TWI360831B - Field emission electron device - Google Patents

Description

1360831 Μ 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 尤其涉及一種大面 本發明涉及一種場發射電子器件 積場發射電子器件。 【先前技術】

場發射電子器件在低溫或者室溫下工作，與電真空器 件中的熱發射電子器件相比具有功耗低、回應速度快^ 低放電等優點，因此用場發射電子器件有望替代電真空器 件中的熱發射電子器件。大面積場發射電子器件在大勞^ 顯示器等裝置中有著廣闊的應用前景，因此，製備大面積 场發射電子器件成為目前研究的一個熱點。 請參閱圖1，先前技術中提供一種大面積場發射電子 器件100,包括一絕緣基底102,多個電子發射單元12〇 設置於該絕緣基底1〇2上，以及多個行電極引線1〇4與多 個列電極引線106設置於該絕緣基底1〇2上。其中，所述 的多個行電極引線1〇4與多個列電極引線1〇6分別平行且 等間隔設置於絕緣基底102上。所述多個行電極引線ι〇4 與多個列電極引線1〇6相互交叉設置，且在行電極引線1〇4 與列電極引線106交又處由一介質絕緣層116隔離，以防 止短路。每兩個相鄰的行電極引線1〇4與兩個相鄰的列電 極引線106形成一網格118，且每個網格118定位一個電 子發射單元120。 所述多個電子發射單元12〇按照預定規律排列，間隔 设置於上述網格118中，且每個網格；q 8中設置一個電子 發射單元120。母個電子發射單元12〇包括一行電極HQ， 7 136083.1 列電極112以及一電子發射體1〇8設置於該行電極ιι〇 與列包極112上。該行電極11〇與列電極112對應且間隔 .設置。該電子發射體1〇8兩端分別與行電極11〇和列電極 112电連接。每個行電極n〇分別和與其對應的行電極引 線104電連接’每個列電極112 >別和與其對應的列電極 引線106電連接。 所述的電子發射體108包括一電子發射區114。該電 子發射區114位於電子發射體1〇8上，且該電子發射區ιΐ4 •包括一個或數個間隙用於發射電子。通常，所述的電子發 射體108為一包含金屬化合物（# :氧化鈀等）的導電薄 膜（請參見，表面傳導電子發射顯示技術進展，液晶與顯 不，vn，p226_231 ( 2006))。當在電子發射體的兩端 加上適當的電壓時，由於隨道效應，電子將從電子發射體 108的電子發射區114的間隙的一端飛向另一端，從而實 現電子發射。然而，採用包含金屬化合物的導電薄膜作為 電子發射體108的大面積場發射電子器件1〇〇工作時，产 籲過電子發射體⑽的電流較大，所以發射電子的功耗大二 另外’由於製備玉藝所限制，f十電子發射體1〇8進行啟 形本電子發射區114時，難以精確控制電子發射區ιΐ4的 形狀和位置，所以電子發射體1〇8的電子發射特性有差 異，從而導致發射的電子整體均勻性較差。 有雲於此，提供一種功耗低，發射的電子整體均勻性 好的大面積場發射電子器件實為必要。 【發明内容】 8 1360831 .電極;電子器件，其包括：-絕緣基底；多個行 每兩個相鄰：線與多個列電極引線相互交又設置， 個網格鄰的列電㈣線形成一 發射單元，每個電子發:：極引線之間電絕緣；多個電子 子於 __ 發射早兀對應一個網格設置，每個電 極括間隔設置的一陰極電極與-陽極電 電極引線 t:: 電極分別與上述行電極引線與列 與陰極電極電連接陰=二木體’該陰極發射體-端 極電極間隔設置，且；—端*陽射體的另-端與陽 微米〜細微米。 I、〜極電極之間的間距為10 相較于先前技術，所述的場發射電子器件中，所述阶 :發Γ:Γ與陰極電極電連接，另一端與陽極電_ =所：端與陽極電極之間的間距為10微米〜咖 2 ’所以’該場發射電子器件工作時，陰極電極與陽極 電極之間不會形成電流’所以功耗低。而且，該場發射電 子器件中，多個陰極發射體之間的行距與列距相等，且 發射體2離陰極電極的一端與陽極電極之間的間隔 相4 ’所以發射的電子整體均勻性好。 【實施方式】 明 以下將結合附圖對本技術方案作進一步的詳細說 請參閱圖2及目3’ I技術方案實施例提供一種場 1360831 射電子器件200，包括一絕緣基底202，多個電子發射單 -元220設置於該絕緣基底202上，以及多個行電極引線 '204與多個列電極引線206設置於該絕緣基底202上。所 述多個行電極引線204與列電極引線206分別平行且等 間隔設置於絕緣基底202上。所述多個行電極引線204 與多個列電極引線206相互交叉設置，而且，在行電極 引線204與列電極引線206交叉處設置有一介質絕緣層 216，該介質絕緣層216將行電極引線204與列電極引線 • 206電隔離，以防止短路。每兩個相鄰的行電極引線204 與兩個相鄰的列電極引線206形成一網格214，且每個網 格214定位一個電子發射單元220。 所述多個電子發射單元220對應設置於上述網格214 中，且每個網格214中設置一個電子發射單元220。每個 電子發射單元220包括一陽極電極210，一陰極電極 212，以及一陰極發射體208。該陽極電極210與陰極電 A極212對應且間隔設置。該陰極發射體208設置於陽極 電極210與陰極電極212之間，且，陰極發射體208 — 端與陰極電極212電連接，另一端指向陽極電極210。該 陰極發射體208與絕緣基底202間隔設置或設置於絕緣 基底202上。本實施例中，同一行的電子發射單元220 中的陽極電極210與同一行電極引線204電連接，同一 列的電子發射單元220中的陰極電極212與同一列電極 引線206電連接。 所述的絕緣基底202為一絕緣基板，如陶瓷基板、 乂丄 斑，j广月日基板、石英基板等。絕緣基底2°2大小 例：：t領域技術人員可以根據實際需要選擇。 為大：1毫平絕2底202優選為—玻璃基板’其厚度 笔水’邊長大於1厘米。 -導戶ϋ夕tl電極引線204與多個列電極引線206為 線…。本實施例中，該多個行電極引 的不而,:、：列電極引線206優選為採用導電漿料印y 體，且該多個行電極引…多個列2 行距和列距為300微米〜500微求。該行電極 戶声A川、列電極引線206的寬度為30微米〜100微米， 〜5〇微米。本實施例中，該行電極引丄 卯L H 的交叉角度為1〇度到9〇度，優選為 絕綾^广90 Μ例中’通過絲網印刷法將導電毁料印製於 哕I i t…2上製備行電極引線204與列電極引線206。 ΐ。Μ料的成分包括金屬粉、低溶點玻璃粉和枯結 二:，、’該金屬粉優選為銀粉，該減劑優選為松油 =乙基纖維素。該導電聚料中’金屬粉的重量比為 川〜90%，低熔點玻璃粉 量比為10〜40%。刀的重里比為2〜鄕’枯結劑的重 所述陰極電極212與陽極電極21()為一導電體，如 兔一層等，°本實施例中’該陰極電極212與陽極電極21〇 ’·’、一平面導電體’其尺寸依據網⑮214的尺寸決定。該 ^極^極212和陽極電極21〇直接與上述電極引線連 接，從而實現電連接。陰極電極212與陽極電極21〇的 11 1360831 長度為1〇〇微米〜1毫米，寬度為30微米〜100微米，厚 度為10微米〜1〇〇微米。本實施例中，陰極電極與陽 極電極210的長度優選為15〇微米，寬度優選為5〇微米， 厚度優選為50微米。本實施例中，該陰極電極212與陽 ，電極210㈣料為導電衆料，㈣絲網印刷法印製於 絕緣基底202上。該導電漿料的成分與上述電極引線所 用的導電漿料的成分相同。 所述陰極發射體208包括多個平行且等間隔排列的 =子發射體218，如：矽線、單根碳纖維或奈米碳管長線 等。而且，每個電子發射體218包括一電子發射端2^， 該電子發射端222為電子發射體218遠離陰極電極212 的一端。請參閱圖4’本實施例中，陰極發射體2〇8包括 多個2行排列的奈来碳管長線。採用多個平行排列的奈 米炭&長線作為陰極發射體208時，每個奈米碳管長線 的一端與陰極電極212電連接，另一端指向陽極電極 210，作為電子發射體21δ的電子發射端222。該電子發 射端222與陽極電極21〇之間的距離為1〇微米〜2〇〇微 米。該陰極發射體208 一端與陰極電極212的電連接方 式可以為通過一導電膠電連接，也可以通過分子間力或 /二他方式實現。該奈米碳管長線的長度為微米〜4〇〇 微米’且相鄰的奈米碳管長線之間的間距為1奈米〜100 不米。該奈米碳管長線中包括多個首尾相連且擇優取向 排列的奈米碳管束，相鄰的奈米碳管束之間通過凡德瓦 爾力連接。該奈米碳管束中包括多個平行且緊密排列的 12 1360831 奈米碳管。所述奈米碳管長線中的奈米碳管為單壁、雙 壁或多壁奈米碳管。所述奈米碳管的長度範圍為1〇微米 〜100微米，且奈米碳管的直徑小於15奈米。 另外，該場發射電子器件200的每個電子發射單元 220可以進一步包括一固定電極224設置於陰極電極 上，且該固定電極224將陰極發射電極2〇8固定於陰極 電極212上。 '

本實施例中，所述場發射電子器件2〇〇中，陰極發 射體.208的-端與陰極電極212電連接，另—端與陽極 電極210間隔設置’且另一端與陽極電極21〇之間的間 距為10微米〜200微米，所以，該場發射電子器件2〇〇工 作時，陰極電極212與陽極電極21G之間不會形成電流， 所以功耗低。而且，該大面積場發射電子器件細中， 多個陰極發㈣208 <間的行距與列距相等，且每個陰 極發射體細遠離陰極電極212的—端與陽極電極^ f間的間隔相等’每個陰極發射It咖包括多個平行且 :間隔設置的電子發射體218，所以發射的電子整體均勻 綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法 提出專利申請。惟，以上所述者 k Vi th irp ^ ^ 僅為本發明之較佳實施例， 之人士接…ΤΙ 範圍。舉凡熟悉本案技藝 之人士杈依本發明之精神所作 I 之專效修飾或變化，皆應涵 盍於以下申凊專利範圍内。 【圖式簡單說明】 1360831 圖1為先前技術中的場發射電子器件的俯視圖。 •圖2為本技術方案實施例的場發射電子器件的俯視 •圖。 圖3為本技術方案實施例的場發射電子器件的側視 圖。 圖4為本技術方案實施例的場發射電子器件的電子發 射單元的掃描電鏡照片。 【主要元件符號說明】 ®場發射電子器件 100, 200 絕緣基底 102, 202 行電極引線 104, 204 列電極引線 106, 206 電子發射體 108, 218 行電極 110 列電極 112 I電子發射區 114 介質絕緣層 116,216 網格 118, 214 電子發射單元 120, 220 陰極發射體 208 陽極電極 210 陰極電極 212 電子發射端 222 固定電極 224 14

Claims (1)

1360831 十、申請專利範圍 1. 一種場發射電子器件，其包括： 一絕緣基底； 多個行電極引線與列電極引線分別平行且等間隔設 =絕緣基底上，該多個行電極引線與多個列電極引 ==設置’每兩個相鄰的行電極引線與兩個相 ==引線形成一個網格，行電極引線與列電極 引線之間電絕緣；

=電=發射單元’每個電子發射單元對應— 發射單元進一步包括間隔設置的-陰 虚 極’且該陰極電極和陽極電極分別 ”上述仃電極引線與列電極引線電連接，以及一陰極 發射體’該陰極發射體一端與陰極電極電連接/ =在二所述陰極發射體的另一端與陽極電極間 二微米端與陽極電極之間的間距為10微求 項所述的場發射電 遠離陰極電極的一 子器件，其 端指向陽極 2.如申請專利範圍第J 中，所述陰極發射體 電極。 3. y請專·圍第1項所述的場發射電子器件，立 極之間的間距為5。微米〜二，^ 4. ^申2第i項所述的場發射電 中，所述陰極發射體與絕緣基底間隔設置。、 15 1360831 5. 如申請專利範圍第1項所述的場發射電子器件，其 • 中，所述陰極發射體包括多個平行且等間隔排列的 • 電子發射體。 6. 如申請專利範圍第5項所述的場發射電子器件，其 中，所述電子發射體之間的間距為1奈米〜^奈米。 7. 如申請專利範圍第5項所述的場發射電子器件，其 中’所述電子發射體包括一電子發射端，且該電子 發射知為電子發射體遠離陰極電極的一端。 ® 8.如申請專利範圍第5項所述的場發射電子器件，其 中，所述電子發射體為矽線、單根碳纖維或奈米碳 管長線。 9.如申請專利範圍第8項所述的場發射電子器件，其 中，所述奈来碳管長線中包括多個首尾相連且擇優 取向排列的奈米碳管束，且相鄰奈米碳管束之間通 過凡德瓦爾力連接。 1〇.如申請專利範圍第9項所述的場發射電子器件，其 • 中，所述的奈米碳管束包括多個平行且緊密排列的 奈米碳管。 u.如申請專利範圍第10項所述的場發射電子器件，其 中，所述奈米碳管為單壁奈米碳管，雙壁奈米碳管 或多壁奈米碳管。 12.如申請專利範圍第1〇項所述的場發射電子器件，其 中，所述奈米碳管的長度為1〇微米〜100微米，直徑 小於15奈米。 16 1360831 13.如申請專利範圍第1項所述的場發射電子器件，其 中，所述行電極引線與列電極引線交叉處設置有 介質絕緣層。

14.如申請專利範圍帛丨項所述的場發射電子器件，其 中，所述多·電子發射單元對應網格設置成陣歹/’、 且設置于同-行的電子發射單元的陽極電極盘同一 個行電極引線電連接，設置於同一列的電子發射單 π的陰極電極與同一個列電極引線電連接。 π如中請專利範圍第！項所述的場發射電子器件，並 中，所述每個電子發射單元進一步包括一固定電極 位於陰極電極上

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