三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器的制作方法

文档序号：12679940阅读：215来源：国知局

本发明属于纳米科学与技术领域、显示技术领域、集成电路科学与技术领域、微电子科学与技术领域、真空科学与技术领域以及光电子科学与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，特别涉及到一种三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器的显示器制作及其制作工艺。

背景技术：

碳纳米管是一种具有优异性质的阴极材料，因而能够被制作成场发射发光显示器中的电子源。正是由于碳纳米管所独有的高纵横比率特性，使得碳纳米管能够在较低的电场强度下就发射大量电子；正是由于碳纳米管的耐高温特性，使得在发光显示器正常工作过程中，碳纳米管不会被频繁烧毁。随着对碳纳米管研究的深入，使得场发射发光显示器的研究进展也得到了迅猛推进。在三极结构的场发射发光显示器中，有阳极、阴极和门极三个电极，其中门极必须位于阳极和阴极之间，且门极-阴极距离很近。

无需多言，在三极结构的场发射发光显示器中，还有着很多的技术难题。例如，第一，碳纳米管的有效发射数量问题。在制备的碳纳米管层中，能够有效进行电子场发射的碳纳米管并不多，大量的碳纳米管虽然被成功制作成了阴极材料，但是由于开启电场强度数值不同、碳纳米管被大量埋没等原因，导致很多碳纳米管是不能够进行发射电子的。碳纳米管发射的电子，是发光显示器的电流来源；碳纳米管发射电子的数量变少了，那么提高发光显示器的发光亮度也就无法实现了。第二，碳纳米管的制备面积问题。若碳纳米管的制备面积过大，这很容易导致发光显示器的显示分辨率下降、显示图像质量变差等一系列问题；但是，若碳纳米管的制备面积过小，则易于引起碳纳米管制备工艺难度变大、发光显示器的制作成本提高以及发光显示器的发光亮度无法有效增强等问题。因此，如何确定碳纳米管的制备面积，还需要综合考虑。第三，门极对碳纳米管的有效调控问题。施加了适当的门极工作电压后，碳纳米管却不能进行有效电子发射；即使碳纳米管已经进行电子发射了，但其发射电子数量的大小却并不受门极工作电压的控制，这都是门极失控的典型表现。对于上述提及的问题，还需要进行大量的研究和探索，并加以改进和解决。

技术实现要素：

发明目的：为了克服现有技术中存在的缺陷和不足，本发明提供一种发光亮度高的、发光灰度可调节性能好的、制作工艺稳定可靠且易于实施的带有三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器。

技术方案：为解决上述技术问题，本发明提供的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器，包括由上玻璃平抗压板、下玻璃平抗压板和透明玻璃框所构成的真空室；在上玻璃平抗压板上有阳极方膜底层、与阳极方膜底层相连的阳极长线银层以及制备在阳极方膜底层上面的荧光粉层；在下玻璃平抗压板上有三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构；位于真空室内的消气剂和直立柱附属元件。

所述的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的衬底材料为玻璃，可以为钠钙玻璃、硼硅玻璃，也就是下玻璃平抗压板；下玻璃平抗压板上的印刷的绝缘浆料层形成暗黑层；暗黑层上的印刷的银浆层形成阴极长线银层；阴极长线银层上的印刷的绝缘浆料层形成阴极凸起底层；阴极凸起底层为圆台锥形，即：阴极凸起底层的下表面为圆面、位于阴极长线银层上，阴极凸起底层的上表面为圆面，阴极凸起底层的下表面中心位于阴极凸起底层中心垂直轴线上、阴极凸起底层中心垂直轴线垂直于下玻璃平抗压板，阴极凸起底层的上表面中心位于阴极凸起底层中心垂直轴线上，阴极凸起底层的上表面半径小于阴极凸起底层的下表面半径，阴极凸起底层的外侧面为斜直面；阴极凸起底层中存在方形孔，方形孔内印刷的银浆层形成阴极竖直延长层；阴极竖直延长层和阴极长线银层相互连通；阴极凸起底层外侧面上的印刷的银浆层形成阴极侧环延长层；阴极侧环延长层为闭合的条状、环绕在阴极凸起底层外侧面上；阴极侧环延长层和阴极竖直延长层相互连通；阴极凸起底层外侧面上的印刷的绝缘浆料层形成阴极凸起侧层；阴极凸起侧层由八个圆饼层构成，八个圆饼层排列成闭合环状、环绕在阴极凸起底层外侧面上的阴极侧环延长层表面，相邻圆饼层直接相互接触；阴极凸起侧层中每个圆饼层的形状相同，阴极凸起侧层中的圆饼层为凹陷中空圆台形，即：圆饼层的下表面为环面形、位于阴极凸起底层外侧面上，圆饼层的环面形下表面外边缘与圆饼层侧面相交，圆饼层的环面形下表面内边缘为中空八棱形、在中空八棱形中暴露出底部的阴极侧环延长层，圆饼层的侧面为圆筒面，圆饼层的上表面由外端环状上表面和内端倒置八棱锥状上表面组成，圆饼层的外端环状上表面与圆饼层侧面相交，圆饼层的外端环状上表面与内端倒置八棱锥状上表面相交成中空八棱形，内端倒置八棱锥状上表面向圆饼层内部凹陷、且内端倒置八棱锥状上表面与圆饼层的下表面相交，内端倒置八棱锥状上表面与圆饼层下表面的交界线就是圆饼层环面形下表面的中空八棱形内边缘，圆饼层上表面的中空八棱形外切圆直径大于圆饼层下表面的中空八棱形外切圆直径；阴极凸起侧层上的刻蚀的金属层形成阴极洼面导电层；阴极洼面导电层覆盖每个圆饼层上表面，阴极洼面导电层和阴极侧环延长层相互连通；暗黑层上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起底层；门极凸起底层的下表面为平面、位于暗黑层上；门极凸起底层中存在圆形孔，圆形孔中暴露出阴极凸起底层、阴极凸起侧层、阴极侧环延长层和阴极洼面导电层；门极凸起底层中圆形孔在门极凸起底层上、下表面形成的截面为中空圆面，圆形孔的内侧壁为垂直于下玻璃平抗压板的圆筒面；门极凸起底层上表面的印刷的银浆层形成门极斜纹电极下层；门极斜纹电极下层位于门极凸起底层上表面上，门极斜纹电极下层的前端位于靠近圆形孔位置、后端位于远离圆形孔位置，门极斜纹电极下层为向上凸起的低弧面形、前端低而后端高；门极凸起底层上表面的印刷的银浆层形成门极斜纹电极后层；门极斜纹电极后层位于门极凸起底层上表面、且位于门极斜纹电极下层后端之外的位置；门极斜纹电极后层为凸起的曲面形、其前端和门极斜纹电极下层的末端相连接；门极斜纹电极下层上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起中层；门极凸起中层上表面的印刷的银浆层形成门极斜纹电极上层；门极斜纹电极上层位于门极凸起中层上表面上，门极斜纹电极上层的前端靠近圆形孔而后端远离圆形孔，门极斜纹电极上层为向上凸起的高弧面形，门极斜纹电极上层的末端和门极斜纹电极后层的末端相连接；暗黑层上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起外层；门极凸起外层的下表面为平面、位于暗黑层上；门极凸起外层上表面的印刷的银浆层形成门极长线银层；门极长线银层、门极斜纹电极后层和门极斜纹电极上层相互连通；门极斜纹电极上层上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起上层；碳纳米管制备在阴极洼面导电层上。

所述的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的固定位置为下玻璃平抗压板；阴极洼面导电层可以为金属银、钼、铬、铜、镍、铝。

本发明同时提供一种带有三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器的制作方法，包括以下步骤：

1)下玻璃平抗压板的制作：对平面钠钙玻璃进行划割，形成下玻璃平抗压板；

2)暗黑层的制作：在下玻璃平抗压板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成暗黑层；

3)阴极长线银层的制作：在暗黑层上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阴极长线银层；

4)阴极凸起底层的制作：在阴极长线银层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极凸起底层；

5)阴极竖直延长层的制作：在阴极凸起底层的方形孔内印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阴极竖直延长层；

6)阴极侧环延长层的制作：在阴极凸起底层外侧面上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阴极侧环延长层；

7)阴极凸起侧层的制作：在阴极凸起底层外侧面上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极凸起侧层；

8)阴极洼面导电层的制作：在阴极凸起侧层上制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极洼面导电层；

9)门极凸起底层的制作：在暗黑层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极凸起底层；

10)门极斜纹电极下层的制作：在门极凸起底层上表面印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极斜纹电极下层；

11)门极斜纹电极后层的制作：在门极凸起底层上表面门极斜纹电极下层后端之后位置印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极斜纹电极后层；

12)门极凸起中层的制作：在门极斜纹电极下层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极凸起中层；

13)门极斜纹电极上层的制作：在门极凸起中层上表面上印刷银浆层，经烘烤、烧结工艺后形成门极斜纹电极上层；

14)门极凸起外层的制作：在暗黑层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极凸起外层；

15)门极长线银层的制作：在门极凸起外层上表面印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成门极长线银层；

16)门极凸起上层的制作：在门极斜纹电极上层上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成门极凸起上层；

17)三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的清洁：对三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；

18)碳纳米管层的制作：将碳纳米管印刷在阴极洼面导电层上，形成碳纳米管层；

19)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；

20)上玻璃平抗压板的制作：对平面钠钙玻璃进行划割，形成上玻璃平抗压板；

21)阳极方膜底层的制作：对覆盖于上玻璃平抗压板表面的锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极方膜底层；

22)阳极长线银层的制作：在上玻璃平抗压板上印刷银浆，经烘烤、烧结工艺后形成阳极长线银层；

23)荧光粉层的制作：在阳极方膜底层上印刷荧光粉，经烘烤工艺后形成荧光粉层；

24)显示器器件装配：将消气剂安装固定在上玻璃平抗压板的非显示区域；然后，将上玻璃平抗压板、下玻璃平抗压板、透明玻璃框和直立柱装配到一起，用夹子固定；

25)显示器器件封装：对已经装配的显示器器件进行封装工艺形成成品件。

所述步骤22具体为：在上玻璃平抗压板的非显示区域印刷银浆，经过烘烤(最高烘烤温度：150ºC，最高烘烤温度保持时间：5分钟)之后，放置在烧结炉中进行烧结(最高烧结温度：532 ºC，最高烧结温度保持时间：10分钟)。

所述步骤23具体为：在上玻璃平抗压板的阳极方膜底层上印刷荧光粉，然后放置在烘箱中进行烘烤(最高烘烤温度：135ºC，最高烘烤温度保持时间：8分钟)。

所述步骤25具体为对已装配的显示器器件进行如下的封装工艺：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：本发明具备以下显著的进步：

首先，在所述的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构中，制作了三弧面斜纹门极。当在门极长线银层上施加适当门极工作电压后，门极工作电压就会同时传递到门极斜纹电极上层、以及门极斜纹电极下层和门极斜纹电极后层，从而以在碳纳米管表面形成强大电场强度的方式迫使碳纳米管进行场电子发射；随着门极工作电压大小的变化，碳纳米管发射电子的数量多少也会随之而变化，这些都充分体现了三弧面斜纹门极对碳纳米管的强有力调控作用。还有，门极斜纹电极上层单独用于控制阴极洼面导电层上端的碳纳米管，而门极斜纹电极下层和门极斜纹电极后层则共同用于控制阴极洼面导电层下端的碳纳米管；门极斜纹电极上层、门极斜纹电极下层和门极斜纹电极后层呈现斜纹形状排列，这样，同一门极工作电压，就能够对更大面积的碳纳米管层进行调控，能够使得更多的碳纳米管同时发射电子，这对于极大改善发光显示器的发光亮度、增强发光显示器的发光灰度可调节性均是非常有利的。

其次，在所述的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构中，制作了多凸起圆饼层洼面阴极。圆饼层为圆台形，能够抬高圆饼层上的碳纳米管层，从而使得碳纳米管层-门极之间有效距离变得更小，达到减小门极工作电压、降低发光显示器功率损耗的目的；圆饼层为凹陷的中空圆台形，从而每个圆饼层都有很长的电极边缘，再加之，圆饼层的数量为八个，这样整体阴极洼面导电层就会有更长的电极边缘。因此，对于众所周知的“边缘电场增强”现象得到了充分利用。阴极洼面导电层的电极边缘，电场强度会进一步增强，该位置的碳纳米管会发射出更多电子，从而能够显著增强发光显示器的发光强度和发光亮度。

第三，在所述的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构中，碳纳米管制备在了阴极洼面导电层上。阴极洼面导电层位于呈现凹陷中空圆台形的圆饼层的上面，故而阴极洼面导电层的表面积很大，这也就是说，碳纳米管层的制备面积得到了有效扩大，能够参与场电子发射的碳纳米管数量变多了。既然有更多的碳纳米管都能够发射大量电子，那么获得发光显示器中更大的阳极工作电流也就是很容易的事情了。这对于降低发光显示器的功耗、提高发光显示器的发光亮度都是明显有益的。

此外，在所述的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构中，不需要特殊的制作设备，更不需要特殊的制作工艺，这能够进一步减小整体发光显示器的制作成本。

除了上面所述的本发明解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的优点外，本发明的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的优点，将结合附图做出进一步详细的说明。

附图说明

图1是本发明实施例中单个三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的纵向结构示意图；

图2是本发明实施例中三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的横向结构示意图；

图3是本发明实施例中三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器的结构示意图；

图中：下玻璃平抗压板1、暗黑层2、阴极长线银层3、阴极凸起底层4、阴极竖直延长层5、阴极侧环延长层6、阴极凸起侧层7、阴极洼面导电层8、门极凸起底层9、门极斜纹电极下层10、门极斜纹电极后层11、门极凸起中层12、门极斜纹电极上层13、门极凸起外层14、门极长线银层15、门极凸起上层16和碳纳米管层17、上玻璃平抗压板18、透明玻璃框23、阳极方膜底层19、阳极长线银层20、荧光粉层21；、消气剂22、直立柱24。

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。

本实施例的三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器如图1、图2和图3所示，包括真空室和位于真空室内的消气剂22和直立柱24，真空室由上玻璃平抗压板18、下玻璃平抗压板1和透明玻璃框23组成，在上玻璃平抗压板18上有阳极方膜底层19、与阳极方膜底层19相连的阳极长线银层20以及制备在阳极方膜底层19上面的荧光粉层21；；在下玻璃平抗压板1上有三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构。

下玻璃平抗压板1作为三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的衬底，衬底的材料为钠钙玻璃或硼硅玻璃；下玻璃平抗压板1上的印刷的绝缘浆料层形成暗黑层2；暗黑层2上的印刷的银浆层形成阴极长线银层3；阴极长线银层3上的印刷的绝缘浆料层形成阴极凸起底层4；阴极凸起底层4为圆台锥形，即：阴极凸起底层4的下表面为圆面、位于阴极长线银层3上，阴极凸起底层4的上表面为圆面，阴极凸起底层4的下表面中心位于阴极凸起底层4中心垂直轴线上、阴极凸起底层4中心垂直轴线垂直于下玻璃平抗压板1，阴极凸起底层4的上表面中心位于阴极凸起底层4中心垂直轴线上，阴极凸起底层4的上表面半径小于阴极凸起底层4的下表面半径，阴极凸起底层4的外侧面为斜直面；阴极凸起底层4中存在方形孔，方形孔内印刷的银浆层形成阴极竖直延长层5；阴极竖直延长层5和阴极长线银层3相互连通；阴极凸起底层4外侧面上的印刷的银浆层形成阴极侧环延长层6；阴极侧环延长层6为闭合的条状、环绕在阴极凸起底层4外侧面上；阴极侧环延长层6和阴极竖直延长层5相互连通；阴极凸起底层4外侧面上的印刷的绝缘浆料层形成阴极凸起侧层7；阴极凸起侧层7由八个圆饼层构成，八个圆饼层排列成闭合环状、环绕在阴极凸起底层4外侧面上的阴极侧环延长层6表面，相邻圆饼层直接相互接触；阴极凸起侧层7中每个圆饼层的形状相同，阴极凸起侧层7中的圆饼层为凹陷中空圆台形，即：圆饼层的下表面为环面形、位于阴极凸起底层4外侧面上，圆饼层的环面形下表面外边缘与圆饼层侧面相交，圆饼层的环面形下表面内边缘为中空八棱形、在中空八棱形中暴露出底部的阴极侧环延长层6，圆饼层的侧面为圆筒面，圆饼层的上表面由外端环状上表面和内端倒置八棱锥状上表面组成，圆饼层的外端环状上表面与圆饼层侧面相交，圆饼层的外端环状上表面与内端倒置八棱锥状上表面相交成中空八棱形，内端倒置八棱锥状上表面向圆饼层内部凹陷、且内端倒置八棱锥状上表面与圆饼层的下表面相交，内端倒置八棱锥状上表面与圆饼层下表面的交界线就是圆饼层环面形下表面的中空八棱形内边缘，圆饼层上表面的中空八棱形外切圆直径大于圆饼层下表面的中空八棱形外切圆直径；阴极凸起侧层7上的刻蚀的金属层形成阴极洼面导电层8；阴极洼面导电层8覆盖每个圆饼层上表面，阴极洼面导电层8和阴极侧环延长层6相互连通；暗黑层2上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起底层9；门极凸起底层9的下表面为平面、位于暗黑层2上；门极凸起底层9中存在圆形孔，圆形孔中暴露出阴极凸起底层4、阴极凸起侧层7、阴极侧环延长层6和阴极洼面导电层8；门极凸起底层9中圆形孔在门极凸起底层9上、下表面形成的截面为中空圆面，圆形孔的内侧壁为垂直于下玻璃平抗压板1的圆筒面；门极凸起底层9上表面的印刷的银浆层形成门极斜纹电极下层10；门极斜纹电极下层10位于门极凸起底层9上表面上，门极斜纹电极下层10的前端位于靠近圆形孔位置、后端位于远离圆形孔位置，门极斜纹电极下层10为向上凸起的低弧面形、前端低而后端高；门极凸起底层9上表面的印刷的银浆层形成门极斜纹电极后层11；门极斜纹电极后层11位于门极凸起底层9上表面、且位于门极斜纹电极下层10后端之外的位置；门极斜纹电极后层11为凸起的曲面形、其前端和门极斜纹电极下层10的末端相连接；门极斜纹电极下层10上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起中层12；门极凸起中层12上表面的印刷的银浆层形成门极斜纹电极上层13；门极斜纹电极上层13位于门极凸起中层12上表面上，门极斜纹电极上层13的前端靠近圆形孔而后端远离圆形孔，门极斜纹电极上层13为向上凸起的高弧面形，门极斜纹电极上层13的末端和门极斜纹电极后层11的末端相连接；暗黑层2上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起外层14；门极凸起外层14的下表面为平面、位于暗黑层2上；门极凸起外层14上表面的印刷的银浆层形成门极长线银层15；门极长线银层15、门极斜纹电极后层11和门极斜纹电极上层13相互连通；门极斜纹电极上层13上的印刷的绝缘浆料层形成门极凸起上层；碳纳米管制备在阴极洼面导电层8上。

三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的固定位置为下玻璃平抗压板1；阴极洼面导电层8为金属银、钼、铬、铜、镍或铝。

本实施例的带有三弧面斜纹单门控多凸起圆饼层洼面阴极结构的发光显示器的制作方法如下：