(57)【要約】【課題】  電子放出源を単純な方法で形成し，電子放出源と基板との接着力を増加させ，別途の表面処理をしなくても電子放出が可能な，カソード基板の製造方法及びその方法で製造されたカソード基板を含む平板ディスプレイ装置を提供する。【解決手段】  本発明に係るカソード基板の製造方法は，基板１に，カソード電極３を形成する工程と，カソード電極３上にＳｉ含有物質を含む導電性組成物を塗布して，導電層５を形成する工程と，導電層５上にカーボンナノチューブを含む電子放出源組成物を塗布して，電子放出源７を形成する工程と，含む。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板に，カソード電極を形成する工程と；
前記カソード電極上にＳｉ含有物質を含む導電性組成物を塗布して，導電層を形成する工程と；
前記導電層上にカーボンナノチューブを含む電子放出源組成物を塗布して，電子放出源を形成する工程と；
含むことを特徴とする，カソード基板の製造方法。
【請求項２】
前記Ｓｉ含有物質は，ＳｉＯＣＨ３または下記化学式１で表される化合物を含むことを特徴とする，請求項１に記載のカソード基板の製造方法。
【化１】
2005251748.tif 000005
【請求項３】
前記Ｓｉ含有物質は，１２〜１７質量％のＳｉＯＣＨ３と，１１〜１９質量％のアセトンと，２８〜３６質量％のエチルアルコールと，２５〜３５質量％のイソプロパノールと，残部として水と，を含むことを特徴とする，請求項２に記載のカソード基板の製造方法。
【請求項４】
前記導電性組成物は，導電性金属をさらに含むことを特徴とする，請求項１に記載のカソード基板の製造方法。
【請求項５】
前記導電性金属は，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，及びＣｕからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする，請求項４に記載のカソード基板の製造方法。
【請求項６】
前記導電性組成物を塗布する工程は，スピンコーティング，スクリーン印刷，またはスプレー法により行われることを特徴とする，請求項１に記載のカソード基板の製造方法。
【請求項７】
前記電子放出源組成物は，カーボンナノチューブ，グラファイト，カーボン，及びダイアモンドからなる群より選択される電子放出源を含むことを特徴とする，請求項１に記載のカソード基板の製造方法。
【請求項８】
前記電子放出源組成物を塗布する工程は，エアースプレッド（ａｉｒ  ｓｐｒｅａｄ），スピンコーティング，スクリーン印刷法，またはスプレー法により行われることを特徴とする，請求項１に記載のカソード基板の製造方法。
【請求項９】
基板と；
前記基板上に形成されたカソード電極と；
前記カソード電極上に形成されたＳｉ含有物質を含む導電層と；
前記導電層上に形成された電子放出源層と；
を含むことを特徴とする，平板ディスプレイ装置。
【請求項１０】
前記Ｓｉ含有物質は，ＳｉＯＣＨ３または下記化学式１で表される化合物を含むことを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【化２】
2005251748.tif 000006
【請求項１１】
前記導電層は，１２〜１７質量％のＳｉ含有物質と，１１〜１９質量％のアセトンと，２８〜３６質量％のエチルアルコールと，２５〜３５質量％のイソプロパノールと，残部として水と，を含むことを特徴とする，請求項１０に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１２】
前記導電層は，導電性金属をさらに含むことを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１３】
前記導電性金属は，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，及びＣｕからなる群より選択される少なくとも１種であることを特徴とする，請求項１２に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１４】
前記導電層は，前記導電性金属を０．０１〜５０質量％含むことを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１５】
前記導電層は，スピンコーティング，スクリーン印刷，またはスプレー法により形成されることを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１６】
前記電子放出源は，カーボンナノチューブ，グラファイト，カーボン，及びダイアモンドからなる群より選択される電子放出源を含むことを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１７】
前記電子放出源層は，エアースプレッド，スピンコーティング，スクリーン印刷法，またはスプレー法により形成されることを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【請求項１８】
前記電子放出源は，電子放出材料を０．０１〜５０質量％含むことを特徴とする，請求項９に記載の平板ディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，カソード基板の製造方法及びその方法により製造されたカソード基板を含む平板ディスプレイ装置に係り，より詳しくは，工程が簡単であり，別途の表面処理工程なしで電子放出が可能な電子放出源を形成することができる平板ディスプレイ装置用カソード基板の製造方法，及びその方法で製造されたカソード基板を含む平板ディスプレイ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に，平板ディスプレイ装置は，２枚の基板の対向面上に，電子を放出するカソード部と，カソード部により放出された電子によって発光するアノード部と，を各々配置して，任意の画像を実現できるように構成されたものである。
【０００３】
平板ディスプレイ装置の一つである電界放出表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｉｓｐｌａｙ）もまた，このような平板ディスプレイ装置の基本構造により，２枚の基板のうちの一つの基板であるカソード基板上に，電子放出源である冷陰極電子源を配置し，他の基板であるアノード基板上には，電子ビームの打撃によって励起され所定の色を実現する蛍光層を配置して構成される。
【０００４】
このような技術開発の初期には，平板ディスプレイ装置の電子放出源として，モリブデンやシリコンなどの物質を積層させて先端を尖った形態に構成したスピント（ｓｐｉｎｄｔ）タイプを用いていた。しかし，このようなスピントタイプの電子放出源は，超微細構造であるために製造方法が複雑であり，高精密度の製造技術が要求されることから，電界放出表示素子を大面積化して製造するには限界がある。
【０００５】
したがって，最近では，仕事関数の低い炭素系物質を電子放出源として使用する研究が活発に行われている。炭素系物質の中でも，特に高い縦横比を有するカーボンナノチューブは，端部の曲率半径が１０ｎｍ程度と極めて微細であって，１〜３Ｖ／μｍ程度の印加電界によっても電子放出を円滑に行うことができるので，理想的な電子放出源として期待されている。
【０００６】
カーボンナノチューブを利用した電子放出源の形成方法は，大きく分けて，スクリーン印刷法とＣＶＤ法とがある。スクリーン印刷法は，カーボンナノチューブ，グラファイト，樹脂，溶媒などを混合した後にペースト化して，両基板の間にスクリーン印刷した後に焼成する方法である。この方法は，適切なペーストを製造するための最適な組成を得るのが困難であり，焼成工程の後に表面処理を別途に行わなければ電子が放出されない，という問題があった。
【０００７】
これに対し，ＣＶＤ法は，平板ディスプレイ装置を予め製造し，カソード物質を平板ディスプレイ装置内の所定の位置において直接成長させる方法であって，大画面ディスプレイの製造時には電子放出源を均一に形成し難い，という問題があった。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
そこで，本発明は，このような問題に鑑みてなされたもので，その目的は，電子放出源を単純な方法で形成し，電子放出源と基板との接着力を増加させ，別途の表面処理をしなくても電子放出が可能な，新規かつ改良されたカソード基板の製造方法及びその方法で製造されたカソード基板を含む平板ディスプレイ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために，本発明のある観点によれば，基板にカソード電極を形成する工程と，上記カソード電極上にＳｉ含有物質を含む導電性組成物を塗布して導電層を形成する工程と，上記導電層上にカーボンナノチューブを含む電子放出源組成物を塗布して電子放出源を形成する工程と含む，カソード基板の製造方法が提供される。
【００１０】
ここで，上記Ｓｉ含有物質としては，例えば，ＳｉＯＣＨ３または下記化学式１で表される化合物などが挙げられる。
【００１１】
【化１】
2005251748.tif 000003
【００１２】
また，上記Ｓｉ含有物質は，１２〜１７質量％のＳｉＯＣＨ３と，１１〜１９質量％のアセトンと，２８〜３６質量％のエチルアルコールと，２５〜３５質量％のイソプロパノールと，残部として水と，を含んでいてもよい。
【００１３】
上記課題を解決するために，本発明の別の観点によれば，基板と，この基板上に形成されたカソード電極と，このカソード電極上に形成されたＳｉ含有物質を含む導電層と，この導電層上に形成された電子放出源層とを含む，平板ディスプレイ装置が提供される。
【００１４】
ここで，上記Ｓｉ含有物質としては，例えば，ＳｉＯＣＨ３または上記化学式１で表される化合物などが挙げられる。
【００１５】
また，上記Ｓｉ含有物質は，１２〜１７質量％のＳｉＯＣＨ３と，１１〜１９質量％のアセトンと，２８〜３６質量％のエチルアルコールと，２５〜３５質量％のイソプロパノールと，残部として水と，を含んでいてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明に係るカソード基板の製造方法によれば，別途の表面処理を行わなくても電子放出が起こるように簡単な方法で電子放出源を形成することができるとともに，電子放出源と基板との接着力が増加して焼成後の残留有機物の量を最少化することができるので，寿命特性を向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に添付図面を参照しながら，本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお，本明細書及び図面において，実質的に同一の機能構成を有する構成要素については，同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
【００１８】
本発明は，平板ディスプレイ装置用電子放出源を簡単な方法で形成することができるとともに，電子放出源と基板との接着力を増加させることができ，電子放出源が最表面に形成されるので，別途の表面処理をしなくても電子放出が起こるカソード基板の製造方法及びその方法により製造された平板ディスプレイ装置に関する。
【００１９】
本発明の一実施形態に係るカソード基板の製造方法を，図１を参照しながら説明する。まず，基板１にカソード電極３を形成する。カソード電極３は，クロム，モリブデンのような金属で薄膜を形成するか，または，Ａｇペーストまたはインジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）などのような物質を含むカソード電極組成物を用いて，塗布・蒸着・メッキ・ＣＶＤ・蝕刻などの通常の方法により形成することもできる。カソード電極３は，使用する材質により，写真蝕刻法または厚膜印刷法などを選択的に適用することができる。
【００２０】
次に，カソード電極３上にＳｉ含有物質を含む導電性組成物を塗布して，カソード電極３に導電層５を形成する。この導電層５は，カソード電極３と電子放出源７との接着力を維持させることができ，また，焼成後の残留有機物の量を最少化することができるので，寿命の面でも有利である。
【００２１】
上記導電性組成物は，Ｓｉ含有物質を含み，このＳｉ含有物質としては，メチルシロキサンポリマー（Ｓｉ−Ｏ−ＣＨ３）または下記の化学式１で表される化合物を用いることができる。
【００２２】
【化２】
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【００２３】
上記化学式１で，Ｒ１，Ｒ２，Ｒ３，及びＲ４は，互いに無関係に，直鎖または分枝のアルキル，シクロアルキル，アルケニル，アリール，アラルキル，ハロゲン化アルキル，ハロゲン化アリール，ハロゲン化アラルキル，フェニル，メルカプタン，メタクリレート，アクリレート，エポキシまたはビニルエーテルであり，上記アルキルはＣ１〜Ｃ１８，上記シクロアルキルはＣ３〜Ｃ１８，上記アルケニルはＣ２〜Ｃ１８，上記アリール及び上記アラルキルはＣ６〜Ｃ１８の炭素数を有し，ｎ及びｍは，互いに相異または同一の，１〜１００，０００の整数である。
【００２４】
上記導電性組成物は，Ｓｉ含有物質を１２〜１７質量％，アセトンを１１〜１９質量％，エチルアルコールを２８〜３６質量％，イソプロパノールを２５〜３５質量％，及び残部として水を含む。
【００２５】
また，上記導電性組成物は，Ａｇ，Ａｌ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｃｕなどの導電性金属をさらに含むこともできる。導電性組成物から導電層５を形成する工程としては，一般的なコーティング工程であれば任意の工程を適用可能であり，その代表的な例としては，スピンコーティング，スクリーン印刷，スプレー法などがある。上記導電性組成物に含まれる導電性金属の含量は，導電性組成物全体を１００重量部としたときに，０．０１〜５０重量部であることが好ましい。上記導電性金属の含量が，５０重量部を超える場合には，導電層５に形成される電子放出源７による特性よりも，導電性金属それ自体の特性が現れ，電子放出源が最表面に形成され難くなるので好ましくない。
【００２６】
次に，導電層５に電子放出材料を含む電子放出源組成物を塗布して，導電層５に電子放出源７を形成する。電子放出材料としては，カーボンナノチューブ，グラファイト，炭素（カーボン）またはダイアモンド（ダイアモンド状カーボンを含む）など，電子を放出する材料であれば任意の材料を使用可能である。また，電子放出源７の形成工程は，例えば，エアースプレッド（ａｉｒ  ｓｐｒｅａｄ），スピンコーティング，スクリーン印刷，スプレー法などを使用して実施することができる。上記電子放出源組成物に含まれる電子放出材料の含量は，０．０１〜５０質量％が好ましい。電子放出材料の含量が０．０１質量％未満であると電子放出に問題点（例えば，電子が放出されにくくなるという問題点）があり，５０質量％を超えると，表面均一度が不均一となる問題点がある。
【００２７】
上記電子放出源組成物は，上記電子放出材料の他にビークルを含む。このビークルは，印刷が容易にできるように，組成物の粘度や濃度などを調節する役割を果たす物質であって，一般的に，ペースト組成物に用いられているものであれば任意のものを用いることができる。ビークルの代表的な種類としては，粘着性付与剤，結合剤，及び溶剤などがある。
【００２８】
粘着性付与剤は，被膜の相互間の密着性を向上させるために添加する物質であって，その例としては，シリコン系物質，テルピネオールなどの鉱油などが用いられる。また，結合剤としては，エチルセルロース，アクリル樹脂，エポキシ樹脂などの有機樹脂が用いられる。溶剤としては，ブチルカルビトールアセテート（ｂｕｔｙｌ  ｃａｒｂｉｔｏｌ  ａｃｅｔａｔｅ），テルピネオール（ｔｅｒｐｉｎｅｏｌ），エチルセルロース（ｅｔｈｙｌ  ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ），エチルカルビトール（ｅｔｈｙｌ  ｃａｒｂｉｔｏｌ），動物性油，及び植物性油のような有機溶剤類などが用いられる。
【００２９】
ビークルは，このように印刷を容易にする物質であって，ペースト組成物を印刷した後に所定の工程を実施すれば，完全に揮発して除去される。本実施形態の電子放出源組成物中のビークルの量は，主な成分であるカーボンナノチューブの使用量に応じて適切に調節すれば良く，特に制限はされない。
【００３０】
上述した方法で製造されたカソード基板は，基板１と，基板１上に形成されたカソード電極３と，カソード電極３上に形成されたＳｉ含有物質を含む導電層５と，導電層５に形成された電子放出源層７と，を含む。
【実施例】
【００３１】
以下，本発明の好ましい実施例を説明する。ただし，下記の実施例は，本発明の好ましい一実施例に過ぎず，本発明が下記の実施例に限られるわけではない。
【００３２】
（実施例１）
ガラス基板１上に，インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）を含むカソード電極組成物を塗布・形成して，ガラス基板１上にカソード電極３を形成した。
【００３３】
次に，メチルシロキサンポリマーを１５質量％，アセトンを１７質量％，エチルアルコールを３２質量％，イソプロパノールを３０質量％，及び残部として水を含む導電層組成物を上記カソード電極上に塗布・形成して導電層５を形成した。
【００３４】
次に，カーボンナノチューブをテルピネオール溶剤に混合して電子放出源組成物を製造し，この組成物を導電層５上に塗布・形成することによって電子放出源７を製造して，基板１，導電層５，及び電子放出源７を備えたカソード基板を製造した。
【００３５】
一方，導電層を形成していない従来のカソード基板を比較例１として，この比較例１のカソード基板と実施例１のカソード基板との電界放出特性を測定し，その結果を図２に示した。なお，図２において，縦軸は電流密度（μＡ／ｃｍ２），横軸は印加電解（Ｖ／μｍ）である。図２に示したように，実施例１のカソード基板は，比較例１に比べて低い電圧で電子放出が開始され，電界放出が向上することが分かった。
【００３６】
以上，添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが，本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば，特許請求の範囲に記載された範疇内において，各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり，それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明のカソード基板の製造工程を示した説明図である。
【図２】本発明の実施例１及び比較例１によるカソード基板の電界放出特性を示したグラフ図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      基板
３      カソード電極
５      導電層
７      電子放出源
【図１】
2005251748.tif 000007
【図２】
2005251748.tif 000008