电子发射器件、具有该器件的电子发射显示装置及其制造方法制造方法及图纸

一种能够均匀发射电子且具有较低制造成本的电子发射器件，一种使用该电子发射器件来改善象素均匀性的显示装置，以及一种制造该电子发射器件的方法，其中，电子发射器件包括第一基板、阴极和设置在第一基板上的电子发射源、与阴极电性能绝缘的栅极电极、插入在阴极和栅极电极之间用于使阴极和栅极电极绝缘的绝缘层以及接触阴极并包含半导体性碳纳米管（ＣＮＴｓ）的电阻层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及电子发射器件、使用该电子发射器件的电子发射显示装置以及制造该电子发射器件的方法，尤其涉及具有施加于电子发射源的电压是均匀分布的结构的电子发射器件、具有可提高象素亮度均匀性的电子发射器件的电子发射显示装置，及其制造方法。
技术介绍
电子发射器件通常是采用热阴极或者冷阴极作为电子发射源。使用冷阴极方法的电子发射器件包括场发射阵列(FEA)类型器件、表面传导发射(SCE)类型器件、金属-绝缘体-金属(MIM)类型器件、金属-绝缘体-半导体(MIS)类型器件、弹道电子表面发射(BSE)类型器件，等等。场发射阵列类型的电子发射器件所采用的原理是当具有低功函数或者高β函数的材料作为电子发射源来使用时，该材料在真空中由于电势能的原因很容易发射电子。已经研发的器件有锥形尖端结构(其例如由作为主要成份的Mo、Si、诸如石墨之类的碳族材料、类金刚石碳(DLC)等制成)或者诸如纳米管、纳米线之类的纳米结构。在表面传导发射类型的电子发射器件中，电子发射源包括在基板上面对面设置的第一和第二电极之间具有微小间隙的导电薄膜。电子发射器件所采用的原理是当电压施加于电极而在导电薄膜的表面有电流流过时，电子就从作为电子发射源的微小间隙中发射出来。金属-绝缘体-金属类型的电子发射器件和金属-绝缘体-半导体类型的电子发射器件所采用的电子发射原理是在MIM和MIS类型电子发射器件分别形成金属-电介质层-金属(MIM类型)结构和金属-电介质层-半导体(MIS类型)结构之后，当电压施加于其间具有电介质层的两个金属或者金属和半导体上时，电子就会从具有高电子势能的金属或半导体迁移到具有低电子势能的金属。弹道电子表面发射类型的电子发射器件包括电子发射源，其所采用的原理是当半导体的尺寸小于半导体中的电子平均自由程时，电子就可以无散射地行进。为了形成电子发射源，可在欧姆电极上形成由金属或半导体形成的电子提供层，并在电子提供层上形成绝缘层和金属薄膜。当电压施加于欧姆电极和金属薄膜之间时，电子发射源就会发射电子。场发射阵列类型的电子发射器件可以根据阴极和栅极的位置分成上栅极器件和下栅极器件，并且还可以根据它们所包括的电极数目分类成二极管、三极管、四极管等等。常规的电子发射显示装置包括电子发射器件和前面板，它们相互平行设置并形成真空空间；以及用于使电子发射器件和前面板之间保持间隙的垫片。电子发射器件包括第一基板、多个栅极电极和在第一基板上与栅极电极交叉的多个阴极，以及位于栅极电极和阴极之间并使栅极电极和阴极相互电性能绝缘的绝缘层。多个电子发射小孔形成在栅极电极和阴极交叉的区域上。电子发射源形成在各个电子发射小孔中。前面板包括第二基板、位于第二基板下表面上的阳极以及位于阳极下表面上的多个荧光层(phosphor layer)。使用FEA类型的电子发射器件来显示图像的显示装置经常会在象素之间出现不均匀的亮度，这是由于施加于各个电子发射源的电压变化所产生的。在象素之间亮度中的不均匀会大大地影响图像的质量，因此必须避免象素亮度中的不均匀。因此，就需要解决象素的不均匀问题。
技术实现思路
本专利技术提供了一种电子发射器件，该电子发射器件能够均匀地发射电子并能容易以较低的成本来制造，以及一种显示装置，该显示装置使用上述电子发射器件并具有改善的象素均匀亮度。本专利技术还提供了以较低成本制造电子发射器件的简单方法。根据本专利技术的一个方面，提供了一种电子发射器件，包括第一基板；形成在第一基板上的阴极；与阴极电性能绝缘的栅极电极；形成在阴极和栅极电极之间的使阴极与栅极电极绝缘的绝缘层，栅极电极和该绝缘层具有电子发射小孔；在电子发射小孔中形成的电子发射源，通过电子发射小孔可以从电子发射源发射出电子；以及与阴极接触并且包括以半导体性(semiconductive)碳纳米管(CNT)为主要成份的电阻层。阴极和栅极电极可以相互交叉。电阻层可以插入在电子发射源和阴极之间。可选地，电阻层可以与电子发射源的侧面相接触。优选地，阴极形成在第一基板的一部分上，电子发射源形成在阴极的一部分上，并且电阻层形成在第一基板上以覆盖阴极并与电子发射源的侧面相接触。根据本专利技术的一个方面，提供了一种电子发射显示装置，包括第一基板；形成在该第一基板上的多个阴极；与该阴极交叉的多个栅极电极；插入在阴极和栅极电极之间以使阴极和栅极电极相互绝缘的绝缘层；设置在形成于阴极和栅极电极互相交叉区域的电子发射小孔中的电子发射源；与电子发射源和阴极接触并包括以半导体性碳纳米管为主要成份的电阻层；基本上与第一基板平行设置的第二基板；设置在第二基板上的阳极；以及设置在阳极上的荧光层。电阻层可以插入在电子发射源和阴极之间，或者可以与电子发射源的侧面和阴极的上表面相接触。电阻层具有103至105Ωcm的电阻率。电子发射显示装置还可以包括覆盖栅极电极上表面的第二绝缘层，以及与栅极电极平行设置并通过第二绝缘层与栅极电极绝缘的聚焦电极。根据本专利技术的一个方面，提供了一种形成电子发射器件的方法，包括形成第一基板；在第一基板上形成阴极；在阴极上形成绝缘层；在绝缘层上形成栅极电极；在栅极电极和绝缘层中形成电子发射小孔；以及形成包括作为主要成份的半导体性碳纳米管的与阴极相接触的电阻层；以及在电子发射小孔中形成电子发射源。电子发射小孔的形成可包括使用光刻胶在栅极电极的上表面上形成具有预定厚度的掩模图形，以及使用掩模图形来刻蚀栅极电极和绝缘层。电阻层的形成和电子发射源的形成可以包括(a)制备用于形成电子发射源的包含半导体性碳纳米管和导电性碳纳米管的碳浆和制备用于形成电阻层的包含作为主要成份的半导体性碳纳米管的碳浆；(b)在电子发射小孔中涂敷用于形成电阻层的碳浆；(c)在用于形成电阻层的碳浆上涂敷用于形成电子发射源的碳浆；以及(d)硬化用于形成电子发射源的碳浆和用于形成电阻层的碳浆。用于形成电子发射源的碳浆和用于形成电阻层的碳浆都可以包含感光材料，以及硬化碳浆可以包括在所涂敷的碳浆上掺杂光刻胶、有选择地曝光所涂敷的碳浆和去除未硬化的碳浆部分和光刻胶。优选地，形成电子发射器件的方法包括(a)依次形成基板、阴极、绝缘层和栅极电极；(b)使用光刻胶在栅极电极的上表面上形成具有预定厚度的掩模图形；(c)通过使用掩模图形局部刻蚀栅极电极、绝缘层和阴极，来形成电子发射小孔；(d)通过使半导体性碳纳米管与导电性碳纳米管相分离，分别制备用于形成电子发射源和电阻层的半导体性碳纳米管和导电性碳纳米管；(e)在电子发射小孔中涂敷用于形成包括半导体性碳纳米管和负型感光材料的电阻层的碳浆；(f)在用于形成电阻层的碳浆上涂敷用于形成包括导电性碳纳米管和负型感光材料的电子发射源的碳浆；(g)通过有选择地曝光碳浆来硬化碳浆；以及(h)去除未硬化的碳浆部分和光刻胶。操作(e)、(f)和(g)可以依次进行，并且操作(g)可以包括在一个曝光工艺过程中同时硬化用于形成电阻层的碳浆的一部分和硬化用于形成电子发射源的碳浆的一部分。在完成操作(e)之后，可以进行操作(g)，以有选择地硬化用于形成电阻层的碳浆的一部分，并且在完成操作(f)之后，可以再次进行操作(g)，以有选择地硬化用于形成电子发射源的碳浆的一部分。操作(d)可以包括将碳纳米管添加到含有硝离子(NO2+)的溶液中；通过将超声波作本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射器件，包括：　　　　第一基板；　　　　形成在所述第一基板上的阴极；　　　　与所述阴极电性能绝缘的栅极电极；　　　　形成在所述阴极和所述栅极电极之间以使所述阴极与所述栅极电极绝缘的绝缘层，栅极电极和绝缘层具有电子发射小孔；　　　　形成在所述电子发射小孔中的电子发射源，所述电子发射源发射出的电子通过所述电子发射小孔行进；以及　　　　与所述阴极相接触的电阻层，所述电阻层包含作为主要成份的半导体性碳纳米管。

【技术特征摘要】
KR 2005-10-4 10-2005-00931171.一种电子发射器件，包括第一基板；形成在所述第一基板上的阴极；与所述阴极电性能绝缘的栅极电极；形成在所述阴极和所述栅极电极之间以使所述阴极与所述栅极电极绝缘的绝缘层，栅极电极和绝缘层具有电子发射小孔；形成在所述电子发射小孔中的电子发射源，所述电子发射源发射出的电子通过所述电子发射小孔行进；以及与所述阴极相接触的电阻层，所述电阻层包含作为主要成份的半导体性碳纳米管。2.如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述电阻层具有103-105Ωcm的电阻率。3.如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述电阻层插入在所述电子发射源和所述阴极之间。4.如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述电阻层与所述电子发射源的侧面相接触。5.如权利要求4所述的电子发射器件，其特征在于，所述阴极形成在所述第一基板的一部分上，所述电子发射源形成在所述阴极的一部分上，以及所述电阻层形成在所述第一基板上以覆盖所述阴极并且与所述电子发射源的侧面相接触。6.如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，还包括覆盖所述栅极电极上表面的第二绝缘层；以及与所述栅极电极平行设置且通过所述第二绝缘层与所述栅极电极绝缘的聚焦电极。7.如权利要求1所述的电子发射器件，其特征在于，所述阴极和栅极电极相互交叉。8.一种电子发射显示装置，包括第一基板；形成在所述第一基板上的多个阴极；与所述阴极相互交叉的多个栅极电极；插入在所述阴极和所述栅极电极之间以使所述阴极与所述栅极电极绝缘的绝缘层；设置在所述阴极电极和所述栅极电极相互交叉区域内所形成的电子发射小孔中的电子发射源；与所述电子发射源和所述阴极相接触的电阻层，该电阻层包含作为主要成份的半导体性碳纳米管；设置成基本平行于所述第一基板的第二基板；设置在所述第二基板上的阳极；以及，设置在所述阳极上的荧光层。9.如权利要求8所述的电子发射显示装置，其特征在于，所述电阻层具有103-105Ωcm的电阻率。10.如权利要求8所述的电子发射显示装置，其特征在于，所述电阻层插入在所述电子发射源和所述阴极之间。11.如权利要求8所述的电子发射显示装置，其特征在于，所述电阻层与所述电子发射源的侧面相接触。12.如权利要求11所述的电子发射器件，其特征在于，所述阴极形成在所述第一基板的一部分上，所述电子发射源形成在所述阴极的一部分上，以及所述电阻层形成在所述第一基板上以覆盖所述阴极并且...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔荣喆，朴钟换，崔德铉，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]