專利名稱：場(chǎng)發(fā)射顯示元件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射顯示元件，特別指一種借助奈米尺度的電子發(fā)射單元來(lái)實(shí)現(xiàn)低能量消耗的場(chǎng)發(fā)射顯示元件。
背景技術(shù)：
近年來(lái)，平面顯示器發(fā)展迅速，已被廣泛的應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)、消費(fèi)性電子產(chǎn)品等領(lǐng)域。目前應(yīng)用最為普遍的平面顯示器是具有高分辨率的主動(dòng)矩陣液晶顯示器，以下簡(jiǎn)稱液晶顯示器，其可提供較高的分辨率，因而應(yīng)用較廣，然而，液晶顯示器本身固有的局限性致使其不適合于某些應(yīng)用。例如，液晶顯示器于制造方面存在諸多缺點(diǎn)，包括在玻璃面板上沉積無(wú)定型硅的速度較慢、良率較低。而且，液晶顯示器需要較高能量的背光源，但是，背光源產(chǎn)生的光大部分都被液晶顯示器面板吸收或損耗掉，因而造成能量浪費(fèi)。另外，液晶顯示器的顯示圖像易受環(huán)境亮度及視角的限制，即在明亮的環(huán)境及在較寬的視角很難看到其圖像。此外，液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間取決于液晶對(duì)所加電場(chǎng)的響應(yīng)時(shí)間，所以，液晶顯示器的響應(yīng)速度相應(yīng)較慢。典型液晶顯示器的響應(yīng)時(shí)間一般為25ms至75ms。上述缺點(diǎn)限制了液晶顯示器在許多方面的應(yīng)用，如高清晰度電視、大型顯示器等。另一種較好類型的顯示元件為等離子顯示器，它較適合于高清晰度顯示及大尺寸顯示，但是，等離子顯示器消耗電能較多，且自身容易產(chǎn)生較多的熱量，為其不足之處。
近年來(lái)在液晶顯示器及等離子顯示器之外又發(fā)展了其它平面顯示器，場(chǎng)發(fā)射顯示器就是其中的一種，它克服了液晶顯示器及等離子顯示器的一些缺點(diǎn)，并具有一些重要的優(yōu)點(diǎn)。例如，場(chǎng)發(fā)射顯示器與傳統(tǒng)薄膜晶體管液晶顯示器及等離子顯示器相比，具有更高的對(duì)比度、更廣的視角、更高的亮度、更低的能量損耗、更短的響應(yīng)時(shí)間以及更寬的工作溫度范圍。
場(chǎng)發(fā)射顯示器與液晶顯示器之間的最大不同點(diǎn)是場(chǎng)發(fā)射顯示器是利用彩色熒光粉自發(fā)光，而不需要采用復(fù)雜而耗電的背光源與濾光片，且?guī)缀跛械墓舛寄鼙皇褂谜呖吹?。而且，?chǎng)發(fā)射顯示器不需要使用薄膜晶體管陣列進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。所以，其克服了主動(dòng)矩陣液晶顯示器需配備昂貴的背光源及薄膜晶體管陣列制程良率較低的問(wèn)題。
場(chǎng)發(fā)射顯示器是利用尖端放電原理，通過(guò)對(duì)尖端施加電壓，電子從陰極的尖端發(fā)出，然后轟擊沉積在透明基板背面上的熒光粉而產(chǎn)生圖像。發(fā)射電流及產(chǎn)生的圖像亮度在很大程度上取決于陰極上場(chǎng)發(fā)射電子源的發(fā)射材料的功函數(shù)。所以，欲獲得高效的場(chǎng)發(fā)射顯示器，就必須采用合適的場(chǎng)發(fā)射材料。
請(qǐng)參閱圖3，為一種現(xiàn)有場(chǎng)發(fā)射顯示元件11的剖面示意圖，該場(chǎng)發(fā)射顯示元件11在玻璃基板14上沉積一電阻層12，該電阻層12主要是含有無(wú)定形硅的薄膜基底，絕緣層16是由絕緣材料組成，如二氧化硅。金屬門(mén)電極層18沉積在該絕緣層16上，通過(guò)蝕刻該金屬門(mén)電極層18與絕緣層16，產(chǎn)生多個(gè)微孔(未標(biāo)示)，金屬微錐21分別形成在該微孔中，陰極22被電阻層12覆蓋，其中電阻層12略顯導(dǎo)電能力，這一點(diǎn)非常重要，如果金屬微尖端21低于該金屬門(mén)電極18時(shí)，該電阻層12可以作為有效的電阻以防止過(guò)度的電流流入微尖端21，但應(yīng)控制該電阻層12的電阻值使之不致完全絕緣，從而確保金屬微錐21正常工作。
但是，典型的場(chǎng)發(fā)射顯示元件需在陰極與陽(yáng)極間提供一高電壓，該電壓通常高于1000伏特，使得元件的耗電量極大。
因此，，提供一種改進(jìn)以上缺點(diǎn)的場(chǎng)發(fā)射顯示元件實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種低電壓、低耗電量的場(chǎng)發(fā)射顯示元件。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其包括一陰極板，一電阻緩沖層，該電阻緩沖層與陰極板相連，多個(gè)電子發(fā)射單元，該多個(gè)電子發(fā)射單元形成在該電阻緩沖層上，每一電子發(fā)射單元均由一連接該電阻緩沖層之第一部分與該第一部分相接的第二部分構(gòu)成，一陽(yáng)極板，該陽(yáng)極板與該電阻緩沖層之間形成一空間，其中，該電阻緩沖層與該第一部分由氧化硅(SiOx)制成，其中X可根據(jù)需要的化學(xué)計(jì)量比而控制，從而使該電阻緩沖層與電子發(fā)射單元的第一部分共同具有一漸變的電阻分布，使最靠近陰極板的電阻最高，而最靠近陽(yáng)極板的電阻最低。電子發(fā)射單元的第二部分由鈮組成。當(dāng)在陰極板與陽(yáng)極板間施加一發(fā)射電壓，電子自發(fā)射單元發(fā)射出，并穿過(guò)該空間間距而為陽(yáng)極板接收。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射顯示元件的電阻緩沖層與該電子發(fā)射單元的第一部分的電阻率為漸變分布，因而所需的發(fā)射電壓較低，又因本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射顯示元件的電子發(fā)射單元的尖端較小，利于尖端放電，因而可降低發(fā)射電壓并提高發(fā)射精度。

圖1是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射顯示元件的剖面示意圖；圖2是本發(fā)明場(chǎng)發(fā)射顯示元件的電子發(fā)射單元的立體圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)場(chǎng)發(fā)射顯示元件的剖面示意圖。
具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖1，本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射顯示元件1包括一第一基板10、一由導(dǎo)電材料制成并形成在第一基板10上的陰極板20、一與陰極板20相連的電阻緩沖層30、形成在電阻緩沖層30上的多個(gè)電子發(fā)射單元40、一與該多個(gè)電子發(fā)射單元40間隔一定空間間距的陽(yáng)極板50和一第二基板60。
該第一基板10包含一玻璃基底101和一硅薄膜層102，該硅薄膜層102形成在玻璃基底101上，該硅薄膜層102具粘結(jié)特性，可提供陰極板20與玻璃基底101的有效連接。
請(qǐng)配合參閱圖2，每一電子發(fā)射單元40均由一與電阻緩沖層30相接觸的柱狀第一部分401和一遠(yuǎn)離電阻緩沖層30的圓錐狀第二部分402構(gòu)成，第一部分401與電阻緩沖層30相接觸且均由氧化硅(SiOx)制成，其中X可根據(jù)需要的化學(xué)計(jì)量比而加以控制，在較佳實(shí)施方式中，控制X值可確保電阻緩沖層30與第一部分401的電阻率共同具有一漸變的電阻分布，使得最靠近陰極板20的電阻最高，而最靠近陽(yáng)極板50的電阻最低。該圓錐狀第二部分402形成在第一部分401上，由鈮制成。
在較佳實(shí)施方式中，每個(gè)柱狀第一部分401的直徑在5～50納米，長(zhǎng)度為0.2～2微米，第二部分402的底端直徑在5～50納米，與第一部分401的直徑大小一致，而尖端直徑則為0.3～2納米。
在較佳實(shí)施方式中，該電阻緩沖層30及電子發(fā)射單元40可通過(guò)化學(xué)氣相沉積、等離子輔助化學(xué)氣相沉積或其它一些合適的化學(xué)、物理沉積方法，如反應(yīng)濺射、離子束濺射、雙離子束濺射以及其它一些適合生長(zhǎng)的放電方法預(yù)先形成。該電子發(fā)射單元40的第一部分401及第二部分402可通過(guò)電子束蝕刻或其它一些合適的蝕刻方法形成。
在本發(fā)明的另一實(shí)施方式中，電阻緩沖層30與第一部分401的電阻率不限于一個(gè)漸變分布，也可為多個(gè)漸變分布或漸變與恒值交替分布。
陽(yáng)極板50形成在第二基板60上，包括涂布有熒光粉層501的透明電極502。該透明電極502允許光通過(guò)。該透明電極502可包括銦錫氧化物類透明材質(zhì)。當(dāng)電子發(fā)射單元40的第二部分402發(fā)射的電子撞擊該熒光粉層501時(shí)，熒光粉層501發(fā)光。第二基板60是透光材料制成，如玻璃。
場(chǎng)發(fā)射顯示元件1工作時(shí)，在陰極板20與透明電極502間施加一發(fā)射電壓，電子將從電子發(fā)射單元40的第二部分402發(fā)射出來(lái)，并穿越一空間區(qū)域到達(dá)陽(yáng)極板50，經(jīng)熒光粉層501吸收并發(fā)光，所發(fā)的光透過(guò)透明電極502與第二基板60而產(chǎn)生圖像。
由于電阻緩沖層30和第一部分401的電阻率為漸變分布，且第二部分402的尖端尺寸很小，因而陰極板20與透明電極502間僅需一較低的發(fā)射電壓，電子便可從第二部分402發(fā)射出來(lái)，從而降低電量的消耗，同時(shí)可準(zhǔn)確可靠的發(fā)射電子。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其包括一陰極板，一與陰極板相連的電阻緩沖層，多個(gè)形成在電阻緩沖層上的電子發(fā)射單元，各電子發(fā)射單元均由一連接該電阻緩沖層的第一部分及與該第一部分相接的第二部分構(gòu)成，一與該多個(gè)電子發(fā)射單元間隔一定空間間距的陽(yáng)極板，其特征在于該電阻緩沖層與該第一部分由氧化硅制成，該電阻緩沖層和該第一部分的電阻率至少有一部分從電阻緩沖層至該第一部分遞減分布，該第二部分由金屬鈮制成。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該第一部分直徑在5～50納米。
3.如權(quán)利要求2所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該第一部分長(zhǎng)度在0.2～2微米。
4.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該第二部分為圓錐形結(jié)構(gòu)，且錐形頂端直徑為0.3～2納米。
5.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該陽(yáng)極板由一涂覆熒光粉層的透明電極構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求5所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該透明電極包含銦錫氧化物。
7.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該陰極板形成在一第一基板上，該陽(yáng)極板形成在一第二基板上，該第一基板及第二基板可為玻璃。
8.如權(quán)利要求7所述的場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其特征在于該陰極板與第一基板之間設(shè)有硅薄膜。
全文摘要
一種場(chǎng)發(fā)射顯示元件，其包括一陰極板、一電阻緩沖層、多個(gè)電子發(fā)射單元及一陽(yáng)極板。該電阻緩沖層與該陰極板接觸，多個(gè)電子發(fā)射單元形成在該電阻緩沖層上，該陽(yáng)極板與該電阻緩沖層之間有一空間區(qū)域，熒光粉層涂布在該陽(yáng)極板上。每一電子發(fā)射單元皆由第一部分和第二部分構(gòu)成，該電阻緩沖層與該電子發(fā)射單元的第一部分由氧化硅制成。且該電阻緩沖層與該第一部分的電阻率為漸變分布，越接近陰極板電阻率越大，越接近陽(yáng)極板電阻率越小，該第二部分的材質(zhì)為金屬鈮。當(dāng)在陰極板與陽(yáng)極板之間施加發(fā)射電壓時(shí)，從第二部分發(fā)射的電子經(jīng)由電場(chǎng)加速橫穿所述空間區(qū)域后為陽(yáng)極板上的熒光粉層接收并發(fā)光，因該電阻緩沖層與該第一部分的電阻率呈漸變分布，因而，發(fā)射電子所需的發(fā)射電壓較低。
文檔編號(hào)H01J1/30GK1467786SQ0215013
公開(kāi)日2004年1月14日 申請(qǐng)日期2002年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月12日
發(fā)明者陳杰良 申請(qǐng)人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司