專(zhuān)利名稱(chēng)：平面光源裝置和具有該裝置的液晶顯示裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種平面光源裝置和具有該平面光源裝置的液晶顯示(LCD)裝置。更具體地，本發(fā)明涉及一種場(chǎng)發(fā)射型平面光源裝置，和具有該平面光源裝置的LCD裝置。
背景技術(shù)：
已經(jīng)研發(fā)出多種平板顯示裝置如液晶顯示(LCD)裝置，等離子體顯示板(PDP)裝置，有機(jī)發(fā)光二極管(OLED)裝置等來(lái)替代陰極射線管(CRT)裝置。
廣泛用于多種領(lǐng)域的LCD裝置包括LCD板，其具有薄膜晶體管(TFT)基板，濾色器基板，和插入在TFT基板和濾色器基板之間的液晶層。LCD板是非發(fā)射型顯示元件，從而LCD裝置需要在TFT基板下方配置背光單元以為L(zhǎng)CD板提供光。液晶層的液晶響應(yīng)施加到其上的電場(chǎng)改變排列，從而液晶層的光透射率改變，由此顯示具有預(yù)定灰度級(jí)的圖像。
背光單元的光源包括冷陰極熒光燈(CCFL)，外部電極熒光燈(EEFL)，為平面光源類(lèi)型的平面熒光燈(FFL)等。CCFL，EEFL和FFL的每一種利用等離子體放電產(chǎn)生光。當(dāng)高電壓差施加到燈的電極時(shí)，在電極之間形成電場(chǎng)以發(fā)射電子。電子激發(fā)汞分子，紫外光從受激的汞分子中產(chǎn)生。熒光層將紫外光改變?yōu)榭梢?jiàn)光，以至于可見(jiàn)光從燈中出射。然而，汞是污染物，受到環(huán)境規(guī)定的限制。因此，需要一種不使用汞的光源。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種場(chǎng)發(fā)射型平面光源裝置。
本發(fā)明還提供一種具有上述平面光源裝置的液晶顯示(LCD)裝置。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的場(chǎng)發(fā)射型平面光源裝置包括包括碳納米管的發(fā)射體尖端，和電荷轉(zhuǎn)移速率不大于約10-6.1A/cm2的陰極。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面的場(chǎng)發(fā)射型平面光源裝置包括包括碳納米管的發(fā)射體尖端，圍繞發(fā)射體尖端的上部分的柵電極和加速柵電極上碳納米管生長(zhǎng)的催化劑金屬。
根據(jù)本發(fā)明又一個(gè)方面的場(chǎng)發(fā)射型平面光源裝置包括下基板，在下基板上包括至少兩層的陰極，在陰極上生長(zhǎng)的碳納米管，和面向下基板的上基板，該上基板包括熒光材料和透明電極。
陰極可以包括每單位面積不大于約10-6.1A/cm2的電荷轉(zhuǎn)移速率。陰極可以具有包括下陰極層和上陰極層的雙層結(jié)構(gòu)，下陰極層可以包括與柵電極基本上相同的材料。
柵電極可以包括具有每單位面積不小于約10-6.0A/cm2的電荷轉(zhuǎn)移速率的材料。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的LCD裝置可以包括平面光源裝置和在平面光源裝置上的LCD板。
施加到柵電極的電壓的頻率可以與LCD板的驅(qū)動(dòng)幀頻率基本上相同或者為L(zhǎng)CD板的驅(qū)動(dòng)幀頻率的N倍，其中N是整數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的制造平面光源裝置的方法包括在腔室中在下基板的陰極上選擇性生長(zhǎng)碳納米管。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面提供如下制造平面光源裝置的方法。包括至少一層的陰極形成在下基板上。與陰極電絕緣的柵電極形成在陰極上。陰極通過(guò)柵電極的開(kāi)口暴露。催化劑金屬層形成在柵電極上和柵電極開(kāi)口中的陰極上。碳納米管利用催化劑金屬層在柵電極開(kāi)口中的陰極上生長(zhǎng)。形成包括熒光材料和透明電極的上基板。上基板面向下基板。
催化劑金屬層可以在氨環(huán)境中進(jìn)行預(yù)處理以形成催化劑金屬層。
碳納米管可以在氨(NH3)氣和烴氣的混合環(huán)境中形成。
平面光源裝置可以通過(guò)單個(gè)光處理制造以形成柵電極圖案。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的LCD裝置可以通過(guò)在平面光源裝置上形成光學(xué)膜，和在光學(xué)膜上布置LCD板來(lái)制造。


圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示(LCD)裝置的分解透視圖；
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的平面光源裝置的截面圖；圖3A至5C是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的陰極上的碳納米管的電子顯微圖像；圖6A至6D是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)于不同源氣體比例的陰極上的碳納米管的電子顯微圖像；圖7A和7B是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在不同電壓處陰極上的碳納米管的電子顯微圖像；和圖8至13是說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造平面光源裝置的方法的截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，這些附圖示出了本發(fā)明的實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式實(shí)施并且不應(yīng)受到在此所述的實(shí)施例的限制。當(dāng)然，提供這些實(shí)施例以便該公開(kāi)是詳盡和完整的，并且對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員將完全傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在附圖中，為了清楚，放大了層和區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸。
應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)元件或?qū)臃Q(chēng)為“在......上”，“連接到”或“耦合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，它可以直接在該另一元件或?qū)由?，直接連接到或耦合到該另一元件或?qū)?，或者可以存在插入元件或?qū)印Ｏ喾?，?dāng)元件稱(chēng)為“直接在......上”，“直接連接到”或“直接耦合到”另一元件或?qū)訒r(shí)，不存在插入元件或?qū)印Ｏ嗤母綀D標(biāo)記在整個(gè)附圖中表示相同的元件。如在此使用的，術(shù)語(yǔ)“和/或”包括一個(gè)或多個(gè)相關(guān)所列零件的任何和所有的組合。
應(yīng)當(dāng)理解，盡管可以在此使用術(shù)語(yǔ)第一、第二、第三等以描述不同的元件，組件，區(qū)域，層和/或部分，但是這些元件，組件，區(qū)域，層和/或部分不應(yīng)當(dāng)受到這些術(shù)語(yǔ)的限制。這些術(shù)語(yǔ)僅用于區(qū)分一個(gè)元件，組件，區(qū)域，層或部分與另一區(qū)域，層或部分。從而，下文論述的第一元件，組件，區(qū)域，層或部分可以稱(chēng)為第二元件，組件，區(qū)域，層或部分，而不偏離本發(fā)明的教導(dǎo)。
為了便于說(shuō)明，在此使用相對(duì)空間位置術(shù)語(yǔ)如“在......之下”，“在......下面”，“較低的”，“在......之上”，“上面的”等描述一個(gè)元件或特征與另一元件或特征的關(guān)系，如附圖中所示。應(yīng)當(dāng)理解，相對(duì)空間位置術(shù)語(yǔ)意欲包含除附圖中所示方向以外的使用或操作該裝置的不同方向。例如，如果附圖中的裝置被翻轉(zhuǎn)，則描述為“在另一元件或特征下方”或“之下”的元件則被定向在另一元件或特征“之上”。從而，示例性術(shù)語(yǔ)“在......下面”可以包含之上和之下的兩個(gè)方向。裝置可以另外定向(旋轉(zhuǎn)90度或以其他方向)，在此使用的相對(duì)空間位置描述信息相應(yīng)地進(jìn)行解釋。
在此使用的術(shù)語(yǔ)僅用于描述具體實(shí)施例的目的而不意在限制本發(fā)明。如在此使用的，單數(shù)形式“一”，“一個(gè)”也欲包括復(fù)數(shù)形式，除非上下文另外清楚地指出。還應(yīng)當(dāng)理解，在本說(shuō)明書(shū)中使用的術(shù)語(yǔ)“包括”限定所述的特征，整數(shù)，步驟，操作，元件，和/或組件的存在，但是不排除一個(gè)或多個(gè)其他特征，整數(shù)，步驟，操作，元件，組件和/或其組合的存在或添加。
在此參照示意性說(shuō)明本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例(以及中間結(jié)構(gòu))的截面圖描述本發(fā)明的實(shí)施例。因而，希望說(shuō)明由例如作為制造技術(shù)和/或公差產(chǎn)生的例如形狀的變化。從而，本發(fā)明的實(shí)施例不應(yīng)當(dāng)限制為在此所示的區(qū)域的具體形狀，而是包括例如由制造引起的形狀的偏離。例如，所述為矩形的注入?yún)^(qū)域一般具有圓形或彎曲的特征和/或在其邊緣處具有注入濃度梯度，而不是從注入?yún)^(qū)至非插入?yún)^(qū)域的二元改變。類(lèi)似地，通過(guò)注入形成的埋置層可以導(dǎo)致在埋置層和發(fā)生注入的表面之間的區(qū)域中的一些注入。從而，在附圖中說(shuō)明的區(qū)域?qū)嵸|(zhì)上是示意性的，它們的形狀不欲說(shuō)明裝置中區(qū)域的實(shí)際形狀并且不欲限制本發(fā)明的范圍。
除非另外限定，在此使用的所有術(shù)語(yǔ)(包括技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ))與本發(fā)明所屬領(lǐng)域技術(shù)人員通常所理解的含義相同。還應(yīng)當(dāng)理解，如在通常使用的辭典中所限定的術(shù)語(yǔ)應(yīng)當(dāng)解釋為具有與相關(guān)技術(shù)的范圍中意義一致的意義并且不以理想化或過(guò)度正式的理解進(jìn)行解釋?zhuān)窃诖颂貏e限定。
在下文中，將參考附圖詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖1是示出根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的液晶顯示(LCD)裝置的分解透視圖。
參考圖1，LCD裝置1000包括LCD板200，光學(xué)構(gòu)件300，和平面光源裝置400。光學(xué)構(gòu)件300在LCD板200的背面上。平面光源裝置400給光學(xué)構(gòu)件300提供光。LCD板200，光學(xué)構(gòu)件300和平面光源裝置400容納在上底盤(pán)100和下底盤(pán)500之間。
LCD板200包括薄膜晶體管(TFT)基板213，濾色器基板223，密封劑，和液晶層。濾色器基板223面向TFT基板213。TFT基板213與濾色器基板223通過(guò)密封劑結(jié)合。液晶層插入在TFT基板213，濾色器基板223和密封劑之間。LCD板200的液晶層一般是非發(fā)射型元件，因此LCD裝置1000可以使用平面光源裝置400，其位于LCD板200的背面上以將光提供給LCD板200。施加驅(qū)動(dòng)信號(hào)的驅(qū)動(dòng)部分250在TFT基板213的一側(cè)上。
驅(qū)動(dòng)部分250包括柔性印刷電路板(FPC)260、驅(qū)動(dòng)芯片270、和印刷電路板(PCB)280。驅(qū)動(dòng)芯片270在FPC 260上。PCB 280電連接到FPC 260。驅(qū)動(dòng)部分250可以包括膜上芯片(COF)結(jié)構(gòu)、帶載封裝(TCP)結(jié)構(gòu)、或玻上芯片(COG)結(jié)構(gòu)，但不限于這些結(jié)構(gòu)?？商鎿Q地，驅(qū)動(dòng)部分250可以利用TFT基板213的線和像素直接形成在TFT基板213上。
在LCD板200背面上的光學(xué)構(gòu)件300可以包括基膜，和形成在基膜上的光學(xué)圖案。光學(xué)構(gòu)件300可以包括光漫射板，棱鏡片，再循環(huán)膜，透射反射膜，亮度增強(qiáng)膜，或雙亮度增強(qiáng)膜，但不限制于這些部件。
基膜包括透明材料，并基本上平行于LCD板定向。光學(xué)圖案可以包括形成在面向LCD板200的基膜上的多個(gè)透鏡?？梢杂糜诨さ耐该鞑牧系睦影ň蹖?duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET)，聚碳酸酯(PC)，和環(huán)烯聚合物(COP)，但不限于這些材料。這些材料可以單獨(dú)使用或組合使用。光學(xué)圖案可以包括與基膜基本上相同的材料，并且可以與基膜整體形成。光學(xué)圖案漫射入射到光學(xué)構(gòu)件300上的光。光學(xué)圖案可以具有珠形。光學(xué)圖案可以形成在基膜的基本上整個(gè)表面上。
圖2是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的平面光源裝置的截面圖。
參考圖2，平面光源裝置400利用場(chǎng)發(fā)射作用產(chǎn)生光。平面光源裝置400包括下基板10，和與下基板10結(jié)合以形成發(fā)射空間的上基板90。各個(gè)下和上基板10和90的每一個(gè)包括透明絕緣材料?？梢杂糜诟鱾€(gè)下和上基板10和90的每一個(gè)的透明絕緣材料的例子包括玻璃和石英，但不限于這些材料。
陰極20形成在下基板10上。陰極20可以具有單層結(jié)構(gòu)或可以具有多層結(jié)構(gòu)。陰極20可以包括如金屬的導(dǎo)電材料。
支承部分30和柵電極40形成在下基板10上。支承部分30向下基板10的前部突出。柵電極在支承部分30上。多個(gè)凹槽形成在支承部分30的相鄰部分上。
陰極20通過(guò)凹槽部分暴露。即，相應(yīng)于柵電極40的區(qū)域，和暴露區(qū)域限定在下基板10上，在該暴露區(qū)域中陰極20通過(guò)柵電極40的相鄰部分之間的開(kāi)口部分暴露。陰極20可以是形成在下基板10的基本整個(gè)表面上的金屬層。此外，柵電極40也可以是形成在支承部分30的基本整個(gè)表面上的金屬層。例如，從平面光源裝置中產(chǎn)生的光可以是白光，LCD板200可以通過(guò)利用從平面光源400發(fā)射的白光顯示圖像。
支承部分30包括絕緣材料?？梢杂糜谥С胁糠?0的絕緣材料的例子包括氧化硅，氮化硅，和有機(jī)材料，但不限于這些材料。
多個(gè)碳納米管50形成為陰極20上的凹槽中的發(fā)射體尖端。碳納米管50基于從陰極20接收的電壓發(fā)射電子。碳納米管50可以在陰極20上生長(zhǎng)。可替換地，碳納米管50可以利用碳納米管材料和高聚合物的混合物形成在陰極20上。
柵電極40在支承部分30上。柵電極40的高度可以大于碳納米管50的高度。
在各個(gè)下和上基板10和90之間的發(fā)射空間可以處于真空狀態(tài)，從而平面光源裝置400可以受益于間隔物60以保持各個(gè)下和上基板10和90之間的距離。
陽(yáng)極80和熒光層70最好順序形成在上基板90上。陽(yáng)極80包括透明導(dǎo)電材料以加速?gòu)奶技{米管50發(fā)射的電子?？梢杂糜陉?yáng)極80的透明導(dǎo)電材料的例子包括銦錫氧化物(ITO)和銦鋅氧化物(IZO)，但不限于這些材料。熒光層70可以包括多個(gè)熒光體粒子。熒光層70基于激發(fā)熒光體粒子的電子產(chǎn)生光。從熒光層70產(chǎn)生的光可以是白光。在圖2中，混合紅(R)，綠(G)，和藍(lán)(B)熒光材料以形成熒光層70，以便R，G和B光混合以形成包括紅、綠和藍(lán)三種顏色類(lèi)型的白光。從而，包括三種顏色類(lèi)型的白光從平面光源的前表面出射?？商鎿Q地，R，G和B熒光部分可以彼此間隔基本上不變的距離，從而平面光源裝置1000發(fā)射三種顏色類(lèi)型的光。當(dāng)R，G和B熒光部分彼此間隔時(shí)，R，G和B光在平面光源裝置400和LCD板200之間的空間中混合。
可替換地，陽(yáng)極80可以形成在上基板90的外表面上，保護(hù)層形成在陽(yáng)極80上。示例性保護(hù)層可以包括但不限于氮化硅層、氧化硅層、和透射光的高聚合物層。
具有預(yù)定頻率的電壓可以施加到柵電極40。碳納米管50可以基于柵電極40和碳納米管50之間的電壓差發(fā)射電子。電子通過(guò)施加到陽(yáng)極80的電壓加速，從而電子沖擊到熒光層70上。施加到柵電極40的電壓的頻率fVg可以與LCD板200的幀頻率fFp基本上相同，或高于LCD板200的幀頻率若干倍。即，fV＝nfF，n為從1至N的整數(shù)，包括1和N。在選定的實(shí)施例中，LCD板200的幀頻率可以與施加到柵電極40的電壓的頻率基本上相同。例如，當(dāng)LCD板200的幀頻率是約60Hz或約120Hz時(shí)，施加到柵電極40的電壓的頻率可以是約60Hz或約120Hz。在選定的其他實(shí)施例中，施加到柵電極40的電壓的頻率可以高于約60Hz或約120Hz的若干倍。當(dāng)LCD板200的幀頻率與施加到柵電極40的電壓的頻率同步時(shí)，黑色圖像可以插入在兩相鄰圖像之間的區(qū)域中。插入的黑色圖像精確地限定相鄰圖像之間的邊界以提高LCD裝置1000的圖像顯示質(zhì)量。
通常，負(fù)電壓施加到陰極20，正電壓施加到柵電極40和陽(yáng)極80。電壓差形成在陰極20和柵電極40之間，以便電場(chǎng)形成在其間并影響電子通過(guò)碳納米管50的發(fā)射。從碳納米管50發(fā)射的電子通過(guò)在陰極20和陽(yáng)極80之間形成的電場(chǎng)向陽(yáng)極80加速。
圖3A至5C是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的陰極上的碳納米管的電子顯微圖像。
碳納米管在各種陰極上生長(zhǎng)。陰極形成在基板上，催化劑金屬在基板上制備。陰極和催化劑金屬在腔室中進(jìn)行預(yù)處理，然后生長(zhǎng)碳納米管。催化劑金屬是鎳(Ni)。陰極和催化劑金屬例如通過(guò)氨等離子體在氨環(huán)境中進(jìn)行預(yù)處理。碳納米管利用包括氨(NH3)和乙炔(C2H2)的混合物的等離子體生長(zhǎng)。可以用于生長(zhǎng)碳納米管的催化劑金屬的例子包括鎳(Ni)，鐵(Fe)和鈷(Co)，但不限于這些材料?；迨遣ＡЩ?，生長(zhǎng)工序在不超過(guò)約500℃的溫度下進(jìn)行。
在圖3A至3C中，圖3A的陰極、圖3B的陰極、和圖3C的陰極分別包括鉑(Pt)，鉻(Cr)和鎢(W)。在圖4A至4E中，圖4A的陰極、圖4B的陰極、圖4C的陰極、圖4D的陰極和圖4E的陰極分別包括鉬鎢(MoW)合金，鉬(Mo)，銀(Ag)，銅(Cu)和鋁(Al)。在圖5A至5C中，圖5A和圖5B的陰極分別包括鈦-鉑(Ti-Pt)層狀結(jié)構(gòu)和鈦-鉻(Ti-Cr)層狀結(jié)構(gòu)。在圖5C中，陰極包括鈦(Ti)。在圖3A至5C中，催化劑金屬是鎳(Ni)，陰極插入在玻璃和鎳(Ni)之間。
表1表示了在選定的浮置金屬上的電流密度和碳納米管的生長(zhǎng)，例如在圖3A至5C中所示的碳納米管的生長(zhǎng)。
表1

在表1中，將金屬分類(lèi)為具有電荷轉(zhuǎn)移速率不小于約10-6.0A/cm2的第一組金屬和具有電荷轉(zhuǎn)移速率不大于約10-6.1A/cm2的第二組金屬和合金。第一組包括鈀(Pd)，鉑(Pt)，銠(Rh)，銥(Ir)，鎳(Ni)，鐵(Fe)，金(Au)，鎢(W)和鉻(Cr)。第二組包括銀(Ag)，鈮(Nb)，鉬(Mo)，銅(Cu)，鉭(Ta)，鉍(Bi)，鋁(Al)，鈦(Ti)和鉬鎢(MoW)合金。
表1中的“X”項(xiàng)表示碳納米管不在陰極上生長(zhǎng)的情況；表1中的“O”項(xiàng)表示碳納米管在陰極上生長(zhǎng)的情況；且表1中的虛線項(xiàng)(-)表示電流密度、碳納米管的生長(zhǎng)，或兩者都不可確定的情況。
在表1中，電流密度表示電浮置金屬的每單位面積的電荷變化，即被等離子體氣體充電的金屬表面上的電荷轉(zhuǎn)移速率。在表1中，電流密度以單位A/cm2在對(duì)數(shù)標(biāo)度上進(jìn)行顯示。例如，當(dāng)電流密度為約10-3.0時(shí)，電流密度的相應(yīng)對(duì)數(shù)標(biāo)度為約-3.0。
在圖3A至3C中，碳納米管不在陰極上生長(zhǎng)。然而，在圖4A至5C中，碳納米管在陰極上生長(zhǎng)。
參考圖5A和5B，圖5A的陰極的層狀結(jié)構(gòu)可以使用包括但不限于鉑(Pt)或鉻(Cr)的第一組的下金屬層，和包括鈦(Ti)的第二組的上金屬層。在圖5C中，陰極使用鈦(Ti)層。碳納米管在第二組的上金屬層上生長(zhǎng)。換句話說(shuō)，碳納米管的生長(zhǎng)獨(dú)立于下金屬層，并且取決于上金屬層。
圖6A至6D是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的對(duì)于各種源氣體比例的陰極上的碳納米管的電子顯微圖像。
碳納米管利用包括氨(NH3)和烴氣體的混合物的等離子體生長(zhǎng)。在圖6A至6D中，烴氣體是乙炔(C2H2)氣體。
參考圖6A至6D，改變氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比以測(cè)試碳納米管的生長(zhǎng)。體積比可以通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)立方厘米(SCCM)單位進(jìn)行測(cè)量，其中一個(gè)SCCM表示在一個(gè)大氣壓下在0℃時(shí)的1cm3。在圖6A中，氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比為大約1∶1。在圖6B中，氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比為大約2∶1。在圖6C中，氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比為大約4∶1。在圖6D中，氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比為大約6∶1。例如，2∶1的比例表示兩個(gè)氨分子和一個(gè)乙炔(C2H2)分子。當(dāng)氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比為大約1∶1至大約4∶1時(shí)，碳納米管易于生長(zhǎng)。特別是，當(dāng)氨(NH3)和乙炔(C2H2)氣體的體積比為大約2∶1時(shí)，碳納米管沿垂直方向生長(zhǎng)。
圖7A和7B是示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的在各種電壓下的陰極上的碳納米管的電子顯微圖像。在圖7A中，等離子體電壓約為400V。在圖7B中，等離子體電壓約為40V。
參考圖7A和7B，在約40V的等離子體電壓處形成的碳納米管的高度在垂直方向小于在約400V的等離子體電壓處形成的碳納米管的高度。特別是，當(dāng)?shù)入x子體電壓約為400V時(shí)，碳納米管沿垂直方向生長(zhǎng)的高度大于等離子體電壓約為40V時(shí)的情況。從而，約400V或更大的等離子體電壓可能是理想的。
圖8至13是說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的制造平面光源裝置的方法的截面圖。
參考圖8，陰極211形成在基板2000上。特別是，下陰極層205和上陰極層210順序形成在基板2000上以形成陰極211。陰極211的上陰極層210包括第二組中的金屬?？梢杂糜谏详帢O層210的第二組的金屬的例子包括但不限于銀(Ag)，鉛(Pb)，鈮(Nb)，鉬(Mo)，銅(Cu)，鉭(Ta)，鉍(Bi)，鋁(Al)和鈦(Ti)。第二組還可以包括合金，其包括但不限于鉬鎢(MoW)合金。第二組的電流密度一般是不大于約10-6.1A/cm2。理想地，圖8-13的基板2000可以是平面光源裝置400的組成元件。
當(dāng)陰極211具有包括下陰極層205和上陰極層210的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，下陰極層205包括第一組或第二組的金屬，以及上陰極層210包括第二組的金屬。例如，下陰極層205可以包括鉻(Cr)，上陰極層210可以包括鈦(Ti)。
下陰極層205和上陰極層210可以通過(guò)濺射方法形成。
在圖8中，陰極211可以是整體形成的導(dǎo)體，因此陰極211可以不具有孤立的部分。
絕緣層215、柵電極層220和光刻膠層225順序形成在具有陰極211的下基板2000上。
參考圖9，通過(guò)光刻工序構(gòu)圖柵電極層220。特別是，利用曝光單元對(duì)形成在柵電極層220上的光刻膠層225進(jìn)行曝光。光刻膠層225被顯影以構(gòu)圖，從而形成光刻膠圖案225’。利用光刻膠圖案225’作為刻蝕掩模對(duì)柵電極層220進(jìn)行部分刻蝕。柵電極220’包括第一組的金屬。可替換地，柵電極220’可以包括鉻(Cr)，如圖8所示。柵電極220’還可以包括與下陰極205基本上相同的材料。當(dāng)柵電極220’包括與下陰極205基本上相同的材料時(shí)，制造成本降低。可以用于絕緣層215的絕緣材料的例子包括有機(jī)材料，氧化硅，氮化硅等。這些可以單獨(dú)使用或組合使用。
柵電極220’可以是整體形成的導(dǎo)體，因此柵電極220’可以不具有孤立的部分。在圖1和9中，平面光源裝置產(chǎn)生具有均勻亮度的光，并且不包括獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的像素。
參考圖10，利用柵電極220’作為刻蝕掩模對(duì)絕緣層215進(jìn)行部分刻蝕，因此陰極210被部分曝光。絕緣層215可以被干法蝕刻或濕法蝕刻。當(dāng)濕法蝕刻絕緣層215時(shí)，絕緣層215被各向同性刻蝕，因此絕緣層215在柵電極220’一側(cè)下方的一部分凹進(jìn)，由此形成底切(undercut)。
參考圖11，用于碳納米管的催化劑金屬層227形成在具有柵電極220’的下基板2000上，陰極210通過(guò)柵電極220’的相鄰部分之間的開(kāi)口部分暴露?？梢杂糜谛纬纱呋瘎┙饘賹?27的催化劑金屬的例子包括鎳(Ni)，鐵(Fe)，鈷(Co)等。催化劑金屬層227可以通過(guò)濺射方法形成。
參考圖12，預(yù)處理具有催化劑金屬層227的下基板2000。下基板2000被劃分為其中形成多個(gè)催化劑金屬晶種227’的區(qū)域和相鄰催化劑金屬晶種227’之間的區(qū)域。例如，利用氨等離子體對(duì)具有催化劑金屬層227的下基板2000進(jìn)行預(yù)處理。催化劑金屬晶種227’起到用于生長(zhǎng)碳納米管的晶種的作用。
參考圖13，碳納米管230基于催化劑金屬晶種227’生長(zhǎng)。特別是，碳納米管230利用包括氨(NH3)和烴氣體的混合物的等離子體生長(zhǎng)。烴可以是乙炔(C2H2)。碳納米管230在相應(yīng)于催化劑金屬晶種227’的第二組的金屬上生長(zhǎng)。盡管催化劑金屬晶種227’在第一組的金屬上，但是碳納米管230可以不在第一組的金屬上生長(zhǎng)。從而，在圖13中，碳納米管230僅在由柵電極225’的相鄰部分所圍繞的區(qū)域中的陰極210上生長(zhǎng)。
圖12和13的工序可以原地進(jìn)行。即工序可以在腔室中進(jìn)行，而不暴露到外部空氣中。此外，圖12和13的工序可以包括一個(gè)光工序。
具有透明電極和熒光層的上基板與具有碳納米管的下基板結(jié)合以形成平面光源裝置。間隔物可以形成在上基板和下基板之間。
在圖1至13中，平面光源裝置400用于LCD裝置1000的背光組件。然而，平面光源裝置400可以用于多個(gè)其他領(lǐng)域，例如作為一般照明裝置。
根據(jù)本發(fā)明，場(chǎng)發(fā)射型平面光源裝置和具有該平面光源裝置的LCD裝置例如可以產(chǎn)生光而不使用汞。
已經(jīng)參考實(shí)施例描述了本發(fā)明。然而根據(jù)前述描述，許多可替換變形和變化對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是顯而易見(jiàn)的。因此，本發(fā)明包含所有的這種可替換變形和變化，它們都落在所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種平面光源裝置，包括下基板；在下基板上的包括至少兩層的陰極，陰極的最上層包括選自由銀(Ag)，鉛(Pb)，鈮(Nb)，鉬(Mo)，銅(Cu)，鉭(Ta)，鉍(Bi)，鋁(Al)，鈦(Ti)和鉬鎢(MoW)合金構(gòu)成的組中的至少一種；在陰極上生長(zhǎng)以形成發(fā)射體尖端的碳納米管；和面向下基板的上基板，上基板包括熒光材料和透明電極。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的平面光源裝置，還包括陰極上的柵電極，所述柵電極與陰極電絕緣。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的平面光源裝置，其中所述柵電極包括選自由鉛(Pb)，鈀(Pd)，鉑(Pt)，銠(Rh)，銥(Ir)，鎳(Ni)，鐵(Fe)，金(Au)，鎢(W)和鉻(Cr)構(gòu)成的組中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的平面光源裝置，其中雙層結(jié)構(gòu)的陰極包括包括鉻的下陰極層，和包括鈦的上陰極層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的平面光源裝置，其中下陰極層包括與柵電極基本上相同的材料。
6.一種液晶顯示(LCD)裝置，包括平面光源裝置，包括下基板；在下基板上的包括至少兩層的陰極，陰極的最上層包括選自由銀(Ag)，鉛(Pb)，鈮(Nb)，鉬(Mo)，銅(Cu)，鉭(Ta)，鉍(Bi)，鋁(Al)，鈦(Ti)和鎢化鉬(MoW)合金構(gòu)成的組中的一種；在陰極上生長(zhǎng)以形成發(fā)射體尖端的碳納米管；和面向下基板的上基板，上基板包括熒光材料和透明電極；和在平面光源裝置上的液晶顯示板。
7.一種平面光源裝置，包括下基板；在下基板上的包括至少一層的陰極；在陰極上并與陰極電絕緣的柵電極，陰極通過(guò)柵電極的開(kāi)口暴露；在柵電極上的催化劑金屬層；在柵電極開(kāi)口中的陰極上的碳納米管，碳納米管利用催化劑金屬層生長(zhǎng)；和面向下基板的上基板，上基板包括熒光材料和透明電極。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的平面光源裝置，其中陰極包括下陰極層和上陰極層。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的平面光源裝置，其中下陰極層包括與柵電極基本上相同的材料。
10.一種制造平面光源裝置的方法，包括在下基板上形成包括至少一層的陰極；形成在陰極上并與陰極電絕緣的柵電極，陰極通過(guò)柵電極的開(kāi)口暴露；在柵電極上和柵電極開(kāi)口中的陰極上形成催化劑金屬層；利用催化劑金屬層在柵電極開(kāi)口中的陰極上生長(zhǎng)碳納米管；和形成包括熒光材料和透明電極的上基板，上基板面向下基板。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中與陰極電絕緣的柵電極通過(guò)下述步驟形成在陰極上形成絕緣層；在絕緣層上形成柵電極圖案；和利用所述柵電極圖案作為刻蝕掩模部分刻蝕絕緣層，以便陰極通過(guò)絕緣層的開(kāi)口而部分暴露。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中所述陰極通過(guò)下述步驟形成在下基板上形成鉻層；和在鉻層上形成鈦層。
13.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中所述柵電極包括鉻層。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，還包括在氨環(huán)境中預(yù)處理催化劑金屬層。
15.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中碳納米管在氨(NH3)氣體和乙炔(C2H2)的混合物的環(huán)境中形成。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中混合物的氨(NH3)氣體和乙炔(C2H2)的比例約為2∶1。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中在不小于約400V的等離子體電壓生長(zhǎng)碳納米管。
18.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中光工序的數(shù)量為1，并且柵電極圖案通過(guò)光工序形成。
19.一種制造LCD裝置的方法，包括在下基板上形成包括至少一層的陰極；形成在陰極上并與陰極電絕緣的柵電極，陰極通過(guò)柵電極的開(kāi)口暴露；在柵電極上和柵電極開(kāi)口中的陰極上形成催化劑金屬層；利用催化劑金屬層在柵電極開(kāi)口中的陰極上生長(zhǎng)碳納米管；形成包括熒光材料和透明電極的上基板，上基板面向下基板；和在上基板上形成LCD板。
20.一種LCD裝置，包括平面光源裝置，包括下基板；在下基板上的包括鉻層和鈦層的陰極；在陰極上并與陰極電絕緣的柵電極，所述柵電極包括鉻，所述陰極通過(guò)柵電極的開(kāi)口暴露；在柵電極開(kāi)口中的陰極上生長(zhǎng)的碳納米管；和面向下基板的上基板，上基板包括熒光材料和透明電極；在平面光源裝置上的LCD板；和插入在平面光源裝置和液晶顯示板之間的光學(xué)片。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種平面光源裝置，包括下基板，陰極，碳納米管，上基板，熒光層和陽(yáng)極。陰極在下基板上。碳納米管電連接到陰極。上基板面向下基板。熒光層和陽(yáng)極形成在上基板上。因此，平面光源裝置產(chǎn)生光，而不需要利用汞。
文檔編號(hào)G02F1/1335GK1940676SQ20061011082
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2006年7月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月2日
發(fā)明者俞炯碩, 朱乘基, 李明禧, 黃仁瑄, 樸海日, 崔成洛 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社, 財(cái)團(tuán)法人索爾大學(xué)校產(chǎn)學(xué)協(xié)力財(cái)團(tuán)