(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明基板、絶縁基板、複数の支持体、複数の行電極、複数の列電極及び複数のピクセルユニットを含む電界放出表示装置において、
前記透明基板と絶縁基板は、前記支持体に支持され、分離して設置され、
前記複数の行電極及び前記複数の列電極が前記絶縁基板上で交叉して、複数の格子が形成され、各々の格子に一つのピクセルユニットが設置され、
前記ピクセルユニットが、陽極電極、陰極電極、陰極放出体及び蛍光体層を含み、
前記陽極電極と前記陰極電極が分離して設置され、該陰極電極が列電極に電気的に接続され、該陽極電極が行電極に電気的に接続され、
前記陰極放出体が前記陰極電極に電気的に接続され、前記陽極電極と分離して設置され、
前記蛍光体層が前記陽極電極の表面に形成されることを特徴とする電界放出表示装置。
【請求項２】
前記陰極放出体の一端が前記陰極電極に電気的に接続され、
前記陰極放出体のもう一端が前記陽極電極に対向し、分離して設置されたことを特徴とする、請求項１に記載の電界放出表示装置。
【請求項３】
前記陰極放出体の、前記陰極電極から離れた端部と前記陽極電極との間の距離は、１マイクロメートル以上２００マイクロメートル以下であることを特徴とする、請求項１又は２に記載の電界放出表示装置。
【請求項４】
前記陰極放出体は、平行し、等間隔に配置された複数の電子放出体を含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれか一項に記載の電界放出表示装置。
【請求項５】
前記隣接する電子放出体の間の距離は、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下であることを特徴とする、請求項４に記載の電界放出表示装置。
【請求項６】
前記複数の電子放出体は、線状構造であることを特徴とする、請求項４又は５に記載の電界放出表示装置。
【請求項７】
前記複数の電子放出体は、珪素線、カーボンナノチューブ、カーボン繊維、カーボンナノチューブワイヤの一種又は数種であることを特徴とする、請求項４から６のいずれか一項に記載の電界放出表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界放出表示装置に関し、特にカーボンナノチューブを使用した電界放出表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電界放出表示装置は他の表示装置と比べて、輝度が高く、視角が広く、コントラストが高く、消費電力が低く、応答速度が速いという優れた点を有する。従って、電界放出表示装置に対して、研究がなされている。
【０００３】
図１と図２を参照すると、従来技術としての電界放出表示装置１００は、透明基板１１０、複数の支持体１４０及び絶縁基板１３０を含む。前記透明基板１１０と絶縁基板１３０は、前記支持体１４０に支持され、分離して設置される。前記電界放出表示装置１００は、内部が真空排気されている。前記透明基板１１０の、前記絶縁基板１３０に対向する表面に順番に積層されたメタルバック層１１６、蛍光体層１１４及びカラーフィルター１１２が設置される。前記絶縁基板１３０の、前記透明基板１１０に対向する表面に複数の行電極１３２及び複数の列電極１３４が設置される。前記複数の行電極１３２は、平行し、等間隔に前記絶縁基板１３０に設置され、前記複数の列電極１３４は、平行し、等間隔に前記絶縁基板１３０に設置される。該複数の行電極１３２と該複数の列電極１３４は、交叉して前記絶縁基板１３０に設置されている。該複数の行電極１３２と該複数の列電極１３４とが短絡することを防止するために、交叉する場所に絶縁層１３６が設置されている。隣接する二つの行電極１３２と、隣接する二つの列電極１３４とで、複数の格子１３８を形成している。各々の前記格子１３８に電子放出ユニット１２０が設置される。
【０００４】
前記電子放出ユニット１２０は、陰極電極１２５と、陽極電極１２６と、該陰極電極１２５及び該陽極電極１２６に設置された電子放出体１２７と、を含む。前記陰極電極１２５と前記陽極電極１２６は、対向し、分離して配置される。前記電子放出体１２７の両端は、それぞれ、前記陰極電極１２５と前記陽極電極１２６に電気的に接続される。前記陰極電極１２５は、それに対応する列電極１３４に電気的に接続され、前記陽極電極１２６は、それに対応する行電極１３２に電気的に接続される。
【０００５】
前記電子放出体１２７は、金属化合物を含む導電性フィルムである。該電子放出体１２７に少なくとも一つの隙間１２４が形成され、電子放出部を形成するようになる。該電子放出部は、電子を放出することに用いられる。前記電子放出体１２７の両端に電圧を印加する時には、電子トンネル効果で、電子が該電子放出体１２７の電子放出部の隙間１２４の一端から、もう一端へ移動し、トンネル電流が形成される（非特許文献１を参照）。前記透明基板１１０に設置されたメタルバック層１１６に高電圧を供給することにより、該メタルバック層１１６と前記絶縁基板１３０の間に強い電界が形成される。前記電子放出体１２７の電子放出部から放出された電子は、前記強い電界の作用で前記透明基板１１０に設置された蛍光体層１１４に衝突し、それぞれの蛍光体に応じた発光色で発光する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】中国（ＣＮ）特許出願公開第１０１２３９７１２号明細書
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】牟強、“表面伝導電子放出表示技術の発展”、「液晶及び表示」、２００６年、第２１巻、第２２６頁〜第２３１頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、前記電子放出体１２７の隙間１２４は、非常に狭いので、該隙間１２４に形成されたトンネル電流の電流強度が大きい。従って、前記電界放出表示装置１００の電力消費が大きい。また、前記蛍光体層１１４は、前記透明基板１１０の表面に設置され、前記トンネル電流が大きいので、前記電子放出部から放出された電子の少量だけが、前記強い電界の作用で前記蛍光体層１１４に衝突する。従って、前記蛍光体層１１４の発光効率が低い。
【０００９】
従って、本発明は、電力消費が低く、前記蛍光体層の発光効率が高い電界放出表示装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
電界放出表示装置は、透明基板、絶縁基板、複数の支持体、複数の行電極、複数の列電極及び複数のピクセルユニットを含む。前記透明基板と絶縁基板は、前記支持体に支持され、分離して設置され、前記複数の行電極及び前記複数の列電極が前記絶縁基板上で交叉して、複数の格子が形成され、各々の格子に一つのピクセルユニットが設置され、前記ピクセルユニットが、陽極電極、陰極電極、陰極放出体及び蛍光体層を含み、前記陽極電極と前記陰極電極が分離して設置され、該陰極電極が行電極に電気的に接続され、該陽極電極が列電極に電気的に接続され、前記陰極放出体が前記陰極電極に電気的に接続され、前記陽極電極と分離して設置され、前記蛍光体層が前記陽極電極の表面に形成される。
【００１１】
前記陰極放出体の一端が前記陰極電極に電気的に接続され、前記陰極放出体のもう一端が前記陽極電極に対向し、分離して設置される。
【００１２】
前記陰極放出体の、前記陰極電極から離れた端部と前記陽極電極との間の距離は、１マイクロメートル以上２００マイクロメートル以下である。
【００１３】
前記陰極放出体は、平行し、等間隔に配置された複数の電子放出体を含む。
【００１４】
前記隣接する電子放出体の間の距離は、１ナノメートル以上１００ナノメートル以下である。
【００１５】
前記複数の電子放出体は、線状構造である。
【００１６】
前記複数の電子放出体は、珪素線、カーボンナノチューブ、カーボン繊維、カーボンナノチューブワイヤの一種又は数種である。
【発明の効果】
【００１７】
従来の電界放出表示装置と比べると、本発明の前記電界放出表示装置の行電極と列電極に電圧を印加する場合、ピクセルユニットにおける陰極電極と陽極電極との間に電位差を形成すると、前記陰極電極に電気的に接続された陰極放出体の電子放出端から電子を放出できる。前記電子放出端が前記陽極電極に対向し、分離して設置されるので、大量の電子が前記蛍光体層に衝撃することできる。従って、前記蛍光体層の発光効率を高めることができる。
【００１８】
前記電界放出表示装置において、同じ駆動電圧で前記電子放出端と前記陽極電極との距離が大きくなるほど、放出電流の電流強度が小さくなるので、該電界放出表示装置の消費電力が低くなる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来技術の電界放出表示装置の構造を示す断面図である。
【図２】従来技術の電界放出表示装置の構造を示す上面図である。
【図３】本発明の実施形態に係る電界放出表示装置の構造を示す断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る電界放出表示装置の構造を示す上面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
【実施例１】
【００２１】
図３と図４を参照すると、本実施形態は、電界放出表示装置２００を提供する。該電界放出表示装置２００は、透明基板２１０、複数の支持体２４０及び絶縁基板２３０を含む。前記透明基板２１０と絶縁基板２３０は、前記支持体２４０に支持され、分離して設置される。前記電界放出表示装置２００は、内部が真空排気されている。
【００２２】
前記絶縁基板２３０の、前記透明基板２１０に対向する表面に複数の行電極２３２及び複数の列電極２３４が設置される。前記複数の行電極２３２は、平行し、等間隔に前記絶縁基板２３０に設置され、前記複数の列電極２３４は、平行し、等間隔に前記絶縁基板２３０に設置される。該複数の行電極２３２と該複数の列電極２３４は、交叉して前記絶縁基板２３０に設置されている。該複数の行電極２３２と該複数の列電極２３４とが短絡することを防止するために、交叉する場所に絶縁層２３６が設置されている。隣接する二つの行電極２３２と、隣接する二つの列電極２３４とで、複数の格子２３８を形成している。各々の前記格子２３８に一つのピクセルユニット２２０が設置される。
【００２３】
前記各々のピクセルユニット２２０は、前記格子２３８に設置される。各々のピクセルユニット２２０は、マトリックスで前記絶縁基板２３０に形成される。各々の前記ピクセルユニット２２０は、陰極電極２２５、陽極電極２２６、陰極放出体２２７及び蛍光体層２２８を含む。該陰極電極２２５と陽極電極２２６が対向し、分離して配置される。前記同一行に沿って配列された複数のピクセルユニット２２０における陽極電極２２６が、同一行の行電極２３２に電気的に接続されている。同一列に沿って配列された複数のピクセルユニット２２０における陰極電極２２５が、同一列の列電極２３４に電気的に接続されている。前記蛍光体層２２８は、各々の前記陽極電極２２６の表面に設置される。前記陰極放出体２２７は、前記陰極電極２２５と陽極電極２２６との間に設置され、一端が前記陰極電極２２５に電気的に接続され、もう一端が前記陽極電極２２６に対向し、分離して設置される。該陰極放出体２２７は、前記絶縁基板２３０と分離して設置してもよく、直接該絶縁基板２３０に設置してもよい。該陰極放出体２２７は、前記絶縁基板２３０と分離して設置する場合、該陰極放出体２２７の電界放出特性を高めることができる。
【００２４】
前記透明基板２１０は、例えば、ガラスなどの透明材料からなる。
【００２５】
前記支持体２４０は、例えば、プラスチック、ガラス、セラミックなどの絶縁材料からなる。該支持体２４０の厚さが前記行電極２３２、列電極２３４、陰極電極２２５及び陽極電極２２６の厚さより大きい。前記電界放出表示装置２００が大きい場合、前記透明基板２１０と前記絶縁基板２３０との間に、平行し等間隔に設置された複数の支持体２４０で支持することができる。本実施形態において、前記支持体２４０の厚さは、１０マイクロメートル〜２ミリメートルであり、幅は、３０マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。
【００２６】
前記絶縁基板２３０は、セラミック基板、ガラス基板、樹脂基板又は石英基板などである。該絶縁基板２３０の大きさと厚さは制限されず、実際の応用により選択することができる。本実施形態において、前記絶縁基板２３０は、ガラス基板であり、厚さが１ミリメートルであり、辺長が１センチメートルである。
【００２７】
前記複数の行電極２３２と前記複数の列電極２３４は、例えば金属などの導電材料からなる。本実施形態において、前記複数の行電極２３２と前記複数の列電極２３４は、導電パルプを印刷して成る平面導電体であることが好ましい。隣接する行電極２３２の間の距離は、３００マイクロメートル〜５００マイクロメートルであり、隣接する列電極２３４の間の距離は、３００マイクロメートル〜５００マイクロメートルである。前記行電極２３２と前記列電極２３４の幅は、３０マイクロメートル〜１００マイクロメートルであり、厚さは、１０マイクロメートル〜５０マイクロメートルである。前記行電極２３２と前記列電極２３４と、が成す角度は、１０°〜９０°である。本実施形態において、前記行電極２３２と前記列電極２３４と、が成す角度は、９０°であることが好ましい。シルクスクリーンの印刷法で導電パルプを前記絶縁基板２３０に印刷し、前記行電極２３２と前記列電極２３４を形成する。前記導電パルプは、金属粉末、低い融点を有するガラス粉末及び接着剤を含む。該金属粉末は、銀粉末であり、該接着剤は、テルピネオール又はエチルセルロースである。前記導電パルプは、前記金属粉末を５０〜９０ｗｔ％、前記低い融点を有するガラス粉末を２〜１０ｗｔ％、及び前記接着剤を１０〜４０ｗｔ％含む。
【００２８】
前記陰極電極２２５と前記陽極電極２２６は、例えば金属などの導電材料からなる。本実施形態において、前記陰極電極２２５と前記陽極電極２２６は、平面導電体であり、その大きさが格子２３８の大きさにより決定される。前記陰極電極２２５は、直接前記列電極２３４に接続され、前記陽極電極２２６は、直接前記行電極２３２に接続される。前記陰極電極２２５と前記陽極電極２２６は、長さが１０マイクロメートル〜１ミリメートルであり、幅が１マイクロメートル〜１００マイクロメートルであり、厚さが１マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。本実施形態において、前記陰極電極２２５と前記陽極電極２２６の長さは、１５０マイクロメートルであることが好ましく、幅は、５０マイクロメートルであることが好ましく、厚さは、５０マイクロメートルであることが好ましい。前記陰極電極２２５と前記陽極電極２２６は、材料が導電パルプであり、シルクスクリーンの印刷法で前記絶縁基板２３０に印刷する。該導電パルプは、前記行電極２３２と前記列電極２３４の材料と同じである。
【００２９】
前記蛍光体層２２８は、前記陽極電極２２６の表面に設置される。該蛍光体層２２８の材料は、高圧蛍光体と低圧蛍光体である。該蛍光体層２２８は、堆積方法又は塗布方法で前記陽極電極２２６の表面に形成することができ、その厚さが５マイクロメートル〜５０マイクロメートルである。
【００３０】
前記陰極放出体２２７は、一つの電子放出体２２３又は平行し、等間隔に配列された複数の電子放出体２２３を含む。該電子放出体２２３は、線状構造であり、例えば、珪素線、カーボンナノチューブ、カーボン繊維、カーボンナノチューブワイヤの一種又は数種である。前記の各々電子放出体２２３は、電子放出端２２９を含む。該電子放出端２２９は、前記電子放出体２２３の、陰極電極２２５から離れた端部である。該電子放出端２２９と前記陽極電極２２６との間の距離は、１マイクロメートル〜２００マイクロメートルである。該電子放出体２２３の長さは、２００マイクロメートル〜４００マイクロメートルである。隣接する電子放出体２２３の距離は、１ナノメートル〜１００ナノメートルである。
【００３１】
図３を参照すると、本実施形態において、前記陰極放出体２２７は、平行して配列された複数のカーボンナノチューブワイヤを含む。一つのカーボンナノチューブワイヤは、一つの電子放出体２２３である。各々カーボンナノチューブワイヤの一端は、前記陰極電極２２５に電気的に接続され、もう一端は、前記陽極電極２２６に対向し、前記電子放出体２２３の電子放出端２２９として利用されている。前記陰極放出体２２７は、導電性接着剤、分子間力又は他の方式により、前記陰極電極２２５に電気的に接続することができる。前記電子放出端２２９と陽極電極２２６との間の距離は、１マイクロメートル〜１００マイクロメートルである。前記カーボンナノチューブワイヤの長さは、２００マイクロメートル〜３００マイクロメートルであり、隣接するカーボンナノチューブワイヤの間の距離は、１ナノクロメートル〜５０ナノメートルである。
【００３２】
前記カーボンナノチューブワイヤは、カーボンナノチューブの長さの方向に沿って配列されたカーボンナノチューブを含む。具体的には、前記カーボンナノチューブワイヤは、複数のカーボンナノチューブセグメントを含む。該複数のカーボンナノチューブセグメントは、端と端が分子間力で接続される。各カーボンナノチューブセグメントには、平行し、分子間力で接続される複数のカーボンナノチューブを含む。前記カーボンナノチューブワイヤにおけるカーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ、二層カーボンナノチューブ又は多層カーボンナノチューブの一種又は数種である。該カーボンナノチューブの長さは、１０マイクロメートル〜１００マイクロメートルであり、直径は、１５マイクロメートル以下である。前記電子放出体２２３が大きな比表面積を有するので、優れた電子放出特性を有する。従って、該陰極放出体２２７の、電放出効率が高くなる。
【００３３】
本実施形態における陰極放出体２２７の製造方法は、下記のステップを含む。
【００３４】
第一ステップでは、少なくとも一枚のカーボンナノチューブフィルムを提供する。
【００３５】
前記カーボンナノチューブフィルムは、カーボンナノチューブアレイから引き伸ばし、形成される。該カーボンナノチューブフィルム及びその製造方法は、特許文献１を参照する。
【００３６】
第二ステップでは、前記カーボンナノチューブフィルムを複数の陰極電極２２５及び複数の陽極電極２２６に被覆する。
【００３７】
少なくとも二枚のカーボンナノチューブフィルムを複数の陰極電極２２５及び複数の陽極電極２２６に積層する場合、隣接するカーボンナノチューブフィルムにおけるカーボンナノチューブは、配列方向が同じで、前記陰極電極２２５から前記陽極電極２２６に延伸する。本実施形態において、該カーボンナノチューブフィルムの数量は、１枚〜５枚であることが好ましい。
【００３８】
第三ステップでは、前記カーボンナノチューブフィルムを切割し、該陰極電極２２５に平行し、等間隔に配列された複数のカーボンナノチューブワイヤを形成し、陰極放出体２２７となる。
【００３９】
前記カーボンナノチューブフィルムを切割する方法は、レーザーで焼き切る方法、電子の衝撃で切る方法又は加熱で焼き切る方法がある。本実施形態においては、レーザーで焼き切る方法を採用する。
【００４０】
まず、所定の幅を有するレーザーで各行電極２３２に沿って前記カーボンナノチューブフィルムを照射し、異なる行に配置された電極の間のカーボンナノチューブフィルムを除去する。次に、所定の幅を有するレーザーで各列電極２３４に沿って前記カーボンナノチューブフィルムを照射し、前記列電極２３４とそれに隣接する陽極電極２２６の間のカーボンナノチューブフィルムを除去する。最後に、各格子２３８に配置されたカーボンナノチューブフィルムを、該格子２３８に配置された陽極電極２２６と分離させるように、前記陽極電極２２６に隣接するカーボンナノチューブフィルムをレーザーで除去する。これにより、前記カーボンナノチューブフィルムの、前記陽極電極２２６に対向する端部に複数の電子放出端２２９が形成される。また、該電子放出端２２９は、前記陽極電極２２６との間に隙間が形成される。
【００４１】
本実施形態において、前記レーザーのパワーは、１０ワット〜５０ワットであり、照射速度は、１０ミリメートル／分〜１０００ミリメートル／分であり、幅は、１００マイクロメートル〜４００マイクロメートルである。
【００４２】
また、電界放出表示装置２００のピクセルユニット２２０は、更に、固定電極２２１を含む。該固定電極２２１は、前記陰極電極２２５に設置され、前記陰極放出体２２７を前記陰極電極２２５に固定するために利用されている。該固定電極２２１は、導電材料からなる。本実施形態において、前記固定電極２２１の材料と前記陽極電極２２６の材料とが同じであり、シルクスクリーンの印刷法で前記陰極電極２２５に形成され、前記陰極放出体２２７を前記陰極電極２２５に固定する。
【００４３】
前記電界放出表示装置２００の行電極２３２と前記列電極２３４は、それぞれ、駆動回路のスキャン電極と信号電極に接続される。前記スキャン電極と前記信号電極に電圧を印加する場合、ピクセルユニット２２０における陰極電極２２５と陽極電極２２６との間に電位差を形成すると、前記陰極電極２２５に電気的に接続された陰極放出体２２７の電子放出端２２９から電子を放出できる。該電子は、前記陽極電極２２６の表面に設置された蛍光体層２２８に衝突する。前記電子放出端２２９が前記陽極電極２２６に対向し、分離して設置されるので、大量の電子が前記蛍光体層２２８に衝突することができる。従って、前記蛍光体層２２８の発光効率を高めることができる。
【００４４】
前記隣接する行の陰極放出体２２７の距離が同じであり、隣接する列の陰極放出体２２７の距離が同じであり、該陰極放出体２２７の電子放出端２２９と前記陽極電極２２６との距離が同じであり、各陰極放出体２２７における複数の電子放出体２２３が平行し、等間隔に配列されるため、放出される電子は均一性が良い。
【００４５】
前記電界放出表示装置２００において、同じ駆動電圧で前記電子放出端２２９と前記陽極電極２２６との距離が大きくなるほど、放出電流の電流強度が小さくなるので、該電界放出表示装置２００の消費電力が低くなる。
【符号の説明】
【００４６】
１００、２００  電界放出表示装置
１１０、２１０  透明基板
１１２  カラーフィルター
１１４、２２８  蛍光体層
１１６  メタルバック層
１２０  電子放出ユニット
１２４  隙間
１２５、２２５  陰極電極
１２６、２２６  陽極電極
１２７、２２３  電子放出体
１３０、２３０  絶縁基板
１３２、２３２  行電極
１３４、２３４  列電極
１３６、２３６  絶縁層
１３８、２３８  格子
１４０、２４０  支持体
２２０  ピクセルユニット
２２７  陰極放出体
２２９  電子放出端
【図１】
0004908537.tif 000002
【図２】
0004908537.tif 000003
【図３】
0004908537.tif 000004
【図４】
0004908537.tif 000005