CN1290150C - 二极管结构场发射平板显示器及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种二极管结构场发射平板显示器，主要由沉积在玻璃基片上的镀有荧光粉的ITO条状电极阳极板与由阴极片和镀有金属导线膜的玻璃基片构成的条状阴极板构成，其间由绝缘隔离片分隔开，并由密封玻璃进行真空密封。本发明同时提供了该二极管结构场发射平板显示器的制造方法。采用本方法，可以使阴极发射体在最佳沉积条件下进行制备，并容易地实现阴极的外引线，简化了制备工艺，降低了制造成本。
Description
技术领域
本发明涉及一种二极管结构场发射平板显示器及其制造方法，属于冷阴极平板显示技术领域。
背景技术
随着计算机的广泛应用，以及电视机以飞快的速度进入千家万户，显示器件也相应得到迅速发展。但目前无论是计算机，电视机，还是其他显示监视器大多还是采用热丝式阴极射线管(CRT)。庞大而笨重的阴极射线管和小体积轻形化的需求极不相称。因此大大促进了平板显示技术的发展。在现有的多种平板显示器中，由于场发射显示器(FED)是主动型发光，具备阴极射线管的亮度高，色彩饱和度好，反应快，视角宽等优点。又由于场发射显示器是冷阴极发射电子，能耗小，能量转换效率高达20％以上(CRT效率＜1％，液晶显示器TFT-LCD略高于1％)(Joseph A.Castellano，：Flat panel impact onCRT monitor markets，Solid State Technology，P.67，January 1998；蒋宗礼：对显示工业结构调整的点滴看法，现代显示，3，p.4，1996)。因此，场发射显示器的发展越来越受到国内外重视。
目前场发射显示器有两类，一类是Spindt尖端阵列冷阴极场发射显示器；在1999年于德国召开的第12届国际真空微电子会议上，韩国报道并展示了一个4英寸全色该类型显示器(N.Y.Lee，et al：Development of 4-inch Full-ColorField Emission Display，12th International Vacuum Microelectronics ConferenceTechnical Digest，P.30，1999)。但这类显示器的制备需要亚微米级精细加工技术，工艺复杂，成本高。另一类是无尖端阵列的平面碳基薄膜冷阴极场发射显示器；在1997年于韩国召开的第10届国际真空微电子会议上，美国FEPETInc公司报道了直径2.5cm大小的金刚石膜冷阴极场发射显示器(Z.Li Tolt，etal，：Electron Emission from Patterned Diamond Flet Cathodes，10th InternationalVacuum Microelectronics Conference Technical Digest，P.171，1997)。这类显示器的特点是制备工艺简单，无需精细微加工技术，成本低。
我们所研制的二极管结构场发射平板显示器属于第二种类型，即冷阴极碳基薄膜冷阴极场发射平板显示器。
专利文献1(公开号：CN1134754A)描述了一种上述第二种类型的制作平板显示系统和元件的方法。该文献所描述的二极显示单元是由两个主要部件组成，即阴极板和阳极板。阴极板是玻璃基板，利用薄膜制备技术及一系列掩模光刻工艺，首先制备出阴极导电线，再在阴极导电线上制备非晶金刚石膜条状冷阴极。为了实现阴极板与阳极板隔离，再在阴极条带间制备出一系列隔离柱。阳极板是在玻璃板上镀ITO透明导电膜，其上涂荧光粉而制成。这种器件存在的主要问题是非晶金刚石膜条状冷阴极制备在玻璃基板上，由于玻璃熔点温度的限制，使得冷阴极的制备只能在低温下进行，这很难制备出高电流密度高发射点密度的冷阴极发射体。此外，要经多次光刻掩模，工艺复杂。
专利文献2(公开号：WO 94/15350)描述了一种与上述专利类似的二极管结构平板显示器。其基本区别是每一个象素点包含有四个独立的冷阴极发射体；此外，每个发射体的发射材料层与导电层之间增加了一层绝缘层，以防止由于阴极与阳极间距的微小差别而带来的发射电流密度的变化。但是，和上述专利相同，由于冷阴极发射体也是直接制备在玻璃基板上，因此，存在着同样问题。
专利文献3(公开号：CN1136215A)描述了一种属于第一种类型的三极管结构的场发射显示器，采用了尖端(微锥)阵列冷阴极，其特点是为了便于排气而增加了一个附加空间。
专利文献4(公开号：CN1136364A)描述了属于第一种类型的场发射平板显示器，即采用尖端阵列冷阴极，其特点是增加了一个真空稳定器。所述真空稳定器基本上是由一多孔不挥发消气材料的多孔被支撑层组成，放置在一个基本上独立于阴极，荧光粉和引线的区域中。从而达到保持器件真空度的目的。
发明内容
本发明的目的是为克服现有技术的不足而提供一种新的二极管结构场发射平板显示器，并使其制造方法大大简化。
本发明是这样实现的：
二极管结构场发射平板显示器，主要由阳极板，阴极板和绝缘隔离片组成，其中：阳极板由玻璃基片和沉积在其上的镀有荧光粉的ITO条状电极构成；阴极板由在陶瓷衬底上镀有碳基薄膜的阴极片和镀有金属导线膜的玻璃基片构成；阴极板与阳极板由绝缘隔离片分隔开，并由密封玻璃进行真空密封；阳极板与阳极板之间的空间通过排气通道与排气玻璃管相沟通，从而实现阴阳极板之间的真空环境。
在上述的二极管结构场发射平板显示器中：
阴极片与镀有金属导电引线的玻璃基片是相互独立的，其间采用直接接触式导电连接方式连接为一体；
碳基薄膜是金刚石膜或类金刚石膜或类石墨薄膜或纳米金刚石膜或纳米碳管；
绝缘片为云母单晶片。
制造上述二极管结构场发射平板显示器的方法为：
a.在玻璃基片上利用电子束真空蒸发方法及激光图形方法沉积一层条状ITO透明导电薄膜，在再ITO透明导电薄膜上用电泳法或脉冲激光沉积法制备一层荧光薄膜，即制成条状阳极板；
b.在陶瓷衬底上利用磁控溅射或真空蒸发方法整体镀上一层金属钼，而后用等离子体化学气相沉积法及激光图形方法在金属钼上沉积条状碳基薄膜，制成阴极片；
c.在玻璃基片上采用磁控溅射方法及激光图形方法镀上金属导线膜，然后将上述制得的阴极片放在该玻璃基片上实现条状阴极与金属导线的电连接，即制成条状阴极板；
d.将条状阳极板和条状阴极板上下正交放置，其间用绝缘片隔离，然后进行玻璃密封，即制得二极管结构场发射平板显示器。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
第一，本发明不是将阴极发射体直接制备在玻璃基板上，而是将阴极发射体与玻璃基板独立开来，采用了陶瓷衬底沉积碳基薄膜制做阴极，这就可以使阴极发射体在最佳化的沉积条件下进行制备，而不受玻璃熔点温度的限制，从而达到了提高阴极发射电流密度、发射点密度以及降低起始电场的目的。比如，利用PECVD方法，在陶瓷衬底上制备碳基薄膜阴极发射体时，衬底温度在高达900℃左右的条件下，可沉积出发射电流密度大，发射阈值低的高质量薄膜阴极发射体。而在现有技术中所描述的在玻璃基片上镀金属膜后便直接沉积阴极发射体的方法，由于受到玻璃熔点温度的限制，不论采取何种薄膜沉积方法，仅能在较低温度下进行，很难获得高质量阴极发射体。
第二，由于对陶瓷衬底实施了整体镀钼，而后在其上表面沉积碳基薄膜阴极，当将陶瓷衬底阴极装配在镀有金属膜的玻璃基片上时，镀有金属钼层的陶瓷下表面与玻璃基片上的金属膜自然接触而很容易的实现了阴极的外引线。
第三，由于成功地采用了单晶云母片作为阴阳极之间的绝缘隔离片，省略了现有技术中所描述的制备绝缘柱所采用的一系列光刻掩模技术，使得制备工艺大大简化，既简便制造，又降低了成本。
附图说明
附图1为场发射平板显示器的截面图，其中：1为玻璃基片，2为ITO薄膜，3为荧光膜，4为绝缘片，5为密封玻璃，6为碳基薄膜，7为金属钼，8为陶瓷衬底，9为真空间隙，10为排气通道，11为吸气剂，12为排气玻璃管，13为金属导线膜，14为玻璃基片。
附图2为阴极板结构示意图，其中：6为碳基薄膜，7为金属钼，8为陶瓷衬底，13为金属膜，14为玻璃基片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步说明。
阳极板由玻璃基片1和沉积在其上的镀有荧光粉3的ITO条状透明导电薄膜2构成，其制备方法为：在玻璃基片1上利用电子束真空蒸发方法或激光图形方法沉积一层条状ITO透明导电薄膜2，在再ITO透明导电薄膜2上用电泳法或脉冲激光沉积法制备一层荧光薄膜3，制成条状阳极板；
阴极板由在陶瓷衬底上镀有碳基薄膜(如金刚石膜或类金刚石膜或类石墨薄膜或纳米金刚石膜或纳米碳管)的阴极片和镀有金属导电引线的玻璃基片构成，其制备方法为：在陶瓷衬底8上利用磁控溅射或真空蒸发方法整体镀上一层金属钼7，而后用等离子体化学气相沉积法及激光图形方法在金属钼上沉积条状碳基薄膜6(金刚石膜或类金刚石膜或类石墨薄膜或纳米金刚石膜或纳米碳管)，形成条状阴极片；在玻璃基片14上采用磁控溅射方法及激光图形方法镀上金属导线膜13作为金属导电引线后，将上述制得的阴极片直接放在玻璃基片14上实现条状阴极与金属导线的电连接，即制成条状阴极板；
最后将条状阳极板和条状阴极板上下正交放置，其间用绝缘片4(如云母单晶片)隔离，用密封玻璃5进行密封，阳极板与阳极板之间的空间通过排气通道10与排气玻璃管12相沟通，抽空其间空气，使真空度达10-6乇以上，从而实现阴阳极之间为真空空隙9，即制得二极管结构场发射平板显示器。
为了保持这一高真空环境在玻璃管12中放置了非挥发性吸气剂11。
Claims (5)
1、一种二极管结构场发射平板显示器，主要由阳极板，阴极板和绝缘隔离片组成，其特征在于：阳极板由玻璃基片和沉积在其上的镀有荧光粉的ITO条状电极构成；阴极板由在陶瓷衬底上镀有碳基薄膜的阴极片和镀有金属导电引线的玻璃基片构成，在镀碳基薄膜前，先在陶瓷衬底上镀一层金属钼；阴极板与阳极板由绝缘隔离片分隔开，并由密封玻璃进行真空密封；阴极板与阳极板之间的空间通过排气通道与排气玻璃管相沟通，从而实现阴阳极板之间的真空环境。
2、依照权利要求1所述的二极管结构场发射平板显示器，其特征在于阴极片与镀有金属导电引线的玻璃基片是相互独立的，其间采用直接接触式导电连接方式连接为一体。
3、依照权利要求1所述的二极管结构场发射平板显示器，其特征在于碳基薄膜是金刚石膜或类金刚石膜或类石墨薄膜或纳米金刚石膜或纳米碳管。
4、依照权利要求1所述的二极管结构场发射平板显示器，其特征在于绝缘片为云母单晶片。
5、制造权利要求1所述二极管结构场发射平板显示器的方法，其特征在于：
a.在玻璃基片上利用电子束真空蒸发方法及激光图形方法沉积一层条状ITO透明导电薄膜，再在ITO透明导电薄膜上用电泳法或脉冲激光沉积法制备一层荧光薄膜，即制成条状阳极板；
b.在陶瓷衬底上利用磁控溅射或真空蒸发方法整体镀上一层金属钼，而后用等离子体化学气相沉积法及激光图形方法在金属钼上沉积条状碳基薄膜，制成阴极片；
c.在玻璃基片上采用磁控溅射方法及激光图形方法镀上金属导线，然后将上述制得的阴极片放在该玻璃基片上实现条状阴极与金属导线的电连接，即制成条状阴极板；
d.将条状阳极板和条状阴极板上下正交放置，其间用绝缘片隔离分隔开，然后进行玻璃密封，即制得二极管结构场发射平板显示器。
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