專利名稱：一種場發(fā)射顯示器的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平板顯示器的制備方法，尤其涉及一種場發(fā)射顯示器的制備方法。
背景技術(shù)：
場發(fā)射顯示器是平板顯示器的一種，通過施加電場使尖端放電轟擊熒光粉而產(chǎn)生圖像，其原理與傳統(tǒng)陰極射線管顯示器類似，但其體積小，耗電低，且不使用背光源也不會受視角的限制，是平板顯示器發(fā)展的一個重要方向。
傳統(tǒng)場發(fā)射顯示器采用金屬尖端作為發(fā)射元件，但受金屬尖端制作尺寸限制，限制了顯示器本身的尺寸大小，且金屬尖端本身也易因損耗而降低壽命。
1991年由Iijima在電弧放電的產(chǎn)物中首次發(fā)現(xiàn)的碳納米管發(fā)表在1991年出版的Nature 354，56，Helical Microtubules of GraphiticCarbon，以其優(yōu)良的導(dǎo)電性能，機(jī)械性能，納米尺度的尖端等特性而成為優(yōu)良的場發(fā)射陰極材料之一。
但無論是傳統(tǒng)場發(fā)射顯示器還是碳納米管場發(fā)射顯示器要達(dá)到良好的顯示效果，都必須采用三級型結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)中柵極和陰極間的阻隔壁要求的制備工藝是一個關(guān)鍵性的技術(shù)。場發(fā)射顯示器中要求阻隔壁精度高，高度均勻一致，密度較高，絕緣效果好以實(shí)現(xiàn)良好的顯示效果。
現(xiàn)有阻隔壁的制備方法主要有絲網(wǎng)印刷法和噴沙法。絲網(wǎng)印刷法由于印刷次數(shù)較多，容易造成阻隔壁上寬下窄，高低不一致的現(xiàn)象，且此法耗時長，通常需要多次印刷與烘干，印刷精度有限，制作高度一般不超過200微米，精度不高，燒結(jié)后阻隔層頂面平整度差，需要借助研磨等技術(shù)來保證厚度的均勻和頂部平整，成本較高，因此不適用于場發(fā)射顯示器的大規(guī)模生產(chǎn)。噴沙法主要適用于制備形狀整齊，側(cè)壁幾乎垂直的阻隔壁，但噴沙法制作過程花費(fèi)時間較長，必須控制每次噴砂的均勻程度，且噴完之后底部容易形成弧形，且工藝的穩(wěn)定性較差，沙塵污染嚴(yán)重。這與精度要求高，需要嚴(yán)格超凈環(huán)境的場發(fā)射顯示器的制備要求有明顯沖突。
其他的一些制備方法主要有光刻法、模壓法、澆鑄法等都需要配置合適的漿料，價格昂貴，需要烘干、燒結(jié)，工藝復(fù)雜耗時，要達(dá)到場發(fā)射顯示器阻隔壁的精度要求比較困難。
綜上所述，大面積，高精度場發(fā)射顯示器的制備必因其阻隔壁的制備困難而受限。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是克服以上場發(fā)射顯示器制備上的不足，提供一種具有耗時少，無污染，高精度且適用于大面積制備的阻隔壁的場發(fā)射顯示器的制備方法。
本發(fā)明解決技術(shù)問題的技術(shù)方案是提供一種場發(fā)射顯示器的制備方法，其包括以下步驟1.提供一基底，在基底上沉積陰極電極，并形成場發(fā)射點(diǎn)陣；2.選擇金屬板材光刻出與場發(fā)射顯示點(diǎn)陣相對應(yīng)的陰罩；3.在陰罩表面沉積絕緣材料形成阻隔壁；4.在阻隔壁表面沉積柵極電極；5.將阻隔壁固定在基底上；6.將熒光屏與基底封接。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明場發(fā)射顯示器的制備方法，其利用陰極射線管中非常成熟的陰罩制備工藝，通過在其表面沉積絕緣材料而形成高精度的阻隔壁，因?yàn)殛幷植牧峡筛鶕?jù)顯示器的需要而選擇，絕緣層材料及厚度也可根據(jù)顯示器所需要的絕緣強(qiáng)度決定，故，可實(shí)現(xiàn)具有耗時少，無污染，高精度且適用于大面積制備的阻隔壁的場發(fā)射顯示器的制備。

圖1是本發(fā)明場發(fā)射顯示器具體實(shí)施方式
中制備場發(fā)射顯示器的流程圖。
圖2是本發(fā)明場發(fā)射顯示器中具體實(shí)施方式
中沉積有陰極電極及碳納米管的基底示意圖。
圖3是本發(fā)明場發(fā)射顯示器阻隔壁的示意圖。
圖4是在圖3所示的阻隔壁上沉積柵極電極后固定在基底上的示意圖。
圖5是本發(fā)明場發(fā)射顯示器熒光屏封接后的示意圖。
具體實(shí)施方式
請參閱圖1，為本發(fā)明以碳納米管場發(fā)射顯示器為例的第一實(shí)施例的制備流程圖。其包括以下步驟步驟10是提供一基底，在基底上沉積陰極電極，生長碳納米管陣列。
步驟20是選擇金屬板材制備與場發(fā)射顯示器顯示點(diǎn)陣相對應(yīng)的陰罩。
步驟30是在陰罩表面沉積絕緣材料而形成阻隔壁。
步驟40是在阻隔壁表面沉積柵極電極。
步驟50是將阻隔壁固定在基底上。
步驟60是將熒光屏與基底封接。
下面結(jié)合具體圖示具體描述該碳納米管場發(fā)射顯示器的制備過程。
請參閱圖2，首先提供一基底11，該基底材料可選用玻璃、陶瓷、氧化硅或氧化鋁等絕緣材料之一，但要求基底表面平整度小于1微米，而且基底能耐受碳納米管生長溫度，一般為大于700℃。然后在基底11上通過電鍍、磁控濺射等方法沉積陰極電極12，然后在陰極電極12上形成碳納米管13。
該碳納米管13的形成可采用化學(xué)氣相沉積法直接在陰極12上制作或預(yù)先制備后移植到陰極12上。預(yù)先制備的碳納米管為習(xí)知的在硅基底上利用化學(xué)氣相沉積法制備，然后用導(dǎo)電膠將起下的碳納米管粘在陰極12上。直接在陰極12上生長碳納米管13可以采用硅過渡層法或氧化法。
其中硅過渡層法包括以下步驟首先利用熱蒸發(fā)或電子束蒸發(fā)法在陰極12表面蒸鍍一層硅過渡層，其厚度為幾十納米；然后利用電子束蒸發(fā)沉積、熱沉積或?yàn)R射法等方法在硅過渡層上沉積一層金屬催化劑層，其厚度為幾納米到幾十納米不等，其中，金屬催化劑可為鐵(Fe)、鈷(Co)、鎳(Ni)或其合金之一；隨后在溫度300～400℃之間退火處理約10小時形成催化劑的氧化物膜；通入惰性保護(hù)氣體，同時加熱至650～700℃；然后通入碳源氣如乙炔氣體反應(yīng)，長出碳納米管13。
氧化法與硅過渡層法類似，只是將陰極氧化使陰極表面形成一層氧化層來代替硅過渡層法中的硅過渡層，其厚度小于1微米；其后的步驟與硅過渡層法類似，利用電子束蒸發(fā)沉積、熱沉積或?yàn)R射法等方法在氧化層上沉積一層金屬催化劑層；隨后退火處理催化劑；通入惰性保護(hù)氣體，同時加熱至預(yù)定溫度后通入碳源氣，長出碳納米管13。
請參閱圖3，為本發(fā)明所制備的阻隔壁示意圖。該阻隔壁31的制備包括以下步驟首先是按照顯示器顯示點(diǎn)陣的尺寸要求制作光刻模版；然后根據(jù)碳納米管13的生長高度選擇厚度適合的金屬板材，其中，金屬板材的材料可選用殷瓦鋼、低碳鋼或其他金屬合金，但要求其熱膨脹系數(shù)與基底11相匹配；然后將選定的金屬板材光刻后，經(jīng)過酸腐蝕出與顯示點(diǎn)陣對應(yīng)的具均勻微孔的陰罩21；在陰罩21表面通過電泳工藝、噴涂法等合適的工藝沉積絕緣層材料32形成阻隔壁31。其中，絕緣層材料32可選用氧化鋁、氧化鎂等合適材料，主要取決于顯示器所需阻隔壁的絕緣性能，絕緣層32厚度由陰極與柵極間的絕緣強(qiáng)度決定。
本實(shí)施例中以氧化鋁為絕緣層材料具體描述用電泳工藝在陰罩21表面沉積氧化鋁形成阻隔壁31。其中，陽極為金屬鋁，陰極為預(yù)先制備好的陰罩21，電泳液為一含鋁離子的溶液。本實(shí)施例中電泳液選用甲醇600ml，硫酸鎂(MgSO4)6g，硝酸鋁(AlNO3)30ml，氧化鋁(Al2O3)900g與600ml去離子水配成的溶液。電泳的時間主要取決于顯示器所需絕緣層的厚度。
陰罩21通過電泳沉積上氧化鋁之后形成阻隔壁31，如圖3所示，其包括陰罩21及沉積在其表面的氧化鋁32，其中氧化鋁32的厚度可為10～500微米，優(yōu)選為75～200微米。
優(yōu)選地，陰罩21電泳沉積氧化鋁32之后，可將其在清洗液中短時浸泡，清洗掉電泳層表面的浮塵(如沒有附牢的絕緣材料)后固化烘干。本實(shí)施例中清洗液選用乙基纖維85g，丁醇60ml及二甲苯(3度級)3400ml配制的溶液，浸泡時間為1～5分鐘。
請參閱圖4，將阻隔壁31固定在帶有定位面的框架51上，施加應(yīng)力使之平整。然后在阻隔壁31表面沉積柵極電極41，沉積方式可采用電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)或?yàn)R射法。將沉積有柵極電極41的阻隔壁31連同定位框架51一起固定在基底11上，固定方式可采用低熔點(diǎn)玻璃粉熔接。
請參閱圖5，將熒光屏61與基底11封接，制成碳納米管場發(fā)射顯示器。封接時熒光屏61與基底11間的支撐柱62可起壓牢阻隔壁，防止局部不平整的作用。
同樣的，制備傳統(tǒng)型金屬尖端的場發(fā)射顯示器也可采用此法制備，主要不同僅在于場發(fā)射元件一個采用碳納米管，而一個采用金屬尖端。
本發(fā)明的第二實(shí)施例中，碳納米管場發(fā)射顯示器的制備還可以采用以下步驟首先在一基底11上沉積陰極電極12和催化劑；采用與第一實(shí)施例同樣的方法制備好阻隔壁31，在阻隔壁31表面沉積柵極電極41；然后將阻隔壁31連同柵極41固定在沉積有陰極電極12及催化劑的基底11上；然后將上述基底11連同阻隔壁31一起放進(jìn)生長碳納米管用的生長爐中生長碳納米管13；最后將熒光屏61與基底11封接。
因?yàn)樽韪舯?1將會一起放進(jìn)生長爐中，所以此實(shí)施例中阻隔壁31的固定方法不能采用低熔點(diǎn)玻璃粉固定，而采用焊接或適當(dāng)?shù)膴A具來固定。
盡管結(jié)合優(yōu)選實(shí)施方案具體展示和介紹了本發(fā)明，但所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)明白，在形式上和細(xì)節(jié)上可以對本發(fā)明做出各種變化，而不會脫離所附權(quán)利要求書所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射顯示器的制備方法，其包括以下步驟(1)提供一基底，在基底上沉積陰極電極，并形成場發(fā)射點(diǎn)陣；(2)選擇金屬板材光刻出與場發(fā)射顯示點(diǎn)陣相對應(yīng)的陰罩；(3)在陰罩表面沉積絕緣材料形成阻隔壁；(4)在阻隔壁表面沉積柵極電極；(5)將阻隔壁固定在基底上；(6)將熒光屏與基底封接。
2.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(1)中的場發(fā)射點(diǎn)陣中的場發(fā)射元件由碳納米管構(gòu)成。
3.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(1)中的場發(fā)射點(diǎn)陣中的場發(fā)射元件由金屬尖端構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(2)前先要按照顯示器顯示點(diǎn)陣的尺寸制作用于蝕刻陰罩的光刻模版。
5.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(2)中的金屬板材為殷瓦鋼或低碳鋼或其他熱膨脹系數(shù)與基底匹配的金屬合金。
6.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(3)中的絕緣材料為氧化鋁或氧化鎂。
7.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(3)中的絕緣材料采用電泳工藝或噴涂法沉積在陰罩表面。
8.如權(quán)利要求6所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于絕緣材料的厚度為10～500微米。
9.如權(quán)利要求7所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于電泳工藝中的電泳液含有甲醇，硫酸鎂，硝酸鋁，氧化鋁及去離子水。
10.如權(quán)利要求7所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于電泳沉積絕緣材料后進(jìn)一步包括將其在清洗液中浸泡清洗，然后固化烘干。
11.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(4)中采用電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)或?yàn)R射法沉積柵極電極。
12.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(4)前進(jìn)一步包括將阻隔壁固定在帶有定位面的框架上。
13.如權(quán)利要求1所述的場發(fā)射顯示器的制備方法，其特征在于步驟(5)中阻隔壁通過采用低熔點(diǎn)玻璃粉與基底熔接，或用焊接或適當(dāng)?shù)膴A具與基底固定。
全文摘要
本發(fā)明提供一種場發(fā)射顯示器的制備方法，其包括以下步驟提供一基底，在基底上沉積陰極電極，并形成場發(fā)射點(diǎn)陣；選擇金屬板材光刻出與場發(fā)射顯示點(diǎn)陣相對應(yīng)的陰罩；在陰罩表面沉積絕緣材料形成阻隔壁；在阻隔壁表面沉積柵極電極；將阻隔壁固定在基底上；將熒光屏與基底封接。該場發(fā)射顯示器的制備方法利用陰極射線管中非常成熟的陰罩制備工藝，通過在其表面沉積絕緣材料而形成高精度的阻隔壁，可實(shí)現(xiàn)具有耗時少，無污染，高精度且適用于大面積制備的阻隔壁的場發(fā)射顯示器的制備。
文檔編號H01J9/02GK1532869SQ03114070
公開日2004年9月29日 申請日期2003年3月26日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月26日
發(fā)明者胡昭復(fù), 陳丕瑾, 劉亮, 范守善 申請人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司