专利名称：正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法
技术领域：
本发明涉及平板场发射真空光电子器件领域，具体涉及正栅极结构平板场发射器 件的绝缘层的制备方法。
背景技术：
目前在现有的技术中，制作带有栅极结构的平面场发射电真空器件的结构形式有 三种正栅极结构、侧栅极结构和背栅极结构，其中正栅极结构制作出的平面场发射电真空 器件在使用的过程中效果是最好的。其中包括几个方面发射源的发射性能稳定，栅极的受 控性稳定，发射源发出的电子散射性小，显示器的发光点整齐，且该结构的电真空器件使用 寿命长。但是这种正栅极结构的器件在制作的过程中也是比较复杂的，在制作的过程中不 定的因素也很多，而其他两种结构的场发射器件(侧栅极结构和背栅极结构)在制作的过 程中就相对简单多了，但性能相差很大。因此，发明一种制备正栅极结构的简易方法意义重 大。本专利通过一种简单而稳定的工艺方法加工制作正栅极结构的场发射电真空器件。正 栅极结构的场发射电真空器件的关键工艺是发射源和栅极之间的绝缘层的制备，目前文献 报道的制作此绝缘层的方法有以下几种1、电子束蒸发绝缘层，再后期通过光刻、腐蚀等方法，形成发射腔。2、磁控溅射绝缘层，再后期通过光刻、腐蚀等方法，制作发射。3、PECVD生长绝缘层，再后期通过光刻、腐蚀等方法，制作发射腔。4、丝网印刷绝缘层，它的发射腔体是直接印刷出来的。
背景技术：
中的四种方法，前三种方法是要求有专业的制造绝缘膜设备，工艺复杂， 而且对于大尺寸绝缘层就很难加工。第4种方法，虽然操作方法简单、对加工大尺寸绝缘层 也没问题，但是这种方法加工出来的绝缘层中的腔体很难控制，成品率低。
发明内容
本发明为解决现有制作绝缘层的工艺复杂，绝缘性差，成品率低的问题，提供一种 正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法。正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，该方法由以下步骤实现步骤一、采用真空镀膜技术，在ITO玻璃表面蒸镀铬金属；步骤二、采用光刻、腐蚀的方法在步骤一所述铬金属的表面制备阴极电极条；获得 带有电极的场发射阴极衬底；步骤三、在步骤二所述的阴极电极条的表面旋涂光刻胶，然后对所述光刻胶采用 适当的温度进行前烘、曝光后进行两次显影；采用等离子体干法刻蚀机对旋涂的光刻胶进 行等离子体氧化，获得带有光刻胶占位点的玻璃衬底；步骤四、将步骤三获得的光刻胶占位点的玻璃衬底上旋涂低熔点玻璃绝缘浆料， 然后将所述玻璃衬底放入烤炉中进行两次烧结，采用金刚砂通过光学磨削加工法去除高于 光刻胶占位点上的低熔点玻璃粉；获得与光刻胶占位点高度相同的低熔点玻璃粉的ITO玻
3璃衬底；步骤五、对步骤四所述的ITO玻璃衬底继续烧结，去除光刻胶的占位点，获得发射 器件的腔体；步骤六、对步骤五获得发射器件的腔体采用超声波振动，获得正栅极结构中场发 射器件的绝缘层。本发明的有益效果本发明所述的绝缘层制备方法简单，绝缘层性能好，绝缘层完 整规则，重复性强，发射源用的腔体可多样化，采用本发明所述的方法可以制备出具有良好 发射性能较高分辨率的阴极衬底。
图1为本发明的ITO玻璃衬底的示意图；图2为本发明的ITO玻璃衬底上制备阴极电极条的示意图；图3是在图2的基础上制作光刻胶占位点的结构示意图；图4是在图3的基础上旋涂低熔眯玻璃粉的示意图；图5是对图4加工处理后的示意图；图6为采用本发明方法获得的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的示意图。图中1、ITO玻璃，2、铬金属，3、曝光板4、低熔点玻璃粉。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图1至图6说明本实施方式，正栅极结构的场发射器件中绝 缘层的制作方法，该方法由以下步骤实现步骤一、采用真空镀膜技术，在ITO玻璃表面蒸镀铬金属；步骤二、采用光刻、腐蚀的方法在步骤一所述铬金属的表面制备阴极电极条；获得 带有电极的场发射阴极衬底；步骤三、在步骤二所述的阴极电极条的表面旋涂光刻胶，然后对所述光刻胶采用 适当的温度进行前烘、曝光后进行两次显影；采用等离子体干法刻蚀机对旋涂的光刻胶进 行等离子体氧化，获得带有光刻胶占位点的玻璃衬底；步骤四、将步骤三获得的光刻胶占位点的玻璃衬底上旋涂低熔点玻璃粉绝缘浆 料，然后将所述玻璃衬底放入烤炉中进行两次烧结，采用金刚砂通过光学磨削加工法去除 高于光刻胶占位点上的低熔点玻璃粉；获得与光刻胶占位点高度相同的低熔点玻璃粉的 ITO玻璃衬底；步骤五、对步骤四所述的ITO玻璃衬底继续烧结，去除光刻胶的占位点，获得发射 器件的腔体；步骤六、对步骤五获得发射器件的腔体采用超声波振动，获得正栅极结构中场发 射器件的绝缘层。本实施方式中步骤一所述的在ITO玻璃表面蒸镀铬金属，所述铬金属的厚度范围 为1500A-2000A。本实施方式中步骤二所述的采用光刻、腐蚀的方法在步骤一所述铬金属的表面制 备阴极电极条的具体方法为选用正型光刻胶RZJ-306 14mpa. S在铬金属的表面进行勻
4胶、前烘、曝光、显影和后烘，获得掩膜图形；然后采用铬金属的腐蚀液和ITO的腐蚀液分别 对铬金属和ITO进行刻蚀；获得阴极电极条。本实施方式中步骤三所述的光刻胶的型号为SU8-50，所述光刻胶的粘度为 IOOmpa. s，光刻胶的厚度由旋涂时的勻胶机的转速决定，所述勻胶机的转速一般选800转/ 分钟。本实施方式中步骤三所述的两次显影的时间分别为第一次显影的时间为15分 钟，第二次显影的时间为1分钟。本实施方式中步骤三中对所述光刻胶采用适当的温度进行前烘、曝光后进行两次 显影；所述适当的温度为85°C，前烘的时间为40分钟。本实施方式中步骤四所述的低熔点玻璃粉为在旋涂前采用磁力搅拌器搅拌三小 时。本实施方式中步骤四所述的两次烧结的温度为430°C，时间为10分钟。本实施方式中步骤五所述的烧结温度为470°C，时间为10分钟。本发明所述的方法在通过二电极制作，发射体组装，阴极、阳极的低熔点玻璃粉封 装成盒，抽真空除气、消气剂激活和阴阳电极整体器件的老化处理等多道工序的处理，完成 正栅极结构场发射电真空器的制作。所述场发射电真空器件发射性能的关键是本发明中场 发射栅极绝缘层的制作，其质量的好坏直接影响场发射电真空器件发射电子的效率，所以 完好的正栅极结构场发射栅极绝缘层的制备是场发射电真空器件成功的关键。本发明所述 的方法在国家科委973项目“碳纳米管场发射显示器件物理及高效器件研究”中得以应用。
权利要求
正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征是，该方法由以下步骤实现步骤一、采用真空镀膜技术，在ITO玻璃表面蒸镀铬金属；步骤二、采用光刻、腐蚀的方法在步骤一所述铬金属的表面制备阴极电极条；获得带有电极的场发射阴极衬底；步骤三、在步骤二所述的阴极电极条的表面旋涂光刻胶，然后对所述光刻胶采用适当的温度进行前烘、曝光后进行两次显影；采用等离子体干法刻蚀机对旋涂的光刻胶进行等离子体氧化，获得带有光刻胶占位点的玻璃衬底；步骤四、将步骤三获得的光刻胶占位点的玻璃衬底上旋涂低熔点玻璃粉绝缘浆料，然后将所述玻璃衬底放入烤炉中进行两次烧结，采用金刚砂通过光学磨削加工法去除高于光刻胶占位点上的低熔点玻璃粉；获得与光刻胶占位点高度相同的低熔点玻璃粉的ITO玻璃衬底；步骤五、对步骤四所述的ITO玻璃衬底继续烧结，去除光刻胶的占位点，获得发射器件的腔体；步骤六、对步骤五获得发射器件的腔体采用超声波振动，获得正栅极结构中场发射器件的绝缘层。
2.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤一所述的在ITO玻璃表面蒸镀铬金属，所述铬金属的厚度范围为1500A-2000A。
3.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤二所述的采用光刻、腐蚀的方法在步骤一所述铬金属的表面制备阴极电极条的具 体方法为选用正型光刻胶RZJ-306 14mpa. S在铬金属的表面进行勻胶、前烘、曝光、显影 和后烘，获得掩膜图形；然后采用铬金属的腐蚀液和ITO的腐蚀液分别对铬金属和ITO进行 刻蚀；获得阴极电极条。
4.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤三所述的光刻胶的型号为SU8-50，所述光刻胶的粘度为lOOmpa. s，光刻胶的厚度 由旋涂时的勻胶机的转速决定；所述勻胶机的转速为800转/分钟。
5.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤三所述的两次显影的时间分别为第一次显影的时间为15分钟，第二次显影的时 间为1分钟。
6.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤三中对所述光刻胶采用适当的温度进行前烘、曝光后进行两次显影；所述适当的温 度为85°C，前烘的时间为40分钟。
7.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤四所述的低熔点玻璃粉为在旋涂前采用磁力搅拌器搅拌三小时。
8.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤四所述的两次烧结的温度为430°C，时间为10分钟。
9.根据权利要求1所述的正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，其特征在 于，步骤五所述的烧结温度为470°C，时间为10分钟。
全文摘要
正栅极结构的场发射器件中绝缘层的制作方法，涉及平板场发射真空光电子器件领域，它解决了现有制作绝缘层的工艺复杂，绝缘性差，成品率低的问题，首先利用光刻技术在阴极电极条上做光刻胶占位点，然后旋涂低熔点玻璃浆料，经过烘干、整形以及适当温度烧结以及低熔点玻璃浆料的表面抛光，实现低熔点玻璃浆料与光刻胶具有相同的厚度。最后通过去除光刻胶占位点，得到用于场发射体发射的孔洞，再结合超声波振动，制备出完好的正栅极结构场发射的栅极绝缘层。
文档编号H01J9/14GK101882548SQ201010229148
公开日2010年11月10日 申请日期2010年7月16日 优先权日2010年7月16日
发明者孙晓娟, 宋航, 李志明, 缪国庆, 蒋红, 陈一仁, 黎大兵 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所