专利名称：场发射显示器的电极图案设计的制作方法
技术领域：
本发明与一种场发射装置的电极板有关，特别是与一种场发射装置电极板上的电极图案设计有关。
背景技术：
近年来，追求更轻、薄、短、小的平面显示技术已经逐渐取代传统笨重的阴极射线管(CRT)显示技术，成为近几年来成长最快速的光电产业之一。目前，在众多的平面显示技术中，液晶显示技术已经是广泛地被市场所接收的主流显示技术之一。然而，由于该类显示技术存在无法自发光的缺点，因此在显示亮度与色彩方面往往必须付出额外的代价来达到传统CRT显示技术或其他自发光显示技术的亮度标准。然而，在产品大型化与平价化的需求下，液晶显示技术的品质与成本正逐渐面临其他自发光性显示技术的挑战。
场发射显示器(Field Emission Display，FED)是最类似传统CRT显示器的新兴平面显示技术。由于场发射显示器具有自发光的特性，因此不像液晶显示技术需要另外搭配复杂且昂贵的背光组件。再者，场发射显示器不仅可以产生近似于CRT亮度的显示品质，而且在适当的电子发射源设计下，只需要相对较低的工作电压便能产生与CRT相当的显示亮度，以此具有低驱动功率的优势；而且相对于液晶显示技术，场发射显示器并无视角与应答速度上的问题。除此之外，场发射显示器采用萤光粉技术来发光，操作温度范围相较于液晶材料广泛，因此场发射显示器亦具有较佳的耐环境性。
请参阅图1所示，其是说明常见的场发射显示器结构的示意图。如图中所示，该场发射显示器100主要包含两电极基板，亦即一阳极板10与一阴极板20；其中，该阳极板10系由一玻璃基板12所构成，其上涂有一萤光层16，而该阴极板20上则是由另一玻璃基板22所构成，该玻璃基板上22还包含复数个电子发射源阵列26，用以发射电子束25。如图1中所示，该阳极板10或该阴极板20上均具有一导电层14、24，以形成导电电极。而为了控制该电子束25撞击该萤光层16的位置以及接线和其他电性上的考量，具有特定图案(patterned)的导电电极分别形成于该阳极板10与该阴极板20的导电层14、24上。在该阳极板10上的导电电极还可区分成透明电极与辅助(接线)电极(没有表示于图中)，其中该透明电极用以提供电场的正电位，以吸引电子束25撞击该萤光层16而发光，而该辅助电极则为低电阻率材料组成的电极，除提供电路信号传递的目的外，还兼具有区隔显示像素(pixel)的目的，以取代传统的挡光层。而在该阴极板20上，该导电电极则可区分为栅极电极28与导线电极，其中该栅极电极主要用以增加电场，而该导线电极则用以形成该电子发射源阵列26。
另一方面，从俯视图来观察前述的电极基板，无论是阳极板10或阴极板20(如图2(A)或图2(B)所示)，都可以对应该萤光层16的发光范围而区分成一显示区域10a、20a与一非显示区域10b、20b，其中该显示区域10a、20a中的导电电极为了控制显示器的每一像素的成像而具有较密集且对称分布的电极图案(如图2(A)或(B)右侧的电极图案所示)。而在非显示区域10b、20b中则是设计成网状、块状电极或者是空格状的镂空图形区域，其中该网状或块状电极是为了导电目的，用以和驱动电路连结；而该镂空图形区域则是为了维持场发射显示器的真空度而预留的装设吸气剂空间。
由于前述的电极基板在该显示区域与该非显示区域具有不同的电极图形，因而当该电极基板的制作经过高温工序处理时，常会因导电材料和玻璃基板的材料系数不同，使得玻璃基板在制作过程中容易发生形变；另外，在该非显示区域上不对称的电极图形分布也往往会造成应力集中的现象，因而在后续的工序中，若该电极基板上的玻璃基板遭遇到晶格破坏或是外加应力(如抽真空或封装时)时，可能会引发玻璃基板破裂的现象。虽然玻璃基板上的残留应力可借助高温退火的工序来加以消除，然而，高温退火工序不仅必须耗费额外成本与时间，而且该工序并无法同时改善玻璃基板上所形成的变形量。因此如何改善非显示区域的电极图形设计，使得非显示区域内的残留应力集中现象得以降低或是转移到其他区域，实为场发射显示器电极基板制作良率提升的一大关键。
为了切实克服上述的问题，本发明提出一种全新的场发射电极基板结构，借助在电极基板的非显示区域中提供一种新的电极图形设计，以解决残留应力集中的现象，并减少变形量及降低玻璃基板破裂发生的机率，以提升场发射显示器的制作良率。
发明内容
为了切实克服上述的问题，本发明提出一种全新的场发射电极基板结构，借助在电极基板的非显示区域中提供一种新的电极图形设计，以解决残留应力集中的现象，并减少变形量及降低玻璃基板破裂发生的机率，以提升场发射显示器的制作良率。
根据本发明一方面的一种场发射(field emission)装置的电极基板，其上包含一显示区域及一非显示区域，该电极基板的特征在于一电极层，形成于该显示区域内，以及一空置(dummy)结构，形成于该非显示区域内，其中，该空置结构系由与该电极层材料的热膨胀系数接近的材料所组成。
根据上述构想，其中该电极层材料与该空置结构材料的热膨胀系数相差范围小于10-5/℃。
根据上述构想，其中该电极基板为一阳极板。
根据上述构想，其中该电极层还包含一透明电极与一接线电极。
根据上述构想，其中该空置结构的材料选自该透明电极及该接线电极其中之一。
根据上述构想，其中该电极层与该空置结构为图形化(patterned)结构。
根据上述构想，其中该空置结构的图形与该导电层的图形相同。
根据上述构想，其中该空置结构的图形为无空格的块状图形。
根据上述构想，其中该空置结构的图形为网格状图形。
根据上述构想，其中该空置结构与该电极层具有相同的间隔与线宽。
根据上述构想，其中该空置结构为不具有电连接特性的空置(dummy)电极。
根据上述构想，其中该电极基板为一阴极板。
根据本发明另一方面的一种场发射(field emission)装置的电极基板，该电极基板包含一显示区域及一非显示区域，其中，该显示区域及该非显示区域内分别形成一电极层与一空(dummy)电极，其中，该空置电极的材料选自该电极层材料，以降低该非显示区域的应力集中。
根据上述构想，其中该电极基板为一阳极板及一阴极板其中之一。
根据上述构想，其中该电极层与该空置电极为图形化(patterned)结构。
根据上述构想，其中该空置电极的图形与该电极层的图形相同。
根据上述构想，其中该空置电极的图形为无空格的块状图形。
根据上述构想，其中该空置电极的图形为网格状图形。
根据上述构想，其中该空置电极与该电极层具有相同的间隔与线宽。
根据本发明又一方面提出一种场发射(field emission)电极基板的制作方法，该制作方法至少包含下列步骤(a)提供一基板，(b)将该基板上划分成至少包含一显示区域及一非显示区域；以及(c)于该显示区域及该非显示区域中，分别形成一电极层及一空置(dummy)结构的图形(patterns)。
根据上述构想，其中步骤(c)是利用同一掩膜(mask)而同时形成该电极层及该空置结构。
根据上述构想，其中步骤(c)是利用不同掩膜而依序形成该电极层及该空置结构。
借助下列配合附图对较佳具体实施例所进行的详细说明，可以更深入的了解本发明
图1是表示现有的一场发射显示器结构的示意图。
图2(A)及(B)是表示现有的场发射显示器的阳极板与阴极板上的电极结构分布图。
图3(A)及(B)是表示本发明的场发射显示器的阳极板与阴极板上的电极结构分布图。
图4(A)及(B)是表示现有场发射显示器的阳极板上电极结构与本发明的场发射显示器的阳极板上电极结构的应力分布分析图。
图5(A)及(B)是表示现有场发射显示器的阴极板上电极结构与本发明的场发射显示器的阴极板上电极结构的应力分布分析图。
具体实施例方式
请参阅图3(A)及(B)，是分别说明本发明的场发射装置的阳极板与阴极板的表面电极结构的分布图。如图中所示，无论是如图3(A)所示的阳极板10或是如图3(B)所示的阴极板20，其均可类似现有的电极基板架构区分成对应该萤光层发光范围的一显示区域10a、20a与一非显示区域10b、20b。然而，为了使该阳极板10或阴极板20上的玻璃基板避免因为电极图形的不均匀分布，造成不规则的变形量或应力集中等不利因素，本发明是通过在该阳极板10与该阴极板20的非显示区域10b、20b中分别形成与该显示区域10a、20a内的电极图形相同或类似形状的空置(dummy)结构(如图3(A)或(B)右侧的图案所示)，以使得该非显示区域10b、20b与该显示区域10a、20a的相邻处的应力集中的现象能得以降低或均匀地移转到其他区域。在一较佳的具体实施例中，该空置结构可以是不具有电连接特性的空置(dummy)电极。另外，该空置结构或空置电极的材料也可选择与该电极层材料的热膨胀系统相差范围小于10-5/℃的材料，无须限定于与该电极层相同的材料。另外，该空置结构或电极的图案也可视空间或其他需求而设计成无空格(间隙)的块状图形，并通过面积与厚度参数的调整而达到平衡应力。在一较佳具体实施例中，在该非显示区域中制作无空格的块状图形的空置结构时，其厚度是介于显示区电极厚度的1/2～1/5之间。另外，在该阳极板中，该电极层中至少包含一透明电极层或一辅助(接线)电极层，因此，在另一具体实施例中，该空置结构的图案也以设计成与该显示区域内的任一电极层图案或材料相同的结构体；或者是该空置结构或电极也可以设计成与该显示区域内的透明或辅助电极层具有相同间格或线宽的图形。另外，该空置结构或电极亦可设计成其他成对称分布的网格状或孔洞状的对称图案，同样可以达到降低会转移该非显示区域的应力集中情形。
请继续参阅图4(A)及图4(B)所示，其分别表示对应图2(A)及图3(A)的阳极板结构的应力分析图。通过从图4(A)的应力分析影像可以得知，应力集中的现象普遍存在于该阳极板的周围以及该显示区域与该非显示区域的相邻交接处。然而，经过在非显示区域形成与该显示区域相同或类似的电极图案后(如图3(A)所示的结构)，从图4(B)的应力分析影像可以看出，前述在该显示区域与该非显示区域交接处的应力集中情况得以明显改善。同样的，图5(A)与图5(B)分别表示对应图2(B)与图3(B)的阴极板结构；而从图5(A)与图5(B)的应力分析图中，也可以观察到非显示区域的应力集中情况得因为在其内形成与该显示区域相同或类似的电极图案后而获得改善。
由于本发明在该非显示区域上所设计的电极图案可以根据在该显示区域内任一电极层(透明电极层或接线电极层)的图案来设计，因此，在制造过程中，非显示区域的空置结构可以在任一电极层的制作工序中，同时定义空置结构的图案；而在其他特殊需求中，例如孔洞状、块状、网格状等特殊图形中，则可运用另一道图形化制程依序形成。然而，无论是使用相同或不同的图形化工序步骤中形成非显示区域的空置结构，这些工序完全相容于现有的电极基板工艺步骤中，因此不需改变既有的电极基板工艺，即可有效达成本发明的目的。
以上所述的仅用以说明本发明的较佳实施例，然而本发明的范围当不受限于该上述的各项具体实施方式
。因此，本发明得由熟悉本领域技术的人士据以作出种种的等效的变化或替换，然而这些等效的变化或替换均应包括在所附的本申请权利要求所限定的范围内。
权利要求
1.一种场发射装置的电极基板，其上包含一显示区域及一非显示区域，其特征在于一电极层，形成于该显示区域内；以及一空置电极，形成于该非显示区域内，其中，该空置电极的材料是选自该电极层材料，以降低该非显示区域的应力集中。
2.如权利要求1所述的电极基板，其特征在于该电极基板为一阳极板及一阴极板其中之一；及/或该电极层与该空置电极为图形化结构。
3.如权利要求1所述的电极基板，其特征在于该空置电极的图形与该电极层的图形相同或为无空格的块状图形。
4.如权利要求1所述的电极基板，其特征在于该空置电极的图形为网格状图形；及/或该空置电极与该电极层具有相同的间隔与线宽。
5.一种场发射装置的电极基板，其上包含一显示区域及一非显示区域，其特征在于一电极层，形成于该显示区域内；以及一空置结构，形成于该非显示区域内，其中，该空置结构材料是由与该电极层材料的热膨胀系数接近的材料所组成。
6.如权利要求5所述的电极基板，其特征在于该电极层材料与该空置结构材料的热膨胀系数相差范围小于10-5/℃。
7.如权利要求5所述的电极基板，其特征在于该电极基板为一阳极板；该电极层还包含一透明电极与一接线电极；及/或该空置结构的材料是选自该电极层的材料及该接线层的材料其中之一。
8.如权利要求5所述的电极基板，其特征在于该空置结构为不具有电连接特性的空置电极；及/或该电极基板为一阴极板。
9.一种场发射电极基板的制作方法，其包含以下步骤(a)提供一基板，(b)将该基板上划分成至少包含一显示区域及一非显示区域；以及(c)于该显示区域及该非显示区域中，分别形成一电极层及一空置结构的图形。
10.如权利要求9所述所述的制作方法，其特征在于步骤(c)是在同一道图形化工序中同时形成该电极层及该空置结构，或是在不同道图形化工序中依序形成该电极层及该空置结构。
全文摘要
本发明提供一种全新的场发射电极基板的电极图形设计。该电极基板上包含一显示区域及一非显示区域，其中，一导电层与一空置电极分别形成于该显示区域及该非显示区域内，以降低该非显示区域的应力集中，其中，该空置电极的材料选自该电极层材料其中之一或由该电极层材料的热膨胀系数接近的材料所组成。借助该非显示区域内的电极图形设计，该电极基板上残留应力集中的现象得以改善。
文档编号H01J1/30GK1953131SQ200510116219
公开日2007年4月25日 申请日期2005年10月21日 优先权日2005年10月21日
发明者周麟恩, 李正中, 林炳南, 林伟义 申请人:财团法人工业技术研究院