專利名稱：場發(fā)射顯示裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射顯示裝置及其制備方法。
背景技術(shù)：
場發(fā)射顯示裝置是一種自發(fā)光顯示器，且具備高亮度、高效率、大視角、省電等優(yōu)點(diǎn)。傳統(tǒng)的場發(fā)射顯示器(FED)三極結(jié)構(gòu)，包括具有發(fā)射端的陰極、柵極以及具有熒光粉層的陽極，由真空封裝(Vacuum Sealing)技術(shù)將其組合于高真空(10-6～10-7Torr)環(huán)境下，利用發(fā)射端所產(chǎn)生的電子源，在陽極電壓(3000-8000V)的加速下撞擊熒光粉使其發(fā)光。
其中，陰極和柵極之間須有一絕緣層支撐柵極并將其與陰極絕緣。如2002年9月3日公告之美國專利第6,445,124號公開一種場發(fā)射裝置，請參閱圖1，該裝置包括絕緣基底11，形成于絕緣基底11上的陰極3，發(fā)射端7，柵極1以及將陰極3與柵極1隔開一定距離的絕緣層2。
然而，在場發(fā)射顯示裝置的制備過程中，在陰極與柵極之間設(shè)置絕緣層是技術(shù)上的難點(diǎn)，一般可采用的方法有印刷法，如2002年8月27號公告之美國專利第6,440,761號中所公開的方法。但是這種方法由于采用的絲網(wǎng)印刷的工藝，精度不能做到很高。
另外，也可采用半導(dǎo)體的薄膜工藝形成絕緣層然后再用刻蝕的方法形成通孔。如2003年3月6日公開、公開號為2003/0044537的美國專利申請公開一種碳納米管場發(fā)射顯示器的制備方法，包括下列步驟提供一基底；在該基底上印刷一第一導(dǎo)電層并燒結(jié)；在該第一導(dǎo)電層上印刷一絕緣層及一第二導(dǎo)電層；刻蝕該第二導(dǎo)電層及絕緣層，形成使第一導(dǎo)電層露出的通孔；燒結(jié)第二導(dǎo)電層和絕緣層；在通孔中第一導(dǎo)電層上形成碳納米管層。
還有的方法是將柵極與陰極同時(shí)制作，然后在柵極與陰極之間放上薄的絕緣條或者其他的絕緣材料，而這種安裝工藝需要較高的精度，工藝上有一定的難度。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)制備場發(fā)射顯示裝置的工藝中，均是先有絕緣基板，然后在絕緣基板上形成柵極與陰極之間的絕緣層，并具有上述精度低或成本高等缺點(diǎn)，因此，提供一種克服上述缺點(diǎn)的場發(fā)射顯示裝置及其制備方法實(shí)為必要。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有技術(shù)場發(fā)射顯示裝置制備工藝中，在柵極與陰極之間形成絕緣層具有精度低或工藝復(fù)雜、成本高的困難。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種場發(fā)射顯示裝置，其包括一絕緣基底，具有多個(gè)電子發(fā)射端的陰極，以及柵極，其特征在于該絕緣基底一表面上內(nèi)陷有多個(gè)凹槽，陰極形成于該凹槽底部，柵極形成于該基底表面，并與陰極絕緣。
本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的另一技術(shù)方案是提供一種場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其包括下列步驟步驟一，提供一具有一平整表面的絕緣基底；步驟二，在絕緣基底表面形成多個(gè)內(nèi)陷的凹槽；步驟三，在凹槽底部形成陰極層；步驟四，在陰極層上形成電子發(fā)射端；步驟五，在基底表面形成柵極。
其中，在絕緣基底表面形成凹槽的方法包括刻蝕方法或機(jī)械加工方法。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果場發(fā)射顯示裝置的絕緣基底上內(nèi)陷有多個(gè)凹槽，陰極形成于凹槽底部，柵極形成于基底表面，并與陰極絕緣，這樣陰極與柵極之間不用再設(shè)置絕緣層，從而簡化生產(chǎn)工藝。

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中場發(fā)射顯示裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的場發(fā)射顯示裝置示意圖。
圖3是本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的場發(fā)射顯示裝置示意圖。
圖4是一絕緣基底示意圖。
圖5是在絕緣基底上形成一光刻膠層示意圖。
圖6是曝光示意圖。
圖7是顯影示意圖。
圖8是刻蝕出凹槽的示意圖。
圖9是形成陰極層的示意圖。
圖10是形成催化劑層的示意圖。
圖11是去除絕緣基底表面的光刻膠層及其上面的陰極、催化劑層后的示意圖。
圖12是在催化劑層上生長碳納米管的示意圖。
圖13是一柵極模組的示意圖。
圖14是一陽極模組的示意圖。
圖15是一具有電勢控制極的柵極模組的示意圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖2，本發(fā)明第一實(shí)施例所提供的場發(fā)射顯示裝置100包括基底101，陰極104，電子發(fā)射體106，柵極模組110，以及陽極模組120。其中基底101表面上形成有多個(gè)內(nèi)陷凹槽，陰極104形成于該凹槽底部。其中該多個(gè)凹槽可以為相互平行的條形凹槽，其橫截面包括矩形、梯形、三角形或弧形。可替代的，該多個(gè)凹槽可以為彼此獨(dú)立且形成陣列的點(diǎn)狀凹槽。電子發(fā)射體106包括碳納米管、金屬尖端或硅尖端，其形成于陰極104表面，本實(shí)施例選用碳納米管作為電子發(fā)射體。柵極模組110包括柵極111和柵極載體112，其安裝于基底101表面，其中柵極111貼覆在基底101表面上，柵極模組110具有多個(gè)通孔，暴露出陰極104及電子發(fā)射體106，使電子發(fā)射體106發(fā)射的電子能通過該通孔轟擊到陽極模組120上?？梢岳斫獾氖?，柵極111也可以直接形成于基底101的非凹槽部分的表面，而不需要柵極載體112。陽極模組120包括陽極板121和熒光層122，陽極板121由阻隔壁109支撐，使其與柵極模組110之間隔開一定距離，并與柵極模組110對接，形成一密閉結(jié)構(gòu)。熒光層122位置則與柵極模組110上的通孔以及電子發(fā)射體106的位置對應(yīng)。
本發(fā)明所提供的場發(fā)射顯示裝置通過使陰極104形成于絕緣基底表面上的多個(gè)凹槽的底部，而柵極形成于基底的非凹槽部分的表面，從而使得陰極與柵極之間絕緣并隔開一定距離，使柵極與陰極絕緣，從技術(shù)效果上看，該具有凹槽的基底結(jié)構(gòu)相當(dāng)于絕緣基底與絕緣層一體成型的結(jié)構(gòu)，因此不再需要在基底上形成柵極與陰極之間的絕緣層，簡化制備工藝，且該具有凹槽的絕緣基底結(jié)構(gòu)適合應(yīng)用于三極型或四極型場發(fā)射顯示裝置中。
請參閱圖3，本發(fā)明第二實(shí)施例所提供的場發(fā)射顯示裝置200結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例所提供的場發(fā)射顯示裝置100基本相同，其不同之處在于采用包括電勢控制極的柵極模組130取代柵極模組110，其中包括電勢控制極的柵極模組130包括柵極133、載體132以及電勢控制極131。相對于場發(fā)射顯示裝置100，由于增加一電勢控制極131，場發(fā)射顯示裝置200成為一種四極型場發(fā)射顯示裝置。
本發(fā)明所提供的場發(fā)射顯示裝置的制備方法包括下列步驟步驟一，提供一具有平整表面的絕緣基底；該絕緣基底材料包括二氧化硅；步驟二，在絕緣基底表面形成多個(gè)內(nèi)陷的凹槽；該凹槽為可以為相互平行的條形凹槽，其橫截面包括矩形、梯形、三角形或弧形，也可以為形成陣列的點(diǎn)狀凹槽。在絕緣基底表面形成凹槽的方法包括刻蝕或機(jī)械加工；步驟三，在凹槽底部形成陰極層；即采用蒸鍍、涂敷、印刷或沉積等方法在凹槽底部形成一層導(dǎo)電材料；步驟四，在陰極層上形成電子發(fā)射端；該電子發(fā)射端包括碳納米管、金屬尖端或硅尖端；步驟五，在基底表面形成柵極；可以提供柵極模組，并將其位置對準(zhǔn)安裝在基底表面，也可以直接在基底表面印刷一柵極層；柵極模組具有多個(gè)通孔，且按規(guī)則排布成陣列。該通孔即為場發(fā)射顯示裝置的像素孔，用于暴露出陰極及電子發(fā)射體，使電子發(fā)射端發(fā)射的電子可通過該通孔轟擊到后續(xù)步驟提供的陽極上。
步驟六，封裝陽極，形成場發(fā)射顯示裝置，其中陽極表面具有熒光層。
以采用刻蝕的方法在絕緣基底表面形成條形凹槽、并采用碳納米管為電子發(fā)射端為例，詳細(xì)說明場發(fā)射顯示裝置100和200的制備方法，請參閱圖4至圖16，其包括下列步驟如圖4所示，提供一具有一平整表面的絕緣基底101，該基底材料可以是玻璃；如圖5所示，在絕緣基底101表面上形成一光刻膠層102，該光刻膠層包括正型光刻膠和負(fù)型光刻膠，本實(shí)施例采用正型光刻膠；如圖6所示，提供一掩模103，將掩模103覆蓋在光刻膠層102上，曝光；其中該掩模103具有相互平行的條形間隙；如圖7所示，顯影，沒被掩模103保護(hù)的光刻膠102經(jīng)曝光后去除；如圖8所示，刻蝕，將沒有光刻膠102的區(qū)域刻蝕一定深度，形成多個(gè)條形凹槽，該多個(gè)條形凹槽相互平行；如圖9所示，形成一陰極層104，采用蒸鍍的方法在基底101表面形成一導(dǎo)電材料層，即陰極層104；如圖10所示，在陰極層上形成一催化劑層105，該催化劑層105一般是Fe、Co、Ni或其合金，厚度為1～10納米，優(yōu)選為3～5nm，為后續(xù)步驟生長作為電子發(fā)射端的碳納米管陣列用；如圖11所示，去除基底101表面光刻膠層102及其表面的陰極層104和催化劑層105；如圖12所示，用化學(xué)氣相沉積法在催化劑層105上生長碳納米管陣列，該碳納米管陣列即為電子發(fā)射端106；如圖13所示，提供柵極模組110，并將其位置對準(zhǔn)安裝在基底表面；柵極模組110包括柵極111及柵極載體112，該柵極模組110上具有多個(gè)通孔，用于暴露出陰極104及電子發(fā)射體106，使電子發(fā)射體106發(fā)射的電子通過該通孔轟擊到陽極上，該通孔按規(guī)則排布成陣列，構(gòu)成場發(fā)射顯示裝置的像素孔。
如圖14所示，提供一陽極模組120，封裝陽極，形成平面顯示裝置100。其中陽極模組120包括陽極板121及熒光層122，熒光層122可以是形成于陽極板121下表面的一連續(xù)膜層，也可以不連續(xù)且按一定規(guī)則排布，此時(shí)熒光層122的位置與柵極模組120上的通孔位置相對應(yīng)，確保電子發(fā)射端發(fā)射的電子通過通孔轟擊到熒光層122上。
另外，上述方法中可先去除基底101表面曝光過程中被保護(hù)的光刻膠102，然后再依次進(jìn)行采用印刷等方法在凹槽底部形成陰極層、在陰極層表面形成催化劑層以及生長碳納米管層等步驟，對上述步驟作此調(diào)整不影響技術(shù)效果。
場發(fā)射顯示裝置200的制備與上述場發(fā)射顯示裝置100的制備不同之處在于如圖15所示，提供柵極-電勢控制極模組130取代柵極模組110，該柵極-電勢控制極模組130包括柵即133，載體132以及電勢控制極131，該柵極-電勢控制極模組130同樣具有多個(gè)按規(guī)則排布成陣列的通孔，該通孔同樣為像素孔。由于電勢控制極131的引入，該場發(fā)射顯示裝置200即為四極型場發(fā)射顯示裝置。
采用機(jī)械加工的方法在絕緣基底表面形成凹槽，其具體步驟包括提供一具有平整表面的絕緣基底；該絕緣基底材料為二氧化硅；在絕緣基底表面通過機(jī)械加工出多個(gè)具有一定深度內(nèi)陷的凹槽，該凹槽可以為條形凹槽，也可以為點(diǎn)狀凹槽。該多個(gè)條形凹槽相互平行，其橫截面包括矩形、梯形、三角形或弧形。點(diǎn)狀凹槽形成陣列，構(gòu)成場發(fā)射顯示裝置的像素陣列。
采用印刷方法在凹槽底部形成一層導(dǎo)電材料層作為陰極層；在陰極層上形成電子發(fā)射端；該電子發(fā)射端包括碳納米管、金屬尖端或硅尖端；在基底表面形成柵極；可以提供柵極模組，并將其位置對準(zhǔn)安裝在基底表面，也可以直接在基底表面印刷一柵極層；柵極模組具有多個(gè)通孔，且按規(guī)則排布成陣列。該通孔即為場發(fā)射顯示裝置的像素孔，用于暴露出陰極及電子發(fā)射體，使電子發(fā)射端發(fā)射的電子可通過該通孔轟擊到后續(xù)步驟提供的陽極上。
封裝陽極，形成場發(fā)射顯示裝置。
本方法采用半導(dǎo)體刻蝕或機(jī)械加工等比較成熟的工藝，在場發(fā)射顯示裝置的絕緣基底上形成一定深度內(nèi)陷的凹槽，使陰極形成于凹槽底部，柵極形成于基底表面，這樣陰極與柵極之間絕緣并隔開一定距離，因此不用再另外設(shè)置絕緣層，從而簡化生產(chǎn)工藝，節(jié)約成本。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射顯示裝置，包括一絕緣基底，具有多個(gè)電子發(fā)射端的陰極，以及柵極，其特征在于該絕緣基底一表面上內(nèi)陷有多個(gè)凹槽，陰極形成于該凹槽底部，柵極形成于該基底表面，并與陰極絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示裝置，其特征在于該凹槽為條形凹槽，其橫截面包括矩形、梯形、三角形或弧形。
3.如權(quán)利要求1或2所述的場發(fā)射顯示裝置，其特征在于該多個(gè)凹槽相互平行。
4.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示裝置，其特征在于該多個(gè)凹槽為點(diǎn)狀凹槽，并排列成陣列。
5.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示裝置，其特征在于該場發(fā)射顯示裝置還包括一電勢控制極。
6.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示裝置，其特征在于該電子發(fā)射端包括碳納米管、金屬尖端或硅尖端。
7.如權(quán)利要求1、2或4所述的場發(fā)射顯示裝置，其特征在于柵極具有多個(gè)通孔，該通孔按規(guī)則排布成陣列，其位置與凹槽的位置對應(yīng)。
8.一種場發(fā)射顯示裝置的制備方法，包括下列步驟提供一具有平整表面的絕緣基底；在絕緣基底表面形成多個(gè)內(nèi)陷的凹槽；在凹槽底部形成陰極層；在陰極層上形成電子發(fā)射端；在基底表面形成柵極層。
9.如權(quán)利要求8所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于該絕緣基底材料包括二氧化硅。
10.如權(quán)利要求8所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于該電子發(fā)射端包括碳納米管、金屬尖端或硅尖端。
11.如權(quán)利要求8所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于凹槽通過刻蝕形成于絕緣基底表面。
12.如權(quán)利要求8所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于凹槽通過機(jī)械加工的方法形成于絕緣基底表面。
13.如權(quán)利要求8所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于柵極通過提供一柵極模組，將其位置對準(zhǔn)安裝在基底表面。
14.如權(quán)利要求13所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于該柵極模組包括柵極及柵極載體。
15.如權(quán)利要求13所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于該柵極模組包括柵基、柵極載體以及電勢控制極。
16.如權(quán)利要求13、14或15所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于該柵極模組具有多個(gè)通孔，該通孔按規(guī)則排布成陣列，其位置與凹槽的位置對應(yīng)。
17.如權(quán)利要求8所述的場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其特征在于柵極通過印刷的方法形成于基底表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場發(fā)射顯示裝置及其制備方法，用于解決三極或四極型場發(fā)射顯示裝置中柵極與陰極間絕緣層難于制造的技術(shù)問題。該場發(fā)射顯示裝置包括一絕緣基底，具有多個(gè)電子發(fā)射端的陰極，以及柵極，其特征在于該絕緣基底一表面上內(nèi)陷有多個(gè)凹槽，陰極形成于該凹槽底部，柵極形成于該基底表面，并與陰極絕緣。本發(fā)明還提供一種場發(fā)射顯示裝置的制備方法，其包括下列步驟步驟一，提供一具有一平整表面的絕緣基底；步驟二，在絕緣基底表面形成多個(gè)內(nèi)陷的凹槽；步驟三，在凹槽底部形成陰極層；步驟四，在陰極層上形成電子發(fā)射端；步驟五，在基底表面形成柵極。
文檔編號H01J31/12GK1725416SQ200410050829
公開日2006年1月25日 申請日期2004年7月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年7月22日
發(fā)明者魏洋, 劉亮, 范守善 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司