(57)【要約】【課題】　カソード基板およびアノード基板のＣＮＴ−ＦＥＤを提供して、従来の技術で発生していた、アーク現象などの問題を解決する。【解決手段】　ガラス基板と、前記ガラス基板上にパターニングされた複数の蛍光体層と、　前記蛍光体層を覆う平坦化されたAl膜と、前記Al膜と同電位を有し、前記Al膜を覆って複数の開口を有し、前記開口が前記蛍光体層にそれぞれ対応する金属シートとを含むカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィールドエミッション・ディスプレイのアノード基板を用いた。【選択図】　　　図６
2004119395.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
　ガラス基板と、
　前記ガラス基板上にパターニングされた複数の蛍光体層と、
　前記蛍光体層を覆う平坦化されたAl膜と、
　前記Al膜と同電位を有し、前記Al膜を覆って複数の開口を有し、前記開口が前記蛍光体層にそれぞれ対応する金属シートとを含むカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィールドエミッション・ディスプレイのアノード基板。
【請求項２】
　前記金属シートが、各開口の外囲に設けられて前記金属シートの外側へ折り曲げられる２個の金属脚を含む請求項１記載のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィールドエミッション・ディスプレイのアノード基板。
【請求項３】
　前記金属シートが、フリットにより前記ガラス基板へ被着されている請求項１記載のカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）フィールドエミッション・ディスプレイのアノード基板。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
　本発明は、フィールドエミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）に関し、特にカーボンナノチューブ・フィールドエミッション・ディスプレイ（ＣＮＴ−ＦＥＤ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
　フィールドエミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ）は、パネルディスプレイ市場において競争力を擁している。それはアノード電極、カソード電極およびゲート電極で構成される３極構造の高電圧ディスプレイであり、高電圧および低電流を印加して、高輝度を達成する。ＦＥＤは、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）のように軽量で薄型ということと、陰極線管（ＣＲＴ）のように高輝度と自発光という特長を有していた。従来のＦＥＤ工程において、蛍光材料がアノード基板上に形成されて、放電チップを有する電子放出源がカソード基板上に形成されて、ゲート電極は放電チップの外囲に形成される。そのため、ゲート電極から発生した高電場を印加すると、放電チップから電子が放出されて、その電子は印加された高電圧で加速されて蛍光材料にあたり、カソード蛍光体が放出される。電子放出源の製作に関しては、複雑な工程、高価な器材、低い効率が伴うにもかかわらず、モリブデン（Mo）金属を採用してマイクロチップを形成していた。
【０００３】
　最近、高い機械的強度および優れた電気的性能を有するカーボンナノチューブ（ＣＮＴ）材料を使用してＦＥＤの電子放出源を形成してきた。スクリーン印刷、化学気相成長（ＣＶＤ）およびコーティングなどの、簡単で低コストの技術を応用してカーボンナノチューブのコーティングあるいは成長を電子放出領域中で行い、製品となるＣＮＴ−ＦＥＤは、高い生産効率を有するとともに、大型サイズのディスプレイを形成することができる。図１において、従来のＣＮＴ−ＦＥＤ１０を示す。ＣＮＴ−ＦＥＤ１０はカソード基板１２と、その上にカソード基板１２に平行なアノード基板１４とを有して、スペーサ１６がカソード基板１２とアノード基板１４との間の真空空間に設けられて、所定の垂直距離を維持して大気圧に抵抗する。アノード基板１４はガラス基板１８を有して、複数の蛍光体層２０がガラス基板１８の所定領域上にパターニングされて、平坦化されたAl膜２２がガラス基板１８の露出領域上に形成される。Al膜２２の第１の目的はアノード基板１４の導電層として提供することであり、第２の目的は蛍光体層２０の反射層として提供することであり、第３の目的は保護層として提供して、蛍光体層２０をイオンボンバートおよび電場吸着から保護することである。カソード基板１２はガラス基板２４を有して、複数のカソード層２６がガラス基板２４の所定領域上にパターニングされて、複数のＣＮＴ構造３４をカソード層２６の各電子放出領域上に成長させる。絶縁層２８がガラス基板２４の周辺領域上に形成されて、網状金属層３２がフリットで絶縁層２８上に被着させられる。さらに、網状金属層３２の開口３２ａはカソード層２６の各電子放出領域に対応するため、カソード層２６を囲む網状金属層３２の金属材料はゲート電極３２ｂとして提供される。
【０００４】
　しかしながら、ＣＮＴ−ＦＥＤ１０には短所があった。第一に、電子放出領域を囲む外側カーボンナノチューブにエッジ効果が現れるため、各蛍光体層２０は周囲が比較的明るく中心が比較的暗く発光した。これは発光の不均一およびＣＮＴ−ＦＥＤ１０の発光品質の低下を発生させた。第二に、網状金属層３２の端部だけが、カソード基板１２の周辺領域上に形成された絶縁層２８に被着されるため、大部分のゲート電極３２ｂがカソード基板１２上に吊らされる。網状金属層３２のサイズが増大するにつれて、網状金属層３２の中心領域は容易に垂れ下がって不均一となった。これは電子をゲート電極３２ｂに打ち込んで、不均一な電場を形成して網状金属層３２を振動させて、更には網状金属層３２の剥離を発生させることとなった。第三に、高温（好ましくは450℃〜500℃）で有機材料を除去する際、Al膜２２の一部分が酸化されて酸化アルミニウムとなり、Al膜２２の導電性が低下した。これは電子が放出されてアノード基板１４に打ち込まれる際に電荷を蓄える。そして、電荷が蓄えられて限界量に達すると、蓄えた電荷を排除するためにアーク現象が形成されて、アノード基板１４上の輝度がなくなる。さらに、蓄えられた電荷が排斥の電場を発生させた後、放出された電子がアノード基板１４に打ち込まれないようにする。これはアノード基板１４に打ち込まれる電子の量を減少させて、蛍光体層２０から放出される輝度を低下させる。第四に、電子放出源に金属チップあるいはＣＮＴ構造３４を採用したとしても電子の発散現象が常に発生し、アノード基板１４上にクロストークを発生させることとなった。さらに、放出された電子の量が大きくなるにつれて、過剰電子は直接アノード基板１４に打ち込まれて、スパークが発生した。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
　そのため、本発明の第一の目的は、金属シートを提供してアーク現象を防ぐことである。
【０００６】
　本発明の第２の目的は、振動と剥離からゲート電極層を守ることである。
【０００７】
　本発明の第３の目的は、発光の均一性およびＣＮＴ−ＦＥＤの発光効果を高めることである。
【０００８】
　本発明の第４の目的は、金属キャップを提供してアノード基板上のクロストークを防ぐことである。
【０００９】
　本発明の第５の目的は、金属キャップ上の開口部を提供して、直接放出電子の放出空間を制限して蓄える電子の量を減少させて、アークを消滅させることである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
　本発明は新規アノード基板を有するＣＮＴ−ＦＥＤを提供して、従来の技術で発生していた問題を解決する。
【００１１】
　ＣＮＴ−ＦＥＤは、ガラス基板上にパターニングされた複数の蛍光体層を有するアノード基板を含む。平坦化されたAl膜は蛍光体層を覆って、金属シートはAl膜を覆う。金属シートはAl膜と同電位を有し、複数の開口を有して、その開口はそれぞれ蛍光体層に対応する。
【発明の効果】
【００１２】
　上記構成により、この発明は、下記のような長所を有する。
【００１３】
　本発明は、カソード基板およびアノード基板のＣＮＴ−ＦＥＤを提供して、従来の技術で発生していたアーク現象などの問題を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
　次に、本発明の実施の形態について説明する。
【実施例１】
【００１５】
（第１実施例）
　図２Ａから図２Ｄを参照するに、図２Ａは、本発明の第１実施例におけるＣＮＴ−ＦＥＤのカソード基板の断面図を示す。図２Ｂは、従来の技術における電子放出領域の平面図を示す。図２Ｃおよび図２Ｄは、本発明の第１実施例における電子放出領域の平面図を示す。図２Ａに示すように、ＣＮＴ−ＦＥＤの第１実施例においてカソード基板４０は、ガラス基板４１と、ガラス基板４１の所定領域上にパターニングされた複数のカソード層４２と、隣接するカソード層４２の間の空間に形成された絶縁層４４と、絶縁層４４を通り各カソード層４２を露出する複数の開口４５と、開口４５を覆わずに絶縁層４４上に形成された網状ゲート電極層４６と、複数のＣＮＴ構造４８とを含む。各ＣＮＴ構造４８を各カソード層４２の電子放出領域上に成長して、各ＣＮＴ構造４８は複数のサブＣＮＴ構造４８１，４８２，４８３を有して、それらは互いに離れてアレイ配列する。
【００１６】
　図２Ｂに示すように、従来の技術において、電子放出領域Ａをカーボンナノチューブで充填するため、領域Ａの周辺に成長されたカーボンナノチューブの一部分には常にエッジ効果が発生して、ＣＮＴ−ＦＥＤの発光の不均一を減少させた。この問題を解決するために、第１実施例において、電子放出領域Ａを複数のサブ領域に分割して、その上に各サブＣＮＴ構造を成長させる。図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、領域Ａがサブ領域Ａ１，Ａ２，Ａ３に分割されて、それらは均一に互いに分けられてアレイ配列され、サブＣＮＴ構造４８１，４８２，４８３がそれぞれサブ領域Ａ１，Ａ２，Ａ３上に成長させられる。各サブ領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の周辺にエッジ効果が形成されるため、全てのエッジ効果の結合はＣＮＴ−ＦＥＤの発光の不均一を改善することができる。また、サブ領域のサイズが小さくなるにつれて、隣接するサブ領域間の距離も減少して、サブ領域の分布密度が増大し、ＣＮＴ−ＦＥＤの輝度および光度の均一性が高まる。
【００１７】
　工程のニーズおよび制限により、サブ領域Ａ１，Ａ２，Ａ３の形状を選択することができる。好ましくはサブ領域の形状が、四辺形、円形あるいはその他の形状である。ＣＮＴ構造４８の製造において、好ましくは印刷を使用してＣＮＴ材料をサブ領域Ａ１，Ａ２，Ａ３上にコーティングする。好ましくは、隣接するサブ領域間の距離が80μｍ〜150μｍで、サブ領域のサイズが200μｍ×200μｍである。
【実施例２】
【００１８】
（第２実施例）
　図３Ａから図３Ｃに示すのは、本発明の第２実施例におけるゲート電極層を形成する方法である。第２実施例はＣＮＴ−ＦＥＤのカソード基板５０上にゲート電極層を形成する方法を提供する。図３Ａにおいて、堆積および、フォトリソグラフィあるいは印刷を利用して、複数のカソード層５２をガラス基板５１上にパターニングする。カソード層５２はAg、Cuあるいはその他の導電金属材料から選択される。図３Ｂにおいて、堆積および、フォトリソグラフィあるいは印刷を利用して、複数のリブ５４が形成されて隣接するカソード層５２間を充填してカソード層５２の上面から突出し、複数の空洞５７がそれぞれカソード層５２上に設けられる。好ましくは、リブ５４の厚さが30〜100μｍである。続いて、図３Ｃにおいて、印刷により複数のゲート電極層５６が各リブ５４上面に形成される。ゲート電極層５６はAg、Cuあるいはその他の導電金属材料から選択される。続いて、リブ５４およびゲート電極層５６に対して高温焼成処理を行う。
【００１９】
　従来の網状金属層を形成する方法と較べて、リブ５４の各上面に形成された各ゲート電極層５６は垂れ下がったり不均一になったりしない。これはゲート電極層５６の振動や剥離を防止することができるため、ＣＮＴ−ＦＥＤの発光の均一性および発光効率を向上させる。さらに、後に続くカソード層５２上にＣＮＴ構造を形成する工程では、図２Ｂに示すように、ＣＶＤを使用してＣＮＴ構造が領域Ａ上の全体に形成される。あるいは第１実施例と組み合わせて、サブＣＮＴ構造が図２Ｃおよび図２Ｄに示すように、各サブ領域Ａ１，Ａ２，Ａ３上に形成されてもよい。リブ５４の形成前に、スクリーン印刷でＣＮＴ構造が印刷されて、ゲート電極層５６がリブ５４上に印刷される。続いて、それら多層は高温焼成処理される。
【実施例３】
【００２０】
（第３実施例）
　図４Ａおよび図４Ｂに示すのは、本発明の第３実施例におけるＣＮＴ−ＦＥＤのアノード基板の断面図である。第３実施例において、ガラス基板６１を有するアノード基板６０を提供し、複数の蛍光体層６２をガラス基板６１の所定領域上にパターニングして、平坦化されたAl膜６４が蛍光体層６２および露出されたガラス基板６１を覆う。さらに、フリットによりガラス基板６１に被着された金属シート６６はAl膜６４を覆って、それはAl膜６４と等電位を有する。電子を蛍光体層へ打ち込むために、金属シート６６は蛍光体層にそれぞれ対応する複数の開口６７を有する。さらに、電子の散乱を防止するために、図４Ａに示すように、開口６７の外側へ折り曲げられた２個の金属脚６８が提供される。これは電子を蛍光体層６２に直接打ち込むようにして、アノード基板６０上のクロストークを防ぐ。
【００２１】
　高温（450℃〜500℃）で有機材料を除去する際、Al膜６４の一部分は酸化されるかもしれないが、金属シート６６はAl膜６４の導電性を補って、電子が蓄えられることによって発生するアーク現象を防止する。
【実施例４】
【００２２】
（第４実施例）
　アノード基板上でのクロストーク発生による発散現象を防ぐために、第４実施例は金属キャップを提供して、完成したカソード電極を覆い、電子の散乱を防止する。図５Ａは、本発明の第４実施例におけるカソード基板の断面図を示す。図５Ｂから図５Ｄは、本発明の第４実施例における金属キャップの斜視図を示す。図５Ａに示すように、第２実施例においてゲート電極層５６が上に形成されたカソード基板５０を使用して、CNT構造がカソード層５２上にそれぞれ形成され、金属キャップ５８を採用してカソード基板５０の表面をマスクする。金属キャップ５８は、電子放出領域および蛍光体層にそれぞれ対応した複数の開口部５９を有する。金属キャップ５８およびゲート電極層５６は等電位を有して、所定距離で離間して、その距離が好ましくは0.1ｍｍ〜１ｍｍである。ゲート電極層５６を使用して放出された電子を引き付けるとともに、金属キャップ５８を使用して電子ビームを集中させる。金属キャップ５８が生む電場はゲート電極層５６が生むもう一つの電場より小さいために、過剰電子が金属キャップ５８に打ち込まれて振動を発生させることはない。さらに、散乱された電子が金属キャップ５８によりブロックされるとともに外側へ導かれて、アノード基板上のクロストークも防止される。さらに、開口部５９は直接放出電子の放出空間を制限するため、蓄えられる電子の量を減少させて、アーク減少を除去する。
【００２３】
　好ましくは、開口部５９の直径が300μｍ〜600μｍであり、隣接する開口部５９の間隔が100μｍ〜200μｍである。開口部５９の形状設計は選択することができる。開口部５９のサイズが増大するとともに、直接放出電子の流れも増大する。好ましくは、開口部５９の形状が図５Ｂに示すような円形、図５Ｃに示すような四辺形、あるいは図５Ｄに示すような、より大きいサイズの六辺形である。
【実施例５】
【００２４】
（第５実施例）
　図６が示すのは、本発明の第５実施例におけるＣＮＴ−ＦＥＤの断面図である。第５実施例では、図４Ａが示すアノード基板６０と図５Ａが示すカソード基板５０とを結合したＣＮＴ−ＦＥＤを提供する。金属脚６８および開口部５９を使用して、ＣＮＴ−ＦＥＤはアノード基板６０上のクロストークを更に防ぐことができる。
【００２５】
　以上のごとく、この発明を好適な実施例により開示したが、もとより、この発明を限定するためのものではなく、同業者であれば容易に理解できるように、この発明の技術思想の範囲において、適当な変更ならびに修正が当然なされうるものであるから、その特許権保護の範囲は、特許請求の範囲および、それと均等な領域を基準として定めなければならない。
【産業上の利用可能性】
【００２６】
　上記構成により、この発明は、下記のような長所を有する。
【００２７】
　本発明は、カソード基板およびアノード基板のＣＮＴ−ＦＥＤを提供して、従来の技術で発生していたアーク現象などの問題を防ぐことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】従来の技術に係るＣＮＴ−ＦＥＤの断面図である。
【図２Ａ】本発明の第１実施例に係るＣＮＴ−ＦＥＤのカソード基板の断面図である。
【図２Ｂ】従来の技術に係る電子放出領域の平面図である。
【図２Ｃ】本発明の第１実施例に係る電子放出領域の平面図である。
【図２Ｄ】本発明の第１実施例に係る電子放出領域の平面図である。
【図３Ａ】本発明の第２実施例に係るゲート電極層を形成する方法を示す断面図である。
【図３Ｂ】本発明の第２実施例に係るゲート電極層を形成する方法を示す断面図である。
【図３Ｃ】本発明の第２実施例に係るゲート電極層を形成する方法を示す断面図である。
【図４Ａ】本発明の第３実施例に係るＣＮＴ−ＦＥＤのアノード基板を示す断面図である。
【図４Ｂ】本発明の第３実施例に係るＣＮＴ−ＦＥＤのアノード基板を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明の第４実施例に係るカソード基板を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明の第４実施例に係る金属キャップを示す斜視図である。
【図５Ｃ】本発明の第４実施例に係る金属キャップを示す斜視図である。
【図５Ｄ】本発明の第４実施例に係る金属キャップを示す斜視図である。
【図６】本発明の第５実施例に係るＣＮＴ−ＦＥＤの断面図である。
【符号の説明】
【００２９】
　４０、４２、５０、５２　カソード基板
　４１、５１、６１　ガラス基板
　４４　絶縁層
　４５、６７　開口
　４６　網状ゲート電極層
　４８　ＣＮＴ構造
　４８１、４８２、４８３　サブＣＮＴ構造
　Ａ　　領域
　Ａ１、Ａ２、Ａ３　サブ領域
　５４　リブ
　５６　ゲート電極層
　５７　空洞
　５８　金属キャップ
　５９　開口部
　６０　アノード基板
　６２　蛍光体層
　６４　Al膜
　６６　金属シート
　６８　金属脚
【図１】
2004119395.tif 000003
【図２Ａ】
2004119395.tif 000004
【図２Ｂ】
2004119395.tif 000005
【図２Ｃ】
2004119395.tif 000006
【図２Ｄ】
2004119395.tif 000007
【図３Ａ】
2004119395.tif 000008
【図３Ｂ】
2004119395.tif 000009
【図３Ｃ】
2004119395.tif 000010
【図４Ａ】
2004119395.tif 000011
【図４Ｂ】
2004119395.tif 000012
【図５Ａ】
2004119395.tif 000013
【図５Ｂ】
2004119395.tif 000014
【図５Ｃ】
2004119395.tif 000015
【図５Ｄ】
2004119395.tif 000016
【図６】
2004119395.tif 000017