專利名稱：薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種顯示器件及其制備方法，尤其涉及一種薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示(TFEL)器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的EL和TFEL顯示器的優(yōu)點(diǎn)是全固體器件，不象PDP和FED器件需要真空。傳統(tǒng)的薄膜場(chǎng)致發(fā)光顯示(TFEL)的結(jié)構(gòu)如圖1所示。它是一種準(zhǔn)對(duì)稱結(jié)構(gòu)在兩個(gè)絕緣層2和4之間夾有一層薄的熒光粉3。當(dāng)施加在X方向金屬電極1和Y方向氧化銦電極5之間的比較高的電脈沖來驅(qū)動(dòng)顯示時(shí)。電場(chǎng)大部分集中在熒光粉層3使熒光粉層擊穿而成為導(dǎo)電的，此時(shí)施加的電壓在熒光粉層中產(chǎn)生很強(qiáng)的電場(chǎng)來充分加速電子。電子將能量轉(zhuǎn)移給熒光粉層中的離子，當(dāng)電子和離子復(fù)合時(shí)就發(fā)光。典型的ZnS:Mn TFEL的驅(qū)動(dòng)特性如圖2所示。圖2中的脈沖是正的和負(fù)的。在熒光粉層的兩邊的介質(zhì)層的驅(qū)動(dòng)電壓需要降低，傳統(tǒng)的用在TFELD中的熒光粉層二側(cè)的介質(zhì)例如是Ta2O5和BaTiO3。這些材料具有高的介電常數(shù)，通常大于熒光粉的介電常數(shù)。在介質(zhì)層和熒光粉層之間的界面上，沒有電子注入。但是由于熒光粉層中的電場(chǎng)強(qiáng)度很高，使熒光粉層中的電子進(jìn)行傳輸并對(duì)介質(zhì)層形成的大電容進(jìn)行充電。因?yàn)樵跓晒夥蹖又械碾娮訑?shù)目有限，這個(gè)過程的發(fā)光效率是比較低的。理由是為了防止熒光粉自吸收電子，TFELD中的熒光粉必須具有較高的能帶間隙(Eg＞3.5eV)。如上所述，現(xiàn)今TFEL的缺點(diǎn)是不管采用什么什么樣介質(zhì)層，它要求比較高的如圖2所示的驅(qū)動(dòng)電壓。高的驅(qū)動(dòng)電壓要求昂貴的驅(qū)動(dòng)用的IC器件。傳統(tǒng)的TFEL的第二個(gè)缺點(diǎn)是它的高介電常數(shù)ε材料在金屬和氧化銦電極間造成很大的電容，由于電容器的充電和放電的功率損耗正比于fCV2，f是驅(qū)動(dòng)顯示的頻率，C是電容，V是電壓。因?yàn)镃很大，在驅(qū)動(dòng)顯示板時(shí)，功耗也很大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有低電容和低驅(qū)動(dòng)電壓顯示的薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件及其制備方法。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件，由像素單元組成，該像素單元由光學(xué)透明的絕緣基板6、X、Y方向?qū)щ姉l形柵1、5、熒光粉層和絕緣基板7組成，熒光粉層由藍(lán)粉2、綠粉3和紅粉4組成，X、Y方向?qū)щ姉l形柵1、5分別位于熒光粉層的兩外側(cè)，光學(xué)透明的絕緣基板6位于Y方向?qū)щ姉l形柵5的外側(cè)，絕緣基板7位于X方向電條形柵1的外側(cè)，在Y方向?qū)щ姉l形柵5與熒光粉層之間設(shè)有具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層9，在X方向?qū)щ姉l形柵1與熒光粉層之間設(shè)有另一具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層8。
上述薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件制備方法是第一步將X方向?qū)щ姉l形柵金屬蒸散在耐溫900℃以上絕緣材料上，利用光刻法制造X方向?qū)щ姉l形柵，作為金屬尋址電極，第二步在X方向?qū)щ姉l形柵上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料，第三步在多孔硅層8上蒸散藍(lán)熒光粉，用掩模進(jìn)行光刻形成蘭熒光粉條形柵2，再蒸散綠熒光粉，將掩模位移一條蘭粉寬度進(jìn)行光刻形成綠熒光粉條形柵3，然后蒸散紅熒光粉，再將掩模位移一條綠粉寬度進(jìn)行光刻形成紅熒光粉條形柵4，紅，綠，藍(lán)三色熒光粉條形柵形成熒光粉層，第四步在熒光粉層上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料，第五步將設(shè)有以條形氧化銦透明導(dǎo)電膜作為Y方向?qū)щ姉l形柵5的光學(xué)透明絕緣基板6覆蓋在多孔硅層9上，保證光學(xué)透明基板6上的Y方向電極和絕緣基板7上作為金屬尋址電極的X方向?qū)щ姉l形柵1相互垂直。最后加以密封完成場(chǎng)致發(fā)光顯示器。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明以具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層取代傳統(tǒng)TFELD中熒光粉層二側(cè)的介質(zhì)，使得新材料中的熱電子能夠注入到熒光粉層中，從而使得熒光粉層中的電子數(shù)目增加，同時(shí)熒光粉層中仍保持熱電子產(chǎn)生的性能，發(fā)光效率因而增加。本發(fā)明可以采用多孔硅(PPS)作為具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層，它是一種典型的材料，電子在其中能夠有效地被加速，因?yàn)闊犭娮釉诩{晶硅中的漂移長(zhǎng)度要比硅塊中長(zhǎng)得多。為此，多孔硅PPS用來產(chǎn)生熱電子。多孔硅成為可以加速一個(gè)電子的活性元件。當(dāng)在金屬電極和氧化銦電極之間施加電壓時(shí)，電子就能被注入到多孔硅PPS層中。在多孔硅PPS層中的場(chǎng)強(qiáng)數(shù)倍于105V/cm。這時(shí)就會(huì)產(chǎn)生注入到熒光粉層中的熱電子。換句話說產(chǎn)生一種彈道式的電子注入到熒光粉層中。要產(chǎn)生200V的電子，多孔硅PPS層需要4-5μm厚度。PPS層越薄，施加的電壓越低。典型的顯示板電容是0.6-1nF/cm2。這比傳統(tǒng)的薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件TFEL小得多。多孔硅PPS層含有數(shù)微米多晶硅粒和納米硅晶體。熒光粉層可以比傳統(tǒng)的TFEL薄得多，例如100-400nm。如果需要可以在氧化銦電極和PPS層之間應(yīng)用一個(gè)電荷注入層。因此，本發(fā)明具有低電壓尋址，低電容結(jié)構(gòu)，低功率損耗的優(yōu)點(diǎn)。


圖1是傳統(tǒng)的TFEL結(jié)構(gòu)草2是本發(fā)明像素單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是ZnS:Mn TFEL器件的亮度—電壓和效率—電壓特性。
圖4是像素單元Y電極的俯視圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1一種薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件，由像素單元組成，該像素單元由光學(xué)透明的絕緣基板6、X、Y方向?qū)щ姉l形柵1、5、熒光粉層和絕緣基板7組成，熒光粉層由藍(lán)粉2、綠粉3和紅粉4組成，X、Y方向?qū)щ姉l形柵1、5分別位于熒光粉層的兩外側(cè)，光學(xué)透明的絕緣基板6位于Y方向?qū)щ姉l形柵5的外側(cè)，絕緣基板7位于X方向電條形柵1的外側(cè)，在Y方向?qū)щ姉l形柵5與熒光粉層之間設(shè)有具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層9，在X方向?qū)щ姉l形柵1與熒光粉層之間設(shè)有另一具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層8，在本實(shí)施例中，具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層8為多孔硅層，在方向X導(dǎo)電條形柵1的導(dǎo)電條之間設(shè)有絕緣條11，其厚度與導(dǎo)電條形柵1相同，在Y方向?qū)щ姉l形柵5的導(dǎo)電條之間設(shè)有絕緣條10，上述多孔硅可由T.Komoda，SID’00 Digest，428 2000中描述的方法來制備。上述光學(xué)透明的絕緣基板6是玻璃，光學(xué)透明的Y方向?qū)щ姉l形柵5的材料選用氧化銦，厚度其為1800?！?200，本實(shí)施例中的絕緣基板、絕緣條等均可采用Al2O3，多孔硅層的厚度為2200?！?700，熒光粉層的厚度為5800?！?200，在絕緣基板7上的X方向?qū)щ姉l形柵1的材料是Cr，厚度為1800?！?200，實(shí)施例2一種用于制備實(shí)施例1所述薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件的方法第一步將X方向?qū)щ姉l形柵金屬蒸散在耐溫900℃以上絕緣材料上，利用光刻法制造X方向?qū)щ姉l形柵，作為金屬尋址電極，本實(shí)施例還用掩模在X方向?qū)щ姉l形柵的導(dǎo)電條濺射絕緣材料，如濺射硅材料，X方向?qū)щ姉l形柵金屬可選用金屬Cr，絕緣材料可用Al2O3，第二步在X方向?qū)щ姉l形柵上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料，例如可采用在X方向?qū)щ姉l形柵上濺射多晶硅，將多晶硅陽極化，形成多孔硅層8，在900℃～1000℃(如900、950或1000℃)溫度下用快速熱氧化法使多孔硅層氧化。再進(jìn)行沖洗、干燥和烘烤處理，所述的多晶硅陽極化可采用蝕刻加500W鎢燈照射方法，在本實(shí)施例中，用掩模在X方向?qū)щ姉l形柵的導(dǎo)電條之間濺射絕緣材料，第三步在多孔硅層8上蒸散藍(lán)熒光粉，用掩模進(jìn)行光刻形成蘭熒光粉條形柵2，再蒸散綠熒光粉，將掩模位移一條蘭粉寬度進(jìn)行光刻形成綠熒光粉條形柵3，然后蒸散紅熒光粉，再將掩模位移一條綠粉寬度進(jìn)行光刻形成紅熒光粉條形柵4，紅，綠，藍(lán)三色熒光粉條形柵形成熒光粉層，第四步在熒光粉層上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料，例如可采用在熒光粉層上濺射多晶硅，將多晶硅陽極化，形成多孔硅層9，在900℃～1000℃(如900、950或1000℃)溫度下用快速熱氧化法使多孔硅層氧化。再進(jìn)行沖洗、干燥和烘烤處理，所述的多晶硅陽極化可采用蝕刻加500W鎢燈照射方法，第五步將設(shè)有以條形氧化銦透明導(dǎo)電膜作為Y方向?qū)щ姉l形柵5的光學(xué)透明絕緣基板6覆蓋在多孔硅層9上，保證光學(xué)透明基板6上的Y方向電極和絕緣基板7上作為金屬尋址電極的X方向?qū)щ姉l形柵1相互垂直。最后加以密封完成場(chǎng)致發(fā)光顯示器。
權(quán)利要求
1.一種薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件，由像素單元組成，該像素單元由光學(xué)透明的絕緣基板(6)、X、Y方向?qū)щ姉l形柵(1、5)、熒光粉層和絕緣基板(7)組成，熒光粉層由藍(lán)粉(2)、綠粉(3)和紅粉(4)組成，X、Y方向?qū)щ姉l形柵(1、5)分別位于熒光粉層的兩外側(cè)，光學(xué)透明的絕緣基板(6)位于Y方向?qū)щ姉l形柵(5)的外側(cè)，絕緣基板(7)位于X方向電條形柵(1)的外側(cè)，其特征在于在Y方向?qū)щ姉l形柵(5)與熒光粉層之間設(shè)有具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層(9)，在X方向?qū)щ姉l形柵(1)與熒光粉層之間設(shè)有另一具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層(8)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件，其特征在于具有長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料層為多孔硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件，其特征在于在方向X導(dǎo)電條形柵(1)的導(dǎo)電條之間設(shè)有絕緣條(11)，在Y方向?qū)щ姉l形柵(5)的導(dǎo)電條之間設(shè)有絕緣條(10)。
4.一種用于制造權(quán)利要求1所述顯示器件的制備方法，其特征在于第一步將X方向?qū)щ姉l形柵金屬蒸散在耐溫900℃以上絕緣材料上，利用光刻法制造X方向?qū)щ姉l形柵，作為金屬尋址電極，第二步在X方向?qū)щ姉l形柵上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料，第三步在多孔硅層(8)上蒸散藍(lán)熒光粉，用掩模進(jìn)行光刻形成蘭熒光粉條形柵(2)，再蒸散綠熒光粉，將掩模位移一條蘭粉寬度進(jìn)行光刻形成綠熒光粉條形柵(3)，然后蒸散紅熒光粉，再將掩模位移一條綠粉寬度進(jìn)行光刻形成紅熒光粉條形柵(4)，紅，綠，藍(lán)三色熒光粉條形柵形成熒光粉層，第四步在熒光粉層上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料，第五步將設(shè)有以條形氧化銦透明導(dǎo)電膜作為Y方向?qū)щ姉l形柵(5)的光學(xué)透明絕緣基板(6)覆蓋在多孔硅層(9)上，保證光學(xué)透明基板(6)上的Y方向電極和絕緣基板(7)上作為金屬尋址電極的X方向?qū)щ姉l形柵(1)相互垂直，最后加以密封完成場(chǎng)致發(fā)光顯示器。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備方法，其特征在于用掩模在X方向?qū)щ姉l形柵的導(dǎo)電條之間濺射絕緣材料。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的制備方法，其特征在于所述的在X方向?qū)щ姉l形柵上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料是在X方向?qū)щ姉l形柵上濺射多晶硅，將多晶硅陽極化，形成多孔硅層(8)，在900℃～1000℃溫度下用快速熱氧化法使多孔硅層氧化.再進(jìn)行沖洗、干燥和烘烤處理。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的制備方法，其特征在于所述的在熒光粉層上覆蓋一層長(zhǎng)電子漂移長(zhǎng)度熱電子的材料是在熒光粉層上濺射多晶硅，將多晶硅陽極化，形成多孔硅層(9)，在900℃～1000℃溫度下用快速熱氧化法使多孔硅層氧化.再進(jìn)行沖洗、干燥和烘烤處理。
全文摘要
本發(fā)明公開一種薄膜場(chǎng)致彩色發(fā)光顯示器件，由像素單元組成，像素單元由三層組成，熒光粉層由藍(lán)粉、綠粉和紅粉組成，導(dǎo)電條形柵分別位于熒光粉層的兩外側(cè)，兩絕緣基板分別位于Y、X方向電條形柵的外側(cè)，在導(dǎo)電條形柵與熒光粉層之間設(shè)有材料層。本發(fā)明還公開了其制備方法將導(dǎo)電條形柵金屬蒸散在絕緣材料上，利用光刻法制造金屬尋址電極，在導(dǎo)電條形柵上覆蓋材料，在多孔硅層上蒸散藍(lán)熒光粉，光刻形成蘭熒光粉條形柵，再蒸散綠熒光粉，光刻形成綠熒光粉條形柵，然后蒸散紅熒光粉，光刻形成紅熒光粉條形柵，在紅，綠，藍(lán)三色熒光粉層上覆蓋一層材料，將光學(xué)透明絕緣基板覆蓋在多孔硅層上，密封。本發(fā)明有低電壓尋址，低電容結(jié)構(gòu)，低功率損耗優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H05B33/12GK1700820SQ20051003928
公開日2005年11月23日 申請(qǐng)日期2005年5月13日 優(yōu)先權(quán)日2005年5月13日
發(fā)明者英達(dá)正, 童林夙 申請(qǐng)人:東南大學(xué)