[发明专利]一种纳米间隙均匀可控的表面传导电子发射源的制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及表面传导场发射平板显示技术领域，尤其涉及一种纳米间隙均匀可控的表面传导电子发射源的制作方法。

背景技术

场致发射显示（Field Emission Display, FED）是一种全固体化的主动发光型的平板显示技术。FED具有体积小、重量轻、功耗低等优点，此外，FED的响应时间在微秒级，工作温度范围为-45~+85℃，具有非常明显的优势。其中表面传导电子发射显示器（Surface-conduction Electron-emitter Display, SED）凭借其高对比度，低耗电量，快屏幕响应速度而引起产业界的广泛重视。

SED的关键技术是电子发射源的制作，SED电子发射源通常为一层非常薄且容易获得电子发射能力的导电薄膜，在薄膜之间设置有宽度约为几十纳米的狭缝，当在薄膜狭缝两侧电极施加10V左右电压时，由于隧道效应，电子将从狭缝的一侧运动到另一侧。在阳极电压作用下，相当部分的隧道电子向阳极运动，轰击荧光粉而产生发光。SED的阴极基板是由多个这样的电子发射源阵列构成。

目前， SED电子发射源的制作技术主要采用日本佳能公司提出的含钯的导电薄膜，通过向导电薄膜施加电压，产生焦耳热使导电薄膜部分地改变性质和变性而形成纳米间隙。传统的SED电子发射源的制作工艺存在以下两个主要问题：（1）无论利用焦耳热还是特殊激光束技术，制作电子发射源工艺复杂，纳米间隙的间距和均匀性很难控制；（2）两电极之间施加电压烧制纳米间隙，由于电极不均匀，产生局部高阻物质，导致局部电子发射源失效。

针对传统SED电子发射源制作工艺复杂，容易造成局部电子发射源失效等问题，本发明提出一种新的表面传导电子发射源的制作方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种纳米间隙均匀可控的表面传导电子发射源的制作方法，该方法既能够与常用显示器件工艺兼容，制作工艺简单，快速，成本低，而且有效避免了电子源受污染。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种纳米间隙均匀可控的表面传导电子发射源的制作方法，其特征在于包括以下步骤：

第一步，在一平面绝缘基板上制备列状图案阵列； 

第二步，将制备有列状图案的平面绝缘基板水平倾斜一角度，并朝该倾斜方向沉积一层SED电子发射源薄膜；然后经干法刻蚀或湿法刻蚀，在上述沉积时被列状图案阻挡的部分处产生几纳米到几十纳米宽的间隙； 

第三步，在第二步所得基板上制作SED电子发射电极阵列，以使所述间隙出现在两相邻电极之间。

在本发明一实施例中，所述平面绝缘基板的材料为普通玻璃、石英玻璃或聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）。

在本发明一实施例中，所述列状图案的垂直截面的形状为矩形、三角形或梯形，高度为10纳米到几百纳米，该列状图案的加工方法采用光刻、干法刻蚀、湿法刻蚀、软印刷、或微纳米机械加工法的一种或几种方法结合。

在本发明一实施例中，所述角度在5°至85°之间。

在本发明一实施例中，所述场发射电子源薄膜的材料为有机高分子化合物或无机材料。

在本发明一实施例中，所述场发射电子源薄膜的材料为Pd、Pt、Au、Al、C、Ni、Mo、ZnO、SnO₂、PdO、In₂O₃、聚吡咯、聚苯硫醚、聚苯胺、聚噻吩或聚酞菁类化合物。

在本发明一实施例中，所述场发射电子源薄膜的厚度为10纳米至500纳米。

在本发明一实施例中，制作所述场发射电子源薄膜的方法采用磁控溅射法、电子束蒸镀法、热蒸镀法、脉冲激光沉积法、原子层沉积法、等离子增强化学气相沉积法或金属-有机化学气相沉积法。

在本发明一实施例中，所述SED电子发射电极阵列的材料为具有导电性的Sn、Zn、In、Sb、Bi、Cd、Pd、Pt、Ag、Cu、Cr金属或由这些元素组成的合金及氧化物。

在本发明一实施例中，所述SED电子发射电极阵列的制作方法采用物理气相沉积法、化学气相沉积法、电化学镀法或丝网印刷法；其宽度为几十微米至几百微米，厚度为几十纳米到几微米。

本发明的显著优点在于：制作工艺简单，成本低，制得的SED电子发射导电薄膜非常容易形成规则排列且间隙可控的纳米狭缝，满足SED显示器所需，且由于无需用到烧制纳米材料的工艺，避免了电子发射源的污染，提高电子发射源的发射效率和均匀性。

附图说明