场发射显示器件制备中的几个关键问题的研究

【摘要】：场发射显示技术是新兴的平板显示技术之一，它具有CRT的高图像质量，LCD的超薄型以及PDP的大面积等特性，在发光效率、亮度、视角、功耗等方面具备一定优势。本论文综述了场发射研究的历史、现状及发展，常见冷阴极器件的构成和常见冷阴极材料等，结合现有条件，利用硅微尖阵列上生长金刚石薄膜作为阴极材料，采用电泳沉积技术制备阳极,对器件的封装制备进行了实验研究。第一章引言，综述了场发射的研究进程，发展现状和常见的冷阴极材料；第二章阐述场发射的基本原理,阴极材料的选择和阴极结构以及测试系统；第三章讨论了阳极屏的电泳制备法，研究了电解质浓度、荧光粉含量对沉积速率的影响，给出荧光粉与异丙醇的配比、沉积条件；第四章探讨了FED器件封装过程中问题的解决办法:吸气剂的选择、放置位置，隔离柱的使用，将转印电极法引用在FED器件上。解决了引线难和真空问题。 本文章主要工作要点： 1．将转印电极法引用到场发射器件的引线封装，解决了器件的引线问题。采用固定厚度的金属材料压接，可以保持电极接触态良好, 同时起到隔离阴、阳极间距作用；避免了焊接或粘接所带来的缺点，焊接不均匀易短路，粘接胶一般存在不同程度的溢气和易老化现象；简化了FED封装步骤, 使封装引线变得容易。 2．FED器件制作面临的问题，首先，为保证阴阳极间的距离，需要寻找厚度100微米左右的可靠的隔离柱材料；其次是如何在高度仅百微米左右的空间内实现并保持高真空；另外，在器件内外存在很大压力差的情况下，如何保持显示平板不致于变形。 WP=64 为此，我们采用了锆—钒—铁合金非蒸散性吸气剂。由于内部空间小，吸气剂的选择依赖于管子的类型和制作工艺，我们将吸其剂放置在封接管内，吸气剂激活温度400℃左右，采用反复多次激活的办法；隔离柱保持阴阳极间距并起到缓解分玻璃压力的作用，我们使用直径在110μm左右的玻璃丝；使用的玻璃是产自日本的钠钙质玻璃，基本满足透光性好、平整度高、机械强度张应力大、低热膨胀系数、同时气体渗透性还要差的要求。 3．我们使用的是商用绿色阴极射线粉（ ）。基本符合在较低的电压驱动下具有较高的发光效率，具有一定的导电性以承受较高的电流密度，必须放气量小且无毒的条件。采用电泳沉积法制备阳极荧光层，其设备简单易实施，涂层平整，分辨率高，制备的荧光层也平整。选择电解液主要是参考材料的介电常数和粘滞系数。沉积后的荧光粉层需在380℃的温度下进行烘烤，并保持一定的真空度，以免在空气中受潮污染。 4.我们给出沉积荧光层厚度对透光强度的影响曲线。场发射显示屏为透射式发光，所以对沉积层的厚度有一定要求，测试实验表明，粉层厚度在15～18μm之间为最佳。但考虑到实际的FED阴极发射的电子能量要比测试系统发射的电子能量小得多，粉层厚度应比测试的最佳范围稍薄一些。从实际经验来看，沉积层厚度在3～15微米比较好。 5．给出沉积条件。沉积速率是影响沉积层质量的关键参数之一，影响沉积速率的几个关键参数：电解质的浓度、荧光粉的含量、沉积电流大小、沉积时间等。实验给出：荧光粉浓度—商用绿色阴极射线粉（ ）与异丙醇的配比是1～3mg/ml ；沉积条件：沉积前搅拌时间在6小时以上，沉积电压是120～160V,沉积时间是30～90秒。