场发射装置及其制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种场发射装置及其制造方法，本发明专利技术所提供的场发射装置及其制备方法通过将电极和阴极形成于同一平面上，在上述电极和阴极相交差的部分通过丝网印刷方式有选择地形成绝缘层，再在上述绝缘层上形成导电性电极母线的构造来代替通孔，来实现将相互交差的电极导线和阴极导线相互绝缘。本发明专利技术省去了复杂的通过冷却工艺形成通孔的过程，简化了生产流程，生产出共面结构的场发射，降低了生产成本，提高了生产效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种，尤其是指在电致发射表面采用碳纳米管，通过将电极和阴极同时形成于同一层面的共面构造，省去了通过复杂工艺制备通孔的过程，提高了生产效率、降低了生产成本的一种(field emission device and fabricating methodthereof)。(2)
技术介绍
随着电子技术的飞速发展和多元化信息时效性的要求，对电子显示器的需求日益增加，不同的需求对电子显示器的种类需求也不尽相同，电子显示器的外观种类也随之繁多。如，在强调移动性的环境中，需要类似于便携式的信息机器时，就要求体积小、重量轻、耗电量少的电子显示器；在需要向大众传播信息的场合中，则需要视角广阔的大画面显示器。为了满足不同的需求，要求电子显示器向显示大型化、低价格、高性能、高清晰、超薄型、轻量化方向发展。为迎合目前这种电子产品的发展趋势，有必要研究出能够代替现有的电视显像管、满足轻而薄要求的平面播放装置。目前，人们将采用场发射应用于显示器领域，并积极开发体积小、耗电量少并具有高清晰度的薄幕显示器。目前，应用于能够克服现有的正在研发或生产中的平面显示器(LCD、PDP、VFD)缺点的下一代信息通讯显示器的上述场发射倍受关注。场发射显示器的电极构造简单；在同现有的电视显像管一样原理的作用下，同样可以实现高速度动作；同时还拥有无限多的色彩、灰度标、高灰度、高视频速率等平面显示器的所有优点。场发射应用量子力学隧道效应，即向在真空中的金属或导体表面加入足够大的电场，电子突破金属或导体壁障释放到真空以外。此时，依据Fowler-Nordheim法则，显示出电流-电压的特性。电子发射由与金属或导体表面发出的电子相冲撞而发光的正极部、在上下板之间起支撑作用的取间隔装置(spacer)及起维持真空密度作用的最高限度(ceiling)部组成。由于碳纳米管具有极高的机械强度，化学上的稳定性强，即使在较低的真空度中也同样具备优异的场发射性能，所以近来，人们逐步认识到碳纳米管场发射的重要性。由于碳纳米管的直径非常小，仅有1.0-数十个nm，所以比spindt型的圆锥体发射极的场发射强化效果更好，在低电子发射的电磁场中也可以实现相同的效果，因此具有电力消耗小、生产单价低的优点。下面就目前的场发射及其制造方法结合附图进行说明。图1是现有使用碳纳米管的三电极场发射装置一个实施例的截面图。如图所示，硅基板1上部依次为阻抗层2、绝缘层4及电极5。绝缘层4和电极5的一部分经冷却后形成孔，再经过蒸发，在孔底部的阻抗层上形成触媒转移金属层3。将整个硅板加热至600-900度，通过碳氢化合物气体的热化学蒸发和等离子化学蒸发，仅在触媒转移金属层3上面有选择地形成碳纳米管6。此时，由于仅在触媒转移金属层上面有选择地形成碳纳米管，所以触媒转移金属层的面积越大，碳纳米管的面积也就越大。碳纳米管的面积增大，通过电极加入的电磁场就不能集中，这样一来，发射电子的光束就容易散开，电子发射的区域也不均匀，同时，仅在电磁场最强的孔的周边局面产生电子发射的可能性大，并且由于这种不对称的电磁场分布，也容易产生电极电流泄露。为了解决上述问题，产生的另一种具有更为机械式构造的碳纳米管三电极场发射结构。图2是现有使用碳纳米管的三电极场发射装置的另外一个实施例的截面图。如图所示，在第一基板10上，通过全用丝网印刷或薄膜的方法形成有一定间隔的阴极11，之后将碳纳米管粉末与粘合剂和传导性填充物混合制成浆状，采用丝网印刷的方式涂抹在阴极11表面上，最后将再涂抹层中的粘合剂去除，这样在阴极上部就露出了碳纳米管12。在上述阴极和形成碳纳米管的物体上面形成了具有一定间隔的金属栅，被用作电极。此时，被用作电极的金属栅应该和形成碳纳米管的区域分离整齐排列。在第二基板14上将铟锡氧化物薄膜形成的正极15和发光层16叠压，并相隔一定距离；在上述形成电极13的物质上也留有一定间隔，并将上述发光层和上述碳纳米管12按一定间隔排列。通过对现有使用碳纳米管的三电极场发射装置的另外一个实施例的说明，可以看出在现有使用碳纳米管的三电极场发射装置的另一种方式中，对留有一定间隔的用作电极的金属栅和模式化的阴极11之间的排列比较困难。也就是说由金属栅形成的电极应该分别驱动每个象素，这就需要极小的金属物位置与相邻的象素有一定的间隔，这样组装起来非常困难，而且精确度也不高。同时由于从碳纳米管中释放的电子有一大部分都从金属栅的电极中露掉，发射电子的效率就会大大降低。为了解决上述问题，人们提出一些新的构造设想，如将电极的位置安放于同阴极一样的位置上，或者是在更为低的位置上形成碳纳米管等。图3是现有使用碳纳米管的电极位于阴极下方的(under gate)构造的场发射装置的截面图。如图所示，图3中的实施例子是通过向碳纳米管下部的电极施加能够发射电子的电场的方式实现的。在玻璃基板20上形成电极21，在上述电极上面依次为绝缘层22、阴极23，之后在阴极23上采用丝网印刷的方式涂抹碳纳米管的混合浆，再将涂抹的碳纳米管的混合浆中粘合剂去掉，便形成了碳纳米管24。使用这种构造的生产简单，与现有的其它方式相比，适用的面积更大。但是这种电极位于阴极下方的构造要求开通电压高，在之后形成的正极的作用下，容易出现异常发光的现象。图4是现有使用碳纳米管的共面(coupler)构造的场发射装置的截面图。如图所示，在玻璃基板30上方，电极33和阴极34位于同一层。这种结构使从碳纳米管35中发射电子所需的开通电压低，降低了驱动电压，这是这种构造的优点所在。但它要求将经过阴极34下方的电极导线31与阴极34置于同一平面上，就另外需要冷却的程序，在绝缘层32上形成通孔，使电极导线31的一部分露出来，而这部分则需要金属物质进行填充。图5a至图5b是现有技术中制造共面构造的场发射装置截面图。如图所示，产生通孔的程序复杂。如图5a所示，首先在玻璃基板30上形成导电层，以导电层的模式形成电极导线层31。上述电极导线层起连接电极的作用。之后如图5b所示，在上述形成层的整个层面上形成绝缘层32，为露出一部分电极导线31，需要通过冷却在上述绝缘层32上形成通孔。再后如图5c所示，在上述构造的上面形成导电层，并填充通孔；再次形成导电层后，以该模式形成通过通孔与电极导线31相连接的电极33和阴极34以及阴极导线。最后如图5d所示，在阴极34上部通过丝网印刷方式形成碳纳米管35。如上对现有技术中制造共面构造的场发射纯截面图的说明，这种碳纳米管场发射素子的制备方法需要通过通孔以连接电极导线与电极才能实现电极与阴极共面的构造。生产过程中，制备通孔的工艺难度大，对整体的生产效果带来一定影响。(3)
技术实现思路
如上所述，在现有的技术中，利用共面构造产生碳纳米管场发射素子的方法需要通过通孔以连接电极导线与电极才能实现电极与阴极共面的构造。生产过程中，制备通孔的工艺难度大，对整体生产效果带来一定影响。本专利技术的目的是为解决上述现有技术中所存在的问题，提供一种，通过将电极导线和阴极放置于同一层中，在已形成的电极导线和后形成的阴极导线相交差的区域中形成绝缘层，再在相述绝缘层上形成与上述阴极相连接的阴极导线的方法，达到了简化场发射制造过程的目的。为达成本专利技术的目的，本专利技术的场发射装置由以下部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场发射装置，其特征在于包含以下部分：在玻璃基板上形成电极、阴极以及电极或阴极中其中一种的电极母线；在所述的电极和阴极相交差的部分中有选择地形成的绝缘层；经过所述的绝缘层上部、与电极或阴极相连的、电极或阴极中其中一 种未形成电极母线的导电性电极母线；在所述的阴极上形成的碳纳米管。

【技术特征摘要】
1.一种场发射装置，其特征在于包含以下部分在玻璃基板上形成电极、阴极以及电极或阴极中其中一种的电极母线；在所述的电极和阴极相交差的部分中有选择地形成的绝缘层；经过所述的绝缘层上部、与电极或阴极相连的、电极或阴极中其中一种未形成电极母线的导电性电极母线；在所述的阴极上形成的碳纳米管。2.如权利要求1所述的场发射装置，其特征在于在所述的场发射装置中，位于同一层中的电极和电极导线在所述的同一层中相连接，所述的阴极与经过在所述的电极母线上一部分区域中形成的绝缘层的上部的阴极母线相连接。3.一种场发射装置的制造方法，其特征在于包含以下步骤将玻璃基板上的金属膜蒸发后，通过冷却的工艺流程对其定形，同时形成电极导线、电极及阴极的步骤；在已形成的布线区域中，在已形成的布线和后形成的另一种...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔寅虎，
申请(专利权)人：上海乐金广电电子有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]