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一种发光显示结构的制作方法

阅读:1027发布:2020-11-29

专利汇可以提供一种发光显示结构的制作方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种发光显示结构的制作方法。采用表面不导电的基片作为衬底,采用微加工技术和 镀 膜 技术在基片上依次制作 种子 层、 电极 层和 荧光 材料层堆叠而成的平行阵列图案。采用 种子层 诱导生长技术,在图案 侧壁 生长场发射材料团簇;对阵列中的平行排列图案施加 偏压 ,诱导位于低压端( 阴极 )侧壁的场发射材料团簇发射 电子 ;发射电子可轰击高压端( 阳极 )表面的荧光材料层,实现发光显示功能。本发明获得的发光显示结构具有制备工艺简单、阴阳极间距精确可控以及阴阳极可实现自对准等优点,可避免立体式发光显示结构微加工工艺复杂、对准 精度 要求高的问题。,下面是一种发光显示结构的制作方法专利的具体信息内容。

1.一种发光显示结构的制作方法,其特征在于包括以下步骤:
a)采用表面不导电的衬底作为基片;
b)结合微加工图形化技术以及膜技术在基片上制作种子层、电极层和荧光材料层堆叠而成的平行阵列图案;
c)在图案侧壁生长场发射材料团簇;
d)对阵列中的平行图案施加偏压,诱导位于低压端(阴极)侧壁的场发射材料团簇发射电子
e)发射电子可轰击高压端(阳极)表面的荧光材料层,实现发光显示。
2.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:所述表面不导电的衬底可以是玻璃片、陶瓷片、柔性绝缘基片、表面镀有绝缘薄膜的金属或半导体基片,或者其它绝缘材料基片。
3.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:所述微加工图形化技术可以是光刻技术、剥离技术、激光辐照技术、离子束加工技术、纳米压印、自组装技术,或其它可以获得微形图形的技术方法;所述镀膜技术可以是磁控溅射、热蒸发电子束蒸发化学气相沉积原子层沉积、沉淀法沉积、电泳沉积、真空弧沉积,或其它可以制作薄膜的沉积技术。
4.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:所述种子层可以是锌、掺化锌(AZO)、氧化锌、、金、、金银合金及其氧化物薄膜,或其它可以用于诱导材料生长的材料;所述电极层可以是金属薄膜、半导体薄膜或石墨烯;所述荧光材料层可以是荧光粉或其它可通过电子轰击实现发光的材料。
5.根据权利要求4所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:所述金属薄膜可以是铜、铬、铝、钼,或多种金属材料构成的合金;所述半导体薄膜可以是铟氧化物(Indium Tin Oxide)薄膜或者其它半导体薄膜。
6.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:步骤c)中,在图案侧壁生长场发射材料团簇所使用的技术可以是热氧化法、热法、化学气相沉积法、高温退化法、外延法,也可以是其它可诱导材料生长的方法。
7.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:步骤d)中,场发射材料团簇可以是纳米线纳米管石墨烯纳米棒、纳米锥、纳米片,或其它可实现场致电子发射的材料。
8.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:种子层可以是单层也可以是2-5层,金属层可以是单层也可以是2-5层,荧光材料层可以是单层也可以是2-5层。
9.根据权利要求4所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:可以通过调节种子层薄膜厚度在1nm~100μm范围,控制场发射材料团簇生长方向与基片表面形成0~90°;
可以通过调节种子层薄膜的结晶程度,即非晶、多晶、晶体,控制场发射材料团簇生长方向与基片表面形成0~90°。
10.根据权利要求1所述的发光显示结构的制作方法,其特征在于:如果电极层同时具有荧光特性,或荧光材料层可以导电,也可仅使用电极层而无需再制作荧光材料层;如果荧光材料层可以导电,也可仅使用荧光材料层而无需再制作电极层。

说明书全文

一种发光显示结构的制作方法

技术领域

[0001] 本发明涉及发光显示领域,特别是一种发光显示结构的制作方法。

背景技术

[0002] 场发射显示器件(FED)具有低功耗、寿命高、可视大、高亮度对比度等优点,受到人们的广泛关注。目前,在研的场发射显示器件结构多采用沿基片表面法线方向构筑的立体式场发射器件结构,栅极(或阳极)诱导阴极材料发射电子,电子沿基片法线方向传输。制备这种结构需要复杂的微加工工艺,并且对准精度要求高。将阴阳极制作于同一基片表面,平行排列,构筑新的器件结构,具有制备工艺简单、阴阳极间距精确可控以及阴阳极可实现自对准等优点,可以克服立体式场发射器件结构的问题。但是目前平面型器件结构的场发射阴极发射体多与基片表面平行,发射电子被面积较小的阳极电极层侧表面吸收,无法轰击阳极表面,难以实现发光显示。
[0003] 因此,获得与基片呈斜向角度(0°~90°)的电子发射体及在基片表面平行排列的阴阳极图案结构,使阴极发射电子可以轰击阳极表面的荧光材料,获得发光显示效果,是一个需要克服的难题。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于提供一种的发光显示结构的制作方法,其可避免立体式发光显示结构微加工工艺复杂、对准精度要求高等技术难题。
[0005] 本发明的目的及解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。依据本发明提出的一种发光显示结构的制作方法,括以下步骤:
[0006] a)采用表面不导电的衬底作为基片;
[0007] b)结合微加工图形化技术以及膜技术在基片上制作种子层、电极层和荧光材料层堆叠而成的平行阵列图案;
[0008] c)在图案侧壁生长场发射材料团簇;
[0009] d)对阵列中的平行图案施加偏压,诱导位于低压端(阴极)侧壁的场发射材料团簇发射电子;
[0010] e)发射电子可轰击高压端(阳极)表面的荧光材料层,实现发光显示。
[0011] 本发明的制作方法,所述绝缘衬底可以是玻璃片、陶瓷片、柔性绝缘基片、表面镀有绝缘薄膜的金属或半导体基片,或者其它绝缘材料基片。
[0012] 本发明的制作方法,所述微加工图形化技术可以是光刻技术、剥离技术、激光辐照技术、离子束加工技术、纳米压印、自组装技术,或其它可以获得微形图形的技术方法;所述镀膜技术可以是磁控溅射、热蒸发电子束蒸发化学气相沉积原子层沉积、沉淀法沉积、电泳沉积、真空弧沉积,或其它可以制作薄膜的沉积技术。
[0013] 本发明的制作方法,所述种子层可以是锌、掺化锌(AZO)、氧化锌、、金、、金银合金及其氧化物薄膜,或其它可以用于诱导材料生长的材料;所述电极层可以是金属薄膜、半导体薄膜或石墨烯;所述荧光材料层可以是荧光粉或其它可通过电子轰击实现发光的材料。
[0014] 本发明的制作方法,所述金属薄膜可以是铜、铬、铝、钼,或多种金属材料构成的合金;所述半导体薄膜可以是铟氧化物(Indium Tin Oxide)薄膜或者其它半导体薄膜。
[0015] 本发明的制作方法,骤c)中,在图案侧壁生长场发射材料团簇所使用的技术可以是热氧化法、热法、化学气相沉积法、高温退化法、外延法,也可以是其它可诱导材料生长的方法。
[0016] 本发明的制作方法,步骤d)中,场发射材料团簇可以是纳米线纳米管石墨烯纳米棒、纳米锥、纳米片,或其它可实现场致电子发射的材料。
[0017] 本发明的制作方法,种子层可以是单层也可以是2-5层,金属层可以是单层也可以是2-5层,荧光材料层可以是单层也可以是2-5层。
[0018] 本发明的制作方法,可以通过调节种子层薄膜厚度在1nm~100μm范围,控制场发射材料团簇生长方向与基片表面形成0~90°;可以通过调节种子层薄膜的结晶程度,即非晶、多晶、晶体,控制场发射材料团簇生长方向与基片表面形成0~90°。
[0019] 本发明的制作方法,如果电极层同时具有荧光特性,或荧光材料层可以导电,也可仅使用电极层而无需再制作荧光材料层;如果荧光材料层可以导电,也可仅使用荧光材料层而无需再制作电极层。
[0020] 本发明的制作方法,图案阵列在基片表面平行排列。
[0021] 本发明的制作方法,对阵列中的平行图案施加偏压的电压范围为100V~3000V。
[0022] 借由上述技术方案,本发明具有的优点和有益效果是:
[0023] 本发明采用表面不导电的基片作为衬底,并采用微加工技术和镀膜技术在基片上依次制作种子层、电极层和荧光材料层堆叠而成的平行阵列图案。采用种子层诱导生长技术,在图案侧壁生长场发射材料团簇;对阵列中的平行图案施加偏压,诱导位于低压端(阴极)侧壁的场发射材料团簇发射电子;发射电子可轰击高压端(阳极)表面的荧光材料层,实现发光显示功能。本发明获得的发光显示结构具有制备工艺简单、阴阳极间距精确可控以及阴阳极可实现自对准等优点,可避免立体式发光显示结构微加工工艺复杂、对准精度要求高等技术问题。附图说明
[0024] 图1(a)-1(d)依次为采用氧化锌纳米线作为场发射材料的器件结构制备流程图,其中氧化锌纳米线的生长方向垂直于基片平面;
[0025] 图2(a)-2(d)依次为采用氧化锌纳米线作为场发射材料的器件制备流程图,其中氧化锌纳米线图簇的生长方向与基片平面的夹角范围为0-68.6°;
[0026] 图3A为场发射材料(氧化锌纳米线)与基片平面夹角呈90°的扫描电子显微图像;
[0027] 图3B为场发射材料(氧化锌纳米线)与基片平面夹角呈0-68.6°的扫描电子显微图像;
[0028] 图4为采用氧化锌纳米线作为场发射材料的器件的场发射特性曲线;
[0029] 图5为采用氧化锌纳米线作为场发射材料的器件的显示发光图像。

具体实施方式

[0030] 本发明采用表面不导电的基片作为衬底。采用微加工技术和镀膜技术在基片上依次制作种子层、电极层和荧光材料层堆叠而成的平行阵列图案。采用种子层诱导生长技术,在图案侧壁生长场发射材料团簇。通过调节种子层厚度或结晶性,控制场发射材料的生长方向,使其与基片表面呈特定角度(0°~90°)。对阵列中的平行图案施加偏压,诱导位于低压端(阴极)侧壁的场发射材料团簇发射电子。发射电子可轰击高压端(阳极)表面的荧光材料层,实现发光显示功能。
[0031] 以下通过具体的实施例子对本发明做进一步的说明,但本发明并不限于此特定例子。
[0032] 实施例
[0033] 采用氧化锌纳米线作为场发射材料制备器件。由于ITO薄膜同时具有导电特性及荧光特性,在本实施例中采用的ITO薄膜既作为导电层也作为荧光发光层
[0034] 具体的工艺流程如下:
[0035] 请参阅图1(a)-1(d)以及图2(a)-2(d)所示,本发明采用绝缘玻璃衬底1作为基片。采用光学曝光技术在基片上制作光刻胶图形2。制作光刻胶图形参数如下:基片上均匀旋涂上一层光刻胶,涂胶转速为1200rpm,时间为55s,在热板上120°C烘烤120s。采用如下条件进行曝光:紫外光强:9~10Lux,曝光时间25s。光刻胶显影液为浓度为5‰的NaOH溶液,显影时间30s。采用磁控溅射在样品上分别沉积金属锌薄膜与铟锡氧化物(ITO)薄膜。如图1(b)与图2(b)所示,可以沉积不同结晶程度(非晶/多晶)的锌薄膜。
[0036] 沉积多晶掺铝氧化锌薄膜3与铟锡氧化物(ITO)薄膜4的制备条件如下:
[0037] 本底真空:5.0×10-3Pa;工艺气体:高纯氩气(流量:60sccm);工作温度:室温;直流溅射掺铝氧化锌薄膜功率:300W,时间:15min,厚度:150nm;直流溅射铟锡氧化物(ITO)薄膜功率:300W,时间:20min,厚度150nm。
[0038] 沉积非晶氧化锌薄膜5与铟锡氧化物(ITO)薄膜4的制备条件如下:
[0039] 本底真空:5.0×10-3Pa;工艺气体:高纯氩(Ar)气(流量:60sccm);工作温度:室温;直流溅射氧化锌薄膜功率:200W,时间:6min,厚度150nm;直流溅射铟锡氧化物(ITO)薄膜功率:300W,时间:20min,厚度150nm。
[0040] 如图1(c)与图2(c)所示,采用剥离(Lift-off)工艺在基片上制作阴极与阳极图案。剥离工艺参数如下:
[0041] 将样品正面朝下放置于盛有丙(纯度99.99%)溶液的烧杯中,超声处理30min。待超声去胶结束后,分别用无水乙醇与去离子水超声清洗样品30min。
[0042] 如图1(d)与图2(d)所示,采用水热法在种子层侧壁制备氧化锌纳米线团簇。具体生长条件如下:
[0043] 生长液为六水合硝酸锌(Zn(NO3)2.6H2O)和六次甲基四胺(C6H12N4)的混合溶液,溶液浓度:1mmol/L,溶液体积:180mL;将样品正面朝下,倾斜放入生长液中;生长温度:80°C;生长时间:12小时。生长完成后,在掺铝氧化锌薄膜侧壁获得氧化锌纳米线6;在氧化锌薄膜侧壁获得氧化锌纳米线7。
[0044] 本实施例获得了采用氧化锌纳米线作为场发射材料的发光显示器件。图3A为生长在掺铝氧化锌薄膜侧壁的氧化锌纳米线6的扫描电子显微图像,氧化锌纳米线6与基片平面的夹角为90°,直径约为400nm,长度约为8.0m;图3B为生长在氧化锌薄膜侧壁的氧化锌纳米线7的扫描电子显微图像,氧化锌纳米线7与基片平面的夹角为0°-68.6°,直径约为150nm,长度约为8.5m。
[0045] 采用与基片表面夹角为0°-68.6°的氧化锌纳米线7作为场发射材料的器件,可以实现发光显示。图4与图5分别是器件的场发射特性曲线和发光像素点。如图4所示,器件结构在阳极电压为135V时,可获得0.1μA的场发射电流;阳极电压为477V时,可获得2
9.33μA的最大场发射电流(对应阴极发射电流密度为6.22A/cm)。在测试过程中,随着阳极电压逐步升高,阴极发射电子轰击阳极ITO表面,可以在器件结构的阳极位置观察到发光亮点。图5为不同阳极电压条件下,器件结构的发光亮点图。从图中可以看出,发光点面积随着阳极电压的升高而逐渐增大。发光亮点的形状与电极条长方形形状相吻合。方形亮点长度约为500μm(与电极条长度相同),宽度分别为100μm(对应阳极电压为450V)、
215μm(对应阳极电压为463V)以及250μm(对应阳极电压为477V)。
[0046] 以上所述,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,故凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围内。
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