CN2904283Y - 带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器，包括由阴极面板、阳极面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔、阳极面板上有光刻的锡铟氧化物薄膜层以及制备在锡铟氧化物薄膜层上面的荧光粉层、在阴极面板上制备有碳纳米管阴极，为每一个像素点下对应的碳纳米管阴极制备有用于调整碳纳米管场致发射电子的使得整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定可靠、高效率发射电子的三栅极发射体阴极控制电路结构，具有制作过程成本低廉、成品率高、结构简单、稳定可靠的优点。

Description

带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器

技术领域

本实用新型属于平面显示技术、微电子技术、纳米科学技术以及真空科学技术的相互交叉领域，涉及到平板场致发射平板显示器的器件制作，具体涉及到碳纳米管阴极的平板场致发射显示器的器件制作方面的内容，特别涉及到带有三栅极发射体阴极控制电路结构的、碳纳米管阴极的平板场致发射平面显示器。

背景技术

平面显示器的应用越来越广泛，已经涉入到手机、摄像机、笔记本高端电脑以及汽车仪器仪表板等多个领域，在电视方面的应用也会得到逐步的深入和加强。然而，平面显示器设备在国内仍处于初期萌芽阶段，未来具有相当大的发展空间，值得关注。碳纳米管平板显示器是一种新兴的场致发射类型显示器，具有高亮度、平面化、高清晰度等优点。其中，显示图像质量是评价显示器件制作是否成功的关键技术指标之一。实现碳纳米管阴极能够均匀、稳定的发射大量的电子，这是显示良好图像的前提条件。目前，制作碳纳米管阴极材料的最普通的方法就是采用移植法，即通过丝网印刷工艺来将碳纳米管阴极制作在大面积衬底上，用来作为平板显示器件的阴极。由于碳纳米管呈现一种粉末状，那么在将碳纳米管制作成阴极材料的过程中，受到具体制作工艺、制作浆料、制作工具等各种因素的影响，其场致发射电子的能力已经下降了许多，但这又是其所必需经历的过程。那么如何采取有效的措施，能够大面积的碳纳米管阴极实现均匀、稳定、可靠、高质量的发射电子，是研究人员所必需加以认真思考的一个现实问题。

对于印刷在阴极面板上的碳纳米管来说，其场致发射电子的能力要受到多种因素的影响，例如：碳纳米管阴极导电层电阻阻值的影响，碳纳米管阴极材料状态的影响，同一碳纳米管阴极在不同外界条件下发射能力的变化，碳纳米管阴极与阴极面板的附着力大小的影响，等等。随着器件显示面积的增大，不仅位于不同导电条上碳纳米管的数量在大量增加，而且相应的位于同一导电层上碳纳米管阴极的数量也在不断的增加。对于距离相近的碳纳米管阴极来说，由于受到外界因素的影响，其场致发射能力有所差别，从而导致其相对应的荧光粉的发光程度也可能有所区别。在这种情况下，需要进行额外的电路进行电学调节，期望让发光亮度比较弱的碳纳米管阴极施加稍微高一些的电压，发射更多的电子，提高该像素点的发光亮度，而让发光亮度比较强的碳纳米管阴极上的电压稍微降低一些，降低该像素点的亮度。而对于诸如此类问题还没有得到比较完美的解决方案。

此外，在尽可能不影响碳纳米管阴极的场致发射能力的前提下，还需要进一步降低平板器件的制作成本；在能够进行大面积的器件制作的同时，还需要使得器件制作过程免于复杂化，有利于进行商业化的大规模生产。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种带有三栅极发射体阴极控制电路结构的制作过程成本低廉、成品率高、结构简单、稳定可靠的带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器。

本实用新型的目的是这样实现的：包括由阴极面板、阳极面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔、阳极面板上有光刻的锡铟氧化物薄膜层以及制备在锡铟氧化物薄膜层上面的荧光粉层、在阴极面板上制备有碳纳米管阴极。为每一个像素点下对应的碳纳米管阴极制备有用于调整碳纳米管场致发射电子的使得整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定可靠、高效率发射电子的三栅极发射体阴极控制电路结构。

本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构的固定位置为固定在阴极面板上；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构的衬底材料为大型、具有相当良好的耐热性和可操作性、成本低廉的高性能绝缘材料；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中的衬底材料玻璃上存在一个底部金属层；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中的底部金属层可以为金、银、镍、铬金属；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中在底部金属层的上面制备一层掺杂硅层；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中的掺杂硅层可以为p型，也可以为n型；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中的掺杂硅层可以为一层，也可以为多层；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中需要在掺杂硅层的上面制备一层二氧化硅绝缘隔离层；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构的二氧化硅绝缘隔离层的制作和光刻可以采用常规的光刻工艺来完成；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中需要在二氧化硅绝缘隔离层的上面制作一个电极金属层，分别充当源极、漏极、控制栅极、横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中的电极金属层可以采用溅射或者蒸镀工艺来完成；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中的源极、漏极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制栅极可以用金属金、银、镍、铬、铝来制作；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中需要在源极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制电极的上面覆盖上一层二氧化硅保护层；本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中将碳纳米管阴极制备在漏极上。

本实用新型具有如下的积极效果：

本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构具有许多的优越之处。其一，在本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中，将控制栅极集成制作到阴极控制电路当中，极大地减少了器件工艺，简化了器件制作的流程，有利于器件制作的大规模化和高集成度；其二，在本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中，控制栅极结构上电压的大小不仅控制着碳纳米管阴极表面电场强度的大小，而且还参与到了碳纳米管阴极的电流调节机制当中，充分利用了控制栅极电压的作用，增强了对碳纳米管阴极电流的控制作用；其三，在本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中，分别制备了横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极，来进一步加强对碳纳米管阴极的调节作用。在对应于横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极部位下面的p型掺杂硅层当中，能够形成反型层，在反型层当中存在着电子沟道，也就是碳纳米管阴极电流的通道。由于反型层是一个多维结构，在以往的阴极控制电路中，仅仅能够控制纵向(即沿着沟道方向)的反型层，而对于横向(即垂直于沟道方向)的反型层则无法控制，而在横向反型层中的阴极电流也比较大，在本发明中的三栅极发射体阴极控制电路结构中设置了横向电阻控制电极，就是为了解决这个问题。

本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构能够对碳纳米管阴极的发射电流进行调节。当在控制栅极、横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极上分别施加电压以后，利用下面的二氧化硅层作为绝缘隔离层，这样就会在p型掺杂硅层中形成导电沟道；当在沟道两端施加电压的时候，沟道中就会形成电流，这样，外加电压施加到铬金属源极上，通过导电沟道，也就是施加到铬金属漏极上，当然其电压也就会施加到制备在铬金属漏极上的碳纳米管阴极上。利用这种方式，不仅可以通过铬金属源极上的电压大小来调节流经碳纳米管阴极的电流，同时也能够调节横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极上电压的大小，间接影响到漏极和源极之间的导电沟道的形状，从而也能够调节流经碳纳米管阴极的电流大小，使得对于碳纳米管阴极电流的控制能力进一步得以增强。当某一像素点上的电流过大、像素点亮度过高的时候，通过三栅极发射体阴极控制电路结构，可以降低该点的横向电阻控制电极、纵向电阻控制电极和控制栅极上的电压，来削弱施加到碳纳米管阴极上的电压，达到了减少碳纳米管阴极发射电流的作用；既然碳纳米管阴极上发射的电子减少，相对应的像素点的亮度也就会降低；当某一像素点的电流过小、像素点亮度过低的时候，与前一种情况相类似，通过三栅极发射体阴极控制电路结构，可以增加控制栅极、横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极上的电压，那么施加到碳纳米管阴极上的电压会有所增加，从而能够提高碳纳米管发射电子的数量，相对应的像素点的亮度也就会增强。利用这个三栅极发射体阴极控制电路结构，可以非常灵活、非常高效率的来平衡各个碳纳米管发射阴极上的电压，从而也就调节了不同像素点下的碳纳米管阴极的场致发射能力，达到了实现整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定的发射大量电子，从而实现显示图像的均匀性和稳定性。

在本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构中，首先在衬底材料玻璃上制备了一层铬底部金属层，然后再开始制作控制结构，这能够进一步增强控制结构的稳定性，避免衬底材料玻璃中的杂质对控制结构产生不利的影响；在本发实用新型中，在源极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制电极的上面均覆盖了一层二氧化硅层，起到了有效保护阴极控制结构的作用，提高了整体器件的制作成功率。

本实用新型中的三栅极发射体阴极控制电路结构的主要目的为：为每一个像素点下对应的碳纳米管阴极都制备了一个阴极控制结构，用于调整碳纳米管场致发射电子的能力，从而达到使得整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定、可靠、高质量发射电子的作用，以期进一步改善整体显示器件的图像显示质量。

附图说明

图1给出了三栅极发射体阴极控制电路结构的纵向结构示意图。

图2给出了三栅极发射体阴极控制电路结构的横向结构示意图。

图3中给出了一个带有三栅极发射体阴极控制电路结构的的碳纳米管阴极场致发射平面显示器的实施例的结构示意图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，本实用新型包括由阴极面板1、阳极面板12以及四周玻璃围框16所构成的密封真空腔、阳极面板12上有光刻的锡铟氧化物薄膜层13、制备在锡铟氧化物薄膜层上面的荧光粉层15以及在导电条的非显示区域印刷绝缘浆料层14、在阴极面板1上制备的碳纳米管阴极11，为每一个像素点下对应的碳纳米管阴极制备有用于调整碳纳米管场致发射电子的使得整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定可靠、高效率发射电子的三栅极发射体阴极控制电路结构。阴极面板1、阳极面板12以及四周玻璃围框16所构成的密封真空腔中安装的消气剂器件17。

所述的三栅极发射体阴极控制电路结构从下到上依次包括衬底材料1、铬底部金属层2、p型掺杂硅层3、二氧化硅隔离层4、漏极5、控制栅极6、横向电阻控制电极7、纵向电阻控制电极8、源极9、二氧化硅保护层10部分。

所述的三栅极发射体阴极控制电路结构的固定位置为安装固定在阴极面板上。所述的三栅极发射体阴极控制电路结构的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃；在衬底材料玻璃上存在一个底部金属层；底部金属层可以为金、银、镍、铬金属；在底部金属层的上面制备一层掺杂硅层；掺杂硅层可以为p型，也可以为n型；掺杂硅层可以为一层，也可以为多层；在掺杂硅层的上面制备一层二氧化硅绝缘隔离层。所述的三栅极发射体阴极控制电路结构在二氧化硅绝缘隔离层的上面制作一个电极金属层，分别充当源极、漏极、控制栅极、横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极；源极、漏极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制栅极可以用金属金、银、镍、铬、铝来制作；需要在源极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制电极的上面覆盖上一层二氧化硅保护层；将碳纳米管阴极制备在漏极上。

Claims (5)

1、一种带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器，包括由阴极面板[1]、阳极面板[12]以及四周玻璃围框[16]所构成的密封真空腔、阳极面板[12]上有光刻的锡铟氧化物薄膜层[13]以及制备在锡铟氧化物薄膜层上面的荧光粉层[15]、在阴极面板[1]上制备的碳纳米管阴极[11]，其特征在于：为每一个像素点下对应的碳纳米管阴极制备有用于调整碳纳米管场致发射电子的使得整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定可靠、高效率发射电子的三栅极发射体阴极控制电路结构。

2、如权利要求1所述的一种带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器，其特征在于：所述的三栅极发射体阴极控制电路结构从下到上依次包括衬底材料[1]、铬底部金属层[2]、p型掺杂硅层[3]、二氧化硅隔离层[4]、漏极[5]、控制栅极[6]、横向电阻控制电极[7]、纵向电阻控制电极[8]、源极[9]、二氧化硅保护层[10]部分。

3、如权利要求2所述的一种带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器，其特征在于：所述的三栅极发射体阴极控制电路结构的固定位置为安装固定在阴极面板上。

4、如权利要求2所述的一种带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器，其特征在于：所述的三栅极发射体阴极控制电路结构的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃；在衬底材料玻璃上存在一个底部金属层；底部金属层可以为金、银、镍、铬金属；在底部金属层的上面制备一层掺杂硅层；掺杂硅层可以为p型，也可以为n型；掺杂硅层可以为一层，也可以为多层；在掺杂硅层的上面制备一层二氧化硅绝缘隔离层。

5、如权利要求2所述的一种带有三栅极发射体阴极控制电路的平板显示器，其特征在于：所述的三栅极发射体阴极控制电路结构在二氧化硅绝缘隔离层的上面制作一个电极金属层，分别充当源极、漏极、控制栅极、横向电阻控制电极和纵向电阻控制电极；源极、漏极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制栅极可以用金属金、银、镍、铬、铝来制作；需要在源极、控制栅极、横向电阻控制电极以及纵向电阻控制电极的上面覆盖上一层二氧化硅保护层；将碳纳米管阴极制备在漏极上。

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