專利名稱：直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種場(chǎng)致發(fā)射顯示器件的單元結(jié)構(gòu)，涉及場(chǎng)致發(fā)射顯示器件中陰極、柵極和陽(yáng)極的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及其制備方法。
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)問題本發(fā)明的目的是提供一種直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的制備工藝簡(jiǎn)單，制作成本低廉。該結(jié)構(gòu)還可以提供優(yōu)良的發(fā)射性能和較低的驅(qū)動(dòng)電壓，從而簡(jiǎn)化驅(qū)動(dòng)電路。
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)明提出一種帶直孔通道的平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)。在該結(jié)構(gòu)中，連接電極和行掃描電極位于同一平面內(nèi)，連接電極通過直孔通道與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通?？梢圆捎闷矫嬗∷⒒蛘咤兡すに囍苽湓撈矫嫒龢O結(jié)構(gòu)，因此制備工藝簡(jiǎn)單，制作成本低廉。在本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)中，采用帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料作為陰極發(fā)射體，其驅(qū)動(dòng)電壓決定于行掃描電極和連接電極之間的間隙寬度，因此該結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)低電壓驅(qū)動(dòng)。
本發(fā)明提出的帶直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)涉及場(chǎng)致發(fā)射顯示器件的三極結(jié)構(gòu)的及其制備方法，在陰極玻璃基板上設(shè)有數(shù)據(jù)電極，在數(shù)據(jù)電極上設(shè)有介質(zhì)層，該介質(zhì)層中設(shè)有貫穿通道；在介質(zhì)層上設(shè)有連接電極和與數(shù)據(jù)電極垂直的行掃描電極；在連接電極、行掃描電極和介質(zhì)層上設(shè)有具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料；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。
連接電極通過貫穿的垂直孔道與數(shù)據(jù)電極相連接；連接電極與數(shù)據(jù)電極平行，與行掃描電極垂直。連接電極與行掃描電極間有一小于500微米的間隙。具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料采用帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射納米材料。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)極電極制成。
本發(fā)明所提出的帶直孔通道的平面三極結(jié)構(gòu)的制備方法為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)電極上通過平面印刷或者鍍膜的方式制備平面介質(zhì)層，然后通過曝光和腐蝕工藝得到貫穿平面介質(zhì)層的直孔陣列，c.)或者通過絲網(wǎng)印刷工藝直接制備帶有垂直孔道的介質(zhì)層，
d.)在平面介質(zhì)層上印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法同時(shí)制備行掃描電極和連接電極。連接電極與數(shù)據(jù)電極平行，并通過直孔通道與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通。行掃描電極與數(shù)據(jù)電極相互垂直且絕緣，e).利用噴涂、鍍膜、涂敷等方法在行掃描電極和連接電極之間制備具有帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料，f.)制備支撐體，g.)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。
用不同發(fā)光顏色的熒光粉制作成帶有圖案的熒光粉層，控制數(shù)據(jù)電極和掃描電極上的電壓信號(hào)以控制達(dá)到不同發(fā)光顏色熒光粉上的電子數(shù)目，以實(shí)現(xiàn)彩色圖像顯示。
本發(fā)明的的三極結(jié)構(gòu)與現(xiàn)有的三極結(jié)構(gòu)不同之處為●介質(zhì)層為平面狀介質(zhì)層，該介質(zhì)層帶有貫穿的直孔通道。數(shù)據(jù)電極通過直孔通道與連接電極相導(dǎo)通；●采用具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料作為陰極發(fā)射體；●驅(qū)動(dòng)電壓取決于連接電極和行掃描電極的間隙寬度，而與介質(zhì)層厚度無(wú)直接關(guān)系。因此可以增加介質(zhì)層厚度以減小數(shù)據(jù)電極和行掃描電極間的漏電流；●場(chǎng)發(fā)射材料只需印刷在連接電極與行掃描電極的間隙間，不需要精確對(duì)位。
有益效果在本發(fā)明中，采用帶直孔通道的平面介質(zhì)層，制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。直孔通道僅起到導(dǎo)通數(shù)據(jù)電極和連接電極的作用，因此對(duì)直孔通道的精度要求不高。在本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)中，行掃描電極、連接電極和介質(zhì)層位于同一平面內(nèi)，所以場(chǎng)發(fā)射材料可以通過簡(jiǎn)單的絲網(wǎng)印刷方式或者鍍膜方式制備，且不需要特殊圖案。在直孔通道平面三極結(jié)構(gòu)中，采用具有表面電子傳導(dǎo)能力的場(chǎng)發(fā)射材料作為電子發(fā)射體，通過控制連接電極和行掃描電極之間的間隙既可以獲得較低的驅(qū)動(dòng)電壓。因此本發(fā)明可以采用較厚的介質(zhì)層以保證數(shù)據(jù)電極和行掃描電極間的絕緣性，避免了普通三極結(jié)構(gòu)中薄介質(zhì)層引起的較大漏電流；


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、條狀介質(zhì)層3、行掃描電極4、連接電極5、具有一定電阻特性的場(chǎng)發(fā)射材料6、支撐體7、陽(yáng)極玻璃基板8、玻璃基板9、透明導(dǎo)電膜陽(yáng)極電極10、熒光粉層11、鋁膜陽(yáng)極電極12。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提出的帶直孔通道的平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)是在陰極玻璃基板1上設(shè)有數(shù)據(jù)電極2，在數(shù)據(jù)電極2上設(shè)有介質(zhì)層3，該介質(zhì)層3上設(shè)有貫穿通道4；在介質(zhì)層3上設(shè)有連接電極5和與數(shù)據(jù)電極垂直的行掃描電極6；連接電極與數(shù)據(jù)電極通過貫穿的直孔通道相導(dǎo)通；在連接電極5、行掃描電極6和介質(zhì)層3上設(shè)有具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料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。
陽(yáng)極玻璃基板9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10以及在透明導(dǎo)電膜上制作的熒光粉層11共同構(gòu)成，熒光粉層11位于陽(yáng)極玻璃基板9面向陰極玻璃基板1的一側(cè)；或者陽(yáng)極玻璃基板9也可以是將熒光粉層11制作在不導(dǎo)電的玻璃基板9上后，再在熒光粉層上制作一層鋁膜12陽(yáng)極電極制成。連接電極6與行掃描電極5間有一小于500微米的間隙；將陰極基板與陽(yáng)極基板封接排氣，形成器件內(nèi)的真空工作環(huán)境。
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、光刻的方法制備數(shù)據(jù)電極；在數(shù)據(jù)電極上通過印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻的方法制備介質(zhì)層，并形成貫穿的直孔陣列；在介質(zhì)層上印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻的方法制備行掃描電極，該電極與數(shù)據(jù)電極相互垂直且絕緣；利用印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻的方法制備連接電極，連接電極通過貫穿直孔與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通；利用印刷、噴涂、或涂敷等方法在行掃描電極和連接電極之間制備具有表面電子傳導(dǎo)能力的場(chǎng)發(fā)射材料；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，也可在陽(yáng)極玻璃基板上直接制備熒光粉層，然后在熒光粉層上蒸鍍一層鋁膜；將陰極基板與陽(yáng)極基板封接排氣，形成器件內(nèi)的真空工作環(huán)境。
本發(fā)明所提出的帶直孔通道平面場(chǎng)致發(fā)射三極結(jié)構(gòu)中，連接電極與行掃描電極間有一小于500微米的間隙。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。
而在本發(fā)明所提出的結(jié)構(gòu)中，表面電子傳導(dǎo)能力的場(chǎng)發(fā)射材料只需均勻涂敷在行掃描電極和連接電極的間隙之中，不需要精確定位，所以制備工藝簡(jiǎn)單，且可以降低驅(qū)動(dòng)電壓。
權(quán)利要求
1.一種直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)，其特征是在陰極玻璃基板(1)上設(shè)有數(shù)據(jù)電極(2)，在數(shù)據(jù)電極(2)上設(shè)有介質(zhì)層(3)，該介質(zhì)層(3)中設(shè)有貫穿通道(4)；在介質(zhì)層(3)上設(shè)有連接電極(5)和與數(shù)據(jù)電極垂直的行掃描電極(6)；在連接電極(5)、行掃描電極(6)和介質(zhì)層(3)上設(shè)有具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料(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)。
2.如權(quán)利要求1所述的直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)，其特征是連接電極(5)通過貫穿的垂直孔道(4)與數(shù)據(jù)電極(2)相連接；連接電極(5)與數(shù)據(jù)電極(2)平行，與行掃描電極(6)垂直。
3.如權(quán)利要求1所述的直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)，其特征是連接電極(5)與行掃描電極(6)間有一小于500微米的間隙。
4.如權(quán)利要求1所述的直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)，其特征是具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料(7)采用帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射納米材料。
5.一種如權(quán)利要求1所述的直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征是制備的方法為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)電極上通過平面印刷或者鍍膜的方式制備平面介質(zhì)層，然后通過曝光和腐蝕工藝得到貫穿平面介質(zhì)層的直孔陣列；或者通過絲網(wǎng)印刷工藝直接制備帶有垂直孔道的介質(zhì)層，c.)在平面介質(zhì)層上印刷、燒結(jié)或者鍍膜、光刻或者涂附、燒結(jié)的方法同時(shí)制備行掃描電極和連接電極。連接電極與數(shù)據(jù)電極平行，并通過直孔通道與數(shù)據(jù)電極相導(dǎo)通，行掃描電極與數(shù)據(jù)電極相互垂直且絕緣，d).利用噴涂、鍍膜、涂敷等方法在行掃描電極和連接電極之間制備具有帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料，e.)在介質(zhì)層上制備支撐體，f.)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。
全文摘要
直孔通道平面式場(chǎng)發(fā)射三極結(jié)構(gòu)及其制備方法涉及場(chǎng)致發(fā)射顯示器件的三極結(jié)構(gòu)的及其制備方法，在陰極玻璃基板(1)上設(shè)有數(shù)據(jù)電極(2)，在數(shù)據(jù)電極(2)上設(shè)有介質(zhì)層(3)，該介質(zhì)層(3)上設(shè)有貫穿通道(4)；在介質(zhì)層(3)上設(shè)有連接電極(5)和與數(shù)據(jù)電極垂直的行掃描電極(6)；在行掃描電極(6)、連接電極(5)和介質(zhì)層(3)上設(shè)有具有表面電子傳導(dǎo)特性的場(chǎng)發(fā)射材料(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)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)可以降低器件的驅(qū)動(dòng)電壓，而且制備工藝簡(jiǎn)單、成本低廉。
文檔編號(hào)H01J9/20GK101071722SQ200710022958
公開日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, 婁朝剛, 李馳 申請(qǐng)人:東南大學(xué)