专利名称：一种新型场发射器件支撑体结构的制作方法
技术领域：
本发明是一种新型场发射器件支撑体结构，涉及场致发射显示器件中支撑体阵列
和电子通道的结构设计及制备方法。
背景技术：
场致发射是阴极电子发射的一种重要方式，它在平板显示器件、X射线管和微波管中有重要的应用。与热阴极相比较，场致发射阴极可以容易地制备成大面积的发射体阵列，从而提供更高的电流以及实现扫描式电子发射。但是，当阴极尺寸变大以后，必须在阴极基板和阳极基板之间设置支撑体，以抵消外部大气环境和场发射器件内真空环境的压力差。如果支撑体结构设置不合理，或者支撑体阵列强度不够，将导致场发射器件在真空排气过程中破裂和损毁。 由于在场发射器件中阴极和阳极之间存在较大的电位差，支撑体须具有较好的绝缘强度和一定的高度。同时，支撑体位于阴极基板和阳极基板之间，支撑体部分实际遮盖了一定的阴极发射面积，造成阴极发射的不均匀性。因此，场发射器件中支撑体需要具有较小的直径，通常要求小于0. 5mm，以及较长的高度，通常大于2mm。另外，为了提高场发射器件的强度，需要采用多根支撑体构成阵列。在该支撑体阵列中各支撑体需要与阴极基板垂直，否则会导致压力分配不均匀，形成器件的破损。将多根细长的棒状支撑体按照一定的位置垂直安装在阴极基板和阳极基板之间具有很大的技术难度。为了克服这一技术难点，国外公司提出十字形的支撑体结构。十字形支撑体结构虽然在一定程度上减小了安装的困难，但是其加工工艺复杂，成本高昂。 在传统的场发射器件中，阴极基板与阳极基板之间的间距较大，电子束的散焦将影响场发射器件的分辨率。 针对场发射器件支撑体结构存在的上述问题，本发明提出一种新型的支撑体结构。该新型支撑结构具有制备工艺简单、成本低廉和安装容易的特点，并通过实施一定的电压，可以实现电子束的聚焦。
发明内容
技术问题本发明目的是提供一种场发射器件的支撑体结构设计和制备方法。该支撑体结构利用带贯穿通道的金属基板做为骨架，实现细长支撑柱的整体装配，并可对电子束聚焦。本发明提出的场发射器件支撑体结构的制备工艺简单，制作成本低廉。
技术方案在场发射器件中，阴极基板和阳极基板之间需要设置支撑体，以抵消外部大气环境和场发射器件内真空环境的压力差。场发射器件中支撑体需要具有较小的直径和较大的高度，很难将这些细长的支撑体稳定、均匀地安装在阴极基板和阳极基板之间。由于这些支撑体需要共同抵消大气环境带来的压力差，所有的支撑体必须与阴极基板和阳极基板垂直，否则将导致器件的应力分布不均而破碎。因此，在场发射器件中支撑体的均匀排布和垂直装配具有很大的难度。在传统的场发射器件中，阴极基板与阳极基板之间的间距较大，电子束的散焦将影响场发射器件的分辨率。 针对场发射器件中支撑体制备和装配的技术难点，本发明提出一种场发射器件支撑体结构。该结构以一金属基板为骨架，将细长的支撑体分别置于该金属基板的前后两端，在支撑体与金属基板的接触部分放置粘结剂，通过整体高温烧结，将支撑体与金属基板形成一个整体。为了形成电子通道，在金属基板上通过曝光和腐蚀的方法制备贯穿的孔道阵列。在其之后，再将支撑体与金属基板形成的整体放置于阴极基板和阳极基板之间，形成三明治夹层结构。场发射器件封接排气后，由于大气的压力，阴极基板和阳极基板紧紧压在支撑体上，并由这些支撑体承受大气和真空之间的压力差。 具体结构为在金属基板上制备阵列贯穿通道；在金属基板上表面设置上阵列介质支撑柱；在金属基板下表面同样设置下阵列介质支撑柱，上阵列介质支撑柱和下阵列介质支撑柱的位置相对应；上阵列介质支撑柱、金属基板接触部分设置粘结剂，下阵列介质支撑柱和金属基板接触部分也设置粘结剂，通过粘结剂高温烧结使金属基板、上阵列介质支撑柱和下阵列介质支撑柱形成一个整体；形成整体的金属基板和支撑体放置于阳极基板和阴极基板之间，通过封接排气，形成器件内的真空环境。
所述的金属基板厚度为0. lmm-O. 5mm。 所述的上阵列介质支撑柱和下阵列介质支撑柱是由陶瓷或者石英或者其它绝缘材料制成，其电阻率大于106Qm。 在上阵列介质支撑柱和下阵列介质支撑柱与金属基板的接触部分施加低熔点玻璃粉或者金属浆料等作为粘结剂，并在高温下烧结，使上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱与金属基板1形成一个整体。 本发明提出的场发射器件支撑体结构，采用了三明治式夹层结构，金属基板和支撑体形成的整体可以独立于阴极基板和阳极基板在大气环境下单独制备，因此很容易实现支撑体在金属基板上的垂直和均匀分布。另外，采用曝光和腐蚀的方法在金属基板上制备贯穿的孔道工艺十分成熟，阴极射线管中的荫罩采用这种常规工艺制备。因此，支撑体和金属基板整体的制备工艺简单，成本低廉。在场发射器件的封装排气时，只需将支撑体和金属基板形成的整体放置于阴极基板和阳极基板之间即可，没有复杂的装配和定位的问题。通过在金属基板上实施一定的电压，还可以实现电子束的聚焦。 有益效果在本发明中，采用简单的工艺将细长的支撑体和金属基板构成一个整体，并利用三明治结构将其置于阴极基板和阳极基板之间，克服了传统场发射器件中支撑体的准确定位、垂直放置以及它与基板之间的固定的技术难点。另外，利用带贯穿孔道的金属基板还可以提高电子束的聚焦性能。 本发明所提出的新型场发射器件支撑体结构制备工艺简单、成本低廉。
图1是本发明所提出的一种新型场发射器件支撑体结构的侧面示意图。
图2是金属基板与支撑体构成的整体结构示意图。 图3是本发明所提出的一种新型场发射器件支撑体结构的顶面示意图。 其中有金属基板1、贯穿孔道2、上阵列介质支撑柱3、下阵列介质支撑柱4、阳极
基板5、阴极基板6。
具体实施例方式
本发明提出的新型场发射器件支撑体结构及其制备方法为在金属基板1上采用曝光、腐蚀的方法制备贯穿的通道阵列2 ;采用机械加工的方法制备上阵列介质支撑柱3、下阵列介质支撑柱4 ;将顶面支撑体3放置在金属基板上表面，并在支撑体3与金属基板连接部分设置粘结剂；将粘结上阵列介质支撑柱3的金属基板1翻转，在其另外一面放置下阵列介质支撑柱4。下阵列介质支撑柱4位置与前面安装的上阵列介质支撑柱3位置相对应，同样在下阵列介质支撑柱4与金属基板1的连接部分设置粘结剂；将金属基板1与粘结上的支撑体阵列3、下阵列介质支撑柱4高温烧结，使支撑体与金属基板形成一个整体；形成整体的金属基板和支撑体放置于阳极基板5和阴极基板6之间，通过封接排气，形成器件内的真空环境； 在传统的场发射器件中，细长的支撑体需要直接安装在阴极基板和阳极基板之间，容易形成阴极基板上发射体的损坏。此外，支撑体的准确定位、垂直放置以及它与基板之间的固定存在很大的技术难度。而在本发明提出的新型支撑体结构中，支撑体和金属基板构成一个整体，在场发射器件中将该带支撑体的金属基板直接放置在阴极基板和阳极基板之间，形成三明治结构。克服了传统场发射器件中支撑体的定位和固定等技术难点。
在传统的场发射器件中，阴极基板与阳极基板之间的间距较大，电子束的散焦将影响场发射器件的分辨率。在本发明中，金属基板带有贯穿孔道，形成电子通道。因此，在本发明的支撑体结构中，可以在金属基板上施加一 电位，实现电子束的聚焦。
本发明所提出的一种场发射器件支撑体结构的制备方法为
a).采用机械加工的方法制备支撑体； b).在金属基板上采用曝光、腐蚀的方法制备贯穿的通道阵列； c).将支撑体放置在金属基板上表面，并在支撑体与金属基板连接部分设置粘结
剂； d).将粘结上支撑体的金属基板翻转，在其另外一面放置支撑体。该支撑体位置与前面安装的支撑体位置相对应，同样在支撑体与金属基板的连接部分设置粘结剂；
f).将金属基板与粘结上的支撑体阵列高温烧结，使支撑体与金属基板形成一个整体； g).形成整体的金属基板和支撑体放置于阴极基板和阳极基板之间，通过封接排气，形成器件内的真空环境； 本发明的的支撑体结构与现有的场发射器件支撑体结构不同之处为 參在传统的场发射器件中，细长的支撑体需要直接安装在阴极基板和阳极基板之
间，容易形成阴极基板上发射体的损坏。此外，支撑体的准确定位、垂直放置以及它与基板之间的固定存在很大的技术难度。而在本发明提出的新型支撑体结构中，支撑体和金属基板构成一个整体，在场发射器件中将该带支撑体的金属基板直接放置在阴极基板和阳极基板之间，形成三明治结构。克服了传统场发射器件中支撑体的定位和固定等技术难点。
參在本发明中，金属基板带有贯穿孔道，形成电子通道。因此，在本发明的支撑体结构中，可以在金属基板上施加一电位，实现电子束的聚焦。本发明所提出的新型场发射器件支撑体结构制备工艺简单、成本低廉。
权利要求
一种场发射器件支撑体结构，其特征是在金属基板(1)上制备阵列贯穿通道(2)；在金属基板(1)上表面设置上阵列介质支撑柱(3)；在金属基板(1)下表面同样设置下阵列介质支撑柱(4)，上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)的位置相对应；上阵列介质支撑柱(3)、金属基板(1)接触部分设置粘结剂，下阵列介质支撑柱(4)和金属基板(1)接触部分也设置粘结剂，通过粘结剂高温烧结使金属基板(1)、上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)形成一个整体；形成整体的金属基板和支撑体放置于阳极基板(5)和阴极基板(6)之间，通过封接排气，形成器件内的真空环境。
2. 如权利要求l所述的一种场发射器件支撑体结构，其特征是所述的金属基板(1)厚度为0. lmm_0. 5mm。
3. 如权利要求1所述的一种场发射器件支撑体结构，其特征是所述的上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)是由陶瓷或者石英或者其它绝缘材料制成，其电阻率大于106Qm。
4. 如权利要求1所述的一种场发射器件支撑体结构，其特征是在上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)与金属基板(1)的接触部分施加低熔点玻璃粉或者金属浆料等作为粘结剂，并在高温下烧结，使上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)与金属基板1形成一个整体。
全文摘要
本发明涉及一种场发射器件支撑体结构，在金属基板(1)上制备阵列贯穿通道(2)；在金属基板(1)上表面设置上阵列介质支撑柱(3)；在金属基板(1)下表面同样设置下阵列介质支撑柱(4)，上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)的位置相对应；上阵列介质支撑柱(3)、金属基板(1)接触部分设置粘结剂，下阵列介质支撑柱(4)和金属基板(1)接触部分也设置粘结剂，通过粘结剂高温烧结使金属基板(1)、上阵列介质支撑柱(3)和下阵列介质支撑柱(4)形成一个整体；形成整体的金属基板和支撑体放置于阳极基板(5)和阴极基板(6)之间，通过封接排气，形成器件内的真空环境。
文档编号H01J29/86GK101777474SQ201010106320
公开日2010年7月14日 申请日期2010年2月2日 优先权日2010年2月2日
发明者娄朝刚, 张晓兵, 王保平, 陈静, 雷威 申请人:东南大学