[发明专利]具有边缘增强效应的栅极场发射阴极结构及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有边缘增强效应的栅极场发射阴极结构及其制备方法，特别是一种具有边缘增强效应的三极或多栅极场发射阴极结构。

背景技术

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。

栅型场致发射显示器是一种具有三极或多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。

场致发射显示的分类方法很多，按结构可简单地将无栅极的称为二极结构场致发射，有栅极的称为三极结构场致发射。与二极型结构相比，三极结构所需要调制电压较低，无需在阳极上进行高压调制。三极结构场致发射显示板中按栅极位置的不同，可分为前栅极场致发射和后栅极场致发射。然而，上述栅极结构只能单独实现其优点。

在三极或多极结构的场致发射显示器中，栅极结构对于阴极的电子发射起着必要的控制作用。栅极结构的制作工艺以及栅极衬底材料的选择都有着十分严格的要求。其中，控制栅极结构形式的选择也是研究人员重点考虑的内容之一，目前，大多数平板显示器中都选择了控制栅极上制作发射材料的结构形式，栅极结构强有力的控制作用很明显。但是所形成的栅极电流比较大，对于器件材料要求比较高，在器件的制作过程中容易使得发射材料受到一定的损伤和污染，这是其不利之处。目前，各制作企业或者研究机构使用的用来制作控制栅极的材料各不相同，同时使用了特殊的制作工艺，这就带来一系列的问题，如：器件制作成本高；制作过程复杂；制作工艺条件要求过于苛刻，无法进行大面积制作等等。

 因此，在上述栅极结构基础上，本发明提出一种新型的场发射阴极结构，该结构可以简单的在一个阴极单元上根据需要，实现多种栅极的调控，如前栅、后栅、双前栅，双后栅等。我们提出的这种新型的场发射阴极结构，通过将条状电极与介电层的宽度比进行控制，使得阴极板上条状电极边缘露出，同时考虑到最底层条状电极是制作在玻璃基片上，要实现边缘结构，需要对其边缘进行玻璃的刻蚀，同时仿真证明通过此制作方式可以获得边缘增强效应，实现了多种栅极的调控。

发明内容

本发明的一目的是提供一种具有边缘增强效应的栅极场发射阴极结构，充分利用薄膜电极的边缘增强效应，以增强场发射栅极调控作用，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。

为实现上述目的本发明采用以下技术方案实现：一种具有边缘增强效应的栅极场发射阴极结构，其特征在于，包括：

一阴极基板，所述的阴极基板上刻蚀有相互平行间隔的凹槽，以形成发射阴极；

设于该阴极基板表面的第一条状薄膜电极，该第一条状薄膜电极部分处于凹槽上；

设于所述第一条状薄膜电极表面的第一条状绝缘介质，所述的第一条状绝缘介质的宽度比条状第一条状薄膜电极窄；

设于所述第一条状绝缘介质表面的第二条状薄膜电极，所述的第二条状薄膜电极的宽度比所述的第一条状绝缘介质宽。

本发明的另一目的是实现上述结构所提供的一种具有边缘增强效应的栅极场发射阴极结构的制备方法，其能简化工艺程序，降低制造成本。

具体实现方法如下：包括提供一阴极基板，其特征在于：

（1）   在所述的阴极基板上利用镀膜技术形成第一薄膜电极层；

（2）   采用物理气相沉积法在所述的第一薄膜电极层上依次制作第一绝缘介质层、第二薄膜电极层；

（3）   依次将所述的第一薄膜电极层、第一绝缘介质层及第二薄膜电极层刻蚀成第一条状薄膜电极、第一条状绝缘介质、第二条状薄膜电极，所述的第一条状绝缘介质的宽度比第一、第二薄膜电极宽度窄，以裸露出第一条状薄膜电极边缘用于形成场发射源；

（4）   在所述的阴极基板上刻蚀相互平行间隔的凹槽，以形成发射阴极，使所述第一条状薄膜电极部分处于凹槽上。

本发明利用边缘增强效应，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。

为了使本发明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