专利名称：基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件的制作方法
技术领域：
本发明属于真空电子发射型平板显示技术领域，特别涉及一种薄膜场发射平板显示器件技术背景场发射平板显示器件是未来大屏幕平板显示的重要候选器件，有着与阴极射线管类似的显示性能，因此受到高度重视。场发射显示器件依据阴极结构的不同，包括金刚石薄膜场发射显示器件、碳纳米管场发射显示器件、表面传导型阴极场发射显示器件、各种金属-绝缘层-半导体层-金属(MISM)场发射显示器件等。其中与本发明较为接近的是一种表面传导发射平板显示器件，其结构包括由阴极基板玻璃、阳极基板玻璃、封接和支撑结构构成。阴极基板玻璃上制备有行、列驱动电极和表面传导发射阴极，构成阴极基板。阳极基板玻璃上制备有荧光粉、黑底和铝膜阳极，构成阳极基板。阴极基板结构如图2所示，包括阴极基板玻璃、列驱动电极、行驱动电极、电子注入电极、电子引出电极、表面传导层和行、列驱动电极交叉点处的介质隔离层。注入电极和引出电极之间的间隙为10微米左右。表面传导层由10纳米左右的氧化钯粒子薄膜组成，通过脉冲电击和激活过程在该薄膜中间形成一个10纳米左右的缝隙。
表面传导发射显示器件的工作原理如下当电子引出电极加正电压时，电子从注入电极流入到表面传导层中。由于注入电极和引出电极之间存在1伏特/微米左右的电场，因此电子能在表面传导层中得到能量。由于表面传导层中存在一个10纳米左右的缝隙，因此部分电子能够从该处发射到真空中，并在阳极电压的作用下得到加速，高能量电子轰击阳极，激发荧光粉发光。
表面传导发射阴极的核心是薄膜电子传导发射层的结构和制备。已有的制作方法中，采用喷墨、树脂交换和烧结形成非连续薄膜。这层非连续膜还要经过形成过程，即经过在电极之间施加电脉冲，产生数十纳米的缝隙。这样得到的薄膜还要经过所谓的激活过程，即在碳氢化合物气氛中，在电极之间施加电压，电流通过薄膜时产生的热量导致碳氢化合物分解，分解出的碳使得缝隙变小到10纳米以下，从而产生传导和发射电流。
已经实现的表面传导发射阴极可以产生较大的发射电流，满足场发射显示的要求。发射的稳定性和均匀性也很好。但存在的问题是，在这种结构阴极制作过程中的激活过程，需要极大的电流和非常长的处理时间，成为量产中的最大瓶颈。这种结构阴极存在的另一个问题是发射率小，当前最好水平是3％。发射率定义为发射电流与薄膜中传导电流之比。在场发射平板显示器件中，阴极是分行驱动的，对于选中行，所有的列电流都汇入到该行，从而导致行电流很大。对于60英寸的高清晰度显示器，当峰值亮度达到1000cd/m2时，发射电流高达60毫安。3％的发射率意味着行电流将高达2安培，这样高的驱动电流是当前驱动电路难以提供的，即使有这样的电路，其成本也是很高的。驱动电路的高成本将导致整个显示器的高成本，使之无法与当前流行的液晶显示器和等离子体显示器进行竞争。
发明内容
本发明针对现有技术中表面传导场发射显示器的不足和缺点，提供一种新型基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，使其不仅具有显示器结构简单、材料普通、加工工艺简单，最突出的特点是使该器件不需要特殊的激活处理，克服量产中的瓶颈。该器件的电子发射率高，显著降低驱动电路成本。
本发明的另一目的是提供上述显示器中场发射阴极的制备方法。
本发明的技术方案如下一种基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，主要由阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框和支撑结构构成，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃、设置在阴极基板玻璃上的行驱动电极、列驱动电极、行列驱动电极交叉点上电极之间的介质隔离层以及紧靠每个行列驱动电极交叉点处的场发射阴极，所述的阳极基板包括阳极基板玻璃、设置在阳极基板玻璃上的红、绿、蓝三基色荧光粉、黑底矩阵和铝膜阳极，其特征在于所述的场发射阴极由分别连接到行驱动电极和列驱动电极的导体薄膜电极和两导体薄膜电极之间的薄膜电子传导发射层构成；所述的薄膜电子传导发射层是由一层经过孔壁减薄处理的多孔氧化铝薄膜和沉积在其上的导电薄膜构成，该薄膜电子传导发射层位于导体薄膜电极的下面或上面。
在上述方案的基础上，本发明的另一特征是在多孔氧化铝薄膜的下面还可以设置一层金属氧化物薄膜，该金属氧化物薄膜为氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化锑或氧化铋薄膜。
本发明所述导电薄膜的材料采用碳、硅、铬、钨、钼、铼、铌、钽、钛、锆、铪、钪、钇、金、银、钌、铑、钯、锇、铂、铱、铁、钴、镍、稀土金属、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化钯、氮化碳、氮化锆、氮化铪、氮化钛、氮化钽、氮化稀土金属、碳化钽、碳化锆、碳化铪、碳化钛、碳化钽、碳化钨、碳化硅、碳化稀土金属或硼化稀土金属。
本发明的另一技术特征在于所述的场发射阴极中的导体薄膜电极采用叉指电极结构，所述的薄膜电子传导发射层设置在叉指电极之间的所有缝隙上；或所述的薄膜电子传导发射层相间设置在叉指电极之间的缝隙上。
本发明的技术特征还在于所述的支撑结构采用陶瓷或玻璃支撑墙结构，支撑墙固定在行驱动电极上。
本发明还提供了一种基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中场发射阴极的制备方法，其特征在于所述的场发射阴极中的薄膜电子传导发射层按如下步骤进行
1)先用常规方法在阴极基板玻璃上沉积单层金属铝薄膜或包含铝膜的复合金属薄膜，其中复合金属薄膜的下层金属包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铁、钴、镍、锑或铋，上层为金属铝膜；2)用常规方法进行多孔氧化处理，得到多孔氧化铝薄膜；3)对得到的多孔氧化铝进行孔壁减薄处理，即在能腐蚀氧化铝的酸中进行浸泡，优选磷酸；然后进行热氧化，温度控制在低于玻璃的软化点，将多孔氧化处理后余下的金属薄膜氧化成金属氧化物；4)在经过步骤1)-3)形成的多孔氧化铝薄膜上面通过常规沉积方法沉积单层或多层导电薄膜；5)将得到的薄膜电子传导发射层在真空条件下进行脉冲电流处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的导电通道，形成具有电子发射能力的薄膜电子传导发射层。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果本发明不仅具有发射效率高，发射性能稳定和均匀，器件结构和制备工艺简单，而且材料无需特殊处理，发射阴极也不需特殊的激活处理，直接施加驱动电压就能产生电子发射，大大节省了工艺处理时间，克服了量产中的瓶颈，适合大规模生产。场发射阴极的发射率超过5％，超过已有技术达到的水平，发射率的提高使行驱动电流大大降低，从而使得该器件用于大屏幕、高清晰、高亮度显示成为可能。
图1为本发明提供的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件的整体结构示意图。
图2为已有技术中的表面传导场发射显示器的阴极基板结构示意图。
图3为本发明提供的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中的阴极基板结构示意图。
图4(a)为图3的A-A断面放大图，表示基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中的一个场发射阴极的结构示意图。(b)为一个场发射阴极结构的俯视图。
图5为图3中的A-A断面放大图，表示多孔氧化铝下面增加一层金属氧化物薄膜后的一个场发射阴极的结构示意图。
图6为本发明提供的场发射阴极的叉指电极的结构示意图。
图7为本发明提供的场发射阴极的另一种叉指电极的结构示意图。
图中17-支撑结构；18-玻璃封接边框；19-发射的电子；31-阴极基板玻璃；32-列驱动电极；33-行驱动电极；34-连接到行驱动电极上的导体薄膜电极；35-连接到列驱动电极上的导体薄膜电极；36-薄膜电子传导发射层；37-介质隔离层；41-薄膜电子传导发射层中的下层多孔氧化铝薄膜，42-薄膜电子传导发射层中的上层导电薄膜；43-金属氧化物薄膜；10-阳极基板玻璃；11、12、13-红、绿、蓝三基色荧光粉；14-黑底矩阵；15-阳极铝膜。
具体实施例方式
下面对本发明提出的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件及其场发射阴极的制备方法，结合实施例及附图详细说明图1为本发明基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件的整体结构示意图。该基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件由阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框18和支撑结构17构成，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃31、行驱动电极33、列驱动电极32、行列驱动电极交叉点上电极之间的介质隔离层37、连接到行驱动电极上的导体薄膜电极34，连接到列驱动电极上的导体薄膜电极35，薄膜电子传导发射层36。所述的阳极基板包括阳极基板玻璃10、三基色荧光粉11、12和13、黑底矩阵14以及铝膜阳极15。所述的支撑结构17采用陶瓷或玻璃支撑墙结构，支撑墙固定在行驱动电极上。
图3为本发明提供的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中的阴极基板结构示意图。阴极基板包括阴极基板玻璃31，列驱动电极32，行驱动电极33以及分别连接到行驱动电极上的导体薄膜电极34和连接到列驱动电极上的导体薄膜电极35；连接到行驱动电极上的导体薄膜电极34和连接到列驱动电极上的导体薄膜电极35，其间隔大约10微米，中间的隙缝中为薄膜电子传导发射层36。在行和列驱动电极的交叉点处，行列驱动电极之间由介质隔离层37进行电绝缘。
图4为一个场发射阴极的具体结构示意图。设置在两导体薄膜电极之间的薄膜电子传导发射层36由多孔氧化铝薄膜41和其上的导电薄膜42构成，其中的多孔氧化铝膜是金属铝薄膜经过多孔阳极氧化形成的，该电子传导发射层位于两导体薄膜电极的下面或上面。导电薄膜材料为碳、硅、铬、钨、钼、铼、铌、钽、钛、锆、铪、钪、钇、金、银、钌、铑、钯、锇、铂、铱、铁、钴、镍、稀土金属、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化钯、氮化碳、氮化锆、氮化铪、氮化钛、氮化钽、碳化钽、碳化锆、碳化铪、碳化钛、碳化钽、碳化钨、碳化硅、稀土金属氮化物、稀土金属碳化物或稀土金属硼化物。
图5表示多孔氧化铝下面增加一层金属氧化物薄膜后的一个场发射阴极的结构示意图。所述的金属氧化物薄膜43为氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化锑或氧化铋薄膜。
图6为本发明提供的场发射阴极的叉指电极的结构示意图。连接到行驱动电极上的导体薄膜电极34和连接到列驱动电极上的导体薄膜电极35呈叉指电极结构，所述的薄膜电子传导发射层36设置在叉指电极之间的所有缝隙上。
图7为本发明提供的场发射阴极的另一种叉指电极的结构示意图。连接到行驱动电极上的导体薄膜电极34和连接到列驱动电极上的导体薄膜电极35呈叉指电极结构，所述的薄膜电子传导发射层36相间设置在叉指电极之间的缝隙上。
采用叉指电极结构，可以增加阴极的有效长度，增大发射电流，或者在保持发射电流一定的前提下，降低单位阴极长度上的发射电流，有利于延长阴极和整个显示器件的使用寿命。
本发明采用行列矩阵电极驱动结构，其中行列驱动电极可以采用金属薄膜电极，也可采用银浆印刷得到的金属厚膜电极，这将依据屏幕大小而决定。小屏幕时，需要的电极电阻可以较大，一般可采用薄膜电极，如铬-铜-铬电极。当屏幕较大时，需要驱动电极电阻较小，厚膜电极更合适。本发明属于真空电子器件，结构上还包括真空电子器件中必备的附件，如真空排气管、真空消气剂等，不需要特殊解释和说明。
实施例1首先制备阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃31，在其上蒸发一层金属铝膜，厚度大于300纳米，蒸发时衬底温度80度，然后在浓度为5％的磷酸中实施多孔阳极氧化，氧化时电压控制在30伏特。得到的多孔氧化铝在磷酸中浸泡40分钟，减薄孔壁。用光刻和抬离技术制作金属电极34和金属电极35，电极材料为铬-银。用丝网印刷和烧结的方法依次制作列驱动电极32、行列驱动电极之间的隔离介质37和行驱动电极33。三者的材料分别是银、低熔点玻璃和银。用光刻技术在金属电极34和金属电极35之间形成薄膜电子传导发射层的光刻胶图形，需要有薄膜电子传导发射层的位置上没有光刻胶，其余地方为光刻胶覆盖。沉积一层碳膜，使得其方块电阻为兆欧姆量级。在丙酮溶液中去除光刻胶，在薄膜电子传导发射层对应的位置上保留碳膜。多孔氧化铝41和碳膜42构成薄膜电子传导发射层36。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底矩阵14，再印刷三基色荧光粉11、12和13，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与阴极基板玻璃和阳极基板玻璃垂直，设置在行驱动电极上。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道后，产生电子发射，发射率可以达到5％以上。该器件可以显示动态画面。
实施例2首先制备阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃31，在其上用电子束蒸发沉积10纳米的金属钛膜和一层500纳米厚的金属铝膜，蒸发时衬底温度200度，然后在浓度为5％的磷酸中实施多孔阳极氧化，氧化时电压控制在100伏特。得到的多孔氧化铝在磷酸中浸泡60分钟，减薄孔壁。对上述基片进行热氧化30分钟，温度控制在450度。用光刻和抬离技术制作金属电极34和35，电极材料为铬-银。用丝网印刷和烧结的方法依次制作列驱动电极32、行列驱动电极之间的隔离介质37和行驱动电极33。三者的材料分别是银、低熔点玻璃和银。用光刻技术在金属电极34和35之间形成薄膜电子传导发射层的光刻胶图形，需要有薄膜电子传导发射层的位置上没有光刻胶，其余地方为光刻胶覆盖。沉积一层碳膜，使得其方块电阻为兆欧姆量级。在丙酮溶液中去除光刻胶，在薄膜电子传导发射层对应的位置上保留碳膜。氧化钛43、多孔氧化铝41和碳膜42构成薄膜电子传导发射层36。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底矩阵14，再印刷三基色荧光粉11、12和13，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基璃、玻璃封接边框18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与阴极基板玻璃和阳极基板玻璃垂直，设置在行驱动电极上。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道后，产生电子发射，发射率可以达到6％。该器件可以显示动态画面。
实施例3首先制备阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃31，在其上蒸发一层500纳米厚的金属铝膜，蒸发时衬底温度200度，然后在浓度为10％的草酸中实施多孔阳极氧化，氧化时电压控制在50伏特。得到的多孔氧化铝在磷酸中浸泡60分钟，减薄孔壁。在多孔氧化铝上用电子束蒸发方法沉积一层碳膜，蒸发时不加温，得到的方块电阻为兆欧姆量级。再用光刻和刻蚀方法刻蚀掉多余的多孔氧化铝和碳膜，只保留与阴极对应位置上的薄膜。多孔氧化铝41和碳膜42构成薄膜电子传导发射层36。用光刻和抬离技术制作图3中所示的金属电极34和35，电极材料为铱。用丝网印刷和烧结的方法依次制作列驱动电极32、行列驱动电极之间的隔离介质37和行驱动电极33。三者的材料分别是银、低熔点玻璃和银。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底矩阵14，再印刷三基色荧光粉11、12和13，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与阴极基板玻璃和阳极基板玻璃垂直，设置在行驱动电极上。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道后，产生电子发射，发射率可以达到10％。该器件可以显示动态画面。
实施例4首先制备阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃31，在其上蒸发一层500纳米厚的金属铝膜，蒸发时衬底温度80度，然后在浓度为10％的草酸中实施多孔阳极氧化，氧化时电压控制在50伏特。得到的多孔氧化铝在磷酸中浸泡60分钟，减薄孔壁。在多孔氧化铝上用电子束蒸发方法沉积一层六硼化镧，蒸发时衬底不加温，得到的方块电阻为兆欧姆量级。再用光刻和刻蚀方法刻蚀掉多余的多孔氧化铝和六硼化镧膜，只保留与阴极对应位置上的薄膜。多孔氧化铝42和六硼化镧42构成薄膜电子传导发射层36。用光刻和抬离技术制作图5中所示的金属电极34和35，电极材料为铬-铜-铬。用丝网印刷和烧结的方法依次制作列驱动电极32、行列驱动电极之间的隔离介质37和行驱动电极33。三者的材料分别是银、低熔点玻璃和银。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底矩阵14，再印刷三基色荧光粉11、12和13，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与阴极基板玻璃和阳极基板玻璃垂直，设置在行驱动电极上。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道后，产生电子发射，发射率可以达到8％。该器件可以显示动态画面。
实施例5首先制备阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃31，在其上用电子束蒸发方法沉积一层厚度约15纳米的钽膜和一层500纳米厚的金属铝膜，蒸发时衬底温度80度，然后在浓度为10％的草酸中实施多孔阳极氧化，氧化时电压控制在50伏特。得到的多孔氧化铝在磷酸中浸泡60分钟，减薄孔壁。将上述基片在空气中进行热氧化，温度为400度。在多孔氧化铝上用反应溅射方法沉积一层氮化碳膜，沉积时衬底不加温，得到的方块电阻为兆欧姆量级。再用光刻和刻蚀蚀方法刻蚀掉多余的多孔氧化铝和氮化碳膜，只保留与阴极对应位置上的薄膜。氧化钽膜43、多孔氧化铝41和氮化碳42膜构成薄膜电子传导发射层36。用光刻和抬离技术制作图6中所示的金属电极34和35，电极材料为铂。用丝网印刷和烧结的方法依次制作列驱动电极32、行列驱动电极之间的隔离介质37和行驱动电极33。三者的材料分别是银、低熔点玻璃和银。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底矩阵14，再印刷三基色荧光粉11、12和13，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与阴极基板玻璃和阳极基板玻璃垂直，设置在行驱动电极上。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道后，产生电子发射，发射率可以达到5％以上。该器件可以显示动态画面。
实施例6首先制备阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃31，在其上用电子束蒸发方法沉积一层厚度约15纳米的铌膜和一层500纳米厚的金属铝膜，蒸发时衬底温度80度，然后在浓度为10％的草酸中实施多孔阳极氧化，氧化时电压控制在50伏特。得到的多孔氧化铝在磷酸中浸泡60分钟，减薄孔壁。将上述基片在空气中进行热氧化，温度为400度。在多孔氧化铝上用直流溅射方法沉积一层碳膜和一层铱膜，沉积时衬底加温200度，得到的方块电阻为兆欧姆量级。再用光刻和刻蚀方法刻蚀掉多余的多孔氧化铝、碳和铱膜，只保留与阴极对应位置上的薄膜。多孔氧化铝41、碳和铱膜42构成薄膜电子传导发射层36。用光刻和抬离技术制作图3中所示的金属电极34和35，电极材料为铂。用丝网印刷和烧结的方法依次制作列驱动电极32、行列驱动电极之间的隔离介质37和行驱动电极33。三者的材料分别是银、低熔点玻璃和银。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底矩阵14，再印刷三基色荧光粉11、12和13，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与阴极基板玻璃和阳极基板玻璃垂直，设置在行驱动电极上。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道后，产生电子发射，发射率可以达到6％。该器件可以显示动态画面。
权利要求
1.一种基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，主要由阴极基板、阳极基板、玻璃封接边框和支撑结构构成，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃(31)、设置在阴极基板玻璃上的行驱动电极(33)、列驱动电极(32)、行列驱动电极交叉点上电极之间的介质隔离层(37)以及紧靠每个行列驱动电极交叉点处的场发射阴极，所述的阳极基板包括阳极基板玻璃(10)、设置在阳极基板玻璃上的红、绿、蓝三基色荧光粉(11、12、13)、黑底矩阵(14)和铝膜阳极(15)，其特征在于所述的场发射阴极由分别连接在行驱动电极和列驱动电极的导体薄膜电极(34、35)和两导体薄膜电极之间的薄膜电子传导发射层(36)构成；所述的薄膜电子传导发射层(36)是由一层经过孔壁减薄处理的多孔氧化铝薄膜(41)和沉积在其上的导电薄膜(42)构成，该薄膜电子传导发射层位于导体薄膜电极的下面或上面。
2.根据权利要求1所述的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，其特征在于在所述的多孔氧化铝薄膜的下面增加一层金属氧化物薄膜，所述的金属氧化物薄膜为氧化钛、氧化锆、氧化铪、氧化钒、氧化铌、氧化钽、氧化铬、氧化钼、氧化钨、氧化铁、氧化钴、氧化镍、氧化锑或氧化铋薄膜。
3.根据权利要求1或2所述基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，其特征在于所述导电薄膜的材料采用碳、硅、铬、钨、钼、铼、铌、钽、钛、锆、铪、钪、钇、金、银、钌、铑、钯、锇、铂、铱、铁、钴、镍、稀土金属、氧化锌、氧化铟、氧化锡、氧化铟锡、氧化钯、氮化碳、氮化锆、氮化铪、氮化钛、氮化钽、氮化稀土金属、碳化钽、碳化锆、碳化铪、碳化钛、碳化钽、碳化钨、碳化硅、碳化稀土金属或硼化稀土金属。
4.根据权利要求1或2所述的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，其特征在于所述的场发射阴极中的导体薄膜电极(34、35)采用叉指电极结构，所述的薄膜电子传导发射层(36)设置在叉指电极之间的所有缝隙上。
5.根据权利要求1或2所述的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，其特征在于所述的场发射阴极中的导体薄膜电极(34、35)采用叉指电极结构，所述的薄膜电子传导发射层(36)相间设置在叉指电极之间的缝隙上。
6.根据权利要求1所述的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，其特征在于，所述的支撑结构采用陶瓷或玻璃支撑墙结构，支撑墙固定在行驱动电极上。
7.一种如权利要求1或2所述的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中场发射阴极的制备方法，其特征在于所述的场发射阴极中的薄膜电子传导发射层按如下步骤进行1)先用常规方法在阴极基板玻璃上沉积单层金属铝薄膜或包含铝膜的复合金属薄膜，其中的复合金属薄膜的下层金属包括钛、锆、铪、钒、铌、钽、铬、钼、钨、铁、钴、镍、锑或铋，上层为金属铝膜；2)用常规方法进行多孔氧化处理，得到多孔氧化铝薄膜；3)对得到的多孔氧化铝进行孔壁减薄处理，即在能腐蚀氧化铝的酸中进行浸泡；然进行热氧化，温度控制在低于玻璃的软化点，将多孔氧化处理后余下的金属薄膜氧化成金属氧化物；4)在经过步骤1)-3)形成的多孔氧化铝薄膜上面通过常规沉积方法沉积单层或多层导电薄膜；5)将得到的薄膜电子传导发射层在真空条件下进行脉冲电流处理，烧掉多孔氧化铝孔壁上的部分导电通道，形成具有电子发射能力的薄膜电子传导发射层。
8.按照权利要求7所述的基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中场发射阴极的制备方法，其特征在于步骤3)中所述的对多孔氧化铝进行孔壁减薄处理采用磷酸。
全文摘要
基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件，涉及一种薄膜场发射平板显示器件。本发明的技术特征是基于多孔氧化铝结构的薄膜阴极场发射显示器件中的场发射阴极由分别连接到行驱动电极和列驱动电极的导体薄膜电极以及导体薄膜电极之间的薄膜电子传导发射层构成，该薄膜电子传导发射层由包括一层经过孔壁减薄处理的多孔氧化铝薄膜和其上的导电薄膜构成。本发明中的器件结构简单，驱动电压低，电子发射率超过5％，同时具备制备工艺简单，材料无需特殊处理，发射阴极也不需特殊的激活处理，直接施加驱动电压就能产生电子发射的优点，器件成本大大低于已有技术，适合大规模生产。
文档编号H01J29/04GK1741236SQ20051008643
公开日2006年3月1日 申请日期2005年9月16日 优先权日2005年9月16日
发明者李德杰 申请人:清华大学