电子发射源及应用其的场发射显示器制造技术

本发明专利技术是有关于一种电子发射源及应用其的场发射显示器，其中作为电子发射源的类钻碳膜层具有片状结构特征，且可于基板表面排列成一花瓣图案。由于本发明专利技术类钻碳膜层的片状结构的高度约为微米级，厚度约为纳米级，所以本发明专利技术类钻碳膜的片状结构具有高的高宽比，使其具备具良好的场发射增强因子，易于发射电子，而成为良好的电子发射源。并且，本发明专利技术可将该电子发射源材料应用于场发射显示器中，以作为良好且稳定的电子发射源。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于 一 种电子发射源，且本专利技术是关于 一 种含 有上述电子发射源的场发射显示器。
技术介绍
显示器在人们现今生活中的重要性日益增加，除了使用计算机或网际网络外，电视机、手机、个人数字助理(PDA)、 数字相机等，均须透过显示器控制来传递信息。相较于传统 映像管显示器，新世代的平面显示器具有重量轻、体积小、 及符合人体健康的优点。在众多新兴的平面显示器技术中，场发射显示器(field emission display, FED)不仅拥有传统映像管高画质的优点， 且相较于液晶显示器的视角较小、使用温度范围过小、及反 应速度慢的缺点而言，场发射显示器具有高发光效率、反应 时间迅速、良好的协调显示性能、超过I 0 OftL的高亮度、 轻薄构造、宽广视角、工作温度范围大、高行动效率等优点。此外，FED使用时不需背光模块。所以即使在户外阳光下使用，依然能够提供优异的亮度表现。因此，目前FED已被视为相当有机会与液晶显示技术竞争，甚至将其取代的新显示技术。场发射显示器的工作原理与传统阴极映像管相似，须在低于10—6torr的真空环境下利用电场将阴极尖端的电子拉出，并且在阳极板正电压的加速下， 撞击阳极板的萤光粉而产生发光 (Luminescence)现象。一般场发射显示器是控制施加于阴极与栅极间的电压差的变化，而在指定的时间使每个电子发射体射出电子。为了符合场发射阴极的需求，场发射阴极的功函数与尖端几何结构越小越好。对于目前场发射显示器的电子发射体的研究方向，多以碳材为主，主要是因为已知金属锥电子发射组件的寿命短暂且制作不易，故现今乂7 OT 多米用具有化学稳定性、电传导性、或低电子亲和性的碳材作为发展对象相关的碳材有非晶是碳薄膜amorphous carbon film)、钻石薄膜(diamond film)、类钻碳薄膜(diamond-likecarbonf ilm)、以及纳米碳,(carbon nanotube )。由于纳米碳管具有高的高宽比结构特征，使其拥有低启始电压与高电流发射密度等性质，即具有良好的场发射增强因子，因此成为目前热门的场发射电子材料。然而，当纳米碳管面临后续组件制程的应用时，却因其纳米级结构而难以均匀分散于欲配制的电子发射浆料中，导 致电流分布不均而减少其使用寿命等问题。此外，因纳米结 构伴随表面积大的物性，将造成其不稳定的因素。因此，纳 米碳管尚须进行表面改质，方可增加场发射的稳定性。类钻碳主要是由SP3立体结构与SP2平面结构的非晶碳所组成。由于SP3易有负电子亲和能与较强的机械性质， 且SP 2具有较佳的导电性质，所以两者所形成的类钻碳材料 可兼具有低电子亲和能以及导电性等特色。目前亟需 一 种可具有良好的场发射增强因子的类钻碳的 电子发射材料，其不仅可具有高的高宽比结构特征，且具有 低的电子亲和力的性质。此外，因类钻碳具有稳定的材料特 性，可利于后续组件的制作，以成为良好的电子发射材料。
技术实现思路
本专利技术的目的在于，提供一种电子发射源及应用的场发射显示器， 其是关于一种电子发射源其主要是利用片状结构的类钻碳膜层作为电子发射用材料由于本专利技术类钻碳膜的片状结构的高度约为微米级尺寸，片状结构的厚度约为纳米级尺寸，所以本专利技术类钻碳膜的片状结构可具有咼的高宽比。本专利技术是提供一种电子发射源，其包括有一基板、以及 一 沉积于基板表面且具有片状结构的类钻碳膜层中，本专利技术类钻碳膜层的片状结构是排列于基板表面以形成 一 花瓣图案，且片状结构的侧面高度是介于0 . 5 ii m至4 . Q ix m之间。本专利技术还提供一种电子发射源，包括有一基板、 一形成于基板表面的导电层、以及一沉积于导电层表面且具有片状结构的类钻碳膜层。其中，本专利技术类钻碳膜层的片状结构是排列于导电层表面以形成一花瓣图案，且片状结构的侧面高度是介于Q . 5 n m至4 . 0y m之间。此外，本专利技术又提供一种场发射显不器，包括有--含有一萤光粉层、与一阳极层的上基板以及一含有 一 电子发射层、与一阴极层的下基板。其中，本专利技术的电子发射层是紧邻于阴极层，且彼此电性连接。本专利技术结构中，类钻碳膜层片状结构的侧面高度可介于0 . 5 u m至4 . 0m之间；较佳可介于0 . 9 um至2 . 0 n m之间。类钻碳膜层片状结构的厚度无限制，较佳可介于o .0 0 5 um至O. 1 um之间，更佳可介于O. 0 0 5 um至O. 0 5 u m之间。于本专利技术电子发射源中，基板使用的材料无限制，较佳可为半导体材料、或玻璃材料较佳具体实施例中，本专利技术电子发射源所使用的基板为玻璃时，该玻璃基板表面可涂覆有一导电层，以使片状结构的《钻碳膜层形成于导电层表面。如此，本专利技术可由导电层而提供 一 电流于片状结构的类钻碳膜层，以作为电子发射 用。另 一 较佳具体例中5本专利技术电子发射源适用的基板为一半导体材料，由于基板本身具有电导通性，所以片状结构的类钻碳膜层是直接形成于基板表面，即成为一电子发射源。且，本专利技术导电层所适用的材料可为任何可导电材料，较佳可为氧化铟锡氧化锌、氧化锌锡、或金属材料。本专利技术的类鑽碳膜的片状结构无限制，较佳可为长条状、 弯曲片状。由于片状结构的主要特点为具有高的高宽比结构，因此，本专利技术的类钻碳薄膜可具有很大的场发射增强因子，以及低的电子亲和力使的成为良好的电子发射用材料。并且，于本专利技术场发射显不器中，微米级片状结构的类钻碳具有良好的稳定性因此无须表面改质，即可作为一良好的电子发射用材料。本专利技术电子发射源可应用任何需求电子发射的技术领 域，较佳可应用于场发射组件、场发射显示器、或平面光源 等的冷阴极发射源。上述本专利技术场发射显示器可还包括 一 介于上基板与下基 板间的栅极层，且本专利技术栅极层可为习用任 一 种场发射显示 器适用的栅极，较佳可为多数个具有中空孔洞的环状栅极。 藉此，本专利技术栅极层可于指定的时间使每个电子发射体准确 地射出电子。另外，本专利技术场发射显示器的上基板可还包括 一 遮光层， 且该遮光层可密接于萤光粉层旁，以用来遮除漏光并增加画 面对比。相较于己知纳米碳管材料，本专利技术所使用的微米级结构 的类钻碳材料可直接生长于基板表面，故有利于制程的应用。 同时，本专利技术可使用射频溅镀法于基板表面沉积类钻碳薄膜。 如此，可实现大面积化制程，以降低制备时间与制作成本。附图说明为进 一 步说明本专利技术的具体
技术实现思路
，以下结合实施例 及附图详细说明如后，其中图1是本专利技术 一 较佳实施例制作类钻碳膜层时使用的溅 镀反应室的示意图。图2 a是本专利技术 一 较佳实施例制作的表面具有类钻碳膜 层的基板正面的扫瞄式电子显微镜(SEM)照片图。图2 b是本专利技术 一 较佳实施例制作的表面具有类钻碳膜 层的基板侧面的扫瞄式电子显微镜(SEM)照片图。图3是本专利技术 一 较佳实施例用以测试场发射效能的二极 式装置示意图。图4是实施例3至实施例7所制作的类钻碳膜层的拉曼 (Raman)光谱图。图5是实施例3至实施例7所制作的具有类钻碳膜层的 基板的场发射量测结果图。图6是实施例6所制作的具有类钻碳膜层的基板的场发 射量测结果图。具体实施方式 实施例1下述内容将说明本专利技术 一 较佳具体实施例的类钻碳膜层 的制作方法，请 一 并参照图1所示。图1是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电子发射源，其特征在于，是包括：一基板；以及一具有片状结构的类钻碳膜层，是沉积于该基板表面；其中，该类钻碳膜层的片状结构是排列于该基板表面以形成一花瓣图案，且该片状结构的侧面高度是介于０．５μｍ至４．０μｍ之间。

【技术特征摘要】
1、一种电子发射源，其特征在于，是包括一基板；以及一具有片状结构的类钻碳膜层，是沉积于该基板表面；其中，该类钻碳膜层的片状结构是排列于该基板表面以形成一花瓣图案，且该片状结构的侧面高度是介于0.5μm至4.0μm之间。2 、如权利要求1项所述的电子发射源，其特征在于， 其中，该基板是为半导体材料、金属材料、绝缘材料或玻璃 材料。3 、如权利要求1项所述的电子发射源，其特征在于， 其中，该片状结构是为弯曲片状结构、长条片状结构、或其 组合。4 、如权利要求1项所述的电子发射源，其特征在于， 其中，该片状结构的厚度是介于O.O 0 5 um至O. 1 um之间。5 、如权利要求4项所述的电子发射源，其特征在于， 其中，该片状结构的厚度是介于0 . 0 0 5 u m至0 . 0 5 u m 之间。 6 、如权利要求1项所述的电子发射源，其特征在于，其中，该片状结构的侧面高度是介于0 . 9 u m至2 . 0 u m之间。7 、 一种电子发射源，其特征在于，是包括 一基板；一导电层，是形成于该基板表面；以及一具有片状结构的类钻碳膜层，是沉积于该导电层表面；其中，该类钻碳膜层的片状结构是排列于该导电层表面 以形成 一 花瓣图案，且该片状结构的侧面高度是介于0 . 5 um至4. 0 um之间。8 、如权利要力《7项所述的电子发射源，其特征在于，中，il;基板是为圳一导体材料、金属材料或玻璃材料9 、如权利要-《7项所述的电子发射源，其特征在于，中，il;导电层是，^氧化铟锡、氧化锌、氧化锌锡、或金属材料、或合金材料。1 0 、如权利要求7项所述的电子发射源，其特征在于， 其中，该片状结构是为弯曲片状结构、长条片状结构、或其 组合。1 1 、如权利要求7项所述的电子发射源，其特征在于， ...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗吉宗，郑健民，
申请(专利权)人：大同股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]