專利名稱：形成碳納米管發(fā)射器的方法和利用該方法制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種形成碳納米管發(fā)射器的方法，以及一種利用該方法制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法。更具體地說，本發(fā)明涉及一種利用光致抗蝕劑和碳納米管之間的相互擴(kuò)散形成高純度的碳納米管發(fā)射器的方法，以及一種利用該方法制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法。
2.背景技術(shù)作為信息傳輸介質(zhì)中的主要器件的顯示器按照慣例被用作PC監(jiān)測(cè)器或電視接收機(jī)。該顯示器主要可以分為利用從旁熱式陰極發(fā)射的高速電子的陰極射線管(CRT)和近來具有快速發(fā)展的平板顯示器。該平板顯示器分成液晶顯示器(LCD)、等離子體顯示板(PDP)和場(chǎng)致發(fā)射顯示器(FED)。
FED是通過陽極中的磷光體與從場(chǎng)致發(fā)射器陣列發(fā)射的電子相碰撞而發(fā)光的顯示器，該場(chǎng)致發(fā)射器陣列在處于柵極強(qiáng)電場(chǎng)下的陰極上排成一行。
由金屬如鉬(Mo)制成的微尖發(fā)射器按照慣例被用作FED的場(chǎng)致發(fā)射器。近來，主要使用碳納米管(CNT)發(fā)射器。CNT發(fā)射器基底的FED具有許多優(yōu)點(diǎn)，如寬視角、高分辨率、低功耗和溫度穩(wěn)定性，因此在如汽車導(dǎo)航裝備和電子尋像器的各種領(lǐng)域中是很適用的。特別是，CNT發(fā)射器基底的FED可以用作個(gè)人計(jì)算機(jī)的選擇顯示器、PDA(個(gè)人數(shù)據(jù)助理)終端、醫(yī)療設(shè)備、HDTV(高清晰度電視)和類似設(shè)備。同時(shí)，CNT發(fā)射器也可以用作LCD背光板的場(chǎng)致發(fā)射器。
通常通過將CNT糊暴露在光下而形成這種CNT發(fā)射器，圖1A到1E和2A到2E中示出了它們的形成方法。
圖1A到1E是說明了利用前側(cè)曝光法形成用于FED的CNT發(fā)射器的方法的視圖。
首先，參考圖1A，在襯底10上依次形成陰極12、具有發(fā)射器孔的絕緣層14和柵極16。通過印刷方法在襯底10上涂覆CNT糊20，以使得覆蓋住該陰極12、絕緣層14和柵極16。然后，如圖1B所示，利用掩模30有選擇性地將CNT糊20暴露在朝襯底10的前側(cè)照射的紫外(UV)光下。此時(shí)，處理CNT糊20暴露在UV下的部分。然后，如圖1C所示，利用顯影劑如丙酮移走CNT糊20未暴露的部分。結(jié)果，只有暴露的CNT糊20’保留在發(fā)射器孔內(nèi)。然后，如圖1D所示，通過烘烤使暴露的CNT糊20’收縮以形成具有預(yù)定形狀的CNT發(fā)射器21。最后，如圖1E所示，用膠粘帶對(duì)CNT發(fā)射器21進(jìn)行表面處理，使得在CNT發(fā)射器21的尖端上形成純CNT21a。
圖2A到2E是說明了利用后側(cè)曝光法形成用于FED的CNT發(fā)射器的方法的視圖。
首先，參考圖2A，在襯底50上依次形成陰極52、具有發(fā)射器孔的絕緣層54和柵極56。在襯底50上涂覆由光致抗蝕劑制成的犧牲層40，以使得覆蓋住該陰極52、絕緣層54和柵極56，并將其形成圖案，以暴露在發(fā)射器孔內(nèi)的部分陰極52。然后，如圖2B所示，在圖2A中所得到的結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上通過印刷方法涂覆CNT糊60，然后，有選擇性地暴露在朝襯底50的后側(cè)照射的UV光下。此時(shí)，把CNT糊60暴露在UV下的部分進(jìn)行處理。然后，如圖2C所示，利用顯影劑如丙酮移走CNT糊60未暴露的部分，并移走犧牲層40。結(jié)果，只有暴露的CNT糊60’保留在發(fā)射器孔內(nèi)。然后，如圖2D所示，通過烘烤使暴露的CNT糊60’收縮以形成具有預(yù)定形狀的CNT發(fā)射器61。最后，如圖2E所示，用膠粘帶對(duì)CNT發(fā)射器61進(jìn)行表面處理，使得在CNT發(fā)射器61的尖端上形成純CNT61a。
但是，上面描述的用于CNT發(fā)射器的形成方法與CNT糊的感光靈敏度有關(guān)，因此，在增加CNT的含量方面具有局限性。而且，由于使用較厚的CNT糊膜，所以，需要高能量(大約1000mJ或更多)的照射劑量。此外，曝光過程中，在CNT糊內(nèi)產(chǎn)生的光散射導(dǎo)致很難得到所希望的圖形和定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種利用光致抗蝕劑和碳納米管之間的相互擴(kuò)散形成高純度碳納米管發(fā)射器的方法，和一種利用該方法制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種形成碳納米管發(fā)射器的方法，該法包括在其上具有電極的襯底上涂覆光致抗蝕劑，接著通過將其形成圖案以在電極上形成光致抗蝕劑點(diǎn)；在襯底上涂覆碳納米管糊，用以覆蓋住光致抗蝕劑點(diǎn)；通過光致抗蝕劑點(diǎn)和經(jīng)過烘干了的碳納米管糊之間的相互擴(kuò)散，在電極上形成碳納米管發(fā)射器；以及移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。
碳納米管發(fā)射器可以由光致抗蝕劑和碳納米管糊的混合物制成。
光致抗蝕劑可以是正性光致抗蝕劑。
光致抗蝕劑可以包括作為基底材料的酚醛清漆，并且碳納米管糊可以包括作為粘度調(diào)節(jié)劑的texanol。
可以通過光致抗蝕劑的酚醛清漆和碳納米管糊的texanol之間的相互擴(kuò)散形成碳納米管發(fā)射器。本文中，可以通過朝向碳納米管糊擴(kuò)散texanol以溶解酚醛清漆，并通過朝向碳納米管糊擴(kuò)散溶解了的酚醛清漆來形成碳納米管發(fā)射器。
可以通過在80℃溫度下對(duì)碳納米管糊加熱20分鐘來進(jìn)行烘干。
可以通過用顯影劑進(jìn)行顯影來移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。該顯影劑可以是丙酮或碳酸鈉(Na2CO3)溶液。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法，該法包括在襯底上依次形成陰極、絕緣層和柵極，并形成發(fā)射器孔以暴露一部分陰極；在襯底上涂覆光致抗蝕劑，接著通過將其形成圖案以在發(fā)射器孔內(nèi)暴露出的陰極部分上形成光致抗蝕劑點(diǎn)；在襯底上涂覆碳納米管糊以覆蓋住光致抗蝕劑點(diǎn)；通過光致抗蝕劑點(diǎn)和經(jīng)過烘干了的碳納米管糊之間的相互擴(kuò)散在陰極上形成碳納米管發(fā)射器；以及移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。


通過參考附圖更詳細(xì)地描述典型實(shí)施例將使本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點(diǎn)變得更明顯，附圖中圖1A到1E是說明了一種形成碳納米管的傳統(tǒng)方法的視圖；圖2A到2E是說明了另一種形成碳納米管的傳統(tǒng)方法的視圖；圖3A到3D是說明了一種根據(jù)本發(fā)明形成碳納米管發(fā)射器的方法的視圖；
圖4A和4B分別是形成在襯底上的光致抗蝕劑點(diǎn)和碳納米管發(fā)射器的照片；圖5A到5E是說明了一種根據(jù)本發(fā)明制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法的視圖；圖6是根據(jù)本發(fā)明使用碳納米管發(fā)射器的場(chǎng)致發(fā)射顯示器的屏幕照片；和圖7是說明了根據(jù)本發(fā)明使用碳納米管發(fā)射器的場(chǎng)致發(fā)射顯示器的電流-電壓特性的曲線圖。
具體實(shí)施例方式
下文中，將參考附圖更詳細(xì)地描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。所有附圖中相同的附圖標(biāo)記表示相同結(jié)構(gòu)的元件。
圖3A到3D是說明了一種根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成碳納米管發(fā)射器的方法的視圖。
首先，制備襯底110，在該襯底110上具有預(yù)定形狀的電極112。襯底110通常是玻璃襯底，電極112可以由透明的導(dǎo)電材料ITO(氧化銦錫)制成?？梢栽谝r底110上以預(yù)定的形狀如條形形成電極112。
接下來，如圖3A所示，在電極112上形成光致抗蝕劑點(diǎn)140。通過在其上具有電極112的襯底上涂覆光致抗蝕劑，接著將其形成圖案，來形成該光致抗蝕劑點(diǎn)140。圖4A中示出了在襯底110上形成的光致抗蝕劑點(diǎn)140的照片。優(yōu)選地，該光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑。該正性光致抗蝕劑包括對(duì)光敏感的感光劑、基底材料如樹脂和溶解該基底材料的有機(jī)溶劑。在這個(gè)實(shí)施例中，用酚醛清漆作為基底材料。
接下來，如圖3B所示，在其上具有光致抗蝕劑點(diǎn)140的襯底110上涂覆碳納米管糊，用以覆蓋住該光致抗蝕劑點(diǎn)140。通常，通過印刷方法涂覆該碳納米管糊120。在這個(gè)實(shí)施例中，碳納米管糊120包括作為粘度調(diào)節(jié)劑的texanol。
接下來，在預(yù)定條件下烘干該碳納米管糊120。為進(jìn)行該處理，優(yōu)選地在大約80℃溫度下對(duì)該碳納米管糊120加熱20分鐘。在烘干過程中，如圖3B所示，在光致抗蝕劑點(diǎn)140和碳納米管糊120之間產(chǎn)生了相互擴(kuò)散。更詳細(xì)地，首先，碳納米管糊120的texanol朝向光致抗蝕劑點(diǎn)140擴(kuò)散，然后，溶解光致抗蝕劑中的酚醛清漆成分。這樣，溶解了的酚醛清漆朝向碳納米管糊120擴(kuò)散。
如圖3C所示，通過這種相互擴(kuò)散，光致抗蝕劑點(diǎn)140轉(zhuǎn)換成了由光致抗蝕劑和碳納米管糊120的混合物制成的碳納米管發(fā)射器150。此時(shí)，通過調(diào)整碳納米管糊120的含量，碳納米管發(fā)射器150可以具有很高的純度。
最后，通過顯影劑移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器150的碳納米管糊120，使得只有碳納米管發(fā)射器150保留在電極112上，如圖3D所示。顯影劑可以是丙酮或碳酸鈉(Na2CO3)溶液。圖4B中示出了在襯底110上形成的碳納米管發(fā)射器150的照片。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過利用光致抗蝕劑點(diǎn)140和碳納米管糊120之間的相互擴(kuò)散而取代利用曝光法，可以很容易地以所需的形狀形成碳納米管發(fā)射器150。
圖5A到5E是說明了根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法的視圖。
首先，如圖5A所示，在襯底210上依次形成陰極212、絕緣層214和柵極216，然后，形成用來曝光一部分陰極212的發(fā)射器孔260。襯底210可以是玻璃襯底。陰極212可以由透明的導(dǎo)電材料如ITO制成，柵極216可以由導(dǎo)電金屬如鉻(Cr)制成。
更詳細(xì)地，由ITO制成的陰極層在襯底210上沉積到預(yù)定的厚度，然后將其形成圖案為預(yù)定的形狀，例如條形形狀，用以形成陰極212。在陰極212和襯底210的整個(gè)表面上形成達(dá)到預(yù)定厚度的絕緣層214，然后在絕緣層214上形成柵極層。通過將導(dǎo)電金屬噴射到預(yù)定厚度來形成柵極層，然后，將柵極層形成圖案為預(yù)定的形狀以形成柵極216。然后，對(duì)通過柵極216暴露的一部分絕緣層214進(jìn)行蝕刻以形成發(fā)射器孔260。此時(shí)，通過發(fā)射器孔260暴露出一部分陰極212。
接下來，如圖5B所示，在通過發(fā)射器孔260暴露的陰極212部分上形成光致抗蝕劑點(diǎn)240。更詳細(xì)地，通過將光致抗蝕劑涂覆在圖5A中所得到的結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上并接著將其形成圖案來形成光致抗蝕劑點(diǎn)240。如上所述，優(yōu)選是正性光致抗蝕劑。正性光致抗蝕劑包括作為基底材料的酚醛清漆。
接下來，如圖5C所示，將碳納米管糊220涂覆在圖5B中所得到的結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上，用以覆蓋住光致抗蝕劑點(diǎn)240?？梢酝ㄟ^印刷方法涂覆碳納米管糊220。如上所述，碳納米管糊220包括作為粘度調(diào)節(jié)劑的texanol。
接下來，在預(yù)定條件下烘干該碳納米管糊220。為進(jìn)行該處理，優(yōu)選地在大約80℃溫度下對(duì)該碳納米管糊220加熱20分鐘。在烘干過程中，如圖5C所示，在光致抗蝕劑點(diǎn)240和碳納米管糊220之間產(chǎn)生了相互擴(kuò)散。在上面描述了光致抗蝕劑點(diǎn)240和碳納米管糊220之間的相互擴(kuò)散，因此，省略了對(duì)其的詳細(xì)描述。
如圖5D所示，通過這種相互擴(kuò)散，光致抗蝕劑點(diǎn)240轉(zhuǎn)換成了由光致抗蝕劑和碳納米管糊220的混合物制成的碳納米管發(fā)射器250。此時(shí)，通過調(diào)整碳納米管糊220的含量，碳納米管發(fā)射器250可以具有很高的純度。
最后，通過顯影劑移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器250的碳納米管糊220，使得只有碳納米管發(fā)射器250保留在陰極212上，如圖5E所示。顯影劑可以是丙酮或碳酸鈉(Na2CO3)溶液。
圖6是利用根據(jù)本發(fā)明所形成的碳納米管發(fā)射器的場(chǎng)致發(fā)射顯示器屏幕的照片。參考圖6，可以看到，根據(jù)本發(fā)明制造的場(chǎng)致發(fā)射顯示器可以提供與傳統(tǒng)的場(chǎng)致發(fā)射顯示器相同的圖像質(zhì)量。
圖7是說明了根據(jù)本發(fā)明制造的場(chǎng)致發(fā)射顯示器的電流-電壓特性的曲線圖。參考圖7的曲線，相對(duì)于傳統(tǒng)的場(chǎng)致發(fā)射顯示器，根據(jù)本發(fā)明制造的場(chǎng)致發(fā)射顯示器顯示出具有增強(qiáng)了的電流(I)-電壓(V)特性。
如從上面的描述中可明顯看到的是，本發(fā)明提供了下面的優(yōu)點(diǎn)。
首先，通過碳納米管糊和光致抗蝕劑之間的相互擴(kuò)散可以以所需的形狀形成碳納米管發(fā)射器。在制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器或背光板時(shí)可以容易地應(yīng)用碳納米管發(fā)射器所用的形成方法。
其次，由于不用利用傳統(tǒng)的曝光法就可以形成碳納米管發(fā)射器，所以不需要考慮碳納米管糊的透光率。因此，通過增加碳納米管糊中碳納米管的含量可以形成很高純度的碳納米管發(fā)射器。
盡管已經(jīng)參考本發(fā)明的典型實(shí)施例具體地示出并描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)理解的是，在不脫離如由接下來的權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)本發(fā)明在形式和細(xì)節(jié)上做出各種改變。
權(quán)利要求
1.一種形成碳納米管發(fā)射器的方法，該法包括在其上具有電極的襯底上涂覆光致抗蝕劑之后形成圖案以在電極上形成光致抗蝕劑點(diǎn)；在襯底上涂覆碳納米管糊以覆蓋住光致抗蝕劑點(diǎn)；通過光致抗蝕劑點(diǎn)和經(jīng)過烘干了的碳納米管糊之間的相互擴(kuò)散在電極上形成碳納米管發(fā)射器；以及移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中碳納米管發(fā)射器是由光致抗蝕劑和碳納米管糊的混合物制成的。
3.如權(quán)利要求1的方法，其中光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑。
4.如權(quán)利要求1的方法，其中光致抗蝕劑包括作為基底材料的酚醛清漆。
5.如權(quán)利要求4的方法，其中碳納米管糊包括作為粘度調(diào)節(jié)劑的texanol。
6.如權(quán)利要求5的方法，其中通過光致抗蝕劑的酚醛清漆和碳納米管糊的texanol之間的相互擴(kuò)散形成碳納米管發(fā)射器。
7.如權(quán)利要求6的方法，其中通過使texanol向碳納米管糊擴(kuò)散以溶解酚醛清漆，并使溶解了的酚醛清漆向碳納米管糊擴(kuò)散來形成碳納米管發(fā)射器。
8.如權(quán)利要求1的方法，其中通過在80℃溫度下對(duì)碳納米管糊加熱20分鐘來進(jìn)行烘干。
9.如權(quán)利要求1的方法，其中通過用顯影劑進(jìn)行顯影來移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。
10.如權(quán)利要求9的方法，其中顯影劑是丙酮或碳酸鈉(Na2CO3)溶液。
11.一種制造場(chǎng)致發(fā)射顯示器的方法，該法包括在襯底上依次形成陰極、絕緣層和柵極，并形成發(fā)射器孔以暴露一部分陰極；在襯底上涂覆光致抗蝕劑之后形成圖案以在發(fā)射器孔內(nèi)暴露出的陰極部分上形成光致抗蝕劑點(diǎn)；在襯底上涂覆碳納米管糊以覆蓋住光致抗蝕劑點(diǎn)；通過光致抗蝕劑點(diǎn)和經(jīng)過烘干了的碳納米管糊之間的相互擴(kuò)散在陰極上形成碳納米管發(fā)射器；以及移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。
12.如權(quán)利要求11的方法，其中碳納米管發(fā)射器是由光致抗蝕劑和碳納米管糊的混合物制成的。
13.如權(quán)利要求11的方法，其中光致抗蝕劑是正性光致抗蝕劑。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中光致抗蝕劑包括作為基底材料的酚醛清漆。
15.如權(quán)利要求14的方法，其中碳納米管糊包括作為粘度調(diào)節(jié)劑的texanol。
16.如權(quán)利要求15的方法，其中通過光致抗蝕劑的酚醛清漆和碳納米管糊的texanol之間的相互擴(kuò)散形成碳納米管發(fā)射器。
17.如權(quán)利要求16的方法，其中通過使texanol向碳納米管糊擴(kuò)散以溶解酚醛清漆，并使溶解了的酚醛清漆向碳納米管糊擴(kuò)散來形成碳納米管發(fā)射器。
18.如權(quán)利要求11的方法，其中通過在80℃溫度下對(duì)碳納米管糊加熱20分鐘來進(jìn)行烘干。
19.如權(quán)利要求11的方法，其中通過用顯影劑進(jìn)行顯影來移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。
20.如權(quán)利要求19的方法，其中顯影劑是丙酮或碳酸鈉(Na2CO3)溶液。
全文摘要
提供一種形成碳納米管發(fā)射器的方法。該方法包括在其上具有電極的襯底上涂覆光致抗蝕劑之后形成圖案以在電極上形成光致抗蝕劑點(diǎn)；在襯底上涂覆碳納米管糊以覆蓋住光致抗蝕劑點(diǎn)；通過光致抗蝕劑點(diǎn)和經(jīng)過烘干了的碳納米管糊之間的相互擴(kuò)散，在電極上形成碳納米管發(fā)射器；以及移走覆蓋住碳納米管發(fā)射器的碳納米管糊。
文檔編號(hào)H01J1/304GK1624850SQ200410104769
公開日2005年6月8日 申請(qǐng)日期2004年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月4日
發(fā)明者李亢雨, 樸相鉉 申請(qǐng)人:三星Sdi株式會(huì)社