JP2009176568A

JP2009176568A - Display device

Info

Publication number: JP2009176568A
Application number: JP2008013921A
Authority: JP
Inventors: Toshikatsu Sakai; 俊克堺
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2008-01-24
Filing date: 2008-01-24
Publication date: 2009-08-06
Anticipated expiration: 2028-01-24
Also published as: JP5123675B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a thin and light-weighted display device having a large area and using a reliable spacer that can be manufactured easily. <P>SOLUTION: The display device includes: opposing first and second substrates; a light-emitting layer forme at one face side of the first substrate; an electron discharging source which is arranged at the opposing face side of the second substrate; and a sealing means which vacuum-seals a space between the first substrate and second substrates. The device obtains illumination display by making an electron protrusively being injected to the light-emitting layer form the electron discharging source, and a supporting body for supporting the a clearance between the first and second substrates in a vacuum space is constituted of a carbon nano-tube. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、真空封止された容器を含む表示装置に関する。 The present invention relates to a display device including a vacuum-sealed container.

従来より、封止した真空容器を用いるデバイスの一つに、ＣＲＴ(Cathode Ray Tube)がある。特に近年は、ＣＲＴと同じく電子線を用いた自発光ディスプレイでＣＲＴよりも薄型化、軽量化、大画面化が可能なディスプレイとして、フィールドエミッションディスプレイ(Field-Emission Display: ＦＥＤ)の研究・開発が進んでおり、多数の報告がなされている（例えば、非特許文献１、２参照）。 Conventionally, there is a CRT (Cathode Ray Tube) as one of devices using a sealed vacuum vessel. In recent years, field-emission display (FED) has been researched and developed as a self-luminous display that uses an electron beam, like CRT, and can be made thinner, lighter, and larger than CRT. A number of reports have been made (for example, see Non-Patent Documents 1 and 2).

図４は、薄板状のＦＥＤの一部分を示す斜視透視図である。このようにＦＥＤは、蛍光体などの発光層１を形成したガラス製の陽極基板２と、電子放出源３を形成したガラス製の陰極基板４とを対面させて配置した基本構造を有しており、電子放出源３から放出された電子を陽極基板２の発光層１に射突させて発光表示を得る表示装置である。 FIG. 4 is a perspective perspective view showing a part of a thin plate-like FED. As described above, the FED has a basic structure in which the glass anode substrate 2 on which the light emitting layer 1 such as a phosphor is formed and the glass cathode substrate 4 on which the electron emission source 3 is formed face each other. In the display device, the electrons emitted from the electron emission source 3 are projected onto the light emitting layer 1 of the anode substrate 2 to obtain a light emitting display.

発光層１は、陽極基板２の対向面に形成された陽極電極２Ａに積層されている。図４には、発光表示領域毎に配設された４つの発光層１を示す。 The light emitting layer 1 is laminated on the anode electrode 2 </ b> A formed on the opposite surface of the anode substrate 2. FIG. 4 shows four light emitting layers 1 disposed for each light emitting display region.

電子放出源３は、陰極基板４の対向面側にマトリクス状に配設されており、各電子放出源３は、発光層１の各々と対向している。ＦＥＤの電子放出源３としては、電圧を印加することによって電子を放出させる冷陰極電子放出源が用いられる。 The electron emission sources 3 are arranged in a matrix on the opposite surface side of the cathode substrate 4, and each electron emission source 3 faces each of the light emitting layers 1. As the electron emission source 3 of the FED, a cold cathode electron emission source that emits electrons by applying a voltage is used.

冷陰極電子放出源アレイは、複数のストライプ状のカソード電極３Ａと、複数のストライプ状のゲート電極３Ｂとを含む。カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂは、陰極基板４の表面上にストライプが直交するように形成されており、ゲート電極３Ｂは、絶縁層３Ｃを介してカソード電極３Ａの上に形成されている。 The cold cathode electron emission source array includes a plurality of striped cathode electrodes 3A and a plurality of striped gate electrodes 3B. The cathode electrode 3A and the gate electrode 3B are formed on the surface of the cathode substrate 4 so that the stripes are orthogonal to each other, and the gate electrode 3B is formed on the cathode electrode 3A via the insulating layer 3C.

カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂとが直交する領域には、ゲート電極３Ｂ及び絶縁層３Ｃを貫通してカソード電極３Ａに達する貫通孔３Ｄが形成されており、この貫通孔３Ｄ内には、カソード電極３Ａの表面上に電子放出部３Ｅが配設される。 In a region where the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B are orthogonal to each other, a through hole 3D that penetrates the gate electrode 3B and the insulating layer 3C and reaches the cathode electrode 3A is formed. In the through hole 3D, the cathode electrode An electron emission portion 3E is disposed on the surface of 3A.

通常、陽極基板２と陰極基板４は、１ｃｍ以下の短い距離を隔てて対向するように配置されており、外周側部はフリットシール５によって封止されて薄板状の真空容器を構成している。図４には、ＦＥＤの一部分を示すため、フリットシール５は直方体状に表されているが、実際には、相対向する矩形板状の陽極基板２と陰極基板４の外周端を封止する矩形環状の部材である。 Usually, the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 are arranged to face each other with a short distance of 1 cm or less, and the outer peripheral side portion is sealed by a frit seal 5 to constitute a thin plate-like vacuum container. . In FIG. 4, the frit seal 5 is shown in a rectangular parallelepiped shape to show a part of the FED, but actually, the outer peripheral ends of the rectangular plate-like anode substrate 2 and the cathode substrate 4 facing each other are sealed. It is a rectangular annular member.

この真空容器内では、陽極基板と陰極基板との間はスペーサ６と呼ばれる支持体によって支持されている。このスペーサ６は、図４に示すように、発光表示領域以外の場所に配置されており、スペーサ６の形状は例えば円柱状である。 In this vacuum vessel, the anode substrate and the cathode substrate are supported by a support called a spacer 6. As shown in FIG. 4, the spacer 6 is disposed at a place other than the light emitting display region, and the spacer 6 has a cylindrical shape, for example.

このようなＦＥＤの特徴である、大面積、薄型、軽量を実現するためには、陽極基板２と陰極基板４を厚くすることなく真空容器を形成しなければならず、そのためにはスペーサ６を真空容器内に配置する必要がある。
S. Ito et al. Proc. IDW ’04, p.1189 (2004) T. Oguchi et al. SID ’05 Digest of Technical Papers Volume XXXVI, p.1929 In order to realize the large area, thinness, and light weight that are the characteristics of such an FED, the vacuum vessel must be formed without increasing the thickness of the anode substrate 2 and the cathode substrate 4. It must be placed in a vacuum vessel.
S. Ito et al. Proc. IDW '04, p.1189 (2004) T. Oguchi et al. SID '05 Digest of Technical Papers Volume XXXVI, p.1929

図４に示すようなＦＥＤに用いられるスペーサ６に必要な性能としては、（１）大気圧下で陽極基板２と陰極基板４を支持できるだけの強度を持っていること、（２）スペーサ６（支持体）の支持面が発光表示の妨げにならないよう、相隣接する発光表示領域同士の空隙に配置できるように陽極基板２及び陰極基板４との接触部の面積が充分に小さいこと（すなわち非常に大きなアスペクト比を持つこと）、（３）化学的に安定でありガスなどの不純物を発生せず真空空間を汚染しないこと、（４）帯電して、電子ビームの軌道に影響を与えないように適度な導電性を持っていること、（５）スペーサ６を複数用いる場合、その高さが均一であること、などが挙げられる。 The required performance of the spacer 6 used in the FED as shown in FIG. 4 includes (1) strength sufficient to support the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 under atmospheric pressure, and (2) spacer 6 ( The area of the contact portion between the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 is sufficiently small so that the support surface of the support body can be disposed in the gap between the adjacent light emitting display regions so that the light emitting display is not hindered (that is, extremely (3) It is chemically stable and does not generate impurities such as gas and does not contaminate the vacuum space. (4) It is charged and does not affect the trajectory of the electron beam. (5) When a plurality of spacers 6 are used, the height thereof is uniform.

現在報告されているスペーサ６としては、例えば、非特許文献１に挙げられているように、ガラス製のものが一般的である。しかしながら、非特許文献１のようなスペーサ６を用いた場合は、アスペクト比が数十以上の非常に細長い形状のガラスを多数形成し、さらに形成した多数のスペーサ６を陽極基板２及び陰極基板４上の所望の位置に画素程度のピッチで精度良く固定しなければならず、例えば特開平０９−３０９０２８号公報に記載されているようにスペーサ６の配置精度を高めるために治具を用いると製造工程が複雑化するという課題があった。 As the spacer 6 currently reported, for example, as described in Non-Patent Document 1, a glass-made spacer 6 is generally used. However, when the spacer 6 as in Non-Patent Document 1 is used, a large number of very elongated glasses having an aspect ratio of several tens or more are formed, and the formed many spacers 6 are the anode substrate 2 and the cathode substrate 4. It must be fixed with high accuracy at a pitch of about a pixel at the desired position above. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-309028, if a jig is used to improve the placement accuracy of the spacer 6, There was a problem that the process was complicated.

また、スペーサ６の材質がガラスである場合、製作工程中に生じた歪みや擦り傷などにより強度が低下するため、スペーサ６を複数用いる場合には、各スペーサ６の強度にばらつきが発生し、信頼性が低下する可能性があるという課題があった。 Further, when the spacer 6 is made of glass, the strength is lowered due to distortion or scratches generated during the manufacturing process. Therefore, when a plurality of spacers 6 are used, the strength of each spacer 6 varies, and the reliability is increased. There has been a problem that there is a possibility that the performance may decrease.

また、ＦＥＤの構造によっては、スペーサ６への帯電を避けるために、スペーサ６に導電性を持たせる必要があるという課題が生じていた。 Further, depending on the structure of the FED, there is a problem that the spacer 6 needs to have conductivity in order to avoid charging the spacer 6.

そこで、本発明は、製造が容易で信頼性の高いスペーサを用いた大面積、薄型、軽量である表示装置を提供することを目的とする。 In view of the above, an object of the present invention is to provide a display device that is easy to manufacture and has a large area, a thin shape, and a light weight using a highly reliable spacer.

本発明の一局面の表示装置は、相対向する第１基板及び第２基板と、前記第１基板の一方の面側に形成される陽極電極及び発光層と、前記第２基板の対向面側に配設される電子放出源と、前記第１基板と前記第２基板との間の空間を真空封止する封止手段とを含み、前記電子放出源から前記発光層に電子が射突されることにより発光表示を得る表示装置であって、前記第１基板と前記第２基板との間を真空空間内で支持する支持体がカーボンナノチューブで構成される。 The display device according to one aspect of the present invention includes a first substrate and a second substrate facing each other, an anode electrode and a light emitting layer formed on one surface side of the first substrate, and a surface facing the second substrate. And an electron emission source disposed on the substrate, and a sealing means for vacuum-sealing a space between the first substrate and the second substrate, and electrons are projected from the electron emission source to the light emitting layer. Thus, the display device for obtaining a light-emitting display, wherein the support body that supports the space between the first substrate and the second substrate in a vacuum space is made of carbon nanotubes.

また、前記第１基板の前記第２基板と対向する面側にはカーボンナノチューブを成長させるための触媒部材を備え、前記カーボンナノチューブで構成される前記支持体は、化学気相成長法により前記触媒部材の上に形成されてもよい。 The first substrate includes a catalyst member for growing carbon nanotubes on a surface facing the second substrate, and the support made of the carbon nanotubes is formed by chemical vapor deposition. It may be formed on the member.

前記触媒部材は、前記陽極電極との間が絶縁層によって絶縁されている、又は、前記陽極電極がパターニングされることによって当該陽極電極とは絶縁されていてもよい。 The catalyst member may be insulated from the anode electrode by an insulating layer, or may be insulated from the anode electrode by patterning the anode electrode.

また、前記カーボンナノチューブで構成される前記支持体は、前記第１基板又は前記第２基板の平面視において、ドット状又はストライプ状に発光表示領域以外の領域内に配列されてもよい。 The support composed of the carbon nanotubes may be arranged in a region other than the light emitting display region in a dot shape or a stripe shape in a plan view of the first substrate or the second substrate.

本発明によれば、製造が容易で信頼性の高いスペーサを用いた大面積、薄型、軽量である表示装置を提供できるという特有の効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to provide a specific effect that it is possible to provide a display device which is easy to manufacture and has a large area, a thin shape, and a light weight using a highly reliable spacer.

以下、本発明の表示装置を適用した実施の形態について説明する。本実施の形態では、図４を援用する。 Embodiments to which the display device of the present invention is applied will be described below. In this embodiment, FIG. 4 is used.

本実施の形態のＦＥＤは、図４に示すスペーサ６の代わりに、カーボンナノチューブ（Carbon Nano Tube:ＣＮＴ）製のＣＮＴスペーサ１１を支持体として用いる。カーボンナノチューブは、アスペクト比が高く優れた機械的強度を持っている材料であり、スペーサの材料に好適である。 The FED according to the present embodiment uses a CNT spacer 11 made of carbon nanotube (CNT) as a support instead of the spacer 6 shown in FIG. The carbon nanotube is a material having a high aspect ratio and excellent mechanical strength, and is suitable as a spacer material.

カーボンナノチューブの機械的特性は、例えば長軸方向のヤング率はガラスのそれ（７０Ｇｐａ程度）に比べて遙かに高く、ダイヤモンドのそれ（１Ｔｐａ）にほぼ匹敵する。また、非常に大きな曲げや歪みに対して、ほとんど欠陥を生じることなしに元の構造に復元する性質を有する。 The mechanical properties of carbon nanotubes are, for example, that the Young's modulus in the long axis direction is much higher than that of glass (about 70 Gpa), and is almost comparable to that of diamond (1 Tpa). In addition, it has a property of restoring the original structure with almost no defects against very large bending or distortion.

非特許文献M. Nishio et al. Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1097-L1099 (2005)によれば、直径約１０ｎｍのカーボンナノチューブ１本が座屈する臨界の圧縮力は、２４ｎＮであることが確認されている。 According to non-patent document M. Nishio et al. Jpn. J. Appl. Phys. 44, L1097-L1099 (2005), the critical compressive force with which one carbon nanotube having a diameter of about 10 nm is buckled is 24 nN. Has been confirmed.

カーボンナノチューブは、直径が数ｎｍ〜１００ｎｍ程度の非常に細い繊維である。カーボンナノチューブの成長法には、ＣＶＤ法、印刷法、アーク放電法等があるが、例えば非特許文献K. Hata et al. SCIENCE, 36, 1362 (2004)に記載のように、長さ数ｍｍという非常にアスペクト比の高いカーボンナノチューブを基板の所望の位置に垂直配向させて均一に形成するＣＶＤ技術が近年開発されている。 The carbon nanotube is a very thin fiber having a diameter of about several nm to 100 nm. The carbon nanotube growth method includes a CVD method, a printing method, an arc discharge method, and the like. For example, as described in non-patent document K. Hata et al. SCIENCE, 36, 1362 (2004), the length is several mm. In recent years, a CVD technique has been developed in which carbon nanotubes having a very high aspect ratio are uniformly formed by vertically aligning them at desired positions on a substrate.

なお、カーボンナノチューブは導電性を有することから、帯電は生じないと考えられる。 In addition, since carbon nanotube has electroconductivity, it is thought that charging does not occur.

以上のようなことから、カーボンナノチューブは、ＦＥＤ等の表示装置の真空容器の支持体に適した優れた特性を有すると言える。 From the above, it can be said that the carbon nanotube has excellent characteristics suitable for a support of a vacuum container of a display device such as an FED.

このような理由から本実施の形態では、ＦＥＤのスペーサとしてＣＮＴスペーサ１１を用いる。化学気相成長法を用いることにより、比較的容易に精度よく一括に、ＣＮＴスペーサ１１を陽極基板２または陰極基板４の表面上の任意の位置に、基板表面に対して垂直に形成する。 For this reason, in this embodiment, the CNT spacer 11 is used as the FED spacer. By using chemical vapor deposition, the CNT spacers 11 are formed at an arbitrary position on the surface of the anode substrate 2 or the cathode substrate 4 perpendicularly to the substrate surface in a relatively easy and accurate manner.

次に、本実施の形態のＣＮＴスペーサ１１を用いたＦＥＤの構造及び製造方法について説明する。 Next, the structure and manufacturing method of the FED using the CNT spacer 11 of the present embodiment will be described.

図１は、本実施の形態のＦＥＤの構造及び製造方法を説明するための図であり、（ａ）は製造過程における陽極基板２の側を示す断面図、（ｂ）は製造過程におけるカソード電極３Ａの側を示す断面図、（ｃ）は（ａ）（ｂ）に示す断面構造を組み合わせた状態を示す断面図である。なお、図１（ｂ）は、図４における矢視Ａ−Ａ断面に対応する断面図である。説明の便宜上、図１（ｂ）には３つの電子放出源３が並んだ状態を示す。 1A and 1B are diagrams for explaining the structure and manufacturing method of the FED according to the present embodiment. FIG. 1A is a cross-sectional view showing the anode substrate 2 side in the manufacturing process, and FIG. 1B is a cathode electrode in the manufacturing process. Sectional drawing which shows the 3A side, (c) is sectional drawing which shows the state which combined the sectional structure shown to (a) and (b). In addition, FIG.1 (b) is sectional drawing corresponding to the arrow AA cross section in FIG. For convenience of explanation, FIG. 1B shows a state in which three electron emission sources 3 are arranged.

まず、図１（ａ）に示すように、ガラス製の陽極基板２の上に、酸化インジウム錫（ＩＴＯ（Ｉｎ_２Ｏ_３／ＳｎＯ_２））、酸化錫（ＳｎＯ）、又は酸化亜鉛（ＺｎＯ）等の透明電極で構成される陽極電極２Ａを形成する。 First, as shown in FIG. 1A, on a glass anode substrate 2, indium tin oxide (ITO (In ₂ O ₃ / SnO ₂ )), tin oxide (SnO), or zinc oxide (ZnO) is formed. An anode electrode 2A composed of a transparent electrode such as is formed.

次に、陽極基板２上の発光表示領域以外の所望の位置にカーボンナノチューブを形成するための触媒１０を形成する。この触媒１０としては、例えば、鉄（Ｆｅ）、ニッケル（Ｎｉ）、又はコバルト（Ｃｏ）を用いることができる。なお、発光表示領域は、発光層１と電子放出源３とが対向する領域であり、ＦＥＤの画素となる領域である。すなわち、ＣＮＴスペーサ１１は、画素同士の間などの画素以外の領域に形成される。 Next, a catalyst 10 for forming carbon nanotubes at a desired position other than the light emitting display region on the anode substrate 2 is formed. As the catalyst 10, for example, iron (Fe), nickel (Ni), or cobalt (Co) can be used. The light emitting display region is a region where the light emitting layer 1 and the electron emission source 3 are opposed to each other, and is a region serving as an FED pixel. That is, the CNT spacer 11 is formed in a region other than the pixels such as between the pixels.

ここで、陽極電極２Ａと触媒金属１０の間は、陽極基板２と陰極基板４がＣＮＴスペーサ１１によって導通することを防ぐために、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、正珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）、四窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、五酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化マンガン（ＭｇＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）などの絶縁層を成膜することによって絶縁されていることが望ましい。なお、これらの絶縁層を形成する代わりに、陽極電極２Ａのパターニングすることにより、触媒１０が形成される領域内に陽極電極２Ａが存在しないように除去してもよい。 Here, between the anode electrode 2A and the catalyst metal 10, in order to prevent the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 from being electrically connected by the CNT spacer 11, silicon dioxide (SiO ₂ ), normal tetraethyl silicate (TEOS), tetranitride It is desirable to be insulated by forming an insulating layer such as silicon (Si ₃ N ₄ ), tantalum pentoxide (Ta ₂ O ₅ ), manganese oxide (MgO), or aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ). Instead of forming these insulating layers, the anode electrode 2A may be patterned so that the anode electrode 2A does not exist in the region where the catalyst 10 is formed.

次に、陽極電極２Ａの上の発光表示領域に蛍光体で構成される発光層１を形成する。その後、化学気相成長法により、触媒１０を形成した位置にＣＮＴスペーサ１１を陽極基板２の表面に垂直な方向に成長させる。このＣＮＴスペーサ１１の長さは、例えば１μｍ〜１０ｍｍの所望の長さだけ成長させればよい。なお、ＣＮＴスペーサ１１の抵抗を調整するために、成長させたＣＮＴスペーサ１１に、蒸着法やスパッタ法等で絶縁物を付着又は混合させて抵抗値を所望の値に調整してもよい。 Next, the light emitting layer 1 made of a phosphor is formed in the light emitting display region on the anode electrode 2A. Thereafter, the CNT spacer 11 is grown in a direction perpendicular to the surface of the anode substrate 2 at the position where the catalyst 10 is formed by chemical vapor deposition. The length of the CNT spacer 11 may be grown by a desired length of 1 μm to 10 mm, for example. In order to adjust the resistance of the CNT spacer 11, the resistance value may be adjusted to a desired value by attaching or mixing an insulator to the grown CNT spacer 11 by vapor deposition or sputtering.

次に、図１（ｂ）に示すように、陰極基板４の表面上に電子放出源３として冷陰極電子放出源アレイを形成する。冷陰極電子放出源アレイは、複数のストライプ状のカソード電極３Ａと、複数のストライプ状のゲート電極３Ｂとを含む。カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂは、陰極基板４の表面上にストライプが直交するように形成されており、ゲート電極３Ｂは、絶縁層３Ｃを介してカソード電極３Ａの上に形成されている。 Next, as shown in FIG. 1B, a cold cathode electron emission source array is formed as the electron emission source 3 on the surface of the cathode substrate 4. The cold cathode electron emission source array includes a plurality of striped cathode electrodes 3A and a plurality of striped gate electrodes 3B. The cathode electrode 3A and the gate electrode 3B are formed on the surface of the cathode substrate 4 so that the stripes are orthogonal to each other, and the gate electrode 3B is formed on the cathode electrode 3A via the insulating layer 3C.

カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂとが直交する領域には、ゲート電極３Ｂ及び絶縁層３Ｃを貫通してカソード電極３Ａに達する貫通孔３Ｄが形成されている。この貫通孔３Ｄの深さ（すなわち、ゲート電極３Ｂ及び絶縁層３Ｃの厚さ）は、例えば１０ｎｍ〜１０μｍであり、貫通孔３Ｄ内には、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、タングステン（Ｗ）などの金属をティップ型に形成した電子放出部３Ｅがカソード電極３Ａの表面上に形成されている。なお、電子放出部３Ｅには、上述した材料の代わりに、カーボンナノチューブ、グラファイトナノファイバ等を用いてもよい。 In a region where the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B are orthogonal to each other, a through hole 3D that penetrates the gate electrode 3B and the insulating layer 3C and reaches the cathode electrode 3A is formed. The depth of the through hole 3D (that is, the thickness of the gate electrode 3B and the insulating layer 3C) is, for example, 10 nm to 10 μm. In the through hole 3D, molybdenum (Mo), niobium (Nb), tungsten (W ) And the like are formed in a tip shape on the surface of the cathode electrode 3A. For the electron emission portion 3E, carbon nanotubes, graphite nanofibers, or the like may be used instead of the materials described above.

電子放出部３Ｅから放出される電子がカソード電極３Ａとゲート電極３Ｂとの電位差によって加速され、貫通孔３Ｄから発射されるように構成されている。 Electrons emitted from the electron emitting portion 3E are accelerated by the potential difference between the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B and emitted from the through hole 3D.

カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂの材料としては、鉄（Ｆｅ）、コバルト（Ｃｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ジルコン（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、プラチナ（Ｐｔ）、イリジウム（Ｉｒ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）等の金属材料を用いることができる。 As materials for the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B, iron (Fe), cobalt (Co), chromium (Cr), aluminum (Al), gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), tantalum (Ta) ), Molybdenum (Mo), zircon (Zr), tungsten (W), platinum (Pt), iridium (Ir), nickel (Ni), copper (Cu), and other metal materials can be used.

また、カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂの作製方法としては、印刷法により作製する方法と、スパッタリング法又は蒸着法によって金属薄膜を形成した後に、フォトリソグラフィーとエッチングを行うことにより、カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂの形状にパターニングする方法とがある。 Further, the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B can be produced by a printing method, a metal thin film formed by a sputtering method or a vapor deposition method, and then photolithography and etching, whereby the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B are formed. There is a method of patterning into the shape of the electrode 3B.

絶縁層３Ｃとしては、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、正珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）、四窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化マンガン（ＭｇＯ）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いることができる。 As the insulating layer 3C, silicon dioxide (SiO ₂ ), tetraethyl tetrasilicate (TEOS), silicon tetranitride (Si ₃ N ₄ ), tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ), manganese oxide (MgO), or aluminum oxide ( Al ₂ O ₃ ) can be used.

また、絶縁層３Ｃの作製方法としては、印刷法により作製する方法と、スパッタリング法又は蒸着法によって金属薄膜を形成した後に、フォトリソグラフィーとエッチングを行うことにより、ゲート電極３Ｂと同一の形状にパターニングする方法とがある。 The insulating layer 3C is manufactured by a printing method, a metal thin film formed by a sputtering method or a vapor deposition method, and then patterned by photolithography and etching to form the same shape as the gate electrode 3B. There is a way to do it.

カソード電極３Ａとゲート電極３Ｂの厚さは、例えば１０ｎｍ〜１μｍであり、絶縁層３Ｃの厚さは、例えば１００ｎｍ〜５μｍである。貫通孔３Ｄ内に配設される電子放出部３Ｅは、回転蒸着法や化学気相成長法、印刷法などにより形成される。 The thickness of the cathode electrode 3A and the gate electrode 3B is, for example, 10 nm to 1 μm, and the thickness of the insulating layer 3C is, for example, 100 nm to 5 μm. The electron emission portion 3E disposed in the through hole 3D is formed by a rotary evaporation method, a chemical vapor deposition method, a printing method, or the like.

なお、陽極基板２と陰極基板４がＣＮＴスペーサ１１によって導通することを防ぐために、陽極電極２Ａと触媒１０との間は絶縁する必要がある。この絶縁は、陽極電極２Ａのパターニングや、二酸化珪素（ＳｉＯ_２）、正珪酸四エチル（ＴＥＯＳ）、四窒化珪素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化タンタル（Ｔａ_２Ｏ_５）、酸化マンガン（ＭｇＯ）、又は酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の絶縁層の成膜等によって実現されることが望ましい。 In order to prevent the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 from being conducted by the CNT spacer 11, it is necessary to insulate the anode electrode 2A and the catalyst 10 from each other. This insulation is performed by patterning the anode electrode 2A, silicon dioxide (SiO ₂ ), normal tetraethyl silicate (TEOS), silicon tetranitride (Si ₃ N ₄ ), tantalum oxide (Ta ₂ O ₅ ), manganese oxide (MgO). Alternatively, it is desirable to be realized by forming an insulating layer such as aluminum oxide (Al ₂ O ₃ ).

このようにして、図１（ｃ）に示すようにＣＮＴスペーサ１１を形成した陽極基板２と陰極基板４とを組み合わせる。図１には、ＣＮＴスペーサ１１がゲート電極３Ｂと接触している状態を示すが、ＣＮＴスペーサ１１の位置の選択によっては、ＣＮＴスペーサ１１がカソード電極３Ａや陰極基板４と接触していてもよい。また、ＣＮＴスペーサ１１と接触する面との接着は不要である。そして、ガラス製のフリットシール５（図４参照）によって陽極基板２と陰極基板４を封着し、内部空間を真空引きした後に封止することによりＦＥＤが完成する。 In this way, the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 on which the CNT spacers 11 are formed are combined as shown in FIG. Although FIG. 1 shows a state where the CNT spacer 11 is in contact with the gate electrode 3B, the CNT spacer 11 may be in contact with the cathode electrode 3A or the cathode substrate 4 depending on the selection of the position of the CNT spacer 11. . Moreover, adhesion with the surface in contact with the CNT spacer 11 is unnecessary. Then, the anode substrate 2 and the cathode substrate 4 are sealed with a glass frit seal 5 (see FIG. 4), and the internal space is evacuated and then sealed to complete the FED.

ここで、ＣＮＴスペーサ１１が酸素と反応して焼失するのを防ぐために、封着及び封止を行う作業は、酸素を含まない窒素やアルゴンの不活性ガス雰囲気下、又は真空雰囲気下で行うことが望ましい。 Here, in order to prevent the CNT spacer 11 from reacting with oxygen and burning out, the sealing and sealing work is performed in an inert gas atmosphere of nitrogen or argon containing no oxygen or in a vacuum atmosphere. Is desirable.

なお、以上では、陽極基板２Ａの表面上に支持体としてのＣＮＴスペーサ１１を形成する形態について説明したが、陰極基板４に支持体としてのＣＮＴスペーサ１１を形成してもよい。この場合、ゲート電極３Ｂ又はカソード電極３Ａ上に触媒を形成するときは、陽極基板２Ａと同様に絶縁する必要がある。 In addition, although the form which forms the CNT spacer 11 as a support body on the surface of the anode substrate 2A was demonstrated above, you may form the CNT spacer 11 as a support body in the cathode substrate 4. FIG. In this case, when the catalyst is formed on the gate electrode 3B or the cathode electrode 3A, it is necessary to insulate like the anode substrate 2A.

このようにして作製した、支持体としてのＣＮＴスペーサ１１の配置構成について計算を行った結果は次の通りである。例えば、縦横比９：１６の対角５０インチガラスを組み合わせた容器を支える場合、ガラス基板の面積は、前面板と背面板の面積を合わせて約１．４ｍ^２である。 The calculation results of the arrangement configuration of the CNT spacers 11 as the support prepared as described above are as follows. For example, in the case of supporting a container in which a diagonal 50 inch glass having an aspect ratio of 9:16 is supported, the area of the glass substrate is about 1.4 m ² in total including the area of the front plate and the back plate.

また、真空容器外からの大気圧は、約１×１０^５Ｎ／ｍ^２である。よって、真空容器外からの全圧縮力は１．４×１０^５Ｎである。直径１０ｎｍの１本のＣＮＴスペーサ１１で２４ｎＮの圧縮力まで変形を起こさず支持できるとすると、大気圧を支えるために必要なＣＮＴスペーサ１１の本数は、約５．８×１０^１２本である。 The atmospheric pressure from the outside of the vacuum vessel is about 1 × 10 ⁵ N / m ² . Therefore, the total compressive force from the outside of the vacuum vessel is 1.4 × 10 ⁵ N. Assuming that one CNT spacer 11 having a diameter of 10 nm can be supported up to a compression force of 24 nN without causing deformation, the number of CNT spacers 11 required to support atmospheric pressure is about 5.8 × 10 ¹² .

以上より、対角５０インチの真空容器を支持するために必要な、直径１０ｎｍのＣＮＴスペーサ１１の基板上での総面積は約４．６×１０^−４ｍ^２である。 From the above, the total area on the substrate of the CNT spacer 11 having a diameter of 10 nm necessary for supporting the vacuum container having a diagonal size of 50 inches is about 4.6 × 10 ⁻⁴ m ² .

図２は、ＣＮＴスペーサ１１の配列の一例を示す平面図である。また、図３は、ＣＮＴスペーサ１１の配列の他の例を示す平面図である。なお、図２及び図３は平面図であるため、触媒１０はＣＮＴスペーサ１１の陰となっている。また、説明の便宜上、陽極基板２とＣＮＴスペーサ１１の配列の関係のみを示す。発光層１及び陽極電極２Ａは、ＣＮＴスペーサ１１が配列されない発光表示領域に形成される。 FIG. 2 is a plan view showing an example of the arrangement of the CNT spacers 11. FIG. 3 is a plan view showing another example of the arrangement of the CNT spacers 11. 2 and 3 are plan views, the catalyst 10 is behind the CNT spacer 11. For convenience of explanation, only the arrangement relationship between the anode substrate 2 and the CNT spacers 11 is shown. The light emitting layer 1 and the anode electrode 2A are formed in a light emitting display area where the CNT spacers 11 are not arranged.

例えば、図２に示すように、直径１０ｎｍのＣＮＴスペーサ１１を直径１０μｍのドット状の領域にＣＮＴスペーサ１１の束を配置する場合、０．３ｍｍピッチでＣＮＴスペーサ１１の束を配置すれば、ＣＮＴスペーサ１１の総面積は、６．０×１０^−４ｍ^２となり、容器外から加わる大気圧に耐えることができる。図２のような配置は画素ピッチの狭い高精細ＦＥＤに適している配置である。 For example, as shown in FIG. 2, when a CNT spacer 11 bundle having a diameter of 10 μm is arranged in a dot-like region having a diameter of 10 μm, if a bundle of CNT spacers 11 is arranged at a pitch of 0.3 mm, The total area of the spacer 11 is 6.0 × 10 ⁻⁴ m ² and can withstand atmospheric pressure applied from outside the container. The arrangement shown in FIG. 2 is suitable for a high-definition FED with a narrow pixel pitch.

また、図３に示すように、ＣＮＴスペーサ１１をストライプ状の束として配置する場合は、例えば幅５．３μｍ×１１１０ｍｍのストライプを８ｍｍピッチで配置すれば、ＣＮＴスペーサ１１の総面積は４．６×１０^−４ｍ^２となり、容器外から加わる大気圧に耐えることができる。 As shown in FIG. 3, when the CNT spacers 11 are arranged as a bundle of stripes, for example, if stripes having a width of 5.3 μm × 1110 mm are arranged at an 8 mm pitch, the total area of the CNT spacers 11 is 4.6. × 10 ⁻⁴ m ² and can withstand atmospheric pressure applied from outside the container.

以上、本実施の形態によれば、ＣＮＴスペーサ１１を用いることによって、大気圧に耐えられる充分な強度を確保しつつ、ＣＮＴスペーサ１１を基板上の任意の位置に高精度かつ容易に形成することにより、大面積、薄型、軽量で信頼性の高い表示装置を提供することができる。 As described above, according to the present embodiment, by using the CNT spacer 11, the CNT spacer 11 can be formed with high accuracy and easily at an arbitrary position on the substrate while ensuring sufficient strength to withstand atmospheric pressure. Accordingly, a display device having a large area, a thin shape, a light weight, and high reliability can be provided.

以上、本発明の例示的な実施の形態の表示装置について説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。 The display device according to the exemplary embodiment of the present invention has been described above, but the present invention is not limited to the specifically disclosed embodiment, and does not depart from the scope of the claims. Various modifications and changes are possible.

本実施の形態のＦＥＤの構造及び製造方法を説明するための図であり、（ａ）は製造過程における陽極基板２の側を示す断面図、（ｂ）は製造過程におけるカソード電極３Ａの側を示す断面図、（ｃ）は（ａ）（ｂ）に示す断面構造を組み合わせた状態を示す断面図である。It is a figure for demonstrating the structure and manufacturing method of FED of this Embodiment, (a) is sectional drawing which shows the side of the anode substrate 2 in a manufacture process, (b) is the cathode electrode 3A side in a manufacture process. (C) is sectional drawing which shows the state which combined the sectional structure shown to (a) and (b). ＣＮＴスペーサ１１の配列の一例を示す平面図である。3 is a plan view showing an example of an arrangement of CNT spacers 11. FIG. ＣＮＴスペーサ１１の配列の他の例を示す平面図である。It is a top view which shows the other example of the arrangement | sequence of the CNT spacer 11. FIG. 薄板状のＦＥＤの一部分を示す斜視透視図である。It is a perspective perspective view which shows a part of thin plate-shaped FED.

符号の説明Explanation of symbols

１発光層
２陽極基板
３電子放出源
３Ａカソード電極
３Ｂゲート電極
３Ｃ絶縁層
３Ｄ貫通孔
３Ｅ電子放出部
４陰極基板
５フリットシール
１０触媒
１１ＣＮＴスペーサ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Light emitting layer 2 Anode substrate 3 Electron emission source 3A Cathode electrode 3B Gate electrode 3C Insulating layer 3D Through-hole 3E Electron emission part 4 Cathode substrate 5 Frit seal 10 Catalyst 11 CNT spacer

Claims

相対向する第１基板及び第２基板と、
前記第１基板の一方の面側に形成される陽極電極及び発光層と、
前記第２基板の対向面側に配設される電子放出源と、
前記第１基板と前記第２基板との間の空間を真空封止する封止手段と
を含み、前記電子放出源から前記発光層に電子が射突されることにより発光表示を得る表示装置であって、
前記第１基板と前記第２基板との間を真空空間内で支持する支持体がカーボンナノチューブで構成される、表示装置。 A first substrate and a second substrate facing each other;
An anode electrode and a light emitting layer formed on one surface side of the first substrate;
An electron emission source disposed on the opposite surface side of the second substrate;
And a sealing means for vacuum-sealing a space between the first substrate and the second substrate, and a display device that obtains a light emitting display when electrons are projected from the electron emission source to the light emitting layer. There,
A display device, wherein a support that supports a space between the first substrate and the second substrate in a vacuum space is formed of carbon nanotubes.

前記第１基板の前記第２基板と対向する面側にはカーボンナノチューブを成長させるための触媒部材を備え、前記カーボンナノチューブで構成される前記支持体は、化学気相成長法により前記触媒部材の上に形成される、請求項１に記載の表示装置。 A catalyst member for growing carbon nanotubes is provided on the surface of the first substrate facing the second substrate, and the support composed of the carbon nanotubes is formed by the chemical vapor deposition method. The display device according to claim 1, formed on the display device.

前記触媒部材は、前記陽極電極との間が絶縁層によって絶縁されている、又は、前記陽極電極がパターニングされることによって当該陽極電極とは絶縁されている、請求項１又は２に記載の表示装置。 The display according to claim 1, wherein the catalyst member is insulated from the anode electrode by an insulating layer, or is insulated from the anode electrode by patterning the anode electrode. apparatus.

前記カーボンナノチューブで構成される前記支持体は、前記第１基板又は前記第２基板の平面視において、ドット状又はストライプ状に発光表示領域以外の領域内に配列される、請求項１乃至３のいずれか一項に記載の表示装置。 The said support body comprised with the said carbon nanotube is arranged in area | regions other than a light emission display area in the shape of a dot or stripe in the planar view of the said 1st board | substrate or the said 2nd board | substrate. The display device according to any one of the above.