專利名稱：具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種場致發射顯示器(Field Emission Display；FED)具有柵極構造的制作技術，尤指一種可應用于碳納米管為電子發射源層的場致發射顯示器制作技術。
背景技術：
平面顯示器(FPD)種類包括場致發射顯示器(FED)、液晶顯示器(TFT-LCD)、等離子體顯示器(PDP)、有機發光二極管顯示器(OLED)、液晶投影式顯示器等等，輕、薄是上述平面顯示器的共同特點，依照各該平面顯示器的不同特質，有些可應用于小尺寸面版如手機；有些則可應用于中、大型尺寸如計算機屏幕、電視屏幕；或應用于超大型尺寸如室外數字式看板。各種平面顯示器技術的發展，均是希望朝向兼具高畫質、大畫面、并提高使用壽命等特性。
其中所謂的場致發射顯示器是近年來新興的平面顯示器之一，其原因在其有自發光的效果，除較LCD能有更佳的亮度表現外，加上更寬廣的視角，能源消耗低，反應速度快，操作溫度較廣等特性，且所得影像畫質類似于傳統的陰極射線管(CRT)，而其體積卻遠較陰極射線管(CRT)輕、薄，再加上將近年所開發的納米碳管，應用于內，勢必促進其發展。
一種現有的三極場致發射顯示器參考圖1所示，其結構至少包含陽極構造10a與陰極構造20a于一單元結構之中，陽極與陰極之間設置有絕緣支撐裝置(或spacer)15a，提供為單元陽極與單元陰極間真空區域的間隔，及作為陽極構造10a與陰極構造20a之間的支撐，為防止顯示器中的兩大片面板崩潰，參閱圖1所示，一陽極構造10a至少包含一陽極玻璃基板11a，一陽極導電層12a，一熒光粉體層(phosphors layer)13a；而一陰極構造20a至少包含一陰極玻璃基板21a，一陰極導電層22a，一電子發射源層23a，一介電層24a，一柵極層25a；其中各該單元內陽極構造10a與陰極構造20a之間隔是由絕緣支撐裝置15a配置，其功能為保持陰極構造與陽極構造之間的真空區域的維系，并由陽極導電層12a提供的高壓，使陰極構造20a上的電子發射源層23a產生電子并射向陽極構造10a上的熒光粉體層13a激發而使熒光粉體發光。此外，前述所謂的陰極構造20a的陰極導電層22a是由平行并列的陰極導線配置而成，柵極層25a也由平行并列的柵極導線配置而成，兩者導線的配置互成垂直關系，在功能上是在柵極層與陰極電極層間提供一電壓以形成電場，由柵極汲引電子發射源的電子束，并由柵極導線與陰極電極導線的垂直配置關系，以達成各單元電子發射源的控制關系，以達成動態畫面呈現的目的；又，為了使電子在場致發射顯晶示器中移動，由真空設備將顯示器抽真空至10-7托(torr)，使電子獲得一良好的自由移動路徑(mean freepath)，同時應避免電子發射源和熒光粉區的污染及毒化。另，為使電子有足夠能量去沖擊熒光粉，故在兩板間需有適當間隙，并提供陽極電極層一高電壓，以使得始于柵極汲引出的電子束有足夠的加速度能量來沖擊熒光粉，達到使熒光粉能充分產生發光效應。
現有技術對于該等結構的制作，一種以薄膜微影制程，可精細制作微米規格的結構，然由于該制作均以繁復的制程程序難以達成量產化的目標，近年來一種柵極網罩46’結構的設置，如圖2所示的結構，其應用于場致發射顯示器，如圖3所示的結構，由于該柵極是以一種金屬網罩46’取代現有的以微影制程制作于陰極板上，該等柵極網罩可視為一種獨立組件設置為陰極板2’與陽極板1’之間，陰極以介電層(Dielectric layer)(具阻隔的肋作用)24’作為與電極層之間的間隙與支撐，陽極則以支撐裝置(Spacer)3’為間隔支撐，以上該等支撐是以提供于真空環境下，防止陰陽面板的崩塌，并以形成一真空區域以作為陰極電子發射源產生電子束移動的路徑以撞擊陽極粉體層發光，然該等支撐裝置，是以一固定間隔配置，且柵極網罩46’，通常是由厚度可為50μm至200μm的多個柵極導線461’薄片所構成，因此于電路配置下操作，由于電路多以一種脈沖頻率震蕩，往往易使此柵極網罩產生共振效應，此時于場致發射顯示器常有共鳴的聲響發出，并影響畫面的表現，與產品的品味。
近年來，一種新型的絕緣材質的面板形支撐裝置過去常被導入液晶平面顯示器面板內層間隔來使用，參閱圖11所示的結構，該材質膨脹系數與玻璃相近，面板厚度可為500μm至1500μm，并可被蝕刻為多個孔隙42，孔隙直徑己可滿足目前場致發射顯示器的陰陽極單元矩陣配列的需求，因此也可被考慮為場致發射顯示器內陰陽極間的支撐裝置應用。由于現有的支撐裝置多以玻璃球或十字型玻璃來支撐，又或以長條狀的支撐物來支撐。該等支撐裝置需以一固著劑以粘附于陰極或陽極，因此在制程上需經過粘附固著劑，然后粘附在陽極構造或陰極構造上，再經過一燒結制程以完成支撐裝置的固著，然配合場致發射顯示面板的畫面呈現需求，且不致影響畫面呈現的效果，因此支撐裝置的規模大都介于50μm到200μm之間，其外觀尺寸相當微小，因此該結構在制程上便會有下述復雜度的存在一、制程繁復由于現有的支撐裝置外觀尺寸小，要由吸附設備或移載設備布植支撐裝置要求精確提高，對位及實施的復雜及困難度提高。二、支撐裝置沾附固著劑易產生污染由于現有支撐裝置需通過沾漿，才能粘著在面板上，其后必需再經加熱讓沾漿進行固著，讓面板和支撐裝置完成固定封著，將沾有沾漿支撐裝置布植在面板上，造成沾漿對面板形成一污染源，其二為經高溫燒結，在沾漿內的溶劑因而揮發出來，勢必對面板造成二次污染。所以，若以前述所謂的絕緣圖案化矩陣孔隙支撐裝置可輕易解決以上的問題，并可大大減低制程成本。
為此申請人曾提出一專利申請，其是一種絕緣支撐裝置的特色加以改良應用，如圖11所示，在該絕緣支撐裝置38設置一反射層，據此，除發揮該絕緣支撐裝置應用于場致發射顯示器上的支撐功能外，并可提升熒光粉的發光效率，又，該支撐裝置相較于現有的支撐器實施容易，無須借助高成本且耗時的布植設備實施，據此，發明人乃再利用此具反射層的支撐裝置再結合前述所謂的一柵極網罩以制作一種具反射層的柵極支撐裝置，除具前述申請人的專利案的支撐與增加亮度的功效外，并結合一簡易及可獨立制作的柵極層；配合本發明裝置的實施，所制作場致發射顯示器的陰極結構，與陽極結構，需進一步有一配合的設置，然該配合設置仍較現有技術制作陰極與陽極可更簡易。

發明內容
有鑒于現有技術制作的柵極網罩的場致發射顯示器仍因共振的缺憾仍待克服，發明人乃改良具反射層的柵極支撐裝置，除具備反射層可提升熒光粉體的發光效率外，并具作為陰極與陽極的支撐效果，且可改善柵極網罩的共振現象。
本發明的主要目的，是提供一種具反射層的柵極支撐裝置，可在一種具反射層的絕緣支撐裝置上結合一種柵極網罩以構成本發明的結構。
本發明的又一目的，是提供一種具反射層的柵極支撐裝置，可獨立制作，成本低廉合格率高。
本發明的另一目的，是對應本發明的陰極結構與陽極結構制作簡化，且各該結構均可獨立分別制作后，再予以組合，以形成一種配合本發明實施的場致發射顯示器結構。
為達上述所謂的諸目的，本發明提供了一種具反射層的柵極支撐裝置，在一種具有多個透孔的絕緣板的一側以蒸鍍或濺鍍實施制作一反射層以對應陽極，在該具有多個透孔的絕緣板的另一側接合一具有多個金屬柵極導線的柵極網罩以對應陰極，所謂的柵極導線平行并列，與陰極電極層的陰極導線配置垂直對應，該柵極導線上可配置多個透孔，各該透孔對應絕緣板的透孔，以汲取陰極電子發射源產生電子束并以容各該單元的陰極電子束通過以擊發陽極熒光粉體層的對應單元，或由兩兩相鄰的柵極導線為一控制單元鄰接絕緣板的透孔，以汲取對應的陰極電子發射源。
配合本發明具反射層的柵極支撐裝置的場致發射顯示器構造包含陰極構造，具有陰極阻隔壁(rib)，電子發射源層，陰極電極層及陰極基板；及陽極構造，具有陽極阻隔壁(rib)，陽極電極層，具有熒光粉體層及陽極基板；及本發明的具有反射層的支撐裝置；其中該陰極構造具有陰極阻隔壁，位于該陰極基板之上且與該具反射層的柵極支撐裝置的具有柵極一側相間隔，其陰極阻隔壁的厚度是以為柵極與陰極電極層的電場決定要素，及控制柵極汲取陰極電子發射源層，并以為驅動電路設計提供電壓的參考，取代現有結構的介電層；其中陽極構造具有本發明增設的陽極阻隔壁，以提供與本發明的具有反射層的柵極支撐裝置的具有反射層44的一側相間隔，以作為真空過程的氣導路徑。
本發明的有益效果是，一、制作簡易；二、本發明裝置可適用大量制程需求；三、大大降低制程設備需求及材料成本。
為了更進一步了解本發明的特征及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而該附圖僅提供參考與說明用，并非用來對本發明加以限制。


圖1是現有場致發射顯示器結構；圖2是現有柵極網罩結構示意圖；圖3是現有的具有柵極網罩的場致發射顯示器示意圖；圖4至圖6是本發明的具有反射層與柵極的支撐裝置；圖7至圖9是采用的三種柵極網罩形態；圖10是本發明的場致發射顯示器示意圖；及圖11是本發明的零件絕緣支撐裝置。
其中，附圖標記說明如下陽極構造10a 陽極玻璃板11a陽極導電層12a熒光粉體層13a絕緣支撐裝置15a 陰極構造20a陰極玻璃板21a陰極導電層22a電子發射源層23a 介電層24a柵極層25a陽極板1’陰極板2’介電層24’ 支撐裝置3’柵極網罩46’ 柵極導線461’陽極構造1陽極基板11陽極電極層12 熒光粉體層13陽極阻隔壁14 陰極構造2陰極基板21 陰極電極層22電子發射源層23 陰極阻隔壁24支撐裝置38 孔隙42反射層44 柵極層46柵極導線461
具體實施例方式
本發明是一種具有反射層與柵極的支撐裝量的構造，參考圖4至圖6三種實施形態，其結構至少包含具多個透孔42的絕緣支撐裝置38，以作為陰極板陽極板的間隙支撐，多個透孔是提供為陰陽極間各對應單元內提供電子的移動路徑；在該絕緣支撐裝置一側設置反射層44，對應于場致發射顯示器的陽極一側，以反射陽極板被擊發的熒光粉體發光，以增添亮度，鄰接反射層的四周設置為無效區域，該無效區域提供為對位及封裝之用；在絕緣支撐裝置38的另一側裝置一柵極網罩以為柵極層46，該柵極層是由多個的柵極導線461構成，第一種形態的柵極網罩是由金屬面板蝕刻而成，柵極導線上有多個透孔，各該孔對應絕緣支撐裝置的多個透孔，柵極導線平行配置并與對應的陰極電極導線垂直，請參考圖4所示的示意結構，第二種形態的柵極網罩也是由金屬面板蝕刻而成，是由兩兩相鄰的柵極導線構成一導線單元，兩兩相鄰的導線內設置一孔隙，對應絕緣支撐裝置的透孔陣列，并與陰極導線配置垂直，請參考圖5所示的示意結構，第三種形態是以金屬網線并列的結構以一支撐框架構成，其中支撐框架內的柵極導線也為兩兩相鄰的柵極導線構成一導線單元，兩兩相鄰的導線內對應絕緣支撐裝置的透孔陣列，并與陰極導線配置垂直，請參考圖6所示的示意結構。
配合本發明的場致發射顯示器參考圖4到圖10所示，其結構至少包含陽極構造1與陰極構造2于一單元結構之中，陽極與陰極之間設置有本發明的具有反射層的柵極支撐裝置，提供為單元陽極與單元陰極間真空區域的間隔，及作為陽極構造1與陰極構造2之間的支撐，一陽極構造1至少包含一陽極(玻璃)基板11，一陽極導電層12，一熒光粉體層(phosphors layer)13，一陽極阻隔壁14，阻隔壁14是間隔配置于熒光粉體層之間；而一陰極構造2至少包含一陰極(玻璃)基板21，一陰極電極層22，一電子發射源層23，一陰極阻隔壁24，阻隔壁24間隔配置于電子發射源層23之間，其中所謂的陰極導線層是由多個陰極導線平行配置并與柵極導線垂直，該等陰極導線之上配置電子發射源材質，以形成電子發射源層23；而支撐裝置38，是以具反射層44的一側對應陽極，以陽極阻隔壁14間隔，該陽極阻隔壁14對應本發明的支撐裝置上各該孔隙42的鄰接區域內，以形成一空間區域，作為真空過程的氣導路徑，支撐裝置38的另一側柵極層，對應陰極，柵極層與陰極間以陰極阻隔壁24區隔支撐，柵極導線461與陰極導線垂直配置，以提供為各單元電子束汲取及控制用。
本發明具有的具反射層44的支撐裝置38，是選用一已制作好的含多個透孔42的絕緣玻璃板，以蒸鍍或濺鍍方式制作一反射層44于絕緣玻璃板的一側，于絕緣玻璃板的另一側，貼覆柵極網罩，未剪裁前的柵極網罩如圖7至圖9所示，并選用膨脹系數與絕緣支撐裝置的材質近似的金屬網罩材料，各該網罩包含有效貼覆區，與無效移除區域，無效移除區域是作為連結與支撐，以使該等柵極網罩與絕緣支撐裝置貼覆實施容易，有效貼覆區域內貼附于絕緣支撐裝置38，即為多個柵極導線461所構成，貼覆過程可以一種有機膠與玻璃膠實施貼合，貼覆后的半成品，以一種切割裝置移除柵極網罩無效移除區域，以使柵極導線可為一獨立控制導線。
本發明具反射層的柵極支撐裝置的場致發射顯示器構造制做方式其包含；一、分別于陰極構造2的電子發射源(碳納米管層)23的一側或陽極構造1熒光粉體層13的一側制作一陰極與陽極的阻隔壁(rib)24及14，該陰極阻隔壁24及陽極阻隔壁14設置的位置對應于反射層44與柵極層46各該多個透孔42之間，以支撐并隔離陰陽極構造，二、于本發明的邊緣無效區域43(如圖11所示)內的固著位置分別涂覆上有機膠與固著劑，有機膠(如UV膠)為假固定之用，以先固定本發明的支撐裝置38于陰陽板之間，該有機膠將于燒結過程中氧化移除，固著膠可以為一玻璃膠，可于高溫燒結過程固著本發明的支撐裝置38于陰陽極構造1、2間，三、參酌本發明絕緣支撐裝置38上設置的對位標示，將陰極構造2、陽極構造1及本發明絕緣支撐裝置38精準對位，據此，陰陽極構造的各該陰陽極單元與本發明的各該多個透孔對位，先由以前述所謂的有機膠進行假固定，或一箱制工具暫以固定，四、將固定后的半成品進行高溫燒結，以使本發明的支撐裝置38固著于陰、陽極構造1、2。
如圖4至圖6所示的本發明是采用一膨脹系數與陰陽極玻璃基板相同的具多個孔隙的玻璃板作為絕緣層支撐裝置38，一種金屬網罩作為柵極層46，外型尺寸依場致發射顯示組件設計，于對位參考位置制作多個對位標示，以使封裝與陰、陽極構造對位參考用。本發明的無透孔陣列配置的無效區域43，該無效區域內可設置一涂膠區及一固著區，涂膠區內涂布有一種UV膠為有機膠以做為假固定用，一固著區內涂布一種玻璃膠做為固著膠用，實施方式是以由參考對位標示將陰極、陽極構造，進行對位，最后再將陰陽極板封裝接合。
本發明的具有反射層的柵極支撐裝置的場致發射顯示器構造包含下列細部特性本發明包含一反射層44位于該絕緣玻璃板38與該陽極阻隔壁14之間；且該反射層44面對該熒光粉層13；另包含一柵極層位于該絕緣玻璃板38與該陰極阻隔壁24之間；其中該熒光粉層13可為網印或噴涂方式所涂布；又其中該電子發射源層23可為網印或噴涂方式所涂布；其中該電子發射源層23可包含有經改質后的碳納米管，具有高電子發射率，且其中該反射構造可具有多個孔隙42，每一該電子發射源層23位于該孔隙42中；其中該陽極阻隔壁14可位于該反射構造與該陽極間，且該陽極阻隔壁14間形成氣導路徑連通每一孔隙，該陽極阻隔壁14可以微影制程或網印制程圖案化制作；其中該陰極阻隔壁24是提供為柵極層與陰極電極層的間隙，阻隔壁的厚度決定了電場的規模，該陰極阻隔壁24可以微影制程或網印制程圖案化制作，據此發明可使柵極的制作可以采用一金屬網罩，可以為一鐵鎳合金材料，其膨脹系數近似玻璃基板可為10-6到10-7/℃；其中該反射層可為鋁膜或鉻膜；其中該陽極構造及陰極構造封裝時可使用含玻璃材質的固著膠燒結；其中該絕緣玻璃板膨脹系數為82×10-7到86×10-7/℃；其中該陽極阻隔壁的厚度可為50μm至100μm，即可達提供氣導路徑的功效；其中該陰極阻隔壁的厚度配合本發明使用的高效能低啟始電壓的納米碳管電子發射源層，制作厚度可以為30μm至60μm，即可配合80V的驅動電壓電路設計用。
由以上的詳細揭示驗證，本發明的優點如下；一、制作簡易；二、本發明裝置可適用大量制程需求；三、大大降低制程設備需求及材料成本。
以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此限制本發明的專利范圍，所有應用本發明說明書及附圖內容所為的等效結構變化，均同理包含于本發明的范圍內。
權利要求
1.一種具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，包括有陰極構造，具有電子發射源層及陰極基板；及陽極構造，具有熒光粉體層及陽極基板；其中該陰極構造具有陰極阻隔壁，位于該陰極基板之上且位于該電子發射源層橫向間隔之間；其中該陰極構造具有柵極，由金屬網罩構成且位于該陰極阻隔壁的上方；其中該場致發射顯示器構造進一步具有支撐裝置，位于該金屬網罩與該陽極構造之間，且面向陽極側具有反射層，而該反射層具有反射該熒光粉體層發出的光的能力。
2.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該反射層面對該熒光粉體層。
3.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該熒光粉體層為網印或噴涂方式所涂布。
4.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該電子發射源層為網印或噴涂方式所涂布。
5.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該電子發射源層包含有經改質后的碳納米管，具有高電子發射率。
6.如權利要求2所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該反射層及支撐裝置具有多個孔隙，每一該電子發射源層位于該孔隙中。
7.如權利要求6所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，進一步具有一陽極阻隔壁位于該反射層與該陽極間，且該阻隔壁間形成氣導路徑連通每一孔隙。
8.如權利要求2所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該反射層為鋁膜或鉻膜。
9.如權利要求7所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該陰極阻隔壁及陽極阻隔壁可以微影制程或網印制程圖案化制作，材質可為玻璃材質。
10.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該陽極構造及陰極構造封裝時使用含玻璃材質的固著膠燒結。
11.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該金屬網罩的膨脹系數為10-6到10-7/℃。
12.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該金屬網罩的厚度為50μm至100μm。
13.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該金屬網罩材質為鐵鎳合金。
14.如權利要求1所述的具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，其特征在于，該支撐裝置材質可為玻璃板，其膨脹系數為82×10-7到86×10-7/℃。
全文摘要
一種具有反射層與柵極的場致發射顯示器構造，包括有陰極構造，具有電子發射源層及陰極基板；及陽極構造，具有熒光粉體層及陽極基板；其中該陰極構造具有陰極阻隔壁，位于該陰極基板之上且位于該電子發射源層橫向間隔之間；其中該陰極構造具有柵極，由金屬網罩構成且位于該陰極阻隔壁的上方；其中該場致發射顯示器構造進一步具有支撐裝置，位于該金屬網罩與該陽極構造之間，且面向陽極側具有反射層，而該反射層具有反射該熒光粉體層發出的光的能力。通過提供該柵極層，除發揮該支撐裝置應用于場致發射顯示器上的支撐及反射特性外，并具柵極功能，并可提升組裝程序的合格率降低組裝設備成本。
文檔編號H05B33/26GK1700834SQ20041004755
公開日2005年11月23日 申請日期2004年5月21日 優先權日2004年5月21日
發明者詹德鳳, 鄭奎文 申請人:東元奈米應材股份有限公司