CN100391313C - 场发射显示器的阴极结构制作方法 - Google Patents

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Abstract

一种场发射显示器的阴极结构制作方法，采用厚膜技术，利用银质油墨及纳米碳管材料在基板上形成第一电极层和第二电极层，再进行烧结，在烧结完成后，利用表面研磨处理技术对该由第一电极层和第二电极层表面进行研磨，研磨后的厚度误差控制在0.1μm以下，使第一电极层和第二电极层表面的平坦度得到提高。

Description

场发射显示器的阴极结构制作方法
技术领域
本发明涉及一种场发射显示器的阴极结构制作方法，尤其涉及一种利用研磨技术制作阴极结构，可采用低成本的油墨材料，同时提高电极层及电子发射源表面的平坦度，使电极层与电子发射源层的制作更为简易，更利于后序堆层结构制作的场发射显示器的阴极结构制作方法。
背景技术
公知的场发射显示器(Field Emission Display，FED)的阴极的电极层及电子发射源制作技术通常为用薄膜制程或厚膜制程制作加工。其中，薄膜制程技术的制作规格平坦性与精细规格较高，但是制作成本较高。而公知的用厚膜制程如网印或厚膜微影制程制作场发射显示组件及部分结构，则可利用低廉成本的制作设备取代公知薄膜制程的昂贵制作加工成本。
而以薄膜微影如溅镀或蒸镀制作的电极除了成本高外，其所制作的电极层虽然平坦性极佳，但受其材料本身的限制及制作的厚度仅数十至数百个纳米，在场发射显示器中高压电极下往往因为闪火，或不耐高压而崩溃断路，而厚膜制作的电极材料则可接受此高压电路要求，因此厚膜技术制作电极层成为目前场发射显示器所应用的技术。
网印或厚膜微影制程制作场发射显示器内各电极层，以阴极为例：以银质油墨用印刷制程图案化(patterning or patternize)制作电极层，再用含纳米碳管(Carbon nanotube)的油墨来印刷制作电子发射源层或是用喷涂或微影制作技术将纳米碳管制作为电子发射源层或是用电泳或电化学方式制作电子发射源层。
虽然用网印制程制作阴极及电子发射源层可以大大降低制作成本，然而按照上述制程制作技术仍受到规格上的限制，用网印制作将受限于网目、网结及网板乳胶的限制，印制图案表面平坦度不均，两电极层堆栈累积误差可达10μm以上。另，若按照图1的结构，其中第二电极层(电子发射源层)表面虽然可以控制平坦度误差在1μm下，但是外围的第一电极层(银极)表面受限于材料规格及成本的考虑，多采用银质油墨，其所含的粉体粒径多采用微米规格以上，因此在平坦度上必然有微米规格上的误差，因此对整体的阴极表面平坦度的改进仍然很有限。
由于上述第一电极层和第二电极层表面平坦性的限制，在后序以微影制作三极以上结构的介电层，闸极层时，该第一电极层和第二电极层表面若为非平整的表面，将产生下列的缺陷；
1.造成微影曝光制程的光散射现象，影响光阻制作结构。
2.三极或四极以上的结构堆栈不平整，单位面积内的电场效应不均，影响发出的电子束产生的电流密度不均，从而影响显示组件的画面呈现的效果。
3.如图1所示的电子发射源结构虽然已提供一较平整的电子发射源表面，然而电子发射源的纳米碳管材料以一种堆叠沉积方法制成，结构难以紧密结实，组件操作过程仍然会有极少量松散碳管掉落飞出。
发明内容
本发明的主要目的在于解决上述现有技术中存在的缺陷。本发明利用低廉的厚膜制程技术制作场发射显示器的阴极结构(电子发射源)后，再利用表面研磨技术对阴极结构进行研磨，可以提高阴极结构电极层表面的平坦度，让后序阴极结构制作时更加方便。
为了实现上述目的，本发明运用厚膜技术，利用低成本的银质油墨及纳米碳管材料在基板上形成有第一电极层和第二电极层，再通过烧结技术进行油墨的烧结，在烧结完成后，利用表面研磨处理技术对由该低成本银质油墨及纳米碳管材料所制作的第一电极层和第二电极层表面进行研磨，研磨后的厚度误差可控制在0.1μm以下，并在研磨后对第一电极层和第二电极层表面进行简单水清洗、烘干及高压空气吹拂工序，使第一电极层和第二电极层表面平坦度得到提高。
本发明的场发射显示器的阴极结构制作方法能够使阴极结构中的电子发射源的纳米碳管材料堆栈更急紧密结实；使第二电极层(电子发射源)12与第一电极层11表面形成一共平面且平坦度提高，其精度可控制在0.1μm以下；有利于后序制作三极或四极结构的各堆层的制作，使堆栈结构平坦性提高，提高组件操作过程的电场均匀性，使画面表面亮度均匀性提高；在后序的光阻层制作时，将不致因第一电极层11及第二电极层12表面不平坦性，而使曝光光散射致使光阻层制作精度降低。
附图说明
图1为公知场发射显示器的阴极结构示意图；
图2为本发明实施例的场发射显示器的阴极结构制作流程示意图；
图3为本发明实施例的场发射显示器的阴极结构示意图；
图4为本发明实施例的场发射显示器的阴极结构研磨过程示意图；
图5为本发明实施例的场发射显示器的阴极结构研磨完成后的阴极结构示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1-基板           11-第一电极层
12-第二电极层    2-厚膜技术
301-研磨介质     3-烧结
4-表面研磨技术   5-清洗
6-烘干           7-高压空气吹拂
10-电极结构      20-研磨机
201-研磨组件     30-喷洒工具
具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，现配合附图说明如下：
图2、图3为本发明的场发射显示器的阴极结构制作流程示意图及阴极结构示意图。如图2、图3所示，本发明的场发射显示器的阴极结构制作方法，主要是在场发射显示器的阴极结构在制作完成后，利用研磨技术将阴极结构的电极层表面整平，让电极层表面平坦度提高，且制作上更加容易，并且可以降低制作成本。
在阴极结构制作时，先取一基板1，基板1由玻璃材料制成；
在基板1上制作第一电极层11和第二电极层12，第一电极层和第二电极层11、12是利用厚膜技术2制作，形成场发射显示器的阴极结构。第一电极层11选用一种成本较低廉的银质材料油墨图案化制作，第二电极层12用纳米碳管材料制作；
等第一电极层11和第二电极层12制作完成后，进行烧结3，在烧结3过程中依据材料条件设定烧结温度，例如上述按照油墨材料的条件，设定以400℃烧结；
等烧结3完成后，采用一表面研磨技术4，对第一电极层11和第二电极层12表面进行研磨，让表面平坦度误差在但不限于0.1μm以下；
待研磨4完成后，可通过简单水清洗5、烘干6及高压空气吹拂7，来移除第一电极层11和第二电极层12表面的残留介质粉粒，即完成场发射显示器的阴极结构10的制作。
图4、图5为本发明的阴极结构研磨过程及研磨完成后的阴极结构示意图。如图4、图5所示，在场发射显示器的阴极结构10制作完成后，利用研磨机20的研磨组件201，研磨组件201可为但不限于羊毛毡研磨组件，以1000rpm转速对第一电极层11和第二电极层12的表面进行研磨，再利用喷洒工具30喷洒研磨介质301在第一、二电极层11、12表面上，研磨介质301采用高硬度的氧化金属粉体悬浮溶液，可为但不限于氧化铝，氧化锆，氧化锰、氧化硒等的任一种氧化金属粉体，在本发明的实施例中采用含氧化硒粉体的悬浮水溶液为介质，其中的氧化硒粉体粒径在1μm以下，进行研磨，可以将阴极结构10的第一电极层11和第二电极层12表面的平坦度控制在0.1μm以下，让第一电极层11和第二电极层12表面平坦度提高。
利用本发明的技术手段制作完成的场发射显示器的阴极结构具有以下优点：
1.研磨过程可使阴极结构中的电子发射源的纳米碳管材料堆栈更急紧密结实。
2.第二电极层(电子发射源)12与第一电极层11表面形成一共平面且平坦度提高，其精度可控制在0.1μm以下。
3.有利于后序制作三极或四极结构的各堆层的制作，使堆栈结构平坦性提高，提高组件操作过程的电场均匀性，使画面表面亮度均匀性提高。
4.在后序的光阻层制作时，将不致因第一电极层11及第二电极层12表面不平坦性，而使曝光光散射致使光阻层制作精度降低。
以上所述仅为本发明的优选实施例，但并非为用来限制本发明的实施例。凡是按照本发明的申请专利范围所做的等效变换与修饰，皆包括在本发明的专利范围内。

Claims (13)

1.一种场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于，所述阴极结构制作方法包括以下步骤：
a)先取一基板；
b)利用厚膜技术在所述基板表面上形成第一电极层和第二电极层，其中所述第二电极层位于所述第一电极层的凹孔内，并与所述第一电极层形成粗糙的共平面，且所述第二电极层为纳米碳管所构成的电子发射源；
c)待所述第一电极层和第二电极层制作完成后，对其进行烧结；
d)待所述烧结步骤完成后，利用表面研磨技术，对所述第一电极层和第二电极层表面进行研磨，使所述第一电极层及第二电极层表面形成一平坦的共平面。
2.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述基板由玻璃材料制成。
3.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述第一电极层为银材质。
4.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述第二电极层为纳米碳管材料。
5.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述烧结过程中依据所烧结材料条件设定烧结温度。
6.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述第一电极层和第二电极层在研磨后表面平坦度误差在0.1μm以下。
7.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述阴极结构的第一电极层和第二电极层研磨完成后，进一步对其进行简单水清洗、烘干及高压空气吹拂工序。
8.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述研磨技术是利用研磨机的研磨组件，进行研磨。
9.如权利要求8所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述研磨组件为羊毛毡。
10.如权利要求1所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于在所述研磨过程中，利用喷洒工具喷洒研磨介质在所述电极层表面。
11.如权利要求10所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述研磨介质采用高硬度的氧化金属粉体悬浮溶液。
12.如权利要求11所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述氧化金属粉体为氧化铝、氧化锆、氧化锰、氧化硒中的任一种。
13.如权利要求10-12中的任一项所述的场发射显示器的阴极结构制作方法，其特征在于所述研磨介质的粉体粒径1μm以下。
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