CN100578715C - 场发射式平面灯源及其制造方法与阴极板及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种阴极板，包括基板、多个阴极结构、多个栅极结构以及发射层。阴极结构直接设置于基板上。阴极结构与栅极结构设置于基板上且为条状结构。栅极结构与阴极结构彼此平行交错排列。栅极结构与阴极结构位于同一基板平面。各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽，而发射层设置于凹槽内。场发射式平面灯源包括前述阴极板、阳极板以及密封件。密封件设置于阳极板与阴极板之间，并密封阳极板与阴极板。因为阴极结构上具有凹槽，所以发射层可被准确定位，以提高场发射式平面灯源的发光均匀性。

Description

场发射式平面灯源及其制造方法与阴极板及其制造方法

技术领域

本发明是涉及一种平面灯源及其阴极与阴极的制造方法，且特别是涉及一种场发射式平面灯源(field emission flat lamp)及其制造方法以及一种阴极板及其制造方法。

背景技术

场发射显示器发光原理，是在真空环境下利用电场将材料尖端的电子吸引出，而离开阴极板的场发射电子受阳极上正电压的加速吸引，撞击至阳极的荧光粉而发光(Luminescence)。阴极板是作为场电子发射源，而阳极板作为发光源，由阴极板射出的电子撞击阳极板上的荧光层而发光。当使用场发射显示器作为其它元件的背光光源时，其与冷阴极射线灯管(Cold Cathode Fluorescent Lamp，CCFL)或发光二极管(Light Emitting Diode，LED)相比来说，是发光较为均匀的平面发光元件。

图1为一种公知场发射式平面灯源的剖面示意图，而图2为对应图1中区域S10的实际照片。请参照图1，公知场发射式平面灯源100主要是由阴极板110与阳极板120所构成。其中，阴极板110上有多条栅极结构112与多条阴极结构114平行交错排列，而发射层116则是以网版印刷(screen printing)方式形成于阴极结构114上。

但是，网版印刷的发射层116无法准直地以固定线宽形成于阴极结构114上，而会是如图2的照片般线宽不规则变化，且不易准确置于阴极结构114中央。换言之，相邻两条阴极结构114上的发射层116之间的距离并不固定。如此一来，将造成场发射式平面灯源100在发光时的场发射电场分布不均匀，也就使得场发射式平面灯源100的发光均匀性不佳。

由于目前显示器对于光源均匀性的要求标准极高，因此公知场发射式平面灯源若要作为显示器的光源，则仍然需要使用扩散膜来加强发光的均匀性。但是，这却会造成显示器组装上的复杂度增加，并连带使得原料及组装成本提高，而不利于市场大量应用。

发明内容

本发明的目的是在提供一种阴极板，其具有发射层对位准确的优点。

本发明的再一目的是提供一种场发射式平面灯源，其具有发光均匀的优点。

本发明的另一目的是提供一种阴极板的制造方法，可解决发射层对位不准确而使发光均匀性不佳的问题。

本发明的又一目的是提供一种场发射式平面灯源的制造方法，可解决发射层对位不准确而使发光均匀性不佳的问题。

本发明提出一种阴极板，其包括基板、多个阴极结构、多个栅极结构以及发射层。阴极结构直接设置于基板上。阴极结构与栅极结构设置于基板上且为条状结构。栅极结构与阴极结构彼此平行交错排列。栅极结构与阴极结构位于同一基板平面。各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽，而发射层设置于凹槽内。

本发明另提出一种场发射式平面灯源，其包括阴极板、阳极板以及密封件。阴极板包括第一基板、多个阴极结构、多个栅极结构以及发射层。阴极结构直接设置于第一基板上。阴极结构与栅极结构设置于第一基板上且为条状结构。栅极结构与阴极结构彼此平行交错排列。栅极结构与阴极结构位于同一基板平面。各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽，而发射层设置于凹槽内。密封件设置于阳极板与阴极板之间，并密封阳极板与阴极板。

在上述场发射式平面灯源与阴极板的一实施例中，凹槽暴露(第一)基板，而发射层接触基板。

在上述场发射式平面灯源与阴极板的一实施例中，凹槽是呈条状，并与阴极结构平行排列。

在上述场发射式平面灯源与阴极板的一实施例中，各阴极结构具有多个凹槽，凹槽是呈点状。此外，凹槽例如是沿阴极结构的延伸方向排列成排。另外，凹槽的俯视形状可为圆形、半圆形、半椭圆形或椭圆形。或者，凹槽的俯视形状可为多边形，例如矩形、三角形或四边形。

在上述场发射式平面灯源的一实施例中，阳极板包括第二基板、阳极层以及荧光层。阳极层设置于第二基板面对阴极板的表面上，而荧光层设置于阳极层上。

本发明还提出一种阴极板的制造方法，其包括：提供基板；在基板上直接形成多个阴极结构与多个栅极结构，其中阴极结构与栅极结构为条状结构，阴极结构与栅极结构彼此平行交错排列，栅极结构与阴极结构位于同一基板平面，而各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽；以及在凹槽内形成发射层。

本发明又提出一种场发射式平面灯源的制造方法，其包括：提供阴极板，此阴极板的制造方法与上述相同；提供阳极板；以及使用密封件密封阳极板与阴极板，并使阴极结构、栅极结构与发射层位于阳极板与阴极板之间。

在上述场发射式平面灯源与阴极板的制造方法的一实施例中，形成阴极结构与栅极结构的方法包括网版印刷。或者，形成阴极结构与栅极结构的方法也可以是进行薄膜沉积工艺与光刻蚀刻工艺。

在上述场发射式平面灯源与阴极板的制造方法的一实施例中，形成发射层的方法包括：填充发射层材料于阴极结构上；以及移除凹槽外的发射层材料以形成发射层。此外，填充发射层材料的方法例如是网版印刷。另外，在移除凹槽外的发射层材料的同时，可还包括活化发射层材料。

在上述场发射式平面灯源与阴极板的制造方法的一实施例中，形成发射层的方法包括：设置催化剂于凹槽内；以及通过催化剂在凹槽内形成发射层。

综上所述，在本发明之场发射式平面灯源及其制造方法以及本发明之阴极板及其制造方法中，由于阴极结构上具有凹槽，因此可将发射层准确定位于阴极结构的凹槽内，以提高场发射式平面灯源的发光均匀性。

为让本发明之上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合附图，作详细说明如下。

附图说明

图1为一种公知场发射式平面灯源的剖面示意图。

图2为对应图1中区域S10的实际照片。

图3为本发明一实施例之场发射式平面灯源的剖面示意图。

图4为图3中阴极板局部的俯视实际照片。

图5A与图5B为本发明另外两种实施例中阴极板的阴极结构、栅极结构与发射层的设置方式。

图6A～图6D为本发明一实施例之阴极板的制造流程剖面图。

主要元件标记说明

S10：区域

100：场发射式平面灯源

110：阴极板

112：栅极结构

114：阴极结构

116：发射层

120：阳极板

200：场发射式平面灯源

210：阳极板

212、310、610：基板

214：阳极层

216：荧光层

220：密封件

300：阴极板

320、520、620：阴极结构

322、522、524、622：凹槽

330、530、630：栅极结构

340、540、640：发射层

620a：导体层

640a：发射层材料

650：图案化光刻胶层

具体实施方式

图3为本发明一实施例之场发射式平面灯源的剖面示意图，而图4为图3中阴极板局部的俯视实际照片。请参照图3，本实施例之场发射式平面灯源200包括阴极板300、阳极板210以及密封件220。其中，密封件220设置于阳极板210与阴极板300之间，并密封阳极板210与阴极板300。举例而言，密封件220可以是玻璃胶或其它适当材料。另外，密封件220还可发挥支撑的作用，以在阳极板210与阴极板300之间维持适当的间隙。再者，也可在阳极板210与阴极板300之间放置或制造支撑物(图中未表示)，以发挥维持适当的间隙的作用。

请参照图3与图4，本实施例之阴极板300包括基板310、多个阴极结构320、多个栅极结构330以及发射层340。阴极结构320与栅极结构330设置于基板310上，且两者都为条状结构(如图4所示)。其中，栅极结构330与阴极结构320是彼此平行排列，并且互相交错。每个阴极结构320具有至少一个凹槽322，而发射层340则设置于凹槽322内。凹槽322例如暴露基板310，亦即填入于凹槽322内的发射层340接触基板310。承上所述，由于阴极结构320上的凹槽322可帮助发射层340准确定位，因此发射层340可如图4的照片所示准直地以固定线宽形成于阴极结构320上，而不会如公知技术般线宽不规则变化且对位不准确。换言之，本实施例之阴极板300应用于场发射式平面灯源200时，由于相邻两条阴极结构320上的发射层340之间的距离固定，因此场发射电场也可均匀分布，而大幅提高场发射式平面灯源200的发光均匀性。

请参照图3，本实施例之阳极板210可包括基板212、阳极层214以及荧光层216。其中，阳极层214设置于基板212面对阴极板300的表面上，而荧光层216则设置于阳极层214上。具体而言，阳极层214与荧光层216是位于基板212与阴极板300之间。此外，阳极层214也可具有反射光线的功能。

场发射式平面灯源200在作为显示器(图中未表示)的背光源时，是以阴极板300为出光面而朝向显示面板(图中未表示)设置，因此可避免电子撞击荧光粉后在阳极板210上所产生的高热影响所搭配的液晶显示面板。场发射式平面灯源200以上述方式设置时，基板212可采用透明或非透明材质，而阳极层214可采用光反射率高且具导电性的材料(如银、铝...等)以提高光利用率。另外，由于反射光需穿透阴极板300，因此基板310以采用透明材质为佳，而阴极结构320与栅极结构330采用条状平行排列则可增加光穿透率。但是，当场发射式平面灯源200不以上述方式设置于显示器中时，基板212与基板310应采用透明或非透明材质则可做更动。

在不限定阴极板300的应用方式的状况下，基板310的材质可以是玻璃等透明材质或是其它非透明材质，阴极结构320与栅极结构330的材质例如为银或其它适当的金属或非金属等导电物。发射层340的材质例如是纳米碳管(Carbon Nanotube，CNT)或其它适合作为场电子发射源的材料。其中，CNT可利用电弧蒸镀(arc evaporation)、石墨激光剥离(laser ablation of graphite)或化学气相沉积(ChemicalVapor Deposition，CVD)方式形成。

图5A与图5B为本发明另外两种实施例中阴极板的阴极结构、栅极结构与发射层的设置方式。请参照图4，阴极结构320的凹槽322例如是呈条状并与阴极结构320平行排列，亦即发射层340由俯视观之可呈条状并与阴极结构320平行排列。请参照图5A，每个阴极结构520也可以具有多个凹槽522，而凹槽522是呈点状。此外，凹槽522例如是沿阴极结构520的延伸方向排列成排。另外，由俯视观之，凹槽522的形状可为四边形(如图5A)，或者凹槽524的形状可为圆形(如图5B)。当然，由俯视观之，凹槽522的形状也可以是多边形、椭圆形、半圆形、半椭圆形、三角形、四边形或其它形状，在此并不做任何限制。

以下将参照附图说明本发明一实施例之阴极板的制造方法，而附图中仅示出阴极板的局部区域。请参照图6A，本实施例之阴极板的制造方法是先提供基板610。接着请参照图6B，在基板610上形成多个阴极结构620与多个栅极结构630。其中，阴极结构620与栅极结构630与图4的阴极结构320与栅极结构330相似，同为条状结构且彼此平行交错排列。每个阴极结构620具有至少一个凹槽622。接着请参照图6D，在凹槽622内形成发射层640。

此外，形成如图6B的阴极结构620与栅极结构630的方法例如是采用网版印刷技术。或者，形成如图6B的阴极结构620与栅极结构630的方法也可以是先进行物理或化学薄膜沉积工艺，然后再进行曝光与显影工艺。

另外，形成如图6D的发射层640的方法可为下列步骤。请参照图6C，先填充发射层材料640a于阴极结构620上，并使发射层材料640a填充于凹槽622内。其中，填充发射层材料640a的方法例如是将纳米碳管(CNT)或其它种类的发射层材料640a调成浆料，再以网版印刷方式涂布于阴极结构620上。或者，也可在阴极结构620的凹槽622内形成催化剂(图中未表示)，再通过催化剂而形成发射层材料640a于阴极结构620上。其中，在形成催化剂于凹槽622内之前，可使用保护层(图中未表示)覆盖于基板610、阴极结构620与栅极结构630上而仅暴露凹槽622，以使催化剂仅形成于凹槽622内。请参照图6D，接着移除位于凹槽622外的发射层材料640a，以形成发射层640。另外，在移除凹槽622外的发射层材料640a的同时，还可同时对发射层材料640a进行活化。由于发射层材料640a在设置于阴极结构620上后，发射层材料640a的表面可能会有钝化的现象，因此可通过移除凹槽622外的发射层材料640a的方式进行活化。

以上为本发明一实施例之阴极板的制造方法，而本发明也提出一种场发射式平面灯源的制造方法。在此场发射式平面灯源的制造方法的一实施例中，是以图6A～图6D所示的方法制造如图3的阴极板300，并提供如图3的阳极板210。之后，再使用如图3的密封件220将阳极板210与阴极板300密封，以形成如图3的场发射式平面灯源200。其中，阴极结构320、栅极结构330与发射层340位于阳极板210与阴极板300之间，而场发射式平面灯源200例如是呈真空状态。

值得注意的是，本发明之阴极板并不限定于应用在场发射式平面灯源，其应用于场发射式显示器也可发挥提高显示质量的效果。

综上所述，在本发明之场发射式平面灯源及其制造方法以及本发明之阴极板及其制造方法中，通过在阴极结构上设计凹槽，可将发射层准确定位于阴极结构的凹槽内，以使相邻两条阴极结构上的发射层之间的距离固定不变。因此，阴极板与阳极板搭配产生的场发射电场将可均匀分布，并大幅提高场发射式平面灯源的发光均匀性。另外，发光均匀性较佳的场发射式平面灯源中，将不需再使用扩散膜来加强发光的均匀性，并降低显示器组装上的复杂度以及原料与组装成本，可助于市场大量应用。

虽然本发明已以较佳实施例披露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本发明之精神和范围内，当可作些许之更动与改进，因此本发明之保护范围当视权利要求所界定者为准。

Claims (20)

1.一种阴极板，其特征是包括：

基板；

多个阴极结构，直接设置于该基板上，上述多个阴极结构为条状结构而彼此平行排列，各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽；

多个栅极结构，设置于该基板上，上述多个栅极结构为条状结构，并与上述多个阴极结构彼此平行交错排列，且上述多个栅极结构与上述多个阴极结构位于同一基板平面；以及

发射层，设置于上述凹槽内。

2.根据权利要求1所述的阴极板，其特征是上述凹槽暴露该基板，而该发射层接触该基板。

3.根据权利要求1所述的阴极板，其特征是上述凹槽是呈条状，并与上述阴极结构平行排列。

4.根据权利要求1所述的阴极板，其特征是各阴极结构具有多个凹槽，上述凹槽是呈点状。

5.根据权利要求4所述的阴极板，其特征是上述凹槽是沿阴极结构的延伸方向排列成排。

6.一种场发射式平面灯源，其特征是包括：

阴极板，包括：

第一基板；

多个阴极结构，直接设置于该第一基板上，上述多个阴极结构为条状结构而彼此平行排列，各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽；

多个栅极结构，设置于该第一基板上，上述多个栅极结构为条状结构，并与上述多个阴极结构彼此平行交错排列，且上述多个栅极结构与上述多个阴极结构位于同一基板平面；

发射层，设置于上述凹槽内；

阳极板，设置于该阴极板上方；以及

密封件，设置于该阳极板与该阴极板之间，并密封该阳极板与该阴极板。

7.根据权利要求6所述的场发射式平面灯源，其特征是上述凹槽暴露该第一基板，而该发射层接触该第一基板。

8.根据权利要求6所述的场发射式平面灯源，其特征是上述凹槽是呈条状，并与上述阴极结构平行排列。

9.根据权利要求6所述的场发射式平面灯源，其特征是各阴极结构具有多个凹槽，上述凹槽是呈点状。

10.根据权利要求9所述的场发射式平面灯源，其特征是上述凹槽是沿阴极结构的延伸方向排列成排。

11.根据权利要求6所述的场发射式平面灯源，其特征是该阳极板包括：

第二基板；

阳极层，设置于该第二基板面对该阴极板的表面上；以及

荧光层，设置于该阳极层上。

12.一种阴极板的制造方法，其特征是包括：

提供基板；

在该基板上直接形成多个阴极结构与多个栅极结构，其中上述多个阴极结构与上述多个栅极结构为条状结构，上述多个阴极结构与上述多个栅极结构彼此平行交错排列，且上述多个栅极结构与上述多个阴极结构位于同一基板平面，以及其中各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽；以及

在上述凹槽内形成发射层。

13.根据权利要求12所述的阴极板的制造方法，其特征是形成上述多个阴极结构与上述多个栅极结构的方法包括网版印刷。

14.根据权利要求12所述的阴极板的制造方法，其特征是形成上述多个阴极结构与上述多个栅极结构的方法包括进行薄膜沉积工艺与光刻蚀刻工艺。

15.根据权利要求12所述的阴极板的制造方法，其特征是形成该发射层的方法包括：

填充发射层材料于上述多个阴极结构上；以及

移除上述凹槽外的该发射层材料以形成该发射层。

16.根据权利要求15所述的阴极板的制造方法，其特征是填充该发射层材料的方法包括网版印刷。

17.根据权利要求15所述的阴极板的制造方法，其特征是在移除上述凹槽外的该发射层材料的同时，还包括活化该发射层材料。

18.根据权利要求12所述的阴极板的制造方法，其特征是形成该发射层的方法包括：

设置催化剂于上述凹槽内；以及

通过该催化剂在上述凹槽内形成该发射层。

19.一种场发射式平面灯源的制造方法，其特征是包括：

提供阴极板，该阴极板的制造方法包括：

提供基板；

在该基板上直接形成多个阴极结构与多个栅极结构，其中上述多个阴极结构与上述多个栅极结构为条状结构，上述多个阴极结构与上述多个栅极结构彼此平行交错排列，且上述多个栅极结构与上述多个阴极结构位于同一基板平面，以及其中各阴极结构具有至少一个位于各阴极结构的中间部分的凹槽；

在上述凹槽内形成发射层；

提供阳极板；以及

使用密封件密封该阳极板与该阴极板，其中上述多个阴极结构、上述多个栅极结构与该发射层位于该阳极板与该阴极板之间。

20.根据权利要求19所述的场发射式平面灯源的制造方法，其特征是形成该发射层的方法包括：

填充发射层材料于上述多个阴极结构上；以及

移除上述凹槽外的该发射层材料以形成该发射层。

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