专利名称：圆栅控多阴极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，特别涉及一种圆栅控多阴极结构的平板显示器及其制作工艺。
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，良好的物理化学性质，早已引起了人们的高度关注。碳纳米管能够呈现出良好的场致发射特性，非常适合于用作场致发射显示设备的阴极材料。利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射显示器则是一种新型的平面显示设备。随着真空微电子学的发展，场致发射显示器已经从理论研究进入到了实际应用阶段。场致发射显示器已经被大量应用于各种军事装备，是一种十分重要的人机交流界面。未来的场致发射显示器件将向高亮度、高分辨率、全彩色、大尺寸方向发展。
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。目前，在三极结构的场致发射显示器中，栅极结构的制作工艺多种多样，其形状也各不相同，同时栅极结构的控制模式也都有所不同。但实质上都是为了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更多的电子。在尽可能的减小栅极结构和碳纳米管阴极结构二者之间距离的同时，还需要对栅极结构和碳纳米管阴极结构分别进行改进，以便于达到减小栅极结构工作电压的目的，这也符合低压平板显示器件的质量体系要求。那么，在实际器件的制作过程中，究竟采用哪一种栅极控制模式，究竟如何来近一步的增强栅极的控制性能，究竟如何来进一步的提高整体器件的显示亮度，等等，这些都是急需解决的问题。
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、结构简单的圆栅控多阴极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引线层、碳纳米管以及圆栅控多阴极结构。
所述的圆栅控多阴极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；阴极引线层上面刻蚀后的金属层形成渡越层；渡越层呈现棱边圆面型形状，即渡越层为一个圆面型，但外围的边缘是棱边结构；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成底部阴极导电层；底部阴极导电层呈现网格状，即整个一个棱边圆面型当中出现多个中空四边形的形状；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层和空余的阻滞层部分；隔离层的上表面环绕在圆型孔边缘位置为一个圆环型平面，然后从圆环型平面的外边缘开始逐渐开始抬升，直至隔离层的上表面位置，形成一个向外凸起的弧形斜坡面；隔离层中圆型孔的内侧壁下部分上面的刻蚀后的金属层形成侧壁阴极导电层；侧壁阴极导电层呈现圆环形状，紧紧靠近圆型孔内侧壁的最底部；侧壁阴极导电层和阴极引线层是相互连通的；隔离层中圆型孔的内侧壁上部分上面的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层呈现圆环形状，紧紧靠近圆型孔内侧壁的最高处；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层和调控栅极层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；碳纳米管制备在底部阴极导电层和侧壁阴极导电层的上面。
所述的圆栅控多阴极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、铟；渡越层为金属金、银、钼、铬、铝、锡；底部阴极导电层为金属铁、钴、镍；侧壁阴极导电层为金属铁、钴、镍；调控栅极层为金属金、银、钼、铬、铝；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、铝、钼、铬。
一种圆栅控多阴极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)渡越层的制作在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成渡越层；5)底部阴极导电层的制作在渡越层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成底部阴极导电层；6)隔离层的制作在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；隔离层中存在圆型孔；7)侧壁阴极导电层的制作在圆型孔内侧壁下部分制备出一个金属层，刻蚀后形成侧壁阴极导电层；8)调控栅极层的制作在圆型孔内侧壁上部分制备出一个金属层，刻蚀后形成调控栅极层；9)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；10)栅极覆盖层的制作在栅极引线层的印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；11)圆栅控多阴极结构的表面清洁处理对圆栅控多阴极结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；12)碳纳米管的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；13)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；14)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；15)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；16)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；17)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；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。
本发明具有如下的积极效果首先，在所述的圆栅控多阴极结构中，将碳纳米管阴极分别制作在侧壁阴极导电层和底部阴极导电层的上面，这样形成了侧壁碳纳米管阴极和底部碳纳米管阴极同时发射的情形。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。同时将底部碳纳米管阴极制作成网格形状，充分利用了碳纳米管阴极的边缘位置能够发射大量电子的特有现象，提高了碳纳米管阴极的电子发射效率。
其次，在所述的圆栅控多阴极结构中，制作了圆环型的调控栅极层。由于调控栅极层的下端能够尽可能的接近于碳纳米管阴极的顶端，也就是说，能够尽可能的缩减二者之间的距离，这样能够有效地降低栅极结构的工作电压，增强栅极结构的控制功能。所制作的圆型孔顶部圆环面状栅极引线层能够平衡各部分的栅极电压，使得所有的碳纳米管都能均匀的发射电子。形成斜坡面的栅极引线层有助于进一步减小栅极-阴极之间的电容效应。
此外，在所述的圆栅控多阴极结构中，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给出了圆栅控多阴极结构的纵向结构示意图；图2给出了圆栅控多阴极结构的横向结构示意图；图3给出了圆栅控多阴极结构中底部碳纳米管阴极的俯视图；图4给出了带有圆栅控多阴极结构的、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。
所述的一种圆栅控多阴极结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[12]和四周玻璃围框[17]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[13]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[15]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[16]以及消气剂附属元件[18]，在阴极玻璃面板上有阴极引线层[3]、碳纳米管[11]以及圆栅控多阴极结构。
所述的圆栅控多阴极结构包括阴极玻璃面板[1]、阻滞层[2]、阴极引线层[3]、渡越层[4]、底部阴极导电层[5]、隔离层[6]、侧壁阴极导电层[7]、调控栅极层[8]、栅极引线层[9]、栅极覆盖层[10]和碳纳米管[11]部分。
所述的圆栅控多阴极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；阴极引线层上面刻蚀后的金属层形成渡越层；渡越层呈现棱边圆面型形状，即渡越层为一个圆面型，但外围的边缘是棱边结构；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成底部阴极导电层；底部阴极导电层呈现网格状，即整个一个棱边圆面型当中出现多个中空四边形的形状；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层和空余的阻滞层部分；隔离层的上表面环绕在圆型孔边缘位置为一个圆环型平面，然后从圆环型平面的外边缘开始逐渐开始抬升，直至隔离层的上表面位置，形成一个向外凸起的弧形斜坡面；隔离层中圆型孔的内侧壁下部分上面的刻蚀后的金属层形成侧壁阴极导电层；侧壁阴极导电层呈现圆环形状，紧紧靠近圆型孔内侧壁的最底部；侧壁阴极导电层和阴极引线层是相互连通的；隔离层中圆型孔的内侧壁上部分上面的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层呈现圆环形状，紧紧靠近圆型孔内侧壁的最高处；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层和调控栅极层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；碳纳米管制备在底部阴极导电层和侧壁阴极导电层的上面。
所述的圆栅控多阴极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、铟；渡越层可以为金属金、银、钼、铬、铝、锡；底部阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；侧壁阴极导电层可以为金属铁、钴、镍；调控栅极层可以为金属金、银、钼、铬、铝；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、铝、钼、铬。
一种带有圆栅控多阴极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)渡越层[4]的制作在阴极引线层的上面制备出一个金属铬层，刻蚀后形成渡越层；5)底部阴极导电层[5]的制作在渡越层的上面制备出一个金属镍层，刻蚀后形成底部阴极导电层；6)隔离层[6]的制作在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；隔离层中存在圆型孔；7)侧壁阴极导电层[7]的制作在圆型孔内侧壁下部分制备出一个金属镍层，刻蚀后形成侧壁阴极导电层；8)调控栅极层[8]的制作在圆型孔内侧壁上部分制备出一个金属铬层，刻蚀后形成调控栅极层；9)栅极引线层[9]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；10)栅极覆盖层[10]的制作在栅极引线层的印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；11)圆栅控多阴极结构的表面清洁处理对圆栅控多阴极结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；12)碳纳米管[11]的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；
13)阳极玻璃面板[12]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[13]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[14]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[15]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[16]和四周玻璃围框[17]装配到一起，并将消气剂[18]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
1.一种圆栅控多阴极结构的平板显示器，包括由阴极玻璃面板[1]、阳极玻璃面板[12]和四周玻璃围框[17]所构成的密封真空腔；在阳极玻璃面板上有阳极导电层[13]、制备在阳极导电层上面的荧光粉层[15]以及在阳极导电层的非显示区域印刷的绝缘浆料层[14]；位于阳极玻璃面板和阴极玻璃面板之间的支撑墙结构[16]以及消气剂附属元件[18]，其特征在于在阴极玻璃面板上有阴极引线层[3]、碳纳米管[11]以及圆栅控多阴极结构。
2.根据权利要求1所述的圆栅控多阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的圆栅控多阴极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；阴极引线层上面刻蚀后的金属层形成渡越层；渡越层呈现棱边圆面型形状，即渡越层为一个圆面型，但外围的边缘是棱边结构；渡越层上面的刻蚀后的金属层形成底部阴极导电层；底部阴极导电层呈现网格状，即整个一个棱边圆面型当中出现多个中空四边形的形状；阻滞层上面的印刷的绝缘浆料层形成隔离层；隔离层中存在圆型孔，暴露出底部的渡越层；隔离层的下表面为平面，要覆盖住阴极引线层和空余的阻滞层部分；隔离层的上表面环绕在圆型孔边缘位置为一个圆环型平面，然后从圆环型平面的外边缘开始逐渐开始抬升，直至隔离层的上表面位置，形成一个向外凸起的弧形斜坡面；隔离层中圆型孔的内侧壁下部分上面的刻蚀后的金属层形成侧壁阴极导电层；侧壁阴极导电层呈现圆环形状，紧紧靠近圆型孔内侧壁的最底部；侧壁阴极导电层和阴极引线层是相互连通的；隔离层中圆型孔的内侧壁上部分上面的刻蚀后的金属层形成调控栅极层；调控栅极层呈现圆环形状，紧紧靠近圆型孔内侧壁的最高处；隔离层上面的刻蚀后的金属层形成栅极引线层；栅极引线层和调控栅极层是相互连通的；栅极引线层上面的印刷的绝缘浆料层形成栅极覆盖层；碳纳米管制备在底部阴极导电层和侧壁阴极导电层的上面。
3.根据权利要求2所述的圆栅控多阴极结构的平板显示器，其特征在于所述的圆栅控多阴极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、铟；渡越层为金属金、银、钼、铬、铝、锡；底部阴极导电层为金属铁、钴、镍；侧壁阴极导电层为金属铁、钴、镍；调控栅极层为金属金、银、钼、铬、铝；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、铝、钼、铬。
4.一种圆栅控多阴极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)渡越层[4]的制作在阴极引线层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成渡越层；5)底部阴极导电层[5]的制作在渡越层的上面制备出一个金属层，刻蚀后形成底部阴极导电层；6)隔离层[6]的制作在阻滞层的上面印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成隔离层；隔离层中存在圆型孔；7)侧壁阴极导电层[7]的制作在圆型孔内侧壁下部分制备出一个金属层，刻蚀后形成侧壁阴极导电层；8)调控栅极层[8]的制作在圆型孔内侧壁上部分制备出一个金属层，刻蚀后形成调控栅极层；9)栅极引线层[9]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；10)栅极覆盖层[10]的制作在栅极引线层的印刷绝缘浆料，经烘烤、烧结工艺后形成栅极覆盖层；11)圆栅控多阴极结构的表面清洁处理对圆栅控多阴极结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；12)碳纳米管[11]的制备将碳纳米管制备在阴极导电层上面；13)阳极玻璃面板[12]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[13]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[14]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[15]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[16]和四周玻璃围框[17]装配到一起，并将消气剂[18]放入到空腔当中，用低熔点玻璃粉固定；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。
5.根据权利要求4所述的圆栅控多阴极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所述的圆栅控多阴极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所述的圆栅控多阴极结构的平板显示器的制作工艺，其特征在于所述步骤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。
全文摘要
本发明涉及一种圆栅控多阴极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引线层、碳纳米管以及圆栅控多阴极结构；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，能够进一步增强栅极结构的控制功能，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，有利于提高整体器件的图像质量，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H01J9/00GK1937162SQ20061010729
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