TWI359436B - - Google Patents
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Description
1359436 (1) 九、發明說明 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關例如具有電子放出源 極基板及其製作方法’特別是有關利用 奈米碳管等的碳系射極材料之電場電 (FED: Field Emission Display)用的 方法。 【先前技術】 近年來,將電子放出電壓低且具有 奈米纖維或奈米碳管等的碳系射極材 源的FED正被開發。在此FED中,爲 所必要的驅動電壓,而以使用由陰極電 極電極所構成的三極電場放出元件爲主: 此情況是在處理基板上依次積層陰 及閘極電極層,在閘極電極層形成1個 由該閘極孔開口部在絕緣層形成比閘極 口面積的孔之後,在孔底部設置觸媒層 成長於該觸媒層上,而來構成射極’] 如,參照專利文獻1 )。 〔專利文獻I〕特開200 1 -236879 的詳細説明)。 【發明內容】 的顯示裝置用的陰 石墨奈米纖維或 F放出型顯示裝置 陰極基板及其製作 化學安全性的石墨 料利用於電子放出 了壓低使電子放出 極,閘極電極及陽' 荒。 極電極層,絕緣層 閘極孔開口部,經 孔開口部更大的開 ,使碳系射極材料 K得陰極基板(例 號公報(參照發明 -6- (3) 若利用本發明,則會使構成閘極孔開口部的各開口對 向於射極,密集於絕緣層的孔正上方,因此一旦施加驅動 電壓來使電子由射極放出,則電子會往正上方引出而被加 速,所以通過閘極電極層的閘極孔開口部的放出電子不會 擴散,且難以受到射極的形狀或尺寸等的微小差異的影 響。而且,與習知者相較之下,可壓低使電子放出時所必 要的驅動電壓。 此情況,使上述各開口的開口面積及數量的至少一方 増減,藉此來使往構成三極電場放出元件之對向配置的陽 極基板的電荷注入效率變化。 又,由碳系射極材料來構成上述射極,該碳系射極材 料是使成長於觸媒層上即可。 又,製作上述陰極基板的方法的特徵爲: 在處理基板上依次積層陰極電極層,絕緣層及閘極電 極層,在該閘極電極層上設置供以形成閘極孔開口部的阻 絕圖案之後,藉由蝕刻來形成由複數個開口所構成的閘極 孔開口部,經由該閘極孔開口部在深度方向及寬度方向同 時蝕刻絕緣層,而形成1個孔,使閘極孔開口部的各開口 密集於該孔正上方,在孔的底部設置射極。 此情況,由碳系射極材料來構成上述射極,在絕緣層 的下側事先形成使該碳系射極材料成長時作爲觸媒作.用的 觸媒層即可。 另一方面,由碳系射極材料來構成上述射極,在絕緣 層的蝕刻後,藉由剝起法(lift-off method ))來形成使 -8- (6)1359436
在此,如以往技術,對向於射極E 14a正上方只設置1個閘極孔開口部, 壓由射極來使電子放出,則電子會從射 引出而被加速,因此通過閘極孔開口 散。此情況,一旦放出電子擴散,則柱 元件之對向配置的陽極基板(未圖示) 變差。 因應於此•本實施形態是由具有比 的開口面積更小的面積的複數個開口 1 口部1 6,使各開口 1 6 a能夠對向於射ί 層1 4的孔1 4 a正上方,更理想是使均- 各開口 16a是形成一邊的長度或g 正方形或略圓形,各開口 1 6a相互間 0.5〜2μιη的範圍,形成2〜50個。此 的孔1 4a的開口面積而言,最好各開口 爲形成50〜90%。 若各開口 16a的面積的總和爲50-亦即若面積較小,則對陽極基板的電荷 另一方面,若面積較大,則電子擴散與 差異影響。並且,有可能閘極電極會變 例如以光蝕刻微影法來將特定的阻絕圖 層1 5上,藉由溼蝕刻或乾蝕刻來形成。 藉此,一旦施加驅動電壓來使電子 電子會往正上方引出而被加速,因此3 :在絕緣層1 4的孔 所以若施加驅動電 極E往閘極電極來 部的放出電子會擴 :構成三極電場放出 的電荷注入效率會 絕緣層1 4的孔1 4 a 6a來構成閘極孔開 I E,而密集於絕緣 -密集。 [徑爲1〜3μιη的略 的間隔是被設定於 情況,對絕緣層1 4 1 6 a的面積的總和 - 9 0 %的範圍以外, 注入效率會變差, 射極會產生微小的 形。各開口 16a是 案複製於閘極電極 由射極E放出,則 看過閘極電極層1 5 -11 - (8) 1359436 阻絕材爲利用電子束·曝光裝置用者,藉由使用硫酸铈銨溶 液的溼蝕刻來將19個正方形的開口 16a形成格子狀。 又,以各開口 1 6a的一邊約爲1 μηι,各開口相互間的間隔 約爲1 μιη來製作,且藉由過蝕刻來形成一邊約1 .2μιη,各 開口相互間的間隔〇.8μηι。 其次,如圖2 ( d )所示,利用閘極孔開口部1 6的各 開口 1 6a,使用氫氟酸作爲腐蝕劑,以各開口 1 6a能夠密 集於絕緣層14的孔14a正上方之方式來對絕緣層14進行 溼蝕刻,在形成1個剖面略圓形孔1 4a之後,去除阻絕圖 案1 6。此情況,孔1 4a的開口上部的直徑約爲I 6μιη。其 次,如圖2 ( e )所示,經由閘極孔開口部1 6的各開口 16a,在觸媒層]3上,以習知的方法來使奈米碳管C成長 而設置射極E,取得陰極基板1。 (比較例1 ) φ 比較例,如圖3所示,以和上述實施例1.相同條件, 在玻璃基板11上形成陰極電極層12,觸媒層,絕緣層14 及閘極電極層15。其次,與上述實施例】同様在形成直徑 ' 爲1 〇 μιη的1 .個閘極孔開口部2 0之後,蝕刻絕緣層1 4, . 而形成開口上部的直徑約爲16μιη的孔14a。其次,在觸 . 媒層上,以習知的方法來使奈米碳管成長而設置射極E, 取得陰極基扳]〇。 圖4 ( a )及(b )是針對以實施例1所記載的上述程 序來製作的陰極基板〗的上面及剖面之SEM照片。由此 -13 - (9) (9)1359436 可知,在絕緣層1 4上形成有以上述開口面積及間隔來構 成閘極孔開口部1 6的各開口 I 6 a (參照圖4 ( a’))。又 可知,可經由各開口 16a來使奈米碳管成長(參照圖4 (b ) ) 〇 此情況,在比較例1中,爲了使電子放出所必要的.驅 動電壓約爲60V,但實施例1約爲20V,可壓低驅動電 力。圖5 ( a)及(b )是分別表示在實施例1及比較例1 的構造中,攝於陽極螢光體的一畫素的擴大照片,圖5 (a )爲實施例1,圖5 ( b )爲比較例1。根據該等圖,可 得知電子的擴散方面,實施例]與比較例1相較之下,可 壓制成大約一半。 〔實施例2〕 本實施例2與上述實施例1的相異點是在對絕緣層1 4 鈾刻孔1 4 a之後,藉由RF濺鍍法在孔1 4 a的底部形成觸 媒層1 3。此情況,若參照圖6 ( a )〜圖6 ( f)來進行説 明,則會以和上述實施例〗同様的方法,在設置陰極電極 層(母線)】2的玻璃基板1 1上依次形成絕緣層1 4及閘極 電極層]5 (參照圖6 ( a ))。 其次,以光蝕刻微影法來將特定的阻絕圖案1 7複製 於閘極電極層〗5上(參照圖6(b)),藉由乾触刻來形 成閘極孔開口部〗6的各開口 1 6a (參照圖6 ( c ))。其 次,與上述同樣,對絕緣層1 4進行溼蝕刻來形成1個孔 】4a (參照圖6 ( d )),藉由RF濺鍍法在孔1 4a的底部 -14- 1359436 (ίο) 形成碳系射極材料成長用的觸媒層13(參照圖6 (e ))。其次,去除阻絕圖案〗6及附著於其上的觸媒層 13,而使碳系材料成長於孔14a的底部所殘留的觸媒層13 - 上,而來構成射極E。 . 即使以該實施例2所記載的程序來製作陰極基板1, 照樣可於絕緣層1 4上經由以特定開口面積及間隔所形成 的閘極孔開口部16的各開口 16a來設置觸媒層,而使奈 • 米碳管成長。此情況,與上述實施例1同様的,可降低使 電子放出時所必要的驅動電壓,且電子的擴散亦可抑止。 【圖式簡單說明】 圖]是槪略説明本發明的FED用陰極基板的立體圖》 圖2(a)〜(e)是說明本發明的FED用陰極基板的 製作程序》 圖3是說明以往技術的FED用陰極基板。 # 圖4(a)及(b)是以本發明的方法來製作的FED用 陰極基板的SEM照片。 曝 圖5 ( a )及(b )是使用實施例〗及比較例1的基板 來攝於陽極螢光體基板時的一畫素擴大照片。 . 圖6 ( a )〜(f)是說明本發明的FED用陰極基板的 . 其他製作程序。 【主要元件符號說明】 】:陰極基板 -15- (11) (11)1359436 l'i :玻璃基板 1 2 :陰極電極層 13 :觸媒層 1 4 :絕緣層 1 4 a :孔 1 5 :閘極電極層 1 6 :閘極孔開口部
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Claims (1)
1359436 第094104346號專利申請案中文申請專利範圍修正本 民國100年8月31日修正 十、申請專利範圍 1_ 一種陰極基板,係具備依次積層於處理基板上的陰 極電極層、絕緣層及閘極電極層,在形成於該絕緣層的孔 的底部設置射極,且在上述閘極電極層形成閘極孔開口 部,其特徵爲: 由具有比上述絕緣層的孔的開口面積小的面積的複數 個開口來構成上述閘極孔開口部,且使各開口對向於射 極,密集於絕緣層的孔正上方。 2. 如申請專利範圍第1項之陰極基板,其中使上述各 開口的開口面積及數量的至少一方増減,來使電荷注入爲 了構成三極電場放出元件而對向配置的陽極基板之電荷注 入效率變化。 3. 如申請專利範圍第1或2項之陰極基板,其中由碳 系射極材料來構成上述射極,該碳系射極材料是使成長於 觸媒層上者。 4. 一種製作陰極基板的方法,係製作申請專利範圍第 1〜3項的任一項所記載的陰極基板,其特徵爲: 在處理基板上依次積層陰極電極層,絕緣層及閘極電 極層,在該閘極電極層上設置供以形成閘極孔開口部的阻 絕圖案之後,藉由蝕刻來形成由複數個開口所構成的閘極 孔開口部,經由該閘極孔開口部在深度方向及寬度方向同 時蝕刻絕緣層,而形成1個孔’使閘極孔開口部的各開口 1359436 密集於該孔正上方,在孔的底部設置射極。 5. 如申請專利範圍第4項之製作陰極基板的方法,其 中由碳系射極材料來構成上述射極,在絕緣層的下側事先 形成使該碳系射極材料成長時作爲觸媒作用的觸媒層。 6. 如申請專利範圍第4項之製作陰極基板的方法,其 中由碳系射極材料來構成上述射極,在絕緣層的蝕刻後, 藉由剝起法來形成使該碳系射極材料成長時作爲觸媒作用 的觸媒層,且藉由CVD法在孔底部成長碳系射極,或藉 由印刷法來塗佈碳系射極。 -2-
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