JP2002367543A

JP2002367543A - 電界放出型表示装置とその製造方法

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Publication number: JP2002367543A
Application number: JP2001177507A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Hagiwara; 啓萩原; Masahiko Seki; 昌彦関; Toshihiro Yamamoto; 敏裕山本; Mizuyoshi Atozawa; 瑞芳後沢; Tomoshi Ueda; 智志上田; Tatsuya Takei; 達哉武井
Original assignee: Nippon Hoso Kyokai NHK; Japan Broadcasting Corp
Current assignee: Japan Broadcasting Corp
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2001-06-12
Publication date: 2002-12-20

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、低消費電力化を実現でき、画素間
の輝度を揃えて高画質化を実現でき、簡単なゲート電極
構造と製造方法によって大型の表示装置を容易に製造す
ることができる電界放出型表示装置とその製造方法を提
供することを目的とする。【解決手段】ゲート１２４を背面板１０２に画素を区
画するため設けられた隔壁１２３の上端部に形成し、冷
陰極１２５を背面板１０２と前面板１０１とに対して垂
直に配向した状態で背面板１０２に固定してなることに
より、電子放出を生じさせるための印加電圧を低く抑え
低消費電力化を実現でき、各々の冷陰極間において均一
な電子放出を得ることができ画素間の輝度を揃えて高画
質化を実現でき、簡単なゲート電極構造によって大型の
表示装置を容易に製造することが可能となる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電界放出型表示装置
とその製造方法に関し、特に、電界放出型の表示装置の
構造とその大量生産に適した製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】図６は、従来の電界放出型表示装置の一
例の構造図を示す。ここでは、表示装置を構成する４画
素分についての構造を示している。同図中、ガラスを用
いた前面板２０１に隔壁２２１が形成され、その内側に
蛍光面２２２が形成され、その上にアルミニウムの薄膜
を用いた陽極２１１が形成されている。この前面板２０
１は背面板２０２と対向している。

【０００３】背面板２０２上には隔壁２３１と陰極母線
２３２とが形成されている。更に背面板２０２上の隔壁
２３１で区切られた領域の陰極母線２３２の上に、冷陰
極材料としてカーボンナノチューブを銀のペーストに混
ぜて塗布した冷陰極２１２が設けられている。また、前
面板２０１と背面板２０２の間にはメッシュ状のゲート
電極２１３が挟まれている。前面板２０１と背面板２０
２の間の空間は略真空に保たれている。

【０００４】陽極２１１と冷陰極２１２の間には、蛍光
面２２２を励起するのに適当な加速電圧となるような電
位Ｖａが与えられる。ゲート電極２１３に冷陰極２１２
から電子放出が起こるのに十分な電界となるような電位
Ｖｇが与えられると、冷陰極２１２から放出された電子
は陽極２１１の電位Ｖａで加速され、蛍光面２２２を励
起して発光させる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来は、例えば冷陰極
材料にカーボンナノチューブなどを用いる場合、これを
金属や樹脂などのペーストに混ぜて塗布していた。この
ため、乾燥、焼成、表面処理などの工程を経て成膜され
た冷陰極２１２は、大部分のカーボンナノチューブが背
面板２０２に対して平行に固定され、また、カーボンナ
ノチューブの先端が一定の方向性を持たずに無秩序に固
定されてしまう。

【０００６】このため、電子放出を生じさせるための印
加電圧が上昇し、低消費電力化を阻害しているという問
題があった。また、各々の冷陰極間において均一な電子
放出を得ることが難しく、画素間での輝度のばらつきと
なって画質が低下する原因となっている。またゲート電
極２１３として、金属メッシュ状の電極を用いているた
め、表示装置の大型化が困難であるという問題があっ
た。

【０００７】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、電子放出を生じさせるための印加電圧を低く抑え低
消費電力化を実現でき、各々の冷陰極間において均一な
電子放出を得ることができ画素間の輝度を揃えて高画質
化を実現でき、また、簡単なゲート電極構造と製造方法
によって大型の表示装置を容易に製造することができる
電界放出型表示装置とその製造方法を提供することを目
的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、複数の冷陰極が設けられた背面板と、前記背面板に
対向して配置された陽極と、前記陽極上に形成された蛍
光面と、前記冷陰極からの電子の放出を制御するゲート
からなる電界放出型表示装置において、前記ゲートを、
前記背面板に画素を区画するため設けられた隔壁の上端
部に形成し、前記冷陰極を、背面板と前面板とに対して
垂直に配向した状態で前記背面板に固定してなることに
より、電子放出を生じさせるための印加電圧を低く抑え
低消費電力化を実現でき、各々の冷陰極間において均一
な電子放出を得ることができ画素間の輝度を揃えて高画
質化を実現でき、簡単なゲート電極構造によって大型の
表示装置を容易に製造することが可能となる。

【０００９】請求項２に記載の発明では、冷陰極は、カ
ーボンナノチューブであることにより、冷陰極を背面板
と前面板とに対して垂直に配向した状態で背面板に固定
することが可能となる。

【００１０】請求項３に記載の発明では、冷陰極は、カ
ーボンファイバーであることにより、冷陰極を背面板と
前面板とに対して垂直に配向した状態で背面板に固定す
ることが可能となる。

【００１１】請求項４に記載の発明は、請求項１記載の
電界放出型表示装置の製造方法において、前記隔壁内に
冷陰極材料が分散された溶液を導入して補助導電板で覆
い、前記背面板に設けた電極と前記補助導電板との間に
電圧を印加して電気泳動現象により前記冷陰極を背面板
と前面板とに対して垂直に配向することにより、冷陰極
を背面板と前面板とに対して垂直に配向した状態で背面
板に固定することが実現でき、簡単な製造方法によって
大型の表示装置を容易に製造することが可能となる。

【００１２】請求項５に記載の発明では、溶液に、前記
冷陰極材料より比重が大きい金属微粒子を前記冷陰極材
料と共に分散したことにより、電気泳動現象により背面
板に引き寄せられた冷陰極の一端を金属微粒子で背面板
に保持することができる。

【００１３】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の電界放出型表示
装置の第１実施例の構造図を示す。

【００１４】同図中、ガラスのような透明な材料からな
る前面板１０１上に陽極１１１が形成され、更に、その
上に蛍光面１１２が形成されている。この前面板１０１
には背面板１０２が対向して配置される。背面板１０２
上には導通母線１２１が形成され、その上に保持層１２
２が形成されており、保持層１２２を囲むように画素を
区画するための隔壁１２３が形成されており、この隔壁
１２３の上端部にゲート電極１２４が形成されている。
また、保持層１２２の上には金属微粒子層１２６が形成
されている。

【００１５】背面板１０２における隔壁１２３で囲まれ
た領域の底面には複数の冷陰極１２５が背面板１０２と
前面板１０１とに対して垂直に配向した状態で、保持層
１２２及び金属微粒子層１２６によって背面板１０２に
固定されている。前面板１０１と背面板１０２の間は一
定距離に保たれ、その空間は略真空とされている。冷陰
極１２５は、カーボンナノチューブやカーボンファイバ
ーなどの炭素系冷陰極材料の他、棒状または繊維状また
は針状の金属や半導体などの物質で形成されている。

【００１６】駆動の際は、まずゲート電極１２４と冷陰
極１２５の間に冷陰極１２５から電子放出が起こるのに
十分な電圧Ｖｇを印加する。更に冷陰極１２５と陽極１
１１間に加速電圧Ｖａ印加される。これによって、冷陰
極１２５から放出された電子１４１を加速して蛍光面１
１２に衝突させ蛍光体を励起して発光させる。

【００１７】次に、図２〜図５を用いて、本発明装置の
製造方法を説明する。

【００１８】工程１：図２（Ａ）に示すように、ガラス
のような材料からなる背面板１０２上に導通母線１２１
を形成する。導通母線１２１は金属膜で、スパッタリン
グ、蒸着、印刷等の手法により成膜する。また、必要に
応じてこれをパターンニングすることにより、所望の走
査線数（導通母線数）を有する表示装置を製造すること
ができる。

【００１９】工程２：図２（Ｂ）に示すように、導通母
線１２１上に隔壁１２３を形成する。これは印刷やサン
ドブラストなどの手法により形成する。

【００２０】工程３：図２（Ｃ）に示すように、ゲート
電極１２４を隔壁１２３の上端部に形成する。ゲート電
極１２４は金属膜で、スパッタリング、蒸着、印刷など
の手法により成膜する。

【００２１】工程４：図２（Ｄ）に示すように、保持層
１２２を印刷等により形成する。保持層１２２は、次の
工程で用いる溶液１３２の溶媒に溶けない材料であり、
金属や導電性樹脂のペーストである。

【００２２】工程５：保持層１２２が乾かないうちに、
図２（Ｅ）に示すように、冷陰極材料１５１及び金属微
粒子１５２を分散させた溶液１３２を隔壁１２３で挟ま
れた領域に滴下する。溶液１３２に用いる溶媒にはエタ
ノール、イソプロピルアルコール等の有機溶媒が適して
いる。溶液１３２の分散には超音波分散などの方法が適
している。

【００２３】工程６：図２（Ｆ）に示すように、ゲート
電極１２４上部に補助導通板１６１を密着して設置し、
溶液１３２に電圧が印加できるようにする。

【００２４】工程７：導通母線１２１と補助導通板１６
１の間に電圧を印加する。印加電圧は、図３（Ａ）に示
すようにパルス電源１０の出力するパルスを印加する方
法、図３（Ｂ）に示すように交流電源１２の出力する交
流を印加する方法、図３（Ｃ）に示すように直流電源１
４の出力する直流を印加する方法がある。どの方法を使
うかは、冷陰極材料１５１を分散させた溶媒１３２の種
類によって使い分ける。あるいは複数の方法を組み合わ
せる。

【００２５】印加した電圧により電気泳動現象が起こ
り、図４（Ａ），（Ｂ）に示すように、冷陰極材料１５
１は保持層１２２および補助導通板１６１に引き寄せら
れていく。一方、金属微粒子１５２は冷陰極材料に比べ
て比重が大きいため、図４（Ｃ）に示すように、先に保
持層１２２上に堆積する。保持層１２２の側に引き寄せ
られた冷陰極材料１５１は、堆積した金属微粒子層１２
６にその一部が挿入される。あるいは、金属微粒子層１
２６を貫通し、保持層１２２にその一部が挿入される。

【００２６】例えば冷陰極材料１５１にカーボンナノチ
ューブなどを使用した場合には、電気泳動現象の効果に
より、印加電圧により生じる電気力線に沿って方向が揃
い、図４（Ｄ）に示すように、前面板１０１と背面板１
０２に対して垂直に金属微粒子層１２６あるいは保持層
１２２に挿入される。

【００２７】工程８：図５（Ａ）に示すように、補助導
通板１６１を取り外し、金属微粒子層１２６あるいは保
持層１２２に一部が挿入された冷陰極材料１５１を固定
するために乾燥を行う。このとき、必要があれば焼成も
行う。

【００２８】工程９：図５（Ｂ）に示すように、前面板
１０１と背面板１０２をガラスフリットなどを用いて封
止し、内部を真空状態にして完成する。

【００２９】本実施例においては、冷陰極１２５が背面
板１０２と前面板１０１とに対して垂直に配向している
ため、冷陰極１２５から電子放出を得るために必要なゲ
ート電極１２４と冷陰極１２５間に印加する電圧を低く
抑えることができ、低消費電力化を実現できる。また、
冷陰極材料を均一に配向させることで、各々の冷陰極間
において均一な放出電子を得ることができ、画素間の輝
度を揃えて高画質化を実現できる。また、簡単なゲート
電極の構造と簡単な製造方法により、大型の表示装置を
容易に製造することができる。

【００３０】

【発明の効果】上述の如く、請求項１に記載の発明は、
ゲートを、背面板に画素を区画するため設けられた隔壁
の上端部に形成し、冷陰極を、背面板と前面板とに対し
て垂直に配向した状態で背面板に固定してなることによ
り、電子放出を生じさせるための印加電圧を低く抑え低
消費電力化を実現でき、各々の冷陰極間において均一な
電子放出を得ることができ画素間の輝度を揃えて高画質
化を実現でき、簡単なゲート電極構造によって大型の表
示装置を容易に製造することが可能となる。

【００３１】請求項２に記載の発明では、冷陰極は、カ
ーボンナノチューブであることにより、冷陰極を背面板
と前面板とに対して垂直に配向した状態で背面板に固定
することが可能となる。

【００３２】請求項３に記載の発明では、冷陰極は、カ
ーボンファイバーであることにより、冷陰極を背面板と
前面板とに対して垂直に配向した状態で背面板に固定す
ることが可能となる。

【００３３】請求項４に記載の発明は、隔壁内に冷陰極
材料が分散された溶液を導入して補助導電板で覆い、背
面板に設けた電極と補助導電板との間に電圧を印加して
電気泳動現象により冷陰極を背面板と前面板とに対して
垂直に配向することにより、冷陰極を背面板と前面板と
に対して垂直に配向した状態で背面板に固定することが
実現でき、簡単な製造方法によって大型の表示装置を容
易に製造することが可能となる。

【００３４】請求項５に記載の発明では、溶液に、冷陰
極材料より比重が大きい金属微粒子を冷陰極材料と共に
分散したことにより、電気泳動現象により背面板に引き
寄せられた冷陰極の一端を金属微粒子で背面板に保持す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電界放出型表示装置の第１実施例の構
造図である。

【図２】本発明装置の製造工程を示す図である。

【図３】本発明装置の製造工程を示す図である。

【図４】本発明装置の製造工程を示す図である。

【図５】本発明装置の製造工程を示す図である。

【図６】従来の電界放出型表示装置の一例の構造図であ
る。

【符号の説明】

１０１前面板１０２背面板１１１陽極１１２蛍光面１２１導通母線１２２保持層１２３隔壁１２４ゲート電極１２５冷陰極１２６金属微粒子層１３２溶液１４１電子１５１冷陰極材料１５２金属微粒子１６１補助導通板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山本敏裕東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者後沢瑞芳東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者上田智志東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内 (72)発明者武井達哉東京都世田谷区砧一丁目10番11号日本放送協会放送技術研究所内Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE01 EE02 EE03 EE14 EF01 EF06 EF09 EG02 EG12 EH11

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の冷陰極が設けられた背面板と、前
記背面板に対向して配置された陽極と、前記陽極上に形
成された蛍光面と、前記冷陰極からの電子の放出を制御
するゲートからなる電界放出型表示装置において、前記ゲートを、前記背面板に画素を区画するため設けら
れた隔壁の上端部に形成し、前記冷陰極を、背面板と前面板とに対して垂直に配向し
た状態で前記背面板に固定してなることを特徴とする電
界放出型表示装置。
【請求項２】請求項１記載の電界放出型表示装置にお
いて、前記冷陰極は、カーボンナノチューブであることを特徴
とする電界放出型表示装置。
【請求項３】請求項１記載の電界放出型表示装置にお
いて、前記冷陰極は、カーボンファイバーであることを特徴と
する電界放出型表示装置。
【請求項４】請求項１記載の電界放出型表示装置の製
造方法において、前記隔壁内に冷陰極材料が分散された溶液を導入して補
助導電板で覆い、前記背面板に設けた電極と前記補助導電板との間に電圧
を印加して電気泳動現象により前記冷陰極を背面板と前
面板とに対して垂直に配向することを特徴とする電界放
出型表示装置の製造方法。
【請求項５】請求項４記載の電界放出型表示装置の製
造方法において、前記溶液に、前記冷陰極材料より比重
が大きい金属微粒子を前記冷陰極材料と共に分散したこ
とを特徴とする電界放出型表示装置の製造方法。