专利名称：高方悬栅控多条型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：
本发明属于平板显示技术领域、纳米科学与技术领域以及真空科学与技术领域的
相互交叉领域，涉及到平板显示器的器件制作，具体涉及到碳纳米管阴极的平板显示器的 器件制作，特别涉及到高方悬栅控多条型阴极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板显示器件，它是利用场致发射冷阴极发射的电 子束、经外界电压加速后而获得高能量，对荧光粉进行高速轰击而产生图像的发光显示器。 其主要功能仍然是用于显示图像。碳纳米管是一种具有奇特性质的材料，能够在较低电压 下发射出大量电子，非常适合于用作场致发射显示器的阴极材料。这已经引起了众多科研 人员的高度关注。利用碳纳米管作为阴极而制作的场致发射显示器具有液晶显示器的轻薄 特性，并具有低功耗、CRT显示器的自然逼真的彩色以及宽的工作温区，被视为是下一代理 想的平板显示器件。 场致发射显示器中，栅极结构是不可缺少的一个重要组成部分。由于栅极和阴极 的距离很近，因此只需要很低的外界电压就能够迫使碳纳米管发射出大量的电子。这样就 显著降低了场致发射显示器的正常工作电压。但是在器件制作的过程中，受到器件总体结 构、栅极制作材料、栅极制作工艺以及碳纳米管阴极制作工艺等多方面因素的制约，造成栅 极电压居高不下，栅极电流也显著偏大，从而使得总体器件制作成本偏高，这明显不符合低 压低成本平板器件的要求。对于这些实际问题，目前还没有一个比较完美的解决方案，还需 要众多科研人员继续努力研发。此外，对于整体场致发射平板显示器件的制作，其制作过程 稳定可靠、制作工艺简单也是不可忽视的一个重要方面，也在制约着场致发射平板显示器 件的发展。
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、制作工艺简单的高方悬栅控多条型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 —种高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板、阴极玻璃 面板和四周玻璃边框所构成的密封真空室；设置在阳极玻璃面板上的传导层、阳极隔离层 以及制备在传导层上面的荧光粉层；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；其特征在于 在阴极玻璃面板上设置有高方悬栅控多条型阴极结构；所述的高方悬栅控多条型 阴极结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上印刷并烧结的绝缘浆料形成阻挡 层；阻挡层上面存在阴极导电层；阴极导电层上面存在阴极度越层，阴极度越层由三条矩 形的金属层平行排列组成；阴极导电层周围存在阴极引线层，阴极引线层和阴极导电层是相互连通的；阴极导电层上面印刷并烧结的绝缘浆料形成增高层；增高层的上下表面均为 平面，其下表面和阴极导电层相接触；增高层中存在方型孔洞，暴露出下面的阴极度越层和 部分阴极导电层；增高层中方型孔洞的侧壁是垂直于阴极导电层表面的；增高层上面印刷 并烧结的绝缘浆料形成栅极提升层，栅极提升层位于增高层中方型孔洞的周围，呈现斜坡 形状，即靠近增高层方型孔洞内侧壁部分高，远离增高层方型孔洞内侧壁部分低，其斜坡度 为45度至60度之间；栅极提升层的下表面为平面，与增高层相接触；栅极提升层上存在栅 极电极层，栅极电极层布满栅极提升层的上表面，且前端突出延伸到方型孔洞中，呈现悬空 态；栅极提升层周围存在栅极引线层，栅极引线层和栅极电极层是相互连通的；增高层上 面印刷并烧结的绝缘浆料形成覆盖层；覆盖层要覆盖增高层上面的栅极引线层以及栅极提 升层上面的栅极电极层；碳纳米管制备在阴极度越层上面。 所述的阴极导电层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；阴极度越层为金属铁、 钴、镍之一 ；阴极引线层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；栅极电极层为金属金、银、 铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；栅极电极层 的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的。
阴极玻璃面板采用钠钙玻璃或硼硅玻璃。 —种所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于， 其制作步骤如下 1)阴极面板的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阴极玻璃面板； 2)阻挡层的制作在阴极面板上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阻
挡层； 3)阴极导电层的制作在阻挡层上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴 极导电层； 4)阴极度越层的制作在阴极导电层上面制备出金属层，刻蚀后形成阴极度越 层； 5)阴极引线层的制作在阴极导电层的周围印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后 形成阴极引线层； 6)增高层的制作在阴极导电层上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形 成增高层； 7)栅极提升层的制作在增高层上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成 栅极提升层； 8)栅极电极层的制作在栅极提升层上面制备出金属层，刻蚀后形成栅极电极 层； 9)栅极引线层的制作在栅极提升层周围印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形 成栅极引线层； 10)覆盖层的制作在增高层和栅极电极层上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结 工艺后形成覆盖层； 11)高方悬栅控多条型阴极结构的表面清洁处理对高方悬栅控多条型阴极结构 的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘； 12)碳纳米管的制备将碳纳米管制备在阴极度越层上面；
13)阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阳极玻璃面板；
14)传导层的制作在阳极面板上制备出锡铟氧化物膜层，经刻蚀后形成传导层；
15)阳极隔离层的制作在阳极面板的非显示区域以及阳极隔离层中间的空余位 置印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阳极隔离层； 16)荧光粉层的制作在阳极玻璃面板显示区域中传导层上面印刷荧光粉，经常 规烘烤工艺后形成荧光粉层； 17)器件装配将阳极玻璃面板、阴极玻璃面板、支撑壁、玻璃边框装配到一起，并 将消气剂安装在空室当中，用低熔点玻璃粉固定； 18)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15具体为在阳极面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位置印 刷绝缘浆料，；经过烘烤，烘烤温度22(TC，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58(TC，保持时间10分钟。 所述步骤16具体为在阳极面板显示区域中传导层上面印刷荧光粉，在烘箱当中 进行烘烤，烘烤温度12(TC，保持时间10分钟。 所述步骤18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。本发明具有如下积极效果
本发明中的主要特点在于制作了具有高方悬栅控多条型阴极结构的、碳纳米管阴 极的平板场致发射平板显示器件，由位于碳纳米管阴极上方的栅极来控制碳纳米管阴极的 电子发射。将高性能的制作材料和低成本的制作工艺有机结合起来，制作出性能更加优良 的平板发光器件。 其一，采用了多条阴极结构，充分利用了碳纳米管边缘部分电场高度集中的现象， 提升碳纳米管的发射效率； 其二，采用了高方悬栅控结构，简化了制作工艺，进一步縮减了栅阴之间的有效距 离，达到降低器件工作电压的目的； 其三，在本发明中，碳纳米管阴极的制作不受其它制作器件工艺的影响，提高了显 示器件制作的成功率。 此外，在本发明中的器件制作过程中，在充分结合丝网印刷工艺和常规刻蚀工艺 的基础上进行的器件制作，具有制作大面积显示器件的可行性；并没有采用特殊的器件制 作材料以及特殊的器件制作工艺，降低了器件制作成本，具有成本低廉、制作工艺简单、制 作过程稳定可靠的优越之处。
图1给出了高方悬栅控多条型阴极结构的纵向结构示意图；
图2给出了高方悬栅控多条型阴极结构的横向结构示意图； 图3给出了高方悬栅控多条型阴极结构的、碳纳米管阴极场致发射平板显示器的 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一步说明，但本发明并不局限于实施例。
如图1 、 2 、 3所示，本发明包括由阳极玻璃面板15 、阴极玻璃面板1和四周玻璃边框 19所构成的密封真空室；设置在阳极玻璃面板15上的传导层16、阳极隔离层17以及制备 在传导层16上面的荧光粉层18 ;位于阳极玻璃面板15和阴极玻璃面板1之间的支撑墙结 构13以及消气剂附属元件12 ;其特征在于 在阴极玻璃面板1上设置有高方悬栅控多条型阴极结构；所述的高方悬栅控多条 型阴极结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上印刷并烧结的绝缘浆料形成阻挡 层；阻挡层上面存在阴极导电层；阴极导电层上面存在阴极度越层，阴极度越层由三条矩 形的金属层平行排列组成；阴极导电层周围存在阴极引线层，阴极引线层和阴极导电层是 相互连通的；阴极导电层上面印刷并烧结的绝缘浆料形成增高层；增高层的上下表面均为 平面，其下表面和阴极导电层相接触；增高层中存在方型孔洞，暴露出下面的阴极度越层和 部分阴极导电层；增高层中方型孔洞的侧壁是垂直于阴极导电层表面的；增高层上面印刷 并烧结的绝缘浆料形成栅极提升层，栅极提升层位于增高层中方型孔洞的周围，呈现斜坡 形状，即靠近增高层方型孔洞内侧壁部分高，远离增高层方型孔洞内侧壁部分低，其斜坡度 为45度至60度之间；栅极提升层的下表面为平面，与增高层相接触；栅极提升层上存在栅 极电极层，栅极电极层布满栅极提升层的上表面，且前端突出延伸到方型孔洞中，呈现悬空 态；栅极提升层周围存在栅极引线层，栅极引线层和栅极电极层是相互连通的；增高层上 面印刷并烧结的绝缘浆料形成覆盖层；覆盖层要覆盖增高层上面的栅极引线层以及栅极提 升层上面的栅极电极层；碳纳米管制备在阴极度越层上面。 所述的阴极导电层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；阴极度越层为金属铁、 钴、镍之一 ；阴极引线层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；栅极电极层为金属金、银、 铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；栅极电极层 的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的。
阴极玻璃面板采用钠钙玻璃或硼硅玻璃。 —种所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于， 其制作步骤如下 1)阴极面板1的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阴极玻璃面板； 2)阻挡层2的制作在阴极面板上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阻
挡层； 3)阴极导电层4的制作在阻挡层上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴 极导电层； 4)阴极度越层5的制作在阴极导电层上面制备出金属层，刻蚀后形成阴极度越层；
5)阴极引线层3的制作在阴极导电层的周围印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后 形成阴极引线层； 6)增高层6的制作在阴极导电层上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形 成增高层； 7)栅极提升层7的制作在增高层上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成 栅极提升层；
8)栅极电极层8的制作在栅极提升层上面制备出金属层，刻蚀后形成栅极电极 层； 9)栅极引线层9的制作在栅极提升层周围印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形 成栅极引线层； 10)覆盖层10的制作在增高层和栅极电极层上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧 结工艺后形成覆盖层； 11)高方悬栅控多条型阴极结构的表面清洁处理对高方悬栅控多条型阴极结构 的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘； 12)碳纳米管11的制备将碳纳米管制备在阴极度越层上面； 13)阳极玻璃面板15的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阳极玻璃面板； 14)传导层16的制作在阳极面板上制备出锡铟氧化物膜层，经刻蚀后形成传导
层； 15)阳极隔离层17的制作在阳极面板的非显示区域以及阳极隔离层中间的空余 位置印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阳极隔离层； 16)荧光粉层18的制作在阳极玻璃面板显示区域中传导层上面印刷荧光粉，经 常规烘烤工艺后形成荧光粉层； 17)器件装配将阳极玻璃面板15、阴极玻璃面板1、支撑壁13、玻璃边框19装配
到一起，并将消气剂12安装在空室当中，用低熔点玻璃粉固定； 18)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15具体为在阳极面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位置印
刷绝缘浆料，；经过烘烤，烘烤温度22(TC，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58(TC，保持时间10分钟。 所述步骤16具体为在阳极面板显示区域中传导层上面印刷荧光粉，在烘箱当中 进行烘烤，烘烤温度12(TC，保持时间10分钟。 所述步骤18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。
权利要求
一种高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板(15)、阴极玻璃面板(1)和四周玻璃边框(19)所构成的密封真空室；设置在阳极玻璃面板(15)上的传导层(16)、阳极隔离层(17)以及制备在传导层(16)上面的荧光粉层(18)；位于阳极玻璃面板(15)和阴极玻璃面板(1)之间的支撑墙结构(13)以及消气剂附属元件(12)；其特征在于在阴极玻璃面板(1)上设置有高方悬栅控多条型阴极结构；所述的高方悬栅控多条型阴极结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上印刷并烧结的绝缘浆料形成阻挡层(2)；阻挡层(2)上面存在阴极导电层(4)；阴极导电层(4)上面存在阴极度越层(5)，阴极度越层(5)由三条矩形的金属层平行排列组成；阴极导电层(4)周围存在阴极引线层(3)，阴极引线层(3)和阴极导电层(4)是相互连通的；阴极导电层(4)上面印刷并烧结的绝缘浆料形成增高层(6)；增高层(6)的上下表面均为平面，其下表面和阴极导电层(4)相接触；增高层(6)中存在方型孔洞，暴露出下面的阴极度越层(5)和部分阴极导电层(4)；增高层(6)中方型孔洞的侧壁是垂直于阴极导电层(4)表面的；增高层(6)上面印刷并烧结的绝缘浆料形成栅极提升层(7)，栅极提升层(7)位于增高层(6)中方型孔洞的周围，呈现斜坡形状，即靠近增高层(6)方型孔洞内侧壁部分高，远离增高层(6)方型孔洞内侧壁部分低，其斜坡度为45度至60度之间；栅极提升层(7)的下表面为平面，与增高层(6)相接触；栅极提升层(7)上存在栅极电极层(8)，栅极电极层(8)布满栅极提升层(7)的上表面，且前端突出延伸到方型孔洞中，呈现悬空态；栅极提升层(7)周围存在栅极引线层(9)，栅极引线层(9)和栅极电极层(8)是相互连通的；增高层(6)上面印刷并烧结的绝缘浆料形成覆盖层(10)；覆盖层(10)要覆盖增高层(6)上面的栅极引线层(9)以及栅极提升层(7)上面的栅极电极层(8)；碳纳米管(11)制备在阴极度越层(5)上面。
2. 根据权利要求1所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器，其特征在于所 述的阴极导电层(4)为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；阴极度越层(5)为金属铁、钴、 镍之一；阴极引线层(3)为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一；栅极电极层(8)为金属 金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一；栅极引线层(9)为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一； 栅极电极层(8)的走向和阴极导电层(4)的走向是相互垂直的。
3. 根据权利要求1所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器，其特征在于阴 极玻璃面板采用钠^玻璃或硼硅玻璃。
4. 一种如权利要求1所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于，其制作步骤如下1) 阴极面板(1)的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阴极玻璃面板；2) 阻挡层(2)的制作在阴极面板上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阻挡 层(2);3) 阴极导电层(4)的制作在阻挡层(2)上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成 阴极导电层(4);4) 阴极度越层(5)的制作在阴极导电层(4)上面制备出金属层，刻蚀后形成阴极度越层(5);5) 阴极引线层(3)的制作在阴极导电层(4)的周围印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴极引线层(3);6) 增高层(6)的制作在阴极导电层(4)上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成增高层(6);7) 栅极提升层(7)的制作在增高层(6)上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极提升层(7);8) 栅极电极层(8)的制作在栅极提升层(7)上面制备出金属层，刻蚀后形成栅极电极层(8);9) 栅极引线层(9)的制作在栅极提升层(7)周围印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极引线层(9);10) 覆盖层(10)的制作在增高层(6)和栅极电极层(8)上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成覆盖层(10);11) 高方悬栅控多条型阴极结构的表面清洁处理对高方悬栅控多条型阴极结构的表 面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；12) 碳纳米管(11)的制备将碳纳米管(11)制备在阴极度越层(5)上面;13) 阳极玻璃面板(15)的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阳极玻璃面板；14) 传导层(16)的制作在阳极面板上制备出锡铟氧化物膜层，经刻蚀后形成传导层；15) 阳极隔离层(17)的制作在阳极面板的非显示区域以及阳极隔离层中间的空余位 置印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阳极隔离层；16) 荧光粉层(18)的制作在阳极玻璃面板显示区域中传导层上面印刷荧光粉，经常 规烘烤工艺后形成荧光粉层；17) 器件装配将阳极玻璃面板(15)、阴极玻璃面板(1)、支撑壁(13)、玻璃边框(19) 装配到一起，并将消气剂(12)安装在空室当中，用低熔点玻璃粉固定；18) 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所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤15具体为在阳极面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位置印 刷绝缘浆料，；经过烘烤，烘烤温度22(TC，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58(TC，保持时间10分钟。
6. 根据权利要求4所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤16具体为在阳极面板显示区域中传导层上面印刷荧光粉，在烘箱当中进 行烘烤，烘烤温度12(TC，保持时间10分钟。
7. 根据权利要求4所述的高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤18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。
全文摘要
本发明涉及一种高方悬栅控多条型阴极结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阳极玻璃面板、阴极玻璃面板和四周玻璃边框所构成的密封真空室；在阳极玻璃面板上有传导层、阳极隔离层以及制备在传导层上面的荧光粉层；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，在阴极面板上有高方悬栅控多条型阴极结构；能够提高碳纳米管阴极的电子发射面积和电子发射效率，降低栅极电压，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H01J9/02GK101777477SQ20091022757
公开日2010年7月14日 申请日期2009年12月22日 优先权日2009年12月22日
发明者李玉魁, 蔡森, 高宝宁 申请人:中原工学院