CN100407361C - 具有反射层与栅极的场致发射显示器构造 - Google Patents

Abstract

一种具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，包括有：阴极构造，具有电子发射源层及阴极基板；及阳极构造，具有荧光粉体层及阳极基板；其中该阴极构造具有阴极阻隔壁，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；其中该阴极构造具有栅极，由金属网罩构成且位于该阴极阻隔壁的上方；其中该场致发射显示器构造进一步具有支撑装置，位于该金属网罩与该阳极构造之间，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。通过提供该栅极层，除发挥该支撑装置应用于场致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致发射显示器构造

技术领域

本发明涉及一种场致发射显示器(Field Emission Display；FED)具有栅极构造的制作技术，尤指一种可应用于碳纳米管为电子发射源层的场致发射显示器制作技术。

背景技术

平面显示器(FPD)种类包括场致发射显示器(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、薄是上述平面显示器的共同特点，依照各该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。

其中所谓的场致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。

一种现有的三极场致发射显示器参考图1所示，其结构至少包含阳极构造10a与阴极构造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(或spacer)15a，提供为单元阳极与单元阴极间真空区域的间隔，及作为阳极构造10a与阴极构造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，一阳极构造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；而一阴极构造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；其中各该单元内阳极构造10a与阴极构造20a之间隔是由绝缘支撑装置15a配置，其功能为保持阴极构造与阳极构造之间的真空区域的维系，并由阳极导电层12a提供的高压，使阴极构造20a上的电子发射源层23a产生电子并射向阳极构造10a上的荧光粉体层13a激发而使荧光粉体发光。此外，前述所谓的阴极构造20a的阴极导电层22a是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，在功能上是在栅极层与阴极电极层间提供一电压以形成电场，由栅极汲引电子发射源的电子束，并由栅极导线与阴极电极导线的垂直配置关系，以达成各单元电子发射源的控制关系，以达成动态画面呈现的目的；又，为了使电子在场致发射显晶示器中移动，由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移动路径(mean freepath)，同时应避免电子发射源和荧光粉区的污染及毒化。另，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，并提供阳极电极层一高电压，以使得始于栅极汲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。

现有技术对于该等结构的制作，一种以薄膜微影工艺，可精细制作微米规格的结构，然由于该制作均以繁复的工艺程序难以达成量产化的目标，近年来一种栅极网罩46’结构的设置，如图2所示的结构，其应用于场致发射显示器，如图3所示的结构，由于该栅极是以一种金属网罩46’取代现有的以微影工艺制作于阴极板上，该等栅极网罩可视为一种独立组件设置为阴极板2’与阳极板1’之间，阴极以介电层(Dielectric layer)(具阻隔的肋作用)24’作为与电极层之间的间隙与支撑，阳极则以支撑装置(Spacer)3’为间隔支撑，以上该等支撑是以提供于真空环境下，防止阴阳面板的崩塌，并以形成一真空区域以作为阴极电子发射源产生电子束移动的路径以撞击阳极粉体层发光，然该等支撑装置，是以一固定间隔配置，且栅极网罩46’，通常是由厚度可为50μm至200μm的多个栅极导线461’薄片所构成，因此于电路配置下操作，由于电路多以一种脉冲频率震荡，往往易使此栅极网罩产生共振效应，此时于场致发射显示器常有共鸣的声响发出，并影响画面的表现，与产品的品味。

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来使用，参阅图11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致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致发射显示器内阴阳极间的支撑装置应用。由于现有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。该等支撑装置需以一固着剂以粘附于阴极或阳极，因此在工艺上需经过粘附固着剂，然后粘附在阳极构造或阴极构造上，再经过一烧结工艺以完成支撑装置的固着，然配合场致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，因此该结构在工艺上便会有下述复杂度的存在：一、工艺繁复：由于现有的支撑装置外观尺寸小，要由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、支撑装置沾附固着剂易产生污染：由于现有支撑装置需通过沾浆，才能粘着在面板上，其后必需再经加热让沾浆进行固着，让面板和支撑装置完成固定封着，将沾有沾浆支撑装置布植在面板上，造成沾浆对面板形成一污染源，其二为经高温烧结，在沾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，并可大大减低工艺成本。

为此申请人曾提出一专利申请，其是一种绝缘支撑装置的特色加以改良应用，如图11所示，在该绝缘支撑装置38设置一反射层，据此，除发挥该绝缘支撑装置应用于场致发射显示器上的支撑功能外，并可提升荧光粉的发光效率，又，该支撑装置相较于现有的支撑器实施容易，无须借助高成本且耗时的布植设备实施，据此，发明人乃再利用此具反射层的支撑装置再结合前述所谓的一栅极网罩以制作一种具反射层的栅极支撑装置，除具前述申请人的专利案的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，所制作场致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，然该配合设置仍较现有技术制作阴极与阳极可更简易。

发明内容

有鉴于现有技术制作的栅极网罩的场致发射显示器仍因共振的缺憾仍待克服，发明人乃改良具反射层的栅极支撑装置，除具备反射层可提升荧光粉体的发光效率外，并具作为阴极与阳极的支撑效果，且可改善栅极网罩的共振现象。

本发明的主要目的，是提供一种具反射层的栅极支撑装置，可在一种具反射层的绝缘支撑装置上结合一种栅极网罩以构成本发明的结构。

本发明的又一目的，是提供一种具反射层的栅极支撑装置，可独立制作，成本低廉合格率高。

本发明的另一目的，是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分别制作后，再予以组合，以形成一种配合本发明实施的场致发射显示器结构。

为达上述所谓的诸目的，本发明提供了一种具反射层的栅极支撑装置，在一种具有多个透孔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，在该具有多个透孔的绝缘板的另一侧接合一具有多个金属栅极导线的栅极网罩以对应阴极，所谓的栅极导线平行并列，与阴极电极层的阴极导线配置垂直对应，该栅极导线上可配置多个透孔，各该透孔对应绝缘板的透孔，以汲取阴极电子发射源产生电子束并以容各该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，或由两两相邻的栅极导线为一控制单元邻接绝缘板的透孔，以汲取对应的阴极电子发射源。

配合本发明具反射层的栅极支撑装置的场致发射显示器构造包含：阴极构造，具有阴极阻隔壁(rib)，电子发射源层，阴极电极层及阴极基板；及阳极构造，具有阳极阻隔壁(rib)，阳极电极层，具有荧光粉体层及阳极基板；及本发明的具有反射层的支撑装置；其中该阴极构造具有阴极阻隔壁，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有栅极一侧相间隔，其阴极阻隔壁的厚度是以为栅极与阴极电极层的电场决定要素，及控制栅极汲取阴极电子发射源层，并以为驱动电路设计提供电压的参考，取代现有结构的介电层；其中阳极构造具有本发明增设的阳极阻隔壁，以提供与本发明的具有反射层的栅极支撑装置的具有反射层44的一侧相间隔，以作为真空过程的气导路径。

本发明的有益效果是，一、制作简易；二、本发明装置可适用大量工艺需求；三、大大降低工艺设备需求及材料成本。

为了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，然而该附图仅提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

附图说明

图1是现有场致发射显示器结构；

图2是现有栅极网罩结构示意图；

图3是现有的具有栅极网罩的场致发射显示器示意图；

图4至图6是本发明的具有反射层与栅极的支撑装置；

图7至图9是采用的三种栅极网罩形态；

图10是本发明的场致发射显示器示意图；及

图11是本发明的零件绝缘支撑装置。

其中，附图标记说明如下：

阳极构造10a                    阳极玻璃板11a

阳极导电层12a                  荧光粉体层13a

绝缘支撑装置15a                阴极构造20a

阴极玻璃板21a                  阴极导电层22a

电子发射源层23a                介电层24a

栅极层25a

阳极板1’                      阴极板2’

介电层24’                     支撑装置3’

栅极网罩46’                   栅极导线461’

阳极构造1                      阳极基板11

阳极电极层12                   荧光粉体层13

阳极阻隔壁14                   阴极构造2

阴极基板21                     阴极电极层22

电子发射源层23                 阴极阻隔壁24

支撑装置38                     孔隙42

反射层44                       栅极层46

栅极导线461

具体实施方式

本发明是一种具有反射层与栅极的支撑装量的构造，参考图4至图6三种实施形态，其结构至少包含具多个透孔42的绝缘支撑装置38，以作为阴极板阳极板的间隙支撑，多个透孔是提供为阴阳极间各对应单元内提供电子的移动路径；在该绝缘支撑装置一侧设置反射层44，对应于场致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之用；在绝缘支撑装置38的另一侧装置一栅极网罩以为栅极层46，该栅极层是由多个的栅极导线461构成，第一种形态的栅极网罩是由金属面板蚀刻而成，栅极导线上有多个透孔，各该孔对应绝缘支撑装置的多个透孔，栅极导线平行配置并与对应的阴极电极导线垂直，请参考图4所示的示意结构，第二种形态的栅极网罩也是由金属面板蚀刻而成，是由两两相邻的栅极导线构成一导线单元，两两相邻的导线内设置一孔隙，对应绝缘支撑装置的透孔阵列，并与阴极导线配置垂直，请参考图5所示的示意结构，第三种形态是以金属网线并列的结构以一支撑框架构成，其中支撑框架内的栅极导线也为两两相邻的栅极导线构成一导线单元，两两相邻的导线内对应绝缘支撑装置的透孔阵列，并与阴极导线配置垂直，请参考图6所示的示意结构。

配合本发明的场致发射显示器参考图4到图10所示，其结构至少包含阳极构造1与阴极构造2于一单元结构之中，阳极与阴极之间设置有本发明的具有反射层的栅极支撑装置，提供为单元阳极与单元阴极间真空区域的间隔，及作为阳极构造1与阴极构造2之间的支撑，一阳极构造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14是间隔配置于荧光粉体层之间；而一阴极构造2至少包含一阴极(玻璃)基板21，一阴极电极层22，一电子发射源层23，一阴极阻隔壁24，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是由多个阴极导线平行配置并与栅极导线垂直，该等阴极导线之上配置电子发射源材质，以形成电子发射源层23；而支撑装置38，是以具反射层44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38的另一侧栅极层，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461与阴极导线垂直配置，以提供为各单元电子束汲取及控制用。

本发明具有的具反射层44的支撑装置38，是选用一已制作好的含多个透孔42的绝缘玻璃板，以蒸镀或溅镀方式制作一反射层44于绝缘玻璃板的一侧，于绝缘玻璃板的另一侧，贴覆栅极网罩，未剪裁前的栅极网罩如图7至图9所示，并选用膨胀系数与绝缘支撑装置的材质近似的金属网罩材料，各该网罩包含有效贴覆区，与无效移除区域，无效移除区域是作为连结与支撑，以使该等栅极网罩与绝缘支撑装置贴覆实施容易，有效贴覆区域内贴附于绝缘支撑装置38，即为多个栅极导线461所构成，贴覆过程可以一种有机胶与玻璃胶实施贴合，贴覆后的半成品，以一种切割装置移除栅极网罩无效移除区域，以使栅极导线可为一独立控制导线。

本发明具反射层的栅极支撑装置的场致发射显示器构造制做方式其包含；一、分别于阴极构造2的电子发射源(碳纳米管层)23的一侧或阳极构造1荧光粉体层13的一侧制作一阴极与阳极的阻隔壁(rib)24及14，该阴极阻隔壁24及阳极阻隔壁14设置的位置对应于反射层44与栅极层46各该多个透孔42之间，以支撑并隔离阴阳极构造，二、于本发明的边缘无效区域43(如图11所示)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，以先固定本发明的支撑装置38于阴阳板之间，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38于阴阳极构造1、2间，三、参酌本发明绝缘支撑装置38上设置的对位标示，将阴极构造2、阳极构造1及本发明绝缘支撑装置38精准对位，据此，阴阳极构造的各该阴阳极单元与本发明的各该多个透孔对位，先由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，以使本发明的支撑装置38固着于阴、阳极构造1、2。

如图4至图6所示的本发明是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层支撑装置38，一种金属网罩作为栅极层46，外型尺寸依场致发射显示组件设计，于对位参考位置制作多个对位标示，以使封装与阴、阳极构造对位参考用。本发明的无透孔阵列配置的无效区域43，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用，一固着区内涂布一种玻璃胶做为固着胶用，实施方式是以由参考对位标示将阴极、阳极构造，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致发射显示器构造包含下列细部特性：本发明包含一反射层44位于该绝缘玻璃板38与该阳极阻隔壁14之间；且该反射层44面对该荧光粉层13；另包含一栅极层位于该绝缘玻璃板38与该阴极阻隔壁24之间；其中该荧光粉层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，且其中该反射构造可具有多个孔隙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可位于该反射构造与该阳极间，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14可以微影工艺或网印工艺图案化制作；其中该阴极阻隔壁24是提供为栅极层与阴极电极层的间隙，阻隔壁的厚度决定了电场的规模，该阴极阻隔壁24可以微影工艺或网印工艺图案化制作，据此发明可使栅极的制作可以采用一金属网罩，可以为一铁镍合金材料，其膨胀系数近似玻璃基板可为10^-6到10^-7/℃；其中该反射层可为铝膜或铬膜；其中该阳极构造及阴极构造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系数为82×10^-7到86×10^-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用。

由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工艺需求；三、大大降低工艺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，非因此限制本发明的专利范围，所有应用本发明说明书及附图内容所为的等效结构变化，均同理包含于本发明的范围内。

Claims (13)

1.一种具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，包括有：

阴极构造，具有电子发射源层及阴极基板；及

阳极构造，具有荧光粉体层及阳极基板；

其中该阴极构造具有阴极阻隔壁，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；

其中该阴极构造具有栅极，由金属网罩构成且位于该阴极阻隔壁的上方；

其中该场致发射显示器构造进一步具有作为阳极构造与阴极构造之间支撑的支撑装置，位于该金属网罩与该阳极构造之间，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。

2.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该反射层面对该荧光粉体层。

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

5.如权利要求2所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，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。

6.如权利要求5所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，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。

7.如权利要求2所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该反射层为铝膜或铬膜。

8.如权利要求6所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该阴极阻隔壁及阳极阻隔壁可以微影工艺或网印工艺图案化制作，材质可为玻璃材质。

9.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该阳极构造及阴极构造封装时使用含玻璃材质的固着胶烧结。

10.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该金属网罩的膨胀系数为10^-6到10^-7/℃。

11.如权利要求6所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该阳极阻隔壁的厚度为50μm至100μm。

12.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该金属网罩材质为铁镍合金。

13.如权利要求1所述的具有反射层与栅极的场致发射显示器构造，其特征在于，该支撑装置材质可为玻璃板，其膨胀系数为82x10^-7到86x10^-7/℃。

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