CN1956125A - 品字型锥状阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种品字型锥状阴极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控制栅极、碳纳米管以及品字型锥状阴极阵列结构；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，能够进一步增达碳纳米管阴极的发射电子面积，增强碳纳米管阴极顶端的电场强度，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

品字型锥状阴极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，特别涉及一种品字型锥状阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

碳纳米管具有独特的场致发射特性，在外加电压的作用下能够发射出大量的电子，非常适合于用作场致发射平板器件的阴极材料。碳纳米管作为阴极电子源，与热阴极相比较，省掉了加热源，无须加热，可随时启动，是一种典型的冷阴极材料。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板器件，具有高清晰度、高亮度以及高分辨率等特点，其应用越来越广泛，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，以便于和常规的驱动电路相联系，制作三极结构的场致发射平板显示器已经成为了一种必然的选择。栅极结构是三极结构场致发射平板显示器中比较关键的控制元件之一，它直接控制着碳纳米管阴极的电子发射。目前，在大多数的显示器件当中都采用了栅极位于碳纳米管阴极上方的结构形式，当在栅极上施加适当电压以后，就会在碳纳米管顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量电子。因此，栅极电压是决定碳纳米管发射电子的重要因素。与此同时，碳纳米管阴极的形状也影响着在碳纳米管阴极表面顶端所形成的电场强度，碳纳米管阴极的形状曲率越小，越不利于进一步增强所形成的电场强度，也就越不利于进一步降低器件的整体工作电压。那么，如何有效地进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，从而能够发射出更多的电子，如何进一步降低栅极结构的工作电压，符合平板器件低工作电压的要求，这些都是急需解决的问题。

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、结构简单的带有一种品字型锥状阴极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控制栅极、碳纳米管以及品字型锥状阴极阵列结构。

所述的品字型锥状阴极阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上刻蚀后的二氧化硅层形成绝缘层；绝缘层上面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提升层；提升层分为三个三面棱椎型形状，即三面棱椎位于阴极引线层的上面，有三个面，每个面均是三角形形状；提升层中的三个三面棱椎呈品字型排列，是通过底部的阴极引线层而相互连通的；提升层表面的刻蚀后的金属层形成阴极连通层；阴极连通层布满提升层的上表面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层的下表面为一个平面，覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层，上表面也为一个平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中存在电子通道孔，暴露出底部的提升层和阴极连通层；电子通道孔的内表面是垂直于阴极玻璃面板的一个圆柱面；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分伸向电子通道孔的中心部位，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端处于悬空状态部分并不是水平状态的，而是呈现一个两段折线形状，依次略向下弯曲；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，但是不能够覆盖住其前端处于悬空状态部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极连通层上面。

所述的品字型锥状阴极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、铝、钼、铬、锡；提升层的掺杂类型为n型、p型；阴极连通层为金属铁、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。

一种品字型锥状阴极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)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：在绝缘层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)提升层的制作：在阴极引线层上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成提升层；

5)阴极连通层的制作：在提升层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极连通层；

6)隔离层的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离层；隔离层中存在电子通道孔；

7)栅极引线层的制作：在隔离层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

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

9)品字型锥状阴极阵列结构的表面清洁处理：对品字型锥状阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

10)碳纳米管的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

11)阳极玻璃面板的制作：对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；

12)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；

13)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；

14)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；

15)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[14]和四周玻璃围框装配到一起，并将消气剂[16]放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；

16)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13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14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16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，在所述的品字型锥状阴极阵列结构中，将阴极提升层制作成了三个三面棱椎状形状，且呈品字型排列。这样，就极大地增大的碳纳米管阴极的发射面积，有利于提高整体器件的显示亮度。同时，利用掺杂多晶硅层的半导体特性，可以对流经碳纳米管阴极的电流进行调节，避免其过大或者过小。另外，由于棱椎的多面性，可以有效地改变碳纳米管阴极的形状，使得其曲率变小，有利于碳纳米管能够发射出更多的电子。

其次，在所述的品字型锥状阴极阵列结构中，将栅极引线层制作成了多段折线型。这样，一方面可以进一步缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的距离，降低整体器件的工作电压，另一方面还有利于进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，迫使其发射出更多的电子，有利于提高整体器件的显示亮度。

此外，在所述的品字型锥状阴极阵列结构中，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给出了品字型锥状阴极阵列结构的纵向结构示意图；

图2给出了品字型锥状阴极阵列结构的横向结构示意图；

图3给出了带有品字型锥状阴极阵列结构的、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。

所述的一种带有品字型锥状阴极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[10]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[11]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[13]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[12]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[14]以及消气剂[16]附属元件，在阴极玻璃面板上有控制栅极[7]、碳纳米管[9]以及品字型锥状阴极阵列结构。

所述的品字型锥状阴极阵列结构包括阴极玻璃面板[1]、绝缘层[2]、阴极引线层[3]、提升层[4]、阴极连通层[5]、隔离层[6]、栅极引线层[7]、栅极覆盖层[8]和碳纳米管[9]部分。

所述的品字型锥状阴极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；阴极玻璃面板上刻蚀后的二氧化硅层形成绝缘层；绝缘层上面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提升层；提升层分为三个三面棱椎型形状，即三面棱椎位于阴极引线层的上面，有三个面，每个面均是三角形形状；提升层中的三个三面棱椎呈品字型排列，是通过底部的阴极引线层而相互连通的；提升层表面的刻蚀后的金属层形成阴极连通层；阴极连通层布满提升层的上表面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层的下表面为一个平面，覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层，上表面也为一个平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中存在电子通道孔，暴露出底部的提升层和阴极连通层；电子通道孔的内表面是垂直于阴极玻璃面板的一个圆柱面；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分伸向电子通道孔的中心部位，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端处于悬空状态部分并不是水平状态的，而是呈现一个两段折线形状，依次略向下弯曲；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，但是不能够覆盖住其前端处于悬空状态部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极连通层上面。

所述的品字型锥状阴极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、铝、钼、铬、锡；提升层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型；阴极连通层可以为金属铁、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。

一种带有品字型锥状阴极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)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：在绝缘层上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)提升层[4]的制作：在阴极引线层上面制备出一个n型掺杂多晶硅层，刻蚀后形成提升层；

5)阴极连通层[5]的制作：在提升层上面制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极连通层；

6)隔离层[6]的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离层；隔离层中存在电子通道孔；

7)栅极引线层[7]的制作：在隔离层上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成栅极引线层；

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

9)品字型锥状阴极阵列结构的表面清洁处理：对品字型锥状阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

10)碳纳米管[9]的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

11)阳极玻璃面板[10]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；

12)阳极导电层[11]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；

13)绝缘浆料层[12]的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

14)荧光粉层[13]的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

15)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[14]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；

16)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4具体为阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成提升层；提升层分为三个三面棱椎型形状，即三面棱椎位于阴极引线层的上面，有三个面，每个面均是三角形形状；提升层中的三个三面棱椎呈品字型排列，是通过底部的阴极引线层而相互连通的。

所述步骤5具体为提升层表面的刻蚀后的金属层形成阴极连通层；阴极连通层布满提升层的上表面。

所述步骤7具体为隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分伸向电子通道孔的中心部位，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端处于悬空状态部分并不是水平状态的，而是呈现一个两段折线形状，依次略向下弯曲。

所述步骤13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14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16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 (7)

1、一种品字型锥状阴极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[10]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[11]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[13]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[12]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[14]以及消气剂[16]附属元件，其特征在于：在阴极玻璃面板上有控制栅极[7]、碳纳米管[9]以及品字型锥状阴极阵列结构。

2、根据权利要求1所述的品字型锥状阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于：所述的品字型锥状阴极阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上刻蚀后的二氧化硅层形成绝缘层；绝缘层上面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提升层；提升层分为三个三面棱椎型形状，即三面棱椎位于阴极引线层的上面，有三个面，每个面均是三角形形状；提升层中的三个三面棱椎呈品字型排列，是通过底部的阴极引线层而相互连通的；提升层表面的刻蚀后的金属层形成阴极连通层；阴极连通层布满提升层的上表面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层的下表面为一个平面，覆盖住阴极引线层以及空余的绝缘层，上表面也为一个平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中存在电子通道孔，暴露出底部的提升层和阴极连通层；电子通道孔的内表面是垂直于阴极玻璃面板的一个圆柱面；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于隔离层的上面，但是其前端部分伸向电子通道孔的中心部位，呈现一种悬空状态；栅极引线层中前端处于悬空状态部分并不是水平状态的，而是呈现一个两段折线形状，依次略向下弯曲；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，但是不能够覆盖住其前端处于悬空状态部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极连通层上面。

3、根据权利要求2所述的品字型锥状阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于：所述的品字型锥状阴极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、铝、钼、铬、锡；提升层的掺杂类型为n型、p型；阴极连通层为金属铁、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、一种品字型锥状阴极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)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：在绝缘层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)提升层[4]的制作：在阴极引线层上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成提升层；

5)阴极连通层[5]的制作：在提升层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极连通层；

6)隔离层[6]的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离层；隔离层中存在电子通道孔；

7)栅极引线层[7]的制作：在隔离层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

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

9)品字型锥状阴极阵列结构的表面清洁处理：对品字型锥状阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

10)碳纳米管[9]的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

11)阳极玻璃面板[10]的制作：对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；

12)阳极导电层[11]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；

13)绝缘浆料层[12]的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

14)荧光粉层[13]的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

15)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[14]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；

16)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所述的品字型锥状阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤13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所述的品字型锥状阴极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所述的品字型锥状阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤16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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