柔性可控有机pn结场发射电子源制造技术

本发明专利技术提供一种柔性可控有机pn结场发射电子源结构，它是由基板、下电极层，n型有机材料层，p型有机材料层，上电极层依次层叠而成，所述的基板采用柔性材料基板，所述的上、下电极层采用有机或无机的导电材料，所述的n型、p型有机材料层采用有机材料，所述p型材料层是超薄材料层，具有场发射电子源低压调控，功耗小，制备工艺简单，同时可制备成超晶格有机材料层，能有效降低电子束色散，柔性便于携带等优点，适用于可控阴极的场致发射平板显示领域。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于场发射显示器件制造
，特别涉及一种柔性可控有机pn结场发射电子源，利用有机pn结取代传统阴栅极及场发射阴极材料，实现低压调控电子源的新型场发射显示结构。
技术介绍
目前用于场发射平板显示器件阴极发射结构主要有单一阴极、阴栅同极及其多极结构等场发射电子源。单一阴极结构的场发射源是由玻璃基板、金属底电极以及金属底电极上沉积的或者是直接生长的阴极发射材料组成。虽然其制作工艺简单，但存在着高电压驱动，电子发射不能调控等问题，与低驱动电压，可控电子发射等场发射平板显示理念相悖。不适合于制造优良的FED显示器。阴栅同极结构的场发射源主要分为前栅结构、后栅结构以及平行栅结构等。阴栅同极结构虽然可以通过栅极来调控阴极的电子发射，降低了场发射平板显示器的功耗。但是阴栅同极结构存在制作工艺复杂，成本高等问题，尤其是前栅结构和后栅结构，由于这两种结构的阴极导电层和栅极导电层交叠放置，中间隔以介质层防止两导电层短路，加大了工艺的制作难度和成本。而平行栅结构是栅极导电层和阴极导电层在同一平面内相互平行，虽然不需要制作介质层，工艺相对简单，但是存在较大电子色散和束斑等问题。综上所述，有必要提出一种制备工艺简单，可以实现低压调控，同时能有效控制电子色散的新型结构的场发射显示器件。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种柔性可控有机pn结场发射电子源，它具有制备工艺简单，成本低，可实现柔性，低压调控发射电子，采用超晶格材料，有效避免电子在迁移过程中的晶格散射等优点。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案一种柔性可控有机pn结场发射电子源，它依次包括基板、下电极层，η型有机材料层， P型有机材料层和上电极层，所述基板被下电极层所覆盖，所述下电极层被η型有机材料层所覆盖，所述P型有机材料层完全覆盖在η型有机材料层上，所述P型有机材料层被上电极层所覆盖。所述的ρ型有机材料层是由非辐射复合和低功函数的有机材料制成的面状、带状、方孔状、鱼骨状、梳状或圆孔状的有机层；所述的有机材料是酞菁铜、氯化铟酞菁、低聚噻吩、聚噻吩、聚(3-己基噻吩)、三芳胺、聚对苯撑乙烯撑(PPV)、聚硅烷、PED0T/PSS (聚 3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸)；所述的ρ型有机材料层是采用印刷法，喷涂法，涂覆法，溶液甩胶法或蒸发镀膜法制成的超薄的完整晶格层。所述的P型有机材料层的厚度为 1-100 nm。所述的η型有机材料层是由低能级，非辐射复合，高电子迁移率的有机材料制成的面状、带状、方孔状、鱼骨状、梳状或圆孔状的有机层；所述的有机材料是富勒烯、掺碱金属(Li、Na、K)的富勒烯衍生物、ActivInk Ν2200 (高电子迁移率的有机半导体材料)、 掺硫杂环的2-(1，3- 二硫-2-叶立德)丙二氰稠合的萘酰亚胺衍生物、N, N’ - 二萘嵌苯_3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺、三硝基芴酮(TNF)、四氰基苯醌二甲烷(TCNQ)、萘酐、茈酐、 十六氟代酞菁铜(F16CuPc)、氟代低聚唆吩、全氟代a-六噻吩(PF-6T);所述的η型有机材料层是采用印刷法、涂覆法、喷涂法、溶液甩胶法或蒸发镀膜法制成的。所述的η型有机材料层的厚度为l-2000nm。所述的基板是金属薄片、柔性玻璃、柔性硅或有机聚合物；所述的有机聚合物是聚碳酸酯、聚酯、聚酰亚胺或聚乙烯。所述的上、下电极层是面状、带状、方孔状、鱼骨状、梳状或圆孔状的电极层；所述的上、下电极层的厚度为10-1000 nm ；所述的上、下电极层是采用印刷法或镀膜法结合刻蚀法制成的；所述的上、下电极材料为聚乙炔、聚噻吩、聚吡咯、聚苯胺、聚苯撑、聚苯撑乙烯、 聚双炔、PED0T/PSS中的一种或多种复合的聚合物导电材料，或者是经过掺杂处理的上述聚合物材料，或者是硅层，或者是银、铜、铝、铁、镍、金、铬、钛中的一种金属元素的单层薄膜电极或多种金属元素的多层复合薄膜或者合金薄膜，或者是具有导电性的Sn、Zn、In的氧化物中的一种或多种组合的氧化物有机薄膜，或者是银、铜、铝、铁、镍、金、铬、钛中的一种或多种组合的导电金属颗粒，或者是Sn、Zn、In的氧化物中的一种或多种组合的印刷浆料所制备的导电层。本专利技术的显著优点在于1)利用有机重掺杂pn结的电子浓度差实现电子的自扩散，当pn结足够窄，P层足够薄的时候，在上下电极上施加很小的电压就可以实现大量电子从η型有机材料层到ρ型有机材料层甚至表面的转移，而且由于P型有机材料层采用超晶格及低功函数的材料，只需要较低电压就可以驱动电子脱离P型有机层发射到真空中去。2)无需介质层隔离，也无需沉积或生长阴极场发射材料，采用有机材料，制备工艺简单，成本低，使用柔性基板，可实现器件柔性化。电子在移动过程中也降低了晶格散射的可能，有效地避免因电子色散引起的相邻像素单元干扰的问题。附图说明图1为一种上电极层为带状的柔性可控有机pn结场发射电子源结构示意图； 图2为一种上、下电极带状交叉的柔性可控有机pn结场发射电子源结构示意图； 图3为一种上电极为圆孔状的柔性可控有机pn结场发射电子源结构示意图中001、111、221—基板；002、112、222—下电极层；003,113,223—ρ型有机材料层； 004,114,224—η型有机材料层；005、115、225—上电极层。具体实施例方式一种柔性可控有机pn结场发射电子源，它依次包括基板、下电极层，η型有机材料层，P型有机材料层和上电极层，所述基板被下电极层所覆盖，所述下电极层被η型有机材料层所覆盖，所述P型有机材料层完全覆盖在η型有机材料层上，所述P型有机材料层被上4电极层所覆盖。所述的ρ型有机材料层是由非辐射复合和低功函数的有机材料制成的面状、带状、方孔状、鱼骨状、梳状或圆孔状的有机层；所述的有机材料是酞菁铜、氯化铟酞菁、低聚噻吩、聚噻吩、聚(3-己基噻吩)、三芳胺、聚对苯撑乙烯撑(PPV)、聚硅烷、PED0T/PSS (聚 3，4-乙撑二氧噻吩/聚苯乙烯磺酸)；所述的ρ型有机材料层是采用印刷法，喷涂法，涂覆法，溶液甩胶法或蒸发镀膜法制成的超薄的完整晶格层。所述的P型有机材料层的厚度为 1-100 nm。所述的η型有机材料层是由低能级，非辐射复合，高电子迁移率的有机材料制成的面状、带状、方孔状、鱼骨状、梳状或圆孔状的有机层；所述的有机材料是富勒烯、掺碱金属(Li、Na、K)的富勒烯衍生物、ActivInk Ν2200 (高电子迁移率的有机半导体材料)、 掺硫杂环的2-(1，3- 二硫-2-叶立德)丙二氰稠合的萘酰亚胺衍生物、N, N’ - 二萘嵌苯_3，4，9，10-四羧酸二酰亚胺、三硝基芴酮(TNF)、四氰基苯醌二甲烷(TCNQ)、萘酐、茈酐、 十六氟代酞菁铜(F16CuPc)、氟代低聚唆吩、全氟代a-六噻吩(PF-6T);所述的η型有机材料层是采用印刷法、涂覆法、喷涂法、溶液甩胶法或蒸发镀膜法制成的。所述的η型有机材料层的厚度为l-2000nm。所述的基板是金属薄片、柔性玻璃、柔性硅或有机聚合物；所述的有机聚合物是聚碳酸酯、聚酯、聚酰亚胺或聚乙烯。所述的上、下电极层是面状、带状、方孔状、鱼骨状、梳状或圆孔状的电极层；所述的上、下电极层的厚度为10-1000 nm ；所述的上、下电极层是采用印刷法或镀膜法结合刻蚀法制成的；所本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种柔性可控有机ｐｎ结场发射电子源，它依次包括基板、下电极层，ｎ型有机材料层，ｐ型有机材料层和上电极层，其特征在于：所述基板被下电极层所覆盖，所述下电极层被ｎ型有机材料层所覆盖，所述ｐ型有机材料层完全覆盖在ｎ型有机材料层上，所述ｐ型有机材料层被上电极层所覆盖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：郭太良，叶芸，胡利勤，张永爱，郭凡，洪春燕，
申请(专利权)人：福州大学，
类型：发明
国别省市：35