[发明专利]使用纳米线阵列制造场发射电极的方法

说明书

本发明是一件分案申请，是申请号为200780037455.9、申请日为2007-07-05、发明名称为使用纳米线阵列制造场发射电极的方法的发明专利申请的分案申请。

技术领域

本发明涉及一种制造场发射电极的方法，其中纳米线根据产生的电磁场方向水平地、垂直地或以水平和垂直之间的任何角度进行排列。更具体地，本发明涉及一种制造场发射电极的方法，该电极具有根据产生的电磁场方向水平地、垂直地或以水平和垂直之间的任何角度进行排列的纳米线，所述方法包括以下步骤：将纳米线溶解在溶剂中，将得到的溶液分散到固定在电磁场发生器上部的衬底上，并固定沿着电磁场发生器产生的电磁场方向排列的纳米线。

背景技术

通常，场发射装置是基于真空中电子发射的光源并意指根据微粒发射的电子经强电场加速而撞击荧光材料的原理而发光的部件。上述场发射装置与传统照明光源如白炽灯相比，具有例如优异的发光效率等优点，并具有实现轻质和紧凑的性能，另外由于不像荧光灯一样使用重金属，所以是环保的。因此，作为适用于各种照明领域和显示设备中的下一代光源，它受到了广泛关注。

场发射装置的性能显著依赖于发射电极发射电场的能力。最近，具有纵横比（长度/直径）大于几千的性能的纳米线已经活跃地用作具有优良的电子发射特性的发射电极用电子发射材料。

将所述纳米线用于场发射电极的方法可以分成两类，即使用化学气相沉积的薄膜工艺和使用丝网印刷的厚膜工艺。然而，这些工艺存在问题，也就是说，薄膜工艺的优点在于，通过在衬底上直接生长膜，该工艺变得简单，但当需要大型显示器时就会发生问题, 特别地，下面是主要问题：膜生长过程中玻璃衬底的不均匀温度、变形和长度控制以及生长金属电极时的温度引起的剥落。同时，厚膜工艺使用数μm到数十μm的导电金属（例如Ag、Mo、W和Mo/Mn）, 通过涂覆或浆化它们，能容易地用于大型的场发射阵列，但存在的问题在于，该工艺是复杂的，且难以保证对于显示过程来说重要的真空状态，因为在真空状态下包含在浆糊中的有机材料会放出气体。

因此，迫切需要研制一种制造场发射电极的方法，该电极使用了简单的制造工艺且其中纳米线大范围、高密度地以特定方向进行排列。

因此，本发明人进行了大量的工作来解决现有方法中存在的排列纳米线的问题。结果，本发明人发现，当在固定于电磁场发生器上部的衬底上排列纳米线然后使用金属固定时，能够制造出大面积的具有高密度排列的纳米线的场发射电极，从而完成了本发明。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种具有优良场发射性能的场发射电极以及其制造方法，其中大面积的高密度排列的纳米线用金属固定在衬底上。

为了达到上述目的，本发明提供了一种制造场发射电极的方法, 所述场发射电极包括: 根据磁场方向水平地、垂直地或以水平和垂直之间的任何角度排列的纳米线，所述方法包括以下步骤：（a）将纳米线或结合磁性粒子的纳米线溶解在有机溶剂中而形成的溶液分散到固定于磁场发生器上部的衬底上；（b）在磁场发生器产生的磁场中，通过从分散到衬底上的溶液中蒸发有机溶剂来根据磁场的方向水平地、垂直地或者以水平和垂直之间的任何角度排列纳米线；和(c)在衬底上沉积金属，以便根据产生的磁场的方向使水平地、垂直地或以水平和垂直之间的任何角度排列的纳米线即使在无磁场的情况下也被固定在排列方向上。

在一个方面，本发明提供了一种制造包含有根据电场方向水平地、垂直地或以水平和垂直之间的任何角度排列的纳米线的场发射电极的方法，所述方法包括以下步骤：（a）将纳米线溶解在有机溶剂中而形成的溶液分散到固定于电场发生器上部的衬底上；(b)在电场发生器产生的电场中，通过从分散到衬底上的溶液中蒸发有机溶剂来根据产生的电场的方向水平地、垂直地或者以任何角度将纳米线排列在衬底上；以及（c）在衬底上沉积金属，以便根据产生的电场的方向使水平地、垂直地或以任何角度排列的纳米线即使在无电场的情况下也被固定在排列方向上。

在另一方面，本发明提供了一种通过所述方法制造的场发射电极，该电极在沉积金属的衬底包含有根据磁场方向水平地、垂直地或以水平和垂直之间的任何角度排列的结合磁性粒子的纳米线。

根据以下的详细说明和附加的权利要求能够更清楚的理解本发明的上述和其他目的、特征和实施方式。

具体实施方式

纳米线通常是纳米尺寸（nm:10^-9m）的材料，它们具有源自表面上的化学反应和表面上的缺陷的光学性能，并由于表面对质量的比率大而具有优良的电导和热导性。因此，可制造出具有包括阵列的优良金属纳米线的场发射电极。