JP2005135827A - Light-emitting element base plate and image display device using the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フィールドエミッションディスプレイ(FED)などの電子線を利用した画像表示装置用の発光体基板および該発光体基板を用いた画像表示装置に関する。 The present invention relates to a light emitter substrate for an image display device using an electron beam such as a field emission display (FED), and an image display device using the light emitter substrate.
CRTをはじめとする画像表示装置は、より一層の大判化が求められ研究が盛んに行なわれている。近年、薄型の画像表示装置として電界放出型電子放出素子や表面伝導型電子放出素子などを用いたディスプレイの開発が行われている(特許文献1、特許文献2、特許文献3参照)。
Image display devices such as CRTs are actively researched as they are required to have a larger size. In recent years, a display using a field emission electron-emitting device or a surface conduction electron-emitting device as a thin image display device has been developed (see
特許文献3には、たとえば図11に示すような、マルチ電子ビ−ム源が開示されている。図中、4001は表面伝導型放出素子を模式的に示したもの、4102は列方向配線、4103は行方向配線であり、単純マトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源を構成している。また、図11はこのマルチ電子ビ−ム源を用いた陰極線管(なお画像表示パネルと記載する場合もある)の構造であり、マルチ電子ビ−ム源4101を備えた外容器底4001(なおリアプレートと表記する場合もある。)と側壁4003(なお支持枠、外容器枠と記載する場合もある)と、蛍光体層4201およびメタルバック4203を備えたフェイスプレート4002からなる構造である。また、フェイスプレート4002上の蛍光体層4201には、電子ビームにより励起し発光させる蛍光体と、外光の反射を抑え蛍光体の混色を防ぐためのブラックマトリクスが設けられている。また、蛍光体層4201およびメタルバック4203には高圧導入端子4005より高電圧が印加されており、アノード電極を形成している。
Patent Document 3 discloses a multi-electron beam source as shown in FIG. 11, for example. In the figure,
上記のような前記画像表示装置は、アノード電極の一部であるメタルバック4203に高電圧(なお加速電圧もしくはアノード電圧と表記する場合もある)を印加し、リアプレート4001とフェイスプレート4002の間に電界を生じさせ、電子ビーム源4101から放出した電子を加速し、蛍光体を励起させ発光させることにより画像を形成する。ここで、画像表示装置の輝度は加速電圧に大きく依存するため、高輝度化をおこなうためには加速電圧を高くする必要がある。また、画像表示装置の薄型化を実現するためには、画像表示パネルの厚さを薄くしなければならず、そのためリアプレート4001とフェイスプレート4002の距離を小さくしなければならない。このことより、リアプレート4001とフェイスプレート4002の間にはかなり高い電界が生じることになる。
しかしながら、以上説明した表示パネルにおいては、以下のような問題点があった。 However, the display panel described above has the following problems.
図12は、上述の表示パネルの断面を示す模式図である。 FIG. 12 is a schematic view showing a cross section of the display panel described above.
前記画像表示装置は、電子ビーム源2101を有するリアプレート2001とアノード電極であるメタルバック2103のあるフェイスプレート2002を有しており、アノード電極2203に加速電圧Vaが印加されている。ここでアノード電極2203は、フェイスプレート2002とリアプレート2001の間の真空ギャップにより絶縁されている。ここで真空ギャップの寸法は画像表示パネルの奥行きを規定することになり小さいほうが好ましい。しかしながら表示パネルの奥行きが小さくなると、同じ電圧をアノード電極2203に印加しても、それを距離で除した値である電界強度は大きくなってしまい、放電する確率が増加してしまう。放電が生じると画像表示装置の画質を著しく劣化してしまう可能性もあり、画像表示装置の信頼性向上にあたり大きな問題となる。
The image display device includes a
ここでリアプレート2001上の電子ビーム源2101から放出された電子はフェイスプレート2002に飛翔しなければならないので、画像表示装置のリアプレート・フェイスプレート・側壁に囲まれた内部は真空に保たれる必要がある。
Here, since electrons emitted from the
真空中における放電の原因としては、(1)カソード(ここではリアプレート)上に存在する微小突起に電界集中による電子放出が発生し、微小突起に流れる電流によるジュール熱で微小突起が加熱される(陰極加熱説)、もしくは対向のアノード(ここではフェイスプレート)が電子衝突により加熱される(陽極加熱説)ことにより放電にいたる、(2)電極に付着しているクランプ・微小粒子などが静電力で遊離・加速されて電極に衝突し、電極や粒子が加熱されることにより放電にいたる(クランプ説)、などがあげられる。 The causes of discharge in vacuum are as follows: (1) Electron emission due to electric field concentration occurs in the minute protrusions existing on the cathode (here, the rear plate), and the minute protrusions are heated by Joule heat due to the current flowing through the minute protrusions. (Cathode heating theory), or the opposite anode (face plate in this case) is heated by electron collision (Anode heating theory), leading to discharge. (2) Clamps / microparticles adhering to the electrode are static. For example, it is released and accelerated by electric power and collides with the electrode, and the electrode and particles are heated, leading to discharge (clamp theory).
画像表示パネルの大判化を行うと、製造プロセス中に混入する異物粒子や部材から脱落する部材脱落物が、面積の増大に伴い混入する可能性が高くなる。したがって、表示パネルを大判化すればするほど(2)のクランプ説/異物粒子による放電の影響が大きくなる。 When the size of the image display panel is increased, there is a high possibility that foreign matter particles mixed in during the manufacturing process and member dropouts falling off the members are mixed in as the area increases. Therefore, the larger the display panel is, the greater the influence of the discharge due to the clamp theory / foreign particles in (2).
そこで、本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、即ち、
発光部材を有する発光体基板であって、
(A)複数の発光領域を含む発光体層を、その表面に有する基板と、
(B)前記発光体層を覆う導電性膜と、
(C)前記複数の発光領域上に配置されるように、前記導電性膜を覆う絶縁体膜と、
を有することを特徴とする。
Therefore, the present invention has been made to solve the above-described problems, that is,
A light emitter substrate having a light emitting member,
(A) a substrate having a phosphor layer including a plurality of light emitting regions on its surface;
(B) a conductive film covering the phosphor layer;
(C) an insulator film covering the conductive film so as to be disposed on the plurality of light emitting regions;
It is characterized by having.
また、上記本発明は、さらに、絶縁体膜の体積抵抗率が1×106Ωcm以上であることをもその特徴とする。 The present invention is further characterized in that the volume resistivity of the insulator film is 1 × 10 6 Ωcm or more.
また、上記本発明は、さらに、前記絶縁体膜の膜厚が0.1μm以上2μm以下であることをもその特徴とする。 Further, the present invention is further characterized in that the thickness of the insulator film is 0.1 μm or more and 2 μm or less.
また、上記本発明は、さらに、前記絶縁体膜がSiO2、Al2O3、ZrO2、TiO2から選択された材料からなることをもその特徴とする。 The present invention is further characterized in that the insulator film is made of a material selected from SiO 2 , Al 2 O 3 , ZrO 2 , and TiO 2 .
また、上記本発明は、さらに、前記発光体層が複数の開口を有する部材と、該複数の開口の各々に配置された蛍光体とを含むことをもその特徴とする。 Further, the present invention is characterized in that the light emitting layer further includes a member having a plurality of openings, and a phosphor disposed in each of the plurality of openings.
また、上記本発明は、さらに、前記絶縁体膜が複数の絶縁体粒子の集合体からなることをもその特徴とする。 Further, the present invention is further characterized in that the insulator film is composed of an aggregate of a plurality of insulator particles.
また、上記本発明は、さらに、前記複数の絶縁体粒子の一部がその表面にゲッター材料を有することをもその特徴とする。 Further, the present invention is further characterized in that a part of the plurality of insulator particles has a getter material on the surface thereof.
また、上記本発明は、さらに、前記導電性膜が行方向に互いに間隔を置いて並べられた複数の導電性膜から構成されることをもその特徴とする。 The present invention is further characterized in that the conductive film is composed of a plurality of conductive films arranged in the row direction at intervals.
また、上記本発明は、さらに、前記基板上であって、前記発光体層が配置されていない領域に配置された、前記複数の導電性膜の各々を第1の抵抗体を介して共通に接続する共通電極を有することをもその特徴とする。 Further, in the present invention, each of the plurality of conductive films arranged on the substrate and in the region where the light emitting layer is not arranged is commonly used via the first resistor. It is also characterized by having a common electrode to be connected.
また、上記本発明は、さらに、前記複数の導電性膜の各々が、前記行方向とは垂直な方向である列方向における端部において、前記第1の抵抗体を介して前記共通電極に接続してなることをもその特徴とする。 In the present invention, each of the plurality of conductive films is further connected to the common electrode via the first resistor at an end in a column direction which is a direction perpendicular to the row direction. It is also characterized by
また、本発明は、さらに、前記複数の導電性膜が、導電性領域と絶縁性領域とが交互に直列に接続した1つの膜から構成されることをもその特徴とする。 The present invention is further characterized in that the plurality of conductive films are formed of a single film in which conductive regions and insulating regions are alternately connected in series.
そして、また、本発明は、上記発光体基板を用いた画像表示装置をもその特徴とする。 The present invention is also characterized by an image display device using the light emitter substrate.
本発明によれば、少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、電子ビーム照射により発光する発光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートとの間が減圧状態に保たれている平板型画像表示装置において、減圧空間に存在する異物粒子に起因する放電の影響を減じることができ、歩留まり良く信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。 According to the present invention, a pressure-reduced state is maintained between at least a rear plate having an electron beam source and a face plate having a light emitter that emits light by electron beam irradiation and an anode electrode for applying an electron acceleration voltage. In the flat-panel image display device, it is possible to reduce the influence of electric discharge caused by foreign particles present in the reduced pressure space, and it is possible to obtain an image display device with high yield and high reliability.
本発明のような、アノード基板(フェースプレート)と電子源基板(リアプレート)との間を真空状態(減圧状態)に維持し、アノードと電子源間に高電圧を印加するような画像表示装置において、フェースプレートとリアプレートとの間の空間に異物粒子が存在すると異物粒子による放電が発生する場合があるのは前述したとおりである。 An image display device that maintains a vacuum state (reduced pressure state) between an anode substrate (face plate) and an electron source substrate (rear plate) and applies a high voltage between the anode and the electron source, as in the present invention. In this case, as described above, when foreign particles exist in the space between the face plate and the rear plate, discharge due to the foreign particles may occur.
異物粒子による放電は、異物粒子が画像表示パネル内の電界により帯電し、クーロン力を受けることにより、異物粒子が加速しエネルギーを得て対向基板に衝突、電極や粒子が加熱されることにより放電にいたると考えられている。 Discharge due to foreign particles is charged when the foreign particles are charged by the electric field in the image display panel and are subjected to Coulomb force, so that the foreign particles are accelerated to obtain energy and collide with the counter substrate, and the electrodes and particles are heated. It is thought that it came to.
ここで、球状の粒子の粒径(半径)をrとし、平行平板電極にはさまれたギャップ間の電圧をV/電界をE(ギャップをdとするとE=V/d)とすると、粒子の帯電電荷量q(絶対値)はつぎの数式1のようにあらわされる。
Here, when the particle size (radius) of the spherical particles is r, and the voltage between the gaps sandwiched between the parallel plate electrodes is V / electric field is E (E = V / d where the gap is d), the particles The charged charge amount q (absolute value) is expressed by the following
ここでεは媒質の誘電率(ここでは真空)とする。誘起される電荷量は、粒子がカソード側に付着している場合はマイナスであり、アノード側に付着している場合にはプラスとなる。粒子は帯電することにより電界からエネルギーを貰い、対向基板に向けて飛行をはじめる。対向基板の電極に衝突すると、粒子は跳ね返ると同時に反対符号に帯電する(電荷を交換する)ため、再び対向電極に向かって飛行する。したがって粒子の帯電電荷量が大きくなると、粒子の持つエネルギーが大きくなり放電に至りやすくなると考えられる。 Here, ε is the dielectric constant of the medium (here, vacuum). The amount of charge induced is negative when the particles are attached to the cathode side, and is positive when the particles are attached to the anode side. When the particles are charged, they receive energy from the electric field and begin to fly toward the counter substrate. When it collides with the electrode of the counter substrate, the particles bounce back and at the same time are charged to the opposite sign (exchange the charge), so they fly again toward the counter electrode. Therefore, it is considered that when the charged charge amount of the particles is increased, the energy of the particles is increased and the discharge is easily caused.
そこで、本発明では、図1に示すように、フェイスプレート1002のアノード電極(導電性膜)であるメタルバック1203表面に、粒子の帯電を妨げるような絶縁性の膜1205を設けることにより、粒子はアノード電極に衝突時に電荷を交換することが出来ず、粒子が得るエネルギーを制限することができる。その結果、粒子による放電を制限することが出来る。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, an
メタルバック1203の表面に設ける絶縁膜1205に求められる機能としては、第一に粒子の帯電を妨げることにある。このためには、粒子がフェイスプレートにしょうとする際に、メタルバック1203に対して粒子の衝突時の作用時間中で電荷を交換し、反対符号になることを防ぐだけの電流制限性が必要である。すなわち、粒子がフェイスプレートに接触した際に、粒子とメタルバックの間の抵抗値がある一定以上であれば、粒子のフェイスプレートに対する接触中に交換する電荷量を防ぐことが出来る。したがって、フェイスプレートの発光体層の上面に設けられた導電成膜であるメタルバック上に絶縁体膜を設けることによって、粒子の電荷交換を制限することが出来、その結果粒子による放電を防ぎ信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来る。
The function required for the
また、上記絶縁体膜の要件としては、粒子が感じる抵抗値が挙げられる。粒子とアノード電極であるメタルバックとの間の抵抗値は、絶縁膜の体積抵抗率と厚さによって決定される。発明者等が鋭意検討した結果、絶縁体膜の体積抵抗率を1×106Ωcm以上にすることで粒子による放電を抑制することが出来ること。 The requirement for the insulator film includes a resistance value felt by the particles. The resistance value between the particles and the metal back that is the anode electrode is determined by the volume resistivity and thickness of the insulating film. As a result of intensive studies by the inventors, it is possible to suppress discharge due to particles by setting the volume resistivity of the insulator film to 1 × 10 6 Ωcm or more.
また、厚さについては、画像表示装置の構成上、リアプレート1001の電子放出源から出た電子は、リアプレートとフェイスプレートの間の加速電圧で加速され、フェイスプレートに向かって飛んで行く。加速された電子は、メタルバックと絶縁体膜にてエネルギーを損失し、蛍光体に衝突することにより蛍光体を発光させ、画像を形成する。ここでメタルバックおよび絶縁体膜の厚さが2μm以上であると、絶縁体膜での電子のエネルギー損失が大きすぎて蛍光体を発光させることが出来ない。したがって、絶縁体膜の厚さは2μm以下が望ましい。
In terms of thickness, due to the configuration of the image display device, electrons emitted from the electron emission source of the
また、粒子の帯電を抑えるために必要な絶縁体膜の膜厚は、余り薄すぎると体積抵抗率を無視しトンネリング作用で粒子が帯電してしまうことから、0.1μm以上であることが望ましい。 In addition, the insulator film thickness necessary for suppressing the charging of the particles is preferably 0.1 μm or more because the particles are charged by the tunneling action ignoring the volume resistivity if it is too thin. .
上記のような絶縁体膜を、メタルバック上に設けることにより、異物粒子による放電を抑制した信頼性の高い発光体基板および画像表示装置を得ることが出来る。 By providing the insulator film as described above on the metal back, it is possible to obtain a highly reliable light-emitting substrate and image display device in which discharge due to foreign particles is suppressed.
また、本発明の画像表示パネルは内部を真空に保つために、ゲッターを設けることがある。ゲッター材料としてはBaなどの金属蒸着膜を用いることが多い。また、ゲッターによる排気効果は、ゲッターの表面積が大きいほど大きくなるため、FPのメタルバック上に蒸着される場合がある。その際には、上記のような絶縁性の膜を設けていても、金属膜が蒸着されるために、粒子の感じる抵抗値が小さくなり、帯電しやすくなってしまう。 The image display panel of the present invention may be provided with a getter in order to keep the inside in a vacuum. As the getter material, a metal vapor deposition film such as Ba is often used. Further, since the exhaust effect by the getter increases as the surface area of the getter increases, it may be deposited on the metal back of the FP. In that case, even if the insulating film as described above is provided, the metal film is deposited, so that the resistance value perceived by the particles becomes small, and charging becomes easy.
そこで、メタルバック上に絶縁物の粒子を接着しておくと、ゲッターの金属蒸着膜を不連続に作製することが出来るため、異物粒子の帯電電荷量を抑えることが出来る。 Therefore, if the insulating particles are adhered on the metal back, the getter's metal vapor deposition film can be produced discontinuously, so that the charge amount of the foreign particles can be suppressed.
また、メタルバックを短冊状に分断し、短冊1つあたりの静電容量を小さくすることにより、放電した際の放電電流を抑制することが出来る。分断する領域は、メタルバックの機能上、蛍光体の設けられていない領域であることが望ましい。また、各々の分断されたメタルバックには対向するリアプレートからの電子ビームが照射され電流が流れる。流れた電流による電圧降下が分断されたメタルバックのラインにより大きく異なると、均一性に乏しいになる恐れがある。したがって分断された各々のメタルバックは、外部電源につながれた共通電極に、抵抗を介してそれぞれ接続されていることが好ましい。その際に上記の絶縁層もしくは絶縁粒子がメタルバック分断領域(非発光領域)であることにより、発光に寄与する電子ビームのエネルギー損失を最低限に抑えることが出来る。 Moreover, the discharge current at the time of discharging can be suppressed by dividing the metal back into strips and reducing the capacitance per strip. The region to be divided is preferably a region where no phosphor is provided in terms of the function of the metal back. Further, each divided metal back is irradiated with an electron beam from the opposed rear plate, and a current flows. If the voltage drop due to the flowing current differs greatly depending on the divided metal back line, the uniformity may be poor. Therefore, each divided metal back is preferably connected to a common electrode connected to an external power source via a resistor. In that case, the above-mentioned insulating layer or insulating particles are in the metal back division region (non-light emitting region), so that the energy loss of the electron beam contributing to light emission can be minimized.
以下に図面を参照して、この発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない場合は、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨の物ではない。 Exemplary embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. However, the dimensions, materials, shapes, relative arrangements, and the like of the components described in this embodiment are not intended to limit the scope of the present invention to those unless otherwise specified. Absent.
[実施形態例1]
以下に図1および図2を参照し、本発明第一の実施形態例について説明する。
[Embodiment 1]
The first embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. 1 and FIG.
図2は、本実施形態例に用いた表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。 FIG. 2 is a perspective view of the display panel used in this embodiment, and a part of the panel is cut away to show the internal structure.
図中、1001は外容器底(なおリアプレートと表記する場合もある)、1003は側壁、1002はフェ−スプレ−トであり、1001〜1003により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。ここでリアプレート1001とフェイスプレート1002の間の間隔(ギャップ)は2mmとした。
In the figure,
ここで、リアプレ−ト1001には表面伝導型放出素子1101がNxM個形成されている。(N,Mは2以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。本実施形態例においては、N=240,M=80とした。)前記NxM個の表面伝導型放出素子は、M本の行方向配線1103とN本の列方向配線1102により単純マトリクス配線されている。前記、1101〜1103によって構成される部分をマルチ電子ビ−ム源と呼ぶ。尚、ここでは、表面伝導型電子放出素子を用いたが、勿論、カーボンナノチューブを用いた電界放出型電子放出素子など、他の電子放出素子を用いることができる。
Here, N × M surface conduction electron-emitting
また、フェイスプレート1002は、蛍光体膜1201を内包するアノード電極であるメタルバック1203を有し、高圧導入部1005を通じてアノード電位が供給されている。高圧取り出し部には不図示の高圧導入端子がフェイスプレート側に設けられており、高圧電源1006に接続されている。
In addition, the
図1は、本実施形態例に用いた表示パネルの断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view of the display panel used in this embodiment.
ここで、フェイスプレート1002には、本発明の特徴であるメタルバック1203上の絶縁体膜1205が設けられている。絶縁体膜1205の材質としては、粒子の帯電を阻害するだけの抵抗値を有せば良いが、本実施形態例では成膜が容易で体積抵抗率の高いものの得られるSiO2を使用した。本実施形態例では絶縁体膜としてSiO2を使用したが、もちろんこれに限定されるわけではなく、たとえばアルミナ、ジルコニア、チタニアなどの酸化物膜でも良いし、AlN,GeN,BNなどの窒化物膜などでも良い。また、本実施形態例の絶縁体膜SiO2は、CVDにて厚さ1μmのSiO2膜を形成した。体積抵抗率測定用のパターンに同様にCVDにて厚さ1μmのSiO2を形成し、体積抵抗率を測定した結果3×1016[Ω・cm]であった。
Here, the
このようにして得た画像表示装置に10kVの高電圧を印加したところ、長時間にわたり放電が起こらず、安定した画像を表示できた。 When a high voltage of 10 kV was applied to the image display device thus obtained, no discharge occurred over a long period of time, and a stable image could be displayed.
次に、表示パネルに用いたマルチ電子ビ−ム源について説明する。 Next, the multi-electron beam source used for the display panel will be described.
本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビ−ム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配もしくははしご型配置した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子やFE型、あるいはMIM型などの冷陰極素子を用いることができる。 As long as the multi-electron beam source used in the image display apparatus of the present invention is an electron source in which the cold cathode elements are arranged in a simple matrix or a ladder, there is no limitation on the material, shape or manufacturing method of the cold cathode elements. Therefore, for example, a cold cathode device such as a surface conduction electron-emitting device, FE type, or MIM type can be used.
ただし、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。すなわち、FE型ではエミッタコ−ンとゲ−ト電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、MIM型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビ−ム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、前記実施形態例の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。 However, a surface conduction electron-emitting device is particularly preferable among these cold cathode devices under the circumstances where a display device having a large display screen and a low price is required. In other words, in the FE type, the relative position and shape of the emitter cone and the gate electrode greatly affect the electron emission characteristics, and thus an extremely high-precision manufacturing technique is required. However, this increases the area and reduces the manufacturing cost. It will be a disadvantageous factor to achieve. Further, in the MIM type, it is necessary to make the insulating layer and the upper electrode thin and uniform, but this is also a disadvantageous factor in achieving a large area and a reduction in manufacturing cost. In that respect, since the surface conduction electron-emitting device is relatively simple to manufacture, it is easy to increase the area and reduce the manufacturing cost. Further, the inventors have found that among the surface conduction electron-emitting devices, those in which the electron emission portion or its peripheral portion is formed of a fine particle film are particularly excellent in electron emission characteristics and can be easily manufactured. Therefore, it can be said that it is most suitable for use as a multi-electron beam source of a high-luminance and large-screen image display device. Therefore, in the display panel of the above embodiment, a surface conduction electron-emitting device in which the electron emission portion or its peripheral portion is formed from a fine particle film is used.
次に、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの製造法について、具体的な例を示して説明する。 Next, a method for manufacturing a display panel of an image display device to which the present invention is applied will be described with a specific example.
(リアプレート工程)
<配線、電極の形成>
洗浄した青板ガラスの表面に、0.5[μm]のSiO2層をスパッタリングにより形成し、スパッタ成膜法とフォトリソグラフィ法を用いて表面伝導型電子放出素子の素子電極1105を形成する。材質は5[nm]のTi、100[nm]のNiを積層したものである。また、素子電極間隔は2[μm]とした(図6(a))。
(Rear plate process)
<Formation of wiring and electrodes>
A 0.5 [μm] SiO 2 layer is formed on the surface of the washed soda glass by sputtering, and an element electrode 1105 of a surface conduction electron-emitting device is formed by using a sputtering film forming method and a photolithography method. The material is a laminate of 5 [nm] Ti and 100 [nm] Ni. The element electrode spacing was 2 [μm] (FIG. 6A).
続いて、Agペーストを所定の形状に印刷し、焼成することにより列方向配線1102を形成した。列方向配線1102は電子源形成領域の外部まで延長され、電子源駆動用配線となる。該配線1102の幅は100[μm]、厚さは約10[μm]である(図6(b))。
Subsequently, an Ag paste was printed in a predetermined shape and baked to form column-
次に、PbOを主成分とし、ガラスバインダを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層1106を形成する。これは上記列方向配線1102と後述の行方向配線1103を絶縁するものであり、厚さ約20[μm]となるように形成した。尚、素子電極1105の部分には切り欠きを設けて、行方向配線1103と素子電極の接続をとるようにしてある(図6(c))。
Next, an insulating layer 1106 is formed by a printing method using a paste containing PbO as a main component and a glass binder. This insulates the column-
続いて、行方向配線1103を上記絶縁層1106上に形成する(図6(d))。方法は列方向配線1102の場合と同じで、行方向配線1103の幅は300[μm]、厚さは約10[μm]である。
Subsequently,
<電子ビーム源作製>
続いて、PdO微粒子よりなる素子膜1104を形成する。素子膜1104の形成方法は、行・列方向配線1102・1103を形成した基板(リアプレート)1001上に、スパッタリング法によりCr膜を形成し、フォトリソグラフィ法により、素子膜1104の形状に対応する開口部をCr膜に形成する。続いて、有機Pd化合物の溶液(ccp−4230:奥野製薬(株)製)を塗布して、大気中300[℃]、12分間の焼成を行って、PdO微粒子膜を形成した後、上記Cr膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の素子膜1104とする(図6(e))。
<Preparation of electron beam source>
Subsequently, an element film 1104 made of PdO fine particles is formed. The element film 1104 is formed by forming a Cr film by sputtering on a substrate (rear plate) 1001 on which row / column-
次に、上記リアプレート1001を、不図示の真空排気装置に接続し排気する。装置内の圧力が10−4[Pa]以下となったところで、フォーミング処理を行う。フォーミング工程は、行方向の各行毎に、行方向配線に波高値の漸増するパルス電圧を印加して行った。パルス間隔は10[sec]、パルス幅は1[msec]とした。尚、フォーミング用のパルスの電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、1素子あたりの抵抗値が1[MΩ]を越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移る。これを繰り返して、全ての行についてフォーミング処理を完了する。
Next, the
次に、活性化工程処理を行う。この処理に先立ち、上記真空装置を200[℃]に保持しながらイオンポンプにより排気し、圧力を10−5[Pa]以下まで下げる。続いて、アセトンを真空装置内に導入する。圧力は1.3×10−2[Pa]となるよう導入量を調整した。続いて、行方向配線にパルス電圧を印加する。パルス波形は、波高値16[V]の矩形波パルスとし、パルス幅は100[μsec]とし1パルス毎に125[μsec]間隔でパルスを加える行方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返す。この結果、各行には10[msec]間隔でパルスが印加されることになる。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ifおよび放出電流Ieが大きくなる。このようにして画像表示装置の電子ビーム源1101を作製した。
Next, an activation process is performed. Prior to this treatment, the vacuum device is evacuated by an ion pump while maintaining the pressure at 200 [° C.], and the pressure is reduced to 10 −5 [Pa] or less. Subsequently, acetone is introduced into the vacuum apparatus. The introduction amount was adjusted so that the pressure was 1.3 × 10 −2 [Pa]. Subsequently, a pulse voltage is applied to the row direction wiring. The pulse waveform is a rectangular wave pulse with a peak value of 16 [V], the pulse width is 100 [μsec], and the row direction wiring to which pulses are applied at intervals of 125 [μsec] is switched to the adjacent row, and the row direction is sequentially increased. Repeatedly applying a pulse to each wiring. As a result, pulses are applied to each row at intervals of 10 [msec]. As a result of this processing, a deposited film containing carbon as a main component is formed in the vicinity of the electron emission portion of each electron emission device, and the device current If and the emission current Ie increase. In this manner, an
(フェイスプレート工程)
ガラスペーストおよび黒色顔料を含有したペーストを用い、図10(a)のようなマトリクス状のブラックマトリクス1202を、スクリーン印刷法により厚さ10μmで作製した。またここで、ブラックマトリクス1202は、蛍光体の混色防止や、ビームが多少ずれても色ずれを起さない様にするためや、外光を吸収し画像のコントラストを向上する、等の理由で設けられる。本実施形態例ではスクリーン印刷法によりブラックマトリックスを作製したが、もちろんこれに限定されるものではなく、たとえばフォトリソグラフィー法をもちいて作製してもよい。また、ブラックマトリクス1102の材料として、ガラスペーストと黒色顔料を含んだペーストを用いたが、もちろんこれに限定されるものではなく、たとえばカーボンブラックなどを用いてもよい。またブラックマトリクス1102は、本実施形態例では図10(a)のように、マトリクス状に作製したが、もちろんこれに限定される訳ではなく、図10(b)のようなデルタ状配列やストライプ状配列(不図示)やそれ以外の配列であっても良い。
(Face plate process)
Using a glass paste and a paste containing a black pigment, a matrix-like
次に、図10(a)に示すように、ブラックマトリクス1202の開口部に、赤色・青色・緑色の蛍光体ペーストを用いてスクリーン印刷法により、3色の蛍光体を1色づつ3回に分けて作製した。本実施形態例ではスクリーン印刷法を用いて蛍光体膜を作製したが、もちろんこれに限定される訳ではなく、たとえばフォトリソグラフィー法などにより作製しても良い。また蛍光体はCRTの分野で用いられているP22の蛍光体とし、赤色(P22−Re3;Y2O2S:Eu3+)、青色(P22−B2;ZnS:Ag,Al)、緑色(P22−GN4;ZnS:Cu,Al)のものを用いたが、もちろんこれに限定される訳ではなく、その他の蛍光体を用いても良い。
Next, as shown in FIG. 10 (a), three colors of phosphors are applied three times for each color by screen printing using red, blue, and green phosphor paste at the openings of the
次に、ブラウン管の分野では公知であるフィルミング工程により、樹脂中間膜を作製し、その後に金属蒸着膜(本実施形態例ではAl)を作製し、最後に樹脂中間層を熱分解除去させる事により厚さ100nmのメタルバックを作製した。その後、本発明の特徴である絶縁体膜1205を前述のとおり作製した。
Next, a resin intermediate film is produced by a filming process known in the field of cathode ray tubes, a metal vapor deposition film (Al in this embodiment) is produced, and finally the resin intermediate layer is thermally decomposed and removed. Thus, a metal back having a thickness of 100 nm was produced. Thereafter, the
(一体化(封着)工程)
気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏400〜500度で10分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。
(Integration (sealing) process)
When assembling an airtight container, it is necessary to seal the joints of each member in order to maintain sufficient strength and airtightness. For example, frit glass is applied to the joints, and in the air or in a nitrogen atmosphere, Celsius. Sealing was achieved by baking at 400 to 500 degrees for 10 minutes or more. A method for evacuating the inside of the hermetic container will be described later.
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を10のマイナス5乗[Pa]程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッタ−膜(不図示)を形成する。ゲッタ−膜とは、たとえばBaを主成分とするゲッタ−材料をヒ−タ−もしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッタ−膜の吸着作用により気密容器内は1x10のマイナス3乗ないしは1x10のマイナス5乗[Pa]の真空度に維持される。 Further, in order to evacuate the inside of the hermetic container to a vacuum, after assembling the hermetic container, an exhaust pipe (not shown) and a vacuum pump are connected, and the inside of the hermetic container is reduced to a degree of vacuum of about 10 to the fifth power [Pa]. Exhaust. Thereafter, the exhaust pipe is sealed. In order to maintain the degree of vacuum in the hermetic container, a getter film (not shown) is formed at a predetermined position in the hermetic container immediately before or after sealing. A getter film is a film formed by, for example, heating and vapor-depositing a getter material mainly composed of Ba by a heater or high-frequency heating, and the inside of the hermetic container is 1 × 10 6 by the adsorption action of the getter film. The degree of vacuum is maintained at a minus third power or a negative fifth power of 1 × 10 [Pa].
[実施形態例2]
以下に図3を参照し、本発明第2の実施形態例について説明する。ただし第2の実施形態例以下では画像表示装置全般については実施形態例1と同様なものを使用したため、以下では本実施形態例において特徴的な部分のみの説明をおこなう。
[Embodiment 2]
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. However, in the second and subsequent embodiments, since the same image display apparatus as that in the first embodiment is used, only the characteristic portions in the present embodiment will be described below.
実施形態例1と同様にリアプレート1001および側壁1003およびフェイスプレート1002にて真空に維持された表示パネルにおいて、フェイスプレート1002には本発明の特徴であるメタルバック1203上かつ非発光領域に絶縁体膜1205が設けられている。絶縁体膜1205の材質としては、実施形態例1と同様にSiO2を用いたがもちろんこれに限定されるわけではない。また、本実施形態例の絶縁体膜1205はSiO2をマスキングしCVDにて厚さ5μmの厚さで形成した。
In the display panel maintained in a vacuum by the
このようにして得た画像表示装置に10kVの高電圧を印加したところ、長時間にわたり放電が起こらず、安定した画像を表示することが出来た。また、フェイスプレート1002の発光領域にSiO2がないことにより、SiO2膜による電子ビームのエネルギー損失がないため、明るくコントラストの高い良好な画像を得ることが出来た。
When a high voltage of 10 kV was applied to the image display device thus obtained, no discharge occurred for a long time, and a stable image could be displayed. Further, since there is no SiO 2 in the light emitting region of the
[実施形態例3]
以下に図4を参照し、本発明第3の実施形態例について説明する。ただし第2の実施形態例以下では画像表示装置全般については実施形態例1と同様なものを使用したため、以下では本実施形態例において特徴的な部分のみの説明をおこなう。
[Embodiment 3]
The third embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. However, in the second and subsequent embodiments, since the same image display apparatus as that in the first embodiment is used, only the characteristic portions in the present embodiment will be described below.
実施形態例1と同様にリアプレート1001および側壁1003およびフェイスプレート1002にて真空に維持された表示パネルにおいて、フェイスプレート1002のメタルバック1203上に本発明の特徴である絶縁体粒子1206が配置されている。絶縁体粒子1206の材質としては、体積抵抗率がおおむね1×106以上であれば特にどのような材料でもかまわないが、ここではSiO2の粒子で粒子直径が3μmの物を用いた。粒子直径に関しては画像表示パネル内に残留する可能性があり、放電を発生させる可能性がある粒子直径を基準に考えればよく、おおむね数μm〜数十μm程度のものを用いるのが好ましい。また、絶縁粒子1206の接着に関しては、絶縁粒子1206にかかるクーロン力よりも強い力で拙著苦していればよいが、本実施形態例では粒子を散布する際に極小量の水ガラスを配合しメタルバック1203と絶縁粒子1206を接着している。
In the display panel maintained in vacuum by the
このようにして得た画像表示装置に10kVの高電圧を印加したところ、長時間にわたり放電が起こらず、安定した画像を表示することが出来た。 When a high voltage of 10 kV was applied to the image display device thus obtained, no discharge occurred for a long time, and a stable image could be displayed.
[実施形態例4]
以下に図5を参照し、本発明第4の実施形態例について説明する。ただし第2の実施形態例以下では画像表示装置全般については実施形態例1と同様なものを使用したため、以下では本実施形態例において特徴的な部分のみの説明をおこなう。
[Embodiment 4]
Hereinafter, a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. However, in the second and subsequent embodiments, since the same image display apparatus as that in the first embodiment is used, only the characteristic portions in the present embodiment will be described below.
実施形態例3と同様にリアプレート1001および側壁1003およびフェイスプレート1002にて真空に維持された表示パネルにおいて、フェイスプレート1002のメタルバック1203上に本発明の特徴である絶縁体粒子1206が配置されている。また、メタルバック1203上および絶縁体粒子1206上には、画像表示パネル内を真空に保つために、ゲッター膜1207がもうけられている。ゲッター膜の材料としては、実効的に画像表示パネル内の気体分子を吸着できれば良いが、本実施形態例ではBa膜を設けた。そのほかにもTiなども良好な気体分子吸着特性をもつため用いられることもある。このようにフェイスプレート1002側に導電性のゲッター膜を設けた際も、絶縁体粒子1206が有るためゲッター膜は不連続となり、異物粒子の帯電電荷量を制限することが出来る。
In the display panel maintained in a vacuum by the
このようにして得た画像表示装置に10kVの高電圧を印加したところ、長時間にわたり放電が起こらず、安定した画像を表示することが出来た。 When a high voltage of 10 kV was applied to the image display device thus obtained, no discharge occurred for a long time, and a stable image could be displayed.
[実施形態例5]
以下に図6および図7を参照し、本発明第5の実施形態例について説明する。ただし第2の実施形態例以下では画像表示装置全般については実施形態例1と同様なものを使用したため、以下では本実施形態例において特徴的な部分のみの説明をおこなう。
[Embodiment 5]
A fifth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. However, in the second and subsequent embodiments, since the same image display apparatus as that in the first embodiment is used, only the characteristic portions in the present embodiment will be described below.
図6は本発明の画像表示装置の画像領域内を列方向と平行な面で切断した模式的断面図であり、図7は本発明の画像表示装置のフェイスプレート1002を、画像表示パネル内面かつ画像領域の行方向終端部の模式的平面図である。
6 is a schematic cross-sectional view of the image area of the image display device of the present invention cut along a plane parallel to the column direction. FIG. 7 shows the
実施形態例1と同様にリアプレート1001および側壁1003およびフェイスプレート1002にて真空に維持された表示パネルにおいて、フェイスプレート1002には短冊状のメタルバック1208、短冊状メタルバック1208に給電するための共通電極1211、共通電極1211と各々の短冊状メタルバック1208を電気的に接続する抵抗体1210、短冊状メタルバック1208を電気的に接続がほとんど行われない高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209を有する。メタルバックを短冊状に設けることにより、放電時にリアプレート1001に流れ込む電荷量を小さくすることができ、放電電流を小さくし放電による損傷を小さくすることが出来る。また、共通電極1211および抵抗体1210を有することにより、各短冊間は適度な抵抗値で接続され、放電した短冊部にそれ以外の領域から電流が流れ込むのを制限できるのと同時に、定常時(画像表示時)には略同電位にすることが出来る。また、短冊状メタルバック1209間に高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209を有することにより、放電した短冊部にそれ以外の領域から電流が流れ込むのを制限できる。
In the display panel maintained in vacuum by the
短冊状のメタルバック1208の作製については、マスキングにより必要な部分のみメタルバックとしてアルミニウムを蒸着するような方法でも良いし、アルミニウムは全面に蒸着しリフトオフやレーザーによるトリミングなど必要でないところを後で除去するような方法で得ることも出来る。また共通電極1211については銀粒子含有導電性のペーストなどを用いスクリーン印刷などの厚膜プロセスを用いて形成した。また抵抗体1210も同様に酸化ルテニウムを含有した抵抗体ペーストなどを用いてスクリーン印刷などの厚膜プロセスを用いて形成した。また、高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209としては、実施形態例1で説明したブラックマトリクスを絶縁性のもの(低融点ガラスと黒色顔料を含むもの)を用いてスクリーン印刷で作製した。
For the production of the strip-shaped metal back 1208, a method of depositing aluminum as a metal back only on a necessary portion by masking may be used, or aluminum is vapor-deposited on the entire surface and a portion that is not necessary such as lift-off or laser trimming is removed later. It can also be obtained in such a way. The
このようなフェイスプレート1002を用いることで、高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209にて異物粒子の帯電電荷量を制限し、異物粒子による放電を制限することが出来る。また、短冊状メタルバック1208により放電時の損傷を小さくすることが出来る。
By using such a
このようにして得た画像表示装置に10kVの高電圧を印加したところ、長時間にわたり放電が起こらず、安定した画像を表示することが出来た。また、強制的に印加電圧を15kVまで上昇させた際に放電が発生したが、放電による損傷がほとんどなく画質の劣化しない信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来た。 When a high voltage of 10 kV was applied to the image display device thus obtained, no discharge occurred for a long time, and a stable image could be displayed. In addition, discharge was generated when the applied voltage was forcibly increased to 15 kV, but a highly reliable image display apparatus in which there was almost no damage due to discharge and the image quality was not deteriorated could be obtained.
[実施形態例6]
以下に図8および図9を参照し、本発明第6の実施形態例について説明する。ただし本実施形態例では画像表示装置全般については実施形態例5と同様なものを使用したため、以下では本実施形態例において特徴的な部分のみの説明をおこなう。
[Embodiment 6]
The sixth embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS. 8 and 9. However, in the present embodiment example, the same image display apparatus as that of the embodiment example 5 is used, and therefore, only the characteristic part in the present embodiment example will be described below.
図8は本発明の画像表示装置の画像領域内を列方向と平行な面で切断した模式的断面図であり、図9は本発明の画像表示装置のフェイスプレート1002を、画像表示パネル内面かつ画像領域の行方向終端部の模式的平面図である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view of the image area of the image display device according to the present invention cut along a plane parallel to the column direction. FIG. 9 shows the
実施形態例1と同様にリアプレート1001および側壁1003およびフェイスプレート1002にて真空に維持された表示パネルにおいて、フェイスプレート1002には短冊状のメタルバック1208、短冊状メタルバック1208に給電するための共通電極1211、共通電極1211と各々の短冊状メタルバック1208を電気的に接続する抵抗体1210、短冊状メタルバック1208を電気的に接続がほとんど行われない高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209を有する。
In the display panel maintained in vacuum by the
また、本発明の画像表示パネルには内部を真空に保つために、フェイスプレート1002上にゲッター膜が設けられている。ゲッター膜の材料としては、実効的に画像表示パネル内の気体分子を吸着できれば良いが、本実施形態例ではBa膜を設けた。そのほかにもTiなども良好な気体分子吸着特性をもつため用いられることもある。上記のようなゲッター膜は導電性を有するため、高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209に成膜されると、短冊状メタルバック1208同士が電気的に接続されてしまう。そこで実施形態例3と同様に絶縁体粒子1206を高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209に設けることにより、ゲッター膜を不連続とすること出来るため、短冊状メタルバック間の電気的接続を防ぐことが出来る。絶縁体粒子1206の材質としては実施形態例3と同様に、SiO2の粒子で粒子直径が3μmの物を用いた。また絶縁体粒子1206を設ける場所については、フェイスプレート1002内面全体でも上記の目的を果たすことが出来るが、非発光部のみに設けることにより絶縁体粒子1206による電子ビームのエネルギー損失をなくすことが出来るため、高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部1209に設けた。
In addition, the image display panel of the present invention is provided with a getter film on the
このようにして得た画像表示装置に10kVの高電圧を印加したところ、長時間にわたり放電が起こらず、安定した画像を表示することが出来た。また、強制的に印加電圧を15kVまで上昇させた際に放電が発生したが、放電による損傷がほとんどなく画質の劣化しない信頼性の高い画像表示装置を得ることが出来た。 When a high voltage of 10 kV was applied to the image display device thus obtained, no discharge occurred for a long time, and a stable image could be displayed. In addition, discharge was generated when the applied voltage was forcibly increased to 15 kV, but a highly reliable image display apparatus in which there was almost no damage due to discharge and the image quality was not deteriorated could be obtained.
1001 リアプレート
1002 フェイスプレート
1003 側壁
1004 耐大気圧支持構造(スペーサ)
1005 高圧導入部
1006 高圧電源
1101 電子ビーム源
1102 列方向配線
1103 行方向配線
1104 (表面電動型電子放出)素子膜
1201 蛍光体膜
1202 ブラックマトリクス
1203 メタルバック
1205 絶縁成膜
1206 絶縁性粒子
1207 ゲッター膜
1208 短冊状メタルバック
1209 高抵抗体もしくは絶縁体の短冊状メタルバック分断部
1210 抵抗体
1211 共通電極
1001
DESCRIPTION OF
Claims (12)
(A)複数の発光領域を含む発光体層を、その表面に有する基板と、
(B)前記発光体層を覆う導電性膜と、
(C)前記複数の発光領域上に配置されるように、前記導電性膜を覆う絶縁体膜と、
を有することを特徴とする発光体基板。 A light emitter substrate having a light emitting member used in an image display device,
(A) a substrate having a phosphor layer including a plurality of light emitting regions on its surface;
(B) a conductive film covering the phosphor layer;
(C) an insulator film covering the conductive film so as to be disposed on the plurality of light emitting regions;
A phosphor substrate characterized by comprising:
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