发射显示装置 【技术领域】
本发明涉及用于在被加上一个电场时形成电子发射的电子源的用于电子源的糊、采用该用于电子源的糊的电子源、以及使该电子源形成阴极线的发射显示装置。
背景技术
作为一种类型的场发射板显示装置(FED)，已经报告了一种发射显示装置，其采用诸如碳纳米管或碳纳米纤维的无机碳材料作为在施加了电场时发射电子的电子源。例如，在一个例子中，额定4.5英寸的发射显示装置在SID99 Digest的第1134-1137页中得到了描述。这种电子源被这样形成，即，例如，通过混合碳纳米管(CNT)和银颗粒而产生的一种用于电子源的糊(通过把碳纳米管混合在银中而产生的糊)，通过涂覆或印刷，而被涂到阴极线地导电膜上，且该糊通过在大气中加热(烘烤)而被固定到该导电膜上。
然而，当由其中混合有银的碳纳米管、碳纳米纤维的无机碳材料糊在大气中被加热至不低于400℃时，无机碳材料(以下也称为“碳纳米管”等)由于银的催化反应而被氧化并形成CO2(或CO)，从而使材料的主部分被消耗。因此，当无机碳材料被用作显示装置的电子源时，该电子源不能获得足够的电子发射特性，且难于构成能够均匀地发射电子的电子源。进一步地，对于包含除了银以外的诸如镍等的其他金属的糊，也或多或少地有相同的倾向。
因此，对于由包含碳纳米管或类似材料以及金属的用于电子源的糊所形成的电子源，需要在低于优化温度的温度下，或者在无氧化的环境下，对该糊的涂覆膜或印刷膜进行显示装置的制造中所必需的、诸如烘烤的加热。然而，由于对包括加热器的处理设施的限制，无氧化环境下的加热(例如在真空、氮气、氩气等中)很难适应板式显示装置的尺寸的增大。另外，在无氧化环境下对用于电子源的糊的烘烤中，由于残留的氧化气体或从处理设施产生的气体，碳纳米管等被部分消耗，因此，电子源的电子发射性能被降低，且这构成了使电子发射不均匀的一个因素。
作为公布用于采用用于电子源的糊(其中碳纳米管等和银被混合，即CNT-Ag糊)而形成电子源的技术的一份文献，J.M.Kim等人写的“New Emitter Techniquesfor Field Emission Displays”是已知的(SID 01 DIGEST pp.304-307)。在此文献中，上述用于电子源的糊得到丝网印刷，在大气中在350℃下得到烘烤的电子源被形成，且其上形成有电子源的一个基底和其上形成有荧光物和阳极的一个对应基底在415℃的温度下在氩气中得到加热和密封。
【发明内容】
上述350℃的烘烤温度是分解CNT-Ag糊的有机粘合剂成分的一个下限，且之所以要被设定在这样一个值是因为考虑到这一个事实，即不低于400℃的加热不能在大气下进行。然而，所希望的是在一个更高的温度下进行烘烤。进一步地，由于基底的密封温度的下限是大约415℃，密封是在诸如氩气等的无氧化环境下进行的。
然而，为了保证由CNT-Ag糊形成的膜中的足够的导电性或电子源中的足够的膜强度，所希望的是在不低于500℃的温度下进行烘烤。进一步地，在诸如氩气等的无氧化环境下的加热不能实现完全地防止碳纳米管等的氧化，并构成了使电子发射不均匀的因素之一。
因此，本发明的一个目的，是提供一种用于电子源的糊，它即使在不低于400℃的温度的烘烤中也能够减小碳纳米管等的消耗。本发明的另一个目的是提供一种电子源，它由这样一种用于电子源的糊形成。本发明的再一个目的，是提供一种发射显示装置，它包括了由这样的用于电子源的糊形成的电子源。
为了实现上述目的，在本发明中，硼被加到由碳纳米管等和金属形成的一种糊中。由于添加了硼，碳纳米管等的氧化能够得到抑制，因而在诸如烘烤等的加热处理中，可以阻止电子发射特性的降低和均匀电子发射性能的降低。
所要添加的硼可以是单一形式的具有高的可还原性的硼、硼的合金或一种氧化硼。氧化的优先权被给予了单一形式的硼或硼的合金等，因而碳纳米管等的氧化可以被有效抑制。另一方面，氧化硼，作为例如覆盖碳纳米管的悬空键(表面缺陷边缘)的一个保护层，阻止了碳纳米管等的氧化。进一步地，氧化硼对碳材料的氧化阻力的提高，在日本专利第2749175号和Cheistry and Physics of Carbon第23卷中得到了描述。
进一步地，由于氧化硼在450℃的温度下熔化，也可以获得一种有利的效果，即碳纳米管等能够被固定到金属颗粒上。因此，可以阻止碳纳米管等从通过涂覆和烘烤包含碳纳米管等的用于电子源的糊而形成的电子源膜上剥离，且可以阻止在采用这样的电子源的板显示装置的工作中产生放电。相反地，当没有对碳纳米管等进行加热抵抗处理时，碳纳米管等在显示装置的制造过程的加热处理步骤中被烧毁或损坏，从而产生碳纳米管等的电子发射特生有大的降低的问题。本发明的典型的构成在以下描述。
(1)至少金属、其合金、无机碳材料和硼(B)被包含在一种用于电子源的糊中。
(2)在此，上述硼被包含在从由单一形式的硼、硼和其他金属的固溶体、硼和其他金属的一种金属间化合物、和包含硼的化合物所组成的一个组中选出的至少一种形式中。
(3)另外，上述的硼被包含在从由氧化硼、硼酸和烷氧化硼组成的一个组中选出的至少一种形式中。
(4)另外，上述的硼被包含在从由单一形式的硼、硼和其他金属的固溶体、硼和其他金属的金属间化合物，以及包含硼的化合物组成的一个组中选出的至少一种形式中，以及被包含在从由氧化硼、硼酸和烷氧化硼组成的一个组中选出的至少一种形式中。
(5)上述金属间化合物是从AgB2、Ni3B和Ni2B中选出的至少一种。
(6)进一步地，上述包含硼的化合物是NaBH4。
(7)上述硼的含量，按照相对于金属或合金的原子比，大约为0.07至30，优选地为0.1至15，更优选地为0.4至15。
(8)包含在上述用于电子源的糊中的上述金属或合金的总量，不小于包含在该用于电子源的糊中的除了有机成分和无机碳材料的剩余部分的大约50体积％。
(9)另外，包含在上述用于电子源的糊中的上述无机碳材料的总量，按照相对于包含在该用于电子源的糊中的上述金属和合金的总量的原子比，大约为0.1至9。
(10)包含在上述用于电子源的糊中的上述无机碳成分，包括碳纳米管或碳纳米纤维中的至少一种。
(11)另外，上述碳纳米管或碳纳米纤维的含量，按照相对于包含在上述用于电子源的糊中的上述无机碳成分的总量的重量％，大约不少于1％且优选地不少于10％。
(12)作为包含在上述用于电子源的糊中的上述金属或合金，从由银(Ag)、镍(Ni)、金(Au)、铝(Al)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钯(Pd)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛(Ti)、铬(Cr)和铱(Ir)组成的组中选出的至少一种被包含在所述用于电子源的糊中。
(13)作为被包含在上述用于电子源的糊中的上述金属或合金，包含作为主组分的Ag或Ni中的至少一种的金属或合金得到采用。
(14)通过涂覆或印刷上述用于电子源的糊，并通过在不低于大约400℃且更优选地在不低于450℃的温度下对该用于电子源的糊进行加热以使该用于电子源的糊固定，获得了一种电子源。
(15)在包括阴极线、控制电极、和具有荧光物的阳极的一种发射显示装置中，自发光的板显示装置进一步具有作为所述阴极线的上述电子源。
在上述用于电子源的糊中，通过把硼添加到例如碳纳米管和银的糊(CNT-Ag糊)中，可以抑制氧化引起的碳纳米管的消耗。对于具有强还原性的硼，氧化的优先权被给予了硼，从而使对碳纳米管的氧化能够得到抑制。氧化硼覆盖了碳纳米管的悬空键，从而抑制了碳纳米管的氧化。因此，即使在碳纳米管受到不低于400℃的在大气中的加热处理的情况下，碳纳米管也不被消耗，因而可以获得足够的电子发射特性。
另外，通过与硼的采用相结合地采用在无氧化环境下的加热，残留氧化气体和生成气体的可允许的范围很大，因而碳纳米管的局部氧化也能够得到阻止，从而能够显著地改善电子发射的均匀性。
另外，氧化硼在450℃的温度下熔化并对把碳纳米管固定到金属颗粒上产生作用，因此，可以阻止碳纳米管从所形成的电子源的膜上剥离，从而消除放电的产生。
【附图说明】
图1是说明图，用于说明发射电流密度对电场的依赖，其用曲线图表示，在该曲线图中，绘制了Ag-CNT糊的电子发射特性由于加热条件的改变和其中添加了硼的Ag-CNT糊的类似电子发射特性的改变。
图2A和2B是电子源膜的扫描电子显微镜照片，这些膜是通过分别在590℃的温度下对Ag-CNT糊和Ag-B-CNT糊进行烘烤而获得的。
图3是说明图，用于说明发射电子所需的Ag-B-CNT糊的电场对硼的量的依赖关系。
图4是扫描电子显微镜照片，显示了在590℃的温度下在大气中对Ag-B-CNT糊烘烤两次之后的电子源膜(Ag-B-CNT糊)的表面。
图5A和5B是扫描电子显微镜照片，用于比较Ni-CNT和Ni-B-CNT在590℃温度下在大气中被加热之后的表面。
图6是用于说明根据本发明的一种电场发射显示装置的一个构成例子的一个基本部分的分解立体图。
图7是示意立体图，用于说明用于以一个给定的距离保持一个电子源侧基底和一个荧光屏幕侧基底的保持结构的一个例子。
图8是一个等价电路，用于说明根据本发明的显示装置的一种驱动方法的一个例子。
【具体实施方式】
以下结合显示实施例的附图来详细描述本发明的最佳实施例。以下说明其中碳纳米管被用作无机碳材料的一个例子。通过把碳纳米管混合在银糊中而获得的一种混合物通过涂覆而被加到一个基底上，且随后该混合物通过加热(烘烤)而被固定，从而形成了场发射型板显示装置(FED)的电子源。在这样的制造过程中，具有平均颗粒尺寸1至3μm的银颗粒和碳纳米管(包括石墨和非晶碳等)被与基于纤维素的粘合剂、一种弥散剂、添加剂等混合在一起，从而制备成一种用于电子源的糊。
在此，一种Ag-CNT糊，通过把无机碳成分的量(C：碳纳米管、石墨、非晶碳或类似物)与银的原子比(C/Ag)调整到1.8(C/Ag，重量比0.2)，而得到制备。在此，作为碳纳米管的材料，采用了通过在稀有气体中的弧放电法制成的多壁CNT。
图1是说明图，用于说明由曲线图表示的发射电流密度的电场依赖关系，在该曲线图中，绘制了Ag-CNT糊的电子发射特性由于加热条件的改变和其中添加了硼的Ag-CNT糊的类似电子发射特性的改变，其中横坐标上表示了电场强度(V/μm)，且纵坐标上表示了发射电流密度(mA/cm22)。在此图中，由白三角△表示的一个曲线显示了其中Ag-CNT糊在大气中在350℃的温度下得到烘烤的情况，由白○表示的曲线显示了其中Ag-CNT糊在大气下在450℃的温度下得到烘烤的情况，由白□表示的曲线显示了其中Ag-CNT糊在原子下在590℃的温度下得到烘烤的情况，由黑■表示的曲线显示了其中Ag-CNT糊在氮环境下在590℃的温度下得到烘烤的情况，且由白星☆表示的曲线显示了其中Ag-B-CNT糊在大气中在590℃的温度下得到烘烤的情况。
为了实现这些曲线，具有大的膜厚度的Ag-CNT糊被印刷在一个玻璃基底上的一个3乘3mm的正方形区域中的表面上，并在350℃、450℃和590℃的温度下在大气中分别得到烘烤，以产生构成样品的烘烤的膜。一个阳极被设置在构成样品的该烘烤的膜的前面，且在其之间有400μm的距离，且电子发射特性得到测量。
如由白三角△、白圈○、和白正方形□所表示的各个曲线所示，烘烤温度越高，电子发射所需的电场越高(电子发射变得困难)，且在590℃的温度下烘烤的情况下，即使在电场强度为8V/μm的高电场下，也不能获得电子发射。然而，当相同的糊在氮环境下在590℃的温度下得到烘烤时，在大约4V/μm的电场强度下获得了约20mA/cm2的电子发射。
在大气中在高温下不能获得足够的电子发射或完全不能获得电子发射的原因，是由于氧化环境下的加热，诸如碳纳米管等的碳被氧化了，并以碳酸气体的形式被消耗了。然而，当只有该糊中使用的碳纳米管在600℃的温度下得到加热时，碳纳米管几乎不由于燃烧而被消耗。这是由于银起到了催化剂的作用并促进了碳纳米管的氧化。因此，除非碳纳米管的糊不包含银(或其他具有氧化催化剂作用的金属)，碳纳米管只能承受在大气中的不超过400℃的加热。
然而，从保证采用碳纳米管(CNT)的电子源的导电性和电子源的膜强度的角度看，所希望的是银(银颗粒或其他金属颗粒)被包含在碳纳米管的糊中。进一步地，即使在包含作为氧化催化剂的金属的碳纳米管中，也可以抑制碳纳米管的氧化，只要加热是在氮环境(或其他无氧化环境)下进行。然而，在额定对角线40英寸级的大尺寸基底的制造过程中，采用在这样的无氧化环境中的上述烘烤处理是不适当的。
诸如Ag的具有氧化催化剂作用金属促进碳纳米管的氧化(燃烧)，在所有基于碳的材料中是共同的，且对于多壁CNT、单壁CNT、石墨、金刚石状碳、非晶碳等都观测到了类似的氧化促进现象。作为阻止碳的氧化的一种技术，在JP1991-271184A和Cheistry and Physicsof Carbon第23卷第三章第208页上，描述了一种技术，其中用B-O(硼-氧)来覆盖一个碳表面上的悬空键。
以下考虑上述事实而对本发明进行描述。
(实施例1)
通过把硼B添加到一种Ag-CNT糊中，从而使B/Ag的原子比变为0.8(B/Ag重量比：0.08)，而制备一种Ag-B-CNT糊。在此，原子比表示的是相应的原子的数目之间的比。单一形式的硼被用作硼添加材料。当该Ag-B-CNT糊在大气中在温度590℃下得到加热时，如图1中的白星所示，在约3V/μm的电场强度下获得了20mA/cm2的电子发射。以此方式，当硼被添加时，即使当糊在大气中在温度590℃下被加热时，也可以实现电子发射，且同时，与未添加硼的Ag-CNT糊在氮环境下得到加热的情况相比，能够获得进一步改善的电子发射特性。
图2A和2B是电子源膜的扫描电子显微镜照片，这些膜是通过分别在590℃的温度下对Ag-CNT糊和Ag-B-CNT糊进行烘烤而获得的。即，图2A是Ag-CNT糊的烘烤的膜，且图2B是Ag-B-CNT糊的烘烤的膜。在图2A中，碳纳米管得到消耗且只有银颗粒剩余。在图2A中的一个茧形中形成的部分是银(Ag)颗粒。相比之下，在图2B中，在银颗粒之间存在有未被氧化的剩余的碳纳米管CNT。在图2B中，观测到了纤维形的碳纳米管(CNT)。在此，在图2B中，存在有氧化硼(B2O3)，从而氧化硼连接着茧形的银(Ag)颗粒。
对于采用借助热CVD法制备的单壁CNT和多壁CNT的Ag-CNT，进行了与本实施例类似的实验。在这些实验中，也证实了碳纳米管的氧化和燃烧可以通过添加硼而得到抑制，且即使是在大气中进行加热，也能够获得有利的电子发射特性。
(实施例2)
图3是说明图，用于说明发射电子所需的Ag-B-CNT糊的电场的硼量依赖关系。在图3中，Ag-B-CNT糊，通过在0.05至50的B/Ag的原子比(B/Ag重量比：0.005至5)的范围内改变硼的量，而得到制备。其中单一形式的硼被用作硼添加材料的一种情况，和其中氧化硼(B2O3)被用作硼添加材料的一种情况，得到了表示。用这些用于电子源的糊形成的印刷膜，在大气中在温度590℃下得到加热(烘烤)，且随后，能够获得20mA/cm2的电子发射的电场得到测量。测量的结果在图3中得到显示。
当单一形式的硼被添加时，当B/Ag原子比处于0.07至30范围内时在电场强度不超过8V/μm的电场下获得了电子发射，且在该范围以外，即使当电场强度为10V/μm时也未观测到电子发射(见图3中的实线)。这意味着当硼的添加量小时，抗氧化和保护作用变得不够，而当硼的添加量过大时，硼过度地覆盖了膜的表面，因而电子发射特性被降低。当氧化硼被用作硼添加材料时，当B/Ag原子比处于0.35至30的范围中时获得了电子发射(见图3中的虚线)。从这些结果，可以理解，至少可以在这些组份范围(B/Ag原子比)获得硼添加的效果。
在此，在场发射型板显示装置(FED)中，优选的是，用于使电子源产生电子的驱动电压尽可能地小，且不超过约150V的该驱动电压是所希望的。只要驱动电压被保持在这样的水平，就有能够以低成本获得的已有的驱动电路。在此，当由通过印刷形成的碳纳米管制成的电子源得到采用时，从该电子源至用于拉出电子的一个栅极电极的距离约为25μm。(当该距离小于25μm时，难于准确地形成或设置电子源。)
因此，为了把该驱动电压设定在不超过150V的一个值，需要在电场强度不超过6V/μm(＝150V/25μm)的电场下获得一个所希望的发射电流密度。从光发射发光的角度看，作为在一个荧光屏幕上的发射电流密度，该所要求的发射电流密度必须是5至10mA/cm2。然而，考虑到构成一个栅极结构的需要，有效的电子源面积被限制在不超过其上形成该电子源的一个基底的一半。因此，需要保证在电子源的10至20mA/cm2的发射电流密度。因此，作为采用该碳纳米管的电子源的特性，所希望的是在具有不超过6V/μm的一个电场强度的电场中获得约20mA/cm2的发射电流密度。其中能够获得这种特性的组份范围，当硼以单一形式被添加时约是0.1至15B/Ag原子比，且当硼以氧化硼的形式被添加时约是0.4至15B/Ag原子比。
单一形式的硼即使在低浓度的情况下也具有比氧化硼大的氧化阻止作用的原因，是由于单一形式的硼呈现出一种双重的保护作用。即，单一形式的硼比碳优先被氧化，从而使碳纳米管的氧化受到了抑制。同时，硼形成了氧化硼并被吸收到碳纳米管的表面中，从而形成了一个保护层。
然而，(单一形式的)硼容易被氧化并具有吸湿性，因而即使当硼作为单一形式的硼被添加到糊中时，在严格的意义上说，该糊中也非常可能有一些氧化硼(或硼酸)，因而在硼添加效果上出现了不规则。因此，为了有把握地实现硼至用于FED的电子源的应用中的硼添加效果的可靠的可重复性，即使当硼是以单一形式被添加时，优选的也是把组份范围调整至当硼以氧化硼的形式被添加时的0.4至15B/Ag原子比。
当与银的金属间化合物、硼氢化钠(NaBH4)、硼酸(H3BO3)或诸如烷氧化硼(B(OCH3)3)的烷氧化硼被用作硼添加材料时，可以获得与单一形式的硼或氧化硼的电子发射特性相等的电子发射特性，或其中等的电子发射特性。对于金属间化合物和NaBH4，以与硼相同的方式，首先这些化合物中的硼被氧化，从而抑制碳纳米管的氧化，且随后硼形成了氧化硼以形成覆盖碳纳米管的一个保护层。硼酸和烷氧化硼被分解并通过加热而形成氧化硼并以与添加氧化硼的情况相同的方式起作用。
图4是在大气中在温度590℃下对Ag-B-CNT糊进行两次烘烤之后的一个电子源膜(Ag-B-CNT膜)的一个表面的一个扫描电子显微镜照片。当碳纳米管(CNT)通过氧化硼而得到保护时，即使当糊再次在大气中受到加热，氧化硼也保持一种保护作用。在再次在大气中在温度590℃下进行加热之后获得的Ag-B-CNT膜的扫描电子显微镜照片中，明显地观测到了图中的纤维图案中的碳纳米管。进一步地，也不能观测到电子发射特性的降低。这意味着该Ag-B-CNT糊不仅在印刷糊的烘烤过程中呈现出耐性，而且在该烘烤过程之后进行的FED板的制造的加热过程中也呈现出耐性。因此，可以预期板的制造产量和产品的可靠性有显著的提高。
(实施例3)
图5A和5B是扫描电子显微镜照片，用于在一种Ni-CNT糊和一种Ni-B-CNT糊在大气中在温度590℃下被烘烤之后对它们的表面进行比较。即，图5A是Ni-CNT糊的烘烤的膜，且图5B是Ni-B-CNT糊的烘烤的膜。该Ni-B-CNT糊是以与实施例1相同的方式制备的。具有约1μm的平均颗粒尺寸的镍(Ni)得到采用，且化合物范围分别被调节至1.2的C/Ni原子比(重量比：0.25)和0.45的B/Ni原子比(重量比：0.09)。该Ni-B-CNT糊和不包含硼的Ni-CNT糊在大气中在温度590℃下被加热(烘烤)。其结果，对于Ni-B-CNT糊，证实了在图5B所示的纤维图案中仍然有碳纳米管(CNT)。因此，以与采用银颗粒的糊相同的方式，采用镍颗粒的糊能够通过添加硼而阻止碳纳米管的氧化。
一般地，在许多情况下，金属及其氧化物起着氧化催化剂的作用。因此，在其中其他金属和碳纳米管(或其他无机碳成分)被混合的糊中，硼起着类似的有利作用。通过研究金(Au)、铝(Al)、铁(Fe)、铜(Cu)、锌(Zn)、钯(Pd)、钨(W)、钼(Mo)、钽(Ta)、钛(Ti)、铬(Cr)和铱(Ir)，硼呈现与在银和镍的情况下类似的有利效果。进一步地，当这些金属被混合使用时，也能够获得类似的有利效果。
图6是用于说明根据本发明的电场式显示装置的一个构成例子的一个基本部分的分解立体图。在该图中，标号1表示一个电子源侧基底，2表示电子源线(阴极线)，3表示由Ag-B-CNT形成的电子源，4表示金属栅极(控制电极)，5表示形成在该金属栅极中的开口部分(电子通过孔)，且6表示一个荧光屏幕侧基底，该荧光屏幕侧基底具有阳极和在其一个内表面上的荧光物。在此实施例中，例1的Ag-B-CNT糊得到了采用。首先，通过印刷和烘烤该银糊，在电子源侧基底1上形成了电子源线2。构成电子源的Ag-B-CNT糊被印刷在电子源线2的上表面上。该Ag-B-CNT糊在大气中在温度590℃下得到烘烤，以形成电子源，且随后，具有开口部分5的金属栅极4以重叠的方式得到设置。
玻璃熔料(该图中未显示)被用于把栅极4固定到电子源侧基底1的内表面上。为了利用这种玻璃熔料来固定金属栅极4，在大气中在温度450℃下进行加热。金属栅极4的开口部分5的下端与Ag-B-CNT的表面之间的距离被设定为约25μm。
进一步地，图7是示意立体图，用于说明用于把电子源侧基底1与荧光屏幕侧基底6之间的距离保持在一个给定值的一个例子。在其上形成有上述电子源线2、电子源3和金属栅极4的电子源侧基底1和荧光屏幕侧基底6之间，设置有分隔壁(或垫片)7，且基底1和6的周边都由一个玻璃框(该图中未显示)和玻璃熔料(该图中未显示)所封闭。这种封闭是在大气中在温度430℃下进行的。随后，基底1和6之间所限定的一个空间被抽真空，且同时在350℃的温度下被加热，并通过密封而被保持在真空。
图8是一个等效电路，用于说明根据本发明的显示装置的一种驱动方法的一个例子。在该显示装置中，沿着y方向延伸的n条电子源线(阴极线)2沿着x方向而被平行设置。另外，沿着x方向延伸的m个控制电极(金属栅极)4沿着y方向被平行设置，从而与阴极线2一起构成了一个m行×n列矩阵。
一个扫描电路60和一个视频信号电路50被设置在构成该显示装置的所述电子源侧基底的周边。各控制电极4通过控制电极端40(Y1，Y2，……Ym)而被连接到扫描电路60。随后，各阴极线2通过阴极端20(X1，X2，……Xn)而被连接到视频信号电路50。
对于在被设置在一个矩阵阵列中的阴极线2和控制电极4的交叉部分处的各个象素，提供了通过涂覆和烘烤包含硼的碳纳米管糊(如在前述实施例中所说明的)而形成的任何一种电子源。在此，在上述实施例中，虽然说明了为在各个交叉处一个一个象素提供一个电子源，但象素的数目不限于上述情况。即，在一个象素区中可以设置两或更多的象素。图中的R、G、B是红(R)、绿(G)、蓝(B)的单色象素，它们分别构成了各自的彩色象素，其中与各自的颜色对应的光从荧光物发射。
用于显示的各种信号，从该图中未显示的一个主计算机，被加到扫描电路60和视频信号电路50。同步信号61被输入至扫描电路60。扫描电路60通过控制电极端40而选择控制电极4的矩阵的一行，并把一个扫描信号电压加到该选定的控制电极4。
另一方面，视频信号51被输入至该视频信号电路50。视频信号电路50通过阴极端20(X1，X2，……Xn)而被连接到该阴极线2，该矩阵的一列得到选择，且随后与该视频信号51相应的一个电压被加到所选定的阴极线上。因此，被控制电极4和阴极线2所依次选定的给定的象素发出给定的颜色的光，从而显示一个两维图象。
通过使用其中采用根据本实施例的碳纳米管作为电子源的显示装置，可以实现一种亮的FED显示装置，它在比较低的电压下工作并具有高效率，且没有显示的不规则。
如上所述，本实施例的Ag-B-CNT糊能够在大气中在足够高的温度(590℃)下得到烘烤，因而由Ag-B-CNT糊形成的电子源3具有足够的强度和足够的导电率。进一步地，即使当该Ag-B-CNT糊受到随后的加热处理时，碳纳米管也不会被氧化(燃烧)，因而可以获得足够的电子发射。在此FED显示装置中，当7kV被加到形成在荧光屏幕侧基底6的内表面上形成的阳极上且该FED显示装置以100V的栅极电压(以60Hz进行驱动)工作时，获得了500cd/m2的亮度，这对于这种类型的显示装置来说是足够的。
相比之下，当显示装置是采用传统的Ag-CNT糊用与上述相同的制造过程制备时，很难获得光发射。对于该Ag-CNT糊，为了抑制碳纳米管的氧化，其中糊的烘烤温度被设定在350℃的一种情况得到了测试。在此情况下，由于Ag-CNT糊需要经过在450℃下进行的另一加热过程，因而电子源膜被退化，从而使得在相同的驱动条件下亮度约为采用Ag-B-CNT糊时所获得的亮度的一半。进一步地，虽然在FED的制造中所有加热过程都是利用能够用氮环境来取代大气的一种设备而进行的，与其中通过采用Ag-B-CNT糊而在大气中进行加热处理所制备的显示装置的情况相比，亮度也有显著的下降。这表明在组装FED的加热处理中，从各自的构成材料和制造设备或夹具中产生的气体是不可避免的，因而难于保持完全的无氧化环境。
在此，在Ag-B-CNT糊被用作电子源的情况下，当烘烤和随后的加热处理在氮环境中进行的情况下，获得了一种现象，其中光发射的均匀性被进一步增强。这可能是由于这样的事实，即添加硼所带来的碳纳米管保护效果和在无氧化环境下进行加热所带来的保护效果被迭加了，因而，不仅可以抑制宏观的氧化和碳纳米管的燃烧，而且可以抑制碳纳米管的表面的微观的局部氧化。
以此方式，当本实施例的Ag-B-CNT糊被用于制造电子源时，即使在大气中的加热过程中，也可以制造具有足够的性能的FED，因而，能够以低成本提供具有高质量的显示装置。另外，通过与在诸如氮的无氧化环境下的加热处理相结合地采用这种Ag-B-CNT糊，可以进一步提高光发射的均匀性。因此，可以实现具有高清晰度和高显示质量的显示器。
在此，被作为用于其中未添加硼的情况的一种替换方案的在完全无氧化环境下的加热处理的执行，由于从构成部件中产生的气体，因而是非常困难的。因此，可以说，在采用碳纳米管的电子源中添加硼，在采用碳纳米管作为电子源的FED技术中，是必需的。本发明不仅包括用于电子源的包括硼的糊，而且还包括利用该糊而制造的电子源和带有这些电子源的显示装置。
另外，根据本发明，获得了一种有利的效果，即获得了对FED显示装置的内部放电的阻止，虽然这只是一种次要的效果。所考虑的原因是，氧化硼在约450℃被熔化，因而碳纳米管和金属颗粒被彼此固定。因此，由于放电的板损坏能够得到抑制，从而使FED显示装置的可靠性得到改善。
在此，在本发明的上述实施例中，其中碳纳米管CNT(多壁CNT和单壁CNT，也包括广义的碳纳米管)被用作电子发射材料的情况得到了说明。然而，只要该电子发射材料是一种无机碳材料，就能够获得相同的有利效果。作为碳纳米管以外的无机碳材料，例如金刚石、金刚石式的碳、石墨或非晶碳可得到采用。这些材料的混合物也可被用作电子发射材料。然而，碳纳米管是这些碳材料中的优异的电子发射材料，因而优选的是在该无机碳成分中碳纳米管的含量不小于1％，更优选的是不小于10％。
另外，在许多情况下，该金属糊除了金属之外还包含一种无机粘合剂，诸如玻璃。然而，在此情况下，为了使金属糊呈现足够的导电率，金属糊的组份一般得到调整，从而使金属占据该金属/无机粘合剂复合物的体积的一半或更多。另外，在本发明中，优选的是金属成分的量比无机粘合剂成分的量大。
另外，在本发明的该实施例中，采用了一个步骤来添加硼，在该步骤中硼在金属与碳纳米管的混合糊的制备之后被添加。然而，不用说的是该金属成分是在硼与碳纳米管和无机碳成分的混合处理的初步进行之后被添加的，或者所有这些成分被同时相互混合。
另外，不用说的是，本发明不限于上述实施例的组成，可应用本发明的对象不限于FED，且在本发明的技术构思的范围内可以进行各种修正。
如上所述，根据本发明，其中碳纳米管被混合的糊的耐热性能够通过添加硼而得到改善。具体地，在FED的制造过程中，不需要在无氧化环境下进行电子源烘烤步骤和基底密封步骤，因而可以采用一般的加热炉(或烘烤炉)，从而能够实现成本的降低。另外，通过与硼的添加相结合地采用在无氧化环境下的加热或烘烤，电子发射的均匀性能够得到进一步的改善，从而可以提供高质量的显示装置。进一步地，由于高电压被加到FED中的荧光屏幕上，当碳纳米管被散布并附着到给定位置以外的部分上时，可能产生放电从而使显示装置有可能受到损坏。根据本发明的电子源，由于碳纳米管几乎不散布，因而这样的可能性能够被有效地减小，从而改善显示装置的可靠性。