專利名稱：玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器及制作工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于真空科學(xué)技術(shù)、微電子科學(xué)技術(shù)、信息顯示技術(shù)以及納米科學(xué)技術(shù)的相互交叉領(lǐng)域，具體涉及一種碳納米管陰極的，具有玻璃柵極結(jié)構(gòu)的三極結(jié)構(gòu)場(chǎng)致發(fā)射平板顯示器及其制作工藝。
背景技術(shù)：
對(duì)于利用碳納米管作為陰極材料的場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器件來(lái)說(shuō)，為了能夠最大程度的降低生產(chǎn)成本，降低整體器件的工作電壓，以便于和常規(guī)的IC電路相結(jié)合，制作三極結(jié)構(gòu)的場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器件是一個(gè)必然的選擇。
在三極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射顯示器件中，柵極結(jié)構(gòu)對(duì)于碳納米管陰極的電子發(fā)射起著必要的控制作用。柵極結(jié)構(gòu)的制作工藝、結(jié)構(gòu)形式的選擇以及柵極襯底材料的選擇都有著十分嚴(yán)格的要求。同時(shí)，簡(jiǎn)化制作工藝和降低制作成本也是研究人員所面臨的一個(gè)現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。柵極材料的主要選擇原則為必須要能夠應(yīng)用到真空環(huán)境當(dāng)中，并且在真空環(huán)境下出氣量要??；必須要具有一定的電學(xué)絕緣等級(jí)，以使控制柵極部分和碳納米管陰極部分在較高電壓下能夠完全相互電學(xué)絕緣；要求控制柵極的基底材料和陰極襯底材料的熱膨脹系數(shù)相接近，避免在高溫?zé)Y(jié)封裝的過(guò)程中發(fā)生炸裂現(xiàn)象。
目前，各制作企業(yè)或者研究機(jī)構(gòu)使用的用來(lái)作為碳納米管陰極和金屬柵極之間的隔離材料各不相同，但都使用了專用的特殊制作材料，同時(shí)也使用了特殊的制作工藝，這就帶來(lái)了一系列的問(wèn)題，如器件制作成本高；制作過(guò)程復(fù)雜；制作工藝條件要求過(guò)于苛刻，無(wú)法進(jìn)行大面積制作等等。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足而提供一種利用平板玻璃作為控制柵極和碳納米管陰極之間的隔離材料，同時(shí)利用蒸鍍的金屬作為控制柵極條而制作玻璃柵極結(jié)構(gòu)的玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器。
本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的包括印刷有碳納米管陰極的陰極面板，其上有錫銦氧化物薄膜的陽(yáng)極面板，制備在錫銦氧化物薄膜上的熒光粉層，內(nèi)部起支撐作用的隔離柱，陰極面板、陽(yáng)極面板及玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔，控制柵極結(jié)構(gòu)以平板玻璃作為控制柵極的基底材料，安裝固定在陰極面板上。所述的玻璃柵極結(jié)構(gòu)包括基底材料玻璃、通道孔、導(dǎo)電條，其中，利用平面玻璃作為柵極的基底材料，利用噴砂工藝在玻璃襯底上形成用于穿越電子的通道孔，利用精細(xì)鍍膜工藝在玻璃表面形成導(dǎo)電層，并利用光刻工藝將鋁膜層形成導(dǎo)電圖案。所述玻璃柵極結(jié)構(gòu)的基底材料為薄層玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃，是一種具有良好的耐熱性和可操作性、成本低廉的高性能絕緣材料。所述玻璃柵極結(jié)構(gòu)中存在用于控制電子發(fā)射的導(dǎo)電條，金屬導(dǎo)電條可以為鋁，金，鎳，銀，鈷金屬，并且金屬導(dǎo)電條是通過(guò)光刻工藝完成的。
本發(fā)明中的玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平板顯示器按照如下的工藝進(jìn)行制作1、玻璃柵極結(jié)構(gòu)按照如下的工藝進(jìn)行制作如下1)基底材料玻璃的準(zhǔn)備對(duì)玻璃進(jìn)行劃片，形成所需要的形狀；2)通道孔的形成將基底材料玻璃固定，根據(jù)掩模版圖案的要求，利用精細(xì)噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂，在基底材料玻璃上形成通道孔；
3)玻璃的清潔處理需要對(duì)噴砂后的基底材料玻璃進(jìn)行清潔處理，除掉灰塵和雜質(zhì)，為下一步的鍍膜工藝做準(zhǔn)備；4)鋁膜的形成利用精密鍍膜機(jī)在已經(jīng)形成通道孔的基底材料玻璃上進(jìn)行蒸鍍一層鋁膜層；5)導(dǎo)電條的形成根據(jù)掩模版圖案的要求，對(duì)蒸鍍的鋁膜進(jìn)行光刻，形成所需要的導(dǎo)電圖形；6)玻璃表面的再次清潔處理對(duì)光刻形成導(dǎo)電條以后的玻璃[1]表面再次進(jìn)行清潔處理，除掉灰塵和雜質(zhì)。
2、陰極面板的制作1)陰極玻璃面板[4]的劃片對(duì)玻璃進(jìn)行劃片，形成所需要的形狀。玻璃表面帶有錫銦氧化物導(dǎo)電層。
2)陰極導(dǎo)電條[5]的形成對(duì)玻璃表面的錫銦氧化物導(dǎo)電層進(jìn)行光刻，形成所需要形狀的導(dǎo)電圖案。
3)碳納米管[6]陰極的印刷結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，對(duì)碳納米管漿料進(jìn)行印刷，形成用于發(fā)射電子的碳納米管[6]陰極層。
4)碳納米管[6]陰極的后處理對(duì)印刷后的碳納米管[6]陰極進(jìn)行后處理，改善碳納米管的場(chǎng)致發(fā)射特性。
3、陽(yáng)極面板的制作1)清潔平板玻璃[7]，除掉表面灰塵和雜質(zhì)；2)玻璃表面帶有錫銦氧化物導(dǎo)電層[8]；3)對(duì)銦錫氧化物薄膜[8]進(jìn)行光刻，形成一定形狀的導(dǎo)電條；
4)結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在導(dǎo)電條的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層[10]；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)；5)結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在導(dǎo)電條上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層[9]；在烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤(烘烤溫度120℃，保持時(shí)間10分鐘)；6)制作陽(yáng)極引線[11]4、器件裝配將陰極面板、陽(yáng)極面板、玻璃柵極結(jié)構(gòu)以及玻璃圍框，隔離柱[12]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。
5、成品制作將已經(jīng)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(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。
對(duì)于采用平板玻璃作控制柵極襯底材料的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器來(lái)說(shuō)，由于玻璃具有良好的電學(xué)絕緣性能，這可提高控制柵極和碳納米管陰極之間的絕緣等級(jí)，避免控制柵極與碳納米管陰極在高電壓下出現(xiàn)電學(xué)擊穿現(xiàn)象；由于采用平板玻璃作為控制柵極的襯底材料，無(wú)需采用特殊的制作工藝，這就簡(jiǎn)化了整體器件的制作工藝，降低了制作成本，同時(shí)柵極襯底和碳納米管陰極襯底之間的熱膨脹系數(shù)差別較小，避免了在高溫?zé)Y(jié)封裝工藝中可能出現(xiàn)的炸裂現(xiàn)象，極大地提高了整體器件的制作成功率


圖1給出了玻璃柵極結(jié)構(gòu)的縱向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2給出了玻璃柵極結(jié)構(gòu)的橫向結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3給出了一個(gè)具有玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器的
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。
一、本發(fā)明的具有玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器，包括印刷有碳納米管陰極6的陰極面板4、其上有錫銦氧化物薄膜8的陽(yáng)極面板7、制備在錫銦氧化物薄膜上的熒光粉層10、內(nèi)部起支撐作用的隔離柱12、陰極面板、陽(yáng)極面板及玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔，控制柵極結(jié)構(gòu)以平板玻璃作為控制柵極的基底材料，安裝固定在陰極面板上。所述的玻璃柵極結(jié)構(gòu)包括基底材料玻璃1、通道孔2、導(dǎo)電條3，其中，利用平面玻璃1作為柵極的基底材料，利用噴砂工藝在玻璃襯底上形成用于穿越電子的通道孔2，利用精細(xì)鍍膜工藝在玻璃1表面形成導(dǎo)電層，并利用光刻工藝將鋁膜層形成導(dǎo)電圖案3。所述玻璃柵極結(jié)構(gòu)的基底材料為薄層玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃。所述玻璃柵極結(jié)構(gòu)中存在用于控制電子發(fā)射的導(dǎo)電條，金屬導(dǎo)電條可以為鋁，金，鎳，銀，鈷金屬，并且金屬導(dǎo)電條是通過(guò)光刻工藝完成的。
二、本發(fā)明的玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平板顯示器按照如下的工藝進(jìn)行制作1、玻璃柵極結(jié)構(gòu)的制作1)基底材料玻璃[1]的準(zhǔn)備對(duì)大塊玻璃進(jìn)行劃片，形成符合要求的形狀；2)通道孔[2]的形成
將基底材料玻璃固定，根據(jù)掩模版圖案的要求，利用噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂，形成通道孔[2]；3)玻璃[1]的清潔處理需要對(duì)噴砂后的基底材料玻璃[1]進(jìn)行清潔處理，除掉灰塵和雜質(zhì)，為下一步的鍍膜工藝做準(zhǔn)備；4)鋁膜的形成利用鍍膜機(jī)在已經(jīng)形成通道孔[2]的基底材料玻璃上進(jìn)行蒸鍍一層薄鋁膜層；5)導(dǎo)電條[3]的形成根據(jù)掩模版圖案的要求，對(duì)蒸鍍的鋁膜進(jìn)行光刻，形成所需要的導(dǎo)電圖形[3]；6)玻璃[1]表面的再次清潔處理對(duì)光刻形成導(dǎo)電條以后的玻璃[1]表面再次進(jìn)行清潔處理，除掉灰塵和雜質(zhì)。
2、陰極面板的制作1)陰極玻璃面板[4]的劃片對(duì)玻璃進(jìn)行劃片，形成所需要的形狀。玻璃表面帶有錫銦氧化物導(dǎo)電層。
2)陰極導(dǎo)電條[5]的形成對(duì)玻璃表面的錫銦氧化物導(dǎo)電層進(jìn)行光刻，形成所需要形狀的導(dǎo)電圖案。
3)碳納米管[6]陰極的印刷結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，對(duì)碳納米管漿料進(jìn)行印刷，形成用于發(fā)射電子的碳納米管[6]陰極層。
4)碳納米管[6]陰極的后處理對(duì)印刷后的碳納米管[6]陰極進(jìn)行后處理，改善碳納米管的場(chǎng)致發(fā)射特性。
3、陽(yáng)極面板的制作1)清潔平板玻璃[7]，除掉表面灰塵和雜質(zhì)；2)玻璃表面帶有錫銦氧化物導(dǎo)電層[8]；3)對(duì)銦錫氧化物薄膜[8]進(jìn)行光刻，形成一定形狀的導(dǎo)電條；4)結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在導(dǎo)電條的非顯示區(qū)域印刷絕緣漿料層[10]；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)；5)結(jié)合絲網(wǎng)印刷工藝，在導(dǎo)電條上面的顯示區(qū)域印刷熒光粉層[9]；在烘箱當(dāng)中進(jìn)行烘烤(烘烤溫度120℃，保持時(shí)間10分鐘)；6)制作陽(yáng)極引線[11]4、器件裝配將陰極面板、陽(yáng)極面板、玻璃柵極結(jié)構(gòu)以及玻璃圍框、隔離柱[12]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。
5、成品制作將已經(jīng)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(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。
權(quán)利要求
1.一種玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器，包括印刷有碳納米管陰極(6)的陰極面板(4)、其上有錫銦氧化物薄膜(8)的陽(yáng)極面板(7)、制備在錫銦氧化物薄膜上的熒光粉層(10)、內(nèi)部起支撐作用的隔離柱(12)、陰極面板、陽(yáng)極面板及玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔，其特征在于控制柵極結(jié)構(gòu)以平板玻璃作為控制柵極的基底材料，安裝固定在陰極面板上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器，其特征在于所述的玻璃柵極結(jié)構(gòu)包括基底材料玻璃(1)、通道孔(2)、導(dǎo)電條(3)，其中，利用平面玻璃(1)作為柵極的基底材料，利用噴砂工藝在玻璃襯底上形成用于穿越電子的通道孔(2)，利用精細(xì)鍍膜工藝在玻璃(1)表面形成導(dǎo)電層，并利用光刻工藝將鋁膜層形成導(dǎo)電圖案(3)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器，其特征在于所述玻璃柵極結(jié)構(gòu)的基底材料為薄層玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管陰極場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器，其特征在于所述玻璃柵極結(jié)構(gòu)中存在用于控制電子發(fā)射的導(dǎo)電條，金屬導(dǎo)電條可以為鋁，金，鎳，銀，鈷金屬，并且金屬導(dǎo)電條是通過(guò)光刻工藝完成的。
5.一種玻璃柵極結(jié)構(gòu)的碳納米管場(chǎng)致發(fā)射平面顯示器的制作工藝，其特征在于玻璃柵極結(jié)構(gòu)按照如下的工藝進(jìn)行制作1)基底材料玻璃(1)的準(zhǔn)備對(duì)玻璃進(jìn)行劃片，形成所需要的形狀；2)通道孔(2)的形成將基底材料玻璃固定，根據(jù)掩模版圖案的要求，利用精細(xì)噴砂機(jī)進(jìn)行噴砂，在基底材料玻璃上形成通道孔(2)；3)玻璃(1)的清潔處理需要對(duì)噴砂后的基底材料玻璃(1)進(jìn)行清潔處理，除掉灰塵和雜質(zhì)，為下一步的鍍膜工藝做準(zhǔn)備；4)鋁膜的形成利用精密鍍膜機(jī)在已經(jīng)形成通道孔(2)的基底材料玻璃上進(jìn)行蒸鍍一層鋁膜層；5)導(dǎo)電條(3)的形成根據(jù)掩模版圖案的要求，對(duì)蒸鍍的鋁膜進(jìn)行光刻，形成所需要的導(dǎo)電圖形；6)玻璃(1)表面的再次清潔處理對(duì)光刻形成導(dǎo)電條以后的玻璃(1)表面再次進(jìn)行清潔處理，除掉灰塵和雜質(zhì)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種碳納米管陰極的具有玻璃柵極結(jié)構(gòu)的三極結(jié)構(gòu)場(chǎng)致發(fā)射平板顯示器及其制作工藝，包括陰極面板、其上有錫銦氧化物薄膜的陽(yáng)極面板、制備在錫銦氧化物薄膜上的熒光粉層、內(nèi)部起支撐作用的隔離柱、陰極面板、陽(yáng)極面板及玻璃圍框所構(gòu)成的密封真空腔，控制柵極結(jié)構(gòu)以平板玻璃作為控制柵極的基底材料，安裝固定在陰極面板上，由于玻璃具有良好的電學(xué)絕緣性能，可提高控制柵極和碳納米管陰極間的絕緣等級(jí)，避免控制柵極與碳納米管陰極在高電壓下出現(xiàn)電學(xué)擊穿現(xiàn)象，采用平板玻璃作為控制柵極的襯底材料，簡(jiǎn)化了整體器件制作工藝，降低了成本，柵極襯底和碳納米管陰極襯底之間熱膨脹系數(shù)差別較小，避免了高溫?zé)Y(jié)封裝工藝中出現(xiàn)的炸裂現(xiàn)象，提高了整體器件的制作成功率。
文檔編號(hào)H01J29/02GK1622251SQ20041006033
公開(kāi)日2005年6月1日 申請(qǐng)日期2004年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月16日
發(fā)明者李玉魁, 高寶寧, 劉興輝, 曾凡光 申請(qǐng)人:中原工學(xué)院