CN104008941B - 一种基于量子点材料的类sed结构 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种基于量子点材料的类SED结构，具体结构包括上下基片、荧光粉、阴极电极、栅极电极、阳极电极和量子点材料层。其中量子点材料层均匀分布在阴极电极和栅极电极之间，施加电压时上层量子点的电子可以从一个量子点发射到邻近的量子点，可以实现表面电子传导。该结构更为精密且不怕被氧化，有效降低驱动电压，保证电子稳定发射，同时简化制备工艺。

Description

一种基于量子点材料的类SED结构
技术领域
本发明涉及一种类SED结构，具体涉及以量子点材料层作为电子发射源的类SED结构。
背景技术
表面电子传导显示器(SED，Surface-conductionElectron-emitterDisplay)属于场致电子发射显示器(FED，FieldEmissionDisplay)的一种，SED继承了阴极射线管(CRT，CathodeRayTube)显示器高画质的优点，同时其独特的结构克服了传统FED稳定性和一致性差的难题。因此，SED具有功耗低、画质好及成本低等优点，被视为具有很好发展前景的平板显示器件。
SED的发光原理是：在阴极和栅极间存在不连续的电子发射薄膜(即存在孤岛)，当在两电极间施加电压时，电子从一个孤岛发射到另一个孤岛，实现电子表面传导。此时在阳极施加高压，孤岛间传导的一部分电子会到达阳极，轰击荧光粉，从而实现发光显示。可见，SED发光的核心是稳定高效的电子发射薄膜。传统的电子发射薄膜为一层非常薄的PdO薄膜或SnO2薄膜，在膜的中央有一条宽度为10nm左右的窄缝。
目前，制作SED电子发射薄膜的方法是：首先，在阴极和栅极间制作均匀导电薄膜；然后，通过还原或者对薄膜施加电压产生纳米级窄缝。制作均匀薄膜的主要方法为：磁控溅射法是通过磁控溅射沉积金属和金属氧化物的电子发射薄膜；喷墨打印法是喷涂并加热有机金属化物和有机溶剂的混合溶液，形成金属氧化物薄膜；离子交换构图法是先制作出感光树脂图案，然后浸在金属溶液中，烧结去除有机成分，形成导电薄膜；聚合物薄膜法是形成热解聚合物薄膜，然后通过电子束照射、激光照射或者氙灯照射等方法加热使薄膜具有导电性。制作好导电薄膜后，通过在真空环境中对其进行还原反应，使膜发生还原收缩，产生裂缝；或者对薄膜施加电压，使导电通道烧掉产生裂缝。
可见，传统的SED电子发射薄膜的制作工艺复杂繁琐，且一维裂缝的产生较难控制，另外，多用Pd等贵金属作为电子发射薄膜。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于量子点材料的类SED结构，该结构用量子点材料层取代传统的电子发射薄膜作为电子发射源的核心部位，在施加电压时上层量子点的电子可以从一个量子点发射到邻近的量子点，出现表面电子传导。类SED结构更为精密且具有不怕被氧化的优点，可以降低驱动电压，保证电子稳定发射。
为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种基于量子点材料的类SED结构，包括上下基片、荧光粉和电子发射源，电子发射源包括电子发射电极阵列和量子点材料层，所述电子发射电极阵列为上基片的阳极电极、下基片的阴极电极和栅极电极。
所述量子点材料层为ZnO量子点、CuO量子点、SnO2量子点、FeO量子点、NiO量子点、TiO2量子点、MgO量子点、Al2O3量子点等金属氧化物量子点。
所述量子点材料层的特征在于，量子点材料层的层数为2-50层，以保证在施加电压时有表面电子传导，其中量子点直径为2nm-20nm。
所述量子点材料层的制备方法为丝网印刷、喷墨打印、电泳沉积或3D打印。
所述阴极电极和栅极电极为直线形电极平行交叉排列或锯齿状电极平行交叉排列。
所述量子点材料层均匀分布在相邻的阴极电极和栅极电极之间。
所述电子发射电极阵列的材料为金属Al、Cu、Cr、Sn、In、Zn、Ag、Au、Pt、Pd、Cd、Bi、Sb或这些金属元素的合金及其氧化物。
所述电极厚度为5nm-500nm，电极宽度为20μm-500μm，电极间距为5μm-100μm。
本发明的显著优点在于：类SED结构用量子点材料层取代传统的电子发射薄膜作为电子发射源的核心部位，由于最上面一层的量子点间存在间隙，因此施加电压时会出现表面电子传导。类SED结构更为精密且具有不怕被氧化的优点，可以降低驱动电压，保证电子稳定发射。在制备电子发射源时，仅需制作电极和量子点材料层，极大地简化了制备工艺。
附图说明
图1为类SED原理结构示意图；
图2为类SED一个子像素原理结构示意图；
图3为类SED电子发射源示意图。
具体实施方式
为让本发明的上述特征和优点更明显易懂，结合附图对本发明做进一步的详细说明。
请参阅图1、图2和图3，图1为类SED原理结构示意图，图2为类SED一个子像素原理结构示意图，图3为类SED电子发射源示意图。
所述的基于量子点材料的类SED结构包括11下玻璃基片、12上玻璃基片、21电子发射源和31荧光粉，所述的21电子发射源具体包括211阴极电极、212栅极电极、213阳极电极和214量子点材料层。
所述的211阴极电极、212栅极电极和213阳极电极为CrCuCr电极，采用光刻工艺和电子束蒸镀依次蒸镀Cr、Cu、Cr膜，控制电极厚度为50nm。
上述的211阴极电极和212栅极电极为平行交叉排列，通过光刻工艺保证其宽度为100μm，相邻的211阴极电极和212栅极电极的间距为10μm。
所述的214量子点材料层为ZnO量子点层，其特征在于：214量子点材料层均匀分布在相邻的211阴极电极和212栅极电极之间。214量子点材料层的制备方法是将ZnO量子点与乙醇溶液混合均匀，通过喷墨装置将混合溶液喷涂在211阴极电极和212栅极电极之间，然后在80℃条件下加热去除乙醇溶剂，从而形成ZnO量子点层。
上述214量子点材料层的量子点直径为10nm，层数为5层，其特征在于：最上面一层的量子点呈不致密排布，量子点间存在间隙。由于214量子点材料层的上层量子点间存在间隙，在211阴极电极和212栅极电极间施加电压时，电子从一个量子点向另一个量子点发射，形成表面电子传导。此时，给213阳极电极施加高电压，会有部分电子发射到阳极，轰击31荧光粉，从而实现发光显示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种基于量子点材料的类SED结构，包括上下基片、荧光粉和电子发射源，其特征在于：电子发射源包括电子发射电极阵列和量子点材料层，所述电子发射电极阵列为上基片的阳极电极、下基片的阴极电极和栅极电极；量子点材料层的层数为2-50层，以保证在施加电压时有表面电子传导。
2.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：量子点材料层为ZnO量子点、CuO量子点、SnO2量子点、FeO量子点、NiO量子点、TiO2量子点、MgO量子点或Al2O3量子点。
3.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：量子点直径为2nm-20nm。
4.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：量子点材料层的制备方法为丝网印刷、喷墨打印、电泳沉积或3D打印。
5.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：量子点材料层均匀分布在相邻的阴极电极和栅极电极之间。
6.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：阴极电极和栅极电极为直线形电极平行交叉排列或锯齿状电极平行交叉排列。
7.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：电子发射电极阵列的材料为金属Al、Cu、Cr、Sn、In、Zn、Ag、Au、Pt、Pd、Cd、Bi、Sb或这些金属元素的合金及其氧化物。
8.根据权利要求1所述的基于量子点材料的类SED结构，其特征在于：阴极电极、栅极电极和阳极电极厚度为5nm-500nm，阴极电极和栅极电极宽度为20μm-500μm，阴极电极和栅极电极间距为5μm-100μm。
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