專利名稱：電子發(fā)射器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于平板顯示器的電子發(fā)射器件以及一種所述 電子發(fā)射器件的制造方法。
背景技術(shù)：
表面導(dǎo)電型電子發(fā)射器件利用以下現(xiàn)象通過(guò)將電流施加在平行 地形成在襯底上的小面積的導(dǎo)電膜的膜表面上而生成電子發(fā)射。普遍 的是，通過(guò)導(dǎo)電工藝(成形工藝)預(yù)先在表面導(dǎo)電型電子發(fā)射器件的 導(dǎo)電膜上形成電子發(fā)射部分。具體地說(shuō)，通過(guò)將直流電壓或非常緩慢 地提升的電壓(例如大約1V/分鐘)施加到導(dǎo)電膜的相對(duì)端而形成電 子發(fā)射部分。由此，導(dǎo)電膜被局部損壞、變換、或者修改，并且于是， 作為電子發(fā)射部分，形成高電阻抗的部分。進(jìn)一步地，由于這種成形 工藝，間隙形成在導(dǎo)電膜的一部分電子發(fā)射部分上。電子從所述間隙 附近發(fā)射。
在通過(guò)使用多個(gè)這樣的電子發(fā)射器件而形成的圖像顯示裝置中， 必須均衡電子發(fā)射器件的電子發(fā)射特性。為此，需要一種用于在導(dǎo)電 膜的預(yù)定位置形成間隙的技術(shù)。
在日本專利申請(qǐng)公開(JP-B) No. 2627620中，公開了一種形成 狹窄部分的方法，該方法通過(guò)移除一部分導(dǎo)電膜并且將間隙形成在狹 窄部分上來(lái)聚集電流。在JP-B 3647436中，/>開了一種方法，該方法 通過(guò)區(qū)分在一個(gè)電極與導(dǎo)電膜的連接部分處的寬度以及在另一電極與 導(dǎo)電膜的連接部分處的寬度而在所述連接部分的寬度較短的一側(cè)上的 電極的附近形成間隙。
然而，根據(jù)JP-B 2627620和JP-B 3647436中所公開的任意一種 方法，在導(dǎo)電膜中形成狹窄部分，然后間隙形成在所述狹窄部分中。
通過(guò)這樣的方法，因?yàn)榭臻g效率降低(即，使得安裝導(dǎo)電膜所需的空 間變大)，所以難以加長(zhǎng)間隙的長(zhǎng)度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種電子發(fā)射器件，其可以通過(guò)加長(zhǎng)間隙 的長(zhǎng)度而獲得充足的電子發(fā)射量。此外，本發(fā)明的目的在于控制所述 導(dǎo)電膜中間隙的位置，并且提供一種用于通過(guò)低功率消耗來(lái)制造具有 小的特性變化的電子發(fā)射器件的技術(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法可以包括以下步驟制備 襯底和導(dǎo)電膜，所述村底具有第一電極和第二電極，所述導(dǎo)電膜用于 將所述第一電極與所述第二電極連接；以及通過(guò)將電壓施加在所述第 一電極與所述第二電極之間而在所述導(dǎo)電膜上形成間隙；其中，所述 導(dǎo)電膜的平面形狀具有在所述第一電極與所述第二電極之間的v形部分。
作為優(yōu)選方面，根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法可以包括 以下構(gòu)造。
所述第一電極和所述第二電極的相對(duì)邊彼此平行；以及所述導(dǎo)電 膜在平行于這些邊的方向上的寬度在第一電極與第二電極之間是恒定 的。
假設(shè)所述v形部分的彎曲部分的內(nèi)部頂點(diǎn)是點(diǎn)b;所述彎曲部分 的外部頂點(diǎn)是點(diǎn)e;包括點(diǎn)e的導(dǎo)電膜的邊與所述第一電極的交點(diǎn)是 點(diǎn)c;包括點(diǎn)e的導(dǎo)電膜的邊與所述第二電極的交點(diǎn)是點(diǎn)a;連接點(diǎn) a和點(diǎn)c的線段ac與點(diǎn)b之間的距離是l;以及所述導(dǎo)電膜在與所 述第一電極和所述第二電極中的一個(gè)電極的連接部分處的寬度是w， 所述一個(gè)電極在將所述間隙形成在所述導(dǎo)電膜上的步驟中處于比另一 電極更高的電位；建立Il/wI幼.8。
所述襯底可以包括分別具有v形部分的多個(gè)導(dǎo)電膜；并且所述多 個(gè)導(dǎo)電膜的v形部分在相同方向上彎曲。
根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件可以包括襯底；第一電極和第二電
極，其被布置在所述襯底上；以及導(dǎo)電膜，其用于連接所述第一電極 和所述第二電極，所述導(dǎo)電膜被布置在所述襯底上；以及其中，所述 導(dǎo)電膜的平面形狀具有在所述第一電極與所述第二電極之間的V形部 分；以及所述導(dǎo)電膜在所述V形部分的彎曲部分上具有間隙。
作為優(yōu)選方面，根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件可以包括以下構(gòu)造。 所述第一電極和所述第二電極的相對(duì)邊彼此平行；以及所述導(dǎo)電 膜在平行于這些邊的方向上的寬度在所述第一電極與所述第二電極之 間是恒定的。
所述襯底包括分別具有V形部分的多個(gè)導(dǎo)電膜；以及所述多個(gè)導(dǎo) 電膜的所述V形部分在相同方向上彎曲。
根據(jù)本發(fā)明，所述導(dǎo)電膜具有V形部分，從而當(dāng)進(jìn)行成形工藝時(shí)， 電流集中施加到所述V形部分的彎曲部分。因此，容易地通過(guò)低功率 消耗而使得溫度上升。由此，有可能使用很少的電流而在所述彎曲部 分中一致地形成間隙。此外，在通過(guò)在相同方向上使得所述導(dǎo)電膜彎 曲而在所述電子發(fā)射器件中形成多個(gè)導(dǎo)電膜的情況下，有可能在窄空 間中有效地布置多個(gè)導(dǎo)電膜。因此，可以形成比傳統(tǒng)情況更長(zhǎng)的間隙。 由此，可以獲得充足的電子發(fā)射量。
由此，根據(jù)本發(fā)明，有可能以小的空間和高的可重復(fù)性來(lái)制造顯 示出均勻和卓越電子發(fā)射特性的電子發(fā)射器件。此外，通過(guò)使用這種
電子發(fā)射器件，可以提供一種具有高分辨率和高圖像質(zhì)量的圖像顯示 裝置。
參考附圖從以下示例性實(shí)施例的描述，本發(fā)明的進(jìn)一步的特征將 變得清楚。


圖1A是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面
圖案示圖IB是以線段繪出圖1A中的類似條帶的導(dǎo)電膜的平面圖案示
圖2A是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的示例的平面示圖2B是示出電子發(fā)射器件的傳統(tǒng)示例的平面示圖3A是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜的優(yōu)選 形狀的平面圖案示圖3B是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜的優(yōu)選 形狀的平面圖案示圖4A是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜的優(yōu)選 形狀的平面圖案示圖4B是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜的優(yōu)選 形狀的平面圖案示圖5A是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜的優(yōu)選 形狀的平面圖案示圖5B是用于解釋根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的導(dǎo)電膜的優(yōu)選 形狀的平面圖案示圖6是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面圖 案示圖7是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面圖 案示圖8是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面圖
案示圖9是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面圖
案示圖io是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面 圖案示圖ll是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面 圖案示圖12是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面 圖案示圖13是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面
圖案示圖14是根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的特性評(píng)估裝置的構(gòu)思性
示圖15是示意性地示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的器件特性 的示圖16是示出在該示例中所使用的成形電壓波形的示圖17是示出對(duì)該示例所進(jìn)行的比較性示例的器件配置的平面圖
案示圖18是示出根據(jù)該實(shí)施例的當(dāng)形成電子發(fā)射器件時(shí)對(duì)于L/W的 每l[W (瓦特)的溫度增加的示圖；以及
圖19是示出在每一示例和每一比較性示例中的器件的配置和成 形功率的示圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種用于在導(dǎo)電膜內(nèi)形成間隙并且從所述間隙的附 近發(fā)射電子的器件以及該器件的制造方法。具體地說(shuō)，優(yōu)選的是，本 發(fā)明應(yīng)用于通過(guò)在一對(duì)電極之間提供電位差來(lái)發(fā)射電子的電子發(fā)射器 件，例如表面導(dǎo)電型電子發(fā)射器件。
作為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例，以下將具體地描述表面導(dǎo)電型電子發(fā)射 器件的示例。
圖1A是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的配置的示例的平面 圖案示圖。
如圖1A所示，根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件具有一對(duì)電極3和 4 (第一電極3和第二電極4)、以及導(dǎo)電膜2。電極3和電極4安裝 在襯底1上，并且它們由間隙d所分離。導(dǎo)電膜2連接到電極3和電 極4，并且在其一部分上具有間隙5。通常，為了提供導(dǎo)電膜2與電極 3和電極4的良好電連接，安裝導(dǎo)電膜2，從而其部分與電極3和電極 4交疊，然而，在圖中省略了交疊部分。
圖1B是以線段繪出圖1A中的類似條帶的導(dǎo)電膜2的平面圖案
示圖。如圖1B所示，根據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜2在電極3與電極4之 間具有彎曲部分7 (彎曲)。換句話說(shuō)，根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器 件的導(dǎo)電膜2形成為類似條帶的形狀，并且在電極3與電極4之間彎 曲。具體地說(shuō)，導(dǎo)電膜2的平面形狀在第一電極3與第二電極4之間 具有V形部分。這樣的形狀通常被稱為"人字形狀"。
在圖1A和圖1B所示的示例中，電極3和電極4的相對(duì)邊彼此 平行。導(dǎo)電膜2具有沿著電極3和電極4的相對(duì)邊的方向上的寬度。 在圖1A中，間隙5形成在連接點(diǎn)B與點(diǎn)E的區(qū)域中。點(diǎn)B是(V形 部分的)彎曲部分7的內(nèi)部頂點(diǎn)，點(diǎn)E是(V形部分的)彎曲部分7 的外部頂點(diǎn)。進(jìn)一步地，在電極3和電極4的相對(duì)邊不平行的情況下， 導(dǎo)電膜2具有在與具有距這兩個(gè)邊相同距離的線段平行的方向上的寬 度。導(dǎo)電膜2的寬度是在上述方向上的導(dǎo)電膜2的長(zhǎng)度。
將描述由于根據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜2的形狀而產(chǎn)生的效果。在圖 1A中，包括點(diǎn)E的導(dǎo)電膜2的邊與第一電極3的交點(diǎn)被定義為點(diǎn)C, 包括點(diǎn)E的導(dǎo)電膜2的邊與第二電極4的交點(diǎn)被定義為點(diǎn)A。此外， 包括點(diǎn)B的導(dǎo)電膜2的邊與第一電極3的交點(diǎn)被定義為點(diǎn)F，包括點(diǎn) B的導(dǎo)電膜2的邊與第二電極4的交點(diǎn)被定義為點(diǎn)D。
由于根據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜2的平面形狀具有V形部分，因此如 果電壓施加在電極3與電極4之間，則穿過(guò)導(dǎo)電膜2的電流聚集在具 有低阻抗的點(diǎn)B處。結(jié)果，由于焦耳熱而導(dǎo)致點(diǎn)B的溫度變得容易局 部地增加。由此，通過(guò)小的電流(小功率消耗)，可以從作為原點(diǎn)的 點(diǎn)B形成間隙5。由于此時(shí)將間隙5形成在彎曲部分7中，因此通過(guò) 控制彎曲部分7的位置，可以控制間隙5的位置。例如在間隙5非常 接近于電極3和電極4中的任意一個(gè)的情況下，以及在間隙5在電極 3與電極4之間極大地曲折的情況下，電子發(fā)射特性被降低。因此， 當(dāng)制造多個(gè)電子發(fā)射器件時(shí)，如果對(duì)于每一器件，間隙5等等的位置 不同，則對(duì)于每一器件，電子發(fā)射特性不同。在根據(jù)該實(shí)施例的電子 發(fā)射器件中，可以控制間隙5的位置，從而可以防止這種特性的變化。
將描述在一個(gè)電子發(fā)射器件具有多個(gè)導(dǎo)電膜2的情況下(在襯底
l具有多個(gè)含有V形部分的導(dǎo)電膜2的情況下)的效果。
圖2A是示出根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的示例的平面示圖， 圖2B是示出在JP-B 2627620所公開的具有狹窄部分的電子發(fā)射器件 的平面示圖。在圖2B中，具有導(dǎo)電膜2的最窄寬度的部分被定義為 狹窄部分。
圖2A示出在電極3與電極4之間固定與電極3和電極4的相對(duì) 邊平行的方向上的導(dǎo)電膜2的寬度的情況(線段CE與線段FB彼此 平行，線段EA與線段BD彼此平行)下的示例。相應(yīng)地，在圖2A中， 導(dǎo)電膜2的寬度是W0=W1=W2 ( W0是在彎曲部分處的寬度，Wl是 在與電極3的連接部分處的寬度，W2是在與電極4的連接部分處的 寬度)。在圖2B中，電極3和電極4的相對(duì)邊彼此平行，導(dǎo)電膜2 的寬度在狹窄部分處是WO，而在導(dǎo)電膜2和電極3的連接部分以及 導(dǎo)電膜2和電極4的連接部分處是W3x2+W0。進(jìn)一步地，為了使得 解釋簡(jiǎn)單，使用彎曲部分作為邊界而將圖2A所示的導(dǎo)電膜2定義為 垂直線對(duì)稱。使用狹窄部分作為邊界而將圖2B所示的導(dǎo)電膜2定義 為垂直線對(duì)稱，而使用狹窄部分的中心作為邊界將其定義為水平線對(duì) 稱。在圖2A和圖2B中，鄰近的導(dǎo)電膜2之間的間隙被定義為G。
在提供了一個(gè)導(dǎo)電膜2的情況下，形成圖2A中的導(dǎo)電膜2所需 的寬度是W0+W3，形成圖2B中的導(dǎo)電膜2所需的寬度是W0+W3x2。 如果圖2A中的間隙5的長(zhǎng)度和圖2B中的間隙5的長(zhǎng)度是WO,則即 使圖2A中的導(dǎo)電膜2的間隙5具有與圖2B中的導(dǎo)電膜2的間隙5相 同的長(zhǎng)度，圖2A中的導(dǎo)電膜2也可以被布置在寬度比圖2B中的導(dǎo)電 膜2窄W3的區(qū)域上。
在提供N個(gè)導(dǎo)電膜2的情況下，形成圖2A中的導(dǎo)電膜2所需的 寬度是W3+NxW0+(N-l)xG，形成圖2B中的導(dǎo)電膜2所需的寬度是 Nx(W0+W3x2)+(N-l)xG。相應(yīng)地，才艮據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜2可以被 布置在寬度比圖2B中的導(dǎo)電膜2窄(2N-l)xW3的區(qū)域上。
具體地說(shuō)，如果接觸導(dǎo)電膜2的電極3和電極4的相對(duì)邊是平行 的，并且在與這些邊平行的方向上導(dǎo)電膜2的寬度是恒定的(圖1A、
圖2A)，則有可能在不浪費(fèi)的情況下在更窄的區(qū)域中布置導(dǎo)電膜2。 如上所述，可以在比傳統(tǒng)電子發(fā)射器件更窄的區(qū)域中獲得根據(jù)該實(shí)施 例的電子發(fā)射器件的期望的電子發(fā)射量。
接下來(lái)，通過(guò)使用圖3A至圖5B，將描述根據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜 2的優(yōu)選形狀。連接根據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜2的點(diǎn)A和點(diǎn)C的線段 AC與點(diǎn)B之間的距離被定義為L(zhǎng),在用于在導(dǎo)電膜2中形成間隙5 的步驟中，與處于高電位的電極(根據(jù)該實(shí)施例，定義為第二電極4) 的連接部分中的導(dǎo)電膜2的寬度(線段AD的長(zhǎng)度)被定義為W。根 據(jù)圖3A和圖3B所示的示例，建立L=0，并且根據(jù)圖4A至圖5B所 示的示例，建立L9K)。圖4示出線段AC與線段BD (線段BF)相交 的情況。在此情況下，假設(shè)建立IxO。圖5是示出線段AC與線段BD (線段BF)不相交的情況的示圖。在此情況下，假設(shè)建立LX)。
根據(jù)該實(shí)施例，因?yàn)長(zhǎng)越小，從電極3或電極4所提供的電流被 聚集到彎曲部分7的內(nèi)部就越多，所以優(yōu)選的是IL/Wk0.8。由此，溫 度容易增加，并且可以通過(guò)較少的能量來(lái)形成間隙5。
圖3B、圖4B和圖5B中的每一個(gè)作為圖案示圖通過(guò)直線箭頭示 出在用于分別在圖3A、圖4A和圖5A所示的導(dǎo)電膜2中形成間隙5 的成形步驟中從第二電極4穿過(guò)導(dǎo)電膜2的電流的主要流動(dòng)。在圖3B、 圖4B和圖5B中，箭頭密度越高，電流密度就越高。
將圖3B與圖5B進(jìn)行比較，可知，電流在L=0的情況下(圖3B 所示的配置)比在L>0的情況下(圖5B所示的配置)更加集中在彎 曲部分的內(nèi)部點(diǎn)B上。
在圖3B和圖4B中，從電極4穿過(guò)導(dǎo)電膜2的任意電流集中在 點(diǎn)B上(在點(diǎn)B附近，電流密度增加)。然而，從功率密度的集中的 觀點(diǎn)來(lái)看，圖4B所示的配置稍有缺點(diǎn)(因?yàn)殡娏髅芏缺患械膮^(qū)域 變大，所以點(diǎn)B附近的溫度幾乎不增加)。此外，將圖3B與圖5B進(jìn) 行比較，可見(jiàn)，圖5B中在點(diǎn)B處的電流密度比圖3B中的更小。由此， 將圖3A至圖5B進(jìn)行比較，可知，圖3A (圖3B)所示的導(dǎo)電膜2的 溫度容易增加，并且這是更加優(yōu)選的配置。從圖3A至圖5B可知，點(diǎn)B附近的電流密度由L和W來(lái)定義。根據(jù)發(fā)明人的考慮，如果建立了 |L/W|《0.8,則有可能獲得比現(xiàn)有技術(shù)更高的功率消耗減少效果。
圖18是示出根據(jù)稍后將描述的本發(fā)明的示例的當(dāng)在電子發(fā)射器 件上形成間隙5時(shí)對(duì)于L/W每1 [W]的溫度增加的示圖。如圖18所示， 在L/W=0的情況下(圖3A),每1[W的溫度增加變?yōu)樽罡咧?。因此?在L/W=0的情況下(圖3A)，可以用最低功率消耗來(lái)形成間隙5。 在L/W<0的情況下(圖4A)，電流密度比L/W=0的情況在更寬的范 圍上變得均勻，從而溫度分散。因此，每1[W的溫度增加變得較小。 在L/W>0的情況下(圖5A )，與L/W=0的情況相比，電流穿過(guò)點(diǎn)B 附近之外，從而點(diǎn)B附近的電流密度變小。因此，每1[W的溫度增 加變小。在根據(jù)本發(fā)明示例的電子發(fā)射器件中，對(duì)當(dāng)在導(dǎo)電膜2中形 成間隙5時(shí)每1[W]的溫度增加值與稍后將描述的比較性示例2中的溫 度增加值(當(dāng)在具有圖2A所示的狹窄部分的傳統(tǒng)導(dǎo)電膜2中形成間 隙5時(shí)每1[W]的溫度增加值)進(jìn)行比較，可知，在IL/Wk0.8的情況 下，可以通過(guò)等于或小于傳統(tǒng)配置的功率消耗而在根據(jù)本發(fā)明示例的 電子發(fā)射器件中形成間隙5。
進(jìn)一步地，如果導(dǎo)電膜2的平面形狀具有在電極3與電極4之間 的V形部分，則彎曲部分5的姿態(tài)不受限，并且可以獲得如上所述的 效果。
接下來(lái)，將描述根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的其它配置示例。 圖6示出在導(dǎo)電膜2與電極3的連接部分以及導(dǎo)電膜2與電極4 的連接部分處的導(dǎo)電膜2的寬度比在彎曲部分7處的寬度更寬 (EB<AD， EB<CF)的情況的示例。換句話說(shuō)，在彎曲部分7處的寬 度在導(dǎo)電膜2中變得最窄。由此，更多電流集中在點(diǎn)B上，并且可以 從作為原點(diǎn)的點(diǎn)B的位置容易地形成間隙5。
圖7示出導(dǎo)電膜2的邊CE、 EA、 FB和BD是曲線的情況的示 例。還是在這種配置下，可以獲得與圖1所示的配置相同的效果。此 外，如圖8所示，這同樣適用于如下情況下，使用彎曲部分作為邊界， 在一邊上的邊CE和FB是曲線，并且另 一邊上的邊EA和BD是直線。
此外，通過(guò)將導(dǎo)電膜2與第一電極3連接而形成的角度與通過(guò)將 導(dǎo)電膜2與第二電極4連接而形成的角度(ZFCE和ZEAD(ZBFC和 ZADB))可以彼此不同，如圖9所示(在圖1A中，01*02是有可能 的)。此外，在這種配置中，在減少功率消耗并且控制間隙5的位置 方面，可以獲得與如上所述的配置相同的效果。然而，形成導(dǎo)電膜2 所需的空間大于01=02的情況(降低了空間節(jié)省的效果)。
此外，如圖10所示，電極3和電極4的相對(duì)邊可以彼此不平行。 在這樣的配置中，與電極3和電極4的相對(duì)邊平行的情況相比，在減 少功率消耗以及節(jié)省空間方面，可以獲得相同的效果。然而，在間隙
5的位置的控制中的效果比電極3和電極4的相對(duì)邊彼此平行的情況 下更低。
圖11示出在導(dǎo)電膜2的寬度部分地并非均勻的情況(寬度從彎 曲部分7到一個(gè)邊(例如邊AD)發(fā)生改變的情況)的示例。在這種 配置中，與導(dǎo)電膜2的寬度均勻的情況相比，在減少功率消耗以及控 制間隙的位置方面可以獲得相同效果。然而，空間節(jié)省效果比導(dǎo)電膜 2的寬度均勻的情況更低。
圖12示出器件具有多個(gè)導(dǎo)電膜2并且它們的寬度彼此不同的情 況的示例。在這種配置中，與它們的寬度彼此相同的情況相比，可以 在減少功率消耗方面獲得相同效果。然而，在間隙5位置的控制方面 的效果比多個(gè)導(dǎo)電膜2的寬度彼此相同的情況更低。
圖13示出器件具有多個(gè)導(dǎo)電膜2并且從彎曲部分到電極3和電 極4的距離對(duì)于每一導(dǎo)電膜2不同的情況的示例。在這種配置中，與 從彎曲部分到電極3和電極4的距離對(duì)于每一導(dǎo)電膜2相同的情況相 比，在減少功率消耗并且控制間隙5的位置方面可以獲得相同效果。 然而，空間節(jié)省效果比從彎曲部分到電極3和電極4的距離對(duì)于每一 導(dǎo)電膜2相同的情況更低。
進(jìn)一步地，在導(dǎo)電膜2的與電極3和電極4的連接部分處的點(diǎn)A、 C、 D和F以及彎曲部分7的點(diǎn)E和點(diǎn)B可以具有一定范圍以內(nèi)的曲 率，這并不破壞上述效果。
可以通過(guò)使用利用穿過(guò)導(dǎo)電膜2的電流以及通過(guò)導(dǎo)電膜2的熱傳 遞進(jìn)行交互作用分析而估計(jì)溫度的增加來(lái)設(shè)計(jì)根據(jù)該實(shí)施例的導(dǎo)電膜 2的形狀。具體地說(shuō)，以用于耦合電流場(chǎng)和熱分析的有限元求解通過(guò) 使用導(dǎo)電膜2和襯底1的電特性值(導(dǎo)電率)、熱特性值(導(dǎo)熱率、 比熱、以及密度)、形狀模型、以及將要提供給導(dǎo)電膜2的電流值(或 將要提供給導(dǎo)電膜2的電壓值)來(lái)推導(dǎo)每一位置的溫度。然后，將溫 度超過(guò)在特定位置處的導(dǎo)電膜2的熔點(diǎn)的條件假設(shè)為間隙5形成在該 位置上的條件(閾值)。
將描述根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的每一結(jié)構(gòu)元件的材料。
作為襯底l,可以使用玻璃(石英玻璃、減少了雜質(zhì)(例如Na) 含量的玻璃、以及堿石灰玻璃)。此外，作為襯底1，可以使用具有 通過(guò)濺射方法等層疊在玻璃襯底上的Si02膜的襯底、陶瓷襯底(例如 氧化鋁)、以及Si襯底等等。
作為電極3和電極4的材料，可以使用普通導(dǎo)電材料。例如，作 為電極3和電極4的材料，可以l吏用金屬(例如Ni、 Cr、 Au、 Mo、 W、 Pt、 Ti、 Al、 Cu和Pd)。此外，優(yōu)選的是，電極3和電極4的 膜厚度不小于lnm,但不大于lnm。
作為導(dǎo)電膜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的金屬以及例如PdO、 Sn02、 In203、 PbO和Sb203的氧化物導(dǎo)電材料。此外，還可以使用 例如TiN、 ZrN和HfN的氮化物。
為了獲得優(yōu)異電子發(fā)射特性，作為導(dǎo)電膜2，優(yōu)選地使用由精細(xì) 顆粒構(gòu)成的精細(xì)顆粒膜。優(yōu)選的是，膜厚度不小于10A(lnm)，但 不大于100nm。優(yōu)選的是，導(dǎo)電膜2的寬度不小于lpm并且不大于 100拜。
間隙5是高阻抗部分，其形成在一部分導(dǎo)電膜2上，并且間隙5 的形狀等取決于導(dǎo)電膜2的膜厚度、膜質(zhì)量和材料以及稍后將描述的 成形方法等等。此外，在間隙5的表面上以及在間隙5附近的導(dǎo)電膜 2上，可以通過(guò)傳統(tǒng)已知方法來(lái)提供碳膜，該步驟被稱為活化步驟(活
化工藝)。
接下來(lái)，將描述根據(jù)該實(shí)施例的電子發(fā)射器件的制造方法的示例。
首先，根據(jù)真空沉積方法將電極3和電極4的構(gòu)成材料形成在襯 底1上。通過(guò)使用光刻技術(shù)來(lái)對(duì)制成膜的材料進(jìn)行構(gòu)圖(patterning )， 形成電極3和電極4。
接下來(lái)，通過(guò)將有機(jī)金屬溶液施加到安裝了電極3和電極4的襯 底l上，形成有機(jī)金屬膜。作為有機(jī)金屬溶液，可以使用主要由導(dǎo)電 膜2的材料組成的有機(jī)化合物的溶液。然后，灼燒該有機(jī)金屬膜。通 過(guò)剝離、蝕刻和激光光束加工等等來(lái)對(duì)灼燒后的有機(jī)金屬膜進(jìn)行構(gòu)圖。 由此，形成導(dǎo)電膜2。進(jìn)一步地，作為形成導(dǎo)電膜2的方法，可以使 用真空沉積方法、濺射方法、化學(xué)汽相沉積方法、分布式施加 (distributed application )方法、浸漬(dipping)方法和旋涂方法等 等。
于是，間隙5形成在每一導(dǎo)電膜2上(成形工藝)。成形工藝是 用于通過(guò)將電位差提供給一對(duì)電極3和4并且將電流施加到導(dǎo)電膜2 (使電流通過(guò))而形成間隙5的工藝。
具體地說(shuō)，通過(guò)將電壓施加在電極3和電極4之間，在導(dǎo)電膜2 內(nèi)生成焦耳熱，并且由此，間隙5形成在導(dǎo)電膜2上。在成形工藝中， 待施加到電極3和電極4的電壓優(yōu)選的是脈沖電壓(脈沖波形)。例 如，可以進(jìn)行成形工藝，直到導(dǎo)電膜2的電阻變得大于l[Mn]。例如， 可以通過(guò)測(cè)量當(dāng)施加大約0.1 [V的電壓時(shí)所施加的電流來(lái)計(jì)算導(dǎo)電膜 2的電阻。
根據(jù)該實(shí)施例，間隙5通過(guò)該步驟而形成在導(dǎo)電膜2的彎曲部分7上。
如上所述，優(yōu)選的是，在成形工藝之后，將活化工藝應(yīng)用于電子 發(fā)射器件?；罨に囀怯糜谠陔姌O3和電極4之間施加脈沖電壓的工 藝以及在包含有機(jī)材料的氣體的氣氛下的成形工藝。通過(guò)這個(gè)活化工 藝，稍后將要描述的器件電流If和發(fā)射電流Ie顯著地增加。于是，
由于活化工藝而使得碳膜形成在間隙5的表面與間隙5的附近的導(dǎo)電 膜2上。通過(guò)在間隙5的表面上形成碳膜，間隙5的寬度變得更窄。 因此，從這個(gè)窄的間隙發(fā)射電子。
進(jìn)一步地，優(yōu)選的是，將穩(wěn)定化工藝提供給通過(guò)上述工藝步驟所 獲得的電子發(fā)射器件。這種穩(wěn)定化工藝是用于通過(guò)排出真空裝置的內(nèi) 部部分來(lái)減少不必要的物質(zhì)(例如有機(jī)材料)的工藝。
接下來(lái)，將參照?qǐng)D14和圖15來(lái)描述通過(guò)上述工藝步驟所制造的 電子發(fā)射器件(具有襯底l、導(dǎo)電膜2、電極3、電極4和間隙5的電 子發(fā)射器件)的基本特性。圖14是為了評(píng)估電子發(fā)射器件的特性的特 性評(píng)估裝置的構(gòu)思性示圖，圖15是示出評(píng)估結(jié)果的示例的示圖。
如圖14所示，特性評(píng)估裝置具有真空容器9，其用于設(shè)置作為評(píng) 估的對(duì)象的電子發(fā)射器件。真空容器9的內(nèi)部部分維持在有機(jī)材料被 充分排出的狀態(tài)下。此外，在真空容器9內(nèi)，安裝與電子發(fā)射器件的 電子發(fā)射表面相對(duì)的陽(yáng)極電極10。
在電子發(fā)射器件的電極3與電極4之間，通過(guò)電源12來(lái)施加脈 沖電壓。由電流計(jì)13來(lái)測(cè)量通過(guò)施加脈沖電流在電極3與電極4之間 穿過(guò)的電流If (器件電流If)。由電源14將不小于1[kV并且不大于 40[kV的陽(yáng)極電壓施加到陽(yáng)極電極10。從電子發(fā)射器件所發(fā)射的電子 沖進(jìn)陽(yáng)極電極IO，其后穿過(guò)陽(yáng)極電極IO。因此，穿過(guò)陽(yáng)極電極10的
電子的量可以被看作是從電子發(fā)射器件所發(fā)射的電子的量(電子發(fā)射 量)。根據(jù)該實(shí)施例，由電流計(jì)15來(lái)測(cè)量穿過(guò)陽(yáng)極電極10的電流Ie (發(fā)射電流Ie)。
圖15是示意性地示出由所述特性評(píng)估裝置所評(píng)估的電子發(fā)射器 件的器件特性的示圖。如圖15所示，器件電流If、發(fā)射電流Ie和器 件電壓Vf可以遵循作為電子發(fā)射特性的Fowler-Nordheim關(guān)系。
通過(guò)布置根據(jù)該實(shí)施例的多個(gè)電子發(fā)射器件，可以配置電子源。 通過(guò)布置具有熒光體和陽(yáng)極電極的襯底，從而與所述電子源相對(duì)，可 以配置平板顯示器。例如，在日本專利申請(qǐng)Z/^開(JP-A) 2002-203475 和日本專利申請(qǐng)公開2005-190769等等中公開了這樣的平板顯示器和
這樣的電子源的配置。 (示例1 )
制造具有按圖l所示的形狀所形成的導(dǎo)電膜2的表面導(dǎo)電型電子 發(fā)射器件。制造步驟如下。
步驟a:通過(guò)有機(jī)溶劑來(lái)充分清潔作為襯底1的石英襯底(Si02 襯底)。然后，以Pt制成的電極3和電極4形成在襯底l上。電極3 和電極4的電極間隙d、膜厚度、相對(duì)邊的長(zhǎng)度分別被定義為10nm、 0.04pm和200pm (電極3和電極4的相對(duì)邊被定義為彼此平行)。
步驟b:通過(guò)使用噴墨方法將具有有機(jī)金屬化合物的溶液的液滴 滴到襯底1的電極3與電極4之間。于是，通過(guò)對(duì)所滴入的溶液進(jìn)行 干燥，形成有機(jī)金屬薄膜。在此之后，通過(guò)清潔爐(clean oven)來(lái)灼 燒有機(jī)金屬薄膜，形成以鈀氧化物(PdO)顆粒制成的導(dǎo)電膜2。
導(dǎo)電膜2的形狀如下。L是O,在圖1A所示的點(diǎn)A或點(diǎn)C處的 導(dǎo)電膜2的邊上的角度02(ZEAD)和角度ei(ZFCE)分別被定義為 135°。導(dǎo)電膜2的寬度W (參照?qǐng)D3A)在平行于電極3和電極4的 相對(duì)邊的方向上被定義為5pm (常數(shù))。這種精細(xì)顆粒膜的膜厚度是 O細(xì)pm。
步驟c:把在其上形成了電極3和電極4以及導(dǎo)電膜2的襯底1 安裝在圖14所示的特性評(píng)估裝置的真空容器9中。于是，通過(guò)使用排 氣泵15，對(duì)真空容器9的內(nèi)部排氣，直到真空容器9的內(nèi)部的真空程 度變?yōu)榇蠹sl(T4Pa。在此之后，通過(guò)電源11將電壓施加在電極3與電 極4之間，形成間隙5(成形工藝)。以圖16所示的電壓波形進(jìn)行成 形工藝達(dá)到大約60秒(Tl是l毫秒，T2是10毫秒，三角波的峰值 (當(dāng)進(jìn)行成形工藝時(shí)的峰值電壓)是10V)。
其后，通過(guò)在真空氣氛中引入氰苯(benzonkrile)以將真空程度 維持在約lxl(T4Pa,進(jìn)行活化工藝。峰值被定義為15V。當(dāng)器件電流 If飽和(大約30分鐘)時(shí)，活化工藝結(jié)束。
根據(jù)該實(shí)施例，分別制造具有一個(gè)導(dǎo)電膜2的電子發(fā)射器件和具 有十個(gè)導(dǎo)電膜2的電子發(fā)射器件。在具有十個(gè)導(dǎo)電膜2的電子發(fā)射器件中，鄰近的導(dǎo)電膜2之間的間隙G被定義為5nm。
通過(guò)上述特性評(píng)估裝置來(lái)測(cè)量如上所述而制造的根據(jù)該示例的 多個(gè)器件的電子發(fā)射特性。測(cè)量條件是在陽(yáng)極電極10與器件之間的 距離是2mm，陽(yáng)極電極10的電位是10kV，器件電壓Vf是15V，并 且當(dāng)測(cè)量電子發(fā)射特性時(shí)真空容器9中的真空程度是lxlO"Pa。 (示例2 )
在根據(jù)示例1的導(dǎo)電膜2中，01和02兩者都被定義為150°,并 且其它方面與示例l相同。 (示例3 )
在根據(jù)示例1的導(dǎo)電膜2中，02被定義為135。，01被定義為150。 (圖19所示的形狀)。其它方面與示例l相同。 (示例4 )
具有寬度W-5pm的五個(gè)導(dǎo)電膜2和具有寬度W=10|am的五個(gè) 導(dǎo)電膜2分別被交替地布置。其它方面與示例l相同。 (比較性示例1)
導(dǎo)電膜2的形狀被制成為沒(méi)有彎曲部分的形狀，如圖17所示。 其它方面與示例l相同。 (比較性示例2)
導(dǎo)電膜2的形狀被制成為具有狹窄部分的形狀，如圖2B所示。 其它方面與示例l相同。在所述狹窄部分處的導(dǎo)電膜2的寬度WO被 定義為5nm，在導(dǎo)電膜2與電極3的連接部分以及導(dǎo)電膜2與電極4 的連接部分處的寬度(W3+W0+W3)被定義為15pm。
圖19示出根據(jù)本發(fā)明的每一示例以及每一比較性示例的器件和 成形功率的配置。在圖19中，"空間"表示由一個(gè)或十個(gè)導(dǎo)電膜所共享 的寬度(在平行于電極的相對(duì)邊的方向上的長(zhǎng)度)，"間隙的長(zhǎng)度"表 示形成在導(dǎo)電膜上的間隙的長(zhǎng)度，"間隙的形成位置"表示對(duì)于間隙形 成在每一器件中的位置的良好控制能力。在這些項(xiàng)中，雙圓圏表示是 容易控制的，圓圏表示不像示例1那樣容易控制，"叉"表示糟糕的 控制能力。對(duì)"L/W，，進(jìn)行舍入，并且獲得兩位有效數(shù)字。"成形功率"
表示成形工藝所需的功率，其中將示例1的器件的成形工藝所需的功 率定義為1。
此外，通過(guò)在根據(jù)示例1的導(dǎo)電膜中改變l，測(cè)量對(duì)于l/w每 1[w的溫度增加。圖18示出其結(jié)果。如圖18所示，可知，在Il/w1《0.8 的情況下獲得等于或大于作為傳統(tǒng)示例的比較性示例1和示例2的溫 度增加。換句話說(shuō)，在IL/Wl《0.8的情況下，可知，可以用低于傳統(tǒng) 示例的功率消耗在導(dǎo)電膜上形成間隙。 (示例5)
通過(guò)以矩陣在玻璃襯底上布置根據(jù)示例1的多個(gè)電子發(fā)射器件， 并且將每一電子發(fā)射器件用線連接，從而能夠?qū)ζ鋫€(gè)別地驅(qū)動(dòng)，制造 電子源。于是，通過(guò)將面板布置為與所述電子源相對(duì)，制造平板顯示 器(圖像顯示裝置)。面板裝配有發(fā)光層和金屬背。發(fā)光層裝配有rgb 的焚光體，金屬背被用作陽(yáng)極電極。通過(guò)驅(qū)動(dòng)所述圖像顯示裝置，可 以獲得高均勻度的顯示圖像。
雖然已經(jīng)參照示例性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但應(yīng)理解，本發(fā)明不 限于所公開的示例性實(shí)施例。所附權(quán)利要求的范圍與最寬泛的解釋一 致，從而包括所有這樣的修改和等同結(jié)構(gòu)以及功能。
權(quán)利要求
1. 一種電子發(fā)射器件的制造方法，包括以下步驟:制備襯底和導(dǎo)電膜，所述襯底具有第一電極和第二電極，所述導(dǎo)電膜用于將所述第一電極與所述第二電極連接；以及通過(guò)在所述第一電極與所述第二電極之間施加電壓而在所述導(dǎo)電膜上形成間隙；其中，所述導(dǎo)電膜的平面形狀具有在所述第一電極與所述第二電極之間的V形部分。
2. 如權(quán)利要求1所述的制造方法，其中，所述第一電極和所述第二電極的相對(duì)邊彼此平行；以及 所述導(dǎo)電膜在平行于這些邊的方向上的寬度在所述第一電極與 所述第二電極之間是恒定的。
3. 如權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其中，假設(shè)所述v形部分的彎曲部分的內(nèi)部頂點(diǎn)是點(diǎn)b;所述彎曲部分的外部頂點(diǎn)是點(diǎn)e;包括點(diǎn)e的導(dǎo)電膜的邊與所述第一電極的交點(diǎn)是點(diǎn)c;包括點(diǎn)e的導(dǎo)電膜的邊與所述第二電極的交點(diǎn)是點(diǎn)a;連接點(diǎn)a和點(diǎn)c的線段ac與點(diǎn)b之間的距離是l;以及所述導(dǎo)電膜在與所述第一電極和所述第二電極中的一個(gè)電極的 連接部分處的寬度是w,所述一個(gè)電極在將所述間隙形成在所述導(dǎo)電 膜上的步驟中處于比另一電極更高的電位；建立Il/wI ^0.8。
4. 如權(quán)利要求1或2所述的制造方法，其中，所述襯底包括分別具有v形部分的多個(gè)導(dǎo)電膜；以及 所述多個(gè)導(dǎo)電膜的所述v形部分在相同方向上彎曲。
5. —種電子發(fā)射器件，包括 襯底；第一電極和第二電極，所述第一電極和第二電極被布置在所述襯 底上；以及導(dǎo)電膜，其用于連接所述第一電極和所述第二電極，所述導(dǎo)電膜 被布置在所述襯底上；以及其中，所述導(dǎo)電膜的平面形狀具有在所述第一電極與所述第二電 極之間的V形部分；以及所述導(dǎo)電膜在所述V形部分的彎曲部分上具有間隙。
6. 如權(quán)利要求5所述的電子發(fā)射器件，其中，所述第一電極和所述第二電極的相對(duì)邊彼此平行；以及 所述導(dǎo)電膜在平行于這些邊的方向上的寬度在第一電極與第二 電極之間是恒定的。
7. 如權(quán)利要求5或6所述的電子發(fā)射器件，其中，所述襯底包括分別具有V形部分的多個(gè)導(dǎo)電膜；以及 所述多個(gè)導(dǎo)電膜的所述V形部分在相同方向上彎曲。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種電子發(fā)射器件及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明的電子發(fā)射器件的制造方法包括以下步驟制備襯底和導(dǎo)電膜，所述襯底具有第一電極和第二電極，所述導(dǎo)電膜用于將所述第一電極與所述第二電極連接；以及通過(guò)將電壓施加在所述第一電極與所述第二電極之間而在所述導(dǎo)電膜上形成間隙；其中，所述導(dǎo)電膜的平面形狀具有在所述第一電極與所述第二電極之間的V形部分。
文檔編號(hào)H01J1/30GK101377992SQ20081021247
公開日2009年3月4日 申請(qǐng)日期2008年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年8月31日
發(fā)明者東尚史, 伊庭潤(rùn), 高田裕子 申請(qǐng)人:佳能株式會(huì)社