TWI398895B - 場發射裝置的製備方法 - Google Patents

Description

場發射裝置的製備方法

本發明涉及一種場發射裝置的製備方法。

場發射顯示器係繼陰極射線管(CRT)顯示器和液晶顯示器(LCD)之後，最具發展潛力的下一代新興技術。相對於先前的顯示器，場發射顯示器具有顯示效果好、視角大、功耗小及體積小等優點，尤其基於奈米碳管的場發射顯示器，近年來越來越受到重視。

場發射裝置係場發射顯示器的重要元件。先前技術中，場發射裝置的製備方法通常包括以下步驟：提供一絕緣基底；在絕緣基底上形成複數陰極電極；在絕緣基底上形成一具有複數通孔的介質層，使陰極電極通過開孔暴露；在暴露的陰極電極上形成電子發射體及在介質層上形成複數柵極。

然而，以上述方法製備的場發射裝置中，電子發射體與陰極電極的結合力較差。以基於奈米碳管的場發射裝置為例，電子發射體通常為採用化學氣相沈積法製備的奈米碳管陣列。該奈米碳管陣列中的奈米碳管在發射電子時容易被強電場拔出，從而限制該場發射裝置的電子發射能力和壽命。

有鑒於此，提供一種電子發射體與陰極電極可以牢固結合的場發射裝置的製備方法實為必要。

一種場發射裝置的製備方法，其包括：提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面及與該第一表面相對的第二表面，且該絕緣基板包括一第一表面及與該第一表面相對的第二表面，且該絕緣基板具有複數貫穿該第一表面和第二表面的開孔；對應所述絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體，所述每一電子發射體包括一固定端及一與該固定端相連的場發射尖端，且該固定端固定於所述絕緣基板的第一表面，該場發射尖端由固定端向開孔內延伸；及，在所述絕緣基板的第一表面上形成複數條狀陰極電極，該複數陰極電極將所述每一電子發射體的固定端固定於所述絕緣基板與所述陰極電極之間。

一種場發射裝置的製備方法，其包括：提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面及與該第一表面相對的第二表面，且該絕緣基板具有複數貫穿該第一表面和第二表面的開孔；在所述絕緣基板的第二表面上形成複數條狀柵極電極；對應所述絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體，所述至少一電子發射體包括一固定端及一與該固定端相連的場發射尖端，且該固定端固定於所述絕緣基板的第一表面，該場發射尖端由固定端向開孔內延伸；及在所述絕緣基板的第一表面上形成複數條狀陰極電極，該複數陰極電極將所述電子發射 體的固定端固定於所述絕緣基板與所述陰極電極之間。

與先前技術相比，由於採用本發明提供的方法製備的場發射裝置中的電子發射體的一部分固定於絕緣基板與陰極電極之間，故，該電子發射體被牢固地固定在絕緣基板與陰極電極之間，可以承受較大的電場力而不會被電場力拔出，從而使該電子發射體具有更強的電子發射能力和更長的使用壽命。

100,400‧‧‧場發射裝置

110,410‧‧‧絕緣基板

1102,4102‧‧‧開孔

1104,4104‧‧‧第二表面

1106,4106‧‧‧第一表面

120,420‧‧‧陰極電極

130,430‧‧‧柵極電極

140‧‧‧電子發射單元

1402,4402‧‧‧電子發射體

1404,4404‧‧‧固定端

1406,4406‧‧‧場發射尖端

1408,4408‧‧‧場發射線材

150,450‧‧‧固定元件

200,500‧‧‧場發射線材供給裝置

202,502‧‧‧針管

204,504‧‧‧針頭

300‧‧‧鐳射

圖1至圖6為本發明第一實施例提供的場發射裝置的製備方法的工藝流程圖。

圖7為本發明第一實施例製備的場發射裝置的示意圖。

圖8為圖7中的場發射裝置沿VIII-VIII線的剖面圖。

圖9為本發明第二實施例製備場發射裝置的過程中對應每個開孔設置奈米碳管線狀結構的方法示意圖。

圖10至圖15為本發明第三實施例提供的場發射裝置的製備方法的工藝流程圖。

以下將結合附圖詳細說明本發明實施例提供的場發射裝置的製備方法。本發明的場發射裝置的製備方法可以應用至二極型場發射顯示器、三極型場發射顯示器等。

請參閱圖1至圖6，本發明第一實施例提供一種場發射裝置100的製備方法，其包括以下步驟：

步驟一，提供一絕緣基板110，該絕緣基板110包括一第一表面1106及與該第一表面1106相對的第二表面1104，且該絕緣基板110具有複數貫穿該第一表面1106和第二表面1104的開孔1102。

所述絕緣基板110的材料可以為玻璃、陶瓷、塑膠或聚合物。所述絕緣基板110的形狀與厚度不限，可以根據實際需要製備。優選地，所述絕緣基板110的形狀為正方形或矩形，厚度大於等於15微米。所述絕緣基板110上的複數開孔1102可以均勻分佈或按照預定的圖形分佈。所述開孔1102的直徑可以為3微米至1000微米。本實施例中，所述絕緣基板110為一邊長為50毫米，厚度為1毫米的正方形耐高溫高分子基板。如圖7所示，所述高分子基板上形成有10x10個(共10行，每行10個)呈行列式分佈的開孔1102。所述開孔1102的直徑為500微米的開孔1102。

步驟二，對應所述絕緣基板110的每個開孔1102設置至少一電子發射體1402，所述至少一電子發射體1402包括一固定端1404及一與該固定端1404相連的場發射尖端1406，且該固定端1404固定於所述絕緣基板110的第一表面1106，該場發射尖端1406由固定端1404向開孔1102內延伸。

所述電子發射體1402為一具有柔韌性和自支撐性的，且可以用於發射電子的線狀電子發射體，其包括奈米碳管線狀結構、碳纖維或矽奈米線線狀結構等。可以理解，所述電子發射體1402還可以與至少一具有柔韌性和可塑性的支撐線材平行 緊密設置或扭轉設置。所述支撐線材可以為鐵絲、鋁絲、銅絲、金絲、鉬絲或銀絲等金屬微絲。所述支撐線材的直徑和長度可根據實際需要而選定。優選地，所述支撐體線材的直徑為50微米到500微米。所述支撐線材可以進一步提高電子發射體1402的自支撐性。

本實施例中，以奈米碳管線狀結構為例說明。所述奈米碳管線狀結構為一自支撐結構。所謂“自支撐結構”即該奈米碳管線狀結構無需通過一支撐體支撐，也能保持自身特定的形狀。所述奈米碳管線狀結構可以包括至少一個奈米碳管線。當奈米碳管線狀結構包括複數奈米碳管線時，複數奈米碳管線平行排列組成束狀結構或複數奈米碳管線相互扭轉組成絞線結構。所述奈米碳管線狀結構的直徑為1微米到500微米。本實施例中，所述奈米碳管線狀結構的直徑為20微米。

所述奈米碳管線可以為非扭轉的奈米碳管線或扭轉的奈米碳管線。該非扭轉的奈米碳管線包括複數沿奈米碳管線軸向排列的奈米碳管，即奈米碳管的軸向與奈米碳管線的軸向基本平行。該扭轉的奈米碳管線包括複數繞奈米碳管線軸向螺旋排列的奈米碳管，即奈米碳管的軸向沿奈米碳管線的軸向螺旋延伸。該非扭轉的奈米碳管線與扭轉的奈米碳管線長度不限，直徑為0.5奈米~100微米。該奈米碳管線中的奈米碳管為單壁、雙壁或多壁奈米碳管。該奈米碳管的直徑小於5奈米，長度範圍為10微米~100微米。

所述非扭轉的奈米碳管線可以通過直接從奈米碳管陣列中拉 取的方法製備，也可以先從奈米碳管陣列中拉取一奈米碳管膜，再將該奈米碳管膜通過有機溶劑處理收縮成奈米碳管線。所述扭轉的奈米碳管線為採用一機械力將所述奈米碳管膜兩端沿相反方向扭轉獲得。所述扭轉的奈米碳管線也可以通過在拉取非扭轉的奈米碳管線或奈米碳管膜的過程中同時扭轉該非扭轉的奈米碳管線或奈米碳管膜而形成。所述奈米碳管線及其製備方法具體請參見申請人於2002年11月5日申請的，於2008年11月21日公告的第I303239號台灣公告專利“一種奈米碳管繩及其製造方法”，及於於2005年12月16日申請的，於2007年7月1日公開的第TW200724486號台灣公開專利申請“奈米碳管絲及其製作方法”。為節省篇幅，僅引用於此，但上述申請所有技術揭露也應視為本發明申請技術揭露的一部分。

所述對應所述絕緣基板110的每個開孔1102設置至少一電子發射體1402的方法具體包括以下步驟：

(一)，提供一場發射線材供給裝置200用以連續不斷的提供場發射線材1408，所述場發射線材供給裝置200包括一針管202，且該針管202具有一針頭204，將一場發射線材1408穿設於該針管202內，並使該場發射線材1408的一端從針管202的針頭204露出。

所述針管202的內徑大小可以根據所述電子發射體1402的直徑大小選擇，外徑大小可以根據所述開孔1102大小選擇。優選地，所述針管202的內徑大小為電子發射體1402的直徑大 小的5倍至10倍以減小針管202與電子發射體1402之間的摩擦力。所述場發射線材1408可以連續不斷地從針頭204伸出。可以理解，所述場發射線材供給裝置200還可以包括機械手臂(圖未示)，控制電腦(圖未示)等輔助設備以實現自動化連續生產。本實施例中，所述場發射線材供給裝置200為一注射器，且注射器針頭204被磨成平面。所述場發射線材1408為具有柔韌性和自支撐性的，宏觀可操作，且可以用作發射電子。將該場發射線材1408切斷可以得到複數電子發射體1402。本實施例中，所述場發射線材1408為一奈米碳管線狀結構。

(二)，移動該針管202使該針管202依次插入所述絕緣基板110的每個開孔1102中，同時不斷提供場發射線材1408，並使該場發射線材1408的一部分固定於絕緣基板110的第一表面1106，一部分設置於絕緣基板110的開孔1102內。

(三)，將該場發射線材1408位於開孔1102內的部分切斷以形成至少一電子發射體1402。

所述將場發射線材1408切斷的方法為機械切割、鐳射掃描、電子束掃描或通電流熔斷或通電流後鐳射輔助定點熔斷。

如圖2至圖4所示，本實施例中，對應所述絕緣基板110的每個開孔1102設置兩個電子發射體1402，其具體包括以下步驟：

(A)，提供一固定元件150，將該固定元件150設置於所述 絕緣基板110的第二表面1104一側。

所述固定元件150用來固定場發射線材1408，以使場發射線材1408設置於開孔1102內。所述固定元件150可以為一黏性片狀體或掛鈎等任何能夠固定該場發射線材1408的元件。所述黏性片狀體可以為膠帶，具有黏性的塑膠薄膜或塗有黏結劑的玻璃板等。當固定元件150為掛鈎時，可以將複數掛鈎呈行列式設置於一支撐體上，且每個掛鈎與一開孔1102對應設置。當所述固定元件150為掛鈎時，該場發射線材1408可以被掛鈎掛住，從而避免黏結劑對場發射線材1408造成污染。本實施例中，所述固定元件150為一具有黏性的塑膠薄膜。所述固定元件150具有黏性的表面與第二表面1104貼合併將絕緣基板110的開孔1102覆蓋。

(B)，將所述場發射線材1408從所述針頭204露出的一端固定於所述絕緣基板110的第一表面1106。

本實施例中，所述場發射線材1408從針頭204露出的一端通過黏結劑固定於第一表面1106。可以理解，本實施例也可以通過一輔助固定件(圖未示)將所述場發射線材1408從針頭204露出的一端固定於該絕緣基板110的第一表面1106。

(C)，沿平行於第一表面1106的方向移動所述針管202至一開孔1102處，並將該針管插入該開孔1102內，從而帶動該場發射線材1408先沿平行於第一表面1106的方向延伸再向該開孔1102內延伸，並使場發射線材1408被所述固定元件150固 定。

本實施例中，所述固定元件150為黏性片狀體，該場發射線材1408可以黏結於黏性片狀體表面。

(D)，將該針管202從該開孔1102內拔出，並沿平行於第一表面1106的方向移動，從而帶動該場發射線材1408先向該開孔1102外延伸再沿平行於第一表面1106的方向延伸，並將該場發射線材1408平行於第一表面1106的部分固定於第一表面1106，此時該場發射線材1408位於該開孔1102內的部分形成一V字形。

可以理解，由於場發射線材1408被固定元件150固定，通過將場發射線材1408繃緊可以使該場發射線材1408平行於所述絕緣基板110的第一表面1106的部分固定於第一表面1106。本實施例中，優選地，所述V字形場發射線材1408的V字形尖端位於該開孔1102的中心軸上。

(E)，重複上述步驟，以使所述場發射線材1408對應絕緣基板110的每個開孔1102設置，且該場發射線材1408位於每個開孔1102內的部分都呈V字型。

可以理解，本實施例中還可以連續移動針管202，使得所述場發射線材1408對應絕緣基板110的每個開孔1102設置，且該場發射線材1408位於每個開孔1102內的部分都呈V字型。

進一步，本實施例還可以包括一將所述位於相鄰兩個開孔1102之間的場發射線材1408切斷的步驟。本實施例中，採用 鐳射沿著絕緣基板110的開孔1102排列的橫向和縱向分別進行多次掃描以將所述位於相鄰兩個開孔1102之間的場發射線材1408切斷從而形成複數電子發射體1402。

可以理解，本實施例中也可以僅將位於相鄰兩排開孔1102之間的場發射線材1408切斷。此時，在後續步驟中同一排開孔1102應對應同一陰極電極120設置。

(F)，去除所述固定元件150，將該場發射線材1408位於每一開孔1102內的部分從V字形的尖端切斷。

本實施例中，採用鐳射掃描將場發射線材1408切斷以形成兩個場發射尖端1406。可以理解，所述將場發射線材1408位於每一開孔1102內的部分從V字形的尖端切斷的步驟之後，還可以進一步包括一採用鐳射對該場發射尖端1406進行處理，以除去該場發射尖端1406表面的黏結劑等雜質的步驟。通過除去場發射尖端1406表面的黏結劑等雜質可以進一步降低場發射尖端1406的逸出功。

請參見圖4，本實施例在每個開孔1102內設置兩個電子發射體1402。每個電子發射體1402的固定端1404固定於絕緣基板110的第一表面1106，場發射尖端1406由陰極電極120向開孔1102的開口中心位置傾斜延伸，且兩個電子發射體1402的場發射尖端1406間隔設置。可以理解，如果僅將位於相鄰兩排開孔1102之間的場發射線材1408切斷，位於同一排開孔1102內的部分電子發射體1402的固定端1404也可以連在一起 。

步驟三，在所述絕緣基板110的第一表面1106上形成複數條狀陰極電極120，該複數陰極電極120將所述電子發射體1402的固定端1404固定於所述絕緣基板110與所述陰極電極120之間。

所述複數陰極電極120平行且間隔設置，且每個陰極電極120對應一排開孔1102設置。所述電子發射體1402與陰極電極120接觸從而實現電連接。所述陰極電極120可以為金屬片、氧化銦錫薄膜或導電漿料層等。所述金屬可以為銅、鋁、金、銀等。所述導電漿料包括金屬粉、低熔點玻璃粉和黏結劑。其中，該金屬粉優選為銀粉，該黏結劑優選為松油醇或乙基纖維素。該導電漿料中，金屬粉的重量比為50~90%，低熔點玻璃粉的重量比為2~10%，黏結劑的重量比為10~40%。所述陰極電極120可以通過絲網列印、電鍍，化學氣相沈積、磁控濺射、熱沈積等方法製備，也可以將提前製備好的金屬陰極電極120直接固定於所述絕緣基板110的表面。

本實施例中，將複數條形銅片整個表面塗覆黏結劑後間隔且平行固定於所述絕緣基板110的第一表面1106。如圖5所示，所述條形銅片將絕緣基板110的開孔1102蓋住，且將電子發射體1402的固定端1404固定於陰極電極120與絕緣基板110之間。

請參見圖6，進一步，本實施例還可以包括一在所述絕緣基 板110的第二表面1104形成複數條狀柵極電極130的步驟，以使該場發射裝置100可以應用於三極型顯示器。

如圖7所示，所述複數柵極電極130平行設置，且與陰極電極120異面垂直設置。由於陰極電極120與柵極電極130異面垂直設置，故，可以通過控制陰極電極120與柵極電極130來控制每個開孔1102中的電子發射體1402進行獨立發射電子。

所述柵極電極130可以為金屬片、氧化銦錫薄膜或導電漿料層等。所述金屬可以為銅、鋁、金、銀等。所述導電漿料包括金屬粉、低熔點玻璃粉和黏結劑。所述柵極電極130可以通過絲網列印、電鍍，化學氣相沈積、磁控濺射、熱沈積等方法製備，也可以將提前製備好的金屬柵極電極130直接固定於所述絕緣基板110的第二表面1104。

所述柵極電極130可以為一導電條，具有一排柵孔的導電片或柵網。本實施例中，所述柵極電極130為一具有一排柵孔(圖未標)的導電片。所述柵孔為通孔，且柵孔的直徑為1微米至1000微米。所述柵極電極130的柵孔與絕緣基板110的開孔1102相對應設置，以使電子發射體1402發射的電子可以通過該柵孔射出。所述柵極電極130為導電漿料列印的條形電極，且柵孔的直徑為500微米。

請參閱圖7至圖8，為本發明實施例製備的場發射裝置100，該場發射裝置100包括一絕緣基板110、複數陰極電極120、複數柵極電極130及複數電子發射單元140。

其中，所述絕緣基板110上形成有複數開孔1102，且每個電子發射單元140與一開孔1102對應設置。所述絕緣基板具有第一表面1106及與該第一表面1106相對的第二表面1104。所述複數柵極電極130設置於絕緣基板110的第二表面1104。所述複數陰極電極120設置於絕緣基板110的第一表面1106。所述陰極電極120與柵極電極130均為條形電極。所述複數陰極電極120平行設置，所述複數柵極電極130平行設置，且陰極電極120與柵極電極130異面垂直設置。所述電子發射單元140與陰極電極120電連接。由於陰極電極120與柵極電極130異面垂直設置，故，可以通過控制陰極電極120與柵極電極130來控制每個電子發射單元140進行獨立發射電子。

所述電子發射單元140包括兩個電子發射體1402，且每個電子發射體1402的固定端1404固定於絕緣基板110與陰極電極120之間。所述兩個電子發射體1402的場發射尖端1406由陰極電極120向開孔1102的開口中心位置傾斜延伸，且兩個電子發射體1402的場發射尖端1406的間隔設置。

請參見圖9，本發明第二實施例提供一種場發射裝置100的製備方法。本發明第二實施例提供的場發射裝置的製備方法與本發明第一實施例提供一種場發射裝置的製備方法基本相同，其區別在於：對應所述絕緣基板110的每個開孔1102僅設置一個電子發射體1402。

本實施例中對應所述絕緣基板110的每個開孔1102設置電子發射體1402的方法包括以下步驟：

(一)，提供一場發射線材供給裝置200用以連續不斷的提供場發射線材1408，所述場發射線材供給裝置200包括一針管202，且該針管202具有一針頭204，將一場發射線材1408穿設於該針管202內，並使該場發射線材1408的一端從針管202的針頭204露出。

(二)，將所述場發射線材1408從所述針頭204露出的一端固定於所述絕緣基板110的第一表面1106，然後移動所述針管202，從而帶動該場發射線材1408向該開孔1102內延伸。

(三)，將該場發射線材1408位於開孔1102內的部分切斷以形成至少一電子發射體1402。

(四)，重複上述步驟以在每個開孔1102內設置一電子發射體1402。

如圖9所示，本實施例中給場發射線材1408通入直流電後在鐳射300的輔助作用下定點熔斷。由於該場發射線材1408在鐳射300的輔助作用下定點熔斷，熔斷的瞬間碳熔化產生的毛細力將這些奈米碳管緊緊束縛在一起。使該場發射線材1408具有很好的機械性能和電性能，可以有效提高該場發射線材1408的場發射電子的能力。該熔斷後的場發射線材1408中奈米碳管具有更少的壁數和更細的直徑，其壁數少於5層一般為2層或者3層，其直徑通常小於5奈米。而直接生長的超順排奈米碳管陣列的奈米碳管的層數多於5層，直徑為15奈米左右。奈米碳管壁數減少的原因為由於在鐳射的輔助作 用下，不斷升高的溫度使一些富含缺陷的石墨層崩潰，碳元素蒸發。而直徑的減少的原因為被加熱至高溫的奈米碳管受一定的拉力作用發生塑性形變，變長變細。該電子發射體1402中的場發射尖端1406的奈米碳管與其他遠離該場發射尖端1406的奈米碳管緊密結合，使得該場發射尖端1406的奈米碳管在場發射過程中產生的熱量可以有效地被傳導出去，並且可以承受較強的電場力。

請參閱圖10至圖15，本發明第三實施例提供一種場發射裝置400的製備方法。本發明第三實施例提供的場發射裝置400的製備方法與本發明第一實施例提供的場發射裝置100的製備方法基本相同，其區別在於：本實施例先在絕緣基板410的第二表面4104上形成複數條狀柵極電極430，後設置電子發射體4402，最後形成陰極電極420。

本實施例提供的場發射裝置400的製備方法具體包括以下步驟：

步驟一，提供一絕緣基板410，該絕緣基板410包括一第一表面4106及與該第一表面4106相對的第二表面4104，且該絕緣基板410具有複數貫穿該第一表面4106和第二表面4104的開孔4102。

步驟二，在所述絕緣基板410的第二表面4104上形成複數條狀柵極電極430。

步驟三，對應所述絕緣基板410的每個開孔4102設置至少一 電子發射體4402，所述至少一電子發射體4402包括一固定端4404及一與該固定端4404相連的場發射尖端4406，且該固定端4404固定於所述絕緣基板410的第一表面4106，該場發射尖端4406由固定端4404向開孔4102內延伸。

如圖13至圖15所示，本實施例中，對應所述絕緣基板410的每個開孔4102設置兩個電子發射體4402，其具體包括以下步驟：

(A)，提供一固定元件450，將該固定元件450設置於所述柵極電極430一側。

(B)，將所述場發射線材4408從一場發射線材供給裝置500的針頭504露出的一端固定於所述絕緣基板410的第一表面4106；

(C)，沿平行於第一表面4106的方向移動所述針管502至一開孔4102處，並將該針管插入該開孔4102內，從而帶動該場發射線材4408先沿平行於第一表面4106的方向延伸再向該開孔4102內延伸，並使場發射線材4408被所述固定元件450固定。

(D)，將該針管502從該開孔4102內拔出，並沿平行於第一表面4106的方向移動，從而帶動該場發射線材4408先向該開孔4102外延伸再沿平行於第一表面4106的方向延伸，並將該場發射線材4408平行於第一表面4106的部分固定於第一表面4106，此時該場發射線材4408位於該開孔4102內的部分形成 一V字形。

(E)，重複上述步驟，以使所述場發射線材4408對應絕緣基板410的每個開孔4102設置，且該場發射線材4408位於每個開孔4102內的部分都呈V字型。

(F)，去除所述固定元件450，將該場發射線材4408位於每一開孔4102內的部分從V字形的尖端切斷。

可以理解，由於本實施例中先設置柵極電極430，再設置場發射線材4408，然後將場發射線材4408位於每一開孔4102內的部分切斷以形成電子發射體4402，故，可以避免製備柵極電極430時，尤其為沈積或列印柵極電極430時，對場發射尖端4406造成污染。另，通過選擇場發射線材4408被切斷的位置還可以很容易地控制電子發射體4402的場發射尖端4406與柵極電極430基本保持在同一高度。所述場發射尖端4406與柵極電極430之間的高度差小於10微米。所述高度差指場發射尖端4406至第一表面4106的垂直距離與所述柵極電極430至第一表面4106的垂直距離的差的絕對值。優選地，所述場發射尖端4406與柵極電極430之間的高度差小於5微米。由於場發射尖端4406與柵極電極430基本保持在同一高度，故，柵極電極430的控制電壓可以降低至30伏特~100伏特。本實施例中，所述場發射尖端4406與柵極電極430之間的高度差小於2微米。所述柵極電極430的控制電壓為70伏特~80伏特。

步驟四，在所述絕緣基板410的第一表面4106上形成複數條狀陰極電極420，該複數陰極電極420將所述電子發射體4402的固定端4404固定於所述絕緣基板410與所述陰極電極420之間。

所述陰極電極420與柵極電極430異面垂直設置，以通過控制陰極電極420與柵極電極430來控制每個開孔4102中的電子發射體4402進行獨立發射電子。

由於採用本發明提供的方法製備的場發射裝置中的電子發射體的一部分固定於絕緣基板與陰極電極之間，故，該電子發射體被牢固地固定在絕緣基板與陰極電極之間，可以承受較大的電場力而不會被電場力拔出，從而使該電子發射體具有更強的電子發射能力和更長的使用壽命。另，通過將場發射尖端與柵極電極之間的高度差控制在10微米以內，可以使柵極電極的控制電壓降低至30伏特~100伏特。

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，以上所述者僅為本發明之較佳實施例，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

110‧‧‧絕緣基板

1102‧‧‧開孔

1104‧‧‧第二表面

1106‧‧‧第一表面

1408‧‧‧場發射線材

150‧‧‧固定元件

200‧‧‧場發射線材供給裝置

202‧‧‧針管

204‧‧‧針頭

Claims (13)

1. 一種場發射裝置的製備方法，其包括：提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面及與該第一表面相對的第二表面，且該絕緣基板具有複數貫穿該第一表面和第二表面的開孔；對應所述絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體，所述每一電子發射體包括一固定端及一與該固定端相連的場發射尖端，且該固定端固定於所述絕緣基板的第一表面，該場發射尖端由固定端向開孔內延伸，所述對應絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體的方法具體包括以下步驟：提供一場發射線材供給裝置，所述場發射線材供給裝置包括一針管，且該針管具有一針頭，將一場發射線材穿設於該針管內，並使該場發射線材的一端從針管的針頭露出；移動該針管使該針管依次插入所述絕緣基板的每個開孔中，同時不斷提供場發射線材，並使該場發射線材的一部分固定於絕緣基板的第一表面，一部分設置於絕緣基板的開孔內；及將該場發射線材位於開孔內的部分切斷；及在所述絕緣基板的第一表面上形成複數條狀陰極電極，該複數陰極電極將所述每一電子發射體的固定端固定於所述絕緣基板與所述陰極電極之間。
2. 如請求項1所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述電子 發射體包括奈米碳管線狀結構、碳纖維或矽奈米線線狀結構。
3. 如請求項1所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述對應絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體的方法具體包括以下步驟：提供一場發射線材供給裝置，所述場發射線材供給裝置包括一針管，且該針管具有一針頭，將一場發射線材穿設於該針管內，並使該場發射線材的一端從針管的針頭露出；移動該針管使該針管依次插入所述絕緣基板的每個開孔中，同時不斷提供場發射線材，並使該場發射線材的一部分固定於絕緣基板的第一表面，一部分設置於絕緣基板的開孔內；及將該場發射線材位於開孔內的部分切斷。
4. 如請求項3所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述移動該針管使該針管依次插入所述絕緣基板的每個開孔中，同時不斷提供場發射線材，並使該場發射線材的一部分固定於絕緣基板的第一表面，一部分設置於絕緣基板的開孔內的方法具體包括以下步驟：提供一固定元件，將該固定元件設置於所述絕緣基板的第二表面一側；將所述場發射線材從所述針頭露出的一端固定於所述絕緣基板的第一表面；沿平行於第一表面的方向移動所述針管至一開孔處，並將該針管插入該開孔內，從而帶動該場發射線材先沿平行於第一 表面的方向延伸再向該開孔內延伸，並使場發射線材被所述固定元件固定；將該針管從該開孔內拔出，並沿平行於第一表面的方向移動，從而帶動該場發射線材先向該開孔外延伸再沿平行於第一表面的方向延伸，並將該場發射線材平行於第一表面的部分固定於第一表面，此時該場發射線材位於該開孔內的部分形成一V字形；重複上述步驟，以使所述場發射線材對應絕緣基板的每個開孔設置，且該場發射線材位於每個開孔內的部分都呈V字型；及去除所述固定元件，將該場發射線材位於每一開孔內的部分從V字形的尖端切斷。
5. 如請求項4所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述固定元件為一黏性片狀體或掛鈎。
6. 如請求項4所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述使場發射線材對應絕緣基板的每個開孔設置的方法為：連續移動針管，使得所述場發射線材對應絕緣基板的每個開孔設置，且該場發射線材位於每個開孔內的部分都呈V字型。
7. 如請求項6所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述連續移動針管使得所述場發射線材對應絕緣基板的每個開孔設置的步驟之後或將該場發射線材位於每一開孔內的部分從V字形的尖端切斷的步驟之後進一步包括一將所述位於相鄰兩個開孔之間的場發射線材切斷的步驟。
8. 如請求項1所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述對應 絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體的方法具體包括以下步驟：將所述場發射線材從所述針頭露出的一端固定於所述絕緣基板的第一表面，然後移動所述針管，從而帶動該場發射線材向該開孔內延伸；將該場發射線材位於開孔內的部分切斷以形成至少一電子發射體；及重複上述步驟以在每個開孔內設置一電子發射體。
9. 如請求項1項或第3所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述將奈米碳管線狀結構切斷的方法為機械切割、鐳射掃描、電子束掃描、通電流熔斷或通電流後鐳射輔助定點熔斷。
10. 如請求項1所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述在絕緣基板的第一表面上形成複數條狀陰極電極的步驟之後進一步包括一在所述絕緣基板的第二表面上形成複數條狀柵極電極的步驟。
11. 一種場發射裝置的製備方法，其包括：提供一絕緣基板，該絕緣基板包括一第一表面及與該第一表面相對的第二表面，且該絕緣基板具有複數貫穿該第一表面和第二表面的開孔；在所述絕緣基板的第二表面上形成複數條狀柵極電極；對應所述絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體，所述至少一電子發射體包括一固定端及一與該固定端相連的場發射尖端，且該固定端固定於所述絕緣基板的第一表面，該場發射尖端由固定端向開孔內延伸；及 在所述絕緣基板的第一表面上形成複數條狀陰極電極，該複數陰極電極將所述電子發射體的固定端固定於所述絕緣基板與所述陰極電極之間。
12. 如請求項11所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述對應所述絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體的步驟中，保持該場發射尖端與柵極電極之間的高度差小於10微米。
13. 如請求項12所述的場發射裝置的製備方法，其中，所述對應所述絕緣基板的每個開孔設置至少一電子發射體的步驟中，保持該場發射尖端與柵極電極之間的高度差小於5微米。