[发明专利]电子发射源及应用其的场发射显示器

说明书

技术领域

本发明是关于一种电子发射源，且本发明是关于一种含有上述电子发射源的场发射显示器。

背景技术

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(fieldemission 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100ftL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10-6 torr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，故现今多采用具有化学稳定性、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-like carbonfilm)、以及纳米碳管(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SP2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。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种电子发射源及应用其的场发射显示器，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。由于本发明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，所以本发明类钻碳膜的片状结构可具有高的高宽比。

本发明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。其中，本发明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0.5μm至4.0μm之间。

本发明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，本发明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0.5μm至4.0μm之间。

此外，本发明又提供一种场发射显示器，包括有：一含有一萤光粉层、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，本发明的电子发射层是紧邻于阴极层，且彼此电性连接。

本发明结构中，类钻碳膜层片状结构的侧面高度可介于0.5μm至4.0μm之间；较佳可介于0.9μm至2.0μm之间。类钻碳膜层片状结构的厚度无限制，较佳可介于0.005μm至0.1μm之间，更佳可介于0.005μm至0.05μm之间。

于本发明电子发射源中，基板使用的材料无限制，较佳可为半导体材料、或玻璃材料。