专利名称：液晶显示面板的场发射光源构件的制作方法
技术领域：
本实用新型有关于一种液晶显示面板的场发射光源构件，即与场发显示器(Field Emission Display；FED)相关的应用技术，即一种具碳纳米管阴极的场发射光源构件的构造技术，尤指一种以碳纳米管为电子发射源层(阴极)的场发射光源构件构造技术以用于液晶显示面板。
背景技术：
传统的液晶显示器(LCD)面板包含TN/STN/TFT LCD，利用液晶的光电效应，通过外部的电压控制，再通过液晶分子的折射特性，以及对光线的旋转能力来获得亮暗情况(或者称为可视光学的对比)，进而达到显像的目的，然由于液晶本身不发光，故需提供一背光源，而背光源种类有LED，EL，CCFL…等。
又VFD(真空荧光显示器)在透明的真空容器中由直热形阴极发射出热电子，经由栅极加速撞击至阳极利均阳极上的荧光体受电子的冲击而发光，依栅极的构造不同驱动方式可分为静态直流(static)驱动，动态脉波(dynamic)驱动。
由上述传统的技艺而言，LCD面板轻薄，省电，且VFD优点为自发光，寿命长，操作温度范围广，成本低；但是LCD亮度低，仰赖背光源表现亮度仅达数百nits，难以达到帮助使用人的阅览效果；又LCD反应时间长，需约数十至数百nits；有视角限制；使用环境限制，环境温度限制在0度至60度；且VFD耗电量高；反应时间长，无法满足动态画面呈现；因此传统技术用于显示面板皆有其缺失。
由于碳纳米管(Carbon nanotubes)自1991年被Iijima提出后(Nature 354，56(1991))具备极高的电子特性，并且已被多种电子元件内所使用，而碳纳米管可以有很高的长宽比(aspect ratio)大于500以上，和高的刚性其杨氏系数多在1000GPn以上，而碳纳米管的尖端或缺陷处均为原子级规模的露出，以上这些特性因此被认为一种理想的场电子发射源(electron field emitter)材料，例如一种场发射显示器的阴极板上的电子发射源的利用。出于纳米碳管具备以上所示的物理特性，因此也可被设计为多种工艺如网印、喷涂或薄膜工艺等以图腾(pattern)化于电子元件使用。但亦可用于LCD的背光或光源构件。
本实用新型所谓的场发射显示器(可用于场发射光源构件)是一种利用电场以使阴极电子发射源(Cathode electron emitter)产生电子，通过该电子激发阳极板的荧光粉体，以使荧光粉体产生光子发光，其特色是轻、薄、有效显示区域尺寸的大小可依工艺及产品需求制作，此外也没有如平面液晶显示器的视角问题。可用于图像显示亦可以简化后的构造用于LCD的光源。
请参考图1所示一种简易的公知场发射显示器1a其结构至少包含阳极3a与阴极4a，单元结构5a有单元阳极51a及单元阴极52a，其间设置有阻隔壁(rib)53a，提供为阳极与阴极间真空区域的间隔，及作为阳极与阴极之间的支撑，参阅图1所示，一阳极3a至少包含一阳极玻璃基板31a，一阳极导电层32a，一荧光粉体层(phosphorslayer)33a；而一阴极4a至少包含一阴极玻璃基板41a，一阴极导电层42a，一电子发射源层43a(具纳米碳管)；其中阳极3a与阴极4a的间隔是由阻隔壁53a配置，其功能为保持阴极板与阳极板之间的真空区域的维系，并通过提供的一外加电场，以使阴极板上的电子发射源层43a产生电子并射向阳极板上的荧光粉体激发而使荧光粉体发光。该二极结构的场发射显示器，阴极与阳极的间隙可介于50μm至200μm之间，所需要的驱动电场强度多无须超过10V/μm，或驱动电压(Turnon Voltage)大于150V以上，即可使阴极产生电子，至于荧光粉的发光效率则依选用的该荧光粉材料特性而定。
在此须针对荧光粉体层(phosphors layer)33a及电子发射源层43a的制作方式做一说明；一般而言若场发射显示器做为显示屏幕，则细致的显示像素是为必要，因此阴极与阳极的涂层是可为为网印或曝光显影(类似半导体工艺)的具精度工艺方式来制做，但此类涂布方式用于光源构造为低单价构造物，因此以溶液喷涂阴极与阳极的涂层方式(用喷液体的喷嘴喷)会是较符合成本的方式，如喷涂纳米碳管混合液(阴极株层)或喷涂荧光粉体混合液，可使制造成本降低许多。
又为满足液晶显示元件的光源需求，亮度至少需1000nits以上，以该等亮度需求，公知技艺的场发射发光元件需三极以上方能满足亮度需求，然以该等三极结构工艺复杂，成本高不利于低成本的光源元件，然若采取公知的二极结构，除非有特殊的电源结构，或高效率的阴阳极板，二极结构的发热或亮度不足仍难以满足市场的需求。
然，以碳纳米管制作为浆料的方式实施于场发射显示器1a以制作为阴极的电子发射源层43a，也仍得考虑是否有阳极发热的现象，此现像在直流驱动发光时特别明显，此间题仍待克服。职是，创作人乃设计一种具交流电驱动的具碳纳米管阴极的光源构件，通过一交变电路设置于阴阳极玻璃基板上，再通过外部驱动IC(integral circuit)控制，及使用喷涂方法涂布阳极荧光粉体层及阴极纳米碳管层，据此以本方法制作可提供以下的优点一、可提供一散热良好，能抵抗发光元件热集中的较佳构造；二、以现有技术易于取得驱动IC(integralcircuit)；三、喷涂方式制作成本低。
实用新型内容有鉴于以公知技艺制作的液晶显示面板光源构造，需有种低成本及亮度需求，本实用新型乃在公知的场发射显示器加入交流电驱动电路，及阴阳极喷涂式涂层，以克服下列问题一、提供一高亮度面板，以增加显示效果。二、可用于室外环境，环境要求限制低。三、以现有技术易于取得驱动IC(integral circuit)。四、喷涂方式制作成本低。
本实用新型的主要目的，是提供一种可提供一散热良好，能抵抗发光元件热集中的较佳构造用于场发射显示器，以使液晶显示面板的用途需求得以满足。
本实用新型又一目的，是提供用于液晶显示面板的场发射显示器光源构造，通过以现有技术易于取得驱动IC(integral circuit)，避免开发新控制电路的成本。
为达上述所谓的诸目的，本实用新型提供一种具交流电驱动的具碳纳米管阴极的液晶显示面板光源构造，通过一交变电路设置于阴阳极玻璃基板上，再通过外部驱动IC(integral circuit)控制，及各种相关附加构造，使得公知的种种问题可以克服。
本实用新型一种液晶显示面板的场发射光源构件包含阳极构造，具荧光粉体层；阴极构造，具碳纳米管层；阻隔壁，以维系阴阳极于一特定间隙及交变电路，具有电压施加端，可承受一预定交流频率与一预定交流电压的电流，施加于该电压施加端与该阴极间；其中该荧光粉体层具有一预定范围的阳极喷涂厚度；其中该碳纳米管层具有一预定范围的阴极喷涂厚度。
为了使贵审查员能更进一步了解本实用新型的特征及技术内容，请参阅以下有关本实用新型的详细说明与附图，然而所附图式仅提供参考与说明用，并非用来对本实用新型加以限制。
图1是场发射显示元件结构示意图；图2是本实用新型液晶显示面板的场发射光源构件外观构造示意图。
场发射显示器1a 阳极3a阳极玻璃基板31a阳极导电层 32a荧光粉体层 33a阴极4a
阴极玻璃基板41a 阴极导电层 42a电子发射源层43a 单元结构5a单元阳极51a 单元阴极52a阻隔壁 53a阳极构造3显示单元32阴极构造4发光区块具体实施方式
请参考图2，本实用新型提供一种液晶显示面板的场发射光源构件，其包含阳极构造3，具荧光粉体层，用以受阴极构造发出的电子撞击而发光；又有阴极构造4，具碳纳米管层，受电偏压时可放出电子束；及交变电路，具有电压施加端，一般是与阳极构造相连接，而以阴极构造4为0V的电位，可承受一预定交流频率与一预定交流电压的电流，施加于该电压施加端与该阴极间；其中该阳极构造具有场发射光源构件的发光区块6，该发光区块6一般为复数个显示单元32，每一显示单元32可具有驱动端电路而连到外界驱动电源；本实用新型可为二极(阴极对阳极发射电子束)构造。由于控制逻辑与一般的半导体二极管极为相似，因此驱动IC应极易开发，可就现有IC成品设计改做即可使用。且又当为成本考量时，以喷涂方式涂布阳极的荧光粉体层与阴极的纳米碳管层时，其中该荧光粉体层具有一预定范围的阳极喷涂层厚度；且其中该碳纳米管层具有一预定范围的阴极喷涂层厚度。
本实用新型的截面构造大致与图1公知构造相同，所不同者，是使用交变电路与指定使用喷涂方式制做荧光粉体层及纳米碳管层。因此本实用新型能较公知的装置更具亮度及低成本。
本实用新型的具碳纳米管阴极的液晶显示面板模块，尚且可进一步包含下列细部特性；本实用新型其中该荧光粉体层的阳极喷涂层厚度范围可为每层3-5μm(可为多层喷涂)，且该碳纳米管层的阴极喷涂层厚度范围为可为每层3-5μm(可为多层喷涂)；为保持阴阳极于一特定间隙，是以网印图腾化印制阻隔壁，阻隔壁的厚度范围为可为50-120μm(可为多层堆栈印制)；又其中该预定交流电压配合阴阳极的间隙，范围可为正负150V到正负900V之间以形成一交流电场，范围可为正负3V/μm到正负6V/μm之间，而该预定交流频率可为12kHz到14kHz之间；其中该荧光粉体层及碳纳米管层为喷涂方式所涂布，如对于荧光粉体层厚度可以应产品特性需求予以调整，多喷涂几次即可调整喷涂厚度；其中该阻隔壁是以网印印制，配合驱动电场发需求以重复堆栈印制，以使阻隔壁可以累积于一特定厚度；且有鉴于光源利用的集中效果，本实用新型进一步可包含导光板构造，设于阳极构造的外侧，以加强亮度(如手电筒一般)；又其中该导光板颜色可为白色，以加强反射亮度；又基于液晶显示器发光效率问题，本实用新型其中该荧光粉体层可为白色荧光粉体所构成，以使显像能力加强，所使用的白色荧光粉所产出的波长范围包含可见光光谱范围，可以为一种硫化锌为基质主成分为ZnS:Ag+(Zn，Cd)S:Cu，Al或一种Y2O2S:Tb，或一种由阴极射线管常用的硫化锌为主成分的三色荧光粉依特定比例搭配调制；而考虑改善碳纳米管的导电与发射电子特质，其中该碳纳米管层可包含有经改质后的碳纳米管，具有高电子发射率。一般改质后的碳纳米管会具有特性的改善，如导电特性或电子发射率，且特定的界面附着能力亦可能通过改质达成。
通过以上的详细揭示验证，本实用新型的优点如下；1.为交变电源驱动，具高亮度，可达1000-2000nits以上，室外使用不论日夜皆可清楚显示液晶影像，且使用寿命氏。
2.可为低消耗功率，其功率视发光区块数量而定，一般可小于1-5W。
3.环境适应性高，可做为工业等级用途。
4.制造成本低，喷涂工艺为低成本工艺。
权利要求1.一种液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，包括有阳极构造，具荧光粉体层；阴极构造，具碳纳米管层；阻隔壁，以维系阴阳极表持于一特定间隙；及交变电路，具有电压施加端，可承受一预定交流频率与一预定交流电压的电流，施加于该电压施加端与该阴极间；其中该荧光粉体层具有一预定范围的阳极喷涂层厚度；其中该碳纳米管层具有一预定范围的阴极喷涂层厚度；其中该阻隔壁具有一预定范围的厚度。
2.如权利要求1所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该荧光粉体层的阳极喷涂层厚度范围为每层3-5μm，且该碳纳米管层的阴极喷涂层厚度范围为每层3-5μm，且该阻隔壁厚度范围为50-120μm。
3.如权利要求1所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该预定交流电压范围为正负150V到正负900V之间，该预定交流频率为12kHz到14kHz之间。
4.如权利要求1所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该荧光粉体层及碳纳米管层为喷涂方式所涂布。
5.如权利要求1所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，进一步包含导光板构造，设于阳极构造的外侧，以加强亮度。
6.如权利要求5所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该导光板颜色为白色，以加强反射亮度。
7.如权利要求1所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该荧光粉体层为白色荧光粉体所构成。
8.如权利要求7所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该白色荧光粉体为电子激发发光所产生的波长范围至少包含可见光光谱范围。
9.如权利要求7所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该白色荧光粉体至少为一种硫化锌为基质主成分为ZnS:Ag+(Zn，Cd)S:Cu，Al或一种Y2O2S:Tb，或一种内阴极射线管常用的硫化锌三色荧光粉依特定比例搭配调制的成份。
10.如权利要求1所述的液晶显示面板的场发射光源构件，其特征是，该碳纳米管层包含有经改质后的碳纳米管，具有高电子发射率。
专利摘要本新型提供一种应用于液晶显示面板的场发射光源构件，包括有阳极构造，具荧光粉体层；阴极构造，具碳纳米管层；阻隔壁，以维系阴阳极表持于一特定间隙；及交变电路，具有电压施加端，可承受一预定交流频率与一预定交流电压的电流，施加于该电压施加端与该阴极间；其中该荧光粉体层具有一预定范围的阳极喷涂层厚度；其中该碳纳米管层具有一预定范围的阴极喷涂层厚度；其中该阻隔壁具有一预定范围的厚度；据此一、可提供一散热良好，能抵抗发光元件热集中的较佳构造；二、以现有技术易于取得驱动IC；三、喷涂方式制作成本低。
文档编号G02F1/13357GK2736799SQ200420066208
公开日2005年10月26日 申请日期2004年6月23日 优先权日2004年6月23日
发明者陈耀宗, 郑奎文 申请人:东元奈米应材股份有限公司