CN101436505B - 一种场致发射平板显示器及制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种场致发射平板显示器及制备方法，包括下基板工艺：玻璃基板清洗→行电极印刷→行电极烧结→保护层镀膜→介质层印刷→介质层烧结→介质层图形刻蚀→列电极印刷→列电极烧结→低功函数电子发射材料印刷→隔离支架设置。上基板工艺：带ITO玻璃基板清洗→黑底图形印刷→黑底烧结→荧光粉图形印刷→荧光粉烧结→封接框放置→上基板和下基板组合烧结封接，抽真空。本发明采用低功函数材料作为电子发射源，发射源为面发射形式，发射均匀性较好，效率高，同时结构较为简单。

Description

一种场致发射平板显示器及制备方法

技术领域

本发明属于光电显示技术领域，具体涉及一种场致发射平板显示器及制备方法。

背景技术

场致发射显示器件是一种新型的平板显示器件，应用电子束轰击荧光粉发出可见光的原理，通过控制电子束的束流开关及束流大小来实现动态画面的显示，工作原理类似于传统的CRT显示器(使用阴极射线管Cathode RayTube的显示器)。所不用的是，CRT显示器件利用热丝来实现电子发射，然后通过线圈控制电子束的偏转，对荧光屏不断地扫描来实现画面显示，电子发射的功能由一只电子枪完成。而场致发射显示器件通过在行电极和列电极的交汇处设置电子发射源，在行电极和列电极的交汇处对应一个显示像素，通过行电极和列电极交叉点形成的矩阵实现画面显示。传统CRT显像管因为必需通过电子枪发射电子束和偏转线圈来实现画面显示，所以器件体积较大，重量也较大。场致发射显示器每个像素有自己相对应的电子发射源，发射源到荧光粉之间的距离只有数百微米到一两个毫米，器件厚度可以控制到一个厘米以内，具有厚度薄，重量轻，又因为没有CRT必需的偏转结构，画面无畸变，工作原理与CRT一样同为电子束激发荧光粉，保留了CRT显示技术响应速度快，色彩鲜艳，电光转换效率高等优点。

场致发射显示器件根据发射源的不同，有尖锥形、碳纳米管型、表面传导发射型、低功函数面发射型等多种类型，不同发射源的器件结构不同，制作工艺也不同。尖锥型场致发射显示器件加工工艺涉及到多次真空沉积镀膜工艺，工艺复杂，成本高，发射源的一致性不好控制，因此虽然研究最早，也最先投放市场，但因为成本高，良品率低，一直以来只限于少数的特殊应用场合。其他类型的场致发射击显示器也受制于各自的技术瓶颈，迟迟没有形成商品化的产品。

发明内容

本发明的目的是提供一种新结构的场致发射平板显示器及制备方法，采用低功函数材料作为电子发射源，发射源为面发射形式，发射均匀性较好，效率高，同时结构较为简单。

为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：

一种场致发射平板显示器，包括平行设置的上、下基板，在上基板的内侧表面设置有透明的高压阳极，高压阳极表面设置平行的带状荧光粉层，带状荧光粉层之间设置有分隔三基色带状荧光粉层的黑底；下基板的内侧表面设置有行电极，行电极表面设置保护层，保护层的表面设置有介质层，介质层上设置有条状列电极，列电极表面设置低功函数电子发射材料；上基板荧光粉层的带状图形与下基板列电极的条状图形一一对应，上、下基板之间设置有300微米到2毫米的间隙，以十字隔离支架进行支撑，上、下基板四周设置有封接框将上、下、基板连接成一个密闭的腔体。

上述方案中，所述高压阳极为在设置在上基板内侧表面整面的氧化铟锡电极，厚度为数十至数百纳米。所述保护层为与下基板内侧表面一致的整面图形。所述列电极图形方向与介质层图形一致，并与行电极垂直排列。

前述场致发射平板显示器的制备方法，包括下述工序：

第一步，在下基板内侧印制行电极图形，在550℃～600℃烧结形成3至5微米厚的行电极；在烧结有行电极的下基板表面磁控溅射一层100纳米以上的保护层；然后在保护层上印制酸蚀性介质浆料，采用行电极同样的烧结工艺形成厚度为10～50微米的介质层；然后用光刻工艺在介质层上制作出条状介质层图形；在条状介质层图形表面印制列电极浆料，然后采用行电极同样的烧结工艺形成条状列电极；最后在列电极表面印制低功函数的电子发射材料；并在下基板上设置隔离支架；

第二步，在内侧带有透明高压阳极的上基板表面，印刷整面黑底浆料，采用光刻工艺形成间隔状黑底图形并进行烧结；在黑底图形间隔中印制三基色带状荧光粉层图形并烧结；

第三步，将上基板荧光粉层的带状图形与下基板列电极条状图形一一对应，上、下基板之间设置300微米到2毫米的间隙，四周用封接框将上基板和下基板组合，450℃烧结封接到一起，最后将封接形成的密闭腔体抽真空使腔体内的气压达到10^-3Pa以上的真空度。

上述工序中，所述行电极可采用印刷整面的感光电极浆料后再通过光刻工艺制作出图形；所述行电极的烧结是先升温到350℃～370℃，保温10分钟，然后升温到550℃～600℃，保温20分钟。所述保护层为二氧化硅。所述酸蚀性介质浆料为以氧化锌为主成分的低熔点玻璃粉浆料，所述低功函数的电子发射材料为碳纳米管阴极发射材料。

本发明列电极表面设置有低功函数的电子发射材料，发射源的一致性较易控制；上下基板之间设置有300微米到2毫米的间隙，以十字玻璃隔离支架进行支撑，上下玻璃基板四周设置有封接框，封接框与上下玻璃基板一起形成一个密闭的腔体，本发明工艺简单，成本低，通过使用刻蚀工艺进行介质层图形的制作，可以获得更一致的介质层图形，从而在行电极和列电极间获得更均匀一致的电场，实现电子的均匀一致发射。

附图说明

图1为本发明场致发射平板显示器的结构截面示意图。

图中：1为上基板，2为下基板，3为行电极，4为保护层，5为介质层，6为列电极，7为低功函数电子发射材料，8为高压阳极，9为荧光粉层，10为黑底，11为封接框，12为隔离支架。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步详细说明：

一种场致发射平板显示器，如图1所示，上基板1表面设置有高压阳极8，高压阳极为整面的ITO(氧化铟锡)透明电极，厚度为数十至数百纳米。透明高压阳极表面设置有荧光粉9和黑底10，荧光粉和黑底均为条状图形。下基板2表面设置有行电极3，行电极3表面设置有保护层4，保护层4表面设置有介质层5，介质层5表面设置有列电极6，列电极6表面设置低功函数的电子发射材料7，为碳纳米管阴极发射材料，上基板和下基板之间设置有十字玻璃隔离支架12。图中行电级3为平行于纸面方向，保护层4为整面的图形，保护层上面设置有与行电极方向垂直的介质层5，介质层5为条状图形，介质层5表面设置列电极6，列电极6图形方向与介质层图形一致，与行电极垂直，列电极6表面设置低功函数电子发射材料7，隔离支架12表面进行防静电处理，以防止静电荷积累。上基板1和下基板2设置有电极的一侧相对组合，荧光粉图形9与列电极6图形一一对应，四周用封接框11将上基板1与下基板2粘接成一下封闭的腔体。

图1场致发射平板显示器的制备工艺流程：

下基板工艺：

下基板2先清洗干净，然后采用丝网印刷的工艺直接进行行电极3的印刷，行电极3为烧结温度在570度左右的印刷型银浆料，丝网规格为325～400目的不锈钢丝网。也可以印刷整面的感光电极浆料，然后再通过光刻工艺制作出行电极图形。行电极图形制作完成后进行烧结，先升温到350℃～370℃，保温10分钟，然后升温到550℃～600℃，保温20分钟，之后降至室温。烧结后的行电极厚度约3至5微米。

行电极3制作完成后，通过磁控溅射的方式在基板表面行电极一侧镀制一层二氧化硅保护层4，厚度100纳米至数百纳米。用以保护行电极在下一步的介质图形制作中不受腐蚀。

在保护层上用丝网印刷工艺全面印刷酸蚀性介质浆料，具体为以氧化锌为主成分的低熔点玻璃粉制备的浆料，可以在稀硝酸，稀盐酸中溶解。然后进行烧结，烧结工艺为：为先升温到350℃～370℃，保温20分钟，然后升温到550℃～600℃，保温20分钟，之后降至室温。烧结后介质层5厚度为10～50微米，然后在介质层表面贴敷一层光致抗蚀干膜，用光刻工艺制作出介质层图形，接着用0.1％～1％HNO₃溶液刻蚀出介质层图形。

介质层图形5完成后，用丝网印刷工艺在介质层表面印刷列电极6，具体材料为烧结温度在570度左右的印刷型银浆料，然后烧结，工艺同行电极。

列电极6完成后，在列电极表面用丝网印刷工艺印刷碳纳米管阴极发射材料。

电子发射材料图形制作完成后，在下基板2上设置隔离支架12。

上基板工艺：

将内侧表面带有ITO玻璃8的上基板1清洗干净，用丝网印刷工艺整面印刷黑底浆料，然后用光刻工艺制作出黑底10图形，黑底图形完成后，进行烧结。烧结工艺同行电极烧结工艺。

黑底图形完成后，用丝网印刷工艺完成荧光粉层9的图形印刷。上基板和下基板组合封接及抽真空：

上基板工艺和下基板工艺均完成后，将上基板荧光粉层9的带状图形与下基板列电极6的条状图形一一对应，上、下基板之间设置300微米到2毫米的间隙，四周用封接框11将上基板和下基板组合，烧结封接到一起，烧结工艺为450℃保温20分钟，最后将这个密闭的腔体抽真空使腔体内的气压达到10^-3Pa以上的真空度。

本发明在行电极3和列电极6上施加10到数十伏的电压，在电场的作用下，电子从低功函数电子发射材料7表面被引出，然后在高压阳极8的电场作用下，加速向高压阳极表面设置的荧光粉9运动，最终轰击荧光粉，激发荧光粉发出可见光。电驱使动电路的控制下，依一定的时间关系给行电极和列电极施加相应的电压，可以实现下基板表面的低功函数电子发射源的电子发射及发射束流的大小，从而在上基板表面实现不用的发光颜色和亮度，实现画面显示。

Claims (6)

1.一种场致发射平板显示器的制备方法，其特征在于，包括下述工序：

第一步，在下基板内侧印制行电极图形，在550℃～600℃烧结形成3至5微米厚的行电极；在烧结有行电极的下基板表面磁控溅射一层100纳米以上的保护层；然后在保护层上印制酸蚀性介质浆料，采用行电极同样的烧结工艺形成厚度为10～50微米的介质层；然后用光刻工艺在介质层上制作出条状介质层图形；在条状介质层图形表面印制列电极浆料，然后采用行电极同样的烧结工艺形成条状列电极；最后在列电极表面印制低功函数的电子发射材料；并在下基板上设置隔离支架；

第二步，在内侧带有透明高压阳极的上基板表面，印刷整面黑底浆料，采用光刻工艺形成间隔状黑底图形并进行烧结；在黑底图形间隔中印制三基色带状荧光粉层图形并烧结；

第三步，将上基板荧光粉层的带状图形与下基板列电极条状图形一一对应，上、下基板之间设置300微米到2毫米的间隙，四周用封接框将上基板和下基板组合，450℃烧结封接到一起，最后将封接形成的密闭腔体抽真空使腔体内的气压达到10^-3Pa以上的真空度。

2.如权利要求1所述场致发射平板显示器的制备方法，其特征在于，所述行电极采用印刷整面的感光电极浆料后再通过光刻工艺制作出图形。

3.如权利要求1所述场致发射平板显示器的制备方法，其特征在于，所述行电极的烧结是先升温到350℃～370℃，保温10分钟，然后升温到550℃～600℃，保温20分钟。

4.如权利要求1所述场致发射平板显示器的制备方法，其特征在于，所述保护层为二氧化硅。

5.如权利要求1所述场致发射平板显示器的制备方法，其特征在于，所述酸蚀性介质浆料为以氧化锌为主成分的低熔点玻璃粉浆料。

6.如权利要求1所述场致发射平板显示器的制备方法，其特征在于，所述低功函数的电子发射材料为碳纳米管阴极发射材料。

Images