[发明专利]电子发射器件、使用它的图像显示装置及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及场发射垂直电子发射器件、使用它的图像显示装置及它们的制造方法。

背景技术

常规上，在日本专利申请公开No.2009-289762中已如下地公开了电子发射器件及其制造方法。

更具体而言，根据日本专利申请公开No.2009-289762，电子发射器件包括：被置于基板上并具有上面(upper plane)和侧面的绝缘性台阶形状形成部件(step-shape forming member)；以及被置于台阶形状形成部件的上面上的栅极。并且，凹形部分被形成为从台阶形状形成部件的侧面的一部分回缩从而在栅极正下方(just under the gate)。并且，凹形部分之下的台阶形状形成部件的侧面具有阴极，该阴极具有在阴极的上端处形成的、在从凹形部分的下边缘朝向上边缘的方向上突起的突起部分。电子发射器件是场发射垂直电子发射器件。当电压被施加于阴极和栅极之间时，可以从阴极侧场发射电子。

根据日本专利申请公开No.2009-289762，电子发射器件制造方法包括：在基板上依次层叠第一绝缘材料、第二绝缘材料和第一导电材料，并在形成抗蚀剂图案之后执行干蚀刻。这形成绝缘性台阶形状形成部件(绝缘部件)，所述绝缘性台阶形状形成部件(绝缘部件)具有其上设置有第一导电材料层的上面和插入在上面和基板之间的侧面。然后，抗蚀剂被分离(separate)，并且执行湿蚀刻以蚀刻构成台阶形状形成部件的第二绝缘层，以形成从台阶形状形成部件的侧面回缩从而在第一导电材料层正下方的凹形部分。随后，从斜向在侧面上沉积第二导电材料以形成阴极，而仅用第一导电材料层或者与层叠在第一导电材料层上的第二导电材料层一起形成栅极，从而形成根据该公开的电子发射器件。

并且，日本专利申请公开No.2009-289762公开了：作为干蚀刻的结果，台阶形状形成部件的侧面对于基板的水平表面以约80度倾斜，并且第二导电材料以40度或20度的入射角度沉积于侧面上。

同时，电子发射器件被例如用作图像显示装置。随着由于图像显示装置的大尺寸和高清晰度所导致的器件数量的增加，要求减小器件之间的强度差。为了防止导致强度差的器件的破坏或劣化，必须抑制电流在出现过量电流或电流波动时流过器件。出于这种目的，美国专利No.5838103公开了如下的方法：通过与电子发射器件的组成部件分离地设置限流电阻层(镇流(ballast)电阻层)，抑制电流在出现过量电流或电流波动时流过器件。

同时，要求电子发射器件进一步提高电子发射效率，以配置以较少的功耗具有优异的强度的图像显示装置。这也适用于在日本专利申请公开No.2009-289762中公开的场发射垂直电子发射器件。

另外，如美国专利No.5838103中公开的那样，与电子发射器件的组成部件分离地设置限流电阻层的配置要求增大电子发射器件安装面积，这不幸地使制造工艺复杂化。

发明内容

本发明的一个目的是，提供具有不仅提高电子发射效率、而且抑制电流在出现过量电流或电流波动时流过器件的单元的场发射垂直电子发射器件。本发明的另一目的是，提供使用电子发射器件的图像显示装置、以及以简单和有效的方式制造电子发射器件和图像形成器件的方法。

根据本发明的第一方面，一种电子发射器件包括：台阶形状形成部件，具有上面和侧面并被置于基板上；栅极，被置于台阶形状形成部件的上面上；凹形部分，在台阶形状形成部件的侧面处、在栅极正下方形成；以及阴极，被置于台阶形状形成部件的侧面上并且具有上端，在所述上端处，形成从凹形部分的下边缘朝向上边缘的方向上突起的突起部分，其中，从凹形部分的下边缘到台阶形状形成部件的高度方向上的中间部分所形成的台阶形状形成部件的侧面的上部的倾斜角不大于从所述中间部分到台阶形状形成部件的下端部分所形成的台阶形状形成部件的侧面的下部的倾斜角，以及沿侧面的上部的阴极的上部的电阻不大于沿侧面的下部的阴极的下部的电阻。

根据本发明的第二方面，一种图像显示装置包括：后板，在所述后板上，根据第一方面的电子发射器件的阴极通过阴极的下部与布线连接；以及面板，具有阳极和发光部件，所述阳极被设置为与阴极的突起部分相对，而在阳极和阴极之间夹着栅极，所述发光部件响应于电子的照射而发光，其中，后板和面板被布置为彼此相对，而在其间形成间隙。