[发明专利]电子发射源、电子发射模件、和制造电子发射源的方法

说明书

本发明涉及一种电子发射源，特别涉及一种电子发射的均匀性得到提高的场致发射型电子发射源，一种电子发射模件，和一种制造电子发射源的方法。

近年来，使用碳纳管的场致发射型电子发射源(field emissiontype electron-emitting sourse)作为诸如FED(场致发射显示器)或真空荧光显示器的荧光显示设备中的电子发射源而受到重视。在碳纳管中，石墨单层呈圆柱形闭合，而且在该圆柱末端形成一个5-节环。由于碳纳管的直径一般都小到10nm至50nm，施加的电场约为100V，所以它可从其末端场致发射电子。碳纳管可分为具有上述单层结构和具有同轴多层结构的碳纳管，在同轴多层结构的碳纳管中，层叠形成套筒式结构的多个石墨层呈圆柱形闭合。这两种碳纳管中的任意一种都可用来形成电子发射源。

使用传统典型碳纳管的场致发射型电子发射源由排列了许多碳纳管的平面衬底电极形成。当高压加在该衬底电极和与其相对的网状电子析取电极之间时，电场集中在碳纳管的末端，以便由此发射电子。为此希望衬底电极上的碳纳管具有与衬底面垂直的末端。如果电子发射的均匀性不好，亮度就会不均匀。因而希望碳纳管均匀地排列在衬底电极上。

为形成这种电子发射源而提出了一种利用CVD(化学气相沉积)直接在平面衬底上形成碳纳管的方法。依据此方法可以制造一种电子发射源，该电子发射源是由从衬底面垂直伸出且在衬底上均匀形成的碳纳管构成的。

然而，在通过碳纳管直接形成于衬底面上而获得的传统电子发射源中，有时存在诸如凸起或凹陷的不连续区。在这种情况下，如果施加平行电场来获得场致电子发射，那么电场被集中在这种不连续区将引起局部电子发射，从而导致荧光显示设备上的亮度不均匀。

当提高场强来增加亮度时，局部区域的电子发射密度超过可允许的极限将击穿该局部区域，并且围绕着该击穿区域形成一个新的电场集中区。因而会发生链式击穿。在场致电子发射实际应用于荧光显示设备时，这是一个最大的问题。

本发明的一个目的是提供一种可获得大电流密度的均匀场致电子发射的电子发射源、一种电子发射模件、和一种制造电子发射源的方法。

本发明的另一个目的是提供一种在场强增加时不会引起链式击穿的电子发射源、一种电子发射模件、和一种制造电子发射源的方法。

为了实现上述目的，根据本发明，提供了一种电子发射源，该电子发射源包括衬底和覆膜，其中，衬底由含有一种金属的材料制成，该金属作为纳管纤维生长核的主要成分，并且衬底上具有多个通孔，而覆膜是由在衬底表面和通孔壁面上形成的纳管纤维构成的。

附图的简要说明

图1A是根据本发明第一实施例的电子发射源的俯视图；

图1B是沿着图1A所示电子发射源的直线Ⅰ-Ⅰ所取的剖面图；

图2是在图1A和1B所示电子发射源的衬底上形成的覆膜的电子显微照片；

图3是在图1A和1B所示电子发射源的衬底上形成的覆膜的放大电子显微照片；

图4是表示图1A和1B所示电子发射源的电子发射密度的分布图；

图5是应用了图1A和1B所示电子发射源的真空荧光显示器的纵向剖面图；

图6是表示形成图1A和1B所示电子发射源覆膜的制造设备的配置示意图；

图7是在构成基于本发明第二实施例的电子发射源的衬底面上所形成的覆膜的电子显微照片；

图8是电子显微照片，表示图7所示的纳管纤维的形状；以及

图9是表示形成第二实施例的电子发射源覆膜的制造设备的配置示意图。

最佳实施例的说明

下面参考附图详细描述本发明。

图1A和1B表示根据本发明第一实施例的电子发射源。如图1A所示，电子发射源10具有栅状衬底(以下称作衬底)11和覆膜12，其中衬底11由作为主要部分的纳管纤维的生长核使用的金属制成，并且具有大量的通孔13，而覆膜12是由纳管纤维构成的，纳管纤维覆盖了衬底11的表面上所形成的金属栅部分的表面(外露表面)和通孔13的壁表面14。

衬底11由铁或铁合金制成，且厚度为0.05mm至0.20mm。宽0.05mm至0.20mm的方形通孔13排列成矩阵，以形成栅状衬底11。通孔13的排列并不局限于此，而可以是任意类型，以尽量使覆膜12在衬底11上的分布变得均匀。通孔13的开口形状并不限于方形，而且通孔13的开口尺寸不必相同。