一種場致發射平板顯示器及製備方法
2023-06-14 23:55:06 2
專利名稱：一種場致發射平板顯示器及製備方法
技術領域：
本發明屬於光電顯示技術領域，具體涉及一種場致發射平板顯示器及製備 方法。
背景技術：
場致發射顯示器件是一種新型的平板顯示器件，應用電子束轟擊螢光粉發 出可見光的原理，通過控制電子束的束流開關及束流大小來實現動態畫面的
顯示，工作原理類似於傳統的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現電子發射，然 後通過線圈控制電子束的偏轉，對螢光屏不斷地掃描來實現畫面顯示，電子 發射的功能由一隻電子槍完成。而場致發射顯示器件通過在行電極和列電極 的交匯處設置電子發射源，在行電極和列電極的交匯處對應一個顯示像素， 通過行電極和列電極交叉點形成的矩陣實現畫面顯示。傳統CRT顯像管因為 必需通過電子槍發射電子束和偏轉線圈來實現畫面顯示，所以器件體積較大， 重量也較大。場致發射顯示器每個像素有自己相對應的電子發射源，發射源 到螢光粉之間的距離只有數百微米到一兩個毫米，器件厚度可以控制到一個 釐米以內，具有厚度薄，重量輕，又因為沒有CRT必需的偏轉結構，畫面無 畸變，工作原理與CRT—樣同為電子束激發螢光粉，保留了CRT顯示技術響 應速度快，色彩鮮豔，電光轉換效率高等優點。
場致發射顯示器件根據發射源的不同，有尖錐形、碳納米管型、表面傳 導發射型、低功函數面發射型等多種類型，不同發射源的器件結構不同，制 作工藝也不同。尖錐型場致發射顯示器件加工工藝涉及到多次真空沉積鍍膜 工藝，工藝複雜，成本高，發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，但因為成本高，良品率低， 一直以來只限於少數的特殊應用場合。其他類型的場致發射擊顯示器也受制於各自的技術瓶頸，遲遲沒有 形成商品化的產 品o
發明內容
本發明的目的是提供一種新結構的場致發射平板顯示器及製備方法，採用 低功函數材料作為電子發射源，發射源為面發射形式，發射均勻性較好，效 率高，同時結構較為簡單。
為達到以上目的，本發明是採取如下技術方案予以實現的-一種場致發射平板顯示器，包括平行設置的上、下基板，在上基板的內側 表面設置有透明的高壓陽極，高壓陽極表面設置平行的帶狀螢光粉層，帶狀
螢光粉層之間設置有分隔三基色帶狀螢光粉層的黑底；下基板的內側表面設 置有行電極，行電極表面設置保護層，保護層的表面設置有介質層，介質層 上設置有條狀列電極，列電極表面設置低功函數電子發射材料；上基板螢光 粉層的帶狀圖形與下基板列電極的條狀圖形一一對應，上、下基板之間設置 有300微米到2毫米的間隙，以十字隔離支架進行支撐，上、下基板四周設 置有封接框將上、下、基板連接成一個密閉的腔體。
上述方案中，所述高壓陽極為在設置在上基板內側表面整面的氧化銦錫 電極，厚度為數十至數百納米。所述保護層為與下基板內側表面一致的整面 圖形。所述列電極圖形方向與介質層圖形一致，並與行電極垂直排列。
前述場致發射平板顯示器的製備方法，包括下述工序
第一步，在下基板內側印製行電極圖形，在55(TC 60(TC燒結形成3至 5微米厚的行電極；在燒結有行電極的下基板表面磁控濺射一層100納米以 上的保護層；然後在保護層上印製酸蝕性介質漿料，採用行電極同樣的燒結 工藝形成厚度為10 50微米的介質層；然後用光刻工藝在介質層上製作出條 狀介質層圖形；在條狀介質層圖形表面印製列電極漿料，然後採用行電極同 樣的燒結工藝形成條狀列電極；最後在列電極表面印製低功函數的電子發射 材料；並在下基板上設置隔離支架；
第二步，在內側帶有透明高壓陽極的上基板表面，印刷整面黑底漿料，採用光刻工藝形成間隔狀黑底圖形並進行燒結；在黑底圖形間隔中印製三基 色帶狀螢光粉層圖形並燒結；
第三步，將上基板螢光粉層的帶狀圖形與下基板列電極條狀圖形一一對 應，上、下基板之間設置300微米到2毫米的間隙，四周用封接框將上基板 和下基板組合，45(TC燒結封接到一起，最後將封接形成的密閉腔體抽真空使 腔體內的氣壓達到10—3Pa以上的真空度。
上述工序中，所述行電極可採用印刷整面的感光電極漿料後再通過光刻 工藝製作出圖形；所述行電極的燒結是先升溫到350°C~370°C，保溫10分鐘， 然後升溫到55(TC 60(TC，保溫20分鐘。所述保護層為二氧化矽。所述酸蝕 性介質漿料為以氧化鋅為主成分的低熔點玻璃粉漿料,所述低功函數的電子 發射材料為碳納米管陰極發射材料。
本發明列電極表面設置有低功函數的電子發射材料，發射源的一致性較 易控制；上下基板之間設置有300微米到2毫米的間隙，以十字玻璃隔離支 架進行支撐，上下玻璃基板四周設置有封接框，封接框與上下玻璃基板一起 形成一個密閉的腔體，本發明工藝簡單，成本低，通過使用刻蝕工藝進行介 質層圖形的製作，可以獲得更一致的介質層圖形，從而在行電極和列電極間 獲得更均勻一致的電場，實現電子的均勻一致發射。
圖1為本發明場致發射平板顯示器的結構截面示意圖。
圖中l為上基板，2為下基板，3為行電極，4為保護層，5為介質層，
6為列電極，7為低功函數電子發射材料，8為高壓陽極，9為螢光粉層，10
為黑底，ll為封接框，12為隔離支架。
具體實施例方式
下面結合附圖及實施例對本發明作進一步詳細說明
一種場致發射平板顯示器，如圖1所示，上基板1表面設置有高壓陽極8，
高壓陽極為整面的ITO (氧化銦錫)透明電極，厚度為數十至數百納米。透明高壓陽極表面設置有螢光粉9和黑底10，螢光粉和黑底均為條狀圖形。下 基板2表面設置有行電極3，行電極3表面設置有保護層4，保護層4表面設 置有介質層5，介質層5表面設置有列電極6，列電極6表面設置低功函數的 電子發射材料7,為碳納米管陰極發射材料，上基板和下基板之間設置有十字 玻璃隔離支架12。圖中行電級3為平行於紙面方向，保護層4為整面的圖形， 保護層上面設置有與行電極方向垂直的介質層5，介質層5為條狀圖形，介 質層5表面設置列電極6，列電極6圖形方向與介質層圖形一致，與行電極 垂直，列電極6表面設置低功函數電子發射材料7，隔離支架12表面進行防 靜電處理，以防止靜電荷積累。上基板1和下基板2設置有電極的一側相對 組合，螢光粉圖形9與列電極6圖形一一對應，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場致發射平板顯示器的製備工藝流程 下基板工藝
下基板2先清洗乾淨，然後採用絲網印刷的工藝直接進行行電極3的印 刷，行電極3為燒結溫度在570度左右的印刷型銀漿料，絲網規格為325~400 目的不鏽鋼絲網。也可以印刷整面的感光電極漿料，然後再通過光刻工藝制 作出行電極圖形。行電極圖形製作完成後進行燒結，先升溫到350。C 37(TC， 保溫10分鐘，然後升溫到55(TC 60(TC，保溫20分鐘，之後降至室溫。燒 結後的行電極厚度約3至5微米。
行電極3製作完成後，通過磁控濺射的方式在基板表面行電極一側鍍制一 層二氧化矽保護層4，厚度100納米至數百納米。用以保護行電極在下一步 的介質圖形製作中不受腐蝕。
在保護層上用絲網印刷工藝全面印刷酸蝕性介質漿料，具體為以氧化鋅為 主成分的低熔點玻璃粉製備的漿料,可以在稀硝酸,稀鹽酸中溶解。然後進行燒 結，燒結工藝為為先升溫到35(TC 37(TC，保溫20分鐘，然後升溫到550 °C~600°C，保溫20分鐘，之後降至室溫。燒結後介質層5厚度為10~50微 米，然後在介質層表面貼敷一層光致抗蝕幹膜，用光刻工藝製作出介質層圖 形，接著用O. 1%~1%，03溶液刻蝕出介質層圖形。介質層圖形5完成後，用絲網印刷工藝在介質層表面印刷列電極6，具體 材料為燒結溫度在570度左右的印刷型銀漿料，然後燒結，工藝同行電極。 列電極6完成後，在列電極表面用絲網印刷工藝印刷碳納米管陰極發射材料。
電子發射材料圖形製作完成後，在下基板2上設置隔離支架12。
上基板工藝
將內側表面帶有IT0玻璃8的上基板1清洗乾淨，用絲網印刷工藝整面 印刷黑底漿料，然後用光刻工藝製作出黑底IO圖形，黑底圖形完成後，進行 燒結。燒結工藝同行電極燒結工藝。
黑底圖形完成後，用絲網印刷工藝完成螢光粉層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後，將上基板螢光粉層9的帶狀圖形與下 基板列電極6的條狀圖形一一對應，上、下基板之間設置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，燒結封接到一起，燒結工 藝為45(TC保溫20分鐘，最後將這個密閉的腔體抽真空使腔體內的氣壓達到 10—3Pa以上的真空度。
本發明在行電極3和列電極6上施加10到數十伏的電壓，在電場的作用 下，電子從低功函數電子發射材料7表面被引出，然後在高壓陽極8的電場 作用下，加速向高壓陽極表面設置的螢光粉9運動，最終轟擊螢光粉，激發 螢光粉發出可見光。電驅使動電路的控制下，依一定的時間關係給行電極和 列電極施加相應的電壓，可以實現下基板表面的低功函數電子發射源的電子 發射及發射束流的大小，從而在上基板表面實現不用的發光顏色和亮度，實 現畫面顯示。
權利要求
1、一種場致發射平板顯示器，包括平行設置的上、下基板，其特徵在於，在上基板的內側表面設置有透明的高壓陽極，高壓陽極表面設置平行的帶狀螢光粉層，帶狀螢光粉層之間設置有分隔三基色帶狀螢光粉層的黑底；下基板的內側表面設置有行電極，行電極表面設置保護層，保護層的表面設置有介質層，介質層上設置有條狀列電極，列電極表面設置低功函數電子發射材料；上基板螢光粉層的帶狀圖形與下基板列電極的條狀圖形一一對應，上、下基板之間設置有300微米到2毫米的間隙，以十字隔離支架進行支撐，上、下基板四周設置有封接框將上、下、基板連接成一個密閉的腔體。
2、 如權利要求1所述的場致發射平板顯示器，其特徵在於，所述高壓陽 極為在設置在上基板內側表面整面的氧化銦錫電極，厚度為數十至數百納米。
3、 如權利要求1所述的場致發射平板顯示器，其特徵在於，所述保護層 為與下基板內側表面一致的整面圖形。
4、 如權利要求1所述的場致發射平板顯示器，其特徵在於，所述列電極 圖形方向與介質層圖形一致，並與行電極垂直排列。
5、 一種權利要求1的場致發射平板顯示器製備方法，其特徵在於，包括 下述工序第一步，在下基板內側印製行電極圖形，在55(TC 60(TC燒結形成3至 5微米厚的行電極；在燒結有行電極的下基板表面磁控濺射一層100納米以 上的保護層；然後在保護層上印製酸蝕性介質漿料，採用行電極同樣的燒結 工藝形成厚度為10 50微米的介質層；然後用光刻工藝在介質層上製作出條 狀介質層圖形；在條狀介質層圖形表面印製列電極漿料，然後釆用行電極同 樣的燒結工藝形成條狀列電極；最後在列電極表面印製低功函數的電子發射 材料；並在下基板上設置隔離支架；第二步，在內側帶有透明高壓陽極的上基板表面，印刷整面黑底漿料， 採用光刻工藝形成間隔狀黑底圖形並進行燒結；在黑底圖形間隔中印製三基 色帶狀螢光粉層圖形並燒結；第三步，將上基板螢光粉層的帶狀圖形與下基板列電極條狀圖形一一對應，上、下基板之間設置300微米到2毫米的間隙，四周用封接框將上基板 和下基板組合，45(TC燒結封接到一起，最後將封接形成的密閉腔體抽真空使 腔體內的氣壓達到10—3Pa以上的真空度。
6、 如權利要求5所述一種權利要求1的場致發射平板顯示器製備方法， 其特徵在於，所述行電極可採用印刷整面的感光電極漿料後再通過光刻工藝 製作出圖形。
7、 如權利要求5所述一種權利要求1的場致發射平板顯示器製備方法， 其特徵在於，所述行電極的燒結是先升溫到35(TC 37(rC，保溫10分鐘，然 後升溫到550°C 600°C ，保溫20分鐘。
8、 如權利要求5所述一種權利要求1的場致發射平板顯示器製備方法， 其特徵在於，所述保護層為二氧化矽。
9、 如權利要求5所述一種權利要求1的場致發射平板顯示器製備方法， 其特徵在於，所述酸蝕性介質漿料為以氧化鋅為主成分的低熔點玻璃粉漿料。
10、 如權利要求5所述一種權利要求1的場致發射平板顯示器製備方法， 其特徵在於，所述低功函數的電子發射材料為碳納米管陰極發射材料。
全文摘要
本發明公開了一種場致發射平板顯示器及製備方法，包括下基板工藝玻璃基板清洗→行電極印刷→行電極燒結→保護層鍍膜→介質層印刷→介質層燒結→介質層圖形刻蝕→列電極印刷→列電極燒結→低功函數電子發射材料印刷→隔離支架設置。上基板工藝帶ITO玻璃基板清洗→黑底圖形印刷→黑底燒結→螢光粉圖形印刷→螢光粉燒結→封接框放置→上基板和下基板組合燒結封接，抽真空。本發明採用低功函數材料作為電子發射源，發射源為面發射形式，發射均勻性較好，效率高，同時結構較為簡單。
文檔編號H01J31/12GK101436505SQ20081023272
公開日2009年5月20日 申請日期2008年12月9日 優先權日2008年12月9日
發明者丁興隆, 敏 俞 申請人:彩虹集團公司