專利名稱:場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于場發(fā)射顯示器陰極板的電子發(fā)射源表面活化方法，特別涉及一種可以避免電子發(fā)射源被破壞、提高活化效率、保留更多碳納米管電子發(fā)射源的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的三極場發(fā)射顯示器，其結(jié)構(gòu)主要包括陽極結(jié)構(gòu)與陰極結(jié)構(gòu)，該陽極結(jié)構(gòu)與陰極結(jié)構(gòu)之間設(shè)置有支撐器(spacer)，作為陽極結(jié)構(gòu)與陰極結(jié)構(gòu)間真空區(qū)域的間隔、以及作為陽極結(jié)構(gòu)與陰極結(jié)構(gòu)間的支撐，該陽極結(jié)構(gòu)包括陽極基板、陽極電極層以及熒光粉體層(phosphorslayer)；該陰極結(jié)構(gòu)則包括陰極基板、陰極電極層、電子發(fā)射源層、介電層以及柵極層；其中電子發(fā)射源層以碳納米管(Carbon nanotubes)為主要成分，碳納米管自1991年被Iijima提出(Nature 354，56(1991))具備極高的電子特性后，其已被多種電子組件所使用。碳納米管可以有很高的深寬比(aspect ratio)，其深寬比大于500以上，并且具有高的剛性，其楊氏系數(shù)多在1000GPn以上，而碳納米管的尖端或缺陷處均為原子量級(jí)的露出，由于其具有以上這些特性，因此被認(rèn)為是一種理想的場電子發(fā)射源(electron field emitter)材料，例如用作一種場發(fā)射顯示器的陰極結(jié)構(gòu)上的電子發(fā)射源。由于碳納米管具備以上所述的物理特性，因此也可被設(shè)計(jì)用于多種制作過程，如網(wǎng)印或薄膜制作過程等，以用于布圖電子組件。
而所謂的陰極結(jié)構(gòu)制作技術(shù)，是將碳納米管作為電子發(fā)源材料制作于陰極導(dǎo)電層上，其制作方法可以包括化學(xué)真空沉積(CVD)，或者一種可以將感光型碳納米管溶液布圖制作于各像素內(nèi)的陰極導(dǎo)電層上的方法，也可為噴涂碳納米管溶液搭配網(wǎng)罩制作，或是一種將碳納米管涂布沉積于陰極導(dǎo)電層上的電泳法，然而不論是上述哪種做法，均須在圖樣制作后進(jìn)行500℃以上的高溫?zé)Y(jié)，以使在完成上述各制作過程后殘留的溶劑移除，并使碳納米管固著于陰極導(dǎo)電層上，以增加其附著力。
此外，在完成了高溫?zé)Y(jié)以固著電子發(fā)射源的制作過程后，仍需進(jìn)行所謂的電子發(fā)射源表面活化制作過程。由于高溫?zé)Y(jié)容易在電子發(fā)射源表面形成非碳納米管的碳質(zhì)塊材結(jié)構(gòu)，其中包含不良晶體類型的碳納米管或其它碳球結(jié)構(gòu)、或其它碳質(zhì)因高溫?zé)Y(jié)所形成的高溫碳化材料，而這些材料將集結(jié)于電子發(fā)射源表層，影響碳納米管電子的產(chǎn)生。傳統(tǒng)的處理方式有幾種，第一種是通過表面熱處理加以氧化移除，如激光或離子束等，使其下的碳納米管露出；第二種是通過表面熱處理僅使所述集結(jié)材料分裂或裂開，從而使埋藏于其下的碳納米管露出的機(jī)會(huì)增加；第三種是以粘黏方式將表面的所述集結(jié)非有效材料黏著移除，其中尤以第三種模式的成本低且效果顯著，對于第三種模式，現(xiàn)有技術(shù)包括多種方法，一種是貼膜后剝膜處理方法，即利用一種膠帶貼覆于電子發(fā)射源表面，再將該膠帶剝除，以移除上述所謂的多余材料或結(jié)構(gòu)以達(dá)到活化的目的；另一種為碳納米管電子源場發(fā)射電流增益制作過程，即利用一種熱熔膠或可熔性涂料通過熱鑄型來灌注于三極結(jié)構(gòu)的各像素內(nèi)的電子發(fā)射源表面；再一種是本發(fā)明人先前所提出的專利申請，即以噴涂方式將高分子涂料灌注于三極結(jié)構(gòu)以形成覆膜，然后將熔膠或覆膜加以移除，以實(shí)現(xiàn)活化電子發(fā)射源表面的目的。
然而，以上現(xiàn)有技術(shù)在完成對陰極電子發(fā)射源進(jìn)行貼覆處理以移除表面材料的過程后，仍會(huì)保留一定碳納米管附著于陰極電極上，更進(jìn)一步來說，在利用網(wǎng)印涂附制作的電子發(fā)射源的結(jié)構(gòu)上，所述碳納米管是利用玻璃粉或銀粉材料通過燒結(jié)將碳納米管固著于陰極電極上，除此之外，近年來將碳納米管制作為電子發(fā)射源的技術(shù)更加多樣化，除網(wǎng)印方式以及利用CVD直接生長外，還有噴涂或電泳沉積方式等，上述各種制作所形成的電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)相對于陰極電極的附著能力也因制作技術(shù)的差異而有所不同，然而上述技術(shù)若不加以改良，則對于利用貼覆活化電子發(fā)射源的機(jī)制仍有限制。
如圖1所示，微觀燒結(jié)后未貼覆活化的陰極板1的各像素電子發(fā)射源層的組織結(jié)構(gòu)可分為基板2，該基板2上形成有電極層3，鄰接于電極層3上方的附著層4以玻璃粉材銀粉材及碳納米管為主要成分，鄰接于附著層4上方的碳納米管結(jié)構(gòu)層(電子發(fā)射源層)5以碳納米管為主要成分，鄰接于碳納米管上方的非有效材料層51以高溫?zé)Y(jié)所形成的碳質(zhì)塊材為主要成分，現(xiàn)有的貼覆活化機(jī)制是欲將非有效材料層51貼覆移除以使碳納米管結(jié)構(gòu)層露出，以利于電子束的產(chǎn)出，其中所述碳納米管結(jié)構(gòu)層由于主要成分為松散的碳納米管，而附著層與所謂的非有效材料層51，是經(jīng)燒結(jié)后的致密結(jié)構(gòu)塊材，因此該碳納米管結(jié)構(gòu)層5的結(jié)構(gòu)力遠(yuǎn)小于其上下的結(jié)構(gòu)層，所以通過所謂的貼覆活化機(jī)制的過程，碳納米管結(jié)構(gòu)層5將被破壞分解，由此碳納米管表面的非有效材料層51將被貼覆而移除，破壞后的碳納米管結(jié)構(gòu)層5的碳納米管充分露出，從而實(shí)現(xiàn)表面活化，然而所述機(jī)制對于熱熔鑄形方式或者是本發(fā)明人先前所提出的專利申請案即利用噴涂高分子溶劑灌注貼覆的方式，仍不盡完備，其主要原因在于，貼覆溶劑在鑄型或噴涂灌注過程中，可能不僅貼覆在非有效材料層51的外表面，其部分將過度滲入于碳納米管結(jié)構(gòu)層5中，甚至可以黏附至附著層4，因此這些熔膠或高分子材料塑形固化后，將充分填塞于電子發(fā)射源的各層材料間，在剝膜過程將并非如前所述僅中間層的碳納米管結(jié)構(gòu)層5被破壞、非有效材料層51及部分的碳納米管被移除，而是進(jìn)一步變成整個(gè)單一像素內(nèi)的電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)被黏附移除或是被破壞，由此無法實(shí)現(xiàn)增加電子產(chǎn)出的目的，從而導(dǎo)致畫面均勻性降低。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的，在于解決通過剝膜表面活化處理三極結(jié)構(gòu)的陰極電子發(fā)射源時(shí)，可能因灌注的熔膠或高分子材料在部分像素中充分灌注于電子發(fā)射源層結(jié)構(gòu)內(nèi)，導(dǎo)致在剝膜過程將所述像素內(nèi)的電子發(fā)射源過分剝離或破壞，影響各像素單元內(nèi)的電子產(chǎn)生效果或相對于其它的電子產(chǎn)出的電流密度差異，從而影響畫面均勻性的問題。因此本發(fā)明提供一種改善技術(shù)，即，在灌注或填注熔膠或高分子材料溶劑前，在電子發(fā)射源層內(nèi)的碳納米管結(jié)構(gòu)層上形成保護(hù)層，從而使填注的熔膠或溶劑僅限于局部碳納米管層及非有效結(jié)構(gòu)材料層，由此在剝離貼覆材料過程中僅移除非有效材料層及部分碳納米管，并將大部分的碳納米管保留在電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)中，不會(huì)使得像素內(nèi)的電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)被大部份貼覆移除。而貼覆活化后的電子發(fā)射源結(jié)構(gòu)，可利用簡易移除程序再將上述保護(hù)層材料加以移除，從而不會(huì)影響原電子發(fā)射源的特性。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法包括以下步驟在未活化的陰極板制作完成后，在陰極板的電子發(fā)射源層一側(cè)，選用乙醇作為制作保護(hù)層的溶劑，將其涂附于電子發(fā)射源層的表面，并對表面進(jìn)行微熱處理，以移除電子發(fā)射源層非有效區(qū)域?qū)颖砻娴娜軇┘疤技{米管層表面的小部分溶劑，僅保留電子發(fā)射源層表面及四周所形成的保護(hù)層；調(diào)制涂料，該涂料為水溶液，以涂裝用的噴槍利用高壓空氣壓送方式將涂料霧化噴涂于上述已制作保護(hù)層的陰極板，由于使用的噴涂涂料是一種水溶液，并且使用的是噴涂程序，因此可重復(fù)噴涂，確保霧化涂料充分鑄形于電子發(fā)射源層表面；在上述涂料涂覆于陰極板后，再焙烤數(shù)分鐘，使貼覆層固化鑄形、干燥成膜后再利用滾筒式脫膜機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫膜，從而可以均勻脫膜以均勻活化電子發(fā)射源層表面，在脫膜后的陰極板的電子發(fā)射源層內(nèi)仍有部分殘留溶劑，再焙烤數(shù)分鐘以充分移除多余的溶劑。
圖1是本發(fā)明的陰極板示意圖；圖2是在本發(fā)明的陰極板上制作保護(hù)層的示意圖；圖3是本發(fā)明的陰極板噴涂涂料示意圖；圖4是本發(fā)明的陰極板的貼覆層進(jìn)行剝除處理示意圖；圖5是本發(fā)明的活化后陰極板結(jié)構(gòu)示意圖。
附圖中，各標(biāo)號(hào)所代表的部件列表如下
陰極板.................1基板...................2電極層.................3附著層.................4電子發(fā)射源層...........5保護(hù)層.................6涂料...................7貼覆層.................8滾筒式脫膜裝置.........9噴槍...................10具體實(shí)施方式
有關(guān)本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容和詳細(xì)說明，現(xiàn)結(jié)合如下圖1是本發(fā)明的陰極板結(jié)構(gòu)示意圖。如圖所示，本發(fā)明的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法(二)，主要是在未活化的三極結(jié)構(gòu)陰極板上，選用與貼覆溶劑不互溶的材料作為保護(hù)層(可以為一種溶液)，利用涂附或浸泡使保護(hù)層材料深入碳納米管層，再利用簡單焙烤或旋轉(zhuǎn)甩出，將非有效區(qū)表面及非有效區(qū)附近的碳納米管沾附的保護(hù)層材料加以移除，以利于貼覆黏著材料的貼覆，然后利用碳納米管周圍所形成的保護(hù)層加以阻隔，使貼覆溶劑或熔膠不至與附著層或較多的碳納米管層材料黏貼、在剝膜過程也一并被移除或破壞，在剝膜處理后，即，將非有效區(qū)層及少部分的碳納米管移除后，將露出中間層的碳納米管層，然后進(jìn)行加熱干燥將保護(hù)層溶劑移除。
首先，制作未活化的三極結(jié)構(gòu)陰極板1，所述陰極板1包括玻璃材質(zhì)的基板2；然后利用銀膠在基板2表面上形成電極層3；電極層3制作完成后，在電極層3的表面上形成附著層4；附著層4制作完成后，在附著層4的表面上形成電子發(fā)射源層(碳納米管)5。
上述未活化的陰極板1制作完成后，選用乙醇作為制作保護(hù)層6的溶劑，將其涂附于電子發(fā)射源層5的表面，并進(jìn)行40℃表面微熱30秒處理，以移除電子發(fā)射源層5的非有效區(qū)域?qū)?1(如圖2所示)表面的乙醇及碳納米管層表面的小部分乙醇，僅保留電子發(fā)射源層5表面及四周形成的乙醇保護(hù)層6；然后，調(diào)制PVA或PVP的水溶液作為貼覆黏著劑，其濃度可以為5％～10％，常溫黏度控制在1000cps以下，加熱后黏度可控制在500cps以下。通過一種涂裝用的噴槍10利用高壓空氣的壓送方式將涂料(水溶液)7霧化噴涂至上述已制作保護(hù)層6的陰極板1(如圖3所示)，配合所使用的涂布溶液及懸浮的固體物含量比例，選用的涂裝噴槍10空氣進(jìn)氣流量至少大于200l/min，由于使用的噴涂溶液是一種水溶液，并且使用的是噴涂程序，因此可重復(fù)噴涂，確保霧化涂料7充分鑄形于電子發(fā)射源層5表面；另外，為配合后續(xù)的剝膜制作過程，需使貼覆的貼覆層8形成特定厚度(0.1～0.5mm)，以利于脫膜滾筒進(jìn)行黏覆脫膜；在上述涂料7涂覆于陰極板1后，再以60～80℃焙烤10～20分鐘，使貼覆層8固化鑄形、干燥成膜后再通過滾筒式脫膜機(jī)構(gòu)9進(jìn)行脫膜，從而均勻脫膜以均勻活化電子發(fā)射源層5表面(如圖4所示)，在脫膜后的陰極板1的電子發(fā)射源層5內(nèi)仍有部分殘留的乙醇，可再以60～80℃焙烤10～20分鐘以充分移除多余的乙醇溶劑(如圖5所示)。
綜上所述，本發(fā)明針對過去的貼覆陰極板活化碳納米管的機(jī)制加以改良，可使活化的各像素充分保留，也可避免涂覆溶劑過度黏貼，破壞電子發(fā)射源，從而提高成品率及結(jié)構(gòu)上的均勻性。
以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的實(shí)施范圍。凡是在本發(fā)明申請專利范圍內(nèi)所做的同等變化與修飾，均包括在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，包括a)取未活化的陰極板；b)在所述陰極板的電子發(fā)射源層一側(cè)將溶劑涂附于電子發(fā)射源層的表面以形成保護(hù)層，并對表面進(jìn)行微熱處理，以移除電子發(fā)射源層非有效區(qū)域?qū)颖砻娴娜軇┘疤技{米管層表面的小部分溶劑，僅保留電子發(fā)射源層表面及四周所形成的溶劑保護(hù)層；c)調(diào)制涂料，并將所述涂料涂布于所述陰極板上，以充分鑄形于電子發(fā)射源層表面從而形成貼覆層；d)在所述溶液涂覆于所述陰極板后，再進(jìn)行焙烤，使貼覆層固化鑄形、干燥成膜后再移除貼覆層，以均勻活化電子發(fā)射源層表面，脫膜后的陰極板的電子發(fā)射源層內(nèi)仍有殘留部份的溶劑，再進(jìn)行焙烤以充分移除多余的溶劑。
2.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述陰極板為三極陰極結(jié)構(gòu)。
3.如權(quán)利要求
2所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述陰極板制作方法包括a)準(zhǔn)備基板，所述基板為玻璃材質(zhì)；b)利用銀膠在所述基板表面上形成電極層；c)所述電極層制作完成后，在所述電極層的表面上形成附著層；d)所述附著層制作完成后，在所述附著層的表面上形成電子發(fā)射源層。
4.如權(quán)利要求
3所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述電子發(fā)射源層為碳納米管。
5.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述溶劑為乙醇。
6.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述保護(hù)層進(jìn)行40℃表面微熱處理30秒，以移除電子發(fā)射源層非有效區(qū)域?qū)颖砻娴娜軇┘半娮影l(fā)射源層表面的小部分溶劑。
7.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述噴槍以高壓空氣壓送方式將涂料霧化噴涂于所述陰極板的電子發(fā)射源層表面上。
8.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述噴槍為了配合所使用的涂布溶液及懸浮的固體物含量的比例，選用的涂裝噴槍空氣進(jìn)氣流量至少大于200l/min。
9.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述涂料為PVA或PVP溶液。
10.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述涂料是濃度為5％～10％的水溶液。
11.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述涂料的常溫黏度控制在1000cps以下。
12.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述涂料加熱后黏度可控制在500cps以下。
13.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述貼覆層形成的特定厚度為0.1～0.5mm。
14.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，所述貼覆層脫膜利用滾筒式脫膜裝置。
15.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，將涂覆涂料后的陰極板以60～80℃焙烤10～20分鐘，使貼覆層固化鑄形。
16.如權(quán)利要求
1所述的場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，其中，在脫膜后的陰極板的電子發(fā)射源層內(nèi)仍有部分殘留溶劑，再以60～80℃焙烤10～20分鐘以充分移除多余的乙醇溶劑。
專利摘要
一種場發(fā)射顯示器電子發(fā)射源表面活化的方法，在未活化的陰極板制作完成后，在電子發(fā)射源層的一側(cè)利用溶劑制作保護(hù)層，然后調(diào)制涂料，通過涂裝設(shè)備將涂料霧化涂布于所述已制作保護(hù)層的陰極板上，在涂料涂覆于陰極板后，再焙烤數(shù)分鐘，使貼覆層固化鑄形、干燥成膜后再利用滾筒式脫膜機(jī)構(gòu)進(jìn)行脫膜，從而均勻脫膜以均勻活化電子發(fā)射源層表面，在脫膜后的陰極板的電子發(fā)射層內(nèi)仍有部分殘留溶劑，再焙烤數(shù)分鐘以充分移除多余的溶劑。
文檔編號(hào)H01J9/02GK1992124SQ200510135301
公開日2007年7月4日 申請日期2005年12月27日
發(fā)明者鄭奎文, 蕭俊彥, 李協(xié)恒, 李裕安, 蔡金龍 申請人:東元電機(jī)股份有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan