CN1937159B - 折叠楔型栅控阵列结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种折叠楔型栅控阵列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、碳纳米管以及折叠楔型栅控阵列结构；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作用，提高碳纳米管阴极的电子发射效率，有利于进一步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

折叠楔型栅控阵列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，特别涉及一种折叠楔型栅控阵列结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

显示技术及显示器在信息技术的发展过程中占据了十分重要的地位，各类仪器仪表上的显示屏为日常生活和工作提供着大量的信息。碳纳米管具有独特的物理化学特性和极高的机械强度，在外加电场的作用下不需要额外的能量就能够发射出大量的电子。利用这一工作原理，已经进行了大面积场致发射平板显示器的研究和开发。碳纳米管阴极的场致发射显示器是一种新型的平面型显示设备，随着技术的突破以及市场需求的急剧增长，使得以碳纳米管场阴极场致发射显示器为代表的平板显示技术迅速的崛起，并得到了迅猛的发展，目前已经成为了国际平板显示领域的热门话题。

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，栅极的控制作用比较显著，但是所形成的栅极电流比较大，不利于进一步提高器件的显示亮度。另外，在这种控制模式下，栅极结构的工作电压居高不下，这显然不太符合低压平板器件的质量体系要求。那么就需要对现有的这种控制模式进行改进，进一步的降低栅极结构的工作电压。栅极结构的基本作用就在于用相对比较小的工作电压能够在碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。那么如果采用其它措施来有效的增强的所形成的电场强度，相应的栅极结构工作电压也就会有所降低。因此，在实际器件的制作过程中，应该如何有效地增强栅极结构的控制性能，应该如何进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，以及应该如何促进整体器件的集成化发展，等等，这些都是应该重点考虑的问题。

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、结构简单的折叠楔型栅控阵列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、碳纳米管以及折叠楔型栅控阵列结构。

所述的折叠楔型栅控阵列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；渡越层为圆型面形状，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“十”字型形状，每一段都是一个扁长椭圆型形状，四个椭圆型的顶点在渡越层的中心点处汇合；阴极导电层中的各段形状是通过底部的渡越层进行相互电学连通的；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层和阴极导电层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中圆型孔的内侧壁的下部分为垂直于阴极玻璃面板的圆筒面，而在上部分与隔离层上表面交界处存在一个三角形凸起，三角形凸起的长边位于圆型孔的侧壁上，两条短边所形成的突出部分向圆型孔的中心位置凸出，形成一种折叠楔型形状；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；圆型孔侧壁上三角形凸起上面的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层布满三角形凸起的表面；调控栅极层与栅极引线层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖整个栅极引线层部分，包括部分调控栅极层的上表面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的折叠楔型栅控阵列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；渡越层可以为金属金、银、钼、铬、铝；阴极导电层为金属铁、钴、镍；栅极引线层的走向与阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层为金属金、银、钼、铬、铝、锡、铟；调控栅极层为金属金、银、钼、铬、铝、锡。

一种折叠楔型栅控阵列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)隔离层的制作：在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结后形成隔离层；

7)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；

8)调控栅极层的制作：在圆型孔侧壁上三角形凸起的上表面制备出一个金属层，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)折叠楔型栅控阵列结构的表面清洁处理：对折叠楔型栅控阵列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：

首先，在所述的折叠楔型栅控阵列结构中，将栅极结构制作成了折叠楔型形状。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更多的电子，而这种折叠楔型栅极的下端更容易接近于碳纳米管阴极表面的顶端，从而缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构二者之间的距离，从而进一步的降低栅极结构的工作电压；另一方面这种折叠楔型栅极结构还能够有效地在碳纳米管表面阴极顶端形成电场强度，迫使更多的碳纳米管阴极都参与电子发射，有利于提高整体器件的显示亮度。

其次，在所述的折叠楔型栅控阵列结构中，对渡越层上面的阴极导电层的形状进行了变化，并将碳纳米管制备在阴极导电层的上面。这样，可以极大地增加碳纳米管阴极的有效电子发射面积，同时充分利用碳纳米管阴极中边缘位置能够发射出大量电子的特有现象，从而提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，有利于进一步提高整体显示器件的分辨率和显示图像质量，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，在所述的折叠楔型栅控阵列结构中，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给出了折叠楔型栅控阵列结构的纵向结构示意图；

图2给出了折叠楔型栅控阵列结构的横向结构示意图；

图3给出了折叠楔型栅控阵列结构中阴极结构的俯视示意图；

图4给出了带有折叠楔型栅控阵列结构的、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。

所述的一种折叠楔型栅控阵列结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[11]和四周玻璃围框[16]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[15]以及消气剂附属元件[17]，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]以及折叠楔型栅控阵列结构。

所述的折叠楔型栅控阵列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]、隔离层[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。

所述的折叠楔型栅控阵列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；渡越层为圆型面形状，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“十”字型形状，每一段都是一个扁长椭圆型形状，四个椭圆型的顶点在渡越层的中心点处汇合；阴极导电层中的各段形状是通过底部的渡越层进行相互电学连通的；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层和阴极导电层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中圆型孔的内侧壁的下部分为垂直于阴极玻璃面板的圆筒面，而在上部分与隔离层上表面交界处存在一个三角形凸起，三角形凸起的长边位于圆型孔的侧壁上，两条短边所形成的突出部分向圆型孔的中心位置凸出，形成一种折叠楔型形状；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；圆型孔侧壁上三角形凸起上面的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层布满三角形凸起的表面；调控栅极层与栅极引线层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖整个栅极引线层部分，包括部分调控栅极层的上表面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的折叠楔型栅控阵列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、铝；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；栅极引线层的走向与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、铬、铝、锡、铟；调控栅极层可以为金属金、银、钼、铬、铝、锡。

一种带有折叠楔型栅控阵列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)隔离层[6]的制作：在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结后形成隔离层；

7)栅极引线层[7]的制作：在隔离层的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：在圆型孔侧壁上三角形凸起的上表面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)折叠楔型栅控阵列结构的表面清洁处理：对折叠楔型栅控阵列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[15]和四周玻璃围框[16]装配到一起，并将消气剂[17]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。

Claims (6)

1.一种折叠楔型栅控阵列结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[11]和四周玻璃围框[16]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[15]以及消气剂附属元件[17]，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]以及折叠楔型栅控阵列结构；

所述的折叠楔型栅控阵列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；渡越层为圆型面形状，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“十”字型形状，每一段都是一个扁长椭圆型形状，四个椭圆型的顶点在渡越层的中心点处汇合；阴极导电层中的各段形状是通过底部的渡越层进行相互电学连通的；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层和阴极导电层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中圆型孔的内侧壁的下部分为垂直于阴极玻璃面板的圆筒面，而在上部分与隔离层上表面交界处存在一个三角形凸起，三角形凸起的长边位于圆型孔的侧壁上，两条短边所形成的突出部分向圆型孔的中心位置凸出，形成一种折叠楔型形状；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；圆型孔侧壁上三角形凸起上面的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层布满三角形凸起的表面；调控栅极层与栅极引线层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖整个栅极引线层部分，包括部分调控栅极层的上表面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

2.根据权利要求1所述的折叠楔型栅控阵列结构的平板显示器，其特征在于：所述的折叠楔型栅控阵列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、铝之一；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一；栅极引线层的走向与阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层为金属金、银、钼、铬、铝、锡、铟之一；调控栅极层为金属金、银、钼、铬、铝、锡之一。

3.一种如权利要求1所述的折叠楔型栅控阵列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)隔离层[6]的制作：在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结后形成隔离层；

7)栅极引线层[7]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；

8)调控栅极层[8]的制作：在圆型孔侧壁上三角形凸起的上表面制备出一个金属层，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)折叠楔型栅控阵列结构的表面清洁处理：对折叠楔型栅控阵列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[15]和四周玻璃围框[16]装配到一起，并将消气剂附属元件[17]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所述的折叠楔型栅控阵列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所述的折叠楔型栅控阵列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。

6.根据权利要求3所述的折叠楔型栅控阵列结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤17)成品制作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。

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