製造場發射裝置中的空氣焙燒陰極組合件的方法

2023-05-15 00:40:41 2

專利名稱：製造場發射裝置中的空氣焙燒陰極組合件的方法
技術領域：
本發明涉及製造場發射裝置的陰極組合件的方法。
背景技術：
場發射裝置可用於多種電子應用，例如真空電子器件、平板計算機和電視顯示器、 發射柵放大器和速調管，並且可用於照明。顯示屏用於多種應用，例如家用和商用電視、筆 記本電腦和臺式計算機，以及室內和室外的廣告傳播與信息展示。平板顯示器的厚度可為 一英寸或更小，這與很多電視和臺式計算機中採用的厚型陰極射線管顯示器形成了對比。 平板顯示器是筆記本電腦必備的，並且為許多其他應用提供重量和尺寸上的優點。當前的筆記本電腦平板顯示器使用液晶，可通過應用小的電信號將液晶從透明狀 態轉換至不透明狀態。已提議將等離子體顯示器用來作為液晶顯示器的替代品。等離子體 顯示器使用帶電氣體的微小像素單元來生成圖像，並且需要相對大的電能才能工作。已提議通過組合包括這樣的陰極組合件的場發射裝置來構建平板顯示器該陰極 組合件包括電子場發射器，該電子場發射器具有在受到該場發射器發射的電子的轟擊後能 夠發光的螢光物質。此類顯示器既具有常規陰極射線管的視覺顯示優點，也具有其他類型 平板顯示器在深度、重量和能量消耗上的優點。美國專利公開4，857，799和5，015，912公 開了使用由鎢、鉬或矽構造的微尖端發射器的矩陣尋址平板顯示器。WO 94/15352,WO 94/15350和WO 94/28571公開了陰極組合件具有相對平坦的發 射表面的平板顯示器。已在兩類碳納米管構造中觀察到場發射。Chernozatonskii等人在Chem. Phys. Letters 233(1995)63 和 Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 359(1995)99 中稱，通過在 1(Γ5 1(Γ6 託(1.3X 10_3 1.3X I(T4Pa)的氣氛中將石墨電子蒸發，在多種基板上製備了具有碳納 米管構造的膜。這些膜由彼此靠近並且對齊的管狀碳分子構成。形成了兩種類型的管 狀分子A-tubelite，其構造包括形成直徑10至30nm的長絲束的單層石墨狀細管；以及 B-tubelite，其包括大多數為具有錐形或穹形頂蓋的、直徑10至30nm的多層石墨狀管。他 們報告道，這些構造的表面有可觀的場電子發射，並將其歸因於納米級尖端處的高場強。Rinzler等人在kience 269 (199 1550中報告道，通過雷射蒸發或氧化蝕刻 開穿碳納米管的尖端後，碳納米管的場發射得到了增強。Zettl等人在美國專利公開 6，057，637中公開了包含一定體積粘合劑和一定體積懸浮在該粘合劑中的BxCyNz納米管的 電子發射材料，其中χ、y和ζ表示硼、碳和氮的相對比率。Choi 等人(Appl. Phys. Lett. 75 (1999) 3129)和 Chung 等人(J. Vac. Sci. Technol. B 18(2))報告了在無機粘合劑中使用單壁碳納米管制造4. 5英寸平板場顯示器。通過擠榨 糊料穿過金屬絲網、通過表面摩擦和/或通過電場的調節使單壁碳納米管垂直對齊。他們還製備了多壁碳納米管顯示器。他們表示，使用漿液擠榨和表面摩擦技術開發出了具有良 好均勻性的碳納米管電子發射材料。他們發現，通過表面處理移除發射器最上層表面的金 屬粉並且對齊碳納米管，增強了發射。發現單壁碳納米管具有比多壁碳納米管更好的發射 特性，但單壁碳納米管膜表現出比多壁碳納米管膜更低的發射穩定性。Yunjun Li等人在US 07/117, 401中公開了可通過印刷工藝分配為油墨以製備場 發射裝置的碳納米管的組合物。分配油墨組合物後，可採取一個或多個步驟在一定溫度範 圍內加熱該裝置，以將該裝置乾燥、烘烤和/或焙燒。然而，持續需要能夠使電子場發射器中的針狀電子發射材料(例如碳納米管)商 用化的技術。附圖簡述

圖1示出了形成三極體顯示裝置的完全絲網印刷場發射陰極的層。圖2示出了將包含碳納米管的厚膜發射器組合物在包含氧氣的氣氛中以420°C焙 燒後產生的二極體發射電流示為氧化鋁載量的函數。

發明內容
在一個實施方案中，本發明提供在基板上沉積電子發射材料的方法，其步驟為 (a)提供基板，(b)混合包括⑴碳納米管、(ii)氧化鋁粉和(iii)有機載體的組分以形成 組合物，(c)在基板上沉積組合物厚膜的圖案，以及(d)在空氣或氧化氣氛中以介於300°C 和550°C之間的溫度加熱厚膜圖案。在另一個實施方案中，本發明提供通過或可通過上述方法中的任何一種獲得的場 發射器、陰極、陰極組合件、場發射裝置或平板顯示器。在另一個實施方案中，本發明提供了包含(i)通過熱化學氣相沉積製備的薄壁碳 納米管和(ii)有機載體的組合物。碳納米管包含在厚薄糊料中。在一個優選的實施方案中，糊料還包含氧化鋁粉。通 過提供用於摻入糊料中的薄壁碳納米管(例如通過熱化學氣相沉積製備的碳納米管)，來 製備糊料。在陰極組合件的製造過程中，可在空氣或氧化氣氛中加熱所得厚膜組合物。由 使用碳納米管制備的糊料以及氧化鋁粉印刷成的膜無需在氮氣或其他惰性氣氛中加熱，也 無需在真空中加熱來避免碳納米管提供的發射電流劣化。本發明的組合物可在空氣或氧化 氣氛中加熱至介於300°C和550°C之間的溫度而不會劣化。
具體實施例方式本發明涉及製造電子場發射器中的陰極組合件的方法，所述陰極組合件包含針狀 電子發射碳材料，例如碳納米管(「CNT」)。除了包含電子發射材料外，電子場發射器還可包 含作為任選組分的無機填料粉，該無機填料粉包括諸如氧化鋁之類的金屬氧化物；玻璃料； 以及金屬粉或金屬油漆；或它們中的兩種或更多種的混合物，所有這些都將在下文更具體 地描述。如本文所用，電子場發射器中的針狀電子發射碳材料可為多種類型。針狀材料的 特徵在於顆粒具有10或更大的縱橫比。單壁、雙壁、多壁或薄壁碳納米管尤其優選作為發 射材料。每個碳納米管都極其小，通常直徑為1.5nm。碳納米管有時被描述為石墨狀，這主要是因為考慮到其中存在Sp2雜化碳。可將碳納米管的壁想像為將石墨烯片材捲起而形成 的圓柱體。也可使用不同種類碳納米管的共混物。儘管碳納米管是適用於本發明的優選針狀電子發射碳材料，但在可供選擇的實施 方案中，可使用其他針狀發射碳材料，包括多種類型的碳纖維，例如聚丙烯腈基(PAN基)碳 纖維和浙青基碳纖維。可用於本文的碳纖維包括在小金屬顆粒上催化裂解含碳氣體而生成 的那些，此類纖維通常具有相對於纖維軸成一角度布置的石墨烯片，該角度使得碳纖維的 周邊基本上由石墨烯片的邊緣組成。該角度可為銳角或90度。針狀電子發射碳材料(例如上文所述)的高縱橫比和陡峭曲率半徑可在發射器尖 端產生大電場以形成外加電勢。這能產生更大的場發射電流。針狀碳材料可包含在例如包 含有機載體並且任選地還包含氧化鋁粉的厚膜中。將厚膜塗覆到基板是一項便利的方法， 可將電子發射材料圖案化並附加到基板上、將其固定在基板上的適當位置，並為發射材料 提供對所需電勢的導電性。在通過諸如絲網印刷之類的技術將包含發射材料的厚膜圖案沉 積後，加熱該厚膜圖案以加固厚膜並去除有機載體的揮發性組分。可將電子場發射器，例如由上述厚膜工藝形成的電子場發射器製造為場發射裝置 的陰極組合件的一部分。圖1中示出了適用於本發明的陰極組合件的一項設計，該圖示出 了形成三極體發射器裝置的絲網印刷場發射陰極組合件的各層。第一層為玻璃基板；第二 層為與該基板接觸的圖案化陰極電極；第三層為與第二層接觸的、具有穿通開口的介電層； 第四層為與該介電層的頂部接觸的柵電極；第五層為按照介電層通孔中的點印刷的電子發 射材料。要製造場發射陰極組合件，例如上述的場發射陰極組合件，首先提供基板。該基板 可為並且優選地為電絕緣體或對電絕緣，並且可為糊料組合物將粘附在其上的任何材料。 如果所塗覆的厚膜糊料為非導電性的，並且使用了非導電性基板，則需要導電體膜來充當 陰極電極並向電子發射材料提供電壓。矽、玻璃、金屬或諸如氧化鋁之類的耐火材料是可充 當基板的材料的實例。對於顯示器應用而言，較好的基板為玻璃，尤其優選的是鹼石灰玻 璃。為了在玻璃上實現最佳導電性，可將銀漿在空氣或氮氣中，優選地在空氣中，於400至 550°C下預焙燒到玻璃上。然後可在由此形成為陰極電極的導電層上疊印包含發射材料的 糊料。然而，在可供選擇的實施方案中，基板可以導電。在該階段，可在圖案化的陰極電極上絲網印刷、圖案化並焙燒圖案化介電層。接下 來，可在該介電層上絲網印刷、圖案化並焙燒圖案化導電性柵電極層。可通過多種技術，例 如噴射、濺射，或任何標準沉積工藝將柵電極沉積。作為另外一種選擇，柵電極可在後續階 段以位於陰極組合件頂部的絲網的形式提供。在接下來的步驟中，在導電體圖案上沉積包含電子發射材料、有機載體並且任選 地包含氧化鋁粉的厚膜糊料組合物的圖案。在三極體陰極組合件的情形中，該厚薄糊料通 常沉積到介電層的通孔中。在二極體陰極組合件的情形中，沒有介電層或柵層，因此厚薄糊 料沉積在接觸基板的圖案化導體(即陰極電極)上。有機載體可絲網印刷或光可聚合。將 糊料塗覆為圖案化厚膜的過程可通過絲網印刷或孔版印刷、光成像、油墨噴射沉積、或任何 標準沉積工藝完成。用於絲網印刷的厚膜糊料除了包含電子發射材料外，通常還包含有機介質；溶劑；表面活性劑；任選地包含低軟化點玻璃料、金屬粉或金屬油漆，或它們的混合物；並且 任選地包含氧化鋁粉。可形成電子場發射器的厚膜糊料按其總重量計，通常包含約5重 量％至約80重量％的固體。這些固體通常包括電子場發射材料以及玻璃料和/或金屬組 分，並且任選地包括氧化鋁粉。可使用組合物的變型來調整印刷膜的粘度和最終厚度。氧化鋁粉存在於厚膜糊料中時，其優選地具有高純度和小粒度例如，約0. 01至 約5微米的d5(l，優選為約0. 05至約0. 5微米的d5(l(其中d5(l是指粉末顆粒的中值粒徑)。 也可使用這些範圍內的粒度的組合。氧化鋁粉存在於厚膜糊料中時，糊料組合物按其所有 組分的總重量計可包含約0. 001重量％至約10重量％、或約0. 01重量％至約6. 0重量％ 的碳納米管，以及約0. 1重量％至約40重量％、或約1. 0重量％至約30重量％、或約5重 量％至約M重量％的氧化鋁粉。也可將其他類型的填料與氧化鋁填料粉末組合。用作可絲網印刷的糊料的優選組合物是這樣的組合物其中按糊料中所有固體的 總重量計，碳納米管在固體中的含量小於約9重量％，或小於約5重量％，或小於1重量％， 或在約0. 01重量％至約2重量％範圍內。厚膜糊料組合物中的介質和溶劑用於使顆粒組分懸浮和分散在其中，S卩，在諸如 絲網印刷之類的典型圖案化工藝中，為糊料中的固體提供合適的流變性、粘度和揮發性。適 合用作糊料中的有機介質的材料的實例包括纖維素樹脂，例如乙基纖維素和各種分子量的 醇酸樹脂。適合在糊料中用作溶劑的材料的實例包括脂族醇；此類醇的酯，例如，乙酸酯和 丙酸酯；諸如松油之類的萜烯以及α-萜品醇或β-萜品醇，或它們的混合物；乙二醇及其 酯，例如，乙二醇單丁基醚和丁基溶纖劑乙酸酯；卡必醇酯，例如丁基卡必醇、丁基卡必醇乙 酸酯、二丁基卡必醇、鄰苯二甲酸二丁酯；以及酯醇-12_ (2，2，4_三甲基-1，3_戊二醇單異 丁酸酯)。適用於改善顆粒在糊料中的分散性的表面活性劑的實例包括諸如油酸和硬脂酸 之類的有機酸，以及諸如卵磷脂之類的有機磷酸酯。如果要使厚膜糊料光成像，則糊料通常還包含光引發劑、可顯影粘合劑；可光致固 化單體，例如可聚合烯鍵式不飽和化合物，包括例如丙烯酸酯和/或苯乙烯化合物；和/或 由非酸性共聚單體(例如C1,丙烯酸烷基酯、C1,甲基丙烯酸烷基酯、苯乙烯、取代苯乙烯 或它們的組合)與酸性共聚單體(例如包含烯鍵式不飽和羧酸的部分)製備的共聚物。光 引發劑體系將具有在光化學輻射活化後能夠直接提供自由基的一種或多種化合物。適用 於本文的光引發劑的實例包括二苯甲酮、米氏酮、對二烷基氨基苯甲酸烷基酯、多核醌、噻 噸酮、六芳基雙咪唑、α -氨基酮、環己二烯酮、苯偶姻和苯偶姻二烷基醚。該體系還可包含 感光劑，該感光劑將該體系的光譜響應朝感光劑被光化學輻射活化的可見光區延伸或延伸 進入該可見光區，並且將能量轉移到此提供自由基的光引發劑體系。感光劑的實例包括雙 (對二烷基氨基苯亞甲基)酮(例如美國專利3，652，275中所述)和亞芳基芳酮(例如美 國專利4，162，162中所述)。通常通過將以下物質的混合物三輥磨而製成厚膜糊料電子發射材料；有機介 質；表面活性劑；溶劑；無機金屬氧化物粉末、其他惰性(耐火)填料粉末、低軟化點玻璃 料、金屬粉、金屬油漆或其混合物；並且任選地包含氧化鋁粉。可使用熟知的絲網印刷技術， 例如使用165-400目的不鏽鋼網篩將糊料混合物絲網印刷。可將糊料沉積為連續厚膜或以 所需圖案的形式沉積。適用於本發明的優選電子發射材料為碳納米管。適用於本文的碳納米管包括通過雷射燒蝕製備的那些，例如Smalley等人在Science 273 (1996) 483和在Chem. Phys. Lett. 243 (1995) 49 中所述，以及 Popov 在 Mater. Sci. Eng. R. 43 (2004)61 中所述。然而，在 一個優選的實施方案中，通過熱化學氣相沉積(「CVD」)技術生長的碳納米管用作電子發射 材料，以便於摻入組合物中提供厚膜糊料。熱化學氣相沉積有時也稱為熱催化化學氣相沉 積或熱化學氣相分解。因此，就本文的目的而言，對熱化學氣相沉積的引用或陳述應被理解 為也是對熱催化化學氣相沉積或熱化學氣相分解的引用或陳述，反之亦然。用於製備碳納米管的熱CVD工藝可通過該方法執行在脫氫反應中斷開氣態烴的 進料以使烴分解為碳和氫。適合的原料氣態烴包括甲烷、乙烯和乙炔。使用過渡金屬(例 如，鐵、鎳或鈷)納米顆粒作為催化劑來執行該反應。催化劑可在諸如中孔二氧化矽、石墨、 沸石、MgO或CaCO3之類的基板上被支持。該反應可在爐中在約550°C至約1000°C、或約 750°C至約850°C的溫度範圍內進行約5至約60分鐘、或約20至約30分鐘的時間。該工藝 可在靜態環境中、流化床中或帶式爐上執行。對碳納米管進行後續純化是常見的和有益的。 Popov 在 Mater. Sci. Eng. R. 43 (2004)61 中以及 Harris 在 hd. Eng. Chem. Res. 46 (2007) 997 中描述了製備碳納米管的熱化學氣相沉積工藝的其他方面。適用於本文的熱CVD碳納米管包括例如可從Xintek、Swan, CNI和COCC獲得的那 些。Xintek CNT是可從Xintek Inc. ,Chapel Hill NC獲得的小直徑碳納米管。Swan CNT 是可從Thomas Swan & Co. Ltd.，Consett, England獲得的Elicarb碳納米管(附圖標號 PR0925)。CNI CNT 是可從 Carbon Nanotechnologies Inc. , Houston TX 獲得的多壁碳納 米管。COCC CNT是可從位於中國成都的中國科學院成都有機化學有限公司(COCC)獲得的 薄壁碳納米管。熱化學氣相沉積碳納米管通常為具有大於約1. 4nm至約5納米的外徑的薄壁碳納 米管。它們通常為包含最多10個壁的薄壁多壁碳納米管。薄壁碳納米管的透射電子顯微 鏡(TEM)圖像示出了從2至10的一系列壁數量，其中存在非常少的單壁碳納米管。然而， 也可使用不同種類的熱CVD碳納米管的共混物。雷射燒蝕碳納米管主要為具有約1. 2至小於約1. 4nm(納米)的直徑的單壁碳納 米管。雷射碳納米管的手性主要為10，10(即n= 10和m= 10描述了管的手性)，此類管 在性質上主要為金屬(與半導電性相比)。本發明製備陰極組合件的方法的下一個步驟是，在空氣或其他氧化氣氛中以在約 300°C至約550°C的溫度範圍內加熱如上所述塗覆到基板上的圖案化厚膜糊料。氧化氣氛 是包含氧氣和/或其他氣體氧化劑的氣體或氣體混合物。氣體氧化劑的實例為臭氧、一氧 化二氮和氯，但是氧氣是到目前為止最常用和最實用的氧化劑。氧化氣氛可包含各種含量 的氧化劑，例如約lOOppm，按重量計約0. 1%，或者按重量計100%，或者介於其間範圍中的 值。最常用的氧化氣氛為空氣，空氣中氧氣通常為21體積％。將陰極組合件中已沉積有糊料層的層在峰值溫度下加熱一定時間以使糊料固化， 該段時間通常介於約10和約60分鐘之間。當基板為玻璃時，可在空氣或其他氧化氣氛中以 約350°C至約550°C、或約400°C至約475°C的溫度焙燒該組合件約30分鐘。對於可經受最 高約525°C的基板，可使用更高的焙燒溫度。然而，糊料中的有機組分在約350至約400°C 下有效地揮發，從而留下包含針狀碳、無機金屬氧化物粉末(例如氧化鋁粉末)(在包含在 其中的情況下)、其他惰性(耐火)填充劑粉末、填充劑玻璃和/或金屬導體，以及無定形碳的複合材料層。在低於300°C的焙燒溫度下，有機載體通常不會完全移除。在高於550°C的 焙燒溫度下，可能使電子場發射器的性能劣化。在更高的溫度下，基板可能遭受變形，具體 取決於製成該基板的材料的熱特性。焙燒也可在以下溫度下發生約300°C或更多，或者約325°C或更多，或者約350°C 或更多，或者約375°C或更多，或者約400°C或更多，或者約425°C或更多，或者約450°C或更 多，或者約475°C或更多，或者約500°C或更多，或者約525°C或更多，但是約550°C或更少， 或者約525 °C或更少，或者約500 0C或更少，或者約475 °C或更少，或者約450 °C或更少，或者 約425°C或更少，或者約40(TC或更少，或者約375°C或更少，或者約350°C或更少，或者約 325 °C或更少。一般來講，厚膜糊料，例如包含雷射燒蝕碳納米管的厚膜糊料，已按照慣例在超過 約300°C的溫度下於氮氣或其他惰性氣氛、或真空中加熱。提供惰性氣氛或真空需要室體， 因此會對陰極組合件的生產方法增加不希望的複雜度和成本。然而，不在惰性氣氛或真空 中加熱常規厚膜糊料的缺點在於，場發射器的性能通常會劣化，即使在氣氛中氧氣含量非 常低(例如，在約IOOppm至約0. 1重量％範圍內)的情況下也能產生該結果。場發射器性 能的劣化可表現為以下形式發射電流降低，或工作場增大，或兩者同時發生。然而，在本發明的方法中，陰極組合件的製造可涉及在存在空氣或其他氧化氣氛 的情況下將厚膜糊料加熱到超過300°C的溫度，而不會導致電子場發射器的性能劣化。也就 是說，採用氧氣在高於300°C的溫度下焙燒獲得的場發射體的性能(如本文所述)至少與採 用氧氣在低於300°C的溫度下焙燒或在惰性氣氛中以高於300°C的溫度焙燒獲得的常規場 發射器的性能一樣好。在本發明的陰極組合件的場發射器中，厚膜糊料中熱化學氣相沉積 碳納米管和/或氧化鋁粉的存在提供了這樣的材料該材料在存在空氣或其他氧化氣氛的 情況下能夠被加熱至超過300°C的溫度，從而保持其在低工作場下產生高發射電流的能力。利用感光銀、電介質材料和如上所述製備的碳納米管/銀髮射體漿料，可構造具 有圖1所示示意設計的厚膜基場發射三極體陣列。在圖1所示的場發射三極體(「前柵三 極管」)中，柵電極物理上位於陰極和陽極之間，所述陰極為電子場發射器。該設計中的柵 電極被認為是陰極組合件的一部分。陰極組合件由陰極電流原料組成，此原料作為第一層 沉積在基板表面上。包含圓形或狹槽形通孔的介電層形成裝置的第二層。電子發射材料層 與通孔中的導電性陰極接觸，並且其厚度可從介電層的底部延伸到頂部。沉積在介電材料 上但不與電子發射材料接觸的柵電極層形成陰極組合件的頂層。優選的是，在陰極組合件 中，將通孔直徑、介電材料厚度以及柵與電子發射材料之間的距離這些量值最小化，以實現 三極體的最優化低電壓切換。如圖1所示的用於三極體陣列的陰極組合件可通過以下步驟製造(a)在基板上印刷可光成像的銀陰極層，使該銀陰極層光成像並顯影，然後將其焙 燒以在基板上製備銀陰極送料線；(b)在銀陰極送料線和暴露基板的頂部上印刷可光成像的電子場發射器層，使該 電子場發射器層在銀陰極送料線上光成像並顯影為點、矩形或線條；(c)在銀陰極送料線和電子場發射器層的頂部上印刷一種或多種均勻的可光成像 介電材料層，並乾燥介電材料，(d)在介電層的頂部上印刷可光成像的銀柵線層，並乾燥該銀柵線層，
(e)使用包含通孔或狹槽圖案的光掩模在單次暴露中使銀柵層和介電層成像，以 將通孔直接放置在已形成為點、矩形或線條的電子場發射器層的頂部上，以及(f)使銀柵層和介電層顯影以露出通孔底部的電子場發射器層，並將電子場發射 器層、介電層和銀柵層在如上所述的條件下共燒。在上文所述的步驟(b)中，如果電子場發射器層的點、矩形或線條的尺寸顯著大 於通孔的最終尺寸，則可簡化後續介電層和柵層的對齊。作為另外一種選擇，如果簡單絲網 印刷能夠實現陣列的所需節距密度並且不要求使用可光成像的發射體漿料，也可使用簡單 絲網印刷來製造該電子場發射器層。在步驟(d)中，如果節距密度對於印刷銀柵線條而言 過高，則可印刷均勻的可光成像銀層，隨後在成像步驟(e)中使用具有銀柵線條和通孔圖 案的掩模形成這些線條。在上述工藝中，如果使用可光成像的厚膜，無需對齊步驟便可實現柵、通孔和電子 場發射器組件的優異配準(即使配準並不完美)。更為重要的是，這項工藝在實現柵到發射 器之間的最小間隔的同時，能夠防止柵層和電子場發射器層之間形成短路。在作為優選步驟但非必需的下一步驟中，陰極組合件可通過兩種方法之一活化， 具體取決於陰極中所用材料的其他要求。第一種方法是，用壓力將粘合帶施加到陰極電極 上的發射材料層的頂部表面上，然後將粘合帶剝除以移除發射材料的頂層。第二種活化方 法是，將液體彈性體粘合劑層施加到發射材料的頂部表面上，通過加熱和/或紫外線輻射 使其固化，然後將粘合帶剝除以移除發射材料的頂層。在這兩種活化方法的任意一種中，更 常見的處理是在發射材料焙燒之後執行活化步驟。儘管本文的一種優選厚膜漿料組合物包 含碳納米管、任選的氧化鋁粉和有機載體，但在其他實施方案中，向該組合物加入諸如膠態 二氧化矽之類的其他無機粉末將提供碳納米管的優異粘附性。在製造並活化陰極組合件之後，將其與陽極組合，它們共同組成密封面板的頂部 和底部。在該階段，如果沒有將柵構建到陰極組合件上，則可在將陰極組合件和陽極密封到 面板中之前，將柵添加作為設置在陰極電極上的單獨網格。通常，使用密封玻璃，並且在該 密封玻璃軟化的溫度下將面板密封，該溫度可接近500°C。通過在密封期間和之後在面板上 泵吸生成真空。也可使用吸氣劑來獲得所需真空。因此，本發明涉及將厚膜糊料已在其上沉積並圖案化的基板、或包括此類基板的 陰極組合件結合到電子場發射器中的其他步驟。電子場發射器可繼而被活化和/或結合到 場發射裝置中。場發射裝置可繼而結合到平板顯示器中。從下文所述一系列實施例可更加全面地認識本發明主題的有利特徵和效果。實施 例所基於的本發明所述方法的這些實施方案僅僅是代表性的，並且選擇這些實施方案來示 例本發明，不表示未在這些實施例中描述的材料、條件、組分、形式、反應物或技術就不適用 於實施這些方法，也不表示未在這些實施例中描述的主題就不包括在所附權利要求及其等 同物的範圍之中。實施例實施例1將四種不同的填料製成四種不同的厚膜發射器組合物。所有糊料均具有一樣的成 分含量和組成，不同的是每種糊料中使用了不同的填料。將每種填料粉末製成填料預製糊 料，所述預製糊料包含50重量％的粉末和50重量％的有機介質。將這些預製糊料混入最終
9糊料中，所有最終糊料使用相同的有機介質(介質1-1)。每種填料預製糊料在最高300psi 下於三輥磨上輥軋。 B
權利要求
1.一種將電子發射材料沉積到基板上的方法，所述方法包括(a)提供基板，(b)混合組分以形成組合物，所述組分包括(i)碳納米管，(ii)氧化鋁粉，和(iii)有 機載體，(c)將所述組合物的厚膜圖案沉積到所述基板上，以及(d)在空氣或氧化氣氛中以介於300°C和550°C之間的溫度加熱所述厚膜圖案。
2.根據權利要求1的方法，其中所述基板是導電的。
3.根據權利要求1的方法，所述方法還包括在沉積所述組合物的厚膜圖案之前將導電 體圖案沉積到所述基板上的步驟。
4.根據權利要求1的方法，其中所述基板是電絕緣的。
5.根據權利要求4的方法，所述方法還包括在沉積所述組合物的厚膜圖案之前將導電 體沉積到所述電絕緣基板上的步驟。
6.根據權利要求1的方法，其中所述氧化鋁粉具有0.01至5微米的d5(l粒度。
7.根據權利要求1的方法，其中所述氧化鋁粉具有0.05至0. 5微米的d5(l粒度。
8.根據權利要求1的方法，其中所述組合物中的氧化鋁粉濃度按所述總組合物的重量 計為約5至約30重量％。
9.根據權利要求1的方法，其中所述組合物中的碳納米管濃度按所述總組合物的重量 計為約0.01至約2重量％。
10.根據權利要求1的方法，所述方法包括絲網印刷所述組合物以沉積所述組合物的 圖案。
11.根據權利要求1的方法，所述方法包括噴射所述組合物以沉積所述組合物的圖案。
12.根據權利要求1的方法，所述方法包括使所述組合物光成像以形成其圖案。
13.根據權利要求1的方法，其中所述組合物還包含膠態二氧化矽。
14.根據權利要求1的方法，所述方法還包括將所述基板結合到電子場發射器中的步馬聚ο
15.根據權利要求14的方法，所述方法還包括活化所述電子場發射器的步驟。
16.根據權利要求14的方法，所述方法還包括將所述電子場發射器結合到場發射裝置 中的步驟。
17.根據權利要求16的方法，所述方法還包括將所述場發射裝置結合到平板顯示器中 的步驟。
全文摘要
本發明涉及製造用於場發射裝置的陰極組合件的方法。
文檔編號H01J9/02GK102124535SQ200980131995
公開日2011年7月13日 申請日期2009年8月20日 優先權日2008年8月22日
發明者P·林奇, R·格蒂 申請人:E.I.內穆爾杜邦公司