专利名称：月牙型阴极上弧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，特别涉及一种月牙型阴 极上弧栅控结构的平板显示器及其制作工艺。
背景技术：
显示器件已经成为人们日常生活中不可缺少的一部分。平板显示器件具有许多 优点，越来越受到消费者的青睐。其特点如薄型化、重量轻，整机可便于携带；属于低压器 件；功耗低；显示图像质量高；适用温区广，即使在零下20多摄氏度的寒冷环境中仍可正常 使用。因此，平板显示器件在军用、民用领域都有极其广泛的用途。碳纳米管是一种优秀的 冷阴极材料，能够在较低的电场强度下发射出大量的电子。利用碳纳米管的这一特性，已经 进行了碳纳米管阴极的平板显示器件的研发和制作。 为更快的显示动态图像以及进一步降低整体器件的工作电压，制作三极结构的平 板显示器也就提上了日程。栅极结构的主要功能在于能够将外界所施加的电压转换为碳纳 米管阴极表面的强大电场强度，从而迫使碳纳米管发射出大量的电子，形成高速电子流。受 到具体制作材料以及制作结构的限制，目前所制作的平板显示器的栅极工作电流均比较偏 大，造成栅极电压居高不下，这不符合低压器件的初衷。此外，碳纳米管阴极的形状以及制 作工艺等也会间接影响栅极工作电压。对于这些实际问题，目前还没有一个比较完美的解 决办法，还需要众多科研人员继续攻关。此外，对于整体平板显示器件的制作，进一步降低 总体器件成本，进行稳定可靠、性能优良的器件制作，也是不可忽视的一个重要方面。
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、制作工艺简单、制作过程稳定可靠的月牙型阴极上弧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 —种月牙型阴极上弧栅控结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面 板和四周玻璃边框所构成的密封真空腔；设置在阳极玻璃面板上的阳极电极层、阳极绝缘 层以及制备在阳极电极层上面的荧光粉层；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；其特征在于 在阴极玻璃面板上设置有月牙型阴极上弧栅控结构。 所述的月牙型阴极上弧栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上印 刷并烧结的绝缘浆料形成隔离层；隔离层上面存在阴极底层，在阴极底层中存在向下凹陷 的月牙型窝坑，月牙型窝坑的上边缘与阴极底层的上表面平齐，其下边缘不低于阴极底层 的下表面；在阴极底层的周围存在阴极电极层，阴极电极层与阴极底层是相互连通的；在阴极底层的月牙型窝坑中存在阴极过渡层；阴极过渡层布满阴极底层的月牙型窝坑的侧 壁，在月牙型窝坑的底部不存在阴极过渡层；阴极底层上面的印刷并烧结的绝缘浆料形成 栅阴间隔层；栅阴间隔层中存在孔洞，要暴露出阴极底层上的阴极过渡层；栅阴间隔层孔 洞的侧壁是倾斜的，靠近栅阴间隔层上表面孔洞的直径大，而靠近栅阴间隔层下表面孔洞 的直径小；栅阴间隔层下表面孔洞的直径与阴极底层月牙型窝坑的表面直径相同；栅阴间 隔层孔洞的侧壁由两部分组成，其上面部分的侧壁呈现向内凹陷的弧形，高度占栅阴间隔 层高度的二分之一，其下面部分的侧壁是侧向直线型的，高度占栅阴间隔层高度的二分之 一 ；栅阴间隔层上存在栅极电极层；栅极电极层中存在栅极孔洞，栅极电极层孔洞的直径 与栅阴间隔层上表面孔洞的直径相同；栅极电极层要延伸到栅阴间隔层孔洞的侧壁，布满 栅阴间隔层孔洞的上面部分的弧形侧壁；栅阴间隔层上在栅极电极层周围存在栅极引线 层；栅极引线层和栅极电极层是相互连通的；栅极引线层上面印刷并烧结的绝缘浆料形成 栅极遮挡层；栅极遮挡层要覆盖栅极引线层和栅极电极层；碳纳米管制备在阴极过渡层上 面。 所述的栅极电极层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；阴极电极层为金属金、
银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一；阴极过渡层可以为金属铁、钴、镍之一，栅极电极层为条形，其
走向与阴极底层的走向是相互垂直的。 阴极玻璃面板采用钠钙玻璃或硼硅玻璃。 —种所述的月牙型阴极上弧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切割，制作出阴极玻璃面板；
2)隔离层的制作在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形 成隔离层； 3)阴极底层的制作在隔离层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴 极底层； 4)阴极电极层的制作在隔离层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成 阴极电极层； 5)阴极过渡层的制作在阴极底层中的月牙型窝坑的表面蒸镀金属层，刻蚀后形 成阴极过渡层； 6)栅阴间隔层的制作在阴极底层的上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺 后形成栅阴间隔层； 7)栅极电极层的制作在栅阴间隔层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后 形成栅极电极层； 8)栅极引线层的制作在栅阴间隔层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后 形成栅极引线层； 9)栅极遮挡层的制作在栅极电极层和栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经常规 烘烤、烧结工艺后形成栅极遮挡层； 10)月牙型阴极上弧栅控结构的表面清洁处理对月牙型阴极上弧栅控结构的表 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过渡层上面；
12)阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阳极玻璃面板；
13)阳极电极层的制作对阳极玻璃面板上制备出锡铟氧化物膜层，经刻蚀后形 成阳极电极层； 14)阳极绝缘层的制作在阳极玻璃面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空 余位置印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阳极绝缘层； 15)荧光粉层的制作在阳极玻璃面板显示区域中阳极电极层上面印刷荧光粉， 经常规烘烤工艺后形成荧光粉层； 16)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构、四周玻璃边框装配
到一起，并将消气剂附属元件安装在空腔当中，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14具体为在阳极玻璃面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位
置印刷绝缘浆料，；经过烘烤，烘烤温度22(TC，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58(TC，保持时间10分钟。 所述步骤15具体为在阳极玻璃面板显示区域中阳极电极层上面印刷荧光粉，在 烘箱当中进行烘烤，烘烤温度12(TC，保持时间10分钟。
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。
本发明具有如下积极效果 本发明中的主要特点在于制作了具有月牙型阴极上弧栅控结构的、碳纳米管阴极 的平板场致发射平板显示器件。在充分利用碳纳米管阴极以"场致发射"形式发射大量电 子的基础上，由位于碳纳米管阴极上方的栅极来控制碳纳米管阴极的电子发射。将高性能 的制作材料和低成本的制作工艺有机结合起来，制作出性能更加优良的平板发光器件。
其一，采用了月牙型阴极结构，充分利用了碳纳米管阴极边缘部分电场高度集中 的原理，能够极大地提升碳纳米管的发射效率； 其二，采用了上弧栅控结构，不仅简化了栅极结构的制作工艺，降低了制作难度， 而且还进一步縮减了栅极_阴极之间的有效距离，从而达到降低器件工作电压的目的；
其三，在本发明中，是在阳极结构和栅极控制结构全部制作完毕的情况下，最后才 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制作器件工艺的影响， 极大减少了碳纳米管阴极的损伤，提高了显示器件制作的成功率。 此外，在本发明中的器件制作过程中，在充分结合丝网印刷工艺和常规刻蚀工艺 的基础上进行的器件制作，具有制作大面积显示器件的可行性；并没有采用特殊的器件制 作材料以及特殊的器件制作工艺，降低了器件制作成本，具有成本低廉、制作工艺简单、制 作过程稳定可靠的优越之处。
图1给出了月牙型阴极上弧
图2给出了月牙型阴极上弧
图3给出了月牙型阴极上弧
6
栅控结构的纵向结构示意图； 栅控结构的横向结构示意栅控结构的、碳纳米管阴极场致发射平板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一步说明，但本发明并不局限于实施例。
如图1、2、3所示，本发明包括由阴极玻璃面板1、阳极玻璃面板12和四周玻璃边框11所构成的密封真空腔；设置在阳极玻璃面板12上的阳极电极层13、阳极绝缘层14以及制备在阳极电极层13上面的荧光粉层15 ;位于阳极玻璃面板12和阴极玻璃面板1之间的支撑墙结构16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月牙型阴极上弧栅控结构。 所述的月牙型阴极上弧栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上印刷并烧结的绝缘浆料形成隔离层；隔离层上面存在阴极底层，在阴极底层中存在向下凹陷的月牙型窝坑，月牙型窝坑的上边缘与阴极底层的上表面平齐，其下边缘不低于阴极底层的下表面；在阴极底层的周围存在阴极电极层，阴极电极层与阴极底层是相互连通的；在阴极底层的月牙型窝坑中存在阴极过渡层；阴极过渡层布满阴极底层的月牙型窝坑的侧壁，在月牙型窝坑的底部不存在阴极过渡层；阴极底层上面的印刷并烧结的绝缘浆料形成栅阴间隔层；栅阴间隔层中存在孔洞，要暴露出阴极底层上的阴极过渡层；栅阴间隔层孔洞的侧壁是倾斜的，靠近栅阴间隔层上表面孔洞的直径大，而靠近栅阴间隔层下表面孔洞的直径小；栅阴间隔层下表面孔洞的直径与阴极底层月牙型窝坑的表面直径相同；栅阴间隔层孔洞的侧壁由两部分组成，其上面部分的侧壁呈现向内凹陷的弧形，高度占栅阴间隔层高度的二分之一，其下面部分的侧壁是侧向直线型的，高度占栅阴间隔层高度的二分之一 ；栅阴间隔层上存在栅极电极层；栅极电极层中存在栅极孔洞，栅极电极层孔洞的直径与栅阴间隔层上表面孔洞的直径相同；栅极电极层要延伸到栅阴间隔层孔洞的侧壁，布满栅阴间隔层孔洞的上面部分的弧形侧壁；栅阴间隔层上在栅极电极层周围存在栅极引线层；栅极引线层和栅极电极层是相互连通的；栅极引线层上面印刷并烧结的绝缘浆料形成栅极遮挡层；栅极遮挡层要覆盖栅极引线层和栅极电极层；碳纳米管制备在阴极过渡层上面。 所述的月牙型阴极上弧栅控结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上；栅极电极层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一 ；阴极电极层为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一；阴极过渡层可以为金属铁、钴、镍之一，栅极电极层为条形，其走向与阴极底层的走向是相互垂直的。 阴极玻璃面板采用钠钙玻璃或硼硅玻璃。 —种所述的月牙型阴极上弧栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于，其制作步骤如下 1)阴极玻璃面板1的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阴极玻璃面板；
2)隔离层2的制作在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成隔离层； 3)阴极底层4的制作在隔离层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴极底层； 4)阴极电极层3的制作在隔离层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴极电极层； 5)阴极过渡层5的制作在阴极底层中的月牙型窝坑的表面蒸镀金属层，刻蚀后形成阴极过渡层； 6)栅阴间隔层6的制作在阴极底层的上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅阴间隔层； 7)栅极电极层7的制作在栅阴间隔层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极电极层； 8)栅极引线层8的制作在栅阴间隔层的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极引线层； 9)栅极遮挡层9的制作在栅极电极层和栅极引线层的上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极遮挡层； 10)月牙型阴极上弧栅控结构的表面清洁处理对月牙型阴极上弧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过渡层上面；
12)阳极玻璃面板12的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阳极玻璃面板；
13)阳极电极层13的制作对阳极玻璃面板上制备出锡铟氧化物膜层，经刻蚀后形成阳极电极层； 14)阳极绝缘层14的制作在阳极玻璃面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位置印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阳极绝缘层； 15)荧光粉层15的制作在阳极玻璃面板显示区域中阳极电极层上面印刷荧光粉，经常规烘烤工艺后形成荧光粉层； 16)器件装配将阴极玻璃面板1、阳极玻璃面板12、支撑墙结构16、四周玻璃边框
11装配到一起，并将消气剂附属元件17安装在空腔当中，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14具体为在阳极玻璃面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位
置印刷绝缘浆料，；经过烘烤，烘烤温度22(TC，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58(TC，保持时间10分钟。 所述步骤15具体为在阳极玻璃面板显示区域中阳极电极层上面印刷荧光粉，在烘箱当中进行烘烤，烘烤温度12(TC，保持时间10分钟。 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。
8
权利要求
一种月牙型阴极上弧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(12)和四周玻璃边框(11)所构成的密封真空腔；设置在阳极玻璃面板(12)上的阳极电极层(13)、阳极绝缘层(14)以及制备在阳极电极层(13)上面的荧光粉层(15)；位于阳极玻璃面板(12)和阴极玻璃面板(1)之间的支撑墙结构(16)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月牙型阴极上弧栅控结构；所述的月牙型阴极上弧栅控结构的衬底材料为阴极玻璃面板；阴极玻璃面板上印刷并烧结的绝缘浆料形成隔离层(2)；隔离层(2)上面存在阴极底层(4)，在阴极底层(4)中存在向下凹陷的月牙型窝坑，月牙型窝坑的上边缘与阴极底层(4)的上表面平齐，其下边缘不低于阴极底层(4)的下表面；在阴极底层(4)的周围存在阴极电极层(3)，阴极电极层(3)与阴极底层(4)是相互连通的；在阴极底层(4)的月牙型窝坑中存在阴极过渡层(5)；阴极过渡层(5)布满阴极底层(4)的月牙型窝坑的侧壁，在月牙型窝坑的底部不存在阴极过渡层(5)；阴极底层(4)上面的印刷并烧结的绝缘浆料形成栅阴间隔层(6)；栅阴间隔层(6)中存在孔洞，要暴露出阴极底层(4)上的阴极过渡层(5)；栅阴间隔层(6)孔洞的侧壁是倾斜的，靠近栅阴间隔层(6)上表面孔洞的直径大，而靠近栅阴间隔层(6)下表面孔洞的直径小；栅阴间隔层(6)下表面孔洞的直径与阴极底层(4)月牙型窝坑的表面直径相同；栅阴间隔层(6)孔洞的侧壁由两部分组成，其上面部分的侧壁呈现向内凹陷的弧形，高度占栅阴间隔层(6)高度的二分之一，其下面部分的侧壁是侧向直线型的，高度占栅阴间隔层(6)高度的二分之一；栅阴间隔层(6)上存在栅极电极层(7)；栅极电极层(7)中存在栅极孔洞，栅极电极层(7)孔洞的直径与栅阴间隔层(6)上表面孔洞的直径相同；栅极电极层(7)要延伸到栅阴间隔层(6)孔洞的侧壁，布满栅阴间隔层(6)孔洞的上面部分的弧形侧壁；栅阴间隔层(6)上在栅极电极层(7)周围存在栅极引线层(8)；栅极引线层(8)和栅极电极层(7)是相互连通的；栅极引线层(8)上面印刷并烧结的绝缘浆料形成碳纳米管(10)；碳纳米管(10)要覆盖栅极引线层(8)和栅极电极层(7)；碳纳米管(10)制备在阴极过渡层(5)上面。
2. 根据权利要求1所述的月牙型阴极上弧栅控结构的平板显示器，其特征在于所述 的栅极电极层(7)为金属金、银、铝、钼、铬、铅、锡、铟之一；阴极电极层(3)为金属金、银、 铝、钼、铬、铅、锡、铟之一；阴极过渡层(5)可以为金属铁、钴、镍之一，栅极电极层(7)为条形，其走向与阴极底层(4)的走向是相互垂直的。
3. 根据权利要求1所述的月牙型阴极上弧栅控结构的平板显示器，其特征在于阴极玻璃面板采用钠钙玻璃或硼硅玻璃。
4. 一种如权利要求1所述的月牙型阴极上弧栅控结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于，其制作步骤如下1) 阴极玻璃面板(1)的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阴极玻璃面板；2) 隔离层(2)的制作在阴极玻璃面板上印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成 隔离层(2);3) 阴极底层(4)的制作在隔离层(2)的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴极底层(4);4) 阴极电极层(3)的制作在隔离层(2)的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成阴极电极层(3);5) 阴极过渡层(5)的制作在阴极底层(4)中的月牙型窝坑的表面蒸镀金属层，刻蚀后形成阴极过渡层(5);6) 栅阴间隔层(6)的制作在阴极底层(4)的上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅阴间隔层(6);7) 栅极电极层(7)的制作在栅阴间隔层(6)的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极电极层(7);8) 栅极引线层(8)的制作在栅阴间隔层(6)的上面印刷银浆，经常规烘烤、烧结工艺后形成栅极引线层(8);9) 碳纳米管(10))的制作在栅极电极层(7)和栅极引线层(8)的上面印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成碳纳米管(10);10) 月牙型阴极上弧栅控结构的表面清洁处理对月牙型阴极上弧栅控结构的表面进 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(10)制备在阴极过渡层(5)上面;12) 阳极玻璃面板(12)的制作对整体平板玻璃进行切割，制作出阳极玻璃面板；13) 阳极电极层(13)的制作对阳极玻璃面板上制备出锡铟氧化物膜层，经刻蚀后形 成阳极电极层；14) 阳极绝缘层(14)的制作在阳极玻璃面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空 余位置印刷绝缘浆料，经常规烘烤、烧结工艺后形成阳极绝缘层；15) 荧光粉层(15)的制作在阳极玻璃面板显示区域中阳极电极层上面印刷荧光粉， 经常规烘烤工艺后形成荧光粉层；16) 器件装配将阴极玻璃面板(1)、阳极玻璃面板(12)、支撑墙结构(16)、四周玻璃边 框(11)装配到一起，并将消气剂附属元件(17)安装在空腔当中，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. 如权利要求4所述的月牙型阴极上弧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具体为在阳极玻璃面板的非显示区域以及阳极电极层中间的空余位置印 刷绝缘浆料，；经过烘烤，烘烤温度22(TC，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58(TC，保持时间10分钟。
6. 如权利要求4所述的月牙型阴极上弧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具体为在阳极玻璃面板显示区域中阳极电极层上面印刷荧光粉，在烘箱当 中进行烘烤，烘烤温度12(TC，保持时间10分钟。
7. 如权利要求4所述的月牙型阴极上弧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
本发明涉及一种月牙型阴极上弧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边框所构成的密封真空腔；设置在阳极面板上的阳极电极层、阳极绝缘层以及制备在阳极电极层上面的荧光粉层；位于阳极面板和阴极面板之间的支撑墙以及消气剂附属元件；设置在阴极玻璃面板上的月牙型阴极上弧栅控结构，具有成本低廉、制作工艺简单、制作过程稳定可靠的优点。
文档编号H01J9/02GK101764022SQ20091022759
公开日2010年6月30日 申请日期2009年12月23日 优先权日2009年12月23日
发明者李玉魁, 蔡森, 高宝宁 申请人:中原工学院