专利名称：带垂直通道的平面三极场发射显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型是一种场致发射显示器件的单元结构，涉及场致发射显示器件中 阴极、栅极和阳极的结构设计及其制备方法。
背景技术：
目前，场致发射显示器件(FED)作为新型的平板显示器件，距离市场化还 有一定的差距，存在一些关键技术瓶颈。其中三极结构的设计和制备是影响场发 射显示器件实用化的一个重要因素。
采用二极结构可以构成最简单的场致发射显示器，并通过矩阵扫描的方式实 现视频图像的显示。在二极结构场致发射显示屏中， 一方面阳极需要高压才能给 电子足够能量轰击荧光粉实现高亮度，另一方面阳极电极又充当调制电极，连接 外围驱动电路芯片不能承受过高的电压，因此存在发光亮度和驱动电压之间存在 矛盾,必须在二极结构的基础上引入三极结构，由栅极进行电压调制，由阳极控 制发光亮度。
在三极结构中，栅极必须尽可能靠近阴极，同时要求栅极孔径足够小(一般 在50微米以下，视器件的整体结构而定)，才能有效地实现低电压调制。因为栅 极孔径很小，而且栅极距离阴极很近，采用丝网印刷的方法很难把发射体桨料准 确填冲到栅极孔中。另外还容易造成发射体和栅极电极相连而短路。 一般先制备 阴极发射阵列并覆盖保护层，然后再采用掩膜工艺和精密光刻工艺制备介质膜孔 结构和栅极电极，最后打开发射体的保护层。采用这方法须用多次掩膜和精密光 刻，对位要求苛刻，成品率较低。虽然保护层对阴极有一定的保护作用，但是仍 然会造成部分发射体的损伤，影响显示器件性能。如果在三极结构中采用CVD 的方法在介质膜孔中直接生长发射材料，虽然可以避免材料填充的困难，但是由 于CVD的工作温度很高，容易对玻璃基板造成损伤。
发明内容
技术问题:本实用新型的目的是提供一种带垂直通道的平面三极场发射显示 器，该结构的制备工艺简单，制作成本低廉。该结构还可以提供优良的发射性能 和较低的驱动电压，从而简化驱动电路。
技术方案针对传统三极结构中的前述技术难点，本实用新型提出一种带直 孔通道的平面式场发射三极结构。在该结构中，连接电极和行扫描电极位于同一 平面内，连接电极通过直孔通道与数据电极相导通。可以采用平面印刷或者镀膜 工艺制备该平面三极结构，因此制备工艺简单，制作成本低廉。在本发明所提出 的结构中，采用带有表面电子传导特性的场发射材料作为阴极发射体，其驱动电 压决定于行扫描电极和连接电极之间的间隙宽度，因此该结构可以实现低电压驱 动。
本实用新型提出的带直孔通道平面式场发射三极结构涉及场致发射显示器 件的三极结构的及其制备方法，在阴极玻璃基板上设有数据电极，在数据电极上 设有介质层,该介质层中设有贯穿通道；在介质层上设有连接电极和与数据电极 垂直的行扫描电极；在连接电极、行扫描电极和介质层上设有具有表面电子传导 特性的场发射材料；在阴极玻璃基板或介质层上设有支撑体，在支撑体上设有阳 极玻璃基板，在阳极玻璃基板的下表面设有阳极电极，在阳极电极的下表面设有 荧光粉层。
连接电极通过贯穿的垂直孔道与数据电极相连接；连接电极与数据电极平 行，与行扫描电极垂直。连接电极与行扫描电极间有一小于500微米的间隙。具 有表面电子传导特性的场发射材料采用带有表面电子传导特性的场发射纳米材 料。阳极玻璃基板由制作在透明导电膜玻璃基板上的透明导电膜作为阳极电极以 及在透明导电膜上制作的荧光粉层共同构成，荧光粉层位于阳极玻璃基板面向阴 极玻璃基板的一侧；或者阳极玻璃基板也可以是将荧光粉层制作在透明导电膜玻 璃基板上后，再在荧光粉层上制作一层铝膜阳极电极制成。
本实用新型的的三极结构与现有的三极结构不同之处为
*介质层为平面状介质层，该介质层带有贯穿的直孔通道。数据电极通过 直孔通道与连接电极相导通；
采用具有表面电子传导特性的场发射材料作为阴极发射体；
*驱动电压取决于连接电极和行扫描电极的间隙宽度，而与介质层厚度无
直接关系。因此可以增加介质层厚度以减小数据电极和行扫描电极间的 漏电流；
*场发射材料只需印刷在连接电极与行扫描电极的间隙间，不需要精确对 位。
有益效果在本实用新型中，采用带直孔通道的平面介质层，制备工艺简单、 成本低廉。直孔通道仅起到导通数据电极和连接电极的作用，因此对直孔通道的 精度要求不高。在本发明所提出的结构中，行扫描电极、连接电极和介质层位于 同一平面内，所以场发射材料可以通过简单的丝网印刷方式或者镀膜方式制备， 且不需要特殊图案。在直孔通道平面三极结构中，采用具有表面电子传导能力的 场发射材料作为电子发射体，通过控制连接电极和行扫描电极之间的间隙既可以 获得较低的驱动电压。因此本发明可以采用较厚的介质层以保证数据电极和行扫 描电极间的绝缘性，避免了普通三极结构中薄介质层引起的较大漏电流；
图1是本实用新型所提出的支撑体在介质层上、透明导电膜阳极电极的三极 结构示意图。
图2是阴极基板上电极的相关电极位置示意图。
图3是本实用新型所提出的支撑体在阴极基板上、铝膜阳极电极的三极结构 示意图。
其中有阴极玻璃基板1、数据电极2、条状介质层3、行扫描电极4、连接 电极5、具有一定电阻特性的场发射材料6、支撑体7、阳极玻璃基板8、玻璃基 板9、透明导电膜阳极电极IO、荧光粉层ll、铝膜阳极电极12。
具体实施方式
本实用新型提出的带垂直通道的平面三极场发射显示器是在阴极玻璃基板 1上设有数据电极2,在数据电极2上设有介质层3,该介质层3上设有贯穿通道4; 在介质层3上设有连接电极5和与数据电极垂直的行扫描电极6;连接电极与数 据电极通过贯穿的直孔通道相导通；在连接电极5、行扫描电极6和介质层3上 设有具有表面电子传导特性的场发射材料7;在阴极玻璃基板1或介质层3上设 有支撑体8，在支撑体8上设有阳极玻璃基板9，在阳极玻璃基板9的下表面设
有阳极电极IO，在阳极电极10的下表面设有荧光粉层11。
阳极玻璃基板9由制作在透明导电膜玻璃基板上的透明导电膜作为阳极电 极10以及在透明导电膜上制作的荧光粉层11共同构成，荧光粉层11位于阳极 玻璃基板9面向阴极玻璃基板1的一侧；或者阳极玻璃基板9也可以是将荧光粉 层11制作在不导电的玻璃基板9上后，再在荧光粉层上制作一层铝膜12阳极电 极制成。连接电极6与行扫描电极5间有一小于500微米的间隙；将阴极基板与 阳极基板封接排气，形成器件内的真空工作环境。
制备的方法为在阴极玻璃基板上采用印刷、烧结或者镀膜、光刻的方法制 备数据电极；在数据电极上通过印刷、烧结或者镀膜、光刻的方法制备介质层， 并形成贯穿的直孔阵列；在介质层上印刷、烧结或者镀膜、光刻的方法制备行扫 描电极，该电极与数据电极相互垂直且绝缘；利用印刷、烧结或者镀膜、光刻的 方法制备连接电极，连接电极通过贯穿直孔与数据电极相导通；利用印刷、喷涂、 或涂敷等方法在行扫描电极和连接电极之间制备具有表面电子传导能力的场发 射、材料；制备支撑体；在带透明导电膜阳极玻璃基板的透明导电膜一侧上制备荧 光粉层，也可在阳极玻璃基板上直接制备荧光粉层，然后在荧光粉层上蒸镀一层 铝膜；将阴极基板与阳极基板封接排气，形成器件内的真空工作环境。
本发明所提出的带直孔通道平面场致发射三极结构中，连接电极与行扫描电 极间有一小于500微米的间隙。在普通三极结构中，发射材料必须准确填充到介 质膜孔中。如果发射材料位置有所偏移或者发射体层过厚，则会造成阴极与栅极 之间的短路。如果发射材料的面积远小于介质膜孔尺寸，虽然避免了阴极与栅极 的短路，但是会使驱动电压迅速增加。
通常可采用丝网印刷的方法印制图案化的场发射体层。为了避免介质层制备 和栅极制备等后道工序对发射体的影响，必须在发射体上覆盖保护层。这增加了 工艺复杂性，而且仍有部分发射体性能将受到破坏。如果先制备介质膜孔和栅极 电极，采用丝网印刷的方法很难将发射材料准确地填充到膜孔内。
如果在三极结构中采用CVD的方法直接生长发射材料，虽然可以将发射体 准确定位，但其较高的工作温度(>550°(:)可对玻璃基板产生破坏。
而在本发明所提出的结构中，表面电子传导能力的场发射材料只需均匀涂敷 在行扫描电极和连接电极的间隙之中，不需要精确定位，所以制备工艺简单，且 可以降低驱动电压。
权利要求1、一种带垂直通道的平面三极场发射显示器，其特征是在阴极玻璃基板(1)上设有数据电极(2)，在数据电极(2)上设有介质层(3)，该介质层(3)中设有贯穿通道(4)；在介质层(3)上设有连接电极(5)和与数据电极垂直的行扫描电极(6)；在连接电极(5)、行扫描电极(6)和介质层(3)上设有具有表面电子传导特性的场发射材料(7)；在阴极玻璃基板(1)或介质层(3)上设有支撑体(8)，在支撑体(8)上设有阳极玻璃基板(9)，在阳极玻璃基板(9)的下表面设有阳极电极(10)，在阳极电极(10)的下表面设有荧光粉层(11)。
2、 如权利要求1所述的带垂直通道的平面三极场发射显示器，其特征是连 接电极(5)通过贯穿的垂直孔道(4)与数据电极(2)相连接;连接电极(5)与数据电 极(2)平行，与行扫描电极(6)垂直。
3、 如权利要求1所述的带垂直通道的平面三极场发射显示器，其特征是连 接电极(5)与行扫描电极(6)间有一小于500微米的间隙。
4、 如权利要求1所述的带垂直通道的平面三极场发射显示器，其特征是具 有表面电子传导特性的场发射材料(7)采用带有表面电子传导特性的场发射纳米 材料。
专利摘要带垂直通道的平面三极场发射显示器涉及场致发射显示器件的三极结构及其制备方法，在阴极玻璃基板(1)上设有数据电极(2)，在数据电极(2)上设有介质层(3)，该介质层(3)上设有贯穿通道(4)；在介质层(3)上设有连接电极(5)和与数据电极垂直的行扫描电极(6)；在行扫描电极(6)、连接电极(5)和介质层(3)上设有具有表面电子传导特性的场发射材料(7)；在阴极玻璃基板(1)或介质层(3)上设有支撑体(8)，在支撑体(8)上设有阳极玻璃基板(9)，在阳极玻璃基板(9)的下表面设有阳极电极(10)，在阳极电极(10)的下表面设有荧光粉层(11)。本实用新型的结构可以降低器件的驱动电压，而且制备工艺简单、成本低廉。
文档编号H05B33/26GK201063904SQ200720038019
公开日2008年5月21日 申请日期2007年5月25日 优先权日2007年5月25日
发明者娄朝刚, 张晓兵, 驰 李, 威 雷 申请人:东南大学