专利名称：带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于平面显示技术领域、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，特别涉及到带有集成化垂直槽状阴极结构的、碳纳米管阴极的场致发射平面显示器的制作工艺。
背景技术：
碳纳米管具有独特的几何外形，小的尖端曲率半径，高的纵横比率以及优良的物理化学性质，已经引起了众多研究者们的高度关注。碳纳米管还具有独特的冷场致发射特性，即当外部电压施加到碳纳米管阴极上以后，在碳纳米管的顶端就会形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子，不需要额外的能量。碳纳米管的这种性质已经被成功的应用于平板显示器件当中。利用碳纳米管作为阴极材料的场致发射平板显示器是一种新兴的平面器件，具有高亮度、高对比度、高分辨率、平板化以及视角宽、适用温区广等诸多优点，成为了最近几年中的热门话题。
目前，用于碳纳米管阴极的制备方法大致可分为两种，即直接生长法和移植法。采用移植法能够进行大面积的碳纳米管阴极制作，但是碳纳米管阴极的发射效果要差一些。直接生长法制备的碳纳米管阴极的场致发射特性要优于其它移植方法制备的碳纳米管阴极的场致发射特性，具有发射电流比较均匀，发射电流密度大，发射电流比较稳定等诸多优点，这是用移植法制备的碳纳米管阴极所无法相比拟的。但是受到其它器件结构的限制，如阴极衬底材料所能够承受的温度限制，阴极衬底材料的热膨胀问题以及阴极衬底材料的材质选择等等，都制约着直接生长法制备的碳纳米管的应用。在如何能够利用直接生长法制备的碳纳米管所具有的良好场致发射特性方面，这是一个值得认真考虑的问题。
在三极结构的碳纳米管阴极平板场致发射显示器件当中，栅极结构是一个比较关键的元件，它对碳纳米管阴极起着必要的控制作用，而栅极结构的好与坏也直接影响着整体器件的制作是否成功。那么，如何在充分利用直接生长法制备碳纳米管阴极所具有的良好场致发射特性的基础上，将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构有机的结合到一起，从而促进整体器件的高度集成化发展，以及如何选择适合的栅极结构形式，如何选择适合的栅极制作工艺，等等，这些都是需要重点考虑的现实问题。
此外，在尽可能不影响显示图像质量的前提下，还需要进一步降低平板器件的制作成本；在能够进行大面积的器件制作的同时，还需要使得器件制作过程免于复杂化，有利于进行商业化的大规模生产。
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、结构简单的带有集成化垂直槽状阴极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面板、阳极面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔、用于控制电子发射的控制栅极以及生长的碳纳米管阴极、在阳极面板上有光刻的阳极导电层以及制备在阳极导电层上的荧光粉层、支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极面板上有将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构集成化一起的的集成化垂直槽状阴极结构。
所述的集成化垂直槽状阴极结构包括阴极面板、阴极面板上存在阴极导电层、阴极导电层上面存在的绝缘隔离层、绝缘隔离层的顶部存在的栅极导电层、栅极导电层的顶部存在的绝缘覆盖层，刻蚀后的绝缘隔离层的形状为绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，出现一个“U”字型垂直槽状，“U”字型垂直槽状绝缘层的底部刻蚀掉的部分，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层，栅极导电层和阴极导电层的走向相互垂直，绝缘隔离层的内部两侧上制备有绝缘增高层，绝缘增高层的形状为上顶部自从和栅极导电层相接触的位置起呈现一个225度的斜坡，下顶部和阴极面板相接触，绝缘增高层的上面以及栅极导电层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层相互连通，阴极导电层的上面存在催催化剂金属层，位于两个侧面和一个底面的催化剂金属层相互连接在一起，底侧催化剂金属层和阴极导电层相互连通，生长后的碳纳米管位于绝缘增高层的表面以及阴极导电层的上面制备有碳纳米管阴极层。
一种带有集成化垂直槽状阴极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)、阴极面板的制作对整体玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板；2)、阴极导电层的制作在阴极面板上蒸镀一层金属，然后结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成阴极导电层；3)、绝缘隔离层的制作在阴极面板上制作出二氧化硅层，形成绝缘隔离层；
4)、绝缘隔离层的刻蚀结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀；刻蚀后的绝缘隔离层的形状为在绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，出现一个“U”字型垂直槽状，“U”字型垂直槽状绝缘层的底部被完全刻蚀掉，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层；5)、栅极导电层的制作在绝缘隔离层的顶部平面再次蒸镀一层金属，结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成栅极导电层；6)、绝缘覆盖层的制作在绝缘隔离层的顶部再次制备出二氧化硅层，将栅极导电层完全覆盖住，形成绝缘覆盖层；结合常规的光刻工艺，对绝缘覆盖层进行刻蚀，将多余的绝缘覆盖层去掉；7)、绝缘增高层的制作在绝缘隔离层的内侧壁上制备出二氧化硅层，形成绝缘增高层；结合常规的光刻工艺，对绝缘增高层进行刻蚀，将多余的绝缘增高层去掉；绝缘增高层具有如下的形状上顶部自从和栅极相接触的位置起呈现一个225度的斜坡，下顶部和阴极面板相接触；8)、催化剂金属层的制作在绝缘增高层的表面以及阴极导电层的顶部蒸镀上一层金属，形成阴极导电层；绝缘增高层的上面以及垂直槽状绝缘隔离层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层是相互连通的；在阴极导电层的上面再次蒸镀一个金属层，形成催化剂金属层；9)、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)、碳纳米管阴极层的制作利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极层；生长后的碳纳米管位于绝缘增高层的表面以及阴极导电层的上面；
11)、阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行裁剪，制作出阳极玻璃面板；12)、阳极电极层的制作在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层，结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极电极层；13)、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极层的非显示区域印刷绝缘浆料层，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；14)、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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；15)、器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构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本发明中的最主要特点在于制作了集成化垂直槽状阴极结构，并制作了带有集成化垂直槽状阴极结构的、碳纳米管阴极的场致发射平板发光显示器件。
首先，在本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中，极大地增加了碳纳米管阴极的发射面积，并且将栅极和阴极高度集成到一起。利用二氧化硅层作为绝缘隔离层，将栅极和阴极相互隔离开来，并且将二氧化硅层的中间部分刻蚀成垂直槽状结构，从而将栅极和阴极高度集成到一起，有利于进一步降低器件的生产成本，提高整体器件的显示分辨率；在绝缘增高层的表面以及阴极导电层的表面都可以制备出碳纳米管阴极，这就极大地增加了碳纳米管阴极的面积；当在栅极上施加适当电压以后，碳纳米管顶端就会形成强大的电场强度，迫使碳纳米管阴极发射出大量的电子，形成场致发射现象，充分利用了直接生长法制备的碳纳米管所具有的良好场致发射特性；其次，在本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中，制作了绝缘增高层结构，使得栅极和阴极更好的分离开来，避免二者之间短路现象的发生；制作了绝缘覆盖层结构，将栅极导电层完全覆盖起来，避免了其它杂质对栅极的影响，同时也防止栅极和阳极之间“打火”现象的出现；第三，在本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中，在绝缘增高层的表面以及阴极导电层的表面都制作了催化剂金属层，这就为后续工艺中碳纳米管阴极的生长作了充分的准备。这样，就可以在垂直槽状结构中直接生长碳纳米管印记了，也就使得栅极结构和碳纳米管阴极高度集成到一起，既简化了整体器件的制作工艺，同时也有利于进一步提高整体器件的显示分辨率；第四，在本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中，利用催化剂金属层作为催化剂，可以进行低温直接生长碳纳米管阴极。通过控制催化剂金属层的厚度，就可以有效地控制碳纳米管阴极的数量，能够使得碳纳米管阴极在场致发射电子的过程中发挥更大的效能，减少碳纳米管阴极之间的电流干扰效应。
此外，在本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中，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。
图1给出了集成化垂直槽状阴极结构的纵向结构示意图；图2给出了集成化垂直槽状阴极结构的横向结构示意图；图3给出了带有集成化垂直槽状阴极结构的、碳纳米管场致发射平面显示器的结构示意图。
具体实施例方式
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。
带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器包括由阴极面板1、阳极面板10和四周玻璃围框9所构成的密封真空腔；，用于控制电子发射的控制栅极4以及生长的碳纳米管阴极8；在阳极面板10上有光刻的阳极导电层11以及制备在阳极导电层11上的荧光粉层13；支撑墙结构15以及消气剂附属元件14。在阴极面板1上制作有集成化垂直槽状阴极结构，极大地增加了碳纳米管阴极的发射面积，充分利用了直接生长法制备的碳纳米管所具有的良好场致发射特性，同时还将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构高度集成化到一起，栅极对碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用，提高了器件的集成度以及碳纳米管阴极的电子发射效率。
所述的集成化垂直槽状阴极结构包括阴极面板1、阴极面板上存在阴极导电层2、阴极导电层2上面存在的绝缘隔离层3、绝缘隔离层3的顶部存在的栅极导电层4、栅极导电层4的顶部存在的绝缘覆盖层5，刻蚀后的绝缘隔离层的形状为绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板1呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，出现一个“U”字型垂直槽状，“U”字型垂直槽状绝缘层的底部刻蚀掉的部分，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层2，栅极导电层4和阴极导电层2的走向相互垂直，绝缘隔离层3的内部两侧上制备有绝缘增高层6，绝缘增高层的形状为上顶部自从和栅极导电层4相接触的位置起呈现一个225度的斜坡，下顶部和阴极面板1相接触，绝缘增高层6的上面以及栅极导电层4的底层均存在阴极导电层2，并且和阴极面板1上的阴极导电层2相互连通，阴极导电层2的上面存在催催化剂金属层7，位于两个侧面和一个底面的催化剂金属层相互连接在一起，底侧催化剂金属层7和阴极导电层2相互连通，生长后的碳纳米管位于绝缘增高层6的表面以及阴极导电层2的上面制备有碳纳米管阴极层8。
所述的集成化垂直槽状阴极结构的固定位置为安装固定在阴极面板上；控制栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管阴极的电子发射；碳纳米管阴极是利用低温直接生长法制备的，位于垂直槽状的阴极结构中，两侧和底侧都存在碳纳米管阴极；基底材料为玻璃，也就是显示器件的阴极面板，如钠钙玻璃、硼硅玻璃；所述的集成化垂直槽状阴极结构的阴极面板上存在阴极导电层，此阴极导电层为金属层，可以为金属金、银、铜、铝、锡、铟、钼；阴极导电层的上面存在一个绝缘隔离层，绝缘隔离层可以为聚酰亚胺层，二氧化硅层，绝缘浆料层；绝缘隔离层将栅极和阴极相互隔离开来；刻蚀后的绝缘隔离层应具有这样的形状，即绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，即出现一个“U”字型垂直槽状；“U”字型垂直槽状绝缘层的底部被完全刻蚀掉，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层；所述的集成化垂直槽状阴极结构的绝缘隔离层的顶部存在一个栅极导电层，此栅极导电层为金属层；栅极导电层可以为金属金、银、铜、铝、锡、钼、铟、钴、铁；栅极导电层和阴极导电层的走向是相互垂直的；栅极导电层的顶部存在一个绝缘覆盖层，此绝缘覆盖层可以为二氧化硅层，聚酰亚胺层，绝缘浆料层；所述的集成化垂直槽状阴极结构的垂直槽状绝缘隔离层的内部两侧上再次制备出一个绝缘增高层，此绝缘增高层可以为二氧化硅层，聚酰亚胺层，绝缘浆料层；绝缘增高层具有如下的形状上顶部自从和栅极相接触的位置起呈现一个225℃的斜坡，下顶部和阴极面板相接触，但是垂直槽状绝缘隔离层的底侧不存在绝缘增高层；绝缘增高层的上面以及垂直槽状绝缘隔离层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层是相互连通的；所述的集成化垂直槽状阴极结构的阴极导电层的上面存在催化剂金属层；位于三面(即两个侧面和一个底面)的催化剂金属层相互连接在一起，但是位于绝缘增高层的上顶部斜面上没有催化剂金属层；底侧催化剂金属层和阴极导电层相互连通；催化剂金属层可以为金属铁、钴、镍、铬；可以利用催化剂金属作为催化剂来进行碳纳米管的低温生长；所述的集成化垂直槽状阴极结构采用如下的工艺进行制作本发明中的集成化垂直槽状阴极结构由阴极面板1、阴极导电层2、绝缘隔离层3、栅极导电层4、绝缘覆盖层5、绝缘增高层6、催化剂金属层7、碳纳米管8阴极层构成，并采用如下的工艺进行制作1)、阴极面板1的制作对整体钠钙玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板1；2)、阴极导电层2的制作在阴极面板1上蒸镀一层金属钼，然后结合常规的光刻工艺，对金属钼层进行刻蚀，形成阴极导电层2；3)、绝缘隔离层3的制作在阴极面板1上制作出二氧化硅层，形成绝缘隔离层3；4)、绝缘隔离层3的刻蚀结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀；刻蚀后的绝缘隔离层3应具有这样的形状，即绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板1呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，即出现一个“U”字型垂直槽状；“U”字型垂直槽状绝缘层的底部被完全刻蚀掉，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层2；5)、栅极导电层4的制作在绝缘隔离层3的顶部平面再次蒸镀一层金属钼，结合常规的光刻工艺，对金属钼层进行刻蚀，形成栅极导电层4；6)、绝缘覆盖层5的制作在绝缘隔离层3的顶部再次制备出二氧化硅层，将栅极导电层4完全覆盖住，形成绝缘覆盖层5；结合常规的光刻工艺，对绝缘覆盖层5进行刻蚀，将多余的绝缘覆盖层5去掉；7)、绝缘增高层6的制作在绝缘隔离层3的内侧壁上制备出二氧化硅层，形成绝缘增高层6；结合常规的光刻工艺，对绝缘增高层6进行刻蚀，将多余的绝缘增高层6去掉；绝缘增高层具有如下的形状上顶部自从和栅极相接触的位置起呈现一个225℃的斜坡，下顶部和阴极面板相接触，但是垂直槽状绝缘隔离层的底侧不存在绝缘增高层；8)、催化剂金属层7的制作在绝缘增高层6的表面，不包括斜坡部分，以及阴极导电层的顶部蒸镀上一层金属钼，形成阴极导电层；绝缘增高层的上面以及垂直槽状绝缘隔离层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层是相互连通的；在阴极导电层的上面再次蒸镀一个金属镍层，形成催化剂金属层7；9)、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)、碳纳米管8阴极层的制作利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层2的上面生长出碳纳米管8阴极层；生长后的碳纳米管应该位于绝缘增高层6的表面以及阴极导电层2的上面；11)、碳纳米管8阴极层的后处理对生长后的碳纳米管8阴极层进行后处理，以改善碳纳米管阴极的场致发射特性。
本发明中带有集成化垂直槽状阴极结构的碳纳米管场致发射平板显示器的制作工艺如下1、阴极面板的制作对整体钠钙玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板；2、阴极导电层的制作在阴极面板上蒸镀一层金属钼，然后结合常规的光刻工艺，对金属钼层进行刻蚀，形成阴极导电层；3、绝缘隔离层的制作在阴极面板上制作出二氧化硅层，形成绝缘隔离层；4、绝缘隔离层的刻蚀结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀；刻蚀后的绝缘隔离层应具有这样的形状，即绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，即出现一个“U”字型垂直槽状；“U”字型垂直槽状绝缘层的底部被完全刻蚀掉，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层；5、栅极导电层的制作在绝缘隔离层的顶部平面再次蒸镀一层金属钼，结合常规的光刻工艺，对金属钼层进行刻蚀，形成栅极导电层；6、绝缘覆盖层的制作在绝缘隔离层的顶部再次制备出二氧化硅层，将栅极导电层完全覆盖住，形成绝缘覆盖层；结合常规的光刻工艺，对绝缘覆盖层进行刻蚀，将多余的绝缘覆盖层去掉；7、绝缘增高层的制作在绝缘隔离层的内侧壁上制备出二氧化硅层，形成绝缘增高层；结合常规的光刻工艺，对绝缘增高层进行刻蚀，将多余的绝缘增高层去掉；绝缘增高层具有如下的形状上顶部自从和栅极相接触的位置起呈现一个225℃的斜坡，下顶部和阴极面板相接触，但是垂直槽状绝缘隔离层的底侧不存在绝缘增高层；8、催化剂金属层的制作在绝缘增高层的表面(不包括斜坡部分)以及阴极导电层的顶部蒸镀上一层金属钼，形成阴极导电层；绝缘增高层的上面以及垂直槽状绝缘隔离层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层是相互连通的；在阴极导电层的上面再次蒸镀一个金属镍层，形成催化剂金属层；9、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10、碳纳米管阴极层的制作利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极层；生长后的碳纳米管应该位于绝缘增高层的表面以及阴极导电层的上面；11、碳纳米管阴极层的后处理对生长后的碳纳米管阴极层进行后处理，以改善碳纳米管阴极的场致发射特性。
12、阳极玻璃面板的制作对整体钠钙平板玻璃进行裁剪，制作出阳极玻璃面板；13、阳极电极层的制作在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极电极层；14、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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)；15、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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)；16、器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构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；17、成品制作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。
本发明中的带有集成化垂直槽状阴极结构的平板发光显示器主要包括有如下组成部分由阴极面板、阳极面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阴极面板上有集成化垂直槽状阴极结构，用于控制电子发射的控制栅极以及生长的碳纳米管阴极；在阳极面板上有光刻的阳极导电层以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；支撑墙结构以及消气剂附属元件。其特征在于制作了集成化垂直槽状阴极结构，极大地增加了碳纳米管阴极的发射面积，充分利用了直接生长法制备的碳纳米管所具有的良好场致发射特性，同时还将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构高度集成化到一起，栅极对碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用，提高了器件的集成度以及碳纳米管阴极的电子发射效率。
本发明中的集成化垂直槽状阴极结构的固定位置为安装固定在阴极面板上；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的控制栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管阴极的电子发射；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的碳纳米管阴极是利用低温直接生长法制备的，位于垂直槽状的阴极结构中，两侧和底侧都存在碳纳米管阴极；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的基底材料为大型、具有相当良好的耐热性和可操作性、成本低廉的高性能绝缘材料；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的基底材料为玻璃，也就是显示器件的阴极面板，如钠钙玻璃、硼硅玻璃；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构的阴极面板上存在阴极导电层，此阴极导电层为金属层，可以为金属金、银、铜、铝、锡、铟、钼；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的阴极导电层可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的阴极导电层的上面存在一个绝缘隔离层，绝缘隔离层可以为聚酰亚胺层，二氧化硅层，绝缘浆料层；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的绝缘隔离层将栅极和阴极相互隔离开来，可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的刻蚀后的绝缘隔离层应具有这样的形状，即绝缘隔离层的顶部是一个平面，和基底材料呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，即出现一个“U”字型垂直槽状；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的“U”字型垂直槽状绝缘层的底部被完全刻蚀掉，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构的绝缘隔离层的顶部存在一个栅极导电层，此栅极导电层为金属层，可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的栅极导电层可以为金属金、银、铜、铝、锡、钼、铟、钴、铁；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的栅极导电层和阴极导电层的走向是相互垂直的；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的栅极导电层的顶部存在一个绝缘覆盖层，此绝缘覆盖层可以为二氧化硅层，聚酰亚胺层，绝缘浆料层；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的垂直槽状绝缘隔离层的内部两侧上再次制备出一个绝缘增高层，此绝缘增高层可以为二氧化硅层，聚酰亚胺层，绝缘浆料层；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的垂直槽状绝缘隔离层的内部侧壁上的绝缘增高层具有如下的形状上顶部自从和栅极相接触的位置起呈现一个225℃的斜坡，下顶部和阴极面板相接触，但是垂直槽状绝缘隔离层的底侧不存在绝缘增高层；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的绝缘增高层的上面以及垂直槽状绝缘隔离层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层是相互连通的；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的阴极导电层的上面存在催化剂金属层；位于三面(即两个侧面和一个底面)的催化剂金属层相互连接在一起，但是位于绝缘增高层的上顶部斜面上没有催化剂金属层；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的底侧催化剂金属层和阴极导电层相互连通；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中的催化剂金属层可以为金属铁、钴、镍、铬；本发明中的集成化垂直槽状阴极结构中可以利用催化剂金属作为催化剂来进行碳纳米管的低温生长。
权利要求
1.一种带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器，包括由阴极面板[1]、阳极面板[10]和四周玻璃围框[9]所构成的密封真空腔、用于控制电子发射的控制栅极[4]以及生长的碳纳米管阴极[8]、在阳极面板[10]上有光刻的阳极导电层[11]以及制备在阳极导电层[11]上的荧光粉层[13]、支撑墙结构[15]以及消气剂附属元件[14]，其特征在于在阴极面板[1]上有将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构集成化一起的的集成化垂直槽状阴极结构。
2.根据权利要求1所述的一种带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的集成化垂直槽状阴极结构包括阴极面板[1]、阴极面板上存在阴极导电层[2]、阴极导电层[2]上面存在的绝缘隔离层[3]、绝缘隔离层[3]的顶部存在的栅极导电层[4]、栅极导电层[4]的顶部存在的绝缘覆盖层[5]，刻蚀后的绝缘隔离层的形状为绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板[1]呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，出现一个“U”字型垂直槽状，“U”字型垂直槽状绝缘层的底部刻蚀掉的部分，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层[2]，栅极导电层[4]和阴极导电层[2]的走向相互垂直，绝缘隔离层[3]的内部两侧上制备有绝缘增高层[6]，绝缘增高层的形状为上顶部自从和栅极导电层[4]相接触的位置起呈现一个225度的斜坡，下顶部和阴极面板[1]相接触，绝缘增高层[6]的上面以及栅极导电层[4]的底层均存在阴极导电层[2]，并且和阴极面板[1]上的阴极导电层[2]相互连通，阴极导电层[2]的上面存在催催化剂金属层[7]，位于两个侧面和一个底面的催化剂金属层相互连接在一起，底侧催化剂金属层[7]和阴极导电层[2]相互连通，生长后的碳纳米管位于绝缘增高层[6]的表面以及阴极导电层[2]的上面制备有碳纳米管阴极层[8]。
3.根据权利要求2所述的一种带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的集成化垂直槽状阴极结构的阴极面板上存在的阴极导电层为金、银、铜、铝、锡、铟、钼之一的金属层，阴极导电层的上面存在的绝缘隔离层为聚酰亚胺层、二氧化硅层或绝缘浆料层。
4.根据权利要求2所述的一种带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的集成化垂直槽状阴极结构的绝缘隔离层的顶部存在的栅极导电层为金属金、银、铜、铝、锡、钼、铟、钴、铁的金属层，栅极导电层顶部存在的绝缘覆盖层为二氧化硅层、聚酰亚胺层或绝缘浆料层。
5.根据权利要求2所述的一种带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的集成化垂直槽状阴极结构的垂直槽状绝缘隔离层的内部两侧上制备有的绝缘增高层为二氧化硅层、聚酰亚胺层或绝缘浆料层。
6.根据权利要求2所述的一种带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的集成化垂直槽状阴极结构的阴极导电层的上面存在的催化剂金属层为金属铁、钴、镍、铬之一。
7.一种带有集成化垂直槽状阴极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)、阴极面板的制作对整体玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板；2)、阴极导电层的制作在阴极面板上蒸镀一层金属，然后结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成阴极导电层；3)、绝缘隔离层的制作在阴极面板上制作出二氧化硅层，形成绝缘隔离层；4)、绝缘隔离层的刻蚀结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀；刻蚀后的绝缘隔离层的形状为在绝缘隔离层的顶部是一个平面，和阴极面板呈平行状态，侧面也是一个平面，同顶部平面呈垂直状态，出现一个“U”字型垂直槽状，“U”字型垂直槽状绝缘层的底部被完全刻蚀掉，暴露出位于阴极面板上的阴极导电层；5)、栅极导电层的制作在绝缘隔离层的顶部平面再次蒸镀一层金属，结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成栅极导电层；6)、绝缘覆盖层的制作在绝缘隔离层的顶部再次制备出二氧化硅层，将栅极导电层完全覆盖住，形成绝缘覆盖层；结合常规的光刻工艺，对绝缘覆盖层进行刻蚀，将多余的绝缘覆盖层去掉；7)、绝缘增高层的制作在绝缘隔离层的内侧壁上制备出二氧化硅层，形成绝缘增高层；结合常规的光刻工艺，对绝缘增高层进行刻蚀，将多余的绝缘增高层去掉；绝缘增高层具有如下的形状上顶部自从和栅极相接触的位置起呈现一个225度的斜坡，下顶部和阴极面板相接触；8)、催化剂金属层的制作在绝缘增高层的表面以及阴极导电层的顶部蒸镀上一层金属，形成阴极导电层；绝缘增高层的上面以及垂直槽状绝缘隔离层的底层均存在阴极导电层，并且和阴极面板上的阴极导电层是相互连通的；在阴极导电层的上面再次蒸镀一个金属层，形成催化剂金属层；9)、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)、碳纳米管阴极层的制作利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极层；生长后的碳纳米管位于绝缘增高层的表面以及阴极导电层的上面；11)、阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行裁剪，制作出阳极玻璃面板；12)、阳极电极层的制作在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层，结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极电极层；13)、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极层的非显示区域印刷绝缘浆料层，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；14)、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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；15)、器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构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。
全文摘要
本发明涉及到带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器及其制作工艺，带有集成化垂直槽状阴极结构的平板显示器包括由阴极面板、阳极面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔、用于控制电子发射的控制栅极以及生长的碳纳米管阴极、在阳极面板上有光刻的阳极导电层以及制备在阳极导电层上的荧光粉层、支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极面板上制作有集成化垂直槽状阴极结构，增加了碳纳米管阴极的发射面积，充分利用了直接生长法制备的碳纳米管所具有的良好场致发射特性，还将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构高度集成化到一起，栅极对碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用，提高了器件的集成度以及碳纳米管阴极的电子发射效率，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。
文档编号H01J1/30GK1794406SQ20051010734
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月28日 优先权日2005年12月28日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院