JP2004014222A - 冷陰極表示装置および冷陰極表示装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】封止後の真空度が維持でき、輝度のばらつきを無くし、および全体の輝度を向上させることができる冷陰極表示装置と、その製造方法を提供することを目的とする。
【解決手段】冷陰極電子源から電子を引出すためのゲート電極を支持する、ゲート電極とは別部材の金属製のゲート電極支持部を用意し、当該ゲート電極支持部により、冷陰極電子源とゲート電極との間に所定の空間が形成されているような冷陰極表示装置を構成した。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、冷陰極表示装置に係る発明であって、特に、金属で別部材からなるゲート電極と当該ゲート電極を支持するゲート電極支持部とを有する冷陰極表示装置、および冷陰極表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、フラットパネル型表示装置の研究が活発になる中、平面状に配置された電界放出型冷陰極電子源（コールドカソード）を備える冷陰極表示装置は、高輝度、高コントラスト、高視野角、低消費電力等の効果により次世代表示装置として期待されている。
【０００３】
また冷陰極表示装置において、カーボンナノチューブ（Ｃａｒｂｏｎ　Ｎａｎｏｔｕｂｅ：以下、ＣＮＴと称す）を用いたの電子源は、印刷処理によって容易に製造できるため、製造コストが安価な電子源として特に注目されている。
【０００４】
そこで、第一の従来技術として、図１２に示すＣＮＴカソード電極層を備えた冷陰極表示装置があった。図１２は、当該冷陰極表示装置の一部を示す断面図である。図１２に示すように、前面ガラス１、背面ガラス２、スペーサガラス３およびチップガラス管４を低融点ガラス７にて接合することにより、外容器が構成されている。
【０００５】
また、前面ガラス１には、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の蛍光体５がマトリックス状に形成されており、当該蛍光体５を覆うようにアルミバック膜６が陽極として形成されている。
【０００６】
一方、背面ガラス２上には、カソード電極配線層１１、ゲート電極配線層１２および絶縁性リブ５１が形成されており、カソード電極配線層１１上にはＣＮＴカソード電極層（冷陰極電子源）１３が形成されており、絶縁性リブ５１上にはゲート電極５２が形成されている。なお、ゲート電極５２にはメッシュ状の開口部５２ｄが形成されている。
【０００７】
また、カソード電極配線層１１およびゲート電極配線層１２への各信号は、背面ガラス２に形成されたカソード／ゲート電極用端子８を通り、外部から供給されている。
【０００８】
さらに、チップガラス管４を真空排気装置に接続して行う封止工程を施した後、陽極引出し線９を外部へ出た状態とさせる。なお、チップガラス管４には複数個のゲッター１０が設置されているので、外容器封止後に内部ガスの吸着が行われ、外容器内部の真空を保つことができる。
【０００９】
次に、上記冷陰極表示装置の動作原理について説明する。
【００１０】
アルミバック膜６の陽極に高電圧を印加し、ゲート電極５２がカソード電極配線層１１に対し正の電位となるように適当な電圧を印加し、電界を形成することにより、カソード電極配線層１１上に形成されたＣＮＴカソード電極層１３の先端から電子が放出される。その後、当該放出された電子はアルミバック膜６の方向に加速されて蛍光体５に衝突し、当該蛍光体５は励起され発光する。
【００１１】
上記動作原理を利用し、カソード電極配線層１１およびゲート電極配線層１２に画像データに付随したパルス信号を伝送することにより、画像表示が可能となる。
【００１２】
しかし、第一の従来技術では、絶縁性リブ５１の形状を安定にするために、当該リブ５１の形成に際し、粒径の大きいフィラー（ガラスなどの充填物）を使用しなければならない。これによって、絶縁性リブ５１の膜質は隙間の多い多孔質となり、排気工程の脱ガスが不十分になりやすい。この結果、封止後の外容器の真空度が低下し、ＣＮＴカソード電極層１３からのエミッション寿命を損なう恐れがあった。
【００１３】
そこで、上記問題を解決するために、図１３に示す第二の従来技術の冷陰極表示装置があった。図１３は、第二の従来技術の冷陰極表示装置の一部を示す断面図である。
【００１４】
第二の従来技術では、絶縁性リブ５１とゲート電極５２の代わりに、ＣＮＴカソード電極層１３との間に絶縁した空間を設けたゲート電極５３が、背面ガラス２に形成されている。
【００１５】
上記ゲート電極５３は下記の方法によって形成される。
【００１６】
図１４に示すように、一枚の金属板の一方の面５３ｂにレジストパターン６０を形成し、ハーフエッチング処理を施すことにより、ＣＮＴカソード電極層１３との間の絶縁した空間を形成する。
【００１７】
次に図１５に示すように、金属板厚Ｔを残した上記のハーフエッチング処理を施した後、金属板の他方の面５３ａにレジストパターン６０を形成し、エッチング処理を施すことにより、メッシュ状の開口部５３ｄを形成する。
【００１８】
上記工程を経ることで、図１６、１７に示す第二の従来技術のゲート電極５３を作成することができる。ここで、図１６はゲート電極５３の拡大断面図であり、図１７は、当該ゲート電極５３を他方の面５３ａの方向から見た平面図である。
【００１９】
なお、画像表示の原理は第一の従来技術と同じ原理なので、ここでの説明は省略する。
【００２０】
上記第二の従来技術により、絶縁性リブ５１を必要としなくなるので、封止後の外容器の真空度が低下し、ＣＮＴカソード電極層１３からのエミッション寿命を損なうことはなくなった。
【００２１】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、第二の従来技術においても以下に示す問題があった。
【００２２】
第一に、ゲート電極５３における、ＣＮＴカソード電極層１３との間の絶縁した空間を設けるためのハーフエッチング処理では、エッチング深さのばらつきが製作ロット毎、画素毎に発生しやすいので（１００μｍ厚の金属板に対して、目標値としてＴ＝５０μｍまでハーフエッチング処理を施そうとした場合、±１０〜１５μｍのばらつきが生じてしまう）、ＣＮＴカソード電極層１３とゲート電極５３との間の電界強度が不均一になり、輝度のばらつきが生じるという問題が発生している。
【００２３】
第二に、図１５で説明したメッシュ状の開口部５３ｄを形成するためのエッチング処理は、ハーフエッチング処理を施した面からのエッチング処理は困難を要するため、金属板の他方の面５３ａからの片面エッチング処理となる。したがって、両面からのエッチング処理に比べて片面からのエッチング処理では、メッシュを構成する各穴同士の間隔を狭く形成することができなかった。
【００２４】
つまり、図１８で示すように、通常エッチング処理では、縦方向の侵食だけでなく横方向の侵食も進行するが、同じ厚さの金属板をエッチングする場合、両面からエッチングした方が片面のみからエッチングするよりも金属板を貫通する速度を速めることができ、横方向の侵食をその分抑えることができる。よって、両面からのエッチングの場合に比べて片面からのみのエッチングの場合は、穴同士のピッチＰを狭くできず、目の細かい（微細化した）メッシュ状の開口部５３ｄを形成することができなかった。
【００２５】
これに対して、工程を増やせば、メッシュ状の開口部５３ｄを形成するために両面からのエッチング処理も可能となるが、上記に示したように、ハーフエッチング処理の仕上がり誤差（目標値である金属板厚Ｔに対するばらつき）が非常に大きいため、当該誤差を加味した穴径および穴のピッチの設計が不可欠となり、どうしても、均一な厚さＴの金属板を両面からエッチングする場合に比較して、メッシュの形状は粗く形成せざるを得ない。
【００２６】
このように、ハーフエッチング処理によりゲート電極５３を形成した場合、メッシュ状の開口部５３ｄの微細化ができず、これに対応して電子の透過率が下がり、結果として、輝度が下がるという問題があった。
【００２７】
このように第二の従来技術においても、上記第一および第二の問題により、輝度のばらつきが少なく、輝度の高い冷陰極表示装置を製造することができなかった。
【００２８】
そこで、この発明は、表示装置内の真空度を損なうことなく、冷陰極電子源とゲート電極との間の距離の不均一により生じる輝度のばらつきが少なく、かつ、高輝度の冷陰極表示装置、および当該冷陰極表示装置の製造方法を提供することを目的とする。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明に係る請求項１に記載の冷陰極表示装置は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成され、電子の放出源となる冷陰極電子源と、前記冷陰極電子源との間に電界を形成し、前記冷陰極電子源から電子を引出すためのゲート電極と、前記ゲート電極とは別部材であり、前記ガラス基板上において前記冷陰極電子源を避けて配置され、前記ゲート電極を支持することで前記冷陰極電子源と前記ゲート電極との間に所定の空間を作り出す金属製のゲート電極支持部とを備えている。
【００３０】
また、請求項２に記載の冷陰極表示装置では、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極の熱膨張率は、お互いに同等の値を有していてもかまわない。
【００３１】
また、請求項３に記載の冷陰極表示装置では、前記ガラス基板は、白板ガラスであり、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極は、４２６合金または５０−５０合金であってもかまわない。
【００３２】
また、請求項４に記載の冷陰極表示装置では、前記ゲート電極支持部には、第一の穴が形成されており、前記ゲート電極には、第二の穴が形成されており、前記ゲート電極支持部の前記第一の穴と前記ゲート電極の第二の穴とが重なるように前記ゲート電極支持部とゲート電極とを配置し、前記第一および第二の穴に固定材料を充填することにより、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極とが固着されているものであってもかまわない。
【００３３】
また、請求項５に記載の冷陰極表示装置では、前記固定材料は低融点ガラスであってもかまわない。
【００３４】
また、請求項６に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、（ａ）所定の位置に冷陰極電子源が形成されているガラス基板を用意する工程と、（ｂ）第一のタイバーに挟まれた領域内で所定の配置で配列している複数のゲート電極支持部が第一のブリッジで繋がれ一体的に成形された第一の金属フレーム部品を用意する工程と、（ｃ）第二のタイバーに挟まれた領域内で所定の配置で配列しており、電子通過穴を有する複数のゲート電極が第二のブリッジで繋がれ一体的に成形された第二の金属フレーム部品を用意する工程と、（ｄ）前記冷陰極電子源を避けて前記ゲート電極支持部が配置され、前記冷陰極電子源の直上に前記電子通過穴が配置されるように、前記ガラス基板、前記第一の金属フレーム部品、前記第二の金属フレーム部品の順で重ね合わせる工程とを備えている。
【００３５】
また、請求項７に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、前記工程（ｄ）は、前記第一の金属フレーム部品と前記第二の金属フレーム部品とを予め仮止めし、その後、当該仮止めされた部品と前記ガラス基板とを重ね合わせる工程であってもかまわない。
【００３６】
また、請求項８に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、前記工程（ｂ）は、第一の穴を有するゲート電極支持部を備える第一の金属フレーム部品を用意する工程であり、前記工程（ｃ）は、前記工程（ｄ）の際に前記第一の穴の直上に位置する第二の穴をさらに有するゲート電極を備える第二の金属フレーム部品を用意する工程であり、（ｅ）前記工程（ｄ）後に、前記第一の穴および前記第二の穴に固定材料を注入し、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極とを固着させる工程をさらに備えていてもかまわない。
【００３７】
また、請求項９に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、前記工程（ｅ）は、前記固定材料として低融点ガラスを用いる工程であってもかまわない。
【００３８】
また、請求項１０に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、（ｆ）前記第一の金属フレーム部品と前記第二の金属フレーム部品とを仮止めした後、前記第一のブリッジをレーザにより切断する工程をさらに備えていてもかまわない。
【００３９】
また、請求項１１に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、（ｇ）前記工程（ｅ）の後に、前記第一および第二のブリッジをレーザにより切断する工程をさらに備えていてもかまわない。
【００４０】
また、請求項１２に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、前記工程（ｂ）は、前記第一のタイバーと前記ゲート電極支持部とを繋いでいる前記第一のブリッジに溝を形成する工程を含んでいてもかまわない。
【００４１】
また、請求項１３に記載の冷陰極表示装置の製造方法では、前記工程（ｃ）は、前記第二のタイバーと前記ゲート電極とを繋いでいる前記第二のブリッジに溝を形成する工程を含んでいてもかまわない。
【００４２】
【発明の実施の形態】
以下、この発明をその実施の形態を示す図面に基づいて具体的に説明する。なお、従来技術で記した符号と同一符号のものは、同一または同等の部材を示している。
【００４３】
＜実施の形態１＞
本実施の形態における冷陰極表示装置の一部を示す断面図を図１に示す。図１に示すように、前面ガラス１、背面ガラス（ガラス基板）２、スペーサガラス３およびチップガラス管４を低融点ガラス７にて接合することにより、外容器が構成されている。
【００４４】
また、前面ガラス１には、Ｒ（赤）・Ｇ（緑）・Ｂ（青）の蛍光体５がマトリックス状に形成されており、当該蛍光体５を覆うようにアルミバック膜６が陽極として形成されている。
【００４５】
一方、背面ガラス２上には、カソード電極配線層１１、冷陰極電子源（例えば、ＣＮＴカソード電極層等）１３、ゲート電極配線層１２、ゲート電極支持部１４および当該支持部１４上に低融点ガラス７によって固定されたゲート電極１５が形成されており、カソード電極配線層１１およびゲート電極１５への各信号は、背面ガラス２に形成されたカソード／ゲート電極用端子８を通り、外部から供給されている。ここで、ゲート電極１５にはメッシュ状の開口部（電子通過穴）１５ｄが形成されている。以下、背面ガラス２上に形成された上記各部材の詳細な構成の説明を行う。
【００４６】
まず、図２に示されているように背面ガラス２上には、カソード電極配線層１１がストライプ状に形成されている。
【００４７】
また、カソード電極配線層１１上には、印刷法やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ　Ｖａｐｏｒ　Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気相成長）法によって、冷陰極電子源１３としてＣＮＴカソード電極層が形成されており（以下、冷陰極電子源をＣＮＴカソード電極層として説明する）、全体としてＣＮＴカソード電極層１３はマトリックス状に配置されている。なお、ＣＮＴカソード電極層１３の膜厚はゲート電極１５との接触を避けるために、最大膜厚を制限している。
【００４８】
さらに、背面ガラス２上には、カソード電極配線層１１を避けて、各（行の）ゲート電極１５（図２には図示されていない）に画像データに付随したパルス信号を伝送するためのゲート電極配線層１２がそれぞれ形成されている。
【００４９】
また、カソード電極配線層１１およびゲート電極１５に対して外部から前記パルス信号を供給するために、前記カソード電極配線層１１およびゲート電極配線層１２と電気的に接続するようにカソード／ゲート電極用端子８がそれぞれ形成されている。
【００５０】
なお、図２の背面ガラス２の中央部に穿設されている穴は、従来の技術で説明した陽極引出し線９を貫通させるための穴である。
【００５１】
ところで、上記で説明した図２の背面ガラス２にゲート電極支持部１４とゲート電極１５とを固定するに際し、以下の第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０とを用意する。
【００５２】
図３は、ゲート電極支持部１４を構成する第一の金属フレーム部品１４０を示す拡大正面図である。
【００５３】
図３に描かれているように、第一のタイバー１４ｂに挟まれた領域内にマトリックス状に配置されている各ゲート電極支持部１４の中央には、低融点ガラス７を注入するための第一の穴１４ｃが形成されている。また、隣接するゲート電極支持部１４同士を繋げるために第一のブリッジ１４ａが成形され、上記すべての部材は一体化されている。
【００５４】
ここで、上記構成の第一の金属フレーム部品１４０全体としての機械的強度を上げるため、前記第一のタイバーを補強板として機能させるのが望ましい。
【００５５】
この第一の補強板１４ｂは、例えば表面積を広く設けることで、その機械的強度を上げることができる。当該面積は広ければ広いほど機械的強度は上がるが、全体の重量および後の工程での取り扱い等を考慮する必要がある。以下、第一のタイバーを第一の補強板として記述を続ける。
【００５６】
このとき、それぞれのゲート電極支持部１４は、前記図２に描かれた背面ガラス２と第一の金属フレーム部品１４０とを重ね合わせたときに、背面ガラス２に形成されたＣＮＴカソード電極層１３を避け、区画する位置に配置されている。
【００５７】
このように、上記ゲート電極支持部１４、第一のブリッジ１４ａおよび第一の補強板１４ｂによって第一の金属フレーム部品１４０が形成されている。なお、図３に示す構成の第一の金属フレーム部品１４０は、例えば一枚の金属板を当該パターンにエッチングすることにより作製される。ここで、第一の金属フレーム部品１４０はその構成上特に微細化を要求されるものでないので、金属板の片面方向からでも、また両面方向からでもエッチング処理が可能である。
【００５８】
また、第一の金属フレーム部品１４０の材料は、背面ガラス２と熱膨張率が同等な材料が好ましく、例えば、背面ガラスが、ソーダガラス板に比べて金属含有量が少なくリーク電流の発生のない白板ガラス（光学ガラス）の場合には、第一の金属フレーム部品１４０の材料として、４２６合金や５０−５０合金等が挙げられる。これは、以下の理由に基づく。
【００５９】
第一の金属フレーム部品１４０と背面ガラス２との熱膨張率が異なると、後の熱処理において、両部材の間でひずみ応力により変形が生じてしまう。その結果ＣＮＴカソード電極層１３とゲート電極１５との間の距離が各電極毎にばらついてしまい、両電極間の電界強度の不均一が発生し、輝度がばらつく。これを防止するためである。
【００６０】
ここで、第一の金属フレーム部品１４０の板厚によって、ＣＮＴカソード電極層１３とゲート電極１５と間の距離が決まってしまい、当該距離に対応して両極間での駆動電圧が決定することから、可能な限り前記両極間の距離は最小にした方が良い。
【００６１】
例えば４２６合金や５０−５０合金等の金属板であれば通常、最小板厚としては３０μｍのものが市販されているため、これを用いて第一の金属フレーム部品１４０を作製することにより、ＣＮＴカソード電極層１３とゲート電極１５と間の距離を３０μｍとすることができる。
【００６２】
これに対して、図４は、ゲート電極１５を構成する第二の金属フレーム部品１５０を示す拡大正面図である。
【００６３】
図４に描かれているように、複数のゲート電極１５が横方向（前記ゲート電極支持部１４が第一のブリッジ１４ａによって一体に接続されている方向に対して垂直な方向）に配置されており、当該ゲート電極１５の一方端同士および他方端同士を第二のタイバー１５ｂによって一体に接続されている。なお、ゲート電極１５は、第二のタイバー１５ｂに直接接続されるのではなく、第二のブリッジ１５ａを介して接続されている。
【００６４】
ここで、第一の金属フレーム部品１４０で説明したように、第二のタイバーを補強板として機能させることにより、各ゲート電極１５、第二のブリッジ１５ａおよび第二のタイバー１５ｂによって一体的に形成された第二の金属フレーム部品１５０の機械的強度を上げることもできる。以下、第二のタイバー１５ｂを第二の補強板１５ｂとして記述を進める。
【００６５】
ここで、第二の金属フレーム部品１５０の材料は、第一の金属フレーム部品１４０と同じ金属材料であることが好ましい。これは、上記で説明したように、熱膨張率の差が輝度のばらつきとなって悪影響を及ぼすのを防止するためである。
【００６６】
また、各ゲート電極１５には、低融点ガラス７を注入するための第二の穴１５ｃと、電子を通過させるためのメッシュ状の開口部１５ｄとがそれぞれ複数形成されている。このときゲート電極１５に形成される第二の穴１５ｃは、図２の背面ガラス２、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０とを重ね合わせたときに、各ゲート電極支持部１４に形成されている第一の穴１４ｃの位置と一致する配置で形成されおり、さらにメッシュ状の開口部１５ｄは、ＣＮＴカソード電極層１３の直上に配置されるように形成されている。
【００６７】
なお、第二の金属フレーム部品１５０は一枚の金属板を図４に示すパターンでエッチング処理を施すことにより成形される。このとき、厚さが均一な金属板なので、容易に両面からのエッチング処理を施すことができ、微細化したメッシュ状の開口部１５ｄを形成することができる。
【００６８】
具体的に、第二の従来技術のハーフエッチング方式のゲート電極５３を片面からエッチング処理を施したときに比べて、約１／２倍ほどに穴径および穴ピッチを小さく形成することができ、また、第二の従来技術のハーフエッチング方式のゲート電極５３を工程を増やして両面からエッチング処理を施したときに比べて、約３／４ほどに穴径および穴ピッチを小さく形成することができる。
【００６９】
したがって、当該微細化に対応して電子の透過率を向上させることができ、冷陰極表示装置としての輝度をより明るくすることができる。
【００７０】
さて、上記図２の背面ガラス２、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０を形成した後、図２の背面ガラス２上に第一の金属フレーム部品１４０を載置し、当該第一の金属フレーム部品１４０上に第二の金属フレーム部品１５０を載置する。当該３つの部材が組み合わさった状態を図５に示す。
【００７１】
このとき、第一の金属フレーム部品１４０は、背面ガラス２上のカソード電極配線層１１の形成方向と前記ゲート電極支持部１４が一体で連なっている方向とが平行となるように載置され、第二の金属フレーム部品１５０は、ゲート電極支持部１４が一体で連なっている方向とゲート電極１５とが垂直となるように載置される。
【００７２】
以上のように３つの部材を組み合わせることで、上記の設計により、各ゲート電極支持部１４はＣＮＴカソード電極層１３を避け区画しており、またメッシュ状の開口部１５ｄはＣＮＴカソード電極層１３の直上に配置されており、さらにゲート電極１５に形成されている第二の穴１５ｃはゲート電極支持部１４に形成されている第一の穴１４ｃの直上に配置されている。
【００７３】
ここで、各ゲート電極支持部１４および各ゲート電極１５は、第一および第二のブリッジ１４ａ，１５ａを介した一体構造（第一の金属フレーム部品１４０、第二の金属フレーム部品１５０）であるので、一度の重ね合わせ工程により、すべての各ゲート電極支持部１４等を正確に位置合わせすることができる。
【００７４】
また、前述の両成形品１４０，１５０は、各第一および第二の補強板１４ｂ，１５ｂにより成形品全体の機械的強度がかなり強くなっているので、当該重ね合わせ工程時に多少の力が加わっても、当該両成形品１４０，１５０は変形することはなく、正確で簡便な作業化を可能にしている。
【００７５】
次に、図６で示すように、上記の配置位置で３つの部材を固定するために、低融点ガラス７の注入部分（第一の穴１４ｃおよび第二の穴１５ｃの部分）に開口を持った位置ずれ防止用の押さえ板２０を第二の金属フレーム部品２０の上に重ね、クリップ２１で固定する。ここで、押さえ板２０の材料として耐熱性があり、熱ひずみの小さいセラミック材料を使用することが望ましい。
【００７６】
押さえ板２０およびクリップ２１により３つの部材（背面ガラス２、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０）を定位置で固定した後、前記第一および第二の穴１４ｃ，１５ｃに高温で結晶質となる低融点ガラス７を注入し、乾燥、焼成を行うことで、強固に当該３つの部材を同時に固着することができる。
【００７７】
ここで、当該固着に結晶性の低融点ガラス７を用いることで、低融点ガラス７は一度結晶化されると熱の影響を受けにくくなるので、後工程の外容器（前面ガラス１、背面ガラス２、スペーサガラス３およびチップガラス管４で構成される）の形成で低融点ガラス７を再び用いるが、当該工程における熱影響を受けなくて済む。
【００７８】
なお、上述で記載したように背面ガラス２、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０の材料として熱膨張率が同程度の材料を用いることにより、前記低融点ガラス７による固着工程の際、熱の影響で前記３つの部材が変形し、ＣＮＴカソード電極層１３とゲート電極１５と間の距離が各々の電極において差が生じてしまうことを防止することができる。
【００７９】
上記のように３つの部材を低融点ガラス７で固定した後、第一の金属フレーム部品１４０の第一のブリッジ１４ａおよび第二の金属フレーム部品１５０の第二のブリッジ１５ａをＹＡＧレーザ等の金属加工用レーザによって切断し、各ゲート電極を分割する。ここで、各ゲート電極同士の電気的な接続を無くすために、すべてのブリッジ１４ａ，１５ａをＹＡＧレーザ等を用いて切断し、除去する必要がある。
【００８０】
なお、同作業により同時に、両成形品１４０，１５０から各第一および第二の補強板１４ｂ，１５ｂを切除する。ただし、各第一および第二の補強板１４ｂ，１５ｂと直接接続されている第一および第二のブリッジ１４ａ，１５ａに関しては、レーザ切断以外に、ハーフエッチング処理を施した溝２５を図７のように第一および第二のブリッジ１４ａ，１５ａ（図７では、１４ａを図示している）に設けることで、折り曲げによって、一括して第一および第二の補強板１４ｂ，１５ｂを除去すこともできる。
【００８１】
以上の工程を経て、図８に示すような完全に電気的に独立なゲート電極１５を形成することができ、図９のように、導電ペースト３０を付けることによって、各ゲート電極配線層１２と各ゲート電極１５とを電気的に接続させることができる。
【００８２】
後は、図９の状態の背面ガラス２、スペーサ３、チップ管４、および蛍光体５等を有する前面ガラス１とを結晶性の低融点ガラス７によって固着し、外容器を形成した後、当該外容器内部を真空引きし、チップ管４を閉塞することで冷陰極型の発光素子を製造することができる。
【００８３】
さらに、当該冷陰極型の発光素子をマトリックス状に配列し、電源装置や駆動回路等を設け、カソード電極配線層１１およびゲート電極配線層１２に画像データに付随したパルス信号を伝送することにより、画像表示可能な大画面平面ディスプレイ装置を提供することができる。
【００８４】
このように本発明では、ゲート電極１５とこれを支持するゲート電極支持部１４とを金属の別部材としたので以下の効果が得られる。
【００８５】
まず、第一の従来技術のようにゲート電極を支持するリブが絶縁物でないので、表示装置内の真空度を損なうことない。
【００８６】
また、ゲート電極１５とゲート電極支持部１４とを組み合わせることで冷陰極電子源１３とゲート電極１５との間に空間を形成しているので、ハーフエッチング処理を要せず、冷陰極電子源１３とゲート電極１５との間の距離をより均一にすることができ、輝度のばらつきを抑えることができる。
【００８７】
さらに、本発明では厚さが均一な金属板の両面からのエッチング処理が可能なので、ゲート電極１５のメッシュ状の開口部１５ｄの微細化が可能となり、より高輝度の冷陰極表示装置を提供することができる。
【００８８】
＜実施の形態２＞
実施の形態１では、図２の背面ガラス２、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０を同時に重ね合わせ、正確な位置合わせも終了した時点で低融点ガラス７にて固着した。
【００８９】
それに対して、本実施の形態では、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０をスポット溶接にて仮止めした後、図２の背面ガラス２に当該スポット溶接された両成形品１４０，１５０を搭載し、低融点ガラス７にて固着する。つまり、重ね合わせ工程を２段階で行う。
【００９０】
第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０がスポット溶接にて仮止めされている様子を図１０に示す。図１０に示されているように、スポット溶接によって凸部を有する多数の溶接痕４０が発生している。
【００９１】
ここで、溶接痕４０の凸部が第一の金属フレーム部品１４０側に形成されると、当該スポット溶接された両成形品１４０，１５０と図２の背面ガラスとを重ね合わせ固着する際、各電極間毎に、ＣＮＴカソード電極層１３とゲート電極１５との間の距離に差が生じ、各電極間毎の電界強度が不均一になる恐れがある。したがって、溶接痕４０の凸部は第二の金属フレーム部品１５０側に形成されることが望まれる。
【００９２】
このように、前もって第一の金属フレーム部品１４０と第二の金属フレーム部品１５０とを固着仮止めさせ、その後、背面ガラス２と固着させることにより、作業の簡便性はより良くなる。つまり、実施の形態１では３つの部材（背面ガラス２、第一の金属フレーム部品１４０および第二の金属フレーム部品１５０）を同時に位置合わせする必要があるため、背面ガラス２に対する前記両金属フレーム１４０，１５０の自由度が４であるが、本実施の形態では工程は一つ増えるが自由度は２減るからである。
【００９３】
なお、本実施の形態では、第一の金属フレーム部品１４０と第二の金属フレーム部品１５０との仮止め後、図１１に示すように各ゲート電極１５が分離しないように第二の補強板１５ｂと第二のブリッジ１５ａだけを残し、ＹＡＧレーザ等の金属加工用レーザにて第一の金属フレーム部品１４０のすべての第一のブリッジ１４ａを切断しても良い。
【００９４】
この後、実施の形態１で説明した配置で、背面ガラス２と仮止めされた両金属フレーム部品１４０，１５０とを重ね合わせる。
【００９５】
その後は、実施の形態１と同様に、結晶性の低融点ガラス７を定位置へ注入し、乾燥、焼成によって背面ガラス２へ固定した後、第二の補強板１５ｂを折り曲げもしくはレーザ加工機によって切断する。
【００９６】
また、あくまでも実施の形態１同様、３つの部材を固着した後に、すべての第一および第二のブリッジ１４ａ，１５ａを切断しても構わない。
【００９７】
これ以降の導電ペーストによる各ゲート電極配線層１２と各ゲート電極１５との接続等の工程は、実施の形態１と同様なので、説明を省略する。
【００９８】
以上に本発明に関する二つの実施の形態を説明したが、ゲート電極１５が、ゲート電極１５と別部材で金属性のゲート電極支持部１４に支持されている構造を採っているなら、これらの実施の形態に限定されるわけではなく、また、冷陰極電子源においても、ＣＮＴに限らず他の陰極材料でも適用可能である。
【００９９】
【発明の効果】
本発明の請求項１に記載の冷陰極表示装置は、ガラス基板と、前記ガラス基板上に形成され、電子の放出源となる冷陰極電子源と、前記冷陰極電子源との間に電界を形成し、前記冷陰極電子源から電子を引出すためのゲート電極と、前記ゲート電極とは別部材であり、前記ガラス基板上において前記冷陰極電子源を避けて配置され、前記ゲート電極を支持することで前記冷陰極電子源と前記ゲート電極との間に所定の空間を作り出す金属製のゲート電極支持部とを備えているので、絶縁体でなく金属のゲート電極支持部が採用されていることにより封止後の冷陰極表示装置の真空度を維持することができる。また、ゲート電極とゲート電極支持部とが別部材で構成されているので、例えばゲート電極に電子通過穴を形成するとき、均一な厚さの金属板を用いての加工となるので、両面からのエッチング処理も可能となり、微細化した電子通過穴を形成することができ、これにより、高輝度の冷陰極表示装置の提供も可能となる。さらに、ゲート電極とゲート電極支持部とが別部材で構成されているので、ハーフエッチング方式のゲート電極で生じていた冷陰極電子源とゲート電極との間の空間の大きさのばらつきを無くすことができ、より均一な輝度の冷陰極表示装置を提供することもできる。
【０１００】
本発明の請求項２に記載の冷陰極表示装置では、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極の熱膨張率は、お互いに同等の値を有するので、熱処理を伴う工程において、当該部材間で応力歪みを防止することができ、結果として、冷陰極電子源とゲート電極との間の空間の大きさのばらつきを防止すことができる。
【０１０１】
本発明の請求項３に記載の冷陰極表示装置では、前記ガラス基板は、白板ガラスであり、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極は、４２６合金または５０−５０合金であるので、ソーダガラス板に比べて金属の含有量が少なくリーク電流の発生のない白板ガラスをガラス基板として用いたとき、請求項２に記載の効果を最大限に得ることができる。
【０１０２】
本発明の請求項４に記載の冷陰極表示装置は、前記ゲート電極支持部には、第一の穴が形成されており、前記ゲート電極には、第二の穴が形成されており、前記ゲート電極支持部の前記第一の穴と前記ゲート電極の第二の穴とが重なるように前記ゲート電極支持部とゲート電極とを配置し、前記第一および第二の穴に固定材料を充填することにより、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極とが固着されているので、ガラス基板、第一の金属フレーム部品および第二の金属フレーム部品の固着を容易に行うことができる。
【０１０３】
本発明の請求項５に記載の冷陰極表示装置は、前記固定材料は低融点ガラスであるので、製造過程において、熱処理を伴う工程により、固定材料が溶解することはない。
【０１０４】
本発明の請求項６に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、（ａ）所定の位置に冷陰極電子源が形成されているガラス基板を用意する工程と、（ｂ）第一のタイバーに挟まれた領域内で、所定の配置で配列している複数のゲート電極支持部が第一のブリッジで繋がれ一体的に成形された第一の金属フレーム部品を用意する工程と、（ｃ）第二のタイバーに挟まれた領域内で、所定の配置で配列しており、電子通過穴を有する複数のゲート電極が第二のブリッジで繋がれ一体的に成形された第二の金属フレーム部品を用意する工程と、（ｄ）前記冷陰極電子源を避けて前記ゲート電極支持部が配置され、前記冷陰極電子源の直上に前記電子通過穴が配置されるように、前記ガラス基板、前記第一の金属フレーム部品、前記第二の金属フレーム部品の順で重ね合わせる工程とを備えているので、各成形品が一体的に成形されていることから、正確で簡便な製造作業により請求項１に記載の冷陰極表示装置を製造することができる。
【０１０５】
本発明の請求項７に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、前記工程（ｄ）は、前記第一の金属フレーム部品と前記第二の金属フレーム部品とを予め仮止め、その後、当該仮止めされた部品と前記ガラス基板とを重ね合わせる工程であるので、ガラス基板、第一の金属フレーム部品および第二の金属フレーム部品を一度に重ね合わせるよりも、正確な位置合わせが容易に行える。
【０１０６】
本発明の請求項８に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、前記工程（ｂ）は、第一の穴を有するゲート電極支持部を備える第一の金属フレーム部品を用意する工程であり、前記工程（ｃ）は、前記工程（ｄ）の際に前記第一の穴の直上に位置する第二の穴をさらに有するゲート電極を備える第二の金属フレーム部品を用意する工程であり、（ｅ）前記工程（ｄ）後に、前記第一の穴および前記第二の穴に固定材料を注入し、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極とを固着させる工程をさらに備えているので、ガラス基板、第一の金属フレーム部品および第二の金属フレーム部品の固着を容易に行うことができる。
【０１０７】
本発明の請求項９に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、前記工程（ｅ）は、前記固定材料として低融点ガラスを用いる工程であるので、工程（ｅ）以降の熱処理を伴う工程により、固定材料が溶解することはない。
【０１０８】
本発明の請求項１０に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、（ｆ）前記第一の金属フレーム部品と前記第二の金属フレーム部品とを仮止めした後、前記第一のブリッジをレーザにより切断する工程をさらに備えているので、ブリッジの切除を容易かつ正確に行うことができる。
【０１０９】
本発明の請求項１１に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、（ｇ）前記工程（ｅ）の後に、前記第一および第二のブリッジをレーザにより切断する工程をさらに備えているので、下段のガラス基板に影響を与えることなく、当該ブリッジの削除を行うことができる。
【０１１０】
本発明の請求項１２に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、前記工程（ｂ）は、前記第一のタイバーと前記ゲート電極支持部とを繋いでいる前記第一のブリッジに溝を形成する工程を含むので、第一の補強板の持つ機械的強度を利用して、手作業でかつ簡単に当該第一の補強板を第一の金属フレーム部品から分離することができる。
【０１１１】
本発明の請求項１３に記載の冷陰極表示装置の製造方法は、前記工程（ｃ）は、前記第二のタイバーと前記ゲート電極とを繋いでいる前記第二のブリッジに溝を形成する工程を含むので、第二の補強板の持つ機械的強度を利用して、手作業でかつ簡単に当該第二の補強板を第二の金属フレーム部品から分離することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の冷陰極表示装置の一部を示した断面図である。
【図２】各配線・端子および冷陰極電子源が形成された背面ガラスを示す図である。
【図３】第一の金属フレーム部品の構成を示す図である。
【図４】第二の金属フレーム部品の構成を示す図である。
【図５】背面ガラス、第一の金属フレーム部品および第二の金属フレーム部品の重ね合わせの状態を示す図である。
【図６】背面ガラス、第一の金属フレーム部品および第二の金属フレーム部品の固着工程の様子を示す図である。
【図７】ハーフエッチング処理によりブリッジに形成された溝の様子を示す図である。
【図８】背面ガラス、第一の金属フレーム部品および第二の金属フレーム部品が固着された様子を示す図である。
【図９】各ゲート電極と各ゲート電極配線層とが導電性ペーストで接続されている様子を示す図である。
【図１０】第一の金属フレーム部品と第二の金属フレーム部品とがスポット溶接により固着されている様子を示す図である。
【図１１】第一の金属フレーム部品と第二の金属フレーム部品との固着後、不要となった第一のブリッジ１４ａと第一の補強板１４ｂとが切除された様子を示す図である。
【図１２】第一の従来技術の冷陰極表示装置の一部を示した断面図である。
【図１３】第二の従来技術の冷陰極表示装置の一部を示した断面図である。
【図１４】第二の従来技術のゲート電極形成方法のハーフエッチング処理段階を示す図である。
【図１５】第二の従来技術のゲート電極形成方法のメッシュ状の開口部形成段階を示す図である。
【図１６】第二の従来技術のゲート電極を示す拡大断面図である。
【図１７】第二の従来技術のゲート電極を上面から見た拡大図である。
【図１８】等方性エッチング処理の様子を示す図である。
【符号の説明】
２　背面ガラス（ガラス基板）、７　低融点ガラス、１１　カソード電極配線層、１２　ゲート電極配線層、１３　冷陰極電子源（ＣＮＴカソード電極層）、１４　ゲート電極支持部、１５　ゲート電極、１４ａ　第一のブリッジ、１５ａ第二のブリッジ、１４ｂ　第一の補強板、１５ｂ　第二の補強板、１４ｃ　第一の穴、１５ｃ　第二の穴、１５ｄ　メッシュ状の開口部（電子通過穴）、２０押さえ板、２１　クリップ、２５　溝、４０　溶接痕、１４０　第一の金属フレーム部品、１５０　第二の金属フレーム部品。

Claims (13)

1. ガラス基板と、
   前記ガラス基板上に形成され、電子の放出源となる冷陰極電子源と、
   前記冷陰極電子源との間に電界を形成し、前記冷陰極電子源から電子を引出すためのゲート電極と、
   前記ゲート電極とは別部材であり、前記ガラス基板上において前記冷陰極電子源を避けて配置され、前記ゲート電極を支持することで前記冷陰極電子源と前記ゲート電極との間に所定の空間を作り出す金属製のゲート電極支持部とを、
   備えることを特徴とする冷陰極表示装置。
2. 前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極の熱膨張率は、お互いに同等の値を有する、
   ことを特徴とする請求項１に記載の冷陰極表示装置。
3. 前記ガラス基板は、白板ガラスであり、
   前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極は、４２６合金または５０−５０合金である、
   ことを特徴とする請求項２に記載の冷陰極表示装置。
4. 前記ゲート電極支持部には、第一の穴が形成されており、
   前記ゲート電極には、第二の穴が形成されており、
   前記ゲート電極支持部の前記第一の穴と前記ゲート電極の第二の穴とが重なるように前記ゲート電極支持部とゲート電極とを配置し、前記第一および第二の穴に固定材料を充填することにより、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極とが固着されている、
   ことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の冷陰極表示装置。
5. 前記固定材料は低融点ガラスである、
   ことを特徴とする請求項４に記載の冷陰極表示装置。
6. （ａ）所定の位置に冷陰極電子源が形成されているガラス基板を用意する工程と、
   （ｂ）第一のタイバーに挟まれた領域内で所定の配置で配列している複数のゲート電極支持部が第一のブリッジで繋がれ一体的に成形された第一の金属フレーム部品を用意する工程と、
   （ｃ）第二のタイバーに挟まれた領域内で所定の配置で配列しており、電子通過穴を有する複数のゲート電極が第二のブリッジで繋がれ一体的に成形された第二の金属フレーム部品を用意する工程と、
   （ｄ）前記冷陰極電子源を避けて前記ゲート電極支持部が配置され、前記冷陰極電子源の直上に前記電子通過穴が配置されるように、前記ガラス基板、前記第一の金属フレーム部品、前記第二の金属フレーム部品の順で重ね合わせる工程とを、
   備えることを特徴とする冷陰極表示装置の製造方法。
7. 前記工程（ｄ）は、前記第一の金属フレーム部品と前記第二の金属フレーム部品とを予め仮止めし、その後、当該仮止めされた部品と前記ガラス基板とを重ね合わせる工程である、
   ことを特徴とする請求項６に記載の冷陰極表示装置の製造方法。
8. 前記工程（ｂ）は、第一の穴を有するゲート電極支持部を備える第一の金属フレーム部品を用意する工程であり、
   前記工程（ｃ）は、前記工程（ｄ）の際に前記第一の穴の直上に位置する第二の穴をさらに有するゲート電極を備える第二の金属フレーム部品を用意する工程であり、
   （ｅ）前記工程（ｄ）後に、前記第一の穴および前記第二の穴に固定材料を注入し、前記ガラス基板、前記ゲート電極支持部および前記ゲート電極とを固着させる工程をさらに備える、
   ことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の冷陰極表示装置の製造方法。
9. 前記工程（ｅ）は、前記固定材料として低融点ガラスを用いる工程である、
   ことを特徴とする請求項８に記載の冷陰極表示装置の製造方法。
10. （ｆ）前記第一の金属フレーム部品と前記第二の金属フレーム部品とを仮止めした後、前記第一のブリッジをレーザにより切断する工程をさらに備えている、
    ことを特徴とする請求項７に記載の冷陰極表示装置の製造方法。
11. （ｇ）前記工程（ｅ）の後に、前記第一および第二のブリッジをレーザにより切断する工程をさらに備えている、
    ことを特徴とする請求項８または請求項９に記載の冷陰極表示装置の製造方法。
12. 前記工程（ｂ）は、前記第一のタイバーと前記ゲート電極支持部とを繋いでいる前記第一のブリッジに溝を形成する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項６ないし請求項１１のいずれかに記載の冷陰極表示装置の製造方法。
13. 前記工程（ｃ）は、前記第二のタイバーと前記ゲート電極とを繋いでいる前記第二のブリッジに溝を形成する工程を含む、
    ことを特徴とする請求項６ないし請求項１２のいずれかに記載の冷陰極表示装置の製造方法。

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