A7 416079 -----B7_______ 五、發明說明（1 ) 前申請案之參考 此申請案已於1998年三月六號，在美國正式成爲一項 專利’申請案序號爲〇9/〇36,303。 相關申請案之參考 相關的主題可由美國專利申請案5 760,535査到，題目 是”場發射裝置”，在1998年六月二日提出，且讓渡於同 一個受讓人。 本發明範圍 本發明是屬於場發射裝置的領域，但比較專注於場發射 顯示器。 本發明的背景 從技術上我們都知道在顯示裝置内，例如陰極射線管， 覆蓋上介電質層’可防止靜電荷的累積。該覆蓋物基本上 是一種導電材質’例如金屬物β我們都希望去防止靜電荷 的累積’因爲相反地它會吸引原先要直射於顯示器面板的 電子而造成偏向，影響顯示器裝的運作。運用導電材質來 防止充電是必須的，因爲導電材質是用來移除電荷最有效 的材質。 我們都知道場發射顯示器擁有内部介電質層，且易造成 靜電充電。例如，一介電質層通常用來將導電列及行分 開。該導電列、行是用來選擇性地定址（address)顯示器的 電子發射元件。部份的該介電質層通常暴露於裝置内的眞 空狀態。舉例而言’-暴露的介電質層可存在於活動區域 的周圍。孩活動區域是由該電子發射部份所訂出的。 -4 - i紙張尺度適用中國國家標準（CfJS)A4規格（210 X 297公笼)----- — — — — — — 111 — — — " ·1'11111 訂·11! — 111- *^ (請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416079 消 費 合 作 社 印 製 A7 B7 五、發明說明（2 在一場發射_示器内，爲了防止靜電荷累積而使用導電 層會產生幾個問題。首先，導電材質有可能會造成導電行 : 咗氣知：路’但假設該導電物質是與它們相接觸的 ° 我們都知道存在於介電質表面，眞空及導電材 ^ > iA 3¾ —- 二接點，會造成介電質材質的損毁。介電質的 毀相更會造成場發射顯示器内電子發射元件的損壞。 因此，信p古~ 7 可了 一個改良的場發射顯示器的需求，它需具 有防止靜電荷充電的導電層，以及至少能解決上述所提到 的問題。 圖式之簡單説明 圖1和2是根據本發明的具體實例之—場發射顯示器的 橫截面圖； 圖3是圖1和2實例中陰極板的上視圖； 圖4是依據本發明另—實例中—場發射顯示器的涉截面 圖； 圓5是圖4實例中陰極板的上視圖； 圖6 9跟圖5類似都是本發明其他實例中陰椏板的上 視圖； 圖1 〇依據本發明另一個具體實例之場發射顯示器的陽 極上視圖；而圖11和12是依據本發明又另一個實例之場 發射顯示器的部份橫截面圖。 爲了讓敎述簡單、明暸’在圖中的各部份並不須都比例 一樣。例如，有些跟其他部份相比較誇大了許多。再來， 在適i的考量τ ’圖中標示相㈤的部份會重複使用相同的 本紙張尺度適財國國家標準（CNS)A4規格（2】0 X297公f
A7 416079 五、發明說明（ 參考號碼。 具體實例的描诚 本發明是一種場發射顯示器，具有許多個導電列及—個 離子屏蔽，用來將該多數個導電列隔離，以防止靜電荷充 電。在本發明的具體實例中，在該多數個導電列與該離子 属蔽訂出—個間隙_)。當場發射顯示器運料，此間隙 是位於低電位電場的區域内。該場發射顯示器具有一個陽 極’可提供高電位電場的區域。低電位電場的區域内，電 场強度比陽極所提供的弱Q而低電位電場的區域内之電場 強度以小到足以減少在導電列及離予厚蔽間的間隙所產生 的破壞性電弧及飛弧。 此外’本發明中的場發射顯示器還具有多個電極，該電 極並具有犧牲部。在離子屏蔽旁之間隙區域，發生了飛孤 或電狐的話，犧牲部會遭受破壞，但電子發射器卻能繼續 運作。 圖1及2是本發明具體實例中’場發㈣示H(FED) _ 的橫截面圖；圖3是圖1和2實例中陰極&112的上視 圖。FED 1〇〇包括了陰極板Π2和—個陽極板㈣。陰極 板112與陽極板110相對，框架（frame) m當作兩者之中 間區域。在中間區域m内的壓力小於1〇-6托耳左 右0 陰極板112包括—個陰極基底124，陰極基底⑶是由 絕緣材料製成的，例如破璃’石英等。在陰極基底m上 放置許多個導電行。爲了解釋方便起見，圖表上只表示出 1 ___ -6- 本紙張尺度適用中國國家標準 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 'ya^---------訂-----
—1. n _x I 線- 經濟部智慧財產局員Η消費合作社印製 416079 A7 ____ B7 五、發明說明（4 ) 第一個導電列126 ，第二個導電列128及第三個導電行 130 。然而，事實上是可以使用任—數目的導電行。導電 行126，128 ，及130都是由易取得之導電材料製成的， 且都連接至電源端。如圖2所示，電源173連接於第一個 導電行126 (其他電源連接至導電行128及130，但並沒有 表示出）。 陰極板112還包括一個介電質層】32 ，置放於導電行 126 ，12S ，及Π0上。介電質層n2是由易取得之介電 質材料製成的且具有許多個發射井134 ^每—個發射井 134内都置放一個電子發射器1 3 6。 陰極板112還包括許多個導電列，置放於介電質層132 上爲了解釋方便起見，圖1-3只表示出第—個導電列 138 ’第二個導電列140及第三個導電列142 。然而，事 實上是可以使用任一數目的導電列。如圖3所示，導電列 138，140 ’及U2與電源143，148，及146相對連接。 依據本發明’導電列丨38，14〇，及M2中每—個都具 有一犧牲部154。犧牲部154訂出了該導電列的尾部及邊 緣 156。 如圖I及2所示，介電質層132區分出一個介電質表層 145。介電質表層145相當於導電列Ϊ38，14〇，及142之 犧牲部154。 依據本發明，FED 100在包含了 一個離子屏蔽139，離 子屏蔽139是置於介電質表層〗45 ^離子異蔽139可預防 介電質表層145發生靜電荷充電。 本紙張尺度適用令國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公发） -------Ill----------—1τ---------線*^" -- (請先Μ讀背面之注意事項再填寫本頁) 416079 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 > Α7 Β7 五、發明說明（5 ) 離子屏蔽13是由導電材質製成的’例如金屬，無結晶石夕 等。圖3的實例中，離子屏蔽13沿著FED 100四邊中的兩 個邊延展開來。本發明並不限制此種組態。依據本發明， 離子屏蔽可沿著場發射顯示器的一個邊，兩個邊，三個 邊，或多邊延展。 離子屏蔽Π9最好與導電列丨38 ，14〇，及U2做電氣 隔離。如圖1及3所示，離子屏蔽139的邊緣158與犧牲 部154的邊緣156隔離。離子屏蔽Π9最好與每一邊緣 156訂出一間隙15〇 。如圖i所描述，一介電質表層152 置於離子屏蔽139與導電列Π8，140，及M2之每一邊 緣156之間。介電質表層152 ，離子屏蔽139及犧牲部 154分別與中間區域丨丨8的眞空部形成三個接點。 依據本發明，間隙150置於低電場強度的區域。在低電 場強度的區域内形成間隙150可減少由間隙150内三接點 的存在，所產生的飛弧或電弧。 再者，假如當電弧眞的在間隙150區域内發生的話，導 電列的損壞程度只侷限於導電列138 ，140 ，及142的犧 牲邵154 。犧牲部154的長度L (圖3 )是用做來限制損壞 部份是在犧牲部154，及防止損壞波及電子發射器136。 如圖2及3所示，離子屏蔽139同樣也跟第二個導電列 140的縱長邊（iength 一 wise)緣170隔離。離子屏蔽139的 一邊〗72通常與縱長邊緣170保持平行，並與縱長邊緣 170隔離β 在具體實例中及圖3的深入敘述中，離子屏蔽139具有 本紙張尺度適用中國固家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） ----------Α-------—訂---------線 <請先閱讀背面之;i意事項再填寫本頁) 416079 A7
經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 五、發明說明（6 ) 多個洞137。這些洞137在FED 100裝配時，可輕易地移 除沈澱於離子屏蔽139中的layers 。這些洞137同時對減 低離子屏蔽内薄膜應力（film stresses)非常有用。而洞的幾 何形狀並不侷限於四方形。 FED 100還包括了框架114 ，它限制了電子發射器的範 圍，也部份地定義出中間區域118 框架丨是由絕緣材 質製成，例如玻璃，並用玻璃密封劑（frit sealant) U6黏著 於發射器之結構上。 在具體實例中，框架114之内部介電賀表層i 13是用玻 璃密封劑116覆蓋住。我們相信運用玻璃密封劑u 6將内 邵介電質表層113覆蓋，可減少框架114附近發生飛弧和 電弧。 再根據本發明所述，離子屏蔽139是連接至玻璃密封劑 116。如圖1 -3所述’離子屏蔽13 9是在玻璃密封劑116下 延展。而離子屏蔽139也連接至電源144。電源144對離 子屏蔽139的電位採獨立控制。根據圖1及2 ，陽極板 包括一陽極基底120 ，而在上面形成陽極12丨^陽極 基底120是由一種堅硬、透明的材質製成的，例如玻璃。 陽極121是由一種透明、導電材質’例如銦錫氧化物。陽 極121包括一陽極連接器162 (圖3)，它是設計來連接電 源端（圖中並無表示）。在陽極121上置放了許多憐潛 (Phosphor) 119 。這些磷層119是由陰極發光物的材質製 成，它可在電子激發時發光。 陽極1：21置於導電列138 ，140，及M2的對側。陽極 -I 1------------· I--—---訂---—-----ΓΓ <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張&度適用中國國家標準（CNS>A4規格（210 X 297公釐） - -1 經濟部智慧財產局員費合作社印製 416079 A7 _ B7 五、發明說明（7 ) 121在陽極12丨與電子發射器Π6間可有效地產生高強度 的電場。 依據本發明及圖3的虛線所示’陽拖I]】還在導電列 I38 ，14〇 ，及I42上定義出一個投射區域U2 。投射區 域122包含了陽極121對面的發射器結構區域。FED 1〇〇 最強的電場強度是在運作時，產生於投射區域122及陽極 U1 。依據本發明，導電列13S ，140 ,及142的犧牲部 154是置於投射區域122的外面。 FED 100 是採用沈澱模化（deposltlon and patterning)技術製 成，這可從過去的文獻記錄查到。而製造電子發射器l36 的實例也可從過去的文獻記錄查到。 在FED 100運作時，將電壓加於導電行，及 13〇和導電列138，140，及142，使電子發射器136發射 電子束。在陽極121上也加一電壓，將射出電子吸引至磷 層119 。接下來將敘述這些電位的標準値。這些値是絕不 可能受限制的。例如’導電行126 ，128 ，及130是使用 接地電位；導電列138，140，及142使用大約80伏特電 壓；而陽極121使用約4000伏特電壓。陽極板110與陰極 112間的距離可達約1毫米。因此，陽極ι21與投射區域 122之間的電場強度可達每微米約4伏特。 在FED 100運作時，充電電荷被釋放到中間區域U8的 眞空部份。利用電源144，在離子屏蔽139加諸一電位’ 用以傳導上述的充電電荷。在此方法中，就可避免絕緣表 層145發生靜電充電的現象。現在要描述一個FED 1〇〇的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格_(21〇 X 297公爱) I I 1Ι — 1Ι1ΙΙ1 - 1 I — — ！ I 訂·111 I ---(r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 416079 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（S ) 元件组態，對上述的標準操作電壓而言，非常有用。導電 行 126，128 及 130 都具有一末緣（end edge) 129 (圖 2 )。 離子屏蔽139的邊緣172 (圖2 )是置於第二導電列I40的 縱長邊170對侧。導電行126，128及130在離子屏蔽]39 之下延展，以致在末緣129及邊緣172間具有一小於或等 於100微米的重疊距離，d(圖2)。陽極121在縱長邊17〇 之上延展，以致在第一邊121及縱長邊170間具有一约1 毫米的重疊距離，X (圖2 )。兩鄰近的列之間形成一個間 隙168 (圖3 )。在圖1-3之具體實例中，縱長邊i70與離 子屏蔽139的邊緣172間的距離就等於間隙168的寬度。舉 例而言，兩鄰近的列之間的距離，也就是間隙168的寬度 是30微米。而在縱長邊170與邊緣丨72間的距離，s，也 是30微米。在導電列138，140，及142與離子異蔽139的 邊緣15S之距離’ t (圖1 )，同樣也是約30微米。在第一 導電行縱長邊1；31與陽極U1的第二邊丨33之距離，r (圖 Ϊ)，約1毫米。在陽極121的第二邊133與離子異蔽〗39的 邊緣丨5S之距離’ q (圖1 )，約爲200毫米。，犧牲部i54的 長度’ L ’是等於q與t的差。在本例中，犧牲部丨54的 長度，L，是等於170微米。 現在參考圖4 ，在此有另一個FED 100橫截面的另—實 例敘述；圖5是具體實例圖4的上視圖（未表示出電源）， 跟圖3相似。在圖4與5的具體實例中，介電質層132又 加上許多個導電行井（column wells) I49 ，且每—個導電行 126，128及130還包括一連接部127及一犧牲部184。連 -11 - 本紙張尺度適用中园國家標準（CNS〉A4規格（210 X 297公釐） -------------------1 訂------(I (請先閉讀背面之注意事項再填寫本頁) 416079 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9) 接部127與犧牲部184及導電行部份相互連接，並置於陰 極基底124之上。犧牲部184的末端訂出了邊緣183。 導電行井149可用做介電質層132時，所用的蝕刻技術 製成，連接部127則可使用將材質沈澱至孔狀結構的技術 來製成。 根據本發明，犧牲部184的每一邊183及離子屏蔽139的 邊緣172訂出了 一間隙153。中間區域1〗8的電場強度比陽 極m下方還小，在裡面選擇犧牲部184的長度來訂出間 隙153之位置。藉由減低在間隙1S3的電場強度，在間隙 153附近的三接點就會有較少的飛弧及電弧發生。如圖5 所述，間隙1 53最好置於陽極121的投射區域122的外側。 在根據本發明，犧牲部184提供了 一種犧牲材質，在這 些間隙153區域内發生飛派或電孤時，它會遭到破壞。犧 牲部184因此可保護離陽極121的第一邊123最近之電子發 射器遭到破壞’犧牲部184對傳導電荷也是相當有用。在 此方法中’可減低介電質層表面的靜電荷充電。 在圖4及5之具體實例中，導電行ι26，ι28及n〇的犧 牲部184與離子屏蔽139的邊緣ι72叉合。在圖4及5之具 體實例中，導電列】38，140及142之犧牲部154與離子屏 蔽139的邊緣158也叉合。一般都相信叉合的组態可再減 低離子屏蔽139旁之介電質表面發生飛弧及電弧。 同樣地，根據本發明，在圖4和5例子中包含了 一犧牲 行Π4 (圖5 )。該犧牲行174從組態、尺寸及結構材質都與 導電仃126，128及130相似。然而，該犧牲行174並不用 -12- 本紙張尺度適用中國國豕標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) . •線， 416079 經濟部智慧財產局負工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（10) 於磷層119的激發作用中。犧牲行174也只是較接近離子 屏蔽139之邊緣158的行而已° 一般而言’犧牲行174沿著 邊緣15 8平行地延展。 現在參考跟FED 100之圖5相似的圖6 - 9，在圖6的例 子中，第二導電列140的縱長邊170與離子屏蔽139的邊緣 172相又合。然而，在縱長邊170並不包括任何犧牲部。 又合可減低飛弧及電弧的發生。縱長邊170與邊緣172訂 出了 一間隙177。縱長邊170與邊緣172之間的距離最好等 於相鄰列的距離。 在圖7的例子中，沿著第二導電列140的縱長邊no上 訂出了許多個犧牲部176。由於犧牲部176及離子屏蔽139 的邊緣172與縱長邊170之間的間隙177皆位於比陽極121 所訂出的投射區域丨22之電場還弱的區域》—個已減弱的 電場可減少飛弧及電弧的發生。 在圖8的例子中以及根據本發明，FED 100包括了一犧 牲列178，該犧牲列178從组態、尺寸及結構材質都與導 電列138，140及142相似。然而，該犧牲列178並不用於 激發磷層1〗9。而在此可使用多個犧牲列。從陽極121之 第一邊123移除犧牲列178的縱長邊180及離子屏蔽139的 邊緣172所訂出的間隙171。用此方法將可減弱間隙171的 電場，以減少飛弧及電弧的發生，並電子發射器136遭到 破壞。 在圖8的例子中，在它運轉時，導電列138，140及142 都會被掃描到。在掃描的階段時，導電列138，140及142 13· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ---------訂---------線^ {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 416079 A7 ------- B7 五、發明說明（11 ) 會陸續的以電位來定位，對造成電子發射而言，非常有 用。而犧牲列178也包含於此次的掃描内。或者，也可不 用掃描犧牲列178。在圖9的例子中，陽極121的投射區 域122延伸範圍超過犧牲列178。 現在參照圖1 0 ，這裡根據本發明的另一例子，描述了 FED 100中陽極121的上視圖。陽極121的陽極連接部162 是置於部份離子屏蔽139的對側（圖3 ，6 ，及9) ^爲了 減低陽極連接部162及離子屏蔽139之間的電場強度，陽 極連接部162包括了許多的條片…dps) i63 „ 現在參考圖11及12，在此有另—個FED 1〇〇橫截面的實 例敘述。在圖11及12例子裡，對減低框架U4附近的飛弧 及電弧的發生，非常有用。如圖u及丨2所述，陽極連接 部162與電源185相互連接。 在圖11的例子中以及根據本發明，FED ] 〇〇包括了—介 電質層186。介電質層186配置於陽極連接部162之上、離 子厚蔽139某部份之對側。我們相信介電質層ι86可減低 在陽極連接部162及離子屏蔽139之間，由於三接點ι88區 域内的電子發射所造成的電弧。 在圆1 2的例子中，FEE) 100包括了一抗性層（resistive layer) 190。抗性層丨9〇是配置於介電質層132之上。抗性 層190沿著離子屏蔽丨39與玻璃密封劑丨丨6間延展，並與之 連接。抗性層190位於陽極連接部162對側。抗性層19〇是 由一種易放出電子，但比離子屏蔽丨39能力弱的材質所製 成。例如，碳化矽，無結晶的矽等。 本紙張尺度剌+關家標準（CNS)A4^格⑵ο X 297公发了 I------------. --------訂--------I ^ rtr (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -416079 A7 _B7_ 五、發明說明（Π ) 結論，本發明是用於具有離子屏蔽的場發射顯示器。本 發明的場發射顯示器包括了許多電極，具有犧牲部及组 態，可在離子屏蔽的區域内減少飛弧及電弧的發生。犧牲 部進一步地減少了電子發射器的損壞。 -53^ --------訂---------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）