專利名稱：一種場致發(fā)射平板顯示器及制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于光電顯示技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種場致發(fā)射平板顯示器及制備 方法。
背景技術(shù)：
場致發(fā)射顯示器件是一種新型的平板顯示器件，應(yīng)用電子束轟擊熒光粉發(fā) 出可見光的原理，通過控制電子束的束流開關(guān)及束流大小來實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)畫面的
顯示，工作原理類似于傳統(tǒng)的CRT顯示器(使用陰極射線管Cathode Ray Tube的顯示器)。所不用的是，CRT顯示器件利用熱絲來實(shí)現(xiàn)電子發(fā)射，然 后通過線圈控制電子束的偏轉(zhuǎn)，對熒光屏不斷地掃描來實(shí)現(xiàn)畫面顯示，電子 發(fā)射的功能由一只電子槍完成。而場致發(fā)射顯示器件通過在行電極和列電極 的交匯處設(shè)置電子發(fā)射源，在行電極和列電極的交匯處對應(yīng)一個(gè)顯示像素， 通過行電極和列電極交叉點(diǎn)形成的矩陣實(shí)現(xiàn)畫面顯示。傳統(tǒng)CRT顯像管因?yàn)?必需通過電子槍發(fā)射電子束和偏轉(zhuǎn)線圈來實(shí)現(xiàn)畫面顯示，所以器件體積較大， 重量也較大。場致發(fā)射顯示器每個(gè)像素有自己相對應(yīng)的電子發(fā)射源，發(fā)射源 到熒光粉之間的距離只有數(shù)百微米到一兩個(gè)毫米，器件厚度可以控制到一個(gè) 厘米以內(nèi)，具有厚度薄，重量輕，又因?yàn)闆]有CRT必需的偏轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，畫面無 畸變，工作原理與CRT—樣同為電子束激發(fā)熒光粉，保留了CRT顯示技術(shù)響 應(yīng)速度快，色彩鮮艷，電光轉(zhuǎn)換效率高等優(yōu)點(diǎn)。
場致發(fā)射顯示器件根據(jù)發(fā)射源的不同，有尖錐形、碳納米管型、表面?zhèn)?導(dǎo)發(fā)射型、低功函數(shù)面發(fā)射型等多種類型，不同發(fā)射源的器件結(jié)構(gòu)不同，制 作工藝也不同。尖錐型場致發(fā)射顯示器件加工工藝涉及到多次真空沉積鍍膜 工藝，工藝復(fù)雜，成本高，發(fā)射源的一致性不好控制，因此雖然研究最早， 也最先投放市場，但因?yàn)槌杀靖?，良品率低?一直以來只限于少數(shù)的特殊應(yīng)用場合。其他類型的場致發(fā)射擊顯示器也受制于各自的技術(shù)瓶頸，遲遲沒有 形成商品化的產(chǎn) 品o

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種新結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射平板顯示器及制備方法，采用 低功函數(shù)材料作為電子發(fā)射源，發(fā)射源為面發(fā)射形式，發(fā)射均勻性較好，效 率高，同時(shí)結(jié)構(gòu)較為簡單。
為達(dá)到以上目的，本發(fā)明是采取如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的-一種場致發(fā)射平板顯示器，包括平行設(shè)置的上、下基板，在上基板的內(nèi)側(cè) 表面設(shè)置有透明的高壓陽極，高壓陽極表面設(shè)置平行的帶狀熒光粉層，帶狀
熒光粉層之間設(shè)置有分隔三基色帶狀熒光粉層的黑底；下基板的內(nèi)側(cè)表面設(shè) 置有行電極，行電極表面設(shè)置保護(hù)層，保護(hù)層的表面設(shè)置有介質(zhì)層，介質(zhì)層 上設(shè)置有條狀列電極，列電極表面設(shè)置低功函數(shù)電子發(fā)射材料；上基板熒光 粉層的帶狀圖形與下基板列電極的條狀圖形一一對應(yīng)，上、下基板之間設(shè)置 有300微米到2毫米的間隙，以十字隔離支架進(jìn)行支撐，上、下基板四周設(shè) 置有封接框?qū)⑸?、下、基板連接成一個(gè)密閉的腔體。
上述方案中，所述高壓陽極為在設(shè)置在上基板內(nèi)側(cè)表面整面的氧化銦錫 電極，厚度為數(shù)十至數(shù)百納米。所述保護(hù)層為與下基板內(nèi)側(cè)表面一致的整面 圖形。所述列電極圖形方向與介質(zhì)層圖形一致，并與行電極垂直排列。
前述場致發(fā)射平板顯示器的制備方法，包括下述工序
第一步，在下基板內(nèi)側(cè)印制行電極圖形，在55(TC 60(TC燒結(jié)形成3至 5微米厚的行電極；在燒結(jié)有行電極的下基板表面磁控濺射一層100納米以 上的保護(hù)層；然后在保護(hù)層上印制酸蝕性介質(zhì)漿料，采用行電極同樣的燒結(jié) 工藝形成厚度為10 50微米的介質(zhì)層；然后用光刻工藝在介質(zhì)層上制作出條 狀介質(zhì)層圖形；在條狀介質(zhì)層圖形表面印制列電極漿料，然后采用行電極同 樣的燒結(jié)工藝形成條狀列電極；最后在列電極表面印制低功函數(shù)的電子發(fā)射 材料；并在下基板上設(shè)置隔離支架；
第二步，在內(nèi)側(cè)帶有透明高壓陽極的上基板表面，印刷整面黑底漿料，采用光刻工藝形成間隔狀黑底圖形并進(jìn)行燒結(jié)；在黑底圖形間隔中印制三基 色帶狀熒光粉層圖形并燒結(jié)；
第三步，將上基板熒光粉層的帶狀圖形與下基板列電極條狀圖形一一對 應(yīng)，上、下基板之間設(shè)置300微米到2毫米的間隙，四周用封接框?qū)⑸匣?和下基板組合，45(TC燒結(jié)封接到一起，最后將封接形成的密閉腔體抽真空使 腔體內(nèi)的氣壓達(dá)到10—3Pa以上的真空度。
上述工序中，所述行電極可采用印刷整面的感光電極漿料后再通過光刻 工藝制作出圖形；所述行電極的燒結(jié)是先升溫到350°C~370°C，保溫10分鐘， 然后升溫到55(TC 60(TC，保溫20分鐘。所述保護(hù)層為二氧化硅。所述酸蝕 性介質(zhì)漿料為以氧化鋅為主成分的低熔點(diǎn)玻璃粉漿料,所述低功函數(shù)的電子 發(fā)射材料為碳納米管陰極發(fā)射材料。
本發(fā)明列電極表面設(shè)置有低功函數(shù)的電子發(fā)射材料，發(fā)射源的一致性較 易控制；上下基板之間設(shè)置有300微米到2毫米的間隙，以十字玻璃隔離支 架進(jìn)行支撐，上下玻璃基板四周設(shè)置有封接框，封接框與上下玻璃基板一起 形成一個(gè)密閉的腔體，本發(fā)明工藝簡單，成本低，通過使用刻蝕工藝進(jìn)行介 質(zhì)層圖形的制作，可以獲得更一致的介質(zhì)層圖形，從而在行電極和列電極間 獲得更均勻一致的電場，實(shí)現(xiàn)電子的均勻一致發(fā)射。


圖1為本發(fā)明場致發(fā)射平板顯示器的結(jié)構(gòu)截面示意圖。
圖中l(wèi)為上基板，2為下基板，3為行電極，4為保護(hù)層，5為介質(zhì)層，
6為列電極，7為低功函數(shù)電子發(fā)射材料，8為高壓陽極，9為熒光粉層，10
為黑底，ll為封接框，12為隔離支架。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明
一種場致發(fā)射平板顯示器，如圖1所示，上基板1表面設(shè)置有高壓陽極8，
高壓陽極為整面的ITO (氧化銦錫)透明電極，厚度為數(shù)十至數(shù)百納米。透明高壓陽極表面設(shè)置有熒光粉9和黑底10，熒光粉和黑底均為條狀圖形。下 基板2表面設(shè)置有行電極3，行電極3表面設(shè)置有保護(hù)層4，保護(hù)層4表面設(shè) 置有介質(zhì)層5，介質(zhì)層5表面設(shè)置有列電極6，列電極6表面設(shè)置低功函數(shù)的 電子發(fā)射材料7,為碳納米管陰極發(fā)射材料，上基板和下基板之間設(shè)置有十字 玻璃隔離支架12。圖中行電級3為平行于紙面方向，保護(hù)層4為整面的圖形， 保護(hù)層上面設(shè)置有與行電極方向垂直的介質(zhì)層5，介質(zhì)層5為條狀圖形，介 質(zhì)層5表面設(shè)置列電極6，列電極6圖形方向與介質(zhì)層圖形一致，與行電極 垂直，列電極6表面設(shè)置低功函數(shù)電子發(fā)射材料7，隔離支架12表面進(jìn)行防 靜電處理，以防止靜電荷積累。上基板1和下基板2設(shè)置有電極的一側(cè)相對 組合，熒光粉圖形9與列電極6圖形一一對應(yīng)，四周用封接框ll將上基板l 與下基板2粘接成一下封閉的腔體。
圖1場致發(fā)射平板顯示器的制備工藝流程 下基板工藝
下基板2先清洗干凈，然后采用絲網(wǎng)印刷的工藝直接進(jìn)行行電極3的印 刷，行電極3為燒結(jié)溫度在570度左右的印刷型銀漿料，絲網(wǎng)規(guī)格為325~400 目的不銹鋼絲網(wǎng)。也可以印刷整面的感光電極漿料，然后再通過光刻工藝制 作出行電極圖形。行電極圖形制作完成后進(jìn)行燒結(jié)，先升溫到350。C 37(TC， 保溫10分鐘，然后升溫到55(TC 60(TC，保溫20分鐘，之后降至室溫。燒 結(jié)后的行電極厚度約3至5微米。
行電極3制作完成后，通過磁控濺射的方式在基板表面行電極一側(cè)鍍制一 層二氧化硅保護(hù)層4，厚度100納米至數(shù)百納米。用以保護(hù)行電極在下一步 的介質(zhì)圖形制作中不受腐蝕。
在保護(hù)層上用絲網(wǎng)印刷工藝全面印刷酸蝕性介質(zhì)漿料，具體為以氧化鋅為 主成分的低熔點(diǎn)玻璃粉制備的漿料,可以在稀硝酸,稀鹽酸中溶解。然后進(jìn)行燒 結(jié)，燒結(jié)工藝為為先升溫到35(TC 37(TC，保溫20分鐘，然后升溫到550 °C~600°C，保溫20分鐘，之后降至室溫。燒結(jié)后介質(zhì)層5厚度為10~50微 米，然后在介質(zhì)層表面貼敷一層光致抗蝕干膜，用光刻工藝制作出介質(zhì)層圖 形，接著用O. 1%~1%，03溶液刻蝕出介質(zhì)層圖形。介質(zhì)層圖形5完成后，用絲網(wǎng)印刷工藝在介質(zhì)層表面印刷列電極6，具體 材料為燒結(jié)溫度在570度左右的印刷型銀漿料，然后燒結(jié)，工藝同行電極。 列電極6完成后，在列電極表面用絲網(wǎng)印刷工藝印刷碳納米管陰極發(fā)射材料。
電子發(fā)射材料圖形制作完成后，在下基板2上設(shè)置隔離支架12。
上基板工藝
將內(nèi)側(cè)表面帶有IT0玻璃8的上基板1清洗干凈，用絲網(wǎng)印刷工藝整面 印刷黑底漿料，然后用光刻工藝制作出黑底IO圖形，黑底圖形完成后，進(jìn)行 燒結(jié)。燒結(jié)工藝同行電極燒結(jié)工藝。
黑底圖形完成后，用絲網(wǎng)印刷工藝完成熒光粉層9的圖形印刷。 上基板和下基板組合封接及抽真空
上基板工藝和下基板工藝均完成后，將上基板熒光粉層9的帶狀圖形與下 基板列電極6的條狀圖形一一對應(yīng)，上、下基板之間設(shè)置300微米到2毫米 的間隙，四周用封接框ll將上基板和下基板組合，燒結(jié)封接到一起，燒結(jié)工 藝為45(TC保溫20分鐘，最后將這個(gè)密閉的腔體抽真空使腔體內(nèi)的氣壓達(dá)到 10—3Pa以上的真空度。
本發(fā)明在行電極3和列電極6上施加10到數(shù)十伏的電壓，在電場的作用 下，電子從低功函數(shù)電子發(fā)射材料7表面被引出，然后在高壓陽極8的電場 作用下，加速向高壓陽極表面設(shè)置的熒光粉9運(yùn)動(dòng)，最終轟擊熒光粉，激發(fā) 熒光粉發(fā)出可見光。電驅(qū)使動(dòng)電路的控制下，依一定的時(shí)間關(guān)系給行電極和 列電極施加相應(yīng)的電壓，可以實(shí)現(xiàn)下基板表面的低功函數(shù)電子發(fā)射源的電子 發(fā)射及發(fā)射束流的大小，從而在上基板表面實(shí)現(xiàn)不用的發(fā)光顏色和亮度，實(shí) 現(xiàn)畫面顯示。
權(quán)利要求
1、一種場致發(fā)射平板顯示器，包括平行設(shè)置的上、下基板，其特征在于，在上基板的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有透明的高壓陽極，高壓陽極表面設(shè)置平行的帶狀熒光粉層，帶狀熒光粉層之間設(shè)置有分隔三基色帶狀熒光粉層的黑底；下基板的內(nèi)側(cè)表面設(shè)置有行電極，行電極表面設(shè)置保護(hù)層，保護(hù)層的表面設(shè)置有介質(zhì)層，介質(zhì)層上設(shè)置有條狀列電極，列電極表面設(shè)置低功函數(shù)電子發(fā)射材料；上基板熒光粉層的帶狀圖形與下基板列電極的條狀圖形一一對應(yīng)，上、下基板之間設(shè)置有300微米到2毫米的間隙，以十字隔離支架進(jìn)行支撐，上、下基板四周設(shè)置有封接框?qū)⑸稀⑾?、基板連接成一個(gè)密閉的腔體。
2、 如權(quán)利要求1所述的場致發(fā)射平板顯示器，其特征在于，所述高壓陽 極為在設(shè)置在上基板內(nèi)側(cè)表面整面的氧化銦錫電極，厚度為數(shù)十至數(shù)百納米。
3、 如權(quán)利要求1所述的場致發(fā)射平板顯示器，其特征在于，所述保護(hù)層 為與下基板內(nèi)側(cè)表面一致的整面圖形。
4、 如權(quán)利要求1所述的場致發(fā)射平板顯示器，其特征在于，所述列電極 圖形方向與介質(zhì)層圖形一致，并與行電極垂直排列。
5、 一種權(quán)利要求1的場致發(fā)射平板顯示器制備方法，其特征在于，包括 下述工序第一步，在下基板內(nèi)側(cè)印制行電極圖形，在55(TC 60(TC燒結(jié)形成3至 5微米厚的行電極；在燒結(jié)有行電極的下基板表面磁控濺射一層100納米以 上的保護(hù)層；然后在保護(hù)層上印制酸蝕性介質(zhì)漿料，采用行電極同樣的燒結(jié) 工藝形成厚度為10 50微米的介質(zhì)層；然后用光刻工藝在介質(zhì)層上制作出條 狀介質(zhì)層圖形；在條狀介質(zhì)層圖形表面印制列電極漿料，然后釆用行電極同 樣的燒結(jié)工藝形成條狀列電極；最后在列電極表面印制低功函數(shù)的電子發(fā)射 材料；并在下基板上設(shè)置隔離支架；第二步，在內(nèi)側(cè)帶有透明高壓陽極的上基板表面，印刷整面黑底漿料， 采用光刻工藝形成間隔狀黑底圖形并進(jìn)行燒結(jié)；在黑底圖形間隔中印制三基 色帶狀熒光粉層圖形并燒結(jié)；第三步，將上基板熒光粉層的帶狀圖形與下基板列電極條狀圖形一一對應(yīng)，上、下基板之間設(shè)置300微米到2毫米的間隙，四周用封接框?qū)⑸匣?和下基板組合，45(TC燒結(jié)封接到一起，最后將封接形成的密閉腔體抽真空使 腔體內(nèi)的氣壓達(dá)到10—3Pa以上的真空度。
6、 如權(quán)利要求5所述一種權(quán)利要求1的場致發(fā)射平板顯示器制備方法， 其特征在于，所述行電極可采用印刷整面的感光電極漿料后再通過光刻工藝 制作出圖形。
7、 如權(quán)利要求5所述一種權(quán)利要求1的場致發(fā)射平板顯示器制備方法， 其特征在于，所述行電極的燒結(jié)是先升溫到35(TC 37(rC，保溫10分鐘，然 后升溫到550°C 600°C ，保溫20分鐘。
8、 如權(quán)利要求5所述一種權(quán)利要求1的場致發(fā)射平板顯示器制備方法， 其特征在于，所述保護(hù)層為二氧化硅。
9、 如權(quán)利要求5所述一種權(quán)利要求1的場致發(fā)射平板顯示器制備方法， 其特征在于，所述酸蝕性介質(zhì)漿料為以氧化鋅為主成分的低熔點(diǎn)玻璃粉漿料。
10、 如權(quán)利要求5所述一種權(quán)利要求1的場致發(fā)射平板顯示器制備方法， 其特征在于，所述低功函數(shù)的電子發(fā)射材料為碳納米管陰極發(fā)射材料。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種場致發(fā)射平板顯示器及制備方法，包括下基板工藝玻璃基板清洗→行電極印刷→行電極燒結(jié)→保護(hù)層鍍膜→介質(zhì)層印刷→介質(zhì)層燒結(jié)→介質(zhì)層圖形刻蝕→列電極印刷→列電極燒結(jié)→低功函數(shù)電子發(fā)射材料印刷→隔離支架設(shè)置。上基板工藝帶ITO玻璃基板清洗→黑底圖形印刷→黑底燒結(jié)→熒光粉圖形印刷→熒光粉燒結(jié)→封接框放置→上基板和下基板組合燒結(jié)封接，抽真空。本發(fā)明采用低功函數(shù)材料作為電子發(fā)射源，發(fā)射源為面發(fā)射形式，發(fā)射均勻性較好，效率高，同時(shí)結(jié)構(gòu)較為簡單。
文檔編號(hào)H01J31/12GK101436505SQ20081023272
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月9日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月9日
發(fā)明者丁興隆, 敏 俞 申請人:彩虹集團(tuán)公司