[发明专利]对称型四极结构无隔离支柱场致发射显示器

说明书

技术领域

本发明涉及场致发射显示器制造技术领域，特别是一种阳极和栅极在同一基板上、以汇流电极为对称中心、无需制作隔离支柱的对称型四极结构无隔离支柱场致发射显示器。

背景技术

场发射显示器（FED）是一种新型平板显示器，是以平面场发射阵列阴极为电子源，荧光粉作为发光物质，用矩阵选址方式控制的真空显示器。相对其他种类的显示器，场致发射显示器将阴极射线管显示屏（CRT）的高清晰的图象质量，液晶显示屏（LCD）的薄度以及等离子体显示屏（PDP）的大面积性等优点集于一身。FED具有的优异性能有：体积小、重量轻、工作能耗低、使用寿命长、图像质量好、高亮度、高分辨率、全彩色、多灰度、高响应速度、没有视角的限制、工作温度范围比较宽、结构简单、无需加热灯丝，偏转线圈等零部件，工艺简单，可以实现低成本大规模的生产，图像灰度和动态范围丰富，不需要偏振光、无对人体有害的X射线辐射、抗辐射和磁场干扰、主动发光。

目前场致发射装置的结构主要分为二极结构，三极结构及其多极结构。

二极结构FED由上基板和下基板组成。上基板上制备有ITO透明导电电极和三基色荧光粉；下基板上制备阴极电极，再在电极上制备CNT场发射源。前下基板的电极正交排列，由一定高度的支撑体隔离。二极结构制作工艺简单，成本低，易实现大屏幕化。但是开启电压高，而由于驱动电路的限制，二极型FED的阳极电压不能太高，这限制了高压荧光粉的应用，不利于亮度的提高，灰度再现性差，如需维持同等亮度，就必须提高发射电流密度，这样会造成荧光粉的快速老化，影响器件的寿命；如果不限制驱动电压，则驱动电路的设计难度随之增加，很难实现多灰度等级快速动态显示。所以二极型FED在实际应用中具有很大的局限性。

为了实现高灰度等级和提高亮度，发展三极结构和多极结构的FED是一个必然的方向。

目前三极结构的FED一般包括阴极、栅极和阳极，主要有前栅结构、后栅结构、平行栅结构等。此类结构的器件可以通过栅极来控制阴极的电子发射，避免了二极结构的FED的高压控制电子发射。

前栅结构的FED，阴极和栅极位于同一基板上，阳极设置于另一基板上，通过隔离支柱来保持固定两基板之间的距离。其中阴极位于栅极下面，阴极发射电子的利用率较高，但阴极和栅极是相互交叉垂直，必须在阴极和栅极间制作绝缘介质层，以保证阴极和栅极间不短路，制作工艺复杂，成本高。通常情况介质层和栅极是在场发射的电子材料之后制作的，存在阴极发射材料在制备介质层和栅极过程中受到损坏和污染。该结构的场致发射显示去的阴极与栅极间的绝缘层的漏电流较大，影响器件的使用寿命。

后栅结构的FED，阴极和栅极位于同一基板上，阳极设置于另一基板上，通过隔离支柱来保持固定两基板之间的距离。其中阴极位于栅极上面，且相互交叉垂直，必须在阴极和栅极间制作绝缘介质层，以保证阴极和栅极间不短路，阴极发射材料在制备介质层和栅极过程后制备，不会受到损坏和污染，但容易使得在制备完阴极发射材料后导致阴极和栅间短路。后栅相对于前栅结构的FED比较而言制备工艺较为简单，但栅极为于阴极之上，大部分的电子会被栅极吸收，到达阳极的电子较少。这种三极结构的FED工艺相对简单，易于实现。但存在电荷积累、电子色散严重，束斑较大，相邻像素单元串扰。采用缩小阴极和阳极的间距的办法来降低像素单元串扰，不利于阳压的提高，发光效率降低。

平行栅结构的FED克服了前栅结构和后栅结构的场发射显示器栅极和阴极之间制作介质层困难等问题。平行栅结构的FED的栅极结构与阴极结构设置在同一个平面内且相互平行，可以同时制作栅极电极和阴极电极。平行栅型的FED的栅极和阴极平行相对，阴栅之间不需要制作介质层以防止阴极和栅极间的短路，制作工艺简单，但电子色散严重，束斑较大问题，而且必须通过扫描高压阳极来控制图像。

FED是一种真空器件，必须包含具有隔离作用的支撑结构。目前的技术仅限于单独做支撑结构，存在隔离支柱分布和放置难的问题。

综上所述，有必要提供一种新型结构的场致发射显示器件，无需单独设置两基板间的隔离支撑结构，其阴极与栅极制作工艺简单，同时能实现低压调控，避免电荷累积、电子色散引起的相邻像素单元串扰，进一步提高阴极场致发射电子的均匀性和利用率、延长器件的寿命等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种对称型四极结构无隔离支柱场致发射显示器，该场致发射显示器不仅结构新颖，工艺简单，而且图像均匀，调制电压低，电子发射稳定可靠。