CN1202974A - 冷阴极场致发射体平面屏幕显示器 - Google Patents

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Abstract

当沿观看方向(36)观看时,按行设置的场致发射体(30)的条与栅极(32,32’,32”)重叠,定义象素点,对场致发射体(30)的行施加扫描电压,进行扫描,对栅极(32,32’,32”)施加数据电位,以控制显示器的亮度。施加给栅极(32,32’,32”)的电位还聚焦场致发射体(30)发射的电子。制备在其上有栅极的金属网,形成一体的结构,大大地简化了显示器件的制造。

Description

冷阴极场致发射体平面屏幕显示器
本发明涉及平板显示器结构，特别涉及使用冷阴极场致发射体的平板显示器。
平板显示器由于其外形薄和重量轻而有越来越多的应用。这些包括有源和无源液晶显示器(AMLCD，LCD)，AC和DC等离子体显示器(PDP)，电致发光(EL)显示器，场致发射显示器(FED)和平面矩阵阴极射线管(CRT)显示器。可是，AMLCD的造价昂贵。此外，由于效率低，因而难以制备大屏幕的AMLCD。尽管AMLCD占据笔记本计算机和高信息图形显示器市场，但其用于大屏幕全视频速度平板显示器受到限制。
发射型平板显示器例如平面矩阵CRT和等离子体放电板(PDP)显示器因功耗高而无优势。还提出了使用沿显示器长度延伸的阴极灯丝的平面CRT显示器。参见例如US-A-5170100。当这样的热离子发射显示器被证明工作可靠，并可低成本地大量生产时，仍然认为这些器件用于大面积平板显示器系统时有不足之处。用在两端的簧片安装热离子阴极灯丝，并需要适当的拉力来减小振动。因接触灯丝支架造成的热损失导致冷端效应，使灯丝两端的电子发射降低。灯丝不得不在升高的温度下工作，这对荧光体效率和寿命有负作用。灯丝阵列装配对于有效的高生产率地制造来说是困难的。
场致发射已用于平板显示器和真空微电子领域中。建立在冷阴极和场致发射上的平板显示器具有优于其它平板显示器的一些优点。它们包括例如与AMLCD相比的低功耗，高亮度，改善的视角，和制造复杂性的减小以及成本的降低。可是，按常规方法使用该技术的大面积平板由于需要制造高密度一致的灵敏的微尖，因而在均匀性(perfection)上有问题。为此，FED平板存在与在制造AMLCD中所面临的相同的高成本和低生产率问题。这将在下面更详细地说明。
各场致发射体一般包括基极和栅极。对基极行或栅极施加扫描电位，和对在X-Y寻址系统的其余电极列施加数据调制电位，该调制电位用于控制在与微端的一组或多组相对应的各象素处的显示器亮度，由此控制显示器。因此，各象素的亮度取决于相应组或场致发射体的相应组的发射特性。由于在制造过程中的偏差，导致各个场致发射体可有不同的电流-电压特性，这样的场致发射体可有不同的电子发射特性，因而引起亮度不同。由于这些因素引起的亮度变化对小屏幕显示器来说可忽略不计，但对这种常规FED板扩展到大屏幕平板显示器是困难的。
并且，各微尖在轴线周围的大角度锥体内发射电子，在场致发射体的栅极与显示器的阳极之间会保留小的支座(standoff)距离。如果在栅极与屏幕之间保留大的支座(standoff)距离，从微尖发射的电子将横向扩散，导致明显的串扰和低清晰度显示。为避免这样的问题，在阳极一侧与微尖的栅极一侧之间保留较小的支座距离。这意味着在阳极与场致发射体之间的电位差必须较小，否则高阳极电压会使场致发射体的栅极过负荷，在显示器中的各象素将单纯地转换，一致地处于开状态，简单地使任何图象不显示。为此，器件必须在低电压下工作，即使使用高效荧光剂，在这样的低电压下它们也不能有效地工作。
此外，由于通过控制各自独立的微尖阵列的栅极和基极来寻址，所以必须控制显示器的各行和列沿X-Y寻址。对于640行×480列的显示器来说，必须有对640行的640个电连接，和对列的480电连接，因此，提供用于电视的行和列集成电路驱动器是笨重和昂贵的。
鉴于常规FED板的上述缺陷，提出了其它方案，例如US-A-5347201的系统中，场致发射体阵列用于代替电子荧光显示器中的阴极灯丝。在所述系统中，冷阴极场致发射体用作代替阴极灯丝的电子源，三组栅极用于控制扫描和显示器亮度的数据调制。可是，在这样的系统中，需要准确地装配三组栅极，这也是麻烦的。
上述结构都不是完全令人满意的。因此，本发明的目的是提供一种改进的可避免或减少上述问题的平板显示器。
本发明的第一方案涉及一种阴极发光图象显示器，有多个象素点，当沿观看方向观看所述器件时显示图象。该器件包括：在其内限定一空腔的室，所述室有面板和背板；在所述面板上或其附近的阳极，位于所述阳极上或其附近、且响应于电子而发光的发光部件。该器件还包括：在面板与背板之间的空腔中的多行场致发射阴极单元；有限定电子通道的孔的第一隔板构件，和在阳极与阴极之间的第一组细长的栅极，当沿观看方向观看时，该电极与发光部件和所述行在位置上重叠，该重叠位置定义为象素点。该器件还包括：对阳极、阴极、栅极组和场致发射阴极单元施加电位的装置，用于使阴极单元发射电子，发射的电子飞向在阳极上或与阳极相邻的发光部件的预定象素点，从而显示预定亮度的图象。
本发明另一方案涉及一种有隔板构件的显示器件的制造方法，包括下列步骤：处理金属层，形成其上有预定图形的孔的金属网；在该金属网上涂敷绝缘层，在绝缘层上形成栅极图形；和将所述隔板构件插入阳极与至少一个阴极之间，形成所述显示器件。
本发明的再一个方案涉及一种利用阴极发光图象显示器件显示图象的方法。所述显示器件包括：一个阳极；位于所述阳极上或其附近、且响应于电子而发光的发光部件；在面板与背板之间的多个行或场致发射阴极单元；和在阳极与阴极之间的第一组细长的栅极，当沿观看方向观看时，该电极与发光部件和所述行在位置上重叠，该重叠位置定义为象素点。该方法包括：使阴极单元行顺序地发射电子，其中，使每一行在某一时刻发射电子，和对阳极、阴极和栅极组施加电位，使阴极单元发射的电子飞到在阳极上或与阳极相邻的发光部件的预定象素点上，从而显示预定亮度的图象。
本发明的再一个方案涉及一种显示器件，包括：发光部件；和多个电子源，它向用于显示图象的所选位置处的发光部件发射电子。所述各电子源包括：基极；与基极电绝缘的栅极；多个微尖构件；第一组电阻，在第一组中的各电阻与相应的微尖构件相连。各电子源还包括：连在基极与微尖构件之间的大体恒定的电流源，以对所述多个微尖构件提供大体恒定的总电流量。
本发明的再一个方案涉及一种显示器件，包括：发光部件；和多个电子源，它向用于显示图象的所选位置处的发光部件发射电子，所述各电子源包括：基极；与基极电绝缘的栅极；多个微尖构件；第一组电阻，在第一组中的各电阻与相应的微尖构件相连。各电子源还包括：连到该电阻上的限流电路，以便连接基极到微尖构件上的电阻和电路限制由基极提供给所述多个微尖构件的电流总量；和对基极提供电流的装置，使微尖朝向发光部件发射电子。
图1是从顶部或底部侧的冷阴极平板显示器件的局部剖面侧视图，以展示本发明的实施例。
图2是沿图1中2-2线从该器件的左侧或右侧作的图1中显示器件的局部剖面图，以展示图1中的发明。
图3是图1和2中显示器件的局部剖面图，表示从顶部或底部所视的在冷阴极场致发射体与阳极之间的电场分布和电子通道。
图4是图1-3中显示器件的局部透视图，以展示该发明。
图5是使用两组栅极的冷阴极平板显示器件的局部剖面图，以展示本发明的另一实施例
图6A是在本发明显示器中相应于单象素或象素点的冷阴极场致发射体阵列的剖面图，以展示本发明的最佳实施例。
图6B是图6A中结构的等效电路图。
图6C是图6A中那样的另一实施例的等效电路图。
图7A是表示在寿命过程中常规冷阴极场致发射体和本发明的冷阴极场致发射体的电流的比较曲线，以展示发明。
图7B是表示场致发射体的I-V特性的曲线图。
图8A是隔板、栅极和冷阴极场致发射体阵列的局部剖面图，以展示发明。
图8B是图8A中冷阴极场致发射体阵列的顶视图，并且该发射体与图8A中的发射体对准，以展示发明。
图9A是隔板、栅极和包括分片的薄膜金属电极阵列的冷阴极场致发射体阵列的局部剖面图，以展示发明。
图9B是图9A中分片的薄膜金属电极阵列的顶视图，并不用阵列的其它部分覆盖，以展示本发明。
图10A和10B是使用金属网栅极线隔板构件的显示器件的局部剖面图，其中在该构件中的各栅极线可置于在金属网中的孔边缘附近或与孔中心对准的位置上，在这两个图中的两个金属网在孔边缘有不同形状，以展示发明。
图10C和10D是使用金属网栅极线隔板构件的显示器件的局部剖面图，其中在该构件中相应于每一个孔有两个或三个栅极线且放置于网孔边缘和/或在与孔中心对准的位置上，以展示发明。
图11是本发明金属网栅极线隔板构件的一个实施例的透视图，该构件可用于图10A-10D中。
图12是图10A-10D和图11中的显示器的示意性局部剖面图，展示这种器件的工作。
图13A是本发明最佳实施例的金属网栅极线隔板构件的另一个实施例的顶视图，该构件可用于图10A-10D中，代替图11中的金属网栅极线隔板构件。
图13B是沿图13A中13B-13B线作的剖面图，以展示本发明的最佳实施例。
图14A是本发明栅极线部件的顶视图，该部件可用于代替图10A-10D、11和12的实施例中的单根线。
图14B-14E是解释图14A中线部件的局部视图。
为便于描述，在不同图中的相同部分被标以相同的数字。
图1和2是分别从顶部或底部和从侧面所视的使用冷阴极场致发射体阵列和三个各隔板与栅极成为一体的显示器件的剖面图。这样，如图1和2所示，器件20包括透明面板22和背板24，在它们之间限定一个空腔。在面板内表面上的导电材料层用作阳极26，在其上是发光材料例如荧光体层28。在背板24内表面上是冷阴极发射体阵列，例如在图1和2中所示的用于发射电子的阵列30。栅极32、32’、32”控制从阵列30中的场致发射体传到荧光体28的电子数量，从而控制开/关转换以及荧光体28的发光亮度。观看者34沿观看方向36观看这样显示的图象。如图1中所示，三个栅极32、32’、32”的图形从显示器的左侧到右侧重复。
如图1和2所示，阵列例如阵列30从左到右，构成显示行，而栅极32、32’、32”从顶部到底部，最好以垂直于阵列30的方式，构成显示列。五个栅极32、32’、32”的横截面被示于图2中，其中图2是沿图1中所示的器件20的线2-2的局部剖面图。栅极32和行30在荧光层28的象素点G处重叠，当观看者34沿观看方向36观看时，象素点G在受电子轰击时发出绿光。类似地，栅极32’和行30在荧光层28的象素点R处重叠，当沿观看方向36观看时，象素点R在受电子轰击时发出红光。栅极32”和行30在荧光层28的象素点B处重叠，当观看者34沿观看方向36观看时，象素点B在受电子轰击时发出蓝光。在最佳实施例中，对行30、在图1和2中未示出的类似行、栅极32、32’、32”和用于控制显示亮度的其它类似栅极施加适当的电位，从而控制扫描。
与常规冷阴极场致发射显示器相比，上述显示器结构大大地简化了X-Y寻址方法和控制电路。在常规冷阴极场致发射显示器中，为进行X-Y寻址和亮度控制，需要对基极和栅极都施加电位。相反，在图1和2中场致发射体的行30须被控制，以开或关在场致发射体中的微尖，使它们发射电子或停止发射电子；在对显示器中场致发射体的行30或其它行施加的电位中不要求亮度控制。
器件20还有在电子荧光显示器方面的优点，即现在可用冷阴极场致发射体代替阴极丝，从而避免使用阴极丝所固有的所有问题。
器件20还有在常规场致发射体显示器方面的优点，即与常规场致发射体显示器相比，在行30中的场致发射体可与阳极26和荧光层28相隔更远。即使场致发射体以大的锥角发射电子，但如果不变成其它方向，就会横向扩散，因此用在栅极32、32’、32”上的电位成形和控制电子轨道，使电子聚焦且朝向预定的象素点或者说寻址该点。由此，使在面板和背板之间的间隔大于0.5mm，该间隔至少为1.5mm较好。由于这样的间隔，在行30中的冷阴极与阳极26之间可施加高电位差，例如施加几千伏数量级的电位差，荧光层28可为高效、高电压型，从而大大增强显示器的性能。上述电子轨道的成形和聚焦效应示于图3中。
如图3所示，尽管微尖发射的电子正常地以大的锥角扩散，但由于施加到栅极62、64、66和68上的电位产生的电场分布，使得这样的电子成形，因此并不发生这种情况。结果，如图3所示，以大的锥角从微尖初始发射的电子被聚焦且朝向象素点72。由施加到栅极上的电位引起的栅极电位线74示于图3中。
在面板与背板之间放置隔板40，隔板40包括在其上的允许电子通过的孔42。隔板40还有助于来自场发射体的电子的轨道与预定象素点对准。如图1所示，在隔板构件40中的分隔墙44将大孔42分成三个小孔46、47和48，其中，孔46表面的至少一个部分(在朝向图1和2中阳极一侧的部分)涂有栅极32’，孔47表面的至少一个部分涂有栅极32，孔48表面的至少一个部分涂有栅极32”。当观看者34沿观看方向36观看时，孔46重叠在象素点R上，孔47重叠在象素点G上，孔48重叠在象素点B上。通过孔46、47和48分别与象素点R、G和B对准，容易对相应的栅极32、32’、32”施加合适的电位，以使从阵列30到适当象素点的电子聚焦，而不是朝向相邻的未选择象素点(串扰)。
如图1和2所示，在隔板40与背板24之间放置一组隔板37，在隔板40与面板22之间放置一组隔板39，以支撑面板与背板，抵抗大气压。隔板40可包括涂有绝缘层的金属芯。通过在绝缘层上沉积一层金属来形成栅极，在隔板中的孔表面上以及在面对阳极或阴极部件的隔板平面上形成一些金属较好。
以上的特征能够缓解用于特定象素点寻址的场致发射体与该象素点不能精确对准的要求，正如在常规场致发射体显示器中所要求的那样。换句话说，有与相应的象素点对准的孔的立体构件40连同在孔表面的栅极和加在其上的电位，使得器件20增强防场致发射体与相应象素点之间角度误差。这种结构使器件20能低成本地大量制造。
图4是器件20的透视图，示出三行冷阴极场致发射体阵列30(1)-30(3)，第四行30(4)的一部分，和十二个栅极32(1)、32(2)、…32(12)。冷阴极场致发射体、栅极、隔板40和面板22的一部分被子去除，隔板37也被去除，以更清楚地展示器件20’的内部。如图1和4所示，一组象素点R、G和B构成象素，显示器件20’的该部分包括十六个沿X和Y方向按4×4构形的象素。显然，各象素可包括不同数量的象素点，例如包括两个绿点、一个红点和一个蓝点的四点，这些和其它变化都在本发明范围内。在一个实施例中，隔板40可有至少约0.05mm的厚度。
对基极或栅极施加适当的电压，同时保持其余电极的电位不变，可进行各冷阴极场致发射体的扫描。例如，对所有冷阴极场致发射体的基极加0到-1000V范围内的恒定电压，同时对在该时刻被扫描的所选择行中的场致发射体的栅极加1到200V范围内的电压进行扫描。供给栅极例如32、32’、32”、62-68的电压可在-200到+200V的范围内，同时阳极为至少1KV的恒定电压，在荧光体上没有铝涂层时该电压最好为1到3KV，在荧光体上有铝涂层时，该电压最好为4到6KV或更高。
另外，对栅极例如32、32’、32”、62-68施加用于扫描的适当电压，对阴极场致发射体的行施加用于控制显示器的开、关和亮度的适当电压，从而可完成显示器20、20’的寻址。这些和其它变化都在本发明的范围内。在常规冷阴极场致发射体显示器中，仅对冷阴极场致发射体施加用于开、关场致发射体的电位，而不进行象素亮度的调制，与该常规冷阴极场致发射体显示器相比，用于器件20、20’的集成电路驱动器将比该常规冷阴极场致发射体显示器中所要求的那些更简单。
图5是显示器件100的局部剖面图，显示器件100基本上与器件20相同，只是额外设置了一组电极102，电极102与冷阴极场致发射体的行大体平行。对电极102施加的电位也用于扫描。通过控制冷阴极场致发射体和电极102的电位，可大大简化用于扫描冷阴极场致发射体行的电路。原则上，场致发射体阵列的单条可用于发射使多条扫描行发光的电子，例如达到50条扫描行。一旦打开阵列中的场致发射体，那么利用栅极102，便可扫描多条扫描行。对所选择的一个叠置该单条场致发射体阵列的栅极102施加适当的电位，那么仅仅叠置该所选栅极的象素点被寻址。如图5所示，对栅极102组施加适当的栅电位，可使由行30发射的电子聚焦到多个(例如4个)象素行中的一行上，于是由行30发射的电子可用于扫描多个象素行而不是仅仅一行。此外，施加给栅极例如32的电位用于控制显示器的亮度。
在常规冷阴极场致发射体显示器中，一个问题是由于难以在较大面积上制造有相同电流-电压(I-V)特性的微尖，因而存在显示器的非均匀性。并且，在显示器工作一段时间之后，发射体的故障增加，显示器的亮度下降到某一点，显示器不得不报废。
本发明的另一个方案是根据这样的认识，设计冷阴极场致发射体，其方式使由阵列提供的电流总量对特定象素点或象素在寿命期间保持恒定，在这样的点或象素上显示器的亮度应是均匀的。如果对显示器的所有象素或象素点基本上都能实现该总电流值，那么显示器的亮度将是均匀的。利用图6A中的冷阴极电流场致发射体结构来实现该目标。
正如在常规场致发射体结构中那样，结构120包括多个微尖，为简便仅示出三个微尖。实际上，各行可包括成千个微尖。如图6A所示，各微尖的底通过第一电阻层126、分片的薄膜金属层128和第二电阻层130与基极124相连。与金属层128相比，层126和130有更高的电阻率。因此，在各微尖122与基极124之间的连接由重叠于微尖的电阻层126、130的部分和在两电阻层之间的金属层128的部分构成。另外，在图6B中示意性地表示用于三个微尖122的层的电路，其中在微尖122的底与金属层128之间的电阻层126部分的电阻是R1，在金属层128与基极124之间的电阻层130部分的电阻是R2。
当电源132对基极124供给电源时，电阻层130的电阻R2限制电源132通过相应的电阻R1提供给三个微尖122的电流量。因此，电阻R2、R1应认为可防止由该电源波动引起的电流冲击和减小其对微尖的损害。并且，通过对提供给在特定冷阴极场致发射体阵列中的用于寻址象素行的所有微尖122的电流总量进行限制，和在各阵列中包括冗余的(redundant)微尖，该阵列的寿命可比常规结构提高几倍。由于电阻R2限制了供给在阵列中微尖的电流总量，和增加了冗余的发射体，因此并不是在行中的所有发射体都发射电子，以致起初，一些微尖不发射电子或以低速发射电子。根据其I-V特性特定微尖决定是否发射电子。在显示器工作一段时期之后，与未发射电子或以低速发射电子的微尖相比，按满发射流量进行工作的微尖将有较短的寿命。这种满负荷工作的微尖首先呈现出缺陷。可是，当这个发生时，本申请人发现直到该时间点还未发射电子或仅以低速发射电子的微尖，在这种环境下将消除下降，以前未发射电子的部分开始发射电子，或以比以前更高的速率发射电子。以这种方式，由电源132通过电阻R2和R1供给发射电子的微尖122的电流总量基本上保持恒定，直到这种冗余的微尖也已使用完。因此，通过使用图6A的冷阴极场致发射体构件120，连同用于象素行寻址的各阵列的冗余的微尖，显示器的寿命可比常规场致发射体显示器的寿命增加几倍。这示于图7A中。
如图7A所示，正如在常规结构中，电源对仅有单电阻层例如层126的微尖提供电流，电流在寿命期间沿图7A中的虚线降低。在还使用第二电阻例如R2连同冗余的微尖的情况下，与常规结构相比，电流在更长的寿命期间保持恒定。这样的大体恒定的电流在图7A中用实线表示。图7B是表示场致发射体的Ion-Vgate或简单I-V特性的不同类型。如果仅使用单电阻例如R1，用虚线示出其I-V特性并标注“单R”；因此，在这种情况下，根据所加电压，一些微尖被打开而另一些微尖完全关闭。使用串联在基极与一组电阻R1之间的附加电阻R2，所提供的电流被限制到在较宽电压范围上获得的值。以这种方式，附加电阻改善场致发射体的性能。不使用简单电阻层130，用大体恒定的电流源150代替该电阻，如图6C所示，可获得大体相同的效果。恒流源可以例如是晶体管(例如MOSFET)的漏/源通道，其栅极用电路(在图6C中未示出)控制。按这种方式使用晶体管的优点是，可用控制电路调节电源132提供给基极和通过电阻R1提供给微尖的电流总量，该电路用于实现在显示器不同象素上的更均匀亮度。这样的和其它电流源也可使用，都在本发明范围之内。
图8A是展示本发明的类似于图6A中的隔板、栅极62、64和冷阴极场致发射体构件的剖面图。如图8A所示，分片的薄膜金属层128’与孔32未对准。在图8B中更清楚地示出这样的未对准情况，图8B是沿图8A中8B-8B线作的场致发射体阵列的顶视图。
如图8B所示，仅仅标为有源区的部分在发射电子中有效，该电子用于在图8A中重叠孔32的象素点的寻址。这是由于下列事实：在有源区的电场高于在这样区域外部的电场，正如从图3中由阳极和电极62-68的电位引起的等电位线74可看出的。与常规场致发射体显示器相反，尽管金属层128’与阳极的象素或象素点未对准，但这样的角度误差并不明显地影响显示器的质量。
与不在有源区(在图8中标示)而是在外围区中的场致发射体相比，在有源区中的场致发射体的寿命更短。当在有源区中的场致发射体达到寿命且开始下降时，这些额外的发射体将消除该下降。在图9A和9B中更清楚地展示这些。
图9A是类似于图8A中的显示器的局部剖面图，其中只是用大量的分片薄膜金属层128”的分片窄条代替在图8A中的一个大的分片薄膜金属128’。图9B是沿图9A中的9B-9B线作的这种薄膜金属阵列的视图。因此，由于上述理由，在带162、164和166顶部上的场致发射体在发射电子中被首先有源化。但是，在这样的三条上的场致发射体已达到寿命且开始呈现出不足时，在带168、170顶部上的那些场致发射体变成有源的，开始抵消该下降。由于与图8A、8B中的结构相比，图9A、9B的结构不需要使分片的薄膜金属带与孔32对准，因而更有利。
图10A是显示器200的局部剖面图，其原理与器件20、20’基本上相同，只是用不同的金属网栅极线隔板构件210代替隔板40与栅极32、32’、32”等。如图10A所示，金属网栅极线隔板构件210包括金属网212和连在其上的大量栅极线214。栅极线214的功能基本上与在图1-3中的栅极功能相同，即控制通过孔216的电子量。为将电子聚焦到预定象素点或象素上，也对金属网216施加电位。由于金属网栅极线隔板构件210特别适用于低成本地制造，而在图1-3中的隔板40和在其上的栅极需要大量的加工步骤，所以器件200占优势。
图10B是显示器230的局部剖面图，其与图10A的器件200基本相同，只是金属网的边缘形状与图10A中在孔216处的形状稍有不同，并且栅极线214的位置不同。在图10A中，栅极线214放置于孔216边缘附近，远离与孔中心对准的位置。可是，在图10B中，栅极线214放置于与孔216中心对准的位置上。在栅极线与孔216中心对准的图10B中，由于这种位置可阻碍通过孔的电子的流通，所以，栅极线214不在孔216金属网边缘附近侧的结构有优势。
图10C和10D是基本上与器件200相同的又一个实施例，只是用两个或更多个栅极线代替在图10A和10B中的仅一个栅极线。在图10C中，使用两个栅极线，两个都设置于孔216边缘附近，两侧各一个。在图10D中，对在图10C中这样的两个栅极线再附加另一栅极线，其与孔216的中心对准地设置。
图11是图10B中的金属网210’的透视图，展示栅极线与金属网是如何连接在一起的。如图11所示，两个绝缘棒252首先附着于或沉积在金属网212上。然后把栅极线214放置于这样的棒上。接着将第二对绝缘棒254置于该线的顶部上，以夹住放在适当位置的该线。在将棒254固定于棒252上之前，以预定张力放置线214。各组棒252、254可用于夹紧用于控制4、8或更多个相邻象素点的栅级线。金属网212和栅极线的厚度总和大于0.05mm。
图12是从顶部或底部边缘所视的显示器300的局部侧剖面图，以展示类似于器件200和200’的该器件的工作。以在图4中所示的方式成族地设置在各行或阵列中的阴极场致发射体单元，当沿观看方向观看时，每一族与象素点R、G或B重叠。如前所述，为控制在阵列中发射体的开和关，依次扫描显示器的象素行，对在阵列30’中所有三个的冷阴极场致发射体的基极或栅极施加适当的电位。如图12所示，打开冷阴极场致发射体，以便由此发射电子。可是，对栅极线214(1)施加适当的电位，以关闭象素点G的显示，对栅极线214(2)和214(3)施加适当的电位，以打开在象素点R和B的显示，和为了分别地调制在点R、B的颜色亮度。
图13A是展示本发明最佳实施例的用于显示器件中的金属网栅极线构件350的局部顶视图。图13B是沿图13A中13B-13B线作的构件350的剖面图。对照图11，把线214装配于金属网212上需要大量的步骤。尽管在图14A中装配线部件例如400的步骤简单些，但这样的步骤还是麻烦。
通过在金属网一侧的平面上简单地形成绝缘材料352的层，和形成一层或多层其功能与上述图12中的栅极线相同的导电材料354，可进一步简化形成构件350的方法。在金属网上，用该网作掩模，丝网印刷介质材料层，和例如用喷砂法局部地除掉未被网遮蔽的介质层部分，可形成层352。在所述涂层上，用网作掩模，叠置或丝网印刷光敏导电材料层，和用该网作掩模，用光刻去除光敏导电层的未遮蔽部分，可形成层354。也可以在金属网212上叠置或丝网印刷绝缘层，和用掩模和光刻法除掉这样的层的不需要部分，来形成层352。由于用于这种方法中的掩模有不同于金属网图形的图形，所以生成的绝缘层形状还与该金属网形状不同。
由于构件350特别容易制造，因而有其优势。首先，用有预定图形的掩模遮蔽金属层，和用包括光化学微型加工、激光烧蚀、模制和电形成等技术除掉未遮蔽的部分，形成金属网212，从而形成有预定图形的孔例如孔216。然后，在金属网上形成绝缘涂层。接着，在绝缘层上形成栅极图形354。然后完成金属网栅极线构件350，将其插入阳极与至少一个阴极之间，以形成显示器件。这种结构还可以用于与上述结构不同的显示器件中，例如使用灯丝阴极和没有场致发射体的显示器件中。这样的和其它变化都在本发明范围之内。由于在图10A至图13B中所示的金属网栅极线构件与在图1和2中的隔板栅极组合不同，不需要用绝缘层和导电层涂敷孔的内表面，因而它更有优势。因此，隔板更容易制造，可做得任意地薄，它们也可用于多种显示器件中。
图14A是栅极线构件的顶视图，栅极线用于代替在图10A-10D、11和12的实施例中的单根线，图14展示出在制造和在这些图中的金属网112上装配该线的更多优点。如图14A所示，按类似于在半导体封装技术中的金属引线框架的制造方法制造线构件400。构件400可为金属薄片形式，用冲压或腐蚀法除掉不希望的部分。构件400包括边框402和通过连接导线406连到边框上的多个单根线404。不象在图10A-10D、11和12的实施例中那样，每一根线要单独与在网212中的孔216对准，构件400的线404可与有大量用于大量象素点的孔的一个位置对准，以加快对准工艺过程。在边框上设置孔410，以便通过将销插入孔410中并拉开销，以预定张力来设置线404。在线对准和有预定张力之后，可按上述方式将它们夹在棒252、254之间。切断连接导线406，使相邻的导线未连接在一起。注意，图14A未按比例画出，实际上在相邻导线404之间的间隔比线404的横截面尺寸更大或最好更大。
各单根线404最好有网状结构而不是金属实体件。图14B-14E示出四个不同的分解图，分解示出在图14A中圆环14B-14E内的部分线，以展示四种不同的线。如图14B所示，线404(1)包括两个在网状结构的各边上的实体的肋或边缘420(1)，它们与在其上包括蜂窝状孔的网的两个肋或边缘相连。如图14C所示，线404(2)也包括两个的肋或边缘420(2)，和在其间具有环或圆形孔的网状结构。在图14D的线404(3)也有两个的肋或边缘420(3)，和在其间具有方形或多边形孔的网状结构。在图14E的线404(4)也有两个通过细线422连接在一起的肋或边缘420(4)。
尽管参照不同的实施例描述了本发明，但应理解，可作各种变化和变更，而不会脱离由所附权利要求和其等同物所限定的本发明范围。

Claims (49)

1.一种阴极发光视觉显示器件，有多个象素点，当沿观看方向观看所述器件时显示图象，包括：
在其内限定一空腔的室，所述室有面板和背板；
在所述面板上或其附近的阳极；
位于所述阳极上或其附近、且响应于电子而发光的发光部件；
在面板与背板之间的空腔中的多行场致发射阴极单元；
有限定电子通道的孔的第一隔板构件；
在阳极与阴极之间的第一组细长的栅极，当沿观看方向观看时，该电极与发光部件和所述行在位置上重叠，该重叠位置定义为象素点；
对阳极、阴极、栅极组和场致发射阴极单元行施加电位的装置，用于使阴极单元发射电子，发射的电子飞向在阳极上或与阳极相邻的发光部件的预定象素点，从而显示预定亮度的图象。
2.根据权利要求1的器件，其特征在于，栅极组包括在第一隔板构件的孔表面上的导电材料层。
3.根据权利要求1的器件，其特征在于，隔板构件与栅极的厚度总和大于0.05mm。
4.根据权利要求1的器件，其特征在于，第一隔板构件的孔表面是导电的。
5.根据权利要求4的器件，其特征在于，第一隔板构件是导电的。
6.根据权利要求5的器件，其特征在于，还包括在第一隔板构件上的第一绝缘层，其中栅极组包括在第一绝缘层上的导电材料的线或线结构。
7.根据权利要求6的器件，其特征在于，还包括在所述线上的第二绝缘层，所述第一绝缘层和形成绝缘棒的第二绝缘层，夹住所述线，使其有预定张力。
8.根据权利要求5的器件，其特征在于，栅极组包括在第一绝缘层上的导电层。
9.根据权利要求1的器件，其特征在于，第一隔板构件是电绝缘的，所述器件还包括第一隔板构件上的绝缘层，其中，栅极组包括在绝缘层上的导电材料层。
10.根据权利要求9的器件，其特征在于，栅极组包括在第一隔板构件的孔表面上的导电材料层。
11.根据权利要求10的器件，其特征在于，所述绝缘层和所述导电材料层至少在面对阳极或阴极单元的第一隔板构件表面的一部分上。
12.根据权利要求1的器件，其特征在于，所述电源装置施加电位，使场致发射阴极单元的一行和栅极组用作扫描电极，场致发射阴极单元的其它行和栅极组用作数据电极。
13.根据权利要求12的器件，其特征在于，所述电源装置对场致发射阴极单元行施加电位，以便扫描这些行，使各行被扫描时发射电子，对相应于这样的行的象素点的栅极施加电位，控制这样的象素点的开、关并调制其亮度。
14.根据权利要求1的器件，其特征在于，所述第一隔板构件孔的至少一些孔的每一个与相应的象素点重叠。
15.根据权利要求1的器件，其特征在于，发光部件包括发射不同颜色光的区域，当沿观看方向观看时，所述象素点的至少一部分中的每一个与这样的区域的每一个重叠，其中所述第一隔板构件包括将所述第一隔板构件孔的所述至少一些中的每一个分成较小孔的壁，当沿观看方向观看时，该较小的孔与相应的象素点重叠。
16.根据权利要求15的器件，其特征在于，象素点有场致发射阴极单元的相应行。
17.根据权利要求16的器件，其特征在于，所述栅极包括至少一个在第一隔板构件中的各相应的较小孔附近的栅极，且位于第一隔板构件与场致发射阴极单元之间，其中，所述电源装置对所述至少一个栅极的每一个施加电位，以控制通过各相应的较小孔的电子量，控制相应于这样的较小孔的象素点的开、关和调制其亮度，这样的象素点还确定对应于这样的较小孔的栅极的象素点。
18.根据权利要求17的器件，其特征在于，对于至少一些象素点的每一个，相应的栅极位于在与这样的象素点相应的较小孔，和与这样的象素点对应的场致发射阴极单元的行之间。
19.根据权利要求18的器件，其特征在于，对于至少一些象素点的每一个，相应的栅极单元位于在与这样的象素点对应的较小孔的中心，和与这样的象素点对应的场致发射阴极单元的行之间。
20.根据权利要求18的器件，其特征在于，对于至少一些象素点的每一个，相应的栅极位于在与这样的象素点对应的较小孔的中心一侧上。
21.根据权利要求17的器件，其特征在于，所述栅极包括至少两个在第一隔板构件中的各相应较小孔附近的栅极，这两个栅极位于第一隔板构件与场致发射阴极单元之间。
22.根据权利要求17的器件，其特征在于，第一隔板构件是导电的，所述器件还包括在第一隔板构件上的第一绝缘层，其中，栅极组包括在第一绝缘层上的导电材料线。
23.根据权利要求22的器件，其特征在于，还包括在该线上的第二绝缘层，所述第一绝缘层和形成绝缘棒的第二绝缘层，夹住所述线，使该线有预定张力。
24.根据权利要求22的器件，其特征在于，所述电源装置对场致发射阴极单元行施加电位，以便扫描这个行，使各行被扫描时发射电子，对相应于这样的行的象素点的栅极施加电位，控制这样的象素点的开、关并调制其亮度。
25.根据权利要求24的器件，其特征在于，所述电源装置还对所述隔板构件施加电位，以聚焦通过孔的电子。
26.根据权利要求25的器件，其特征在于，施加到栅极线电极上和隔板构件上的电位在约+200到-200V的范围内。
27.根据权利要求1的器件，其特征在于，所述场致发射单元的每一个都包括至少一个栅极和至少一个基极，所述的基极包括微尖。
28.根据权利要求1的器件，其特征在于，还包括在第一隔板与面板之间的第二隔板，和在第一隔板与背板之间的第三隔板，以抵抗大气压。
29.根据权利要求28的器件，其特征在于，所述第二隔板或第三隔板包括多个肋分段部分，各肋分段部分与预定数的象素点共同扩展。
30.根据权利要求1的器件，其特征在于，第一隔板构件的孔表面是导电的，所述电源装置还对所述隔板构件的孔表面施加电位，以聚焦通过该孔的电子。
31.根据权利要求30的器件，其特征在于，所述第一隔板构件的至少一些孔的每一个与象素点重叠，所述电源装置还对所述隔板构件的孔表面施加电位，以使通过该孔的电子聚焦到预定象素点上，扫描和调制在这样的点上的亮度。
32.根据权利要求1的器件，其特征在于，各所述场致发射阴极单元包括：
基极；与基极电绝缘的栅极；多个微尖构件；第一组电阻，在第一组中的各电阻与相应的构件相连；连到电阻上的限流电路，以便连到微尖构件上的电阻和电路限制由基极提供给所述多个微尖构件的电流总量；和对基极提供电流的装置，使微尖朝向发光部件发射电子。
33.根据权利要求32的器件，其特征在于，所述限流电路是把第一组电阻连接到基极上的第二电阻。
34.根据权利要求33的器件，其特征在于，所述第一组电阻包括一个或更多个连到微尖构件上的第一电阻材料层，所述第二电阻包括在第一层与基极之间的第二电阻材料层，所述阴极部件还包括在第一电阻材料层与第二电阻材料层之间的导电层。
35.根据权利要求1的器件，其特征在于，面板与背板相隔0.5mm以上的间距。
36一种有隔板构件的显示器件的制造方法，包括下列步骤：
处理金属层，形成其上有预定图形的孔的金属网；
在该金属网上涂敷绝缘层；
在绝缘层上形成栅极图形；
将所述隔板构件插入阳极与至少一个阴极之间，形成所述显示器件。
37.根据权利要求36的制造方法，其特征在于，所述形成步骤包括在绝缘涂层上设置线或至少一根线构件。
38.根据权利要求37的制造方法，其特征在于，所述形成步骤包括用于制备所述至少一根线构件的光化学微加工，激光烧蚀，模制或电形成处理。
39.根据权利要求36的制造方法，其特征在于，所述涂敷步骤在网的平面上涂敷，其中，形成步骤在所述绝缘涂层上形成导电材料层，以形成图形。
41.根据权利要求39的制造方法，其特征在于，所述形成步骤包括：
在所述涂层上叠置或丝网印刷光敏导电材料层；和
用掩模和光刻法清除光敏导电材料层的未遮蔽部分。
42.根据权利要求36的制造方法，其特征在于，所述处理步骤包括：
遮蔽所述金属层；和
使用制备所述金属网的光化学微加工、激光烧蚀、模制或电形成处理，清除金属层的未遮蔽部分。
43.一种显示器件，包括：发光部件；和多个电子源，朝向用于显示图象的所选位置处的发光部件发射电子，所述各电子源包括：
基极；
与基极电绝缘的栅极；
多个微尖构件；
第一组电阻，在第一组中的各电阻与相应的构件相连；
连到该电阻上的限流电路，以便连接基极到微尖构件上的电阻和电路限制由基极提供给所述多个微尖构件的电流总量；和
对基极提供电流的装置，使微尖朝向发光部件发射电子。
44.根据权利要求43的电子源，所述限流电路是把第一组电阻串联到基极上的第二电阻。
45.根据权利要求44的电子源，其特征在于，所述第一组电阻包括一个或更多个连到微尖构件上的第一电阻材料层，所述第二电阻包括在第一层与基极之间的第二电阻材料层，所述电子源还包括在第一电阻材料层与第二电阻材料层之间的导电层。
46.一种显示器件，包括：发光部件；和多个电子源，朝向用于显示图象的所选位置处的发光部件发射电子，所述各电子源包括：
基极；
与基极电绝缘的栅极；
多个微尖构件；
第一组电阻，在第一组中的各电阻与相应的微尖构件相连；和
连在基极与微尖构件之间的大体恒定的电流源，以对所述多个微尖构件提供大体恒定的总电流量。
47.一种利用阴极发光视觉显示器件显示图象的方法，所述器件包括：
阳极；
位于所述阳极上或其附近、且响应于电子而发光的发光部件；
在面板与背板之间的多行场致发射阴极单元；
在阳极与阴极之间的第一组细长的栅极，当沿观看方向观看时，该电极与发光部件和所述行在位置上重叠，该重叠位置定义为象素点；所述方法包括：
使阴极单元行顺序地发射电子，其中，使每一行在某一时刻发射电子；和
对阳极、阴极和栅极组施加电位，使阴极单元发射的电子飞到在阳极上或与阳极相邻的发光部件的预定象素点上，从而显示预定亮度的图象。
48.根据权利要求47的方法，所述器件还包括在其上有电子通孔的隔板构件，其中，当沿观看方向观看时，所述隔板构件的至少一些孔的每一个与相应的象素点重叠，所述发光部件包括发不同颜色的区域，所述象素点的每一个包括，当沿观看方向观看时与所述至少两种不同颜色的所述区域重叠的象素点，其中所述隔板构件包括将所述隔板构件孔的所述至少一些中的每一个分成较小孔的壁，该较小的每个孔与相应的象素点重叠，各象素点的象素点有场致发射阴极单元的相应行，其中，所述栅极包括至少一个在隔板构件中的各相应的较小孔附近的一个栅极，且位于隔板构件与场致发射阴极单元之间；
所述加电步骤对所述至少一个栅极的每一个施加电位，以控制通过各相应的较小孔的电子量，控制相应于这样的较小孔的象素点的开、关和调制其亮度，这样的象素点还确定对应于这样的较小孔的栅极的象素点。
49.根据权利要求48的方法，其特征在于，所述加电步骤对场致发射阴极单元的行施加电位，以便扫描这些行，使各行被扫描时发射电子，对相应于这样的行的象素点的栅极施加电位，控制这样的象素点的开关和调制其亮度。
50.根据权利要求47的方法，其特征在于，所述场致发射阴极单元的每一个包括：
基极；和
与基极电绝缘的栅极；其中所述加电步骤对所述单元的基极或栅极施加电位，使单元的行顺序地发射电子。
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