專利名稱：正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板場發(fā)射真空光電子器件領(lǐng)域，具體涉及正柵極結(jié)構(gòu)平板場發(fā)射器 件的絕緣層的制備方法。
背景技術(shù)：
目前在現(xiàn)有的技術(shù)中，制作帶有柵極結(jié)構(gòu)的平面場發(fā)射電真空器件的結(jié)構(gòu)形式有 三種正柵極結(jié)構(gòu)、側(cè)柵極結(jié)構(gòu)和背柵極結(jié)構(gòu)，其中正柵極結(jié)構(gòu)制作出的平面場發(fā)射電真空 器件在使用的過程中效果是最好的。其中包括幾個方面發(fā)射源的發(fā)射性能穩(wěn)定，柵極的受 控性穩(wěn)定，發(fā)射源發(fā)出的電子散射性小，顯示器的發(fā)光點(diǎn)整齊，且該結(jié)構(gòu)的電真空器件使用 壽命長。但是這種正柵極結(jié)構(gòu)的器件在制作的過程中也是比較復(fù)雜的，在制作的過程中不 定的因素也很多，而其他兩種結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件(側(cè)柵極結(jié)構(gòu)和背柵極結(jié)構(gòu))在制作的過 程中就相對簡單多了，但性能相差很大。因此，發(fā)明一種制備正柵極結(jié)構(gòu)的簡易方法意義重 大。本專利通過一種簡單而穩(wěn)定的工藝方法加工制作正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射電真空器件。正 柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射電真空器件的關(guān)鍵工藝是發(fā)射源和柵極之間的絕緣層的制備，目前文獻(xiàn) 報道的制作此絕緣層的方法有以下幾種1、電子束蒸發(fā)絕緣層，再后期通過光刻、腐蝕等方法，形成發(fā)射腔。2、磁控濺射絕緣層，再后期通過光刻、腐蝕等方法，制作發(fā)射。3、PECVD生長絕緣層，再后期通過光刻、腐蝕等方法，制作發(fā)射腔。4、絲網(wǎng)印刷絕緣層，它的發(fā)射腔體是直接印刷出來的。
背景技術(shù)：
中的四種方法，前三種方法是要求有專業(yè)的制造絕緣膜設(shè)備，工藝復(fù)雜， 而且對于大尺寸絕緣層就很難加工。第4種方法，雖然操作方法簡單、對加工大尺寸絕緣層 也沒問題，但是這種方法加工出來的絕緣層中的腔體很難控制，成品率低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決現(xiàn)有制作絕緣層的工藝復(fù)雜，絕緣性差，成品率低的問題，提供一種 正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法。正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、采用真空鍍膜技術(shù)，在ITO玻璃表面蒸鍍鉻金屬；步驟二、采用光刻、腐蝕的方法在步驟一所述鉻金屬的表面制備陰極電極條；獲得 帶有電極的場發(fā)射陰極襯底；步驟三、在步驟二所述的陰極電極條的表面旋涂光刻膠，然后對所述光刻膠采用 適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行前烘、曝光后進(jìn)行兩次顯影；采用等離子體干法刻蝕機(jī)對旋涂的光刻膠進(jìn) 行等離子體氧化，獲得帶有光刻膠占位點(diǎn)的玻璃襯底；步驟四、將步驟三獲得的光刻膠占位點(diǎn)的玻璃襯底上旋涂低熔點(diǎn)玻璃絕緣漿料， 然后將所述玻璃襯底放入烤爐中進(jìn)行兩次燒結(jié)，采用金剛砂通過光學(xué)磨削加工法去除高于 光刻膠占位點(diǎn)上的低熔點(diǎn)玻璃粉；獲得與光刻膠占位點(diǎn)高度相同的低熔點(diǎn)玻璃粉的ITO玻
3璃襯底；步驟五、對步驟四所述的ITO玻璃襯底繼續(xù)燒結(jié)，去除光刻膠的占位點(diǎn)，獲得發(fā)射 器件的腔體；步驟六、對步驟五獲得發(fā)射器件的腔體采用超聲波振動，獲得正柵極結(jié)構(gòu)中場發(fā) 射器件的絕緣層。本發(fā)明的有益效果本發(fā)明所述的絕緣層制備方法簡單，絕緣層性能好，絕緣層完 整規(guī)則，重復(fù)性強(qiáng)，發(fā)射源用的腔體可多樣化，采用本發(fā)明所述的方法可以制備出具有良好 發(fā)射性能較高分辨率的陰極襯底。


圖1為本發(fā)明的ITO玻璃襯底的示意圖；圖2為本發(fā)明的ITO玻璃襯底上制備陰極電極條的示意圖；圖3是在圖2的基礎(chǔ)上制作光刻膠占位點(diǎn)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是在圖3的基礎(chǔ)上旋涂低熔瞇玻璃粉的示意圖；圖5是對圖4加工處理后的示意圖；圖6為采用本發(fā)明方法獲得的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的示意圖。圖中1、ITO玻璃，2、鉻金屬，3、曝光板4、低熔點(diǎn)玻璃粉。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一、結(jié)合圖1至圖6說明本實(shí)施方式，正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕 緣層的制作方法，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、采用真空鍍膜技術(shù)，在ITO玻璃表面蒸鍍鉻金屬；步驟二、采用光刻、腐蝕的方法在步驟一所述鉻金屬的表面制備陰極電極條；獲得 帶有電極的場發(fā)射陰極襯底；步驟三、在步驟二所述的陰極電極條的表面旋涂光刻膠，然后對所述光刻膠采用 適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行前烘、曝光后進(jìn)行兩次顯影；采用等離子體干法刻蝕機(jī)對旋涂的光刻膠進(jìn) 行等離子體氧化，獲得帶有光刻膠占位點(diǎn)的玻璃襯底；步驟四、將步驟三獲得的光刻膠占位點(diǎn)的玻璃襯底上旋涂低熔點(diǎn)玻璃粉絕緣漿 料，然后將所述玻璃襯底放入烤爐中進(jìn)行兩次燒結(jié)，采用金剛砂通過光學(xué)磨削加工法去除 高于光刻膠占位點(diǎn)上的低熔點(diǎn)玻璃粉；獲得與光刻膠占位點(diǎn)高度相同的低熔點(diǎn)玻璃粉的 ITO玻璃襯底；步驟五、對步驟四所述的ITO玻璃襯底繼續(xù)燒結(jié)，去除光刻膠的占位點(diǎn)，獲得發(fā)射 器件的腔體；步驟六、對步驟五獲得發(fā)射器件的腔體采用超聲波振動，獲得正柵極結(jié)構(gòu)中場發(fā) 射器件的絕緣層。本實(shí)施方式中步驟一所述的在ITO玻璃表面蒸鍍鉻金屬，所述鉻金屬的厚度范圍 為1500A-2000A。本實(shí)施方式中步驟二所述的采用光刻、腐蝕的方法在步驟一所述鉻金屬的表面制 備陰極電極條的具體方法為選用正型光刻膠RZJ-306 14mpa. S在鉻金屬的表面進(jìn)行勻
4膠、前烘、曝光、顯影和后烘，獲得掩膜圖形；然后采用鉻金屬的腐蝕液和ITO的腐蝕液分別 對鉻金屬和ITO進(jìn)行刻蝕；獲得陰極電極條。本實(shí)施方式中步驟三所述的光刻膠的型號為SU8-50，所述光刻膠的粘度為 IOOmpa. s，光刻膠的厚度由旋涂時的勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速決定，所述勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速一般選800轉(zhuǎn)/ 分鐘。本實(shí)施方式中步驟三所述的兩次顯影的時間分別為第一次顯影的時間為15分 鐘，第二次顯影的時間為1分鐘。本實(shí)施方式中步驟三中對所述光刻膠采用適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行前烘、曝光后進(jìn)行兩次 顯影；所述適當(dāng)?shù)臏囟葹?5°C，前烘的時間為40分鐘。本實(shí)施方式中步驟四所述的低熔點(diǎn)玻璃粉為在旋涂前采用磁力攪拌器攪拌三小 時。本實(shí)施方式中步驟四所述的兩次燒結(jié)的溫度為430°C，時間為10分鐘。本實(shí)施方式中步驟五所述的燒結(jié)溫度為470°C，時間為10分鐘。本發(fā)明所述的方法在通過二電極制作，發(fā)射體組裝，陰極、陽極的低熔點(diǎn)玻璃粉封 裝成盒，抽真空除氣、消氣劑激活和陰陽電極整體器件的老化處理等多道工序的處理，完成 正柵極結(jié)構(gòu)場發(fā)射電真空器的制作。所述場發(fā)射電真空器件發(fā)射性能的關(guān)鍵是本發(fā)明中場 發(fā)射柵極絕緣層的制作，其質(zhì)量的好壞直接影響場發(fā)射電真空器件發(fā)射電子的效率，所以 完好的正柵極結(jié)構(gòu)場發(fā)射柵極絕緣層的制備是場發(fā)射電真空器件成功的關(guān)鍵。本發(fā)明所述 的方法在國家科委973項(xiàng)目“碳納米管場發(fā)射顯示器件物理及高效器件研究”中得以應(yīng)用。
權(quán)利要求
正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征是，該方法由以下步驟實(shí)現(xiàn)步驟一、采用真空鍍膜技術(shù)，在ITO玻璃表面蒸鍍鉻金屬；步驟二、采用光刻、腐蝕的方法在步驟一所述鉻金屬的表面制備陰極電極條；獲得帶有電極的場發(fā)射陰極襯底；步驟三、在步驟二所述的陰極電極條的表面旋涂光刻膠，然后對所述光刻膠采用適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行前烘、曝光后進(jìn)行兩次顯影；采用等離子體干法刻蝕機(jī)對旋涂的光刻膠進(jìn)行等離子體氧化，獲得帶有光刻膠占位點(diǎn)的玻璃襯底；步驟四、將步驟三獲得的光刻膠占位點(diǎn)的玻璃襯底上旋涂低熔點(diǎn)玻璃粉絕緣漿料，然后將所述玻璃襯底放入烤爐中進(jìn)行兩次燒結(jié)，采用金剛砂通過光學(xué)磨削加工法去除高于光刻膠占位點(diǎn)上的低熔點(diǎn)玻璃粉；獲得與光刻膠占位點(diǎn)高度相同的低熔點(diǎn)玻璃粉的ITO玻璃襯底；步驟五、對步驟四所述的ITO玻璃襯底繼續(xù)燒結(jié)，去除光刻膠的占位點(diǎn)，獲得發(fā)射器件的腔體；步驟六、對步驟五獲得發(fā)射器件的腔體采用超聲波振動，獲得正柵極結(jié)構(gòu)中場發(fā)射器件的絕緣層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟一所述的在ITO玻璃表面蒸鍍鉻金屬，所述鉻金屬的厚度范圍為1500A-2000A。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟二所述的采用光刻、腐蝕的方法在步驟一所述鉻金屬的表面制備陰極電極條的具 體方法為選用正型光刻膠RZJ-306 14mpa. S在鉻金屬的表面進(jìn)行勻膠、前烘、曝光、顯影 和后烘，獲得掩膜圖形；然后采用鉻金屬的腐蝕液和ITO的腐蝕液分別對鉻金屬和ITO進(jìn)行 刻蝕；獲得陰極電極條。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟三所述的光刻膠的型號為SU8-50，所述光刻膠的粘度為lOOmpa. s，光刻膠的厚度 由旋涂時的勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速決定；所述勻膠機(jī)的轉(zhuǎn)速為800轉(zhuǎn)/分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟三所述的兩次顯影的時間分別為第一次顯影的時間為15分鐘，第二次顯影的時 間為1分鐘。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟三中對所述光刻膠采用適當(dāng)?shù)臏囟冗M(jìn)行前烘、曝光后進(jìn)行兩次顯影；所述適當(dāng)?shù)臏?度為85°C，前烘的時間為40分鐘。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟四所述的低熔點(diǎn)玻璃粉為在旋涂前采用磁力攪拌器攪拌三小時。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟四所述的兩次燒結(jié)的溫度為430°C，時間為10分鐘。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，其特征在 于，步驟五所述的燒結(jié)溫度為470°C，時間為10分鐘。
全文摘要
正柵極結(jié)構(gòu)的場發(fā)射器件中絕緣層的制作方法，涉及平板場發(fā)射真空光電子器件領(lǐng)域，它解決了現(xiàn)有制作絕緣層的工藝復(fù)雜，絕緣性差，成品率低的問題，首先利用光刻技術(shù)在陰極電極條上做光刻膠占位點(diǎn)，然后旋涂低熔點(diǎn)玻璃漿料，經(jīng)過烘干、整形以及適當(dāng)溫度燒結(jié)以及低熔點(diǎn)玻璃漿料的表面拋光，實(shí)現(xiàn)低熔點(diǎn)玻璃漿料與光刻膠具有相同的厚度。最后通過去除光刻膠占位點(diǎn)，得到用于場發(fā)射體發(fā)射的孔洞，再結(jié)合超聲波振動，制備出完好的正柵極結(jié)構(gòu)場發(fā)射的柵極絕緣層。
文檔編號H01J9/14GK101882548SQ201010229148
公開日2010年11月10日 申請日期2010年7月16日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月16日
發(fā)明者孫曉娟, 宋航, 李志明, 繆國慶, 蔣紅, 陳一仁, 黎大兵 申請人:中國科學(xué)院長春光學(xué)精密機(jī)械與物理研究所