TW388910B - Thin-film electron source and display produced by using the same - Google Patents
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3 詩 委 貝 k 民國88年1月修2修土 本年Λ ( 第8711493〇«専利申請3^ 中文説明窨修正頁 I7 B1 五、發明説明（7 ) 加物（亦即可藉由陽極氧化而氧化的金屬）·例如，Nd ，Zr，Ta，Ti，Nb及Hi等,並且，添加複數種 類的這些材料亦有效。例如，A 1 -T i —Ta合金等· 而道些合金的添加量以0.1%〜10%爲適當•在此， 係使用2%的Nd之A 1 - Nd合金· 首先，在絕緣性的基kl 0上形成A 1 - N d合金膜 。並且，例如利用濺射法來成膜。膜厚爲3 0 0 nm ·成 膜後係藉由蝕刻來加工成薄膜電子源的下部電極11之形 狀（圖5 )。：其次，令此下部電極1 1的表面陽極氧化· 若形成電壓爲4V的話，則將形成厚5、5 nm的絕緣層 1 2 (圖6 )。其次，利用光阻劑膜等來作爲光罩，而選 擇性地僅使下部電極1 1的側面陽極氧化（厚1 0 0 nm )，形成保護絕緣層14。藉此，不但可以防止在下部電 極端部的電場集中，同時還能夠減低來自側面的漏電流（ 圖7 )。 在對A 1合金的表面進行陽極氧化而形成的絕緣層 1 2中，雖含有合金材料的添加物，但由於在本實施例中 所使用的Nd或Ta，Hf，Ti ，Zr，Nb等可藉由 陽極氧化而與A 1同時被氧化，因此絕緣特性不會惡化* 故，與在下部電極1 1中使用A 1的情況相同，漏電流少 〇 然後，藉由濺射法來形成上部電極1 3 ·在此，上部 電極1 3係形成耐氧化性高的I r，P t，Au等之3層 膜，並以高升華焓材料I r能夠接觸於絕緣層之方式來分
讀 閱 讀 背 面 -V 容 經 濟 部 中 央 榡 準 消 费 合 作 社 印 製 項 再 'Λ ( % w 頁 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製 Λ' _Β- _ 五、發明説明（1 ) 【技術領域】 本發明係關於具有金屬-絕緣體-金靥之3層構造， 而於真空中放出電子之薄膜型電子源及使用彼之顯示裝置 【背景技術】 所謂薄膜型電子源，係指具有上部電極-絕緣層-下 部電極之3 f薄膜構造，且在下部電極與上部電極之間， 施加上部電極爲形成正電壓的極性之電壓，然後從上部電 極的表面令電子放出於真空中者。圖2係表示薄膜型電子 源的動作原理。若在在上部電極13與下部電極11之間 施加驅動電壓2 0，然後使絕緣層1 2內的電場形成1 0 MV/c m左右的話，則下部電極1 1中的費密爾位準近 旁的電子將藉由法拉•挪多海姆的隧道現象來通過障壁， 而形成注入絕緣層12及上部電極13的傳導帶之熱電子 。並且，在這些熱電子中，具有上部電極1 3的功函數0 以上的能量者將被放出於真空中。而且，爲了利用隧道現 象，絕緣層的膜厚非常的薄（3〜15nm程度）。 又，若使複數個的下部電極垂直交錯而形成矩陣的話 ，則由於可自任意的場所令電子線產生，因此此薄膜電子 源將可使用於顯示裝置的電子源等。 到目前爲止，可由A 1 —A 12〇3_Au構造的 Μ I M ( Metal-Insulator-Metal )構造等觀側到電子的放 出。特別是下部電極使用A 1，絕緣層使用其陽極氧化膜 -------.--裝------訂------線 (請先閱婧背面之注意事項再填寫本页) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -4- 經濟部中央標率局貝工消費合作社印裝 A? ____Β? — ___ 五、發明説明（2 ) 的薄膜型電子源，由於可藉由陽極氧化而形成髙耐壓且均 一的膜厚之A 1 2〇3絕緣層，因此而能取得良質的電子放 出。 【發明之揭示】 壽命不夠充分爲使用薄膜型電子源的顯示裝置所必須 解決的課題。其主要原因乃電場集中於3層構造端部，及 上部電極材料擴散於絕緣曆中，以及絕緣層與上部電極的 界面等之電荷稹蓄所造成的絕緣層劣化。在此，於端部之 電場的集中可藉由端部之厚保護絕緣層的導入來解決。又 ，絕緣層中之上部電極材料的擴散可藉由使用較高的昇華 焓之上部電極材料來解決。另一方面，雖可藉由使驅動電 壓的極性交替地反相，而令稹蓄的電荷交替地開放之方法 來抑止絕緣層產生劣化，及改善壽命特性，但其改善程度 有限· 其主因乃絕緣層的電流一電壓特性存在較大的非對稱 性所致。亦即，在施加上部電極爲形成正電壓的極性（順 方向）的電壓時，電流容易流入絕緣層中，相對的，在施 加下部電極爲形成正電壓的極性（逆方向）的電壓時，.電 流不易流入絕緣層中所致。 這是因爲在施加逆方向的電壓時，在上部電極-絕緣 層界面近旁的絕緣層中電場未被充分地施加所致。因此， 即使施加逆方向電壓，積蓄於絕緣層的上部電極之界面近 旁的電荷也無法充分地予以開放•如此一來，會隨著持續 -------.--裝------訂-----1線—f <請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -5- 經濟部中央橾準局負工消費合作社印製 A7 _ΒΊ _ 五、發明説明（3 ) 的驅動，稹蓄電荷與開放電荷的差分會被稹蓄於上部電極 界面近旁的絕緣層中，而令絕緣層劣化。 又，造成絕緣層的電流-電壓特性的非對稱性之一原 因，乃陽極氧化膜的膜厚方向的組成不均一所致。圖3係 表示陽極氧化膜的形成過程之模式圖。在此，陽極氧化， 係於電解液2 1中，以下部電極1 1作爲陽極，而以P t 等的薄板電極2 2作爲陰極，然後施加成形電壓2 3，藉 此得以令氧化進行。並且，在陽極氧化中之下部電極1 3 的A 1與絕緣層1 2的A 12〇3界面2 4中，自電解液 2 1所被供給的氧離子02_與A 1將會有所反應，而藉此 得以令氧化進行。而且，在絕緣層1 2的A 1 2〇3與電解 液2 1的界面2 5中，自A 1電極所被供給的鋁離子 Al3 +將會被氧化，而令Al2〇3成長。如此一來，雖然 形成絕緣層1 2之A 1 2〇3膜的成長係於2個界面發生， 但由於在下部電極與絕緣層的界面2 4中，是在A 1與0 以外不含雜質的環境下成長，因此而形成純粹的A 1 2〇3 ，相對的，在絕緣層與電解液的界面2 5中，由於電解液 2 1中之電解質的陰離子2 6會被引導至界面，且被取入 Al2〇3中，因此而形成含有陰離子26 (雜質）的絕緣 層1 7。 由於此含有陰離子2 6 (雜質）之絕緣層1 7的存在 ，而使得在施加逆方向的電壓時，上部電極-絕緣層界面 近旁的電場將趨於緩和，而導致在逆方向上電流不易流通. 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4現格（210X25»7公釐） ----------裝------訂------線 (請先聞讀背而之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印製- _____ 五、發明説明（4 ) 另一原因，乃下部電極-絕緣層的界面與上部電極-絕UL的界面之界面構造不同所致。由於下部電極-絕緣 層界面是藉由陽極氧化所形成，因此而形成A 1與 A 1 2〇3連績地遷移之構造•另外，由於上部電極-絕緣 層界面是藉由絕緣層上之上部電極材料的真空成膜所形成 ，因此其組成將會急速地遷移。此情況，電流-電壓特性 會產生非對稱性（Jarnal of Vacuum Science and Technology A，10 (1992) p2991)。 圖4係表示在習知之薄膜型電子源中施加順方向電壓 時之頻帶圓，以及之後施加逆方向電壓時之頻帶圖。在比 ，施加順方向電壓時，因隧道現象而自下部電極1 1注入 絕緣層1 2，1 7的電子，係一部份會被放出放真空中（ e~)，剩下的部份會形成流入上部電極13中的電子1， 及積蓄於上部電極13的界面近旁之絕緣層17中的稹蓄 電子2。此積蓄電子2將是造成絕緣層劣化的原因。在此 ，雖可藉由逆方向電壓的施加來開放積蓄電子2，但由於 上部電極13的界面近旁之絕緣層17中含有陰離子26 ，因此無法施加足夠電場來開放積蓄電子2，而令積蓄電 子2殘留於絕緣層17中。 本發明之目的在於促進絕緣層的電流一電壓特性的非 對稱性之對稱化，而得以實現薄膜型電子源的長壽命化· 並且提供一種使用此薄膜型電子源的顯示裝置。 上述目的係可藉由下述構成之薄膜型電子源來達成· 亦即，該薄膜型電子源，係屬於一種具有依下部電極，絕 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -------.--裳------訂------線 (請先閱讀背面之注意事項再填ί頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 Λ7 B7___ 五、發明説明（5 ) 緣層及上部電極之順序層叠而成的構造，且在下部電極與 上部電極之間，施加上部電極爲形成正電壓的極性之電壓 時，從上部電極的表面將電子放出於真空中之薄膜型電子 源，其特徴爲：下部電極係由：將陽極氧化可能的金屬添 加於A 1中之A 1合金所構成，絕緣層係由：將下部電極 的表面予以陽極氧化之陽極氧化膜所構成，且在下部電極 與上部電極之間，施加電場（產生電子放出的順方向之 1 〇MV/c m的電場）時之順方向二極體電流，對施加 電場（逆方向之1OMV/cm的電場）時之逆方向二極 體電流的比，在對絕緣層的下部電極之障壁高度與對絕緣 層的上部電極之障壁高度相等的情況下來予以換算時*將 大於0 . 1 2。 在此，換算値爲0.5以上的情況時，更具效果。換 算値係表示絕緣層的電流-電壓特性之非對稱性的程度， 若爲1則表示完全對稱。並且，該値亦可超過1。此情況 *藉由逆方向電壓的施加，而使與絕緣層之上部電極的界 面近旁之積蓄電荷開放的能力會變大。 此外，添加於下部電極之陽極氧化可能的金屬係可使 用：由Nd，Zr，Ta，Ti ，Nb及Hf群中選出的 至少1種金屬者》 另外，上部電極係可使用：由I r，Pt，Au，
Ru，Rh，A1，A1合金，T i，Cr，及導電性的 ITO，ZnO ’ Sn〇2，I r〇2及 PdO群中選出的 至少1種金屬者· 本紙張尺度通用中國國家榡率（CNS ) A4規格（210X297公釐) 7〇Ζ " --------—裝------訂-----1線— (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Λ7 B? 五、發明説明（6 ) 再者，可由以上所述之薄膜型電子源，及供以驅動薄 膜型電子源之電路，及以自薄膜型電子源放出的電子 而激勵發光之面等來構成一顯示裝置。甚中驅動電路 係於下部竜極Sil部電極之間施力[1¾ - mm
i光面的基板係以玻璃 的脈衝電壓•並且 ，設有薄膜型電子源的基板與設有i 貼合著。 又，上述目的係可藉由下述構成之顯示裝置來達成。 亦即，該顯示裝置，係屬於一種具有：薄膜型電子源，及 供以驅動上述薄膜型電子源的|_i&電路，及以自薄膜型電 子源放出的電子而激勵發光的_^面之顯示裝置，其特徴 爲：薄膜型電子源係具有依下_|1極，絕緣層及上部電極 之順序層叠而成的構造，並在下部電極與上部電極之間， 施加上部電極爲形成正電壓的極性之電壓時，自上部電極 的表面放出電子於真空中，且下部電極係由：將陽極氧化 可能的金屬添加於A 1中之A 1合金所構成，絕緣層係由 經濟部中央樣準局貝工消费合作社印製 :將下部電極的表面予以陽極氧 設有薄膜型電子源的基板與設有 合著，該貼合係於含有氧氣的環 至3 5 0 °C以上4 5 0 °C以下者
陽極氧化膜所構成， 面的基板係以玻璃貼 將上述2個基板加熱 【實施發明之最佳形態】 實施例1 以下，利用圖5〜1 1及圚1來說明本發明之實施例 1的薄膜型電子源。可適用於本發明的A 1合金係含有添 -------.—r------訂------ 線 (对先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -9 - 3 詩 委 貝 k 民國88年1月修2修土 本年Λ ( 第8711493〇«専利申請3^ 中文説明窨修正頁 I7 B1 五、發明説明（7 ) 加物（亦即可藉由陽極氧化而氧化的金屬）·例如，Nd ，Zr，Ta，Ti，Nb及Hi等,並且，添加複數種 類的這些材料亦有效。例如，A 1 -T i —Ta合金等· 而道些合金的添加量以0.1%〜10%爲適當•在此， 係使用2%的Nd之A 1 - Nd合金· 首先，在絕緣性的基kl 0上形成A 1 - N d合金膜 。並且，例如利用濺射法來成膜。膜厚爲3 0 0 nm ·成 膜後係藉由蝕刻來加工成薄膜電子源的下部電極11之形 狀（圖5 )。：其次，令此下部電極1 1的表面陽極氧化· 若形成電壓爲4V的話，則將形成厚5、5 nm的絕緣層 1 2 (圖6 )。其次，利用光阻劑膜等來作爲光罩，而選 擇性地僅使下部電極1 1的側面陽極氧化（厚1 0 0 nm )，形成保護絕緣層14。藉此，不但可以防止在下部電 極端部的電場集中，同時還能夠減低來自側面的漏電流（ 圖7 )。 在對A 1合金的表面進行陽極氧化而形成的絕緣層 1 2中，雖含有合金材料的添加物，但由於在本實施例中 所使用的Nd或Ta，Hf，Ti ，Zr，Nb等可藉由 陽極氧化而與A 1同時被氧化，因此絕緣特性不會惡化* 故，與在下部電極1 1中使用A 1的情況相同，漏電流少 〇 然後，藉由濺射法來形成上部電極1 3 ·在此，上部 電極1 3係形成耐氧化性高的I r，P t，Au等之3層 膜，並以高升華焓材料I r能夠接觸於絕緣層之方式來分
讀 閱 讀 背 面 -V 容 經 濟 部 中 央 榡 準 消 费 合 作 社 印 製 項 再 'Λ ( % w 頁 訂 本紙張尺度適用中國國家揉準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -10- 經濟部中央橾準局員工消费合作社印装 Λ7 __B1 五、發明説明（8 ) 別將膜厚形成lnm，2nm，3nm (圖8)。 在如此製作後的薄膜型電子源中，電源-電壓特性的 非對稱性較大。圖9係表示測定此薄膜型電子源之電源- 電壓特性者。在此，施加取得充分的電子放出之1 0 MV/c m的電場時之順方向二極體電流對逆方向二極體 電流的比爲0.0064·在此例中，由於絕緣層12的 下部電極11對障壁高與絕緣層12的上部電極13對障 壁高有所差異，因此若以彼此相等的情況來加以換算的話 ，則形成0 . 1 2 ,而其對稱性低。其原因乃如先前敘述 一般，主要是在與化成液接觸的陽極氧化膜中含有存在於 電解液中的陰離子，以及界面的構造不同所致》 爲了消除因陰離子而產生的非對稱性，最有效的方法 是令陰離子氧化而除去，或是使形成不動態化。 雖然陰離子的種類是依使用的電解液而會有所不同， 但對於常被使用於A 1的陽極氧化之酒石酸或檸檬酸而言 ，通常會含有有機陰離子。此情況，只要在含氧的環境中 加熱至350 °C〜450°C，便可令陰離子形成C〇2或 H2〇而被除去。又，對於含有鉬酸等的金屬酸陰離子之電 解液而言，只要在含氧的環境中將金屬酸陰離子予以氧化 ，而使其形成不動態化即可。 另一方面，就改善界面構造而言，只要藉由加熱來使 原子彼此擴散於上部電極-絕緣層界面，進而形成與下部 電極-絕緣層界面同樣的連續性遷移之界面即可》因此， 可藉由上述之去除陰離子的加熱來同時予以改善。 . · -------.--义------訂-----P線 {讀先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -11 - 經濟部中央橾準局貝工消费合作杜印製 A7 IT___ 五、發明説明（9 ) 使用此方法時，最重要的是使陽極氧化膜以外的薄膜 型電子源的構成部份不會因氧氣中的加熱而劣化。就習知 之構造而言，由於下部電極的A 1因加熱而承受一熱應力 ，而使形成突破絕緣層的凸起（hillock )，因此而在下 部電極與上部電極之間會產生短路。 在本實施例中，由於下部電極1 1是使用含有可陽揮 氧化的金屬（添加物）之A 1合金，因此其應力遷移耐性 高*且不易形成凸起·特別是表面被覆蓋上陽極氧化膜時 *因爲熱應力的開放被抑制，且不易形成凸起之故，所以 能夠提高耐熱性。並且，在含氧的環境中加熱時，可藉由 氧化的效果來更加抑制凸起的形成，進而能更爲提高耐熱 性。因此，即使是在3 5 0〜4 5 0 °C的高溫下進行熱處 理，3〜15nm薄的絕緣層也不會有形成凸起之虞。 雖然在液晶顯示用的T F T的配線中亦使用供以防止 凸起產生的A 1合金，但其陽極氧化膜的厚度較厚（約爲 150nm左右）。這是由於爲了達成非晶形Si的 CVD成膜，而於真空中對A 1合金進行加熱，因此而更 容易形成凸起。就本發明而言，即使是在比3〜15nm 還要薄的陽極氧化膜中亦可藉由含氧的環境中所進行的加 熱來抑止凸起的產生〇 又，雖然在上部電極13中使用I r，Pt，Au的 層叠膜，但因爲這些金屬皆具耐氧化性，所以在3 5 0〜 4 5 0 °C的加熱中幾乎不會氧化。因此，這些金屬皆可作 爲上部電極的材料·就貴金屬方面而言，亦可使用Rh， -------.--,------訂------ 線 <请尤閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNS > A4规格（210X297公釐） -12- 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 Λ? _Β7___ 五、發明説明（10 ) R u。又，原本被氧化之導電性氧化物亦可作爲上部電極 材料》又，A 1或A 1合金等之表面形成不動態化的金屬 ，由於氧化僅止於表面，因此不會形絕緣體，而得以作爲 電極之用。 圖10係表示測定本實施例之薄膜型電子源之電源-電壓特性者•在此，施加取得充分的電子放出之1 0 MV/cm的電塲時之順方向二極體電流對逆方向二極體 電流的比爲0.034。又，由於絕緣層12的下部電極 1 1對障壁高與絕緣層1 2的上部電極1 3對障壁高有所 差異，因此若以彼此相等的情況來加以換算的話，則形成 0 . 6 6，且因加熱而使其對稱性變高。 又，圖1 1係表示接觸上部電極1 3的絕緣層1 2之 材料亦使用A 1 - N d合金，並在大氣環境中對此材料進 行加熱之後，調査電流一電壓特性的非對稱性者》在此， 順方向二極體電流對逆方向二極體電流的比爲0 .5 *且 因加熱而使其對稱性變高》又，因爲此情況之下部電極 1 1與上部電極1 3的材料相同，所以絕緣層1 2的下部 電極11對障壁高與絕緣層12的上部電極13對障壁高 相等，因此不需要實施先前在圔9，圖1 0中所進行之障 壁高相等時的換算。 在此，將針對下部電極1 1與上部電極1 3的材料不 同時，亦即絕緣層1 2的下部電極1 1對障壁高度與絕緣 層1 2的上部電極1 3對障壁高度有所不同時，以這些障 壁高度相等之情況下來換算測定後的電流-電壓特性之順 本紙張尺度適用中國國家揉率（CNS ) A4規格（2丨OX297公釐） ----------裝------訂------^線i (請先聞讀背面之注意事項再填寫本育) -13 - 經濟部中央標隼局爲工消费合作社印装 Λ7 ___B? _ 五、發明说明（11 ) 方向二極體電流對逆方向二極體電流的比之方法。又，絕 緣靥1 2的各各電極1 1，1 3的材料對障壁高度，係藉 由各各電極材料的功函數加以估算。下部電極11的主要 材料A1的功函數爲4 . 2 eV，在本發明中所使用的材 料中最大功函數爲I r，P t的5 . 3 eV (金屬資料集 (九赛）1984年發行195頁）。另一方面，最小功 函數爲Ti的3 · 9eV。又，由於Al-Al2〇3界面 的障壁高度約爲2 . 65eV，因此I r 一 Al2〇3，
Pt — Al2〇3界面的障壁高度爲3 . 75eV，Ti — Al2〇3界面的障壁高度爲2 . 35eV。 此外，若藉由法拉—挪多海姆的式子來求取令施加於 絕緣層1 2的電場相等，且以各各障壁髙度而注入之電子 的置時，自A 1 _A 1 2〇3界面所被注入的電流置對自 I r-Al2〇3，P t-Al2〇3界面所被注入的電流量 的比將形成0 . 05。此結果係與圖10的結果 0 . 034幾乎一致》 本實施例的結果，係槪念的顯示出令電流-電壓特性 的非對稱性的對稱化進展情況與圖4對比後之圖1的薄膜 型電子源的頻帶構造。當施加順方向電壓時，根據隧道現 象而被注入至絕緣層1 2中的電子，係形成放出於真空中 的電子e_，流入上部電極1 3中的電子1，及積蓄於上部 電極1 3界面近旁的絕緣層1 2中的電子2 ·之後，若施 加逆方向電壓的話，則由於非對稱性被改善，因此在上部 電極13界面近旁的絕緣層12中將開放積蓄電子2而被 I ~~裝 n I訂 n 線 (請先間讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度逋用中國國家標準（0地>人4現格（2丨0父297公釐> •14- Λ7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裂 五、發明説明（12) 施加充分的電場。 如此一來，若構成絕緣層1 2的陽極氧化膜的膜質被 均質化，亦即非對稱性被改善爲一定的程度時，施加於絕 緣層12中的電場將形成均一狀態（電場梯度一定），且 容易使驅動電壓的極性反相，進而容易開放積蓄電荷3。 實施例2 以下，利用圖1 2〜圖1 8來說明使用本發明之顯示 裝置的實施例。 首先，以下述方式來製作形成薄膜型電子源矩陣的基 板10·—開始是在玻璃等的絕緣性基板10上藉由濺射 法來形成A 1 — Nd合金膜。膜厚爲300nm。然後藉 由光學成像與蝕刻來使該膜形成條紋圖案，而形成下部電 極1 1。接著，藉由下部電極表面的陽極氧化來形成絕緣 層12。在此，絕緣層12的膜厚爲6nm。然後，再形 成保護絕緣層1 4。這是利用陽極氧化（選擇性地增厚下 部電極側面）來予以形成。在此，其膜厚爲1 OOnm ( 圖 1 2 ) · 接著，藉由濺射法來使上部電極1 3形成條紋狀（在 與下部電極11垂直的方向上形成）。上部電極13爲 I r，P t，Au等之3層膜，其膜厚分別爲lnm，2 nm，3nm。最後，形成由A1所構成的上部電極匯流 排線15(作爲上部電極13的給電線）。藉此，而完成 薄膜型電子源矩陣基板（圖13) » ---^-----.--^------.1T------線(請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度速用中國國家標準（CNS)A4規格（210X297公釐） -15- R7 經濟部中央橾準局貝工消费合作杜印装 五、發明説明（13 ) 其次，將針對顯示側基板的製作法加以說明（圖1 4 )。面板1 1 0係使用透光性的玻璃等。首先，爲了提高 顯示裝置的對比度而形成黑底（black matrix ) 1 2 0。 黑底（black matrix ) 1 2 0係於面板1 1 0上塗佈 PVA(聚乙烯醇）與重鉻酸敍的混合溶液，接著在形成 黑底1 2 0的部份以外照射紫外線，並在感光之後除去未 感光部份，且於此處塗佈溶化石墨粉末的溶液，然後移除 P V A而形成。 其次，形成紅色螢光體111。首先是在面板110 上塗佈於螢光體粒子中混合PVA(聚乙烯醇）與重鉻酸 銨之水溶液，然後在形成螢光體的部份照射紫外線，並在 感光之後以流水來除去未感光部份。藉此而來使紅色螢光 體111形光圖案化。該圖案係形成圖14所示之條紋狀 。除了此條紋狀圖案以外，例如亦可配合顯示器的設計來 形成「RGBG」圖案（以近接的4點（do t )而構成 —像素）·並且，螢光體膜厚係形成1.4〜2層。同樣 的以相同方式來形成綠色螢光體1 1 2與藍色螢光體 1 1 3 ·紅色螢光體係例如使用Y2〇2S : Eu ( P22 — R)，綠色螢光體係例如使用Zn2Si〇4.: Μη，藍色螢光體係例如使用ZnS : Ag (P22 - B )即可· 其次，在對硝化嫌維素等的膜進行薄膜化之後，在全 體面板1 1 0上蒸鍍一層膜厚爲5 0〜3 0 0 nm程度的 A1’而形成金屬敷層114·此金屬敷層114將作爲 (請先閲讀背面之注意事項再填鸿本頁) .菸. 訂 本紙張尺度通用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -16- 經濟部中央標準局負工消费合作社印笨 ______ 五、發明説明（14 ) 加速電極來運作。然後，在大氣中將面板1 1 0加熱至 4 0 0 °C左右，而來將薄膜及PVA等的有機物予以加熱 分解•藉此來完成顯示側基板。 接著，在如此製成的顯示側基板與基板1 〇之間介在 —間隔件3 0，並使用玻璃1 1 5來封著其周圍（圖1 5 )。又，以面板1 1 0與基板1 0之間的距離能夠形成1 〜3mm程度之方式來設定間隔件3 0的厚度。 在此，雖在每一發光成R (紅），0(綠）及8(藍 )色的點上，亦即在每一上部電極3的列上設有間隔件的 支柱，但只要在機械強度的容許範圍內，亦可減少支柱的 數量（密度）。間隔件30的製作，係於厚度1〜3mm 程度的玻璃或陶瓷等的絕緣板上藉由噴砂法等來加工成所 期望之形狀的孔。 又，藉由玻璃1 1 5來進行封著時，爲了氧化除去含 在玻璃1 1 5糊劑中的黏合劑，而於含氧的環境中進行。 其溫度雖會隨著玻璃1 1 5的種類而多少會有差異，但約 在3 5 0 eC〜4 5 0 °C的範圍內。因此，只要能利用玻璃 來進行封著，便可同時改善絕緣層的電流-電壓特性的非 對稱性，而朝對稱化邁進，進而有助於生產性的提高。. 經過封著後的面板，係於真空排氣成1 〇-7Τ 〇 r r 程度之後予以密封。藉此來完成使用薄膜型電子源的顯示 面板。 就本實施例而言，由於面板1 1 0與基板1 0之間的 距離爲1〜3mm程度的長，因此能夠將施加於金屬敷層 --------_--r------訂------ 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本I) 本紙張尺度適用中國國家標準{ CNS ) A4规格（210X297公釐） .-J7 - Λ7 ______ 五、發明说明（15 ) 1 1 4的加速電壓予以形成高電壓。藉此而得以使用陰極 射線管（C R T )用的螢光體。 圖16係表示如此製成之顯示面板與驅動電路的結線 園。下部電極1 1係結線於下部電極驅動電路4 0，上部 電極匯流排線1 5係結線於上部電極驅動電路5 0。並以 (η，m)來表示第η號的下部電極1 1 Kn與第m號的 上部電極匯流排線1 5 Cm的交點。又，於金靥敷層 1 1 4中經常施加3〜6KV程度的加速電壓6 0 · 圖1 7係表示驅動電路之發生電壓波形的一例。在時 間t 0時，由於所有的電極皆爲電壓零，因此電子不會被 放出，如此一來，螢光體不會發光。又，在時間t 1時， 在下部電極1 1K1中施加形成—VI的電壓，在上部電 極匯流排罈15C1，C2中施加+V2的電壓。又，由 於在交點（1，1) ，（1，2)的下部電極11與上部 電極1 3之間施加有形成（V1+V2)的電壓，因此只 要將（V1+V2)設定成電子放出開始竜壓以上的話， 則電子將從此2交點的薄膜型電子源放出至真空中。並且 ，所被放出的電子，係於藉由施加在金屬敷層1 1 4的加 速電壓6 0而被加速之後，射入螢光體而使其發光。又， 在時間t 2時，若在下部電極1 1的K2中施加形成 -V 1的電壓，且在上部電極匯流排線1 5的C 1中施加 V2的電壓的話，則同樣的在交點（2，1)處會亮起。 如此一來，藉由改變施加在上部電極匯流排線1 5的信號 ，將可顯示出所期望的圖像或資訊•又，藉由適宜地改變 先 閱 讀 背 之 注 項 再 填 I裝- 頁 訂 線 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4現格（210X297公釐） -18 - 經濟部中央標準局負工消费合作社印聚 _B1_____ 五、發明説明（16 ) 施加在上部電極匯流排線1 5的電壓V 1之大小，將可顯 示出具有階調的圖像。在此，反相電壓的施加是在全部的 下部電極施加一 V 1的電壓之後，藉由在全下部電極施加 V 3的電壓及在全上部電極施加—V 3 ’來進行。並且*令 V3 + V3 _與乂 1 +V2>成相同的程度。藉此，在絕緣 層12的上部電極13的界面近旁所稹蓄的電荷將被開放 ，而得以抑止絕緣層產生劣化》 圖1 8係表示驅動電路之發生電壓波形的另一例。在 此，在各下部電極1 1施加驅動電壓一 V 1之前，施加反 相電壓V 4。 【圖面之簡單的說明】 第1圖係表示本發明之薄膜型電子源的動作狀態之頻 帶構造圖。 第2圖係表示薄膜型電子源的動作原理說明圖。 第3圖係表示陽極氧化的說明圖。 第4圖係表示習知之薄膜型電子源的動作狀態之頻帶 構造圖》 第5圖係表示本發明之實施例1的薄膜型電子源的製 造工程剖面圖。 第6圖係表示本發明之實施例1的薄膜型電子源的製 造工程剖面圖。 第7圖係表示本發明之實施例1的薄膜型電子源的製 造工程剖面圖。 ----------r-------訂------ 線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中困國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐) ΓϊοΊ 經濟部中央橾導局貝工消费合作杜印聚 Λ' __ Β" — _____ 五、發明説明（17 ) 第8圖係表示本發明之實施例1的薄膜型電子源的製 造工程剖面圖。 第9圖係表示本發明之實施例1中的比較例’在施以 絕緣層的對稱化處理前之薄膜型電子滹的電流一電壓特性 圖。 第10圖係表示本發明之實施例1之一薄膜型電子源 的電流一電壓特性圖。 第11圖係表示本發明之實施例1之另一薄膜型電子 源的電流一電壓特性圖。 第12圖係表示本發明之實施例2的顯示裝置之顯示 面板的製造工程圖。 第13圖係表示本發明之實施例2的顯# 面板的製造工程圖。 第14圖係表示本發明之實施例2的 面板的製造工程圖。 第15圖係表示本發明之實施例 面板的製造工程圖。 第16圖係表示本發明之實施例 面板與驅動電路之結線圖。 第17圖係表示本發明之實施例2的顯示裝置之驅動 電路的發生電壓波形之一例圖。 第1 8圖係表示本發明之實施例2的顯示 電路的發生電壓波形之一例圖 11 裝 订 I 線 («先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐） -2〇 -
Λ7 IT 經濟部中央標準局負工消费合作社印掣 五、發明説明（18 ) 【圖號之說明】 1 .......電子 2 ·.......積蓄電子 10 ......基板 11 ......下部電極 12 ......絕緣層 1 3......上部電極 14······保護絕緣層 15······上部電極匯流排線 17......絕緣層 2 1......電解液 2 2......薄板電極 2 3......成形電壓 2 4......界面 2 5......界面 2 6......陰離子 3 0......間隔件 40······下部電極驅動電路 50......上部電極驅動電路 6 0 ·.··.·加速電壓 110 .....面板 111 .....紅色螢光體 112 .....綠色螢光體 113 .....藍色螢光體. -------·--r------IT------.^ (請先閱讀背而之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -21 - A7 B" 五、發明説明（19 ) 114 .....金屬敷層 115 .....玻璃 -VI.....驅動電壓 V 4......反相電壓 (請先W讀背而之注意事項再填艿本頁) •裝.
、1T 線
經濟部中央標準局員工消费合作社印$L 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22-
Claims (1)
- 鍾濟部中央棣率局真工消费合作社印簟 A8 B8 C8 DS六、申請專利範固 1、 一種薄膜型電子源，係靥於一種具有依下部電極 *絕緣層及上部電極之順序層簦而成的構造，且在上述下 部電極與上述上部電極之間，施加上述上部電極爲形成正 電壓的極性之電壓時，自上述上部電極的表面放出電子於 真空中之薄膜型電子源，其特徴爲： 上述下部電極係由：將陽極氧化可能的金屬添加於 A 1中之A 1合金所構成，上述絕緣層係由：將上述下部 電極的表面予以陽極氧化之陽極氧化膜所構成，且在上述 下部霪極與上述上部電極之間，施加電場（產生上述電子 放出的順方向之1〇MV/cm的電場）時之順方向二極 體電流，對施加電場（逆方向之1 OMV/cm的電場·） 時之逆方向二極體電流的比，在對上述絕緣層的下部電極 之障壁高度與對上述絕緣層的上部.電極之障壁高度相等的 情況下來予以換算時，將大於0 . 1 2。 2、 如申請專利範圍第1項之薄膜型電子源，其中添 加於上述下部電極之陽極氧化可能的金靥爲：由N d， Zr，Ta，Ti，Nb及Hf群中選出的至少1種金屬 者。 3、 如申請專利範圍第1項之薄膜型電子源，其中.上 述上部電極爲：由Ir，Pt，Au，Ru，Rh，Al ，入1合金，丁丨，0：1'，及導電性的1丁〇，211〇, Sn〇2，I r〇2及PdO群中選出的至少1種金靥者· 4、 如申請專利範困第1項之薄膜型電子源，其中上 述順方向二極«I電流對逆方向二極體電流的比爲〇 . 5以 I紙張尺度逍用中國國家梯準（CNS ) A4规格（210X297公釐) -23- -------：--裝------訂-----Γ線 (請先閱讀背面之注$項再填寫本I) ✓、 申請專利範圍 A8 B8 C8 D8 上* 5、 如申請專利範圔第4項之薄膜型電子源，其中添 加於上述下部電極之陽極氧化可能的金靥爲：由N d， Zr，Ta，Ti ，Nb及Hf群中選出的至少1種金羼 者。 6、 如申請專利範圍第4項之薄膜型電子源，其中上 述上部電極爲：由I r，Pt，Au，Ru，Rh，A1 ，A1合金，Ti，Cr，及導電性的lTO，ZnO, Sn02， Ir〇2及PdO群中選出的至少1種金屬者。 7、 一種顯示裝置，其特擞係具有：申請專利範圍第 1 ’ 2，3，4，5或6項之薄膜型電子源，及驅動上述 薄膜型電子源之驅動 的電子而激勵發光之 8、如申請專利 及以自上述薄膜型電子源放出 __第7項之顯示裝置，其中上述驅 動電路係於上述下部ϋ與上述上部電極之間施加正負的 脈衝電壓》 -------；--r------ir-----1^ (請先Η讀背面之注$項再4窝本I) 經濟部中央梂準扃貝工消费合作社印簟 9、如申請專利範圔第7項 述薄膜型電子源的基板與設有上I® 貼合著。示裝置，其中設有上 光面的基板係以玻璃 一種顯示裝置，係屬於一種具有：薄膜型電子 源，及驅動上述薄膜型電子源的驅動 膜型電子源放出的電子而激勵發光的 其特徴爲： 上述薄膜型電子源係具有依下部電極，絕緣層及上部 ^，及以自上述薄 面之顯示裝置， 本纸張尺度逍用中國_家#率（CNS > A4規格（210 X 297公釐） -24 - 鋰濟部中央橾率局貝工消费合作社印裂 六、申請專利範圍 電極之順序層叠而成的構造，並在上述下部電極與上述上 部電極之間，施加上述上部電極爲形成正電壓的極性之電 壓時，自上述上部電極的表面放出電子於真空中，且上述 下部電極係由：將陽極氧化可能的金饜添加於A 1中之 A 1合金所構成，上述絕緣層係由：將上述下部電極的表 面予以陽極氧化之陽極氧化膜所構成，設有上述薄膜型電 子源的基板與設有上述熒光面的基板係以玻璃貼合著，該 貼合係於含有氧氣的環境中將上述2個基板加熱至3 5 0 eC以上4 5 Ό eC以下者。 1 1、如申請專利範圃第1 〇項之顯示裝置，其中上 述驅動電路係於上述下部電極與上述上部電極之間施加正 負的脈衝電壓。 (請先"讀背面之注f項再球寫本霣) 本紙張XJt逋用中__家揉率（CNS > A4«U»· ( 210X297公釐） -25-
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