专利名称：平凸型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：
本发明属于平板显示技术领域、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与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，特别涉及一种平凸型阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺。
背景技术：
信息显示在信息技术中占据着重要地位，尤其是在信息发布、视频通讯等方面的用途十分广泛。自从碳纳米管被发现具有良好的场致发射特性以来，众多研究人员就进行了大量的研究和开发，并在真空显示技术等领域进行了广泛的应用。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已经从众多显示器中脱颖而出，以其高图像质量，高显示分辨率，色彩明亮艳丽，快响应速度，全彩色和能够在恶劣条件下正常工作等特点而迅速得到了青睐，成为具有极大竞争力的新颖平板显示器件，已经初步被公认为是下一代平板显示器的代表方向，成为了国际平板显示领域的热门话题。
在三极结构的场致发射平板显示器中，栅极结构的主要作用就是以较小的工作电压能够在碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。而尽可能的降低栅极结构的工作电压也是评价整体器件质量的一个重要性能指标。碳纳米管阴极的结构形状也对在碳纳米管阴极表面顶端所形成的电场强度具有一定的影响作用，很显然，在碳纳米管阴极的电子发射过程中，并不是所有的碳纳米管阴极都能够发射大量电子的，而是位于阴极边缘位置的碳纳米管发射的电子最多，在其表面顶端所形成的电场强度也最大，形成了边缘位置发射大量电子的现象。那么，在实际器件的制作过程中，需要尽可能的充分利用这一现象，来更好的为制作高质量显示器件服务。
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和不足而提供一种成本低廉、制作过程稳定可靠、制作成功率高、结构简单的平凸型阴极阵列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，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层、制备在阳极导电层上面的荧光粉层以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层；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，在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管以及平凸型阴极阵列结构。
所述的平凸型阴极阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻塞层；阻塞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成阴极提升层；阴极提升层呈现草帽型形状，即最高点为一个尖点，然后向两侧依次逐渐降低高度，底部呈现一个斜边圆台型形状，宽边在下面，窄边在上面，最底面呈现一个圆形面，和阴极引线层紧密接触；阴极提升层表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满草帽型阴极提升层的表面；阻塞层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层；栅极增高层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阻塞层部分，上表面和栅极引线层相互接触；栅极增高层中存在圆型孔，暴露出阴极提升层以及阴极导电层；栅极增高层中圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；栅极增高层的高度不能高于阴极提升层的高度；栅极增高层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于栅极增高层的上面，但是其前端部分向圆型孔的内部延伸；栅极引线层的延伸部分要向上弯曲，呈现一种弧形形状，其最高处呈现平面型，高度与阴极提升层的最高处的高度是相同的；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住栅极引线层的整个上表面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。
所述的平凸型阴极阵列结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；阴极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铟；阴极提升层的掺杂类型可以为n型、p型；阴极导电层为金属铁、钴、镍；栅极引线层的走向和阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层为金属金、银、钼、铬、铝。
一种平凸型阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下1)阴极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；2)阻塞层的制作在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阻塞层；3)阴极引线层的制作在阻塞层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；4)阴极提升层的制作在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极提升层；5)阴极导电层的制作在阴极提升层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；
6)栅极增高层的制作在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；7)栅极引线层的制作在栅极增高层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；8)栅极覆盖层的制作在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；9)平凸型阴极阵列结构的表面清洁处理对平凸型阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)碳纳米管的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；11)阳极玻璃面板的制作对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；12)阳极导电层的制作在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；刻蚀后形成阳极导电层；13)绝缘浆料层的制作在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；14)荧光粉层的制作在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；15)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构和四周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；16)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13具体为在阳极导电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。
所述步骤14具体为在阳极导电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。
所述步骤16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。
本发明具有如下的积极效果首先，在所述的平凸型阴极阵列结构中，将阴极提升层制作成了草帽型形状，并将碳纳米管制备在位于阴极提升层表面的阴极导电层的上面。这样，可以极大地增加了碳纳米管阴极的场致电子发射面积，增加了能够参与到电子发射中的碳纳米管阴极的数量。更改了碳纳米管阴极的形状，充分利用了碳纳米管阴极边缘位置能够发射大量电子的现象，有利于进一步提高整体器件的显示亮度和显示图像质量。
其次，在所述的平凸型阴极阵列结构中，对栅极结构也进行了改进，将其制作成了弧形形状，能够进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。进一步提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，在将栅极-阴极结构高度集成到一起的同时进一步缩短二者之间的距离，降低整体器件的工作电压；此外，在所述的平凸型阴极阵列结构中，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给出了平凸型阴极阵列结构的纵向结构示意图；图2给出了平凸型阴极阵列结构的横向结构示意图；
图3给出了带有平凸型阴极阵列结构的、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。
所述的一种平凸型阴极阵列结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[10]和四周玻璃围框[15]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[11]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[13]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[12]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[14]以及消气剂附属元件[16]，在阴极玻璃面板上有控制栅极[7]、碳纳米管[9]以及平凸型阴极阵列结构。
所述的平凸型阴极阵列结构包括阴极玻璃面板[1]、阻塞层[2]、阴极引线层[3]、阴极提升层[4]、阴极导电层[5]、栅极增高层[6]、栅极引线层[7]、栅极覆盖层[8]和碳纳米管[9]部分。
所述的平凸型阴极阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻塞层；阻塞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成阴极提升层；阴极提升层呈现草帽型形状，即最高点为一个尖点，然后向两侧依次逐渐降低高度，底部呈现一个斜边圆台型形状，宽边在下面，窄边在上面，最底面呈现一个圆形面，和阴极引线层紧密接触；阴极提升层表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满草帽型阴极提升层的表面；阻塞层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层；栅极增高层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阻塞层部分，上表面和栅极引线层相互接触；栅极增高层中存在圆型孔，暴露出阴极提升层以及阴极导电层；栅极增高层中圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；栅极增高层的高度不能高于阴极提升层的高度；栅极增高层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于栅极增高层的上面，但是其前端部分向圆型孔的内部延伸；栅极引线层的延伸部分要向上弯曲，呈现一种弧形形状，其最高处呈现平面型，高度与阴极提升层的最高处的高度是相同的；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住栅极引线层的整个上表面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。
所述的平凸型阴极阵列结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；阴极引线层可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铟；阴极提升层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；栅极引线层的走向和阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层可以为金属金、银、钼、铬、铝。
一种带有平凸型阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其制作工艺如下1)阴极玻璃面板[1]的制作对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；2)阻塞层[2]的制作在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阻塞层；3)阴极引线层[3]的制作在阻塞层的上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；4)阴极提升层[4]的制作在阴极引线层的上面制备出一个n型掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极提升层；5)阴极导电层[5]的制作在阴极提升层的上面制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层；6)栅极增高层[6]的制作在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；7)栅极引线层[7]的制作在栅极增高层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；8)栅极覆盖层[8]的制作在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；9)平凸型阴极阵列结构的表面清洁处理对平凸型阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)碳纳米管[9]的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；11)阳极玻璃面板[10]的制作对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；12)阳极导电层[11]的制作在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；刻蚀后形成阳极导电层；13)绝缘浆料层[12]的制作在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；14)荧光粉层[13]的制作在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；15)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[14]和四周玻璃围框[15]装配到一起，并将消气剂[16]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；16)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13具体为在阳极导电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)；
所述步骤14具体为在阳极导电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)；所述步骤16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
1.一种平凸型阴极阵列结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[10]和四周玻璃围框[15]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[11]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[13]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[12]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[14]以及消气剂附属元件[16]，其特征在于在阴极玻璃面板上有控制栅极[7]、碳纳米管[9]以及平凸型阴极阵列结构。
2.根据权利要求1所述的平凸型阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于所述的平凸型阴极阵列结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻塞层；阻塞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的刻蚀后的掺杂多晶硅层形成阴极提升层；阴极提升层呈现草帽型形状，即最高点为一个尖点，然后向两侧依次逐渐降低高度，底部呈现一个斜边圆台型形状，宽边在下面，窄边在上面，最底面呈现一个圆形面，和阴极引线层紧密接触；阴极提升层表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满草帽型阴极提升层的表面；阻塞层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层；栅极增高层的上下表面均为平面，下表面要覆盖住阴极引线层以及空余的阻塞层部分，上表面和栅极引线层相互接触；栅极增高层中存在圆型孔，暴露出阴极提升层以及阴极导电层；栅极增高层中圆型孔的内侧壁是垂直于阴极玻璃面板的圆柱面；栅极增高层的高度不能高于阴极提升层的高度；栅极增高层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层的大部分都位于栅极增高层的上面，但是其前端部分向圆型孔的内部延伸；栅极引线层的延伸部分要向上弯曲，呈现一种弧形形状，其最高处呈现平面型，高度与阴极提升层的最高处的高度是相同的；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要覆盖住栅极引线层的整个上表面；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。
3.根据权利要求2所述的平凸型阴极阵列结构的平板显示器，其特征在于所述的平凸型阴极阵列结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；阴极引线层为金属金、银、铜、铝、钼、铬、锡、铟；阴极提升层的掺杂类型可以为n型、p型；阴极导电层为金属铁、钴、镍；栅极引线层的走向和阴极引线层的走向是相互垂直的；栅极引线层为金属金、银、钼、铬、铝。
4.一种平凸型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1)阴极玻璃面板[1]的制作对整体平板玻璃进行划割，制作出阴极玻璃面板；2)阻塞层[2]的制作在阴极玻璃面板上制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成阻塞层；3)阴极引线层[3]的制作在阻塞层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；4)阴极提升层[4]的制作在阴极引线层的上面制备出一个掺杂多晶硅层，刻蚀后形成阴极提升层；5)阴极导电层[5]的制作在阴极提升层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；6)栅极增高层[6]的制作在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；7)栅极引线层[7]的制作在栅极增高层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；8)栅极覆盖层[8]的制作在栅极引线层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；9)平凸型阴极阵列结构的表面清洁处理对平凸型阴极阵列结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)碳纳米管[9]的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；11)阳极玻璃面板[10]的制作对整体平板钠钙玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；12)阳极导电层[11]的制作在阳极玻璃面板上蒸镀一层锡铟氧化物膜层；刻蚀后形成阳极导电层；13)绝缘浆料层[12]的制作在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；14)荧光粉层[13]的制作在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；15)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[14]和四周玻璃围框[15]装配到一起，并将消气剂[16]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；16)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所述的平凸型阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤13具体为在阳极导电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。
6.根据权利要求4所述的平凸型阴极阵列结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤14具体为在阳极导电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。
7.根据权利要求4所述的平凸型阴极阵列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
本发明涉及一种平凸型阴极阵列结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面板和四周玻璃围框所构成的密封真空腔；在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管以及平凸型阴极阵列结构；在阳极玻璃面板上有阳极导电层以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层；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，能够进一步增强碳纳米管阴极表面顶端的电场强度，增强栅极结构的控制功能和控制效率，有利于提高整体平板器件的图像显示质量，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H01J9/00GK1937150SQ20061010728
公开日2007年3月28日 申请日期2006年10月17日 优先权日2006年10月17日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院