(57)【要約】【課題】  條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの提供。【解決手段】  電界放出ディスプレイの三電極構造中のゲートを周知の円孔状から長條状に改変し、並びにゲート側方向電力でカソードの電子を引き出し、これによりカーボンナノチューブ電子放出源が長條状ゲートの制御の下で電子を発射する時、電子ビームの拡散方向が同一の方向に局限されるようにし、これにより画素の制御上、画像を均一化し、並びに電界放出ディスプレイの三電極構造に特有の高発射効率の長所を具備するものとしている。【選択図】        図６
2005108799.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と該基板の表面に設けられた複数のカソードと更に上層の誘電層、及び、該カソードの上方に該カソードに平行に設置されて底面に発光材料で組成された発光層を具えたアノードを具えた條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、
條状のゲートが、誘電層により隔離されてカソードと垂直を呈するように跨設され、並びに側方向電力を発生してゲート側辺のカソード表面の電子放出源の電子を引き出すことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項２】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、ゲートの電極方向が該カソードの電極方向に垂直とされたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項３】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、複数のカソードがカソード装置を構成したことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項４】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、カソード、ゲート及び電子放出源がスクリーン印刷で形成されるか或いは金属薄膜をリソグラフィーエッチングして形成されることを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項５】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、條状のゲートがその両側の電子放出源の電子を吸い出すことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項６】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、條状のゲートがその一側に位置する電子放出源の電子のみを吸い出すことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項７】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、アノードの発光層がカソードと相互に対称に設けられたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項８】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、電子放出源がカーボンナノチューブとされたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【請求項９】
請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、電子放出源が電子放出材料で形成されたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一種の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイに係り、特に、長條状のゲート及びその発生する側方向電力を利用して、カーボンナノチューブ電子放出源の電子ビームの拡散方向を同一の方向に局限して高発射効率の目的を達成した、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイに関する。
【背景技術】
【０００２】
カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ（ＣＮＴ−ＦＥＤ）は厚膜スクリーン印刷工程及び電界放出ディスプレイ技術を利用して伝統的なＣＲＴディスプレイの平面化の可能性を実現し、ＣＲＴディスプレイの画像品質を保留するだけでなく、節電及び体積を小さくし薄型化できる長所を有し、またカーボンナノチューブの低導通電場、高発射電流密度、高安定性等の特性が結合され、低駆動電圧、高発光効率、無視角問題、節電、大サイズ、低製造コストの長所を具えた新規なフラットパネルディスプレイとされる。
【０００３】
カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの発光原理は図１の周知の電界放出ディスプレイ構造表示図に示されるようであり、電子エネルギー量を増し、発光効率を高め、並びに制御電圧を下げることができる常用の構造である。カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイは、基板１０１の上にカソード１０２を形成し、並びにカソード１０２の上にナノメータサイズのカーボンナノチューブを形成して電子放出源１０３となし、カソード１０２の上に更に誘電層１０４を形成してゲート１０５に接続し、このゲート１０５がカソード１０２に電圧を印加することで電子を引き出し、その電子流方向は図１中の矢印に示されるとおりである。その発明は、このカソード側構造の情報にアノード１０７を設置し、電子ビームがこれにより引き出されて蛍光粉１０６に衝突し、最後にガラス基板１０８を透過し、赤、緑、青の三原色光を発射する。
【０００４】
図１に示される三電極（カソード、ゲート、アノード）構造のうち、アノード１０７は電子のエネルギー量を増す役割を果たし、カソード１０２は電子放出源とされ、ゲート１０５はカソード１０２より電子を引き出す役割を果たす。一般に三電極構造中のゲート１０５の多くは孔状とされ、そのカーボンナノチューブ電子放出源１０３は孔状のゲート１０５の孔内にあり、その長所は孔状のゲート１０５は電子ビームを容易に制御できることにある。しかし、欠点は電子ビームが各方向に非常に拡散しやすいということであり、ゆえに拡散する電子ビームを縮小しようとすれば、孔状のゲート１０５を１０μｍ程度まで非常に小さくしなければならない。
【０００５】
図２は周知のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ（韓国Ｓａｍｓｕｎｇ社）のゲートホール構造表示図であり、図１に示されるゲート１０５を利用し、ゲートホール２２内に、カーボンナノチューブ電子放出源１０３の電子を引き出した後に、アノード１０７で電子をアノード側装置内の蛍光粉１０６（図示せず）に衝突させる。この構造は周知のＳｐｉｎｄｔ型の構造とされる。カーボンナノチューブ電子放出源１０３よりゲートホール２２内に引き出された電子ビーム軌跡は各方向に拡散し、このためクロストーク現象を発生しうる。
【０００６】
図３から図５には孔状ゲートを具えた周知のカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの構造が示されている。図３の立体図に示されるように、カーボンナノチューブ材料の電子放出源１０３は複数のゲート１０５が形成する孔内に設置され、この複数のゲートホールは誘電層１０４で相互に隔離されている。基板１０１の上にはカソード１０２が設けられ、基板１０１の情報はアノード１０７とされる。電子はカソード１０２より発生し、並びにカソード１０７と電場を形成し、ゲート１０５は電子放出源１０３部分より電子を引き出し並びに上層のアノード１０７に設けられた蛍光粉１０６に衝突させて色光を発生させる。
【０００７】
図４は図３のＸ方向局部断面図であり、この図より、ゲート１０５の形成するゲートホールに設置された電子放出源１０３が、ゲート１０５によりカソード１０２より引き出された電子をアノード１０７に設けられた蛍光粉１０６に向けて放出する状態が分かる。この孔状のゲート１０５は電子ビームを制御することができるが、電子ビームがゲートホールを離れた後に各方向（図中の矢印参照）に極めて拡散しやすい。さらに図５は図３のＹ方向断面図であり、その矢印は電子ビームの方向を示している。電子放出源１０３の四周はゲート１０５で囲まれているが、ゲート１０５が電子放出源１０３より引き出した電子は各方向に拡散する。
【０００８】
別の周知の技術に楔形（ｗｅｄｇｅ−ｓｈａｐｅｄ）電子放出源の設計があり、その電界発射のメカニズムと上述のマイクロアレイの構造は同じであるが、同じ電子放出源アレイ下で、その電子放出源の電界発射面積をそれ以前のマイクロアレイの点状電子放出源電界発射面積と比較すると、楔形電子放出源設計は比較的多くの電子放出源電界放出表面積を有する。しかし電子ビーム軌跡が拡散してアノード近隣の画素に衝突し、且つＸ、Ｙ方向のいずれでもクロストークの現象が発生する。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
周知の技術は以上のような欠点があることに加え、カーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ厚膜スクリーン印刷工程の困難を鑑み、本発明は長條状ゲートを採用し、並びに二辺のゲートの側方向電力を利用して電子を引き出す方式により、電子ビーム拡散の方向を制御し、それを単一方向に局限し、これにより高発光効率の目的を達成する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１の発明は、基板と該基板の表面に設けられた複数のカソードと更に上層の誘電層、及び、該カソードの上方に該カソードに平行に設置されて底面に発光材料で組成された発光層を具えたアノードを具えた條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、
條状のゲートが、誘電層により隔離されてカソードと垂直を呈するように跨設され、並びに側方向電力を発生してゲート側辺のカソード表面の電子放出源の電子を引き出すことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項２の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、ゲートの電極方向が該カソードの電極方向に垂直とされたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項３の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、複数のカソードがカソード装置を構成したことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項４の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、カソード、ゲート及び電子放出源がスクリーン印刷で形成されるか或いは金属薄膜をリソグラフィーエッチングして形成されることを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項５の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、條状のゲートがその両側の電子放出源の電子を吸い出すことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項６の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、條状のゲートがその一側に位置する電子放出源の電子のみを吸い出すことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項７の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、アノードの発光層がカソードと相互に対称に設けられたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項８の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、電子放出源がカーボンナノチューブとされたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
請求項９の発明は、請求項１記載の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイにおいて、電子放出源が電子放出材料で形成されたことを特徴とする、條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイとしている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイは條状ゲートにより、ゲートの側方向電力にカソードの電子を引き出させることで、電子ビーム軌跡を同一拡散方向に向かせる目的を達成している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明は一種の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイを提供し、それは、基板及びその表面の複数のカソード及び更に上層の誘電層、及び、該カソードの上方に平行に設けられ、底面に発光材料で組成された発光層が設けられたアノードを具えている。以上の構造の特徴は、條状を呈するゲートが該誘電層により隔離されてカソードと垂直を呈するように跨設され、且つゲート側側辺のカソード表面にカーボンナノチューブ電子放出源が設置されている。上述の構造中、ゲートは周知の円孔状から長條状に改変され、該ゲートがカソード電子を引き出す側方向電力を発生し、これによりカーボンナノチューブ電子放出源が長條状ゲートの制御下で電子を発射する時、電子ビームの拡散方向が同一方向に局限され、画素の制御上、画像を更に均一化でき、並びに高発光効率の目的を達成できるものとされる。
【実施例１】
【００１３】
図６は本発明の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの第１実施例表示図であり、ゲート３０５の電極側方向電力を利用して電子を引き出す構造に属する。この構造中のアノード３０７は上側にあり、これにより電子は下層のカソード３０２よりカソード３０２と相互に対称にカソード３０２の上方に設置されて発光材料で組成された発光層３０６に向けて加速されてそれに衝突し、発光効率が高められる。さらに、基板３０１の上に複数のカソード３０２で組成されたカソード装置が設けられ、該カソード３０２はスクリーン印刷で形成されるか或いは金属薄膜をリソグラフィーエッチングして形成される。ゲート３０５はカーボンナノチューブ電子放出源３０３に沿って配置された長條状ゲートとされ、これもスクリーン印刷で形成されるか或いは金属薄膜をリソグラフィーエッチングして形成され、並びに基板及びカソード３０２と誘電層３０４で隔離されており、即ち、誘電層３０４はカソード３０２とゲート３０５の間に設置されている。上述のゲート３０５の最外側の二本はゲートとされるほか、制御電極３０８とされ、フォーカス作用を発生するのに用いられる。カーボンナノチューブ電子放出源３０３はスクリーン印刷或いは金属薄膜をリソグラフィーエッチングして形成されるか、或いはリソグラフィーによりゲート３０５に隣接するカソード３０２の上に設置され、こうして形成された複数の電子放出源３０３は相互に干渉しない。電子放出源３０３は本発明の実施例のカーボンナノチューブを材料とするほか、電子放出作用を有する材料であれば電子放出源として充当でき、並びに本発明の機能を達成できる。アノード３０７は基板３０１の上方に設けられ、該アノード３０７の底面の発光層３０６はカソード３０２と相互に対称にカソード３０２の上方位置にカソード３０２と平行に設置され、このような配置により電場を加速し、ゲート３０５にカーボンナノチューブ電子放出源３０３部分より電子を引き出させ、さらに発光層３０６に衝突させて色を表示することができる。
【００１４】
本発明の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの構造の特徴は以下のとおりである。ゲート３０５電極方向をカソード３０２電極方向に垂直とし、並びに複数のカソード３０２でカソード装置を形成し、ゲート３０５の電極の形状設計により、ゲートに両側のカソード３０２の電子或いは一側のカソード３０２の電子を吸引させ、カソードのカーボンナノチューブ電子放出源３０３が単一方向のゲート３０５側方向電力のみ受けるようにし、これにより電子ビーム発射軌跡方向を同一方向に集中させる（図８の矢印参照）。このほか、本発明の條状ゲートは正確度の高いアライメント正確度が必要でなく、これにより本発明の構造上の長所はカソードカーボンナノチューブ電子放出源３０３の電子ビーム軌跡を単一方向に向けてのみ拡散できる、これにより従来の孔状ゲートの電子ビームが四方に拡散する現象を防止できることである。このほか、製造工程については、その工程が簡単で、歩留りが従来のものより高く、現在の孔状ゲートの設計に組み合わされたカーボンナノチューブ電子放出源に較べて電界放出表面積を多くすることができる。
【００１５】
図７は図６のＸ方向断面図であり、カーボンナノチューブ電子放出源３０３の両側がゲート３０５と孔状ゲートを形成し、ゆえに電子は図の矢印で示される電子ビーム方向に四方に拡散する現象がある。しかし、各カーボンナノチューブ電子放出源３０３間の発射電子の相互干渉の問題を発生しない。図８は図６のＹ方向断面図であり、カーボンナノチューブ電子放出源３０３の左右両側にはゲート３０５がない。ゆえに、カーボンナノチューブ電子放出源３０３の発射する電子ビームはゲート３０５の干渉を受けて拡散することがなく、直接アノード３０７とカソード３０２の形成する電場により、電子ｅ- を加速して発光層３０６に衝突させ、ディスプレイの発光効率を高めるほか、カーボンナノチューブ電子放出源３０３間の発射電子の相互干渉の問題を発生しない。
【００１６】
図９は図６のアノード３０７を取り去った後の平面図である。複数の平行な長條状のゲート３０５はその一側のカソード３０２表面のカーボンナノチューブ電子放出源３０３の電子を吸い出す。そのうち、図の上下両側のゲートはゲートとされるか或いはフォーカス機能を具えたコントロール電極３０８とされる。
【実施例２】
【００１７】
本発明の第２実施例は、図１０に示されるように、二つの平行な長條状ゲート３０５’を利用し両側のカソード３０２表面のカーボンナノチューブ電子放出源３０３の電子を吸い出す。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】周知の電界放出ディスプレイの構造表示図である。
【図２】周知の別の電界放出ディスプレイのゲートホール構造表示図である。
【図３】周知の電界放出ディスプレイのホール状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイ表示図である。
【図４】図３のＸ方向局部断面図である。
【図５】図３のＹ方向断面図である。
【図６】本発明の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの第１実施例表示図である。
【図７】図６のＸ方向断面図である。
【図８】図６のＹ方向断面図である。
【図９】図６よりアノード３０７を取り去った平面図である。
【図１０】本発明の條状ゲートを具えたカーボンナノチューブ電界放出ディスプレイの第２実施例の平面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１０１  基板
１０２  カソード
１０３  電子放出源
１０４  誘電層
１０５  ゲート
１０６  蛍光粉
１０７  アノード
１０８  ガラス基板
２２  ゲートホール
３０１  基板
３０２  カソード
３０３  電子放出源
３０４  誘電層
３０５、３０５’  ゲート
３０６  発光層
３０７  アノード
３０８  制御電極
【図１】
2005108799.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
2005108799.tif 000010
【図９】
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【図１０】
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