CN101546684B

CN101546684B - 抗氧化复合薄膜电极

Info

Publication number: CN101546684B
Application number: CN2009101116165A
Authority: CN
Inventors: 郭太良; 袁军林; 曾祥耀
Original assignee: Fuzhou University
Current assignee: Fuzhou University
Priority date: 2009-04-30
Filing date: 2009-04-30
Publication date: 2011-11-16
Anticipated expiration: 2029-04-30
Also published as: CN101546684A

Abstract

本发明涉及一种抗氧化复合薄膜电极，它包括基板，基板上依次布设有过渡层、导电层及保护层。其中过渡层的材质为金属材质(如铬、铝、钛、钼、铌、钽、镍、铜)或者化合物材质(如氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝和氮氧化硅)。导电层为高电导率的银、含银合金或含银金属的混合物。保护层为金属材质(如铬、铝、钛、钼、铌、钽、镍、铜)或者化合物材质(如硫化锌、氧化锌、二氧化锡、氧化钨、氧化铟、氧化镍、氧化钒、氧化钼、氧化钛、氧化铬、氧化铌、氧化钽)。该薄膜电极能够承受高温热处理而不会发生氧化，从而避免封接过程中发生的电极氧化，降低平板显示器件电极的电阻，提高平板显示器件的显示质量。

Description

抗氧化复合薄膜电极

技术领域

本发明涉及一种抗氧化复合薄膜电极。

背景技术

近年来，平板显示技术获得了飞速的发展，其中等离子平板显示(PDP)在大屏幕显示器市场中具有非常重要的地位，已经进入公共场所、商务应用和家庭。而场发射平板显示器(FED)具有自主发光、视角宽、高亮度、响应速度快、颜色丰富鲜艳等一系列优点，是一种兼具液晶(LCD)和传统CRT显示器优点的新式平板显示技术，其模块厚度和PDP模块、LCD模块厚度相同，具有天然的高亮度功效和鲜艳色彩，适合视频动态显示，能耗低于PDP、LCD和CRT。所以，FED具有广阔的应用前景。

PDP和FED显示屏的制备过程中都必须经历封接热处理过程。其中场发射显示屏的封接过程中，显示屏必须在435℃的较高温度下热处理半小时。如此高的热处理温度对显示屏上的抗氧化性能提出了非常高的要求。随着场致发射显示器朝着大尺寸、高分辨率发展，显示屏的电极越做越精细，这就要求显示屏电极在大气热处理过程中不会发生氧化。传统的金属Cr-Cu-Cr电极在热处理之前的电导能够达到使用要求，但是在热处理超过380℃后铜导电层会严重的氧化，导致阴极材料与电极接触性能不佳，影响阴极材料的电子发射；电极电阻剧增，也会破坏器件显示的均匀性，使电极损耗功率增加；同时，FED显示器工作时发热，引起电极烧蚀，导致驱动电路的功耗上升，增加系统的故障率，破坏系统的稳定性。显示屏电极的抗氧化性能不佳是困扰FED多年来发展的关键问题。

鉴于Cr-Cu-Cr金属电极中的铜导电层的抗氧化性能差，可以利用抗氧化性能更好铝和银作为薄膜电极导电层。然而，铝薄膜在制备过程中容易和酸碱反应，而且在磁控溅射镀膜的过程中容易出现针孔。相对而言，银薄膜对氧的抵抗能力更强，而且在热处理过程中容易出现银晶粒的生长导致电阻率的下降。因此，选择银作为导电层金属。鉴于银和平板显示器件用的普通浮法玻璃附着力不好，所以必须在基片和银导电膜之间附加过渡层。磁控溅射镀膜和热处理过程中银原子具有强的渗透能力，可能渗透过过渡层并且进入玻璃基片，导致平板显示屏呈现黄色并降低显示屏的显示质量。所以，过渡层的厚度必须足够厚才能避免银原子的向下渗透。

此外，目前场发射显示器中使用较多的是硫化锌类型的含硫荧光粉，这种荧光粉容易在电子的轰击之下分解出含硫气体，会和银薄膜电极中的银发生反应生成硫化银。所以银导电层之上必须覆盖保护层以增加银薄膜电极的稳定性和平板显示屏的使用寿命。保护层必须足够厚才能在银薄膜上形成完全覆盖的薄膜并且有效阻止有害气体的渗透。

在选择过渡层和保护层材质时，必须考虑到电极制备过程中作为导电层的银和过渡层和保护层之间的附着力。银和氧化锌、二氧化锡、ITO、铜之间有良好的附着力。同时，在场发射显示器中，银薄膜的保护层必须具有一定的导电能力，才能往阴极发射材料中注入电子。

发明内容

本发明的目的是提供一种抗氧化复合薄膜电极，该薄膜电极能够承受高温热处理而不会发生氧化，从而避免封接过程中发生的电极氧化，降低平板显示器件电极的电阻，提高平板显示器件的显示质量。

本发明的技术方案是这样实现的：一种抗氧化复合薄膜电极，其特征在于，包括基板，所述基板上依次布设有过渡层、导电层及保护层，所述过渡层为金属材质或化合物材质，所述形成过渡层的金属材质为铬、铝、钛、钼、镍、铜中的一种或含有这几种金属材料的合金或者混合物，所述形成过渡层的化合物材质为氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝和氮氧化硅中的一种或者多种构成的叠层结构，所述导电层的材质为银金属、银合金或者含有银金属的混合物，所述保护层为金属或化合物构成的单层或者叠层结构，所述形成保护层的金属材料为铬、铝、钛、钼、铌、钽、镍、铜中的一种或含有这几种元素的合金或者混合物，所述形成保护层的化合物为硫化锌、氧化锌、二氧化锡、氧化钨、氧化铟、氧化镍、氧化钒、氧化钼、氧化钛、氧化铬、氧化铌、氧化钽中的一种或者多种材料构成的混合物。

本发明的显著优点是：设计合理，构造简单，具有低电阻率和抗氧化的特点，有利于提高平板显示器件的显示质量。

附图说明

图1为本发明的抗氧化复合薄膜电极的构造示意图。

图2为本发明的具体实施例一的构造示意图。

图3为本发明的具体实施例二的构造示意图。

图4为本发明的具体实施例三的构造示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的实施例作进一步的阐述。

如图1所示，本发明的抗氧化复合薄膜电极，包括基板1，所述基板上依次布设有过渡层2、导电层3及保护层4。

上述的基板为绝缘的表面平整材料，可为无机玻璃基板、有机聚合物基板、陶瓷基板或者这几种材料构成的复合基板。

上述的过渡层为金属材质或化合物材质。其中形成过渡层的金属材质为铬、铝、钛、钼、镍、铜中的一种或含有这几种金属材料的合金或者混合物。而形成过渡层的化合物材质为氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝和氮氧化硅中的一种或者多种构成的叠层结构。这些化合物都可以被掺杂达到最优功能，例如锡掺杂氧化铟(ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)和铟掺杂氧化锌(IZO)。过渡层厚度为1纳米～500纳米。

上述的导电层的材质为银金属、银合金或者含有银金属的混合物。导电层厚度为5纳米～5微米。

上述的保护层为金属或化合物构成的单层或者叠层结构。其中形成保护层的金属材料为铬、铝、钛、钼、铌、钽、镍、铜中的一种或含有这几种元素的合金或者混合物。而形成保护层的化合物为硫化锌、氧化锌、二氧化锡、氧化钨、氧化铟、氧化镍、氧化钒、氧化钼、氧化钛、氧化铬、氧化铌、氧化钽中的一种或者多种材料构成的混合物。硫化锌、氧化锌、氧化锡、氧化钨、氧化铟、氧化镍、氧化钒、氧化钼、氧化钛、氧化铬、氧化铌、氧化钽都可以被掺杂，例如锡掺杂氧化铟(ITO)、铝掺杂氧化锌(AZO)、镓掺杂氧化锌(GZO)、铟掺杂氧化锌(IZO)、氟掺杂氧化锡(SnO₂:F)。保护层厚度为10纳米～1微米。

参照图2，在本发明的实施例一中，该抗氧化复合薄膜电极制备过程如下：

先在清洗后的浮法玻璃基板1上，用直流磁控溅射方法制备过渡层2，依次为铬薄膜和铜薄膜，厚度分别为100nm和40nm，然后再在其上用直流磁控溅射的方法镀银导电薄膜3，厚度为1000nm；最后制备保护层4，采用铬薄膜，厚度为100nm。其中过渡层中的40nm厚铜薄膜位于铬薄膜和银薄膜之间，能够大大增加银导电膜和铬薄膜之间的附着力。

所得到的薄膜方阻为21mΩ/sq，湿法刻蚀成为长500mm、宽1mm的电极之后电极电阻为10.5Ω；空气气氛435℃热处理30分钟后薄膜的方阻为20mΩ/sq，而电极的电阻变为11Ω。这种Cr-Cu-Ag-Cr复合电极的导电性和抗氧化性能完全满足PDP和FED显示屏的封接工艺要求。

参照图3，在本发明的实施例二中，该抗氧化复合薄膜电极制备过程如下：

先在清洗后的浮法玻璃基板1上，用直流磁控溅射方法制备过渡层2，依次为铬薄膜和铜薄膜，厚度分别为100nm和40nm，然后再在其上用直流磁控溅射的方法镀银导电薄膜3，厚度为800nm；接着在银薄膜之用直流磁控溅射镀40nm厚的铜薄膜；最后制备保护层4，采用铬薄膜，厚度为100nm。其中过渡层中的40nm厚铜薄膜位于铬薄膜和银薄膜之间能够大大增加银导电膜和铬薄膜之间的附着力，而银导电层和铬保护层之间的40nm厚铜薄膜有利于湿法刻蚀过程中控制刻蚀速率，提高刻蚀质量。

所得到的薄膜方阻为26mΩ/sq，湿法刻蚀成为长500mm、宽1mm的电极之后电极电阻13Ω，空气气氛435℃热处理30分钟后薄膜的方阻为24mΩ/sq，而电极的电阻变为12.7Ω。

参照图4，在本发明的实施例三中，该抗氧化复合薄膜电极制备过程如下：

先在清洗后的浮法玻璃基板1上，用直流磁控溅射方法制备过渡层2，过渡层为ITO薄膜，厚度分别为120nm，然后再在其上用直流磁控溅射的方法镀银导电薄膜3，厚度为1微米；最后制备保护层4，采用铬薄膜，厚度为120nm。这种Cr-Ag-ITO薄膜具有良好的附着力。

所得到的薄膜方阻为20mΩ/sq，湿法刻蚀成为长500mm、宽1mm的电极之后发现电极电阻为12Ω，空气气氛435℃热处理30分钟后薄膜的方阻为22mΩ/sq，而电极的电阻变为14Ω。

综上所述，本发明针对高温封接制备等离子显示屏或者场发射显示屏时，Cr-Cu-Cr薄膜电极容易发生氧化，从而导致电极电阻剧增的问题，公开了一种新型的复合薄膜电极结构。这种新型的薄膜电极具有低电阻率和抗氧化的特点，有利于提高平板显示器件的显示质量。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明的，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书的申请专利范围所界定者为准。

Claims

1.一种抗氧化复合薄膜电极，其特征在于，包括基板，所述基板上依次布设有过渡层、导电层及保护层，所述过渡层为金属材质或化合物材质，所述形成过渡层的金属材质为铬、铝、钛、钼、镍、铜中的一种或含有这几种金属材料的合金或者混合物，所述形成过渡层的化合物材质为氧化铟、氧化锌、氧化镍、氧化钒、氧化硅、氧化铝、氮化硅、氮化铝和氮氧化硅中的一种或者多种构成的叠层结构，所述导电层的材质为银金属、银合金或者含有银金属的混合物，所述保护层为金属或化合物构成的单层或者叠层结构，所述形成保护层的金属材料为铬、铝、钛、钼、铌、钽、镍、铜中的一种或含有这几种元素的合金或者混合物，所述形成保护层的化合物为硫化锌、氧化锌、二氧化锡、氧化钨、氧化铟、氧化镍、氧化钒、氧化钼、氧化钛、氧化铬、氧化铌、氧化钽中的一种或者多种材料构成的混合物。

2.根据权利要求1所述的抗氧化复合薄膜电极，其特征在于，所述基板为绝缘的表面平整材料，为无机玻璃基板、有机聚合物基板、陶瓷基板或者这几种材料构成的复合基板。

3.根据权利要求1所述的抗氧化复合薄膜电极，其特征在于，所述过渡层厚度为1纳米～500纳米，所述导电层厚度为5纳米～5微米，所述保护层厚度为10纳米～1微米。