用光刻和镀铝膜法制作的三极平板显示器及其制作工艺 【技术领域】
本发明属于真空科学技术、微电子科学技术和纳米科学技术的相互交叉领域，特别涉及一种采用锡铟氧化物(简称ITO)薄膜光刻和蒸镀铝膜相结合方法制作阳极面板的三极平板显示器及其制作工艺。
背景技术
目前，对于利用碳纳米管作为阴极发射电子材料的三极结构场致发射平板显示器来说，显示器的使用寿命是衡量器件质量的重要技术指标之一。通常的情况下，在平板显示器的制作中，都是利用从碳纳米管阴极发射的电子来直接轰击荧光粉而发出可见光的，多余的电子通过位于荧光粉层背部的锡铟氧化物薄膜层而流到外电路当中。
采用这种工艺的主要缺点就是由于荧光粉层长时间受到发射电子的直接轰击，而会极大地缩短荧光粉层的使用寿命，这同时也就是极大的缩短了整体显示器件的使用寿命。
在通常的显示器件制作过程中，采用直接蒸镀方法制作的铝膜具有作为导电电极的作用，但是由于从碳纳米管发射的电子要穿透铝膜来对荧光粉层轰击而发出可见光，因而对于蒸镀铝膜的厚度有着十分严格地要求，这也直接关系到器件的制作成功与否。如果铝膜层的厚度太大，则发射的电子无法穿越铝膜层来轰击荧光粉发光层，这也就造成了整体器件制作的失败；如果铝膜层的厚度太小，则一来铝膜层的导电性无法保证，二来蒸镀的铝膜层无法阻挡发射电子的高速度轰击，这也无法达到提高荧光粉发光层使用寿命的目标，同时轰击荧光粉层的多余电子无法流向外电路，而引起多余电子积累，造成器件的额外放电现象。因此，在蒸镀铝膜的过程中对于设备的精度要求很高，从而提高了器件的制作成本，降低了器件的制作成功率。而且如果采用直接蒸镀铝膜的方法来制作阳极面板，无疑会极大的增加显示器件的阳极工作电压，这也不符合制作低压平板显示器件的要求，不仅会极大地增加整体器件的制作成本，同时也会使得器件的制作工艺趋向于复杂化，而且由于制作器件材料的电学要求和制作工艺要求都很高，无疑会极大地降低整体平板显示器件的制作成功率。
对于如何能够既有效地提高平板显示器件的使用寿命，同时还能够简化器件制作工艺，提高器件的制作成功率，降低器件的制作成本，目前还没有一个行之有效的方法。
【发明内容】
本发明的目的在于克服现有技术所存在的不足而提供了一种采用锡铟氧化物薄膜光刻和蒸镀铝膜方法相结合的方法，同时结合丝网印刷方法来印制荧光粉层，从而制作阳极面板的制作工艺，并提供了采用这种阳极面板而制作的、结构简单、制作成本低廉，制作工艺简单、制作过程稳定可靠的三极结构碳纳米管阴极场致发射平板显示器。
本发明包括由平板玻璃构成的真空腔、用于控制碳纳米管阴极发射电子的控制栅极、采用锡铟氧化物薄膜光刻和镀铝膜相结合的方法制作的阳极面板、印刷有碳纳米管的阴极板，采用锡铟氧化物薄膜光刻和蒸镀铝膜相结合的方法制作三极结构平板显示器的阳极面板。所述阳极面板结构主要由平板玻璃、锡铟氧化物薄膜层、荧光粉层和铝膜层和绝缘浆料层构成，其中利用平板玻璃作为衬底材料，而锡铟氧化物薄膜层位于平板玻璃的背部，即荧光粉层和平板玻璃之间，用于和铝膜层共同将多余的电子导向外电路，荧光粉发光层位于锡铟氧化物薄膜层的背部，即锡铟氧化物薄膜层和铝膜层之间；在锡铟氧化物导电条之间制备有绝缘浆料层。所述阳极面板结构中的荧光粉发光层位于锡铟氧化物薄膜层和铝膜层之间。所述阳极面板结构中的在荧光粉发光层的背部蒸镀了一层薄铝膜。所述阳极面板结构中铝膜的背部在不影响显示分辨率的前提下可以安装隔离柱等器件元件。
本发明用光刻和镀铝膜法制作的三极平板显示器的制作工艺如下：
(1)、阳极面板结构的制作：
阳极面板结构由平板玻璃、锡铟氧化物薄膜层、荧光粉层和铝膜层和绝缘浆料层构成，
阳极面板结构采用如下的工艺进行制作：
1)衬底材料平板玻璃的划片：
对整体玻璃衬底材料进行划片，形成符合要求的、所需要的形状；
2)锡铟氧化物薄膜层的制作：
在平板玻璃上覆盖有一层锡铟氧化物薄膜层。可以通过光刻等工艺来实现所需要的线路图案；除了在器件显示区域内形成所需要的图案以外，还需要在器件显示区域以外形成所需要的线路图案，从而构成阳极引线；
3)绝缘浆料层的制作：
结合丝网印刷工艺，在锡铟氧化物薄膜条的非显示区域印刷绝缘浆料层；经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：580℃，保持时间：10分钟)；
4)荧光粉发光层的制备：
利用丝网印刷工艺，在器件的显示区域内将荧光粉均匀的印刷在锡铟氧化物薄膜层上，然后放置在烘箱当中进行烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5分钟，全程时间：不超过30分钟)，将荧光粉浆料中的有机溶剂彻底挥发掉；
5)铝膜层的制作：
利用掩模版，将不需要镀铝的部分掩盖起来；然后利用镀膜机按设计图案蒸镀铝膜；
6)阳极面板的清洁
对蒸镀了铝膜之后的阳极面板进行清洁处理，除掉杂质，
(2)、阴极板结构和控制栅极结构的制作：
对平板玻璃上的铟锡氧化物薄膜进行光刻，形成一定形状的导电条；结合丝网印刷工艺，将绝缘浆料印刷在平板玻璃上，烧结固化后形成栅极条的支撑结构；将碳纳米管印刷在导电条上，形成碳纳米管发射电子源；将银浆印刷在绝缘浆料支撑结构上，从而制作了阴极板和控制栅极，
(3)、器件装配
将阳极面板和阴极结构、控制栅极结构进行装配，在器件内部放置消气剂，并在整体器件的四周涂抹低熔点玻璃粉，用夹子固定；
(4)、成品制作
对已经装配好的器件进行如下的封装工艺：将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；放入烧结炉当中进行高温烧结；在排气台上进行器件排气、封离，在烤消机上对器件内部的消气剂进行烤消，最后加装管脚形成成品件。
本发明具有如下积极效果：
在本发明中，采用蒸镀铝膜的方法，在通过丝网印刷法制备的荧光粉发光层上蒸镀上一层薄薄的膜层，这就极大的避免了发射的电子直接对荧光粉发光层轰击而造成器件使用寿命缩短现象的出现，延长了整体平板显示器件的使用时间；同时，由于整体铝膜层会形成一个发射光阻挡层，将投射到器件背部的可见光发射回来，从而能够进一步增加整体器件的显示亮度。
在采用蒸镀铝膜工艺的同时，有效的结合了ITO薄膜光刻的工艺。其中ITO薄膜和铝膜层均可以参加导电，将轰击荧光粉发光层的多余电子导向外电路，形成有效的电子通道。即使在蒸镀的铝膜的厚度过小，或者由于蒸镀铝膜过程中的结构缺陷很多，无法形成有效导电层的情况下，ITO薄膜仍然能够为电子提供导电通道，器件也能够正常工作。
从实际制作工艺方面来讲，由于有了ITO薄膜的存在，可以将铝膜的厚度进一步降低，对于蒸镀以后铝膜的质量要求也会降低，从而客观上有力的降低了对蒸镀铝膜工艺和设备精度的要求，减少了整体器件的制作成本，同时也进一步提高了显示器件的制作成功率。另外，在阳极面板的制作过程中，没有采用其它特殊的器件制作工艺，这在减低器件制作成本的同时也简化了整体器件的制作工艺过程。
该场致发射平板显示器包括如下的主要组成部分：由平板玻璃构成的真空腔；用于控制碳纳米管阴极发射电子的控制栅极；采用锡铟氧化物薄膜光刻和镀铝膜相结合的方法制作的阳极面板；印刷有碳纳米管的阴极板。本发明提供了一种采用锡铟氧化物薄膜光刻和蒸镀铝膜方法相结合的方法，同时结合丝网印刷方法来印制荧光粉层，从而制作阳极面板的制作工艺，其中采用蒸镀铝膜工艺的主要目的就是避免发射电子直接轰击荧光粉发光层，提高器件使用寿命，同时进一步增加器件显示亮度；采用结合锡铟氧化物薄膜光刻的工艺，就是在提高器件制作成功率的同时，降低器件制作成本，简化器件制作工艺，进一步降低对制作设备精度的要求。与此同时，在本发明中提供了采用这种阳极面板而制作的、结构简单、制作成本低廉，制作工艺简单、制作过程稳定可靠的三极结构碳纳米管阴极场致发射平板显示器。
【附图说明】
图1给出了采用锡铟氧化物薄膜光刻和蒸镀铝膜法相结合工艺来制作的阳极面板结构的纵向结构示意图。
图2给出了采用锡铟氧化物薄膜光刻和蒸镀铝膜法相结合工艺来制作的阳极面板结构的横向结构示意图。
图3给出了采用锡铟氧化物薄膜光刻和蒸镀铝膜法相结合工艺制作的阳极面板结构的三极场致发射显示器实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
本发明中的阳极面板采用平板玻璃作为衬底材料，阳极面板中的平板玻璃既作为显示器阳极的衬底材料，同时也作为整体显示器真空腔的外壳封装玻璃；本发明中的阳极面板中的平板玻璃内部存在着一层锡铟氧化物薄膜层；本发明中的阳极面板中的锡铟氧化物薄膜层可以通过光刻等工艺来实现所需要的线路图案；本发明中的阳极面板中的锡铟氧化物图案之间利用绝缘浆料来进行相互隔离；本发明中的阳极面板中的绝缘浆料层是通过常规的高温烧结工艺来固化的；本发明中的阳极面板中的荧光粉发光层位于锡铟氧化物薄膜层和铝膜层之间；本发明中的阳极面板中的荧光粉发光层采用了低压荧光粉，也可以采用高压荧光粉；本发明中的阳极面板中的荧光粉发光层是采用丝网印刷工艺制备的；本发明中的阳极面板中在荧光粉发光层的背部存在着一层铝薄膜；本发明中的阳极面板中的铝膜层的面积稍大于荧光粉层的面积，以便于铝膜和锡铟氧化物薄膜层形成良好接触；本发明中的阳极面板中在荧光粉发光层的背部存在的铝膜是采用蒸镀方法进行制作的；本发明中的阳极面板中铝膜的背部在不影响显示分辨率的前提下可以安装隔离柱等器件元件；本发明中的阳极面板中铝膜的蒸镀区域和显示区域相同。
本发明中采用锡铟氧化物薄膜层光刻和镀铝膜相结合法制作的三极场发射显示器的制作工艺如下：
1、阳极面板结构的制作
在图1和图2中，本发明的阳极面板结构主要由平板玻璃[1]、锡铟氧化物薄膜层[2]、荧光粉层[3]和铝膜[4]层和绝缘浆料层[5]构成。
本发明中的阳极面板结构采用如下的工艺进行制作：
1)衬底材料平板玻璃[1]的划片：
对整体玻璃衬底材料进行划片，形成符合要求的、所需要的形状；
2)锡铟氧化物薄膜层[2]的制作：
在平板玻璃[1]上覆盖有一层锡铟氧化物薄膜层。可以通过光刻等工艺来实现所需要的线路图案；除了在器件显示区域内形成所需要的图案以外，还需要在器件显示区域以外形成所需要的线路图案，从而构成阳极引线；
3)绝缘浆料层[5]的制作：
结合丝网印刷工艺，在锡铟氧化物薄膜条的非显示区域印刷绝缘浆料层[5]；经过烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5分钟)之后，放置在烧结炉中进行高温烧结(烧结温度：580℃，保持时间：10分钟)；
4)荧光粉[3]发光层的制备：
利用丝网印刷工艺，在器件的显示区域内将荧光粉均匀的印刷在锡铟氧化物薄膜层上，然后放置在烘箱当中进行烘烤(烘烤温度：150℃，保持时间：5分钟，全程时间：不超过30分钟)，将荧光粉浆料中的有机溶剂彻底挥发掉；
5)铝膜层[4]的制作：
利用掩模版，将不需要镀铝的部分掩盖起来；然后利用镀膜机按设计图案蒸镀铝膜；
6)阳极面板的清洁
对蒸镀了铝膜之后的阳极面板进行清洁处理，除掉杂质。
2、阴极结构和控制栅极[6]结构的制作
对平板玻璃上的铟锡氧化物薄膜进行光刻，形成一定形状的导电条；结合丝网印刷工艺，将绝缘浆料印刷在平板玻璃上，烧结固化后形成栅极条的支撑结构；将碳纳米管[7]印刷在导电条上，形成碳纳米管[7]发射电子源；将银浆印刷在绝缘浆料支撑结构上，从而制作了阴极板和控制栅极[6]。
3、器件装配
将阳极面板和阴极结构、控制栅极结构进行装配，在器件内部放置消气剂，并在整体器件的四周涂抹低熔点玻璃粉，用夹子固定；
4、成品制作
对已经装配好的器件进行如下的封装工艺：将样品器件放入烘箱当中进行烘烤；放入烧结炉当中进行高温烧结；在排气台上进行器件排气、封离，在烤消机上对器件内部的消气剂进行烤消，最后加装管脚形成成品件。