專利名稱：帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型是一種場致發(fā)射顯示器件的單元結(jié)構(gòu)，涉及場致發(fā)射顯示器件中 陰極、柵極和陽極的結(jié)構(gòu)設(shè)計及其制備方法。
背景技術(shù)：
目前，場致發(fā)射顯示器件(FED)作為新型的平板顯示器件，距離市場化還 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)計和制備是影響場發(fā) 射顯示器件實用化的一個重要因素。
采用二極結(jié)構(gòu)可以構(gòu)成最簡單的場致發(fā)射顯示器，并通過矩陣掃描的方式實 現(xiàn)視頻圖像的顯示。在二極結(jié)構(gòu)場致發(fā)射顯示屏中， 一方面陽極需要高壓才能給 電子足夠能量轟擊熒光粉實現(xiàn)高亮度，另一方面陽極電極又充當(dāng)調(diào)制電極，連接 外圍驅(qū)動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)，才能有效地實現(xiàn)低電壓調(diào)制。因為柵 極孔徑很小，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)射體槳料準(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，對位要求苛刻，成品率較低。雖然保護(hù)層對陰極有一定的保護(hù)作用，但是仍 然會造成部分發(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，容易對玻璃基板造成損傷。
發(fā)明內(nèi)容
技術(shù)問題:本實用新型的目的是提供一種帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示 器，該結(jié)構(gòu)的制備工藝簡單，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)動電壓，從而簡化驅(qū)動電路。
技術(shù)方案針對傳統(tǒng)三極結(jié)構(gòu)中的前述技術(shù)難點，本實用新型提出一種帶直 孔通道的平面式場發(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。可以采用平面印刷或者鍍膜 工藝制備該平面三極結(jié)構(gòu)，因此制備工藝簡單，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)特性的場發(fā)射材料作為陰極發(fā)射體，其驅(qū)動電 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)可以實現(xiàn)低電壓驅(qū) 動。
本實用新型提出的帶直孔通道平面式場發(fā)射三極結(jié)構(gòu)涉及場致發(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 極玻璃基板，在陽極玻璃基板的下表面設(shè)有陽極電極，在陽極電極的下表面設(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)特性的場發(fā)射材料采用帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場發(fā)射納米材 料。陽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，熒光粉層位于陽極玻璃基板面向陰 極玻璃基板的一側(cè)；或者陽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極電極制成。
本實用新型的的三極結(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)特性的場發(fā)射材料作為陰極發(fā)射體；
*驅(qū)動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
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 位。
有益效果在本實用新型中，采用帶直孔通道的平面介質(zhì)層，制備工藝簡單、 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)，所以場發(fā)射材料可以通過簡單的絲網(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是本實用新型所提出的支撐體在介質(zhì)層上、透明導(dǎo)電膜陽極電極的三極 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是本實用新型所提出的支撐體在陰極基板上、鋁膜陽極電極的三極結(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發(fā)射材料6、支撐體7、陽極玻璃基板8、玻璃基 板9、透明導(dǎo)電膜陽極電極IO、熒光粉層ll、鋁膜陽極電極12。
具體實施方式
本實用新型提出的帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器是在陰極玻璃基板 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)有陽極玻璃基板9，在陽極玻璃基板9的下表面設(shè)
有陽極電極IO，在陽極電極10的下表面設(shè)有熒光粉層11。
陽極玻璃基板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位于陽極 玻璃基板9面向陰極玻璃基板1的一側(cè)；或者陽極玻璃基板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)能力的場發(fā) 射、材料；制備支撐體；在帶透明導(dǎo)電膜陽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，但是會使驅(qū)動電壓迅速增加。
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，所以制備工藝簡單，且 可以降低驅(qū)動電壓。
權(quán)利要求1、一種帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器，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)有陽極玻璃基板(9)，在陽極玻璃基板(9)的下表面設(shè)有陽極電極(10)，在陽極電極(10)的下表面設(shè)有熒光粉層(11)。
2、 如權(quán)利要求1所述的帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器，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所述的帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器，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所述的帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器，其特征是具 有表面電子傳導(dǎo)特性的場發(fā)射材料(7)采用帶有表面電子傳導(dǎo)特性的場發(fā)射納米 材料。
專利摘要帶垂直通道的平面三極場發(fā)射顯示器涉及場致發(fā)射顯示器件的三極結(jié)構(gòu)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)有陽極玻璃基板(9)，在陽極玻璃基板(9)的下表面設(shè)有陽極電極(10)，在陽極電極(10)的下表面設(shè)有熒光粉層(11)。本實用新型的結(jié)構(gòu)可以降低器件的驅(qū)動電壓，而且制備工藝簡單、成本低廉。
文檔編號H05B33/26GK201063904SQ200720038019
公開日2008年5月21日 申請日期2007年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月25日
發(fā)明者婁朝剛, 張曉兵, 馳 李, 威 雷 申請人:東南大學(xué)