本发明专利技术涉及制造用于场发射装置的阴极组合件的方法。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及制造场发射装置的阴极组合件的方法。
技术介绍
场发射装置可用于多种电子应用，例如真空电子器件、平板计算机和电视显示器、 发射栅放大器和速调管，并且可用于照明。显示屏用于多种应用，例如家用和商用电视、笔 记本电脑和台式计算机，以及室内和室外的广告传播与信息展示。平板显示器的厚度可为 一英寸或更小，这与很多电视和台式计算机中采用的厚型阴极射线管显示器形成了对比。 平板显示器是笔记本电脑必备的，并且为许多其他应用提供重量和尺寸上的优点。当前的笔记本电脑平板显示器使用液晶，可通过应用小的电信号将液晶从透明状 态转换至不透明状态。已提议将等离子体显示器用来作为液晶显示器的替代品。等离子体 显示器使用带电气体的微小像素单元来生成图像，并且需要相对大的电能才能工作。已提议通过组合包括这样的阴极组合件的场发射装置来构建平板显示器该阴极 组合件包括电子场发射器，该电子场发射器具有在受到该场发射器发射的电子的轰击后能 够发光的荧光物质。此类显示器既具有常规阴极射线管的视觉显示优点，也具有其他类型 平板显示器在深度、重量和能量消耗上的优点。美国专利公开4，857，799和5，015，912公 开了使用由钨、钼或硅构造的微尖端发射器的矩阵寻址平板显示器。WO 94/15352,WO 94/15350和WO 94/28571公开了阴极组合件具有相对平坦的发 射表面的平板显示器。已在两类碳纳米管构造中观察到场发射。Chernozatonskii等人在Chem. Phys. Letters 233(1995)63 和 Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 359(1995)99 中称，通过在 1(Γ5 1(Γ6 托(1.3X 10_3 1.3X I(T4Pa)的气氛中将石墨电子蒸发，在多种基板上制备了具有碳纳 米管构造的膜。这些膜由彼此靠近并且对齐的管状碳分子构成。形成了两种类型的管 状分子A-tubelite，其构造包括形成直径10至30nm的长丝束的单层石墨状细管；以及 B-tubelite，其包括大多数为具有锥形或穹形顶盖的、直径10至30nm的多层石墨状管。他 们报告道，这些构造的表面有可观的场电子发射，并将其归因于纳米级尖端处的高场强。Rinzler等人在kience 269 (199 1550中报告道，通过激光蒸发或氧化蚀刻 开穿碳纳米管的尖端后，碳纳米管的场发射得到了增强。Zettl等人在美国专利公开 6，057，637中公开了包含一定体积粘合剂和一定体积悬浮在该粘合剂中的BxCyNz纳米管的 电子发射材料，其中χ、y和ζ表示硼、碳和氮的相对比率。Choi 等人(Appl. Phys. Lett. 75 (1999) 3129)和 Chung 等人(J. Vac. Sci. Technol. B 18(2))报告了在无机粘合剂中使用单壁碳纳米管制造4. 5英寸平板场显示器。通过挤榨 糊料穿过金属丝网、通过表面摩擦和/或通过电场的调节使单壁碳纳米管垂直对齐。他们还制备了多壁碳纳米管显示器。他们表示，使用浆液挤榨和表面摩擦技术开发出了具有良 好均勻性的碳纳米管电子发射材料。他们发现，通过表面处理移除发射器最上层表面的金 属粉并且对齐碳纳米管，增强了发射。发现单壁碳纳米管具有比多壁碳纳米管更好的发射 特性，但单壁碳纳米管膜表现出比多壁碳纳米管膜更低的发射稳定性。Yunjun Li等人在US 07/117, 401中公开了可通过印刷工艺分配为油墨以制备场 发射装置的碳纳米管的组合物。分配油墨组合物后，可采取一个或多个步骤在一定温度范 围内加热该装置，以将该装置干燥、烘烤和/或焙烧。然而，持续需要能够使电子场发射器中的针状电子发射材料(例如碳纳米管)商 用化的技术。附图简述附图说明图1示出了形成三极管显示装置的完全丝网印刷场发射阴极的层。图2示出了将包含碳纳米管的厚膜发射器组合物在包含氧气的气氛中以420°C焙 烧后产生的二极管发射电流示为氧化铝载量的函数。
技术实现思路
在一个实施方案中，本专利技术提供在基板上沉积电子发射材料的方法，其步骤为 (a)提供基板，(b)混合包括⑴碳纳米管、(ii)氧化铝粉和(iii)有机载体的组分以形成 组合物，(c)在基板上沉积组合物厚膜的图案，以及(d)在空气或氧化气氛中以介于300°C 和550°C之间的温度加热厚膜图案。在另一个实施方案中，本专利技术提供通过或可通过上述方法中的任何一种获得的场 发射器、阴极、阴极组合件、场发射装置或平板显示器。在另一个实施方案中，本专利技术提供了包含(i)通过热化学气相沉积制备的薄壁碳 纳米管和(ii)有机载体的组合物。碳纳米管包含在厚薄糊料中。在一个优选的实施方案中，糊料还包含氧化铝粉。通 过提供用于掺入糊料中的薄壁碳纳米管(例如通过热化学气相沉积制备的碳纳米管)，来 制备糊料。在阴极组合件的制造过程中，可在空气或氧化气氛中加热所得厚膜组合物。由 使用碳纳米管制备的糊料以及氧化铝粉印刷成的膜无需在氮气或其他惰性气氛中加热，也 无需在真空中加热来避免碳纳米管提供的发射电流劣化。本专利技术的组合物可在空气或氧化 气氛中加热至介于300°C和550°C之间的温度而不会劣化。具体实施例方式本专利技术涉及制造电子场发射器中的阴极组合件的方法，所述阴极组合件包含针状 电子发射碳材料，例如碳纳米管(“CNT”)。除了包含电子发射材料外，电子场发射器还可包 含作为任选组分的无机填料粉，该无机填料粉包括诸如氧化铝之类的金属氧化物；玻璃料； 以及金属粉或金属油漆；或它们中的两种或更多种的混合物，所有这些都将在下文更具体 地描述。如本文所用，电子场发射器中的针状电子发射碳材料可为多种类型。针状材料的 特征在于颗粒具有10或更大的纵横比。单壁、双壁、多壁或薄壁碳纳米管尤其优选作为发 射材料。每个碳纳米管都极其小，通常直径为1.5nm。碳纳米管有时被描述为石墨状，这主要是因为考虑到其中存在Sp2杂化碳。可将碳纳米管的壁想象为将石墨烯片材卷起而形成 的圆柱体。也可使用不同种类碳纳米管的共混物。尽管碳纳米管是适用于本专利技术的优选针状电子发射碳材料，但在可供选择的实施 方案中，可使用其他针状发射碳材料，包括多种类型的碳纤维，例如聚丙烯腈基(PAN基)碳 纤维和浙青基碳纤维。可用于本文的碳纤维包括在小金属颗粒上催化裂解含碳气体而生成 的那些，此类纤维通常具有相对于纤维轴成一角度布置的石墨烯片，该角度使得碳纤维的 周边基本上由石墨烯片的边缘组成。该角度可为锐角或90度。针状电子发射碳材料(例如上文所述)的高纵横比和陡峭曲率半径可在发射器尖 端产生大电场以形成外加电势。这能产生更大的场发射电流。针状碳材料可包含在例如包 含有机载体并且任选地还包含氧化铝粉的厚膜中。将厚膜涂覆到基板是一项便利的方法， 可将电子发射材料图案化并附加到基板上、将其固定在基板上的适当位置，并为发射材料 提供对所需电势的导电性。在通过诸如丝网印刷之类的技术将包含发射材料的厚膜图案沉 积后，加热该厚膜图案以加固厚膜并去除有机载体的挥发性组分。可将电子场发射器，例如由上述厚膜工艺形成的电子场发射器制造为场发射装置 的阴极组合件的一部分。图1中示出了适用于本专利技术的阴极组合件的一项设计，该图示出 了形成三本文档来自技高网...
【技术保护点】
１．一种将电子发射材料沉积到基板上的方法，所述方法包括：（ａ）提供基板，（ｂ）混合组分以形成组合物，所述组分包括（ｉ）碳纳米管，（ｉｉ）氧化铝粉，和（ｉｉｉ）有机载体，（ｃ）将所述组合物的厚膜图案沉积到所述基板上，以及（ｄ）在空气或氧化气氛中以介于３００℃和５５０℃之间的温度加热所述厚膜图案。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·格蒂，
申请(专利权)人：EI内穆尔杜邦公司，
类型：发明
国别省市：US
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