專利名稱：離子轟擊式石墨電子發(fā)射體的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明提供帶有圖案的離子轟擊式石墨場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體、生產(chǎn)它們的方法、以及它們?cè)谄桨逍惋@示屏的場(chǎng)致發(fā)射體陰極中的應(yīng)用。
發(fā)明的背景場(chǎng)致發(fā)射電子源通常稱之為場(chǎng)致發(fā)射材料或場(chǎng)致發(fā)射體，它們可以用在各種各樣的電子應(yīng)用場(chǎng)合，例如真空電子設(shè)備、平板型計(jì)算機(jī)和電視顯示器、發(fā)射選通放大器和速調(diào)管、和照明設(shè)備。
顯示屏可用在大量的應(yīng)用場(chǎng)合，如家用電視和工業(yè)電視、膝上型計(jì)算機(jī)和臺(tái)式計(jì)算機(jī)、戶內(nèi)和戶外廣告及信息顯示。和在大多數(shù)電視以及臺(tái)式計(jì)算機(jī)中使用的縱深的陰極射線管監(jiān)視器相比，平板型顯示器只有幾個(gè)英寸厚。平板型顯示器對(duì)于膝上型計(jì)算機(jī)來(lái)說(shuō)是必不可少的，但平板型顯示器對(duì)于許多其它應(yīng)用還提供在重量和尺寸方面的優(yōu)點(diǎn)。當(dāng)前流行的膝上型計(jì)算機(jī)的平板型顯示器使用的是液晶，可以通過(guò)施加一個(gè)小的電信號(hào)使液晶從透明狀態(tài)轉(zhuǎn)接到不透明狀態(tài)。但可靠地生產(chǎn)尺寸大于適合于膝上型計(jì)算機(jī)的尺寸并且能在寬溫度范圍操作的這樣一些顯示器是很困難的。
等離子體顯示器已經(jīng)用作液晶顯示器的替代物。等離子體顯示器利用充電氣體的微小像素單元產(chǎn)生圖像，并且要求相當(dāng)高的電功率才能操作。
已經(jīng)建議采用具有陰極和磷光體的平板型顯示器，這個(gè)陰極使用了場(chǎng)致發(fā)射電子源(即，場(chǎng)致發(fā)射材料或場(chǎng)致發(fā)射體)，這個(gè)磷光體在由場(chǎng)致發(fā)射體發(fā)射的電子轟擊時(shí)能夠發(fā)光。這樣一些顯示器在提供常規(guī)陰極射線管的可見(jiàn)顯示優(yōu)點(diǎn)、其它平板型顯示器的深度和重量?jī)?yōu)點(diǎn)、以及和其它平板型顯示器相比的低功耗附加優(yōu)點(diǎn)等方面都是有潛力的。
美國(guó)專利第4857799和5015912號(hào)公開(kāi)了矩陣尋址的平板型顯示器，它使用了由鎢、鉬、或硅構(gòu)成的微尖陰極。WO 94-15352、WO 94-15350、和WO 94-28571公開(kāi)的平板型顯示器中的陰極具有相當(dāng)平的發(fā)射表面。
在兩種類型的納米管碳結(jié)構(gòu)中已經(jīng)觀察到場(chǎng)致發(fā)射。L．A．Chernozatonskii等人[Chem．Phys．Letters(化學(xué)物理通訊)233，63(1995)和Mat．Res．Symp．Proc．Vol．359，99(1995)]已經(jīng)通過(guò)在10-5-10-6乇下石墨的電子蒸發(fā)在各種基片上生產(chǎn)了納米管碳結(jié)構(gòu)薄膜。這種薄膜由定向的管狀碳分子構(gòu)成，這些分子一個(gè)接一個(gè)地直立排列。形成兩種類型的管狀分子；A型管狀分子的結(jié)構(gòu)包括形成直徑為10-30納米的絲束的單層石墨狀管，B型管狀分子包括絕大多數(shù)直徑為10-30納米的多層石墨狀管，并且?guī)в绣F形或圓頂形的上蓋。他們報(bào)導(dǎo)了來(lái)自于這些結(jié)構(gòu)的表面的有效的場(chǎng)致電子發(fā)射，并且將其歸因于在納米級(jí)尖端的場(chǎng)的高度集中。B．H．Fishbine等人[Mat．Res．Soc．Symp．Proc．Vol．359，93(1955)]討論了有關(guān)巴克管(碳的納米管)的冷場(chǎng)致發(fā)射體陣列陰極的發(fā)展的實(shí)驗(yàn)和理論。
R．S．Robinson等人[J．Vac．Sci．Technolo(真空科學(xué)技術(shù)雜志)21，1398(1983)]公開(kāi)了在離子轟擊下在基片的表面上形成錐體。針對(duì)各種基片材料報(bào)導(dǎo)了這一效果，這個(gè)效果是通過(guò)在用低能淀積的雜質(zhì)原子播種一個(gè)表面的同時(shí)高能濺射這個(gè)表面產(chǎn)生的。他們還公開(kāi)，當(dāng)用來(lái)自于不銹鋼靶的雜質(zhì)對(duì)石墨基片進(jìn)行離子轟擊時(shí)，所形成的碳須長(zhǎng)度最大為50微米。
J．A．Floro等人[J．Vac．，Sci．Technolo．Al，1398(1983)]公開(kāi)了在對(duì)加熱的石墨基片進(jìn)行相當(dāng)高的電流密度的離子轟擊期間形成碳須。所公開(kāi)的碳須的長(zhǎng)度為2-50微米，其直徑為0．05-0．5微米，并且碳須的生長(zhǎng)的方向平行于離子束的方向。同時(shí)進(jìn)行的雜質(zhì)播種據(jù)報(bào)導(dǎo)是為了抑制碳須的生長(zhǎng)。J．A．Van Vechten等人[J．Crystal Growth(晶體生長(zhǎng)雜志)82，289(1987)]討論了在離子濺射條件下石墨表面的碳須的生長(zhǎng)。他們注意到，最小直徑的碳須(特征直徑約為15納米)肯定與碳纖維中發(fā)現(xiàn)的金剛石結(jié)構(gòu)或卷軸石墨結(jié)論不同，所說(shuō)的碳纖維是通過(guò)碳?xì)浠衔锏拇呋療峤馍L(zhǎng)的。在濺射系統(tǒng)中，還觀察到有直徑范圍從30納米到100納米的較大的碳須在生長(zhǎng)。較小直徑的碳須的直徑沿長(zhǎng)度方向是恒定不變的，較大直徑的碳須略微有一點(diǎn)變細(xì)。
M．S．Dresselhaus等人[Graphite Fibers and Filaments(石墨纖維和細(xì)絲)(Springer-Verlag，Berlin，1988)，pp32-34]公開(kāi)了細(xì)絲是在幾種類型的六邊形碳表面生長(zhǎng)的，而不是在金剛石或玻璃狀的碳上生長(zhǎng)的。
T．Asano等人[J．Vac．Sci．Technol．B13，431(1995)]公開(kāi)了從金剛石薄膜發(fā)出的增大的電子發(fā)射，金剛石薄膜是通過(guò)化學(xué)蒸氣淀積方法在硅上淀積的，進(jìn)行氬離子研磨以形成金剛石錐體，然后在600℃進(jìn)行退火處理。如果金剛石是孤立的顆粒形式，則形成這些錐體。
C．Nützenadel等人[Appl．Phys．Lett．(應(yīng)用物理通訊)69，2662(1996)]公開(kāi)從通過(guò)離子濺射蝕刻進(jìn)入合成的摻硼金剛石和硅這兩者內(nèi)的錐體的場(chǎng)致發(fā)射。
S．Bajic等人[J．Phys．(物理雜志)D；Appl．Phys．(應(yīng)用物理)21，200(1988)]公開(kāi)了具有懸浮在樹(shù)脂層中的石墨顆粒的場(chǎng)致發(fā)射體復(fù)合物。
R．A．Tuck等人(WO 97／06549)公開(kāi)了一種場(chǎng)致發(fā)射材料，它包括一個(gè)導(dǎo)電基片和設(shè)置在所說(shuō)導(dǎo)電基片上的導(dǎo)電顆粒，導(dǎo)電顆粒嵌入、加入、或涂敷一層無(wú)機(jī)的電絕緣材料，從而在導(dǎo)電顆粒和基片之間界定絕緣材料的第一厚度，并在導(dǎo)電顆粒和環(huán)境之間界定絕緣材料的第二厚度?？梢詫?chǎng)致發(fā)射材料印刷在基片上。
需要一種可以用在各種平板型應(yīng)用中的、能夠容易和經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)小尺寸和大尺寸的強(qiáng)發(fā)射的場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體的方法。
發(fā)明的概述本發(fā)明提供用于產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體的方法，該方法包括如下步驟(a)形成一層復(fù)合物，這個(gè)復(fù)合物包括嵌入基質(zhì)材料內(nèi)的石墨顆粒，所說(shuō)基質(zhì)材料包括電絕緣材料，其中基質(zhì)材料附著到一個(gè)基片上并且附著到部分石墨顆粒上，借此使石墨顆粒相互結(jié)合并且結(jié)合到基片上，并且其中石墨顆?；旧贤耆苫|(zhì)材料包圍，和(b)用離子束轟擊在步驟(a)中形成的層的表面。
優(yōu)選地，離子束是氬離子束，氬離子束的離子流密度從約0．1毫安／厘米2到約1．5毫安／厘米2，離子束能量從約0．5千電子伏到約2．5千電子伏。離子轟擊周期至少是約15分鐘。
優(yōu)選地，電絕緣材料是玻璃，最優(yōu)是低軟化點(diǎn)玻璃。
優(yōu)選地，當(dāng)復(fù)合物層包括石墨和玻璃時(shí)，在基片上形成復(fù)合物層的方法包括按照期望的圖案在基片上網(wǎng)板印刷由石墨顆粒和玻璃原料組成的糊劑，并且焙燒帶有圖案的糊劑。對(duì)于較大范圍的應(yīng)用，例如需要較精細(xì)分辨率的那些應(yīng)用，優(yōu)選的方法包括網(wǎng)板印刷還包括光引發(fā)劑和可光硬化單體的糊劑，用光學(xué)方法制作干燥的糊劑的圖案，和焙燒帶有圖案的糊劑。
本發(fā)明還提供用于生產(chǎn)場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體的方法，其中基質(zhì)材料還包括導(dǎo)電材材。優(yōu)選地，導(dǎo)電材料是銀或金。
優(yōu)選地，當(dāng)復(fù)合物層還包括一種導(dǎo)電材料時(shí)，在基片上形成復(fù)合物層的方法包括按照期望的圖案向基片網(wǎng)板印刷由石墨、玻璃原料、和導(dǎo)電材料組成的糊劑，并且焙燒帶有圖案的糊劑。對(duì)于較大范圍的應(yīng)用，例如需要較精細(xì)分辨率的那些應(yīng)用，優(yōu)選的方法包括網(wǎng)板印刷還包括光引發(fā)劑和可光硬化單體的糊劑，用光學(xué)方法制作干燥的糊劑的圖案，和焙燒帶有圖案的糊劑。
本發(fā)明還提供一種可網(wǎng)板印刷的或可涂敷的糊劑，它可以用在把石墨顆粒嵌入玻璃的優(yōu)選方法中。糊劑包含的固體由石墨顆粒和玻璃原料組成。
本發(fā)明還提供由本發(fā)明的方法生產(chǎn)的電子發(fā)射體。這些電子發(fā)射體和由它們制造的場(chǎng)致發(fā)射體陰極可以用在真空電子設(shè)備、平板型計(jì)算機(jī)和電視顯示器、發(fā)射選通放大器、速調(diào)管、和照明設(shè)備。平板型顯示器可以是平面的或曲面的。
本發(fā)明的詳細(xì)描述本發(fā)明的用于產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體的方法包括在包括電絕緣材料的并且還可以包括導(dǎo)電材料的基質(zhì)中嵌入石墨顆粒?；|(zhì)材料附著到基片上，并且石墨顆粒嵌入基質(zhì)中，并因此結(jié)合到基片上。石墨顆粒基本上完全由基質(zhì)材料包圍。
如這里所用的，“石墨顆?！耙庵竿ǔ５牧呅蔚念w粒，以及石墨的微晶形式的非結(jié)晶碳顆粒。
如這里所用的，“基本上完全由基質(zhì)材料包圍“意指石墨顆粒嵌入或包圍在基質(zhì)材料內(nèi)或由基質(zhì)材料涂敷。某些石墨顆粒的某些小的部分可能沒(méi)有由基質(zhì)材料涂敷。
優(yōu)選地，電絕緣材料是玻璃，最優(yōu)選的是低軟化點(diǎn)玻璃。
各種方法都可用于把石墨顆粒嵌入基質(zhì)材料中，但優(yōu)選的方法是在基片上網(wǎng)板印刷包括石墨顆粒和基質(zhì)材料(如玻璃原料、或玻璃原料和良好導(dǎo)電金屬)的糊劑。然后用光學(xué)方法制作干燥的糊劑的圖案并且焙燒帶有圖案的糊劑。按另一種方式，在網(wǎng)板印刷步驟期間形成糊劑的期望圖案，然后再焙燒干燥的糊劑。焙燒帶有圖案的糊劑使玻璃原料軟化，因此使玻璃原料能夠附著到基片上，并且附著到石墨顆粒部分上，借此使石墨顆粒相互結(jié)合并且結(jié)合到基片上以產(chǎn)生復(fù)合物層。
基片可以是能夠粘結(jié)基質(zhì)材料的任何材料。非導(dǎo)電基片需要一層導(dǎo)電材料膜用作陰極電極，并且提供向石墨顆粒施加電壓和向石墨顆粒供應(yīng)電子的手段。硅、玻璃、金屬、或諸如氧化鋁之類的耐火材料都可以用作基片。
如這里所使用的，“基片”意指其上形成復(fù)合物層的結(jié)構(gòu)，或者是單一材料或者是材料的組合，例如具有一層電導(dǎo)體的非導(dǎo)電材料(如玻璃)。提供這種導(dǎo)電層的優(yōu)選技術(shù)是通過(guò)網(wǎng)板印刷和焙燒銀或金的導(dǎo)體組合物形成導(dǎo)電的復(fù)合物。
當(dāng)使用網(wǎng)板印刷或用光學(xué)方法制圖來(lái)形成一層復(fù)合物層時(shí)，特別優(yōu)選的優(yōu)選基片是玻璃和鈉鈣玻璃。
用來(lái)網(wǎng)板印刷的糊劑一般來(lái)說(shuō)包含石墨顆粒、低軟化點(diǎn)玻璃原料、有機(jī)媒劑、溶劑、和表面活化劑。有機(jī)媒劑和溶劑的作用是在糊劑中以典型的制圖方法(如網(wǎng)板印刷)的適合的流變學(xué)關(guān)系懸浮并擴(kuò)散顆粒狀組分(如固體)。在現(xiàn)有技術(shù)中已知有大量的這種媒劑。可以使用的樹(shù)脂例是纖維素樹(shù)脂，如各種分子量的乙基纖維素和醇酸樹(shù)脂。有用的溶劑例有丁基卡必醇、丁基卡必醇醋酸酯、二丁基卡必醇、二丁基鄰苯二甲酸酯和萜品醇。對(duì)于這些溶劑和其它的溶劑進(jìn)行調(diào)配，以獲得期望的粘度和揮發(fā)性要求。可以使用表面活化劑改善粒子的擴(kuò)散性。典型的表面活化劑為有機(jī)酸(如油酸和硬脂酸)和有機(jī)磷酸鹽(如卵磷脂或Gafac有機(jī)磷酸鹽)。在焙燒溫度下能充分軟化以附著到基片上并且附著到石墨顆粒上的玻璃原料是需要的。優(yōu)選地，石墨顆粒的最小尺寸為1微米。如果期望得到具有較高導(dǎo)電性的復(fù)合物層，則糊劑還要包含金屬，如銀或金。由于石墨顆粒是由玻璃包圍的，所以恰當(dāng)?shù)淖鞣ㄊ窍蚝齽┦┘右环N濕潤(rùn)劑，如硝酸鉛，以促進(jìn)石墨顆粒被玻璃濕潤(rùn)?？梢岳媒M分的變化來(lái)調(diào)節(jié)印刷的材料的揮發(fā)性和最終的厚度。
糊劑一般是通過(guò)研磨由石墨顆粒、低軟化點(diǎn)玻璃原料、有機(jī)媒劑、表面活化劑、濕潤(rùn)劑、和溶劑組成的混合物制備的。使用眾所周知的網(wǎng)板印刷技術(shù)，例如使用165-400網(wǎng)眼的不銹鋼網(wǎng)板，可對(duì)這種糊劑混合物進(jìn)行網(wǎng)板印刷。按照期望的圖案形式，例如分散元、相互連接的一些區(qū)域、或一個(gè)連續(xù)膜的形式淀積所說(shuō)的糊劑。在焙燒之前一般在125℃下加熱約10分鐘以干燥網(wǎng)板印刷糊劑。當(dāng)基片包括玻璃時(shí)，在約450℃到約575℃的溫度下，最好在約525℃的溫度下，焙燒干燥的糊劑持續(xù)約10分鐘。對(duì)于能夠耐較高溫度的基片，可以使用較高的焙燒溫度。正是在這個(gè)焙燒步驟，有機(jī)材料揮發(fā)，離開(kāi)由石墨顆粒和玻璃組成的復(fù)合物。令人驚奇的是，在焙燒期間石墨顆粒沒(méi)有經(jīng)受任何明顯的氧化或其它化學(xué)的或物理的變化。
如果要用光學(xué)方法對(duì)于網(wǎng)板印刷的糊劑進(jìn)行制圖，該糊劑要包含光引發(fā)劑和可光硬化單體，這種可光硬化單體例如至少包含一種附加的可聚合的烯鍵式不飽和化合物，該化合物具有至少一個(gè)可聚合的烯基。
淀積的糊劑層在焙燒時(shí)厚度減小了。優(yōu)選地，焙燒后的復(fù)合物層的厚度從約5微米到約30微米。
隨后對(duì)包含在基片上的石墨顆粒和玻璃的復(fù)合物層進(jìn)行處理，以產(chǎn)生場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體。例如復(fù)合物層然后在下述條件下經(jīng)受離子束轟擊?？梢允褂脷濉⒛?、氪、或氙離子。優(yōu)選的是氬離子。在轟擊中的壓力約為從0．5×10-4乇(0．7×10-2巴)到約5×10-4乇(6．7×10-2巴)。進(jìn)行離子束轟擊的離子流密度從約為0．1毫安／厘米2到約為1．5毫安／厘米2，最好約為0．5毫安／厘米2到約為1．2毫安／厘米2，離子束的能量約為0．5千電子伏到約為2．5千電子伏，最好約為1．0千電子伏到約為1．5千電子伏?？梢允褂眉s10分鐘到90分鐘或更長(zhǎng)的轟擊時(shí)間。在這些條件下，可以從復(fù)合物層表面附近的石墨上除去玻璃露出石墨，并在石墨顆粒表面上形成碳須和錐體。最終的產(chǎn)品是一種良好的場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體。照射時(shí)間的范圍和最佳照射時(shí)間取決于其它轟擊條件。轟擊的時(shí)間必須足夠長(zhǎng)，以能從石墨上除去玻璃并在石墨顆粒上形成碳須和錐體。
可以使用任何一種離子源。當(dāng)前，在市場(chǎng)上最容易得到的是考夫曼離子源。
在離子轟擊步驟期間，復(fù)合物層的表面結(jié)構(gòu)發(fā)生了顯著的變化。從在層表面的石墨顆粒的表面除去了玻璃。由于蝕刻，這個(gè)表面結(jié)構(gòu)不再平滑，而是變得有紋理的，并且在石墨顆粒上有錐體形成。錐體的直徑范圍從約0．1微米到約0．5微米。錐體沿朝向入射離子束方向發(fā)展，從而只在90度(即垂直于這個(gè)表面)的角度實(shí)現(xiàn)離子束蝕刻時(shí)，錐體才垂直于這個(gè)表面。石墨在被轟擊的表面上均勻地實(shí)現(xiàn)了蝕刻，即錐體的密度(每單位面積的錐體數(shù)目)和錐體的外觀都是一致的。
所形成的錐體的傳輸電子顯微照片表明，這些錐體是由結(jié)晶碳的小顆粒構(gòu)成的。據(jù)信錐體是在經(jīng)離子轟擊蝕刻后剩下來(lái)的原來(lái)的石墨表面的一部分。
除了錐體外，在石墨顆粒表面的離子轟擊期間還形成碳須。碳須的典型位置在錐體的頂部。碳須的長(zhǎng)度可從2微米延伸到20微米或更長(zhǎng)。碳須的長(zhǎng)度可比石墨顆粒的初始尺寸大得多。碳須的直徑范圍從0．5納米到50納米。碳須沿朝向入射的離子束的方向形成。碳須是柔性的，并且碳須在掃描電子顯微鏡測(cè)量期間將有所移動(dòng)。
可以使用3厘米直徑的離子槍(考夫曼離子源，Ⅱ型)，在樣品表面上產(chǎn)生直徑約為2英寸(5厘米)的氬離子束。這是一種渦輪泵系統(tǒng)，基壓力為1×10-8乇(1．3×10-6巴)。在達(dá)到基壓后，通過(guò)一個(gè)針閥將工作氣體氬加入這個(gè)系統(tǒng)，直到達(dá)到穩(wěn)定的工作壓力1×10-4乇(1．3×10-2巴)時(shí)為止。離子槍和這個(gè)表面之間的距離為4-5英寸(10-12．5厘米)。
碳須的傳輸電子顯微照片表明，它們是實(shí)心的，并且由非結(jié)晶碳構(gòu)成。據(jù)信這種材料是通過(guò)從離子束蝕刻的初始的石墨顆粒上去除的、又然后重新沉積的碳，該碳初始時(shí)一般在錐體的尖端上，隨后就在生長(zhǎng)的碳須的尖端上。另一方面，通過(guò)用漫射到錐體或碳須的尖端的離子束激活碳，也可能形成碳須。這些碳須在結(jié)構(gòu)上不同于碳納米管。碳納米管是中空的并且包含碳的石墨狀的外殼。碳須則是實(shí)心的，并且在任何方向都沒(méi)有展示出長(zhǎng)距離的結(jié)晶順序。
使用平板型發(fā)射測(cè)量單元在最終的樣品上進(jìn)行場(chǎng)致發(fā)射試驗(yàn)，所說(shuō)的平板型發(fā)射測(cè)量單元由兩個(gè)電極組成，一個(gè)電極用作陽(yáng)極或收集極，另一個(gè)電極用作陰極。這個(gè)平板型發(fā)射測(cè)量單元由兩個(gè)正方形的銅板組成，銅板的尺寸為1．5英寸×1．5英寸(3．8厘米×3．8厘米)，所有的角和邊緣都經(jīng)過(guò)倒角處理，以便把電弧減至最小。每個(gè)銅板都嵌入分別的聚四氟乙烯(PTFE)塊中，聚四氟乙烯塊的尺寸為2．5英寸×2．5英寸(4．3厘米×4．3厘米)，大小為1．5英寸×1．5英寸(3．8厘米×3．8厘米)的銅板表面露在PTFE塊的前側(cè)。通過(guò)穿過(guò)聚四氟乙烯塊的背部并且伸入銅板里邊的一個(gè)金屬螺栓和銅板電觸點(diǎn)，借此提供向銅板施加電壓的手段和牢固地保持銅板就位的方法。確定這兩個(gè)聚四氟乙烯塊的位置，使兩個(gè)外露的銅板表面相互面對(duì)，并且與兩個(gè)銅板之間的距離對(duì)齊，這兩個(gè)銅板是借助于放在聚四氟乙烯塊之間的但又距銅板有一定距離以防止表面泄漏電流或電弧放電的玻璃墊圈固定的?？梢哉{(diào)節(jié)電極間的分開(kāi)距離，但要一次選定，對(duì)于在一個(gè)樣品上的指定的一組測(cè)量來(lái)說(shuō)，這個(gè)距離是固定的。一般來(lái)說(shuō)，采用的分開(kāi)距離是0．5毫米到約2毫米。
樣品放在用作陰極的銅板上。對(duì)于導(dǎo)電的基片，將樣品夾持就位，并且在樣品的后背上涂一小滴碳并使其干燥，從而產(chǎn)生電觸點(diǎn)。對(duì)于具有導(dǎo)電膜的絕緣基片，用導(dǎo)電的銅帶在兩側(cè)固定基片，導(dǎo)電銅帶還用來(lái)提供電觸點(diǎn)。
將試驗(yàn)設(shè)備插入一個(gè)真空系統(tǒng)，將這個(gè)真空系統(tǒng)抽空到低于1×10-6乇(1．3×10-4巴)的一個(gè)基壓。在陰極上加上一個(gè)負(fù)電壓，并且測(cè)量發(fā)射電流隨所加電壓的變化。測(cè)量?jī)蓚€(gè)銅板之間的分開(kāi)距離。
權(quán)利要求
1.一種用于生產(chǎn)場(chǎng)致發(fā)射電子發(fā)射體的方法，該方法包括如下步驟；(a)形成一層復(fù)合物層，該復(fù)合物層包含嵌入基質(zhì)材料中的石墨顆粒，該基質(zhì)材料包括電絕緣材料，其中所說(shuō)的基質(zhì)材料附著到基片上并且附著到部分所說(shuō)的石墨顆粒上，借此使所說(shuō)的石墨顆粒相互結(jié)合并且結(jié)合到所說(shuō)基片上，并且其中所說(shuō)石墨顆?；旧贤耆伤f(shuō)基質(zhì)材料包圍；和(b)用離子束轟擊在(a)中形成的復(fù)合物層的表面，轟擊時(shí)間足以去除靠近所說(shuō)復(fù)合物層表面的所說(shuō)基質(zhì)材料以露出所說(shuō)石墨顆粒，并且足以在所說(shuō)石墨顆粒上形成碳須，所說(shuō)的離子束包括氬、氖、氪、或氙的離子。
2.權(quán)利要求1的方法，其特征在于所說(shuō)離子束包括氬離子。
3.權(quán)利要求2的方法，其特征在于所說(shuō)離子束的束能量從約0．5千電子伏到約2．5千電子伏。
4.權(quán)利要求2的方法，其特征在于所說(shuō)的電絕緣材料是玻璃。
5.權(quán)利要求4的方法，其特征在于；所說(shuō)的復(fù)合物層是通過(guò)下述方法形成的，它包括(a)按照期望的圖案在所說(shuō)的基片上網(wǎng)板印刷由石墨顆粒和玻璃原料組成的糊劑；和(b)焙燒干燥的呈圖案的糊劑以軟化所說(shuō)的玻璃原料，并且使其附著到所說(shuō)基片上并附著到所說(shuō)石墨顆粒部分上，借此使所說(shuō)石墨顆粒相互結(jié)合，并結(jié)合到所說(shuō)基片上以產(chǎn)生所說(shuō)的復(fù)合物層。
6.權(quán)利要求4的方法，其特征在于；所說(shuō)的復(fù)合物層是通過(guò)下述方法形成的，它包括(a)按照期望的圖案在所說(shuō)的基片上網(wǎng)板印刷包括石墨顆粒、玻璃原料、光引發(fā)劑、和可光硬化單體的糊劑；和(b)用光學(xué)方法制作干燥的糊劑的圖案；和(c)焙燒干燥的呈圖案的糊劑以軟化所說(shuō)的玻璃原料，并且使其附著到所說(shuō)基片上并附著到所說(shuō)石墨顆粒部分上，借此使所說(shuō)石墨顆粒相互結(jié)合，并結(jié)合到所說(shuō)基片上以產(chǎn)生所說(shuō)的復(fù)合物層。
7.通過(guò)權(quán)利要求1-6中任何一個(gè)所述的方法制作的電子發(fā)射體。
全文摘要
公開(kāi)了帶有圖案的石墨電子發(fā)射體。這些場(chǎng)致發(fā)射體在場(chǎng)致發(fā)射體陰極和顯示板中特別適用。這些石墨場(chǎng)致發(fā)射體是通過(guò)按照期望的圖案網(wǎng)板印刷由石墨和電絕緣材料(玻璃原料)組成的糊劑,并用離子束轟擊其焙燒產(chǎn)物形成的。
文檔編號(hào)H01J9/02GK1281586SQ98812164
公開(kāi)日2001年1月24日 申請(qǐng)日期1998年12月8日 優(yōu)先權(quán)日1997年12月15日
發(fā)明者小D·I·阿梅, R·J·布查德, S·I·U·沙 申請(qǐng)人:納幕爾杜邦公司