JP2001043791A - 電極固定方法、電極接続方法、電界放射冷陰極および表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高い精度で電極を絶縁性基板に固定できる。 【解決手段】 ゲート電極６を固定するための固定用開
口部６ａの位置に対応して、かつ絶縁性基板表面に直接
または該絶縁性基板表面の配線層３ａを介して形成され
た柱状溶融材５が固定用開口部６ａを貫通するように、
ゲート電極を絶縁性基板上に配設する工程と、上記柱状
溶融材の先端を加熱溶融させてゲート電極を絶縁性基板
に固定する工程とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電極固定方法、電極
接続方法、電界放射冷陰極および表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＦＥＤ（Field Emission Display）は、
２次元マトリクス状に配置した電子源から放出された電
子を、対向電極に形成された蛍光体層からなる発光部に
衝突させて発光させるフラットパネル（平面）ディスプ
レイである。このＦＥＤは、サブミクロン〜ミクロンサ
イズの微小真空管、すなわち、電界放射冷陰極電子源を
用いた真空マイクロデバイスの一種である。基本構成
は、従来の真空管と同じ３極管であるが、熱陰極を用い
ず、陰極（エミッタ）に高電界を集中して量子力学的な
トンネル効果により電子を引き出す電界放射冷陰極を用
いている。この引き出した電子を、陽極／陰極間の電圧
で加速し、陽極に形成した蛍光体層に衝突・励起させて
発光させる。陰極線による蛍光体の励起発光という点で
は、ブラウン管と同じ原理であるが、ブラウン管と比較
して体積と重量ならびに消費電力が小さいという特長を
持っている。さらに、液晶ディスプレイ装置と比較し
て、バックライトが必要なく、かつ視野角が広いという
特長を持っている。

【０００３】電界放射冷陰極には、電子を引き出す電極
として金属薄板からなるゲート電極が絶縁性基板上に配
設・固定されているタイプのものがある。従来、このゲ
ート電極の絶縁性基板上への固定は、絶縁性基板に形成
された溶融材にゲート電極を直接溶融して固定する方法
が知られている。従来の方法を図５に示す。図５（ａ）
は、電子放出層に対して密着するタイプの絶縁層を形成
したゲート電極を有する電界放射冷陰極の一部切欠き断
面図を、図５（ｂ）は、電子放出層に対して密着しない
タイプの絶縁物を介して形成されるゲート電極を有する
電界放射冷陰極の一部切欠き断面図をそれぞれ示す。ゲ
ート電極６は、絶縁性基板２上に絶縁物７、７´を介し
て配設され、電子放出層４に強電界をかけるための陰極
３および電子放出層４とは電気的に絶縁されている。そ
してゲート電極６は絶縁性基板２に溶融材５ａにより固
定されており、図示を省略したが、他の場所では絶縁性
基板２に配設されたゲート電極を電気的に外部に引き出
すための電気的配線層とゲート電極６とが導電性の溶融
材料によって電気的に接続されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、溶融材
５ａと金属薄板からなるゲート電極６とを直接溶接しよ
うとすると、絶縁性基板２上に形成される溶融材５ａは
厳しい高さ精度が要求される。すなわち、ゲート電極６
は、電極の裏側に形成された絶縁物７、７´によって陰
極とのギャップ（高さ）を規定しているが、これと同等
の精度が溶融材５ａにも要求されるので二重の形成精度
が要求される上に、溶融材５ａの高さが高すぎても低す
ぎても溶接の際にゲート電極６に歪みが生じて所定の間
隙を維持できないという問題がある。例えば、電界放射
冷陰極においては、ゲート電極６が絶縁物７、７´を介
して絶縁性基板２上に固定され、また絶縁性基板上の引
き出し電極と電気的に接続されている。この場合、特に
密着型絶縁層を形成したゲート電極（図５（ａ））では
絶縁層の厚みが 10μm 未満の場合もあり、そのような
厚みに溶融材５ａの高さを精度よく形成することが困難
である。また、所定の間隙を維持するためには工程管理
が複雑になり、生産性に劣るという問題がある。また、
絶縁性基板２上に直接または配線層に電気的に接続して
ゲート電極６を配設しようとするとゲート電極上面から
は絶縁性基板表面の配線層が見えないので、配線層とゲ
ート電極との電気的接続を行なうための位置合わせが困
難になるという問題がある。

【０００５】また、絶縁性基板表面に形成される配線層
とゲート電極との電気的接続を行なおうとすると、ゲー
ト電極下面に絶縁層がある場合は電気的接続ができな
い。このため、溶融材５ａが融着する部分の絶縁層を部
分的に除去するか、あるいは絶縁層形成時に、何らかの
方法でマスキングして絶縁物を形成した後、そのマスキ
ング部分を除去して金属面を露出させるが、いずれも絶
縁層の形成工程が複雑になり生産性に劣るという問題が
ある。さらに、ゲート電極上面からは絶縁性基板表面の
配線層が見えないので、配線層とゲート電極との電気的
接続を行なうための位置合わせが困難になるという問題
がある。

【０００６】本発明は、このような問題に対処するため
になされたもので、溶融材の高さ精度を厳しくしなくと
も、また、製造工程数を増加させることなく、高い精度
でゲート電極を絶縁性基板に固定することができるとと
もに、絶縁性基板表面の配線層と電極との電気的接続が
容易にできる電極固定方法、電極接続方法、およびこれ
らの方法によって得られる電極を備えた電界放射冷陰極
ならびに表示装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電極固定方法
は、絶縁性基板表面に直接または該絶縁性基板表面の電
気配線層上に形成された柱状溶融材が上記固定用開口部
を貫通するように、上記電極を絶縁性基板上に配設する
工程と、上記固定用開口部より突出した上記柱状溶融材
の先端を加熱溶融させて、上記電極を絶縁性基板に直接
または電気配線層に接続して固定する電極固定工程とを
備えてなることを特徴とする。

【０００８】電極の固定用開口部に柱状溶融材を貫通さ
せる方法により、柱状溶融材の高さは固定用開口部を貫
通して先端が突出する程度の高さとすればよく、柱状溶
融材の高さ制御の精度を緩和してもゲート電極と絶縁性
基板間に配設されたスペーサーとしての絶縁物によって
ゲート電極の高さが規定されているので、絶縁性基板上
に精度よく電極を固定できる。また、固定用開口部の位
置と柱状溶融材の形成箇所とを整合させることで組み立
て工程中の仮止めが容易にでき、柱状溶融材に導電性材
料を使うことで絶縁性基板表面の配線層とゲート電極と
の電気的接続が容易にでき、密着型絶縁層を採用する場
合には絶縁層のパターニングが不要となり製造工程数が
増加しない。また、柱状溶融材の先端を加熱溶融させて
上部より柱状溶融材の先端をつぶしてかしめることによ
り、電極を絶縁性基板上に精度よく固定でき、また電極
裏面に絶縁層があっても固定または電気的接続ができ
る。

【０００９】また、上記電極固定工程が、絶縁性基板に
形成された柱状溶融材の先端部分に、この柱状溶融材と
溶融接着する耐熱性薄板を配置し、この耐熱性薄板を介
して柱状溶融材の先端を間接的に加熱溶融させることを
特徴とする。なお、本発明における耐熱性薄板の耐熱性
とは真空管の管球化工程（約 470℃）で変形や溶解、焼
失などをしないで必要十分な剛性が確保できる程度の熱
特性を有することをいう。柱状溶融材と溶融接着する耐
熱性薄板を介して柱状溶融材の先端を加熱溶融させるこ
とにより、ゲート電極の前後左右の固定が確実にでき
る。

【００１０】本発明の電極接続方法は、電極の固定用開
口部位置に対応して、絶縁性基板表面の電気配線層上に
形成された導電性の柱状溶融材が上記固定用開口部を貫
通するように、上記電極を絶縁性基板上に配設する工程
と、上記固定用開口部より突出した上記柱状溶融材の先
端を加熱溶融させて、上記電極と上記電気配線層とを電
気的に接続する工程とを備えてなることを特徴とする。
電極の固定用開口部に柱状溶融材を貫通させ、開口部よ
り突出した柱状溶融材の先端を加熱溶融させて、上記電
極と電気配線層とを電気的に接続することにより、電極
と電気配線層との電気的接続のみを目的とする場合であ
っても、柱状溶融材に導電性材料を使うことで電気的接
続が容易にでき、密着型絶縁層を採用する場合には絶縁
層のパターニングが不要となり製造工程数が増加しな
い。また、上記柱状溶融材の先端部分に、この柱状溶融
材と溶融接着する耐熱性薄板を配置し、この耐熱性薄板
を介して上記柱状溶融材の先端を間接的に加熱溶融させ
ることにより、電極裏面に絶縁層があっても電気的接続
ができる。

【００１１】本発明の電界放射冷陰極は、絶縁性基板
と、この絶縁性基板上に形成された陰極と、この陰極お
よびゲート電極を外部に引き出す電気配線層と、上記陰
極上に形成された電子放出層と、絶縁物を介して上記電
子放出層の上部に開口部が複数個形成された金属薄板か
らなるゲート電極とを備え、上記ゲート電極が、上述の
方法で固定または電気的に接続されている電極であるこ
とを特徴とする。絶縁性基板上に精度よく固定されたゲ
ート電極を用いることにより、電子放出特性に優れた電
界放射冷陰極となる。

【００１２】本発明の表示装置は、少なくとも一部が透
光性の表示面を有して内部が所定の真空度とされた外囲
器と、上記表示面の内側に、蛍光体層に電圧を印加する
ための陽極を備えた発光部と、上記外囲器内部に発光部
と所定の間隙を有して配置され、発光部に対して電子を
放出する電界放射冷陰極とを備えてなる表示装置におい
て、上記電界放射冷陰極が、本発明に係る上記電界放射
冷陰極であることを特徴とする。上記電子放出特性に優
れた電界放射冷陰極を用いることにより、表示品位に優
れた表示装置が得られる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の電極固定方法または電極
接続方法は、絶縁性基板と電極との間隙を精度よく維持
する必要のある場合や、配線層との電気的接続を任意の
箇所でとる必要のある場合の電極の固定方法または電極
接続方法に適用できる。特に金属薄板からなる電界放射
冷陰極のゲート電極固定方法または電極接続方法に好適
である。本発明の電極固定方法の一例を図１を参照して
説明する。図１は電界放射冷陰極に用いられるゲート電
極固定方法の工程図である。絶縁性基板２を準備し、こ
の絶縁性基板２上に陰極３およびこの陰極３の上に電子
放出層４、ならびに柱状溶融材５を形成する（図１
（ａ））。または、絶縁性基板２上に陰極３、この陰極
３の上に電子放出層４および引き出し線などの配線層３
ａを形成し、この配線層３ａ上に柱状溶融材５を形成す
る（図１（ｂ））。

【００１４】絶縁性基板２は、基板自体が絶縁性である
ガラス、セラミックス類、または表面に絶縁層が設けら
れたシリコンなどの半導体類および金属類を使用でき
る。好ましい絶縁性基板２としては、ガラス、セラミッ
クス類を挙げることができる。例えば、フォルステライ
ト、カリ石灰ガラス、青板・ソーダガラス、白板・カリ
ガラス、ソーダ・アルミ・珪酸ガラス、ソーダ・カリガ
ラス、ホウ珪酸ガラス、アルカリフリーガラス、耐熱ホ
ウ珪酸ガラス、９６％珪酸ガラス、珪酸ガラス等を挙げ
ることができる。これらの中で、フォルステライト、白
板・カリガラス、青板・ソーダガラスが、熱膨張係数が
焼結体層と略同一となり本発明にとって好ましい。ま
た、後述するダイヤモンドライクカーボンの製膜性に優
れている均一微細な結晶の集合体である結晶化ガラスも
好ましい。

【００１５】絶縁性基板２上に形成される陰極３および
配線層３ａは、半導体チップなどに使用できる配線材料
を使用することができる。例えば、チタン（Ｔｉ）、タ
ングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎ
ｂ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａ
ｇ）、金（Ａｕ）、白金（Ｐｔ）、およびこれらの合
金、化合物を挙げることができる。また、陰極３の形成
方法は、スパッタリング法やＣＶＤ法など半導体チップ
などに用いられる周知の方法を採用することができる。

【００１６】陰極３上に電子放出層４が形成される。電
子放出層４は仕事関数が小さい材料で形成されることが
好ましい。仕事関数が小さい材料、例えば電子放出しき
い値電界が約 20V/μm 程度以下の材料を用いることに
より、低いゲート電圧で電子を取り出すことができる。
仕事関数が小さい材料としては、例えば、ダイヤモンド
ライクカーボン（ＤＬＣ）、単結晶ダイヤモンド、多結
晶ダイヤモンド、非晶質ダイヤモンド、非晶質カーボ
ン、カーボンナノチューブ等の炭素系電子放出材料を挙
げることができる。ダイヤモンドライクカーボン（ＤＬ
Ｃ）は、非晶質の部分を含むがダイヤモンド結晶類似の
構造を有し、スパッタリングＰＶＤやプラズマＣＶＤ法
で製膜され、0.1〜10 V/μm 程度の電子放出しきい値電
界を有している。上記陰極と同様な方法で製造すること
ができ、好適な材料である。

【００１７】絶縁性基板２上に直接に、または絶縁性基
板２表面に形成された配線層３ａに、接続して柱状溶融
材５を形成する。柱状溶融材５は融点 500℃以上の合
金、ガラス、封着材を用いることができる。例えば、フ
リットガラス、ロウ材、耐熱性導電ペーストまたは合金
類を用いることができる。なお、これらの材料は、形成
された柱状溶融材５が融点 500℃以上を有すればよい。
柱状溶融材５の融点の上限としては、後述する加熱溶融
時に先端部分が溶融できる融点である。フリットガラス
など電気絶縁性を有する柱状溶融材５は、絶縁性基板２
上に形成された引き出し線などの配線層との電気的接触
を避けてゲート電極を固定するのに適している。一方、
耐熱性導電ペーストや合金類、ロウ材など導電性を有す
る柱状溶融材５は、絶縁性基板２上に形成された引き出
し線などの配線層３ａとの電気的接触を兼ねてゲート電
極を固定、または電気的接続のみをするのに適してい
る。

【００１８】なお、導電性を有する柱状溶融材は、絶縁
性基板２表面の配線層３ａ部分および該配線層がない部
分のいずれに形成してもよい。この場合、ゲート電極に
設ける固定用開口部の位置と、絶縁性基板２表面の配線
パターンとを整合させることにより、柱状溶融材を全て
導電性を有する材料で形成することができる。一方、電
気絶縁性を有する柱状溶融材は、引き出し線などの配線
層との電気的接触ができないので、ゲート電極固定のみ
に使用される。

【００１９】固定用フリットガラスなど電気絶縁性を有
する柱状溶融材としては、蛍光表示管に用いられる絶縁
ガラスペーストや封着ガラスペーストよりも融点の高い
もの、半導体装置に用いられる封止材などを使用するこ
とができる。例えば、珪酸ナトリウム、珪酸カリウムな
どの水ガラス、または有機基材に、結晶質または融点50
0℃以上の非晶質のフリットガラスが配合されているペ
ースト状材料を挙げることができる。なお、フリットガ
ラスにはアクリル樹脂などを粘着材として配合すること
が好ましい。

【００２０】耐熱性導電ペーストや合金類など導電性を
有する柱状溶融材としては、一般に次に示すようなもの
が使用できる。その一つは硬ロウと呼ばれる高融点のロ
ウ材であり、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）、亜
鉛（Ｚｎ）を主体とした合金に、ニッケル（Ｎｉ）、錫
（Ｓｎ）、マンガン（Ｍｎ）、燐（Ｐ）などを添加した
「金ロウ」や「銀ロウ」、「黄銅ロウ」などが一般的に
ある。また、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）銅（Ｃｕ）に加え
てアルミニウム（Ａｌ）、インジウム（Ｉｎ）などの低
融点金属およびこれらの合金またはこれらの金属粉体を
主体とした厚膜材料、半導体装置に用いられるダイボン
ディングやワイヤボンディング材料等の中で融点 500℃
以上の材料、または蛍光表示管等で用いられている鉄
（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、ニッケル（Ｎｉ）を主体と
したＳＵＳ３０４、４２６合金などの金属を用いること
ができる。例えば、耐熱性導電ペーストとしては、導電
性充填材を接着剤に混合したものである。導電性充填材
は、導電性金属類の粉、例えば銀（Ａｇ）、金（Ａ
ｕ）、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）粉、導電性炭素粉
等を挙げることができる。また、接着剤は、珪酸ナトリ
ウム、珪酸カリウムなどの水ガラス、フリットガラス等
を挙げることができる。なお、フリットガラスにはアク
リル樹脂などを粘着材として配合することが好ましい。

【００２１】柱状溶融材５の形成方法としては、転写や
印刷法など、半導体チップなどに用いられる周知の方法
およびエッチングパーツ、ロッド、線材などの固形成形
品などを採用できる。また、プレスなどで押し固めた材
料を絶縁性基板上に置いて溶融固定する方法であっても
よい。柱状溶融材５の高さは、絶縁性基板２よりゲート
電極６までの高さを越え、ゲート電極の固定用開口部を
貫通して該ゲート電極６より突出できる程度の高さであ
って、溶融させたときに先端形状が潰れて逆凸形状また
は先端が広がった形状になる程度の体積があればよい。
使用する材料にもよるが、ゲート電極上面より突出する
部分が長すぎると途中で折れ曲がってしまったりするの
と、短すぎると十分な逆凸形状を作るのに溶融部分が不
足することとなる。柱状溶融材５がゲート電極６を貫通
して突出することにより、その先端を加熱溶融させてゲ
ート電極６を絶縁性基板２に、かしめて固定することが
できる。

【００２２】なお、ここで柱状溶融材５の形状は、電極
の固定用開口部から突出する程度の突起形状を有してい
ればよく、凸形やＬ字型、△型など固定用開口部より先
端が突出して先端の溶融によってかしめることができ、
かつ下部が電極ギャップを阻害しない程度の高さ基準を
満たしていればよい。例えば、４２６合金などをエッチ
ング、打ち抜きなどによってパターン形成し、立て起こ
してＬ字状としたパーツを基板上の所定位置に配置し、
配線パターンと接続した後切断分離しておく。一方、予
め絶縁スペーサーが形成されたゲート電極を位置合わせ
して上記Ｌ字状突起部分と固定用開口部分を合わせてお
き、その後にＬ字状突起部の先端部を溶融してかしめ、
接続、固定することができる。

【００２３】柱状溶融材５を設ける位置は、絶縁性基板
表面に直接設ける場合は、画素間に設けることが電子放
出層４とゲート電極６との間隙を一定に維持できるので
好ましい。一方、絶縁性基板表面に形成された配線層を
介して設ける場合は、その配線層上に設ける。この場
合、外部引き出し線との電気的接続機能および絶縁スペ
ーサーによって正確に規定されている電子放出層４とゲ
ート電極６との間隙を一定に維持する機能を柱状溶融材
５が有する。

【００２４】次に、ゲート電極６を絶縁性基板２上に絶
縁物７を介して配設する（図１（ｃ））。なお、図１
（ｃ）は、絶縁性基板２上に直接柱状溶融材５を形成し
た場合の図である。ゲート電極６の配設は、固定用開口
部６ａに柱状溶融材５の先端を挿入して貫通させること
により行なう。貫通させることにより、ゲート電極６の
位置決めおよび仮止めが同時にできる。ゲート電極６の
固定用開口部６ａは、画素間に設けられた柱状溶融材５
の位置に対応させて、柱状溶融材５の柱径よりも直径の
大きな貫通孔として設ける。

【００２５】ゲート電極６は電子放出層から電子を引き
出す電極であり、金属薄板で形成される。ゲート電極６
は熱膨張係数が 7×10^-6〜19×10^-6／℃の材質であれば
使用することができる。熱膨張係数がこの範囲にあるこ
とにより、基板材料や裏面に形成される絶縁層との熱膨
張係数の整合性が図れ、封着工程における電極のたるみ
や反りなどを抑えることができる。具体的には、４２６
合金、ステンレス（ＳＵＳ３０４）、ニッケル（Ｎｉ）
のいずれかの薄板であることが好ましい。

【００２６】また、ゲート電極６は複数の電子引き出し
用開口部６ｂが形成されている。この開口部６ｂは金属
薄板をエッチング加工などにより形成することができ、
その平面形状は電子放出層から引き出される電子に対し
て電界強度分布が均一になる円形である。その開口部６
ｂの直径は、電界が均一に印加することができるため、
小さいほうがよいが、開口部６ｂの直径が小さくなるか
もしくは板厚が厚くなると、金属薄板のエッチング加工
が困難になるなどの問題が生じるため、一つの開口部６
ｂの直径は、φ 10〜100μm である。φ 10μm 未満で
あると製造が困難であり、またφ100μm を越えると、
電子放出層から電子を引き出す電界を印加することが困
難となる。一つの開口部６ｂと他の開口部６ｂとの距離
（ピッチ）は、開口部６ｂの直径によって異なり、この
直径より略大きい距離（ピッチ）であればよい。なお、
一つの開口部６ｂの形状は、円形以外に矩形パターン、
正六角形パターン等の多角形パターンとすることができ
る。ゲート電極６の板厚は 10〜200μm であることが好
ましく、より好ましくは 30〜60μm である。板厚が 10
μm 未満であると電子放出層と一定距離を維持するのが
困難となり、200μm を越えると、開口部６ｂの直径が
小さい場合に加工が困難となる。

【００２７】図１において、ゲート電極６が電子放出層
４に対向する面に絶縁層を形成することができる（図示
省略）。特に電子放出層４との間隙が 20μm 未満とな
る場合は絶縁層を形成することにより、安定してゲート
電極６と陰極３との絶縁を確保することができる。ま
た、ゲート電極裏側の開口部周辺に絶縁層を形成するこ
とによりゲート電極に吸収される無効電流を抑えること
ができ、効率的に電界を印加することが可能になる。絶
縁層としては、金属薄板からなるゲート電極６に反りを
発生させることのない薄膜であれば、スパッタリング方
法や金属アルコキシドを焼成する方法で形成される金属
化合物薄膜、あるいは全芳香族ポリイミドなどの耐熱性
樹脂薄膜等を用いることができる。

【００２８】ゲート電極６と絶縁性基板２との間に設け
られる絶縁物７は、スペーサーとして使用できる絶縁物
であればよく、例えば、無機繊維、無機絶縁物粉体の焼
結体、無機絶縁物粒子、ガラスビーズ、ガラスロッド等
を挙げることができる。

【００２９】最後に、柱状溶融材５の先端部分を加熱溶
融して、かしめることによりゲート電極６を絶縁性基板
２に固定する（図１（ｄ））。なお、図１（ｄ）は、絶
縁性基板２上に直接柱状溶融材５を形成してかしめた場
合の図である。加熱溶融手段は、レーザービーム加熱、
電子ビーム加熱、抵抗熱圧着、超音波接合などを用いる
ことができる。

【００３０】また、ゲート電極６を絶縁性基板２に固定
する他の手段について図２により説明する。図２は密着
型ゲート構造を有する電界放射冷陰極におけるゲート電
極固定方法の工程図である。絶縁性基板２を準備し、こ
の絶縁性基板２上に陰極３およびこの陰極３の上に電子
放出層４、ならびに柱状溶融材５を形成する（図２
（ａ））。または、絶縁性基板２上に陰極３および引き
出し線などの配線層３ａを形成し、この陰極３の上に電
子放出層４を形成し、配線層３ａ上に柱状溶融材５を形
成する（図２（ｂ））。これらの工程は、上記ゲート電
極固定方法と同一である。次に、ゲート電極６を絶縁性
基板２上に絶縁物７を介して配設するとともに、柱状溶
融材５の先端部分に、この柱状溶融材と溶融接着する耐
熱性薄板８を配置する（図２（ｃ））。絶縁物７は無機
絶縁物粉体の焼結体などの絶縁層であり、またこの絶縁
物７が電子放出層４に密着している。

【００３１】耐熱性薄板８は、柱状溶融材５と加熱溶融
して相互に接着できる材料であれば金属薄板または絶縁
薄板であってもよい。好ましい耐熱性薄板８は、ゲート
電極６と熱膨張係数が略同一の材料である。好ましい耐
熱性薄板８としては、４２６合金、ニッケル（Ｎｉ）、
ＳＵＳ３０４、アルミナセラミック（Ａｌ₂Ｏ₃）等を例
示することができる。これらはゲート電極材料と熱膨張
係数が略同一で、柱状溶融材が接着できる材料であれば
よい。また、耐熱性薄板８の大きさは、隣接する画素に
形成される電子引き出し用開口部６ｂを塞がない大きさ
とする。好ましい大きさとしては、カソードパターンと
画素間のスペースにもよるが固定用開口部６ａの平面積
の約 1.1倍以上あればよい。

【００３２】この耐熱性薄板８を介して柱状溶融材５の
先端を間接的に加熱溶融することによりゲート電極６を
絶縁性基板２に固定する（図２（ｄ））。加熱溶融する
手段は、上記レーザービーム加熱、電子ビーム加熱、抵
抗熱圧着、超音波接合などを採用することができる。な
お、上記方法は密着型ゲート構造を有する電界放射冷陰
極について説明したが、非密着型ゲート電極構造を有す
る場合においても耐熱性薄板８を用いてゲート電極６を
絶縁性基板２に固定できる。

【００３３】この発明は、図１（ｄ）に示す非密着型ゲ
ート電極構造、または図２（ｄ）に示す密着型ゲート電
極構造を有する電界放射冷陰極１を含む。特に密着型ゲ
ート電極構造を選択したときは、配線層とゲート電極の
電気的接続に際し、ゲート電極の上面で接続が行われる
ので、ゲート電極裏面の絶縁層を除去する必要がなく製
造工程数の増加を抑えることができ、低コストでゲート
電極のギャップを高精度に維持したまま固定することが
可能となる。

【００３４】なお、本発明による電極の固定方法や電極
接続方法は、電界放射冷陰極のゲート電極の固定や電気
的接続のみに限定されることはなく、例えば蛍光表示管
のグリッド電極の固定や配線層との電気的接続などの用
途にも利用できる。この場合は必要に応じて設けられた
配線層の接続部分に導電性の合金などからなる柱状溶融
材を配置しておき、グリッド電極の開口部分から突出さ
せて溶融材をレーザービーム加熱法などで溶融させるこ
とによってグリッド電極と配線層との電気的接続ができ
る。また、電極の固定に際しては、フリットガラスなど
の絶縁物系の溶融材料を使うことができる。

【００３５】上記電界放射冷陰極１を用いた表示装置に
ついて図３および図４により説明する。図３は低速電子
線励起タイプの表示装置の一部切欠き断面図であり、図
４は高速電子線励起タイプの表示装置の一部切欠き断面
図である。表示装置は、透光性を有する陽極表示面９
と、電子放出源となる電界放射冷陰極１と、これらを真
空に保持するための側面部１０からなる外囲器、およ
び、陽極、ゲート電極、陰極を真空容器から引き出す電
極群（図示省略）とから構成される。透光性を有する陽
極表示面９は、陽極となる透明導電層９ａとその上に形
成された蛍光体層９ｂとから形成され、発光部を構成し
ている。透明導電層９ａは、公知のＩＴＯ膜などを用い
ることができる。なお、透明導電層９ａは、必ずしもそ
の物質が光学的に全面が透光性を有するものでなくても
よく、例えばアルミニウム電極などをメッシュ状にパタ
ーニングすることでもよい。蛍光体層９ｂは、蛍光表示
管などで用いられる低いエネルギーで加速された電子で
発光する蛍光体を用いる。また、図示を省略したが、一
般的な蛍光表示管と同様に陽極と陰極との間にグリット
等の複数の制御電極を配した多極管であってもよい。

【００３６】図４において、透光性を有する陽極表示面
９は、陽極となるカーボン配線層９ｃと、このカーボン
配線層９ｃに電気的に接続された蛍光体層９ｂと、この
蛍光体層９ｂおよびカーボン配線層９ｃとを覆うアルミ
ニウム蒸着層などからなるメタルバック層９ｄとから構
成されている。また、蛍光体層９ｂは電子放出層４に対
向するように配置され、陽極シールド電極９ｅがカーボ
ン配線層９ｃ上に設けられている。蛍光体層９ｂは高速
電子線励起タイプが用いられ、加速電圧は 10〜 20kv程
度である。ここで陽極シールド電極９ｅは漏れ発光を防
止する目的で設置するものであり、場合によって電子線
をより細かく制御する目的でグリット電極などを設置す
る場合がある。図３および図４において、電界放射冷陰
極１と陽極表示面９とは所定の距離を有して対向配置さ
れ、真空排気されて所定の真空度とされる。

【００３７】上記表示装置において、まず、電界放射冷
陰極１のゲート電極６が陰極３より高い電位となるよう
に電圧を印加することで、ゲート電極６下部領域の電子
放出層４から電子が放出される。加えて、ゲート電極６
と同電位、またはゲート電極６より高い電位となるよう
に陽極９ａまたは９ｃに電圧を印加することで、その放
出された電子が、電子放出層４に対向する位置の蛍光体
層９ｂに到達して、その部分が発光する。また、複数の
電子放出層４と複数のゲート電極６でマトリクスを構成
することにより、ダイナミック駆動に適した表示装置を
得ることができる。なお、蛍光体層９ｂを、赤緑青のス
トライプ状の蛍光体から構成すれば、カラー表示が可能
な表示装置が得られる。本発明の表示装置においては、
ゲート電極が絶縁性基板上に精度よく固定されるので、
電子放出特性に優れ、表示品位に優れた表示装置が得ら
れる。

【００３８】

【発明の効果】本発明の電極固定方法は、絶縁性基板表
面に直接または該絶縁性基板表面の電気配線層上に形成
された柱状溶融材が電極の固定用開口部を貫通するよう
に、電極を上記絶縁性基板上に配設する工程と、上記柱
状溶融材の先端を加熱溶融させて、電極を絶縁性基板に
直接または上記電気配線層に接続して固定する電極固定
工程とを備えてなるので、柱状溶融材の高さ制御の精度
を緩和しても、絶縁層によって規定される電極の高さを
維持して電極を絶縁性基板上に精度よく固定できる。ま
た、組み立て工程中の仮止め、および絶縁性基板表面の
配線層との電気的接続が容易にでき、製造工程数が増加
しないため、生産性に優れる。さらに、電極を絶縁性基
板上に精度よく固定でき、また電極裏面に絶縁層があっ
ても配線層との電気的接続が容易にできる。

【００３９】また、柱状溶融材の先端部分に、この柱状
溶融材と溶融接着する耐熱性薄板を配置し、この耐熱性
薄板を介して上記柱状溶融材の先端を加熱溶融させるの
で、ゲート電極の前後左右の固定が確実にできる。

【００４０】本発明の電極接続方法は、絶縁性基板表面
の電気配線層上に形成された導電性の柱状溶融材が電極
の固定用開口部を貫通するように、上記電極を絶縁性基
板上に配設する工程と、電極の固定用開口部より突出し
た柱状溶融材の先端を加熱溶融させて、電極と電気配線
層とを電気的に接続する工程とを備えてなるので、電極
と電気配線層との電気的接続のみを目的とする場合であ
っても、柱状溶融材に導電性材料を使うことで電気的接
続が容易にでき、密着型絶縁層を採用する場合には絶縁
層のパターニングが不要となり製造工程数が増加しな
い。また、上記柱状溶融材の先端部分に、この柱状溶融
材と溶融接着する耐熱性薄板を配置し、この耐熱性薄板
を介して上記柱状溶融材の先端を間接的に加熱溶融させ
ることにより、電極裏面に絶縁層があっても電気的接続
ができる。

【００４１】上記電極固定方法または電極接続方法は、
電界放射冷陰極における電極固定または電極接続にとど
まらず、従来の熱陰極を用いた蛍光表示管等のグリッド
電極の固定と配線層との電気的接続などにも広く応用す
ることができる。

【００４２】本発明の電界放射冷陰極は、上記方法によ
ってゲート電極が固定されているので、電子放出層とゲ
ート電極との間が精度よく保たれる。その結果、電子放
出特性に優れた電界放射冷陰極が得られる。また、外部
引き出し電極との電気的接続が、ゲート電極の固定用開
口部と絶縁性基板上の配線層とのパターンを整合させる
ことで自由かつ容易にできる。その結果、ダイナミック
駆動やスタティック駆動などの駆動方式、またはドット
表示やキャラクター表示などの表示内容等に応じること
のできる各種電界放射冷陰極が容易に得られる。

【００４３】本発明の表示装置は、上記電界放射冷陰極
を用いているので、表示品位に優れた表示装置が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】電極固定方法の工程図である。

【図２】他の電極固定方法の工程図である。

【図３】表示装置の一部切欠き断面図である。

【図４】他の表示装置の一部切欠き断面図である。

【図５】従来の方法で作製された電界放射冷陰極の一部
切欠き断面図である。

【符号の説明】

１ 電界放射冷陰極 ２ 絶縁性基板 ３ 陰極 ４ 電子放出層 ５ 柱状溶融材 ６ ゲート電極 ７ 絶縁物 ８ 耐熱性薄板 ９ 陽極表示面 １０ 側面部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極の固定用開口部位置に対応して、絶
   縁性基板表面に直接または該絶縁性基板表面の電気配線
   層上に形成された柱状溶融材が前記固定用開口部を貫通
   するように、前記電極を前記絶縁性基板上に配設する工
   程と、 前記固定用開口部より突出した前記柱状溶融材の先端を
   加熱溶融させて、前記電極を前記絶縁性基板に直接また
   は前記電気配線層に接続して固定する電極固定工程とを
   備えてなる電極固定方法。
2. 【請求項２】 前記電極固定工程は、前記柱状溶融材の
   先端部分に、この柱状溶融材と溶融接着する耐熱性薄板
   を配置し、この耐熱性薄板を介して前記柱状溶融材の先
   端を加熱溶融させることを特徴とする請求項１記載の電
   極固定方法。
3. 【請求項３】 電極の固定用開口部位置に対応して、絶
   縁性基板表面の電気配線層上に形成された導電性の柱状
   溶融材が前記固定用開口部を貫通するように、前記電極
   を前記絶縁性基板上に配設する工程と、 前記固定用開口部より突出した前記柱状溶融材の先端を
   加熱溶融させて、前記電極と前記電気配線層とを電気的
   に接続する工程とを備えてなる電極接続方法。
4. 【請求項４】 前記電極と前記電気配線層とを電気的に
   接続する工程は、前記柱状溶融材の先端部分に、この柱
   状溶融材と溶融接着する耐熱性薄板を配置し、この耐熱
   性薄板を介して前記柱状溶融材の先端を加熱溶融させる
   ことを特徴とする請求項３記載の電極接続方法。
5. 【請求項５】 絶縁性基板と、この絶縁性基板上に形成
   された陰極と、この陰極およびゲート電極を外部に引き
   出す電気配線層と、前記陰極上に形成された電子放出層
   と、絶縁物を介して前記電子放出層の上部に開口部が複
   数個形成された金属薄板からなるゲート電極とを備えた
   電界放射冷陰極において、 前記ゲート電極が、請求項１ないし請求項４記載の方法
   で固定または電気的に接続されてなる電極であることを
   特徴とする電界放射冷陰極。
6. 【請求項６】 少なくとも一部が透光性の表示面を有し
   て内部が所定の真空度とされた外囲器と、 前記表示面の内側に、蛍光体層に電圧を印加するための
   陽極を備えた発光部と、 前記外囲器内部に前記発光部と所定の間隙を有して配置
   され、前記発光部に対して電子を放出する電界放射冷陰
   極とを備えてなる表示装置において、前記電界放射冷陰
   極が請求項５記載の電界放射冷陰極であることを特徴と
   する表示装置。