CN1937157B - 辐射型阴极栅控结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种辐射型阴极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、碳纳米管以及辐射型阴极栅控结构；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，在将栅极-阴极结构高度集成到一起的同时进一步缩短二者之间的距离，降低整体器件的工作电压，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

辐射型阴极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，特别涉及一种辐射型阴极栅控结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

碳纳米管具有特有的几何外形，高的表面比，小的尖端曲率半径以及良好的导电性能，所以能够呈现出非常优秀的场致发射特性，被众多研究者们作为冷阴极材料应用于场致发射平板显示器件中。利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射显示器作为一种新型的平板显示技术受到了国内外研究机构的高度重视，进行了广泛的研究。这种显示器具有体积小、亮度高、视角大、分辨率高、工作温区大、功耗低的特点，将来有望在显示市场上占据比较大的份额，它将阴极射线管显示器的高图像质量，液晶显示器的超薄型以及等离子体显示器的大面积性等优点集于一身，其应用越来越广泛。

为了降低总体器件成本，以便于和常规的驱动电路相联系，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。其中，栅极结构控制着碳纳米管阴极的电子发射，栅极工作电压会在碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射大量的电子。而如何有效地降低栅极的工作电压就成为了众多科研人员不懈努力的目标之一。一方面，需要尽可能的缩短栅极结构和碳纳米管阴极二者之间的距离，以便于使得小的栅极工作电压就能够产生足够强的电场强度；另一方面，还需要对栅极结构进行改进，对碳纳米管阴极的形状进行改善，其目的就是能够进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度。因此，在实际器件的制作过程中，应该如何有效地增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，如何有效地降低栅极结构的工作电压，等等，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、结构简单的辐射型阴极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、碳纳米管以及辐射型阴极栅控结构。

所述的辐射型阴极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；渡越层呈现圆盘型形状，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；阴极导电层呈现圆面辐射状结构，即中心处为一个圆型面，以圆型面的中心为中心点，沿着圆型面的半径方向，分别向八个方向延伸出去八条条形阴极导电层，直到到达渡越层的边缘位置为止；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，暴露出渡越层以及阴极导电层；栅极增高层中圆型孔的内侧面为垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；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；栅极增高层的上表面上远离圆型孔的部分较低，靠近圆型孔部位较高，存在一个尖角型斜坡，但栅极增高层中远离圆型孔的较低部分为一个平面；栅极增高层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极增高层中圆型孔内侧壁上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层呈现圆环型形状，依附于圆型孔中内侧壁的表面上，但靠近圆型孔内侧壁的最上面，和栅极引线层相互连通；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层的上表面，但不能覆盖住调控栅极层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的辐射型阴极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；渡越层为金属金、银、钼、铬、锡；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；调控栅极层为金属金、银、钼、铝、铬。

一种辐射型阴极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层，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)栅极引线层的制作：在栅极增高层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

8)调控栅极层的制作：在圆型孔内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成调控栅极层；

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)辐射型阴极栅控结构的表面清洁处理：对辐射型阴极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，在所述的辐射型阴极栅控结构中，将碳纳米管阴极制备在呈现圆面辐射型形状的阴极导电层的上面。这样，可以充分的利用碳纳米管阴极电子发射中边缘位置能够发射大量电子的特有现象，极大地提高了碳纳米管阴极的电子发射效率。同时，还极大地增加了碳纳米管阴极的电子发射面积，使得更多的碳纳米管阴极都参与了电子发射，有利于提高整体器件的显示亮度。

其次，在所述的辐射型阴极栅控结构中，分别制作了调控栅极层以及栅极引线层结构。当在栅极引线层上施加适当电压以后，通过调控栅极层就可以为碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。由于调控栅极层可以尽可能的接近于碳纳米管阴极，因此可以缩减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，能够进一步增强栅极的控制功能和控制效率，有利于提供整体器件的图像显示质量；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，在所述的辐射型阴极栅控结构中，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给出了辐射型阴极栅控结构的纵向结构示意图；

图2给出了辐射型阴极栅控结构的横向结构示意图；

图3给出了辐射型阴极栅控结构中辐射型阴极的俯视图；

图4给出了带有辐射型阴极栅控结构的、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。

所述的一种带有辐射型阴极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]以及辐射型阴极栅控结构。

所述的辐射型阴极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]、栅极引线层[7]、调控栅极层[8]、栅极覆盖层[9]和碳纳米管[10]部分。

所述的辐射型阴极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；渡越层呈现圆盘型形状，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；阴极导电层呈现圆面辐射状结构，即中心处为一个圆型面，以圆型面的中心为中心点，沿着圆型面的半径方向，分别向八个方向延伸出去八条条形阴极导电层，直到到达渡越层的边缘位置为止；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，暴露出渡越层以及阴极导电层；栅极增高层中圆型孔的内侧面为垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；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；栅极增高层的上表面上远离圆型孔的部分较低，靠近圆型孔部位较高，存在一个尖角型斜坡，但栅极增高层中远离圆型孔的较低部分为一个平面；栅极增高层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极增高层中圆型孔内侧壁上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层呈现圆环型形状，依附于圆型孔中内侧壁的表面上，但靠近圆型孔内侧壁的最上面，和栅极引线层相互连通；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层的上表面，但不能覆盖住调控栅极层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的辐射型阴极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；渡越层可以为金属金、银、钼、铬、锡；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；调控栅极层可以为金属金、银、钼、铝、铬。

一种带有辐射型阴极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层，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钴层，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)栅极引线层[7]的制作：在栅极增高层上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；

8)调控栅极层[8]的制作：在圆型孔内侧壁上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成调控栅极层；

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)辐射型阴极栅控结构的表面清洁处理：对辐射型阴极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 (5)

1.一种辐射型阴极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：所述的辐射型阴极栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上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；渡越层呈现圆盘型形状，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；阴极导电层呈现圆面辐射状结构，即中心处为一个圆型面，以圆型面的中心为中心点，沿着圆型面的半径方向，分别向八个方向延伸出去八条条形阴极导电层，直到到达渡越层的边缘位置为止；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，暴露出渡越层以及阴极导电层；栅极增高层中圆型孔的内侧面为垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；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；栅极增高层的上表面上远离圆型孔的部分较低，靠近圆型孔部位较高，存在一个尖角型斜坡，但栅极增高层中远离圆型孔的较低部分为一个平面；栅极增高层上表面上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极增高层中圆型孔内侧壁上的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层呈现圆环型形状，依附于圆型孔中内侧壁的表面上，但靠近圆型孔内侧壁的最上面，和栅极引线层相互连通；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层的上表面，但不能覆盖住调控栅极层；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

2.根据权利要求1所述的辐射型阴极栅控结构的平板显示器，其特征在于：所述的辐射型阴极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、锡之一；渡越层为金属金、银、钼、铬、锡之一；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一；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、铬之一；调控栅极层为金属金、银、钼、铝、铬之一。

3.一种如权利要求1所述的辐射型阴极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层，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)栅极引线层[7]的制作：在栅极增高层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

8)调控栅极层[8]的制作：在圆型孔内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成调控栅极层；

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)辐射型阴极栅控结构的表面清洁处理：对辐射型阴极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。

4.根据权利要求3所述的辐射型阴极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)绝缘浆料层[13]的制作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。

5.根据权利要求3所述的辐射型阴极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)荧光粉层[14]的制作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。

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