CN100527325C - 曲面栅控型结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种曲面栅控型结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管以及曲面栅控型结构；在阳极玻璃面板上有阳极导电层以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构以及消气剂附属元件，能够进一步降低栅极结构的工作电压，提高碳纳米管阴极的电子发射效率，有助于提高整体器件的显示亮度和分辨率，具有制作过程稳定可靠、制作工艺简单、制作成本低廉、结构简单的优点。

Description

曲面栅控型结构的平板显示器及其制作工艺

技术领域

本发明属于平板显示技术领域、微电子科学与技术领域、真空科学与技术领域以及纳米科学与技术领域的相互交叉领域，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，特别涉及一种曲面栅控型结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

碳纳米管在场致发射显示器中的应用研究近几年来受到众多研究者的高度关注，并进行了广泛的研究。碳纳米管具有独特的几何外形，能够在外加电场强度的作用下发射出大量的电子，是一种相当优秀的冷阴极发射材料，在真空显示技术方面具有极大的应用潜力。利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射平板显示器则是一种新型的平面型显示设备，它将阴极射线管显示器的高图像质量，等离子体显示器的大面积性以及液晶显示器的超薄型等优点集于一身，业已成为了新一代国际平板显示技术的发展方向。

在三极结构的场致发射平板显示器件当中，栅极结构是其中最为重要的控制元件之一，它直接决定着碳纳米管能否进行电子发射。尽管栅极结构的控制模式多种多样，但是实质上都是为了进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，迫使碳纳米管发射出更多的电子。其中，碳纳米管阴极的形状也对所形成的电场强度有着一定的影响作用。很显然，碳纳米管阴极的形状的曲率越小，也就越有利于进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，也就越有利于进一步降低整体器件的工作电压，反之亦然。那么，在实际器件的制作过程中，究竟采用何种结构形式，应用何种结构材料，如何讲一步的降低栅极的工作电压，如何进一步的增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，这些都是值得认真考虑的问题。

此外，在三极结构的平板场致发射显示器件当中，在确保栅极结构对碳纳米管阴极具有良好控制作用的前提下，还需要尽可能的降低总体器件成本，进行稳定可靠、成本低廉、性能优良、高质量的器件制作。

发明内容

本发明的目的在于克服上述平板显示器件中存在的缺点和不足而提供一种成本低廉、制作过程稳定可靠、制作成功率高、结构简单的曲面栅控型结构的平板显示器及其制作工艺。

本发明的目的是这样实现的，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层、制备在阳极导电层上面的荧光粉层以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管以及曲面栅控型结构。

所述的曲面栅控型结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成绝缘层；绝缘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的金属层形成阴极基底层；阴极基底层为圆面型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；阴极基底层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层为宽边线条，呈现螺旋型形状，即以阴极基底层的中心点为原点，呈现螺旋型将线条向周围展开，直至达到阴极基底层的边缘位置为止；绝缘层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层的下表面为平面型，要覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层部分；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的阴极基底层以及阴极导电层；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中圆型孔的内侧面为曲面型形状，即从隔离层的下表面开始，到隔离层的上表面结束，形成一个斜向外侧倾斜的曲面型形状；圆型孔曲面上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层要覆盖住大部分的圆型孔曲面，即整体圆型孔曲面的上部分全部，而下部分则被刻蚀掉；隔离层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层和调控栅极层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住全部的栅极引线层，但不能覆盖住调控栅极层部分；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的曲面栅控型结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；阴极引线层可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铟、铅；阴极基底层为金属金、银、铝、钼、铬、锡；阴极导电层为金属铁、钴、镍；调控栅极层为金属金、银、铝、钼、铬；栅极引线层的走向和阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬。

一种曲面栅控型结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下：

1)阴极玻璃面板的制作：对整体平板玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；

2)绝缘层的制作：在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成绝缘层；

3)阴极引线层的制作：在绝缘层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)阴极基底层的制作：在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极基底层；

5)阴极导电层的制作：在阴极基底层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

6)隔离层的制作：在绝缘层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；

7)调控栅极层的制作：在圆型孔曲面上制备出一个金属层，刻蚀后形成调控栅极层；

8)栅极引线层的制作：在隔离层的上表面上制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

9)栅极覆盖层的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)曲面栅控型结构的表面清洁处理：对曲面栅控型结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

11)碳纳米管的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

12)阳极玻璃面板的制作：对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；

13)阳极导电层的制作：在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；刻蚀后形成阳极导电层；

14)绝缘浆料层的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

15)荧光粉层的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

16)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构和四周玻璃围框装配到一起，并将消气剂放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；

17)成品制作：对已经装配好的器件进行封装工艺形成成品件。

所述步骤14具体为在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层，用于防止寄生电子发射；经过烘烤，烘烤温度：150℃，保持时间：5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。

所述步骤15具体为在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；在烘箱当中进行烘烤，烘烤温度：120℃，保持时间：10分钟。

所述步骤17具体为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：

首先，在所述的曲面栅控型结构中，制作了曲面型控制栅极结构。栅极引线层是将外界电压传递到调控栅极层作用并同时起到像素点矩阵寻址功能，而调控栅极层则是利用外界施加的电压在碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。由于曲面调控栅极层的下端沿着曲面可以尽可能的接近于碳纳米管阴极，缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构二者之间的距离，因而能够进一步的降低栅极结构的工作电压。曲面调控栅极层呈现一个曲面型形状，能够均匀的将外界电压施加给碳纳米管阴极，确保整体器件发光的均匀性和稳定性；

其次，在所述的曲面栅控型结构中，将碳纳米管阴极制备在呈现螺旋型线条的阴极导电层上面。这样也就更改了宏观碳纳米管阴极的形状，充分利用了碳纳米管阴极边缘位置能够发射出大量电子的特有现象，使得碳纳米管阴极能够发射出更多的电子，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，有利于进一步提高器件的显示亮度和图像质量。将栅极结构和阴极结构高度集成到一起，有助于促进整体器件的高度集成化发展；

此外，在所述的曲面栅控型结构中，并没有采用特殊的结构制作材料，也没有采用特殊的器件制作工艺，这在很大程度上就进一步降低了整体平板显示器件的制作成本，简化了器件的制作过程，能够进行大面积的器件制作，有利于进行商业化的大规模生产。

附图说明

图1给出了曲面栅控型结构的纵向结构示意图；

图2给出了曲面栅控型结构的横向结构示意图；

图3给出了带有曲面栅控型结构发射结构的、碳纳米管场致发射平面显示器的结构示意图。

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。

所述的一种曲面栅控型结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板1、阳极玻璃面板11和四周玻璃围框16所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层12、制备在阳极导电层上面的荧光粉层14以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层13；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构15以及消气剂附属元件17，其特征在于：在阴极玻璃面板上有控制栅极7、碳纳米管10以及曲面栅控型结构。

所述的曲面栅控型结构包括阴极玻璃面板1、绝缘层2、阴极引线层3、阴极基底层4、阴极导电层5、隔离层6、调控栅极层7、栅极引线层8、栅极覆盖层9和碳纳米管10部分。

所述的曲面栅控型结构的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃、硼硅玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成绝缘层；绝缘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的金属层形成阴极基底层；阴极基底层为圆面型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；阴极基底层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层为宽边线条，呈现螺旋型形状，即以阴极基底层的中心点为原点，呈现螺旋型将线条向周围展开，直至达到阴极基底层的边缘位置为止；绝缘层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层的下表面为平面型，要覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层部分；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的阴极基底层以及阴极导电层；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中圆型孔的内侧面为曲面型形状，即从隔离层的下表面开始，到隔离层的上表面结束，形成一个斜向外侧倾斜的曲面型形状；圆型孔曲面上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层要覆盖住大部分的圆型孔曲面，即整体圆型孔曲面的上部分全部，而下部分则被刻蚀掉；隔离层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层和调控栅极层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住全部的栅极引线层，但不能覆盖住调控栅极层部分；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的曲面栅控型结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；阴极引线层可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铟、铅；阴极基底层可以为金属金、银、铝、钼、铬、锡；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；调控栅极层可以为金属金、银、铝、钼、铬；栅极引线层的走向和阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层可以为金属金、银、铝、钼、铬。

一种带有曲面栅控型结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下：

1)阴极玻璃面板1的制作：对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；

2)绝缘层2的制作：在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成绝缘层；

3)阴极引线层3的制作：在绝缘层上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)阴极基底层4的制作：在阴极引线层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成阴极基底层；

5)阴极导电层5的制作：在阴极基底层的上面制备出一个金属钴层，刻蚀后形成阴极导电层；

6)隔离层6的制作：在绝缘层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；

7)调控栅极层7的制作：在圆型孔曲面上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成调控栅极层；

8)栅极引线层8的制作：在隔离层的上表面上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；

9)栅极覆盖层9的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)曲面栅控型结构的表面清洁处理：对曲面栅控型结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

11)碳纳米管10的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

12)阳极玻璃面板11的制作：对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；

13)阳极导电层12的制作：在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；刻蚀后形成阳极导电层；

14)绝缘浆料层13的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

15)荧光粉层14的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

16)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构15和四周玻璃围框16装配到一起，并将消气剂17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；

17)成品制作：对已经装配好的器件进行封装工艺形成成品件。

所述步骤14具体为在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层，用于防止寄生电子发射；经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5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)。

所述步骤15具体为在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；在烘箱当中进行烘烤(烘烤温度：120℃，保持时间：10分钟)。

所述步骤17具体为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 (6)

1、一种曲面栅控型结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板(1)、阳极玻璃面板(11)和四周玻璃围框(16)所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层(12)、制备在阳极导电层上面的荧光粉层(14)以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层(13)；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构(15)以及消气剂附属元件(17)，其特征在于：

在阴极玻璃面板上有控制栅极(7)、碳纳米管(10)以及曲面栅控型结构；

所述的曲面栅控型结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成绝缘层；绝缘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的金属层形成阴极基底层；阴极基底层为圆面型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；阴极基底层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层为宽边线条，呈现螺旋型形状，即以阴极基底层的中心点为原点，呈现螺旋型将线条向周围展开，直至达到阴极基底层的边缘位置为止；绝缘层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层的下表面为平面型，要覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层部分；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的阴极基底层以及阴极导电层；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中圆型孔的内侧面为曲面型形状，即从隔离层的下表面开始，到隔离层的上表面结束，形成一个斜向外侧倾斜的曲面型形状；圆型孔曲面上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层要覆盖住大部分的圆型孔曲面，即整体圆型孔曲面的上部分全部，而下部分则被刻蚀掉；隔离层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层和调控栅极层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住全部的栅极引线层，但不能覆盖住调控栅极层部分；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

2、根据权利要求1所述的曲面栅控型结构的平板显示器，其特征在于：所述的曲面栅控型结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；阴极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铟、铅之一；阴极基底层为金属金、银、铝、钼、铬、锡之一；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一；调控栅极层为金属金、银、铝、钼、铬之一；栅极引线层的走向和阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬之一。

3、一种如权利要求1所述的曲面栅控型结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于，其制作工艺如下：

1)阴极玻璃面板(1)的制作：对整体平板玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；

2)绝缘层(2)的制作：在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成绝缘层；

3)阴极引线层(3)的制作：在绝缘层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)阴极基底层(4)的制作：在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极基底层；

5)阴极导电层(5)的制作：在阴极基底层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

6)隔离层(6)的制作：在绝缘层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；

7)调控栅极层(7)的制作：在圆型孔曲面上制备出一个金属层，刻蚀后形成调控栅极层；

8)栅极引线层(8)的制作：在隔离层的上表面上制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

9)栅极覆盖层(9)的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)曲面栅控型结构的表面清洁处理：对曲面栅控型结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

11)碳纳米管(10)的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

12)阳极玻璃面板(11)的制作：对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；

13)阳极导电层(12)的制作：在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；刻蚀后形成阳极导电层；

14)绝缘浆料层(13)的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

15)荧光粉层(14)的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

16)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构(15)和四周玻璃围框(16)装配到一起，并将消气剂(17)放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；

17)成品制作：对已经装配好的器件进行封装工艺形成成品件。

4、根据权利要求3所述的曲面栅控型结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤14具体为在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层，用于防止寄生电子发射；经过烘烤，烘烤温度：150℃，保持时间：5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。

5、根据权利要求3所述的曲面栅控型结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤15具体为在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；在烘箱当中进行烘烤，烘烤温度：120℃，保持时间：10分钟。

6、根据权利要求3所述的曲面栅控型结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤17具体为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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