电子发射器件的阴极衬底、电子发射器件及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种电子发射器件的阴极衬底，其包括衬底、形成在该衬底上的电子发射区、以及用于控制从该电子发射区发射的电子的一个或多个驱动电极。第一绝缘层接触该驱动电极。该阴极衬底中配置有聚焦电极，其用于聚集从电子发射区发出的电子。第二绝缘层位于驱动电极和聚焦电极之间。第一绝缘层和第二绝缘层所使用的材料具有不同的蚀刻率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电子发射器件，尤其涉及一种电子发射器件以及制造该电子发射器件的方法，该电子发射器件具有阴极衬底和在该阴极衬底中形成的两个绝缘层，这两个绝缘层由不同材料构成以提高生产效率。
技术介绍
通常，电子发射器件被分成热阴极用作电子发射源的第一类型和冷阴极用作电子发射源的第二类型。第二类型电子发射器件可以进一步被分为场发射阵列(FEA)型、表面导电发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型或金属-绝缘体-半导体(MIS)型。MIM型和MIS型电子发射器件分别具有金属/绝缘体/金属(MIM)电子发射结构以及金属/绝缘体/半导体(MIS)电子发射结构。当给金属层或金属和半导体层施加电压时，电子从具有高电势的金属层或半导体层迁移并加速至具有低电势的金属层，由此实现电子发射。SCE型电子发射器件包括形成在衬底上彼此相互面对的第一电极和第二电极，导电薄膜位于第一电极和第二电极之间。在导电薄膜中生成微裂纹，以形成电子发射区。当给这些电极施加电压使电流流到导电薄膜表面时，电子从电子发射区发射。FEA型电子发射器件基于以下原理，即当将具有低功函或高宽高比(aspect ratio)的材料用作电子发射源时，在真空环境中，电子很容易由于电场的作用而从材料中发射出。基于钼Mo或硅Si的正面尖端(sharp-pointedtip)结构或含碳的材料如纳米管碳、石墨以及类金刚石碳已经被研发用作电子发射源。冷阴极电子发射器件具有形成真空容器的第一衬底和第二衬底。电子发射区和控制电子发射区电子发射的驱动电极形成在第一衬底上。荧光层和阳极电极形成在第二衬底上，该阳极电极有效地加速从第一衬底一侧向荧光层发射的电子，由此发光并显示所希望的图像。具有上述结构的电子发射器件中，当从发射区发射的电子向第二衬底前进时，它们以预定倾斜角分散，由此使屏幕色彩纯度变劣。此外，当将电压施加至设置在第二衬底中的阳极电极时，阳极电极的高电压干扰并影响电子发射区，由此形成不希望的电子发射。因此，为了解决这种问题，建议应该在第一衬底和第二衬底之间设置栅格电极。该栅格衬底由具有多束通道孔的薄金属板构成，并且以预定距离设置在第一衬底和第二衬底之间。当驱动该电子发射器件时，将几千伏正(+)直流电压施加至栅格衬底。该栅格衬底截取从电子发射器分散的电子，并且防止由于阳极电极的高电压引起的不希望的电子发射。可是，如果该电子发射器件具有栅极衬底，在对其进行组装时就很难处理和设置该栅格衬底以及第一衬底和第二衬底，这导致生产率降低，生产成本增加。
技术实现思路
因此，本专利技术的目的在于提供一种电子发射器件的改进的设计。本专利技术的进一步的目的在于提供一种制造该改进的电子发射器件的方法。本专利技术的另一个目的在于提供一种用于冷阴极电子发射器件的设计，其中施加至阳极电极的高电压不会干扰电子发射极的发射电子的能力。本专利技术又一个目的是提供一种制造该改进的电子发射器件的方法，其中减少了工艺步骤的数量，简化了整个工艺。本专利技术又一个目的是提供一种电子发射器件的阴极衬底，其提高了屏幕色彩纯度。本专利技术又一个目的是提供一种制造该阴极衬底的方法，该方法效率极高。具有阴极衬底的电子发射器件可以实现这些或其它目的，该阴极衬底包括衬底、形成在该衬底上的电子发射区、以及用于控制从该电子发射区发射的电子的一个或多个驱动电极。第一绝缘层接触该驱动电极。该阴极衬底配置有聚焦电极，其用于聚集从电子发射区发出的电子。第二绝缘层位于该驱动电极和聚焦电极之间。第一绝缘层和第二绝缘层由不同种类的材料形成。第一绝缘层和第二绝缘层由引起不同蚀刻率的不同材料形成。在至少一个实施例中，用于第一绝缘层的材料的蚀刻率是第二绝缘层所使用的材料的蚀刻率的1/3或更小。可选择地，在另一实施例中，第一绝缘层中所使用的材料的蚀刻率是第二绝缘层中所使用的材料的蚀刻率的三倍或更大。驱动电极所使用的材料和第二绝缘层所使用的材料具有不同的蚀刻率。驱动电极所使用的材料的蚀刻率是第二绝缘层所使用的材料的蚀刻率的1/10或更小。在本专利技术另一示范性实施例中，电子发射器件包括相互面对的第一衬底和第二衬底、以及在第一衬底上彼此绝缘的第一电极和第二电极，其中第一绝缘层位于它们之间。电子发射区或者连接该第一电极或者连接该第二电极。聚焦电极形成在第一电极和第二电极上方，同时露出该电子发射区。第二绝缘层位于该聚焦电极和第二电极之间，或者位于该聚焦电极和第一电极之间。第一绝缘层和第二绝缘层由不同种类的材料形成。荧光层形成在第二衬底上。至少一个阳极电极形成在该荧光层的表面上。第一绝缘层所使用的材料和第二绝缘层所使用的材料的蚀刻率不同。第二绝缘层所使用的材料或者和第一电极所使用的材料的蚀刻率不同，或者和第二电极所使用的材料的蚀刻率不同。在制造该电子发射器件的方法中，在第一衬底上形成第一和第二驱动电极，使得第一绝缘层位于第一衬底和驱动电极之间。第二绝缘层形成在驱动电极上，使得第二绝缘层所使用的材料和第一绝缘层所使用的材料的蚀刻率不同。聚焦电极形成在第二绝缘层上。使用蚀刻液或蚀刻气对第二绝缘层进行部分地蚀刻，以部分地露出该第二驱动电极。此后，电子发射区可以形成在第二驱动电极的露出的部分上。可选择地，可以对第一绝缘层进行部分地蚀刻，以部分地露出第一驱动电极，随后在第一驱动电极的露出部分上形成电子发射区。在前一种情况下，当形成第一绝缘层和第二绝缘层时，第一绝缘层可以由其蚀刻率是第二绝缘层所使用的材料的蚀刻率的1/3或更小的材料形成。在后一种情况下，当形成第一绝缘层和第二绝缘层时，第一绝缘层可以由其蚀刻率是构成第二绝缘层的材料的蚀刻率的三倍或更大的材料形成。当对第二绝缘层和第一绝缘层进行部分地蚀刻时，第二绝缘层和第一绝缘层可以仅通过使用相同的蚀刻液或蚀刻气进行单个的蚀刻工艺来处理。附图说明当结合相应附图考虑时，通过参考下列详细的描述，本专利技术将变得更易于理解，随之本专利技术更完整的评价以及其所具有的优点将会变得显而易见，在这些附图中相同的附图标记指示相同或相似的组件，其中图1是根据本专利技术第一实施例的电子发射器件的局部分解透视图；图2是根据本专利技术第二实施例的电子发射器件的局部截面视图；图3A至图3E示意性地示出根据本专利技术制造图1和图2所示的电子发射器件的方法；图4A是根据本专利技术第一实施例的电子发射器件的局部截面图，其示出了栅极电极的变化；图4B是表示图4A中所示的栅极电极的平面图；图5是根据本专利技术第二实施例的电子发射器件的局部截面图；图6是图5所示的第一衬底的局部平面图；图7A至图7E示意性地示出根据本专利技术制造图5所示的电子发射器件的方法；图8是根据本专利技术第二实施例的电子发射器件的局部截面图，其示出了阴极电极的变化；图9是根据本专利技术第三实施例的电子发射器件的局部截面图；图10A至图10D示意性地示出根据本专利技术制造图9所示的电子发射器件的方法；图11是根据本专利技术第三实施例的电子发射器件的局部截面图，其示出了阴极电极的变化。具体实施例方式现在参看附图，图1和图2表示根据本专利技术第一实施例的电子发射器件。如图1和图2所示，电子发射器件包括阴极衬底100和阳极衬底200，它们彼此平行设置，并且彼此间隔开预定距离，并且在它们之间组装形成一真空容器。阴极衬底100指设置来发射电子的电子发射结构的衬底本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种阴极衬底，包括：衬底；设置在所述衬底上的电子发射区；一个或多个驱动电极，其设置在所述衬底上，用于控制从所述电子发射区发射的电子；第一绝缘层，其由第一材料构成，并接触所述驱动电极；聚焦电极，其设置在 所述衬底上，用于聚集从所述电子发射区发射的电子；以及第二绝缘层，其位于所述驱动电极和所述聚焦电极之间，由不同种类的第二材料构成。

【技术特征摘要】
KR 2004-4-29 29987/041.一种阴极衬底，包括衬底；设置在所述衬底上的电子发射区；一个或多个驱动电极，其设置在所述衬底上，用于控制从所述电子发射区发射的电子；第一绝缘层，其由第一材料构成，并接触所述驱动电极；聚焦电极，其设置在所述衬底上，用于聚集从所述电子发射区发射的电子；以及第二绝缘层，其位于所述驱动电极和所述聚焦电极之间，由不同种类的第二材料构成。2.如权利要求1所述的阴极衬底，所述第一材料的蚀刻率和所述第二材料的蚀刻率不同。3.如权利要求2所述的阴极衬底，所述第一材料的蚀刻率是所述第二材料的蚀刻率的1/3或更小。4.如权利要求2所述的阴极衬底，所述第一材料的蚀刻率是所述第二材料的蚀刻率的至少三倍。5.如权利要求1所述的阴极衬底，所述驱动电极包括第三材料，所述第三材料的蚀刻率和所述第二材料的蚀刻率不同。6.如权利要求5所述的阴极衬底，所述第三材料的蚀刻率不超过所述第二材料的蚀刻率的1/10。7.如权利要求1所述的阴极衬底，所述电子发射区包括从石墨、金刚石、类金刚石碳、碳纳米管、C60以及硅纳米线中选出的材料。8.一种电子发射器件，包括相互面对的第一衬底和第二衬底；设置在所述第一衬底上并彼此绝缘的第一电极和第二电极；第一绝缘层，其设置在所述第一电极和所述第二电极之间，包括第一材料；电子发射区，其连接到所述第一电极或者连接到所述第二电极；聚焦电极，其形成在所述第一电极和所述第二电极上方，同时露出所述电子发射区；第二绝缘层，其设置在所述聚焦电极和所述第二电极或者所述第一电极之间，由第二材料构成，所述第一材料和所述第二材料不同；形成在所述第二衬底上的荧光层；以及设置在所述荧光层表面上的至少一个阳极电极。9.如权利要求8所述的电子发射器件，所述第一材料的蚀刻率和所述第二材料的蚀刻率不同。10.如权利要求8所述的电子发射器件，所述第一电极由第三材料构成，所述第二电极由第四材料构成，所述第二材料和所述第三材料或所述第四材料具有不同的蚀刻率。11.如权利要求8所述的电子发射器件，所述第一电极、所述第一绝缘层和所述第二电极依次设置在第一衬底上，所述第一电极和所述第二电极每个都是条带形状，所述第一电极和所述第二电极相正交。12.如权利要求11所述的电子发射器件，所述电子发射区设置在所述第二电极的边缘部分，每个所述电子发射区的至少一个侧面被所述第二电极所包围。13.如权利要求11所述的电子发射器件，进一步包括反电极，所述反电极与所述电子发射区相分隔，位于所述第二电极之间，并且用于接收和所述第一电极相同的驱动电压。14.如权利要求13所述的电子发射器件，所述第二绝缘层和所述聚焦电极设置成至少部分地露出所述反电极。15.如权利要求11所述的电子发射器件，所述第一材料的蚀刻率不超过所述第二材料的蚀刻率的1/3。16.如权利要求11所述的电子发射器件，所述第一电极由第三材料构成，所述第二电极由第四材料构成，所述第四材料的蚀刻率不超过所述第二材料的蚀刻率的1/10。17.如权利要求14所述的电子发射器件，所述反电极由第五材料构成，所述第五材料的蚀刻率不超过所述第二材料蚀刻率的1/10。18.如权利要求11所述的电子发射器件，所述第一电极被穿孔形成背面曝光开口部分。19.如权利要求8所述的电子发射器件，所述第二电极、所述第一绝缘层和所述第一电极依次设置在所述第一衬底上，所述第一电极和所述第二电极每个都是条带形状，所述第一电极和所述第二电极相正交。20.如权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：金维钟，李天珪，李相祚，
申请(专利权)人：三星SDI株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]