专利名称：一种利用负性光刻胶制作底栅型fed下板图形的方法
技术领域：
本发明涉及场发射显示器制造的技术领域，具体涉及一种场发射显示器(Field Emission Display ；FED)栅极层、介质层、阴极图形以及保护栅极表面制作发射体的FED下 板图形的制作方法。
背景技术：
本发明中的场发射显示器是通过电场自发射阴极(cathode emitter)材料上的发 射体放出电子来轰击屏幕上的荧光粉，从而激活荧光粉发光。其特点是轻、薄、亮度高、视角 广、反应快。参阅图1所示，是现有技术场发射显示器组件结构示意图。底栅型的场发射显示 器，其结构至少包括阳极和阴极，该阳极和阴极之间设置有隔离子9，以提供阳极与阴极之 间真空区域的间隔，并作为上下基板之间的支撑。如图1所示，该阳极，至少包含一阳极玻璃基板1、以及阳极导电层2以及一荧光粉 体层3 ；而该阴极，至少包含一阴极玻璃基板4、栅极层5、阴极电阻层6、阴极层7以及阴极 发射体8 (即碳纳米管CNT)；其中该阳极与阴极是由隔离子9保持真空区域，并藉由栅极和 阴极之间有一个电压差形成的电场，使得阴极上的发射体8释出电子，再经过阳极和阴极 之间的高压电场加速电子使之轰击荧光粉体而发光。现有的FED下板制作阴极发射体8 (碳纳米管CNT)时，下板中4、5、6、7图形已经 制作完毕，一般采用电泳、电镀等电学方法制作阴极发射体8 (碳纳米管CNT)或者印刷法、 光刻法等直接制作发射体的方法。在这些方法中，由于下板栅极层5表面已经裸露出，在制 作阴极发射体8 (碳纳米管CNT)时，难以避免阴极发射体8(碳纳米管CNT)在栅极层5表 面上散落堆积(如图2)，在封装后三电极加上电压时出现阴极层7和栅极层5短路的情况。
发明内容
为了克服上述不足，本发明提供一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的 方法，通过在制作发射体前对栅极表面进行保护的方法，使得栅极表面同阴极表面得到彻 底绝缘；并且将附带在光刻胶表面的碳纳米管随光刻胶一并除去，彻底解决了发射体制作 时容易导致的栅极和阴极表面短路的问题。本发明的目的是通过下述技术方案实现的，一种利用负性光刻胶制作底栅型FED 下板图形的方法，其特征在于，该方法通过以下步骤来实现1)制备感光银浆；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板上，通过光刻法采用步骤1)中感光银浆制作栅 极层图形；3)在制作好的栅极层图形上，印刷制作一层或多层绝缘层图形，并在530 590°C，烧结20 30min，得到阴极电阻层；4)在上述阴极电阻层上通过光刻法采用感光银浆制作一层阴极层图形；
5)在上述步骤4)完成的基板上填充一层光刻胶P，采用负性光刻胶填充阴极间隙时，用印刷法直接使用相应图形的漏印版印刷至基 板上后，于90 130°C干燥10 30min ；6)制作阴极发射体，采用电泳、印刷、光刻方法制作阴极发射体；7)去除光刻胶ρ;填充物为负性光刻胶，直接用0. 2 1 %的Na2CO3显影液显影10 200s除去；即可得到完整的底栅型FED下基板结构。所述感光银浆由下述重量份数的原料制备而成银单体50 80;甲基丙烯酸树脂10 30 ；光引发剂1 5;2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁 5 15 ；高分子分散剂0. 5 1。所述感光银浆的制备方法为将步骤2)所述重量份数的银单体、甲基丙烯酸树 脂、光引发剂、高分子分散剂混合研磨均勻。所述阴极图形间隙填充负性光刻胶，该负性光刻胶由下述重量份数的原料混合均 勻配制而成甲基丙烯酸树脂80 90 ；光引发剂1 5;2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯5 15 ；高分子分散剂0.5 1。所述光引发剂为2，4，6_三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或2-甲基-l-[4-甲硫基 苯基]-2-吗啉基-1-丙酮。所述高分子分散剂为高分子嵌段共聚物；具体为BYK410、BYK140、BYK2025、 BYK180 或 BYK171。所述制作步骤2)栅极图形或制作步骤4)阴极图形包括如下步骤a)清洁处理后的阴极玻璃基板上，通过印刷一层或多层感光银浆制备银电极层；b)将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为80 120°C、烘烤时间为10 40min，然后自然冷却；c)采用所需栅极层或阴极层图形的掩膜版做掩膜，将上述掩膜后的基板置于紫外 灯下曝光，曝光量为100 800mJ/cm2 ；d)上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0. 2 的Na2CO3溶液显影，显影 压力为1. 5kgf/cm2，显影时间为10 50S，得到所需栅极层或阴极层图形；e)将上述处理后的栅极或阴极图形烧结在500 590°C下保温10 30min。本发明的有益效果是，通过制作阴极发射体8之前在栅极层5表面即阴极间隙之 间涂布一层光刻胶P (如图3)，避免阴极发射体8 (即碳纳米管)直接接触栅极层5表面，在 发阴极射体8制作完成后(如图4)，用显影液将栅极层5表面光刻胶ρ除去的同时，其表面 可能出现的碳纳米管也同时除去，极大程度减少了碳纳米管在栅极层5表面的沉积。由上述步骤制作的底栅型FED下板结构，通过在制作发射体前对栅极表面进行保
5护的方法，使得栅极表面同阴极表面彻底绝缘，在除去光刻胶后，附带在光刻胶表面的碳纳 米管也随之除去，彻底解决了发射体制作时容易导致的栅极层7和阴极层5表面短路的问题。
图1为场发射显示器组件结构示意图；图2为不采用栅极保护方法直接制作发射体容易导致阴极栅极之间短路示意图；图3为本发明中所述在制作阴极发射体前制作一层栅极表面保护层示意图；图4为采用本发明制作栅极表面保护层后制作发射体示意图。其中1、阳极玻璃基板；2、阳极导电层；3、荧光粉体层；4、阴极玻璃基板；5、栅极 层；6、阴极电阻层；7、阴极层；8、阴极发射体；9、隔离子；P、光刻胶。
具体实施例方式下面结合具体实施例对本发明做进一步说明。需要说明的是，以下给出较佳的实 施例仅用于对本发明做详细的说明，但并非用于限定本发明的实施范围，凡是在本发明技 术方案范围内的参数选择均属本发明保护的范围。实施例11)制备感光银浆该感光银浆由60重量份的银单体、30重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引 发剂2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁 酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合研磨均勻构成；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银 浆制作栅极层5的图形；制作栅极层5图形的步骤具体包括a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极 层；b).将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为95°C、烘烤时间为30min，然后 自然冷却；c).通过所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯 下曝光，曝光量为800mJ/cm2 ；d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.4%的Na2CO3溶液显影，显影压力 为1. 5kgf/cm2，显影时间为20S，得到所需栅极层5图形；e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在500°C下保温30min ；3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作两层绝缘材料图形，并在570°C保温 20min烧结，做为阴极电阻层6;4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极 层7图形，其制作步骤及参数同步骤2)；5)在步骤4)完成的基板上填充一层负性光刻胶P (如图3所示)；负性光刻胶由80重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引发剂2，4，6_三甲基苯
6甲酰基苯基膦酸乙酯、15重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的高 分子分散剂BYK410混合均勻配制而成，采用相应的漏印版图形印刷制作负性光刻胶图案， 然后将该负性光刻胶填充、印刷后采用90°C烘烤20min，即可得到阴极层7线条间隙内填充 光刻胶P的下板图形；6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)采用电泳、印刷、光刻等方法制 作阴极发射体8;7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶P，直接用0.2%的Na2CO3I影液溶液显影 200s除去；即可得到完整的底栅型FED下基板结构。本实施例步骤5)中，在阴极层7图形间隙填充一层光刻胶的方式，可以避免阴极 发射体8 (即碳纳米管)直接接触栅极层5表面。本实施例步骤6)中，用显影液将栅极层5表面光刻胶ρ除去的同时，其表面可能 出现的碳纳米管也同时除去，极大程度减少了碳纳米管在栅极层5表面的沉积。本发明由上述步骤制作的底栅型FED下板结构，通过在制作发射体前对栅极表面 进行保护的方法，使得栅极表面同阴极表面彻底绝缘，在除去光刻胶后，附带在光刻胶表面 的碳纳米管也随之除去，彻底解决了发射体制作时容易导致的栅极层7和阴极层5表面短 路的问题。实施例21)制备感光银浆该感光银浆由80重量份的银单体、10重量份的甲基丙烯酸树脂、1重量份的光引 发剂2-甲基-l-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、8. 5重量份的2，2，4-三甲基-1，3 戊二醇单异丁酸酯和0. 5重量份的高分子分散剂BYK180组成；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银 浆制作栅极层5的图形；制作栅极层5图形的步骤2)具体包括a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极 层；b).将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为80°C、烘烤时间为40min，然后 自然冷却；c)采用所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯下 曝光，曝光量为500mJ/cm2 ；d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2%的Na2CO3溶液显影，显影压力 为1. 5kgf/cm2，显影时间为50S，得到所需栅极层5图形；e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在590°C下保温IOmin ；3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作三层绝缘材料图形并在590°C保温 30min，烧结做为阴极电阻层6;4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极 层7图形，其制作步骤及参数同步骤2)；5)在步骤4)完成的基板上填充一层光刻胶P (如图3所示)；
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负性光刻胶由90重量份的甲基丙烯酸树脂、1重量份的光引发剂2-甲 基-l-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、8. 5重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异 丁酸酯和0. 5重量份的高分子分散剂BYK140混合均勻配制而成，采用相应图形漏印版将负 性光刻胶直接印刷在步骤4)所述基板上制作填充图形，然后将该负性光刻胶填充、印刷后 采用130°C烘烤lOmin，即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶ρ的下板图形；6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)采用电泳、印刷、光刻等方法制 作阴极发射体；7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶ρ ；直接用0. 3%的Na2CO3I影液溶液显影 120s除去；即可得到完整的底栅型FED下基板结构。实施例31)制备感光银浆该感光银浆由50重量份的银单体、29重量份的甲基丙烯酸树脂、5重量份的光引 发剂2，4，6_三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯、15重量份的2，2，4_三甲基_1，3戊二醇单异丁 酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合均勻构成；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银 浆制作栅极层5图形；制作栅极层5图形的步骤具体包括a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极 层；b).将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为120°C、烘烤时间为lOmin，然后 自然冷却；c).采用所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置于紫外灯 下曝光，曝光量为100mJ/cm2 ；d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为的Na2C03溶液显影，显影压力为 1. 5kgf/cm2，显影时间为10S，得到所需栅极层5图形；e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在550°C下保温20min ；3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作一层绝缘材料图形并在530°C保温25min 烧结做为阴极电阻层6;4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极 层7图形，其制作步骤及参数同步骤2)；5)在步骤4)完成的基板上填充一层光刻胶P (如图3所示)；负性光刻胶由86重量份的甲基丙烯酸树脂、5重量份的光引发剂2，4，6(三甲基苯 甲酰基)膦酸乙酯、8. 2重量份的2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯和0. 8重量份的高 分子分散剂BYK2025混合均勻配制而成，采用相应图形漏印版将负性光刻胶直接印刷在步 骤4)所述基板上制作填充图形，然后将该负性光刻胶填充、印刷后采用100°C烘烤30min， 即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶ρ的下板图形；6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)采用电泳、印刷、光刻等方法制 作阴极发射体；
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7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶ρ ；直接用0. 4%的Na2CO3显影液溶液显影 30s除去；即可得到完整的底栅型FED下基板结构。实施例41)制备感光银浆该感光银浆由60重量份的银单体、30重量份的甲基丙烯酸树脂、4重量份的光引 发剂2-甲基-l-[4-甲硫基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮、5重量份的2，2，4-三甲基_1，3戊 二醇单异丁酸酯和1重量份的高分子分散剂BYK410混合研磨均勻构成；上述高分子分散剂或采用BYK180或BYK171。2)在清洁处理后的阴极玻璃基板4上，通过光刻法采用上述步骤1)中所述感光银 浆制作栅极层5图形；制作栅极图形5的步骤具体包括a).清洁处理后的阴极玻璃基板4上，印刷一层步骤1)中的感光银浆，制备银电极 层；b).将步骤a)中基片置于烘箱中烘烤，烘烤温度为120°C、烘烤时间为lOmin，然后 自然冷却；c).采用所需栅极层5图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基片置于紫外灯 下曝光，曝光量为100mJ/cm2 ；d).上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2%的Na2CO3溶液显影，显影压力 为1. 5kgf/cm2，显影时间为10S，得到所需栅极层5图形；e).将上述处理后的基板于烧结炉中烧结，在530°C下保温30min ；3)在制作好的栅极层5图形上，印刷制作两层绝缘材料图形并在570°C保温20烧 结做为阴极电阻层6;4)在步骤3)完成的基板上通过光刻法采用步骤1)所述的感光银浆制作一层阴极 层7图形，其制作步骤参数同步骤2)；5)在步骤4)完成的基板上填充一层光刻胶ρ (如图3所示)；其中，负性光刻胶由89重量份的甲基丙烯酸树脂、5重量份的光引发剂2，4，6(三 甲基苯甲酰基)膦酸乙酯、5重量份的2，2，4_三甲基_1，3戊二醇单异丁酸酯和1重量份的 高分子分散剂BYK180混合均勻配制而成，采用相应图形漏印版将负性光刻胶直接印刷在 步骤4)所述基板上制作填充图形，然后将该负性光刻胶填充、印刷后采用90°C烘烤20min， 即可得到阴极层7线条间隙内填充光刻胶ρ的下板图形；6)制作阴极发射体8(即碳纳米管，如图4所示)采用电泳、印刷、光刻等方法制 作阴极发射体；7)在步骤6)完成的基板上去除光刻胶ρ ；直接用的Na2CO3I影液溶液显影 IOs除去；即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
权利要求
一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法，其特征在于，该方法通过以下步骤来实现1)制备感光银浆；将重量份数的银单体、甲基丙烯酸树脂、光引发剂、高分子分散剂混合研磨均匀；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板(4)上，通过光刻法采用步骤1)中感光银浆制作栅极层(5)的图形；3)在制作好的栅极层(5)上，印刷制作一层或多层绝缘层图形，并在530～590℃，烧结20～30min，得到阴极电阻层(6)；4)在上述阴极电阻层(6)上通过光刻法采用感光银浆制作一层阴极层(7)的图形；5)在上述步骤4)完成的基板上填充一层光刻胶(p)，采用负性光刻胶填充阴极间隙时，用印刷法直接使用相应图形的漏印版印刷至基板上后，于90～130℃干燥10～30min；6)制作阴极发射体(8)，即碳纳米管，采用电泳、印刷、光刻方法制作阴极发射体(8)；7)去除光刻胶(p)填充物为负性光刻胶，直接用0.2～1％的Na2CO3显影液显影10～200s除去；即可得到完整的底栅型FED下基板结构。
2.根据权利要求1所述的一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法，其特 征在于，所述感光银浆由下述重量份数的原料制备而成银单体50 80 ；甲基丙烯酸树脂10 30 ；光引发剂1 5;2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯5 15;高分子分散剂0.5 1。
3.根据权利要求1所述的一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法，其特 征在于，所述填充负性光刻胶，该负性光刻胶由下述重量份数的原料混合均勻配制而成甲基丙烯酸树脂80 90 ；光引发剂1 5;2，2，4-三甲基-1，3戊二醇单异丁酸酯5 15;高分子分散剂0.5 1。
4.根据权利要求2或3所述的一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法， 其特征在于，所述光引发剂为2，4，6-三甲基苯甲酰基苯基膦酸乙酯或2-甲基-1-[4-甲硫 基苯基]-2-吗啉基-1-丙酮。
5.根据权利要求2或3所述的一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法， 其特征在于，所述高分子分散剂为高分子嵌段共聚物；具体为BYK410、BYK140、BYK2025、 BYK180 或 BYK171。
6.根据权利要求1所述的一种利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法，其特 征在于，所述制作栅极层(5)图形或制作阴极层(7)图形包括如下步骤a)清洁处理后的阴极玻璃基板(4)上，通过印刷一层或多层感光银浆制备银电极层；b)将步骤a)中基板置于烘箱中烘烤，烘烤温度为80 120°C、烘烤时间为10 40min，然后自然冷却；c)采用所需栅极层(5)或阴极层(7)图形的掩膜版做掩膜，将上述做掩膜后的基板置 于紫外灯下曝光，曝光量为100 800mJ/cm2 ；d)上述曝光过的基板采用质量百分比浓度为0.2 的Na2CO3溶液显影，显影压力 为1. 5kgf/cm2，显影时间为10 50S，得到所需栅极层(5)或阴极层(7)图形；e)将上述处理后的栅极或阴极图形烧结在500 590°C下保温10 30min。
全文摘要
本发明涉及场发射显示器利用负性光刻胶制作底栅型FED下板图形的方法，该方法包括以下步骤1)制备感光银浆；2)在清洁处理后的阴极玻璃基板(4)上用光刻法制作栅极层(5)图形；3)在栅极层(5)上印刷制作绝缘材料图形，并烧结得到阴极电阻层(6)；4)通过光刻法采用感光银浆制作一层阴极层(7)图形；5)填充一层负性光刻胶(p)；干燥后紫外灯下曝光，显影，即得阴极线条间隙填充图形p；6)利用电泳、印刷、光刻方法制作阴极发射体(8)；7)去除光刻胶(p)，即得完整的底栅型FED下基板结构。该方法得到的基板结构使得栅极表面同阴极表面得到彻底绝缘；解决了栅极和阴极表面短路的问题。
文档编号H01J9/00GK101984505SQ201010121368
公开日2011年3月9日 申请日期2010年3月10日 优先权日2010年3月10日
发明者李驰 申请人:彩虹集团公司