TWI324785B - - Google Patents

Description

1324785 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種場發射元件及場發射裝置之製造方 法，尤指一種適用於利用親水性漿料圖案化場發射元件之 5 場發射元件及場發射裝置之製造方法。 【先前技術】 • 顯示器在人們現今生活中的重要性日益增加，除了使 . 用電腦或網際網路外，電視機、手機、個人數位助理（pDA)、 .10數位相機等，均須透過顯示器控制來傳遞訊息、。相較於傳 統映像管顯示器，新世代的平面顯示器具有重量輕、體積 小、及符合人體健康的優點，但其視角、亮度、功率消 等問題仍有改善的空間。 在眾多新興的平面顯示器技術中，場發射顯示器（咖 15 eMMcm diSplay’ FED)不僅擁有傳統映像管高晝質的優 • ‘點，且相較於液晶顯示器的視角不清、使用溫度範圍過小、 及反應速度慢之缺點而言，場發射顯示器具有反應時間迅 速、超過lOOftL的高亮度、輕薄構造、寬廣視角、工 範圍大。 度 2〇 料’咖使用時不需背光模組。所以即使在戶外陽 先下使用，依然能夠提供優異的亮度表現。隨著夺 的發展，促使FED擁㈣新的電子發射元件的材料， ^成目前熱門的研發方向。奈米碳管型之場發射顯示器，1 '主要是利用奈米碳管尖端放電的原理，而取代習知壽命短 5 1324785 暫且製作不易之電子尖端發射元件。因此，目前fed已被 視為相當有機會與液晶顯示技術競爭，甚至將其取代的新 顯示技術。 場發射顯示器的工作原理與傳統陰極映像管相似，須 5

10 15 20 在低於10-6t〇rr之真空環境下利用電場將陰極尖端的電子拉 出，並且在陽極板正電壓的加速下，撞擊陽極板的螢光粉 而產生發光（Lummescence)現象。一般場發射顯示器是控制 ，加於陰極與閘極間之電壓差的變化，而在指定的時間使 每個電子發射體射出電子。 b1知場發射顯示器多為具有由一上基板與一下基板夾 陽極螢光層、閘極、絕緣層、場發射層及陰極之結構 所組成。上、下兩基板之間，由一封閉膠層封閉，並將兩 玻璃基板間形成真空。-般而言，陰極、絕緣層、場發射 層、及閉極等結構多於下基板之製程中製備。在習知技術 中陰極的場發射層形成是利用網版印刷的方式形成。然 :’利用網版印刷的方式形成陰極的場發射層，因為網印 形=^在大面積圖㈣製録魏錄A，無法精確的 場it °另夕卜，利用黃缺術的方式形成圖案化的 發射層，會產生料射層成長設餘法大面

題。因此’如何解決前述的問題將是 C 顯不益尚待突破的課題。 切知耵 【發明内容】 有鑑於此’本發明係提供一種場發射元件之製造方 6 1324785 -法，其步驟包括：首先’提供-基板，其表面具有一圖案 •化之閘極層’閑極層圖案可為直條型、圓形、圓環形等任 何可能之圖案。然後，於此基板表面形成一圖案化之光阻 層二此光阻層係形成一開口，此開口大小、形狀不限定。 5接著’於此光阻層之開口内依序形成一陰極層及一場發射 層。最後’移除光阻層。而可得到本發明之場發射元件。 此外，本發明更提供一種場發射裝置之製造方法，其 _步驟。括首先’提供一上基板’其表面係依序形成一陽 .極層及一螢光層。此外，亦提供一下基板，其表面具有_ W圖案化之閘極層。而形成此下基板的步驟包括：首先，於 此下基板表面形成一圖案化之光阻層，此光阻層係形. 開口。然後，於此光阻層之開口内依序形成一陰極層及一 f發射層。接著，移除光阻層，而得到本發明的下基板。 最後將此上基板及下基板封裝組合，而可得到本發明的 15 場發射裝置。 上述本發明之光阻層的開口内較佳係可利用網印、喷 塗、濺鑛或轉塗饰的方式形成陰極層。此外，於光阻層之 開口内形成陰極層之後，較佳係可利用毛細現象將一親水 性之電子發射源溶液填滿於陰極層上。在此，將親水性之 扣電子發射源溶液填滿於陰極層上之方式較佳係可利用喷 塗命滴定或旋轉塗佈的方式形成。另外，本發明中親水性 之电子發射源溶液的成份為有機溶液和場發射材料。有機 溶液係不限制任何材料，只要是親水性的溶液均可使 用，較佳係為含醇類之有機溶液。另，本發明的場發射層 7 1324785 •的材料係為包含一含碳化合物，而此含碳化合物係選自由 _石墨、鑽石、類鑽石結構之碳、奈米碳管、碳六十、及其 組合所組成之群組。較佳地，此含碳化合物的材料為奈米 T山也 石反官。 5 上述本發明的光阻層係不限使用任何材料，較佳可為 一疏水性之光阻材料，且為一耐溫的材料，其溫度至少為 80 C以上1佳地，本發明的光阻層係為_疏水性且耐酸、 > 耐鹼之光阻材料。 上述本發月中形成於场發射元件基板之閘極層或場發 10射裝置中之下基板的閘極層，較佳係可利用黃光微影製程 之方式形成。 在此，本發明中的場發射裝置係可為場發射顯示器或 場發射背光源裝置等。 因此，本發明場發射元件的製造方法及使用此種場發 15 射元件之場發射裝置之製造方法係解決了習知中利用㈣

印刷的方式形成陰極無法精確的形成場發射層及利用黃光 技術的方式形成圖案化的場發射層，會產生場發射層成長 -又備…、法大面積化及成本過尚的問題，另外由於使用黃光 製程，使得陰極、場發射層尺忖可穩定小至卜則叫，提高 20 元件、顯示器解析度，且此製程使場發射層自我對準於閘 極層，不會如網印製程般，因網板誤差，導致與閘極層電 性相通。 【實施方式】 8 :下係错由特定的具體實施例說明本發 式此技藝之人士可由本說明書所揭 ^ 了解本發明之其他優點與功效。本發明亦可藉由 的具體實施例加以施行或應用，本說項= 可基於不同觀點與應用，在不本發明之二： 種修飾與變更。 《π卜運仃各 本發明之實施例中該等圖式均為簡化之示意圖。惟該 等圖式僅顯示與本發明有關之元件，其所顯示之元件非為 貫際貫施時之態樣’其實際實施時之元件數目、形狀等比 例為-選擇性之設計’ ^其元件佈局型態可能更複雜。 實施例1 清同時參考圖1A至1D ’係為製作本發明場發射元件流 程剖視圖。 首先，如圖1A所示，提供一玻璃基板21。在此玻璃基 板21的表面形成-導電層’此導電層經由一黃光微影製程 予以圖案化而將此導電層形成一圖案化之閘極層22。此閘 極層22的寬度係可為丨〜⑽叫以。且閘極層22的寬度較佳可為 10〜30μιη，本實施例為10μπι。 接著’如圖1Β所示’於具有此圖案化之閘極層22的玻 璃基板21表面形成一圖案化之光阻層23，而此光阻層23係 係可利用曝光以及顯影之方式形成一開口 23卜在此，光阻 層23使用的材料係為一疏水性的光阻材料且可以為一具有 耐溫至少約80°C以上’其亦具有耐酸與耐鹼之功能。然後’ 將此具有光阻層23的玻璃基板21以網印、喷塗、濺鍍或旋 1324785 . 轉塗佈的方式，在本實施例中則是使用旋轉塗佈的方式， 於此光阻層23的開口 231中鍍入一金屬漿料。接著，可將此 金屬漿料利用熱處理，將其加熱至8〇〜1〇(rc，之後，再進 行燒結，而可固化此金屬漿料，以作為一陰極層24。此陰 5極層24的寬度係由前述光阻開口而定，可為1〜500μιη，且較 佳寬度為10〜30μιη ’本實施例為10μΓη。 然後，如圖ic所示，於含有此陰極層24的光阻層23之 .開口 2 31内利用毛細現象將一親水性的電子發射源溶液填 滿於此陰極層24上以形成一場發射層25。在此，填滿的方 10式係可以利用在此玻璃基板21的一端網印、喷塗、滴定或 利用旋轉塗佈的方式填滿，只要其能填滿即可，在本實施 例中則是利用旋轉塗佈的方式填滿。而此親水性的電子發 射源溶液係為一含醇的有機溶液，且場發射層乃的主要材 料係為奈米碳管。在本實施例中的場發射層乃利用親水性 15的電子發射源溶液且光阻層23利用疏水性的光阻材料，其 主要目的係可使得電子發射源溶液塗滿於光阻層23中的開 口 231時，能快速且均勻流動，而可形成一具有精細圖案化 之陰極結構。 最後，如圖1D所示，移除光阻層23，而可得到本發明 20 的場發射元件。 實施例2 本實施例與實施例1實施的方式大致上相同，但不同的 疋如圖1 C所示，本實施例於含有此陰極層24的光阻層23 之開23 1内利用滴定填滿於此陰極層24上以形成一場發 1324785 •射層25。其係取代實施例1中利用旋轉塗佈的方式形成場發 . 射層2 5。其餘步驟均予實施例1相同。 實施例3 請參考圖2及圖3，係分別為本發明製作場發射顯示器之 5剖視圖及其下基板之上視圊。其中，圖2係為圖3之八八，線之 剖視圖。 如圖2所示，首先，提供一玻璃基板31，於此玻璃基板 • 31表面形成一陽極層32。此陽極層32是由銦錫氧化物 (indium tin oxide; ΠΌ)等透明導電材料所製作而成的電 10極接著於〶極層32的表面形成螢光層33及遮光層34。 其中，此螢光層33是由螢光粉或其他發光材料所製成。因 此’可製作成一場發射裝置用之上基板3〇。 此外，本貫把例亦提供一場發射顯示器用之下基板 20。再將此上基板30及下基板2〇中間夾置一間隔物（圖中未 15示）封裝組合，而可得到本發明之場發射顯示器。在此，此 > 下基板20所形成的方式係可利用實施例1方式製作而成。在 本只知•例中的玻璃基板21形成閘極層22時，於圖案化後係 可同時形成如圖3所示之閘極線221及閘極支線222，並且， 在圖2中之閘極層22係指的是圖3之閘極支線222。此外，本 2〇實施例在形成光阻層23之前，係先形成一圖案化的絕緣層 26(如圖4所示，以及圖3中之B區域），此絕緣層託材料不限 疋，較佳可為氮化矽、氧化矽、氧化鉛、氧化鎂、陶瓷材 料等。在本實施例則使用氧化矽。此圖案化之絕緣層26係 s形成於在後續製程中形成陰極層24時，與閘極線22丨交集 11 1324785 之處。而本實施例的圖2係為圖3中AA，線的剖視圖，其係由 . 閘極支線222於陰極層24所圍成的形狀對應於上基板3〇的 螢光層33(如圖3所示）^在完成本實施例的封裝組合後，係 利用場發射層25中側向拉出電子，以撞擊上基板3〇中的螢 5光層33，而使其發光。此螢光層33係可分別顯示為紅色 (R)、綠色（G)及藍色（B)等三種顏色。 實施例4 • 請參考圖5，係為本發明場發射背光源面板之示意圖。 本實施例係利用實施例1的方式而形成，可在玻璃基板21上 1〇使閘極層22與場發射層25平行且為直條型之形狀，其中， 場發射層25的下層係為陰極層24(如圖iD所示）^請再未考 圖2,其同樣可形成如實施例2之上基板3〇。本實施例的場 發射背光源面板可利用場發射層25發射電子轟擊上基板3〇 的螢光層33，從而發出可見光，即為本發明之場發射背光 15 源面板原理。

綜上所述，本發明於基板上利用圖案化的光阻層，並於 光阻層的開口内形成陰極層之後，利用毛細現象以及親水 性的電子發射源溶液的特色，可以使得電子發射源溶液塗 滿於光阻層的開口時，可以快速起均勻的流動，形成一呈 有精細圖案化的陰極結構，並可輕易完成大面積的圖案製 作。此外，利用此種方式係可提高電子發射源精確度，而 更優化場發顯示器的解析度。 上述實施例僅係為了方便說明而舉例而已，本發明所 主張之權利範圍自應以申請專利範圍所述為準，而非僅限 12 1324785 於上述實施例。 【圖式簡單說明】 圖1係本發明一較佳實施例之製作場發射元件流程剖 5 視圖。 圖2係本發明一較佳實施例之場發射裝置剖視圖。 圖3係本發明一較佳實施例之場發射顯示器下基板之 上視圖。 圖4係本發明一較佳實施例之場發射顯示器下基板b區 10 域之剖視圖。 圖5係本發明一較佳實施例之場發射背光源面板示意

【主要元件符號說明】 20 下基板 21,31 玻璃基板 22 閘極層 221 閘極線 222 閘極支線 23 光阻詹 231 開口 24 陰極層 25 場發射層 26 絕緣層 30 上基板 32 陽極層 33 螢光層 34 遮光層 13 15

Claims (1)

1. 噑2月0备修正替换頁 第丨4995丨號，"年2月修正頁 十、申請專利範園： ^ 一種場發射元件之製造方法，其步驟包括· 提供基板，其表面具有一圖案化之間極層； 於該基板表面形成一圖荦化夕古伽成 固系化之先阻層，該光阻層係形 5 成一開口； 於該光阻詹之該開口内依序形成一陰極層及一場發射 層；以及 移除該光阻層； 其中，於該光阻層之該開口内係利用旋轉塗佈的方式 1〇形成該陰極層，以及於該光阻層之該開口内形成該陰極層 後，係利用毛細現象將一親水性之電子發射源溶液填滿於 該陰極層上。 2.如申請專利範圍第1項所述之場發射元件之製造方 法，其中，將該親水性之電子發射源溶液填滿於該陰極層 15 上之方式係利用滴定的方式形成。 3 ·如申請專利範圍第1項所述之場發射元件之製造方 法’其中’將該親水性之電子發射源溶液填滿於該陰極層 上之方式係利用旋轉塗佈的方式形成。 4. 如申請專利範圍第1項所述之場發射元件之製造方 20 法’其中’該親水性之電子發射源溶液的成分為有機溶液 和場發射材料。 5. 如申請專利範圍第4項所述之場發射元件之製造方 法’其中，該場發射層材料係包含一含碳化合物，且該含 1324785

   碳化合物係選自由石墨、鑽石、類鑽石結構之碳、奈米碳 官、碳六十、及其組合所組成之群組。 6.如申請專利範圍第丨項所述之場發射元件之製造方 法，其中，該光阻層係為一疏水性之光阻付料。 5 7·如申β月專利範圍第1項所述之場發射元件之製造方 法，其中，該閘極層係利用黃光製程之方式形成。 8. —種場發射裝置之製造方法，其步驟包括： 提供一上基板，其表面係依序形成一陽極層及一螢光 層； 10 提供一下基板，其表面具有一圖案化之閘極層； 於該下基板表面形成一圖案化之光阻層，該光阻層係 形成一開口； 於該光阻層之该開口内依序形成一陰極層及一場發射 層； 15 移除該光阻層；以及 將該上基板及該下基板封裝組合； 其中，於該光阻層之該開口内係利用旋轉塗佈的方式 幵ν成該陰極層，以及於該光阻層之該開口内形成該陰極層 後’係利用毛細ϊ見象將-親水性之電子發射源溶液填滿於 20 該陰極層上。 9. 如申請專利範圍第8項所述之場發射裝置之製造方 法，其中，將該親水性之電子發射源溶液填滿於該陰極層 上之方式係利用滴定的方式形成。 10. 如申請專利範圍第8項所述之場發射裝置之製造方 15 1324785

   法，其中，將該親水性之電子發射源溶液填滿於該陰極層 上之方式係利用旋轉塗佈的方式形成。 11.如申請專利範圍第8項所述之場發射裝置之製造方 5 法其中’該親水性之電子發射源溶液的成份為有機溶液 和場發射材料。 如申凊專利範圍第8項所述之場發射裝置之製造方 法’、中’該光阻層係為一疏水性之光阻材料。 1 Ο •如申請專利範圍第8項所述之場發射裝置之製造方 法’其中’該閘極層係利用黃光製程之方式形成。 16