JP2003068189A - 蛍光表示管の製造方法及び蛍光表示管 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】蛍光表示管、高精細なアノード多重マトリクス
蛍光表示管及びフルカラーアノード多重マトリクス蛍光
表示管を得る。 【解決手段】アノード配線、及び絶縁を薄膜化すること
によりパターンの微細化、積層化を容易にした。特に、
絶縁層として、ＳｉＯ_２を基板を加熱した状態でＣＶＤ
法により成膜する事で表面が平坦で積層可能な絶縁層と
した。さらに、アノード配線と陽極の接続部であるスル
ーホール形状を、配線部を短辺とし、陽極部を長辺とし
た断面略台形状であるテーパー状とすることで、アノー
ド配線と陽極の接続を容易にした。また、陽極を薄膜と
することで、フォトリソ法・スラリー法等により微細な
蛍光体パターンの形成を容易にした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は蛍光表示管に関する
ものである。特に、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）三色
一組からなる高密度フルカラーグラフィック蛍光表示
管、及び、高密度単色グラフィックディスプレイに使用
される多重アノードマトリクス蛍光表示管に使用される
アノード基板に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の蛍光表示管の絶縁層は、鉛ガラス
粒子を主要構成物とする混合物を、陽極基板上に所定パ
ターンにスクリーン印刷法によって形成した後、鉛ガラ
スの成分比によって決定される温度で焼成して完成させ
ていた。しかし、この様に形成された絶縁層は、基本的
にスクリーン印刷版メッシュ孔から押し出された部分の
みが絶縁性物質であり、スクリーン印刷版メッシュ孔を
形成する金属網もしくは繊維のある部分には、絶縁性物
質が押し出されないことと、鉛ガラスの粒子が１０μｍ
程度である事を主因として、焼成後にピンホールが存在
し、加えて、絶縁層表面が凹凸に富むことが避けられ
ず、また、パターニングできる最小寸法の限界も数１０
μｍとかなり大きく、絶縁層の端部におけるだれの長さ
は１００μｍのオーダーになってしまう。更に、絶縁層
の厚みも１０〜５０μｍのオーダーとなる厚膜であっ
た。このため、絶縁層に設けられるスルーホールの大き
さは最小直径３５０μｍ（０．３５ｍｍ）程度が限界で
あり、前記絶縁層のだれの部分はピンホール等も多いこ
と、スルーホールの直径を含めると直径５５０μｍ
（０.５５ｍｍ）の領域は配線を設けることが出来ず、
配線の高密度形成が極めて困難であるという欠点を有し
ていた。

【０００３】高密度配線とするための配線層と絶縁層を
交互に積層した多層配線の場合、従来のスクリーン印刷
法により形成された絶縁層を使用した場合には、ピンホ
ールにより、上層と下層の配線が短絡してしまう。しか
も、これは配線が高密度になるに従い、発生する確率が
増加する（配線がピンホールと重なる確率が増す）。ま
た、絶縁層の上層に配線を配設すると、絶縁層表面の凹
凸により配線幅が細い程、断線し易くなるとうい欠点を
有していた。

【０００４】高密度配線からなる蛍光表示管用アノード
基板として、ガラス基板上に一層目に厚さ１μｍのアル
ミニウム配線層、上層の２層目配線とのコンタクトの１
層目を取るための直径０．３５ｍｍのスルーホールを設
けた厚さ約１０μｍのガラス質の絶縁層を設け、更に厚
さ１μｍの配線層を設け、更に上層の２層目配線とのコ
ンタクトの１層目を取るための直径０．３５ｍｍのスル
ーホールを設けた厚さ約１０μｍのガラス質の絶縁層を
設けた薄膜二層構造の蛍光表示管の技術も開示されてい
る。（例えば実開昭６１−７８５５） 前記多層配線蛍光表示管の場合、１層目の配線層と２層
目の配線層、配線層をアノード電極のコンタクトを取る
為の導体パターンが必要であった。前記コンタクトを取
る為の導体パターンを使用しないでコンタクトを取るた
めには、従来のスルーホールでは絶縁の厚み以上に導電
性薄膜を成膜しなければ配線と陽極を電気的に接続出来
ない等の問題があった。

【０００５】前記、鉛を主成分とした蛍光表示管用絶縁
層の欠点の対策として、前記絶縁層を、高耐熱性を有す
るポリイミドレジンを主成分とする合成樹脂から凹凸が
少な絶縁層とて、前期配線とポリイミドレジンを主成分
とする厚さ１μｍ以下の絶縁層とをそれぞれ交互に積層
した多層配線構造の技術が開示されている（例えば、特
開平３−１７６９５０）。しかし、前記高耐熱性ポリイ
ミドレジンは高価であり、高真空状態を必要とする蛍光
表示管用材料としては、工程条件により、不要なガスを
発生して寿命等に悪影響を及ぼすという欠点があった。

【０００６】一方、縦横に同一形状の複数のアノード電
極が配設された高密度配線が必要なグラフィックディス
プレイ蛍光表示管に於いて、外部からの電気信号を印加
するための配線部と同一材料で同一面に連続した同一パ
ターン上で形成する方法も提案されている。（例えば実
開昭５７−５４１８７） 前記一層配線により陽極導体を配線と同一材料で同一面
に連続した同一パターン上に形成する事で、従来の黒鉛
を主成分とした陽極電極を使用した場合には困難であっ
た蛍光体パターン形成方法であるフォトリソグラフィー
法等により高精細に形成方法が適応できる様になった。
しかし、他の配線を設けるためには、前記電極の周囲に
一定間隔を設ける必要があり、アノード電極の高精細化
には限界があった。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】各アノード電極が他の
アノード電極に取り囲まれているグラフィック蛍光表示
管の場合は、アノード電極のスルーホールの大きさを少
なくともアノード電極より小さくすることが望ましい。
アノード多重マトリクス駆動蛍光表示管及びフルカラー
蛍光表示管の実現のためには、アノード配線を微細化
し、または、多層化をすることが必要である。

【０００８】一方、蛍光表示管は、蛍光表示管を構成す
る熱電子の衝突により発光する蛍光体をパターン形成す
る為に使用する有機材料からなる溶剤等を４００〜５５
０℃の温度での大気焼成する工程と、４００〜５５０℃
温度でＣＯ_２雰囲気中で真空気密容器を形成する工程
と、前記気密容器を３００〜４００℃の温度で真空排気
する工程の後に蛍光表示管容器内部を外気と遮蔽する封
止工程等の高温工程が必要である。前期蛍光表示管陽絶
縁層は、前記高温工程の後に於いても、絶縁層の表面が
均一であること、微細配線の表面が亀裂を生じないこと
が必要である。さらに、前記絶縁層材料として、安価
で、工程条件により、寿命等に悪影響を及ぼすことがあ
る不要なガスを発生しない材料であることも必要であ
る。

【０００９】配線とアノード電極のスルーホール部のコ
ンタクトを、別の工程及び部材を使用せずに接続するこ
とも必要である。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本願発明者等は前記課題
を解決する為以下の手段で課題を解決した。請求項１の
発明は、箱状の真空外囲器内に、熱電子を放出するカソ
ード電極、前記カソード電極から放出される熱電子を加
速制御するグリッド電極、及び、配線を有する配線層と
前記配線層上に積層されたスルーホールを有する絶縁層
と前記絶縁層上に積層された陽極導体と前記陽極導体上
に前記カソード電極から放出される熱電子の衝突により
発光する蛍光体を被着したアノード電極が絶縁性基板に
配設されたアノード基板を有する蛍光表示管の製造方法
において、前記アノード基板に形成される絶縁層は、前
記絶縁性基板を所定温度に保った状態で成膜された絶縁
性薄膜から成ることを特徴とし、請求項２の発明は、絶
縁性薄膜が２５０℃〜５００℃に加熱された絶縁性基板
にＣＶＤ法により成膜されることを特徴とすることを特
徴とする。

【００１１】請求項３の発明は、箱状の真空外囲器内
に、熱電子を放出するカソード電極、前記カソード電極
から放出される熱電子を加速制御するグリッド電極、及
び、配線を有する配線層と前記配線層上に積層されたス
ルーホールを有する絶縁層と前記絶縁層上に積層された
陽極導体と前記陽極導体上に前記カソード電極から放出
される熱電子の衝突により発光する蛍光体を被着したア
ノード電極が絶縁性基板に配設されたアノード基板を有
する蛍光表示管において、前記アノード基板に配設され
た絶縁層が、請求項１又は請求項２に記載の製造方法で
形成された絶縁性薄膜から成ることを特徴とする。

【００１２】請求項４の発明は、導電性薄膜から成る配
線層と、前記配線層を覆うように積層された絶縁性薄膜
から成る絶縁層が交互に複数層積層され、所定の配線と
陽極導体が前記絶縁層に設けられたスルーホールを介し
て接続されていることを特徴とする。

【００１３】請求項５の発明は、絶縁層のスルーホール
の断面がスルーホール中央部側を先端としたテーパー状
であり、絶縁性基板側の面積がアノード電極側の面積よ
り小さい断面略台形形状であることを特徴とする。請求
項６の発明は、前記絶縁層を構成する絶縁性薄膜の厚さ
が０．２μm〜２．０μmであることを特徴とし請求項７
の発明は、前記絶縁層を構成する絶縁性薄膜がＳｉＯ_２
から成ることを特徴とし、請求項８の発明は、前記配線
層を構成する導電性薄膜がアルミニウム、ＩＴＯ又はＺ
ｎＯから成ることを特徴とする。

【００１４】請求項９の発明は、前記絶縁性基板、絶縁
性薄膜及び陽極導体が透光性であることを特徴とし、請
求項１０の発明は、蛍光体層が被着された陽極導体から
なるアノード電極上方に金属薄板を加工して成るメッシ
ュ状グリッドを有するアノード基板であることを特徴と
し、請求項１１の発明は、ソーダライムガラスからなる
前記絶縁性基板と、前期絶縁性基板の表面に絶縁性薄膜
からなる遮蔽層が配設され、前記絶縁性薄膜上面に配線
層、絶縁層、陽極導体、蛍光体が積層形成されているこ
とを特徴とする。

【００１５】

【発明の実施の形態】蛍光表示管（図１.）の構成は、
アノード基板１と、蛍光体発光させるための熱電子を放
出するカソード電極３、前記カソード電極３から放出さ
れる熱電子を加速制御するグリッド電極２を前記アノー
ド基板１上に配設して、真空容器を構成するアノード基
板1上に前記電極を覆うように配設された箱型容器部４
から構成される。前記アノード基板１を更に詳しく説明
すると、図１（ｂ）、図１（ｃ）に示すように、絶縁性
基板１０上に、前記絶縁性基板をソーダライムガラス基
板とした場合には前記ソーダライムガラス中のアルカリ
イオンの拡散を遮蔽する絶縁性薄膜から成る遮蔽層１４
が成膜される（前記絶縁層が無アルカリガラス等の場合
は前記遮蔽層としての遮蔽層１４は不要であることはい
うまでもない）。更に、前記遮蔽層１４の上面に配線１
２１、前記配線１２１と連結して陽極電極１１２と接続
するための接続部１２２（該接続部１２２は配線１２１
部上にスルーホール１３２を設けることで省略すること
もある）が同一平面上に配設され、前記配線１２１と陽
極電極１１２のコンタクトを取るためのスルーホール１
３２を有する薄膜絶縁層１３１が、前記配線１２１を覆
うように配設される。前記配線１２１にはスルーホール
１３２を介して前記陽極電極１１２が接続するように配
設される。前記陽極電極１１２の上面にはカソード電極
３から放出される熱電子の衝突により発光する蛍光体を
有する蛍光層１１１が配設されてアノード電極１１を構
成している。

【００１６】蛍光表示管の製造工程は、熱電子の衝突に
より発光する蛍光体をパターン形成する為に使用する蛍
光体粉末と有機材料等からなる蛍光体ペーストを４００
〜５５０℃の温度での大気焼成する工程と、４００〜５
５０℃温度でＣＯ_２雰囲気中で真空気密容器を形成する
封着工程と、前記気密容器を３００〜４００℃の温度で
真空排気する工程の後に蛍光表示管容器内部を外気と遮
蔽する封止工程等の高温工程が必要である。前期蛍光表
示管用絶縁層は、前記高温工程の後に於いても、絶縁層
の表面が滑らかであり、前記絶縁層表面に形成される微
細配線等の薄膜導電層の表面が亀裂を生じないことが必
要である。さらに、前記絶縁層材料として、安価で、工
程条件により、寿命等に悪影響を及ぼすことがある不要
なガスを発生しない材料であることも必要である。

【００１７】本願発明者等は、従来使用していた低融点
ガラスを主成分とする厚膜絶縁層では形成する事の出来
ない微細なパターンを形成でき、且つ、積層配線が可能
である種々の絶縁層用の絶縁薄膜材料および導電性薄膜
材料について鋭意検討した。上記検討した材料であるＳ
ｉＯ_２から成る絶縁性薄膜の絶縁性、ＳｉＯ_２上面に積
層したアルミニウム薄膜の導電性及び表面状態を評価す
るために以下に示す確認実験を行った。

【００１８】最初に、常温又は１５０〜２００℃に加熱
したソーダライムガラス表面にアルミニウムをスパッタ
法で厚さ０.２μｍに成膜した。前記アルミニウム薄膜
を形成した基板を常温の状態でその上面にＳｉＯ_２をス
パッタ法で厚さ０．２μｍ成膜した。更に、前記ＳｉＯ
_２薄膜の上面にアルミニウムをスパッタ法で厚さ０．２
μｍ積層してサンプルを完成させた。前記サンプルを５
００℃１５分間大気焼成して表面を６００倍に拡大して
観察したところ、スパッタ法によるＳｉＯ_２上面のアル
ミニウム薄膜は数μｍのひぶくれ（ヒロイック）が一面
に発生していた。前記ひぶくれ（ヒロイック）部分はエ
ッチング後に剥離してしまい、蛍光表示管用の配線及び
陽極電極として使用することが出来ないことがわかっ
た。このことから、スパッタ法で成膜したＳｉＯ_２は蛍
光表示管用絶縁層としては使用できないことが解った。

【００１９】次の実験として、常温基板又は１５０〜２
００℃基板としてソーダライムガラス表面にアルミニウ
ムをスパッタ法で厚さ２μｍに成膜した。前記アルミニ
ウム薄膜の上面に基板温度を２５０℃〜５００℃に保っ
た状態でＳｉＯ_２をＣＶＤ法で厚さ０．２μｍに成膜し
た。前記ＳｉＯ_２薄膜の上面にアルミニウムをスパッタ
法で厚さ０．２μｍに積層してサンプルを完成させた。
前記サンプルを５００℃１５分間大気焼成して、表面を
６００倍に拡大して確認したところ、ＣＶＤ法によるＳ
ｉＯ_２上面のアルミニウム薄膜はひぶくれ（ヒロイッ
ク）は発生せず均一な蛍光表示管用アノード基板用の絶
縁層として使用することが出来ることが解った。上述か
ら、薄膜絶縁としては、アルミニウム薄膜上面に基板温
度を２５０℃〜５００℃の範囲に保った状態でＳｉＯ_２
をＣＶＤ法で厚さ０．２μｍに成膜した場合に、蛍光表
示管用絶縁層として使用できることが解った。

【００２０】

【表１】成膜方法の組み合わせによる不良率を示す表。 表１は、アルミニウムをソーダライムガラス基板が常温
の状態でスパッタ法により成膜された薄膜、アルミニウ
ムをソーダライムガラス基板が１５０℃〜２００℃に加
熱され状態でスパッタ法により成膜された薄膜、ＳｉＯ
_２をソーダライムガラス基板が常温の状態でスパッタ法
により成膜された薄膜、及び、ＳｉＯ_２をソーダライム
ガラスが２５０℃〜５００℃に加熱された状態でＣＶＤ
法により成膜された薄膜を積層成膜したサンプルを表１
に示す組み合わせによる積層されたサンプルを５００℃
１５分間大気焼成した後に６００倍に拡大して表面観察
をした結果である。

【００２１】表１から、アルミニウム薄膜、ＳｉＯ_２と
もに、常温のままスパッタ法で成膜したサンプルを、５
００℃１５分間大気焼成したところ、全数ひぶくれ（ヒ
ロイック）が発生して良品は無かった。アルミニウム薄
膜を常温のままスパッタ法で成膜し、ＳｉＯ_２を２５０
℃〜４５０℃に基板を加熱した状態で、ＣＶＤ法で成膜
したサンプルを積層後に観察したところ４８．３％のサ
ンプルが均一に成膜できたが、前記均一なサンプルも５
００℃１５分間大気焼成したところ、５６．２％はひぶ
くれ（ヒロイック）は発生していなかった。アルミニウ
ム薄膜を２５０℃〜５００℃に基板を加熱した状態で、
スパッタ法で成膜し、ＳｉＯ_２を常温のままスパッタ法
で成膜したサンプルを観察したところ９６．７％のサン
プルが均一に成膜できたが、前記均一なサンプルも５０
０℃１５分間大気焼成したところ、全てひぶくれ（ヒロ
イック）が発生して不良と成った。アルミニウム薄膜を
２５０℃〜４５０℃に基板を加熱した状態で、スパッタ
法で成膜し、ＳｉＯ_２を２５０℃〜４５０℃に基板を加
熱した状態で、ＣＶＤ法で成膜したサンプルを積層後に
観察したところ９５．０％のサンプルが均一に成膜で
き、前記均一なサンプルを５００℃１５分間大気焼成し
たところ、９６．２％はひぶくれ（ヒロイック）は発生
していなかった。この結果、絶縁性基板を２５０℃〜５
００℃の範囲に加熱しつつＣＶＤ法で成膜した、ＳｉＯ
_２薄膜は成膜時に内部応力による歪が少なく、成膜後の
加熱処理にも耐える薄膜が形成できた為と推慮される。

【００２２】前記成膜条件で最適と思われる積層薄膜の
導通性及び絶縁性を評価するために以下の確認実験を行
った。図２示す様に、表面を洗浄したソーダライムガラ
ス基板５１を１５０℃〜２００℃に加熱しつつスパッタ
法で一辺１０ｍｍの正方形で厚さ０．２μｍになるよう
に、アルミニウム薄膜を成膜して下層Ａｌパターン５２
を、前記基板を２５０℃〜５００℃の範囲に加熱しつつ
導電性薄膜上面に１０ｍｍ角の大きさで厚さ０．１μｍ
〜２μｍにＳｉＯ_２をＣＶＤ法で積層成膜してＳｉＯ_２
薄膜５２を積層し、更に１５０℃〜２００℃に加熱しつ
つ１０ｍｍ角の上層Ａｌパターンを厚さ０．２μｍに積
膜して上層アルミニウム薄膜５４を積層して評価用サン
プルを作成した。前記サンプルの、下層Ａｌパターンと
上層Ａｌパターン間を（ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製）ＲＥ
ＳＩＳＴＡＮＣＥ ＭＲＴＥＲを用いて絶縁破壊電圧を
測定した結果をグラフ１に示す。

【００２３】グラフ１からＳｉＯ_２薄膜の厚さは０.０
５μｍの場合絶縁破壊電圧が５０Ｖ未満であり蛍光表示
管用絶縁層として使用に耐えないが、０．１０μｍの厚
さでは絶縁破壊電圧も５０Ｖを超えることから、駆動電
圧３０Ｖ以下の蛍光表示管の絶縁層として十分に使用で
きる。０．２μｍを越えると２００Ｖ以上の破壊電圧で
あり、厚みが厚くなるほど破壊電圧が高くなることを確
認した。以上から、ＳｉＯ_２の厚さは０．２μｍ以上あ
れば、蛍光表示管の絶縁層に要求される破壊電圧である
１００Ｖ以上の要件を満たし蛍光表示管の絶縁と使用で
きる。

【００２４】次に、図２に示すサンプルについて絶縁性
薄膜のＳｉＯ_２薄膜の厚みを変化させて、絶縁不良率に
ついて確認を行った結果をグラフ２に示す。グラフ２か
ら、絶縁性薄膜のＳｉＯ_２の厚さが０．０５μｍ及び
０．１μｍの場合は絶縁不良率が約２６％及び約１３％
と効率であり、蛍光表示管用絶縁層として使用した場合
に検査によっては不良品を除去しきれないが、０．２μ
ｍ以上の場合は不良率が３％以下となることから検査工
程工程中で不良品を除去可能な数値である。従って、Ｓ
ｉＯ_２の厚さは０．２μｍ以上あれば蛍光表示管用の絶
縁膜と使用できることが解った。

【００２５】又、絶縁の膜厚が０．２μｍより薄くなる
と以下の不具合が発生する。 絶縁層の膜厚が０．２μｍで破壊電圧が５０Ｖ以下
となり、アノード電圧が５０Ｖ以上で駆動する蛍光表示
管の絶縁層としては十分ではない。 絶縁層の膜厚は、０．２μｍより薄くなるとごみ等
の影響でピンホール発生し易くなり絶縁不良個所が増加
してしまう。導電性薄膜が薄くなると、微小な外力でパ
ターンが破損して傷が発生しやすくなる。

【００２６】一方、絶縁層の膜厚が２μｍを越す厚さな
ると以下の不具合が発生する。 絶縁層のと、絶縁層の下面の配線と絶縁の上面の配
線又は陽極導体を積層する場合スルホールを介して接続
する場合に、スルーホール上面に導電性材料を成膜のみ
によって接続する場合は、導電性薄膜の厚さを絶縁層の
厚さより厚くする必要がある。 また、スルーホール部に下層の配線層部材又は上層
の導電層部材以外の導通用部材で接続取る場合でも、導
通用部材のスルーホール周辺の絶縁層との密着性が悪く
なる。 成膜に時間がかかり、時間当たりの生産数量が少な
くなる。 エッチング時間が長くなる。

【００２７】以上から、表面を洗浄したソーダライムガ
ラスを１５０℃〜２００℃に加熱しつつスパッタ法でア
ルミニウム、ＩＴＯ（Indium Tin Oxide），ＺｎＯ，
等の透明導電膜使用して蛍光表を厚さ０．２μｍに成膜
した導電性薄膜が好適であり、ＳｉＯ_２をＣＶＤ法で２
５０℃〜５００℃の範囲に加熱しつつ０．２〜２μｍに
成膜したＳｉＯ_２絶縁層が薄膜絶縁層として使用できる
事が解った。特に、膜厚が０.２μｍであるＳｉＯ_２絶
縁層は、成膜時間が短時間であり、成膜された絶縁層も
蛍光表示管用絶縁層として十分な絶縁破壊電圧を有し、
スルーホール段差も小さいことから最適であることが解
った。更に、０.２μｍであるＳｉＯ_２絶縁層の場合、
例えば積層を１０回繰り返しても２μｍであり、従来の
低融点ガラスを使用した絶縁層の厚みが１０μｍ〜５０
μｍであるのに対し、本願発明の絶縁の厚みは５分の１
の厚さに出来る事から多層化に有利である。

【００２８】次に、外部からの電気信号を入力するため
の配線と導電性薄膜からなる陽極の接続部であるスルー
ホール形状について検討した。図３に示す様に絶縁性基
板１０上面に成膜形成されたアルミニウム薄膜から成る
配線１２及び接続部１２２の上面にＳｉＯ_２から成る絶
縁性薄膜を積層成膜し、さらに、前記絶縁薄膜上面に前
記薄膜配線と陽極を電気的に接続するためのスルーホー
ルとなる部分を開口とするマスクを密着させて、ＣＨＦ
_３とＯ_２の混合ガス雰囲気中でＲＩＥ(Reactive Ion
Etching)法（以下ＲＩＥ法という）によるエッチングを
行うことにより、図３に示す様に断面形状が、配線側を
短辺として陽極側を長辺とする略４５°のテーパー状接
続部であるスルーホールを１３２形成した。

【００２９】本願発明者等は前記検討結果を基に蛍光表
示管を具体的に以下の手順で作成した。 （実施例１）アルミ１層配線による微細パターン蛍光表
示管の実施例 熱電子の衝突によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発
光する蛍光体を塗布した横０．１２ｍｍ、縦０．５２ｍ
ｍの陽極電極を蛍光体間隔０．０８ｍｍに配設して、前
記Ｒ、Ｇ、Ｂ一組のアノード電極を縦横に０．６ｍｍピ
ッチ複数配設し、このアノード電極をアルミ配線幅０．
０２ｍｍ、配線間隔０．０２ｍｍ、アルミ配線側のスル
ーホール直径０．０５ｍｍ、としたアノード４重マトリ
クス１層配線のフルカラーグラフィック蛍光表示管を以
下の工程で製造した。

【００３０】図４にＲＧＢ３色の４重アノードマトリク
スの構成を示し、図５に４重アノードマトリクス駆動の
配線図を示す。図４の（１Ｇ，１Ｂ，１Ｒ）、（２Ｇ，
２Ｂ，２Ｒ）、（３Ｇ，３Ｂ，３Ｒ）及び（４Ｇ，４
Ｂ，４Ｒ）は熱電子の衝突によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、
Ｂ（青）に発光する蛍光体か配設されたアノード電極を
示し、１Ｇｒｉｄ、２Ｇｒｉｄ、３Ｇｒｉｄ及び４Ｇｒ
ｉｄは前記アノード電極上方に設けられ、カソード電極
から放出される熱電子を加速制御するグリッド電極であ
る。図５は、前記アノード電極（１Ｇ，１Ｂ，１Ｒ）、
（２Ｇ，２Ｂ，２Ｒ）、（３Ｇ，３Ｂ，３Ｒ）及び（４
Ｇ，４Ｂ，４Ｒ）にＧ、Ｂ、Ｒ３アノード電極で１トリ
オとした、１〜４まで４組（１２アノード電極）毎に組
み合わせて配線を構成して、外部からの電気信号を前記
アノード電極に印加するための配線概略図である。

【００３１】本願発明のフルカラーグラフィック蛍光表
示管の駆動方法を図４の斜線部のアノード電極を点灯す
る事として説明する。真空容器内のカソード電極から熱
電子を放出させた状態で、例えば２Ｇｒｉｄによってカ
バーされる（４Ｇ，４Ｂ，４Ｒ）セグメントを発光させ
る場合は、（４Ｇ，４Ｂ，４Ｒ）に所定の電圧を印加し
た時に、２Ｇｒｉｄ及び３Ｇｒｉｄを同時に所定の電圧
を印加することで、カソード電極に対してマイナスの電
位が与えられた隣接グリッドである１Ｇｒｉｄ及び４Ｇ
ｒｉｄの影響を受ける事無く点灯させる事が出来る。こ
の時、４Ｇｒｉｄにカソード電極に対してマイナスの電
位が与えられているので、４Ｇｒｉｄによってカバーさ
れる（４Ｇ，４Ｂ，４Ｒ）は発光することはない。次に
例えば２Ｇｒｉｄによってカバーされる（３Ｇ，３Ｂ，
３Ｒ）セグメントを発光させる場合は、（３Ｇ，３Ｂ，
３Ｒ）所定の電圧を印加したときに、１Ｇｒｉｄ及び２
Ｇｒｉｄを同時に所定の電圧を印加することにより、隣
接グリッドである不図示の１Ｇｒｉｄの隣接グリッド及
び３Ｇｒｉｄの影響を受ける事無く点灯させる事が出来
る。このとき、３Ｇｒｉｄにカソード電極に対してマイ
ナスの電位を与えておけば、３Ｇｒｉｄによってカバー
される（４Ｇ，４Ｂ，４Ｒ）は発光することはない。前
記の様に、順次隣接するグリッド電極に所定の電圧を印
加させ、前記２つのグリッドの、各隣接グリッド側に配
設されたアノード電極に所定の電圧を印加することで本
願のフルカラーグラフィック蛍光表時間を駆動する事が
出来る。前記の場合は、ＲＧＢ３色１組で使用するが、
単色蛍光体で構成した場合１２重アノードマトリクス駆
動蛍光表示管の構成となる。

【００３２】次に、本願発明の蛍光表示管の製造方法に
ついて説明する。 （工程１）遮蔽層の形成 表面を洗浄した透明絶縁性を有するソーダライムガラス
をＣＶＤ装置に装着し、ガラス温度を２５０℃〜５００
℃に過熱した状態を維持しつつ、ＳｉＯ_２をＣＶＤ法に
より厚さ０．１〜０．５μｍに成膜してソーダライムガ
ラス基板の拡散を遮蔽する薄膜絶縁層から成る遮蔽層を
形成した。 （工程２）配線層の形成 スパッタ法にてアルミニウムを膜厚０．２μｍに成膜
し、前記アルミニウム薄膜をフォトリソ法により、線幅
０．０２ｍｍ、スルーホール部直径０．０５ｍｍで、所
望のパターンに形成して薄膜配線を形成した。 （工程３）ＳｉＯ_２膜の成膜 配線層を形成し清浄化した基板を枚葉式プラズマＣＶＤ
装置にセットする。使用装置は東京ハイテック社製、枚
葉式プラズマＣＶＤ装置（ＰＥＣ−３８１１−ＳＯ−Ｓ
Ｎ）を使用した。チャンバー設定温度を２５０℃〜５０
０℃として、基板温度を一定に保った状態で、チャンバ
ー内圧力は１０６Ｐａとして成膜時の導入ガスＳｉＨ_４
を1分間に２０ｍｌ、Ｎ_２Ｏを1分間に２００ｍｌ、Ｎ_２
を1分間に７００ｍｌ導入しつ成膜した。プラズマを起
こすための高周波電力は１３．５６ＭＨｚで６０Ｗに設
定した。成膜スピードは、上記の条件によると１．８分
で０．２μmであった。

【００３３】（工程４）スルーホールの形成方法 前記（工程３）で形成した基板を清浄化し、フォトレジ
スト（ＯＦＰＲ５０００:東京応化製）をスピンナーに
より回転塗布し、ベークした後、フォトマスク像を露
光、現像してスルーホールパターンを形成した。前記パ
ターンをマスクとしＲＩＥ法にてエッチングを行う。こ
こで、ＲＩＥ装置はＡＮＥＬＶＡ製ＤＥＡ−５０ＳＴを
使用した。チャンバー内圧力は６Ｐａの状態で、ＣＨＦ
_３を１分に４０ｍｌ、Ｏ_２を１分間に１０ｍｌで流入し
つつエッチングした。ＳｉＯ_２のエッチングでＯ_２を導
入することにより、スルーホール中央側を先端とした略
４５°のテーパー状の断面形状が基板側を短辺としアノ
ード電極側を長辺とする略台形のすり鉢状となる様なス
ルーホールが形成された。プラズマを起こすための高周
波電力は１３．５６ＭＨｚで６００Ｗに設定した。上記
の条件下、８分で０．２μmエッチングしてスルーホー
ルを有する絶縁層が形成できた。

【００３４】次に、スパッタ法にてアルミニウムを膜厚
０．２μｍに成膜して、前記アルミニウム薄膜をフォト
リソ法により、所望のアノードパターンを前記各々のス
ルーホール部を覆って配線パターンに接続するように形
成して薄膜電極を形成した。蛍光体はフォトリソ法によ
り、Ｒ、Ｇ、Ｂ毎にの３回繰り返し行なわれる。

【００３５】前記蛍光表示管の製造工程は、蛍光表示管
を構成する熱電子の衝突により発光する蛍光体をパター
ン形成したアノード基板に、メッシュ状のグリッドメッ
シュを前記アノード基板上に成形固定した後、前記蛍光
体パターン形成用に使用した蛍光体ペーストを構成する
有機材料からなる溶剤等を４００〜５５０℃の温度での
大気焼成する工程と、前記アノード基板、前面板、枠状
の側面板から箱状の真空容器を製造する製造工程である
４００〜５５０℃温度でＣＯ_２雰囲気中で真空機密容器
を形成する工程と、前記機密容器を３００〜４００℃の
温度で真空にする工程の後に、蛍光表示管容器内を外気
と遮蔽する封止工程を経て蛍光表示管が完成する。

【００３６】（実施1の効果）当該実施例１の様に、絶
縁層を薄膜化することで実施例１のパターンから成る蛍
光表示管を製造する事ができた。更に、スルーホール断
面形状形状をテーパー状として、陽極電極と配線との接
続をコンタクトのための新たな部材を設けることなく接
続が取れた。（尚、テーパーの角度は配線の接続部と陽
極導体の接続を容易にするためであるので、テーパー状
であれば４５°に限らないのはいうまでもない。）

【００３７】（実施例２）アルミ３層配線による微細パ
ターン蛍光表示管の実施例 熱電子の衝突によりＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）に発
光する蛍光体を塗布した横０.０６ｍｍ、縦０．３ｍ
ｍ、間隔０．０６ｍｍ１組として、０.３６ｍｍピッチ
で配設し、アルミ配線幅０．０２ｍｍ（アノード４重マ
トリクス、配線はＲ（赤）用配線／（緑）用配線／Ｂ
（青）用配線の３層配線）、スルーホール直径０．０２
ｍｍ絶縁層のアノード基板からなる蛍光表示管の実施例
駆動方法はＲＧＢ各色毎に実施例1の４重アノードマト
リクス方式と同じであり、構成は実施例1の１層配線に
よる場合と同じである。本実施例は、発光セグメントを
更に微細化する為に図７に示す様に薄膜配線を３層にし
て対応したものである。

【００３８】図４のＲＧＢ３色のアノード電極からなる
４重アノードマトリクスの構成を示し、図６に３層配線
による４重アノードマトリクス駆動の配線図を示す。図
６は、アノード電極が微細化することにより、配線が高
密度に成ったため１層配線でパターニングできなきなっ
た対応として、（ａ）がＧ（緑）のアノード配線、
（ｂ）がＢ（青）のアノード配線、（ｃ）がＲ（赤）の
アノード配線という様に、色毎に配線を分割した３層配
線構成の場合の配線である。実線部が該当の配線パター
ンを示し、破線部が他の配線パターンを示している。図
６では破線と実線が重ならないように描いているが、積
層配線された実際の基板では各層の配線が絶縁層を介し
て重なることが可能であることは言うまでもない。

【００３９】（実施例２の製造方法）図７に示す様に表
面を洗浄した透明絶縁性を有するソーダライムガラスか
ら成る絶縁性基板１０をＣＶＤ装置に装着し、ガラス温
度を２５０℃〜５００℃に過熱した状態を維持しつつ、
ＳｉＯ_２をＣＶＤ法により厚さ０．２μｍに成膜して拡
散を遮蔽する拡散を遮蔽する薄膜絶縁層から成る遮蔽層
１４を形成した。

【００４０】次に、スパッタ法にて基板温度１５０〜２
００℃でアルミニウムを膜厚０．２μｍに成膜し、前記
アルミニウム薄膜をフォトリソ法により線幅０．０２ｍ
ｍ、スルホール部直径０．０２ｍｍで、所望のパターン
に形成して配線層１２を形成した。次に、ＳｉＯ_２薄
膜、アルミニウム薄膜を成膜したソーダライムガラスを
ＣＶＤ装置に装着し、ガラス温度を３００℃〜４５０℃
に過熱した状態を維持しつつ、ＳｉＯ_２をＣＶＤ法によ
り厚さ０．２μｍに成膜した。前記ＳｉＯ_２薄膜をＲＩ
Ｅ法により、直径０．０２ｍｍスルーホール部１３２の
配線部を上面として略４５度の傾斜の斜面を有するテー
パー状のスルーホール部１３２を形成して第一の絶縁層
１３を形成した。更に、前記薄膜配線形成及び薄膜絶縁
の形成工程を２回繰り返す事により３層配線基板を完成
させる。次に、スパッタ法にて基板温度１５０〜２００
℃でアルミニウムを膜厚０．２μｍに成膜して、前記ア
ルミニウム薄膜をフォトリソ法により、所望のアノード
パターンを前記各々のスルーホール部を覆い、配線パタ
ーンに接続するように形成して薄膜電極を形成して陽極
電極１１２を配設した。

【００４１】前記陽極電極上面に、フォトリソ法により
蛍光体を形成した。前記パターン形成はＲ、Ｇ、Ｂの３
回繰り返し行ないアノード電極を配設した。更に、メッ
シュ状のグリッドメッシュからなるグリッド電極を成形
固定した後、前記蛍光体パターン形成用に使用した蛍光
体ペーストを構成する有機材料からなる溶剤等を４００
〜５５０℃の温度での大気焼成する工程と、前記アノー
ド基板、前面板、枠状の側面板から箱状の真空気密容器
を製造する製造工程である４００〜５５０℃温度でＣＯ
_２雰囲気中で真空気密容器を形成する封着工程と、前記
気密容器を３００〜４００℃の温度で真空排気する排気
工程の後に、蛍光表示管容器内を外気と遮蔽する封止工
程を経て蛍光表示管が完成する。

【００４２】（実施例２による効果）当該実施例２の様
に、ＲＧＢ各セグメントサイズが横０．０６ｍｍ、縦
０．３ｍｍ（ＲＧＢの３セグメントから成るピクセルピ
ッチが０．３６ｍｍ）の場合は、通常の１層配線から蛍
光表示管用陽極基板は形成できないが、配線パターン及
び絶縁層を薄膜化し、且つ、３層配線にすることにで前
記パターンから成る蛍光表示管を製造する事ができた。
なお、実施例２に示す、図６のＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ
（青）３色を例えば、Ｇ（緑）一色のドットとした場合
は、一層配線１２重アノードマトリクス蛍光表示管の構
成となるのは実施例１と同様である。

【００４３】（実施例３）アルミ８層配線による微細パ
ターン蛍光表示管の実施例 熱電子の衝突によりＧ（緑）に発光する蛍光体を塗布し
た横０．１４ｍｍ、縦０．１４ｍｍ、間隔０．０６ｍｍ
として、０.２０ｍｍピッチで配設し、アルミ配線幅
０．０２ｍｍ（８重アノードマトリクス、配線は８層配
線、スルーホール直径０．０２ｍｍのアノード基板から
なる蛍光表示管の実施例。 図８（ａ）に８重アノードマトリクスの構成を示し、図
８（ａ）に８層配線８重アノードマトリクス駆動の配線
部の略断面図を示す。図8（ｂ）は、（ａ）のアノード
電極１、２、３、４，５、６、７、８毎に配線層を異な
る層とすることで、高密度配線を可能とした例である

【００４４】以下に、上記蛍光表示管の製造方法の概略
を示す。表面を洗浄した透明絶縁性を有するソーダライ
ムガラスをＣＶＤ装置の基板取り付け治具に装着し、ガ
ラス温度を４００℃〜５００℃に過熱した状態を維持し
つつ、ソーダライムガラス基板のアルカリイオンの拡散
を遮蔽する為のＳｉＯ_２薄膜絶縁層からなる遮蔽層であ
るＣＶＤ法により厚さ０．１〜２．０μｍに成膜した。

【００４５】次に、スパッタ法にてアルミニウムを膜厚
０．１〜０．５μｍに成膜し、前記アルミニウム薄膜を
フォトリソ法により、線幅０．０２ｍｍ、スルーホール
部直径０．０２ｍｍで、所望のパターンに形成する。前
記アルミニウム薄膜を成膜したソーダライムガラスをＣ
ＶＤ装置に装着しガラス温度を４００℃〜５００℃に過
熱した状態を維持しつつ、ＳｉＯ_２をＣＶＤ法により厚
さ０．２μｍに成膜した。前記厚さ０．２μｍのＳｉＯ
_２を成膜ＲＩＥ法により、直径０．０５ｍｍのスルーホ
ール部に前記スルーホール部中央側を先端として基板か
ら略４５度の傾斜の斜面を有するテーパー状のスルーホ
ール部を形成する。前記薄配線層及び絶縁層の形成工程
を８回繰り返す事により８層配線基板を完成させる。前
記配線層と絶縁層を交互に積層した基板の上面にスパッ
タ法にてアルミニウムを膜厚０．２μｍに成膜して、前
記アルミニウム薄膜をフォトリソ法で所望のスルーホー
ル部を覆うように配線パターンに接続して陽極電極を形
成した。

【００４６】前記陽極パターンに上面にフォトリソ法で
蛍光体をパターン形成した。前記蛍光体パターン形成用
に使用した蛍光体ペーストを構成する有機材料からなる
溶剤等を４００〜５５０℃の温度での大気焼成する工程
と、前記アノード基板、前面板、枠状の側面板から箱状
の真空容器を製造する製造工程である４００〜５５０℃
温度でＣＯ_２雰囲気中で真空機密容器を形成する工程
と、前記機密容器を３００〜４００℃の温度で真空にす
る工程の後に、蛍光表示管容器内を外気と遮蔽する封止
工程を経て蛍光表示管が完成する。

【００４７】（実施例３による効果）当該実施例３の様
に、セグメントサイズが縦、横０．１２ｍｍとした８重
アノード配線の場合は、通常の１層配線から蛍光表示管
用陽極基板は形成できないが、配線パターン及び絶縁層
を薄膜化し、且つ、８層配線等の多層配線にすることに
で前記パターンから成る蛍光表示管を製造する事ができ
た。

【００４８】（実施例４）アルミニウム陽極薄膜パター
ンを、図８（斜線部がアルミニウム薄膜部である）の様
にストライプ状、格子状、又は枠状等として、アルミニ
ウム部分で電気的導通を取り、アルミニウムの無い部分
を透光性として透光性とした以外は、実施例２〜３と同
じである。 （実施例５）陽極パターンをＩＴＯ等の透明導電膜と
し、配線パターンをＡｌ又はＩＴＯ等の透明導電膜とし
とした以外は実施例２〜３と同じである。

【００４９】実施例４又は実施例５の構成を採る事によ
り、陽極基板側から発光を観察できる微細パターンから
成る高輝度蛍光表示管を得られる。

【００５０】

【発明の効果】以上から、以下の効果が得られた。蛍光
表示管に使用する絶縁層を０．２μｍ〜２．０μｍと薄
膜化することで、微細なスルーホールを形成することが
可能となり、特に同一形状陽極を連続配置するドットパ
ターンが連続する高精細グラフィック用蛍光表示管が可
能となった。

【００５１】本願発明による薄膜絶縁膜から、表面が均
一な絶縁層を形成できる事から、多層配線化が可能とな
り、微細なＲ、Ｇ、Ｂセグメントからなるフルカラー表
示可能な蛍光表示管が可能となった。

【００５２】微細パターンからなるアノード多重蛍光表
示管が可能となったことから、駆動電圧の低い低コスト
のグラフィック蛍光表示管が得られた。また、微細パタ
ーンからなるアノード多重蛍光表示管が可能となったこ
とから、アノード・グリッド電圧を同一駆動電出で駆動
した場合には、より高輝度のグラフィック蛍光表示管が
得られた。

【００５３】

【グラフ1】ＳｉＯ_２薄膜の膜厚と破壊電圧の関係を示
すグラフ。

【グラフ2】ＳｉＯ_２薄膜の膜厚と絶縁不良率の関係を
示すグラフ。

【グラフ1】

【グラフ2】

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明の蛍光表示管の一部を断面した斜視
図、並びに部分拡大図及び前期部分拡大図の略断面図

【図２】本願発明のＳｉＯ_２薄膜の特性評価用パターン
を示す図。

【図３】本願発明のスルーホール部を示す断面図。

【図４】Ｒ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３色から成るフルカ
ラー４重アノードマトリクスグラフィックの構成図。

【図５】１層配線によるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３色
フルカラー４重アノードマトリクスグラフィックの配線
パターンの説明図。

【図６】３層配線によるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３色
フルカラー４重アノードマトリクスグラフィックの３層
配線パターンの説明図。

【図7】３層配線によるＲ（赤）Ｇ（緑）Ｂ（青）３色
フルカラー４重アノードマトリクスグラフィックの陽極
部の略断面図。

【図8】８重アノードマトリクスグラフィックの構成
図、及び８層配線による８重アノードマトリクスグラフ
ィックのアノード基板の略断面図。

【図9】透光性薄膜電極のパターン略図。

【符号の説明】

１ …アノード基板 １０ …絶縁性基板 １１ …アノード電極 １１１ …蛍光体 １１２ …陽極電極 １２ …配線層 １２１ …配線 １２２ …接続部 １３ …絶縁層 １３１ …絶縁性薄膜 １３２ …スルーホール １４ …遮蔽層 ２ …グリッド電極 ３ …カソード電極 ４ …箱形容器 ５１ …ソーダライムガラス基板 ５２ …下層アルミニウム薄膜 ５３ …ＳｉＯ_２膜 ５４ …上層アルミニウム薄膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 和志 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 中山 政弘 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 清水 則夫 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 (72)発明者 湊 司 千葉県茂原市大芝629 双葉電子工業株式 会社内 Ｆターム(参考） 5C027 BB01 BB04 5C036 EE03 EF01 EF02 EF06 EG16 EG29 EG30 EG36 EH06 EH08

Claims (11)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】箱状の真空外囲器内に、熱電子を放出する
   カソード電極、前記カソード電極から放出される熱電子
   を加速制御するグリッド電極、及び、配線を有する配線
   層と前記配線層上に積層されたスルーホールを有する絶
   縁層と前記絶縁層上に積層された陽極導体と前記陽極導
   体上に前記カソード電極から放出される熱電子の衝突に
   より発光する蛍光体を被着したアノード電極が絶縁性基
   板に配設されたアノード基板を有する蛍光表示管の製造
   方法において、前記アノード基板に形成される絶縁層
   は、前記絶縁性基板を所定温度に保った状態で成膜され
   た絶縁性薄膜から成ることを特徴とする蛍光表示管の製
   造方法。
2. 【請求項２】前記絶縁性薄膜は、２５０℃〜５００℃に
   加熱された絶縁性基板にＣＶＤ法により成膜されること
   を特徴とする請求項１に記載の蛍光表示管の製造方法。
3. 【請求項３】箱状の真空外囲器内に、熱電子を放出する
   カソード電極、前記カソード電極から放出される熱電子
   を加速制御するグリッド電極、及び、配線を有する配線
   層と前記配線層上に積層されたスルーホールを有する絶
   縁層と前記絶縁層上に積層された陽極導体と前記陽極導
   体上に前記カソード電極から放出される熱電子の衝突に
   より発光する蛍光体を被着したアノード電極が絶縁性基
   板に配設されたアノード基板を有する蛍光表示管におい
   て、前記アノード基板に配設された絶縁層が、請求項１
   又は請求項２に記載の製造方法で形成された絶縁性薄膜
   から成ることを特徴とする蛍光表示管。
4. 【請求項４】導電性薄膜から成る配線層と、前記配線層
   を覆うように積層された絶縁性薄膜から成る絶縁層が交
   互に複数層積層され、所定の配線と陽極導体が前記絶縁
   層に設けられたスルーホールを介して接続されているこ
   とを特徴とする請求項３に記載の蛍光表示管。
5. 【請求項５】前記絶縁層のスルーホールは、断面がスル
   ーホール中央部側を先端としたテーパー状であり、絶縁
   性基板側の面積がアノード電極側の面積より小さい断面
   略台形形状であることを特徴とする請求項３又は請求項
   ４に記載の蛍光表示管。
6. 【請求項６】前記絶縁層を構成する絶縁性薄膜の厚さが
   ０．２μm〜２．０μmであることを特徴とする請求項３
   から請求項５に記載の蛍光表示管。
7. 【請求項７】前記絶縁層を構成する絶縁性薄膜がＳｉＯ
   _２から成ることを特徴とする請求項３から請求項６に記
   載の蛍光表示管。
8. 【請求項８】前記配線層を構成する導電性薄膜がアルミ
   ニウム、ＩＴＯ又はＺｎＯから成ることを特徴とする請
   求項３〜請求項７に記載の蛍光表示管。
9. 【請求項９】絶縁性基板、絶縁性薄膜及び陽極導体が透
   光性であることを特徴とする請求項３から請求項８に記
   載の蛍光表示管。
10. 【請求項１０】蛍光体層が被着された陽極導体からなる
    アノード電極上方に金属薄板を加工して成るメッシュ状
    グリッドを有するアノード基板であることを特徴とす
    る、請求項３から請求項９に記載の蛍光表示管。
11. 【請求項１１】ソーダライムガラスからなる前記絶縁性
    基板と、前期絶縁性基板の表面に絶縁性薄膜から成る遮
    蔽層が配設され、前記絶縁性薄膜上面に配線層、絶縁
    層、陽極導体、蛍光体が積層形成されていることを特徴
    とする請求項３〜請求項１０に記載の蛍光表示管。