本發(fā)明屬于真空科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域、微電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域、顯示技術(shù)領(lǐng)域、集成電路科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域、納米科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域以及光電子科學(xué)與技術(shù)領(lǐng)域的相互交叉領(lǐng)域，涉及到平面場發(fā)射發(fā)光顯示器的制作，具體涉及到碳納米管陰極的平面場發(fā)射發(fā)光顯示器的制作，特別涉及到一種斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器及其制作工藝。

背景技術(shù)：

利用碳納米管作為陰極而制作的場發(fā)射發(fā)光顯示器是一種新型的顯示裝置，其工作原理與傳統(tǒng)的陰極射線管顯示器的工作原理大致相同，即由于門極工作電壓的施加，使得碳納米管頂端積累足夠得電場強度，從而迫使碳納米管發(fā)射電子，成為電子源；而發(fā)射的電子在陽極高電壓的吸引下，高速轟擊熒光粉層而發(fā)出可見光。由于場發(fā)射發(fā)光顯示器的陰極-陽極之間距離很短，因而場發(fā)射發(fā)光顯示器的厚度很薄，可以和液晶顯示器相媲美；同時，由于場發(fā)射發(fā)光顯示器采用了陰極射線管顯示器的工作原理，故保留了陰極射線管顯示器的高亮度、高色彩度、響應(yīng)時間短等優(yōu)異特性，再加之場發(fā)射發(fā)光顯示器的能夠大面積制作、功耗低等特點，這些因素的綜合作用，使得場發(fā)射發(fā)光顯示器業(yè)已發(fā)展成了下一代的最佳發(fā)光顯示器。

然而，目前的碳納米管陰極的場發(fā)射發(fā)光顯示器中，普遍都存在著大量缺陷。例如，門極對碳納米管的控制能力弱，這主要是由于門極和碳納米管之間的有效距離太大而造成的；但若減小門極和碳納米管之間的有效距離，則必然容易導(dǎo)致電擊穿現(xiàn)象的出現(xiàn)，同時還由于對絕緣材料要求的增高，而無形中提高了發(fā)光顯示器的制作成本。還有，由于門極對碳納米管發(fā)射電子的大量截留而造成了門極電流偏大；門極工作電壓居高不下；碳納米管發(fā)射電子的效率很低；等等。這些缺陷都需要進一步的加以解決。碳納米管進行電子發(fā)射的效率低下，也就無法進一步增加發(fā)光顯示器的陽極電流，從而提升發(fā)光顯示器的發(fā)光亮度。門極工作電壓居高不下，無形中增大了發(fā)光顯示器的功率損耗，這十分不利于節(jié)能環(huán)保。而對于這些缺陷目前還沒有比較好的解決辦法，還需要進行大量的研究和認真思考。

此外，在碳納米管陰極的場發(fā)射發(fā)光顯示器中，在確保門極對碳納米管層具有良好控制性能的前提下，如何進一步降低發(fā)光顯示器的制作成本，如何降低發(fā)光顯示器的制作工藝難度，以及如何提高發(fā)光顯示器的發(fā)光亮度等，這些也是不容忽視的實際發(fā)光顯示器制作所面臨的問題。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

發(fā)明目的：本發(fā)明的目的在于克服上述發(fā)光顯示器中存在的缺陷和不足而提供一種制作工藝穩(wěn)定可靠的、結(jié)構(gòu)簡單的、制作成品率高的、成本低廉的、發(fā)光亮度高的帶有斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器及其制作工藝。

技術(shù)方案：本發(fā)明的帶有斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器，包括由前封裝玻璃板、后封裝玻璃板和透明玻璃框所構(gòu)成的真空室，以及位于真空室內(nèi)的隔離柱和消氣劑附屬元件；所述前封裝玻璃板上具有陽極電極層、陽極引線層和熒光粉層，所述陽極引線層與陽極電極層相連，所述熒光粉層制備在陽極電極層上面；所述后封裝玻璃板上具有斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)。

具體地，所述后封裝玻璃板作為斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的襯底，所述襯底的材料為鈉鈣玻璃或硼硅玻璃；所述后封裝玻璃板上印刷的銀漿層形成陰極引線層，所述陰極引線層上印刷的絕緣漿料層形成陰極底層；所述陰極底層的下表面為平面，陰極底層的上表面呈現(xiàn)頂部凹陷的橢圓錐型形狀，陰極底層中存在方形孔，所述方形孔內(nèi)印刷的銀漿形成陰極連接線層，陰極連接線層與陰極引線層相互連通；陰極底層上刻蝕的金屬層形成陰極過渡層；所述陰極過渡層覆蓋陰極底層上表面的頂部凹陷的橢圓錐型形狀部分，并與陰極連接線層相互連通；陰極過渡層上刻蝕的金屬層形成陰極電極層；陰極電極層和陰極過渡層相互連通；陰極電極層末端突出于陰極底層上表面平面；后封裝玻璃板上印刷的絕緣漿料形成門極底層；門極底層的下表面為平面；門極底層中存在圓形孔，圓形孔中完全暴露出陰極電極層、陰極過渡層和陰極底層；門極底層中圓形孔在門極底層上、下表面形成的截面均為中空的圓面，圓形孔的內(nèi)側(cè)壁是垂直于后封裝玻璃板的圓筒面；門極底層上圓形孔的邊緣周圍形成一個彎弓形傾斜面，彎弓形傾斜面環(huán)繞于圓形孔的周圍，門極底層其余上表面部分為平面；門極底層上圓形孔彎弓形傾斜面上的刻蝕的金屬層形成門極控制極層；門極控制極層覆蓋于圓形孔彎弓形傾斜面上，其前端向前突出呈懸空態(tài)；門極底層上表面平面部分的刻蝕的金屬層形成門極引線層；門極引線層和門極控制極層相互連通；門極底層上印刷的絕緣漿料層形成門極覆蓋層；所述陰極電極層上制備有碳納米管層。

所述斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的固定位置為后封裝玻璃板；陰極過渡層為金屬金、銀、銅、鋁、鉬、鉻或錫；陰極電極層為金屬鉬、鉻、鎳或錫；門極控制極層為金屬金、銀、鋁、鉬或鉻；門極引線層為金屬金、銀、鋁、鉬或鉻；門極引線層的走向和陰極引線層的走向相互垂直。

本發(fā)明同時提供上述帶有斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器的制作工藝，步驟如下：

1)后封裝玻璃板的制作：對平面鈉鈣玻璃進行劃割，形成后封裝玻璃板；

2)陰極引線層的制作：在后封裝玻璃板上印刷銀漿，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陰極引線層；

3)陰極底層的制作：在陰極引線層上印刷絕緣漿料，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陰極底層；

4)陰極連接線層的制作：在陰極底層的方形孔中印刷銀漿，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陰極連接線層；

5)陰極過渡層的制作：在陰極底層上制備出一個金屬鉻層，刻蝕后形成陰極過渡層；

6)陰極電極層的制作：在陰極過渡層上制備出一個金屬鎳層，刻蝕后形成陰極電極層；

7)門極底層的制作：在后封裝玻璃板上印刷絕緣漿料，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成門極底層；

8)門極控制極層的制作：在門極底層上圓形孔邊緣部分彎弓形傾斜面上制備出一個金屬鉻層，刻蝕后形成門極控制極層；

9)門極引線層的制作：在門極底層上平面部分制備出一個金屬鉻層，刻蝕后形成門極引線層；

10)門極覆蓋層的制作：在門極底層上印刷絕緣漿料，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成門極覆蓋層；

11)斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的清潔：對斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的表面進行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；

12)碳納米管層的制作：將碳納米管印刷在陰極電極層上，形成碳納米管層；

13)碳納米管層的處理：對碳納米管層進行后處理，改善其場發(fā)射特性；

14)前封裝玻璃板的制作：對平面鈉鈣玻璃進行劃割，形成前封裝玻璃板；

15)陽極電極層的制作：對覆蓋于前封裝玻璃板表面的錫銦氧化物膜層進行刻蝕，形成陽極電極層；

16)陽極引線層的制作：在前封裝玻璃板上印刷銀漿，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陽極引線層；

17)熒光粉層的制作：在陽極電極層上印刷熒光粉，經(jīng)烘烤工藝后形成熒光粉層；

18)顯示器器件裝配：將消氣劑安裝固定于前封裝玻璃板的非顯示區(qū)域；然后，將前封裝玻璃板、后封裝玻璃板、透明玻璃框和隔離柱裝配到一起，用夾子固定；

19)顯示器器件封裝：對已經(jīng)裝配的顯示器器件進行封裝工藝形成成品件。

所述步驟16具體為：在前封裝玻璃板的非顯示區(qū)域印刷銀漿，經(jīng)過烘烤之后，最高烘烤溫度：180℃，最高烘烤溫度保持時間：8分鐘；放置在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)，最高燒結(jié)溫度：525℃，最高燒結(jié)溫度保持時間：8分鐘。

所述步驟17具體為：在前封裝玻璃板的陽極電極層上印刷熒光粉，然后放置在烘箱中進行烘烤，最高烘烤溫度：120℃，最高烘烤溫度保持時間：10分鐘。

所述步驟19具體為對已裝配的顯示器器件進行如下的封裝工藝：將顯示器器件放入烘箱中進行烘烤；放入燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；在排氣臺上進行器件排氣、封離；在烤消機上對消氣劑進行烤消，最后加裝管腳形成成品件。

有益效果：本發(fā)明具有如下的積極效果：

首先，在所述的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)中，門極控制極層制作在碳納米管層的斜旁側(cè)。當(dāng)在門極控制極上施加適當(dāng)電壓后，就會在碳納米管層的表面形成強大的電場強度，迫使碳納米管發(fā)射出大量的電子，這體現(xiàn)了門極控制極對碳納米管的強有力控制作用。同時，由于門極控制極位于碳納米管層的斜旁側(cè)，因此碳納米管發(fā)射的電子并不會被門極控制極大量截留，這十分有利于增加發(fā)光顯示器的陽極電流，從而增強發(fā)光顯示器的發(fā)光亮度。

其次，在所述的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)中，門極控制極層為彎弓形形狀，且其前端向前突出，呈現(xiàn)懸空態(tài)。由于門極控制極層的彎弓形形狀，有效增加了門極底層的厚度，使得門極底層不易由于碳納米管層表面強大電場強度而被有效擊穿，從而提高了發(fā)光顯示器的成品率，在降低了門極底層工藝制作難度的同時，也有利于降低發(fā)光顯示器的制作成本。同時，鑒于門極控制極層的前端向前突出，且呈現(xiàn)懸空態(tài)，這非常有利于門極控制極的末端盡可能的接近于碳納米管，縮減二者之間的有效距離，這對進一步降低門極控制極的工作電壓是有益的。

第三，在所述的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)中，在陰極過渡層上面制作了陰極電極層。這種陰極過渡層+陰極電極層的復(fù)合結(jié)構(gòu)，能夠有效避免實際刻蝕過程中可能產(chǎn)生的陰極電極層斷裂現(xiàn)象，提高了發(fā)光顯示器的制作成品率；同時，陰極電極層末端突出于陰極底層上表面平面，也有助于縮減陰極電極層和門極控制極層的距離，有利于降低發(fā)光顯示器的門極工作電壓。

此外，在所述的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)中，并沒有采用特殊的制作材料，也沒有采用特殊的制作工藝，這顯著進一步降低了發(fā)光顯示器的制作成本。在所述的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的制作過程中，簡化了發(fā)光顯示器的制作過程，有助于進行商業(yè)化的大規(guī)模生產(chǎn)。

除了上面所述的本發(fā)明解決的技術(shù)問題、構(gòu)成技術(shù)方案的技術(shù)特征以及由這些技術(shù)方案的技術(shù)特征所帶來的優(yōu)點外，本發(fā)明的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器所能解決的其他技術(shù)問題、技術(shù)方案中包含的其他技術(shù)特征以及這些技術(shù)特征帶來的優(yōu)點，將結(jié)合附圖做出進一步詳細的說明。

附圖說明

圖1給出了斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2給出了斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3給出了一種帶有斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：后封裝玻璃板 1、陰極引線層 2、陰極底層 3、陰極連接線層 4、陰極過渡層 5、陰極電極層 6、門極底層 7、門極控制極層 8、門極引線層 9、門極覆蓋層 10、碳納米管層 11、前封裝玻璃板 12、陽極電極層 13、陽極引線層 14、熒光粉層 15、消氣劑 16、透明玻璃框 17、隔離柱 18。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進行進一步說明，但本發(fā)明并不局限于本實施例。

本實施例的斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器如圖1、圖2和圖3所示，包括由前封裝玻璃板12、后封裝玻璃板1和透明玻璃框17所構(gòu)成的真空室；在前封裝玻璃板上有陽極電極層13、與陽極電極層13相連的陽極引線層14以及制備在陽極電極層上面的熒光粉層15；在后封裝玻璃板上的斜弓門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)；在真空室內(nèi)具有隔離柱18和消氣劑16附屬元件。

其中，斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)包括后封裝玻璃板1、陰極引線層2、陰極底層3、陰極連接線層4、陰極過渡層5、陰極電極層6、門極底層7、門極控制極層8、門極引線層9、門極覆蓋層10和碳納米管層11部分。

斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的襯底材料為玻璃，可以為鈉鈣玻璃、硼硅玻璃，也就是后封裝玻璃板1；后封裝玻璃板1上印刷的銀漿層形成陰極引線層2；陰極引線層2上印刷的絕緣漿料層形成陰極底層3；陰極底層3的下表面為平面；陰極底層3的上表面呈現(xiàn)頂部凹陷的橢圓錐型形狀；陰極底層3中存在方形孔，作為陰極連接線層4的通道；陰極底層3中方形孔內(nèi)印刷的銀漿形成陰極連接線層4；陰極連接線層4和陰極引線層2是相互連通的；陰極底層3上刻蝕的金屬層形成陰極過渡層5；陰極過渡層5覆蓋陰極底層3上表面的頂部凹陷的橢圓錐型形狀部分，和陰極連接線層4相互連通；陰極過渡層5上刻蝕的金屬層形成陰極電極層6；陰極電極層6和陰極過渡層5是相互連通的；陰極電極層6末端突出于陰極底層4上表面平面；后封裝玻璃板1上印刷的絕緣漿料形成門極底層7；門極底層7的下表面為平面；門極底層7中存在圓形孔，圓形孔中完全暴露出陰極電極層6、陰極過渡層5和陰極底層3；門極底層7中圓形孔在門極底層上、下表面形成的截面均為中空的圓面，圓形孔的內(nèi)側(cè)壁是垂直于后封裝玻璃板1的圓筒面；門極底層上圓形孔的邊緣周圍形成一個彎弓形傾斜面，彎弓形傾斜面環(huán)繞于圓形孔的周圍，門極底層7其余上表面部分為平面；門極底層上圓形孔邊緣部分的高度要高于陰極電極層6末端的高度；門極底層上圓形孔彎弓形傾斜面上的刻蝕的金屬層形成門極控制極層8；門極控制極層8覆蓋于圓形孔彎弓形傾斜面上，其前端向前突出，呈現(xiàn)懸空態(tài)；門極底層7上表面平面部分的刻蝕的金屬層形成門極引線層9；門極引線層9和門極控制極層8是相互連通的；門極底層7上印刷的絕緣漿料層形成門極覆蓋層10；碳納米管層11制備在陰極電極層上。

斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的固定位置為后封裝玻璃板1；陰極過渡層5可以為金屬金、銀、銅、鋁、鉬、鉻、錫；陰極電極層6可以為金屬鉬、鉻、鎳、錫；門極控制極層8可以為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻；門極引線層9可以為金屬金、銀、鋁、鉬、鉻；門極引線層9的走向和陰極引線層2的走向相互垂直。

上述帶有斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的發(fā)光顯示器的制作工藝如下：

1)后封裝玻璃板1的制作：對平面鈉鈣玻璃進行劃割，形成后封裝玻璃板1；

2)陰極引線層2的制作：在后封裝玻璃板1上印刷銀漿，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陰極引線層2；

3)陰極底層3的制作：在陰極引線層2上印刷絕緣漿料，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陰極底層3；

4)陰極連接線層4的制作：在陰極底層3的方形孔中印刷銀漿，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陰極連接線層4；

5)陰極過渡層5的制作：在陰極底層3上制備出一個金屬鉻層，刻蝕后形成陰極過渡層5；

6)陰極電極層6的制作：在陰極過渡層5上制備出一個金屬鎳層，刻蝕后形成陰極電極層6；

7)門極底層7的制作：在后封裝玻璃板1上印刷絕緣漿料，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成門極底層7；

8)門極控制極層8的制作：在門極底層上圓形孔邊緣部分彎弓形傾斜面上制備出一個金屬鉻層，刻蝕后形成門極控制極層8；

9)門極引線層9的制作：在門極底層上平面部分制備出一個金屬鉻層，刻蝕后形成門極引線層9；

10)門極覆蓋層10的制作：在門極底層7上印刷絕緣漿料，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成門極覆蓋層10；

11)斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的清潔：對斜弓弧門控凹陷頂橢圓錐陰極結(jié)構(gòu)的表面進行清潔處理，除掉雜質(zhì)和灰塵；

12)碳納米管層11的制作：將碳納米管印刷在陰極電極層上，形成碳納米管層11；

13)碳納米管層11的處理：對碳納米管層11進行后處理，改善其場發(fā)射特性；

14)前封裝玻璃板12的制作：對平面鈉鈣玻璃進行劃割，形成前封裝玻璃板12；

15)陽極電極層13的制作：對覆蓋于前封裝玻璃板12表面的錫銦氧化物膜層進行刻蝕，形成陽極電極層13；

16)陽極引線層14的制作：在前封裝玻璃板12上印刷銀漿，經(jīng)烘烤、燒結(jié)工藝后形成陽極引線層14；具體是在前封裝玻璃板12的非顯示區(qū)域印刷銀漿，經(jīng)過烘烤(最高烘烤溫度：180℃，最高烘烤溫度保持時間：8分鐘)之后，放置在燒結(jié)爐中進行燒結(jié)(最高燒結(jié)溫度：525℃，最高燒結(jié)溫度保持時間：8分鐘)。

17)熒光粉層15的制作：在陽極電極層13上印刷熒光粉，經(jīng)烘烤工藝后形成熒光粉層15；具體是在前封裝玻璃板12的陽極電極層13上印刷熒光粉，然后放置在烘箱中進行烘烤(最高烘烤溫度：120℃，最高烘烤溫度保持時間：10分鐘)。

18)顯示器器件裝配：將消氣劑16安裝固定于前封裝玻璃板12的非顯示區(qū)域；然后，將前封裝玻璃板12、后封裝玻璃板1、透明玻璃框17和隔離柱18裝配到一起，用夾子固定；

19)顯示器器件封裝：對已經(jīng)裝配的顯示器器件進行封裝工藝形成成品件。封裝工藝如下：將顯示器器件放入烘箱中進行烘烤；放入燒結(jié)爐中進行燒結(jié)；在排氣臺上進行器件排氣、封離；在烤消機上對消氣劑進行烤消，最后加裝管腳形成成品件。