CN1298196A - 消气部件、平板式显示器及其制造方法 - Google Patents

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斋藤一郎
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Abstract

本发明提供了一种消气部件,它包含有一个形成在基底之上的、并且具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件,以及一个形成在支撑元件上的、其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层。

Description

消气部件、平板式显示器及其制造方法
本发明涉及消气部件，平板式显示器和制造这种平板式显示器的方法，本发明特别涉及改善了气体捕获效率的消气部件，使用了这种消气部件的、具有比较长的使用寿命和可以生成高质量图象的平板式显示器，以及能够方便地制造这种平板式显示器的方法。
在应用于电视机和信息终端的显示技术领域中，一直在对如何用平板式显示器取代作为常规主流产品的阴极射线管(CRT)型显示器进行着研究和开发，以便能够满足减小厚度、减轻重量、增加显示面积和具有更高的清晰度的要求。作为目前已知的一种类型的平板式显示器，具有两个隔着真空层彼此相对设置的面板，所以被称为冷阴极场致发射显示器(FED：场致发射显示器)。在这种冷阴极场致发射显示器(下面在某些场合中将其简称为“显示器”)中，当向例如针状导电体或半导体材料的顶部施加高电场时，由于量子隧道效应，电子可以在室温下穿过导电体或半导体中的势垒，并从顶部发射出来。这种现象也被称作“场致发射”或是“冷阴极发射”。
图66为上述这种显示器的一个示意性分解图。这种显示器具有第一面板P1(显示面板)，以及隔着真空层彼此相对设置着的第二面板P2，而且，第一面板P1和第二面板P2间通过框架在它们的周围部分处彼此粘接在一起。图66中，剖面线表示粘接部分。每一个第一面板P1和第二面板P2如果按照比较大的功能分类方式，均可以被分成具有分布着象素的、可以作为真实显示部分使用的有效区域EF1、EF2(由剖面线表示)，和环绕着有效区域EF1、EF2的、具有形成在其上的、选择象素用的外围电路等等部件的非有效区域NE1、NE2。为了保持真空层的真空度，这种显示器配置有由能够捕获真空层中残留的气体的材料构成的消气部件642。一般来说，消气部件642配置在第一面板P1和第二面板P2中之一的非有效区域内。在该已知的实例中，在第一面板P1的非有效区域NE1内形成有一个或许多个通孔640，按照可以从第一面板P1的外侧封闭住该通孔640的方式配置了一个消气部件盒641，消气部件642便保持在该消气部件盒641内。在该非有效区域NE1的其它位置处设置有另一个抽真空用的通孔616，与该通孔616相连接的是一个可以在抽真空后实施密封的微型管617。
图67为表示一种常规显示器结构用的示意性局部端视图，其中由许多个冷阴极场致发射装置(下面简称为“场致发射装置”)构成的电子发射部分配置在第一面板P1(也被称为“阴极面板)上的有效区域EF1里。
图67所示的场致发射装置是所谓的Spindt型场致发射装置，它们各自具有锥形形状的电子发射部分。这种场致发射装置包括：支撑基底610，形成在该支撑基底610上的阴极611，形成在支撑基底610和阴极611上的绝缘层612，形成在绝缘层612上的门电极613，按照贯穿门电极613和绝缘层612的方式形成的开口部分614，以及形成在阴极611上的、位于开口部分614的底部的锥状电子发射部分615。一般来说，构成阴极611用的、呈条带形状的导电材料层(在这儿被称为“构成阴极用的导电材料层”)，和构成门电极613用的、呈条带形状的导电材料层(在这儿被称为“构成门电极用的导电材料层”)，是沿着使由这些导电材料层形成的投影图彼此成直角交叉的方向形成的。在与上述呈条带形状的各导电材料层的投影图的彼此重叠部分相对应的区域中，通常布置许多个场致发射装置(一个区域对应于一个象素区域，并且被称为电子发射区)。此外，这些电子发射区通常按照二维矩阵形式配置在第一面板P1上的有效区域EF1里。第二面板P2(也被称为“阳极面板”)包括：基底20，按照预定图案形成在基底20上的荧光剂层21(荧光剂层21R、21G、21B)和形成在荧光剂层21的整个表面上的阳极23。在一个荧光剂层和另一个荧光剂层之间的基底20处，形成有黑色背景矩阵22。
由控制电路30向阴极611施加相对负电压，由扫描电路31向门电极613施加相对正电压，并且由加速电源32向阳极23施加比施加在门电极613上的电压更高的正电压。当利用这种显示器进行显示时，由控制电路30向阴极611输出控制信号(视频信号)，由扫描电路31向门电极613输出扫描信号。由于在向阴极611与门电极613之间施加电压时会产生电场，所以会从电子发射部分615发射出电子，而且这些电子会被阳极23所吸引，从而撞击到荧光剂层21上。因此，荧光剂层21被激励而发光，进而可以获得所需要的图象。换句话说，上述显示器的动作原则上是受施加在门电极613上的电压和通过阴极611施加在电子发射部分615上的电压的控制的。
在上述的、具有场致发射装置的显示器中，当荧光剂层21被电子照射时，附着在荧光剂层21的表面或内部的水或二氧化碳气体获得能量，并且以原始形态或是以一氧化碳、氧气、氢气之类的分解产物的形态分离到或释放到真空层中。分离到或释放到真空层中的这些气体通常被习惯地称为“释放气体”。当这些释放气体被吸附在电子发射部分615的表面上时，或是当被吸附的这些释放气体再次从电子发射部分615的表面上分离时，电子发射部分615的功函数(work function)会因这种吸附和再次分离而发生变化，从而会使发射的电子流产生变化而形成噪音。举例来说，目前已经知道当氧气被吸附在由钨构成的电子发射部分615的表面上时，电子发射部分615的表面的功函数将会增大一或两个电子伏特(eV)左右，因而，和常规的状态相比，由发射的电子产生的电流强度将下降大约10％至1％。此外，这种释放气体还会被离子化，在真空层中形成正离子。在这种情况下，由于通过加速电源32施加至阳极23的正电压的作用，这些正离子将向电子发射部分615处加速，从而使正离子溅射到电子发射部分615上，并对其造成损坏。
而且，上述正离子或电子还会进一步进入位于电子发射部分615附近的绝缘层612和门电极613中。因此，吸附在或吸藏在门电极613或绝缘层612中的水或二氧化碳也可能被分离或释放出来。由于这一原因，位于电子发射部分615附近的真空度将暂时下降(换句话说，压力升高)，并且会在门电极613和电子发射部分615之间产生局部放电。一旦出现了局部放电现象，构成场致发射装置用的、位于电子发射部分615附近的元件就会被溅蚀，从而使元件的温度升高，并且会象链式反应那样而进一步产生释放气体，使放电现象进一步加剧，在最坏的情况下，可能会使电子发射部分615损坏，而不能再发射出电子，从而会缩短这种显示器的使用寿命。
采用上述的消气部件642可以克服由于释放气体产生的各种缺点。在消气部件642中包含有诸如钡、镁、锆或钛等等化学活性比较高的材料，并且可以在空间氛围中的局部压力达到平衡之前一直实施气体捕获。此外，气体分子一旦被捕获就将被分散至消气部件642中，并与这些材料形成固态溶解，因此在任何场合下捕获的气体一般都不会再次释放。
尽管消气部件642具有上述的良好气体捕获性能，但由于它位于显示器的非有效区域中，所以不能认为消气部件642在各种场致发射装置的有效区域中都能够有效地发挥它的气体捕获性能。换句话说，在除了位于消气部件642附近的场致发射装置之外的绝大部分场致发射装置中，当释放的气体增大了电子发射装置615附近的压力时，消气部件642并不能立即捕获这些释放气体，因此难以有效地防止出现局部放电现象。
图68示意性地示出了当有气体分子从电子发射部分615处释放出时，真空层内的一个压力分布例。举例来说，假定气体分子是从在真空层中位于电子发射部分615附近的一个随机位置D的绝缘层612或门电极613中释放出来的。在这种情况下，在有气体分子释放出来的位置D处的压力可能局部上升，比如说上升至1帕(Pa)，从而可能会产生放电现象。如果该位置D靠近消气部件盒641，则消气部件642可以利用其气体捕获功能而防止压力上升，并能够防止在真空层中产生放电。然而，如图68所示，当气体分子是从远离消气部件盒641的位置D处释放出来的时候，消气部件642对其实施捕获的能力非常低，因此会产生链式反应，在放电和气体分子释放间形成恶性循环。
因此，本发明的一个目的就是提供一种能够通过采用有效的消气部件而获得比较长的使用寿命和比较高的图象质量的平板式显示器。
本发明的另一个目的就是提供一种可以容易地制造上述的这种平板式显示器的方法。
本发明的再一个目的就是提供一种改进了其气体捕获效率的消气部件。
为了实现上述目的，本发明的消气部件包括：一个形成在基底之上的、并且具有凸凹状(或是粗糙的、不均匀的、或不规则的)表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件，以及一个形成在支撑元件上的、其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层。
在本发明的这种消气部件中，气体捕获层的形状与支撑元件的表面形状相吻合，所以这种气体捕获层和具有平坦表面的气体捕获层相比，具有更大的表面面积，从而提高了与外侧环境中的气体相接触的几率。当将本发明的这种消气部件应用于如下所述的、本发明的平板式显示器中时，所说的外侧环境指的是真空层，气体指的是由面向真空层的内部构件释放出的释放气体。本发明的消气部件具有远远超过常规消气部件的良好气体捕获效率，并且可以在比较长的时间里将真空度保持在一个比较高的水平上。这儿所使用的术语“捕获”，其内涵包括吸附、吸收、吸藏、吸取等等含义。而且，在本发明的消气部件中，对基底并没有特殊的要求，只要它能够稳定地机械地支撑支撑元件即可。
为了实现上述目的，本发明的平板式显示器包括：第一面板和第二面板，这两个面板隔着真空层彼此相对设置，并且具有具有象素分布的有效区域，其特征在于，在第一面板和第二面板中至少一个的有效区域内配置有保持真空层的真空度用的消气部件。
在本发明的平板式显示器的一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，
(C)贯通门电极且形成在绝缘层上的开口部分，
(D)形成在开口部分处的电子发射部分，
而且，最好是把上述的消气部件配置在门电极上和/或配置在一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上。
具有上述结构的平板式显示器被称为“按照本发明第一结构形式构造的平板式显示器”。按照本发明第一结构形式构造的这种平板式显示器是所谓的冷阴极场致发射显示器。
在本发明的平板式显示器的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，
(C)形成在门电极和绝缘层上的第二绝缘层，
(D)形成在第二绝缘层上的聚焦电极，
(E)贯通聚焦电极、第二绝缘层和门电极的开口部分，且该开口部分形成在绝缘层中，
(F)形成在开口部分处的电子发射部分，
而且，最好是把上述的消气部件配置在聚焦电极上和/或配置在一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的绝缘层上。
具有上述结构的平板式显示器被称为“按照本发明第二结构形式构造的平板式显示器”。按照本发明第二结构形式构造的平板式显示器被称为具有聚焦电极的冷阴极场致发射显示器。
聚焦电极是一种通过对经由开口部分向阳极发射的电子通路实施汇聚来改善亮度并可以防止在相邻象素之间产生光学干扰的电极。在所谓的高电压平板式显示器中，即在阳极与阴极间的电压差为数千伏特且两个电极间的距离相当大的平板式显示器中，这种聚焦电极是非常有用的。由聚焦电源向聚焦电极施加相对负电压。需要进一步指出的是，并不是对于每一个冷阴极场致发射装置均需要配置一个聚焦电极。例如，聚焦电极可以沿着冷阴极场致发射装置的预定的配置方向延伸。在这种情况下，可以在许多个冷阴极场致发射装置中发挥共同的聚焦作用。
在按照本发明第一结构形式或第二结构形式构造的平板式显示器中，消气部件包括：一个具有呈凸凹状表面的或是由多孔材料元件构成的支撑元件，以及一个形成在支撑元件上的、其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层。理想的是，支撑元件形成在门电极上和/或形成在一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上，或是形成在聚焦电极上和/或形成在一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的第二绝缘层上。
在本发明的平板式显示器的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，而且其至少一部分是由气体捕获材料构成的，
(C)贯通门电极且形成在绝缘层中的开口部分，
(D)形成在开口部分处的电子发射部分，
而且，最好是，使上述的门电极起前述消气部件的作用。
具有上述结构的平板式显示器被称为“按照本发明第三结构形式构造的平板式显示器”。按照本发明第三结构形式构造的平板式显示器是一种冷阴极场致发射显示器。
在按照本发明第三结构形式构造的平板式显示器中，门电极可以具有由气体捕获材料构成的单层结构，也可以呈叠层结构，这时应至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层，以及由气体捕获材料构成的第二层。
在本发明的平板式显示器的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，
(C)形成在门电极和绝缘层上的第二绝缘层，
(D)形成在第二绝缘层上的聚焦电极，而且其至少一部分是由气体捕获材料构成的，
(E)贯通聚焦电极、第二绝缘层和门电极的开口部分，且该开口部分形成在绝缘层上，
(F)形成在开口部分处的电子发射部分，
而且，最好是，使门电极起上述的消气部件的作用。
具有上述结构的平板式显示器被称为“按照本发明第四结构形式构造的平板式显示器”。按照本发明第四结构形式构造的平板式显示器是具有聚焦电极的冷阴极场致发射显示器。
在按照本发明第四结构形式构造的平板式显示器中，聚焦电极可以呈由气体捕获材料构成的单层结构，也可以呈叠层结构，这时应至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层及由气体捕获材料构成的第二层。
在本发明的平板式显示器的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)配置在支撑基底上的一个间隔部件，该间隔部件由电绝缘材料构成，
(B)由气体捕获材料层构成的门电极，其中形成有许多个开口部分，而且，它的至少一部分是由气体捕获材料构成的，
(C)形成在支撑基底上的一个电子发射部分，
而且，最好是，将上述的气体捕获材料层按照使之与间隔部件的上表面相接触的方式予以固定，并使开口部分位于电子发射部分之上。
具有上述结构的平板式显示器被称为“按照本发明第五结构形式构造的平板式显示器”。按照本发明第五结构形式构造的平板式显示器是一种冷阴极场致发射显示器。
在按照本发明第一至第五结构形式构造的平板式显示器中，第一面板有时被称为阴极面板，第二面板有时被称为阳极面板。在按照本发明第一结构形式构造的平板式显示器中，门电极和/或在一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层相当于基底，而在按照本发明第二结构形式构造的平板式显示器中，聚焦电极和/或在一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的第二绝缘层相当于基底。
为了实现上述目的，本发明还提供了一种用以制造根据本发明构造的平板式显示器的方法。换句话说，它是一种用以制造包括有第一面板和第二面板、这两个面板隔着真空层彼此相对设置并配置有具有象素分布的有效区域且它们在周围部位处彼此相粘接的平板式显示器的方法，该制造方法包括在第一面板和第二面板当中至少一个的有效区域内配置消气部件的步骤。
在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法的一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，使第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成构成门电极用的导电材料层，
(c)在导电材料层上形成消气部件形成层，
(d)使消气部件形成层和导电材料层成型为图案，以便形成在门电极顶部表面具有消气部件的门电极，
(e)至少在绝缘层上形成开口部分，
(f)在开口部分处形成或曝露出电子发射部分。
具有上述方案的、制造平板式显示器的方法，被称为本发明第一方案的制造方法。按照本发明第一结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第一方案的制造方法来制造，而且可以对门电极和消气部件同时实施图案成型操作，以使它们具有相同的图案。
在按照本发明第一方案的制造方法中，最好还在形成消气部件形成层用的步骤(c)中包括：(1)在构成门电极用的导电材料层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件用的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层用的步骤。
在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在绝缘层和门电极上形成第二绝缘层，
(d)在第二绝缘层上形成构成聚焦电极用的导电材料层，
(e)在导电材料层上形成消气部件形成层，
(f)使消气部件形成层和导电材料层成型为图案，以便形成在聚焦电极顶部表面具有消气部件的聚焦电极，
(g)至少在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分，
(h)在开口部分处形成或曝露出电子发射部分。
具有上述方案的、制造平板式显示器的方法，被称为本发明第二方案的制造方法。按照本发明第二结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第二方案的制造方法来制造，而且可以对聚焦电极和消气部件同时实施图案成型操作，以使它们具有相同的图案。
在按照本发明第二方案的制造方法中，最好还在形成消气部件形成层用的步骤(e)中包括：(1)在构成聚焦电极用的导电材料层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。
在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在门电极上和/或在一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上形成消气部件，
(d)至少在绝缘层上形成开口部分，
(e)在开口部分处形成或曝露出电子发射部分。
具有上述方案的、制造平板式显示器的方法，被称为本发明第三方案的制造方法。按照本发明第一结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第三方案的制造方法来制造，而且可以在不同的步骤中分别形成门电极和消气部件。
在本发明第三方案的制造方法中，最好还在形成消气部件用的步骤(c)中包括：(1)在门电极上和/或在一个门电极和另一个与其相邻的门电极之间的绝缘层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。而且，除了将消气部件形成在整个表面上的情况之外，还可以在步骤(2)之后，对支撑元件和气体捕获层实施图案成型操作，以制造出消气部件。
在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在绝缘层和门电极上形成第二绝缘层，
(d)在第二绝缘层上形成聚焦电极，
(e)在聚焦电极上和/或在一个聚焦电极和另一个与其相邻的聚焦电极之间的绝缘层上形成消气部件，
(f)至少在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分，
(g)在开口部分处形成或曝露出电子发射部分。
具有上述方案的、制造平板式显示器的方法，被称为本发明第四方案的制造方法。按照本发明第二结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第四方案的制造方法来制造，而且可以在不同的步骤中分别形成聚焦电极和消气部件。
在本发明第四方案的制造方法中，最好还在形成消气部件用的步骤(e)中包括：(1)在聚焦电极和/或在一个聚焦电极和另一个与其相邻的聚焦电极之间的绝缘层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。而且，除了可以将消气部件形成在整个表面上的情况之外，还可以在步骤(2)之后，对支撑元件和气体捕获层实施图案成型操作，以制造出消气部件。
在制造根据本发明构造的平板式显示器用的方法的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，该门电极至少部分由气体捕获材料构成，并可作为消气部件使用，
(c)至少在绝缘层上形成开口部分，
(d)在开口部分处形成或曝露出电子发射部分。
具有上述方案的、制造平板式显示器用的方法，被称为本发明第五方案的制造方法。按照本发明第三结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第五方案的制造方法来制造。
在按照本发明第五方案的制造方法中，门电极可以呈由气体捕获材料构成的单层结构，也可以呈叠层结构，这时，应至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层和由气体捕获材料构成的第二层。
在制造根据本发明构造的平板式显示器用的方法的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在绝缘层和门电极上形成第二绝缘层，
(d)在第二绝缘层上形成聚焦电极，该聚焦电极至少部分由气体捕获材料构成，并可作为消气部件使用，
(e)至少在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分，
(f)在开口部分处形成或曝露出电子发射部分。
具有上述方案的、制造平板式显示器用的方法，被称为按照本发明第六方案的制造方法。按照本发明第四结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第六方案的制造方法来制造。
在本发明第六方案的制造方法中，聚焦电极可以呈由气体捕获材料构成的单层结构，也可以呈叠层结构，这时，应至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层及由气体捕获材料构成的第二层。
在制造根据本发明构造的平板式显示器用的方法的另一种实施形式中，第一面板在有效区域中具有冷阴极场致发射装置，第二面板在有效区域中具有阳极和荧光剂层，而且可以通过下述步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上设置由电绝缘材料构成的间隔部件，并且在支撑基底上形成电子发射部分，
(b)对由在其上形成有许多个开口部分的、至少部分由气体捕获材料构成的气体捕获材料层形成的门电极实施固定，以便使门电极与间隔部件的上表面相接触，并且将开口部分定位在电子发射部分上方。
具有上述方案的、制造平板式显示器用的方法，被称为本发明第七方案的制造方法。按照本发明第三结构形式构造的平板式显示器可以用本发明第七方案的制造方法来制造。
在按照本发明第一结构形式构造的平板式显示器和本发明第三方案的制造方法中，当消气部件是形成在门电极上时，消气部件可以具有与门电极相同的图案，然而，消气部件也可以具有覆盖住门电极的图案。当消气部件形成在门电极上时，支撑元件和气体捕获层可以由导电材料或电绝缘材料中的一种构成。当消气部件形成在位于相邻门电极之间的绝缘层上时，消气部件可以与门电极的侧面相接触，或者，消气部件也可以与门电极的侧面在空间上相分离。然而，当消气部件与门电极的侧面相接触时，需要选择制造支撑元件和气体捕获层用的材料，以防止相邻的门电极通过消气部件产生短路。需要进一步说明的是，并不是一定要在所有位于相邻门电极之间的绝缘层处配置消气部件。当在门电极上和在一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上形成消气部件时，可以确保最大限度地增大消气部件的有效面积(可以用于捕获释放气体的面积)。换句话说，如果支撑元件上与门电极相接触的部分是由电绝缘材料构成的，则即使气体捕获层是由导电材料构成的，也可以在位于环绕着开口部分的整个表面的附近处形成消气部件。
在按照本发明第二结构形式构造的平板式显示器和按照本发明第四方案的制造方法中，当消气部件形成在聚焦电极上时，消气部件可以与聚焦电极具有相同的图案，或者，消气部件可以具有覆盖住聚焦电极的图案。当消气部件形成在聚焦电极上时，支撑元件和气体捕获层可以由导电材料或电绝缘材料中的一种构成。当消气部件形成在位于相邻聚焦电极之间的第二绝缘层上时，消气部件可以与聚焦电极的侧面相接触，或者，消气部件可以与聚焦电极的侧面在空间上相分离。然而，当消气部件与聚焦电极的侧面相接触时，需要选择制造支撑元件和气体捕获层用的材料，以防止相邻的聚焦电极通过消气部件产生短路。需要进一步说明的是，并不是一定要在所有位于相邻聚焦电极之间的第二绝缘层处配置消气部件。当在聚焦电极上和在一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的绝缘层上形成消气部件时，可以确保最大限度地增大消气部件的有效面积。换句话说，如果支撑元件上与聚焦电极相接触的部分是由电绝缘材料构成的，则即使气体捕获层是由导电材料构成的，也可以在位于环绕着开口部分的整个表面的附近处形成消气部件。
在按照本发明第一结构形式和第二结构形式构造的平板式显示器以及按照本发明第一至第四方案的各种制造方法中，消气部件是按照使一个消气部件与一个象素相对应的方式配置的，当然，也可以按照使一个消气部件与预定数量的象素相对应的方式配置消气部件。当消气部件是按照一个消气部件与一个象素相对应的方式配置的时，可以使消气部件覆盖住有效区域的整个表面。当消气部件是按照一个消气部件与预定数量的象素相对应的方式配置的时，可以将各消气部件按一定规律或随机地配置在有效区域内。此外，在按照本发明第一结构形式和第二结构形式构造的平板式显示器以及按照本发明第一至第四方案的各种制造方法中，还可以使消气部件按照一个消气部件与一个冷阴极场致发射装置(下面简称为“场致发射装置”)相对应的方式配置，或是使消气部件按照一个消气部件与预定数量的冷阴极场致发射装置相对应的方式配置。当消气部件是按照一个消气部件与一个场致发射装置相对应的方式配置的时，可以使消气部件覆盖住有效区域的整个表面。当消气部件是按照一个消气部件与预定数量的场致发射装置相对应的方式配置的时，可以将各消气部件按一定规律或随机地配置在有效区域内。在任何情况下，理想的是，使消气部件的有效面积尽可能地大，并使消气部件的配置方式具有更高的规律性，以防止释放气体导致真空层中的局部压力上升。就按照本发明第一结构形式和第二结构形式构造的平板式显示器来说，与在位于非有效区域中的一个位置处配置有消气部件的任何一种常规平板式显示器相比，消气效率明显地改善，所以可以大幅度地提高平板式显示器的使用寿命和图象质量。
按照本发明第一结构形式至第五结构形式构造的各种平板式显示器，可以依据在开口部分处的电子发射部分的设置形式，采用任何已知类型的冷阴极场致发射装置。例如，可采用的一种结构形式是，在支撑基底上形成阴极，在阴极和支撑基底上形成绝缘层，以及，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。这种具有设置在阴极上的电子发射部分的冷阴极场致发射装置包括：具有锥状电子发射部分的所谓的Spindt型场致发射装置，具有王冠形电子发射部分的所谓的王冠型场致发射装置，以及，具有扁平状电子发射部分的所谓的扁平型场致发射装置。此外，还可以采用另一种结构形式，即，在支撑基底上形成电子发射层，在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，以及，使处于开口部分的底部的电子发射层相当于电子发射部分(所谓的平面型场致发射装置或火山口型场致发射装置)。
当用本发明第一至第六方案中的任意一种方案的制造方法制造以Spindt型场致发射装置、王冠型场致发射装置或平面型场致发射装置作为冷阴极场致发射装置的平板式显示器时，可以在依据本发明的任意一种方案的制造方法的步骤(a)中，在支撑基底上形成阴极，随后在阴极和支撑基底上形成绝缘层；而且，还可以在按照本发明第一方案的制造方法的步骤(f)中，在按照本发明第二方案的制造方法的步骤(h)中，在按照本发明第三方案的制造方法的步骤(e)中，在按照本发明第四方案的制造方法的步骤(g)中，在按照本发明第五方案的制造方法的步骤(d)中，以及在按照本发明第六方案的制造方法的步骤(f)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。按照本发明第一方案的制造方法的步骤(f)，按照本发明第二方案的制造方法的步骤(h)，按照本发明第三方案的制造方法的步骤(e)，按照本发明第四方案的制造方法的步骤(g)，按照本发明第五方案的制造方法的步骤(d)，以及按照本发明第六方案的制造方法的步骤(f)，有时被称做制造电子发射部分用的步骤。当利用本发明第一至第六方案中的任意一种方案的制造方法制造以平面型场致发射装置作为冷阴极场致发射装置的平板式显示器时，可在依据本发明的任意一种方案的制造方法的步骤(a)中，在支撑基底上形成电子发射层，随后在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层；还可在按照任意一种方案的制造方法的形成电子发射部分的步骤中，对位于开口部分的底部的电子发射部分实施曝露处理，以曝露出位于开口部分的电子发射部分。
此外，在按照本发明第一至第六结构形式中的任意一种结构形式构造的平板式显示器中，可采用的一种方案是用绝缘层覆盖住电子发射层；使开口部分贯通电子发射层；以及，使露在开口部分的侧壁表面的电子发射层相当于电子发射部分。这种具有通过使电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面处而形成的电子发射部分的冷阴极场致发射装置，包括所谓的边缘型场致发射装置。
当用本发明第一至第六方案中的任意一种方案的制造方法制造以边缘型场致发射装置作为冷阴极场致发射装置的平板式显示器时，可在依据本发明的任意一种方案的制造方法的步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，而且，还可在任意一种方案的制造方法的形成电子发射部分的步骤中，对位于开口部分侧壁表面处的电子发射层的边缘部分实施曝露处理。
上述的术语“覆盖住电子发射层的绝缘层”的含义包括电子发射层的上表面和侧表面由绝缘层覆盖着的结构形式，以及电子发射层的整个表面(即包括上表面、侧表面和下表面)由绝缘层覆盖着的结构形式。在电子发射层的整个周围部分均被覆盖着的一个实际例子中，绝缘层可以呈由上绝缘层和下绝缘层构成的双层结构。例如，在形成下绝缘层之后，在该下绝缘层上形成电子发射层，随后再在电子发射层和下绝缘层上形成上绝缘层。当绝缘层仅仅覆盖住电子发射层的上表面和侧表面时，可以在按照本发明第一方案的制造方法的步骤(e)中，在按照本发明第二方案的制造方法的步骤(g)中，在按照本发明第三方案的制造方法的步骤(d)中，在按照本发明第四方案的制造方法的步骤(f)中，在按照本发明第五方案的制造方法的步骤(d)中，以及在按照本发明第六方案的制造方法的步骤(f)中，通过在绝缘层和电子发射层上形成开口部分而使电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面的下侧。按照本发明第一方案的制造方法的步骤(e)，按照本发明第二方案的制造方法的步骤(g)，按照本发明第三方案的制造方法的步骤(d)，按照本发明第四方案的制造方法的步骤(f)，按照本发明第五方案的制造方法的步骤(d)，以及按照本发明第六方案的制造方法的步骤(f)，有时被称为“形成开口部分用的步骤”。当由绝缘层覆盖着整个电子发射层时，可在形成开口部分的步骤中，通过在绝缘层上形成开口部分的方式，而根据开口部分的深度将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分侧壁表面的下侧。当所形成的开口部分比较深时，也可以使电子发射层的边缘部分沿着开口部分的深度方向曝露在开口部分的侧壁表面处。当绝缘层是由上绝缘层和下绝缘层构成的双层结构时，可以预先在下绝缘层之下形成下侧门电极，并且在该绝缘层上形成露出位于其底部的下侧门电极用的开口部分。
特别需要指出的是，在按照本发明第一方案的制造方法的步骤(e)中，在按照本发明第三方案的制造方法的步骤(d)中，在按照本发明第五方案的制造方法的步骤(c)中，开口部分是“至少”形成在绝缘层上的。采用这种表述方式的原因如下。在某些情况下，在实施上述步骤之前，已经在消气部件和/或门电极上形成了一些通孔(对于制造边缘型场致发射装置的场合，还要在电子发射层上形成这类通孔)，在这种情况下，仅仅在这种通孔内部的绝缘层上形成开口部分就已经足够了。还特别需要指出的是，在按照本发明第二方案的制造方法的步骤(g)中，在按照本发明第四方案的制造方法的步骤(f)中，在按照本发明第六方案的制造方法的步骤(e)中，开口部分是“至少”形成在第二绝缘层和绝缘层上的。采用这种表述方式的原因如下。在某些情况下，在实施上述步骤之前，已经在消气部件、聚焦电极和/或门电极上形成了一些通孔(而且对于制造边缘型场致发射装置的场合，还在电子发射层形成有这类通孔)，在这种情况下，仅仅在这种通孔内部的第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分就已经足够了。作为在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分用的常规方法，可以采用使用掩蔽图案的蚀刻法。
在本发明的消气部件中，在本发明的平板式显示器中，在本发明第一结构形式和第二结构形式的平板式显示器中，在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法中，以及在按照本发明第一至第四方案的制造方法中，前述的具有凸凹状(或是粗糙的、不均匀的、或不规则的)表面的支撑元件，可以由例如近乎半球状的硅粒构成。为了形成这种近乎半球状的硅粒，例如，可以采用生长近乎半球状硅粒的方法，以便在制造随机存储器(DRAM)的过程中增大电容器的下侧电极(储存节点电极)的表面积。通常可以用包含形成晶种阶段和结晶生长阶段的两步法来形成这种近乎半球状的硅粒。在形成晶种阶段，通常可以利用包含有硅的气体，通过减压的CVD法形成硅晶种(晶核)。在按照本发明第一方案的制造方法中，是在构成门电极用的导电材料层上形成硅晶种的，在按照本发明第二方案的制造方法中，是在构成聚焦电极用的导电材料层上形成硅晶种的，在按照本发明第三方案的制造方法中，是在门电极上和/或在一个门电极和另一个与之相邻的门电极之间的绝缘层上形成硅晶种的，在按照本发明第四方案的制造方法中，是在聚焦电极上和/或在一个聚焦电极和另一个与之相邻的聚焦电极之间的第二绝缘层上形成硅晶种的，亦即，它们均是形成在基底上的。在随后的结晶生长阶段中，可通过退火处理而将硅原子粘接至晶种上，并使晶种生长为近乎半球状的硅粒。
在本发明的消气部件中，在本发明的平板式显示器中，在依照本发明第一结构形式和第二结构形式构造的平板式显示器中，在制造根据本发明构造的平板式显示器的制造方法中，以及在按照本发明第一方案至第四方案的制造方法中，所说的由近乎半球状的硅粒构成的支撑元件可进一步包括：在该近乎半球状的硅粒之下形成的非晶硅层(换句话说，它位于与形成气体捕获层的侧面相反的那一侧面)。例如，在制造按照本发明构造的平板式显示器的方法中，可通过在近乎半球状的硅粒形成之前预先在要形成上述的硅晶种的那个部分形成非晶硅层的办法，来获得上述的支撑元件。例如，可以利用减压的CVD法形成这种非晶硅层。在非晶硅层的表面上存在着Si-H键，它们是通过用氢(H)原子终止硅(Si)原子的悬空键(不饱和键)而形成的，并且，Si-H键中的氢原子被Si替代，从而容易制造出硅晶种。
在本发明的消气部件中，在本发明的平板式显示器中，在根据本发明第一和第二结构形式构造的平板式显示器中，在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法中，以及在按照本发明第一至第四方案的制造方法中，支撑元件还可以由多孔材料元件构成。例如，由多孔材料元件构成的支撑元件可以由氧化硅、氮化硅和氮氧化硅(SiON)组成，或者用从氧化硅、氮化硅和氮氧化硅(SiON)当中选择出的至少一种材料制造。氧化硅包括具有低介电常数的、包含有从磷(P)、硼(B)和砷(As)当中选择出的至少一种元素的硅氧化物构成的所谓的干凝胶(例如，可以是BPSG，PSG，BSG，AsSG和PbSG)。
在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法中，以及在按照本发明第一至第四方案的制造方法中，由多孔材料元件构成的支撑元件可以通过下述方法形成，该方法包括形成一种具有可热解基(在热作用下产生热解的基)的或包含有溶剂的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，对支撑元件形成薄膜实施热处理以便热解所说的可热解基或者使溶剂挥发的步骤。例如，通过将构成支撑元件用的材料分散在溶剂中而制备出液体组合物，并且将该液体组合物涂覆在基底(门电极和/或在一个门电极和另一个与之相邻的门电极之间的绝缘层，聚焦电极和/或在一个聚焦电极和另一个与之相邻的聚焦电极之间的第二绝缘层)上，以生成该支撑元件形成膜，进而对该支撑元件形成薄膜实施热处理，以挥发掉含在支撑元件形成薄膜中的溶剂，从而制造出多孔。此外，还可以用具有可热解基比如甲基的硅氧烷化合物来形成该支撑元件。在这种情况下，可以通过热处理使可热解基分解，以形成许多孔洞。
在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法中，以及在按照本发明第一至第四方案的制造方法中，由多子材料元件构成的支撑元件还可以通过下述方法制造，该方法包括形成由具有不同蚀刻速率的许多种成分构成的支撑元件形成薄膜的步骤，对支撑元件形成薄膜进行热处理以使这许多种成分产生相分离的步骤，以及通过蚀刻法除去蚀刻速率相对较高的成分的步骤。在实际应用中，虽然采用两种具有不同蚀刻速率的成分往往就足够了，但可以采用三种或更多种成分。当材料成分为三种或更多种时，由相分离产生的相数目并不必须为材料成分的数目，至少产生两种相态就足够了。例如，可以用包含有二氧化硅(SiO2)和氧化硼(B2O3)的、其中氧化硅的含量超过其固态溶解极限的硼硅酸盐玻璃组合物形成支撑元件形成薄膜，通过热处理使氧化硼聚集(相分离)，利用热水对聚集后的氧化硼实施蚀刻，从而可以在氧化硼实施聚集的位置处形成孔洞。
此外，在制造根据本发明构造的平板式显示器的方法中，以及在按照本发明第一方案至第四方案的制造方法中，由多孔材料元件构成的支撑元件还可以通过下述方法制造，该方法包括形成由具有不同蚀刻速率的许多种成分构成的支撑元件形成薄膜的步骤，以及通过蚀刻法除去蚀刻速率相对较高的成分的步骤。在实际应用中，采用两种具有不同蚀刻速率的成分往往就足够了，然而也可以采用三种或更多种成分。例如，可以用具有不同的有机侧链的两种硅烷衍生物制造这种支撑元件形成薄膜，通过热处理使该支撑元件形成薄膜玻璃化，并利用稀释后的氢氟酸水溶液对玻璃化的支撑元件形成薄膜实施蚀刻。在这种情况下，由于有机侧链的不同，具有比较高溶解性的支撑元件形成薄膜将首先被溶解，从而可以形成出孔洞。
在按照本发明第三至第五结构形式构造的平板式显示器或其相应的制造方法(按照本发明第五至第七方案的制造方法)中，门电极或聚焦电极可以呈由气体捕获材料构成的单层结构，也可以呈叠层结构，这时应至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层及由气体捕获材料构成的第二层(气体捕获层)。在后面的情况下，更理想的是门电极或聚焦电极可以呈至少由由导电材料层组成的第一层及由气体捕获材料组成的第二层(气体捕获层)构成的叠层结构，或者呈至少由由电绝缘材料层组成的第一层及由导电的气体捕获材料组成的第二层(气体捕获层)构成的叠层结构。在某些情况下，门电极或聚焦电极可以呈由由导电材料组成的第一层、由电绝缘材料组成的第二层及由气体捕获材料组成的第三层(气体捕获层)构成的叠层结构，或者呈由由导电性的气体捕获材料组成的第一层(气体捕获层)、由电绝缘材料组成的第二层及由导电性的气体捕获材料组成的第三层(气体捕获层)构成的叠层结构。此外，门电极或聚焦电极还可以呈四层或更多层的叠层结构。当门电极或聚焦电极呈叠层结构时，并不要求门电极或聚焦电极的所有部分均呈叠层结构形式，而是门电极或聚焦电极部分呈叠层结构即可。在这种情况下，门电极或聚焦电极的非叠层区域就需要具有导电性。例如，当门电极或聚焦电极呈两层形式的叠层结构时，第一层和第二层可以具有相同的图案，第二层可以具有覆盖着第一层的图案，或是第一层具有覆盖着第二层的图案。当第一层由导电材料构成时，第二层可以由导电材料或电绝缘材料中的任意一种构成。当从支撑基底侧观察时，第一层和第二层可以按照第一层、第二层的顺序叠放，也可以按照第二层、第一层的顺序叠放。当采用三层形式的叠层结构时，从支撑基底侧观察时，第一层、第二层和第三层可以按照第一层、第二层和第三层的顺序叠放，也可以按照第三层、第二层和第一层的顺序叠放。从增大气体捕获能力的角度看，最好使最外侧的表面由气体捕获材料组成的层构成。
在本发明中，构成气体捕获层的材料、气体捕获材料或气体捕获材料层(有时将它们统称为“气体捕获材料”)，可以采用构成消气部件用的任何已知材料。例如，消气部件用的材料可以是具有挥发性的材料，比如钡，这类材料可以在真空层中挥发掉，并在内部设备元件的表面上形成薄膜，以表现其消气功能；消气部件用的材料也可以是不具有挥发性的材料，这类材料可以在真空层中保持固体状态，并具有气体吸收性能，这类材料可以包括诸如锆(Zr)、钛(Ti)、锆-铝合金、锆-钒-铝合金、锆-钒-铁合金、钛-锆-钒-铁合金，由锆粉末与石墨粉末构成的混合物和镁等等材料。本发明使用的是不具有挥发性的材料。由于气体捕获层需要与支撑元件的表面形状相吻合，并且要形成在支撑元件上，所以最好是通过能够形成良好覆盖的方法制造该气体捕获层，而且最好使该气体捕获层的厚度并不完全闭塞住支撑元件表面上的凸凹形状或孔洞。可以用来形成这种气体捕获层的方法包括沉积法，溅射法和CVD法。在按照本发明第三结构形式或第四结构形式构造的平板式显示器或相应的制造方法中，具有由气体捕获材料构成的单层结构形式的门电极或聚焦电极，也可以通过诸如沉积法，溅射法或CVD法来形成。在按照本发明第五结构形式构造的平板式显示器及相应的制造方法中，具有由气体捕获材料构成的单层结构形式的门电极，可以由呈带状或片状的上述材料制造。在按照本发明第三结构形式或第四结构形式构造的平板式显示器或相应的制造方法中，当门电极或聚焦电极具有由由导电材料或电绝缘材料组成的第一层以及由气体捕获材料组成的第二层构成的叠层结构时，依据材料的不同，采用沉积法，溅射法，CVD法或印刷方法，制造出第一层和第二层。当门电极或聚焦电极呈至少为两层形式的叠层结构时，可以使门电极或聚焦电极上的所有部分均呈两层结构形式，也可以使门电极或聚焦电极上的所有部分均包括有第一层，而仅使某些部分呈由第一层和第二层构成的两层形式的叠层结构。此外，也可以使门电极或聚焦电极上的所有部分均包括有第二层，而仅使某些部分呈由第一层和第二层构成的两层形式的叠层结构。在按照本发明第五结构形式构造的平板式显示器及其制造方法中，当门电极或聚焦电极至少由气体捕获层构成，而该气体捕获层呈至少由导电材料或电绝缘材料构成的第一层及由气体捕获材料构成的第二层(气体捕获层)构成的结构形式时，第一层可以由带状或薄板状的金属材料层构成，而第二层可以通过沉积法，溅射法，CVD法，印刷法或涂覆法等等形成在该第一层上。当然，形成这两层的方法并不仅限于上述的这些方法。当气体捕获层呈两层结构的叠层形式时，可以使气体捕获层的所有部分均呈两层结构，也可以使气体捕获层上的所有部分均包括有第一层，而仅使某些部分由第一层和第二层构成，以形成两层结构。此外，也可以使气体捕获层的所有部分均包括有第二层，而仅使某些部分由第一层和第二层构成，以形成双层结构。
气体捕获材料最好还具有随着温度升高而增大其气体捕获能力的性能。当由荧光剂层释放出的气体和类似物与消气部件和门电极或聚焦电极产生碰撞时，气体捕获材料的温度会升高，所以这种气体捕获材料与其它会释放出气体或类似物的各种常规材料均不相同，它可以改善其气体捕获能力。因此，采用这种材料便可以克服平板式显示器由于温度升高而产生的不稳定问题。此外，气体捕获材料最好是可以通过热处理激活的、以便具有气体捕获性能的材料。热处理方式包括用电子束对气体捕获材料实施照射的方式，和在具有真空氛围或氩气或氦气之类的惰性气体氛围的热处理炉内对气体捕获材料实施热处理的方式。此外，气体捕获材料最好具有在由于电子碰撞而使温度升高时可以增大其气体捕获能力的性能。当电子与消气部件和门电极或聚焦电极产生碰撞时，气体捕获材料的温度会升高，因此，气体捕获材料与其它会释放出气体或类似物的各种常规物质均不相同，它可以改善其气体捕获能力。因此，采用这种材料便可以克服平板式显示器由于温度升高而产生的不稳定问题。具有这种随温度升高而增大气体捕获性能的气体捕获材料的例子包括锆-铝合金和钛-锆-钒-铁合金等等。
在Spindt型场致发射装置中，电子发射部分可以用从下列一组材料中选择的至少一种材料制造，这组材料是钨(W)、钼(Mo)、钛(Ti)、铌(Nb)、钽(Ta)、铬(Cr)、铝(Al)和铜(Cu)；这些金属的合金和化合物(例如，氮化钛(TiN)之类的氮化物，WSi2、MoSi2、TiSi2和TaSi2之类的硅化物)；以及含有杂质的硅(聚合硅或非晶硅)。例如，配置在Spindt型场致发射装置中的电子发射部分可以通过沉积法，溅射法和CVD法等等方法形成。
在王冠型场致发射装置中，可以用来制造电子发射部分的材料包括导电颗粒和具有粘合剂的导电颗粒组合物。导电颗粒类的材料包括：诸如石墨之类的含碳的材料；诸如钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钛(Ti)、钼(Mo)和铬(Cr)之类的耐熔金属；诸如铟锡氧化物(ITO)之类的透明导电材料。粘合剂可以采用诸如水玻璃之类的玻璃材料，以及常规使用的树脂等。常规使用的树脂材料的例子包括诸如氯乙烯树脂、聚烯烃树脂、聚酰胺树脂、纤维素酯树脂、氟树脂之类的热塑性树脂，以及，诸如环氧树脂、丙烯酸树脂、聚脂树脂之类的热固性树脂。为了改善电子发射效应，最好使导电型颗粒的颗粒尺寸与电子发射部分尺寸相比足够地小。虽然本发明对其形状并没有特别的限定，然而最好使导电颗粒的形状呈球形、多面体形、板形、针尖形、柱形或无定形等等各种形状。理想的是，导电颗粒具有这样的形态一即：由颗粒形成的露出部分形成尖突。具有不同尺寸和形状的导电颗粒还可以象混合物那样使用。例如，可以通过与脱离型上浮法(lift-offmethod)、沉积法或溅射法相联合的涂覆方法(application method)，来形成这种王冠型场致发射装置中的电子发射部分。
在扁平型场致发射装置中，最好采用功函数φ比制造阴极的材料的更小的材料制造电子发射部分。可以依据制造阴极的材料的功函数，门电极与阴极间的电位差，发射电子所需要的电流强度等等，来选择制造电子发射部分的材料。可用作场致发射装置的阴极材料的典型例子包括钨(φ=4.55eV(电子伏特))、铌(φ=4.02-4.87eV)、钼(φ=4.53-4.95eV)、铝(φ=4.28eV)、铜(φ=4.6eV)、钽(φ=4.3eV)、铬(φ=4.5eV)和硅(φ=4.9eV)。制造电子发射部分用的材料最好具有比这些材料更小的功函数φ，它的功函数的值最好为3电子伏特或更低。这类材料包括碳(φ＜1eV)、铯(φ=2.14 eV)、LaB6(φ=2.66-2.76eV)、BaO(φ=1.6-2.7eV)、SrO(φ=1.25-1.6eV)、Y2O3(φ=2.0eV)、CaO(φ=1.6-1.86eV)、BaS(φ=2.05eV)、TiN(φ=2.92eV)和ZrN(φ=2.92eV)等等。在一种最佳实施形式中，电子发射部分是采用功函数φ等于或小于2电子伏特的材料制造的。制造电子发射部分用的材料并不一定需要具有导电性。
对于制造扁平型场致发射装置中的电子发射部分的材料来说，碳是最好的。具体地讲，最好是采用金刚石，尤其是非晶金刚石。当电子发射部分是由非晶金刚石材料制造的时，可以在电场强度为5×107伏/米(V/m)或更低的条件下获得平板式显示器所需要的激发电子电流强度。此外，由于非晶金刚石是一种电阻体，所以由电子发射部分获得的发射电子流是一种均匀电流，当将这种场致发射装置组装进平板式显示器时，还可以抑制其亮度的波动。此外，由于非晶金刚石材料对平板式显示器内残留气体的离子所引起的溅蚀具有相当高的承受能力，所以可以使这种场致发射装置具有更长的使用寿命。
此外，对于制造扁平型场致发射装置的电子发射部分用的材料来说，可以选择其第二电子增益δ比制造阴极用的导电材料的第二电子增益δ更大的材料。换句话说，上述材料可以选自诸如银(Ag)、铝(Al)、金(Au)、钴(Co)、铜(Cu)、钼(Mo)、铌(Nb)、镍(Ni)、铂(Pt)、钽(Ta)、钨(W)和锆(Zr)之类的金属材料；诸如硅(Si)和锗(Ge)之类的半导体材料；诸如碳和金刚石之类的无机单质；以及，诸如三氧化二铝(Al2O3)、氧化钡(BaO)、氧化铍(BeO)、氧化钙(CaO)、氧化镁(MgO)、氧化锡(SnO2)、氟化钡(BaF2)和氟化钙(CaF2)之类的化合物。制造电子发射部分用的材料并不一定需要具有导电性。
在平面型场致发射装置、火山口型场致发射装置或边缘型场致发射装置中，制造与电子发射部分相对应的电子发射层或阴极用的材料，可以是从诸如钨(W)、钽(Ta)、铌(Nb)、钛(Ti)、钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)、铜(Cu)、金(Au)和银(Ag)之类的金属材料；这些金属的合金和化合物(比如，TiN之类的氮化物，WSi2、MoSi2、TiSi2和TaSi2之类的硅化物)；诸如金刚石之类的半导体材料；以及，薄型碳膜等材料中选择出的材料。虽然本发明对其厚度并没有特别的限定，然而使上述的阴极的厚度大约为0.05至0.5微米(μm)较好些，使其为0.1至0.3微米(μm)则更好些。例如，制造这种阴极的方法包括诸如电子束沉积法和热灯丝沉积法之类的沉积法，溅射法，由CVD法或离子电镀法与蚀刻法相组合的方法，网板印刷法以及电镀方法等等。当采用网板印刷法或电镀法时，可以直接形成呈条带形状的阴极。
在扁平型场致发射装置、平面型场致发射装置、火山口型场致发射装置或边缘型场致发射装置中，可以用通过分散微小导电颗粒而制备的导电糊来形成阴极(或构成阴极用的导电材料层)或电子发射部分(或电子发射层)。这儿使用的导电微粒的例子包括：石墨粉末；至少混合有一种诸如氧化钡粉末和氧化锶粉末之类的金属粉末的石墨粉末；金刚石颗粒或至少含有氮、磷、硼和三唑中的一种材料的类金刚石碳粉末；微型碳管粉末；(Sr、Ba、Ca)Co3粉末；以及碳化硅粉末等等。从降低阈值电场和改善电子发射部分使用寿命的角度看，最好是选择石墨粉末作为这种导电微粒。这种导电微粒可以呈球状或鳞片状，也可以呈其它固定或非定型形状。这种导电微粒的粒径可以依据需要选择，只要其等于或小于阴极或电子发射部分的厚度或图案宽度即可。通过减小所述粒径，可以增加每单位面积上的激发电子数目。然而，当所述粒径过小时，会使阴极或电子发射部分的导电性能降低。因此，上述的粒径在0.01至0.4微米(μm)的范围时比较好。可以将这种导电微粒与玻璃成分或其它适当的粘合剂相混合，以制备成导电材料糊。通过网板印刷法使导电材料糊形成所希望的图案，并对该图案实施煅烧或烧结，从而形成可作为电子发射部分使用的阴极或电子发射部分。此外，还可以组合使用旋转涂敷法和蚀刻法来形成这种可作为电子发射部分使用的阴极或电子发射部分。
在具有Spindt型场致发射装置或王冠型场致发射装置的场致发射装置中，形成阴极(或构成阴极用的导电材料层)用的材料可以选自下列材料：钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)和铜(Cu)之类的金属材料；这些金属的合金和化合物(比如，氮化钛(TiN)之类的氮化物，WSi2、MoSi2、TiSi2和TaSi2之类的硅化物)；诸如硅之类的半导体材料；以及铟锡氧化物(ITO)等。形成阴极的方法包括诸如电子束沉积法和热灯丝沉积法等等的沉积法，溅射法，由化学气相沉积(CVD)法或离子电镀法与蚀刻法相组合的方法，网板印刷法以及电镀法等等。当采用网板印刷法或电镀法时，可以直接形成呈条带形状的阴极。
在按照本发明第一结构形式和第二结构形式构造的平板式显示器中，制造阴极、门电极、上侧门电极、下侧门电极以及聚焦电极的材料，可以选自下列材料：诸如钨(W)、铌(Nb)、钽(Ta)、钼(Mo)、铬(Cr)、铝(Al)和铜(Cu)之类的金属材料；这些金属的合金和化合物(比如，氮化钛(TiN)之类的氮化物，WSi2、MoSi2、TiSi2和TaSi2之类的硅化物)；诸如硅之类的半导体材料；碳和铟锡氧化物(ITO)。上述电极当中，用以制造电极的材料制可以是相同的也可以是不同的。可以通过诸如沉积法，溅射法，化学气相沉积(CVD)法，离子电镀法，印刷法或电镀法之类的一般的薄膜形成方法，制造出上述的这些电极。
在本发明的平板式显示器以及相应的制造平板式显示器的方法中，第一面板的支撑基底可以是任何基底，只要其表面由电绝缘材料构成即可。例如，支撑基底可以为玻璃基底，表面上形成有绝缘膜的玻璃基底，石英基底，表面上形成有绝缘膜的石英基底，以及表面上形成有绝缘膜的半导体基底。第二面板的基底可以与支撑基底具有相同的结构形式。
构成绝缘层、第二绝缘层、上绝缘层或下绝缘层的材料，可以是SiO2、SiN、SiON，SOG(spin on glass)，以及，玻璃糊熟化产物。这些材料可以单独使用，也可以结合使用。可以通过诸如化学气相沉积(CVD)法，涂敷法，溅射法，印刷法等等目前已知的方法，制造出绝缘层、第二绝缘层、上绝缘层或下绝缘层。
在按照本发明第五结构形式构造的平板式显示器和相应的制造方法(按照本发明第七方案的制造方法)中，间隔部件可以形成在位于一个呈条带形状的阴极和与其相邻的另一个呈条带形状的阴极之间的区域中，或者，当许多个阴极构成为一组时，该间隔部件也可以形成在位于一组阴极和与其相邻的另一组阴极之间的区域中。在某些情况下，间隔部件还可以形成在有效区域与非有效区域间的分界线附近。可以选择使用已知的各种电绝缘材料作为制造这种间隔部件用的材料。例如，可以采用将具有低熔点的玻璃与诸如氧化铝之类的金属氧化物相混合而制备的材料。例如，可以通过网板印刷法、喷砂处理法、干膜法或光敏法等等，制造出这种间隔部件。干膜法指的是将光敏感薄膜叠放在支撑基底上，通过曝光和显影方式将光敏薄膜的要形成间隔部件的部分除去，并在因除去光敏薄膜而形成的开口内充填入电绝缘材料，进而对电绝缘材料实施煅烧或烧结的方法。可通过煅烧或烧结将光敏薄膜燃烧并除去，保留住填充在开口内的电绝缘材料，从而形成呈筋肋状的间隔部件。光敏法是一种在支撑基底上形成作为间隔部件用的光学敏感型电绝缘材料、通过曝光和显影方式使光学敏感型电绝缘材料成型为图案、然后对光学敏感型电绝缘材料实施煅烧或烧结的方法。除此之外，还可以依据制造所述绝缘层的材料，采用诸如化学气相沉积(CVD)法，涂敷法，溅射法，印刷法等等目前已知的方法，制造出该间隔部件。
场致发射装置上的开口部分(比如说沿着与支撑基底的表面相平行的假想平面，对开口部分实施切割而获得的开口部分)可以呈任意形状，比如，圆形，椭圆形，长方形或正方形，多边形，略圆的长方形或正方形，或者略圆的多边形。例如，可以通过各向同性蚀刻法，或是由各向同性蚀刻与各向异性蚀刻组合构成的混合方法，形成这种开口部分。在这种场致发射装置中，可以使一个电子发射部分处在形成在门电极和绝缘层上的一个开口部分处，也可以使许多个电子发射部分处在形成在门电极和绝缘层上的一个开口部分处。此外，还可以在门电极处形成许多个开口部分，在绝缘层处形成一个与这些开口部分相连通的开口部分，并且使一个或多个电子发射部分位于在绝缘层处形成的开口部分。
在场致发射装置中，还可以在阴极与电子发射部分之间形成有阻抗层。此外，当阴极表面或阴极的边缘部分相当于电子发射部分时，也就是，当场致发射装置是一种平面型场致发射装置或是一种边缘型场致发射装置时，阴极可以呈由导电材料层、阻抗层和相当于电子发射部分的电子发射层构成的三层结构形式。阻抗层可以有助于使场致发射装置的性能保持稳定，从而可以获得均匀的电子发射性能。可用来制造阳抗层的材料包括：诸如碳化硅(SiC)之类的含碳材料；氮化硅(SiN)；非晶硅之类的半导体材料；诸如氧化钌(RuO2)、氧化钽、氮化钽之类的耐熔金属材料等等。可以通过溅射法、化学气相沉积(CVD)法或网板印刷法形成阻抗层。阻抗层的电阻值可以为约1×105至1×107欧姆(Ω)，最好是几兆欧姆(MΩ)。
在按照本发明第一至第五结构形式构造的平板式显示器中，本发明的消气部件还可以配置在第二面板的有效区域中。
当将按照本发明第一至第五结构形式构造的平板式显示器应用于冷阴极场致发射显示器中时，第二面板的常规结构可以是，在位于有效区域内的整个基底表面形成阳极，进而在阳极上形成具有预定形状的荧光剂层，也可以是，在位于有效区域内的整个基底表面形成具有预定形状的荧光剂层，进而在整个荧光剂层和基底上形成作为金属底侧层的阳极。在前一种结构中，为阳极传导的所谓的金属底侧层形成在荧光剂层上。在后一种结构中，金属底侧层也可以形成在阳极上。阳极可以是使用呈板状形状的导电材料覆盖住有效区域的结构形式，或者是使每一个阳极单元按照与一个或一组电子发射部分相对应的方式设置。荧光剂层可以呈条带形状或点状形状。在彩色显示器中，呈条带形状或点状形状的并分别相应于红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)这三种基本颜色的荧光剂层，是交替布置的。这些呈条带形状或点状形状的荧光剂层与电子发射部分相对设置。黑色背景矩阵形成在一个荧光剂层和另一个彼此相邻的荧光剂层之间。在按照本发明第一结构形式至第五结构形式构造的平板式显示器中的任何一种平板式显示器中，本发明的消气部件可以形成在有效区域内的没有荧光剂层的位置，并与真空层相面对(例如，可以设置在阳极上)。在第二面板的一个实际构成例中，当在位于相邻荧光剂层之间的空间中填充有改善对比度用的黑色背景矩阵时，本发明的消气部件还可以设置在黑色背景矩阵上，或是设置在位于黑色背景矩阵上的阳极上。例如，阳极可以由诸如铝之类的金属薄膜构成，也可以由诸如铟锡氧化物(ITO)之类的透明导电材料构成。
在按照本发明构造的平板式显示器或相应的制造方法中，消气部件还可以配置在产生释放气体的位置附近，或者使聚焦电极或门电极作为消气部件使用，以便利用它们的气体捕获功能而有效地防止压力上升，进而防止真空层中放电现象的发生。
下面结合附图对本发明进行说明。
图1A、图1B、图1C表示本发明的消气部件的示意性结构。
图2A、图2B、图2C是本发明的平板式显示器的示意图。
图3A、图3B、图3C、图3D是表示作为根据本发明第一结构形式构造的平板式显示器组成部件用的冷阴极场致发射装置结构的示意性端视图。
图4A、图4B、图4C是表示作为根据本发明第一结构形式构造的平板式显示器组成部件的冷阴极场致发射装置结构的示意性端视图。
图5A和图5B是支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造实施例2中的平板式显示器的方法。
图6A和图6B是支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造实施例2的平板式显示器的方法。
图7A、图7B是跟着图6B的，是支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造实施例2的平板式显示器的方法。
图8A、图8B、图8C和图8D是基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造第二面板(阳极面板)用的方法的一个例子。
图9是实施例2中的平板式显示器(冷阴极场致发射显示器)的示意性部分剖面图。
图10是表示实施例2中的平板式显示器的第一面板和第二面板的分解状态的示意性透视图。
图11是实施例2中的平板式显示器的第一面板和第二面板的示意性分解透视图。
图12A和图12B是支撑基底等的示意性的局部端视图，用以说明制造作为实施例6的平板式显示器的组成部件的冷阴极场致发射装置的方法。
图13A和图13B是跟着图12B的，是支撑基底等的示意性的局部端视图，用以说明制造作为实施例6的平板式显示器的组成部件的冷阴极场致发射装置的方法。
图14A和图14B是支撑基底等的示意性的局部端视图，用以说明制造作为实施例7的平板式显示器的组成部件的冷阴极场致发射装置的方法。
图15A、图15B和图15C是表示实施例7的消气部件的成型图案的示意性局部端视图。
图16A和图16B是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造作为实施例8的平板式显示器的方法。
图17A、图17B和图17C是表示实施例10的消气部件的成型图案的示意性局部端视图。
图18A和图18B是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明的是制造作为实施例9的平板式显示器的方法。
图19A和图19B是作为实施例9的平板式显示器的组成部分的电子发射部分的一种变形的示意性局部端视图。
图20A、图20B和图20C是作为实施例9的平板式显示器的组成部分的电子发射部分的一种变形的示意性局部端视图。
图21A、图21B和图21C为表示实施例9的平板式显示器中的真空层的压力分布状态用的示意性说明图。
图22A和图22B是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例10的平板式显示器的方法。
图23是支撑基底等的示意性局部剖面图，用以说明制造实施例11的平板式显示器的方法。
图24为表示在平板式显示器内侧空间中的锆-铝合金的温度和抽真空速率之间关系的特征曲线图。
图25A是支撑基底等的示意性部分横截面图，用以说明制造实施例12的平板式显示器的方法；图25B为门电极的一种布置形式的示意性说明图。
图26A、图26B、图26C和图26D为表示门电极的许多个开口部分的示意性平面图。
图27A和图27B是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例13的平板式显示器中的王冠型场致发射装置的方法。
图28A、图28B和图28C是跟着图27B的，是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例13的平板式显示器中的王冠型场致发射装置用的方法。
图29A跟着图28B，是支撑基底等的示意性局部端视图；图29B是支撑基底等局部切掉后的示意性透视图，用以说明制造实施例13的平板式显示器中的王冠型场致发射装置的方法。
图30A、图30B和图30C是支撑基底等的示意性局部横截面图，用以说明制造实施例14的平板式显示器中的扁平型场致发射装置的方法。
图31A、图31B、图31C是支撑基底等的示意性局部横截面图，用以说明制造实施例15的平板式显示器中的扁平型场致发射装置的方法。
图32A和图32B是实施例16的平板式显示器中的平面型场致发射装置的示意性局部横截面图。
图33是实施例16的平板式显示器中的平面型场致发射装置的一种变形的示意性部分横剖面图。
图34A和图34B分别是支撑基底等的示意性局部端视图和局部透视图，用以说明制造实施例17的平板式显示器中的火山口型场致发射装置用的方法。
图35A和图35B是跟着图34A和图34B的，分别是支撑基底等的示意性局部端视图和局部透视图，用以说明制造实施例17的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图36A和图36B是跟着图35A和图35B的，分别是支撑基底等的示意性局部端视图和局部透视图，用以说明制造实施例17的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图37A和图371B是跟着图36A和图36B的，是支撑基底等的示意性局部横截面图，用以说明制造实施例17的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图38A、图383和图38C是支撑基底等的示意性局部横截面图，用以说明制造实施例18的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图39A、图39B和图39C是支撑基底等的示意性局部横剖面图，用以说明制造实施例19的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图40A和图40B是支撑基底等的示意性的局部的端视图，用以说明制造实施例20的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图41A和图41B是跟着图40B的，是支撑基底等的示意性的局部的端视图，用以说明制造实施例20的平板式显示器中的火山口型场致发射装置的方法。
图42A、图42B和图42C为支撑基底等的示意性的局部的横剖面图，用以说明制造实施例21的平板式显示器中的边缘型场致发射装置的方法。
图43A、图43B和图43C为支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造边缘型场致发射装置的方法。
图44A和图44B为支撑基底等的示意性的局部端视图，用以说明制造实施例22的平板式显示器中用的、如图47所示的Spindt型场致发射装置的方法。
图45A和图45B是跟着图44B的，是支撑基底等的示意性部分端视图，用以说明制造如图47所示的Spindt型场致发射装置的方法。
图46A和图46B是跟着图45B的，是支撑基底等的示意性部分端视图，用以说明制造如图47所示的Spindt型场致发射装置的方法。
图47为Spindt型场致发射装置的示意性部分端视图。
图48A和图48B表示形成锥状电子发射部分的机理。
图49A、图49B和图49C示意性地示出了选择率与抗蚀剂间的关系以及电子发射部分的高度和形状。
图50A、图50B是支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造实施例23的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图51A、图51B是跟着图50B的，是支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造实施例23的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图52A和图52B是跟着图51B的，是支撑基底等的示意性的部分端视图，用以说明制造实施例23的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图53A和图53B表示在每一恒定时间周期里，正被蚀刻的材料的表面轮廓是如何变化的。
图54A和图54B为支撑基底等的示意性的局部的端视图，用以说明制造实施例24的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图55是接着图54B的，是支撑基底等的示意性的局部的端视图，用以说明制造实施例24的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图56为实施例25的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的示意性局部端视图。
图57A和图57B为支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例25的Spindt型场致发射装置的方法。
图58A和图58B是接着图57B的，是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例25的Spindt型场致发射装置的方法。
图59A和图59B是接着图58B的，是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例25的Spindt型场致发射装置的方法。
图60A和图60B是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例26的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图61A和图61B是接着图60B的，是支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例26的Spindt型场致发射装置的方法。
图62为支撑基底等的示意性局部端视图，用以说明制造实施例27的平板式显示器中的Spindt型场致发射装置的方法。
图63示出了当所有门电极都是由一片状电极构成层构成时的平板式显示器驱动电路的一个例子。
图64示出了当所有阴极都是由一片状电极构成层构成时的平板式显示器驱动电路的一个例子。
图65是当聚焦电极通过真空层设置在门电极上方时的平板式显示器的示意性局部端视图。
图66是一种常规平板式显示器的示意性分解图。
图67表示图66所示的一种常规面板中的构件的布局图。
图68示意性地示出了在一种常规的平板式显示器中，当气体分子从电子发射部分释放出时，真空层内压力分布的一个例子。
实施例1
实施例1涉及到本发明的消气部件和平板式显示器。下面参考图1A、图1B、图1C说明本发明的消气部件的构造。图1A所示的消气部件43A(下面称为“第一种类型的消气部件43A”)包括一个形成在基底40之上的、并且具有凸凹状表面的支撑元件41，以及一个形成在支撑元件上的、其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层42。实施例1中的支撑元件是由呈半球状的硅粒41(相当于近以半球状的硅粒)构成的。图1B所示的消气部件43B(下面称为“第二种类型的消气部件43B”)，其支撑元件是由形成在基底40上的非晶硅层44和在该非晶硅层44上形成的呈半球状的硅粒41构成的。当难以直接在基底40的表面上生长出由呈半球状的硅粒构成的支撑元件时，非晶硅层44可使硅晶种(晶核)易于形成，以促进呈半球状的硅粒41的生长。在图1C所示的消气部件43C(下面称为“第三种类型的消气部件43C”)中，支撑元件由多孔材料元件45构成。对于第一、第二、第三种类型的消气部件43A、43B、43C中的任何一种消气部件来说，其气体捕获层42的表面积均较气体捕获层呈平坦表面时增大，所以，气体捕获层42可以更有效地捕获位于外部环境中的释放气体。本发明的第一、第二、第三种类型的消气部件43A、43B、43C可以应用于本发明的平板式显示器中、根据本发明第一和第二结构形式构造的平板式显示器中，而且还可以应用于阴极射线管显示器中。
图2A、图2B和图2C示意性地示出了本发明的平板式显示器的结构例。在图2A所示的平板式显示器中，第一面板P1和第二面板P2隔着真空层VAC彼此相对设置，并且分别配置有具有象素分布的有效区域EF1和EF2，在第一面板P1的有效区域EF1里还设置有保持真空层VAC内的真空度用的消气部件。第一面板P1和第二面板P2通过位于其周边部分处的密封元件S而彼此粘接在一起。在图2B所示的平板式显示器中，是在第二面板P2的有效区域EF2内设置保持真空层VAC内的真空度用的消气部件的。在图2C所示的平板式显示器中，在第一面板P1的有效区域EF1内和第二面板P2的有效区域EF2内均设置有保持真空层VAC的真空度用的消气部件的。换句话说，如果第一面板P1和第二面板P2分别为一个冷阴极场致发射显示器中的阴极面板和阳极面板的话，则消气部件可以配置在阴极面板上，也可以配置在阳极面板上，还可以同时配置在阴极面板和阳极面板上。
密封元件S可以是一粘接层，也可以是由诸如玻璃或陶瓷之类的绝缘刚性材料构成的框架与粘接层的组合体。和仅仅采用粘接层的情况相比，当采用这种框架和粘接层的组合体时，可以通过适当地选择框架高度来确保彼此相对的两面板之间具有比较长的距离。虽然通常采用熔融玻璃作为粘接层，但也可以使用熔点为120至400℃的低熔点金属材料。可以使用的低熔点金属材料包括：铟(In，熔点为157℃)；包含有铟、金的低熔点合金；诸如Sn80Ag20(熔点为220-370℃)和Sn95Cu5(熔点为227-370℃)之类的、包含有锡(Sn)的高温焊接材料；诸如Pb97.5Ag2.5(熔点为304℃)、Pb94.5Ag5.5(熔点为304-365℃)和Pb97.5Ag1.5Sn1.0(熔点为309℃)之类的、包含有铅(Pb)的高温焊接材料；诸如Zn95Al5(熔点为380℃)之类的、包含有锌(Zn)的高温焊接材料；诸如Sn2Pb98(熔点为316-322℃)之类的、包含有锡-铅(tin-lead)的标准焊接材料；以及，诸如Au88Ga12(熔点为381℃)之类的焊接材料。在上面的说明中使用的下标值为原子％。
当对第一面板P1、第二面板P2和框架实施粘接时，可以同时对这些元件实施粘接，也可以首先将一个面板与框架粘接，随后再将另一个面板粘接在框架上。当在一个真空容器中对这三个元件同步实施粘接或者分步实施粘接时，由第一面板P1、第二面板P2和框架通过粘接所包绕起来的空间便成为真空层VAC。除此之外，也可以在三个元件被粘接起来之后，通过抽真空的方式，而使由第一面板P1、第二面板P2和密封元件S包绕起来的空间成为真空层VAC。当在粘接之后进行抽真空操作时，粘接环境可以处于环境压力下，也可以处于比环境压力低的压力下，粘接氛围可以为环境氛围(大气氛围)，也可以为包含有氮气的惰性气体氛围，还可以为由元素周期表中为O族的气体氛围(例如，还可以为氩气氛围等等)。
当在粘接之后实施抽真空的操作时，可以通过预先连接在第一面板P1和/或第二面板P2上的微型管(图中未示出)实施抽真空的操作。一般来说，这种微型管可以由玻璃管制造，并利用熔融玻璃或上述的低熔点金属材料粘接在一个通孔周围，该通孔形成在第一面板P1的非有效区域NE1(即除了可以作为显示部分工作的有效区域EF1之外的区域)内和/或形成在第二面板P2的非有效区域NF2(即除了可以作为显示部分工作的有效区域EF2之外的区域)内。在该空间到达预定的真空度以后，就可以通过诸如热处理之类的方式将气体捕获层或称气体捕获材料激活，并可以通过热融方式对微型管实施密封。
下面参考图3A、图3B、图3C和图3D，对本发明的平板式显示器的第一种结构形式进行说明。为简便起见，在这些附图中仅示出了冷阴极场致发射装置(下面称为“场致发射装置”)以及形成在第一面板P1的有效区域EF1内的消气部件。这种场致发射装置包括：形成在支撑基底10上的阴极11；形成在阴极11和支撑基底10上的绝缘层12；形成在绝缘层12上的门电极13；贯通门电极13并形成在绝缘层12上的开口部分14；以及在位于开口部分14的底部的阴极11上设置的电子发射部分15、15A、153或15C。第一面板P1具有配置在门电极13处的消气部件。虽然在这些附图中示出的是属于第二种类型的消气部件43B，但也可以使用第一种类型的消气部件43A或第三种类型的消气部件43C。图3A所示的场致发射装置是所谓的Spindt型场致发射装置，并具有锥状电子发射部分15。图3B所示的场致发射装置是王冠型场致发射装置，它具有一个王冠形电子发射部分15A。图3C所示的场致发射装置是扁平型场致发射装置，它具有一个扁平的电子发射部分15B。这种电子发射部分15B由具有比常规的耐熔金属更高的电子发射效率的材料构成，以便能够在采用扁平型结构时也能够获得足够的激发电子流。此外，图3D所示的场致发射装置是平面型场致发射装置，而且，位于开口部分14的底部的阴极11的露出部分相当于电子发射部分15C。
下面参考图4A、图4B、图4C，对根据本发明第一结构形式构造的另一种平板式显示器进行说明。为简便起见，图4A至图4C仅示出了场致发射装置(边缘型场致发射装置)和形成在第一面板P1的有效区域EF1内的消气部件。正如这些附图所示，这种场致发射装置包括形成在支撑基底10上并覆盖住电子发射层111的绝缘层12；形成在绝缘层上的门电极13；贯通门电极13和电子发射层111并形成在绝缘层上的开口部分14；以及由曝露在开口部分14的侧壁表面处的电子发射层111的边缘部分111A构成的电子发射部分。第一面板P1还进一步包括配置在门电极13上的消气部件。虽然图4A至图4C所示的消气部件是属于第二种类型的消气部件43B，然而，也可以使用第一种类型的消气部件43A或第三种类型的消气部件43C。在图4A所示的场致发射装置中，绝缘层是单层结构形式的绝缘层12，而电子发射层111是按照与支撑基底10相接触的方式形成的。在图4B所示的场致发射装置中，绝缘层包括一个形成在电子发射层111之下的下绝缘层12A和一个形成在电子发射层111上的上绝缘层12B，而所形成的开口部分14不仅贯通上绝缘层12B，而且还去掉了下绝缘层12A上的一部分。在图4C所示的场致发射装置中，绝缘层包括一个形成在电子发射层111之下的下绝缘层12A和一个形成在电子发射层111上的上绝缘层12B，而且，在下绝缘层12A的下方还形成有第一门电极13A，该第一门电极13A曝露在开口部分14的底部。此外，在上绝缘层12B上还形成有第二门电极13B。第一门电极13A用于在电子发射层111的边缘部分111A附近形成高强度的电子场。边缘部分111A相当于电子发射部分，并且突进开口部分14的侧壁表面。其它类型的场致发射装置将在下面依次说明。
实施例2
实施例2涉及到根据本发明第一方案的制造方法，以及通过该制造方法制造出的、作为本发明第一结构形式的平板式显示器。图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、图7B、和图8A至图8D示出了用以制造具有图3A所示的Spindt型场致发射装置的平板式显示器(冷阴极场致发射显示器)的方法的步骤，而这种平板式显示器是本发明第一结构形式的一个典型实例。图9示出了这种平板式显示器的总体图。图10是平板式显示器的示意性分解概念性透视图。图11是平板式显示器的示意性分解透视图。
在实施例2的制造方法中，作为一个特例，采用的是图1B所示的第二种类型的消气部件43B。显然，也可以用第一种类型的消气部件43A或第三种类型的消气部件43C替代第二种类型的消气部件43B。为简单起见，图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、图7B仅示出了场致发射装置和形成在第一面板P1的有效区域内的消气部件。在图6A、图6B、图7A和图7B中还示出了位于每个门电极上的一个开口部分和一个电子发射部分。
实质上，制造Spindt型场致发射装置的方法是一种通过金属材料的垂直淀积来形成锥状电子发射部分15的方法。换句话说，就是使汽化了的粒子垂直地进入开口部分14。利用形成在开口部分14的边缘部分附近的悬浮沉积物的屏蔽效应，使到达开口部分14的底部的汽化了的粒子的量逐步减少，从而通过自准直方式，形成锥状沉积物的电子发射部分15。下面参照图5A、5B、6A、6B、7A和7B以及图8A至8D，以预先在门电极13上形成一剥离层18，以便容易除去不需要的悬浮沉积物的方法为基础，对制造具有Spindt型场致发射装置的平板式显示器的方法进行说明，其中，图5A、图5B、图6A、图6B、图7A、图7B是支撑基底等的示意性局部端视图，而图8A至图8D为第二面板P2上的基底等的示意性局部横剖面图。
[步骤200]
首先，在由玻璃之类的材料制成的支撑基底10上形成包含有铬的、厚度约为0.2微米(μm)的、作为阴极用的导电材料层。利用平版印刷法和蚀刻法等等方法，将导电材料层成型为呈条带形状的图案，以形成阴极11。然后，在阴极11和支撑基底10上形成绝缘层12。例如，在本实施例中，可以利用四乙氧基硅(TEOS)作为源气体，通过化学气相沉积(CVD)法形成厚度大约为1微米(μm)的二氧化硅(SiO2)层。然后，将用以形成门电极的导电材料层(构成门电极用的导电材料层13′)形成在绝缘层12上。在本实施例中，例如，可通过溅射法形成作为导电材料层13′的、厚度大约为0.2微米(μm)的铬层。
随后，在作为门电极的导电材料层13′上形成消气部件形成层43。从底侧数起，该消气部件形成层43依次包括非晶硅层44，呈半球状的硅粒41和包含有铝-锆合金之类材料的气体捕获层42(参见图1B)。非晶硅层44和呈半球状的硅粒41构成支撑元件。表1示出了通过减压的CVD法形成非晶硅层44的条件的一个例子。其中的PH3也可以不添加。表2以举例形式示出了在形成呈半球状的硅粒41的步骤中，通过减压的CVD法形成晶种的条件。此外，包含有例如铝-锆合金的气体捕获层42可通过溅射法形成在支撑元件上(参见图5A)。
表1形成非晶硅层的条件
SiH4流率 15 SCCM
PH3流率 2 SCCM
压力 1×10-3Pa
形成温度 540℃
表2形成晶种的条件
SiH4流率 20 SCCM
He流率 30 SCCM
压力 1.33×10-3Pa
晶种形成温度 560℃
[步骤210]
随后，利用平版照相方法，在消气部件形成层43上形成一蚀刻掩模EM，利用这一蚀刻掩模EM，通过活性离子蚀刻而使消气部件形成层43和作为门电极的导电材料层13′形成图案，从而在其表面上形成具有第二种类型的消气部件43B的门电极13(参见图5B)。
[步骤220]
然后，除去蚀刻掩模EM，并在第二种类型的消气部件43B和绝缘层12上形成一个新的蚀刻掩模EM。利用该蚀刻掩模EM，依次蚀刻第二种类型的消气部件43B、门电极13和绝缘层12，以便形成可使阴极11曝露在其底部的开口部分14。通过活性离子蚀刻法，可在第二种类型的消气部件43B和门电极13上形成开口部分，当然，也可以通过湿式蚀刻去，利用缓冲型氢氟酸水溶液在绝缘层12上形成开口部分。对绝缘层12的蚀刻可以各向同性地进行，以便使开口部分14的侧壁表面如图6A所示那样，缩进门电极13的端部之后。在这种情况下，缩进的量可以依据蚀刻时间的长度来控制。开口部分14的这种构成形式对于提高开口部分14的电场强度是有益的。
[步骤230]
然后，除去蚀刻掩模EM，并在整个表面上倾斜地沉积上铝，以形成如图6B所示的剥离层18。在这种情况下，和常规的支撑基底10相比，可设定一个足够大的汽化粒子的倾斜角，从而可以在第二种类型的消气部件43B和绝缘层12上形成剥离层18，而在开口部分14的底部几乎没有沉积铝。这种剥离层18可以象房檐一样，从开口部分14上的开口边缘部分处延伸出来，从而可以大幅度地减小开口部分14的直径。
[步骤240]
此后，例如，将钼(Mo)垂直地沉积在整个表面上。在这种情况下，随着呈悬浮形式的电子发射部分形成层19在剥离层18上的生长，开口部分14的实际直径逐步减小，从而使得要沉积到开口部分14的底部的汽化的粒子逐渐被限制为经过开口部分14的中心的粒子。因此，如图7A所示，在位于开口部分14的底部的阴极11上形成锥状沉积物，并且，该锥状沉积物构成了电子发射部分15。
[步骤250]
此后，利用磷酸水溶液，将剥离层18连同电子发射部分形成层19一起除去，从而制造出如图7B所示的Spindt型场致发射装置。
[步骤260]
使形成有大量的这种场致发射装置的第一面板(阴极面板)P1与第二面板(阳极面板)P2相组合，从而可以获得平板式显示器。特别需要指出的是，可以采用一个用陶瓷或玻璃之类的材料制造的、高度约为1mm的框架24，用熔融玻璃之类的材料将框架24、第一面板P1和第二面板P2粘接在一起，使熔融玻璃干燥，然后，在大约450℃的温度条件下将熔融玻璃煅烧或烧结10至30分钟。此后，对平板式显示器的内部空间抽真空，使其真空度达到大约10-4帕(Pa)，并且，通过诸如热处理的方式将气体捕获层(气体捕获材料)激活。此后，采用适当的方式将微型管17密封。此外，也可以在高真空氛围下对框架24、第一面板P1和第二面板P2实施粘接。对于平板式显示器的某些结构来说，还可以将第一面板P1和第二面板P2彼此粘接在一起，而不使用框架。
下面参考图8A至图8D，对制造第二面板P2的方法的一个例子进行说明。首先，制备出发光的结晶颗粒组合物。例如，将分散剂分散在纯净水中，利用同质混合器，在3000转/分钟(rpm)的条件下将分散液搅拌1分钟。随后，将发光结晶颗粒注入混合有分散剂的纯水中，利用同质混合器，在5000转/分钟(rpm)的条件下对该混合物实施5分钟的搅拌。此后，例如，加入聚乙烯醇和重铬酸铵，并将混合物充分搅拌和过滤。
在第二面板P2的制造过程中，还可以在由玻璃等等构成的基底20的整个表面上形成(施加上)光敏薄膜25。将光敏薄膜25曝露在来自光源(未示出)的、穿过了形成在掩模28上的开口29的光下，以形成曝光区域26(参见图SA)。随后，通过显影方式有选择地除去光敏薄膜25，仅在基底20上留下光敏薄膜的遗留部分27(曝过光和显过影的光敏薄膜)(参见图8B)。此后，将碳剂(碳浆)施加在整个表面上，并且对所施加的碳剂实施干燥、煅烧或烧结。随后，通过脱下的方式除去光敏薄膜的遗留部分27和其上的碳剂，形成由位于裸露的基底20上的碳剂构成的黑色背景矩阵22(参见图8C)。此后，在裸露的基底20上形成红色、绿色和蓝色荧光剂层21(参见图8D)。特别是，利用发光结晶颗粒(荧光剂颗粒)制备出发光结晶颗粒组合物。例如，可以将红色发光结晶颗粒的光敏组合物(荧光材料糊)施加在整个表面上，并随后实施曝光和显影。将绿色发光结晶颗粒构成的光敏材料组合物(荧光材料糊)施加在整个表面上，并随后实施曝光和显影。将蓝色发光结晶颗粒构成的光敏材料组合物(荧光材料糊)施加在整个表面上，并随后实施曝光和显影。然后，通过溅射法在荧光剂层21和黑色背景矩阵22上形成阳极23。这种阳极23是由铝制薄膜构成的，其厚度大约为0.07微米(μm)。还可以利用诸如网板印刷方式或其它方式形成各个荧光剂层21。
图9示出了实施例2的平板式显示器的一个结构例。虽然在图9中每一行门电极13只示出了一个开口部分14和两个电子发射部15，但其Spindt型场致发射装置的基本结构与图7B所示的相同。第一面板P1(也称阴极面板)的有效区域EF1中形成有上述的Spindt型场致发射装置。第二面板P2(也称阳极面板)包括基底20，按照预定的图案形成在基底20上的荧光剂层21(荧光剂层21R、21G、21B)，以及形成在荧光剂层21的整个表面上的阳极23。黑色背景矩阵22填充在一个荧光剂层21和另一个与之相邻的荧光剂层21之间的空间，用以改善对比度。
图10为这种平板式显示器的示意性分解透视图，在实施例2的平板式显示器中，第一面板P1(显示用面板)和第二面板P2隔着真空层VAC彼此相对设置，并在它们的周围部分通过框架24而彼此粘接在一起。图10中用剖面线示出了该粘接部分。第一面板P1和第二面板P2中的每一个从大的功能上划分，可以划分为具有象素分布并可以作为实际显示部分使用的有效区域EF1或EF2(由斜线表示)，以及包围着有效区域EF1或EF2的、具有选择象素用的外侧电路等等部件的非有效区域NE1或NE2。在非有效区域NE1形成有抽真空用的另一个通孔16，一个在抽真空之后可以被密封住的微型管17与该通孔16相连接。真空层VAC的真空度为10-4至10-6帕(Pa)。
正如图11所示，构成阴极用的、呈条带形状的导电材料层(构成阴极的导电材料层)和构成门电极用的、呈条带形状的导电材料层，沿着使这些层的投影图以直角互相交叉的方向形成。在实施例2中，在这些呈条带形状的导电材料层的投影图重叠的区域里配置有许多个场致发射装置。这样的一个区域与一个象素相对应，并且为一个电子发射区。而且，这种电子发射区通常配置在第一面板P1的有效区域EF1内，以构成一个二维矩阵。每一个象素均包含有电子发射区(具有许多个场致发射装置的区)，形成阴极用的导电材料层和形成门电极用的导电材料层在这些区域中是彼此重叠的，每一个象素还包含有面对着这些电子发射区的荧光剂层21。例如，在这种有效区域EF1和EF2中，可以以二维矩阵形式配置数十万个至数百万个这种象素。
由扫描电路30向阴极11施加相对负电压，由控制电路31向门电极13施加相对正电压，并且由加速电源32向阳极23施加比施加在门电极13上的电压更高的正电压。当利用这种平板式显示器显示图象时，可以由扫描电路30向阴极11输入扫描信号，由控制电路31向门电极13输入视频信号。当门电极13和阴极11间的电位差ΔV等于或大于某一阈值电压Vth时，该电位差ΔV将产生一个电场，而且在该电场的作用下，依据量子隧道效应，从电子发射部分15的顶端发射出电子。
特别是，在实施例2的平板式显示器中，布置在横向(X-方向)的电子发射部分，可以沿着纵向(Y-方向)依次动作。换句话说，由扫描电路31给出的恒定电压VG可以依次施加在构成门电极用的、呈条带状的、形成有门电极13的导电材料层上。另一方面，把由控制电路30给出的、为0≤[Vc-MAX至VC-MIN](＜VG)的电压施加给形成有阴极11的、呈条带形状的各个导电材料层。在施加有电压VG的、构成呈条带形状的门电极用的导电材料层与施加有VC-MAX至VC-MIN的电压的、构成呈条带形状的阴极用的导电材料层彼此相重叠的区域中，电位差ΔV将达到最大值(VG-VC-MIN)，从电子发射区发射出的电子数量也将达到最大值，这些电子将被阳极23吸引，并撞击到荧光剂层21上。由加速电源32把一比施加给门电极13的正电压高的正电压施加给阳极23。结果，与该电子发射区相对应的荧光剂层就表现出最高的亮度。另一方面，在区域(VG-VC-MAX)里，电位差ΔV呈最小值，将没有电子从电子发射区发射出来，从而使得与该电子发射区相对应的荧光剂层不发光。通过向构成阴极用的各个导电材料层施加VC-MAX至VC-MIN的电压，便可以对荧光剂层的亮度实施控制。
在具有上述结构的平板式显示器中，在第一面板P1的有效区域EF1内，特别是在门电极13上，配置有第二种类型的消气部件43B，因此，对于在有效区域里到处布置的Spindt型场致发射装置来说，均可以确保均匀的气体捕获效果。在上述的平板式显示器中，可以防止电子发射部分的局部放电和局部损坏，从而可以延长使用寿命，并可以获得高质量的图象。
实施例3
实施例3是实施例2的一个变形。实施例3与实施例2之间的主要不同之处在于，形成的是各自具有一个由多孔材料元件45构成的支撑元件的第三种类型的消气部件43C。
按照与实施例2中的[步骤200]相同的方式，形成构成门电极用的导电材料层13′，不同的是，这儿是用铟锡氧化物(ITO)作为制造阴极11用的材料。然后，在构成门电极用的导电材料层13′上形成消气部件形成层43。由下侧数起，该消气部件形成层43包括由多孔材料元件45构成的支撑元件和形成在多孔材料元件45上的气体捕获层42(参见图1C)。例如，在实施例3中，可以通过旋转涂敷方式，在3000转/分钟(rpm)的条件下将甲基硅氧烷溶液涂敷到整个表面上，并且在大约500℃的温度下对所制得的支撑元件形成膜实施煅烧或烧结，以形成由包含有干凝胶的氧化硅构成的多孔材料元件45。此后，例如，通过溅射法或化学气相沉积(CVD)法，在多孔材料元件45上形成包含有钛(Ti)的气体捕获层42。表3以举例形式示出了通过化学气相沉积(CVD)法制造含钛(Ti)的气体捕获层42用的制造条件。此后的步骤可按照与实施例2相同的方式进行，所不同的只是用钨来形成电子发射部分15。在实施例3中，也可以构成图9至图11所示的平板式显示器。
表3制造包含有钛(Ti)的气体捕获层的条件
CVD设备 磁场处理用微波等离子体CVD设备
TiCl4 15 SCCM
H2流率 50 SCCM
Ar流率 43 SCCM
压力 0.3Pa
微波功率 2.0kW(2.45GHz)
形成温度 420℃
实施例4
实施例4是实施例3的一个变形。实施例4与实施例3之间的主要不同之处在于，多孔材料元件45是利用相分离方式形成的。在形成这种多孔材料元件45的步骤中，首先把四乙氧基硅烷(TEOS)和三甲氧基硼酸溶解在乙醇里，四乙氧基硅烷(TEOS)和三甲氧基硼酸的重量比为10/3，用旋转涂覆法以3000转/分钟(rpm)的转速将乙醇溶液覆在整个表面上。此后，在大约200℃的温度下对所制得的支撑元件形成薄膜实施瞬时煅烧或烧结，以除去溶液中所包含的有机物质。随后，在大约500℃的温度下对薄膜进一步实施主煅烧或烧结，以便通过相分离方式，使其达到氧化硼微粒沉积在硼硅酸盐玻璃上的状态。然后，用热水进行蚀刻，以便仅仅使氧化硼微粒溶解和除去，从而获得由硼硅酸盐玻璃构成的多孔材料元件45。此后的步骤可按照与实施例3相同的方式进行。在实施例4中，也可以构成图9至图11所示的平板式显示器。
实施例5
实施例5是实施例3的另一个变形。实施例5与实施例3之间的主要不同之处在于，多孔材料元件45是利用蚀刻法，通过除去具有比较高的蚀刻速率的成分而形成的。在形成这种多孔材料元件45的步骤中，首先把四乙氧基硅烷(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷溶解在乙醇中，四乙氧基硅烷(TEOS)和甲基三甲氧基硅烷的重量比为10/4，通过旋转涂覆法，在3000转/分钟(rpm)的条件下将乙醇溶液涂覆在整个表面上。然后，在大约200C的温度下对所得的支撑元件形成薄膜实施煅烧或烧结，以除去溶液中所含的有机物质。在该实例所获得的支撑元件形成薄膜中，同时存在有由TEOS衍生出的氧化硅和由甲基三甲氧基硅烷衍生出的氧化硅。此后，由于由甲基三甲氧基硅烷衍生出的氧化硅具有比较高的蚀刻速率，所以可以用1％的氢氟酸水溶液实施蚀刻，以将其除去，进而获得由四乙氧基硅烷(TEOS)衍生出的氧化硅构成的多孔材料元件45。此后的步骤可按照与实施例3相同的方式进行。在实施例5中，也可以构造出如图9至图11所示的平板式显示器。
实施例6
实施例6涉及到基于本发明第二方案的制造方法，以及用该方法制造出的、根据本发明第二结构形式的平板式显示器。下面参考图12A、图12B、图13A和图13B对实施例6进行说明。
[步骤600]
按照与实施例2中的[步骤200]相同方式执行加工步骤，直至绝缘层12形成。此后，在绝缘层12上形成门电极13。可以象实施例2中所述的那样，可通过形成构成门电极用的导电材料层13′并利用蚀刻等方法使导电材料层13′成型出图案而获得门电极13，并且，也可以通过网板印刷方式直接形成呈条带形状的门电极13。随后，可以通过比如化学气相沉积(CVD)法，在门电极13和绝缘层12上形成厚度大约为1微米(μm)的、包含有二氧化硅(SiO2)的第二绝缘层46。此外，通过溅射法在第二绝缘层46的整个表面上形成厚度大约为0.07微米(μm)的氮化钛(TiN)层，以形成构成聚焦电极用的导电材料层(构成聚焦电极用的导电材料层47′)。此后，按照与实施例2中的[步骤200]相同的方式，在构成聚焦电极用的导电材料层47′上形成消气部件形成层43(参见图12A)。
[步骤610]
然后，如图123所示，使消气部件形成层43和构成聚焦电极用的导电材料层47’成型出图案，从而获得在其上表面形成有第二种类型的消气部件43B的聚焦电极47。可通过利用蚀刻掩模(图中未示出)对消气部件形成层43和构造聚焦电极用的导电材料层47′实施蚀刻的方式来进行图案化作业。
[步骤620]
随后，如图13A所示，使第二绝缘层46、门电极13和绝缘层12成型出图案，以形成在其底部露出有阴极11的开口部分14。例如，可以利用蚀刻掩模(图中未示出)，通过对第二绝缘层46、门电极13和绝缘层12实施蚀刻来形成该开口部分14。在本实施例中，还可以在位于聚焦电极47上的开口部分的内侧进行上述的图案形成操作，以便使聚焦电极47的端部能够缩进门电极13的端部。聚焦电极47的设置仅仅是为了修正电子通路，以便能够对与阴极11垂直的方向产生比较大偏离的电子通路实施修正，而且当聚焦电极47上的开口直径过小时，场致发射装置的电子发射效率也将降低。由于仅仅在不对电子发射产生妨碍的条件下，才能够产生所需要的聚焦效应，因此，使聚焦电极47的端部缩到门电极13的端部之后，是一种特别好的实施形式。
[步骤630]
然后，进行与实施例2中的[步骤230]至[步骤250]相类似的步骤，以便在阴极11的、位于开口部分14的底部的那个部分上形成锥状电子发射部分15，而且，在各向同性蚀刻条件下，使得形成在绝缘层12和第二绝缘层46上的开口部分14的侧壁表面后退，从而制造出如图13B所示的场致发射装置。此外，执行与实施例2中的[步骤260]相类似的步骤，从而能够在实施例6中获得与实施例2中所说明过的平板式显示器相类似的平板式显示器。在这种平板式显示器中，可以改善发射的电子通路的汇聚，从而可以降低各象素之间的光学干扰，因此可以通过使每个象素具有更为微小的分辨率的方式，而获得具有更高清晰度的显示器屏幕。当然，这儿的第二种类型的消气部件43B也可以用第一种类型的消气部件43A或第三种类型的消气部件43C替换。
实施例7
实施例7涉及到根据本发明第三方案的制造方法，以及通过该制造方法制造出的、根据本发明第三结构形式的平板式显示器。下面参考图14A、图14B对实施例7进行说明。
[步骤700]
按照与实施例2中的[步骤200]相类似的方式进行加工程序，直至绝缘层12形成。然后，如图14A所示，在绝缘层12上形成门电极13。可以象实施例2所描述的那样，通过形成构成门电极用的导电材料层13′，并利用诸如蚀刻等方法使导电材料层13′成型出图案来获得门电极，也可以通过网板印刷方式直接形成呈条带形状的门电极13。
[步骤710]
随后，如图14B所示，在门电极13上形成第二种类型的消气部件433。可以通过仅仅在门电极13上形成消气部件43B，或者，通过在整个表面上形成消气部件形成层43并使消气部件形成层43图案化的方法，来形成第二种类型的消气部件43B。由于此后的步骤可以按照与实施例2中的[步骤220]至[步骤260]相类似的方式进行，所以，在这儿省略了对它们的详细说明。在实施例7中，也可以构造出如图9至图11所示的平板式显示器。
图15A至图15C示出了呈三种图案的消气部件。图15A示出了位于门电极13上且延伸至绝缘层12上的、第二种类型的消气部件43B。图15B示出了位于在一个门电极13与另一个相邻门电极之间的绝缘层12上的、第二种类型的消气部件43B。图15C示出了形成在门电极13和绝缘层12的整个表面上的、第二种类型的消气部件43B。当然，作为消气部件，这儿的第二种类型的消气部件43B也可以由第一种类型的消气部件43A或第三种类型的消气部件43C替换。虽然图15C所示的消气部件所具有的图案，是一种可以使消气部件的有效区域最大化的图案，但要求其支撑元件具有电绝缘性能，以便防止相邻的门电极13间产生短路。这种具有电绝缘性能的支撑元件包括一个由电绝缘材料层构成的结构；一个多晶硅层和近乎半球状的硅粒；由电绝缘层构成的多孔材料元件45；以及一个形成在电绝缘材料层上的、具有导电性的多孔材料元件45。在根据本发明第三方案的制造方法中，门电极是在一个步骤中形成的，而消气部件是在另一个步骤中形成的，所以可以说，门电极13的图案和消气部件的图案互不相同的一个实施例可以更有效地利用根据本发明第三方案的制造方法所具有的特性。
实施例8
实施例8涉及到根据本发明第四方案的制造方法，以及通过该制造方法获得的、根据本发明第二结构形式的平板式显示器。下面参考图16A、图163，仅对实施例8与实施例6间的不同之处进行说明。
[步骤800]
可以按照与实施例6中的[步骤600]相类似的方式，制造出第二绝缘层46。随后，在第二绝缘层46上形成聚焦电极47(参见图16A)。可以象实施例6所描述的那样，通过形成构成聚焦电极用的导电材料层47′，并利用诸如蚀刻等方法使导电材料层47′成型出图案来获得聚焦电极47，也可以通过网板印刷方式直接形成呈条带形状的聚焦电极47。
[步骤810]
此后，如图16B所示，在聚焦电极47上形成第二种类型的消气部件43B。可以通过单独在聚焦电极47上有选择地形成第二种类型的消气部件43B的方法来形成第二种类型的消气部件43B，也可以通过在整个表面上形成消气部件形成层43并使消气部件形成层43图案化的方法来形成第二种类型的消气部件43B。由于此后的步骤可以按照与实施例6中的[步骤620]至[步骤630]相类似的方式进行，所以在这儿省略了对它们的详细说明。在实施例8中，也可以构成与实施例6所描述的类似的平板式显示器。
图17A至图17C示出了形成的消气部件的三种图案。图17A示出了位于聚焦电极47上且延伸至第二绝缘层46处的第二种类型的消气部件43B。图17B示出了位于在一个聚焦电极47与另一个与其相邻的聚焦电极之间的第二绝缘层46上的第二种类型的消气部件43B。图17C示出了形成在聚焦电极47和第二绝缘层46的整个表面上的第二种类型的消气部件43B。当然，作为消气部件，这儿的第二种类型的消气部件43B也可以用第一种类型的消气部件43A或第三种类型的消气部件43C替换。虽然图17C所示的消气部件所具有的图案，是一种可以使消气部件的有效区域最大化的图案，但要求支撑元件具有电绝缘性能，以便防止在相邻的聚焦电极47间产生短路。这种具有电绝缘性能的支撑元件包括：一个由电绝缘材料层构成的结构件；一个多晶硅层和近乎半球状的硅粒；一个由电绝缘层构成的多孔材料元件45；以及一个形成在电绝缘材料层上的、具有导电性的多孔材料元件45。在根据本发明第四方案的制造方法中，聚焦电极47是在一个步骤中形成的，而消气部件是在另一个步骤中形成的，因此可以说，在该实例中，聚焦电极47所具有的图案和消气部件所具有的图案是不相同的，从而可以更有效地利用根据本发明第四方案的制造方法所具有的特性。
实施例9
实施例9涉及到根据本发明第五方案的制造方法，以及通过该制造方法制造出的、作为本发明第三结构形式的平板式显示器。在实施例9中，门电极的至少一部分是由气体捕获材料构成的。特别是，实施例9使用锆-铝合金(Zr-Al合金)作为构成门电极113用的气体捕获材料，而且该门电极113呈单层结构形式。下面参考图18A、图18B对实施例9进行说明。
[步骤900]
首先，在支撑基底10上形成由含铌(Nb)的导电材料层组成的、呈条带形状的阴极11，支撑基底10由诸如玻璃之类的材料构成，而且，在整个表面上形成由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层12。此外，在绝缘层12上形成由包含有作为气体捕获材料的锆-铝合金(Zr-Al合金)的导电材料层构成的、呈条带形状的门电极113。例如，可以通过溅射法、平版印刷法和干式蚀刻法等，制造出这种门电极113。随后，可以通过活性离子蚀刻(RIE)法在门电极113和绝缘层12上形成开口部分14，以便能够露出在开口部分14的底部的阴极11(参见图18A)。阴极11可以是单层的材料层，也可以是由许多材料层构成的叠层材料层。为了能够抑制在如后所述的一个步骤中将要制造的电子发射部分的电子发射特性的起伏，还可以采用比形成遗留部分用的材料具有更高电阻抗率的材料来构成阴极11的表层部分。这种阴极的结构形式也可以使用于其它实施例的场致发射装置中。
[步骤910]
此后，进行实施例2中的[步骤230]至[步骤250]所述的操作，制造出具有图18B所示结构形式的Spindt型场致发射装置。
图19A、图193、图20A、图20B和图20C示出了门电极的许多变形例。
图19A所示的门电极采用的不是单层结构形式，而是采用叠层结构形式，这种门电极的叠层结构包括：由诸如镍(Ni)之类的导电材料构成的第一层113A和由气体捕获材料构成的第二层113B。第一层113A也可以由玻璃之类的电绝缘材料构成。然而，在这种情况下，第二层113B需要具有导电性。
图19B所示的门电极也呈叠层结构形式，其叠层包括：由导电材料或气体捕获材料构成的第一层113A，由电绝缘材料构成的第二层113B，以及由气体捕获材料构成的第三层(气体捕获层)113C。
图20A所示的门电极所具有的叠层结构包括：由导电材料构成的第一层113A，以及由气体捕获材料构成的第二层113B。这种门电极与图19A所示的门电极的不同之处在于，这种门电极是使形成在第一层113A上的开口部分14的上端开口部分尺寸小于下端开口尺寸。当由电子发射部分15发射的电子进入位于第一层113A附近的绝缘层12时，可能会有气体从绝缘层12的这一部分处释放出来。然而，在上述的这种结构中，即使电子运行路径向第一层113A的内侧壁处弯曲，也可以降低电子与绝缘层12间产生碰撞的几率，从而可以防止气体由绝缘层12中释放出来。
图20B所示的门电极采用的也是叠层结构形式，这种门电极包括：由导电材料构成的第一层113A和由气体捕获材料构成的第二层113B。这种门电极与图19A所示的门电极的不同点在于，这种门电极是使形成在第一层113A上的开口部分14的上端部的开口尺寸大于其下端部的开口尺寸大。
图20C所示的门电极也具有叠层结构，该叠层结构包括：由导电材料构成的第一层113A以及由气体捕获材料构成的第二层113B。这种门电极与图19A所示的门电极的不同点在于，这种门电极是使形成在第一层113A上的开口部分14的上端部的开口尺寸比其下端部的大，并且，第一层113A的开口端侧壁是被第二层113B覆盖着的。在这种结构中，在门电极中起着通路作用的开口部分14的开口端侧壁处于完全被由气体捕获材料构成的第二层113B覆盖着的状态，所以，即使有电子与开口端侧壁产生碰撞，由于电子与之碰撞的部分必须是由气体捕获材料构成的，因此也不会有气体由门电极释放出来。
在图20A至图20C所示的门电极中，可以通过对第一层113A的蚀刻条件进行优化的办法，制造出位于第一层113A上的倾斜的开口端侧壁。
下面参考图21A、图21B、图21C，对于由气体捕获材料构成的门电极113的功能进行详细说明。
图21A示出了当因电子与荧光剂层21产生碰撞而释放出气体分子等，致使荧光剂层21附近的压力增大至1帕(Pa)左右时的压力分布的一个实例。即便当气体分子等由荧光剂层21附近被释放出来而导致压力升高时，所释放出的气体分子等分子将被门电极113的气体捕获材料所捕获。因此，真空层内的压力呈朝向电子发射部分15减少的分布状态，从而可以防止由于气体分子等的释放所产生的局部放电现象的出现，并且可以防止在电子发射部分15处出现有害效应。
图21B示出了当因电子与荧光剂层21产生碰撞而释放出的气体分子等到达电子发射部分15处、导致气体分子等从电子发射部分15处释放出来时，位于电子发射部分15附近的压力分布的一个实例。即便当气体分子等从位于电子发射部分15附近的位置H1释放出来时，所释放出的气体分子等也将被门电极113的气体捕获材料所捕获。因此，在位于电子发射部分15附近的位置H1处的压力，将会增加2×10-4帕(Pa)左右，而且，该压力不会增大至对电子发射部分15造成影响的程度。
图21C示出了压力分布的另一个实例，它所表示的是当电子与荧光剂层21产生碰撞而释放出气体分子等，以及，当由于从电子发射部分发射出的电子的撞击而使气体分子等从荧光剂层21释放出来，进而向具有壁表面H2的绝缘层12分散时的状态。即便当气体分子等由绝缘层12的侧壁表面H2处释放出来时，所释放出的气体分子等也将被门电极113处的气体捕获材料所捕获，因此压力将增加2×10-3帕(Pa)左右。压力将向电子发射部分15递减，从而可以防止在电子发射部分15出现有害效应。
实施例10
实施例10涉及到根据本发明第六方案的制造方法，以及通过该制造方法获得的、根据本发明第四结构形式的平板式显示器。在实施例10中，聚焦电极中的至少一部分是由气体捕获材料构成的。特别是，构成聚焦电极147用的气体捕获材料是锆-铝合金(Zr-Al合金)，而且，该聚焦电极147呈单层结构形式。下面参考图22A、图22B对实施例10进行说明。
[步骤1000]
按照与实施例2中的[步骤200]相类似的方式执行加工步骤，直至制造出绝缘层12。之后，在绝缘层12上形成门电极13。可以象实施例2所述的那样，通过先形成构成门电极用的导电材料层13′，然后用蚀刻法使导电材料层13′成型出图案，而制造出门电极13，也可以通过网板印刷方式直接形成呈条带形状的门电极13。之后，用例如化学气相沉积(CVD)法，在门电极13和绝缘层12上形成厚度大约为1微米(μm)的、由二氧化硅(SiO2)构成的第二绝缘层46。此外，把由作为气体捕获材料的锆-铝合金(Zr-Al合金)构成的聚焦电极147，以条带形状形成在第二绝缘层46上。例如，可以通过溅射法、平版印刷法和干式蚀刻法等等，制造出这种聚焦电极147(参见图22A)。
[步骤1010]
此后，进行与实施例6中的[步骤620]至[步骤630]类似的步骤，以制造出具有图22B所示结构的Spindt型场致发射装置。
聚焦电极147可以呈如图19A、图19B、图20A、图20B、图20C所示的任何一种结构形式。
实施例11
实施例11涉及到根据本发明第七方案的制造方法，以及通过该制造方法制造出的、根据本发明第五结构形式的平板式显示器。实施例11的平板式显示器的场致发射装置包括：
(A)配置在支撑基底10上的一个间隔部件12，该间隔部件12由电绝缘材料构成，
(B)由气体捕获材料层213A构成的门电极213，该气体捕获材料层213A上形成有许多个开口部分214A，而且它的至少一部分是由气体捕获材料构成的，
(C)形成在支撑基底10上一个电子发射部分15C，
其特征在于，气体捕获材料层213A按照与间隔部件12的上表面相接触的方式实施固定，而且开口部分214A位于电子发射部分15C上方。
可以利用热固型粘接剂(比如说，包含有环氧树脂的粘接剂)将气体捕获材料层213A固定在间隔部件的上表面。另一方面，如表示支撑基底10的端部用的部分横剖面示意性说明图的图23所表示的那样，可以采用使呈条带形状的气体捕获材料层213A中的每一个端部，均固定在支撑基底10的周围部分处这样的结构。更具体的说，可以预先在支撑基底10的周围部分处形成突起部分216，在突起部分216的上表面，还预先形成一由与构成气体捕获材料层213A用的材料相同的材料构成的薄膜217，以及，将呈条带形状的气体捕获材料层213A在伸展状态下，利用激光熔接在薄膜217上。突起部分216可以与间隔部件一体形成。
作为实施例11的气体捕获材料层213A，采用叠层结构形式，其包括由作为导电材料的、由镍(Ni)构成的第一层，以及由气体捕获材料构成的第二层。然而，气体捕获材料层213A并不局限于这种叠层结构形式，它还可以呈单层结构形式。在这种情况下，可以用来构成气体捕获材料层213A的材料包括钛(Ti)，钛-锆-钒-铁(Ti-Zr-V-Fe)合金之类的钛合金，碳(C)和钯(Ba)。当把叠层结构用做该气体捕获材料层213A时，最好是在阴极侧形成一个由气体捕获材料构成的第二层，因为这样可以把阴极211附近的真空状态保持良好。换句话说，最好是把图19A、图20A、图20B、图20C中的第一层113A和第二层113B的叠层顺序颠倒过来。
在实施例11中，是用平面型场致发射装置作为场致发射装置的。这种平面型场致发射装置包括一个形成在由诸如玻璃等等材料构成的支撑基底10上的、呈条带形状的阴极211；形成在支撑基底10和阴极211上的绝缘层12(相当于间隔部件)；形成在绝缘层12上的、呈条带形状的门电极213；以及贯通门电极213和绝缘层12的、使阴极211曝露在其底部的开口部分214。阴极211沿着与图23的纸面垂直的方向延伸，门电极213向着图23的纸面的左侧和右侧延伸。阴极211由铬(Cr)构成，而绝缘层12由二氧化硅(SiO2)构成。在这种情况下，阴极211的曝露在开口部分214的底部的那一部分相当于电子发射部分15C，还相当于电子发射层。
下面对实施例11的场致发射装置的制造方法的一个实例进行说明。
[步骤1100]
首先，在支撑基底10上形成可起电子发射部分15C的作用的阴极211。特别是，构成阴极用的、由铬(Cr)构成的导电材料层通过溅射法形成在支撑基底10上，而且，构成阴极用的导电材料层还可以通过平版印刷方式及干式蚀刻法而成型出图案，从而在支撑基底10上形成呈条带形状的、由导电材料层构成的阴极211。
[步骤1110]
然后，特别是，通过化学气相沉积(CVD)法，在支撑基底10和阴极211的整个表面上形成由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层12(相当于间隔部件)。另一种方式是，也可以通过网板印刷方式，利用玻璃糊形成该绝缘层12。
[步骤1120]
随后，通过平版印刷方式和蚀刻法，在绝缘层12上形成开口部分214。此外，也可以在用网板印刷法形成绝缘层12时，一并形成这种开口部分214。当采用这种方式时，阴极211的相当于电子发射部分的那部分表面将曝露在开口部分214的底部。绝缘层12相当于间隔部件。
[步骤1130]
之后，按照使其支撑在绝缘层12上的方式，对具有许多个开口部分214A的、呈条带形状的气体捕获材料层213A实施布置，以便使开口部分214A位于电子发射部分上方，并且，使呈条带形状的气体捕获材料层213A定位在与阴极211的延伸方向不同的方向上。当采用这种方式时，由气体捕获材料层213A构成的、呈条带形状的且具有许多个开口部分214A的门电极213，将处在电子发射部分之上方。
例如，可以通过下述方法制备出这种构成门电极213用的、呈条带形状的材料层。换句话说，可以首先准备一构成第一层113A用的薄镍板，再将气体捕获材料(比如说钛，或者含钛合金，例如，钛-锆-钒-铁合金)涂敷到或是沉积到镍薄板上，以构成第二层113B。随后，在第一层113A和第二层113B上形成具有预定形状的开口部分214A。可以按照先在第一层113A上、然后再在第二层113B上形成开口部分214A的方式实施制造。而且，最好是在真空氛围或是在诸如氩(Ar)或氦(He)等等的惰性气体的氛围中形成第二层113B，以便防止第二层113B在第一面板P1与第二面板P2粘接之前，就捕获到不需要的物质。
由于锆-铝合金或钛-锆-钒-铁合金之类的合金，其气体捕获性能可随着温度的增高而增大，所以，可以采用这些材料作为构成气体捕获材料层213A用的气体捕获材料。图24示出了在平板式显示器内侧空间中，锆-铝合金(Al-Zr合金)的温度和真空化速率之间的关系。在图24中，横坐标表示的是温度(℃)，纵坐标表示的是真空化速率，即锆-铝合金在内侧空间中捕获气体分子等的速率，其单位为毫升/秒·平方厘米(ml/secend·cm2)。正如图24所示，锆-铝合金(Al-Zr合金)具有随着温度增高而增大其真空化速率的性质(即气体捕获能力增大的性质)。即使从电子发射部分15C发射出的电子向门电极213处弯曲，而且与门电极213产生碰撞，从而使门电极213的温度增高，结合进门电极213中的锆-铝合金(Al-Zr合金)也能够有效地增大门电极213中的真空化速率，从而可以防止由于温度增高而可能使平板式显示器出现的不稳定。当门电极213呈由第一层113A和第二层113B构成的叠层结构时，为了积极地利用上述效应，最好是第二层113B，而不是第一层113A，具有电子容易与之碰撞的形式。当采用如图20C所示的、第一层113A由第二层113B覆盖着的结构形式时，电子将非常容易进入第二层113B，从而可以达到通过温度的上升改善真空化速率的效果。当对锆-铝合金(Al-Zr合金)实施激活而使其具有这种真空化功能时，至少需要将锆-铝合金(Al-Zr合金)加热至300℃或更高的温度。最好是在气体捕获材料层213A形成之后而在[步骤1130]之前，在真空氛围或是在诸如氩或氦等等惰性气体构成的氛围中，通过热处理方式来实施这种激活。可以通过利用电子束对第二层113B照射的方式进行上述的热处理。此外，还可以通过将气体捕获材料层213A放入常规使用的高温处理炉中来进行这种热处理。
上述的制造门电极的方法可以应用于各种场致发射装置的生产之中。
实施例12
实施例12是实施例11是一个变形。实施例12的场致发射装置与实施例11的场致发射装置的主要不同之处在于，在一个阴极211和另一个阴极211之间配置有加强肋212(相当于间隔部件)，这一点示出在如图25A所示的示意性性的局部横剖面图中。图25B示出了阴极211、具有门电极213的气体捕获材料层213A和加强肋212的示意性布局图。当呈条带形状的气体捕获材料层213A采用的是叠层结构形式时，从能够使阴极211附近处保持良好的真空状态的角度看，最好将由气体捕获材料构成的第二层配置在阴极侧。
利用热固型粘接剂(比如，包含有环氧树脂的粘接剂)，将气体捕获材料层213A固定在加强肋212的上表面。此外，还可以如图23给出的示意性局部剖面图所示的那样，将呈条带形状的气体捕获材料层213A的两个端部固定在支撑基底10的周围部分处。更具体地说，可以预先在支撑基底10的周围部分处形成突起部分216，并且预先在突起部分216的上表面形成由与制造气体捕获材料层213A相同的材料构成的薄膜217。在呈条带形状的气体捕获材料层213A处于伸展的状态下，通过诸如激光熔融的方式，将气体捕获材料层213A熔接在薄膜217上。
例如，实施例12的场致发射装置可以按照下述的方法制造。
[步骤1200]
通过例如喷砂处理方法，在支撑基底10上形成呈条带形状的、构成间隔部件(门电极支撑部件)用的加强肋212。
[步骤1210]
然后，在支撑基底10上形成电子发射部分。特别是，利用旋转涂敷法，在整个表面上形成由抗蚀材料构成的掩模层，并且，把处在将要形成阴极的区域内的掩模以及处在一个加强肋212与另一个加强肋212之间的掩模除去。然后，按照与[步骤1100]类似的方式，通过溅射法在整个表面上形成构成阴极用的、由铬(Cr)组成的导电材料层，之后，除去掩模层，从而将形成在掩模层上的导电材料层也一同除去，仅保留住位于一个加强肋212与另一个加强肋212之间的、当做电子发射部分使用的阴极211。
[步骤1220]
按照将其支撑在加强肋212(在这儿它们是间隔部件)上的方式，对具有许多个开口部分214A的、呈条带形状的气体捕获材料层213A进行布置，以便使许多个开口部分214A位于电子发射部分之上方，进而使呈条带形状的、具有许多个开口部分214A的、由气体捕获材料层213A构成的门电极213，处于电子发射部分的上方。呈条带形状的气体捕获材料层213A也可以按照上述的方式布置。
上述的制造门电极的方法还可以用于各种场致发射装置的生产之中。
在实施例11或实施例12的场致发射装置，开口部分214A的平面形状并不仅限于环状形状。图26A、图26B、图26C、图26D示出了形成在气体捕获材料层213A上的开口部分214A的许多个变形例。
实施例13
实施例13至实施例27将说明具有各种各样的结构的场致发射装置，以及它们的制造方法。所有这些场致发射装置均可以应用于如实施例1至实施例12说明过的平板式显示器中。换句话说，按照本发明第一结构形式构造的平板式显示器中的场致发射装置所使用的门电极和消气部件，以及按照本发明第三、第四结构形式构造的平板式显示器中的场致发射装置所使用的门电极和消气部件，均可以应用于实施例13至实施例27中。上述的门电极/消气部件和门电极将被表示为门电极313或门电极313B，而且在附图中均由这些参考标号表示。可以按照实施例1至实施例12中说明过的任何一种方法，形成或者制造这种门电极313或门电极313B。此外，实施例13至实施例27还可以采用实施例6、实施例8和实施例10中任意例说明过的聚焦电极。
除了上述的Spindt型场致发射装置(其是在阴极的位于开口部分底部的那部分上形成一锥状电子发射部分)之外，场致发射装置还包括王冠型场致发射装置(其是在阴极的位于开口部分底部的那部分上形成一王冠形电子发射部分)，扁平型场致发射装置(其是在阴极的位于开口部分底部的那部分上形成近乎扁平的电子发射部分)，由阴极的扁平表面发射出电子的平面型场致发射装置，由具有凸凹状表面的阴极表面的凸起部分发射电子的火山口型场致发射装置，以及边缘型场致发射装置。
下面首先对王冠型场致发射装置及其制造方法进行说明。
图29A为王冠型场致发射装置的示意性局部端视图，图29B为它的示意性局部剖开的透视图。这种王冠型场致发射装置包括：形成在支撑基底10上的阴极11；形成在支撑基底10和阴极11上的绝缘层12；形成在绝缘层12上的门电极313；贯通门电极313的、形成在绝缘层12上的开口部分14；以及形成在阴极的位于开口部分14的底部的那一部分上的王冠型电子发射部分15A。
下面参考附图27A、图27B、图28A、图28B、图28C、图28D、图29A、图29B，对制造这种王冠型场致发射装置的方法进行说明，这些附图是支撑基底等的示意性局部端视图等。
[步骤1300]
首先，在诸如玻璃等等材料制成的支撑基底10上，形成由用以构造阴极的导电材料层构成的呈条带形状的阴极11。阴极11沿着附图纸面的左侧和右侧方向延伸。可以通过在支撑基底10的整个表面上形成厚度约为0.2微米(μm)的铟锡氧化物(ITO)薄膜，进而使铟锡氧化物(ITO)薄膜成型出图案的方式，制造出构成呈条带形状的阴极用的导电材料层。阴极11可以是单一的材料层，也可以是许多材料层构成的叠层结构。例如，为了抑制在如后所述的一个步骤中将要形成的电子发射部分的电子发射特性的起伏，可以采用比形成其余部分用的材料具有更高电阻率的材料来构成阴极11的表层部分。随后，在支撑基底10和阴极11的整个表面上形成绝缘层12。在本实施例中，例如，是将厚度大约为3微米(μm)的玻璃糊，通过网板印刷方式形成在整个表面上。为了除去包含在绝缘层12中的水和溶剂，并使绝缘层12平坦化，可以采用分两步实施的煅烧和烧结工艺，即先在100℃的温度条件下实施10分钟的预煅烧或烧结处理，然后再在500℃的温度条件下实施20分钟的主煅烧或烧结处理。上述的使用玻璃糊进行网板印刷的方式，可以用通过例如化学气相沉积(CVD)法形成氧化硅(SiO2)薄膜的方式替代。
然后，在绝缘层12上形成门电极313(参见图27A)。门电极313沿着与纸面相垂直的方向延伸。可以从在前面Spindt型场致发射装置中所说明的各种材料中选择出用于制造门电极313的材料。门电极313投影图的延伸方向，与呈条带形状的阴极11的投影图的延伸方向成90°角。
[步骤1310]
可以采用活性离子蚀刻(RIE)方法，利用由光阻材料制造的蚀刻掩模EM对门电极313和绝缘层12实施蚀刻，以形成贯通门电极313和绝缘层12的开口部分14，进而使阴极11曝露在开口部分14的底部(参见图27B)。这种开口部分14的直径大约为2至50微米(μm)。
[步骤1320]
之后，除去蚀刻掩模EM，并且在门电极313、绝缘层12和开口部分14的侧壁表面上形成一个剥离层51(参见图28A)。上述的剥离层可以这样形成，例如，通过采用旋转涂敷的办法将光阻材料涂敷到整个表面上，并使光阻材料层形成图案，以便仅仅将位于开口部分14的底部的部分除去。在这一步骤中，开口部分14的直径将大幅度减小为1至20微米(μm)。
[步骤1330]
之后，如图28B所示，在整个表面上形成由组合材料构成的导电组合物层52。这种组合物包括有占总重量60％的、平均粒径为0.1微米(μm)左右的、作为导电粒子的石墨粒子，以及占总重量40％的、作为粘接剂的No.4型水玻璃。可以通过旋转涂敷方式，在1400转/分钟(rpm)、运行10秒钟的条件下将这种组合材料涂敷在整个表面上。位于开口部分14内的导电组合物层52的表面，将沿着开口部分14的侧壁表面上升，并且在组合材料的表面张力作用下，朝开口部分14的中心部分凹陷。然后，在大气氛围、温度为400℃的条件下，对导电组合物层52实施30分钟的煅烧和烧结，以除去导电组合物层52中所包含的水。
在这种组合材料中，粘接剂可以呈下述形式：(1)粘接剂自身可以构成作为导电粒子分散剂的分散介质，(2)粘接剂可以覆盖住每一个导电粒子，或者(3)当粘接剂分散或溶解在适当的溶剂中时，粘接剂可以构成导电材料的分散介质。上述第(3)情况的粘接剂的一个典型例子就是水玻璃，这种水玻璃可以从按照日本工业标准(JIS)K1408限定的型号1至型号4中选择，也可以选择与其等效的产品。型号1至型号4表示的是材料的四个等级，它们是按照相对于每摩尔的氧化纳(Na2O)(水玻璃的组分)不同摩尔数(大约2摩尔至4摩尔)的二氧化硅(SiO2)来划分的，且它们具有不同的粘度。因此，当在脱离型上浮法(lift-off process)中使用水玻璃时，最好是根据不同的条件，选择适当型号的水玻璃，这些条件包括要分散在水玻璃中的导电材料的数量和种类，与剥离层51的亲合力，开口部分14的形态比(长宽比，直径高度比等)等等。而且，最好是在使用之前制备出与这种级别等效的水玻璃。
一般来说，粘接剂的导电率均比较低。当粘接剂的量相对于导电组合物中的导电粒子的量过大时，所形成的电子发射部分15A会表现出比较高的电阻值，从而难以平稳地进行电子发射。例如，考虑到诸如电子发射部分15A的电阻值，这种组合材料的粘度和导电粒子间的互粘性等等性能，在一组合材料(这种材料是作为导电颗粒的、含碳的材料颗粒在水玻璃中的分散体)中，最好是，使含碳的材料颗粒的量占组合材料总量的约30％至95％重量份。当含碳的材料颗粒的使用量位于上述范围之内时，可以使所形成的电子发射部分15A的电阻值明显降低，而且含碳的材料颗粒间的相互粘附也将保持在良好状态下。然而，当采用含碳的材料颗粒与氧化铝颗粒构成的混合物作为导电颗粒时，导电颗粒间的相互粘附往往将会降低，所以最好是根据氧化铝材料颗粒的含量来增加含碳的材料颗粒的含量。含碳的材料颗粒的含量取为60％重量份或更多些时比较好。这种组合材料还可含有稳定导电颗粒的分散状态用的分散剂，以及诸如pH值调节剂、干燥剂、固化剂和防腐剂之类的添加剂。可以通过用粘接剂覆盖导电粒子以将其制备成粉末，并将该粉末分散在适当分散剂中的方式，制备出这种组合材料。
例如，当王冠型电子发射部分15A的直径为1至20微米(μm)左右，且使用含碳的材料颗粒作为导电粒子时，含碳的材料颗粒的粒子直径最好位于0.1至1微米(μm)的范围内。当含碳的材料颗粒的粒径位于上述范围之内时，王冠型电子发射部分15A的边缘部分将具有足够高的机械强度，而且，电子发射部分15A与阴极11的粘附非常优良。
[步骤1340]
之后，如图28C所示，除去剥离层51。可以通过将其浸入以重量计为2％的氢氧化纳水溶液中30秒钟的方式，将这一剥离层除去。还可以通过超声波振动的方式将剥离层除去。当采用这种方式时，剥离层51和位于剥离层51之上的一部分导电组合物层52将被同时除去，而仅仅保留住位于开口部分14的底部的暴露的阴极11上的那部分导电组合物层52。上述的保留部分便构成为电子发射部分15A。电子发射部分15A的表面朝开口部分14的中心部分凹入，并且形成为王冠形状。图29A和图29B示意性地表示了实施完[步骤1340]之后的状态。图29B是这种场致发射装置的一部分的示意性透视图，而图29A为沿着图29B中的A-A线剖开时的示意性局部端视图。在图29B中，绝缘层12的一部分和门电极313的一部分被切除，以便能够表示出整个电子发射部分15A。在一个电子发射区(重叠区)中可以形成大约为5至100个电子发射部分15A。为了能可靠地露出位于各个电子发射部分15A表面上的导电粒子，还可以通过蚀刻法，将曝露在各个电子发射部分15A表面的粘接剂除去。
[步骤1350]
然后，对电子发射部分15A实施煅烧或烧结。可以在干燥氛围、400℃的条件下实施30分钟的煅烧或烧结。煅烧或烧结的温度可以依据组合材料中所包含的粘接剂的种类来选择。例如，当粘接剂是水玻璃之类的有机材料时，只在能够使无机材料煅烧或烧结的温度下进行热处理便足够了。当粘接剂是热固型树脂时，可以在能够使热固型树脂固化的温度下实施这种热处理。然而，为了保持导电颗粒的相互粘附性，最好是在使热固型树脂即不会产生分解也不会产生碳化的温度下实施热处理。不管在何种情况下，都要求使热处理温度不会对门电极、阴极和绝缘层造成损坏和出现缺陷。最好取惰性气体氛围作为热处理氛围，以便防止由于氧化而导致的门电极和阴极的电阻率增大，进而防止门电极和阴极损坏和出现缺陷。当用热塑型树脂作为粘接剂时，在某些情况下可能根本不需要实施热处理。
实施例14
图30C是扁平型场致发射装置的示意性局部横剖面图。这种扁平型场致发射装置包括形成在由玻璃之类的材料制造的支撑基底10上的阴极11；形成在支撑基底10和阴极11上的绝缘层12；形成在绝缘层12上的门电极313；贯通门电极313的、形成在绝缘层12上的开口部分14；以及形成在阴极11的、处于开口部分14的底部的那部分上的扁平状电子发射部分15B。电子发射部分15B以条带形状形成在阴极11上，所说的条带沿着与图30C所示的纸面相垂直的方向延伸。此外，门电极313还沿着图30C的纸面的左侧和右侧方向延伸。阴极11和门电极313由铬(Cr)构成。特别是，电子发射部分15B由石墨粉末形成的薄层构成。由碳化硅(SiC)构成的保护层60形成在阴极11与电子发射部分15B之间，以便能够使场致发射装置的性能稳定，使电子发射特性保持均匀。在图30C所示的扁平型场致发射装置中，保护层60和电子发射部分15B可以形成在阴极11的所有表面上。然而，本发明并不局限于这种结构，只要至少在开口部分14的底部形成电子发射部分15B即可。
下面参考附图30A、图30B、图30C，对这种扁平型场致发射装置的制造方法进行说明，这些附图为表示支撑基底等的示意性局部横剖面图。
[步骤1400]
通过溅射法，在支撑基底10上形成构成阴极用的、由铬(Cr)构成的导电材料层，并通过平版印刷方式和干式蚀刻法使该导电材料层成型出图案，以便在支撑基底10上形成呈条带形状的、由导电材料层构成的阴极11(参见图30A)。这种阴极11沿着与图30A的纸面相垂直的方向延伸。
[步骤1410]
随后，在阴极11上形成电子发射部分15B。特别是，通过溅射法，在整个表面上形成由碳化硅(SiC)构成的保护层60。此后，可通过旋转涂敷方式，在保护层60上形成由石墨粉末盖覆层构成的电子发射部分15B，并且对其实施干燥处理。利用已知的各种适用方式，对电子发射部分15B和保护层60实施图案形成处理(参见图30B)。电子发射部分15B用于发射电子。
[步骤1420]
之后，在整个表面上形成绝缘层12。特别是，例如，通过溅射法，在电子发射部分15B和支撑基底10上形成由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层12。在另一种实施形式中，可通过利用网板印刷方式对玻璃糊实施印刷的方式，或是通过化学气相沉积(CVD)法形成二氧化硅(SiO2)层的方式，制造出绝缘层12。随后，在绝缘层12上形成呈条带形状的门电极313。
[步骤1430]
形成贯通门电极313和绝缘层12的开口部分14，以便在开口部分14的底部露出电子发射部分15B。然后，在400℃的温度条件下进行30分钟的热处理，以除去包含在电子发射部分15B中的有机溶剂，从而获得图30C所示的场致发射装置。
实施例15
实施例15是实施例14的一个变形。图31C为实施例15中的扁平型场致发射装置的示意性局部横剖面图。图31C所示的这种扁平型场致发射装置与图30C所示的扁平型场致发射装置的不同之处在于电子发射部分15B的结构有某种程度的不同。下面参考附图31A、图31B、图31C，对制造这种场致发射装置的方法进行说明，这些附图为支撑基底等的示意性局部横剖面图。
[步骤1500]
首先，在支撑基底10上形成构成阴极用的导电材料层。特别是，在支撑基底10的整个表面上形成一个抗蚀材料层(图中未示出)，而且把将要形成阴极的那个部位的抗蚀材料层除去。然后，通过溅射法，在整个表面上形成构成阴极用的、由铬(Cr)构成的导电材料层。此外，再通过溅射法在整个表面上形成由碳化硅(SiC)构成的保护层60，通过旋转涂敷法在保护层60上形成石墨粉末盖覆层，并且对其实施干燥处理。然后，利用脱膜溶液除掉该抗蚀材料层。在这种情况下，形成在该抗蚀材料上的、构成阴极用的导电材料层，保护层60以及石墨粉末盖覆层，均被一起除去。当采用这种方式时，可通过所谓的脱离型上浮方法，获得由阴极11、保护层60和电子发射部分15B构成的叠层结构(参见图31A)。
[步骤1510]
随后，在整个表面上形成绝缘层12，并在绝缘层12上形成呈条带形状的门电极313(参见图31B)。之后，形成贯通门电极313和绝缘层12的开口部分14，以便在开口部分14的底部露出电子发射部分15B(参见图31C)。电子由形成在阴极11表面上的电子发射部分15B发出，而且阴极11的这部分表面曝露在开口部分14的底部。
实施例16
实施例16是在实施例11中说明过的平面型场致发射装置的一个变形例。图32A的示意性局部横剖面图所示的这种平面型场致发射装置与图23所示的平面型场致发射装置的不同之处在于，在阴极211的曝露在开口部分14的底部的那部分表面(相当于电子发射部分15C)上，形成有微小的凸凹部分11A。这种平面型场致发射装置可以按照如下所述的方法制造。
[步骤1600]
首先，在支撑基底10上形成阴极211(电子发射层)，该阴极211起电子发射部分15C的作用。特别是，通过溅射法，在支撑基底10上形成构成阴极用的、由钨(W)构成的导电材料层，并通过平版印刷法和干式蚀刻法，使构成阴极用的导电材料层成型出图案，从而在支撑基底10上形成呈条带形状的、由构成阴极用的导电材料层构成的阴极211。
[步骤1610]
然后，通过化学气相沉积(CVD)法，在支撑基底10和阴极211的整个表面上形成由二氧化硅(SiO2)构成的绝缘层12。还可以通过网板印刷方式，利用玻璃糊形成该绝缘层12。在这种情况下，可同时形成开口部分14。
[步骤1620]
之后，在绝缘层12上形成门电极313。
[步骤1630]
此后，通过平版印刷和干式蚀刻的方式在门电极313和绝缘层12中形成开口部分14，以便使阴极211曝露于开口部分14的底部。按照这种方式，阴极211的、相当于电子发射部分的那部分表面，将曝露在开口部分14的底部。此后，在阴极的位于开口部分14的底部的部分处形成微小的凸凹部分11A。当形成微小凸凹状部分11A时，可以在晶粒间界处的蚀刻速率比构成阴极211用的钨粒子的大的条件下，利用活性离子蚀刻(RIE)方法，以六氟化硫(SF6)作为蚀刻气体实施干式蚀刻。结果是，能够形成具有与钨晶粒的粒径几乎相当的尺寸的微小的凸凹状部分11A。
在上述的这种平面型场致发射装置中，由门电极313将一强大的电场施加在阴极211上的微小的凸凹状部分11A，更具体地说，是施加在微小的凸凹状部分11A的凸起部分处。在这种情况下，施加在凸起部分处的电场强度比阴极211的表面呈扁平状且光滑时的大，所以，可以利用量子通道效应，由凸起部分有效地发出电子。因此，装配有这种平面型场致发射装置的平板式显示器，与具有呈简单扁平状和光滑状的、曝露在开口部分14的底部的阴极211的平面型场致发射装置相比，改善了亮度。因此，在图32A所示的平面型场致发射装置中，即使门电极313与阴极211之间的电位差比较小，也可以使所发出的电子具有足够的电流强度，从而使平板式显示器具有更高的明亮度。换句话说，在亮度相同时，可以降低所需要的门电压，因此可以降低能耗。
在上述的这一实施例中，是通过对绝缘层12实施蚀刻而形成开口部分14的，并且，是通过各向异性蚀刻法在阴极211中形成微小凸凹状部分11A的，然而也可以在通过蚀刻形成开口部分14时同步形成该微小凸凹状部分11A。换句话说，当对绝缘层12实施蚀刻时，最好是采用各向异性蚀刻法，以便能够在某种程度上利用离子溅射功能，而且可以在具有垂直侧壁的开口部分14完全形成之前一直进行这种蚀刻操作，这样便可以在曝露于开口部分14的底部的阴极211部分上形成微小凸凹状部分11A。之后，可以通过各向同性蚀刻法，形成绝缘层12。
在一个与[步骤1600]相类似的步骤中，通过溅射法在支撑基底10上形成构成阴极用的、由钨构成的导电材料层，然后，通过平版印刷法和干式蚀刻法，使导电材料层成型为图案。随后，在构成阴极用的导电材料层的表面上形成微小凸凹状部分11A，然后，执行与[步骤1610]之后的步骤相类似的步骤，从而制造出与图32A所示的场致发射装置相类似的装置。
除此之外，还可以在与[步骤1600]相类似的步骤中，通过溅射法在支撑基底10上形成构成阴极用的、由钨构成的导电材料层，然后，在构成阴极用的导电材料层的表面上形成微小凸凹状部分11A。随后，再通过平版印刷法和干式蚀刻法，使导电材料层成型为图案，并执行与[步骤1610]之后的步骤相类似的步骤，从而制造出与图32A所示的场致发射装置相类似的装置。
图32B示出了如图32A所示的场致发射装置的一个变形例。在图32B所示的场致发射装置中，微小凸凹状部分11A的峰的平均高度位置，与位于支撑基底侧的绝缘层12的下表面相比，处于比较低的位置(换句话说，是降低的)。在制造这种场致发射装置时，可以在一与[步骤1610]相类似的步骤中比较长时间地连续实施干式蚀刻操作。当采用这种结构时，可以进一步增强靠近开口部分14的中心部分处的电场强度。
图33示出了另一种平面型场致发射装置，其是在阴极11的相当于电子发射部分15C的那部分表面上(更准确地说，至少是在微小凸凹状部分11A处)形成盖覆层11B。
理想的是，上述的盖覆层11B由与构成阴极211的材料相比，具有更小的功函数φ的材料构成。用于盖覆层11B的材料可以依据构成阴极211用的材料的功函数、所要求的门电极313与阴极211之间的电位差以及所要求的发射电子的电流强度来确定。构成盖覆层11B用的材料包括非晶形金刚石。当盖覆层11B由非晶形金刚石构成时，可以在电场为5×107伏/米(V/m)或更低的条件下，获得平板式显示器所需要的激发电子电流强度。
盖覆层11B的厚度应该这样确定，即要使它能够反映出微小凸凹状部分11A。其原因在于，如果微小凸凹状部分11A的凹入部分被盖覆层11B充满致使电子发射部分扁平化的话，就会降低形成这种微小凸凹状部分11A的意义。因此，例如，当在反映出电子发射部分的结晶粒径的前提下形成这种微小凸凹状部分11A时，盖覆层11B的厚度可以为30至100微米(μm)左右，这一厚度要根据微小凸凹状部分11A的直径而改变。当微小凸凹状部分11A的峰的平均高度位置下降到低于绝缘层12的下表面的程度时，而且更准确地说，最好也使盖覆层11B的峰的平均高度位置降低至低于绝缘层12的下表面的程度。
特别是，在实施完[步骤1630]之后，可以通过例如化学气相沉积(CVD)法在整个表面上形成由非晶形金刚石构成的盖覆层11B。这种盖覆层11B还可以沉积在位于门电极313和绝缘层12上的蚀刻掩模(图中未示出)上。在除去蚀刻掩模的同时除去这些况积部分。取CH4/H2混合气体或CO/H2混合气体作为源气体，利用化学气相沉积(CVD)法形成该盖覆层11B，而且，可以通过对含碳的气体实施热分解的方式，形成由非晶形金刚石构成的盖覆层11B。
此外，可以按照如下所述的方式形成图33所示的场致发射装置。在与[步骤1600]相类似的步骤中，通过溅射法在支撑基底10上形成构成阴极用的、由钨构成的导电材料层，然后，通过平版印刷法和干式蚀刻法使导电材料层成型为图案，此后，在导电材料层的表面上形成微小凸凹状部分11A。然后，进行[步骤1610]之后的步骤，从而制造出盖覆层11B。
此外，还可以按照如下所述的方式形成图33所示的场致发射装置。在与步骤[1600]相类似的步骤中，通过溅射法在支撑基底10上形成构成阴极用的、由钨构成的导电材料层，并在导电材料层的表面上形成微小凸凹状部分11A，之后，形成盖覆层11B。通过平版印刷法和干式蚀刻法，使盖覆层11B和导电材料层成型为图案，并进行[步骤1610]之后的步骤。
此外，还可以选择其第二电子增益δ比构成阴极用的导电材料更大的材料作为制造该盖覆层的材料。
可以在图23所示的平面型场致发射装置的电子发射部分15C上(在阴极211的表面上)形成这种盖覆层。在这种情况下，在实施完[步骤1120]之后，在阴极211的曝露于开口部分14的底部的那部分表面上形成盖覆层11B。此外，在[步骤1100]里，还可以在支撑基底10上形成构成阴极用的导电材料层，在导电材料层上形成盖覆层11B，并通过平版印刷法和干式蚀刻法使这些层成型出所需要的图案。
实施例17
图37B为火山口型场致发射装置的示意性局部横剖面图。在这种火山口型场致发射装置中，阴极411具有发射电子用的许多个突起部分411A和每一个均由突起部分411A环绕着的凹入部分411B，该阴极411配置在支撑基底10上。图36B是绝缘层12和门电极313被拿掉后的这种火山口型场致发射装置的示意性局部横剖面图。
本发明对每一个凹入部分的形状并没有特殊的限定，但是由于如下所述的事实，每一个凹入部分最好近似呈球形形状。在上述的火山口型场致发射装置的制造过程中，采用的就是球形形状，而且当每一个凹入部分411B形成时这个球的一部分要表现出来。当每一个凹入部分411B具有近似于球形的表面时，环绕着凹入部分411B的突起部分411A将呈环形或圆环形，而且，在这种情况下，凹入部分411B和突起部分411A就整体而言，呈火山口型或称弹坑型。突起部分411A用于发射电子，所以，从改善电子发射效率的角度看，每一个的顶端部分411C最好呈尖锐状。每一个突起部分411A的顶端部分411C的轮廓形状可以呈不规则的凸凹形状，也可以呈平坦状。对于每个象素而言，突起部分411A的布置可以是规则的，也可以是随机的。每一个凹入部分411B可以由沿着凹入部分411B的周围方向连续形成的突起部分411A环绕着，而且，在某些情况下，每一个凹入部分411B也可以由沿着凹入部分411B的周围方向不连续形成的突起部分411A环绕着。
更具体地说，在制造上述的火山口型场致发射装置的制造方法中，在支撑基底上形成呈条带形状的阴极的步骤包括：在支撑基底上形成呈条带形状的、构成阴极用的导电材料层的步骤，以便使导电材料层可以覆盖在许多个球体上；除去球体，以除去构成阴极用的导电材料层中覆盖在球体上的部分，从而形成具有许多用以发射电子的突起部分和由突起部分环绕着的、代表着球体的一部分的凹入部分的阴极。
理想的是，通过球体的状态变化和/或化学变化除去这种球体。这儿所称的球体的状态变化和/或化学变化包括诸如膨胀、升华、发泡、气体发生、分解、燃烧和炭化之类的变化，以及这些变化的组合形式。例如，当球体是由有机材料构成的时，最好是通过燃烧方式除去这些球体。对球体的除去以及对构成阴极用的导电材料层的覆盖着球体的部分的除去并不必要同时进行。而且，对球体的除去，对构成阴极用的导电材料层的、绝缘层的和门电极构成层的覆盖着球体的那些部分的除去也不必要同时进行。例如，当在对构成阴极用的导电材料层的覆盖着球体的部分实施除去之后尚保留着部分球体时，或是当在对绝缘层和门电极构成层的覆盖着球体的部分实施除去之后尚保留着部分球体时，可以在以后除去留下的球体。
特别是，当球体是由有机材料构成的并且对球体实施燃烧时，将会产生一氧化碳、二氧化碳和蒸汽，这将会增加位于球体附近处的闭合空间中的压力，当超过其压力承受极限时，位于球体附近处的、构成阴极用的导电材料层将会被燃烧。在这儿，可以通过燃烧作用，对构成阴极用的导电材料层上覆盖着球体的部分实施消除，从而形成突起部分和凹入部分，也由此而除掉球体。此外，当球体被燃烧时，如果超过压力承受极限，构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层也将按照类似的作用机理而被燃烧。因此，构成阴极用的导电材料层、绝缘层及门电极构成层的一部分也因燃烧作用除去掉，形成突起部分和凹入部分，并且同时形成开口部分，并且也可以由此除去掉球体。换句话说，在除去球体之前，在绝缘层和门电极构成层上并不存在开口部分，该开口部分的形成与球体的除去是一并完成的。在这种情况下，是在闭合空间中实施燃烧的初始过程的，所以球体中的一部分可能会被炭化。在一个最佳实施形式中，还可以减小构成阴极用的导电材料层的覆盖着球体的那部分的厚度，以便通过燃烧更好地除去所述的部分。此外，理想的是，把覆盖着球体的构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层的各自那部分的厚度减小，以便可以通过燃烧方式更好的除去所述的部分。在绝缘层中，未覆盖着球体的部分的厚度最好与各球体的直径大体相等。
在随后说明的、作为实施例19的场致发射装置中，可以通过球体的状态变化和/或化学变化除去这种球体，但是，由于并不包括对构成阴极用的导电材料层实施的燃烧操作，因此，在一些情况下，可以通过施加外部作用力的办法轻易地除去这种球体。在随后说明的、作为实施例20的场致发射装置中，开口部分是在除去球体之前形成的。当开口部分的直径比球体大时，可以通过施加外部作用力的方式除去这种球体。这儿所称的外部作用力包括诸如由空气或惰性气体流动产生的压力、由清洗水流产生的压力等等的物理作用力，以及诸如磁性吸引力、静电力和离心力等等。与实施例17的场致发射装置不同，在实施例19或实施例20的场致发射装置中，并不要求消除构成阴极用的导电材料层的覆盖着球体的部分，而且在某些情况下，既不要求消除上述的部分，也不要求消除绝缘层和门电极构成层的相应的部分，因此，其优点在于，不会在构成阴极用的导电材料层、绝缘层或门电极构成层上出现遗留的残余物。
在随后说明的、作为实施例19或实施例20的场致发射装置中，最好至少使所使用的球体表面由其界面张力(表面张力)比制造构成阴极用的导电材料层的材料的更大的材料制造，或者在某些场合下，用其界面张力(表面张力)比制造构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层的材料的更大的材料制造。在实施例20的场致发射装置中，构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层至少并不覆盖着球体的顶部部分，因此，可以呈在一开始就在绝缘层和门电极构成层上形成有开口部分的状态。例如，开口部分的直径可以随着构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层各自的材料的厚度，与各个球体的直径之间关系的变化而变化，还可以随着用以形成构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层的方法的变化而变化，随着构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层各自所用材料的界面张力(表面张力)的变化而变化。
在如后所述的、作为实施例19或实施例20的场致发射装置中，只要球体的表面满足上述的界面张力条件即可。换句话说，其界面张力比构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层的都大的部分，可以仅仅为这种球体的表面部分，也可以为整个球体。制造该球体的表面和/或整个球体用的材料，可以是无机材料，也可以是有机材料，或是无机材料和有机材料的组合体。在实施例19或实施例20的场致发射装置中，当构成阴极用的导电材料层是由普通的金属材料组成的时，并且，当绝缘层12是由诸如玻璃等等的氧化硅类材料制造的时，由于在金属材料中存在有从吸附的水衍生出的羟基，并且由于在绝缘层的表面存在有硅-氧(Si-O)键的悬空键和由吸附的水衍生出的羟基，所以会形成为高亲水状态。因此，对于具有疏水表面处理层的球体将会更加有效。构成这种疏水性表面处里层的材料包括聚四氟乙烯之类的氟树脂。当球体具有这种疏水性表面处理层时，如果将位于疏水性表面处理层内部侧的部分视为芯，则构成芯的材料除了氟树脂之外，还可以是玻璃、陶瓷或聚合物材料。
虽然本发明对制造材料没有特殊的限定，然而，球体的材料最好还是选择常用的聚合物材料。当聚合物材料具有非常高的聚合度或是具有非常大量的双键或三键时，则需要非常高的燃烧温度，而当通过然烧方式除去这种球体时，可能会对构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层产生损坏现象。因此，最好是选择那些能够在不会对上述各层产生损害的温度下燃烧或炭化的聚合物材料。当绝缘层由需要在后继步骤中燃烧的、诸如玻璃糊等等的材料构成时，最好是选择那些在玻璃糊的煅烧或烧结温度下能够燃烧或炭化的聚合物材料，以便能够减少制造步骤。由于玻璃糊的煅烧温度通常为530℃左右，所以最好是选择那些燃烧温度为350至500℃的聚合物材料。例如，这类聚合物材料可以包括苯乙烯、尿烷、丙烯、乙烯基材料、二乙烯基苯、三聚氰胺、甲醛和聚亚甲基的单聚物和共聚物等等。为了能够确保支撑基底上的可靠布局，可以采用能够通过粘接剂实施固定的球体。作为一种可固定的球体，可以采用由丙烯树脂构成的球体。
此外，还可以采用可热膨胀的微型球体作为所说的球体，这种微型球体具有由亚乙烯基二氯-丙烯腈的共聚物构成的外壳，以及用壳体包裹着的异丁烷构成的发泡剂。例如，在实施例17的场致发射装置中，就采用了上述的这种具有可热膨胀性的微型球体，并且对其实施着加热。在这种情况下，构成外侧壳体用的聚合物是柔软的，而包覆着的异丁烷可以气化，以便膨胀。因此，可以形成呈中空状的球体，并且使其直径大约为膨胀前直径的四倍。因此，在实施例17的场致发射装置中，可以在构成阴极用的导电材料层上形成发射电子用的突起部分，以及每一个均由突起部分环绕着的、反映了球体的一部分形状的凹入部分。除了上述的突起部分和凹入部分之外，还可以在门电极构成层和绝缘层上形成开口部分。在本说明书中，对球体实施的除去操作，也包括使微型球体热膨胀的操作。而且，可以利用适当的溶剂将具有可热膨胀性的微型球体除去掉。
在实施例17的场致发射装置中，还可以在在支撑基底上形成许多个球体之后，再形成构成阴极用的、覆盖着球体的导电材料层。在这种情况下，或是在如后所述的、作为实施例19和实施例20的场致发射装置中，用于对许多个球体实施配置的方法包括将球体喷撒在支撑基底上的干式方法。对于喷射球体来说，可以是在制造液晶显示装置的场合按照使面板距离保持为恒定距离的方式对间隔部件实施喷射的处理方法。特别是，可以使用能够在压缩空气作用下，将球体由喷嘴喷射出去的所谓的喷枪。当将球体由喷嘴喷射出时，这些球体可以处于分散在挥发性溶剂中的状态。此外，还可以采用在静电粉末施加或涂覆领域中通常使用的各种设备和方法实施球体的喷射。例如，具有负电荷的球体可以使用静电喷射枪设备，利用电晕放电等等方式喷射至与地相接的支撑基底上。由于所用的球体象如后所述那样非常小，所以，喷射到支撑基底表面的球体便因静电力而粘附在支撑基底的表面上，并且这些球体不会轻易地由支撑基底上脱落下来。如果在将许多球体配置在支撑基底之后再对其施加压力，便可以消除许多个球体在支撑基底上的堆积，并且可以使球体致密地配置在支撑基底上，从而形成由一个接一个的球体构成的单层结构。
此外，还可以采用类似于如后所述的、作为实施例18的场致发射装置的结构形式，即还可以在支撑基底上形成由球体的分散剂和在分散剂中的阴极材料构成的组合材料层，从而将许多个球体配置在支撑基底上，并用由阴极材料构成的阴极覆盖住一个个球体，此后，将分散剂除去。这种组合材料层可以具有浆料或称糊所具有的性质，所以可以依据上述的、所需要具有的各种性质，对浆料或称糊的成分、粘度等等实施选择。一般来说，最好采用比位于分散剂中的球体具有更低沉淀速率的微小颗粒作为构成阴极用的材料。可以用来构成上述微小颗粒的材料包括碳、钡、缌和铁。在除去了分散剂之后，还需要对阴极实施煅烧或烧结。用于在支撑基底上形成组合材料层的方法包括喷射法，滴落法，旋转涂覆法和网板印刷法等等。在配置球体的同时，可以用构成阴极用的、其材料为阴极用材料的导电材料层将一个球体实施覆盖(涂覆)。在某些形成上述的组合材料层用的方法中，需要使构成阴极用的导电材料层成型出图案。
在如后所述的、作为实施例19或实施例20的场致发射装置中，还可以在支撑基底上形成由在分散剂中分散有球体的材料构成的组合材料层，以便在支撑基底上配置许多个球体，并随后再将分散剂除去。这种组合材料层可以具有浆料或称糊所具有的性质，所以可以依据上述的、所需要具有的各种性质对浆料或称糊的成分、粘度等等实施选择。一般来说，可以用异丙醇之类的有机溶剂作为该分散剂，并且可以通过挥发方式除去这种分散剂。用于在支撑基底上形成组合材料层的方法包括喷射法，滴落法，旋转涂覆法和网板印刷法等等。
门电极构成层和构成阴极用的导电材料层可以沿着互不相同的方向延伸(例如，呈条带形状的门电极构成层与呈条带形状的、构成阴极用的导电材料层的投影图之间的夹角为90。)，并且，它们可以成型为呈诸如条带形状的图案。由位于电子发射区的突起部分发射电子。因此，就功能而言，单单在电子发射区形成有突起部分便足够了。然而，即使这些突起部分和凹入部分位于除电子发射区之外的其它区域，由于这些突起部分和凹入部分是由绝缘层覆盖着的，所以不会发出电子。因此，把球体配置在整个表面上不会产生任何问题。
与此相反的是，当去掉构成阴极用的导电材料层、绝缘层和门电极构成层的覆盖着球体的那些部分时，由于各个球体的设置位置和开口部分的形成位置是一一对应的，所以开口部分形成在与电子发射区不同的区域里。形成在与电子发射区不同的区域里的开口部分，被称为“无效开口部分”，以便与实施电子发射用的前述开口部分相区别。而且，即使在除了电子发射区外的其它区域里形成了无效开口部分，这些无效开口部分也根本不能作为场致发射装置使用，因此不会对形成在电子发射区的场致发射装置的性能产生任何不良影响。其原因如下所述。即便突起部分和凹入部分曝露在无效开口部分的底部，则在无效开口部分的上端部也将不会有门电极形成。此外，即便在无效开口部分的上端部处形成有门电极，也不会有突起部分和凹入部分曝露在底部。或者，既没有突起部分或凹入部分曝露在无效开口部分的底部，也没有门电极形成在上端部，而仅仅是曝露出支撑基底的表面。因此，球体配置在整个表面上不会产生任何问题。形成在电子发射区和其它区域之间的界线上的孔洞包括在开口部分中。
可以依据开口部分所需要的直径、凹入部分的直径、由场致发射装置构成的平板式显示器的显示屏尺寸、象素数目、电子发射区(重叠区域)的尺寸及每一个象素的场致发射装置数目等等，来选择球体的直径。球体的直径最好在0.1至10微米(μm)的范围内。例如，最好选用作为液晶显示装置的间隔部件的市售的球体，因为这种球体具有1至3％的粒径分布。虽然球体最好形成为呈正圆形的球状形状，然而也并不是必需要为呈正圆形的球状形状。在制造场致发射装置的某些方法中，开口部分或无效开口部分可以形成在配置有球体的区域里，而且球体的分布密度最好在100至5000个球/平方毫米左右的范围内。例如，当配置在支撑基底上的球体的密度大约为1000个球/平方毫米时，如果电子发射区的尺寸为0.5毫米(mm)×0.2毫米(mm)，则在电子发射区大约有100个球体，从而可以大约形成100个突起部分。当每个电子发射区里形成有大约为这个数目的突起部分时，由球体的粒径分布和起伏和球度起伏所导致的凹入部分直径的起伏将被大体均匀化，从而可以使每个象素(或每个子象素)所发射出的电流强度和亮度均匀化。
在实施例17或实施例18至实施例20中的任何一个场致发射装置中，球体的一部分形状被反映成呈构成电子发射部分用的凹入部分的形状。每一个突起部分的顶端部分的轮廓可以呈不规则的凸一凹形，也可以呈平坦形。在实施例17或实施例18的场致发射装置中，还可以通过使构成阴极用的电子发射部分断裂或爆裂的方式，形成上述的顶端部分，从而使每一个突起部分的顶端部分均呈不规则的形状。当通过断裂或爆裂方式顶端部分锐利时，这种顶端部分从作为高效的电子发射部分的角度看更有利。在实施例17至实施例20中的任何一个场致发射装置中，环绕着凹入部分的突起部分呈环形或圆环形，在这种情况下，凹入部分和突起部分就整体而言呈火山口型或称弹坑型。
突起部分在支撑基底上的布局可以是规则的，也可以是随机的，这取决于配置球体用的方法。当采用上述的干式方法或湿式方法配置时，突起部分在支撑基底上的布局就是随机的。
在实施例17至实施例20中的任何一个场致发射装置中，当在形成绝缘层之后，在绝缘层上形成开口部分时，可以采用这样一种方案，即在突起部分形成之后，在突起部分的上端部分形成保护层，以避免损坏突起部分的上端部分，并且可以在形成开口部分之后除去该保护层。例如，保护层的材料包括铬。
下面参考附图34A、图34B、图35A、图35B、图36A、图36B、图37A和图37B，对实施例17的场致发射装置的制造方法进行说明，其中图34A、图35A、图36A为其示意性局部端视图，图37A和37B是示意性局部剖视图，图34B、图35B、图36B为表示由图34A、图35A、图36A所示的宽度方向上观察时的示意性局部透视图。
[步骤1700]
首先，在支撑基底10上形成覆盖着许多个球体80的阴极411。特别是，球体80配置在由诸如玻璃等等构造的支撑基底10的整个表面上。这种球体80可以由诸如聚亚甲基型聚合物之类的材料制造，其平均粒径大约为5微米(μm)，且粒径分布小于1％。利用喷射枪设备，按照大约为1000个球体/平方毫米的密度，随机地将球体80配置在支撑基底10上。利用喷射枪喷射球体的方法，可以是对由球体与挥发性溶剂构成的混合物实施喷射的方法，也可以是由喷嘴中喷射出呈粉末状的球体的方法。通过静电力将喷射出的球体80保持在支撑基底10上。附图34A、图34B所表示的就是这种状态。
[步骤1710]
在球体80和支撑基底10上形成构成阴极用的导电材料层411′。附图35A、35B示出了形成构成阴极用的导电材料层411′时的状态。例如，可以通过以条带形状网板印刷碳类糊，而形成构成阴极用的导电材料层411′。在这种情况下，球体80是配置在支撑基底10的整个表面上的，所以，如图35B所示，有些球体80自然未被导电材料层411′覆盖。然后，可以在例如150℃的温度下，对导电材料层411′实施干燥处理，以除去包含在导电材料层411′中的水和溶剂，并使导电材料层411′平坦化。在这一温度下，球体80可以经历任何状态变化和/或化学变化。也可以不采用上述的、使用碳类糊进行网板印刷的方法，而是先在整个表面上形成构成阴极用的导电材料层411′，并通过一般的平版印刷方式和一般的干式蚀刻法使导电材料层411′成型出图案，从而制造出呈条带形状的、构成阴极用的导电材料层411′。当采用平版印刷方式时，通常还需要通过旋转涂敷方式形成一个抗蚀层。在实施旋转涂敷操作时，如果支撑基底10的旋转速度为500rpm且旋转时间为几秒，便不会使保持在支撑基底10上的球体80从相应位置处脱落或出现偏移。
[步骤1720]
可以通过除去球体80的方式将构成阴极用的导电材料层411′的覆盖着球体80的那些部分除去，从而形成具有突起部分411A和凹入部分411B的阴极411，而每一个凹入部分411B均由突起部分411A环绕着，并且反映出球体80的一部分形状。图36A、图36B表示的就是这种制造结果。特别是，当对构成阴极用的导电材料层411′实施煅烧或烧结时，球体80将在大约为530℃的温度时被燃烧掉。随着球体80的燃烧，在每个靠近球体80的密闭空间内的压力将会增大，当超过某一压力承受极限时，导电材料层411′的除去球体80的部分也将会燃烧，从而除去这一部分。因此，可以在形成在支撑基底10上的阴极411的一部分上形成突起部分411A和凹入部分411B。当除去球体之后还残留有一部分球体时，则可以依据构成该球体的材料，采用适当的清洗溶液将该残留部分除去。
[步骤1730]
然后，在阴极411和支撑基底10上形成绝缘层12。例如，将玻璃糊网板印刷在整个表面上，以形成厚度大约为5微米(μm)的薄层。此后，在150℃的温度下对绝缘层12实施干燥处理，以除去包含在绝缘层12中的水和溶剂，并使绝缘层12平坦化。也可以不采用上述的、使用玻璃糊进行网板印刷的方式，而是通过等离子体化学气相沉积(CVD)法形成二氧化硅(SiO2)材料层。
[步骤1740]
之后，在绝缘层12上形成呈条带形状的门电极313(参见图37A)。呈条带形状的门电极构成层的投影图的延伸方向与呈条带形状的、构成阴极用的导电材料层的投影图的延伸方向呈90°夹角。
[步骤1750]
然后，在门电极313的投影图与阴极411的投影图彼此相重叠的电子发射区里，形成贯穿穿过门电极313和绝缘层12的开口部分14，从而使许多个突起部分411A和凹入部分411B曝露在开口部分14的底部。可以通过用常规的平版印刷方式形成蚀刻掩模，并利用该蚀刻掩模实施蚀刻的办法，制造出这种开口部分14。最好在能够确保对阴极411具有足够高的蚀刻选择性的条件下进行这种蚀刻。此外，在形成突起部分411A之后，最好预先形成由铬构成的保护层，并在形成开口部分14之后，再将该保护层除去。然后将抗蚀掩模除去。通过这种方式，便可以获得如图37B所示的场致发射装置。
作为制造实施例17的场致发射装置的制造方法的一个变种，还可以在执行完[步骤1710]之后执行[步骤1730]至[步骤1750]，然后再执行[步骤1720]。在这种情况下，可以同时实施对球体的燃烧操作和对绝缘层12的煅烧和烧结操作。
在本发明的另一种实施形式中，还可以在进行完[步骤1710]之后进行[步骤1730]，并且，在与[步骤1740]相类似的步骤中，还进一步在绝缘层上形成呈条带形状的、没有开口部分的门电极构成层。然后，进行[步骤1720]。通过这种方式，可将门电极构成层、绝缘层12和构成阴极用的导电材料层411′的覆盖住球体80的那些部分除去，从而可以在门电极313和绝缘层12上形成开口部分，而且可以在位于该开口部分的底部的阴极411上形成具有突起部分411A和凹入部分411B的阴极411，每一个凹入部分411B均由突起部分411A环绕着，并且反映出球体80的一部分形状。换句话说，在每一个靠近球体80的密闭空间内的压力随着球体80的燃烧而增大，当超过某一压力承受极限时，门电极构成层、绝缘层12和构成阴极用的导电材料层411′的覆盖住球体80的那些部分将会被燃烧，因此，开口部分可以与突起部分411A和凹入部分411B同步形成。进而将球体80除去。开口部分形成在门电极313和绝缘层12上并反映出球体80的一部分形状。在开口部分的底部，还保留着用以发射电子的突起部分411A和由突起部分411A环绕着的、反映了球体的一部分形状的凹入部分411B。
实施例18
实施例18是实施例17的一个变形例。下面参考附图38A、38B和38C对制造作为实施例18的火山口型场致发射装置的方法进行说明。实施例18的制造方法与实施例17的制造方法的不同之处在于，把许多球体布置在支撑基底10上的步骤包括：在支撑基底10上形成由球体80和阴极材料在分散剂中的分散体构成的复合物形成的复合物层81，从而可以在支撑基底10上配置许多个球体的步骤；用由阴极材料构成的阴极411覆盖这些球体80的步骤；以及，然后除去该分散剂的步骤，也就是说，上述的步骤是湿式处理方法。
[步骤1800]
首先，在支撑基底10上配置许多个球体。特别是，在支撑基底10上形成由复合物材料构成复合物层81，这种复合物材料是球体80和阴极材料81B在分散剂81A中的分散体。换句话说，例如，用异丙醇作为分散剂，通过把由聚亚甲基聚合物材料制成的、平均粒径大约为5微米(μm)的球体80和平均粒径大约为0.05微米(μm)的、作为阴极材料81B的碳颗粒分散到分散剂81A中来制备复合物。将这种复合物以条带形状网板印刷在支撑基底10上，以形成复合物层81。附图38A表示的就是这种刚刚形成复合物层81之后的状态。
[步骤1810]
在保持在支撑基底10上的复合物层81中，球体80将很快沉积并分布在支撑基底10上，而阴极材料81B也沉积，以形成构成阴极用的(由阴极材料81B构成的)导电材料层411′，因此可以在支撑基底10上配置许多个球体80，并用构成阴极用的(由阴极材料81B构成的)导电材料层411′覆盖住这些球体80。图38B示出的就是由此得到的状态。
[步骤1820]
之后，通过挥发方式将分散剂81A除去。图38C示出的是如此获得状态。
[步骤1830]
此后，进行与实施例17的[步骤1730]至[步骤1750]类似的步骤，或是进行与实施例17的场致发射装置的制造方法的变形例的上述步骤类似的步骤，以制造出与如图37B所示的装置类似的场致发射装置。
实施例19
实施例19是实施例17的一个变形实例。在制造实施例19的火山口型场致发射装置的方法中，特别是，在支撑基底上形成呈条带形状的阴极的步骤包括：在支撑基底上配置许多个球体的步骤；在支撑基底上形成具有许多发射电子用的突起部分和许多各自均由突起部分环绕着的、反映球体的一部分形状的凹入部分的阴极的步骤；以及，除去球体的步骤。球体是通过喷射布置在支撑基底上的。这种球体具有经过疏水处理的表面层。下面参考附图39A、图39B、图39C对该制造场致发射装置的方法进行说明。
[步骤1900]
首先，在支撑基底10上配置许多个球体180。特别是，在由例如玻璃制造的支撑基底10上配置许多个球体180。球体180是通过先制备一个由比如二乙烯基苯聚合材料制造的芯体材料180A，并用由比如聚四氟乙烯树脂组成的表面处理层180B包覆住芯体材料180A而形成的。球体180的平均粒径大约为5微米(μm)，且粒径分布小于1％。利用喷射枪按照大约为1000个球体/平方毫米的密度，随机地将球体180配置在支撑基底10上。通过静电力将配置后的球体180保持在支撑基底10上。附图39A所表示的就是这种状态。
[步骤1910]
此后，在支撑基底10上形成阴极411(由形成阴极用的导电材料层构成)，该阴极411具有突起部分411A和凹入部分411B，每一个凹入部分411B均由突起部分411A环绕着，并反映出球体80的一部分形状，而且突起部分411A按照环绕着球体180的方式形成。尤其是，正象实施例17的场致发射装置所描述的那样，通过网板印刷方式形成呈条带形状的糊。在实施例19的场致发射装置中，由于设置有表面处理层180B，所以每一个球体180的表面均具有疏水性，因此，通过网板印刷到球体180上的糊立即被排斥并滑落掉，进而沉积在球体180周围而形成突起部分411A。每一个突起部分411A的顶端并不象实施例17的场致发射装置那样尖锐。形成阴极用的导电材料层的位于球体180与支撑基底10之间的部分构成凹入部分411B。虽然在图39B表示的状态中阴极411与球体180间形成有间隙，然而在某些实例中，阴极411与球体180彼此是相接触的。然后，在150℃的温度下对绝缘层12实施干燥处理。附图39B所表示的就是这种状态。
此后，在球体180上施加外部作用力，以从支撑基底10上除去球体180。尤其是，除去的方式可以包括清洗方式，以及喷射压缩气体的方式。图39C示出了由此获得的状态。更特别的是，还可以通过使球体产生状态变化和/或化学变化的办法，例如燃烧而除去这些球体，这种办法也适用于下面将描述的实施例20的场致发射装置。
[步骤1930]
然后，进行与如实施例17中的[步骤1730]至[步骤1750]相类似的步骤，从而制造出与图37B所示的装置几乎一样的场致发射装置。
在实施例19的制造场致发射装置的方法的一个变形例中，是在执行完[步骤1910]之后执行实施例17的[步骤1730]至[步骤1750]，然后再执行[步骤1920]。
实施例20
在实施例20的制造火山口型场致发射装置的方法中，特别是，在支撑基底上形成呈条带形状的阴极的步骤包括：在支撑基底上配置许多个球体的步骤；以及在支撑基底上形成阴极的步骤，所说的阴极具有许多发射电子用的突起部分和许多各自都由突起部分环绕着的、反映出球体的一部分形状的凹入部分，每一个突起部分均形成在球体周围处。当在整个表面上形成绝缘层时，可以在阴极和支撑基底上形成在球体上方具有开口部分的绝缘层。在开口部分形成之后除去这些球体。在实施例20的制作场致发射装置的方法中，还可以通过喷射方式在支撑基底上配置许多个球体。每一个球体均具有疏水的表面处理层。下面参考图40A、图40B、图41A和图41B，对实施例20的制造场致发射装置的方法进行说明。
[步骤2000]
首先，在支撑基底10上配置许多个球体180。特别是，执行与实施例19的[步骤1900]相类似的步骤。
[步骤2010]
然后，在支撑基底10上形成阴极411，该阴极411具有许多个发射电子用的突起部分411A和许多个各自均由突起部分411A环绕着、反映出球体80上的一部分形状的凹入部分411B，每一个突起部分411A均形成在球体180的周围部分处。特别是，进行与实施例19中的[步骤1910]相类似的步骤。
[步骤2020]
在阴极411和支撑基底10上形成一个在球体上方具有开口部分14A的绝缘层12。特别是，把玻璃糊网板印刷在整个表面上，以形成厚度大约为5微米(μm)的薄层。可以按照与实施例17中制造场致发射装置类似的方式，实施涂覆玻璃糊的网板印刷操作。由于设置有表面处理层180B，所以每一个球体180的表面均具有疏水性质，因此，网板印刷在球体180上的玻璃糊立即被排斥并滑落掉，而且绝缘层12的位于每一个球体上的部分因表面张力的作用而产生收缩。因此，每一个球体180的顶部不会被绝缘层12覆盖而是曝露在开口部分14A里。附图40A示出了如此产生的状态。在所示的实施例中，开口部分14A的顶端部分的直径比球体180大。当表面处理层180B的界面张力(表面张力)比玻璃糊的小时，开口部分14A往往具有比较小的直径，而当表面处理层180B的界面张力比玻璃糊的大得多时，开口部分14A将具有比较大的直径。然后，在150℃的温度下对绝缘层12进行干燥处理。
[步骤2030]
此后，在绝缘层12上形成具有与开口部分14A相连通的开口部分14B的门电极313。特别是，通过网板印刷方式，形成呈条带形状的糊。而且，可以按照与实施例17中制造场致发射装置类似的方式，实施玻璃糊的网板印刷操作。但是，由于设置有表面处理层180B，所以每一个球体180的表面均具有疏水性质，因此，通过网板印刷方式印刷在球体180上的糊将立即被排斥，并由于自身的表面张力作用而产生收缩，从而呈现仅仅粘附在绝缘层12的表面的状态。在这种情况下，所形成的门电极313在某种程度上，呈由绝缘层12上的开口端部分向开口部分14A内下顷的形态。随后，例如，在150℃的温度下对门电极313进行干燥。附图40B示出了由此获得的状态。当表面处理层180B的界面张力比糊的小时，开口部分14A将具有比较小的直径，当表面处理层180B的界面张力比糊的大时，开口部分14A将具有比较大的直径。
[步骤2040]
然后，将曝露在开口部分14A和开口部分14B的球体180除去。特别是，在用以煅烧或烧结玻璃糊的常规温度下，即大约为530℃的温度下，加热球体180而使球体180燃烧，这个加热也起煅烧或烧结阴极411和绝缘层12的作用。在这种情况下，绝缘层12和门电极313具有根本不同于实施例17的场致发射装置的开口部分14A和开口部分14B，因此，阴极411、绝缘层12或门电极313上的部分，并不是在任何场合下均不会产生损耗的，而且球体180容易除去。当开口部分14A和开口部分14B的上端部部分比球体180的直径大时，可通过施加诸如清洗力和压缩气体流动力等等的外部作用力的方式将球体除去掉，而不是不通过使球体180燃烧的方式除去球体。附图41A所表示的是如此获得的状态。
[步骤2050]
对绝缘层12的相当于开口部分14的侧壁表面的那部分实施各向同性蚀刻，从而制造出如图41B所示的场致发射装置。在这种情况下，门电极313的下端朝下，这对于增加在开口部分14内的电场强度是有利的。
实施例21
图42A是边缘型场致发射装置的示意性局部横剖面图。这种边缘型场致发射装置具有呈条带形状的、形成在支撑基底10上的阴极(电子发射层)111；形成在支撑基底10和阴极111上的绝缘层12；以及呈条带形状的、形成在绝缘层12上的门电极313。按照贯穿门电极313和绝缘层12的方式形成有开口部分14。阴极111的边缘部分111A曝露在开口部分14的底部。在阴极111和门电极313上施加有电压，从而由阴极111的边缘部分111A发射电子。
如图42B所示，在支撑基底10的、位于开口部分14的内侧并处在阴极111的下方的部位形成有凹入部分10A。此外，如图42C给出的示意性部分横剖面图所示，边缘型场致发射装置可以具有形成在支撑基底10上的第一门电极13A；形成在支撑基底10和第一门电极13A上的下绝缘层12A；形成在下绝缘层12A上的阴极111；形成在下绝缘层12A和阴极111上的上绝缘层12B；以及形成在上绝缘层12B上的第二门电极313B。而且，形成一个贯通第二门电极313B、上绝缘层12B、阴极111和下绝缘层12A的开口部分14。阴极111的边缘部分111A曝露在开口部分14的侧壁表面处。在阴极111和第一门电极13A、第二门电极313B上施加有电压，从而可以由阴极111的边缘部分111A处发射出电子，该边缘部分相当于电子发射部分。
下面将参考图43A、图43B、图43C对，例如，图42C所示的边缘型场致发射装置的制造方法进行说明，这些附图是支撑基底和类似组件的示意性局部端视图。
[步骤2100]
首先，在由诸如玻璃等等构造的支撑基底10上，通过溅射法形成一厚度大约为0.2微米(μm)的钨层，进而通过平版印刷方式和干式蚀刻法，使钨层成型为所需要的图案，以形成呈条带形状的第一门电极13A。然后，在整个表面上形成由二氧化硅(SiO2)构成的、厚度为大约0.3微米(μm)的下绝缘层12A，此后，在该下绝缘层12A上形成呈条带形状的、由钨组成的导电材料层构成的阴极111(参见图43A)。
[步骤2110]
随后，在整个表面上形成由二氧化硅(SiO2)组成的、厚度为大约0.7微米(μm)的上绝缘层12B，进而在上绝缘层12B上形成呈条带形状的第二门电极313B(参见图43B)。该第二门电极313B由气体捕获材料构成。
[步骤2120]
然后，在整个表面上形成抗蚀层90，并且在抗蚀层90上形成蚀刻保护开口部分90A，以曝露出第二门电极313B的部分表面。当从平面上观察时，蚀刻保护开口部分90A呈矩形形状。该矩形的长边长度为100微米(μm)，而短边长度为10微米(μm)。可以通过比如活性离子蚀刻(RIE)法，对曝露在蚀刻保护开口部分90A的底部的第二门电极313B实施各向异性蚀刻，以形成开口部分。然后，对曝露在开口部分的底部的上绝缘层12B实施各向同性蚀刻，以构成开口部分(参见图43C)。由于上绝缘层12B是由二氧化硅(SiO2)构成的，所以可以利用缓冲型氢氟酸水溶液实施湿式蚀刻。上绝缘层12B的开口部分的侧壁表面，从形成在第二门电极313B上的开口部分的开口端部分向后缩进。在这种情况下，可通过调整蚀刻时间来控制缩进量。在本实施例中，可以一直进行湿式蚀刻，直到位于上绝缘层12B上的开口部分的下端部从形成在第二门电极313B上的开口部分的开口端部分向后缩进为止。
在离子为主要蚀刻物质的条件下，通过干式蚀刻方式对曝露在开口部分的底部的阴极111实施蚀刻。在这种取离子为主要蚀刻物质的干式蚀刻方法中，可以通过施加偏置电压的方式，将作为带电粒子的离子加速至需要实施蚀刻的目标物处，也可以利用等离子场与电场的相互作用进行这种加速，通常，是采用各向异性蚀刻处理方式实施处理的，所以蚀刻目标物的处理后的表面将呈垂直壁。然而，在这一步骤中，主要蚀刻物质包含与垂直方向具有不同角度的入射成分，而且它们分散在开口部分的端部，所以可以产生偏置入射分量，因此，在某种程度上，主要蚀刻物质将进入至离子在初始阶段难以到达的区域，其原因在于这些区域是由开口部分覆盖着的。在这种情况下，如果主要蚀刻物质相对于支撑基底10的法线具有比较小的入射角度，则表现出比较高的进入可能性，而当主要蚀刻物质具有比较大的入射角度时，将表现出比较低的进入可能性。
因此，当形成在阴极111上的开口部分的上端部分的位置，与形成在上绝缘层12B上的开口部分的下端部分基本上平齐时，形成在阴极111上的开口部分的下端部分的位置将由它的上端部分处突出来。换句话说，阴极111的边缘部分111A的厚度沿着突起方向朝着前端部分减小，从而使边缘部分111A尖锐化。例如，当采用六氟化硫(SF6)作为蚀刻气体时，可以对阴极111实施非常良好的处理。
对曝露在形成在阴极111上的开口部分的底部的下绝缘层12A实施各向异性蚀刻，以在下绝缘层12A上形成开口部分，从而制造出开口部分14。在本实施例中，可以利用缓冲型氢氟酸水溶液实施湿式蚀刻。形成在下绝缘层12A上的开口部分的侧壁表面从形成在阴极111上的开口部分的下端部缩进。在这种情况下，可以依据蚀刻时间的长短，对这一缩进量实施控制。在形成了开口部分14之后，除去抗蚀层90，从而获得图42C所示的结构形式。
实施例22
实施例22涉及制造与实施例2不同的Spindt型场致发射装置的方法。下面参照附图44A、图44B、图45A、图45B、图46A和图46B，对制造这种Spindt型场致发射装置的方法进行说明，图44A、图44B、图45A、图45B、图46A和图46B是支撑基底等的示意性局部端视图。本实施例的Spindt型场致发射装置基本上是按照如下所述步聚制造的：
(a′)在支撑基底510上形成阴极511，
(b′)在阴极511和支撑基底510上形成绝缘层512，
(c′)在绝缘层512上形成门电极313，
(d′)至少在绝缘层512上形成使阴极511曝露在其底部的开口部分514，
(e′)在包括开口部分514的内侧部分在内的整个表面上形成构成电子发射部分的导电材制层521，
(f′)在导电材料层521上形成掩模材料层522，以便掩盖导电材料层521的、位于开口部分514的中心部位的部分，
(g′)在各向异性的蚀刻条件下，对导电材料层521和掩模材料层522实施蚀刻，其中，导电材料层521在与支撑基底510相垂直的方向上的蚀刻速率，比掩模材料层522在与支撑基底510相垂直的方向上的蚀刻速率高，从而在阴极511上形成由导电材料层521构成的电子发射部分15D，该电子发射部分15D具有曝露在开口部分514内的、呈锥形形状的上端部。
[步骤2200]
通过在玻璃基底上形成厚度大约为0.6微米(μm)的二氧化硅(SiO2)层的方式制备一个支撑基底510，在支撑基底510上形成由铬(Cr)构成的阴极511。特别是，通过，比如溅射法或化学气相沉积(CVD)法，在支撑基底510上沉积出构成阴极用的、由铬构成的导电材料层，并使该导电材料层成型为图案，以便形成包含许多个阴极511的、沿着与横向相平行的方向延伸的、呈条带形状的导电材料层。例如，构成阴极用的导电材料层的宽度为大约50微米(μm)，而一个导电材料层与另一个导电材料层之间的距离可以为30微米(μm)。然后，在整个表面、特别是在阴极511和支撑基底510的整个表面上，以四乙氧硅烷(TEOS)作为源气体，通过等离子体化学气相沉积(CVD)方法形成由氧化硅(SiO2)构成的绝缘层512。绝缘层512的厚度大约为1微米(μm)。此后，在绝缘层512的整个表面上形成门电极313，该门电极313由呈条带形状的门电极构成层形成，并且沿着与构成阴极用的导电材料层成直角的方向延伸。
然后，在构成阴极用的导电材料层与门电极构成层相重叠的电子发射区域中，亦即在一个象素区域中，形成贯通门电极构成层和绝缘层512的开口部分514。例如，当从平面上观察时，该开口部分514呈直径为0.3微米(μm)的圆环形状。一般来说，在每一个象素区域(电子发射区)里将形成成千上万个开口部分514。为了形成这种开口部分514，可以通过常规的照相平版印刷方式形成作为掩模用的抗蚀层，并且，先在门电极构成层上形成开口部分514，再在绝缘层512上形成开口部分514。经过活性离子蚀刻(RIE)之后，通过燃烧成灰烬的方式除去该抗蚀层(参见图44A)。
[步骤2210]
然后，通过溅射法在整个表面上形成粘合层520(参见图44B)。设置粘合层的目的是为了改善在随后的步骤中将要形成的导电材料层521对于曝露在门电极构成层的非形成区域中的绝缘层512的粘附性及对于开口部分514的侧壁表面的粘附性。在用钨形成导电材料层521的情况下，粘合层520也可以由钨组成，并且可以通过直流(DC)溅射法，形成厚度为0.07微米(μm)的薄层。
[步骤2220]
通过减少氢气压力的减压的化学气相沉积(CVD)法，在包括开口部分514的内侧面在内的整个表面上形成构成电子发射部分用的导电材料层521，该导电材料层521的厚度为大约0.6微米(μm)且是由钨组成的(参见图45A)。在形成导电材料层521用的表面上，形成了一个反映开口部分514的顶端表面和底部表面间的台阶的凹槽521A。
[步骤2230]
形成掩模材料层522，以覆盖住导电材料层521的位于开口部分514的中部的那个区域(特别是凹槽521A)。特别是，通过旋转涂敷方式，在导电材料层521上形成厚度为0.35微米(μm)的、作为掩模材料层522用的抗蚀层(参见图45B)。这种掩模材料层522覆盖住导电材料层521上的凹槽521A，以使其呈近乎平坦的表面。随后，利用包含有氧气的气体，通过活性离子蚀刻(RIE)方法对掩模材料层522实施蚀刻。在导电材料层521的平坦表面露出时，停止该蚀刻操作，从而保留住掩模材料层522，以通过使其充满导电材料层521上的凹槽521A的方式，使后者形成为平坦表面。
[步骤2240]
然后，对导电材料层521、掩模材料层522和粘合层520实施蚀刻，以形成锥形形状的电子发射部分15D(参见图46B)。在导电材料层521的蚀刻速率比掩模材料层522的蚀刻速率高的各向异性蚀刻条件下对这些层实施蚀刻。下表4示出了这种蚀刻条件。
表4导电材料层521的蚀刻条件
SF6流率 150 SCCM
O2流率 30 SCCM
Ar流率 90 SCCM
压力 35 Pa
RF功率 0.7kW(13.56MHz)
[步骤2250]
在位于绝缘层512上的开口部分514的内侧，通过各向同性蚀刻使开口部分514的内侧表面后退，从而制造出如图47所示的场致发射装置。采用以基(radical)为主要蚀刻物质的、比如化学干式蚀刻之类的干式蚀刻法进行各向同性蚀刻，或者采用使用蚀刻溶液的湿式蚀刻法进行这种各向同性蚀刻。例如，蚀刻溶液可以采用由49％的氢氟酸水溶液与纯水构成的混合溶液，其中49％的氢氟酸水溶液与纯水的体积比为1∶100。
下面参考图48A和图48B对在[步骤2240]中制造场致发射装置的机理进行说明。图48A示意性地示出了在蚀刻步骤中，按照恒定的时间间隔，正在蚀刻的材料的表面轮廓是如何发生变化的，图48B为表示蚀刻时间与处于开口部分514的中心部位的被蚀刻材料厚度之间关系的曲线。在开口部分514的中心部位的掩模材料层厚度为hp，在开口部分514的中心部位的电子发射部分15B的厚度为he。
在表4所示的蚀刻条件下，导电材料层521的蚀刻速率明显高于由抗蚀材料构成的掩模材料层522的蚀刻速率。在没有掩模材料层522的区域中，导电材料层521立即开始被腐蚀，使正在腐蚀的材料表面迅速下降。与此相反，在形成有掩模材料层522的区域中，导电材料层521仅仅在掩模材料层522先被除去之后才开始被腐蚀。因此，当掩模材料层522被蚀刻时，被蚀刻材料的厚度减小速率是比较低的(下降时限为hp)，而只有在掩模材料层522已经消失掉以后，被蚀刻材料的厚度减小速率才会象没有掩模材料层522的区域一样高(下降时限为he)。在掩模材料层522具有最大厚度的开口部分的中心部位，达到he减小距离的时间将最后到来，而在掩模材料层522具有比较小的厚度的、位于环绕着开口部分514的附近区域，达到he减小距离的时间将到来的比较早。当采用这种制造方式时，所形成的电子发射部分15D呈锥形形状。
导电材料层521的蚀刻速率与由蚀刻保护材料构成的掩模材料层522的蚀刻速率之比，被称为“抗蚀选择比率”(selective ratio to a restis)。抗蚀选择比率是确定电子发射部分15D的高度和形状的一个重要因素。下面参考附图49A、图49B和图49C对这一点进行说明。图49A表示的是当该抗蚀选择比率比较小时所形成的电子发射部分15D的形状。图49C表示的是当该抗蚀选择比率比较大时所形成的电子发射部分15D的形状。图49B表示的是当该抗蚀选择比率位于上述两种情况之间时所形成的电子发射部分15D的形状。由图中可以看出，当增大抗蚀选择比率时，导电材料层521的薄膜减小与掩模材料层522的薄膜减小相比，是非常急速的，所以电子发射部分15D具有比较大的高度和比较尖锐的形状。随着氧气(O2)的流率相对于六氟化硫(SF6)的流率的增大，这种抗蚀选择比率下降。当采用能够通过共用基底偏压的方式改变离子的入射能量的蚀刻设备时，可以通过增大射频(RF)偏压功率或减少用以施加偏压所需的交流(AC)电流的频率，来降低该抗蚀选择比率。当选择抗蚀选择比率时，至少应为1.5，更好的是至少为2.5，当至少为3时为最好。
一般来说，在实施上述的蚀刻操作过程中，需要确保门电极313和阴极511具有比较高的抗蚀选择比率。在表4所示的条件下，不会产生任何问题。其原因如下。构成门电极313或阴极511的材料，只要材料选择得当，是难以被包含有氟的蚀刻物质蚀刻的。在上述的蚀刻条件下，可以取抗蚀选择比率为10或更高。
实施例23
实施例23是实施例22的一个变形实例。在实施例23的制造方法中，导电材料层的覆盖着掩模材料层的区域与实施例23的制造方法的场合相比，更为窄小。在实施例23的、制造Spindt型场致发射装置的方法中，可以利用位于开口部分的底部表面与上端表面之间的一个台阶，在导电材料层的表面上形成一个具有一个柱状部分和一个与该柱状部分的上端相连通的阔宽部分的、近乎漏斗状的凹槽，而且，在步骤(f′)中，在导电材料层的整个表面上形成掩模材料层。然后，把与支撑基底的表面相平行的平面内的掩模材料层和导电材料层除去，从而保留住位于柱状部分的掩模材料层。
下面参考图50A、图50B、图51A、图51B、图52A和图52B，对实施例23的、制造Spindt型场致发射装置的方法进行说明，这些附图为支撑基底等的示意性局部端视图。
[步骤2300]
首先在支撑基底510上形成阴极511。换句话说，利用直流(DC)溅射法，依次层叠氮化钛(TiN)层(厚度为0.1微米)、钛(Ti)层(厚度为5毫微米)、铝(Al)-铜(Cu)层(厚度为0.4微米)、钛(Ti)层(厚度为5毫微米)、氮化钛(TiN)层(厚度为0.02微米)和钛(Ti)层(厚度为0.02微米)，以形成叠层体，并按照条带形状使该叠层体图案化，从而形成包括阴极511在内的、构成阴极用的导电材料层。各附图表示的阴极511为单层结构。此后，可以利用以四乙氧基硅烷(TEOS)作为源气体的等离子体化学气相沉积(CVD)方法在整个表面上、特别是在支撑基底510和阴极511的整个表面上，形成厚度为0.7微米的绝缘层512。然后，在绝缘层512上形成包含着门电极313的、呈条带形状的门电极构成层。
在整个表面上进一步形成由二氧化硅(SiO2)构成的、厚度为0.2微米(μm)的蚀刻停止层523。这种蚀刻停止层523对场致发射装置的功能不是必须的，但它在随后对导电材料层521实施蚀刻的步骤中，可以用来保护门电极313。当门电极313对于用以对导电材料层521实施蚀刻的蚀刻条件具有足够高的蚀刻承受能力时，也可以不设置该蚀刻停止层523。然后，利用活性离子蚀刻(RIE)方法，形成一个贯通蚀刻停止层523、门电极313和绝缘层512的开口部分514。阴极511曝露在开口部分514的底部。当采用这种方式时，可以获得如图50A所示的状态。
[步骤2310]
然后，在包括开口部分514的内侧部分在内的整个表面上，形成由比如钨构成的、厚度为0.03微米(μm)的粘合层520(参见图50B)。此后，在包括开口部分514的内侧部分在内的整个表面上，形成构成电子发射部分用的导电材料层521。在实施例23中，对导电材料层521的厚度进行适当的确定，以便在该表面上形成一个具有比实施例22中的凹槽521A更大的深度的凹槽521A。换句话说，适当地确定导电材料层521的厚度，以便能够利用位于开口部分514的底部表面与上端表面之间的台阶，在导电材料层521的表面上形成一个由柱状部分521B和与该柱状部分521B的上端部相连通的扩宽部分521C构成的、近乎漏斗状的凹槽521A。
[步骤2320]
然后，通过无电镀方法在导电材料层521的整个表面上形成由铜(Cu)构成的、厚度约为0.5微米(μm)的掩模材料层522(参见图51A)。表5示出了实施无电镀用的条件。
表5
电镀溶液 硫酸铜(CuSO4·5H2O)     7g/liter甲醛水溶液(37％HCHO)    20g/liter氢氧化钠(NaOH)          10g/liter酒石酸钠钾              20g/liter
电镀槽温度 50℃
[步骤2330]
然后，把与支撑基底510的表面相平行的平面内的掩模材料层522和导电材料层521除去，以保留位于柱状部分521B处的掩模材料层522(参见图51B)。例如，通过化学/机械抛光(CMP)方式，实施这种除去操作。
[步骤2340]
然后，在各向异性的蚀刻条件下，对导电材料层521、掩模材料层522和粘合层520实施蚀刻，其中，导电材料层521和粘合层520的蚀刻速率高于掩模材料层522的蚀刻速率。结果，在开口部分514内形成锥形形状的电子发射部分15D(参见图52A)。当电子发射部分15D的顶端部分具有残留的掩模材料层522时，可利用稀释后的氢氟酸水溶液，通过湿式蚀刻的办法除去该残留的掩材料层522。
[步骤2350]
在位于绝缘层512上的开口部分514的内侧，通过各向同性蚀刻法使该开口部分514的侧壁表面后退，从而制造出如图52B所示的场致发射装置。可以采用在实施例22中说明过的那些方式进行这种各向同性蚀刻操作。
同时，在实施例23中所形成的电子发射部分15D和在实施例22中形成的电子发射部分15D相比，锥形形状更为尖锐些。这一差异是由于掩模材料层522的形状不同和导电材料层521的蚀刻速率与掩模材料层522的蚀刻速率间的比率不同造成的。这一差异将参照图53A和图53B进行说明。图53A和53B示出了在恒定的时间间隔里正在蚀刻的材料的表面轮廓是如何变化的。图53A表示的是采用由铜构成的掩模材料层522时的情况，而图53B表示的是采用由抗蚀材料构成的掩模材料层522时的情况。为简便起见，在这儿假定导电材料层521的蚀刻速率与粘合层520的蚀刻速率是相同的，并在图中略去了粘合层520。
当采用由铜构成的掩模材料层522时(参见图53A)，由于掩模材料层522的蚀刻速率远远低于导电材料层521的蚀刻速率，所以，在整个蚀刻过程中不会出现掩模材料层522消失的情况，因此，所形成的电子发射部分具有尖锐的顶端部分。与此相反，当采用由抗蚀材料构成的掩模材料层522时(参见图53B)，由于掩模材料层522的蚀刻速率并不象导电材料层521的蚀刻速率那样高，所以，在蚀刻过程中，掩模材料层522有可能消失掉。因此，在掩模材料层消失以后，所形成的电子发射部分15D往往会变得钝一些。
此外，残留在柱状部分521B处的掩模料层522还具有一个好处，那就是，即使柱状部分521B的深度有某种程度的变化，也不会使电子发射部分15D的形状产生太大的变化。换句话说，柱状部分521B的深度可以根据导电材料层521的厚度和台阶面积的变化而改变。然而，由于无论深度如何，柱状部分521B的宽度几乎是不变的，掩模材料层522的宽度也变得几乎恒定，所以，最终形成的电子发射部分15D的形状没有太大的差异。与此相反，对于残留在凹槽521A处的掩模材料层522来说，掩模材料层的宽度将随着凹槽是具有比较大的深度还是具有比较小的深度而变化，所以，当凹槽521A比较浅且掩模材料层522具有比较小的厚度时，电子发射部分15D变钝。这种场致发射装置的电子发射效率根据门电极与阴极间的电位差、门电极与阴极间的距离和构成电子发射部分用的材料的功函数而变化，并且，还可以随着电子发射部分的顶端部分的形状的而变化。因此，可以依据需要对上述的形状和掩模材料层的蚀刻速率实施选择。
实施例24
实施例24是实施例23的、制造Spindt型场致发射装置的方法的一个变形实例。在实施例24的制造方法中，是在步骤(e′)中，在导电材料层的表面上形成一个具有柱状部分和与该柱状部分的上端部相连通的宽阔部分的、近乎漏斗状的凹槽，该柱状部分的形状反映了位于开口部分的上端表面与底部表面之间的台阶，在步骤(f′)中，在导电材料层的整个表面上形成掩模材料层，进而除去位于导电材料层上的和宽阔部分内侧处的掩模材料层，从而仅保留位于柱状部分内的该掩模材料层。下面参考图54A、图54B和图55，对实施例24的制造Spindt型场致发射装置的方法进行说明，这些附图为表示支撑基底等用的示意性局部端视图。
[步骤2400]
按照与如实施例23中的[步骤2300]至[步骤2320]相类似的方式进行作操，直至形成如图51A所示的掩模材料层522，然后，仅仅把位于导电材料层521上的和位于宽阔部分521C内侧的掩模材料层522除去，以便保留住柱状部分521B内的该掩模材料层522(参见图54A)。在这种情况下，利用稀释后的氢氟酸水溶液进行湿式蚀刻，从而仅仅有选择性地除去由铜构成的掩模材料层522，而不除去由钨构成的导电材料层521。保留在柱状部分521B内的掩模材料层522的高度，将随着蚀刻时间的长短而不同。然而，蚀刻时间并不那么确切，只要填充在宽阔部分521C内的掩模材料层522被完全除去掉即可。这样做的理由如下。有关掩模材料层522的高度的论述与参考附图53A针对柱状部分521B的深度进行的论述是基本上相同的，而且，掩模材料层522的高度对最终形成的电子发射部分15D的形状没有重大影响。
[步骤2410]
然后，按照与实施例23中所说相同的方式，对导电材料层521、掩模材料层522和粘合层520进行行蚀刻，以形成形状如图54B所示的电子发射部分15D。电子发射部分15D整体上呈如图52A所示的锥形形状，图54B示出了一个变型例，此时，只有电子发射部分的顶部呈锥形形状。当填充在柱状部分521B中的掩模材料层522的高度比较小时，或是当掩模材料层522的蚀刻速率比较高时，可以产生这种形状。这种形状并不会对电子发射部分15D的功能产生影响。
[步骤2420]
对于形成在绝缘层512上的开口部分514而言，通过各向同性蚀刻，使得开口部分514的侧壁表面后退，从而制造出如图55所示的场致发射装置。而且，可以按照与实施例22中说明的相同的方式进行这种各向同性蚀刻操作。
实施例25
实施例25的制作方法是实施例22的制造方法的一个变形实例。图56示出了实施例25的场致发射装置的示意性局部端视图。实施例25与实施例22的不同之处在于，电子发射部分具有一个基底530，以及一个形成在该基底530上的电子发射部分15D。基底530是由一种材料构成的，而电子发射部分15D是由另一种材料构成的。特别是，基底530是一个用以调节电子发射部分15D和门电极313上的开口端部分之间的距离的元件，并且可以作为保护层使用，该基底530可以由包含有杂质的聚合硅层构成。电子发射部分15D由钨构成，呈锥状，特别是圆锥状。在基底530与电子发射部分15D之间形成有由氮化钛(TiN)构成的粘合层520。粘合层520对电子发射部分的功能来说不是必需的组成部分，只是由于制造方面的原因而设的。把紧邻门电极313之下端部至基底530的上端部分的绝缘层512刮去，以形成开口部分514。
下面参考图57A、图57B、图58A、图58B、图59A和图59B对实施例25的制造方法进行说明。
[步骤2500]
首先，按照与实施例22的制造方法中的[步骤2200]相同的方式进行操作，直至形成开口部分514。然后，在包括开口部分514的内侧部分在内的整个表面上，形成构成基底用的导电材料层530A。该导电材料层530A还作为保护层使用，是由聚合硅层构成的，并且，可以通过等离子体化学气相沉积(CVD)方式形成。随后，在整个表面上形成由抗蚀层构成的平坦层531，以形成近乎平坦的表面(参见图57A)。然后，在这些层的蚀刻速率大体相等的条件下，对平坦层531和导电材料层530A实施蚀刻，以便用具有平坦的上表面的基底530填充开口部分514中的一部分(参见图57B)。可以使用包含有含氯气体和含氧气体的蚀刻气体，利用活性离子蚀刻(RIE)方法进行这种蚀刻。由于导电材料层530A的表面已经用平坦层531平坦化，所以基底530将具有平坦的上表面。
[步骤2510]
然后，在包括开口部分514的内侧剩余部分在内的整个表面上形成粘合层520，并且在包括开口部分514的内侧剩余部分在内的整个表面上，形成作为电子发射部分的导电材料层521，以便用导电材料层521填充开口部分514的剩余部分(参见图58A)。粘合层520是通过溅射法形成的、厚度为0.07微米(μm)的氮化钛(TiN)层，而导电材料层521是通过减压的化学气相沉积(CVD)法形成的、厚度为0.6微米(μm)的钨层。在导电材料层521的表面上还形成有其形状与位于开口部分514的上端表面与底部表面之间的台阶相对应的凹槽521A。
[步骤2520]
然后，通过旋转涂敷方式，在导电材料层521的整个表面上形成作为抗蚀层的掩模材料层522，以形成大体呈平坦状的表面(参见图58B)。这种掩模材料层522填补了位于导电材料层521表面上的凹槽521A，以形成近乎平坦状的表面。然后，利用包含氧气的气体，通过活性离子蚀刻(RIE)方法对掩模材料层522进行蚀刻(参见图59A)。当导电材料层521上露出平坦表面时，停止该蚀刻操作。这样，保留住位于导电材料层521上的凹槽521A内的掩模材料层522，以形成平坦的表面，并且，在形成掩模材料层522时，要使得掩模材料层522覆盖住导电材料层521的位于开口部分514的中心的那个区域。
[步骤2530]
然后，按照与如实施例22的制作方法中的[步骤2240]相类似的操作，对导电材料层521、掩模材料层522和粘合层520实施蚀刻，从而按照上述机理确定的抗蚀选择比率，形成呈锥形形状的电子发射部分15D和粘合层520，进而制造出电子发射部分(参见图59B)。随后，在形成在绝缘层512上的开口部分514的内侧，使该开口部分的侧壁表面后退，从而制造出如图56所示的场致发射装置。
实施例26
实施例26的制造方法是实施例23的制造方法的一个变形实例。图61B示出了实施例26的场致发射装置的示意性局部端视图。实施例26与实施例23的不同之处在于，电子发射部分具有一个基底530以及一个形成在该基底530上的、呈锥形形状的电子发射部分15D，这与实施例25中的电子发射部分相类似。基底530由一种材料构成，而电子发射部分15D由另一种材料构成。特别是，基底530是一个用以调节电子发射部分15D与门电极313上的开口端部分之间的距离的元件，并且可以作为保护层使用，这种基底530可由包含有杂质的聚合硅层构成。电子发射部分15D由钨构成，呈锥形形状，特别是圆锥状。在基底530与电子发射部分15D之间形成有由氮化钛(TiN)构成的粘合层520。这种粘合层520对电子发射部分的功能来说不是必要的构件，它的设置只是从可生产性考虑的。把紧挨着门电极313的下方至基底530的上端部分的绝缘层512刮去，以形成开口部分514。
下面参考图60A、图60B、图61A和图61B，对实施例26的制造方法进行说明，这些附图为表示支撑基底等用的示意性局部端视图。
[步骤2600]
首先，按照与实施例22的制造方法中的[步骤2200]相类似的方式进行操作，直至形成开口部分514。在包括开口部分514的内侧部分在内的整个表面上，形成构成基底用的导电材料层，对该导电材料层实施蚀刻，以形成填补了开口部分514的一部分的基底530。虽然图示的基底530具有呈平坦形状的表面，然而，该表面也可以是凹入的。可以实施与实施例25的制造方法中[步骤2500]所述操作相类似的操作，形成具有平坦表面的基底530。此外，在包括开口部分514的内侧剩余部分在内的整个表面上，形成粘合层520和导电材料层521。在这种情况下，对导电材料层521的厚度适当设定，以便能够在导电材料层521的表面上形成一个具有柱状部分521B和与该柱状部分的上端部相连通的宽阔部分521C的、近乎漏斗状的凹槽521A，柱状部分521B的形状与开口部分514的其余部分的上端表面和其底部表面之间的台阶相对应。随后，在导电材料层521上形成掩模材料层522。例如，这种掩模材料层522由铜构成。图60A示出了如此得到的状态。
[步骤2610]
除去与支撑基底510的表面相平行的平面内的掩模材料层522和导电材料层521，而保留位于柱状部分521B内的该掩模材料层522(参见图60B)。例如，可以按照与实施例23中的[步骤2330]相类似的方式，通过化学/机械抛光方式(CMP方式)实施这种除去操作。
[步骤2620]
然后，对导电材料层521、掩模材料层522和粘合层520实施蚀刻，以便按照上述机理确定的抗蚀选择比率，形成呈锥形形状的电子发射部分15D。按照与实施例23的制造方法的[步骤2340]所述相类似的方式，对这些层实施蚀刻。该电子发射部分包括电子发射部分15D、基底530和残留在电子发射部分15D与基底530之间的粘合层520。这种电子发射部分的整体通常呈锥形形状，图61A表示的状态是基底530填充在开口部分514的一部分中。当填充在柱状部分521内的掩模材料层522的高度比较低，或是当掩模材料层522的蚀刻速率比较高时，便可产生这种形状。上述的形状并不会对电子发射部分的功能产生什么影响。
[步骤2630]
然后，在各向同性的蚀刻条件下，对开口部分514内侧的绝缘层512的侧壁表面实施凹入蚀刻，以制造出如图61B所示的场致发射装置。这儿所说的各向同性蚀刻条件，可以与实施例22的制造方法中说明过的条件相同。
实施例27
实施例27的制造方法是实施例24的、制造Spindt型场致发射装置的制造方法的一个变形实例。实施例27与实施例24的不同之处在于，电子发射部分具有一个基底530，以及一个形成在该基底530上的、呈锥形形状的电子发射部分15D，这与实施例25的情况类似。下面参考表示支撑基底等用的示意性局部端视图的图62，对实施例27的Spindt型场致发射装置的制造方法进行说明。
[步骤2700]
按照与实施例26的制造方法的[步骤2600]相类似的方式进行操作，直至形成掩模材料层522。随后，仅仅除去位于导电材料层521上的和宽阔部分521C内的掩模材料层522，而保留位于柱状部分521B内的掩模材料层522(参见图62)。例如，可以通过使用稀释后的氢氟酸水溶液的湿式蚀刻办法，有选择性地除去由铜构成的掩模材料层522，而不除去由钨构成的导电材料层521。此后，采用与实施例26的制造方法中说明过的相同的方式，实施对导电材料层521和掩模材料层522的各项蚀刻操作，以及对绝缘层512实施各向同性蚀刻的操作。
上面结合实施例对本发明进行了说明，然而本发明并不仅限于这些实施例。特别是，各实施例中描述的场致发射装置和平板式显示器的方案仅仅是为了举例说明，它们均可以根据需要加以改变。
用来制造场致发射装置的各种材料也仅仅是以举例形式给出的，也可以根据需要加以改变。虽然以实施例形式所给出的场致发射装置中，一个电子发射部分对应于一个开口部分，然而，根据场致发射装置的结构，也可以采用许多个电子发射部分与一个开口部分相对应或是一个电子发射部分与许多个开口部分相对应的实施方式。此外，还可以采用在门电极构成层上形成许多个开口部分，在绝缘层上形成一个与这许多个开口部分相连通的开口部分，并且形成一个或多个电子发射部分的实施方式。
驱动平板式显示器运行用的方法不仅限于各实施例中描述的方法。此外，门电极或者构成门电极用的导电材料层的形状并不仅限于条带形状。例如，可以使构造平板式显示器的第一面板P1用的所有门电极，均由一个薄片状的电极构成层(例如，一个由气体捕获材料构成的单层结构体，或者一个由由导电材料或电绝缘材料构成的第一层和由气体捕获材料构成的第二层(气体捕获层)构成的叠层结构体)构成。在这样的结构中，例如，阴极可以呈与一个象素的形状相对应的矩形平面形。在某些情况下，并不需要为每一个冷阴极场致发射装置都配置一个间隔部件。
图63示出了一种驱动具有上述结构形式的平板式显示器用的驱动电路。该电路具有一个与电子发射部分(更准确地说，是与阴极11)电连接的控制电路30和一个与门电极313电连接的门电极控制电路(图中未示出)。此外，控制电路30具有一个数据电路130A和一个扫描电路130B。每一个阴极11均通过由MOS晶体管(金属氧化物半导体晶体管)构成的开关元件130C与数据电路130A电连接。MOS晶体管上的门部分与扫描电路130B电连接。例如，MOS晶体管可以是n通道型的MOS晶体管，并且可以作为依据由扫描电路130B和数据电路130A施加的控制信号，对导通状态(ON)和断开状态(OFF)实施控制的开关元件使用。当开关元件130C处于导通状态(ON)时，依据由扫描电路130B和数据电路130A给出的控制信号，把电压施加在与开关电路130C电连接的阴极11上。该MOS晶体管也可以由p通道型的MOS晶体管构成。此外，这种金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)可以用具有与金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)的开关功能等效的其它开关装置替代。
沿横向(X方向)配置的场致发射装置，可以沿纵向(Y方向)依次实施驱动。特别是，可将由门电极控制电路给出的恒定电压VG施加在具有门电极313的一个薄片状的门电极构成层上。利用控制电路30使希望的开关元件130C处于导通状态(ON)，从而将电压0≤[VC-MAX至VC-MIN](＜VG)施加在每一个阴极11上。在具有施加着电压VG的门电极313和每个都施加着电压0≤[VC-MAX至VC-MIN]的阴极11的电子发射区域里，当(VG-VC-MIN)时，电位差ΔV将达到最大值，并且从电子发射区发射出的电子数量也将达到最大值，这些电子被阳极23吸引，并撞击到荧光剂层21上。因此，与该电子发射区相对应的荧光剂层将具有最高的发光亮度。另一方面，当(VG-VC-MAX)时，电位差ΔV最小，所以，没有电子从电子发射区发出，从而使与该电子发射区相对应的荧光剂层不发射出光。通过把VC-MAX至VC-MIN的电压施加给构成阴极用的导电材料层，便可以对荧光剂层的发光亮度实施控制。
此外，可以采用使构造平板式显示器的第一面板P1用的所有阴极均由一个薄片型导电材料层构成，并且，使门电极313由呈条带形状的导电材料层构成的方案。换句话说，门电极313具有，例如，对应于一个象素的矩形平面形状。如图64所示，用以驱动该平板式显示器的电路可以包括与电子发射部分(更准确地说，是与阴极11)电连接的阴极控制电路(图中未示出)和与门电极313电连接的控制电路31。控制电路31还具有一个数据电路131A和一个扫描电路131B。门电极313通过一个由金属氧化物半导型晶体管(MOS晶体管)构成的开关元件131C与数据电路130A电连接。金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)上的门部分与扫描电路131B电连接。该金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)是例如n通道型的金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)，并可作为依据由扫描电路131B和数据电路131A施加的控制信号对导通状态(ON)和断开状态(OFF)实施控制的开关元件使用。当开关元件131C处于导通状态(ON)时，依据由扫描电路131B和数据电路131A给出的控制信号，把电压施加给与开关元件131C电连接的门电极313。该金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)也可以由p通道型的金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)构成。此外，这种金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)还可以由具有与金属氧化物半导体晶体管(MOS晶体管)的开关功能等效的其它开关装置替换。
在上述的平板式显示器中，沿横向(X方向)配置的场致发射装置，可以沿纵向(Y方向)依次实施驱动。特别是，可将由阴极控制电路给出的恒定电压Vc施加在具有阴极11的一个薄片状的阴极构成层上。利用控制电路31使希望的开关元件131C处于导通状态(ON)，从而将电压Vc≤[VG-MAX至VG-MIN]施加在每一个门电极313上。在具有施加着电压Vc的阴极11和每个都施加着电压VG-MAX至VG-MIN的门电极313的电子发射区域内，当(VG-MAX-VC)时，电位差△V最大，并且从电子发射区发射出的电子数量最多，这些电子被阳极23吸引，并撞击到荧光剂层21上。因此，与该电子发射区相对应的荧光剂层将具有最高的发光亮度。另一方面，当(VG-MIN-VC)时，电位差△V最小，所以，没有电子从电子发射区发出，从而使与该电子发射区相对应的荧光剂层不发射出光。通过把VG- MAX至VG-MIN的电压施加给门电极13，便可以对荧光剂层的发光亮度实施控制。
此外，电子发射区还可以由通常称作表面导电型场致发射装置的装置构成。这种表面导电型场致发射装置包括由玻璃构成的基底，和以矩阵形式成对形成在基底上的电极，这些电极由诸如氧化锡(SnO2)、金(Au)、氧化铟(In2O3)/氧化锡(SnO2)、碳或氧化钯(PdO)之类的导电材料构成，并具有微小的面积和一对以恒定的间隔(间隙)布置的电极。在每一个电极上均形成有碳膜。一条横向的导线与一对电极中的一个电极相连接，而一条纵向的导线与另一个电极相连接。当把一电压施加给这一对电极时，就会把电场施加给通过间隙彼此相对布置的碳膜上，从而从碳膜处发射出电子。使这些电子与位于第二面板(阳极面板)上的荧光剂层相撞击，以激励该荧光剂层，从而可以获得所需要的图象。
在这些实例中，虽然通过第二绝缘层46把聚焦电极47或147设置在门电极之上方，然而，也可以通过真空层把聚焦电极247设置在门电极的上方。在这种情况下，聚焦电极247可以具有与实施例10中的聚焦电极147基本上相同的结构。此外，门电极313可以按照本发明实施例中描述的方式构造，但在某些情况下，它也可以采用常规的结构形式。例如，聚焦电极247可以由单片状的材料构成。可以通过布置在第二面板P2的周围部分处的支撑部件248，将上述的聚焦电极247固定在第二面板P2上。聚焦电极247可以是由气体捕获材料构成的(例如，由厚度为50微米的钛合金构成的)单层结构体，也可以是由至少由导电材料或电绝缘材料构成的第一层和由气体捕获材料构成的第二层构成的叠层结构体。特别是，后者的结构形式与参照图19A、图19B、图20A、图20B和图20C所描述的门电极的结构形式相类似。当聚焦电极247呈叠层结构形式时，从使阴极11周围的真空状态能够保持在比较好的状态下的角度考虑，最好是将由气体捕获材料构成的第二层设置在阴极侧。换句话说，最好是把图19A、图20A、图20B和图20C所示的第一层113A和第二层113B的层叠次序反过来。在聚焦电极247中，可以为每个场致发射装置设置一个开口部分，也可以是每一组许多个场致发射装置(比如说每个象素)设置一个开口部分。
由上述的说明可知，本发明的消气部件具有更大的、用以表现气体捕获效能的有效面积，因此可以获得任何传统的消气部件远远比不了的气体捕获效率。在本发明的平板式显示器中，消气部件至少配置在第一面板和第二面板中的一个上，所以，和传统的只在非有效区域内的一个位置配置一消气部件的任何平板式显示器相比，提高了其气体捕获效率。因此，这种平板式显示器的使用寿命和图象质量大幅度改善。释放进真空层内的气体等，由门电极、聚焦电极或消气部件予以捕获，从而可以使真空层中保持非常高的真空度。因此，即使从，例如荧光剂层释放出气体分子、离子等，也会由门电极、聚焦电极或消气部件将气体等捕获，从而可以避免它们与电子发射部分产生撞击。因此，可以防止出现局部放电，或者可以防止电子发射部分的表面的功函数产生变化，并且可以防止电子发射部分出现性能恶化，因此可以赋予电子发射部分更长的使用寿命，并且可以通过防止图象显示恶化来稳定其性能。此外，由于不再需要先技术中的消气部件设置盒，所以还可以简化平板式显示器的结构。在依据本发明第三或第四方案的制造方法中，还可以把冷阴极场致发射装置中的聚焦电极或门电极制作成具有与消气部件的图案不同的图案，从而可以进一步增大消气部件的有效面积。

Claims (85)

1．一种消气部件，包含有一个形成在基底之上的、具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件，以及一个形成在支撑元件上的、其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层。
2．根据权利要求1所述的消气部件，其特征在于，具有凸凹状表面的支撑元件是由近乎半球状的硅粒构成的。
3．根据权利要求1所述的消气部件，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件至少包括有从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅(silicon oxide nitride)中选择出的一种材料。
4．一种平板式显示器，包括有第一面板和第二面板，这两个面板隔着真空层彼此相对设置且具有分布有象素的有效区域，其特征在于，在第一面板和第二面板中至少一个的有效区域内配置有保持真空层的真空度用的消气部件。
5．根据权利要求4所述的平板式显示器，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，
(C)贯通门电极且形成在绝缘层上的开口部分，
(D)形成在开口部分内的电子发射部分，
而且，消气部件配置在门电极和/或位于一个门电极与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上。
6．根据权利要求5所述的平板式显示器，其特征在于，消气部件包括有一个具有凸凹状表面的或是由多孔材料元件构成的支撑元件，以及一个形成在支撑元件上的、其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层，而且，支撑元件配置在门电极上和/或配置在位于一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上。
7．根据权利要求6所述的平板式显示器，其特征在于，具有凸凹状表面的支撑元件是由近乎半球状的硅粒构成的。
8．根据权利要求6所述的平板式显示器，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件至少包括有从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中选择出的一种材料。
9．根据权利要求5所述的平板式显示器，其特征在于，阴极形成在支撑基底上；绝缘层形成在阴极和支撑基底上；而且，电子发射部分形成在位于开口部分的底部的阴极上。
10．根据权利要求5所述的平板式显示器，其特征在于，电子发射层形成在支撑基底上；绝缘层形成在电子发射层和支撑基底上；而且，位于开口部分的底部的电子发射层相当于电子发射部分。
11．根据权利要求5所述的平板式显示器，其特征在于，绝缘层覆盖着电子发射层；开口部分贯通电子发射层；而且，曝露在开口部分的侧壁表面处的电子发射层的边缘部分相当于电子发射部分。
12．根据权利要求4所述的平板式显示器，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，
(C)形成在门电极和绝缘层上的第二绝缘层，
(D)形成在第二绝缘层上的聚焦电极，
(E)贯通聚焦电极、第二绝缘层和门电极并且形成在绝缘层上的开口部分，以及，
(F)形成在开口部分处的电子发射部分，
而且，消气部件配置在聚焦电极上和/或配置在位于一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的绝缘层上。
13．根据权利要求12所述的平板式显示器，其特征在于，消气部件包括有一个具有凸凹状表面的或是由多孔材料元件构成的支撑元件，而且，该支撑元件配置在聚焦电极上和/或配置在位于一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的绝缘层上。
14．根据权利要求13所述的平板式显示器，其特征在于，具有凸凹状表面的支撑元件是由近乎半球状的硅粒构成的。
15．根据权利要求13所述的平板式显示器，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件至少包括有从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中选择出的一种材料。
16．根据权利要求12所述的平板式显示器，其特征在于，阴极形成在支撑基底上；绝缘层形成在阴极和支撑基底上；而且，电子发射部分形成在位于开口部分的底部的阴极上。
17．根据权利要求12所述的平板式显示器，其特征在于，电子发射层形成在支撑基底上；绝缘层形成在电子发射层和支撑基底上；并且，位于开口部分的底部的电子发射层相当于电子发射部分。
18．根据权利要求12所述的平板式显示器，其特征在于，绝缘层覆盖着电子发射层；开口部分贯通电子发射层；而且，曝露在开口部分的侧壁表面处的电子发射层的边缘部分相当于电子发射部分。
19．根据权利要求4所述的平板式显示器，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，而且其至少一部分是由气体捕获材料构成的，
(C)贯通门电极且形成在绝缘层上的开口部分，以及
(D)形成在开口部分内的电子发射部分，
而且，所说的门电极还起消气部件的作用。
20．根据权利要求19所述的平板式显示器，其特征在于，门电极具有由气体捕获材料构成的单层结构。
21．根据权利要求19所述的平板式显示器，其特征在于，门电极具有叠层结构，该叠层结构至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层，以及由气体捕获材料构成的第二层。
22．根据权利要求19所述的平板式显示器，其特征在于，阴极形成在支撑基底上；绝缘层形成在阴极和支撑基底上；而且电子发射部分形成在位于开口部分的底部的阴极上。
23．根据权利要求19所述的平板式显示器，其特征在于，电子发射层形成在支撑基底上；绝缘层形成在电子发射层和支撑基底上；而且，位于开口部分的底部的电子发射层相当于电子发射部分。
24．根据权利要求19所述的平板式显示器，其特征在于，绝缘层覆盖着电子发射层；开口部分贯通电子发射层；而且，曝露在开口部分的侧壁表面处的电子发射层的边缘部分相当于电子发射部分。
25．根据权利要求4所述的平板式显示器，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)形成在支撑基底上的绝缘层，
(B)形成在绝缘层上的门电极，
(C)形成在门电极和绝缘层上的第二绝缘层，
(D)形成在第二绝缘层上的聚焦电极，而且其至少一部分是由气体捕获材料构成的，
(E)贯通聚焦电极、第二绝缘层和门电极的开口部分，该开口部分形成在绝缘层上，以及
(F)形成在开口部分内的电子发射部分，
而且，所说的聚焦电极还起消气部件的作用。
26．根据权利要求25所述的平板式显示器，其特征在于，门电极具有由气体捕获材料构成的单层结构。
27．根据权利要求25所述的平板式显示器，其特征在于，门电极具有叠层结构，该叠层结构至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层，以及由气体捕获材料构成的第二层。
28．根据权利要求25所述的平板式显示器，其特征在于，阴极形成在支撑基底上；绝缘层形成在阴极和支撑基底上；而且，电子发射部分形成在位于开口部分的底部的阴极上。
29．根据权利要求25所述的平板式显示器，其特征在于，电子发射层形成在支撑基底上；绝缘层形成在电子发射层和支撑基底上；而且，位于开口部分的底部的电子发射层相当于电子发射部分。
30．根据权利要求25所述的平板式显示器，其特征在于，绝缘层覆盖着电子发射层；开口部分贯通电子发射层；而且，曝露在开口部分的侧壁表面处的电子发射层的边缘部分相当于电子发射部分。
31．根据权利要求4所述的平板式显示器，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，每一个冷阴极场致发射装置均具有：
(A)配置在支撑基底上的一个间隔部件，该间隔部件由电绝缘材料构成，
(B)由气体捕获材料层构成的门电极，该气体捕获材料层上形成有许多个开口部分，且至少有一部分是由气体捕获材料构成的，以及
(C)形成在支撑基底上的一个电子发射部分，
而且，气体捕获材料层按照与间隔部件的上表面相接触的方式固定，并使开口部分位于电子发射部分上方。
32．一种制造平板式显示器用的方法，该平板式显示器包括有第一面板和第二面板，这两个面板隔着真空层彼此相对设置，并且都具有分布有象素的有效区域，而且它们彼此在周围部位处相粘接，该制造方法包括在第一面板和第二面板中至少一个的有效区域内形成消气部件用的步骤。
33．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成构成门电极用的导电材料层，
(c)在导电材料层上形成消气部件形成层，
(d)使消气部件形成层和导电材料层成型为图案，以便形成在其上表面上具有消气部件的门电极，
(e)至少在绝缘层上形成开口部分，以及
(f)在开口部分内形成或曝露出一个电子发射部分。
34．根据权利要求33所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，形成消气部件形成层的步骤(c)还包括：(1)在构成门电极用的导电材料层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。
35．根据权利要求34所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，形成作为具有凸凹状表面的支撑元件的、近乎半球状的硅粒。
36．根据权利要求34所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，用从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中选择出的至少一种材料来形成所说的由多孔材料元件构成的支撑元件。
37．根据权利要求36所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有可热解基或含有溶剂的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使可热解基热解或使溶剂挥发的步骤。
38．根据权利要求36所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使所说的若干种成分产生相分离的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
39．根据权利要求36所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
40．根据权利要求33所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成阴极，然后再在阴极和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(f)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。
41．根据权利要求33所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成电子发射层，然后再在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(f)中，对位于开口部分的底部的电子发射层实施曝露处理，以使电子发射部分曝露在开口部分内。
42．根据权利要求33所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，在步骤(f)中，将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面，以形成电子发射部分。
43．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在绝缘层和门电极上形成第二绝缘层，
(d)在第二绝缘层上形成构成聚焦电极用的导电材料层，
(e)在导电材料层上形成消气部件形成层，
(f)使消气部件形成层和导电材料层成型为图案，以便形成在其上表面上具有消气部件的聚焦电极，
(g)至少在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分，
(h)在开口部分内形成或曝露出电子发射部分。
44．根据权利要求43所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，形成消气部件形成层的步骤(e)还包括：(1)在构成聚焦电极用的导电材料层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。
45．根据权利要求44所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，形成作为具有凸凹状表面的支撑元件的、近乎半球状的硅粒。
46．根据权利要求44所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，用从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中选择出的至少一种材料来形成所说的由多孔材料元件构成的支撑元件。
47．根据权利要求46所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有可热解基或含有溶剂的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使可热解基热解或使溶剂挥发的步骤。
48．根据权利要求46所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使所说的若干种成分产生相分离的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
49．根据权利要求46所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
50．根据权利要求43所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成阴极，然后再在阴极和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(h)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。
51．根据权利要求43所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成电子发射层，然后再在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(h)中，对位于开口部分的底部的电子发射层实施曝露处理，以使电子发射部分曝露在开口部分内。
52．根据权利要求43所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，在步骤(h)中，将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面，以形成电子发射部分。
53．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在门电极上和/或在位于一个门电极和另一个与其相邻的门电极之间的绝缘层上形成消气部件，
(d)至少在绝缘层上形成开口部分，以及
(e)在开口部分内形成或曝露出电子发射部分。
54．根据权利要求53所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，形成消气部件的步骤(c)还包括：(1)在门电极上和/或在位于一个门电极和与其相邻的另一个门电极之间的绝缘层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。
55．根据权利要求54所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，形成作为具有凸凹状表面的支撑元件的、近乎半球状的硅粒。
56．根据权利要求54所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，用从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中选择出的至少一种材料来形成所说的由多孔材料元件构成的支撑元件。
57．根据权利要求56所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有可热解基或含有溶剂的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使可热解基热解或使溶剂挥发的步骤。
58．根据权利要求56所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使所说的若干种成分产生相分离的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
59．根据权利要求56所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
60．根据权利要求53所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成阴极，然后再在阴极和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(e)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。
61．根据权利要求53所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成电子发射层，然后再在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(e)中，对位于开口部分的底部的电子发射层实施曝露处理，以使电子发射部分曝露在开口部分内。
62．根据权利要求53所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，在步骤(e)中，将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面，以形成电子发射部分。
63．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在绝缘层和门电极上形成第二绝缘层，
(d)在第二绝缘层上形成聚焦电极，
(e)在聚焦电极上和/或在位于一个聚焦电极和另一个与其相邻的聚焦电极之间的第二绝缘层上形成消气部件，
(f)至少在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分，
(g)在开口部分内形成或曝露出电子发射部分。
64．根据权利要求63所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，形成消气部件的步骤(e)还包括：(1)在聚焦电极上和/或在位于一个聚焦电极和与其相邻的另一个聚焦电极之间的第二绝缘层上形成具有凸凹状表面的、或是由多孔材料元件构成的支撑元件的步骤，以及，(2)在支撑元件上形成其形状与支撑元件的表面形状相吻合的气体捕获层的步骤。
65．根据权利要求64所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，形成作为具有凸凹状表面的支撑元件的、近乎半球状的硅粒。
66．根据权利要求64所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(1)中，用从氧化硅、氮化硅和氧氮化硅中选择出的至少一种材料来形成所说的由多孔材料元件构成的支撑元件。
67．根据权利要求66所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有可热解基或含有溶剂的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使可热解基热解或使溶剂挥发的步骤。
68．根据权利要求66所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，对支撑元件形成薄膜实施热处理以使所说的若干种成分产生相分离的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
69．根据权利要求66所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，由多孔材料元件构成的支撑元件是通过以下步骤形成的，这些步骤包括形成含有若干种具有不同蚀刻速率的成分的支撑元件形成薄膜的步骤，以及，通过蚀刻除去蚀刻速率比较高的成分的步骤。
70．根据权利要求63所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成阴极，然后再在阴极和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(g)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。
71．根据权利要求63所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成电子发射层，然后再在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(g)中，对位于开口部分的底部的电子发射层实施曝露处理，以使电子发射部分曝露在开口部分内。
72．根据权利要求63所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，在步骤(g)中，将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面，以形成电子发射部分。
73．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，该门电极至少部分地由气体捕获材料构成，并可作为消气部件使用，
(c)至少在绝缘层上形成开口部分，以及
(d)在开口部分内形成或曝露出电子发射部分。
74．根据权利要求73所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，门电极呈由气体捕获材料构成的单层结构。
75．根据权利要求73所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，门电极具有叠层结构，该叠层结构至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层，以及由气体捕获材料构成的第二层。
76．根据权利要求73所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成阴极，然后再在阴极和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(d)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。
77．根据权利要求73所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成电子发射层，之后，再在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(d)中，对位于开口部分的底部的阴极实施曝露处理，以露出位于开口部分内的电子发射部分。
78．根据权利要求73所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，在步骤(d)中，将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面处，以形成电子发射部分。
79．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上形成绝缘层，
(b)在绝缘层上形成门电极，
(c)在绝缘层和门电极上形成第二绝缘层，
(d)在第二绝缘层上形成聚焦电极，该聚焦电极至少部分地由气体捕获材料构成，并可作为消气部件使用，
(e)至少在第二绝缘层和绝缘层上形成开口部分，
(f)在开口部分内形成或曝露出电子发射部分。
80．根据权利要求79所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，门电极呈由气体捕获材料构成的单层结构。
81．根据权利要求79所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，门电极具有叠层结构，该叠层结构至少具有由导电材料或电绝缘材料构成的第一层，以及由气体捕获材料构成的第二层。
82．根据权利要求79所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成阴极，然后再在阴极和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(f)中，在位于开口部分的底部的阴极上形成电子发射部分。
83．根据权利要求79所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，先在支撑基底上形成电子发射层，然后，再在电子发射层和支撑基底上形成绝缘层，在步骤(f)中，对位于开口部分的底部的阴极实施曝露处理，以便曝露出位于开口部分内的电子发射部分。
84．根据权利要求79所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，在步骤(a)中，形成覆盖住电子发射层的绝缘层，在步骤(f)中，将电子发射层的边缘部分曝露在开口部分的侧壁表面处，以便形成电子发射部分。
85．根据权利要求32所述的制造平板式显示器的方法，其特征在于，第一面板在其有效区域内具有冷阴极场致发射装置，第二面板在其有效区域内具有阳极和荧光剂层，而且，通过下述的步骤制造第一面板：
(a)在支撑基底上布置由电绝缘材料构成的间隔部件，并且，在支撑基底上形成电子发射部分，
(b)对由在其上形成有许多个开口部分的、至少部分由气体捕获材料组成的气体捕获材料层构成的门电极实施固定，以便使门电极与间隔部件的上表面相接触，并且使开口部分位于电子发射部分上方。
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