[发明专利]带有栅控作用的场发射阴极阵列及其制造方法

权利要求书

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。