JP2006331900A - 自発光型平面表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 画面サイズが約４０型程度以上の大型ディスプレイを作製した際に配線の電気的応答度が十分に速く、且つ均一な発光パターンが得られるカーボンナノチューブ等のナノ材料を電子源とする自発光型平面表示装置を提供する。
【解決手段】 表示領域の中央部と、周辺部とに形成されている複数のピクセル内のカソード電極の表面の凹凸の高低差を１μｍ以下とし、当該カソード電極の表面にナノ材料からなる電子源を形成し、カソード電極を印刷法により作製することにより、数μｍの厚膜を実現することが可能となり、配線抵抗が低減し、高速応答性を確保できる。
【選択図】 図１７

Description

本発明は、真空中への電子放出を利用した表示装置に係り、特にナノ材料で構成した電子源を有するカソード電極とこの電子源からの電子の放出量を制御するゲート電極とを備えた背面パネルと、この背面パネルから取り出された電子の励起で発光する複数色の蛍光体層とアノード電極とを有する前面パネルとを具備した自発光型平面表示装置に関するものである。

高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型表示装置の要求が高まっている。

その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した電子放出型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の型式のパネル型表示装置の実用化も近い。なお、補助的な照明光源を必要としないプラズマ表示装置、電子放出型表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置を自発光型平面表示装置と称する。

このような平面型の表示装置のうち、上記電子放出型の表示装置には、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらにより発案されたコーン状の電子放出構造を有するもの、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造を有するもの、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも呼ばれる）を有するもの、さらにはダイアモンド膜、グラファイト膜またはカーボンナノチューブに代表されるナノチューブなどが有する電子放出現象を利用するもの等が知られている。

自発光型平面表示装置の一例である電子放出型の表示装置は、内面に電子放出型の電子源と制御電極であるゲート電極とを形成した背面パネルと、この背面パネルと対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを備えた前面パネルの両者の内周縁に封止枠を介挿して封止し、当該背面パネルと前面パネルと封止枠とで形成される内部を真空に保持して構成される。

背面パネルは、ガラスまたはセラミックス等を好適とする背面基板の上に第１の方向に延在しこの第１の方向と交差する第２の方向に並設されて電子源をもつ複数のカソード電極と、第２の方向に延在し第１の方向に並設して設けたゲート電極を有する。そして、カソード電極とゲート電極との間の電位差で電子源からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。

また、前面パネルはガラス等の光透過性の材料で形成された前面基板の上に蛍光体層とアノード電極とを有する。封止枠は背面パネルと前面パネルの内周縁にフリットガラスなどの接着材で固着される。背面パネルと前面パネルおよび封止枠で形成される内部の真空度は、例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒ程度である。表示面サイズが大きいものでは、背面パネルと前面パネルの間に間隙保持部材（スペーサまたは隔壁とも称する）を介挿して固定し、両基板間の間を所定の間隔に保持している。

なお、ナノチューブとしての典型例である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表示装置に関する従来技術を開示したものとして、下記「非特許文献１」等、数多く報告されている。

Applied Physics Lettersのvol.80(21), pp.4045-4047 (2002)

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表示装置においては、エミッションポイントの密度をある一定値以上増加させることにより、肉眼で見て均一な発光を実現する必要がある。このためには、電子源となるカーボンナノチューブの高さを揃える必要があり、これを実現するには、電子源下層のカソード電極の表面を可能な限り平坦にすることが必要となる。

現状では、電極表面が平坦なカソード電極を得るために、スパッタリング法とこれに引き続くフォトリソグラフィー法を用いていた。しかしながら、スパッタリング法では、数μｍの膜厚を形成することが不可能であるためにライン抵抗が大きくなり、大型のディスプレイを作製した場合に高速度の電気信号が伝達できないという課題があった。

また、印刷法を用いれば、数μｍの膜厚のカソード電極を形成することができるが、その表面の凹凸の高低差が３μｍ〜５μｍと大きくなり、このためにカソード電極の表面に形成した電子源であるカーボンナノチューブの高さが不揃いとなり、エミッションポイントの密度が低くなるという課題があった。

したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、画面サイズが約４０型程度以上の大型ディスプレイを作製した際に配線抵抗を低減し、電気的応答度が十分に速く、且つ均一な発光パターンが得られるカーボンナノチューブ等のナノ材料を電子源とする自発光型平面表示装置を提供することにある。

このような目的を達成するために本発明による自発光型平面表示装置は、表示領域の中央部と、周辺部とに形成されているピクセル内の当該カソード電極の表面の凹凸の高低差を１μｍ以下とし、当該カソード電極の表面にナノ材料からなる電子源層を形成し、カソード電極を印刷法により作製することによって、数μｍの厚膜を実現することが可能となり、配線抵抗が低減し、高速応答性を確保できるので、背景技術の課題を解決することができる。

また、本発明による他の自発光型平面表示装置は、好ましくは、上記構成において、カソード電極を形成する印刷ペースト中の金属粒子の形状，平均粒径及び印刷ペーストの組成を最適化することにより、カソード電極の表面全体の凹凸の高低差を０．５μｍ以下に抑え、均一発光を実現することができるので、背景技術の課題を解決することができる。

これにより、例えばスクリーン印刷プロセスのような低価格化が期待できる塗布プロセスを用いて自発光型平面表示装置を容易に作製することが可能となる。

なお、本発明は、上記各構成及び後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。

本発明によれば、カソード電極の表面全体の凹凸の高低差を１μｍ以下とし、当該カソード電極の表面にナノ材料からなる電子源層を形成することにより、配線抵抗が低減され、電気的応答速度が十分に速く、且つ均一な発光パターンを有するナノ材料を電子源とする大型の自発光型平面表示装置を実現することができるという極めて優れた効果が得られる。

また、本発明によれば、通常用いられる印刷塗布プロセス等を用いて容易に且つ低価格で自発光型平面表示装置を作製することができるという極めて優れた効果が得られる。

以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。まず、本発明の概略について図１７及び図１８を用いて説明する。

まず、図１７を用いて凹凸の定義を説明する。図１７は、カソード電極の表面の凹凸を触針法，光学法または電子顕微鏡等を用いてある直線に沿って測定した例である。横軸がカソード電極の面方向の位置を、縦軸がカソード電極の膜厚をそれぞれ示している。膜厚は、図中、矢印で示す方向に局所的最高点と局所的最低点とが交互に現れるが、隣接する局所的最高点と局所的最低点との高低差を凹凸と定義する。

ナノ材料として例えば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表示装置において、電子源表面に局所的な凹凸が存在すると、凸部にのみ電界が集中するので、均一発光を妨げる要因となる。これに対して広範囲における穏やかな凹凸は、均一発光を妨げる要因とはならない。以上の理由により、上記凹凸の定義が妥当であると考えられる。

平坦なカソード電極表面を印刷法により実現するためには、印刷ペースト中の金属粒子の形状，平均粒径及びペースト組成等を最適化する必要がある。金属粒子は、フレーク状ではなく、粒状であることが望ましい。さらに、その平均粒径は０．１μｍ〜１．０μｍ程度の範囲であり、その粒径分布が可能な限り狭い方が良い。また、膜厚が３μｍ〜１０μｍ程度の範囲の印刷が可能であり、メッシュ跡が残らず、微細パターンの印刷が可能なように粘度等のペースト特性を適切に調整する必要がある。

図１８は、表示装置の有効表示領域におけるカソード電極の表面凹凸の測定点を示す図である。図１８において、有効表示領域ＡＲの平面形状は略々矩形状であり、水平方向長さＨ、垂直方向長さＶ、対角方向長さＤを有する。垂直方向長さＶを表示領域ＡＲの上端から１０％、５０％、９０％の位置に分割する水平方向の分割線を各々Ｘ₁₀、Ｘ₅₀、Ｘ₉₀とする。水平方向長さＨを表示領域ＡＲの左端から１０％、５０％、９０％の位置に分割する垂直方向の分割線を各々Ｙ₁₀、Ｙ₅₀、Ｙ₉₀とする。これら水平方向の分割線Ｘ₁₀、Ｘ₅₀、Ｘ₉₀と垂直方向の分割線Ｙ₁₀、Ｙ₅₀、Ｙ₉₀との各交点（９箇所）の近傍に形成されている画素が、上記表面凹凸の測定点である。本発明では、上記各交点において、カソード電極の表面凹凸の高低差が約１μｍ以下であり、更に好ましくは約０．５μｍ以下である。

次に、図１９及び図２０に示す要部拡大断面図を用いて本発明の実施の形態の概略を説明する。図１９では、ガラス基板ＳＵＢ上に平坦な表面を有するカソード電極ＣＬを形成し、このカソード電極ＣＬ上に電子源層ＥＭＳを形成する。この電子源層ＥＭＳは、ナノ材料として例えばカーボンナノチューブＣＮＴを含有したペーストをスクリーン印刷することにより形成する。

そして、その表面を機械的手段または光学的手段により表面処理することにより、電子源層ＥＭＳの表面のカーボンナノチューブＣＮＴを起毛することにより、均一な発光特性を有する電子源を形成することができる。

さらに、図２０では、平坦なカソード電極ＣＬの表面にカーボンナノチューブＣＮＴを起毛配置させた構造である。この構造は図１９に示すようにカソード電極ＣＬ上の電子源層ＥＭＳを形成し、その界面で電子源層ＥＭＳを剥離することにより、実現することができる。

このように平坦な表面にカーボンナノチューブＣＮＴを起毛配置させることによってそれぞれのカーボンナノチューブＣＮＴには、ほぼ均一に電界が集中して印加するので、面内均一な電子放射特性を有する電子源を実現することができる。

図１及び図２は、本発明による自発光型平面表示装置の実施例１の構成を説明する模式図であり、図１は、自発光型平面表示装置を斜め上方から見た要部展開斜視図、図２は、自発光型平面表示装置を斜め下方から見た要部展開斜視図である。この自発光型平面表示装置は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１と、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２とが封止枠ＭＦＬを介して貼り合わせて構成される。

また、図３は、自発光型平面表示装置の背面基板ＳＵＢ１の内面を上方から見た要部平面図である。図３において、背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向に延在し、この一方向と交差する他方向に並設された多数のカソード電極ＣＬと、上記他方向に延在し、上記一方向に並設された多数のゲート電極ＧＬが形成されている。カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとは、図示しない絶縁層を介して交差し、それぞれの交差部分にはナノ材料として例えばカーボンナノチューブ電子源が形成されている。

電子源に電子を供給するカソード電極ＣＬは、各カソード電極が複数組に分割されて各組毎のカソード電極がカソード電極バスラインに電気的に接続されている。また、ゲート電極ＧＬは、各ゲート電極が複数組に分割されて各組毎のゲート電極をゲート電極バスラインに電気的に接続されている。そして、カソード電極バスライン及びゲート電極バスラインのうちの一部分をそれぞれ選択することにより、指定された位置の電子源から電子を放出させる電子線群を構成している。

この背面基板ＳＵＢ１上に形成されたカソード電極ＣＬには、カソード信号源（映像信号源）Ｃからカソード信号（映像信号）が供給され、ゲート電極ＧＬにはゲート信号源（走査信号源）Ｇからゲート信号（走査信号）が印加される。そして、ゲート信号により選択されたゲート電極ＧＬと交差するカソード電極ＣＬの電子源から電子線が放出される。

また、図４は、自発光型平面表示装置の前面基板ＳＵＢ２の内面を上方から見た要部平面図である。図４において、前面基板ＳＵＢ２の内面の表示領域には、図３に示す背面基板ＳＵＢ１に有する電子源の形成位置に合わせて赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢがストライプ状に複数配列されて蛍光体層ＰＨが形成されている。なお、この蛍光体層ＰＨはドット状の配列でも良い。また、これらの各赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢの相互間は、図示しないブラックマトリクス膜により区画され、これらの蛍光体層ＰＨ及びブラックマトリクス膜の背面の全面にはメタルバック膜が形成されている

さらに、この前面基板ＳＵＢ２の内面には、図４に示すように蛍光体層ＰＨの下層にアノード電極（陽極）ＡＤが形成されている。なお、アノード電極ＡＤを蛍光体層ＰＨの上層に形成することもできる。このアノード電極ＡＤには、図１に示す高電圧源Ｅから所定の陽極電圧が印加されている。カソード電極ＣＬの電子源から放出された電子は、アノード電極ＡＤに印加される高電圧で加速されて所定の蛍光体層ＰＨに射突し、これを所定の色で発光させる。この蛍光体層ＰＨの発光を前面基板ＳＵＢ２の表示領域の全域で制御することで２次元の映像が表示される。

なお、画面サイズが大きい平面表示装置では、背面基板ＳＵＢ１に有する電子源と前面基板ＳＵＢ２の蛍光体層ＰＨとの間隔を所定値に保持させるために封止枠ＭＦＬの内部に薄いガラス板などからなる複数の隔壁（スペーサ）が所定の間隔で設置される。

図５は、実施例１における背面パネルの構成例を模式的に説明する平面図であり、図５（ａ）は全体構成図、図５（ｂ）は図５（ａ）の要部拡大図である。図５では、背面パネルを構成する背面基板ＳＵＢ１の内面に同図垂直方向に複数本のカソード電極ＣＬが形成され、同図水平方向には多数のゲート電極ＧＬが形成されている。カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとは図示しないが、絶縁層を介して交差し、各交差部分に前述したカーボンナノチューブを含有した電子源部ＥＭＳが形成される。

このカーボンナノチューブを含有した電子源部ＥＭＳは、前述したようにゲート電極ＧＬと、この下層の絶縁層（図示せず）を貫いた穴の底部に露出したカソード電極ＣＬ内に形成されている。個々の電子源部ＥＭＳはカラー表示の場合の１画素（ピクセル）を構成する副画素（サブピクセル）に対応する。カソード電極ＣＬの一端はカソード電極引出線ＣＬＴとなり、カソード信号源Ｃからカソード信号（映像信号）が供給される。また、ゲート電極ＧＬの一端はゲート電極引出線ＧＬＴとなり、ゲート信号源Ｇからゲート信号（走査信号）が供給される。

図６は、実施例１の自発光型平面表示装置を構成する前面パネルの構成例を模式的に説明する平面図であり、図６（ａ）は全体構成図、図６（ｂ）は図６（ａ）の要部拡大平面図である。この前面パネルは、前面基板ＳＵＢ２の内面に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のストライプ状の各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＧが遮光層（ブラックマトリクス）ＢＭで相互に区画されて蛍光体層ＰＨが成膜されて蛍光面が形成され、この蛍光面上に膜厚が数十ｎｍ乃至数百ｎｍに成膜されてアノード電極ＡＤが形成されている。

この蛍光面は次のようにして形成される。先ず、吸光物質と感光性樹脂とを混合したスラリーの塗布、マスク露光および過酸化水素水等を用いた既知のリフトオフ法により、図５における電子源部ＥＭＳの横方向（水平方向）ピッチに合わせて電子源部ＥＭＳ間の中央の位置にストライプ状のブラックマトリクスＢＭを形成する。次に、スラリー法を用いて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のストライプ状の各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＢの繰り返しパターンを形成し、各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＢの両側にブラックマトリクスＢＭが位置した蛍光体層ＰＨを形成する。また、ストライプ状の各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＢを形成した後、図示しないが、全面にアルミニウムを数十乃至数百ｎｍの厚さに蒸着してアノード電極ＡＤを形成する。

このようにして製作した前面パネルを封止枠ＭＦＬを介して前述した背面パネルと重ね合わせ、電子源と蛍光体を位置合わせし、内部を真空引きして封止し、表示パネルを製作し、駆動回路等を付加して自発光型平面表示装置を完成する。なお、前面パネルと封止枠ＭＦＬおよび背面パネルの封着にはフリットガラスを用いた。この封着は、封着面にフリットガラスを印刷法またはディスペンサー塗布法を用いて塗布し、約４５０°Ｃに加熱して溶融接着する。また、前面パネルと封止枠と背面パネルとを封着した内部空間の真空引きは、前面パネル，封止枠または背面パネルの何れか（通常は、背面パネルの表示領域外かつ封止枠内の適当な場所）に取り付けた排気管から排気し、所定の真空度に達した状態で排気管を封じきることで表示パネルが形成される。

このようにして製作した表示パネルにカソード電極ＣＬにカソード信号を、ゲート電極ＧＬにゲート信号をそれぞれ印加し、さらに加速電極ＡＤにカソード電極ＣＬに対して高電圧の加速電極を印加することにより、所望の高品位の画像を表示させることができた。

次に、本発明による自発光型平面表示装置における電子源の構造例及びこの構造例を製造する製造プロセスについて図７乃至図１０に要部拡大斜視図を用いて説明する。なお、これらの図では電子源アレイのサブピクセルについて詳細に示す。

まず、図７に示すように、ガラス板を好適とする背面基板ＳＵＢ１の表面に銀微粒子と、鉛ガラス粒子とをエチルセルロースに含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法によりストライプ状に塗布し、焼成してカソード電極ＣＬを形成する。この電極形成用銀ペーストは、平均粒径約０．５μｍの銀微粒子が約８０ｗｔ％と、平均粒径約０．５μｍの鉛ガラス粒子が約１０ｗｔ％と、エチルセルロースが約１０ｗｔ％とを混合させた組成からなり、この銀ペーストを用いることにより、カソード電極ＣＬの表面の凹凸の高低差を約０．５μｍ以下に抑えることができた。また、電極幅は約３０μｍ、隣接する図示しないストライプ状のカソード電極との間隔は約２４０μｍである。

このカソード電極ＣＬは、粒径約０．５μｍの銀微粒子と鉛ガラスとの混合物とから構成されており、エチルセルロースは焼成により消失され、鉛ガラス粒子は溶解される。このカソード電極ＣＬの膜厚は焼成後で約５μｍである。このようなカソード電極ＣＬのストライプ構造を１２８０×３本＝３８４０本形成する。

次に、図８に示すようにこのカソード電極ＣＬの表面に平均直径が約５ｎｍのマルチウォールカーボンナノチューブとこのマルチウォールカーボンナノチューブの支持体としての粒径が約１μｍの銀微粒子とをエチルセルロースに含有させた銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布して電子源層ＥＳＭを形成する。この銀ペーストには、マルチウォールカーボンナノチューブとカソード電極ＣＬとの電気的コンタクトを良好にするために例えば金微粒子等の他の金属微粒子を混合することもできる。なお、上記平均直径が約５ｎｍのマルチウォールカーボンナノチューブに代えて平均直径が約２ｎｍのダブルウォールカーボンナノチューブを用いても良い。

次に、図９に示すようにカソード電極ＣＬ及び電子源層ＥＭＳが形成された背面基板ＳＵＢ１上にフリットガラスをスクリーン印刷法により塗布し、焼成して絶縁層ＩＮＳを形成する。この絶縁層ＩＮＳには、上述したカソード電極ＣＬの電子源層ＥＭＳに対応する部分に電子源ホールＣＨＬ１が形成されている。この絶縁層ＩＮＳの膜厚は、焼成後で約５μｍである。この構成により、電子源ホールＣＨＬ１の内部には、カソード電極ＣＬ及びこのカソード電極ｃｌ上に形成された電子源層ＥＭＳが露出する構造となる。

次に図１０に示すようにこの絶縁層ＩＮＳ１上に銀微粒子をエチルセルロースに含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、焼成してゲート電極ＧＬを形成する。このゲート電極ＧＬには、上記電子源層ＥＭＳに対応する部分に上記電子源ホールＣＨＬ１に連通する上部電子源ホールＣＨＬ２が形成されている。このゲート電極ＧＬは平均粒径が約１μｍの銀微粒子で構成され、焼成後の膜厚は約５μｍである。このようなゲート電極ＧＬを７２０本形成する。

最後に、上部電子源ホールＣＨＬ２内に露出している電子源層ＥＭＳの表面に対してカーボンナノチューブを起毛させるための表面処理を行う。この表面処理には、レーザ照射、プラズマ処理または機械的処理等の手法を用いることができる。このようにしてゲート動作可能なカーボンナノチューブ電子源構造を作製することができた。このような電子源構造においては、カソード電極ＣＬと、ゲート電極ＧＬと、電子源層ＥＭＳとが背面基板ＳＵＢ１のほぼ同一平面上に隣接して形成されることになる。

なお、本実施例では、カソード電極ＣＬ，ゲート電極ＧＬおよび電子源層ＥＭＳを銀で形成したが、必要な電気伝導性を有する如何なる金属も用いることも可能である。また、合金または金属多層膜を用いることも可能である。さらにカソード電極ＣＬ，電子源層ＥＭＳ及びゲート電極ＧＬの塗布は、スクリーン印刷法に限定されるものではなく、インクジェット法，他の特殊な印刷法または気相成長法等を用いることもできる。

図１１乃至図１４は、本発明の自発光型平面表示装置における背面パネルの他の構造例及びこの構造例を製造する製造プロセスの説明図である。なお、ここでは、表示領域に形成される電子源アレイのサブピクセルについて説明する。

まず、図１１に示すように、ガラス板を好適とする背面基板ＳＵＢ１の表面に銀微粒子及び鉛ガラス粒子を有機溶剤に含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法によりストライプ状に塗布し、焼成してカソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとを同時に形成する。したがって、このカソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとは、背面基板ＳＵＢ１上のほぼ同一平面上に形成される。この電極形成用銀ペーストは、平均粒径約０．５μｍの銀微粒子が約８０ｗｔ％と、平均粒径が約０．５μｍの硼珪酸ガラス粒子が約１０ｗｔ％と、ブチルカルビトールが約１０ｗｔ％とを混合した組成からなり、この銀ペーストを用いることにより、カソード電極ＣＬの表面の凹凸の高低差を約０．５μｍ以下に抑えることができた。このカソード電極ＣＬの幅は約３０μｍであり、隣接するストライプ状のカソード電極との間隔は約２４０μｍである。また、カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとの間隔は約３０μｍである。

これらのカソード電極ＣＬ及びゲート電極ＧＬは、平均粒径が約０．５μｍの銀微粒子と、硼珪酸ガラスとの混合物とから構成されており、これらのカソード電極ＣＬ及びゲート電極ＧＬの膜厚は焼成後で約５μｍである。このようなカソード電極ＣＬのストライプ構造を１２８０×３本＝３８４０本形成する。

次に、図１２に示すようにこのカソード電極ＣＬの表面に平均直径が約５ｎｍのマルチウォールカーボンナノチューブと、このマルチウォールカーボンナノチューブの支持体としての粒径が約０．５μｍの銀微粒子とを有機溶剤に含有した銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布して電子源層ＥＳＭを形成する。この銀ペーストには、マルチウォールカーボンナノチューブとカソード電極ＣＬとの電気的コンタクトを良好にするために例えば金微粒子等の他の金属微粒子を混合することもできる。なお、上記平均直径が約２ｎｍのマルチウォールカーボンナノチューブに代えて平均直径が約２ｎｍのダブルウォールカーボンナノチューブを用いても良い。

次に、図１３に示すようにカソード電極ＣＬ及び電子源層ＥＭＳが形成された背面基板ＳＵＢ１上にフリットガラスをスクリーン印刷法により塗布し、焼成して絶縁層ＩＮＳを形成する。この絶縁層ＩＮＳには、上述したカソード電極ＣＬ上に形成した電子源層ＥＭＳに対応する部分に電子源ホールＣＨＬと、ゲート電極ＧＬに連通するゲート電極コンタクトホールＧＨＬとが形成されている。この絶縁層ＩＮＳの膜厚は、焼成後で約５μｍである。この構成により、電子源ホールＣＨＬの内部には、カソード電極ＣＬ及びこのカソード電極ＣＬ上に形成された電子源層ＥＭＳが露出する構造となる。

次に、図１４に示すようにこの絶縁層ＩＮＳ上の上記ゲート電極コンタクトホールＧＨＬに対応する部位に銀微粒子を有機溶剤に含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、焼成してゲート電極用バスラインＧＢＬを形成する。このゲート電極用バスラインＧＢＬは、平均粒径が約１μｍの銀微粒子で構成され、焼成後の膜厚は約５μｍである。このようなゲート電極用バスラインＧＢＬを７２０本形成する。

最後に、電子源ホールＣＨＬ内に露出している電子源層ＥＭＳの表面に対してカーボンナノチューブを起毛させるための表面処理を行う。この表面処理には、レーザ照射、プラズマ処理または機械的処理等の手法を用いることができる。このようにしてゲート動作可能なカーボンナノチューブ電子源構造を作製することができた。このような電子源構造においては、カソード電極ＣＬと、ゲート電極ＧＬと、電子源層ＥＭＳとが背面基板ＳＵＢ１のほぼ同一平面上に隣接して形成されることになる。

なお、本実施例では、カソード電極ＣＬ，ゲート電極ＧＬおよび電子源層ＥＭＳを銀で形成したが、必要な電気伝導性を有する如何なる金属も用いることも可能である。また、合金または金属多層膜を用いることも可能である。さらにカソード電極ＣＬ，電子源層ＥＭＳ及びゲート電極ＧＬの塗布は、スクリーン印刷法に限定されるものではなく、インクジェット法，他の特殊な印刷法または気相成長法等を用いることもできる。

図１５は、本発明に係わる自発光型平面表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。また、図１６は、図１５のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１の内面にはカソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとを有し、カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとの交差部分に電子源が形成されている。カソード電極ＣＬの端部にはカソード電極引き出し線ＣＬＴが形成され、ゲート電極ＧＬの端部にはゲート電極引き出し線ＧＬＴが形成されている。

前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の内面には、前述したようなアノード電極と蛍光体層とが形成されている。背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１と前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２とは、その周縁に封止枠ＭＦＬを介在させて貼り合わされる。この貼り合わせた間隙を所定値に保持するため、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２との間にガラス板を好適とする隔壁ＳＰＣを植立させている。図１６はこの隔壁ＳＰＣの長さに沿ったＡ−Ａ´線の断面なので、隔壁ＳＰＣは図示を省略されている。

なお、背面パネルＰＮＬ１と前面パネルＰＮＬ２と封止枠ＭＦＬとで密封された内部空間は、背面パネルＰＮＬ１の一部に設けた排気管ＥＸＣから排気して所定の真空状態とする。

実施例１による自発光型平面表示装置を斜め上方からみた要部展開斜視図である。 実施例１による自発光型平面表示装置を斜め下方からみた要部展開斜視図である。 実施例１における背面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。 実施例１における前面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。 実施例１における背面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。 実施例１の自発光型平面表示装置を構成する前面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。 本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図７に続く説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図８に続く説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図９に続く説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置における背面パネルの他の構造例を製造するプロセスの説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置における背面パネルの他の構造例を製造するプロセスの図１１に続く説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置における背面パネルの他の構造例を製造するプロセスの１２に続く説明図である。 本発明の自発光型平面表示装置における背面パネルの他の構造例を製造するプロセスの図１３に続く説明図である。 本発明に係わる自発光型平面表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。 図１５のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。 本発明による自発光型平面表示装置の概要を説明する図である。 表示装置の有効表示領域におけるカソード電極の表面凹凸の測定点を示す図である。 本発明による平面型自発光平面表示装置の概要を説明する電子源部の構造を示す要部拡大断面図である。 本発明による平面型自発光平面表示装置の概要を説明する電子源部の構造を示す要部拡大断面図である。

符号の説明

ＰＮＬ１・・・背面パネル、ＰＮＬ２・・・前面パネル、ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＡＲ・・・有効表示領域、ＭＦＬ・・・封止枠、ＳＰＣ・・・隔壁、ＣＬＣ・・・カソード電極、ＣＬＴ・・・カソード電極引き出し線、ＧＬ・・・ゲート電極、ＧＬＴ・・・ゲート電極引き出し線、ＩＮＳ・・・絶縁層、ＧＨＬ・・・ゲート電極コンタクトホール、ＧＢＬ・・・ゲート電極用バスライン、ＣＨＬ・・・電子源ホール、ＣＨＬ１・・・電子源ホール、ＣＨＬ２・・・上部電子源ホール、Ｃ・・・カソード信号源、Ｇ・・・ゲート信号源、ＰＨ・・・蛍光体層、ＡＤ・・・アノード電極、Ｅ・・・高電圧源、ＥＭＳ・・・電子源層。

Claims (6)

1. 第１の方向に延在し、前記第１の方向と交差する第２の方向に並設されて表面に電子源を有する多数のカソード電極と、前記第２の方向に延在し、前記第１の方向に並設されて前記カソード電極との交差部において前記電子源から放出される電子線の量を制御する電位が印加される多数のゲート電極とを有し、前記カソード電極と前記ゲート電極の交差部に形成される多数の画素で表示領域を構成する背面パネルと、
   前記背面パネルの前記表示領域に有する前記電子源から取り出される電子線の励起で発光する複数色の蛍光体層とアノード電極とを有する前面パネルと、
   を備え、
   前記表示領域の前記第１の方向の長さを当該表示領域の一端から１０％位置，５０％の位置及び９０％の位置に分割する第１の分割線と、前記表示領域の第２の方向の長さを当該表示領域の一端から１０％位置，５０％の位置及び９０％の位置に分割する第２の分割線との交点近傍に形成されているピクセル内の当該カソード電極の表面の凹凸の高低差を１μｍ以下とし、当該カソード電極の表面にナノ材料からなる電子源が形成されていることを特徴とする自発光型平面表示装置。
2. 前記カソード電極の表面の凹凸の高低差を０．５μｍ以下とすることを特徴とする請求項１に記載自発光型平面表示装置。
3. 前記カソード電極を印刷法により作製したことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の自発光型平面表示装置。
4. 前記カソード電極の表面にナノ材料を含有する電子源層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の自発光型平面表示装置。
5. 前記ゲート電極の表面に前記ナノ材料の一部が埋設されて電子源層が形成されていることを特徴する請求項１乃至請求項４の何れかに記載の自発光型平面表示装置。
6. 前記電子源となるナノ材料が炭素から構成されたナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料、炭素，ホウ素および窒素の三元素のうちの２元素以上を含むナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料の何れかとすることを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の自発光型平面表示装置。
   
   
   

Images