一种冷阴极的表面处理方法技术

本发明专利技术涉及一种冷阴极的表面处理方法，其包括以下步骤：提供一冷阴极，所述冷阴极包括多个一维场发射体；设置一液体胶于所述冷阴极表面；固化所述液体胶；去除冷阴极表面固化后的液体胶，以使冷阴极表面的一维场发射体竖立。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种表面处理方法，尤其涉及。
技术介绍
丝网印刷厚膜技术制备的冷阴极电子源具有低成本和可大面积制备的优点， 可应用于场致发射平板显示器等真空微电子器件。目前的可印制的冷阴极其成分基本 上都是碳纳米管与普通导电浆料的混合，或者是将碳纳米管与导电银粉、多种固体粘 结剂材料及有机溶剂等进行混合(N.S.Lee，etal.，Diamond Relat.Master.，2001，10:265-270)。采用碳纳米管-导电银浆类浆料制备的场发射冷阴极，经过高温加热处理去 除其中的有机溶剂后，主要由碳纳米管、导电相金属颗粒和玻璃态固体粘结材料组成， 表面的碳纳米管作为主要的场致电子发射源。冷阴极浆料经过高温加热处理后得到冷阴极，冷阴极表面由于被玻璃态固体粘 结物质和其他一些杂质覆盖，暴露在冷阴极表面的碳纳米管场发射体数量很少，发射电 子流小。因此需要引入一些表面处理技术以改善冷阴极的场发射特性。现有技术中揭露了一种采用胶带处理以碳纳米管为场发射体的冷阴极的方法， 其包括以下步骤将特定胶带粘于冷阴极的表面；在特定温度下加热所述胶带；在所述 特定温度下揭去胶带以使冷阴极表面的碳纳米管竖立。然而，上述冷阴极的表面处理方法具有以下缺点其一，须在特定的温度下加 热胶带然后揭去胶带，从而达到竖立冷阴极表面碳纳米管的目的。然而，所述方法中加 热温度的控制对表面处理效果影响很大过低的加热温度会使碳纳米管从冷阴极上完全 剥离达不到表面处理的目的；过高的加热温度会导致胶带的胶残留在冷阴极表面而影响 其发射性能和寿命。其二，将胶带粘于冷阴极表面时，胶带难以均勻地紧密接触冷阴 极，从而造成胶带与冷阴极间残留空气，其表现为胶带上的气泡。气泡处的碳纳米管与 胶带不接触，因此将胶带揭去时会导致气泡处的碳纳米管仍处于随机分布状态而不能竖 立，这样便会降低碳纳米管的场发射均勻性。
技术实现思路
因此，确有必要提供一种简单、稳定的冷阴极表面处理方法，以解决上述技术 问题。—种冷阴极的表面处理方法，其包括以下步骤提供一冷阴极，所述冷阴极包 括多个一维场发射体；设置一液体胶于所述冷阴极表面；固化所述液体胶；去除冷阴极 表面的固化后的液体胶，以使冷阴极表面的一维场发射体竖立。相对于现有技术，本专利技术提供的冷阴极的表面处理方法具有以下优点其一， 本专利技术提供的冷阴极的表面处理方法无须精确控制温度，因此，方法简单、稳定、重复 性和操作性强；其二，由于液体胶具有流动性，液体胶可以和冷阴极的表面均勻地紧密 接触，不残留气泡，因此竖立冷阴极表面的一维场发射体的效率较高；其三，由于液体胶具有流动性，因此，可以处理各种冷阴极的表面，特别是胶带不易处理或无法处理的 凹槽和/或侧面。附图说明图1是本专利技术具体实施例提供的冷阴极表面处理方法的流程图。图2是本专利技术具体实施例提供的冷阴极表面处理方法所采用的冷阴极制备方法 的流程图。具体实施例方式以下将结合附图详细说明本专利技术实施例提供的冷阴极的表面处理方法。请参阅图1，本专利技术具体实施例提供的冷阴极的表面处理的方法包括以下步 骤步骤S101，提供一冷阴极；步骤S102，设置一液体胶于所述冷阴极表面；步骤S103，固化所述液体胶；步骤S104，去除冷阴极表面的固化后的液体胶，以使冷阴极表面的一维场发射体竖立。在步骤SlOl中，所述冷阴极包括多个一维场发射体。由于一维场发射体具有较 高的长径比，因此在较低的电场下即可发射出电子。可选择地，所述冷阴极还可包括导电相、粘结剂以及吸气剂微粒等。本实施例 中，所述冷阴极包括多个一维场发射体、导电相和粘结剂。所述一维场发射体包括具有场发射特性的纳米管、纳米线、纳米纤维、纳米棒 或纳米带等中的一种或几种。其中，所述纳米线包括氧化物纳米线、氮化物纳米线或 碳化物纳米线。所述氧化物纳米线可包括氧化铝(Al2O3)纳米线、氧化镁(MgO)纳米 线、氧化锆(ZrO)纳米线、二氧化钛(TiO2)纳米线或氧化钙(CaO)纳米线等中的一种 或几种。所述氮化物纳米线可包括氮化铝(AlN)纳米线、氮化硼(BN)纳米线、氮化硅 (SiN)纳米线、氮化钛(TiN)纳米线等中的一种或几种。所述碳化物纳米线可包括碳化 硅(SiC)纳米线、碳化钛(TiC)纳米线、碳化钨(WC)纳米线、碳化锆(ZrC)纳米线、碳 化铌(NbC)纳米线等中的一种或几种。所述纳米纤维包括碳纤维。所述一维场发射体 还可以为一维复合材料，例如在一维场发射体的表面形成一表面修饰材料以改善一维场 发射体的场发射特性。在本实施例中，所述一维场发射体为碳纳米管。所述碳纳米管可 包括单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管中的一种或多种。所述单壁碳纳米管 的直径优选为0.5纳米 50纳米。所述双壁碳纳米管的直径优选为1.0纳米 50纳米。 所述多壁碳纳米管的直径优选为1.5纳米 50纳米。所述导电相包括但不限于金属微粒、氧化铟(In2O3)微粒、氧化锡(SnO3)微粒或 氧化铟锡(ITO)微粒等中的一种或几种。所述金属微粒包括镍、镉等。所述导电相用于 增强冷阴极中的一维场发射体之间、一维场发射体和底电极之间的电连接。所述底电极 与冷阴极电连接。本实施例中所述导电相为ITO微粒。所述粘结剂为PPSQ (梯形聚苯基倍半硅氧烷)或无机材料，优选的所述粘结剂为玻璃粉和旋涂玻璃(SOG)。常温下SOG是一种相当于SiO2的液相绝缘材料。在本实 施例中，所述粘结剂为玻璃粉。如上所述，本实施例中所述冷阴极包括碳纳米管、玻璃粉及ITO微粒。所述 冷阴极可通过图2中所示的冷阴极的制备方法获得。所述冷阴极的制备方法包括以下步 骤步骤S201，将碳纳米管、ITO微粒、玻璃粉在有机载体中进行充分混合形成冷 阴极浆料。冷阴极浆料各成分的配制浓度比例分别为5-15%的碳纳米管，10-20%的ITO 微粒，5%的玻璃粉及60-80%的有机载体。所述碳纳米管的长度在5-25微米范围内为 佳，过短会减弱碳纳米管的场发射特性，过长容易使碳纳米管纠缠或折断。所述有机载体可包括作为溶剂的松油醇、乙醇、乙二醇、异丙醇、碳氢化合 物、水及其混合溶剂，作为增塑剂的少量邻位苯二甲二丁酯和作为稳定剂的少量乙基纤 维素形成的混合剂。为了满足丝网印刷工艺的要求，冷阴极浆料中可以添加多种有机溶 剂和有机助剂，如增粘剂、分散剂和表面活性剂等有机助剂，以调节浆料的粘度、流动 性等物理性质。所用的有机溶剂和有机助剂没有特殊限制。有机溶剂和有机助剂的添加 量主要根据印刷工艺而确定。本实施例中所述有机载体包括作为溶剂的乙醇和松油醇， 作为稳定剂的乙基纤维素等。步骤S202，低温加热处理所述冷阴极浆料。低温加热处理所述冷阴极浆料使有机载体、有机溶剂和有机助剂成分挥发。在 去除有机载体、有机溶剂和有机助剂成分后，玻璃粉、碳纳米管以及ITO微粒等之间依 靠范德华力形成了紧密的结合。本实施例中，在150°C的温度下烧结该冷阴极浆料，松油 醇和乙醇被挥发。玻璃粉、ITO微粒和碳纳米管通过范德华力结合在一起。步骤S203，烧结所述冷阴极浆料得到冷阴极。烧结所述冷阴极浆料以使其中的粘结剂完全熔融或半熔融在一起。冷却粘结剂 从而使导电相和一维场发射体被固结在粘结剂中。此烧结过程还可以使冷阴极浆料中的 部分高熔点有机载体挥发。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种冷阴极的表面处理方法，其包括以下步骤：提供一冷阴极，所述冷阴极包括多个一维场发射体；设置一液体胶于所述冷阴极表面；固化所述液体胶；去除冷阴极表面的固化后的液体胶，以使冷阴极表面的一维场发射体竖立。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡琪，高同风，张兴，刘亮，范守善，
申请(专利权)人：清华大学，鸿富锦精密工业深圳有限公司，
类型：发明
国别省市：11