CN1937151A - 浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阴极玻璃面板上有阴极导电层、碳纳米管以及浅窝型阴极曲栅控制结构；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，能够进一步增强栅极的控制功能，在将栅极－阴极结构高度集成到一起的同时降低器件的工作电压，有利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

浅窝型阴极曲栅控制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，特别涉及一种浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

碳纳米管具有小的尖端曲率半径，高的纵横比率，在外加电场强度的作用下能够呈现出优良的场致发射特性，非常适合于用作场致发射显示设备的冷阴极材料。作为人机交流界面和信息展示的平板显示屏幕已经与人们的生活息息相关，平板显示器将迅速取代传统的阴极射线管显示器而成为主流产品。利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射平板显示器是一种新型的平面型显示设备，它继承了阴极射线管显示器的高图像质量，同时又具有液晶显示器的薄型化，并克服了液晶显示器的响应速度慢、视角小、存在闪烁现象、容易引起视觉疲劳等不足之处，已经成为了平板显示领域的热门话题。

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。进一步降低栅极结构的工作电压，就成为了一个急需解决的现实问题。一方面需要尽可能的缩短栅极结构和碳纳米管阴极结构二者之间的距离，这样更小的栅极结构工作电压就能够在碳纳米管阴极表面顶端形成更为强大的电场强度，换句话说，也就是能够有效地减小栅极工作电压，但是这些还要受到绝缘材料的绝缘等级、实际制作工艺可行性以及制作材料等各种因素的制约。另一方面就是对现有的栅极结构和碳纳米管阴极结构进行改进，其目的就是为了进一步的增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度。这是其中的两个主要方面。因此，在实际器件的制作过程中，如何进一步的缩短二者之间的有效距离，如何进一步对栅极结构和碳纳米管阴极结构进行改进等等，都是值得考虑的问题。

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、结构简单的浅窝型阴极曲栅控制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，包括由阴极玻璃面板、阳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，在阴极玻璃面板上有阴极导电层、碳纳米管以及浅窝型阴极曲栅控制结构。

所述的浅窝型阴极曲栅控制结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成绝缘层；绝缘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成阴极抬翘层；阴极抬翘层呈现一个向内凹陷的浅窝型形状，底部和阴极引线层紧密接触；阴极抬翘层的边缘位置上覆盖有二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；阴极覆盖层的下表面要覆盖住阴极抬翘层的边缘位置，但是其上表面呈现一种斜坡面形状，为栅极引线层的走向作准备；阴极抬翘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层要布满整个阴极抬翘层的内表面；绝缘层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出阴极抬翘层以及上面的阴极导电层；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极导电层以及空余的绝缘层部分；隔离层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分要向圆形孔内部延伸，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端悬空部分为两段折线型，即曲栅结构，第一段折线和阴极覆盖层相互接触，第二段折线向浅窝型形状内部斜向下延伸；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住大部分的栅极引线层，但是不能覆盖住前端悬空部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的浅窝型阴极曲栅控制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、锡、钼、铬、铟；阴极抬翘层的掺杂类型为n型、p型；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。

一种浅窝型阴极曲栅控制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)绝缘层的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成绝缘层；

3)阴极引线层的制作：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)阴极抬翘层的制作：在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极抬翘层；

5)阴极覆盖层的制作：在阴极抬翘层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；

6)阴极导电层的制作：在阴极抬翘层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

7)隔离层的制作：在绝缘层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离层；

8)栅极引线层的制作：在隔离层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

9)栅极覆盖层的制作：在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；

10)浅窝型阴极曲栅控制结构的表面清洁处理：对浅窝型阴极曲栅控制结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

11)碳纳米管的制备：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；

13)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；

14)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；

15)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；

16)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。

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。

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。

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。

本发明具有如下的积极效果：

首先，在所述的浅窝型阴极曲栅控制结构中，将碳纳米管阴极的形状制作成了浅窝型形状，能够极大的增加碳纳米管阴极的场致发射电子面积，使得更多的碳纳米管阴极都能够参与到电子发射当中来，有利于进一步提高整体器件的显示亮度；利用掺杂多晶硅的半导体特性，能够对流经碳纳米管的阴极电流进行调节，避免其过大或者过小。

其次，在所述的浅窝型阴极曲栅控制结构中，对栅极结构也作了改进，将栅极结构制作成了折线状，并呈悬空状态的延伸到碳纳米管阴极的上端。这样，可以极大地缩小栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的距离，降低栅极结构的工作电压，进一步提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，同时，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，在所述的浅窝型阴极曲栅控制结构中，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给出了浅窝型阴极曲栅控制结构的纵向结构示意图；

图2给出了浅窝型阴极曲栅控制结构的横向结构示意图；

图3给出了带有浅窝型阴极曲栅控制结构的、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。

所述的一种带有浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[11]和四周玻璃围框[15]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面的荧光粉层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[17]以及消气剂附属元件[16]，在阴极玻璃面板上有阴极导电层[6]、碳纳米管[10]以及浅窝型阴极曲栅控制结构。

所述的浅窝型阴极曲栅控制结构包括阴极玻璃面板[1]、绝缘层[2]、阴极引线层[3]、阴极抬翘层[4]、阴极覆盖层[5]、阴极导电层[6]、隔离层[7]、栅极引线层[8]、栅极覆盖层[9]和碳纳米管[10]部分。

所述的浅窝型阴极曲栅控制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；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成绝缘层；绝缘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成阴极抬翘层；阴极抬翘层呈现一个向内凹陷的浅窝型形状，底部和阴极引线层紧密接触；阴极抬翘层的边缘位置上覆盖有二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；阴极覆盖层的下表面要覆盖住阴极抬翘层的边缘位置，但是其上表面呈现一种斜坡面形状，为栅极引线层的走向作准备；阴极抬翘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层要布满整个阴极抬翘层的内表面；绝缘层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出阴极抬翘层以及上面的阴极导电层；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极导电层以及空余的绝缘层部分；隔离层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分要向圆形孔内部延伸，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端悬空部分为两段折线型，即曲栅结构，第一段折线和阴极覆盖层相互接触，第二段折线向浅窝型形状内部斜向下延伸；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住大部分的栅极引线层，但是不能覆盖住前端悬空部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的浅窝型阴极曲栅控制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、锡、钼、铬、铟；阴极抬翘层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型；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。

一种带有浅窝型阴极曲栅控制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：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成绝缘层；

3)阴极引线层[3]的制作：在绝缘层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)阴极抬翘层[4]的制作：在阴极引线层的上面制备出一个n型掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极抬翘层；

5)阴极覆盖层[5]的制作：在阴极抬翘层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；

6)阴极导电层[6]的制作：在阴极抬翘层的上面制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层；

7)隔离层[7]的制作：在绝缘层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离层；

8)栅极引线层[8]的制作：在隔离层的上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成栅极引线层；

9)栅极覆盖层[9]的制作：在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；

10)浅窝型阴极曲栅控制结构的表面清洁处理：对浅窝型阴极曲栅控制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：对整体平板钠钙玻璃进行划割，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[17]和四周玻璃围框[15]装配到一起，并将消气剂[16]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；

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。

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)；

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)；

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。

Claims (7)

1、一种浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[11]和四周玻璃围框[15]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面的荧光粉层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[17]以及消气剂附属元件[16]，其特征在于：在阴极玻璃面板上有阴极导电层[6]、碳纳米管[10]以及浅窝型阴极曲栅控制结构。

2、根据权利要求1所述的浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器，其特征在于：所述的浅窝型阴极曲栅控制结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成绝缘层；绝缘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成阴极抬翘层；阴极抬翘层呈现一个向内凹陷的浅窝型形状，底部和阴极引线层紧密接触；阴极抬翘层的边缘位置上覆盖有二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；阴极覆盖层的下表面要覆盖住阴极抬翘层的边缘位置，但是其上表面呈现一种斜坡面形状，为栅极引线层的走向作准备；阴极抬翘层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层要布满整个阴极抬翘层的内表面；绝缘层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出阴极抬翘层以及上面的阴极导电层；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极导电层以及空余的绝缘层部分；隔离层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分要向圆形孔内部延伸，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端悬空部分为两段折线型，即曲栅结构，第一段折线和阴极覆盖层相互接触，第二段折线向浅窝型形状内部斜向下延伸；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住大部分的栅极引线层，但是不能覆盖住前端悬空部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

3、根据权利要求2所述的浅窝型阴极曲栅控制结构的平板显示器，其特征在于：所述的浅窝型阴极曲栅控制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、锡、钼、铬、铟；阴极抬翘层的掺杂类型为n型、p型；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。

4、一种浅窝型阴极曲栅控制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：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成绝缘层；

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)阴极抬翘层[4]的制作：在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极抬翘层；

5)阴极覆盖层[5]的制作：在阴极抬翘层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；

6)阴极导电层[6]的制作：在阴极抬翘层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

7)隔离层[7]的制作：在绝缘层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离层；

8)栅极引线层[8]的制作：在隔离层的上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：在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；

10)浅窝型阴极曲栅控制结构的表面清洁处理：对浅窝型阴极曲栅控制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：对整体平板钠钙玻璃进行划割，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[17]和四周玻璃围框[15]装配到一起，并将消气剂[16]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所述的浅窝型阴极曲栅控制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所述的浅窝型阴极曲栅控制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所述的浅窝型阴极曲栅控制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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