一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法技術

本發(fā)明專利技術公開了一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，包括如下步驟：在平面襯底上涂敷一層光刻膠；對光刻膠進行圖形化，在襯底上暴露需要制備場發(fā)射點的區(qū)域；鍍覆金屬薄膜；在金屬薄膜上磁場輔助沉降鎳納米顆粒；在真空爐中進行熱處理；在樣品表面沉積一層氧化石墨烯；除去剩余光刻膠，得到場發(fā)射點陣；對場發(fā)射點陣進行布線；在樣品上方平行放置鍍有熒光粉的ITO玻璃片，樣品與玻璃用絕緣材料隔開一定距離，制成場發(fā)射平板模塊；使用單片機和移位寄存器數(shù)組成外圍電路，實現(xiàn)屏顯。本發(fā)明專利技術制備的平板顯示儀的電子源是一種新型的場發(fā)射體結構，具有發(fā)射電流穩(wěn)定，驅動電壓小以及電子發(fā)射效率高等特點。

【技術實現(xiàn)步驟摘要】
一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法
本專利技術涉及一種納米材料
的方法，具體涉及一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法。
技術介紹
場發(fā)射技術是一種冷陰極發(fā)射技術，具有電流密度大、功耗低、響應快等特點，在平板顯示器、X射線源、微波放大器等真空電子領域具有重要的應用前景。薄膜場發(fā)射冷陰極更是具有普通陰極所無法比擬的優(yōu)點：工作電壓低、無預熱延遲、高度集成化，可廣泛應用于高像質平板電視、便攜式計算機顯示器等高性能顯示器件。在薄膜場發(fā)射的研究中，關鍵性問題之一在于研制有效而且可靠的固體發(fā)射表面。雖然研究硅、金屬或金剛石等薄膜材料的電子場致發(fā)射取得了不少進展，但隨著微觀領域的低維和納米尺度研究的進展，科技界對氧化石墨烯等一維納米材料的場發(fā)射特性產(chǎn)生了更大的興趣。由于氧化石墨烯具有高強度、良好的化學穩(wěn)定性和優(yōu)良的電學特性，使其成為良好的場發(fā)射材料。傳統(tǒng)的場發(fā)射顯示器的電子發(fā)射源存在以下問題：(1)陰極與柵極之間的納米線縫隙是通過脈沖電壓燒制而成，其位置和寬度存在一定的偶然性，及電子發(fā)射源之間存在較大的偏差，這就使得電子發(fā)射均勻性差。(2)由于發(fā)射電子的間隙只有幾個納米的寬度，許多電子來不及被陽極電場提取就已經(jīng)被柵極吸收，使得電子發(fā)射效率低，而且如果增加縫隙發(fā)射電子又要更高的電壓，這將增加驅動電路的復雜度。
技術實現(xiàn)思路
本專利技術的目的在于克服現(xiàn)有技術中的不足，提供一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法。本專利技術制備一種氧化石墨烯場發(fā)射體來作為平板顯示器的電子發(fā)射源，并制成平板顯示儀，具有發(fā)射電流穩(wěn)定，驅動電壓小以及電子發(fā)射效率高等特點。本專利技術是通過以下技術方案實現(xiàn)的：一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，具體包括如下步驟：步驟一，在平面襯底上涂敷一層光刻膠。襯底選自玻璃、陶瓷、含有絕緣層的硅、含有絕緣層的鍺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之中的一種。光刻膠選自雙疊氮系光刻膠、酚醛樹脂系光刻膠、紫外光刻膠、深紫外光刻膠、電子束膠、離子束膠、X射線膠之中的一種。步驟二，對光刻膠進行圖形化。此處圖形化是指對光刻膠進行曝光、顯影、部分去膠，使襯底上暴露需要制備場發(fā)射點的區(qū)域。步驟三，鍍覆金屬薄膜。鍍覆選自以下方法中的任意一種：電子束蒸發(fā)法、磁控濺射法、化學氣相沉積法和化學鍍法。金屬選自W、Mo、Au、Ni、Ti、Cr、Pt或Pd之中的一種。步驟四，在金屬薄膜上沉降鎳納米顆粒。具體操作是：在鎳納米顆粒懸濁液四周或者底部放置一塊永磁鐵，或者將鎳納米顆粒懸濁液置于均勻磁場中，再將鍍有金屬薄膜的襯底垂直于磁場放置在鎳納米顆粒懸濁液之中。步驟五，在真空爐中對步驟四得到的樣品進行熱處理。熱處理是指：在200℃～600℃的真空或者惰性氣體保護氣氛中加熱5～8小時。熱處理后鎳納米顆粒金屬與基底形成可靠接觸，增強了材料與基底之間的附著性，降低了材料與基體的接觸電阻。步驟六，使用自然沉降法在步驟五得到的樣品表面沉積氧化石墨烯。在鎳納米顆粒表面沉積一層氧化石墨烯，從而使得氧化石墨烯表面形成很多尖銳的突起。這些尖銳的突起形成了良好的場發(fā)射結構，具有較高的場增強因子，使得開啟電場下降。步驟七，除去樣品上剩余的光刻膠，得到場發(fā)射點陣。場發(fā)射點陣為：點與點之間間距為0.5～500微米，每個點的面積為0.1～10000平方微米。步驟八，對場發(fā)射點陣進行布線。布線使用的方法是：利用套刻方法對樣品的每一個點進行布線。步驟九，在步驟八得到的樣品上方平行放置鍍有熒光粉的ITO玻璃片，樣品與玻璃片用絕緣材料隔開一定距離，制成場發(fā)射平板模塊。絕緣材料為橡膠、云母或聚四氟乙烯中的一種，絕緣材料厚度為50～500微米。ITO玻璃片是在鈉鈣基或硅硼基基片玻璃的基礎上，利用濺射、蒸發(fā)等多種方法鍍上一層氧化銦錫(俗稱ITO)膜加工制作成的。步驟十，使用單片機和移位寄存器數(shù)組成外圍電路，結合場發(fā)射平板模塊實現(xiàn)屏顯。單片機為51單片機或者飛思卡爾單片機。移位寄存器為以下種類中的一種：八位單向移位寄存器、八位雙向移位存器、四位單向移存器、四位雙向移位存器。實現(xiàn)屏顯方法是：將要顯示圖像通過單片機組成的控制模塊進行處理，將發(fā)光點的位置信息傳遞給移位寄存器組成的驅動模塊，驅動模塊控制對應的點發(fā)光從而實現(xiàn)屏顯。與現(xiàn)有技術相比，本專利技術具有如下的有益效果：(1)利用熱處理技術，降低了鎳納米顆粒與金屬基底的接觸電阻，使得電子可以容易從外電路輸送到場發(fā)射體進行發(fā)射，從而增大場發(fā)射電流密度；(2)鎳納米顆粒表面具有一些尖銳的鎳刺，當將氧化石墨烯鋪在其表面時，會使得氧化石墨烯表面形成許多尖銳的突起，形成良好的場發(fā)射結構，具有較高的場增強因子，開啟電場低。附圖說明圖1是本專利技術一個較佳實施例制備的氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的示意圖；圖2是圖1所示的氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀另一視角的結構示意圖；圖3是圖2中所示電子場發(fā)射源的放大圖。具體實施方式下面實施例是對本專利技術作進一步地詳細說明，實施例是在以本專利技術技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本專利技術的保護范圍不限于下述實施例。實施例1步驟一，在玻璃上涂敷5微米厚的雙疊氮系光刻膠。步驟二，在雙疊氮系光刻膠上蓋上點與點之間間距為0.5微米，每個點的面積為0.1平方微米掩膜版。200℃烘片30min；曝光20s，顯影23s；在發(fā)射點區(qū)域滴上二甲亞砜，超聲，去掉部分雙疊氮系光刻膠，暴露出需要制備場發(fā)射點的區(qū)域。步驟三，利用磁控濺射法鍍覆金屬Ti。具體的濺射條件為：本底真空度4×10-4Pa，氬氣工作壓力3×10-1Pa，沉濺射功率200W，積速率20nm/min，濺射時間20min，Ti的厚度300nm。步驟四，在金屬薄膜上磁場輔助沉降鎳納米顆粒；平均直徑800nm的鎳納米顆粒100mg與乙二醇100ml，超聲分散配置懸濁液。將步驟三中的樣品至于懸濁液中，并整體移動到均勻磁場中，磁場輔助沉降30min。最后將樣品在200℃，氮氣中烘干。步驟五，在真空爐中對步驟四中的樣品進行熱處理；處理條件為：200℃5h，保護氣氮氣的進氣速率為40cm3/min。步驟六，在步驟五樣品表面沉積一層氧化石墨烯；干燥的氧化石墨烯20mg，去離子水1L超聲分散，將步驟五中的樣品放入其中，自然沉降1h。最后自然晾干。步驟七，將整個樣品在二甲亞砜中浸泡，超聲，將雙疊氮系光刻膠全部去除。步驟八，采用套刻對每一個發(fā)光點進行布線，接低電壓。步驟九，在沉積了氧化石墨烯的樣品上平行放置一個鍍有熒光粉的ITO玻璃片，作為陽極，接高電壓。中間用云母片支撐，云母片厚度為50微米。此時得到如圖1中所示的顯示屏4。步驟十，用51單片機組成控制模塊，八位單向移位寄存器74X595組成驅動模塊。顯示屏4和驅動模塊1、控制模塊2、電源3共同組成氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀。圖2是上述氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的另一示意圖，為了便于分析，將其中整個顯示模塊設為側視視角看到的形態(tài)。顯示模塊依次由襯底7、絕緣層8、絕緣支撐材料6、電子場發(fā)射源5和顯示屏4組成。除了玻璃，襯底7還可選自陶瓷、含有絕緣層的硅、含有絕緣層的鍺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等。圖3是圖2中電子場發(fā)射源5的放大圖。電子場發(fā)射源5包括位于絕緣層8之上的金屬點陣10、鎳納米顆粒9本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術保護點】
一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：步驟一，在襯底上涂覆光刻膠；步驟二，對所述光刻膠進行圖形化，使所述襯底上暴露需要制備場發(fā)射點的區(qū)域；步驟三，鍍覆金屬薄膜；步驟四，在所述金屬薄膜上磁場輔助沉降鎳納米顆粒；步驟五，在真空爐中對步驟四得到的樣品進行熱處理；步驟六，在步驟五得到的樣品表面沉積氧化石墨烯；步驟七，除去樣品上剩余的光刻膠，得到場發(fā)射點陣；步驟八，對場發(fā)射點陣進行布線；步驟九，在步驟八得到的樣品上方平行放置鍍有熒光粉的ITO玻璃片，樣品與所述玻璃片用絕緣材料隔開一定距離，制成場發(fā)射平板模塊；步驟十，使用單片機和移位寄存器數(shù)組成外圍電路，結合所述場發(fā)射平板模塊實現(xiàn)屏顯。

【技術特征摘要】
1.一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，其特征在于，所述制備方法包括如下步驟：步驟一，在襯底上涂覆光刻膠；步驟二，對所述光刻膠進行圖形化，使所述襯底上暴露需要制備場發(fā)射點的區(qū)域；步驟三，鍍覆金屬薄膜；步驟四，在所述金屬薄膜上磁場輔助沉降鎳納米顆粒；步驟五，在真空爐中對步驟四得到的樣品進行熱處理；步驟六，在步驟五得到的樣品表面沉積氧化石墨烯；步驟七，除去樣品上剩余的光刻膠，得到場發(fā)射點陣；步驟八，對場發(fā)射點陣進行布線；步驟九，在步驟八得到的樣品上方平行放置鍍有熒光粉的ITO玻璃片，樣品與所述玻璃片用絕緣材料隔開一定距離，制成場發(fā)射平板模塊；步驟十，使用單片機和移位寄存器數(shù)組成外圍電路，結合所述場發(fā)射平板模塊實現(xiàn)屏顯；步驟五中，所述熱處理是指：在200℃～600℃的真空或者惰性氣體保護氣氛中加熱5～8小時。2.根據(jù)權利要求1所述的一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，其特征在于，步驟一中，所述襯底選自玻璃、陶瓷、含有絕緣層的硅、含有絕緣層的鍺、聚乙烯、聚四氟乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯之中的一種；所述光刻膠選自雙疊氮系光刻膠、酚醛樹脂系光刻膠、紫外光刻膠、深紫外光刻膠、電子束膠、離子束膠、X射線膠之中的一種。3.根據(jù)權利要求1所述的一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，其特征在于，步驟二中，所述圖形化的方法是：對光刻膠進行曝光、顯影、部分去膠。4.根據(jù)權利要求1所述的一種氧化石墨烯的場發(fā)射平板顯示儀的制備方法，其特征在于，步驟三中，所述鍍覆選自以下方法中的任意一...

【專利技術屬性】
技術研發(fā)人員：趙波，王楠，姜國華，
申請(專利權)人：江蘇師范大學，
類型：發(fā)明
國別省市：江蘇;32