專利名稱：場發(fā)射顯示器的制作方法
技術領域：
本發(fā)明一種場發(fā)射顯示器，尤指一種適用于側向型發(fā)射的場發(fā)射顯 示器。
背景技術：
顯示器在人們現(xiàn)今生活中的重要性日益增加，除了使用計算機或因
特網(wǎng)外，電視機、手機、個人數(shù)字助理(PDA)、數(shù)字相機等，均須透過顯 示器控制來傳遞訊息。相較于傳統(tǒng)映像管顯示器，新世代的平面顯示器 具有重量輕、體積小、及符合人體健康的優(yōu)點，但其視角、亮度、功率 消耗等問題仍有改善的空間。
在眾多新興的平面顯示器技術中，場發(fā)射顯示器(field emission display, FED)不僅擁有傳統(tǒng)映像管高畫質的優(yōu)點，且相較于液晶顯示器 的視角不清、使用溫度范圍過小、及反應速度慢而言，場發(fā)射顯示器具 有高制成率、反應時間迅速、良好的協(xié)調顯示性能、超過100ftL的高亮度、 輕薄構造、寬廣視角、工作溫度范圍大、高行動效率、及良好的偏斜方 向辨認性等優(yōu)點。
此外，F(xiàn)ED使用時不需背光模塊，所以即使在戶外陽光下使用，依 然能夠提供優(yōu)異的亮度表現(xiàn)。隨著納米科技的發(fā)展，促使FED擁有嶄新 的電子發(fā)射組件的材料，而形成目前熱門的研發(fā)方向。納米碳管型的場 發(fā)射顯示器，其主要是利用納米碳管尖端放電的原理，而取代現(xiàn)有壽命
短暫且制作不易的電子尖端發(fā)射組件。因此，目前FED已被視為相當有 機會與液晶顯示技術競爭，甚至將其取代的新顯示技術。
場發(fā)射顯示器的工作原理與傳統(tǒng)陰極映像管相似，須在低于10-6 torr 的真空環(huán)境下利用電場將陰極尖端的電子拉出，并且在陽極板正電壓的 加速下，撞擊陽極板的熒光粉而產(chǎn)生發(fā)光(Limiinescence)現(xiàn)象。因此，電 場的強弱會直接影響陰極放射出的電子數(shù)量，亦即電場越大陰極放射出 的電子數(shù)量越多。相對地，當電場強弱分布不均時，將造成電子發(fā)射分 布不均的問題，如此即導致場發(fā)射顯示器的畫面亮度不均、對比度低、 及產(chǎn)品良率不佳等缺點，進而影響成像品質。
由于場發(fā)射顯示器的每一個畫素皆各自擁有對應的場發(fā)射數(shù)組，且 電子發(fā)射組件是在陰極與閘極間的外加偏壓下發(fā)射出電子，因此，如何 準確地控制陰極與閘極間距離并且維持每個畫素的陰極與閘極間的外加 偏壓大小一致，以使電子放射基板能均勻地發(fā)射出電子，將是目前以低 成本的印刷制程技術制造場發(fā)射顯示器尚待突破的課題。
所以，目前亟需一種可均勻地發(fā)射出電子的場發(fā)射顯示器，以改善 現(xiàn)有低成本的場發(fā)射顯示器因電子發(fā)射不均勻造成的畫面亮度不均、對 比度低、及產(chǎn)品良率不佳等問題。
發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種場發(fā)射顯示器，其可控制電子發(fā)射體與閘極位于 同一高度，以改善電子發(fā)射不均的問題，并且增加畫面亮度的均勻性及 色彩的對比度。此外，上述本發(fā)明結構改良可簡化制程且能控制較佳的 產(chǎn)品良率，即可降低場發(fā)射顯示器的制造成本。
本發(fā)明提供一種場發(fā)射顯示器，其包括有一含有一熒光粉層與一陽 極的上基板、 一下基板、至少一含有一平臺部分與至少一突出部分的陰極、 一具有開孔圖樣的絕緣層、至少一位于具有開孔圖樣的絕緣層上方 的閘極、以及至少一位于陰極的突出部分上方的電子發(fā)射體。
其中，本發(fā)明的陰極位于下基板上方，具有開孔圖樣的絕緣層位于 陰極的平臺部分上方，且絕緣層的圖樣具有至少一開孔。另外，本發(fā)明 陰極的平臺部分與突出部分具有不相同高度，且陰極的突出部分是位于 具有開孔圖樣的絕緣層開孔內。通過此，本發(fā)明場發(fā)射顯示器可準確地 控制施加于陰極與閘極間的電壓差的變化，所以在指定的時間每個電子 發(fā)射體可準確地射出電子，以改善電子發(fā)射不均的問題，并且增加畫面 亮度的均勻性及提升色彩對比度。
于本發(fā)明場發(fā)射顯示器中，其絕緣層的開孔排列方式無限制，較佳
可排列成一MxN的矩陣圖形，且M及N皆為一大于零的整數(shù)。本發(fā)明絕緣 層開孔所排列的矩陣圖形亦無限制其形狀，較佳可為四方形、圓形、多 邊形、或橢圓形。另外，除了上述矩陣圖形的開孔圖樣外，本發(fā)明絕緣 層的開孔圖樣亦可為至少一溝槽，且溝槽的排列方式較佳可平行排列于 陰極平臺部分的上方。
此外，本發(fā)明陰極的突出部分填充于具有開孔圖樣的絕緣層開孔內 的高度無限制，且陰極突出部分較佳可填滿于該具有開孔圖樣的絕緣層 開孔內。于一較佳具體例中，本發(fā)明絕緣層表面與陰極的突出部分表面 是具有相同高度或近乎相同高度。
由于本發(fā)明電子發(fā)射體是位在陰極突出部分的上方，且閘極是位于 具有圖樣的絕緣層上方，所以當本發(fā)明陰極突出部分的表面等高于絕緣 層表面時，即表示本發(fā)明的電子發(fā)射體與閘極可位于同一高度，可以避 開一般印刷制程高度均勻性掌握不佳的問題。因此，本發(fā)明可準確地控 制電子發(fā)射體與閘極兩者高度及兩者間的驅動距離(driving distance),使 本發(fā)明的電子發(fā)射體可采取側向型發(fā)射方式(side emission),以精確地控
制施加于陰極與間極間的電壓差的變化，進而提升每個電子發(fā)射體的電 子發(fā)射均勻性。
再者，于本發(fā)明場發(fā)射顯示器中，陰極所包含的平臺部分與突出部 分可為一相同的導電材料、或分別為不相同的導電材料。本發(fā)明陰極的 平臺部分與突出部分的對應數(shù)目無限制。
一較佳具體例中r本發(fā)明陰極
的一個平臺部分可對應有多數(shù)個突出部分；且另一較佳具體例中，本發(fā) 明陰極的一個平臺部分可對應有一個突出部分。
此外，本發(fā)明所使用的閘極可為現(xiàn)有任一種場發(fā)射顯示器適用的閘 極，較佳可為多數(shù)個閘極、或整合為一體的閘極板。其中，在此所提及 的多數(shù)個閘極可為任何形狀的環(huán)狀閘極，且以一對一或一對多的對應關 是而相對于本發(fā)明的多數(shù)個電子發(fā)射體。
為了有效地聚集電子發(fā)射體所發(fā)射出的電子，并且隔絕上基板電極 的高電場對下基板電極的影響，本發(fā)明場發(fā)射顯示器可更包括至少一具 有多數(shù)個孔洞的電子聚焦板，其位于上基板與下基板之間，以提升場發(fā) 射顯示器的畫素亮度且使場發(fā)射顯示器的電路更易于控制。
另外，本發(fā)明介于上基板與下基板之間電子聚焦板的數(shù)目無限制。 事實上，電子聚焦板可視制程需求而調整其位置或其層間數(shù)目。此外， 本發(fā)明電子聚焦板所含有的多數(shù)個孔洞其排列方式無限制，較佳為排列 成一MxN的矩陣圖形，其中M及N皆個別為一大于零的整數(shù)。本發(fā)明電子 聚焦板所含有的孔洞形狀無限制，較佳可為四方形、圓形、多邊形、或
橢圓形。于本發(fā)明的一較佳態(tài)樣中，本發(fā)明電子聚焦板所含有的多數(shù)個 孔洞是恰巧對應于本發(fā)明絕緣層所含有的開孔圖樣。
再者，于本發(fā)明電子聚焦板所提及的孔洞中，其孔洞開口直徑與內 緣直徑大小無限制。其內緣直徑與孔洞開口直徑可為相等、或不相等。
此外，本發(fā)明所述電子聚焦板的材料可為任一種材料，較佳為一金 屬材料或一合金，更佳為一具有電子放大功效的材料，例如銀鎂合金、
銅鈹合金、銅鋇合金、金鋇合金、金鈣合金、鉤鋇金合金、及前述組合； 或者由鈹氧化物、鎂氧化物、鈣氧化物、鍶氧化物、鋇氧化物、及前述 組合，以增加激發(fā)熒光粉體的電子數(shù)目，整體提升畫素的亮度與色彩對 比。
本發(fā)明場發(fā)射顯示器可應用于現(xiàn)有任一種場發(fā)射顯示器中，較佳可
為一納米碳管型(Carbon Nanotube, CNT)的場發(fā)射顯示器。本發(fā)明所使用
的電子發(fā)射體可為現(xiàn)有任何可發(fā)射電子的材料，較佳可包含一含碳化合 物(carbon-based material),且此含碳化合物可選自由石墨、鉆石、類鉆石 結構的碳(diamond-like carbon)、納米碳管、碳六十、及其組合所組成的 羣組。 一較佳具體例中，本發(fā)明是使用一納米碳管材料作為一電子發(fā)射 體，即為一種納米碳管型(CarbonNanotube, CNT)的場發(fā)射顯示器。
此外，本發(fā)明場發(fā)射顯示器的上基板可更包括一遮光層，且該遮光 層可密接于熒光粉層旁，以用來遮除漏光或增加對比。本發(fā)明場發(fā)射顯 示器的下基板可更包含至少一開關組件，其是連接于本發(fā)明的至少一陰 極，以主動驅動陰極突出部分的電子發(fā)射體。其中，本發(fā)明在此所提及 的開關組件可為現(xiàn)有任何主動或被動驅動式開關組件，較佳可為薄膜晶 體管(TFT)、薄膜二極管、或矩陣掃描驅動電路。
本發(fā)明的場發(fā)射顯示器通過由準確地控制電子發(fā)射體與閘極兩者高 度及兩者間的驅動距離(driving distance),不僅可提升電子發(fā)射的均勻性
且亦提高產(chǎn)品良率的外，可達到市場競爭的優(yōu)勢。
圖l是本發(fā)明一較佳實施例的場發(fā)射顯示器的示意圖； 圖2是本發(fā)明一較佳實施例的場發(fā)射顯示器的示意圖； 圖3是本發(fā)明一較佳實施例的場發(fā)射顯示器的示意圖。
主要組件符號說明
100、200、300場發(fā)射顯示器
111、211、311透明面板
113、213、313遮光層
120、220、320下基板
122、222、322陰極
124、224、324電子發(fā)射體
1221、 2221、 3221平臺部分 230、 330電子聚焦板
110、210、310上基板
112、212、312陽極
114、214、314熒光粉層
121、221、321底部基板
123、223、323絕緣層
125、225、325閘極
1222、 2222、 3222突出部分 331第二絕緣層
具體實施方式
實施例一
請參閱圖l，圖i為本發(fā)明一較佳具體實施例的場發(fā)射顯示器ioo，其
主要包括一含有透明面板lll、陽極U2、遮光層113、與熒光粉層114的 上基板110;以及一下基板120。其中，本例的熒光粉層114為一熒光或其 它發(fā)光材料，透明面板lll為一玻璃、或其它透明材料為主的材料，且陽 極112為一氧化銦錫、或氧化銦鋅等透明導電材料。
如圖1所示，本實施例的下基板120包括有底部基板121、陰極122、 具有圓形矩陣開孔的絕緣層123、電子發(fā)射體124、與閘極125，其中絕緣 層123為一氧化鋁或氧化鎂料材，且電子發(fā)射體124為一納米碳管材料。
本例的陰極122是披覆于底部基板121之上，且其包含有一平臺部分 1221與多數(shù)個突出部分1222，其中平臺部分1221與突出部分1222的材料
皆為一導電金屬材。
此外，陰極122的突出部分1222是恰巧填滿于絕緣層123的圓形開孔 內，所以，本例中平臺部分1221上方的絕緣層123表面與陰極122的突出 部分1222表面是具有相同的高度。請參閱圖l所示，本例的圓環(huán)形閘極125
是位于絕緣層123上方，且電子發(fā)射體124是位于陰極突出部分1222的上 方，因此，本實施例的電子發(fā)射體124與閘極125具有相同的高度。
其中，本例是通過由控制施加于陰極122與閘極125的電壓差的變化， 以控制每個電子發(fā)射體124在指定的時間發(fā)射出電子。并且，電子發(fā)射體 124發(fā)射出的電子會受到上基板l 10及下基板120間的電位差的影響，而由 下基板120往上基板110的方向加速移動。當電子撞擊到上基板110的熒光 粉層114時，會和熒光材料發(fā)生反應而產(chǎn)生可見光，則產(chǎn)生的可見光會穿 透此透光面板lll至外部，進而由人眼所看見。
本例場發(fā)射顯示器100的上基板110制程方法，可為現(xiàn)有任何制備場 發(fā)射顯示器上基板的方法，而下基板120的制程中，是先以傳統(tǒng)網(wǎng)印方式 制備陰極122的平臺部分1221與絕緣層123，接著制備陰極122的突出部分 1222，以使突出部分1222填滿于絕緣層123的開孔內，最后，實施一平坦 化制程于該絕緣層123與陰極突出部分1222的表面，以使絕緣層123與陰 極突出部分1222的表面具有相同的高度。
因本發(fā)明的結構特色，所以相較于現(xiàn)有制程，本例下基板120的制程 方式較為簡便，即可達到降低制造成本的目的。
請注意，本發(fā)明場發(fā)射顯示器的制備方法可不限制，較佳可采用現(xiàn) 有任何場發(fā)射顯示器的制備方法，例如網(wǎng)印、濺鍍、涂布、微影、或 蝕刻等制程，以形成一具有本發(fā)明結構的場發(fā)射顯示器。
實施例二
請參閱圖2，圖2為本發(fā)明一較佳具體實施例的場發(fā)射顯示器200的示 意圖，其主要包括有上基板210、下基板220、及電子聚焦板230。其中， 本實施例上基板210與下基板220的結構是相同于實施例一所示的內容， 其差異僅在于兩基板210、 220中有一層具有多數(shù)個圓形孔洞的電子聚焦 板230，其它結構皆相似于圖I的場發(fā)射顯示器IOO。
其中，本例的電子聚焦板230為一具有電子放大功效的鎳鐵或銀鎂合 金材，且其具有的多數(shù)個圓形開口的孔洞是恰巧對應于下基板220絕緣層 223所含有的圓形開孔圖樣。另外，本例的電子聚焦板230被施加一外加 負電場，以提升聚集電子發(fā)射體224發(fā)射出電子的功效，并且隔絕上基板 210中陽極212高電場對下基板220電極的影響。
如圖所示，本例電子聚焦板230所包含的孔洞為一內緣直徑與孔洞開 口直徑不相等的孔洞，且所形成的孔洞壁面形狀是由一凹面朝上的圓面 與一凹面朝下的圓面組合而成，其中凹面朝上與凹面朝下的圓面面積是 不相等。
請注意，雖然本實施例電子聚焦板230的孔洞形狀為圓形，且其孔洞 內緣直徑與開口直徑并不相等，但本發(fā)明電子聚焦板230的孔洞形狀與其 形成的壁面應不限于本實施例所述的范圍。
實施例三
請參閱圖3，圖3為本發(fā)明一較佳具體實施例的場發(fā)射顯示器300的示 意圖，其主要包括有上基板310、下基板320、復數(shù)層電子聚焦板330、及 復數(shù)層夾置于電子聚焦板330間的第二絕緣層331。
本實施例場發(fā)射顯示器300的結構是相同于實施例二所示的內容，其 差異僅在于兩基板310、 320中有三層具有多數(shù)個圓形孔洞的電子聚焦板 330、及兩層夾置于電子聚焦板330間的第二絕緣層331的外，其它結構皆 相似于圖2所示的場發(fā)射顯示器200。其中，該夾置于電子聚焦板330間的 第二絕緣層331是用以穩(wěn)定多層電子聚焦板330的結構，使其不易歪斜。
基于上述本發(fā)明實施例的場發(fā)射顯示器結構，本發(fā)明場發(fā)射顯示器 可提升每個畫素的電子發(fā)射均勻性，并且通過由電子聚焦板可增加激發(fā) 熒光粉體的電子數(shù)目，以整體提升畫素的亮度與色彩對比。
上述實施例僅為了方便說明而舉例而已，本發(fā)明所主張的權利范圍 自應以申請專利范圍所述為準，而非僅限于上述實施例。
權利要求
1.一種場發(fā)射顯示器，其特征在于包括一上基板，是包含一熒光粉層與一陽極；一下基板；至少一位于該下基板上方的陰極，是包含一平臺部分與至少一突出部分，其中該平臺部分與該突出部分是具有不相同高度；一具有開孔圖樣的絕緣層，是位于該陰極的平臺部分的上方，其中該絕緣層的圖樣是具有至少一開孔；至少一閘極，是位于該具有開孔圖樣的絕緣層的上方；以及至少一電子發(fā)射體，是位于該陰極的突出部分的上方；其中，該陰極的突出部分是位于該具有開孔圖樣的絕緣層開孔內。
2. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該開孔是 排列成一MxN的矩陣圖形，且M及N皆個別為一大于零的整數(shù)。
3. 如權利要求2所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該開孔的形狀是選自下列羣組至少其一四方形、圓形、多邊形、橢圓形、及其 組合。
4. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該開孔為 一溝槽。
5. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該陰極的 突出部分是填滿于該具有開孔圖樣的絕緣層開孔內。
6. 如申請專利范圍第4項所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該絕緣層的表面與該陰極突出部分的表面是具有相同高度或近乎相同高度。
7. 如權利要求5所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該閘極與該電子發(fā)射體是位于同一高度。
8. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該陰極所包含的該平臺部分與該突出部分為一相同的導電材料。
9. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該陰極所包含的該平臺部分與該突出部分是分別為不相同的導電材料。
10. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該平臺部 分是對fe有一個該突出部分。
11. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該平臺部 分是對應有多數(shù)個該突出部分。
12. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該閘極為 多數(shù)個閘極、或整合為一體。
13. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，更包括至少一 具有多數(shù)個孔洞的電子聚焦板，是位于該上基板與該下基板之間。
14. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該孔洞是 排列成一MxN的矩陣圖形，且M及N皆個別為一大于零的整數(shù)。
15. 如權利要求10所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該孔洞 的形狀為選自下列羣組至少其一四方形、圓形、多邊形、橢圓形、及 其組合。
16. 如權利要求9所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該孔洞中 的內緣直徑與開口直徑相等。
17. 如權利要求9所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該孔洞中的內緣直徑與開口直徑不相等。
18. 如權利要求9所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該電子聚焦板為一金屬材料或一合金。
19. 如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該電子發(fā) 射體包含一含碳化合物，且該含碳化合物是選自由石墨、鉆石、類鉆石 結構的碳、納米碳管、碳六十及其組合所組成的羣組。
20. 如權利要求18所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該場發(fā) 射顯示器為一納米碳管型的場發(fā)射顯示器。
21.如權利要求l所述的場發(fā)射顯示器，其特征在于，所述該上基板 更包括一遮光層，且該遮光層是密接于該熒光粉層旁。
全文摘要
本發(fā)明一種場發(fā)射顯示器，其包括一含有一熒光粉層與一陽極的上基板、一下基板、至少一含有一平臺部分與至少一突出部分的陰極、一具有開孔或溝槽圖樣的絕緣層、至少一位于具有開孔或溝槽圖樣的絕緣層上方的閘極、以及至少一位于陰極的突出部分上方的電子發(fā)射體。其中，陰極位于下基板上方，具有開孔或溝槽圖樣的絕緣層位于陰極的平臺部分上方，且絕緣層的圖樣具有至少一開孔或至少一溝槽。本發(fā)明陰極的平臺部分與突出部分具有不相同高度，且陰極的突出部分是位于具有開孔或溝槽圖樣的絕緣層開孔內。通過此，本發(fā)明可改善電子發(fā)射不均，以增加畫面亮度的均勻性及提升色彩對比。
文檔編號H01J31/12GK101170041SQ20061015041
公開日2008年4月30日 申請日期2006年10月25日 優(yōu)先權日2006年10月25日
發(fā)明者張綾珂, 林正豐, 邱正茂, 鄭健民 申請人:大同股份有限公司;財團法人工業(yè)技術研究院