CN100418181C - 栅控薄膜场发射显示器件 - Google Patents

Abstract

栅控薄膜场发射显示器件，属于真空电子发射型平板显示技术领域。本发明的特征是阴极基板上含有与列电极平行设置的地电极；所述的场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该薄膜场发射阴极由分别连接到行电极的栅极、连接到列电极的漏极和连接到地电极的源极、源极和漏极之间的电子传导发射层以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层；所述源极与地电极连接，所述的栅极与行电极连接，漏极与列电极连接。本发明成功地解决了普通表面传导发射显示器件中行电流过大的问题，而且不需要激活时间；器件结构和制备工艺简单，无需特殊处理，直接施加驱动电压就能产生电子发射，大大节省了工艺处理时间，适合大规模生产。

Description

栅控薄膜场发射显示器件

技术领域

本发明涉及一种表面传导场发射显示器，特别涉及一种栅控薄膜场发射平板显示器件。属于真空电子发射型平板显示技术领域。

技术背景

当前平板显示技术市场以液晶显示器(LCD)和等离子显示(PDP)为主体，并且逐渐取代传统的阴极射线管(CRT)显示器。从技术层面上讲，基本上没有限制其发展的瓶颈，而且在生产过程中产生的污染很小，不会构成环保压力。从所需的材料供给方面考虑，前景并不那么乐观，资源的枯竭问题需要引起足够的注意。由于上述两种显示器都需要透明导电薄膜(TCF)，而当前在显示器中广泛应用的透明导电薄膜是氧化铟锡(ITO)，其导电性、透光度、稳定可靠性、与其它材料兼容度等都十分理想，其它类型的导电薄膜(TCF)很难与其比较。按质量比，氧化铟锡(ITO)中大部分是金属铟，而铟属于极稀有金属，乐观估计的储量不过6000吨，中国占2/3，为4000吨，而且由于前些年民企的滥挖乱采损失了1000吨，目前只有3000吨的蕴藏量。全世界目前每年产量200吨左右，即使不增加，也只够消耗20余年。由于薄膜太阳能电池对铟的需求量也开始迅速增长，预计十几年内其储量将耗竭。如何应对这种局面，一方面需要研究氧化铟锡(ITO)的替代品，这并不是一件容易的事。近年来掺铝氧化锌、掺镓氧化锌等作为ITO的可能的替代品得到广泛深入的研究，但总体性能并不理想，虽然在薄膜太阳能电池方面已经得到应用，但在平板显示领域仍不能替代ITO。另一方面的努力是研究不需要透明导电薄膜的平板显示器件，到目前为止只有场发射显示能做到这一点。

场发射平板显示器件包括金属微尖场发射显示器件、金刚石薄膜场发射显示器件、碳纳米管场发射显示器件、表面传导型阴极场发射显示器件、各种金属-绝缘层-金属(MIM)场发射显示器件等。其中与本发明较为接近的是一种表面传导发射平板显示器件，其结构包括由阴极玻璃基板、阳极玻璃基板、封接和支撑结构构成。其中阴极玻璃基板包括行、列驱动电极和表面传导发射阴极，阳极玻璃基板包括荧光粉、黑底和铝膜阳极。其中的阴极玻璃基板结构如图2所示，包括基板玻璃、列驱动电极、行驱动电极、电子注入电极、电子引出电极、表面传导层和行、列驱动电极交叉点处的介质隔离层。注入电极和引出电极之间的间隙为10微米左右。表面传导层由10纳米左右的氧化钯粒子薄膜组成，通过脉冲电击和激活过程在该薄膜中间形成一个10纳米左右的缝隙。

表面传导发射阴极的工作原理如下：当引出电极加正电压时，电子从注入电极流入到表面传导层中。由于注入电极和引出电极之间存在1伏特/微米左右的电场，因此电子能在表面传导层中得到能量。由于表面传导层中存在一个10纳米左右的缝隙，因此部分电子能够从该处发射到真空中，并在阳极电压的作用下得到加速，高能量电子轰击阳极，激发荧光粉发光。

表面传导发射阴极的核心是薄膜电子传导发射层的结构和制备。制作方法中，采用喷墨、树脂交换和烧结形成非连续薄膜。这层非连续膜还要经过形成过程，即经过在电极之间施加电脉冲，产生数十纳米的缝隙。这样得到的薄膜还要经过所谓的激活过程，即在碳氢化合物气氛中，在电极之间施加电压，电流通过薄膜时产生的热量导致碳氢化合物分解，分解出的碳使得缝隙变小到10纳米以下，从而产生传导和发射电流。

上述结构的场发射阴极，可以产生较大的发射电流，满足场发射显示的要求。发射的稳定性和均匀性也很好。一个重要指标是发射率，定义为发射电流与薄膜中传导电流之比。这种结构阴极达到的发射率的最好水平是3％。在场发射平板显示器件中，阴极是分行驱动的，对于选中行，所有的列电流都汇入到该行，从而导致行电流很大。对于60英寸的高清晰度显示器，当峰值亮度达到1000cd/m²时，发射电流高达60毫安。3％的发射率意味着行电流将高达2安培，这样高的驱动电流是当前驱动电路难以提供的，即使有这样的电路，其成本也是很高的。驱动电路的高成本将导致整个显示器的高成本，使之无法得到应用。对于这种表面传导发射阴极，发射率达到3％，已经是相当高了，继续提高发射率将导致发射的稳定性和均匀性降低，满足不了显示的基本要求。除此之外，过大的行电流要求很小的行电极电阻，将导致电极过厚，增加了工艺难度，降低了器件的可靠性，同样导致过高的成本。表面传导发射显示器件的另一个致命问题是需要较长的激活时间和非常大的激活电流。一般情况下，一个子像素的激活电流高达2毫安，时间几乎为30分钟。对于高清晰度电视显示器件，整屏激活电流将高达12000安培，时间30分钟。即使是分行激活电流也将高达12安培，时间500小时。这样的工艺条件完全限制了这种器件量产的可能性。

发明内容

本发明针对现有技术中表面传导场发射显示器的不足和缺点，提供一种栅控薄膜场发射显示器件，从而彻底解决普通表面传导发射显示器件中行电流过大的问题。本发明所要解决的另一个技术问题是不需要激活时间，从而完全克服普通表面传导发射显示器件的另一个量产瓶颈。

本发明的技术方案如下：

一种栅控薄膜场发射显示器件，含有阴极基板、阳极基板、封接结构和支撑结构，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃、设置在阴极基板玻璃上的行电极、列电极、电极与电极之间交叉点上的介质隔离层以及行、列电极之间的场发射阴极；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃、设置在阳极基板玻璃上的红绿蓝三基色荧光粉、黑底和铝膜阳极，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极平行设置的地电极；所述的场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该栅控薄膜场发射阴极设置在行电极与列电极、地电极之间，包括源极，漏极，栅极，源极和漏极之间的电子传导发射层以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层；所述的源极与地电极连接，所述的栅极与行电极连接，所述的漏极与列电极连接。

本发明所述的栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层为厚度均匀的绝缘介质薄膜，或采用厚度不均匀的呈起伏状的绝缘介质薄膜。

本发明所述的栅控薄膜场发射阴极中的电子传导发射层是由单层或多层半导体薄膜构成。

本发明所述的电子传导发射层还可以由复合薄膜构成，该复合膜的下面为金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜；所述的金属氧化物薄膜为锌、镉、镁、铝、镓、铟、锡、铅、锑、铋、稀土金属的氧化物或这些金属合金的氧化物。或者复合薄膜的下面为金属氟化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。所述的金属氟化物薄膜为锂、钠、镁、钙、锶、钡、铝金属的氟化物或它们合金的氟化物。

本发明还提供了另一种栅控薄膜场发射显示器件，主要由阴极基板、阳极基板、封接结构和支撑结构构成，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃、设置在阴极基板玻璃上的行电极、列电极、电极与电极之间交叉点上的介质隔离层以及行、列电极之间的场发射阴极；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃、设置在阳极基板玻璃上的红绿蓝三基色荧光粉、黑底和铝膜阳极，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极平行设置的地电极；所述的场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该栅控薄膜场发射阴极设置在列电极与地电极之间，包括源极，漏极和栅极，源极和漏极之间的电子传导发射层以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层；所述的行电极同时作为栅极；所述的绝缘层同时作为电极与电极之间交叉点上的介质隔离层；所述的源极与地电极连接，所述的漏极与列电极连接。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明中行电极中只有很小的容性电流，彻底克服了普通表面传导发射显示中行电流过大的问题，使得驱动电路大为简化，成本降低。对于器件发射率的要求也大为降低，只要达到1％就完全可以满足高性能显示的需要。本发明中，发射性能稳定和均匀，器件结构和制备工艺简单，而且材料无需特殊处理，发射阴极也不需特殊的激活处理，直接施加驱动电压就能产生电子发射，大大节省了工艺处理时间，适合大规模生产。该器件用于大屏幕、高清晰、高亮度显示成为可能。

附图说明

图1为本发明提供的栅控薄膜场发射显示器件的结构示意图。

图2为已有技术中表面传导场发射显示器件的阴极基板结构示意图。

图3为本发明提供的栅控薄膜场发射显示器件中的阴极基板结构示意图。

图4为图3的A-A断面放大图，表示出一个栅控薄膜场发射阴极的具体结构示意图。

图5为本发明提供的另一种阴极基板实施例的结构示意图。

图中：17-支撑结构；16-封接结构；18-发射的电子；30-阴极基板玻璃；31-行电极；32-列电极；33-地电极；34-源极；35-漏极；36-栅极；37-电子传导发射层；38-栅极和源极漏极间的绝缘层；39-行列地电极间的介质隔离层；10-阳极基板玻璃；11-红色荧光粉；12-绿色荧光粉；13-蓝色荧光粉；14-黑底；15-阳极铝膜。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的原理、具体结构及制备方法作进一步的说明。

图1为本发明薄膜场发射显示器的整体结构示意图。该薄膜场发射显示器包括阳极基板玻璃10，设置在阳极基板玻璃上的红色荧光粉11、绿色荧光粉12、蓝色荧光粉13、黑底14和铝膜阳极15，阴极基板玻璃30，设置在阴极基板玻璃上的行电极31、列电极32，与列电极32平行设置的地电极33，连接到地电极上的源极34，连接到列电极上的漏极35，连接到行电极上的栅极36，源极和漏极之间的电子传导发射层37以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层38；薄膜电子传导发射层37，支撑结构17以及封接结构16。

图3为本发明提供的薄膜场发射显示器中的阴极基板结构示意图。所述的阴极基板阴极基板包括阴极基板玻璃30，行电极31，列电极32，与列电极平行设置的地电极33以及电极与电极之间交叉点上的介质隔离层39；场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该栅控薄膜场发射阴极设置在行电极与列电极、地电极之间，包括源极34，漏极35，栅极36，源极和漏极之间的电子传导发射层37以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层38；所述的源极与地电极连接，所述的栅极与行电极连接，所述的漏极与列电极连接。栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层38为厚度均匀的绝缘介质薄膜，或采用厚度不均匀的呈起伏状的绝缘介质薄膜。

图4为图3的A-A断面放大图，表示出一个栅控薄膜场发射阴极的具体结构示意图。本发明所述的栅控薄膜场发射阴极中的电子传导发射层37是由单层或多层半导体薄膜构成。电子传导发射层还可以由复合薄膜构成，该复合膜的下面为金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。所述的金属氧化物薄膜为锌、镉、镁、铝、镓、铟、锡、铅、锑、铋、稀土金属的氧化物或这些金属合金的氧化物。或者复合薄膜的下面为金属氟化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。所述的金属氟化物薄膜为锂、钠、镁、钙、锶、钡、铝金属的氟化物或它们合金的氟化物。

上述电子传导发射层37中的半导体薄膜实际上是一种处于非连续状态的薄膜，当通过较大的电流时，其较薄的区域将被烧断形成很小的缝隙，薄膜中传导的电子将有一部分从该处发射出来，形成发射电流，并在阳极高压的作用下到达阳极基板，轰击荧光粉发光。

图5为本发明提供的另一种阴极基板结构示意图。所述的阴极基板上包括行电极31、列电极32与列电极平行设置的地电极33；所述的场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该栅控薄膜场发射阴极设置在列电极与地电极之间，包括源极34，漏极35，源极和漏极之间的电子传导发射层以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层37所在平面之间的绝缘层38；其中的行电极同时作为栅极；其中绝缘层同时作为电极与电极之间交叉点上的介质隔离层；所述的源极与地电极连接，所述的漏极与列电极连接。

栅控薄膜场发射显示器件的驱动方式为：选址控制信号加在行电极上，决定该行是否点亮。像素的亮度控制信号加在列电极上，决定该像素的亮度大小。亮度控制信号可以是幅度调制信号，也可以是脉宽控制信号。

本发明中的栅控薄膜场发射阴极工作原理如下：对于非选中行，行电极电压为零或为负，栅控薄膜场发射阴极中的栅极处于低电位，器件截止，源极和漏极之间没有电子通过，发射为零。对于选中行，行电极加正电压，栅控薄膜场发射阴极中的栅极处于正电位，源极和漏极之间有较大的电流通过。当电流超过一定值以后，电子传导发射薄膜中较薄的部分将被烧断，形成很小的缝隙，部分传导电子将发射出来，在阳极高压作用下到达阳极基板，轰击荧光粉发光。由于漏极和源极分别连接到列电极和与其平行的地电极，而不是汇入行电极，因此流经这些电极的电流只是一个像素的电流，其值不超过1毫安。而栅极中的电流只是很小的容性电流，基本可以忽略。本发明彻底解决了普通表面传导发射显示中的行电流过大问题。采用本发明，即使发射率降低到1％以下，也完全可以正常工作，达到高性能显示的要求。而发射率的降低，往往伴随着稳定性均匀性的提高，器件性能将变得更好。

本发明工作时处于真空状态，需要排气和真空维持部件，这些都是该领域专业人员熟知的，不需要专门表述。

实施例1

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和栅极36，一次完成。沉积绝缘层38，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极、地电极之间的介质隔离层39，材料为低熔点玻璃。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。在源漏电极之间蒸发一层金属铟，厚度10纳米左右，然后进行热氧化得到起伏状的氧化铟薄膜，为半导体电子传导发射层37。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例2

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和栅极36，一次完成。用丝网印刷方法制作行电极和列电极、地电极之间的介质隔离层39，材料为低熔点玻璃。沉积绝缘层38，材料为氮化硅。在栅极位置上溅射沉积一层铋和镁的合金薄膜，沉积时衬底温度控制在150度左右，然后热氧化成氧化铋镁薄膜，形成电子传导发射层的下层氧化物薄膜，再在其上沉积一层10纳米厚的氧化锌半导体薄膜，氧化铋镁与氧化锌共同构成电子传导发射层37。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例3

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和栅极36，一次完成。用丝网印刷方法制作行电极和列电极、地电极之间的介质隔离层39，材料为低熔点玻璃。沉积绝缘层38，材料为五氧化二钽。在栅极的位置上溅射沉积一层铋薄膜，沉积时衬底温度控制在150度左右，然后热氧化成氧化铋薄膜，形成电子传导发射层的下层氧化物薄膜，再在其上沉积一层10纳米厚的氧化铟半导体薄膜，氧化铋与氧化铟共同构成电子传导发射层37。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例4

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和栅极36，一次完成。用丝网印刷方法制作行电极和列电极、地电极之间的介质隔离层39，材料为低熔点玻璃。沉积绝缘层38，材料为氮化硅。沉积一层10纳米厚的氧化锌半导体薄膜，构成电子传导发射层37。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例5

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31(同时作为栅极36)。沉积绝缘层38，材料为氮化硅。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。在源漏电极之间蒸发一层金属锡，厚度10纳米左右，然后进行热氧化得到起伏状的氧化锡薄膜，为半导体电子传导发射层37。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例6

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作行电极31，材料为金属铝(该电极同时也作为栅极36)。用阳极氧化方法制备绝缘层38，该层同时也作为行电极与列电极、地电极之间的介质隔离层。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。在源漏电极之间蒸发一层金属铟锡合金，厚度10纳米左右，然后进行热氧化得到起伏状的氧化铟锡薄膜，为半导体电子传导发射层37。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例7

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作行电极31，材料为金属铝，该电极同时也作为栅极。用阳极氧化方法制备绝缘层38，该层同时也作为行电极与列电极、地电极之间的介质隔离层。在栅极位置上沉积一层铋薄膜，沉积时衬底温度控制在150度左右，然后热氧化成氧化铋薄膜，形成电子传导发射层的下层氧化物薄膜。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。在源漏电极之间沉积一层氧化锌，厚度10纳米左右，氧化铋和氧化锌共同构成复合电子传导发射层37。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例8

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作行电极31，材料为金属铝，该电极同时也作为栅极。用阳极氧化方法制备绝缘层38，该层同时也作为行电极与列电极、地电极之间的介质隔离层。沉积一层氟化钙薄膜，沉积时衬底温度控制在200度左右，形成电子传导发射层的下层氟化物薄膜。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。在源漏电极之间沉积一层氧化锌，厚度10纳米左右，氟化钙和氧化锌共同构成复合电子传导发射层37。源漏电极之间电阻为10兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例9

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作行电极31，材料为金属铝，该电极同时也作为栅极。用阳极氧化方法制备绝缘层38，该层同时也作为行电极与列电极、地电极之间的介质隔离层。在栅极位置上沉积一层铋薄膜，沉积时衬底温度控制在150度左右，然后热氧化成氧化铋薄膜。再沉积一层类金刚石半导体薄膜，厚度10纳米左右，氧化铋和类金刚石薄膜共同构成复合电子传导发射层37。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。源漏电极之间电阻为兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷基色荧光粉11、12和14，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

实施例10

先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作行电极31，材料为金属铝，该电极同时也作为栅极。用阳极氧化方法制备绝缘层38，该层同时也作为行电极与列电极、地电极之间的介质隔离层。在栅极位置上沉积一层类金刚石半导体薄膜，厚度10纳米左右，构成复合电子传导发射层37。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、源极35和漏极34，一次完成。源漏电极之间电阻为兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷红绿蓝三基色荧光粉，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构16用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，经过电流脉冲处理，烧掉薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射，可以显示动态图像。

本发明采用行列矩阵电极驱动结构，其中行列驱动电极可以采用金属薄膜电极，也可采用银浆印刷得到的金属厚膜电极，这将依据屏幕大小而决定。小屏幕时，需要的电极电阻可以较大，一般可采用薄膜电极，如铬-铜-铬电极。当屏幕较大时，需要驱动电极电阻较小，厚膜电极更合适。

薄膜场发射阴极中的电极材料，可采用任何化学性质稳定的金属。由于该薄膜电极可以很薄，一般需要十纳米就行，因此可以采用贵金属材料，如金、铂、铱等。这类材料处理过程中不会氧化，工艺可以更简单。电极材料也可采用氧化物半导体，如氧化铟锡、掺铝氧化锌、氧化锌、氧化铟等，这里材料也不存在氧化问题。

薄膜场发射显示器件的阳极玻璃基板上，对于每个像素采用红绿蓝三基色荧光粉平行结构，它们之间是黑底，荧光粉上覆有阳极铝膜。三基色荧光粉粉点与阴极玻璃基板上的场发射阴极一一对应。

Claims (8)

1. 一种栅控薄膜场发射显示器件，含有阴极基板、阳极基板、封接结构(16)和支撑结构(17)，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃(30)、设置在阴极基板玻璃上的行电极(31)、列电极(32)、行电极与列电极之间交叉点上的介质隔离层(39)以及行、列电极之间的场发射阴极；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃(10)、设置在阳极基板玻璃上的红绿蓝三基色荧光粉(11、12、13)、黑底(14)和铝膜阳极(15)，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极(32)平行设置的地电极(33)；场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该栅控薄膜场发射阴极设置在行电极与列电极、地电极之间，包括源极(34)，漏极(35)，栅极(36)，源极和漏极之间的电子传导发射层(37)以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层(38)；所述的源极与地电极连接，所述的栅极与行电极连接，所述的漏极与列电极连接。

2. 根据权利要求1所述的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的绝缘层(38)为厚度均匀的绝缘介质薄膜，或为厚度不均匀的呈起伏状的绝缘介质薄膜。

3. 根据权利要求1所述的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的栅控薄膜场发射阴极中的电子传导发射层是由单层或多层半导体薄膜构成。

4. 根据权利要求1所述的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层是由复合薄膜构成，下面为金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。

5. 根据权利要求4所述的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的复合薄膜中的下面一层的金属氧化物薄膜为锌、镉、镁、铝、镓、铟、锡、铅、锑、铋、稀土金属的氧化物或这些金属合金的氧化物。

6. 根据权利要求1所述的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层是由复合薄膜构成，下面为金属氟化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。

7. 根据权利要求6所述的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层的复合薄膜中的下面一层金属氟化物薄膜为锂、钠、镁、钙、锶、钡、铝金属的氟化物或它们合金的氟化物。

8. 一种栅控薄膜场发射显示器件，主要由阴极基板、阳极基板、封接结构(16)和支撑结构(17)构成，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃(30)、设置在阴极基板玻璃上的行电极(31)、列电极(32)、行电极与列电极之间交叉点上的介质隔离层(39)以及行、列电极之间的场发射阴极；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃(10)、设置在阳极基板玻璃上的红绿蓝三基色荧光粉(11、12、13)、黑底(14)和铝膜阳极(15)，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极(32)平行设置的地电极(33)；场发射阴极采用三极型结构的栅控薄膜场发射阴极，该栅控薄膜场发射阴极设置在列电极与地电极之间，包括源极(34)，漏极(35)和栅极，源极和漏极之间的电子传导发射层(37)以及栅极所在平面与源极、漏极和电子传导发射层所在平面之间的绝缘层(38)；所述的行电极(31)同时作为栅极；所述的绝缘层(38)同时作为电极与电极之间交叉点上的介质隔离层；所述的源极与地电极连接，所述的漏极与列电极连接。

Images