КАТОДОЛЮМИНЕСЦЕНТНАЯ АВТОЭМИССИОННАЯ ЯЧЕЙКА Российский патент 1997 года по МПК H01J1/02 H01J1/30 H01J19/24 H01J21/04 H01J31/12 

Изобретение относится к микроэлектронике, в частности, к автоэмиссионным источникам электронов с люминесцентной индикацией.

Известен полевой эмиссионный диод, включающий вакуумный корпус с катодными и анодными элементами, выполненными из первого электропроводного материала. При этом катодные элементы образованы эмиттирующими деталями для излучения электронов к анодным элементам и конструктивными элементами, представляющими собой выводные элементы для катодов, изготовляемые из второго электропроводного материала. Эмиттирующие детали имеют эмиссионные поверхности, образованные краями тонких слоев из третьего электропроводного материала, и нанесены на изоляционные элементы. При этом также слои находятся в электрическом контакте с крепежными элементами, а эмиссионные поверхности проходят параллельно анодным поверхностям [1]
Эта конструкция требует относительно высоких питающих рабочих напряжений, не защищена от эрозии рабочей кромки, не решает задачу свечения ячейки и визуализации сигнала.

Известна конструкция дисплея, содержащая изолирующую подложку с расположенной на ней двухмерной сеткой источников электронов, управляемых x-y-матрицей электродов в пластину, покрытую фосфором и расположенную напротив подложки. Каждый источник содержит холодный катод и электрод затвора [2]
Это устройство конструктивно сложно и требует относительно высоких питающих рабочих напряжений, не обладает достаточной стабильностью работы и требует вакуумсохраняющую наружную оболочку.

Наиболее близким к заявляемому решению является автоэлектронный катод, эмиттирующей поверхностью которого служит удаленный от диэлектрической подложки торец проводящей пленки, под которой вблизи эмиттирующего торца катода расположена проводящая пленка, подсоединенная к положительному полюсу источника напряжения [3]
Эта конструкция не предлагает световой индикации, требует относительно высоких питающих рабочих напряжений и наружной вакуумсохраняющей оболочки.

Целью изобретения является снижение рабочего и управляющего напряжения, сохранение стабильности работы при скачкообразных увеличениях анодного напряжения, получение световой индикации с высокой четкостью и самовакуумирование ячейки.

Поставленная цель достигается тем, что в катодолюминесцентной автоэмиссионной ячейке, включающей пленочные анод и катод, разделенные диэлектрическим слоем и расположенные на диэлектрической подложке, согласно изобретению пленки анода, катода и диэлектрический слой выполнены перфорированными с образованием кромками перфораций эмиссионной полости, а поверхность анода покрыта люминофором и дополнительным герметизирующим прозрачным покрытием. Поверхность анода покрыта люминофором в зоне эмиссионной полости.

Сопоставительный анализ с прототипом показывает, что предлагаемая ячейка отличается тем, что пленки анода, разделенные диэлектрическим слоем, выполнены перфорированными с образованием кромками перфораций эмиссионной полости; поверхность анода покрыта люминофором в зоне эмиссионной полости; поверхность анода покрыта дополнительным герметизирующим прозрачным покрытием.

Таким образом, предлагаемая ячейка соответствует критерию "новизна".

Сравнение предлагаемого решения со всеми известными аналогами не позволило выявить в них признаки, отличающие предлагаемое решение от прототипа, что позволяет сделать вывод о соответствии критерию "изобретательский уровень".

Изобретение поясняется чертежом, на котором представлен разрез ячейки.

Катодолюминесцентная автоэмиссионная ячейка содержит анод 1, покрытый люминофором 2, диэлектрический слой 3, катод 4, дополнительное герметизирующее прозрачное покрытие 5, диэлектрическую подложку 6, эмиссионную полость 7.

Катодолюминесцентная автоэмиссионная ячейка может быть изготовлена монолитной по тонкопленочной технологии с формированием анода и катода фотолитографическим способом и последующим осаждением люминофора, например, из легированного цинком оксида цинка методом катафореза, а дополнительное герметизирующее прозрачное покрытие наносится вакуумно-термическим методом.

Ячейка работает следующим образом.

При приложении напряжения между анодом 1 и катодом 4 происходит искажение силовых линий электрического поля в эмиссионной полости 7 вблизи катода с одновременным увеличением напряженности электрического поля выше 10⁶ В/см, что инициирует поток электронов от катода к аноду. Электроны, попадая на анод, возбуждают свечение люминофора 2. Так как всякий люминофор имеет повышенное удельное сопротивление в сравнении с металлами, то кроме эффекта свечения люминофор выполняет функцию резистивного элемента, ограничивая возможные увеличения тока, проходящего через кромку перфораций катода, и предотвращает эрозию кромок и сохраняет стабильность работы ячейки.

Дополнительное прозрачное герметизирующее покрытие 5 позволяет беспрепятственно наблюдать свечение люминофора и одновременно сохраняет рабочий вакуум эмиссионной полости.

Выполнение катода, анода и диэлектрического слоя пленочными позволяет максимально приблизить анод и катод, что, в свою очередь, решает проблему снижения минимальной величины рабочего напряжения.

Стабильность работы ячейки достигается ограничением рабочего тока при скачкообразных увеличениях анодного напряжения, т. к. люминофор дополнительно выполняет функции нагрузочного сопротивления. Выполнение индикаторных приборов на основе катодолюминесцентной автоэмиссионной ячейки позволяет повысить их устойчивость к механическим воздействиям, сохраняя работоспособность прибора в целом при разрушении с разгерметизацией отдельных ячеек.

Применение ячеек с указанными характеристиками позволяет повысить качество плоских индикаторов, в том числе, экранов, дисплеев и телевизоров.

Изобретение относится к электронной технике, в частности, к автоэмиссионным источникам с люминесцентной индикацией. Сущность изобретения: катодолюминесцентная автоэмиссионная ячейка выполнена на основе пленочных анода и катода, разделенных диэлектрическим слоем и расположенных на диэлектирической подложке. Пленки анода, катода и диэлектрического слоя выполнены перфорированными с образованием кромками перфораций эмиссионной полости. Поверхность анода покрыта люминофором в зоне эмиссионной полости и дополнительным герметизирующим прозрачным покрытием. Достигаемый технический результат: снижение рабочего и управляющего напряжения, сохранение стабильности работы при скачкообразных увеличениях анодного напряжения, получение световой индикации с высокой четкостью и самовакуумирование ячейки. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Катодолюминесцентная автоэмиссионная ячейка, включающая пленочные анод и катод, разделенные диэлектрическим слоем и расположенные на диэлектрической подложке, отличающаяся тем, что пленки катода, анода и диэлектрический слой выполнены перфорированными с образованием кромками перфораций эмиссионной полости, а поверхность анода покрыта люминофором и дополнительным герметизирующим прозрачным покрытием. 2. Ячейка по п. 1, отличающаяся тем, что поверхность анода покрыта люминофором в зоне эмиссионной полости.