专利名称：精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于平面显示技术领域、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，特别涉及到带有一种精确定位阱阴极阵列结构的、碳纳米管阴极的场致发射平面显示器件的制作工艺。
背景技术：
在最近的几年中，平板显示器以其高清晰度，平板化，高图像质量以及重量轻，薄型化等优点得到了广泛的认同，并且其应用范围也越来越广。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件是一种新兴的平面器件，除了具有平板显示器件的共有特性之外，还具有高显示亮度，视角宽，适用温区大以及响应速度快等独特优点，引起了众多研究人员的高度关注，其应用越来越广泛，未来具有相当大的发展空间。
碳纳米管是一种同轴的管状物质，能够在外加电压的情况下发射出大量的电子，具有小的尖端曲率半径，高的纵横比率，良好的导电性能以及优秀的场致发射特性，是一种性能极佳的冷阴极发射材料。目前，用于碳纳米管阴极的制备方法大致可分为两种，即直接生长法和移植法。采用移植法能够进行大面积的碳纳米管阴极制作，但是碳纳米管阴极的发射效果要差一些。直接生长法制备的碳纳米管阴极的场致发射特性要优于其它移植方法制备的碳纳米管阴极的场致发射特性，具有发射电流比较均匀，发射电流密度大，发射电流比较稳定等诸多优点，这是用移植法制备的碳纳米管阴极所无法相比拟的。但是受到其它器件结构的限制，如阴极衬底材料所能够承受的温度限制，阴极衬底材料的热膨胀问题以及阴极衬底材料的材质选择等等，都制约着直接生长法制备的碳纳米管的应用。另外，如何在充分利用直接生长法制备碳纳米管阴极所具有的良好场致发射特性的基础上，将控制栅极结构和碳纳米管阴极结构有机的结合到一起，从而促进整体器件的高度集成化发展，这也是需要重点考虑的现实问题。
在直接生长法的碳纳米管制备过程中，需要有效的控制碳纳米管的位置、数量、长度以及定向性等参数，才能够制备出性能更加优良的阴极材料。需要有效的控制碳纳米管阴极的位置，才能够在所需的区域生长出碳纳米管阴极，而在需要的区域则不存在碳纳米管阴极；需要有效的控制碳纳米管阴极的数量，才能够最大程度的发挥碳纳米管阴极的场致发射性能，避免碳纳米管之间的电流干扰效应；需要有效的控制碳纳米管阴极的长度，才能够控制住碳纳米管阴极和栅极之间的距离，避免二者之间短路现象的发生，也避免多余碳纳米管随意导电而带来的不可预料的后果；需要有效的控制碳纳米管阴极的定向性，才能够有效地发挥碳纳米管阴极的高场致发射能力。对于上述问题，目前的器件结构和制作工艺中还没有更为有效的解决办法。
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、结构简单的带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器件及其制作工艺。
本发明的目的是这样实现的一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器，包括由阴极面板、阳极面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阳极面板上有光刻的阳极导电层以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层；支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极面板上制作有精确定位阱阴极阵列结构。
精确定位阱阴极阵列结构包括衬底材料硅片、在衬底材料硅片的下表面蒸镀上的一层阴极导电层、在阴极导电层上覆盖有阴极覆盖层，在衬底材料硅片上设置有一级定位阱、二级定位阱，一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；二级定位阱位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度，在衬底材料硅片的上表面存在一个绝缘隔离层，在绝缘隔离层上存在一个栅极导电层，在栅极导电层上存在一个栅极覆盖层，在二级定位阱中存在一个催化剂金属层，在催化剂金属层上制备有碳纳米管阴极。
栅极导电层为金、银、铜、锡、铟、铝之一；栅极导电层的上面存在的用于将全部的栅极电极覆盖起来的栅极覆盖层为二氧化硅层，一级定位阱内表面存在二氧化硅层。
所述的精确定位阱阴极阵列结构的二级定位阱中存在一个催化剂金属层，此催化剂金属层铁、钴、镍、铬之一，催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，并且不超过二级定位阱的上平面。
所述的精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料硅片的下表面存在一个阴极导电层，此阴极导电层金、银、铜、铝、锡、铟之一；阴极导电层的上面存在的用于将阴极导电层全部覆盖住的阴极覆盖层为二氧化硅层。
一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下A、阳极板的制作1)、阳极面板的制作对整体玻璃进行划片，除掉灰尘和杂质，形成阳极面板；2)、阳极导电层的制作在阳极面板的上面蒸镀一层锡铟氧化物膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极导电层；3)、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层，在150℃±10℃的温度条件下烘烤5～15分钟之后，放置在烧结炉中进行580℃±10℃的高温烧结，保持时间为5～15分钟；4)、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层，放置在烘箱中，在120℃±10℃的温度条件下烘烤5～15分钟；B、阴极面板的制作对整体平板玻璃进行裁剪，除掉表面杂质，形成阴极面板；并将精确定位阱阴极阵列结构安装固定在阴极面板上；C、器件装配将阴极面板、阳极面板以及玻璃围框、支撑墙结构装配到一起，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；D、成品制作对已经装配好的器件进行如下的封装工艺1)、将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；2)、放入烧结炉当中进行高温烧结；3)、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，最后加装管脚形成所需要的平板显示器。
精确定位阱阴极阵列结构包括衬底材料硅片、阴极导电层、阴极覆盖层、一级定位阱、二级定位阱、绝缘隔离层、栅极导电层、栅极覆盖层、催化剂金属层和碳纳米管阴极部分，并采用如下的工艺进行制作1)、衬底材料硅片的制作对整体硅片进行裁剪，制作出衬底材料硅片；2)、阴极导电层的制作在衬底材料硅片的下表面蒸镀上一层金属铝，结合常规的光刻工艺，对金属铝层进行刻蚀，制作出阴极导电层；3)、阴极覆盖层的制作在衬底材料硅片的下表面制备出一层二氧化硅层，作为阴极覆盖层；此二氧化硅层要完全覆盖住阴极导电层以及硅片的下表面；4)、一级定位阱的制作结合常规的光刻工艺，对衬底材料硅片的上表面进行刻蚀，制作出一级定位阱；一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；5)、二级定位阱的制作结合常规的光刻工艺，对一级定位阱的底侧进行二次刻蚀，制作出二级定位阱；二级定位阱位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；而且一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度；6)、绝缘隔离层的制作在衬底材料硅片的上表面制备出一层二氧化硅层，结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，形成绝缘隔离层；此绝缘隔离层将阴极结构和栅极结构相互隔离开来；7)、栅极导电层的制作在绝缘隔离层的上面蒸镀一层金属铝，然后结合常规的光刻工艺，对金属铝层进行刻蚀，形成栅极导电层；8)、栅极覆盖层的制作在栅极导电层的上面制备出一层二氧化硅层，结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，形成栅极覆盖层；此栅极覆盖层要将全部栅极导电层都覆盖起来，并且也要覆盖住一级定位阱的内表面，9)、催化剂金属层的制作在二级定位阱的表面蒸镀一层金属钴，然后结合常规的光刻工艺，对金属钴层进行刻蚀，制作出催化剂金属层；催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，不能超过二级定位阱的上平面；10)、碳纳米管阴极的生长利用催化剂金属层作为生长碳纳米管用的催化剂，结合低温直接生长法，在二级定位阱中生长出碳纳米管阴极。
本发明具有如下的积极效果本发明中的最主要特点在于制作了精确定位阱阴极阵列结构，并制作了带有精确定位阱阴极阵列结构的、碳纳米管阴极的场致发射平板发光显示器件。
首先，在本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中，在衬底材料硅片上制作了一级定位阱结构，用于定位碳纳米管阴极的位置。当在栅极上施加适当电压以后，在碳纳米管表面顶端就会形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子，形成冷场致发射现象。同时，在一级定位阱的底侧，又制作了二级定位阱结构，用于再次进行碳纳米管阴极的精确定位。众所周知，尽管一级定位阱已经确定了碳纳米管阴极在硅片上的位置，用于和阳极荧光粉层的相互对应；但是，对于位于一级定位阱内的碳纳米管阴极，一般情况下是无法进行精确定位的，而是随意分布在一级定位阱的周围；由于在一级定位阱的上表面存在着控制栅极，那么该栅极所施加电压就会在碳纳米管顶端形成一定的电场强度，很显然，位于一级定位阱侧壁和底侧的碳纳米管阴极所形成的电场强度是不相同的，发射电子的能力也就不同；另外，由于碳纳米管阴极在一级定位阱内的随意分布，极其容易引起碳纳米管阴极和控制栅极之间短路现象的发生。在精确定位阱阴极阵列结构中，利用二级定位阱结构就解决了上述问题。由于催化剂金属层仅仅位于二级定位阱当中，在一级定位阱的侧壁是没有催化剂的，因此，在低温直接生长法制备了碳纳米管阴极之后，也就是仅仅在二级定位阱中存在碳纳米管阴极，这也就彻底解决了碳纳米管的随意分布问题。此外，由于碳纳米管集中分布在二级定位阱当中，只要有效的控制了生长过程中碳纳米管阴极的长度之后，也就不存在碳纳米管阴极和控制栅极随意短路的现象。
第二，在本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中，衬底材料硅片一方面充当了整体精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料，另一方面也充当了阴极导电层的作用。当在掺杂硅片上施加适当电压以后，也就是将该电压施加到了碳纳米管阴极上面。此外，这种结构将栅极结构和碳纳米管阴极结构高度集成到一起，有利于进一步降低器件的生产成本，提高整体器件的显示分辨率。在衬底材料硅片的下表而制作了阴极导电层，这是为了弥补硅片导电能力比较弱的缺点；而在阴极导电层的表面又制作了阴极覆盖层，将阴极导电层以及硅片的下表面全部覆盖起来，避免在器件连接的过程中出现漏电现象，有利于提高整体器件的制作成功率。
第三，在本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中，在二级定位阱的底侧制作了催化剂金属层，这就为后续工艺中碳纳米管阴极的生长作了充分的准备。这样，就可以在二级定位阱中直接生长碳纳米管阴极了，也就使得栅极结构和碳纳米管阴极高度集成到一起，既简化了整体器件的制作工艺，同时也有利于进一步提高整体器件的显示分辨率。
第四，在本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中，利用催化剂金属层作为催化剂，可以进行低温直接生长碳纳米管阴极。通过控制催化剂金属层的厚度，就可以有效地控制碳纳米管阴极的数量，能够使得碳纳米管阴极在场致发射电子的过程中发挥更大的效能，减少碳纳米管阴极之间的电流干扰效应。
此外，在本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中，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给出了精确定位阱阴极阵列结构的纵向结构示意图；图2给出了精确定位阱阴极阵列结构的横向结构示意图；图3给出了带有精确定位阱阴极阵列结构的、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。
本发明包括由阴极面板15、阳极面板11和四周玻璃围框16所构成的密封真空腔；在阳极面板11上有光刻的阳极导电层12以及制备在阳极导电层12上面的荧光粉层14；支撑墙结构17以及消气剂附属元件18，在阴极面板上15]制作有精确定位阱阴极阵列结构。
精确定位阱阴极阵列结构包括衬底材料硅片1、在衬底材料硅片的下表面蒸镀上的一层阴极导电层2、在阴极导电层2上覆盖有阴极覆盖层3，在衬底材料硅片上设置有一级定位阱4、二级定位阱5，一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；二级定位阱位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度，在衬底材料硅片的上表面存在一个绝缘隔离层6，在绝缘隔离层6上存在一个栅极导电层7，在栅极导电层7上存在一个栅极覆盖层8，在二级定位阱中存在一个催化剂金属层9，在催化剂金属层9上制备有碳纳米管阴极10。
栅极导电层7为金、银、铜、锡、铟、铝之一；栅极导电层7的上面存在的用于将全部的栅极电极覆盖起来的栅极覆盖层8为二氧化硅层，一级定位阱内表面存在二氧化硅层。
所述的精确定位阱阴极阵列结构的二级定位阱中存在一个催化剂金属层，此催化剂金属层铁、钴、镍、铬之一，催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，并且不超过二级定位阱的上平面。
所述的精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料硅片的下表面存在一个阴极导电层，此阴极导电层金、银、铜、铝、锡、铟之一；阴极导电层2的上面存在的用于将阴极导电层全部覆盖住的阴极覆盖层3为二氧化硅层。
本发明由阴极面板、阳极面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阳极面板上有光刻的阳极导电层以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层；在阴极面板上有精确定位阱阴极阵列结构、用于控制电子发射的栅极以及生长的碳纳米管阴极；支撑墙结构以及消气剂附属元件。在阴极面板上制作了精确定位阱阴极阵列结构，能够精确的确定碳纳米管阴极的生长位置，用于控制碳纳米管阴极的定位、长度和数量，在利用直接生长法碳纳米管阴极良好场致发射特性的基础上和控制栅极高度集成到一起，能够有效减小二者之间的距离，避免短路现象的发生。有利于进一步提高平板显示器件的显示分辨率，简化器件的制作工艺，降低器件的制作成本。
本发明中的精确定位阱阴极阵列结构的固定位置为安装固定在阴极面板上；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的阴极结构和栅极结构是高度集成到一起的；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料为硅片；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料硅片既可以为n型，也可以为p型；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的衬底材料硅片既充当了精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料，也充当了精确定位阱阴极阵列结构的阴极导电电极；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的衬底材料硅片上存在精确定位阱阴极阵列结构，并且分为一级定位阱和二级定位阱两种，是结合常规的光刻工艺制作的；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的二级定位阱也位于硅片的上表面，但是位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的衬底材料硅片的上表面存在一个绝缘隔离层，即二氧化硅层，充当阴极结构和栅极结构之间的绝缘隔离层；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的二氧化硅绝缘隔离层上面存在一个栅极导电层，此栅极导电层可以为金属金、银、铜、锡、铟、铝；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的栅极导电层的上面存在一个栅极覆盖层，即二氧化硅层，用于将全部的栅极电极覆盖起来；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的一级定位阱内表面存在二氧化硅层，而二级定位阱的内表面则不存在任何二氧化硅层；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的二级定位阱中存在一个催化剂金属层，此催化剂金属层可以为金属铁、钴、镍、铬；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，并且不能超过二级定位阱的上平面；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的衬底材料硅片的下表面存在一个阴极导电层，此阴极导电层可以为金属金、银、铜、铝、锡、铟；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中的阴极导电层的上面存在一个阴极覆盖层，即二氧化硅层，用于将阴极导电层全部覆盖住；本发明中的精确定位阱阴极阵列结构中可以利用二级定位阱中的催化剂金属作为催化剂来制备碳纳米管阴极。
一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下A、阳极板的制作1)、阳极面板[11]的制作对整体玻璃进行划片，除掉灰尘和杂质，形成阳极面板[11]；2)、阳极导电层[12]的制作在阳极面板[11]的上面蒸镀一层锡铟氧化物膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极导电层[12]；3)、绝缘浆料层[13]的制作结合丝网印刷工艺，在阳极导电层[12]的非显示区域印刷绝缘浆料层[13]，用于防止寄生电子发射，在150℃±10℃的温度条件下烘烤5～15分钟之后，放置在烧结炉中进行580℃±10℃的高温烧结，保持时间为5～15分钟；4)、荧光粉层[14]的制作结合丝网印刷工艺，在阳极导电层[12]上面的显示区域印刷荧光粉层[14]，放置在烘箱中，在120℃±10℃的温度条件下烘烤5～15分钟；B、阴极面板[15]的制作对整体钠钙平板玻璃进行裁剪，除掉表面杂质，形成阴极而板[15]；并将精确定位阱阴极阵列结构安装固定在阴极面板上；C、器件装配将阴极面板[15]、阳极面板[11]以及玻璃围框[16]、支撑墙[17]结构装配到一起，并将消气剂[18]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；
D、成品制作对已经装配好的器件进行如下的封装工艺1)、将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；2)、放入烧结炉当中进行高温烧结；3)、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，最后加装管脚形成所需要的平板显示器。
本发明中的精确定位阱阴极阵列结构包括衬底材料硅片[1]、阴极导电层[2]、阴极覆盖层[3]、一级定位阱[4]、二级定位阱[5]、绝缘隔离层[6]、栅极导电层[7]、栅极覆盖层[8]、催化剂金属层[9]和碳纳米管[10]阴极部分，并采用如下的工艺进行制作1、衬底材料硅片的制作对整体硅片进行裁剪，制作出衬底材料硅片；衬底材料硅片既可以为n型，也可以为p型；衬底材料硅片既充当了精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料，也充当了精确定位阱阴极阵列结构的阴极导电电极；2、阴极导电层的制作在衬底材料硅片的下表面蒸镀上一层金属铝，结合常规的光刻工艺，对金属铝层进行刻蚀，制作出阴极导电层；3、阴极覆盖层的制作在衬底材料硅片的下表面制备出一层二氧化硅层，作为阴极覆盖层；此二氧化硅层要完全覆盖住阴极导电层以及硅片的下表面；4、一级定位阱的制作结合常规的光刻工艺，对衬底材料硅片的上表面进行刻蚀，制作出一级定位阱；一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；5、二级定位阱的制作结合常规的光刻工艺，对一级定位阱[4]的底侧进行二次刻蚀，制作出二级定位阱；二级定位阱也位于硅片的上表面，但是位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；而且一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度；6、绝缘隔离层的制作在衬底材料硅片的上表面制备出一层二氧化硅层，结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，形成绝缘隔离层；此绝缘隔离层将阴极结构和栅极结构相互隔离开来；7、栅极导电层的制作在绝缘隔离层的上面蒸镀一层金属铝，然后结合常规的光刻工艺，对金属铝层进行刻蚀，形成栅极导电层；8、栅极覆盖层的制作在栅极导电层的上面制备出一层二氧化硅层，结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，形成栅极覆盖层；此栅极覆盖层要将全部栅极导电层都覆盖起来，并且也要覆盖住一级定位阱的内表面，但是不能覆盖住二级定位阱的内表面9、催化剂金属层的制作在二级定位阱的表面蒸镀一层金属钴，然后结合常规的光刻工艺，对金属钴层进行刻蚀，制作出催化剂金属层；催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，不能超过二级定位阱的上平面；10、精确定位阱阴极阵列结构的表面清洁处理对精确定位阱阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；11、碳纳米管阴极的生长利用催化剂金属层作为生长碳纳米管用的催化剂，结合低温直接生长法，在二级定位阱中生长出碳纳米管阴极；12、碳纳米管阴极的后处理采用常规处理工艺(如酸洗)对碳纳米管阴极进行后处理，进一步改善碳纳米管阴极的场致发射特性。
权利要求
1.一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器，包括由阴极面板[15]、阳极面板[11]和四周玻璃围框[16]所构成的密封真空腔；在阳极面板[11]上有光刻的阳极导电层[12]以及制备在阳极导电层[12]上面的荧光粉层[14]；支撑墙结构[17]以及消气剂附属元件[18]，其特征在于在阴极面板上[15]制作有精确定位阱阴极阵列结构。
2.根据权利要求1所述的一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于精确定位阱阴极阵列结构包括衬底材料硅片[1]、在衬底材料硅片的下表面蒸镀上的一层阴极导电层[2]、在阴极导电层[2]上覆盖有阴极覆盖层[3]，在衬底材料硅片上设置有一级定位阱[4]、二级定位阱[5]，一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；二级定位阱位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度，在衬底材料硅片的上表面存在一个绝缘隔离层[6]，在绝缘隔离层[6]上存在一个栅极导电层[7]，在栅极导电层[7]上存在一个栅极覆盖层[8]，在二级定位阱中存在一个催化剂金属层[9]，在催化剂金属层[9]上制备有碳纳米管阴极[10]。
3.根据权利要求2所述的一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于栅极导电层[7]为金、银、铜、锡、铟、铝之一，栅极导电层[7]的上面存在的用于将全部的栅极电极覆盖起来的栅极覆盖层[8]为二氧化硅层，一级定位阱内表面存在二氧化硅层。
4.根据权利要求2所述的一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于所述的精确定位阱阴极阵列结构的二级定位阱中存在一个催化剂金属层，此催化剂金属层铁、钴、镍、铬之一，催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，并且不超过二级定位阱的上平面。
5.根据权利要求2所述的一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于所述的精确定位阱阴极阵列结构的衬底材料硅片的下表面存在一个阴极导电层，此阴极导电层金、银、铜、铝、锡、铟之一，阴极导电层[2]的上面存在的用于将阴极导电层全部覆盖住的阴极覆盖层[3]为二氧化硅层。
6.一种带有精确定位阱阴极阵列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A、阳极板的制作1)、阳极面板[11]的制作对整体玻璃进行划片，除掉灰尘和杂质，形成阳极面板[11]；2)、阳极导电层[12]的制作在阳极面板[11]的上面蒸镀一层锡铟氧化物膜层；结合常规的光刻工艺，对锡铟氧化物膜层进行刻蚀，形成阳极导电层[12]；3)、绝缘浆料层[13]的制作结合丝网印刷工艺，在阳极导电层[12]的非显示区域印刷绝缘浆料层[13]，在150℃±10℃的温度条件下烘烤5～15分钟之后，放置在烧结炉中进行580℃±10℃的高温烧结，保持时间为5～15分钟；4)、荧光粉层[14]的制作结合丝网印刷工艺，在阳极导电层[12]上面的显示区域印刷荧光粉层[14]，放置在烘箱中，在120℃±10℃的温度条件下烘烤5～15分钟；B、阴极面板[15]的制作对整体平板玻璃进行裁剪，除掉表面杂质，形成阴极面板[15]；并将精确定位阱阴极阵列结构安装固定在阴极面板上；C、器件装配将阴极面板[15]、阳极面板[11]以及玻璃围框[16]、支撑墙结构[17]装配到一起，并将消气剂[18]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；D、成品制作对已经装配好的器件进行如下的封装工艺1)、将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；2)、放入烧结炉当中进行高温烧结；3)、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，最后加装管脚形成所需要的平板显示器。
7.根据权利要求6所述的一种带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于精确定位阱阴极阵列结构包括衬底材料硅片[1]、阴极导电层[2]、阴极覆盖层[3]、一级定位阱[4]、二级定位阱[5]、绝缘隔离层[6]、栅极导电层[7]、栅极覆盖层[8]、催化剂金属层[9]和碳纳米管阴极部分[10]，并采用如下的工艺进行制作1)、衬底材料硅片的制作对整体硅片进行裁剪，制作出衬底材料硅片；2)、阴极导电层的制作在衬底材料硅片的下表面蒸镀上一层金属铝，结合常规的光刻工艺，对金属铝层进行刻蚀，制作出阴极导电层；3)、阴极覆盖层的制作在衬底材料硅片的下表面制备出一层二氧化硅层，作为阴极覆盖层；此二氧化硅层要完全覆盖住阴极导电层以及硅片的下表面；4)、一级定位阱的制作结合常规的光刻工艺，对衬底材料硅片的上表面进行刻蚀，制作出一级定位阱；一级定位阱位于硅片的上表面，呈现“U”字型结构，向硅片内部凹陷；5)、二级定位阱的制作结合常规的光刻工艺，对一级定位阱[4]的底侧进行二次刻蚀，制作出二级定位阱；二级定位阱位于一级定位阱的底侧，并继续向硅片的内部凹陷，形状呈现“U”字型结构，其开口小于一级定位阱的开口，其深度也要浅于一级定位阱的深度；而且一级定位阱和二级定位阱的深度之和不能够超过硅片的厚度；6)、绝缘隔离层的制作在衬底材料硅片的上表面制备出一层二氧化硅层，结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，形成绝缘隔离层；此绝缘隔离层将阴极结构和栅极结构相互隔离开来；7)、栅极导电层的制作在绝缘隔离层的上面蒸镀一层金属铝，然后结合常规的光刻工艺，对金属铝层进行刻蚀，形成栅极导电层；8)、栅极覆盖层的制作在栅极导电层的上面制备出一层二氧化硅层，结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，形成栅极覆盖层；此栅极覆盖层要将全部栅极导电层都覆盖起来，并且也要覆盖住一级定位阱的内表面，9)、催化剂金属层的制作在二级定位阱的表面蒸镀一层金属钴，然后结合常规的光刻工艺，对金属钴层进行刻蚀，制作出催化剂金属层；催化剂金属层完全位于二级定位阱当中，不能超过二级定位阱的上平面；10)、碳纳米管阴极的生长利用催化剂金属层作为生长碳纳米管用的催化剂，结合低温直接生长法，在二级定位阱中生长出碳纳米管阴极。
全文摘要
本发明涉及到带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺，带有精确定位阱阴极阵列结构的平板显示器包括由阴极面板、阳极面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阳极面板上有光刻的阳极导电层以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层；支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极面板上制作有精确定位阱阴极阵列结构，能够精确的确定碳纳米管阴极的生长位置，用于控制碳纳米管阴极的定位、长度和数量，在利用直接生长法碳纳米管阴极良好场致发射特性的基础上，和控制栅极高度集成到一起，能够有效减小二者之间的距离，避免短路现象的发生，有利于进一步提高平板显示器件的显示分辨率，简化器件的制作工艺，降低器件的制作成本，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H01J9/00GK1794404SQ200510107338
公开日2006年6月28日 申请日期2005年12月27日 优先权日2005年12月27日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院