CN1832099A - 图像显示装置 - Google Patents
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Abstract
提供一种防止由电荷注入造成的电子源的破坏、不产生显示缺陷的高可靠性的图像显示装置。在显示区域的最外周设置与作为信号线的下部电极(11)或作为扫描线的扫描线总线布线(21)相同的、对图像显示不起作用的虚设的电位固定电极(11D1、11D2、21D1、21D2)，并将其连接到低阻抗的一定电位的电极(70、80)。
Description
技术领域
本发明涉及图像显示装置，尤其涉及使用了薄膜型电子源阵列的也称作自发光型的平板显示器的图像显示装置。
背景技术
开发了使用细微、可集成的称作薄膜型电子源的电子放射型电子源的图像显示装置(场致发射显示器：FED)。这种图像显示装置的电子源被分类为电子放射型电子源和热电子(hot electron)型电子源。圆锥发射体型(spindt)电子源、表面传导型电子源、碳纳米管型电子源等属于前者，后者则包括层积了金属—绝缘体—金属的MIM(Metal-Insulator-Metal)型、层积了金属—绝缘体—半导体的MIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、金属—绝缘体—半导体—金属型等的薄膜型电子源。
对于MIM型，例如在专利文献1中报道，对于金属—绝缘体—半导体型，报道了MOS型(非专利文献1)，在金属—绝缘体—半导体—金属型中，报道了HEED型(记载在非专利文献2等中)、EL型(记载在非专利文献3等中)、多孔硅型(记载在非专利文献4等中)等。
对于MIM型电子源，还公开在例如专利文献2中。MIM型电子源的结构和动作如下所述。即，具有在上部电极和下部电极之间插入绝缘层的结构，通过在上部电极和下部电极之间施加电压，下部电极中的费米能级附近的电子因隧道现象透过障壁，注入到作为电子加速层的绝缘层的传导带，而变为热电子，并流入到上部电极的传导带。这些热电子中，具有上部电极的功函数Φ以上的能量而到达上部电极表面的热电子在真空中放射。
【专利文献1】日本专利 特开平7-65710号公报
【专利文献2】日本专利 特开平10-153979号公报
【非专利文献1】j.Vac.Sci.Techonol.B11(2)p.429-432(1993)
【非专利文献2】high-efficiency-electro-emission device、Jpn、j、Appl、Phys、vol.36、pp.939
【非专利文献3】Electroluminescence、应用物理 第63卷、第6号、592页
【非专利文献4】应用物理 第66卷、第5号、437页
使用了这种薄膜型电子源的图像显示装置中，存在因其制造工艺上或显示动作中的没有预料到的带电和放电造成的电荷注入而破坏了电子源的情况。尤其很容易破坏位于显示区域的最外周的电子源。若电子源遭到破坏，则变为显示缺陷，与连接该电子源的信号线相连的所有电子源将显示不佳。
发明内容
本发明的目的是提供一种防止上述电子源的破坏，不会产生显示缺陷的高可靠性的图像显示装置。
为了实现上述目的，本发明在显示区域的最外周设置与信号线或扫描线相同的对图像显示不起作用的虚设的电位固定电极。并且，该电位固定电极连接到为低阻抗、一定电位的电极。
本发明的效果为，在制造工艺上产生的电荷注入被显示区域的最外侧的虚设的电位固定电极所吸收，保护显示用的电子源不受破坏。
附图说明
图1是说明本发明的图像显示装置的实施例1的阴极基板的示意平面图；
图2是说明本发明的图像显示装置的更具体的结构例的框图；
图3是表示本发明的薄膜型电子源的制法的图；
图4是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图3的图；
图5是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图4的图；
图6是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图5的图；
图7是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图6的图；
图8是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图7的图；
图9是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图8的图；
图10是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图9的图；
图11是表示本发明的薄膜型电子源的制法的接着图10的图；
图12是本发明的图像显示装置的整体结构例的说明图。
具体实施方式
下面，使用实施例的附图来详细说明本发明的实施方式。下面，以MIM(金属—绝缘体—金属)型电子源(阴极)为例来说明本发明的实施例，但是对于其他薄膜型阴极，也可同样适用。
【实施例1】
图1是说明本发明的图像显示装置的实施例1的阴极基板的示意平面图。在优选是玻璃的阴极基板10的内面上，经场绝缘层14和层间绝缘层15来相交(通常为正交)配置作为信号线的下部电极11和由扫描线(图1中为扫描线总线布线21)馈电的上部电极13，在相交部上以矩阵状配置由电子源ELS构成的象素PX。
作为信号线的下部电极11直接设置在阴极基板10的上下，或通过由挠性印刷基板相连的信号线驱动电路50U、50D来进行驱动。信号线驱动电路50U、50D由对应于各个下部电极11的信号线驱动电路芯片DD1、DD2、DD3、DD4...构成。另外，扫描线总线布线21直接设置在阴极基板10的左右，或通过由挠性基板连接的扫描线驱动电路60L、60R来进行驱动。扫描线驱动电路60L、60R由对应于各个扫描线总线布线21的扫描线驱动电路芯片SD1、SD2、SD3、SD4...构成。虽然该图像显示装置的信号线、扫描线总线布线是两侧驱动方式，但是单侧驱动一个或两者也是已知的。
电子源ELS由下部电极11、和对该下部电极11的表面进行阳极氧化后形成的作为电子加速层的隧道绝缘层12和上部电极13的层积构成。上部电极13由扫描线总线布线21来馈电。用显示区域AR来表示矩阵状配置了电子源ELS的区域。
图1中，在作为信号线的下部电极11的左右各外侧设置电位固定电极11D1、11D2，并连接到低阻抗的一定电压的电极部件80。另外，在对上部电极13馈电的扫描线总线布线21的上下右各外侧设置电位固定电极21D1、21D2，并连接到低阻抗的一定电压的电极部件70。对显示起作用的象素PX的电子源ELS在下部电极11和上部电极13之间插入隧道绝缘层。虽然电位固定电极11D1、11D2和电位固定电极21D1、21D2的相交部可以仅为场绝缘层14或层间绝缘层15中的一个，但是从制造的容易性来看最好与象素部为相同的结构。
图2是说明本发明的图像显示装置的更具体的结构例的框图。图2中，围绕构成图像显示装置的画面的显示面板100，隔着挠性印刷基板90设置了信号线驱动电路50U、50D和扫描线驱动电路60L、60R。
在该结构中，在显示区域的外周设置的电位固定电极11D1、11D2和电位固定电极21D1、21D2也通过挠性印刷基板90达到信号线驱动电路50U、50D和扫描线驱动电路60L、60R，而连接到各驱动电路的恒定电源。
在上述的实施例中，在显示区域的外周四边全部设置了电位固定电极，但是也可分别设置在相邻的两个边上，或仅在平行的两边、或一个边上设置也有效果。
接着，通过图3到图11所示的制造工艺来说明本发明的图像显示装置的阴极基板的详细结构。首先，如图3所示那样，在玻璃基板10上成膜下部电极11用的金属膜。作为下部电极11的材料使用Al系金属。使用Al系金属是因为通过阳极氧化可以形成高质量的绝缘膜。这里，使用了在Al中掺杂了2原子量％的Nd的Al-Nd合金。成膜例如使用溅镀法。膜厚为300nm。
在成膜后，通过图案形成(patterning)工艺、蚀刻工艺来形成带状的下部电极11(图4)。下部电极11的电极宽度因图像显示装置的大小和分辨率而不同，但是其子象素的间距程度，大致为100～200微米左右。蚀刻使用例如，利用磷酸、醋酸、硝酸的混合水溶液的湿法蚀刻。由于该电极为宽度宽的简单的带状结构，所以抗蚀剂的图案形成可以通过低价的接近(proximity)曝光和印刷法等进行。
接着，限制电子放射部，形成防止向下部电极11边缘的电场集中的场绝缘层(也称作保护绝缘层)14和隧道绝缘层12。首先，通过抗蚀剂膜25来掩模图5所示的下部电极11上的作为电子放射部的部分，对其他部分有选择地进行厚阳极氧化而变为场绝缘层14。若化成电压为100V，则形成厚度为约136nm的保护绝缘层14。之后，去除抗蚀剂膜25来阳极氧化残余的下部电极11的表面。例如，若化成电压为6V，则在下部电极11上形成厚度为约10nm的绝缘层(隧道绝缘层)12(图6)。
接着，通过例如溅镀法等来成膜层间绝缘膜15和用于配置作为对上部电极13的馈电线的扫描线总线布线和间隔片(后述)的、将间隔片电连接到扫描线总线布线的作为间隔片电极的金属膜(图7)。该层间绝缘层15在由阳极氧化形成的场绝缘膜14上有针孔(pinhole)的情况下，填充该缺陷，而实现了保持下部电极11和扫描线总线布线之间的绝缘的作用。作为扫描线总线布线的金属中间层17使用Al的壁厚布线，并形成在金属下层16和金属上层14之间夹着的三层膜。这里，金属下层16和金属上层18使用了Cr。为了减少布线电阻，使Al的膜厚尽可能厚。这里，设金属下层的膜厚16为100nm，金属中间层17的膜厚为4um，金属上层18的膜厚为100nm。还可用导电性糊剂的丝网印刷等来形成金属中间层17。
接着，通过图案成形和蚀刻工艺将金属上层18加工为与下部电极11正交的带状形状。该蚀刻使用例如利用硝酸铵铈(硝酸アンモニウムセリウム)水溶液的湿法蚀刻(图8)。
接着，如图9所示，通过图案成形和蚀刻工艺将金属下层16加工为与下部电极11正交的带状形状。蚀刻通过利用磷酸、醋酸的混合水溶液的湿法蚀刻来进行。这时，使金属下层16的单侧(电子源形成侧，图9B-B’线截面图的左侧)比金属上层18鼓出(突出)，在后面的工艺中作为确保与上部电极13之间连接的连接电极(接触部)，在金属下层16的相反侧(与电子源形成侧相反侧，图9B-B’线截面图的右侧)以金属上层18为掩模而形成下挖(under cut)，在后面的工艺中形成分离上部电极13的遮檐。由此，可以自匹配地分离上部电极13，且可形成进行馈电的扫描线总线布线。
接着，加工层间绝缘膜15而使电子放射部开口。电子放射部形成为子象素内的一条下部电极11、和与该下部电极11正交的两条上部总线电极夹着的空间的正交部的一部分。蚀刻可以通过使用了例如以CF4和SF6为主要成份的蚀刻剂的干法蚀刻来进行(图10)。
最后，进行上部电极13的成膜。该成膜法使用例如溅镀成膜。作为上部电极13，例如使用Ir、Pt、Au的层积膜，膜厚例如为6nm。这时，上部电极13在夹着电子放射部的两条扫描线总线布线的一方(图11B-B’线截面图的右侧)中，由通过金属下层16的后退形成的遮檐结构来切断。另一方面，在图11的左侧，形成通过扫描线总线布线的金属下层16的接触部(由箭头19所示)不产生断路的连接，来进行馈电的结构(图11)。
图12是本发明的图像显示装置的整体结构例的说明图。是以使用了MIM型薄膜电子源的图像显示装置为例的示意平面图。图12中，主要表示了具有电子源的一个玻璃基板(阴极基板)10的平面，但是一部分形成有荧光体的另一个玻璃基板(荧光体基板、显示侧基板、滤色器基板)仅部分显示了其内面具有的黑色矩阵120和荧光体111、112、113，而并未图示基板本身。
在阴极基板10上，形成了构成与信号线驱动电路50相连的信号线(数据线、信号电极布线)的下部电极11、构成与扫描线驱动电路60相连并与信号线正交配置的扫描线(三层的扫描线总线布线)21的金属下层16和金属中间层17及金属上层18、场绝缘膜14和其他后述的功能膜等。另外，阴极(电子放射部、电子源)与上部总线电极相连，在经绝缘层层积到下部电极11的上部电极(图中未示)中形成，而从由绝缘层的薄层部分形成的绝缘层(隧道绝缘层12)的部分放射电子。
另一方面，显示侧基板10的内面上，由提高显示图像的对比度用的遮光层，即黑色矩阵120、红色荧光体111、绿色荧光体112和蓝色荧光体113构成。作为荧光体，例如可以为，红色使用Y2O2S：Eu(P22-R)、绿色使用ZnS：Cu、Al(P22-G)、蓝色使用ZnS：Ag、Cl(P22-B)。阴极基板10和荧光体基板插入由玻璃板或陶瓷板构成的间隔片30，而以预定的间隔来进行保持，在显示区域的外周使框玻璃(密封框，图中未示)插入来真空密封内部。
间隔片30配置在阴极基板10的扫描线21的上部，配置为隐藏在荧光面基板的黑色矩阵120之下。将下部电极11连接到信号驱动电路50，将构成扫描线总线布线的扫描电极21连接到扫描线驱动电路60。
在该阴极结构中，通过由具有耐热性和耐氧化性的Cr或Cr合金等夹着低电阻的Al或Al合金(例如Al-Nd)的布线而形成具有层积结构的扫描线总线布线，从而可以在显示区域上自匹配地加工上部电极13，或者通过密封工艺来生成没有劣化的扫描线总线布线，从而可以通过显示装置的布线电阻来抑制电压降。
图12所示的MIM电子源在阴极基板10上层积作为信号线的下部电极11、隧道绝缘层12、上部电极13来形成电子放射部，在隧道绝缘层12之外的部分通过场绝缘层14、层间绝缘层15来与扫描电极电分离。
Claims (4)
1、一种图像显示装置，由下列部分构成真空容器来形成：在信号线和经绝缘膜与之相交的扫描线之间的该相交部上具有薄膜型电子源、且在显示区域内按矩阵状配置所述薄膜型电子源的阴极基板；具有对应于各个所述电子源而配置的多个颜色的荧光体层和阳极的荧光体基板；以及围绕所示显示区域插在所述阴极基板和所述荧光体基板之间使两个基板粘合的密封框，其特征在于：
在所述显示区域的至少相邻的一对边的最外侧具有连接到低阻抗的、一定电位的电极的电位固定电极。
2、根据权利要求1所述的图像显示装置，其特征在于：
所述电位固定电极是与所述信号线或所述扫描线相同的布线，在与该信号线或扫描线相交的部分插入绝缘层。
3、根据权利要求2所述的图像显示装置，其特征在于：
在所述至少相邻的一对边上所具有的一对电位固定电极的相交部插入的所述绝缘层，为与构成所述薄膜型电子源的绝缘层相同的结构。
4、根据权利要求2或3所述的图像显示装置，其特征在于：
所述信号线是铝或铝合金，构成所述薄膜型电子源的绝缘层是其阳极氧化膜。
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