CN1937156A - 折线型栅控结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折线型栅控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、碳纳米管以及折线型栅控结构；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结构的控制作用，增大碳纳米管阴极的电子发射效率，有助于进一步提高整体器件的分辨率和图像质量，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

折线型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，特别涉及一种折线型栅控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，在外加电场强度的作用下能够发射出大量的电子，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。场致发射显示器的工作原理和阴极射线管显示器的工作原理几乎完全相同，因此这种平板显示器完全继承了阴极射线管显示器的高显示图像质量。当然，场致发射显示器除具有传统阴极射线管显示器的优点外，还具有功耗低，低电压，薄型化，平板化以及能在恶劣条件下工作等特点，众多科研人员进行了大量的研究，使得场致发射显示器的研究开发和生产都得到了迅速的发展。

栅极结构是三极场致发射显示器中比较关键的控制元件之一，它直接决定着碳纳米管阴极是否能够进行电子发射。目前，在大多数的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结构控制形式，这种控制形式的制作工艺相对比较简单，栅极的控制作用非常显著，但是所形成的栅极电流比较大，不利于进一步的提高器件的显示亮度。当然，在三极结构场致发射显示器中，除了上面所说的控制模式外，还存在着各种各样的栅极控制模式，各不相同。但其实质上都是类似的，即能够有效地增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。每一种栅极控制模式都有着自己的优缺点。因此，在实际器件的制作过程中，究竟采用哪一种栅极控制模式，究竟采用哪一种栅极制作材料，以及如何进一步增强栅极的控制性能，这些都是值得认真考虑的问题。

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、结构简单的折线型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，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、制备在阳极导电层上面的荧光粉层以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层；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、碳纳米管以及折线型栅控结构。

所述的折线型栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料形成阻滞层；阻滞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金属层形成渡越层；渡越层为圆盘面型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层呈现粗砂粒型分布在渡越层的上面；阴极导电层要布满渡越层的整个上表面；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极增高层；栅极增高层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层和阴极导电层；栅极增高层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；栅极增高层中圆型孔的内侧壁为一个倒置的圆台面形状，即底部的圆型孔的直径小，顶部的圆型孔直径大，从栅极增高层的底部到顶部沿着圆型孔内侧壁形成一个斜坡面；栅极增高层的上表面为一个平面，和栅极引线层相互接触；在栅极引线层上表面和圆型孔交界处存在两个三角尖型形状，一个三角尖型形状平行于栅极增高层上表面，位于圆型孔内侧壁顶部，其尖角指向圆型孔中心部位，另一个三角尖型形状垂直于栅极增高层上表面，位于栅极增高层上表面靠近圆型孔边缘处，其尖角指向阳极方向；位于圆型孔内侧壁上的三角尖型形状的表面上的刻蚀后的金属层形成栅极管制层；栅极增高层上表面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层要覆盖位于指向阳极方向的三角尖型形状的上表面；栅极引线层和栅极管制层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住全部栅极引线层；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的折线型栅控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、钼、铬、锡、铅、铟；渡越层为金属金、银、钼、铬、铝；阴极导电层为金属铁、钴、镍；调控栅极层为金属金、银、铝、钼、铬、铟；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。

一种折线型栅控结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下：

1)阴极玻璃面板的制作：对整体平板玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；

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

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

4)渡越层的制作：在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成渡越层；

5)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；

6)栅极增高层的制作：在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极增高层；

7)栅极管制层的制作：在位于圆型孔内侧壁上三角尖型形状的表面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极管制层；

8)栅极引线层的制作：在栅极增高层的上表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印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)折线型栅控结构的表面清洁处理：对折线型栅控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，在所述的折线型栅控结构中，将碳纳米管阴极制备在了呈现粗砂粒型形状的阴极导电层上面。这样，一方面可以极大地增加碳纳米管阴极的场致电子发射面积，使得更多的碳纳米管都进行电子发射，同时另一方面也更改了碳纳米管阴极的形状，充分利用了边缘位置能够发射大量电子的特有现象，有力的提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，有助于进一步提高器件的显示亮度。

其次，在所述的折线型栅控结构中，分别制作了呈现三角尖型形状的栅极管制层以及栅极引线层部分。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。形成三角尖型的调控栅极层起到了进一步加强栅极控制作用的功能，而形成三角尖型的栅极引线层则是同时兼顾具有传递电压和对电子束聚焦的功能，有助于进一步提高整体器件的显示分辨率和图像质量。

此外，在所述的折线型栅控结构中，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给出了折线型栅控结构的纵向结构示意图；

图2给出了折线型栅控结构的横向结构示意图；

图3给出了带有折线型栅控结构的、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。

所述的一种带有折线型栅控结构的平板显示器，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]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[14]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[13]；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[5]、碳纳米管[10]以及折线型栅控结构。

所述的折线型栅控结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、阴极引线层[3]、渡越层[4]、阴极导电层[5]、栅极增高层[6]、栅极管制层[7]、栅极引线层[8]、栅极覆盖层[9]和碳纳米管[10]部分。

所述的折线型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形成阻滞层；阻滞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金属层形成渡越层；渡越层为圆盘面型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层呈现粗砂粒型分布在渡越层的上面；阴极导电层要布满渡越层的整个上表面；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极增高层；栅极增高层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层和阴极导电层；栅极增高层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；栅极增高层中圆型孔的内侧壁为一个倒置的圆台面形状，即底部的圆型孔的直径小，顶部的圆型孔直径大，从栅极增高层的底部到顶部沿着圆型孔内侧壁形成一个斜坡面；栅极增高层的上表面为一个平面，和栅极引线层相互接触；在栅极引线层上表面和圆型孔交界处存在两个三角尖型形状，一个三角尖型形状平行于栅极增高层上表面，位于圆型孔内侧壁顶部，其尖角指向圆型孔中心部位，另一个三角尖型形状垂直于栅极增高层上表面，位于栅极增高层上表面靠近圆型孔边缘处，其尖角指向阳极方向；位于圆型孔内侧壁上的三角尖型形状的表面上的刻蚀后的金属层形成栅极管制层；栅极增高层上表面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层要覆盖位于指向阳极方向的三角尖型形状的上表面；栅极引线层和栅极管制层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住全部栅极引线层；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的折线型栅控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、钼、铬、锡、铅、铟；渡越层可以为金属金、银、钼、铬、铝；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；调控栅极层可以为金属金、银、铝、钼、铬、铟；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。

一种带有折线型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，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

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

4)渡越层[4]的制作：在阴极引线层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成渡越层；

5)阴极导电层[5]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；

6)栅极增高层[6]的制作：在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极增高层；

7)栅极管制层[7]的制作：在位于圆型孔内侧壁上三角尖型形状的表面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极管制层；

8)栅极引线层[8]的制作：在栅极增高层的上表面制备出一个金属铬层，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印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)折线型栅控结构的表面清洁处理：对折线型栅控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、一种折线型栅控结构的平板显示器，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]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[14]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[13]；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[5]、碳纳米管[10]以及折线型栅控结构。

2、根据权利要求1所述的折线型栅控结构的平板显示器，其特征在于：所述的折线型栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料形成阻滞层；阻滞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金属层形成渡越层；渡越层为圆盘面型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层呈现粗砂粒型分布在渡越层的上面；阴极导电层要布满渡越层的整个上表面；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极增高层；栅极增高层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层和阴极导电层；栅极增高层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；栅极增高层中圆型孔的内侧壁为一个倒置的圆台面形状，即底部的圆型孔的直径小，顶部的圆型孔直径大，从栅极增高层的底部到顶部沿着圆型孔内侧壁形成一个斜坡面；栅极增高层的上表面为一个平面，和栅极引线层相互接触；在栅极引线层上表面和圆型孔交界处存在两个三角尖型形状，一个三角尖型形状平行于栅极增高层上表面，位于圆型孔内侧壁顶部，其尖角指向圆型孔中心部位，另一个三角尖型形状垂直于栅极增高层上表面，位于栅极增高层上表面靠近圆型孔边缘处，其尖角指向阳极方向；位于圆型孔内侧壁上的三角尖型形状的表面上的刻蚀后的金属层形成栅极管制层；栅极增高层上表面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层要覆盖位于指向阳极方向的三角尖型形状的上表面；栅极引线层和栅极管制层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住全部栅极引线层；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

3、根据权利要求2所述的折线型栅控结构的平板显示器，其特征在于：所述的折线型栅控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、钼、铬、锡、铅、铟；渡越层为金属金、银、钼、铬、铝；阴极导电层为金属铁、钴、镍；调控栅极层为金属金、银、铝、钼、铬、铟；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、一种折线型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，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

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

4)渡越层[4]的制作：在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成渡越层；

5)阴极导电层[5]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；

6)栅极增高层[6]的制作：在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极增高层；

7)栅极管制层[7]的制作：在位于圆型孔内侧壁上三角尖型形状的表面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极管制层；

8)栅极引线层[8]的制作：在栅极增高层的上表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印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

10)折线型栅控结构的表面清洁处理：对折线型栅控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所述的折线型栅控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所述的折线型栅控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所述的折线型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。