電子發(fā)射裝置、其制備方法及顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置、其制備方法及顯示器。
【背景技術(shù)】
[0002] 電子發(fā)射顯示裝置在各種真空電子學(xué)器件和設(shè)備中是不可缺少的部分。在顯示技 術(shù)領(lǐng)域，電子發(fā)射顯示裝置因其具有高亮度、高效率、大視角，功耗小以及體積小等優(yōu)點(diǎn)，可 廣泛應(yīng)用于汽車(chē)、家用視聽(tīng)電器、工業(yè)儀器等領(lǐng)域。
[0003] 通常，電子發(fā)射顯示裝置中采用的電子發(fā)射源有兩種類(lèi)型：熱陰極電子發(fā)射源和 冷陰極電子發(fā)射源。冷陰極電子發(fā)射源包括表面?zhèn)鲗?dǎo)型電子發(fā)射源、場(chǎng)致電子發(fā)射源、金 屬-絕緣層-金屬（MIM)型電子發(fā)射源等。
[0004] 在MM型電子發(fā)射源的基礎(chǔ)上，人們又發(fā)展了金屬-絕緣層-半導(dǎo)體層-金屬 (MISM)型電子發(fā)射源。MISM型電子發(fā)射源的工作原理與MM型電子發(fā)射源不相同，所述 MIM型電子發(fā)射源的電子加速是在絕緣層中進(jìn)行的，而MISM型電子發(fā)射源的電子加速是在 半導(dǎo)體層中完成的。
[0005] MISM型電子發(fā)射源由于電子需要具有足夠的平均動(dòng)能才有可能穿過(guò)上電極而逸 出至真空，而現(xiàn)有技術(shù)中的MISM型電子發(fā)射源中由于電子從半導(dǎo)體層進(jìn)入上電極時(shí)需要 克服的勢(shì)壘往往比電子的平均動(dòng)能高，因而造成電子發(fā)射率低。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 有鑒于此，確有必要提供一種具有較高電子發(fā)射率的電子發(fā)射裝置及顯示器。
[0007] -種電子發(fā)射裝置，其包括多個(gè)條形第一電極以及多個(gè)條形第二電極交叉且間隔 設(shè)置，所述多個(gè)條形第一電極相互間隔并沿一第一方向延伸，所述多個(gè)條形第二電極相互 間隔并沿一第二方向延伸，位于交叉位置處的條形第一電極與條形第二電極之間設(shè)置一絕 緣層，所述條形第一電極為一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一碳納米管 層及一半導(dǎo)體層復(fù)合層疊設(shè)置，所述半導(dǎo)體層設(shè)置于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。
[0008] -種電子發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟：提供一基板，在所述基板的表面 設(shè)置沿一第一方向形成多個(gè)相互間隔的條形電極層；在所述多個(gè)條形電極層遠(yuǎn)離所述基板 的表面形成一連續(xù)的絕緣層；提供一碳納米管層，所述碳納米管層具有一第一表面和與所 述第一表面相對(duì)的一第二表面，且以碳納米管層為基底，在所述碳納米管層的第二表面形 成一半導(dǎo)體層得到一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)；將所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述絕緣層遠(yuǎn)離 所述條形電極層的表面，使得所述半導(dǎo)體層與所述絕緣層接觸設(shè)置；以及，對(duì)所述碳納米管 復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化，沿一第二方向形成多個(gè)相互間隔的條形第一電極，該第一方向與第 二方向相互垂直。
[0009] -種電子發(fā)射顯不器，其包括：一基板，一設(shè)置于基板表面的電子發(fā)射裝置，一陽(yáng) 極結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)包括一陽(yáng)極以及一熒光粉層，所述電子發(fā)射裝置與所述熒光粉層相 對(duì)且間隔設(shè)置，其中，所述電子發(fā)射裝置為采用上述電子發(fā)射裝置。
[0010] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，所述半導(dǎo)體層包覆所述多個(gè)碳納米管的部分表面，述半導(dǎo)體 層與多個(gè)碳納米管通過(guò)范德華力緊密連接，因而所述半導(dǎo)體層可快速的將電子加速，并傳 導(dǎo)至碳納米管層，從而提高了所述電子發(fā)射裝置的電子出射率；該制備方法中，由于該半導(dǎo) 體層通過(guò)沉積的方法直接設(shè)置于所述碳納米管層的第二表面，因而該半導(dǎo)體層可緊密的依 附于所述碳納米管層，并且得到的半導(dǎo)體層具有良好的結(jié)晶態(tài)，從而使得所述電子能夠被 所述半導(dǎo)體層迅速加速，提高了電子的出射率。
【附圖說(shuō)明】
[0011] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電子發(fā)射源的剖視圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0013] 圖3是本發(fā)明多層交叉設(shè)置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0014] 圖4是本發(fā)明非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)的掃描電鏡照片。
[0015] 圖5是本發(fā)明扭轉(zhuǎn)的碳納米管線(xiàn)的掃描電鏡照片。
[0016] 圖6是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電子發(fā)射源的制備方法流程圖。
[0017] 圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的電子發(fā)射源的剖視圖。
[0018] 圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的電子發(fā)射裝置的剖視圖。
[0019] 圖9是本發(fā)明第三實(shí)施例提供的電子發(fā)射裝置的俯視示意圖。
[0020] 圖10是圖9中電子發(fā)射單元沿A-A'線(xiàn)的剖視圖。
[0021] 圖11是本發(fā)明第四實(shí)施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[0022] 圖12為圖11所述電子發(fā)射顯示器的電子發(fā)射顯示效果圖。
[0023] 圖13為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的電子發(fā)射裝置的俯視示意圖。
[0024] 圖14為圖13所述電子發(fā)射裝置沿B-B'線(xiàn)的剖視圖。
[0025] 圖15為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[0026] 主要元件符號(hào)說(shuō)明
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電子發(fā)射裝置，其包括多個(gè)條形第一電極以及多個(gè)條形第二電極交叉且間隔設(shè) 置，所述多個(gè)條形第一電極相互間隔并沿一第一方向延伸，所述多個(gè)條形第二電極相互間 隔并沿一第二方向延伸，位于交叉位置處的條形第一電極與條形第二電極之間設(shè)置一絕緣 層，所述條形第一電極為一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一碳納米管層 及一半導(dǎo)體層復(fù)合層疊設(shè)置，所述半導(dǎo)體層設(shè)置于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述第一方向與第二方向形成一 夾角a，其中，〇° <a彡90°。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述條形第一電極與下條形第二 電極相互交叉并部分重疊，所述條形第一電極與條形第二電極交叉形成一電子發(fā)射單元。
4. 如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述絕緣層為一連續(xù)的整體結(jié)構(gòu)， 所述多個(gè)電子發(fā)射單元共用一層絕緣層。
5. 如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，相鄰的兩個(gè)電子發(fā)射單元的絕緣 層相互間隔設(shè)置。
6. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層具有一第一表面 以及與所述第一表面相對(duì)的一第二表面，所述半導(dǎo)體層僅復(fù)合設(shè)置于所述碳納米管層的第 二表面，該碳納米管層的第一表面為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端。
7. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層通過(guò)沉積的方法復(fù) 合與所述碳納米管層的第二表面。
8. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層包括多個(gè)碳納米 管，位于所述碳納米管層第二表面的部分碳納米管被所述半導(dǎo)體層包覆。
9. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層與所述半導(dǎo)體層 的接觸界面通過(guò)范德華力結(jié)合。
10. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層的第二表面具有 多個(gè)微孔，所述半導(dǎo)體層滲透到所述碳納米管層第二表面的多個(gè)微孔內(nèi)與所述碳納米管層 復(fù)合。
11. 如權(quán)利要求6所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，還包括設(shè)置于所述碳納米管層的 第一表面的兩個(gè)匯流電極，所述兩個(gè)匯流電極相對(duì)且間隔設(shè)置。
12. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層包括多個(gè)碳納米 管，所述多個(gè)碳納米管平行于所述半導(dǎo)體的表面，通過(guò)范德華力相互連接，相互接觸形成一 自支撐結(jié)構(gòu)。
13. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層包括碳納米管 膜、碳納米管線(xiàn)、或兩者組合。
14. 如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層包括一單層碳 納米管膜或多個(gè)層疊設(shè)置的碳納米管膜。
15. 如權(quán)利要求13所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層包括多個(gè)平行 設(shè)置的碳納米管線(xiàn)、多個(gè)交叉設(shè)置的碳納米管線(xiàn)或多個(gè)碳納米管線(xiàn)任意排列組成的網(wǎng)狀結(jié) 構(gòu)。
16. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，還包括一電子收集層設(shè)置于所述 半導(dǎo)體層與所述絕緣層之間。
17. 如權(quán)利要求16所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子收集層的厚度為0. 1納 米~10納米。
18. -種電子發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟： 提供一基板，在所述基板的表面設(shè)置沿一第一方向形成多個(gè)相互間隔的條形電極層； 在所述多個(gè)條形電極層遠(yuǎn)離所述基板的表面形成一連續(xù)的絕緣層； 提供一碳納米管層，所述碳納米管層具有一第一表面和與所述第一表面相對(duì)的一第二 表面，且以碳納米管層為基底，在所述碳納米管層的第二表面形成一半導(dǎo)體層得到一碳納 米管復(fù)合結(jié)構(gòu)； 將所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述絕緣層遠(yuǎn)離所述條形電極層的表面，使得所述半 導(dǎo)體層與所述絕緣層接觸設(shè)置；以及 對(duì)所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化，沿一第二方向形成多個(gè)相互間隔的條形第一電 極，該第一方向與第二方向相互垂直。
19. 如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述在碳納米管層 的第二表面形成所述半導(dǎo)體層具體包括以下步驟：先將所述碳納米管層部分懸空設(shè)置，然 后采用控濺射法、熱蒸發(fā)法、或電子束蒸發(fā)法進(jìn)行沉積所述半導(dǎo)體層。
20. 如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述在碳納米管層 的第二表面形成所述半導(dǎo)體層具體包括以下步驟：先在所述碳納米管層的第一表面形成一 保護(hù)層，然后在第二表面通過(guò)原子層沉積法形成所述半導(dǎo)體層，最后去除所述保護(hù)層。
21. 如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層具 有多個(gè)微孔，所述半導(dǎo)體層沉積于所述多個(gè)微孔的內(nèi)壁。
22. 如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，在將所述碳納米管 復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)置于所述絕緣層之后，進(jìn)一步包括對(duì)所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)進(jìn)行一溶劑處理的 步驟，所述溶劑處理的步驟為：先向所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)滴加一溶劑，然后加熱使該溶劑 蒸發(fā)。
23. 如權(quán)利要求18所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述圖案化碳納米 管復(fù)合層的方法為等離子刻蝕法、激光刻蝕法、或濕法刻蝕。
24. -種電子發(fā)射顯不器，其包括：一基板，一設(shè)置于基板表面的電子發(fā)射裝置，一陽(yáng) 極結(jié)構(gòu)，所述陽(yáng)極結(jié)構(gòu)包括一陽(yáng)極以及一熒光粉層，所述電子發(fā)射裝置與所述熒光粉層相 對(duì)且間隔設(shè)置，其特征在于，所述電子發(fā)射裝置為采用上述權(quán)利要求1~17中的任意一項(xiàng)所 述的電子發(fā)射裝置。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置，其包括多個(gè)條形第一電極以及多個(gè)條形第二電極交叉且間隔設(shè)置，所述多個(gè)條形第一電極相互間隔并沿一第一方向延伸，所述多個(gè)條形第二電極相互間隔并沿一第二方向延伸，位于交叉位置處的條形第一電極與條形第二電極之間設(shè)置一絕緣層，所述條形第一電極為一碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)，所述碳納米管復(fù)合結(jié)構(gòu)包括一碳納米管層及一半導(dǎo)體層復(fù)合層疊設(shè)置，所述半導(dǎo)體層設(shè)置于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置的制備方法以及采用上述電子發(fā)射裝置的顯示器。
【IPC分類(lèi)】H01J1-308, H01J9-02, H01J31-12
【公開(kāi)號(hào)】CN104795291
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410024347
【發(fā)明人】柳鵬, 李德杰, 張春海, 周段亮, 杜秉初, 范守善
【申請(qǐng)人】清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
【公開(kāi)日】2015年7月22日
【申請(qǐng)日】2014年1月20日
【公告號(hào)】US20150206691