CN1956132B - 侧壁阴极发射型阵列结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种侧壁阴极发射型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、碳纳米管以及侧壁阴极发射型阵列结构；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结构的控制作用，增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，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

侧壁阴极发射型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，特别涉及一种侧壁阴极发射型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几何外形，优异的场致发射性能，非常适合于用作场致发射阴极材料，在真空显示技术方面具有极大的应用潜力。而利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射显示器则继承了传统阴极射线管显示器的优良显示性能，是一种具有广阔应用前景的平板显示器件。这种新型的平面场致发射显示器件具有高清晰度、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显示器件已经成为了一种必然的选择。栅极是三极结构显示器件中比较关键的控制元件，它决定着碳纳米管阴极的电子发射。一方面，需要尽可能的缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构二者之间的距离，以便于进一步的降低栅极的工作电压，这是一个有效的途径；另一方面，还需要对栅极结构和碳纳米管阴极结构进行改善，以进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度为目的。受到实际器件工艺以及器件制作材料等各种因素的制约，还需要在二者之间取一个折衷方案。在实际器件的制作过程中，究竟如何进一步增强栅极结构的控制性能，如何进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，如何进一步降低栅极结构的工作电压，等等，这些都是需要解决的问题。

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侧壁阴极发射型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、碳纳米管以及侧壁阴极发射型阵列结构。

所述的侧壁阴极发射型阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成底质层；底质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掺杂多晶硅层形成阴极突起层；阴极突起层呈现尖点圆锥型形状，即底部为一个圆形面，和阴极引线层紧密接触，往上形成一个圆锥面，最高处汇聚成一个尖点；阴极突起层表面上的刻蚀后的金属层形成阴极电极层；阴极电极层布满阴极突起层的上表面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层；栅极增高层中存在电子通道孔，暴露出阴极突起层和阴极电极层；栅极增高层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都位于栅极增高层的上表面，但是其前端部分向电子通道孔内部延伸，呈现一种悬空状态；栅极引线层前端悬空部分略向下弯曲，并且弯曲栅极引线层分为两个部分，即下侧栅极引线层和上侧栅极引线层；上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在发生弯曲处和为一个栅极引线层；下侧栅极引线层位于上侧栅极引线层的下面，且长度比上侧栅极引线层的长度要长，指向阴极突起层的下半部分；上侧栅极引线层位于下侧栅极引线层的上面，长度要短，指向阴极突起层的上半部分；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，但不能够覆盖住前端悬空部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极电极层上面。

所述的侧壁阴极发射型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、铜、钼、铬、锡、铟；阴极突起层的掺杂类型为n型、p型；阴极电极层为金属铁、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、钼、铬、铝。

一种侧壁阴极发射型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)底质层的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成底质层；

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

4)阴极突起层的制作：在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极突起层；

5)阴极电极层的制作：在阴极突起层的表面上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极电极层；

6)栅极增高层的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；

7)栅极引线层的制作：在栅极增高层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；包括上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在内；

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

9)侧壁阴极发射型阵列结构的表面清洁处理：对侧壁阴极发射型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：对整体平板钠钙玻璃进行划割，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。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，在所述的侧壁阴极发射型阵列结构中，将阴极突起层制作成了尖点圆锥型形状，并将碳纳米管制备在位于阴极突起层表面上的阴极电极层的上面。一方面，这样可以极大地增大碳纳米管阴极的场致发射面积，使得更多的碳纳米管阴极都参与到了场致发射当中，有利于进一步提高整体器件的显示亮度；另一方面也改变了碳纳米管阴极的形状，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。

其次，在所述的侧壁阴极发射型阵列结构中，将栅极引线层分为了上侧栅极引线层和下侧栅极引线层两个部分，当在栅极结构上施加适当电压以后，包括上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在内的整体栅极引线层就会在碳纳米管阴极表面顶端产生强大的电场强度，迫使其发射电子。这样，就使得更多的碳纳米管阴极都参与发射电子，有利于进一步提高整体器件的显示图像质量。

此外，在所述的侧壁阴极发射型阵列结构中，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给出了侧壁阴极发射型阵列结构的纵向结构示意图；

图2给出了侧壁阴极发射型阵列结构的横向结构示意图；

图3给出了带有侧壁阴极发射型阵列结构的、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。

所述的一种带有侧壁阴极发射型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]以及侧壁阴极发射型阵列结构。

所述的侧壁阴极发射型阵列结构包括阴极玻璃面板[1]、底质层[2]、阴极引线层[3]、阴极突起层[4]、阴极电极层[5]、栅极增高层[6]、栅极引线层[7]、栅极覆盖层[8]和碳纳米管[9]部分。

所述的侧壁阴极发射型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；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成底质层；底质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掺杂多晶硅层形成阴极突起层；阴极突起层呈现尖点圆锥型形状，即底部为一个圆形面，和阴极引线层紧密接触，往上形成一个圆锥面，最高处汇聚成一个尖点；阴极突起层表面上的刻蚀后的金属层形成阴极电极层；阴极电极层布满阴极突起层的上表面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层；栅极增高层中存在电子通道孔，暴露出阴极突起层和阴极电极层；栅极增高层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都位于栅极增高层的上表面，但是其前端部分向电子通道孔内部延伸，呈现一种悬空状态；栅极引线层前端悬空部分略向下弯曲，并且弯曲栅极引线层分为两个部分，即下侧栅极引线层和上侧栅极引线层；上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在发生弯曲处和为一个栅极引线层；下侧栅极引线层位于上侧栅极引线层的下面，且长度比上侧栅极引线层的长度要长，指向阴极突起层的下半部分；上侧栅极引线层位于下侧栅极引线层的上面，长度要短，指向阴极突起层的上半部分；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，但不能够覆盖住前端悬空部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极电极层上面。

所述的侧壁阴极发射型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、铜、钼、铬、锡、铟；阴极突起层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型；阴极电极层可以为金属铁、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、钼、铬、铝。

一种带有侧壁阴极发射型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)底质层[2]的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成底质层；

3)阴极引线层[3]的制作：在底质层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成阴极引线层；

4)阴极突起层[4]的制作：在阴极引线层的上面制备出一个n型掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极突起层；

5)阴极电极层[5]的制作：在阴极突起层的表面上制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极电极层；

6)栅极增高层[6]的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；

7)栅极引线层[7]的制作：在栅极增高层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；包括上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在内；

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

9)侧壁阴极发射型阵列结构的表面清洁处理：对侧壁阴极发射型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 (6)

1.一种侧壁阴极发射型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]以及消气剂附属元件[16]，其特征在于：

在阴极玻璃面板上有控制栅极[7]、碳纳米管[9]以及侧壁阴极发射型阵列结构；

所述的侧壁阴极发射型阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成底质层；底质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掺杂多晶硅层形成阴极突起层；阴极突起层呈现尖点圆锥型形状，即底部为一个圆形面，和阴极引线层紧密接触，往上形成一个圆锥面，最高处汇聚成一个尖点；阴极突起层表面上的刻蚀后的金属层形成阴极电极层；阴极电极层布满阴极突起层的上表面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层；栅极增高层中存在电子通道孔，暴露出阴极突起层和阴极电极层；栅极增高层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层大部分都位于栅极增高层的上表面，但是其前端部分向电子通道孔内部延伸，呈现一种悬空状态；栅极引线层前端悬空部分略向下弯曲，并且弯曲栅极引线层分为两个部分，即下侧栅极引线层和上侧栅极引线层；上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在发生弯曲处和为一个栅极引线层；下侧栅极引线层位于上侧栅极引线层的下面，且长度比上侧栅极引线层的长度要长，指向阴极突起层的下半部分；上侧栅极引线层位于下侧栅极引线层的上面，长度要短，指向阴极突起层的上半部分；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，但不能够覆盖住前端悬空部分的栅极引线层；碳纳米管制备在阴极电极层上面。

2.根据权利要求1所述的侧壁阴极发射型阵列结构的平板显示器，其特征在于：所述的侧壁阴极发射型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、铜、钼、铬、锡、铟之一；阴极突起层的掺杂类型为n型或p型；阴极电极层为金属铁、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、钼、铬、铝之一。

3.一种如权利要求1所述的侧壁阴极发射型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)底质层[2]的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成底质层；

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

4)阴极突起层[4]的制作：在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极突起层；

5)阴极电极层[5]的制作：在阴极突起层的表面上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极电极层；

6)栅极增高层[6]的制作：在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；

7)栅极引线层[7]的制作：在栅极增高层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；包括上侧栅极引线层和下侧栅极引线层在内；

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

9)侧壁阴极发射型阵列结构的表面清洁处理：对侧壁阴极发射型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电极层上面；

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，并将消气剂附属元件[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。

4.根据权利要求3所述的侧壁阴极发射型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。

5.根据权利要求3所述的侧壁阴极发射型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。

6.根据权利要求3所述的侧壁阴极发射型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附属元件进行烤消，最后加装管脚形成成品件。

Images