专利名称：一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及场致发射显示器技术，尤其涉及一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法。
背景技术：
场致发射显示器(Field emission display, FED)是真空技术与微电子技术相结合的产物，它是由阳极基板和阴极基板组成，阳极和阴极基板之间由隔离子支撑，两基板之间的空间为真空，其工作原理是靠很强的外部电场来压抑物体表面的势垒，使势垒高度降低，宽度变窄，当势垒的宽度窄到可以同电子的波长相比拟时，电子通过隧道效应穿透势垒逸入真空而轰击阳极荧光粉发光。由于它的工作原理和常用的CRT显示器类似，被称为扁平式的CRT，既保留了 CRT的高色饱和度、高亮度等优点，又克服了 CRT体积大，有辐射等缺点，所以FED显示技术一旦成熟将会取代IXD成为下一代主流显示技术。然而，场致发射显示器的制造还存在着一些难以解决的问题，如隔离子所用材料的选择、隔离子的制作和固定就是其中极为关键的技术。普通的场致发射显示器，是利用玻璃、光纤或者一些绝缘材料直接排列在阴极基板上作为阴极和阳极基板之间的隔离柱，这样会使得器件的制作过程较为复杂，隔离子的对准也存在一定的难度，而且放置后的隔离子容易脱落和跑位，使隔离子的排列不均匀，严重影响场致发射显示器的图像质量。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法，该显示结构结果可以实现场致发射显示器所用的隔离子图形化，避免了制作隔离子时的复杂安装工艺，解决了隔离子放置存在对位不准的问题，并且使原来分立的隔离子装配问题得到了解决，降低工艺难度，增加器件性能的稳定性。为实现上述目的，本发明采用如下技术方案
一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构由阴极基板和阳极基板组成，所述的阴极基板和阳极基板之间设有厚膜介质隔离子；所述的场致发射显示结构包括二极结构、 三极结构和多极结构。所述的隔离子设置于二极结构中的阴极基板的玻璃基底上，并与玻璃基底粘在一起成一整体；所述的隔离子设置于三极结构或多极结构的阴极和栅极之间的玻璃基底上， 并与玻璃基底粘在一起成一整体。设置于玻璃基底上的隔离子在水平方向上自左到右均匀间隔排列构成一个水平行，在竖直方向上构成一个垂直列，同样均匀间隔排列，在水平和竖直方向上相邻隔离子之间的距离均为10-50mm。所述的厚膜介质隔离子所用材料包括无铅刻蚀性障壁浆料、感光性障壁浆料和低熔点玻璃浆料；所述无铅刻蚀性障壁浆料是由无机粉末和有机载体含量按 65-85wt % :35-15wt %通过球磨均勻混合而成，其中，所述无机粉末包含95_85wt %的玻璃粉末和5-15wt %的填料粉末，所述有机载体包含0-20wt %的粘合剂和 0-80Wt%的有机溶剂；所述的感光性障壁浆料是由玻璃粉末、填充粉末和感光载体按 60^70wt%: 10-20wt%: 10-20%wt%通过球磨均匀混合而成；所述的低熔点玻璃浆料是低熔点玻璃粉、粘结剂、消泡剂按75-85wt%: 13-23wt%:2wt%的比例通过球磨均匀混合而成。所述的隔离子形状为矩形、梯形、圆柱形、圆锥形或十字形。所制作的隔离子高度为10-300 u m,隔离子的下表面直径为10-300 u m,上表面直径为 10-300 u m。一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的制作方法包括以下步骤
(1)场致发射显示结构的阳极基板制作；
(2)场致发射显示结构的阴极基板制作；
(3)场致发射显示结构的厚膜介质隔离子制作；
(4)场致发射显示结构的发射源制作；
(5 )场致发射显示结构的阳极和阴极基板对准封接。所述的厚膜介质隔离子的制作方法包括印刷一烧结法、印刷一烧结一光刻法和印刷一烧结一光刻一喷砂法。本发明的有益效果在于，不仅可以实现场致发射显示结构所用隔离子的图形化， 避免了制作隔离子时的复杂安装工艺，同时解决了隔离子放置存在对位不准的问题，并且使原来分立的隔离子装配问题得到了解决，降低工艺难度，增加器件性能的稳定性。
图I为本发明第一实施例的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的示意图。图2至图9为第一实施例的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的制作方法的结构示意图。图10为本发明第一实施例的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的示意图。图11是本发明第二实施例的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构示意图。主要主件符号说明100—阳极玻璃基板；101 — ITO薄膜；102—黑底；103—荧光粉；104 —阴极玻璃基板；105—栅极电极；106—介质层；107—阴极电极；108—发射源； 109—十字形隔离子；110—无铅刻蚀性障壁介质层；111 一光刻胶层；112—十字形图形化光刻胶；113—圆柱形隔离子。
具体实施例方式下面结合附图及实施例具体说明本发明一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制备方法。本发明提供优选实施例，但不应该被认为仅限于在此阐述的实施例。在图中，为了清除放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该被认为严格反映了几何尺寸的比例关系。在此参考图是本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认
4为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形表示，图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。实施例I
图I是本发明第一优选实施例的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的示意图。图2至图10示意了一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构实现的结构图。以下结合图2至图10对本发明第一实施例提供的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法进行详细的说明。一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法，其特征在于，场致发射显示结构由阴极基板和阳极基板组成，所述的阴极基板和阳极基板之间设有厚膜介质隔离子，隔离子设置于阴极基板的玻璃基底上，隔离子与玻璃基底牢固粘在一起成一整体。所述的场致发射显示结构有二极结构、三极结构和多极结构。所述的隔离子设置于二极结构中的阴极基板的玻璃基底上或设置于三极结构或多极结构的阴极和栅极之间的玻璃基底上，并与玻璃基板粘在一起成一整体。设置于玻璃基底上的隔离子在水平方向上自左到右均匀间隔排列构成一个水平行，在竖直方向上构成一个垂直列，同样均匀间隔排列， 在水平和竖直方向上相邻隔离子之际的距离为10-50mm。所述的厚膜介质隔离子所用材料包括无铅刻蚀性障壁浆料、感光性障壁浆料和低熔点玻璃浆料。所述的隔离子的形状为矩形、梯形、圆柱形、圆锥形，十字形。所制作的隔离子高度为10-300 ym，隔离子的下表面直径为10-300 u m,上表面直径为10-300 u m。场致发射显示结构有二极结构、三极结构和多极结构，三极结构或多级结构包括前栅型结构、后栅型结构和平栅型结构，本发明优选第一实施例所提供的一种用厚膜介质作为隔离子的后栅型场致发射显示结构的制作方法，包括以下步骤
步骤一、阳极基板制作。采用成熟的印刷或光刻工艺，在附有ITO薄膜101的玻璃基板 100上制作黑底102和荧光粉103。步骤二，阴极基板制作。采用成熟的光刻和剥离技术在玻璃基板104表面形成栅极电极105、介质层106和阴极电极107，阴极电极和栅极电极所用材料可以选用Cu，W，Co， Ni，Ta，TaN, Ti，Zn，Al，Cr，感光银浆中的一种金属电极或者两种及其以上的组合的复合金属电极。介质层的材料可以选用Si02、Ta205、AIN、A1203、Si3N4, BN、TiO2、厚膜介质中的一种或者两种及其以上的组合。步骤三，隔离子制作。本发明一种用厚膜介质作为隔离子场发射显示结构中，所述的厚膜介质隔离子所用材料包括无铅刻蚀性障壁浆料、感光性障壁浆料和低熔点玻璃浆料。所述的隔离子的形状为矩形、梯形、圆柱形、圆锥形，十字形。所述的厚膜介质隔离子的制作方法包括印刷一烧结法、印刷一烧结一光刻法、印刷一烧结一光刻一喷砂法。本发明优选无铅刻蚀性障壁浆料作为隔离子所用材料，隔离子的形状优选为十字形，制作方法优选印刷一烧结一光刻法。以下结合图4至图8对本发明第一实施例提供的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的所用隔离子的制作方法进行详细说明，具体制作过程如下
(Sll)阴极基板清洗。将附有阴极107、栅极105和绝缘层106的玻璃104置于按体积比为Win-IO : DI水=3 : 97清洗液中，利用频率为32KHz的超声机清洗15min，喷淋 2min后，再置于体积比为Win41 : DI水=5 : 95清洗液中，利用频率为40KHz的超声机清洗lOmin，经循环自来水喷淋漂洗2min后，再利用频率为28KHz的超声机在DI纯净水中清洗lOmin，经风刀吹干后置于50°C洁净烘箱中保温30min。(S12)无铅刻蚀性障壁浆料印刷。选取丝径为29 Pm，目数为200目尼龙聚酯网纱， 利用自动式绷网机制作张力为25F/cm2网版，利用制版技术在网版制作图形，图形的印刷面积与阴极玻璃基板104尺寸一致。利用制作好图形的网版，结合丝网印刷机将无铅刻蚀性障壁浆料印刷至玻璃基板104上，形成一层厚度均匀的无铅刻蚀性障壁浆料层。(S13)无铅刻蚀性障壁浆料层低温烧结。将印刷好无铅刻蚀性障壁浆料层放置 150°C烘箱保温20min ；
(S14)重复(S312)和(S3133)步骤，控制低温烧结后的无铅刻蚀性障壁浆料层的厚度 ￠: 15 u m-500u m。(S15)无铅刻蚀性障壁介质层110制作。将低温烧结后的阴极玻璃基板置于高温烘箱中，以2V /min升温速率加热至300°C，再以6V Mn升温速率加热至500°C保温 20min,形成无铅刻蚀性障壁介质层110,介质层的厚度在10 y m_300 y m。(S16)光刻胶111旋涂。利用旋涂工艺将RZJ-304光刻胶转移至附有阴极107、栅极105、绝缘层106和无铅刻蚀性障壁浆料110的玻璃基版104，在烘箱中进行烘烤，烘烤温度110°C，保温时间25min ；
(517)曝光显影。预烘干的光刻胶膜层111自然冷却至室温后进行曝光，将制备好的掩模版盖在光刻胶膜层上，在光强为4. 4mff/cm2光刻机上曝光11秒，用浓度为3%的RZX-3038 溶液显影，被光固化的光刻胶被RZX-3038溶液除去，形成具有“十字形”图形化光刻胶112 ；
(518)无铅刻蚀性障壁介质层110刻蚀。利用温度为40°C，浓度为0.3-0. 5%HN03刻蚀溶液腐蚀无铅刻蚀性障壁介质层110 ；
(519)图形化光刻胶112剥离。将上述基片浸泡在丙酮溶液中，光刻胶会被丙酮溶解，形成厚膜介质隔离子109，厚膜介质隔离子在水平方向上自左到右均匀间隔排列构成一个水平行，在竖直方向上构成一个垂直列，同样均匀间隔排列，在水平和竖直方向上相邻隔离子之际的距离为10-50mm，所制作的隔离子高度为10-300 y m，隔离子的下表面直径为 10-300 u m,上表面直径为10-300 u m。步骤四，发射源108制作。利用成熟的丝网印刷、光刻、电泳和原位生长技术将电子发射源转移至阴极电极表面。步骤五，显示屏制作。将阴极基板和阳极基板对准封接，即可形成一种用厚膜介质作为隔离子的场发射显示结构。至此，一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法已完成。实施例2
图11是本发明第二实施例的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构示意图。所述的场致发射显示结构由阴极基板和阳极基板组成，阴极基板和阳极基板之间设有厚膜介质隔离子，隔离子设置于阴极基板的玻璃基底上，并与玻璃基底牢固粘在一起成一整体。场致发射显示结构有二极结构、三极结构和多极结构，三极结构或多级结构包括前栅型结构、后栅型结构和平栅型结构，本发明优选第二实施例所提供的一种用厚膜介质作为隔离子的后栅型场致发射显示结构的制作方法，包括以下步骤
步骤一、阳极基板制作。与实施例一步骤一致。
步骤二，与实施例一步骤二致。步骤三，隔离子制作。本发明一种用厚膜介质作为隔离子场发射显示结构中，所述的厚膜介质隔离子所用的材料包括无铅刻蚀性障壁浆料，感光障壁浆料和低熔点玻璃浆料。所述的隔离子的形状为矩形、梯形、圆柱形、圆锥形，十字形。所述的厚膜介质隔离子的制作方法包括印刷一烧结法、印刷一烧结一光刻法、印刷一烧结一光刻一喷砂法。本发明优选无铅刻蚀性障壁浆料作为隔离子所用材料，隔离子的形状优选为圆柱形，制作方法优选印刷一烧结法，具体制作过程如下
(S21)阴极基板清洗。与实施例一步骤三中的(Sll)—致。(S22)圆柱形图形化无铅刻蚀性障壁浆料图案印刷。选取丝径为29pm，目数为 300目尼龙聚酯网纱，利用自动式绷网机制作张力为25F/cm2网版，利用制版技术在网版制作图形，图形的印刷面积与阴极玻璃基板104尺寸一致。利用制作好图形的网版，结合丝网印刷机将无铅刻蚀性障壁浆料印刷至玻璃基板104上，形成一层厚度均匀的圆柱形图形化无铅刻蚀性障壁浆料层。(S23)圆柱形图形化无铅刻蚀性障壁浆料层图案烧结。将印刷好圆柱形图形化无铅刻蚀性障壁浆料图案放置高温烘箱中，以2V /min升温速率加热至300°C，再以6°C /min 升温速率加热至500°C保温20min。(S24)重复(S22)和(S23)步骤，制作成圆柱形隔离子113。圆柱形隔离子在水平方向上自左到右均匀间隔排列构成一个水平行，在竖直方向上构成一个垂直列，同样均匀间隔排列，在水平和竖直方向上相邻隔离子之际的距离为10-50mm，所制作的隔离子高度为 10-300 u m,隔离子的下表面直径为10-300 u m,上表面直径为10-300 u m。步骤四，发射源108制作。利用成熟的丝网印刷、光刻、电泳和原位生长技术将电子发射源转移至阴极电极表面。步骤五，显示屏制作。将阴极基板和阳极基板对准封接，即可形成一种用厚膜介质作为隔离子的场发射显示结构。至此，一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法已完成。综上所述，提供一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法， 该显示结构结果可以实现场致发射显示器所用的隔离子图形化，避免了制作隔离子时的复杂安装工艺，解决了隔离子放置存在对位不准的问题，并且使原来分立的隔离子装配问题得到了解决，降低工艺难度，增加器件性能的稳定性。以上例子主要说明了本发明的一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施例方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。
权利要求
1.一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构，其特征在于场致发射显示结构由阴极基板和阳极基板组成，所述的阴极基板和阳极基板之间设有厚膜介质隔离子；所述的场致发射显示结构包括二极结构、三极结构和多极结构。
2.根据权利要求I所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构，其特征在于 所述的隔离子设置于二极结构中的阴极基板的玻璃基底上，并与玻璃基底粘在一起成一整体；所述的隔离子设置于三极结构或多极结构的阴极和栅极之间的玻璃基底上，并与玻璃基底粘在一起成一整体。
3.根据权利要求2所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构，其特征在于 设置于玻璃基底上的隔离子在水平方向上自左到右均匀间隔排列构成一个水平行，在竖直方向上构成一个垂直列，同样均匀间隔排列，在水平和竖直方向上相邻隔离子之间的距离均为 10_50mm。
4.根据权利要求I所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构，其特征在于 所述的厚膜介质隔离子所用材料包括无铅刻蚀性障壁浆料、感光性障壁浆料和低熔点玻璃浆料；所述无铅刻蚀性障壁浆料是由无机粉末和有机载体含量按65-85wt% :35-15wt% 通过球磨均勻混合而成，其中，所述无机粉末包含95-85wt %的玻璃粉末和5-15wt % 的填料粉末，所述有机载体包含0-20wt%的粘合剂和0-80wt%的有机溶剂；所述的感光性障壁浆料是由玻璃粉末、填充粉末和感光载体按6(T70wt%: 10-20wt%: 10-20%wt% 通过球磨均匀混合而成；所述的低熔点玻璃浆料是低熔点玻璃粉、粘结剂、消泡剂按 75-85wt%: 13-23wt%:2wt%的比例通过球磨均勻混合而成。
5.根据权利要求I所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构，其特征在于 所述的隔离子形状为矩形、梯形、圆柱形、圆锥形或十字形。
6.根据权利要求I所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构，其特征在于所制作的隔离子高度为10-300 iim，隔离子的下表面直径为10-300 iim，上表面直径为 10-300u mD
7.—种如权利要求I所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的制作方法， 其特征在于所述的制作方法包括以下步骤(1)场致发射显示结构的阳极基板制作；(2)场致发射显示结构的阴极基板制作；(3)场致发射显示结构的厚膜介质隔离子制作；(4)场致发射显示结构的发射源制作；(5 )场致发射显示结构的阳极和阴极基板对准封接。
8.根据权利要求7所述的用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构的制作方法，其特征在于所述的厚膜介质隔离子的制作方法包括印刷一烧结法、印刷一烧结一光刻法和印刷一烧结一光刻一喷砂法。
全文摘要
本发明提供了一种用厚膜介质作为隔离子的场致发射显示结构及其制作方法，场致发射显示结构由阴极基板和阳极基板组成，所述的阴极基板和阳极基板之间设有厚膜介质隔离子，隔离子设置于阴极基板的玻璃基底上，隔离子与玻璃基底牢固粘在一起成一整体。隔离子在水平方向和竖直方向上均匀间隔排列，在水平和竖直方向上相邻隔离子之间的距离均为10-50mm。所述的场致发射显示结构有二极结构、三极结构和多极结构。本发明可以实现场致发射显示结构所用的隔离子图形化，避免了制作隔离子时的复杂安装工艺，解决了隔离子放置存在对位不准的问题，并且使原来分立的隔离子装配问题得到了解决，降低工艺难度，增加器件性能的稳定性。
文档编号H01J31/12GK102610471SQ20121008209
公开日2012年7月25日 申请日期2012年3月27日 优先权日2012年3月27日
发明者叶芸, 周雄图, 张永爱, 曾祥耀, 胡利勤, 郭太良 申请人:福州大学