【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は平面ディスプレイ装置、特に、カーボンナノチューブを電子源として用いた自発光型平面ディスプレイ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電界放出型表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ）に用いられる電子源として、スピント型、ダイアモンド、ダイアモンドライクカーボン、カーボン繊維、あるいはカーボンナノチューブを電子放出ポイントとする電子源などが用いられてきた。この中で、カーボンナノチューブはウォールで囲まれた内部に中空の部分を有する構造となっている。
【０００３】
中空のシングルウォールカーボンナノチューブを電子放出ポイントとする電子源として用いた４．５インチの自発光型平面ディスプレイを作製した例が、非特許文献１に記載されている。この方法では、自発光型平面ディスプレイを実現するために必要な１０ｍＡ／ｃｍ２（ミリアンペア／平方センチメートル）以上の電流密度を得るために、２Ｖ／μｍ（ボルト／ミクロン）以上の電界を印加する必要があった。
【０００４】
また、カーボンナノチューブ内部の中空部分に金属を内包させ、内包金属ロッドを形成したカーボンナノチューブを電子放出ポイントとする電子源の自発光型平面ディスプレイを作製した例が、特許文献１に記載されている。この方法では、自発光型平面ディスプレイを実現するために必要な１０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度を得るために必要な電界は大幅に改善されたが、それでも、０．３Ｖ／μｍ以上の電界を印加する必要があった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００３−７２３２号公報
【非特許文献１】
「ＳＩＤ ９９ Ｄｉｇｅｓｔ」のｐｐ．１１３４−１１３７
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
自発光型平面ディスプレイの低消費電力化のためには、上述した文献等に開示されるよりも、さらに低電界で必要な電流密度を実現する必要がある。カーボンナノチューブを電子放出ポイントとする電子源とする場合でも、必要な電界を十分に低減できない原因は次のようであると考えられる。すなわち、カーボンナノチューブがカーボンナノチューブ束として存在するために、カーボンナノチューブ端部の電界が十分に急峻なものとなっていないことによる。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
カーボンナノチューブを電子放出ポイントとする電子源とする場合に、必要とする電界を低減するためには、カーボンナノチューブが独立した１本のカーボンナノチューブとして存在するようにすることが有効である。本発明では、カーボンナノチューブにイオンを照射して、カーボンナノチューブが自ずと構成するカーボンナノチューブ束から先端部分が部分的に１本または２本の分離したカーボンナノチューブを有する構造に改善する。カーボンナノチューブ束から、先端部分が分離されて、独立した１本または２本のカーボンナノチューブとして存在するようになると、カーボンナノチューブ先端に電界を効率的に集中させることができ、電子放出特性を大幅に改善することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明を、図１−５を用いて説明する。
【０００９】
（平面ディスプレイの全体構成）
図１は、本発明の対象とする平面ディスプレイの全体構成を説明する分解斜視図である。電子源アレイを作製した電子源板１０１、電子源の位置に合わせ蛍光体ストライプあるいはドットを作製した蛍光表示板１０３およびこれら電子源板１０１と蛍光表示板１０３とを所定の間隔に保ち固定するための枠ガラス等の外枠１０２からなる。これらは、見やすくするために離して表示したが、実際は重ねて構成される。すなわち、電子源板１０１と蛍光表示板１０３とが外枠１０２で所定の間隔を保って対峙した形になる。
【００１０】
図２（Ａ）は、電子源板１０１の構造を示す模式的に示す平面図である。電子源板１０１は、横方向のカソード電極ストライプ２０１が複数本と、縦方向のゲート電極ストライプ２０２が複数本からなる構造を有する。カソード電極ストライプ２０１とゲート電極ストライプ２０２は、絶縁膜２０４を挿んで交差し、それぞれの交差点には電子源を形成する。図２（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すカソード電極ストライプ２０１とゲート電極ストライプ２０２の交差位置２００に着目して、交差位置２００に形成される電子源２０３の部分を拡大して示す図である。
【００１１】
図３（Ａ）は、蛍光表示板１０３に形成される赤、緑、青の蛍光体ストライプの例を示す平面図である。図に示すように、スラリー法により赤３０１、緑３０２、青３０３の蛍光体ストライプによる繰り返しストライプパターンが形成される。図には示してないが、各蛍光体ストライプ間の位置にブラックマトリクスのストライプを作製する。各々の蛍光体ストライプが、両側のブラックストライプの間となるよう配置する。さらに、蛍光体ストライプを作製した後、全面にアルミニウムを１０−１００ｎｍ蒸着し、アノード電極とする。図３（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す赤、緑、青の蛍光体ストライプ３０１−３０３の１画素の幅が電極ストライプ２０２の３本分に相当し、各色の蛍光体ストライプが電極ストライプ２０２の１本分に相当することを蛍光体ストライプと電極ストライプとを一点鎖線で繋いで示す。また、ゲート電極ストライプ２０２とカソード電極ストライプ２０１の交差に形成される電子源２０３の部分を拡大して示し、１つの電子源２０３に２０３１−２０３４の電子源が構成されていることを示す。図３（Ｃ）は、図３（Ｂ）に示す１つの電子源２０３に構成されている４つの電子源２０３１−２０３４の部分をＡ−Ａ’位置での断面図で示す。４１０はガラス基板であり、その上に、電極ストライプ２０１が形成される。２０４は電子源ストライプであり、カーボンナノチューブを含有した樹脂ペーストが電極ストライプ２０１の上にスクリーン印刷することにより形成される。２０５は絶縁層であり、電子源ストライプ２０４を形成した後スクリーン印刷により形成される。２０２はゲート電極ストライプであり、絶縁層２０５の上にスクリーン印刷により形成される。電子源２０３の部分では、ゲート電極ストライプ２０２とその下の絶縁膜２０５は貫通穴を形成し、その貫通穴の底部に電子源ストライプ２０４の表面が露出する。
【００１２】
以上のようにして作製した電子源板１０１と蛍光表示板１０３を、枠ガラス１０２を用いて所定間隔で対峙するよう配置し、電子源２０３を蛍光体ストライプ３０１−３０３と位置を合わせた後、内部を真空にしてフリットガラス（図示せず）により封止してパネルとする。
【００１３】
電子源板１０１の作成に関するデータの一例を示すと以下のようである。ガラス基板上に印刷法によりカソード電極となるＡｇ電極を形成することにより、厚さ１０μｍ、幅３００μｍ、間隔６０μｍのカソード電極ストライプ２０１を６００本形成する。５５０℃で焼成後、カーボンナノチューブを含有した樹脂ペーストをカソード電極ストライプ２０１の上にスクリーン印刷することにより、電子源ストライプ２０４をカソード電極ストライプ２０１上に形成する。電子源ストライプ２０４のパターン形成はカソード電極ストライプ４０１と同じである。カソード電極ストライプ２０１と電子源ストライプ２０４の２層構造を形成した後、５５０℃で焼成し樹脂ペーストに含有されている樹脂分を除去する。次に、絶縁層２０５をスクリーン印刷する。絶縁層２０５の厚みは３０μｍである、また、カソード電極ストライプ２０１とゲート電極ストライプ２０２の交差部分に形成される４個の電子源穴２０３１−２０３４は直径３０μｍとなっている。この絶縁層２０５を５５０℃で焼成後、Ａｇペーストをスクリーン印刷することにより、厚さ２０μｍ、幅９０μｍ、間隔３０μｍのゲート電極ストライプ２０２を２４００本形成する。なお、ゲート電極ストライプ２０２も、カソード電極ストライプ２０１とゲート電極ストライプ２０２の交差部分に直径３０μｍの電子源穴２０３１−２０３４が空いた構造となっている。
【００１４】
このようにして作製したパネル構造を用いて、カソード電極ストライプ２０１に走査信号を、ゲート電極ストライプ２０２に画像信号を入力することで電子源穴２０３１−２０３４穴からの電子の放出のオン・オフを含めた電子の放出量を制御し、さらに、カソード電極ストライプ２０１と蛍光表示板１０３に設けたアノード電極（図示せず）の間に加速電圧を印加することにより、画像を表示させることができる。
【００１５】
（実施例１）
図４は、本発明の実施例の説明図である。図４（Ａ）は、イオン照射の概念を説明する図である。電子源板１０１に対峙してイオン源５０６を配置する。カソード電極ストライプ２０１に対し、イオン源５０６にプラスの電圧が印加されるように、直流電源５０５を接続する。かつゲート電極ストライプ２０２とイオン源５０６とを接続する。イオン源５０６から放出された金属イオンは、イオン源５０６とカソード電極ストライプ２０１間の加速電圧により、電子源穴２０３１および２０３２を通り電子源ストライプ２０４に選択的に照射される。図示しない、他の電子源穴の電子源ストライプ２０４においても同様である。ここでは、イオン源５０６に対し電子源板１０１をほぼ平行に対峙させ、イオン源５０６とカソード電極ストライプ２０１間の加速電圧（直流電源５０５）を２００Ｖとした。また、ゲート電極ストライプ２０２とイオン源５０６とを接続して同電位としたが、ゲート電極ストライプ２０２をフローティングとしてイオン源５０６から電子源穴の電子源ストライプ２０４にイオン照射するものとしても良い。いずれの場合でも、照射されたイオンが電子源ストライプ２０４のカーボンナノチューブ束をほぐす効果においては大きな差は見られなかった。
【００１６】
図４（Ｂ）は、イオン照射のより実際的な構成を説明する図である。５００はチャンバであり、内部はほぼ真空に近い低い圧力に保たれている。イオン源５０６は、背面に熱源としてのヒータ５０２を設けた電極５０３と、この電極５０３に向けて金属分子を含むガス５０７を噴出するノズル５０１から構成される。電極５０３から適当に離れた位置に電子源板１０１が対峙して配置される。５０４は電源であり、ヒータ５０２に電流を供給する。５０５は前述した加速電源である。ノズル５０１から噴射される金属分子を含むガス５０７が電極５０３にぶつかって、金属分子がイオン化され、プラズマ５０８となって、加速電源５０５により電子源板１０１に向かって進むことになる。
【００１７】
図５（Ａ）−（Ｃ）は、本発明のイオン照射によりカーボンナノチューブの束がほぐされる態様の一例およびイオン照射後のカーボンナノチューブの状態の一例を説明する図である。図５（Ａ）は、イオン照射のまえにおける電子源ストライプ２０４にカーボンナノチューブの束６００１−６００４が存在する状態を概念的に示す図である。例えば、カーボンナノチューブ束６００４は電子源ストライプ２０４に埋もれているが、カーボンナノチューブの束６００１−６００３は表面に露出している。その向きやばらつきはさまざまであるが、前述したように、電子源穴２０３１および２０３２の大きさが、直径３０μｍ程度であれば、図に示すように、平均して、直径方向に３個のカーボンナノチューブ束が存在すると評価できる。
【００１８】
図５（Ｂ）は、イオン照射後における電子源ストライプ２０４のカーボンナノチューブ束６００１−６００３の状態を概念的に示す図である。カーボンナノチューブ束６００１は左端の１本のみが剥がれた状態である。カーボンナノチューブ束６００２は右端の１本のみが剥がれるとともに、さらに、３本がまとまって剥がれた状態である。カーボンナノチューブ束６００３は右端の２本がまとまって剥がれた状態である。より良い電子源と言う観点からは、全てのカーボンナノチューブ束がカーボンナノチューブ束６００１のように剥がれるのが良いが、電子源ストライプ２０４にぶつかるイオンの状態は、管理できないから、このようなばらつきがあるのは止むを得ない。しかし、分離されたカーボンナノチューブは平均として約１０μｍ間隔に分散していると評価でき、かつ、ほぼ等間隔に分散されたカーボンナノチューブは、基板に対しほぼ垂直に配向していると評価される。
【００１９】
図５（Ｃ）は、イオン照射後におけるカーボンナノチューブの状態を概念的に示す図である。図は３層構成となったカーボンナノチューブの各層間および中空部分に金属イオンが散らばって存在している状態を示す。
【００２０】
このように、イオン照射を施したカーボンナノチューブを電子源として用いることにより、１００００個／平方センチメートル以上の電子放出ポイント密度を有する均一な電子放出特性を実現することができる。その結果、電子放出特性が大幅に改善し、０．５Ｖ／μｍないし０．３Ｖ／μｍ以下の電界で１０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度を実現できるため、５Ｖないし３Ｖ以下のゲート動作電圧を実現できる。
【００２１】
（実施例２）
実施例１では、カソード電極ストライプ２０１を形成後、カーボンナノチューブを含有した樹脂ペーストをスクリーン印刷し、電子源ストライプ２０４をカソード電極ストライプ２０１上に形成するものとした。その後、電子源ストライプ２０４にイオン照射して、図５（Ｂ）に示すように、電子源ストライプ２０４の表面上に散在するカーボンナノチューブ束から１本または２本のカーボンナノチューブを剥がすものとした。
【００２２】
実施例２では、カーボンナノチューブ束から１本または２本のカーボンナノチューブを剥がす処理を先に実行する。すなわち、カーボンナノチューブ束を樹脂ペーストに混ぜる前に、イオン照射してカーボンナノチューブ束から１本または２本のカーボンナノチューブを剥がす処理を行う。このプラズマ処理は、実施例１の図４（Ｂ）に示すイオン照射と同様に行うことができる。このように、プラズマ処理されたカーボンナノチューブ束を樹脂ペーストに混ぜて電子源ストライプ２０４をカソード電極ストライプ２０１上に形成するものとした場合でも、図５（Ｂ）に示すように、電子源ストライプ２０４の表面上にカーボンナノチューブ束から剥がされた１本または２本のカーボンナノチューブが散在するものとなる。その結果、実施例１と同様に、１００００個／平方センチメートル以上の電子放出ポイント密度を有する均一な電子放出特性を実現することができる。それ故、電子放出特性が大幅に改善し、０．５Ｖ／μｍないし０．３Ｖ／μｍ以下の電界で１０ｍＡ／ｃｍ２以上の電流密度を実現できるため、５Ｖないし３Ｖ以下のゲート動作電圧を実現できる。
【００２３】
（実施例１または２の変形例）
上述の実施例は以下のように種々の形で実施できる。
【００２４】
電子源ストライプ２０４にはマルチウォールカーボンナノチューブを用いた。マルチウォールカーボンナノチューブのウォール数は何層であってもよいし、単層であっても良い。できるだけ層数の揃ったカーボンナノチューブを用いた方が、電子放出特性の面内分布均一性の観点からは望ましい。また、マルチウォールカーボンナノチューブはキャップの無い構造を用いたが、キャップのある構造のマルチウォールカーボンナノチューブを用いることもできる。
【００２５】
電子源ストライプ２０４あるいはカーボンナノチューブ束に照射するイオン源５０６はリチウムイオン一種類のみを用いたが、複数の種類からなるイオンを用いても良い。また、セシウムイオン一種類のみまたは複数の種類からなるイオン、ナトリウムイオン一種類のみまたは複数の種類からなるイオン、ルビジウムイオン一種類のみまたは複数の種類からなるイオンを用いても良い。電子放出特性の低電圧化の観点からはアルカリ金属イオンを用いることが望ましい。その際、マルチウォールカーボンナノチューブに金属イオンが比較的内包されやすい、リチウムイオン、ナトリウムイオンなどが望ましい。
【００２６】
【発明の効果】
非常に低い電圧で高密度の電子放出源を実現できるため、これを電子源として用いることにより低消費電力の自発光型平面ディスプレイ装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の対象とする平面ディスプレイの全体構成を説明する分解斜視図。
【図２】（Ａ）は、電子源板１０１の構造を示す模式的に示す平面図、（Ｂ）は、図２（Ａ）に示すカソード電極ストライプ２０１とゲート電極ストライプ２０２の交差位置に形成される電子源２０３の部分を拡大して示す図。
【図３】（Ａ）は、蛍光表示板１０３に形成される赤、緑、青の蛍光体ストライプの例を示す平面図、（Ｂ）は、図３（Ａ）に示す赤、緑、青の蛍光体ストライプ３０１−３０３の１画素の幅と電極ストライプ２０２との関係および電子源２０３の具体例を示す図、（Ｃ）は、図３（Ｂ）に示す１つの電子源２０３に構成されている４つの電子源２０３１−２０３４の部分をＡ−Ａ’位置での断面図で示す図。
【図４】（Ａ）は、イオン照射の概念を説明する図、（Ｂ）は、イオン照射のより実際的な構成を説明する図。
【図５】（Ａ）は、イオン照射のまえにおける電子源ストライプ２０４にカーボンナノチューブの束６００１−６００４が存在する状態を概念的に示す図、（Ｂ）は、イオン照射後における電子源ストライプ２０４のカーボンナノチューブ束６００１−６００３の状態を概念的に示す図、（Ｃ）は、イオン照射後におけるカーボンナノチューブの状態を概念的に示す図。
【符号の説明】
１０１…電子源板、１０２…外枠、１０３…蛍光表示板、２００…カソード電極ストライプとゲート電極ストライプの交差点、２０１…カソード電極ストライプ、２０２…ゲート電極ストライプ、２０３…電子源、２０４…絶縁膜、３０１…赤の蛍光体ストライプ、３０２…緑の蛍光体ストライプ、３０３…青の蛍光体ストライプ、４１０…ガラス基板、５００…チャンバ、５０１…ノズル、５０２…ヒータ、５０３…電極、５０４…電源、５０５…加速電源、５０６…イオン源、５０７…金属分子を含むガス、５０８…プラズマ、６００…カーボンナノチューブの束。[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a flat display device, and more particularly to a self-luminous flat display device using carbon nanotubes as an electron source.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, as an electron source used in a field emission display (FED: Field Emission Display), an electron source using a Spindt-type, diamond, diamond-like carbon, carbon fiber, or carbon nanotube as an electron emission point has been used. . Among them, the carbon nanotube has a structure having a hollow portion inside a wall.
[0003]
Non-Patent Document 1 discloses an example in which a 4.5-inch self-luminous flat display using a hollow single-walled carbon nanotube as an electron emission point is manufactured. In this method, it is necessary to apply an electric field of 2 V / μm (volts / micron) or more to obtain a current density of 10 mA / cm 2 (milliamps / square centimeter) or more necessary for realizing a self-luminous type flat display. there were.
[0004]
Patent Document 1 discloses an example in which a metal is encapsulated in a hollow portion inside a carbon nanotube, and a self-luminous flat display of an electron source having a carbon nanotube formed with an encapsulated metal rod as an electron emission point is manufactured. . In this method, the electric field required to obtain a current density of 10 mA / cm 2 or more necessary for realizing a self-luminous type flat display is greatly improved, but an electric field of 0.3 V / μm or more is still obtained. It was necessary to apply.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-7232 [Non-Patent Document 1]
See “SID 99 Digest” pp. 1134-1137
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to reduce the power consumption of the self-luminous type flat display, it is necessary to realize a required current density with a lower electric field than disclosed in the above-mentioned documents and the like. Even when a carbon nanotube is used as an electron source having an electron emission point, the reason why the required electric field cannot be sufficiently reduced is considered as follows. That is, since the carbon nanotubes exist as a bundle of carbon nanotubes, the electric field at the ends of the carbon nanotubes is not sufficiently sharp.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
When the carbon nanotube is used as an electron source having an electron emission point, it is effective to make the carbon nanotube exist as one independent carbon nanotube in order to reduce a required electric field. In the present invention, the carbon nanotubes are irradiated with ions to improve the carbon nanotube bundle to a structure having one or two separated carbon nanotubes at the tip part from the carbon nanotube bundle naturally formed. When the tip is separated from the bundle of carbon nanotubes and exists as one or two independent carbon nanotubes, the electric field can be efficiently concentrated on the tip of the carbon nanotube, and the electron emission characteristics are greatly improved. Can be improved.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
The present invention will be described with reference to FIGS.
[0009]
(Overall configuration of flat display)
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating the entire configuration of a flat display according to the present invention. An electron source plate 101 in which an electron source array is manufactured, a fluorescent display panel 103 in which phosphor stripes or dots are manufactured in accordance with the positions of the electron sources, and the electron source plate 101 and the fluorescent display plate 103 are fixed at predetermined intervals. And an outer frame 102 such as a frame glass. These are shown apart for easy viewing, but they are actually overlapped. In other words, the electron source plate 101 and the fluorescent display plate 103 face each other with a predetermined interval between the outer frames 102.
[0010]
FIG. 2A is a plan view schematically illustrating the structure of the electron source plate 101. The electron source plate 101 has a structure including a plurality of horizontal cathode electrode stripes 201 and a plurality of vertical gate electrode stripes 202. The cathode electrode stripe 201 and the gate electrode stripe 202 intersect by inserting the insulating film 204, and an electron source is formed at each intersection. FIG. 2B is an enlarged view showing a portion of the electron source 203 formed at the intersection 200 by focusing on the intersection 200 of the cathode electrode stripe 201 and the gate electrode stripe 202 shown in FIG. It is.
[0011]
FIG. 3A is a plan view illustrating an example of red, green, and blue phosphor stripes formed on the fluorescent display panel 103. As shown in the figure, a repeated stripe pattern of phosphor stripes of red 301, green 302, and blue 303 is formed by a slurry method. Although not shown, black matrix stripes are formed at positions between the respective phosphor stripes. Each phosphor stripe is arranged between the black stripes on both sides. Further, after forming the phosphor stripe, aluminum is deposited on the entire surface by 10 to 100 nm to form an anode electrode. In FIG. 3B, the width of one pixel of the red, green, and blue phosphor stripes 301 to 303 shown in FIG. 3A corresponds to three electrode stripes 202, and the phosphor stripe of each color is an electrode. That which corresponds to one stripe 202 is shown by connecting the phosphor stripe and the electrode stripe with a dashed line. Also shows that shows the enlarged portion of the electron source 203, which is formed at the intersection of the gate electrode stripes 202 and the cathode electrode stripes 201, 203 1 -203 4 electron source to one electron source 203 is configured . FIG. 3C is a cross-sectional view taken along line AA ′ of four electron sources 203 1 to 2034 included in one electron source 203 shown in FIG. 3B. Reference numeral 410 denotes a glass substrate on which the electrode stripe 201 is formed. Reference numeral 204 denotes an electron source stripe, which is formed by screen-printing a resin paste containing carbon nanotubes on the electrode stripe 201. An insulating layer 205 is formed by screen printing after forming the electron source stripe 204. Reference numeral 202 denotes a gate electrode stripe, which is formed on the insulating layer 205 by screen printing. In the portion of the electron source 203, the gate electrode stripe 202 and the insulating film 205 thereunder form a through hole, and the surface of the electron source stripe 204 is exposed at the bottom of the through hole.
[0012]
After the electron source plate 101 and the fluorescent display panel 103 manufactured as described above are arranged so as to face each other at a predetermined interval using the frame glass 102, and the electron source 203 is aligned with the phosphor stripes 301 to 303, The inside is evacuated and sealed with frit glass (not shown) to form a panel.
[0013]
An example of data relating to the creation of the electron source plate 101 is as follows. By forming an Ag electrode serving as a cathode electrode on a glass substrate by a printing method, 600 cathode electrode stripes 201 having a thickness of 10 μm, a width of 300 μm, and an interval of 60 μm are formed. After firing at 550 ° C., an electron source stripe 204 is formed on the cathode electrode stripe 201 by screen printing a resin paste containing carbon nanotubes on the cathode electrode stripe 201. The pattern formation of the electron source stripe 204 is the same as that of the cathode electrode stripe 401. After a two-layer structure of the cathode electrode stripe 201 and the electron source stripe 204 is formed, baking is performed at 550 ° C. to remove the resin contained in the resin paste. Next, the insulating layer 205 is screen-printed. The thickness of the insulating layer 205 is 30 [mu] m, also, the electron emitter holes 203 1 -203 4 4 which is formed at the intersection of the cathode electrode stripes 201 and the gate electrode stripe 202 has a diameter 30 [mu] m. After sintering the insulating layer 205 at 550 ° C., an Ag paste is screen-printed to form 2,400 gate electrode stripes 202 having a thickness of 20 μm, a width of 90 μm, and an interval of 30 μm. The gate electrode stripes 202 also electron emitter holes 203 1 -203 4 of diameter 30μm at the intersection of the cathode electrode stripes 201 and the gate electrode stripe 202 has a vacant structure.
[0014]
By using the panel structure thus manufactured, a scanning signal is input to the cathode electrode stripe 201 and an image signal is input to the gate electrode stripe 202 to turn on / off the emission of electrons from the electron source holes 203 1 to 203 4. An image can be displayed by controlling the amount of emitted electrons including off, and further applying an acceleration voltage between the cathode electrode stripe 201 and an anode electrode (not shown) provided on the fluorescent display panel 103. it can.
[0015]
(Example 1)
FIG. 4 is an explanatory diagram of the embodiment of the present invention. FIG. 4A is a diagram illustrating the concept of ion irradiation. An ion source 506 is arranged so as to face the electron source plate 101. A DC power supply 505 is connected to the cathode electrode stripe 201 so that a positive voltage is applied to the ion source 506. In addition, the gate electrode stripe 202 and the ion source 506 are connected. Metal ions emitted from the ion source 506, the acceleration voltage between the ion source 506 and the cathode electrode stripes 201, are selectively irradiated with electron emitter holes 203 1 and 203 2 as the electron source stripes 204. The same applies to the electron source stripe 204 of another electron source hole (not shown). Here, the electron source plate 101 was made to face the ion source 506 almost in parallel, and the acceleration voltage (DC power supply 505) between the ion source 506 and the cathode electrode stripe 201 was set to 200V. Further, although the gate electrode stripe 202 and the ion source 506 are connected to have the same potential, the gate electrode stripe 202 may be floating and the ion source 506 may irradiate the electron source stripe 204 in the electron source hole with ions. In each case, no significant difference was observed in the effect of the irradiated ions loosening the carbon nanotube bundle of the electron source stripe 204.
[0016]
FIG. 4B is a diagram illustrating a more practical configuration of ion irradiation. Reference numeral 500 denotes a chamber, the inside of which is maintained at a low pressure close to a vacuum. The ion source 506 includes an electrode 503 provided with a heater 502 as a heat source on the back surface, and a nozzle 501 for jetting a gas 507 containing metal molecules toward the electrode 503. The electron source plate 101 is disposed at a position appropriately distant from the electrode 503 so as to face. A power supply 504 supplies a current to the heater 502. Reference numeral 505 denotes the aforementioned acceleration power supply. The gas 507 containing metal molecules injected from the nozzle 501 collides with the electrode 503, and the metal molecules are ionized and turned into plasma 508, which travels toward the electron source plate 101 by the acceleration power supply 505.
[0017]
5A to 5C are diagrams illustrating an example of a mode in which the bundle of carbon nanotubes is loosened by ion irradiation according to the present invention and an example of a state of the carbon nanotube after ion irradiation. FIG. 5A is a diagram conceptually showing a state where bundles of carbon nanotubes 600 1 to 600 4 exist in the electron source stripe 204 before ion irradiation. For example, although the carbon nanotube bundles 600 4 are buried in the electron source stripes 204, beam 600 1 -600 3 of carbon nanotubes are exposed to the surface. Its orientation and variations may vary, as described above, the magnitude of the electron emitter holes 203 1 and 203 2 is, if a diameter of about 30 [mu] m, as shown in FIG, on average, three in the diametrical direction It can be evaluated that there is a bundle of carbon nanotubes.
[0018]
Figure 5 (B) is a diagram conceptually showing the state of the carbon nanotube bundles 600 1 -600 3 of the electron source stripe 204 after ion irradiation. The carbon nanotube bundle 6001 is in a state where only one at the left end is peeled off. The carbon nanotube bundles 600 2 with only one hand and the peeling, further a state where the peeling collectively are three. Carbon nanotube bundles 600 3 is in a state in which peeled off together the two rightmost. Better viewpoint from say an electron source, all the carbon nanotube bundles good to peel off as the carbon nanotube bundles 600 1, ions of state striking the electron source stripes 204 can not be managed, such variations There is no stopping it. However, it can be evaluated that the separated carbon nanotubes are dispersed at an interval of about 10 μm on average, and that the carbon nanotubes dispersed at substantially equal intervals are evaluated to be substantially perpendicular to the substrate.
[0019]
FIG. 5C is a diagram conceptually showing a state of the carbon nanotube after ion irradiation. The figure shows a state in which metal ions are scattered and present between the layers and hollow portions of the carbon nanotube having a three-layer structure.
[0020]
As described above, by using the ion-irradiated carbon nanotube as the electron source, uniform electron emission characteristics having an electron emission point density of 10,000 or more per square centimeter can be realized. As a result, the electron emission characteristics are greatly improved, and a current density of 10 mA / cm 2 or more can be realized in an electric field of 0.5 V / μm to 0.3 V / μm or less, so that a gate operation voltage of 5 V to 3 V or less is realized. it can.
[0021]
(Example 2)
In the first embodiment, after forming the cathode electrode stripe 201, a resin paste containing carbon nanotubes is screen-printed to form the electron source stripe 204 on the cathode electrode stripe 201. Thereafter, the electron source stripe 204 was irradiated with ions to peel off one or two carbon nanotubes from the carbon nanotube bundle scattered on the surface of the electron source stripe 204 as shown in FIG. 5B.
[0022]
In the second embodiment, the process of peeling one or two carbon nanotubes from the carbon nanotube bundle is performed first. That is, before mixing the carbon nanotube bundle with the resin paste, a process of exposing one or two carbon nanotubes from the carbon nanotube bundle by ion irradiation is performed. This plasma treatment can be performed in the same manner as the ion irradiation shown in FIG. As described above, even when the electron source stripe 204 is formed on the cathode electrode stripe 201 by mixing the plasma-treated carbon nanotube bundle with the resin paste, as shown in FIG. One or two carbon nanotubes peeled off from the carbon nanotube bundle are scattered on the surface of. As a result, similar to the first embodiment, uniform electron emission characteristics having an electron emission point density of 10,000 or more per square centimeter can be realized. Therefore, the electron emission characteristics are greatly improved, and a current density of 10 mA / cm 2 or more can be realized in an electric field of 0.5 V / μm to 0.3 V / μm or less, and a gate operation voltage of 5 V to 3 V or less is realized. it can.
[0023]
(Modification of Embodiment 1 or 2)
The embodiments described above can be implemented in various forms as follows.
[0024]
Multi-wall carbon nanotubes were used for the electron source stripe 204. The number of walls of the multi-wall carbon nanotube may be any number of layers, or may be a single layer. It is desirable to use carbon nanotubes having the same number of layers as much as possible from the viewpoint of uniformity of the in-plane distribution of electron emission characteristics. Although the multi-walled carbon nanotube has a structure without a cap, a multi-walled carbon nanotube having a structure with a cap can also be used.
[0025]
Although the ion source 506 for irradiating the electron source stripe 204 or the bundle of carbon nanotubes uses only one type of lithium ion, ions of a plurality of types may be used. In addition, ions of only one kind or plural kinds of cesium ions, ions of only one kind or plural kinds of sodium ions, and ions of only one kind or plural kinds of rubidium ions may be used. It is desirable to use an alkali metal ion from the viewpoint of lowering the voltage of the electron emission characteristics. At that time, lithium ions, sodium ions, and the like, which are relatively easy to include metal ions in the multi-wall carbon nanotubes, are desirable.
[0026]
【The invention's effect】
Since a high-density electron emission source can be realized at a very low voltage, a self-luminous flat display device with low power consumption can be realized by using the electron emission source as an electron source.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an exploded perspective view illustrating the overall configuration of a flat panel display according to the present invention.
2A is a plan view schematically showing the structure of an electron source plate 101, and FIG. 2B is formed at the intersection of a cathode electrode stripe 201 and a gate electrode stripe 202 shown in FIG. 2A. The figure which expands and shows the part of the electron source 203 performed.
FIG. 3A is a plan view showing an example of red, green, and blue phosphor stripes formed on a fluorescent display panel 103; FIG. 3B is a plan view showing red, green, and blue shown in FIG. 3A; FIG. 3C shows the relationship between the width of one pixel of the phosphor stripes 301 to 303 and the electrode stripe 202 and a specific example of the electron source 203. FIG. 3C shows the configuration of one electron source 203 shown in FIG. shows four parts of the electron source 203 1 -203 4 are a sectional view at a-a 'position.
FIG. 4A is a diagram illustrating the concept of ion irradiation, and FIG. 4B is a diagram illustrating a more practical configuration of ion irradiation.
[5] (A) conceptually illustrates figure state the carbon nanotube bundles 600 1 -600 4 of the electron source stripe 204 is present in the previous ion irradiation, (B), the electron source after ion irradiation FIG. 3C is a diagram conceptually illustrating a state of carbon nanotube bundles 600 1 to 600 3 of a stripe 204, and FIG. 4C is a diagram conceptually illustrating a state of carbon nanotubes after ion irradiation.
[Explanation of symbols]
Reference Signs List 101: electron source plate, 102: outer frame, 103: fluorescent display panel, 200: intersection of cathode electrode stripe and gate electrode stripe, 201: cathode electrode stripe, 202: gate electrode stripe, 203: electron source, 204: insulating film , 301 ... red phosphor stripe, 302 ... green phosphor stripe, 303 ... blue phosphor stripe, 410 ... glass substrate, 500 ... chamber, 501 ... nozzle, 502 ... heater, 503 ... electrode, 504 ... power supply, 505: acceleration power source, 506: ion source, 507: gas containing metal molecules, 508: plasma, 600: bundle of carbon nanotubes.
