专利名称：有机场发射显示器件及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种平板显示器件和制作方法，尤其涉及有机场发射显示器件和这种显示器件的制造方法。
背景技术：
随着平板显示器的飞速发展，阴极射线管(CRT)渐渐失去了其在图像显示器件中的绝对统治地位。诸多平板显示技术不断涌现和不断发展预示着，21世纪将是平板显示的时代。按显示原理分类，平板显示主要有液晶显示(LCD)、等离子体显示板(PDP)显示、电致发光显示(ELD)、发光二极管(LED)显示、有机发光二极管(OLED)显示、真空荧光管显示(VFD)、场发射显示(FED)。
本发明提出了一种新型的平板显示器件，它属于场发射器件，其中传统的无机发光材料由有机半导体发光材料替代。我们把它命名为有机场发射显示(Organic Field Emission Device，O-FED)器件。
有机固体中的激发态分为单线态和三线态，前者导致荧光发射，后者导致磷光发射。由于有机发光二极管(OLED)显示器件中的载流子是从电极注入的，所以发光效率要受到自旋统计的限制，空穴和电子结合形成单线态激子的最高几率位25％，这也是目前荧光材料器件的最高理论效率。而把有机发光材料用在FED显示器件中时，由于有机分子激发态是由阴极发射的电子激发的，可以实现100％的荧光效率。另外由阴极射线产生的激发态的产生和复合都不受材料品质的限制，所以我们可以使用光刻工艺对它进行图形加工，从而实现高分辨率显示。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种新型的平板显示器件一有机场发射显示器件(O-FED)，它属于场发射器件，其中的荧光发射材料由有机发光材料替代，其优点为可实现高分辨率显示、发光效率高、制作工艺简单以及制作成本低廉。
本发明的又一目的在于提供这种平板显示器件的制备方法。
为实现上述目的，本发明提供的有机场发射显示(O-FED)器件的具体结构为在有机场发射显示器的阴极基板上具有多条行电极，在阳极基板上具有条状红、绿、兰三基色有机发光材料，它们之间由预先制作在上面的网格状的黑矩阵隔开。在两个基板之间有金属栅极构成列电极，该栅极与三基色有机发光象素条平行而与阴极板行电极交叉垂直。金属栅极靠近阴极一侧。在行阴极上附有电子发射材料。
本发明提供的制备上述显示器件的方法，其主要步骤为1、在阴极基板上溅射或蒸镀行电极，并光刻成型；所用的材料为Ta、W、Ti、Mo中的一种或任何二种的合金金属以及ITO；2、在衬底上用光刻胶做出所需要的图形，再用蒸发、溅射或其它方法在衬底材料上或溶液沉积等方法形成一层催化剂薄膜，然后剥离光刻胶，形成所需要的催化剂图形。用CVD或其它方法在衬底材料上有催化剂的地方生长碳纳米管(CNT)图形，作为电子发射体。
3、在阳极衬底上光刻ITO条状阳极。
4、在阳极衬底上制作象素黑矩阵，防止电子轰击相邻象素造成混色现象。
5、在阳极衬底上用光刻胶做出所需要的图形，再蒸发方法形成红色有机发光层和铝层，然后剥离光刻胶，形成所需要的象素图形。重复以上步骤分别形成绿色和蓝色发光层。其中铝层作为缓冲层和反射层。彩色方案也可以采用适用掩膜蒸镀、印刷、激光转印、白光加上彩色滤光膜，蓝光下转换等已知方法。
6、在阳极与阴极之间并靠近阴极设置网状栅极条，栅极条与阳极象素条一一对应而与阴极交叉。
7、封装并抽高真空。
本发明所采用的基本结构可以是三极管构形也可以是二极管构形。
本发明中的场发射阵列可以由碳纳米管(CNT)构成，也可以由金属微尖或硅微尖构成，也可以由表面场发射(SED)装置构成，也可以由薄膜场发射装置构成，例如金属-绝缘体-金属(MIM)结构的FED和金属-绝缘体-半导体-金属(MISM)结构的FED。
本发明中有机发光材料可以是小分子，也可以是聚合物。可以采用蒸镀的方法，也可以印刷、转印、喷墨的方法成膜。
本发明中的阳极缓冲层可以是铝(Al)电极，也可以是其它金属或合金。
本发明的优点如下所述本发明提出了一种新型的平板显示器件-有机场发射显示器件(O-FED)，其中采用有机荧光材料替代传统的无机荧光材料。
与OLED相比，由于阴极射线激发的激子不受自旋统计的限制，可以大大地提高有机发光材料的荧光效率。与无机荧光粉相比，有机发光材料的成本低、材料利用率高，并可应用光刻工艺进行精密图形加工。所以本显示装置具有可实现高分辨率显示、发光效率高以及制作成本低廉等优点。
图1是有机场发射显示单元的结构剖面示意图。
1.阳极衬底；2.ITO阳极；3.黑矩阵；4.红色象素；5.绿色象素；6.蓝色象素；7.Al缓冲层；8.阴极衬底；9.行阴极；10.电子发射体；11.列栅极；12.密封框图2是有机场发射显示装置阳极彩色板的制备工艺流程图。
a.光刻ITO阳极；b.制作黑矩阵。；c.制作光刻胶窗口并蒸发红色发光材料和铝缓冲层；d.剥离光刻胶，生成红色象素；e.制作光刻胶窗口并蒸发绿色发光材料和铝缓冲层；f.剥离光刻胶，生成绿色象素；g.制作光刻胶窗口并蒸发蓝色发光材料和铝缓冲层；h.剥离光刻胶，生成蓝色象素。
具体实施例方式
实施例1结合附图1描述如下；在附有ITO的阳极基板1上光刻ITO薄膜使之形成条状电极2，旋涂黑色聚合物材料并用光刻的方法制备网状的黑矩阵3。旋涂光刻胶并曝光显影制作出窗口，然后连续蒸镀红色发光层(Alq3:DCJTB)和铝缓冲层7，厚度分别为100至1000纳米和50至100纳米，在显影液中剥离光刻胶，留下红色象素4。再旋涂光刻胶并曝光显影制作出窗口，然后连续蒸镀绿色发光层(AlQ3:Coumarin)和铝缓冲层7，厚度分别为100至1000纳米和50至100纳米，在显影液中剥离光刻胶，留下绿色象素5。再旋涂光刻胶并曝光显影制作出窗口，然后连续蒸镀蓝色发光层(AND:Perylene)和铝缓冲层7，厚度分别为100至1000纳米和50至100纳米，在显影液中剥离光刻胶，留下蓝色象素6。在阴极基板8上溅射金属Ta作为阴极材料9，厚度为500纳米并光刻成条形行电极；再在该衬底上旋涂光刻胶并曝光显影做出所需要的图形窗口，再蒸发一层催化剂薄膜，然后剥离光刻胶，形成所需要的催化剂图形。用CVD方法在有催化剂的地方生长碳纳米管(CNT)图形，作为电子发射体10。在阳极与阴极之间并靠近阴极设置网状栅极条11，栅极条与阳极象素条一一对应而与阴极条交叉。最后，进行封装工艺并抽至高真空。
实施例2在附有ITO的阳极基板1上光刻ITO薄膜使之形成条状电极2，旋涂黑色聚合物材料并用光刻的方法制备网状的黑矩阵3。旋涂光刻胶并曝光显影制作出窗口，然后连续蒸镀红色发光层(MEH-PPV，polyphenylenevinylene derivative)和铝缓冲层7，厚度分别为200纳米和100纳米，在显影液中剥离光刻胶，留下红色象素4。再旋涂光刻胶并曝光显影制作出窗口，然后连续蒸镀绿色发光层(P-PPV，phenyl substituted polyphenylenevinylene)和铝缓冲层7，厚度分别为200纳米和100纳米，在显影液中剥离光刻胶，留下绿色象素5。再旋涂光刻胶并曝光显影制作出窗口，然后连续蒸镀蓝色发光层(PF，polyfluorene)和铝缓冲层7，厚度分别为200纳米和100纳米，在显影液中剥离光刻胶，留下蓝色象素6。在阴极基板8上溅射金属Ta作为阴极材料9，厚度为800纳米并光刻成条形行电极；将CNT粉体与有机粘结剂均匀混合，用丝网印刷的方法在条形阴极上形成图形，然后进行烧结形成电子发射体10，烧结温度低于500℃。在阳极与阴极之间并靠近阴极设置网状栅极条11，栅极条与阳极象素条一一对应而与阴极条交叉。最后，进行封装工艺并抽至高真空。
权利要求
1.一种场发射显示器件，其特征在于在阴极基板上具有多条行电极，其上附有电子发射体；在阳极基板上具有条状透明电极和红、绿、兰三基色有机材料荧光体；在两个基板之间有金属栅极构成列电极，该栅极与三基色有机发光象素条平行而与阴极板行电极交叉垂直，金属栅极靠近阴极一侧。
2.如权利要求1所述的有机材料荧光体，其特征在于，有机发光材料可以是小分子有机材料，也可以是聚合物，还可以是有机无机杂化材料；可以采用蒸镀的方法，也可以印刷、转印或其他已知的方法成膜。
3.如权利要求1所述的显示器件的基本结构可以是三极管构形也可以是二极管构形，还可以在阴极板上设置其它用于控制的电极或电路。
4.如权利要求1所述的显示器件的场发射阵列可以由碳纳米管(CNT)构成，也可以由金属微尖或硅微尖构成，也可以由表面场发射(SED)装置构成，也可以由薄膜场发射装置构成，例如金属—绝缘体—金属(MIM)结构的FED和金属—绝缘体—半导体—金属(MISM)结构的FED。
5.如权利要求1所述的显示器件的主要制备步骤为a、在阴极基板上溅射或蒸镀行电极，并光刻成型；所用的材料为Ta、W、Ti、Mo中的一种或任何二种的合金金属以及ITO；b、在衬底上用光刻胶做出所需要的图形，再用蒸发、溅射或其它方法在衬底材料上或溶液沉积等方法形成一层催化剂薄膜，然后剥离光刻胶，形成所需要的催化剂图形。用CVD或其它方法在衬底材料上有催化剂的地方生长碳纳米管(CNT)图形，作为电子发射体。c、在阳极衬底上光刻ITO条状阳极。d、在阳极衬底上制作象素黑矩阵，防止电子轰击相邻象素造成混色现象。e、在阳极衬底上用光刻胶做出所需要的图形，再蒸发方法形成红色有机发光层和铝层，然后剥离光刻胶，形成所需要的象素图形。重复以上步骤分别形成绿色和蓝色发光层。其中铝层作为缓冲层和反射层；彩色方案也可以采用适用掩膜蒸镀、印刷、激光转印、白光加上彩色滤光膜，蓝光下转换已知方法。f、在阳极与阴极之间并靠近阴极设置网状栅极条，栅极条与阳极象素条一一对应而与阴极交叉。g、封装并抽高真空。
全文摘要
本发明涉及一种有机场发射显示器件及其制造方法。在阴极基板上具有多条行电极，其上附有电子发射体；在阳极基板上具有条状透明电极和红、绿、兰三基色有机荧光体；在两个基板之间有金属栅极构成列电极，该栅极与三基色有机发光象素条平行而与阴极板行电极交叉垂直。金属栅极靠近阴极一侧。通过本发明可以提高发光效率、降低器件成本、降低阳极电压以及减小器件的厚度。制作方法是通过光刻剥离技术制备阳极板彩色象素，以提高显示分辨率。
文档编号H01J31/15GK1779897SQ200410084379
公开日2006年5月31日 申请日期2004年11月19日 优先权日2004年11月19日
发明者孙润光 申请人:孙润光