CN1956126B - 多阴极侧栅控结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多阴极侧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、碳纳米管以及多阴极侧栅控结构；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，能够减小栅极电流，增大碳纳米管阴极的场致电子发射面积，有利于进一步提高整体器件的显示亮度和显示图像质量，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

多阴极侧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，特别涉及一种多阴极侧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，在外加电场的作用下能够发射出大量的电子，形成独特的场致发射现象，非常适合于用作场致发射平板显示器的阴极材料。而基于场致电子发射原理而制作的场发射平板显示器件则是一种极具市场潜力和开发应用的新型平板显示技术，具有高分辨率、高亮度、高图像质量等特点，已经成为了平板显示领域的研究热点。

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。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的电子，所以栅极结构是显示器件中比较关键的控制元件之一。目前，在大多数的显示器件中都采用了栅极位于碳纳米管阴极上方的结构模式，其制作工艺相对比较简单，栅极的控制作用非常显著，但所形成的栅极电流也比较大，对于进一步提高整体显示器件的亮度是不利的。另外，在相同栅极电压的控制下，碳纳米管阴极所发射的电子越多，对于提高整体显示器件的图像质量是有利的；而大量的碳纳米管阴极同时发射更多的电子，则也是我们所期望的，这就需要进一步增大碳纳米管阴极的有效发射面积。因此，在实际器件的制作过程中，如何有效地增强栅极的控制性能，如何有效地进一步增大碳纳米管阴极的发射面积，等等，都需要众多科研人员进行不懈的努力进行解决。

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、结构简单的多阴极侧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、碳纳米管以及多阴极侧栅控结构。

所述的多阴极侧栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻滞层；阻滞层上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成栅极增高层；栅极增高层的截面呈现“U”字型形状，底部和栅极引线层紧密接触；整个栅极增高层呈现一个圆环型形状，位于栅极引线层的上面；阻滞层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层，此隔离层分为两部分，即位于栅极引线层上面的隔离层形成隔离一层，位于栅极增高层上表面上的隔离层形成隔离二层；隔离一层要完全覆盖住全部栅极引线层；隔离二层要覆盖住栅极增高层的全部上表面，包括顶部和侧面部分在内；隔离一层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；隔离二层上面的刻蚀后的金属层形成阴极衬底层；阴极衬底层要覆盖在隔离二层的整个上表面上，包括圆环型内部的圆柱形内表面和外部的圆柱形外表面在内，且内表面和外表面是相互连通的；阴极引线层和阴极衬底层是相互连通的；阴极衬底层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层仅覆盖在圆环型栅极增高层顶部隔离二层上面的阴极衬底层上面，其余位置则不存在阴极覆盖层；阴极衬底层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层位于圆环型栅极增高层内外表面隔离二层上面的阴极衬底层的上面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

所述的多阴极侧栅控结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；栅极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡；栅极增高层的掺杂类型为n型、p型；阴极引线层为金属金、银、铝、钼、铬、铜；阴极衬底层为金属金、银、钼、铬、锡；阴极引线层的走向和栅极引线层的走向是相互垂直的；阴极导电层为金属铁、钴、镍。

一种多阴极侧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：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阻滞层；

3)栅极引线层的制作：在阻滞层上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；

4)栅极增高层的制作：在栅极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成栅极增高层；

5)隔离一层的制作：在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离一层；

6)隔离二层的制作：在栅极增高层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离二层；

7)阴极引线层的制作：在隔离一层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

8)阴极衬底层的制作：在隔离二层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极衬底层；

9)阴极覆盖层的制作：在阴极衬底层的顶部制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；

10)阴极导电层的制作：在阴极衬底层的侧面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

11)多阴极侧栅控结构的表面清洁处理：对多阴极侧栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

12)碳纳米管的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

13)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；

14)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；

15)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；

16)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；

17)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；

18)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15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16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18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，在所述的多阴极侧栅控结构中，栅极结构不仅位于碳纳米管阴极的旁侧，而且还用隔离层将栅极结构全部覆盖起来。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，迫使碳纳米管发射出大量的电子，所发射的电子在阳极高电压的作用下加速向阳极运动。由于所发射的电子不会经过栅极结构，也就不会被栅极结构截留，这样就极大地增加了阳极的工作电流，减小栅极结构的工作电流，有利于进一步提高器件的显示亮度。

其次，在所述的多阴极侧栅控结构中，分别在圆环型隔离二层上阴极衬底层上的阴极导电层上面制备了碳纳米管阴极。这样，极大的增加了碳纳米管进行场致电子发射的面积，使得更多的碳纳米管都进行电子发射，有利于提高碳纳米管阴极的电子发射效率和数量。同时，一个栅极电压能够同时控制内外表面的碳纳米管阴极进行场致电子发射，这也进一步增强了栅极结构的控制效率，有利于提高单个像素点的显示亮度以及整体器件的显示图像质量。

此外，在所述的多阴极侧栅控结构中，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给出了多阴极侧栅控结构的纵向结构示意图；

图2给出了多阴极侧栅控结构的横向结构示意图；

图3给出了带有多阴极侧栅控结构的、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。

所述的一种带有多阴极侧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[12]和四周玻璃围框[17]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[13]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[15]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[16]以及消气剂附属元件[18]，在阴极玻璃面板上有阴极导电层[10]、碳纳米管[11]以及多阴极侧栅控结构。

所述的多阴极侧栅控结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、栅极引线层[3]、栅极增高层[4]、隔离一层[5]、隔离二层[6]、阴极引线层[7]、阴极衬底层[8]、阴极覆盖层[9]、阴极导电层[10]和碳纳米管[11]部分。

所述的多阴极侧栅控结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；栅极引线层可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡；栅极增高层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型；阴极引线层可以为金属金、银、铝、钼、铬、铜；阴极衬底层可以为金属金、银、钼、铬、锡；阴极引线层的走向和栅极引线层的走向是相互垂直的；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍。

一种带有多阴极侧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：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阻滞层；

3)栅极引线层[3]的制作：在阻滞层上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；

4)栅极增高层[4]的制作：在栅极引线层的上面制备出一个n型掺杂多晶硅层，刻蚀后形成栅极增高层；

5)隔离一层[5]的制作：在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离一层；

6)隔离二层[6]的制作：在栅极增高层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离二层；

7)阴极引线层[7]的制作：在隔离一层的上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；

8)阴极衬底层[8]的制作：在隔离二层的上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极衬底层；

9)阴极覆盖层[9]的制作：在阴极衬底层的顶部制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；

10)阴极导电层[10]的制作：在阴极衬底层的侧面制备出一个金属钴层，刻蚀后形成阴极导电层；

11)多阴极侧栅控结构的表面清洁处理：对多阴极侧栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

12)碳纳米管[11]的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

13)阳极玻璃面板[12]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；

14)阳极导电层[13]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；

15)绝缘浆料层[14]的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

16)荧光粉层[15]的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

17)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[16]和四周玻璃围框[17]装配到一起，并将消气剂[18]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；

18)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15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16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18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 (6)

1.一种多阴极侧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[12]和四周玻璃围框[17]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[13]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[15]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[16]以及消气剂附属元件[18]，其特征在于：

在阴极玻璃面板上有阴极导电层[10]、碳纳米管[11]以及多阴极侧栅控结构；

所述的多阴极侧栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻滞层；阻滞层上的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成栅极增高层；栅极增高层的纵截面呈现“U”字型形状，底部和栅极引线层紧密接触；整个栅极增高层呈现一个圆环型形状，位于栅极引线层的上面；阻滞层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层，此隔离层分为两部分，即位于栅极引线层上面的隔离层形成隔离一层，位于栅极增高层上表面上的隔离层形成隔离二层；隔离一层要完全覆盖住全部栅极引线层；隔离二层要覆盖住栅极增高层的全部上表面，包括顶部和侧面部分在内；隔离一层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；隔离二层上面的刻蚀后的金属层形成阴极衬底层；阴极衬底层要覆盖在隔离二层的整个外表面上，包括圆环型内部的圆柱形内表面和外部的圆柱形外表面在内，且内表面和外表面是相互连通的；阴极引线层和阴极衬底层是相互连通的；阴极衬底层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层仅覆盖在圆环型栅极增高层顶部隔离二层上面的阴极衬底层上面，其余位置则不存在阴极覆盖层；阴极衬底层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层位于圆环型栅极增高层内外表面隔离二层上面的阴极衬底层的上面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。

2.根据权利要求1所述的多阴极侧栅控结构的平板显示器，其特征在于：所述的多阴极侧栅控结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；栅极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡之一；栅极增高层的掺杂类型为n型或p型；阴极引线层为金属金、银、铝、钼、铬、铜之一；阴极衬底层为金属金、银、钼、铬、锡之一；阴极引线层的走向和栅极引线层的走向是相互垂直的；阴极导电层为金属铁、钴、镍之一。

3.一种如权利要求1所述的多阴极侧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：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阻滞层；

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

4)栅极增高层[4]的制作：在栅极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成栅极增高层；

5)隔离一层[5]的制作：在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离一层；

6)隔离二层[6]的制作：在栅极增高层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成隔离二层；

7)阴极引线层[7]的制作：在隔离一层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；

8)阴极衬底层[8]的制作：在隔离二层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极衬底层；

9)阴极覆盖层[9]的制作：在阴极衬底层的顶部制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；

10)阴极导电层[10]的制作：在阴极衬底层的侧面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；

11)多阴极侧栅控结构的表面清洁处理：对多阴极侧栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

12)碳纳米管[11]的制备：将碳纳米管制备在阴极导电层上面；

13)阳极玻璃面板[12]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；

14)阳极导电层[13]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；

15)绝缘浆料层[14]的制作：在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；

16)荧光粉层[15]的制作：在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；

17)器件装配：将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[16]和四周玻璃围框[17]装配到一起，并将消气剂[18]放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；

18)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所述的多阴极侧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)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所述的多阴极侧栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤16)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所述的多阴极侧栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于：所述步骤18)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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