场致发射器件以及利用该器件的场致发射显示装置制造方法及图纸

提供了一种场致发射器件以及利用该器件的场致发射显示装置。所述场致发射器件包括：阴极部分，所述阴极部分含有基板、形成在所述基板上的阴极电极以及连接到所述阴极电极的场致发射体；形成在所述场致发射体周围的阴极部分上并包围所述场致发射体的场致发射抑制栅极部分；以及，场致发射诱发栅极部分，所述场致发射诱发栅极部分含有具有至少一个穿透孔的金属网和形成在所述金属网的至少一部分上的介电层，其中所述场致发射抑制栅极部分抑制电子从所述场致发射体发射，并且所述场致发射诱发栅极部分诱发电子从所述场致发射体发射。根据这种结构，能够显著改善场致发射器件的传统问题，包括栅极漏电流、由阳极电压引起的电子发射和电子束发散。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种场致发射器件以及利用该器件的场致发射显示装置，更具体而言，涉及一种具有场致发射抑制栅极部分(gate portion)的场致发射器件以及利用该器件的场致发射显示装置，所述栅极部分执行抑制电子发射的功能。
技术介绍
在真空或者特定气体氛围中，当向场致发射器件施加电场时，该场致发射器件从阴极发射体发射出电子，从而其广泛地用作微波装置、传感器、平板显示器等的电子源。来自场致发射器件的电子发射效率根据器件结构、发射体材料和发射体形状等而极大地变化。场致发射器件的结构可以主要划分成包括阴极和阳极的二极管型以及包括阴极、栅极和阳极的三极管型。在三极管型场致发射器件中，阴极或场致发射体执行发射电子的功能，栅极执行诱发电子发射的功能，阳极执行接收所发射的电子的功能。由于在三极管型结构中，用于电子发射的电场施加到与发射体相邻的栅极上，所以与二极管型相比，其可以实现低电压驱动并可以容易地控制发射电流，从而使其被广泛地开发。场致发射体材料可以包括金属、硅、金刚石、类金刚石碳、碳纳米管、碳纳米纤维，由于其薄而尖锐的形状以及稳定性，碳纳米管和碳纳米纤维被广泛用作发射体材料。下文中，将描述根据现有技术的被广泛使用的场致发射器件中的spindt型场致发射器件。图1是根据现有技术的spindt型场致发射器件的示意性结构图。spindt型场致发射器件包括阴极、栅极和阳极，其中阴极含有基板11、形成在基板11上的阴极电极12、金属尖13以及形成为包围金属尖13并且其中具有栅极开口22的栅电极23，栅电极23形成在绝缘体21上。阳极电极32形成在设置成与上述整体结构相对的阳极基板31上。为了制造这样的场致发射器件，在于绝缘体21中形成直径约为1μm的栅极开口22并在其上形成牺牲绝缘层之后，应用电子束蒸镀法以自对准的方式形成金属尖13。因此，应形成微细图案并在上述工艺中应用了通过电子束蒸镀法的自对准技术，导致了将场致发射器件用于实现大面积型的应用的困难。为了解决工艺期间的这类问题，已进行了利用更为简单的工艺来制造场致发射器件的尝试，因此，生产碳纳米管和碳纳米纤维作为场致发射体材料之一适应于这种尝试。碳纳米管和碳纳米纤维中的每种都具有极小的直径(～nm)和较长的长度(～μm)，使得它们适用于电子发射源。然而，当将这些材料用作电子发射源使其具有使电子发射被容易地诱发并被控制的结构时，与spindt型金属尖相比，不易以自对准的方式形成电子发射栅极。图2是根据现有技术的利用碳纳米管或碳纳米纤维的场致发射器件的示意性结构图。图2与图1的spindt型场致发射器件的不同之处在于，用作图2的场致发射器件的场致发射体14的碳纳米管或碳纳米纤维通过形成在绝缘体内的大的栅极开口(～10μm)而暴露。结果，发射的电子常常流入到场致发射栅极中从而成为漏电流。此外，所述开口与绝缘体的厚度相比较大，使得由于阳极电压而发生电子发射，从而难于控制电子发射，并且当所发射的电子束到达阳极时，该所发射的电子束大大地发散。这些现象会劣化场致发射器件的特性，特别是，在其应用于平板显示器时会引起严重的问题。
技术实现思路
本专利技术致力于一种新型的场致发射器件。本专利技术还致力于一种能够减小流入到作为电子发射诱发电极的栅极中的漏电流同时有助于控制电子发射的场致发射器件本专利技术还致力于一种能够防止主要位于栅电极附近的碳纳米管或碳纳米纤维中的电子发射所导致的漏电流和电子束发散现象的场致发射器件。本专利技术的一个方面提供了一种场致发射器件，包括阴极部分，所述阴极部分含有基板、形成在所述基板上的阴极电极以及连接到所述阴极电极的场致发射体；形成在所述场致发射体周围的阴极部分上并包围所述场致发射体的场致发射抑制栅极部分；以及，场致发射诱发栅极部分，所述场致发射诱发栅极部分含有具有至少一个穿透孔的金属网和形成在所述金属网的至少一部分上的介电层，其中所述场致发射抑制栅极部分抑制电子从所述场致发射体发射，并且所述场致发射诱发栅极部分诱发电子从所述场致发射体发射。本专利技术的另一方面提供了一种场致发射显示装置，包括阴极部分，所述阴极部分包括在基板上以条形形式排列使得矩阵寻址能够进行并彼此绝缘的阴极电极和场致发射抑制栅电极，以及由所述电极限定的像素，每个像素具有连接到所述阴极电极的场致发射体；场致发射抑制栅极部分，所述场致发射抑制栅极部分含有所述阴极部分的场致发射抑制栅极和以包围所述场致发射体的形式形成在所述场致发射体周围的区域上的绝缘体；场致发射诱发栅极部分，所述场致发射诱发栅极部分含有金属网和形成在所述金属网的至少一部分上的介电层，所述金属网具有允许从所述场致发射体发射的电子穿过的至少一个穿透孔；以及，阳极部分，所述阳极部分含有阳极电极和连接到所述阳极电极的荧光体，其中所述场致发射抑制栅极部分抑制电子从所述场致发射体发射并且所述场致发射诱发栅极部分诱发电子从所述场致发射体发射，从而使从所述场致发射体发射的电子经由所述穿透孔与所述荧光体碰撞。附图说明通过参照附图详细描述其优选实施例，本专利技术的以上和其他特征及优点将对于本领域普通技术人员而言变得更加明显，其中图1是根据现有技术的spindt型场致发射器件的示意性结构图；图2是根据现有技术的利用碳纳米管或碳纳米纤维的场致发射器件的示意性结构图；图3至6是根据本专利技术实施例的场致发射器件的示意性剖面图；图7是示出根据本专利技术示范性实施例的场致发射显示装置的一部分的剖面图；以及图8是用于说明在图7的场致发射显示装置中以矩阵形式排列的像素阵列结构的平面图。具体实施例方式以下将参照附图更充分地描述本专利技术，附图中示出了本专利技术的优选实施例。然而，本专利技术可以以不同的形式实施，而不应被解释为仅限于在此阐述的实施例。并且，提供这些实施例是为了使本公开彻底而全面，并将本专利技术的范围充分告知本领域技术人员。第一实施例图3是根据本专利技术一实施例的场致发射器件的示意性剖面图。图3的场致发射器件包括阴极部分100、场致发射抑制栅极部分200以及场致发射诱发栅极部分300。该场致发射器件例如可以用作场致发射显示器中的一个点像素，并且在实际制造场致发射显示器时多个单位像素以矩阵形式排列并包括有互连，从而将各种信号施加到每个单位像素。此外，可以包括阳极部分400从而加速从场致发射器件发射的电子。在阳极部分400上形成阳极电极420。可选择地，根据本实施例的场致发射器件可以多方面地应用于电子束光刻装置、微波装置和传感器、背光等等以及场致发射显示器。可选择地，场致发射诱发栅极部分300可以形成在具有金属网形状的单独的基板上。阴极部分100包括由比如玻璃、陶瓷和聚酰亚胺的绝缘基板形成的阴极基板110；在阴极基板110的预定区域上由金属、金属化合物等形成的阴极电极120；以及在一部分阴极电极120上由金刚石、类金刚石碳、碳纳米管、碳纳米纤维等中的任何一种所形成的膜型(薄膜或厚膜)场致发射体130。例如，阴极基板110具有0.5mm至5mm的厚度，并且阴极电极120具有0.1μm至1.0μm的厚度。场致发射抑制栅极部分200包括由氧化物层或氮化物层形成的绝缘体210；具有穿透绝缘体210的结构的场致发射抑制栅极开口220；以及在一部分绝缘体210上由金属、金属化合物等形成的场致发射抑制栅电极230。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场致发射器件，包括：阴极部分，所述阴极部分含有基板、形成在所述基板上的阴极电极以及连接到所述阴极电极的场致发射体；形成在所述场致发射体周围的阴极部分上并包围所述场致发射体的场致发射抑制栅极部分；以及场致发射诱发栅极部分，所述场致发射诱发栅极部分含有具有至少一个穿透孔的金属网和形成在所述金属网的至少一部分上的介电层，其中所述场致发射抑制栅极部分抑制电子从所述场致发射体发射，并且所述场致发射诱发栅极部分诱发电子从所述场致发射体发射。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】KR 2004-6-4 10-2004-00410141.一种场致发射器件，包括阴极部分，所述阴极部分含有基板、形成在所述基板上的阴极电极以及连接到所述阴极电极的场致发射体；形成在所述场致发射体周围的阴极部分上并包围所述场致发射体的场致发射抑制栅极部分；以及场致发射诱发栅极部分，所述场致发射诱发栅极部分含有具有至少一个穿透孔的金属网和形成在所述金属网的至少一部分上的介电层，其中所述场致发射抑制栅极部分抑制电子从所述场致发射体发射，并且所述场致发射诱发栅极部分诱发电子从所述场致发射体发射。2.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述场致发射诱发栅极部分的所述介电层形成在所述金属网的整个表面或部分表面上。3.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述场致发射诱发栅极部分的穿透孔的尺寸不大于所述金属网和所述介电层的厚度和的一倍至三倍。4.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述金属网的穿透孔具有至少一个倾斜的内壁。5.根据权利要求4所述的场致发射器件，其中所述介电层覆盖所述穿透孔的所述倾斜的内壁。6.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述场致发射抑制栅极部分与所述场致发射诱发栅极部分电绝缘，并且含有其中具有场致发射抑制栅极开口的绝缘体以及形成在所述绝缘体上的场致发射诱发栅电极。7.根据权利要求6所述的场致发射器件，其中所述场致发射抑制栅极开口的尺寸是所述绝缘体的厚度的一倍至二十倍。8.根据权利要求4所述的场致发射器件，其中所述金属网的内壁包括具有至少两个倾斜角度的突出体。9.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述场致发射诱发栅极部分的金属网是由铝、铁、铜和镍之一形成的金属板，或者是含有不锈钢、镍铁合金和可伐尔合金中的至少一种的合金板。10.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中对于每单位像素，所述场致发射抑制栅极部分被划分成多个部分。11.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述阴极部分中所述金属网的穿透孔的尺寸大于所述阳极部分中所述金属网的穿透孔的尺寸。12.根据权利要求1所述的场致发射器件，其中所述场致发射体由薄膜或厚膜形成，所述薄膜或厚膜由金刚石、类金刚石碳、碳纳米管和碳纳米纤维之一形成。13.根据权利要求12所述的场致发射器件，其中所述场致发射体通过利用催化剂金属在所述阴极电极上直接生长金刚石、类金刚石碳、碳纳米管和碳纳米纤维中的任何一种而形成。14.根据权利要求12所述的场致发射器件，其中所述场致发射体通过印制含有粉末型金刚石、类金刚石碳、碳纳米管和碳纳米纤维中的任...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋润镐，李镇浩，姜光镛，
申请(专利权)人：韩国电子通信研究院，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]