTorr、優(yōu)選0.1-20mTorr和沉積速率為0.1-1000nm/min、優(yōu)選0.5-100nm/min的濺射條件下，通過(guò)濺射沉積各SiOX絕緣層。
最后，通過(guò)濺射在各基底之非晶形SiOX層的表面上沉積厚度為10nm的Pt薄膜金屬電極，由此提供多個(gè)裝置基底。
同時(shí)，制備透明基底，該透明基底都有形成在透明玻璃基底上的ITO集電極，并有通過(guò)常規(guī)方法在集電極上形成的相應(yīng)于R、G或B顏色發(fā)射的熒光物質(zhì)的熒光層。
組裝電子發(fā)射裝置，在每個(gè)裝置中，裝置基底和透明基底用支桿支撐并相互平行隔開(kāi)10mm，以使薄膜金屬電極15朝向集電極2，并將其中的間隙達(dá)到10-7Torr或10-5Pa的真空。
然后測(cè)量對(duì)應(yīng)于絕緣層厚度為50nm、400nm和1000nm的多個(gè)裝置的二極管電流Id和發(fā)射電流Ie，同時(shí)在已制備的電子發(fā)射裝置上施加0-200V的驅(qū)動(dòng)電壓Vd。
圖2說(shuō)明Si供電子層的膜厚與SiOx絕緣層的膜厚為50nm、400nm和1000nm時(shí)的最大發(fā)射電流Ie之間的關(guān)系。圖3說(shuō)明Si供電子層的膜厚與SiOX絕緣層的膜厚為50nm、400nm和1000nm時(shí)的最大電子發(fā)射效率(Ie/Id)之間的關(guān)系。從圖2和圖3可以明顯看出，在Si供電子層的厚度為2.5μm或更大的條件下，在絕緣層厚度為50nm、400nm和1000nm的裝置中都可得到約1×10-6A/cm2的發(fā)射電流。最大發(fā)射效率(Ie/Id)在最大時(shí)可為2-30％。
從這些結(jié)果可以理解到，厚度為2.5μmm或更大的供電子層對(duì)于包括金屬或半導(dǎo)體供電子層、厚度為50nm或更大的絕緣層以及朝向真空空間的薄膜金屬電極的電子發(fā)射裝置是有效的，這樣，該電子發(fā)射裝置在供電子層和薄膜金屬電極之間施加電壓時(shí)可發(fā)射電子。
而且，制造其他的根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射裝置作為第二實(shí)施方案，其中薄膜金屬電極的厚度有變化，并具體檢查它們的性能。在此情況下，通過(guò)與上述第一實(shí)施方案相同的方法制造該裝置，不同之處在于所沉積的供電子層的厚度W為300nm，而Si0x絕緣層的厚度為400nm，同時(shí)薄膜金屬電極由金制成，其厚度分別為2nm、5nm、10nm、15nm、50nm、100nm和200nm。所有制成的裝置具有50nm、400nm和1000nm厚度之一的絕緣層，測(cè)量該裝置，并比較二極管電流Id和發(fā)射電流Ie。
圖4說(shuō)明Au薄膜金屬電極的膜厚與SiOx絕緣層的膜厚為50nm、400nm和1000nm時(shí)的最大發(fā)射電流Ie之間的關(guān)系。從圖4可明顯看出，在Au薄膜金屬電極的厚度為100nm或更小的情況下，在絕緣體厚度為50nm、400nm和1000nm的裝置中都可得到約1×10-6A/cm2的發(fā)射電流。從該結(jié)果可以理解到，100nm或更小的Au薄膜金屬電極厚度對(duì)產(chǎn)生實(shí)際使用水平的發(fā)射電流是有效的。
因此可以發(fā)現(xiàn)，在具有厚度為50nm或更大的絕緣層、厚度為2.5μm或更大的供電子層以及厚度為100nm或更小的薄膜金屬電極的電子發(fā)射裝置中，可得到更好的結(jié)果。
圖5說(shuō)明二極管電流Id和發(fā)射電流Ie相對(duì)于電子發(fā)射裝置的驅(qū)動(dòng)電壓Vd的關(guān)系，所述電子發(fā)射裝置包括厚度為300nm的Al歐姆性電極、厚度為5μm的供電子層、厚度為400nm的SiOx絕緣層、以及厚度為10nm的Au薄膜金屬電極。從圖5可以看出，二極管電流Id具有滯后性質(zhì)。在該圖中，二極管電流Id的電壓降出現(xiàn)在發(fā)射電流Ie的起始點(diǎn)，然后發(fā)射電流Ie升高。
在上述裝置的一個(gè)實(shí)施方案的經(jīng)熒光物質(zhì)涂敷的集電極和薄膜金屬之間施加大約4KV的電壓，在所述裝置中絕緣層的厚度為50nm或更大，此時(shí)可觀察到相應(yīng)于薄膜金屬電極形狀的均勻熒光圖象。這說(shuō)明從非晶形SiOx層中發(fā)射的電子是均勻的，而且具有高線(xiàn)性移動(dòng)，并說(shuō)明這些裝置可用作發(fā)射毫米或亞毫米波長(zhǎng)電磁波的電子發(fā)射二極管或者發(fā)光二極管或者激光二極管，還可用作高速開(kāi)關(guān)裝置。
通過(guò)掃描電子顯微鏡(SEM)可觀察在上述沉積過(guò)程中由濺射所得的SiOx絕緣層的表面，發(fā)現(xiàn)由具有約20nm直徑的顆粒表面構(gòu)成的微觀結(jié)構(gòu)。由絕緣層的SiOx顆粒結(jié)構(gòu)構(gòu)成的微觀結(jié)構(gòu)似乎產(chǎn)生特別的現(xiàn)象，即從厚度為50nm或更大的絕緣層中通過(guò)電流。雖然SiOx在本質(zhì)上是絕緣體，但是在其鄰近處有缺陷或者在絕緣層的禁帶中有雜質(zhì)時(shí)，可產(chǎn)生多個(gè)具有低電勢(shì)的帶。假設(shè)電子從具有低電勢(shì)的多個(gè)帶中一個(gè)接一個(gè)地通過(guò)，然后其結(jié)果是從50nm或更厚的絕緣層中通過(guò)。
圖6顯示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明之實(shí)施方案的電子發(fā)射顯示裝置。該實(shí)施方案包括一對(duì)透明基底1和裝置基底10，它們相互面對(duì)并在它們之間形成一個(gè)真空空間4。在所示的電子發(fā)射顯示裝置中，在透明玻璃基底1或者顯示表面(其面對(duì)底部基底10)的內(nèi)表面上平行形成多個(gè)透明集電極2，該集電極例如是由氧化銦錫(所謂的ITO)、氧化錫(SnO)、氧化鋅(ZnO)等制成的。集電極2可整體形成。捕獲發(fā)射出的電子的透明集電極分三個(gè)組設(shè)置，相應(yīng)于紅(R)、綠(G)和蘭(B)信號(hào)，以提供彩色顯示柵格，并分別在這三個(gè)集電極上施加電壓。因此，相應(yīng)于R、G和B顏色發(fā)射的熒光物質(zhì)的熒光層3R、3G和3B分別形成在三個(gè)集電極2上，其方式是面對(duì)真空空間4。
經(jīng)由附加的絕緣層18，在玻璃裝置基底10等的內(nèi)表面上平行形成多個(gè)歐姆性電極11，所述內(nèi)表面朝向透明玻璃基底并在它們之間形成真空空間(即所示內(nèi)表面朝向透明玻璃基底1)。附加絕緣層18由如SiO2、SiNx、Al2O3或AlN等的絕緣體組成，并可用于防止裝置基底10對(duì)裝置產(chǎn)生負(fù)面影響(如雜質(zhì)的洗脫，如堿性組分或者粗糙的基底表面)。在歐姆性電極11上形成多個(gè)電子發(fā)射裝置S。為使鄰近薄膜金屬電極15相互電連接，在部分薄膜金屬電極15上形成多個(gè)總線(xiàn)電極16，它們相互平行延伸并垂直于歐姆性電極11。各電子發(fā)射裝置S包括按順序形成在相關(guān)歐姆性電極11上的厚度為2.5μm的非晶形硅供電子層12、絕緣層13和薄膜金屬電極15。
薄膜金屬電極朝向真空空間4。形成帶有開(kāi)孔的第二附加絕緣層17，以分隔在多個(gè)電子發(fā)射區(qū)域中的薄膜金屬電極15的表面。該第二附加絕緣層17覆蓋總線(xiàn)電極16，以防止不必要的短路。
用于歐姆性電極11的材料是通常用于IC線(xiàn)的Au、Pt、Al、W等，而且這些材料具有均勻的厚度以在每一個(gè)裝置中提供基本上相同的電流。
雖然硅(Si)是供電子層12的一種材料，但對(duì)于本發(fā)明的供電子層沒(méi)有限制，而且可以使用其他的任何非晶形、多晶和單晶形式的半導(dǎo)體或金屬。
從電子發(fā)射的原理來(lái)看，薄膜金屬電極15的材料最好具有更低的功函數(shù)φ，而且更薄。為增加電子發(fā)射效率，薄膜金屬電極15的材料應(yīng)為元素周期表中第I或II組的金屬，例如可有效地使用Mg、Ba、Ca、Cs、Rb、Li、Sr等以及這些元素的合金。為使薄膜金屬電極15非常薄，薄膜金屬電極15的材料應(yīng)是化學(xué)穩(wěn)定的且具有高導(dǎo)電性，例如Au、Pt、Lu、Ag、Cu的單一物質(zhì)或它們的合金。用如上所述的低功函數(shù)金屬涂敷或摻雜在這些金屬之上或之內(nèi)也是有效的。
用于總線(xiàn)電極16的材料可以是通常用于集成電路IC之導(dǎo)線(xiàn)的Au、Pt、Al等，而且其厚度應(yīng)足以在每一個(gè)裝置中提供基本上相同的電勢(shì)，例如為0.1-50μm。
可使用單個(gè)基體系統(tǒng)或者活性基體系統(tǒng)作為本發(fā)明顯示裝置的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
權(quán)利要求
1.一種電子發(fā)射裝置，其包括用金屬或半導(dǎo)體制成的供電子層；在該供電子層上形成的絕緣層；以及在該絕緣層上形成的、并朝向真空空間的薄膜金屬電極，該裝置的特征在于，所述絕緣層的膜厚為50nm或更大，而且所述供電子層的膜厚為2.5μm或更大，在供電子層和薄膜金屬之間施加電場(chǎng)時(shí)，該電子發(fā)射裝置發(fā)射電子。
2.一種電子發(fā)射顯示裝置，其包括一對(duì)相互面對(duì)的第一和第二基底，在它們之間形成一個(gè)真空空間；多個(gè)設(shè)置在第一基底上的電子發(fā)射裝置；設(shè)置在第二基底上的集電極；以及形成在該集電極上的熒光層，各電子發(fā)射裝置包括用金屬或半導(dǎo)體制成的供電子層；在該供電子層上形成的絕緣層；以及在該絕緣層上形成的、并朝向真空空間的薄膜金屬電極，其中，所述絕緣層的膜厚為50nm或更大，而且所述供電子層的膜厚為2.5μm或更大。
全文摘要
一種具有高電子發(fā)射效率的電子發(fā)射裝置。該裝置包括:用金屬或半導(dǎo)體制成的供電子層;在該供電子層上形成的絕緣層;以及在該絕緣層上形成的薄膜金屬電極。所述絕緣層的膜厚為50nm或更大,而且所述供電子層的膜厚為2.5μm或更大,在供電子層和薄膜金屬之間施加電場(chǎng)時(shí),該電子發(fā)射裝置發(fā)射電子。
文檔編號(hào)H01J1/312GK1252614SQ98120468
公開(kāi)日2000年5月10日 申請(qǐng)日期1998年10月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月22日
發(fā)明者吉澤淳志, 小笠原清秀, 吉川高正, 中馬隆, 根岸伸安, 巖崎新吾, 伊藤寬, 山田高士, 柳沢秀一, 酒村一到 申請(qǐng)人:先鋒電子株式會(huì)社