CN1787156A - 下栅结构的平面发光显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种下栅结构的平面发光显示器及其制作工艺，包括由前玻璃面板、后玻璃面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔，支撑墙结构以及附属消气剂元件，在后玻璃面板上设置有绝缘增高层，在绝缘增高层上预留有阳极像素孔，在阳极像素孔中为设置在后玻璃面板上的阳极电极层，在阳极电极层上设置有荧光粉层，在绝缘增高层上设置有控制栅极电极层，在控制栅极电极层上设置有绝缘隔离层，在绝缘隔离层的上面设置有阴极电极层，碳纳米管阴极制备在阴极电极层上，具有制作过程成本低廉、结构简单、制作成品率高、稳定可靠的下栅结构的优点。

Description

下栅结构的平面发光显示器及其制作工艺

技术领域

本发明属于纳米科学技术、平板显示技术以及真空科学技术的相互交叉领域，涉及到平板场致发射发光显示器件的制作，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，特别涉及到一种下栅结构的、碳纳米管阴极的场致发射平面显示器件的制作工艺。

背景技术

大多数情况下，人们依靠某种形式的显示器与计算机系统进行交流。从汽车仪表板上的指示盘到高端笔记本电脑的高清晰度显示屏，平板显示器是这些设备最基本的显示器件。与普通CRT显示器相比，平板显示器具有很多优点，比如占用空间小，薄型化，高图像显示质量，重量轻，有效显示面积达15英寸的平板显示器同17英寸的CRT显示器的有效面积相当。目前，计算机用显示器的销售额是最大的；而就数量而言，小型显示器却是最多的。显示器领域正在朝向高画质(接近自然色彩)，轻便化(携带方便)，大画面(满足临场感)以及立体化，故而朝向小型化以创新技术开发及平面化发展。科学技术的发展日新月异，显示技术也在发生一场革命。由于平板显示器具有重量轻、厚度薄、体积小、无辐射、不闪烁等优点，已成为显示技术发展的方向。

在利用碳纳米管作为阴极材料的三极结构场致发射平面发光显示器件当中，栅极结构对于碳纳米管阴极的电子发射起着必要的控制作用。栅极结构的材料选择、制作工艺、制作结构、流程设计等诸多方面都有着十分严格的技术要求。目前，大多数平面显示器中都选择了控制栅极位于碳纳米管阴极上方的结构型是，具有制作结构简单、控制作用强、制作工艺简化等特点，但是所形成的栅极电流比较大，对于器件的绝缘材料要求比较高，而且由于制作控制栅极的材料各不相同，采用了某些特殊的制作工艺，造成器件的总体成本增高，无法进行大面积制作，这些都是其不利之处。

当在控制栅极上施加外电压的情况下，在碳纳米管表面就会形成强大的电场强度，迫使其发射大量的电子，这就是冷场致发射现象。但是在碳纳米管阴极发射电子的过程中，并不都是所有的阴极材料都能够均匀的发射大量电子的，而是在碳纳米管阴极的边缘位置发射的电子最多，这也是冷场致发射中比较独特的一个现象。如何充分有效的利用这种现象，并且将其和控制栅极结构的选择综合起来进行考虑，这是研究制作人员所需要思考的一个问题。

此外，在尽可能不影响显示图像质量的前提下，还需要进一步降低平板器件的制作成本；在能够进行大面积的器件制作的同时，还需要使得器件制作过程免于复杂化，有利于进行商业化的大规模生产。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中存在的不足而提供一种制作过程成本低廉、结构简单、制作成品率高、稳定可靠的下栅结构的平面发光显示器及其制作工艺。

本发明的目的是这样实现的：包括由前玻璃面板、后玻璃面板以及四周玻璃围框所构成的密封真空腔，支撑墙结构以及附属消气剂元件，其特征在于：在后玻璃面板上设置有绝缘增高层，在绝缘增高层上预留有阳极像素孔，在阳极像素孔中为设置在后玻璃面板上的阳极电极层，在阳极电极层上设置有荧光粉层，在绝缘增高层上设置有控制栅极电极层，在控制栅极电极层上设置有绝缘隔离层，在绝缘隔离层的上面设置有阴极电极层，碳纳米管阴极制备在阴极电极层上。在充分利用阴极边缘发射大量电子原理的基础上，由位于碳纳米管阴极下方的栅极电极来控制碳纳米管阴极的电子发射，并且发射的电子直接轰击荧光粉而发出可见光，发出的可见光经铝膜反射从前玻璃面板透射到器件外部。

阳极电极层分为两部分：一部分为位于后玻璃面板上的印刷的银浆层，另一部分为制备在银浆层上面的铝膜层，阳极电极层上存在荧光粉层。

一种下栅结构的平面发光显示器的制作工艺：采用如下工艺进行制作：

1、后玻璃面板的制作

对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出后玻璃面板；

2、阳极电极层的制作

结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板[1]上印刷一层银浆，形成阳极电极层的第一部分；经过烘烤(烘烤温度：180℃，保持时间：10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)；然后在银浆层的上面蒸镀一层铝膜，形成阳极电极层的第二部分；

3、绝缘增高层的制作

结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板上印刷上绝缘浆料层，形成绝缘增高层。经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：15分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：590℃，保持时间：10分钟)；绝缘增高层上预留有阳极像素孔，暴露出底部的阳极电极层；

4、控制栅极电极层的制作

在绝缘增高层上蒸镀一层钼金属层，结合常规的光刻工艺，对钼金属层进行刻蚀，形成控制栅极电极层；

5、绝缘隔离层的制作

在控制栅极电极层的上面再次制备出二氧化硅层，形成绝缘隔离层；结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，将多余部分去掉；

6、阴极导电层的制作

在绝缘隔离层的上面再次蒸镀一层钼金属层，结合常规的光刻工艺，对钼金属层进行刻蚀，形成阴极导电层；

7、荧光粉层的制作

结合丝网印刷工艺，在阳极电极层的上面制备出荧光粉层；需要经过烘烤工艺(烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟)，让荧光粉层的其它物质挥发掉；

8、碳纳米管阴极的制作

结合丝网印刷工艺，将碳纳米管阴极印刷在阴极电极层的上面，形成用于发射电子的碳纳米管阴极；

9、碳纳米管阴极的后处理

对印刷后的碳纳米管阴极进行后处理，以改善碳纳米管的场致发射特性；

10、前玻璃面板的制作

对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出前玻璃面板；

11、器件装配

将前玻璃面板、后玻璃面板、四周玻璃围框和支撑墙结构装配到一起，并将消气剂放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定。在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，用夹子固定。

12、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。

本发明具有如下的积极效果：

本发明中的主要特点在于制作了下栅结构的、碳纳米管阴极的平板发光显示器件。在充分利用碳纳米管阴极边缘发射大量电子原理的基础上，由位于碳纳米管阴极下方的栅极电极来控制碳纳米管阴极的电子发射，并且发射的电子直接轰击荧光粉而发出可见光。将丝网印刷工艺的大面积可行性以及良好的器件结构的有利之处相结合起来，制作出性能更加优良的场致发射发光平板器件。

其一，采用了下栅结构来制作场致发射显示器件，有利于进一步提高器件的显示亮度。在本发明中，控制栅极电极层位于碳纳米管阴极的正下方，而荧光粉层位于碳纳米管阴极的两侧略低的位置。当在控制栅极电极层上施加适当正电压的情况下，碳纳米管阴极表面就会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；发射的电子在阳极高电压的作用下，向荧光粉层高速运动，轰击荧光粉层而发出可见光；可见光在阳极铝膜层的反射下从前玻璃面板透射到器件外部。一方面，采用了本发明中的下栅结构，那么从碳纳米管阴极发射的电子不经过控制栅极结构而直接轰击荧光粉层，这也就减少了控制栅极截获电子的几率，从而减少了控制栅极电流的大小，有利于进一步提高器件的显示亮度；另一方面，采用了本发明中的控制栅极结构，是在阳极结构和控制栅极结构全部制作完毕的情况下，最后才进行碳纳米管阴极的制作，也就是说碳纳米管阴极的制作不受到其它显示器件工艺的影响，也就极大地减少了碳纳米管阴极的损伤，提高了显示器件制作的成功率；

其二、在本发明中的下栅结构中，充分利用碳纳米管阴极边缘部分电场高度集中的原理，能够极大地提升显示器件的发射效率。由于阳极荧光粉层位于碳纳米管阴极的侧面略低位置，这就使得碳纳米管阴极边缘处的碳纳米管有了更为优越的发展空间，也就充分利用了碳纳米管阴极边缘位置更加能够发射大量电子的原理；由于从碳纳米管阴极发射的电子没有经过任何其它元件，也没有受到任何其它元件的不良干扰，直接对荧光粉层进行高能量轰击，这显著提高了器件的发光效率。

其三、在本发明中的下栅结构平板发光显示器件中，阳极电极层制作了两部分，一部分为银浆层，既可以充当阳极的电极，同时也利用银浆层的致密性，避免器件外部光线对器件内部产生不良影响；另一部分为铝膜层，既可以充当阳极的电极，同时也利用蒸镀的铝膜形成一个反射镜面，来对可见光更好的进行反射，从前玻璃面板透射到器件外部；

此外，在本发明中的下栅结构平板发光显示器件当中，在充分结合了丝网印刷工艺的基础上进行了器件制作，具有制作大面积显示器件的可行性；并没有采用特殊的器件制作材料以及特殊的器件制作工艺，能够极大地降低器件的生产成本，具有制作工艺简单、制作成本低廉、稳定可靠、高质量显示图像等优越之处。

附图说明

图1给出了本发明的后玻璃面板结构的纵向结构示意图。

图2给出了本发明的后玻璃面板结构的横向结构示意图。

图3中给出了本发明的结构示意图。

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。

本发明包括由前玻璃面板9、后玻璃面板1以及四周玻璃围框10所构成的密封真空腔，支撑墙结构11以及附属消气剂12元件，在后玻璃面板上设置有绝缘增高层3，在绝缘增高层3上预留有阳极像素孔，在阳极像素孔中为设置在后玻璃面板1上的阳极电极层2，在阳极电极层2上设置有荧光粉层7，在绝缘增高层3上设置有控制栅极电极层4，在控制栅极电极层4上设置有绝缘隔离层5，在绝缘隔离层5的上面设置有阴极电极层6，碳纳米管阴极8制备在阴极电极层上。

控制栅极电极层4可以为钼、镍、铬、金、银金属之一。前玻璃面板9和后玻璃面板1为如钠钙玻璃、硼硅玻璃玻璃材料之一。绝缘增高层3可以为绝缘浆料层、二氧化硅层、钠钙玻璃层和聚酰亚胺层之一。绝缘隔离层5为绝缘料层、二氧化硅层、聚酰亚胺层之一。阴极电极层6为金、银、镍、钼、铬金属之一。阳极电极层2分为两部分：一部分为位于后玻璃面板上的印刷的银浆层，另一部分为制备在银浆层上面的铝膜层，阳极电极层上存在荧光粉层。

本发明中采用如下的工艺进行制作：

1、后玻璃面板1的制作

对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出后玻璃面板1；

2、阳极电极层2的制作

结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板1上印刷一层银浆，形成阳极电极层2的第一部分；经过烘烤(烘烤温度：180℃，保持时间：10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)；然后在银浆层的上面蒸镀一层铝膜，形成阳极电极层2的第二部分；

3、绝缘增高层3的制作

结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板上印刷上绝缘浆料层，形成绝缘增高层3。经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：15分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：590℃，保持时间：10分钟)；绝缘增高层3上预留有阳极像素孔，暴露出底部的阳极电极层2；

4、控制栅极电极层4的制作

在绝缘增高层上蒸镀一层钼金属层，结合常规的光刻工艺，对钼金属层进行刻蚀，形成控制栅极电极层4；

5、绝缘隔离层5的制作

在控制栅极电极层4的上面再次制备出二氧化硅层，形成绝缘隔离层5；结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，将多余部分去掉；

6、阴极导电层6的制作

在绝缘隔离层5的上面再次蒸镀一层钼金属层，结合常规的光刻工艺，对钼金属层进行刻蚀，形成阴极导电层6；

7、荧光粉层7的制作

结合丝网印刷工艺，在阳极电极层2的上面制备出荧光粉层7；需要经过烘烤工艺(烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟)，让荧光粉层的其它物质挥发掉；

8、碳纳米管8阴极的制作

结合丝网印刷工艺，将碳纳米管8阴极印刷在阴极电极层6的上面，形成用于发射电子的碳纳米管8阴极；

9、碳纳米管8阴极的后处理

对印刷后的碳纳米管8阴极进行后处理，以改善碳纳米管的场致发射特性；

10、前玻璃面板9的制作

对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出前玻璃面板9；

11、器件装配

将前玻璃面板1、后玻璃面板9、四周玻璃围框10和支撑墙结构11装配到一起，并将消气剂12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。

12、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。

本发明中的下栅结构平板发光显示器件的前玻璃面板和后玻璃面板为大型、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；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的前玻璃面板和后玻璃面板为玻璃材料，如纳钙玻璃、硼硅玻璃；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的后玻璃面板上存在一个绝缘增高层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的绝缘增高层可以为绝缘浆料层、二氧化硅层、钠钙玻璃层和聚酰亚胺层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的绝缘增高层上预留有阳极像素孔；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的绝缘增高层上存在一个控制栅极电极层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的控制栅极电极层可以为钼、镍、铬、金、银金属；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的控制栅极电极层上存在一个绝缘隔离层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的绝缘隔离层可以为绝缘料层、二氧化硅层、聚酰亚胺层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的绝缘隔离层的上面存在一个阴极电极层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的阴极电极层可以为金、银、镍、钼、铬金属；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的碳纳米管阴极制备在阴极电极层上；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的后玻璃面板上存在一个阳极阳极电极层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的阳极电极层分为两部分：一部分为位于后玻璃面板上的印刷的银浆层，另一部分为制备在银浆层上面的铝膜层；本发明中的下栅结构平板发光显示器件的阳极电极层上存在荧光粉层。

Claims (8)

1、一种下栅结构的平面发光显示器，包括由前玻璃面板[9]、后玻璃面板[1]以及四周玻璃围框[10]所构成的密封真空腔，支撑墙结构[11]以及附属消气剂[12]元件，其特征在于：在后玻璃面板上设置有绝缘增高层[3]，在绝缘增高层[3]上预留有阳极像素孔，在阳极像素孔中为设置在后玻璃面板[1]上的阳极电极层[2]，在阳极电极层[2]上设置有荧光粉层[7]，在绝缘增高层[3]上设置有控制栅极电极层[4]，在控制栅极电极层[4]上设置有绝缘隔离层[5]，在绝缘隔离层[5]的上面设置有阴极电极层[6]，碳纳米管阴极[8]制备在阴极电极层上。

2、根据权利要求1所述的一种下栅结构的平面发光显示器，其特征在于：控制栅极电极层[4]可以为钼、镍、铬、金、银金属之一。

3、根据权利要求1所述的一种下栅结构的平面发光显示器，其特征在于：前玻璃面板[9]和后玻璃面板[1]为如钠钙玻璃、硼硅玻璃玻璃材料之一。

4、根据权利要求1所述的一种下栅结构的平面发光显示器，其特征在于：绝缘增高层[3]可以为绝缘浆料层、二氧化硅层、钠钙玻璃层和聚酰亚胺层之一。

5、根据权利要求1所述的一种下栅结构的平面发光显示器，其特征在于：绝缘隔离层[5]为绝缘料层、二氧化硅层、聚酰亚胺层之一。

6、根据权利要求1所述的一种下栅结构的平面发光显示器，其特征在于：阴极电极层[6]为金、银、镍、钼、铬金属之一。

7、根据权利要求1所述的一种下栅结构的平面发光显示器，其特征在于：阳极电极层[2]分为两部分：一部分为位于后玻璃面板上的印刷的银浆层，另一部分为制备在银浆层上面的铝膜层，阳极电极层上存在荧光粉层。

8、一种下栅结构的平面发光显示器的制作工艺，其特征在于：所述的下栅结构平板发光显示器件采用如下的工艺进行制作：

1)、后玻璃面板[1]的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出后玻璃面板[1]；

2)、阳极电极层[2]的制作：结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板[1]上印刷一层银浆，形成阳极电极层[2]的第一部分；经过烘烤，烘烤温度：180℃，保持时间：10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；然后在银浆层的上面蒸镀一层铝膜，形成阳极电极层[2]的第二部分；

3)、绝缘增高层[3]的制作：结合丝网印刷工艺，在后玻璃面板上印刷上绝缘浆料层，形成绝缘增高层[3]。经过烘烤，烘烤温度：150℃，保持时间：15分钟，之后，放置在烧结炉中进行高温烧结，烧结温度：590℃，保持时间：10分钟；绝缘增高层[3]上预留有阳极像素孔，暴露出底部的阳极电极层[2]；

4)、控制栅极电极层[4]的制作：在绝缘增高层上蒸镀一层钼金属层，结合常规的光刻工艺，对钼金属层进行刻蚀，形成控制栅极电极层[4]；

5)、绝缘隔离层[5]的制作：在控制栅极电极层[4]的上面再次制备出二氧化硅层，形成绝缘隔离层[5]；结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，将多余部分去掉；

6)、阴极导电层[6]的制作：在绝缘隔离层[5]的上面再次蒸镀一层钼金属层，结合常规的光刻工艺，对钼金属层进行刻蚀，形成阴极导电层[6]；

7)、荧光粉层[7]的制作：结合丝网印刷工艺，在阳极电极层[2]的上面制备出荧光粉层[7]；需要经过烘烤工艺，烘烤温度：120℃，保持时间：15分钟，让荧光粉层的其它物质挥发掉；

8)、碳纳米管[8]阴极的制作：结合丝网印刷工艺，将碳纳米管[8]阴极印刷在阴极电极层[6]的上面，形成用于发射电子的碳纳米管[8]阴极；

9)、碳纳米管[8]阴极的后处理：对印刷后的碳纳米管[8]阴极进行后处理，以改善碳纳米管的场致发射特性；

10)、前玻璃面板[9]的制作：对整体平板钠钙玻璃进行裁剪，制作出前玻璃面板[9]；

11)、器件装配：将前玻璃面板[1]、后玻璃面板[9]、四周玻璃围框[10]和支撑墙结构[11]装配到一起，并将消气剂[12]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。

12)、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。