專利名稱：場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法。
背景技術(shù)：
場(chǎng)發(fā)射裝置是場(chǎng)發(fā)射電子器件，如場(chǎng)發(fā)射顯示器的重要元件。現(xiàn)有技術(shù)中的場(chǎng)發(fā)射裝置通常包括一絕緣基底；一設(shè)置于該絕緣基底上的陰極電極；多個(gè)設(shè)置于陰極電極上的電子發(fā)射體；一設(shè)置于該絕緣基底上的第一絕緣隔離層，所述第一絕緣隔離層具有通孔，所述電子發(fā)射體通過(guò)該通孔暴露，以使電子發(fā)射體發(fā)射的電子通過(guò)該通孔射出；以及一陽(yáng)極電極，所述陽(yáng)極電極與陰極電極間隔設(shè)置。當(dāng)所述場(chǎng)發(fā)射裝置工作時(shí)，向陽(yáng)極電極施加一高電位，向陰極電極施加一低電位。所以電子發(fā)射體發(fā)射的電子通過(guò)該通孔射陽(yáng)極。然而，電子發(fā)射體發(fā)射的電子會(huì)與真空中游離的氣體分子碰撞，從而使氣體分子電離產(chǎn)生離子。而且，該離子會(huì)向處于低電位的陰極電極方向運(yùn)動(dòng)。由于所述場(chǎng)發(fā)射裝置的電子發(fā)射體通過(guò)所述通孔暴露，所以該電子發(fā)射體很容易受到該離子的轟擊，從而導(dǎo)致電子發(fā)射體損壞。

發(fā)明內(nèi)容
綜上所述，確有必要提供一種可以有效避免離子轟擊電子發(fā)射體的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法。一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；在絕緣基底的一表面形成一電子引出電極；在電子引出電極的表面形成一二次電子發(fā)射層；在絕緣基底表面形成一第一絕緣隔離層，該第一絕緣隔離層具有一第二開(kāi)口以使得二次電子發(fā)射層的表面通過(guò)該第二開(kāi)口暴露；提供一陰極電極板，該陰極電極板具有一第一開(kāi)口，并在該陰極電極板的部分表面形成一電子發(fā)射層；以及將陰極電極板組裝于第一絕緣隔離層相對(duì)于絕緣基底的另一表面，使第一開(kāi)口與第二開(kāi)口至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使得電子發(fā)射層至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口處并面對(duì)電子引出電極設(shè)置?！N場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟提供一陰極電極板，該陰極電極板具有一第一開(kāi)口，并在該陰極電極板的部分表面形成一電子發(fā)射層；在陰極電極板表面形成一第一絕緣隔離層，該第一絕緣隔離層具有第二開(kāi)口以使得電子發(fā)射層通過(guò)該第二開(kāi)口暴露；提供一絕緣基底；在絕緣基底表面依次形成一電子引出電極和一二次電子發(fā)射層； 以及將該絕緣基底組裝于第一絕緣隔離層相對(duì)于絕緣基底的另一的表面，使第一開(kāi)口與第二開(kāi)口至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使得使得電子發(fā)射層至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口處并面對(duì)電子引出電極設(shè)置。與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用本發(fā)明的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法制備的場(chǎng)發(fā)射裝置，由于電子出射部形成于陰極電極上，電子發(fā)射體的電子發(fā)射端不會(huì)通過(guò)電子出射部暴露，所以當(dāng)電子發(fā)射體發(fā)射的電子與真空中游離的氣體分子碰撞產(chǎn)生離子向電子引出電極方向運(yùn)動(dòng)時(shí)，該離子不會(huì)轟擊到該電子發(fā)射體，從而使該電子發(fā)射體具有較長(zhǎng)壽命。


圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為圖1的場(chǎng)發(fā)射裝置沿II-II線剖開(kāi)后的俯視圖。
圖3為圖1的場(chǎng)發(fā)射裝置沿III-III線剖開(kāi)后的仰視圖。
圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法工藝流程圖
圖5為本發(fā)明第二實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6為本發(fā)明第三實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖7為本發(fā)明第四實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8為本發(fā)明第五實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
主要元件符號(hào)說(shuō)明
場(chǎng)發(fā)射裝置100，200，300，400，500
絕緣基底110,210,310,410,510
第一絕緣隔離層112,212,312,412,512
第二開(kāi)口1120
陰極電極114,214,314,414,514
第一開(kāi)口1140,2140,4140
電子發(fā)射層116,216,316,416,516
電子發(fā)射體1162,2162
電子發(fā)射端1164,2164
電子引出電極118,218,318,418,518
二次電子發(fā)射層120,220,320,420,520
第二絕緣隔離層121,221,321,421,521
第三開(kāi)口1212,3212
柵極電極122,222,322,422,522
第二突起2142
第一突起2202
二次電子倍增極424
第四開(kāi)口4240
二次電子發(fā)射材料4242
第三絕緣隔離層426
陽(yáng)極電極530
具體實(shí)施例方式以下將結(jié)合附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例提供的場(chǎng)發(fā)射裝置。所述場(chǎng)發(fā)射裝置可以包括一個(gè)或多個(gè)單元。本發(fā)明實(shí)施例僅以一個(gè)單元為例說(shuō)明。請(qǐng)參閱圖1至圖3，本發(fā)明第一實(shí)施例提供一種場(chǎng)發(fā)射裝置100，其包括一絕緣基底110，一第一絕緣隔離層112，一陰極電極114，一電子發(fā)射層116，一電子引出電極118，一二次電子發(fā)射層120，一第二絕緣隔離層121以及一柵極電極122。
所述絕緣基底110具有一表面，且所述電子引出電極118設(shè)置于該絕緣基底110 的表面。所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置于所述電子引出電極118遠(yuǎn)離絕緣基底110的表面。 所述陰極電極114通過(guò)一第一絕緣隔離層112與該電子引出電極118間隔設(shè)置，且所述電子引出電極118設(shè)置于陰極電極114與絕緣基底110之間。所述陰極電極114定義一第一開(kāi)口 1140作為電子出射部。所述陰極電極114的第一開(kāi)口 1140與所述電子引出電極118 面對(duì)設(shè)置，即電子出射部與所述電子引出電極118相對(duì)設(shè)置。所述陰極電極114具有一表面，且該表面的至少部分與該電子引出電極118面對(duì)設(shè)置。所述電子發(fā)射層116設(shè)置于陰極電極114與該電子引出電極118面對(duì)設(shè)置的部分表面。優(yōu)選地，所述電子發(fā)射層116設(shè)置于陰極電極114表面靠近電子出射部的位置。所述柵極電極122通過(guò)所述第二絕緣隔離層121與所述陰極電極114間隔設(shè)置。所述電子發(fā)射層116發(fā)射的電子轟擊所述二次電子發(fā)射層120產(chǎn)生二次電子。所述二次電子發(fā)射層120發(fā)射的二次電子在柵極電極122作用下通過(guò)電子出射部射出。所述絕緣基底110的材料可以為硅、玻璃、陶瓷、塑料或聚合物。所述絕緣基底110 的形狀與厚度不限，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。優(yōu)選地，所述絕緣基底110的形狀為圓形、正方形或矩形。本實(shí)施例中，所述絕緣基底110為一邊長(zhǎng)為10毫米，厚度為1毫米的正方形玻璃板。所述電子引出電極118為一導(dǎo)電層，且其厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述電子引出電極118的材料可以為純金屬、合金、氧化銦錫或?qū)щ姖{料等?？梢岳斫猓?dāng)絕緣基底110為硅片時(shí)，該電子引出電極118可以為一硅摻雜層。本實(shí)施例中，所述電子引出電極118為一厚度為20微米的圓形鋁膜。該鋁膜通過(guò)磁控濺射法沉積于絕緣基底110表面。所述二次電子發(fā)射層120的材料包括氧化鎂(MgO)、氧化鈹(BeO)、氟化鎂(MgF2)、 氟化鈹(BeF2)、氧化銫(CsO)以及氧化鋇(BaO)中的一種或幾種，其厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述二次電子發(fā)射層120可以通過(guò)涂敷、電子束蒸發(fā)、熱蒸發(fā)或磁控濺射等方法形成于電子引出電極118的表面?？梢岳斫?，所述二次電子發(fā)射層120的表面還可以形成有凹凸結(jié)構(gòu)以增加二次電子發(fā)射層120的面積，可提高二次電子發(fā)射效率。本實(shí)施例中， 所述二次電子發(fā)射層120為一厚度為20微米的圓形氧化鋇層。所述陰極電極114可以為一導(dǎo)電層或?qū)щ娀?，其材料可以為金屬、合金、氧化銦錫(ITO)或?qū)щ姖{料等。所述陰極電極114的厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述陰極電極114的至少部分表面與所述二次電子發(fā)射層120面對(duì)設(shè)置。所述陰極電極114具有一第一開(kāi)口 1140作為電子出射部。具體地，所述陰極電極114可以為一具有通孔的層狀結(jié)構(gòu)或多個(gè)相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)。所述第一開(kāi)口 1140可以為所述陰極電極114的通孔或相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)之間的間隔。本實(shí)施例中，所述陰極電極114為一圓環(huán)形鋁導(dǎo)電層，且其中心具有一通孔作為電子出射部。所述第一絕緣隔離層112設(shè)置于所述陰極電極與電子引出電極之間，用于使所述陰極電極與電子引出電極之間絕緣。所述第一絕緣隔離層112的材料可以為樹(shù)脂、厚膜曝光膠、玻璃、陶瓷、氧化物及其混合物等。所述氧化物包括二氧化硅、三氧化二鋁、氧化鉍等， 其厚度和形狀可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。所述第一絕緣隔離層112可以直接設(shè)置于絕緣基底110表面，也可設(shè)置于電子引出電極118表面。所述第一絕緣隔離層112具有一第二開(kāi)口 1120。具體地，所述第一絕緣隔離層112可以為一具有通孔的層狀結(jié)構(gòu)，所述通孔為第二開(kāi)口 1120，暴露出二次電子發(fā)射層120。所述第一絕緣隔離層112也可為多個(gè)相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)，且所述相隔一定距離設(shè)置的條狀結(jié)構(gòu)之間的間隔為第二開(kāi)口 1120。所述陰極電極114的至少部分對(duì)應(yīng)設(shè)置于所述第一絕緣隔離層112的第二開(kāi)口 1120處，并通過(guò)該第一絕緣隔離層112的第二開(kāi)口 1120暴露出部分表面面對(duì)所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置。 所述陰極電極114的第一開(kāi)口 1140與所述第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口 1120至少部分交疊設(shè)置。所述第一開(kāi)口 1140與所述第二開(kāi)口 1120交疊的部分作為電子出射部。優(yōu)選地，所述第一開(kāi)口 1140完全設(shè)置在第二開(kāi)口 1120范圍內(nèi)，所述第一開(kāi)口 1140作為電子出射部。 本實(shí)施例中，所述第一絕緣隔離層112為一厚度為100微米的圓環(huán)形SU-8光刻膠設(shè)置于玻璃板表面，且其定義有一圓形通孔，所述陰極電極114的部分表面通過(guò)該圓形通孔與二次電子發(fā)射層120面對(duì)設(shè)置，所述陰極電極114的通孔設(shè)置在第一絕緣隔離層112的圓形通孔的范圍內(nèi)，作為電子出射部。所述柵極電極122可以為金屬柵網(wǎng)、金屬片、氧化銦錫薄膜或?qū)щ姖{料層等。所述柵極電極122設(shè)置于第二絕緣隔離層121與陰極電極114相對(duì)的另一表面，即第二絕緣隔離層121設(shè)置于柵極電極122與陰極電極114之間。具體地，所述柵極電極122可設(shè)置于第二絕緣隔離層121的上表面靠近電子出射部的位置。當(dāng)所述柵極電極122為柵網(wǎng)時(shí)，可覆蓋所述電子出射部設(shè)置。所述柵極電極122可以通過(guò)絲網(wǎng)印刷、電鍍、化學(xué)氣相沉積、磁控濺射、熱沉積等方法制備，也可以將提前制備好的金屬柵網(wǎng)直接設(shè)置于第二絕緣隔離層121 上。本實(shí)施例中，所述柵極電極122為金屬柵網(wǎng)，且該柵極電極122從第二絕緣隔離層121 的表面延伸至電子出射部上方，且該金屬柵網(wǎng)覆蓋所述電子出射部?？梢岳斫?，所述金屬柵網(wǎng)上還可以涂敷二次電子發(fā)射材料，以進(jìn)一步增強(qiáng)場(chǎng)發(fā)射裝置100的場(chǎng)發(fā)射電流密度。所述第二絕緣隔離層121的材料和形成方法與第一絕緣隔離層112的材料和形成方法相同。所述第二絕緣隔離層121的作用為使陰極電極114與柵極電極絕緣。所述陰極電極114設(shè)置于第二絕緣隔離層121靠近電子引出電極118的表面。所述第二絕緣隔離層 121為一層狀結(jié)構(gòu)，其形狀和大小與陰極電極114相對(duì)應(yīng)。所述第二絕緣隔離層121具有一與電子出射部對(duì)應(yīng)的第三開(kāi)口 1212。所述第三開(kāi)口 1212與第一開(kāi)口 1140及第二開(kāi)口 1120至少部分交疊設(shè)置，所述第三開(kāi)口 1212與第一開(kāi)口 1140及所述第二開(kāi)口 1120交疊的部分作為電子出射部。本實(shí)施例中，所述第二絕緣隔離層121具有一與電子出射部相對(duì)應(yīng)的通孔。所述第二絕緣隔離層121在第三開(kāi)口 1212的內(nèi)壁上可以進(jìn)一步設(shè)置有二次電子發(fā)射材料。即，所述第二絕緣隔離層121靠近電子出射部的表面可以設(shè)置二次電子發(fā)射材料。此時(shí)，所述第二絕緣隔離層121的厚度可以做的較大，如500微米 1000微米，以提高二次電子發(fā)射材料的面積。進(jìn)一步，所述第二絕緣隔離層121在第三開(kāi)口 1212的內(nèi)壁上可以形成多個(gè)凹凸結(jié)構(gòu)，以增加二次電子發(fā)射材料的面積。所述電子發(fā)射層116設(shè)置于陰極電極114面對(duì)二次電子發(fā)射層120的部分表面， 所述電子發(fā)射層116面對(duì)所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置。優(yōu)選地，所述電子發(fā)射層116設(shè)置于陰極電極114的表面靠近電子出射部的位置。所述電子發(fā)射層116包括多個(gè)電子發(fā)射體1162，如碳納米管、納米碳纖維、或硅納米線等。所述每個(gè)電子發(fā)射體1162具有一電子發(fā)射端1164，且該電子發(fā)射端1164指向所述二次電子發(fā)射層120設(shè)置。所述電子發(fā)射層116的厚度和大小可以根據(jù)實(shí)際需要選擇。進(jìn)一步，所述電子發(fā)射層116的表面開(kāi)可以設(shè)置一層抗離子轟擊材料以提高其穩(wěn)定性和壽命。所述抗離子轟擊材料包括碳化鋯、碳化鉿、六硼化鑭等中的一種或多種。本實(shí)施例中，所述電子發(fā)射層116為一環(huán)形碳納米管漿料層。所述碳納米管漿料包括碳納米管、低熔點(diǎn)玻璃粉以及有機(jī)載體。其中，有機(jī)載體在烘烤過(guò)程中蒸發(fā)，低熔點(diǎn)玻璃粉在烘烤過(guò)程中熔化并將碳納米管固定于陰極電極114表面。所述環(huán)形電子發(fā)射層116的外徑小于或等于二次電子發(fā)射層120的半徑，且內(nèi)徑等于電子出射部的半徑。所述電子發(fā)射層116的電子發(fā)射體1162的電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層 120相對(duì)于電子發(fā)射端1164的表面的距離小于電子與氣體分子的平均自由程，以減少離子對(duì)電子發(fā)射體1162的轟擊。一方面，由于電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層120相對(duì)于電子發(fā)射端1164的表面的距離小于電子與氣體分子的平均自由程，所以電子發(fā)射體1162發(fā)射的電子在與氣體分子(指電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層120之間的氣體分子)碰撞之前會(huì)先轟擊二次電子發(fā)射層120，從而提高的電子發(fā)射體1162發(fā)射的電子轟擊二次電子發(fā)射層120幾率。另一方面，由于電子發(fā)射體1162發(fā)射的電子與氣體分子碰撞的幾率減小，即氣體分子被電離的產(chǎn)生離子的幾率也減小，所以電子發(fā)射端1164與二次電子發(fā)射層 120之間產(chǎn)生離子的幾率也減小，從而使電子發(fā)射端1164被離子正面轟擊的幾率減小。根據(jù)氣體分子運(yùn)動(dòng)論，在一定壓強(qiáng)下，氣體分子之間的平均自由程I以及自由電子與氣體分子之間的平均自由程疋分別由公式(1)和(2)所示，
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；在絕緣基底的一表面形成一電子引出電極；在電子引出電極的表面形成一二次電子發(fā)射層；在絕緣基底表面形成一第一絕緣隔離層，該第一絕緣隔離層具有一第二開(kāi)口以使得二次電子發(fā)射層的表面通過(guò)該第二開(kāi)口暴露；提供一陰極電極板，該陰極電極板具有一第一開(kāi)口，并在該陰極電極板的部分表面形成一電子發(fā)射層；以及將陰極電極板組裝于第一絕緣隔離層相對(duì)于絕緣基底的另一表面，使第一開(kāi)口與第二開(kāi)口至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使得電子發(fā)射層至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口處并面對(duì)電子引出電極設(shè)置。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述形成第一絕緣隔離層的方法為絲網(wǎng)印刷。
3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述陰極電極板的制備方法包括以下步驟提供一第二絕緣隔離層，該第二絕緣隔離層具有一第三開(kāi)口 ；在所述第二絕緣隔離層一表面形成一陰極電極，所述陰極電極對(duì)應(yīng)于第三開(kāi)口的位置為第一開(kāi)口 ；以及在陰極電極表面靠近第一開(kāi)口的位置形成電子發(fā)射層。
4.如權(quán)利要求3所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述電子發(fā)射層通過(guò)刷漿料或化學(xué)氣相沉積法的方法形成于所述陰極電極板表面靠近第一開(kāi)口的位置。
5.如權(quán)利要求4所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述電子發(fā)射層的制備方法包括以下步驟通過(guò)絲網(wǎng)印刷在陰極電極表面形成一碳納米管漿料層；以及對(duì)該碳納米管漿料層進(jìn)行烘烤。
6.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述形成一電子發(fā)射層的步驟后進(jìn)一步包括一在電子發(fā)射層上形成抗離子轟擊材料的步驟。
7.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述組裝步驟中，所述第一開(kāi)口完全設(shè)置在第二開(kāi)口的范圍內(nèi)，且該第一開(kāi)口定義為電子出射部。
8.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述陰極電極板為條狀體，所述將陰極電極板組裝于第一絕緣隔離層的表面的方法為將至少兩個(gè)陰極電極板平行間隔設(shè)置于第一絕緣隔離層的表面，并將至少兩個(gè)陰極電極板之間的間隔對(duì)應(yīng)于所述第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口設(shè)置。
9.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，進(jìn)一步包括設(shè)置一柵極電極的步驟。
10.一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟提供一陰極電極板，該陰極電極板具有一第一開(kāi)口，并在該陰極電極板的部分表面形成一電子發(fā)射層；在陰極電極板表面形成一第一絕緣隔離層，該第一絕緣隔離層具有第二開(kāi)口以使得電子發(fā)射層通過(guò)該第二開(kāi)口暴露；提供一絕緣基底；在絕緣基底表面依次形成一電子引出電極和一二次電子發(fā)射層；以及將該絕緣基底組裝于第一絕緣隔離層相對(duì)于絕緣基底的另一的表面，使第一開(kāi)口與第二開(kāi)口至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使得使得電子發(fā)射層至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口處并面對(duì)電子引出電極設(shè)置。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟提供一絕緣基底；在絕緣基底的一表面形成一電子引出電極；在電子引出電極的表面形成一二次電子發(fā)射層；在絕緣基底表面形成一第一絕緣隔離層，該第一絕緣隔離層具有一第二開(kāi)口以使得二次電子發(fā)射層的表面通過(guò)該第二開(kāi)口暴露；提供一陰極電極板，該陰極電極板具有一第一開(kāi)口，并在該陰極電極板的部分表面形成一電子發(fā)射層；以及將陰極電極板組裝于第一絕緣隔離層相對(duì)于絕緣基底的另一表面，使第一開(kāi)口與第二開(kāi)口至少部分交疊設(shè)置以定義一電子出射部，并使得電子發(fā)射層至少部分設(shè)置在第一絕緣隔離層的第二開(kāi)口處并面對(duì)電子引出電極設(shè)置。
文檔編號(hào)H01J9/02GK102254765SQ20101017817
公開(kāi)日2011年11月23日 申請(qǐng)日期2010年5月20日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月20日
發(fā)明者周段亮, 杜秉初, 柳鵬, 胡昭復(fù), 范守善, 郭彩林, 陳丕瑾 申請(qǐng)人:清華大學(xué), 鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司