TWI244106B - Triode CNT-FED structure gate runner and cathode manufactured method - Google Patents

Description

1244106 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係有關一種三極奈米碳管場發射顯示器 (CNT-FED)中閘極與陰極電極共平面之結構及其製作方 法，特別是有關一種利用奈米壓印微影技術與喷墨技術以 製作三極CNT_FED之方法。 【先前技術】 奈米碳管場發射顯示器（Carb〇n Nano Tube Field

EmissionDisplay，CNT_FED)的發光原理與CRT相同，皆是

以電子束打擊於螢光粉而發光，因此，CNT-FED可與CRT 一樣具有南晝質、高亮度、高反應速度以及耐用等特性， 卻同時擁有輕薄與低耗電等優點。 一請參考圖一，其係為標準三極CNT_FED之結構。如圖 所示，底部基板11上形成有一陰極板丨2，而陰極板Q上 方則有一介電層13。該介電層13上形成有複數個介電層開 131 ’其底部係接觸至陰極板〗2表面，此一介電層開口 131可用來作為盛放奈米碳管(CNT)材料以作為發射源 15。而作為三極CNT_FED中閘極之用的閘極電極板丨4則 形成於介電層13上方。此外，上基板2〗表面係具有一陽 極板22,其表面佈有適量之螢光粉23。而上下兩基板中間 則有間隔物(圖中未標示)固定其間距，且陰極板13、閘^ 電極14以及陽極22分別均有導線將其與外部電源連接(圖 中未標示），最後再利用真空封裝技術將其抽真空後加以封 1244106 裝’即可形成一完整之三極CNT-FED結構。此一三極 CNT-FED之操作模式是由陽極板22端提供高電壓以吸引 配置於陰極板12上方之發射源15發射電子，當電子束打 擊到塗佈於陽極板22表面之螢光粉23後遂可以發光顯 示，而閘極電極14可用來降低自發射源15吸出電子所需 的電壓，以達成低電壓控制場發射型顯示器開關的目的。 請參考圖二，其係為以陣列方式排列之三極cnt_fed 結構的下基板(即僅包括陰極與閘㈣上視圖。明顯地，陰極 板12與閘極電極14係成垂直交錯排列，且兩者為叠層結 構S I作陰極板12與閘極電極14連接於外部電源之導 線時，需要分兩次製作，即便可於單—步驟完成，亦因為 導線長短之不同而容易造成製程上的控制不穩，進而 製造成本。 s此外，傳統三極CNT-FED之製程主要係為兩種方式， =是傳統半導體之細雜，其缺點輕程繁複、成本較 间，且當線寬進入奈米等級後，黃光微影技術已不敷使用； 方式則是厚膜網印，其特點在於製程便宜，但製程稃 定度不易控制，且解析度受厚膜介電層之厚度所侷限， 利用性亦不佳。 奈米壓印微影(Nano-Imprint Lithography，NIL)技術應用 於半V體製程u鱗始於Stephen Oigu教授於I"6年所發 表的論文，其所應㈣顧與印章_十分議。請參^ A至圖二c，其係為鮮將絲壓印微影技術應用於 ¥體製程中之示意圖。首先，先以微影細(例如光罩技 1244106 荦，再將可_材料32^"表面形成—凹凸排列之特定圖 等塗：：! t MA(P_^ 蔣兀、土板3上。接著，施以適當之溫度與塵力， 則ΑΙή1之表_印於可塑性材料32上’ 随逐可轉印至可紐材料上。以此方式取 代^微影製程的好處是，模仁的製作可利 敎，哪加壓 滿蚀田」 速率，此外，此一模仁更可以重 降=產般傳統光罩之生命週期要長’進而可大量 姑月乃利用奈米壓印微影技術，配合閘極電極和陰極 特徵’遂可製作—產品性能敎、製作流 矛間便且成本低廉之三極CNT-FED。 【發明内容】 主要目的係提供—種三極CNT-FED中閘極與 :ΝΤ=:平面之結構及其製作方法，其係可使三極 各制L巾之難與陰極電極形成於同—平面上，以達簡 、閉極與陰極電極之外部電源連接線之流程的功效。 毛明之又一目的係提供一種三極CNT—FED中閘極與 極共平面之結構及其製作方法，其侧用奈米壓/印 、=術與噴墨技術以製作陰極電極與問極電極，以達增 解析度、減少製程步驟進而降低成本之功效。 1244106 二=-種，Ντ-觸中閘極與 複數個閉極延伸: 一基板、複數個陰極板、 以及偷L? 可塑性介電層、複數個介電層開口 個陰極板係極而:!該複數個閘極延伸板與該複數 性介電層表私介電層開口係為自該可塑 斤向下形成之複數個凹槽結構。 陰二=的製= (a)提供一基板。 卩技術賊絲上軸紐瓣極板與複數 ⑷可陰缺触魏侧猶做上方形成一 用=卩法_可紐介鶴巾職植铸電層開口 ^ΓΓ1極導線接孔，其中該介電層開口係導通至該 ’ _Ff1極導線接孔則導通至該間極延伸板 ⑹於該介電層開口底部填入奈米碳管(CNT)材料。 (f) ; 電層上方之特定區域形成複數個開極電 虽同時將與該閘極電極相同之材料填滿該閉極導線接 閉極電極可利用該閉極導線接孔與該閑極 1244106 【實施方式】 詳細說明切明之詳細手 達成功效以及本發_其他技術特徵。 Μ參考圖四A，其係為本發明—種三極Cnt咖 44 極共平面之結構触佳#施_啊圖四B則 下旋轉九十度之剖面圖。本發明-種三極 -巾閘極與陰極電極共平面之結構係包括有一基 板41、複數個陰極板42卜複數個閘極延伸板似、一可塑 ，介電層43、複數個介電層開叫仙及·朗極電極 其中’基板41上方係為複數個陰極板421以及與該陰極 板421共平面之複數個閘極延伸板422，而可塑性^電 則形成於陰極板421與閘極延伸板422之上方，其中該複數 個陰極板421與該複數個閘極延伸板422之材料係為;]:塑性 材料，較佳者，其可為摻有複數個銀粒子之一膠狀溶液。 而該可塑性介電層43亦需為-可塑性材料，如聚甲基丙稀 酸甲酯(ΡΜΜΑ)等。而複數個介電層開口43〗則為自可塑性 介電層43表面所向下形成之複數個凹槽結構，其底部係接 觸至陰極板421之表面，可用來作為盛放奈米碳管(CNT)材 料。最後袓數個閘極電極44則形成於可塑性介電層43之上 方，其更延伸貫穿於該可塑性介電層43之内部，^分別與 孩複數個閘極延伸板422相連接。此複數個閘極電極44之材 料可與閘極延伸板422相同，如摻有複數個銀粒子之一膠狀 溶液等，如此一來，位於最上層之閘極電極44係可經由内 1244106 連線之連接，而與陰極板421共平面。 較佳者’如圖四(：所示’其中可塑性介電層43表面特定 ’位置上更可形賴數㈣槪構Μ卜其係作為置放開極 電極44之用，如此可避免閘極電極私於製作過 陰極板421上造成短路。 r焊洛主 請參考圖五A至圖五E，其係為本發明一種三極 CNT—FED中閘極與陰極電極共平面之製作方法的最佳實 施例示意圖，其步驟係包括有： 、 ⑻提供一基板51。 ⑼利用轉寫壓印技術於該基板51上形成複數個陰極板切 與複數個閘極延伸板522，其中該複數個陰極板521與複 數個閘極延伸板522之材料係為可塑性材料，如摻和复數 個銀粒子之一膠狀溶液。 (c)於該複數個陰極板521與該複數個閘極延伸板522上方 幵y成可塑性介電層53，其係為一可塑性材料，如聚甲 基丙烯酸甲g旨(PMMA)等。 ⑹利用壓印法於該可雜介電層53巾形賴數個介電層開 口531與複數個閘極導線接孔532，其中介電層開口53丨係 導通至陰極板521表面，而閘極導線接孔π)則導通至閘 極延伸板522表面。 (e)於介電層開口Si底部填入奈米碳管(CNT)材料％。 (〇於可雜介電層53上紋特㈣域形細極雜55，同 時將與閘極電極5 5相同之材料填滿閘極導線接孔5 3 2 中，其材料可與閘極延伸板522之材料相同，而其形成方 1244106 式可為喷墨法、轉寫壓印法及_轉。如此一來，間 極電極55便可利用該間極導線接孔532與間極延伸板切 相連接，其it可完成難電極與陰極電極共平面之三 CNT-FED 結構。 而於本發明之又-難實施财，如WiF至圖五〇所 不’步驟⑹利用壓印法形成複數個介電層開口 531與複數個 間極導線接孔532的_，亦可在可_介電層π上方之特 定區域形成複數個韻結構533，其_來作為置放閘 極55之用。 ％ 此外:步驟⑼中·轉寫騎技術以製作陰極板521 Ί亟延伸板522之步驟係如圖六八至圖六E所示，苴首先 =供-母獅，此母模61之表面係具有凹凸排狀特定圖 ^。再將-可雛導電獅62塗佈_母縣面上，錄 -可塑性導電材料62之材料可為摻有複數個銀粒子 之-膠狀溶液。接著_-板狀轉印裝置63，料表 ，到可塑性導電材料62後’使該可塑性導電材料㈤黏於並 表面上’如此板狀轉印裝置63之表面遂可形成盘該特定圖 案相對應排列之複數個可舰導電板621 = 個可塑性導湖1謙編丨上^== 極CNT-FED中的共平面閘極與陰極結構。 於本發明之又-較佳實施例中，步驟(b)之轉寫 術所使用的轉印裝置亦可為-圓柱滾筒型式，:七A至^ 七D所不’首先係提供-母模6卜此母模61之表面係 凸排列之特定圖案。再將-可塑性導電材料幻塗佈母 1244106 核表面上。將一圓柱滾筒狀之轉印裝置63，滾過母模&之表 ，以將可塑性導電㈣62黏著於滾筒表面。最後再將料 I置63滾過一基板61表面，如此一來，轉印裝置幻，表面上 特定排列之塑性導電材料62遂可轉印至基板61上，形成本 發明之二極CNT_FED中的共平面閘極與陰極結構。 ▲總之，以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當 不，以之限定本發騎實施之範圍。大凡依本發明申請^ 粑，所作之均等變化與修飾，皆應仍屬於本發明專伽 蓋之粑圍内，謹請f審查委員明鑑，並祈惠准，是所至禱。_ 【圖示簡單說明】 本發明之則述與其他目的、特徵及優點，在配合下列說 明及所附圖示後，將可獲得更好的理解。 圖一係為標準三極〇^7^£；]〇結構之示意圖。 圖一係為以陣列方式排列之標準三極CNT-FED的下基板έ士 構上視圖。 土 、、、口 圖三Α至圖三⑽本發明—種壓印關仁之 佳實施例示賴。 Μ -

圖四Α係為本發明一種三極CNT—FED中閘極與陰極電極乒 平面之結構的剖面圖。 A 圖邮係為本發明—種三極·—FED中閘極與陰極電極共 平面之結構旋轉九十度後的剖面圖。 、 圖四c係為本發明-種三極cnt_fed中閘極與陰極電極共 平面結構之另一較佳實施例剖面圖。 14 1244106 圖五八至圖五E係為本發明一種三極cm—FED中閘極與陰 極電極共平面之製作方法的最佳實施例示意圖。 圖五F係為本發明一種三極Cm—FED中閑極與陰極電極共 平面之製作方法的又一實施例示意圖。 圖六八至®|六£；係為本發明·中利用轉紐印技術以製作陰 極板與閘極延伸板之一較佳實施例示意圖。 π

圖號說明： 11-底部基板 13- 介電層 14- 閘極電極 21-上基板 23-螢光粉 31-模仁 33-元件基板 41-基板 422_閘極延伸板 431-淺槽結構 51_基板 522-閘極延伸板 531-介電層開口 533-淺槽結構 12-陰極板 131-介電層開口 15-發射源 22-陽極板 421-陰極板 43-可塑性介電層 44-閘極電極 521 -陰極板 53-可塑性介電層 532-閘極導線接孔 1244106 5 4-奈米破管(CNT)材料 5 5 -閘極電極 61-母模 62-可塑性導電材料 621-可塑性導電板 63-板狀轉印裝置 63’-滾筒狀轉印裝置

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Claims (1)

1244106 拾、申請專利範圍： h 一種三 係包括 極CNT—FED中閘極與陰極電極共平面之結構，其 一基板； 複數個陰極板，形成於該基板上方； 複=_極_板’形成於該基板上方，射該複數個 閘極延伸板與該複數個陰極板係共平面； 一 形成於該複數個陰極板與該複數個閘 複數個介電層開口，其係為自該可塑性介電層表面所向 下形成之複數個凹槽結構，該介電層開口之底部係接 觸至該陰極板表面’其可作為献奈轉f (cnt)材料 之用；以及 複數個閘極電極，形成於該可塑性介電層上方，該複數 個閘極電極係延伸貫穿該可塑性介電層之内部=分別 與該複數個閘極延伸板相連接。 2·如申請專利範圍第1項所述之三極〇^—FED中間極與陰 極電極共平面之結構，其中該可紐介電層表面特^ 位置上更包括有複數個淺槽結構，其可作為置放該複數 落至 個閘極電極之用，以避免閘極電極於製作過程中掉 陰極板上造成短路。 3.如申請專利範圍第1項所述之三極CNT—卿十間極與陰 極電極共平面之結構，其中該複數個陰極板之材料ϋ 摻有複數個銀粒子之一膠狀溶液。 … 1244106 4·如申請專利範圍第1項所述之三極CNT一FED中閘極與陰 極電極共平面之結構，其中該複數個閘極延伸板之材料 係為摻有複數個銀粒子之一膠狀溶液。 5·如申請專利範圍第1項所述之三極CNT—FED中閘極與陰 極電極共平面之結構，其中該可塑性介電層之材料係^ 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。 6.如申請專利範圍第1項所述之三極CNT—FED中閘極與陰 極電極共平面之結構，其中該複數個閘極電極之材 為摻有複數個銀粒子之一膠狀溶液。 7· —種三極CNT—FED中閘極與陰極電極共平面之製作方 法’其步驟係包括有： < (a)提供一基板； ⑼利用轉寫壓印技術於絲板上形賴數個陰極板與複 數個閘極延伸板； (c)於該複數個陰極板與該複數個閘極延伸板上方形成一 可塑性介電層； ⑹利用壓印法_可_介電層中形賴數個介電層開 口與複數_極導線接孔，其巾該介電層開口係導通至 該陰極板表面朗轉線接酬導通錢閘極延伸 板表面； (e)於该介電層開σ底部填人奈米碳管(CNT)材料；以及 ⑴於該可錄介電層上敦特·域軸複數個問極電 極’同時將與該閘極電極相同之材料填滿該閘極導線接 孔中，使得該閘極電極可該閘極導線接孔與該問極 Ϊ244106 延伸板相連接。 翻第7項所述之三極CNTj? 極電極共平面之製作方法，其中步 = =成該複數個陰極板與該複數個_延伸== 1=供—母模，其表面係具有凹凸排列之—特定圖案. (b2)將-可難導紐料塗佈_轉表面上 … 提供-轉印裝置’其係具有—轉印表面，以及 ),轉印表面接賴可雜導電材料，使 電，黏於該轉印表面上，如此該轉印表面上遂可二 M^$圖案相對排列之複數個可塑性導電板，· ⑽利用該轉印裝置將該複數個可雖導電板轉印至^ =方:貝_個可塑性導電板便可形成該彻： 個陰極板與該複數個閘極延伸板。 9 撕述之三極CNT-fed中間極與陰 換iii個製作方法’其中該可塑性導電材料係為 心有複數個銀粒子之一膠狀溶液。 ια===之 =:述之三⑽，中閘極與 可為平板與其靖印裝置之型態係 1'. 述之三極cnt_fed中間極與 料係，基丙:=:=)該可塑性介電層之材 士申^月專利I已圍第7項所述之王極㈣―FED中間極與 1244106 陰極電極共平面之製作方法，盆+ β 1成複數個介電層開σ數;==== 時’亦可於該可塑性介…：線接孔的同 13=鼻其，為置;閘^ 陰極;極所述之三極㈣-咖中閘極與 閘極電極之形成方切^^其中步驟⑴中之該複數個 其中之_。风万式可為贺墨法、轉寫壓印法及網印法 敎絲⑽-咖巾間極與 材钭係為財之其:=_電極之 20