專利名稱：帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于平面顯示技術(shù)、微電子技術(shù)、納米科學(xué)技術(shù)以及真空科學(xué)技術(shù)的相互交叉領(lǐng)域，涉及到平板場致發(fā)射平板顯示器的器件制作，具體涉及到碳納米管陰極的平板場致發(fā)射顯示器的器件制作方面的內(nèi)容，特別涉及到帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的、碳納米管陰極的平板場致發(fā)射平面顯示器。
背景技術(shù)：
平面顯示器的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)涉入到手機、攝像機、筆記本高端電腦以及汽車儀器儀表板等多個領(lǐng)域，在電視方面的應(yīng)用也會得到逐步的深入和加強。然而，平面顯示器設(shè)備在國內(nèi)仍處于初期萌芽階段，未來具有相當(dāng)大的發(fā)展空間，值得關(guān)注。碳納米管平板顯示器是一種新興的場致發(fā)射類型顯示器，具有高亮度、平面化、高清晰度等優(yōu)點。其中，顯示圖像質(zhì)量是評價顯示器件制作是否成功的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一。實現(xiàn)碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定的發(fā)射大量的電子，這是顯示良好圖像的前提條件。目前，制作碳納米管陰極材料的最普通的方法就是采用移植法，即通過絲網(wǎng)印刷工藝來將碳納米管陰極制作在大面積襯底上，用來作為平板顯示器件的陰極。由于碳納米管呈現(xiàn)一種粉末狀，那么在將碳納米管制作成陰極材料的過程中，受到具體制作工藝、制作漿料、制作工具等各種因素的影響，其場致發(fā)射電子的能力已經(jīng)下降了許多，但這又是其所必需經(jīng)歷的過程。那么如何采取有效的措施，能夠大面積的碳納米管陰極實現(xiàn)均勻、穩(wěn)定、可靠、高質(zhì)量的發(fā)射電子，是研究人員所必需加以認(rèn)真思考的一個現(xiàn)實問題。
對于印刷在陰極面板上的碳納米管來說，其場致發(fā)射電子的能力要受到多種因素的影響，例如碳納米管陰極導(dǎo)電層電阻阻值的影響，碳納米管陰極材料狀態(tài)的影響，同一碳納米管陰極在不同外界條件下發(fā)射能力的變化，碳納米管陰極與陰極面板的附著力大小的影響，等等。隨著器件顯示面積的增大，不僅位于不同導(dǎo)電條上碳納米管的數(shù)量在大量增加，而且相應(yīng)的位于同一導(dǎo)電層上碳納米管陰極的數(shù)量也在不斷的增加。對于距離相近的碳納米管陰極來說，由于受到外界因素的影響，其場致發(fā)射能力有所差別，從而導(dǎo)致其相對應(yīng)的熒光粉的發(fā)光程度也可能有所區(qū)別。在這種情況下，需要進行額外的電路進行電學(xué)調(diào)節(jié)，期望讓發(fā)光亮度比較弱的碳納米管陰極施加稍微高一些的電壓，發(fā)射更多的電子，提高該像素點的發(fā)光亮度，而讓發(fā)光亮度比較強的碳納米管陰極上的電壓稍微降低一些，降低該像素點的亮度。而對于諸如此類問題還沒有得到比較完美的解決方案。
此外，在盡可能不影響碳納米管陰極的場致發(fā)射能力的前提下，還需要進一步降低平板器件的制作成本；在能夠進行大面積的器件制作的同時，還需要使得器件制作過程免于復(fù)雜化，有利于進行商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的制作過程成本低廉、成品率高、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠的帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器。
本實用新型的目的是這樣實現(xiàn)的包括由陰極面板、陽極面板以及四周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔、陽極面板上有光刻的錫銦氧化物薄膜層以及制備在錫銦氧化物薄膜層上面的熒光粉層、在陰極面板上制備有碳納米管陰極。為每一個像素點下對應(yīng)的碳納米管陰極制備有用于調(diào)整碳納米管場致發(fā)射電子的使得整體碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定可靠、高效率發(fā)射電子的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)。
本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的固定位置為固定在陰極面板上；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的襯底材料為大型、具有相當(dāng)良好的耐熱性和可操作性、成本低廉的高性能絕緣材料；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的襯底材料為玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中的襯底材料玻璃上存在一個底部金屬層；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中的底部金屬層可以為金、銀、鎳、鉻金屬；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中在底部金屬層的上面制備一層摻雜硅層；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中的摻雜硅層可以為p型，也可以為n型；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中的摻雜硅層可以為一層，也可以為多層；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中需要在摻雜硅層的上面制備一層二氧化硅絕緣隔離層；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的二氧化硅絕緣隔離層的制作和光刻可以采用常規(guī)的光刻工藝來完成；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中需要在二氧化硅絕緣隔離層的上面制作一個電極金屬層，分別充當(dāng)源極、漏極、控制柵極、橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中的電極金屬層可以采用濺射或者蒸鍍工藝來完成；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中的源極、漏極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制柵極可以用金屬金、銀、鎳、鉻、鋁來制作；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中需要在源極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制電極的上面覆蓋上一層二氧化硅保護層；本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中將碳納米管陰極制備在漏極上。
本實用新型具有如下的積極效果本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)具有許多的優(yōu)越之處。其一，在本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中，將控制柵極集成制作到陰極控制電路當(dāng)中，極大地減少了器件工藝，簡化了器件制作的流程，有利于器件制作的大規(guī)?；透呒啥?；其二，在本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中，控制柵極結(jié)構(gòu)上電壓的大小不僅控制著碳納米管陰極表面電場強度的大小，而且還參與到了碳納米管陰極的電流調(diào)節(jié)機制當(dāng)中，充分利用了控制柵極電壓的作用，增強了對碳納米管陰極電流的控制作用；其三，在本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中，分別制備了橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極，來進一步加強對碳納米管陰極的調(diào)節(jié)作用。在對應(yīng)于橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極部位下面的p型摻雜硅層當(dāng)中，能夠形成反型層，在反型層當(dāng)中存在著電子溝道，也就是碳納米管陰極電流的通道。由于反型層是一個多維結(jié)構(gòu)，在以往的陰極控制電路中，僅僅能夠控制縱向(即沿著溝道方向)的反型層，而對于橫向(即垂直于溝道方向)的反型層則無法控制，而在橫向反型層中的陰極電流也比較大，在本發(fā)明中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中設(shè)置了橫向電阻控制電極，就是為了解決這個問題。
本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)能夠?qū)μ技{米管陰極的發(fā)射電流進行調(diào)節(jié)。當(dāng)在控制柵極、橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極上分別施加電壓以后，利用下面的二氧化硅層作為絕緣隔離層，這樣就會在p型摻雜硅層中形成導(dǎo)電溝道；當(dāng)在溝道兩端施加電壓的時候，溝道中就會形成電流，這樣，外加電壓施加到鉻金屬源極上，通過導(dǎo)電溝道，也就是施加到鉻金屬漏極上，當(dāng)然其電壓也就會施加到制備在鉻金屬漏極上的碳納米管陰極上。利用這種方式，不僅可以通過鉻金屬源極上的電壓大小來調(diào)節(jié)流經(jīng)碳納米管陰極的電流，同時也能夠調(diào)節(jié)橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極上電壓的大小，間接影響到漏極和源極之間的導(dǎo)電溝道的形狀，從而也能夠調(diào)節(jié)流經(jīng)碳納米管陰極的電流大小，使得對于碳納米管陰極電流的控制能力進一步得以增強。當(dāng)某一像素點上的電流過大、像素點亮度過高的時候，通過三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)，可以降低該點的橫向電阻控制電極、縱向電阻控制電極和控制柵極上的電壓，來削弱施加到碳納米管陰極上的電壓，達到了減少碳納米管陰極發(fā)射電流的作用；既然碳納米管陰極上發(fā)射的電子減少，相對應(yīng)的像素點的亮度也就會降低；當(dāng)某一像素點的電流過小、像素點亮度過低的時候，與前一種情況相類似，通過三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)，可以增加控制柵極、橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極上的電壓，那么施加到碳納米管陰極上的電壓會有所增加，從而能夠提高碳納米管發(fā)射電子的數(shù)量，相對應(yīng)的像素點的亮度也就會增強。利用這個三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)，可以非常靈活、非常高效率的來平衡各個碳納米管發(fā)射陰極上的電壓，從而也就調(diào)節(jié)了不同像素點下的碳納米管陰極的場致發(fā)射能力，達到了實現(xiàn)整體碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定的發(fā)射大量電子，從而實現(xiàn)顯示圖像的均勻性和穩(wěn)定性。
在本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)中，首先在襯底材料玻璃上制備了一層鉻底部金屬層，然后再開始制作控制結(jié)構(gòu)，這能夠進一步增強控制結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，避免襯底材料玻璃中的雜質(zhì)對控制結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不利的影響；在本發(fā)實用新型中，在源極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制電極的上面均覆蓋了一層二氧化硅層，起到了有效保護陰極控制結(jié)構(gòu)的作用，提高了整體器件的制作成功率。
本實用新型中的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的主要目的為為每一個像素點下對應(yīng)的碳納米管陰極都制備了一個陰極控制結(jié)構(gòu)，用于調(diào)整碳納米管場致發(fā)射電子的能力，從而達到使得整體碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定、可靠、高質(zhì)量發(fā)射電子的作用，以期進一步改善整體顯示器件的圖像顯示質(zhì)量。


圖1給出了三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2給出了三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3中給出了一個帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的的碳納米管陰極場致發(fā)射平面顯示器的實施例的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
如圖1、2、3所示，本實用新型包括由陰極面板1、陽極面板12以及四周玻璃圍框16所構(gòu)成的密封真空腔、陽極面板12上有光刻的錫銦氧化物薄膜層13、制備在錫銦氧化物薄膜層上面的熒光粉層15以及在導(dǎo)電條的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層14、在陰極面板1上制備的碳納米管陰極11，為每一個像素點下對應(yīng)的碳納米管陰極制備有用于調(diào)整碳納米管場致發(fā)射電子的使得整體碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定可靠、高效率發(fā)射電子的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)。陰極面板1、陽極面板12以及四周玻璃圍框16所構(gòu)成的密封真空腔中安裝的消氣劑器件17。
所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)從下到上依次包括襯底材料1、鉻底部金屬層2、p型摻雜硅層3、二氧化硅隔離層4、漏極5、控制柵極6、橫向電阻控制電極7、縱向電阻控制電極8、源極9、二氧化硅保護層10部分。
所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的固定位置為安裝固定在陰極面板上。所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的襯底材料為玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃；在襯底材料玻璃上存在一個底部金屬層；底部金屬層可以為金、銀、鎳、鉻金屬；在底部金屬層的上面制備一層摻雜硅層；摻雜硅層可以為p型，也可以為n型；摻雜硅層可以為一層，也可以為多層；在摻雜硅層的上面制備一層二氧化硅絕緣隔離層。所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)在二氧化硅絕緣隔離層的上面制作一個電極金屬層，分別充當(dāng)源極、漏極、控制柵極、橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極；源極、漏極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制柵極可以用金屬金、銀、鎳、鉻、鋁來制作；需要在源極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制電極的上面覆蓋上一層二氧化硅保護層；將碳納米管陰極制備在漏極上。
權(quán)利要求1.一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器，包括由陰極面板[1]、陽極面板[12]以及四周玻璃圍框[16]所構(gòu)成的密封真空腔、陽極面板[12]上有光刻的錫銦氧化物薄膜層[13]以及制備在錫銦氧化物薄膜層上面的熒光粉層[15]、在陰極面板[1]上制備的碳納米管陰極[11]，其特征在于為每一個像素點下對應(yīng)的碳納米管陰極制備有用于調(diào)整碳納米管場致發(fā)射電子的使得整體碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定可靠、高效率發(fā)射電子的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器，其特征在于所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)從下到上依次包括襯底材料[1]、鉻底部金屬層[2]、p型摻雜硅層[3]、二氧化硅隔離層[4]、漏極[5]、控制柵極[6]、橫向電阻控制電極[7]、縱向電阻控制電極[8]、源極[9]、二氧化硅保護層[10]部分。
3.如權(quán)利要求2所述的一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器，其特征在于所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的固定位置為安裝固定在陰極面板上。
4.如權(quán)利要求2所述的一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器，其特征在于所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)的襯底材料為玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃；在襯底材料玻璃上存在一個底部金屬層；底部金屬層可以為金、銀、鎳、鉻金屬；在底部金屬層的上面制備一層摻雜硅層；摻雜硅層可以為p型，也可以為n型；摻雜硅層可以為一層，也可以為多層；在摻雜硅層的上面制備一層二氧化硅絕緣隔離層。
5.如權(quán)利要求2所述的一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器，其特征在于所述的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)在二氧化硅絕緣隔離層的上面制作一個電極金屬層，分別充當(dāng)源極、漏極、控制柵極、橫向電阻控制電極和縱向電阻控制電極；源極、漏極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制柵極可以用金屬金、銀、鎳、鉻、鋁來制作；需要在源極、控制柵極、橫向電阻控制電極以及縱向電阻控制電極的上面覆蓋上一層二氧化硅保護層；將碳納米管陰極制備在漏極上。
專利摘要本實用新型涉及一種帶有三柵極發(fā)射體陰極控制電路的平板顯示器，包括由陰極面板、陽極面板以及四周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔、陽極面板上有光刻的錫銦氧化物薄膜層以及制備在錫銦氧化物薄膜層上面的熒光粉層、在陰極面板上制備有碳納米管陰極，為每一個像素點下對應(yīng)的碳納米管陰極制備有用于調(diào)整碳納米管場致發(fā)射電子的使得整體碳納米管陰極能夠均勻、穩(wěn)定可靠、高效率發(fā)射電子的三柵極發(fā)射體陰極控制電路結(jié)構(gòu)，具有制作過程成本低廉、成品率高、結(jié)構(gòu)簡單、穩(wěn)定可靠的優(yōu)點。
文檔編號H01J29/02GK2904283SQ20052003230
公開日2007年5月23日 申請日期2005年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月18日
發(fā)明者李玉魁 申請人:中原工學(xué)院