离子轰击式石墨电子发射体制造技术

公开了带有图案的石墨电子发射体。这些场致发射体在场致发射体阴极和显示板中特别适用。这些石墨场致发射体是通过按照期望的图案网板印刷由石墨和电绝缘材料（玻璃原料）组成的糊剂，并用离子束轰击其焙烧产物形成的。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
专利技术的领域本专利技术提供带有图案的离子轰击式石墨场致发射电子发射体、生产它们的方法、以及它们在平板型显示屏的场致发射体阴极中的应用。专利技术的背景场致发射电子源通常称之为场致发射材料或场致发射体，它们可以用在各种各样的电子应用场合，例如真空电子设备、平板型计算机和电视显示器、发射选通放大器和速调管、和照明设备。显示屏可用在大量的应用场合，如家用电视和工业电视、膝上型计算机和台式计算机、户内和户外广告及信息显示。和在大多数电视以及台式计算机中使用的纵深的阴极射线管监视器相比，平板型显示器只有几个英寸厚。平板型显示器对于膝上型计算机来说是必不可少的，但平板型显示器对于许多其它应用还提供在重量和尺寸方面的优点。当前流行的膝上型计算机的平板型显示器使用的是液晶，可以通过施加一个小的电信号使液晶从透明状态转接到不透明状态。但可靠地生产尺寸大于适合于膝上型计算机的尺寸并且能在宽温度范围操作的这样一些显示器是很困难的。等离子体显示器已经用作液晶显示器的替代物。等离子体显示器利用充电气体的微小像素单元产生图像，并且要求相当高的电功率才能操作。已经建议采用具有阴极和磷光体的平板型显示器，这个阴极使用了场致发射电子源(即，场致发射材料或场致发射体)，这个磷光体在由场致发射体发射的电子轰击时能够发光。这样一些显示器在提供常规阴极射线管的可见显示优点、其它平板型显示器的深度和重量优点、以及和其它平板型显示器相比的低功耗附加优点等方面都是有潜力的。美国专利第4857799和5015912号公开了矩阵寻址的平板型显示器，它使用了由钨、钼、或硅构成的微尖阴极。WO 94-15352、WO 94-15350、和WO 94-28571公开的平板型显示器中的阴极具有相当平的发射表面。在两种类型的纳米管碳结构中已经观察到场致发射。L．A．Chernozatonskii等人[Chem．Phys．Letters(化学物理通讯)233，63(1995)和Mat．Res．Symp．Proc．Vol．359，99(1995)]已经通过在10-5-10-6乇下石墨的电子蒸发在各种基片上生产了纳米管碳结构薄膜。这种薄膜由定向的管状碳分子构成，这些分子一个接一个地直立排列。形成两种类型的管状分子；A型管状分子的结构包括形成直径为10-30纳米的丝束的单层石墨状管，B型管状分子包括绝大多数直径为10-30纳米的多层石墨状管，并且带有锥形或圆顶形的上盖。他们报导了来自于这些结构的表面的有效的场致电子发射，并且将其归因于在纳米级尖端的场的高度集中。B．H．Fishbine等人[Mat．Res．Soc．Symp．Proc．Vol．359，93(1955)]讨论了有关巴克管(碳的纳米管)的冷场致发射体阵列阴极的发展的实验和理论。R．S．Robinson等人[J．Vac．Sci．Technolo(真空科学技术杂志)21，1398(1983)]公开了在离子轰击下在基片的表面上形成锥体。针对各种基片材料报导了这一效果，这个效果是通过在用低能淀积的杂质原子播种一个表面的同时高能溅射这个表面产生的。他们还公开，当用来自于不锈钢靶的杂质对石墨基片进行离子轰击时，所形成的碳须长度最大为50微米。J．A．Floro等人[J．Vac．，Sci．Technolo．Al，1398(1983)]公开了在对加热的石墨基片进行相当高的电流密度的离子轰击期间形成碳须。所公开的碳须的长度为2-50微米，其直径为0．05-0．5微米，并且碳须的生长的方向平行于离子束的方向。同时进行的杂质播种据报导是为了抑制碳须的生长。J．A．Van Vechten等人[J．Crystal Growth(晶体生长杂志)82，289(1987)]讨论了在离子溅射条件下石墨表面的碳须的生长。他们注意到，最小直径的碳须(特征直径约为15纳米)肯定与碳纤维中发现的金刚石结构或卷轴石墨结论不同，所说的碳纤维是通过碳氢化合物的催化热解生长的。在溅射系统中，还观察到有直径范围从30纳米到100纳米的较大的碳须在生长。较小直径的碳须的直径沿长度方向是恒定不变的，较大直径的碳须略微有一点变细。M．S．Dresselhaus等人[Graphite Fibers and Filaments(石墨纤维和细丝)(Springer-Verlag，Berlin，1988)，pp32-34]公开了细丝是在几种类型的六边形碳表面生长的，而不是在金刚石或玻璃状的碳上生长的。T．Asano等人[J．Vac．Sci．Technol．B13，431(1995)]公开了从金刚石薄膜发出的增大的电子发射，金刚石薄膜是通过化学蒸气淀积方法在硅上淀积的，进行氩离子研磨以形成金刚石锥体，然后在600℃进行退火处理。如果金刚石是孤立的颗粒形式，则形成这些锥体。C．Nützenadel等人[Appl．Phys．Lett．(应用物理通讯)69，2662(1996)]公开从通过离子溅射蚀刻进入合成的掺硼金刚石和硅这两者内的锥体的场致发射。S．Bajic等人[J．Phys．(物理杂志)D；Appl．Phys．(应用物理)21，200(1988)]公开了具有悬浮在树脂层中的石墨颗粒的场致发射体复合物。R．A．Tuck等人(WO 97／06549)公开了一种场致发射材料，它包括一个导电基片和设置在所说导电基片上的导电颗粒，导电颗粒嵌入、加入、或涂敷一层无机的电绝缘材料，从而在导电颗粒和基片之间界定绝缘材料的第一厚度，并在导电颗粒和环境之间界定绝缘材料的第二厚度。可以将场致发射材料印刷在基片上。需要一种可以用在各种平板型应用中的、能够容易和经济地生产小尺寸和大尺寸的强发射的场致发射电子发射体的方法。专利技术的概述本专利技术提供用于产生场致发射电子发射体的方法，该方法包括如下步骤(a)形成一层复合物，这个复合物包括嵌入基质材料内的石墨颗粒，所说基质材料包括电绝缘材料，其中基质材料附着到一个基片上并且附着到部分石墨颗粒上，借此使石墨颗粒相互结合并且结合到基片上，并且其中石墨颗粒基本上完全由基质材料包围，和(b)用离子束轰击在步骤(a)中形成的层的表面。优选地，离子束是氩离子束，氩离子束的离子流密度从约0．1毫安／厘米2到约1．5毫安／厘米2，离子束能量从约0．5千电子伏到约2．5千电子伏。离子轰击周期至少是约15分钟。优选地，电绝缘材料是玻璃，最优是低软化点玻璃。优选地，当复合物层包括石墨和玻璃时，在基片上形成复合物层的方法包括按照期望的图案在基片上网板印刷由石墨颗粒和玻璃原料组成的糊剂，并且焙烧带有图案的糊剂。对于较大范围的应用，例如需要较精细分辨率的那些应用，优选的方法包括网板印刷还包括光引发剂和可光硬化单体的糊剂，用光学方法制作干燥的糊剂的图案，和焙烧带有图案的糊剂。本专利技术还提供用于生产场致发射电子发射体的方法，其中基质材料还包括导电材材。优选地，导电材料是银或金。优选地，当复合物层还包括一种导电材料时，在基片上形成复合物层的方法包括按照期望的图案向基片网板印刷由石墨、玻璃原料、和导电材料组成的糊剂，并且焙烧带有图案的糊剂。对于较大范围的应用，例如需要较精细分辨率的那些应用，优选的方法包括网板印刷还包括光引发剂和可光硬化单体的糊剂，用光学方法制作干燥的糊剂的图案，和焙烧带有图案的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于生产场致发射电子发射体的方法，该方法包括如下步骤； （ａ）形成一层复合物层，该复合物层包含嵌入基质材料中的石墨颗粒，该基质材料包括电绝缘材料，其中所说的基质材料附着到基片上并且附着到部分所说的石墨颗粒上，借此使所说的石墨颗粒相互结合并且结合到所说基片上，并且其中所说石墨颗粒基本上完全由所说基质材料包围；和 （ｂ）用离子束轰击在（ａ）中形成的复合物层的表面，轰击时间足以去除靠近所说复合物层表面的所说基质材料以露出所说石墨颗粒，并且足以在所说石墨颗粒上形成碳须，所说的离子束包括氩、氖、氪、或氙的离子。

【技术特征摘要】
US 1997-12-15 60/0694571.一种用于生产场致发射电子发射体的方法，该方法包括如下步骤；(a)形成一层复合物层，该复合物层包含嵌入基质材料中的石墨颗粒，该基质材料包括电绝缘材料，其中所说的基质材料附着到基片上并且附着到部分所说的石墨颗粒上，借此使所说的石墨颗粒相互结合并且结合到所说基片上，并且其中所说石墨颗粒基本上完全由所说基质材料包围；和(b)用离子束轰击在(a)中形成的复合物层的表面，轰击时间足以去除靠近所说复合物层表面的所说基质材料以露出所说石墨颗粒，并且足以在所说石墨颗粒上形成碳须，所说的离子束包括氩、氖、氪、或氙的离子。2.权利要求1的方法，其特征在于所说离子束包括氩离子。3.权利要求2的方法，其特征在于所说离子束的束能量从约0．5千电子伏到约2．5千电子伏。4.权利要求2的方法，其特征在于所说的电...

【专利技术属性】
技术研发人员：小DI阿梅，RJ布查德，SIU沙，
申请(专利权)人：纳幕尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]