专利名称：六角棱型柱阴极发射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，特别涉及一种六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器及其制作工艺。
背景技术：
平板显示器已经成为了平板器件领域的主流方向，而场致发射显示器则是目前在研平板显示技术中的一种，有望将来在显示市场上占据比较大的份额。碳纳米管具有小的尖端曲率半径以及良好的场致发射性能，在外加电压的作用下能够发射出大量的电子，从而使得碳纳米管在真空显示技术方面具有极大的应用潜力，可以用来制造新一代的场致发射显示器件。这种显示器件具有高清晰度，高图像质量，高分辨率等特点，其应用越来越广泛，各大相关研究机构对其非常关注并投入研究。
为了降低总体器件成本，以便于和常规的集成驱动电路相结合，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。在三极结构的场致发射显示器件中，施加在栅极上的电压会在碳纳米管顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管不需要额外的能力就能够发射出大量的电子，即形成冷场致发射现象。因此栅极结构是显示器件中比较关键的控制元件之一，但与此同时碳纳米管阴极的结构和形状也是关键元素之一，它直接影响到在碳纳米管阴极顶端所形成的电场强度的大小。很显然，在碳纳米管阴极上所形成的电场强度越大，碳纳米管就能够发射出更多的电子，所需要的栅极电压也就越低，这符合平板器件的低工作电压要求，这是有利的。那么，在实际器件的制作过程中，究竟采用何种结构形式，如何更加有效的增大碳纳米管阴极顶端的电场强度，降低栅极工作电压，这是需要考虑的现实问题。
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六角棱型柱阴极发射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，碳纳米管以及六角棱型柱阴极发射结构。
所述的六角棱型柱阴极发射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提升层；提升层为六角棱型柱形状，即从顶面往下看呈现一个六边形形状，从侧面看则是一个棱型柱形状；提升层的上下表面均为平面，下表面和阴极引线层紧密接触；提升层的上表面上面刻蚀后的二氧化硅层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层要完全覆盖住提升层的上表面，但是不能够覆盖住提升层的其它部位；提升层侧面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满提升层的侧面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出提升层，且圆形孔的侧壁是垂直于阴极玻璃面板的；隔离层环绕在提升层的周围，但是是相互分开的，并不相互接触；隔离层的高度与提升层的高度可以相同，也可以略低一些，但是不能够高出提升层的高度；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阴极玻璃面板部分，上表面和栅极引线层相互接触；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，但是其前端部分要向圆形孔的中心部位延伸，呈现悬空状态，但是和提升层要相互隔离开来；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的栅极引线层部分；碳纳米管制备在阴极导电层上。
所述的六角棱型柱阴极发射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、钼、铬、铝、锡；提升层的掺杂类型为n型、p型；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、铝、钼、铬、铁。
一种六角棱型柱阴极发射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)阴极引线层的制作在阴极玻璃面板上制备出金属层，刻蚀后形成阴极引线层；3)提升层的制作在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成提升层；4)阴极导电层的制作在提升层的侧面上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；
5)阴极覆盖层的制作在提升层的上表面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；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；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制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；9)六角棱型柱阴极发射结构的表面清洁处理对六角棱型柱阴极发射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。
本发明具有如下的积极效果首先，在所述的六角棱型柱阴极发射结构中，栅极结构位于碳纳米管阴极的旁侧，而且二者之间的距离很近。这样，一方面能够进一步的减小栅极电流，有利于增加阳极工作电流，从而提高整体器件的显示图像质量；另一方面还可以进一步的降低栅极结构的工作电压，降低总体器件成本。此外，栅极结构和碳纳米管阴极结构之间是利用真空进行相互隔离的，有利于进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度；其次，在所述的六角棱型柱阴极发射结构中，将提升层制作成了六角棱型柱形状，并将碳纳米管制备在提升层侧面的阴极导电层的上表面。这样既可以极大地增加碳纳米管阴极的发射面积，使其能够发射出更多的电子，同时还可以利用提升层的半导体特性来对流经碳纳米管阴极的电流进行调节，避免阴极电流过大或者过小；此外，在所述的六角棱型柱阴极发射结构中，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给出了六角棱型柱阴极发射结构的纵向结构示意图；图2给出了六角棱型柱阴极发射结构的横向结构示意图；图3给出了带有六角棱型柱阴极发射结构的、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。
所述的一种带有六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，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]，在阴极玻璃面板上有控制栅极[7]，碳纳米管[9]以及六角棱型柱阴极发射结构。
所述的六角棱型柱阴极发射结构包括阴极玻璃面板[1]、阴极引线层[2]、提升层[3]、阴极导电层[4]、阴极覆盖层[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。
所述的六角棱型柱阴极发射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提升层；提升层为六角棱型柱形状，即从顶面往下看呈现一个六边形形状，从侧面看则是一个棱型柱形状；提升层的上下表面均为平面，下表面和阴极引线层紧密接触；提升层的上表面上面刻蚀后的二氧化硅层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层要完全覆盖住提升层的上表面，但是不能够覆盖住提升层的其它部位；提升层侧面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满提升层的侧面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出提升层，且圆形孔的侧壁是垂直于阴极玻璃面板的；隔离层环绕在提升层的周围，但是是相互分开的，并不相互接触；隔离层的高度与提升层的高度可以相同，也可以略低一些，但是不能够高出提升层的高度；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阴极玻璃面板部分，上表面和栅极引线层相互接触；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，但是其前端部分要向圆形孔的中心部位延伸，呈现悬空状态，但是和提升层要相互隔离开来；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的栅极引线层部分；碳纳米管制备在阴极导电层上。
所述的六角棱型柱阴极发射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、钼、铬、铝、锡；提升层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型；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、铝、钼、铬、铁。
六角棱型柱阴极发射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)阴极引线层[2]的制作在阴极玻璃面板上制备出金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；
3)提升层[3]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，刻蚀后形成提升层；4)阴极导电层[4]的制作在提升层的侧面上制备出一个金属钴层，刻蚀后形成阴极导电层；5)阴极覆盖层[5]的制作在提升层的上表面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；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；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制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；9)六角棱型柱阴极发射结构的表面清洁处理对六角棱型柱阴极发射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3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；提升层为六角棱型柱形状，即从顶面往下看呈现一个六边形形状，从侧面看则是一个棱型柱形状；提升层的上下表面均为平面，下表面和阴极引线层紧密接触。
所述步骤4具体为提升层侧面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满提升层的侧面。
所述步骤6具体为阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出提升层，且圆形孔的侧壁是垂直于阴极玻璃面板的；隔离层环绕在提升层的周围，但是是相互分开的，并不相互接触；隔离层的高度与提升层的高度可以相同，也可以略低一些，但是不能够高出提升层的高度；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阴极玻璃面板部分，上表面和栅极引线层相互接触。
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，但是其前端部分要向圆形孔的中心部位延伸，呈现悬空状态，但是和提升层要相互隔离开来。
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。
权利要求
1.一种六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，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]以及六角棱型柱阴极发射结构。
2.根据权利要求1所述的六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，其特征在于所述的六角棱型柱阴极发射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提升层；提升层为六角棱型柱形状，即从顶面往下看呈现一个六边形形状，从侧面看则是一个棱型柱形状；提升层的上下表面均为平面，下表面和阴极引线层紧密接触；提升层的上表面上面刻蚀后的二氧化硅层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层要完全覆盖住提升层的上表面，但是不能够覆盖住提升层的其它部位；提升层侧面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满提升层的侧面；阴极玻璃面板上面的刻蚀后的二氧化硅层形成隔离层；隔离层中存在圆形孔，暴露出提升层，且圆形孔的侧壁是垂直于阴极玻璃面板的；隔离层环绕在提升层的周围，但是是相互分开的，并不相互接触；隔离层的高度与提升层的高度可以相同，也可以略低一些，但是不能够高出提升层的高度；隔离层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阴极玻璃面板部分，上表面和栅极引线层相互接触；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，但是其前端部分要向圆形孔的中心部位延伸，呈现悬空状态，但是和提升层要相互隔离开来；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的栅极引线层部分；碳纳米管制备在阴极导电层上。
3.根据权利要求2所述的六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，其特征在于所述的六角棱型柱阴极发射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、钼、铬、铝、锡；提升层的掺杂类型为n型、p型；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、铝、钼、铬、铁。
4.一种六角棱型柱阴极发射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)阴极引线层[2]的制作在阴极玻璃面板上制备出金属层，刻蚀后形成阴极引线层；3)提升层[3]的制作在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成提升层；4)阴极导电层[4]的制作在提升层的侧面上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；5)阴极覆盖层[5]的制作在提升层的上表面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阴极覆盖层；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；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制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；9)六角棱型柱阴极发射结构的表面清洁处理对六角棱型柱阴极发射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所述的六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，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所述的六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，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所述的六角棱型柱阴极发射结构的平板显示器，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
本发明涉及到六角棱型柱阴极发射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，碳纳米管以及六角棱型柱阴极发射结构；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，能够有效地降低栅极结构的工作电压，增大碳纳米管阴极的发射电子面积，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。
文档编号H01J29/04GK1937143SQ200610107278
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院