專(zhuān)利名稱(chēng)：場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)發(fā)射顯示器是繼陰極射線(xiàn)管(CRT)顯示器和液晶顯示器(LCD)之后，最具發(fā)展?jié)摿Φ南乱淮屡d技術(shù)。相對(duì)于現(xiàn)有的顯示器，場(chǎng)發(fā)射顯示器具有顯示效果好、視角大、功耗小以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，尤其是基于碳納米管的場(chǎng)發(fā)射顯示器，近年來(lái)越來(lái)越受到重視。場(chǎng)發(fā)射裝置是場(chǎng)發(fā)射顯示器的重要元件?，F(xiàn)有技術(shù)中，場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法通常包括以下步驟提供一絕緣基底；在絕緣基底上形成多個(gè)陰極電極；在絕緣基底上形成一具有多個(gè)通孔的介質(zhì)層，使陰極電極通過(guò)開(kāi)孔暴露；在暴露的陰極電極上形成電子發(fā)射體以及在介質(zhì)層上形成多個(gè)柵極。然而，以上述方法制備的場(chǎng)發(fā)射裝置中，電子發(fā)射體與陰極電極的結(jié)合力較差。以基于碳納米管的場(chǎng)發(fā)射裝置為例，電子發(fā)射體通常為采用化學(xué)氣相沉積法制備的碳納米管陣列。該碳納米管陣列中的碳納米管在發(fā)射電子時(shí)容易被強(qiáng)電場(chǎng)拔出，從而限制了該場(chǎng)發(fā)射裝置的電子發(fā)射能力和壽命。
發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，確有必要提供一種電子發(fā)射體與陰極電極可以牢固結(jié)合的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法。一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面以及與該第一表面相對(duì)的第二表面，且該絕緣基板具有多個(gè)貫穿該第一表面和第二表面的開(kāi)孔；對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體，所述至少一電子發(fā)射體包括一固定端以及一與該固定端相連的場(chǎng)發(fā)射尖端，且該固定端固定于所述絕緣基板的第一表面，該場(chǎng)發(fā)射尖端由固定端向開(kāi)孔內(nèi)延伸；以及在所述絕緣基板的第一表面上形成多個(gè)條狀陰極電極，該多個(gè)陰極電極將所述電子發(fā)射體的固定端固定于所述絕緣基板與所述陰極電極之間?！N場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面以及與該第一表面相對(duì)的第二表面，且該絕緣基板具有多個(gè)貫穿該第一表面和第二表面的開(kāi)孔；在所述絕緣基板的第二表面上形成多個(gè)條狀柵極電極；對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體，所述至少一電子發(fā)射體包括一固定端以及一與該固定端相連的場(chǎng)發(fā)射尖端，且該固定端固定于所述絕緣基板的第一表面，該場(chǎng)發(fā)射尖端由固定端向開(kāi)孔內(nèi)延伸；以及在所述絕緣基板的第一表面上形成多個(gè)條狀陰極電極，該多個(gè)陰極電極將所述電子發(fā)射體的固定端固定于所述絕緣基板與所述陰極電極之間。與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于采用本發(fā)明提供的方法制備的場(chǎng)發(fā)射裝置中的電子發(fā)射體的一部分固定于絕緣基板與陰極電極之間，所以該電子發(fā)射體被牢固地固定在絕緣基板與陰極電極之間，可以承受較大的電場(chǎng)力而不會(huì)被電場(chǎng)力拔出，從而使該電子發(fā)射體具有更強(qiáng)的電子發(fā)射能力和更長(zhǎng)的使用壽命。
圖1至圖6為本發(fā)明第一-實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法的工藝流程圖。
圖7為本發(fā)明第一實(shí)施例制備的場(chǎng)發(fā)射裝置的示意圖。
圖8為圖7中的場(chǎng)發(fā)射裝置沿VIII-VIII線(xiàn)的剖面圖。
圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例制備場(chǎng)發(fā)射裝置的過(guò)程中對(duì)應(yīng)每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置碳納米售線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)的方法示意圖。
圖10至圖15為本發(fā)明凳 三實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法的工藝流程圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
場(chǎng)發(fā)射裝置100,400
絕緣基板110,410
開(kāi)孔1102,4102
第二表面1104,4104
第一表面1106,4106
陰極電極120,420
柵極電極130,430
電子發(fā)射單元140
電子發(fā)射體1402,4402
固定端1404,4404
場(chǎng)發(fā)射尖端1406,4406
場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408,4408
固定元件150,450
場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200,500
針管202,502
針頭204,504
激光300
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法。本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法可以應(yīng)用至二極型場(chǎng)發(fā)射顯示器、三極型場(chǎng)發(fā)射顯示器等。請(qǐng)參閱圖1至圖6，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種場(chǎng)發(fā)射裝置100的制備方法，其包括以下步驟步驟一，提供一絕緣基板110，該絕緣基板110包括一第一表面1106以及與該第一表面1106相對(duì)的第二表面1104，且該絕緣基板110具有多個(gè)貫穿該第一表面1106和第二表面1104的開(kāi)孔1102。所述絕緣基板110的材料可以為玻璃、陶瓷、塑料或聚合物。所述絕緣基板110的形狀與厚度不限，可以根據(jù)實(shí)際需要制備。優(yōu)選地，所述絕緣基板110的形狀為正方形或矩形，厚度大于等于15微米。所述絕緣基板110上的多個(gè)開(kāi)孔1102可以均勻分布或按照預(yù)定的圖形分布。所述開(kāi)孔1102的直徑可以為3微米至1000微米。本實(shí)施例中，所述絕緣基板110為一邊長(zhǎng)為50毫米，厚度為1毫米的正方形耐高溫高分子基板。如圖7所示，所述高分子基板上形成有IOX 10個(gè)(共10行，每行10個(gè))呈行列式分布的開(kāi)孔1102。所述開(kāi)孔1102的直徑為500微米的開(kāi)孔1102。步驟二，對(duì)應(yīng)所述絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102設(shè)置至少一電子發(fā)射體1402，所述至少一電子發(fā)射體1402包括一固定端1404以及一與該固定端1404相連的場(chǎng)發(fā)射尖端 1406，且該固定端1404固定于所述絕緣基板110的第一表面1106，該場(chǎng)發(fā)射尖端1406由固定端1404向開(kāi)孔1102內(nèi)延伸。所述電子發(fā)射體1402為一具有柔韌性和自支撐性的，且可以用于發(fā)射電子的線(xiàn)狀電子發(fā)射體，其包括碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)、碳纖維或硅納米線(xiàn)線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)等?？梢岳斫猓鲭娮影l(fā)射體1402還可以與至少一具有柔韌性和可塑性的支撐線(xiàn)材平行緊密設(shè)置或扭轉(zhuǎn)設(shè)置。所述支撐線(xiàn)材可以為鐵絲、鋁絲、銅絲、金絲、鉬絲或銀絲等金屬微絲。所述支撐線(xiàn)材的直徑和長(zhǎng)度可根據(jù)實(shí)際需要而選定。優(yōu)選地，所述支撐體線(xiàn)材的直徑為50微米到500微米。 所述支撐線(xiàn)材可以進(jìn)一步提高電子發(fā)射體1402的自支撐性。本實(shí)施例中，以碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)為例說(shuō)明。所述碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)為一自支撐結(jié)構(gòu)。所謂“自支撐結(jié)構(gòu)”即該碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)無(wú)需通過(guò)一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。所述碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)可以包括至少一個(gè)碳納米管線(xiàn)。當(dāng)碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)包括多個(gè)碳納米管線(xiàn)時(shí)，多個(gè)碳納米管線(xiàn)平行排列組成束狀結(jié)構(gòu)或多個(gè)碳納米管線(xiàn)相互扭轉(zhuǎn)組成絞線(xiàn)結(jié)構(gòu)。所述碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)的直徑為1微米到500微米。本實(shí)施例中，所述碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)的直徑為20微米。所述碳納米管線(xiàn)可以為非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)或扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)。該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)包括多個(gè)沿碳納米管線(xiàn)軸向排列的碳納米管，即碳納米管的軸向與碳納米管線(xiàn)的軸向基本平行。該扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)包括多個(gè)繞碳納米管線(xiàn)軸向螺旋排列的碳納米管，即碳納米管的軸向沿碳納米管線(xiàn)的軸向螺旋延伸。該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)與扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)長(zhǎng)度不限，直徑為0. 5納米 100微米。該碳納米管線(xiàn)中的碳納米管為單壁、雙壁或多壁碳納米管。該碳納米管的直徑小于5納米，長(zhǎng)度范圍為10微米 100微米。所述非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)可以通過(guò)直接從碳納米管陣列中拉取的方法制備，也可以先從碳納米管陣列中拉取一碳納米管膜，再將該碳納米管膜通過(guò)有機(jī)溶劑處理收縮成碳納米管線(xiàn)。所述扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)為采用一機(jī)械力將所述碳納米管膜兩端沿相反方向扭轉(zhuǎn)獲得。所述扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)也可以通過(guò)在拉取非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)或碳納米管膜的過(guò)程中同時(shí)扭轉(zhuǎn)該非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)或碳納米管膜而形成。所述碳納米管線(xiàn)及其制備方法具體請(qǐng)參見(jiàn)本申請(qǐng)人于2002年9月16日申請(qǐng)并于2008年8月20日公告的第CN100411979C 號(hào)中國(guó)公告專(zhuān)利“一種碳納米管繩及其制造方法”，以及本申請(qǐng)人于2005年12月16日申請(qǐng)并于2007年6月20日公開(kāi)的第CN1982209A號(hào)中國(guó)公開(kāi)專(zhuān)利申請(qǐng)“碳納米管絲及其制作方法”。為節(jié)省篇幅，僅引用于此，但上述專(zhuān)利和專(zhuān)利申請(qǐng)所有技術(shù)揭露也應(yīng)視為本發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)技術(shù)揭露的一部分。所述對(duì)應(yīng)所述絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102設(shè)置至少一電子發(fā)射體1402的方法具體包括以下步驟(一)，提供一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200用以連續(xù)不斷的提供場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408，所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200包括一針管202，且該針管202具有一針頭204，將一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408穿設(shè)于該針管202內(nèi)，并使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408的一端從針管202的針頭204露出。所述針管202的內(nèi)徑大小可以根據(jù)所述電子發(fā)射體1402的直徑大小選擇，外徑大小可以根據(jù)所述開(kāi)孔1102大小選擇。優(yōu)選地，所述針管202的內(nèi)徑大小為電子發(fā)射體1402 的直徑大小的5倍至10倍以減小針管202與電子發(fā)射體1402之間的摩擦力。所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408可以連續(xù)不斷地從針頭204伸出。可以理解，所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200還可以包括機(jī)械手臂(圖未示)，控制計(jì)算機(jī)(圖未示)等輔助設(shè)備以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)生產(chǎn)。本實(shí)施例中，所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200為一注射器，且注射器針頭204被磨成平面。所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408為具有柔韌性和自支撐性的，宏觀可操作，且可以用作發(fā)射電子。將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408切斷可以得到多個(gè)電子發(fā)射體1402。本實(shí)施例中，所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408為一碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)。(二)，移動(dòng)該針管202使該針管202依次插入所述絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102 中，同時(shí)不斷提供場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408，并使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408的一部分固定于絕緣基板110 的第一表面1106，一部分設(shè)置于絕緣基板110的開(kāi)孔1102內(nèi)。(三)，將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于開(kāi)孔1102內(nèi)的部分切斷以形成至少一電子發(fā)射體 1402。所述將場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408切斷的方法為機(jī)械切割、激光掃描、電子束掃描或通電流熔斷或通電流后激光輔助定點(diǎn)熔斷。如圖2至圖4所示，本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)所述絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102設(shè)置兩個(gè)電子發(fā)射體1402，其具體包括以下步驟(A)，提供一固定元件150，將該固定元件150設(shè)置于所述絕緣基板110的第二表面 1104 一側(cè)。所述固定元件150用來(lái)固定場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408，以使場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408設(shè)置于開(kāi)孔 1102內(nèi)。所述固定元件150可以為一粘性片狀體或掛鉤等任何能夠固定該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408 的元件。所述粘性片狀體可以為膠帶，具有粘性的塑料薄膜或涂有粘結(jié)劑的玻璃板等。當(dāng)固定元件150為掛鉤時(shí)，可以將多個(gè)掛鉤呈行列式設(shè)置于一支撐體上，且每個(gè)掛鉤與一開(kāi)孔1102對(duì)應(yīng)設(shè)置。當(dāng)所述固定元件150為掛鉤時(shí)，該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408可以被掛鉤掛住，從而避免粘結(jié)劑對(duì)場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408造成污染。本實(shí)施例中，所述固定元件150為一具有粘性的塑料薄膜。所述固定元件150具有粘性的表面與第二表面1104貼合并將絕緣基板110 的開(kāi)孔1102覆蓋。(B)，將所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408從所述針頭204露出的一端固定于所述絕緣基板110 的第一表面1106。本實(shí)施例中，所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408從針頭204露出的一端通過(guò)粘結(jié)劑固定于第一表面1106?？梢岳斫猓緦?shí)施例也可以通過(guò)一輔助固定件(圖未示)將所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材 1408從針頭204露出的一端固定于該絕緣基板110的第一表面1106。(C)，沿平行于第一表面1106的方向移動(dòng)所述針管202至一開(kāi)孔1102處，并將該針管插入該開(kāi)孔1102內(nèi)，從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408先沿平行于第一表面1106的方向延伸再向該開(kāi)孔1102內(nèi)延伸，并使場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408被所述固定元件150固定。本實(shí)施例中，所述固定元件150為粘性片狀體，該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408可以粘結(jié)于粘性片狀體表面。(D)，將該針管202從該開(kāi)孔1102內(nèi)拔出，并沿平行于第一表面1106的方向移動(dòng)， 從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408先向該開(kāi)孔1102外延伸再沿平行于第一表面1106的方向延伸，并將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408平行于第一表面1106的部分固定于第一表面1106，此時(shí)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于該開(kāi)孔1102內(nèi)的部分形成一 V字形?？梢岳斫?，由于場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408被固定元件150固定，通過(guò)將場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408繃緊可以使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408平行于所述絕緣基板110的第一表面1106的部分固定于第一表面1106。本實(shí)施例中，優(yōu)選地，所述V字形場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408的V字形尖端位于該開(kāi)孔 1102的中心軸上。(E)，重復(fù)上述步驟，以使所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408對(duì)應(yīng)絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102 設(shè)置，且該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于每個(gè)開(kāi)孔1102內(nèi)的部分都呈V字型。可以理解，本實(shí)施例中還可以連續(xù)移動(dòng)針管202，使得所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408對(duì)應(yīng)絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102設(shè)置，且該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于每個(gè)開(kāi)孔1102內(nèi)的部分都
呈V字型。進(jìn)一步，本實(shí)施例還可以包括一將所述位于相鄰兩個(gè)開(kāi)孔1102之間的場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408切斷的步驟。本實(shí)施例中，采用激光沿著絕緣基板110的開(kāi)孔1102排列的橫向和縱向分別進(jìn)行多次掃描以將所述位于相鄰兩個(gè)開(kāi)孔1102之間的場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408切斷從而形成多個(gè)電子發(fā)射體1402?？梢岳斫猓緦?shí)施例中也可以?xún)H將位于相鄰兩排開(kāi)孔1102之間的場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材 1408切斷。此時(shí)，在后續(xù)步驟中同一排開(kāi)孔1102應(yīng)對(duì)應(yīng)同一陰極電極120設(shè)置。(F)，去除所述固定元件150，將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于每一開(kāi)孔1102內(nèi)的部分從 V字形的尖端切斷。本實(shí)施例中，采用激光掃描將場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408切斷以形成兩個(gè)場(chǎng)發(fā)射尖端1406。 可以理解，所述將場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于每一開(kāi)孔1102內(nèi)的部分從V字形的尖端切斷的步驟之后，還可以進(jìn)一步包括一采用激光對(duì)該場(chǎng)發(fā)射尖端1406進(jìn)行處理，以除去該場(chǎng)發(fā)射尖端1406表面的粘結(jié)劑等雜質(zhì)的步驟。通過(guò)除去場(chǎng)發(fā)射尖端1406表面的粘結(jié)劑等雜質(zhì)可以進(jìn)一步降低場(chǎng)發(fā)射尖端1406的逸出功。請(qǐng)參見(jiàn)圖4，本實(shí)施例在每個(gè)開(kāi)孔1102內(nèi)設(shè)置兩個(gè)電子發(fā)射體1402。每個(gè)電子發(fā)射體1402的固定端1404固定于絕緣基板110的第一表面1106，場(chǎng)發(fā)射尖端1406由陰極電極120向開(kāi)孔1102的開(kāi)口中心位置傾斜延伸，且兩個(gè)電子發(fā)射體1402的場(chǎng)發(fā)射尖端1406 間隔設(shè)置?？梢岳斫猓绻麅H將位于相鄰兩排開(kāi)孔1102之間的場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408切斷，位于同一排開(kāi)孔1102內(nèi)的部分電子發(fā)射體1402的固定端1404也可以連在一起。步驟三，在所述絕緣基板110的第一表面1106上形成多個(gè)條狀陰極電極120，該多個(gè)陰極電極120將所述電子發(fā)射體1402的固定端1404固定于所述絕緣基板110與所述陰極電極120之間。所述多個(gè)陰極電極120平行且間隔設(shè)置，且每個(gè)陰極電極120對(duì)應(yīng)一排開(kāi)孔1102 設(shè)置。所述電子發(fā)射體1402與陰極電極120接觸從而實(shí)現(xiàn)電連接。所述陰極電極120可以為金屬片、氧化銦錫薄膜或?qū)щ姖{料層等。所述金屬可以為銅、鋁、金、銀等。所述導(dǎo)電漿料包括金屬粉、低熔點(diǎn)玻璃粉和粘結(jié)劑。其中，該金屬粉優(yōu)選為銀粉，該粘結(jié)劑優(yōu)選為松油醇或乙基纖維素。該導(dǎo)電漿料中，金屬粉的重量比為50 90%，低熔點(diǎn)玻璃粉的重量比為 2 10%，粘結(jié)劑的重量比為10 40%。所述陰極電極120可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷、電鍍，化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、熱沉積等方法制備，也可以將提前制備好的金屬陰極電極120直接固定于所述絕緣基板110的表面。本實(shí)施例中，將多個(gè)條形銅片整個(gè)表面涂覆粘結(jié)劑后間隔且平行固定于所述絕緣基板110的第一表面1106。如圖5所示，所述條形銅片將絕緣基板110的開(kāi)孔1102蓋住， 且將電子發(fā)射體1402的固定端1404固定于陰極電極120與絕緣基板110之間。請(qǐng)參見(jiàn)圖6，進(jìn)一步，本實(shí)施例還可以包括一在所述絕緣基板110的第二表面1104 形成多個(gè)條狀柵極電極130的步驟，以使該場(chǎng)發(fā)射裝置100可以應(yīng)用于三極型顯示器。如圖7所示，所述多個(gè)柵極電極130平行設(shè)置，且與陰極電極120異面垂直設(shè)置。 由于陰極電極120與柵極電極130異面垂直設(shè)置，所以可以通過(guò)控制陰極電極120與柵極電極130來(lái)控制每個(gè)開(kāi)孔1102中的電子發(fā)射體1402進(jìn)行獨(dú)立發(fā)射電子。所述柵極電極130可以為金屬片、氧化銦錫薄膜或?qū)щ姖{料層等。所述金屬可以為銅、鋁、金、銀等。所述導(dǎo)電漿料包括金屬粉、低熔點(diǎn)玻璃粉和粘結(jié)劑。所述柵極電極130 可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷、電鍍，化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、熱沉積等方法制備，也可以將提前制備好的金屬柵極電極130直接固定于所述絕緣基板110的第二表面1104。所述柵極電極130可以為一導(dǎo)電條，具有一排柵孔的導(dǎo)電片或柵網(wǎng)。本實(shí)施例中， 所述柵極電極130為一具有一排柵孔(圖未標(biāo))的導(dǎo)電片。所述柵孔為通孔，且柵孔的直徑為1微米至1000微米。所述柵極電極130的柵孔與絕緣基板110的開(kāi)孔1102相對(duì)應(yīng)設(shè)置，以使電子發(fā)射體1402發(fā)射的電子可以通過(guò)該柵孔射出。所述柵極電極130為導(dǎo)電漿料印制的條形電極，且柵孔的直徑為500微米。請(qǐng)參閱圖7至圖8，為本發(fā)明實(shí)施例制備的場(chǎng)發(fā)射裝置100，該場(chǎng)發(fā)射裝置100包括一絕緣基板110、多個(gè)陰極電極120、多個(gè)柵極電極130以及多個(gè)電子發(fā)射單元140。其中，所述絕緣基板110上形成有多個(gè)開(kāi)孔1102，且每個(gè)電子發(fā)射單元140與一開(kāi)孔1102對(duì)應(yīng)設(shè)置。所述絕緣基板具有第一表面1106以及與該第一表面1106相對(duì)的第二表面1104。所述多個(gè)柵極電極130設(shè)置于絕緣基板110的第二表面1104。所述多個(gè)陰極電極120設(shè)置于絕緣基板110的第一表面1106。所述陰極電極120與柵極電極130均為條形電極。所述多個(gè)陰極電極120平行設(shè)置，所述多個(gè)柵極電極130平行設(shè)置，且陰極電極 120與柵極電極130異面垂直設(shè)置。所述電子發(fā)射單元140與陰極電極120電連接。由于陰極電極120與柵極電極130異面垂直設(shè)置，所以可以通過(guò)控制陰極電極120與柵極電極 130來(lái)控制每個(gè)電子發(fā)射單元140進(jìn)行獨(dú)立發(fā)射電子。所述電子發(fā)射單元140包括兩個(gè)電子發(fā)射體1402，且每個(gè)電子發(fā)射體1402的固定端1404固定于絕緣基板110與陰極電極120之間。所述兩個(gè)電子發(fā)射體1402的場(chǎng)發(fā)射尖端1406由陰極電極120向開(kāi)孔1102的開(kāi)口中心位置傾斜延伸，且兩個(gè)電子發(fā)射體1402的場(chǎng)發(fā)射尖端1406的間隔設(shè)置。請(qǐng)參見(jiàn)圖9，本發(fā)明第二實(shí)施例提供一種場(chǎng)發(fā)射裝置100的制備方法。本發(fā)明第二實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法與本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法基本相同，其區(qū)別在于對(duì)應(yīng)所述絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102僅設(shè)置一個(gè)電子發(fā)射體 1402。
本實(shí)施例中對(duì)應(yīng)所述絕緣基板110的每個(gè)開(kāi)孔1102設(shè)置電子發(fā)射體1402的方法包括以下步驟(一)，提供一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200用以連續(xù)不斷的提供場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408，所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置200包括一針管202，且該針管202具有一針頭204，將一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408穿設(shè)于該針管202內(nèi)，并使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408的一端從針管202的針頭204露出。( 二)，將所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408從所述針頭204露出的一端固定于所述絕緣基板 110的第一表面1106，然后移動(dòng)所述針管202，從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408向該開(kāi)孔1102 內(nèi)延伸。(三)，將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408位于開(kāi)孔1102內(nèi)的部分切斷以形成至少一電子發(fā)射體 1402。(四)，重復(fù)上述步驟以在每個(gè)開(kāi)孔1102內(nèi)設(shè)置一電子發(fā)射體1402。如圖9所示，本實(shí)施例中給場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408通入直流電后在激光300的輔助作用下定點(diǎn)熔斷。由于該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408在激光300的輔助作用下定點(diǎn)熔斷，熔斷的瞬間碳熔化產(chǎn)生的毛細(xì)力將這些碳納米管緊緊束縛在一起。使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408具有很好的機(jī)械性能和電性能，可以有效提高該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408的場(chǎng)發(fā)射電子的能力。該熔斷后的場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材1408中碳納米管具有更少的壁數(shù)和更細(xì)的直徑，其壁數(shù)少于5層一般為2層或者3層， 其直徑通常小于5納米。而直接生長(zhǎng)的超順排碳納米管陣列的碳納米管的層數(shù)多于5層，直徑為15納米左右。碳納米管壁數(shù)減少的原因是由于在激光的輔助作用下，不斷升高的溫度使一些富含缺陷的石墨層崩潰，碳元素蒸發(fā)。而直徑的減少是被加熱至高溫的碳納米管受一定的拉力作用發(fā)生塑性形變，變長(zhǎng)變細(xì)。該電子發(fā)射體1402中的場(chǎng)發(fā)射尖端1406的碳納米管與其他遠(yuǎn)離該場(chǎng)發(fā)射尖端1406的碳納米管緊密結(jié)合，使得該場(chǎng)發(fā)射尖端1406的碳納米管在場(chǎng)發(fā)射過(guò)程中產(chǎn)生的熱量可以有效地被傳導(dǎo)出去，并且可以承受較強(qiáng)的電場(chǎng)力。請(qǐng)參閱圖10至圖15，本發(fā)明第三實(shí)施例提供一種場(chǎng)發(fā)射裝置400的制備方法。本發(fā)明第三實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置400的制備方法與本發(fā)明第一實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置100的制備方法基本相同，其區(qū)別在于本實(shí)施例先在絕緣基板410的第二表面4104上形成多個(gè)條狀柵極電極430，后設(shè)置電子發(fā)射體4402，最后形成陰極電極420。本實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置400的制備方法具體包括以下步驟步驟一，提供一絕緣基板410，該絕緣基板410包括一第一表面4106以及與該第一表面4106相對(duì)的第二表面4104，且該絕緣基板410具有多個(gè)貫穿該第一表面4106和第二表面4104的開(kāi)孔4102。步驟二，在所述絕緣基板410的第二表面4104上形成多個(gè)條狀柵極電極430。步驟三，對(duì)應(yīng)所述絕緣基板410的每個(gè)開(kāi)孔4102設(shè)置至少一電子發(fā)射體4402，所述至少一電子發(fā)射體4402包括一固定端4404以及一與該固定端4404相連的場(chǎng)發(fā)射尖端 4406，且該固定端4404固定于所述絕緣基板410的第一表面4106，該場(chǎng)發(fā)射尖端4406由固定端4404向開(kāi)孔4102內(nèi)延伸。如圖13至圖15所示，本實(shí)施例中，對(duì)應(yīng)所述絕緣基板410的每個(gè)開(kāi)孔4102設(shè)置兩個(gè)電子發(fā)射體4402，其具體包括以下步驟(A)，提供一固定元件450，將該固定元件450設(shè)置于所述柵極電極430 —側(cè)。(B)，將所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408從一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置500的針頭504露出的一
10端固定于所述絕緣基板410的第一表面4106 ；(C)，沿平行于第一表面4106的方向移動(dòng)所述針管502至一開(kāi)孔4102處，并將該針管插入該開(kāi)孔4102內(nèi)，從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408先沿平行于第一表面4106的方向延伸再向該開(kāi)孔4102內(nèi)延伸，并使場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408被所述固定元件450固定。(D)，將該針管502從該開(kāi)孔4102內(nèi)拔出，并沿平行于第一表面4106的方向移動(dòng)， 從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408先向該開(kāi)孔4102外延伸再沿平行于第一表面4106的方向延伸，并將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408平行于第一表面4106的部分固定于第一表面4106，此時(shí)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408位于該開(kāi)孔4102內(nèi)的部分形成一 V字形。(E)，重復(fù)上述步驟，以使所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408對(duì)應(yīng)絕緣基板410的每個(gè)開(kāi)孔4102 設(shè)置，且該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408位于每個(gè)開(kāi)孔4102內(nèi)的部分都呈V字型。(F)，去除所述固定元件450，將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408位于每一開(kāi)孔4102內(nèi)的部分從 V字形的尖端切斷?？梢岳斫?，由于本實(shí)施例中先設(shè)置柵極電極430，再設(shè)置場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408，然后將場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408位于每一開(kāi)孔4102內(nèi)的部分切斷以形成電子發(fā)射體4402，所以可以避免制備柵極電極430時(shí)，尤其是沉積或印刷柵極電極430時(shí)，對(duì)場(chǎng)發(fā)射尖端4406造成污染。另外，通過(guò)選擇場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材4408被切斷的位置還可以很容易地控制電子發(fā)射體4402的場(chǎng)發(fā)射尖端4406與柵極電極430基本保持在同一高度。所述場(chǎng)發(fā)射尖端4406與柵極電極430 之間的高度差小于10微米。所述高度差指場(chǎng)發(fā)射尖端4406至第一表面4106的垂直距離與所述柵極電極430至第一表面4106的垂直距離的差的絕對(duì)值。優(yōu)選地，所述場(chǎng)發(fā)射尖端 4406與柵極電極430之間的高度差小于5微米。由于場(chǎng)發(fā)射尖端4406與柵極電極430基本保持在同一高度，所以柵極電極430的控制電壓可以降低至30伏特 100伏特。本實(shí)施例中，所述場(chǎng)發(fā)射尖端4406與柵極電極430之間的高度差小于2微米。所述柵極電極430 的控制電壓為70伏特 80伏特。步驟四，在所述絕緣基板410的第一表面4106上形成多個(gè)條狀陰極電極420，該多個(gè)陰極電極420將所述電子發(fā)射體4402的固定端4404固定于所述絕緣基板410與所述陰極電極420之間。所述陰極電極420與柵極電極430異面垂直設(shè)置，以通過(guò)控制陰極電極420與柵極電極430來(lái)控制每個(gè)開(kāi)孔4102中的電子發(fā)射體4402進(jìn)行獨(dú)立發(fā)射電子。由于采用本發(fā)明提供的方法制備的場(chǎng)發(fā)射裝置中的電子發(fā)射體的一部分固定于絕緣基板與陰極電極之間，所以該電子發(fā)射體被牢固地固定在絕緣基板與陰極電極之間， 可以承受較大的電場(chǎng)力而不會(huì)被電場(chǎng)力拔出，從而使該電子發(fā)射體具有更強(qiáng)的電子發(fā)射能力和更長(zhǎng)的使用壽命。另外，通過(guò)將場(chǎng)發(fā)射尖端與柵極電極之間的高度差控制在10微米以?xún)?nèi)，可以使柵極電極的控制電壓降低至30伏特 100伏特。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員還可在本發(fā)明精神內(nèi)作其它變化，當(dāng)然這些依據(jù)本發(fā)明精神所作的變化，都應(yīng)包含在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面以及與該第一表面相對(duì)的第二表面，且該絕緣基板具有多個(gè)貫穿該第一表面和第二表面的開(kāi)孔；對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體，所述至少一電子發(fā)射體包括一固定端以及一與該固定端相連的場(chǎng)發(fā)射尖端，且該固定端固定于所述絕緣基板的第一表面，該場(chǎng)發(fā)射尖端由固定端向開(kāi)孔內(nèi)延伸；以及在所述絕緣基板的第一表面上形成多個(gè)條狀陰極電極，該多個(gè)陰極電極將所述電子發(fā)射體的固定端固定于所述絕緣基板與所述陰極電極之間。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述電子發(fā)射體包括碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)、碳纖維或硅納米線(xiàn)線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體的方法具體包括以下步驟提供一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材供給裝置，所述場(chǎng)發(fā)射 線(xiàn)材供給裝置包括一針管，且該針管具有一針頭，將一場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材穿設(shè)于該針管內(nèi)，并使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材的一端從針管的針頭露出；移動(dòng)該針管使該針管依次插入所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔中，同時(shí)不斷提供場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材，并使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材的一部分固定于絕緣基板的第一表面，一部分設(shè)置于絕緣基板的開(kāi)孔內(nèi)；以及將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于開(kāi)孔內(nèi)的部分切斷。
4.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述移動(dòng)該針管使該針管依次插入所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔中，同時(shí)不斷提供場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材，并使該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材的一部分固定于絕緣基板的第一表面，一部分設(shè)置于絕緣基板的開(kāi)孔內(nèi)的方法具體包括以下步驟提供一固定元件，將該固定元件設(shè)置于所述絕緣基板的第二表面一側(cè)；將所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材從所述針頭露出的一端固定于所述絕緣基板的第一表面；沿平行于第一表面的方向移動(dòng)所述針管至一開(kāi)孔處，并將該針管插入該開(kāi)孔內(nèi)，從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材先沿平行于第一表面的方向延伸再向該開(kāi)孔內(nèi)延伸，并使場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材被所述固定元件固定；將該針管從該開(kāi)孔內(nèi)拔出，并沿平行于第一表面的方向移動(dòng)，從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材先向該開(kāi)孔外延伸再沿平行于第一表面的方向延伸，并將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材平行于第一表面的部分固定于第一表面，此時(shí)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于該開(kāi)孔內(nèi)的部分形成一 V字形；重復(fù)上述步驟，以使所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材對(duì)應(yīng)絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置，且該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于每個(gè)開(kāi)孔內(nèi)的部分都呈V字型；以及去除所述固定元件，將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于每一開(kāi)孔內(nèi)的部分從V字形的尖端切斷。
5.如權(quán)利要求4所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述固定元件為一粘性片狀體或掛鉤。
6.如權(quán)利要求4所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述使場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材對(duì)應(yīng)絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置的方法為連續(xù)移動(dòng)針管，使得所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材對(duì)應(yīng)絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置，且該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于每個(gè)開(kāi)孔內(nèi)的部分都呈V字型。
7.如權(quán)利要求6所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述連續(xù)移動(dòng)針管使得所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材對(duì)應(yīng)絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置的步驟之后或?qū)⒃搱?chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于每一開(kāi)孔內(nèi)的部分從V字形的尖端切斷的步驟之后進(jìn)一步包括一將所述位于相鄰兩個(gè)開(kāi)孔之間的場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材切斷的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體的方法具體包括以下步驟將所述場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材從所述針頭露出的一端固定于所述絕緣基板的第一表面，然后移動(dòng)所述針管，從而帶動(dòng)該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材向該開(kāi)孔內(nèi)延伸；將該場(chǎng)發(fā)射線(xiàn)材位于開(kāi)孔內(nèi)的部分切斷以形成至少一電子發(fā)射體；以及重復(fù)上述步驟以在每個(gè)開(kāi)孔內(nèi)設(shè)置一電子發(fā)射體。
9.如權(quán)利要求3或8所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述將碳納米管線(xiàn)狀結(jié)構(gòu)切斷的方法為機(jī)械切割、激光掃描、電子束掃描、通電流熔斷或通電流后激光輔助定點(diǎn)熔斷。
10.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述在絕緣基板的第一表面上形成多個(gè)條狀陰極電極的步驟之后進(jìn)一步包括一在所述絕緣基板的第二表面上形成多個(gè)條狀柵極電極的步驟。
11.一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面以及與該第一表面相對(duì)的第二表面，且該絕緣基板具有多個(gè)貫穿該第一表面和第二表面的開(kāi)孔；在所述絕緣基板的第二表面上形成多個(gè)條狀柵極電極；對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體，所述至少一電子發(fā)射體包括一固定端以及一與該固定端相連的場(chǎng)發(fā)射尖端，且該固定端固定于所述絕緣基板的第一表面，該場(chǎng)發(fā)射尖端由固定端向開(kāi)孔內(nèi)延伸；以及在所述絕緣基板的第一表面上形成多個(gè)條狀陰極電極，該多個(gè)陰極電極將所述電子發(fā)射體的固定端固定于所述絕緣基板與所述陰極電極之間。
12.如權(quán)利要求11所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體的步驟中，保持該場(chǎng)發(fā)射尖端與柵極電極之間的高度差小于10微米。
13.如權(quán)利要求12所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體的步驟中，保持該場(chǎng)發(fā)射尖端與柵極電極之間的高度差小于5微米。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面以及與該第一表面相對(duì)的第二表面，且該絕緣基板具有多個(gè)貫穿該第一表面和第二表面的開(kāi)孔；對(duì)應(yīng)所述絕緣基板的每個(gè)開(kāi)孔設(shè)置至少一電子發(fā)射體，所述至少一電子發(fā)射體包括一固定端以及一與該固定端相連的場(chǎng)發(fā)射尖端，且該固定端固定于所述絕緣基板的第一表面，該場(chǎng)發(fā)射尖端由固定端向開(kāi)孔內(nèi)延伸；以及在所述絕緣基板的第一表面上形成多個(gè)條狀陰極電極，該多個(gè)陰極電極將所述電子發(fā)射體的固定端固定于所述絕緣基板與所述陰極電極之間。
文檔編號(hào)H01J9/02GK102201309SQ201010132350
公開(kāi)日2011年9月28日 申請(qǐng)日期2010年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月25日
發(fā)明者劉亮, 唐潔, 姜開(kāi)利, 柳鵬, 范守善, 郝海燕, 魏洋 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司