专利名称：大面积阴极圆形高栅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，特别涉及到一种大面积圆形阴极圆形高栅结构的、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：
最近几年来，平板显示器以其高清晰度、高图像质量、平板化以及厚度小、重量轻等优点，已经成为了人们所关注的热点，预示了显示技术发展的方向。利用碳纳米管作为阴极材料制作的平面场致发射显示器件则是一种新兴的平面器件，除了具有上述平板显示器件共有的特点之外，还具有宽视角，高亮度，完全无电磁辐射，适用温区广等独到之处，其应用也越来越广泛，具有更加宽广的发展空间。
在三极结构的碳纳米管阴极平板场致发射显示器件中，栅极结构是一个比较关键的元件，它对碳纳米管阴极的电子发射起着必要的控制作用，而栅极结构的好与坏也直接影响着整体器件的制作是否成功。目前，大多数的平板显示器件都选择了栅极结构位于碳纳米管阴极上方的结构形式，栅极结构的强有力控制作用明显，制作工艺比较简单，但是所形成的栅极电流比较大，工作电压有些偏高，对于制作材料的要求比较严格，这是其不利之处。
碳纳米管具有独特的几何外形，小的尖端曲率半径，良好的导电性能，高的纵横比率以及优秀的物理化学性质，已经引起了众多研究者们的高度关注。当外部电压施加到碳纳米管阴极上以后，在碳纳米管的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，形成场致发射现象。但是在碳纳米管阴极发射电子的过程中，受到各种因素的影响，如碳纳米管顶端电场的不均匀性，碳纳米管材料的非定向性生长，碳纳米管材料中杂质的影响等等，并不是所有的碳纳米管阴极都能够均匀的发射电子的。位于阴极边缘位置的碳纳米管表面形成的电场强度最大，其所发射的电子也最多，而位于阴极中央位置的碳纳米管表面形成的电场强度则要小许多，其所发射的电子要少一些，或者根本就不发射电子。那么如何充分利用好碳纳米管发射电子的独有特性，这是值得研究人员重点关注的一个内容。
此外，在尽可能不影响显示图像质量的前提下，还需要进一步降低平板器件的制作成本；在能够进行大面积的器件制作的同时，还需要使得器件制作过程免于复杂化，有利于进行商业化的大规模生产。
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、结构简单的一种大面积阴极圆形高栅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、安装在阴极面板和阳极面板之间的支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极面板上制作有大面积圆形高栅结构，碳纳米管阴极位于大面积圆形高栅结构周围。
所述的大面积阴极圆形高栅结构包括存在于阴极面板上的绝缘覆盖层、在绝缘覆盖层上蒸镀的栅极导电层，在栅极导电层的上面存在着掺杂多晶硅层，掺杂多晶硅层的纵向截面为“工”字形结构，“工”字形结构的上面部分小，下面部分大，并且相邻的“工”字形结构为绝缘隔离层而互相不连通，其横向截面为圆柱形结构，在掺杂多晶硅层上面存在着绝缘隔离层，并且绝缘隔离层遮盖住全部掺杂多晶硅层以及阴极面板上的其余区域，在“工”字形结构底部的绝缘隔离层的上面存在着阴极导电层，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围，阴极导电层的上面存在着催化剂金属层，此催化剂金属层位于“工”字形结构底部结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面，在催化剂金属层上制有碳纳米管阴极。
所述的绝缘覆盖层为聚酰亚胺层、二氧化硅层或绝缘浆料层之一，栅极导电层为金、银、铜、铬、镍、锡、钴、铁之一，所述的掺杂多晶硅层为n型掺杂或p型掺杂，所述的阴极导电层为金属金、银、铝、铜、锡、铟之一，栅极导电层的走向和阴极导电层的走向相互垂直。
一种带有大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器的制作工艺如下1)、阴极面板的制作对整体玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板；2)、绝缘覆盖层的制作在阴极面板上制备出一层二氧化硅层，作为绝缘覆盖层；3)、栅极导电层的制作在绝缘覆盖层上蒸镀一层金属；然后结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成栅极导电层；4)、掺杂多晶硅层的制作在栅极导电层的上面制作出掺杂多晶硅层；结合常规的光刻工艺，对掺杂多晶硅层进行刻蚀，刻蚀后的掺杂多晶硅层形状为从纵向截面图来看，形成一个“工”字形结构，但是“工”字形结构的上面部分小，下面部分大，并且相邻的“工”字形结构互相不连通，从横向截面图来看，形成一个圆柱形结构；5)、绝缘隔离层的制作在阴极面板上制备出二氧化硅层，作为绝缘隔离层；结合常规的光刻工艺，可以对绝缘隔离层进行刻蚀；绝缘隔离层完全覆盖住整体掺杂多晶硅层，包括整体“工”字形结构，以及相邻“工”字形结构的中间部分；6)、阴极导电层的制作在绝缘隔离层的上面蒸镀上一层金属层，结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成阴极导电层；阴极导电层位于位于“工”字形结构的底部结构上面的绝缘隔离层的上面，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围，栅极导电层的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的；7)、催化剂金属层的制作在阴极导电层的上面蒸镀上一层金属层，结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成催化剂金属层；此催化剂金属层位于“工”字形结构底部结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面；8)、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；9)、碳纳米管阴极的制备利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极；生长后的碳纳米管阴极环绕在圆柱状高栅结构的周围；10)、阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行裁剪，制作出阳极玻璃面板；12)、阳极电极层的制作在阳极玻璃面板上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，形成阳极电极层；13)、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极层的非显示区域印刷绝缘浆料层，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；14)、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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；15)、器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构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，16)、成品制作对装配好的器件进行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本发明中的最主要特点在于制作了大面积阴极圆形高栅结构，并制作了带有大面积阴极圆形高栅结构的、碳纳米管阴极的场致发射平板发光显示器件。
首先，本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的栅极结构位于碳纳米管阴极的正上方，对于碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用。当在栅极上施加适当电压以后，在碳纳米管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，发射的电子在阳极高电压的作用下，向荧光粉层高速运动，轰击荧光粉层而发出可见光。一方面，栅极结构对于碳纳米管阴极的控制作用得到加强，有助于进一步提高整体显示器件的显示亮度，另一方面，将栅极结构和生长的碳纳米管阴极结构高度集成到一起，这有利于进一步提高器件的集成化。另外，在大面积阴极圆形高栅结构的制作中，在最后一步工艺才进行碳纳米管阴极的制作，也就是说碳纳米管阴极的制作不受其它器件工艺的影响，极大地减少了碳纳米管阴极的损伤，提高了整体器件的制作成功率。
其次，在本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中，有效地利用了边缘场致发射效应，增加了碳纳米管阴极的发射能力。在本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中，将控制栅极制作成了圆形结构，位于整体结构的中间位置，将碳纳米管阴极制作成了圆环状，位于圆形控制栅极的周围；这样，一方面，由于碳纳米管位于圆形控制栅极的周围，圆形结构的面积最大，也就充分增加了碳纳米管的发射面积，但是又是将碳纳米管阴极制作成圆环状，环绕在圆形控制栅极结构的周围，就有效的增加了碳纳米管阴极的发射能力，减少了发射能力差或者不具有发射能力的碳纳米管阴极的面积；另一方面，由于碳纳米管阴极仅仅围绕在控制栅极的周围，并且形成圆环状，也就充分利用了边缘场致发射效应，极大地提高了碳纳米管阴极的场致发射效率。
第三，在本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中，用n型掺杂多晶硅层和栅极导电层作为一个整体来施加栅极电压，而用绝缘隔离层(也就是二氧化硅层)将全部的掺杂多晶硅层以及其余区域全部覆盖，这样，既将栅极和阴极相互隔离开来，同时也有效的保护了栅极结构，避免其它因素对栅极的影响。
第四，在本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中，仅仅在“工”字形结构的底部部分制作了催化剂金属层，也就是说，只有该部分才能够生长出碳纳米管阴极，而其余部分则完全没有碳纳米管阴极，这样，既避免了多余碳纳米管阴极的影响，避免相邻碳纳米管之间的电流交叉影响，更主要的是，充分利用碳纳米管阴极的边缘场致发射效应。
此外，在本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中，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给出了大面积阴极圆形高栅结构的纵向结构示意图；图2给出了大面积阴极圆形高栅结构的横向结构示意图；图3给出了带有大面积阴极圆形高栅结构的、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。
带有大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器包括由阴极面板1、阳极面板10和四周玻璃围框9所构成的密封真空腔、在阳极面板10上有光刻的阳极导电层11以及制备在阳极导电层11上面的荧光粉层13、生长的碳纳米管阴极8、安装在阴极面板1和阳极面板10之间的支撑墙结构15以及消气剂附属元件14，在阴极面板1上制作有大面积阴极圆形高栅结构，一方面生长的碳纳米管阴极位于圆形高栅结构的周围，极大地增大了碳纳米管阴极的发射面积，充分利用了边缘场致发射现象；另一方面栅极结构位于碳纳米管阴极的上方，对于碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率。
所述的大面积圆形高栅结构的固定位置为安装固定在阴极面板上；控制栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管阴极的电子发射；碳纳米管阴极位于高栅结构的周围，增大了碳纳米管阴极的发射面积；衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃，也就是显示器件的阴极面板；所述的大面积圆形高栅结构的阴极面板上存在一个绝缘覆盖层，绝缘覆盖层可以为聚酰亚胺层，二氧化硅层，绝缘浆料层；绝缘覆盖层的上面存在一个栅极导电层；栅极导电层可以为金属金、银、铜、铬、镍、锡、钴、铁；所述的大面积圆形高栅结构的栅极导电层的上面存在一个掺杂多晶硅层，此掺杂多晶硅层可以为n型掺杂，也可以为p型掺杂；掺杂多晶硅层可以为一层，也可以为多层；刻蚀后的掺杂多晶硅层图案为从纵向截面图来看，要形成一个“工”字形结构，但是“工”字形结构的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相邻的“工”字形结构互相不连通，从横向截面图来看，要形成一个圆柱形结构；掺杂多晶硅层上面存在一个绝缘隔离层，此绝缘隔离层为二氧化硅层，并且该绝缘隔离层要完全遮盖住全部掺杂多晶硅层以及阴极面板上的其余区域；所述的大面积圆形高栅结构的绝缘隔离层的上面存在阴极导电层；阴极导电层可以为金属金、银、铝、铜、锡、铟；阴极导电层位于“工”字形结构的下面部分，即位于“工”字形结构的底部横向结构上面的绝缘隔离层的上面，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围；栅极导电层的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的；所述的大面积圆形高栅结构的阴极导电层的上面存在一个催化剂金属层，此催化剂金属层仅仅位于“工”字形结构底部横向结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面，其余的阴极导电层的上面则没有催化剂金属层；催化剂金属层可以为金属铁、钴、镍、铬；可以利用催化剂金属作为催化剂来在阴极导电层上生长出碳纳米管阴极。
本发明中带有大面积阴极圆形高栅结构的碳纳米管场致发射平板显示器的制作工艺如下1、阴极面板的制作对整体钠钙玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板；2、绝缘覆盖层的制作在阴极面板上制备出一层二氧化硅层，作为绝缘覆盖层；3、栅极导电层的制作在绝缘覆盖层上蒸镀一层金属铝；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；4、掺杂多晶硅层的制作在栅极导电层的上面制作出掺杂多晶硅层；此掺杂多晶硅层为n型；结合常规的光刻工艺，对n型掺杂多晶硅层进行刻蚀，刻蚀后的掺杂多晶硅层形状为从纵向截面图来看，要形成一个“工”字形结构，但是“工”字形结构的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相邻的“工”字形结构互相不连通，从横向截面图来看，要形成一个圆柱形结构；5、绝缘隔离层的制作在阴极面板上制备出二氧化硅层，作为绝缘隔离层；结合常规的光刻工艺，可以对绝缘隔离层进行刻蚀；绝缘隔离层要完全覆盖住整体n型掺杂多晶硅层，包括整体“工”字形结构，以及相邻“工”字形结构的中间部分；6、阴极导电层的制作在绝缘隔离层的上面蒸镀上一层金属锡层，结合常规的光刻工艺，对金属锡层进行刻蚀，形成阴极导电层；要求阴极导电层位于“工”字形结构的下面部分，即位于“工”字形结构的底部横向结构上面的绝缘隔离层的上面，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围；栅极导电层的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的；7、催化剂金属层的制作在阴极导电层的上面蒸镀上一层金属镍层，结合常规的光刻工艺，对金属镍层进行刻蚀，形成催化剂金属层；此催化剂金属层仅仅位于“工”字形结构底部横向结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面，其余的阴极导电层的上面则没有催化剂金属层；8、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；9、碳纳米管阴极层的制备利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极层；生长后的碳纳米管阴极环绕在圆柱状高栅结构的周围；10、阳极玻璃面板的制作对整体钠钙平板玻璃进行裁剪，制作出阳极玻璃面板；11、阳极电极层的制作在阳极玻璃面板上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，形成阳极电极层；12、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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)；13、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极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)；14、器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构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。在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，用夹子固定；15、成品制作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。
本发明中的大面积阴极圆形高栅结构由阴极面板1、绝缘覆盖层2、栅极导电层3、掺杂多晶硅层4、绝缘隔离层5、阴极导电层6、催化剂金属层7、碳纳米管阴极层8构成，并采用如下的工艺进行制作1)、阴极面板1的制作对整体钠钙玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板1；2)、绝缘覆盖层2的制作在阴极面板1上制备出一层二氧化硅层，作为绝缘覆盖层2；3)、栅极导电层3的制作在绝缘覆盖层2上蒸镀一层金属铝；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3；4)、掺杂多晶硅层4的制作在栅极导电层3的上面制作出掺杂多晶硅层4；此掺杂多晶硅层为n型；结合常规的光刻工艺，对n型掺杂多晶硅层进行刻蚀，刻蚀后的掺杂多晶硅层形状为从纵向截面图来看，要形成一个“工”字形结构，但是“工”字形结构的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相邻的“工”字形结构互相不连通，从横向截面图来看，要形成一个圆柱形结构；5)、绝缘隔离层5的制作在阴极面板1上制备出二氧化硅层，作为绝缘隔离层5；结合常规的光刻工艺，可以对绝缘隔离层进行刻蚀；绝缘隔离层要完全覆盖住整体n型掺杂多晶硅层，包括整体“工”字形结构，以及相邻“工”字形结构的中间部分；6)、阴极导电层6的制作在绝缘隔离层5的上面蒸镀上一层金属锡层，结合常规的光刻工艺，对金属锡层进行刻蚀，形成阴极导电层6；要求阴极导电层位于“工”字形结构的下面部分，即位于“工”字形结构的底部横向结构上面的绝缘隔离层的上面，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围；栅极导电层的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的；7)、催化剂金属层7的制作在阴极导电层6的上面蒸镀上一层金属镍层，结合常规的光刻工艺，对金属镍层进行刻蚀，形成催化剂金属层7；此催化剂金属层仅仅位于“工”字形结构底部横向结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面，其余的阴极导电层的上面则没有催化剂金属层；8)、阴极面板的表面清洁处理对阴极面板表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；9)、碳纳米管阴极层8的制备利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极层8；生长后的碳纳米管阴极环绕在圆柱状高栅结构的周围。
本发明中的一种大面积阴极圆形高栅结构的平板发光显示器主要包括有如下组成部分由阴极面板、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；在阴极面板上有圆形高栅结构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。其特征在于制作了大面积阴极圆形高栅结构，一方面生长的碳纳米管阴极位于圆形高栅结构的周围，极大地增大了碳纳米管阴极的发射面积，充分利用了边缘场致发射现象；另一方面栅极结构位于碳纳米管阴极的上方，对于碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率。
本发明中的大面积阴极圆形高栅结构的固定位置为安装固定在阴极面板上；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构的控制栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管阴极的电子发射；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的碳纳米管阴极位于高栅结构的周围，增大了碳纳米管阴极的发射面积本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的衬底材料为大型、具有相当良好的耐热性和可操作性、成本低廉的高性能绝缘材料；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃，也就是显示器件的阴极面板；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构的阴极面板上存在一个绝缘覆盖层，绝缘覆盖层可以为聚酰亚胺层，二氧化硅层，绝缘浆料层；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的绝缘覆盖层的上面存在一个栅极导电层，此栅极导电层可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的栅极导电层可以为金属金、银、铜、铬、镍、锡、钴、铁；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的栅极导电层的上面存在一个掺杂多晶硅层，此掺杂多晶硅层可以为n型掺杂，也可以为p型掺杂；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的掺杂多晶硅层可以为一层，也可以为多层；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的掺杂多晶硅层可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的刻蚀后的掺杂多晶硅层图案为从纵向截面图来看，要形成一个“工”字形结构，但是“工”字形结构的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相邻的“工”字形结构互相不连通，从横向截面图来看，要形成一个圆柱形结构；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的掺杂多晶硅层上面存在一个绝缘隔离层，此绝缘隔离层为二氧化硅层，并且该绝缘隔离层要完全遮盖住全部掺杂多晶硅层以及阴极面板上的其余区域；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的绝缘隔离层的上面存在阴极导电层，此阴极导电层可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的阴极导电层可以为金属金、银、铝、铜、锡、铟；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的阴极导电层位于“工”字形结构的下面部分，即位于“工”字形结构的底部横向结构上面的绝缘隔离层的上面，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的栅极导电层的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的阴极导电层的上面存在一个催化剂金属层，此催化剂金属层仅仅位于“工”字形结构底部横向结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面，其余的阴极导电层的上面则没有催化剂金属层；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中的催化剂金属层可以为金属铁、钴、镍、铬；本发明中的大面积阴极圆形高栅结构中可以利用催化剂金属作为催化剂来在阴极导电层上生长出碳纳米管阴极。
权利要求
1.一种大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器，包括由阴极面板[1]、阳极面板[10]和四周玻璃围框[9]所构成的密封真空腔、在阳极面板[10]上有光刻的阳极导电层[11]以及制备在阳极导电层[11]上面的荧光粉层[13]、安装在阴极面板[1]和阳极面板[10]之间的支撑墙结构[15]以及消气剂附属元件[14]，其特征在于在阴极面板[1]上制作有大面积圆形高栅结构，碳纳米管阴极位于大面积圆形高栅结构周围。
2.根据权利要求1所述的一种大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器，其特征在于所述的大面积阴极圆形高栅结构包括存在于阴极面板[1]上的绝缘覆盖层[2]、在绝缘覆盖层上蒸镀的栅极导电层[3]，在栅极导电层的上面存在着掺杂多晶硅层[4]，掺杂多晶硅层[4]的纵向截面为“工”字形结构，“工”字形结构的上面部分小，下面部分大，并且相邻的“工”字形结构为绝缘隔离层[5]而互相不连通，其横向截面为圆柱形结构，在掺杂多晶硅层[4]上面存在着绝缘隔离层[5]，并且绝缘隔离层[5]遮盖住全部掺杂多晶硅层[4]以及阴极面板上的其余区域，在“工”字形结构底部的绝缘隔离层[5]的上面存在着阴极导电层[6]，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围，阴极导电层[6]的上面存在着催化剂金属层[7]，此催化剂金属层位于“工”字形结构底部结构上的绝缘隔离层[5]上面的阴极导电层[6]的上面，在催化剂金属层[7]上制有碳纳米管阴极[8]。
3.根据权利要求2所述的一种大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器，其特征在于所述的绝缘覆盖层[2]为聚酰亚胺层、二氧化硅层或绝缘浆料层之一，栅极导电层[3]为金、银、铜、铬、镍、锡、钴、铁之一，所述的掺杂多晶硅层为n型掺杂或p型掺杂，所述的阴极导电层为金属金、银、铝、铜、锡、铟之一，栅极导电层的走向和阴极导电层的走向相互垂直。
4.一种大面积阴极圆形高栅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)、阴极面板[1]的制作对整体玻璃进行裁剪，除掉表面灰尘和杂质，形成阴极面板；2)、绝缘覆盖层[2]的制作在阴极面板[1]上制备出一层二氧化硅层，作为绝缘覆盖层；3)、栅极导电层[3]的制作在绝缘覆盖层[2]上蒸镀一层金属；然后结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成栅极导电层；4)、掺杂多晶硅层[4]的制作在栅极导电层[3]的上面制作出掺杂多晶硅层；结合常规的光刻工艺，对掺杂多晶硅层进行刻蚀，刻蚀后的掺杂多晶硅层形状为从纵向截面图来看，形成一个“工”字形结构，但是“工”字形结构的上面部分小，下面部分大，并且相邻的“工”字形结构互相不连通，从横向截面图来看，形成一个圆柱形结构；5)、绝缘隔离层[5]的制作在阴极面板上制备出二氧化硅层，作为绝缘隔离层；结合常规的光刻工艺，可以对绝缘隔离层进行刻蚀；绝缘隔离层完全覆盖住整体掺杂多晶硅层，包括整体“工”字形结构，以及相邻“工”字形结构的中间部分；6)、阴极导电层[6]的制作在绝缘隔离层的上面蒸镀上一层金属层，结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成阴极导电层；阴极导电层位于位于“工”字形结构的底部结构上面的绝缘隔离层的上面，并且环绕在“工”字形结构的圆形柱状结构周围，栅极导电层的走向和阴极导电层的走向是相互垂直的；7)、催化剂金属层[7]的制作在阴极导电层的上面蒸镀上一层金属层，结合常规的光刻工艺，对金属层进行刻蚀，形成催化剂金属层，此催化剂金属层位于“工”字形结构底部结构上的绝缘隔离层上面的阴极导电层的上面；8)、碳纳米管阴极[8]的制备利用催化剂金属作为催化剂，结合低温生长工艺，在阴极导电层的上面生长出碳纳米管阴极；生长后的碳纳米管阴极环绕在圆柱状高栅结构的周围；9)、阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行裁剪，制作出阳极玻璃面板；10)、阳极电极层的制作在阳极玻璃面板上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，形成阳极电极层；11)、绝缘浆料层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极层的非显示区域印刷绝缘浆料层，并进行烘烤和烧结温度；12)、荧光粉层的制作结合丝网印刷工艺，在阳极电极层上面的显示区域印刷荧光粉层，在烘箱当中进行烘烤，13)、器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构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，14)、成品制作对装配好的器件进行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。
5.根据权利要求4所述的一种大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于在上述步骤中还对阴极面板的表面清洁处理，除掉杂质和灰尘。
6.根据权利要求4所述的一种大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于在上述步骤中对绝缘浆料层进行制作时，结合丝网印刷工艺，在阳极电极层的非显示区域印刷绝缘浆料层，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。
7.根据权利要求4所述的一种大面积阴极圆形高栅结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于在上述步骤中对荧光粉层进行制作时，结合丝网印刷工艺，在阳极电极层上面的显示区域印刷荧光粉层，并在烘箱当中进行烘烤，烘烤温度120℃，保持时间10分钟。
全文摘要
本发明涉及到带有大面积圆形阴极圆形高栅结构的平板显示器及其制作工艺，带有大面积圆形阴极圆形高栅结构的平板显示器包括由阴极面板、阳极面板和凹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、生长的碳纳米管阴极、支撑墙结构以及消气剂附属元件，在阴极面板上有圆形高栅结构，碳纳米管阴极位于圆形高栅结构的周围，增大了碳纳米管阴极的发射面积，利用了边缘场致发射现象，栅极结构位于碳纳米管阴极的上方，对于碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，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H01J1/30GK1822295SQ20061001754
公开日2006年8月23日 申请日期2006年3月20日 优先权日2006年3月20日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院