CN1744256A - 电子发射器件及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及电子发射器件及其制造方法。本发明的电子发射器件包括彼此面对的第一和第二基板、形成在该第一基板上的阴极电极、以及形成在该阴极电极上的电子发射区域。绝缘层形成在该阴极电极之上并具有暴露该电子发射区域的开口部分。栅极电极形成在该绝缘层之上并具有对应于该绝缘层的该开口部分的开口部分。磷光体层形成在该第二基板上。至少一个阳极电极形成在该磷光体层的表面上。该阴极和该栅极电极通过薄膜法构成，该绝缘层通过厚膜法构成。

Description

电子发射器件及其制造方法

技术领域

本发明涉及电子发射器件和制造该电子发射器件的方法，更具体地，涉及具有用于发射电子的电子发射区域和用于控制电子发射的驱动电极的电子发射器件。

背景技术

通常，电子发射器件分为热阴极用作电子发射源的第一类、以及冷阴极用作电子发射源的第二类。

第二类电子发射器件中已知的有场发射器阵列(FEA)型、表面传导发射(SCE)型、金属-绝缘体-金属(MIM)型、以及金属-绝缘体-半导体(MIS)型。

根据其类型，电子发射器件以特定结构来区分，但是它们基本具有形成真空容器的第一和第二基板。电子发射区域和驱动电极形成在该第一基板上，磷光体层(phosphor layer)和阳极电极形成在该第二基板上。对于这种结构，为了产生光发射或者显示所需的图像，电子从电子发射区域朝向第二基板发射并激发磷光体层。

对于普通的FEA型电子发射器件，提供阴极和栅极电极作为驱动电极，聚焦电极形成在该栅极电极上从而聚焦电子束。为了防止电极被短路，第一和第二绝缘层分别形成在该阴极和该栅极电极之间以及该栅极电极和该聚焦电极之间。

在上述结构的FEA型电子发射器件的传统制造中，考虑到简化的处理设备和容易的处理方法，电极和绝缘层仅通过一种工艺形成。也就是说，电极和绝缘层或者通过溅射或真空沉积，或者通过丝网印刷或层压而形成。为方便起见，前面的技术称为“薄膜法(thin filming)”，后面的技术称为“厚膜法(thick filming)”。

当仅利用薄膜法完成电子发射器件时，电子发射区域和聚焦电极之间的高度差不足以大到提高电子束聚焦效率。此外，当使用厚膜法例如丝网印刷来形成电子发射区域时，栅极电极位于比电子发射区域更低的平面，以至于难以控制电子发射，并且电子束会严重地扩散。

因此，对于FEA型电子发射器件，优选地形成具有1μm或更大的厚度的绝缘层。然而，当通过薄膜法形成具有如此厚度的绝缘层时，该绝缘层的稳定性和加工效率变差，使其难以用于大规模生产。

此外，对于仅通过厚膜法完成的电子发射器件，难以提供精确的构图，限制了制造高分辨和高图像质量的器件的能力。

此外，通过厚膜法形成绝缘层后，利用湿蚀刻法蚀刻它从而形成开口部分。在这种情况下，形成在绝缘层上的电极被用作蚀刻掩模。也就是说，在聚焦电极形成开口部分后，利用聚焦电极作为蚀刻掩模来蚀刻第二绝缘层。在栅极电极形成开口部分后，利用栅极电极作为蚀刻掩模来蚀刻第一绝缘层。

然而，因为湿蚀刻以各向同性的方式进行，产生所谓的底切现象(undercut phenomenon)，即绝缘层的开口部分比掩模层的开口部分形成得更大。因此，栅极电极部分地悬于第一绝缘层的开口部分之上，聚焦电极部分地悬于第二绝缘层的开口部分之上，因此恶化了电极的形状稳定性。

此外，当通过厚膜法形成绝缘层时，其具有粗糙的蚀刻表面，该蚀刻表面是其开口部分的壁表面，从而其开口部分具有粗糙的平面形状。结果，形成在绝缘层上的栅极电极的开口部分和聚焦电极的开口部分也具有沿着该绝缘层的开口部分的形状继续前进的粗糙的平面形状。

对于上述结构的电子发射器件，电子发射特性由于电极和绝缘层的形状精度低而变得不一致，并且意外放电现象和电流泄漏的产生，使其难以形成以稳定方式运行的器件。

发明内容

根据本发明，提供一种电子发射器件和制造该电子发射器件的方法，其提高了绝缘层和电极的形状稳定性和图案精确度，并且提高了加工效率，从而使得制造高分辨率和高图像质量的器件成为可能。

本发明的示例性实施例中，提供电子发射器件和制造该电子发射器件的方法，当通过厚膜法形成绝缘层并湿蚀刻该绝缘层从而形成开口部分时，栅极和聚焦电极具有平滑的平面形状的开口部分，因此稳定了电子发射特性。

本发明的示例性实施例中，电子发射器件包括彼此面对的第一和第二基板、形成在该第一基板上的阴极电极、以及形成在该阴极电极上的电子发射区域。绝缘层形成在该阴极电极上，其具有暴露该电子发射区域的开口部分。栅极电极形成在该绝缘层上，其具有对应于该绝缘层的开口部分的开口部分。该阴极和该栅极电极通过薄膜法形成，该绝缘层通过厚膜法形成。该阴极和该栅极电极可分别形成有2000-3000的厚度。该绝缘层可具有3μm或更大的厚度。该栅极电极的开口部分可以比该绝缘层的开口部分具有更大的宽度。

本发明的另一示例性实施例中，电子发射器件包括彼此面对的第一和第二基板、形成在该第一基板上的阴极电极、形成在该阴极电极上的电子发射区域、以及形成在该阴极电极上的栅极电极，第一绝缘层插入在该栅极电极和该阴极电极之间。至少一个聚焦电极形成在该栅极电极之上，同时第二绝缘层插入在该至少一个聚焦电极和该栅极电极之间。该第一绝缘层、该栅极电极、该第二绝缘层和该聚焦电极分别具有暴露该电子发射区域的开口部分。该阴极电极、该栅极电极和该聚焦电极通过薄膜法形成，该第一和第二绝缘层通过厚膜法形成。该阴极电极、该栅极电极和该聚焦电极可分别具有2000-3000的厚度。该第一和该第二绝缘层可分别具有3μm或更大的厚度。该栅极电极的开口部分可以比该第一绝缘层的开口部分具有更大的宽度。该聚焦电极的开口部分可以比该第二绝缘层的开口部分具有更大的宽度。

制造该电子发射器件的方法中，阴极电极通过薄膜法首先形成在基板上。绝缘层通过厚膜法形成在该基板的整个表面上从而该绝缘层覆盖该阴极电极。栅极电极层通过薄膜法形成在该绝缘层上，并且在该栅极电极层形成开口部分。利用该栅极电极层作为蚀刻掩模湿蚀刻该绝缘层从而在该绝缘层形成开口部分。条纹构图该栅极电极层从而形成栅极电极。电子发射区域形成在该绝缘层的开口部分中阴极电极之上。该薄膜法可以是通过真空沉积或溅射，该阴极和该栅极电极分别形成有2000-3000的厚度。该厚膜法可以是通过丝网印刷、层压或刮刀法中的任何一种，该绝缘层形成有3μm或更大的厚度。当该栅极电极被条纹构图时，它们可以被进一步蚀刻从而扩展其开口部分。

制造该电子发射器件的另一方法中，阴极电极通过薄膜法形成在基板上。第一绝缘层通过厚膜法形成在该基板的整个表面上从而该第一绝缘层覆盖该阴极电极。具有开口部分的栅极电极通过薄膜法形成在该第一绝缘层上。第二绝缘层通过厚膜法形成在该基板的整个表面上从而该第二绝缘层覆盖该栅极电极。聚焦电极通过薄膜法形成在该第二绝缘层上，并且在该聚焦电极形成开口部分。利用该聚焦电极作为蚀刻掩模湿蚀刻该第二绝缘层从而在该第二绝缘层形成开口部分，利用栅极电极作为蚀刻掩湿模蚀刻该第一绝缘层从而在该第一绝缘层形成开口部分。电子发射区域形成在第一绝缘层的开口部分中阴极电极之上。在该第二绝缘层的开口部分的形成之后，可以进一步蚀刻该聚焦电极从而扩展其开口部分。此外，在该第一绝缘层的开口部分的形成之后，可以进一步蚀刻该栅极电极从而扩展其开口部分。

附图说明

图1是根据本发明第一实施例的电子发射器件的局部分解透视图。

图2是根据本发明第一实施例的电子发射器件的局部剖视图。

图3A、3B和3C顺序示出制造根据本发明第一实施例的电子发射器件的步骤。

图4是根据本发明第二实施例的电子发射器件的局部分解透视图。

图5是根据本发明第二实施例的电子发射器件的局部剖视图。

图6A、6B、6C和6D顺序示出制造根据本发明第二实施例的电子发射器件的步骤。

图7是根据本发明第三实施例的电子发射器件的局部分解透视图。

图8是根据本发明的第三实施例的电子发射器件的局部剖视图。

图9A、9B和9C顺序示出制造根据本发明第三实施例的电子发射器件的步骤。

图10是根据本发明第四实施例的电子发射器件的局部分解透视图。

图11是根据本发明第四实施例的电子发射器件的局部剖视图。

图12A、12B、12C、12D、12E和12F顺序示出制造根据本发明第四实施例的电子发射器件的步骤。

图13是第一基板上的用于根据本发明第四实施例的电子发射器件的结构的放大照片。

图14是第一基板上的用于根据现有技术的电子发射器件的结构的放大照片。

具体实施方式

如图1和2所示，根据本发明第一实施例的电子发射器件包括以预定距离彼此面对的第一和第二基板2和4。电子发射结构设置在第一基板2上从而发射电子，光发射或显示结构设置在第二基板4上从而发射可见光线并显示所需的图像。

具体地，阴极电极6在第一基板2的一个方向(图中y轴方向)条纹构图在第一基板2上。绝缘层8形成在第一基板2的整个表面上同时覆盖阴极电极6。栅极电极10条纹构图在绝缘层8上同时基本垂直于阴极电极6前进。

阴极和栅极电极6和10的交叉区域形成子像素区域，在各个子象素区域在阴极电极6上形成一个或更多个电子发射区域12。在栅极电极10和绝缘层8形成对应于各个电子发射区域12且暴露第一基板2上的电子发射区域12的开口部分101和81，。

电子发射区域12由在施加电场时发射电子的材料形成，如含碳材料或纳米尺寸的材料。在示例性实施例中电子发射区域12由碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C₆₀、硅纳米线或者它们的结合来形成。电子发射区域的形成可利用丝网印刷、直接生长、化学气相沉积或溅射技术来实施。

图中示出电子发射区域12形成为圆形形状，并沿阴极电极6的长度直线地排列。但是，电子发射区域12的平面形状、每子像素的数目以及排列不局限于此，而是可以以各种方式改变。

具有1μm或更大的厚度并且通过厚膜法例如丝网印刷、层压或刮刀法形成的膜定义为“厚膜”，根据本实施例的绝缘层8形成为厚膜。绝缘层8具有3μm或更大的，特定地3-30μm的厚度，并通过厚膜法形成。

另一方面，具有小于1μm的，特别地数千埃的厚度，并且通过薄膜法例如溅射或真空沉积形成的膜定义为“薄膜”，阴极和栅极电极6和10形成为薄膜。阴极和栅极电极6和10分别形成有2,000-3,000的厚度。

通过使栅极电极10相对于电子发射区域12有足够的高度，厚膜绝缘层8在电子发射方面具有提高均匀性的作用。当电子发射区域12通过厚膜法例如丝网印刷形成时该优点进一步增强。薄膜阴极和栅极电极6和10能被精确地构图，从而得到优良的形状精度。

其后，红、绿和蓝磷光体层14形成在第二基板4的面对第一基板2同时彼此隔开一距离的表面上。黑色层16形成在相邻的磷光体层14之间从而增强屏幕对比度。阳极电极18由基于铝(Al)的金属膜形成在磷光体层14和黑色层16上。

阳极电极18从外部接收加速电子束所需的高电压，并且将磷光体层14向第一基板2发射的可见光线反射向第二基板4，从而提高屏幕亮度。

可选择地，代替金属膜，阳极电极可以由基于铟锡氧化物(ITO)的透明导电膜形成。在这种情况下，该阳极电极形成在磷光体层和黑色层的面对第二基板的表面上。例如，阳极电极可以构图为多个分开的部分，从而形成在磷光体层的面对第二基板4的表面上。

隔离物20布置在第一和第二基板2和4之间，该第一和第二基板2和4在其外围被彼此密封。第一和第二基板2和4之间的内部空间被抽成为真空状态，从而构造电子发射器件。隔离物20定位于黑色层16所在的非发光区域。

上述结构的电子发射器件通过施加预定电压到阴极电极6、栅极电极10和阳极电极18来驱动。例如，具有若干至数十伏特电压差的驱动电压(扫描电压和数据电压)施加到阴极和栅极电极6和10。数百至数千伏特的正电压施加到阳极电极18。

因此，在阴极和栅极电极6和10之间的电压差超过阈值的子象素处的电子发射区域12周围形成电场，电子从那些电子发射区域12发射。发射的电子被施加到阳极电极18的高电压所吸引，从而碰撞相应的磷光体层14并使其发光。

现在将参考图3A到3C说明制造根据本发明第一实施例的电子发射器件的方法。

首先，如图3A所示，导电层形成在第一基板2上，并被条纹构图从而形成阴极电极6。绝缘层8形成在第一基板2的整个表面上，从而其覆盖阴极电极6。

通过厚膜法例如丝网印刷、层压或刮刀法形成绝缘层8，从而其具有1μm或更大，在示例性实施例中为3-30μm的厚度。例如，玻璃釉料(glass frit)被反复丝网印刷、干燥、烧制两次或更多次从而形成具有这种厚度的绝缘层8。

通过在绝缘层8上溅射或真空沉积导电材料形成栅极电极层22。也就是说，栅极电极层22通过薄膜法形成从而其具有2000-3000的厚度。栅极电极层22由金属材料例如铬(Cr)、银(Ag)、铝(Al)和钼(Mo)形成。栅极电极层22通过光刻和蚀刻被构图，从而在与阴极电极6交叉的区域形成开口部分221。

如图3B所示，利用栅极电极层22作为蚀刻掩模湿蚀刻绝缘层8。开口部分81在绝缘层8形成，同时部分地暴露阴极电极6的表面。栅极电极层22通过光刻和蚀刻基本垂直于阴极电极6被条纹构图，从而形成栅极电极10。

其后，如图3C所示，电子发射区域12形成在绝缘层8的开口部分81中阴极电极6之上。

为了形成电子发射区域12，例如媒介物和粘合剂的有机材料、以及感光材料与粉末化的电子发射材料相混合，从而制备具有适于印刷的粘性的糊状混合物。该混合物被丝网印刷到第一基板2的整个表面上，紫外线穿过第一基板2的背面照射到将要形成电子发射区域12的位置，从而部分地硬化该混合物。然后除去未硬化的混合物。在这种情况下，第一基板2由透明材料形成，阴极电极6由基于ITO的透明导电膜形成。

电子发射区域12可以利用直接生长、溅射或化学气相沉积技术形成。

如图4和5所示，根据本发明第二实施例的电子发射器件具有和本发明第一实施例相关的电子发射器件的基本结构组元以及具有下面将要说明的形状的栅极电极24。

在此实施例中，栅极电极24具有开口部分241，其宽度大于绝缘层8的开口部分81。栅极电极24的开口部分241部分地暴露绝缘层8的开口部分81周围的绝缘层8的表面。栅极电极24的开口部分241提供优良的形状精度，并且与电子发射区域12以预定距离一致地分隔开。

现在将参考图6A到6D说明制造根据本发明第二实施例的电子发射器件的方法

首先，如图6A所示，阴极电极6、绝缘层8和具有开口部分261的栅极电极层26顺序形成在第一基板2上。利用栅极电极层26作为蚀刻掩模湿蚀刻绝缘层8。开口部分81在绝缘层8形成，同时部分地暴露阴极电极6的表面。到目前为止实施的相关处理步骤和第一实施例相关的处理步骤相同。

通过厚膜法形成的绝缘层8具有粗糙的蚀刻表面。也就是说，绝缘层8的开口部分81具有粗糙的壁表面。此外，因为湿蚀刻，绝缘层8的开口部分81形成得比栅极电极层26的开口部分261更大，栅极电极层26的一部分悬于绝缘层8的开口部分81之上。

因此，如图6B所示，掩模层28形成在栅极电极层26之上，并且被构图从而在栅极电极层26的开口部分261之上形成具有比绝缘层8的开口部分81更大的宽度的开口部分281。如图6C所示，栅极电极层26的通过掩模层28的开口部分281暴露的部分被蚀刻从而在栅极电极层26形成具有比绝缘层8的开口部分81更大的宽度的开口部分262。

在掩模层28形成条纹构图的开口部分(未示出)，并且通过掩模层28蚀刻栅极电极层26，从而形成条纹形状的栅极电极24。然后除去掩模层28。

如图6D所示，电子发射区域12形成在绝缘层8的开口部分81中阴极电极6之上。该电子发射区域12的形成和与第一实施例相关的电子发射区域的形成以相同的方式实施。

对于上述方法，在绝缘层8形成开口部分81后，栅极电极层26可以利用单独的掩模层28再蚀刻一次，从而形成与绝缘层8的开口部分81的形状无关的具有优良的形状精度的开口部分262。栅极电极24可以和电子发射区域12以预定距离一致地分隔开。结果，电子发射的均匀性增强了。

如图7和8所示，根据本发明第三实施例的电子发射器件具有与第一实施例相关的电子发射器件的基本结构组元，以及将要说明的第二绝缘层30和聚焦电极32。

在此实施例中，当设置在阴极和栅极电极6和10之间的绝缘层称为第一绝缘层34时，第二绝缘层30形成在栅极电极10和第一绝缘层34之上，并且聚焦电极32形成在第二绝缘层30之上。聚焦电极32接收数十到数千伏特的负(-)电压，并且聚焦穿过它的电子。

在第二绝缘层30和聚焦电极32形成开口部分301和321从而构成电子束的通路。例如，在定义于第一基板2上的各子像素处形成一开口部分，或者开口部分形成得与电子发射区域12一一对应。前者情况示出在图7中。

在这种情况下，聚焦电极32将从各个子像素发射的电子共同地聚焦。

如第一绝缘层34一样，第二绝缘层30由厚膜形成，从而其具有3μm或更大，特定地3-30μm的厚度。如阴极和栅极电极6和10一样，聚焦电极32由薄膜形成，从而其具有2,000-3,000的厚度。聚焦电极32由金属材料形成，例如铬(Cr)、银(Ag)、铝(Al)和钼(Mo)。

第二绝缘层30比第一绝缘层34具有更大的厚度从而聚焦电极32位于比电子发射区域12更高的平面。聚焦电极32可以形成在第一基板2的整个表面上，也可以构图为多个分开的部分，其示图被省略。

形成具有厚膜的第一和第二绝缘层34和30从而栅极和聚焦电极10和32位于比电子发射区域12充分高的平面上，因此提高了电子发射的均匀性和聚焦效率。因为可以形成具有精确图案的薄膜栅极和聚焦电极10和32，所以它们在第一和第二绝缘层34和30上形成有优良的形状精度。

现在将参考图9A到9C说明制造根据本发明第三实施例的电子发射器件的方法。

如图9A所示，阴极电极6、第一绝缘层34和栅极电极10顺序形成在第一基板2上。栅极电极10通过光刻和蚀刻被构图，并在与阴极电极6的交叉区域具有开口部分101。栅极电极10基本垂直于阴极电极6被条纹构图。

第一绝缘层34通过厚膜法例如丝网印刷、层压或刮刀法形成，从而其具有3μm或更大的厚度。栅极电极10通过薄膜法例如真空沉积或溅射形成，从而其具有数千埃，特别地2,000-3,000的厚度。

第二绝缘层30形成在栅极电极10和第一绝缘层34之上。第二绝缘层30也通过厚膜法形成，从而其具有3μm或更大，优选地比第一绝缘层34更大的厚度。其后，聚焦电极32通过薄膜法形成在第二绝缘层30之上，从而其具有数千埃的厚度。聚焦电极32通过光刻和蚀刻被构图从而形成开口部分321。

其后，如图9B所示，通过聚焦电极32的开口部分321暴露的第二绝缘层30、以及下面的第一绝缘层34利用聚焦电极32作为蚀刻掩模被顺序蚀刻。结果，开口部分301和341在第二和第一绝缘层30和34形成，同时部分地暴露阴极电极6的表面。

如图9C所示，电子发射区域12形成在第一绝缘层34的开口部分341中阴极电极6之上。该电子发射区域12的形成和与第一实施例相关的电子发射区域的形成以相同的方式实施。

如图10和11所示，根据本发明第四实施例的电子发射器件具有与第三实施例相关的电子发射器件的基本结构组元、以及下面将要说明的栅极和聚焦电极36和38。

在此实施例中，栅极电极36具有宽度比第一绝缘层34的开口部分341更大的开口部分361。栅极电极36的开口部分361以优良的形状精度部分地暴露第一绝缘层34的表面，从而它们以预定距离与电子发射区域12一致地分隔开。聚焦电极38具有宽度比第二绝缘层30的开口部分301更大的开口部分381。聚焦电极38的开口部分381以优良的形状精度部分地暴露第二绝缘层30的表面。聚焦电极38以预定距离与电子束一致地分隔开。

现在将参考图12A到12F说明制造根据本发明第四实施例的电子发射器件的方法。

如图12A所示，阴极电极6、第一绝缘层34和栅极电极36顺序形成在第一基板2上。通过光刻和蚀刻构图栅极电极36从而在其与阴极电极6的交叉区域形成开口部分362。栅极电极36基本垂直于阴极电极6被条纹构图。第二绝缘层30和聚焦电极38形成在栅极36和第一绝缘层34之上，并且聚焦电极38被构图从而形成开口部分382。

第一和第二绝缘层34和30通过厚膜法例如丝网印刷、层压或刮刀法形成，从而其具有3μm或更大的厚度。栅极电极36和聚焦电极38通过薄膜法例如真空沉积或溅射形成，从而其具有数千埃，特别地2,000-3,000的厚度。

其后，通过聚焦电极38的开口部分382暴露的第二绝缘层30、以及下面的第一绝缘层34利用聚焦电极38作为蚀刻掩模被顺序湿蚀刻。结果，开口部分301和341在第二和第一绝缘层30和34形成，同时部分地暴露阴极6的表面。

聚焦电极38的开口部分382比栅极电极36的开口部分362具有更大的宽度，从而第一和第二绝缘层34和30的蚀刻后，第二绝缘层30的开口部分301比栅极电极36的开口部分362具有更大的宽度。

第一和第二绝缘层34和30通过厚膜法形成，从而开口部分301和341具有粗糙的壁表面。此外，由于湿蚀刻造成底切，从而栅极电极36部分地悬于第一绝缘层34的开口部分341之上，聚焦电极38部分地悬于第二绝缘层30的开口部分301之上。

如图12B所示，第一掩模层40形成在聚焦电极38之上，并且被构图从而在聚焦电极38的开口部分382之上在第一掩膜层40形成开口部分401，其比第二绝缘层30的开口部分301具有更大的宽度。如图12C所示，聚焦电极38的通过第一掩膜层40的开口部分暴露的部分被蚀刻，并且除去第一掩膜层40从而在聚焦电极38处形成具有比第二绝缘层30的开口部分301更大的宽度的开口部分381。

如图12D所示，第二掩模层42形成在第一基板2的结构的整个表面上，并且被构图从而以预定宽度暴露开口部分362周围的栅极电极36。蚀刻栅极电极36通过第二掩模层42暴露的部分，并除去第二掩模层42。结果，如图12E所示，在栅极电极36形成开口部分361，其具有比第一绝缘层34的开口部分341更大的宽度。

如图12F所示，电子发射区域12形成在第一绝缘层34的开口部分341中阴极电极6之上。该电子发射区域12的形成和与第一实施例相关的电子发射区域的形成以相同方式实施。

利用上述方法，在第一和第二绝缘层34和30形成开口部分341和301，聚焦和栅极电极38和36利用第一和第二掩模层40和42再一次被蚀刻，从而形成具有与绝缘层34和30的开口部分341和301的形状无关的优良形状精度的开口部分381和361。因此，栅极电极36和电子发射区域12以预定距离一致地分隔开，聚焦电极38和电子束以预定距离一致地分隔开。结果，增强了电子发射的均匀性，提高了电子束的聚焦效率。

图13和14分别是第一基板上的用于根据本发明第四实施例的电子发射器件的结构的和第一基板上的用于根据现有技术的电子发射器件的结构的放大照片。

如图13所示，对于根据本发明实施例的电子发射器件，在栅极和聚焦电极形成具有优良的形状精度的开口部分。相反，如图14所示，对于根据现有技术的电子发射器件，在栅极和聚焦电极形成具有差的构图精确度的开口部分，特别地，聚焦电极的开口部分具有粗糙的平面形状。

如上所述，对于本发明的电子发射器件，提高了绝缘层和电极的形状稳定性和构图精确度，从而使得制造高分辨和高图像质量的器件成为可能。此外，在栅极和聚焦电极形成具有优良形状精度的开口部分，从而稳定了电子发射特性并提高了束聚焦效率。

虽然上面说明了本发明的结构应用于FEA型电子发射器件的情况，但是该结构不局限于此。该结构可以容易地应用于其它类型的电子发射器件。

虽然已经说明了本发明的示例性实施例，但是应该清楚明白的是，对本领域技术人员可能出现的这里所教的基本发明概念的许多变化和/或修改仍将落入后附权利要求书所定义的本发明思想和范围之内。

Claims (22)

1.一种电子发射器件，包括：

第一和第二基板，其以预定距离彼此面对；

阴极电极，其形成在该第一基板之上；

电子发射区域，其形成在该阴极电极之上；

绝缘层，其形成在该阴极电极之上，并且具有暴露该电子发射区域的绝缘层开口部分；以及

栅极电极，其形成在该绝缘层之上，并且具有对应于该绝缘层开口部分的栅极电极开口部分；

其中该阴极和该栅极电极通过薄膜法形成，该绝缘层通过厚膜法形成。

2.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该阴极和该栅极电极分别形成有2000-3000的厚度。

3.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该绝缘层具有3μm或更大的厚度。

4.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该栅极电极开口部分比该绝缘层开口部分具有更大的宽度。

5.如权利要求4所述的电子发射器件，其中该栅极电极与该电子发射区以预定距离一致地分隔开。

6.如权利要求1所述的电子发射器件，其中该电子发射区域由选自含有碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳、C60、以及硅纳米线的组的材料形成。

7.一种电子发射器件，包括：

第一和第二基板，其以预定距离彼此面对；

阴极电极，其形成在该第一基板之上；

电子发射区域，其形成在该阴极电极之上；

栅极电极，其形成在该阴极电极之上，并具有插入在该栅极电极和该阴极电极之间的第一绝缘层；以及

至少一个聚焦电极，其形成在该栅极电极之上，并具有插入在该至少一个聚焦电极和该栅极电极之间的第二绝缘层；

其中该第一绝缘层、该栅极电极、该第二绝缘层和该至少一个聚焦电极分别具有暴露该电子发射区域的第一绝缘层开口部分、栅极电极开口部分、第二绝缘层开口部分和聚焦电极开口部分，该阴极电极、该栅极电极和该聚焦电极通过薄膜法形成，该第一和该第二绝缘层通过厚膜法形成。

8.如权利要求7所述的电子发射器件，其中该阴极电极、该栅极电极和该聚焦电极分别具有2,000-3,000的厚度。

9.如权利要求7所述的电子发射器件，其中该第一和该第二绝缘层分别具有3μm或更大的厚度。

10.如权利要求7所述的电子发射器件，其中该栅极电极开口部分比该第一绝缘层开口部分具有更大的宽度。

11.如权利要求10所述的电子发射器件，其中该栅极电极与该电子发射区域以预定距离一致地分隔开。

12.如权利要求7所述的电子发射器件，其中该聚焦电极开口部分比该第二绝缘层开口部分具有更大的宽度。

13.如权利要求7所述的电子发射器件，其中该电子发射区域由选自含有碳纳米管、石墨、石墨纳米纤维、金刚石、类金刚石碳，C60和硅纳米线的组的材料形成。

14.一种制造电子发射器件的方法，该方法包括步骤：

(a)通过薄膜法在基板上形成阴极电极；

(b)通过厚膜法在该基板的整个表面上形成绝缘层，从而该绝缘层覆盖该阴极电极；

(c)通过薄膜法在该绝缘层上形成栅极电极层，并在该栅极电极层形成开口部分；

(d)利用该栅极电极层作为蚀刻掩模湿蚀刻该绝缘层从而在该绝缘层形成开口部分；

(e)以条纹形状构图该栅极电极层从而形成栅极电极；以及

(f)在该绝缘层的开口部分中该阴极电极之上形成电子发射区域。

15.如权利要求14所述的方法，其中该薄膜法通过真空沉积或溅射来实施，并且该阴极和该栅极电极分别形成有2,000-3,000的厚度。

16.如权利要求14所述的方法，其中该厚膜法通过丝网印刷、层压和刮刀法中的任意一种来实施，并且该绝缘层形成有3μm或更大的厚度。

17.如权利要求14所述的方法，其中构图该栅极电极层包括进一步蚀刻该栅极电极从而扩展该栅极电极开口部分。

18.一种制造电子发射器件的方法，该方法包括以下步骤：

(a)通过薄膜法在基板上形成阴极电极；

(b)通过厚膜法在该基板的整个表面上形成第一绝缘层，从而该第一绝缘层覆盖该阴极电极；

(c)通过薄膜法在该第一绝缘层上形成具有栅极电极开口部分的栅极电极；

(d)通过厚膜法在该基板的整个表面上形成第二绝缘层，从而该第二绝缘层覆盖该栅极电极；

(e)通过薄膜法在该第二绝缘层上形成聚焦电极，并且在该聚焦电极形成聚焦电极开口部分；

(f)利用该聚焦电极作为蚀刻掩模湿蚀刻该第二绝缘层从而在该第二绝缘层形成第二绝缘层开口部分，利用该栅极电极作为蚀刻掩模湿蚀刻该第一绝缘层从而在该第一绝缘层形成第一绝缘层开口部分；以及

(g)在该第一绝缘层开口部分中该阴极电极之上形成电子发射区域。

19.如权利要求18所述的方法，其中该薄膜法通过真空沉积或溅射来实施，并且该阴极和该栅极电极以及该聚焦电极分别形成有2,000-3,000的厚度。

20.如权利要求18所述的方法，其中该厚膜法通过丝网印刷、层压和刮刀法中的任意一种来实施，并且该第一和该第二绝缘层形成有3μm或更大的厚度。

21.如权利要求18所述的方法，其中在该第二绝缘层开口部分的形成之后，该聚焦电极被进一步蚀刻从而扩展该聚焦电极开口部分。

22.如权利要求18所述的方法，其中在该第一绝缘层开口部分的形成之后，该栅极电极被进一步蚀刻从而扩展该栅极电极开口部分。

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