JP2002352696A - 画像表示装置 - Google Patents
画像表示装置Info
- Publication number
- JP2002352696A JP2002352696A JP2001153352A JP2001153352A JP2002352696A JP 2002352696 A JP2002352696 A JP 2002352696A JP 2001153352 A JP2001153352 A JP 2001153352A JP 2001153352 A JP2001153352 A JP 2001153352A JP 2002352696 A JP2002352696 A JP 2002352696A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- electron source
- display device
- image display
- electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】封着封止の焼成プロセス中のNa拡散やストレス
に起因する電子源アレイの汚染や劣化を防止し、ガラス
基板上の電子源アレイの作成を容易にし、画像表示装置
を実現する。 【解決手段】電子を放出する電子源アレイを形成したガ
ラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する画
像表示装置の、該ガラス基板上にSi窒化物と、Si酸化物
またはAl酸化物をこの順に積層した下地絶縁層を形成す
る。
に起因する電子源アレイの汚染や劣化を防止し、ガラス
基板上の電子源アレイの作成を容易にし、画像表示装置
を実現する。 【解決手段】電子を放出する電子源アレイを形成したガ
ラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する画
像表示装置の、該ガラス基板上にSi窒化物と、Si酸化物
またはAl酸化物をこの順に積層した下地絶縁層を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】電子を放出する電子源アレイ
を形成したガラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板
とを有する画像表示装置に関する。
を形成したガラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板
とを有する画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】電子を放出する電子源アレイを形成した
ガラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する
画像表示装置は、ブラウン管と同じ電子線励起発光によ
る高画質の画像表示をフラットパネルで実現するもので
ある。電子源としては、電界放射陰極型や薄膜型電子源
などがある。例えば薄膜型電子源は、上部電極−電子加
速層−下部電極の3層薄膜構造を基本とし、上部電極−
下部電極の間に電圧を印加して、上部電極の表面から真
空中に電子を放出させるものである。代表例としては金
属―絶縁体―金属を積層したMIM（Metal-Insulator-Met
al）型、金属―絶縁体―半導体を積層したMIS（Metal-I
nsulator-Semiconductor）型、金属―絶縁体―半導体−
金属型等がある。MIM型については例えば特開平7-65710
号、金属―絶縁体―半導体型についてはMOS型（J. Vac.
Sci. Techonol. B11 (2) p.429-432(1993) ）、金属―
絶縁体―半導体−金属型ではHEED型(high-efficiency-e
lectro-emission device、Jpn.J.Appl. Phys.、vol 36
、p L939などに記載）、EL型（Electroluminescence、
応用物理 第63巻、第6号、５９２頁などに記載）、ポー
ラスシリコン型（応用物理 第66巻、第5号、437頁など
に記載）などが報告されている。
ガラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する
画像表示装置は、ブラウン管と同じ電子線励起発光によ
る高画質の画像表示をフラットパネルで実現するもので
ある。電子源としては、電界放射陰極型や薄膜型電子源
などがある。例えば薄膜型電子源は、上部電極−電子加
速層−下部電極の3層薄膜構造を基本とし、上部電極−
下部電極の間に電圧を印加して、上部電極の表面から真
空中に電子を放出させるものである。代表例としては金
属―絶縁体―金属を積層したMIM（Metal-Insulator-Met
al）型、金属―絶縁体―半導体を積層したMIS（Metal-I
nsulator-Semiconductor）型、金属―絶縁体―半導体−
金属型等がある。MIM型については例えば特開平7-65710
号、金属―絶縁体―半導体型についてはMOS型（J. Vac.
Sci. Techonol. B11 (2) p.429-432(1993) ）、金属―
絶縁体―半導体−金属型ではHEED型(high-efficiency-e
lectro-emission device、Jpn.J.Appl. Phys.、vol 36
、p L939などに記載）、EL型（Electroluminescence、
応用物理 第63巻、第6号、５９２頁などに記載）、ポー
ラスシリコン型（応用物理 第66巻、第5号、437頁など
に記載）などが報告されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】電子源アレイを形成し
たガラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有す
る画像表示装置はその間で電子を加速するため真空にパ
ッケージングしなければならない。したがって、ブラウ
ン管と同様にフリットガラスを用いたガラス接合による
パッケージングが行われる。現在使用されている大部分
のフリットガラスの熱膨張係数は70〜85 x10-7/℃であ
る。したがって電子源アレイを形成する基板には熱膨張
係数の差が小さく、封着時に歪みを発生させないソーダ
ライム系のガラス基板が一般に使用される。これらのガ
ラス基板はNaを含み、封着や加熱排気の熱処理中に拡散
析出してくるため、電子源アレイが汚染される問題があ
った。特にWやMoを電極材料に用いる場合、高温でNaと
の反応が起きやすいので、Na拡散は完全に防止する必要
がある。配線材料としてはWやMoの他にもいろいろある
が、安価、低抵抗、加工性、耐腐食性などからAl 、ま
たはAl合金膜もよく用いられる。特にAlの陽極酸化膜を
用いるMIM型の薄膜型電子源は、下部電極が必然的にAl
、またはAl合金膜となる。Al 、またはAl合金膜の欠点
としては、低融点材料であるため封着封止の加熱時の熱
応力等によるストレスの影響を受けやすい点がある。Al
合金膜は周囲より強い圧縮応力を受けるとヒロックを、
引張り応力を受けるとボイドを発生させてしまう。本発
明の第一の目的は、封着や加熱排気の熱処理中にガラス
基板から析出してくるNaで電子源アレイが汚染される問
題が防止することにある。さらに本発明の第二の目的は
封着や加熱排気の熱処理中にAl 、またはAl合金膜等か
らなる電極材料が受ける応力を適切に保ち、ヒロックや
ボイド形成の塑性変形を防止することにある。
たガラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有す
る画像表示装置はその間で電子を加速するため真空にパ
ッケージングしなければならない。したがって、ブラウ
ン管と同様にフリットガラスを用いたガラス接合による
パッケージングが行われる。現在使用されている大部分
のフリットガラスの熱膨張係数は70〜85 x10-7/℃であ
る。したがって電子源アレイを形成する基板には熱膨張
係数の差が小さく、封着時に歪みを発生させないソーダ
ライム系のガラス基板が一般に使用される。これらのガ
ラス基板はNaを含み、封着や加熱排気の熱処理中に拡散
析出してくるため、電子源アレイが汚染される問題があ
った。特にWやMoを電極材料に用いる場合、高温でNaと
の反応が起きやすいので、Na拡散は完全に防止する必要
がある。配線材料としてはWやMoの他にもいろいろある
が、安価、低抵抗、加工性、耐腐食性などからAl 、ま
たはAl合金膜もよく用いられる。特にAlの陽極酸化膜を
用いるMIM型の薄膜型電子源は、下部電極が必然的にAl
、またはAl合金膜となる。Al 、またはAl合金膜の欠点
としては、低融点材料であるため封着封止の加熱時の熱
応力等によるストレスの影響を受けやすい点がある。Al
合金膜は周囲より強い圧縮応力を受けるとヒロックを、
引張り応力を受けるとボイドを発生させてしまう。本発
明の第一の目的は、封着や加熱排気の熱処理中にガラス
基板から析出してくるNaで電子源アレイが汚染される問
題が防止することにある。さらに本発明の第二の目的は
封着や加熱排気の熱処理中にAl 、またはAl合金膜等か
らなる電極材料が受ける応力を適切に保ち、ヒロックや
ボイド形成の塑性変形を防止することにある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の第一および第二
の目的は、電子を放出する電子源アレイを形成したガラ
ス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する画像
表示装置において、該電子源アレイはガラス基板上にSi
窒化物と、Si酸化物またはAl酸化物をこの順に積層した
下地絶縁層を形成することにより実現される。特に電極
材料にWやMoを用いている場合、有効である。また電子
源アレイが下地絶縁層上にAlまたはAl合金を電極に用い
ている場合も有効である。その下地絶縁層のSi窒化物の
膜厚は100nm以下であると、酸化物の膜厚は50nm以下で
あると特に有効である。
の目的は、電子を放出する電子源アレイを形成したガラ
ス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する画像
表示装置において、該電子源アレイはガラス基板上にSi
窒化物と、Si酸化物またはAl酸化物をこの順に積層した
下地絶縁層を形成することにより実現される。特に電極
材料にWやMoを用いている場合、有効である。また電子
源アレイが下地絶縁層上にAlまたはAl合金を電極に用い
ている場合も有効である。その下地絶縁層のSi窒化物の
膜厚は100nm以下であると、酸化物の膜厚は50nm以下で
あると特に有効である。
【０００５】
【発明の実施の形態】上記目的を実現する本発明の実施
の形態をMIM型の薄膜型電子源を一例として説明する。
まず、本発明の薄膜型電子源の構造を図１に、作成法を
図２〜11に示す。まずソーダライムガラス等のNaを含有
する基板10上に下地絶縁層と下部電極用の金属膜を成膜
する。下地絶縁層としては下地絶縁層下層20にSi窒化膜
と、下地絶縁層上層21にSi酸化膜またはAl酸化膜をこの
順に積層したものを用いる。本実施例ではSi窒化膜と、
Si酸化膜を連続成膜した。成膜には例えば、スパッタリ
ング法やCVD法を用いる。膜厚はSi窒化膜を100nm、Si酸
化膜を20nmとした。Si窒化膜は圧縮応力を持つ緻密な膜
を形成しやすくNa拡散を防止できる。その上にSi酸化膜
またはAl酸化膜を用いるのは電極材料のWやMo、AlやAl
合金との接着性を確保するためである。接着性を向上さ
せるためには基板と薄膜の間に、遷移領域が必要である
が、例えばSi窒化膜上に直接WやMo、AlやAl合金等の電
極材料を成膜すると、電極材料と窒素の反応性が低いた
め遷移領域が形成されにくい。電極材料と酸素の反応性
は高く、容易に遷移領域が形成されるため、接着性向上
には酸化物を用いるのが有効である。特にSi酸化膜また
はAl酸化膜は絶縁性も高く下地絶縁層として好ましい。
下部電極11にはNdを２原子量％ドープしたAl-Nd合金を
用いた。Al-Nd合金の成膜にはスパッタリング法を用い
る。下地絶縁層の膜厚は膜厚は300 nmとした。成膜後は
ホト工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部
電極11を形成した。エッチングは例えば燐酸、酢酸、硝
酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる(図
2)。次に、保護絶縁層14、絶縁層12を形成する。まず下
部電極11上の電子放出部となる部分をレジスト膜25でマ
スクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化し，保護
絶縁層14とする（図3）。化成電圧を100Vとすれば、厚
さ約136 nmの保護絶縁層14が形成される。つぎにレジス
ト膜25を除去し残りの下部電極11の表面を陽極酸化す
る。例えば化成電圧を6Vとすれば、下部電極11上に厚さ
約10 nmの絶縁層12が形成される（図4）。次に上部電極
13への給電線となる上部バス電極膜と第２保護絶縁層19
を例えばスパッタリング法等で成膜する。第２保護絶縁
層19としてはSi酸化物を用い、膜厚は40nmとした。ま
た、上部バス電極膜として積層膜を用い、上部バス電極
下層16の材料として例えばWを、上部バス電極上層17の
材料として例えばAl-Nd合金を用いた。膜厚は、上部バ
ス電極下層16は、後で形成する上部電極13が上部バス電
極下層16の段差で断線しないように数nm〜数10nm程度と
薄くし、上部バス電極上層17は給電を十分にすること、
および後で形成する層間絶縁膜18のエッチングの際のス
トッパー膜とするため、数100nm程度と厚く成膜した
（図5）。続いて、ホトエッチング工程により上部バス
電極上層17と上部バス電極下層16を下部電極11とは直交
するように加工して形成する。エッチングは、上部バス
電極上層17のAl-Nd合金には例えば、燐酸、酢酸、硝酸
の混合水溶液中のウェットエッチング、上部バス電極下
層16のWにはアンモニアと過酸化水素の混合水溶液中の
ウェットエッチングやCF4+O２ガスを用いたプラズマエ
ッチングなどを用いる（図6）。CF4+O２ガスを用いたプ
ラズマエッチングを用いた場合、第２保護絶縁層19のSi
O2もある程度エッチングされるが、第２保護絶縁層19は
上部バス電極15の下のみあればよいので問題はない。図
6はプラズマエッチングを用いた場合を示している。次
に、層間絶縁膜18となる絶縁膜を成膜する。層間絶縁膜
18は例えば半導体素子等で絶縁膜として一般的に用いら
れているものを利用できる。すなわち、材料としてはSi
O、SiO2、リン珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス
類、Si3N4、Al2O 3、 ポリイミドなどが利用できる。ま
た成膜法としてはスパッタリング膜、真空蒸着膜、化学
気相成長膜、塗布法などを用いることができる。例えば
SiO2、Al2O 3、Si3N4などの成膜にはスパッタリング法や
化学気相成長法、 SiOの成膜には真空蒸着法、リン珪酸
ガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス類やポリイミドは塗
布法などを用いることができる。本実施例ではスパッタ
法により成膜したSi3N4膜を用いた。膜厚は例えば0.3〜
1mm程度とする（図7）。続いて、ホトエッチング工程に
より、層間絶縁膜18に電子放出部を含む領域を開口す
る。この加工は例えばCF4を用いたドライエッチング法
等を用いればよい。CF4などのフッ化物系エッチングガ
スを用いたドライエッチング法は層間絶縁膜18のSi3N4
膜を上部電極上層17のAl合金に対し高い選択比でエッチ
ングするので、上部電極上層17をストッパー膜として層
間絶縁膜18のみを加工することが可能である（図8）。
引き続いて、電子放出部の上部バス電極上層17を燐酸、
酢酸、硝酸の混合水溶液中でウェットエッチングする。
このエッチャントはAl合金をエッチングするが、層間絶
縁膜18に用いた Si3N4膜、上部バス電極下層16のWと第
２保護絶縁層19のSiO2はほとんどエッチングしない。し
たがって、上部バス電極上層17のみ高い選択比でエッチ
ングする。そのため、層間絶縁膜18に対し、上部バス電
極上層17が内側に後退し、開口部が庇状の層間絶縁膜18
が形成される（図9）。次に、ホト工程、CF4+O2ガスを
用いたドライエッチング工程により上部バス電極下層16
のWと第２保護絶縁層19のSiO2を一括でドライエッチン
グし、電子放出部を開口する。この際、上部バス電極下
層16のWが上部バス電極上層17および層間絶縁膜18より
電子放出部側に延在するように加工することで、後で形
成する上部電極13と接触をとることができる（図10）。
最後に上部電極13膜の成膜を行う。成膜法は例えばスパ
ッタ成膜を用いる。上部電極13としては例えばIr、Pt ,
Auの積層膜を用い膜厚は数nmである。ここでは５nmと
した。成膜された薄い上部電極13は、層間絶縁膜18の開
口部の庇状の段差で切断され、各電子源毎に分離される
とともに、上部バス電極上層17および層間絶縁膜18より
電子放出部側に延在する上部バス電極下層16のWと接触
し、給電される構造となる（図11）。つぎに、上記方法
によって作成した薄膜型電子源アレイ基板（図12）と蛍
光面をスペーサを介し貼りあわせ、本発明の表示装置を
形成する方法について説明する。なお図12、14、15にお
いて上部バス電極15は、図面の簡略化のため上部バス電
極下層16、上部バス電極上層17をまとめたものとして描
いている。表示側基板の作成は以下のように行う（図1
3）。面板110には透光性のガラスなどを用いる。まず，
表示装置のコントラストを上げる目的でブラックマトリ
クス120を形成する。ブラックマトリクス120は，PVA
（ポリビニルアルコール）と重クロム酸ナトリウムとを
混合した溶液を面板110に塗布し，ブラックマトリクス1
20を形成したい部分以外に紫外線を照射して感光させた
後，未感光部分を除去し、そこに黒鉛粉末を溶かした溶
液を塗布し、PVAをリフトオフすることにより形成す
る。次に赤色蛍光体111を形成する。蛍光体粒子にPVA
（ポリビニルアルコール）と重クロム酸アンモニウムと
を混合した水溶液を面板110上に塗布した後，蛍光体を
形成する部分に紫外線を照射して感光させた後，未感光
部分を流水で除去する。このようにして赤色蛍光体111
をパターン化する。パターンは図13に示したようなスト
ライプ状にパターン化する。同様にして，緑色蛍光体11
2と青色蛍光体113を形成する。蛍光体としては，例えば
赤色にY2O2S:Eu(P22-R),緑色にZnS:Cu,Al(P22-G),青色
にZnS:Ag,Cl(P22-B)を用いればよい。次いで，ニトロセ
ルロースなどの膜でフィルミングした後，面板110全体
にAlを，膜厚75 nm程度蒸着してメタルバック114とす
る。このメタルバック114が加速電極として働く。その
後，面板110を大気中400℃程度に加熱してフィルミング
膜やPVAなどの有機物を加熱分解する。このようにし
て，表示側基板が完成する。このようにして製作した表
示側基板と基板10とをスペーサ30を介し、周囲の枠116
をフリットガラス115を用いて封着する。フリットガラ
ス封着は通常400℃〜450℃の高温焼成プロセスであり、
下地絶縁層のない従来の構造では、そのプロセス中にガ
ラス基板よりNaが析出し、上部バス電極下層16のWと反
応し、破壊される問題があった。本実施例では下地絶縁
層下層20のSi窒化物がNa拡散を防止するので、Wを用い
ることが可能である。また、フリットガラス封着の400
℃〜450℃の高温焼成プロセスは、本実施例で用いるス
パッタ法などの薄膜成膜プロセス温度より高いため、薄
膜は一般に緻密化する。下地絶縁層も緻密化による塑性
変形を起こすため、薄膜型電子源にストレスを与える。
薄膜型電子源のストレスを小さくするためには下地絶縁
層の塑性変形の変位量を小さくするため膜厚は薄い方が
よい。Si窒化物の膜厚は100nm以下、Si酸化物またはAl
酸化物の膜厚は50nm以下とすると、下部電極11や上部バ
ス電極上層17のAl-Nd膜のボイド形成などの塑性変形を
防止することができる。図14に貼り合わせた表示パネル
のA-A'断面、 B-B'断面に相当する部分を示す。面板110
-基板10間の距離は１〜３mm程度になるようにスペーサ3
0の高さを設定する。スペーサ30は上部電極13の膜で被
覆されている層間絶縁膜18上に立てる。ここでは，説明
のため、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に発光するドッ
ト毎に全てスペーサ30を立てているが，実際は機械強度
が耐える範囲で，スペーサ30の枚数（密度）を減らし、
大体1cmおきに立てればよい。封着したパネルは，10-7T
orr程度の真空に排気して，封じきる。封じ後、ゲッタ
ーを活性化し、パネル内の真空を維持する。例えば、Ba
を主成分とするゲッター材の場合、高周波誘導加熱等に
よりゲッター膜を形成できる。また、Zrを主成分とする
非蒸発型ゲッターを用いてもよい。このように本実施例
では，面板110と基板10間の距離は１〜３mm程度と長い
ので，メタルバック114に印加する加速電圧を３〜６KV
と高電圧に出来る。したがって，上述のように，蛍光体
には陰極線管（CRT）用の蛍光体を使用できる。図15は
このようにして製作した表示装置パネルの駆動回路への
結線図である。下部電極11は下部電極駆動回路40へ結線
し，上部バス電極上層16は上部電極駆動回路50に結線す
る。m番目の下部電極11 Kmと，n番目の上部バス電極1
6 Cnの交点を（m,n）で表すことにする。メタルバッ
ク114には3〜6KV程度の加速電圧60を常時印加する。図1
6は，各駆動回路の発生電圧の波形の一例を示す。時刻
ｔ0ではいずれの電極も電圧ゼロであるので電子は放出
されず，したがって，蛍光体は発光しない。時刻ｔ1に
おいて，下部電極11 K1には−Ｖ1なる電圧を，上部バ
ス電極15 C1，C2には＋Ｖ2なる電圧を印加する。交点
（1,1），（1,2）の下部電極11−上部電極13間には（Ｖ
1＋Ｖ2）なる電圧が印加されるので，（Ｖ1＋Ｖ2）を電
子放出開始電圧以上に設定しておけば，この２つの交点
の薄膜型電子源からは電子が真空中に放出される。放出
された電子はメタルバック114に印加された加速電圧60
により加速された後，蛍光体に入射し，発光させる。時
刻ｔ2において，下部電極11のK2に−Ｖ1なる電圧を印加
し，上部バス電極15のC1にＶ2なる電圧を印加すると，
同様に交点（2,1）が点灯する。このようにして，上部
バス電極15に印加する信号を変えることにより所望の画
像または情報を表示することが出来る。また，上部バス
電極15への印加電圧Ｖ1の大きさを適宜変えることによ
り，階調のある画像を表示することが出来る。絶縁層12
中に蓄積される電荷を開放するための反転電圧の印加
は、ここでは下部電極11の全てに−Ｖ1を印加した後、
全下部電極11にＶ3、全上部バス電極15に-Ｖ3'を印加す
ることにより行った。
の形態をMIM型の薄膜型電子源を一例として説明する。
まず、本発明の薄膜型電子源の構造を図１に、作成法を
図２〜11に示す。まずソーダライムガラス等のNaを含有
する基板10上に下地絶縁層と下部電極用の金属膜を成膜
する。下地絶縁層としては下地絶縁層下層20にSi窒化膜
と、下地絶縁層上層21にSi酸化膜またはAl酸化膜をこの
順に積層したものを用いる。本実施例ではSi窒化膜と、
Si酸化膜を連続成膜した。成膜には例えば、スパッタリ
ング法やCVD法を用いる。膜厚はSi窒化膜を100nm、Si酸
化膜を20nmとした。Si窒化膜は圧縮応力を持つ緻密な膜
を形成しやすくNa拡散を防止できる。その上にSi酸化膜
またはAl酸化膜を用いるのは電極材料のWやMo、AlやAl
合金との接着性を確保するためである。接着性を向上さ
せるためには基板と薄膜の間に、遷移領域が必要である
が、例えばSi窒化膜上に直接WやMo、AlやAl合金等の電
極材料を成膜すると、電極材料と窒素の反応性が低いた
め遷移領域が形成されにくい。電極材料と酸素の反応性
は高く、容易に遷移領域が形成されるため、接着性向上
には酸化物を用いるのが有効である。特にSi酸化膜また
はAl酸化膜は絶縁性も高く下地絶縁層として好ましい。
下部電極11にはNdを２原子量％ドープしたAl-Nd合金を
用いた。Al-Nd合金の成膜にはスパッタリング法を用い
る。下地絶縁層の膜厚は膜厚は300 nmとした。成膜後は
ホト工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部
電極11を形成した。エッチングは例えば燐酸、酢酸、硝
酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる(図
2)。次に、保護絶縁層14、絶縁層12を形成する。まず下
部電極11上の電子放出部となる部分をレジスト膜25でマ
スクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化し，保護
絶縁層14とする（図3）。化成電圧を100Vとすれば、厚
さ約136 nmの保護絶縁層14が形成される。つぎにレジス
ト膜25を除去し残りの下部電極11の表面を陽極酸化す
る。例えば化成電圧を6Vとすれば、下部電極11上に厚さ
約10 nmの絶縁層12が形成される（図4）。次に上部電極
13への給電線となる上部バス電極膜と第２保護絶縁層19
を例えばスパッタリング法等で成膜する。第２保護絶縁
層19としてはSi酸化物を用い、膜厚は40nmとした。ま
た、上部バス電極膜として積層膜を用い、上部バス電極
下層16の材料として例えばWを、上部バス電極上層17の
材料として例えばAl-Nd合金を用いた。膜厚は、上部バ
ス電極下層16は、後で形成する上部電極13が上部バス電
極下層16の段差で断線しないように数nm〜数10nm程度と
薄くし、上部バス電極上層17は給電を十分にすること、
および後で形成する層間絶縁膜18のエッチングの際のス
トッパー膜とするため、数100nm程度と厚く成膜した
（図5）。続いて、ホトエッチング工程により上部バス
電極上層17と上部バス電極下層16を下部電極11とは直交
するように加工して形成する。エッチングは、上部バス
電極上層17のAl-Nd合金には例えば、燐酸、酢酸、硝酸
の混合水溶液中のウェットエッチング、上部バス電極下
層16のWにはアンモニアと過酸化水素の混合水溶液中の
ウェットエッチングやCF4+O２ガスを用いたプラズマエ
ッチングなどを用いる（図6）。CF4+O２ガスを用いたプ
ラズマエッチングを用いた場合、第２保護絶縁層19のSi
O2もある程度エッチングされるが、第２保護絶縁層19は
上部バス電極15の下のみあればよいので問題はない。図
6はプラズマエッチングを用いた場合を示している。次
に、層間絶縁膜18となる絶縁膜を成膜する。層間絶縁膜
18は例えば半導体素子等で絶縁膜として一般的に用いら
れているものを利用できる。すなわち、材料としてはSi
O、SiO2、リン珪酸ガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス
類、Si3N4、Al2O 3、 ポリイミドなどが利用できる。ま
た成膜法としてはスパッタリング膜、真空蒸着膜、化学
気相成長膜、塗布法などを用いることができる。例えば
SiO2、Al2O 3、Si3N4などの成膜にはスパッタリング法や
化学気相成長法、 SiOの成膜には真空蒸着法、リン珪酸
ガラス、ホウ珪酸ガラス等のガラス類やポリイミドは塗
布法などを用いることができる。本実施例ではスパッタ
法により成膜したSi3N4膜を用いた。膜厚は例えば0.3〜
1mm程度とする（図7）。続いて、ホトエッチング工程に
より、層間絶縁膜18に電子放出部を含む領域を開口す
る。この加工は例えばCF4を用いたドライエッチング法
等を用いればよい。CF4などのフッ化物系エッチングガ
スを用いたドライエッチング法は層間絶縁膜18のSi3N4
膜を上部電極上層17のAl合金に対し高い選択比でエッチ
ングするので、上部電極上層17をストッパー膜として層
間絶縁膜18のみを加工することが可能である（図8）。
引き続いて、電子放出部の上部バス電極上層17を燐酸、
酢酸、硝酸の混合水溶液中でウェットエッチングする。
このエッチャントはAl合金をエッチングするが、層間絶
縁膜18に用いた Si3N4膜、上部バス電極下層16のWと第
２保護絶縁層19のSiO2はほとんどエッチングしない。し
たがって、上部バス電極上層17のみ高い選択比でエッチ
ングする。そのため、層間絶縁膜18に対し、上部バス電
極上層17が内側に後退し、開口部が庇状の層間絶縁膜18
が形成される（図9）。次に、ホト工程、CF4+O2ガスを
用いたドライエッチング工程により上部バス電極下層16
のWと第２保護絶縁層19のSiO2を一括でドライエッチン
グし、電子放出部を開口する。この際、上部バス電極下
層16のWが上部バス電極上層17および層間絶縁膜18より
電子放出部側に延在するように加工することで、後で形
成する上部電極13と接触をとることができる（図10）。
最後に上部電極13膜の成膜を行う。成膜法は例えばスパ
ッタ成膜を用いる。上部電極13としては例えばIr、Pt ,
Auの積層膜を用い膜厚は数nmである。ここでは５nmと
した。成膜された薄い上部電極13は、層間絶縁膜18の開
口部の庇状の段差で切断され、各電子源毎に分離される
とともに、上部バス電極上層17および層間絶縁膜18より
電子放出部側に延在する上部バス電極下層16のWと接触
し、給電される構造となる（図11）。つぎに、上記方法
によって作成した薄膜型電子源アレイ基板（図12）と蛍
光面をスペーサを介し貼りあわせ、本発明の表示装置を
形成する方法について説明する。なお図12、14、15にお
いて上部バス電極15は、図面の簡略化のため上部バス電
極下層16、上部バス電極上層17をまとめたものとして描
いている。表示側基板の作成は以下のように行う（図1
3）。面板110には透光性のガラスなどを用いる。まず，
表示装置のコントラストを上げる目的でブラックマトリ
クス120を形成する。ブラックマトリクス120は，PVA
（ポリビニルアルコール）と重クロム酸ナトリウムとを
混合した溶液を面板110に塗布し，ブラックマトリクス1
20を形成したい部分以外に紫外線を照射して感光させた
後，未感光部分を除去し、そこに黒鉛粉末を溶かした溶
液を塗布し、PVAをリフトオフすることにより形成す
る。次に赤色蛍光体111を形成する。蛍光体粒子にPVA
（ポリビニルアルコール）と重クロム酸アンモニウムと
を混合した水溶液を面板110上に塗布した後，蛍光体を
形成する部分に紫外線を照射して感光させた後，未感光
部分を流水で除去する。このようにして赤色蛍光体111
をパターン化する。パターンは図13に示したようなスト
ライプ状にパターン化する。同様にして，緑色蛍光体11
2と青色蛍光体113を形成する。蛍光体としては，例えば
赤色にY2O2S:Eu(P22-R),緑色にZnS:Cu,Al(P22-G),青色
にZnS:Ag,Cl(P22-B)を用いればよい。次いで，ニトロセ
ルロースなどの膜でフィルミングした後，面板110全体
にAlを，膜厚75 nm程度蒸着してメタルバック114とす
る。このメタルバック114が加速電極として働く。その
後，面板110を大気中400℃程度に加熱してフィルミング
膜やPVAなどの有機物を加熱分解する。このようにし
て，表示側基板が完成する。このようにして製作した表
示側基板と基板10とをスペーサ30を介し、周囲の枠116
をフリットガラス115を用いて封着する。フリットガラ
ス封着は通常400℃〜450℃の高温焼成プロセスであり、
下地絶縁層のない従来の構造では、そのプロセス中にガ
ラス基板よりNaが析出し、上部バス電極下層16のWと反
応し、破壊される問題があった。本実施例では下地絶縁
層下層20のSi窒化物がNa拡散を防止するので、Wを用い
ることが可能である。また、フリットガラス封着の400
℃〜450℃の高温焼成プロセスは、本実施例で用いるス
パッタ法などの薄膜成膜プロセス温度より高いため、薄
膜は一般に緻密化する。下地絶縁層も緻密化による塑性
変形を起こすため、薄膜型電子源にストレスを与える。
薄膜型電子源のストレスを小さくするためには下地絶縁
層の塑性変形の変位量を小さくするため膜厚は薄い方が
よい。Si窒化物の膜厚は100nm以下、Si酸化物またはAl
酸化物の膜厚は50nm以下とすると、下部電極11や上部バ
ス電極上層17のAl-Nd膜のボイド形成などの塑性変形を
防止することができる。図14に貼り合わせた表示パネル
のA-A'断面、 B-B'断面に相当する部分を示す。面板110
-基板10間の距離は１〜３mm程度になるようにスペーサ3
0の高さを設定する。スペーサ30は上部電極13の膜で被
覆されている層間絶縁膜18上に立てる。ここでは，説明
のため、Ｒ（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）に発光するドッ
ト毎に全てスペーサ30を立てているが，実際は機械強度
が耐える範囲で，スペーサ30の枚数（密度）を減らし、
大体1cmおきに立てればよい。封着したパネルは，10-7T
orr程度の真空に排気して，封じきる。封じ後、ゲッタ
ーを活性化し、パネル内の真空を維持する。例えば、Ba
を主成分とするゲッター材の場合、高周波誘導加熱等に
よりゲッター膜を形成できる。また、Zrを主成分とする
非蒸発型ゲッターを用いてもよい。このように本実施例
では，面板110と基板10間の距離は１〜３mm程度と長い
ので，メタルバック114に印加する加速電圧を３〜６KV
と高電圧に出来る。したがって，上述のように，蛍光体
には陰極線管（CRT）用の蛍光体を使用できる。図15は
このようにして製作した表示装置パネルの駆動回路への
結線図である。下部電極11は下部電極駆動回路40へ結線
し，上部バス電極上層16は上部電極駆動回路50に結線す
る。m番目の下部電極11 Kmと，n番目の上部バス電極1
6 Cnの交点を（m,n）で表すことにする。メタルバッ
ク114には3〜6KV程度の加速電圧60を常時印加する。図1
6は，各駆動回路の発生電圧の波形の一例を示す。時刻
ｔ0ではいずれの電極も電圧ゼロであるので電子は放出
されず，したがって，蛍光体は発光しない。時刻ｔ1に
おいて，下部電極11 K1には−Ｖ1なる電圧を，上部バ
ス電極15 C1，C2には＋Ｖ2なる電圧を印加する。交点
（1,1），（1,2）の下部電極11−上部電極13間には（Ｖ
1＋Ｖ2）なる電圧が印加されるので，（Ｖ1＋Ｖ2）を電
子放出開始電圧以上に設定しておけば，この２つの交点
の薄膜型電子源からは電子が真空中に放出される。放出
された電子はメタルバック114に印加された加速電圧60
により加速された後，蛍光体に入射し，発光させる。時
刻ｔ2において，下部電極11のK2に−Ｖ1なる電圧を印加
し，上部バス電極15のC1にＶ2なる電圧を印加すると，
同様に交点（2,1）が点灯する。このようにして，上部
バス電極15に印加する信号を変えることにより所望の画
像または情報を表示することが出来る。また，上部バス
電極15への印加電圧Ｖ1の大きさを適宜変えることによ
り，階調のある画像を表示することが出来る。絶縁層12
中に蓄積される電荷を開放するための反転電圧の印加
は、ここでは下部電極11の全てに−Ｖ1を印加した後、
全下部電極11にＶ3、全上部バス電極15に-Ｖ3'を印加す
ることにより行った。
【０００６】
【発明の効果】以上により、Na汚染による破壊がなく、
電極材料の塑性変形のない薄膜型電子源を作成すること
ができ、画像表示装置の製造歩留まりを向上できる。
電極材料の塑性変形のない薄膜型電子源を作成すること
ができ、画像表示装置の製造歩留まりを向上できる。
【図１】本発明の薄膜型電子源の構造を示す図である。
【図２】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図３】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図４】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図５】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図６】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図7】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図8】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図9】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図10】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図11】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図12】本発明の薄膜型電子源を用いた表示装置の電子
源基板を示す図である。
源基板を示す図である。
【図13】本発明の画像表示装置の蛍光面基板を示す図で
ある。
ある。
【図14】本発明の画像表示装置の断面を示す図である。
【図15】本発明の画像表示装置での駆動回路への結線を
示した図である。
示した図である。
【図16】本発明の画像表示装置での駆動電圧波形を示し
た図である。
た図である。
【符号の説明】 10・・・基板，11・・・下部電極，12・・・絶縁層，13
・・・上部電極，14・・・保護絶縁層，15・・・上部バ
ス電極、16・・・上部バス電極下層，17・・・上部バス
電極上層，18・・・層間絶縁膜、19・・・第２保護絶縁
層、20・・・下地絶縁層下層、21・・・下地絶縁層上
層、 25・・・レジスト膜、30・・・スペーサ，40・・
・下部電極駆動回路， 50・・・上部電極駆動回路，60
・・・加速電圧、110・・・面板，111・・・赤色蛍光
体，112・・・緑色蛍光体，113・・・青色蛍光体，114
・・・メタルバック、115・・・フリットガラス、116・
・・枠。
・・・上部電極，14・・・保護絶縁層，15・・・上部バ
ス電極、16・・・上部バス電極下層，17・・・上部バス
電極上層，18・・・層間絶縁膜、19・・・第２保護絶縁
層、20・・・下地絶縁層下層、21・・・下地絶縁層上
層、 25・・・レジスト膜、30・・・スペーサ，40・・
・下部電極駆動回路， 50・・・上部電極駆動回路，60
・・・加速電圧、110・・・面板，111・・・赤色蛍光
体，112・・・緑色蛍光体，113・・・青色蛍光体，114
・・・メタルバック、115・・・フリットガラス、116・
・・枠。
フロントページの続き (72)発明者 鈴木 睦三 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 Ｆターム(参考） 5C031 DD17 5C036 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EH06 EH11
Claims (5)
- 【請求項１】電子を放出する電子源アレイを形成したガ
ラス基板と、蛍光面を形成したガラス基板とを有する画
像表示装置において、該電子源アレイはガラス基板上に
Si窒化物と、Si酸化物またはAl酸化物をこの順に積層し
た下地絶縁層を有していることを特徴とする画像表示装
置。 - 【請求項２】上記電子源アレイはWまたはMoを電極材料
に使用していることを特徴とする請求項１記載の画像表
示装置。 - 【請求項３】上記電子源は、上記下地絶縁層上にAlまた
はAl合金を下部電極に用い、上部電極との間に挟持され
る電子加速層を有し、該下部電極と該上部電極間に電圧
を印加することで該上部電極側より電子を放出する薄膜
型電子源であることを特徴とする請求項１記載の画像表
示装置 - 【請求項４】上記下地絶縁層のSi窒化物の膜厚は100nm
以下であることを特徴とする請求項１記載の画像表示装
置 - 【請求項５】上記下地絶縁層のSi酸化物またはAl酸化物
の膜厚は50nm以下であることを特徴とする請求項１記載
の画像表示装置
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001153352A JP2002352696A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 画像表示装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001153352A JP2002352696A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 画像表示装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002352696A true JP2002352696A (ja) | 2002-12-06 |
Family
ID=18997883
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001153352A Pending JP2002352696A (ja) | 2001-05-23 | 2001-05-23 | 画像表示装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002352696A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036615A1 (ja) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Hitachi, Ltd. | 冷陰極型フラットパネルディスプレイ |
| JP2006066199A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Hitachi Displays Ltd | 自発光平面表示装置とその製造方法 |
-
2001
- 2001-05-23 JP JP2001153352A patent/JP2002352696A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004036615A1 (ja) * | 2002-10-18 | 2004-04-29 | Hitachi, Ltd. | 冷陰極型フラットパネルディスプレイ |
| JP2006066199A (ja) * | 2004-08-26 | 2006-03-09 | Hitachi Displays Ltd | 自発光平面表示装置とその製造方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6471879B2 (en) | Buffer layer in flat panel display | |
| US20030067259A1 (en) | Electron-emitting device and image-forming apparatus | |
| JP3864857B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH08287833A (ja) | プラズマディスプレイパネルの製造方法 | |
| JP3630036B2 (ja) | 薄膜型電子源、およびそれを用いた表示装置 | |
| JP2006253032A (ja) | 画像表示装置 | |
| JPH11204024A (ja) | 薄膜型電子源、これを用いた表示パネルおよび表示装置 | |
| JP2002352696A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP3598267B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| WO1999048123A1 (fr) | Source couche mince d'electrons et affichage produit au moyen de celle-ci | |
| JP4126987B2 (ja) | 画像表示装置 | |
| JP4209556B2 (ja) | 表示装置 | |
| JP2002367503A (ja) | 薄膜型電子源及びその作製方法、及び画像表示装置 | |
| JP2001035357A (ja) | 薄膜型電子源およびその製造方法並びに薄膜型電子源応用機器 | |
| JP2001084891A (ja) | 薄膜型電子源およびこれを用いた表示装置 | |
| JP2001256907A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2004207090A (ja) | 画像表示装置 | |
| TWI292839B (en) | Cold cathode fluorescent display panels | |
| JP4224225B2 (ja) | 表示素子、表示装置及び表示装置製造方法 | |
| JPH07140906A (ja) | 画像表示装置 | |
| JP2004111053A (ja) | 電界放出型画像表示装置 | |
| WO2001026128A1 (fr) | Source d'electrons, procede de fabrication, et dispositif d'affichage | |
| JP2001273849A (ja) | 電子放出素子、電子源、画像形成装置、及び電子放出素子の製造方法 | |
| JP2008277072A (ja) | 画像表示装置とその製造方法 | |
| JPWO2011043088A1 (ja) | 蛍光ランプ及び画像表示装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20060125 |
|
| RD01 | Notification of change of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421 Effective date: 20060418 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20080421 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20080507 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080909 |