CN1667788A

CN1667788A - 带滤光结构的三极碳纳米管显示器及其制作工艺

Info

Publication number: CN1667788A
Application number: CN 200510017466
Authority: CN
Inventors: 李玉魁
Original assignee: Zhongyuan University of Technology
Current assignee: Zhongyuan University of Technology
Priority date: 2005-03-30
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2005-09-14

Abstract

本发明涉及一种采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构的三极平面显示器及其制作工艺，包括由平板玻璃构成的真空腔、用于控制碳纳米管阴极发射电子的控制栅极、采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作的阳极面板、印刷有碳纳米管的阴极面板以及绝缘隔离柱元件，采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作了阳极面板结构，具有结构简单、制作成本低廉，制作工艺简单、制作过程稳定可靠的优点。

Description

带滤光结构的三极碳纳米管显示器及其制作工艺

技术领域

本发明属于真空科学技术、微电子科学技术和纳米科学技术的相互交叉领域，具体涉及到一种平板显示器件的制作，特别涉及一种采用锡铟氧化物(简称ITO)薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构的三极平面显示器及其制作工艺。

背景技术

目前，对于利用碳纳米管作为阴极发射电子材料而制作的场致发射平面显示器件来说，显示器的图像显示质量是衡量平面器件的重要技术指标之一。通常情况下，在平面显示器件当中，从碳纳米管阴极发射的电子在阳极高电压的作用下进行加速运动，以更高的能量对阳极面板上的荧光粉层轰击而发出可见光，发出的可见光透过阳极面板玻璃而发射到器件外部。显示图像的分辨率和对比度是显示图像质量的关键技术指标，显示器件的分辨率越高，所显示的图像也就更加细腻、逼真，这可以通过制作精度更高的导电条图案来实现；而对比度对视觉效果的影响也非常关键，一般来说对比度越大，图像越清晰醒目，色彩也越鲜明艳丽，色彩表现也越丰富。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。

在对比度调节方面，碳纳米管场致发射平板显示器件在调节过程中更多偏向于改变图像亮度，即增大高亮区域的亮度，显示白色，而对于黑色还没有进行相关处理，这就使得对比度调节范围很小。高对比度需要更黑的黑色和更亮的白色，而黑色的变化对于高对比度的改变是至关重要的。通过减少反射能够进一步增加显示屏的黑色程度，使用低透光率的平板玻璃能够增加显示图像的对比度，但是同时也削弱了显示图像的高亮度。对此，在碳纳米管平板显示器件当中还没有一个行之有效的解决办法。

另外，在确保显示图像质量不变的前提下，还应该简化器件的制作工艺，提高器件的制作成功率，降低器件的制作成本，这也是研究者们需要考虑的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的不足而提供了一种采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光膜和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构的制作工艺，并提供了采用这种阳极面板而制作的、结构简单、制作成本低廉，制作工艺简单、制作过程稳定可靠的三极结构碳纳米管阴极场致发射平板显示器。

本发明的目的是这样实现的：本发明包括由平板玻璃构成的真空腔、用于控制碳纳米管阴极发射电子的控制栅极、采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作的阳极面板、印刷有碳纳米管的阴极面板以及绝缘隔离柱元件。所述的阳极面板结构的衬底材料为大型、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；所述的阳极面板结构的衬底材料为玻璃，如纳钙玻璃、硼硅玻璃；所述的阳极面板结构中，在衬底材料玻璃上制备了阻挡层，用于阻挡玻璃组成成分中离子的渗透；所述的阳极面板结构中的阻挡层可以为氧化硅或者氮化硅无机膜；所述的阳极面板结构在阻挡层的背侧制备了滤光层，用于滤光；所述的阳极面板结构中需要对三原色分别制备不同的滤光层，即对于红色制备红色滤光层、对于蓝色制备蓝色滤光层、对于绿色制备绿色滤光层；所述的阳极面板结构中需要将滤光层形成一定的图案，是结合常规光刻工艺完成的；所述的阳极面板结构中三原色的各个滤光层分别位于不同的位置，互相不产生影响；所述的阳极面板结构中在滤光层的背侧制备有锡铟氧化物薄膜层，是结合蒸镀工艺实现的；所述的阳极面板结构中锡铟氧化物薄膜层要形成一定的导电条图案，是结合常规光刻工艺完成的；所述的阳极面板结构中，在锡铟氧化物薄膜条的非显示区域印刷绝缘浆料层，形成阳极覆盖层，其主要目的是减少寄生电子发射的干扰，进一步增加显示图像的质量；所述的阳极面板结构中的阳极覆盖层是结合丝网印刷工艺和高温烧结工艺完成的。所述的阳极面板结构由阳极衬底材料平板玻璃、阻挡层、红色滤光层、蓝色滤光层、绿色滤光层、阳极导电条、阳极覆盖层构成。

本发明采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构，其制作工艺如下：

1)衬底材料平板玻璃[1]的划片：对整体玻璃衬底材料进行划片；

2)阻挡层[2]的制作：在衬底材料平板玻璃[1]上蒸镀上一层氧化硅层，作为阻挡层[2]，用以阻挡玻璃组成成分中离子的渗透；

3)红色滤光层[3]的制备：在阻挡层[2]的背侧压制上一层红色滤光薄膜，其仅仅能够让红色光透过，而对其余颜色的光则全部吸收；利用紫外光作为光源，对红色滤光薄膜进行光照；用清水进行显影；形成红色滤光层[3]图案；

4)蓝色滤光层[4]的制备：在阻挡层[2]的背侧压制上一层蓝色滤光薄膜，其仅仅能够让蓝色光透过，而对其余颜色的光则全部吸收；利用紫外光作为光源，对蓝色滤光薄膜进行光照；用清水进行显影；形成蓝色滤光层[4]图案；

5)绿色滤光层[5]的制备：在阻挡层[2]的背侧压制上一层绿色滤光薄膜，其仅仅能够让绿色光透过，而对其余颜色的光则全部吸收；利用紫外光作为光源，对绿色滤光薄膜进行光照；用清水进行显影；形成绿色滤光层[5]图案；

6)阳极导电条[6]的制备：在滤光层的背侧蒸镀上一层锡铟氧化物薄膜层；对锡铟氧化物薄膜层进行光刻，形成阳极导电条[6]图案；

7)阳极面板的清洁：对阳极面板进行清洁处理，除掉杂质；

8)阳极覆盖层[7]的制作：结合丝网印刷工艺，在锡铟氧化物薄膜条的非显示区域印刷绝缘浆料层，形成阳极覆盖层[7]；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)。

本发明中采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构的三极平面显示器的制作工艺如下：

1、阳极面板荧光粉发光层的制备：

利用丝网印刷工艺，在器件的显示区域内将荧光粉均匀的印刷在阳极导电条上，然后放置在烘箱当中进行烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5分钟，全程时间：不超过30分钟)，将荧光粉浆料中的有机溶剂彻底挥发掉；

2、阴极板结构和控制栅极结构的制作：

对平板玻璃上的铟锡氧化物薄膜进行光刻，形成一定形状的导电条；结合丝网印刷工艺，将绝缘浆料印刷在平板玻璃上，烧结固化后形成栅极条的支撑结构；将碳纳米管印刷在导电条上，形成碳纳米管发射电子源；将银浆印刷在绝缘浆料支撑结构上，从而制作了阴极板和控制栅极，

3、器件装配：

将阳极面板和阴极结构、控制栅极结构以及绝缘隔离柱元件、四周玻璃围框进行装配，在器件内部放置消气剂，并在整体器件的四周涂抹低熔点玻璃粉，用夹子固定；

4、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。

本发明具有如下积极效果：

在本发明中，在衬底材料平板玻璃上制备了氧化硅无机膜阻挡层，用以阻挡玻璃的组成成分中离子的渗透，保护滤光层不受损伤，并且不会对光线的透射产生影响；在本发明中，在无机膜阻挡层和锡铟氧化物薄膜层之间分别制作了红色滤光膜、蓝色滤光膜以及绿色滤光膜，分别仅仅能够让本颜色的光线通过，而对于其余颜色的光线则全部吸收。众所周知，要想形成彩色图像，那么仅仅需要红、绿、蓝三种原色就可以了，三原色的相互组合能够形成丰富多彩的色彩；当需要显示黑色图像的时候，如果没有滤光膜存在的话，那么让三种颜色的光都不通过，也就形成的黑色。但是，并不是所有的光线都被阻挡住了，仍然有部分光线被反射出来，只不过不太明显罢了。从显示图像的角度来说，也就是显示出一般的黑色。当在器件当中施加了滤光膜之后，红色滤光膜仅仅能够让红色光透过，绿色滤光膜仅仅能够让绿色滤光膜透过，蓝色滤光膜仅仅能够让蓝色滤光膜透过，那么当显示黑色图像的时候，红、绿、蓝三原色都不通过，与此同时，由于滤光膜的存在，不可能有其余光线被发射出来，这样，从显示图像的角度来说，能够显示出颜色更深的黑色。那么，我们采用这种方法能够获得更深的黑色，用增加电压来增大高亮区的亮度，即获得更亮的白色，也就是增加了显示图像的对比度，使得白色更白，黑色更黑。使得图像更加清晰醒目，色彩也更加鲜明艳丽，色彩表现也更加丰富。高对比度对于图像的清晰度、细节表现、灰度层次表现都有很大帮助。

在本发明中，增加了阳极覆盖层。阳极覆盖层的制作，其主要目的是减少寄生电子发射的干扰，进一步增加显示图像的质量。另外，在阳极面板的制作过程中，没有采用其它特殊的器件制作工艺，这在减低器件制作成本的同时也简化了整体器件的制作工艺过程。

该场致发射平板显示器包括如下的主要组成部分：由平板玻璃构成的真空腔、用于控制碳纳米管阴极发射电子的控制栅极、采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作的阳极面板、印刷有碳纳米管的阴极面板以及绝缘隔离柱元件。本发明提供一种采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作的阳极面板结构。其中阻挡层是阻挡衬底玻璃组成成分中离子的渗透，保护滤光层不受损伤；颜色滤光层分别对红、绿、蓝三原色进行滤光，减少光的反射，增加了显示图像对比度。与此同时，在本发明中提供了采用这种阳极面板而制作的、结构简单、制作成本低廉，制作工艺简单、制作过程稳定可靠的三极结构碳纳米管阴极场致发射平板显示器。

附图说明

图1给出了采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作的阳极面板结构的纵向结构示意图。

图2给出了采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作的阳极面板结构的横向结构示意图。

图3给出了采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构的三极碳纳米管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进行进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明中的阳极面板采用平板玻璃作为衬底材料，阳极面板中的平板玻璃既作为显示器阳极的衬底材料，同时也作为整体显示器真空腔的外壳封装玻璃；

本发明中所述阳极面板结构由阳极衬底材料平板玻璃1、阻挡层2、红色滤光层3、蓝色滤光层4、绿色滤光层5、阳极导电条6、阳极覆盖层7构成。

7)阳极面板的清洁：对阳极面板进行清洁处理，除掉杂质；

1、阳极面板荧光粉发光层8的制备：

利用丝网印刷工艺，在器件的显示区域内将荧光粉均匀的印刷在阳极导电条6上，然后放置在烘箱当中进行烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5分钟，全程时间：不超过30分钟)，将荧光粉浆料中的有机溶剂彻底挥发掉；

2、阴极板9结构和控制栅极10结构的制作：

对平板玻璃上的铟锡氧化物薄膜进行光刻，形成一定形状的导电条11；结合丝网印刷工艺，将绝缘浆料印刷在平板玻璃上，烧结固化后形成栅极条的支撑结构；将碳纳米管12印刷在导电条上，形成碳纳米管发射电子源；将银浆印刷在绝缘浆料支撑结构上，从而制作了阴极板和控制栅极，

3、器件装配：

将阳极面板和阴极结构、控制栅极结构以及绝缘隔离柱13元件、四周玻璃围框14进行装配，在器件内部放置消气剂，并在整体器件的四周涂抹低熔点玻璃粉，用夹子固定；

4、成品制作

Claims

1、一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器，包括由平板玻璃构成的真空腔、用于控制碳纳米管阴极发射电子的控制栅极、印刷有碳纳米管的阴极面板以及绝缘隔离柱元件，其特征在于：采用锡铟氧化物薄膜、颜色滤光层和阻挡层相结合方法制作阳极面板结构，所述的阳极面板结构由阳极衬底材料平板玻璃[1]、阻挡层[2]、红色滤光层[3]、蓝色滤光层[4]、绿色滤光层[5]、阳极导电条[6]、阳极覆盖层[7]构成，在无机膜阻挡层和锡铟氧化物薄膜层之间分别制作有红色滤光膜、蓝色滤光膜以及绿色滤光膜。

2、如权利要求1所述的一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器，其特征在于：所述的阳极面板结构的衬底材料为玻璃，如纳钙玻璃、硼硅玻璃。

3、如权利要求1所述的一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器，其特征在于：所述的阳极面板结构在衬底材料玻璃上制备有阻挡层，用于阻挡玻璃组成成分中离子的渗透，阻挡层可以为氧化硅或者氮化硅无机膜。

4、如权利要求1所述的一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器，其特征在于：所述的阳极面板结构在阻挡层的背侧制备有滤光层，用于滤光，对三原色分别制备不同的滤光层，即对于红色制备红色滤光层、对于蓝色制备蓝色滤光层、对于绿色制备绿色滤光层。

5、如权利要求1所述的一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器，其特征在于：所述的阳极面板结构在滤光层的背侧制备有锡铟氧化物薄膜层。

6、如权利要求1所述的一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器，其特征在于：所述的阳极面板结构在锡铟氧化物薄膜条的非显示区域印刷绝缘浆料层。

7、一种带滤光结构的三极碳纳米管显示器的制作工艺，其特征在于：所述的阳极面板结构由阳极衬底材料平板玻璃[1]、阻挡层[2]、红色滤光层[3]、蓝色滤光层[4]、绿色滤光层[5]、阳极导电条[6]、阳极覆盖层[7]构成，其制作工艺如下；

7)阳极面板的清洁：对阳极面板进行清洁处理，除掉杂质；

8)阳极覆盖层[7]的制作：结合丝网印刷工艺，在锡铟氧化物薄膜条的非显示区域印刷绝缘浆料层，形成阳极覆盖层[7]；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。