CN1267952C - 采用单制栅极结构和银浆粘贴方法制作的场致发射显示器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用单独制作栅极(单制栅极)结构和银浆粘贴方法制作的场致发射显示器，它包括阳极面板、阴极面板、四周玻璃围框所构成的密封真空腔，阳极面板上有氧化铟锡透明导电薄膜和荧光粉层；四周玻璃围框上设置有排气孔；其特点是，密封真空腔内还设置有隔离支柱和单制栅极结构，阴极面板上有利用银浆粘贴固定的阴极层。本发明制备简单，提高了栅极和碳纳米管阴极之间的绝缘度；本发明采用阴极板银浆粘贴固定技术，既实现了阴极硅片的装配和固定，也避免了器件高温烧结过程中阴极玻璃面板(或硅片)的碎裂，实现了整体器件的完好封装，同时，它不需要占据器件内部使用空间，减少了安装固定阴极的元件。

Description

采用单制栅极结构和银浆粘贴方法制作的场致发射显示器

                              技术领域

本发明属于真空技术、微电子技术与纳米技术的交叉领域，涉及场致发射平板显示器件，具体涉及到采用丝网印刷技术制作的、具有单独制作栅极(单制栅极)结构的、采用阴极板导电浆料粘贴固定技术的平板显示器件，特别涉及到一种通过丝网印刷技术制作的、采用独立的薄层基板作控制栅极的衬底材料、利用印刷银浆层和绝缘浆料层来制作栅极条的控制栅极的制作工艺以及采用阴极板导电浆料粘贴固定技术制作的阴极面板结构。

                              背景技术

目前，对利用在硅片上生长的碳纳米管薄膜作发射体的三极结构场致发射显示器来说，其碳纳米管安装在阴极和栅极之间。在固定阴极硅片时，由于其和封装玻璃的热膨胀系数相差很大，存在着一定的热应力，容易造成高温烧结过程中阴极玻璃面板的碎裂，从而影响到三极场致发射显示器的碳纳米管膜的装配。

在三极结构场致发射显示器的器件制作过程中，栅极结构需要制作在碳纳米管薄膜上方，碳纳米管薄膜非常脆弱，在栅极结构的制作过程中极容易使膜层表面受污染或损伤；另外，由于栅极基底材料的电学要求和制作要求高，使得栅极结构的制作工艺复杂，制作成本偏高。

                              发明内容

针对上述现有技术存在的缺陷或不足，本发明的目的在于，提供一种采用单制栅极结构和银浆粘贴方法制作的场致发射显示器。

为了达到上述目的，本发明采用的解决方案是：一种三极结构场致发射平板显示器，它包括阳极面板、阴极面板、四周玻璃围框所构成的密封真空腔，阳极面板上有氧化铟锡透明导电薄膜和荧光粉层；四周玻璃围框上设置有排气孔；其特点是，密封真空腔内还设置有隔离支柱和单制栅极结构，隔离支柱位于阳极面板和单制栅极结构之间，单制栅极结构采用独立基底材料单独制作，阴极面板上有利用银浆粘贴固定的纳米场发射薄膜基底硅片。

本发明的三极结构场致发射平板显示器的其它一些特点是，所述单制栅极结构包括衬底材料，衬底材料上依次有银浆层、绝缘浆料层；衬底材料两端有用于固定金属导线的导电浆料固定点，衬底材料上还有电子通道孔。

单制栅极结构的衬底材料为云母片或薄层玻璃。

所述单制栅极结构，固定位置既可以在阳极面板上，也可以设置在阴极面板上。

所述阴极的结构包括阴极玻璃面板，阴极玻璃面板上依次有粘贴剂层、薄层隔离片、导电浆料粘贴层、纳米场发射薄膜基底硅片。

所述阴极面板上的纳米场发射薄膜基底硅片是利用导电银浆烧结固定。

所述薄层隔离片采用云母片。

实现上述三极结构场致发射平板显示器的制备方法，由阳极面板、阴极面板和四周玻璃围框构成密封真空腔，密封真空腔内封装有单制栅极；采用光刻工艺在阳极面板上氧化铟锡透明导电薄膜和并印刷形成荧光粉层；其特征在于，单制栅极和阴极面板按以下方法制作：

1)单制栅极的制作

单制栅极的结构包括衬底材料，衬底材料上依次有银浆层、绝缘浆料层；衬底材料两端有用于固定金属导线的导电浆料固定点，衬底材料上还有电子通道孔；制作单制栅极包括以下步骤：

a.衬底材料采用整块云母板进行剪裁，形成所需要的形状：

b.在所制作的云母板上制作出电子通道孔：

c.利用丝网印刷工艺，在云母板上印刷出所需形状的银浆层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结形成银浆层，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

d.利用丝网印刷工艺，在银浆层上印刷出所需形状的绝缘浆料层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结形成绝缘浆料层，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

e.利用银浆作为粘贴剂，将金属导线直接粘贴在银浆条上，在银浆条的末端形成银浆固定点，所说的银浆条采用丝网印刷工艺制作在单制栅极结构上；

2)阴极的制作

阴极的结构包括阴极面板、粘贴剂层、薄层云母片、银浆粘贴层、碳纳米管基底硅片构成；

其制作过程中包括以下步骤：

a.阴极面板的制作

对钙钠玻璃板进行划片，形成阴极玻璃面板，钙钠玻璃表面无氧化铟锡透明导电薄膜；利用丝网印刷工艺在阴极玻璃面板上印刷一定形状的银浆，在烘箱内烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结形成银浆条作为阴极引线，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

b.对薄层云母片进行裁剪，形成所需的形状，利用粘贴剂层将薄层云母片粘贴在阴极玻璃面板上，在烘箱内烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结固化，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

c.在纳米场发射薄膜基底硅片上生长碳纳米管薄膜阴极，然后分别在硅片的背部和薄层云母片的正面涂抹银浆，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内，在二氧化碳气体的保护下进行烧结，固定硅片，烧结温度：475℃±10℃，全程烧结时间：60min。

本发明单制栅极结构的好处是，完全可以将单制栅极结构的制作工艺和碳纳米管薄膜阴极的生长工艺以及阳极荧光粉的印刷工艺完全隔离开来，使之互不影响，极大的避免了碳纳米管阴极的污染和损伤；并且单制栅极结构的制作工艺简单，成本低廉。而采用阴极板银浆粘贴固定技术，既实现了阴极硅片的装配和固定，也避免了器件高温烧结过程中阴极玻璃面板(或硅片)的碎裂，实现了整体器件的完好封装，同时，它不需要占据器件内部使用空间，减少了安装固定阴极的元件。

                             附图说明

在图1中给出了单制栅极结构的纵向结构示意图。

在图2中给出了单制栅极结构的横向结构示意图。

在图3中给出了用阴极板银浆粘贴固定技术来装配碳纳米管阴极的结构示意图。

在图4中给出了一个具有单制栅极结构的三极场致发射显示器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作进一步说明，但本发明并不局限于此实施例。

本发明的三极场致发射显示器，由阳极面板20、阴极面板12和四周玻璃围框13构成密封真空腔；在阳极面板12上光刻形成氧化铟锡透明导电薄膜(Indium Tin Oxide，ITO)18导电条，在ITO条上印刷形成荧光粉层17；在阳极面板12和控制栅极结构之间制作隔离支柱14；利用单制栅极的衬底材料1、印刷在单制栅极衬底材料1上的银浆层、以及印刷在银浆层上的绝缘浆料层来制作形成单制栅极结构；利用设置在阴极面板上的阴极引线以及采用阴极板银浆粘贴固定技术来装配与阴极引线相连接的碳纳米管阴极，最后，将单制栅极结构，碳纳米管阴极结构以及阳极结构都密封在真空腔当中。

1、单制栅极结构的制作

在图1和2中，本发明的单制栅极结构由栅极衬底材料1、导电浆料层2、绝缘浆料层3、导电浆料固定点4、金属导线5、电子通道孔6构成。

本发明的单制栅极结构按照下述工艺制作：

1)栅极衬底材料1的剪裁

对整块栅极衬底材料进行剪裁，形成所需要的形状。

2)电子通道孔6的形成

在所制作的栅极衬底材料上制作出电子通道孔6。

3)导电浆料层2的制作

利用丝网印刷工艺，在栅极衬底材料上印刷出所需形状的导电浆料层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间不少于20min，然后放在烧结炉内烧结形成导电浆料层2，烧结温度：585±10℃，全程烘烤时间：60min。

4)绝缘浆料层3的制作

利用丝网印刷工艺，在导电浆料层上印刷出所需形状的绝缘浆料层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间不少于20min，然后放在烧结炉内烧结形成绝缘浆料层3，其烧结温度：585±10℃，全程烘烤时间：60min。

5)金属导线5的制作

利用导电浆料作为粘贴剂，将金属导线5直接粘贴在导电浆料条上，在导电浆料条的术端形成导电浆料固定点4。

2、阴极面板的制作过程中的银浆粘贴固定技术

阴极结构包括阴极玻璃面板7、粘贴剂层8、薄层隔离片9、导电浆料粘贴层10、纳米场发射薄膜基底硅片11构成，如图3所示。

单制栅极结构的栅极基底材料为云母片或云母板或薄层玻璃。

单制栅极结构的固定位置既可以安装在阳极面板上，也可以安装在阴极面板上。

单制栅极结构上的栅极条是采用丝网印刷工艺制作的银浆条。

单制栅极结构上的绝缘层是用丝网印刷工艺制备的低熔点玻璃绝缘浆料来制作的。

单制栅极结构上的引线部分既可以采用金属导线来制作，也可以采用印刷的银浆条来制作。

阴极板银浆粘贴固定技术中的阴极结构为碳纳米管薄膜阴极，但是并不仅仅局限于碳纳米管阴极。碳纳米管阴极的生长方法既可以采用直接生长法(如：催化剂高温分解方法，溶胶-凝胶热CVD方法，光热CVD方法等)，也可以采用间接移植法(如：丝网印刷法)。

本发明的阴极板银浆粘贴固定技术中的阴极结构按照下述工艺制作：

1)阴极面板的制作

对表面无氧化铟锡透明导电薄膜的钙钠玻璃进行划片，形成阴极玻璃面板7，利用丝网印刷工艺在阴极玻璃面板7上印刷一定形状的导电浆料层，在烘箱内烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间不少于20min，然后放在烧结炉内烧结形成导电浆料条，烧结温度：585±10℃，全程烘烤时间：60min，作为阴极引线。

2)薄层隔离片9的固定

对薄层隔离片9进行裁剪，形成所需的形状。利用粘贴剂层8将薄层隔离片粘贴在阴极玻璃面板上，在烘箱内烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间不少于20min，然后放在烧结炉内烧结固化，烧结温度：585±10℃，全程烘烤时间：60min。

阴极板银浆粘贴固定技术中的阴极衬底材料的固定位置在阴极面板上。

阴极板银浆粘贴固定技术中的硅片固定方式是利用导电银浆烧结固化以后来固定硅片的。

阴极板银浆粘贴固定技术中的硅片和阴极面板之间使用了一层薄薄的云母片作为隔离层。

阴极板银浆粘贴固定技术中的硅片和薄云母片之间的粘贴剂为导电银浆。

阴极板银浆粘贴固定技术中的薄云母片和阴极面板之间的相互装配使用的是银浆。

阴极板银浆粘贴固定技术中的薄云母片和阴极玻璃面板之间的粘贴剂为银浆或者绝缘浆料。

阴极板银浆粘贴固定技术中的阴极引线为银浆。

阴极板银浆粘贴固定技术中的阴极引线位置是在阴极面板上。

3)纳米场发射薄膜基底硅片11的固定

在纳米场发射薄膜基底硅片11上生长碳纳米管薄膜，然后分别在纳米场发射薄膜基底硅片11的背部和薄层隔离片9的正面涂抹导电银浆层10，在烘箱内进行烘烤，温度为585±10℃，烘烤时间：不少于20min，然后放在烧结炉内，在二氧化碳气体的保护下进行烧结，烧结温度：475±10℃，全程烧结时间：60min，固定纳米场发射薄膜基底硅片。

3、阳极面板20的制作

利用光刻工艺，将带有一层氧化铟锡透明导电薄膜18的钙钠玻璃面板7进行光刻，显示区域的导电薄膜保留，其余非显示区域部分刻掉。利用丝网印刷工艺，在非显示区域印刷绝缘浆料层19，用以屏蔽寄生电子发射，在烘箱内烘烤，烘烤温度为150℃，烘烤时间：不少于20min，在烧结炉中高温烧结，烧结温度：585±10℃，全程烧结时间：60min；在氧化铟锡透明导电薄膜18上的显示区域印刷所需形状的荧光粉层17，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度为150℃，烘烤时间：不少于20min，并制作出阳极引线。

4、四周玻璃围框13和隔离支柱14的制作

对钙钠平板玻璃进行划片，然后烧结弯曲形成所需形状的四周玻璃围框13，并用低熔点玻璃粉烧结固定排气孔15，烧结温度：475±10℃，全程烧结时间：60min。对钙钠平板玻璃进行划片，形成隔离支柱14。

5、器件的装配及封装

在图4中，本发明由阴极面板结构12、阳极面板20、四周玻璃围框13、隔离支柱14、排气孔15、单制栅极结构16、荧光粉层17、氧化铟锡透明导电薄膜层18构成。

将阴极面板12、阳极面板20、隔离支柱14、四周玻璃围框13、单制栅极结构16组装到一起。

在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，并放入消气剂，盖上玻璃盖板，放入烧结炉内按照常规的真空封装工艺烘烤、排气、封离、烤消，既可制成成品件。

本发明的方法制备的单制栅极结构的栅极基底材料为大型、薄层、具有相当良好的耐热性和可操作性、能够独立制作的、成本低廉的高性能绝缘材料。

Claims (9)

1、一种三极结构场致发射平板显示器，它包括阳极面板(20)、阴极面板(12)和四周玻璃围框(13)所构成的密封真空腔，阳极面板(20)上有氧化铟锡透明导电薄膜(18)和荧光粉层(17)；四周玻璃围框(13)上设置有排气孔(15)；其特征在于，密封真空腔内还设置有隔离支柱(14)和单制栅极结构(16)，隔离支柱(14)位于阳极面板(20)和单制栅极结构(16)之间，单制栅极结构(16)采用独立基底材料单独制作，阴极面板(12)上有利用银浆粘贴固定的纳米场发射薄膜基底硅片(11)。

2、如权利要求1所述的三极结构场致发射平板显示器，其特征在于，所述单制栅极结构(16)包括衬底材料(1)，衬底材料(1)上依次有银浆层(2)、绝缘浆料层(3)，衬底材料(1)两端有用于固定金属导线(5)的导电浆料固定点(4)，衬底材料(1)上还有电子通道孔(6)。

3、如权利要求2所述的三极结构场致发射平板显示器，其特征在于，单制栅极结构的衬底材料(1)为云母片或云母板或薄层玻璃。

4、如权利要求1所述的三极结构场致发射平板显示器，其特征在于，所述单制栅极结构(16)的固定位置在阳极面板(20)上，或设置在阴极面板(12)上。

5、如权利要求1所述的三极结构场致发射平板显示器，其特征在于，所述阴极面板(12)的结构包括阴极玻璃面板(7)，阴极玻璃面板(7)上依次有粘贴剂层(8)、薄层隔离片(9)、导电浆料粘贴层(10)、纳米场发射薄膜基底硅片(11)。

6、如权利要求5所述的三极结构场致发射平板显示器，其特征在于，所述阴极面板(12)上的纳米场发射薄膜基底硅片(11)是利用导电银浆烧结固定。

7、如权利要求5或6所述的三极结构场致发射平板显示器，其特征在于，所述薄层隔离片(9)采用云母片。

8、实现权利要求1所述的三极结构场致发射平板显示器的制作方法，由阳极面板、阴极面板和四周玻璃围框构成密封真空腔，密封真空腔内封装有单制栅极；采用光刻工艺在阳极面板上氧化铟锡透明导电薄膜并印刷形成荧光粉层；其特征在于，单制栅极和阴极面板按以下方法制作：

1)单制栅极的制作

单制栅极的结构包括衬底材料，衬底材料上依次有银浆层、绝缘浆料层；衬底材料两端有用于固定金属导线的导电浆料固定点，衬底材料上还有电子通道孔；包括以下步骤：

a.衬底材料采用整块云母板，对其进行剪裁，形成所需要的衬底形状；

b.在所制作的云母板上制作出电子通道孔；

c.利用丝网印刷工艺，在云母板上印刷出所需形状的银浆层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结形成银浆层，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

d.利用丝网印刷工艺，在银浆层上印刷出所需形状的绝缘浆料层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结形成绝缘浆料层，其烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

e.利用银浆作粘贴剂，将金属导线直接粘贴在银浆条上，在银浆条的末端形成银浆固定点，所说的银浆条采用丝网印刷工艺制作在单制栅极结构上；

2)阴极的制作

阴极的结构包括阴极面板、粘贴剂层、薄层云母片、银浆粘贴层、碳纳米管基底硅片构成；

其制作过程中包括以下步骤：

a.阴极面板的制作

对钙钠玻璃板进行划片，形成阴极玻璃面板，钙钠玻璃表面无氧化铟锡透明导电薄膜；利用丝网印刷工艺在阴极玻璃面板上印刷一定形状的银浆，在烘箱内烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结形成银浆条作为阴极引线，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

b.对薄层云母片进行裁剪，形成所需的形状，利用粘贴剂层将薄层云母片粘贴在阴极玻璃面板上，在烘箱内烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内烧结固化，烧结温度：585℃±10℃，全程烧结时间：60min；

c.在纳米场发射薄膜基底硅片上生长碳纳米管薄膜，然后分别在纳米场发射薄膜基底硅片的背部和薄层云母片的正面涂抹银浆层，在烘箱内进行烘烤，烘烤温度：150℃，烘烤时间：不小于20min，然后放在烧结炉内，在二氧化碳气体的保护下进行烧结，固定纳米场发射薄膜基底硅片，烧结温度：475℃±10℃，全程烧结时间：60min。

9.如权利要求8所述的三极结构场致发射平板显示器的制作方法，其特征在于，所述的单制栅极基板其固定位置在阳极面板上，或设置在阴极面板上。

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