JP2003297267A - 冷陰極発光素子およびその製造方法、画像表示装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 冷陰極発光素子におけるゲート電極と冷陰極
電子源間のギャップの精度を向上し、且つ、そのギャッ
プの大きさのバラツキを抑える。 【解決手段】 背面パネル２は、１つ以上のリブ２１ａ
から成るスペーサ２１を有し、ＣＮＴ陰極５から電子を
引き出すための平板型ゲート電極２０は、スペーサ２１
上に固定されることで、ＣＮＴ陰極５の上方に設置され
る。それぞれのリブ２１ａは同一幅であるため、リブ２
１ａの焼成工程後の各リブ２１ａの高さ、即ちスペーサ
２１の高さは均一となる。また、ゲート電極２０は平板
型であるため、ゲート電極２０とＣＮＴ陰極５間のギャ
ップの大きさのバラツキは抑えられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は平板型画像表示装置
（フラットパネルディスプレイ）に関するものであり、
特に、冷陰極を電子源とする発光素子を画面に用いる電
界放出型画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ディスプレイ装置に用いられ
る電子源としては熱電子を用いたＣＲＴ用の電子源など
がよく知られているが、近年、フラットパネルディスプ
レイの開発が盛んになるにつれ、ヒータを必要としない
冷陰極（Ｃｏｌｄ Ｃａｔｈｏｄｅ）の電子源の開発が
進んでいる。とりわけ、平面状に配置された電界放出型
陰極、即ち冷陰極からなる電子源を備えた電界放出型画
像表示装置（ＦＥＤ：Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ
Ｄｉｓｐｌａｙ）は、高輝度および広視野角、高遠応
答、低消費電力の実現が可能な大画面の自発光型画像表
示装置として注目されている。その中でも特に注目され
ているのが、半導体プロセスを必要とせず印刷やＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）で作成可能なＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−Ｔ
ｕｂｅ）を用いた電子源であり、学会や研究会で盛んに
発表されている。

【０００３】図９は、ＦＥＤ表示装置に用いられる従来
の冷陰極電子源を用いた発光素子（冷陰極発光素子）の
概略断面図である。この図において、１はガラス製の前
面パネル、２はガラス製の背面パネルであり、３は前面
パネル１と背面パネル２との間に介在する矩形枠状のガ
ラス製のスペーサ（スペーサガラス）である。これら前
面パネル１、背面パネル２およびスペーサガラス３が不
図示の低融点ガラス（フリットガラス）により気密に封
止されることで真空容器を形成している。また、一般的
に、前面パネル１および背面パネル２の厚さは共に２〜
４ｍｍ程度である。

【０００４】４は前面パネル１の内面に略正方形に塗布
された赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ等の蛍光体であり、蛍光面を形
成している。その蛍光面全体には、発光効率を高めると
共に蛍光面を電子加速用の陽極、即ち蛍光体陽極として
機能させることを目的としたアルミバックが施されてい
る。それにより、前面パネル内面の蛍光体４は１０ｋＶ
程度の陽極電位に保てるようになっている。

【０００５】前面パネルから約１０ｍｍ程度隔てて対向
配置された背面パネル２の表面には、冷陰極電子源であ
るＣＮＴ陰極５が例えば四角や丸等の所定の形状で形成
されている。ＣＮＴ陰極５の平均厚さは印刷・焼成後で
１０〜２０μｍ程度である。また、６は良く知られた折
り曲げ式の金属ゲート電極（折り曲げ型ゲート電極）で
ある。折り曲げ型ゲート電極６は、ＣＮＴ陰極５の上方
にＣＮＴ陰極５に対向して配置されている。通常、折り
曲げ型ゲート電極６は、ＣＮＴ陰極５から約１〜２ｍｍ
の間隔（ギャップ）を有するように設置されており、幾
分高い電圧を印加することでＣＮＴ陰極５から電子を引
き出す作用を有している。折り曲げ型ゲート電極６の厚
さは０．１〜０．３ｍｍ程度が一般的である。さらに、
折り曲げ型ゲート電極６には、ＣＮＴ陰極５から引き出
された電子が通過するためメッシュ穴７が形成されてい
る。

【０００６】図１０および図１１は、図９に示した従来
の冷陰極発光素子の背面パネル２の上面図である。これ
らの図において、図９と同一の要素には同一符号を付し
ており、ここでの詳細な説明は省略する。図１０は、背
面パネル２におけるＣＮＴ陰極５の配置を示しており、
簡単のため折り曲げ型ゲート電極６は省略している。こ
の図のように、ＣＮＴ陰極５は陰極配線層８を介して所
定の個数ずつ接続され、それぞれ冷陰極電子源列である
ＣＮＴ陰極列１０を構成している。また図１０におい
て、ＣＮＴ陰極列１０の上に配置される折り曲げ型ゲー
ト電極６を図示すると図１１のようになる。

【０００７】また、実際の冷陰極発光素子には、容器の
内部を真空に引くための穴や排気管、外部へ信号を取り
出すための電極などが背面パネル２に設けられ、さら
に、内部ガスを吸着するためのゲッタがスペーサガラス
３等に設けられているが、本発明との関連が薄いので、
説明の簡単のため図示は省略している。

【０００８】このような構成の発光素子が縦横にマトリ
クス状に所定個ずつ配列されることで、ＦＥＤ表示装置
の大画面が構成される。このとき、隣接する発光素子間
の境界における間隙が大きいと、画面表示全体を見たと
きにその境界部分（継目、シーム）が目立つことが問題
となる。従って、隣接する発光素子間の間隔はできるだ
け小さいことが望ましい。そのため、スペーサガラス３
をできるだけ薄くしたり、不図示の外部電極や排気管を
背面パネル側に設けることにより、隣接する発光素子間
の間隔を小さくしている。

【０００９】以上の構成によれば、ＣＮＴ陰極５と折り
曲げ型ゲート電極６との間に適当な電圧を印加すること
により、ＣＮＴ陰極５より電子が電界放出（フィールド
エミッション）され、メッシュ開口部７を介してエミッ
ション電流が取り出される。一般に、このときゲート電
極６には点灯位置を制御するためのパルス電圧が印加さ
れる。その電圧値は、パルス電圧を発生する駆動用ＩＣ
として市販の安価なものを使用するためにも１００Ｖ〜
２００Ｖ以下程度であることが望ましい。

【００１０】そしてゲート電極６から取り出されたエミ
ッション電流の電子は陽極である蛍光体４に印加された
約１０ｋＶ程度の高電圧により加速され、蛍光体４を励
起して発光させる。それにより、個々の発光素子は所定
の色を発光する。その結果、ＦＥＤ表示装置の画面全体
にカラー画像が表示されることとなる。またこのとき、
個々の発光素子においてエミッション電流の電子が蛍光
体４に当たったときガスが発生するが、このガスは不図
示のゲッタにより吸着されることで冷陰極発光素子の内
部は高真空に保たれる。それによりエミッション電流の
低下を防止することができ、それに起因する画質の劣化
は抑えられている。

【００１１】また図１２は、本願発明者の起案に係る未
公開の技術である１枚の金属板をハーフエッチングする
ことにより形成した折り曲げ無しのゲート電極（以下の
説明においては「ハーフエッチ型ゲート電極」と称す
る）を用いた冷陰極発光素子の側断面図であり、図１３
はその背面パネルの上面図である。これらの図におい
て、図９と同様の要素については同一符号を付してあ
る。また１６はハーフエッチ型ゲート電極、１７はハー
フエッチ型ゲート電極１６のＣＮＴ陰極５を覆う部分に
ハーフエッチングにより形成された空隙部をそれぞれ示
している。

【００１２】ハーフエッチ型ゲート電極１６は、１枚の
薄い金属板からハーフエッチングによりＣＮＴ陰極５を
覆う部分に空隙部１７を形成し、さらに空隙部１７の所
定の領域にメッシュ開口部７を設けることで形成され
る。即ち、ハーフエッチングにより規定される空隙部１
７の高さによって、ＣＮＴ陰極５とゲート電極１６ａと
のギャップが決定される。

【００１３】上記した折り曲げ型ゲート電極６は比較的
外力に対して弱いために、ＣＮＴ陰極５との間に精度良
く所定の間隔を設けて背面パネル２に固定することは困
難である。例えば、背面パネル２に設置する際に治具を
用いて押さえる際に加わる力や、背面パネル２との間の
熱応力によって、曲がりや反りが発生しやすいためであ
る。そのため、折り曲げ型ゲート電極６は、ＣＮＴ陰極
５から約１〜２ｍｍ程度離して設置せざるを得ない。

【００１４】一方、ハーフエッチ型ゲート電極１６もま
た薄い金属板であるが、その形状から外力に対して比較
的強く、曲がりや反りが発生しにくい。そのため、ＣＮ
Ｔ陰極５とのギャツプを空隙部１７において０．０５〜
０．１ｍｍと、折り曲げ式ゲート電極６の場合より１桁
程度短縮して設置することが可能である。これにより、
ハーフエッチ型ゲート電極１６に印加する印加電圧も従
来の折り曲げ型ゲート電極６の数分の一以下の低い電圧
で済み、即ち、低い駆動電圧で動作する発光素子を提供
することができる。その結果、より安価な駆動用ＩＣの
使用が可能となる。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、ゲー
ト電極として折り曲げ型ゲート電極６は薄い金属板によ
り形成され、その形状から外力に対して弱いために、Ｃ
ＮＴ陰極５から約１〜２ｍｍ程度離して設置せざるを得
ない。そのため、ゲート電極６とＣＮＴ陰極５間のギャ
ップを短縮して、ゲート電極６への印加電圧（駆動電
圧）の低下を図ることは困難であった。

【００１６】それに対し、ハーフエッチ型ゲート電極１
６を用いた場合は、ＣＮＴ陰極５とのギャツプを０．０
５〜０．１ｍｍと、折り曲げ式ゲート電極６の場合より
１桁程度短縮して設置することが可能であり、駆動電圧
の低圧化を図れる。しかし、ハーフエッチ型ゲート電極
を形成する際のハーフエッチングにおけるエッチング深
さを高精度に制御することは困難であり、その深さ
（０．０５〜０．１ｍｍ程度）に対して無視できない±
１０μｍ程度の大きさのバラツキが生じる。別の言い方
をすれば、メッシュ開口部７が形成される空隙部１７部
分のゲート電極の厚さにバラツキが生じる。そのため、
冷陰極電子源毎あるいは冷陰極発光素子毎の特性にばら
つきが生じることとなり、その結果、ＦＥＤ表示装置の
表示画質の劣化を招いてしまう。

【００１７】本発明は以上のような課題を解決するため
になされたものであり、ゲート電極と冷陰極電子源間の
ギャップを短縮でき、且つ、そのギャップの大きさのバ
ラツキの少ない冷陰極発光素子を提供することを目的と
する。

【００１８】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の冷陰極
発光素子は、前面パネルと背面パネルとを第１のスペー
サを介して封止した容器を備え、前記前面パネルは、前
記容器の内面に蛍光体陽極を有し、前記背面パネルは、
前記容器の内面に、前記蛍光体陽極を発光させる電子源
となる冷陰極電子源、前記冷陰極電子源を挟む位置に形
成された複数個の第２のスペーサ、及び、前記第２のス
ペーサの上に固定されることで前記冷陰極電子源の上方
に設置された前記冷陰極電子源から電子を引き出すため
のゲート電極を有し、前記第２のスペーサのそれぞれ
は、同一幅の少なくとも１つ以上のリブから成ることを
特徴とする。

【００１９】請求項２に記載の冷陰極発光素子は、請求
項１に記載の冷陰極発光素子であって、前記ゲート電極
が、平板型のゲート電極であることを特徴とする。

【００２０】請求項３に記載の冷陰極発光素子は、請求
項１または請求項２に記載の冷陰極発光素子であって、
前記リブの幅は、焼成前で１００μｍ以下であることを
特徴とする。

【００２１】請求項４に記載の冷陰極発光素子は、請求
項１から請求項３のいずれかに記載の冷陰極発光素子で
あって、前記冷陰極電子源はＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎ
ａｎｏ−Ｔｕｂｅ）を用いた電子源であることを特徴と
する。

【００２２】請求項５に記載の冷陰極発光素子は、請求
項１から請求項４のいずれかに記載の冷陰極発光素子で
あって、前記リブの材料は、酸化鉛や酸化ビスマスから
成る低融点ガラスであることを特徴とする。

【００２３】請求項６に記載の画像表示装置は、請求項
１から請求項５のいずれかに記載の冷陰極発光素子によ
り構成される画面を備えることを特徴とする。

【００２４】請求項７に記載の冷陰極発光素子の製造方
法は、蛍光体陽極を有する前面パネルと、前記蛍光体陽
極を発光させる電子源となる冷陰極電子源、前記冷陰極
電子源を挟む位置に形成された複数個のスペーサ、及
び、前記スペーサの上に固定されることで前記冷陰極電
子源の上方に設置された前記冷陰極電子源から電子を引
き出すためのゲート電極を有する背面パネルとを備える
冷陰極発光素子の製造方法であって、（ａ）前記背面パ
ネルの所定の位置に、前記スペーサを形成する工程と、
（ｂ）前記スペーサを焼成する工程と、（ｃ）前記背面
パネル上における前記スペーサの間に、前記冷陰極電子
源を形成する工程と、（ｄ）前記ゲート電極を、前記ス
ペーサの上に固定する工程とを備え、前記工程（ａ）に
おいて形成される前記スペーサは、同一の幅および厚さ
を有する少なくとも１つ以上のリブから成ることを特徴
とする。

【００２５】請求項８に記載の冷陰極発光素子の製造方
法は、請求項７に記載の冷陰極発光素子の製造方法であ
って、前記ゲート電極が、平板型のゲート電極であるこ
とを特徴とする。

【００２６】請求項９に記載の冷陰極発光素子の製造方
法は、請求項７または請求項８に記載の冷陰極発光素子
の製造方法であって、前記工程（ａ）において形成する
前記リブの幅は、１００μｍ以下であることを特徴とす
る。

【００２７】請求項１０に記載の冷陰極発光素子の製造
方法は、請求項７から請求項９のいずれか記載の冷陰極
発光素子の製造方法であって、前記工程（ａ）は、
（ｅ）前記背面パネル上に前記リブの材料を、印刷法に
より均一な厚さに全面ベタ印刷する工程と、（ｆ）印刷
された前記リブの材料の上に、それぞれ同一幅にパター
ンニングしたドライフィルムを形成する工程と、（ｇ）
サンドブラスト法により前記ドライフィルムをマスクと
して前記リブの材料を除去することで前記リブの材料を
パターンニングする形成する工程とを含むことを特徴と
する。

【００２８】請求項１１に記載の冷陰極発光素子の製造
方法は、請求項７または請求項９に記載の冷陰極発光素
子の製造方法であって、前記工程（ａ）は、（ｈ） 前
記背面パネル上に前記リブの材料を、印刷法によりそれ
ぞれ同一幅のパターンをもって均一な厚さに印刷する工
程を含むことを特徴とする。

【００２９】請求項１２に記載の冷陰極発光素子の製造
方法は、請求項７から請求項１１のいずれかに記載の冷
陰極発光素子の製造方法であって、前記冷陰極電子源は
ＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−Ｔｕｂｅ）を用いた
電子源であることを特徴とする。

【００３０】請求項１３に記載の冷陰極発光素子の製造
方法は、請求項７から請求項１１のいずれかに記載の冷
陰極発光素子の製造方法であって、前記リブの材料は、
酸化鉛や酸化ビスマスから成る低融点ガラスであること
を特徴とする。

【００３１】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞図１は、本発明
の実施の形態１に係る冷陰極発光素子の断面図であり、
図２はその背面パネルの上面図である。なお、これら図
において図９および図１０に示したものと同様の要素に
ついては同一符号を付してあるので、それらのここでの
詳細な説明は省略する。図９と同様に、前面パネル１と
背面パネル２とは、第１のスペーサであるスペーサガラ
ス３を介して不図示の低融点ガラスにより気密に封止さ
れ、真空容器を形成している。前面パネル１の内面には
赤Ｒ、緑Ｇ、青Ｂ等の蛍光体陽極４が形成され、前面パ
ネル１に対向配置された背面パネル２の表面には、冷陰
極電子源であるＣＮＴ陰極５が形成されている。

【００３２】また、２０は本実施の形態に係るゲート電
極であり、ＣＮＴ陰極５を覆う部分にメッシュ開口部７
が形成された折り曲げ無しの厚さ３０μｍ程度の薄い金
属平板から成る（以下、このゲート電極２０を「平板型
ゲート電極」と称する）。

【００３３】さらに２１は、ＣＮＴ陰極５を挟む位置に
形成された第２のスペーサであり、平板型ゲート電極２
０は第２のスペーサ２１の上に置かれ低融点ガラス等を
用いて固定されることで、ＣＮＴ陰極５の上方に設置さ
れている（以下、この第２のスペーサ２１を「ゲート支
持スペーサ」と称する）。ゲート支持スペーサ２１のそ
れぞれは、全て同じ幅を有する１個以上のリブ２１ａに
より構成されている。また、図２に示すように、ゲート
支持スペーサ２１は各ＣＮＴ陰極列１０を挟むように形
成される。なお、図２においては説明の便宜上、平板型
ゲート電極２０は破線で示している。

【００３４】図１から分かるように、本実施の形態にお
いては平板型ゲート電極２０とＣＮＴ陰極５との間隔
（ギャップ）はゲート支持スペーサ２１の高さに依存す
ることになる。よって、それぞれのゲート支持スペーサ
２１の高さ、即ちリブ２１ａの高さを精度良く形成する
ことができれば、平板型ゲート電極２０とＣＮＴ陰極５
間のギャップを精度良く規定することができる。以下、
本実施の形態におけるゲート支持スペーサ２１の高さ、
即ちリブ２１ａの高さを精度良く形成するための手法に
ついて説明する。

【００３５】まず、その形状を精度良く形成することの
できるリブ２１ａの材料としては、酸化鉛や酸化ビスマ
スから成る低融点ガラスを用いて樹脂類と混ぜ合わせた
もの等が考えられる。一般に、そのようなリブ材料を用
いてリブを形成する際、最後にリブ材料を焼き固めるた
めに焼成工程を施す必要がある。この焼成工程において
はリブ材料に含まれる有機物などが焼失されるため、寸
法が約７０％ほどに縮小する。ここで重要なことは、焼
成工程前に同一の高さで形成したリブであっても、その
幅が異なると同一の高さを保てなくなるということであ
る。図３は、リブの幅と焼成工程における形状変化との
関係を説明するための図である。例えばリブ幅が広い場
合、図３（ａ）に示すように焼成後のリブ２１ａの端部
がせり上がるように収縮する傾向が現れる。一方、リブ
幅が細い場合は図３（ｂ）に示すように、そのせり上が
りは少ない。このように、リブ２１ａの幅によって焼成
工程における変形の仕方が異なるために、焼成工程後の
リブ２１ａの高さはそのリブの幅に依存することにな
る。言い換えれば、幅の異なるリブ同士の高さを焼成工
程後も等しく保つことは極めて困難である。

【００３６】そこで、本実施の形態においては、それぞ
れのゲート支持スペーサ２１を構成するリブ２１ａを、
焼成工程前において全て同じ幅に形成しておく。それに
より、焼成工程が施された後における全てのリブ２１ａ
の高さ、即ちゲート支持スペーサ２１の高さを容易に均
一にすることができる。また、その結果として図１およ
び図２に示したように、焼成工程を経て形成された冷陰
極発光素子においても、それぞれのゲート支持スペーサ
２１は同一幅のリブ２１ａをもって構成されることとな
る。

【００３７】そのために本実施の形態においては、最も
狭いゲート支持スペーサ２１の幅を各リブ２１ａの幅に
採用する。即ち、図１および図２における全てのリブ２
１ａの幅は、最も狭い幅である左右両端に位置するゲー
ト支持スペーサ２１の幅とする。つまり、同図に示すよ
うに、左右両端以外の幅の広いゲート支持スペーサ２１
のそれぞれは、左右両端のゲート支持スペーサ２１と同
じ幅を有するリブ２１ａを２本集合させて構成される。

【００３８】次に、本実施の形態に係る平板型ゲート電
極２０について説明する。平板型ゲート電極２０は、１
枚の薄い金属板からエッチングにより不要な部分を除去
してその骨格を作り、その後、ＣＮＴ陰極５を覆う部分
となる所定の領域にメッシュ開口部７を形成することに
より形成される。上記したハーフエッチ型ゲート電極の
ようにハーフエッチング加工は必要としないので、メッ
シュ開口部７が形成される空隙部１７部分の厚さにばら
つきが生じることは無い。つまり、平板型ゲート電極２
０の厚さは均一である。

【００３９】図４は、背面パネル２への取り付け前の平
板型ゲート電極２０を示す図である。２３は、平板型ゲ
ート電極２０を形成した金属板の一部であり、背面パネ
ル２への固定の後に除去される取っ手部である。この図
のように、１枚の金属板から並行して複数個の平板型ゲ
ート電極２０が形成される。また、図５は個々の平板型
ゲート電極２０の形状を示す図である。図５において、
（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ｂ線に沿
った断面図、（ｃ）は（ａ）におけるＣ−Ｄ線に沿った
断面図である。

【００４０】以上説明したように、本実施の形態によれ
ば、それぞれのゲート支持スペーサ２１を、全て同じ幅
を有する１個以上のリブ２１ａをもって構成するので、
焼成工程が施された後における全てのゲート支持スペー
サ２１の高さを容易に均一にすることができる。そのた
め、平板型ゲート電極２０とＣＮＴ陰極５との間のギャ
ップを精度良く規定することができる。さらに、ゲート
支持スペーサ２１の上に固定されるゲート電極として、
厚さが均一な平板型ゲート電極２０が用いられるため、
平板型ゲート電極２０とＣＮＴ陰極５との間のギャップ
のバラツキは抑えられる。

【００４１】その結果、平板型ゲート電極２０とＣＮＴ
陰極５との間のギャップは、３０μｍ程度にまで短縮す
ることが可能となり、さらにそのバラツキは±２〜３μ
ｍに抑えることができた。即ち、低い駆動電圧で動作す
る発光素子を提供することができ、より安価な駆動用Ｉ
Ｃの使用が可能となる。また、平板型ゲート電極２０と
ＣＮＴ陰極５との間のギャップのバラツキが抑えられる
ことで、冷陰極電子源毎あるいは冷陰極発光素子毎の特
性にバラツキも抑えられ、ＦＥＤ表示装置の表示画質の
向上に寄与できる。

【００４２】なお、本実施の形態においては、幅の広い
ゲート支持スペーサ２１を形成するリブ２１ａの本数を
２本として説明したが、これに限定されるものではな
く、それぞれのゲート支持スペーサ２１が同じ幅の１本
以上のリブ２１ａによって形成されていればよい。例え
ば、さらに幅の広いゲート支持スペーサ２１が必要な場
合等、１つのゲート支持スペーサ２１を３本以上のリブ
２１ａによって形成してもよい。逆に、幅の広いゲート
支持スペーサ２１が必要なければ、ゲート支持スペーサ
２１の全てが１本のリブ２１ａによって形成されるもの
であってもよい。

【００４３】また、上記説明ではリブ２１ａを形成する
ためのリブ材の例として、酸化鉛や酸化ビスマスから成
る低融点ガラスを用いて樹脂類と混ぜ合わせたものを挙
げたが、これと同等の性能を有する他のリブ材であって
もよく、本発明に適用するリブ材をこれに限定されるも
のではない。

【００４４】さらに、本実施の形態においては、冷陰極
電子源の例としてＣＮＴ陰極を示したが、本発明の適用
をこれに限定するものではなく、他の冷陰極電子源を用
いる冷陰極発光素子においても適用可能であることは明
らかである。なお、ＣＮＴ陰極は、仕事関数が小さく電
子を比較的容易に放出できるため、冷陰極発光素子の駆
動電圧の低圧化を図れ、冷陰極発光素子のコスト削減に
寄与できる。

【００４５】＜実施の形態２＞本発明者は、リブ２１ａ
の幅が焼成工程前の時点で１００μｍを超えると、その
焼成時にリブ２１ａの両端部のせり上りが大きくなる傾
向にあることを見出した。そこで、本実施の形態におい
ては、リブ２１ａの幅を焼成前で１００μｍ以下とす
る。そうすることにより、各リブ２１ａの両端部のせり
上がりは小さくなり、せり上がりの高さのバラツキに起
因するリブ２１ａの高さバラツキをさらに抑えることが
できるため、リブ２１ａの高さ、即ちゲート支持スペー
サ２１の高さの均一度はより向上される。つまり、平板
型ゲート電極２０とＣＮＴ陰極５との間のギャップの大
きさのバラツキをより抑えることができる。さらに、平
板型ゲート電極２０をリブ２１ａの上に固定する際に、
せり上がりに起因するゲート電極２０とリブ２１ａの隙
間が小さいために、固定のためのフリットガラスの充填
が容易になるという利点もある。なお、リブ２１ａの焼
成前の高さは、高さの均一度の観点から３０〜５０μｍ
が好ましい。即ち、アスペクト比にして０．３以上が好
ましい。また、焼成後のリブ２１ａのアスペクト比は、
ほぼ維持される。

【００４６】図６は、実施の形態２に係る冷陰極発光素
子の一例を示す断面図であり、図７はその背面パネルの
上面図である。実施の形態１においては、最も狭いゲー
ト支持スペーサ２１の幅を各リブ２１ａの幅に採用した
が、本実施の形態においては、最も狭いゲート支持スペ
ーサ２１の幅に関わらず、リブ２１ａの幅を焼成前で１
００μｍ以下とする。そのため、図６および図７のよう
に、左右両端の最も狭いゲート支持スペーサ２１も複数
個のリブ２１ａによって形成される場合もある。なお、
これらの図は単なる一例を示したものであり、各ゲート
支持スペーサ２１を形成するリブ２１ａの本数は、これ
らの図示したものに限定するものでない。

【００４７】ここで、図６および図７のように、１つの
背面パネル２上にゲート支持スペーサ２１として幅の狭
いものと広いものと２種類を形成する場合を考える。こ
のとき例えば、幅の狭いゲート支持スペーサ２１を０．
７ｍｍ幅、幅の広いゲート支持スペーサ２１を３．１ｍ
ｍ幅、各リブ２１ａの幅を１００μｍ、リブ２１ａ同士
の間隔を２００μｍとすると、狭い方のゲート支持スペ
ーサ２１には３本、広い方のリブには１１本ものリブ２
１ａを形成することとなり、実施の形態１の場合よりも
リブ２１ａのパターンが細密になるために製造工程が複
雑になる点を注意する必要がある。

【００４８】＜実施の形態３＞図８は、実施の形態３に
係る冷陰極発光素子におけるリブ２１ａの形成工程を示
す図である。以下、この図に基づいて、本実施の形態に
おけるリブ２１ａの形成工程を説明する。

【００４９】まず、背面パネル２上にリブ２１ａの材料
であるリブ材２１ｂを印刷法により所定の均一な厚さに
全面ベタ印刷する（図８（ａ））。次に、リブ材２１ｂ
の上に、ドライフィルム２６を同じく全面にラミネート
する（図８（ｂ））。そして、ドライフィルム２６を露
光・現像して形成するリブ２１ａに応じた所定のマスク
パターンにパターンニングする（図８（ｃ））。上述し
たように、本発明においてはリブ２１ａの幅は全て同一
にすることが重要であるので、このときパターンニング
したドライフィルム２６の幅はそれぞれ同一に形成す
る。また、このとき、実施の形態２において説明したよ
うに、焼成前のリブ２１ａの幅を１００μｍ以下にすれ
ば、焼成後の各リブ２１ａの両端部のせり上がりを小さ
くでき、せり上がりの高さのバラツキに起因するリブ２
１ａの高さバラツキを抑えることができる。

【００５０】その後、そのパターンニングされた同一幅
のドライフィルム２６をマスクとして、サンドブラスト
により不要なリブ材２６ｂを除去する。その結果、所定
のパターンを有するそれぞれ同一幅且つ同一の厚さのリ
ブ２１ａが形成される（図８（ｄ））。そして、リブ２
１ａ上のドライフィルム２６をモノエタノールアミン等
のアルカリ液により剥離除去し（図８（ｅ））、最後に
焼成工程によりリブ２１ａを焼き固める。このとき、リ
ブ２１ａの幅および厚さは全て同一に形成されているた
め、その焼成工程によりリブ２１ａの収縮が生じても、
焼成後におけるそれぞれのリブ２１ａの高さのばらつき
は抑えられる。

【００５１】以上の工程により、背面パネル２上にリブ
２１ａ（ゲート支持スペーサ２１）が形成されると、ゲ
ート支持スペーサ２１の間に、ＣＮＴ陰極５および陰極
配線層８から成るＣＮＴ陰極列１０を形成し、ゲート支
持スペーサ２１の上に平板型ゲート電極２０をフリット
ガラス等で固定する。それにより、図１、図２に示した
ような、上面にＣＮＴ陰極列１０、ゲート支持スペーサ
２１、平板型ゲート電極２０を有する背面パネル２が形
成される。

【００５２】本実施の形態によれば、リブ２１ａにより
構成されるそれぞれのゲート支持スペーサ２１の高さの
ばらつきは抑えられる。そのため、平板型ゲート電極２
０とＣＮＴ陰極５との間のギャップを精度良く規定する
ことができる。

【００５３】＜実施の形態４＞上記した実施の形態３に
おいては、印刷法により一旦全面ベタ印刷したリブ材２
１ｂを、サンドブラスト法を用いてパターンニングする
ことにより、所定のパターンのリブ２１ａを形成した。

【００５４】本実施の形態においては、リブ材２１ｂを
全面ベタ印刷することなく、直接所定のパターンをもっ
て印刷することにより、リブ２１ａを形成する。この場
合、リブ材２１ｂの印刷の版・マスクとして、実施の形
態３でドライフィルム２６のパターンニングに用いるも
のと同様のパターンを有するものを使用してスクリーン
印刷すればよい。つまり、本実施の形態においては、印
刷法により背面パネル２上に印刷されたリブ材２１ｂ
は、その時点で図８（ｅ）に示すように同一の幅および
厚さのリブ２１ａとしての形状を有することとなる。よ
って、実施の形態３と比較して、少ない工程数によりリ
ブ２１ａを形成することができる。つまり、冷陰極発光
素子の製造工程の簡略化に寄与できる。

【００５５】ところで、リブ２１ａを所定の厚さをもっ
て形成するためにスクリーン印刷を重ねて行う場合、各
印刷毎の位置ずれによるリブ２１ａ高さへの影響は、印
刷するリブ２１ａの幅が細くなる程大きく、広くなるほ
ど小さくなる。言い換えれば、印刷ごとの位置連れが生
じた場合、印刷するリブ２１ａのそれぞれ幅に応じた高
さの差が生じ、即ち、リブ２１ａの高さにバラツキが生
じることとなる。しかし、上述したように、本発明にお
いてはリブ２１ａの幅は全て同一に形成するので、この
バラツキは必然的に抑えられている。

【００５６】なお、本発明の適応は、以上示した実施の
形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱し
ない範囲で実施されるものであればよいことは言うまで
もない。

【００５７】

【発明の効果】請求項１に記載の冷陰極発光素子によれ
ば、ゲート電極が上に固定される第２のスペーサのそれ
ぞれは、同一幅の少なくとも１つ以上のリブから成るの
で、第２のスペーサの焼成工程が施された後における第
２のスペーサを形成する全てのリブの高さ、即ち第２の
スペーサの高さは均一となる。よって、ゲート電極と冷
陰極電子源との間のギャップを精度良く規定することが
できる。その結果、ゲート電極と冷陰極電子源との間の
ギャップを短縮することが可能となり、さらにそのギャ
ップのバラツキも抑えられる。即ち、低い駆動電圧で動
作する冷陰極発光素子を提供することができ、より安価
な駆動用ＩＣの使用が可能となる。また、ゲート電極と
冷陰極電子源との間のギャップのバラツキが抑えられる
ことで、冷陰極電子源毎あるいは冷陰極発光素子毎の特
性にバラツキも抑えられ、ＦＥＤ表示装置の表示画質の
向上に寄与できる。

【００５８】請求項２に記載の冷陰極発光素子によれ
ば、請求項１に記載の冷陰極発光素子において、ゲート
電極が、平板型のゲート電極であるので、ゲート電極と
冷陰極電子源との間のギャップのバラツキはさらに抑え
られる。よって、冷陰極電子源毎あるいは冷陰極発光素
子毎の特性にバラツキが抑えられ、ＦＥＤ表示装置の表
示画質の向上に寄与できる。

【００５９】請求項３に記載の冷陰極発光素子によれ
ば、請求項１または請求項２に記載の冷陰極発光素子に
おいて、リブの幅は、焼成前で１００μｍ以下であるの
で、第２のスペーサの焼成工程の際に、各リブの両端部
のせり上がりは小さくなり、せり上がりの高さのバラツ
キに起因するリブの高さバラツキを抑えることができる
ため、リブの高さ、即ち第２のスペーサの高さの均一度
は向上される。つまり、ゲート電極と冷陰極電子源との
間のギャップの大きさのバラツキをより抑えることがで
きる。さらに、ゲート電極をリブの上に固定する際に、
せり上がりに起因するゲート電極とリブの隙間が小さい
ため、固定のためのフリットガラス等の充填が容易にな
るという利点もある。

【００６０】請求項４に記載の冷陰極発光素子によれ
ば、請求項１から請求項３のいずれかに記載の冷陰極発
光素子において、冷陰極電子源は仕事関数が小さく電子
を比較的容易に放出できるＣＮＴを用いた電子源である
ので、冷陰極発光素子の駆動電圧の低圧化を図れ、冷陰
極発光素子のコスト削減に寄与できる。

【００６１】請求項５に記載の冷陰極発光素子によれ
ば、請求項１から請求項４のいずれかに記載の冷陰極発
光素子において、リブの材料は、酸化鉛や酸化ビスマス
から成る低融点ガラスであるので、リブの形状を精度良
く形成できる。

【００６２】請求項６に記載の画像表示装置は、請求項
１から請求項５のいずれかに記載の冷陰極発光素子によ
り構成される画面を備えるので、低い駆動電圧で動作さ
せることができるため、より安価な駆動用ＩＣの使用が
可能となり、装置の低価格化に寄与できる。また、冷陰
極電子源毎あるいは冷陰極発光素子毎の特性にバラツキ
も抑えられ、表示画像の画質が向上される。

【００６３】請求項７に記載の冷陰極発光素子の製造方
法によれば、工程（ａ）において形成されるスペーサ
は、同一の幅および厚さを有する少なくとも１つ以上の
リブから成るので、前記工程（ｂ）の焼成工程が施され
た後におけるスペーサを形成する全てのリブの高さ、即
ちスペーサの高さは均一となる。よって、ゲート電極と
冷陰極電子源との間のギャップを精度良く規定すること
ができる。その結果、ゲート電極と冷陰極電子源との間
のギャップを短縮することが可能となり、さらにそのギ
ャップのバラツキも抑えられる。即ち、低い駆動電圧で
動作する冷陰極発光素子を提供することができ、より安
価な駆動用ＩＣの使用が可能となる。また、ゲート電極
と冷陰極電子源との間のギャップのバラツキが抑えられ
ることで、冷陰極電子源毎あるいは冷陰極発光素子毎の
特性にバラツキも抑えられ、ＦＥＤ表示装置の表示画質
の向上に寄与できる。

【００６４】請求項８に記載の冷陰極発光素子の製造方
法によれば、請求項７に記載の冷陰極発光素子の製造方
法において、ゲート電極が、平板型のゲート電極である
ので、ゲート電極と冷陰極電子源との間のギャップのバ
ラツキはさらに抑えられる。よって、冷陰極電子源毎あ
るいは冷陰極発光素子毎の特性にバラツキが抑えられ、
ＦＥＤ表示装置の表示画質の向上に寄与できる。

【００６５】請求項９に記載の冷陰極発光素子の製造方
法によれば、請求項７または請求項８に記載の冷陰極発
光素子の製造方法において、工程（ａ）において形成す
るリブの幅は、１００μｍ以下であるので、第２のスペ
ーサの焼成工程の際に、各リブの両端部のせり上がりは
小さくなり、せり上がりの高さのバラツキに起因するリ
ブの高さバラツキを抑えることができるため、リブの高
さ、即ち第２のスペーサの高さの均一度は向上される。
つまり、ゲート電極と冷陰極電子源との間のギャップの
大きさのバラツキをより抑えることができる。さらに、
ゲート電極をリブの上に固定する際に、せり上がりに起
因するゲート電極とリブの隙間が小さいため、固定のた
めのフリットガラス等の充填が容易になるという利点も
ある。

【００６６】請求項１０に記載の冷陰極発光素子の製造
方法によれば、請求項７から請求項９のいずれか記載の
冷陰極発光素子の製造方法において、工程（ａ）は、
（ｅ）背面パネル上にリブの材料を、印刷法により均一
な厚さに全面ベタ印刷する工程と、（ｆ）印刷されたリ
ブの材料の上に、それぞれ同一幅にパターンニングした
ドライフィルムを形成する工程と、（ｇ）サンドブラス
ト法によりドライフィルムをマスクとしてリブの材料を
除去することでリブの材料をパターンニングする形成す
る工程とを含むので、各リブは、同一の幅および厚さを
もって形成される。そのため、工程（ｂ）の焼成工程が
施された後におけるスペーサを形成する全てのリブの高
さ、即ちスペーサの高さは均一となる。よって、ゲート
電極と冷陰極電子源との間のギャップを精度良く規定す
ることができる。

【００６７】請求項１１に記載の冷陰極発光素子の製造
方法によれば、請求項７または請求項９に記載の冷陰極
発光素子の製造方法において、工程（ａ）は、（ｈ）背
面パネル上にリブの材料を、印刷法によりそれぞれ同一
幅のパターンをもって均一な厚さに印刷する工程を含む
ので、各リブは、同一の幅および厚さをもって形成され
る。そのため、工程（ｂ）の焼成工程が施された後にお
けるスペーサを形成する全てのリブの高さ、即ちスペー
サの高さは均一となる。よって、ゲート電極と冷陰極電
子源との間のギャップを精度良く規定することができ
る。さらに、少ない工程数によりリブを形成することが
でき、冷陰極発光素子の製造工程の簡略化に寄与でき
る。

【００６８】請求項１２に記載の冷陰極発光素子の製造
方法によれば、請求項７から請求項１１のいずれかに記
載の冷陰極発光素子の製造方法において、冷陰極電子源
は仕事関数が小さく電子を比較的容易に放出できるＣＮ
Ｔを用いた電子源であるので、冷陰極発光素子の駆動電
圧の低圧化を図れ、冷陰極発光素子のコスト削減に寄与
できる。

【００６９】請求項１３に記載の冷陰極発光素子の製造
方法によれば、請求項７から請求項１１のいずれかに記
載の冷陰極発光素子の製造方法において、リブの材料
は、酸化鉛や酸化ビスマスから成る低融点ガラスである
ので、リブの形状を精度良く形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１に係る冷陰極発光素子の断面図
である。

【図２】 実施の形態１に係る冷陰極発光素子の背面パ
ネルの上面図である。

【図３】 実施の形態１における効果を説明するための
図である。

【図４】 実施の形態１に係る冷陰極発光素子の背面パ
ネルへの取り付け前の平板型ゲート電極を示す図であ
る。

【図５】 実施の形態１に係る冷陰極発光素子の個々の
平板型ゲート電極の形状を示す図である。

【図６】 実施の形態２に係る冷陰極発光素子の一例を
示す断面図である。

【図７】 実施の形態２に係る冷陰極発光素子の背面パ
ネルの一例を示す上面図である。

【図８】 実施の形態３に係る冷陰極発光素子における
リブの形成工程を示す図である。

【図９】 従来の冷陰極発光素子の概略断面図である。

【図１０】 従来の冷陰極発光素子の背面パネルの上面
図である。

【図１１】 従来の冷陰極発光素子の背面パネルの上面
図である。

【図１２】 ハーフエッチ型ゲート電極を用いた冷陰極
発光素子の側断面図である。

【図１３】 ハーフエッチ型ゲート電極を用いた冷陰極
発光素子の背面パネルの上面図である。

【符号の説明】

１ 前面パネル、２ 背面パネル、３ スペーサガラ
ス、４ 蛍光体、５ ＣＮＴ陰極、６ 折り曲げ型ゲー
ト電極、７ メッシュ開口部、８ 陰極配線層、１０
ＣＮＴ陰極列、２０ 平板型ゲート電極、２１ ゲート
支持スペーサ、２１ａ リブ、２１ｂ リブ材。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 開 政明 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 雄作 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C012 AA01 AA05 BB07 5C036 EE01 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG12 EG15 EH02 EH04 5C127 AA01 BA09 BA15 BB07 CC08 DD53 EE17 EE20 5C135 AA13 AB07 AC16 AC19 HH02 HH04 HH08 HH20

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前面パネルと背面パネルとを第１のスペ
   ーサを介して封止した容器を備え、 前記前面パネルは、前記容器の内面に蛍光体陽極を有
   し、 前記背面パネルは、前記容器の内面に、前記蛍光体陽極
   を発光させる電子源となる冷陰極電子源、前記冷陰極電
   子源を挟む位置に形成された複数個の第２のスペーサ、
   及び、前記第２のスペーサの上に固定されることで前記
   冷陰極電子源の上方に設置された前記冷陰極電子源から
   電子を引き出すためのゲート電極を有し、 前記第２のスペーサのそれぞれは、同一幅の少なくとも
   １つ以上のリブから成る、ことを特徴とする冷陰極発光
   素子。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の冷陰極発光素子であっ
   て、 前記ゲート電極が、平板型のゲート電極である、ことを
   特徴とする冷陰極発光素子。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の冷陰極
   発光素子であって、 前記リブの幅は、焼成前で１００μｍ以下である、こと
   を特徴とする冷陰極発光素子。
4. 【請求項４】 請求項１から請求項３のいずれかに記載
   の冷陰極発光素子であって、 前記冷陰極電子源はＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−
   Ｔｕｂｅ）を用いた電子源である、ことを特徴とする冷
   陰極発光素子。
5. 【請求項５】 請求項１から請求項４のいずれかに記載
   の冷陰極発光素子であって、 前記リブの材料は、酸化鉛や酸化ビスマスから成る低融
   点ガラスである、ことを特徴とする冷陰極発光素子。
6. 【請求項６】 請求項１から請求項５のいずれかに記載
   の冷陰極発光素子により構成される画面を備える、こと
   を特徴とする画像表示装置。
7. 【請求項７】 蛍光体陽極を有する前面パネルと、前記
   蛍光体陽極を発光させる電子源となる冷陰極電子源、前
   記冷陰極電子源を挟む位置に形成された複数個のスペー
   サ、及び、前記スペーサの上に固定されることで前記冷
   陰極電子源の上方に設置された前記冷陰極電子源から電
   子を引き出すためのゲート電極を有する背面パネルとを
   備える冷陰極発光素子の製造方法であって、 （ａ）前記背面パネルの所定の位置に、前記スペーサを
   形成する工程と、 （ｂ）前記スペーサを焼成する工程と、 （ｃ）前記背面パネル上における前記スペーサの間に、
   前記冷陰極電子源を形成する工程と、 （ｄ）前記ゲート電極を、前記スペーサの上に固定する
   工程とを備え、 前記工程（ａ）において形成される前記スペーサは、同
   一の幅および厚さを有する少なくとも１つ以上のリブか
   ら成る、ことを特徴とする冷陰極発光素子の製造方法。
8. 【請求項８】 請求項７に記載の冷陰極発光素子の製造
   方法であって、 前記ゲート電極が、平板型のゲート電極である、ことを
   特徴とする冷陰極発光素子の製造方法。
9. 【請求項９】 請求項７または請求項８に記載の冷陰極
   発光素子の製造方法であって、 前記工程（ａ）において形成する前記リブの幅は、１０
   ０μｍ以下である、ことを特徴とする冷陰極発光素子の
   製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項７から請求項９のいずれか記載
    の冷陰極発光素子の製造方法であって、 前記工程（ａ）は、 （ｅ）前記背面パネル上に前記リブの材料を、印刷法に
    より均一な厚さに全面ベタ印刷する工程と、 （ｆ）印刷された前記リブの材料の上に、それぞれ同一
    幅にパターンニングしたドライフィルムを形成する工程
    と、 （ｇ）サンドブラスト法により前記ドライフィルムをマ
    スクとして前記リブの材料を除去することで前記リブの
    材料をパターンニングする形成する工程とを含む、こと
    を特徴とする冷陰極発光素子の製造方法。
11. 【請求項１１】 請求項７または請求項９に記載の冷陰
    極発光素子の製造方法であって、 前記工程（ａ）は、 （ｈ） 前記背面パネル上に前記リブの材料を、印刷法
    によりそれぞれ同一幅のパターンをもって均一な厚さに
    印刷する工程を含む、ことを特徴とする冷陰極発光素子
    の製造方法。
12. 【請求項１２】 請求項７から請求項１１のいずれかに
    記載の冷陰極発光素子の製造方法であって、 前記冷陰極電子源はＣＮＴ（Ｃａｒｂｏｎ Ｎａｎｏ−
    Ｔｕｂｅ）を用いた電子源である、ことを特徴とする冷
    陰極発光素子の製造方法。
13. 【請求項１３】 請求項７から請求項１１のいずれかに
    記載の冷陰極発光素子の製造方法であって、 前記リブの材料は、酸化鉛や酸化ビスマスから成る低融
    点ガラスである、ことを特徴とする冷陰極発光素子の製
    造方法。