(57)【要約】【課題】本発明は、電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴをカソードに接着する方法に関する。【解決手段】導電性基板にガラスフリットと、第１溶剤とを含有するガラスペーストを基板上に塗布し、ガラスペースト層を形成させるステップと、ＣＮＴと第２溶剤とを含有するＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させるステップと、該ステップ終了後、加熱処理をすることにより、前記ガラスペースト層を融解もしくは軟化させ、冷却するステップとによってＣＮＴを接着する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性基板に結晶質のガラスフリットと、第１溶剤とを含有するガラスペーストを前記導電性基板上に塗布し、ガラスペースト層を形成させ、ＣＮＴと第２溶剤とを含有するＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させるステップと、該ステップ終了後、加熱処理をすることにより、前記ガラスペースト層を融解もしくは軟化させ、冷却するステップと、を備えたことを特徴とする電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項２】
導電性基板に非結晶質のガラスフリットと、第１溶剤とを含有するガラスペーストを前記導電性基板上に塗布し、ガラスペースト層を形成させ、ＣＮＴと第２溶剤とを含有するＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させるステップと、該ステップ終了後、加熱処理をすることにより、前記ガラスペースト層を融解もしくは軟化させ、冷却するステップと、を備えたことを特徴とする電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項３】
前記ガラスペーストにおいて、さらに有機バインダーを含有させる請求項１または２に記載の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項４】
前記非結晶質のガラスフリットを含有させた前記ガラスペースト層を前記導電性基板に塗布した後、前記導電性基板を前加熱し、融解もしくは軟化させてから前記ＣＮＴペーストを塗布し、前記加熱処理をする請求項２または３に記載の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項５】
前記ガラスペーストは、前記ガラスフリットの含有量が２〜８６％となるように作成する請求項１乃至４のいずれかに記載の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項６】
前記ガラスペースト層の厚さが１００μｍ以下となるように前記導電性基板上に前記ガラスペーストを塗布する請求項１乃至５のいずれかに記載の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項７】
前記ガラスペーストをドットパターンまたは薄膜ベタパターンで塗布し、前記ガラスペースト層を形成する請求項１乃至６のいずれかに記載の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【請求項８】
前記加熱処理は、ベーキング処理、レーザー照射またはプラズマ照射により行なう請求項１乃至７のいずれかに記載の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴをカソードに接着する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、テレビやパソコン等の表示装置としてブラウン管ディスプレイ（ＣＲＴ）が用いられてきたが、薄型大画面用の表示装置に採用するには、重量や消費電力等に問題があるためプラズマディスプレイ（ＰＤＰ）や液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）に移行しつつあるが、高輝度および低消費電力の点から電界放出型ディスプレイ（ＦＥＤ）の開発が活発になってきている。近年、ＦＥＤやＦＥＤと同じ原理を用いた光源である電界放出型ライトに利用される電子放出源の材料としてカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴという）が期待されている。
【０００３】
ＣＮＴを電子放出源として利用する電界放出型ライトは、電子放出源であるＣＮＴを固定させたカソードと、蛍光体を固着したアノードと、カソードおよびアノードを覆う真空容器とで構成されている。
【０００４】
カソードとＣＮＴの接着方法として、ＣＮＴを化学的気相成長法（ＣＶＤ：Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）に基づきカソード上に成長させる方法が知られている。
【特許文献１】特開２００５−５６８１８号公報
【特許文献２】特開２００５−５６８２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、ＣＶＤ法では、ＣＮＴを接着するための温度が高温であり、基板としてガラス基板を使用することができない場合があるといった問題があった。
【０００６】
このような問題を解決するために、例えば、特許文献１および特許文献２では、ＣＮＴ、有機バインダーおよびガラスフリットを混合させたペーストを作成し、このペーストを基板に塗布し、ペーストを塗布された基板をベーキング処理し、冷却することにより電界放出型ライトを製造する方法を提案している。
【０００７】
しかしながら、ガラスフリットを混合させたペーストを基板上に塗布すると、図１に示したようにＣＮＴ電子放出部にガラス塊が覆い被さり、覆われた部分の電子放出が妨げられる。そのため、基板上のＣＮＴ塗布部からの電子放出が不均一となり、輝度にムラがでるといった問題があった。
【０００８】
本発明の発明者は、上述した問題を解決するために導電性基板上に、先にガラスペースト層を形成させ、導電性基板上にＣＮＴペースト層を形成させることによりカソード表面のガラスの存在を防止できると考察したが、比重がガラスフリットよりも小さいＣＮＴがガラス層の間に分け入って導電性基板と電気的に接触し、必要とする導通が得られるか否か不安であった。しかしながら、発明者の鋭意研究の成果により、導通があることを見出し、本発明をするに至った。
【０００９】
そこで、本発明は、電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴをカソードに接着する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、ＣＮＴを導電性基板上に塗布する前にガラスフリットを塗布することにより、電子放出を均一にし、輝度のムラを改善する電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴ接着方法を提供することを目的とし、本発明の上記目的は、導電性基板に結晶質のガラスフリットと、第１溶剤とを含有するガラスペーストを導電性基板上に塗布し、ガラスペースト層を形成させ、ＣＮＴと第２溶剤とを含有するＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させるステップと、該ステップ終了後、加熱処理をすることにより、ガラスペースト層を融解もしくは軟化させ、冷却するステップと、を備えたことによって効果的に達成される。
【００１１】
また、本発明の上記目的は、導電性基板に非結晶質のガラスフリットと、第１溶剤とを含有するガラスペーストを導電性基板上に塗布し、ガラスペースト層を形成させ、ＣＮＴと第２溶剤とを含有するＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させるステップと、該ステップ終了後、加熱処理をすることにより、ガラスペースト層を融解もしくは軟化させ、冷却するステップと、を備えたことによっても効果的に達成される。
【００１２】
さらに、本発明の上記目的は、ガラスペーストにおいて、さらに有機バインダーを含有させることによって、或は非結晶質のガラスフリットを含有させたガラスペースト層を導電性基板に塗布した後、導電性基板を前加熱し、融解もしくは軟化させてからＣＮＴペーストを塗布し、加熱処理をすることによって、或はガラスペーストは、ガラスフリットの含有量が２〜８６％となるように作成することによって、或はガラスペースト層の厚さが１００μｍ以下となるように導電性基板上にガラスペーストを塗布することによって、或はガラスペーストをドットパターンまたは薄膜ベタパターンで塗布することにガラスペースト層を形成することによって、或は加熱処理は、ベーキング処理、レーザー照射またはプラズマ照射により行なうことによって、より効果的に達成される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法によれば、ＣＮＴを導電性基板上に塗布する前にガラスフリットを先に塗布することにより、従来、電子放出源であるＣＮＴを覆っていたガラスを除去することができるようになった。これにより、電子放出が均一となり、輝度のムラが改善され、輝度が向上するようになった。
【００１４】
また、本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法を用いてＣＮＴをカソードに接着した電界放出型ライトは、従来品に比べて電子放出が均一となり、輝度のムラが改善され、輝度が向上するようになった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法は、ＣＮＴを導電性基板上に塗布する前にガラスフリットを塗布することを特徴とする。以下、図２およびフローチャートを用いて本発明を詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００１６】
図２は、本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法の流れを示したフローチャートである。
【００１７】
まず、電子部品の接着や封着に用いられるガラスフリットと第１溶剤とからなるガラスペーストを作成する（ステップ１１）。
【００１８】
ガラスフリット（粉末ガラス）とは、珪砂、長石、石炭等の天然原料や工業原料を配合し、高温で熔解し、急冷したガラスのかけら（フレークまたは粉末）である。ガラスフリットは、ガラスコーティングのための基礎材料として、ホーロー製品はもとより各種グリース用、ガラスフリットの絶縁特性、耐食性、新素材ヘの対応等の機能に特化した電子材料用品に用いられている。
【００１９】
ステップ１１で使用するガラスフリットは、結晶性と非結晶性の２種類が存在するが、本発明においては、どちらを使用してもよく、両方を混合させて使用してもよい。また、本発明において使用するガラスフリットは、導電性基板が融解もしくは軟化しない温度以下で融解もしくは軟化するガラスフリットを使用することが好ましい。
【００２０】
第１溶剤は、導電性基板面全体にガラスペースト層を形成させるために必要であり、第１溶剤は、ガラスフリットの融解もしくは軟化点よりも先に分解するものであれば、種類は特に限定されず、例えば、α−テルピネオール、ブチルキルビトール等のアルコール類、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等のエステル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のケトン類、エーテル類等公知の種々の溶剤を使用することができ、これらは単独で使用してもよいが複数組み合わせて使用してもよい。
【００２１】
ガラスペーストには、さらに有機バインダーを含有させてもよい。この場合に使用する有機バインダーは、ガラスフリットの融解もしくは軟化点よりも先に燃焼するものであれば、種類は特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゴム形樹脂、光反応性モノマー、感光性樹脂、ポリエステルアクリレート系非感光性ポリマー、アクリル樹脂等公知の種々の有機バインダーを使用することができ、これらは単独で使用してもよいが複数組み合わせて使用してもよい。
【００２２】
ガラスペーストを作成する際、ガラスフリットの含有量が２〜８６％となるようにガラスペーストを作成することが好ましく、特に２〜４０％となるようにガラスペーストを作成することが好ましい。ガラスフリットの含有量が２％未満であると、ＣＮＴをカソードに十分に接着させることができない。一方、ガラスフリットの含有量が８６％を超えると、ガラスフリットの量が多くなりすぎ、有機バインダーを除去できなくなる。なお、ガラスペーストには、さらにＣＮＴ等の導電性材料を少量添加してもよい。
【００２３】
ステップ１１で作成したガラスペーストを予め作成した導電性基盤上に塗布し、ガラスペースト層を形成させる（ステップ１２）。
【００２４】
ガラスペーストを導電性基板上に塗布する方法として、スクリーン印刷でドットパターンまたは薄膜ベタパターンにより導電性基板上にガラスペーストを塗布し、ガラスペースト層を形成する。ガラスペーストを導電性基板上に塗布する方法として、スクリーン印刷でドットパターンおよび薄膜ベタパターンで塗布する以外に、例えば、インクジェット法、スピンコーター、フィルムコーター、スプレー法等公知の種々の方法により塗布することもできる。また、スプレー法およびスピンコーター等を用いて塗布する場合は、ガラスフリットを塗布しやすい粘度に適宜調整してから使用してもよい。
【００２５】
導電性基板上に塗布されるガラスペースト層の厚さは、本発明のＣＮＴの接着方法を使用して製造する電界放出型ライトの使用目的、形状等に応じて適宜変更することができ、ＣＮＴの平均長さより厚くしてもよいが、１００μｍ以下であることが好ましく、さらに５０μｍ以下であることが好ましく、特に１〜１０μｍ以下であることが好ましい。ガラスペースト層の厚さを１００μｍ以下にすることにより、次のステップである前加熱において、ガラスペースト層中に含まれるガラスフリットを効率良く融解もしくは軟化することができ、第１溶剤を除去、分解することができる。また、ガラスペースト層中に有機バインダーが含有されている場合は効率良く有機バインダーを除去することができる。
【００２６】
なお、基板に導電性がない場合、例えば、図３に示すようにガラス基板上にＩＴＯ等の導電性膜を形成させてからガラスペースト層を塗布する。
【００２７】
導電性基板上にガラスペースト層を形成した後、前加熱を行なう（ステップ１３）。
【００２８】
前加熱を行なうことにより、ガラスペースト層中に含まれる第１溶剤を除去し、ガラスペースト層中に含まれるガラスフリットを融解もしくは軟化させる。ステップ１３で行なう前加熱は、ベーキング処理、例えば、感光性樹脂の場合にはレーザー照射、プラズマ照射等で行なうことが好ましい。ベーキング処理の温度は、使用目的等必要に応じて適宜変更されるが、３〜４時間かけて３００〜４００℃でベーキング処理を行なうことが好ましい。ステップ１３でのベーキング処理は、酸化雰囲気化で行なうことが好ましいが、必要に応じて空気雰囲気化等で行なうこともできる。
【００２９】
ステップ１３の前加熱により、ガラスペースト層中に含まれるガラスフリットを融解もしくは軟化させ、第１溶剤を除去、分解した後、導電性基板全体を冷却する（ステップ１４）。なお、ガラスペースト中に有機バインダーが含有されている場合は、前加熱により有機バインダーを除去する。
【００３０】
ステップ１３およびステップ１４は、ガラスペーストに含有しているガラスフリットが非晶質性の場合に必要なステップであり、ガラスフリットが結晶性の場合には、ステップ１３およびステップ１４を必要に応じて省略することもできる。
【００３１】
冷却処理は、導電性基板がガラスで構成されている場合、急冷すると導電性基板が破損するおそれがあるので、徐々に常温に戻す方法が好ましい。
【００３２】
ステップ１３およびステップ１４を行なうことにより、導電性基板上にガラスフリットのみが残存する。
【００３３】
次に、ＣＮＴと第２溶剤とからなるＣＮＴペーストを作成する（ステップ１５）。なお、ＣＮＴペーストの作成は、ステップ１４の冷却の終了後に行なう必要はなく、予め作成したＣＮＴペーストを使用することもできる。そのため、必要に応じてステップ１５を省略することができる。
【００３４】
ＣＮＴペーストを作成する際に使用する第２溶剤は、上述したステップ１１で使用した第１溶剤と同様の種類の溶剤を使用することもでき、また、ステップ１１で使用したガラスフリットの融解もしくは軟化点よりも先に分解するものであれば、種類は特に限定されず、例えば、α−テルピネオール、ブチルキルビトール等のアルコール類、ブチルカルビトールアセテート（ＢＣＡ）等のエステル類、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、Ｎ−メチルピロリドン等のケトン類、エーテル類等公知の種々の溶剤を使用することができ、これらは単独で使用してもよいが複数組み合わせて使用してもよい。
【００３５】
ＣＮＴペーストには、さらに有機バインダーを含有させてもよい。この場合に使用する有機バインダーは、上述したステップ１１で使用した有機バインダーと同様の有機バインダーを使用することもでき、また、ステップ１１で使用したガラスフリットの融解もしくは軟化点よりも先に燃焼するものであれば、種類は特に限定されず、例えば、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、セルロース樹脂、ポリアミド樹脂、ビニル樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、ゴム形樹脂、光反応性モノマー、感光性樹脂、ポリエステルアクリレート系非感光性ポリマー、アクリル樹脂等公知の種々の有機バインダーを使用することができ、これらは単独で使用してもよいが複数組み合わせて使用してもよい。また、ステップ１１で使用した有機バインダーと異なる有機バインダーを使用してもよい。
【００３６】
ガラスフリットが残存している導電性基板上にＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を導電性基板上に形成させる（ステップ１６）。
【００３７】
ＣＮＴペーストを導電性基板上に塗布する方法として、スクリーン印刷でドットパターンまたは薄膜ベタパターンにより導電性基板上にＣＮＴペーストを塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させる。ＣＮＴペーストを導電性基板上に塗布する方法として、スクリーン印刷でドットパターンおよび薄膜ベタパターンで塗布する以外に、例えば、インクジェット法、スピンコーター、フィルムコーター、スプレー法等公知の種々の方法により塗布することもできる。また、スプレー法およびスピンコーター等を用いて塗布する場合は、ＣＮＴフリットを塗布しやすい粘度に適宜調整してから使用してもよい。
【００３８】
導電性基板上にＣＮＴペースト層を形成した後、加熱処理を行なう（ステップ１７）。
【００３９】
加熱処理を行なうことにより、ＣＮＴペースト層中に含まれる第２溶剤を除去、分解し、有機バインダーが含有している場合は有機バインダーを除去し、ガラスペースト層中に含まれていたガラスフリットを再融解もしくは再軟化させる。なお、ステップ１３およびステップ１４を省略した場合は、第１溶剤も併せて除去、分解する。
【００４０】
加熱処理する方法は、本発明のＣＮＴの接着方法を使用して製造する電界放出型ライトの使用目的、形状等に応じて適宜変更することができるが、ベーキング処理、レーザー照射、プラズマ照射等にて加熱処理することが好ましい。ベーキング処理の温度は、使用目的等に応じて適宜変更されるが、３〜４時間かけて３００〜４００℃でベーキング処理を行なうことが好ましい。また、酸化雰囲気化で行なうことが好ましいが、必要に応じて空気雰囲気化等で行なうこともできる。なお、ステップ１７では、電場をかけてＣＮＴを垂直配向させた状態でベーキング処理等を行なうようにしてもよい。
【００４１】
ステップ１７の加熱処理により、ＣＮＴペースト層中に含まれる第２溶剤を分解、除去し、必要に応じて有機バインダーを除去し、導電性基板上に残存していたガラスフリットを再融解もしくは再軟化させた後、導電性基板全体を冷却する（ステップ１８）。
【００４２】
冷却処理は、導電性基板がガラスで構成されている場合、急冷すると導電性基板が破損するおそれがあるので、徐々に常温に戻す方法が好ましい。
【００４３】
図３は、本発明のＣＮＴの接着方法を使用して得られた電界放出型ライトを示す概略断面図である。図１の従来の電界放出型ライトと比較すると、本発明のＣＮＴの接着方法では、ガラスフリットとＣＮＴを含むペーストではなく、ガラスフリットを含むガラスペーストを先に塗布してからＣＮＴを含むＣＮＴペーストを塗布することにより、電子放出源であるＣＮＴを覆い被さるガラス塊を除去することができるようになった。このため、本発明によるＣＮＴの接着方法を使用して得られた電界放出型ライトは、電子放出が均一となり、輝度のムラ、輝度が向上するようになった。
【００４４】
以下、実施例を用いて、本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法等について詳細に説明するが、本発明は、これらに限定されるものではない。
【実施例】
【００４５】
本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法により、電界放出型ライトを製造した。
【００４６】
ガラスフリットと、エチルセルロースおよびブチルカルビトールアセテートを混合させた有機バインダーとから、ガラスフリットの含有量が８６％となるようにガラスペーストを作成した。なお、有機バインダーの含有量は１４％であった。
【００４７】
予めＩＴＯ膜を形成させたガラス基板上に、ガラスペーストをスクリーン印刷にて膜厚が１０μｍとなるように薄膜ベタパターンで塗布し、ガラスペースト層を形成させた。
【００４８】
ガラスフリット層を形成させたガラス基板を大気雰囲気中、３５０℃でベーキング処理を行なうことにより、有機バインダーを加熱除去し、ガラスフリットを融解もしくは軟化させ、その後、冷却した。
【００４９】
次に、ＣＮＴと、エチルセルロースおよびブチルカルビトールアセテートを混合させた有機バインダーとから、ＣＮＴの含有量が２０．４％となるようにＣＮＴフリットを作成した。なお、有機バインダーの含有量は、７９．６％であった。
【００５０】
ガラスフリットを融解もしくは軟化させた基板上に、ＣＮＴペーストをスクリーン印刷にて膜厚が１０μｍとなるように薄膜ベタパターンで塗布し、ＣＮＴペースト層を形成させた。
【００５１】
ＣＮＴペースト層を形成させたガラス基板を大気雰囲気中、３５０℃でベーキング処理を行ない、有機バインダーを加熱除去し、ガラスフリットを再融解もしくは再軟化させて冷却することにより、電界放出型ライトを製造した。以下、この電界放出型ライトを試料という。
【００５２】
比較例として、従来法を用いて電界放出型ライトを以下のように製造した。
【００５３】
ＣＮＴと、ガラスフリットと、エチルセルロースおよびブチルカルビトールアセテートを混合させた有機バインダーとから、ＣＮＴの含有量が２０％、ガラスフリットの含有量が２％、および有機バインダーの含有量が７８％となるようにペーストを作成した。
【００５４】
予めＩＴＯ膜を形成させたガラス基板上に、ペーストをスクリーン印刷にて膜厚が１０μｍとなるように薄膜ベタパターンで塗布した。その後、大気雰囲気中、３５０℃でベーキング処理を行ない、有機バインダーを加熱除去し、ガラスフリットを融解もしくは軟化させることにより、従来法により製造された電界放出型ライトを得た。以下、従来法で得た電界放出型ライトを比較試料という。
【００５５】
次に、試料と比較試料の性能を比較するために、輝度計を用いて輝度、輝度ムラを算出した。
【００５６】
試料と比較試料をそれぞれ輝度計で３×３の９点（１点は、直径１ｍｍの円）を測定し、その平均値を測定したところ、比較試料の輝度は３００００ｃｄ／ｍ２であったのに対し、試料は５００００ｃｄ／ｍ２であった。また、数１で表される輝度ムラ算出式により輝度ムラを算出したところ、比較試料は、５０％であったのに対し、試料は９８％であった。このことから、本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法により製造された電界放出型ライトは、従来品に比べ電子放出が均一となり、輝度が従来品に比べ向上し、輝度ムラが従来品に比べ改善されていることがわかる。
（数１）
（輝度ｍｉｎ／輝度ｍａｘ）×１００
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】従来の電界放出型ライトを示す概略断面図である。
【図２】本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法の手順の流れを示したフローチャートである。
【図３】本発明の電界放出型ライトの電子放出源に使用するＣＮＴの接着方法を使用して得られた電界放出型ライトを示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００５８】
１      （ガラス）基板
２      導電性膜
３      ＣＮＴ
４      ガラス塊
５      電子
【図１】
2007103313.tif 000003
【図２】
2007103313.tif 000004
【図３】
2007103313.tif 000005