專利名稱：一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件技術(shù)，特別涉及一種基于納米壓印的 表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法。
背景技術(shù)：
表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射是前蘇聯(lián)科學(xué)家在20世紀(jì)60年代初發(fā)現(xiàn)的，屬平面型的薄膜 場(chǎng)發(fā)射，但發(fā)射不穩(wěn)定，無法應(yīng)用于顯示，因此，20世紀(jì)70年代以后，很少有人再進(jìn)行該項(xiàng) 研究。美國(guó)專門從事納米材料和場(chǎng)發(fā)射技術(shù)研究與開發(fā)的SI Diamond Technology公司 于 1992 年最早提出 SED (Surface-conduction Electron-emitter Display)器件的原理及 完整結(jié)構(gòu)，陰極材料為金屬和介質(zhì)的混合材料，并認(rèn)為表面電子傳導(dǎo)過程是電子在金屬和 介質(zhì)交界面之間的跳躍傳導(dǎo)。
一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法，具體包括以下步驟第一 步，制備用于制作壓印表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源發(fā)射間隙的硅橡膠凸模；第二步，在玻璃基板上 制作左、右電極以及行、列引出電極；第三步，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠轉(zhuǎn)印 到左、右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條；然后，依次采用套 印光刻工藝、磁控濺射工藝、剝離工藝制作搭接在左、右電極和間隔條上的Pd電子發(fā)射薄 膜；最后，采用液氮激冷工藝，在液氮中浸泡激冷，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮形成 拱起裂紋，構(gòu)成電子發(fā)射源的發(fā)射間隙。本發(fā)明的進(jìn)一步特點(diǎn)在于(1)所述第一步的具體工藝為首先，在硅片基底上通 過普通光刻和蝕刻工藝制作用于制備與硅橡膠凸模的相對(duì)應(yīng)的凹模；然后，通過翻模技術(shù)， 采用比例為10 1的硅橡膠及對(duì)應(yīng)的固化劑混合物翻制硅橡膠凸模。(2)所述第二步的具體工藝為首先，在玻璃基板上采用普通光刻和蝕刻工藝制 作Pt電極圖形；接著，采用磁控濺射工藝在左、右電極圖形上濺射IOOnm厚的Pt薄膜；再采 用剝離工藝，在丙酮中浸泡、超聲清洗，去除多余的Pt薄膜，形成左、右電極陣列，其中右電 極與列引出電極為一體；然后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在列電極和行引出電極的交匯處制備絕 緣膠層，確保左、右電極不短路；最后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作行引出電極，用于將同一行的 左電極連接在一起的，構(gòu)成行掃描電極。(3)所述第三步的具體工藝為首先，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠轉(zhuǎn) 印到左、右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條；接著，采用套印 光刻工藝將Pd電子發(fā)射薄膜圖形化定位在間隔條之上，同時(shí)搭接左右電極；再采用磁控濺 射工藝濺射20nm厚的Pd電子發(fā)射薄膜；然后，采用剝離工藝，在丙酮中浸泡、超聲清洗，去 除多余的Pd電子發(fā)射薄膜，使Pd電子發(fā)射薄膜覆蓋間隔條并且搭接左右電極；最后，采用 液氮激冷工藝，在液氮中浸泡激冷，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮形成拱起裂紋，構(gòu)成 電子發(fā)射源發(fā)射間隙。本發(fā)明的更進(jìn)一步特點(diǎn)在于所述第三步中的剝離工藝和液氮激冷工藝的先后次 序可以互換。本發(fā)明采用逆壓印技術(shù)預(yù)制光刻膠線間隔條誘導(dǎo)，通過液氮激冷利用光刻膠線間 隔條和Pd電子發(fā)射薄膜冷縮系數(shù)的差異形成Pd電子發(fā)射薄膜應(yīng)力集中拱起開裂，構(gòu)成電 子發(fā)射源發(fā)射間隙，并能夠保證裂紋位置的高度一致，能夠保證制作的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射 平板顯示器的質(zhì)量和成品率；本發(fā)明摒棄了傳統(tǒng)SED采用焦耳熱集中燒制納米狹縫的工藝 方法，回避了傳統(tǒng)SED電子發(fā)射膜間納米狹縫的加工的不均勻性和不可靠性，以及由此所 帶來的電子發(fā)射效率低，均勻性差等缺點(diǎn)，并且使行、列電極的設(shè)計(jì)載流量大幅降低，給電路設(shè)計(jì)提供更大的自由度。


下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖1是常規(guī)的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子電子發(fā)射器件的截面示意圖；圖1中1是基體，2、3是 一對(duì)相對(duì)的電極，4是導(dǎo)電性膜，5是第II間隙，6是碳薄膜，7是第I間隙。圖2-13為本發(fā)明的一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作流程的示意 圖，其中圖(a)為主視圖，圖(b)為圖(a)的A-A剖視圖；圖14-18為上述制作流程中用到的 掩膜圖形；圖19為本發(fā)明的基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)示意圖；其中圖(a) 為主視圖，圖(b)為圖(a)的A-A剖視圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法，具體包括以下步驟 第一步，制備用于制作壓印表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源發(fā)射間隙的硅橡膠凸模；具體工藝為首 先，參照?qǐng)D2，在硅片基底上通過普通光刻和蝕刻工藝制作用于制備與硅橡膠凸模的相對(duì)應(yīng) 的凹模(硬模具)，其圖形為長(zhǎng)200um，寬5um，深5um，間距為205um的線槽陣列；其中光刻 用的掩膜版圖形如圖14所示；然后，參照?qǐng)D3，通過翻模技術(shù)，采用比例為10 1的硅橡膠 (ESSIL 296/296-0IL)及對(duì)應(yīng)的固化劑(ESSIL 296/296 LPL)混合物翻制硅橡膠凸模，其 圖形為長(zhǎng)200um，寬5um，高5um，間距為205um的線條陣列。第二步，在玻璃基板上制作左、右電極以及行、列引出電極；具體工藝為首先，參 照?qǐng)D4，在玻璃基板上采用普通光刻和蝕刻工藝制作Pt電極圖形，光刻用的掩膜版的圖形 如圖15所示；接著，參照?qǐng)D5，采用磁控濺射工藝在左、右電極圖形上濺射IOOnm厚的Pt薄 膜；再采用剝離工藝，在丙酮中浸泡、超聲清洗，去除光刻膠上的Pt薄膜，形成左、右電極陣 列，其中右電極與列弓丨出電極為一體，如圖6所示。然后，參照?qǐng)D7，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在列電極和行引出電極的交匯處制備絕緣膠層 (SU8)，確保左、右電極不短路，其絲網(wǎng)印刷版圖如圖16所示；最后，參照?qǐng)D8，采用絲網(wǎng)印 刷技術(shù)制作行引出電極(鉬條)，用于將同一行的左電極連接在一起的，構(gòu)成行掃描電極， 其絲網(wǎng)印刷版圖如圖17所示；第三步，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠轉(zhuǎn)印到左、 右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條；然后，依次采用套印光 刻工藝、磁控濺射工藝、剝離工藝、氮激冷工藝制作搭接在左、右電極和間隔條上的Pd電子 發(fā)射薄膜；具體工藝為首先，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠(型號(hào)EPG533)轉(zhuǎn) 印到左、右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條，如圖9所示；接 著，參照?qǐng)D10，采用套印光刻工藝將Pd電子發(fā)射圖形化定位在間隔條之上，同時(shí)搭接左右 電極，其光刻模板見圖18 ；采用磁控濺射工藝濺射20nm厚的Pd電子發(fā)射薄膜，如圖11所 示，其中濺射工藝參數(shù)為電壓600V，電流1A，基板溫度150°C，時(shí)間2分鐘；然后，采用剝離 工藝，在丙酮中浸泡、超聲清洗，去除光刻膠上的多余的Pd電子發(fā)射薄膜，使Pd電子發(fā)射 薄膜覆蓋間隔條并且搭接左右電極，如圖12所示；最后，采用液氮激冷工藝，在液氮中浸泡 激冷，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮形成拱起裂紋，構(gòu)成電子發(fā)射源的發(fā)射間隙，如圖 13所示，單個(gè)電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)如圖19所示。本發(fā)明利用Pd電子發(fā)射薄膜和紫外光固化膠間隔條冷縮系數(shù)存在差異，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮應(yīng)力集中而形成拱起裂紋。
盡管以上結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方案進(jìn)行了描述，但發(fā)明并不局限于上述的具 體實(shí)施方案，上述的具體實(shí)施方案僅僅是示意性的、指導(dǎo)性的，而不是限制性的。本領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員在本說明書的啟示下，在不脫離本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍的情況下，還可以做出很多種的形式，這些均屬于本發(fā)明保護(hù)之列。
權(quán)利要求
一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法，具體包括以下步驟第一步，制備用于制作壓印表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源發(fā)射間隙的硅橡膠凸模；第二步，在玻璃基板上制作左、右電極以及行、列引出電極；第三步，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠轉(zhuǎn)印到左、右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條；然后，依次采用套印光刻工藝、磁控濺射工藝、剝離工藝制作搭接在左、右電極和間隔條上的Pd電子發(fā)射薄膜；最后，采用液氮激冷工藝，在液氮中浸泡激冷，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮形成拱起裂紋，構(gòu)成電子發(fā)射源的發(fā)射間隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法，其特 征在于，所述第一步的具體工藝為首先，在硅片基底上通過普通光刻和蝕刻工藝制作用于 制備與硅橡膠凸模的相對(duì)應(yīng)的凹模；然后，通過翻模技術(shù)，采用比例為10 1的硅橡膠及對(duì) 應(yīng)的固化劑混合物翻制硅橡膠凸模。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法，其特 征在于，所述第二步的具體工藝為首先，在玻璃基板上采用普通光刻和蝕刻工藝制作Pt 電極圖形；接著，采用磁控濺射工藝在左、右電極圖形上濺射IOOnm厚的Pt薄膜；再采用剝 離工藝，在丙酮中浸泡、超聲清洗，去除多余的Pt薄膜，形成左、右電極陣列，其中右電極與 列引出電極為一體；然后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)在列電極和行引出電極的交匯處制備絕緣膠 層，確保左、右電極不短路；最后，采用絲網(wǎng)印刷技術(shù)制作行引出電極，用于將同一行的左電 極連接在一起的，構(gòu)成行掃描電極。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法，其特 征在于，所述第三步的具體工藝為首先，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠轉(zhuǎn)印到 左、右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條；接著，采用套印光刻 工藝將Pd電子發(fā)射薄膜圖形化定位在間隔條之上，同時(shí)搭接左右電極；再采用磁控濺射工 藝濺射20nm厚的Pd電子發(fā)射薄膜；然后，采用剝離工藝，在丙酮中浸泡、超聲清洗，去除多 余的Pd電子發(fā)射薄膜，使Pd電子發(fā)射薄膜覆蓋間隔條并且搭接左右電極；最后，采用液氮 激冷工藝，在液氮中浸泡激冷，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮形成拱起裂紋，構(gòu)成電子 發(fā)射源發(fā)射間隙。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法， 其特征在于，所述第三步中的剝離工藝和液氮激冷工藝的先后次序可以互換。
全文摘要
本發(fā)明涉及表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射平板顯示器件技術(shù)，公開了一種基于納米壓印的表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源的制作方法。它具體包括以下步驟第一步，制備用于制作壓印表面?zhèn)鲗?dǎo)電子發(fā)射源發(fā)射間隙的硅橡膠凸模；第二步，在玻璃基板上制作左、右電極以及行、列引出電極；第三步，利用硅橡膠凸模采用逆壓印技術(shù)將UV膠轉(zhuǎn)印到左、右電極中間位置的玻璃基板上，并用紫外光固化定型，形成間隔條；然后，依次采用套印光刻工藝、磁控濺射工藝、剝離工藝制作搭接在左、右電極和間隔條上的Pd電子發(fā)射薄膜；最后，采用液氮激冷工藝，在液氮中浸泡激冷，Pd電子發(fā)射薄膜在間隔條頂部冷縮形成拱起裂紋，構(gòu)成電子發(fā)射源的發(fā)射間隙。
文檔編號(hào)H01J9/02GK101814408SQ201010140009
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年4月7日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月7日
發(fā)明者丁玉成, 劉紅忠, 盧秉恒, 樊帆, 王莉, 陳邦道 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)