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Abstract

本发明提供一种场发射显示装置，其包括：一基底、位于基底上的阴极电极、设置在阴极电极上的场发射点阵、设置在阴极电极上的阻隔壁和位于阻隔壁上表面的栅极电极，阻隔壁上设置有与场发射点阵相对应并可以收容场发射点阵的微孔；以及一荧光屏，荧光屏与栅极电极形成一空间。其中，该阻隔壁包括一阴罩及一包覆该阴罩的绝缘层。

Description

一种场发射显示装置
【技术领域】
本发明涉及一种平板显示器，尤其是关于一种场发射的显示器。
【背景技术】
场发射显示装置是通过电场作用使尖端放电轰击荧光屏上的荧光材料发光而产生图像，其具有体积小，耗电低，视场宽且无需背光源，是平板显示器一个重要的发展方向。
传统场发射显示装置采用金属尖端作为场发射元件，但金属尖端制作工艺的尺寸要求较高，且金属尖端本身也易损耗，影响了场发射显示装置的使用寿命，因而限制了其进一步发展。
碳纳米管由Iijima首次在电弧放电的产物中发现，参见Nature354，56(1991)，Helical Microtubules of Graphitic Carbon，碳纳米管以其优良的导电能力，机械性能及纳米尺度的尖端等特性而成为优良的场发射阴极材料之一。
现有的场发射显示装置主要包括传统场发射显示装置和碳纳米管场发射显示装置两类，但无论是传统场发射显示装置还是碳纳米管场发射显示装置要达到良好的显示效果，都要采用三级型结构，这种结构中栅极和阴极间需要一阻隔壁，阻隔壁的制备已成为场发射显示装置一个关键性的工艺，场发射显示装置中要求阻隔壁尺寸精度高，平整性好，绝缘效果佳以实现良好的显示效果。
现有阻隔壁的制备工艺主要有丝网印刷法和喷沙法。丝网印刷法由于需要多次印刷与烘干，耗时较长，且印刷厚度有限，一般不超过200微米且精度不高，除此之外，烧结后阻隔层顶面平整性差，需要借助研磨等技术来保证厚度的均匀和顶部平整，成本较高，因此不适用于场发射平面显示器的大规模生产。喷沙法主要适用于制备形状整齐，侧壁几乎垂直的阻隔壁，但喷沙法制作过程花费时间较长，必须控制每次喷砂的均匀程度，且喷完之后底部容易形成弧形，工艺的稳定性较差，沙尘污染严重。这与精度要求高，需要严格超净环境的场发射显示装置的制备工艺有明显冲突。
其他的一些制备方法主要有光刻法、模压法、浇铸法等都需要配置合适的浆料，需要烘干、烧结，工艺复杂耗时，要达到场发射显示装置阻隔壁的精度要求比较困难。
综上所述，大面积，高精度场发射显示装置的制备必因其阻隔壁的制备困难而受限。
【发明内容】
为克服先前技术之不足，本发明要提供一种场发射显示装置，其阻隔壁易于大面积制备。
为实现上述目的，提供一种场发射显示装置，其包括：一基底、位于基底上的阴极电极、设置在阴极电极上的场发射点阵、设置在阴极电极上的阻隔壁和位于阻隔壁上表面的栅极电极，阻隔壁上设置有与场发射点阵相对应并可以收容场发射点阵的微孔；以及一荧光屏，荧光屏与栅极电极形成一空间。其中，该阻隔壁包括一阴罩及一包覆该阴罩的绝缘层。
与现有技术相比较，本发明的场发射显示装置利用阴极射线管中成熟之阴罩制备工艺，通过沉积绝缘材料于阴罩表面以形成高精度阻隔壁，因阴罩材料可根据显示器之需要选择，绝缘层材料及厚度亦可根据显示器所需之绝缘强度决定，故，可实现耗时少，无污染，精度高且其阻隔壁易于大面积制备之场发射显示装置。
【附图说明】
图1是制备本发明场发射显示装置的流程图。
图2是本发明沉积有阴极电极及碳纳米管的基底示意图。
图3是本发明场发射显示装置阻隔壁的示意图。
图4是在图3所示的阻隔壁上沉积栅极电极后固定在一基底上的示意图。
图5是本发明场发射显示装置的结构示意图。
【具体实施方式】
请参阅图1，本发明以碳纳米管场发射显示装置为例的制备流程包括以下步骤：
步骤1，提供一基底，沉积阴极电极在基底上。
步骤2，生长碳纳米管在该阴极电极上，形成场发射点阵。
步骤3，选择金属板材制备与场发射点阵相对应的阴罩。
步骤4，沉积绝缘材料于阴罩表面，形成阻隔壁。
步骤5，沉积栅极电极在阻隔壁表面。
步骤6，固定阻隔壁在基底上。
步骤7，封接荧光屏与基底。
下面结合具体图示描述该碳纳米管场发射显示装置的制备过程。
请参阅图2，首先提供一基底11，该基底材料可选用玻璃、陶瓷、氧化硅或氧化铝等绝缘材料之一，但基底表面平整度要求小于1微米，而且能耐受碳纳米管生长温度，一般为大于700℃。然后在基底11上通过电镀、磁控溅射等方法沉积阴极电极12，再在阴极电极12上形成碳纳米管13。
该碳纳米管13形成在阴极电极12上可采用移植方式或直接在阴极电极12上生长。移植方式利用习知的化学气相沉积法在硅基底上预先制备碳纳米管，然后用导电胶将起下的碳纳米管粘在阴极电极12上。直接在阴极电极12上生长碳纳米管13包括以下步骤：首先利用热蒸发或电子束蒸发法在阴极电极12表面蒸镀一层硅过渡层21，其厚度为几十纳米；然后利用电子束蒸发沉积、热沉积或溅射法等方法在硅过渡层上沉积一层金属催化剂层，其厚度为几纳米到几十纳米不等，其中，金属催化剂可为铁(Fe)、钴(Co)、镍(Ni)或其合金之一；随后在温度300～400℃之间退火处理约10小时形成催化剂的氧化物膜；通入惰性保护气体，同时加热至650～700℃；然后通入碳源气如乙炔气体反应，在阴极电极12上长出碳纳米管13。
请参阅图3，为本发明所制备的阻隔壁示意图。该阻隔壁31的制备包括以下步骤：首先按照显示器场发射点阵的尺寸要求制作光刻模版；然后根据碳纳米管13的生长高度选择厚度适合的金属板材，其中，金属板材的材料可选用殷瓦钢、低碳钢或其他金属合金，但要求其热膨胀系数与基底11相一致；然后将选定的金属板材光刻后，经过酸腐蚀出与显示点阵对应的具均匀微孔的阴罩21；在阴罩21表面通过电泳工艺、喷涂法等合适的工艺沉积绝缘层32形成阻隔壁31，其中，绝缘层32材料可选用氧化铝、氧化镁等，主要取决于显示器所需阻隔壁的绝缘性能，绝缘层32厚度由阴极电极与栅极间所需的绝缘强度决定。
本实施例中以氧化铝为绝缘层材料，用电泳工艺在阴罩21表面沉积氧化铝绝缘层32形成阻隔壁31。电泳工艺的阳极为金属铝，阴极为预先制备的阴罩21，电泳液为一含铝离子的溶液。本实施例中电泳液由甲醇600ml，硫酸镁(MgSO4)6g，硝酸铝(Al(NO3)3)30ml，氧化铝(Al2O3)900g与600ml去离子水配制而成。电泳的时间主要取决于所需的绝缘层32的厚度。
阴罩21通过电泳沉积氧化铝之后形成阻隔壁31，如图3所示，其包括阴罩21及沉积在其表面的氧化铝，其中氧化铝的厚度可为10～500微米，优选为75～200微米。本实施方式氧化铝的厚度80微米，电泳时间为3分钟。
优选地，阴罩21电泳沉积氧化铝之后，可将其在清洗液中短时浸泡，清洗电泳层表面的浮尘(如没有附牢的绝缘材料)，然后固化、烘干。本实施例中清洗液由基纤维85g，丁醇60ml及二甲苯(3度级)3400ml配制而成，浸泡时间为1～5分钟。
请参阅图4，在阻隔壁31的上表面31沉积栅极电极41，沉积方式可采用电子束蒸发、热蒸发或溅射法。将沉积有栅极电极41的阻隔壁31固定在阴极电极12上，阴极电极12上设置的碳纳米管13对应收容在阻隔壁31的微孔内。阻隔壁31可以通过带有定位面的框架51固定在阴极电极上，也可以采用低熔点玻璃粉熔接在阴极电极上，同时施加应力使之平整。
请参阅图5，将荧光屏60与基底11封接，制成碳纳米管场发射显示装置。封接时通过在荧光屏60与基底11之间置入一支撑柱72，通过该支撑柱72一方面可压牢阻隔壁31于基底11上，另一方面可防止荧光屏60局部不平整。其中荧光屏60包括透明阳极64及玻璃基底62，其透明阳极64的表面与碳纳米管13相对应的位置涂有荧光材料81。
再请参阅第5图，本发明场发射显示装置包括：一绝缘基底11；一阴极电极12，其位于该基底11上；一碳纳米管13与该阴极电极12相连，形成场发射点阵；一阻隔壁31，其包括阴罩21及位于阴罩表面绝缘层32，该阻隔壁31的微孔与该碳纳米管场发射点阵相对应；一栅极电极41，该栅极电极41位于该阻隔壁31的上表面；一定位框架51，其固定阻隔壁31于基底11；一荧光屏60；该荧光屏60包括一玻璃基底62，一透明阳极64及涂覆透明阳极64的荧光材料81；一支撑柱72，该支撑柱72支撑荧光屏60与栅极电极41形成一空间。
同样的，传统型金属尖端场发射显示装置的制备也可采用阴罩涂覆绝缘材料作为阻隔壁。
尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应明白，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，而不会脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围。

Claims (9)

1. 一种场发射显示装置，其包括：一基底、位于基底上的阴极电极、设置在阴极电极上的场发射点阵、设置在阴极电极上的阻隔壁和位于阻隔壁上表面的栅极电极，阻隔壁上设置有与场发射点阵相对应并可以收容场发射点阵的微孔；以及一荧光屏，荧光屏与栅极电极形成一空间，其特征在于所述的阻隔壁包括一阴罩及一形成于该阴罩表面的绝缘层。
2. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于所述的基底由玻璃、陶瓷、氧化硅或氧化铝材料制成。
3. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于所述的场发射点阵由碳纳米管或金属尖端构成。
4. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于所述的阴罩由殷瓦钢或低碳钢材料制成。
5. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于所述的绝缘层材料为氧化铝或氧化镁。
6. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于所述的绝缘层的厚度为10～500微米。
7. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于进一步包括一框架，该框架将阻隔壁固接于阴极电极上。
8. 如权利要求1所述的场发射显示装置，其特征在于所述的阻隔壁采用低熔点玻璃粉熔固在阴极电极上。
9. 如权利要求1所述的场发射显示装置，特征在于进一步包括一支撑柱，该支撑柱支撑荧光屏与栅极电极。
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