JP3663171B2

JP3663171B2 - Ｆｅｄパネル及びその製造方法

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Publication number: JP3663171B2
Application number: JP2001397410A
Authority: JP
Inventors: 正中李; 貞慧廖; 華▲き▼ 鄭; 文俊王
Original assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Current assignee: Industrial Technology Research Institute ITRI
Priority date: 2001-12-27
Filing date: 2001-12-27
Publication date: 2005-06-22
Anticipated expiration: 2021-12-27
Also published as: JP2003197133A

Description

【０００１】
【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（ｃｏｎｔｒａｓｔｒａｔｉｏ）、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（ｅｍｉｔｔｉｎｇｍｉｃｒｏｔｉｐ）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（ｗｏｒｋｆｕｎｃｔｉｏｎ）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（ｌｏｇｍｅａｎｆｒｅｅｐａｔｈ）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（ｓａｃｒｉｆｉｃｉａｌｍａｔｅｒｉａｌｌａｙｅｒ）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８ｎｏｒｍａｌｉｎｃｉｄｅｎｃｅ）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（ｐｏｓｉｔｉｖｅｃｈａｒｇｅ）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３４ＩＴＯ層
２６電子３８側壁面板
４０伝統的な二極構造のＦＥＤ４２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７０ＦＥＤ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

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。