电场发射显示装置的制造方法和制造装置以及设计方法制造方法及图纸

提供一种电场发射显示装置的制造方法和制造装置以及设计方法，通过激光照射，提高电子发射效果，而且由此改善了像素之间的亮度离散。该方法是具有互相相对的阴极基板和荧光面玻璃，从阴极基板的含有碳纳米管的碳纳米管印刷层发射的电子，入射到荧光面玻璃的荧光体上而发光的电场发射显示装置的制造方法，用对能量密度具有空间调制作用的激光束，对碳纳米管印刷层（７）的表面进行照射，进行碳纳米管印刷层的碳纳米管的露出和起毛，以便形成激光照射部（Ｂ）和激光非照射部（Ｃ）。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及从互相相对配置在真空内的阴极基板向荧光面玻璃发射电子，进行显示的电场发射显示装置，特别是涉及阴极基板的电子发射部中使用碳纳米管的。
技术介绍
包含使用了碳纳米管(CNT)的阴极基板的电场发射显示装置是一种具有高亮度、大视野角、长寿命、快速响应、低功耗等特征的薄型显示装置，正朝向实用化进行开发研究。电场发射显示装置(FED)与阴极射线管(CRT)相同，是利用加速的电子碰撞在荧光体上而产生的光的显示装置。与CRT的重大不同点在于与CRT利用光偏转线圈使从单一的电子枪发生的电子束进行扫描来显示图像不同，而是使相当于电子枪的部分小型化，配置在每个像素上。FED具有使形成了发射电子的电场发射型的发射极阵列的阴极基板、与形成了荧光面的阳极基板相对地配置在真空中的结构。在阴极基板上形成正交的栅线和阴极线，在该交点上形成发射极阵列。发射极通常被加工成前端呈尖形的形状。由于前端呈尖形的形状会引起电场集中，所以能施加强电场。如果强电场加在固体表面上，则被封闭在固体表面中的电子利用隧道效应，在真空中容易射出，产生所谓的电场发射。在FED中，使从发射极通过电场发射产生的电子碰撞到阳极基板上的荧光体上而发光。作为这样的装置，具有将含有CNT的浆料印刷在阴极基板上，通过将激光照射在该印刷面上，有选择地将CNT以外的物质除去，使CNT露出，提高电子发射效果的电子发射源(例如参照专利文献1)。特开2000-36243号公报电场发射如上所述，是利用电场容易集中在前端呈尖状的地方，在所施加的高电场中利用隧道效应，使物质内部的电子通过电位壁垒而在真空中发射的现象。一般说来关于电场发射元件，由于“前端非常尖锐，所以难以均匀地制作多个”、“电场发射的电流密度与用以下的Fowler-Nordheim式表示的热电子的电流密度相比，对电场的灵敏度高”等的理由，与热电子发射元件相比，电子发射量的控制难。Fowler-Nordheim式j=aE2exp(-bE)]]>上式中，j(A/cm2)是电流密度，E(V/cm)是电场，a和b是由材料和发射极的几何形状决定的常数。Child-Langmuir式j=89ϵ0e2mv32d2]]>上式中，j(A/m2)是电流密度，V(V)是阳极电压，d(m)是阴极和阳极之间的距离，ε0是真空的介电常数，e是基本电荷，m是电子的质量。因此，在FED中，即使企图同样地制作了针对各个像素的发射极，但由于高度或前端的曲率等的微小的不同，在将同一电压加在引出电极上的情况下，从各个发射极发射的电子量不同，像素之间发生亮度离散。在FED的情况下，利用驱动电路等修正亮度离散，在某种程度上是不得已的方法，当然，离散少能使电路结构等简单，能抑制成本。另一方面，如上述专利文献1所示，通过使激光照射在被印刷的CNT印刷层上，将CNT以外的成分除去，能提高电子发射效率。在上述专利文献1中，设想CRT的电子枪的电子发射源，使从单一的电子枪发射的电子进行扫描，照射各个像素，所以不发生像素之间的亮度离散。可是，在FED的情况下，如上所述由于将发射极分别配置在每个像素上，所以有必要不仅提高各个发射极的电子发射效率，而且要使从各个发射极产生的电子的量均匀，尽可能减少像素之间的亮度离散。可是，在使激光以均匀的能量密度照射在宽大的区域上的情况下，如果在宽大的区域之间进行比较，即使能获得比较均匀的电流，但如果在小面积、例如在约0.2mm×0.6mm大小的像素范围的区域之间进行比较，则由于激光的照射结果的微小不同，电子发射量会发生较大的离散。因此，本专利技术的目的在于在使用CNT的电场发射显示装置中，提供一种主要通过激光照射提高电子发射效果，同时能改善像素之间的亮度离散的电场发射显示装置的制造方法、制造装置、以及设计方法。
技术实现思路
本专利技术是一种电场发射显示装置的制造方法等，该电场发射显示装置具有互相相对的阴极基板和荧光面玻璃，从上述阴极基板的含有碳纳米管的碳纳米管印刷层发射的电子，入射到上述荧光面玻璃的荧光体上而发光，其特征在于该方法包括用对能量密度具有空间调制作用的激光束，对上述碳纳米管印刷层的表面进行照射的照射激光束的工序。在本专利技术中，用对能量密度具有空间调制作用的激光束照射CNT印刷层的表面，进行CNT的露出和起毛，所以能更有效而且更均匀地进行CNT的露出和起毛，能提高电子发射效果，同时能改善像素之间的亮度离散。附图说明图1是表示本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的局部斜视图。图2是本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的电子发射孔附近的放大斜视图。图3是本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的电子发射孔附近的放大剖面图。图4是本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的激光照射部附近的放大剖面图。图5是表示本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的激光照射图形的电子发射孔附近的放大平面图。图6是表示说明本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的制造过程用的引出电极形成后的放大剖面图。图7是表示说明本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的制造过程用的电子发射孔形成后的放大剖面图。图8是表示说明本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的制造过程用的激光照射后的放大剖面图。图9是表示本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的激光照射前的CNT印刷层的表面状态的放大剖面图。图10是表示对本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置进行激光照射的制造装置的结构图。图11是对本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置进行激光照射的制造装置的电子发射部处理用掩模的放大平面图。图12是对本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置进行激光照射的制造装置的另一电子发射部处理用掩模的放大平面图。图13是表示本专利技术的实施方式1的电场发射显示装置的激光照射后的CNT印刷层的表面状态的电子显微镜照片。图14是表示本专利技术的实施方式1的实验中的激光照射后的CNT印刷层的表面状态的电子显微镜照片。图15是表示本专利技术的实施方式1的实验中的激光照射后的CNT印刷层的表面状态的用更高的分辨率拍摄的电子显微镜照片。图16是表示本专利技术的实施方式1的实验中的CNT的起毛高度和接通电场的关系图。图17是表示本专利技术的实施方式1的实验中的激光照射的能量密度和CNT的起毛高度的关系图。图18是表示本专利技术的实施方式1及实施方式2的实验中的边界长度和接通电场的离散的关系图。图19是表示本专利技术的实施方式2的电场发射显示装置的局部斜视图。图20是本专利技术的实施方式2的电场发射显示装置的电子发射孔附近的放大平面图。图21是表示本专利技术的实施方式2的实验中的激光照射后的CNT印刷层的表面状态的电子显微镜照片。图22是表示本专利技术的实施方式2的电场发射显示装置的一个电子发射孔内的激光照射的图形的变形例图。图23是本专利技术的实施方式3的电场发射显示装置的电子发射孔附近的放大平面图。图24是表示本专利技术的实施方式4的电场发射显示装置的激光照射的图形的电子发射孔附近的放大平面图。图25是表示本专利技术的实施方式1的实验中的每一像素的起毛高度和数量的分布图。图26是表示本专利技术的实施方式4的实验中的每一像素的起毛高度和数量的分布图。图27是表示本专利技术的实施方式4的电场发射显示装置的激光照射的图形的变形例的电子发射孔附近的放大平面图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电场发射显示装置的制造方法，该电场发射显示装置具有互相相对的阴极基板和荧光面玻璃，从上述阴极基板的含有碳纳米管的碳纳米管印刷层发射的电子，入射到上述荧光面玻璃的荧光体上而发光，其特征在于：包括用对能量密度进行了空间调制的激光束，对上述碳纳米管印刷层的表面进行照射的照射激光束的工序。

【技术特征摘要】
JP 2004-3-24 2004-087537;JP 2004-5-12 2004-142661;1.一种电场发射显示装置的制造方法，该电场发射显示装置具有互相相对的阴极基板和荧光面玻璃，从上述阴极基板的含有碳纳米管的碳纳米管印刷层发射的电子，入射到上述荧光面玻璃的荧光体上而发光，其特征在于包括用对能量密度进行了空间调制的激光束，对上述碳纳米管印刷层的表面进行照射的照射激光束的工序。2.根据权利要求1所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于为了形成上述阴极基板，还包括在基板上依次层叠阴极电极、上述碳纳米管印刷层、绝缘层及引出电极的工序；以及穿过上述绝缘层及引出电极形成电子通过孔，使上述碳纳米管印刷层露出的工序，在上述激光束照射工序中，把上述对能量密度进行了空间调制的激光束通过上述孔照射在上述碳纳米管印刷层露出的部分上。3.根据权利要求1或2所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于在上述激光束照射工序中，照射这样地进行了空间调制的激光束，即，该空间调制使得存在以大于等于碳纳米管起毛的阈值的能量密度照射激光束的激光照射部、和不照射激光束或者用小于碳纳米管起毛的阈值的能量密度照射激光束的激光照射部这两部分。4.根据权利要求1所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于使上述碳纳米管从上述碳纳米管印刷层的上表面以≥3μm且≤10μm的高度起毛。5.根据权利要求1所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于使上述碳纳米管起毛的部分的激光束的能量密度为≥100mJ/cm2且≤500mJ/cm2。6.根据权利要求1所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于这样进行上述激光束的照射，即，使上述碳纳米管起毛的部分和不起毛的部分的边界的长度L(μm)和上述阴极基板的接通电场的离散的设定值σ(％)的关系满足L≥7.2×104/σ2，且起毛部分中上述碳纳米管露出的高度的设定值为h(μm)时，每1mm2的边界的长度≤106/h(μm)。7.根据权利要求1-2和4-6中的任意一项所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于使上述碳纳米管起毛的部分呈条纹状或点状。8.根据权利要求7所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于使点状的上述碳纳米管起毛的部分排列成密排六方点阵状。9.根据权利要求5或6所述的电场发射显示装置的制造方法，其特征在于用具有与使上述碳纳米管起毛的部分的上述碳纳米管的所希望的最大的起毛高度相等的直径的圆形、最长的对角线的长度与上述所希望的最大的起毛高度相等的多边形、以及将这些形状组合起来的形状中的任意一种形成的空间调制图形...

【专利技术属性】
技术研发人员：白石哲也，细野彰彦，中田修平，今井祥人，岩田高明，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]