在柱状polysilicongrain之间形成奈米结晶polysilicon之后,去除洗净氟酸与乙醇,再注入以硫酸为base的电解液,并对白金负极与基板正极施加电压,藉此在奈米结晶polysilicon的表面形成很薄的氧化膜,这种称为电气化学的氧化法(ECO:ElectroChemicalOxidation)可以使大size的silicon结晶更容易氧化,最先开始氧化部位是polysilicongrain部份,接着是奈米结晶部位被氧化,最后是size比较均匀的奈米结晶部位,此时polysilicon部位会被很厚的氧化膜包覆,由于表面的polysilicon膜层也被很厚的氧化膜包覆,所以可以防止polysilicon膜层与表面电极的发生breakdown现象。
利用ECO制程形成氧化膜后立即进行清洗、干燥、溅镀,接着进行表面电极与电极patterning,便完成所有BSD电子源的作业流程。
在所有制程当中祇有polysilicon长膜时需要550°C高温之外,其它制程包含奈米结晶硅长膜与氧化膜的制作,都是在常温环境下进行,因此材料的高温履歷非常少,更无基板升、降温时间,所以可大幅缩减制作时间与制作成本,也就是说上述制程非常适合大尺寸面板的制作。
BSD电子源的特性图6是典型的BSD电子源的电压‧电流特性图,图中的横轴为电压,纵轴为电流密度,JPS是二极体(diode)的电流密度,JPS表示从二极体表面金属膜层释放至真空中的电子emission电流密度,一般emission电流祇能在VPS为正方向时才能观测到。由图可知随着电压增加,二极体的顺向电流与释放电流亦增大,当顺向电压为28V时emission电流密度约为8.9mA/cm²,emission效率约为1.2%左右。

图6BSD电子源的V-I特性
图7是BSD电子源的emission电流时间变化特性图,横轴为时间,纵轴为电流密度,二极体电压为16V,如图所示二极体电流IPS与释放电流Ie,不会随着电流发生spike,亦即所谓的闪烁(flicker)现象,显示BSD电子源不需外部电路,就可获得传统Spendtype电子源无法达成的特性。

图7二极体电流与释放电流的V时间变化特性
图8是BSD电子源的周围真空度发生变化时的emission电流变化特性,具体测试方法是将炉内更换成氮素,接着抽真空至10-4Pa再逐渐导入氮素,藉此观察真空度变化时的emission电流变化,图中的横轴为真空度,纵轴为二极体(diode)的电流密度,由图可知即使真空度降至10-4,emission的电流密度几乎无任何改变,显示BSD电子源在真空度非常恶劣的环境下,仍具备良好的emission特性。

图8BSD电子源的释放电流与真空度依存性
图9是二极体电压Vps对电子能量及释放电子数量关系图,由图可知电子能量随着Vps变大而增加,例如Vps为16V时可获得6eV值,如此高的电子能量相当于CRT或传统(convention)FED的100倍左右。目前BSD之FED的电子释放效率约为1%,电流释放密度最大是1mA/cm2,因此已经足够撞击正面基板表面上的萤光体,并获得极高的发光效果。此外BSD之FED祇需20V左右的动作电压,如果换算成42吋的FED时,它的电力消耗量约为100W左幼,是同级电浆显示器(PDP:PlasmaDisplayPanel)的1/3左右。

图9diode电压与电子能量与电子释放数量之关系
BSD非常适用于高电压SpendtypeFED。由于BSD具有垂直弹道电子释放特性,因此不需要收歛电极来控制电子束的发射角度,这对降低FED的制作成本具有重大的影响,除此之外BSD技术赋与spacer更宽广的选择裕度。以往的FED都是利用spacer使cellgap能维持一定的间隙,因此选用spacer时除了粒径均匀性与稳定性的考量之外,spacer还需要具备不会干涉电子束飞行轨道重要特质,然而不论基板材质为陶瓷(ceramic)或是玻璃(glass),spacer都会因施加电压而带负电,进而直接、间接影响电子束的飞行轨道,造成萤光体撞击点偏移、影像画质劣化等不良现象。
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