CN1137501C - 电子发射器件及利用此电子发射器件的显示器件 - Google Patents

Abstract

一种电子发射器件具有高电子发射效率。该器件包括金属或半导体的电子提供层、形成于电子提供层上的绝缘层、及形成于此绝缘层上的薄膜金属电极。绝缘层的膜厚大于或等于50nm，并具有场稳定层。在电场加于电子提供层和薄膜金属电极之间时，此电子发射器件发射电子。

Description

电子发射器件及利用此电子发射器件的显示器件

本发明涉及一种电子发射器件及利用此电子发射器件的电子发射显示器件。

在场电子发射显示装置中，已知场发射显示器(FED)为装有不需要阴极加热的冷阴极电子发射源阵列的平面发射显示器件。例如利用微突起Spindt型冷阴极的FED的发射原理如下：尽管这种FED具有不同于阴极射线管(CRT)的Spindt型突起阴极阵列，但其发射原理与CRT类似。在FED中，由与Spindt型阴极隔开的各栅极将电子引入真空空间，并使电子打到涂在透明阳极上的荧光物质上，从而引起光发射。

然而，由于作为冷阴极的微Spindt型发射极阵列的制造复杂，包含许多工艺，所以，这种FED存在着生产成品率低的问题。

还有一种具有金属一绝缘体一金属(MIM)结构作为平面电子发射源的电子发射器件。具有MIM结构的电子发射器件包括依次形成于基片上的作为下电极的Al底层、厚约10nm的Al₂O₃绝缘层、及作为上电极的厚约10nm的Au上层。在这种MIM器件设置于真空的相对电极下的情况下，当在Al底层和Au上层间加电压，并同时在相对电极上加加速电压时，有一些电子从Au上层发射出来，并到达相对电极。甚至这种MIM结构的电子发射器件仍不能提供足量的发射电子。

为了克服这种MIM器件发射的这些缺点，一般认为有必要使Al₂O₃绝缘层更薄，约几个纳米，并使Al₂O₃绝缘层均质，以便Al₂O₃绝缘层和Au上层间的界面更均匀。

为了提供更薄和更均匀的绝缘层，例如，人们试图利用阳极氧化法控制阳极氧化电流，从而改善电子发射特性，如日本专利申请公开号平7-65710描述的发明。

然而，即使由这种阳极氧化方法制造的具有MIM结构的电子发射器件，也只能保证约1×10^-5A/cm²的发射电流，和约1×10^-3的电子发射效率。

因此，本发明的目的是提供一种具有高电子发射效率的电子发射器件，该器件能够利用加于其上的低施加电压稳定地发射电子，及利用此电子发射器件的电子发射显示装置。

为了克服上述和其它问题，利用根据本发明实施方案的电子发射器件实现了本发明的目的，根据本发明的器件包括：

由设置于欧姆电极上的金属或半导体构成的电子提供层；

形成于电子提供层上的绝缘层；及

形成于此绝缘层上并面对真空空间的薄膜金属电极，

其特征在于，所说电子发射器件还包括至少一位于所说绝缘层之上且电导率高于所说绝缘层的场稳定层，因而，在电场加于电子提供层和薄膜金属层之间时，此电子发射器件发射电子。

在根据本发明的电子发射器件中，所说场稳定层设置于薄膜金属电极和绝缘层之间的界面上。

在根据本发明的电子发射器件中，所说场稳定层设置于绝缘层和电子提供层之间的界面的。

在根据本发明的电子发射器件中，所说场稳定层设置于所说绝缘层的中间区域。

在根据本发明的电子发射器件中，在厚度方向交替层叠有多层场稳定层和绝缘层。

在根据本发明的电子发射器件中，所说层叠的多层场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐减小。

在根据本发明的电子发射器件中，所说层叠的多个场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐增大。

而且，利用本发明的电子发射器件的显示器件包括：

一对彼此面对且其间具有真空空间的第一和第二基片；

设置于第一基片上的多个电子发射器件；

设置于第二基片的收集电极；及

形成于收集电极上的荧光层，

每个电子发射器件包括：金属或半导体的电子提供层；形成于电子提供层上的绝缘层；及形成于此绝缘层上且面对真空空间的的薄膜金属电极，其中所说电子发射器件还包括至少一位于所说绝缘层之上且电导率高于所说绝缘层的场稳定层。

在根据本发明的电子发射显示器件中，所说场稳定层设置于薄膜金属电极和绝缘层之间的界面上。

在根据本发明的电子发射显示器件中，所说场稳定层设置于绝缘层和电子提供层之间的界面上。

在根据本发明的电子发射显示器件中，所说场稳定层设置于所说绝缘层的中间区域。

在根据本发明的电子发射显示器件中，在厚度方向交替层叠有多层场稳定层和绝缘层。

在根据本发明的电子发射显示器件中，所说层叠的多层场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐减小。

在根据本发明的电子发射显示器件中，所说层叠的多层场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐增大。

根据具有上述结构的本发明电子发射器件，由于场稳定层将绝缘层中的电场均化，所以器件的发射电流被场稳定层稳定，甚至在绝缘层中存在杂质和/或缺陷时也如此。因此，在该电子发射器件用作显示器件时，可以提供很高的亮度，并能抑制驱动电流的消耗，从而减少热的产生，并可以降低器件驱动电路的负载。另外，由于绝缘层有较厚的厚度，不容易在其中形成通孔，所以其生产成品率提高。

本发明的电子发射器件是一平面或点状的电子发射二极管，可应用于如象素真空管或真空管的源、扫描或传送电子显微镜的电子发射源、真空微电子器件等的高速器件。此外，这种电子发射器件可以用作发射毫米或亚毫米波长的电磁波的微小微波管或二极管，还可用作高速开关器件。

图1是根据本发明电子发射器件的示意剖面图；

图2是展示发射电流与实现本发明的电子发射器件绝缘层中的场稳定层膜厚的依赖关系的曲线图；

图3是展示本发明实施方案的电子发射器件的发射电流随时间波动的曲线图；

图4是展示对照方案的电子发射器件的发射电流随时间波动的曲线图；

图5是展示二极管电流Id和发射电流Ie与本发明一个实施方案的电子发射器件的驱动电压Vd间关系的曲线图；

图6-10皆是展示根据本发明另一个实施方案的电子发射器件的局部放大剖面图，示出了场稳定层的相邻区域；及

图11是展示根据本发明一个实施方案的电子发射显示器件的示意透视图。

下面参照各附图详细说明本发明的优选实施方案。

本发明人发现，在用所加电压驱动包括薄绝缘层的电子发射器件时，由于绝缘层中存在杂质和/或缺陷导致了电场紊乱，这种性质又导致了电子发射的不稳定。为解决这个问题，本发明人提出在绝缘层和电子提供层之间，或薄膜金属电极和绝缘层之间，或绝缘层之间插入场稳定层或高导电性薄膜来稳定该电场。

稳定电场的该高导电性薄膜即场稳定层具有1nm-100nm的厚度。场稳定层设置于绝缘层的一部分或许多部分之上，或可以将绝缘层分成三部分，各部分之间插有高导电性薄膜。这种高导电性薄膜的电导率高于如氧化硅SiO_x等绝缘层的电导率，其中下标x表示原子比。

如图1所示，实现本发明的电子发射器件具有硅(Si)电子提供层12，二氧化硅(SiO₂)绝缘层13和面对真空空间的金(Au)薄膜金属电极15，它们依次层叠或形成于玻璃器件基片10的电极表面上，玻璃器件基片上预先形成有由铝(Al)、钨(W)、氮化钛(TiN)、铜(Cu)、铬(Cr)等构成的欧姆电极11。具体说，在电子提供层12中，在其中间区域设置由如Al、W等高导电性金属构成的场稳定层14。把第二基片1固定于第一基片10之上，使两者间夹有真空空间。在第二基片1的内表面提供透明收集电极2和对应于红(R)、绿(G)和蓝(B)色发射的荧光物质。

绝缘层13淀积是较厚的，以便具有50nm或50nm以上的厚度。这种电子发射器件可当作一个二极管，其表面上的薄膜金属电极15与正施加电压Vd相连，背电极即欧姆电极11接地电势。在例如90伏的电压Vd加到欧姆电极11和薄膜金属电极15间以向电子提供层12供应电子时，具有二极管电流Id。由于绝缘层13具有高电阻，所以所加电场的大部分加到绝缘层13上。电子在绝缘层13的导带中向薄膜金属电极15行进。由于很强的电场，某些到达薄膜金属电极15附近的电子穿过薄膜金属电极15，发射出来进入所说的真空空间。

从薄膜金属电极15发出的电子e(发射电流Ie)很快被加到相对收集电极(透明电极)2上的高电压Vc加速，并在收集电极2被收集。如果收集电极2上涂有荧光物质，则可观察到相应的可见光。

尽管Si用作电子发射器件的电子提供层12的材料特别有效，但也可以用IV族、III-V族、II-VI族等元素的元素半导体或化合物半导体，例如锗(Ge)、锗硅化合物(Ge-Si)、碳化硅(SiC)、砷化镓(GaAs)、磷化铟(InP)或硒化镉(CdSe)或CuInTe₂。

尽管如Al、Au、Ag和Cu等金属可以作为电子提供层的材料，但也可以用Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Zn，Ga，Y，Zr，Nb，Mo，Tc，Ru，Rh，Pd，Cd，Ln，Sn，Ta，W，Re，Os，Ir，Pt，Tl，Pb，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu等。

氧化硅SiO_x(下标x表示原子比)可作为绝缘层13的电介质材料，也可以用如LiO_x，LiN_x，NaO_x，KO_x，RbO_x，CsO_x，BeO_x，MgO_x，MgN_x，CaO_x，CaN_x，SrO_x，BaO_x，ScO_x，YO_x，YN_x，LaO_x，LaN_x，CeO_x，PrO_x，NdO_x，SmO_x，EuO_x，GdO_x，TbO_x，DyO_x，HoO_x，ErO_x，TmO_x，YbO_x，LuO_x，TiO_x，ZrO_x，ZrN_x，HfO_x，HfN_x，ThO_x，VO_x，VN_x，NbO_x，TaO_x，TaN_x，CrO_x，CrN_x，MoO_x，MoN_x，WO_x，WN_x，MnO_x，ReO_x，FeO_x，FeN_x，RuO_x，OsO_x，CoO_x，RhO_x，IrO_x，NiO_x，PdO_x，PtO_x，CuO_x，CuN_x，AgO_x，AuO_x，ZnO_x，CdO_x，HgO_x，BO_x，BN_x，AlO_x，AlN_x，GaO_x，GaN_x，InO_x，SiN_x，GeO_x，SnO_x，PbO_x，PO_x，PN_x，AsO_x，SbO_x，SeO_x，TeO_x等金属氧化物或金属氮化物等。另外，还可用如LiAlO₂，Li₂SiO₃，Li₂TiO₃，Na₂Al₂₂O₃₄，NaFeO₂，Na₄SiO₄，K₂SiO₃，K₂TiO₃，K₂WO₄，Rb₂CrO₄，Cs₂CrO₄，MgAl₂O₄，Mgfe₂O₄，MgTiO₃，CaTiO₃，CaWO₄，CaZrO₃，SrFe₁₂O₁₉，SrTiO₃，SrZrO₃，BaAl₂O₄，BaFe₁₂O₁₉，BaTiO₃，Y₃Al₅O₁₂，Y₃Fe₅O₁₂，LaFeO₃，La₃Fe₅O₁₂，La₂Ti₂O₇，CeSnO₄，CeTiO₄，Sm₃Fe₅O₁₂，EuFeO₃，Eu₃Fe₅O₁₂，GdFeO₃，Gd₃Fe₅O₁₂，DyFeO₃，Dy₃Fe₅O₁₂，HoFeO₃，Ho₃Fe₅O₁₂，ErFeO₃，Er₃Fe₅O₁₂，Tm₃Fe₅O₁₂，LuFeO₃，Lu₃Fe₅O₁₂，NiTiO₃，Al₂TiO₃，FeTiO₃，BaZrO₃，LiZrO₃，MgZrO₃，HfTiO₄，NH₄VO₃，AgVO₃，LiVO₃，BaNb₂O₆，NaNbO₃，SrNb₂O₆，KTaO₃，NaTaO₃，SrTa₂O₆，CuCr₂O₄，Ag₂CrO₄，BaCrO₄，K₂MoO₄，Na₂MoO₄，NiMoO₄，BaWO₄，Na₂WO₄，SrWO₄，MnCr₂O₄，MnFe₂O₄，MnTiO₃，MnWO₄，CoFe₂O₄，ZnFe₂O₄，FeWO₄，CoMoO₄，CoTiO₃，CoWO₄，NiFe₂O₄，NiWO₄，CuFe₂O₄，CuMoO₄，CuTiO₃，CuWO₄，Ag₂MoO₄，Ag₂WO₄，ZnAl₂O₄，ZnMoO₄，ZnWO₄，CdSnO₃，CdTiO₃，CdMoO₄，CdWO₄，NaAlO₂，MgAl₂O₄，SrAl₂O₄，Gd₃Ga₅O₁₂，InFeO₃，MgIn₂O₄，Al₂TiO₅，FeTiO₃，MgTiO₃，NaSiO₃，CaSiO₃，ZrSiO₄，K₂GeO₃，Li₂GeO₃，Na₂GeO₃，Bi₂Sn₃O₉，MgSnO₃，SrSnO₃，PbSiO₃，PbMoO₄，PbTiO₃，SnO₂-Sb₂O₃，CuSeO₄，Na₂SeO₃，ZnSeO₃，K₂TeO₃，K₂TeO₄，Na₂TeO₃，Na₂TeO₄等金属复合氧化物，及更进一步的，如FeS，Al₂S₃，MgS，ZnS等硫化物，如LiF，MgF₂，SmF₃等氟化物，如HgCl，FeCl₂，CrCl₃等氯化物，如AgBr，CuBr，MnBr₂等溴化物，如PbI₂，CuI，FeI₂等碘化物和如SiAlON等金属氧氮化物(metal oxidized nitrides)也可作为绝缘层。

而且，如钻石、富勒烯(Fullerence，C_2n)等碳或如Al₄C₃，B₄C，CaC₂，Cr₃C₂，Mo₂C，MoC，NbC，SiC，TaC，TiCVC，W₂C，WC，ZrC等金属碳化物也可作为绝缘层13的电介质材料。富勒烯(C_2n)由碳原子构成。具有代表性的C₆₀是已知为足球分子的球面篮式分子。已知的还有C₃₂-C₉₆₀等。上述化学式中的O_x，N_x等中的下标x表示原子比，以下也是如此。

绝缘层13的膜厚可以是50nm或50nm以上，优选为100-1000nm。

金属Pt，Au，W，Ru和Ir作为电子发射侧上的薄膜金属电极15的材料是有效的。另外，Be，C，Al，Si，Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Y，Zr，Nb，Mo，Tc，Rh，Pd，Ag，Cd，In，Sn，Ta，Re，Os，Tl，Pb，La，Ce，Pr，Nd，Pm，Sm，Eu，Gd，Tb，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu等也可以用作薄膜金属电极。

绝缘层13中的高导电性膜场的稳定层14由选自以下具有低于绝缘层13的电阻率的材料构成，例如，Li，Be，C，Na，Mg，Al，Si，O，Ca，Sc，Ti，V，Cr，Mn，Fe，Co，Ni，Cu，Zn，Ga，Ge，As，Rb，Sr，Y，Zr，Nb，Mo，Ru，Rh，Pd，Ag，Cd，In，Sn，Sb，Te，Cs，Ba，Hf，Ta，W，Re，Os，Ir，Pt，Au，Hg，Tl，Pb，Bi，Po，La，Ce，Pr，Nd，Sm，Eu，Gd，Ib，Dy，Ho，Er，Tm，Yb，Lu等或金属或半导体或其氧化物。

如Al₂O₃、Si₃N₄和BN等陶瓷可代替玻璃作为器件基片10的材料。

尽管制备这些层和基片时溅射特别有效，但也可以用真空淀积、CVD(化学汽相淀积)、激光烧蚀、MBE(Molecular Beam Epitaxy，分子束外延)及离子束溅射。

按第一实施方案制造包括电子提供层且每个电子提供层都具有场稳定层的本发明电子发射器件，并具体检测它们的特征。

首先，如图1所示，在每片玻璃基片的电极表面11上溅射淀积厚5微米的Si电子提供层12，玻璃基片上预先通过溅射淀积了厚300nm的W欧姆电极11。类似地制造多片这种类型的初始基片。

然后，在每片初始基片的电子提供层12上分别淀积厚为195nm的SiO_x绝缘层13。接着，在每个绝缘层13上淀积厚5nm的场稳定层14，然后，在每片初始基片的场稳定层14上再淀积厚200nm的SiO_x绝缘层13。以此方式，制造第一实施方案的器件，其中场稳定层14夹在厚度类似的两绝缘层13之间。这时，分别以场稳定层14的厚度为0nm(对照方案)、5nm、15nm、30nm、40nm和50nm制造多片初始基片，同时使绝缘层13和场稳定层14的总厚度为100nm、400nm和800nm。按场稳定层14的厚度为0nm淀积对照方案的电子发射器件。这样提供多片第二初始基片。每层都是通过用Ar，Kr或Xe或它们的混合气，或实际上由这些稀有气体的一种与混入其中的O₂，N₂等溅射淀积的，溅射条件是：气压为0.1-100毫乇，优选0.1-20毫乇，淀积速率为0.1-1000nm/min，优选0.5-100nm/min。合适地替换溅射靶和溅射条件，控制溅装置，从而获得目标绝缘层13的单层或多层结构、非晶或结晶相、晶粒尺寸和原子比。

利用X射线衍射分析该实施方案的SiO_x绝缘层，结果显示出由非晶相导致的某些光晕强度(halo intensity)Ia。根据该结果可以假定SiO_x绝缘层由非晶相部分构成。

最后，在每个基片的非晶SiO_x层表面上通过溅射形成厚10nm的Pt薄膜金属电极10，从而提供多个器件基片。

同时，制备透明基片，其每一个都有形成于透明玻璃基片内侧的ITO收集电极，并具有由普通方式形成于收集电极上的对应于R、G或B色发射的荧光物质。

组装第一实施方案的电子发射器件，在其中的每一个中，器件基片和透明基片皆由一间隔彼此平行分开10mm支撑，以此方式，薄膜金属电极15面对收集电极2，且两者间有一空隙，空隙的真空度为10^-7乇或10^-5Pa的真空构成。

然后，在所制备的电子发射器件上加0-200V的驱动电压Vd的同时，测量多个电子器件的二极管电流Id和发射电流Ie。

结果示于图2，图2示出了在绝缘层厚度分别为100nm、400nm和800nm的情况下，发射电流Ie相对于场稳定层厚度的变化。从由该图可知，应理解，施加200V或200V以下的电压，包括总厚度为50nm或50nm以上的一组绝缘层和高导电性层的电子发射器件，可以得到1×10^-6A/cm²或更高的发射电流，其中所说总厚度优选为100-800nm，高导电性层为50nm或50nm以下。应理解，从包括具有场稳定层的电子提供层和厚为50nm或50nm以上或优选为100nm或100nm以上的SiO_x介电绝缘层的器件可以得到这种良好结果。

关于其绝缘层厚为50nm或50nm以上的上述器件的一个实施方案，通过在涂有荧光物质的收集电极和薄膜金属电极间加约4kV的电压，可以观察到与薄膜金属电极形状相应的均匀荧光图形。这表明来自非晶SiO_x层的电子发射是均匀的，且其运动为高度线性的，这些器件可以用作电子发射二极管，或发光二极管或发射毫米或亚毫米波长的电磁波的激光二极管，及高速开关器件。

借助扫描电子显微镜(SEM)，可以观察在上述淀积工艺期间溅射得到的SiO_x绝缘层的表面，可以发现由直径约为20nm的晶粒表面构成的微结构。由SiO_x绝缘层的晶粒结构构成的微结构似乎引起了穿通电流流过厚50nm或50nm以上的绝缘层的怪现象。尽管SiO_x本来是绝缘体，但由于邻近其发生的缺陷或绝缘层禁带中的杂质导致了低电势的多能带。假定电子一个接一个通过低电势的多能带，那么结果是它们将通过厚为50nm或50nm以上的绝缘层。

另外，测量到具有高导电性层的实施方案和不具有高导电性层的对照方案的电子发射器件的发射电流Ie存在波动。图3示出了具有高导电性层的电子发射器件的发射电流随时间的波动。图4示出了没有高导电性层的对比方案电子发射器件的发射电流随时间的波动。从这些图中可知，与对照方案的器件相比，具有高导电性层的实施方案器件发射电流的波动受到了限制，使发射电流很稳定。应该理解，高导电性层使得绝缘层中由电压Vd所加的电场变均匀，所以与没有高导电性层的对比方案的器件相比，绝缘层和高导电性层组将许多电子从电子提供层传输到了薄膜金属电极。结果，器件的发射电流Ie变得很稳定。

图5展示了二极管电流Id和发射电流Ie相对于绝缘层中具有高导电性层的电子发射器件的驱动电压Vd的关系特性曲线。如图5所示，应该理解，二极管电流Id表示一种滞后特性。二极管电流Id的压降发生在发射电流Ie的起始点，然后发射电流Ie增大。

除如上述实施方案所述那样，在电子提供层的中间区域设置两层场稳定层外，如图6所示，还可以在绝缘层13和薄膜金属电极15之间的界面设置场稳定层14。如图7所示，场稳定层14还可以设置于绝缘层13和电子提供层12之间的界面。

另外，如展示器件的局部放大剖面图的图8所示，在绝缘层13内设置两层或更多层的场稳定层14，将绝缘层13分成三部分或更多部分作为多层结构。换言之，在器件的厚度方向交替层叠多层场稳定层和绝缘层。此外，可以形成多层层叠的场稳定层14，使它们的间距在厚度方向上向上逐渐减小(或增大)。

如图9所示，可以在绝缘层13内形成多个层叠的场稳定层14，使它们的厚度在厚度方向上向上逐渐减小(或增大)。

图10还示出了再一实施方案，可以在绝缘层13内通过溅射形成场稳定层14，作为高导电材料掺杂剂的分散区。这种高导电区还可用于促进电子从绝缘层13到薄膜金属电极15的传输。此外，高导电性区14形成为使掺杂剂的密度有坡度，从而在高导电性区14更靠近薄膜金属电极15时，具有较高或较低密度的高导电性掺杂剂。

从这些结果应理解，具有场稳定层的绝缘层对于能够利用低施加电压在稳定发射电流下驱动的电子发射器件来说是有效的，这种电子发射器件包括：由金属或半导体构成的电子提供层；厚为50nm或50nm以上的绝缘层；及面对真空空间的薄膜金属电极，从而在电压加于电子提供层和薄膜金属电极之间时，此电子发射器件发射电子。

图11展示了本发明一个实施方案的电子发射显示器件。该实施方案包括一对透明基片1和器件基片10，它们彼此面对，并且其间具有真空空间4。在所示的电子发射显示装置中，在透明玻璃基片1或显示表面(面对背基片10)的内表面上并排形成有多个例如由氧化铟锡(所谓的ITO)、氧化锡(SnO)、氧化锌(ZnO)等形成的透明收集电极2。收集电极2可以整体地形成。俘获所发射的电子的透明收集电极分三组排列，与红(R)、绿(G)和蓝(B)色信号相关联，以便提供彩色显示板，并将电压分别加在这三个收集电极上。因此，在三个收集电极2上分别形成有对应于R、G、B色发射的荧光物质的荧光层3R、3G和3B，收集电极12以此方式面对真空空间4。

在面对透明玻璃基片1的玻璃等器件基片10的内表面(即，所说内表面面对透明玻璃基片1)上，通过辅助绝缘层18并排形成多个欧姆电极11，器件基片10和透明玻璃基片1间具有真空空间4。辅助绝缘层18由如SiO₂、SiN_x、Al₂O₃或AlN等绝缘体构成，用于防止器件基片10对器件的不良影响(例如碱性组分等杂质的脱出或粗糙的基片表面)。多个电子发射器件S形成于欧姆电极11上。为了使邻近的薄膜金属电极15彼此电连接，在部分薄膜金属电极15上形成多个总线电极16，它们彼此平行且垂直于欧姆电极11。每个电子发射器件S包括依次形成于相关欧姆电极11上的电子提供层12、具有场稳定层14的绝缘层13和薄膜金属电极15。薄膜金属电极15面对真空空间4。形成具有开口的第二辅助绝缘层17，以将薄膜金属电极15的表面隔离成多个电子发射区。该第二辅助绝缘层17覆盖总线电极16，以防止不必要的短路。

欧姆电极11的材料有通常用于IC布线的Au、Pt、Al、W等，并具有均匀的厚度，以便为各器件提供基本相等的电流。

根据电子发射的原理，较好是薄膜金属电极15的材料有较低功函数φ，且较薄。为了提高电子发射效率，薄膜金属电极15的材料应该是元素周期表中的I族或II族的金属，例如Mg、Ba、Ca、Cs、Rb、Li、Sr，与其类似的元素也是有效的，还可以用这些元素的合金。为将薄膜金属电极15制作得很薄，薄膜金属电极15的材料应该是化学稳定的且具有高导电性；例如，可以用单质的Au、Pt、Lu、Ag和Cu或它们的合金。也可以在这些金属上或其中涂敷或掺杂上述的低功函数金属。

总线电极16的材料可以为通常用作集成电路IC布线的Au、Pt、Al等，其厚度应足以为各器件提供基本相同的电势，合适的厚度为0.1-50微米。

本发明显示器件的驱动系统可以用简单矩阵系统或有源矩阵系统。

Claims (14)

1.一种电子发射器件，包括：

由金属或半导体构成的电子提供层；

形成于电子提供层上的绝缘层；及

形成于此绝缘层上并面对真空空间的薄膜金属电极，

其特征在于，所说电子发射器件还包括至少一位于所说绝缘层之上且电导率高于所说绝缘层的场稳定层，因而，在电场加于电子提供层和薄膜金属层之间时，此电子发射器件发射电子。

2.如权利要求1所述的电子发射器件，其中所说场稳定层设置于薄膜金属电极和绝缘层之间的界面上。

3.如权利要求1所述的电子发射器件，其中所说场稳定层设置于绝缘层和电子提供层之间的界面上。

4.如权利要求1所述的电子发射器件，其中所说场稳定层设置于所说绝缘层的中间区域。

5.如权利要求1所述的电子发射器件，其中在厚度方向交替层叠有多层场稳定层和绝缘层。

6.如权利要求5所述的电子发射器件，其中所说层叠的多层场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐减小。

7.如权利要求5所述的电子发射器件，其中所说层叠的多层场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐增大。

8.一种电子发射显示器件，包括：

一对彼此面对且其之间具有真空空间的第一和第二基片；

设置于第一基片上的多个电子发射器件；

设置于第二基片的收集电极；及

形成于收集电极上的荧光层，

每个电子发射器件包括：金属或半导体的电子提供层；形成于电子提供层上的绝缘层；及形成于此绝缘层上且面对真空空间的薄膜金属电极，其中所说电子发射器件还包括至少一位于所说绝缘层之上且电导率高于所说绝缘层的场稳定层。

9.如权利要求8的电子发射显示器件，其中所说场稳定层设置于薄膜金属电极和绝缘层之间的界面上。

10.如权利要求8的电子发射显示器件，其中所说场稳定层设置于绝缘层和电子提供层之间的界面上。

11.如权利要求8的电子发射显示器件，其中所说场稳定层设置于所说绝缘层的中间区域。

12.如权利要求8的电子发射显示器件，其中在厚度方向交替层叠有多层场稳定层和绝缘层。

13.如权利要求12的电子发射显示器件，其中所说层叠的多个场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐减小。

14.如权利要求12的电子发射显示器件，其中所说层叠的多个场稳定层的每层的厚度沿厚度方向向下逐渐增大。

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