专利名称：一种平板显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种显示装置，尤其涉及一种利用铁电薄膜电子发射阴极作为
电子发射源，向等离子体显示器件(PDP)工作气体中注入电子，激发工作气体
发光的平板显示装置。
背景技术：
目前，等离子体显示器件(PDP)通过对发光单元注入工作气体，然后施加 电压使气体发生辉光发电，产生紫外线，紫外线激发荧光粉发出可见光。所以， PDP产生的可见光是依靠气体不断辉光放电，提供电子，再将电子加速与中性 粒子碰撞产生紫外线，然后用紫外线轰击红、绿、蓝荧光粉，发出可见光。
美国专利US 20070241682AL中提出在PDP中同时应用两种发光机理产生 可见光，从而提高发光效率及发光亮度。这两种机理分别为1、工作气体发生 辉光放电，产生紫外线，紫外线激发荧光粉产生可见光。2、外部注入并加速电 子，电子轰击工作气体产生紫外线，紫外线激发荧光粉产生可见光。该专利中 的电子发射装置包括基电极，加速电极和栅极组成，在维持期，将维持电压(约 170V)加在栅极和基电极两端，从而产生电子发射。
铁电薄膜阴极的电子发射现象近年来得到了广泛研究。不同于冷阴极场致 电子发射，铁电薄膜阴极是通过薄膜内部的电极化反转把表面的补偿电子排斥 出来，在没有引出电压的情况下即可发射出电子，是一种新型的低电压电子发 射材料。为了降低成本及利于大规模生产，人们期望平板显示器件能够在集成 电路装置的电压水平，即从几伏到100伏的范围内操作。1995年美国的O. Auciello等人实验发现(Applied Physics Letters, 66巻，17期，1995， 2183-2185 页)80—110 m厚度的PLZT(锆钛酸铅镧)铁电薄膜在100—400V脉冲电压下，可得到电流密度为0.5 — 1.5mA/cm2的电子发射；0.8 m厚度的PZT(锆钛酸铅) 铁电薄膜在10—40V脉冲电压下，可得到电流密度为0.07—0.15 A/cm2的电 子发射。2000年美国的R Liu和C. B. Fleddermann实验发现(Applied Physics Letters, 76巻，12期，2000,1618-1620): 0.8 m厚度的PNZT(锆钛酸铅铌)铁电薄 膜在22V脉冲电压下，可得到电流密度为10A/cm2的电子发射。这些发现使得 铁电薄膜应用于平板显示器件成为可能。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提出一种平板显示装置，该装 置利用铁电薄膜电子发射阴极作为电子发射源，产生电子发射，然后将发射的 电子加速后注入到工作气体中，被注入的电子通过撞击工作气体产生紫外线激 发荧光粉，从而产生可见光。
本发明提出的平板显示装置是这样实现的
一种平板显示装置，采用铁电薄膜电子发射阴极作为电子源，向工作气体 中注入电子，从而激发工作气体发光，包括由玻璃构成前后两个基板，前后两 个玻璃基板之间用隔离柱支撑，中间充有工作气体，后玻璃基板上制作有铁电 薄膜电子发射阴极，铁电薄膜电子发射阴极由基电极、铁电薄膜和栅电极组成， 基电极直接制作在后玻璃基板的内表面上，基电极上面制作有铁电薄膜，铁电 薄膜上面制作有栅电极，栅电极与基电极垂直排列，铁电薄膜位于栅电极与基 电极的交点处，前玻璃基板相对于后玻璃基板的一面制作有ITO透明阳极，ITO 透明阳极上涂敷有荧光粉。
采用铁电薄膜电子发射阴极作为电子发射源。
铁电薄膜电子发射阴极发射的电子被加速后，注入到工作气体中，轰击工 作气体产生紫外线，紫外线激发荧光粉产生可见光。
铁电薄膜材料采用PZT、 PLZT、 PNZT、 TGS，厚度在0.1~100nm之间。 栅电极为条形电极。栅电极采用均匀质密薄膜，宽度在l(^m lmm之间。 栅电极采用多孔的薄膜，宽度在10pm lmm之间。 ITO透明阳极形状为覆盖全部显示单元的平面电极。 基电极为条形电极。
本发明提出的利用铁电薄膜电子发射阴极向充有混合气体的放电空间注入 电子，激发工作气体放电发光的平板显示装置是这样工作的首先，给铁电薄 膜电子发射阴极的基电极和栅电极之间施加器件(阴极)电压，同时给阳极上 施加阳极电压。然后，通过反向器件电压使铁电薄膜电子发射阴极实现薄膜内 部的电极化反转把表面的补偿电子排斥出来，在没有引出电压的情况下即可发 射出电子。然后，铁电薄膜电子发射阴极发射的电子有一个初始动能，同时在 阳极电压产生的电场加速下，获得高能量并向阳极运动，从而被注入到工作气 体中。注入到工作气体中的高能电子轰击工作气体，使工作气体激发产生紫外 线，紫外线再激发荧光粉产生可见光。
图1是本发明所提出的显示单元剖面图2A、2B示出了栅电极为均匀质密薄膜的铁电薄膜电子发射阴极的俯视图 及侧视图。
图3A、3B示出了栅电极为多孔薄膜的铁电薄膜电子发射阴极的俯视图及侧 视图。
下面结合附图对本发明的内容作进一步详细说明。
具体实施例方式
参照图1所示，发光装置包括两个基板前玻璃基板100和后玻璃基板110。 前玻璃基板100与后玻璃基板110中间的空间为充有工作气体的空间180。前玻 璃基板100和后玻璃基板110由支撑柱140支撑使得两个基板间距保持一致， 支撑柱的高度在(U 5mm之间。后玻璃基板110上制作有铁电薄膜电子发射阴极190，铁电薄膜电子发射阴极190由基电极160、铁电薄膜170和栅电极150 组成，其中基电极160直接制作在后玻璃基板110的内表面上，基电极160上 面制作有铁电薄膜170，铁电薄膜上面制作有栅电极150，栅电极150与基电极 160垂直排列，铁电薄膜170位于栅电极150与基电极160的交点处。前玻璃基 板100相对于后玻璃基板110的一面制作有ITO电极120， ITO电极上涂敷有荧 光粉130。铁电薄膜170材料可采用PZT、 PLZT、 PNZT、 TGS等铁电材料。
参照图2所示，其制作方法为先在后玻璃基板110的内表面上制作条形 的基电极160，基电极的厚度在10nm lpm之间，宽度在1(Vm lmm之间，然 后条形的基电极160上制作正方形的铁电薄膜170，铁电薄膜厚度在0.1-100^mi， 边长在20ntn 2mm。然后制作条形与基电极160垂直排列的均匀质密的栅电极 150，并使得栅电极150与基电极160的交汇点位于铁电薄膜170的中心，从而 使得铁电薄膜170作为介质层将基电极16和栅电极170隔开。均匀质密的栅电 极厚度在5nm 100nm之间，宽度在10pm lmm之间
参照图3所示，其制作方法为先在后玻璃基板110的内表面上制作条形 的基电极160，基电极的厚度在10nm l^im之间，宽度在10pm lmm之间，然 后条形的基电极160上制作正方形的铁电薄膜170，铁电薄膜厚度在O.l-lOOnm， 边长在20^im 2mm。然后制作条形的多孔薄膜作为栅电极150，并使得栅电极 150与基电极160的交汇点位于铁电薄膜170的中心，从而使得铁电薄膜170作 为介质层将基电极160和栅电极170隔开。多孔的栅电极的厚度在30nm 10^im
之间，宽度在10pim lmm之间。
本发明所提出的平板显示装置具有如下的优点
(1) 采用铁电薄膜电子发射阴极产生电子发射，从而使得平板显示装置的 工作电压低，在10V 100V之间。
(2) 平板显示装置的电子发射稳定，电子发射效率高。
(3) 制作工艺简单，可实现大屏幕平板显示。
权利要求
1、一种平板显示装置，采用铁电薄膜电子发射阴极作为电子源，向工作气体中注入电子，从而激发工作气体发光，包括由玻璃构成前后两个基板(100、110)，前后两个玻璃基板(100、110)之间用隔离柱(140)支撑，中间充有工作气体(180)，后玻璃基板(110)上制作有铁电薄膜电子发射阴极(190)，其特征在于铁电薄膜电子发射阴极(190)由基电极(160)、铁电薄膜(170)和栅电极(150)组成，基电极(160)直接制作在后玻璃基板的内表面上，基电极(160)上面制作有铁电薄膜(170)，铁电薄膜(170)上面制作有栅电极(150)，栅电极(150)与基电极(160)垂直排列，铁电薄膜(170)位于栅电极(150)与基电极(160)的交点处，前玻璃基板(100)相对于后玻璃基板(110)的一面制作有ITO透明阳极(120)，ITO透明阳极(120)上涂敷有荧光粉(130)。
2、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于，采用铁电薄膜电子 发射阴极作为电子发射源。
3、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于铁电薄膜材料采用 PZT、 PLZT、 PNZT、 TGS，厚度在0.1-1 OO(im之间。
4、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于栅电极为条形电极。
5、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于栅电极采用均匀质密薄膜，宽度在10^m lmm之间。
6、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于栅电极采用多孔的薄膜，宽度在10nm lmm之间。
7、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于ITO透明阳极形状 为覆盖全部显示单元的平面电极。
8、 根据权利要求1所述的平板显示装置，其特征在于基电极为条形电极。
全文摘要
本发明公开了一种平板显示装置，使用铁电薄膜作为阴极电子发射源，向工作气体中注入电子，激发工作气体发出可见光。该装置包含前后相对的两个玻璃基板，两个玻璃基板以一定的距离隔开，中间充有工作气体并用支撑柱支撑，后基板上制作有铁电薄膜阴极电子发射源。铁电薄膜阴极基电极、铁电薄膜和栅电极组成，其中基电极直接制作在玻璃基地上栅电极与基电极垂直排列，在栅电极与基电极的交点处，两个薄膜之间制作有铁电薄膜作为介质层将两个电极隔开。前玻璃基板相对于后玻璃基板的一面制作有ITO透明阳极，ITO透明阳极上涂敷有荧光粉。
文档编号H01J17/04GK101533749SQ20091002199
公开日2009年9月16日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者刘纯亮, 封一凡, 张小宁, 张玉娟, 梁志虎, 辉 王 申请人:西安交通大学