JP2002343280A

JP2002343280A - 表示装置とその製造方法

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Publication number: JP2002343280A
Application number: JP2001145966A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Hirasawa; 重實平澤; Yuichi Kijima; 勇一木島; Hiroshi Kawasaki; 浩川崎
Original assignee: Hitachi Device Engineering Co Ltd; Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd; Hitachi Consumer Electronics Co Ltd; Japan Display Inc
Priority date: 2001-05-16
Filing date: 2001-05-16
Publication date: 2002-11-29
Also published as: KR100479014B1; US6713947B2; KR20020087844A; US20020171347A1

Abstract

(57)【要約】【課題】カーボンナノチューブを充分な電子放出能が得
られる低抵抗で、かつ陰極配線上に容易に離脱しないよ
うに固定して真空内部での露出を確保して高効率の電子
放出特性を実現する。【解決手段】背面基板１１上に形成した陰極配線１２に
カーボンナノチューブ１３の端部あるいは中間部の一部
を埋設すると共に、当該カーボンナノチューブ同士の交
差部接点あるいは交差部付近を接合膜１４で接合した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】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、安定した電子放出
を可能とした電子源を実現して表示特性を向上した表示
装置とその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】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、
省スペースの平板状ディスプレイ（パネルディスプレ
イ）の要求が高まっている。

【０００３】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
利用した表示装置（以下、電子放出型表示装置、または
電界放出型表示装置と呼ばれる）や、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。

【０００４】このようなパネル型の表示装置のうち、上
記電界放出型表示装置には、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらに
より発案された電子放出構造をもつもの（例えば、米国
特許第３４５３４７８号明細書、特開２０００−２１３
０５号公報参照）、メタル−インシュレータ−メタル
（ＭＩＭ）型の電子放出構造をもつもの、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特開２０００−２１３
０５公報参照）をもつもの、さらにはダイアモンド膜や
グラファイト膜、カーボンナノチューブの持つ電子放出
現象を利用するもの、等が知られている。

【０００５】図１０は電界放出型表示装置の基本構成を
説明する模式図である。図中、ＣＮＴは陰極Ｋの上に設
けたカーボンナノチューブ、Ａはアノードであり、陽極
Ａの内面には蛍光体ＰＨが形成されている。そして、陰
極Ｋの近傍に設けた制御電極Ｇと陰極Ｋとの間に電圧Ｖ
ｓを印加することでカーボンナノチューブＣＮＴから電
子ｅを出射させ陰極Ｋと陽極Ａとの間に高電圧Ｅｂを印
加することで電子を加速させ蛍光体ＰＨに当てることで
蛍光体ＰＨを励起し、当該蛍光体ＰＨの組成に依存する
色光Ｌを放射する。

【０００６】そして、陰極Ｋ近傍に設けた制御電極Ｇに
与える変調電圧Ｖｓにより電子放出量（放出のオン・オ
フを含む）を制御することで色光Ｌの大きさ（輝度）を
コントロールすることができる。０お、制御電極Ｇと陽
極Ａの間に所要の電位の集束電極Ｆを設けて蛍光体ＰＨ
上に電子ｅを集束するようにすることで、蛍光体を励起
する電子の利用効率を向上させることができる。

【０００７】図１１は既知の電界放出型表示装置の一構
成例の模式図であり、図１１の（ａ）は分解斜視図、同
（ｂ）は組み立て後の表示装置の断面図を示す。この電
界放出型表示装置は、内面に陽極と蛍光体層を備えた前
面パネル２と、電界放出型の電子源と制御電極を形成し
た背面パネル１とを対向させ、両者の内周縁に封止枠５
を介挿して封止し、当該前面板と背面パネルおよび封止
枠５で形成される内部を外界の気圧より低圧（真空を含
む）あるいは真空（以下、真空と言う）にしている。

【０００８】図１１の（ａ）に示したように、この電界
放出型表示装置は、ガラスあるいはアルミナ等を好適と
する基板１１と電子源を有する背面パネル１と、ガラス
等の光透過性の材料で形成された基板２１と蛍光体を有
する前面パネル２とが対向して配置される。

【０００９】背面パネル１と前面パネル２との間にはガ
ラス等で形成された封止枠５が配置される。この封止枠
５は背面パネル１および前面パネル２のそれぞれにフリ
ットガラス等により封着されている。

【００１０】背面パネル１を構成する基板１１の内面に
は図示しない電子源や制御電極が形成されている。電子
源を構成する陰極から引き出される陰極端子７０、陰極
とは絶縁層１６を介して設けた制御電極から引き出され
る制御電極端子５０が背面板の周辺に設けられている。
また、前面パネル１を構成する基板２１の内面には図示
しない陽極や蛍光体が形成されている。

【００１１】図中、背面パネル１の基板１１の上面に示
した点線５１は、封止枠５の外周が当たる位置を示して
いる。背面パネル１の表示領域の外側、かつ封止枠５の
内側には排気管６が設けられており、背面パネル１と前
面パネル２および封止枠５の各主面に囲まれた内部を、
例えば１０^-5〜１０^-7Ｔｏｒｒの真空に排気して封着さ
れている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】カーボンナノチューブ
（ＣＮＴ）は、極めて細い針状の炭素化合物（厳密に言
えば、炭素原子を楕円体のネット状に結合させた分子）
であり、これを陰極配線に配置して電子源として用いら
れる。

【００１３】カーボンナノチューブを陰極配線に設置す
る際には、カーボンナノチューブを混練したペーストを
塗布し焼成する方法、あるいはカーボンナノチューブに
ニッケルを導電性フィラーとして混練したペーストを塗
布し、焼成し、研磨することでカーボンナノチューブの
端部を電界空間に露呈させる方法、あるいは銀ペースト
にカーボンナノチューブを混練して塗布し、焼成する方
法などを採用していた。

【００１４】しかし、カーボンナノチューブを陰極配線
上に強固に固定し、かつ当該カーボンナノチューブの電
子放出部である端縁を真空内部に効率よく露呈させて配
置することは困難である。カーボンナノチューブのペー
ストのみを用いたものでは、針状結晶であるカーボンナ
ノチューブ同士の電気抵抗が大きいため、ニッケル等の
導電フィラーと共に焼成した場合に比べて電子放出能が
小さい。

【００１５】ニッケル（Ｎｉ）等を含むペーストを用い
た場合には、その最表面に露呈したニッケル粒子を研磨
して除去しなければならない。このような極微細な対象
の研磨は困難であり、量産には適していない。また、電
界空間に露呈するカーボンナノチューブは、大方におい
て研磨面に突出した部分のみであり、電子放出面積は期
待した程大きくならない。

【００１６】また、銀ペーストを用いた場合には、その
焼成工程時にカーボンナノチューブの殆どは銀層内に取
り込まれ、あるいは露出部分が消失してしまい、カーボ
ンナノチューブ本来の電子ビーム放出特性を充分に引き
出せない。

【００１７】カーボンナノチューブは、その針状の端部
が真空内部に露出していることが必要であり、また容易
にカソード用電極から離脱しないように強固に保持する
ことが要求されるが、従来技術ではこれらが表示装置と
して実用化するのに充分でなく、解決すべき課題となっ
ていた。

【００１８】本発明の目的は、上記した課題を解決し、
カーボンナノチューブを充分な電子放出能が得られる低
抵抗で、かつ陰極配線上に容易に離脱しないように固定
して真空内部での露出を確保して高効率の電子放出特性
を実現した表示装置とその製造方法を提供することにあ
る。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による表示装置およびその製造方法として基
本的に次のような構成としたものである。

【００２０】以下、本発明の代表的な構成を記述する。
先ず、本発明の表示装置の構成として、（１）電子源から放出させた電子を利用して行う表示装
置の前記電子源に有する複数のカーボンナノチューブ同
士の接点付近を接合材の膜により接合した。

【００２１】この構成により、カーボンナノチューブ同
士が接合材の膜で接合されていることで十分にカーボン
ナノチューブの先端が露出しているとともに電子源とし
て強度を備えたカーボンナノチューブの集合体が形成さ
れる。

【００２２】また、カーボンナノチューブ間の距離が安
定するので、導通抵抗が安定し、安定な電子放出能（エ
ミッション）が得られる。

【００２３】（２）（１）における前記接合材の膜が、
焼成によりゾルゲル反応を起こす接合材を焼成した膜を
含むものとした。

【００２４】この構成により、焼成時の収縮でより多く
のカーボンナノチューブ同士の接点を形成できる。ま
た、収縮によりカーボンナノチューブ間の距離が小さく
なり、接触面積が増大し、抵抗が小さくなる。なお、ゾ
ルゲル反応を起こす接合材としては、シリカ系接合材が
好適である。

【００２５】（３）（２）における前記焼成によりゾル
ゲル反応を起こす接合材を焼成した膜を導電性を有する
膜とした。

【００２６】この構成により、接合材が導電性を有する
ものとしたため、低抵抗となり電子放出能が向上する。
接合材に添加する導電性材料にはＩＴＯなどの金属酸化
物、その他の金属の粒子（超微粒子）などがある。

【００２７】（４）（２）における前記カーボンナノチ
ューブ同士の接点付近に導電性材料の接合材を有せしめ
た。

【００２８】（５）（４）における前記導電性材料の接
合材として、金属の超微粒子を樹脂でコーティングした
ものを用いた。この導電性材料は、焼成によりコーティ
ングした樹脂が消失し、金属の超微粒子がカーボンナノ
チューブの交差部やその近傍に残留してカーボンナノチ
ューブ同士を連結する。

【００２９】上記（４）（５）の構成における接合材
は、ゾルゲル反応で膜に形成される材料に加え、（４）
の導電性材料として（５）に記した金属の超微粒子を樹
脂でコーティングしたものを接合材に混練し、これを焼
成することで金属の超微粒子がカーボンナノチューブの
接点付近に残留する。カーボンナノチューブが安定かつ
低い抵抗となり、電子放出能が向上する。

【００３０】（６）（１）における前記接合材を導電性
の接合材とした。接合材を導電性としたことで、絶縁性
の接合材に比べてカーボンナノチューブの抵抗が小さく
なり、抵抗も安定する。この接合材はゾルゲル反応によ
り生成されるものに限らない。

【００３１】（７）（６）における前記導電性材料の接
合材に金属の超微粒子を樹脂でコーティングしたものを
用いることで、カーボンナノチューブとのぬれ性が良好
となり、またこの樹脂コーティングは焼成により分解さ
れ、金属の超微粒子が接合材として機能するため、絶縁
性の接合材に比べてさらに安定で低抵抗な接合材とな
る。

【００３２】（８）（１）〜（７）における前記電子源
を導電性の陰極配線の上に形成し、前記カーボンナノチ
ューブの一部を前記陰極配線に埋め込んだ。

【００３３】（９）（８）における前記陰極配線を１５
０°Ｃ〜６００°Ｃで溶融又は焼結する導電性材料を含
むものとした。

【００３４】焼成工程で陰極配線の少なくとも表面が溶
融又は焼結してカーボンナノチューブの一部が陰極配線
に埋め込まれるため、カーボンナノチューブの脱落が抑
制される。前記陰極配線は、具体的には（９）に記した
ように、１５０°Ｃ〜６００°Ｃで溶融又は焼結する導
電性材料を含むものとした。

【００３５】以上の各構成により、陰極配線上に低抵抗
でかつ容易に離脱しないようにカーボンナノチューブを
固定して真空内部での先端の露出を確保した高効率の電
子放出能を有する表示装置を得ることができる。

【００３６】また、本発明の表示装置の製造方法とし
て、（１０）陰極配線の上に形成されたカーボンナノチュー
ブを有する電子源から放出させた電子を利用して表示を
行う表示装置の前記電子源の形成の際に、前記陰極配線
の上にカーボンナノチューブを含むペーストを塗布した
後、焼成によりゾルゲル反応を起こす接合材を塗布し、
焼成する方法とした。

【００３７】この方法は、所謂ゾルゲル反応を利用して
カーボンナノチューブの接合材を生成するもので、焼成
時の収縮でカーボンナノチューブ同士の接触部が増加
し、かかるこの接触部を接合することで、電子源として
強度を備えたカーボンナノチューブの集合体が形成され
る。また、カーボンナノチューブ間の距離が安定するの
で、導通抵抗が安定し、安定な電子放出能が得られる。

【００３８】（１１）（１０）における前記焼成により
ゾルゲル反応を起こす接合材の溶液に導電性の材料を添
加した。接合材の膜が導電性を有し、抵抗が小さくな
る。したがって、電子放出能が向上する。

【００３９】（１２）陰極配線の上に形成されたカーボ
ンナノチューブを有する電子源から放出させた電子を利
用して表示を行う表示装置の製造の際に前記陰極配線の
上に、カーボンナノチューブと、樹脂でコーティングし
た金属の超微粒子とを含むペーストを塗布した後、焼成
する。

【００４０】金属の超微粒子を樹脂でコーティングした
ものを用いることで、カーボンナノチューブとのぬれ性
が良好となり、またこの樹脂コーティングは焼成により
分解され、金属の超微粒子が接合材として機能するた
め、絶縁性の接合材に比べてさらに安定で低抵抗な接合
材となる。

【００４１】（１３）（１２）における前記ペーストの
塗布と焼成の間に、焼成によりゾルゲル反応を起こす接
合材の溶液を塗布する。

【００４２】金属の超微粒子を樹脂でコーティングした
ものによるカーボンナノチューブ同士の接合に加え、ゾ
ルゲル反応で形成した膜の収縮でカーボンナノチューブ
同士の接触が多くなり、さらに低抵抗の電子源を構成で
きる。

【００４３】（１４）（１３）における前記焼成により
ゾルゲル反応を起こす接合材の溶液に導電性の材料を添
加した。

【００４４】ゾルゲル反応を起こす接合材の溶液にさら
に導電性の材料を添加したことで、上記（１３）よりも
さらに低抵抗の電子源を構成できる。

【００４５】（１５）（１０）〜（１４）における前記
接合材の分量を、焼成後にカーボンナノチューブ同士の
接点付近で膜を形成する量とした。

【００４６】接合材の分量が多過ぎるとカーボンナノチ
ューブ全体を包み込んでしまい、電子放出源であるカー
ボンナノチューブの先端形成を減殺してしまう。少な過
ぎるとカーボンナノチューブの接点を充分に接合できな
い。そのため、接合材の分量をカーボンナノチューブ同
士の接点付近で膜を形成する量とする。

【００４７】（１６）（１０）〜（１４）における前記
陰極配線に、カーボンナノチューブのペーストを焼成す
る温度において溶融又は焼結する材料を含ませ、前記溶
融又は焼結する材料の上に前記カーボンナノチューブの
ペーストを塗布する。

【００４８】この方法により、焼成工程でカーボンナノ
チューブの一部が陰極配線に埋め込まれるため、カーボ
ンナノチューブの脱落が抑制される。

【００４９】以上の各製造方法により、陰極配線上に低
抵抗でかつ容易に離脱しないようにカーボンナノチュー
ブを固定して真空内部での先端の露出を確保した高効率
の電子放出能を有する表示装置を得ることができる。

【００５０】なお、本発明は、上記の構成および後述す
る実施例の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。

【００５１】

【発明の実施の形態】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。

【００５２】図１は本発明による電界放出型の表示装置
の第１実施例を説明する電子源の模式断面図である。図
１において、参照符号１１は背面板を構成する基板であ
り、ここではガラス板を用いた。この基板１１の内面
（図の上側の面）に陰極配線１２が形成されている。陰
極配線１２は印刷方式、あるいはインクジェット方式等
の直接描画で形成するが、本実施例では銀ペーストのス
クリーン印刷で形成した。

【００５３】この陰極配線１２上には多数のカーボンナ
ノチューブ１３が、その一部の端部（または、中間部）
を陰極配線１２に埋め込まれた状態で植立している。そ
して、多数のカーボンナノチューブ１３同士は交差して
おり、その交差部の一部に接点（交差部）を有し、この
接点または交差部付近に接合材の膜（接合膜）１４を有
している。

【００５４】接合膜１４は、所謂ゾルゲル反応を起こし
て接合膜を形成する。この接合膜の材料としてはシリカ
系などの接着剤を用い、接点をもつカーボンナノチュー
ブ同士とこの接点に近接するカーボンナノチューブの間
に形成して、多数のカーボンナノチューブ１３を全体と
して連結された群として一体化する機能をもっている。

【００５５】したがって、陰極配線１２に端部またはそ
の中間部が埋め込まれたカーボンナノチューブが当該陰
極配線から離間しているカーボンナノチューブを接合膜
１４で連結し、カーボンナノチューブ１３の全体が陰極
配線に固定されている。

【００５６】接合膜１４はカーボンナノチューブのペー
ストの塗布後に、焼成によりゾルゲル反応を起こす接合
材を焼成した膜である。すなわち、接合材の焼成時に、
その収縮作用でカーボンナノチューブ同士が交差して接
点をもち、あるいは互いに近接し、この接点あるいは近
接した交差部分に接合膜１４が形成される。

【００５７】そのため、カーボンナノチューブの全体と
しての抵抗が小さくなり、かつカーボンナノチューブ同
士の距離が安定した状態で保持される。

【００５８】ゾルゲル反応を起こす接合材としては、テ
トラメトキシシラン（Ｓｉ（ＯＣＨ ₃）₄）等の金属ア
ルコキシドを挙げることができる。金属アルコキシドは
金属＋アルコキシド基という構成をとる。アルコキシド
基とは、アルコールから水素（Ｈ）が取れたものであ
り、例えばメタノールから水素が取れたものであればメ
トキシ基（ＯＣＨ₃）₄）となる。

【００５９】金属の一部がＳｉである場合はシリカ系と
呼ばれる。Ｓｉの代わりに、チタン（Ｔｉ）、アルミニ
ウム（Ａｌ）、ジルコン（Ｚｒ）等を用いたアルコキシ
ドを使用してもよい。また、Ｓｉを用いたものに、Ｔ
ｉ、Ａｌ、Ｚｒ等を用いたものを添加して用いても良
い。

【００６０】また、金属アルコキシドの溶液の中に数％
のＳｎＯ₂でドープされたＩｎ₂Ｏ ₃（Ｉｎ₂Ｏ₃−Ｓ
ｎＯ₂：ＩＴＯ）を添加したものを用い、焼成によりゾ
ルゲル反応させることで、出来上がった接合膜に導電性
を持たせることができる。なお、ＩＴＯに代えてＡＴＯ
（インジウムＩｎの代わりにアンチモン（Ｓｂ）を用い
たもの）やＩＺＯ（Ｓｎに代えてＺｎを用いたもの）と
してもよい。

【００６１】導電性を有する材料を添加したペーストを
塗布し、焼成することにより、そのゾルゲル反応で生成
した接合膜に導電性が付与され、カーボンナノチューブ
の電子源の抵抗を低減し、電子放出能をさらに向上する
ことができる。また、本実施例では陰極配線１２の材料
として焼成のときの温度（１５０゜Ｃ〜６００゜Ｃ、好
ましくは３００゜Ｃ〜６００゜Ｃ、より好ましくは４０
０゜Ｃ〜６００゜Ｃ）において、溶融（例えばＡｕ、Ａ
ｇなど）又は焼結（例えばＮｉなど）をする材料を含ま
せている。これにより、焼成工程においてカーボンナノ
チューブの一部を陰極配線１２に埋め込むことができ、
カーボンナノチューブを強固に固定することが可能とな
る。尚、このような材料を用いなくても、接合膜によっ
てカーボンナノチューブと陰極配線を固定しても良い。
但し、上述のように埋め込んだ方がより強固に固定でき
るので好ましい。これ以降の実施例についても同様であ
る。

【００６２】図２は図１に示した電子源を表示装置に適
用した構成例の説明図であり、（ａ）は１画素を構成す
る電子源の平面図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ線に沿って
切断した１画素付近の断面図である。

【００６３】図２において、１は背面パネルであり、前
面パネル２との間が真空に引かれている。背面パネル１
は、背面基板１１の内面に当該背面基板１１のｙ方向に
延在する陰極配線１２を有し、この陰極配線１２上に形
成された絶縁層１６に開けた開口６１に図１に示した接
合膜１４により一体化されたカーボンナノチューブ１３
で構成した電子源を有する。絶縁層１６の開口６１に臨
んで制御電極３が形成されている。

【００６４】陰極配線１２はｘ方向に複数配置されて電
子源がｘ−ｙ方向にマトリクス状に配置され、２次元の
表示領域を形成する。また、前面パネル２の内面には陽
極２２がベタ形成されており、その上層に蛍光体２３を
有している。蛍光体２３の両側には光吸収層（ブラック
マトリクス）２４が形成され、コントラストを向上した
構成となっている。

【００６５】カーボンナノチューブ１３から発生する電
子（図中に○で囲んだｅで示す）は陰極配線と陽極２２
の間に印加される電圧により陽極２２に指向される。制
御電極３は陰極配線との間に印加される電圧（したがっ
て、カーボンナノチューブとの間の電圧）ΔＶの大きさ
に従って電子の放出量（放出のオン・オフを含む）をコ
ントロールして蛍光体２３の発光輝度を制御する。

【００６６】なお、図示しないが、制御電極３と陽極２
２の間に集束電極を配置してカーボンナノチューブ１３
から生じる電子を陽極２２に集束するようにも構成でき
る。

【００６７】本実施例により、電子源であるカーボンナ
ノチューブが陰極配線から脱落することがなく、かつ真
空内にカーボンナノチューブが充分に露呈することで、
電子放出能の低下のない表示装置が得られる。

【００６８】本発明の第２実施例として、上記の絶縁性
の接合材料に導電性材料を含有させた。含有させる導電
性材料はＩＴＯなどの導電材や金属などの導電性粒子を
カーボンナノチューブ１３よりも微細なフィラーとして
シリカ系の接着材に混練して用いる。また、この焼成時
に陰極配線１２の少なくとも表面とその近傍が溶融又は
焼結し、カーボンナノチューブの端部あるいは中間部を
取り込んで固定する。

【００６９】本実施例によっても、低抵抗な電子源が実
現できる。また、電子源であるカーボンナノチューブが
陰極配線から脱落することがなく、かつ真空内にカーボ
ンナノチューブが充分に露呈することで、電子放出能の
低下のない表示装置が得られる。

【００７０】また、本発明の第３実施例として、この接
合材として金、銀等の金属の超微粒子を樹脂でコーティ
ングした導電性接合材を用いる。この接合材を焼成する
ことで金属の超微粒子をコーティングした樹脂が消失
し、残留した金属の超微粒子がカーボンナノチューブの
交差部やその近傍で当該カーボンナノチューブ同士を接
合する。また、この焼成時に陰極配線１２の少なくとも
表面とその近傍が溶融又は焼結し、カーボンナノチュー
ブの端部あるいは中間部を取り込んで埋設固定する。

【００７１】本実施例によっても、電子源であるカーボ
ンナノチューブが陰極配線から脱落することがなく、か
つ真空内にカーボンナノチューブが充分に露呈すること
で、電子放出能の低下のない表示装置が得られる。

【００７２】上記した各実施例における焼成温度は１５
０°Ｃ〜６００°Ｃ好ましくは３００°Ｃ〜６００°
Ｃ、より好ましくは４００°Ｃ〜６００°Ｃ程度であ
り、この温度での焼成で、接合材のゾルゲル反応、導電
性接合材の樹脂消散、および陰極配線の表面近傍の溶融
又は焼結によるカーボンナノチューブの当該陰極配線へ
の埋設が得られる。

【００７３】次に、本発明による表示装置の製造方法を
説明する。本発明によるこの製造方法は、背面パネルの
製造工程と前面パネルの製造工程、および製造された背
面パネルと前面パネルの貼り合わせ工程とからなる。

【００７４】図３は本発明による表示装置の製造方法の
１実施例の全体工程の説明図である。各工程は“Ｐ”で
示す。先ず、背面パネルの基板を構成するガラス基板を
アニールした後、陰極配線を形成する（Ｐ−１）。陰極
配線はガラス基板上に一方向に画素密度に合わせた複数
本を並列に形成する。この陰極配線は、銀、銅、アルミ
ニウム、その他の導電性ペーストを印刷法で、あるいは
これらの導電性薄膜のフォトリソグラフィ手法を用いた
パターニングで形成される。

【００７５】陰極配線を覆って絶縁層を形成する（Ｐ−
２）。絶縁層は鉛ガラス系の誘電体等の耐熱材料を用い
る。絶縁層上に制御電極となる導電層を形成する（Ｐ−
３）。そして、絶縁層の画素に対応する部分を導電層と
共に除去し、陰極配線が底部に露出した開口を設ける
（Ｐ−４）。開口の形成は上記導電層と絶縁層の材料特
性に応じたウエットのフォトリソグラフィ手法を用いる
が、ドライ加工法などの他の加工手段を用いることがで
きる。あるいは、サンドブラスト法等の機械的加工手段
を用いることもできる。なお、開口の形成後に制御電極
を形成することも可能である。

【００７６】次に、この開口に印刷法、あるいはインク
ジェット方式の直接描画でカーボンナノチューブを含む
ペーストを塗布し、互いの交差部分とその近傍を接合材
で接合すると共に、陰極配線に端部あるいは中間部を埋
設した電子源であるカーボンナノチューブを形成する
（Ｐ−５）。カーボンナノチューブを含むペーストは、
セルロース系の分散剤にカーボンナノチューブを混合し
たものである。

【００７７】各画素またはｘ方向もしくはｙ方向の画素
列の間に間隔保持部材を形成する（Ｐ−６）。この間隔
保持部材は、例えばガラスファイバーを隣接する画素ま
たは画素列の間に配置することで形成される。

【００７８】一方、前面パネルは、ガラス基板の内面に
ＩＴＯを好適とする導電性薄膜を用いて全面べたの陽極
を形成し（Ｐ−１’）、さらに画素毎の蛍光体を形成す
る（Ｐ−２’）。尚、この方法によらず、蛍光体を形成
後（Ｐ−２’）、その上からＡｌ等の金属薄膜を形成し
（Ｐ−１’）、陽極とすることもできる。これは、メタ
ルバックとも称される構造である。

【００７９】そして、上記背面パネルと前面パネルの各
内面を対向させ、各パネルの周辺の間にガラス材で形成
した封止枠を介挿し、背面パネルと全面パネルの位置合
わせを行い（Ｐ−７）、フリットガラスを用いて封止
し、排気して封じ切りを行う（Ｐ−８）。この工程を経
てカーボンナノチューブを電子源とした電界放出型表示
装置が完成する。

【００８０】なお、上記の背面パネルのガラス基板の一
部（通常は表示領域の外側の隅）に排気のための孔を有
し、この孔にガラスの排気管を装着して排気を行う。

【００８１】図４は図３における電子源であるカーボン
ナノチューブの形成工程の１実施例を説明する部分工程
図である。また、図５〜図７は図４の各工程に対応した
１画素部分の模式断面図である。以下、図４の工程を図
５〜図７を参照して説明する。

【００８２】図３の開口形成工程（Ｐ−４）の後、図５
に示したように当該開口にカーボンナノチューブ（ＣＮ
Ｔ）を含有したペースト１３Ａを塗布する（Ｐ−５
Ａ）。さらに、この開口にゾルゲル反応接合材のペース
ト１４Ａを塗布する（Ｐ−５Ｂ）。これを図６に示す。
ゾルゲル反応接合材１３Ａの塗布は、カーボンナノチュ
ーブ１３を含有したペーストの塗布と同様の印刷法、ま
たはインクジェット描画法もしくはスプレー法を用い
る。

【００８３】その後、これを焼成炉で１５０°Ｃ〜６０
０°Ｃの温度で焼成する（Ｐ−５Ｃ）。この焼成工程に
より、ゾルゲル反応接合材のペーストがゾルゲル反応を
起こして収縮し、同時にカーボンナノチューブ同士が近
接して交差し、あるいは接近すると共に当該交差部や近
接部に接合膜１４が形成される（図７）。

【００８４】これと同時に、陰極配線の表面近傍が溶融
又は焼結してカーボンナノチューブの端部、あるいは中
間部の一部が陰極配線に埋設され、全体としてカーボン
ナノチューブが陰極配線から植立した状態となる。

【００８５】図８は図３における電子源であるカーボン
ナノチューブの形成工程の他の実施例を説明する部分工
程図である。本実施例では、図３の開口形成工程（Ｐ−
４）の後、当該開口にカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）
と樹脂でコートした導電性材料として金の微粒子を混練
したペーストを塗布する（Ｐ−５Ａ’）。このペースト
の塗布には印刷法、またはインクジェット描画法もしく
はスプレー法を用いる。

【００８６】その後、これを焼成炉で１５０°Ｃ〜６０
０°Ｃの温度で焼成する（Ｐ−５Ｂ’）。この焼成工程
により、金の微粒子をコートした樹脂が消失し、残留し
た金の超微粒子がカーボンナノチューブの交差部やその
近傍で当該カーボンナノチューブ同士を接合する。この
焼成時に陰極配線の表面近傍が溶融又は焼結してカーボ
ンナノチューブの端部、あるいは中間部の一部が陰極配
線に埋設され、全体としてカーボンナノチューブが陰極
配線から植立した状態となる。

【００８７】なお、図８のＰ−５Ａ’で塗布するペース
トに、さらに図４で説明したシリカ系の接合材を混入す
ることもできる。以上の製造方法により、カーボンナノ
チューブを充分な電子放出能が得られる低抵抗で、かつ
陰極配線上に容易に離脱しないように固定して真空内部
での露出を確保して高効率の電子放出特性を実現した表
示装置を製造できる。

【００８８】図９は本発明による表示装置の駆動方式を
説明する等価回路である。この表示装置は、ｙ方向に延
びるｎ本の陰極配線１２がｘ方向に並設されている。ま
た、ｘ方向に延びるｍ本の制御電極３がｙ方向に並設さ
れ、陰極配線１２と共にｍ行×ｎ列のマトリクスを構成
している。

【００８９】この表示装置を構成する背面パネルの周辺
には走査回路５１と映像信号回路７１が配置されてい
る。制御電極３のそれぞれには走査回路５１から制御電
極端子５０（Ｙ１，Ｙ２，・・・・Ｙｍ）で接続されて
いる。そして、陰極配線１２のそれぞれには映像信号回
路７１から陰極端子７０（Ｘ１，Ｘ２，・・・・Ｘｎ）
で接続されている。

【００９０】マトリクス配列された画素毎に前記の実施
例で説明した電子源が設けられている。この電子源は１
画素あたり１個に限るものではなく、２個以上とするこ
とができる。図中のＲ，Ｇ，Ｂはそれぞれ赤、緑、青の
画素であり、それぞれの色に対応した光を蛍光体から放
出させる。

【００９１】走査回路５１には同期信号５２が入力され
る。走査回路５１は制御電極端子５０を介して制御電極
に接続されており、マトリクスの行を選択して制御電極
３に走査信号電圧を印加する。

【００９２】一方、映像信号回路７１には映像信号７２
が入力される。映像信号回路７１は陰極端子７０（Ｘ
１，Ｘ２，・・・・Ｘｎ）を介して陰極配線１２に接続
され、マトリクスの列を選択して選択された陰極配線に
映像信号７２に応じた電圧を印加する。これにより、制
御電極３と陰極配線１２とで順次選択された所定の画素
が所定の色光で発光し、２次元の映像を表示する。

【００９３】本実施例によるカーボンナノチューブを電
子源とした表示装置により、比較的低電圧で高効率のフ
ラットパネル型の表示装置が実現される。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
カーボンナノチューブを充分な電子放出能が得られる低
抵抗で、かつ陰極配線上に容易に離脱しないように固定
して真空内部での露出を確保して高効率の電子放出特性
を実現した低電圧で高効率の表示装置を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電界放出型の表示装置の第１実施
例を説明する電子源の模式断面図である。

【図２】図１に示した電子源を表示装置に適用した構成
例の説明図である。

【図３】本発明による表示装置の製造方法の１実施例の
全体工程の説明図である。

【図４】図３における電子源であるカーボンナノチュー
ブの形成工程の１実施例を説明する部分工程図である。

【図５】図４の各工程に対応した１画素部分の模式断面
図である。

【図６】図４の各工程に対応した１画素部分の図５に続
く模式断面図である。

【図７】図４の各工程に対応した１画素部分の図６に続
く模式断面図である。

【図８】図３における電子源であるカーボンナノチュー
ブの形成工程の他の実施例を説明する部分工程図であ
る。

【図９】本発明による表示装置の駆動方式を説明する等
価回路である。

【図１０】電界放出型表示装置の基本構成を説明する模
式図である。

【図１１】既知の電界放出型表示装置の一構成例の模式
図である。

【符号の説明】

１背面パネル２前面パネル３制御電極１１背面パネルの基板１２陰極配線１３カーボンナノチューブ１３Ａカーボンナノチューブのペースト１４接合材１４Ａ接合材のペースト１６絶縁層２１前面パネルの基板２２陽極２３蛍光体２４遮光層５０（Ｙ１，Ｙ２，・・・・Ｙｍ）制御電極端子５１走査回路５２同期信号７０（Ｘ１，Ｘ２，・・・・Ｘｎ）陰極端子７１映像信号回路７２映像信号。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木島勇一千葉県茂原市早野3300番地株式会社日立製作所ディスプレイグループ内 (72)発明者川崎浩千葉県茂原市早野3681番地日立デバイスエンジニアリング株式会社内Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE01 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG02 EG12 EH04 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源から放出させた電子を利用して表示
を行う表示装置であって、前記電子源は複数のカーボン
ナノチューブを有し、前記カーボンナノチューブ同士が
交差して接点を有すると共に、前記カーボンナノチュー
ブの前記接点付近が接合材の膜により接合されているこ
とを特徴とする表示装置。
【請求項２】前記接合材の膜は、焼成によりゾルゲル反
応を起こす接合材を焼成した膜を含むことを特徴とする
請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】前記焼成によりゾルゲル反応を起こす接合
材を焼成した膜は、導電性を有する膜であることを特徴
とする請求項２に記載の表示装置。
【請求項４】前記カーボンナノチューブ同士の接点付近
に導電性材料の接合材を有することを特徴とする請求項
２に記載の表示装置。
【請求項５】前記導電性材料の接合材は、金属の超微粒
子を樹脂でコーティングしたものを焼成した接合材であ
ることを特徴とする請求項４に記載の表示装置。
【請求項６】前記接合材は、導電性材料の接合材である
ことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】前記導電性材料の接合材は、金属の超微粒
子を樹脂でコーティングしたものを焼成した接合材であ
ることを特徴とする請求項６に記載の表示装置。
【請求項８】前記電子源は導電性の陰極配線の上に形成
されており、前記カーボンナノチューブの一部が前記陰
極配線に埋め込まれていることを特徴とする請求項１か
ら７の何れかに記載の表示装置。
【請求項９】前記陰極配線は１５０°Ｃ〜６００°Ｃで
溶融又は焼結する導電性材料を含むことを特徴とする請
求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】陰極配線の上に形成されたカーボンナノ
チューブを有する電子源から放出させた電子を利用して
表示を行う表示装置の製造方法において、前記電子源の
形成の際に、前記陰極配線の上にカーボンナノチューブ
を含むペーストを塗布した後、焼成によりゾルゲル反応
を起こす接合材を塗布し、焼成することを特徴とする表
示装置の製造方法。
【請求項１１】前記焼成によりゾルゲル反応を起こす接
合材の溶液には、導電性の材料が添加されていることを
特徴とする請求項１０に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１２】陰極配線の上に形成されたカーボンナノ
チューブを有する電子源から放出させた電子を利用して
表示を行う表示装置の製造方法において、前記陰極配線
の上に、カーボンナノチューブと、樹脂でコーティング
した金属の超微粒子とを含むペーストを塗布した後、焼
成することを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１３】前記ペーストの塗布と焼成の間に、焼成
によりゾルゲル反応を起こす接合材の溶液を塗布するこ
とを特徴とする請求項１２に記載の表示装置の製造方
法。
【請求項１４】前記焼成によりゾルゲル反応を起こす接
合材の溶液には導電性の材料が添加されていることを特
徴とする請求項１３に記載の表示装置の製造方法。
【請求項１５】前記接合材の分量は、焼成後にカーボン
ナノチューブ同士の接点付近で膜を形成する量であるこ
とを特徴とする請求項１０〜１４の何れかに記載の表示
装置の製造方法。
【請求項１６】前記陰極配線は、焼成する温度において
溶融又は焼結する材料を含み、前記溶融又は焼結する材
料の上に前記カーボンナノチューブを含むペーストを塗
布することを特徴とする請求項１０〜１４の何れかに記
載の表示装置の製造方法。