CN100397547C - 具有反射层与栅极的场发射显示器 - Google Patents

Abstract

一种具有反射层与栅极的场发射显示器，包括：阴极，具有电子发射源层及阴极基板；及阳极，具有荧光粉体层及阳极基板，其中：该阴极具有阴极阻隔壁，位于该阴极基板之上且位于该电子发射源层横向间隔之间；该场发射显示器还具有绝缘支撑装置，位于该阴极阻隔壁与该阳极之间且面向阳极侧具有反射层，而该反射层具反射该荧光粉体层发出的光的能力；该绝缘支撑装置具有栅极层，由导电材料构成且位于该阴极阻隔壁的上方。该场发射显示器为具有栅极的场发射显示器的改良应用，可改善传统场发射显示器，栅极除发挥该支撑装置应用于场发射显示器上的支撑及反射特性外并具栅极功能，并可提升组装程序的合格率，降低组装设备成本。

Description

具有反射层与栅极的场发射显示器

技术领域

本发明涉及一种具栅极的场发射显示器(Field Emission Display；FED)栅极，尤其涉及一种以碳纳米管为电子发射源层的具有反射层与栅极的场发射显示器。

背景技术

平面显示器(FPD)种类包括场发射显示器(FED)、液晶显示器(TFT-LCD)、等离子体显示器(PDP)、有机发光二极管显示器(OLED)、液晶投影式显示器等等，轻、薄是这些平面显示器的共同特点，依照各平面显示器的不同特质，有些可应用于小尺寸面版如手机；有些则可应用于中、大型尺寸如计算机屏幕、电视屏幕；或应用于超大型尺寸如室外数字式看板。各种平面显示器技术的发展，均是希望朝向兼具高画质、大画面、并提高使用寿命等特性。

其中所谓的场发射显示器是近年来新兴的平面显示器之一，其原因在其有自发光的效果，除较LCD能有更佳的亮度表现外，加上更宽广的视角、能源消耗低、反应速度快、操作温度较广等特性，且所得影像画质类似于传统的阴极射线管(CRT)，而其体积却远较阴极射线管(CRT)轻、薄，再加上将近年所开发的纳米碳管应用于内，势必促进其发展。

一种公知的三极场发射显示器参考图1所示，其结构至少包含阳极10a与阴极20a于一单元结构之中，阳极与阴极之间设置有绝缘支撑装置(spacer)15a，提供为单元阳极与单元阴极间真空区域的间隔，及作为阳极10a与阴极20a之间的支撑，为防止显示器中的两大片面板崩溃，参阅图1所示，一阳极10a至少包含一阳极玻璃基板11a，一阳极导电层12a，一荧光粉体层(phosphors layer)13a；而一阴极20a至少包含一阴极玻璃基板21a，一阴极导电层22a，一电子发射源层23a，一介电层24a，一栅极层25a；其中各单元内阳极10a与阴极20a的间隔由绝缘支撑装置15a配置，其功能为保持阴极20a与阳极10a之间的真空区域的维系，并由阳极导电层12a提供的高压，使阴极20a上的电子发射源层23a产生电子并射向阳极10a上的荧光粉体层13a激发而使荧光粉体发光。此外，前述所谓的阴极20a的阴极导电层22a由平行并列的阴极导线配置而成，栅极层25a也由平行并列的栅极导线配置而成，两者导线的配置互成垂直关系，在功能上于栅极层25a与阴极电极层(含阴极导电层22a及电子发射源层23a)间提供一电压以形成电场，由栅极吸引电子发射源的电子束，由栅极导线与阴极电极导线的垂直配置关系，以达到各单元电子发射源的控制关系，以达到动态画面呈现的目的；为了使电子在场发射显示器中移动，通过真空设备将显示器抽真空至10^-7托(torr)，使电子获得一良好的自由动径(free path)，同时应避免电子发射源和荧光粉区的污染及毒化。为使电子有足够能量去冲击荧光粉，故在两板间需有适当间隙，并提供阳极电极层(含阳极导电层12a及荧光粉体层13a)一高电压，始于栅极吸引出的电子束有足够的加速度能量来冲击荧光粉，达到使荧光粉能充分产生发光效应。

然而该结构以公知技艺制作，对于阴极多以一种繁复的制程工艺如薄膜制程以完成阴极板上的阴极电极层至栅极层等的多层制作，制程繁复，尤其对中大型显示面板其量产性更难于实施，若以一种厚膜制作技术，虽可以解决大型尺寸面板的制作技术，但仍难以克服高解析制作技术的限制；此外对于这些结构的支撑装置15a，对于这些装置的布植实施液仍有技术上的实施瓶颈。

近年来，一种新型的绝缘材质的面板形支撑装置过去常被导入液晶平面显示器面板内层间隔的使用，参阅图5所示的结构，该材质膨胀系数与玻璃相近，面板厚度可为500μm至1500μm，并可被蚀刻为多个孔隙42，孔隙直径已可满足目前场发射显示器的阴阳极单元矩阵配列的需求，因此也可被考虑为场发射显示器内阴阳极间的支撑装置应用。由于常用的支撑装置多以玻璃球或十字型玻璃来支撑，又或以长条状的支撑物来支撑。这些支撑装置需以一固着剂以黏附于阴极或阳极，因此在制程上需经过粘附固着剂，然后黏附在阳极或阴极上，再经过一烧结制程已完成支撑装置的固着，然而配合场发射显示面板的画面呈现需求，且不致影响画面呈现的效果，因此支撑装置的规模大都介于50μm到200μm之间，其外观尺寸相当微小，因此该结构在制程上便会有下述复杂度的存在：一、制程繁复：由于公知的支撑装置外观尺寸小，要通过吸附设备或移载设备布植支撑装置要求精确提高，对位及实施的复杂及困难度提高。二、支撑装置粘附固着剂易产生污染：由于公知支撑装置需通过粘浆，才能黏着在面板上，其后必需再经加热让粘浆进行固着，让面板和支撑装置完成固定封着，将粘有粘浆支撑装置布植在面板上，造成粘浆对面板形成一污染源，其二为经高温烧结，在粘浆内的溶剂因而挥发出来，势必对面板造成二次污染。所以，若以前述所谓的绝缘图案化矩阵孔隙支撑装置可轻易解决以上的问题，并可大大减低制程成本。

为此曾提出一种绝缘支撑装置的特色加以改良应用，于该绝缘支撑装置38设置一反射层44，据此，除发挥该绝缘支撑装置应用于场发射显示器上的支撑功能外，并可提升荧光粉的发光效率，该支撑装置相较于公知的支撑器实施容易，无须以高成本且耗时的布植设备实施，据此，利用此一具反射层的支撑装置再增设一栅极层以制作一种具反射层的栅极支撑装置，除具前述支撑与增加亮度的功效外，并结合一简易及可独立制作的栅极层；配合本发明装置的实施，所制作场发射显示器的阴极结构与阳极结构，需进一步有一配合的设置，然而该配合设置仍较公知技艺制作阴极与阳极可更简易。

发明内容

有鉴于以公知工艺制作的场发射显示器的栅极制作方式仍有缺憾存在仍待克服，且制程仅适用于较复杂制程设备的栅极制作，因此本发明改良具反射层的栅极支撑装置，并降低制程设备需求及材料成本。

本发明的主要目的，提供一种具反射层与栅极的支撑装置，可于一种具反射层的绝缘支撑装置上以一种简易的制作栅极以构成本发明的结构。

本发明又一目的，提供一种具反射层与栅极的支撑装置，可独立制作，与公知的栅极相比较时，制作成本低廉且优良率高。

本发明另一目的，对应本发明的阴极结构与阳极结构制作简化，且各该结构均可独立个别制作后，再予以组合，以作为一种配合本发明实施的场发射显示器结构。

为达到上述目的，本发明提供一种具反射层的栅极支撑装置，于一种具多个孔隙的绝缘板的一侧以蒸镀或溅镀实施制作一反射层以对应阳极，于该具多个孔隙的绝缘板的另一侧以图案化(如印刷或蚀刻的方式)制作一栅极层以对应阴极，该栅极层由图案化的栅极导线所构成，栅极导线平行并列，与阴极电极层的阴极导线配置垂直对应，该栅极导线上配置多个孔隙，各孔隙对应绝缘板的孔隙，以容各单元的阴极电子束通过以击发阳极荧光粉体层的对应单元。

配合本发明具反射层的栅极支撑装置的场发射显示器包含：阴极，具有阻隔壁(rib)，电子发射源层，阴极电极层及阴极基板；及阳极，具有阻隔壁(rib)，阳极电极层，具有荧光粉体层及阳极基板；及本发明的具反射层的栅极支撑装置；其中该阴极具有阻隔壁，位于该阴极基板之上且与该具反射层的栅极支撑装置的具栅极一侧相间隔，其阻隔壁的厚度为栅极与阴极电极的电场决定要素，及控制栅极吸取阴极电子发射源，并作为驱动电路设计电压的参考，取代公知结构的介电层24a；其中阳极具有本发明增设的阻隔壁，以提供与本发明的具反射层的栅极支撑装置的具反射层一侧相间隔，以作为真空过程的气导路径。

具体地说，本发明提供一种具有反射层与栅极的场发射显示器，包括有：阴极，具有电子发射源层及阴极基板；及阳极，具有荧光粉体层及阳极基板；其中该阴极具有阴极阻隔壁，位于该阴极基板之上且位于该电子发射源层的横向间隔之间；其中该场发射显示器进一步具有绝缘支撑装置，位于该阴极阻隔壁与该阳极之间，且面向阳极侧具有反射层，而该反射层具有反射该荧光粉体层发出的光的能力；其中该绝缘支撑装置具有栅极层，由导电材料构成且位于该阴极阻隔壁的上方，其中该栅极层为网印或喷涂方式所涂布。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该荧光粉体层为网印或喷涂方式所涂布。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该电子发射源层为网印或喷涂方式所涂布。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该电子发射源层包含有经改质而具有高电子发射率的碳纳米管。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该反射层及支撑装置具有多个孔隙，每一该电子发射源层位于该孔隙中。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，进一步具有一阳极阻隔壁位于该反射层与该阳极间，且该阳极阻隔壁间形成气导路径连通每一孔隙。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该反射层为铝膜或铬膜。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该阴极阻隔壁及阳极阻隔壁材质为玻璃材质，其膨胀系数为82×10^-7到86×10^-7/℃。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该阳极及阴极封装时使用含玻璃材质的固着胶烧结。

根据上述构想的具有反射层与栅极的场发射显示器，其中该阳极阻隔壁的厚度为50μm至100μm。

为了能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制，其它目的与优点对于本领域技术人员而言，在参考附图及发明详述后，也将变得明了。

附图说明

图1为公知场发射显示器结构示意图；

图2为本发明的具反射层的栅极支撑装置结构示意图；

图3为本发明的具反射层的栅极支撑装置结构示意图；

图4为本发明的场发射显示器示意图；及

图5为公知的支撑装置结构示意图。

10a：阳极                11a：阳极玻璃板

12a：阳极导电层          13a：荧光粉体层

15a：绝缘支撑装置        20a：阴极

21a：阴极玻璃板          22a：阴极导电层

23a：电子发射源层        24a：介电层

25a：栅极层

1：阳极                  11：阳极基板

12：阳极导电层           13：荧光粉体层

14：阳极阻隔壁           2：阴极

21：阴极基板             22：阴极导电层

23：电子发射源层                    24：阴极阻隔壁

3：具反射层与栅极的支撑装置

38：绝缘支撑装置                    42：孔隙

43：无效区域                        44：反射层

46：栅极导线

具体实施方式

本发明的一种具反射层与栅极的支撑装置3参考图2，其结构至少包括具多个孔隙42的绝缘支撑装置38，以作为阴极板、阳极板的间隙支撑，多个孔隙提供为阴阳极间各对应单元内以提供电子的移动路径；于该绝缘支撑装置38一侧设置反射层44，对应于场发射显示器的阳极一侧以反射阳极板被击发的荧光粉体发光，以增添亮度，邻接反射层的四周设置为无效区域，该无效区域提供为对位及封装的用；于绝缘支撑装置38的另一侧图案化制作(印刷、喷涂或蚀刻等方式)栅极层(栅极层由导电材料构成)，该栅极层由多个栅极导线46构成，栅极导线上有多个孔隙42，各孔隙42对应绝缘支撑装置38的多个孔隙42，栅极导线46平行配置并与对应的阴极电极导线垂直，请参考图3所示的示意结构。

配合本发明的场发射显示器参考图4所示，其结构至少包含阳极1与阴极2于一单元结构之中，阳极与阴极之间设置有本发明的具反射层44与栅极的支撑装置3，提供为单元阳极与单元阴极间真空区域的间隔，及作为阳极1与阴极2之间的支撑，一阳极1至少包含一阳极(玻璃)基板11，一阳极导电层12，一荧光粉体层(phosphors layer)13，一阳极阻隔壁14，阻隔壁间隔配置于荧光粉体层13之间；而一阴极2至少包含一阴极(玻璃)基板21，一阴极导电层22，一电子发射源层23，一阴极阻隔壁24，阴极阻隔壁24间隔配置于电子发射源层23之间，其中所谓的阴极导线层由多个阴极导线平行配置并与栅极导线46垂直，这些阴极导线之上配置电子发射源材质，以形成电子发射源层；而本发明的具反射层44与栅极的支撑装置3，以具反射层的一侧对应阳极，以阳极阻隔壁14间隔，该阳极阻隔壁14对应本发明的支撑装置上各该孔隙42的邻接区域内，以形成一空间区域，作为真空过程的气导路径，支撑装置3的另一侧栅极层(多个栅极导线46所构成)对应阴极，栅极层与阴极间以阴极阻隔壁24区隔支撑，栅极导线与阴极导线垂直配置，以提供为各单元电子束吸取及控制之用。

本发明所谓的具反射层与栅极支撑装置3，选用一已制作好的含多个孔隙42的绝缘支撑装置(绝缘玻璃板)38，以蒸镀或溅镀方式制作一反射层44于绝缘支撑装置38的一侧，于绝缘支撑装置38的另一侧可以微影制程或网印图案化制作栅极电极层，以制作为本发明具反射层与栅极的支撑装置3。

本发明具反射层与栅极的支撑装置3的场发射显示器制作方式其包含；一、分别于阴极2的电子发射源(碳纳米管层)36的一侧或阳极1荧光粉体层13的一侧制作一阴极与阳极阻隔壁(rib)24及14，该阴极阻隔壁24及阳极阻隔壁14设置位置对应于反射层44与栅极层(多个栅极导线46所构成)各多个孔隙42之间，以支撑并隔离阴阳极，二、于本发明的无效区域43(如图5)内的固着位置分别涂覆上有机胶与固着剂，有机胶(如UV胶)为假固定之用，以先固定本发明的具反射层与栅极的支撑装置3于阴阳极之间，该有机胶将于烧结过程中氧化移除，固着胶可以为一玻璃胶，可于高温烧结过程固着本发明的支撑装置3于阴阳极1、2间，三、参照本发明绝缘支撑装置38上设置的对位标示，将阴极2、阳极1及本发明绝缘支撑装置3精准对位，据此，阴阳极的各阴阳极单元与本发明的各多个孔隙42对位，先以前述所谓的有机胶进行假固定，或一箱制工具暂以固定，四、将固定后的半成品进行高温烧结，使本发明的具反射层与栅极的支撑装置3固着于阴、阳极。

如图2及图5所示，本发明采用一膨胀系数与阴阳极玻璃基板相同的具多个孔隙的玻璃板作为绝缘支撑装置38，该膨胀系数，外型尺寸依场发射显示组件设计，于可对位校正的参考位置制作多个对位标示，以使封装与阴、阳极对位参考之用。本发明的无孔隙数组配置的区域43可称为无效区域，该无效区域内可设置一涂胶区及一固着区，涂胶区内涂布有一种UV胶为有机胶以做为假固定之用，一固着区内涂布一种玻璃胶做为固着胶之用，实施方式以通过参考对位标示将阴极、阳极，进行对位，最后再将阴阳极板封装接合。

本发明的具有反射层的栅极支撑装置的场发射显示器可进一步包含下列局部特性；本发明可进一步包含一反射层44位于该绝缘玻璃板38与该阳极阻隔壁24之间；且该反射层44面对该荧光粉体层13；其中该荧光粉体层13可为网印或喷涂方式所涂布；又其中该电子发射源层23可为网印或喷涂方式所涂布；其中该电子发射源层23可包含有经改质后的碳纳米管，具有高电子发射率，且其中该反射结构可具有多个孔隙42，每一该电子发射源层23位于该孔隙42中；其中该阳极阻隔壁14可位于该反射结构与该阳极间，且该阳极阻隔壁14间形成气导路径连通每一孔隙，该阳极阻隔壁可以微影制程或网印制成图案化制作；其中该阴极阻隔壁24提供为栅极层与阴极电极层的间隙，阻隔壁的厚度决定电场的规模，据此发明可使栅极的制作可以厚膜制程如网印图案化印制或蚀刻或喷涂；其中该反射层可为铝膜或铬膜；其中该阳极及阴极封装时可使用含玻璃材质的固着胶烧结；其中该绝缘玻璃板膨胀数为10^-6到10^-7/℃；其中该阳极阻隔壁的厚度可为50μm至100μm，即可达提供气导路径的功效；其中该阴极阻隔壁的厚度配合本发明使用的高效能低启始电压的纳米碳管电子发射源层，制作厚度可以为30μm至60μm，即可配合80V的驱动电压电路设计之用。其中该阳极阻隔壁及阴极阻隔壁材质可为玻璃材质，其膨胀系数可为82×10^-7到86×10^-7/℃。

以上的详细揭示验证，本发明的优点如下：一、制作简易；二、本发明装置可适用大量制程需求；三、大大降低制程设备需求及材料成本。

以上所述仅为本发明的较佳可行实施例，非因此即拘限本发明的专利范围，故举凡应用本发明说明书及附图内容所为的等效结构变化，均同理皆包含于本发明的范围内。

Claims (9)

1.一种具有反射层与栅极的场发射显示器，包括有：

阴极，具有电子发射源层及阴极基板；及

阳极，具有荧光粉体层及阳极基板；

其特征在于，该阴极具有阴极阻隔壁，位于该阴极基板之上且位于该电子发射源层的横向间隔之间；

该场发射显示器进一步具有绝缘支撑装置，位于该阴极阻隔壁与该阳极之间，且面向阳极侧具有反射层，而该反射层具有反射该荧光粉体层发出的光的能力；

该绝缘支撑装置具有栅极层，由导电材料构成且位于该阴极阻隔壁的上方，该栅极层为网印或喷涂方式所涂布。

2.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该荧光粉体层为网印或喷涂方式所涂布。

3.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该电子发射源层为网印或喷涂方式所涂布。

4.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该反射层及支撑装置具有多个孔隙，每一该电子发射源层位于该孔隙中。

5.如权利要求4所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，进一步具有一阳极阻隔壁位于该反射层与该阳极间，且该阳极阻隔壁间形成气导路径连通每一孔隙。

6.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该反射层为铝膜或铬膜。

7.如权利要求5所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该阴极阻隔壁及阳极阻隔壁材质为玻璃材质，其膨胀系数为82x10^-7到86x10^-7/℃。

8.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该阳极及阴极封装时使用含玻璃材质的固着胶烧结。

9.如权利要求5所述的具有反射层与栅极的场发射显示器，其特征在于，该阳极阻隔壁的厚度为50μm至100μm。

Images