[发明专利]带有电荷泄放阻挡层的改进型场发射器件

说明书

本发明涉及场发射器件，更具体地说，涉及三极管场发射器件。

场发射器件在技术上是知道的。在一种结构中，二极管场发射器件包括二个电极：一个阴极和一个阳极；在另一种普通结构中，三极管场发射器件包括三个电极：一个阴极，一个栅控电极和一个阳极。图1所示是一种具有三极管结构的现有技术场发射器件(FED)100。FED100包括一个栅控提取电极150，该电极通过一个介电层140与导电层115隔开一定距离。介电层140防止在栅控提取电极150和导电层115之间形成电流。与栅控电极150隔开一定距离的是一个用导电材料制成的阳极180。介电层140有一个界定发射阱160的横侧面145。电子发射体170就放在发射阱160内并可包括一个Spindt极尖。在这一特定的结构中，形成在支承基底110上的导电层115包括一个导电部分130和一个与导电部分130欧姆接触的镇流电阻部分120。镇流电阻部分120具有比导电部分130大的电阻，目的是把电子发射体170和栅控提取电极150之间的电弧减至最小。在FED100工作期间，和普通三极管工作的典型情况一样，将适当的电压加到栅控提取电极150、导电层115和阳极180上用于从电子发射体170提取电子并使电子射向阳极180(如图1中箭头175所指出的那样)。当用在场发射显示器中时，阳极180上淀积一种电子致发光材料195，并且电子撞击到电子致发光材料195上，因而使得后者发射光线。但是，电子撞击到电子致发光材料195上也引起气体离子和杂质从电子致发光材料放出。这些气体离子和杂质随后撞击到栅控提取电极150，也许还撞击到电子发射体170上，因而引起从栅控提取电极150和电子发射体170发射另外的离子和/或质点。这些质点和带电物质淀积到介电层140的横侧面145上，从而在发射阱160内形成一个荷电表面。没有能够泄放这个累积的电荷的导电路径。荷电表面表现出改变发射阱160内预定电场性质的不良作用，并且经过一段时期的工作之后，会导致最终损坏器件。

因此，需要一种用在场发射显示器中不会因电荷积累在介电层的横侧面上而受到损坏的改进型场发射器件。

图1是一种现有技术场发射器件的横截面视图；

图2是根据本发明的改进型场发射器件一个实施例的横截面视图；

图3-7是根据本发明通过执行用于制造图2改进型场发射器件的方法的各个步骤而实现的结构的横截面视图；

图8是根据本发明的改进型场发射器件的另一实施例的横截面视图；以及

图9是包含根据本发明的图2改进型场发射器件的场发射显示器的一个实施例的横截面视图。

现在参照图2，图中描述了一个根据本发明的改进型场发射器件(FED)200的横截面视图。FED200包括一个可以用硼硅玻璃一类的玻璃或硅制成的支承基底210。在支承基底210上形成一个导电层215。在这一特定实施例中，导电层215包括一个可以用非晶硅制成的镇流电阻部分220和一个可以由诸如铝或钼一类的导电材料制成的导电部分230。一个介电层240形成于导电层215上。介电层240具有一个界定发射阱260的横侧面245。根据本发明，在横侧面245上形成一个电荷泄放扩散膜290并延伸到发射阱260的一部分区域。电荷泄放阻挡层290提供的电阻，包括含有电荷泄放阻挡层290的材料的电阻，被预定成起到将撞击电荷泄放阻挡层290的荷电物质导开的作用，从而避免在FED200工作期间积聚表面电荷。适用的泄放电流数值随使用FED200的应用场合而定。用作电荷泄放阻挡层290的适用材料包括但并不局限于诸如非晶硅一类半导体材料和导电陶瓷。一般说来，电荷泄放阻挡层290的电阻足能导开和/或泄放撞击电荷并且高到足以防止破坏发射阱260内的电场。电子发射体270被放在发射阱260的搁置部分里，位于导电层215的镇流电阻部分220上。一个栅控提取电极250淀积在介电层240上并与电子发射体270隔开一定距离。镇流电阻部分220防止电子发射体270和栅控提取电极250之间的有害电弧。阳极280与栅控提取电极250隔开一定距离。FED200的工作包括将适当的电位加到导电层215、栅控提取电极250以及阳极280上，使得从电子发射体270产生电子发射，在这个特定实施例中，电子发射体270的电子发射包括从Spindt极尖的尖端的电子发射和引导所发射的电子(如图2的箭头275所指出的那样)以适当的加速度射向阳极280。电荷泄放阻挡290阻止气体荷电物质撞击介电层240的横侧面，从而避免了形成否则会破坏电场的荷电介质表面。