專利名稱：背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構及其制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及場致發(fā)射平板顯示器件，采用一種新型的陰極結構，提高背柵極場發(fā)射顯 示器件的分辨率和亮度均勻性，降低制造成本。
背景技術：
場致發(fā)射顯示器件(Field Emission Display Panel)是一種新型的平板顯示器件。 該顯示器采用場致發(fā)射體作為電子源。如果對場致發(fā)射體施加一很強的電場，由于隧道效 應，電子可由發(fā)射體逸出至真空，產(chǎn)生場致發(fā)射。從電子源發(fā)射出的電子經(jīng)過聚焦后轟擊 到熒光粉，激發(fā)熒光粉發(fā)光，實現(xiàn)圖象顯示。由于場致發(fā)射顯示器件的圖象顯示機理與傳 統(tǒng)的陰極射線管(Cathode Ray Tube)非常接近，因此場致發(fā)射顯示器件可以達到與CRT相 同的圖像顯示質量。
場致發(fā)射顯示器是一種平板顯示器件，場發(fā)射陰極與柵極電極呈行列排列，場發(fā)射陰 極有陰極電極和場發(fā)射體組成，對陰極和柵極分別施加數(shù)據(jù)信號和掃描信號，實現(xiàn)矩陣掃 描，造成被選中的陰極發(fā)射電子，陽極施加相對于柵極要高的高壓信號，是陰極發(fā)射的轟 擊陽極熒光粉發(fā)光。在場發(fā)射顯示器中，場發(fā)射陰極的發(fā)射性能是影響其圖像顯示質量的 重要因素。為了使陰極發(fā)射均勻穩(wěn)定，通常在陰極電極與場發(fā)射體之間增加一電阻層。在 場發(fā)射顯示器件中由于采用矩陣掃描，不同陰極列之間容易出現(xiàn)發(fā)射的串擾，從而影響圖 像顯示質量。因此在場發(fā)射顯示器中，特別是高分辨率顯示時，必須確保發(fā)射體與陰極電 極的精確對準，因此在實際制作中的難度比較大。
一種可以比較簡單實現(xiàn)大面積制作場發(fā)射顯示屏的方法是采用背柵極的場發(fā)射顯示的 結構如圖1所示。在陰極基板1上首先制備背柵極電極2;其后在背柵極上通過印刷或者鍍 膜的方法制備絕緣介質層3;在絕緣介質上制備與背柵極電極方向垂直的陰極電極4;在陰 極電極上制備電阻層5和場致發(fā)射體6;在陽極基板7上制備彩色熒光粉圖案8;將陰極基
板與陽極基板封接排氣，形成器件內的真空工作環(huán)境。當背柵極場發(fā)射顯示器正常工作時，
陽極施加一高壓以保證電子轟擊熒光屏的能量；背柵極施加掃描信號選擇工作行；陰極施 加數(shù)據(jù)信號，決定各象素點的亮度。在這種背柵極場發(fā)射顯示器結構中，發(fā)射體材料必須 準確地制作在陰極電極之上。如果發(fā)射材料略超過陰極電極，則可能造成相鄰陰極數(shù)據(jù)線 之間的短路。如果發(fā)射體材料的寬度小于陰極電極的寬度，雖然不會形成陰極電極間的短 路，但是會使驅動電壓迅速增加。當顯示器件分辨率較高時，陰極電極之間間距很小，發(fā) 射體涂層的圖案化制備難度大、成本高。
發(fā)明內容
技術問題本發(fā)明的目的是提供一種高分辨率、亮度均勻性好和制造成本相對低廉的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構及其制備方法。
技術方案本發(fā)明的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構，是在陰極基板上設有條狀 的背柵極電極，在背柵極電極上設有絕緣介質層，在絕緣介質層上設有與背柵極電極方向 垂直的條狀陰極電極；在陰極電極上以及兩陰極電極之間的間隙上設有場發(fā)射體層，或在 陰極電極上設有與對應背柵極電極平行的條狀場發(fā)射體層，增加大面積制作場發(fā)射體層時 陰極電極之間的電阻；在陽極基板上制備有彩色熒光粉圖案；由陰極基板與陽極基板封接 形成背柵極場發(fā)射顯示器。
在絕緣介質層和陰極電極上可整片制作有場發(fā)射體層。也可在絕緣介質層和陰極電極 上制作有與陰極電極垂直的條狀場發(fā)射體層。
背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構是在陰極基板上設有條狀的背柵極電極，在背柵 極電極上設有絕緣介質層，在絕緣介質層上設有與背柵極電極方向垂直的條狀陰極電極； 在陰極電極上以及兩陰極電極之間的間隙上設有場發(fā)射體層，或在陰極電極上設有與對應 背柵極電極平行的條狀場發(fā)射體層，增加大面積制作場發(fā)射體層時陰極電極之間的電阻； 在陽極基板上制備有彩色熒光粉圖案；由陰極基板與陽極基板封接、排氣，形成背柵極場 發(fā)射顯示器。
在絕緣介質層和陰極電極上整片制作有場發(fā)射體層。
在絕緣介質層和陰極電極上制作有與陰極電極垂直的條狀場發(fā)射體層。
背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構的制備方法是-
a. )首先在陰極基板上制備背柵極電極；
b. )在背柵極電極上制備絕緣介質層；
C.)在絕緣介質層上制備與背柵極電極方向垂直的陰極電極；
d. )在陰極電極以及陰極電極之間的間隙上整片制作發(fā)射體層，或在陰極電極上制作 與對應背柵極電極平行的條狀發(fā)射體層，增加大面積制作發(fā)射體層時陰極電極之間的電阻；
e. )在陽極基板上制備彩色熒光粉圖案；
f. )將陰極基板與陽極基板封接排氣，形成器件內的真空狀態(tài)。
整片制作的場發(fā)射體層通過摻雜方法調整其電阻特性，使相鄰陰極電極之間在陰極電 壓信號的作用下不發(fā)生短路現(xiàn)象，各陰極電極間的電阻大于2M 。
場發(fā)射體層通過絲網(wǎng)印刷、化學生長或物理生長的辦法整片制作的納米半導體材料發(fā) 射體層，或制作和陰極電極垂直的條狀場發(fā)射體層。
場發(fā)射體層的材料是由氧化鋅、或氮化鋁半導體納米材料制成。
有益效果在普通的背柵極場發(fā)射顯示器中，發(fā)射材料必須準確地印制在陰極電極之 上。如果發(fā)射材料略超過陰極電極，則可能造成相鄰陰極數(shù)據(jù)線之間的短路。如果發(fā)射材 料的寬度小于陰極電極的寬度，雖然不會形成陰極電極間的短路，但是會使驅動電壓迅速 增加。當顯示器件分辨率較高時，陰極電極之間間距很小，發(fā)射體涂層的圖案化制備難度 大、成本高。
本發(fā)明針對背柵極場發(fā)射顯示器制作上的一些困難，采用新型的具有一定電阻特性的 納米半導體場發(fā)射陰極材料如氧化鋅、氮化鋁等制作大面積覆蓋在陰極電極上的發(fā)射體層, 克服了存在的陰極發(fā)射體過寬時的短路和過窄時驅動電壓過高的問題，同時降低了制作的 成本?；蛟陉帢O電極上制作與對應柵極電極平行的條狀發(fā)射體層，降低大面積制作發(fā)射體
4層時陰極電極之間的電阻。本發(fā)明通過摻雜的方法調控納米半導體場發(fā)射體材料的電 阻特性，在陰極電極表面整片制作發(fā)射體材料層，不需特殊的圖案畫處理。或在陰極電極 上制作與對應柵極電極平行的條狀發(fā)射體層，降低整片制作發(fā)射體層時陰極電極之間的電 阻。該結構省略了發(fā)射體材料層的一次掩模制備工藝和電阻層制作工藝，降低了顯示器件 的制造成本。同時在本發(fā)明所提出的結構中，最大限度地利用了場發(fā)射的邊沿效應，提高 了陰極的發(fā)射性能。
圖1是現(xiàn)有背柵極場致發(fā)射顯示器結構示意圖。
圖2是采用本發(fā)明整片制備納米半導體發(fā)射體層6的背柵極場致發(fā)射顯示器結構示意圖。
圖3是采用本發(fā)明條狀納米半導體發(fā)射體層6的新型背柵極場致發(fā)射顯示器結構示意圖。
以上的圖中有陰極基板l，背柵極電極2，介質層3，陰極電極4，限流電阻層5，發(fā) 射體層6，陽極基板7，熒光粉8。
具體實施例方式
本發(fā)明的背柵極場發(fā)射顯示器新型陰極結構是在陰極基板1上首先制備背柵極電極2， 然后再制備絕緣介質層3和陰極電極4，并在其上整片制備納米半導體材料陰極發(fā)射體層6， 或者在陰極電極上制作與對應柵極電極平行的條狀發(fā)射體層6。
在結構上在陰極基板上設有條狀的背柵極電極，在背柵極電極上設有絕緣介質層， 在絕緣介質層上設有與背柵極電極方向垂直的條狀陰極電極；在陰極電極以及陰極電極之 間的間隙上設有場發(fā)射體層，或在陰極電極上設有與對應背柵極電極平行的條狀發(fā)射體層， 增加大面積制作發(fā)射體層時陰極電極之間的電阻；在陽極基板上制備有彩色熒光粉圖案； 由陰極基板與陽極基板封接形成背柵極場發(fā)射顯示器。
在絕緣介質層和陰極電極上整片制作有場發(fā)射體層。在絕緣介質層和陰極電極上制作 有與陰極電極垂直的條狀場發(fā)射體層。
制備方法是
a. )首先在陰極基板1上制備背柵極電極2;
b. )在背柵極電極2上制備絕緣介質層3;
c. )在絕緣介質層3上制備與背柵極電極2方向垂直的陰極電極4;
d. )在陰極電極4以及陰極電極4之間的間隙上整片制作發(fā)射體層6，或在陰極電極4 上制作與對應背柵極電極2平行的條狀發(fā)射體層6，增加大面積制作發(fā)射體層時陰極電極4 之間的電阻；
e. )在陽極基板7上制備彩色熒光粉圖案；
f. )將陰極基板1與陽極基板7封接排氣，形成器件內的真空狀態(tài)。 整片制作的場發(fā)射體層6通過摻雜方法調整其電阻特性，使相鄰陰極電極之間在陰極
電壓信號的作用下不發(fā)生短路現(xiàn)象，各陰極電極4間的電阻大于2M 。
本發(fā)明的背柵極場發(fā)射顯示器技術，是在圖2所示陰極基板上首先制備背柵極電極；其后在背柵極上通過印刷或者鍍膜的方法制備絕緣介質層；在絕緣介質上制備與背柵極電 極方向垂直的陰極電極；通過印刷、化學生長、物理生長的方法，制作在陰極電極以及陰 極電極之間的間隙上整片制作納米半導體陰極發(fā)射體層，如氧化鋅、氮化鋁等，不用做圖 案化處理；或在陰極電極上制作與對應柵極電極平行的條狀發(fā)射體層，降低整片制作發(fā)射 體層時陰極電極之間的電阻。利用半導體的摻雜技術可以調整發(fā)射體材料的電導率，將電 阻率調整在30K m至80K m之間；在陽極基板上制備彩色熒光粉圖案；將陰極基板與陽 極基板封接排氣，形成器件內的真空工作環(huán)境。這樣獲得的結構因為陰極電極之間是納米 半導體發(fā)射體材料，其電阻特性使得陰極電極之間的電位差下不足以使兩電極之間短路。 同時其電阻特性可以使其代替?zhèn)鹘y(tǒng)背柵結構圖1中的陰極發(fā)射體層，在陰極發(fā)射體發(fā)射電 子時由于有電壓降作用在這個發(fā)射體上，可以避免陰極發(fā)射電流過大對陰極造成的損害。 新型陰極結構與現(xiàn)有的背柵極場發(fā)射顯示器的不同之處為
* 通過摻雜的方式，控制納米半導體材料場致發(fā)射體材料的電阻率，使其電阻率為 30K m至80K m;
* 不需要圖1陰極電極上的限流電阻層5;
* 利用絲網(wǎng)印刷、化學生長、物理生長的方法，制作整片的發(fā)射體層，不需要對其 作圖案化處理；
* 在陰極電極上制作與對應柵極電極平行的條狀發(fā)射體層，降低制作發(fā)射體層時陰 極電極之間的電阻。
采用新型陰極結構的背柵極場發(fā)射顯示器如圖2所示。在陰極基板上制備背柵極電極； 其后在背柵極上制備絕緣介質層；制備與背柵極電極方向垂直的陰極電極；在陰極電極上 整體印刷具有納米半導體場發(fā)射體層；在陽極基板上制備彩色熒光粉圖案。
由于在新的陰極結構中，發(fā)射體材料具有的電阻特性，使相鄰陰極電極之間的電阻高 于2M ，因此可以避免陰極電極之間的電阻耦合。在圖2所示的陰極結構中，發(fā)射體材料 縱向電阻可以起到限流電阻層的作用。
權利要求
1. 一種背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構，其特征是在陰極基板(1)上設有條狀的背柵極電極(2)，在背柵極電極(2)上設有絕緣介質層(3)，在絕緣介質層(3)上設有與背柵極電極(2)方向垂直的條狀陰極電極(4)；在陰極電極(4)上以及兩陰極電極(4)之間的間隙上設有場發(fā)射體層(6)，或在陰極電極(4)上設有與對應背柵極電極(2)平行的條狀場發(fā)射體層(6)，增加大面積制作場發(fā)射體層(6)時陰極電極(4)之間的電阻；在陽極基板(7)上制備有彩色熒光粉圖案(8)；由陰極基板(1)與陽極基板(7)封接、排氣，形成背柵極場發(fā)射顯示器。
2. 根據(jù)權利要求1所述的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構，其特征是在絕緣介質層(3)和陰極電極(4)上整片制作有場發(fā)射體層(6)。
3. 根據(jù)權利要求1所述的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構，其特征是在絕緣介質層(3)和陰極電極(4)上制作有與陰極電極(4)垂直的條狀場發(fā)射體層(6)。
4. 一種如權利要求1所述的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構的制備方法，其特征是a. )首先在陰極基板(1)上制備背柵極電極(2);b. )在背柵極電極(2)上制備絕緣介質層(3);c. )在絕緣介質層(3)上制備與背柵極電極(2)方向垂直的陰極電極(4);d. )在陰極電極(4)以及陰極電極(4)之間的間隙上整片制作發(fā)射體層(6),或在陰極電極(4)上制作與對應背柵極電極(2)平行的條狀發(fā)射體層(6),增加大面積制作發(fā)射體層時陰極電極(4)之間的電阻；e. )在陽極基板(7)上制備彩色熒光粉圖案；f. )將陰極基板(1)與陽極基板(7)封接排氣，形成器件內的真空狀態(tài)。
5. 根據(jù)權利要求4所述的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構的制備方法，其特征是整片制作的場發(fā)射體層(6)通過摻雜方法調整其電阻特性，使相鄰陰極電極之間在陰極電壓信號的作用下不發(fā)生短路現(xiàn)象，各陰極電極(4)間的電阻大于2MQ。
6. 根據(jù)權利要求4所述的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構的制備方法，其特征是場發(fā)射體層(6)通過絲網(wǎng)印刷、化學生長或物理生長的辦法整片制作的納米半導體材料發(fā)射體層(6)，或制作和陰極電極垂直的條狀場發(fā)射體層(6)。
7. 根據(jù)權利要求4所述的背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構的制備方法，其特征是場發(fā)射體層(6)由氧化鋅、或氮化鋁半導體納米材料制成。
全文摘要
背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構及其制備方法涉及場致發(fā)射平板顯示器件，采用一種新型的陰極結構，提高背柵極場發(fā)射顯示器件的分辨率和亮度均勻性，降低制造成本。背柵極場發(fā)射顯示器的一種陰極結構的制備方法是a.)首先在陰極基板(1)上制備背柵極電極(2)；b.)在背柵極電極(2)上制備絕緣介質層(3)；c.)在絕緣介質層(3)上制備與背柵極電極(2)方向垂直的陰極電極(4)；d.)在陰極電極(4)以及陰極電極(4)之間的間隙上整片制作發(fā)射體層(6)，或在陰極電極(4)上制作與對應背柵極電極(2)平行的條狀發(fā)射體層(6)，增加大面積制作發(fā)射體層時陰極電極(4)之間的電阻；e.)在陽極基板(7)上制備彩色熒光粉圖案；f.)將陰極基板(1)與陽極基板(7)封接排氣，形成器件內的真空狀態(tài)。
文檔編號H01J29/04GK101483128SQ20091002447
公開日2009年7月15日 申請日期2009年2月23日 優(yōu)先權日2009年2月23日
發(fā)明者婁朝剛, 張曉兵, 威 雷 申請人:東南大學