電子發(fā)射裝置、其制備方法及顯示器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置、其制備方法及顯示器。
【背景技術】
[0002] 電子發(fā)射顯示裝置在各種真空電子學器件和設備中是不可缺少的部分。在顯示技 術領域，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，可 廣泛應用于汽車、家用視聽電器、工業(yè)儀器等領域。
[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碗娮影l(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)射源的基礎上，人們又發(fā)展了金屬-絕緣層-半導體層-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行的，而MISM型電子發(fā)射源的電子加速是在 半導體層中完成的。
[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上電極而逸 出至真空，而現有技術中的MISM型電子發(fā)射源中由于電子從半導體層進入上電極時需要 克服的勢壘往往比電子的平均動能高，因而造成電子發(fā)射率低。

【發(fā)明內容】

[0006] 有鑒于此，確有必要提供一種具有較高電子發(fā)射率的電子發(fā)射裝置及顯示器。
[0007] -種電子發(fā)射裝置，其包括多個間隔設置的電子發(fā)射單元，所述電子發(fā)射單元包 括一第一電極、一絕緣層以及一第二電極，所述絕緣層層疊設置在所述第一電極和第二電 極之間，所述第一電極為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，所述第一電極為一碳納米管復合 結構，該碳納米管復合結構包括一碳納米管層及一半導體層復合層疊設置，所述半導體層 位于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。
[0008] -種電子發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟：提供一基板，在所述基板的表面 設置多個相互間隔的電極層；在所述電極層遠離所述基板的表面形成一連續(xù)的絕緣層；提 供一碳納米管層，所述碳納米管層具有一第一表面和與所述第一表面相對的一第二表面， 且以所述碳納米管層作為基底，在所述碳納米管層的第二表面形成一半導體層得到一碳納 米管復合結構；將所述碳納米管復合結構設置于所述絕緣層遠離所述電極層的表面，使得 所述半導體層與所述絕緣層接觸設置；以及，對所述碳納米管復合結構進行圖案化，形成多 個電子發(fā)射區(qū)域，每一電子發(fā)射區(qū)域對應一下電極設置。
[0009] -種電子發(fā)射顯不器，其包括：一基板，一設置于基板表面的電子發(fā)射裝置，一陽 極結構，所述陽極結構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 對且間隔設置，其中，所述電子發(fā)射裝置為采用上述電子發(fā)射裝置。
[0010] 與現有技術相比較，所述半導體層包覆所述多個碳納米管的部分表面，述半導體 層與多個碳納米管通過范德華力緊密連接，因而所述半導體層可快速的將電子加速，并傳 導至碳納米管層，從而提高了所述電子發(fā)射裝置的電子出射率；該制備方法中，由于該半導 體層通過沉積的方法直接設置于所述碳納米管層的第二表面，因而該半導體層可緊密的依 附于所述碳納米管層，并且得到的半導體層具有良好的結晶態(tài)，從而使得所述電子能夠被 所述半導體層迅速加速，提高了電子的出射率。
【附圖說明】
[0011] 圖1是本發(fā)明第一實施例提供的電子發(fā)射源的剖視圖。
[0012] 圖2是本發(fā)明碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0013] 圖3是本發(fā)明多層交叉設置的碳納米管膜的掃描電鏡照片。
[0014] 圖4是本發(fā)明非扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0015] 圖5是本發(fā)明扭轉的碳納米管線的掃描電鏡照片。
[0016] 圖6是本發(fā)明第一實施例提供的電子發(fā)射源的制備方法流程圖。
[0017] 圖7為本發(fā)明第二實施例提供的電子發(fā)射源的剖視圖。
[0018] 圖8為本發(fā)明第三實施例提供的電子發(fā)射裝置的剖視圖。
[0019] 圖9是本發(fā)明第三實施例提供的電子發(fā)射裝置的俯視示意圖。
[0020] 圖10是圖9中電子發(fā)射單元沿A-A'線的剖視圖。
[0021] 圖11是本發(fā)明第四實施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[0022] 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。
[0023] 圖13為本發(fā)明第五實施例提供的電子發(fā)射裝置的俯視示意圖。
[0024] 圖14為圖13所述電子發(fā)射裝置沿B-B'線的剖視圖。
[0025] 圖15為本發(fā)明第五實施例提供的電子發(fā)射顯示器的剖視圖。
[0026] 主要元件符號說明
【主權項】
1. 一種電子發(fā)射裝置，其包括多個間隔設置的電子發(fā)射單元，所述電子發(fā)射單元包括 一第一電極、一絕緣層以及一第二電極，所述絕緣層層疊設置在所述第一電極和第二電極 之間，所述第一電極為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，所述第一電極為一碳納米管復合結 構，該碳納米管復合結構包括一碳納米管層及一半導體層復合層疊設置，所述半導體層位 于所述碳納米管層與所述絕緣層之間，任意相鄰的電子發(fā)射單元中的第一電極相互間隔， 任意相鄰的電子發(fā)射單元中的第二電極相互間隔。
2. 如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子發(fā)射單元呈點陣式排列 成多行和多列。
3. 如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，相鄰的兩個電子發(fā)射單元的半導 體層相互間隔設置。
4. 如權利要求3所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，該多個電子發(fā)射單元中的絕緣層 相互連接而形成一連續(xù)的層狀結構。
5. 如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層具有一第一表面 以及與所述第一表面相對的一第二表面，所述半導體層僅復合設置于所述碳納米管層的第 二表面，該碳納米管層的第一表面為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端。
6. 如權利要求5所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述半導體層通過沉積的方法復 合與所述碳納米管層的第二表面。
7. 如權利要求5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碳納米 管，位于所述碳納米管層第二表面的部分碳納米管被所述半導體層包覆。
8. 如權利要求5所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層與所述半導體層 的接觸界面通過范德華力結合。
9. 如權利要求5所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述碳納米管層的第二表面具有 多個微孔，所述半導體層滲透到所述碳納米管層第二表面的多個微孔內與所述碳納米管層 復合。
10. 如權利要求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碳納米 管，所述多個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構。
11. 如權利要求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。
12. 如權利要求11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 納米管膜或多個層疊設置的碳納米管膜。
13. 如權利要求11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平行 設置的碳納米管線、多個交叉設置的碳納米管線或多個碳納米管線任意排列組成的網狀結 構。
14. 如權利要求1所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，還包括一電子收集層設置于所述 半導體層與所述絕緣層之間。
15. 如權利要求14所述的電子發(fā)射裝置，其特征在于，所述電子收集層的厚度為0. 1納 米~10納米。
16. -種電子發(fā)射裝置的制備方法，其包括以下步驟： 提供一基板，在所述基板的表面設置多個相互間隔的電極層； 在所述電極層遠離所述基板的表面形成一連續(xù)的絕緣層； 提供一碳納米管層，所述碳納米管層具有一第一表面和與所述第一表面相對的一第二 表面，且以所述碳納米管層作為基底，在所述碳納米管層的第二表面形成一半導體層得到 一碳納米管復合結構； 將所述碳納米管復合結構設置于所述絕緣層遠離所述電極層的表面，使得所述半導體 層與所述絕緣層接觸設置；以及 對所述碳納米管復合結構進行圖案化，形成多個電子發(fā)射區(qū)域，每一電子發(fā)射區(qū)域對 應一下電極設置。
17. 如權利要求16所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述在碳納米管層 的第二表面形成所述半導體層具體包括以下步驟：先將所述碳納米管層部分懸空設置，然 后采用控濺射法、熱蒸發(fā)法、或電子束蒸發(fā)法進行沉積所述半導體層。
18. 如權利要求16所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述在碳納米管層 的第二表面形成所述半導體層具體包括以下步驟：先在所述碳納米管層的第一表面形成一 保護層，然后在第二表面通過原子層沉積法形成所述半導體層，最后去除所述保護層。
19. 如權利要求16所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述碳納米管層具 有多個微孔，所述半導體層沉積于所述多個微孔的內壁。
20. 如權利要求16所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，在將所述碳納米管 復合結構設置于所述絕緣層之后，進一步包括對所述碳納米管復合結構進行一溶劑處理的 步驟，所述溶劑處理的步驟為：先向所述碳納米管復合結構滴加一溶劑，然后加熱使該溶劑 蒸發(fā)。
21. 如權利要求16所述的電子發(fā)射裝置的制備方法，其特征在于，所述圖案化碳納米 管復合層的方法為等離子刻蝕法、激光刻蝕法、或濕法刻蝕。
22. -種電子發(fā)射顯不器，其包括：一基板，一設置于基板表面的電子發(fā)射裝置，一陽 極結構，所述陽極結構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 對且間隔設置，其特征在于，所述電子發(fā)射裝置為采用上述權利要求1~15中的任意一項所 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，其包括多個間隔設置的電子發(fā)射單元，所述電子發(fā)射單元包括一第一電極、一絕緣層以及一第二電極，所述絕緣層層疊設置在所述第一電極和第二電極之間，所述第一電極為所述電子發(fā)射源的電子發(fā)射端，所述第一電極為一碳納米管復合結構，該碳納米管復合結構包括一碳納米管層及一半導體層復合層疊設置，所述半導體層位于所述碳納米管層與所述絕緣層之間。本發(fā)明涉及一種電子發(fā)射裝置的制備方法以及采用上述電子發(fā)射裝置的顯示器。
【IPC分類】H01J9-02, H01J1-308, H01J31-12
【公開號】CN104795292
【申請?zhí)枴緾N201410024348
【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, 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】US20150206694