JP4722583B2 - Field emission display - Google Patents
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Description
この発明は、カーボンナノチューブを電子放出源として用いる電界放射式ディスプレイに関する。 The present invention relates to a field emission display using carbon nanotubes as an electron emission source.
従来から、ディスプレイとして陰極線管(CRT:Cathode Ray Tube)が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置の進化やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度および高精細等の特性を持つとともに、軽量、省スペースおよび低消費電力である薄型ディスプレイへの期待が高まっており、液晶ディスプレイおよびプラズマディスプレイ等が既に実用化されている。
また、現在、高輝度化が可能なディスプレイとして期待される電界放射式ディスプレイ(FED:Field Emission Display)、あるいは低消費電力を特徴とする有機EL(Electro Luminescence)ディスプレイ等の様々な種類の薄型ディスプレイの開発が進められている。
Conventionally, a cathode ray tube (CRT) has been widely used as a display. However, with the recent progress of information processing equipment and higher image quality of TV broadcasting, there is an increasing expectation for thin displays that have characteristics such as high brightness and high definition, light weight, space saving, and low power consumption. Liquid crystal displays and plasma displays have already been put into practical use.
In addition, various types of thin displays such as a field emission display (FED) expected as a display capable of increasing the brightness, or an organic EL (Electro Luminescence) display characterized by low power consumption. Development is underway.
上記の薄型ディスプレイの一つである電界放射式ディスプレイは、電子放出源およびカソード電極を有するカソードパネルと、蛍光体およびアノード電極を有するアノードパネルとが貼り合わされ、内部のガスが排気されて構成されている。ここで、アノード電極に正電位が印加され、カソード電極に負電位が印加されると、電子放出源である例えば電界放出エミッタから電子が蛍光体に向けて放出される。そして、蛍光体に電子が衝突した際に生じる発光が像として利用される。
必要に応じて、アノードパネルとカソードパネルとの間に、電子線調整用などの目的で、第3の電極が加えられる場合もある。
A field emission display, which is one of the above-mentioned thin displays, is constructed by bonding a cathode panel having an electron emission source and a cathode electrode and an anode panel having a phosphor and an anode electrode, and exhausting the internal gas. ing. Here, when a positive potential is applied to the anode electrode and a negative potential is applied to the cathode electrode, electrons are emitted from the electron emission source, for example, a field emission emitter toward the phosphor. The light emitted when the electrons collide with the phosphor is used as an image.
If necessary, a third electrode may be added between the anode panel and the cathode panel for the purpose of adjusting the electron beam.
また、近年になり、電子放出源としてカーボンナノチューブ(CNT:Carbon Nano Tubes)を用いる研究が行われている。カーボンナノチューブは、炭素同素体の一種であり、化学的、熱的に安定で、極めて細く、電子放出能が高いため、長期間安定して動作することが期待されている。 In recent years, research using carbon nanotubes (CNT) as an electron emission source has been performed. A carbon nanotube is a kind of carbon allotrope, is chemically and thermally stable, extremely thin, and has a high electron emission capability, and is expected to operate stably for a long period of time.
しかしながら、カーボンナノチューブを電子放出源として用いる電界放射式ディスプレイにおける問題点のひとつに、画素間で輝度のばらつきが生じることが挙げられる。数多くの微細な画素の中に、黒点と呼ばれる発光しない画素あるいは輝点と呼ばれる周囲の画素に比べて極端に輝度の大きい画素があると、ディスプレイ全体として非常に見づらくなる。
したがって、黒点や輝点をはじめとする画素間の輝度のばらつきを小さくすることが要求されている。
However, one of the problems in field emission displays using carbon nanotubes as an electron emission source is that brightness varies among pixels. Among many fine pixels, if there are pixels that do not emit light called black spots or pixels that are extremely brighter than surrounding pixels called bright spots, the entire display becomes very difficult to see.
Therefore, it is required to reduce variations in luminance between pixels including black spots and bright spots.
画素間の輝度のばらつきを抑制するための方法として、一般的には電子放出特性を向上させる方法が採られている。即ち、個々の画素の発光効率を向上させ、これによって暗い画素をなくすとともに、画面全体の全画素の輝度を向上させ、結果として輝度のばらつきを抑制しようとするものである。 As a method for suppressing variations in luminance between pixels, a method for improving electron emission characteristics is generally employed. That is, the light emission efficiency of each pixel is improved, thereby eliminating dark pixels and improving the luminance of all the pixels on the entire screen, with the result that luminance variations are suppressed.
ここで、各画素における電子放出特性を向上させるための方法として、1画素内における電子放出箇所の数を増やすという方法が採られている。これは、1画素内における電子放出箇所数が少ない場合には、画素間での電子放出箇所数の差が各画素の輝度に大きな差を生じるが、逆に、1画素内における電子放出箇所の数が多い場合には、仮に画素間で電子放出箇所数の差が多少あったとしても、各画素の輝度に大きな差を生じないというものである。 Here, as a method for improving the electron emission characteristics in each pixel, a method of increasing the number of electron emission portions in one pixel is employed. This is because, when the number of electron emission locations in one pixel is small, the difference in the number of electron emission locations between pixels causes a large difference in luminance of each pixel. When the number is large, even if there is a slight difference in the number of electron emission locations between pixels, there is no significant difference in the luminance of each pixel.
1画素内における電子放出箇所の数を増やすために、例えば特許文献1に記載の電子放出素子は、支持部材上に形成された第1の電極と、第1の電極上に配置され、電子放出効率の異なる第1の粒子および第2の粒子を含む混成粒子からなる冷陰極部材とを有している。ここで、第2の粒子は、第1の電極表面にめり込んでいる。第1の粒子は、棒状、柱状、筒状、針状、テトラポット状または平板状形状であって、その一部が第2の粒子相互の隙間に入り込んだ形で第2の粒子により第1の電極に対して水平ではなくある角度をもって姿勢規整されている。
In order to increase the number of electron emission locations in one pixel, for example, an electron-emitting device described in
また、例えば特許文献2に記載のフラットパネルディスプレイは、アノード電極および蛍光体層を有する前面パネルと、画素毎に設けたカソード電極およびこのカソード電極に近接し電気的に絶縁して配置された格子電極を有する背面パネルとを具備し、内部に密閉空間を形成するように前面パネルおよび背面パネルの対向する周縁をシール材により貼り合わせ固定したフラットパネルディスプレイが知られている。ここで、カソード電極が背面パネルの内面に形成したカソード用電極と、カソード用電極上に積層した導電性材料からなる錨着層、および錨着層に少なくとも一部が錨着して密閉空間に露出したカーボンナノチューブを含むカーボンナノチューブ集合体を有している。
Further, for example, a flat panel display described in
特許文献1および特許文献2に記載のものでは、1画素内における電子放出箇所の数を増やすことはできるものの、第1の電極およびカソード電極表面の電位分布が一様になってしまい、特定のカーボンナノチューブに電界集中が起こりにくくなり、結果として1画素全体としては電子放出が起こりにくくなるという問題点があった。
In the devices described in
この発明は、上記のような問題点を解決することを課題とするものであって、その目的は、カーボンナノチューブ含有層にカーボンナノチューブどうしの起毛間隔を定めるための粒子を添加することにより、カーボンナノチューブを起毛した際に、起立したカーボンナノチューブを適切な間隔で配置することのできる電界放射式ディスプレイを提供することである。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and the object of the present invention is to add carbon particles to the carbon nanotube-containing layer to determine the spacing between the carbon nanotubes. An object of the present invention is to provide a field emission display capable of arranging standing carbon nanotubes at appropriate intervals when raising the nanotubes.
この発明に係る電界放射式ディスプレイは、カソードパネルとカソードパネルに対向して設けられたアノードパネルとを備え、カソードパネルは、カソード基板と、カソード基板のアノードパネル側に形成されたカソード電極と、カソード電極のアノードパネル側に設けられたカーボンナノチューブおよび粒子を含むカーボンナノチューブ含有層とを有し、アノードパネルは、アノード基板と、アノード基板に設けられて電子を引き寄せるアノード電極と、電子から与えられるエネルギーによって光を発する蛍光体とを有し、カーボンナノチューブは、所定のレーザ光線を照射することにより起毛し、粒子は、粒径が0.5μm〜20μmであり、かつカーボンナノチューブ含有層の体積を100%とした場合に、粒子含有率が体積比で10%〜70%であり、カーボンナノチューブが起毛する際に、粒子が起立したカーボンナノチューブ間に流入することで粒径に対応した隙間を保持するものである。
A field emission display according to the present invention includes a cathode panel and an anode panel provided to face the cathode panel. The cathode panel includes a cathode substrate and a cathode electrode formed on the anode panel side of the cathode substrate; and a carbon nanotube-containing layer containing a beauty particle child Oyo carbon nanotubes provided on the anode panel side of the cathode electrode, the anode panel includes an anode substrate, an anode electrode for attracting the electrons provided to the anode substrate, electrostatic A phosphor that emits light by energy given from the child, the carbon nanotubes are raised by irradiating a predetermined laser beam, and the particles have a particle diameter of 0.5 μm to 20 μm and contain carbon nanotubes When the volume of the layer is 100%, the particle content is 10% by volume.
この発明の電界放射式ディスプレイによれば、カーボンナノチューブどうしの起毛間隔を定めるために、粒径が0.5μm〜20μmであり、かつカーボンナノチューブ含有層の体積を100%とした場合に、粒子含有率が体積比で10%〜70%である粒子をカーボンナノチューブ含有層に添加することにより、カーボンナノチューブを起毛した際に、起立したカーボンナノチューブを適切な間隔で一様に配置することができる。そのため、個々の起立したカーボンナノチューブに対して十分な電界集中を起こすことができ、画素間の輝度のばらつきを低減することができる。 According to the field emission display of the present invention, in order to determine the raising interval between the carbon nanotubes, the particle size is 0.5 μm to 20 μm and the volume of the carbon nanotube-containing layer is 100%. By adding particles having a volume ratio of 10% to 70% to the carbon nanotube-containing layer, when the carbon nanotubes are raised, the standing carbon nanotubes can be arranged uniformly at appropriate intervals. Therefore, sufficient electric field concentration can be caused for each standing carbon nanotube, and variation in luminance between pixels can be reduced.
以下、この発明の各実施の形態について図に基づいて説明するが、各図において同一、または相当する部材、部位については、同一符号を付して説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the drawings, the same or corresponding members and parts will be described with the same reference numerals.
実施の形態1.
図1は、この発明の実施の形態1に係る電界放射式ディスプレイを示す断面図である。
図1において、この電界放射式ディスプレイは、カソードパネル1とアノードパネル2とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a field emission display according to
In FIG. 1, the field emission display includes a
カソードパネル1は、ガラス板であるカソード基板3と、カソード基板3上に形成されたカソード電極4と、カソード電極4を覆うように形成されたカーボンナノチューブ含有層7と、カーボンナノチューブ含有層7上に設けられた格子状の絶縁層8と、絶縁層8上に形成されたゲート電極9とを有している。
カーボンナノチューブ含有層7は、先端がアノードパネル2側に露出して電子を放出するカーボンナノチューブ5と、カーボンナノチューブ5どうしの起毛間隔を定めるためのガラス粒子6とを含んでいる。
The
The carbon nanotube-containing
アノードパネル2は、ガラス板であるアノード基板10と、アノード基板10上に形成されたアノード電極11と、アノード電極11上に形成された蛍光体12とを有している。
カソード電極4、ゲート電極9およびアノード電極11は、電源13で互いに電気的に接続されている。
The
The
カソード電極4は、以下の手順で形成される。
まず、カソード基板3の全面にスパッタリング法によってアルミニウム薄膜を形成する。次に、感光性の樹脂を含むペーストを全面的に塗布し、所定の形状のマスクを介してレーザ光を照射し、現像することによって感光性樹脂のマスクを形成する。続いて、化学的エッチングによってアルミニウム薄膜のうち不必要な部分を除去する。ここで形成されたアルミニウム薄膜のパターンがカーボンナノチューブ5に負の電位を印加する。
The
First, an aluminum thin film is formed on the entire surface of the
カーボンナノチューブ含有層7は、以下の手順で形成される。
まず、カーボンナノチューブ5と、印刷性を向上させるためのエチルセルロースと、起立したカーボンナノチューブ5の間隔を定めるためのガラス粒子6と、アルコール等の溶剤とを混合し、撹拌することにより、カーボンナノチューブ含有ペーストを調製する。次に、このカーボンナノチューブ含有ペーストをカソード基板3に所定のパターンで印刷する。続いて、カーボンナノチューブ含有ペーストを印刷したカソード基板3を電気炉に入れ、200℃〜600℃に加熱することにより、溶剤を完全に蒸発させるとともに、エチルセルロースを分解する。
The carbon nanotube-containing
First, carbon nanotubes are contained by mixing and stirring the
絶縁層8は、以下の手順で形成される。
まず、感光性樹脂を含むペーストを全面的に塗布し、マスキングしたい部分にのみ所定の形状のマスクを介してレーザ光を照射することにより感光性樹脂を硬化させる。次に、剥離液を使用して未硬化の感光性樹脂を除去した後に焼成する。
ゲート電極9は、クロム等を用いて、カソード電極4と同様の手順で形成する。
The
First, a paste containing a photosensitive resin is applied over the entire surface, and the photosensitive resin is cured by irradiating only a portion to be masked with a laser beam through a mask having a predetermined shape. Next, baking is performed after removing the uncured photosensitive resin using a stripping solution.
The
アノード電極11は、カソード電極4と同様の手順で形成する。
蛍光体12は、まず、アノード基板10上に図示しない障壁(隔壁、リブ)およびアドレス用の電極を形成し、その後にスクリーン印刷法を用いて蛍光体ペーストをアノード基板10上に所定のパターンで印刷して形成する。
The anode electrode 11 is formed in the same procedure as the
In the
カソードパネル1とアノードパネル2とは、互いに溶着され、カソードパネル1とアノードパネル2との間が真空にされることによってディスプレイを形成している。
The
ここで、カーボンナノチューブ含有層7を形成した段階では、個々のカーボンナノチューブ5はカーボンナノチューブ含有層7の中で、基板面に平行な状態、即ち、寝た状態で存在している。このような状態のままディスプレイを形成して電圧を印加したとしても、カーボンナノチューブ5先端からの電子放出はほとんど期待できない。カーボンナノチューブ含有層7のうち表面付近に存在するカーボンナノチューブ5が偶然に若干飛び出している場合には電子放出源となり得るが、このようなカーボンナノチューブ5は数が少ないため、高い発光効率は得られない。
Here, at the stage where the carbon nanotube-containing
そこで、カーボンナノチューブ5の起毛が必要となる。起毛とは、何らかの方法で、カーボンナノチューブ含有層7の中で寝た状態にあるカーボンナノチューブ5を、基板面に対し垂直またはそれに近い角度に起こすことである。起毛された、即ち、起立したカーボンナノチューブ5は非常に先端が鋭い形状であるため、電界集中が起こりやすい。
Therefore, raising of the
カーボンナノチューブ5を起毛する方法としては、本実施の形態1では、ライン状または円形のレーザ光線をカーボンナノチューブ含有層7に照射する方法を使用した。カーボンナノチューブ5等の黒色の物質は、レーザ光線を吸収しやすいため、レーザ光線が照射された部分が急激に加熱される。そのため、一部のカーボンナノチューブ5が切断されて爆発的に起立する。この起立したカーボンナノチューブ5の周辺に存在するカーボンナノチューブ5の一部もそれに引きずられて起立する。この起立したカーボンナノチューブ5が電界放射式ディスプレイの電子放出源となる。
As a method for raising the
以下、上記構成の電界放射式ディスプレイについての動作を説明する。
アノード電極11およびゲート電極9に正電位が印加され、カソード電極4に負電位が印加される。カソード電極4に負電位が印加されることにより、カーボンナノチューブ5の先端部分には、強い電界集中が生じる。その結果、ゲート電極9とカソード電極4との電位差によって、カーボンナノチューブ5から電子が放出される。
放出された電子は、アノード電極11に吸引され、蛍光体12に衝突する。蛍光体12は、電子の有するエネルギーに応じて発光する。
The operation of the field emission display having the above configuration will be described below.
A positive potential is applied to the anode electrode 11 and the
The emitted electrons are attracted to the anode electrode 11 and collide with the
ここで、本願発明者は、カーボンナノチューブ含有層7に添加するガラス粒子6の粒径および粒子含有率を変化させながら、発光率を測定する実験を行った。発光率を求める方法としては、真空容器の中に小規模のカソードパネル1およびアノードパネル2を挿入し、カソード電極4とアノード電極11との間に電圧を印加して発光させる方法を採った。
Here, this inventor conducted experiment which measures a light emission rate, changing the particle size and particle content rate of the
図2は、図1の電界放射式ディスプレイの発光率を測定するための装置のカソードパネルを示す説明図である。
図2において、100μm角の正方形の画素を縦に10個、横に10個並べ、計100個の画素を有するテストパターンを作成した。この100個の画素のうち、発光した画素の数をそのまま発光率%とする。
FIG. 2 is an explanatory view showing a cathode panel of an apparatus for measuring the light emission rate of the field emission display of FIG.
In FIG. 2, a test pattern having a total of 100 pixels was created by arranging 10 square pixels of 100 μm square vertically and 10 horizontally. Of the 100 pixels, the number of emitted pixels is directly used as the light emission rate%.
また、添加するガラス粒子6の条件は、粒径が0.5μm〜20μmの範囲であり、それぞれの粒径について、粒子含有率が焼成後のカーボンナノチューブ含有層7の体積を100%とした場合に、体積比で10%〜100%の範囲である。なお、ガラス粒子6を添加しない場合についても発光率を測定した。
この実験における発光率の測定結果を図3に示す。
Moreover, the conditions of the
The measurement result of the light emission rate in this experiment is shown in FIG.
図3より、ガラス粒子6を添加することにより、粒径が0.5μm〜20μmであり、粒子含有率が体積比10%〜70%である場合に、ガラス粒子6を添加しない場合と比べて発光率が向上することが分かる。
From FIG. 3, by adding
これは、0.5μm〜20μmのガラス粒子6を添加した場合には、起立したカーボンナノチューブ5の密度が、ガラス粒子6を添加しない場合よりも小さくなったことによって電界集中が起こりやすくなり、発光率が高まるという効果が得られたものと考えられる。
This is because when the
これに対して、ガラス粒子6を添加しない場合には、発光する画素はあったが、発光率は60%と十分な値を示すものではない。これは、起毛時にカーボンナノチューブ5が隙間なく起立したことにより、電界集中が起こりにくい画素が生じたためであると考えられる。
On the other hand, when the
粒径が20μm以上であるガラス粒子6についても、本願発明者は、一部の粒子含有率において発光率を測定する実験を行った。このとき、起立したカーボンナノチューブ5の間隔が定められることによって発光率はガラス粒子6を添加しない場合に比べて向上するものの、1画素内における発光点の数が減少し、結果的に輝度が小さくなるという結果が得られた。
従って、カーボンナノチューブ含有層7に添加するガラス粒子6の粒径は、0.5μm〜20μmが適当であるとの結論が得られる。
For the
Therefore, it can be concluded that the appropriate particle size of the
また、体積比10%〜70%のガラス粒子6を添加した場合には、カーボンナノチューブ5を適当な密度で分布させることにより、電界集中が起こりやすくなり、発光率が高まるという効果が得られるものと考えられる。
In addition, when
これに対して、粒子含有率が小さい場合には、画素全体にカーボンナノチューブ5が高密度で起立してしまい、起立したカーボンナノチューブ5を適当な間隔で配置させることができないため、発光率が小さくなるものと考えられる。
また、粒子含有率が70%を超える場合には、カーボンナノチューブ含有層7において導電性が確保できなくなるため、発光しなくなるものと考えられる。
従って、カーボンナノチューブ含有層7に添加するガラス粒子6の粒子含有率は、体積比で10%〜100%が適当であるとの結論が得られる。
On the other hand, when the particle content is small, the
In addition, when the particle content exceeds 70%, it is considered that the carbon nanotube-containing
Therefore, it can be concluded that the particle content of the
ここで、図3において、粒子含有率が体積比で30%である場合に、粒径を0.5μm〜20μmまで変化させたときの粒径と発光率との関係を示す特性図を図4に示す。また、図3において、粒径が3μmである場合に、粒子含有率を体積比で10%〜100%まで変化させたときの粒子含有率と発光率との関係を示す特性図を図5に示す。
図3〜図5より、ガラス粒子6の粒径が3μm〜7μmで、かつ粒子含有率が体積比で30%〜50%である場合に、発光率は100%となり、最もよい発光率を示すことが分かる。
Here, in FIG. 3, when the particle content is 30% by volume, FIG. 4 is a characteristic diagram showing the relationship between the particle size and the light emission rate when the particle size is changed from 0.5 μm to 20 μm. Shown in 3 is a characteristic diagram showing the relationship between the particle content and the light emission rate when the particle content is changed from 10% to 100% by volume when the particle size is 3 μm. Show.
From FIG. 3 to FIG. 5, when the particle size of the
これは、この範囲の粒径で、かつこの範囲内の粒子含有率のガラス粒子6が起立したカーボンナノチューブ5に容易に電界集中を起こすのに適当な大きさであることと、1画素内において発光点の数が少なくなることのない極めて好適な範囲であったためと考えられる。
This is because the particle size is in this range and the size is suitable for easily causing electric field concentration on the
この発明の実施の形態1に係る電界放射式ディスプレイによれば、カーボンナノチューブ5どうしの起毛間隔を定めるために、粒径が0.5μm〜20μmであり、かつ前記カーボンナノチューブ含有層7の体積を100%とした場合に、粒子含有率が体積比で10%〜70%であるガラス粒子6を添加することにより、カーボンナノチューブ5を起毛した際に、起立したカーボンナノチューブ5を適切な間隔で配置することができる。そのため、個々の起立したカーボンナノチューブ5に対して十分な電界集中を起こすことができるので、一画素の中で一定の分布状態で確実に電子放出点を形成することができる、画素間の輝度のばらつきを低減することができる。
According to the field emission display according to
また、カーボンナノチューブ含有層7にガラス粒子6を添加することにより、非常に細く、比表面積が非常に大きく、かつ表面の活性度が高く、相当な量の吸着物質を持ち込むことになるカーボンナノチューブ5の量を削減することができる。そのことにより、ディスプレイ完成後の内部の真空度の悪化を抑制することができる。
Further, by adding the
また、カーボンナノチューブ含有層7にガラス粒子6を添加することにより、電界放射式ディスプレイの電子放出源として好適な、細く、長く、直線的で、均質なカーボンナノチューブ5の使用量を削減することができるので、コストダウンを図ることができる。
Further, by adding
なお、上記実施の形態1では、カーボンナノチューブ5の間隔を定める粒子としてガラス粒子6を用いて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、例えば窒化物、炭化物あるいは珪化物等の熱的および化学的に安定な物質であればよい。
In the first embodiment, the
実施の形態2.
上記実施の形態1では、カーボンナノチューブ含有層7に添加する粒子として、ガラス粒子6を用いたが、カーボンナノチューブ含有層7に添加する粒子は、ガラス粒子6に限定されるものではない。
本実施の形態において、本願発明者は、ガラス粒子6の代わりに、粒径が0.5μm〜20μmのはんだ粒子、鉄粒子、銅粒子、金粒子等の金属粒子をカーボンナノチューブ含有層7に添加して、実施の形態1と同様に発光率を測定する実験を行った。
なお、電界放射式ディスプレイの構造および動作原理については、実施の形態1と同様であり、その説明は省略する。
In
In the present embodiment, the inventor adds metal particles such as solder particles, iron particles, copper particles, and gold particles having a particle diameter of 0.5 μm to 20 μm to the carbon nanotube-containing
Note that the structure and operating principle of the field emission display are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
発光率の測定の結果、これらの粒子を添加することによって実施の形態1と同様の傾向で発光率が上昇することが確認できた。
これは、上記実施の形態1と同様に、起立したカーボンナノチューブ5適当な密度で分布させることにより、電界集中が起こりやすくなり、発光率が高まるという効果が得られたものと考えられる。
As a result of the measurement of the light emission rate, it was confirmed that the addition of these particles increased the light emission rate with the same tendency as in the first embodiment.
As in the first embodiment, it is considered that the electric field concentration is likely to occur and the luminous efficiency is increased by distributing the standing
さらに、ガラス粒子6の代わりに金属粒子を添加したことにより、引き出し電界の低下と発光時の電気抵抗の低下という2つの電気特性の向上を確認することができた。この効果を図6に示す。
図6は、この発明の実施の形態2に係る電界放射式ディスプレイにおいて、粒径3μmの銀粒子およびガラス粒子を、それぞれカーボンナノチューブ含有層に体積比で30%添加したときの引き出し電界と電子放出電流との関係を示す特性図である。
Furthermore, by adding metal particles in place of the
FIG. 6 shows a field extraction and electron emission when silver particles and glass particles having a particle diameter of 3 μm are added to a carbon nanotube-containing layer in a volume ratio of 30% in the field emission display according to
図6において、引き出し電界とは、ゲート電極9とカソード電極4との間の電圧を0kV/mmから徐々に上昇させていった場合に、アノード・カソード間に電流が流れ始める電界のことである。電流が流れるということは、蛍光体12に電子が衝突していることを示しており、即ち、蛍光体12が発光していることを示している。
In FIG. 6, the extraction electric field is an electric field where current starts to flow between the anode and the cathode when the voltage between the
また、電気抵抗とは、引き出し電界以上の電圧領域における直線の傾きに相当するものであり、傾きが大きいほど、電気抵抗が低くなることを示している。 The electrical resistance corresponds to a slope of a straight line in a voltage region that is equal to or higher than the extraction electric field, and indicates that the electrical resistance decreases as the slope increases.
金属粒子を添加した場合のこれらの電気特性の効果は、これらの金属粒子がカーボンナノチューブ5とカソード電極4との間の導電性を良好にするという効果をもたらしたものと考えられる。
It is considered that the effect of these electrical characteristics when the metal particles are added brings about the effect that these metal particles improve the conductivity between the
なお、金属粒子を添加した場合には、粒子含有率が体積比で70%を超えると、発光率が著しく低下する。これは、本願発明がレーザを照射することによってカーボンナノチューブ5を起毛しているため、金属粒子の割合が多くなった場合には、カーボンナノチューブ5を起毛させるための熱が当該金属粒子を通して拡散することによって、十分な起毛が行われなくなったためであると考えられる。
When metal particles are added, if the particle content exceeds 70% by volume, the light emission rate is significantly reduced. This is because the present invention raises the
この問題に対して、起毛するカーボンナノチューブ5の絶対量が少なくなる可能性があるものの、テープ剥がし法あるいはスクライブ法といった、熱を使わない機械的方法によってカーボンナノチューブ5を起毛することにより、金属粒子を添加することによる影響を小さくすることができると考えられる。
Although there is a possibility that the absolute amount of the raised
この発明の実施の形態2に係る電界放射式ディスプレイによれば、カーボンナノチューブ含有層7に金属粒子を添加することにより、金属粒子がカーボンナノチューブ5とカソード電極4との間の導電性を良好にするので、引き出し電界の低下および発光時の電気抵抗の低下を実現することができる。
According to the field emission display according to
なお、上記実施の形態2では、カーボンナノチューブ5の間隔を定める粒子として銀粒子を用いて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、製造プロセスの中で蒸発、爆発あるいは反応等をすることがなければ、他の粒子を用いてもよい。
In the second embodiment, the silver particles are used as the particles for determining the interval between the
実施の形態3.
上記実施の形態1では、カーボンナノチューブ含有層7に添加する粒子としてガラス粒子6を用いたが、カーボンナノチューブ含有層7に添加する粒子は、上記のガラス粒子6に限定されるものではない。
本実施の形態において、本願発明者は、上記のガラス粒子6の代わりに、粒径が0.5μm〜20μmで軟化温度が300℃〜400℃である、酸化ビスマスを主成分とする酸化物の混合物である低融点ガラス粒子をカーボンナノチューブ含有層7に添加して、実施の形態1と同様に発光率を測定する実験を行った。
なお、電界放射式ディスプレイの構造および動作原理については、実施の形態1と同様であり、その説明は省略する。
In
In this embodiment, the inventor of the present invention uses an oxide mainly composed of bismuth oxide having a particle diameter of 0.5 μm to 20 μm and a softening temperature of 300 ° C. to 400 ° C. instead of the
Note that the structure and operating principle of the field emission display are the same as those in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.
発光率の測定の結果、この場合も、低融点ガラス粒子を添加することによって実施の形態1と同様の傾向で発光率が上昇することが確認できた。
これは、上記実施の形態1と同様に、起立したカーボンナノチューブ5適当な密度で分布させることにより、電界集中が起こりやすくなり、発光率が高まるという効果が得られたものと考えられる。
As a result of the measurement of the light emission rate, it was confirmed that the light emission rate increased with the same tendency as in
As in the first embodiment, it is considered that the electric field concentration is likely to occur and the luminous efficiency is increased by distributing the standing
また、ガラス粒子6の代わりに低融点ガラス粒子を添加したことにより、さらに別の効果が確認できた。
通常のガラス粒子6をカーボンナノチューブ含有層7に添加したカソードパネル1を形成し、発光特性の長期安定性を評価した場合、画素の中に突然発光しなくなる画素が認められた。上記の画素を調べたところ、1本のカーボンナノチューブ5がカソード電極4に接触していた。即ち、長時間の使用により、カーボンナノチューブ5が何らかの原因によって折れたか、あるいはカーボンナノチューブ含有層7から抜け出した1本のカーボンナノチューブ5が静電気力によって移動し、カーボンナノチューブ含有層7とカソード電極4との間をショートさせたことにより、電子を放出できなくなっていたことが判明した。
Further, by adding low melting point glass particles instead of the
When the
しかしながら、低融点ガラスを添加した場合には、長時間連続的に発光させても、このように突然発光しなくなることは、全く生じなかった。
これは、カーボンナノチューブ含有層7を焼成する際に、低融点ガラスが軟化し、変形することによって、カーボンナノチューブ含有層7中に存在するカーボンナノチューブ5が固定されるものだと考えられる。
However, when the low-melting glass was added, no sudden light emission occurred in this way even when light was emitted continuously for a long time.
This is considered that the
この発明の実施の形態3に係る電界放射式ディスプレイによれば、低融点ガラスをカーボンナノチューブ含有層7に添加することにより、カーボンナノチューブ含有層7を焼成する際に低融点ガラスが一度溶解し、再度硬化することでカーボンナノチューブ5を確実に固定させることができるようになり、カソード電極4およびアノード電極11間に電圧が印加された場合にカーボンナノチューブ5が静電気力によって飛散するのを防止することができる。
According to the field emission display according to
なお、上記実施の形態3では、低融点ガラスの例として酸化ビスマスを主体としたガラス粒子6を用いて説明したが、勿論このものに限定されるものではなく、軟化温度が300℃〜400℃のものであれば、別のものであってもよい。
In
なお、上記の実施の形態1〜3に記載した内容は、あくまでも例であって、特許請求の範囲に記載された要素が含まれていればよく、実際の電界放射式ディスプレイとしては、構成、構造、仕様材料等において種々の変形が可能である。 The contents described in the above first to third embodiments are merely examples, as long as the elements described in the claims are included, and an actual field emission display includes a configuration, Various modifications can be made in the structure and specification materials.
1 カソードパネル、2 アノードパネル、3 カソード基板、4 カソード電極、5 カーボンナノチューブ、6 ガラス粒子、7 カーボンナノチューブ含有層、10 アノード基板、11 アノード電極、12 蛍光体。
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記カソードパネルは、
カソード基板と、
前記カソード基板の前記アノードパネル側に形成されたカソード電極と、
前記カソード電極の前記アノードパネル側に設けられたカーボンナノチューブおよび粒子を含むカーボンナノチューブ含有層と
を有し、
前記アノードパネルは、
アノード基板と、
前記アノード基板に設けられて前記電子を引き寄せるアノード電極と、
前記電子から与えられるエネルギーによって光を発する蛍光体と
を有し、
前記カーボンナノチューブは、所定のレーザ光線を照射することにより起毛し、
前記粒子は、粒径が0.5μm〜20μmであり、かつ前記カーボンナノチューブ含有層の体積を100%とした場合に、粒子含有率が体積比で10%〜70%であり、
前記カーボンナノチューブが起毛する際に、前記粒子が起立したカーボンナノチューブ間に流入することで前記粒径に対応した隙間を保持することを特徴とする電界放射式ディスプレイ。 A cathode panel and an anode panel provided facing the cathode panel;
The cathode panel is
A cathode substrate;
A cathode electrode formed on the anode panel side of the cathode substrate;
And a carbon nanotube-containing layer containing a beauty particle child Oyo carbon nanotubes provided on the anode panel side of the cathode electrode,
The anode panel is
An anode substrate;
An anode electrode provided on the anode substrate and attracting the electrons;
A phosphor that emits light by energy given from the electrons,
The carbon nanotubes are raised by irradiating a predetermined laser beam,
The particles had a particle size is 0.5Myuemu~20myuemu, and when the volume of the carbon nanotube-containing layer is 100%, Ri 10% to 70% der in volume particle content,
Wherein when the carbon nanotubes are brushed, field emission type display in which the particles are characterized that you hold the gap corresponding to the particle size by flowing between carbon nanotubes standing.
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