專利名稱：一種平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件及其制備的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種場(chǎng)致發(fā)射顯示器件結(jié)構(gòu)及制造方法，屬于電子顯示器件制造的技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，場(chǎng)致發(fā)射顯示器件(FED)作為新型的平板顯示器件，距離市場(chǎng)化還有一定的差距，存在一些關(guān)鍵技術(shù)瓶頸。其中三極結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和制備是影響場(chǎng)發(fā)射顯示器件實(shí)用化的一個(gè)重要因素。
采用二極結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成最簡(jiǎn)單的場(chǎng)致發(fā)射顯示器，并通過(guò)矩陣掃描的方式實(shí)現(xiàn)視頻圖像的顯示。在二極結(jié)構(gòu)場(chǎng)致發(fā)射顯示屏中，一方面陽(yáng)極需要高壓才能給電子足夠能量轟擊熒光粉實(shí)現(xiàn)高亮度，另一方面陽(yáng)極電極又充當(dāng)調(diào)制電極，連接外圍驅(qū)動(dòng)電路芯片不能承受過(guò)高的電壓，因此存在發(fā)光亮度和驅(qū)動(dòng)電壓之間存在矛盾，必須在二極結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上引入三極結(jié)構(gòu)，由柵極進(jìn)行電壓調(diào)制，由陽(yáng)極控制發(fā)光亮度。
在三極結(jié)構(gòu)中，柵極必須盡可能靠近陰極，同時(shí)要求柵極孔徑足夠小(一般在50微米以下，視器件的整體結(jié)構(gòu)而定)，才能有效地實(shí)現(xiàn)低電壓調(diào)制。因?yàn)闁艠O孔徑很小，而且柵極距離陰極很近，采用絲網(wǎng)印刷的方法很難把發(fā)射體漿料準(zhǔn)確填沖到柵極孔中。另外還容易造成發(fā)射體和柵極電極相連而短路。一般先制備陰極發(fā)射陣列并覆蓋保護(hù)層，然后再采用掩膜工藝和精密光刻工藝制備介質(zhì)膜孔結(jié)構(gòu)和柵極電極，最后打開(kāi)發(fā)射體的保護(hù)層。采用這方法須用多次掩膜和精密光刻，對(duì)位要求苛刻，成品率較低。雖然保護(hù)層對(duì)陰極有一定的保護(hù)作用，但是仍然會(huì)造成部分發(fā)射體的損傷，影響顯示器件性能。如果在三極結(jié)構(gòu)中采用CVD的方法在介質(zhì)膜孔中直接生長(zhǎng)發(fā)射材料，雖然可以避免材料填充的困難，但是由于CVD的工作溫度很高，容易對(duì)玻璃基板造成損傷。

發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問(wèn)題本發(fā)明的目的是提供一種發(fā)射性能優(yōu)良，制備工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件及其制備的方法。
技術(shù)方案針對(duì)傳統(tǒng)三極結(jié)構(gòu)中的前述技術(shù)難點(diǎn)，本發(fā)明提出一種平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，數(shù)據(jù)電極和行掃描電極幾乎位于同一平面內(nèi)，可以采用傳統(tǒng)的平面印刷或者鍍膜工藝，降低了制造成本。在本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)中，采用具有電子表面發(fā)射性能的納米材料作為場(chǎng)致發(fā)射體，再利用碳納米管或者其它納米材料做為輔助發(fā)射電極，有效地增加了數(shù)據(jù)電極和連接電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度，減小驅(qū)動(dòng)電壓。本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射顯示器結(jié)構(gòu)，制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，產(chǎn)品的合格率高。
本發(fā)明的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件在陰極玻璃基板上設(shè)有多條數(shù)據(jù)電極，在數(shù)據(jù)電極上設(shè)有與之垂直的橫條狀介質(zhì)層，該介質(zhì)層上的與數(shù)據(jù)電極相交處設(shè)有具有表面電子發(fā)射性能的場(chǎng)發(fā)射材料層，在場(chǎng)發(fā)射材料層上沿介質(zhì)層的長(zhǎng)度方向設(shè)有輔助發(fā)射電極，在介質(zhì)層上的兩端設(shè)有金屬引出電極并與輔助發(fā)射電極相導(dǎo)通，在場(chǎng)發(fā)射材料層上還設(shè)有與數(shù)據(jù)電極平行的連接電極，該連接電極與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通；在陰極玻璃基板或介質(zhì)層上設(shè)有支撐體，在支撐體上設(shè)有陽(yáng)極玻璃基板，在陽(yáng)極玻璃基板的下表面設(shè)有陽(yáng)極電極，在陽(yáng)極電極的下表面設(shè)有熒光粉層。還可以在熒光粉層上制作一層鋁膜。
輔助發(fā)射電極采用碳納米管制備，或采用具有較好場(chǎng)發(fā)射性能的碳納米纖維或者其它導(dǎo)電的納米材料構(gòu)成。
本發(fā)明的的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件的制備的方法為a.)在陰極玻璃基板上采用印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法制備數(shù)據(jù)電極，b.)在數(shù)據(jù)電極上通過(guò)印印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法制備與數(shù)據(jù)電極垂直的條狀介質(zhì)層，c.)在條狀介質(zhì)層上印刷制備具有表面電子發(fā)射性能的場(chǎng)發(fā)射材料層，d).在條狀介質(zhì)層上印刷、燒結(jié)制備金屬引出電極，該電極與數(shù)據(jù)電極相互垂直且絕緣，e).在場(chǎng)發(fā)射材料層上利用印刷的方法制備碳納米管輔助發(fā)射電極，該電極與數(shù)據(jù)電極垂直，與金屬引出電極相導(dǎo)通，
f).在場(chǎng)發(fā)射材料層上用印刷的方法制備碳納米管連接電極，該電極與輔助發(fā)射電極相垂直，且相距一小于400微米的微小間距，連接電極與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通，g.)在陰極玻璃基板或介質(zhì)層上設(shè)有支撐體，h.)在帶透明導(dǎo)電膜陽(yáng)極玻璃基板的透明導(dǎo)電膜一側(cè)上制備熒光粉層，i.)將陰極玻璃基板與陽(yáng)極玻璃基板封接排氣，形成器件內(nèi)的真空工作環(huán)境。
有益效果在本發(fā)明中，除了具有普通平面式三極結(jié)構(gòu)制備工藝簡(jiǎn)單，成本低廉，產(chǎn)品合格率高等特點(diǎn)外，由于使用了碳納米管輔助發(fā)射電極和連接電極，數(shù)據(jù)電極和掃描電極之間的電場(chǎng)強(qiáng)度得以有效加強(qiáng)，從而降低了驅(qū)動(dòng)電壓，使得顯示器件的外圍驅(qū)動(dòng)電路更加簡(jiǎn)單。
本發(fā)明的的三極結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的平面式三極結(jié)構(gòu)不同之處為●掃描電極由金屬引出電極和輔助發(fā)射電極兩部分構(gòu)成；●輔助發(fā)射電極采用碳納米管或者其它具有良好電子場(chǎng)發(fā)射性能的材料構(gòu)成；●連接電極由碳納米管或者其它具有良好電子場(chǎng)發(fā)射性能的材料構(gòu)成。


圖1是本發(fā)明所提出的支撐體在介質(zhì)層上、透明導(dǎo)電膜陽(yáng)極電極的三極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是陰極基板上電極的相關(guān)電極位置示意圖。
圖3是本發(fā)明所提出的支撐體在陰極基板上、鋁膜陽(yáng)極電極的三極結(jié)構(gòu)示意圖。
其中有陰極玻璃基板1、數(shù)據(jù)電極2、介質(zhì)層3、場(chǎng)發(fā)射材料層4、金屬引出電極5、輔助電極6，連接電極7、支撐體8、陽(yáng)極玻璃基板9、陽(yáng)極電極10、熒光粉層11、鋁膜12。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件是在陰極玻璃基板1上設(shè)有多條數(shù)據(jù)電極2，在數(shù)據(jù)電極2上設(shè)有與之垂直的橫條狀介質(zhì)層3，該介質(zhì)層3上的與數(shù)據(jù)電極2相交處設(shè)有具有表面電子發(fā)射性能的場(chǎng)發(fā)射材料層4，在場(chǎng)發(fā)射材料層4上沿介質(zhì)層3的長(zhǎng)度方向設(shè)有輔助發(fā)射電極6，在介質(zhì)層3上的兩端設(shè)有金屬引出電極5并與輔助發(fā)射電極6相導(dǎo)通，在場(chǎng)發(fā)射材料層4上還設(shè)有與數(shù)據(jù)電極2平行的連接電極7，該連接電極7與數(shù)據(jù)電極2相導(dǎo)通；在陰極玻璃基板1或介質(zhì)層3上設(shè)有支撐體8，在支撐體8上設(shè)有陽(yáng)極玻璃基板9，在陽(yáng)極玻璃基板9的下表面設(shè)有陽(yáng)極電極10，在陽(yáng)極電極10的下表面設(shè)有熒光粉層11。還可以在熒光粉層11上制作一層鋁膜12。其中，輔助發(fā)射電極6采用碳納米管制備，或采用具有較好場(chǎng)發(fā)射性能的碳納米纖維或者其它導(dǎo)電的納米材料構(gòu)成。
陽(yáng)極玻璃基板由制作在透明導(dǎo)電膜玻璃基板上的透明導(dǎo)電膜作為陽(yáng)極電極以及在透明導(dǎo)電膜上制作的熒光粉層共同構(gòu)成，熒光粉層位于陽(yáng)極玻璃基板面向陰極玻璃基板的一側(cè)；或者陽(yáng)極玻璃基板也可以是將熒光粉層制作在透明導(dǎo)電膜玻璃基板上后，再在熒光粉層上制作一層鋁膜陽(yáng)極電極12制成。
制備的方法為在陰極玻璃基板上采用印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法制備數(shù)據(jù)電極；在數(shù)據(jù)電極上通過(guò)印印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法制備與數(shù)據(jù)電極垂直的條狀介質(zhì)層；在條狀介質(zhì)層上印刷制備具有表面電子發(fā)射性能的場(chǎng)發(fā)射材料層；在條狀介質(zhì)層上印刷、燒結(jié)制備金屬連接電極，該電極與數(shù)據(jù)電極相互垂直且絕緣；在場(chǎng)發(fā)射材料層上利用印刷的方法制備碳納米管輔助發(fā)射電極，該電極與數(shù)據(jù)電極垂直，與金屬引出電極相導(dǎo)通；在場(chǎng)發(fā)射材料層上用印刷的方法制備碳納米管連接電極，該電極與輔助發(fā)射電極相垂直，且相距一小于400微米的微小間距。連接電極與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通；在陰極基板或者介質(zhì)層上制備支撐體；在帶透明導(dǎo)電膜陽(yáng)極玻璃基板的透明導(dǎo)電膜一側(cè)上制備熒光粉層；將陰極玻璃基板與陽(yáng)極玻璃基板封接排氣，形成器件內(nèi)的真空工作環(huán)境。
在普通三極結(jié)構(gòu)中，發(fā)射材料必須準(zhǔn)確填充到介質(zhì)膜孔中。如果發(fā)射材料位置有所偏移或者發(fā)射體層過(guò)厚，則會(huì)造成陰極與柵極之間的短路。如果發(fā)射材料的面積遠(yuǎn)小于介質(zhì)膜孔尺寸，雖然避免了陰極與柵極的短路，但是會(huì)使驅(qū)動(dòng)電壓迅速增加。
通?？刹捎媒z網(wǎng)印刷的方法印制圖案化的場(chǎng)發(fā)射體層。為了避免介質(zhì)層制備和柵極制備等后道工序?qū)Πl(fā)射體的影響，必須在發(fā)射體上覆蓋保護(hù)層。這增加了工藝復(fù)雜性，而且仍有部分發(fā)射體性能將受到破壞。如果先制備介質(zhì)膜孔和柵極電極，采用絲網(wǎng)印刷的方法很難將發(fā)射材料準(zhǔn)確地填充到膜孔內(nèi)。
如果在三極結(jié)構(gòu)中采用CVD的方法直接生長(zhǎng)發(fā)射材料，雖然可以將發(fā)射體準(zhǔn)確定位，但其較高的工作溫度(＞550℃)可對(duì)玻璃基板產(chǎn)生破壞。
本發(fā)明的采用碳納米管輔助結(jié)構(gòu)的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件，通過(guò)一次絲網(wǎng)印刷可以同時(shí)制備輔助發(fā)射電極和連接電極。因此制備工藝簡(jiǎn)單，可以保證行輔助發(fā)射電極和連接電極之間微小間隙的精度。另外，由于采用碳納米管或者其它具有優(yōu)良場(chǎng)發(fā)射性能的納米材料制備輔助發(fā)射電極和連接電極，有效地降低了驅(qū)動(dòng)電壓。
權(quán)利要求
1.一種平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件，其特征是在陰極玻璃基板(1)上設(shè)有多條數(shù)據(jù)電極(2)，在數(shù)據(jù)電極(2)上設(shè)有與之垂直的橫條狀介質(zhì)層(3)，該介質(zhì)層(3)上的與數(shù)據(jù)電極(2)相交處設(shè)有具有表面電子發(fā)射性能的場(chǎng)發(fā)射材料層(4)，在場(chǎng)發(fā)射材料層(4)上沿介質(zhì)層(3)的長(zhǎng)度方向設(shè)有輔助發(fā)射電極(6)，在介質(zhì)層(3)上的兩端設(shè)有金屬引出電極(5)并與輔助發(fā)射電極(6)相導(dǎo)通，在場(chǎng)發(fā)射材料層(4)上還設(shè)有與數(shù)據(jù)電極(2)平行的連接電極(7)，該連接電極(7)與數(shù)據(jù)電極(2)相導(dǎo)通；在陰極玻璃基板(1)或介質(zhì)層(3)上設(shè)有支撐體(8)，在支撐體(8)上設(shè)有陽(yáng)極玻璃基板(9)，在陽(yáng)極玻璃基板(9)的下表面設(shè)有陽(yáng)極電極(10)，在陽(yáng)極電極(10)的下表面設(shè)有熒光粉層(11)。
2.如權(quán)利要求1所述的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件，其特征是在熒光粉層(11)上制作一層鋁膜(12)。
3.如權(quán)利要求1所述的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件，其特征是輔助發(fā)射電極(6)采用碳納米管制備，或采用具有較好場(chǎng)發(fā)射性能的碳納米纖維或者其它導(dǎo)電的納米材料構(gòu)成。
4.一種如權(quán)利要求1所述的平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件的制備的方法，其特征是制備的方法為a.)在陰極玻璃基板(1)上采用印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法制備數(shù)據(jù)電極(2)，b.)在數(shù)據(jù)電極(2)上通過(guò)印印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法制備與數(shù)據(jù)電極(2)垂直的條狀介質(zhì)層(3)，c.)在條狀介質(zhì)層(3)上印刷制備具有表面電子發(fā)射性能的場(chǎng)發(fā)射材料層(4)，d).在條狀介質(zhì)層(3)上印刷、燒結(jié)制備金屬引出電極(5)，該電極與數(shù)據(jù)電極(2)相互垂直且絕緣，e).在場(chǎng)發(fā)射材料層(4)上利用印刷的方法制備碳納米管輔助發(fā)射電極(6)，該電極與數(shù)據(jù)電極(2)垂直，與金屬引出電極(5)相導(dǎo)通，f).在場(chǎng)發(fā)射材料層(4)上用印刷的方法制備碳納米管連接電極(7)，該電極與輔助發(fā)射電極(6)相垂直，且相距一小于400微米的微小間距，連接電極(7)與數(shù)據(jù)電極(2)相導(dǎo)通，g.)在陰極玻璃基板(1)或介質(zhì)層(3)上設(shè)有支撐體(8)，h.)在帶透明導(dǎo)電膜陽(yáng)極玻璃基板(9)的透明導(dǎo)電膜一側(cè)上制備熒光粉層(11)，i.)將陰極玻璃基板與陽(yáng)極玻璃基板封接排氣，形成器件內(nèi)的真空工作環(huán)境。
全文摘要
平面三極場(chǎng)發(fā)射顯示器件及其制備方法是一種發(fā)射性能優(yōu)良，制備工藝簡(jiǎn)單和成本低廉的制備的方法，在陰極玻璃基板(1)上設(shè)有多條數(shù)據(jù)電極(2)，在數(shù)據(jù)電極(2)上設(shè)有與之垂直的橫條狀介質(zhì)層(3)，該介質(zhì)層(3)上的與數(shù)據(jù)電極(2)相交處設(shè)有場(chǎng)發(fā)射材料層(4)，在場(chǎng)發(fā)射材料層(4)上設(shè)有輔助發(fā)射電極(6)，在介質(zhì)層(3)上的兩端設(shè)有金屬引出電極(5)并與輔助發(fā)射電極(6)相導(dǎo)通，在場(chǎng)發(fā)射材料層(4)上還設(shè)有與數(shù)據(jù)電極(2)平行且導(dǎo)通的連接電極(7)；在陰極玻璃基板(1)或介質(zhì)層(3)上設(shè)有支撐體(8)，在支撐體(8)上設(shè)有陽(yáng)極玻璃基板(9)，在陽(yáng)極玻璃基板(9)的下表面設(shè)有陽(yáng)極電極(10)，在陽(yáng)極電極(10)的下表面設(shè)有熒光粉層(11)。
文檔編號(hào)H01J9/20GK101071721SQ20071002295
公開(kāi)日2007年11月14日 申請(qǐng)日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者雷威, 張曉兵, 孫小衛(wèi), 婁朝剛 申請(qǐng)人:東南大學(xué)