CN100555547C - W型斜面阴极结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种W型斜面阴极结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；在阴极玻璃面板上有栅极引线层、碳纳米管以及W型斜面阴极结构；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，能够提高碳纳米管阴极的电子发射效率和电子发射数量，进一步降低栅极的工作电压，有助于提高整体器件的显示亮度，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

W型斜面阴极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W型斜面阴极结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射显示器是一种新发展起来的平板显示器，在亮度、视角、响应时间、工作温度范围、能耗等方面具有潜在的优势。碳纳米管具有优良的场致发射性能，发射电流大且发射特性稳定，使用寿命长且可靠性高，被认为是最有希望的理想场发射体材料。利用这一原理，进行了碳纳米管阴极场致发射平板显示器的研制。这种显示器具有高亮度、高分辨率、高图像质量以及功耗低等特点，已经成为了国际平板显示领域的热门话题，并且被认为是下一代国际平板显示技术的发展方向。

为了降低总体器件成本，以便于和常规的集成驱动电路相联系，制作三极结构的场致发射显示器已经成为了一种必然的选择。而在三极结构的场致发射显示器中，进一步降低栅极结构的工作电压就成为了首要的任务之一。当在栅极上施加适当电压以后，就会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。要想降低栅极结构的工作电压，一方面可以进一步缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的有效距离，从而达到降低栅极工作电压的目的；另一方面也可以进一步更改碳纳米管阴极的形状，使得能够在相对较低的电压下就能够发射出更多的电子，从而间接的也可以降低栅极结构的工作电压。同时，还要将栅极电压均匀的施加到碳纳米管阴极顶端，以便于提高整体器件的显示均匀度。那么，在实际器件的制作过程中，究竟采取何种栅极结构形式，如何进一步增强栅极的控制功能，如何降低栅极结构的工作电压，等等，这些都是需要解决的问题。

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W型斜面阴极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，包括由阳极玻璃面板、阴极玻璃面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；设置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，在阴极玻璃面板上有栅极引线层、碳纳米管以及W型斜面阴极结构。

所述的W型斜面阴极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；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔层；间隔层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层部分；间隔层中存在倒置圆形尖锥孔，即此倒置圆形尖锥孔在隔离层上表面的截面为一个圆形，从间隔层的上表面开始，逐渐向间隔层内部倾斜，其直径越来越小，直至到达间隔层的下表面位置为止，也就是说，斜面孔的内侧壁类似于一个尖角向下的圆形尖锥面；间隔层中倒置圆形尖锥孔的底部要暴露出阴极引线层；间隔层中倒置圆形尖锥孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成阴极延长线层；阴极延长线层布满倒置圆形尖锥孔的大下半部分，并且和底部的阴极引线层是相互连通的；倒置圆形尖锥孔底部的印刷的银浆层形成提升层；提升层的截面呈现菱形形状，位于倒置圆形尖锥孔的底部，和阴极延长线层紧密接触，也就是说，提升层位于倒置圆形尖锥孔的底部，形成一个尖角向上的小尖圆椎，与阴极延长线层一起形成一个截面为W型阴极表面；提升层和阴极延长线层的表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层要布满提升层和阴极延长线层的表面；间隔层上表面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都覆盖在间隔层的上表面上，但其前端部分要向倒置圆形尖锥孔内部延伸，呈现三段折线型形状，即先沿着倒置圆形尖锥孔内侧壁的斜面延伸，然后向上弯曲，其向上弯曲的倾斜度与提升层斜面的弯曲倾斜度相似；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层，包括其前端折线型悬空态部分；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的W型斜面阴极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、铅；阴极延长线层可以为金属金、银、铝、钼、铬、锡；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；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W型斜面阴极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：对整体平板玻璃划割，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：在绝缘层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)间隔层[4]的制作：在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成间隔层；

5)阴极延长线层[5]的制作：在间隔层中倒置圆形尖锥孔的内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极延长线层；

6)提升层[6]的制作：在倒置圆形尖锥孔的底部印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成提升层；

7)阴极导电层[7]的制作：在提升层和阴极延长线层的表面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

8)栅极引线层[8]的制作：在间隔层的上表面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

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

10)W型斜面阴极结构的表面清洁处理：对W型斜面阴极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)碳纳米管的后处理：对碳纳米管进行后处理，改善场致发射特性；

13)阳极玻璃面板[11]的制作：对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；

14)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；

15)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；

16)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；

17)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；

18)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15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16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18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W型斜面阴极结构中，将碳纳米管阴极制备在了呈现W型的阴极导电层上面。这样，可以极大地增加了参与电子发射的碳纳米管阴极的面积，使得更多的碳纳米管阴极都能够发射出大量的电子，有利于进一步提高整体器件的显示亮度。此外，还更改了碳纳米管阴极的表面形状，更有利于在较低的栅极电压就能够在碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管阴极发射出更多的电子；充分利用了边缘位置能够发射大量电子的碳纳米管阴极特有现象，有利于提高碳纳米管阴极的电子发射效率。

其次，在所述的W型斜面阴极结构中，制作了三段折线型控制栅极结构。位于间隔层上面的栅极引线层能够将外界电压传递到器件内部，而包括沿着倒置圆形尖锥孔内侧壁斜面部分的栅极引线层以及向上弯曲部分的栅极引线层均能够在W型斜面阴极结构中的碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使其发射出大量的电子。这种栅极结构不仅缩短了栅极-阴极二者之间的距离，有助于降低栅极结构的工作电压，而且还极大地增强了栅极结构的控制作用。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W型斜面阴极结构中，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W型斜面阴极结构的纵向结构示意图；

图2给出了W型斜面阴极结构的横向结构示意图；

图3给出了带有W型斜面阴极结构发射结构的、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。

所述的一种带有W型斜面阴极结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板[11]、阴极玻璃面板[1]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]以及制备在阳极导电层上的荧光粉层[14]；在阴极玻璃面板上有栅极引线层[8]、碳纳米管[10]以及W型斜面阴极结构；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[17]附属元件。

所述的W型斜面阴极结构包括阴极玻璃面板[1]、绝缘层[2]、阴极引线层[3]、间隔层[4]、阴极延长线层[5]、提升层[6]、阴极导电层[7]、栅极引线层[8]、栅极覆盖层[9]和碳纳米管[10]部分。

所述的W型斜面阴极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；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔层；间隔层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层部分；间隔层中存在倒置圆形尖锥孔，即此倒置圆形尖锥孔在隔离层上表面的截面为一个圆形，从间隔层的上表面开始，逐渐向间隔层内部倾斜，其直径越来越小，直至到达间隔层的下表面位置为止，也就是说，斜面孔的内侧壁类似于一个尖角向下的圆形尖锥面；间隔层中倒置圆形尖锥孔的底部要暴露出阴极引线层；间隔层中倒置圆形尖锥孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成阴极延长线层；阴极延长线层布满倒置圆形尖锥孔的大下半部分，并且和底部的阴极引线层是相互连通的；倒置圆形尖锥孔底部的印刷的银浆层形成提升层；提升层的截面呈现菱形形状，位于倒置圆形尖锥孔的底部，和阴极延长线层紧密接触，也就是说，提升层位于倒置圆形尖锥孔的底部，形成一个尖角向上的小尖圆椎，与阴极延长线层一起形成一个截面为W型阴极表面；提升层和阴极延长线层的表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层要布满提升层和阴极延长线层的表面；间隔层上表面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都覆盖在间隔层的上表面上，但其前端部分要向倒置圆形尖锥孔内部延伸，呈现三段折线型形状，即先沿着倒置圆形尖锥孔内侧壁的斜面延伸，然后向上弯曲，其向上弯曲的倾斜度与提升层斜面的弯曲倾斜度相似；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层，包括其前端折线型悬空态部分；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的W型斜面阴极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、铅；阴极延长线层为金属金、银、铝、钼、铬、锡；阴极导电层为金属铁、钴、镍；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。

一种带有W型斜面阴极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：在绝缘层的上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)间隔层[4]的制作：在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成间隔层；

5)阴极延长线层[5]的制作：在间隔层中倒置圆形尖锥孔的内侧壁上制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极延长线层；

6)提升层[6]的制作：在倒置圆形尖锥孔的底部印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成提升层；

7)阴极导电层[7]的制作：在提升层和阴极延长线层的表面制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层；

8)栅极引线层[8]的制作：在间隔层的上表面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：在栅极引线层上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)W型斜面阴极结构的表面清洁处理：对W型斜面阴极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)碳纳米管的后处理：对碳纳米管进行后处理，改善场致发射特性；

13)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；

14)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；

15)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；

16)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；

17)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；

18)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15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16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18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 (7)

1、一种W型斜面阴极结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板(11)、阴极玻璃面板(1)和四周玻璃围框(16)所构成的密封真空腔；设置在阳极玻璃面板上有阳极导电层(12)以及制备在阳极导电层上的荧光粉层(14)；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栅极引线层(8)、碳纳米管(10)以及W型斜面阴极结构。

2、根据权利要求1所述的W型斜面阴极结构的平板显示器，其特征在于：所述的W型斜面阴极结构的衬底材料为钠钙玻璃或硼硅玻璃，即阴极玻璃面板；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；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔层；间隔层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层部分；间隔层中存在倒置圆台孔，即此倒置圆台孔在间隔层上表面的截面为一个圆形，从间隔层的上表面开始，逐渐向内部倾斜，其直径越来越小，直至到达间隔层的下表面位置为止，也就是说，斜面孔的内侧壁类似于一个尖角向下的倒置的圆台侧面；间隔层中倒置圆台孔的底部要暴露出阴极引线层；间隔层中倒置圆台孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成阴极延长线层；阴极延长线层布满倒置圆台孔的大下半部分，并且和底部的阴极引线层是相互连通的；倒置圆台孔底部的印刷的银浆层形成提升层；提升层的截面呈现大半个菱形形状，位于倒置圆台孔的底部，和阴极延长线层紧密接触，也就是说，提升层位于倒置圆台孔的底部，形成一个尖角向上的小尖圆锥，与阴极延长线层一起形成一个截面为W型阴极表面；提升层和阴极延长线层的表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层要布满提升层和阴极延长线层的表面；间隔层上表面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都覆盖在间隔层的上表面上，但其前端部分要向倒置圆台孔内部延伸，呈现三段折线型形状，即先沿着倒置圆台孔内侧壁的斜面延伸，然后向上弯曲，其向上弯曲的倾斜度与提升层斜面的弯曲倾斜度相似；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层，包括其前端折线型悬空态部分；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

3、根据权利要求2所述的W型斜面阴极结构的平板显示器，其特征在于：所述的W型斜面阴极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、铅之一；阴极延长线层为金属金、银、铝、钼、铬、锡之一；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一；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。

4、一种W型斜面阴极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：在绝缘层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)间隔层(4)的制作：在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成；

5)阴极延长线层(5)的制作：在间隔层中倒置圆台孔的内侧壁上制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极延长线层；

6)提升层(6)的制作：在倒置圆台孔的底部印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成提升层；

7)阴极导电层(7)的制作：在提升层和阴极延长线层的表面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

8)栅极引线层(8)的制作：在间隔层的上表面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

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

10)W型斜面阴极结构的表面清洁处理：对W型斜面阴极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。

5、根据权利要求4所述的W型斜面阴极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。

6、根据权利要求4所述的W型斜面阴极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。

7、根据权利要求4所述的W型斜面阴极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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