專利名稱：大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器及其制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于平面顯示技術(shù)領(lǐng)域、微電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域、真空科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域以及納米科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域的相互交叉領(lǐng)域，涉及到平板場(chǎng)致發(fā)射顯示器的器件制作，具體涉及到碳納米管陰極的平板場(chǎng)致發(fā)射顯示器的器件制作方面的內(nèi)容，特別涉及到一種大面積圓形陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的、碳納米管陰極的場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器件的制作工藝。
背景技術(shù)：
最近幾年來(lái)，平板顯示器以其高清晰度、高圖像質(zhì)量、平板化以及厚度小、重量輕等優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)成為了人們所關(guān)注的熱點(diǎn)，預(yù)示了顯示技術(shù)發(fā)展的方向。利用碳納米管作為陰極材料制作的平面場(chǎng)致發(fā)射顯示器件則是一種新興的平面器件，除了具有上述平板顯示器件共有的特點(diǎn)之外，還具有寬視角，高亮度，完全無(wú)電磁輻射，適用溫區(qū)廣等獨(dú)到之處，其應(yīng)用也越來(lái)越廣泛，具有更加寬廣的發(fā)展空間。
在三極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極平板場(chǎng)致發(fā)射顯示器件中，柵極結(jié)構(gòu)是一個(gè)比較關(guān)鍵的元件，它對(duì)碳納米管陰極的電子發(fā)射起著必要的控制作用，而柵極結(jié)構(gòu)的好與壞也直接影響著整體器件的制作是否成功。目前，大多數(shù)的平板顯示器件都選擇了柵極結(jié)構(gòu)位于碳納米管陰極上方的結(jié)構(gòu)形式，柵極結(jié)構(gòu)的強(qiáng)有力控制作用明顯，制作工藝比較簡(jiǎn)單，但是所形成的柵極電流比較大，工作電壓有些偏高，對(duì)于制作材料的要求比較嚴(yán)格，這是其不利之處。
碳納米管具有獨(dú)特的幾何外形，小的尖端曲率半徑，良好的導(dǎo)電性能，高的縱橫比率以及優(yōu)秀的物理化學(xué)性質(zhì)，已經(jīng)引起了眾多研究者們的高度關(guān)注。當(dāng)外部電壓施加到碳納米管陰極上以后，在碳納米管的頂端就會(huì)形成強(qiáng)大的電場(chǎng)強(qiáng)度，迫使碳納米管發(fā)射出大量的電子，形成場(chǎng)致發(fā)射現(xiàn)象。但是在碳納米管陰極發(fā)射電子的過(guò)程中，受到各種因素的影響，如碳納米管頂端電場(chǎng)的不均勻性，碳納米管材料的非定向性生長(zhǎng)，碳納米管材料中雜質(zhì)的影響等等，并不是所有的碳納米管陰極都能夠均勻的發(fā)射電子的。位于陰極邊緣位置的碳納米管表面形成的電場(chǎng)強(qiáng)度最大，其所發(fā)射的電子也最多，而位于陰極中央位置的碳納米管表面形成的電場(chǎng)強(qiáng)度則要小許多，其所發(fā)射的電子要少一些，或者根本就不發(fā)射電子。那么如何充分利用好碳納米管發(fā)射電子的獨(dú)有特性，這是值得研究人員重點(diǎn)關(guān)注的一個(gè)內(nèi)容。
此外，在盡可能不影響顯示圖像質(zhì)量的前提下，還需要進(jìn)一步降低平板器件的制作成本；在能夠進(jìn)行大面積的器件制作的同時(shí)，還需要使得器件制作過(guò)程免于復(fù)雜化，有利于進(jìn)行商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述平板顯示器件中存在的缺點(diǎn)而提供一種成本低廉、制作過(guò)程穩(wěn)定可靠、制作成功率高、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器及其制作工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括由陰極面板、陽(yáng)極面板和四周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔、在陽(yáng)極面板上有光刻的陽(yáng)極導(dǎo)電層以及制備在陽(yáng)極導(dǎo)電層上面的熒光粉層、安裝在陰極面板和陽(yáng)極面板之間的支撐墻結(jié)構(gòu)以及消氣劑附屬元件，在陰極面板上制作有大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)，碳納米管陰極位于大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)周圍。
所述的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)包括存在于陰極面板上的絕緣覆蓋層、在絕緣覆蓋層上蒸鍍的柵極導(dǎo)電層，在柵極導(dǎo)電層的上面存在著摻雜多晶硅層，摻雜多晶硅層的縱向截面為“工”字形結(jié)構(gòu)，“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分小，下面部分大，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)為絕緣隔離層而互相不連通，其橫向截面為圓柱形結(jié)構(gòu)，在摻雜多晶硅層上面存在著絕緣隔離層，并且絕緣隔離層遮蓋住全部摻雜多晶硅層以及陰極面板上的其余區(qū)域，在“工”字形結(jié)構(gòu)底部的絕緣隔離層的上面存在著陰極導(dǎo)電層，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍，陰極導(dǎo)電層的上面存在著催化劑金屬層，此催化劑金屬層位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面，在催化劑金屬層上制有碳納米管陰極。
所述的絕緣覆蓋層為聚酰亞胺層、二氧化硅層或絕緣漿料層之一，柵極導(dǎo)電層為金、銀、銅、鉻、鎳、錫、鈷、鐵之一，所述的摻雜多晶硅層為n型摻雜或p型摻雜，所述的陰極導(dǎo)電層為金屬金、銀、鋁、銅、錫、銦之一，柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向相互垂直。
一種帶有大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝如下1)、陰極面板的制作對(duì)整體玻璃進(jìn)行裁剪，除掉表面灰塵和雜質(zhì)，形成陰極面板；2)、絕緣覆蓋層的制作在陰極面板上制備出一層二氧化硅層，作為絕緣覆蓋層；3)、柵極導(dǎo)電層的制作在絕緣覆蓋層上蒸鍍一層金屬；然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層；4)、摻雜多晶硅層的制作在柵極導(dǎo)電層的上面制作出摻雜多晶硅層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)摻雜多晶硅層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的摻雜多晶硅層形狀為從縱向截面圖來(lái)看，形成一個(gè)“工”字形結(jié)構(gòu)，但是“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分小，下面部分大，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)互相不連通，從橫向截面圖來(lái)看，形成一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)；5)、絕緣隔離層的制作在陰極面板上制備出二氧化硅層，作為絕緣隔離層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，可以對(duì)絕緣隔離層進(jìn)行刻蝕；絕緣隔離層完全覆蓋住整體摻雜多晶硅層，包括整體“工”字形結(jié)構(gòu)，以及相鄰“工”字形結(jié)構(gòu)的中間部分；6)、陰極導(dǎo)電層的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍上一層金屬層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成陰極導(dǎo)電層；陰極導(dǎo)電層位于位于“工”字形結(jié)構(gòu)的底部結(jié)構(gòu)上面的絕緣隔離層的上面，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍，柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向是相互垂直的；7)、催化劑金屬層的制作在陰極導(dǎo)電層的上面蒸鍍上一層金屬層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成催化劑金屬層；此催化劑金屬層位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面；8)、陰極面板的表面清潔處理對(duì)陰極面板表面進(jìn)行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；9)、碳納米管陰極的制備利用催化劑金屬作為催化劑，結(jié)合低溫生長(zhǎng)工藝，在陰極導(dǎo)電層的上面生長(zhǎng)出碳納米管陰極；生長(zhǎng)后的碳納米管陰極環(huán)繞在圓柱狀高柵結(jié)構(gòu)的周圍；10)、陽(yáng)極玻璃面板的制作對(duì)整體平板玻璃進(jìn)行裁剪，制作出陽(yáng)極玻璃面板；12)、陽(yáng)極電極層的制作在陽(yáng)極玻璃面板上蒸鍍一層錫銦氧化物膜層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)錫銦氧化物膜層進(jìn)行刻蝕，形成陽(yáng)極電極層；13)、絕緣漿料層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層，經(jīng)過(guò)烘烤，烘烤溫度150℃，保持時(shí)間5分鐘，之后，放置在燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度580℃，保持時(shí)間10分鐘；14)、熒光粉層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層；在烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度120℃，保持時(shí)間10分鐘；15)、器件裝配將陰極玻璃面板、陽(yáng)極玻璃面板、支撐墻結(jié)構(gòu)玻璃圍框裝配到一起，并將消氣劑放入到空腔當(dāng)中，用低熔點(diǎn)玻璃粉固定，16)、成品制作對(duì)裝配好的器件進(jìn)行封裝工藝將樣品器件放入烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤；放入燒結(jié)爐當(dāng)中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；在排氣臺(tái)上進(jìn)行器件排氣、封離，在烤消機(jī)上對(duì)器件內(nèi)部的消氣劑進(jìn)行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
本發(fā)明具有如下的積極效果本發(fā)明中的最主要特點(diǎn)在于制作了大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)，并制作了帶有大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的、碳納米管陰極的場(chǎng)致發(fā)射平板發(fā)光顯示器件。
首先，本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的柵極結(jié)構(gòu)位于碳納米管陰極的正上方，對(duì)于碳納米管陰極的電子發(fā)射起著強(qiáng)有力的控制作用。當(dāng)在柵極上施加適當(dāng)電壓以后，在碳納米管頂端就會(huì)形成強(qiáng)大的電場(chǎng)強(qiáng)度，迫使碳納米管發(fā)射出大量的電子，發(fā)射的電子在陽(yáng)極高電壓的作用下，向熒光粉層高速運(yùn)動(dòng)，轟擊熒光粉層而發(fā)出可見(jiàn)光。一方面，柵極結(jié)構(gòu)對(duì)于碳納米管陰極的控制作用得到加強(qiáng)，有助于進(jìn)一步提高整體顯示器件的顯示亮度，另一方面，將柵極結(jié)構(gòu)和生長(zhǎng)的碳納米管陰極結(jié)構(gòu)高度集成到一起，這有利于進(jìn)一步提高器件的集成化。另外，在大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的制作中，在最后一步工藝才進(jìn)行碳納米管陰極的制作，也就是說(shuō)碳納米管陰極的制作不受其它器件工藝的影響，極大地減少了碳納米管陰極的損傷，提高了整體器件的制作成功率。
其次，在本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中，有效地利用了邊緣場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)，增加了碳納米管陰極的發(fā)射能力。在本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中，將控制柵極制作成了圓形結(jié)構(gòu)，位于整體結(jié)構(gòu)的中間位置，將碳納米管陰極制作成了圓環(huán)狀，位于圓形控制柵極的周圍；這樣，一方面，由于碳納米管位于圓形控制柵極的周圍，圓形結(jié)構(gòu)的面積最大，也就充分增加了碳納米管的發(fā)射面積，但是又是將碳納米管陰極制作成圓環(huán)狀，環(huán)繞在圓形控制柵極結(jié)構(gòu)的周圍，就有效的增加了碳納米管陰極的發(fā)射能力，減少了發(fā)射能力差或者不具有發(fā)射能力的碳納米管陰極的面積；另一方面，由于碳納米管陰極僅僅圍繞在控制柵極的周圍，并且形成圓環(huán)狀，也就充分利用了邊緣場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)，極大地提高了碳納米管陰極的場(chǎng)致發(fā)射效率。
第三，在本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中，用n型摻雜多晶硅層和柵極導(dǎo)電層作為一個(gè)整體來(lái)施加?xùn)艠O電壓，而用絕緣隔離層(也就是二氧化硅層)將全部的摻雜多晶硅層以及其余區(qū)域全部覆蓋，這樣，既將柵極和陰極相互隔離開(kāi)來(lái)，同時(shí)也有效的保護(hù)了柵極結(jié)構(gòu)，避免其它因素對(duì)柵極的影響。
第四，在本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中，僅僅在“工”字形結(jié)構(gòu)的底部部分制作了催化劑金屬層，也就是說(shuō)，只有該部分才能夠生長(zhǎng)出碳納米管陰極，而其余部分則完全沒(méi)有碳納米管陰極，這樣，既避免了多余碳納米管陰極的影響，避免相鄰碳納米管之間的電流交叉影響，更主要的是，充分利用碳納米管陰極的邊緣場(chǎng)致發(fā)射效應(yīng)。
此外，在本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中，并沒(méi)有采用特殊的結(jié)構(gòu)制作材料，也沒(méi)有采用特殊的器件制作工藝，這在很大程度上就進(jìn)一步降低了整體平板顯示器件的制作成本，簡(jiǎn)化了器件的制作過(guò)程，能夠進(jìn)行大面積的器件制作，有利于進(jìn)行商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。


圖1給出了大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2給出了大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3給出了帶有大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的、碳納米管場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說(shuō)明，但本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
帶有大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器包括由陰極面板1、陽(yáng)極面板10和四周玻璃圍框9所構(gòu)成的密封真空腔、在陽(yáng)極面板10上有光刻的陽(yáng)極導(dǎo)電層11以及制備在陽(yáng)極導(dǎo)電層11上面的熒光粉層13、生長(zhǎng)的碳納米管陰極8、安裝在陰極面板1和陽(yáng)極面板10之間的支撐墻結(jié)構(gòu)15以及消氣劑附屬元件14，在陰極面板1上制作有大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)，一方面生長(zhǎng)的碳納米管陰極位于圓形高柵結(jié)構(gòu)的周圍，極大地增大了碳納米管陰極的發(fā)射面積，充分利用了邊緣場(chǎng)致發(fā)射現(xiàn)象；另一方面柵極結(jié)構(gòu)位于碳納米管陰極的上方，對(duì)于碳納米管陰極的電子發(fā)射起著強(qiáng)有力的控制作用，提高了碳納米管陰極的電子發(fā)射效率。
所述的大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)的固定位置為安裝固定在陰極面板上；控制柵極位于碳納米管陰極的上方，控制著碳納米管陰極的電子發(fā)射；碳納米管陰極位于高柵結(jié)構(gòu)的周圍，增大了碳納米管陰極的發(fā)射面積；襯底材料為玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃，也就是顯示器件的陰極面板；所述的大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)的陰極面板上存在一個(gè)絕緣覆蓋層，絕緣覆蓋層可以為聚酰亞胺層，二氧化硅層，絕緣漿料層；絕緣覆蓋層的上面存在一個(gè)柵極導(dǎo)電層；柵極導(dǎo)電層可以為金屬金、銀、銅、鉻、鎳、錫、鈷、鐵；所述的大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)的柵極導(dǎo)電層的上面存在一個(gè)摻雜多晶硅層，此摻雜多晶硅層可以為n型摻雜，也可以為p型摻雜；摻雜多晶硅層可以為一層，也可以為多層；刻蝕后的摻雜多晶硅層圖案為從縱向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)“工”字形結(jié)構(gòu)，但是“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)互相不連通，從橫向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)；摻雜多晶硅層上面存在一個(gè)絕緣隔離層，此絕緣隔離層為二氧化硅層，并且該絕緣隔離層要完全遮蓋住全部摻雜多晶硅層以及陰極面板上的其余區(qū)域；所述的大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)的絕緣隔離層的上面存在陰極導(dǎo)電層；陰極導(dǎo)電層可以為金屬金、銀、鋁、銅、錫、銦；陰極導(dǎo)電層位于“工”字形結(jié)構(gòu)的下面部分，即位于“工”字形結(jié)構(gòu)的底部橫向結(jié)構(gòu)上面的絕緣隔離層的上面，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍；柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向是相互垂直的；所述的大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)電層的上面存在一個(gè)催化劑金屬層，此催化劑金屬層僅僅位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部橫向結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面，其余的陰極導(dǎo)電層的上面則沒(méi)有催化劑金屬層；催化劑金屬層可以為金屬鐵、鈷、鎳、鉻；可以利用催化劑金屬作為催化劑來(lái)在陰極導(dǎo)電層上生長(zhǎng)出碳納米管陰極。
本發(fā)明中帶有大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射平板顯示器的制作工藝如下1、陰極面板的制作對(duì)整體鈉鈣玻璃進(jìn)行裁剪，除掉表面灰塵和雜質(zhì)，形成陰極面板；2、絕緣覆蓋層的制作在陰極面板上制備出一層二氧化硅層，作為絕緣覆蓋層；3、柵極導(dǎo)電層的制作在絕緣覆蓋層上蒸鍍一層金屬鋁；然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬鋁層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層；4、摻雜多晶硅層的制作在柵極導(dǎo)電層的上面制作出摻雜多晶硅層；此摻雜多晶硅層為n型；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)n型摻雜多晶硅層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的摻雜多晶硅層形狀為從縱向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)“工”字形結(jié)構(gòu)，但是“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)互相不連通，從橫向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)；5、絕緣隔離層的制作在陰極面板上制備出二氧化硅層，作為絕緣隔離層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，可以對(duì)絕緣隔離層進(jìn)行刻蝕；絕緣隔離層要完全覆蓋住整體n型摻雜多晶硅層，包括整體“工”字形結(jié)構(gòu)，以及相鄰“工”字形結(jié)構(gòu)的中間部分；6、陰極導(dǎo)電層的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍上一層金屬錫層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬錫層進(jìn)行刻蝕，形成陰極導(dǎo)電層；要求陰極導(dǎo)電層位于“工”字形結(jié)構(gòu)的下面部分，即位于“工”字形結(jié)構(gòu)的底部橫向結(jié)構(gòu)上面的絕緣隔離層的上面，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍；柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向是相互垂直的；7、催化劑金屬層的制作在陰極導(dǎo)電層的上面蒸鍍上一層金屬鎳層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬鎳層進(jìn)行刻蝕，形成催化劑金屬層；此催化劑金屬層僅僅位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部橫向結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面，其余的陰極導(dǎo)電層的上面則沒(méi)有催化劑金屬層；8、陰極面板的表面清潔處理對(duì)陰極面板表面進(jìn)行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；9、碳納米管陰極層的制備利用催化劑金屬作為催化劑，結(jié)合低溫生長(zhǎng)工藝，在陰極導(dǎo)電層的上面生長(zhǎng)出碳納米管陰極層；生長(zhǎng)后的碳納米管陰極環(huán)繞在圓柱狀高柵結(jié)構(gòu)的周圍；10、陽(yáng)極玻璃面板的制作對(duì)整體鈉鈣平板玻璃進(jìn)行裁剪，制作出陽(yáng)極玻璃面板；11、陽(yáng)極電極層的制作在陽(yáng)極玻璃面板上蒸鍍一層錫銦氧化物膜層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)錫銦氧化物膜層進(jìn)行刻蝕，形成陽(yáng)極電極層；12、絕緣漿料層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層，用于防止寄生電子發(fā)射；經(jīng)過(guò)烘烤(烘烤溫度150℃，保持時(shí)間5分鐘)之后，放置在燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)(燒結(jié)溫度580℃，保持時(shí)間10分鐘)；13、熒光粉層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層；在烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤(烘烤溫度120℃，保持時(shí)間10分鐘)；14、器件裝配將陰極玻璃面板、陽(yáng)極玻璃面板、支撐墻結(jié)構(gòu)玻璃圍框裝配到一起，并將消氣劑放入到空腔當(dāng)中，用低熔點(diǎn)玻璃粉固定。在玻璃面板的四周涂抹好低熔點(diǎn)玻璃粉，用夾子固定；15、成品制作對(duì)已經(jīng)裝配好的器件進(jìn)行如下的封裝工藝將樣品器件放入烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤；放入燒結(jié)爐當(dāng)中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；在排氣臺(tái)上進(jìn)行器件排氣、封離，在烤消機(jī)上對(duì)器件內(nèi)部的消氣劑進(jìn)行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)由陰極面板1、絕緣覆蓋層2、柵極導(dǎo)電層3、摻雜多晶硅層4、絕緣隔離層5、陰極導(dǎo)電層6、催化劑金屬層7、碳納米管陰極層8構(gòu)成，并采用如下的工藝進(jìn)行制作1)、陰極面板1的制作對(duì)整體鈉鈣玻璃進(jìn)行裁剪，除掉表面灰塵和雜質(zhì)，形成陰極面板1；2)、絕緣覆蓋層2的制作在陰極面板1上制備出一層二氧化硅層，作為絕緣覆蓋層2；3)、柵極導(dǎo)電層3的制作在絕緣覆蓋層2上蒸鍍一層金屬鋁；然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬鋁層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層3；4)、摻雜多晶硅層4的制作在柵極導(dǎo)電層3的上面制作出摻雜多晶硅層4；此摻雜多晶硅層為n型；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)n型摻雜多晶硅層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的摻雜多晶硅層形狀為從縱向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)“工”字形結(jié)構(gòu)，但是“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)互相不連通，從橫向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)；5)、絕緣隔離層5的制作在陰極面板1上制備出二氧化硅層，作為絕緣隔離層5；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，可以對(duì)絕緣隔離層進(jìn)行刻蝕；絕緣隔離層要完全覆蓋住整體n型摻雜多晶硅層，包括整體“工”字形結(jié)構(gòu)，以及相鄰“工”字形結(jié)構(gòu)的中間部分；6)、陰極導(dǎo)電層6的制作在絕緣隔離層5的上面蒸鍍上一層金屬錫層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬錫層進(jìn)行刻蝕，形成陰極導(dǎo)電層6；要求陰極導(dǎo)電層位于“工”字形結(jié)構(gòu)的下面部分，即位于“工”字形結(jié)構(gòu)的底部橫向結(jié)構(gòu)上面的絕緣隔離層的上面，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍；柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向是相互垂直的；7)、催化劑金屬層7的制作在陰極導(dǎo)電層6的上面蒸鍍上一層金屬鎳層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬鎳層進(jìn)行刻蝕，形成催化劑金屬層7；此催化劑金屬層僅僅位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部橫向結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面，其余的陰極導(dǎo)電層的上面則沒(méi)有催化劑金屬層；8)、陰極面板的表面清潔處理對(duì)陰極面板表面進(jìn)行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；9)、碳納米管陰極層8的制備利用催化劑金屬作為催化劑，結(jié)合低溫生長(zhǎng)工藝，在陰極導(dǎo)電層的上面生長(zhǎng)出碳納米管陰極層8；生長(zhǎng)后的碳納米管陰極環(huán)繞在圓柱狀高柵結(jié)構(gòu)的周圍。
本發(fā)明中的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板發(fā)光顯示器主要包括有如下組成部分由陰極面板、陽(yáng)極面板和四周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔；在陽(yáng)極面板上有光刻的陽(yáng)極導(dǎo)電層以及制備在陽(yáng)極導(dǎo)電層上面的熒光粉層；在陰極面板上有圓形高柵結(jié)構(gòu)以及生長(zhǎng)的碳納米管陰極；支撐墻結(jié)構(gòu)以及消氣劑附屬元件。其特征在于制作了大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)，一方面生長(zhǎng)的碳納米管陰極位于圓形高柵結(jié)構(gòu)的周圍，極大地增大了碳納米管陰極的發(fā)射面積，充分利用了邊緣場(chǎng)致發(fā)射現(xiàn)象；另一方面柵極結(jié)構(gòu)位于碳納米管陰極的上方，對(duì)于碳納米管陰極的電子發(fā)射起著強(qiáng)有力的控制作用，提高了碳納米管陰極的電子發(fā)射效率。
本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的固定位置為安裝固定在陰極面板上；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的控制柵極位于碳納米管陰極的上方，控制著碳納米管陰極的電子發(fā)射；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的碳納米管陰極位于高柵結(jié)構(gòu)的周圍，增大了碳納米管陰極的發(fā)射面積本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的襯底材料為大型、具有相當(dāng)良好的耐熱性和可操作性、成本低廉的高性能絕緣材料；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的襯底材料為玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃，也就是顯示器件的陰極面板；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的陰極面板上存在一個(gè)絕緣覆蓋層，絕緣覆蓋層可以為聚酰亞胺層，二氧化硅層，絕緣漿料層；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的絕緣覆蓋層的上面存在一個(gè)柵極導(dǎo)電層，此柵極導(dǎo)電層可以結(jié)合常規(guī)的光刻工藝進(jìn)行刻蝕；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的柵極導(dǎo)電層可以為金屬金、銀、銅、鉻、鎳、錫、鈷、鐵；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的柵極導(dǎo)電層的上面存在一個(gè)摻雜多晶硅層，此摻雜多晶硅層可以為n型摻雜，也可以為p型摻雜；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的摻雜多晶硅層可以為一層，也可以為多層；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的摻雜多晶硅層可以結(jié)合常規(guī)的光刻工藝進(jìn)行刻蝕；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的刻蝕后的摻雜多晶硅層圖案為從縱向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)“工”字形結(jié)構(gòu)，但是“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分要小一些，下面部分要大一些，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)互相不連通，從橫向截面圖來(lái)看，要形成一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的摻雜多晶硅層上面存在一個(gè)絕緣隔離層，此絕緣隔離層為二氧化硅層，并且該絕緣隔離層要完全遮蓋住全部摻雜多晶硅層以及陰極面板上的其余區(qū)域；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的絕緣隔離層的上面存在陰極導(dǎo)電層，此陰極導(dǎo)電層可以結(jié)合常規(guī)的光刻工藝進(jìn)行刻蝕；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的陰極導(dǎo)電層可以為金屬金、銀、鋁、銅、錫、銦；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的陰極導(dǎo)電層位于“工”字形結(jié)構(gòu)的下面部分，即位于“工”字形結(jié)構(gòu)的底部橫向結(jié)構(gòu)上面的絕緣隔離層的上面，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向是相互垂直的；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的陰極導(dǎo)電層的上面存在一個(gè)催化劑金屬層，此催化劑金屬層僅僅位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部橫向結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面，其余的陰極導(dǎo)電層的上面則沒(méi)有催化劑金屬層；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中的催化劑金屬層可以為金屬鐵、鈷、鎳、鉻；本發(fā)明中的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)中可以利用催化劑金屬作為催化劑來(lái)在陰極導(dǎo)電層上生長(zhǎng)出碳納米管陰極。
權(quán)利要求
1.一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器，包括由陰極面板[1]、陽(yáng)極面板[10]和四周玻璃圍框[9]所構(gòu)成的密封真空腔、在陽(yáng)極面板[10]上有光刻的陽(yáng)極導(dǎo)電層[11]以及制備在陽(yáng)極導(dǎo)電層[11]上面的熒光粉層[13]、安裝在陰極面板[1]和陽(yáng)極面板[10]之間的支撐墻結(jié)構(gòu)[15]以及消氣劑附屬元件[14]，其特征在于在陰極面板[1]上制作有大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)，碳納米管陰極位于大面積圓形高柵結(jié)構(gòu)周圍。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器，其特征在于所述的大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)包括存在于陰極面板[1]上的絕緣覆蓋層[2]、在絕緣覆蓋層上蒸鍍的柵極導(dǎo)電層[3]，在柵極導(dǎo)電層的上面存在著摻雜多晶硅層[4]，摻雜多晶硅層[4]的縱向截面為“工”字形結(jié)構(gòu)，“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分小，下面部分大，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)為絕緣隔離層[5]而互相不連通，其橫向截面為圓柱形結(jié)構(gòu)，在摻雜多晶硅層[4]上面存在著絕緣隔離層[5]，并且絕緣隔離層[5]遮蓋住全部摻雜多晶硅層[4]以及陰極面板上的其余區(qū)域，在“工”字形結(jié)構(gòu)底部的絕緣隔離層[5]的上面存在著陰極導(dǎo)電層[6]，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍，陰極導(dǎo)電層[6]的上面存在著催化劑金屬層[7]，此催化劑金屬層位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層[5]上面的陰極導(dǎo)電層[6]的上面，在催化劑金屬層[7]上制有碳納米管陰極[8]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器，其特征在于所述的絕緣覆蓋層[2]為聚酰亞胺層、二氧化硅層或絕緣漿料層之一，柵極導(dǎo)電層[3]為金、銀、銅、鉻、鎳、錫、鈷、鐵之一，所述的摻雜多晶硅層為n型摻雜或p型摻雜，所述的陰極導(dǎo)電層為金屬金、銀、鋁、銅、錫、銦之一，柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向相互垂直。
4.一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝，其特征在于其制作工藝如下1)、陰極面板[1]的制作對(duì)整體玻璃進(jìn)行裁剪，除掉表面灰塵和雜質(zhì)，形成陰極面板；2)、絕緣覆蓋層[2]的制作在陰極面板[1]上制備出一層二氧化硅層，作為絕緣覆蓋層；3)、柵極導(dǎo)電層[3]的制作在絕緣覆蓋層[2]上蒸鍍一層金屬；然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層；4)、摻雜多晶硅層[4]的制作在柵極導(dǎo)電層[3]的上面制作出摻雜多晶硅層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)摻雜多晶硅層進(jìn)行刻蝕，刻蝕后的摻雜多晶硅層形狀為從縱向截面圖來(lái)看，形成一個(gè)“工”字形結(jié)構(gòu)，但是“工”字形結(jié)構(gòu)的上面部分小，下面部分大，并且相鄰的“工”字形結(jié)構(gòu)互相不連通，從橫向截面圖來(lái)看，形成一個(gè)圓柱形結(jié)構(gòu)；5)、絕緣隔離層[5]的制作在陰極面板上制備出二氧化硅層，作為絕緣隔離層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，可以對(duì)絕緣隔離層進(jìn)行刻蝕；絕緣隔離層完全覆蓋住整體摻雜多晶硅層，包括整體“工”字形結(jié)構(gòu)，以及相鄰“工”字形結(jié)構(gòu)的中間部分；6)、陰極導(dǎo)電層[6]的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍上一層金屬層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成陰極導(dǎo)電層；陰極導(dǎo)電層位于位于“工”字形結(jié)構(gòu)的底部結(jié)構(gòu)上面的絕緣隔離層的上面，并且環(huán)繞在“工”字形結(jié)構(gòu)的圓形柱狀結(jié)構(gòu)周圍，柵極導(dǎo)電層的走向和陰極導(dǎo)電層的走向是相互垂直的；7)、催化劑金屬層[7]的制作在陰極導(dǎo)電層的上面蒸鍍上一層金屬層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)金屬層進(jìn)行刻蝕，形成催化劑金屬層，此催化劑金屬層位于“工”字形結(jié)構(gòu)底部結(jié)構(gòu)上的絕緣隔離層上面的陰極導(dǎo)電層的上面；8)、碳納米管陰極[8]的制備利用催化劑金屬作為催化劑，結(jié)合低溫生長(zhǎng)工藝，在陰極導(dǎo)電層的上面生長(zhǎng)出碳納米管陰極；生長(zhǎng)后的碳納米管陰極環(huán)繞在圓柱狀高柵結(jié)構(gòu)的周圍；9)、陽(yáng)極玻璃面板的制作對(duì)整體平板玻璃進(jìn)行裁剪，制作出陽(yáng)極玻璃面板；10)、陽(yáng)極電極層的制作在陽(yáng)極玻璃面板上蒸鍍一層錫銦氧化物膜層；結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對(duì)錫銦氧化物膜層進(jìn)行刻蝕，形成陽(yáng)極電極層；11)、絕緣漿料層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層，并進(jìn)行烘烤和燒結(jié)溫度；12)、熒光粉層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層，在烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤，13)、器件裝配將陰極玻璃面板、陽(yáng)極玻璃面板、支撐墻結(jié)構(gòu)玻璃圍框裝配到一起，并將消氣劑放入到空腔當(dāng)中，用低熔點(diǎn)玻璃粉固定，14)、成品制作對(duì)裝配好的器件進(jìn)行封裝工藝將樣品器件放入烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤；放入燒結(jié)爐當(dāng)中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；在排氣臺(tái)上進(jìn)行器件排氣、封離，在烤消機(jī)上對(duì)器件內(nèi)部的消氣劑進(jìn)行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝，其特征在于在上述步驟中還對(duì)陰極面板的表面清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝，其特征在于在上述步驟中對(duì)絕緣漿料層進(jìn)行制作時(shí)，結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層，經(jīng)過(guò)烘烤，烘烤溫度150℃，保持時(shí)間5分鐘，之后，放置在燒結(jié)爐中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，燒結(jié)溫度580℃，保持時(shí)間10分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種大面積陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝，其特征在于在上述步驟中對(duì)熒光粉層進(jìn)行制作時(shí)，結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽(yáng)極電極層上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層，并在烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤，烘烤溫度120℃，保持時(shí)間10分鐘。
全文摘要
本發(fā)明涉及到帶有大面積圓形陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器及其制作工藝，帶有大面積圓形陰極圓形高柵結(jié)構(gòu)的平板顯示器包括由陰極面板、陽(yáng)極面板和凹周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔、在陽(yáng)極面板上有光刻的陽(yáng)極導(dǎo)電層以及制備在陽(yáng)極導(dǎo)電層上面的熒光粉層、生長(zhǎng)的碳納米管陰極、支撐墻結(jié)構(gòu)以及消氣劑附屬元件，在陰極面板上有圓形高柵結(jié)構(gòu)，碳納米管陰極位于圓形高柵結(jié)構(gòu)的周圍，增大了碳納米管陰極的發(fā)射面積，利用了邊緣場(chǎng)致發(fā)射現(xiàn)象，柵極結(jié)構(gòu)位于碳納米管陰極的上方，對(duì)于碳納米管陰極的電子發(fā)射起著強(qiáng)有力的控制作用，提高了碳納米管陰極的電子發(fā)射效率，具有制作過(guò)程穩(wěn)定可靠、制作工藝簡(jiǎn)單、制作成本低廉、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01J1/30GK1822295SQ20061001754
公開(kāi)日2006年8月23日 申請(qǐng)日期2006年3月20日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月20日
發(fā)明者李玉魁 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院