条状导体附近成簇的场致发射微尖制造技术

场致发射平板形显示器件的发射体板包括电阻材料层及导电材料的网格状结构。导电板也在由导体网格限定的间隔中电阻涂层上形成。以开始圆锥的微尖发射体在导电板的上表面形成。利用此结构，因为所有微尖端发射体都与导电板在电气上接触使它们都处于等电势。本发明专利技术也揭示了包含其上形成多个微尖发射体或由一薄层电阻材料隔开性的导电板的发射体簇的布局。（*该技术在2015年保护过期，可自由使用*）

A field emission micro cluster near a strip conductor

The emitter plate of the field emission flat panel display device comprises a resistive material layer and a grid like structure of the conductive material. The conductive plate is also formed on the resistive coating in the interval defined by the conductor grid. The tip emitter is formed on the upper surface of the conductive plate. Using this structure, because all the micro tip emitters are in electrical contact with the conductive plate, they are in the same electric potential. The invention also discloses the layout of the emitter cluster comprising a plurality of micro tip emitters formed on them or a conductive plate separated by a thin layer of resistive material.

【技术实现步骤摘要】
本申请是1994年11月18日提交的名为“镇流层上场致发射微尖簇形布局”的编号为08/341,829的美国专利申请部分继续申请。此申请包括了主要内容与同日提交的名为“邻近条状导体的簇形场致发射微尖”的编号为08/，的美国专利申请主题相关，后者是1994年11月18日提交的编号为08/341,740的专利申请的部分继续申请部分。在专利技术一般涉及平面板形显示器尤其涉及电子发射微尖(mi-crotip)结构的布局，其中一簇微尖形成于导电板上或与导电板相隔很近，而导电板与导电网结构在横向由电阻性媒质分隔开。便携式计算机的出现更迫切需要重量轻、袖珍式及电源效率高的显示器。因为用于这些起显示器作用的器件的空间不可能用于通常的阴极射线管(CRT)，所以特别有兴趣试图提供令人满意的及具有亮度、分辨率、显示通用性及功耗等可相比或更优越的显示特性的平板形显示器。然而当生产在某些应用上有用的显示器时，这些尝试都不能提供可与常用的CRT相比的显示器。目前，液晶显示器几乎广泛使用于折叠和笔记本式计算机。与CRT相比，这些显示器的对比度较差，只有一有限范围的视角，并且在彩色型中它们以与扩展的电池工作不相容的速率消耗功率。此外，彩色屏幕比同等尺寸的CRT屏幕贵得多。液晶显示器技术的缺陷引起的结果是，在工业上更加关注于薄膜形场致发射显示器技术。运用此技术的平板形显示器使用了一列矩阵可寻址的尖顶薄膜形冷场致发射阴极和一含有荧光屏的阳极。场致发射现象在1950年左右被发现，并且由如SRI Interna-tional查尔斯A.斯宾兹等许多个人的进一步研究把此技术提高到此程度即它有希望用于廉价、低功耗、高分辨率、高对比度及全彩色平板形显示器的制造中。场致发射显示器技术的优点在C.A.斯宾兹等人于1973年8月28日提交的编号为3,755,704，名为“场致发射阴极结构和使用此结构的器件”的美国专利；迈克尔·博雷尔等人于1989年8月15日提交的编号为4,857,161，名为“对于由场致发射激励的阴极发光显示装置的生产工艺”的美国专利；迈克尔·博雷尔等人于1990年7月10日提交的编号为5,194,780的，名为“以及具有微尖发射阴极的电子源由使用所述光源的场致发射激励的阴极致发光显示装置”的美国专利；罗伯特·迈耶于1993年3月16日提出的编号为5,194,780，名为“具有微尖发射阴极的电源的美国专利；以及杰恩-弗雷德里克·克拉克于1993年7月6日提出的编号为5,225,820，名为“微尖三原色荧光屏”的美国专利中被揭示。本申请将通过引用结合这些专利。本专利技术涉及使用电阻层以提供一个防止用于电子发射体输出过剩电流的镇流器。在已有技术中，提供这种镇流有两个途径。在博雷尔等人(′916)的专利中揭示了竖向电阻的途径且这里相应于附图说明图1进行讨论；在迈耶(′780)的专利中揭示了横向电阻的途径且这里相应于图2A和2B进行讨论。先参考图1，在此剖面图中示出可能是博雷尔等人(′916)的专利中揭示的那种类型示意的已有技术场致发射平板形显示器件的一部分。在此实施例中，场致发射器件包括一具有面对发射板的阴极致发光荧光涂层的阳极板，此荧光涂层可从相对于其激励侧看到。更具体地说，图1的示意的已有技术竖向电阻场致发射器件包括阴极致发光阳极板10和电子发射体(或阴极)板12。发射体板12的阴极部分包括在绝缘衬底18上形成的导电层15、在导电层15上形成的电阻层16，以及在电阻层16上形成的许多导电的微尖14。栅极包括一层淀积在覆盖了电阻层16的绝缘层20上的导电层。微尖发射体14呈锥形并在穿过导电层22和绝缘层20的孔34中形成。如此选择栅极层22和绝缘层20的厚度，使每个微尖14的顶点基本上与导电栅极层22处于同一水平上。导电层22组成横贯发射体板12表面的导电带的行，而导电层15组成横贯发射体板12的表面的导电带列，导电层22的行与导电层15的列正交，从而能对相应于一个象素的行和列交点处的微尖14进行矩阵寻址选择。阳极板10包括淀积在透明平面支持体26上的导电膜28，而透明平面支持体26面向栅极22并与其平行地放置，导电膜28淀积在直接面向栅极22的支持体26的表面。导电膜28可具有横贯支持26体的表面的连续涂层的形状；或者，它可具有如克拉克的美国专利号5,225,820的专利中提出的包含三组横贯支持体26表面的相互电绝缘的平行导电带的形状。阳极板10也包括阴极致发光荧光涂层24，24淀积在导电膜28上从而直接面向并非常靠近栅极22。在克拉克的专利中，每一组导电带都覆盖有荧光涂层，此荧光涂层分别发出三原色红、蓝和绿中的一种光。通过电源30把一相对于栅极22为负的电势加到用作阴极的导电层15上，对上述结构中的一个或更多个微尖发射体14供电，从而形成一吸引从微尖14的顶点来的电子的电场。自由电子向阳极板10的方向加速，阳极板10通过接在栅极22和用作阳极的导电膜28之间的电源32施加实质上更大的正电压而被正向偏置。被吸引到阳极导电层28的电子的能量传到荧光涂层24，引起它发光，电子电荷从荧光涂层24传到导电膜28，完成了到电源32的电路。电阻层用来提供对每个微尖发射体过量电流的镇流因而使电子发射均匀性较好。采用场致发射装置即激发显示器屏幕上的像素，电阻层可以消除过分亮的点。电阻层还可以通过限制电流来减少微尖的击穿危险从而防止行与列之间短路。最后，电阻层允许几个微尖发射体短路与栅板导体之间的；短路时非常有限的峰值电流(几个微安)不会影响其它阴极导体的工作。波雷尔等人(′916)建议用电阻率大约介于102—166欧姆·厘米的材料作电阻层。特别是从包括氧化铟(In2O3)、氧化锡(SnO2)、氧化铁(FeO3)、氧化锌(ZnO)并掺杂硅元素的一组材料中选用作电阻层的材料。遣憾的是，波雷尔等人(′916)所描述的那种器件并不能圆满地解决因微尖与栅极电极之间短路而产生的问题。当有一个微粒引起微尖与栅极导体短路时，施加在栅极与阴极导体之间的所有电压(大约70—100伏)都转到了电阻覆盖层两端。为了能允许这种少量的短路(这在包含几百万个微尖发射体的显示器面板中实际上是不可避免的)，电阻覆盖层必须能耐受大约100伏的电压，这要求其厚度大于2微米。否则，就会因受热而导致击穿，并在栅极导体与阴极导体之间出现完全短路，从而使电子发射源无法使用。但是，薄至2微米的电阻覆盖层必定会出现导致阴极导体与微尖发射件之间电阻层击穿的“针孔”或其它缺陷。图2A和图2B分别是作为改进的已有技术的′场致发射器件横向电阻阴极结构(它可能是在迈耶(Meyer)(′780)专利中揭示的那种)的截面和平面图。在此参考资料中揭示的微尖发射阴极电子源包括做成网状结构的阴极和或栅极导体，微尖端发射体在网格状间隙内以矩阵排列方式形成于电阻层上。具体而言，图2A和2B所示的场致发射结构40包括在玻璃衬底46的二氧化硅绝缘薄层44上形成网格状结构的阴极导体42。形成于导体42和绝缘层44上的电阻层48支持多个导电微尖发射体50。包含一层导电材料52的栅极电极淀积在将电阻层48覆盖住的绝缘层54上。微尖发射件50在电阻层48的穿过导电层52和绝缘层54的孔56内呈圆锥形。导电层安排为横贯场致发射结构40本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射装置，其特征在于包括：其上具有多个微尖发射体的导电板；覆盖所述导电板并与所述导电板相隔一定距离的导电层，所述导电层内形成有孔，每个所述发射体形成于所述导电层内相应的所述孔内；与所述导电板横向隔开一定距离的条状导体；以 及与所述条状导体和所述平板电气上耦合的电阻层。

【技术特征摘要】
US 1994-11-18 08/341,740;US 1995-1-26 08/378,3311.一种电子发射装置，其特征在于包括其上具有多个微尖发射体的导电板；覆盖所述导电板并与所述导电板相隔一定距离的导电层，所述导电层内形成有孔，每个所述发射体形成于所述导电层内相应的所述孔内；与所述导电板横向隔开一定距离的条状导体；以及与所述条状导体和所述平板电气上耦合的电阻层。2.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述导电板与所述条状导体位于所述电阻层的同一表面附近。3.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述导电平板与所述条状导体位于所述电阻层的相对的表面附近。4.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于还包括在所述条状导体与所述导电层之间施加电势的装置。5.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述条状导体包括阴极电极而所述导电层包含栅极电极。6.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述孔以阵列形式形成于所述导电层内。7.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于，所述导电层内的所述孔通常为圆形而所述微尖发射体通常为圆锥状。8.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述电阻层包含非晶硅。9.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述微尖发射体包含钼。10.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述导电板的材料选自铝、铬、钼和铌中的一种。11.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述条状导体的材料选自铝、铬、钼和铌中的一种。12.如权利要求1所述的电子发射装置，其特征在于所述导电层包含铌。13.电子发射装置，其特征在于包括绝缘衬底；所述绝缘衬底上的电阻材料层；在所述电阻材料层上以多个条状形式形成的导体，所述导体条在电气上互连；所述电阻材料层上的导电板，每块导电平板占据与所述条状导体横向间隔一定距离的区域；位于所述电板上的电绝缘层；位于覆盖所述导电板的所述绝缘层上的导电层，所述导电层包括多个形成于其内并穿过所述绝缘层的孔；所述导电板上的微尖发射体，每个发射体形成于所述导电层内相应的一个所述孔内。14.如权利要求13所述的电子发射装置，其特征在于所述条状导体大致平行。15.如权利要求13所述的电子发射装置，其特征在于所述多个导电板中的每一个都包含相等数目的发射体。16.如权利要求13所述的电子发射装置，其特征在于所述多个导电板中的各块与对应的相邻条状导体基本上等间距。17.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于，所述多个导电板的每一个到相应的邻近条状导体的电阻路径基本相等。18.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于，进一步包括在所述条状导体与所述导电层之间施加电势的装置。19.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于，所述条状导体包含阴极电极而所述导电层包含栅极电极。20.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于，所述发射体以阵列形式形成于每块所述导电板上。21.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于，所述导电层内所述孔一般为圆形而所述微尖发射体一般为圆锥形。22.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于，所述电阻材料包含非晶硅。23.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于所述微尖发射体包括钼。24.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于所述导电层包括铌。25.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于所述导电板的材料选自铝、铬、钼和铌中的一种。26.如权利要求13所述电子发射装置，其特征在于所述条状导体的材料选自铝、铬、钼和铌中的一种。27.电子发射装置，其特征在于包括绝缘层；以多个条状形式形成于所述衬底上的导体，所述条状导体在电气上互连；位于所述衬底上并与所述条状导体电气上接触的电阻层；所述电阻层上的导电板，每块导电板占据与所述条状导体横向隔开一定距离的区域；位于所述导电板上的电绝缘层；位于覆盖所述导电板的所述绝缘层上的导电层，所述导电层包含多个形成于其内并穿过所述绝缘层的孔；所述导电板上的微尖发射体，每个发射体形成于所述导电层内的一个相应的所述孔内。28.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于所述条状导体基本平行。29.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于每一块所述多个导电板包括相同数目的发射体。30.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，所述多个导电板中的每一块与对应的相邻条状导体基本上等间隔。31.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，所述多个导电板的每一个到相应的邻近条状导体的电阻路径基本相等。32.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，进一步包括在所述条状导体与所述导电层之间施加电势的装置。33.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，所述条状导体包含阴极电极而所述导电层包含栅极电极。34.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，所述发射体以阵列形式形成于每块所述导电板上。35.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，所述导电层内所述孔一般为圆形而所述微尖发射体一般为圆锥形。36.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于，所述电阻材料包含非晶硅。37.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于所述微尖发射体包括钼。38.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于所述导电板的材料选自铝、铬、钼和铌中的一种。39.如权利要求27所述电子发射装置，其特征在于所...

【专利技术属性】
技术研发人员：RH泰勒，KG维克斯，BE格内德，AM威尔逊，CE普里姆，
申请(专利权)人：德克萨斯仪器股份有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]