專利名稱：采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種鐵電平板顯示器件，特別是一種使用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件的結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
鐵電薄膜陰極的電子發(fā)射現(xiàn)象近年來得到了廣泛研究。不同于冷陰極場致電子發(fā)射，鐵電薄膜陰極是通過薄膜內(nèi)部的電極化反轉(zhuǎn)把表面的補償電子排斥出來，在沒有引出電壓的情況下即可發(fā)射出電子，是一種新型的低電壓電子發(fā)射材料。為了降低成本及利于大規(guī)模生產(chǎn)，人們期望平板顯示器件能夠在集成電路裝置的電壓水平，即從幾伏到100伏的范圍內(nèi)操作。1995年美國的O.Auciello等人實驗發(fā)現(xiàn)(Applied Physics Letters，66卷，17期，1995，2183-2185頁)80-110μm厚度的PLZT(鋯鈦酸鉛鑭)鐵電薄膜在100-400V脈沖電壓下，可得到電流密度為0.5-1.5mA/cm2的電子發(fā)射；0.8μm厚度的PZT(鋯鈦酸鉛)鐵電薄膜在10-40V脈沖電壓下，可得到電流密度為0.07-0.15μA/cm2的電子發(fā)射。2000年美國的F.Liu和C.B.Fleddermann實驗發(fā)現(xiàn)(Applied Physics Letters，76卷，12期，2000，1618-1620)0.8μm厚度的PNZT(鋯鈦酸鉛鈮)鐵電薄膜在22V脈沖電壓下，可得到電流密度為10μA/cm2的電子發(fā)射。這些發(fā)現(xiàn)使得鐵電薄膜應用于平板顯示器件成為可能。雖然已有文獻(美國專利No.5,453,661，頒布于1995年和美國專利No.5,508,590，頒布于1996)提出采用鐵電材料電子發(fā)射實現(xiàn)平板顯示，但并沒有一種可實現(xiàn)像素尋址和灰度顯示的平板顯示器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提出一種使用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，該器件能夠方便地實現(xiàn)像素尋址和灰度顯示。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的由玻璃構(gòu)成前后兩個基板，兩個基板以0.1-5mm的距離隔開，中間抽真空并用支撐柱支撐，后玻璃基板上設(shè)置有一組平行的條狀掃描電極，掃描電極上有鐵電薄膜，鐵電薄膜上面制作有與掃描電極垂直的一組平行的條形柵格狀尋址電極，前玻璃基板相對于后玻璃基板的一面有ITO陽極，ITO陽極上涂敷有熒光粉，每個掃描電極和尋址電極相交的位置為一個顯示單元，三個相鄰的顯示單元分別涂敷紅、綠、藍熒光粉構(gòu)成一個像素。
采用鐵電薄膜作為電子發(fā)射源，鐵電薄膜厚度在0.1-100μm。
所述的尋址電極采用柵格狀。
所述的掃描電極采用條形電極。
所述的ITO陽極形狀為覆蓋全部顯示單元的平面電極。
所述的ITO陽極形狀為條形結(jié)構(gòu)，并全部連接在一起。
所述的ITO陽極形狀在每個單元為矩形，并通過條形部分連接在一起。
前后基板之間的真空度為10-5-10-1Torr。
由于采用以上結(jié)構(gòu)的鐵電薄膜平板顯示器件具有如下技術(shù)效果(1)可采用陰極射線熒光粉，技術(shù)成熟。
(2)驅(qū)動電壓比無機電致發(fā)光器件低(ELD驅(qū)動電壓一般為200-250V)，驅(qū)動電壓在10-100V。
(3)真空度比場發(fā)射器件低(FED真空度一般為10-7Torr以上)，僅要求10-5-10-1Torr。
(4)制作工藝簡單，可實現(xiàn)大屏幕顯示。


圖1是本發(fā)明所提出的顯示單元剖面圖；圖2是鐵電薄膜的電滯特性曲線；圖3是顯示單元尋址與顯示操作原理圖；圖4是本發(fā)明顯示屏結(jié)構(gòu)圖；圖5是本發(fā)明ITO陽極為覆蓋全部顯示單元的平面電極結(jié)構(gòu)圖；圖6是本發(fā)明ITO陽極為條形結(jié)構(gòu)示意圖；圖7是本發(fā)明ITO陽極為矩形的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
參照圖1所示，顯示單元包括兩個玻璃基板前玻璃基板100和后玻璃基板170。前玻璃基板100與后玻璃基板170中間的空間為真空空間180，真空度要求10-5～10-1Torr。前玻璃基板100和后玻璃基板170由支撐柱130支撐使得兩個基板間距保持一致，支撐柱高度在0.1～5mm之間。后玻璃基板上制作有掃描電極160，掃描電極上面制作有鐵電薄膜150，鐵電薄膜150上面制作有柵格狀尋址電極140。前玻璃基板100相對于后玻璃基板的一面制作有ITO陽極110，ITO陽極110上涂敷有熒光粉120。鐵電薄膜材料可采用PZT、PLZT、PNZT、TGS等鐵電材料。
本發(fā)明提出的鐵電平板顯示器件是這樣工作的首先對所有單元進行預極化，然后，進行尋址與顯示。當尋址到某一行時，是該行被尋址單元相對應的鐵電薄膜內(nèi)部極化方向發(fā)生反轉(zhuǎn)，在發(fā)射面形成一層補償電子。當該行尋址結(jié)束后，使該行被尋址單元相對應的鐵電薄膜內(nèi)部極化方向再次反轉(zhuǎn)，把表明補償電子發(fā)射出去，并在ITO陽極110加速電壓的作用下，發(fā)射出的電子轟擊熒光粉產(chǎn)生可見光。
參照圖2所示，鐵電薄膜的電滯回線特性曲線，橫坐標為施加到鐵電薄膜的電壓，縱坐標為鐵電薄膜的電極化強度。當鐵電薄膜在一個方向被極化后，如果施加的電壓沒有反向，它的極化將保持不變。只有當外加反向電場時，極化才有一個比較大的變化。由此說明，鐵電薄膜具有記憶功能，可用于尋址和顯示來實現(xiàn)圖像顯示。
參照圖3所示，一個顯示單元的尋址與顯示操作。尋址前，與顯示單元相對應的鐵電薄膜150的極化方向向下(a)。尋址時根據(jù)顯示數(shù)據(jù)，如果顯示單元需要發(fā)光，則在尋址電極140和掃描電極160之間施加尋址電壓，使得鐵電薄膜150極化方向反轉(zhuǎn)b，如果顯示單元不需要發(fā)光，則不施加尋址電壓，極化方向不變。顯示時，再尋址電極140和掃描電極160之間施加反向電壓使得尋址后的鐵電薄膜150極化方向再次反轉(zhuǎn)c，鐵電薄膜150上方會在尋址柵格電極140的孔隙中彈出電子。ITO陽極110一直施加一個高電壓偏置，在ITO陽極110的作用下電子被加速，轟擊熒光粉120發(fā)光。對于不需要發(fā)光的顯示單元，因為極化方向一直沒有變化，所以不會有電子彈出，也就不會發(fā)光。
參照圖4所示，給出了采用上述顯示單元結(jié)構(gòu)的顯示屏結(jié)構(gòu)圖，顯示屏包含前玻璃基板100和后玻璃基板170。后玻璃基板170上制作有條形的掃描電極160，掃描電極160上制作有鐵電薄膜150，鐵電薄膜150上制作有垂直于掃描電極160的尋址電極140。掃描電極160和尋址電極140交叉的地方為一個顯示單元。顯示單元處的尋址電極制作成柵格狀。前玻璃基板100在相對于后玻璃基板170一面上制作有ITO陽極110和熒光粉120。前玻璃基板100和后玻璃基板170之間是真空室。
參照圖5所示，給出了一種鐵電平板顯示器件電極，IT0陽極為覆蓋全部顯示單元的平面電極結(jié)構(gòu)圖，為本發(fā)明的實施例之一。顯示屏后玻璃基板170上正交排列有掃描電極160和尋址電極140。掃描電極160和尋址電極140交點處300為一個顯示單元。非交叉點310處為非發(fā)光區(qū)域。三個相鄰的顯示單元320分別涂敷紅、綠、藍三種熒光粉構(gòu)成一個像素。顯示屏前玻璃基板100上制作有ITO陽極110。ITO陽極110為覆蓋全部顯示單元的平面電極。
參照圖6所示，給出了另一種鐵電平板顯示器件電極，ITO陽極為條形結(jié)構(gòu)示意圖，為本發(fā)明的實施例之二。顯示屏后玻璃基板170上正交排列有掃描電極160和尋址電極140。掃描電極160和尋址電極140交點處300為一個顯示單元。非交叉點310處為非發(fā)光區(qū)域。3個相鄰的顯示單元320分別涂敷紅、綠、藍三種熒光粉構(gòu)成一個像素。顯示屏前玻璃基板100上制作有ITO陽極110。ITO陽極110形狀為條形，并全部連接在一起。
參照圖7所示，ITO陽極為矩形的結(jié)構(gòu)示意圖，為本發(fā)明的實施例之三。顯示屏后玻璃基板170上正交排列有掃描電極160和尋址電極140。掃描電極160和尋址電極140交點處300為一個顯示單元。非交叉點310處為非發(fā)光區(qū)域。3個相鄰的顯示單元320分別涂敷紅、綠、藍三種熒光粉構(gòu)成一個像素。顯示屏前玻璃基板100上制作有ITO陽極110。ITO陽極110在每個顯示單元為矩形，并通過條形部分連接到一起。
權(quán)利要求
1.一種采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，由玻璃構(gòu)成前后兩個基板(100、170)，其特征在于，兩個基板以0.1-5mm的距離隔開，中間抽真空并用支撐柱(130)支撐，后玻璃基板(170)上設(shè)置有一組平行的條狀掃描電極(160)，掃描電極(160)上有鐵電薄膜(150)，鐵電薄膜(150)上面制作有與掃描電極(160)垂直的一組平行的條形柵格狀尋址電極(140)，前玻璃基板(100)相對于后玻璃基板(170)的一面有ITO陽極(110)，ITO陽極(110)上涂敷有熒光粉(120)，每個掃描電極(160)和尋址電極(140)相交的位置為一個顯示單元，三個相鄰的顯示單元分別涂敷紅、綠、藍熒光粉構(gòu)成一個像素。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于，鐵電薄膜(150)厚度在0.1-100μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于，尋址電極(140)采用柵格狀。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于，掃描電極(160)采用條形電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于，ITO陽極(110)形狀為覆蓋全部顯示單元的平面電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于ITO陽極(110)形狀為條形結(jié)構(gòu)，并全部連接在一起。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于，ITO陽極(110)形狀在每個單元為矩形，并通過條形部分連接在一起。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，其特征在于，前后基板之間的真空度為10-5-10-1Torr。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用鐵電薄膜作為陰極的平板顯示器件，由玻璃構(gòu)成前后兩個基板，兩個基板以0.1－5mm的距離隔開，中間抽真空并用支撐柱支撐，后玻璃基板上設(shè)置有一組平行的條狀掃描電極，掃描電極上有鐵電薄膜，鐵電薄膜上面制作有與掃描電極垂直的一組平行的條形柵格狀尋址電極，前玻璃基板相對于后玻璃基板的一面有ITO陽極，ITO陽極上涂敷有熒光粉，每個掃描電極和尋址電極相交的位置為一個顯示單元，三個相鄰的顯示單元分別涂敷紅、綠、藍熒光粉構(gòu)成一個像素。本發(fā)明制作工藝簡單，可實現(xiàn)大屏幕顯示，能夠方便地實現(xiàn)像素尋址和灰度顯示。
文檔編號G02F1/13GK1702528SQ20051004198
公開日2005年11月30日 申請日期2005年4月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月21日
發(fā)明者劉純亮, 梁志虎, 李永東, 劉祖軍, 宋志棠 申請人:西安交通大學