专利名称：水波纹型阴极阵列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，特别涉及一种水波纹型阴极阵列发射结构的平板显示器及其制作工艺。
背景技术：
场致发射显示器是一种新型的平面显示设备，具有和阴极射线管显示器相类似的工作原理，因此也就继承了阴极射线管显示器的高图像质量，被公认为是阴极射线管显示器的最好继承者，得到了广泛的关注。碳纳米管具有小的尖端曲率半径，在外加电场强度的作用下能够发射出大量的电子，形成冷场致发射现象，非常适合于用作冷阴极材料，与Spindt微尖结构相比，在制作成本以及制作质量上具有明显的优势，因此，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已经成为了目前国际平板显示技术领域的研究热点。
在三极结构的场致发射平板显示器件当中，栅极是比较关键的控制元件之一，它直接决定着碳纳米管阴极是否能够进行电子发射，而栅极结构的制作质量也是评价显示器件的重要性能指标。在栅极电压的控制下，碳纳米管阴极表面顶端会形成强大的电场强度，迫使碳纳米管中的电子穿越表面势垒，逸出到真空当中。其中栅极电压是形成碳纳米管阴极表面顶端电场强度的决定性因素，但碳纳米管阴极的形状也对所形成的电场强度具有一定的影响作用。很显然，碳纳米管阴极的形状的曲率越小，越有助于进一步增强所形成的电场强度；碳纳米管阴极的发射面积越大，就能够发射出更多的电子，这也有助于进一步提高整体显示器件的图像质量。因此，在实际器件的制作过程中，应该充分利用这些有利现象，进行更为细致的结构设计和制作工艺调整，进行高质量的显示器件制作，当然，这些也都是急需解决的问题。
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、结构简单的水波纹型阴极阵列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、碳纳米管以及水波纹型阴极阵列发射结构。
所述的水波纹型阴极阵列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阴极过渡层；阴极过渡层呈现圆盘型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；阴极过渡层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层呈现水波纹型形状，位于阴极过渡层的上表面上；阴极导电层呈现多个水波纹型条纹状，相邻阴极导电层之间互不接触，而是通过底部的阴极过渡层而相互连通的；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，暴露出底部的阴极过渡层以及阴极导电层；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；隔离层的上表面为平面，但在圆型孔与隔离层上表面交界处存在一个呈45度倾斜角的斜坡面，即从隔离层的上表面开始，逐渐向圆型孔内部斜下方倾斜，直至到达圆型孔的内侧壁为止；隔离层上表面上面的印刷的银浆层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；在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；栅极管制层依附于隔离层中圆型孔的内侧壁，呈现圆环型形状，其圆环的中间部位和栅极引线层相互紧密接触；碳纳米管制备在阴极导电层上面。
所述的水波纹型阴极阵列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、铜、铝、钼、铬、锡；阴极过渡层为金属金、银、钼、铬、锡；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；栅极管制层为金属金、银、钼、铬、铝。
一种水波纹型阴极阵列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)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)阴极过渡层的制作在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极过渡层；
5)阴极导电层的制作在阴极过渡层的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印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成栅极引线层；8)栅极覆盖层的制作在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，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面的刻蚀后的铬层形成栅极管制层；10)水波纹型阴极阵列发射结构的表面清洁处理对水波纹型阴极阵列发射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，在所述的水波纹型阴极阵列发射结构中，将碳纳米管阴极制备在呈现水波纹型形状的阴极导电层上。可以极大地增加碳纳米管阴极的场致电子发射面积，使得更多的碳纳米管进行大量的电子发射；同时，这种阴极阵列发射结构还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，能够极大地提高碳纳米管阴极的电子发射效率，提高器件的显示亮度。
其次，在所述的水波纹型阴极阵列发射结构中，制作了栅极管制层结构。这样，利用栅极管制层下端能够尽可能的接近于碳纳米管阴极的优势，能够进一步缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的距离，降低栅极结构的工作电压；同时将栅极引线层制作在了斜坡以上的隔离层的上面，有利于减小栅极-阴极之间的电容效应，提高器件的工作频率。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，在所述的水波纹型阴极阵列发射结构中，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给出了水波纹型阴极阵列发射结构的纵向结构示意图；图2给出了水波纹型阴极阵列发射结构的横向结构示意图；图3给出了水波纹型阴极阵列发射结构中的水波纹阴极俯视图；图4给出了带有水波纹型阴极阵列发射结构的、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。
所述的一种带有水波纹型阴极阵列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[11]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[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[17]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[9]、碳纳米管[10]以及水波纹型阴极阵列发射结构。
所述的水波纹型阴极阵列发射结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、阴极引线层[3]、阴极过渡层[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。
所述的水波纹型阴极阵列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阴极过渡层；阴极过渡层呈现圆盘型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；阴极过渡层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层呈现水波纹型形状，位于阴极过渡层的上表面上；阴极导电层呈现多个水波纹型条纹状，相邻阴极导电层之间互不接触，而是通过底部的阴极过渡层而相互连通的；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，暴露出底部的阴极过渡层以及阴极导电层；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；隔离层的上表面为平面，但在圆型孔与隔离层上表面交界处存在一个呈45度倾斜角的斜坡面，即从隔离层的上表面开始，逐渐向圆型孔内部斜下方倾斜，直至到达圆型孔的内侧壁为止；隔离层上表面上面的印刷的银浆层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；在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；栅极管制层依附于隔离层中圆型孔的内侧壁，呈现圆环型形状，其圆环的中间部位和栅极引线层相互紧密接触；碳纳米管制备在阴极导电层上面。
所述的水波纹型阴极阵列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、铜、铝、钼、铬、锡；阴极过渡层可以为金属金、银、钼、铬、锡；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；栅极管制层可以为金属金、银、钼、铬、铝。
一种带有水波纹型阴极阵列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)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)阴极过渡层[4]的制作在阴极引线层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成阴极过渡层；5)阴极导电层[5]的制作在阴极过渡层的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印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成栅极引线层；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，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面的刻蚀后的铬层形成栅极管制层；10)水波纹型阴极阵列发射结构的表面清洁处理对水波纹型阴极阵列发射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[17]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；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。
权利要求
1.一种水波纹型阴极阵列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[11]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[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[17]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[9]、碳纳米管[10]以及水波纹型阴极阵列发射结构。
2.根据权利要求1所述的水波纹型阴极阵列发射结构的平板显示器，其特征在于所述的水波纹型阴极阵列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阴极过渡层；阴极过渡层呈现圆盘型形状，其下表面和阴极引线层紧密接触；阴极过渡层上面的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层呈现水波纹型形状，位于阴极过渡层的上表面上；阴极导电层呈现多个水波纹型条纹状，相邻阴极导电层之间互不接触，而是通过底部的阴极过渡层而相互连通的；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，暴露出底部的阴极过渡层以及阴极导电层；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；隔离层的上表面为平面，但在圆型孔与隔离层上表面交界处存在一个呈45度倾斜角的斜坡面，即从隔离层的上表面开始，逐渐向圆型孔内部斜下方倾斜，直至到达圆型孔的内侧壁为止；隔离层上表面上面的印刷的银浆层形成栅极引线层；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；在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；栅极管制层依附于隔离层中圆型孔的内侧壁，呈现圆环型形状，其圆环的中间部位和栅极引线层相互紧密接触；碳纳米管制备在阴极导电层上面。
3.根据权利要求2所述的水波纹型阴极阵列发射结构的平板显示器，其特征在于所述的水波纹型阴极阵列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、铜、铝、钼、铬、锡；阴极过渡层为金属金、银、钼、铬、锡；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；栅极管制层为金属金、银、钼、铬、铝。
4.一种水波纹型阴极阵列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)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)阴极过渡层[4]的制作在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极过渡层；5)阴极导电层[5]的制作在阴极过渡层的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、烧结工艺后形成隔离层；7)栅极引线层[7]的制作在隔离层的上面印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成栅极引线层；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，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面的刻蚀后的铬层形成栅极管制层；10)水波纹型阴极阵列发射结构的表面清洁处理对水波纹型阴极阵列发射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[17]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；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。
5.根据权利要求4所述的水波纹型阴极阵列发射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。
6.根据权利要求4所述的水波纹型阴极阵列发射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。
7.根据权利要求4所述的水波纹型阴极阵列发射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
本发明涉及一种水波纹型阴极阵列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、碳纳米管以及水波纹型阴极阵列发射结构；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，能够进一步提高碳纳米管阴极的电子发射效率，降低栅极结构的工作电压，有利于提高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H01J29/46GK1956127SQ20061010730
公开日2007年5月2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