CN1624850A - 形成碳纳米管发射器的方法和利用该方法制造场致发射显示器的方法 - Google Patents
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Abstract
提供一种形成碳纳米管发射器的方法。该方法包括在其上具有电极的衬底上涂覆光致抗蚀剂之后形成图案以在电极上形成光致抗蚀剂点;在衬底上涂覆碳纳米管糊以覆盖住光致抗蚀剂点;通过光致抗蚀剂点和经过烘干了的碳纳米管糊之间的相互扩散,在电极上形成碳纳米管发射器;以及移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
Description
发明背景
1.技术领域
本发明涉及一种形成碳纳米管发射器的方法,以及一种利用该方法制造场致发射显示器的方法。更具体地说,本发明涉及一种利用光致抗蚀剂和碳纳米管之间的相互扩散形成高纯度的碳纳米管发射器的方法,以及一种利用该方法制造场致发射显示器的方法。
2.背景技术
作为信息传输介质中的主要器件的显示器按照惯例被用作PC监测器或电视接收机。该显示器主要可以分为利用从旁热式阴极发射的高速电子的阴极射线管(CRT)和近来具有快速发展的平板显示器。该平板显示器分成液晶显示器(LCD)、等离子体显示板(PDP)和场致发射显示器(FED)。
FED是通过阳极中的磷光体与从场致发射器阵列发射的电子相碰撞而发光的显示器,该场致发射器阵列在处于栅极强电场下的阴极上排成一行。
由金属如钼(Mo)制成的微尖发射器按照惯例被用作FED的场致发射器。近来,主要使用碳纳米管(CNT)发射器。CNT发射器基底的FED具有许多优点,如宽视角、高分辨率、低功耗和温度稳定性,因此在如汽车导航装备和电子寻像器的各种领域中是很适用的。特别是,CNT发射器基底的FED可以用作个人计算机的选择显示器、PDA(个人数据助理)终端、医疗设备、HDTV(高清晰度电视)和类似设备。同时,CNT发射器也可以用作LCD背光板的场致发射器。
通常通过将CNT糊暴露在光下而形成这种CNT发射器,图1A到1E和2A到2E中示出了它们的形成方法。
图1A到1E是说明了利用前侧曝光法形成用于FED的CNT发射器的方法的视图。
首先,参考图1A,在衬底10上依次形成阴极12、具有发射器孔的绝缘层14和栅极16。通过印刷方法在衬底10上涂覆CNT糊20,以使得覆盖住该阴极12、绝缘层14和栅极16。然后,如图1B所示,利用掩模30有选择性地将CNT糊20暴露在朝衬底10的前侧照射的紫外(UV)光下。此时,处理CNT糊20暴露在UV下的部分。然后,如图1C所示,利用显影剂如丙酮移走CNT糊20未暴露的部分。结果,只有暴露的CNT糊20’保留在发射器孔内。然后,如图1D所示,通过烘烤使暴露的CNT糊20’收缩以形成具有预定形状的CNT发射器21。最后,如图1E所示,用胶粘带对CNT发射器21进行表面处理,使得在CNT发射器21的尖端上形成纯CNT21a。
图2A到2E是说明了利用后侧曝光法形成用于FED的CNT发射器的方法的视图。
首先,参考图2A,在衬底50上依次形成阴极52、具有发射器孔的绝缘层54和栅极56。在衬底50上涂覆由光致抗蚀剂制成的牺牲层40,以使得覆盖住该阴极52、绝缘层54和栅极56,并将其形成图案,以暴露在发射器孔内的部分阴极52。然后,如图2B所示,在图2A中所得到的结构的整个表面上通过印刷方法涂覆CNT糊60,然后,有选择性地暴露在朝衬底50的后侧照射的UV光下。此时,把CNT糊60暴露在UV下的部分进行处理。然后,如图2C所示,利用显影剂如丙酮移走CNT糊60未暴露的部分,并移走牺牲层40。结果,只有暴露的CNT糊60’保留在发射器孔内。然后,如图2D所示,通过烘烤使暴露的CNT糊60’收缩以形成具有预定形状的CNT发射器61。最后,如图2E所示,用胶粘带对CNT发射器61进行表面处理,使得在CNT发射器61的尖端上形成纯CNT61a。
但是,上面描述的用于CNT发射器的形成方法与CNT糊的感光灵敏度有关,因此,在增加CNT的含量方面具有局限性。而且,由于使用较厚的CNT糊膜,所以,需要高能量(大约1000mJ或更多)的照射剂量。此外,曝光过程中,在CNT糊内产生的光散射导致很难得到所希望的图形和定位。
发明内容
本发明提供一种利用光致抗蚀剂和碳纳米管之间的相互扩散形成高纯度碳纳米管发射器的方法,和一种利用该方法制造场致发射显示器的方法。
根据本发明的一个方面,提供了一种形成碳纳米管发射器的方法,该法包括:在其上具有电极的衬底上涂覆光致抗蚀剂,接着通过将其形成图案以在电极上形成光致抗蚀剂点;在衬底上涂覆碳纳米管糊,用以覆盖住光致抗蚀剂点;通过光致抗蚀剂点和经过烘干了的碳纳米管糊之间的相互扩散,在电极上形成碳纳米管发射器;以及移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
碳纳米管发射器可以由光致抗蚀剂和碳纳米管糊的混合物制成。
光致抗蚀剂可以是正性光致抗蚀剂。
光致抗蚀剂可以包括作为基底材料的酚醛清漆,并且碳纳米管糊可以包括作为粘度调节剂的texanol。
可以通过光致抗蚀剂的酚醛清漆和碳纳米管糊的texanol之间的相互扩散形成碳纳米管发射器。本文中,可以通过朝向碳纳米管糊扩散texanol以溶解酚醛清漆,并通过朝向碳纳米管糊扩散溶解了的酚醛清漆来形成碳纳米管发射器。
可以通过在80℃温度下对碳纳米管糊加热20分钟来进行烘干。
可以通过用显影剂进行显影来移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。该显影剂可以是丙酮或碳酸钠(Na2CO3)溶液。
根据本发明的另一方面,提供了一种制造场致发射显示器的方法,该法包括:在衬底上依次形成阴极、绝缘层和栅极,并形成发射器孔以暴露一部分阴极;在衬底上涂覆光致抗蚀剂,接着通过将其形成图案以在发射器孔内暴露出的阴极部分上形成光致抗蚀剂点;在衬底上涂覆碳纳米管糊以覆盖住光致抗蚀剂点;通过光致抗蚀剂点和经过烘干了的碳纳米管糊之间的相互扩散在阴极上形成碳纳米管发射器;以及移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
附图说明
通过参考附图更详细地描述典型实施例将使本发明的上述和其它特征和优点变得更明显,附图中:
图1A到1E是说明了一种形成碳纳米管的传统方法的视图;
图2A到2E是说明了另一种形成碳纳米管的传统方法的视图;
图3A到3D是说明了一种根据本发明形成碳纳米管发射器的方法的视图;
图4A和4B分别是形成在衬底上的光致抗蚀剂点和碳纳米管发射器的照片;
图5A到5E是说明了一种根据本发明制造场致发射显示器的方法的视图;
图6是根据本发明使用碳纳米管发射器的场致发射显示器的屏幕照片;和
图7是说明了根据本发明使用碳纳米管发射器的场致发射显示器的电流-电压特性的曲线图。
具体实施方式
下文中,将参考附图更详细地描述本发明的优选实施例。所有附图中相同的附图标记表示相同结构的元件。
图3A到3D是说明了一种根据本发明的实施例形成碳纳米管发射器的方法的视图。
首先,制备衬底110,在该衬底110上具有预定形状的电极112。衬底110通常是玻璃衬底,电极112可以由透明的导电材料ITO(氧化铟锡)制成。可以在衬底110上以预定的形状如条形形成电极112。
接下来,如图3A所示,在电极112上形成光致抗蚀剂点140。通过在其上具有电极112的衬底上涂覆光致抗蚀剂,接着将其形成图案,来形成该光致抗蚀剂点140。图4A中示出了在衬底110上形成的光致抗蚀剂点140的照片。优选地,该光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂。该正性光致抗蚀剂包括对光敏感的感光剂、基底材料如树脂和溶解该基底材料的有机溶剂。在这个实施例中,用酚醛清漆作为基底材料。
接下来,如图3B所示,在其上具有光致抗蚀剂点140的衬底110上涂覆碳纳米管糊,用以覆盖住该光致抗蚀剂点140。通常,通过印刷方法涂覆该碳纳米管糊120。在这个实施例中,碳纳米管糊120包括作为粘度调节剂的texanol。
接下来,在预定条件下烘干该碳纳米管糊120。为进行该处理,优选地在大约80℃温度下对该碳纳米管糊120加热20分钟。在烘干过程中,如图3B所示,在光致抗蚀剂点140和碳纳米管糊120之间产生了相互扩散。更详细地,首先,碳纳米管糊120的texanol朝向光致抗蚀剂点140扩散,然后,溶解光致抗蚀剂中的酚醛清漆成分。这样,溶解了的酚醛清漆朝向碳纳米管糊120扩散。
如图3C所示,通过这种相互扩散,光致抗蚀剂点140转换成了由光致抗蚀剂和碳纳米管糊120的混合物制成的碳纳米管发射器150。此时,通过调整碳纳米管糊120的含量,碳纳米管发射器150可以具有很高的纯度。
最后,通过显影剂移走覆盖住碳纳米管发射器150的碳纳米管糊120,使得只有碳纳米管发射器150保留在电极112上,如图3D所示。显影剂可以是丙酮或碳酸钠(Na2CO3)溶液。图4B中示出了在衬底110上形成的碳纳米管发射器150的照片。
如上所述,根据本发明,通过利用光致抗蚀剂点140和碳纳米管糊120之间的相互扩散而取代利用曝光法,可以很容易地以所需的形状形成碳纳米管发射器150。
图5A到5E是说明了根据本发明的实施例制造场致发射显示器的方法的视图。
首先,如图5A所示,在衬底210上依次形成阴极212、绝缘层214和栅极216,然后,形成用来曝光一部分阴极212的发射器孔260。衬底210可以是玻璃衬底。阴极212可以由透明的导电材料如ITO制成,栅极216可以由导电金属如铬(Cr)制成。
更详细地,由ITO制成的阴极层在衬底210上沉积到预定的厚度,然后将其形成图案为预定的形状,例如条形形状,用以形成阴极212。在阴极212和衬底210的整个表面上形成达到预定厚度的绝缘层214,然后在绝缘层214上形成栅极层。通过将导电金属喷射到预定厚度来形成栅极层,然后,将栅极层形成图案为预定的形状以形成栅极216。然后,对通过栅极216暴露的一部分绝缘层214进行蚀刻以形成发射器孔260。此时,通过发射器孔260暴露出一部分阴极212。
接下来,如图5B所示,在通过发射器孔260暴露的阴极212部分上形成光致抗蚀剂点240。更详细地,通过将光致抗蚀剂涂覆在图5A中所得到的结构的整个表面上并接着将其形成图案来形成光致抗蚀剂点240。如上所述,优选是正性光致抗蚀剂。正性光致抗蚀剂包括作为基底材料的酚醛清漆。
接下来,如图5C所示,将碳纳米管糊220涂覆在图5B中所得到的结构的整个表面上,用以覆盖住光致抗蚀剂点240。可以通过印刷方法涂覆碳纳米管糊220。如上所述,碳纳米管糊220包括作为粘度调节剂的texanol。
接下来,在预定条件下烘干该碳纳米管糊220。为进行该处理,优选地在大约80℃温度下对该碳纳米管糊220加热20分钟。在烘干过程中,如图5C所示,在光致抗蚀剂点240和碳纳米管糊220之间产生了相互扩散。在上面描述了光致抗蚀剂点240和碳纳米管糊220之间的相互扩散,因此,省略了对其的详细描述。
如图5D所示,通过这种相互扩散,光致抗蚀剂点240转换成了由光致抗蚀剂和碳纳米管糊220的混合物制成的碳纳米管发射器250。此时,通过调整碳纳米管糊220的含量,碳纳米管发射器250可以具有很高的纯度。
最后,通过显影剂移走覆盖住碳纳米管发射器250的碳纳米管糊220,使得只有碳纳米管发射器250保留在阴极212上,如图5E所示。显影剂可以是丙酮或碳酸钠(Na2CO3)溶液。
图6是利用根据本发明所形成的碳纳米管发射器的场致发射显示器屏幕的照片。参考图6,可以看到,根据本发明制造的场致发射显示器可以提供与传统的场致发射显示器相同的图像质量。
图7是说明了根据本发明制造的场致发射显示器的电流-电压特性的曲线图。参考图7的曲线,相对于传统的场致发射显示器,根据本发明制造的场致发射显示器显示出具有增强了的电流(I)-电压(V)特性。
如从上面的描述中可明显看到的是,本发明提供了下面的优点。
首先,通过碳纳米管糊和光致抗蚀剂之间的相互扩散可以以所需的形状形成碳纳米管发射器。在制造场致发射显示器或背光板时可以容易地应用碳纳米管发射器所用的形成方法。
其次,由于不用利用传统的曝光法就可以形成碳纳米管发射器,所以不需要考虑碳纳米管糊的透光率。因此,通过增加碳纳米管糊中碳纳米管的含量可以形成很高纯度的碳纳米管发射器。
尽管已经参考本发明的典型实施例具体地示出并描述了本发明,但本领域的普通技术人员应理解的是,在不脱离如由接下来的权利要求所限定的本发明的精神和范围的情况下,可以对本发明在形式和细节上做出各种改变。
Claims (20)
1.一种形成碳纳米管发射器的方法,该法包括:
在其上具有电极的衬底上涂覆光致抗蚀剂之后形成图案以在电极上形成光致抗蚀剂点;
在衬底上涂覆碳纳米管糊以覆盖住光致抗蚀剂点;
通过光致抗蚀剂点和经过烘干了的碳纳米管糊之间的相互扩散在电极上形成碳纳米管发射器;以及
移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
2.如权利要求1的方法,其中碳纳米管发射器是由光致抗蚀剂和碳纳米管糊的混合物制成的。
3.如权利要求1的方法,其中光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂。
4.如权利要求1的方法,其中光致抗蚀剂包括作为基底材料的酚醛清漆。
5.如权利要求4的方法,其中碳纳米管糊包括作为粘度调节剂的texanol。
6.如权利要求5的方法,其中通过光致抗蚀剂的酚醛清漆和碳纳米管糊的texanol之间的相互扩散形成碳纳米管发射器。
7.如权利要求6的方法,其中通过使texanol向碳纳米管糊扩散以溶解酚醛清漆,并使溶解了的酚醛清漆向碳纳米管糊扩散来形成碳纳米管发射器。
8.如权利要求1的方法,其中通过在80℃温度下对碳纳米管糊加热20分钟来进行烘干。
9.如权利要求1的方法,其中通过用显影剂进行显影来移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
10.如权利要求9的方法,其中显影剂是丙酮或碳酸钠(Na2CO3)溶液。
11.一种制造场致发射显示器的方法,该法包括:
在衬底上依次形成阴极、绝缘层和栅极,并形成发射器孔以暴露一部分阴极;
在衬底上涂覆光致抗蚀剂之后形成图案以在发射器孔内暴露出的阴极部分上形成光致抗蚀剂点;
在衬底上涂覆碳纳米管糊以覆盖住光致抗蚀剂点;
通过光致抗蚀剂点和经过烘干了的碳纳米管糊之间的相互扩散在阴极上形成碳纳米管发射器;以及
移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
12.如权利要求11的方法,其中碳纳米管发射器是由光致抗蚀剂和碳纳米管糊的混合物制成的。
13.如权利要求11的方法,其中光致抗蚀剂是正性光致抗蚀剂。
14.如权利要求13的方法,其中光致抗蚀剂包括作为基底材料的酚醛清漆。
15.如权利要求14的方法,其中碳纳米管糊包括作为粘度调节剂的texanol。
16.如权利要求15的方法,其中通过光致抗蚀剂的酚醛清漆和碳纳米管糊的texanol之间的相互扩散形成碳纳米管发射器。
17.如权利要求16的方法,其中通过使texanol向碳纳米管糊扩散以溶解酚醛清漆,并使溶解了的酚醛清漆向碳纳米管糊扩散来形成碳纳米管发射器。
18.如权利要求11的方法,其中通过在80℃温度下对碳纳米管糊加热20分钟来进行烘干。
19.如权利要求11的方法,其中通过用显影剂进行显影来移走覆盖住碳纳米管发射器的碳纳米管糊。
20.如权利要求19的方法,其中显影剂是丙酮或碳酸钠(Na2CO3)溶液。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C02 | Deemed withdrawal of patent application after publication (patent law 2001) | ||
WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |