電子發(fā)射裝置及電子發(fā)射顯示器的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置及具有該電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射顯示器，尤其涉 及一種基于碳納米管的冷陰極電子發(fā)射裝置。
【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、家用視聽電器、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能才有可能穿過金屬層而逸 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)入金屬層時(shí)需要 克服的勢壘往往比電子的平均動能高，因而造成電子發(fā)射裝置的電子發(fā)射率低，使得電子 發(fā)射顯示器的顯示效果不夠理想。

【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)射率及較高顯示效果的電子發(fā)射裝 置及電子發(fā)射顯示器。
[0007] -種電子發(fā)射裝置，其包括多個(gè)間隔設(shè)置的電子發(fā)射單元，所述電子發(fā)射單元包 括依次層疊設(shè)置的一第一電極，一半導(dǎo)體層，一絕緣層以及一第二電極，其中，所述第一電 極為一碳納米管層，每一電子發(fā)射單元中的半導(dǎo)體層具有多個(gè)間隔設(shè)置的孔洞，對應(yīng)孔洞 位置處的碳納米管層懸空設(shè)置。
[0008] -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 極結(jié)構(gòu)，所述陽極結(jié)構(gòu)包括一陽極以及一熒光粉層，所述電子發(fā)射裝置與所述熒光粉層相 對且間隔設(shè)置，其中，所述電子發(fā)射裝置采用上述所述的電子發(fā)射裝置。
[0009] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明提供的電子發(fā)射裝置及電子發(fā)射顯示器中中，由于第 一電極為碳納米管層，有利于電子出射；并且半導(dǎo)體層中設(shè)置有多個(gè)孔洞，能夠減少電子穿 越半導(dǎo)體層造成的能量損失，從而電子能夠更加容易的從孔洞位置處透射出碳納米管層， 并且使得電子具有更大的動能以穿過所述碳納米管層形成電子發(fā)射，提高了電子發(fā)射率， 使得所述電子發(fā)射顯示器具有更好的顯示效果。
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明第一實(shí)施例提供的電子發(fā)射源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0012] 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。
[0013] 圖4是本發(fā)明非扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0014] 圖5是本發(fā)明扭轉(zhuǎn)的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0015] 圖6是本發(fā)明第二實(shí)施例提供的電子發(fā)射源的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016] 圖7為電子發(fā)射源中具有匯流電極的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0017] 圖8為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018] 圖9是本發(fā)明第四實(shí)施例提供的電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019] 圖10是圖9中電子發(fā)射裝置中所述電子發(fā)射源沿X-X線的剖視圖。
[0020] 圖11是本發(fā)明第五實(shí)施例提供的電子發(fā)射顯示器的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 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。
[0022] 圖13為本發(fā)明第六實(shí)施例提供的電子發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖14為圖13所述電子發(fā)射裝置沿XIV-XIV線的剖視圖。
[0024] 圖15為本發(fā)明第七實(shí)施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[0025] 主要元件符號說明
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種電子發(fā)射裝置，其包括多個(gè)間隔設(shè)置的電子發(fā)射單元，所述電子發(fā)射單元包括 依次層疊設(shè)置的一第一電極，一半導(dǎo)體層，一絕緣層以及一第二電極，其特征在于，所述第 一電極為一碳納米管層，每一電子發(fā)射單元中的半導(dǎo)體層具有多個(gè)間隔設(shè)置的孔洞，對應(yīng) 孔洞位置處的碳納米管層懸空設(shè)置。
2. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述每一電子發(fā)射單元中所述半 導(dǎo)體層為一圖案化的連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
3. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個(gè)孔洞為多個(gè)盲孔，所述多 個(gè)盲孔至少設(shè)置于所述半導(dǎo)體層靠近碳納米管層的表面。
4. 如權(quán)利要求3所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層覆蓋所述多個(gè)盲孔， 對應(yīng)盲孔位置處的碳納米管層懸空設(shè)置。
5. 如權(quán)利要求2所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述孔洞為通孔，所述通孔沿所述 半導(dǎo)體層的厚度方向貫穿所述半導(dǎo)體層。
6. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述孔洞的孔徑為5納米至50納 米。
7. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述半導(dǎo)體層被所述孔洞分割成 相互間隔的區(qū)塊形成一不連續(xù)的結(jié)構(gòu)。
8. 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 管擇優(yōu)取向延伸，所述碳納米管的延伸方向平行于所述半導(dǎo)體層的表面。
9. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個(gè)電子發(fā)射單元中的絕緣 層相互連接形成一連續(xù)的層狀結(jié)構(gòu)。
10. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個(gè)電子發(fā)射單元呈多行多 列排布，且所述電子發(fā)射單元中的碳納米管層、半導(dǎo)體層及第二電極均呈多行多列排布。
11. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括多個(gè)行電極以及多個(gè) 列電極分別與所述電子發(fā)射單元電連接，每相鄰兩個(gè)行電極與每相鄰兩個(gè)列電極形成一網(wǎng) 格，且每一網(wǎng)格對應(yīng)設(shè)置有一個(gè)電子發(fā)射單兀。
12. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層由純碳納米管組 成。
13. 如權(quán)利要求12所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述多個(gè)碳納米管通過范德華 力相互連接，相互接觸形成一自支撐結(jié)構(gòu)。
14. 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、碳納米管線或兩者組合。
15. 如權(quán)利要求14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。
16. 如權(quán)利要求14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、多個(gè)交叉設(shè)置的碳納米管線，所述多個(gè)交叉設(shè)置的碳納米管線組成一 網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。
17. 如權(quán)利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一電子收集層設(shè)置于 每一電子發(fā)射單元中所述半導(dǎo)體層與所述絕緣層之間，所述電子收集層為一導(dǎo)電層。
18. 如權(quán)利要求17所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子收集層為一石墨烯膜， 所述石墨烯膜包括至少一層石墨烯。
19. 如權(quán)利要求17所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子收集層為一碳納米管 層，所述碳納米管層包括多個(gè)碳納米管，該多個(gè)碳納米管相互連接形成一導(dǎo)電網(wǎng)絡(luò)。
20. -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 極結(jié)構(gòu)，所述陽極結(jié)構(gòu)包括一陽極以及一熒光粉層，所述電子發(fā)射裝置與所述熒光粉層相 對且間隔設(shè)置，其特征在于，所述電子發(fā)射裝置采用上述權(quán)利要求1-18中任一一項(xiàng)所述的 電子發(fā)射裝置。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置，其包括多個(gè)間隔設(shè)置的電子發(fā)射單元，所述電子發(fā)射單元包括依次層疊設(shè)置的一第一電極，一半導(dǎo)體層，一絕緣層以及一第二電極，其中，所述第一電極為一碳納米管層，每一電子發(fā)射單元中的半導(dǎo)體層具有多個(gè)間隔設(shè)置的孔洞，對應(yīng)孔洞位置處的碳納米管層懸空設(shè)置。
【IPC分類】H01J31-12, H01J1-312, H01J29-04
【公開號】CN104795294
【申請?zhí)枴緾N201410024369
【發(fā)明人】柳鵬, 李德杰, 張春海, 周段亮, 杜秉初, 范守善
【申請人】清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司
【公開日】2015年7月22日
【申請日】2014年1月20日
【公告號】US20150206699