CN1975976B - 多方型阴极栅控结构的平板显示器及其制作工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种多方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、碳纳米管以及多方型阴极栅控结构；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，能够进一步减小栅极-阴极之间的电容，增强栅极的控制效应，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

多方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，特别涉及一种多方型阴极栅控结构的平板显示器及其制作工艺。

背景技术

自从碳纳米管被发现具有优良的场致发射性能以来，就一直成为了众多科研人员的研究重点。碳纳米管具有类金属的导电性，低的功函数，良好的机械强度和化学稳定性，高的纵横比率，有望在场致电子发射领域发挥潜在的应用。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则是一种新型的平面型显示设备，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，以便于和常规的集成驱动电路相联系在一起，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，栅极结构是显示器件中比较关键的控制元件之一，它直接决定着碳纳米管阴极的电子发射。而栅极结构的控制模式也是多种多样的，各不相同，其实质上都是为了进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，迫使碳纳米管发射出更多的电子，进一步提高器件的显示亮度和显示图像质量。很显然，栅极结构占据着十分重要的地位和作用。一方面需要尽可能的缩短栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的距离，以便于降低栅极结构的工作电压，另一方面还需要对现有的栅极结构以及栅极控制模式进行改进，以便于进一步迫使碳纳米管阴极发射出更多的电子。那么，在实际器件的制作过程中，究竟采用何种栅极结构控制模式，究竟如何进一步降低栅极结构的工作电压，究竟如何迫使碳纳米管发射出更多的电子，这些都是值得考虑的问题。

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、结构简单的多方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、碳纳米管以及多方型阴极栅控结构。

所述的多方型阴极栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；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；渡越层为圆盘面型形状，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；阴极导电层为类似于“器”字型形状，即中央位置为一个正四边形形状，然后在中央正四边形的四个顶点外再次分别存在一个正四边形，共计五个正四边形；阴极导电层中的正四边形是通过底部的渡越层而相互连通的；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以及阴极导电层；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；隔离层中圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；隔离层的上表面为一个平面，但隔离层与圆型孔交界处存在一个弧形斜坡面，即从隔离层的上表面开始，向斜下方逐渐降低，直至到达圆型孔的内侧壁位置为止，形成一个略向上凸起的弧形形状；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；隔离层中圆型孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成栅极管制层；栅极管制层呈现圆环状结构，依附于圆型孔的内侧壁上；栅极管制层和栅极引线层是相互连通的，其连接点位于圆环状栅极管制层背侧中部位置；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的多方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、锡、铝、铜、钼、铬、铟、铅；渡越层为金属金、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；栅极管制层为金属金、银、钼、铝、铬。

一种多方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，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

3)阴极引线层的制作：在阻滞层的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、烧结工艺后形成隔离层；

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)栅极覆盖层的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

9)栅极管制层的制作：在隔离层中圆型孔的内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极管制层；

10)多方型阴极栅控结构的表面清洁处理：对多方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，在所述的多方型阴极栅控结构中，分别制作了栅极引线层和栅极管制层结构，其中栅极引线层是用于将外界电压传导施加到栅极结构上，而栅极管制层则是将栅极电压在碳纳米管阴极表面顶端形成强大电场强度的具体实施者。由于栅极引线层和阴极引线层之间的距离比较远，这样可以极大地减小二者之间的电容效应，提高器件的工作频率。但为了降低栅极结构的工作电压，还需要尽可能的减小栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的距离，于是将栅极引线层的前端制作成了弧形斜坡状结构，并在栅极引线层的顶端制作了栅极管制层。这样，栅极管制层上的电压就可以迫使碳纳米管阴极发射出大量的电子。由于栅极管制层的下端可以尽可能的接近于碳纳米管阴极表面，就足可以来进一步的降低栅极结构的工作电压。

其次，在所述的多方型阴极栅控结构中，将碳纳米管阴极制备在了多正四边形的阴极导电层上面。这样，可以极大的增加碳纳米管阴极的场致电子发射面积，充分利用了碳纳米管阴极中边缘位置能够发射大量电子的特有现象，能够有效地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。与此同时，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，在所述的多方型阴极栅控结构中，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给出了多方型阴极栅控结构的纵向结构示意图；

图2给出了多方型阴极栅控结构的横向结构示意图；

图3给出了多方型阴极栅控结构中阴极形状的俯视示意图；

图4给出了带有多方型阴极栅控结构的、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。

所述的一种多方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[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]，在阴极玻璃面板上有阴极导电层[5]、碳纳米管[10]以及多方型阴极栅控结构。

所述的多方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]、隔离层[6]、栅极引线层[7]、栅极覆盖层[8]、栅极管制层[9]和碳纳米管[10]部分。

所述的多方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；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；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；渡越层为圆盘面型形状，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；阴极导电层为类似于“器”字型形状，即中央位置为一个正四边形形状，然后在中央正四边形的四个顶点外再次分别存在一个正四边形，共计五个正四边形；阴极导电层中的正四边形是通过底部的渡越层而相互连通的；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以及阴极导电层；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；隔离层中圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；隔离层的上表面为一个平面，但隔离层与圆型孔交界处存在一个弧形斜坡面，即从隔离层的上表面开始，向斜下方逐渐降低，直至到达圆型孔的内侧壁位置为止，形成一个略向上凸起的弧形形状；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；隔离层中圆型孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成栅极管制层；栅极管制层呈现圆环状结构，依附于圆型孔的内侧壁上；栅极管制层和栅极引线层是相互连通的，其连接点位于圆环状栅极管制层背侧中部位置；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

所述的多方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、锡、铝、铜、钼、铬、铟、铅；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；栅极管制层可以为金属金、银、钼、铝、铬。

一种带有多方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，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

3)阴极引线层[3]的制作：在阻滞层的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、烧结工艺后形成隔离层；

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)栅极覆盖层[8]的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

9)栅极管制层[9]的制作：在隔离层中圆型孔的内侧壁上制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极管制层；

10)多方型阴极栅控结构的表面清洁处理：对多方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[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)

1.一种多方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[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[17]附属元件，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]以及多方型阴极栅控结构；

所述的多方型阴极栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；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；渡越层为圆盘面型形状，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；阴极导电层为类似于“器”字型形状，即中央位置为一个正四边形形状，然后在中央正四边形的四个顶点外再次分别存在一个正四边形，共计五个正四边形；阴极导电层中的正四边形是通过底部的渡越层而相互连通的；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以及阴极导电层；隔离层的下表面为平面，覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层中圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；隔离层的上表面为一个平面，但隔离层与圆型孔交界处存在一个弧形斜坡面，即从隔离层的上表面开始，向斜下方逐渐降低，直至到达圆型孔的内侧壁位置为止，形成一个略向上凸起的弧形形状；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；隔离层中圆型孔的内侧壁上的刻蚀后的金属层形成栅极管制层；栅极管制层呈现圆环状结构，依附于隔离层中圆型孔的内侧壁上；栅极管制层和栅极引线层是相互连通的，其连接点位于圆环状栅极管制层背侧中部位置；碳纳米管制备在阴极导电层上面。

2.根据权利要求1所述的多方型阴极栅控结构的平板显示器，其特征在于：所述的多方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、锡、铝、铜、钼、铬、铟、铅；渡越层为金属金、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；栅极管制层为金属金、银、钼、铝、铬。

3.一种如权利要求1所述的多方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，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；

3)阴极引线层[3]的制作：在阻滞层的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、烧结工艺后形成带有圆型孔的隔离层；

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)栅极覆盖层[8]的制作：在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料层，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；

9)栅极管制层[9]的制作：在隔离层中圆型孔的内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极管制层；

10)多方型阴极栅控结构的表面清洁处理：对多方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；

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所述的带有多方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)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所述的带有多方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)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所述的带有多方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。

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