CN101794695B - 一种底栅型fed下板图形的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及场发射显示器一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：1)制备感光银浆；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板(4)上用光刻法制作栅极层(5)图形；3)在栅极层(5)上印刷制作绝缘材料图形，并烧结得到阴极电阻层(6)；4)通过光刻法采用感光银浆制作一层阴极层(7)图形；5)填充一层正性光刻胶或负性光刻胶(p)；干燥后紫外灯下曝光，显影；即得阴极线条间隙填充图形p；6)利用电泳、印刷、光刻方法制作阴极发射体(8)；7)去除光刻胶(p)：即得完整的底栅型FED下基板结构。该方法得到的基板结构使得栅极表面同阴极表面得到彻底绝缘；解决了栅极和阴极表面短路的问题。
Description
技术领域
本发明涉及场发射显示器制造的技术领域，具体涉及一种场发射显示器(Field Emission Display；FED)栅极层、介质层、阴极图形以及保护栅极表面制作发射体的FED下板图形的制作方法。
背景技术
本发明中的场发射显示器是通过电场自发射阴极(cathode emitter)材料上的发射体放出电子来轰击屏幕上的荧光粉，从而激活荧光粉发光。其特点是轻、薄、亮度高、视角广、反应快。
参阅图1所示，是现有技术场发射显示器组件结构示意图。底栅型的场发射显示器，其结构至少包括阳极和阴极，该阳极和阴极之间设置有隔离子9，以提供阳极与阴极之间真空区域的间隔，并作为上下基板之间的支撑。
如图1所示，该阳极，至少包含一阳极玻璃基板1、以及阳极导电层2以及一荧光粉体层3；而该阴极，至少包含一阴极玻璃基板4、栅极层5、阴极电阻层6、阴极层7以及阴极发射体8(即碳纳米管CNT)；其中该阳极与阴极是由隔离子9保持真空区域，并藉由栅极和阴极之间有一个电压差形成的电场，使得阴极上的发射体8释出电子，再经过阳极和阴极之间的高压电场加速电子使之轰击荧光粉体而发光。
现有的FED下板制作阴极发射体8(碳纳米管CNT)时，下板中4、5、6、7图形已经制作完毕，一般采用电泳、电镀等电学方法制作阴极发射体8(碳纳米管CNT)或者印刷法、光刻法等直接制作发射体的方法。在这些方法中，由于下板栅极层5表面已经裸露出，在制作阴极发射体8(碳纳米管CNT)时，难以避免阴极发射体8(碳纳米管CNT)在栅极层5表面上散落堆积(如图2)，在封装后三电极加上电压时出现阴极层7和栅极层5短路的情况。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种底栅型FED下板图形的制作方法，通过在制作发射体前对栅极表面进行保护的方法，使得栅极表面同阴极表面得到彻底绝缘；并且将附带在光刻胶表面的碳纳米管随光刻胶一并除去，彻底解决了发射体制作时容易导致的栅极和阴极表面短路的问题。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的，一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，该方法通过以下步骤来实现：
1)制备感光银浆；
2)在清洁处理后的阴极玻璃基板上，通过光刻法采用步骤1)中感光银浆制作栅极层图形；
3)在制作好的栅极层图形上，印刷制作一层或多层绝缘层图形，并在530～590℃，烧结20～30min，得到阴极电阻层；
4)在上述阴极电阻层上通过光刻法采用感光银浆制作一层阴极层图形；
5)在上述步骤4)的基板上填充一层光刻胶p，采用正性光刻胶或者负性光刻胶填充：
采用负性光刻胶填充阴极间隙时，用印刷法直接使用相应图形的漏印版印刷至基板上后，于90～130℃干燥10～30min；
采用正性光刻胶填充阴极间隙时，先用印刷法印刷以将阴极图形的基板整面印刷一层正性光刻胶，采用75～100℃干燥8～30min后，采用相应掩膜图形紫外灯下曝光，曝光量为50～500mJ/cm2；用当量浓度为0.26的四甲基氢氧化铵TMAH显影液在15～25℃，显影10～50S；即可得到阴极线条间隙填充图形；
6)制作阴极发射体，采用电泳、印刷或光刻方法制作阴极发射体；
7)去除光刻胶p：
填充物为正性光刻胶，采用紫外曝光法，无掩膜遮挡曝光后显影液除去，曝光量和显影液同步骤5)；
填充物为负性光刻胶，直接用质量百分比浓度为0.2～1％的Na2CO3显影液显影10～200s除去；
即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
所述感光银浆由下述重量份数的原料制备而成：
银单体 50～80；
甲基丙烯酸树脂 10～30；
光引发剂 1～5；
2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁 5～15；
高分子分散剂 0.5～1。
所述感光银浆的制备方法为：将所述重量份数的银单体、甲基丙烯酸树脂、光引发剂、2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁和高分子分散剂混合研磨均匀。
所述填充负性光刻胶，该负性光刻胶由下述重量份数的原料混合均匀配制而成：
甲基丙烯酸树脂 80～90；
光引发剂 1～5；
2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯 5～15；
高分子分散剂 0.5～1。
所述填充正性光刻胶，该正性光刻胶由下述重量份数的原料混合均匀配制而成：
2-重氮-1-萘醌 5～20；
酚醛甲醛 20～60；
丙二醇甲醚醋酸酯 25～70。
所述光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮。
所述高分子分散剂为高分子嵌段共聚物；具体为BYK410、BYK140、BYK2025、BYK180或BYK171。
所述制作步骤2)栅极图形或制作步骤4)阴极图形包括如下步骤：
a)清洁处理后的阴极玻璃基板上，印刷一层或多层感光银浆，制备银电极层；
b)将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为80～120℃、烘烤时间为10～40min，然后自然冷却；
c)采用所需栅极层或阴极层图形的掩膜版做掩膜，将上述掩膜后的基板置于紫外灯下曝光，曝光量为100～800mJ/cm2；
d)上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2～1％的Na2CO3溶液显影，显影压力为1.5kgf/cm2，显影时间为10～50S，得到所需栅极层或阴极层图形；
e)将上述处理后的栅极层或阴极层图形烧结：在500～590℃下保温10～30min。
本发明的有益效果是，通过制作阴极发射体8之前在栅极层5表面即阴极间隙之间涂布一层光刻胶P(如图3)，避免阴极发射体8(即碳纳米管)直接接触栅极层5表面，在发阴极射体8制作完成后(如图4)，用显影液将栅极层5表面光刻胶p除去的同时，其表面可能出现的碳纳米管也同时除去，极大程度减少了碳纳米管在栅极层5表面的沉积。
由上述步骤制作的底栅型FED下板结构，通过在制作发射体前对栅极表面进行保护的方法，使得栅极表面同阴极表面彻底绝缘，在除去光刻胶后，附带在光刻胶表面的碳纳米管也随之除去，彻底解决了发射体制作时容易导致的栅极层7和阴极层5表面短路的问题。
附图说明
图1为场发射显示器组件结构示意图；
图2为不采用栅极保护方法直接制作发射体容易导致阴极栅极之间短路示意图；
图3为本发明中所述在制作阴极发射体前制作一层栅极表面保护层示意图；
图4为采用本发明制作栅极表面保护层后制作发射体示意图。
其中：1、阳极玻璃基板；2、阳极导电层；3、荧光粉体层；4、阴极玻璃基板；5、栅极层；6、阴极电阻层；7、阴极层；8、阴极发射体；9、隔离子；P、光刻胶。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，以下给出较佳的实施例仅用于对本发明做详细的说明，但并非用于限定本发明的实施范围，凡是在本发明技术方案范围内的参数选择均属本发明保护的范围。
实施例1
1)制备感光银浆：
该感光银浆由60重量份的银单体、30重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引发剂2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合研磨均匀构成；
2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银浆制作栅极层5的图形；
制作栅极层5图形的步骤具体包括：
a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极层；
b).将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为95℃、烘烤时间为30min，然后自然冷却；
c).通过所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯下曝光，曝光量为800mJ/cm2；
d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.4％的Na2CO3溶液显影，显影压力为1.5kgf/cm2，显影时间为20S，得到所需栅极层5图形；
e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在500℃下保温30min；
3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作两层绝缘材料图形，并在570℃保温20min烧结，做为阴极电阻层6；
4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极层7图形，其制作步骤及参数同步骤2)；
5)填充一层光刻胶p(如图3所示)；
负性光刻胶由80重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引发剂2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、15重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合均匀配制而成，然后采用相应的漏印版图形印刷制作负性光刻胶图案，并将该负性光刻胶填充、印刷后采用90℃烘烤20min，即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶p的下板图形；
6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)：采用电泳、印刷、光刻等方法制作阴极发射体8；
7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶p，直接用0.2％的Na2CO3显影液溶液显影200s除去；
即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
本实施例步骤5)中，在阴极层7图形及阴极电阻层6间隙填充一层光刻胶的方式，可以避免阴极发射体8(即碳纳米管)直接接触栅极层5表面。
本实施例步骤6)中，用显影液将栅极层5表面光刻胶p除去的同时，其表面可能出现的碳纳米管也同时除去，极大程度减少了碳纳米管在栅极层5表面的沉积。
本发明由上述步骤制作的底栅型FED下板结构，通过在制作发射体前对栅极表面进行保护的方法，使得栅极表面同阴极表面彻底绝缘，在除去光刻胶后，附带在光刻胶表面的碳纳米管也随之除去，彻底解决了发射体制作时容易导致的栅极层7和阴极层5表面短路的问题。
实施例2
1)制备感光银浆：
该感光银浆由80重量份的银单体、10重量份的甲基丙烯酸树脂、1重量份的光引发剂2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、8.5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和0.5重量份的高分子分散剂BYK180组成；
2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银浆制作栅极层5的图形；
制作栅极层5图形的步骤2)具体包括：
a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极层；
b).将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为80℃、烘烤时间为40min，然后自然冷却；
c)采用所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯下曝光，曝光量为500mJ/cm2；
d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2％的Na2CO3溶液显影，显影压力为1.5kgf/cm2，显影时间为50S，得到所需栅极层5图形；
e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在590℃下保温10min；
3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作三层绝缘材料图形，并在590℃保温30min，烧结做为阴极电阻层6；
4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极层7图形，其制作步骤及参数同步骤2)；
5)在步骤4)完成的基板上填充一层正性光刻胶p(如图3所示)；
正性光刻胶由2-重氮-1-萘醌15重量份和酚醛树脂60重量份、丙二醇甲醚醋酸酯25重量份混合均匀构成；
其图形制作方法是在步骤5)基板的基础上印刷一层正性光刻胶，75℃干燥30min后，采用相应掩膜图形遮挡在紫外灯下进行曝光，曝光量为50mJ/cm2；显影采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液(当量浓度为0.26，温度15℃)，显影时间为10S，即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶p的下板图形；
6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)：可以采用电泳、印刷、光刻等方法制作阴极发射体；
7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶p；其方法是将基板无掩膜遮挡曝光后采用显影液除去(其中所用曝光量和显影液情况同步骤5)中制作正性光刻胶图形时相同)；
即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
实施例3
1)制备感光银浆：
该感光银浆由50重量份的银单体、29重量份的甲基丙烯酸树脂、5重量份的光引发剂2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、15重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合均匀构成；
2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银浆制作栅极层5图形；
制作栅极层5图形的步骤具体包括：
a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷两层步骤1)中的感光银浆，制备银电极层，
b).将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为120℃、烘烤时间为10min，然后自然冷却；
c).采用所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯下曝光，曝光量为100mJ/cm2；
d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为1％的Na2CO3溶液显影，显影压力为1.5kgf/cm2，显影时间为10S，得到所需栅极层5图形；
e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在550℃下保温20min；
3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作一层绝缘材料图形并在530℃保温25min烧结做为阴极电阻层6；
4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极层7图形，其制作步骤及参数同步骤2)；
5)在步骤4)完成的基板上填充一层正性光刻胶p(如图3所示)；
正性光刻胶由2-重氮-1-萘醌10重量份和酚醛树脂20重量份、丙二醇甲醚醋酸酯70重量份混合均匀构成；充分混合均匀构成；
其图形制作方法是在步骤5)基板的基础上印刷一层正性光刻胶，80℃干燥8min后，采用相应掩膜图形遮挡在紫外灯下进行曝光，曝光量为500mJ/cm2；显影采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液(当量浓度为0.26，温度25℃)，显影时间为50S，即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶p的下板图形；
6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)；可以采用电泳、印刷、光刻等方法制作阴极发射体；
7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶p；填充物为正性光刻胶可以采用紫外曝光的方法，无掩膜遮挡曝光后采用显影液除去(其中所用曝光量和显影液情况同步骤5)中制作正性光刻胶图形时相同)；
即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
实施例4
1)制备感光银浆：
该感光银浆由60重量份的银单体、30重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引发剂2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合研磨均匀构成；
上述高分子分散剂或采用BYK140或BYK2025或BYK171。
2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银浆制作栅极层5图形；
制作栅极图形5的步骤具体包括：
a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极层；
b).将步骤a)中基片置于烘箱中烘烤，烘烤温度为120℃、烘烤时间为10min，然后自然冷却；
c).采用所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基片置于紫外灯下曝光，曝光量为100mJ/cm2；
d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2％的Na2CO3溶液显影，显影压力为1.5kgf/cm2，显影时间为10S，得到所需栅极层5图形；
e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在530℃下保温30min；
3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作两层绝缘材料图形并在570℃保温20min烧结做为阴极电阻层6；
4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极层7图形，其制作步骤参数同步骤2)；
5)采用相应图形漏印版将负性光刻胶直接印刷在步骤4)所述基板上制作填充图形P：(如图3所示)；其中，负性光刻胶由90重量份的甲基丙烯酸树脂、1重量份的光引发剂2，4，6(三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、8.5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和0.5重量份的高分子分散剂BYK410混合均匀配制而成，印刷后采用130℃烘烤10min，即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶p的下板图形；
6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)：采用电泳、印刷、光刻等方法制作阴极发射体；
7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶p；直接用1％的Na2CO3显影液溶液显影10s除去；
即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
实施例5
实施例5的制备其他步骤同实施例4，所不同的是，其制备5)采用相应图形漏印版将负性光刻胶直接印刷在步骤4)所述基板上制作填充图形P(如图3所示)；其中，负性光刻胶由89重量份的甲基丙烯酸树脂、5重量份的光引发剂2，4，6(三甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK180混合均匀配制而成，印刷后采用90℃烘烤20min，即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶p的下板图形。
实施例6
实施例6的其他步骤同实施例3，所不同的是，步骤5)在步骤4)完成的基板上填充一层正性光刻胶p(如图3所示)；
正性光刻胶由2-重氮-1-萘醌20重量份和酚醛树脂50重量份、丙二醇甲醚醋酸酯35重量份混合均匀构成；充分混合均匀构成。本实施例步骤5)的其他步骤同实施例3。
实施例7
实施例7的其他步骤同实施例3，所不同的是，步骤5)在步骤4)完成的基板上填充一层正性光刻胶p(如图3所示)；
正性光刻胶由2-重氮-1-萘醌5重量份和酚醛树脂25重量份、丙二醇甲醚醋酸酯70重量份混合均匀构成；充分混合均匀构成。本实施例步骤5)的其他步骤同实施例3。
本发明上述未尽详细叙述的设备、工艺参数、材料等均为本行业公知技术。
Claims (7)
1.一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，该方法通过以下步骤来实现：
1)制备感光银浆；
2)在清洁处理后的阴极玻璃基板(4)上，通过光刻法采用步骤1)中感光银浆制作栅极层(5)的图形；
3)在制作好的栅极层(5)上，印刷制作一层或多层绝缘层图形，并在530～590℃，烧结20～30min，得到阴极电阻层(6)；
4)在上述阴极电阻层(6)上通过光刻法采用感光银浆制作一层阴极层(7)的图形；
5)在步骤4)的基板上填充一层光刻胶(p)，采用正性光刻胶或者负性光刻胶填充：
采用负性光刻胶填充时，用印刷法直接使用相应图形的漏印版印刷至基板上后，于90～130℃干燥10～30min；
采用正性光刻胶填充时，先用印刷法印刷以将阴极层(7)图形的基板整面印刷一层正性光刻胶，采用75～100℃干燥8～30min后，采用相应掩膜图形紫外灯下曝光，曝光量为50～500mJ/cm2；用当量浓度为0.26的四甲基氢氧化铵TMAH显影液在15～25℃，显影10～50S；即可得到阴极线条间隙填充图形；
6)制作阴极发射体(8)，即碳纳米管，采用电泳、印刷或光刻方法制作阴极发射体(8)；
7)去除光刻胶(p)：
填充物为正性光刻胶，采用紫外曝光法，无掩膜遮挡曝光后显影液除去，曝光量和显影液同步骤5)；
填充物为负性光刻胶，直接用质量百分比浓度为0.2～1％的Na2CO3显影液显影10～200s除去；
即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
2.根据权利要求1所述的一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，所述该感光银浆由60重量份的银单体、30重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引发剂2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合研磨均匀构成。
3.根据权利要求1所述的一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，所述填充负性光刻胶，该负性光刻胶由下述重量份数的原料混合均匀配制而成：
甲基丙烯酸树脂 80～90；
光引发剂 1～5；
2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯 5～15；
高分子分散剂 0.5～1。
4.根据权利要求1所述的一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，所述填充正性光刻胶，该正性光刻胶由下述重量份数的原料混合均匀配制而成：
2-重氮-1-萘醌 5～20；
酚醛甲醛 20～60；
丙二醇甲醚醋酸酯 25～70。
5.根据权利要求3所述的一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，所述光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或2-甲基-1-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮。
6.根据权利要求3所述的一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，所述高分子分散剂为高分子嵌段共聚物；具体为BYK410、BYK140、BYK2025、BYK180或BYK171。
7.根据权利要求1所述的一种底栅型FED下板图形的制作方法，其特征在于，所述制作栅极层(5)图形或制作阴极层(7)图形包括如下步骤：
a)清洁处理后的阴极玻璃基板(4)上，印刷一层或多层感光银浆，制备银电极层；
b)将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为80～120℃、烘烤时间为10～40min，然后自然冷却；
c)采用所需栅极层(5)或阴极层(7)图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯下曝光，曝光量为100～800mJ/cm2；
d)上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2～1％的Na2CO3溶液显影，显影压力为1.5kgf/cm2，显影时间为10～50S，得到所需栅极层(5)或阴极层(7)图形；
e)将上述处理后的栅极层或阴极层图形烧结：在500～590℃下保温10～20min。
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