CN100561651C - 具有开口方形底栅控结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种开口方形底栅控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；设置在阳极玻璃面板上的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，在阴极玻璃面板上设置有栅极引线层、碳纳米管以及开口方形底栅控结构；能够进一步增大碳纳米管的电子发射面积，降低栅极结构的工作电压，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

具有开口方形底栅控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，特别涉及一种具有开口方形底栅控结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

碳纳米管阴极场致发射显示器是利用碳纳米管冷阴极发射的电子束来轰击荧光粉层而发出可见光的平面显示设备，具有高亮度、高清晰度、高发光效率、功耗低、体积薄以及响应速度快等特点，可广泛应用于大屏幕壁挂电视、大型户外广告牌、军事火炮瞄准定位系统等各种信息显示设备领域，被誉为未来理想的平面显示器。这种显示器将阴极射线管显示器的高清晰图像质量以及液晶显示器的超薄型特点集于一身，在色彩逼真、节能环保、适用温区广等方面更具有竞争力。

在目前所报道的大多数显示器件当中，都采用了栅极结构位于碳纳米管阴极结构上方的控制模式，其制作工艺相对比较简单，栅极结构的控制作用显著，但栅极电压居高不下，栅极电流过于偏大，碳纳米管阴极的有效电子发射面积小等也是其不利因素。很显然，只有尽可能的增大碳纳米管阴极的电子发射面积，使得更多的碳纳米管阴极都参与电子发射，提高了阳极结构的工作电流，自然而然器件的显示亮度也就提高了。同时，还需要提高碳纳米管阴极的电子发射效率，使得碳纳米管在同等条件下能够发射出更多的电子，来增加阳极电流。对于栅极结构，在确保栅极良好控制性能的同时，还需要尽可能减小栅极结构对碳纳米管所发射电子束的截留，也就减小了栅极电流的大小。因此，在实际器件制作过程中，究竟如何来增大碳纳米管的电子发射效率等一系列问题，都需要进行深入的研究并加以解决。

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、结构简单的具有开口方形底栅控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：

一种具有开口方形底栅控结构的平板显示器，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的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；其特征在于：

所述的开口方形底栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板，阴极玻璃面板材料为钠钙玻璃或硼硅玻璃；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；阻滞层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极升高层；栅极升高层的上下表面均为平面，其下表面要覆盖住栅极引线层以及空余的阻滞层部分；栅极升高层中存在圆型孔，此圆型孔在栅极升高层上表面所形成的截面为中空的圆孔，圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆筒面，圆型孔的底部要暴露出栅极引线层；栅极升高层圆型孔的内侧壁上和底面上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层布满栅极升高层圆型孔的内侧壁和底面，其横向截面形成一个圆孔型形状，其纵向截面形成一个上端开口的方形形状；调控栅极层和底部的栅极引线层是相互连通的；栅极升高层上表面上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔一层；间隔一层的上下表面均为平面，其下表面要完全覆盖住栅极升高层的上表面；调控栅极层上表面上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔二层；间隔二层的下表面要完全覆盖住调控栅极层的表面；间隔一层和间隔二层是相互连接在一起的；间隔二层的上表面上存在一个球面孔，此球面孔在间隔二层的上表面形成一个中空的圆型面，然后从间隔二层的上表面开始，向间隔二层的内部凹陷，形成一个半球型形状；间隔二层上球面孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成渡越层；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；间隔一层上表面上的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层、渡越层以及阴极导电层都是相互连通的；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成阴极覆盖层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬之一；调控栅极层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡之一；阴极引线层的走向和栅极引线层的走向相互垂直；阴极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铅、铟之一；渡越层为金属金、银、铝、钼、铬、锡之一；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一。

一种具有开口方形底栅控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)阴极玻璃面板的制作：对整体平板玻璃划割，制出阴极玻璃面板；

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

3)栅极引线层的制作：在阻滞层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

4)栅极升高层的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成栅极升高层；

5)调控栅极层的制作：在栅极升高层的内侧壁上以及底面上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成调控栅极层；

6)间隔一层的制作：在栅极升高层的上表面上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成间隔一层；

7)间隔二层的制作：在调控栅极层上表面上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成间隔二层；

8)渡越层的制作：在间隔二层上球面孔内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成渡越层；

9)阴极导电层的制作：在渡越层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

10)阴极引线层的制作：在间隔一层的上表面上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

11)阴极覆盖层的制作：在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成阴极覆盖层；

12)开口方形底栅控结构的表面清洁处理：对开口方形底栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

13)碳纳米管的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

14)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；

15)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；

16)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；

17)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；

18)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，并将消气剂附属元件放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；

19)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16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17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19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，在所述的开口方形底栅控结构中，栅极结构位于碳纳米管阴极的下方。其中，栅极引线层能够将外界电压传递到器件内部，而调控栅极层则是控制着碳纳米管阴极的电子发射。当在栅极结构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，迫使碳纳米管阴极发射出大量的电子，从而体现了栅极的强有力控制功能。由于栅极结构位于碳纳米管阴极的底部，因此从碳纳米管阴极所发射的电子束会直接轰击阳极结构中的荧光粉层，不会受到栅极结构的截留，这样就极大的减小了栅极电流，增加了阳极的工作电流，有助于提高器件的显示亮度。

其次，在所述的开口方形底栅控结构中，将碳纳米管阴极制备在了呈现半球型形状的阴极导电层的上面。极大的增加了碳纳米管阴极的电子发射表面积，使得更多的碳纳米管阴极都参与电子发射，有助于进一步提高器件的显示亮度。由于栅极结构分别位于碳纳米管阴极的底部和侧面，这样就形成了底栅和侧栅的混合结构，充分结合了底栅结构和侧栅结构各自的优点，来进行更好的显示器件制作。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，在所述的开口方形底栅控结构中，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给出了开口方形底栅控结构的纵向结构示意图；

图2给出了开口方形底栅控结构的横向结构示意图；

图3给出了带有开口方形底栅控结构发射结构的、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1、2、3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。

所述的一种带有开口方形底栅控结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板[13]、阴极玻璃面板[1]和四周玻璃围框[18]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[14]以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层[16]；在阴极玻璃面板上有栅极引线层[3]、碳纳米管[12]以及开口方形底栅控结构；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[17]以及消气剂[19]附属元件。

所述的开口方形底栅控结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、栅极引线层[3]、栅极升高层[4]、调控栅极层[5]、间隔一层[6]、间隔二层[7]、渡越层[8]、阴极导电层[9]、阴极引线层[10]、阴极覆盖层[11]和碳纳米管[12]部分。

所述的开口方形底栅控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阻滞层；阻滞层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极升高层；栅极升高层的上下表面均为平面，其下表面要覆盖住栅极引线层以及空余的阻滞层部分；栅极升高层中存在圆型孔，即此圆型孔在栅极升高层上表面所形成的截面为中空的圆孔，圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆筒面，圆型孔的底部要暴露出栅极引线层；栅极升高层圆型孔的内侧壁上和底面上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层布满栅极升高层圆型孔的内侧壁和底面，其横向截面形成一个圆孔型形状，其纵向截面形成一个上端开口的方形形状；调控栅极层和底部的栅极引线层是相互连通的；栅极升高层上表面上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔一层；间隔一层的上下表面均为平面，其下表面要完全覆盖住栅极升高层的上表面；调控栅极层上表面上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔二层；间隔二层的下表面要完全覆盖住调控栅极层的表面；间隔一层和间隔二层是相互连接在一起的；间隔二层的上表面上存在一个球面孔，即此球面孔在间隔二层的上表面形成一个中空的圆型面，然后从间隔二层的上表面开始，向间隔二层的内部凹陷，形成一个半球型形状；间隔二层上球面孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成渡越层；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；间隔一层上表面上的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层、渡越层以及阴极导电层都是相互连通的；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成阴极覆盖层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的开口方形底栅控结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；栅极引线层可以为金属金、银、铝、钼、铬；调控栅极层可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡；阴极引线层的走向和栅极引线层的走向是相互垂直的；阴极引线层可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铅、铟；渡越层可以为金属金、银、铝、钼、铬、锡；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍。

一种开口方形底栅控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)阻滞层[2]的制作：在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

3)栅极引线层[3]的制作：在阻滞层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；

4)栅极升高层[4]的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成栅极升高层；

5)调控栅极层[5]的制作：在栅极升高层的内侧壁上以及底面上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成调控栅极层；

6)间隔一层[6]的制作：在栅极升高层的上表面上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成间隔一层；

7)间隔二层[7]的制作：在调控栅极层上表面上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成间隔二层；

8)渡越层[8]的制作：在间隔二层上球面孔内侧壁上制备出一个金属钼层，刻蚀后形成渡越层；

9)阴极导电层[9]的制作：在渡越层的上面制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层；

10)阴极引线层[10]的制作：在间隔一层的上表面上制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；

11)阴极覆盖层[11]的制作：在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成阴极覆盖层；

12)开口方形底栅控结构的表面清洁处理：对开口方形底栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

13)碳纳米管[12]的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

14)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；

15)阳极玻璃面板[13]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；

16)阳极导电层[14]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；

17)绝缘浆料层[15]的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

18)荧光粉层[16]的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

19)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[17]和四周玻璃围框[18]装配到一起，并将消气剂[19]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；

20)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17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18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20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 (6)

1、一种具有开口方形底栅控结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板[13]、阴极玻璃面板[1]和四周玻璃围框[18]所构成的密封真空腔；设置在阳极玻璃面板上的阳极导电层[14]以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层[16]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[17]以及消气剂附属元件[19]；其特征在于：

所述的开口方形底栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板，阴极玻璃面板材料为钠钙玻璃或硼硅玻璃；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；阻滞层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极升高层；栅极升高层的上下表面均为平面，其下表面要覆盖住栅极引线层以及空余的阻滞层部分；栅极升高层中存在圆型孔，此圆型孔在栅极升高层上表面所形成的截面为中空的圆孔，圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆筒面，圆型孔的底部要暴露出栅极引线层；栅极升高层圆型孔的内侧壁上和底面上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层布满栅极升高层圆型孔的内侧壁和底面，其横向截面形成一个圆孔型形状，其纵向截面形成一个上端开口的方形形状；调控栅极层和底部的栅极引线层是相互连通的；栅极升高层上表面上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔一层；间隔一层的上下表面均为平面，其下表面要完全覆盖住栅极升高层的上表面；调控栅极层上表面上面的印刷的绝缘浆料层形成间隔二层；间隔二层的下表面要完全覆盖住调控栅极层的表面；间隔一层和间隔二层是相互连接在一起的；间隔二层的上表面上存在一个球面孔，此球面孔在间隔二层的上表面形成一个中空的圆型面，然后从间隔二层的上表面开始，向间隔二层的内部凹陷，形成一个半球型形状；间隔二层上球面孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成渡越层；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；间隔一层上表面上的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层、渡越层以及阴极导电层都是相互连通的；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成阴极覆盖层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

2、根据权利要求1所述的具有开口方形底栅控结构的平板显示器，其特征在于：所述的栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬之一；调控栅极层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡之一；阴极引线层的走向和栅极引线层的走向相互垂直；阴极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铅、铟之一；渡越层为金属金、银、铝、钼、铬、锡之一；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一。

3、一种具有开口方形底栅控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：对整体平板玻璃划割，制出阴极玻璃面板；

2)阻滞层[2]的制作：在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

3)栅极引线层[3]的制作：在阻滞层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

4)栅极升高层[4]的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成栅极升高层；

5)调控栅极层[5]的制作：在栅极升高层的内侧壁上以及底面上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成调控栅极层；

6)间隔一层[6]的制作：在栅极升高层的上表面上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成间隔一层；

7)间隔二层[7]的制作：在调控栅极层上表面上印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成间隔二层；

8)渡越层[8]的制作：在间隔二层上球面孔内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成渡越层；

9)阴极导电层[9]的制作：在渡越层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

10)阴极引线层[10]的制作：在间隔一层的上表面上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

11)阴极覆盖层[11]的制作：在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成阴极覆盖层；

12)开口方形底栅控结构的表面清洁处理：对开口方形底栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

13)碳纳米管[12]的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

14)阳极玻璃面板[13]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；

15)阳极导电层[14]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；

16)绝缘浆料层[15]的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

17)荧光粉层[16]的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

18)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[17]和四周玻璃围框[18]装配到一起，并将消气剂附属元件[19]放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；

19)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所述的具有开口方形底栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤16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所述的具有开口方形底栅控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所述的具有开口方形底栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤19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。

Images