CN100367443C - 三极管结构反射式发光平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种三极管结构反射式发光平板显示器及其制作工艺，包括由前玻璃面板、后玻璃面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔，支撑墙结构以及附属消气剂元件，在前玻璃面板上有锡铟氧化物薄膜层，在后玻璃面板上依次设置有阴极导电条、绝缘层、阳极电极、荧光粉层以及印刷的碳纳米管阴极，由碳纳米管阴极发射的电子直接轰击阳极荧光粉而发出可见光，并经过阳极导电铝膜的反射，从前玻璃面板透射到器件外部，具有器件制作成品率高、制作过程成本低廉、稳定可靠、结构简单的优点。

Description

三极管结构反射式发光平板显示器及其制作工艺

技术领域

本发明属于纳米科学技术、真空科学技术以及平面显示技术的相互交叉领域，涉及到平板场致发射显示器的器件制作。具体涉及到碳纳米管阴极的平板场致发射显示器的器件制作方面的内容，特别涉及到一种三极管结构的、反射式的、碳纳米管阴极的场致发射平面显示器件的制作工艺。

背景技术

随着信息技术的飞速发展，人们对于显示技术和显示器件提出了越来越高的要求。平板显示器件由于其视角宽，重量轻，功耗小，大屏幕，体积小等诸多优点，受到了众多研究者们越来越多的重视。而利用碳纳米管作为阴极材料的场致发射平板显示器，其工作原理几乎和传统的阴极射线管的工作原理相同，但是却将阴极射线管的高图像质量、液晶显示器的超薄型以及等离子体显示器的大面积性等优点集于一身，具有工作温区宽，大屏幕，薄型化等优点，可以大幅度降低器件的功耗，实现器件的真正平板化，可以使得场致发射平板显示器变得更薄、更亮、更清晰，将可能使平板显示技术发生革命性变革。随着真空微电子学的迅速发展，场致发射显示器已经从理论研究进入到了实际应用阶段。未来的场致发射显示器件将向高亮度、高分辨率、全彩色、大尺寸方向发展。

在诸多的平板显示器件中，三极结构的场致发射显示器得到了十分迅猛的发展，具有高亮度、高显示质量、器件制作工艺简单等特点。在目前的三极结构显示器件制作当中，其器件结构几乎都是透射式的，即可见光从阳极面板直接透射出去。虽然这种器件的发光方式比较简单，但是由于可见光线要通过各种膜层以后才透射到器件外部，具有很大程度的损失，也减少了器件的发光效率。受到各种因素的制约，目前在器件制作技术上无法得到突破；而且，这种器件的阳极工作电压过高，需要更高质量的绝缘物质来进行保护，这无形中增加了器件的总体制作成本，这也和平板显示器件中成本低廉的初衷相违背。

此外，在确保碳纳米管阴极场发射显示器件的高质量显示图像的前提下，还需要进一步的降低器件的总体制作成本；在能够进行大面积的器件制作的同时，还需要使得器件的制作过程免于复杂化，有利于进行商业化的大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种三极管结构的、反射式的、器件制作成品率高的、制作过程成本低廉的、稳定可靠的、结构简单的三极管结构反射式发光平板显示器及其制作工艺。

本发明的目的是这样实现的：

一种三极管结构反射式发光平板显示器，包括由前玻璃面板、后玻璃面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔，支撑墙结构以及附属消气剂元件，其特征在于：在前玻璃面板上设置有锡铟氧化物薄膜层，在后玻璃面板上设置有阴极导电条，在阴极导电条的上面设置有绝缘层，绝缘层上存在有电子通道孔，电子通道孔中有银浆层，绝缘层上存在有阳极电极，在阳极电极上制作荧光粉层，在电子通道孔中的银浆层上印刷有碳纳米管阴极，由碳纳米管阴极发射的电子直接轰击阳极荧光粉而发出可见光，并经过阳极电极的反射，从前玻璃面板透射到器件外部。

本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的前玻璃面板和后玻璃面板为大型、具有相当良好的耐热性和可操作性、成本低廉的高性能绝缘材料；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的前玻璃面板和后玻璃面板为玻璃材料，如钠钙玻璃、硼硅玻璃；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的前玻璃面板和后玻璃面板上存在一层锡铟氧化物导电层；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的锡铟氧化物导电层可以通过常规的光刻工艺来进行刻蚀；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的后玻璃面板上的锡铟氧化物导电层的上面有绝缘层；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的后玻璃面板上的锡铟氧化物导电层上面的绝缘层可以为绝缘浆料层，也可以为聚酰亚胺层；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的绝缘层上存在电子通道孔；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的电子通道孔中有银浆层；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件中的银浆层和绝缘浆料层的制作可以结合丝网印刷工艺来完成；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的绝缘层上存在铝膜导电层；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的铝膜导电层的制作可以通过常规的镀膜工艺和光刻工艺来完成；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的刻蚀后的铝膜导电层的上面存在荧光粉层；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的荧光粉层的制作可以借助常规的丝网印刷工艺来完成；本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的碳纳米管印刷在电子通导孔中的银浆层上。

本发明的具体工艺如下：

1、前玻璃面板的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出前玻璃面板；

2、前玻璃面板内侧导电层的制作：在前玻璃面板的内侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物薄膜层进行刻蚀，形成前玻璃面板内侧导电层；

3、后玻璃面板的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出后玻璃面板；

4、阴极导电条的制作：在后玻璃面板的内侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物薄膜层进行刻蚀，形成阴极导电条；

5、绝缘层的制作：结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板上印刷上一层绝缘浆料层，形成绝缘层。经过烘烤(烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：590℃，保持时间：8分钟)；要求绝缘层要覆盖住后玻璃面板和阴极导电条；在绝缘层上要预留出电子通道孔。

6、银浆层的制作：结合丝网印刷工艺，在电子通道孔中印刷银浆，形成银浆层。经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：10分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：580℃，保持时间：10分钟)；

7、阳极电极的制作：利用镀膜机，在绝缘层上进行蒸镀铝膜层，然后结合常规的光刻工艺，对蒸镀的铝膜层进行刻蚀，形成阳极电极；

8、荧光粉的制作：结合丝网印刷工艺，在阳极电极上制作荧光粉层；需要经过烘烤工艺(烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟)，让荧光粉层的其它物质挥发掉；

9、碳纳米管阴极的制作：结合丝网印刷工艺，将碳纳米管印刷在阴极导电条上面，形成用于发射电子的碳纳米管阴极；

10、碳纳米管阴极的后处理：对印刷后的碳纳米管阴极进行后处理，以改善碳纳米管的场致发射特性。

11、器件装配：将前玻璃面板及其附带结构、后玻璃面板及其附带结构、四周玻璃围框和支撑墙结构装配到一起，并将消气剂放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定。在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，用夹子固定。

12、成品制作：对已经装配好的器件进行如下的封装工艺：将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；放入烧结炉当中进行高温烧结；在排气台上进行器件排气、封离，在烤消机上对器件内部的消气剂进行烤消，最后加装管脚形成成品件。

本发明具有如下的积极效果：本发明中的主要特点就在于制作了三极管结构、反射式的发光平板显示器件，由阴极发射的电子直接轰击阳极荧光粉而发出可见光，并经过阳极导电铝膜的反射，从前玻璃面板透射到器件外部。将丝网印刷工艺的大面积可行性以及良好的器件结构的有利之处相结合起来，制作出性能更加优良的场致发光平板器件。

1、采用了三极管结构的场致发射显示器件，有利于进一步提高器件的发光效率。在本发明中，制作在后玻璃面板上的阴极导电条仍然承担着向碳纳米管阴极施加电压的作用，而制作在绝缘层的铝膜却充当着器件阳极的作用。当在碳纳米管阴极和器件阳极上分别施加不同电压的时候，碳纳米管阴极就会发射出大量的电子，向阳极高速运动，轰击荧光粉层而发出可见光。由于从碳纳米管阴极发射的电子没有经过任何其它元件，也没有受到任何其它元件的不良干扰，直接对荧光粉层进行高能量轰击，这显著提高了器件的发光效率。

2、采用反射式的发光平板显示结构，有利于提高器件的图像显示质量。在本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件当中，当荧光粉层被电子轰击而发出可见光以后，发出的可见光经过荧光粉层背部的铝膜层(也就是阳极电极)反射，从前玻璃面板直接透射到器件外部。由于前玻璃面板上，除了制作了一层薄薄的导电层以外，没有任何其它附属元件；而这层薄薄的导电层是利用蒸镀的锡铟氧化物制作的，基本上对可见光无任何阻挡作用。因此，器件发出的可见光可以说是几乎没有任何损失的就透射到器件外部，这无疑会极大地提高器件的图像显示质量。

3、在后玻璃面板的绝缘层上面制作了铝膜结构，其一方面充当阳极的电极，使得能够对器件正确的施加阳极工作电压，另一方面也是利用蒸镀的铝膜形成一个反射镜面，来对可见光更好的进行反射。

4、制作在前玻璃面板内侧的导电层上所施加的电压与阴极上所施加的电压相同，或者略小一些，是为了防止阴极电子直接撞击到前玻璃面板上。

5、在本发明的三极管结构反射式的发光平板显示器件当中，在电子通道孔中印刷有银浆层，其一方面可以形成阴极导电电极，防止碳纳米管和阴极导电条的粘贴不牢固；另一方面也可以通过银浆层的印刷来调节碳纳米管阴极的高度，从而可以小幅度调节阴极和阳极之间的距离。此外，在本发明中的三极管结构反射式发光显示器件当中，在充分结合了丝网印刷工艺的基础上进行了器件制作，具有制作大面积显示器件的可行性；在本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件的制作过程中，并没有采用特殊的器件制作材料以及特殊的器件制作工艺，能够极大地降低器件的生产成本，具有制作工艺简单、制作成本低廉、稳定可靠、高质量显示图像等优越之处。

附图说明

图1给出了三极管结构反射式发光平板显示器件的前玻璃面板结构的纵向结构示意图。

图2给出了三极管结构反射式发光平板显示器件的前玻璃面板结构的横向结构示意图。

图3给出了三极管结构反射式发光平板显示器件的后玻璃面板结构的纵向结构示意图。

图4给出了三极管结构反射式发光平板显示器件的后玻璃面板结构的纵向结构示意图。

图5中给出了一个碳纳米管阴极的、三极管结构的、反射式发光平板显示器件的实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明包括由前玻璃面板1、后玻璃面板3以及四周玻璃围框11所构成的密封真空腔，支撑墙结构12以及附属消气剂13元件，其特征在于：在前玻璃面板1上有锡铟氧化物薄膜层2，在后玻璃面板3上依次设置有阴极导电条4、绝缘层5、阳极电极8、荧光粉层9以及印刷的碳纳米管阴极10，由碳纳米管阴极10发射的电子直接轰击阳极荧光粉而发出可见光，并经过阳极导电铝膜的反射，从前玻璃面板透射到器件外部。

所述的前玻璃面板和后玻璃面板为玻璃材料，前玻璃面板和后玻璃面板上存在一层锡铟氧化物导电层。所述的后玻璃面板3上的锡铟氧化物导电层为阴极导电条4，在阴极导电条4的上面设置有绝缘层5，绝缘层5为绝缘浆料层和聚酰亚胺层之一，绝缘层5上存在有电子通道孔6，电子通道孔中有银浆层7，绝缘层5上存在有阳极电极8，在阳极电极8上制作荧光粉层9。所述的碳纳米管印刷在电子通导孔中的银浆层7上。该三极管结构的反射式碳纳米管阴极发光平板显示器件包括有如下的主要组成部分：由前玻璃面板、后玻璃面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在前玻璃面板上有锡铟氧化物薄膜层；在后玻璃面板上有阴极导电条、绝缘隔离层、阳极、荧光粉层以及印刷的碳纳米管阴极；支撑墙结构以及附属消气剂元件。其特征为：制作了三极管结构、反射式的发光平板显示器件，由阴极发射的电子直接轰击阳极荧光粉而发出可见光，并经过阳极导电铝膜的反射，从前玻璃面板透射到器件外部。

本发明中的三极管结构反射式发光平板显示器件采用如下的工艺进行制作：

1、前玻璃面板1的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出前玻璃面板1；

2、前玻璃面板内侧导电层2的制作：在前玻璃面板的内侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物薄膜层进行刻蚀，形成前玻璃面板内侧导电层2；

3、后玻璃面板3的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出后玻璃面板3；

4、阴极导电条4的制作：在后玻璃面板的内侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物薄膜层进行刻蚀，形成阴极导电条4；

5、绝缘层5的制作：结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板上印刷上一层绝缘浆料层，形成绝缘层5。经过烘烤(烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：590℃，保持时间：8分钟)；要求绝缘层要覆盖住后玻璃面板3和阴极导电条4；在绝缘层5上预留出电子通道孔6。

6、银浆层7的制作：结合丝网印刷工艺，在电子通道孔6中印刷银浆，形成银浆层7。经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：10分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：580℃，保持时间：10分钟)；

7、阳极电极8的制作：利用镀膜机，在绝缘层5上进行蒸镀铝膜层，然后结合常规的光刻工艺，对蒸镀的铝膜层进行刻蚀，形成阳极电极8；

8、荧光粉9的制作：结合丝网印刷工艺，在阳极电极8上制作荧光粉层9；需要经过烘烤工艺(烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟)，让荧光粉层的其它物质挥发掉；

9、碳纳米管阴极10的制作：结合丝网印刷工艺，将碳纳米管10印刷在阴极导电条4上面，形成用于发射电子的碳纳米管10阴极；

10、碳纳米管10阴极的后处理：对印刷后的碳纳米管10阴极进行后处理，以改善碳纳米管的场致发射特性。

11、器件装配：将前玻璃面板及其附带结构、后玻璃面板及其附带结构、四周玻璃围框11和支撑墙结构12装配到一起，并将消气剂13放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定。在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，用夹子固定。

12、成品制作：对已经装配好的器件进行如下的封装工艺：将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；放入烧结炉当中进行高温烧结；在排气台上进行器件排气、封离，在烤消机上对器件内部的消气剂进行烤消，最后加装管脚形成成品件。

Claims (4)

1.一种三极管结构反射式发光平板显示器，包括由前玻璃面板[1]、后玻璃面板[3]以及四周玻璃围框[11]所构成的密封真空腔，支撑墙结构[12]以及附属消气剂[13]元件，其特征在于：在前玻璃面板[1]上设置有锡铟氧化物薄膜层[2]，在后玻璃面板[3]上设置有阴极导电条[4]，在阴极导电条[4]的上面设置有绝缘层[5]，绝缘层[5]上存在有电子通道孔[6]，电子通道孔[6]中有银浆层[7]，绝缘层[5]上存在有阳极电极[8]，在阳极电极[8]上制作荧光粉层[9]，在电子通道孔[6]中的银浆层[7]上印刷有碳纳米管阴极[10]，由碳纳米管阴极[10]发射的电子直接轰击阳极荧光粉而发出可见光，并经过阳极电极[8]的反射，从前玻璃面板透射到器件外部。

2.如权利要求1所述的三极管结构反射式发光平板显示器，其特征在于：所述的前玻璃面板[1]和后玻璃面板[3]为玻璃材料，绝缘层[5]为绝缘浆料层和聚酰亚胺层之一。

3.如权利要求1所述的三极管结构反射式发光平板显示器，其特征在于：所述的后玻璃面板[3]上设置的阴极导电条[4]为锡铟氧化物导电层。

4.一种三极管结构反射式发光平板显示器的制作工艺，其特征在于：

(1)、前玻璃面板[1]的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出前玻璃面板[1]；

(2)、前玻璃面板内侧锡铟氧化物薄膜层[2]的制作：在前玻璃面板的内侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物薄膜层进行刻蚀，形成前玻璃面板内侧导电层；

(3)、后玻璃面板[3]的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出后玻璃面板[3]；

(4)、阴极导电条[4]的制作：在后玻璃面板的内侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物薄膜层进行刻蚀，形成阴极导电条[4]；

(5)、绝缘层[5]的制作：结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板上印刷上一层绝缘浆料层，形成绝缘层[5]，经过烘烤，烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟，之后，放置在烧结炉中进行高温烧结，烧结温度：590℃，保持时间：8分钟；要求绝缘层要覆盖住后玻璃面板[3]和阴极导电条[4]；在绝缘层[5]上要预留出电子通道孔[6]；

(6)、银浆层[7]的制作：结合丝网印刷工艺，在电子通道孔[6]中印刷银浆，形成银浆层[7]，经过烘烤，烘烤温度：150℃，保持时间：10分钟，之后，放置在烧结炉中进行高温烧结，烧结温度：580℃，保持时间：10分钟；

(7)、阳极电极[8]的制作：利用镀膜机，在绝缘层[5]上进行蒸镀铝膜层，然后结合常规的光刻工艺，对蒸镀的铝膜层进行刻蚀，形成阳极电极[8]；

(8)、荧光粉层[9]的制作：结合丝网印刷工艺，在阳极电极[8]上制作荧光粉层[9]；需要经过烘烤工艺，烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟；

(9)、碳纳米管阴极[10]的制作：结合丝网印刷工艺，将碳纳米管印刷在阴极导电条[4]上面，形成用于发射电子的碳纳米管阴极[10]；

(10)、碳纳米管阴极[10]的后处理：对印刷后的碳纳米管阴极[10]进行后处理，以改善碳纳米管的场致发射特性；

(11)、器件装配：将前玻璃面板及其附带结构、后玻璃面板及其附带结构、四周玻璃围框[11]和支撑墙结构[12]装配到一起，并将消气剂[13]放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定，在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，用夹子固定；

(12)、成品制作：对已经装配好的器件进行如下的封装工艺：将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；放入烧结炉当中进行高温烧结；在排气台上进行器件排气、封离，在烤消机上对器件内部的消气剂进行烤消，最后加装管脚形成成品件。

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