CN100452284C - 薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件 - Google Patents
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，属于真空电子发射型平板显示技术领域。本发明的特征是在阴极基板上还设有与列电极平行的地电极和三极型薄膜晶体管，该薄膜晶体管与由电子注入电极、电子引出电极和两极之间的电子传导发射层构成的二极型薄膜场发射阴极连接，构成发射单元，三极型薄膜晶体管由栅极，源极，漏极，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层以及绝缘层上的半导体薄膜构成；源极与地电极连接，栅极与行电极连接，漏极与电子注入电极连接，电子引出电极与列电极连接。本发明成功地解决了普通表面传导发射显示器件中行电流过大的问题，可直接施加驱动电压就能产生电子发射，大大节省了工艺处理时间，适合大规模生产。
Description
技术领域
本发明涉及一种薄膜场发射平板显示器件，特别涉及一种由薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，属于真空电子发射型平板显示技术领域。
技术背景
最近，平板显示器件(FPD)发展突飞猛进，大有取代传统的阴极射线管(CRT)的趋势。当前市场上的主流平板显示器包括液晶显示器(LCD)、等离子显示器(PDP)和少量小尺寸的有机发光二极管显示器(OLED)。作为与CRT发光原理类似的场发射显示器(FED)，由于种种原因，发展受到一定的限制。由于FED在显示性能方面有独特的优点，因此研究和开发一直没有停止。从04年开始，日本佳能公司发展的表面传导发射显示器件展示出特别优秀的性能，更激发了场发射显示的研究热潮。
场发射平板显示器件包括金属微尖型场发射显示器件、金刚石薄膜场发射显示器件、碳纳米管场发射显示器件、表面传导发射显示器件(SED)、各种金属一绝缘层一金属(MIM)场发射显示器件等，其中与本发明较为接近的是一种表面传导发射平板显示器件，其结构包括阴极玻璃基板、阳极玻璃基板、封接和支撑结构。其中阴极玻璃基板包括基板玻璃、行、列驱动电极和表面传导发射阴极，阳极玻璃基板包括基板玻璃、荧光粉、黑底和阳极铝膜。其中的阴极基板结构如图2所示，包括基板玻璃、列驱动电极、行驱动电极、电子注入电极、电子引出电极、表面传导层和行、列驱动电极交叉点处的介质隔离层。注入电极和引出电极之间的间隙为10微米左右。表面传导层由10纳米左右的氧化钯粒子薄膜组成，通过脉冲电击和激活过程在该薄膜中间形成一个10纳米左右的缝隙。
表面传导发射阴极的工作原理如下：当引出电极加正电压时，电子从注入电极流入到表面传导层中。由于注入电极和引出电极之间存在1伏特/微米左右的电场，因此电子能在表面传导层中得到能量。由于表面传导层中存在一个10纳米左右的缝隙，因此部分电子能够从该处发射到真空中，并在阳极电压的作用下得到加速，高能量电子轰击阳极，激发荧光粉发光。
表面传导发射阴极的核心是薄膜电子传导发射层的结构和制备。制作方法中，采用喷墨、树脂交换和烧结形成非连续薄膜。这层非连续膜还要经过形成过程，即经过在电极之间施加电脉冲，产生亚微米的缝隙。这样得到的薄膜还要经过所谓的激活过程，即在碳氢化合物气氛中，在电极之间施加电压，电流通过薄膜时产生的热量导致碳氢化合物分解，分解出的碳使得缝隙变小到10纳米以下，从而产生传导和发射电流。
上述结构的场发射阴极，可以产生较大的发射电流，满足场发射显示的要求。发射的稳定性和均匀性也很好。一个重要指标是发射率，定义为发射电流与薄膜中传导电流之比，这种结构阴极达到的发射率的最好水平是3％。在场发射平板显示器件中，阴极是分行驱动的，对于选中行，所有的列电流都汇入到该行，从而导致行电流很大。对于60英寸的高清晰度显示器，当峰值亮度达到1000cd/m2时，发射电流高达60毫安。3％的发射率意味着行电流将高达2安培，这样高的驱动电流是当前驱动电路难以提供的，即使有这样的电路，其成本也是很高的。驱动电路的高成本将导致整个显示器的高成本，使之无法得到应用。对于这种表面传导发射阴极，发射率达到3％，已经是相当高了，继续提高发射率将导致发射的稳定性和均匀性降低，满足不了显示的基本要求。除此之外，过大的行电流要求很小的行电极电阻，将导致电极过厚，增加了工艺难度，降低了器件的可靠性，同样导致过高的成本。
发明内容
本发明的目的针对现有技术中表面传导场发射显示器件存在的不足和缺点，提供一种薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件。使其不仅具有结构简单、材料普通、加工工艺简单等特点，而且最主要的是彻底解决普通表面传导发射显示器件中行电流过大的问题，使行电流只包括很小的容性电流，达到几乎可以忽略的程度，从而进一步降低整个显示器的高成本和提高器件的可靠性。
本发明的技术方案如下：
一种薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，含有阴极基板、阳极基板、封接结构和支撑结构，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃、设置在阴极基板玻璃上的行电极、列电极、电极与电极之间交叉点上的介质隔离层以及行、列电极之间的二极型薄膜场发射阴极，该二极型场薄膜场发射阴极由电子注入电极、电子引出电极以及它们之间的电子传导发射层组成；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃、设置在阳极基板玻璃上的红绿蓝三基色荧光粉、黑底和铝膜阳极，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极平行设置的地电极和三极型薄膜晶体管；所述的二极型薄膜场发射阴极与三极型薄膜晶体管连接，设置在列电极和地电极之间，所述的三极型薄膜晶体管由栅极，源极，漏极，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层以及该绝缘层上的半导体薄膜构成，其中所述的源极与地电极连接，所述的栅极与行电极连接，所述的漏极与电子注入电极连接，所述的电子引出电极与列电极连接。
本发明中的二极型薄膜场发射阴极中的电子传导发射层是是由单层或多层半导体薄膜构成。
本发明所述的电子传导发射层还可以由复合薄膜构成，该复合膜的下面一层为金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜，上面一层为单层或多层半导体薄膜，所述的金属氧化物薄膜为锌、镉、镁、铝、镓、铟、锡、铅、锑、铋、稀土金属的氧化物或这些金属合金的氧化物；或者复合薄膜的下面为金属氟化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。所述的金属氟化物薄膜为锂、钠、镁、钙、锶、钡、铝金属的氟化物或它们合金的氟化物。
本发明还提供了另一种薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，该薄膜场发射显示器件含有阴极基板、阳极基板、封接结构和支撑结构，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃、设置在阴极基板玻璃上的行电极、列电极以及行、列电极之间的二极型薄膜场发射阴极，该二极型场薄膜场发射阴极由电子注入电极、电子引出电极以及它们之间的电子传导发射层组成；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃、设置在阳极基板玻璃上的红绿蓝三基色荧光粉、黑底和铝膜阳极，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极平行设置的地电极和三极型薄膜晶体管；所述的二极型薄膜场发射阴极与三极型薄膜晶体管连接，设置在列电极和地电极之间，所述的三极型薄膜晶体管由栅极，源极，漏极，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层以及该绝缘层上的半导体薄膜构成，所述的行电极同时作为栅极；所述的绝缘层同时作为电极与电极之间交叉点上的介质隔离层；其中所述的源极与地电极连接，所述的漏极与电子注入电极连接，所述的电子引出电极与列电极连接。
本发明与现有技术相比，具有以下优点及突出性效果：本发明中行电极中只有很小的容性电流，彻底克服了普通表面传导发射显示中行电流过大的问题，使得驱动电路大为简化，成本降低。对于器件发射率的要求也大为降低，只要达到1％就完全可以满足高性能显示的需要。本发明中，发射性能稳定和均匀，器件结构和制备工艺简单，而且材料无需特殊处理，发射阴极也不需特殊的激活处理，直接施加驱动电压就能产生电子发射，大大节省了工艺处理时间，适合大规模生产。该器件用于大屏幕、高清晰、高亮度显示成为可能。
附图说明
图1为本发明薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件的结构示意图。
图2为已有技术中的表面传导场发射显示器件的阴极基板结构示意图。
图3为本发明提供的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件中的阴极基板实施例的结构示意图。
图4为图3的A-A断面放大图，表示出一个发射单元中薄膜晶体管控制的薄膜场发射阴极的具体结构示意图。
图5为本发明提供的另一种阴极基板实施例的结构示意图。
图中：30-阴极基板玻璃；31-行电极；32-列电极；33-地电极；34-二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极；35-二极型薄膜场发射阴极中的电子引出电极；36-二极型薄膜场发射阴极中的电子传导发射层；37-三极型薄膜晶体管的栅极；38-三极型薄膜晶体管的源极；39-三极型薄膜晶体管的漏极；310-三极型薄膜晶体管中的绝缘层；311-三极型薄膜晶体管中的半导体层；10-阳极基板玻璃；11-红色荧光粉；12-绿色荧光粉；13-蓝色荧光粉；14-黑底；15-阳极铝膜；17-支撑结构；18-封接结构；19-发射的电子。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的原理、具体结构及制备方法作进一步的说明。
图1为本发明提供的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器的整体结构示意图。该显示器含有阴极基板、阳极基板、封接结构18和支撑结构17，阴极基板包括阴极基板玻璃30，设置在阴极基板玻璃上的行电极31、列电极32、电极与电极之间交叉点上的介质隔离层312以及行、列电极之间的二极型薄膜场发射阴极，该二极型场薄膜场发射阴极由电子注入电极34、电子引出电极35以及它们之间的电子传导发射层36组成；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃10，设置在阳极基板玻璃上的红色荧光粉11、绿色荧光粉12、蓝色荧光粉13、黑底14和铝膜阳极15；在阴极基板上还包括与列电极32平行设置的地电极33和三极型薄膜晶体管；所述的二极型薄膜场发射阴极与三极型薄膜晶体管连接，设置在列电极和地电极之间，所述的三极型薄膜晶体管由栅极37，源极38，漏极39，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层310以及该绝缘层上的半导体薄膜311构成。
图3为本发明提供的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件中的阴极基板实施例的结构示意图。阴极基板包括阴极基板玻璃30，设置在阴极基板玻璃上的行电极31、列电极32、地电极33、行列电极之间的二极型薄膜场发射阴极和三极型薄膜晶体管；该二极型场薄膜场发射阴极由电子注入电极34、电子引出电极35以及它们之间的电子传导发射层36组成；三极型薄膜晶体管由栅极37，源极38，漏极39，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层310以及该绝缘层上的半导体薄膜311构成，其中所述的源极38与地电极33连接，所述的栅极37与行电极31连接，所述的漏极39与电子注入电极34连接，所述的电子引出电极35与列电极32连接。在行电极和列电极地电极的交叉点处，电极之间由介质隔离层312进行电绝缘。
图4为图3的A-A断面放大图，表示出一个发射单元中薄膜晶体管控制的薄膜场发射阴极的具体结构示意图。本发明中二极型薄膜场发射阴极中的电子传导发射层本发明中的二极型薄膜场发射阴极中的电子传导发射层是是由单层或多层半导体薄膜构成。电子传导发射层还可以由复合薄膜构成，该复合膜的下面为金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。所述的金属氧化物薄膜为锌、镉、镁、铝、镓、铟、锡、铅、锑、铋、稀土金属的氧化物或这些金属合金的氧化物。或者复合薄膜的下面为金属氟化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。所述的金属氟化物薄膜为锂、钠、镁、钙、锶、钡、铝金属的氟化物或它们合金的氟化物。图5为一种更简单的阴极基板结构。其中行电极和三极型薄膜晶体管的栅极共为一个电极，行电极与地电极列电极之间的介质隔离层、栅极与源极漏极之间的绝缘层也共用。
上述二极型薄膜场发射阴极中电子传导发射层中的导体或半导体薄膜实际上是一种处于非连续状态的薄膜，当通过较大的电流时，其较薄的区域将被烧断形成很小的缝隙，薄膜中传导的电子将有一部分从该处发射出来，形成发射电流，并在阳极高压的作用下到达阳极基板，轰击荧光粉发光。
图5为本发明提供的另一种阴极基板实施例的结构示意图。含有阴极基板、阳极基板、封接结构18和支撑结构17，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃30、设置在阴极基板玻璃上的行电极31、列电极32以及行、列电极之间的二极型薄膜场发射阴极，该二极型场薄膜场发射阴极由电子注入电极34、电子引出电极35以及它们之间的电子传导发射层36组成；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃10、设置在阳极基板玻璃上的红色荧光粉11、红色荧光粉12、荧光粉13、黑底14和铝膜阳极15，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极32平行设置的地电极33和三极型薄膜晶体管；所述的二极型薄膜场发射阴极与三极型薄膜晶体管连接，设置在列电极和地电极之间，所述的三极型薄膜晶体管由栅极，源极38，漏极39，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层310以及该绝缘层上的半导体薄膜311构成，所述的行电极31同时作为栅极；所述的绝缘层310同时作为电极与电极之间交叉点上的介质隔离层；其中所述的源极38与地电极33连接，所述的漏极39与电子注入电极34连接，所述的电子引出电极35与列电极32连接。
薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件的驱动方式为：选址控制信号加在行电极上，决定该行是否点亮。像素的亮度控制信号加在列电极上，决定该像素的亮度大小。亮度控制信号可以是幅度调制信号，也可以是脉宽控制信号。
本发明中的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件的工作原理如下：选址信号加在行电极上，亮度控制信号加在列电极上。对于非选中行，行电极电压为零或为负，三极型薄膜晶体管中的栅极处于低电位，器件截止，源极和漏极之间没有电子通过，发射为零。对于选中行，行电极加正电压，三极型薄膜晶体管中的栅极处于正电位，晶体管处于导通状态。来自列电极的亮度信号通过导通的薄膜晶体管流过二极型薄膜场发射阴极，当电流超过一定值以后，电子传导发射薄膜中较薄的部分将被烧断，形成一个很小的缝隙，部分传导电子将发射出来，在阳极高压作用下到达阳极基板，轰击荧光粉发光。由于来自列电极的电流直接流入与其平行的地电极，而不是汇入行电极，因此流经这些电极的电流只是一个像素的电流，其值不超过1毫安。而行电极中的电流只是很小的容性电流，基本可以忽略。本发明彻底解决了普通表面传导发射显示中的行电流过大问题。采用本发明，即使发射率降低到1％以下，也完全可以正常工作，达到高性能显示的要求。而发射率的降低，往往伴随着稳定性均匀性的提高，器件性能将变得更好。
本发明工作时处于真空状态，需要排气和真空维持部件，这些都是该领域专业人员熟知的，不需要专门表述。
实施例1
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。在二极型薄膜场发射阴极的电子注入电极和电子引出电极之间沉积一层金属锡薄膜，沉积是衬底温度为180度，在350度下将锡进行热氧化，再在其上蒸发一层碳膜。氧化锡和碳膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉，最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例2
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为五氧化二钽。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化铟半导体薄膜311，厚度10纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。在二极型薄膜场发射阴极的电子注入电极和电子引出电极之间沉积一层金属铟薄膜，沉积是衬底温度为180度，在300度下将铟进行热氧化，再在其上蒸发一层碳膜。氧化铟和碳膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例3
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31(同时作为三极型薄膜晶体管的栅极37)，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。在二极型薄膜场发射阴极的电子注入电极和电子引出电极之间沉积一层金属锡薄膜，沉积是衬底温度为180度，在350度下将锡进行热氧化，再在其上蒸发一层碳膜。氧化锡和碳膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例4
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作二极型薄膜场发射阴极中电子注入电极和电子引出电极之间的电子传导发射层，先沉积一层金属铋薄膜，沉积是衬底温度为180度，在300度下将铋进行热氧化，再在其上蒸发一层碳膜。氧化铋和碳膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例5
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为五氧化二钽。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作二极型薄膜场发射阴极中电子注入电极和电子引出电极之间的电子传导发射层，先沉积一层金属镁薄膜，沉积是衬底温度为200度，在400度下将镁进行热氧化，再在其上蒸发一层碳膜。氧化镁和碳膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例6
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。在二极型薄膜场发射阴极的电子注入电极和电子引出电极之间沉积一层碳膜。碳膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例7
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。在二极型薄膜场发射阴极的电子注入电极和电子引出电极之间沉积一层铟，在300度条件下将其氧化成氧化铟膜，氧化铟膜构成薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例8
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右，源漏电极之间电阻为兆欧量级。在二极型薄膜场发射阴极的电子注入电极和电子引出电极之间溅射沉积一层氧化锌半导体薄膜，作为薄膜电子传导发射层36，极间电阻控制在5千欧姆左右。经过上述过程，阴极基板制作完成。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例9
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间的位置上沉积氧化锌半导体薄膜311，厚度30纳米左右。在二极型薄膜场发射阴极的位置上沉积氟化钙和碳的复合薄膜作为薄膜电子传导发射层36。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。经过上述过程，阴极基板制作完成。三极型薄膜晶体管的源漏电极之间电阻为兆欧量级，二极型薄膜场发射阴极电极之间的电阻为千欧量级。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例10
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31和三极型薄膜晶体管的栅极37，一次完成。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。用丝网印刷方法制作行电极和列电极地电极之间的介质隔离层312，材料为低熔点玻璃。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间的位置上沉积氧化铟半导体薄膜311，厚度10纳米左右。在二极型薄膜场发射阴极的位置上沉积氟化铝和碳的复合薄膜作为薄膜电子传导发射层36。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。经过上述过程，阴极基板制作完成。三极型薄膜晶体管的源漏电极之间电阻为兆欧量级，二极型薄膜场发射阴极电极之间的电阻为千欧量级。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
实施例11
先制作阴极基板，用常规的清洗程序清洗阴极基板玻璃30，在玻璃上制作铬-铜-铬(Cr-Cu-Cr)行电极31(同时作为三极型薄膜晶体管的栅极37)。沉积绝缘层310，材料为氮化硅。在三极型薄膜晶体管源漏电极之间的位置上沉积氧化锡半导体薄膜311，厚度10纳米左右。在二极型薄膜场发射阴极的位置上沉积氟化钡和碳的复合薄膜作为薄膜电子传导发射层36。制作Cr-Cu-Cr列电极32、地电极33、三极型薄膜晶体管的源极38和漏极39、二极型薄膜场发射阴极中的电子注入电极34、电子引出电极35等，一次完成。经过上述过程，阴极基板制作完成。三极型薄膜晶体管的源漏电极之间电阻为兆欧量级，二极型薄膜场发射阴极电极之间的电阻为千欧量级。阳极基板的制作过程如下：清洗阳极基板玻璃10，先用常规方法制作石墨黑底14，再印刷三基色荧光粉最后沉积铝膜15。将阴极基板、阳极基板、封接结构18用低熔点玻璃封接在一起，每个发射阴极点和荧光粉点相对应。支撑结构17与行驱动电极平行，与显示器平面垂直，设置在阴极基板玻璃和阳极玻璃基板之间。上述方法得到的器件经过排气和烘烤后，封离排气台，完成整个工艺过程。将该器件连接到驱动电路系统上，选中行上加正电压，使该行中的薄膜晶体管导通，从列电极通入正电流脉冲，烧掉二极型薄膜场发射阴极中薄膜电子传导发射层中各导电小岛之间的部分导电通道后，产生电子发射。该显示器可以显示动态图像。
本发明采用行列矩阵电极驱动结构，其中行列驱动电极可以采用金属薄膜电极，也可采用银浆印刷得到的金属厚膜电极，这将依据屏幕大小而决定。小屏幕时，需要的电极电阻可以较大，一般可采用薄膜电极，如铬-铜-铬电极。当屏幕较大时，需要驱动电极电阻较小，厚膜电极更合适。
薄膜场发射阴极中的电极材料，可采用任何化学性质稳定的金属。由于该薄膜电极可以很薄，一般需要十纳米就行，因此可以采用贵金属材料，如金、铂、铱等。这类材料处理过程中不会氧化，工艺可以更简单。电极材料也可采用氧化物半导体，如氧化铟锡、掺铝氧化锌、氧化锌、氧化铟等，这里材料也不存在氧化问题。
薄膜场发射显示器件的阳极玻璃基板上，对于每个像素采用基色荧光粉平行结构，它们之间是黑底矩阵，荧光粉上覆有阳极铝膜。基色荧光粉粉点与阴极玻璃基板上的场发射阴极一一对应。
Claims (7)
1.一种薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，含有阴极基板、阳极基板、封接结构(18)和支撑结构(17)，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃(30)、设置在阴极基板玻璃上的行电极(31)、列电极(32)、电极与电极之间交叉点上的介质隔离层(312)以及行、列电极之间的二极型薄膜场发射阴极，该二极型薄膜场发射阴极由电子注入电极(34)、电子引出电极(35)以及它们之间的电子传导发射层(36)组成；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃(10)、设置在阳极基板玻璃上的三基色荧光粉(11、12、13)、黑底(14)和铝膜阳极(15)，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极(32)平行设置的地电极(33)和三极型薄膜晶体管；所述的二极型薄膜场发射阴极与三极型薄膜晶体管连接，设置在列电极和地电极之间，所述的三极型薄膜晶体管由栅极(37)，源极(38)，漏极(39)，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层(310)以及该绝缘层上的半导体薄膜(311)构成，其中所述的源极(38)与地电极(33)连接，所述的栅极(37)与行电极(31)连接，所述的漏极(39)与电子注入电极(34)连接，所述的电子引出电极(35)与列电极(32)连接。
2.根据权利要求1所述的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层采用单层或多层半导体薄膜构成。
3.根据权利要求1所述的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层是由复合薄膜构成，下面为金属薄膜经过氧化形成的金属氧化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。
4.根据权利要求3所述的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的复合薄膜中的下面一层的金属氧化物薄膜为锌、镉、镁、铝、镓、铟、锡、铅、锑、铋、稀土金属的氧化物或这些金属合金的氧化物。
5.根据权利要求1所述的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层是由复合薄膜构成，下面为金属氟化物薄膜，上面为单层或多层半导体薄膜。
6.根据权利要求5所述的薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，其特征在于：所述的电子传导发射层的复合薄膜中的下面一层金属氟化物薄膜为锂、钠、镁、钙、锶、钡、铝金属的氟化物或它们合金的氟化物。
7.一种薄膜晶体管控制的薄膜场发射显示器件，含有阴极基板、阳极基板、封接结构(18)和支撑结构(17)，所述的阴极基板包括阴极基板玻璃(30)、设置在阴极基板玻璃上的行电极(31)、列电极(32)以及行、列电极之间的二极型薄膜场发射阴极，该二极型薄膜场发射阴极由电子注入电极(34)、电子引出电极(35)以及它们之间的电子传导发射层(36)组成；所述的阳极基板包括阳极基板玻璃(10)、设置在阳极基板玻璃上的三基色荧光粉(11、12、13)、黑底(14)和铝膜阳极(15)，其特征在于：所述的阴极基板上还包括与列电极(32)平行设置的地电极(33)和三极型薄膜晶体管；所述的二极型薄膜场发射阴极与三极型薄膜晶体管连接，设置在列电极和地电极之间，所述的三极型薄膜晶体管由栅极，源极(38)，漏极(39)，栅极所在平面与源极、漏极所在平面之间的绝缘层(310)以及该绝缘层上的半导体薄膜(311)构成，所述的行电极(31)同时作为栅极；所述的绝缘层(310)同时作为电极与电极之间交叉点上的介质隔离层；其中所述的源极(38)与地电极(33)连接，所述的漏极(39)与电子注入电极(34)连接，所述的电子引出电极(35)与列电极(32)连接。
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