专利名称：椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器及其制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于平面显示技术领域、电子科学与技术领域、真空科学与技术领域、集成电路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，特别涉及一种椭圆星形阴极阵列发射结构的碳纳米管阴极的场致发射平板显示器件及其制作工艺。
背景技术：
碳纳米管以其独特的物理、化学性质以及具有能够应用到各种显示设备当中的巨大潜力而引起了人们的极大关注。碳纳米管具有高的表面比，小的尖端曲率半径，高度稳定的物理化学性质以及极高的机械强度，非常适合于用作场致发射阴极材料。碳纳米管的场致发射特性非常稳定，原材料来源广泛，制备工艺相对简单，易于在工业中进行大批量生产，具有优良的场致发射特性，可以用来制作新一代的显示器件。碳纳米管场致发射显示器是利用碳纳米管的场致发射原理而制作的，能够进行矩阵寻址的高分辨率、薄型化平板显示设备。在最近的几年中，碳纳米管场致发射显示器已经成为了大屏幕平面设备研究中最为热门的话题之一。
当在栅极上施加适当电压以后，就会在碳纳米管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。但是，在碳纳米管阴极发射电子的过程中，并不是所有的碳纳米管阴极都能够均匀稳定的发射出电子的，而是位于阴极边缘位置的碳纳米管发射的电子最多，其表面电场强度也最大，位于阴极中央位置的碳纳米管发射的电子则相对要少一些，或者根本就不发射电子。在器件制作的过程中，应该充分利用这一现象。另外，在提高整体器件的显示亮度方面，除了增大控制栅极工作电压，让碳纳米管尽可能的发射出更多的电子，对荧光粉层轰击而发出可见光这一方法之外，如何能够在现有条件下尽可能的增多碳纳米管阴极的发射面积，也不失为一种好方法。
此外，在三极结构的平板场致发射显示器件当中，在确保整体器件良好图像质量的前提下，还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、结构简单的椭圆星形阴极阵列发射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一种椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；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，在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管阴极以及椭圆星形阴极阵列发射结构。
所述的椭圆星形阴极阵列发射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金属层形成过渡层；过渡层位于阴极引线层的上面，并和阴极引线层相互接触；阻塞层上面的刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；中央隔离层位于过渡层的中间部位，而侧壁隔离层则位于过渡层的外围部位；中央隔离层呈现一个椭圆柱型位于过渡层的中间，将过渡层隔离成一个椭圆圆环形状，环绕在中央隔离层的周围；侧壁隔离层呈现一个椭圆环柱型环绕在过渡层的周围；中央隔离层和侧壁隔离层的高度是相同的；侧壁隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层；碳纳米管制备在过渡层上面。
所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，且栅极和阴极是集成到一起的，栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管的电子发射，阴极引线层为金属金、银、铜、铝、铬，过渡层为金属钼、镍、钴、锡，栅极引线层为金属金、银、铜、铝、铬、钼、锡，栅极引线层和阴极引线层是相互垂直排列的。
一种椭圆星形阴极阵列发射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)过渡层的制备在阻塞层的上面再次制备出一个金属层，刻蚀后形成过渡层；过渡层位于阴极引线层的上面，并和阴极引线层相互接触；5)中央隔离层和侧壁隔离层的制作在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；6)栅极引线层的制作在侧壁隔离层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；栅极引线层和阴极引线层是相互垂直排列的；7)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；8)椭圆星形阴极阵列发射结构的表面清洁处理对椭圆星形阴极阵列发射结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；9)碳纳米管的制备在过渡层上制备出碳纳米管阴极；10)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；11)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；12)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；13)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；14)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构和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；15)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5具体为在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；中央隔离层位于过渡层的中间部位，而侧壁隔离层则位于过渡层的外围部位；中央隔离层呈现一个椭圆柱型位于过渡层的中间，将过渡层隔离成一个椭圆圆环形状，环绕在中央隔离层的周围；侧壁隔离层呈现一个椭圆环柱型环绕在过渡层的周围；中央隔离层和侧壁隔离层的高度是相同的。
所述步骤12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13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15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，在所述的椭圆星形阴极阵列发射结构中，在栅极引线层的上面制备了栅极覆盖层，将栅极引线层全部覆盖起来，这样，既可以避免其它杂质对于栅极结构的影响，同时还可以有效地避免栅极-阴极之间短路现象的出现，有利的提高了整体器件的制作成功率；其次，在所述的椭圆星形阴极阵列发射结构中，栅极位于碳纳米管阴极的上方，对碳纳米管阴极的电子发射起着强有力的控制作用。当在栅极上施加适当电压以后，碳纳米管顶端就会形成强大的电场强度，迫使碳纳米管发射出大量的电子；此外，由于将碳纳米管阴极和控制栅极都制作成了椭圆形状，能够有力的增大碳纳米管阴极的场致发射面积，有利于进一步提高整体器件的显示亮度；第三，在所述的椭圆星形阴极阵列发射结构中，在过渡层的中间制作了中央隔离层，将过渡层形成了一个椭圆环型形状，并将碳纳米管制备在过渡层上，这样，实际上也就是将碳纳米管阴极制作成了椭圆环型形状，能够充分利用边缘位置发射出大量电子的独特现象，有利于进一步提高整体显示器件的图像质量；第四，在所述的椭圆星形阴极阵列发射结构中，在阴极引线层的上面再次制作了一个过渡层，不仅有利于进一步提高碳纳米管阴极的粘附能力，同时还能够减小栅极-阴极之间的电容效应；此外，在在所述的椭圆星形阴极阵列发射结构中，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。
图1给出了椭圆星形阴极阵列发射结构的纵向结构示意图；图2给出了椭圆星形阴极阵列发射结构的横向结构示意图；图3给出了带有椭圆星形阴极阵列发射结构的、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。
所述的一种椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板10、阴极玻璃面板1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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层13；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、碳纳米管阴极9以及椭圆星形阴极阵列发射结构。
所述的椭圆星形阴极阵列发射结构包括阴极玻璃面板1、阻塞层2、阴极引线层3、过渡层4、中央隔离层5、侧壁隔离层6、栅极引线层7、栅极覆盖层8和碳纳米管阴极9部分。
所述的椭圆星形阴极阵列发射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1；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻塞层2；阻塞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层3；阴极引线层上面的刻蚀后的金属层形成过渡层4；过渡层位于阴极引线层3的上面，并和阴极引线层相互接触；阻塞层上面的刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层5和侧壁隔离层6；中央隔离层5位于过渡层4的中间部位，而侧壁隔离层6则位于过渡层4的外围部位；中央隔离层5呈现一个椭圆柱型位于过渡层4的中间，将过渡层隔离成一个椭圆圆环形状，环绕在中央隔离层5的周围；侧壁隔离层6呈现一个椭圆环柱型环绕在过渡层4的周围；中央隔离层5和侧壁隔离层6的高度是相同的；侧壁隔离层6上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层7；栅极引线层7上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层8；碳纳米管阴极9制备在过渡层4上面。
所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，且栅极和阴极是集成到一起的，栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管的电子发射。阴极引线层可以为金属金、银、铜、铝、铬。过渡层可以为金属钼、镍、钴、锡。栅极引线层可以为金属金、银、铜、铝、铬、钼、锡。栅极引线层和阴极引线层是相互垂直排列的。
一种椭圆星形阴极阵列发射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的制作对整体平板玻璃，如钠钙玻璃、硼硅玻璃，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，如金属铬层，刻蚀后形成阴极引线层；4)过渡层4的制备在阻塞层的上面再次制备出一个金属层，如金属镍层，刻蚀后形成过渡层；过渡层位于阴极引线层的上面，并和阴极引线层相互接触；5)中央隔离层5和侧壁隔离层6的制作在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；6)栅极引线层7的制作在侧壁隔离层的上面制备出一个金属层，如金属铬层，刻蚀后形成栅极引线层；栅极引线层和阴极引线层是相互垂直排列的；7)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；8)椭圆星形阴极阵列发射结构的表面清洁处理对椭圆星形阴极阵列发射结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；9)碳纳米管9的制备在过渡层上制备出碳纳米管阴极；10)阳极玻璃面板10的制作对整体平板玻璃如钠钙玻璃、硼硅玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；11)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；12)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；13)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；14)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构14和玻璃围框15装配到一起，并将消气剂附属元件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；15)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5具体为在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；中央隔离层位于过渡层的中间部位，而侧壁隔离层则位于过渡层的外围部位；中央隔离层呈现一个椭圆柱型位于过渡层的中间，将过渡层隔离成一个椭圆圆环形状，环绕在中央隔离层的周围；侧壁隔离层呈现一个椭圆环柱型环绕在过渡层的周围；中央隔离层和侧壁隔离层的高度是相同的。
所述步骤12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13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15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
1.一种椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板[10]、阴极玻璃面板[1]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]以及制备在阳极导电层上的荧光粉层[13]；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]、碳纳米管阴极[9]以及椭圆星形阴极阵列发射结构。
2.根据权利要求1所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器，其特征在于所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板[1]；阴极玻璃面板上的刻蚀后的二氧化硅层形成阻塞层[2]；阻塞层上面的刻蚀后的金属层形成阴极引线层[3]；阴极引线层上面的刻蚀后的金属层形成过渡层[4]；过渡层位于阴极引线层[3]的上面，并和阴极引线层相互接触；阻塞层上面的刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层[5]和侧壁隔离层[6]；中央隔离层[5]位于过渡层[4]的中间部位，而侧壁隔离层[6]则位于过渡层[4]的外围部位；中央隔离层[5]呈现一个椭圆柱型位于过渡层[4]的中间，将过渡层隔离成一个椭圆圆环形状，环绕在中央隔离层[5]的周围；侧壁隔离层[6]呈现一个椭圆环柱型环绕在过渡层[4]的周围；中央隔离层[5]和侧壁隔离层[6]的高度是相同的；侧壁隔离层[6]上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层[7]；栅极引线层[7]上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层[8]；碳纳米管[9]制备在过渡层[4]上面。
3.根据权利要求2所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器，其特征在于所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，且栅极和阴极是集成到一起的，栅极位于碳纳米管阴极的上方，控制着碳纳米管的电子发射，阴极引线层为金属金、银、铜、铝、铬，过渡层为金属钼、镍、钴、锡，栅极引线层为金属金、银、铜、铝、铬、钼、锡，栅极引线层和阴极引线层是相互垂直排列的。
4.一种椭圆星形阴极阵列发射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)过渡层[4]的制备在阻塞层的上面再次制备出一个金属层，刻蚀后形成过渡层；过渡层位于阴极引线层的上面，并和阴极引线层相互接触；5)中央隔离层[5]和侧壁隔离层[6]的制作在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；6)栅极引线层[7]的制作在侧壁隔离层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成栅极引线层；栅极引线层和阴极引线层是相互垂直排列的；7)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；8)椭圆星形阴极阵列发射结构的表面清洁处理对椭圆星形阴极阵列发射结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；9)碳纳米管[9]的制备在过渡层上制备出碳纳米管阴极；10)阳极玻璃面板[10]的制作对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；11)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；12)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；13)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；14)器件装配将阴极玻璃面板、阳极玻璃面板、支撑墙结构[14]和玻璃围框[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；15)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所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤5具体为在阻塞层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后的二氧化硅层分为两部分，即中央隔离层和侧壁隔离层；中央隔离层位于过渡层的中间部位，而侧壁隔离层则位于过渡层的外围部位；中央隔离层呈现一个椭圆柱型位于过渡层的中间，将过渡层隔离成一个椭圆圆环形状，环绕在中央隔离层的周围；侧壁隔离层呈现一个椭圆环柱型环绕在过渡层的周围；中央隔离层和侧壁隔离层的高度是相同的。
6.根据权利要求4所述的椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤12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。
7.根据权利要求4所述的椭圆星形阴极阵列发射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。
8.根据权利要求4所述的椭圆星形阴极阵列发射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
本发明涉及一种椭圆星形阴极阵列发射结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；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，在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管阴极以及椭圆星形阴极阵列发射结构；充分利用了边缘位置发射大量电子的现象，有效地增大了阴极的发射面积，提高了碳纳米管的电子发射效率，能够进一步增强栅极的控制性能，提高整体器件的显示图像质量，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H01J29/04GK1909148SQ200610048518
公开日2007年2月7日 申请日期2006年8月2日 优先权日2006年8月2日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院