具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构及其制造方法，其将在阴极基板上设有条状的阴极电极，在阴极电极边缘设有场发射体，在有场发射体的阴极电极上设有条状绝缘介质层，在绝缘介质层上设有条状的栅极电极，这样将发射体转移至场发射阴极电极的边缘，充分利用边缘增强效应，增强栅极调控作用，降低场发射阴极开启电场，提高前栅型场发射显示器件的阴极场发射性能，简化工艺程序，降低制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及场发射平板显示器件的阴极板，采用一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构，增强栅极调控作用，降低场发射阴极开启电场，提高前栅型场发射显示器 件的阴极场发射性能，简化工艺程序，降低制造成本。
技术介绍
场致发射显示器(FieldEmissionDisplay，FED)是一种新型的平板显示器件，具 有质量轻、耗电量低、无视角差等优点，其发光原理最接近阴极射线管(CathodeRayTube， CRT)，是目前广为研究的一种显示器件。前栅型场致发射显示器是一种具有三极结构的平板显示器件，由阳极板和阴极板 对向组装而成，在阳极板与阴极板之间通过支撑体阵列来保持阳极板与阴极板之间的距 离，其通过对阳极、栅极和阴极分别施加相应的信号，使场发射阴极发射电子轰击阳极荧光 粉发光，其中栅极起着调控阴极电子发射的作用。在前栅型场发射显示器中，场发射阴极的 发射性能是影响其图像显示质量的重要因素，而阴极结构和场发射体层是影响场发射阴极 发射性能的重要因素。一种典型的前栅型场致发射显示器的阴极板结构如图1所示，该阴极板由下而上 依次为玻璃基板11、条状阴极电极12、绝缘介质层13和垂直于条状阴极电极的条状栅极电 极14，其中绝缘介质层与条状栅极电极上均有开口，即介层孔15、栅极孔16，且两开口相互 对准，以裸露出部分阴极电极，即开口部分在条状阴极电极与条状栅极电极的交叉点上，再 将阴极场发射材料转移到裸露的部分阴极电极上，形成前栅型场发射显示器的阴极板。这 种典型的前栅型场发射显示器的阴极板制作采用了大量的丝网印刷技术、精密光刻技术、 刻蚀技术等工艺，且栅极开口尺寸、栅极开口位置、阴极场发射材料位置在实际制作中控制 难度比较大，工艺复杂，器件的场发射性能难以保证。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构，将发射体 转移至场发射阴极电极的边缘，充分利用边缘增强效应，以增强栅极调控作用，降低场发射 阴极开启电场，提高前栅型场发射阴极的场发射性能。本专利技术的另一目的是提供一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构的制 备方法，简化工艺程序，降低制造成本。本专利技术提出一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构，具有边缘增强效应 的前栅型场发射阴极结构，包括阴极基板，其特征在于所述阴极基板上设有复数个相互 平行间隔的条状的阴极电极，所述阴极电极的上表面两侧边缘设有场发射体，所述场发射 体中间的阴极电极表面上设有条状绝缘介质层，所述条状绝缘介质层上设有条状栅极电 极。 本专利技术提供一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构的制作方法，其特征 是包括以下步骤(1)、提供一阴极基板；(2)、在所述阴极基板上利用镀膜技术结合光刻技术形成复数个相互平行间隔的阴极 电极；(3)、采用丝网印刷法在所述阴极电极表面制作一条状绝缘介质层，所述的条状绝缘介 质层宽度比阴极电极窄，以裸露出所述阴极电极的边缘用于制作场发射体；(4 )、采用丝网印刷法在所述条状绝缘介质层表面形成一条状栅极电极； (5 )、采用电泳沉积法于上述边缘处形成场发射体。与上述相同的目的，本专利技术还提供一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结 构，包括阴极基板，其特征在于所述阴极基板上设有条状的阴极电极，所述阴极电极的上 表面两侧边缘设有场发射体，所述场发射体上架设有条状绝缘介质层，所述条状绝缘介质 层上设有条状栅极电极。为实现上述结构特征，本专利技术还另外提供一种具有边缘增强效应的前栅型场发射 阴极结构的制作方法，其特征是包括以下步骤(1)、提供一阴极基板；(2)、在所述阴极基板上利用镀膜技术结合光刻技术形成复数个相互平行间隔的阴极 电极；(3)、采用镀膜技术在所述阴极电极上表面两侧边缘镀上一层Fe、Ni或Co颗粒作为催 化剂的催化剂薄膜；(4)、采用丝网印刷法在制备有催化剂颗粒的阴极电极表面制作与阴极电极垂直的条 状绝缘介质层；(5 )、采用丝网印刷法在所述的条状绝缘介质层表面形成一条状栅极电极；(6)、采用离子体增强化学气相沉积法于步骤(3)所述的催化剂薄膜上生长场发射体。按照本专利技术的，将发射 体转移至场发射阴极电极的边缘，利用边缘增强效应，增强栅极调控作用，降低场发射阴极 开启电场，提高器件的阴极场发射性能，且简化工艺程序，降低制造成本。为了使本专利技术之上述目的和其他特征、优点更加清晰，下文特举较佳实施例，并配 合附图，作如下详细说明。附图说明图1为习知的前栅型场发射显示器的阴极板结构示意图。图2为本专利技术具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构示意图，图中条状栅极 电极和绝缘介质层的方向与阴极电极方向相同。图3为与图2对应的本专利技术具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构侧视截面 图。图4为本专利技术具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构示意图，图中条状栅极 电极和绝缘介质层的方向与阴极电极方向垂直。图5为与图4对应的本专利技术具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构侧视截面 图。图6为与图4对应的本专利技术具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构前视截面 图。附图中，主要元件标记说明如下11、21、31阴极基板12、22、32条状阴极电极 23、33 场发射体13、24、34绝缘介质层14、25、35条状栅极电极15介层孔16栅极孔。具体实施例方式实施例一图2、图3为依照本专利技术实施例之具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构的示意图，图中条状栅极电极和绝缘介质层的方向与阴极电极方向相同。 请参照图2、图3，在制作阴极板时，首先提供阴极基板21，阴极基板21材质例如为 玻璃。以10英寸面板工艺为例，则以10英寸的普通浮法玻璃面板作为阴极板的底部基板。 然后，在阴极基板21的表面上形成一层图案化的条状阴极电极22。在一实施例中，阴极电 极22是以镀膜技术结合光刻技术所制作成的薄膜导电电极，其厚度为100-2000nm。该阴 极电极材质包括Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、Au、Pt、Ti单层薄膜或者任意组合的多层复合薄膜 或者合金薄膜，或者具有导电性的Sn、Zn、In的氧化物中一种或两种及其以上组合的氧化 物半导体薄膜，本实施例首选Cr/Cu/Ag/Cu/Cr复合金属薄膜作为阴极电极22，采用直流磁 控溅射法在清洗干净的阴极基板21表面依次溅射沉积Cr膜、Cu膜、Ag膜、Cu膜、Cr膜，形 成Cr/Cu/Ag/Cu/Cr复合金属薄膜，然后利用光刻技术制作电极掩膜层，采用湿法刻蚀技术 刻蚀复合薄膜，制备成Cr/Cu/Ag/Cu/Cr复合金属薄膜电极，电极宽度100-800um，即形成条 状阴极电极22。 接着，采用丝网印刷法在阴极电极22表面制作与阴极电极22平行的条状绝缘介 质层24，条状绝缘介质层的厚度控制在2-lOum，宽度比阴极电极窄，以裸露出阴极电极22 边缘用于制作场发射体23。然后，在条状绝缘介质层24表面制备与条状绝缘介质层方向相同的条状栅极电 极25，且条状栅极电极25边缘与条状绝缘介质层24的边缘非常靠近，在保证栅极电极25 与场发射体23或者阴极电极22不短路的情况下，使条状栅极电极25宽度略比条状绝缘介 质层24宽度宽。条状栅极电极25是采用丝网印刷的办法制作的厚膜导电电极，印刷浆料 材质包括含有Cr、Cu、Ag、Fe、Al、Ni、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有边缘增强效应的前栅型场发射阴极结构，包括阴极基板，其特征在于：所述阴极基板上设有复数个相互平行间隔的条状的阴极电极，所述阴极电极的上表面两侧边缘设有场发射体，所述场发射体中间的阴极电极表面上设有条状绝缘介质层，所述条状绝缘介质层上设有条状栅极电极。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭太良，叶芸，张永爱，胡利勤，苏艺菁，林贺，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35[中国|福建]