場發(fā)射體的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種場發(fā)射體的制備方法，尤其涉及一種基于碳納米管結(jié)構(gòu)的場發(fā)射 體的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 場發(fā)射顯示器是繼陰極射線管（CRT)顯示器和液晶顯示器（IXD)之后，最具發(fā)展 潛力的下一代新興技術(shù)。相對于現(xiàn)有的顯示器，場發(fā)射顯示器具有顯示效果好、視角大、功 耗小以及體積小等優(yōu)點，尤其是基于碳納米管的場發(fā)射顯示器，近年來越來越受到重視。
[0003] 場發(fā)射陰極裝置是場發(fā)射顯示器的重要元件?，F(xiàn)有技術(shù)中，場發(fā)射陰極裝置通常 通過以下方法制備：提供一基底；在基底上形成多個陰極電極；將碳納米管通過化學(xué)氣相 沉積法設(shè)置在陰極電極上形成電子發(fā)射體。
[0004] 然而，以上述方法制備的場發(fā)射陰極裝置中，電子發(fā)射體中的碳納米管與陰極電 極的結(jié)合力不夠強，因此在場發(fā)射陰極裝置電子發(fā)射功率較大時，碳納米管在發(fā)射電子時 容易被強電場拔出，從而限制了該場發(fā)射陰極裝置的電子發(fā)射能力和壽命，影響了場發(fā)射 陰極裝置的穩(wěn)定性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 有鑒于此，確有必要提供一種適用于電子發(fā)射功率較大的場發(fā)射體的制備方法。
[0006] -種場發(fā)射體的制備方法，包括：提供一碳納米管層，所述碳納米管層具有相對的 第一表面及第二表面，該碳納米管層包括多個碳納米管，至少部分碳納米管間隔設(shè)置形成 多個微孔；在所述碳納米管層的第一表面和第二表面分別電鍍形成一第一金屬層和一第二 金屬層，形成一碳納米管復(fù)合層；及斷開所述碳納米管復(fù)合層，使所述碳納米管層斷開，在 斷開處形成多個電子發(fā)射端。
[0007] -種場發(fā)射體的制備方法，包括：提供一第一金屬層；提供一碳納米管層，所述碳 納米管層包括相對的第一表面及第二表面，將所述碳納米管層的第一表面貼附于所述第一 金屬層的表面；在所述碳納米管層的第二表面電鍍一第二金屬層，形成一碳納米管復(fù)合層； 及斷開所述碳納米管復(fù)合層，使斷開位置處的碳納米管層中的碳納米管暴露出來，形成多 個電子發(fā)射端。
[0008] 與現(xiàn)有技術(shù)相比較，由本發(fā)明提供的場發(fā)射體的制備方法，通過電鍍的方式使所 述碳納米管牢固的夾持于第一金屬層及第二金屬層之間，然后再斷開的方式形成場發(fā)射 體，能夠有效防止在電子發(fā)射的過程中由于碳納米管質(zhì)量較輕引起碳納米管的飄移或脫 落，從而提高了電子發(fā)射的功率。
【附圖說明】
[0009] 圖1是本發(fā)明第一實施例提供的場發(fā)射體的制備方法的流程圖。
[0010] 圖2是本發(fā)明第一實施例提供的場發(fā)射體中碳納米管膜的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011] 圖3是本發(fā)明第一實施例提供的場發(fā)射體中碳納米管層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012] 圖4是本發(fā)明第一實施例在所述碳納米管層表面電鍍金屬層的流程圖。
[0013] 圖5為本發(fā)明第一實施例提供的場發(fā)射體的制備方法中斷開所述碳納米管復(fù)合 層的流程圖。
[0014] 圖6為本發(fā)明提供的場發(fā)射體的制備方法斷開多層碳納米管復(fù)合層的流程圖。
[0015] 圖7為本發(fā)明第二實施例提供的場發(fā)射體的制備方法的流程圖。
[0016] 主要元件符號說明
如下具體實施例將結(jié)合上述附圖進(jìn)一步說明本發(fā)明。
【具體實施方式】
[0017] 下面將結(jié)合附圖及具體實施例，對本發(fā)明提供的場發(fā)射體及其制備方法作進(jìn)一步 的詳細(xì)說明。
[0018] 請參閱圖1，本發(fā)明還提供一種場發(fā)射體10的制備方法，包括以下步驟： 步驟S10,提供一碳納米管層110,所述碳納米管層110包括相對的第一表面111及第 二表面113 ; 步驟S11，在所述碳納米管層110的第一表面111電鍛一第一金屬層120,在所述碳納 米管層110的第二表面113電鍛一第二金屬層130 ;及 步驟S12,刻蝕所述第一金屬層120及第二金屬層130,形成多個第一通孔126及第二 通孔136相對設(shè)置。
[0019] 在步驟S10中，所述碳納米管層110可設(shè)置于一基板（圖未示)的表面，也可通過一 固定框懸空設(shè)置，從而使所述碳納米管層10在后續(xù)的溶液中能夠懸空設(shè)置。所述基板可為 絕緣基板或?qū)щ娀?。由于所述碳納米管層110為一自支撐結(jié)構(gòu)，因此可通過間隔設(shè)置的 支撐體支撐，將所述碳納米管層110懸空設(shè)置。所述碳納米管結(jié)構(gòu)可包括多層層疊設(shè)置的 碳納米管膜，所述多層碳納米管膜層疊且交叉設(shè)置，不同層碳納米管膜中的碳納米管之間 相互交織形成一網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。每一碳納米管膜包括多個碳納米管，所述多個碳納米管沿同一 方向擇優(yōu)取向排列。所述擇優(yōu)取向是指在碳納米管膜中大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基 本朝同一方向。而且，所述大多數(shù)碳納米管的整體延伸方向基本平行于碳納米管膜的表面。 進(jìn)一步地，所述碳納米管膜中多數(shù)碳納米管是通過范德華力首尾相連。所述碳納米管層110 包括多個微孔112,所述多個微孔112沿垂直于碳納米管層110厚度的方向貫穿所述碳納米 管層110。本實施例中，所述碳納米管層110通過一固定框懸空設(shè)置。
[0020] 在步驟S11中，所述第一金屬層120通過電鍍的方式形成在所述碳納米管層110 的第一表面111。具體的，所述第一金屬層120的電鍍方法包括如下步驟： 步驟S111，提供一含有金屬離子的溶液； 步驟S112,將所述碳納米管層110浸入所述溶液中，所述碳納米管層110的第一表面 111及第二表面113暴露于溶液中，并與溶液中的一電極片平行且間隔設(shè)置； 步驟S113,在所述碳納米管層110與所述電極片之間形成一電勢差，使金屬離子還原 為金屬并電鍍在所述碳納米管層110的第一表面111及第二表面113,形成所述第一金屬層 120及第二金屬層130。
[0021] 在步驟S111中，含有金屬離子的溶液的形成方法不限，只要保證所述溶液中能夠 形成金屬離子即可。所述金屬離子的濃度可根據(jù)所需第一金屬層120及第二金屬層130的 厚度等實際需要進(jìn)行選擇。本實施例中，所述溶液通過將硫酸銅溶解于水中的方式形成銅 離子溶液。
[0022] 在步驟S112中，所述碳納米管層110與所述電極片間隔設(shè)置，所述間隔距離距離 為可為0. 5厘米~3厘米，也可根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。所述電極片包括惰性石墨電極片、 鉬電極片、不銹鋼電極片及層狀碳納米管結(jié)構(gòu)，其面積大于等于碳納米管薄膜的面積。所述 電極片起到電極的作用，只要導(dǎo)電性好，且具有惰性即可滿足要求。本實施例中，所述電極 片為銅片，且所述銅片的面積大于所述碳納米管層110的面積。
[0023] 在步驟S113中，在碳納米管層110與電極片之間形成一電勢差，并使電極片與電 源正極相連作陽極，碳納米管層110與電源負(fù)極相連作陰極，金屬離子在作為陰極的碳納 米管層110上發(fā)生還原反應(yīng)，形成金屬顆粒并附著在所述碳納米管的管壁上，通過所述碳 納米管的懸掛鍵與所述碳納米管緊密結(jié)合。進(jìn)一步，所述金屬顆粒在所述碳納米管層110 的表面彼此相互連結(jié)，形成一連續(xù)的結(jié)構(gòu)，從而使第一金屬層120及第二金屬層130均為一 連續(xù)的結(jié)構(gòu)。另外，部分金屬離子還原為金屬顆粒附著在所述微孔112位置處的碳納米管 表面，并使得第一金屬層120與第二金屬層130在該微孔112位置處相互融合形成一體結(jié) 構(gòu)。
[0024] 所述在陽極與陰極之間形成電勢差的方法包括在陽極與陰極之間施加恒流、恒壓 或掃描電勢等。本實施例中，在正電極與負(fù)電極之間形成電勢差的方法為施加恒壓，陽極與 陰極之間施加的電壓為〇. 5~1. 2伏特，時間為0. 5小時~4小時。
[0025] 進(jìn)一步，在步驟S112中，所述第一金屬層120及第二金屬層130也可分步形成，具 體的，也可先將所述碳納米管層110的第二表面113貼附于一基板（圖未示)，僅使第一表面 111暴露在金屬離子溶液中，先在第一表面111電鍛形成第一金屬層120 ;然后再將電鍛有 第一金屬層120的碳納米管層110反轉(zhuǎn)，使所述碳納米管層110的第二表面113暴露在金 屬離子溶液中，并與所述電極片相對設(shè)置，然后在第二表面113電鍍所述第二金屬層130。
[0026] 進(jìn)一步，在電鍍第二金屬層130的過程中，部分第二金屬層130貫穿所述微孔112， 從而與所述第一金屬層120接觸并形成一體結(jié)構(gòu)，將所述碳納米管層110夾持于所述第一 金屬層120與第二金屬層130之間?？梢岳斫猓捎谒鎏技{米管層110浸入所述金屬離 子溶液中，因此，所述金屬離子同時在所述碳納米管層110的第一表面111及第二表面113 電鍍，即所述第二金屬層130與所述第一金屬層120可同時形成。
[0027] 進(jìn)一步，電鍍形成所述第二金屬層130之后，還可以進(jìn)一步包括一采用清洗溶液 清洗并烘干所述碳納米管層110、所述第一金屬層120及第二金屬層130的步驟，以去除殘 留的其他雜質(zhì)，并使第一金屬層120及第二金屬層130更加牢固的鍵合于所述碳納米管層 110的表面。
[0028] 在步驟S12中，所述碳納米管復(fù)合層11可通過在所述碳納米管復(fù)合層11施加一 相對的機械作用力，所述作用力的方向基本平行于所述碳納米管復(fù)合層11的表面，如撕、 扯、拉等，使所述碳納米管復(fù)合層11分為兩部分；進(jìn)一步，所述碳納米管復(fù)合層11也可通 過物理剪切的方式斷開。請一并參閱圖5,所述碳納米管復(fù)合層11的斷開方法包括如下步 驟： 步驟S121，向所述碳納米管復(fù)合層11相對的兩邊緣施加一相對的作用力F，F(xiàn)' ； 步驟S122,持續(xù)施加該所用力F、F'，使所述碳納米管復(fù)合層11斷開，形成所述場發(fā)射 體10。
[0029] 在步驟S121，所述兩個作用力F、F'的大小可根據(jù)所述碳納米管層110、所述第一 金屬層120及第二金屬層130的厚度進(jìn)行選擇，以使所述碳納米管復(fù)合層11能夠斷開。所 述力F、F'的施加方向可平行于所述碳納米管復(fù)合層11的表面，將所述碳納米管復(fù)合層11 斷開；也可為一沿相反方向扭轉(zhuǎn)的力，將所述碳納米管復(fù)合層11斷開。所述兩個作用力F、 F'施加于碳納米管復(fù)合層11相對的兩個邊緣，可將碳納米管復(fù)合層11分割為兩個場發(fā)射 體10。所述兩個場發(fā)射體10的面積可基本相同，也可不同，并且所述兩個場發(fā)射體10的面 積之和基本等于所述碳納米管復(fù)合層11的面積。本實施例中，通過兩個夾鉗分別夾持所述 碳納米管復(fù)合層11的兩個邊緣，然后