專利名稱：線場(chǎng)發(fā)射顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種扁平平板式顯示器，該顯示器可以在真空隧道效應(yīng)的基礎(chǔ)上，在低壓的情況下工作，因而可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)的工作壽命和均勻性。
在世界上應(yīng)用最為廣泛的顯示器是陰極射線管(CRT)。但目前由于日益要求圖象的顯現(xiàn)的屏幕更大并且更清晰，因而導(dǎo)致對(duì)平板式顯示器的極大關(guān)注。傳統(tǒng)的平板式顯示器例如包括液晶顯示器(LCD)、電熒光顯示器(ELD)、場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)、等離子顯示板(PDP)、真空熒光顯示器(VFD)、扁平平板式陰極射線管和發(fā)光二極管(LED)。
在平板式顯示器中，LCD最為流行，并且FED是目前由LCD制造廠家占有優(yōu)勢(shì)的平板式顯示器市場(chǎng)上的一個(gè)強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。通常LCD由單元結(jié)構(gòu)構(gòu)成，在每個(gè)單元結(jié)構(gòu)中，將用磷涂敷的面端件與一配備有陰極發(fā)射器的背端件結(jié)合，并在兩者之間具有預(yù)定的真空間隔。當(dāng)將一范圍由幾百至幾萬伏的電位加在面端件和背端件上時(shí)，由電子發(fā)射器發(fā)射電子并且發(fā)射電子撞擊磷覆層，發(fā)光。


圖1示出一種采用微尖型真空晶體管的傳統(tǒng)的FED的一個(gè)象素的單元結(jié)構(gòu)。如圖所示，該傳統(tǒng)的FED單元結(jié)構(gòu)由一面板結(jié)構(gòu)1和一背板結(jié)構(gòu)2構(gòu)成，面板結(jié)構(gòu)1包括一面板3，在該面板下面設(shè)置一個(gè)透明的陽(yáng)極4，陽(yáng)極的底部涂敷有磷5，背板結(jié)構(gòu)2包括一個(gè)背板6，在背板上依次形成帶有一尖端t的陰極9、一絕緣層8和一柵極7。
當(dāng)在陰極9與柵極7之間加有一強(qiáng)電場(chǎng)時(shí)，將由陰極尖端t的金屬表面根據(jù)量子力學(xué)機(jī)理發(fā)射出電子，接著發(fā)射的電子被加在透明的陽(yáng)極4上的高壓所加速，并且最終發(fā)射的電子撞擊陽(yáng)極4上的磷覆層5，發(fā)光。
為實(shí)現(xiàn)自由電子由金屬表面在真空中的適當(dāng)?shù)陌l(fā)射，需要0.5V或高于0.5V的電場(chǎng)。為此，圍繞以金屬陰極尖為中心的電子發(fā)射點(diǎn)的柵極直徑應(yīng)小于1μm。制備FED中的這種微尖依賴于光刻工藝，采用此工藝可實(shí)現(xiàn)和保持1μm或小于1μm的分辨率。如果將曾經(jīng)是非常先進(jìn)的目前使用的半導(dǎo)體生產(chǎn)技術(shù)和用于其它顯示器的生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合在一起，則可以制備微尖，但只能是小規(guī)模的。大多數(shù)情況仍需要建立一套完整的可以批量生產(chǎn)微尖的工藝。
除了電極之間的間隔和形成尖的電子發(fā)射器外，為成功地制造FED還需要一種穩(wěn)定和具有低逸出功的材料。這樣一種穩(wěn)定的和低逸出功的材料可以實(shí)現(xiàn)低工作電壓顯示。已經(jīng)公布了許多有關(guān)采用諸如鉬和鎢等這類金屬的微尖的研究報(bào)告。鉬和鎢的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)械穩(wěn)定，但不足的是，它們都具有高逸出功并且將制約對(duì)尖端的曲率半徑的減小。所以使用金屬的FED工作電壓仍然很高。
目前針對(duì)不同的方面對(duì)微尖進(jìn)行了開發(fā)，該開發(fā)包括為減少逸出功對(duì)微尖的表面處理和對(duì)諸如類鉆石的材料等的低逸出功材料的應(yīng)用。
但根據(jù)目前的研究，采用微尖的FED現(xiàn)在仍有如下缺點(diǎn)首先是，工作時(shí)尖端將受到離子濺射的損壞。
其二是，微尖制作困難。在FED中的電子發(fā)射效率將直接影響其發(fā)光和分辨率。所以微尖的結(jié)構(gòu)和制造工藝、與形狀和電極間隔有關(guān)的結(jié)構(gòu)最佳化和對(duì)電子發(fā)射材料的選擇等都對(duì)決定電子發(fā)射效率起著關(guān)鍵的作用，因而是非常重要的。但就目前的微尖制造工藝仍存在技術(shù)難題。電極間的間隔和該間隔的制備方法則是另一個(gè)技術(shù)難題。
其三是，很難實(shí)現(xiàn)專門的均勻性。甚至在采用相同的工藝過程也不太容易實(shí)現(xiàn)微尖的均勻性。由于每個(gè)象素由多個(gè)單元構(gòu)成，因而少許壞的單元的存在并不會(huì)嚴(yán)重地影響單元的功能。但如果微尖不均勻地分布在象素上，則在顯示器上所獲得的圖象是不穩(wěn)定的。
其四是，將出現(xiàn)閃爍。
其五是，由于在柵極與陰極尖端之間存在強(qiáng)的電場(chǎng)，因而將會(huì)出現(xiàn)電弧放電，導(dǎo)致柵極和/或陰極尖端的擊穿。實(shí)際上，在加工或工作期間，真空度都會(huì)下降。另外，由于電極間的間隔非常窄，所以如果諸如非均質(zhì)金屬的原子等雜質(zhì)分布在電極之間，則很容易引起電弧放電。
最后一點(diǎn)是，在柵極與陽(yáng)極之間也會(huì)出現(xiàn)電弧放電，盡管柵極和陽(yáng)極之間相互有較大的距離。盡管存在此條件，但為了加速由微尖發(fā)射的電子而對(duì)陽(yáng)極所施加的高壓，也會(huì)導(dǎo)致電弧放電。
雖然對(duì)上述技術(shù)主題取得了很大的進(jìn)展，但問題根本上還是由于微尖的存在。
故本發(fā)明的目的在于克服已有技術(shù)領(lǐng)域中出現(xiàn)的上述問題并提出一種新型的扁平平板式場(chǎng)發(fā)射顯示器，所述顯示器具有一個(gè)平面單元(unitcell)結(jié)構(gòu)，因而可以實(shí)現(xiàn)高度的集成。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提出一新型的扁平平板式場(chǎng)發(fā)射顯示器，所述顯示器可以實(shí)現(xiàn)高清晰度和快速響應(yīng)的圖象，并可再現(xiàn)高分辨率的自然顏色。經(jīng)本發(fā)明人的努力和反復(fù)研究，終于研制出一種滿足上述條件的被稱作KAIST場(chǎng)發(fā)射顯示器的新型扁平平板式場(chǎng)發(fā)射顯示器(以下簡(jiǎn)稱KFED)。
根據(jù)本發(fā)明的目的提出一種雙板型扁平場(chǎng)發(fā)射顯示器，所述顯示器由多個(gè)單元構(gòu)成，每個(gè)單元包括一面板結(jié)構(gòu)，在面板結(jié)構(gòu)中的透明的面板上形成一陽(yáng)極并涂敷一層磷；和一背板結(jié)構(gòu)，該背板結(jié)構(gòu)中在位于背板底部的槽絕緣體上和其下形成陰極和柵極，面板結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)在真空的條件下以如下方式結(jié)合在一起，磷面面向陰極，其中一個(gè)低壓加在柵極和陰極之間，以便由發(fā)射點(diǎn)發(fā)射電子，在發(fā)射點(diǎn)，陰極邊緣與槽絕緣體觸接，并且一個(gè)高壓加在陽(yáng)極上，以便對(duì)發(fā)射的電子進(jìn)行加速并最終使其撞擊磷面，發(fā)光，由柵極和陰極間的電壓對(duì)所述發(fā)射的電子的數(shù)量進(jìn)行控制，所述單元按圖形排列，形成表示信息的象素。
下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例加以說明，以便了解本發(fā)明的上述和其它目的和方面。圖中示出圖1為說明傳統(tǒng)的場(chǎng)發(fā)射顯示器的單元結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2a為說明KFED單元結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖2b為說明圖2a的KFED的單元結(jié)構(gòu)中在陰極上應(yīng)用低逸出功材料的剖面示意圖；圖2c示出一出于便于制作的考慮對(duì)圖2b的單元結(jié)構(gòu)的變型例；圖3示出在圖2a至2c的單元結(jié)構(gòu)中的電子發(fā)射和發(fā)光的原理；圖4示出根據(jù)圖2的單元結(jié)構(gòu)，在陰極上的電阻涂層的應(yīng)用；圖5示出根據(jù)圖4的單元結(jié)構(gòu)，在柵極極上的電阻涂層的應(yīng)用；
圖6分別以剖面圖和平面圖示出陰極結(jié)構(gòu)，該陰極結(jié)構(gòu)可采用各種形狀，以提高加在其邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度；圖7a示出一閉合回路，該回路是通過導(dǎo)線和存在于KFED的單元結(jié)構(gòu)中金屬結(jié)間的電荷和電場(chǎng)實(shí)現(xiàn)柵極與陰極的連接的；圖7b說明圖7a的單元結(jié)構(gòu)中陰極與槽絕緣體之間和柵極與槽絕緣體之間的界面上對(duì)低逸出功材料的應(yīng)用；圖8為采用有限元法獲得的根據(jù)加在KFED的單元結(jié)構(gòu)的柵極與源級(jí)上的1伏電壓對(duì)電位變化的模擬結(jié)果；圖9a示出KFED的單元結(jié)構(gòu)，其中保護(hù)柵極突出于陰極電子發(fā)射點(diǎn)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，避免由陽(yáng)極所加的高壓的影響；圖9b示出在圖9a的結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在陰極上對(duì)低逸出功材料的應(yīng)用；圖9c示出在圖9b結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，在柵極和陰極上對(duì)電阻層的應(yīng)用；圖10示出在圖9b單元結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上的電子發(fā)射和發(fā)光的原理；圖11示出著眼于象素的雙板型KFED的結(jié)構(gòu)圖及單元的放大視圖；圖12示出著眼于象素的雙板型KFED的結(jié)構(gòu)，其中陰極為條帶形狀；圖13a示出在集成型KFED中的電子發(fā)射和發(fā)光原理；圖13b為圖13a的集成型KFED的結(jié)構(gòu)的正視圖；圖14示出著眼于象素的反射型KFED的結(jié)構(gòu)。
下面將對(duì)照附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的應(yīng)用加以說明，其中對(duì)相同的和相符的部件分別采用相同的附圖標(biāo)記。
圖2a為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的場(chǎng)發(fā)射顯示器(FED)的單元截面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，單元結(jié)構(gòu)由面板結(jié)構(gòu)件1和背板結(jié)構(gòu)件2構(gòu)成。背板結(jié)構(gòu)件2包括一個(gè)背板6，槽絕緣體8完全覆蓋在該背板上，和選擇性地形成一個(gè)用絕緣保護(hù)膜涂敷的陰極9，一個(gè)柵極7，該柵極7設(shè)置在槽絕緣體8的下面。柵極7起著控制電子發(fā)射的作用。面板結(jié)構(gòu)件1包括一個(gè)面板3，該面板的下面設(shè)置有透明的陽(yáng)極4，在陽(yáng)極的底部涂敷一層磷5。一個(gè)正電壓加在透明的陽(yáng)極4上，以便加速發(fā)射出的電子，使之撞擊熒光屏5，發(fā)光。
圖2b示出本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例的FED的單元結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)建立在圖2a的基礎(chǔ)之上。如圖所示，特征為低逸出功和優(yōu)良的機(jī)械特性的低逸出功材料11a涂敷在陰極的電子發(fā)射區(qū)上，以便實(shí)現(xiàn)在低的工作電壓的情況下的高電子發(fā)射效率，同時(shí)絕緣保護(hù)膜10延伸覆蓋低逸出功材料11a，但電子發(fā)射點(diǎn)除外，從而可以避免由于高壓加在陽(yáng)極4上電子直接由低逸出功材料11a發(fā)射出。在本發(fā)明以下的附圖中示出，采用低逸出功材料對(duì)陰極進(jìn)行涂敷，但陰極金屬必須接受表面處理，以便降低其逸出功。
圖2c示出本發(fā)明另一實(shí)施例的FED的單元結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)是圖2a或2b的結(jié)構(gòu)的便于生產(chǎn)的變型形式。如圖所示，在背板6上形成一柵極7，接著在產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)上形成槽絕緣體8。然后在槽絕緣體8上形成陰極9。在下面要說明的附圖是建立在圖2a或2b的基礎(chǔ)上的，但也可以采用圖2c的結(jié)構(gòu)。
下面將結(jié)合圖3對(duì)本發(fā)明的扁平平板式KFED的工作過程加以說明。
首先，當(dāng)在柵極7和陰極9間加有一個(gè)電壓(VGK)時(shí)，在柵極7和陰極9間的槽絕緣區(qū)上形成強(qiáng)的電場(chǎng)，從而增強(qiáng)在陰極的邊緣形成的隧道效應(yīng)，由陰極9邊緣向真空區(qū)發(fā)射電子。這些被發(fā)射出的電子被加在陽(yáng)極上的電壓(VAK)所加速，撞擊磷涂層5。
與傳統(tǒng)的微尖技術(shù)相比，本發(fā)明的扁平結(jié)構(gòu)制作起來更為簡(jiǎn)便。這種結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)可以采用印刷方法實(shí)現(xiàn)，因而很容易制作大屏幕熒光屏。在傳統(tǒng)的FED中，由于應(yīng)用了將導(dǎo)致飛弧現(xiàn)象的高壓磷5，而產(chǎn)生高壓放電，因而將會(huì)對(duì)微尖造成損壞。另一方面，在本發(fā)明中避免了這個(gè)問題的出現(xiàn)，因?yàn)殡娮影l(fā)射是在陰極邊緣發(fā)生的，因而電子發(fā)射點(diǎn)成環(huán)形或多邊形，所述形狀的區(qū)大大寬于尖點(diǎn)的微尖。
圖4示出本發(fā)明的另一實(shí)施例的FED的單元結(jié)構(gòu)。該單元結(jié)構(gòu)的特征在于，陰極電阻層12a設(shè)置在陰極9上面并在電子發(fā)射區(qū)用低逸出功材料11a涂敷。絕緣保護(hù)膜10覆蓋暴露在外面的陰極電阻層12a和低逸出功材料11a上，但電子發(fā)射點(diǎn)除外。在該結(jié)構(gòu)中，陰極電阻層12a的作用就象一條負(fù)載線，用于限制由于無數(shù)電子的發(fā)射產(chǎn)生的微單元電流。這種扁平的陰極電阻層的存在有助于提高電子發(fā)射的均勻性。另外，當(dāng)電壓加在陰極9與柵極7之間時(shí)，陰極電阻層12a起著限制在短路時(shí)的最大電流的作用，因而總是有大大多于短路單元的正常的單元在工作，從而提高了生產(chǎn)的成品率。
電阻層不必僅用于陰極。在槽絕緣體8和柵極7之間，例如如圖5所示，可以插入一柵極電阻層12b。在此情況時(shí)，與圖4的結(jié)構(gòu)相比，可更好的增強(qiáng)在單元短缺時(shí)對(duì)單元的保護(hù)。
圖6示出旨在增強(qiáng)電場(chǎng)、實(shí)現(xiàn)高放電電流的不同形狀的陰極。由陰極邊緣放電的電流的強(qiáng)度是逸出功和場(chǎng)強(qiáng)的函數(shù)。由于低逸出功很低或電場(chǎng)強(qiáng)度很高，因而放電電流增大。故在采用相同電壓的情況下，將提高電場(chǎng)強(qiáng)度并且由于陰極電子發(fā)射區(qū)，例如陰極邊緣的曲率半徑很小，將增大放電電流。如圖6所示，由于本發(fā)明的單元為扁平結(jié)構(gòu)，因而陰極電極可以制成諸如圓形、尖塔形、多邊形等各種形狀。
本發(fā)明就原理而言適用于由陰極向真空的電子發(fā)射。為便于對(duì)本發(fā)明更深入的理解，下面將對(duì)由金屬向真空區(qū)的電子發(fā)射進(jìn)行詳細(xì)說明。
通過強(qiáng)的電場(chǎng)將很容易產(chǎn)生由金屬向真空的電子發(fā)射。詳細(xì)地說，當(dāng)將一強(qiáng)的電場(chǎng)加在金屬上時(shí)，將減少在金屬表面的勢(shì)壘高度和寬度，從而可以很容易產(chǎn)生隧道效應(yīng)。為由金屬向真空發(fā)射電子，需要的大小為109(V/m)。此點(diǎn)適用于其逸出功范圍從約3-5電子伏特的純金屬。但特殊的金屬成分或諸如鉆石或類鉆石的碳等非金屬具有的逸出功很低，其范圍為約0.1-1電子伏特，因而可以在107-108(V/m)電場(chǎng)的情況下，以類似的程度形成電流。根據(jù)本發(fā)明，應(yīng)用這些材料產(chǎn)生電子發(fā)射。這些材料由于逸出功很低，因而用于作為源材料或?qū)⑦@種材料薄薄地涂敷在源上，實(shí)現(xiàn)KFED，可以在低電壓情況下工作。
根據(jù)福勒-諾德海姆(Fowler-Nordheim)公式，該數(shù)學(xué)公式Ⅰ表述如下，求出由金屬向真空發(fā)射的電子的電流強(qiáng)度J=1.54×106·E2Φ×t(y)2·ϵ-6.83×107×φ32×v(y)E-----(1)]]>式中Φ表示與金屬逸出功相對(duì)應(yīng)的電位差，t(y)表示就發(fā)射出的電子的象力的橢圓函數(shù)，v(y)表示接近于1的橢圓函數(shù)，和E表示加在金屬表面的電場(chǎng)強(qiáng)度。
有時(shí)，在金屬表面會(huì)有輕微的突起。已知由于這種突起將造成電流的增大，該增大達(dá)幾百至幾千倍。
如圖2a、2b和2c所示，本發(fā)明的KFED的基本結(jié)構(gòu)可以根據(jù)由陰極發(fā)射的電子確定電流。發(fā)射的電子的量取決于柵極與陰極間范圍附近的電場(chǎng)強(qiáng)度和陰極金屬的逸出功。圍繞陰極電極邊緣的電場(chǎng)強(qiáng)度是加在陰極與柵極間的電位的函數(shù)并且是兩者間的槽絕緣體的厚度和其介電常數(shù)的函數(shù)。
所以，在陰極的逸出功(qφ)和電場(chǎng)強(qiáng)度給定的情況下，可以根據(jù)數(shù)學(xué)公式Ⅰ計(jì)算出電流密度(J)。從公式推導(dǎo)出，對(duì)陰極添加的低逸出功材料、減少陰極邊緣的曲率半徑和通過提高陰極與柵極間的電壓增強(qiáng)電場(chǎng)，都會(huì)導(dǎo)致電流密度的增強(qiáng)。由于在傳統(tǒng)的FED中陰極尖端與柵極間的間距與KFED的槽絕緣體的厚度相符，所以需要薄的槽絕緣體，以提高電子的發(fā)射效率。
在傳統(tǒng)的FED中，當(dāng)設(shè)定陰極的尖端與柵極的間距為1μm或小于1μm時(shí)，則將在陰極尖端與柵極之間出現(xiàn)電弧放電，擊穿電極。所以，僅在一定限度內(nèi)可以縮小兩個(gè)電極之間的距離。另一個(gè)增大放電電流的方法是減少陰極尖端的尖的曲率半徑，以便提高作用電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)。但減少曲率半徑是一個(gè)難度非常大的工藝。因此傳統(tǒng)的FED具有結(jié)構(gòu)上的缺欠，如果不增大柵極電壓就不能實(shí)現(xiàn)足夠的放電電流。柵極的高工作電壓需要高電壓工作的集成電路，因而將提高生產(chǎn)成本和增大功耗。
就上述KFED而言，在柵極和陰極之間存在槽絕緣體，該絕緣體起著避免在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)的電弧放電的作用。因而可以避免柵極被擊穿。在本發(fā)明中，槽絕緣體很薄，因而在柵極電壓大大低于傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中的柵極電壓的情況下，即可實(shí)現(xiàn)電子發(fā)射。這種效應(yīng)導(dǎo)致可以采用MOS工藝實(shí)現(xiàn)低功率-低電壓工作的集成電路，適用于在KFED中工作。所以KFED在費(fèi)用上是有競(jìng)爭(zhēng)性的。
另外，當(dāng)槽絕緣體的介電常數(shù)為_x，則在真空槽區(qū)(在此處槽絕緣體與陰極觸接)中的電場(chǎng)強(qiáng)度E將增長(zhǎng)_x倍。另外采取陰極邊緣小的曲率半徑的方法也可以增大電場(chǎng)的場(chǎng)強(qiáng)E。所以本發(fā)明的FED具有大的電流密度(J)。
當(dāng)陰極由鎢(W)或鉬(Mo)構(gòu)成時(shí)，其逸出功大約為4.5電子伏，此值對(duì)產(chǎn)生優(yōu)選的電流強(qiáng)度過大。另一方面，當(dāng)采用低逸出功材料，例如鉆石或類鉆石的碳，用于陰極時(shí)，甚至在非常低的電場(chǎng)情況下也可以實(shí)現(xiàn)所需的電流密度。出于對(duì)低逸出功材料的導(dǎo)電性和可加工性的考慮，另一方案是，陰極主要由導(dǎo)電性能好的材料制成，并且接著涂敷一層低逸出功材料。目前，據(jù)報(bào)告，采用涂敷有鉆石或類鉆石的碳，利用其逸出功低、化學(xué)穩(wěn)定、在導(dǎo)熱和導(dǎo)電方面的優(yōu)勢(shì)和耐高溫等優(yōu)點(diǎn)，成功地解決了穩(wěn)定電子發(fā)射和改善放電性能的問題。
下面將對(duì)在對(duì)陰極涂敷低逸出功材料的情況下，由于兩種材料的逸出功的差異而出現(xiàn)的問題加以說明。即對(duì)當(dāng)柵極的金屬的逸出功與陰極的金屬逸出功不同而可能產(chǎn)生的問題加以討論。另外，當(dāng)連接?xùn)艠O和陰極的導(dǎo)線的逸出功不同于柵極和陰極的逸出功時(shí)，下面的討論還包括在這種不同的金屬連接的情況下出現(xiàn)的問題。
假設(shè)有兩種具有不同的逸出功的金屬以不同的間隔相互與絕緣體連接，其中兩個(gè)金屬的間隔分別為dm1和dm2，當(dāng)dm1＜＜dm2時(shí)，兩種導(dǎo)體間的逸出功的差用下式表示qΔφm=qΦm1-qΦm2，其中ΔΦm為兩種金屬間的電位差。當(dāng)帶有在兩者之間的絕緣體的兩種金屬上產(chǎn)生電位差Δφm時(shí)，在兩種金屬與絕緣體之間的界面存在一個(gè)一定量的電荷(ΔQ)，同時(shí)在絕緣體內(nèi)產(chǎn)生一個(gè)電場(chǎng)E。在該條件下，當(dāng)由外部在兩個(gè)金屬上加有一個(gè)電壓時(shí)，如果間距很短，dm1，利用隧道效應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)，則電子很容易就穿透絕緣體。另一方面，絕緣體的長(zhǎng)間距，dm2，使電子穿過絕緣體實(shí)際上是不可能的，除非電壓特別高。
參照?qǐng)D2a-2c，考慮到此情況，假定陰極金屬通過導(dǎo)線與柵極金屬連接。圖7示出在得出的結(jié)構(gòu)中陰極與柵極間的結(jié)。在圖中，假定陰極、柵極和導(dǎo)線都是鋁的并且陰極的一部分涂敷有導(dǎo)電的低逸出功材料。沿虛線形成源級(jí)-結(jié)1-低逸出功材料-結(jié)2-柵極的結(jié)構(gòu)。即形成一閉合回路，兩種金屬利用在其間的兩個(gè)結(jié)相互連接。
由于結(jié)1常常不具有間隔(dm1-0)，所以源級(jí)直接與柵極觸接。所以，盡管由于兩種金屬的逸出功不同存在電位差，但根據(jù)隧道效應(yīng)電子可以不受約束地在兩種金屬間移動(dòng)。此連接被稱作歐姆觸接。
但在低逸出功材料與柵極之間的結(jié)2處，不能期望產(chǎn)生隧道效應(yīng)并且因此電子的移動(dòng)不會(huì)發(fā)生，這是因?yàn)榕c結(jié)1相比，結(jié)2具有大的間隔(dm1＜＜dm2)。盡管如此，在低逸出功材料與柵極之間存在與其逸出功差相符的電位差。因此電荷ΔQ分別在絕緣體的界面上。如圖7a的局部放大圖所示，+ΔQ和-ΔQ分別加在絕緣體的低逸出功材料一側(cè)和柵極一側(cè)，產(chǎn)生絕緣體內(nèi)部的電場(chǎng)，該電場(chǎng)的方向是由陰極至柵極。
當(dāng)對(duì)由陰極的電子發(fā)射存在一抑制作用時(shí)，該電場(chǎng)的方向?qū)?dǎo)致一偏離電壓，如果器件旨在通過在柵極和陰極上加電位而工作的話，則就必須克服此偏離電壓。為了降低門限電壓，用于柵極的金屬也必須選用低逸出功材料。
如圖7b所示，采用與涂敷在陰極一側(cè)的材料相同的材料用于柵極一側(cè)，以降低偏離電壓。在該結(jié)構(gòu)中，陰極與柵極之間不再存在偏離電壓，這是因?yàn)榕c結(jié)1相同，在柵極S一側(cè)形成的結(jié)3是歐姆觸接。另外，圖7b的結(jié)構(gòu)的特征在于，低逸出功材料并不涂敷在陰極上，而是涂敷在槽絕緣體上并接著采用用于陰極的導(dǎo)體進(jìn)行涂敷。該結(jié)構(gòu)以與上述相同的方式工作。
下面將對(duì)電子是否可以由在陰極一側(cè)的低逸出功材料向槽方向發(fā)射加以討論。如圖7a和7b所示，將向右側(cè)的槽的方向設(shè)定為X方向，其起始點(diǎn)在低逸出功材料的端部。為了實(shí)現(xiàn)x=0的情況下由低逸出功材料向真空的電子發(fā)射，必須克服低逸出功材料與槽之間的逸出功的差。由于槽已經(jīng)達(dá)到真空程度，所以問題是，電子如何克服低逸出功材料本身的逸出功。此點(diǎn)是根據(jù)隧道效應(yīng)，通過將一電壓加在柵極與陰極上實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)在柵極與陰極之間存在電位差時(shí)，絕緣體內(nèi)部電場(chǎng)的強(qiáng)度大致是由公式E=V/d決定的。在x方向上存在一被稱作邊緣電場(chǎng)的電場(chǎng)。在x=0的點(diǎn)上邊緣電場(chǎng)的強(qiáng)度最大并且離源級(jí)S越遠(yuǎn)(X＞0)，則越弱。
圖8示出了此趨勢(shì)。在圖中，假設(shè)源級(jí)和柵極由相同的材料制成，其之間的間隔(dm2)為20nm并且采用真空替代絕緣體，當(dāng)將1V加在陰極和柵極上時(shí)，與x軸的距離相對(duì)應(yīng)繪制出電位分布。最重要的一點(diǎn)是，在x=0附近的電場(chǎng)強(qiáng)度(在x方向的的電位曲線的斜率)。根據(jù)福勒-諾德海姆公式可以得出，電場(chǎng)強(qiáng)度越強(qiáng)，則發(fā)射的電子就越多。
如上所述通過將真空作為陰極與柵極之間的絕緣層所獲得的結(jié)果在圖8中示出，但或多或少與由于槽絕緣體的介電常數(shù)導(dǎo)致的實(shí)際情況有所不同。例如，用SiO2形成絕緣體的情況，由于SiO2的介電常數(shù)為-r-4，所以陰極與柵極的間隔dm2必須增大-r倍，例如為80nm，以便在與上述相同的條件下實(shí)現(xiàn)對(duì)在x方向的電場(chǎng)的如圖8所示的相同量度。因此與加在柵極-源級(jí)上的相同的壓差1V相對(duì)應(yīng)，當(dāng)間隔dm2增長(zhǎng)四倍時(shí)，則在絕緣層SiO2內(nèi)的電場(chǎng)強(qiáng)度E減少到四分之一。盡管如此，電通密度D仍保持不變，這是因?yàn)殡娡芏缺砻鞯年P(guān)系是D=-x-cE。通常，電通密度D取決于通路，柵極-絕緣體-部分真空槽-源級(jí)，并且當(dāng)通路進(jìn)入真空越長(zhǎng)，則越弱。但考慮到陰極邊緣的邊界條件，完全可以認(rèn)為，在與陰極觸接的真空槽邊緣上的電通密度D與相鄰的絕緣體內(nèi)的電通密度的差別并不是很大。因此，與陰極觸接的真空槽的邊緣上的電場(chǎng)E被增強(qiáng)約-r倍，大于相鄰絕緣體內(nèi)的電場(chǎng)。換句話說，在起始點(diǎn)x=0附近的真空槽邊緣的電場(chǎng)是最強(qiáng)的并且隨著x的增大變?nèi)酢?br> 所以，采用如下方式實(shí)現(xiàn)由陰極一側(cè)的低逸出功材料的電子發(fā)射，電子由與槽觸接的邊緣(x=0)向真空槽邊緣方向發(fā)射，在此處電場(chǎng)最強(qiáng)。發(fā)射的電子被加在柵極上的電位所吸引，從而堆積在槽區(qū)的絕緣層上。在此情況下，一部分電荷由于陽(yáng)極電位的作用而溢出，同時(shí)由陰極提供相同量的電荷，從而形成電流。只要由于絕緣層的厚度和在絕緣層上形成的表面能級(jí)沒有加相當(dāng)高的電壓，則作為向真空發(fā)射的結(jié)果的電荷將堆積在槽絕緣層上，不太容易實(shí)現(xiàn)通向柵極的隧道效應(yīng)。因此，可以安全地加在柵極上的電壓范圍是絕緣層的種類和厚度的函數(shù)。
上述說明僅涉及導(dǎo)電的低逸出功材料涂敷的源級(jí)S。對(duì)采用非導(dǎo)電的材料，例如鉆石或類鉆石的碳涂敷，很難對(duì)歐姆觸接進(jìn)行說明。即使在此情況下，經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，與導(dǎo)電的涂層的情況相同，在低電場(chǎng)的情況下也很容易實(shí)現(xiàn)由覆層表面的電子發(fā)射。
下面將說明柵極是否可以很容易地控制陽(yáng)極電流，當(dāng)在陽(yáng)極電壓控制下的電場(chǎng)激勵(lì)下電子離開陰極表面時(shí)，該陽(yáng)極電流開始流動(dòng)。加在陽(yáng)極上的電壓越高，被加速的電子的能量就越大。因此，使用高電壓的磷會(huì)使得發(fā)光效率增大。但該高的電壓非常易于導(dǎo)致在傳統(tǒng)的微尖型FED中出現(xiàn)的飛弧現(xiàn)象。一旦發(fā)生飛弧，則在導(dǎo)電狀態(tài)下柵極電壓無法控制陰極電流。在本發(fā)明的結(jié)構(gòu)中，如圖3所示，該問題幾乎可以被克服掉。
當(dāng)陽(yáng)極電壓特別高時(shí)，就避免飛弧現(xiàn)象的出現(xiàn)而言，圖9a-9c中所示的結(jié)構(gòu)要好于圖2a-2c中所示的結(jié)構(gòu)。圖9中所示的結(jié)構(gòu)的特征在于，在背板結(jié)構(gòu)的頂部設(shè)置有一個(gè)保護(hù)柵極13，其中在圖2所示的背板結(jié)構(gòu)的上面還形成一絕緣體10。保護(hù)柵極13以如下方式設(shè)置在絕緣體10的上面，即保護(hù)柵極13突出于陰極電子發(fā)射點(diǎn)，從而對(duì)電子發(fā)射點(diǎn)實(shí)施保護(hù)，避免受到來自陽(yáng)極的高電壓的影響。在采用此種結(jié)構(gòu)時(shí)，保護(hù)柵極13由一種金屬制成，其所具有的高逸出功使在陽(yáng)極電壓的影響下不會(huì)有電子直接由保護(hù)柵極金屬中發(fā)射出。
圖10示出圖9的附加了保護(hù)柵極的結(jié)構(gòu)的工作。與圖3所示的工作相比，該工作的特征在于，添加的保護(hù)柵極13具有一低于陰極9電壓的負(fù)壓VGk2。通過對(duì)加在保護(hù)柵極13的電壓VGK2的控制，可對(duì)在陰極9一側(cè)的低逸出功材料11a進(jìn)行屏蔽，避免受到陽(yáng)極高壓VAK的影響并且可以降低近面電場(chǎng)或?qū)⑵浔３衷谪?fù)值上。所以可以通過柵極的控制實(shí)現(xiàn)對(duì)陰極一側(cè)的電流的控制，柵極的控制可避免飛弧的出現(xiàn)。
下面將對(duì)在本發(fā)明的FED單元結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上的多個(gè)象素具體地加以說明。
圖11為本發(fā)明整個(gè)扁平平板式FED的局部圖示以及一個(gè)單元的圖示。在背板6上，該背板如圖所示，例如是一玻璃基片、一硅基片或一金屬板，形成一柵極7，接著在柵極7上形成槽絕緣體8。在設(shè)定槽絕緣體的厚度時(shí)，必須對(duì)絕緣擊穿加以考慮。采用半導(dǎo)體光刻工藝或絲網(wǎng)印刷工藝，將陰極9設(shè)置在槽絕緣體8上，并且如圖4所示可選擇涂敷一層旨在限制在每個(gè)單元中可能出現(xiàn)的最大電流的電阻層。為提高電子發(fā)射效率，在電阻層上涂敷一層低逸出功材料。在涂敷低逸出功材料后，接著在涂層上形成一絕緣體并在其上設(shè)置一保護(hù)柵極，以便解決由于高壓造成的問題。最終完成背板結(jié)構(gòu)。
為實(shí)現(xiàn)由槽絕緣體8與陰極9邊緣觸接的界面上的更好的電子發(fā)射，可以將陰極邊緣加工成具有最小的曲率半徑或形成一種如圖6所示的適用于增強(qiáng)邊緣處的電場(chǎng)的結(jié)構(gòu)。為了使背板結(jié)構(gòu)6與面板結(jié)構(gòu)保持一定的間隔，扁平平板式場(chǎng)FED必須具有間隔件。所述間隔件優(yōu)選具有充分的機(jī)械強(qiáng)度，足以使背板6和面板3相互保持預(yù)定的間隔。其它的要求是，必須將它們制作得很細(xì)并且縱向延伸并具有優(yōu)良的絕緣性能。已知的在集成電路工藝中作為絕緣體的聚亞酰胺可以用于此間隔件。除此之外，在傳統(tǒng)的FED中采用的材料也可以用于本發(fā)明的結(jié)構(gòu)。間隔件的結(jié)構(gòu)不僅可以是如圖11所示的支柱17形狀，也可以是在PDP中采用的間隔壁。在后者情況時(shí)，當(dāng)將間隔壁設(shè)置在面板結(jié)構(gòu)和背板結(jié)構(gòu)上之后，采用絲網(wǎng)印刷方法以如下方式實(shí)現(xiàn)面板結(jié)構(gòu)與背板結(jié)構(gòu)的連接，即其間隔壁相互成直角。最終在間隔壁的交叉點(diǎn)上形成一個(gè)象素。
就面板3的結(jié)構(gòu)，它以形成一薄的透明的導(dǎo)電膜開始，由例如在玻璃基片上的銦錫氧化物(ITO)構(gòu)成。該透明的導(dǎo)電的膜(ITO)作為陽(yáng)極電極4并可以使由磷5產(chǎn)生的光通過其本身。與在PDP中相同，可以將旨在易于收集電流的匯流電極以陣列形式設(shè)置在透明的導(dǎo)電的陽(yáng)極上，該陣列不會(huì)影響圖象的顯示。對(duì)涂敷在透明的導(dǎo)電膜上的磷5，在充分考慮到工作電壓、電流和發(fā)光效率的情況下可以選用高壓型的和低壓型的。
當(dāng)由陽(yáng)極電場(chǎng)加速的發(fā)射電子對(duì)磷5進(jìn)行撞擊時(shí)，產(chǎn)生可見光，該可見光穿透透明的導(dǎo)電膜陽(yáng)極4和面板3。為了顯現(xiàn)顏色，有三種磷，每種分別發(fā)出紅、黃或綠光，相應(yīng)涂敷在透明的導(dǎo)電膜上。通過控制加在柵極7和陰極9上的電壓，可以在預(yù)期的象素上獲得預(yù)期的顏色。在采用磷的自然光實(shí)現(xiàn)一種顏色有困難時(shí)，則可以采用一種如下的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中采用白色光的磷并且將濾色器設(shè)置在面板的透明導(dǎo)電膜上，從而從白色的磷上分出三種顏色。在面板3和背板6間必須保持高度的真空，以便避免由陰極發(fā)射的電子在到達(dá)面板上的磷之前與空氣中的電子相撞。
與圖11中示出的陰極相對(duì)照，圖12示出建議采用的條帶狀的陰極。也可以用圖13b中所示的梳齒形狀取代條帶形狀。在圖12的放大圖中示出條帶形狀的單元結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)與圖11所示的單元結(jié)構(gòu)基本類似。在柵極7上設(shè)置有一個(gè)槽絕緣體8，在槽絕緣體上順序形成陰極9、低逸出功材料11a和絕緣保護(hù)膜10。必要時(shí)，還可以具有一保護(hù)柵極。電子由低逸出功材料11a側(cè)發(fā)射出，在該側(cè)低逸出功材料與柵極7觸接，在兩者之間的是槽絕緣體8。與圖11的結(jié)構(gòu)相同，該電子發(fā)射點(diǎn)分布很寬。除了圖11和12的結(jié)構(gòu)外，根據(jù)材料特性、所加的電壓等，為了采用如圖6所示的各種陰極形狀，也可以設(shè)計(jì)其它的不同的扁平平板式FED的結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的扁平平板式FED可以分成三種結(jié)構(gòu)類型一種是如圖11和12所示的雙板型，該種顯示器由以下器件構(gòu)成一面板，該面板具有陽(yáng)極和磷，和一背板，該背板具有陰極和柵極；另一種是如圖13a和13b所示結(jié)構(gòu)的集成型，其中在同一塊板上形成陰極、柵極和磷涂敷的陽(yáng)極；和第三種是如圖14所示結(jié)構(gòu)的反射型，由一具有陰極和柵極的面板、一具有磷和陽(yáng)極的中間板，和一具有吸氣劑的背板構(gòu)成。
不同于圖11和12的結(jié)構(gòu)，在該結(jié)構(gòu)中元器件分散在面板和背板上，圖13a和13b結(jié)構(gòu)的特征在于，所有電極和磷都在背板上形成。它們被有別地分別被稱作雙板型和集成型。就單元結(jié)構(gòu)和電子發(fā)射原理而言，集成型結(jié)構(gòu)與雙板型結(jié)構(gòu)等同。圖13a示出集成型的雙單元結(jié)構(gòu)。如該剖面圖所示，每個(gè)單元被絕緣的間隔壁15分隔開。可以采用絲網(wǎng)印刷工藝建立這種絕緣的間隔壁。在該間隔壁的位置，可以采用如圖11和12所示的絕緣的支柱。在間隔壁或絕緣支柱上可以設(shè)置一透明的玻璃面板3，由磷5發(fā)出的光穿過該玻璃面板3。由于僅由磷5產(chǎn)生的光穿過透明的玻璃面板3，如果它的機(jī)械強(qiáng)度和光透射率得以適當(dāng)?shù)乇３值脑挘栽摻Y(jié)構(gòu)易于制作，不需要特殊的工藝輔助。
在背板6上，柵極7和槽絕緣體8疊置在一起，接著將陰極9在單元的相對(duì)的邊緣處設(shè)置在槽絕緣體8上，在單元的中間設(shè)置有一用于陽(yáng)極的粗的絕緣托件16，此后將一用磷5涂敷的陽(yáng)極4設(shè)置在托件16上。與雙板型相同，可以對(duì)發(fā)射電子的陰極9的選擇區(qū)進(jìn)行表面處理，以便降低其逸出功。另外，也可以將低逸出功材料涂敷在選擇區(qū)上。
圖13b示出為梳齒形狀的陰極。在此情況時(shí)，由于齒在其端部具有小的曲率半徑，絕大部分電子是由該端部發(fā)射出的，因而將大大改善其發(fā)射效率。利用此效應(yīng)，如果陰極采用梳齒形狀，則可以省去表面處理或采用低逸出功材料的涂敷。利用陰極和陽(yáng)極間的一個(gè)位置，將保護(hù)和極化柵極14設(shè)置在厚的絕緣層上，該絕緣層預(yù)先已設(shè)置在槽絕緣體8上。如圖13a所示，為了避免由于陽(yáng)極的高壓造成的陰極飛弧，由金屬構(gòu)成的保護(hù)和極化柵極14高于陽(yáng)極托件16，但低于絕緣間隔壁或絕緣支柱。由于保護(hù)和極化柵極14的存在，電子由陰極沿一彎曲軌跡向陽(yáng)極移動(dòng)。由于磷涂敷在陽(yáng)極的上表面，電子撞擊磷，發(fā)光。設(shè)置在保護(hù)和極化柵極14間的陽(yáng)極4，在較粗的陽(yáng)極托件16上扁平地形成。這足以使加有高壓的陽(yáng)極與陽(yáng)極托件16絕緣。
圖13a示出本發(fā)明的集成型的FED的工作。與雙板型的FED相同，當(dāng)電壓(VGK)加在柵極7和陰極9上時(shí)，在槽絕緣體8上形成一電場(chǎng)，導(dǎo)致隧道效應(yīng)的產(chǎn)生，從而由用低逸出功材料涂敷的陰極邊緣向真空發(fā)射電子。電子的發(fā)射是由加在位于單元邊緣的陽(yáng)極與位于單元中部的陰極的電壓(VAK)控制的。
此時(shí)，保護(hù)和極化柵極14可以使陰極電壓受負(fù)值或正值(VPK)的控制，保護(hù)陰極，避免受到陽(yáng)極高壓的影響。由于保護(hù)和極化柵極14高于陽(yáng)極4，發(fā)射的電子在彎曲的軌跡上被電場(chǎng)加速，該電場(chǎng)向陰極的電子發(fā)射點(diǎn)施加影響，使電子撞擊涂敷在陽(yáng)極4上的磷。
在保護(hù)和極化柵極14下面的絕緣層起著對(duì)不必要的電子發(fā)射的抑制作用，該發(fā)射是由于柵極電壓(VGK)和保護(hù)和極化柵極電壓(VPK)間的差造成的。
圖13b為圖13a的集成型FED的正視圖。如圖所示，通過絕緣間隔壁的分割形成列，同時(shí)通過在絕緣體下面對(duì)柵極的排列形成行。柵極7特別是在陰極9下面縱向過度伸長(zhǎng)。此點(diǎn)旨在建立電場(chǎng)集中在陰極邊緣的條件，同時(shí)減少其它區(qū)的不必要的電容。如圖13a所示，通過間隔壁15被分割形成單元，同時(shí)一陰極9設(shè)置在絕緣間隔壁15附近，一陽(yáng)極4設(shè)置在中間區(qū)，并且一保護(hù)和極化柵極設(shè)置在絕緣間隔壁之間。在上述集成型顯示器中所有的器件都排列在一塊板上，與陽(yáng)極和陰極分別設(shè)置在一單獨(dú)的板上的雙板型顯示器相比，在制造和組裝方面都優(yōu)于后者。
圖14示出本發(fā)明的一種反射型扁平平板式FED。
在該結(jié)構(gòu)的單元中，一陰極9和一柵極7是透明的并在面板3上形成，一磷5的光通過面板3是可見的。由諸如鋁等高反射性的金屬構(gòu)成的陽(yáng)極4設(shè)置在中間板19上并用磷5對(duì)其涂敷。在磷涂敷的區(qū)之間建立有許多孔眼18，受磷光的照射產(chǎn)生的氣體分子可以順暢地通過這些孔眼。一疏松的吸氣劑20設(shè)置在背板21上，用于快速吸收通過孔眼18到達(dá)的氣體分子。
在圖11和12中所示的雙板型的顯示器中，一些通過磷光發(fā)射的光線通過面板由顯示器中射出，同時(shí)剩余的光射向顯示器內(nèi)部。因此實(shí)際上只有一半光在雙板型顯示器上可以實(shí)現(xiàn)可視效果。另一方面，在圖14所示的反射型結(jié)構(gòu)中，由磷光產(chǎn)生的光線被射向面板或被諸如鋁等陽(yáng)極金屬反射，所以幾乎產(chǎn)生的所有光線都通過面板從顯示器中射出。即這種反射型的結(jié)構(gòu)的發(fā)光效率是雙板型結(jié)構(gòu)的兩倍。通過將撞擊磷的電子的數(shù)量減少一半或通過減少陽(yáng)極電壓，以便降低電子撞擊磷的能量，可以實(shí)現(xiàn)采用雙板型FED時(shí)的相同的光密度。所以這種反射型的結(jié)構(gòu)可以在低陽(yáng)極電壓情況下工作并因此對(duì)低壓FED是特別有益的。
為了實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的電子發(fā)射特性，必須將FED保持在高真空度的情況下。為此，一種具有對(duì)氣體材料良好的吸收性能的吸氣劑設(shè)置在反射型結(jié)構(gòu)的內(nèi)部。圖11、12和13a中所示的雙板型或集成型結(jié)構(gòu)不能在磷附近應(yīng)用吸氣劑，但在圖14所示的反射型結(jié)構(gòu)中應(yīng)用了一種吸氣劑，用于俘獲由于光線而產(chǎn)生的氣體分子。由于氣體分子從面板開始可以順暢地通過中間板的孔眼，到達(dá)具有吸氣劑的背板，所以此點(diǎn)是可能的。綜上所述，反射型結(jié)構(gòu)與其它類型的結(jié)構(gòu)相比的優(yōu)點(diǎn)在于，它更易于保持高真空度。
如上所述，與傳統(tǒng)的微尖型FED相比，本發(fā)明的扁平平板式FED(KFED)非常易于制造，這是因?yàn)榭梢詫鹘y(tǒng)的半導(dǎo)體制造工藝與絲網(wǎng)印刷技術(shù)結(jié)合一起應(yīng)用。特別是，KFED采用平板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)并不要求高精密的工藝，設(shè)備投資費(fèi)用不大并且預(yù)期可實(shí)現(xiàn)高的生產(chǎn)率。
另外，KFED可以實(shí)現(xiàn)高清晰度的畫面并且可以以高分辨率顯現(xiàn)自然顏色。
與LCD相比，KFED可實(shí)現(xiàn)自然光。另外，KFED可以實(shí)現(xiàn)寬廣角大屏幕薄板顯示，它比CRT要輕得多。而且KFED具有快速響應(yīng)性能并且由于功耗很低，因而在能效率上也具有優(yōu)勢(shì)。所以，預(yù)期本發(fā)明將把進(jìn)一步改進(jìn)的效果用于圖像顯示。
上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作了說明，顯然，其中所采用的技術(shù)僅僅出于說明目的，而沒有限定作用。根據(jù)上述教導(dǎo)，可以對(duì)本發(fā)明作出改型和變動(dòng)。所以，應(yīng)認(rèn)識(shí)到，以與具體描述的方式有別的其它方式對(duì)本發(fā)明的實(shí)施仍在權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1．一種雙板型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，由多個(gè)單元構(gòu)成，每個(gè)單元包括一面板結(jié)構(gòu)，其中在透明的面板上形成一陽(yáng)極并且用磷對(duì)該陽(yáng)極涂敷；和一背板結(jié)構(gòu)，其中在槽絕緣體上或下面形成一陰極和一柵極，背板在所述槽絕緣體下面，面板結(jié)構(gòu)以如下方式在真空條件下與背板連接，磷面向陰極，其中一低壓加在柵極與陰極之間，以便由發(fā)射點(diǎn)向真空槽發(fā)射電子，在該發(fā)射點(diǎn)處陰極邊緣與槽絕緣體觸接，并且一高壓加在陽(yáng)極上，以便對(duì)發(fā)射的電子加速并最終使電子撞擊磷，發(fā)光，所述發(fā)射的電子的數(shù)量受柵極與陰極間的電壓控制，所述單元按圖形排列，形成表示信息的一個(gè)象素。
2．按照權(quán)利要求1所述的一種雙板型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，采用低逸出功材料對(duì)所述陰極向真空槽暴露的表面涂敷。
3．按照權(quán)利要求1所述的一種雙板型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，低逸出功材料加在陰極與槽絕緣體之間。
4．按照權(quán)利要求2或3所述的一種雙板型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，低逸出功材料加在柵極與槽絕緣體之間，以便降低偏離電壓，該電壓對(duì)加在柵極與陰極之間的電壓起抵消作用。
5．按照權(quán)利要求1至3中任一項(xiàng)所述的一種雙板型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，用絕緣保護(hù)膜和保護(hù)柵極以如下方式依次覆蓋陰極，使保護(hù)柵極面向真空槽突出于陰極電子發(fā)射點(diǎn)，從而在槽絕緣體的上面形成一個(gè)間隔，以便對(duì)發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，避免受到由陽(yáng)極的高壓的影響。
6．按照權(quán)利要求4所述的一種雙板型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，用絕緣保護(hù)膜和保護(hù)柵極以如下方式依次覆蓋陰極，使保護(hù)柵極面向真空槽突出于陰極電子發(fā)射點(diǎn)，從而在槽絕緣體的上面形成一個(gè)間隔，以便對(duì)發(fā)射點(diǎn)進(jìn)行保護(hù)，避免受到陽(yáng)極的高壓的影響。
7．一種集成型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，由多個(gè)單元構(gòu)成，每個(gè)單元包括一透明的面板；一在背板上形成的柵極；一在柵極上形成的槽絕緣體；一絕緣的陽(yáng)極托件，該托件具有預(yù)定的寬度和厚度并在槽絕緣體上形成；一在陽(yáng)極托件上形成的陽(yáng)極；一涂敷在陽(yáng)極上的磷；保護(hù)和極化柵極，以陽(yáng)極為中心相對(duì)設(shè)置，所述柵極由導(dǎo)體構(gòu)成，該導(dǎo)體具有一間隔結(jié)構(gòu)并高于陽(yáng)極；一具有一厚度的絕緣層，在保護(hù)和極化柵極與槽絕緣體間形成；和一陰極，該陰極位于陽(yáng)極對(duì)面，在槽絕緣體上，槽絕緣體帶有一保護(hù)和極化柵極，該柵極位于陰極和陽(yáng)極之間，所述單元采用絕緣間隔壁相互絕緣，所述間隔壁高于保護(hù)和極化柵極，并位于保護(hù)和極化柵極之間，在槽絕緣體上，成對(duì)稱排列，覆蓋陰極，并與面板和背板一起形成真空槽，其中一電壓加在柵極和陽(yáng)極之間，以便由陰極發(fā)射電子，所述發(fā)射的電子通過保護(hù)和極化柵極沿彎曲的軌跡撞擊在磷上，從而發(fā)光，光線穿過面板。
8．按照權(quán)利要求7所述的集成型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，采用低逸出功材料對(duì)面向真空槽暴露的所述陰極的表面進(jìn)行涂敷。
9．按照權(quán)利要求7所述的集成型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，低逸出功材料加在陰極與槽絕緣體之間。
10．按照權(quán)利要求8或9所述的集成型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，低逸出功材料加在陰極與槽絕緣體之間，從而降低偏離電壓，該電壓對(duì)加在柵極與陰極間的電壓起著抵消作用。
11．一種反射型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，由多個(gè)單元構(gòu)成，每個(gè)單元包括一面板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一透明的在面板下面的柵極；一透明的在柵極下面的槽絕緣體；一透明的用于發(fā)射電子的陰極，該陰極在槽絕緣體下面形成；和一絕緣保護(hù)膜，該保護(hù)膜在陰極下面形成；一背板結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括一陽(yáng)極，該陽(yáng)極由高反射金屬構(gòu)成，在背板上形成；和一涂敷在陽(yáng)極上的磷，所述面板結(jié)構(gòu)以如下方式與所述背板結(jié)構(gòu)連接，陰極面向陽(yáng)極并利用支柱以一定的間隔將兩個(gè)板結(jié)構(gòu)分隔開，形成一真空槽空間，所述單元按一圖形排列，形成一表示信息的象素，其中由陰極發(fā)射電子，電子撞擊在磷上，產(chǎn)生光，光穿過透明的陰極、透明的槽絕緣體和透明的柵極，從而實(shí)現(xiàn)圖象的顯現(xiàn)。
12．按照權(quán)利要求11所述的一種反射型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，采用低逸出功材料對(duì)面向真空槽暴露的所述陰極的表面進(jìn)行涂敷。
13．按照權(quán)利要求11所述的一種反射型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，低逸出功材料加在陰極與槽絕緣體之間。
14．按照權(quán)利要求12或13所述的一種反射型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，低逸出功材料加在陰極與槽絕緣體之間，從而降低偏離電壓，該電壓對(duì)加在柵極和陰極之間的電壓起著抵消作用。
15．按照權(quán)利要求11至13中任一項(xiàng)所述的一種反射型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，保護(hù)柵極以如下方式設(shè)置在絕緣保護(hù)膜的下面，保護(hù)柵極面向真空槽突出于陰極電子發(fā)射點(diǎn)，從而在槽絕緣體下面形成一間隔，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射點(diǎn)的保護(hù)，避免受到陽(yáng)極的高壓的影響。
16．按照權(quán)利要求14所述的一種反射型扁平線場(chǎng)發(fā)射顯示器，其特征在于，保護(hù)柵極以如下方式設(shè)置在絕緣保護(hù)膜的下面，保護(hù)柵極面向真空槽突出于陰極電子發(fā)射點(diǎn)，從而在槽絕緣體下面形成一間隔，以便實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)射點(diǎn)的保護(hù)，避免受到陽(yáng)極的高壓的影響。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種扁平平板式場(chǎng)發(fā)射顯示器,其單元結(jié)構(gòu)采用平面陰極結(jié)構(gòu),而不是傳統(tǒng)的微尖結(jié)構(gòu),從而可提高集成度并且可以在低工作電壓情況下以高速工作。根據(jù)該結(jié)構(gòu),在陰極的下面形成一槽絕緣體并且一柵極設(shè)置在槽絕緣體的下面。通過柵極電壓可對(duì)由陰極的電子發(fā)射進(jìn)行控制。采用該結(jié)構(gòu)可簡(jiǎn)化制造工藝,并可以非常簡(jiǎn)便地實(shí)現(xiàn)電極間的間隔控制,因而此種顯示器適用于從小屏幕到大屏幕顯示的幾乎所有視頻系統(tǒng)。
文檔編號(hào)H01J29/74GK1301396SQ99804293
公開日2001年6月27日 申請(qǐng)日期1999年3月22日 優(yōu)先權(quán)日1998年3月21日
發(fā)明者曹圭亨, 丁南聲, 蔡均, 柳泰夏, 弘鐘運(yùn), 柳承卓, 金榮基 申請(qǐng)人:韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院