CN102201309B - 场发射装置的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种场发射装置的制备方法，其包括：提供一绝缘基板，该绝缘基板包括一第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该绝缘基板具有多个贯穿该第一表面和第二表面的开孔；对应所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体，所述至少一电子发射体包括一固定端以及一与该固定端相连的场发射尖端，且该固定端固定于所述绝缘基板的第一表面，该场发射尖端由固定端向开孔内延伸；以及在所述绝缘基板的第一表面上形成多个条状阴极电极，该多个阴极电极将所述电子发射体的固定端固定于所述绝缘基板与所述阴极电极之间。

Description

场发射装置的制备方法

技术领域

本发明涉及一种场发射装置的制备方法。

背景技术

场发射显示器是继阴极射线管(CRT)显示器和液晶显示器(LCD)之后，最具发展潜力的下一代新兴技术。相对于现有的显示器，场发射显示器具有显示效果好、视角大、功耗小以及体积小等优点，尤其是基于碳纳米管的场发射显示器，近年来越来越受到重视。

场发射装置是场发射显示器的重要元件。现有技术中，场发射装置的制备方法通常包括以下步骤：提供一绝缘基底；在绝缘基底上形成多个阴极电极；在绝缘基底上形成一具有多个通孔的介质层，使阴极电极通过开孔暴露；在暴露的阴极电极上形成电子发射体以及在介质层上形成多个栅极。

然而，以上述方法制备的场发射装置中，电子发射体与阴极电极的结合力较差。以基于碳纳米管的场发射装置为例，电子发射体通常为采用化学气相沉积法制备的碳纳米管阵列。该碳纳米管阵列中的碳纳米管在发射电子时容易被强电场拔出，从而限制了该场发射装置的电子发射能力和寿命。

发明内容

综上所述，确有必要提供一种电子发射体与阴极电极可以牢固结合的场发射装置的制备方法。

一种场发射装置的制备方法，其包括：提供一绝缘基板，该绝缘基板包括一第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该绝缘基板具有多个贯穿该第一表面和第二表面的开孔；对应所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体，所述至少一电子发射体包括一固定端以及一与该固定端相连的场发射尖端，且该固定端固定于所述绝缘基板的第一表面，该场发射尖端由固定端向开孔内延伸；以及在所述绝缘基板的第一表面上形成多个条状阴极电极，该多个阴极电极将所述电子发射体的固定端固定于所述绝缘基板与所述阴极电极之间。

一种场发射装置的制备方法，其包括：提供一绝缘基板，该绝缘基板包括一第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该绝缘基板具有多个贯穿该第一表面和第二表面的开孔；在所述绝缘基板的第二表面上形成多个条状栅极电极；对应所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体，所述至少一电子发射体包括一固定端以及一与该固定端相连的场发射尖端，且该固定端固定于所述绝缘基板的第一表面，该场发射尖端由固定端向开孔内延伸；以及在所述绝缘基板的第一表面上形成多个条状阴极电极，该多个阴极电极将所述电子发射体的固定端固定于所述绝缘基板与所述阴极电极之间。

与现有技术相比，由于采用本发明提供的方法制备的场发射装置中的电子发射体的一部分固定于绝缘基板与阴极电极之间，所以该电子发射体被牢固地固定在绝缘基板与阴极电极之间，可以承受较大的电场力而不会被电场力拔出，从而使该电子发射体具有更强的电子发射能力和更长的使用寿命。

附图说明

图1至图6为本发明第一实施例提供的场发射装置的制备方法的工艺流程图。

图7为本发明第一实施例制备的场发射装置的示意图。

图8为图7中的场发射装置沿VIII-VIII线的剖面图。

图9为本发明第二实施例制备场发射装置的过程中对应每个开孔设置碳纳米管线状结构的方法示意图。

图10至图15为本发明第三实施例提供的场发射装置的制备方法的工艺流程图。

主要元件符号说明

场发射装置              100，400

绝缘基板                110，410

开孔                    1102，4102

第二表面                1104，4104

第一表面                1106，4106

阴极电极                120，420

栅极电极              130，430

电子发射单元          140

电子发射体            1402，4402

固定端                1404，4404

场发射尖端            1406，4406

场发射线材            1408，4408

固定元件              150，450

场发射线材供给装置    200，500

针管                  202，502

针头                  204，504

激光                  300

具体实施方式

以下将结合附图详细说明本发明实施例提供的场发射装置的制备方法。本发明的场发射装置的制备方法可以应用至二极型场发射显示器、三极型场发射显示器等。

请参阅图1至图6，本发明第一实施例提供一种场发射装置100的制备方法，其包括以下步骤：

步骤一，提供一绝缘基板110，该绝缘基板110包括一第一表面1106以及与该第一表面1106相对的第二表面1104，且该绝缘基板110具有多个贯穿该第一表面1106和第二表面1104的开孔1102。

所述绝缘基板110的材料可以为玻璃、陶瓷、塑料或聚合物。所述绝缘基板110的形状与厚度不限，可以根据实际需要制备。优选地，所述绝缘基板110的形状为正方形或矩形，厚度大于等于15微米。所述绝缘基板110上的多个开孔1102可以均匀分布或按照预定的图形分布。所述开孔1102的直径可以为3微米至1000微米。本实施例中，所述绝缘基板110为一边长为50毫米，厚度为1毫米的正方形耐高温高分子基板。如图7所示，所述高分子基板上形成有10×10个(共10行，每行10个)呈行列式分布的开孔1102。所述开孔1102的直径为500微米的开孔1102。

步骤二，对应所述绝缘基板110的每个开孔1102设置至少一电子发射体1402，所述至少一电子发射体1402包括一固定端1404以及一与该固定端1404相连的场发射尖端1406，且该固定端1404固定于所述绝缘基板110的第一表面1106，该场发射尖端1406由固定端1404向开孔1102内延伸。

所述电子发射体1402为一具有柔韧性和自支撑性的，且可以用于发射电子的线状电子发射体，其包括碳纳米管线状结构、碳纤维或硅纳米线线状结构等。可以理解，所述电子发射体1402还可以与至少一具有柔韧性和可塑性的支撑线材平行紧密设置或扭转设置。所述支撑线材可以为铁丝、铝丝、铜丝、金丝、钼丝或银丝等金属微丝。所述支撑线材的直径和长度可根据实际需要而选定。优选地，所述支撑体线材的直径为50微米到500微米。所述支撑线材可以进一步提高电子发射体1402的自支撑性。

本实施例中，以碳纳米管线状结构为例说明。所述碳纳米管线状结构为一自支撑结构。所谓“自支撑结构”即该碳纳米管线状结构无需通过一支撑体支撑，也能保持自身特定的形状。所述碳纳米管线状结构可以包括至少一个碳纳米管线。当碳纳米管线状结构包括多个碳纳米管线时，多个碳纳米管线平行排列组成束状结构或多个碳纳米管线相互扭转组成绞线结构。所述碳纳米管线状结构的直径为1微米到500微米。本实施例中，所述碳纳米管线状结构的直径为20微米。

所述碳纳米管线可以为非扭转的碳纳米管线或扭转的碳纳米管线。该非扭转的碳纳米管线包括多个沿碳纳米管线轴向排列的碳纳米管，即碳纳米管的轴向与碳纳米管线的轴向基本平行。该扭转的碳纳米管线包括多个绕碳纳米管线轴向螺旋排列的碳纳米管，即碳纳米管的轴向沿碳纳米管线的轴向螺旋延伸。该非扭转的碳纳米管线与扭转的碳纳米管线长度不限，直径为0.5纳米～100微米。该碳纳米管线中的碳纳米管为单壁、双壁或多壁碳纳米管。该碳纳米管的直径小于5纳米，长度范围为10微米～100微米。

所述非扭转的碳纳米管线可以通过直接从碳纳米管阵列中拉取的方法制备，也可以先从碳纳米管阵列中拉取一碳纳米管膜，再将该碳纳米管膜通过有机溶剂处理收缩成碳纳米管线。所述扭转的碳纳米管线为采用一机械力将所述碳纳米管膜两端沿相反方向扭转获得。所述扭转的碳纳米管线也可以通过在拉取非扭转的碳纳米管线或碳纳米管膜的过程中同时扭转该非扭转的碳纳米管线或碳纳米管膜而形成。所述碳纳米管线及其制备方法具体请参见本申请人于2002年9月16日申请并于2008年8月20日公告的第CN100411979C号中国公告专利“一种碳纳米管绳及其制造方法”，以及本申请人于2005年12月16日申请并于2007年6月20日公开的第CN1982209A号中国公开专利申请“碳纳米管丝及其制作方法”。为节省篇幅，仅引用于此，但上述专利和专利申请所有技术揭露也应视为本发明专利申请技术揭露的一部分。

所述对应所述绝缘基板110的每个开孔1102设置至少一电子发射体1402的方法具体包括以下步骤：

(一)，提供一场发射线材供给装置200用以连续不断的提供场发射线材1408，所述场发射线材供给装置200包括一针管202，且该针管202具有一针头204，将一场发射线材1408穿设于该针管202内，并使该场发射线材1408的一端从针管202的针头204露出。

所述针管202的内径大小可以根据所述电子发射体1402的直径大小选择，外径大小可以根据所述开孔1102大小选择。优选地，所述针管202的内径大小为电子发射体1402的直径大小的5倍至10倍以减小针管202与电子发射体1402之间的摩擦力。所述场发射线材1408可以连续不断地从针头204伸出。可以理解，所述场发射线材供给装置200还可以包括机械手臂(图未示)，控制计算机(图未示)等辅助设备以实现自动化连续生产。本实施例中，所述场发射线材供给装置200为一注射器，且注射器针头204被磨成平面。所述场发射线材1408为具有柔韧性和自支撑性的，宏观可操作，且可以用作发射电子。将该场发射线材1408切断可以得到多个电子发射体1402。本实施例中，所述场发射线材1408为一碳纳米管线状结构。

(二)，移动该针管202使该针管202依次***所述绝缘基板110的每个开孔1102中，同时不断提供场发射线材1408，并使该场发射线材1408的一部分固定于绝缘基板110的第一表面1106，一部分设置于绝缘基板110的开孔1102内。

(三)，将该场发射线材1408位于开孔1102内的部分切断以形成至少一电子发射体1402。

所述将场发射线材1408切断的方法为机械切割、激光扫描、电子束扫描或通电流熔断或通电流后激光辅助定点熔断。

如图2至图4所示，本实施例中，对应所述绝缘基板110的每个开孔1102设置两个电子发射体1402，其具体包括以下步骤：

(A)，提供一固定元件150，将该固定元件150设置于所述绝缘基板110的第二表面1104一侧。

所述固定元件150用来固定场发射线材1408，以使场发射线材1408设置于开孔1102内。所述固定元件150可以为一粘性片状体或挂钩等任何能够固定该场发射线材1408的元件。所述粘性片状体可以为胶带，具有粘性的塑料薄膜或涂有粘结剂的玻璃板等。当固定元件150为挂钩时，可以将多个挂钩呈行列式设置于一支撑体上，且每个挂钩与一开孔1102对应设置。当所述固定元件150为挂钩时，该场发射线材1408可以被挂钩挂住，从而避免粘结剂对场发射线材1408造成污染。本实施例中，所述固定元件150为一具有粘性的塑料薄膜。所述固定元件150具有粘性的表面与第二表面1104贴合并将绝缘基板110的开孔1102覆盖。

(B)，将所述场发射线材1408从所述针头204露出的一端固定于所述绝缘基板110的第一表面1106。

本实施例中，所述场发射线材1408从针头204露出的一端通过粘结剂固定于第一表面1106。可以理解，本实施例也可以通过一辅助固定件(图未示)将所述场发射线材1408从针头204露出的一端固定于该绝缘基板110的第一表面1106。

(C)，沿平行于第一表面1106的方向移动所述针管202至一开孔1102处，并将该针管***该开孔1102内，从而带动该场发射线材1408先沿平行于第一表面1106的方向延伸再向该开孔1102内延伸，并使场发射线材1408被所述固定元件150固定。

本实施例中，所述固定元件150为粘性片状体，该场发射线材1408可以粘结于粘性片状体表面。

(D)，将该针管202从该开孔1102内拔出，并沿平行于第一表面1106的方向移动，从而带动该场发射线材1408先向该开孔1102外延伸再沿平行于第一表面1106的方向延伸，并将该场发射线材1408平行于第一表面1106的部分固定于第一表面1106，此时该场发射线材1408位于该开孔1102内的部分形成一V字形。

可以理解，由于场发射线材1408被固定元件150固定，通过将场发射线材1408绷紧可以使该场发射线材1408平行于所述绝缘基板110的第一表面1106的部分固定于第一表面1106。本实施例中，优选地，所述V字形场发射线材1408的V字形尖端位于该开孔1102的中心轴上。

(E)，重复上述步骤，以使所述场发射线材1408对应绝缘基板110的每个开孔1102设置，且该场发射线材1408位于每个开孔1102内的部分都呈V字型。

可以理解，本实施例中还可以连续移动针管202，使得所述场发射线材1408对应绝缘基板110的每个开孔1102设置，且该场发射线材1408位于每个开孔1102内的部分都呈V字型。

进一步，本实施例还可以包括一将所述位于相邻两个开孔1102之间的场发射线材1408切断的步骤。本实施例中，采用激光沿着绝缘基板110的开孔1102排列的横向和纵向分别进行多次扫描以将所述位于相邻两个开孔1102之间的场发射线材1408切断从而形成多个电子发射体1402。

可以理解，本实施例中也可以仅将位于相邻两排开孔1102之间的场发射线材1408切断。此时，在后续步骤中同一排开孔1102应对应同一阴极电极120设置。

(F)，去除所述固定元件150，将该场发射线材1408位于每一开孔1102内的部分从V字形的尖端切断。

本实施例中，采用激光扫描将场发射线材1408切断以形成两个场发射尖端1406。可以理解，所述将场发射线材1408位于每一开孔1102内的部分从V字形的尖端切断的步骤之后，还可以进一步包括一采用激光对该场发射尖端1406进行处理，以除去该场发射尖端1406表面的粘结剂等杂质的步骤。通过除去场发射尖端1406表面的粘结剂等杂质可以进一步降低场发射尖端1406的逸出功。

请参见图4，本实施例在每个开孔1102内设置两个电子发射体1402。每个电子发射体1402的固定端1404固定于绝缘基板110的第一表面1106，场发射尖端1406由阴极电极120向开孔1102的开口中心位置倾斜延伸，且两个电子发射体1402的场发射尖端1406间隔设置。可以理解，如果仅将位于相邻两排开孔1102之间的场发射线材1408切断，位于同一排开孔1102内的部分电子发射体1402的固定端1404也可以连在一起。

步骤三，在所述绝缘基板110的第一表面1106上形成多个条状阴极电极120，该多个阴极电极120将所述电子发射体1402的固定端1404固定于所述绝缘基板110与所述阴极电极120之间。

所述多个阴极电极120平行且间隔设置，且每个阴极电极120对应一排开孔1102设置。所述电子发射体1402与阴极电极120接触从而实现电连接。所述阴极电极120可以为金属片、氧化铟锡薄膜或导电浆料层等。所述金属可以为铜、铝、金、银等。所述导电浆料包括金属粉、低熔点玻璃粉和粘结剂。其中，该金属粉优选为银粉，该粘结剂优选为松油醇或乙基纤维素。该导电浆料中，金属粉的重量比为50～90％，低熔点玻璃粉的重量比为2～10％，粘结剂的重量比为10～40％。所述阴极电极120可以通过丝网印刷、电镀，化学气相沉积、磁控溅射、热沉积等方法制备，也可以将提前制备好的金属阴极电极120直接固定于所述绝缘基板110的表面。

本实施例中，将多个条形铜片整个表面涂覆粘结剂后间隔且平行固定于所述绝缘基板110的第一表面1106。如图5所示，所述条形铜片将绝缘基板110的开孔1102盖住，且将电子发射体1402的固定端1404固定于阴极电极120与绝缘基板110之间。

请参见图6，进一步，本实施例还可以包括一在所述绝缘基板110的第二表面1104形成多个条状栅极电极130的步骤，以使该场发射装置100可以应用于三极型显示器。

如图7所示，所述多个栅极电极130平行设置，且与阴极电极120异面垂直设置。由于阴极电极120与栅极电极130异面垂直设置，所以可以通过控制阴极电极120与栅极电极130来控制每个开孔1102中的电子发射体1402进行独立发射电子。

所述栅极电极130可以为金属片、氧化铟锡薄膜或导电浆料层等。所述金属可以为铜、铝、金、银等。所述导电浆料包括金属粉、低熔点玻璃粉和粘结剂。所述栅极电极130可以通过丝网印刷、电镀，化学气相沉积、磁控溅射、热沉积等方法制备，也可以将提前制备好的金属栅极电极130直接固定于所述绝缘基板110的第二表面1104。

所述栅极电极130可以为一导电条，具有一排栅孔的导电片或栅网。本实施例中，所述栅极电极130为一具有一排栅孔(图未标)的导电片。所述栅孔为通孔，且栅孔的直径为1微米至1000微米。所述栅极电极130的栅孔与绝缘基板110的开孔1102相对应设置，以使电子发射体1402发射的电子可以通过该栅孔射出。所述栅极电极130为导电浆料印制的条形电极，且栅孔的直径为500微米。

请参阅图7至图8，为本发明实施例制备的场发射装置100，该场发射装置100包括一绝缘基板110、多个阴极电极120、多个栅极电极130以及多个电子发射单元140。

其中，所述绝缘基板110上形成有多个开孔1102，且每个电子发射单元140与一开孔1102对应设置。所述绝缘基板具有第一表面1106以及与该第一表面1106相对的第二表面1104。所述多个栅极电极130设置于绝缘基板110的第二表面1104。所述多个阴极电极120设置于绝缘基板110的第一表面1106。所述阴极电极120与栅极电极130均为条形电极。所述多个阴极电极120平行设置，所述多个栅极电极130平行设置，且阴极电极120与栅极电极130异面垂直设置。所述电子发射单元140与阴极电极120电连接。由于阴极电极120与栅极电极130异面垂直设置，所以可以通过控制阴极电极120与栅极电极130来控制每个电子发射单元140进行独立发射电子。

所述电子发射单元140包括两个电子发射体1402，且每个电子发射体1402的固定端1404固定于绝缘基板110与阴极电极120之间。所述两个电子发射体1402的场发射尖端1406由阴极电极120向开孔1102的开口中心位置倾斜延伸，且两个电子发射体1402的场发射尖端1406的间隔设置。

请参见图9，本发明第二实施例提供一种场发射装置100的制备方法。本发明第二实施例提供的场发射装置的制备方法与本发明第一实施例提供一种场发射装置的制备方法基本相同，其区别在于：对应所述绝缘基板110的每个开孔1102仅设置一个电子发射体1402。

本实施例中对应所述绝缘基板110的每个开孔1102设置电子发射体1402的方法包括以下步骤：

(一)，提供一场发射线材供给装置200用以连续不断的提供场发射线材1408，所述场发射线材供给装置200包括一针管202，且该针管202具有一针头204，将一场发射线材1408穿设于该针管202内，并使该场发射线材1408的一端从针管202的针头204露出。

(二)，将所述场发射线材1408从所述针头204露出的一端固定于所述绝缘基板110的第一表面1106，然后移动所述针管202，从而带动该场发射线材1408向该开孔1102内延伸。

(三)，将该场发射线材1408位于开孔1102内的部分切断以形成至少一电子发射体1402。

(四)，重复上述步骤以在每个开孔1102内设置一电子发射体1402。

如图9所示，本实施例中给场发射线材1408通入直流电后在激光300的辅助作用下定点熔断。由于该场发射线材1408在激光300的辅助作用下定点熔断，熔断的瞬间碳熔化产生的毛细力将这些碳纳米管紧紧束缚在一起。使该场发射线材1408具有很好的机械性能和电性能，可以有效提高该场发射线材1408的场发射电子的能力。该熔断后的场发射线材1408中碳纳米管具有更少的壁数和更细的直径，其壁数少于5层一般为2层或者3层，其直径通常小于5纳米。而直接生长的超顺排碳纳米管阵列的碳纳米管的层数多于5层，直径为15纳米左右。碳纳米管壁数减少的原因是由于在激光的辅助作用下，不断升高的温度使一些富含缺陷的石墨层崩溃，碳元素蒸发。而直径的减少是被加热至高温的碳纳米管受一定的拉力作用发生塑性形变，变长变细。该电子发射体1402中的场发射尖端1406的碳纳米管与其他远离该场发射尖端1406的碳纳米管紧密结合，使得该场发射尖端1406的碳纳米管在场发射过程中产生的热量可以有效地被传导出去，并且可以承受较强的电场力。

请参阅图10至图15，本发明第三实施例提供一种场发射装置400的制备方法。本发明第三实施例提供的场发射装置400的制备方法与本发明第一实施例提供的场发射装置100的制备方法基本相同，其区别在于：本实施例先在绝缘基板410的第二表面4104上形成多个条状栅极电极430，后设置电子发射体4402，最后形成阴极电极420。

本实施例提供的场发射装置400的制备方法具体包括以下步骤：

步骤一，提供一绝缘基板410，该绝缘基板410包括一第一表面4106以及与该第一表面4106相对的第二表面4104，且该绝缘基板410具有多个贯穿该第一表面4106和第二表面4104的开孔4102。

步骤二，在所述绝缘基板410的第二表面4104上形成多个条状栅极电极430。

步骤三，对应所述绝缘基板410的每个开孔4102设置至少一电子发射体4402，所述至少一电子发射体4402包括一固定端4404以及一与该固定端4404相连的场发射尖端4406，且该固定端4404固定于所述绝缘基板410的第一表面4106，该场发射尖端4406由固定端4404向开孔4102内延伸。

如图13至图15所示，本实施例中，对应所述绝缘基板410的每个开孔4102设置两个电子发射体4402，其具体包括以下步骤：

(A)，提供一固定元件450，将该固定元件450设置于所述栅极电极430一侧。

(B)，将所述场发射线材4408从一场发射线材供给装置500的针头504露出的一端固定于所述绝缘基板410的第一表面4106；

(C)，沿平行于第一表面4106的方向移动所述针管502至一开孔4102处，并将该针管***该开孔4102内，从而带动该场发射线材4408先沿平行于第一表面4106的方向延伸再向该开孔4102内延伸，并使场发射线材4408被所述固定元件450固定。

(D)，将该针管502从该开孔4102内拔出，并沿平行于第一表面4106的方向移动，从而带动该场发射线材4408先向该开孔4102外延伸再沿平行于第一表面4106的方向延伸，并将该场发射线材4408平行于第一表面4106的部分固定于第一表面4106，此时该场发射线材4408位于该开孔4102内的部分形成一V字形。

(E)，重复上述步骤，以使所述场发射线材4408对应绝缘基板410的每个开孔4102设置，且该场发射线材4408位于每个开孔4102内的部分都呈V字型。

(F)，去除所述固定元件450，将该场发射线材4408位于每一开孔4102内的部分从V字形的尖端切断。

可以理解，由于本实施例中先设置栅极电极430，再设置场发射线材4408，然后将场发射线材4408位于每一开孔4102内的部分切断以形成电子发射体4402，所以可以避免制备栅极电极430时，尤其是沉积或印刷栅极电极430时，对场发射尖端4406造成污染。另外，通过选择场发射线材4408被切断的位置还可以很容易地控制电子发射体4402的场发射尖端4406与栅极电极430基本保持在同一高度。所述场发射尖端4406与栅极电极430之间的高度差小于10微米。所述高度差指场发射尖端4406至第一表面4106的垂直距离与所述栅极电极430至第一表面4106的垂直距离的差的绝对值。优选地，所述场发射尖端4406与栅极电极430之间的高度差小于5微米。由于场发射尖端4406与栅极电极430基本保持在同一高度，所以栅极电极430的控制电压可以降低至30伏特～100伏特。本实施例中，所述场发射尖端4406与栅极电极430之间的高度差小于2微米。所述栅极电极430的控制电压为70伏特～80伏特。

步骤四，在所述绝缘基板410的第一表面4106上形成多个条状阴极电极420，该多个阴极电极420将所述电子发射体4402的固定端4404固定于所述绝缘基板410与所述阴极电极420之间。

所述阴极电极420与栅极电极430异面垂直设置，以通过控制阴极电极420与栅极电极430来控制每个开孔4102中的电子发射体4402进行独立发射电子。

由于采用本发明提供的方法制备的场发射装置中的电子发射体的一部分固定于绝缘基板与阴极电极之间，所以该电子发射体被牢固地固定在绝缘基板与阴极电极之间，可以承受较大的电场力而不会被电场力拔出，从而使该电子发射体具有更强的电子发射能力和更长的使用寿命。另外，通过将场发射尖端与栅极电极之间的高度差控制在10微米以内，可以使栅极电极的控制电压降低至30伏特～100伏特。

另外，本领域技术人员还可在本发明精神内作其它变化，当然这些依据本发明精神所作的变化，都应包含在本发明所要求保护的范围内。

Claims (12)

1.一种场发射装置的制备方法，其包括：

提供一绝缘基板，该绝缘基板包括一第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该绝缘基板具有多个贯穿该第一表面和第二表面的开孔；

对应所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体，所述至少一电子发射体包括一固定端以及一与该固定端相连的场发射尖端，且该固定端固定于所述绝缘基板的第一表面，该场发射尖端由固定端向开孔内延伸，其中，在所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体包括以下步骤：提供一场发射线材供给装置，该场发射线材供给装置不断提供场发射线材，并使该场发射线材的一部分固定于绝缘基板的第一表面，一部分设置于绝缘基板的开孔内，将该场发射线材位于开孔内的部分切断；以及

在所述绝缘基板的第一表面上形成多个条状阴极电极，该多个阴极电极将所述电子发射体的固定端固定于所述绝缘基板与所述阴极电极之间。

2.如权利要求1所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述电子发射体包括碳纳米管线状结构、碳纤维或硅纳米线线状结构。

3.如权利要求1所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述场发射线材供给装置不断提供场发射线材，并使该场发射线材的一部分固定于绝缘基板的第一表面，一部分设置于绝缘基板的开孔内的方法具体包括以下步骤：

提供一场发射线材供给装置，所述场发射线材供给装置包括一针管，且该针管具有一针头，将一场发射线材穿设于该针管内，并使该场发射线材的一端从针管的针头露出；以及

移动该针管使该针管依次***所述绝缘基板的每个开孔中，同时不断提供场发射线材，并使该场发射线材的一部分固定于绝缘基板的第一表面，一部分设置于绝缘基板的开孔内。

4.如权利要求3所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述移动该针管使该针管依次***所述绝缘基板的每个开孔中，同时不断提供场发射线材，并使该场发射线材的一部分固定于绝缘基板的第一表面，一部分设置于绝缘基板的开孔内的方法具体包括以下步骤：

提供一固定元件，将该固定元件设置于所述绝缘基板的第二表面一侧；

将所述场发射线材从所述针头露出的一端固定于所述绝缘基板的第一表面；

沿平行于第一表面的方向移动所述针管至一开孔处，并将该针管***该开孔内，从而带动该场发射线材先沿平行于第一表面的方向延伸再向该开孔内延伸，并使场发射线材被所述固定元件固定；

将该针管从该开孔内拔出，并沿平行于第一表面的方向移动，从而带动该场发射线材先向该开孔外延伸再沿平行于第一表面的方向延伸，并将该场发射线材平行于第一表面的部分固定于第一表面，此时该场发射线材位于该开孔内的部分形成一V字形；

重复上述步骤，以使所述场发射线材对应绝缘基板的每个开孔设置，且该场发射线材位于每个开孔内的部分都呈V字型；以及

去除所述固定元件，将该场发射线材位于每一开孔内的部分从V字形的尖端切断。

5.如权利要求4所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述固定元件为一粘性片状体或挂钩。

6.如权利要求4所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述使场发射线材对应绝缘基板的每个开孔设置的方法为：连续移动针管，使得所述场发射线材对应绝缘基板的每个开孔设置，且该场发射线材位于每个开孔内的部分都呈V字型。

7.如权利要求6所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述连续移动针管使得所述场发射线材对应绝缘基板的每个开孔设置的步骤之后或将该场发射线材位于每一开孔内的部分从V字形的尖端切断的步骤之后进一步包括一将所述位于相邻两个开孔之间的场发射线材切断的步骤。

8.如权利要求1所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述场发射线材供给装置不断提供场发射线材，并使该场发射线材的一部分固定于绝缘基板的第一表面，一部分设置于绝缘基板的开孔内的方法具体包括以下步骤：

提供一场发射线材供给装置，所述场发射线材供给装置包括一针管，且该针管具有一针头，将一场发射线材穿设于该针管内，并使该场发射线材的一端从针管的针头露出；

将所述场发射线材从所述针头露出的一端固定于所述绝缘基板的第一表面，然后移动所述针管，从而带动该场发射线材向该开孔内延伸；以及

重复上述步骤以在每个开孔内设置一电子发射体。

9.如权利要求1所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述将场发射线材位于开孔内的部分切断的方法为机械切割、激光扫描、电子束扫描、通电流熔断或通电流后激光辅助定点熔断。

10.如权利要求1所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述在绝缘基板的第一表面上形成多个条状阴极电极的步骤之后进一步包括一在所述绝缘基板的第二表面上形成多个条状栅极电极的步骤。

11.一种场发射装置的制备方法，其包括：

提供一绝缘基板，该绝缘基板包括一第一表面以及与该第一表面相对的第二表面，且该绝缘基板具有多个贯穿该第一表面和第二表面的开孔；

在所述绝缘基板的第二表面上形成多个条状栅极电极；

对应所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体，所述至少一电子发射体包括一固定端以及一与该固定端相连的场发射尖端，且该固定端固定于所述绝缘基板的第一表面，该场发射尖端由固定端向开孔内延伸，保持该场发射尖端与栅极电极之间的高度差小于10微米；以及

在所述绝缘基板的第一表面上形成多个条状阴极电极，该多个阴极电极将所述电子发射体的固定端固定于所述绝缘基板与所述阴极电极之间。

12.如权利要求11所述的场发射装置的制备方法，其特征在于，所述对应所述绝缘基板的每个开孔设置至少一电子发射体的步骤中，保持该场发射尖端与栅极电极之间的高度差小于5微米。