CN102386045A - 带有栅控作用的场发射阴极阵列及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种带有栅控作用的场发射阴极阵列，其特征在于：在玻璃基板同一平面设置相互交替的阴极和栅极，栅极是由多列相互平行的栅极电极构成，栅极电极由纵向电极和数个横向带构成，阴极是由多列相互平行的条状阴极电极以及在各列条状阴极电极上交替设置电子发射层和介质层构成，栅极电极上的横向带与相邻的带有电子发射层的阴极电极平行相对。该带有栅控作用的场发射阴极阵列可以实现低压调控，降低场发射阴极阵列的开启电场，提高电子发射的均匀性和电子发射效率，而且结构简单、制造工艺容易、成本低廉、制造过程稳定可靠的优点。本发明还公开一种带有栅控作用的场发射阴极阵列的制造方法。

Description

带有栅控作用的场发射阴极阵列及其制造方法

技术领域

本发明涉及真空微电子器件制造技术领域，特别是具有栅极调控的场发射阴极阵列装置及其制造方法。

  

背景技术

场致发射显示器（Field Emission Display，FED）是一种新型的平板显示技术，它是阴极射线管（Cathode Ray Tube，CRT）技术的延伸，其工作原理是靠很强的外部电场来压抑物体表面的势垒，使势垒高度降低，宽度变窄，当势垒的宽度窄到可以同电子的波长相比拟时，电子通过隧道效应穿透势垒逸入真空而轰击阳极荧光粉发光。

场发射阴极阵列是场致发射显示器的核心，常用的阴极结构可分为二极式和三极式结构。二极式场发射阴极的制作工艺虽然简单，但阳极需要高压才能给电子足够能量轰击荧光粉实现高亮度，另一方面阳极电极又充当调制电极，连接驱动电路又需要低压调制，因此存在发光亮度和调制电压之间的不可调和的矛盾，必须在二极结构的基础上引入调制栅极，由栅极进行电压调制，由阳极控制亮度。三极式场发射阴极阵列按位置不同，可分为前栅型阴极结构、后栅型阴极结构和平面型阴极结构。前栅极结构的制作较为困难，制备需要3-5次掩膜工艺，而且在制作过程中场致发射源容易受到破坏，栅极由于加的正电压使得场发射电子可能打在栅极而被截获并且阴极发射对介质层厚度、调制极开口等参数都很敏感。后栅型结构是将栅极埋在阴极之下，解决了前栅结构的制作困难问题，但是该结构失去了栅极对阳极的屏蔽作用而使阴极容易受到离子轰击，且阳极电压不能太高，否则栅极调控作用减弱甚至蜕变为二极FED。前栅和后栅场致发射显示器都需要制作阴栅绝缘层，而大面积的绝缘层制作对工艺要求很高，且绝缘性能很难保证，故器件成本高，不易实现大面积显示。平面型结构是指其栅极和阴极处在同一个平面上，结构制作简单，成本低，极适合大面积制作和未来工业化生产。

平面型阴极结构中的阴极和栅极位于同一个平面，阴极和栅极之间由真空间隙隔开，采用传统的光刻技术能一次性在基板上完成阴极和栅极的制作。已知现有技术的平面型场发射阴极的立体图和结构示意图分别见附图1和附图2，平面型场发射阴极包括阴极基板200，设置在阴极基板200上的阴极210和栅极220，其中阴极210由阴极电极211和设置在阴极电极211上的电子发射层212所构成，其中阴极210和栅极220相互平行。但是，传统的平面型场发射阴极结构的开启电压高，要降低阵列的工作电压，必须要减少阴极210和栅极220之间的距离，增加了制作工艺的难度和成本；同时电子发射层212很难控制均匀分布在阴极电极211表面，从而影响场发射阴极阵列的电子发射均匀性。

综上所述，有必要提供一种带栅控作用的新型场发射阵列，其阴极和栅极的制作工艺简单，电子发射层能均匀、图形化地沉积在阴极电极表面，栅极调控电压低、同时阴极电极表面的电子发射层在均匀的电场作用能实现均匀发射，有效地提高场发射阴极阵列的电子发射均匀性和电子发射效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种制造工艺简单且带有栅控作用的场发射阴极阵列及其制造方法，该场发射阵列阴极不仅可以实现栅极低压调控，电子发射均匀和效率高，而且制造工艺极其简单，易于实现大面积的具有栅极调控作用的场发射阴极阵列生产制造。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：

一种带有栅控作用的场发射阴极阵列，包括玻璃基板，设置于玻璃基板上的阴极和栅极，其特征在于：所述的阴极和栅极设置在玻璃基板同一平面上，阴极是由多列相互平行的条状阴极电极以及在各列条状阴极电极上交替设置电子发射层和介质层构成，所述的介质层是等间距地设置在阴极电极上，所述的电子发射层是等间距地设置在未被介质层电所覆盖的阴极电极上，所述的栅极是由多列相互平行的栅极电极构成，所述各列的栅极电极由纵向电极和数个横向带构成，所述的栅极电极和阴极电极交替设置在玻璃基板上，所述的位于各列阴极电极的电子发射层与相邻栅极电极的横向带平行相对。

优选的，每列栅极电极的横向带等间距对称地设置在栅极电极的纵向电极两侧，横向带垂直于纵向电极，横向带的宽度为1μm-1mm，横向带的长度为100μm-2mm，各列栅极电极上的相邻横向带之间的距离100μm-2mm。

优选的，设置于阴极电极上的电子发射层的长度与相邻栅极电极的横向带的宽度一致，电子发射层与相邻栅极电极的横向带之间的距离为0.01μm-200μm。

优选的，所述介质层是覆盖在阴极电极上的矩形状介质层，或是覆盖在阴极电极、玻璃基板和栅极电极的纵向电极上的条状介质层，介质层厚度为10nm-100nm，构成介质层材料包含SiO₂、Ta₂O₅、AlN、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、TiO₂中的一种或者两种及其以上的组合。

优选的，所述电子发射层包含碳纳米管、氧化锌、氧化锡、氧化镁、氧化铋中的一种或者两种及其以上的组合。

优选的，电子发射层可以掺杂纳米银颗粒、纳米金颗粒、纳米铜颗粒、纳米锡颗粒、纳米氧化锌颗粒、纳米镍颗粒中的一种或者两种及其以上的组合，颗粒直径为0.1nm-10μm。

本发明还公开一种带有栅控作用的场发射阴极阵列的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对整个玻璃进行划片，清洗；

（2）在玻璃基板上采用镀膜、光刻或印刷、光刻、烧结的方法制备栅极和阴极电极；

（3）在带有阴极电极和栅极的玻璃基板上采用光刻、镀膜、剥离技术制备介质层；

（4）在未被介质层所覆盖的阴极电极上采用电泳沉积、烧结或印刷、光刻、烧结或印刷、烧结制备表面具有场致电子发射性能的电子发射层。

优选的，在所述步骤（4）中的电泳沉积是采用栅极作为电泳阳极，采用阴极电极作为电泳阴极，通过改变电泳时电压来改变电场大小，使得电子发射层均匀地沉积在未被介质层所覆盖的阴极电极表面，从而形成图形化的电子发射层。

本发明的有益效果是提供一种带栅控作用的场发射阴极阵列，该场发射阴极阵列的电子发射源能够均匀地实现图形化生长，且与栅极电极的横向带相互平行，有利于提高场发射阴极阵列的电子发射均匀性和电子发射效率；此外，该场发射阴极阵列采用普通的镀膜和光刻工艺就可以在基片上完成阴极电极和栅极的制作，采用电泳沉积、烧结或印刷、光刻、烧结或印刷、烧结就可以制备阵列电子发射层，其制造工艺简单，其大大降低了工艺的复杂性及难度，不仅易于生产而且制造成本低，极适合大面积制作和未来工业化生产，具有广阔的市场应用前景。

附图说明

图1为现有技术的平面型结构的场发射阴极俯视图。

图2为现有技术的平面型结构的场发射阴极的剖面图。

图3为本发明第一优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列的结构示意图。

图4为本发明第一优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列的俯视图。

图5为本发明第一优选实施例的制备电子发射层前的带有栅控作用的场发射阴极阵列结构的光学显微镜图。

图6为本发明第一优选实施例的制备电子发射层的场发射阴极阵列的光学显微镜图。

图7为本发明第一优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列与阳极荧光屏配合，在真空中场发射的阳极荧光屏发光图。

图8为本发明第二优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列的结构示意图。

图9为本发明第二优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列的俯视图。

图10为本发明第二优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列的剖面图。

 

【主要组件符号说明】

200—玻璃基板；210—阴极；211—阴极电极；212—电子发射层；213—介质层；220—栅极；221—纵向电极；222—横向带。

具体实施方式

下面结合附图3-7对本发明的优选实施例一的一种带栅控作用的场发射阴极阵列及其制造方法进行阐述。

如图3、4所示，本发明的一种带有栅控作用的场发射阴极阵列，包括玻璃基板200，设置于玻璃基板200上的阴极210和栅极220，所述的阴极210和栅极220设置在玻璃基板200同一平面上，阴极210是由多列相互平行的条状阴极电极211以及在各列条状阴极电极211上交替设置电子发射层212和介质层213构成，所述的介质层213是等间距地设置在阴极电极211上，且介质层213是覆盖在阴极电极211、玻璃基板200和栅极220的纵向电极211上的条状介质层，所述的介质层213厚度为10nm-100nm，构成介质层213材料包含SiO₂、Ta₂O₅、AlN、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、TiO₂中的一种或者两种及其以上的组合。所述的电子发射层212是等间距地设置在介质层213所覆盖的阴极电极211上，所述的栅极220是由多列相互平行的栅极电极构成，所述各列的栅极电极由纵向电极221和数个横向带222构成，所述的栅极电极和阴极电极211交替设置在玻璃基板200上，所述的位于各列阴极电极211的电子发射层212与相邻栅极电极的横向带222平行相对。设置于阴极电极211上的电子发射层212的长度与相邻栅极电极的横向带222的宽度一致，电子发射层212与相邻栅极电极的横向带222之间的距离为0.01μm-200μm。电子发射层包含碳纳米管、氧化锌、氧化锡、氧化镁、氧化铋中的一种或者两种及其以上的组合。电子发射层212还可以掺杂纳米银颗粒、纳米金颗粒、纳米铜颗粒、纳米锡颗粒、纳米氧化锌颗粒、纳米镍颗粒中的一种或者两种及其以上的组合，颗粒直径为0.1nm-10μm。

本发明优选实施例一提供的一种带栅控作用的场发射阴极阵列的制备方法包括下列步骤：

（S11）玻璃基板200的准备：对整个玻璃进行划片，清洗；

（S12）阴极电极211和栅极220的制作，具体过程包括：

（S121）划片后的玻璃基板200上采用溅射沉积或印刷、光刻、烧结制作导电薄膜。

在基板200表面形成阴极电极211和栅极220，其所用材料可以选用Cu，W，Co，Ni，Ta，TaN，Ti，Zn，Al，Cr，感光银浆中的一种金属电极或者两种及其以上的组合的复合金属电极。本实施例优选采用磁控溅射方法沉积CrNi复合薄膜。

（S122）光刻胶旋涂。利用旋涂工艺将RZJ-304光刻胶转移至带有CrNi复合薄膜的玻璃基片200表面，并在110℃保温25min。

（S123）曝光。预烘干的光刻胶膜层自然冷却至室温后进行曝光，将所需图形的掩膜版遮盖在光刻胶膜层上，在光强为4.4mW/cm²光刻机上曝光11秒，光刻胶的光敏剂呈正性，所以受紫外光照的图形被光溶解，不受紫外光照的图形保持不变。

（S124）显影。用浓度为3%的RZX-3038溶液显影，被光固化的光刻胶被RZX-3038溶液除去，留下所需的图形。

（S125）湿法刻蚀。用15-20克硝酸铈，5ml冰乙酸，100毫升水所组成的混合溶液在50℃水浴中刻蚀。

（S126）退胶。将湿法刻蚀后的基片浸泡丙酮溶液中，电极表面的光刻胶因溶于丙酮而脱落，形成阴极电极211和栅极220。

（S13）介质层213的制作。在该第一优选实施例中带栅控作用的场发射阴极阵列中的介质层213是覆盖在阴极电极211上的矩形状213，也可以是覆盖在阴极电极211、玻璃基板200和栅极电极的纵向电极221上的条状介质层213，介质层213厚度为10nm-100nm，构成介质层213材料包含SiO₂、Ta₂O₅、AlN、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、TiO₂中的一种或者两种及其以上的组合。本实施例优先选用SiO₂条状介质层213。（S13）具体实现步骤如下：

（S131）光刻胶旋涂。利用旋涂工艺将RZJ-304光刻胶转移至带有阴极电极211和栅极220的玻璃基片上，在烘箱中进行烘烤，烘烤温度110℃，保温时间25min；

（S132）曝光显影。预烘干的光刻胶膜层自然冷却至室温后进行曝光，将制备好的掩模版盖在光刻胶膜层上，在光强为4.4mW/cm²光刻机上曝光11秒，用浓度为3%的RZX-3038溶液显影，被光固化的光刻胶被RZX-3038溶液除去，留下覆盖栅极电极上的横向带222、且与阴极电极211垂直的条状光刻胶图案；

（S133）SiO₂介质薄膜镀制。利用溅射或电子束蒸发在上述所制的玻璃基片上沉积一层厚度为10nm-100nmSiO₂介质薄膜；

（S134）光刻胶剥离。将镀有SiO₂介质薄膜基片浸泡在丙酮溶液中，覆盖栅极电极的横向带222、且与阴极电极211垂直的光刻胶会被丙酮溶解而除去其表面上的SiO₂介质层，留下所需的条状介质层213，此时，通过光学显微镜图观察本发明第一优选实施例的制备电子发射层前的带有栅控作用的场发射阴极阵列结构，如附图5所示；

（S14）电子发射层212的制作。带栅控作用的场发射阴极阵列中的电子发射源可包含碳纳米管、氧化锌、氧化锡、氧化镁、氧化铋中的一种或者两种及其以上的组合；可采用电泳沉积、丝网印刷或光刻技术在未被介质层213所覆盖的阴极电极211上制备表面具有场致电子发射性能的电子发射层212。本实施例优先选用电泳沉积制备碳纳米管电子发射源，具体实现过程如下：

（S141）碳纳米管有机浆料的制备。电泳前，将碳纳米管原始粉末放置于100℃的1:1的浓硫酸和浓硝酸中3h；将100 ml松油醇、1 g乙基纤维素混合在95℃水浴条件下搅拌分散均匀，待乙基纤维素混合完全溶解后加入酸化后的5 g碳纳米管粉末，搅拌均匀；最后，在三维球磨机中进行充分球磨24 h，使碳纳米管均匀分散；

（S142）电泳液配制。取1-5g 碳纳米管有机浆料、500 ml异丙醇、100-500 mg 硝酸镁（Mg(NO₃)_2·6H₂O）混合，在室温下在超声波的作用下分散5h，提高碳纳米管在溶液中的分散性，最后形成稳定的碳纳米管悬浊液，自然冷却至室温或用冷水浴加速冷却至更低温度；

（S143）电泳沉积碳纳米管电子发射层。在电泳过程中，采用栅极220作为电泳阳极，采用阴极电极211作为电泳阴极，通过改变电泳时电压来改变电场大小，采用电泳电压为2-20 V，电泳时间为5-30 min使得碳纳米管电子发射层212均匀地沉积在未被介质层213所覆盖的阴极电极211表面上，从而形成图形化的电子发射层212；

（S144）碳纳米管烧结。电泳后的基片在氮气的保护下经过350℃保温20min后，即可在未被介质层213所覆盖的阴极电极211表面附着一层厚度均匀 的碳纳米管薄膜，通过光学显微镜研究电子发射层制备的情况，如附图6所示。本发明采用场发射阴极阵列中的栅极220作为电泳阳极，采用阴极电极211作为电泳阴极，制备的电子发射层均匀图形化地分布在未被介质层213所覆盖的阴极电极211，而且操作简单，成本低，同时可以实现大面积阴极阵列的制备。

至此，本发明第一优选实施例的带有栅控作用的场发射阴极阵列的制作完成，为了进一步研究带有栅控作用的场发射阴极阵列的场发射性能，将带有栅控作用的场发射阴极阵列与阳极荧光屏配合，在真空中测试了场发射阴极阵列的电子发射情况，从附图7阳极荧光屏发光图来看，带有栅控作用的场发射阴极阵列的场致发射的均匀性好。

为了减少成本，对本发明第一优选实施例进行改良，将条状的介质层213改为阵列分布的介质层213，本发明第二优选实施例的带栅控作用的场发射阴极阵列如图7、8、9所示，包括玻璃基板200，设置于玻璃基板200上的阴极210和栅极220，所述的阴极210和栅极220设置在玻璃基板200同一平面上，阴极210是由多列相互平行的条状阴极电极211以及在各列的条状阴极电极211上交替设置电子发射层212和介质层213构成，所述的介质层213是等间距地设置在阴极电极211上，介质层是覆盖在阴极电极上的矩形状介质层，介质层厚度为10nm-100nm，构成介质层材料包含SiO₂、Ta₂O₅、AlN、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、TiO₂中的一种或者两种及其以上的组合。所述的电子发射层212是等间距地设置在未被介质层213所覆盖的阴极电极211上，所述的栅极220是由多列相互平行的栅极电极构成，所述各列的栅极电极由纵向电极221和数个横向带222构成，所述的栅极电极和阴极电极211交替设置在玻璃基板200上，所述的位于各列阴极电极211的电子发射层212与相邻栅极电极的横向带222平行相对。每列栅极电极的横向带222可以等间距对称地设置在栅极电极的纵向电极221两侧，横向带222垂直于纵向电极221，横向带222的宽度为1μm-1mm，横向带222的长度为100μm-2mm，各列栅极电极上的相邻横向带222之间的距离100μm-2mm。

该带栅控作用的场发射阴极阵列的制造方法，包括下列步骤：

（S21）玻璃基板200的准备：对整个玻璃进行划片，清洗；

（S22）阴极电极211和栅极220的制作。在基板200表面形成阴极电极211和栅极220，其所用材料可以选用Cu，W，Co，Ni，Ta，TaN，Ti，Zn，Al，Cr，感光银浆中的一种金属电极或者两种及其以上的组合的复合金属电极。本实施例优选采用印刷、光刻和烧结技术制备厚膜银浆导电电极。具体过程包括：

（S221）感光银浆印刷。利用250目网版将感光银浆印刷至玻璃基片200表面，并在110℃保温20 min。

（S222）曝光。预烘干的感光银浆膜层自然冷却至室温后进行曝光，将阴极图形的掩膜版遮盖在感光银浆膜层上，感光银浆的光敏剂呈负性，所以受紫外光照的图形被光固化，不受紫外光照的图形保持不变。

（S223）显影。用浓度为0.4%的Na₂CO₃溶液显影，未被光固化的感光银浆被Na₂CO₃溶液除去，留下所需的图形。

（S224）高温烧结。显影后的图形在氮气的保护下530℃的温度下烧结30min后形成阴极电极211和栅极220。

（S23）介质层213的制作。带栅控作用的场发射阴极阵列中的介质层213既可以是覆盖阴极电极211、玻璃基板200和栅极220上的纵向电极221的条状介质层，也可以是覆盖在阴极电极211上矩形介质层，其成分可为SiO₂、Ta₂O₅、AlN、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、TiO₂。本实施例优先选用SiO₂矩形介质层。具体实现过程与实施例一中的步骤二基本相似，所不同之处在于介质层213只覆盖与栅极电极上的纵向电极221平行相对的阴极电极211上，形成矩形状介质层213，具体实现过程如下：

（S231）光刻胶旋涂。利用旋涂工艺将RZJ-304光刻胶转移至带有阴极电极211和栅极220的玻璃基片上，在烘箱中进行烘烤，烘烤温度110℃，保温时间25min；

（S232）曝光显影。预烘干的光刻胶膜层自然冷却至室温后进行曝光，将制备好的掩模版盖在光刻胶膜层上，在光强为4.4mW/cm²光刻机上曝光11秒，用浓度为3%的RZX-3038溶液显影，被光固化的、与栅极电极上的纵向电极221平行相对的阴极电极211上的光刻胶被RZX-3038溶液除去；

（S233）SiO₂介质薄膜镀制。利用溅射或电子束蒸发在上述所制的玻璃基片上沉积一层厚度为10nm-100nm的SiO₂介质薄膜；

（S234）光刻胶剥离。将镀有SiO₂介质薄膜基片浸泡在丙酮溶液中，覆盖在栅极电极、与栅极电极上的横向带222平行相对的阴极电极211及无电极处的光刻胶会被丙酮溶解而除去其表面上的介质层，留下与栅极电极上的纵向电极221平行相对的阴极电极211上的矩形状介质层213。

（S24）电子发射源的制作。为了提高电子发射层212中的发射材料和衬底的结合力，提高电子发射层的场致电子发射能力，也可在电子发射层212掺杂纳米银颗粒、纳米金颗粒、纳米铜颗粒、纳米锡颗粒、纳米氧化锌颗粒、纳米镍颗粒，颗粒直径为0.1 nm-10μm，结合本优选实施例1中的电泳沉积法制备电子发射层212，可将纳米银金属颗粒添加入到电泳液中，通过电泳沉积工艺沉积到未被介质层213所覆盖的阴极电极211上。具体实现过程如下：

（S241）纳米银/碳纳米管有机浆料的制备。电泳前，将碳纳米管原始粉末放置于100℃的1:1的浓硫酸和浓硝酸中3h；将100 ml松油醇、1g乙基纤维素混合在95℃水浴条件下搅拌分散均匀，待乙基纤维素混合完全溶解后加入酸化后的5 g碳纳米管粉末和5 g纳米银颗粒，搅拌均匀。最后，在三维球磨机中进行充分球磨24 h，使碳纳米管均匀分散；

（S242）电泳液配制。取1-5 g纳米银/碳纳米管有机浆料、500 ml异丙醇、100-500 mg硝酸镁（Mg(NO₃)_2·6H₂O）混合，在室温下在超声波的作用下分散5h，提高碳纳米管在溶液中的分散性，最后形成稳定的碳纳米管悬浊液，自然冷却至室温或用冷水浴加速冷却至更低温度；

（S243）电泳沉积纳米银/碳纳米管复合材料。在电泳过程中，采用栅极220作为电泳阳极，采用阴极电极211作为电泳阴极，通过改变电泳时电压来改变电场大小，采用电泳电压为2-20 V，电泳时间为5-30 min使得碳纳米管电子发射层212均匀地沉积在未被介质层213所覆盖的阴极电极211表面上，从而形成图形化的纳米银/碳纳米管电子发射层212；

（S244）纳米银/碳纳米管烧结。电泳沉积后的基片在氮气的保护下经过350℃保温20min后，即可在未被介质层所覆盖的阴极电极211表面附着一层厚度均匀的纳米银/碳纳米管电子发射层212。

综上所述，本发明公开的带有栅控作用的场发射阴极阵列可以实现低压调控，降低场发射阴极阵列的开启电场，提高电子发射的均匀性和电子发射效率，而且结构简单、制造工艺容易、成本低廉、制作过程稳定可靠的优点。

本发明提供优选实施例，但不应该认为仅限于在此阐述的实施例。在附图3-10中，为了清除放大了层和区域的厚度，但作为示意图不应该认为严格反映了几何尺寸的比例关系。附图为本发明的理想化实施例的示意图，本发明所示的实施例不应该被认为仅限于图中所示的区域的特定形状，而是包括所得到的形状，比如制造引起的偏差。在本实施例中均以矩形表示，附图中的表示是示意性的，但这不应该被认为限制本发明的范围。

以上例子主要说明了本发明的一种带栅控作用的场发射阴极制备方法。尽管只对其中一些本发明的实施方式进行了描述，但是本领域普通技术人员应当了解，本发明可以在不偏离其主旨与范围内以许多其他的形式实施。因此，所展示的例子与实施例方式被视为示意性的而非限制性的，在不脱离如所附各权利要求所定义的本发明精神及范围的情况下，本发明可能涵盖各种的修改与替换。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明的涵盖范围。

Claims (8)

1.一种带有栅控作用的场发射阴极阵列，包括玻璃基板，设置于玻璃基板上的阴极和栅极，其特征在于：所述的阴极和栅极设置在玻璃基板同一平面上，阴极是由多列相互平行的条状阴极电极以及在各列条状阴极电极上交替设置电子发射层和介质层构成，所述的介质层是等间距地设置在阴极电极上，所述的电子发射层是等间距地设置在未被介质层所覆盖的阴极电极上，所述的栅极是由多列相互平行的栅极电极构成，所述各列的栅极电极由纵向电极和数个横向带构成，所述的栅极电极和阴极电极交替设置在玻璃基板上，所述的位于各列阴极电极的电子发射层与相邻栅极电极的横向带平行相对。

2.根据权利要求1所述的带有栅控作用的场发射阴极阵列，其特征在于：每列栅极电极的横向带等间距对称地设置在栅极电极的纵向电极两侧，横向带垂直于纵向电极，横向带的宽度为1μm-1mm，横向带的长度为100μm-2mm，各列栅极电极上的相邻横向带之间的距离100μm-2mm。

3.根据权利要求1所述的带有栅控作用的场发射阴极阵列，其特征在于：设置于阴极电极上的电子发射层的长度与相邻栅极电极的横向带的宽度一致，电子发射层与相邻栅极电极的横向带之间的距离为0.01μm-200μm。

4.根据权利要求1所述的带有栅控作用的场发射阴极阵列，其特征在于：所述介质层是覆盖在阴极电极上的矩形状介质层，或是覆盖在阴极电极、玻璃基板和栅极电极的纵向电极上的条状介质层，介质层厚度为10nm-100nm，构成介质层材料包含SiO₂、Ta₂O₅、AlN、Al₂O₃、Si₃N₄、BN、TiO₂中的一种或者两种及其以上的组合。

5.根据权利要求1所述的带有栅控作用的场发射阴极阵列，其特征在于：所述电子发射层包含碳纳米管、氧化锌、氧化锡、氧化镁、氧化铋中的一种或者两种及其以上的组合。

6.根据权利要求5所述的带有栅控作用的场发射阴极阵列，其特征在于：电子发射层可以掺杂纳米银颗粒、纳米金颗粒、纳米铜颗粒、纳米锡颗粒、纳米氧化锌颗粒、纳米镍颗粒中的一种或者两种及其以上的组合，颗粒直径为0.1nm-10μm。

7.一种带有栅控作用的场发射阴极阵列的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）对整个玻璃进行划片，清洗；

（2）在玻璃基板上采用镀膜、光刻或印刷、光刻、烧结的方法制备栅极和阴极电极；

（3）在带有阴极电极和栅极的玻璃基板上采用光刻、镀膜、剥离技术制备介质层；

（4）在未被介质层所覆盖的阴极电极上采用电泳沉积、烧结或印刷、光刻、烧结或印刷、烧结制备表面具有场致电子发射性能的电子发射层。

8.根据权利要求7所述的一种带有栅控作用的场发射阴极阵列的制造方法，其特征在于：在所述步骤（4）中的电泳沉积是采用栅极作为电泳阳极，采用阴极电极作为电泳阴极，通过改变电泳时电压来改变电场大小，使得电子发射层均匀地沉积在未被介质层所覆盖的阴极电极表面，形成图形化的电子发射层。

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