专利名称：斜面阴极侧栅控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，特别涉及一种斜面阴极侧栅控结构的平板显示器及其制作工艺。
背景技术：
碳纳米管是一种非常重要的纳米材料，具有许多独特的性质，如特有的几何外形，高的纵横比率以及良好的物理化学性质等等，尤其是优良的尖端发射性使得碳纳米管可能成为未来的高效场致发射电子源。将碳纳米管用作场发射冷阴极材料，可以得到发射电流大、工作稳定性和可靠性良好的场致发射阴极。而碳纳米管场致发射显示器则是一种新型的平面型显示设备，具有高亮度、高分辨率以及高图像质量等优点，已经成为了国际平板显示领域中的研究热点，将来有望在显示市场上占据比较大的份额。
在三极结构的场致发射显示器件中，当在栅极上施加适当电压以后，就会在碳纳米管阴极表面顶端形成强大的电场强度，迫使碳纳米管中的电子不需要额外的能量就能够逸出到真空当中，形成冷场致发射现象。目前，在大多数的显示器件当中都采用了栅极结构位于碳纳米管阴极上方的结构形式，这种控制形式的制作工艺比较简单，栅极结构的控制作用显著，但所形成的栅极电流比较大，极大地降低了整体显示器件的显示亮度。另外，随着栅极电压的增高，碳纳米管会发射出更多的电子，但是在相同栅极工作电压下能够有更多的碳纳米管阴极进行电子发射，也会达到同样的目的。因此，在实际器件的制作过程中，如何有效地增强栅极结构的控制性能，如何促进栅极结构和碳纳米管阴极结构的高度集成化发展，如何进一步提高整体显示器件的显示亮度和图像质量，这些都应该是众多科研人员所需要解决的问题。
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、结构简单的斜面阴极侧栅控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阴极导电层、碳纳米管以及斜面阴极侧栅控结构。
所述的斜面阴极侧栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；阻滞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层中存在斜面孔，此斜面孔为倒置尖角圆锥面形状，即阴极覆盖层上表面处的斜面孔的直径大，越往阴极覆盖层下表面该斜面孔的直径越小，直至阴极覆盖层下表面为止，孔的侧面形成一个斜面；阴极覆盖层中斜面孔的最低处暴露出底部的阴极引线层；阴极覆盖层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层在阴极覆盖层上面斜面孔的周围形成一个圆环形状，紧紧环绕在斜面孔的周围，但不能延伸到斜面孔的内斜面侧壁上；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层；斜面孔中斜面侧壁上印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层要覆盖住全部斜面孔的斜面侧壁，但底端要暴露出阴极引线层；隔离层的内侧壁也是呈现类似斜面孔的斜面；隔离层内侧壁上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满整个隔离层内侧壁的表面，且底部和阴极引线层相互连通；阴极导电层不能存在于隔离层内侧壁表面以外的区域；碳纳米管制备在阴极导电层上面。
所述的斜面阴极侧栅控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、铝、铜、钼、铬、锡、铅、铟；栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬；阴极导电层为金属铁、钴、镍；栅极引线层和阴极引线层的走向是相互垂直的。
一种斜面阴极侧栅控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)阻滞层的制作在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；3)阴极引线层的制作在阻滞层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；4)阴极覆盖层的制作在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极覆盖层；阴极覆盖层中存在斜面孔；5)栅极引线层的制作在阴极覆盖层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；6)栅极覆盖层的制作在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；7)隔离层的制作在斜面孔斜面侧壁上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；8)阴极导电层的制作在隔离层内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；9)斜面阴极侧栅控结构的表面清洁处理对斜面阴极侧栅控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；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。
本发明具有如下的积极效果首先，在所述的斜面阴极侧栅控结构中，制作了圆环型栅极结构，环绕在斜面阴极的下方。当在栅极结构上施加适当电压以后，就会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。所发射的电子在阳极高电压的作用下加速向阳极运动，轰击荧光粉层而发出可见光，从而体现了栅极结构对碳纳米管阴极的强有力控制功能。由于栅极结构位于碳纳米管阴极的斜下方，不会对电子束进行截留，从而极大地降低了栅极电流，有助于提高整体器件的显示亮度。由于栅极结构平面和碳纳米管阴极斜面呈现一个交角，这就有助于进一步增强栅极的调控功能，使得更多的碳纳米管阴极都进行电子发射。
其次，在所述的斜面阴极侧栅控结构中，将碳纳米管阴极制备在了呈现斜面状的阴极导电层上面。这样，可以极大地增加碳纳米管阴极的场致电子发射面积，使得更多的碳纳米管阴极都参与电子发射，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率。与此同时，将栅极结构和阴极结构高度集成到一起，有助于促进整体器件的高度集成化发展；此外，在所述的斜面阴极侧栅控结构中，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给出了斜面阴极侧栅控结构的纵向结构示意图；
图2给出了斜面阴极侧栅控结构的横向结构示意图；图3给出了带有斜面阴极侧栅控结构的、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。
所述的一种斜面阴极侧栅控结构的平板显示器，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阴极导电层[8]、碳纳米管[9]以及斜面阴极侧栅控结构。
所述的斜面阴极侧栅控结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、阴极引线层[3]、阴极覆盖层[4]、栅极引线层[5]、栅极覆盖层[6]、隔离层[7]、阴极导电层[8]和碳纳米管[9]部分。
所述的斜面阴极侧栅控结构的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃、硼硅玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；阻滞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层中存在斜面孔，此斜面孔为倒置尖角圆锥面形状，即阴极覆盖层上表面处的斜面孔的直径大，越往阴极覆盖层下表面该斜面孔的直径越小，直至阴极覆盖层下表面为止，孔的侧面形成一个斜面；阴极覆盖层中斜面孔的最低处暴露出底部的阴极引线层；阴极覆盖层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层在阴极覆盖层上面斜面孔的周围形成一个圆环形状，紧紧环绕在斜面孔的周围，但不能延伸到斜面孔的内斜面侧壁上；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层；斜面孔中斜面侧壁上印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层要覆盖住全部斜面孔的斜面侧壁，但底端要暴露出阴极引线层；隔离层的内侧壁也是呈现类似斜面孔的斜面；隔离层内侧壁上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满整个隔离层内侧壁的表面，且底部和阴极引线层相互连通；阴极导电层不能存在于隔离层内侧壁表面以外的区域；碳纳米管制备在阴极导电层上面。
所述的斜面阴极侧栅控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、铝、铜、钼、铬、锡、铅、铟；栅极引线层可以为金属金、银、铝、钼、铬；阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；栅极引线层和阴极引线层的走向是相互垂直的。
一种带有斜面阴极侧栅控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)阻滞层[2]的制作在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；3)阴极引线层[3]的制作在阻滞层的上面制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；4)阴极覆盖层[4]的制作在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极覆盖层；阴极覆盖层中存在斜面孔；5)栅极引线层[5]的制作在阴极覆盖层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；
6)栅极覆盖层[6]的制作在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；7)隔离层[7]的制作在斜面孔斜面侧壁上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；8)阴极导电层[8]的制作在隔离层内侧壁上制备出一个金属镍层，刻蚀后形成阴极导电层；9)斜面阴极侧栅控结构的表面清洁处理对斜面阴极侧栅控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
1.一种斜面阴极侧栅控结构的平板显示器，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阴极导电层[8]、碳纳米管[9]以及斜面阴极侧栅控结构。
2.根据权利要求1所述的斜面阴极侧栅控结构的平板显示器，其特征在于所述的斜面阴极侧栅控结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料层形成阻滞层；阻滞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层；阴极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成阴极覆盖层；阴极覆盖层中存在斜面孔，此斜面孔为倒置尖角圆锥面形状，即阴极覆盖层上表面处的斜面孔的直径大，越往阴极覆盖层下表面该斜面孔的直径越小，直至阴极覆盖层下表面为止，孔的侧面形成一个斜面；阴极覆盖层中斜面孔的最低处暴露出底部的阴极引线层；阴极覆盖层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层在阴极覆盖层上面斜面孔的周围形成一个圆环形状，紧紧环绕在斜面孔的周围，但不能延伸到斜面孔的内斜面侧壁上；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；栅极覆盖层要完全覆盖住栅极引线层；斜面孔中斜面侧壁上印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层要覆盖住全部斜面孔的斜面侧壁，但底端要暴露出阴极引线层；隔离层的内侧壁也是呈现类似斜面孔的斜面；隔离层内侧壁上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层布满整个隔离层内侧壁的表面，且底部和阴极引线层相互连通；阴极导电层不能存在于隔离层内侧壁表面以外的区域；碳纳米管制备在阴极导电层上面。
3.根据权利要求2所述的斜面阴极侧栅控结构的平板显示器，其特征在于所述的斜面阴极侧栅控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、铝、铜、钼、铬、锡、铅、铟；栅极引线层为金属金、银、铝、钼、铬；阴极导电层为金属铁、钴、镍；栅极引线层和阴极引线层的走向是相互垂直的。
4.一种斜面阴极侧栅控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)阻滞层[2]的制作在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阻滞层；3)阴极引线层[3]的制作在阻滞层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；4)阴极覆盖层[4]的制作在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极覆盖层；阴极覆盖层中存在斜面孔；5)栅极引线层[5]的制作在阴极覆盖层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；6)栅极覆盖层[6]的制作在栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；7)隔离层[7]的制作在斜面孔斜面侧壁上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；8)阴极导电层[8]的制作在隔离层内侧壁上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；9)斜面阴极侧栅控结构的表面清洁处理对斜面阴极侧栅控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；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所述的斜面阴极侧栅控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。
6.根据权利要求4所述的斜面阴极侧栅控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所述的斜面阴极侧栅控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
本发明涉及一种斜面阴极侧栅控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阴极导电层、碳纳米管以及斜面阴极侧栅控结构；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，能够极大地增强栅极结构的控制功能，增大碳纳米管阴极的发射面积和发射效率，有助于进一步提高整体器件的显示亮度，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H01J29/46GK1937155SQ20061010729
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