专利名称：场发射显示器电极结构染色方法
技术领域：
本发明涉及一种场发射显示器电极结构染色方法，尤其涉及一种用于阴极结构半成品的介电层的检测方法。该检测方法利用电泳染色技术将碳粉电泳沉积在阴极电极层，以对应检测出介电层的制作成品，利于以一般光学显微镜的检测，并提供一简易低廉的检测方式。
背景技术：
公知的三极场发射显示器主要包括阳极结构与阴极结构。在阳极结构与阴极结构之间设置有支撑器(spacer)，作为阳极结构与阴极结构间真空区域的间隔及阳极结构与阴极结构间的支撑。该阳极结构包括阳极基板、阳极电极层及荧光粉体层(phosphors layer)；该阴极结构包括阴极结构、阴极电极层、电子发射源层、介电层及闸极层；其中，该闸极层被施加电位差用于汲引电子发射源层的电子射出，通过阳极电极层所提供的高电压，提供电子束的加速，使电子有足够的动能撞击(impinge)阳极结构上的荧光粉体层激发而使其发光。由此，为了使电子在场发射显示器中移动，需以真空设备将显示器保持至少10-5托(torr)以下的真空度，使电子获得良好的平均自由动径(mean free path)，同时避免电子发射源和荧光粉区的污染及毒化。另外，为使电子有足够能量去撞击荧光粉，因此在两板间需有适当间隙，使电子有足够的加速空间来撞击荧光粉体，达到使荧光粉体能充分产生发光效应。
其中阴极结构制作工艺是将阴极结构的阴极电极层、介电层、闸极层分别整合制作在阴极结构后，以形成阴极结构半成品(如图1所示的制作程序)，再通过多种制作技术将纳米碳管制作在阴极结构半成品的阴极电极层上，以形成电子发射源层。该多种制作方法可以有，在各该阴极像素内的阴极电极层上通过化学真空沉积(CVD)方法直接形成纳米碳管，或是一种利用感光型纳米碳管溶液图腾化制作在各该像素内的阴极电极层上，也可为喷涂纳米碳管溶液配合网罩制作。
在所述的阴极结构半成品的三极结构制作中，其中的介电层可以为蚀刻或是网印制作以图腾化制做形成阴极电极层与闸极层的间隔，并作为容置纳米碳管电子发射源的区域，再配合各种电子发射源的制作方法制作电子发射源。因此该介电层的制作结构外形将影响后制作的电子发射源所形成的结构。若介电层的结构不完整或是部分介电层所形成的孔隙不完整，致使后制作的纳米碳管无法涂覆在阴极电极层上，将影响阴极结构的电子束形成与整体的画面呈现。因此对于阴极电极结构半成品的检测尤为重要，并且对其的检测技术需快速且确实，可以提供一全产品检测为目标。
由于阴极结构半成品若置于可见光的高倍率光学显微镜直接检测分析，其中的介电层结构在光学下成白色半透明态，在以闸极层与阴极电极层的同属银质材料制作，因此常难以辨识该介电层结构的完整性。
公知对于这种半成品的检测技术致少有两种方式，一、以X-ray检测，二、以SEM绕射式电子显微镜检测。该X-ray检测方法可提供大尺寸样品，且非破坏性检测，然而其检测及检测机成本高，且其解析能力对于大尺寸高解析的半成品样品仍有限制；而该以绕射式电子显微镜，需要将被检测的半成品样品切割为检测尺寸进行分析，为一种破坏式检测，此方法仍为一种高成本检测且耗时的方法，且无法以连续式的量产检测模式进行。
一种电泳染色技术常被应用在生物科技的染色技术中，及近来一种电泳沉积EPD(Electrophoresis Deposition)技术陆续被提出应用在显示组件的量产技术。如美国发明专利申请申请第第2003/0102222A1号所公开的“纳米结构材料沉积方法”的发明专利申请，在该专利申请中将纳米碳管配制为醇类悬浮溶液，并利用镁、镧、钇、铝等离子盐类作为辅助盐(Charger)，制作为电泳溶液，将欲被沉积的阴极结构与一电极衔接至该电泳溶液中，通过提供直流或交流电压，在溶液中形成电场，利用辅助盐在溶液中电解为离子，以附着在纳米碳管粉体，由电场形成以电泳动协助纳米碳管沉积在一特定电极。由此可将纳米碳管沉积图样化于电极上，利用上述的电泳沉积技术可以简易地将纳米碳管沉积在电极层上，并可避免因三极场发射显示器于阴极结构上的限制，因此本工艺已广泛被应用于阴极结构上的制作。
本
发明内容
本发明的主要目的在于解决上述现有技术中存在的缺陷。本发明提供一种可作为阴极结构半成品检测的方法，利用电泳染色技术将色素粉体以电泳方式沉积在阴极电极层。通过电泳染色后的半成品再配合光学显微镜检测，可简易检视介电层的结构，并选用适当的染色粉体，可易于被观察，并且在染色检测后，仍可被制作为纳米碳管电子发射源层，而仍不减损电子发射源的功效，此实施方法简易低廉，并可作为大尺寸面板的检测方式。
为了实现上述目的，本发明的场发射显示器电极结构染色方法为先取阴极结构半成品，将该阴极结构半成品进行电泳沉积，即，将该阴极结构及金属面板与电泳电极相连接，将欲被电泳沉积的阴极结构一侧与金属面板保持一固定距离平行设置，并将相连接的阴极结构及金属面板放置在电泳槽的溶液中，利用电源供应器提供该阴阳极直流电压以形成电场；将沉积后的阴极结构取出后先以低温简单焙烤，以移除在阴极结构上多余的溶液，让染色粉体沉积在的阴极结构半成品的阴极电极层区域表面上。
附图的简要说明图1(a)～(g)为本发明的阴极结构半成品制作流程示意图；图2为本发明的阴极结构制作电子发射源流程示意图；图3为本发明的阴极结构与金属面板连接示意图；图4为本发明的阴极结构与金属面板连接后进行电泳沉积的示意图；图5为本发明的染色粉体沉积于阴极结构的阴极电极层上示意图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下10-阴极结构 1-玻璃基板2-阴极电极层21-电子发射源涂覆区域
3-介电层4-闸极层41、31-凹陷区 5、6-保护层7-电泳槽101-阴极导线8-电泳装置 81-阴极端82-阳极端 9-金属面板20-染色粉体具体实施方式
有关本发明的技术内容及详细说明，现配合
如下图1(a)～(g)为本发明的阴极结构半成品制作流程示意图。如图所示本发明的场发射显示器电极结构染色方法，主要是提供阴极结构半成品的介电层检测方法。该检测方法利用电泳染色技术将碳粉电泳沉积在阴极电极层，以对应检测出介电层的制作成品，利于利用一般光学显微镜的检测，并提供简易低廉的检测方式。
首先，在玻璃基板1表面上形成阴极电极层2，在阴极电极层2表面上形成介电层3，再于介电层3表面形成闸极层4，再通过微影技术在闸极层4表面形成使介电层3外露的凹陷区41，再于闸极层4表面形成保护层5，通过蚀刻技术在介电层3表面形成使阴极电极层2外露的凹陷区31，将保护层5进行剥离后，再将另一保护层6涂布包覆在介电层3与闸极层4上，即完成阴极结构10半成品结构。
图2至图4为本发明的阴极结构制作电子发射源流程及阴极结构与金属面板连接与连接后进行电泳沉积的示意图。如图所示当阴极结构10的半成品完成后，将进行阴极结构10半成品的介电层3检测。该检测方法是利用电泳染色技术将具有导电性的石墨粉体电泳沉积在阴极电极层2，以对应检测出介电层3的制作成品，利于一般光学显微镜的检测，选用适当的电泳粉体，使电泳沉积后不会影响后续的纳米碳管电子发射源层的制作。
首先，阴极结构10半成品指尚未制作电子发射源层的阴极结构10，并在阴极结构10图腾化制作保护层6，仅露出阴极电极层2的电子发射源层的涂覆区域21(如图1(g)所示)。将半成品的阴极结构10的阴极电极层2通过阴极导线101与电泳装置8的阴极端81连接，以被电泳溶液的染色粉体沉积染色；进行电泳溶液调制，以纯水或乙醇为溶剂，以利于电泳沉积后的干燥处理。电泳的染色粉体采用一种具有导电性的黑色石墨粉，其平均粒径管长度1μm以下为佳，添加重量浓度约0.2％～0.005％，优选为0.01％；所选用的辅助盐类选用在电泳后可形成具有导电性氧化物的金属氧化盐，如氯化铟，和硝酸铟，或其它如锡的盐类，本发明选用重量浓度约0.1％～0.005％，优选为0.01％的氯化铟盐，在上述溶液调制后倒入电泳槽7中；待上述电泳溶液调制后进行电泳沉积，将半成品阴极结构10的阴极电极层2通过阴极导线101与电泳电极8的阴极端81相连接，电泳电极8的阳极端82与金属面板9(该金属面板可为白金或钛金属面板或网板中的任一种)相连接，将欲被电泳沉积的阴极结构10一侧与金属面板9平行设置，利用电源供应器提供该阴阳极直流电压以形成电场，该电场强度约0.5～10V/cm，优选为2V/cm，该电泳沉积过程约5～10分钟即具备明显效果；将沉积后的阴极结构10取出后先以低温80℃简单焙烤以移除在阴极结构10上多余的溶液，染色沉积的阴极结构10半成品即可利用一般公用的光学显微镜检测。由于沉积的染色粉体(石墨粉)20(如图5所示)沉积在阴极电极层2的表面上，且使用的沉积量不大，可明显呈现黑色区域，因此介电层3若制作不良，如介电层3的孔隙过大导致阴极导电层2的面积超出规格，则黑色的沉积面积将该区域明显呈现；又如，若介电层的孔隙过小，或蚀刻不完整，所露出的阴极电极层2区域面积不规则也将明显被展现出。
被染色沉积后的阴极结构10半成品由于使用的染色粉体20采用具有导电性的粉体材料，不影响之后的纳米碳管电子发射源的制作，可即进行纳米碳管电子发射源的制作。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此即限制本发明的专利范围，凡是运用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利范围内。
权利要求
1.一种场发射显示器电极结构染色方法，用于提供阴极结构半成品的介电层检测方法，其特征在于，所述方法包括a)先取阴极结构半成品；b)将所述阴极结构半成品进行电泳沉积，将所述阴极结构及金属面板与电泳电极相连接；c)所述阴极结构与金属面板连接完成后，将欲被电泳沉积的阴极结构一侧与金属面板保持一固定距离平行设置，并将连接后的阴极结构与金属面板放置在电泳槽的溶液中，利用电源供应器提供所述阴阳极直流电压以形成电场；d)将所述沉积后的阴极结构取出后先以低温焙烤，以移除在所述阴极结构上多余的溶液，染色粉体即沉积在的阴极结构半成品的阴极电极层区域表面上。
2.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述阴极结构半成品制作方法包括a)在玻璃基板表面上形成阴极电极层，在所述阴极电极层表面上形成介电层，再于所述介电层表面形成闸极层，再通过微影技术在所述闸极层表面形成使所述介电层外露的凹陷区；b)再于所述闸极层表面形成保护层，通过蚀刻技术在所述介电层表面形成使所述阴极电极层外露的凹陷区，再将所述保护层进行剥离；c)再将另一保护层涂布包覆在所述介电层与闸极层上，即完成阴极结构半成品制作。
3.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述阴极结构的阴极电极层通过阴极导线与电泳电极的阴极相连接，所述电泳电极的阳极与金属面板相连接。
4.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述金属面板为白金或钛金属面板或者网板中的任一种。
5.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述电场强度0.5～10V/cm。
6.如权利要求5所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述电场强度优选为2V/cm。
7.如权利要求5所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述电泳沉积过程为5～10分钟即具备明显效果。
8.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述电泳槽中所添加的溶液包括有以乙醇为溶剂、染色粉体、辅助盐类。
9.如权利要求8所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述染色粉体为一种具有导电性的黑色石墨粉。
10.如权利要求8所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述染色粉体的平均粒径管长度优选为1μm以下。
11.如权利要求8所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述添加的染色粉体的重量浓度为0.2％～0.005％。
12.如权利要求11所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述添加的染色粉体的重量浓度优选为0.01％。
13.如权利要求8所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述添加的辅助盐类的重量浓度为0.1％～0.005％。
14.如权利要求13所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述添加的辅助盐类的重量浓度优选为0.01％。
15.如权利要求8所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述辅助盐类选用在电泳后可形成具有导电性氧化物的金属氧化盐。
16.如权利要求15所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述金属氧化盐为氯化铟，和硝酸铟，或锡的任一种盐类。
17.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述低温焙烤是以80℃进行简单焙烤。
18.如权利要求1所述的场发射显示器电极结构染色方法，其特征在于所述电泳槽中所添加的溶液包括以纯水为溶剂、染色粉体、辅助盐类。
全文摘要
一种场发射显示器电极结构染色方法，主要是提供阴极基板半成品的介电层的检测方法。该检测方法利用电泳染色技术将具有导电性的石墨粉体电泳沉积在该阴极电极层，以对应检测出介电层的制作成品，利于一般光学显微镜的检测。选用适当的电泳粉体，使电泳沉积后不会影响后续的纳米碳管电子发射源层的制作。
文档编号H01J9/02GK1835172SQ20051005385
公开日2006年9月20日 申请日期2005年3月14日 优先权日2005年3月14日
发明者蔡金龙, 萧俊彦, 郑奎文, 李裕安, 李协恒 申请人:东元奈米应材股份有限公司