專利名稱：用于三極式場發(fā)射陰極的無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺復(fù)合膜的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種有機(jī)無機(jī)疊層復(fù)合的絕緣膜的結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于場發(fā)射平 板顯示器。
背景技術(shù)：
場發(fā)射平板顯示器(FED)是一種新型的平板顯示技術(shù)，兼具CRT和IXD的優(yōu)點。 FED的原理是在場發(fā)射的陰極附近施加強(qiáng)電場，使得場發(fā)射陰極能夠發(fā)射出電子，電子被陽 極電壓加速后轟擊陽極上面的熒光粉發(fā)光。把場發(fā)射陰極單元和相應(yīng)的陽極單元構(gòu)成平板 式的陣列，就能夠通過調(diào)控每個場發(fā)射陰極單元上的電場強(qiáng)度來控制場發(fā)射單元的電子發(fā) 射流密度，從而實現(xiàn)陽極單元的亮度控制，并且實現(xiàn)圖像和視頻的顯示。由于場發(fā)射陰極和 陽極之間電壓至少高達(dá)數(shù)百伏，因此很難運(yùn)用常規(guī)的顯示驅(qū)動芯片去調(diào)控陰極和陽極之間 的電壓差，造成圖像顯示質(zhì)量的低下。為了降低FED顯示的調(diào)控電壓，往往需要在場發(fā)射陰 極基板上附加?xùn)艠O形成場發(fā)射陰極、柵極和陽極的三極式結(jié)構(gòu)，通過場發(fā)射陰極和柵極之 間一個相對較低的電壓差(小于150V)，來有效的調(diào)控場發(fā)射陰極附近的電場強(qiáng)度，大大降 低驅(qū)動FED顯示的難度和提高圖像質(zhì)量。根據(jù)場發(fā)射陰極、柵極和陽極之間的相對位置，可 以分為前柵和后柵兩種基本結(jié)構(gòu)，前柵結(jié)構(gòu)中柵極位于場發(fā)射陰極和陽極之間，后柵結(jié)構(gòu) 中場發(fā)射陰極位于柵極和陽極之間。為了實現(xiàn)柵極對場發(fā)射陰極的電場調(diào)控作用，往往要求柵極和場發(fā)射陰極之間具 有合適的距離，可能的距離在lOOnm到100微米之間。距離過大則調(diào)控作用不明顯，距離過 小則電容效應(yīng)明顯。然而最起碼的要求是柵極和場發(fā)射陰極直接存在著良好的絕緣。絕緣 膜必須具有良好的物理和化學(xué)穩(wěn)定性，能夠承受后續(xù)的光刻、刻蝕和場發(fā)射納米材料轉(zhuǎn)移 工藝，以及FED顯示器制作過程中的高溫?zé)崽幚?>400°C)工藝。已經(jīng)有多種材料和方法來制 備柵極和場發(fā)射陰極之間的絕緣膜，包括TFT-IXD工藝中的PECVD技術(shù)，制備Si02和Si3N4 薄膜；陽極氧化法制備A1203和Ta205薄膜和絲網(wǎng)印刷無機(jī)介質(zhì)厚膜等。然而，PECVD技術(shù) 昂貴，陽極氧化法制備的薄膜厚度受到很大限制而且缺陷密度高，絲網(wǎng)印刷無機(jī)介質(zhì)厚膜 為了降低缺陷密度，厚度必須達(dá)到數(shù)十微米，電場調(diào)控作用不好。聚酰亞胺是一種具有優(yōu)良耐熱性和絕緣性的有機(jī)聚合物，而且成膜性能非常好。 其中聯(lián)苯四酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚亞胺化而成的聯(lián)苯型聚酰亞胺熱分解溫度超過 600°C,擊穿場強(qiáng)達(dá)1 X 108 3 X 108V/m,和Si02相當(dāng)。另外，其介電常數(shù)約3. 4，能夠減小柵 極和陰極之間的電容效應(yīng)，從而減小驅(qū)動信號的延遲。采用多種相對廉價的方法，包括真空 氣相沉積聚合方法，旋涂、絲網(wǎng)印刷、噴涂、輥涂等，都能在大面積基片上形成缺陷密度低的 聚酰亞胺膜。然而，單層的聚酰亞胺膜不適合作為場發(fā)射陰極和柵極之間的絕緣層，包括如 下困難第一，玻璃表面存在的腐蝕層，導(dǎo)致聚酰亞胺和玻璃襯底之間的結(jié)合可靠性不好， 可能會脫落；第二，聚酰亞胺具有吸水和被強(qiáng)堿溶解腐蝕的缺點，直接暴露在后續(xù)的濕法刻 蝕液體中時會造成聚酰亞胺絕緣膜的破壞；第三，在場發(fā)射陰極和柵極之間強(qiáng)電場的作用 下，聚酰亞胺容易遭受電暈的破壞。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種用于三極式場發(fā)射陰極的無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺復(fù)合絕緣膜， 充分利用無機(jī)絕緣膜和承擔(dān)絕緣作用的聚酰亞胺膜各自的優(yōu)點，克服二者的缺點，實現(xiàn)三 極式場發(fā)射陰極基板的大面積和廉價制備。本發(fā)明的復(fù)合絕緣膜由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜疊加而成，沿著從場發(fā)射陰極基 板到陽極的方向復(fù)合絕緣膜中無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜的排列方式為無機(jī)絕緣膜、聚酰亞 胺膜、無機(jī)絕緣膜，或者為聚酰亞胺膜、無機(jī)絕緣膜。其中所述無機(jī)絕緣膜選用的材料為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鉭、氧化 鈦、氧化鋯、氧化釔、氧化鉿、氧化鈮、氧化鑭、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛、氟化鎂、氟 化鈰、硫化鋅中的一種或者多種材料；所述無機(jī)絕緣膜的厚度為lOnm-lOOOnm ；
所述聚酰亞胺膜的主體分子結(jié)構(gòu)為
，其中R為二酐單體的殘基，R’為二胺單體的殘基；所述聚酰亞胺膜的厚度為 lOOnm-100mm ；
所述復(fù)合膜位于三極式場發(fā)射陰極基板上電子發(fā)射陰極和調(diào)控電子發(fā)射的柵極之間。所述聚酰亞胺膜的材料的熱分解溫度超過200°C;優(yōu)先選用的材料為 3，3’，4，4’ -聯(lián)苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚亞胺化而成的聯(lián)苯型聚酰亞胺，或均苯 四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚亞胺化而成的均苯型聚酰亞胺；
所述的聚酰亞胺可以和無機(jī)物填料構(gòu)成雜化復(fù)合材料，所述無機(jī)物填料為氧化硅、氧 化鋁、氧化鈦、蒙脫土、氧化鋯、氧化釔、氧化鈰、氧化鉭、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛 中的一種或多種。所述無機(jī)絕緣膜的制備方法包括電子束蒸鍍、離子束輔助電子束蒸鍍、離子鍍、磁 控濺射、化學(xué)氣相沉積、噴涂、絲網(wǎng)印刷和輥涂法；所述聚酰亞胺膜的制備方法包括二胺和 二酐的真空氣相沉積聚合，或者把二酐和二胺溶解在溶劑中形成聚酰胺酸溶液后用旋涂、 輥涂、噴涂和絲網(wǎng)印刷方法然后再進(jìn)行亞胺化處理的方法。所述的無機(jī)絕緣膜的最佳厚度在100nm-500nm之間；聚酰亞胺膜的最佳厚度在 1mm-10mm 之間。由上述復(fù)合絕緣膜構(gòu)成的三極式場發(fā)射陰極基板，從場發(fā)射陰極到陽極方向上 看，場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)依次為玻璃基板、柵極、復(fù)合絕緣膜、場發(fā)射陰極，或者是玻璃基 板、場發(fā)射陰極、復(fù)合絕緣膜、柵極。由于新鮮制備的無機(jī)絕緣膜能夠和聚酰亞胺膜具有良好的界面穩(wěn)定性，對于濕法 刻蝕中的強(qiáng)酸和強(qiáng)堿溶液具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性，能夠一定程度上阻擋氣體和水滲透進(jìn)入 聚酰亞胺有機(jī)層。此外，無機(jī)絕緣膜的耐電暈?zāi)芰σ脖染埘啺泛?。因此本發(fā)明中，充分利 用無機(jī)絕緣膜和承擔(dān)絕緣作用的聚酰亞胺膜各自的優(yōu)點，克服二者的缺點，實現(xiàn)三極式場發(fā)射陰極基板的大面積和廉價制備。此外，在聚酰亞胺絕緣膜中，主體是耐熱性好、絕緣性好的聚酰亞胺高分子聚合 物，還可以進(jìn)行雜化、摻雜和高分子鏈的化學(xué)修飾，來增強(qiáng)多方面的性能，包括和無機(jī)絕緣 膜的界面穩(wěn)定性、熱穩(wěn)定性、耐電暈?zāi)芰Φ确矫?。例如，可以通過化學(xué)方法把氧化硅、氧化鋁 和氧化鈦等納米顆粒和聚酰亞胺進(jìn)行均相雜化，從而提高其熱穩(wěn)定性和耐電暈老化性能。已經(jīng)有多種公開和成熟的方法制備無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜。對于無機(jī)絕緣膜， 可以采用PECVD，磁控管濺射、電子束蒸鍍、離子輔助電子束蒸鍍、離子束濺射等方式；而聚 酰亞胺膜可以氣相沉積聚合方法，或者化學(xué)方法制備，后者的操作基本流程是把作為原料 的二酐、二胺和相關(guān)的添加物溶解在強(qiáng)極性的有機(jī)溶劑(例如N，N- 二甲基乙酰胺，N, N- 二 甲基甲酰胺和N-甲基吡咯烷酮)中形成均一的聚酰胺酸溶液，然后采用旋涂、噴涂、輥涂、 絲網(wǎng)印刷方式在大面積基片上形成均勻的膜層，最后進(jìn)行亞胺化熱處理，獲得完全亞胺化 的聚酰亞胺膜層。無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜層制備方法和流程的結(jié)合，能夠以相對廉價的 方式在大面積玻璃襯底上獲得熱穩(wěn)定性好、結(jié)合牢固、絕緣性好，而且能夠和后續(xù)的濕法刻 蝕、陰極納米材料轉(zhuǎn)移和封接熱處理過程完全兼容的絕緣膜?；谶@種復(fù)合絕緣膜構(gòu)建三極式場發(fā)射陰極基板，按照場發(fā)射陰極、柵極、陽極之 間相對位置的不同，可以分為后柵結(jié)構(gòu)(場發(fā)射陰極在柵極和陽極之間，如圖1和圖2所示) 和前柵結(jié)構(gòu)(柵極在場發(fā)射陰極和陽極之間，如圖3和圖4所示)。依據(jù)采用的玻璃基板的清 潔技術(shù)和清潔程度的不同，以及聚酰亞胺膜和玻璃襯底之間的結(jié)合能力不同，聚酰亞胺和 襯底之間的無機(jī)絕緣膜可以保留(圖1和圖3)或者去除(圖2和圖4)。然而聚酰亞胺之上 的無機(jī)絕緣層，承擔(dān)著阻止水和化學(xué)試劑進(jìn)入、腐蝕聚酰亞胺的作用，因此是必須存在的。本發(fā)明的顯著優(yōu)點是
第一，缺陷密度遠(yuǎn)低于采用常規(guī)蒸發(fā)蒸鍍和磁控濺射制備的無機(jī)絕緣薄膜，因此適合 大面積襯底上面的絕緣膜制備；
第二，絕緣性能好，擊穿場強(qiáng)達(dá)到廣2X108V/m，絕緣性能和聚酰亞胺以及無機(jī)絕緣膜 相當(dāng)，而且電擊穿點具有自愈的特性，避免了因為一點的電擊穿導(dǎo)致系統(tǒng)的短路；
第三，熱穩(wěn)定性好，如果采用耐熱性最好的聯(lián)苯型聚酰亞胺，可以承受高達(dá)500°C的 熱處理溫度而不會發(fā)生聚酰亞胺的分解以及絕緣性能的劣化； 第四，復(fù)合膜的附著力好，優(yōu)于傳統(tǒng)的單層聚酰亞胺膜；
第五， 復(fù)合膜的化學(xué)穩(wěn)定性好，受表面層無機(jī)膜的保護(hù)，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和有機(jī)溶劑對 聚酰亞胺有機(jī)膜的化學(xué)破壞作用大大減少，使得這種復(fù)合膜能夠和光刻及濕法刻蝕工藝兼 容；
第六，復(fù)合膜的物理穩(wěn)定性好，上下兩層無機(jī)絕緣膜減少了聚酰亞胺膜受到電暈的破壞。


圖1復(fù)合絕緣膜及其后柵型三極式場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)示意圖。其中1是玻璃基 板，2是柵極電極，3為上下兩層無機(jī)絕緣膜，4為聚酰亞胺膜，5為場發(fā)射陰極，6為場發(fā)射陰 極上面的電子發(fā)射材料；
圖2簡化的復(fù)合絕緣膜及其后柵型三極式場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)示意圖。其中7是玻璃基板，8是柵極電極，9為聚酰亞胺膜，10為上層無機(jī)絕緣膜，11為場發(fā)射陰極，12為場發(fā)射 陰極上面的電子發(fā)射材料；
圖3復(fù)合絕緣膜及其具有開口結(jié)構(gòu)的前柵型三極式場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)示意圖。其中 13是玻璃基板，14是場發(fā)射陰極電極，15為上下兩層無機(jī)絕緣膜，16為聚酰亞胺膜，17為柵 極電極，18為場發(fā)射陰極上面的電子發(fā)射材料；
圖4簡化的復(fù)合絕緣膜及其具有開口結(jié)構(gòu)的前柵型三極式場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)示意 圖。其中19是玻璃基板，20是場發(fā)射陰極電極，21為聚酰亞胺膜，22為上兩層無機(jī)絕緣膜， 23為柵極電極，24為場發(fā)射陰極上面的電子發(fā)射材料；
圖5 —個典型的復(fù)合絕緣膜耐壓特性測試圖。其中柵極材料和陰極材料為MCr合金， 電極交叉面積為720微米X720微米，聚酰亞胺為3mm厚的聯(lián)苯類型的BPDA-0DA類型，上 層無機(jī)絕緣層為100納米Si3N4 ；在多個交叉像素點的柵極和陰極之間加上偏壓測試得到 的漏電流密度曲線。
具體實施例方式以下對本發(fā)明的實施例作進(jìn)一步的闡述。實施例1
以清潔的平板玻璃為基板，采用磁控濺射、光刻和濕法刻蝕工藝制備金屬柵極，材料為 Cr。然后采用反應(yīng)磁控濺射，利用Ar和02的混合氣體進(jìn)行濺射，沉積厚度約lOOnm厚的 Si02層。利用純度為99. 99%的聯(lián)苯四酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚作為聚酰亞胺的二酐 和二胺單體，溶解在無水N，N-二甲基甲酰胺溶劑中形成固含量為5%的聚酰胺酸溶液。聚 酰胺酸溶液旋涂在Si02層上面，80°C烘2小時，然后分別在120°C、160°C、200°C、260°C、300°C 熱處理30分鐘，然后升溫至350°C、400°C和450°C各保溫10分鐘，最后自然冷卻降溫取出， 完成亞胺化處理，聚酰亞胺膜的厚度為3mm。在聚酰亞胺薄膜上面，再采用反應(yīng)磁控濺射方 法制備200nm厚度的Si02膜，然后沉積Cr陰極電極金屬薄膜。采用光刻和濕法刻蝕工藝， 制備所需要的陰極電極圖案后，即可得到采用了上下兩層Si02和聯(lián)苯型聚酰亞胺膜的復(fù) 合絕緣膜的后柵結(jié)構(gòu)場發(fā)射陰極基板。在場發(fā)射陰極上面轉(zhuǎn)移了陰極發(fā)射材料后，與陽極 熒光屏封接在一起，構(gòu)成場發(fā)射顯示器件。場發(fā)射陰極基板能夠承受450°C1小時的熱處理而不會導(dǎo)致Si02、聚酰亞胺和金屬 電極之間的脫層；也能夠承受上層電極在光刻、濕法刻蝕過程中有機(jī)溶劑、水、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿 的侵蝕，不會造成各膜層界面上的脫層現(xiàn)象。在柵極上加正偏壓，測試得到的單點漏電流密 度和偏壓之間的變化曲線如圖5所示。加偏壓之前，沒有出現(xiàn)短路點。偏壓增加到34CT400V 之間時，復(fù)合絕緣膜的薄弱點被擊穿破壞，然而不會造成像素點的漏電流劇增，利于大面積 顯示器件的系統(tǒng)穩(wěn)定。實施例2
以清潔的平板玻璃為基板，采用磁控濺射、光刻和濕法刻蝕工藝制備金屬柵極，材料為 Cr。然后采用反應(yīng)磁控濺射，利用Ar和N2的混合氣體進(jìn)行濺射，沉積厚度約lOOnm厚的 Si3N4層。利用純度為99. 99%的聯(lián)苯四酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚作為聚酰亞胺的二酐 和二胺單體，溶解在無水N，N-二甲基甲酰胺溶劑中形成固含量為5%的聚酰胺酸溶液。聚酰 胺酸溶液旋涂在Si3N4層上面，80°C烘2小時，然后分別在120°C、160°C、200°C、260°C、300°C熱處理30分鐘，然后升溫至350°C、400°C和450°C各保溫10分鐘，最后自然冷卻降溫取出， 完成亞胺化處理，聚酰亞胺膜的厚度為3mm。在聚酰亞胺薄膜上面，再采用反應(yīng)磁控濺射方 法制備200nm厚度的Si3N4膜，然后沉積Cr陰極電極金屬薄膜。采用光刻和濕法刻蝕工藝， 制備所需要的陰極電極圖案后，即可得到采用了上下兩層Si3N4和聯(lián)苯型聚酰亞胺膜的復(fù) 合絕緣膜的后柵結(jié)構(gòu)場發(fā)射陰極基板。在場發(fā)射陰極上面轉(zhuǎn)移了陰極發(fā)射材料后，與陽極 熒光屏封接在一起，構(gòu)成場發(fā)射顯示器件。場發(fā)射陰極基板能夠承受450°C1小時的熱處理而不會導(dǎo)致Si3N4、聚酰亞胺和金 屬電極之間的脫層；也能夠承受上層電極在光刻、濕法刻蝕過程中有機(jī)溶劑、水、強(qiáng)酸和強(qiáng) 堿的侵蝕，不會造成各膜層界面上的脫層現(xiàn)象。實施例3
以清潔的平板玻璃為基板，采用磁控濺射、光刻和濕法刻蝕工藝制備柵電極，材料為 Cr。利用純度為99. 99%的聯(lián)苯四酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚作為聚酰亞胺的二酐和二 胺單體，溶解在無水N，N-二甲基甲酰胺溶劑中形成固含量為5%的聚酰胺酸溶液。聚酰胺 酸溶液噴涂在玻璃襯底上面，80°C烘2小時，然后分別在120°C、160°C、200°C、260°C、300°C熱 處理30分鐘，然后升溫至350°C、400°C和450°C各保溫10分鐘，最后自然冷卻降溫取出，完 成亞胺化處理，聚酰亞胺膜的厚度為4mm。在聚酰亞胺薄膜上面，再采用反應(yīng)磁控濺射方法 制備200nm厚度的Si02膜，然后沉積Cr陰極電極金屬薄膜。采用光刻和濕法刻蝕工藝，制 備所需要的陰極電極圖案后，即可得到采用了上層Si02和聯(lián)苯型聚酰亞胺膜的復(fù)合絕緣 膜的后柵結(jié)構(gòu)場發(fā)射陰極基板。在場發(fā)射陰極上面轉(zhuǎn)移了陰極發(fā)射材料后，與陽極熒光屏 封接在一起，構(gòu)成場發(fā)射顯示器件。場發(fā)射陰極基板能夠承受450°C1小時的熱處理而不會導(dǎo)致Si02、聚酰亞胺和金屬 電極之間的脫層；也能夠承受上層電極在光刻、濕法刻蝕過程中有機(jī)溶劑、水、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿 的侵蝕，不會造成各膜層界面上的脫層現(xiàn)象。實施例4
以清潔的平板玻璃為基板，采用磁控濺射、光刻和濕法刻蝕工藝制備柵電極，材料為 A1，然后在制備了 A1薄膜電極的玻璃基片上面沉積厚度為50nm的Ti02薄膜，薄膜沉積的 方法是中頻磁控反應(yīng)濺射，Ar和02的流量比例為1:1。利用純度為99. 99%的聯(lián)苯四酸二 酐和4，4’ - 二氨基二苯醚作為聚酰亞胺的二酐和二胺單體，溶解在無水N，N- 二甲基乙酰胺 溶劑中形成固含量為5%的聚酰胺酸溶液。聚酰胺酸溶液噴涂在剛剛沉積的Ti02上，80°C 烘2小時，然后分別在120°C、160°C、200°C和260°C熱處理30分鐘。接下來再在聚酰亞胺薄 膜上面采用中頻反應(yīng)磁控濺射方法沉積一層lOOnm厚的Ti02薄膜，其工藝參數(shù)和前面沉積 的Ti02層工藝參數(shù)相同。所獲得的復(fù)合薄膜再在300°C熱處理30分鐘，最后自然冷卻降 溫取出。Ti02-聚酰亞胺-Ti02復(fù)合絕緣膜的總厚度為4mm。在復(fù)合絕緣膜上面，再磁控濺 射沉積Cr陰極電極金屬薄膜。采用光刻和濕法刻蝕工藝，制備所需要的陰極電極圖案后， 即可得到采用了上層和下層Ti02和聯(lián)苯型聚酰亞胺膜的復(fù)合絕緣膜的后柵結(jié)構(gòu)場發(fā)射陰 極基板。在場發(fā)射陰極上面轉(zhuǎn)移了陰極發(fā)射材料后，與陽極熒光屏封接在一起，構(gòu)成場發(fā)射 顯示器件。場發(fā)射陰極基板能夠承受450°C1小時的熱處理而不會導(dǎo)致Ti02、聚酰亞胺和金屬 電極之間的脫層；也能夠承受上層電極在光刻、濕法刻蝕過程中有機(jī)溶劑、水、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿的侵蝕，不會造成各膜層界面上的脫層現(xiàn)象。實施例5
首先制備聚酰亞胺和氧化硅雜化材料的前軀體溶液。將正硅酸乙酯(TE0S)、無水乙醇、 去離子水按照體積比1:1:1的比例混合，滴入鹽酸調(diào)節(jié)其PH值為4-5之間，室溫之下攪拌1 小時獲得透明的Si02溶膠。同時，利用純度為99. 99%的聯(lián)苯四酸二酐和4，4’ - 二氨基二 苯醚作為聚酰亞胺的二酐和二胺單體，溶解在無水N，N-二甲基乙酰胺溶劑中形成固含量 為5%的聚酰胺酸溶液。Si02溶膠和聚酰胺酸溶液按照所需比例進(jìn)行均勻混合形成雜化聚 酰亞胺膜的前軀體溶液，使得最后形成的混合物在熱處理形成聚酰亞胺之后其中Si02的 重量百分比從0. 1%到20%的范圍內(nèi)可以變化。然后，以清潔的平板玻璃為基板，采用磁控濺射、光刻和濕法刻蝕工藝制備柵電 極，材料為AINb合金，然后在制備了 AINb薄膜電極的玻璃基片上面沉積厚度為lOOnm的 Si02薄膜，薄膜沉積的方法是中頻磁控反應(yīng)濺射，以p型多晶硅為濺射靶材，Ar和02的流 量比例為1:1。利用已經(jīng)配制完成的雜化聚酰亞胺前軀體溶液噴涂在剛剛沉積的Si02上， 80°C烘2小時，然后分別在120°C、160°C、200°C和260°C熱處理30分鐘。接下來再在聚酰亞 胺薄膜上面采用中頻反應(yīng)磁控濺射方法沉積一層200nm厚的Si02薄膜，其工藝參數(shù)和前面 沉積的Si02層工藝參數(shù)相同。所獲得的復(fù)合薄膜再在300°C熱處理30分鐘，最后自然冷 卻降溫取出。Si02-聚酰亞胺-Si02復(fù)合絕緣膜的總厚度為4mm。在復(fù)合絕緣膜上面，再磁 控濺射沉積AINb陰極電極金屬薄膜。采用光刻和濕法刻蝕工藝，制備所需要的陰極電極圖 案后，即可得到采用了上下兩層層Si02和Si02雜化聯(lián)苯型聚酰亞胺膜的復(fù)合絕緣膜的后 柵結(jié)構(gòu)場發(fā)射陰極基板。在場發(fā)射陰極上面轉(zhuǎn)移了陰極發(fā)射材料后，與陽極熒光屏封接在 一起，構(gòu)成場發(fā)射顯示器件。場發(fā)射陰極基板能夠承受450°C1小時的熱處理而不會導(dǎo)致Si02、聚酰亞胺和金屬 電極之間的脫層；也能夠承受上層電極在光刻、濕法刻蝕過程中有機(jī)溶劑、水、強(qiáng)酸和強(qiáng)堿 的侵蝕，不會造成各膜層界面上的脫層現(xiàn)象。雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的，任何所屬技 術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識者，在不脫離本發(fā)明的的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動與潤飾， 因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書的申請專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
一種由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成的復(fù)合絕緣膜，其特征在于所述復(fù)合絕緣膜由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜疊加而成，沿著從場發(fā)射陰極基板到陽極的方向復(fù)合絕緣膜中無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜的排列方式為無機(jī)絕緣膜、聚酰亞胺膜、無機(jī)絕緣膜，或者為聚酰亞胺膜、無機(jī)絕緣膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成的復(fù)合絕緣膜，其特征 在于所述無機(jī)絕緣膜選用的材料為氧化硅、氮化硅、氧化鋁、氮化鋁、氧化鉭、氧化鈦、氧化 鋯、氧化釔、氧化鉿、氧化鈮、氧化鑭、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛、鋯鈦酸鉛、氟化鎂、氟化鈰、硫 化鋅中的一種或者多種材料；所述無機(jī)絕緣膜的厚度為lOnm-lOOOnm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成的復(fù)合絕緣膜，其特征 在于所述聚酰亞胺膜的主體分子結(jié)構(gòu)為 ，其中R為二酐單體的殘基，R’為二胺單體的殘基；所述聚酰亞胺膜的厚度為 IOOnm-100mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成的復(fù)合絕緣膜，其特 征在于所述復(fù)合膜位于三極式場發(fā)射陰極基板上電子發(fā)射陰極和調(diào)控電子發(fā)射的柵極之 間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成復(fù)合絕緣 膜，其特征在于所述聚酰亞胺膜的材料的熱分解溫度超過200°C;優(yōu)先選用的材料為 3，3’，4，4’ -聯(lián)苯四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚亞胺化而成的聯(lián)苯型聚酰亞胺，或均苯 四甲酸二酐和4，4’ - 二氨基二苯醚亞胺化而成的均苯型聚酰亞胺。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成復(fù)合絕緣膜，其特征在 于所述的聚酰亞胺可以和無機(jī)物填料構(gòu)成雜化復(fù)合材料，所述無機(jī)物填料為氧化硅、氧化 鋁、氧化鈦、蒙脫土、氧化鋯、氧化釔、氧化鈰、氧化鉭、鈦酸鋇、鈦酸鍶、鈦酸鉛和鋯鈦酸鉛中 的一種或多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成的復(fù)合絕緣膜，其特征在 于所述無機(jī)絕緣膜的制備方法包括電子束蒸鍍、離子束輔助電子束蒸鍍、離子鍍、磁控濺 射、化學(xué)氣相沉積、噴涂、絲網(wǎng)印刷和輥涂法；所述聚酰亞胺膜的制備方法包括二胺和二酐 的真空氣相沉積聚合，或者把二酐和二胺溶解在溶劑中形成聚酰胺酸溶液后用旋涂、輥涂、 噴涂和絲網(wǎng)印刷方法然后再進(jìn)行亞胺化處理的方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺絕緣膜構(gòu)成的復(fù)合絕緣膜，其特 征在于所述的無機(jī)絕緣膜的最佳厚度在100nm-500nm之間；聚酰亞胺膜的最佳厚度在 Imm-IOmm 之間。
9.一種由權(quán)利要求1、2、3、4、5、6、7或8所述的復(fù)合絕緣膜構(gòu)成的三極式場發(fā)射陰極基 板，其特征在于從場發(fā)射陰極到陽極方向上看，場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)依次為玻璃基板、柵極、復(fù)合絕緣膜、場發(fā)射陰極，或者是玻璃基板、場發(fā)射陰極、復(fù)合絕緣膜、柵極 。
全文摘要
本發(fā)明提供一種有機(jī)無機(jī)疊層復(fù)合的絕緣膜的結(jié)構(gòu)及其制備方法，用于場發(fā)射平板顯示器。該方法所述復(fù)合絕緣膜由無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜疊加而成，沿著從場發(fā)射陰極基板到陽極的方向復(fù)合絕緣膜中無機(jī)絕緣膜和聚酰亞胺膜的排列方式為無機(jī)絕緣膜、聚酰亞胺膜、無機(jī)絕緣膜，或者為聚酰亞胺膜、無機(jī)絕緣膜。從場發(fā)射陰極到陽極方向上看，場發(fā)射陰極基板結(jié)構(gòu)依次為玻璃基板、柵極、復(fù)合絕緣膜、場發(fā)射陰極，或者是玻璃基板、場發(fā)射陰極、復(fù)合絕緣膜、柵極。采用這種復(fù)合絕緣膜構(gòu)建前柵或者后柵結(jié)構(gòu)，能夠以較廉價的方式獲得大面積場發(fā)射平板顯示器件上面陰極和柵極之間的可靠絕緣。
文檔編號H01J29/08GK101853761SQ20101019526
公開日2010年10月6日 申請日期2010年6月9日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月9日
發(fā)明者于光龍, 翁衛(wèi)祥, 袁軍林, 郭太良 申請人:福州大學(xué)