[实用新型]表面电子场发射三极结构

说明书

技术领域

本实用新型是一种场致发射显示器件的单元结构，涉及场致发射显示器件中场致发射材料、数据电极、扫描电极和阳极的结构设计及其制备方法。

背景技术

目前，场致发射显示器件(FED)作为新型的平板显示器件，距离市场化还有一定的差距，存在一些关键技术瓶颈。其中三极结构的设计和制备是影响场发射显示器件实用化的一个重要因素。

采用二极结构可以构成最简单的场致发射显示器，并通过矩阵扫描的方式实现视频图像的显示。在二极结构场致发射显示屏中，一方面阳极需要高压才能给电子足够能量轰击荧光粉实现高亮度，另一方面阳极电极又充当调制电极，连接外围驱动电路芯片不能承受过高的电压，因此存在发光亮度和驱动电压之间存在矛盾，必须在二极结构的基础上引入三极结构，由栅极进行电压调制，由阳极控制发光亮度。

在三极结构中，栅极必须尽可能靠近阴极，同时要求栅极孔径足够小(一般在50微米以下，视器件的整体结构而定)，才能有效地实现低电压调制。因为栅极孔径很小，而且栅极距离阴极很近，采用丝网印刷的方法很难把发射体浆料准确填冲到栅极孔中。另外还容易造成发射体和栅极电极相连而短路。一般先制备阴极发射阵列并覆盖保护层，然后再采用掩膜工艺和精密光刻工艺制备介质膜孔结构和栅极电极，最后打开发射体的保护层。采用这方法须用多次掩膜和精密光刻，对位要求苛刻，成品率较低。虽然保护层对阴极有一定的保护作用，但是仍然会造成部分发射体的损伤，影响显示器件性能。如果在三极结构中采用CVD的方法在介质膜孔中直接生长发射材料，虽然可以避免材料填充的困难，但是由于CVD的工作温度很高，容易对玻璃基板造成损伤。

发明内容

技术问题：本实用新型的目的是提供一种表面电子场发射三极结构，表面电子场发射利用场致发射一次电子和散射电子、二次电子等，可有效地降低驱动电压，本实用新型提出的三极结构的制备工艺简单，制作成本低廉。

技术方案：针对传统三极结构中的前述技术难点，本实用新型提出一种表面电子场发射三级结构及其制备方法。在该结构中，所提出的一种表面电子场发射三极结构，在阴极玻璃基板上覆盖有数据电极，在数据电极上为介质层，介质层上设有支撑体，在支撑体上设有阳极玻璃基板，在阳极玻璃基板的下表面设有阳极电极，在阳极电极下表面的设有荧光粉层；在介质层上设有与数据电极平行的连接电极、与数据电极垂直的行扫描电极和电子散射材料层，连接电极和行扫描电极之间有宽度小于100微米的间隙，电子散射材料层的中部凸出部分位于该间隙中，两边覆盖在连接电极、行扫描电极的上部，在电子散射材料层上设有纳米导电颗粒层；介质层中设有贯穿通道联通数据电极和连接电极。

电子散射材料层采用具有较好二次电子发射性能，且具有表面凸起的微细结构的材料。纳米导电颗粒具有较好电导特性，颗粒大小在数十纳米至数微米之间。

本实用新型的的三极结构与现有的带直孔通道的三极结构不同之处为：

●在连接电极和行扫描电极之间制备电子散射材料层。该散射材料层采用具有较好二次电子发射性能，且具有表面凸起的微细结构的材料，如纳米氧化锌和纳米氧化镁结构等。其作用是增加电子束电流，提高电子的纵向运动速度，以利于电子向阳极的运动。

●在电子散射材料层上制备纳米导电颗粒层。该纳米导电颗粒层采用具有较好电导特性，颗粒大小在数十纳米至数微米之间，如金属纳米颗粒、碳纳米颗粒和碳纳米管/纤维等。其作用是改变连接电极和行扫描电极之间的电场分布，进一步降低驱动电压。

●电子散射材料层和纳米导电颗粒层皆可以通过印刷或者镀膜工艺制备。

有益效果：在本实用新型中，采用具有较好二次电子发射性能，且具有表面凸起的微细结构的材料，如纳米氧化锌和纳米氧化镁结构等做为电子散射材料。通过二次电子和散射电子发射，提高了被阳极收集的电流值。

在本实用新型中，电子散射材料层上设有纳米导电颗粒层。该纳米导电颗粒层采用具有较好电导特性，颗粒大小在数十纳米至数微米之间，如金属纳米颗粒、碳纳米颗粒和碳纳米管/纤维等。这些微细导电颗粒的存在，改变了连接电极和扫描电极之间的电场分布。只需在连接电极和扫描电极之间施加一较小的电压，即可获得较强的场致电子发射。

本实用新型所提出的表面电子场发射三极结构，可以获得较低的驱动电压，简化驱动电路，降低其成本。在该结构中，电子散射材料层和纳米导电颗粒层皆可以采用印刷或者镀膜工艺制备，制备工艺简单、成本低廉。

附图说明

图1是本实用新型所提出的支撑体在介质层上、透明导电膜阳极电极的三极结构示意图。