[發明專利]場致電子發射膜、場致電子發射元件、發光元件及其制造方法

有效

• 申請號: 201380045316.6
• 申請日: 2013-08-12
• 公開（公告）號: CN104584178B
• 公開（公告）日: 2017-05-03
• 發明（設計）人: 下位法弘;田路和幸;田中泰光;甲斐博之
• 申請（專利權）人: 國立大學法人東北大學;同和控股(集團)有限公司
• 主分類號: H01J1/304
• 分類號: H01J1/304;H01J9/02;H01J31/12;H01J63/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所11038
• 代理人: 李英

技術領域

本發明涉及利用強電場發射電子的場致電子發射膜、場致電子發射元件(場致電子發射電極)和使用其的發光元件及其制造方法。更詳細而言，涉及在顯示裝置、非發光顯示用背光光源或者照明燈等所利用的場致電子發射元件以及將其作為面電子源使用的面發光元件。

本申請主張對于在2012年8月29日申請的日本專利申請第2012-188332號和在2012年10月10日申請的日本專利申請第2012-225554號的優先權，通過引用將其內容并入本文。

背景技術

正在進行作為下一代高亮度平板顯示器的場致發射顯示器(FED)的研究開發。另外，作為通用照明的發光元件，常年使用白熾燈和熒光燈，熒光燈與白熾燈相比具有對于同樣的亮度可較低地抑制消費電力這樣的特征，并作為照明被廣泛利用。近年來，作為白色燈和熒光燈等現有照明的替代，開發了以發光二極管(LED)為光源的顯示裝置和照明，并正在普及。最近，正在信號器等顯示裝置、LCD用的背光、各種照明等中利用。

由于基于半導體載流子的再結合而進行發光的原理，因此LED發射由材料的帶隙結構決定的固有波長的單色光，并且由于是點光源，因此在利用背光或照明等大面積中均勻發射、或利用白光等的寬波長的應用中是特別不合適的。特別地，在進行白色顯示的情況下，需要采用使用了LED作為紫外線發光元件并通過該紫外線使熒光體發光的結構。

與此相對，可認為以與FED同樣的方式，通過利用從面電子發射源發射出的電子來使熒光體發光，容易得到薄且高亮度的面發光元件。

場致發射型電子發射源(場致發射體)以如下方式進行：若提高施加于物質的電場強度，則根據該強度，物質表面的能量勢壘的寬度逐漸變窄；若電場強度成為10⁷V/cm以上的強電場，則物質中的電子由于隧道效應能夠突破其能量勢壘。由此，利用了從物質發射電子這樣的現象。在這種情況下，由于電場服從泊松方程式，因此，若在發射電子的構件(發射體)形成電場集中的部分，則能夠利用相對低的引出電壓有效地進行冷電子的發射。

近年來，作為發射體材料，碳納米管(以下稱作CNT)正受到關注。CNT是將碳原子規則性排列的石墨烯片卷繞而成的中空圓筒，是外徑為納米級、長度通常為0.5μm至數十μm的長寬比非常高的物質。由于其形狀，電場易于集中，可期待高的電子發射能力。另外，CNT由于具有化學、物理穩定性高這樣的特征，因此，可期待難以受到工作真空中的殘留氣體的吸附、離子沖擊等的影響。

作為使用CNT的電子發射源的制造方法，將包含CNT的分散液涂布于基板、進行干燥和烘焙的方法被認為在生產率和制造成本方面優異，從而正在進行各種研究。

由于CNT是非常細的纖維狀微粒子(粉末)，因此在使用CNT形成電子發射源的情況下，需要將CNT固著于基板。通常，對于CNT的固著，使用樹脂等粘結劑材料。具體而言，將粘結劑材料和CNT在溶劑中混合分散以形成漿料狀(或者墨水狀)，通過印刷法、噴涂法、模壓涂布法等手法將其涂布于基板表面，進行干燥和烘焙，從而利用粘結劑材料的粘接性將CNT固著在基板上。在通過這樣的方法將CNT固著在基板上的情況下，CNT自身處于埋入粘結劑材料中的狀態，因此為了實現高的電子發射特性，已使用了使CNT露出并使CNT相對于基板垂直取向的方法。例如，在專利文獻1中，公開了如下技術：通過在包含CNT的層的表面粘貼具有多孔及粘著性的片狀構件并進行干燥，隨后剝離該片狀構件，從而使CNT部分地露出并使CNT垂直取向。另外，在專利文獻2中，公開了干法刻蝕包含CNT的層的技術。進而，作為存在于膜內部的CNT的露出方法，在專利文獻3中，提出了如下方法：將包含CNT、低聚物、交聯性單體、聚合引發材料以及溶劑的組合物涂布在基板上并對形成的膜進行熱處理，利用熱應力在膜中產生龜裂，使CNT在該龜裂部內露出，從而提供電子發射源。

現有專利文獻

專利文獻

專利文獻1：特開2001-035360號公報

專利文獻2：特開2001-035361號公報

專利文獻3：特開2010-086966號公報

發明內容

發明所要解決的課題