[發明專利]炮筒結構的立體薄膜場發射平板顯示器陰極的制作方法

有效

• 申請號: 201110136864.2
• 申請日: 2011-05-25
• 公開（公告）號: CN102243968A
• 公開（公告）日: 2011-11-16
• 發明（設計）人: 劉紅忠;丁玉成;陳邦道;盧秉恒
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 陸萬壽

技術領域

本發明屬于顯示器件技術領域，特別涉及一種炮筒結構的立體薄膜場發射平板顯示器陰極的制作方法。

背景技術

電子發射型平板顯示器件包括金屬微尖型場發射顯示器件(FED)、表面傳導發射顯示器件(SED)、真空熒光顯示器件(VFD)和各類金屬-絕緣體-金屬(MIM)或金屬-絕緣體-半導體-金屬(MISM)結構的場發射平板顯示器件。

金屬-絕緣體-金屬(MIM)結構作為一種場發射陰極的研究歷史可以追溯到1930年代，但直到1990年代才有人將其成功的應用在FED中。最具代表的是日本日立公司于1997年用陽極氧化方法制作成了MIM陰極FED。其制作流程如下：先在玻璃基底上沉積鋁膜，光刻形成行電極。用陽極氧化的方法在其上形成一層厚度為10nm左右的三氧化二鋁薄膜，然后濺射沉積和光刻出厚度為6nm左右的Ir-Pt-Au列電極。陽極板是涂有熒光粉和透明導電膜的玻璃。經過封裝和排氣后，最終制成FED器件。當極間電場達到1V/nm時，發射電流達到5mA/cm²，可以滿足顯示的要求。定義發射電流和極間傳輸的二極管電流之比為發射率，其值為0.3％左右。

這種結構存在兩個致命的弱點。

一、是驅動電壓和器件電容之間的矛盾，絕緣層薄則驅動電壓低，一般絕緣層厚度在20納米范圍之內，因此器件電容比較大，導致顯示器件面積不能太大。上述結構只適合于小尺寸顯示器。

二、是由于絕緣層中電場太高，容易形成所謂的″形成″結構，即形成一些金屬絲狀物，使得器件容易擊穿，因此壽命較短，實用化受到限制。

發明內容

本發明的目的是為克服已有技術的不足之處，從電子發射單元的結構入手，提出一種炮筒結構的立體薄膜場發射平板顯示器陰極的制作方法。本發明制備的立體薄膜場發射平板顯示器陰極具有器件有效發射面積大，電子聚焦能力強，驅動電壓低等優點，特別適于大屏幕高清晰度電視。

為達到上述目的，本發明采用的技術方案是：

1)在SiO₂基底上通過光刻勻膠工藝涂覆光刻膠；

2)采用掩膜板光刻，顯影在涂覆有UV光刻膠的SiO₂基底上得到光刻膠圖形陣列；

3)將步驟2)的SiO₂基底通過深干法刻蝕得到SiO₂柱狀陣列；

4)通過濺射沉積或熱蒸鍍工藝在步驟3)的SiO₂基底上制備內層金屬電極，中間層氧化物絕緣層、外層金屬電極；

5)采用有機溶劑丙酮或酒精將SiO₂柱頂部的光刻膠溶解并將其上的三層薄膜剝離，露出柱狀SiO₂頂部；

6)再次采用與步驟3)相同的深干法刻蝕將SiO₂柱狀陣列刻蝕掉，從而形成具有三層薄膜結構的炮筒狀立體薄膜場發射電子源陣列；

7)采用絲網印刷法印制縱橫總線電極，并在縱橫總線電極的交叉點上用絲網印刷法印制絕緣層隔離。

所述的炮筒形狀為圓柱形、方柱形或六棱柱形。

所述步驟1)采用勻膠工藝將EPG533紫外光固化正膠均勻旋涂于SiO₂基底之上，旋涂一級轉速為300r/min，時間為10s；二級轉速為1000r/min，時間為6s，得到的光刻膠厚度為2um，在90℃熱板前烘干。

所述步驟2)將涂覆有EPG533光刻膠的SiO₂基底，采用紫外光刻10s，并用質量濃度為5‰NaOH水溶液顯影，得到光刻膠圖形陣列，其中掩膜板為正方形的圖形陣列，正方形的邊長為20微米，其間距同樣為20微米。

所述步驟3)通過深干法刻蝕得到SiO₂柱狀陣列，其中刻蝕氣體為SF₆，流量為100sccm，鈍化氣體采用C₄F₈，流量為100sccm，刻蝕功率700W，刻蝕時間為21min，刻蝕深度為30um。

所述步驟4)磁控濺射沉積制備內層金屬電極，中間層SiO₂絕緣層、外層金屬電極，濺射功率為500W，氬氣流量為20sccm，濺射時間分別為1min，30min和10min，對應的薄膜厚度分別為25nm，85nm和250nm，所述的金屬電極為Pt、Pd、Au、Ag或Cu。