场发射电子源阵列的制备方法
【专利摘要】本发明提供一种场发射电子源阵列的制备方法，包括以下步骤：提供一碳纳米管线状结构；在所述碳纳米管线状结构的表面包覆一绝缘层；在所述绝缘层的表面间隔设置多个导电环，所述导电环两端具有相对的两环面，形成一场发射电子源预制体；将所述多个场发射电子源预制体并排对齐设置，形成一场发射电源阵列预制体；切割所述场发射电子源阵列预制体，使所述每一碳纳米管线状结构从切割形成的断口处暴露出来，形成多个场发射电子源。
【专利说明】场发射电子源阵列的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种场发射电子源阵列的制备方法，尤其涉及一种适用于电子发射密度较大的场发射器件的场发射电子源阵列的制备方法。
【背景技术】
[0002]场发射显示器是继阴极射线管(CRT)显示器和液晶显示器(IXD)之后，最具发展潜力的下一代新兴技术。相对于现有的显示器，场发射显示器具有显示效果好、视角大、功耗小以及体积小等优点，尤其是基于碳纳米管的场发射显示器，近年来越来越受到重视。
[0003]场发射电子源是场发射显示器的重要元件。现有技术中，场发射电子源的制备方法通常包括以下步骤:提供一基底；在所述基底表面设置一绝缘层；刻蚀所述绝缘层，暴露出基底的部分表面；在基底上形成多个阴极电极；将碳纳米管通过化学气相沉积法设置在多个阴极电极上形成电子发射体，形成多个场发射单元。
[0004]然而，以上所述场发射电子源阵列的制备方法及其制备的场发射电子源阵列中，所述作为电子发射体的碳纳米管直接生长于所述阴极电极上，电子发射体的附着力较弱，应用中容易拔出。
【发明内容】
[0005]有鉴于此，确有必要提供一种电子发射体能够有效固定的场发射电子源阵列的制备方法。
[0006]一种场发射电子源阵列的制备方法，包括以下步骤:提供一碳纳米管线状结构；在所述碳纳米管线状结构的表面包覆一绝缘层；在所述绝缘层的表面间隔设置多个导电环，所述导电环环绕所述绝缘层设置，形成一场发射电子源预制体，所述导电环两端具有相对的第一环面及第二环面；将所述多个场发射电子源预制体并排设置，且相邻的场发射电子源的导电环电接触，形成一场发射电源阵列预制体；切割所述场发射电子源阵列预制体，使所述每一碳纳米管线状结构从切割形成的断口处暴露出来，形成多个场发射电子源，每一场发射电子源的至少一端包覆有所述导电环，且所述碳纳米管线状结构的末端，所述绝缘层的断面，以及所述导电环的一环面位于同一平面。
[0007]—种场发射电子源阵列的制备方法，包括以下步骤:提供一碳纳米管线状结构；在所述碳纳米管线状结构的表面包覆一绝缘材料；在所述绝缘材料的表面间隔设置多个导电环，所述导电环两端具有相对的两环面，形成一场发射电子源预制体；将所述多个场发射电子源预制体并排对齐设置，形成一场发射电子源阵列预制体；从所述导电环任一环面或两环面之间切割所述场发射电子源阵列预制体，形成多个场发射电子源片段，所述每一场发射电子源片段的至少一端包覆有导电环；以及烧结所述绝缘材料，形成绝缘层及多个场发射电子源阵列，所述碳纳米管线状结构从所述场发射电子源阵列两端的绝缘层中延伸出来。
[0008]本发明提供的场发射电子源阵列的制备方法，通过将碳纳米管线状结构直接固定于绝缘层中，从而使得所述碳纳米管线状结构能够承受较大的电场力，进而提高了所述场发射电子源阵列的使用寿命。
【专利附图】
【附图说明】
[0009]图1为本发明第一实施例提供的场发射电子源制备方法的流程图。
[0010]图2为本发明第一实施例提供的场发射电子源制备方法中非扭转碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0011]图3为本发明第一实施例提供的场发射电子源制备方法中扭转的碳纳米管线的扫描电镜照片。
[0012]图4为本发明第二实施例提供的场发射电子源的结构示意图。
[0013]图5为本发明第二实施例提供的场发射装置的结构示意图。
[0014]图6为本发明第三实施例提供的场发射电子源的制备方法的流程图。
[0015]图7为本发明第四实施例提供的场发射电子源的结构示意图。
[0016]图8为本发明第五实施例提供的场发射电子源的制备方法的流程图。
[0017]图9为本发明第六实施例提供的场发射电子源阵列的制备方法的流程图。
[0018]图10为图8所述制备方法制备的场发射电子源阵列表面包覆有导电层的结构示意图。
[0019]图11为本发明第六实施例提供的场发射装置的结构示意图。
[0020]图12为本发明第七实施例提供的场发射电子源阵列的制备方法的流程图。
[0021]主要元件符号说明
【权利要求】
1.一种场发射电子源阵列的制备方法，包括以下步骤: 提供一碳纳米管线状结构； 在所述碳纳米管线状结构的表面包覆一绝缘层； 在所述绝缘层的表面间隔设置多个导电环，所述导电环环绕所述绝缘层设置，形成一场发射电子源预制体，所述导电环两端具有相对的第一环面及第二环面； 将所述多个场发射电子源预制体并排设置，且相邻的场发射电子源的导电环电接触，形成一场发射电子源阵列预制体； 切割所述场发射电子源阵列预制体，使所述每一碳纳米管线状结构从切割形成的断口处暴露出来，形成多个场发射电子源，每一场发射电子源的至少一端包覆有所述导电环，且所述碳纳米管线状结构的末端，所述绝缘层的断面，以及所述导电环的一环面位于同一平面。
2.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述多个导电环对齐设置。
3.如权利要求2所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述形成场发射电源阵列预制体的步骤中，所述多个场发射电子源预制体彼此平行并沿一第一方向X方向延伸设置，且每一根所述场发射电子源预制体表面的导电环均与相邻的所述场发射电子源预制体的导电环对应在 同一 X坐标值分布。
4.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述切割场发射电子源阵列预制体的步骤中，从所述场发射电子源阵列预制体中所述导电环第一环面、第二环面位置处的绝缘层表面开始切割所述场发射电子源阵列预制体。
5.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述切割场发射电子源阵列预制体的步骤中，从所述第一环面与第二环面之间的导电环表面开始切割所述场发射电子源阵列预制体。
6.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，在切割后形成的场发射电子源阵列中，切割形成的所述导电环保持电接触。
7.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述切割场发射电子源阵列预制体的步骤中，所述场发射电子源阵列预制体的切割方向与所述碳纳米管线状结构的延伸方向形成一定角度α，所述α大于O度小于等于90度。
8.如权利要求7所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述切割场发射电子源阵列预制体的步骤中，所述场发射电子源阵列预制体的切割方向垂直于所述碳纳米管线状结构的延伸方向。
9.如权利要求8所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述切割场发射电子源阵列预制体的步骤中，所述场发射电子源阵列预制体切割处形成一断口，所述每一碳纳米管线状结构从所述断口暴露出来且与所述断口的平面平齐。
10.如权利要求9所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述切割场发射电子源阵列预制体的步骤中，形成的所述断口的平面垂直于所述碳纳米管线状结构的延伸方向。
11.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线状结构为一包含碳纳米管的自支撑结构。
12.如权利要求11所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括至少一单根碳纳米管、或至少一碳纳米管线、或至少一复合碳纳米管线或其组合。
13.如权利要求12所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个相互平行的碳纳米管线。
14.如权利要求10所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管线状结构包括多个相互扭转的碳纳米管线。
15.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述形成场发射电子源预制体的步骤中，所述每一场发射电子源预制体中所述多个导电环沿碳纳米管线状结构的中心轴线方向在所述绝缘层的表面等间距分布。
16.如权利要求1所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，在所述碳纳米管线状结构的表面包覆一绝缘层的步骤中，所述碳纳米管线状结构具有多个缝隙，所述绝缘层部分嵌入所述缝隙中。
17.—种场发射电子源阵列的制备方法，包括以下步骤: 提供一碳纳米管线状结构； 在所述碳纳米管线状结构的表面包覆一绝缘材料； 在所述绝缘材料的表面间隔设置多个导电环，所述导电环两端具有相对的两环面，形成一场发射电子源预制体； 将所述多个场发射电子源预制体并排对齐设置，形成一场发射电子源阵列预制体；` 从所述导电环任一环面或两环面之间切割所述场发射电子源阵列预制体，形成多个场发射电子源片段，所述每一场发射电子源片段的至少一端包覆有导电环；以及 烧结所述绝缘材料，形成绝缘层及多个场发射电子源阵列，所述碳纳米管线状结构从所述场发射电子源阵列两端的绝缘层中延伸出来。
18.如权利要求17所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，在切割形成的断口处，所述碳纳米管线状结构的末端、所述绝缘材料的断面、以及所述导电环的一环面位于同一平面。
19.如权利要求18所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述绝缘材料的断面在烧结的过程中向场发射电子源阵列预制体内部的方向收缩，形成一凹进空间。
20.如权利要求19所述的场发射电子源阵列的制备方法，其特征在于，所述凹进空间位置处的碳纳米管线状结构的从形成的绝缘层中延伸出来。
【文档编号】H01J9/02GK103730304SQ201210380926
【公开日】2014年4月16日 申请日期:2012年10月10日 优先权日:2012年10月10日
【发明者】郭彩林, 唐洁, 柳鹏, 范守善 申请人:清华大学, 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司