栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器及其制作工艺制造技术

本发明专利技术涉及一种栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器及其制作工艺，包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；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，在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管阴极以及栅控圆环尖状阴极型发射结构；栅控圆环尖状阴极型发射结构能够有效地增大了阴极的电子发射面积，充分利用了边缘位置发射大量电子的现象，有利于进一步改善整体器件的显示图像质量，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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于平板显示
、电子科学与
、真空科学与
、集成电路科学与
以及纳米科学与
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，特别涉及到一种栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器的器件制作及其制作工艺。
技术介绍
碳纳米管具有小的尖端曲率半径，高度稳定的物理化学特性以及极高的机械强度，非常适合于用作场致发射阴极材料。碳纳米管的场致发射特性稳定，制备工艺相对比较简单，易于在工业中进行大批量生产。而利用碳纳米管作为阴极材料而制作的平板显示器件是一种新型的平面型器件，它将阴极射线管的高清晰度图像质量，液晶显示屏的超薄度以及等离子体显示器的大面积性等优点集于一身，具有体积小、亮度高、视角大以及适用温区广等特点，在目前平板显示器市场规模不断扩大的情况下，相对于其它显示器件来说，碳纳米管场致发射显示器件将会吸引更大的投资，在价格、性能和可制作性等方面都具有极大的优越之处。碳纳米管的制备工艺大致可分为两种，即直接生长制备和移植制备。直接生长制备的碳纳米管的密度高，场致发射电流大，粘贴能力强，不易脱落，且其场致发射特性非常良好，其缺点就是对基底具有严格的要求，且其生长温度还比较高。在三极结构的场致发射显示器件当中，栅极结构对于碳纳米管的电子发射起着十分必要的控制作用，目前大多数器件当中都采用了栅极位于碳纳米管阴极上方的控制结构型是，其制作工艺比较简单，但所形成的栅极电流比较大。当在栅极上施加适当电压以后，碳纳米管就会发射出大量的电子，但是并不是所有的碳纳米管阴极都能够均匀稳定的发射电子的，而是位于碳纳米管阴极的边缘位置发射的电子最多，位于碳纳米管阴极的中央位置发射的电子较少一些，或者根本就不发射电子。这也就是独特的边缘位置发射大量电子现象。那么如何充分利用上面所提到的这些现象和优点，进行更好的器件制作，简化器件制作工艺，降低器件成本呢，这是需要解决的一个现实问题。此外，在尽可能不影响碳纳米管阴极的场致发射能力的前提下，还需要进一步降低整体平板显示器件的制作成本；在能够进行大面积显示器件制作的同时，还需要使得器件制作过程免于复杂化，有利于进行商业化的大规模生产。
技术实现思路
本专利技术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、结构简单的带有栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器及其制作工艺。本专利技术的目的是这样实现的包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；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。在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管阴极以及栅控圆环尖状阴极型发射结构。所述的栅控圆环尖状阴极型发射结构衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃、硼硅玻璃，也就是阴极玻璃面板，阴极玻璃面板上的刻蚀后的金属层形成阴极引线层，阴极玻璃面板上的刻蚀后的掺杂多晶硅一层形成外侧阴极增高层，外侧阴极增高层的纵向剖面图形状为“U”型，底部和阴极引线层相接触，两侧上方为尖三角状，横向俯视形状为圆环锥状，其圆环位于栅极层的外围，“U”型外侧阴极增高层的里面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层，栅极增高层位于“U”型外侧阴极增高层的内部，呈现一个圆环状结构，其圆环上平面高度和外侧阴极增高层的顶面高度是相同的，栅极增高层的内部是中空的，暴露出底部的阴极引线层和外侧阴极增高层，栅极增高层顶部的刻蚀后的金属层形成栅极层，栅极层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层，栅极增高层的内部中空部位的刻蚀后的掺杂多晶硅二层形成内侧阴极增高层，内侧阴极增高层的形状和外侧阴极增高层的形状相同，只是内侧阴极增高层的圆环直径比外侧阴极增高层的圆环直径小，且内侧阴极增高层位于栅极增高层的内部中空部位，内侧阴极增高层的底部和阴极引线层、外侧阴极增高层是连通的，内侧阴极增高层的尖状顶部的高度要低于栅极增高层的上顶面高度，内侧阴极增高层和外侧阴极增高层的尖状顶部的刻蚀后的金属层形成催化剂层，可以利用催化剂层进行碳纳米管的制备。所述的栅控圆环尖状阴极型发射结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，且栅极和阴极是集成到一起的，栅极控制着碳纳米管阴极的电子发射。阴极引线层可以为金属金、银、铝、锡、铬、钼。外侧阴极增高层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型。栅极层可以为金属金、银、铝、钼、铬、锡、铟、铜。内侧阴极增高层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型，但其掺杂类型要和外侧阴极增高层的掺杂类型相一致。催化剂层可以为金属铁、钴、镍。一种带有栅控圆环尖状阴极型发射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)阴极引线层的制作在阴极玻璃面板上制备出一个金属层，刻蚀后形成阴极引线层；3)外侧阴极增高层的制作在阴极玻璃面板上制作出一个n型掺杂多晶硅一层，刻蚀后形成外侧阴极增高层；4)栅极增高层的制作在“U”型外侧阴极增高层的里面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；5)栅极层的制作在栅极增高层顶部制出一个金属层，刻蚀后形成栅极层；6)栅极覆盖层的制作在栅极层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；7)内侧阴极增高层的制作在栅极增高层的内部中空部位制备出一个n型掺杂多晶硅二层，刻蚀后形成内侧阴极增高层；8)催化剂层的制作在内侧阴极增高层和外侧阴极增高层的尖状顶部制备出一个镍层，刻蚀后形成催化剂层；9)栅控圆环尖状阴极型发射结构的表面清洁处理对栅控圆环尖状阴极型发射结构的表面进行清洁处理，除掉杂质和灰尘；10)碳纳米管的制备利用催化剂层作为催化剂制备出碳纳米管阴极；11)阳极玻璃面板的制作对整体平板玻璃进行划割，制作出阳极玻璃面板；12)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；13)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；14)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；15)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。在玻璃面板的四周涂抹好低熔点玻璃粉，用夹子固定；16)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3具体为在阴极玻璃面板上制作出一个n型掺杂多晶硅一层，刻蚀后形成外侧阴极增高层，外侧阴极增高层的纵向剖面图形状为“U”型，底部和阴极引线层相接触，两侧上方为尖三角状，横向俯视形状为圆环锥状，其圆环位于栅极层的外围；所述步骤4具体为在“U”型外侧阴极增高层的里面制备出一个二氧化硅层，可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀，形成栅极增高层；栅极增高层位于“U”型外侧阴极增高层的内部，呈现一个圆环状结构，其圆环上平面高度和外侧阴极增高层的顶面高度是相同的；栅极增高层的内部是中空的，暴露出底部的阴极引线层和外侧阴极增高层；所述步骤7具体为在栅极增高层的内部中空部位制备出一个n型掺杂多晶硅二层，可以结合常规的光刻工艺进行刻蚀，形成内侧阴极增高层；内侧阴极增高层的形状和外侧阴极增高层的形状相同，只是内侧阴极增高层本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；支撑墙结构以及消气剂附属元件，其特征在于：在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管阴极以及栅控圆环尖状阴极型发射结构。

【技术特征摘要】
1.一种栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器，包括由阳极玻璃面板、阴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以及制备在阳极导电层上的荧光粉层；支撑墙结构以及消气剂附属元件，其特征在于在阴极玻璃面板上有控制栅极、碳纳米管阴极以及栅控圆环尖状阴极型发射结构。2.根据权利要求1所述的栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器，其特征在于所述的栅控圆环尖状阴极型发射结构衬底材料为玻璃，也就是阴极玻璃面板，阴极玻璃面板上的刻蚀后的金属层形成阴极引线层，阴极玻璃面板上的刻蚀后的掺杂多晶硅一层形成外侧阴极增高层，外侧阴极增高层的纵向剖面图形状为“U”型，底部和阴极引线层相接触，两侧上方为尖三角状，横向俯视形状为圆环锥状，其圆环位于栅极层的外围，“U”型外侧阴极增高层的里面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极增高层，栅极增高层位于“U”型外侧阴极增高层的内部，呈现一个圆环状结构，其圆环上平面高度和外侧阴极增高层的顶面高度是相同的，栅极增高层的内部是中空的，暴露出底部的阴极引线层和外侧阴极增高层，栅极增高层顶部的刻蚀后的金属层形成栅极层，栅极层上面的刻蚀后的二氧化硅层形成栅极覆盖层，栅极增高层的内部中空部位的刻蚀后的掺杂多晶硅二层形成内侧阴极增高层，内侧阴极增高层的形状和外侧阴极增高层的形状相同，内侧阴极增高层的圆环直径比外侧阴极增高层的圆环直径小，且内侧阴极增高层位于栅极增高层的内部中空部位，内侧阴极增高层的底部和阴极引线层、外侧阴极增高层是连通的，内侧阴极增高层的尖状顶部的高度要低于栅极增高层的上顶面高度，内侧阴极增高层和外侧阴极增高层的尖状顶部的刻蚀后的金属层形成催化剂层，在催化剂层上制备碳纳米管的。3.根据权利要求2所述的栅控圆环尖状阴极型发射结构的平板显示器，其特征在于所述的栅控圆环尖状阴极型发射结构的固定位置为安装固定在阴极玻璃面板上，且栅极和阴极是集成到一起的，栅极控制着碳纳米管阴极的电子发射。阴极引线层可以为金属金、银、铝、锡、铬、钼。外侧阴极增高层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型。栅极层可以为金属金、银、铝、钼、铬、锡、铟、铜。内侧阴极增高层的掺杂类型可以为n型，也可以为p型，但其掺杂类型要和外侧阴极增高层的掺杂类型相一致。催化剂层可以为金属铁、钴、镍。4.一种带栅控圆环尖状阴极型发射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)阴极引线层的制作在阴极玻璃面板上制备出一个铬层，刻蚀后形成阴极引线层；3)外侧阴极增高层的制作在阴极玻璃面板上制作出一个n型掺杂多晶硅一层，刻蚀后形成外侧阴极增高层；4)栅极增高层的制作在“U”型外侧阴极增高层的里面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极增高层；5)栅极层的制作在栅极增高层的顶部制备出一个金属钼层，刻蚀后形成栅极层；6)栅极覆盖层的制作在栅极层的上面制备出一个二氧化硅层，刻蚀后形成栅极覆盖层；7)内侧阴极增高层的制作在栅极增高层的内部中空部位制备出一个n型掺杂多晶硅二层，刻蚀后形成内侧阴极增高层；8)催化剂层的制作在内侧阴极增高层和外侧阴极增高层的尖状顶部制备出一个镍层，刻蚀后形成催化...

【专利技术属性】
技术研发人员：李玉魁，
申请(专利权)人：中原工学院，
类型：发明
国别省市：41[中国|河南]