TWI231521B - A carbon nanotubes field emission display and the fabricating method of which - Google Patents

Description

1231521 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種製作内建光罩之奈米碳管場發射顯 不器（Carbon Nano-Tube Field Emission Display，CNT-FED) 5 y板的方法，尤指一種將光罩整合在奈米碳管場發射顯示 窃下板的三極結構内，並可經設計不同圖案的不透光層作 為内建光罩，以製作出各式的奈米碳管電子發射源圖案之 奈米碳管場發射顯示器下板的製作方法。 10【先前技術】 奈米碳管場發射顯示器（CNT_FED)的三極結構如圖j 所示其特色疋可以提高電子能量、增進發光效率，並且 能降低控制電壓的常用結構。三極結構中的陽極負責提高 電子的此里，陰極為電子發射源，閘極則負責從陰極拉出 15電:三但是目前在製作奈米碳管場發射顯示器時，是將奈 米石反官粉末與有機物調合成漿料，再利用網版印刷技術將 不米石反官漿料塗佈於基板上，並且給予圖樣化而做為奈米 碳管場發射顯示器的奈米碳管電子發射源（CNT_emitters)。 因此以此技術所能得到的奈米碳管電子發射源的大小會有 所限制但疋若疋以頁光製程來形成奈米 奴官電子發射源’則其尺寸的限制將更寬，而且更容易控 制不米石厌笞電子發射源與閘極（gate electr〇de)間的距離，進 而降低趨動所需的電壓。但如何將黃光製程的方法實現， 就成了主要的問題。 1231521 一般的黃光製程指的是利用一外在的光罩，在事先設 計的位置上進行圖樣化，故其對位精準度是被要求的，但 因奈米碳管場發射顯示器在製作上會有高溫的程序而導致 基板收縮形變，故其黃光對位的困難度相對是更高的，因 5此本發明揭示一種内建光罩的方法來解決此問題。 利用感光性奈米碳管漿料以正面曝光的方式形成奈米 碳管場發射顯示器三極結構下板内的奈米碳管電子發$源 是一已知的技術，如圖2所示。其作法為在一基板1〇上依序 堆疊陰極20、介電層3〇、閘極4〇，並形成同一開口的介電 10層洞（dlelectric hole)及閘極洞（gate hole)而裸露出陰極2〇， 再於露出之陰極20上，藉由具圖樣之光罩6〇，於蝕刻後形 成奈米碳管電子發射源50,。但是以此技術製作會有高精度 重覆黃光對位的要求，否則奈米碳管電子發射源會因黃光 對準偏位而造成陰極與閘極短路導通的現象。 15 —為改善上述習用技術奈米碳管場發射顯示器之奈米碳 &電子發射源會因黃光對準偏位而造成陰極與閘極短路導 通之缺點，習知技術有韓國三星電子（SamsungSDi)美國 專利：US2002/0094494 A1 ( Method of manufacturing ttd〇de carbon nanotube field emitter arry )利用透明電極以及金屬 20電極形成一個透光孔，再以感光性奈米碳管漿料塗佈在閘 極孔洞内，最後由基板背面曝光形成奈米碳管場發射電子 層。 發明人爰因於此，本於積極創作之精神，亟思一種可 以解決上述問題之「内建光罩之奈米碳管場發射顯示器下 1231521 幾經研究實驗終至完成此項嘉惠 板的結構與製作方法」 世人之發明。 【發明内容】 5 、，本务月之主要目的係在提供一種具高精密度圖樣化奈 米碳官電子發射源的製作方法，俾能提高對位精準度，避 免製作時會因高溫程序而導致基板收縮形變，亦能同時控 制奈米碳管電子發射源與閘極的間距，以簡化製程。 本發明之另一目的係在提供一種將光罩整合在奈米碳 10官場發射顯不器下板的三極結構内，俾能製作出各式圖樣 的奈米碳管場發射顯示器下板的製作方法。 7 為達成上述目的，本發明内建光罩之奈米碳管場發射 顯示器下板之第-製作方法如下：⑷首先提供—基板；⑻ 於基板上形成具第一圖樣之陰極層；（c)於該基板上形成一 15具第二圖樣之不透光介電層，並使部分該陰極層外露出於 該第二圖樣空隙之間；（d)於該不透光介電層上形成與第二 圖樣相同圖樣之閘極層；（e)於外露出於第二圖樣間之陰極 層與閘極層上全面積的塗佈一層奈米碳管漿料；以及⑴從 基板背面，對奈米碳管漿料層進行曝光。 !0 其中，本發明中所使用之基板可以是任何一種習用之 基板，可依圖樣組成選擇適用者，較佳係透光或半透光之 材料；本發明中第一圖樣可為任何習用之圖樣，較佳為形 成複數個島形，火山口形或不規則形之透光孔；本發明中 所使用之陰極層可為任何習用之陰極，較佳為銀電極。 1231521 括：一基板；一具第一圖樣之陰極層，係位於該基板上； 一具第二圖樣之不透光介電層，係位於該基板上，且使部 分該陰極層外露出於該第二圖樣空隙之間；一具與該第二 圖樣相同圖樣之閘極層，係形成於該不透光介電層上；以 5及複數個奈米碳管電子發射源，係位於該陰極層上，閘極 層之第二圖樣空隙間，其中，在第二圖樣空隙間之該陰極 層上具有複數個開口。 本發明下板結構更包括一具第三圖樣之不透光層，係 形成於基板與陰極層之間，且位於陰極層間之不透光層具 10有至少一透光孔。本發明下板結構中第三圖樣可為任何習 用之圖樣，較佳為形成為複數個島形，火山口形之透光孔， =規則微透光孔或不透光孔；本發明中所使用之基板可以 疋任何一種習用之基板，可依圖樣組成選擇適用者，較佳 係透光或半透光之材料；陰極層可為任何習用之陰極，較 佳為銀電極。 本發明係以一内建光罩圖樣的結構搭配厚膜製程機制 (山如網印、黃光顯影等）來製作具有〗同圖樣結構的三極奈米 兔管場發射顯示器下板的製作方法。&内建的光罩可為一 :透UV光的介電層’搭配電極層上有預留開口之各式圖 二故經塗佈、曝光、顯影後，可於此開口圖案上形成奈 二碳管電子發射源。本發明與習知技術的不同點在於，本 ‘明之三極結構可為三層’如本發明第一製作方法中所 明當3為陰電極層、介電層及間極層；或四層，如本發 一製作方法中所述，分別為光罩層、陰電極層、介電 20 1231521 層及閘極層，係預先將光罩整合在奈米碳管場發射顯示器 下板的二極結構内，而能製作出各式圖樣的奈米碳管場發 射電子源，且使單一閘極洞内形成複數個奈米碳管電子發 射源圖案；又因只採用厚膜製程技術製作，故製作成本低 5廉、。且設計不同的陰電極層與介電層圖樣，可得相對應的 奈米碳管電子發射源圖樣，從而控制控制閘極與奈米碳管 電子發射源以及陰電極間之距離，使閘極電場更容易對陰 極層上的奈米碳管電子發射源作用。 衣 、本發明二極奈米碳管場發射顯示器下板的簡單製程， 10可減少光罩數，降低成本；且由於製程的改變，使得製程 條件更寬、尺寸容忍度更高，同時具控制閘極與奈米碳管 電子發射源以及陰電極間之距離的優勢，而可降低操作電 壓、提升電壓供應均勻性，由於本發明構造新穎，能提供 產業上利用，且確有增進之功效，故依法申請發明專利。 15 【實施方式】 為能讓貴審查委員能更瞭解本發明之技術内容，特舉 二車父佳具體實施例說明如下。 實施例一 !〇 •如圖3所示，首先提供一透光或半透光之基板1〇，以厚 膜的製程方式於該基板上形成具第一圖樣之厚膜銀電極， 為陰極層20 ;於基板形成一具第二圖樣之不透光介電層 30 ’並使部分該陰極層外露出於第二圖樣空隙之間；於該 不透光介電層30上形成與第二圖樣相同圖樣之閘極層4〇 ; 1231521 於裸路出於第一圖樣空隙間之陰極層2〇與閘極層4〇上全面 積的塗佈一層奈米碳管漿料50 ;以及從基板1〇背面，對奈 米碳管漿料層50進行曝光，即可於基板上形成奈米碳管電 子發射源50’ ；而由於奈米碳管漿料之特性，所形成電子源 5之側視外觀將會是一香菇頭形，俯視則為一圓球形，俯視 圖請參考圖6。 實施例二 •請參考圖4,提供一透光或半透光之基板1〇，以厚膜的 製私方式於基板上形成具第一圖樣之複數個銀電極，為陰 10極層2〇 ;於基板上形成一具第二圖樣之不透光介電層川， 並使部分陰極層外露出於第二圖樣空隙之間；於不透光介 電層30上形成與第二圖樣相同圖樣之閘極層4〇 ;於裸露出 於第二圖樣間之陰極層2〇與閘極層4〇上全面積的塗佈一層 奈米碳管聚料50 ;以及從基板1〇背面，對奈米碳管漿料層 15 50進行曝光，即可於基板上形成奈米碳f電子發射源5〇f; 利用銀電極陰極層20本身可微漏光的特性，則可於曝光處 理後得到複數個不規則形的奈米碳管電子發射源5〇，，俯視 圖請參考圖7。 實施例三 20 纟實施例係將光罩整合在奈米碳管場發射顯示器下板 的三極結構内，形成-四層結構，以製作出各式圖樣的奈 米碳管場發射電子源，使單—閉極洞内形成複數個奈米碳 管電子發射源圖案。請參考圖5,首先提供一透光或半透光 之基板1〇，於基板10上形成所需之不透光層^，並藉以定 12 1231521 圖5係本發明之三極奈米碳管場發射顯示器下板之製作流 程實施例三。 圖6係本發明實施例一奈米碳管電子發射源之俯視圖。 圖7係本發明實施例二奈米碳管電子發射源之俯視圖。 5圖8係本發明實施例三奈米碳管電子發射源之俯視圖。 【圖號說明】 10 基板 11 不透光層 20 陰極層 30 介電層 40 閘極層 50 奈米碳管漿料層 50, 1米碳管電子發射源 60 光罩 14

Claims (1)

1231521 5 10 15 20 拾、申請專利範圍： 1. -種製作奈米碳管場發射顯示器下板的方法，包括 以下步驊： (a )提供一基板； (b)於該基板上形成一具第一圖樣之陰極層； (C)於該基板上形成一具第二圖樣之不透光介電 層’並使部分該陰極層外露出於該第二圖樣空隙 之間； (d )於該不透光介電層上报# & # 电嚐上形成與第二圖樣相同圖樣 之閘極層； (e )於外露出於該第二圖揭 、 Ώ樣間之该陰極層與該閘極 層上塗佈一層奈米碳管漿料；以及 ⑺從該基板背面，對該奈米碳管漿料層進行曝光。 2. 如申請專利範圍第丨項所述之方法，1 透光或半透光之材料。 ，、U板係 3·如申請專利範圍第丨項所述之方法 樣為複數個島形，火山口形之透光孔。 4.如申請專利範圍第1項所述 係為銀電極。 、5·如申請專利範圍第】項所述 Μ ^外光曝光或是雷射熱顯影的方式進行。 ⑷、L如申請專利範圍第1項所述之方：： (e)係採用厚臈的製程方式。 種襄作奈米碳管場發射_ 耵4不态下板的方法，係包 其中該第一圖 其中該陰極層 其中步驟⑴係 其中步驟（b) 15