[发明专利]一种在封装过程实现CuO纳米线生长的场发射显示器封装方法

说明书

技术领域

本发明涉及场发射显示器（FED）的制作技术，更具体地说，涉及一种在封装过程实现CuO纳米线生长的场发射显示器封装方法，属于真空微电子领域。

背景技术

场发射显示器是一种新型的平板显示器，它具有高亮度、高分辨率、宽视角、可全色显示、低功耗等优点，发展前景广阔。

冷阴极是场发射显示器的核心部件。场发射显示器中的冷阴极从最初以钼、硅的尖锥型发射体，金刚石、类金刚石等薄膜型冷阴极，碳纳米管冷阴极，发展到新型的金属和半导体准一维纳米冷阴极。代表性的新型准一维纳米冷阴极材料有W，Mo，WO_X、MoO_x、Si、SiC、ZnO、CuO等纳米线、纳米带和纳米尖等。其中CuO、ZnO等新型半导体氧化物纳米线冷阴极制备工艺简单，易于与场发射显示器的结构集成，特别适用于场发射显示器。

封装是场发射显示器制作过程中必不可少的步骤。其目的使场发射显示器形成一个密封的空间，通过后续的排气工艺，使器件内部保持一定的真空度，使得冷阴极能够正常工作。

常规的场发射显示器制作过程如图1所示。图1a）是阴极基板示意图。阴极基板11一般采用玻璃衬底，上面制作有阴极电极12、阴极发射体13、绝缘层14和栅极15等结构，阴极基板还留有排气孔16。图1b）是阳极基板示意图。阳极基板17也采用玻璃衬底，上面制作有透明导电层18和荧光粉层19，荧光粉层通常是彩色荧光粉条纹。在分别制作完阴极基板和阳极基板后，需要将将阴极基板和阳极基板集成，如图1c）所示。在阳极基板和阴极基板之间均匀放置隔离体110，隔离体的作用是支撑玻璃基板，使玻璃基板受力均匀，同时能将冷阴极和阳极之间隔开一定的距离，使得阳极能够施加较高的电压。接着，在阴极和阳极基板的缝隙之间涂覆低熔点玻璃粉111，并安装和封接排气管112，如图1d）所示。最后，通过高温烧结使低熔点玻璃粉固化，再通过排气管对器件进行排气，达到一定的真空度后封离。这样，使场发射显示器形成具有一定真空度的独立器件。该方法在高温烧结过程会对已经制备好的冷阴极特性造成影响。

在常规的场发射显示器制作中，一般先分别制作好阴极基板和阳极基板。然后将阴极基板和阳极基板集成，在阴极和阳极基板的缝隙之间涂覆低熔点玻璃粉，通过高温烧结使低熔点玻璃粉固化，再通过排气管对器件进行排气，达到一定的真空度后封离。这样，场发射显示器便形成具有一定真空度的独立器件。由于封装工艺需要在较高温度下进行，因此，该过程不可避免地对在阴极基板上已经制作好的冷阴极有影响，通常会造成其发射特性下降，严重的会使之彻底失效。

发明内容

本发明给出了一种在场发射显示器的封装过程中同时实现CuO纳米线生长的封装方法，通过在封装的烧结过程同时一步实现纳米冷阴极的生长，节省了制作工艺步骤，纳米冷阴极不必经过两次烧结过程，保持了纳米冷阴极的优异发射特性。

为了解决现有技术的问题，本发明提供一种在场发射显示器的封装过程中实现CuO纳米线生长的方法，其包括以下步骤：

a)首先在阴极基板上制备导电层和铜膜；

b)将阴极基板与带荧光粉层的阳极基板对准并固定；

c)在阴极和阳极基板之间的缝隙涂覆低熔点玻璃粉；

d)安装排气管；

e)通过排气管，向器件内部通入氧气、空气或含有氧气的混合气体；

f)按照一定的升温速率，将整个器件加热至400～450℃，并保温1～5小时，最后降温。

上述方法中的阴极基板为二极结构或带栅极的结构，阴极基板上各层薄膜的制作采用光刻，真空镀膜，剥离等工艺技术制作。其中，光刻可采用紫外或电子束光刻，真空镀膜技术采用通用的镀膜方法，如电子束蒸发、热蒸发或磁控溅射。所述的导电层一般为Cr、Al、Ti、ITO中的一种或几种的组合，厚度范围在200nm～600nm，铜膜厚度为500nm～2μm。排气管可以安装于阴极基板或阳极基板上。向器件内部通入的氧气、空气或含氧气的混合气体的气体流量范围是100sccm～5slm，器件加热的升温速率是每分钟1度～15度。

本发明提供的在封装过程中生长CuO纳米线的方法，无需任何催化剂，采用直接加热的方法。将制作有电极、导电层和铜膜的阴极基板直接与阳极基板集成封装，在高温加热固化低熔点玻璃粉的同时即可生长出CuO纳米线，制作简单，既缩短了工艺流程，节约了生产成本，也可以避免封装过程的二次烧结对CuO纳米线造成的破坏，解决了常规的封装工艺对器件中的冷阴极的发射性能带来损害的问题。完全封装后的CuO纳米冷阴极场发射显示器件具有良好的场发射特性。