表面傳導電子發(fā)射顯示器件制備工藝研究
介紹了表面傳導電子發(fā)射顯示器件陰極基板和陽(yáng)極基板的制備方法及其詳細的真空封接工藝。所封接器件排氣到高真空后,首先對其陰極基板進(jìn)行了電形成工藝處理以形成納米裂縫作為電子發(fā)射源,然后測試了器件的發(fā)光顯示,得到了比較均勻的陣列發(fā)光。最后,針對發(fā)光顯示圖像從三個(gè)方面分別進(jìn)行了分析,為整個(gè)器件性能的改進(jìn)提供了很好的參考價(jià)值。
等離子體顯示( PDP) 器和液晶顯示(LCD) 器作為目前的主流顯示器占領(lǐng)了平板顯示領(lǐng)域的主要市場(chǎng), 表面傳導電子發(fā)射顯示器( SED) 和有機發(fā)光顯示器(OLED) 被認為是下一代顯示器的代表, 近年來(lái)還有一些技術(shù)及商業(yè)化問(wèn)題有待解決。SED 是一種基于場(chǎng)致電子發(fā)射原理的平板顯示器, 平面電子發(fā)射源陣列的采用使得其不需要像陰極射線(xiàn)管(CRT)那樣利用復雜的偏轉系統進(jìn)行電子偏轉, 真正實(shí)現平板化和尺寸的大型化。同時(shí), 由于SED 是直接由電子撞擊熒光粉發(fā)光, 因而繼承了CRT 動(dòng)態(tài)響應速度快等高畫(huà)質(zhì)的優(yōu)點(diǎn), 是高端演播室顯示器件的首選顯示器。
SED 顯示的商業(yè)化主要是日本的佳能公司在進(jìn)行, 對其顯示特點(diǎn)及基本的制造方法已有一些文獻報道[1- 2] , 相關(guān)的制造工藝佳能進(jìn)行了大量的研發(fā)工作, 但細節很少有報道。在SED 市場(chǎng)化方面, 佳能公司在2010 年8 月宣布由于成本控制的因素, 關(guān)閉了專(zhuān)門(mén)進(jìn)行SED 量產(chǎn)的子公司, 但同時(shí)基于SED優(yōu)良的圖像顯示質(zhì)量, 仍將其定位于高端演播室顯示器, 在公司本部繼續其研發(fā)工作。國內對于SED的研究都是主要集中在電子發(fā)射源的材料和制作工藝, 在SED 器件制備方面的研究也很少見(jiàn)到報道。
本文圍繞SED 顯示器件陰極基板和陽(yáng)極基板的制備以及器件的封接工藝進(jìn)行實(shí)驗研究。在陰極板制備方面, 導電薄膜仍采用磁控濺射法制備[3] ,而對器件電極則采用磁控濺射制備薄膜并絲網(wǎng)印刷厚膜的方法來(lái)制備, 以滿(mǎn)足器件封接的需要。對陽(yáng)極基板采用在ITO 玻璃上絲網(wǎng)印刷熒光粉來(lái)制備。陰極和陽(yáng)極基板制備完成后, 采用低玻粉進(jìn)行陰極和陽(yáng)極基板的封接, 經(jīng)過(guò)真空排氣后進(jìn)行陰極基板的電形成處理, 并觀(guān)測器件的陣列發(fā)光情況。
陰極基板和陽(yáng)極基板的制備
SED 主要由陰極基板、陽(yáng)極基板兩部分組成, 其單元結構如圖1 所示。陽(yáng)極基板主要用于收集陰極板發(fā)射單元發(fā)射出的電子, 作為實(shí)驗研究采用ITO玻璃基板, 通過(guò)在其上絲網(wǎng)印刷一層熒光粉并燒結來(lái)制備, 其制作過(guò)程簡(jiǎn)單, 這里不再細述。陰極基板上的電子發(fā)射源陣列的制作涉及器件電極和導電薄膜的制備, 其過(guò)程較為復雜, 這里對其制作過(guò)程進(jìn)行詳細說(shuō)明。
圖1 SED 結構圖
僅在真空實(shí)驗系統中研究表面傳導電子發(fā)射特性時(shí), SED 陰極基板的器件電極可采用磁控濺射N(xiāo)iCuNi 三層薄膜[3] , 但是這種電極用于器件封接時(shí)由于高溫燒結極易氧化, 導致電極本身電阻變得很大, 不僅不利于后續導電薄膜裂縫電形成工藝的實(shí)施, 而且會(huì )導致電子發(fā)射需要較高的器件電壓。為此, 本研究中的器件電極基于Pt 和Ag 材料, 采用薄膜、厚膜相結合的工藝來(lái)制備。首先用磁控濺射和光刻法制作Pt 電極薄膜, 在兩行電極之間存在厚膜工藝難以實(shí)現的10 Lm細縫, 然后采用絲網(wǎng)印刷在Pt 電極上印刷一層厚膜Ag。Pt 薄膜及Ag 厚膜具體位置如圖2 所示。經(jīng)過(guò)研究發(fā)現, 絲網(wǎng)印刷前后電極的方塊電阻分別為16169 和01040 8 / t , 可見(jiàn)這種方式制作的電極不僅具有良好的導電性, 節約了貴金屬Pt 的用量且保證了精細電極結構的需要。同時(shí), 由于A(yíng)g 厚膜覆蓋在Pt 薄膜上, 使得原本在后續接線(xiàn)及其他工藝中很容易被劃傷的Pt 電極得到保護。器件電極制備好后, 在電極的10 Lm 細縫附近進(jìn)行導電薄膜的制備, 這里著(zhù)重研究器件的封接工藝, 采用發(fā)射較為穩定的PdO 作為導電薄膜。
圖2 SED 電子發(fā)射單元結構圖
本文針對SED 器件的制備, 給出了從陰極和陽(yáng)極基板制作, 到器件封接、排氣的詳細工藝過(guò)程, 經(jīng)過(guò)對陰極基板的電形成工藝處理, 實(shí)現SED 器件較為均勻一致的陣列發(fā)光。
實(shí)驗驗證了封接工藝將引起導電薄膜特性的變化, 并觀(guān)測到陽(yáng)極基板導電性對陣列發(fā)光的影響, 這些為進(jìn)一步提高SED 器件性能提供了參考。
