场致发射背板制造技术

一种场致发射背板（１２ｇ），通过激光结晶基于非晶半导体的材料区域而形成。发射器位置（２０ｇ）产生于结晶工艺所引起的粗糙表面纹理。使用激光干涉方法可以使结晶局部化，成形的发射器尖端（２０ｊ）在局部结晶区域（１８ｊ）上生长。这样背板可以用于场致发射元件，其在真空中或宽带隙发光聚合物中发射。而且，带有自动对准栅的背板（１２ｍ）可以通过在发射器尖端上沉积绝缘层（３８ｍ）和金属层（４０ｍ），去除金属层顶部并蚀刻去绝缘体，保留由金属边环绕的每个尖端而形成。可以使用平面剂（３９ｎ）来改进这个工艺。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种场致发射背板和相关设置及制造方法。虽然不是独有地，本专利技术尤其涉及场致发射背板，其包括多个通过激光结晶和选择性生长而形成的发射位置或“硅尖端”。本专利技术的发现用于显示器。
技术介绍
在电子
，平板显示器是非常重要的。在当前发展中，有源矩阵液晶显示器(AMLCD)开始挑战阴极射线管(CRT)技术的统治。AMLCD元件是非辐射的，并且需要光刻技术。需要滤光器和匹配光谱背光来产生色彩。然而，在AMLCD元件中存在大量光耗和固有复杂性，因为液晶材料的非线性特性。这导致显示器的亮度低于CRT，并且具有更小的色域和更差的视角、对比度。还有，由于显示器的非辐射特性，经常造成输入电源的低效率使用，与非有效能量一样，具有大大超过70％的能耗。根据常规‘Spindt Tip’技术，场致发射显示器希望解决平板显示器问题。场致发射显示器(FED)实质上是平面阴极射线管(CRT)元件。然而，胜于一个电子枪在屏幕上的磷光体中穿过荫罩板发射电子，FED在每个显示像素上具有几十或几百个独立的尖端。在专利技术人Cap Spindt之后，公知的尖端是Spindt尖端。制造工艺依赖于使用影印法定义栅金属中的孔的图形。然后以“底切”的各向同性湿蚀刻方式蚀刻底层绝缘体，留下金属下的井。然后在处于斜角的表面上蒸发损失层(通常为镍)，确保不填充井。然后穿过井中的孔蒸发发射器材料(通常为钨或钼)。由于蒸发金属建立在表面上，在损失层上，由于厚度增加它封闭了孔，并且影响在井中提供发射器尖端。然后通过蚀刻损失层，去除顶部金属，留下尖端、井和原始栅金属。这形成了Spindt尖端的背板。然后使用隔离件将包括压花磷光体的顶板相对于背板放置。抽空成品元件容许发射电子具有长期平均自由行程。已充分理解微尖端中的场致发射原理，并且由Fowler-Nordheim隧道效应控制。然后，发射电流、由此产生的显示器亮度只依赖于电流强度、尖端数量和它们的锐度，也就是I＝JFNnα这里，n是尖端数量，α是尖端锐度，JFN是Fowler-Nordheim隧道电流强度。尖端将提供尖锐的电子源，该电子源将提供注入例如磷的热电子。遗憾的是，制造中的极度复杂化限制了这种技术的使用。此外，晶状硅发射器受晶片尺寸限制。其它薄膜材料也可以用于场致发射。对于钻石来说，碳是主要竞争者，菱形碳和碳纳米管也是合适的。使用钻石好像是良好选择，尽管难于制造，并且现在也已经对被认为具有负电子亲合力的、要求具有钻石的机构产生了质疑。
技术实现思路
本专利技术至少一个方面的至少一个实施例的目的是消除或至少减轻在先技术中至少一个前述问题。根据本专利技术第一方面，提供形成场致发射背板的方法，包括在衬底上提供基于非晶半导体的材料的平面体；至少在部分基于非晶半导体的材料上进行激光结晶；其中当结晶基于非晶半导体的材料时，形成多个发射器位置。优选地，通过在衬底上沉积薄膜材料，提供基于非晶半导体的材料的平面体。便利地，基于半导体的材料是硅及其合金。优选地，使用受激准分子激光器或Nd:YAG激光器执行激光结晶。便利地，受激准分子激光器是KrF激光器。可以理解，在本专利技术的正文中，术语“薄膜”用来定义几个纳米厚的膜，例如1-100nm，典型地为10nm。根据本专利技术第二方面，提供场致发射背板，包括多个发射器位置，其通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶形成。便利地，基于半导体的材料是硅或者其合金。根据本专利技术第三方面，提供场致发射元件，包括具有多个发射器位置的场致发射背板，所述发射器位置通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶而形成。场致发射元件可以是真空元件，其中背板发射器位置作为元件中的发射源。便利地，场致发射元件包括衬底、场致发射背板、及抽空空间和透明窗，例如薄膜透明金属或镀金属磷，其中场致发射背板形成在衬底上，抽空空间位于场致发射背板、和薄膜透明金属或镀金属磷之间。作为选择，场致发射元件包括宽带隙发光材料，例如发光聚合物，从背板发射器位置发射电子进入该材料中。便利地，场致发射元件包括衬底、场致发射背板、发光聚合物和薄膜透明金属或镀金属磷，多个发射器位置形成在场致发射背板的一个侧面上，其中场致发射背板形成在衬底上，发光聚合物的一个表面设置在场致发射背板的多个发射器位置上，薄膜透明金属放置在发光聚合物的另一个表面上。便利地，场致发射元件是显示元件。根据本专利技术第四方面，提供场致发射背板，包括多个生长尖端，所述背板实质上由基于半导体的材料构成。优选地，多个尖端形成在基于半导体的材料薄膜上。优选地，生长尖端是“定形的”，也就是以这种方式生长多个尖端，就是在每个尖端中产生尖锐的尖头形状。便利地，同时生长和蚀刻尖端。便利地，基于半导体的材料是硅或者其合金根据本专利技术第五方面，提供场致发射背板，包括实质上的非晶材料的平面部件和在其上的多个晶状材料尖端。优选地，尖端形成在平面部件的晶状或结晶区域上。根据本专利技术第六方面，提供场致发射背板，包括多个生长尖端，所述背板实质上由基于硅的材料薄膜构成。优选地，在基于硅的材料薄膜的多个结晶区域上，通过晶状硅的生长而形成多个尖端。根据本专利技术第七方面，提供带有背板的场致发射元件，其包括(成形)尖端阵列，在基于非晶硅的材料薄膜的多个结晶区域上，通过基于晶状半导体的材料的选择性生长而形成所述尖端。场致发射元件可以是真空元件，其中背板发射器尖端作为元件中的发射源。便利地，场致发射元件包括衬底、场致发射背板、及抽空空间和透明窗，例如薄膜透明金属，其中场致发射背板形成在衬底上，抽空空间位于场致发射背板和薄膜透明金属之间。作为选择，场致发射元件可以包括宽带隙发光材料，例如发光聚合物，其中使用中从背板发射器尖端中发射电子进入宽带隙发光材料。便利地，场致发射元件包括衬底、场致发射背板、发光聚合物和薄膜透明金属，多个尖端形成在场致发射背板的一个侧面上，其中场致发射背板形成在衬底上，发光聚合物的一个表面设置在场致发射背板的多个尖端上，薄膜透明金属设置在发光聚合物的另一个表面上。便利地，场致发射元件是显示元件。优选地，显示元件的场致发射背板尖端的密度为每平方微米至少100个。根据本专利技术第八方面，提供形成场致发射背板的方法，包括在衬底上沉积基于非晶半导体的材料薄膜；局部结晶基于非晶半导体的材料薄膜上的多个区域；在基于非晶半导体的材料薄膜的多个结晶区域的每个上，生长基于晶状半导体的材料。便利地，例如使用等离子增强型化学汽相淀积(PECVD)，在衬底上沉积基于非晶半导体的材料薄膜。优选地，通过暴露给至少一个脉冲的激光干涉图，结晶基于非晶半导体的材料薄膜的多个区域。根据本专利技术第九方面，提供结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域的方法，其用于场致发射背板，包括通过分离和重组激光束，形成激光干涉仪； 将基于非晶半导体的材料薄膜放置在激光束重组平面内；通过使薄膜经受至少一个激光脉冲，局部结晶基于非晶半导体的材料薄膜区域，其中在基于非晶半导体的材料薄膜中产生的结晶区域对应于激光干涉图。优选地，对于基于非晶半导体的材料的背板，其中基于半导体的材料是氢化非晶硅，激光以约532nm波长运行以便最大化吸收作用。优选地，激光器是Nd:YAG激光器。附图说明根据下面结合附图的说明，本专利技术的这些和其它方面将变得显而易见，附图表示图1A-1F为根据本专利技术所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成场致发射背板的方法，包括：在衬底上提供基于非晶半导体的材料的平面体；至少在部分基于非晶半导体的材料上进行激光结晶；其中当结晶基于非晶半导体的材料时，形成多个发射器位置。

【技术特征摘要】
GB 2001-8-11 0119657.5;GB 2001-8-11 0119659.11.一种形成场致发射背板的方法，包括在衬底上提供基于非晶半导体的材料的平面体；至少在部分基于非晶半导体的材料上进行激光结晶；其中当结晶基于非晶半导体的材料时，形成多个发射器位置。2.如权利要求1所述的方法，其中将基于非晶半导体的材料的平面体设置为沉积在衬底上的材料薄膜。3.如权利要求1或2所述的方法，其中基于非晶半导体的材料是硅或者其合金。4.如权利要求2所述的方法，还包括使用受激准分子激光器或Nd:YAG激光器执行激光结晶的步骤。5.如权利要求4所述的方法，其中受激准分子激光器是KrF激光器。6.一种场致发射背板，包括多个发射器位置，其通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶形成。7.如权利要求6所述的场致发射背板，其中基于非晶半导体的材料是硅及其合金。8.一种场致发射元件，包括具有多个发射器位置的场致发射背板，所述发射器位置通过基于非晶半导体的材料薄膜的激光结晶而形成。9.如权利要求8所述的场致发射元件，其中场致发射元件是真空元件，其中背板发射器位置作为元件中的发射源。10.如权利要求9所述的场致发射元件，还包括衬底、场致发射背板、及抽空的空间和透明窗，其中场致发射背板形成在衬底上，抽空空间位于场致发射背板、和薄膜透明金属或镀金属磷之间。11.如权利要求8所述的场致发射元件，还包括宽带隙发光材料，使用时从背板发射器位置发射电子进入该材料中。12.如权利要求11所述的场致发射元件，还包括衬底、场致发射背板、发光聚合物、和薄膜透明金属或镀金属磷，多个发射器位置形成在场致发射背板的一个侧面上，其中场致发射背板形成在衬底上，发光聚合物的一个表面设置在场致发射背板的多个发射器位置上，薄膜透明金属设置在发光聚合物的另一个表面上。13.如权利要求11所述的场致发射元件，其中该元件是显示元件。14.一种场致发射背板，包括多个生长尖端，所述背板实质上由基于半导体的材料构成。15.如权利要求14所述的场致发射背板，其中多个尖端形成在基于半导体的材料薄膜上。16.如权利要求14或15所述的场致发射背板，其中基于半导体的材料是硅或者其合金。17.如权利要求14-16中任何一项所述的场致发射背板，其中以这种方式生长多个尖端，即在每个尖端中产生尖锐的尖头形状。18.如权利要求14-17中任何一项所述的场致发射背板，其中同时生长和蚀刻多个尖端。19.一种场致发射背板，包括实质上的非晶材料的平面部件和在其上的多个晶状材料尖端。20.如权利要求19所述的场致发射背板，其中每个尖端形成在平面部件的结晶区域上。21.一种场致发射背板，包括多个生长尖端，所述背板实质上由基于硅的材料薄膜构成。22.如权利要求21所述的场致发射背板，其中在基于硅的材料薄膜的多个结晶区域上，通过晶状硅的生长而形成多个尖端。23.如权利要求21或22所述的场致发射背板，其中基于硅的材料是非晶硅。24.一种带有背板...

【专利技术属性】
技术研发人员：默文约翰罗斯，拉维席尔瓦，约翰香农，
申请(专利权)人：敦提大学校董事会，
类型：发明
国别省市：GB[英国]