用于碳纳米管平板显示器的势垒金属层制造技术

一种平板显示器和用于形成基于碳纳米管的平板显示器的方法。在一个实施例中，平板显示器包括在催化剂层和电阻层之间形成的势垒层，且在该催化剂层上形成碳纳米管的微结构。势垒层用作在催化剂层和电阻层之间的防扩散层以防止在碳纳米管的生长期间催化剂层扩散进电阻层。该势垒层还增强催化剂层的粘合特性以使得能够在催化剂层上均匀生长碳纳米管结构。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及平板显示器领域。更为具体的说，本专利技术涉及平板显示器和用于形成具有用于电子发射的势垒金属的平板显示器的方法。
技术介绍
在现有技术的计算机显示器中，阴极射线管(CRT)显示器通常提供最好的亮度、最高的对比度、最佳的色彩质量和最大的观看角度。CRT显示器通常地使用被淀积在薄玻璃面板上的荧光体。这些CRT通过使用产生高能电子的一到三个电子束来产生画面，其中以光栅图形横跨荧光体扫描高能电子。荧光体将电子能量转换为可见光，从而形成所需画面。但是，现有技术的CRT显示器因为封装阴极和从阴极延伸到显示器的面板的大的真空封套的缘故而大且笨重。因此，典型地，过去也使用其它类型的显示技术，比如有源矩阵液晶显示、等离子显示和电致发光显示技术。近来，开发了薄的平面显示器(FPD)，其使用和用在CRT设备中相同的处理来产生画面。这些平板显示器使用包括电极的行和列的矩阵结构的信号板(backplate)。在美国专利No.5,541,473中描述了一个这种平板显示器，将其在这里完全包括作为参考。平板显示器典型地是矩阵寻址的，并且它们包括矩阵寻址电极。矩阵中每行和每列的交叉点定义像素(在电子显示器中最小的可寻址元件)。电子显示的本质是独立地打开和关闭画面元件(像素)的能力。典型地高信息内容显示器在33cm对角直角阵列中具有大约25万像素，每一个由电子器件独立控制。像素分辨率一般恰好在或者低于人眼的分辩能力。因此，可以从激活的像素的图形创建高质量画面。产生场发射阴极结构的阵列的一种方式依靠建立的良好的半导体微制造技术。这些技术产生精确定形的场发射尖端(tips)的高度规则的阵列。通常用在这些技术中的光刻法包括许多处理步骤，且许多是用湿刻处理的。由可用的光刻胶和曝光辐射来确定每个单元区域的尖端数量、尖端大小和它们的间隔。通过该方法生产的尖端典型地是锥形，其具有0.5-1μm量级的基座直径、各处从0.5到2μm的高度、以及几十纳米的尖端半径。这个尺寸限制了可能用于高分辨率显示器的每像素尖端数量，其中需要大量(400-1000发射体每像素)用于均匀发射以提供足够的灰度级，并且减少每尖端的电流密度用于稳定性和长寿命。通过现有器件，保持周期尖端阵列在大面积上的二维配准(registry)对于门控场发射结构来说也是问题，这造成低产量和高成本。U.S.专利No.4,338,164描述了制备在其上具有微结构突出的平坦表而的方法，该方法包括一系列复制的步骤，包括以比如来自重离子加速器的高能离子辐射可溶材料(例如，云母)以提供矩阵中的列状的轨迹，接下来将其蚀刻掉以在之后填充合适的导电的、发射电子的材料。在提供用于电子发射材料的导电衬底的另外的金属沉积步骤之后，溶解原始的可溶材料。所述方法能够产生多达106发射体每cm2，并且发射体具有大约1-2μm的直径。U.S.专利5,266,530描述了通过在优选为水晶的衬底上的一系列复杂的沉积和蚀刻步骤制备的门控电场发射体。图1是现有技术的扁平CRT阴极，其中作为热电子源的钨位于衬底上。在像素位置上具有多个空穴的玻璃板上形成扫描电极和数据电极。具有应用到其的预定电压的电极选择性地传递从行电极发射的电子，使得电子向着屏幕加速并且激发涂覆在屏幕的内表面上的荧光材料。过去为用于如图1所示的扁平CRT提出了不同类型的发射体。在这些不同发射体中使用碳纳米管。在碳纳米管显示器中，将构图的微结构设置在行电极上，使得当将电压加在行电极和列电极之间时，电子被从阴极发射到屏幕以激发在屏幕上的荧光体从而生成图像。图2示出了用于本专利技术一个实施例的，现有技术的矩阵寻址非门控场发射显示设备10的一部分的示意图(截面视图)，该显示设备10包括阴极20。被设置在由基片12支撑的行导体16上的构图的微结构层12提供阴极20。通常是铟离子氧化物(ITO)的透明列导体18被设置在优选为玻璃的基片22上，其支撑连续或不连续的荧光材料层23并且包括本专利技术的阳极24。荧光材料23能够由电子激发。在从电压源26施加电压的情况下，使得将高电场加到微结构层12的发射位置。这使得电子流过在列导体18和行导体16之间的低压气体或真空间隙28。图3是门控矩阵寻址场发射显示设备30的另一现有技术实例。该设备包括包含导电栅极列34的门控阴极32、绝缘隔离片36、构图的微结构层38，该构图的微结构层38被沉积在行导体40上并与其电气接触，且在通常为玻璃的基片41上支撑行导体40。由低压气体或优选的真空间隙44，在荧光材料50和阴极32之间的空间将阴极32和阳极42隔开。阳极42包括其上设置透明荧光体包含层50的基片46。图4示出了现有技术的碳纳米管CRT显示器的一部分的横截面视图。图4中的显示器包括门控阴极、由碳纳米管结构组成的构图微结构层、绝缘隔离片、将构图微结构层沉积在绝缘隔离片上并且与在基片上支撑的行导体电气接触。通过低压真空将阴极和阳极结构隔开。该阳极包括面板、导电层和荧光体，其中当以从阴极发射的电子轰击荧光体时激发该荧光体。如图4所示的纳米管结构典型地包括在阴极导体和微结构发射元件之间的电阻层。典型地以平坦的配置构造微结构发射元件和电阻层。图5是现有技术的碳纳米管场发射显示设备的另一实例。图5的场发射器示出了多层结构300，其是FED平板显示器的一部分的横截面视图。多层结构100包括场发射信号板结构110。在面板结构160产生图像。信号板结构110通常由成型发射体电极120、电阻层115、电气绝缘层140、栅极层150和位于通过绝缘135的孔径中的电子发射元件140组成。电子发射元件140是基于碳的材料。信号板110还包括电子发射元件140位于其上的催化剂层。电阻层115和催化剂层120给予结构100发射体元件形成的均匀性，而这是在显示器产生合适的图像所需的。虽然如图5所示的结构100具有垂直的结构构造，可以将催化剂层和电阻层115制造为平面的。在如图5所示的现有技术的设备中，典型地具有镍(Ni)材料作为催化剂层并且将基于硅的材料(Si)作为电阻层115。催化剂材料(在这个情况中的Ni)直接接触电阻115材料。在催化剂120和电阻115材料之间的接触使得从在催化剂材料和电阻115材料之间的相互扩散引起多结晶过程。Ni催化剂和Si电阻的多结晶还能够影响催化剂层的粘附性能。当催化剂层扩散进电阻层115时，催化剂层失去用作在发射体元件140和电阻层115之间的有效粘附层的能力。催化剂层的粘附能力的减弱使得难以生长发射体元件140，并且使得制造过程成本高。
技术实现思路
在参考下面在附图中示出了的优选实施例的详细说明之后，本领域普通人员将理解本专利技术的这些和其它目的和优点。本专利技术提供了一种电子发射器件，其具有构图的金属势垒层以满足前述需要。本势垒层包括位于电子发射元件(一方面)和发射体电极(另一方面)之间的多个侧向隔开的区域。更为具体的说，势垒层位于催化剂层的区域之上。沿着每个发射体电极隔开催化剂层的区域。本专利技术提供一种电子场发射显示器，其包括包含阴极的电极，包括设置在基片的一个或多个表面的至少一部分上的分离的固体微结构的致密(dense)阵列，该微结构具有大于106/cm2的实际密度。微结构的正投影的部分涂覆有一个或多个电子发射材料。该显示器进一步包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平板显示器，其包括具有有源区域表面的面板和具有有源区域表面的信号板，所述面板附着到所述信号板从而定义物理上由边界区域包围的有源区域，所述平板显示器包括：催化剂层；电阻层；多个碳纳米管电子发射元件，将其设置在所述催 化剂层上；以及势垒层，其夹在所述催化剂层和所述电阻层之间，以防止在所述催化剂层上形成所述多个碳纳米管期间，所述催化剂层扩散进所述电阻层。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2002-8-22 10/226,4051.一种平板显示器，其包括具有有源区域表面的面板和具有有源区域表面的信号板，所述面板附着到所述信号板从而定义物理上由边界区域包围的有源区域，所述平板显示器包括催化剂层；电阻层；多个碳纳米管电子发射元件，将其设置在所述催化剂层上；以及势垒层，其夹在所述催化剂层和所述电阻层之间，以防止在所述催化剂层上形成所述多个碳纳米管期间，所述催化剂层扩散进所述电阻层。2.如权利要求1所述的平板显示器，其中，所述势垒层由钼形成。3.如权利要求1所述的平板显示器，其中，所述势垒层由钛钨形成。4.如权利要求1所述的平板显示器，其中，所述势垒层由钛镍形成。5.如权利要求2所述的平板显示器，其中，所述势垒层由钼的合金形成。6.如权利要求3所述的平板显示器，其中，所述势垒层由钛钨合...

【专利技术属性】
技术研发人员：西蒙坎，克雷格贝，金正宰，
申请(专利权)人：赛得里姆显示器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]