[发明专利]电子发射元件的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种电子发射元件的制备方法，尤其涉及一种表面传导电子发射元件的制备方法。

背景技术

平板显示是显示器行业的一大趋势，目前主要的平板显示技术有液晶显示(LCD)、等离子显示(PDP)及场发射显示(FED)等。其中，LCD技术是一种被动发光型显示技术，该显示技术在光亮度及色彩保真方面有一定的局限性。PDP技术是主动发光型显示技术，该显示技术在色彩保真及能耗方向也有其局限性。目前较为成熟的FED技术为Spindt型，但由于其成本高、电子发射体的坚固性及均匀性低，故，难于实现产业化。1996年，佳能(Canon)推出了一种新型的显示技术，即，表面传导电子发射(Surface Conduction Electron EmitterDisplay，简称SED)。SED技术也是一种FED技术，但与传统的FED技术不同的是，SED器件的电子发射沿着平行于基板的方向。一个SED器件是由大量表面传导电子发射元件(Surface-Conduction Electron Emitter，简称SCE)组成的，SCE处于阴极表面，每一个SCE对应一个显示像素。如图1所示为一个SCE 10，其包括一阴极基板12，两个电极112、114，一导电薄膜116，及一位于导电薄膜窄缝处的沉积层118。在沉积层118上有一纳米级的间隙120。当于电极112、114施加一定电压时，由于遂道作用，电子将从电极112飞向电极114。一部分电子在飞跃过程中在阳极14的作用下，被提取出来撞击荧光屏16，从而发光。

SED技术与传统的阴极射线管显示(CRT)技术的发光原理相同，因而图像具有同样优秀的色彩效果。SED器件由于通过简单的喷墨打印、激活成形等简单工艺制备，因而生产成本大大降低。现有40英寸的SED器件，光暗对比度可达8600∶1，厚度约为10mm，且功耗约为相同尺寸的LCD器件的一半。

但是在SED器件的SCE中，制备用于发射电子的间隙需要长时间大电流的烧断成形过程，造成能源的浪费。且，由于用于发射电子的间隙只有几个纳米的宽度，电子在其中飞行时间很短，许多电子来不及被阳极电场提取出来撞击荧光屏，由此也会造成能源的浪费。然而，如果把该间隙增加，发射电子需要更高的发射电压，将会超过现有驱动电路所能提供的电压范围。

因此，需要研究能克服上述缺点的新型电子发射元件。碳纳米管(CNTs)是一种新型碳材料，其具有优异的导电性能，且具有几乎接近理论极限的长径比，所以，碳纳米管是已知最好的电子发射材料，其具有极低场发射电压，从而可在较小的发射电压及较大的发射距离下发射电子，且发射电流稳定，因而非常适合用于电子发射元件。

有鉴于此，提供一种采用碳纳米管、以简单工艺制备具有较小能耗及较高电子发射效率的电子发射元件的方法是必要的。

发明内容

以下以实施例说明一种以简单工艺制备具有较小能耗及较高电子发射效率的电子发射元件的方法。

一种电子发射元件的制备方法，其包括以下步骤：(一)提供一基板；(二)间隔设置两个平行的下电极于该基板表面；(三)沿垂直于下电极方向设置多个碳纳米管元件于下电极上；(四)对应设置两个上电极于下电极上，并将上述碳纳米管元件固定于上电极与下电极之间；(五)形成一间隙于位于平行电极之间的碳纳米管元件间。

该步骤(二)及步骤(四)中，制备下电极与上电极的方法为真空蒸镀方法、磁控溅射方法及电子束蒸发方法之一。

该步骤(三)中，放置碳纳米管元件的方法为铺设、喷洒或沉积。

该步骤(五)中，碳纳米管元件间的间隙是通过等离子刻蚀方法形成的。

在步骤(三)之前，可进一步包括在两下电极间的基板表面形成支撑体的过程。

在步骤(三)之后，可进一步包括在两上电极与碳纳米管元件上表面形成固定层的过程。或者在步骤(五)之后保留覆盖在碳纳米管及上电极表面的光刻胶，形成一固定层。

在步骤(五)之后，可进一步包括在碳纳米管元件的间隙下的基板表面形成凹槽的过程。

与现有技术相比，该表面传导电子发射元件及电子源可通过光刻、沉积镀膜等现有的简单的工艺制备。由于采用碳纳米管做为电子发射体，降低了电子发射电压，从而降低了所制备电子发射元件的能耗。另，所制备的碳纳米管元件的间隙可达几个微米，电子在此间隙飞行有足够的时间被提取出来撞击电子，从而增加电子利用率。

附图说明

图1是现有技术中表面传导电子发射元件的侧视示意图