专利名称：尖型阴极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，特别涉及到带有一种尖型阴极栅控结构的平板显示器及其制作工艺。
背景技术：
冷阴极平板场致发射显示器以其完美的显示效果与低功耗平面显示的特点而被誉为下一代平面显示器的代表，而以碳纳米管作为冷阴极电子源已成为这一显示器领域的研究热点。碳纳米管具有优良的场致发射特性，其中的一个重要原因就是它高的纵横比率所带来的发射面很强的电场增强量。碳纳米管具有比较低的阈值电压，是一种极具有应用潜力的良好冷阴极材料。利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射显示器具有高清晰度、高亮度以及高分辨率等特点，其应用越来越广泛，已经成为了平板显示领域的热门话题。
为了降低总体器件成本，以便于和常规的集成驱动电路相联系，制作三极结构的场致发射显示器已经成为了一种必然的选择。栅极结构是显示器件的重要控制元件，它直接决定着碳纳米管阴极是否能够进行电子发射。但是，碳纳米管阴极的形状对于在碳纳米管阴极表面顶端所形成的电场强度也有一定的影响作用。很显然，碳纳米管阴极的形状的曲率越大，越不利于进一步增强其表面顶端的电场强度，也就越不容易发射出更多的电子。而碳纳米管阴极的向上凸起，也有利于进一步减小栅极和碳纳米管阴极之间的距离，从而降低器件中栅极结构的工作电压，这是符合低压平板器件的质量体系要求的。那么，在实际器件的制作过程中，如何有效地充分利用这些现象和因素，进行高质量的器件制作，这是研究人员应该考虑和改进的问题。
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、结构简单的尖型阴极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；在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管以及尖型阴极栅控结构；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。
所述的尖型阴极栅控结构的衬底材料为钠钙玻璃或硼硅玻璃，即阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料形成阻滞层；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隔离层；隔离层的下表面为平面，覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中存在斜面孔，斜面孔底部暴露出阴极引线层；斜面孔呈现倒置三角尖锥型形状，即尖角部分向下，但在隔离层上表面呈现一个圆型孔形状；斜面孔内侧壁的下半部分表面上的刻蚀后的金属层形成阴极过渡线；阴极过渡线用于将阴极导电层和阴极引线层相互连通起来；阴极过渡线仅位于斜面孔内侧壁的下半部分，其余位置不存在阴极过渡线；斜面孔内侧壁上存在阴极基底层，阴极基底层呈现截面为长三角型的形状，其长边垂直于阴极玻璃面板，短边依附在斜面孔内侧壁上；阴极基底层环绕在斜面孔的内侧壁上，呈现一种三角圆环型形状；阴极基底层的三角尖高度要低于隔离层上表面的高度；阴极基底层的上表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层通过阴极过渡线和底部的阴极引线层是相互连通的；隔离层上表面上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层在斜面孔与隔离层上表面交界处呈现圆环型形状环绕在周围；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；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。
所述的尖型阴极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、铜、铝、钼、铬、锡、铅；阴极延长线为金属金、银、铜、铝、钼、铬；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。
一种带有尖型阴极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上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；4)隔离层的制作在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；隔离层中存在斜面孔；5)阴极过渡线的制作在斜面孔内侧壁的下半部分制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极过渡线；6)阴极基底层的制作在斜面孔内侧壁上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极基底层；7)阴极导电层的制作在阴极基底层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；8)栅极引线层的制作在隔离层的上表面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；9)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；10)尖型阴极栅控结构的表面清洁处理对尖型阴极栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；11)碳纳米管的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；12)阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；13)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；14)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；15)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；16)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，并将消气剂附属元件放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；17)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15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16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18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首先，在所述的尖型阴极栅控结构中，将碳纳米管阴极制备在了呈现长三角型形状阴极基底层上面的阴极导电层上。这样，可以极大的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。同时，充分利用了碳纳米管阴极的边缘位置发射大量电子的特有现象，使得碳纳米管阴极能够发射出更多地电子，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率，有助于进一步提高整体器件的显示亮度。
其次，在所述的尖型阴极栅控结构中，将栅极结构制作在隔离层的上表面上。当在栅极上施加适当电压以后，就会在碳纳米管阴极表面形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子。由于栅极引线层环绕在斜面孔的周围，呈现圆环型形状，能够均匀的将栅极电压施加到碳纳米管阴极上面。同时，依靠阴极基底层尖端的方位，还可以进一步的缩减栅极结构和碳纳米管阴极结构之间的距离，从而降低栅极结构的工作电压。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，在所述的尖型阴极栅控结构中，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给出了尖型阴极栅控结构的纵向结构示意图；图2给出了尖型阴极栅控结构的横向结构示意图；图3给出了带有尖型阴极栅控结构的、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。
所述的一种带有尖型阴极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[11]和四周玻璃围框[16]所构成的密封真空腔；在阴极玻璃面板上有控制栅极[8]、碳纳米管[10]以及尖型阴极栅控结构；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[12]以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[15]以及消气剂附属元件[17]。
所述的尖型阴极栅控结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、阴极引线层[3]、隔离层[4]、阴极过渡层[5]、阴极基底层[6]、阴极导电层[7]、栅极引线层[8]、栅极覆盖层[9]和碳纳米管[10]部分。
所述的尖型阴极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隔离层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中存在斜面孔，斜面孔底部暴露出阴极引线层；斜面孔呈现倒置三角尖锥型形状，即尖角部分向下，但在隔离层上表面呈现一个圆型孔形状；斜面孔内侧壁的下半部分表面上的刻蚀后的金属层形成阴极过渡线；阴极过渡线用于将阴极导电层和阴极引线层相互连通起来；阴极过渡线仅位于斜面孔内侧壁的下半部分，其余位置不存在阴极过渡线；斜面孔内侧壁上存在阴极基底层，阴极基底层呈现截面为长三角型的形状，其长边垂直于阴极玻璃面板，短边依附在斜面孔内侧壁上；阴极基底层环绕在斜面孔的内侧壁上，呈现一种三角圆环型形状；阴极基底层的三角尖高度要低于隔离层上表面的高度；阴极基底层的上表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层通过阴极过渡线和底部的阴极引线层是相互连通的；隔离层上表面上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层在斜面孔与隔离层上表面交界处呈现圆环型形状环绕在周围；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；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。
所述的尖型阴极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、铜、铝、钼、铬、锡、铅；阴极延长线可以为金属金、银、铜、铝、钼、铬；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。
一种带有尖型阴极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]的制作在阻滞层上制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极引线层；4)隔离层[4]的制作在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；隔离层中存在斜面孔；5)阴极过渡线[5]的制作在斜面孔内侧壁的下半部分制备出一个金属钼层，刻蚀后形成阴极过渡线；6)阴极基底层[6]的制作在斜面孔内侧壁上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极基底层；7)阴极导电层[7]的制作在阴极基底层的上面制备出一个金属钴层，刻蚀后形成阴极导电层；8)栅极引线层[8]的制作在隔离层的上表面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；9)栅极覆盖层[9]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；10)尖型阴极栅控结构的表面清洁处理对尖型阴极栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；11)碳纳米管[10]的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；12)碳纳米管的后处理对碳纳米管进行后处理，改善场致发射特性；13)阳极玻璃面板[11]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；14)阳极导电层[12]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；
15)绝缘浆料层[13]的制作在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；16)荧光粉层[14]的制作在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；17)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[15]和四周玻璃围框[16]装配到一起，并将消气剂[17]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；18)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15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16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18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。
权利要求
1.一种尖型阴极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[11]和四周玻璃围框[16]所构成的密封真空腔；设置在阳极玻璃面板上的阳极导电层[12]以及制备在阳极导电层上面的荧光粉层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[15]以及消气剂附属元件[17]，其特征在于在阴极玻璃面板上设置有控制栅极[8]、碳纳米管[10]以及尖型阴极栅控结构。
2.根据权利要求1所述的尖型阴极栅控结构的平板显示器，其特征在于所述的尖型阴极栅控结构的衬底材料为钠钙玻璃或硼硅玻璃，即阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上的印刷的绝缘浆料形成阻滞层；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隔离层；隔离层的下表面为平面，覆盖住阴极引线层以及空余的阻滞层部分；隔离层的上表面为平面，和栅极引线层相互接触；隔离层中存在斜面孔，斜面孔底部暴露出阴极引线层；斜面孔呈现倒置三角尖锥型形状，即尖角部分向下，但在隔离层上表面呈现一个圆型孔形状；斜面孔内侧壁的下半部分表面上的刻蚀后的金属层形成阴极过渡线；阴极过渡线用于将阴极导电层和阴极引线层相互连通起来；阴极过渡线仅位于斜面孔内侧壁的下半部分，其余位置不存在阴极过渡线；斜面孔内侧壁上存在阴极基底层，阴极基底层呈现截面为长三角型的形状，其长边垂直于阴极玻璃面板，短边依附在斜面孔内侧壁上；阴极基底层环绕在斜面孔的内侧壁上，呈现一种三角圆环型形状；阴极基底层的三角尖高度要低于隔离层上表面的高度；阴极基底层的上表面上的刻蚀后的金属层形成阴极导电层；阴极导电层通过阴极过渡线和底部的阴极引线层是相互连通的；隔离层上表面上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层在斜面孔与隔离层上表面交界处呈现圆环型形状环绕在周围；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；碳纳米管制备在阴极导电层的上面。
3.根据权利要求2所述的尖型阴极栅控结构的平板显示器，其特征在于所述的尖型阴极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、铜、铝、钼、铬、锡、铅；阴极延长线为金属金、银、铜、铝、钼、铬；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。
4.一种尖型阴极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]的制作在阻滞层上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；4)隔离层[4]的制作在阴极引线层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；隔离层中存在斜面孔；5)阴极过渡线[5]的制作在斜面孔内侧壁的下半部分制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极过渡线；6)阴极基底层[6]的制作在斜面孔内侧壁上印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成阴极基底层；7)阴极导电层[7]的制作在阴极基底层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极导电层；8)栅极引线层[8]的制作在隔离层的上表面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；9)栅极覆盖层[9]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；10)尖型阴极栅控结构的表面清洁处理对尖型阴极栅控结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；11)碳纳米管[10]的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；12)阳极玻璃面板[11]的制作对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；13)阳极导电层[12]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；14)绝缘浆料层[13]的制作在阳极导电层的非显示区域印刷绝缘浆料层；15)荧光粉层[14]的制作在阳极导电层上面的显示区域印刷荧光粉层；16)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[15]和四周玻璃围框[16]装配到一起，并将消气剂附属元件[17]放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；17)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所述的尖型阴极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所述的尖型阴极栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤15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所述的尖型阴极栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤17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。
全文摘要
本发明涉及一种尖型阴极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控制栅极、碳纳米管以及尖型阴极栅控结构；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，能够增加碳纳米管阴极的电子发射面积，提高碳纳米管阴极的电子发射效率，降低栅极结构的工作电压，有助于进一步提高器件的显示亮度，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H01J29/04GK101071723SQ20071005458
公开日2007年11月14日 申请日期2007年6月19日 优先权日2007年6月19日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院