旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器的制作方法

本发明属于光电子科学与技术领域、纳米科学与技术领域、集成电路科学与技术领域、真空科学与技术领域、微电子科学与技术领域、显示技术领域的相互交叉领域，涉及到平面场发射发光显示器的制作，具体涉及到碳纳米管阴极的平面场发射发光显示器的制作，特别涉及到一种旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器及其制作工艺。

背景技术：

场发射发光显示器是一种新型的平板显示设备，具有诸如高的图像质量、更快的响应速度、更低的功率损耗以及能够大面积显示等优异特性，业已成为了下一代显示技术的佼佼者。随着丝网印刷技术的引入，一方面是制作大面积场发射发光显示器的制作成本得到大幅度降低，另一方面是制作大面积碳纳米管阴极已能够实现。

但是，在三极结构的碳纳米管阴极场发射发光显示器中，还有许多技术难题有待于解决。关于碳纳米管阴极制作方面，由于碳纳米管层面积很小而使得碳纳米管的数量不多，也就无法形成更大的阳极工作电流；由于碳纳米管层表面的电场强度不够大而导致碳纳米管的电子发射效率低下，许多碳纳米管根本就没有发射电子。关于门极制作方面，由于门极工作电流过大而导致发光显示器的功率损耗居高不下，这不符合低压低功率平面显示器的要求；由于门极结构的不合理而导致门极-碳纳米管阴极之间无法形成强大电场强度；由于门极制作材料的昂贵以及制作工艺的高度复杂，这使得发光显示器的制作成本很高；更为重要的，由于门极工作电压偏高，这很容易使得门极-阴极之间出现电学击穿现象，造成发光显示器的永久性损坏。在三极结构碳纳米管场发射发光显示器的设计和制作过程中，这些问题若没有得到很好解决，是无法研制出性能良好的发光显示器产品的。此外，发光显示器的制作工艺不宜过度复杂，这不利于提升发光显示器的产品制作成功率。

技术实现要素：

发明目的：本发明的目的在于克服上述发光显示器中存在的缺陷和不足，提供一种制作成本低廉的、制作结构简单的、制作工艺稳定可靠的、显示器发光亮度高的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器及其制作工艺。

技术方案：本发明的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器，包括真空室及位于真空室内的消气剂和隔离壁附属元件，所述真空室由前平面玻璃板、后平面玻璃板和透明玻璃框构成；所述前平面玻璃板上有阳极导电膜层、发光层和阳极外连线层，所述发光层制作在阳极导电膜层上面，所述阳极外连线层与阳极导电膜层相连，在后平面玻璃板上有旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构。

具体地，所述旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的衬底为后平面玻璃板；后平面玻璃板上的印刷的绝缘浆料层形成薄掩盖层；薄掩盖层上的印刷的银浆层形成阴极外连线层；阴极外连线层上的印刷的绝缘浆料层形成阴极基层；阴极基层呈现圆环形角锥状，即整体阴极基层为圆环形，阴极基层的下表面为圆环平面，位于阴极外连线层上，阴极基层的外侧面为倾斜的圆筒面，阴极基层的上表面为向内凹陷的、倾斜的月牙尖形状，靠近阴极基层中心部位的高度低而靠近阴极基层外侧面部位的高度高，在阴极基层中心部位阴极基层斜月牙尖形上表面与下表面相交，形成一个中空的圆面，暴露出阴极外连线层，阴极基层斜月牙尖形上表面与倾斜的外侧面相交，形成角锥状阴极基层的锥尖；阴极基层斜月牙尖形上表面的刻蚀的金属层形成阴极导电层；阴极导电层与阴极外连线层是相互连通的；薄掩盖层上的印刷的绝缘浆料层形成门极基层；门极基层中存在圆形孔，暴露出阴极外连线层、阴极导电层和阴极基层；门极基层圆形孔的内侧面为倾斜圆筒面；门极基层的上、下表面均为平面；门极基层的高度与阴极基层锥尖的高度相同；门极基层上的印刷的银浆层形成门极导电一层；门极导电一层上的印刷的绝缘浆料层形成门极间隔层；门极间隔层的下表面为平面，上表面为倒三角型形状；门极间隔层上的印刷的银浆层形成门极导电二层；门极导电二层的前端位于门极导电一层的上方，且向圆形孔内部前倾；门极导电二层的前端与门极导电一层的前端是相互绝缘的；门极基层上的印刷的银浆层形成门极外连线层；门极导电一层的后端、门极导电二层的后端均与门极外连线层相互联通；门极导电二层上的印刷的绝缘浆料层形成门极屏蔽层；碳纳米管层制备在阴极导电层上。

具体地，所述后平面玻璃板的材料为硼硅玻璃或钠钙玻璃。

具体地，所述旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的固定位置为后平面玻璃板；阴极导电层为金属银、钼、镍、铬、钴或锡。

本发明同时提供上述旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器的制作工艺，包括以下步骤：

1)后平面玻璃板的制作：对平面钠钙玻璃进行划割，形成后平面玻璃板；

2)薄掩盖层的制作：在后平面玻璃板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成薄掩盖层；

3)阴极外连线层的制作：在薄掩盖层上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阴极外连线层；

4)阴极基层的制作：在阴极外连线层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极基层；

5)阴极导电层的制作：在阴极基层上制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层；

6)门极基层的制作：在薄掩盖层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极基层；

7)门极导电一层的制作：在门极基层上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极导电一层；

8)门极间隔层的制作：在门极导电一层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极间隔层；

9)门极导电二层的制作：在门极间隔层上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极导电二层；

10)门极外连线层的制作：在门极基层上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极外连线层；

11)门极屏蔽层的制作：在门极导电二层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极屏蔽层；

12)旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的清洁：对旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

13)碳纳米管层的制作：将碳纳米管印刷在阴极导电层上，形成碳纳米管层；

14)碳纳米管层的处理：对碳纳米管层进行后处理，改善其场发射特性；

15)前平面玻璃板的制作：对平面钠钙玻璃进行划割，形成前平面玻璃板；

16)阳极导电膜层的制作：对覆盖于前平面玻璃板表面的锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极导电膜层；

17)阳极外连线层的制作：在前平面玻璃板上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阳极外连线层；

18)发光层的制作：在阳极导电膜层上印刷荧光粉，经烘烤工艺后形成发光层；

19)显示器器件装配：将消气剂安装于前平面玻璃板的非显示区域；然后，将前平面玻璃板、后平面玻璃板、透明玻璃框和隔离壁装配到一起，用夹子固定；

20)显示器器件封装：对已装配的显示器器件进行封装工艺形成成品件。

具体地，所述步骤17中，在前平面玻璃板上的非显示区域印刷银浆，经过烘烤之后，最高烘烤温度：180℃，最高烘烤温度保持时间：8分钟；放置在烧结炉中进行烧结，最高烧结温度：525℃，最高烧结温度保持时间：8分钟。

具体地，所述步骤18中，在前平面玻璃板的阳极导电膜层上印刷荧光粉，然后放置在烘箱中进行烘烤，最高烘烤温度为120℃，最高烘烤温度保持时间：10分钟。

具体地，所述步骤20中，将显示器器件放入烘箱中进行烘烤；放入烧结炉中进行烧结；在排气台上进行器件排气、封离；在烤消机上对消气剂进行烤消，最后加装管脚形成成品件。

有益效果：本发明具有如下显著的进步：

首先，在所述的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构中，制作了门极导电一层和门极导电二层的混合门极结构。当在门极施加适当工作电压后，就会在碳纳米管层表面形成强大的电场强度，迫使碳纳米管进行大量电子发射，且碳纳米管发射电子数量的多少随着门极工作电压的变化而变化，这充分体现了门极对碳纳米管层的强有力控制性能。其中，门极导电一层是平面型的，而门极导电二层是斜面型的，且门极导电一层和门极导电二层的前端相互隔离和绝缘，这样二者在碳纳米管表面所形成的电场强度具有综合加强的效果，从而迫使碳纳米管所发射的电子数量更多。

其次，在所述的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构中，门极电极一层和门极电极二层均制作在了碳纳米管层的旁侧。这样，碳纳米管所发射的大量电子，在阳极高电压作用下，会高速向阳极运动而形成阳极电流，这对进一步增强发光显示器的发光亮度是有益的。同时，门极对碳纳米管发射的电子的中途拦截率会极大减弱，降低了门极电流，这有助于减小发光显示器的功率损耗。

第三，在所述的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构中，制作了圆环斜月牙尖型碳纳米管层。一方面，碳纳米管层制作在了倾斜的斜月牙尖型阴极导电层上，从而增加了碳纳米管层的制作面积，也就意味着参与电子发射的碳纳米管增多了，这对于增强发光显示器的发光强度是有利的。另一方面，由于阴极导电层呈现倾斜的斜月牙尖型，造成碳纳米管层也呈现倾斜的斜月牙尖型，这样，在斜月牙尖部位，由于曲率变大而导致该处碳纳米管层表面的电场强度会急剧增加，这源于碳纳米管电子发射中所特有的“边缘电场集中”现象；那么，此处碳纳米管将会发射出更多的电子，这显然对增强发光显示器的发光亮度是有帮助的。

此外，在所述的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构中，没有采用特殊的制作工艺，且没有采用特殊的制作材料，这均有助于进一步降低发光显示器的制作成本并提升发光显示器的制作成功率。

附图说明

图1给出了旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的纵向结构示意图；

图2给出了旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的横向结构示意图；

图3给出了旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器的结构示意图；

图中：后平面玻璃板 1、薄掩盖层 2、阴极外连线层 3、阴极基层 4、阴极导电层 5、门极基层 6、门极导电一层 7、门极间隔层 8、门极导电二层 9、门极外连线层 10、门极屏蔽层 11、碳纳米管层 12、前平面玻璃板 13、阳极导电膜层 14、阳极外连线层 15、发光层 16、消气剂 17、透明玻璃框 18、隔离壁 19。

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本实施例。

本实施例的旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器如图1、图2和图3所示，包括由前平面玻璃板13、后平面玻璃板1和透明玻璃框18所构成的真空室；在前平面玻璃板13上有阳极导电膜层14、制作在阳极导电膜层14上面的发光层16以及与阳极导电膜层14相连的阳极外连线层15；在后平面玻璃板1上有旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构；位于真空室内的消气剂17和隔离壁19附属元件。

旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构包括后平面玻璃板1、薄掩盖层2、阴极外连线层3、阴极基层4、阴极导电层5、门极基层6、门极导电一层7、门极间隔层8、门极导电二层9、门极外连线层10、门极屏蔽层11和碳纳米管层12。

旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的衬底材料为玻璃，可以为钠钙玻璃、硼硅玻璃，也就是后平面玻璃板1；后平面玻璃板1上的印刷的绝缘浆料层形成薄掩盖层2；薄掩盖层2上的印刷的银浆层形成阴极外连线层3；阴极外连线层3上的印刷的绝缘浆料层形成阴极基层4；阴极基层4呈现圆环形直角锥状，即整体阴极基层4为圆环形，阴极基层4的下表面为圆环平面，位于阴极外连线层3上，阴极基层4的外侧面为垂直于后平面玻璃板1的直立圆筒面，阴极基层4的上表面为向内凹陷的、倾斜的月牙尖形状，靠近阴极基层4中心部位的高度低而靠近阴极基层4外侧面部位的高度高，在阴极基层4中心部位阴极基层4斜月牙尖形上表面与下表面相交，形成一个中空的圆面，暴露出阴极外连线层3，阴极基层4斜月牙尖形上表面与直立的外侧面相交，形成直角锥状阴极基层4的锥尖；阴极基层4斜月牙尖形上表面的刻蚀的金属层形成阴极导电层5；阴极导电层5与阴极外连线层3是相互连通的；薄掩盖层2上的印刷的绝缘浆料层形成门极基层6；门极基层6中存在圆形孔，暴露出阴极外连线层3、阴极导电层5和阴极基层4；门极基层6圆形孔的内侧面为倾斜圆筒面；门极基层6的上、下表面均为平面；门极基层6的高度与阴极基层4锥尖的高度相同；门极基层6上的印刷的银浆层形成门极导电一层7；门极导电一层7上的印刷的绝缘浆料层形成门极间隔层8；门极间隔层8的下表面为平面，上表面为倒三角型形状；门极间隔层8上的印刷的银浆层形成门极导电二层9；门极导电二层9的前端位于门极导电一层7的上方，且向圆形孔内部前倾；门极导电二层9的前端与门极导电一层7的前端是相互绝缘的；门极基层6上的印刷的银浆层形成门极外连线层10；门极导电一层7的后端、门极导电二层9的后端均与门极外连线层10相互联通；门极导电二层9上的印刷的绝缘浆料层形成门极屏蔽层11；碳纳米管层12制备在阴极导电层5上。

旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的固定位置为后平面玻璃板1；阴极导电层5可以为金属银、钼、镍、铬、钴、锡。

上述旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的发光显示器的制作工艺包括以下步骤：

1)后平面玻璃板1的制作：对平面钠钙玻璃进行划割，形成后平面玻璃板1；

2)薄掩盖层2的制作：在后平面玻璃板1上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成薄掩盖层2；

3)阴极外连线层3的制作：在薄掩盖层2上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阴极外连线层3；

4)阴极基层4的制作：在阴极外连线层3上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极基层4；

5)阴极导电层5的制作：在阴极基层4上制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层5；

6)门极基层6的制作：在薄掩盖层2上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极基层6；

7)门极导电一层7的制作：在门极基层6上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极导电一层7；

8)门极间隔层8的制作：在门极导电一层7上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极间隔层8；

9)门极导电二层9的制作：在门极间隔层8上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极导电二层9；

10)门极外连线层10的制作：在门极基层6上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极外连线层10；

11)门极屏蔽层11的制作：在门极导电二层9上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极屏蔽层11；

12)旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的清洁：对旁直混合门极圆环斜月牙尖阴极结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

13)碳纳米管层12的制作：将碳纳米管印刷在阴极导电层5上，形成碳纳米管层12；

14)碳纳米管层12的处理：对碳纳米管层12进行后处理，改善其场发射特性；

15)前平面玻璃板13的制作：对平面钠钙玻璃进行划割，形成前平面玻璃板13；

16)阳极导电膜层14的制作：对覆盖于前平面玻璃板13表面的锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极导电膜层14；

17)阳极外连线层15的制作：在前平面玻璃板13上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阳极外连线层15；具体是在前平面玻璃板13上的非显示区域印刷银浆，经过烘烤(最高烘烤温度：180℃，最高烘烤温度保持时间：8分钟)之后，放置在烧结炉中进行烧结(最高烧结温度：525℃，最高烧结温度保持时间：8分钟)；

18)发光层16的制作：在阳极导电膜层14上印刷荧光粉，经烘烤工艺后形成发光层16；具体是在前平面玻璃板13的阳极导电膜层14上印刷荧光粉，然后放置在烘箱中进行烘烤(最高烘烤温度为120℃，最高烘烤温度保持时间：10分钟)；

19)显示器器件装配：将消气剂17安装于前平面玻璃板13的非显示区域；然后，将前平面玻璃板13、后平面玻璃板1、透明玻璃框18和隔离壁19装配到一起，用夹子固定；

20)显示器器件封装：对已装配的显示器器件进行封装工艺形成成品件，具体是将显示器器件放入烘箱中进行烘烤；放入烧结炉中进行烧结；在排气台上进行器件排气、封离；在烤消机上对消气剂17进行烤消，最后加装管脚形成成品件。