專利名稱：高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器及其制作工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于平板顯示技術領域、納米科學與技術領域以及真空科學與技術領域的
相互交叉領域，涉及到平板顯示器的器件制作，具體涉及到碳納米管陰極的平板顯示器的 器件制作，特別涉及到高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器及其制作工藝。
背景技術：
場致發射顯示器是一種新型的平板顯示器件，它是利用場致發射冷陰極發射的電 子束、經外界電壓加速后而獲得高能量，對熒光粉進行高速轟擊而產生圖像的發光顯示器。 其主要功能仍然是用于顯示圖像。碳納米管是一種具有奇特性質的材料，能夠在較低電壓 下發射出大量電子，非常適合于用作場致發射顯示器的陰極材料。這已經引起了眾多科研 人員的高度關注。利用碳納米管作為陰極而制作的場致發射顯示器具有液晶顯示器的輕薄 特性，并具有低功耗、CRT顯示器的自然逼真的彩色以及寬的工作溫區，被視為是下一代理 想的平板顯示器件。 場致發射顯示器中，柵極結構是不可缺少的一個重要組成部分。由于柵極和陰極 的距離很近，因此只需要很低的外界電壓就能夠迫使碳納米管發射出大量的電子。這樣就 顯著降低了場致發射顯示器的正常工作電壓。但是在器件制作的過程中，受到器件總體結 構、柵極制作材料、柵極制作工藝以及碳納米管陰極制作工藝等多方面因素的制約，造成柵 極電壓居高不下，柵極電流也顯著偏大，從而使得總體器件制作成本偏高，這明顯不符合低 壓低成本平板器件的要求。對于這些實際問題，目前還沒有一個比較完美的解決方案，還需 要眾多科研人員繼續努力研發。此外，對于整體場致發射平板顯示器件的制作，其制作過程 穩定可靠、制作工藝簡單也是不可忽視的一個重要方面，也在制約著場致發射平板顯示器 件的發展。
發明內容
本發明的目的在于克服上述平板顯示器件中存在的缺點和不足而提供一種成本 低廉、制作過程穩定可靠、制作工藝簡單的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器及其 制作工藝。 本發明的目的是這樣實現的 —種高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器，包括由陽極玻璃面板、陰極玻璃 面板和四周玻璃邊框所構成的密封真空室；設置在陽極玻璃面板上的傳導層、陽極隔離層 以及制備在傳導層上面的熒光粉層；位于陽極玻璃面板和陰極玻璃面板之間的支撐墻結構 以及消氣劑附屬元件；其特征在于 在陰極玻璃面板上設置有高方懸柵控多條型陰極結構；所述的高方懸柵控多條型 陰極結構的襯底材料為陰極玻璃面板；陰極玻璃面板上印刷并燒結的絕緣漿料形成阻擋 層；阻擋層上面存在陰極導電層；陰極導電層上面存在陰極度越層，陰極度越層由三條矩 形的金屬層平行排列組成；陰極導電層周圍存在陰極引線層，陰極引線層和陰極導電層是相互連通的；陰極導電層上面印刷并燒結的絕緣漿料形成增高層；增高層的上下表面均為 平面，其下表面和陰極導電層相接觸；增高層中存在方型孔洞，暴露出下面的陰極度越層和 部分陰極導電層；增高層中方型孔洞的側壁是垂直于陰極導電層表面的；增高層上面印刷 并燒結的絕緣漿料形成柵極提升層，柵極提升層位于增高層中方型孔洞的周圍，呈現斜坡 形狀，即靠近增高層方型孔洞內側壁部分高，遠離增高層方型孔洞內側壁部分低，其斜坡度 為45度至60度之間；柵極提升層的下表面為平面，與增高層相接觸；柵極提升層上存在柵 極電極層，柵極電極層布滿柵極提升層的上表面，且前端突出延伸到方型孔洞中，呈現懸空 態；柵極提升層周圍存在柵極引線層，柵極引線層和柵極電極層是相互連通的；增高層上 面印刷并燒結的絕緣漿料形成覆蓋層；覆蓋層要覆蓋增高層上面的柵極引線層以及柵極提 升層上面的柵極電極層；碳納米管制備在陰極度越層上面。 所述的陰極導電層為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；陰極度越層為金屬鐵、 鈷、鎳之一 ；陰極引線層為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；柵極電極層為金屬金、銀、 鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；柵極引線層為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；柵極電極層 的走向和陰極導電層的走向是相互垂直的。
陰極玻璃面板采用鈉鈣玻璃或硼硅玻璃。 —種所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器的制作工藝，其特征在于， 其制作步驟如下 1)陰極面板的制作對整體平板玻璃進行切割，制作出陰極玻璃面板； 2)阻擋層的制作在陰極面板上印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成阻
擋層； 3)陰極導電層的制作在阻擋層上面印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形成陰 極導電層； 4)陰極度越層的制作在陰極導電層上面制備出金屬層，刻蝕后形成陰極度越 層； 5)陰極引線層的制作在陰極導電層的周圍印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后 形成陰極引線層； 6)增高層的制作在陰極導電層上面印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形 成增高層； 7)柵極提升層的制作在增高層上印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成 柵極提升層； 8)柵極電極層的制作在柵極提升層上面制備出金屬層，刻蝕后形成柵極電極 層； 9)柵極引線層的制作在柵極提升層周圍印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形 成柵極引線層； 10)覆蓋層的制作在增高層和柵極電極層上面印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結 工藝后形成覆蓋層； 11)高方懸柵控多條型陰極結構的表面清潔處理對高方懸柵控多條型陰極結構 的表面進行清潔處理，除掉雜質和灰塵； 12)碳納米管的制備將碳納米管制備在陰極度越層上面；
13)陽極玻璃面板的制作對整體平板玻璃進行切割，制作出陽極玻璃面板；
14)傳導層的制作在陽極面板上制備出錫銦氧化物膜層，經刻蝕后形成傳導層；
15)陽極隔離層的制作在陽極面板的非顯示區域以及陽極隔離層中間的空余位 置印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成陽極隔離層； 16)熒光粉層的制作在陽極玻璃面板顯示區域中傳導層上面印刷熒光粉，經常 規烘烤工藝后形成熒光粉層； 17)器件裝配將陽極玻璃面板、陰極玻璃面板、支撐壁、玻璃邊框裝配到一起，并 將消氣劑安裝在空室當中，用低熔點玻璃粉固定； 18)成品制作對已經裝配好的器件進行封裝工藝，形成成品件。
所述步驟15具體為在陽極面板的非顯示區域以及陽極電極層中間的空余位置印 刷絕緣漿料，；經過烘烤，烘烤溫度22(TC，保持時間5分鐘，之后放置在燒結爐中進行高 溫燒結，燒結溫度58(TC，保持時間10分鐘。 所述步驟16具體為在陽極面板顯示區域中傳導層上面印刷熒光粉，在烘箱當中 進行烘烤，烘烤溫度12(TC，保持時間10分鐘。 所述步驟18具體為對已經裝配好的器件進行如下的封裝工藝將樣品器件放入 烘箱當中進行烘烤；放入燒結爐當中進行燒結；在排氣臺上進行器件排氣、封離，在烤消機 上對器件內部的消氣劑進行烤消，最后加裝管腳形成成品件。本發明具有如下積極效果
本發明中的主要特點在于制作了具有高方懸柵控多條型陰極結構的、碳納米管陰 極的平板場致發射平板顯示器件，由位于碳納米管陰極上方的柵極來控制碳納米管陰極的 電子發射。將高性能的制作材料和低成本的制作工藝有機結合起來，制作出性能更加優良 的平板發光器件。 其一，采用了多條陰極結構，充分利用了碳納米管邊緣部分電場高度集中的現象， 提升碳納米管的發射效率； 其二，采用了高方懸柵控結構，簡化了制作工藝，進一步縮減了柵陰之間的有效距 離，達到降低器件工作電壓的目的； 其三，在本發明中，碳納米管陰極的制作不受其它制作器件工藝的影響，提高了顯 示器件制作的成功率。 此外，在本發明中的器件制作過程中，在充分結合絲網印刷工藝和常規刻蝕工藝 的基礎上進行的器件制作，具有制作大面積顯示器件的可行性；并沒有采用特殊的器件制 作材料以及特殊的器件制作工藝，降低了器件制作成本，具有成本低廉、制作工藝簡單、制 作過程穩定可靠的優越之處。
圖1給出了高方懸柵控多條型陰極結構的縱向結構示意圖；
圖2給出了高方懸柵控多條型陰極結構的橫向結構示意圖； 圖3給出了高方懸柵控多條型陰極結構的、碳納米管陰極場致發射平板顯示器的 結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明，但本發明并不局限于實施例。
如圖1 、 2 、 3所示，本發明包括由陽極玻璃面板15 、陰極玻璃面板1和四周玻璃邊框 19所構成的密封真空室；設置在陽極玻璃面板15上的傳導層16、陽極隔離層17以及制備 在傳導層16上面的熒光粉層18 ;位于陽極玻璃面板15和陰極玻璃面板1之間的支撐墻結 構13以及消氣劑附屬元件12 ;其特征在于 在陰極玻璃面板1上設置有高方懸柵控多條型陰極結構；所述的高方懸柵控多條 型陰極結構的襯底材料為陰極玻璃面板；陰極玻璃面板上印刷并燒結的絕緣漿料形成阻擋 層；阻擋層上面存在陰極導電層；陰極導電層上面存在陰極度越層，陰極度越層由三條矩 形的金屬層平行排列組成；陰極導電層周圍存在陰極引線層，陰極引線層和陰極導電層是 相互連通的；陰極導電層上面印刷并燒結的絕緣漿料形成增高層；增高層的上下表面均為 平面，其下表面和陰極導電層相接觸；增高層中存在方型孔洞，暴露出下面的陰極度越層和 部分陰極導電層；增高層中方型孔洞的側壁是垂直于陰極導電層表面的；增高層上面印刷 并燒結的絕緣漿料形成柵極提升層，柵極提升層位于增高層中方型孔洞的周圍，呈現斜坡 形狀，即靠近增高層方型孔洞內側壁部分高，遠離增高層方型孔洞內側壁部分低，其斜坡度 為45度至60度之間；柵極提升層的下表面為平面，與增高層相接觸；柵極提升層上存在柵 極電極層，柵極電極層布滿柵極提升層的上表面，且前端突出延伸到方型孔洞中，呈現懸空 態；柵極提升層周圍存在柵極引線層，柵極引線層和柵極電極層是相互連通的；增高層上 面印刷并燒結的絕緣漿料形成覆蓋層；覆蓋層要覆蓋增高層上面的柵極引線層以及柵極提 升層上面的柵極電極層；碳納米管制備在陰極度越層上面。 所述的陰極導電層為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；陰極度越層為金屬鐵、 鈷、鎳之一 ；陰極引線層為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；柵極電極層為金屬金、銀、 鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；柵極引線層為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；柵極電極層 的走向和陰極導電層的走向是相互垂直的。
陰極玻璃面板采用鈉鈣玻璃或硼硅玻璃。 —種所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器的制作工藝，其特征在于， 其制作步驟如下 1)陰極面板1的制作對整體平板玻璃進行切割，制作出陰極玻璃面板； 2)阻擋層2的制作在陰極面板上印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成阻
擋層； 3)陰極導電層4的制作在阻擋層上面印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形成陰 極導電層； 4)陰極度越層5的制作在陰極導電層上面制備出金屬層，刻蝕后形成陰極度越層；
5)陰極引線層3的制作在陰極導電層的周圍印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后 形成陰極引線層； 6)增高層6的制作在陰極導電層上面印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形 成增高層； 7)柵極提升層7的制作在增高層上印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成 柵極提升層；
8)柵極電極層8的制作在柵極提升層上面制備出金屬層，刻蝕后形成柵極電極 層； 9)柵極引線層9的制作在柵極提升層周圍印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形 成柵極引線層； 10)覆蓋層10的制作在增高層和柵極電極層上面印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒 結工藝后形成覆蓋層； 11)高方懸柵控多條型陰極結構的表面清潔處理對高方懸柵控多條型陰極結構 的表面進行清潔處理，除掉雜質和灰塵； 12)碳納米管11的制備將碳納米管制備在陰極度越層上面； 13)陽極玻璃面板15的制作對整體平板玻璃進行切割，制作出陽極玻璃面板； 14)傳導層16的制作在陽極面板上制備出錫銦氧化物膜層，經刻蝕后形成傳導
層； 15)陽極隔離層17的制作在陽極面板的非顯示區域以及陽極隔離層中間的空余 位置印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成陽極隔離層； 16)熒光粉層18的制作在陽極玻璃面板顯示區域中傳導層上面印刷熒光粉，經 常規烘烤工藝后形成熒光粉層； 17)器件裝配將陽極玻璃面板15、陰極玻璃面板1、支撐壁13、玻璃邊框19裝配
到一起，并將消氣劑12安裝在空室當中，用低熔點玻璃粉固定； 18)成品制作對已經裝配好的器件進行封裝工藝，形成成品件。 所述步驟15具體為在陽極面板的非顯示區域以及陽極電極層中間的空余位置印
刷絕緣漿料，；經過烘烤，烘烤溫度22(TC，保持時間5分鐘，之后放置在燒結爐中進行高
溫燒結，燒結溫度58(TC，保持時間10分鐘。 所述步驟16具體為在陽極面板顯示區域中傳導層上面印刷熒光粉，在烘箱當中 進行烘烤，烘烤溫度12(TC，保持時間10分鐘。 所述步驟18具體為對已經裝配好的器件進行如下的封裝工藝將樣品器件放入 烘箱當中進行烘烤；放入燒結爐當中進行燒結；在排氣臺上進行器件排氣、封離，在烤消機 上對器件內部的消氣劑進行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
權利要求
一種高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器，包括由陽極玻璃面板(15)、陰極玻璃面板(1)和四周玻璃邊框(19)所構成的密封真空室；設置在陽極玻璃面板(15)上的傳導層(16)、陽極隔離層(17)以及制備在傳導層(16)上面的熒光粉層(18)；位于陽極玻璃面板(15)和陰極玻璃面板(1)之間的支撐墻結構(13)以及消氣劑附屬元件(12)；其特征在于在陰極玻璃面板(1)上設置有高方懸柵控多條型陰極結構；所述的高方懸柵控多條型陰極結構的襯底材料為陰極玻璃面板；陰極玻璃面板上印刷并燒結的絕緣漿料形成阻擋層(2)；阻擋層(2)上面存在陰極導電層(4)；陰極導電層(4)上面存在陰極度越層(5)，陰極度越層(5)由三條矩形的金屬層平行排列組成；陰極導電層(4)周圍存在陰極引線層(3)，陰極引線層(3)和陰極導電層(4)是相互連通的；陰極導電層(4)上面印刷并燒結的絕緣漿料形成增高層(6)；增高層(6)的上下表面均為平面，其下表面和陰極導電層(4)相接觸；增高層(6)中存在方型孔洞，暴露出下面的陰極度越層(5)和部分陰極導電層(4)；增高層(6)中方型孔洞的側壁是垂直于陰極導電層(4)表面的；增高層(6)上面印刷并燒結的絕緣漿料形成柵極提升層(7)，柵極提升層(7)位于增高層(6)中方型孔洞的周圍，呈現斜坡形狀，即靠近增高層(6)方型孔洞內側壁部分高，遠離增高層(6)方型孔洞內側壁部分低，其斜坡度為45度至60度之間；柵極提升層(7)的下表面為平面，與增高層(6)相接觸；柵極提升層(7)上存在柵極電極層(8)，柵極電極層(8)布滿柵極提升層(7)的上表面，且前端突出延伸到方型孔洞中，呈現懸空態；柵極提升層(7)周圍存在柵極引線層(9)，柵極引線層(9)和柵極電極層(8)是相互連通的；增高層(6)上面印刷并燒結的絕緣漿料形成覆蓋層(10)；覆蓋層(10)要覆蓋增高層(6)上面的柵極引線層(9)以及柵極提升層(7)上面的柵極電極層(8)；碳納米管(11)制備在陰極度越層(5)上面。
2. 根據權利要求1所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器，其特征在于所 述的陰極導電層(4)為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一 ；陰極度越層(5)為金屬鐵、鈷、 鎳之一；陰極引線層(3)為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一；柵極電極層(8)為金屬 金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一；柵極引線層(9)為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻、鉛、錫、銦之一； 柵極電極層(8)的走向和陰極導電層(4)的走向是相互垂直的。
3. 根據權利要求1所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器，其特征在于陰 極玻璃面板采用鈉^玻璃或硼硅玻璃。
4. 一種如權利要求1所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器的制作工藝，其特征在于，其制作步驟如下1) 陰極面板(1)的制作對整體平板玻璃進行切割，制作出陰極玻璃面板；2) 阻擋層(2)的制作在陰極面板上印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成阻擋 層(2);3) 陰極導電層(4)的制作在阻擋層(2)上面印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形成 陰極導電層(4);4) 陰極度越層(5)的制作在陰極導電層(4)上面制備出金屬層，刻蝕后形成陰極度越層(5);5) 陰極引線層(3)的制作在陰極導電層(4)的周圍印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形成陰極引線層(3);6) 增高層(6)的制作在陰極導電層(4)上面印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成增高層(6);7) 柵極提升層(7)的制作在增高層(6)上印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成柵極提升層(7);8) 柵極電極層(8)的制作在柵極提升層(7)上面制備出金屬層，刻蝕后形成柵極電極層(8);9) 柵極引線層(9)的制作在柵極提升層(7)周圍印刷銀漿，經常規烘烤、燒結工藝后形成柵極引線層(9);10) 覆蓋層(10)的制作在增高層(6)和柵極電極層(8)上面印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成覆蓋層(10);11) 高方懸柵控多條型陰極結構的表面清潔處理對高方懸柵控多條型陰極結構的表 面進行清潔處理，除掉雜質和灰塵；12) 碳納米管(11)的制備將碳納米管(11)制備在陰極度越層(5)上面;13) 陽極玻璃面板(15)的制作對整體平板玻璃進行切割，制作出陽極玻璃面板；14) 傳導層(16)的制作在陽極面板上制備出錫銦氧化物膜層，經刻蝕后形成傳導層；15) 陽極隔離層(17)的制作在陽極面板的非顯示區域以及陽極隔離層中間的空余位 置印刷絕緣漿料，經常規烘烤、燒結工藝后形成陽極隔離層；16) 熒光粉層(18)的制作在陽極玻璃面板顯示區域中傳導層上面印刷熒光粉，經常 規烘烤工藝后形成熒光粉層；17) 器件裝配將陽極玻璃面板(15)、陰極玻璃面板(1)、支撐壁(13)、玻璃邊框(19) 裝配到一起，并將消氣劑(12)安裝在空室當中，用低熔點玻璃粉固定；18) 成品制作對已經裝配好的器件進行封裝工藝，形成成品件。
5. 根據權利要求4所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器的制作工藝，其特征在于所述步驟15具體為在陽極面板的非顯示區域以及陽極電極層中間的空余位置印 刷絕緣漿料，；經過烘烤，烘烤溫度22(TC，保持時間5分鐘，之后放置在燒結爐中進行高 溫燒結，燒結溫度58(TC，保持時間10分鐘。
6. 根據權利要求4所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器的制作工藝，其特征在于所述步驟16具體為在陽極面板顯示區域中傳導層上面印刷熒光粉，在烘箱當中進 行烘烤，烘烤溫度12(TC，保持時間10分鐘。
7. 根據權利要求4所述的高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器的制作工藝，其特征在于所述步驟18具體為對已經裝配好的器件進行如下的封裝工藝將樣品器件放入烘 箱當中進行烘烤；放入燒結爐當中進行燒結；在排氣臺上進行器件排氣、封離，在烤消機上 對器件內部的消氣劑進行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
全文摘要
本發明涉及一種高方懸柵控多條型陰極結構的平板顯示器及其制作工藝，包括由陽極玻璃面板、陰極玻璃面板和四周玻璃邊框所構成的密封真空室；在陽極玻璃面板上有傳導層、陽極隔離層以及制備在傳導層上面的熒光粉層；位于陽極玻璃面板和陰極玻璃面板之間的支撐墻結構以及消氣劑附屬元件，在陰極面板上有高方懸柵控多條型陰極結構；能夠提高碳納米管陰極的電子發射面積和電子發射效率，降低柵極電壓，具有制作過程穩定可靠、制作工藝簡單、制作成本低廉、結構簡單的優點。
文檔編號H01J9/02GK101777477SQ20091022757
公開日2010年7月14日 申請日期2009年12月22日 優先權日2009年12月22日
發明者李玉魁, 蔡森, 高寶寧 申請人:中原工學院