專利名稱：具有場發(fā)射器的平面光源及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于照明平板顯示器的平面燈。更明確地說，本發(fā)明涉及一種由數(shù)個場發(fā)射器所組成的平面光源，上述這些場發(fā)射器的陰極與柵極被排列成長條形狀以供使用于平板顯示器中。
背景技術(shù)：
近年來已經(jīng)開發(fā)出平板顯示裝置并且廣泛地使用于電子產(chǎn)品(例如計算機監(jiān)視器以及電視)中。上述這些被普遍使用的平板顯示裝置其中一種是主動矩陣式液晶顯示器，其可提供改良的分辨率。近年來已經(jīng)開發(fā)出其它的平板顯示裝置來取代上述這些液晶顯示面板。此等裝置其中一種是場發(fā)射顯示裝置，其可克服LCD的部分限制并且提供明顯優(yōu)于上述這些傳統(tǒng)LCD裝置的優(yōu)點。舉例來說，與公知的薄膜晶體管(TFT)液晶顯示面板相比，上述這些場發(fā)射顯示裝置具有較高的對比度、較大的視角、較高的最大亮度、低功率消耗、以及較寬的操作溫度范圍。
FED與LCD之間最極端的差異在于，有別于LCD，F(xiàn)ED可產(chǎn)生自己的光源。于FED之中，電子是從陰極發(fā)出并且會撞擊被涂布于透明蓋板背部上的磷光體來產(chǎn)生圖像。此種陰極發(fā)光方式是熟知的其中一種最有效的發(fā)光方法。不同于公知的CRT裝置，F(xiàn)ED中的每個像素或發(fā)射單元均具有自己的電子源，即，通常是由數(shù)個發(fā)射微尖端所構(gòu)成的陣列。于陰極與柵極之間存在電壓差，將電子從陰極抽出，并且使電子朝磷光體涂層進行加速。該發(fā)射電流，從而其顯示亮度，均與形成于上述這些發(fā)射微尖端的材料的功函數(shù)非常有關(guān)。
參照圖1A，圖中所示的是公知的場發(fā)射顯示裝置1的俯視圖，該場發(fā)射顯示裝置1使用碳納米管(CNT)發(fā)射器作為電子發(fā)射源。圖1B則為沿著圖1A的直線A-A所視的該公知場發(fā)射顯示裝置1的部分剖面圖。如圖1A與1B所示，F(xiàn)ED裝置1是由以下所建構(gòu)而成第一絕緣板10；由包含金屬在內(nèi)的材料形成于該第一絕緣板10上的數(shù)個陰極電極12；形成于上述這些陰極電極12上的數(shù)個CNT發(fā)射器16，用以形成數(shù)個發(fā)射器堆疊17；形成于該絕緣板10上且垂直多個上述這些發(fā)射器堆疊17的數(shù)個介電細片18；形成于上述這些介電細片18頂端上的數(shù)個柵極電極14；形成于置于該第一絕緣板10頂端上的第二絕緣板11上且涂布著熒光粉15的數(shù)個陽極電極13(13 ITO層即是陽極電極15，而15應(yīng)該是熒光層，從示意圖來說明)。
所以，本發(fā)明的目的是提供一種平面光源，其使用較高最大亮度、較低功率消耗、以及較寬操作溫度范圍的場發(fā)射器。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明，提供一種配備數(shù)個場發(fā)射器的平面光源以及一種用于制造此種彩色燈的方法。
在一較佳的具體實施例中，根據(jù)本發(fā)明的平面光源具備第一基板；形成于該第一基板上的數(shù)個第一導(dǎo)體細片；形成于該第一基板上且被夾放于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片之間的數(shù)個第二導(dǎo)體細片；形成于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片近端處的數(shù)個場發(fā)射器；第二基板，其是被黏著至該第一基板且與其分隔，用以于兩者之間形成腔室；以及形成于該第二基板的內(nèi)表面上的熒光膜，其面向上述這些數(shù)個場發(fā)射器。
于另一較佳具體實施例中，制造平面光源的方法包括以下步驟(a)提供第一基板；(b)于該第一基板上形成數(shù)個第一導(dǎo)體細片；(c)于該第一基板上形成數(shù)個第二導(dǎo)體細片，上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片是被夾放于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片之間；(d)于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片近端處形成數(shù)個場發(fā)射器；(e)提供第二基板，其是被黏著至該第一基板且與其分隔，用以于兩者之間形成腔室；以及(f)形成于該第二基板的內(nèi)表面上的熒光膜，其面向上述這些數(shù)個場發(fā)射器。
于下文說明中將部分提出本發(fā)明的額外特點與優(yōu)點，而且從該說明中便可明白其中一部分，或者實行本發(fā)明便可習(xí)得。通過隨附權(quán)利要求中特別提出的元件與組合便可實現(xiàn)且達成本發(fā)明的特點與優(yōu)點。
應(yīng)了解，上文的一般說明及下文的詳細說明均僅具示范性及說明性，而非如同權(quán)利要求限制本發(fā)明。
本說明書所引用且構(gòu)成其一部分的附圖是用以闡述本發(fā)明的其中一種具體實施例，并且配合本說明便可用以解釋本發(fā)明的原理。


現(xiàn)在將詳細地參照本發(fā)明的具體實施例，于上述這些附圖中所圖解的便是其中一個范例。在所有圖式中將盡可能地以相同的元件符號來代表相同或類似的部件。
圖1A為一公知場發(fā)射顯示裝置的簡略俯視圖；圖1B為沿著圖1A的直線A-A所視的該公知場發(fā)射顯示裝置的部分剖面圖；圖2A為根據(jù)本發(fā)明的平面光源的一較佳具體實施例的簡略俯視圖；圖2B為沿著圖2A的直線B-B所視的部分剖面圖；圖3為根據(jù)本發(fā)明的平面光源的另一較佳具體實施例的簡略剖面圖；圖4為根據(jù)本發(fā)明的平面光源的另一較佳具體實施例的簡略剖面圖；以及圖5為根據(jù)本發(fā)明的平面光源的另一較佳具體實施例的簡略剖面圖。
主要元件標(biāo)記說明1 場發(fā)射顯示裝置2 平面光源10第一絕緣板11第二絕緣板
12陰極電極13陽極電極14柵極電極15熒光層16碳納米管(CNT)發(fā)射器17發(fā)射器堆疊18介電細片20底部絕緣板22導(dǎo)體細片24導(dǎo)體細片25發(fā)射器堆疊26發(fā)射器28絕緣細片30頂端絕緣板32陽極電極34熒光層36腔室40間隔50間隔具體實施方式
參照圖2A，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明的平面光源的一較佳具體實施例的俯視圖。圖2B為沿著圖2A的直線B-B所視的該平面光源的部分剖面圖。平面光源2是由底部絕緣板20與頂端絕緣板30建構(gòu)而成。上述這些絕緣板20與30可能以透光玻璃基板來構(gòu)成為宜。于該底部絕緣板20的頂端上形成由導(dǎo)電材料(例如銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)、鎢(W)、鉬(Mo)、鋁(Al)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、或類似的導(dǎo)電材料)所構(gòu)成的數(shù)個涂布細片22。構(gòu)成上述這些導(dǎo)體細片22的方式可能是化學(xué)氣相沉積法(CVD)、濺鍍法、電子槍沉積法、幕式印刷法(screen printing)、或噴墨法。上述這些導(dǎo)體細片22用來作為陰極電極并且連接至負(fù)電量(圖中未顯示)。
如圖2A與2B所示，于該第一絕緣板20上形成數(shù)個絕緣細片28，其是被夾放于陰極細片22之間。構(gòu)成上述這些絕緣細片28的方式可能是先沉積氧化硅層，然后再進行圖案化該氧化硅層的步驟。于上述這些絕緣細片28的頂端上形成由某種材料(例如銀(Ag)、鉑(Pt)、金(Au)、鎢(W)、鉬(Mo)、鋁(Al)、氧化銦錫(ITO)、氧化鋅(ZnO)、或類似的材料)所構(gòu)成的數(shù)個導(dǎo)體細片24。構(gòu)成上述這些導(dǎo)體細片24的方式可能是化學(xué)氣相沉積法(CVD)、濺鍍法、電子槍沉積法、幕式印刷法、或噴墨法。上述這些導(dǎo)體細片24用來作為柵極電極并且連接至正電量(圖中未顯示)。請注意，上述這些柵極細片是被夾放于上述這些陰極細片22之間，而上述這些絕緣細片28則是用來作為上述這些陰極細片22與上述這些柵極細片24之間的絕緣材料。
再者，于上述這些導(dǎo)體細片22的頂端上會形成數(shù)個發(fā)射器26，用以形成數(shù)個發(fā)射器堆疊25。當(dāng)上述這些導(dǎo)體細片22為上述這些發(fā)射器26進行負(fù)電量充電時，上述這些發(fā)射器26便會發(fā)射電子。上述這些發(fā)射器26可能是利用厚膜印刷技術(shù)沉積于上述這些導(dǎo)體細片22的頂端上。上述這些發(fā)射器26可能以以下材料來構(gòu)成為宜碳納米管、石墨、氮化碳、鉆石、或是類鉆石的碳，上述這些材料能夠被斷裂且以適合厚膜印刷技術(shù)(其包含幕式印刷與噴墨印刷)的方式與含溶劑的糊狀物均勻地混合。亦可使用任何其它適合的納米管材料，只要其直徑介于約1納米與約100納米之間即可。應(yīng)該注意的是，上述這些納米管為柱狀形狀的中空管，而且通常小于纖維的直徑。通常會使用介于約30與約50伏特之間的低操作電壓來致動上述這些納米管發(fā)射器材料發(fā)射電子。
于上述這些發(fā)射器26被幕式印刷于上述這些導(dǎo)體細片22上以后，便對該發(fā)射器材料進行硬烘烤，用以逐出內(nèi)含于該糊狀材料中的殘留溶劑并且固化該材料。該發(fā)射器材料通常占發(fā)射器約20wt％與約80wt％之間，其余則是含溶劑的黏結(jié)劑。較佳的是，該發(fā)射器糊狀物占該發(fā)射器的50wt％，以及占含溶劑黏結(jié)劑的50wt％。經(jīng)過該硬烘烤步驟之后，該發(fā)射器的尖端或尖點便會凸出至該發(fā)射器層的表面上，用來作為電子發(fā)射源，并且致動本發(fā)明新穎裝置的功能。
該碳納米管材料可能是由中空管所構(gòu)成的，上述這些中空管可能是單壁或多壁納米管。上述這些納米管被斷裂之后的長度可能介于約0.1μm與約10μm之間。上述這些納米管的外徑可能介于約1nm與約100nm之間，當(dāng)長度為1μm且直徑為10nm時，其寬高比則約為100。
于該頂端絕緣板30的內(nèi)表面上會沉積一層透明電極材料32，用以作為陽極電極。適合該透明電極32的材料可能不會影響該光板的光學(xué)特征的氧化銦錫。接著便利用厚膜印刷技術(shù)于該透明電極32的頂端上沉積一層熒光粉末涂料34。該熒光層34可能以磷粉末為宜。當(dāng)該基體絕緣板20與該頂端絕緣板30被黏著在一起用以于兩者間形成腔室36時，可使用數(shù)個間隔體(圖中未顯示)來維持上述這些平板20與30之間適合的間隔。該間隔體可能以利用幕式印刷技術(shù)由絕緣材料來構(gòu)成為宜，或是可事先制造且放置于上述這些兩片絕緣板20與30之間。
參照圖3，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明的平面光源的另一較佳具體實施例的簡略剖面圖。圖3中，上述這些場發(fā)射器26形成于上述這些陰極細片22的旁邊。
參照圖4，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明的平面光源的另一較佳具體實施例的簡略剖面圖。圖4中，上述這些柵極細片24是直接形成于該第一絕緣板20上。因此，上述這些陰極細片22應(yīng)該與上述這些柵極細片24分隔一定間隔40，以確保上述這些陰極細片22與上述這些柵極細片24產(chǎn)生電絕緣。
參照圖5，圖中所示的是根據(jù)本發(fā)明的平面光源的另一較佳具體實施例的簡略剖面圖。圖5中，上述這些場發(fā)射器26形成于上述這些陰極細片22的旁邊且上述這些柵極細片24是直接形成于該第一絕緣板20上。因此，上述這些場發(fā)射器26應(yīng)該與上述這些柵極細片24分隔一定間隔50，以確保上述這些場發(fā)射器26與上述這些柵極細片24產(chǎn)生電絕緣。
雖然圖2至5中示范出與陰極細片22相關(guān)的兩個柵極細片24，不過，亦可采用以下的設(shè)計方式與陰極細片22相關(guān)的柵極細片24、與陰極細片22相關(guān)的柵極細片24、以及與數(shù)個上述這些陰極細片22相關(guān)的數(shù)個上述這些柵極細片。所以，我們并不希望將本發(fā)明的范疇限制在圖2至圖5中所披露的具體實施例中。
再者，亦可利用由以下材料所構(gòu)成的Spindt型微尖端來設(shè)計上述這些發(fā)射器26鉬(Mo)、鎢(W)、有摻雜的硅、有摻雜的氧化硅、有摻雜的氮化硅、或是類似材料。
所以，本發(fā)明新穎的平面光源的上述這些好處與優(yōu)點已于上文說明中及圖2至5的附圖中詳盡說明。本發(fā)明新穎的平面場發(fā)射有色燈有利于作為平板顯示裝置的背光源用于進行照明。因此，可以相當(dāng)?shù)偷闹圃斐杀具_到上述這些平板顯示單元的高質(zhì)量照明的目的。
基于圖解及說明的目的，上文已提出本發(fā)明較佳具體實施例的說明。無意包攬無遺、或?qū)⒈景l(fā)明限于所披露的具體形式。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可根據(jù)以上披露的具體實施例對本發(fā)明作出其它更改及變化。本發(fā)明的范疇是由權(quán)利要求及其等效內(nèi)容來定義。
另外，在說明本發(fā)明的代表性具體實施例時，本說明書可能是以特定的步驟順序來提出本發(fā)明的方法及/或程序。然而，在方法或程序并不依賴于本文所提出的特定步驟順序的范圍內(nèi)，該方法或程序不應(yīng)受限于所述的特定步驟順序。所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員將會了解到，也可有其它的步驟順序。所以，本說明書所提出的特定步驟順序不應(yīng)視為權(quán)利要求的限制。另外，針對本發(fā)明的方法及/或程序的權(quán)力要求并不受限于其說明的順序執(zhí)行其步驟，且所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易了解可以改變其順序且仍然是在本發(fā)明的精神和范疇內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平面光源，其特征是包括第一基板；形成于該第一基板上的數(shù)個第一導(dǎo)體細片；形成于該第一基板上且被夾放于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片之間的數(shù)個第二導(dǎo)體細片；形成于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片近端處的數(shù)個場發(fā)射器；第二基板，其被黏著至該第一基板且與其分隔，用以于兩者之間形成腔室；以及形成于該第二基板內(nèi)表面上的熒光膜，其面向上述這些數(shù)個場發(fā)射器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器位于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器形成于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片旁邊。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器是由以下所組成的群中選出的材料所構(gòu)成的尖端鉬、鎢、硅、氧化硅、以及氮化硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器是由以下所組成的群中選出的材料所構(gòu)成的碳納米管、石墨、氮化碳、鉆石、以及類鉆石的碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片是由以下所組成的群中選出的導(dǎo)體材料所構(gòu)成的銀、鉑、金、鎢、鉬、鋁、氧化銦錫、以及氧化鋅。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些第二導(dǎo)體細片是由以下所組成的群中選出的導(dǎo)體材料所構(gòu)成的銀、鉑、金、鎢、鉬、鋁、氧化銦錫、以及氧化鋅。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片實質(zhì)上平行于上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是進一步包括形成于上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片與該第一基板之間的絕緣層。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的其中一者與上述這些第二導(dǎo)體細片的其中一者相關(guān)聯(lián)。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的其中一者與上述這些第二導(dǎo)體細片的至少兩者相關(guān)聯(lián)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的至少兩者與上述這些第二導(dǎo)體細片的其中一者相關(guān)聯(lián)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面光源，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的至少兩者與上述這些第二導(dǎo)體細片的至少兩者相關(guān)聯(lián)。
14.一種制造平面光源的方法，其特征是包括提供第一基板；于該第一基板上形成數(shù)個第一導(dǎo)體細片；于該第一基板上形成數(shù)個第二導(dǎo)體細片，上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片是被夾放于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片之間；于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片近端處形成數(shù)個場發(fā)射器；提供第二基板，其被黏著至該第一基板且與其分隔，用以于兩者之間形成腔室；以及形成于該第二基板的內(nèi)表面上的熒光膜，其面向上述這些數(shù)個場發(fā)射器。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器位于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片上。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器形成于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片旁邊。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器由以下所組成的群中選出的材料所構(gòu)成的尖端鉬、鎢、硅、氧化硅、以及氮化硅。
18.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些數(shù)個場發(fā)射器是由以下所組成的群中選出的材料所構(gòu)成的碳納米管、石墨、氮化碳、鉆石、以及類鉆石的碳。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片是由以下所組成的群中選出的材料所構(gòu)成的銀、鉑、金、鎢、鉬、鋁、氧化銦錫、以及氧化鋅。
20.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些第二極管導(dǎo)體細片是由以下所組成的群中選出的導(dǎo)電材料所構(gòu)成的銀、鉑、金、鎢、鉬、鋁、氧化銦錫、以及氧化鋅。
21.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片實質(zhì)上平行于上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片。
22.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是進一步包括以下步驟于上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片與該第一基板之間形成絕緣層。
23.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的其中一者會與上述這些第二導(dǎo)體細片的其中一者相關(guān)聯(lián)。
24.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的其中一者會與上述這些第二導(dǎo)體細片的至少兩者相關(guān)聯(lián)。
25.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的至少兩者會與上述這些第二導(dǎo)體細片的其中一者相關(guān)聯(lián)。
26.根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其特征是上述這些第一導(dǎo)體細片的至少兩者會與上述這些第二導(dǎo)體細片的至少兩者相關(guān)聯(lián)。
全文摘要
本發(fā)明披露一種具有場發(fā)射器的平面光源及其制造方法。根據(jù)本發(fā)明，該平面光源具有第一基板；數(shù)個第一導(dǎo)體細片；數(shù)個第二導(dǎo)體細片；數(shù)個場發(fā)射器；第二基板；以及熒光膜。上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片形成于該第一基板上，而且上述這些數(shù)個第二導(dǎo)體細片形成于該第一基板之上且被夾放于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片之間。上述這些數(shù)個場發(fā)射器形成于上述這些數(shù)個第一導(dǎo)體細片近端處。該第二基板被黏著至該第一基板且與其分隔，用以于兩者之間形成腔室；而熒光膜則形成于該第二基板的內(nèi)表面上，其面向上述這些數(shù)個場發(fā)射器。
文檔編號H01J29/04GK1815681SQ200510123478
公開日2006年8月9日 申請日期2005年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月4日
發(fā)明者江良祐, 許志榮, 張悠揚, 李正中 申請人:財團法人工業(yè)技術(shù)研究院