CN105118766A - 一种场致发光显示器件及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种场致发光显示器件及其制备方法，包括基板、阴极、阳极、荧光粉层、电子发射体以及隔离柱，隔离柱为每个场致电子发射体形成从阴极经微通道板上对应区域或对应微通道至阳极的相互隔离的电子移动通道，微通道板可以有效的起到电子倍增的效果，隔离柱可以起到控制厚度、分割像素和绝缘的作用；采用本发明所述场致发光显示器件结构制备的器件材料选择范围广，制备工艺简单，且可以提高器件的分辨率、灰度等级、对比度等性能，降低器件成本。

Description

一种场致发光显示器件及其制备方法

技术领域

本发明属于显示领域，具体涉及一种场致发光显示器件结构。

背景技术

场致电子发射指在物体表面施加强电场以消弱阻碍电子逸出物体的束缚能，利用隧穿效应使之逸出物体的发射。场发射电流密度的大小与外加电场的场强和发射体的功函数有密切的关系。目前场发射阴极的形状有尖锥型和平面薄膜型，尖锥型场发射阴极制备工艺复杂、难度大、成本高、不易做成大面积显示器件；平面薄膜型一般采用金刚石薄膜或类金刚型薄膜，但是金刚石是负电子亲和势材料，负电子亲和势使电子向材料内迁移，造成材料导带电子补给困难，加上金刚石有很高的电阻，导致场致发射性能受到限制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种场致发光显示器件及其制备方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种场致发光显示器件，包括相对设置的两个基板、设置于其中一个基板上的阴极、设置于阴极上的按照矩阵方式间隔排列的多个场致电子发射体、设置于另一个基板上的荧光粉层以及设置于荧光粉层上的阳极，所述场致电子发射体与阳极之间设置有与所述场致电子发射体以及阳极均不接触的微通道板，阴极与所述微通道板之间设置有下隔离柱，下隔离柱覆盖在除阴极边缘以及所述场致电子发射体占据位置以外的阴极区域上，微通道板与阳极之间设置有与下隔离柱结构相同的上隔离柱，通过上隔离柱以及下隔离柱为所述场致电子发射体形成从阴极经所述微通道板上对应区域或对应微通道至阳极的相互隔离的电子移动通道，两个基板之间设置有用于将各个电子移动通道以及荧光粉层统一封装的封框胶。

所述场致电子发射体与所述微通道板的近阴极端表面的间距d₁＝1～10nm；所述微通道板的厚度d₂＝0.1～10mm，所述微通道板上微通道的直径Φ＝10～30μm；所述微通道板的近阳极端表面到阳极的距离d₃＝0.1～10mm。

在阴极和所述微通道板的近阴极端表面上的电极(即微通道板下表面上的下电极)之间加上0或大于10V的电压；在所述微通道板的近阴极端表面以及近阳极端表面上的对应两个电极之间加上200～1000V可调的电压；在所述微通道板的近阳极端表面上的电极(即微通道板上表面上的上电极)和阳极之间加上小于10KV的电压；阴极、所述微通道板的近阴极端表面上的电极、所述微通道板的近阳极端表面上的电极以及阳极上的电压依次增加。

所述场致电子发射体采用金属、半导体或金属氧化物，场致电子发射体的形状是球面体或长方体，场致电子发射体的尺寸为μm量级。

所述阴极采用金属或ITO。

所述微通道板的近阴极端表面以及近阳极端表面上的电极刻蚀成条状引出电极，利用该引出电极并使用相关电路器件对微通道板上微通道的电子倍增效应进行控制。

所述荧光粉层采用有机荧光粉或无机荧光粉，通过采用不同颜色的荧光粉实现单色、彩色以及白色显示。

所述阳极采用金属或ITO。

所述上隔离柱以及下隔离柱所用的材料是光刻胶或金属氧化物。

一种场致发光显示器件的制备方法，包括以下步骤：

1)准备两块基板，在其中一块基板上蒸镀阴极，在另一块基板上制备荧光粉层，然后在荧光粉层上蒸镀阳极；

2)在阴极上制备呈矩阵方式间隔排列的多个场致电子发射体；

3)在阴极上固定高度高于所述场致电子发射体的隔离柱，该隔离柱覆盖在除阴极边缘以及所述场致电子发射体占据位置以外的阴极区域上；

4)经过步骤3)后，在步骤3)所述隔离柱上固定微通道板，使所述场致电子发射体各自正对微通道板一侧表面上的一片微通道区域或一个微通道区域；

5)经过步骤4)后，在微通道板的另一侧表面上固定与步骤3)所述隔离柱结构相同且以微通道板为界面呈镜面对称的另一个隔离柱；

6)经过步骤5)后，将所述另一块基板以阳极朝向器件内的方式固定在步骤5)所述另一个隔离柱上；

7)经过步骤6)后，在两个基板之间沿荧光粉层、阳极、微通道板、阴极以及隔离柱的边缘涂敷封框胶。

本发明的有益效果体现在：

本发明所述场致发光显示器件的结构中引入了具有电子增益作用的微通道板结构，导致本发明对阴极发射出的电子的数量要求不高，使得电子发射体可以采用金属、半导体、金属氧化物等多种材料，电子发射体的形状可以是球面体、长方体等多种形状，因此选材范围比较宽，相比现有的场致发光显示器件结构更为简单，无需制备特殊结构的器件组件，整个器件可以通过印刷、蒸镀、光刻等方法实现，制备工艺成熟、操作简单。

本发明中场致电子发射体的尺寸可以为μm量级，有利于提高显示器件的分辨率。

本发明所述场致发光显示器件中通过引入微通道板来增加电子的数量，微通道板的增益为10⁷～10⁸，因此即使阴极产生少量的电子，经过微通道板的倍增，电子的数量会大幅增加，因此可以通过调节微通道板上、下表面处两个电极间的电压大小，控制微通道板的增益，从而得到不同的灰度等级。

本发明的另一个特点是可以避免电子斜向干扰，提高分辨率。在整个结构中引入隔离柱，隔离柱起到控制厚度、分割像素和绝缘的作用，避免电子在移动过程中造成斜向干扰，使关态时亮度为0，提高对比度。

总之，本发明提供的场致发光显示器件，材料选择范围广，制备工艺简单、成熟，可以提高器件的分辨率、灰度等级、对比度，并降低器件成本。

附图说明

图1为本发明所述场致发光显示器件结构示意图；

图2为本发明所述场致发光显示器件施加电压情况示意图；

图3为本发明所述阴极、隔离柱和场致电子发射体的相对位置示意图(俯视图)；

图4为本发明所述微通道板上、下表面图，其中(a)为上表面上的上电极结构，(b)为下表面上的下电极结构；

图中：1为基板，2为阴极，3为封框胶，4为微通道板(上、下表面分别附有上、下电极)，5为阳极，6为荧光粉层，7为隔离柱，8为场致电子发射体，9为上电极，10为下电极。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作详细说明。

参见图1、图2以及图3，本发明所述场致发光显示器件包括两块基板1、阴极2、封框胶3、微通道板4(上、下表面分别附有上电极9、下电极10)、阳极5、荧光粉层6、隔离柱7和场致电子发射体8(用于发射电子)。

阴极2设置于其中一个基板上、阴极2上按照矩阵方式间隔排列有多个场致电子发射体8、荧光粉层6设置于另一个基板上，荧光粉层6上设置阳极5，场致电子发射体8与阳极5之间设置有微通道板4，隔离柱7覆盖在除阴极2边缘(边缘用于外接电源)以及场致电子发射体8占据位置以外的阴极区域上，该隔离柱(即下隔离柱)上端与微通道板下表面接触。优选的，微通道板上的不同微通道以及阴极上与微通道位置一一对应的不同场致电子发射体通过隔离柱7分隔，使一个微通道正对一个场致电子发射体。隔离柱7的高度比场致电子发射体8高1～10nm，隔离柱7所用的材料可以是光刻胶、金属氧化物等稳定性好、绝缘性能好的材料，隔离柱7可以起到控制厚度、分割像素和绝缘的作用。阳极和微通道板之间也需要设置隔离柱，作用也是控制厚度、分割像素和绝缘的作用，该隔离柱覆盖在除阳极5边缘(边缘用于外接电源)以及与场致电子发射体8占据位置正对区域以外的阳极区域上，该隔离柱(即上隔离柱)的下端与微通道板上表面接触。在两个基板1之间沿荧光粉层6、阳极5、微通道板4、阴极2以及上下隔离柱的边缘涂敷封框胶，将上下两基板及其间部分封装为一个整体。

为了使器件可以正常工作，微通道板4下表面到场致电子发射体的距离d₁＝1～10nm；微通道板4的厚度d₂＝0.1～10mm，微通道的直径Φ＝10～30μm；微通道板4上表面到阳极5的距离d₃＝0.1～10mm。d₁是根据阴极发射电子所需的能量确定的；d₂、d₃主要是根据到达荧光粉所需的电子能量以及所加电压来确定的。

为了控制场致电子发射体8上不发射或发射电子，要求在阴极2和微通道板4的下电极之间加上0或大于10V的电压；为了使微通道板4可以有效的起到倍增的效果，要求在微通道板4的上、下电极之间加上200～1000V可调的电压；为了使电子具有足够的能量轰击荧光粉，要求在微通道板4的上电极和阳极5之间加上小于10KV的电压。阴极2、微通道板4的下电极、微通道板4的上电极以及阳极5上的电压依次增加(阴极2与微通道板4的下电极之间加电压，应该是微通道板4的下电极电压要高，这样才能使电子发射出来。微通道板4的下电极、微通道板4的上电极以及阳极5上的电压依次增加，是为了使电子加速，有利于对荧光粉的轰击。)

所述场致电子发射体8可以采用金属、半导体、金属氧化物等材料，场致电子发射体的形状可以是球面体(例如半球形)、长方体等各种形状，尺寸为μm量级。

所述阴极2可用金属、ITO等导电材料。

所述微通道板4上、下电极分别刻蚀成多个条状引出电极，使用相关电路器件进行控制。上电极和下电极各自对应的多个条状电极分别沿X和Y方向(X与Y方向通常以90度交叉)排列(如图4)，上电极和下电极各自对应的多个条状电极的交叉位置对应场致电子发射体位置(即对应像素点)，按顺序给沿X方向排列的条状电极施加选通波形，给沿Y方向排列的条状电极施加与沿X方向排列的条状电极同步的选通或非选通波形，如此周而复始。通过此操作，沿X、Y方向排列的条状电极的交叉位置处的像素可以是独立的选态或非选态，从而实现显示。

所述荧光粉层6所用材料可以是有机荧光粉或无机荧光粉，包括低压和高压荧光粉，通过采用不同颜色的荧光粉可以实现单色、彩色以及白色显示。

所述阳极5可以采用金属、ITO等导电材料，根据采用荧光粉的不同，阳极的结构及材料不同。例如，高压荧光粉要求电子能量较高，对阳极的冲击力比较强，因此需要在阳极5上制备一层铝膜，可以起到保护的作用。

上述场致发光显示器件的制备方法如下：

1)准备两块基板1，在其中一块基板上蒸镀阴极2，在另一块基板上制备荧光粉层6，然后在荧光粉层6上蒸镀阳极5；

2)在阴极2上制备呈矩阵方式间隔排列的多个场致电子发射体8；

3)在阴极2上固定高度高于场致电子发射体8的隔离柱7，该隔离柱覆盖在除阴极2边缘以及场致电子发射体8占据位置以外的阴极区域上；

4)经过步骤3)后，在步骤3)所述隔离柱上固定微通道板4，使每个场致电子发射体8各自正对微通道板4下表面上的一个微通道区域；

5)经过步骤4)后，在微通道板4的上表面上固定与步骤3)所述隔离柱结构相同且以微通道板4为界面呈镜面对称的另一个隔离柱；

6)经过步骤5)后，将所述另一块基板以阳极5朝向器件内的方式固定在步骤5)所述另一个隔离柱上；

7)经过步骤6)后，在两个基板1之间沿荧光粉层6、阳极5、微通道板4、阴极2以及隔离柱的边缘涂敷封框胶3。

Claims (10)

1.一种场致发光显示器件，其特征在于：包括相对设置的两个基板(1)、设置于其中一个基板上的阴极(2)、设置于阴极(2)上的按照矩阵方式间隔排列的多个场致电子发射体(8)、设置于另一个基板上的荧光粉层(6)以及设置于荧光粉层(6)上的阳极(5)，所述场致电子发射体(8)与阳极(5)之间设置有与所述场致电子发射体(8)以及阳极(5)均不接触的微通道板(4)，阴极(2)与所述微通道板(4)之间设置有下隔离柱，下隔离柱覆盖在除阴极(2)边缘以及所述场致电子发射体(8)占据位置以外的阴极区域上，微通道板(4)与阳极(5)之间设置有与下隔离柱结构相同的上隔离柱，通过上隔离柱以及下隔离柱为所述场致电子发射体(8)形成从阴极(2)经所述微通道板上对应区域或对应微通道至阳极(5)的相互隔离的电子移动通道，两个基板(1)之间设置有用于将各个电子移动通道以及荧光粉层(6)统一封装的封框胶(3)。

2.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述场致电子发射体(8)与所述微通道板(4)的近阴极端表面的间距d₁＝1～10nm；所述微通道板(4)的厚度d₂＝0.1～10mm，所述微通道板(4)上微通道的直径Φ＝10～30μm；所述微通道板(4)的近阳极端表面到阳极(5)的距离d₃＝0.1～10mm。

3.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：在阴极(2)和所述微通道板(4)的近阴极端表面上的电极之间加上0或大于10V的电压；在所述微通道板(4)的近阴极端表面以及近阳极端表面上的对应两个电极之间加上200～1000V可调的电压；在所述微通道板(4)的近阳极端表面上的电极和阳极(5)之间加上小于10KV的电压；阴极(2)、所述微通道板(4)的近阴极端表面上的电极、所述微通道板(4)的近阳极端表面上的电极以及阳极(5)上的电压依次增加。

4.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述场致电子发射体(8)采用金属、半导体或金属氧化物，场致电子发射体(8)的形状是球面体或长方体，场致电子发射体(8)的尺寸为μm量级。

5.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述阴极(2)采用金属或ITO。

6.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述微通道板(4)的近阴极端表面以及近阳极端表面上的电极刻蚀成条状引出电极，利用该引出电极并使用相关电路器件对微通道板上微通道的电子倍增效应进行控制。

7.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述荧光粉层(6)采用有机荧光粉或无机荧光粉，通过采用不同颜色的荧光粉实现单色、彩色以及白色显示。

8.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述阳极(5)采用金属或ITO。

9.根据权利要求1所述一种场致发光显示器件，其特征在于：所述上隔离柱以及下隔离柱所用的材料是光刻胶或金属氧化物。

10.一种场致发光显示器件的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

1)准备两块基板(1)，在其中一块基板上蒸镀阴极(2)，在另一块基板上制备荧光粉层(6)，然后在荧光粉层(6)上蒸镀阳极(5)；

2)在阴极(2)上制备呈矩阵方式间隔排列的多个场致电子发射体(8)；

3)在阴极(2)上固定高度高于所述场致电子发射体(8)的隔离柱(7)，该隔离柱覆盖在除阴极(2)边缘以及所述场致电子发射体(8)占据位置以外的阴极区域上；

4)经过步骤3)后，在步骤3)所述隔离柱上固定微通道板(4)，使所述场致电子发射体(8)各自正对微通道板(4)一侧表面上的一片微通道区域或一个微通道区域；

5)经过步骤4)后，在微通道板(4)的另一侧表面上固定与步骤3)所述隔离柱结构相同且以微通道板(4)为界面呈镜面对称的另一个隔离柱；

6)经过步骤5)后，将所述另一块基板以阳极(5)朝向器件内的方式固定在步骤5)所述另一个隔离柱上；

7)经过步骤6)后，在两个基板(1)之间沿荧光粉层(6)、阳极(5)、微通道板(4)、阴极(2)以及隔离柱的边缘涂敷封框胶(3)。