專利名稱：帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(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致發(fā)射顯示器的器件制作方面的內(nèi)容，特別涉及到帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的、碳納米管陰極的場致發(fā)射平面顯示器件的制作工藝。
背景技術(shù)：
碳納米管是一種同軸的管狀物質(zhì)，在外加電壓的作用下能夠發(fā)射出大量的電子，它具有小的尖端曲率半徑，高的縱橫比率，良好的場致發(fā)射特性以及優(yōu)良的物理化學(xué)穩(wěn)定性，是一種相當(dāng)優(yōu)秀的冷陰極發(fā)射材料，已經(jīng)引起了眾多研究人員的高度關(guān)注。利用碳納米管作為陰極材料的平板顯示器是一種新興的場致發(fā)射類型顯示器件，具有高亮度、平面化以及高清晰度等優(yōu)點，其應(yīng)用越來越廣泛，未來具有相當(dāng)大的發(fā)展空間。為了有效的降低總體器件成本，降低器件的工作電壓，以便于能夠和常規(guī)的集成驅(qū)動電路結(jié)合到一起，制作三極結(jié)構(gòu)的場致發(fā)射顯示器件已經(jīng)成為了一種必然的選擇。
目前，用于碳納米管陰極的制備方法大致可分為兩類，即直接生長法和移植法。采用移植法能夠進(jìn)行大面積的碳納米管陰極制作，但是所制備的碳納米管陰極的發(fā)射效果要差一些。采用直接生長法制備的碳納米管陰極的場致發(fā)射特性要優(yōu)于其它移植方法制備的碳納米管陰極的場致發(fā)射特性，所生長的碳納米管的密度比較高，膜層也比較厚，并且基本上無其它雜質(zhì)的影響，具有發(fā)射電流比較均勻、發(fā)射電流密度大、發(fā)射電流比較穩(wěn)定等諸多優(yōu)點，這是用移植法制備的碳納米管陰極所無法相比擬的。但是受到其它器件結(jié)構(gòu)的限制，如陰極襯底材料所能夠承受的溫度限制，陰極襯底材料的熱膨脹問題以及陰極襯底材料的材質(zhì)選擇等等，都制約著直接生長法制備的碳納米管的應(yīng)用。
在三極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極平板場致發(fā)射顯示器件當(dāng)中，柵極結(jié)構(gòu)是一個比較關(guān)鍵的元件，它對碳納米管陰極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。那么，如何在充分利用直接生長法制備碳納米管陰極所具有的良好場致發(fā)射特性的基礎(chǔ)上，將控制柵極結(jié)構(gòu)和碳納米管陰極結(jié)構(gòu)有機的結(jié)合到一起，從而促進(jìn)整體器件的高度集成化發(fā)展，以及如何選擇適合的柵極結(jié)構(gòu)形式，如何選擇適合的柵極制作工藝，等等，這些都是需要重點考慮的現(xiàn)實問題。
此外，在三極結(jié)構(gòu)的平板場致發(fā)射顯示器件當(dāng)中，在確保柵極結(jié)構(gòu)對碳納米管陰極具有良好控制作用的前提下，還需要盡可能的降低總體器件成本，進(jìn)行穩(wěn)定可靠、成本低廉、性能優(yōu)良、高質(zhì)量的器件制作。

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而提供一種成本低廉、制作過程穩(wěn)定可靠、制作成功率高、結(jié)構(gòu)簡單的帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器件及其制作工藝。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的包括由陰極面板、陽極面板和四周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔、在陽極面板上有光刻的陽極導(dǎo)電層以及制備在陽極導(dǎo)電層上面的熒光粉層、位于陰極面板和陽極面板之間的支撐墻結(jié)構(gòu)以及消氣劑附屬元件，在陰極面板上安裝固定有縮短控制柵極和陰極之間距離的將控制柵極和碳納米管陰極集成化到一起的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)，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。
集成化義形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)包括襯底材料、襯底材料下表面的陰極導(dǎo)電層、將陰極導(dǎo)電層覆蓋住的陰極覆蓋層、襯底材料上表面的絕緣隔離層、絕緣隔離層上面的柵極導(dǎo)電層、絕緣隔離層上面的柵極覆蓋層，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)，其基本形狀為一個Y字型叉形結(jié)構(gòu)，在Y字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍一層催化劑金屬層，在催化劑金屬層上制有碳納米管陰極。
Y字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面低于柵極導(dǎo)電層所在的平面。
陰極導(dǎo)電層為金屬金、銀、銅、鋁、錫、鉬之一，柵極導(dǎo)電層為金、銀、銅、鋁、錫、銦、鉬、鉻之一，柵極覆蓋層覆蓋全部柵極導(dǎo)電層，刻蝕后的柵極覆蓋層和柵極導(dǎo)電層暴露出底部的襯底材料，Y字型叉形結(jié)構(gòu)上的催化劑金屬層為金屬鐵、鈷、鎳之一。襯底材料為n型或p型摻雜硅片。
一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝，其制作工藝如下1)、襯底材料的制作對整體襯底材料進(jìn)行裁剪，制作出襯底材料，2)、陰極導(dǎo)電層的制作在襯底材料的下表面蒸鍍上一層金屬，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬層進(jìn)行刻蝕，制作出陰極導(dǎo)電層；3)、陰極覆蓋層的制作在襯底材料的下表面制備出一層陰極覆蓋層，并完全覆蓋住陰極導(dǎo)電層以及襯底材料的下表面；4)、絕緣隔離層的制作在襯底材料的上表面制備出二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成絕緣隔離層，刻蝕后的絕緣隔離層暴露出底部的襯底材料；5)、柵極導(dǎo)電層的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍一層金屬，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層，刻蝕后的柵極導(dǎo)電層暴露出底部的襯底材料；6)、柵極覆蓋層的制作在絕緣隔離層的上面制備出一層二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極覆蓋層；此柵極覆蓋層將全部柵極導(dǎo)電層都覆蓋起來，刻蝕后的柵極覆蓋層要暴露出底部的襯底材料；7)、Y字型叉形結(jié)構(gòu)的制作結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)；其基本形狀為一個“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)，即通過對襯底材料進(jìn)行刻蝕，除掉多余部分；要求“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面要低于柵極導(dǎo)電層所在的平面；8)、催化劑金屬層的制作在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍上一層金屬，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬層進(jìn)行刻蝕，制作出催化劑金屬層；9)、碳納米管陰極層的生長利用催化劑金屬層作為生長碳納米管用的催化劑，結(jié)合低溫直接生長法，在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面生長出碳納米管陰極層；10)、陰極玻璃面板的制作對整體玻璃進(jìn)行劃割，制作出陰極玻璃面板；11)、陽極玻璃面板的制作對整體玻璃進(jìn)行裁剪，制作出陽極玻璃面板；12)、陽極電極層的制作在陽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，對錫銦氧化物膜層進(jìn)行刻蝕，形成陽極電極層；13)、絕緣漿料層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽極電極層的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層，14)、熒光粉層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽極電極層上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層；15)、器件裝配將陰極玻璃面板、陽極玻璃面板、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，用低熔點玻璃粉固定，16)、成品制作對裝配好的器件放入烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤；放入燒結(jié)爐當(dāng)中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；在排氣臺上進(jìn)行器件排氣、封離，在烤消機上對器件內(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)明中的最主要特點在于制作了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)，并制作了帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的、碳納米管陰極的場致發(fā)射平板發(fā)光顯示器件。
首先，在本發(fā)明中的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)中，在襯底材料摻雜硅片上制作了“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)，作為碳納米管陰極的基底。當(dāng)在控制柵極上施加適當(dāng)電源以后，在碳納米管陰極表面頂端就會形成強大的電場強度，迫使碳納米管陰極發(fā)射出大量的電子，形成冷場致發(fā)射現(xiàn)象。利用低溫直接生長法制備了碳納米管陰極，這樣就充分利用了直接生長法制備碳納米管陰極的良好的場致發(fā)射特性；碳納米管陰極全部位于“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面，極大的增加了碳納米管陰極的發(fā)射面積；碳納米管陰極位于“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的尖端彎曲部分，同時也有助于進(jìn)一步增加碳納米管頂端表面的電場強度，增加碳納米管陰極的電子發(fā)射效率；通過控制光刻工藝中的腐蝕速率和溶液濃度等參數(shù)，可以有效地控制柵極和陰極之間的有效距離，從而進(jìn)一步縮短整體器件的工作電壓。
其次，在本發(fā)明中的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)中，襯底材料硅片既充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料，同時也充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)電電極；當(dāng)在摻雜硅片上施加適當(dāng)電壓以后，也就是將該電壓施加到了碳納米管陰極上面。此外，這種結(jié)構(gòu)將柵極和碳納米管陰極高度集成到一起，有利于進(jìn)一步降低器件的生產(chǎn)成本，提高整體器件的顯示分辨率。在襯底材料硅片的下表面制作了陰極導(dǎo)電層，這是為了彌補硅片導(dǎo)電能力比較弱的缺點；而在陰極導(dǎo)電層的表面又制作了陰極覆蓋層，將陰極導(dǎo)電層以及硅片的下表面全部覆蓋起來，避免在器件連接的過程中出現(xiàn)漏電現(xiàn)象，有利于提高整體器件的制作成功率。
第三，在本發(fā)明中的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)中，在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面制作了催化劑金屬層，這就為后續(xù)工藝中的碳納米管陰極的生長作了充分的準(zhǔn)備，這樣就可以在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面直接生長碳納米管印記了，也就使得柵極結(jié)構(gòu)和碳納米管陰極高度集成到一起，既簡化了整體器件的制作工藝，同時也有利于進(jìn)一步提高整體器件的顯示分辨率。
此外，在本發(fā)明中的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)中，并沒有采用特殊的結(jié)構(gòu)制作材料，也沒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，簡化了器件的制作過程，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給出了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；圖2給出了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)示意圖；圖3給出了帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的、碳納米管場致發(fā)射平面顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步說明，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。
本發(fā)明包括由陰極面板10、陽極面板11和四周玻璃圍框16所構(gòu)成的密封真空腔、在陽極面板11上有光刻的陽極導(dǎo)電層12以及制備在陽極導(dǎo)電層12上面的熒光粉層14、用于控制電子發(fā)射的控制柵極5以及生長的碳納米管陰極9、位于陰極面板10和陽極面板11之間的支撐墻結(jié)構(gòu)17以及消氣劑附屬元件15，在陰極面板10上制作有縮短控制柵極和陰極之間距離的將控制柵極和碳納米管陰極集成化到一起的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)。所述的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的固定位置為安裝固定在陰極面板上，柵極結(jié)構(gòu)和陰極結(jié)構(gòu)集成到一起，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。
集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)包括襯底材料1、襯底材料下表面的陰極導(dǎo)電層2、將陰極導(dǎo)電層覆蓋住的陰極覆蓋層3、襯底材料上表面的絕緣隔離層4、絕緣隔離層上面的柵極導(dǎo)電層5、絕緣隔離層上面的柵極覆蓋層6，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)，其基本形狀為一個Y字型叉形結(jié)構(gòu)7，在Y字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍一層催化劑金屬層8，在催化劑金屬層8上制有碳納米管陰極9。
所述的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料硅片的下表面存在一個陰極導(dǎo)電層，此陰極導(dǎo)電層可以為金屬金、銀、銅、鋁、錫、鉬；陰極導(dǎo)電層的上面存在一個將陰極導(dǎo)電層全部覆蓋住的陰極覆蓋層。
所述的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料摻雜硅片的上表面存在一個用于將柵極和陰極相互隔離開來的絕緣隔離層，刻蝕后的絕緣隔離層需要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片，絕緣隔離層上面存在一個柵極導(dǎo)電層，此柵極導(dǎo)電層為金、銀、銅、鋁、錫、銦、鉬、鉻之一的金屬層，刻蝕后的柵極導(dǎo)電層暴露出底部的襯底材料摻雜硅片，柵極導(dǎo)電層上面存在一個將柵極導(dǎo)電層全部覆蓋住的柵極覆蓋層，刻蝕后的柵極覆蓋層暴露出底部的襯底材料摻雜硅片。
所述的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料硅片上存在集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)，其基本形狀為一個通過對襯底材料摻雜硅片進(jìn)行刻蝕，除掉多余部分的“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)，“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面低于柵極導(dǎo)電層所在的平面。
所述的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)上存在一個催化劑金屬層，此催化劑金屬層為金屬鐵、鈷、鎳之一。
襯底材料為摻雜硅片，襯底材料摻雜硅片是n型或p型，襯底材料硅片既充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料，同時也充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)電電極。
本發(fā)明中的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)包括襯底材料硅片1、陰極導(dǎo)電層2、陰極覆蓋層3、絕緣隔離層4、柵極導(dǎo)電層5、柵極覆蓋層6、Y字型叉形結(jié)構(gòu)7、催化劑金屬層8、碳納米管陰極部分9，并采用如下的工藝進(jìn)行制作1、襯底材料硅片的制作對整體硅片進(jìn)行裁剪，制作出襯底材料硅片；此硅片為摻雜硅片，既可以為n型，也可以為p型；襯底材料摻雜硅片既充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料，也充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)電電極；2、陰極導(dǎo)電層的制作在襯底材料硅片的下表面蒸鍍上一層金屬鉬，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬鉬層進(jìn)行刻蝕，制作出陰極導(dǎo)電層；3、陰極覆蓋層的制作在襯底材料硅片的下表面制備出一層二氧化硅層，作為陰極覆蓋層；此二氧化硅層要完全覆蓋住陰極導(dǎo)電層以及硅片的下表面；4、絕緣隔離層的制作在襯底材料硅片的上表面制備出二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成絕緣隔離層；此絕緣隔離層將陰極和柵極相互隔離開來；刻蝕后的絕緣隔離層需要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片；5、柵極導(dǎo)電層的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍一層金屬鉻，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬鉻層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層；刻蝕后的柵極導(dǎo)電層需要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片；6、柵極覆蓋層的制作在絕緣隔離層的上面制備出一層二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極覆蓋層；此柵極覆蓋層要將全部柵極導(dǎo)電層都覆蓋起來；刻蝕后的柵極覆蓋層要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片；7、Y字型叉形結(jié)構(gòu)的制作結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料摻雜硅片進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)；其基本形狀為一個“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)，即通過對襯底材料摻雜硅片進(jìn)行刻蝕，除掉多余部分；要求“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面要低于柵極導(dǎo)電層所在的平面；8、催化劑金屬層的制作在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍上一層金屬鎳，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬鎳層進(jìn)行刻蝕，制作出催化劑金屬層；9、集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的表面清潔處理對集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；10、碳納米管陰極層的生長利用催化劑金屬層作為生長碳納米管用的催化劑，結(jié)合低溫直接生長法，在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面生長出碳納米管陰極層；11、碳納米管陰極的后處理對碳納米管陰極進(jìn)行后處理，進(jìn)一步改善碳納米管陰極的場致發(fā)射特性。
本發(fā)明中帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的碳納米管場致發(fā)射平板顯示器的制作工藝如下1、襯底材料硅片的制作對整體硅片進(jìn)行裁剪，制作出襯底材料硅片；此硅片為摻雜硅片，既可以為n型，也可以為p型；襯底材料摻雜硅片既充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的襯底材料，同時也充當(dāng)了集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的陰極導(dǎo)電電極；2、陰極導(dǎo)電層的制作在襯底材料硅片的下表面蒸鍍上一層金屬鉬，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬鉬層進(jìn)行刻蝕，制作出陰極導(dǎo)電層；3、陰極覆蓋層的制作在襯底材料硅片的下表面制備出一層二氧化硅層，作為陰極覆蓋層；此二氧化硅層要完全覆蓋住陰極導(dǎo)電層以及硅片的下表面；4、絕緣隔離層的制作在襯底材料硅片的上表面制備出二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成絕緣隔離層；此絕緣隔離層將陰極和柵極相互隔離開來；刻蝕后的絕緣隔離層需要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片；5、柵極導(dǎo)電層的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍一層金屬鉻，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬鉻層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層；刻蝕后的柵極導(dǎo)電層需要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片；6、柵極覆蓋層的制作在絕緣隔離層的上面制備出一層二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極覆蓋層；此柵極覆蓋層要將全部柵極導(dǎo)電層都覆蓋起來；刻蝕后的柵極覆蓋層要暴露出底部的襯底材料摻雜硅片；7、Y字型叉形結(jié)構(gòu)的制作結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料摻雜硅片進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)；其基本形狀為一個“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)，即通過對襯底材料摻雜硅片進(jìn)行刻蝕，除掉多余部分；要求“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面要低于柵極導(dǎo)電層所在的平面；8、催化劑金屬層的制作在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍上一層金屬鎳，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬鎳層進(jìn)行刻蝕，制作出催化劑金屬層；9、集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的表面清潔處理對集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的表面進(jìn)行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；10、碳納米管陰極層的生長利用催化劑金屬層作為生長碳納米管用的催化劑，結(jié)合低溫直接生長法，在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面生長出碳納米管陰極層；11、碳納米管陰極的后處理對碳納米管陰極進(jìn)行后處理，進(jìn)一步改善碳納米管陰極的場致發(fā)射特性。
12、陰極玻璃面板的制作對整體平板鈉鈣玻璃進(jìn)行劃割，制作出陰極玻璃面板；13、陽極玻璃面板的制作對整體鈉鈣平板玻璃進(jìn)行裁剪，制作出陽極玻璃面板；14、陽極電極層的制作在陽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，對錫銦氧化物膜層進(jìn)行刻蝕，形成陽極電極層；15、絕緣漿料層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽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)過烘烤(烘烤溫度150℃，保持時間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℃，保持時間10分鐘)；16、熒光粉層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽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℃，保持時間10分鐘)；17、器件裝配將陰極玻璃面板、陽極玻璃面板、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，用低熔點玻璃粉固定。在玻璃面板的四周涂抹好低熔點玻璃粉，用夾子固定。
18、成品制作對已經(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)；在排氣臺上進(jìn)行器件排氣、封離，在烤消機上對器件內(nèi)部的消氣劑進(jìn)行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
權(quán)利要求
1.一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器，包括由陰極面板[10]、陽極面板[11]和四周玻璃圍框[16]所構(gòu)成的密封真空腔、在陽極面板[11]上有光刻的陽極導(dǎo)電層[12]以及制備在陽極導(dǎo)電層[12]上面的熒光粉層[14]、位于陰極面板[10]和陽極面板[11]之間的支撐墻結(jié)構(gòu)[17]以及消氣劑附屬元件[15]，其特征在于在陰極面板[10]上安裝固定有縮短控制柵極和陰極之間距離的將控制柵極和碳納米管陰極集成化到一起的集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)，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。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器，其特征在于集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)包括襯底材料[1]、襯底材料下表面的陰極導(dǎo)電層[2]、將陰極導(dǎo)電層覆蓋住的陰極覆蓋層[3]、襯底材料上表面的絕緣隔離層[4]、絕緣隔離層上面的柵極導(dǎo)電層[5]、絕緣隔離層上面的柵極覆蓋層[6]，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)，其基本形狀為一個Y字型叉形結(jié)構(gòu)[7]，在Y字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍一層催化劑金屬層[8]，在催化劑金屬層[8]上制有碳納米管陰極[9]。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器，其特征在于Y字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面低于柵極導(dǎo)電層[5]所在的平面。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器，其特征在于陰極導(dǎo)電層[2]為金屬金、銀、銅、鋁、錫、鉬之一，柵極導(dǎo)電層[5]為金、銀、銅、鋁、錫、銦、鉬、鉻之一，柵極覆蓋層覆蓋全部柵極導(dǎo)電層，刻蝕后的柵極覆蓋層和柵極導(dǎo)電層暴露出底部的襯底材料，Y字型叉形結(jié)構(gòu)上的催化劑金屬層為金屬鐵、鈷、鎳之一。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器，其特征在于襯底材料為n型或p型摻雜硅片。
6.一種帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器的制作工藝，其特征在于制作工藝如下1)、襯底材料的制作對整體襯底材料進(jìn)行裁剪，制作出襯底材料，2)、陰極導(dǎo)電層的制作在襯底材料的下表面蒸鍍上一層金屬，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬層進(jìn)行刻蝕，制作出陰極導(dǎo)電層；3)、陰極覆蓋層的制作在襯底材料的下表面制備出一層陰極覆蓋層，并完全覆蓋住陰極導(dǎo)電層以及襯底材料的下表面；4)、絕緣隔離層的制作在襯底材料的上表面制備出二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成絕緣隔離層，刻蝕后的絕緣隔離層暴露出底部的襯底材料；5)、柵極導(dǎo)電層的制作在絕緣隔離層的上面蒸鍍一層金屬，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬層進(jìn)行刻蝕，形成柵極導(dǎo)電層，刻蝕后的柵極導(dǎo)電層暴露出底部的襯底材料；6)、柵極覆蓋層的制作在絕緣隔離層的上面制備出一層二氧化硅層，結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對二氧化硅層進(jìn)行刻蝕，形成柵極覆蓋層；此柵極覆蓋層將全部柵極導(dǎo)電層都覆蓋起來，刻蝕后的柵極覆蓋層要暴露出底部的襯底材料；7)、Y字型叉形結(jié)構(gòu)的制作結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對位于相鄰絕緣隔離層之間的、暴露的襯底材料進(jìn)行刻蝕，形成Y字型叉形結(jié)構(gòu)；其基本形狀為一個“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)，即通過對襯底材料進(jìn)行刻蝕，除掉多余部分；要求“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的上平面要低于柵極導(dǎo)電層所在的平面；8)、催化劑金屬層的制作在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面蒸鍍上一層金屬，然后結(jié)合常規(guī)的光刻工藝，對金屬層進(jìn)行刻蝕，制作出催化劑金屬層；9)、碳納米管陰極層的生長利用催化劑金屬層作為生長碳納米管用的催化劑，結(jié)合低溫直接生長法，在“Y”字型叉形結(jié)構(gòu)的表面生長出碳納米管陰極層；10)、陰極玻璃面板的制作對整體玻璃進(jìn)行劃割，制作出陰極玻璃面板；11)、陽極玻璃面板的制作對整體玻璃進(jìn)行裁剪，制作出陽極玻璃面板；12)、陽極電極層的制作在陽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，對錫銦氧化物膜層進(jìn)行刻蝕，形成陽極電極層；13)、絕緣漿料層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽極電極層的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層，14)、熒光粉層的制作結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在陽極電極層上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層；15)、器件裝配將陰極玻璃面板、陽極玻璃面板、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，用低熔點玻璃粉固定，16)、成品制作對裝配好的器件放入烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤；放入燒結(jié)爐當(dāng)中進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)；在排氣臺上進(jìn)行器件排氣、封離，在烤消機上對器件內(nèi)部的消氣劑進(jìn)行烤消，最后加裝管腳形成成品件。
全文摘要
本發(fā)明涉及到帶有集成化叉形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)的平板顯示器及其制作工藝，包括有由陰極面板、陽極面板和四周玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔、在陽極面板上有光刻的陽極導(dǎo)電層以及制備在陽極導(dǎo)電層上面的熒光粉層、用于控制電子發(fā)射的控制柵極以及生長的碳納米管陰極、支撐墻結(jié)構(gòu)以及消氣劑附屬元件，在陰極面板上有集成化又形場發(fā)射陰極陣列結(jié)構(gòu)，充分利用了直接生長法制備的碳納米管所具有的良好場致發(fā)射特性，縮短了控制柵極和陰極之間的距離，降低了整體器件的工作電壓，同時還將控制柵極和碳納米管陰極高度集成化到一起，柵極對碳納米管陰極的電子發(fā)射起著強有力的控制作用，具有制作過程穩(wěn)定可靠、制作工藝篩單、制作成本低廉、結(jié)構(gòu)簡單的優(yōu)點。
文檔編號H01J31/12GK1822296SQ20061001754
公開日2006年8月23日 申請日期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 申請人:中原工學(xué)院