[发明专利]层叠薄膜及其波形周线控制表面传导电子发射源制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种表面传导电子发射技术，可用于平板显示器电子发射源、太阳能电池异质结、及传感器电子束源等。特别涉及一种表面传导电子发射平板显示器件案例的电子源发射源制作方法。

背景技术

表面传导电子发射是前苏联科学家在20世纪60年代初发现的，属平面型的薄膜场发射，但发射不稳定，无法应用于显示，所以20世纪70年代以后，很少有人再进行该项研究。

美国专门从事纳米材料和场发射技术研究与开发的SI Diamond Technology公司于1992年最早提出SED(Surface-conduction Electron-emitterDisplay)器件的原理及完整结构，阴极材料为金属和介质的混合材料，并认为表面电子传导过程是电子在金属和介质交界面之间的跳跃传导。

佳能公司于20世纪80年代启动了表面传导电子发射的研究，通过一系列工艺得到比较稳定的发射，并在特开平8-321254号公报中公开了常规表面传导电子发射电子源的结构、制作方法。

具体工艺步骤如下：

首先，在基板上形成一对电极。

接着，形成连接电极之间的导电性膜。

然后，在电极之间加电压，通过所谓的“形成工序”在导电性膜的一部分上形成第II间隙。

最后，在碳化合物气氛中，在上述电极之间加电压，通过“激活工序”在第II间隙内的基板上及其附近的导电性膜上形成碳薄膜，从而形成表面传导电子发射电子源。

在以上常规的制作方法中，形成电子发射区的“形成工序”是通过向导电薄膜施加电压而进行的。所加电压产生的Joule热(焦尔热)使导电薄膜部分地改变性质和变形而形成纳米间隙。然而该方法存在以下两个问题：

(1)电子发射区的位置与形状控制的问题

导电薄膜的加电形成第II间隙的位置依赖于各种因素，如果导电薄膜是均匀的，而且器件电极具有良好的对称性，则可认为恰会在两个电极的中央形成第II间隙。但实际上，导电薄膜的不均匀和电极形状的不对称导致了间隙形成的位置和形状的不一致。当电子发射区缝隙弯曲程度较大时，它所发射的电子束的直径扩大，会在图像形成装置的荧光膜上产生大的亮光点。这样，弯曲电子发射区的电子束会部分地辐照在相邻的像素上，使显示图像的质量严重地劣化。

(2)由于大的形成电流所引起的导线电流容量的问题

“形成工序”需要的形成电流比电子发射源正常工作时的电流大得多。特别是当制作大量电子源阵列时，“形成工序”要在多个电子发射区上同时进行，因而要求导线具有耐受所加电流的电流容量。但是一旦“形成工序”完成，正常工作中实际所需要的电流容量很小。因而如果能够消除电流容量的差别或是避开“形成工序”，就可以使导线的设计宽度变窄并增加装置设计中的自由度。

为了解决上述问题，专利95117375.8提出了一种具有不同膜厚的一对器件电极和沿着较厚的器件电极的边沿形成电子发射区的技术。专利03106605.4通过图形化导电薄膜来控制裂纹形成的位置。特开平2-297940公开了一种在制作电子发射区的位置设置一台阶形成部件，并沿着台阶形成电子发射区的技术。特开平7-325279提出了一种用激光束照射导部分电薄膜，改变该部分导电薄膜的组分使其电阻增大，并通过“形成工序”将其变成电子发射区的技术。

如上所述，在制作电子发射区的工艺中控制电子发射区的位置和外形的方法。所有这些方法都是为了改变电子发射源的部分导电薄膜，通过特殊的技术如用激光束、或使用特珠的设计结构来控制裂纹的位置和形状，然而都不可能避开“形成工序”，而且裂纹的一致性并不理想。

发明内容

本发明的目的在于提供一种层叠薄膜及其波形周线控制表面传导电子发射源制作方法，可用于平板显示器电子发射源、太阳能电池异质结、及传感器电子束源等的制作方法，寻求与现有显示器件制备工艺兼容、简单、快速、且低成本的制造工艺方法。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现。

一种表面传导电子发射平板显示器件的电子发射源制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用普通光刻、溅射和剥离工艺制备金属纵向信号总线；

(2)在纵向信号总线之上，采用套印光刻将电子发射源阵列图形化定位；然后通过溅射和剥离工艺制备电子发射源下发射薄膜；

(3)在下发射薄膜之上，再次套印光刻将带有矩形波纹边界的发射间隙层和上发射薄膜图形化定位；再通过溅射和剥离工艺制备发射源上下薄膜之间的间隙绝缘层和电子发射源上薄膜；