TW527624B - Manufacturing method for emitter of field emission display - Google Patents

Description

527624 68"72twf-AD . doc/009 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印制衣 五、發明說明（1 ) 本發明是有關於一種場發射顯示器（Field Emission Display，簡稱FED )中發射極（Emitter )之製造方法，且特 別是有關於一種場發射顯示器中碳奈米管（CNT )的製造方 法。 目前的平面顯示器技術（Flat Panel Display )，包括有 傳統的陰極射線管（Cathode Ray Tube，簡稱CRT )、薄膜 電晶體液晶顯示器（Thin film transistor liquid crystal display，簡稱 TFT-LCD )、電漿平面顯示器（Plasma Display Panel，簡稱PDP )與場發射顯不器（FED )等。由於場發射 顯示器對製造影像之像素電路的開關動作，較液晶顯示器 爲快，因此具有較短的光學反應時間（Optical Response Time )，亦即，具有較高品質之顯示效果。除此之外，場 發射顯示器還具有厚度更薄（約略2至10釐米）、重量更 輕（約略小於0.2公斤）、視角更廣（約略大於80度）、亮 度較大（每平方公尺約略大於150Cd)、工作溫度範圍較爲 彈性（約略在攝氏零下50度至攝氏80度之間）以及省能 源（約略小於1瓦）等優點。因此，場發射顯示器是被視 爲在邁向21世紀時，極具有競爭潛力的平面顯示器技術之 -- 〇 場發射顯示器主要是由兩片基板組成，中間包含了空 間支撐器（Spacers )。上面的玻璃板具有螢光粉（phosphors ) 塗佈，稱爲陽極板。閘極板可以釋放出電子束的場發射陣 歹fj( Field Emission Array，簡稱 FEA)。離開閘極（Gate )的 場發射電子受到陽極板與閘極板上的上正電壓差的加速， 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） --— — — — I- I ! I 訂 — — — — — — · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527624 6872twf-AD.doc/009 A7 ___ B7 五、發明說明（>) 而撞擊螢光粉而產生所謂的陰極螢光 (Catholuminescence ) 〇 習知的場發射顯示器的場發射陣列大多屬於點尖端型 的發射極（Tip Emitter )。其由具有矩陣定址（Matrix Addressing )功能的像素所組成，每一個像素中包含了數以 百計的微小尖端。而上述尖端結構的大小約在1μηι左右（指 尖端底部），曲率半徑則小於約Ο.ίμηι。尖端的材料可以爲 金屬例如爲鉬、鎢或鉛，或是半導體例如爲砂或鑽石，其 中又以Charles Spindt於1976年提出以鉬爲尖端的製程方 法爲主。但由Charles Spindt所提出的尖端結構缺點在於蒸 鍍器設備與掀離技術上的困難，例如蒸鑛器所提供的電子 束可能會造成各種不同斜角的尖端結構，且儀器太巨大， 不但不易控制，重複率不高且花費成本高，因此量產的困 難度較高。 另一種場發射顯示器的場發射陣列爲碳奈米管 (Carbon Nano-Tube，簡稱CNT )型態之發射極，可以利用 厚膜製程以簡化製程、降低成本。 習知的碳奈米管型態發射極通常製作於一基材上’以 網版印刷的方式形成一摻有玻璃料之銀電極’接著再覆蓋 一層碳奈米管碳材於銀電極表面，即完成碳奈米管型態發 射極的製作。由於元件需要約2至6V/I^m之高電場才會射 出電子，因此在陰極、陽極（未繪示）之間會施加極大的 電場。若銀電極上的碳奈米管碳材與銀電極附著性不佳’ 將會導致碳奈米管碳材脫落。脫落後碳奈米管粒子及大電 4 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀-f面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格αι〇 X 297公釐） 527624 *872twf-AD . doc / 009 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明（、） 場所誘發的k速電子同時撞擊陽極上的螢光粉，導致螢光 粉脫落，使得元件的壽命縮短。 而習知爲了增進碳奈米管的與電極之間的附著性’其 形成的方式包括將碳奈米管碳材與具有導電性的環氧樹脂 (Epoxy )混合或是以化學氣相沈積（CVD )方式，使用乙炔、 乙烯或甲烷/氫當反應氣體’於鐵/鈷/鎳觸媒上、高溫環境 下裂解成長碳奈米管。而另一種形成碳奈米管的方式係將 碳奈米管碳材與銀獎（Silver Paste )混合製成獎料，再以網 版印刷的技術塗佈於基材上。 但是以碳奈米管碳材的來源而論’以電弧放電方式得 到的碳奈米管碳材不但產率偏低’而且其附著性不佳。若 以熱分解化學氣相沈積或電漿加強化學氣相沈積（PECVD ) 方式雖可獲得高純度的碳奈米管，但是同樣有附著性不佳 的缺點。 因此，本發明的目的在提出一種場發射顯不器中發射 極之製造方法，以改善碳奈米管碳材與電極之間的附著性。 達本發明之上述目的，提出一種場發射顯不益中發 射極之製造方法，係於基板上形成摻有玻璃料之電極，接 著再於電極上成長碳奈米管碳材。在碳奈米管碳材形成後 將溫度提昇至導電電極中摻雜玻璃料之軟化溫度，藉由玻 璃料的軟化，以增進碳奈米管碳材與電極之間的附著性 本發明中的碳奈米管碳材的形成例如是以乙炔、乙烯 或甲烷/氫當反應氣體，於鐵/鈷/鎳觸媒上、高溫瓌境下裂 解成長碳奈米管碳材。此外，碳奈米管碳材亦可以^^由笔 本紙張尺度(CNSM4規格⑵0 X 297公釐） •裝·--— — — — — 訂--— — — — — — -線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527624 6872twf-AD.doc/009 A7 B7 五、發明說明（今） 弧放電方式或化學氣相沈積方式所得到之粉末配製成漿 料，再利用網版印刷的方式將碳奈米管碳材形成於電極上。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下： 圖式之簡單說明： 第1圖繪示爲依照本發明一較佳實施例中場發射陣 列，其發射極爲碳奈米管型態的製作流程圖。 圖式之標示說明： S100 :提供基板 S102 :形成電極 S104 :形成觸媒 S106 :形成碳奈米管碳材 S108 :加熱至電極內玻璃料之軟化溫度 較佳實施例 請參照第1圖，其繪示依照本發明一較佳實施例中場 發射陣列，其發射極爲碳奈米管型態的製作流程圖。首先， 提供一基材（S100)，此基材例如爲一玻璃基板。接著於基 材上形成電極（S102)，此電極之材質例如爲銀電極，而銀 電極形成的方式例如係將一玻璃料與銀膠混合之後’藉由 網版印刷的方式塗佈於基材上，以使得電極與基材之間具 有較佳的附著性。 在形成電極（S102)之後，於電極上形成碳奈米管碳 材，而碳奈米管碳材形成的方式例如以化學氣相沈積方式 6 -------------裝---訂·----I---線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 527624 6872twf-AD.doc/〇〇 五、發明說明（材（sl06)。宜中，碳奈米管碳材的形 成長一層碳奈米管細材（S10 j 成（S1〇6)例如是在高溫環境下裂解成長碳奈米管碳材。 此外，碳奈米管碳材的形成（S1〇6)亦可以將由電弧放電 方式或化學氣相沈積方式所得到之粉末配製成獎料，再利 用網版印刷的方式將碳奈米管碳材形成於®極上。 、 而在碳奈米管碳材成長（S1〇6)之前可先形成一層成 長碳奈米管碳材所需的觸媒（s 104 )，以使得電極與碳$米 管碳材之間具有較佳的附著性。其中，形成觸媒（s 104) 例如是以乙炔、乙嫌或甲院/氫當反應氣體，於鐵/钻/鎳觸 媒上、高溫環境下裂解以進行碳奈米管碳材的成長。 上述電極的製作過程中’從提供基材（S100 )、形成 電極（S102)、形成觸媒（Sl〇4)到形成碳奈米管碳材（S106) ’ 熟習此項技術者皆可視需求而有所變動，本發明於上所述 的製作過程僅爲例子說明’並非限定本發明的製作過程。 然而，上述電極的製作過程，從提供基材（S100)、 形成電極（S102)、形成觸媒（S104)到形成碳奈米管碳材 (Sl〇6)，雖對電極與基材以及碳奈米管碳材之間的附著性 有些許的增進，但仍有改善的空間。因此，本實施例在形 成碳奈米管碳材（Sl〇6)之後，再將加熱至電極內玻璃料 之軟化溫度（Sl〇8)。由於所加熱的溫度會使得原本存在於 電極中的玻璃料軟化，而軟化後的坡璃料會使得電極本身 對基材以及碳奈米管碳材的附著力大幅的提昇。 綜上所述，本發明場發射顯不器中發射極之製造方法 至少具有下列優點： 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） 請 先 閱 讀 背 意 事 項 再 填 寫 本 頁 527624 6872twf-AD.doc/009 A7 __B7 五、發明說明（u ) 1·本發明中，由於電極中的玻璃料在電極形成之前被 加熱而軟化，故會使得電極與基材、碳奈米管碳材之間具 有較佳的附著性，進而改善碳奈米管碳材在高電場操作下 會產生剝離脫洛的現象，以及增加場效發射顯不益的可罪 性與壽命。 雖然本發明已以一較佳實施例揭露如上，然其並非用 以限定本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精 神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾，因此本發明之保 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 8 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

Claims (1)

1. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 527624 A8 B8 6872twf-AD.doc/009 C8 D8 六、申請專利範圍 1. 一種場發射顯示器中發射極之製造方法，至少包括： 提供一基材； 形成一電極於該基材上，該電極中摻有一玻璃料； 形成一碳奈米管碳材於該電極上；以及 進行一加熱步驟，以將該玻璃料軟化。 2. 如申請專利範圍第1項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該電極係爲一銀電極。 3. 如申請專利範圍第1項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該碳奈米管碳材形成的方式，係將電 弧放電或化學氣相沈積方式所得之粉末配製成漿料，進行 網版印刷的方式。 4. 如申請專利範圍第1項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該碳奈米管碳材形成的方式，係以化 學氣相沈積。 5. 如申請專利範圍第4項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該碳奈米管碳材以化學氣相沈積形成 之前，更包括形成一觸媒層。 6. 如申請專利範圍第5項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該觸媒層之材質係爲鐵、鈷、鎳金屬 〇 7. —種場發射顯示器中發射極之製造方法，係於一基 板上形成一摻雜有一玻璃料之電極，並於該電極上形成一 碳奈米管碳材，其特徵在於該碳奈米管碳材形成之後的一 加熱步驟，該加熱步驟可將該電極中之該玻璃料軟化，以 9 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） — — — — — II — — — — —— -111111— ^ ·11111111 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 527624 A8 B8 6 8 7 2 twf-AD.doc/ 0 0 9_^_ 六、申請專利範圍 增進該電極與該基材、該碳奈米管碳材之間的附著性。 8. 如申請專利範圍第7項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該電極係爲一銀電極。 9. 如申請專利範圍第7項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該碳奈米管碳材形成的方式，係將電 弧放電或化學氣相沈積方式所得之粉末配製成漿料，進行 網版印刷的方式。 10. 如申請專利範圍第7項所述之場發射顯示器中發射 極之製造方法，其中該碳奈米管碳材形成的方式，係以化 學氣相沈積。 11. 如申請專利範圍第10項所述之場發射顯示器中發 射極之製造方法，其中該碳奈米管碳材以化學氣相沈積形 成之前，更包括形成一觸媒層。 12. 如申請專利範圍第11項所述之場發射顯示器中發 射極之製造方法，其中該觸媒層之材質係爲鐵、鈷、鎳金 屬層。 -------------裝--------訂---------線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）