專利名稱：一種碳納米管陰極材料的制作工藝的制作方法
技術領域：
本發明屬于真空科學技術、納米科學技術以及微電子科學技術的相互交叉領域，涉及一種將碳納米管材料定向移植到襯底表面用作場致發射陰極材料的制備工藝，具體涉及到一種采用紫外光照射和絲網印刷法相結合來制作大面積碳納米管陰極的制作工藝。
背景技術：
目前，對于利用碳納米管作為陰極材料而制作的場致發射平板顯示器件來說，其陰極制作工藝多種多樣，各不相同。
利用生長工藝制備的碳納米管陰極的場致發射特性要優于其它移植方法制備的碳納米管陰極的場致發射特性，能夠提供更大的場致發射電流，碳納米管的定向性和均勻性都比較優越，但是受到器件其它結構制作工藝特點的限制，制約著生長方法制備的碳納米管陰極的應用；當進行大面積碳納米管陰極材料制作的時候，其制作成本會成倍的增加；進行碳納米管生長的溫度很高，使得在選擇制作襯底材料方面受到很大的約束。另外，受到具體工藝和設備的影響，在進行大面積碳納米管陰極制作的時候，其均勻性很難得到保證。在移植碳納米管制作陰極材料方面，沉積法具有操作簡單，對制作設備要求不高等優點，但是所制作的碳納米管陰極的粘附力很差，不具有進行大面積陰極制作的可行性；絲網印刷法是另外一種碳納米管陰極制備的方法，其配套工藝很齊全，能夠進行大面積陰極的制作，但是在制作高分辨率顯示器件方面受到一定的限制，很難實現高精度的顯示圖形，由于只有小部分碳納米管從制漿材料中露出其尖端，故很難獲得大的場發射電流密度。
目前還沒有一種切實可行的、操作簡單的、能夠符合各方面基本要求的碳納米管陰極制備方法和制作工藝。當然，在碳納米管陰極材料的制備過程中，還需要能夠簡化器件的制作工藝，提高器件的制作成功率，降低器件制作成本，使得整體器件的制作工藝趨向于簡單化，降低對制作器件材料的材料要求，目前還沒有一個行之有效的解決方法。
發明內容
本發明的目的在于克服現有技術存在的缺陷而提供一種制作工藝簡單、制作成本低廉、制作過程穩定可靠、適合于進行大面積碳納米管陰極制備的碳納米管陰極材料的制作工藝。
本發明的目的是這樣實現的包括如下制作步驟1、陰極基底玻璃(1)的劃片對整體平板玻璃進行劃片；2、陰極導電條(2)的制作在陰極基底玻璃(1)上蒸鍍一層錫銦氧化物薄膜層；對蒸鍍的錫銦氧化物薄膜層進行光刻，形成陰極導電條(2)；3、碳納米管粉末材料的準備對碳納米管粉末進行提純，清除掉粉末當中的雜質，并進行大團碳納米管顆粒的離散工作；4、碳納米管漿料的制作首先將離散后的碳納米管粉末、少量石墨漿料混合在一起，然后再將混合漿料和感光膠攪拌在一起，并攪勻，形成印刷用的碳納米管漿料；5、碳納米管陰極圖案的印刷結合絲網印刷工藝，將碳納米管漿料印刷到陰極導電條(2)上面；對印刷后的碳納米管漿料進行初期低溫烘烤固化(溫度80℃，持續時間30分鐘)；6、碳納米管陰極漿料的曝光對陰極基底玻璃(1)上的碳納米管陰極漿料進行曝光；使用的光源為紫外線照射；
7、碳納米管陰極漿料的顯影對經過紫外光照射的碳納米管陰極漿料進行顯影。在使用負性膠的情況下，被紫外光照射過的地方將會被保留，而沒有被紫外光照射過的地方，其感光膠會失效，被顯影液去除掉，攪拌在其感光膠當中的碳納米管和石墨漿料也會隨之去掉；若使用正性膠，則情形相反；8、碳納米管陰極漿料的高溫烘烤對顯影過的碳納米管陰極漿料進行高溫烘烤；烘烤溫度為450℃，保持時間為30分鐘；9、碳納米管陰極(3)的后處理對高溫烘烤過碳納米管陰極進行常規的摩擦后處理，以期進一步改善碳納米管陰極(3)的形貌。
在本發明所述制作工藝中，所述的襯底材料為大型、具有相當良好的耐熱性和可操作性、成本低廉的高性能絕緣材料；所述的襯底材料為玻璃，如鈉鈣玻璃，硼硅玻璃；所述的碳納米管陰極導電條為錫銦氧化物薄膜層；所述的碳納米管粉末要進行提純；所述的碳納米管漿料成分有碳納米管粉末、少量石墨漿料以及感光膠成分；所述碳納米管陰極圖案的印刷是結合絲網印刷工藝完成的；所述的碳納米管漿料曝光工藝是用紫外光作為光源的；所述的感光膠可以為正性膠，也可以為負性膠；所述的顯影過的碳納米管陰極漿料要進行高溫烘烤；所述的碳納米管陰極要進行后處理工藝。
本發明具有如下積極效果本發明中的特征就在于結合碳納米管粉末、少量石墨漿料以及感光膠制備了碳納米管漿料，并且將絲網印刷工藝的大面積制作可行性以及曝光一顯影工藝制作精度更高、線條更細、線條質量更好的有利之處相結合起來，來制作更加良好的碳納米管陰極。
1在本發明所述的制作工藝中，在結合絲網印刷工藝的基礎上進行了碳納米管陰極材料的制作，具有進行大面積碳納米管陰極制作的可行性；2在本發明所述的制作工藝中，并沒有采用特殊的制作材料以及特殊的制作工藝，能夠極大地降低器件的生產成本；3在本發明所述的制作工藝中，采用了錫銦氧化物薄膜作為碳納米管陰極的導電條，這存在著如下幾個方面的有利之處在結合光刻工藝的基礎上，能夠進行更細線條的制作，有利于進一步提高平板器件的顯示分辨率；錫銦氧化物薄膜是透明的，有利于后續曝光工藝中的正常進行；有利于進一步提高碳納米管陰極和襯底材料之間的粘附力；4在本發明所述的制作工藝中，在碳納米管漿料中添加了少量的石墨漿料，這有利于在進一步增強碳納米管和襯底材料的導電相通能力，形成良好的電學接觸；5在本發明所述的制作工藝中，將碳納米管粉末(連同石墨漿料)和感光膠混合在一起。由于感光膠具有一定的粘稠度，所以調和后的碳納米管漿料能夠適合于絲網印刷工藝的需要；由于感光膠的特性所在，通過紫外光曝光一顯影工藝，能夠實現更細碳納米管陰極線條的制作。也就是說，通過絲網印刷工藝，能夠進行大面積碳納米管陰極的制作，能夠進行一定精度的碳納米管陰極線條制作；通過感光膠曝光一顯影的后續工藝，能夠在制作了一定精度的碳納米管陰極線條的基礎上制作出精度更高、線條更細、線條質量更加良好的碳納米管陰極線條。這樣，就將絲網印刷法的大面積制作可行性和感光膠曝光一顯影工藝的制作精度更高線條的有利之處相結合起來，進行碳納米管陰極線條圖案的制作；6在本發明中所述的制作工藝中，對顯影過的碳納米管陰極進行高溫烘烤工藝，其主要目的是除掉剩余碳納米管陰極中的感光膠。經過400多度的高溫之后，經過顯影后剩余的感光膠都被燒掉了，剩下碳納米管(連同石墨漿料)固定在錫銦氧化物導電條上；7在本發明中所述的制作工藝中，采用了常規的摩擦后處理工藝，以期進一步改善碳納米管陰極的形貌。
圖1給出了陰極結構的縱向結構示意圖。
圖2給出了碳納米管陰極導電條的示意圖。
圖3給出了結合絲網印刷工藝在陰極導電條上印刷碳納米管的示意圖。
圖4給出了曝光后的碳納米管陰極的示意圖。
其中上述各圖中符號的含義為1陰極基底玻璃；2陰極導電條；3碳納米管陰極；具體實施方式
如圖1、2、3、4所示，為了更清楚的理解本發明和表明本發明，下面結合附圖和實施例對本發明進行進一步說明，但本發明并不局限于這些實施例。
本發明中給出了一種碳納米管陰極材料的制作工藝，包括如下制作步驟1、陰極基底玻璃(1)的劃片對整體平板玻璃進行劃片；2、陰極導電條(2)的制作在陰極基底玻璃(1)上蒸鍍一層錫銦氧化物薄膜層；對蒸鍍的錫銦氧化物薄膜層進行光刻，形成陰極導電條(2)；3、碳納米管粉末材料的準備對碳納米管粉末進行提純，清除掉粉末當中的雜質，并進行大團碳納米管顆粒的離散工作；4、碳納米管漿料的制作首先將離散后的碳納米管粉末、少量石墨漿料混合在一起，然后再將混合漿料和感光膠攪拌在一起，并攪勻，形成印刷用的碳納米管漿料；5、碳納米管陰極圖案的印刷結合絲網印刷工藝，將碳納米管漿料印刷到陰極導電條(2)上面；對印刷后的碳納米管漿料進行初期低溫烘烤固化(溫度80℃，持續時間30分鐘)；6、碳納米管陰極漿料的曝光對陰極基底玻璃(1)上的碳納米管陰極漿料進行曝光；使用的光源為紫外線照射；
7、碳納米管陰極漿料的顯影對經過紫外光照射的碳納米管陰極漿料進行顯影。在使用負性膠的情況下，被紫外光照射過的地方將會被保留，而沒有被紫外光照射過的地方，其感光膠會失效，被顯影液去除掉，攪拌在其感光膠當中的碳納米管和石墨漿料也會隨之去掉；若使用正性膠，則情形相反；8、碳納米管陰極漿料的高溫烘烤對顯影過的碳納米管陰極漿料進行高溫烘烤；烘烤溫度為450℃，保持時間為30分鐘；9、碳納米管陰極(3)的后處理對高溫烘烤過碳納米管陰極進行常規的摩擦后處理，以期進一步改善碳納米管陰極(3)的形貌。
權利要求
1.一種碳納米管陰極材料的制作工藝，其特征在于包括如下工藝步驟1)、陰極基底玻璃(1)的劃片對整體平板玻璃進行劃片；2)、陰極導電條(2)的制作在陰極基底玻璃(1)上蒸鍍一層錫銦氧化物薄膜層；對蒸鍍的錫銦氧化物薄膜層進行光刻，形成陰極導電條(2)；3)、碳納米管粉末材料的準備對碳納米管粉末進行提純，清除掉粉末當中的雜質，并進行大團碳納米管顆粒的離散工作；4)、碳納米管漿料的制作首先將離散后的碳納米管粉末、少量石墨漿料混合在一起，然后再將混合漿料和感光膠攪拌在一起，并攪勻，形成印刷用的碳納米管漿料；5)、碳納米管陰極圖案的印刷結合絲網印刷工藝，將碳納米管漿料印刷到陰極導電條(2)上面；對印刷后的碳納米管漿料進行初期低溫烘烤固化，溫度80℃，持續時間30分鐘；6)、碳納米管陰極漿料的曝光對陰極基底玻璃(1)上的碳納米管陰極漿料進行曝光；使用的光源為紫外線照射；7)、碳納米管陰極漿料的顯影對經過紫外光照射的碳納米管陰極漿料進行顯影。在使用負性膠的情況下，被紫外光照射過的地方將會被保留，而沒有被紫外光照射過的地方，其感光膠會失效，被顯影液去除掉，攪拌在其感光膠當中的碳納米管和石墨漿料也會隨之去掉；若使用正性膠，則情形相反；8)、碳納米管陰極漿料的高溫烘烤對顯影過的碳納米管陰極漿料進行高溫烘烤；烘烤溫度為450℃，保持時間為30分鐘；9)、碳納米管陰極(3)的后處理對高溫烘烤過碳納米管陰極進行常規的摩擦后處理，以期進一步改善碳納米管陰極(3)的形貌。
2.根據權利要求1所述的一種碳納米管陰極材料的制作工藝，其特征在于所述的碳納米管陰極導電條為錫銦氧化物薄膜層。
3.根據權利要求1所述的一種碳納米管陰極材料的制作工藝，其特征在于所述的碳納米管粉末要進行提純，所述的碳納米管漿料成分有碳納米管粉末、少量石墨漿料以及感光膠成分。
4.根據權利要求1所述的一種碳納米管陰極材料的制作工藝，其特征在于所述碳納米管陰極圖案的印刷是結合絲網印刷工藝完成的；所述的碳納米管漿料曝光工藝是用紫外光作為光源的；所述的感光膠可以為正性膠，也可以為負性膠。
5.根據權利要求1所述的一種碳納米管陰極材料的制作工藝，其特征在于所述的印刷的碳納米管陰極漿料要進行初期低溫烘烤固化，所述的顯影過的碳納米管陰極漿料要進行高溫烘烤，所述的碳納米管陰極要進行后處理工藝。
全文摘要
本發明涉及一種采用紫外光照射和絲網印刷法相結合來制作大面積碳納米管陰極的制作工藝，調配了碳納米管漿料，制備了碳納米管陰極圖案，具有制作工藝簡單、制作成本低廉、制作過程穩定可靠、所制作圖案線條精度更高、質量更加優良的優點。
文檔編號H01J9/02GK1700388SQ20051001746
公開日2005年11月23日 申請日期2005年3月30日 優先權日2005年3月30日
發明者李玉魁 申請人:中原工學院