[發明專利]電子發射元件的制備方法

有效

• 申請號: 200610157040.2
• 申請日: 2006-11-24
• 公開（公告）號: CN101192494A
• 公開（公告）日: 2008-06-04
• 發明（設計）人: 柳鵬;范守善;劉亮;姜開利
• 申請（專利權）人: 清華大學;鴻富錦精密工業(深圳)有限公司
• 主分類號: H01J9/02
• 分類號: H01J9/02;H01J1/316;H01J29/04
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技術領域

本發明涉及一種電子發射元件的制備方法，尤其涉及一種表面傳導電子發射元件的制備方法。

背景技術

平板顯示是顯示器行業的一大趨勢，目前主要的平板顯示技術有液晶顯示(LCD)、等離子顯示(PDP)及場發射顯示(FED)等。其中，LCD技術是一種被動發光型顯示技術，該顯示技術在光亮度及色彩保真方面有一定的局限性。PDP技術是主動發光型顯示技術，該顯示技術在色彩保真及能耗方向也有其局限性。目前較為成熟的FED技術為Spindt型，但由于其成本高、電子發射體的堅固性及均勻性低，故，難于實現產業化。1996年，佳能(Canon)推出了一種新型的顯示技術，即，表面傳導電子發射(Surface?Conduction?Electron?EmitterDisplay，簡稱SED)。SED技術也是一種FED技術，但與傳統的FED技術不同的是，SED器件的電子發射沿著平行于基板的方向。一個SED器件是由大量表面傳導電子發射元件(Surface-Conduction?Electron?Emitter，簡稱SCE)組成的，SCE處于陰極表面，每一個SCE對應一個顯示像素。如圖1所示為一個SCE?10，其包括一陰極基板12，兩個電極112、114，一導電薄膜116，及一位于導電薄膜窄縫處的沉積層118。在沉積層118上有一納米級的間隙120。當于電極112、114施加一定電壓時，由于遂道作用，電子將從電極112飛向電極114。一部分電子在飛躍過程中在陽極14的作用下，被提取出來撞擊熒光屏16，從而發光。

SED技術與傳統的陰極射線管顯示(CRT)技術的發光原理相同，因而圖像具有同樣優秀的色彩效果。SED器件由于通過簡單的噴墨打印、激活成形等簡單工藝制備，因而生產成本大大降低?，F有40英寸的SED器件，光暗對比度可達8600∶1，厚度約為10mm，且功耗約為相同尺寸的LCD器件的一半。

但是在SED器件的SCE中，制備用于發射電子的間隙需要長時間大電流的燒斷成形過程，造成能源的浪費。且，由于用于發射電子的間隙只有幾個納米的寬度，電子在其中飛行時間很短，許多電子來不及被陽極電場提取出來撞擊熒光屏，由此也會造成能源的浪費。然而，如果把該間隙增加，發射電子需要更高的發射電壓，將會超過現有驅動電路所能提供的電壓范圍。

因此，需要研究能克服上述缺點的新型電子發射元件。碳納米管(CNTs)是一種新型碳材料，其具有優異的導電性能，且具有幾乎接近理論極限的長徑比，所以，碳納米管是已知最好的電子發射材料，其具有極低場發射電壓，從而可在較小的發射電壓及較大的發射距離下發射電子，且發射電流穩定，因而非常適合用于電子發射元件。

有鑒于此，提供一種采用碳納米管、以簡單工藝制備具有較小能耗及較高電子發射效率的電子發射元件的方法是必要的。

發明內容

以下以實施例說明一種以簡單工藝制備具有較小能耗及較高電子發射效率的電子發射元件的方法。

一種電子發射元件的制備方法，其包括以下步驟：(一)提供一基板；(二)間隔設置兩個平行的下電極于該基板表面；(三)沿垂直于下電極方向設置多個碳納米管元件于下電極上；(四)對應設置兩個上電極于下電極上，并將上述碳納米管元件固定于上電極與下電極之間；(五)形成一間隙于位于平行電極之間的碳納米管元件間。

該步驟(二)及步驟(四)中，制備下電極與上電極的方法為真空蒸鍍方法、磁控濺射方法及電子束蒸發方法之一。

該步驟(三)中，放置碳納米管元件的方法為鋪設、噴灑或沉積。

該步驟(五)中，碳納米管元件間的間隙是通過等離子刻蝕方法形成的。

在步驟(三)之前，可進一步包括在兩下電極間的基板表面形成支撐體的過程。

在步驟(三)之后，可進一步包括在兩上電極與碳納米管元件上表面形成固定層的過程。或者在步驟(五)之后保留覆蓋在碳納米管及上電極表面的光刻膠，形成一固定層。

在步驟(五)之后，可進一步包括在碳納米管元件的間隙下的基板表面形成凹槽的過程。

與現有技術相比，該表面傳導電子發射元件及電子源可通過光刻、沉積鍍膜等現有的簡單的工藝制備。由于采用碳納米管做為電子發射體，降低了電子發射電壓，從而降低了所制備電子發射元件的能耗。另，所制備的碳納米管元件的間隙可達幾個微米，電子在此間隙飛行有足夠的時間被提取出來撞擊電子，從而增加電子利用率。

附圖說明

圖1是現有技術中表面傳導電子發射元件的側視示意圖