专利名称：一种碳纳米管阴极材料的制作工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于真空科学技术、纳米科学技术以及微电子科学技术的相互交叉领域，涉及一种将碳纳米管材料定向移植到衬底表面用作场致发射阴极材料的制备工艺，具体涉及到一种采用紫外光照射和丝网印刷法相结合来制作大面积碳纳米管阴极的制作工艺。
背景技术：
目前，对于利用碳纳米管作为阴极材料而制作的场致发射平板显示器件来说，其阴极制作工艺多种多样，各不相同。
利用生长工艺制备的碳纳米管阴极的场致发射特性要优于其它移植方法制备的碳纳米管阴极的场致发射特性，能够提供更大的场致发射电流，碳纳米管的定向性和均匀性都比较优越，但是受到器件其它结构制作工艺特点的限制，制约着生长方法制备的碳纳米管阴极的应用；当进行大面积碳纳米管阴极材料制作的时候，其制作成本会成倍的增加；进行碳纳米管生长的温度很高，使得在选择制作衬底材料方面受到很大的约束。另外，受到具体工艺和设备的影响，在进行大面积碳纳米管阴极制作的时候，其均匀性很难得到保证。在移植碳纳米管制作阴极材料方面，沉积法具有操作简单，对制作设备要求不高等优点，但是所制作的碳纳米管阴极的粘附力很差，不具有进行大面积阴极制作的可行性；丝网印刷法是另外一种碳纳米管阴极制备的方法，其配套工艺很齐全，能够进行大面积阴极的制作，但是在制作高分辨率显示器件方面受到一定的限制，很难实现高精度的显示图形，由于只有小部分碳纳米管从制浆材料中露出其尖端，故很难获得大的场发射电流密度。
目前还没有一种切实可行的、操作简单的、能够符合各方面基本要求的碳纳米管阴极制备方法和制作工艺。当然，在碳纳米管阴极材料的制备过程中，还需要能够简化器件的制作工艺，提高器件的制作成功率，降低器件制作成本，使得整体器件的制作工艺趋向于简单化，降低对制作器件材料的材料要求，目前还没有一个行之有效的解决方法。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术存在的缺陷而提供一种制作工艺简单、制作成本低廉、制作过程稳定可靠、适合于进行大面积碳纳米管阴极制备的碳纳米管阴极材料的制作工艺。
本发明的目的是这样实现的包括如下制作步骤1、阴极基底玻璃(1)的划片对整体平板玻璃进行划片；2、阴极导电条(2)的制作在阴极基底玻璃(1)上蒸镀一层锡铟氧化物薄膜层；对蒸镀的锡铟氧化物薄膜层进行光刻，形成阴极导电条(2)；3、碳纳米管粉末材料的准备对碳纳米管粉末进行提纯，清除掉粉末当中的杂质，并进行大团碳纳米管颗粒的离散工作；4、碳纳米管浆料的制作首先将离散后的碳纳米管粉末、少量石墨浆料混合在一起，然后再将混合浆料和感光胶搅拌在一起，并搅匀，形成印刷用的碳纳米管浆料；5、碳纳米管阴极图案的印刷结合丝网印刷工艺，将碳纳米管浆料印刷到阴极导电条(2)上面；对印刷后的碳纳米管浆料进行初期低温烘烤固化(温度80℃，持续时间30分钟)；6、碳纳米管阴极浆料的曝光对阴极基底玻璃(1)上的碳纳米管阴极浆料进行曝光；使用的光源为紫外线照射；
7、碳纳米管阴极浆料的显影对经过紫外光照射的碳纳米管阴极浆料进行显影。在使用负性胶的情况下，被紫外光照射过的地方将会被保留，而没有被紫外光照射过的地方，其感光胶会失效，被显影液去除掉，搅拌在其感光胶当中的碳纳米管和石墨浆料也会随之去掉；若使用正性胶，则情形相反；8、碳纳米管阴极浆料的高温烘烤对显影过的碳纳米管阴极浆料进行高温烘烤；烘烤温度为450℃，保持时间为30分钟；9、碳纳米管阴极(3)的后处理对高温烘烤过碳纳米管阴极进行常规的摩擦后处理，以期进一步改善碳纳米管阴极(3)的形貌。
在本发明所述制作工艺中，所述的衬底材料为大型、具有相当良好的耐热性和可操作性、成本低廉的高性能绝缘材料；所述的衬底材料为玻璃，如钠钙玻璃，硼硅玻璃；所述的碳纳米管阴极导电条为锡铟氧化物薄膜层；所述的碳纳米管粉末要进行提纯；所述的碳纳米管浆料成分有碳纳米管粉末、少量石墨浆料以及感光胶成分；所述碳纳米管阴极图案的印刷是结合丝网印刷工艺完成的；所述的碳纳米管浆料曝光工艺是用紫外光作为光源的；所述的感光胶可以为正性胶，也可以为负性胶；所述的显影过的碳纳米管阴极浆料要进行高温烘烤；所述的碳纳米管阴极要进行后处理工艺。
本发明具有如下积极效果本发明中的特征就在于结合碳纳米管粉末、少量石墨浆料以及感光胶制备了碳纳米管浆料，并且将丝网印刷工艺的大面积制作可行性以及曝光一显影工艺制作精度更高、线条更细、线条质量更好的有利之处相结合起来，来制作更加良好的碳纳米管阴极。
1在本发明所述的制作工艺中，在结合丝网印刷工艺的基础上进行了碳纳米管阴极材料的制作，具有进行大面积碳纳米管阴极制作的可行性；2在本发明所述的制作工艺中，并没有采用特殊的制作材料以及特殊的制作工艺，能够极大地降低器件的生产成本；3在本发明所述的制作工艺中，采用了锡铟氧化物薄膜作为碳纳米管阴极的导电条，这存在着如下几个方面的有利之处在结合光刻工艺的基础上，能够进行更细线条的制作，有利于进一步提高平板器件的显示分辨率；锡铟氧化物薄膜是透明的，有利于后续曝光工艺中的正常进行；有利于进一步提高碳纳米管阴极和衬底材料之间的粘附力；4在本发明所述的制作工艺中，在碳纳米管浆料中添加了少量的石墨浆料，这有利于在进一步增强碳纳米管和衬底材料的导电相通能力，形成良好的电学接触；5在本发明所述的制作工艺中，将碳纳米管粉末(连同石墨浆料)和感光胶混合在一起。由于感光胶具有一定的粘稠度，所以调和后的碳纳米管浆料能够适合于丝网印刷工艺的需要；由于感光胶的特性所在，通过紫外光曝光一显影工艺，能够实现更细碳纳米管阴极线条的制作。也就是说，通过丝网印刷工艺，能够进行大面积碳纳米管阴极的制作，能够进行一定精度的碳纳米管阴极线条制作；通过感光胶曝光一显影的后续工艺，能够在制作了一定精度的碳纳米管阴极线条的基础上制作出精度更高、线条更细、线条质量更加良好的碳纳米管阴极线条。这样，就将丝网印刷法的大面积制作可行性和感光胶曝光一显影工艺的制作精度更高线条的有利之处相结合起来，进行碳纳米管阴极线条图案的制作；6在本发明中所述的制作工艺中，对显影过的碳纳米管阴极进行高温烘烤工艺，其主要目的是除掉剩余碳纳米管阴极中的感光胶。经过400多度的高温之后，经过显影后剩余的感光胶都被烧掉了，剩下碳纳米管(连同石墨浆料)固定在锡铟氧化物导电条上；7在本发明中所述的制作工艺中，采用了常规的摩擦后处理工艺，以期进一步改善碳纳米管阴极的形貌。
图1给出了阴极结构的纵向结构示意图。
图2给出了碳纳米管阴极导电条的示意图。
图3给出了结合丝网印刷工艺在阴极导电条上印刷碳纳米管的示意图。
图4给出了曝光后的碳纳米管阴极的示意图。
其中上述各图中符号的含义为1阴极基底玻璃；2阴极导电条；3碳纳米管阴极；具体实施方式
如图1、2、3、4所示，为了更清楚的理解本发明和表明本发明，下面结合附图和实施例对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于这些实施例。
本发明中给出了一种碳纳米管阴极材料的制作工艺，包括如下制作步骤1、阴极基底玻璃(1)的划片对整体平板玻璃进行划片；2、阴极导电条(2)的制作在阴极基底玻璃(1)上蒸镀一层锡铟氧化物薄膜层；对蒸镀的锡铟氧化物薄膜层进行光刻，形成阴极导电条(2)；3、碳纳米管粉末材料的准备对碳纳米管粉末进行提纯，清除掉粉末当中的杂质，并进行大团碳纳米管颗粒的离散工作；4、碳纳米管浆料的制作首先将离散后的碳纳米管粉末、少量石墨浆料混合在一起，然后再将混合浆料和感光胶搅拌在一起，并搅匀，形成印刷用的碳纳米管浆料；5、碳纳米管阴极图案的印刷结合丝网印刷工艺，将碳纳米管浆料印刷到阴极导电条(2)上面；对印刷后的碳纳米管浆料进行初期低温烘烤固化(温度80℃，持续时间30分钟)；6、碳纳米管阴极浆料的曝光对阴极基底玻璃(1)上的碳纳米管阴极浆料进行曝光；使用的光源为紫外线照射；
7、碳纳米管阴极浆料的显影对经过紫外光照射的碳纳米管阴极浆料进行显影。在使用负性胶的情况下，被紫外光照射过的地方将会被保留，而没有被紫外光照射过的地方，其感光胶会失效，被显影液去除掉，搅拌在其感光胶当中的碳纳米管和石墨浆料也会随之去掉；若使用正性胶，则情形相反；8、碳纳米管阴极浆料的高温烘烤对显影过的碳纳米管阴极浆料进行高温烘烤；烘烤温度为450℃，保持时间为30分钟；9、碳纳米管阴极(3)的后处理对高温烘烤过碳纳米管阴极进行常规的摩擦后处理，以期进一步改善碳纳米管阴极(3)的形貌。
权利要求
1.一种碳纳米管阴极材料的制作工艺，其特征在于包括如下工艺步骤1)、阴极基底玻璃(1)的划片对整体平板玻璃进行划片；2)、阴极导电条(2)的制作在阴极基底玻璃(1)上蒸镀一层锡铟氧化物薄膜层；对蒸镀的锡铟氧化物薄膜层进行光刻，形成阴极导电条(2)；3)、碳纳米管粉末材料的准备对碳纳米管粉末进行提纯，清除掉粉末当中的杂质，并进行大团碳纳米管颗粒的离散工作；4)、碳纳米管浆料的制作首先将离散后的碳纳米管粉末、少量石墨浆料混合在一起，然后再将混合浆料和感光胶搅拌在一起，并搅匀，形成印刷用的碳纳米管浆料；5)、碳纳米管阴极图案的印刷结合丝网印刷工艺，将碳纳米管浆料印刷到阴极导电条(2)上面；对印刷后的碳纳米管浆料进行初期低温烘烤固化，温度80℃，持续时间30分钟；6)、碳纳米管阴极浆料的曝光对阴极基底玻璃(1)上的碳纳米管阴极浆料进行曝光；使用的光源为紫外线照射；7)、碳纳米管阴极浆料的显影对经过紫外光照射的碳纳米管阴极浆料进行显影。在使用负性胶的情况下，被紫外光照射过的地方将会被保留，而没有被紫外光照射过的地方，其感光胶会失效，被显影液去除掉，搅拌在其感光胶当中的碳纳米管和石墨浆料也会随之去掉；若使用正性胶，则情形相反；8)、碳纳米管阴极浆料的高温烘烤对显影过的碳纳米管阴极浆料进行高温烘烤；烘烤温度为450℃，保持时间为30分钟；9)、碳纳米管阴极(3)的后处理对高温烘烤过碳纳米管阴极进行常规的摩擦后处理，以期进一步改善碳纳米管阴极(3)的形貌。
2.根据权利要求1所述的一种碳纳米管阴极材料的制作工艺，其特征在于所述的碳纳米管阴极导电条为锡铟氧化物薄膜层。
3.根据权利要求1所述的一种碳纳米管阴极材料的制作工艺，其特征在于所述的碳纳米管粉末要进行提纯，所述的碳纳米管浆料成分有碳纳米管粉末、少量石墨浆料以及感光胶成分。
4.根据权利要求1所述的一种碳纳米管阴极材料的制作工艺，其特征在于所述碳纳米管阴极图案的印刷是结合丝网印刷工艺完成的；所述的碳纳米管浆料曝光工艺是用紫外光作为光源的；所述的感光胶可以为正性胶，也可以为负性胶。
5.根据权利要求1所述的一种碳纳米管阴极材料的制作工艺，其特征在于所述的印刷的碳纳米管阴极浆料要进行初期低温烘烤固化，所述的显影过的碳纳米管阴极浆料要进行高温烘烤，所述的碳纳米管阴极要进行后处理工艺。
全文摘要
本发明涉及一种采用紫外光照射和丝网印刷法相结合来制作大面积碳纳米管阴极的制作工艺，调配了碳纳米管浆料，制备了碳纳米管阴极图案，具有制作工艺简单、制作成本低廉、制作过程稳定可靠、所制作图案线条精度更高、质量更加优良的优点。
文档编号H01J9/02GK1700388SQ20051001746
公开日2005年11月23日 申请日期2005年3月30日 优先权日2005年3月30日
发明者李玉魁 申请人:中原工学院