JP2002100312A

JP2002100312A - 表示装置用容器

Info

Publication number: JP2002100312A
Application number: JP2000290251A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Takayama; 佳久高山; Motohiro Yamashita; 資浩山下
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2000-09-25
Filing date: 2000-09-25
Publication date: 2002-04-05

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサの位置ずれと挫屈を防ぐことによ
り、高表示品質で高強度な表示装置用容器を提供する。【解決手段】電子源４が形成されているカソード基板
１と、前記電子源４から放出された電子により励起され
る蛍光体層８が形成されているアノード基板６と、前記
カソード基板１と前記アノード基板６とが対向して所定
間隔を保持するように、前記カソード基板１と前記アノ
ード基板６との間に配設されたスペーサ９とを備えてい
る表示装置用容器において、前記スペーサ９の一端が前
記カソード基板１に形成された嵌合部１０により前記カ
ソード基板１に当接されていると共に、前記スペーサ９
の他端が前記アノード基板６に当接されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、対向して配置され
るカソード基板とアノード基板とを備えており、両基板
の間隔が所定間隔に保持されるように、内部にさらにス
ペーサを備えた表示装置用容器に関するものである。よ
り詳細には、本発明は、電子源からの電子放出をトラン
ジスタ等の半導体素子で制御する場合でも、複雑な加工
を行うことなく、低いコストで高品質な表示を実現する
高強度の表示装置用容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】金属または半導体表面の印加電界を１０
⁹［Ｖ／ｍ］程度にすると、トンネル効果により電子が
障壁を通過して、常温でも真空中に電子放出が行われ
る。この現象を電界放出（Field Emission）現象と呼
び、このような原理で電子を放出するカソードを電界放
出カソード（Field Emission Cathode）、あるいは電界
放出素子と呼んでいる。

【０００３】近年、半導体微細加工技術を駆使して、ミ
クロンサイズの電界放出カソードの作成が可能となり、
この電界放出カソードを基板上に多数形成することによ
り面放射型の電界放出カソードを作成することも可能と
なっている。電界放出カソードを基板上に多数個形成し
た電子源は、その各エミッタから放射された電子を蛍光
面に照射することによって平面型画像表示装置や各種の
電子装置を構成する電子供給手段として用いることが可
能とされている。

【０００４】図２は、従来の冷陰極を備える表示装置の
一例の断面図を示す。図２に示す表示装置はマトリクス
駆動方式の表示装置を示している。カソード基板１は、
第１のガラス基板２上にスパッタリング等の成膜を行っ
た後、エッチング等によりストライプ状に形成されたカ
ソード電極１０１と、多数の電子放出源であるエミッタ
電極１０３と、電子を引き出すためのゲート電極１０４
と、カソード電極１０１とゲート電極１０４とを絶縁す
る絶縁層１０２とで構成されている。エミッタ電極１０
３は、カソード電極１０１と同様に、スパッタリングあ
るいは化学気相成長法ＣＶＤ(Chemical Vapor Depositi
on)等の成膜方法ならびにエッチング等により形成され
ている。このような電子放出源の一例としては、シー．
エー．スピント他（Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ他）著、「ジ
ャーナルオブアプライドフィジクス（Ｊｏｕｒｎ
ａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ），ｖｏ
ｌ．４７．ｐ．５２４８」に記載されたコーン型のスピ
ント構造が最もよく知られている。

【０００５】また、ストライプ状に形成された薄膜から
なる複数本のアノード電極１０５が第２のガラス基板７
上に形成されている。このアノード電極１０５上には、
Ｒ、Ｇ、Ｂを発光する蛍光体層８がフォトプロセスある
いは電着等の方法で順次被着されアノード基板６が形成
されている。

【０００６】カソード基板１とアノード基板６は、それ
ぞれにおいて、形成されたストライプ状の電極が互いに
交差するように配置される。カソード基板１とアノード
基板６はスペーサ９によって所定の間隔をもって対向配
置され、図示しない側面板とともに、内部を高真空に維
持する表示装置用容器を形成する。この状態でカソード
基板１を焼成すると、シールガラス１１が溶融してカソ
ード基板１にスペーサ９の一端が融着されるようにな
る。

【０００７】表示装置用容器内部は１０^-7Torr（ほぼ
１．３×１０^-5Ｐａ）程度の真空状態に保たれた後、各
電極に所定の電圧を加えることにより、エミッタ電極１
０３からアノード電極１０５に向け電子が放出される。
この放出された電子がアノード電極１０５で捕捉される
ことにより、アノード電極１０５上に被着された蛍光体
層８が発光するものである。

【０００８】また近年では、電界放出カソードを平面型
画像表示装置に用いるため、エミッション電流を安定化
させるためのアプローチが進められている。特公平７−
１１８２５９号公報では、この電流の安定化を図るため
に電子を放出するエミッタ部に高い電気抵抗を直列でつ
なぎ、抵抗の負帰還効果による電流の安定化を実現し
た。しかし、１０〜１００ＭΩという比較的高い抵抗を
直列につなぐことから、応答速度が遅く消費電力が高く
なってしまうといった問題があった。これらの問題を解
決するために、特開平９−２５９７４４号公報に記載さ
れているような、エミッタにトランジスタなどの能動素
子を直接接合してエミッタに流れる電流を制御すること
が提案されている。しかし、トランジスタを作るために
はＩＣと同じ単結晶シリコンを用いているため、大面積
用の表示装置が作成できないことに加えて、小面積の表
示装置でもコストが非常に高いという問題があった。

【０００９】そこで最近、特開平９−１２９１２３号公
報や、エイチ．ガモ（Ｈ．ＧＡＭＯ）他著、「アプライ
ドフィジクスレター（ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉ
ｃｓＬｅｔｔｅｒ）ｖｏｌ．７３，ｐ．１３０１，１
９９８年」や、ワイ．エイチ．ソン（Ｙ．Ｈ．ＳＯＮ
Ｇ）他著、「エスアイディー９８ダイジェスト（Ｓ
ＩＤ９８ＤＩＧＥＳＴ），ｐ．１８９，１９９８
年」に記載されているように、平面型画像表示装置への
応用を目指してガラス基板上に半導体層を形成し、大面
積化と低価格化を目指したものが知られている。

【００１０】一方、表示装置用容器自体についても、平
面型画像表示装置への応用を目指して種々の提案がなさ
れている。本発明者らのシミュレーションでも、高真空
状態に保たれた表示装置用容器を大型化しようとした場
合、その内圧と大気圧の差により表示装置用容器が崩壊
するのを防止するために設けるもの、例えばスペーサに
は、３インチ×４インチサイズ（ほぼ７．６ｃｍ×１０
ｃｍ）の表示装置用容器において最大１×１０⁸Ｐａの
応力がかかることが判明している。したがって、カソー
ド基板１とアノード基板６とを支持し、２つの基板間距
離を一定にするためのスペーサは必要不可欠なものであ
る。近年では特開平８−１４８１０１号公報に見られる
ようにスペーサの製造方法および表示装置用容器の製造
方法を検討したもの、あるいは特開平８−１６７３７４
号公報に見られるようにスペーサの位置精度を高めよう
としたものなどが考案されている。

【００１１】さらにアノード電極１０５に被着される蛍
光体は大別して、蛍光体照明に利用される数百Ｖの低電
圧用と、ブラウン管等に利用される数千Ｖの高電圧用に
区別される。発光効率の高い高電圧用蛍光体を用いて、
良好な輝度特性のある表示装置を得ようとした場合、ア
ノード電極とカソード電極間に高電圧を印加するには、
アノード電極とカソード電極との離隔距離を数ミリメー
トル程度に大きくしないと真空放電してしまい表示装置
として成り立たないという問題があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、面放射型
の電界放出カソードを基板上に多数個形成した電子源か
ら放出された電子を、対向する蛍光面に照射することに
よって画像を得ようとする平面型画像表示装置におい
て、表示品質の高い高強度な表示装置を得ようとする場
合には、表示装置全体において対向基板間を数ミリメー
トルの間隔で均一に維持させる必要がある。さらに従来
の表示装置用容器においては、スペーサの位置決め精度
は±２５μｍ程度でよかったが、トランジスタ等の半導
体素子で電子放出を制御する場合においてはスペーサを
立てる位置が狭くなると共に、万が一スペーサがずれた
場合にはトランジスタ回路や配線を破壊させてしまう恐
れがあるので、±５μｍ程度の位置決め精度が必要であ
る。さらには表示装置用容器を高真空状態に保つ場合、
容器にかかる内圧と外圧の差によりスペーサが挫屈して
しまい、表示装置用容器内部にスペーサくずが散乱し電
子線放出を妨げるばかりでなく前述したトランジスタ回
路や配線を破壊、あるいは蛍光体層への破壊を招き、表
示品質を低下させてしまうという問題があった。

【００１３】また、図２に図示された表示装置用容器に
おいては、スペーサ９がシールガラス１１によりカソー
ド基板１に融着されているために、スペーサ９がカソー
ド基板１に対して必ずしも垂直にならない、またはスペ
ーサ９の位置がずれるという可能性がある。スペーサ９
がカソード基板１に対して垂直でなければ、スペーサ９
は、カソード基板１とアノード基板６による圧力を支え
ることができずに、表示装置用容器が破損するという問
題があった。また、スペーサ９の位置がずれると、上記
にも記載されているようにトランジスタ回路や配線等の
表示装置内部の回路を破壊させてしまうという問題があ
った。

【００１４】本発明は、上記問題を解決するためになさ
れたものであり、スペーサの位置ずれと挫屈を防ぐこと
により、高表示品質で高強度な表示装置用容器を提供す
ることを課題とする。

【００１５】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に記載の表示装置用容器は、電子
源が形成されているカソード基板と、前記電子源から放
出された電子により励起される蛍光体層が形成されてい
るアノード基板と、前記カソード基板と前記アノード基
板とが対向して所定間隔を保持するように、前記カソー
ド基板と前記アノード基板との間に配設されたスペーサ
とを備えている表示装置用容器において、前記スペーサ
の一端が前記カソード基板に形成された嵌合部により前
記カソード基板に当接されていると共に、前記スペーサ
の他端が前記アノード基板に当接されていることを特徴
とするものである。

【００１６】本発明の請求項１に記載の表示装置用容器
によれば、予め回路配線には支障のない領域に形成され
た嵌合部にスペーサを当接するために、表示装置用容器
にかかる内圧と外圧の差によりスペーサが挫屈すること
を防止できるばかりでなく、表示装置用容器の内部配線
あるいは蛍光体層への破壊を低減でき、高表示品質で高
強度な表示装置用容器を複雑な加工を行うことなく低い
コストで実現できるという作用を有する。

【００１７】本発明の請求項２に記載の表示装置用容器
は、本発明の請求項１に記載の表示装置用容器におい
て、前記電子源を駆動する電界効果型トランジスタを備
えていることを特徴とするものである。

【００１８】本発明の請求項２に記載の表示装置用容器
によれば、電界効果型トランジスタ（ＦＥＴ）により電
子源から放出される電子を制御することができるという
作用を有する。

【００１９】本発明の請求項３に記載の表示装置用容器
は、本発明の請求項１または２に記載の表示装置用容器
において、前記嵌合部は、前記カソード基板上に形成さ
れた半導体層に形成されていることを特徴とするもので
ある。

【００２０】本発明の請求項３に記載の表示装置用容器
によれば、ＦＥＴと電子源の形成に必要な半導体層に嵌
合部を形成しているために、位置合わせを容易に行うこ
とでき、さらにＦＥＴと電子源の位置と、嵌合部の位置
を十分離すことによって多少の位置ズレある場合でもＦ
ＥＴと電子源の破損を防止できるという作用を有する。

【００２１】本発明の請求項４に記載の表示装置用容器
は、本発明の請求項３に記載の表示装置用容器におい
て、前記嵌合部は、前記半導体層において、凹状に形成
されていることを特徴とするものである。

【００２２】本発明の請求項４に記載の表示装置用容器
によれば、凹部をスペーサ形状に追従させることが容易
であり、いかなる形状のスペーサも対応可能であるとい
う作用を有する。

【００２３】本発明の請求項５に記載の表示装置用容器
は、本発明の請求項３に記載の表示装置用容器におい
て、前記半導体層をエッチングすることによって、前記
嵌合部と前記電子源とが同時に形成されていることを特
徴とするものである。

【００２４】本発明の請求項５に記載の表示装置用容器
によれば、高い位置精度での嵌合部の形成が可能であ
り、電子源と同時に作成すれば、複雑な加工を行うこと
なく低いコストで実現できるという作用を有する。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて、図１を用いて説明する。図１は、本発明の実施の
形態における表示装置用容器の断面図である。図１にお
いて、表示装置用容器は、カソード基板１と、アノード
基板６と、スペーサ９とで構成されている。カソード基
板１は、第１のガラス基板２と、ＣＶＤ等の方法で作成
された半導体層３と、半導体層３上に形成された冷陰極
１３を有する電子源部４と、電子源部４からの電子放出
を安定化させるために半導体層３上に設けられた電界効
果型トランジスタ（ＦＥＴ）部５とで構成されている。
冷陰極１３は、図示しないカソード電極に接続されてい
る。半導体層３には、スペーサ９を当接するための凹状
の嵌合部１０が形成されている。例えば代表的な半導体
プロセスであるフォトエッチング法によって、電子源部
４およびＦＥＴ部５を形成すると同時に嵌合部１０を形
成することも可能である。電子源部４およびＦＥＴ部５
はフォトエッチング法を使用して形成されるため、その
精度は±１μｍ以下と高精度であり、同時に形成される
嵌合部１０も同等の高い位置精度を有している。

【００２６】図１において、嵌合部１０は、凹状に形成
されているが、この形状に限定されるわけではなく、当
接されるスペーサ９の形状に合わせて変更されることが
可能である。さらに、図示していないが、嵌合部１０
は、横断面においても、円形、十字型などいかなる形状
にすることが可能であり、そこに当接されるスペーサ９
の形状に合わせて変更されることが可能である。

【００２７】アノード基板６は、第２のガラス基板７
と、図示しないアノード電極上に形成された蛍光体層８
とで構成されている。電子源部４は、１個または複数個
からなるエミッタして作用する冷陰極１３と、ゲートと
して作用する引き出し電極１２とを有している。アノー
ド電極とカソード電極間に所定の電圧を印加し、引き出
し電極１２に所定の電圧を印加し、冷陰極１３から電子
が放出される。放出された電子は、コレクタとなる蛍光
体層８に衝突して蛍光体層８を発光させる。放出される
電子の量は、ＦＥＴ部５によって制御される。

【００２８】ＦＥＴ部５による放出される電子量の制御
方法について説明する。ＦＥＴ部５は、半導体層３の表
面に形成された半導体層２１、２２および絶縁層２３
と、絶縁層２３上に形成された制御電極２４とで構成さ
れている。ここで、半導体層３は半導体層２１、２２と
異なる導電形であり、半導体層３はｐ型、半導体層２
１、２２はｎ型として説明する。一方のｎ型半導体層２
１は、その上に図示されていないドレイン電極が形成さ
れていて、ドレイン領域を構成している。他方のｎ型半
導体層２２は、その上に図示されていないソース電極が
形成されていて、ソース領域を構成している。

【００２９】ソース電極とドレイン電極との間に、電圧
を印可すると共に、制御電極２４に電圧を印可してその
直下のｐ型半導体層３の表面に反転層を形成し、ｎ型半
導体層２１とｎ型半導体層２２とを前記反転層を介して
導通させ、電子をソース領域からドレイン領域に供給す
る。ソース電極からドレイン電極に流れる電流が、電子
源部４の冷陰極１３に流れるように回路を構成する。こ
のような回路構成にすることで、ソース電極からドレイ
ン電極に流れる電流を制御することによって、電子源部
４の冷陰極１３から放出される電子の量を制御すること
ができる。ＦＥＴ部５による冷陰極１３から放出される
電子の量の制御方法は、上記の記載のみに限定されるわ
けではなく、例えば、制御電極２４の電圧を制御するこ
とによって、引き出し電極１２の電圧を制御するように
回路を構成し、冷陰極１３から放出される電子の量を制
御してもよい。

【００３０】また、上記に記載されているように、フォ
トエッチング法を用いて加工することにより第１のガラ
ス基板２上に形成された半導体層３に、電子源部４、Ｆ
ＥＴ部５、嵌合部１０を形成し、これらがカソード基板
１を構成する。このフォトエッチングを行う際に、エッ
チングが不要な部分については、従来の方法でマスクを
形成してエッチングされないようにする。カソード基板
１に、ガラス質等から構成されるスペーサ９の一端をジ
グ等により嵌合部１０に当接させた後、アノード基板６
にスペーサ９の他端を当接させ、さらに図示しない側面
板を組み合わせ、表示装置用容器を得る。表示装置用容
器内の空気を図示しない排気管もしくは排気孔から真空
ポンプ等で排気した後に、表示装置用容器を密封するこ
とによって、表示装置用容器内部は１０^-7Torr（ほぼ
１．３×１０^-5Ｐａ）程度の真空度を保つ。大気圧によ
りカソード基板１とアノード基板６とが押圧されるよう
になり、カソード基板１とアノード基板６との間に所定
間隔をもって配設されたスペーサ９が、強固に両基板
１、６間に狭持されるようになり、カソード基板１とア
ノード基板６とが所定間隔を安定に保持して対向するよ
うになる。嵌合部１０により固定されたスペーサ９は、
強固に当接されており、外圧である大気圧に対しても挫
屈することなく表示装置用容器を維持することができ
る。したがって、スペーサ９をカソード基板１および／
またはアノード基板６に接着させるために、シールガラ
ス等の接着材を使用することが必要ではない。

【００３１】以上の説明においては、スペーサ９をガラ
ス質と記載しているがガラス質に限定されるわけではな
く、表示装置用容器の内外圧力差を解消できるもので有
れば、どのような材質であってもよい。さらにスペーサ
９の形状も柱状と記載しているが、柱状に限定されるわ
けではなく、表示装置用容器を維持することができるも
のであれば、どのような形状であってもよい。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の表示装置用容器に
よれば、電子源と嵌合部とが形成されているカソード基
板に、スペーサの一端がカソード基板の嵌合部によって
当接されていることで、スペーサをより正確に配設する
ことができると共に、一度配設した前記スペーサが再び
ズレを生じることなく、高表示品質で高強度な表示装置
用容器を、複雑な加工を行うことなく低いコストで提供
することが可能である。

【００３３】さらに嵌合部は、カソード基板、スペー
サ、アノード基板の相対的な位置決めマークとしても効
果があり、従来は±２５μｍ程度の精度で作成していた
表示装置用容器を、±５μｍ以内の精度で作成すること
が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態における表示装置用容器
の断面図

【図２】従来の表示装置用容器の実施例の断面図

【符号の説明】

１…カソード基板２…第１のガラス基板３…半導体層４…電子源５…ＦＥＴ部６…アノード基板７…第２のガラス基板８…蛍光体層９…スペーサ１０…嵌合部１１…シールガラス１２…引き出し電極１３…冷陰極２１…半導体層２２…半導体層２３…絶縁層２４…制御電極１０１…カソード電極１０２…絶縁層１０３…エミッタ電極１０４…ゲート電極１０５…アノード電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源が形成されているカソード基板
と、前記電子源から放出された電子により励起される蛍
光体層が形成されているアノード基板と、前記カソード
基板と前記アノード基板とが対向して所定間隔を保持す
るように、前記カソード基板と前記アノード基板との間
に配設されたスペーサとを備えている表示装置用容器に
おいて、前記スペーサの一端が前記カソード基板に形成された嵌
合部により前記カソード基板に当接されていると共に、
前記スペーサの他端が前記アノード基板に当接されてい
ることを特徴とする表示装置用容器。
【請求項２】前記電子源を駆動する電界効果型トラン
ジスタを備えていることを特徴とする請求項１記載の表
示装置用容器。
【請求項３】前記嵌合部は、前記カソード基板上に形
成された半導体層に形成されていることを特徴とする請
求項１または２記載の表示装置用容器。
【請求項４】前記嵌合部は、前記半導体層において、
凹状に形成されていることを特徴とする請求項３記載の
表示装置用容器。
【請求項５】前記半導体層をエッチングすることによ
って、前記嵌合部と前記電子源とが同時に形成されてい
ることを特徴とする請求項３記載の表示装置用容器。