JP3663171B2 - Fedパネル及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は一種のフィールドエミッティングディスプレイ(FED)パネルとその製造方法に関し、且つ、特に、フィールドエミッティングディスプレイパネルにおいて、比較的幅の広い伝導層上の比較的幅の細いナノチューブエミッタ層により形成された複数のカソードを具えたFEDパネル及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、フラットディスプレイパネル装置は発展し且つ広く電子アプリケーションにおいて使用され、例えば、パソコンにおいて応用されている。非常に普及したフラットパネルディスプレイ装置は、解析度を増進したアクティブマトリクス液晶ディスプレイである。しかし、液晶ディスプレイ装置には多くの先天的な制限があり、そのため多くの応用に不適合である。例えば、液晶ディスプレイは多くの製造上の制限を有し、一つの緩慢な堆積工程、アモルファスシリコンを形成したり、高い製造の複雑度と低生産率の製造プロセスによるガラスパネルコーティングを必要とする。且つ、液晶ディスプレイ装置はバックライトを必要とし、このバックライトは大量の電力を消費し且つ発生する光線の大部分は浪費される。強光の状態や広視角で液晶ディスプレイの画像を観るのは困難であり、ゆえに液晶ディスプレイの多くの応用領域での使用が制限されていた。
【0003】
その他のフラットパネルディスプレイ装置はすでに最近数年で発展しており、液晶ディスプレイパネルの代わりに応用されている。このような装置の一つは、フィールドエミッティングディスプレイ装置であり、それはLCDの制限を克服し、且つ幾つかのLCD装置に勝る長所を有している。例えば、伝統的なTFT液晶ディスプレイパネルに較べ、フィールドエミッティングディスプレイ装置は比較的高いコントラスト率(contrast ratio)、比較的大きな視角、比較的高い最大輝度、比較的低いパワー消耗及び更に広い温度操作範囲を有する。
【0004】
FEDとLCDの間の一つの最も極端な差異は、LCD、FEDの応用するカラーの蛍光粉が発生する事故の光線ソースである。FEDは複雑で、電力を消費するバックライト、フィルタを必要とせず、且つこのため、全てのFEDの発生する光線は、いずれも使用者が見ることができる。さらに、FEDは大量の数のTFTを必要とせず、このためアクティブマトリクスLCDの高コストと生産率の問題の主要なソースをなくすことができる。
【0005】
一つのFED中にあって、電子はカソードより発射され且つ透明カバー板背後に塗布された蛍光粉に衝突し、画像を発生する。このカソード発光(cathodoluminescent)の工程はすでに最も有効な光線発生の方法の一つとして知られている。伝統的なCRT装置に対して、FED中の各一つの画素或いは発射単位はその自己の電子ソースを有し、言い換えると、即ち、典型的な発射微尖端(emitting microtip)アレイである。電圧差がカソードとゲート電極の間に存在すると、それがカソードより電子を獲得し且つ電子を加速し蛍光粉層に向けて電流を発射し、及びディスプレイの輝度は強烈に発射材料のワーク関数(work function)に依頼する。FEDの必要な機能を達成するため、エミッタソース材料の清潔と均一性は非常に重要である。
【0006】
電子をFED中にあって行進させられるようにするため、大部分のFEDは減圧され低圧とされ、例えば10-7torrとされ、発射される電子に対数平均フリーパス(log mean free path)を提供するだけでなく、微尖端が汚染され退化しないようにしている。フォーカスグリッド(focusgrid)コリメート(collimate)を使用して微尖端より抜き取る電子が、十分にディスプレイの解析度を増進させる。
【0007】
フィールドエミッティングカソードの発展初期には、モリブデン微尖端エミッタが利用され、このような装置内にあって、シリコンウエハーは先に酸化されて厚酸化シリコン層を発生し、その後、金属性のゲート層が該酸化層の上面に堆積される。この金属性のゲート層はその後ゲート開口を形成し、その後、この開口下方の酸化シリコンがエッチングされ、該ゲートの下部が切除され並びに一つのウエルが形成される。犠牲材料層(sacrificial materiallayer)例えばニッケルが堆積されてニッケル堆積が該エミッタウエル中に進入するのが帽子される。モリブデンがその後常態落下8normal incidence)の方式で堆積され、チップ円錐体が凹溝中で成長させられて上面の開口が閉じられる。ニッケルの犠牲層が除去され、エミッタ円錐体が残る。
【0008】
別の設計においては、シリコン微尖端エミッタは先にシリコン上で熱酸化作用をリードし、その後、該酸化物をデザインし且つ選択的にエッチングしてシリコンチップを形成する。さらなる酸化作用或いはエッチングが、シリコンを保護し且つチップポイントを鋭く尖らせて犠牲層を提供する。その他の交換可能な設計中にあって、微尖端は要求された材料の基板に建立され、例えばガラスが、理想的な大面積フラットパネルディスプレイ基板とされる。この微尖端は伝導材料、例えば金属或いはドープ半伝導材料で形成される。このようなFED装置の代替設計中にあって、カソードと微尖端の間に、一層のすでに導電性をすでに制御された層(interlayer)が堆積される。この中間層の適当な抵抗率により、該装置が安定状態中で操作可能とされる。このようなFED装置の製造工程中、アモルファスシリコン薄膜を堆積することが必要で、その導電性の範囲は本マイクロアモルファスシリコンとn+ ドープアモルファスシリコンの間にある。n+ ドープアモルファスシリコンの導電性は、薄膜に含まれるりん原子の数を調整することにより制御できる。
【0009】
一般に、FED装置の製造工程中、この装置は非常に低圧の凹溝中に含まれ、このため電子発射が妨害を受けない。例えば一般に、10-7torrの低圧が必要である。FED装置の二塊の比較的大型のガラスパネルに対する崩壊(cllapse)の形成を防止するため、スペーサを使用して支持し且つ二つのパネルの間に適当な空間を提供する必要がある。例えば、伝統的なFED装置中、ガラスボール或いはガラス十字架がすでにこのゆおなFED装置を維持する空間として使用されている。細長いスペーサもすでにこのような用途に使用されている。
【0010】
図1は伝統的なフィールドエミッティングディスプレイ装置10の断面図である。該FED装置10は、典型的なアモルファスシリコン底膜抵抗層12がガラス基板14の上に形成されている。誘電材料の絶縁層16と金属性ゲート層18がその後に堆積され且つ一つに結合されて金属性の微尖端20及び被抵抗層12に被覆されたカソード構造22を提供し、且つこれにより、抵抗性であるが少し伝導力を有するアモルファスシリコン層12が、誘電材料、例えば二酸化シリコンで形成された高度絶縁層16の下に形成される。このアモルファスシリコン層12の抵抗率を制御することは重要であり、これにより過度の抵抗性を防止するが、しかし、現在に至るまで、その演じる役割は、抵抗を制限して微尖端と金属層18の短絡を防止し、余分な電流流動の形成を防止することにある。
【0011】
完全なFED構造30は、構造30上に架設されたアノード28を含み、これは図2に示されるようである。注意すべきは、カソード22と抵抗層12は単層カソード22と表示されていることである。微尖端20が形成され、この微尖端20の尖端より電子が発射される。ゲート電極18は正の電荷(positive charge)を提供され、アノード28が比較的高い正の電荷を提供される。間欠性の伝導力を有するITO層34も応用され得て、さらにりん層が電子26に遭遇した時の輝度を増進する。そのうち一部分の拡大図面が図3に示されている。このFED装置の総厚さは僅かに2mmで、真空で同時に比較的低いガラス板14と比較的高いガラス板36を引張り、並びに側壁によりパネル38を密封する(図2参照)。
【0012】
微尖端の形成する伝統的なFED装置は、図1から図3に示され、それは液晶ディスプレイ装置品質より良好なフラットパネルディスプレイ装置を提供する。しかし、微尖端FED装置の不利なところは、その複雑な製造ステップにあり、このようなステップはこの装置を製造するのに使用が必要なステップである。例えば、装置内の各種各様な異なる層の形成、さらに明確に述べれば、微尖端の形成にはホトリソグラフィー方法の薄膜堆積技術の応用が必要である。このため、多くのマスクステップを進行して、それによりFED内の各種の異なる構造を画定且つ製造しなければならない。製造工程中に含まれるCVD堆積工程とホトリソグラフィー工程は大幅にFED装置の製造コストを増加する。
【0013】
1999年8月19日に出願された米国パテント出願第09/377,315号と本発明は同じ譲受人(assignee)である。その明細書中にFED装置と、このようなナノチューブエミッタを電子発射ソースとして使用する三極構造装置方法が記載されている。この三極構造FED装置にあって、この装置は、第1電気絶縁板、及び金属を含む材料でこの第1電気絶縁板の上に形成されたカソードと、このカソードの上に形成された高電気抵抗材料の薄膜と、炭素、ダイヤモンド炭素を材料としてこの抵抗層の上に形成された一層のナノチューブエミッタを具え、そのうち、カソード、抵抗層及びナノチューブエミッタが発射層を形成し、絶縁リブ材支持区がこれらの相互に近隣の発射層を絶縁し、誘電材料層が垂直にこれらの発射層を被覆し、ゲート電極がこれらの誘電材料層の上方にあり、且つ第2電気絶縁板の上にアノードが形成されてこのゲート電極を被覆している。該FED装置は十分に厚膜印刷技術により有益に製造され、それは微尖端を応用したFEDより実質上低い製造コストで製造され且つ比較的高い製造機能を有する。しかし、三つの分離された電極はこの装置に必要とされ、言い換えると、カソード、ゲート電極、アノードは分離したステップで形成されなければならない。
【0014】
別に1999年9月15日に出願された米国パテント出願第09/396,536号は本発明と同じ譲受人であり且つ同様に審査中であるが、その明細書中にFED装置と、このようなナノチューブエミッタを電子発射ソースとして使用する二極構造装置方法が記載されている。この二極構造FED装置にあって、この装置は、第1ガラス板表面に複数のエミッタが積み重ねられ、各一つのエミッタ積層が該ガラス板の横切断面方向に平行で、且つ一層の導電材料、例えば銀ゴム、及び上面の一層のナノチューブエミッタを具えている。この第1ガラス板は複数の絶縁材料層を具え、一つの絶縁材料により形成され、それが複数のエミッタ積層の間に介在し電気の隔離を提供する。第2ガラス板内部表面に一層の導電材料、例えばITOが塗布され、第1ガラスの上方にある距離を置いて放置される。多様性の蛍光粉塗布条(strip)がその後、ITO層の上に形成され、複数のエミッタ積層の発射する電子に励起され、各一つの塗布条が赤、緑或いは青の光線を発射する。このFEDパネルは大量の側板が一つに組み合わされ、側板が第1と第2ガラス板の周囲を一つに結合させ、内部に真空の凹溝を形成する。該FED装置はこの応用中に記載され、それは二つの電極で製造され、いいかえると、第1電極がガラス板の底部に塗布され、且つ第2電極がガラス板の上部に塗布され、二つの板の間にゲート電極を使用する必要がない。このような組合せ上、電子はナノチューブエミッタより発射され並びにゲート電極が応用された場合のように強烈にガラス板上の蛍光粉塗布層を襲撃することがない。
【0015】
上述の説明の三極と二極構造FEDは他の各種の製造と機能上の問題を有している。例えば、三極構造FED中、その製造工程は比較的複雑で且つこのため高い信頼度の製品を製造するのが難しい。絶縁誘電層の厚さ及び電極間の空間は高精密度下で形成されて信頼度を達成する必要がある。二極構造FED中にあって、蛍光粉塗布されたカソードとナノチューブエミッタ間の距離は100um以下でなくてはならない。ナノチューブエミッタ形態FED内で5volts/umの操作フィールドを発生するためには、この制限を遵守されねばならず、これにより、駆動電圧は理解できる範囲下にあって、500ボルトより小さい。この上板(アノード)と下板(カソード)の間で許容される小距離がその他の工程上の困難を形成し、例えば二つの板の間で高真空を達成し、特に大型寸法の表示スクリーンを製造する時はそうである。及びただ二つの電極が使用される時の電子放射が、強度と画像品質の低下をもたらす。
【0016】
現在ナノチューブを電子発射ソースとするFED装置の設計中にあって、厚膜印刷方法により該ナノチューブが伝導層の上に塗布される。二極構造或いは三極構造のFED装置はいずれも厚膜印刷方法により該ナノチューブ発射層を形成する。これは図4と図7に示されるとおりである。
【0017】
図4は伝統的な二極構造のFED40が示され、それは、上部ガラス基板42と底部ガラス基板44で構成されている。上部ガラス基板42には、電気伝導層或いは電極46が形成され、蛍光粉塗布層48が形成されている。底部ガラス金44には、まず伝導層或いは銀ペースト電極層50が堆積され、この電極層50の上部に、炭素ナノチューブ層52が厚膜印刷され、この炭素ナノチューブ層52が露出し且つ上向きに指向し、これは図4に示されるようである。しかし、ナノチューブ層52が高温下で必要な硬化工程に導入された後、該炭素ナノチューブ層52が流動し且つ伝導層50の側辺を被覆し、図5に示されるようになる。最後の構造は図5に示されるようであり、この炭素ナノチューブ54の分布は制御できず、且つ、この炭素ナノチューブ層52の辺縁の電場分布はその上部の電場分布と非常に異なる。結果的に、この層52の辺縁上のナノチューブは比較的高い電子発射密度を有し、即ち、この層52の辺縁より電子が発射されやすい。このためFED装置上の画像中に不均一と粗劣なコントラストが発生することになった。
【0018】
三極構造FED60中にあって、すでに類似の欠点が分かっており、例えば図6、7に示されるようである。この三極構造FED60中にあって、第1ゲート電極62が誘電層64と伝導層66により形成され、図4、5に示されるものに類似し、このナノチューブ層52の硬化工程期間に、この層が溢れて該伝導層50の辺縁を被覆し、この比較的高密度のナノチューブが該ナノチューブ層52の辺縁に形成され、類似の不均一な電場の影響を形成する。三極構造FED60の事例にあって、さらに多くの電子が第1ゲート極62上で失われる。実際に蛍光塗布層48に到達する電子百分率はこれにより減少し、FEDディスプレイの強度とコントラストが減少する。このため、二極或いは三極FED装置に新たな構造を提供し、伝導ペースト状層の側壁にナノチューブを形成しないようにし、ディスプレイパネルの飽和度、明晰度及びコントラストを増進する必要がある。
【0019】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の主要な目的は、伝統的なFEDパネルの欠点を有さない二極或いは三極構造のFEDパネルを提供することにある。
【0020】
本発明の別の目的は、FEDパネルを提供することにあり、そのうち、カソードの形成は、ナノチューブ層を利用して広い伝導層の上部にあって達成されるものとする。
【0021】
本発明のさらに一つの目的は、一種のFEDパネルを提供することにあり、そのうち、ナノチューブエミッタは比較的大きな幅の伝導層上部の比較的小さい幅のナノチューブエミッタ層により形成され、これにより伝導層の側壁に硬化工程の後にナノチューブによる被覆が発生しないものとする。
【0022】
本発明のもう一つの目的は、一種のFEDパネルを提供することにあり、そのうち、ナノチューブエミッタの形成は、第1の幅を有する伝導層の上部にあって一層の、第2の幅を有するナノチューブ層により達成され、この第2の幅が第1の幅の3/4より小さいものとする。
【0023】
本発明のもう一つの目的は、一種のFEDパネルを提供することにあり、そのうち、ナノチューブエミッタが第1の幅を有する伝導材料上に堆積された第2の幅を有する一層のナノチューブ材料により形成され、この第2の幅が第1の幅の1/4から3/4の間とされたものとする。
【0024】
本発明のさらに一つの目的は、一種の方法を提供することにあり、該方法において、伝導層上部のナノチューブ層を利用してナノチューブエミッタを形成し、FEDパネルを製造し、そのうち、ナノチューブ層の幅を伝導層の幅の3/4より小さくする。
【0025】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、
第1電気絶縁板と、
複数のエミッタ積層であって、上述の第1電気絶縁板の上に形成され、各一つのエミッタ積層が該第1電気絶縁板の横向き方向に平行に放置され、且つ第1電気伝導材料層とその上部の一つのナノチューブエミッタ層とを具え、該ナノチューブエミッタ層の塗布硬化後の幅が上述の第1電気伝導材料層の幅の約1/4から3/4の間であり、且つ該ナノチューブエミッタ層が厚膜印刷技術により形成された、上記複数のエミッタ積層と、
第2電気絶縁板であって、第1電気絶縁板の上面に置かれ且つ上述の第1絶縁板において間隔を開けて設けられ、該第2電気絶縁板が上述の第1電気絶縁板に対向する内部表面を具えた、上記第2電気絶縁板と、
第2電気伝導材料層であって、上述の第2電気絶縁板の上述の内部表面に設けられた、上記第2電気伝導材料層と、
複数条の多様性の蛍光粉条であって、上述の第2電気伝導材料層に塗布され、複数のエミッタ積層より発射される電子群により活性化されてそれぞれ、赤、緑、青光を発射する、上記複数条の多様性の蛍光粉条と、
複数の側面面板であって、上述の第1電気絶縁板と第2電気絶縁板の周囲を一つに結合し、その内部に真空の内腔を形成する、複数の側面面板と、
を少なくとも具えたことを特徴とする、FEDパネルとしている。
請求項2の発明は、前記FEDパネルにおいて、第2電気絶縁板がブラックアレイ層を複数条の多様性の蛍光粉条相互の間に具えたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項3の発明は、前記FEDパネルにおいて、第1電気絶縁板と第2電気絶縁板が透明なセラミック材料で形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項4の発明は、前記FEDパネルにおいて、第1電気伝導材料層がFEDパネルのカソードとされたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項5の発明は、前記FEDパネルにおいて、第1電気伝導材料層が銀ペーストとされたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項6の発明は、前記FEDパネルにおいて、第2電気伝導材料層がFEDパネルの第1アノードとされたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項7の発明は、前記FEDパネルにおいて、第2電気伝導材料層がITOで形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項8の発明は、前記FEDパネルにおいて、ナノチューブエミッタ層が複数のナノメータ寸法中空管と接着剤の混合物で形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項9の発明は、前記FEDパネルにおいて、ナノチューブエミッタ層が複数のナノメータ寸法の炭素、ダイアモンド或いは類ダイアモンド炭素の中空管と接着剤の混合物で形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項10の発明は、前記FEDパネルにおいて、各一つの多様性の蛍光粉条がそれぞれ、赤、緑或いは青光を発生し、複数のエミッタ積層より来る電子が近隣の蛍光条を活性することにより光を発射することを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項11の発明は、前記FEDパネルにおいて、第1電気伝導材料が複数の絶縁材料層の上部に形成されて、第1ゲート電極の機能を有することを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネルとしている。
請求項12の発明は、FEDパネル製造方法において、少なくとも以下のステップ、即ち、
第1電気絶縁板を提供するステップ、
厚膜印刷方法により複数のエミッタ積層を第1板の横断面方向に平行に形成し、各一つのエミッタ積層は第1電気伝導材料層とその上部の一つのナノチューブエミッタ層とを具え、該ナノチューブエミッタ層の塗布硬化後の幅が上述の第1電気伝導材料層の幅の約1/4から3/4の間であるものとするステップ、
第2電気絶縁板を提供するステップ、
第1電気絶縁板と第2電気絶縁板を組み合わせて一つにする時、第2電気伝導材料層を第2電気絶縁板の内部表面に第1電気絶縁板に向けて形成するステップ、
電子で活性化された後に赤、緑、青光を発生する多様性の蛍光塗布条を第2電気伝導材料層にあって形成するステップ、
複数の側面面板で第1電気絶縁板と第2電気絶縁板を一つに接合し、そのなかに真空の内腔を形成するステップ、
以上のステップを含むことを特徴とする、FEDパネル製造方法としている。
請求項13の発明は、前記FEDパネル製造方法において、第1電気伝導材料層を銀ペーストに印刷するステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法としている。
請求項14の発明は、前記FEDパネル製造方法において、接着剤と、炭素繊維、ダイアモンド繊維或いは類ダイアモンド炭素繊維より選択したナノメータ寸法の中空繊維の混和物により、ナノチューブエミッタ層を印刷するステップを含む、請求項12に記載のFEDパネル製造方法としている。
請求項15の発明は、前記FEDパネル製造方法において、負の電荷を第1電気伝導材料層の下方の複数のエミッタ積層に連接し、正の電荷を第2電気伝導材料層に連接するステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法としている。
請求項16の発明は、前記FEDパネル製造方法において、ブラックアレイ層を第2電気絶縁板上にあって多様性蛍光粉塗布条相互の間に塗布するステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法としている。
請求項17の発明は、前記FEDパネル製造方法において、多様性の蛍光粉塗布条を厚膜印刷技術を形成することを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法としている。
請求項18の発明は、前記FEDパネル製造方法において、第1電気伝導材料を複数の絶縁材料層の上部に印刷して第1ゲート電極となすステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法としている。
【0026】
【発明の実施の形態】
本発明によると、一種のFEDパネルを提供し、それは、第1の幅の伝導層の上部の第2の幅のナノチューブエミッタ層で形成したナノチューブエミッタを具えている。このナノチューブエミッタ層の第2の幅は第1の幅の3/4より小さい。このナノチューブエミッタ層の第2の幅は第1の幅の1/4から3/4とされる。
【0027】
本発明の好ましいFEDパネルの実施例は、第1電気絶縁板と、該第1電気絶縁板の上に形成された複数のエミッタ積層を具え、各一つのエミッタ積層は該第1電気絶縁板の横断面に平行に放置され、且つ一層の第1電気伝導材料を具え、該電気伝導材料は第1の幅と、上面に第2の幅を具えた一層のナノチューブエミッタを具え、第2の幅が第1の幅の3/4より小さい。複数のエミッタ積層の間の絶縁物質で形成されたリブ領域が相互の絶縁縁を提供する。第2電気絶縁板がこの第1電気絶縁板の上に放置され且つ該第1電気絶縁板の上にあって隔離され、その一つの内部表面が第1電気絶縁板に向けられ、一層の第2電気伝導材料が第2電気絶縁板の該内部表面にあり、複数のエミッタ積層の発射する電子に活性化されて、多様性の蛍光粉条が該第2電気伝導材料の上にあって、それぞれ、赤、緑、青光を発射し、且つ複数の側板が第1電気絶縁板と第2電気絶縁板の四周を一つに組合せ、内部に真空の内腔を形成する。
【0028】
FEDパネル中にあって、ナノチューブエミッタ層の第2幅は第1電気伝導材料の幅の1/4から3/4の間とされる。この第2電気絶縁板はさらにブラックアレイ層を該多様性蛍光条の間に具えうる。第1と第2電気絶縁板は本質的に透明なセラミック材料で形成される。第1電気絶縁板層はFEDパネルのカソードとされ、第1電気伝導材料も銀ペーストとされうる。第2電気伝導材料層はFEDパネルの第1アノードとされ、それはITOで形成されうる。ナノチューブ層はナノメータ寸法の中空管と接着剤材料の混合物で形成され、該ナノチューブエミッタ層はナノメータ寸法の炭素、ダイアモンド或いはダイアモンド炭素の中空管と重合物ベース接着剤の混合物で形成される。各多様性の蛍光粉条は赤、緑或いは青光を発生し、複数のエミッタ積層から来る電子が隣接する蛍光条を活性化することにより光を発生する。FEDパネルはさらに第2層の第2電気伝導材料を具え得て、それはこれらの絶縁材料層の上部に形成され、第1ゲート電極の機能を有するものとされる。
【0029】
本発明はさらにFEDパネルの製造方法を提供する。その操作ステップは、まず、第1電気絶縁板を提供し、厚膜印刷方法により、複数のエミッタ積層を第1板の横断面方向に平行に形成し、各一つのエミッタ積層は第1幅を有する一層の第1電気伝導材料と、第2の幅を有する上部の一層のナノチューブエミッタ層を含み、第1電気絶縁板と第2電気絶縁板を組み合わせて一つにする時、第2電気伝導材料を第2電気絶縁板の内部表面に第1電気絶縁板に向けて形成し、電子で活性化された後に赤、緑、青光を発生する多様性の蛍光塗布条を電気伝導材料の上に形成し、側板で第1電気絶縁板と第2電気絶縁板を一つに接合し、そのなかに真空の内腔を形成する。
【0030】
FEDパネルの製造方法中にあって、第2の幅は第1の幅の1/4から3/4の間とされうる。本方法は銀ペースト中に第1電気伝導材料層を印刷するステップを含むか、或いは接着剤と、炭素繊維、ダイアモンド繊維、及びダイアモンド繊維に類するナノメータ寸法の中空繊維より選択したものの混合物で、該ナノチューブエミッタ層に印刷するステップを含む。本方法はさらに、負の電荷を第1電気伝導材料に複数のエミッタ積層の下において連接し且つ正の電荷を第2電気伝導材料に連接するステップを含むか、或いは、多様性蛍光粉塗布条間の第2電気絶縁板上に、ブラックアレイ層を塗布するステップを含む。該多様性蛍光粉塗布は厚膜印刷技術により形成される。この方法はさらに複数の、第1ゲート電極機能を有する絶縁材料層の上部に、一層の第1電気伝導材料層を堆積させるステップを含む。
【0031】
【実施例】
本発明は一種の二極或いは三極構造のFEDパネルを提供し、この構造中のナノチューブエミッタ層は電子発射ソースとして使用される。ナノチューブ発射ソース中にあって、幅を減少した発射層が伝導層の上部に堆積されて、ナノチューブエミッタ層に硬化工程が導入された後、ナノチューブが該伝導層の外周側壁を充満することがない。このため、完全に任意の側壁ナノチューブによる電子の発射を除去できる。このナノチューブエミッタ層の幅は、下面の伝導層の幅の3/4より小さく、このナノチューブエミッタ層の幅は、該伝導層の幅の1/4から3/4の間であり、これにより硬化工程後の溢れを防止できる。
【0032】
本発明はさらにFEDパネルの製造方法を提供する。それはナノチューブを電子発射ソースとして応用し、そのうちナノチューブエミッタ層は幅が下方の伝導層の幅の3/4より小さい幅を有する。該ナノチューブエミッタ層が下方の伝導層の幅より小さいことにより、ナノチューブエミッタ層の伝導層側壁への任意の可能な溢れが防止される。結果として、伝導層外周表面のナノチューブより発射される電子放射が除去される。
【0033】
現在、図8を参照されたい。これは本発明の二極構造FED構造を示す。FED装置70にあって、電極層74と蛍光粉塗布層76が上面の上部ガラス面板72に堆積され、それが底部ガラス基板78に対応する位置に放置される。底部ガラス基板78の上部に所定の幅の伝導層材料が堆積され、例えば銀ペースト伝導層80とされる。この伝導層80の幅より小さいナノチューブ層82は厚膜印刷技術により上部に堆積される。了解されるように、これらのナノチューブ84はは上部表面と該ナノチューブ層82の外周側壁表面にあって突出する。このナノチューブ層82の幅は銀ペースト伝導層80の幅の3/4より小さい。該ナノチューブ層82の幅はさらに銀ペースト伝導層80の幅の約1/4から3/4の範囲にある。ここで使用する「約」の表明する数値の範囲は平均値の±百分の十の範囲内を示す。
【0034】
ナノチューブ層に硬化工程を導入し、即ち摂氏温度約400度から500度の間で、約30分から60分間処理すると、図9に示されるようになり、ナノチューブ層82は重力により流動して比較的低い高さに至るが、銀ペースト伝導層80上部表面にも残る。結果として、負の電荷をこの銀ろう伝導層80に印加する時、電子88がこのナノチューブ84より蛍光粉塗布層76に向けて発射され、FED装置70上の画像を改善する。図5に示される伝統的な装置と比較すると、伝導層50の側壁より発射される電子が本発明において完全に除去されていることが分かる。
【0035】
同様に、本発明の三極構造FED装置90において、図10と図11に示されるように、アノード92の第3電極を含み、それは絶縁層領域96に堆積された第1ゲート電極94により形成される。硬化工程後、このナノチューブ84は銀ペースト伝導層80の側壁に溢れず、これは図11に示されるようである。結果として、ナノチューブ層82の発射する大量の電子群は、この蛍光粉塗布層76に到達し、該FED装置90が大幅に改善された画像を現出する。
【0036】
【発明の効果】
本発明の新規の構造は二極或いは三極構造CNT−FED(カーボンナノチューブフィールド発射装置)において、大幅に改善した厚膜印刷電子発射ソースを提供する。厚膜堆積工程及び硬化工程導入後、本発明と図4、5に示される伝統的な製造方法を比較すると、本発明は大幅に改善された装置であることが分かる。本発明の構造の特性は、厚さが有意義に縮小され、即ちナノチューブエミッタ層の幅がナノチューブエミッタ中の銀ペースト層より小さく、且つナノチューブエミッタ層の厚さが約1ミクロンから約10ミクロンの間とされる。
【0037】
本発明は厚膜印刷を利用し電子発射ソースを形成することにより多くのメリットを表現する。それは、(1)ナノチューブと伝導層の間の整合の難度を除去する。(2)電子群の有効に蛍光粉塗布層に向けて噴射される比率を増進する。(3)ナノチューブ層より発射される電子の散乱を減少する。(4)誘電絶縁層の電荷累積を減少する。(5)FED設備に発生する画像均一度とコントラストを増加する。
【0038】
本発明の新規なFEDパネル、及び幅の比較的小さいナノチューブエミッタ層を利用し、このようなパネルを製造する方法は、すでに詳細に上述の説明及び貼付の図8、9、10、11中に示されている。
【0039】
以上は本発明の好ましい実施例の説明であって本発明の実施範囲を限定するものではなく、本発明に基づきなしうる細部の修飾或いは改変は、いずれも本発明の請求範囲に属するものとする。
【図面の簡単な説明】
【図1】微尖端を応用して電子を発射する伝統的なFEDの拡大断面図である。
【図2】図1のFEDがさらに封閉処理室が形成されたアノードと側壁面板を具えた拡大断面図である。
【図3】図2の伝統的なFED装置の部分拡大断面図であり、微尖端の構造を説明する。
【図4】ナノチューブ層が伝導層の上に堆積された伝統的な二極FED装置の拡大断面図である。
【図5】図4の伝統的な二極構造で、ナノチューブ層に硬化工程が施された後の拡大断面図である。
【図6】ナノチューブ層が伝導層の上に堆積された伝統的な三極FED装置の拡大断面図である。
【図7】図6の伝統的な三極構造で、ナノチューブエミッタ層に硬化工程が施された後の拡大断面図である。
【図8】本発明のナノチューブ層の幅を減少した二極構造FED装置の拡大断面図である。
【図9】図8の本発明の二極構造FED装置にあって、ナノチューブ層に硬化工程が施された後の拡大断面図である。
【図10】本発明のナノチューブ層の幅を減少した三極構造FED装置の拡大断面図である。
【図11】図10の本発明の三極構造FED装置にあって、ナノチューブ層に硬化工程が施された後の拡大断面図である。
【符号の説明】
10 伝統的なFED装置 12 アモルファスシリコン底膜抵抗層
14 ガラス基板 16 誘電材料の絶縁層
18 金属性ゲート層 20 微尖端
22 カソード創造 30 完全なFED構造
28 アノード 36 ガラス板
32 リン含有粒子 34 ITO層
26 電子 38 側壁面板
40 伝統的な二極構造のFED 42 上部ガラス基板
44 底部ガラス基板 48 蛍光粉塗布層
54 ナノチューブ 60 三極構造FED
62 第1ゲート電極 64 絶縁材料層
66 伝導層 70 FED装置
74 電極層 76 蛍光粉塗布層
72 上部ガラス面板 78 底部ガラス基板
80 銀ペースト伝導層 82 ナノチューブ層
84 ナノチューブ 88 電子
90 三極構造FED装置 92 アノード
94 第1ゲート電極 96 絶縁材料層
Claims (18)
- 第1電気絶縁板と、
複数のエミッタ積層であって、上述の第1電気絶縁板の上に形成され、各一つのエミッタ積層が該第1電気絶縁板の横向き方向に平行に放置され、且つ第1電気伝導材料層とその上部の一つのナノチューブエミッタ層とを具え、該ナノチューブエミッタ層の塗布硬化後の幅が上述の第1電気伝導材料層の幅の約1/4から3/4の間であり、且つ該ナノチューブエミッタ層が厚膜印刷技術により形成された、上記複数のエミッタ積層と、
第2電気絶縁板であって、第1電気絶縁板の上面に置かれ且つ上述の第1絶縁板において間隔を開けて設けられ、該第2電気絶縁板が上述の第1電気絶縁板に対向する内部表面を具えた、上記第2電気絶縁板と、
第2電気伝導材料層であって、上述の第2電気絶縁板の上述の内部表面に設けられた、上記第2電気伝導材料層と、
複数条の多様性の蛍光粉条であって、上述の第2電気伝導材料層に塗布され、複数のエミッタ積層より発射される電子群により活性化されてそれぞれ、赤、緑、青光を発射する、上記複数条の多様性の蛍光粉条と、
複数の側面面板であって、上述の第1電気絶縁板と第2電気絶縁板の周囲を一つに結合し、その内部に真空の内腔を形成する、複数の側面面板と、
を少なくとも具えたことを特徴とする、FEDパネル。 - 前記FEDパネルにおいて、第2電気絶縁板がブラックアレイ層を複数条の多様性の蛍光粉条相互の間に具えたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、第1電気絶縁板と第2電気絶縁板が透明なセラミック材料で形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、第1電気伝導材料層がFEDパネルのカソードとされたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、第1電気伝導材料層が銀ペーストとされたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、第2電気伝導材料層がFEDパネルの第1アノードとされたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、第2電気伝導材料層がITOで形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、ナノチューブエミッタ層が複数のナノメータ寸法中空管と接着剤の混合物で形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、ナノチューブエミッタ層が複数のナノメータ寸法の炭素、ダイアモンド或いは類ダイアモンド炭素の中空管と接着剤の混合物で形成されたことを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、各一つの多様性の蛍光粉条がそれぞれ、赤、緑或いは青光を発生し、複数のエミッタ積層より来る電子が近隣の蛍光条を活性することにより光を発射することを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- 前記FEDパネルにおいて、第1電気伝導材料が複数の絶縁材料層の上部に形成されて、第1ゲート電極の機能を有することを特徴とする、請求項1に記載のFEDパネル。
- FEDパネル製造方法において、少なくとも以下のステップ、即ち、
第1電気絶縁板を提供するステップ、
厚膜印刷方法により複数のエミッタ積層を第1板の横断面方向に平行に形成し、各一つのエミッタ積層は第1電気伝導材料層とその上部の一つのナノチューブエミッタ層とを具え、該ナノチューブエミッタ層の塗布硬化後の幅が上述の第1電気伝導材料層の幅の約1/4から3/4の間であるものとするステップ、
第2電気絶縁板を提供するステップ、
第1電気絶縁板と第2電気絶縁板を組み合わせて一つにする時、第2電気伝導材料層を第2電気絶縁板の内部表面に第1電気絶縁板に向けて形成するステップ、
電子で活性化された後に赤、緑、青光を発生する多様性の蛍光塗布条を第2電気伝導材料層にあって形成するステップ、
複数の側面面板で第1電気絶縁板と第2電気絶縁板を一つに接合し、そのなかに真空の内腔を形成するステップ、
以上のステップを含むことを特徴とする、FEDパネル製造方法。 - 前記FEDパネル製造方法において、第1電気伝導材料層を銀ペーストに印刷するステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法。
- 前記FEDパネル製造方法において、接着剤と、炭素繊維、ダイアモンド繊維或いは類ダイアモンド炭素繊維より選択したナノメータ寸法の中空繊維の混和物により、ナノチューブエミッタ層を印刷するステップを含む、請求項12に記載のFEDパネル製造方法。
- 前記FEDパネル製造方法において、負の電荷を第1電気伝導材料層の下方の複数のエミッタ積層に連接し、正の電荷を第2電気伝導材料層に連接するステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法。
- 前記FEDパネル製造方法において、ブラックアレイ層を第2電気絶縁板上にあって多様性蛍光粉塗布条相互の間に塗布するステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法。
- 前記FEDパネル製造方法において、多様性の蛍光粉塗布条を厚膜印刷技術を形成することを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法。
- 前記FEDパネル製造方法において、第1電気伝導材料を複数の絶縁材料層の上部に印刷して第1ゲート電極となすステップを含むことを特徴とする、請求項12に記載のFEDパネル製造方法。
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