专利名称：带有vmos阴极结构的平板显示器的制作方法
技术领域：
本实用新型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，特别涉及到带有VMOS阴极结构的、碳纳米管阴极的场致发射平面显示器件。
背景技术：
碳纳米管具有独特的几何外形，小的尖端曲率半径，极高的机械强度，在外加电场的作用下，能够发射出大量的电子，是一种较为理想的冷阴极制作材料。对于利用碳纳米管作为阴极材料的场致发射平板显示器件来说，图像质量是衡量器件制作成功与否的关键技术指标之一。而实现碳纳米管能够均匀、稳定的发射大量的电子，这是显示良好图像的先决条件。在碳纳米管阴极的制备过程中，要受到许多因素的影响。从制备方法的角度来看，大多数采用的都是移植法，这样在移植的过程中，受到制作工艺、烘烤工艺、制作浆料等多种因素的影响，其场致发射电子的能力已经下降了许多；从阴极电阻的角度来看，由于需要额外在碳纳米管阴极的下面制作阴极电极层，以便于确保外界电压能够顺利地施加到碳纳米管阴极上，然而，阴极电极层中电阻阻值的变化，也就极大地影响着施加到碳纳米管上的电压大小；从碳纳米管阴极附着力的角度来看，这也是一个值得重视的问题，如果碳纳米管阴极和底部衬底之间的附着力不太良好的话，那么在外加强电场的时候，碳纳米管极其容易从衬底上脱落下来，造成显示器件的永久性损坏；等等，那么如何采取切实可行的有效措施，能够让大面积的碳纳米管阴极实现均匀、稳定的发射大量的电子，这是研究人员所认真思考的一个现实问题。
碳纳米管阴极电极层的电阻阻值变化的影响因素比较突出。一方面在阴极电极层当中的电流大小是不相同的，那么如果在某一时刻某一方向上的电流突然增加，就会导致在方向上电阻层的击穿，形成器件的损坏，那么如何保证阴极电流能够在电阻层当中均匀的流动，这也是急需解决的问题；另一方面，不同碳纳米管阴极的场致发射能力是不尽相同的，有的碳纳米管阴极受到外界因素干扰的比较小，其场致发射能力有所增强，那么其所对应的像素点的亮度就会增加，而如果碳纳米管因素受到外界因素干扰的比较大，其场致发射能力有所减弱，那么其所对应的像素点的亮度就会减弱，那么如何能够通过阴极电阻层的调节来确保碳纳米管阴极上的电压呢，也就是说，通过阴极电阻层来调节不同碳纳米管阴极上的电压大小，来确保碳纳米管阴极具有足够的场致发射能力，这是一个需要解决的现实问题。
此外，在尽可能不影响碳纳米管阴极的场致发射能力的前提下，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
本实用新型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、结构简单的带有VMOS阴极结构的平板显示器件。
本实用新型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构成的密封真空腔、设置在阳极玻璃面板上的阳极电极层以及印刷在阳极电极层上的荧光粉层、用于控制碳纳米管电子发射的控制栅极、在阴极玻璃面板上有印刷的碳纳米管阴极、支撑墙结构及其消气剂附属元件，在阴极玻璃面板上设置有用于调节阴极电极层中的电流值，进而调节碳纳米管阴极上的电压，以便于确保碳纳米管能够均匀稳定的发射大量的电子的VMOS阴极结构。
所述的VMOS阴极结构包括阴极玻璃面板、设置在阴极玻璃面板上的金属层，金属层呈现倒“V”字型结构，尖端向上；在金属层上面覆盖着一个绝缘层，在绝缘层的上面存在着一个n型重掺杂硅层；n型重掺杂硅层位于倒“V”字型结构的两侧，其高度不得高于倒“V”字型；n型重掺杂硅层的上面存在着一个p型掺杂硅层；p型掺杂硅层位于倒“V”字型结构的两侧，其高度不得高于倒“V”字型；n型重掺杂硅层和p型掺杂硅层的高度之和也不得高于倒“V”字型高度；p型掺杂硅层的上面存在着一个n型掺杂硅层，其位于倒“V”字型结构的两侧和顶端，高度要高于倒“V”字型结构；n型掺杂硅层的上面存在阴极电极层[7]，碳纳米管制备在阴极电极层的上面。
阴极电极层可以为镍、钼、铬、铝金属。所述的VMOS阴极结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，基底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃。所述的VMOS阴极结构的金属层[2]可以为镍、铬、钼、铝、金、银金属。所述的VMOS阴极结构的绝缘层可以为二氧化硅层，绝缘浆料层，聚酰亚胺层。
本实用新型具有如下的积极效果本实用新型中的最主要特点在于制作了VMOS阴极结构，并制作了带有VMOS阴极结构的、碳纳米管阴极的场致发射平板发光显示器件。其特征在于制作了VMOS阴极结构，用于调节阴极电极层中的电流值，进而调节碳纳米管阴极上的电压，以便于确保碳纳米管能够均匀稳定的发射大量的电子。
其一，在本实用新型中的VMOS阴极结构中，其中的金属层[2]充当VMOS结构中的门极，n型重掺杂硅层[4]充当VMOS结构中的源极，p型掺杂硅层[5]充当VMOS结构中的沟道区所在层，n型掺杂硅层[6]充当VMOS结构中的漏极，而碳纳米管就制备在位于漏极上面的阴极电极层的上面。当在源极和门极上施加电压的情况下，在p型掺杂硅层中就会形成沟道，这样施加到源极上的电压就通过沟道传递到漏极上，也就是说施加到碳纳米管阴极上。利用这种VMOS阴极结构，就可以对流经碳纳米管阴极的电流进行调节，从而改变碳纳米管阴极的电压大小，以便于确保碳纳米管能够均匀稳定的发射大量的电子；在本发明的VMOS阴极结构中，由于金属层[2]制作成了倒“V”字型结构，这样在p型掺杂硅层中所形成的沟道几乎是垂直的导电沟道，这样不仅能够有效地解决VMOS结构的散热问题，避免阴极结构的损坏，而且还可以允许有更大的电流流过，从而确保显示器件的大功率实现，也确保了碳纳米管阴极的抗流能力；其二，在本实用新型中的VMOS阴极结构中，利用在p型掺杂硅层所形成的沟道，可以将外界电压传递到碳纳米管阴极上，也就可以对碳纳米管阴极上的电压进行调节。当某一像素点上的电流过大、像素点亮度过高的时候，就可以削弱施加到碳纳米管阴极上的电压，达到了减小碳纳米管发射电流的作用；当某一像素点的电流过小、像素点亮度过低的时候，与前一种情况相类似，也可以让施加到碳纳米管阴极上的电压所有增加，从而能够提高碳纳米管发射电子的数量，相对应的像素点的亮度也就会增强。这样，通过调节不同像素点下碳纳米管阴极的场致发射能力，达到实现整体碳纳米管阴极能够均匀、稳定发射电子的目标，从而实现高质量的显示图像质量。
其三，在本实用新型中的VMOS阴极结构中，在n型掺杂硅层上面还制作了阴极电极层，即制备了铬金属层，其目的就是利用铬金属电极作为过渡层，使得碳纳米管阴极和掺杂硅层之间形成良好的电学接触，使得外加电压能够顺利地施加到碳纳米管阴极上。
此外，在本实用新型中的VMOS阴极结构的制作过程中，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，有利于进行商业化的大规模生产。
图1给出了VMOS阴极结构的纵向结构示意图。
图2给出了VMOS阴极结构的横向结构示意图。
图3中给出了一个带有VMOS阴极结构的碳纳米管阴极场致发射平面显示器的实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1、2、3所示，本实用新型包括由阴极玻璃面板1、阳极玻璃面板11和四周玻璃围框17构成的密封真空腔、设置在阳极玻璃面板11上的阳极电极层12以及印刷在阳极电极层上的荧光粉层14、用于控制碳纳米管电子发射的控制栅极9、在阴极玻璃面板1上有印刷的碳纳米管阴极10、在阳极电极层12的非显示区域印刷的绝缘浆料层13、支撑墙结构16及其消气剂附属元件15，在阴极玻璃面板1上设置有用于调节阴极电极层中的电流值，进而调节碳纳米管阴极上的电压，以便于确保碳纳米管能够均匀稳定的发射大量的电子的VMOS阴极结构。
所述的VMOS阴极结构包括阴极玻璃面板1、设置在阴极玻璃面板1上的金属层2，金属层呈现倒“V”字型结构，尖端向上；在金属层上面覆盖着一个绝缘层3，在绝缘层的上面存在着一个n型重掺杂硅层4；n型重掺杂硅层位于倒“V”字型结构的两侧，其高度不得高于倒“V”字型；n型重掺杂硅层的上面存在着一个p型掺杂硅层5；p型掺杂硅层位于倒“V”字型结构的两侧，其高度不得高于倒“V”字型；n型重掺杂硅层和p型掺杂硅层的高度之和也不得高于倒“V”字型高度；p型掺杂硅层的上面存在着一个n型掺杂硅层6，其位于倒“V”字型结构的两侧和顶端，高度要高于倒“V”字型结构；n型掺杂硅层的上面存在阴极电极层7，碳纳米管制备在阴极电极层的上面。
在阴极玻璃面板上制备一层二氧化硅层；结合常规的光刻工艺，对二氧化硅层进行刻蚀，去掉多余的部分，形成绝缘隔离层8；结合镀膜机，在绝缘隔离层8上面蒸镀一层铬金属；结合常规的光刻工艺，对蒸镀的铬金属层进行刻蚀，去掉多余的部分，形成用于控制碳纳米管电子发射的控制栅极9。
阴极电极层可以为镍、钼、铬、铝金属。所述的VMOS阴极结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，基底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃。所述的VMOS阴极结构的金属层2可以为镍、铬、钼、铝、金、银金属。所述的VMOS阴极结构的绝缘层可以为二氧化硅层，绝缘浆料层，聚酰亚胺层。
权利要求1.一种带有VMOS阴极结构的平板发光显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[11]和四周玻璃围框[17]构成的密封真空腔、设置在阳极玻璃面板[11]上的阳极电极层[12]以及印刷在阳极电极层上的荧光粉层[14]、用于控制碳纳米管电子发射的控制栅极[9]、在阴极玻璃面板[1]上有印刷的碳纳米管阴极[10]、支撑墙结构[16]及其消气剂附属元件[15]，其特征在于在阴极玻璃面板[1]上设置有用于调节阴极电极层中的电流值，进而调节碳纳米管阴极上的电压，以便于确保碳纳米管能够均匀稳定的发射大量的电子的VMOS阴极结构。
2.如权利要求1所述的一种带有VMOS阴极结构的平面场致发射显示器，其特征在于所述的VMOS阴极结构包括阴极玻璃面板[1]、设置在阴极玻璃面板[1]上的金属层[2]，金属层呈现倒“V”字型结构，尖端向上；在金属层上面覆盖着一个绝缘层[3]，在绝缘层的上面存在着一个n型重掺杂硅层[4]；n型重掺杂硅层位于倒“V”字型结构的两侧，其高度不得高于倒“V”字型；n型重掺杂硅层的上面存在着一个p型掺杂硅层[5]；p型掺杂硅层位于倒“V”字型结构的两侧，其高度不得高于倒“V”字型；n型重掺杂硅层和p型掺杂硅层的高度之和也不得高于倒“V”字型高度；p型掺杂硅层的上面存在着一个n型掺杂硅层[6]，其位于倒“V”字型结构的两侧和顶端，高度要高于倒“V”字型结构；n型掺杂硅层的上面存在阴极电极层[7]，碳纳米管制备在阴极电极层的上面。
3.如权利要求2所述的一种带有VMOS阴极结构的平面场致发射显示器，其特征在于阴极电极层可以为镍、钼、铬、铝金属。
4.如权利要求1所述的一种带有VMOS阴极结构的平面场致发射显示器，其特征在于所述的VMOS阴极结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，基底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃。
5.如权利要求2所述的一种带有VMOS阴极结构的平面场致发射显示器，其特征在于所述的VMOS阴极结构的金属层[2]可以为镍、铬、钼、铝、金、银金属。
6.如权利要求2所述的一种带有VMOS阴极结构的平面场致发射显示器，其特征在于所述的VMOS阴极结构的绝缘层可以为二氧化硅层，绝缘浆料层，聚酰亚胺层。
专利摘要本实用新型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VMOS阴极结构的、碳纳米管阴极的场致发射平面显示器件，包括由阴极玻璃面板、阳极玻璃面板和四周玻璃围框构成的密封真空腔、设置在阳极玻璃面板上的阳极电极层以及印刷在阳极电极层上的荧光粉层、用于控制碳纳米管电子发射的控制栅极、在阴极玻璃面板上有印刷的碳纳米管阴极、支撑墙结构及其消气剂附属元件，在阴极玻璃面板上设置有用于调节阴极电极层中的电流值，进而调节碳纳米管阴极上的电压，以便于确保碳纳米管能够均匀稳定的发射大量的电子的VMOS阴极结构，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H01J1/30GK2904284SQ20052014240
公开日2007年5月23日 申请日期2005年12月2日 优先权日2005年12月2日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院