專利名稱：帶有簡化多電極結(jié)構的電子熒光顯示系統(tǒng)及其加工的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一般地涉及平板電子熒光顯示裝置，且更具體地說是涉及一種改進的，帶有簡化的多電極結(jié)構和革新的處理方法平面矩陣陰極發(fā)光裝置，其中該處理方法特別適用于大面積單件全彩色壁掛式顯示器。
在很多平板顯示技術—諸如LCD、PDP、EL、LED、VFD、平面CRT—中的研究者，已經(jīng)嘗試了開發(fā)彩色壁掛電視機。采用LCD技術的，幾英寸至略微大于10英寸屏幕的彩色電視機已經(jīng)被生產(chǎn)出來。采用LCD的這些電視機，在其基板上采用了大量的薄膜晶體管而且非常昂貴。由于制造這些LCD顯示器的困難和復雜性，增大LCD顯示器的屏幕尺寸是一個非常艱巨的工作而且是非常昂貴的。LCD顯示器采用了借助濾色器和偏振器的背照明方案。采用薄膜晶體管以控制前光柵的基板，透射來自背光源的少量的光，因而限制了顯示器的亮度。由于這些困難，在基于LCD技術的大面積(約25英寸對角線)顯示器方面的研究已經(jīng)主要集中在投影顯示器上。
采用等離子體顯示板(PDP)技術的全色顯示器，由于制造放電室方面的復雜性，已經(jīng)被限制在40英寸的屏幕。在大面積全色PDP顯示器中，主要的問題包括熒光的低效率、低亮度、復雜的集成電路驅(qū)動電路、以及短的產(chǎn)品壽命。在LED和EL顯示器方面的研究已經(jīng)處于開發(fā)用于發(fā)射藍光的、在成本上有效的發(fā)光材料。而多色顯示器已經(jīng)利用VFD而得到了開發(fā)，這種裝置被限制在較小的顯示屏幕尺寸。另外，除了采用諸如氧化鋅的發(fā)光材料以產(chǎn)生藍-綠光之外，其他彩色熒光體的亮度、發(fā)光效率和產(chǎn)品壽命在VFD的低運行電壓范圍內(nèi)都是不可接受的。從這些顯示技術的上述缺點，可以看出，已經(jīng)提出的、采用這些已有平面顯示技術的大面積全色壁掛顯示器不是完全令人滿意的。
陰極射線管(CRT)，由于其可負擔的成本，已經(jīng)被廣泛地用于諸如用戶電視系統(tǒng)的顯示目的。這些管借助來自單個電子槍的掃描電子束進行工作。這種傳統(tǒng)的配置不可避免地加大了裝置的深度并限制了其小型化。因此，這些CRT系統(tǒng)的體積較大且在顯示屏幕尺寸大于40英寸時難于制造。在很多應用中，較好地是采用其中顯示器的體積小得多的平面顯示系統(tǒng)。例如在轉(zhuǎn)讓給Oess等人的美國專利第3,935,500中，提出了一種平面矩陣CRT系統(tǒng)，其中有一個單片的疊置層—其中形成有電子束且這些電子束通過其而有選擇地地投射到涂覆有熒光材料的面板上。該疊置結(jié)構具有若干個電子束可以通過的孔，且X-Y偏轉(zhuǎn)電極被用來同時控制所有這些電子束。由Oess等人所限定的這種偏轉(zhuǎn)控制結(jié)構，普通被稱為網(wǎng)式CRT結(jié)構。雖然網(wǎng)式CRT結(jié)構的形式簡單，但這些結(jié)構的制造成本高，特別是在大面積顯示系統(tǒng)的情況下。
其他目前采用的傳統(tǒng)平面系統(tǒng)包括Jumbotron和Flatvision，諸如在日本專利公開第62-150638和62-52846以及美國專利第4,955,581中所分別描述的。采用在Jumbotron和Flatvision顯示裝置中的這些結(jié)構與上述的平面矩陣CRT有些類似。Jumbotron中的各個陽極連接少于20個象素，從而難于利用Jumbotron結(jié)構借助高熒光點密度型顯示系統(tǒng)來形成高分辨率的顯示裝置。
具有較小的深度(約4英寸)的Flatvision，由多個電子束源極組成，這些電子束由設置在板形層形式的多個電極聚焦和對準。電荷被用來對電子束進行靜電偏轉(zhuǎn)或?qū)?，以擊中適當?shù)臒晒恻c。這種平面CRT裝置要求多個柵電極的準確對準，以提供良好的圖象質(zhì)量。需要有復雜的驅(qū)動電路來控制電子束的通過，以進行掃描和數(shù)據(jù)調(diào)制。
平面矩陣CRT、Jumbotron和Flatvision結(jié)構在原理上都與在上述由Oess等人所描述的平面CRT系統(tǒng)有效類似。這些結(jié)構都是把若干個分別受到控制的小型電子槍包圍在一個板中，每一個槍都有其自己的柵電極以控制X-Y尋址和/或顯示器的亮度。在上述CRT裝置中，所用的控制柵電極都有網(wǎng)或帶孔板型的結(jié)構。這些網(wǎng)/板結(jié)構一般是利用通過在導電板上蝕刻出孔的光刻技術制成的。從電子槍的陰極發(fā)出的電子束通過網(wǎng)/板結(jié)構上的這些孔而到達陽極上的熒光物質(zhì)。如上所述，在這些顯示裝置的制造過程中，大面積的網(wǎng)/板結(jié)構是難于處理的。由于電子束必須通過網(wǎng)/板結(jié)構上的孔，從陰極發(fā)出的大量電子將不通過這些孔，而是損失在該結(jié)構的實心部分上而變成柵電流，因而只有一小部分的電子能夠通過這些孔并到達陽極板上的熒光材料。因此，上述裝置的滲透系數(shù)—它被定義為孔的面積與控制電極柵的網(wǎng)結(jié)構的比值—是非常低的。
如Ge Shichao等人的美國專利第5,170,100中所教導的，為了避免常規(guī)顯示裝置的低滲透系數(shù)的問題，不是采用分別受控的電子槍，而是提出了一種電熒光裝置(EFD)—其中可以采用兩組或更多組長形的柵電極以掃描并控制整個陽極上的象素的亮度，其中阻擋電子的柵電極的面積遠小于傳統(tǒng)裝置的網(wǎng)結(jié)構的面積。
上述基于CRT的裝置具有另一缺點。在Jumbotron的情況下，每一個電子槍被用來掃描總共20個象素。在Oess等人的上述專利中，通過孔的每一個電子束也被用來尋址并照射大量的象素。在平面顯示中，需要復雜的電路來驅(qū)動14英寸顯示裝置中的大量的電子束。當希望對一個具體的象素進行照射時，一定的電壓被加到孔內(nèi)表面上的X-Y偏轉(zhuǎn)電極上，從而使通過該孔的電子束中的電子打到該象素的陽極上。然而，電噪聲和其他的環(huán)境因素，會使Oess等人的系統(tǒng)、Jumbotron和Flatvision中的電子束偏離其預定路徑。另外，某些電子將不可避免地從電子束路徑發(fā)散出去并落到所要尋址的象素之外的陽極區(qū)域上。這使得與所要尋址的象素相鄰的象素發(fā)光，從而造成交擾并降低顯示器的性能。
如本領域的技術人員所已知的，陰極發(fā)光視頻顯示裝置的內(nèi)腔必須被抽成高度真空，從而使陰極所發(fā)出的電子不會受到空氣分子的阻擋而能夠自由地到達陽極上的熒光元素。因此，包含陰極、陽極和控制電極的外殼必須足夠地強，以在外殼中的腔被抽至高度真空時承受大氣壓強。當顯示裝置具有大的表面面積時，象在大屏幕顯示器中那樣，大氣加在外殼上的力是很大的，特別是當腔被抽至非常高的真空(＜10-7乇)時。因此，傳統(tǒng)的平面陰極發(fā)光顯示裝置采用了厚的面板和背板，以制成牢固的外殼。這種厚板使得外殼變得笨重，從而使裝置沉重、昂貴且難于制造。
在電子熒光型平板顯示器中，重要是必須消除分隔壁充電效應。在陰極和顯示表面之間有高電壓差。電子發(fā)射表面與顯示表面之間的電擊穿必須得到防止。雖然已經(jīng)采用了眾多的方法，但結(jié)果不是非常令人滿意的，特別是對于平面顯示器-其中從光發(fā)射表面與背后的陰極之間的間隔必須保持很小。即使利用引導電子通過的多個電極而使壁充電效應能夠得到控制，制造用于這種目的的多個電極也要求對多個電極的每一層進行準確的控制和用于使電子通過的各個電極部件的精確對準。因而希望的是提供一種改進的、沒有上述困難的平面陰極發(fā)光視頻顯示裝置。
本發(fā)明是基于這樣的觀點的，即通過在陰極發(fā)光視頻顯示裝置中采用簡化的多電極結(jié)構，可以借助兩組控制柵電極來實現(xiàn)矩陣尋址，且較好地是只需要一個隔離器結(jié)構-在該隔離器結(jié)構上設置有一組控制電極。
在最佳實施例的背板上采用支撐柱，使得不僅能夠?qū)ζ矫骘@示裝置進行剛性支撐，而且還能夠構成重量輕的裝置。更重要地，簡化的多電極結(jié)構，實現(xiàn)了具有圖象質(zhì)量可與傳統(tǒng)CRT的亮度和鮮明色彩相比的、經(jīng)濟的大面積平面顯示器的制造。
本發(fā)明的一個方面涉及一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，該裝置具有多個象素點以當從觀看方向觀看時顯示圖象。該裝置包括其中限定了一個腔的外殼，該外殼具有一個面板和一個背板。該裝置還包括在面板之上或附近的一個陽極；響應于電子而發(fā)光并位于陽極之上或附近的的發(fā)光裝置；在面和背板之間的腔中的至少一個陰極；以及，在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長的柵電極，當沿著觀看方向看時各組中的電極與至少一個其他組中的柵電極和發(fā)光裝置相重疊，其中重疊點限定了象素點；用于使陰極發(fā)射電子以形成電子云的裝置；以及，用于將電勢加到陽極、陰極和兩組控制柵電極上以使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置上位于陽極之上或附近的象素點上以顯示圖象的裝置。該裝置進一步包括一個整體的隔離器結(jié)構(即單個部件的核心多電極結(jié)構)，它與兩個組控制柵電極剛性連接。
在最佳實施例中，該裝置還包括在面板與隔離器結(jié)構的支撐柱，用于支撐該裝置，從而使外殼不會在外殼被抽真空時坍塌。在本發(fā)明的最佳實施例中，隔離器結(jié)構限定了多個孔，這些孔的每一個都允許電子通過以對多個象素點進行尋址，且一組柵電極被淀積在孔的表面上，以使電子能夠通過這些孔而聚焦。該隔離器結(jié)構可包括由高溫粘合劑剛性地連接在一起的單獨的層。在最佳實施例中，該隔離器結(jié)構包括支撐裝置和控制裝置，用于使電子的行進向著發(fā)光裝置。該控制裝置可進一步包括用于消除交擾的薄的分隔或分離壁，且該支撐裝置是用具有適當電阻的材料制成的以減小充電。
本發(fā)明的另一個方面涉及制造一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置的方法，該裝置具有多個象素點以當沿著一個觀看方向觀看所述裝置時顯示圖象。該方法包括以下步驟(a)制造一個分隔器板，所述分隔器板上限定有孔，用于使電子在一陽極和一或多個陰極之間通過，其中預定數(shù)目的一或多個象素點對應于一個孔并在空間上與該孔相重疊，所述制造步驟包括在所述分隔器板上淀積一個被用作柵電極組的導電膜；(b)將一個網(wǎng)狀結(jié)構和分離分隔器對準并附在分隔器板上，以被用作附加的柵電極組，從而使該分離分隔器分離這兩組柵電極，并使各組柵電極中的電極與另一組中的柵電極在交匯點出相重疊—該交匯點當沿著觀看方向觀看時與所述象素點相重疊，該分隔器板、網(wǎng)狀結(jié)構和分離分隔器形成了一個整體的剛性隔離器結(jié)構；(c)將其上帶有發(fā)光裝置并限定象素點的面板對準并附在隔離器結(jié)構上，從而使象素點與交匯點相對準；以及(d)把一個背板附到隔離器結(jié)構上與將陰極燈絲連接到背板上。
本發(fā)明的另一個方面涉及一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，該裝置具有多個象素點，用于當沿著一個觀看方向觀看所述裝置時顯示圖象，該裝置包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有面板和背板；在一個陽極平面中并位于所述面板上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，且它位于陽極之上或附近；在腔中并位于面板與背板之間并處于一個陰極平面內(nèi)的多個陰極，以及在該陽極和陰極平面之間并分別處于第一和第二柵極平面中的至少第一和第二組長形柵電極，所述第一柵極平面比第二柵極平面更接近陰極平面，當沿著觀看方向觀看時各個組中的電極與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在交匯點處相重疊，其中這些重疊點限定了象素點。該裝置進一步包括用于使陰極發(fā)射電子的裝置；用于將電勢加到陽極、陰極和兩或更多組柵電極上從而使陰極發(fā)出的電子行進到發(fā)光裝置上位于陽極之上或附近的象素點以顯示圖象的裝置；以及與面和背板相連的分隔器裝置，用于為這些板提供機械支撐，從而使外殼不會在腔被抽真空時發(fā)生坍塌，所述分隔器裝置包括其上限定有孔以使電子在陽極和陰極之間通過的分隔器板，該陰極位于適當?shù)奈恢们壹拥疥枠O、陰極和柵電極上的電勢具有適當?shù)闹狄允闺娮油ㄟ^分布在所述分隔器板的一個區(qū)域上的孔，從而限定了分隔器板的一個有效區(qū)域。至少一個陰極所發(fā)射的、通過陽極的電子只受到柵電極和分隔器板的阻擋，所述分隔器板在小于分隔器板的有效區(qū)域的80％的區(qū)域上阻擋所述通過的電子的通過。另外，陰極平面離陽極平面的距離小于40mm。
為了進行大面積顯示，希望把陰極分成短的段，以減小下垂并易于組裝。陰極發(fā)光視頻顯示系統(tǒng)經(jīng)常出現(xiàn)的一個問題，是陰極中的燈絲(filament)的兩端比中間部分冷且因而所發(fā)射的電子少于中間部分。當把長的陰極分成較短的燈絲段時，在燈絲端部的上述不均勻電子發(fā)射問題變得復雜了。該問題通過以這樣的方式設置燈絲的端部而得到了減輕，即由于燈絲組被平行地設置而使各個燈絲段的端部當沿著觀看方向看時與一個不同的燈絲段的端部相接近并重疊，以形成有效產(chǎn)生電子的陰極板。由于燈絲排列的節(jié)距，沿著觀看方向能夠看到非均勻發(fā)射的電子。這種問題，還能夠通過采用電子成形裝置以使得從燈絲至觀看方向的電子發(fā)射分布得更為均勻，而得到減輕。本發(fā)明是基于這樣的觀測，即通過在燈絲之后的陽極板上排列電極組，以產(chǎn)生直接在燈絲之后的電場分布以使電子更為均勻地向前行進，從而改善亮度的均勻性。因此，在陽極或背板上的電子成形電極組的間隔與同電子成形電極相平行的燈絲的排列的節(jié)距之間有直接的關系。
本發(fā)明的另一個方面涉及組裝該隔離器結(jié)構和采用本實施例中的結(jié)構的顯示裝置的方法。通常用在顯示裝置中的隔離器結(jié)構是用絕緣材料制成的，以防止為控制電子的通過而施加的高壓的短路。在制造大面積高分辨率平板顯示裝置中的一個主要問題，是當陽極和陰極與控制柵電極相接近時的充電效應。一種方法是將高電阻材料覆到該絕緣材料上以減小充電。在傳統(tǒng)的陰極發(fā)光視頻顯示器中已經(jīng)采用了石墨涂覆，但由于接近陽極、陰極和控制柵電極，石墨涂覆不是所希望的，因為其殘留電場能夠在裝置運行期間影響圖象質(zhì)量。另外，涂覆在顯示裝置的制造過程中是一個附加的處理步驟，因而增大了制造的成本。該方法包括形成有兩層的隔離器結(jié)構，由薄的分隔壁所分開的開口組成的陣列所組成的金屬模板層，以限定一個包含熒光點的腔；以及，絕緣支撐層，用于限定控制柵電極與高電壓陽極板之間的間隔。該金屬模板層涂覆有絕緣材料，而在薄分隔層的內(nèi)壁上有一個淀積導電層，以形成控制柵電極分隔層。這兩層隨后借助高溫粘合劑而被接合到一起，以形成該隔離器結(jié)構。采用這種隔離器結(jié)構的主要優(yōu)點，包括選擇具有適當體電阻以消除充電的材料方面的靈活性，與玻璃/陶瓷材料相比機械強度較大的金屬模板的剛性，以及在金屬模板上的精確圖案確定。
本發(fā)明的又一個方面，涉及一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點以當沿著一個觀看方向看所述裝置時顯示圖象。該裝置包括其中限定有一個腔的一個外殼，所述外殼具有面板和背板；在所述面板上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光并位于陽極之上或附近；以及，在腔中并位于面和背板之間的至少一個陰極。該裝置包括在該陽極和該至少一個陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，在各組中的電極當沿著觀看方向看時與發(fā)光裝置和至少一個其他組中的柵電極相重疊，且其中重疊點限定了象素點；用于使至少一個陰極發(fā)射電子的裝置；以及，用于將電勢加到陽極、至少一個陰極和兩或更為組的柵電極上以使從至少一個陰極發(fā)出的電子通過發(fā)光裝置而行進到陽極之上或附近的象素點上以顯示圖象的裝置。該裝置進一步包括與至少第一和第二組柵電極相剛性連接的隔離器結(jié)構，所述結(jié)構包括一個網(wǎng)形的網(wǎng)狀結(jié)構—它具有孔和孔表面，其中第一組柵電極比第二組更接近陽極，且其中所述第二組柵電極包括導電材料層—該層位于網(wǎng)形網(wǎng)狀結(jié)構的孔的表面上并基本上覆蓋了該表面。
本發(fā)明的另一個方面涉及制造一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置的方法，該裝置具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向得到觀看時顯示圖象，該方法包括制造至少一個分隔器板，所述至少一個分隔器板上限定有用于使電子在一個陽極和一或多個陰極之間通過的孔，其中預定數(shù)目的一或多個象素點對應于一個孔并在空間上與一個孔重疊，所述制造步驟包括在所述分隔器板上淀積一個導電膜以用作柵電極組；把一個柵電極陣列對準并附在該至少一個分隔器板上，以用作一個附加的柵電極組，從而使在各組柵電極中的電極與其他組的柵電極在交匯點相重疊—該交匯點當沿著觀看方向得到觀看時與所述象素點重疊；將其上具有發(fā)光裝置并限定象素點的一個面板連接到該至少一個分隔器板，從而使這些象素點與交匯點相對準；以及，將一個背板連接到該至少一個分隔器板并把陰極燈絲連接到該背板。該淀積步驟包括將至少一個分隔器板的第一側(cè)和在至少一個分隔器板上的孔的表面上涂覆第一層感光聚合材料；使所述第一層暴露于深紫外線輻射；在所述第一層上提供第二層圖象抗蝕劑；在用掩膜掩蓋至少一個分隔器板的第一側(cè)但不掩蓋與至少一個分隔器板上的孔相鄰的區(qū)域的情況下，使該第二層受到輻射照射；顯影第二抗蝕劑層的曝光部分；以及蝕刻掉第二層的曝光部分以及在第二層的所述曝光部分之下的第一層部分，從而形成網(wǎng)形殘留層。該淀積步驟進一步包括用導電層掩蓋由于蝕刻步驟而受到曝光的至少一個分隔器板的涂覆表面，并除去所述殘留層。
本發(fā)明的再一個方面涉及一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，該裝置具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象。該裝置包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光并位于陽極之上或附近；以及在該腔中并在面和背板之間的多個陰極。該裝置進一步包括在陽極和陰極之間的至少一個第一和第二組長形柵電極，當沿著觀看方向得到觀看時，在各個組中的電極與發(fā)光裝置和至少一個其他組中的柵電極在這樣的點處相重疊，即其中這些重疊點限定了象素點；用于使陰極連續(xù)發(fā)射電子的裝置；以及，包圍所有陰極的多個網(wǎng)狀電極，其中每一個網(wǎng)狀電極包圍一個相應的陰極。該裝置進一步包括用于將時間變化的電勢加到陽極網(wǎng)狀電極和兩或更多組柵電極上的裝置，從而使陰極發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置并到達在陽極之上或附近的象素點，以顯示圖象。
本發(fā)明的又一個方面涉及一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，該裝置具有多個象素點以當該裝置沿著一個觀看方向得到觀看時顯示圖象。該裝置包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼包括一個面板和一個背板；響應于電子而發(fā)光的發(fā)光裝置，該發(fā)光裝置位于陽極之上或附近；以及在面和背板之間的一個腔中的多個陰極。該裝置進一步包括在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，當沿著一個觀看方向得到觀看時，在各個組中的電極在這樣的點上與發(fā)光裝置和至少一個其他組中的柵電極相重疊，即其中重疊點限定了象素點；以及，用于使陰極發(fā)射電子的裝置。該裝置進一步包括用于將隨時間變化的電勢加到陽極、網(wǎng)狀電極和兩或更多組柵電極上的裝置，以使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置并到達陽極之上或與該陽極相鄰的象素點，以顯示圖象；以及，至少一個隔離器結(jié)構，該隔離器結(jié)構包括一個分隔器板，該分隔器板中限定了一個長形的孔的陣列，用于使電子在陽極與陰極之間通過，其中預定數(shù)目的一或多個象素點發(fā)射相同顏色的、與一個孔相對應并在空間上重疊的光，所述分隔器板在任何兩個相鄰的孔之間具有一個支撐壁，所述孔不包含分隔部分以使電子能夠不受限制地通過。第一組柵電極包括沿著與長形孔陣列相交并相對應的方向的柵電極陣列，當沿著一個觀看方向觀看時，在這種陣列中的每一個柵電極都通過這些孔而與一行象素點重疊，所述電勢施加裝置將這樣的電勢加到第一組柵電極上，即使得電子在通過孔陣列的每一個孔時只向著一個象素點行進。
本發(fā)明的再一個方面涉及采用一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置的圖象顯示方法，該裝置具有多個象素點，以當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象。該裝置包括在一個面板之上或附近的陽極、響應于電子而發(fā)光并位于陽極之上或附近的發(fā)光裝置、在面板和背板之間的多個陰極、在該陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，在每一個組中的電極當沿著一個觀看方向受到觀看時與該發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在這樣的點相重疊，即其中這些重疊點限定了象素點。該裝置還包括包圍所有陰極的多個網(wǎng)狀電極，每一個網(wǎng)狀電極都包圍相應的陰極。該方法包括以下步驟使陰極持續(xù)發(fā)射電子；將隨時間變化的電勢加到該陽極、網(wǎng)狀電極和兩或更多組柵電極上，從而使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置并到達在陽極之上或附近的象素點，以顯示圖象，所述施加步驟將掃描信號加到第一組柵電極上并將亮度信息信號加到第二組柵電極上。
本發(fā)明的另一個方面涉及陰極發(fā)光視頻顯示裝置，該裝置具有多個象素點以當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時進行圖象顯示，并包括其中限定有一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)射電子并位于該陽極之上或附近；在面和背板之間的腔中的至少一個陰極；以及在該陽極和至少一個陰極之間的至少一個第一和一個第二組長形柵電極，在每一個組的電極當沿著一個觀看方向受到觀看時與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在這樣的點處相重疊，即其中重疊點限定了象素點。該裝置進一步包括用于使至少一個陰極發(fā)射電子的裝置；用于將電勢加到陽極、至少一個陰極和兩或更多組柵電極上以使至少一個陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置并到達在陽極之上或附近的象素點以顯示圖象的裝置。該裝置進一步包括在該陽極之上或附近的一個網(wǎng)狀結(jié)構，所述網(wǎng)狀結(jié)構具有與那些象素點相匹配的圖案。該網(wǎng)狀結(jié)構屏蔽了射向至少一個象素點的電子而使該電子不會到達相鄰的象素點，以減小象素點之間的交擾。
本發(fā)明的進一步的方面涉及制造一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置的方法，該裝置具有多個象素點以當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括制造至少一個分隔器板、其中限定有孔的至少一個分隔器板組成的組以及一或多個陰極的步驟，其中預定數(shù)目的一或多個象素點與一個孔相對應并在空間上重疊，所述制造步驟包括在至少一個分隔器板組成的組上淀積導電膜以將其用作一組柵電極；將一個柵電極陣列對準并附在至少一個分隔器板上以將其用作附加的柵電極組，從而使每一組柵電極中的電極都與其他組中的柵電極在交匯點上相交，而該交匯點當沿著一個觀看方向受到觀看時與所述象素點相重疊。該方法進一步包括將其上有限定象素點的發(fā)光裝置對準并連接到至少一個分隔器板上，從而使這些象素點與交匯點相對準；以及，將背板連接到至少一個分隔器板上并將陰極燈絲連接到該背板上。該制造步驟包括提供其中有孔的圖案的基底層以及對所述基底層進行微研磨噴砂處理和化學侵蝕。


圖1A是一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置的一部分的橫截面圖，用于顯示本發(fā)明的最佳實施例。
圖1B是圖1A的裝置的正視圖，但其中未顯示圖1A的電流源。
圖2A是圖1A的裝置中的一個分隔器板的一部分和用于調(diào)制顯示亮度的柵電極的橫截面圖。
圖2B是圖2A的分隔器板的一部分的正視圖。
圖3A是該陰極發(fā)光視頻顯示裝置的一部分的橫截面圖，用于顯示本發(fā)明的一個替換實施例。
圖3B是圖3A的裝置300的部分的正視圖。
圖3C是一個象素中的象素點的排列的示意圖。
圖3D是一個象素中的象素點的另一種排列的示意圖。
圖4是圖1A和3A的裝置的一部分的橫截面圖，用于顯示本發(fā)明。
圖5A是陰極發(fā)光視頻顯示裝置的一部分的橫截面圖，用于顯示采用兩層隔離器結(jié)構的電子熒光顯示(EFD)裝置中的簡化電子結(jié)構的最佳實施例。
圖5B是一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置的一部分的橫截面圖，用于顯示該電子熒光顯示(EFD)裝置中的簡化電子結(jié)構的一個替換實施例。
圖6是圖5A的單件核心多電極分隔器的最佳實施例的一部分的橫截面圖，其中分隔器包含一個兩層分隔器板。
圖7是大面積EFD顯示器的示意圖，顯示了采用柱陣列以改進大面積面板的機械強度。
圖8A是圖7的陰極板沿著線8A-8A的橫截面圖，顯示了柱的支撐。
圖8B是圖7的陰極板沿著線8B-8B的橫截面圖，顯示了柱的支撐、電子成形電極組與燈絲位置的關系。
圖9A是一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置中的柵電極排列和燈絲的示意圖，顯示了在EFD裝置中形成電子云的電子的散布圖9B是圖9A中的裝置的顯示器的亮度的圖案顯示。
圖10A是一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置中的燈絲和柵電極排列以及電子成形電極的示意圖，顯示了電子成形電極對從燈絲發(fā)射的電子的影響。
圖10B是圖10A的裝置的顯示器的亮度的圖案顯示。
圖11是流程圖，顯示了制造EFD裝置的過程，用于顯示本發(fā)明。
圖12是圖5A的裝置的切去立體圖，用于顯示本發(fā)明。
圖13是圖5A的顯示裝置的一部分的部分橫截面圖和部分示意圖，用于顯示本發(fā)明的最佳實施例。
圖14是為控制圖5A和13的裝置而施加的電勢的時序圖，用于顯示本發(fā)明的最佳實施例。
圖15是流程圖，顯示了在圖5A、5B和6的隔離器結(jié)構上制造列電極的處理步驟。
圖16是流程圖，顯示了用于在圖5A、5B和6的隔離器結(jié)構上制造列電極的最佳方法。
圖17是利用圖16的方法制造的隔離器結(jié)構和列電極的一部分的橫截面圖，用于說明本發(fā)明的最佳實施例。
圖18A是12個熒光條的示意圖，顯示了象素的排列與陰極燈絲和掃描電極的關系，其中采用了帶有分隔壁的隔離器結(jié)構。
圖18B是12個熒光條、陰極燈絲和掃描電極的示意圖—其中采用了不帶分隔壁的一種隔離器結(jié)構，用于顯示本發(fā)明的最佳實施例。
圖19A是圖18A的結(jié)構沿著圖18A中的線19A-19B的簡化橫截面圖，示意顯示了電子的軌跡以說明洗衣板效應。
圖19B是圖18B的結(jié)構沿著圖18B中的線19B-19B的簡化橫截面圖，用于說明電子軌跡和洗衣板效應的降低。
圖20是設置在一種交錯排列中的多個熒光條的示意圖，用于說明本發(fā)明。
圖21是面板、其上的陽極以及三個熒光條以及其中有與熒光條相匹配的孔以減小交擾的網(wǎng)狀結(jié)構的一部分的橫截面圖，用于顯示本發(fā)明。
圖22A-22E是化學加工之后的基底的橫截面圖，用于顯示在只采用化學加工的情況下的問題。
圖23是經(jīng)過了在化學加工之后進行的微研磨噴砂和化學拋光之后的基底的橫截面圖。
為了簡化描述，在本申請中的各個圖中的各步驟中相同的部件都用相同的標號表示。
下面結(jié)合圖1A-4給出的描述大體上包含在母申請序號08/070343之中，這些附圖與序號08/070343的圖1A-4相同。
圖1A是平板陰極發(fā)光視頻顯示裝置100和用于向裝置100提供電力的電流源150的一部分的橫截面圖，用于顯示本發(fā)明的最佳實施例。圖1B是圖1A的裝置100沿著圖1A的觀看方向50的正視圖。由于該裝置和在此所描述的所有裝置的外觀在很多情況下都是有決定作用的因素，所以“觀看方向”在以下所指的是象圖1A和1B那樣從裝置的正面觀看顯示裝置的方向，就象觀眾通常觀看顯示器的情況那樣，即使在很多其他的圖中沒有顯示這樣的方向。在此情況下，如果當沿著這樣的觀看方向看上去裝置的兩個部件重疊或不重疊，則這樣的部件被叫做“重疊”或“不重疊”。裝置100包括陰極101、三組柵電極102、103、104、陽極105和分隔器106、107和108。這些電極和部分被密封在由面板109和背板110和側(cè)板或壁110’所包圍的一個腔中，其中面、背和側(cè)板被連接在一起以形成平面真空裝置的一個外殼的一部分，而該外殼包圍并圍繞一個腔。裝置100的由面、側(cè)和背板所包圍的腔被抽真空，從而使陰極產(chǎn)生的電子能夠以如下所述的方式自由地向著陽極行進。
陰極101形成了一組基本上平行的直接加熱氧化物覆蓋燈絲。三組柵電極102、103、104中的每一組都包括基本上平行的薄金屬連線。在圖1A的最佳實施例中，在第一組柵電極102(以下叫做G1)和背板110之間是一組基本上平行的長形分隔器部件111—它們沿著燈絲101設置并最好與燈絲101平行。金屬連線G1被附在分隔器111上，以減小它們由于裝置的運動而產(chǎn)生的振動的幅度。在第一組柵電極102(G1)與第二組電極103(G2)之間，有一個隔離器結(jié)構106—它是網(wǎng)形的，該結(jié)構在其上限定了網(wǎng)眼，每一個網(wǎng)眼都允許電子在陰極和陽極之間通過以對多個象素點進行尋址。在第二組柵電極103(G2)與第三組柵電極104(G3)之間有另一隔離器結(jié)構107—它較好地是與隔離器結(jié)構106類似。這兩個隔離器結(jié)構將三組柵電極分開。這三組柵電極的引線也可以被附在這兩個隔離器結(jié)構上，以減少振動。
在面板109的內(nèi)表面109a上，有陽極105，該陽極包括透明導電膜層，而該膜有三基色低壓陰極發(fā)光熒光點112以及在這些熒光點之間以增大對比度的黑絕緣層113。在陽極105與第三組電極104(G3)之間，有一個其上帶有孔的分隔器板108，其中孔與熒光點和陽極相重疊和匹配。這意味著分隔器板108上的每一個孔都與形成一個象素的少量的預定象素點組相對應，并具有與該象素基本相同的形狀和大小并位于板108上，從而使其位置與其對應的熒光的位置相匹配，從而使來自陰極的電子能夠通過這樣的孔而到達象素中的對應象素點的任何部分上而不會到達圍繞這種象素的絕緣層113上。電極G3的連線被附在并置于分隔器板108和隔離器結(jié)構107之間。
如以下所更為詳細地描述的，背板110的內(nèi)表面和長形分隔器部件106的表面分別具有陰影減小電極114、115，用于改善顯示器的亮度均勻性。背板110的外表面被附在在印刷電路板116上，而印刷電路板116上焊接有陰極、陽極和三組柵電極的輸入和輸出引線。陰極101與電流源150相連(在圖1A中沒有顯示其連接)，用于加熱陰極燈絲。除了電流源150，用于裝置100的驅(qū)動電子線路被省略了，以使該圖得到簡化。
當源150向陰極101提供電流時，陰極燈絲被加熱從而發(fā)射電子。也能夠借助加熱以外的方法—諸如冷陰極發(fā)射，來使這些陰極發(fā)射電子。這與其中產(chǎn)生電子束而不是電子云的多CRT型裝置是非常不同的。這些電子被吸引向其上相對于陰極加有高正電壓的陽極。電子當向著陽極行進時的路徑，受到加到三組柵電極上的電壓的控制，從而使電子到達所尋址或掃描的適當象素處的熒光點，以顯示彩色圖象。
如上所述，在傳統(tǒng)裝置中，電噪聲和雜散電子經(jīng)常造成與所尋址的象素相鄰的象素發(fā)光，從而引起交擾和CRT裝置的性能的下降。交擾可以借助在圖2A和2B中得到更為詳細顯示的分隔器板108而得到減小。圖2A是分隔器板200的橫截面圖，且圖2B是分隔器板200從圖2A中的方向2B看的正視圖，其中圖2A的電極已經(jīng)被省略了，以簡化圖2B。分隔器板200最好用感光玻璃—陶瓷材料制成；在最佳實施例中板200用硅化鋰玻璃矩陣制成，其中帶有通過加入痕量的銀和鈰而得到敏化的鉀和鋁改性劑。板200上的孔201可以通過光蝕刻而形成。孔201可以具有傾斜的表面，從而使它們在前表面200a處的端部202大于這些孔在板的后表面200b處的端部的?？?01在前表面200a處的端部202每一個都具有與其所對應的熒光或象素點基本相同的大小，其中孔201的位置是這樣的，即端部202與其所對應的象素點相匹配和重疊?？?01基本上是矩形的，從而與它們所對應的象素點的形狀相匹配。
在在后表面200b處的孔201端部處，有若干柵導線203(在圖1A的第三組電極104中的導線)，它們基本上平行于孔201的長邊。一或多條導線203與每一個孔相對準；如果一條以上的導線與一個孔重疊—象圖1A所示的情況(其中三條導線與一個孔重疊)，與同一孔相重疊的導線被電連接在一起，以形成一個電極。這種由一或多條柵極導線所形成的電極，可以被用來通過控制該電極的電壓而控制與這樣的孔對應的象素點的亮度。如圖2B所示，每一個象素250可以對應于三相鄰的孔201，這些孔201對應于具有一個紅、一個藍和一個綠熒光點的三個熒光象素點?？?01在板200上的排列，可以被視為與顯示器的一個單個象素相對應的一個大孔250，其中板200的每一個孔250具有兩個分隔壁204，以將該孔分成三個較小的孔201—其每一個較小的孔都與象素的紅、藍或綠熒光點相匹配、重疊和對應。
分隔壁204減小或消除了同一象素的相鄰熒光點之間的交擾，從而使顯示器的彩色純度得到了顯著的改善。如圖2A所示，分隔壁204是楔形的，而楔的薄端對著表面200a，以減小分隔壁投射在所顯示的圖象上的陰影。參見圖2A和1A，從陰極101發(fā)出的電子將通過分隔器板200的后表面200b處的孔端部而進入孔201，并在這些孔的端部202出射。由于孔的端部202與其所對應的熒光和象素點相重疊和匹配，電子打到這些點上，從而使所尋址的適當?shù)狞c發(fā)光以顯示圖象。
下面將結(jié)合圖1A和2A來描述圖1A的詳細描述的整個分隔器設置。參見圖1A，隔離器結(jié)構106和107每一個都包括一個網(wǎng)形結(jié)構，該結(jié)構可簡單地由基本上平行的條所組成的第一陣列組成，而這些條剛性地連接到第二陣列的基本平行的條上，其中兩組條彼此基本上垂直，從而在第一組的相鄰的一對條和第二組中的另一對相鄰的條之間限定了網(wǎng)眼。每一個網(wǎng)眼的面積最好大得能夠包含若干個象素，從而使通過陰極和陽極而射向這些象素的電子通過這樣的網(wǎng)，其中條不會阻擋所產(chǎn)生的大部分電子。
兩個隔離器結(jié)構106、107和分隔器板108(圖2A中的200)以這樣的方式被疊置在一起，即該方式提供了對面和背板109、110的有力的剛性支撐。如圖1A所示，分隔器板108(與圖2A中的板200相同)壁250a(與圖1A中的標號不一樣)與結(jié)構107中形成條和結(jié)構106中的另一個條相對準，并沿著一條線與分隔器部件111相對準—該線基本上與面和背板相垂直且其中面板和背板基本上平行。以此方式，分隔器板108、結(jié)構106和107以及分隔器部件111的對準部分彼此和與面和背板相鄰接，從而沿著與面板和背板垂直的一條線形成了對面板和背板的支撐。顯然，結(jié)構106、107、板108和部件111可以包括不沿著與面板和背板垂直的線對準的其他的部分，且面板和背板不一定彼此平行；所有這些可能的配置都屬于本發(fā)明的范圍之內(nèi)。借助對面和背板的這種剛性支撐，裝置100的屏幕的面積可以很大，同時面和背板可以用較薄的玻璃制成。雖然面和背板較薄，但上述的分隔器設置仍然產(chǎn)生了機械上強有力的外殼結(jié)構—該結(jié)構在外殼被抽真空時適合于支撐顯示器的大屏幕外殼。
為了減小顯示器中不希望的陰影，通過與相鄰象素之間的屏幕部分相對應的分隔器板108、結(jié)構106、107和部件111，設置了剛性支撐。在分隔器板200(108)的前表面200a處的楔204的厚度，小于或等于相鄰象素點之間的間隔。為了構成非常大屏幕的電視機，為了簡化制造，在通過將較小的板或結(jié)構設置在一個兩維陣列中的同一平面中以形成較大的板或結(jié)構的過程中，分隔器板108和隔離器結(jié)構106、107可以從較小的板或結(jié)構制造。
圖3A是陰極發(fā)光視頻顯示裝置300的一部分的橫截面圖，用于說明本發(fā)明的替換實施例。圖3B是圖3A中的裝置300的部分的頂視圖。如圖3A中所示，陰極301、三組柵電極302、303、304、陽極305被包圍在面板309和背板310之間的一個腔中，如圖3A所示。裝置300還包括在結(jié)構上與圖1A的分隔器板108類似的分隔器板308和在結(jié)構上與圖1A的結(jié)構106、107類似的隔離器結(jié)構306、307。裝置300還包括與圖1A的部件111類似的分隔器裝置311，其中部件311被沿著陰極301設置并以與圖1A中的方式相同的方式與隔離器結(jié)構306、307和分隔器板308相連接，以為面和背板提供剛性支撐。裝置300與圖1A的裝置100的不同之處，在于分隔器板308被置于第二組柵電極303(G2)與第三組柵電極304(G3)之間，而不是象在裝置100中那樣在第三組柵電極與陽極之間；相反地，隔離器結(jié)構307被設置在第三組柵電極與陽極之間。因此，如果第一、第二和第三組柵電極分別被設置在位于面板309和背板310的平面之間的第一、第二和第三平面上，則分隔器板108、308可以被設置在陽極的平面上或第三平面上，或者在第三與第二平面之間。較好地，面和背板基本上彼此平行。裝置300與圖1A的裝置100的不同，還在于在裝置300中，第一和第三組柵電極302、304基本上彼此平行，但基本上垂直于第二組柵電極303和陰極301。在圖1A的裝置100中，第一和第二組柵電極103、102則基本上彼此平行但基本上垂直于第三組柵電極104和陰極101。
如圖3A所示，在結(jié)構307中的分隔器條較好還以基本上相同的角度漸細，以作為分隔器板308中的象素之間漸細的分割部件并與其相對準并具有如圖3A中所示的寬度，從而使這些分隔器條和在分隔器板308中的孔之間的壁308a(類似于圖2A中的壁250a)形成基本上平滑的漸細表面，以增大能夠透過其的電子的數(shù)目并減小分隔器的設置所產(chǎn)生的暗區(qū)。象在裝置100中那樣，分隔器板308和隔離器結(jié)構306、307以及分隔器裝置311都具有沿著與彼此鄰接的面和背板相垂直的一條直線的至少一個部分和該面和背板，以當面和背板之間的腔被抽真空時提供對面和背板的剛性機械支撐。
圖3C是四個象素350的示意圖，這些象素每一個都包括三個熒光點351和它們各自的控制柵電極，這些柵電極用于控制這些象素的掃描和亮度。這里不是象在圖2A中所示的那樣有與對應于各個象素點的各個孔201相重疊的三條導線，而是組G2’、G2”和G2每一個都包括五條電連接到并重疊每一個象素點351(對應于圖2A的每一個孔201)的導線，用于控制與這樣的孔相重疊并匹配的象素點的亮度。如圖3C所示，每一個象素的上半部分都由諸如線G131的一組掃描線所尋址，且下半部分由掃描線G132尋址。雖然象素350的上和下半部分可以通過將相同的電壓加到兩組導線G131、G132上而同時得到掃描，象素的這兩半可以被單獨地尋址并基本上象兩個不同的象素那樣得到處理，從而增大分辨率。
圖3D是四個象素350’的示意圖，每一個象素都包括四象素點352且用于掃描并控制這些象素352的亮度的控制柵極線，用于說明本發(fā)明的一個替換實施例。如圖3D所示，四個象素350’每一個都包括一個紅、一個藍和兩個綠象素點352。在此情況下，用于掃描這些象素的電極組應該使所有四個象素點都得到掃描，以使該象素提供所希望的正確發(fā)光。在采用圖3D的方案的情況下，圖1A、2A或3A中的分隔器板108、200或308中的每一個孔，都應該被兩個基本垂直的分隔壁分割成四個更小的孔—這些孔與圖3D中的各個象素350’的四個象素點352之一相對準和重疊。顯然，也可以采用在象素中的象素點的其他設置和把對應于一個象素的每一個較大孔250分割成較小的、與這種象素點設置相匹配的孔，且這些設置都屬于本發(fā)明的范圍。
如圖1A、3A所示，分隔器部件111、311分別比結(jié)構106、107和306、307中的條厚。為了減小隔離器結(jié)構106、107、306、307所產(chǎn)生的暗的陰影，與這些結(jié)構的條接近的柵電極的間隔，比遠離這些條的柵電極的間隔小。由于相同的理由，加到離這些條較近的柵電極上的電勢可以高于加到遠離這些條的柵電極上的電勢。這兩個特征都傾向于使陰極產(chǎn)生的電子中的更多電子打到離條更近的象素點上，從而補償了條在阻擋電子上的作用。
借助上述分隔器裝置，面和背板可用厚度小于1mm的玻璃板制成。在這三組中的這些柵電極，可以用橫截面尺寸大于約5微米的鍍金的鎢導線制成。圖2A的孔201的大小大于約0.2毫米。雖然在圖3C、3D中顯示了多色的熒光，應該理解的是，也可以采用用于單色顯示器的單色熒光，且這也屬于本發(fā)明的范圍。
所顯示的圖象的清晰度和分辨率，取決于三組柵電極和陰極燈絲的相對方向。以下描述的四種設置實現(xiàn)了可接受的分辨率和聚焦1.陰極燈絲被水平地設置，并基本上與第一和第二組柵電極G1、G2平行。第一和第二組柵電極G1、G2被用于行掃描。第三組柵電極G3與第一和第二組相垂直并被用于調(diào)節(jié)所掃描的象素點的亮度。
2.陰極燈絲被水平設置并基本上與第一和第三組柵電極G1、G3平行；第一和第三組柵電極G1、G3被用于行掃描。第二組柵電極G2基本上與第一和第三組的電極垂直并被用于調(diào)節(jié)cf象素點的亮度。
3.陰極燈絲被基本上沿著縱向地設置并基本上垂直于第一和第二組柵電極G1、G2；第一和第二組柵電極被用于行掃描。第三組柵電極G3基本上垂直于第一和第二組并被用于調(diào)節(jié)象素點的亮度。
4.陰極燈絲基本上沿著縱向地得到設置并基本上垂直于第一和第三組柵電極；第一和第三組柵電極G1、G3被用于行掃描。第二組cf柵電極G2基本上垂直于第一和第三組并被用于調(diào)節(jié)象素點亮度。
陰極燈絲較好地是沿著縱向設置，以減小下垂。第二和第四種電極設置—其中采用第一和第三組柵電極進行行掃描并用第二組柵電極調(diào)節(jié)象素點亮度—具有調(diào)節(jié)電壓低、電流小、和驅(qū)動電路簡單的優(yōu)點。
圖1A、3A中的裝置100、300，可以通過只采用兩組柵電極而不是三個—例如分別去掉第三組柵電極104、304，而得到簡化。在此情況下，為了保持良好的分辨率和聚焦特性，第一組柵電極103、302與陰極燈絲相平行并按照以下方式設置1.陰極燈絲被水平地設置并基本上平行于第一組柵電極，其中第一組柵電極G1被用于行掃描。第二組柵電極102、303基本上垂直于第一組柵電極并被用于調(diào)節(jié)象素點亮度。
2.陰極燈絲被縱向地設置并平行于第一組柵電極，其中第一組柵電極G1被用于調(diào)節(jié)亮度。第二組柵電極G2基本垂直于第一組并被用于行掃描。
在上述實施例中，采用了不同的分隔器設置，以當面和背板所包圍的腔被抽真空時為這些板提供機械支撐。這些分隔器設置某些情況下會成為陰極發(fā)射的電子的阻礙并在陰極發(fā)光視頻顯示器上造成暗區(qū)，而這是不希望的。為了減小甚至消除這種暗區(qū)，在陰極燈絲周圍的電場得到改變，以使打到象素點上離分隔器元件較近的部分上的電子多于打到象素點上離這種分隔器元件較遠的部分上的電子。
圖4是圖1A、3A的裝置100、300的背部的橫截面圖，用于說明在所有三種在陰極燈絲周圍的電場的情況下的一種這樣的方案。在圖4中，401是陰極燈絲。背板402的內(nèi)表面有分成兩組的導電層403和404。電極組403直接對著燈絲并因而與陰極燈絲相重疊；加到電極403上的電壓與加到陰極燈絲401上的電壓相同。電極404不與陰極401重疊。適當?shù)碾妷罕患拥诫姌O404上，從而使它們相對于陰極燈絲401和電極403處于高電勢，從而使它們傾向于吸引燈絲401所發(fā)射的電子，從而使更多的電子打到陽極上離分隔器部件405較近位置處的熒光點上。在最佳實施例中，兩組電極403、404都基本上平行于陰極燈絲401并有效地減小了分隔器部件405在也平行于陰極燈絲的分隔器條106、107、306、307處的存在所造成的陰影。
設置在分隔器部件405兩側(cè)的另一組電極406，也被置于相對于陰極燈絲401來說較高的電勢，以進一步吸引陰極燈絲所發(fā)射的電子并使它們沿著更接近分隔器部件405的方向行進，從而減小分隔器部件所造成的陰影。
包括電極407、408的第一組電極，也以這樣的間隔分開，以使更多的電子更接近分隔器部件406地行進。這通過使柵極導線408在接近分隔器部件的位置處具有比在遠離分隔器部件的位置處更近的間隔，而實現(xiàn)的。如圖4所示，這是通過適當?shù)囟ㄎ粬烹姌O從而使電極408比電極407彼此更為接近，而得到顯示的。
減小分隔器部件406所造成的陰影的另一種技術，是施加電壓而使柵電極408處于比柵電極407更高的電勢。這最后描述的涉及柵電極的方法，也可以用來減小與陰極燈絲401相交的分隔器條所造成的陰影，其方式是通過使與這種條平行的柵電極在接近這種分隔器條的位置處比在遠離這種分隔器條的位置處具有更近的間隔，和/或通過使加到接近分隔器條的柵電極上的電壓比加到遠離分隔器條的柵電極上的電壓更高。
以上的描述基本上是取自專利申請08/070,343號的。
下面從圖5A開始給出對本申請所獨特具有的整體多電極及其處理方法的描述。這種簡化電極結(jié)構的關鍵特征包括(1)在隔離的腔中只有一個隔離器結(jié)構，從而減少了裝置組裝期間的復雜的對準；(2)隔離器結(jié)構與陽極板相接觸，以消除壁充電效應；(3)采用了薄的分隔壁來分離射向三象素點的電子，從而消除三種顏色之間的交擾，從而增加顯示裝置的顏色的純度；(4)在薄分隔壁的內(nèi)表面上直接淀積了薄導電膜，以即使在陽極被保持在高電壓的情況下也提供低操作電壓范圍；(5)在陰極附近設置了電子成形電極，以提供來自燈絲的均勻電子發(fā)射，從而提高亮度均勻性；(6)只采用一個隔離器結(jié)構，以提供方便的大規(guī)模生產(chǎn)，因為多電極能夠通過具有自對準特征的步驟來制造，從而減少了裝置組裝中的復雜對準程序；(7)采用具有柱陣列—它同時起著對準調(diào)節(jié)標志和加強的作用—的背板，使得大面積的薄玻璃板能夠承受全部大氣壓差。雖然以上特征能夠被有利地用在同一裝置中，這些特征的每一個都可以獨立于其他特征地得到利用。在EFD裝置多電極結(jié)構設計中所作的所有這些改進，使得能夠采用目前可獲得的低成本制造過程來制造大面積EFD顯示裝置(40英寸以上)。
參見圖5A，其中顯示了該陰極發(fā)光裝置的最佳實施例。圖5A是裝置500的橫截面圖，而裝置500具有單件核心多電極結(jié)構502，即整體或單元隔離器結(jié)構502。該實施例包括面板504和背板506以及可選的側(cè)壁(未顯示)—它們形成了一個外殼，而該外殼在腔508中包圍了一或多個陰極512、兩組柵電極G1和G2，其中G2優(yōu)選地是被淀積在隔離器結(jié)構的支撐和/或分離分隔部分的內(nèi)壁上。換言之，隔離器結(jié)構502上帶有孔，其中G2被淀積在這些孔的內(nèi)表面上。這些電極和部件都被封閉在腔508中并處于裝置的周邊或側(cè)壁上，以形成平面真空裝置。該裝置由板的周邊所包圍的腔被抽真空，從而使陰極產(chǎn)生的電子能夠按照以下所述的方式自由地向著陽極行進。
如圖5A所示，隔離器結(jié)構502被剛性和牢固地連接(即附在)在兩組柵電極G1和G2上。結(jié)構502包括支撐壁502a和分隔壁502b以及在柵電極組G1和柵電極組G2之間的分離分隔器502c。使一或多個陰極燈絲512中的每一個都在腔508中產(chǎn)生電子。隨后適當?shù)碾妷罕患拥綎烹姌OG1、G2上，以將這些電子引向設置在陽極516的頂部上的熒光層514上的適當熒光點。在圖5A所示的方案中，加在柵電極組G1上的電壓被用來進行掃描，而加在柵電極G2上的電壓被用來進行電子聚焦，以借助以下結(jié)合圖6所描述的具有適當厚度的層1和適當?shù)碾妷海瑏慝@得高分辨率。因此，借助加到G2、G1上的適當電壓和層1的適當厚度—較好地是在1.0至30mm范圍內(nèi)的厚度，通過結(jié)構502上的孔并通過覆在該孔的內(nèi)表面上的一個G2電極(諸如覆在孔的表面上的矩形環(huán)形G2)的電子將使通過其的電子被聚焦到重疊的象素點上。這種聚焦作用在圖5A中得到顯示。因此，該G2電極較好地還具有約0.2至30mm之間的厚度(即垂直于陽極的尺寸)。除了矩形之外，在結(jié)構502和G2電極上的孔，根據(jù)尺寸和所加的電壓，還可以具有橢圓、圓形、正方形、六角形、八角形或其他多邊形的形狀，以得到有效的聚焦機制。加到G2上的電壓也被用來控制三種顏色紅、綠和藍的亮度。在圖5A所示的例子中，在需要使熒光層上的綠象素點514a發(fā)光的情況下，加到在支撐和分隔壁上的柵電極G2的電勢是這樣的—即使得來自電子云的電子被聚焦在兩個分隔壁之間以飛向熒光點514a。
圖5B是陰極發(fā)光視頻顯示裝置或EFD的一部分的橫截面圖，用于說明采用與圖5A的結(jié)構略微不同的簡化電子結(jié)構的裝置的一個替換實施例。圖5B的裝置500’與圖5A的裝置500的不同之處，只在于裝置500’的分隔壁502b’具有漸細或楔形的橫截面，而不是象圖5A的裝置500的分隔壁502b的正方形或矩形橫截面。這種漸細分隔壁可以通過附上相應的、由與圖6中的層類似的兩個層構成的漸細分隔部分而形成。在圖12中顯示了裝置500的部分切去立體圖。
參見圖6，圖5A所示的最佳實施例中的隔離器結(jié)構的分隔器板部分包括兩層。頂層(層1)可以用金屬板或箔基底模板522制成，該模板522上有被分隔部分所分隔的孔，而這些分隔部分可以用若干方式形成—包括借助光刻掩膜的化學侵蝕、沖壓成形和電成形?？梢越柚鞣N涂覆處理，諸如但不限于浸漬涂覆和蒸發(fā)覆技術，在金屬模板522上覆蓋一層絕緣材料524。或者，層1可以用玻璃或陶瓷材料制成，在此情況下不需要用絕緣材料對其進行涂覆。隔離器結(jié)構的支撐模板(層2)可以用玻璃或陶瓷制成，且可以用若干種處理技術形成開口陣列—這些技術例如但不限于噴砂、超聲加工和化學侵蝕。用于隔離器結(jié)構(層2)的玻璃或陶瓷材料，可以得到適當?shù)倪x擇，以使其具有適當?shù)捏w電阻，以減小充電效應。以此方式，就完全消除了通常采用的用高電阻覆層覆蓋絕緣材料的昂貴的涂覆處理。諸如借助粘合劑，這兩層附著或牢固地接合在一起，以形成作為單件核心多電極隔離器結(jié)構502的一部分的分隔器板。如圖5A、6所示，層1具有較厚的部分—這些部分與層2的較厚的部分相匹配，其中這些較厚的部分接合在一起而形成圖5A的隔離器結(jié)構的支撐壁502a，而層1的較薄的分隔部分形成了隔離器結(jié)構的分隔壁502b。柵電極G2是淀積在層1中的孔的內(nèi)表面上的導電層。
陰極512形成了一組基本上平行的直接加熱氧化物覆蓋的燈絲，這些燈絲以短的段的形式被設置在背板上，而該背板具有支撐柱陣列和導電膜圖案。同樣，也可以采用其他技術來形成陰極，且這些技術都屬于本發(fā)明的范圍。在裝置500較小(例如4英寸)的情況下，在邊緣以外的地方在面和背板之間不需要支撐。然而，對于較大的裝置，諸如大到41英寸或更大的裝置，采用了在背板上的支撐柱或柱530的陣列，以在大型裝置結(jié)構被抽真空時對其進行加強。在最佳實施例中，這些柱被附在隔離器結(jié)構上，但其覆蓋面積不超過隔離器結(jié)構或板的有效(如下面所描述的)面積的30％。采用了在背板上的一個導電膜，而該導電膜的形狀具有特定的電極圖案—諸如與陰極燈絲512相平行的長條532的形式，以通過調(diào)整從陰極向著陽極行進的電子的路徑，來增強從燈絲發(fā)射并向著觀看方向行進的電子的均勻性；且該導電膜在下面也被稱為電子成形電極。
燈絲被設置成多個短的段，以減小操作期間的振動和下垂—特別是在大面積顯示裝置中。圖5A顯示了燈絲、背電極和柱陣列中的一個柱在背板上的設置。在以下描述的圖8B、圖10A中，電子成形電極的圖案得到了更為詳細的顯示。
在圖5A的最佳實施例中，只采用了一個單件芯多電極結(jié)構，從而消除了EFD裝置的組裝過程中眾多復雜的對準和隔離器結(jié)構放置步驟。在隔離器結(jié)構上的電極G2上，被蒸發(fā)出一個薄膜或有選擇地鍍上適當?shù)慕饘佟Ｈ绱说卦O置在剛性隔離金屬模板上的柵電極，使得不需要采用固定器來減小大型裝置的運動所引起的振動的幅度。在分隔器板上的第一組柵電極G1與第二組電極G2之間，有分離分隔器—這些分離分隔器可以直接被制成在隔離器結(jié)構502的分隔器板部分的層1上。借助混合在高溫粘合劑中的尺寸可控玻璃珠，形成了分離隔離器結(jié)構502c。采用這種制造技術，使得能夠?qū)Υ竺娣e顯示器的G1和G2之間的分隔器分隔進行精確的控制。
G1柵電極，可以借助例如化學侵蝕、電成形和精細節(jié)距屏幕印刷，而被形成圖案。為了便于控制通過裝置的電子路徑，必須精確地限定兩組柵電極G1和G2之間的間隔。G1和G2電極之間的精確間隔，是通過將高溫粘合劑混合物加到G1柵電極網(wǎng)眼上而形成的，且所產(chǎn)生的G1柵電極組件隨后通過固化而被牢固地附在在隔離器結(jié)構上，從而形成本最佳實施例中的單件芯多電極結(jié)構502。因而單件芯多電極結(jié)構的形成消除了多個分隔器的使用以及在電子熒光顯示裝置的組裝中的眾多精確的對準步驟。消除了某些關鍵的組裝步驟，使得能夠低成本地制造非常大面積的顯示器。
在面板的內(nèi)表面上的是陽極—它包括具有三種低電壓基色(R、B、G)陰極發(fā)光熒光點的導電膜層以及在熒光點之間以增加各個彩色象素的對比度的黑矩陣層。在陽極和陰極之間，是用于控制電子路徑的單件芯多電極結(jié)構502。該隔離器結(jié)構上有孔的陣列，其中這些孔與熒光點和陽極重疊并匹配。在這種設置中，隔離器結(jié)構中的每一個孔都對應于構成象素的少數(shù)個預定組象素點，并具有與該象素基本相同的尺寸和形狀，從而使其位置與其所對應的象素的位置相匹配，從而使來自陰極的電子可以通過這樣的孔而到達象素中—而不是圍繞該象素的黑矩陣分隔層中—的相應點的任何部分。因此，如圖5A所示，在支撐壁502a之間的結(jié)構中的孔，與具有象素點514a、514b的象素相匹配。分隔壁502b將結(jié)構502中的這樣的孔分成較小的孔—它們每一個當沿著觀看方向504看時都與一個相應的象素點相匹配或重疊。
控制柵電極G2被直接淀積在金屬形成層1上的絕緣覆層上。較好地，圖6中的具有被薄壁所分隔的多個室的絕緣支撐層2是，采用圖案產(chǎn)生處理和空氣研磨技術的結(jié)合，而用高電阻材料制成的。以此方式，完全消除了由于采用光敏玻璃陶瓷而加上的對總尺寸的限制，從而能夠制造大面積顯示裝置。
背板506的內(nèi)表面具有支撐柱530的陣列，用于固定柵電極G1，并用于加強大面積顯示裝置，并具有電子成形電極532，以改善顯示器的亮度均勻性。該大面積裝置的周邊與一個印刷電路板(未顯示)相連，而陰極、陽極和兩組柵電極的輸入和輸出引線被連接到電源和驅(qū)動電子線路(未顯示)。圖7和圖8A及8B的橫截面圖，其中更清晰地顯示了在背板上的柱530。
當電源將電流提供給陰極時，燈絲被加熱而發(fā)射電子。這非常不同于多CRT型顯示裝置，因為燈絲沒有產(chǎn)生電子束。在CRT裝置中，電子被聚焦到或通過小孔以形成一束，且該束隨后借助偏轉(zhuǎn)電極而得到偏轉(zhuǎn)。
參見圖9A，陰極燈絲512位于陰極平面C上，且電子所打到的陽極表面位于一個陽極平面A上，且離陰極平面比柵電極G2近的柵電極G1位于柵極平面G上。在最佳實施例中，三個平面A、G、C是基本上平行的。如圖9A所示，由于電子的彼此排斥，一旦它們從燈絲512被發(fā)射出來，它們傾向沿著所有方向散開。在CRT裝置中，試圖把電子聚焦或集中到沿著多少垂直于陽極的一個窄束中。與此相對比地，在本發(fā)明的陰極發(fā)光裝置中，在通過將適當?shù)碾妱菁拥疥帢O燈絲、兩組柵電極以及陽極上而使電子向著陽極行進之前，允許電子沿著所有方向(包括不垂直于平面A的橫向方向)散開。這些電子路徑在圖9A中用線550表示。為了簡單，在圖9A中省略了隔離器結(jié)構502。如圖5A、9A所示，從陰極燈絲512至陽極516的電子路徑只受到兩組柵電極和隔離器結(jié)構502的阻擋。除了這種阻擋之外，電子可以在腔508中自由地散開，特別是在背板506與平面G之間的空間里。當電子接近平面G時，柵電極和陽極上的電勢對這些電子的影響，將使它們向著陽極加速，如路徑550所示。在最佳實施例中，陰極燈絲C平面至最近的柵極平面G的距離至少是陰極平面C與陽極平面A之間的距離的5％。特別是在還采用了電子成形電極以有助于電子的橫向散開(如圖10A所示)的情況下，這將保證燈絲所發(fā)射的電子，在其向著陽極得到加速之前，沿著與平面A平面或成小的角度的橫向方向得到適當散開，從而實現(xiàn)均勻亮度的顯示。如圖9A所示，如果兩個相鄰的陰極燈絲分開了顯著的距離，陽極的部分554和從觀看方向540看與在這兩個燈絲之間一半的區(qū)域相重疊的熒光部分將接收不到幾個電子，因而其發(fā)光強度將低于沿著觀看方向540看與兩個燈絲相重疊的部分552的發(fā)光強度，如圖9A所示。圖9B是圖9A中的顯示器的部分的亮度的圖形顯示，其中顯示了圖9A的平面A上的亮度。因此，如圖9A、9B所示，顯示器的亮度在直接與陰極燈絲重疊的位置552達到最大值B1，且在與兩個相鄰燈絲之間的一半相重疊的區(qū)554達到最小值B2。因此，與CRT裝置相比，圖9A、9B中顯示的EFD裝置的優(yōu)點，在于燈絲512所產(chǎn)生的大部分電子都直接飛向陽極和用于發(fā)光的熒光部分，而不是象在CRT裝置中那樣只有一小部分所產(chǎn)生的電子。因此在某些CRT裝置中，為了形成窄橫截面的電子束，使燈絲產(chǎn)生的電子通過具有小孔的分隔器。這樣，燈絲所產(chǎn)生的大部分電子被損失了，且只有小部分將通過這些孔。在本申請的發(fā)明中，使隔離器結(jié)構上的孔的尺寸盡可能地大，以增大能夠從陰極到達陽極的電子的百分比。在最佳實施例中，阻擋電子通過的隔離器結(jié)構或板只占分隔器板的有效區(qū)域的不到80％。換言之，該裝置的滲透系數(shù)大于20％。在此方面，分隔器板的有效區(qū)域被定義為當全范圍的尋址和掃描電勢被加到陰極、陽極和柵電極上時電子能夠通過而從陰極到達陽極的孔的分布面積。換言之，如果顯示裝置在剛好具有沒有陰極或柵電極或分隔器上的允許電子通過的孔的區(qū)域，則這種區(qū)域?qū)⒉皇欠指羝靼宓挠行^(qū)域的一部分。換言之，隔離器結(jié)構或板的有效區(qū)域被定義為其上分布有通孔的區(qū)域—其中當適當?shù)碾妱荼患拥疥枠O、陰極和柵電極上時來自陰極燈絲所發(fā)射的電子云的電子能夠通過這些通孔。
為了進一步減小對陰極所發(fā)射的電子的橫向散開的阻擋，使柱530的數(shù)目最少。如上所述，屏幕小于4英寸的裝置不需要柱。對于較大的裝置，只需要間隔在約1至100mm的柱，因而對于41英寸屏幕的裝置，就需要柱以抵抗大氣壓，因為腔508中是高度的真空。
如上圖9A、9B所示，在相鄰的陰極燈絲512分開顯著的距離時，與相鄰燈絲之間的間隔對應的陽極區(qū)域所發(fā)的光會小于其他的區(qū)域。這可以通過增大陰極燈絲的密度來補償。但增大燈絲密度會具有增大裝置電流因而增大總功率消耗的不利效果。借助圖10A、10B中所示的方案中的電子成形電極，就能夠在不增大功率消耗的情況下改善亮度均勻性。圖10A顯示了與圖9A的結(jié)構類似的EFD結(jié)構，只是背電極是導電膜—它構成了與陰極燈絲平行的平面細長條陣列的圖案。
圖10A是裝置500的一部分的橫截面圖，其中隔離器結(jié)構被省略了以使該圖得到簡化，其中背電極是一層平行長條的形式的—該背電極形成了與陰極燈絲512平行的一個陣列。如圖10A所示，某些電子成形電極562、566比其他排列的電子成形電極564寬，從而使每一對相鄰的較寬的電極562、566被一個較窄的電極564所分隔，且反之也是一樣。如圖10A所示，陰極燈絲512與主電極562重疊。電極566也與在相鄰燈絲512中間的空間重疊。各個燈絲512對應于一組電子成形電極—諸如組570(包括與這種燈絲重疊的主電極562、在這種主電極旁邊的兩個窄電極564和與這兩個電極564緊密相鄰的兩個電極566)，而在該組電子成形電極上加有電勢以影響從相應的陰極燈絲向著陽極行進的電子的路徑。如圖10A所示，一個電壓V0被加在當沿著觀看方向540看時與相應的燈絲直接重疊的主電子成形電極562上，而這種電極限定了組的主電極。電勢V1、V2分別被加到與該主電極緊密相鄰的兩對電極564、566上，如圖10A所示。在最佳實施例中，V2是比V1更高的電勢，而V1又高于V0。以此方式，從燈絲512發(fā)射的電子以橫向方向或沿著與平面A平行或成小的角度的方向得到吸引，從而增大了平面G與背板之間的腔508的一部分中的電子云的橫向散開。這增大出現(xiàn)在兩個相鄰燈絲512之間的中間處的電子密度，因而增大了到達與兩個相鄰燈絲之間的中間處的空間相重疊的陽極部分554’上的電子的密度。因而這增大了顯示器的亮度均勻度。這在圖10A中用比圖9A中的路徑550的間隔更為均勻的電子路徑550’的間隔來表示。圖10B是圖10A中的顯示器沿著陽極平面A的亮度的圖形。如圖10B所示，在與燈絲直接重疊的陽極部分552’處的亮度，只是略微大于與兩個相鄰燈絲之間的中間空間相重疊的部分554’處的亮度。
電子當向著陽極行進時的路徑，受到加到兩組柵電極G1和G2上的電壓的調(diào)節(jié)，從而使到達適當?shù)南笏靥幍母鱾€熒光點的電子得到尋址或掃描，以顯示彩色圖象。
如上所述，在傳統(tǒng)的CRT系統(tǒng)中，電噪聲和偏離的電子經(jīng)常使與所尋址的象素相鄰的象素發(fā)光，從而造成交擾和顯示裝置性能的下降。已經(jīng)采用了一種分隔器板來減小交擾。這種分隔器板較好地是用諸如康寧光敏(Corning Fotoform)玻璃的感光玻璃陶瓷材料制成。然而，對于大面積顯示器，采用感光玻璃—陶瓷材料受到材料的尺寸選擇和可獲得性的限制。在采用單件芯多電極結(jié)構的最佳實施例中，通過圖15的基底704(圖6中的層1)的所有孔的內(nèi)表面上淀積或鍍上薄的導電膜G2，以為聚焦電子而使其直接打到發(fā)光裝置上的適當?shù)南笏攸c上，并使隔離器結(jié)構與陽極板相接觸，以及通過增大高電壓陽極板與控制柵電極之間的距離，而減小了交擾。
借助上述單件芯多電極隔離器結(jié)構502或502’，面和背板可以用厚度小于3mm的大型玻璃板制成。具有尺寸在約0.05至5mm但較好地是在0.1至0.2mm的范圍內(nèi)的孔陣列的大面積分隔器板，可以用高電阻材料并利用光刻和空氣研磨噴射和/或超聲加工技術而制成。柵電極G2因而在與陽極板平行的平面中也具有與分隔器板上的孔陣列的大小類似的大小。柵電極G2，可以用諸如鋁、鎳和鎢的薄導電材料或者借助選擇淀積技術，而被形成在分隔壁的內(nèi)表面上，以限定柵電極圖案。該單件芯多電極結(jié)構組件，可以通過借助專門設計的對準固定器和工具來結(jié)合單獨的子組件，而高精度地得到形成。
該大面積EFD平面電視包括以下子組件(1)陽極板子組件；(2)陰極板子組件；以及(3)G1-G2芯子組件。陽極板是用帶有諸如氧化錫銦ITO的導電膜的背面板制成的。在圍繞熒光部分的選定區(qū)域中采用黑的玻璃熔接，以改善對比度。隨后，將三基色紅、綠和藍熒光點加到玻璃板上。這樣，該陽極板就可以用于最后的組裝了。陽極板的對準控制是利用精確的光刻處理以確定黑玻璃熔料和熒光點的圖案而實現(xiàn)的。陰極板是用帶有柱陣列并覆有ITO的玻璃基底制成的。電子成形電極是通過在ITO膜上形成圖案而制成的。在形成了電子成形電極之后，把玻璃封閉熔料加到選定區(qū)域以進行燈絲支撐設置，并加到板的周邊上以進行裝置封閉。此時，將吸氣劑材料裝到吸氣劑口中，以進行隨后的燒瓶。最后，燈絲被裝到燈絲支撐部分上—諸如在背板的周邊上的支撐部分(未顯示)，以完成陰極子組件。G1-G2芯電極結(jié)構是由兩個部件構成的，即分隔器板和柵電極G1。分隔器板可以用玻璃—陶瓷材料并采用各種微加工技術而制成，或者可以用覆有具有具體的不同電阻的絕緣材料以消除壁充電效應的金屬模板制成。這種材料可以借助各種形式的涂覆技術—諸如蒸發(fā)、浸漬涂覆等等而被加到金屬模板上。
最后組裝處理流程涉及采用各種對準固定裝置，以防止各種組件在大面積EFD裝置的高溫封裝期間發(fā)生位移。首先，陽極板被裝到一個對準固定裝置上，而G1-G2芯子組件在對準固定裝置上得到適當?shù)膶?。最后，使陰極子組件與芯子組件適當?shù)貙?。顯而易見的是，在該最佳實施例中，由于所有的子組件都在最后組裝之前借助最佳實施例中的對準板而得到了適當?shù)膶?，這種組裝處理得到了簡化。
將會看到，本發(fā)明的單件芯多電極結(jié)構能夠被用來制造非常大面積的EFD裝置，而沒有多數(shù)大面積顯示器制造技術中所遇到的問題。還會看到，該單件多電極結(jié)構設計使得能夠制成延伸到玻璃熔料區(qū)域之外的金屬導電器。這意味著這些電極能夠與外界的驅(qū)動電路直接接觸，而不需要焊接各個掃描電極的復雜程序。
參見圖5A和6，層1和2的總厚度較好地是在1-30mm的范圍之內(nèi)，且分離分隔器502c的厚度較好地是在0.1-5mm的量級，從而使結(jié)構502的厚度可以處于約1至30mm的范圍之內(nèi)。參見圖9A，在最佳實施例中，陰極平面C與兩個柵極平面G中較接近的一個之間的距離在0.5-20mm的量級。在面和背板的厚度在0.5-10mm的范圍內(nèi)，且陰極平面C與背電極之間的距離在0.3-5mm的量級的情況下，裝置500的總厚度在4至40mm的量級。圖10A中的V0與V2之間的電勢差具有0-500伏特的量級，但較好地是從0至80伏特。相鄰陰極燈絲之間的間隔較好地是在1-132mm的量級。陰極平面C與陽極平面A處于4-35mm的范圍。陽極工作在1-20kV的電壓下，較好的范圍是1-12kV。陰極的工作電壓較好地是低于100伏特和柵電極G1、G2的工作電壓較好地是低于200伏特，其通常的范圍為50-100伏特。較好地，象素點514a-514c每一個的寬度都小于0.3mm。支撐壁502a通常的寬度為0.1-0.3mm，且分隔壁502b通常的厚度約0.06-0.12mm，且在相鄰的一對分隔壁502b之間和分隔壁502b與相鄰的支撐壁502a之間的孔處于0.1mm的量級。支撐壁502a和圖5B中漸細的分隔壁較好地是具有3度的漸細角。象素的總寬度在1.3mm或更小的量級，而黑矩陣部分通常分別具有0.15和0.08mm的寬度。圖6中的層2較好地是用體電阻在108-1014Ω-cm范圍中的材料制成。其中圖6中的層1覆有介電材料，這種材料可以從以下材料中選出玻璃粉末混合物、聚酰胺和硅氧烷。
現(xiàn)在結(jié)合圖11來詳細描述裝置500、500’的組裝過程。首先，在金屬箔上蝕刻出孔的圖案，以形成圖6中的層1的內(nèi)金屬框架。所產(chǎn)生的結(jié)構隨后被覆上一個絕緣層，以形成圖6的層1。在采用玻璃或陶瓷材料來代替金屬箔或模板的情況下，當然省略涂覆步驟。在層1結(jié)構的孔的內(nèi)表面的適當或選定的部分上，淀積有導電材料薄或厚膜，以形成一組柵電極G2。在一個材料層上形成孔的圖案并隨后覆上一種高電阻材料，以形成圖6的層2。層1和2緊密地接合或附在一起，諸如通過利用粘合劑，從而使它們的支撐部分以圖6所示的方式對準。這種和其他的處理在圖11中得到了說明，其中在框600中顯示了制造分隔器板的過程。柵電極組G1如圖11的框602所示地得到形成。一種熱塑覆層被疊置在金屬箔上。該箔隨后被附在支撐板上，且在覆層和箔上蝕刻出一個圖案，以形成柵電極組G1。隨后參照圖11中的框604中的步驟組裝隔離器結(jié)構。首先，包含諸如玻璃珠的分隔器材料的高溫粘合劑混合物的糊狀物，被加到分隔器板上。隨后，借助支撐板，柵電極組G1借助該熱塑覆層被附在到在分隔器板頂部的該高溫粘合劑混合物上。該粘合劑混合物得到固化以牢固地把電極G1附在分隔器板上。隨后借助本領域的技術人員所已知的處理—諸如通過在高溫下把該熱塑材料燒成灰燼，而除去用于柵電極組G1的該支撐板。陽極和陰極板用上述過程(框606、608)形成。形成在層1和2上的孔的圖案是這樣的，即與陽極板上的象素點的大小相匹配，且在金屬箔上蝕刻出該圖案以形成柵電極G1，從而使電極G1的密度與陽極板上的熒光點的密度相匹配。當柵電極G1被附在分隔器板上時，它得到了對準，從而使兩組柵電極G1、G2之間的交匯點當沿著一個觀看方向看時與陽極板上的象素點相重疊。當隨后把借助框600、602和604的步驟制成的單件整體隔離器結(jié)構與陽極和陰極板組裝在一起時，這可以通過把單件隔離器結(jié)構與陽極板上的象素點相對準并使裝在燈絲支撐部分(在該圖中未顯示)的陰極燈絲與柵電極和象素點相匹配，而簡單地得到進行。面和背板(陽極和陰極板)隨后被連接到任何可選的側(cè)壁上，或者簡單地彼此相連，以形成外殼，且腔508隨后被抽真空(框610)以形成陰極發(fā)光裝置。
圖13是圖5A的裝置的一部分的部分橫截面圖和部分示意圖，用于說明本發(fā)明的最佳實施例。圖13顯示了一種陰極發(fā)光裝置的特別有利的配置。在具有380行象素點的顯示裝置中，如果控制電路獨立地控制每一行象素點的尋址和掃描，這種電路將一定是復雜和高成本的。圖13的顯示器設計大大地簡化了這種控制電路。雖然在圖13中只顯示了兩個陰極，應該理解的是這只是裝置500的一部分，且圖13的結(jié)構沿著橫向得到重復，從而包括了總共24個用于發(fā)射電子以尋址480行象素點的陰極燈絲512。如圖13所示，每一個陰極燈絲512都具有相應的網(wǎng)狀電極—它們被集體地標為G0。一般地，如果采用了總數(shù)為N個的陰極燈絲，將有總共N個網(wǎng)狀電極G0，每一個都對應于并包圍一個陰極燈絲。因此，如果陰極燈絲被標為C(1)至C(N)，則網(wǎng)狀電極可以相應地被標為G0(1)至G0(N)。如果采用了24個元件，N將為24。在圖13中只顯示了兩個陰極燈絲C(j)，C(j+1)，其中j從1至23，因為顯示了具有兩個陰極燈絲的裝置500的兩個部分。
在最佳實施例中，當裝置500的電力接通時，陰極燈絲512連續(xù)地發(fā)射電子，但這些電子只在一定的時間被允許通過圍繞這些陰極燈絲的網(wǎng)狀電極，該時間取決于陰極燈絲和它們所包圍的相應網(wǎng)狀電極的相對電勢。如果網(wǎng)狀電極處于比它所包圍的陰極燈絲更負的電勢，則這種發(fā)射的電子將不能通過網(wǎng)狀電極并被限制在燈絲的附近。
每一個陰極燈絲512都發(fā)射能夠飛向20行象素點中的任何一個的電子。如上所述，每一個柵電極G1當沿著圖5A中的觀看方向540看顯示裝置時都與一行象素點相重疊。因而為了掃描和尋址480行象素點，應該采用480個柵電極G1。每一個陰極燈絲都被用來發(fā)射電子以掃描和尋址20行象素點。因而每一個陰極燈絲、包圍它的相應的網(wǎng)狀電極、以及相應的一組20個柵電極G1，都被用來掃描和尋址相應的20行象素點。如圖13中所示，陰極C(j)、其相應的網(wǎng)狀電極G0(j)和20個柵電極G1(j)(i)—其中i從1至20，都被用來控制對當沿著如圖5A所示的觀看方向540看時在空間上與柵電極G1(j)(i)相重疊的20行象素點的尋址和掃描。
為了簡化用于尋址480行象素點的控制電路，24組中的每一組在空間上對應的柵電極都一起電連接到20條掃描線路中的一條上，如圖13所示。換言之，所有的24個柵電極G1(1)(i)、G1(2)(i)……，G1(24)(i)都一同電連接到第i條掃描線路上，其中i從1至20。掃描或?qū)ぶ冯妱萑鐖D14所示。
在圖14中，用于掃描或?qū)ぶ匪?80行象素點的完整的循環(huán)被分成24個子循環(huán)。在每一個子循環(huán)中，電勢都被加到陰極燈絲和它們相應的網(wǎng)狀電極上，從而只允許24個陰極燈絲中的一個所發(fā)射的電子穿過其相應的網(wǎng)狀電極而到達熒光表面以尋址一行象素點。例如，如果所有的陰極燈絲都處于地或略微正的電勢，則除了一個以外的所有網(wǎng)狀電極都處于地或略微負的電勢，且這一個例外是處于一個正電勢V伏特，從而使只由處于V伏特的這種網(wǎng)狀電極所包圍的燈絲所發(fā)射的電子被允許通過而到達熒光表面。
因此，在第一個子循環(huán)中，包圍第一陰極燈絲C(1)的網(wǎng)狀電極處于V伏特，而其他23個網(wǎng)狀電極都處于地或略微負的電勢，從而使得只有C(1)所發(fā)射的電子可以通過而到達熒光表面。在第一子循環(huán)中，按照時間序列的掃描脈沖VG11至VG120在時刻t1至t20被依次加到圖13的20條掃描線路1至20上，從而使陰極燈絲C(1)所發(fā)射的電子在這樣的子循環(huán)期間依次掃描或?qū)ぶ沸?至20的象素點。這些行當沿著觀看方向540看時與柵電極G1(1)(1)至G(1)(20)相重疊。如圖14所示，在下一個子循環(huán)期間，包圍陰極燈絲C(2)的網(wǎng)狀電極處于V伏特，而其他的23個網(wǎng)狀電極處于地或略微負的電勢，從而使得只有C(2)所發(fā)射的電子被允許通過而到達熒光表面。在第二子循環(huán)期間，按照時間順序的20個掃描脈沖VG11至VG120被依次在時刻t1至t20加到圖13的掃描線路1至20上，從而使陰極燈絲C(2)所發(fā)射的電子在這種子循環(huán)期間依次掃描或?qū)ぶ沸?1至40的象素點。這些行當沿著觀看方向540看時與柵電極G1(2)(1)至G(2)(20)相重疊。這種過程隨后對于其余的22組陰極燈絲C(j)、網(wǎng)狀電極G)(j)和柵電極組G1(j)(i)而得到重復，其中j從3至24，且i從1至20。
圖13的配置的特別有利之處，在于網(wǎng)狀電極G0具有適當?shù)男螤?，而使得電子沿著垂直于觀看方向540的方向得到了比沒有采用這種網(wǎng)狀電極的情況下更為廣闊的橫向散開，從而使每一個陰極燈絲所發(fā)射的電子能夠被用來對比在其他情況下數(shù)目更多的象素點進行尋址。在圖13的實施例中，每一個陰極燈絲都被用來發(fā)射電子以對20行象素點進行尋址，從而只需要24個陰極燈絲就能夠?qū)ぶ房偣?80行象素點，從而大大地簡化了控制電路。在背板和在長條分隔器或支撐柱530上的電子成形電極532，在使陰極燈絲所產(chǎn)生的電子沿著橫向散開以覆蓋更大的顯示器面積從而改善飛向熒光表面的電子的均勻性和增大燈絲間距從而只需要少量的燈絲方面，也是重要的。陰極燈絲較好地是以特定的節(jié)距設置的、覆有堿金屬氧化物的、用于產(chǎn)生電子的鎢絲。
以上的配置在柵電極G1和陰極燈絲的平面之間有足夠的分離，以使電子在飛至熒光表面上的象素點之前有沿著橫向方向散開的時間。借助上述的受控驅(qū)動方案，只需要兩個集成電路。上述配置具有以下優(yōu)點1.在平坦的大面積上的電子的均勻分布；
2.用于覆蓋大面積顯示器的電子散開；3.用在陰極結(jié)構中的燈絲總數(shù)的減??；4.由于燈絲減少而導致的功率消耗的下降；5.容易進行大規(guī)模生產(chǎn)；以及6.簡單和低成本的集成掃描電路。
列電極的制作在傳統(tǒng)的微電子制造中，采用了光刻工藝。然而，這種工藝通常只適合于應用傳統(tǒng)光刻膠處理的平面表面。對于具有三維特征的電極結(jié)構，限定具有少量缺陷的光刻膠圖案是困難的。
上述的困難，借助雙重光刻膠剝離處理而得到了解決，而這種處理對于柵電極(特別是基底面積大于20英寸尺寸的)的高產(chǎn)量是關鍵的。該制造過程在圖15中得到顯示，該圖顯示了一個流程圖，用于在圖5A的隔離器結(jié)構502上制造列電極G2。如圖15所示，在一個基底704上涂覆了感光聚合材料(例如聚二甲基戊二酰亞胺或PMGI)，該材料能夠經(jīng)歷借助深紫外線(UV)曝光的光解處理以減小光敏性并增大堿可溶性。在此方面，深UV曝光的意思是將該覆層暴露于短波長的紫外線，諸如波長在240至260nm范圍的紫外線。該覆層被暴露于深紫外線，直到整個覆層的厚度都得到光解。這種深曝光的優(yōu)點，是為聚合覆層的光解提供了更大的處理幅度。與此相對比的是，多數(shù)成象光刻膠不具有寬的曝光幅度，且厚度均勻性對于高產(chǎn)量的光刻膠處理是關鍵的。
借助表面上的這種UV光解聚合覆層，可以在厚度得到良好的控制的情況下，把成象光刻膠加到部件上。這種厚度控制對于高產(chǎn)量的列電極圖案形成處理是重要的，因為成象光刻膠的曝光需要得到良好的控制。光解過的、在下面的聚合覆層在堿顯影劑中具有比成象光刻膠更快的蝕刻速率。當頂部的成象光刻膠在堿性顯影劑中得到顯影時，產(chǎn)生了蘑菇狀的雙層光刻膠形狀。借助這種特殊的形狀，光刻膠能夠在薄膜淀積之后被方便地剝離，因為雙層光刻膠沒有得到完全的覆蓋。采用對于非平面部件的雙層剝離處理來制造列電極，具有以下的優(yōu)點*在剝離處理中采用了有機溶劑，從而不用采用腐蝕性的化學品—它對于下面的基底是有害的
*能夠更好地選擇用作導電列電極的金屬*蘑菇雙層光刻膠形狀的形成，使得光刻膠容易被剝離*光刻膠處理的產(chǎn)量較高，因為可以容忍成象光刻膠中的針孔*光刻膠缺陷比損壞的基底更容易得到修復在以上述方式淀積了列電極G2以形成完整的隔離器結(jié)構502之后—其中只有分隔壁部分502b在圖15中得到顯示，底表面704a隨后被用來支撐分隔器502c和以上結(jié)合圖5A、5B和11所描述的第一組柵電極G1?；蛘?，上述的包含電極G1、G2的復合剛性單件隔離器結(jié)構，可以在不在分隔器502c中使用玻璃珠的情況下得到實現(xiàn)。這在圖16中被顯示在一種替換的雙層剝離光刻膠處理中。
圖16的處理與圖15的類似，只是在圖15的處理中基底層704的底面704a倚靠在一個支撐表面上，從而使它沒有被PMGI所覆蓋、暴露于UV、被成象光刻膠所覆蓋或在濺射處理中被金屬所覆蓋。在圖16的處理中，底表面704a被成象光刻膠所覆蓋并得到曝光和顯影。圖16的處理與圖15的處理相比的凈效果，是在底表面704a附近的側(cè)表面上的一個小區(qū)域704b沒有在濺射處理期間被金屬所覆蓋。這是由于掩膜710略微大于表面704a，從而使區(qū)域704b沒有在光刻處理中受到暴光且因而在濺射處理期間得到了覆蓋。
圖16的處理所產(chǎn)生的隔離器結(jié)構502’，以如圖17所示的方式得到使用，以形成包含電極G1、G2的改進的隔離器結(jié)構。首先在由圖16的處理所產(chǎn)生的隔離器結(jié)構502’的表面704a上淀積一個絕緣層。隨后把G1電極連同支撐結(jié)構一起附在該絕緣層上。由于列電極G2現(xiàn)在沒有一直延伸到表面704a上，而是與其分開了一個間隙—其尺寸等于區(qū)域704b的寬度，因而兩組柵電極G1、G2之間發(fā)生短路的機會被大大地減小了，從而使生產(chǎn)過程更為可靠。如果基底材料704的表面是電流絕緣的，額外的絕緣層實際上可以得到省略，從而進一步降低了生產(chǎn)成本。
在采用分隔器部件的陰極發(fā)光顯示裝置中，一個經(jīng)常遇到的問題被稱為“洗衣板”效應，其中分隔器的部件會阻擋電子的通過，從而在顯示器上產(chǎn)生交替的較亮和暗的區(qū)域，從而造成洗衣板的視覺印象。這種效應當然是不希望的。本發(fā)明的另一個方面，涉及到減小這種“洗衣板”效應的陰極發(fā)光顯示裝置。
圖18A顯示了一種產(chǎn)生“洗衣板”效應的隔離器結(jié)構。12個矩形框752是熒光長條—它們分別被標為R、G、B并用于發(fā)射紅、綠和藍光。每一個熒光長條都包含若干個象素點。如圖18A所示，采用了單個的燈絲512來發(fā)射電子，以對每一個熒光條752上的所有象素點進行尋址。帶有分隔壁754的隔離器結(jié)構可以產(chǎn)生交替的較亮和較暗的長形區(qū)域—也稱為“洗衣板”效應。這種效應在圖19A中得到了更清楚的顯示，該圖是沿著圖18A中的線19A-19A的橫截面圖。
如圖19A所示，在燈絲512發(fā)射電子—這些電子在它們飛到條752上的熒光點之前按照沿著橫向方向散開的軌跡760行進—的同時，分隔壁754的作用是使熒光條的某些區(qū)域比其他區(qū)域暗。因而如圖19A所示，區(qū)域752a處于分隔壁之一的陰影中而區(qū)域752b則不是。其結(jié)果，長形區(qū)域752b的發(fā)光強度將比長形區(qū)域752a的高。
圖13、18B、19B所示的結(jié)構，顯示了本發(fā)明中減小這種“洗衣板”效應的方面。如圖13所示，20行象素點與用于發(fā)射對這20行進行尋址的電子的陰極燈絲之間的電子軌跡，沒有受到任何分隔壁的阻擋，因而基本上消除了上述的“洗衣板”效應。如圖18B所示，在熒光長條752與用于發(fā)射對這些條進行尋址的電子的陰極燈絲512之間，沒有分隔壁。在這種裝置中的電子762的路徑在圖19B中得到了顯示，而圖19B是圖18B中的裝置沿著圖18B中的線19B-19B的橫截面圖。如圖19B所示，在燈絲512與熒光條752之間沒有阻擋電子通過的分隔壁，因而減小了上述的“洗衣板”效應。為此，隔離器結(jié)構中的孔最好是長形的，且每一個孔當沿著一個觀看方向看時將與一個相應的熒光條752相重疊。由于孔的邊界與條752的邊緣相重疊，這些孔在圖18B中只被標為770。
圖20是陰極發(fā)光顯示器的一部分的示意圖，用于顯示本發(fā)明的一個替換實施例。與圖18A、18B中所示的配置不同，熒光條752不需要得到對準，而是可以被設置成圖20所示的交錯排列。在此情況下，上述裝置仍然可被用于以圖20中所示的方式對熒光條進行尋址。如圖20所示，柵電極G1’、G1”被用來對若干熒光條的上或下半部分進行尋址。圖20還顯示了這樣的設計，即其中象素點的大小可以通過選擇柵電極G1的密度而得到選擇，從而使得G1電極的節(jié)距越小，象素點的大小就越小，因而分辨率越高。
圖21是圖5A的裝置500的一部分的橫截面圖，用于顯示本發(fā)明的最佳實施例的另一個方面。當陰極燈絲所發(fā)出的電子打到熒光表面514上時，某些電子可能被彈出并最終到達這些電子本不應該到達的熒光表面。這將產(chǎn)生不希望的交擾。如圖21所示，網(wǎng)狀結(jié)構782用導電或非導電材料制成的，并被設置在把每一個熒光條與相鄰的不同顏色的熒光條分開的黑矩陣材料784的頂部，從而使至少某些從圖21所示的三種熒光表面514a、514b、514c彈回的電子將借助陽極的高電壓而被吸引回到它們所被彈處的條上，而不是打到相鄰的、它們所不應該打到的熒光條上。交擾因而被減小了。網(wǎng)狀結(jié)構782可以用金屬并借助化學蝕刻和/或介電涂覆而制成，其方式與G2電極的制作相同。
隔離器結(jié)構502的厚度較好地是在0.2至0.6毫米的量級，且其上帶有小孔。在制造結(jié)構502的過程中，有傳統(tǒng)處理所固有的限制，諸如光蝕刻或化學加工金屬部分—它們將阻止在金屬基底上制成小孔。這是由于化學侵蝕過程的特性及其對表面的光刻膠圖案的邊緣的切割。所有的尺寸、容差和配置都是所侵蝕的基底以及材料本身的函數(shù)，且在較小的意義上說也是過程變量的函數(shù)。
一般地，在基底平面上的孔的尺寸D，不能比金屬厚度T小得太多。在典型的0.13米以上的金屬厚度的指導中，最小的孔直徑(d)必須為金屬厚度的至少110％。這是由于利用一步化學侵蝕技術的化學加工的最終能力。
侵蝕劑沿著橫向和縱向侵蝕材料。例如，在圖22A中，材料是從一側(cè)被侵蝕的，從而形成了帶有鋒利的邊緣802的彎曲表面。假定金屬是從兩側(cè)得到侵蝕的，如圖22B所示，則可以看到產(chǎn)生了具有鋒利邊緣804的斜角。這種斜角大約為金屬厚度的20％。還顯示了其他的可能的邊緣結(jié)構。(見圖22C、22D、22E)。金屬基底中的所有這些邊緣結(jié)構，在化學加工的金屬部分上產(chǎn)生了鋒利邊緣和/或點。這些鋒利邊緣和點對于顯示裝置的性能是有害的，特別是當這些開口被用于強電場下的電子通過時。
在金屬基底上用于支撐G2列電極的這些邊緣構造，可以通過將附加的處理步驟加到化學加工的基底上，而得到消除。這些附加的處理步驟包括微研磨噴砂和化學拋光。通過以適當?shù)膮?shù)對化學加工的部分進行微研磨噴砂，在鋒利邊緣和點處的材料由于研磨粉末的沖擊而受到損壞或變形。損壞或變形的材料對多數(shù)化學侵蝕劑都具有均勻的侵蝕特性。在此方面，在微研磨噴砂處理之后的化學拋光將消除邊緣結(jié)構而不會從基底上除去大量的材料。圖23顯示了在微研磨噴砂和化學拋光之后的金屬基底的直的邊緣結(jié)構。
由于噴砂步驟不會對金屬表面造成研磨損壞或變形，材料在化學拋光步驟中對于化學侵蝕劑呈現(xiàn)出高度良好的侵蝕特性。因此，為了只通過化學拋光而在沒有微研磨噴砂步驟的情況下消除鋒利邊緣和點，需要除去大量的材料。因此，在經(jīng)過了較長時間的化學拋光之后，金屬基底的開口和線尺寸將發(fā)生很大的改變。
雖然以上結(jié)合區(qū)域和實施例而描述了本發(fā)明，但應該理解的是，在不脫離本發(fā)明的范圍的前提下，可以進行不同的改變和修正，而本發(fā)明的范圍只由所附的權利要求書來限定。
權利要求
1.一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，并位于陽極之上或附近；在腔中并位于面和背板之間的至少一個陰極；在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，每一個組中的電極當沿著該觀看方向看時與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在重疊點相重疊，其中重疊點限定了象素點；用于使陰極發(fā)射電子的裝置；用于將電勢加到陽極、陰極和兩或更多組柵電極上的裝置，用于使陰極所發(fā)射的電子行進到在陽極之上或附近的象素點處的發(fā)光裝置，用于顯示圖象；以及與至少第一和第二組柵電極剛性連接的至少一個單件隔離器結(jié)構，所述結(jié)構與面和背板相接觸以為面和背板提供機械支撐，從而使外殼在腔被抽真空時不會坍塌。
2.根據(jù)權利要求1的裝置，所述至少一個隔離器結(jié)構包括一個分隔器板，在該分隔器板中限定了用于使電子在陽極和陰極之間通過的孔，其中預定數(shù)目的一或多個象素點對應于并在空間上重疊于一個孔，所述分隔器板具有在任何兩個相鄰的孔之間的支撐壁和在至少一個孔之內(nèi)的一或多個分隔壁以將所述孔分成更小的孔，所述分隔壁比支撐壁薄，從而減小了交擾。
3.根據(jù)權利要求2的裝置，所述分隔器板是網(wǎng)形的網(wǎng)狀結(jié)構，所述網(wǎng)形網(wǎng)狀結(jié)構上具有孔和孔表面，其中第一組柵電極離陽極比第二組近，且其中所述第二組柵電極包括在孔的整個表面上并基本上覆蓋了該表面的一層導電材料，所述電勢施加裝置將這樣的電勢加到孔表面上的這些層上—即使得通過這些孔的電子被聚焦到一選定的象素點上。
4.根據(jù)權利要求2的裝置，所述至少一個結(jié)構包括至少第一和第二單獨的層—這些層得到附著以形成至少一個結(jié)構，所述第一層離背板比面板近，且所述第二層離面板比背板近；所述第一層具有支撐部分和分隔部分，所述第二層具有對應于并附著在第一層的支撐部分上的支撐部分以在分隔器板的所述任何兩個相鄰孔之間形成支撐壁，第一層的所述分隔部分形成了所述至少一個孔中的分隔壁，以將所述至少一個孔分成較小的孔。
5.根據(jù)權利要求4的裝置，所述第一層包括一個金屬基底和一個介電材料覆層，且所述第二層包括絕緣電阻大于約108Ω的材料。
6.根據(jù)權利要求5的裝置，其中所述介電材料覆層包括玻璃粉末混合物、聚酰亞胺或硅氧烷聚合物。
7.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述第一和第二層的總厚度在約1至30mm的范圍內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述第二組柵電極包括在第一層的支撐和分隔部分上的導電材料薄膜，所述至少一個隔離器結(jié)構進一步包括在第一組柵電極和第一層之間并附在這些柵電極和第一層上的分離分隔器，所述分離分隔器包括玻璃珠和高溫粘合劑。
9.根據(jù)權利要求4的裝置，其中所述第二組柵電極包括在第一層的支撐和分隔部分上的導電材料薄膜，所述至少一個隔離器結(jié)構進一步包括附第一組柵電極和第一層上并分隔第一組柵電極和第一層的絕緣分隔覆層。
10.根據(jù)權利要求1的裝置，其中所述第一或第二組柵電極包括在第一層的支撐和分隔部分上的導電材料薄膜。
11.根據(jù)權利要求1的裝置，所述結(jié)構具有在1至30mm范圍內(nèi)的厚度，其中至少一個陰極與陽極之間的距離在2至30mm的范圍內(nèi)。
12.根據(jù)權利要求11的裝置，所述電勢施加裝置施加電勢以使陽極的電勢處于1kV至20kV的范圍內(nèi)，至少一個陰極的電勢小于約100V且兩組柵電極的電勢小于200V。
13.根據(jù)權利要求2的裝置，進一步包括在背板之上或附近的電子成形電極，以控制從陰極發(fā)射的電子而使之得到均勻的分布，從而改善亮度的均勻性。
14.根據(jù)權利要求13的裝置，所述裝置包括空間排列的燈絲模板的多個陰極，其中所述電子成形電極包括導電材料層，而該導電材料層具有與燈絲的空間排列相對應的設計圖案。
15.一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，并位于陽極之上或附近；在腔中并位于面和背板之間的至少一個陰極；在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，每一個組中的電極當沿著該觀看方向看時與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在重疊點相重疊，其中重疊點限定了象素點；用于使陰極發(fā)射電子的裝置；用于將電勢加到陽極、陰極和兩或更多組柵電極上的裝置，用于使陰極所發(fā)射的電子行進到在陽極之上或附近的象素點處的發(fā)光裝置，用于顯示圖象；以及與至少第一和第二組柵電極剛性連接的至少一個隔離器結(jié)構，所述至少一個結(jié)構包括其中具有孔和孔表面的網(wǎng)形網(wǎng)狀結(jié)構，其中第一組柵電極距陽極比第二組近，且其中所述第二組柵電極包括在網(wǎng)形網(wǎng)狀結(jié)構的孔的表面上并基本上覆蓋了這些表面的導電材料層。
16.一種制造陰極發(fā)光視頻顯示裝置的方法，該陰極發(fā)光視頻顯示裝置具有多個象素點，用于所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，該方法包括以下步驟制作至少一個分隔器板，所述至少一個分隔器板上限定有用于使電子在一個陽極和一或多個陰極之間通過的孔，其中預定數(shù)目的一或多個象素點對應于并在空間上重疊于一個孔，所述制作步驟包括在所述至少一個分隔器板上淀積一個導電膜—該導電膜被用作一組柵電極；把一個柵電極的陣列和分離分隔器對準并附至少一個分隔器板上以作為附加的一組柵電極，從而使分離分隔器分隔這兩組柵電極，并從而使在每一組柵電極中的電極當沿著該觀看方向看時都與另一組中的柵電極在交匯點相重疊，這些柵電極和分離分隔器形成了至少一個整體剛性隔離器結(jié)構；將其上具有限定象素點的發(fā)光裝置的面板對準并附著在至少一個隔離器結(jié)構上，從而使象素點與所述交匯點相對準；以及將背板附在至少一個隔離器結(jié)構上并將陰極燈絲連接到該背板上。
17.根據(jù)權利要求16的方法，所述至少一個分隔器板具有在任何兩個相鄰的孔之間的支撐壁和在至少一個孔之內(nèi)的、將所述孔分成更小的孔的一或多個分隔壁，所述制作步驟包括提供具有支撐部分和分隔部分的第一分隔器層以及一個第二層—該第二層具有對應并附著于第一層的支撐部分的支撐部分，以形成在至少一個分隔器板的所述任何兩個相鄰孔之間的支撐壁，第一層的所述分隔部分形成了在所述至少一個孔之內(nèi)的、將所述至少一個孔分成更小的孔的分隔壁；以及剛性連接第一和第二層，以形成至少一個分隔器板。
18.根據(jù)權利要求16的方法，所述柵電極和分離分隔器對準和附著步驟包括將一個熱塑覆層疊置在一個導電材料箔上；對所述箔進行蝕刻以形成柵電極和覆層結(jié)構；將所述分離分隔器對準并附著在至少一個分隔器板上并把所述柵電極和覆層結(jié)構對準并附著在分離分隔器上；以及除去該覆層。
19.根據(jù)權利要求18的方法，其中所述柵電極和分離分隔器對準和附著步驟包括形成高溫粘合劑糊的圖案，該高溫粘合劑糊包含具有預定尺寸的顆粒。
20.根據(jù)權利要求19的方法，其中所述柵電極和分離分隔器對準和附著步驟包括形成高溫粘合劑糊的圖案，而該高溫粘合劑糊包含玻璃珠。
21.根據(jù)權利要求18的方法，其中所述柵電極和分離分隔器對準和附著步驟包括在一個絕緣層上形成圖案。
22.一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近并處于一個陽極平面中的陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光并位于陽極之上或附近；在腔中并位于面和背板之間且位于一個陰極平面上的多個陰極；在陽極和陰極平面之間并分別處于第一和第二柵極平面上的至少第一和第二組長形柵電極，所述第一柵極平面距離至少一個陰極比第二柵極平面近，在各組中的電極當沿著該觀看方向看時與發(fā)光裝置和至少一個其他組中的柵電極在重疊點處相重疊，其中重疊點限定了象素點；用于使陰極發(fā)射電子的裝置；用于將電勢加到陽極、陰極和兩或更多組柵電極上以使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置上在陽極之上或附近的象素點以顯示圖象的裝置；分隔器裝置，它連接面和背板以為這些板提供機械支撐，從而使外殼在腔被抽真空時不會坍塌，所述分隔器裝置包括至少一個分隔器板—該分隔器板上限定有孔以使電子在陽極和陰極之間通過，該陰極的位置以及加到陽極、陰極和柵電極上的電勢使得陰極所發(fā)射的電子穿過分布在所述至少一個分隔器板的一個區(qū)域上的孔-該區(qū)域限定了分隔器板的有效區(qū)域；其中至少一個陰極所發(fā)射的、向陽極行進的電子只受到柵電極和至少一個分隔器板的阻擋，阻擋所述行進的電子的通過的所述至少一個分隔器板只占該至少一個分隔器板的有效區(qū)域的不到80％，所述陰極平面距陽極平面小于30mm。
23.根據(jù)權利要求22的裝置，進一步包括附在分隔器板和背板上以支持背板抵抗大氣壓的長形部件，所述柱基本上垂直于陰極平面并覆蓋了分隔器板的有效區(qū)域的不到30％。
24.根據(jù)權利要求20的裝置，所述分隔器裝置進一步包括分離分隔器—該分離分隔器與分隔器板一起形成了厚度不大于30mm的至少一個隔離器結(jié)構。
25.根據(jù)權利要求20的裝置，所述電勢施加裝置這樣地施加電勢，即使得陽極的電勢在1kV至20kV的范圍內(nèi)，陰極的電勢小于100V且兩組柵電極的電勢小于200V。
26.根據(jù)權利要求20的裝置，所述分隔器板限定了所述孔之間的分隔壁，所述裝置進一步包括在背板和分隔壁之上或附近的電子成形電極，用于控制從陰極發(fā)射的電子以使其均勻地分布，從而改善亮度的均勻性。
27.根據(jù)權利要求20的裝置，所述多個陰極包括設置成平行陣列的長形燈絲，其中所述電子成形電極包括形成導電材料的平行長條陣列的層，該平行長條陣列與燈絲陣列平行。
28.根據(jù)權利要求27的裝置，其中導電材料的所述平行長條陣列位于所述背板上。
29.根據(jù)權利要求27的裝置，其中所述長條陣列包括多組條—每一個條對應于一個燈絲，各組都包括當沿著該觀看方向看時與相應的電子相重疊或比陣列中的其他條更接近相應的燈絲的一個主條，以及分別位于該主條兩側(cè)的至少兩個附加的側(cè)條，所述裝置進一步包括用于將電勢加到這些組的條上以使側(cè)條的電勢高于主條的電勢的裝置。
30.一種制造陰極發(fā)光視頻顯示裝置的方法，該陰極發(fā)光視頻顯示裝置具有多個象素點，用于所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，該方法包括以下步驟制作至少一個分隔器板，所述至少一個分隔器板上限定有用于使電子在一個陽極和一或多個陰極之間通過的孔，其中預定數(shù)目的一或多個象素點對應于并在空間上重疊于一個孔，所述制作步驟包括在所述至少一個分隔器板上淀積一個導電膜—該導電膜被用作一組柵電極；將一個柵電極陣列對準和附著在至少一個分隔器板上以用作附加的柵電極組，從而使各組柵電極中的電極都與其他組中的柵電極在交匯點處重疊—該交匯點當沿著該觀看方向看時與所述象素點相重疊；將其上具有限定了象素點的發(fā)光裝置的面板對準并連接到至少一個分隔器板，從而使這些象素點與交匯點相對準；以及將一個背板連接到至少一個分隔器板并將陰極燈絲連接到該背板，其中所述淀積步驟包括在至少一個分隔器板的第一側(cè)以及在至少一個分隔器板上的孔的表面上涂覆第一層感光聚合材料；將所述第一層曝光于深紫外線輻射；在所述第一層上提供第二層成象光刻膠；在用掩膜掩蓋至少一個分隔器板的第一側(cè)但不掩蓋分隔器板上的孔的鄰接區(qū)域的情況下，用輻射對第二層進行曝光；對第二光刻膠層的曝光部分進行顯影；蝕刻掉第二層的曝光部分和在第二層的所述曝光部分之下的第一層部分，以形成蘑菇形的殘留層；用導電層覆蓋由于蝕刻步驟而暴露的至少一個分隔器板的表面；以及除去所述殘留層。
31.一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，并位于陽極之上或附近；在腔中并位于面和背板之間的多個陰極；在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，每一個組中的電極與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在當沿著該觀看方向看時的點相重疊，其中重疊點限定了象素點；用于使陰極連續(xù)發(fā)射電子的裝置；包圍所有陰極的多個網(wǎng)狀電極，每一個網(wǎng)狀電極都包圍一個相應的陰極；以及用于將隨時間變化的電勢加到陽極、網(wǎng)狀電極和兩或更多組柵電極上以使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置在陽極之上或附近的象素點上以顯示圖象的裝置。
32.根據(jù)權利要求31的裝置，所述裝置包括N個陰極和N個網(wǎng)狀電極以對MN行象素點進行照射，其中M和N是大于1的正整數(shù)，所述第一組柵電極包括N個柵電極陣列，每一個陣列都包括M個柵電極，其中當沿著該觀看方向看時第i個陣列中的M個柵電極與在第i組象素點中的M行象素點和第i個陰極相重疊，其中i從1至N；其中所述電勢施加裝置施加這樣的電勢—即使得陰極之一所發(fā)射的電子在一個時刻飛向一行象素點。
33.根據(jù)權利要求32的裝置，其中第一組的N個柵電極陣列的第j個柵電極得到電連接，其中j從1至M。
34.根據(jù)權利要求32的裝置，所述網(wǎng)狀電極具有彎曲的橫截面形狀。
35.根據(jù)權利要求34的裝置，所述網(wǎng)狀電極具有圓形或橢圓形的橫截面形狀。
36.根據(jù)權利要求34的裝置，進一步包括分隔壁以及在背板和分隔壁上的電子成形電極。
37.根據(jù)權利要求31的裝置，其中第一組柵電極處于其與陰極的距離基本上為0.5至20mm的范圍之內(nèi)的一個平面上。
38.一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，并位于陽極之上或附近；在腔中并位于面和背板之間的多個陰極；在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，每一個組中的電極與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在當沿著該觀看方向看時的點相重疊，其中重疊點限定了象素點；用于使陰極發(fā)射電子的裝置；用于將隨時間變化的電勢加到陽極、網(wǎng)狀電極和兩或更多組柵電極上以使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置并到達陽極之上或附近的象素點以顯示圖象的裝置；以及至少一個包括分隔器板的隔離器結(jié)構，其中該分隔器板上限定有用于使電子在陽極和陰極之間通過的長形孔陣列，其中發(fā)射相同顏色的光的、預定數(shù)目的一或多個象素點對應并在空間上重疊于一個孔，所述分隔器板具有在兩個相鄰孔之間的支撐壁，所述孔不包含分隔部分以便不對電子的通過構成限制；其中第一組柵電極包括沿著與一個長形孔陣列相交和對應的方向的柵電極陣列，在這種陣列中的每一個柵電極當沿著該觀看方向看時都通過這些孔而與一行象素點相重疊，所述電勢施加裝置將這樣的電勢加到第一組柵電極上—即使得電子在一個時刻通過陣列中的各個孔只飛向一個象素點。
39.根據(jù)權利要求38的裝置，其中至少一個長形孔當沿著該觀看方向看時與超過2個的發(fā)射相同顏色的光的象素點相重疊。
40.根據(jù)權利要求38的裝置，其中至少一個長形孔當沿著該觀看方向看時與用于發(fā)射相同顏色的光的2至100個象素點相重疊。
41.根據(jù)權利要求38的裝置，其中至少一個長形孔的長度至少為0.5mm。
42.根據(jù)權利要求41的裝置，其中至少一個長形孔的長度在0.5至132mm的范圍內(nèi)。
43.根據(jù)權利要求38的裝置，進一步包括在分隔器板的長形孔的表面上的電子聚焦電極。
44.一種采用陰極發(fā)光視頻顯示裝置來顯示圖象的方法，該陰極發(fā)光視頻顯示裝置具有用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象的多個象素點，所述裝置包括在一個面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，并位于陽極之上或附近；位于面和背板之間的多個陰極；在陽極和陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，每一個組中的電極當沿著該觀看方向看時與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在重疊點相重疊，其中該重疊點限定了象素點；包圍所有陰極的多個網(wǎng)狀電極，每一個網(wǎng)狀電極都包圍一個相應的陰極；所述方法包括以下步驟使陰極連續(xù)發(fā)射電子；將隨時間變化的電勢加到陽極、網(wǎng)狀電極和兩或更多組柵電極上，以使陰極所發(fā)射的電子行進到發(fā)光裝置并到達在陽極之上或附近的象素點以顯示圖象，所述施加步驟將掃描信號加到第一組柵電極上并將亮度信息信號加到第二組柵電極上。
45.根據(jù)權利要求44的方法，所述裝置包括N個陰極和N個相應的網(wǎng)狀電極以對MN行象素點進行照射，M和N是大于1的正整數(shù)，所述第一組柵電極包括N個柵電極陣列，每一個陣列都包括M個柵電極，其中當沿著該觀看方向看時在第i個陣列中的M個柵電極與在第i組象素點中的M行象素點和第i個陰極和第i個網(wǎng)狀電極相重疊，其中i從1至N；其中所述電勢施加步驟施加這樣的電勢—即使得陰極之一所發(fā)射的電子在一個時刻飛向一行象素點。
46.根據(jù)權利要求45的方法，其中第一組的N個陣列的柵電極中的第j個柵電極得到電連接，其中j從1至M，所述施加步驟施加這樣的電勢—即使得該裝置從第一至第M個周期而得到尋址，其中在第j個周期中—j從1至M—施加步驟使掃描信號被加到第一組的第i個柵電極上，且在每一個周期的N個子循環(huán)段N個信號的時間序列被加到N個網(wǎng)狀電極上，從而使得在第i個子循環(huán)期間所述施加步驟將這樣的電勢加到第i個網(wǎng)狀電極上—即使得第i個陰極所發(fā)射的電子被允許通過第i個網(wǎng)狀電極而飛向第j個柵電極，而使第i個陣列中的第j行中的象素點發(fā)光。
47.一種陰極發(fā)光視頻顯示裝置，它具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，包括其中限定了一個腔的一個外殼，所述外殼具有一個面板和一個背板；在所述面板之上或附近的一個陽極；發(fā)光裝置，它響應于電子而發(fā)光，并位于陽極之上或附近；在腔中并位于面和背板之間的至少一個陰極；在陽極和至少一個陰極之間的至少第一和第二組長形柵電極，在各組中的這些電極當沿著該觀看方向看時與發(fā)光裝置和在至少一個其他組中的柵電極在重疊點相重疊，其中該重疊點限定了象素點；用于使至少一個陰極發(fā)射電子的裝置；用于將電勢加到陽極、至少一個陰極和兩或更多組柵電極上以使陰極所發(fā)射的電子飛向發(fā)光裝置并到達在陽極之上或附近的象素點以顯示圖象的裝置；以及在陽極之上或附近的一種網(wǎng)狀結(jié)構，所述網(wǎng)狀結(jié)構具有一種圖案—該圖案與象素點的圖案相匹配，所述網(wǎng)狀結(jié)構把飛向至少一個象素點的電子從相鄰的象素點屏蔽開，以減小象素點之間的交擾。
48.一種用于制造陰極發(fā)光視頻顯示裝置的方法，該陰極發(fā)光視頻顯示裝置具有多個象素點，用于當所述裝置沿著一個觀看方向受到觀看時顯示圖象，該方法包括以下步驟制作至少一個分隔器板，所述至少一個分隔器板上限定有用于使電子在一個陽極和一或多個陰極之間通過的孔，其中預定數(shù)目的一或多個象素點對應于并在空間上重疊于一個孔，所述制作步驟包括在所述至少一個分隔器板上淀積一個導電膜—該導電膜被用作一組柵電極；將一個柵極導線陣列對準并附著在至少一個分隔器板上以用作附加的柵電極組，從而使各組柵電極中的電極與其他組中的柵電極在交匯點相重疊—這些交匯點當沿著該觀看方向看時與所述象素點相重疊；將其上具有限定了象素點的發(fā)光裝置的面板對準并連接到至少一個分隔器板，從而使這些象素點與交匯點相對準；以及將一個背板連接到至少一個分隔器板并將陰極燈絲連接到該背板，其中所述制作步驟包括提供其中具有孔的圖案的基底層；對所述基底層進行微研磨噴砂和化學蝕刻。
49.根據(jù)權利要求48的方法，所述微研磨噴砂或化學蝕刻步驟是這樣的—即使得其中的孔的表面基本上是平的。
全文摘要
一種改進的陰極發(fā)光裝置(500)，包括一個單件隔離器結(jié)構(502)，而該隔離器結(jié)構被剛性連接到兩組柵電極(G1、G2)上。
文檔編號H01J29/87GK1158182SQ9519510
公開日1997年8月27日 申請日期1995年9月15日 優(yōu)先權日1994年9月15日
發(fā)明者葛世超, 黃希, 許義, 查爾斯·S·龍 申請人:潘諾科普顯示系統(tǒng)公司