JP2004165001A

JP2004165001A - Manufacturing method of flat display device

Info

Publication number: JP2004165001A
Application number: JP2002329340A
Authority: JP
Inventors: Masaru Minami; 勝南
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-13
Filing date: 2002-11-13
Publication date: 2004-06-10

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method of a flat display device having a structure where spacers are never tilted in a manufacturing process, or gas emission from a material for fixing the spacers or thermal deterioration of the material never occurs. <P>SOLUTION: The flat display panel manufactured by this manufacturing method is so structured that a first panel AP and a second panel CP are jointed to each other on their circumferential parts, and a space interposed between the first panel AP and the second panel CP is brought into a vacuum condition. The manufacturing method includes processes of: preparing the spacers 31 with a spacer junction layer 32 formed on each one-side top surface 31A, the first panel AP with a panel junction layer 24 formed; preparing the surface of the junction layer 32 and the surface of the junction layer 24 in a vacuum atmosphere; jointing the surface of the junction layer 32 to the surface of the junction layer 24; and thus fixing the spacers 31 to a first panel effective area. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば冷陰極電界電子放出表示装置といった平面型表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機や情報端末機器に用いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（ＣＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置への移行が検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィールドエミッションディスプレイ）を例示することができる。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジョン受像機に適用するには、高輝度化や大型化に未だ課題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づき固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合がある）を利用しており、高輝度及び低消費電力の点から注目を集めている。
【０００３】
図２２に、電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合がある）の模式的な一部端面図を示す。図示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素子は、例えばガラス基板から成る支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ及び絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂと、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、重複領域あるいは電子放出領域ＥＡと呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリックス状に配列されている。
【０００４】
一方、アノードパネルＡＰは、例えばガラス基板から成る基体２０と、基体２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層２３（カラー表示の場合、赤色発光蛍光体層２３Ｒ、緑色発光蛍光体層２３Ｇ、青色発光蛍光体層２３Ｂ）と、その上に形成されたアノード電極２４から構成されている。アノード電極２４は、蛍光体層２３からの発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体層２３から反跳した電子、あるいは放出された二次電子を反射させる反射膜としての機能、蛍光体層２３の帯電防止といった機能を有する。
【０００５】
尚、蛍光体層２３と蛍光体層２３との間の基体２０上には隔壁２２２が形成されている。隔壁２２２とスペーサ２３１と蛍光体層２３の配置状態の一例を模式的に図２３に例示する。尚、隔壁２２２及びスペーサ２３１を明示するために、これらに斜線を付した。また、蛍光体層２３と蛍光体層２３との間の基体２０上には、光吸収層（ブラックマトリックスとも呼ばれる）２１が形成されている。隔壁２２２の一部がスペーサ保持部２３０として機能する。表示装置の仕様に依っては、隔壁２２２を設けなくともよく、この場合には、光吸収層２１の一部の上にスペーサ保持部が形成されている。
【０００６】
隔壁２２２は、蛍光体層２３から反跳した電子、あるいは、蛍光体層２３から放出された二次電子が他の蛍光体層２３に入射し、所謂光学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止する機能を有する。あるいは又、蛍光体層２３から反跳した電子、あるいは、蛍光体層２３から放出された二次電子が隔壁２２２を越えて他の蛍光体層２３に向かって侵入したとき、これらの電子が他の蛍光体層２３と衝突することを防止する機能を有する。
【０００７】
１画素は、カソードパネル側の電子放出領域ＥＡと、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層２３とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。
【０００８】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電界放出素子と蛍光体層２３とが対向するように配置し、周縁部において枠体（図示せず）を介して接着することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域には真空排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封じ切られたチップ管（図示せず）が接続されている。即ち、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体とによって囲まれた空間は高真空となっている。
【０００９】
従って、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの間にスペーサ２３１を配設しておかないと、大気圧によって表示装置が損傷を受けてしまう。
【００１０】
それ故、例えば、特開平７−２６２９３９号公報や特開２０００−１５６１８１に開示された画像表示装置あるいは平面型表示装置にあっては、前面板や基板の上に形成されたブラックマトリックス上に位置決め部材や支持体を形成し、一対の位置決め部材や支持体の間に支柱やスペーサを嵌め込んでいる。
【００１１】
また、特開２０００−５７９７９に開示された画像表示装置にあっては、スペーサと陰極基板とを、紫外線硬化型接着剤あるいは無機系接着剤を用いて固定している。更には、特開平１０−１９９４５１号公報には、パネル本体とスペーサ部とが一体となった表示装置が開示されている。
【００１２】
【特許文献１】特開平７−２６２９３９号公報
【特許文献２】特開２０００−１５６１８１
【特許文献３】特開２０００−５７９７９
【特許文献４】特開平１０−１９９４５１号公報
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、スペーサ２３１は、一般に、高さ１〜２ｍｍ、厚さ０．０５〜０．１ｍｍである。従って、表示装置の製造プロセス中において、スペーサ２３１を自立させておくことは困難であり、一対のスペーサ保持部２３０の間でスペーサ２３１を保持する必要がある。そして、一対のスペーサ保持部２３０の間にスペーサ２３１を確実に嵌め込むためには、一対のスペーサ保持部２３０の間隔をスペーサ２３１の厚さよりも広くする必要がある。ところが、一対のスペーサ保持部２３０の間隔がスペーサ２３１の厚さよりも広すぎる場合、一対のスペーサ保持部２３０の間にスペーサ２３１を嵌め込んだ後の表示装置の製造プロセスにおいてスペーサ２３１が傾いてしまい、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを組み立てる際、スペーサ２３１やスペーサ保持部２３０が破損するといった問題が生じる。特に、表示装置が大型化すると、スペーサの数が増加し、スペーサを垂直に保持することが一層困難になる。また、スペーサ保持部を構成する材料によっては、スペーサ保持部からのガス放出が問題となることもある。
【００１４】
特開２０００−５７９７９に開示された画像表示装置においては、スペーサと陰極基板とを紫外線硬化型接着剤あるいは無機系接着剤を用いて固定しているので、スペーサ２３１が傾くことを防止可能であるが、接着剤からのガス放出、接着剤の熱劣化に問題を残している。接着剤からガスが放出されると、画像表示装置内部の真空度劣化が生じる虞がある。そして、画像表示装置内部に何らかのガスが存在していると、例えば冷陰極電界電子放出表示装置においては、このガスから生じたイオンによって微小な電子放出部がスパッタされ、電子放出効率が変化したり、あるいは電子放出部が損傷を受けて画像表示装置の寿命が短縮するといった問題がある。
【００１５】
特開平１０−１９９４５１号公報に開示された表示装置においては、パネル本体とスペーサ部との一体構造は加工が難しく、製造コストの上昇を招くといった問題がある。
【００１６】
従って、本発明の目的は、平面型表示装置の製造プロセスにおいてスペーサが傾いてしまうといった問題の発生を回避することができ、しかも、スペーサを固定する材料からのガス放出や、スペーサを固定する材料の熱劣化といった問題が生じることの無い平面型表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の平面型表示装置の製造方法は、
第１パネル及び第２パネルがそれらの周縁部で接着され、第１パネルと第２パネルとによって挟まれた空間が真空状態となっており、表示部分として機能する第１パネル有効領域と第２パネル有効領域との間にはスペーサが配設された平面型表示装置の製造方法であって、
（Ａ）金属若しくは合金から成るスペーサ接合層が一方の頂面に形成されたスペーサ、及び、スペーサを固定すべき第１パネル有効領域の部分にパネル接合層が形成された第１パネルを準備し、
（Ｂ）真空雰囲気中で、スペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後、スペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合し、以て、該スペーサを第１パネル有効領域に固定し、
（Ｃ）スペーサの他方の頂面上に第２パネルを載置した後、第１パネル及び第２パネルをそれらの周縁部で接着し、第１パネルと第２パネルとによって挟まれた空間を真空状態とすることを特徴とする。
【００１８】
尚、第１パネル有効領域及び第２パネル有効領域とは、第１パネルの実際の表示部分として機能する領域及び第２パネルの実際の表示部分として機能する領域を意味する。第１パネル有効領域及び第２パネル有効領域の外側には無効領域が位置する。即ち、無効領域は、第１パネル有効領域及び第２パネル有効領域を取り囲んでいる。
【００１９】
本発明の平面型表示装置の製造方法においては、
スペーサの他方の頂面には、金属若しくは合金から成る第２のスペーサ接合層が形成されており、
第２パネルには、スペーサを固定すべき第２パネル有効領域の部分に第２のパネル接合層が形成されており、
前記工程（Ｂ）と工程（Ｃ）との間において、（Ｄ）真空雰囲気中で、第２のスペーサ接合層の表面及び第２のパネル接合層の表面を清浄化する工程を含み、前記工程（Ｃ）において、真空雰囲気中で、スペーサの他方の頂面上に第２パネルを載置して、第２のスペーサ接合層の表面と第２のパネル接合層の表面とを接合し、以て、該スペーサを第２パネル有効領域に固定する工程を含む構成とすることができる。
【００２０】
上記の構成を含む本発明の平面型表示装置の製造方法（以下、これらを総称して、単に、本発明と略称する）において、前記工程（Ｂ）におけるスペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面の清浄化は、不活性原子あるいはイオンビームを用いたエッチング法に基づくことが好ましい。また、前記工程（Ｄ）における第２のスペーサ接合層の表面及び第２のパネル接合層の表面の清浄化も、不活性原子あるいは不活性原子あるいはイオンビームを用いたエッチング法に基づくことが好ましい。ここで、イオンビームを用いたエッチング法とは、イオンをビーム状（飛行方向が揃ったイオンの流れ）にしてエッチングを行う技術であり、例えば、イオンに不活性ガスを用いてスパッタによる物理的エッチングを行うスパッタイオンビームエッチング技術を挙げることができる。
【００２１】
上記の各種構成を含む本発明の平面型表示装置の製造方法において、スペーサはセラミックスから成ることが好ましい。セラミックスとして、具体的には、アルミナやムライト、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができる。これらの場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、かかるグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。あるいは又、スペーサを、例えば、酸化鉄２５％を含むアルカリガラスといったガラスから、例えば、引き抜き法によって作製することもできる。尚、スペーサの側面の一部に、金属層や合金層を形成し、あるいは又、抵抗体層を形成してもよい。このような構成にすることで、絶縁材料から構成されたスペーサと、第１パネルあるいは第２パネルの構成要素との間の電位差をなくし、スペーサと、第１パネルあるいは第２パネルの構成要素との間に放電が発生することを抑制することができる。スペーサをその長手方向と直角の仮想平面で切断したときのスペーサの断面形状は、一般に、細長い矩形である。
【００２２】
スペーサの高さ、厚さ、長さは、平面型表示装置の仕様等に基づき決定すればよく、例えば、スペーサの厚さとして２０μｍ〜２００μｍ、例えば、５０μｍ、高さとして１〜２ｍｍを例示することができる。
【００２３】
スペーサの頂面上に、あるいは又、スペーサの頂面を覆うように、金属若しくは合金から成るスペーサ接合層、第２のスペーサ接合層が形成されている。スペーサ接合層、第２のスペーサ接合層は金属若しくは合金から構成されているが、金属、合金として、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、クロム（Ｃｒ）、Ｓｎ−Ｚｎ、Ｓｎ−Ｚｎ−Ｂｉ、Ｓｎ−Ａｇ−Ｃｕ、Ｓｎ−Ａｇを例示することができる。尚、スペーサ接合層、第２のスペーサ接合層は、導電性を有する酸化物から構成することもできる。スペーサ接合層、第２のスペーサ接合層の形成として、例えば、物理的気相成長法（ＰＶＤ法）や化学的気相成長法（ＣＶＤ法）、電気メッキ法及び無電解メッキ法を含むメッキ法、スクリーン印刷法を挙げることができる。ＰＶＤ法として、▲１▼電子ビーム加熱法、抵抗加熱法、フラッシュ蒸着等の各種真空蒸着法、▲２▼プラズマ蒸着法、▲３▼２極スパッタリング法、直流スパッタリング法、直流マグネトロンスパッタリング法、高周波スパッタリング法、マグネトロンスパッタリング法、イオンビームスパッタリング法、バイアススパッタリング法等の各種スパッタリング法、▲４▼ＤＣ（ｄｉｒｅｃｔｃｕｒｒｅｎｔ）法、ＲＦ法、多陰極法、活性化反応法、電界蒸着法、高周波イオンプレーティング法、反応性イオンプレーティング法等の各種イオンプレーティング法、を挙げることができる。スペーサ接合層、第２のスペーサ接合層の厚さは、数十ｎｍ程度であればよいが、このような値に限定するものではない。
【００２４】
スペーサの一方の頂面にスペーサ接合層を形成し、他方の頂面にはスペーサ接合層を形成しない場合、スペーサの他方の頂面に導電材料層を形成し、係る導電体層と接する第２パネルの部分に導電体層を形成することが、絶縁材料から構成されたスペーサと、第２パネルの構成要素との間の電位差をなくし、スペーサと、第２パネルの構成要素との間に放電が発生することを抑制するといった観点から好ましい。導電材料層や導電体層は、例えば、スペーサ接合層あるいは第２のスペーサ接合層を構成する材料の他、後述するゲート電極を構成する材料から適宜選択することもできる。尚、導電体層は、例えば接地されていることが好ましい。導電材料層と導電体層とは接合されている必要はない。
【００２５】
本発明において、第１パネル及び第２パネルの周縁部での接着を、フリットガラスから成る接着層を介して行う構成とすることができる。ここで、フリットガラスとは、ガラス微粒子を有機バインダ中に分散させた高粘度のペースト状材料であり、所定のパターンに塗布した後、焼成によって有機バインダを除去することにより、固体状の接着層となる。
【００２６】
あるいは又、本発明において、第１パネル及び第２パネルの周縁部での接着を、低融点金属材料から成る接着層を介して行う構成とすることができる。低融点金属材料は、高粘度ペースト状にて使用されるフリットガラスとは異なり、接着層として構成された場合にも層内に気泡を含むことがなく、また、接着層の幅や厚さ等の寸法精度にも優れている。従って、低融点金属材料から成る接着層を用いれば、脱ガスや接着不良による経時的な平面型表示装置の真空度劣化を防止し、平面型表示装置の性能及び長期信頼性を大幅に改善することができる。
【００２７】
尚、これらの場合、第１パネル及び第２パネルの周縁部での接着を、ガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から成る枠体と接着層との併用に基づき行ってもよい。枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜選択することにより、接着層のみを使用する場合に比べ、第１パネルと第２パネルとの間の対向距離をより長く設定することが可能である。
【００２８】
ここで、「低融点」の語が意味する温度範囲は、概ね４００゜Ｃ以下である。一般的なフリットガラスの軟化温度は６００゜Ｃ前後、焼成温度は３５０゜Ｃ乃至５００゜Ｃ前後であるから、第１パネル及び第２パネルの周縁部での接着のための接着層を構成する低融点金属材料の融点はフリットガラスの焼成温度と同程度か、あるいは、低い。低融点金属材料の融点の下限は、特に限定されるものではない。但し、余り低すぎると、接着層の信頼性に問題が生じかねないので、通常の平面型表示装置の使用環境下における平面型表示装置の信頼性を考慮すると、融点の下限は概ね１２０゜Ｃであることが好ましい。即ち、接着層を構成する低融点金属材料の融点は、１２０゜Ｃ乃至４００゜Ｃ、好ましくは１２０゜Ｃ乃至３００゜Ｃであることが望ましい。尚、本明細書における「低融点金属材料」という用語には低融点合金材料が包含される。
【００２９】
低融点金属材料として、具体的には、Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ_８０Ａｇ_２０（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ_９５Ｃｕ_５（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ_９７．５Ａｇ_２．５（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ_９４．５Ａｇ_５．５（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ_９７．５Ａｇ_１．５Ｓｎ_１．０（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；Ｚｎ_９５Ａｌ_５（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ_５Ｐｂ_９５（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ_２Ｐｂ_９８（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ_８８Ｇａ_１２（融点３８１゜Ｃ）等のろう材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。低融点金属材料の加熱方式として、ランプやヒータを用いた加熱、レーザを用いた加熱、熱風炉を用いた加熱等の公知の加熱方法を採用することができる。
【００３０】
接着層を低融点金属材料から構成する場合、第１パネルを構成する基板（第１パネル用基板と呼ぶ）、第２パネルを構成する基板（第２パネル用基板と呼ぶ）、あるいは枠体と、接着層との間の濡れ性が優れていることが望ましい。このような条件を満足し得ない場合、第１パネル用基板、第２パネル用基板、あるいは枠体に濡れ性改善層を形成しておくことが好ましい。第１パネル用基板や第２パネル用基板、枠体の表面に対する低融点金属材料の濡れ性が劣る場合、かかる濡れ性改善層を設けることにより、加熱前の濡れ性改善層と接着層との位置合わせ精度がそれ程高くなくても、加熱を経て最終的な接着が終了した時点で低融点金属材料が自らの表面張力により濡れ性改善層の上に自己整合的に収斂し、最終的に濡れ性改善層と接着層とが正確に位置合わせされるメリットも得られる。濡れ性改善層の構成材料としては、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、酸化銅（ＣｕＯ）を例示することができる。濡れ性改善層の厚さは０．１μｍ前後であればよい。尚、濡れ性改善層の表面に自然酸化膜が成長する虞がある場合、接着層を形成あるいは配置する直前に、濡れ性改善層の表面から自然酸化膜を除去することが好適である。自然酸化膜の除去は、エッチング法、超音波印加法等の公知の方法で行うことができる。濡れ性改善層の形成方法として、蒸着法、スパッタリング法、イオン・プレーティング法等の真空薄膜形成技術や、メッキ法を例示することができる。
【００３１】
また、接着層を低融点金属材料から構成するとき、接着層の表面に自然酸化膜が成長する虞がある場合には、加熱による接着を行う直前に、接着層の表面から自然酸化膜を除去することが好適である。自然酸化膜の除去は、例えば、希塩酸を用いたウェットエッチング法、塩素系ガスを用いたドライエッチング法、超音波印加法等の公知の方法で行うことができる。
【００３２】
本発明において、真空雰囲気中でスペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後、同じ真空雰囲気中でスペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合するが、ここで、真空雰囲気の圧力を、１×１０^−７Ｐａ乃至１×１０^−４Ｐａ、好ましくは１×１０^−６Ｐａ乃至１×１０^−５Ｐａとすることが望ましい。
【００３３】
また、スペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面との接合は、スペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面との接触のみによって達成することができるが、加圧してもよい。また、接合の際に、第１パネル及びスペーサを加熱してもよい。更には、第２のスペーサ接合層の表面と第２のパネル接合層の表面との接合も、第２のスペーサ接合層の表面と第２のパネル接合層の表面との接触のみによって達成することができるが、加圧してもよい。また、接合の際に、第２パネル及びスペーサを加熱してもよい。
【００３４】
本発明にあっては、
（ａ）平面型表示装置は冷陰極電界電子放出表示装置であり、第１パネルは、アノード電極及び蛍光体層が形成されたアノードパネルから成り、第２パネルは、複数の冷陰極電界電子放出素子が形成されたカソードパネルから成る構成
（ｂ）平面型表示装置は冷陰極電界電子放出表示装置であり、第１パネルは、複数の冷陰極電界電子放出素子が形成されたカソードパネルから成り、第２パネルは、アノード電極及び蛍光体層が形成されたアノードパネルから成る構成
とすることができる。
【００３５】
尚、以下の説明において、第１パネルを構成する基板あるいは第２パネルを構成する基板をパネル用基板と呼び、平面型表示装置が冷陰極電界電子放出表示装置である場合、カソードパネルを構成する基板を「支持体」と呼び、アノードパネルを構成する基板を「基体」と呼ぶ場合がある。また、以下、第１パネルあるいは第２パネルの構成要素を「パネル用基板」上に形成し、カソードパネルの構成要素を「支持体上」に形成し、アノードパネルの構成要素を「基体上」に形成するといった表現をする場合、これらの構成要素を直接、パネル用基板、支持体上あるいは基体上に形成すること、及び、これらの構成要素をパネル用基板、支持体の上方あるいは基体の上方に形成することの両者を包含する。
【００３６】
平面型表示装置が冷陰極電界電子放出表示装置である場合であって、アノードパネルに形成されたアノード電極にスペーサの頂面が固定される場合には、スペーサの頂面が固定されるアノード電極の部分がパネル接合層あるいは第２のパネル接合層に相当する。尚、このような構成とすることで、絶縁材料から構成されたスペーサとアノード電極との間の電位差をなくし、スペーサとアノード電極との間に放電が発生することを抑制することができる。
【００３７】
また、平面型表示装置が冷陰極電界電子放出表示装置である場合であって、カソードパネルにスペーサの頂面が固定される場合には、カソードパネルを構成する絶縁層の上に、例えば、ストライプ状のゲート電極と並行に延びるストライプ状のパネル接合層あるいは第２のパネル接合層を形成することが望ましく、係るパネル接合層あるいは第２のパネル接合層は、例えば接地されていることが好ましい。係るパネル接合層あるいは第２のパネル接合層を構成する材料として、スペーサ接合層あるいは第２のスペーサ接合層を構成する材料の他、後述するゲート電極を構成する材料から適宜選択することもできる。尚、このような構成とすることで、絶縁材料から構成されたスペーサと、カソードパネルの構成要素との間の電位差をなくし、スペーサと、カソードパネルの構成要素との間に放電が発生することを抑制することができる。
【００３８】
本発明において、平面型表示装置を冷陰極電界電子放出表示装置とする場合、カソードパネルには複数の冷陰極電界電子放出素子が形成され、アノードパネルにはアノード電極及び蛍光体層が形成されている。アノードパネルには、更に、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された二次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止するための、あるいは又、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された二次電子が隔壁を越えて他の蛍光体層に向かって侵入したとき、これらの電子が他の蛍光体層と衝突することを防止するための、隔壁が、複数、設けられている構成とすることもできる。
【００３９】
後に一部を詳述するが、冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）として、
（イ）スピント型電界放出素子（円錐形の電子放出部が、孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）
（ロ）クラウン型電界放出素子（王冠状の電子放出部が、孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）
（ハ）扁平型電界放出素子（略平面状の電子放出部が、孔部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）
（ニ）平坦なカソード電極の表面から電子を放出する平面型電界放出素子
（ホ）凹凸が形成されたカソード電極の表面の凸部から電子を放出するクレータ型電界放出素子
（ヘ）カソード電極のエッジ部から電子を放出するエッジ型電界放出素子
を例示することができる。
【００４０】
アノードパネルにおいて、電界放出素子から放出された電子が先ず衝突する部位は、アノードパネルの構造に依るが、アノード電極であり、あるいは又、蛍光体層である。
【００４１】
蛍光体層の平面形状（パターン）は、画素に対応して、ドット状であってもよいし、ストライプ状であってもよい。蛍光体層が隔壁の間に形成されている場合、隔壁で取り囲まれたアノードパネルを構成する基体の部分の上に蛍光体層が形成されている。
【００４２】
蛍光体層は、発光性結晶粒子（例えば、粒径５〜１０ｎｍ程度の蛍光体粒子）から調製された発光性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物（赤色蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層を形成し、次いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物（緑色蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体層を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶粒子組成物（青色蛍光体スラリー）を全面に塗布し、露光、現像して、青色発光蛍光体層を形成する方法にて形成することができるが、このような方法に限定するものではない。
【００４３】
発光性結晶粒子を構成する蛍光体材料としては、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用いることができる。カラー表示の場合、色純度がＮＴＳＣで規定される３原色に近く、３原色を混合した際の白バランスがとれ、残光時間が短く、３原色の残光時間がほぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好ましい。赤色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、（Ｙ_２Ｏ_３：Ｅｕ）、（Ｙ_２Ｏ_２Ｓ：Ｅｕ）、（Ｙ_３Ａｌ_５Ｏ_１２：Ｅｕ）、（ＹＢＯ_３：Ｅｕ）、（ＹＶＯ_４：Ｅｕ）、（Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｅｕ）、（Ｙ_０．９６Ｐ_０．６０Ｖ_０．４０Ｏ_４：Ｅｕ_０．０４）、［（Ｙ，Ｇｄ）ＢＯ_３：Ｅｕ］、（ＧｄＢＯ_３：Ｅｕ）、（ＳｃＢＯ_３：Ｅｕ）、（３．５ＭｇＯ・０．５ＭｇＦ_２・ＧｅＯ_２：Ｍｎ）、（Ｚｎ_３（ＰＯ_４）_２：Ｍｎ）、（ＬｕＢＯ_３：Ｅｕ）、（ＳｎＯ_２：Ｅｕ）を例示することができる。緑色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、（ＺｎＳｉＯ_２：Ｍｎ）、（ＢａＡｌ_１２Ｏ_１９：Ｍｎ）、（ＢａＭｇ_２Ａｌ_１６Ｏ_２７：Ｍｎ）、（ＭｇＧａ_２Ｏ_４：Ｍｎ）、（ＹＢＯ_３：Ｔｂ）、（ＬｕＢＯ_３：Ｔｂ）、（Ｓｒ_４Ｓｉ_３Ｏ_８Ｃｌ_４：Ｅｕ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｕ，Ａｌ）、（ＺｎＢａＯ_４：Ｍｎ）、（ＧｂＢＯ_３：Ｔｂ）、（Ｓｒ_６ＳｉＯ_３Ｃｌ_３：Ｅｕ）、（ＢａＭｇＡｌ_１４Ｏ_２３：Ｍｎ）、（ＳｃＢＯ_３：Ｔｂ）、（Ｚｎ_２ＳｉＯ_４：Ｍｎ）、（ＺｎＯ：Ｚｎ）、（Ｇｄ_２Ｏ_２Ｓ：Ｔｂ）、（ＺｎＧａ_２Ｏ_４：Ｍｎ）を例示することができる。青色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、（Ｙ_２ＳｉＯ_５：Ｃｅ）、（ＣａＷＯ_４：Ｐｂ）、ＣａＷＯ_４、ＹＰ_０．８５Ｖ_０．１５Ｏ_４、（ＢａＭｇＡｌ_１４Ｏ_２３：Ｅｕ）、（Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｅｕ）、（Ｓｒ_２Ｐ_２Ｏ_７：Ｓｎ）、（ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）、（ＺｎＳ：Ａｇ）、ＺｎＭｇＯ、ＺｎＧａＯ_４を例示することができる。
【００４４】
アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型（アノードパネルが表示面に相当する）であって、且つ、アノードパネルを構成する基体上にアノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合には、基体は元より、アノード電極自身も透明である必要があり、ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）等の透明導電材料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射型（カソードパネルが表示面に相当する）である場合、及び、透過型であっても基体上に蛍光体層とアノード電極とがこの順に積層されている場合には、ＩＴＯの他、アルミニウム（Ａｌ）あるいはクロム（Ｃｒ）を用いることができる。アルミニウム（Ａｌ）あるいはクロム（Ｃｒ）からアノード電極を構成する場合、アノード電極の厚さとして、具体的には、３×１０^−８ｍ（３０ｎｍ）乃至１．５×１０^−７ｍ（１５０ｎｍ）、好ましくは５×１０^−８ｍ（５０ｎｍ）乃至１×１０^−７ｍ（１００ｎｍ）を例示することができる。アノード電極は、蒸着法やスパッタリング法にて形成することができる。
【００４５】
アノード電極と蛍光体層の構成例として、
（１）基体上に、アノード電極を形成し、アノード電極の上に蛍光体層を形成する構成
（２）基体上に、蛍光体層を形成し、蛍光体層上にアノード電極を形成する構成を挙げることができる。
【００４６】
尚、（１）の構成において、蛍光体層の上に、アノード電極と導通した所謂メタルバック膜を形成してもよい。また、（２）の構成において、アノード電極の上にメタルバック膜を形成してもよい。隔壁を基体上に形成する構成とすることもできるが、（１）の場合、隔壁がアノード電極上に形成されている場合もある。この場合も、隔壁が基体上に形成されているといった概念に包含される。
【００４７】
隔壁を形成する場合、隔壁の平面形状としては、格子形状（井桁形状）、即ち、１画素に相当する、例えば平面形状が略矩形（ドット状）の蛍光体層の四方を取り囲む形状を挙げることができ、あるいは、略矩形あるいはストライプ状の蛍光体層の対向する二辺と平行に延びる帯状形状あるいはストライプ形状を挙げることができる。隔壁を格子形状とする場合、１つの蛍光体層の領域の四方を連続的に取り囲む形状としてもよいし、不連続に取り囲む形状としてもよい。隔壁を帯状形状あるいはストライプ形状とする場合、連続した形状としてもよいし、不連続な形状としてもよい。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁の頂面の平坦化を図ってもよい。
【００４８】
隔壁を、例えば、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、鉄（Ｆｅ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ロジウム（Ｒｈ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛（Ｚｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属、あるいは、これらの金属から構成された合金；酸化インジウム−錫（ＩＴＯ）；酸化インジウム−亜鉛（ＩＸＯ）；酸化錫（ＳｎＯ_２）；アンチモンドープの酸化錫；インジウム又はアンチモンドープの酸化チタン（ＴｉＯ_２）；酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）；インジウム又はアンチモンドープの酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）；ポリイミド樹脂；低融点ガラスから構成することができ、電気メッキ法や無電解メッキ法を含むメッキ法、溶射法、スクリーン印刷法、ディスペンサを用いた方法、サンドブラスト形成法、ドライフィルム法、感光法によって形成することができる。
【００４９】
本発明において、平面型表示装置を冷陰極電界電子放出表示装置とする場合、アノードパネルを構成する蛍光体層と蛍光体層との間の領域（この領域には、例えば、隔壁が形成される）の基体上に、蛍光体層からの光を吸収する光吸収層を形成する工程を含むことが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。ここで、光吸収層は、所謂ブラックマトリックスとして機能する。光吸収層を構成する材料として、蛍光体層からの光を９９％以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜（例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金）、金属酸化物（例えば、酸化クロム）、金属窒化物（例えば、窒化クロム）、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム／クロム積層膜を例示することができる。尚、酸化クロム／クロム積層膜においては、クロム膜が基体と接する。光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せに、スクリーン印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。尚、上述した（１）の場合であって、隔壁をアノード電極上に形成する場合、光吸収層を、基体とアノード電極との間に形成してもよいし、アノード電極と隔壁との間に形成してもよい。
【００５０】
上述したように、接着層を低融点金属材料から構成する場合、接着層を、第１パネル用基板、第２パネル用基板、あるいは、枠体に形成あるいは配置しておく必要がある。ここで、接着層の「形成」とは、接着層が第１パネル用基板、第２パネル用基板、枠体の表面に原子間力によって密着している状態を指す。かかる接着層の形成は、例えば、蒸着法、スパッタリング法、イオン・プレーティング法等の真空薄膜形成技術を用いて達成することができるし、あるいは又、第１パネル用基板や第２パネル用基板、枠体上で接着層を一旦溶融させることによって達成することもできる。あるいは又、接着層の「配置」とは、接着層が第１パネル用基板や第２パネル用基板、枠体の表面に重力や摩擦力により保持されている状態を指す。接着層の「配置」は、低融点金属材料から成る線材や箔を第１パネル用基板や第２パネル用基板、枠体の表面に載置したり、貼り付けることにより達成される。箔のようにある程度の密着性をもって第１パネル用基板や第２パネル用基板、枠体の表面に保持されることが可能であって、場合によっては保持面を下に向けても脱落しない密着性を有する接着層を用いるときには、第１パネル用基板と第２パネル用基板の両方、第１パネル用基板と枠体の両方、第２パネル用基板と枠体の両方に接着層を配置することもできる。しかし、線材のように単に重力によって第１パネル用基板や第２パネル用基板、枠体の表面に保持されるような接着層を用いる場合には、接着層の配置は、第１パネル用基板と第２パネル用基板のいずれか一方、第１パネル用基板と枠体のいずれか一方、第２パネル用基板と枠体のいずれか一方のみに対して行うことが好ましい。
【００５１】
第１パネルと第２パネルと枠体の三者を接着する場合、三者を同時に接着してもよいし、あるいは、第１段階で第１パネル又は第２パネルのいずれか一方と枠体とを接着し、第２段階で第１パネル又は第２パネルの他方と枠体とを接着してもよい。第１段階で使用する接着層を構成する材料と、第２段階で使用する接着層を構成する材料とは、同じ材料であってもよいし、同種の材料であってもよいし、異種の材料であってもよい。即ち、第１段階で使用する接着層（第１接着層と呼ぶ）は低融点金属材料から成り、第１接着層を構成する低融点金属材料の融点と、第２段階で使用する接着層（第２接着層と呼ぶ）を構成する低融点金属材料の融点とは、略等しい（例えば、温度差が０゜Ｃ〜１００゜Ｃ程度となるような）構成とすることができる。このような構成にすることによって、１回の加熱プロセスで第１パネルと枠体、第２パネルと枠体を同時に接着できるので、製造された平面型表示装置の残留熱歪みが低減され得る。あるいは又、第１接着層は低融点金属材料から成り、第１接着層を構成する低融点金属材料の融点は、第２接着層を構成する低融点金属材料の融点よりも高い構成とすることもできる。このような構成にすることによって、第１パネルと枠体の接着、第２パネルと枠体の接着とを独立した加熱プロセスにて行うことができるので、製造される平面型表示装置の組立て精度を向上させることができる。更には、第１接着層はフリットガラス（ガラスペーストとも呼ばれる）から成る構成とすることもできる。フリットガラスは低融点金属材料には望むことのできない高い絶縁性を備えている。従って、例えば平面型表示装置が高電圧仕様であって、第１パネルや第２パネル上に形成されたパッシベーション膜等の薄い絶縁膜のみでは絶縁性が不足する場合に、フリットガラスを用いる構成は極めて有効である。あるいは又、第１接着層の一部分はフリットガラスから成り、第１接着層の残部は低融点金属材料から成る構成とすることもできる。フリットガラスにより構成される第１接着層の一部分と、低融点金属材料により構成される第１接着層の残部とは、第１接着層の形成領域内において如何なる配置をとっても構わない。例えば、複数の「一部分」が残部の中に点在していてもよい。
【００５２】
例えば、第１パネルが平面型表示装置の外部へ引き出される電極を含む場合には、この電極の周囲のみをフリットガラスで覆う構成が可能である。また、第１パネルや第２パネルが平面型表示装置の外部へ引き出される電極を含む場合には、電極上に絶縁膜を形成し、かかる絶縁膜の上に第１接着層や第２接着層を形成又は配置すればよい。このような構成においては、第１パネルや第２パネルにはかかる絶縁膜が含まれる。あるいは又、場合によっては、第１接着層や第２接着層と接する電極の部分（表面）に絶縁膜（例えば電極を構成する材料の酸化膜）を形成してもよい。
【００５３】
三者同時接着や第２段階における接着を真空雰囲気中で行えば、第１パネルと第２パネルと枠体と接着層とにより囲まれた空間は、接着と同時に真空となる。具体的には、スペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後にスペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合する真空雰囲気を形成するための第１接合用チャンバと、場合によっては、第２のスペーサ接合層の表面及び第２のパネル接合層の表面を清浄化した後に第２のスペーサ接合層の表面と第２のパネル接合層の表面とを接合する真空雰囲気を形成するための第２接合用チャンバと、三者同時接着や第２段階における接着を行う真空雰囲気を形成するための接着用チャンバとを真空雰囲気の搬送路で結んだマルチチャンバ装置を用いて、真空を破ることなく、これらの操作を行うことができる。あるいは又、スペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後にスペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合する真空雰囲気を形成し、且つ、第２のスペーサ接合層の表面及び第２のパネル接合層の表面を清浄化した後に第２のスペーサ接合層の表面と第２のパネル接合層の表面とを接合する真空雰囲気を形成するための接合用チャンバと、三者同時接着や第２段階における接着を行う真空雰囲気を形成するための接着用チャンバとを真空雰囲気の搬送路で結んだマルチチャンバ装置を用いて、真空を破ることなく、これらの操作を行うこともできる。
【００５４】
あるいは、三者の接着終了後、第１パネルと第２パネルと枠体と接着層とによって囲まれた空間を排気し、真空とすることもできる。接着後に排気を行う場合、接着時の雰囲気の圧力は常圧／減圧のいずれであってもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素ガスや周期律表０族に属するガス（例えばＡｒガス）を含む不活性ガスであってもよい。
【００５５】
接着後に排気を行う場合、排気は、第１パネル及び／又は第２パネルに予め接続されたチップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用いて構成され、第１パネル及び／又は第２パネルの無効領域に設けられた貫通部の周囲に、フリットガラス又は上述の低融点金属材料を用いて接着され、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、平面型表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去することができるので、好適である。平面型表示装置として冷陰極電界電子放出型の表示装置を想定した場合、要求される真空度はおおよそ１０^−２Ｐａのオーダー、あるいはそれ以上（即ち、より低圧）、例えば１０^−４Ｐａ程度である。
【００５６】
第１パネル用基板や、第２パネル用基板、カソードパネルを構成する基板（支持体）、アノードパネルを構成する基板（基体）は、少なくとも表面が絶縁性部材より構成されていればよく、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。
【００５７】
一般に、金属原子（Ｍ）が、剥き出しで空気中に存在する場合、非常に不安定（活性）な状態にある。従って、図１の（Ａ）に概念図に示すように、通常、金属の表面が、大気中の酸素との反応による酸化物や、吸着した気体分子の層といった一種の汚染物質（Ｘ）で覆われることで、金属は安定な状態となっている。そこで、金属の表面の汚染物質（Ｘ）を何らかの方法（例えば、イオンビームを用いたエッチング法）により取り除き（図１の（Ｂ）参照）、表面を清浄化し、表面が活性化された状態で（即ち、結合手（Ｙ）が剥き出しの状態で）、例えば、金属同士を接触させれば、金属同士を接合することが可能となる。このような方法は、表面活性化接合法とも呼ばれる。この表面活性化接合法の例として、図２に概念図を示すように、真空チャンバ内で金属（Ｍ）の表面にイオンビームを照射し、図３に概念図を示すように、活性な金属表面を剥き出しとし、図４に概念図を示すように、活性な金属表面同士を接触させることにより、金属（Ｍ）同士を接合することができる。
【００５８】
本発明は、このような原理を応用している。即ち、真空雰囲気中で、スペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後、スペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合し、以て、スペーサを第１パネル有効領域に固定する。これによって、平面型表示装置の製造プロセスにおいて、スペーサ保持部を設ける必要が無く、それにも拘わらず、平面型表示装置の製造プロセスにおいてスペーサが傾いてしまうといった問題の発生を回避することができ、しかも、スペーサを固定する材料を使用する必要が無いので、スペーサを固定する材料からのガス放出や、スペーサを固定する材料の熱劣化といった問題が生じることが無い。
【００５９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００６０】
（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明の平面型表示装置の製造方法に関する。実施の形態１においては、平面型表示装置を冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単に、表示装置と略称する）とする。
【００６１】
実施の形態１の表示装置（所謂３電極型の表示装置）の模式的な一部端面図を図５に示し、表示装置を構成するアノードパネルＡＰにおける蛍光体層２３の配置を模式的に示す配置図を図６に例示し、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図を図７に示す。尚、図５は、例えば、図６の矢印Ａ−Ａに沿った端面図に相当する。また、図６において、スペーサ３１を明示するためにスペーサ３１に斜線を付した。
【００６２】
実施の形態１の表示装置は、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）がそれらの周縁部で接着され、第１パネル（アノードパネルＡＰ）と第２パネル（カソードパネルＣＰ）によって挟まれた空間が真空状態となっている。アノードパネルＡＰにはアノード電極及び蛍光体層が形成されており、カソードパネルＣＰには複数の冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）が形成されている。
【００６３】
アノードパネルＡＰは、例えば、ガラス基板から成る基体２０と、基体２０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層２３（カラー表示の場合、赤色発光蛍光体層２３Ｒ、緑色発光蛍光体層２３Ｇ、青色発光蛍光体層２３Ｂ）と、その上に形成された反射膜としても機能するアルミニウム（Ａｌ）薄膜から成るアノード電極２４から構成されている。そして、蛍光体層２３と蛍光体層２３との間の基体２０上には、蛍光体層２３からの光を吸収する光吸収層（ブラックマトリックス）２１が形成されている。光吸収層２１は、酸化クロム／クロム積層膜から成る。
【００６４】
一方、図５及び図７に示した表示装置のカソードパネルＣＰに設けられた電界放出素子は、円錐形の電子放出部１５を備えた、所謂スピント型電界放出素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ）と、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する部分に相当する領域（１画素分の領域に相当し、電子放出領域ＥＡである）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域ＥＡが、カソードパネルＣＰの有効領域内に、通常、２次元マトリクス状に配列されている。
【００６５】
１画素は、カソードパネル側の電子放出領域ＥＡと、この電子放出領域ＥＡに対面したアノードパネル側の蛍光体層２３とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。
【００６６】
そして、表示部分として機能する第１パネル有効領域と第２パネル有効領域との間には、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）から成るスペーサ３１が配設されている。スペーサ３１の一方の頂面３１Ａを覆うように、例えば、アルミニウム（Ａｌ）から成るスペーサ接合層３２が形成されている。また、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂを覆うように、アルミニウム（Ａｌ）から成る導電材料層３３が形成されている。尚、実施の形態１においては、アノードパネルＡＰに形成されたアノード電極２４にスペーサ３１の頂面３１Ａが固定されるので、スペーサ３１の頂面３１Ａが固定されるアノード電極２４の部分がパネル接合層に相当する。
【００６７】
スペーサ接合層３２の表面とパネル接合層（アノード電極２４）の表面との接合（表面活性化接合）によって、スペーサ３１は第１パネル有効領域に固定されている。また、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂは、導電材料層３３を介してストライプ状の導電体層１６と接している。ここで、アルミニウム（Ａｌ）から成るストライプ状の導電体層１６は、絶縁層１２上に形成され、ストライプ状のゲート電極１３と並行に延びている。図７においては、導電体層１６の図示を省略している。
【００６８】
スペーサ３１をその長手方向と直角の仮想平面で切断したときのスペーサ３１の断面形状は、細長い矩形である。また、スペーサ３１は、第１パネル有効領域及び第２パネル有効領域に固定される前には、その長手方向に沿って概ね直線状である。スペーサ３１の長さを約１００ｍｍ、厚さを約０．１ｍｍ、高さを約２ｍｍとした。
【００６９】
スペーサ３１は、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、かかるグリーンシート焼成品を切断することによって製造することができる。こうして得られたスペーサ３１の頂面３１Ａ，３１Ｂのそれぞれを覆うように、例えばスパッタリング法にてアルミニウム（Ａｌ）から成るスペーサ接合層３２及び導電材料層３３を形成する。
【００７０】
カソード電極１１には相対的な負電圧がカソード電極制御回路４０から印加され、ゲート電極１３には相対的な正電圧がゲート電極制御回路４１から印加され、アノード電極２４にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路４２から印加される。かかる表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極１１にカソード電極制御回路４０から走査信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１からビデオ信号を入力する。尚、これとは逆に、カソード電極１１にカソード電極制御回路４０からビデオ信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４１から走査信号を入力してもよい。カソード電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出され、この電子がアノード電極２４に引き付けられ、アノード電極２４を通過し、蛍光体層２３に衝突する。つまり、この表示装置の動作や明るさは、基本的に、ゲート電極１３に印加される電圧、及び、カソード電極１１を通じて電子放出部１５に印加される電圧によって制御される。
【００７１】
尚、スペーサ３１の一方の頂面３１Ａは、スペーサ接合層３２を介してアノード電極２４に電気的に接続されているが故に、スペーサ３１の一方の頂面３１Ａとアノード電極２４との間に放電が生じることを防止することができる。一方、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂは、導電材料層３３を介して導電体層１６に電気的に接続されているが故に、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂと導電体層１６との間に放電が生じることを防止することができる。尚、導電体層１６は接地されている。
【００７２】
以下、図５及び図６に例示した実施の形態１の表示装置の製造方法を、アノードパネルＡＰを構成する基体である基体２０等の模式的な一部端面図である図８の（Ａ）〜（Ｃ）、及び、接合用チャンバの概念図である図９及び図１０を参照して説明する。
【００７３】
［工程−１００］
先ず、ガラス基板から成る基体２０上に光吸収層２１を形成する。具体的には、先ず、基体２０全面にレジスト層を形成し、露光、現像を行うことによって、光吸収層２１を形成すべき基体２０の部分の上のレジスト層を除去する。次いで、真空蒸着法にて、全面にクロム膜、酸化クロム膜を順次成膜した後、レジスト層並びにその上のクロム膜及び酸化クロム膜を除去する。これによって、ブラックマトリックスとして機能する光吸収層２１を形成することができる（図８の（Ａ）参照）。
【００７４】
［工程−１１０］
次に、赤色発光蛍光体層を形成するために、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラリーを全面に塗布した後、かかる赤色発光蛍光体スラリーを乾燥、露光、現像することによって、基体２０の所定の領域に赤色発光蛍光体層２３Ｒを形成する。このような操作を、緑色発光蛍光体スラリー、青色発光蛍光体スラリーについても同様に行うことによって、最終的に、基体２０の所定の領域に、赤色発光蛍光体層２３Ｒ、緑色発光蛍光体層２３Ｇ、青色発光蛍光体層２３Ｂを形成する（図８の（Ｂ）、及び、図６の模式的な部分的配置図を参照）。
【００７５】
［工程−１２０］
その後、全面にアルミニウムから成るアノード電極２４を真空蒸着法に基づき形成する（図８の（Ｃ）参照）。
【００７６】
［工程−１３０］
一方、複数の電界放出素子から構成された電子放出領域ＥＡを備えたカソードパネルＣＰを準備する。絶縁層１２上には、ストライプ状のゲート電極１３と並行に延びるストライプ状の導電体層１６が形成されている。尚、電界放出素子の詳細は後述する。また、また、枠体（図示せず）とカソードパネルＣＰ（より具体的には支持体１０）の接着部位に接着層としてフリットガラスを塗布し、カソードパネルＣＰ（より具体的には支持体１０）と枠体とを貼り合わせ、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、約３９０゜Ｃで１０〜３０分の本焼成を行っておく。更には、枠体におけるアノードパネルＡＰ（より具体的には基体２０）との接着部位に、低融点金属材料から成る接着層を形成あるいは配置しておく。そして、表示装置の組み立てを行う。表示装置の組み立てにおいては、スペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後にスペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合する真空雰囲気を形成するためのチャンバ（接合用チャンバ１００と呼ぶ）と、第１パネルと第２パネルとをそれらの周縁部で接着する真空雰囲気を形成するための接着用チャンバとを真空雰囲気の搬送路で結んだマルチチャンバ装置（図示せず）を用いる。
【００７７】
［工程−１３０Ａ］
即ち、アノードパネルＡＰ及びスペーサ３１を、ゲートバルブ、ロードロックチャンバ、搬送路（これらは図示せず）を介して、接合用チャンバ１００に搬入する。図９に概念図を示す接合用チャンバ１００は、具体的には、イオンビームを用いたエッチング法を実行するためのチャンバである。一方、カソードパネルＣＰを、ゲートバルブ、ロードロックチャンバ、搬送路を介して、接着用チャンバ（これらは図示せず）に搬入しておく。
【００７８】
［工程−１３０Ｂ］
そして、圧力１×１０^−４Ｐａ程度の高真空雰囲気にある接合用チャンバ１００内で、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）方向に可動な固定用ハンド１０１でスペーサ３１を挟み、固定用ハンド１０１を移動させながら、スペーサ３１の一方の頂面３１Ａに形成されたスペーサ接合層３２にイオンビーム源１０２から射出されたアルゴン（Ａｒ）イオンのイオンビーム１０３を照射して、スペーサ接合層３２の表面を数ｎｍ、エッチングし、スペーサ接合層３２の表面を清浄化し、スペーサ接合層３２の表面を活性化する。一方、アノードパネルＡＰを（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）方向に可動なステージ１０４に載置し、ステージ１０４を移動させながら、パネル接合層（より具体的には、スペーサ３１を固定すべきアノード電極２４の部分）にイオンビーム源１０５から射出されたアルゴン（Ａｒ）イオンのイオンビーム１０６を照射して、パネル接合層の表面を数ｎｍ、エッチングし、パネル接合層の表面を清浄化し、パネル接合層の表面を活性化する。例えば、イオンビーム１０３，１０６の照射エネルギーを約１ｋｅＶとする。以上に説明した状態を、模式的に図９に示す。尚、図９及び図１０においては、アノードパネルＡＰの構成要素、スペーサ３１の構成要素の一部の図示を省略している。
【００７９】
［工程−１３０Ｃ］
その後、固定用ハンド１０１を移動させて、アノードパネルＡＰのパネル接合層（より具体的には、スペーサ３１を固定すべきアノード電極２４の部分）に対してスペーサ３１を精密に位置合わせを行いながら、スペーサ接合層３２の表面とパネル接合層（具体的には、アノード電極２４の一部分）の表面とを接触させて（図１０参照）、接合し、スペーサ３１を第１パネル有効領域に固定する。
【００８０】
［工程−１３０Ｄ］
次いで、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂ上に第２パネル（カソードパネルＣＰ）を載置した後、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）をそれらの周縁部で接着し、第１パネル（アノードパネルＡＰ）と第２パネル（カソードパネルＣＰ）とによって挟まれた空間を真空状態とする。具体的には、［工程−１３０Ｃ］を経たアノードパネルＡＰを接合用チャンバから接着用チャンバへと移送し、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂ上に第２パネル（カソードパネルＣＰ）を載置する。その際、カソードパネルＣＰに設けられた導電体層１６と導電材料層３３とを接触させ、しかも、蛍光体層２３と電子放出領域ＥＡとが対向するようにアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを配置する。枠体におけるアノードパネルＡＰ（より具体的には基体２０）との接着部位に形成あるいは配置された低融点金属材料から成る接着層は、アノードパネルＡＰの周縁部と接する。尚、接着用チャンバ内の圧力を１×１０^−４Ｐａ程度としておく。そして、アノードパネルＡＰ及びカソードパネルＣＰを、接着用チャンバ内に配設されたヒータ（図示せず）によって加熱することで、接着層を溶融させ、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）をそれらの周縁部で接着させる。
【００８１】
［工程−１４０］
その後、接着用チャンバから、搬送路、アンロードロックチャンバ、ゲートバルブを介して第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）の組立品を搬出し、必要な外部回路との配線を行い、所謂３電極型の表示装置を完成させる。
【００８２】
尚、［工程−１３０Ｄ］において、低融点金属材料の代わりに、フリットガラスから成る接着層を用いて、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）をそれらの周縁部で接着することもできる。以下の実施の形態においても同様とすることができる。
【００８３】
また、［工程−１３０Ｃ］を経たアノードパネルＡＰを接合用チャンバから外部に搬送し、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）をそれらの周縁部で接着してもよく、この場合には、それらの周縁部で接着する際の雰囲気を、大気中、あるいは、不活性ガス雰囲気とすることもできる。そして、その後、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体と接着層とによって囲まれた空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管（図示せず）を通じて排気し、空間の圧力が１０^−４Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体とに囲まれた空間を真空にすることができる。以下の実施の形態においても同様とすることができる。
【００８４】
更には、カソードパネルＣＰを第１パネルとみなし、アノードパネルＡＰを第２パネルとみなし、導電体層１６をパネル接合層とみなすこともできる。
【００８５】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１の変形である。実施の形態２においては、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂにも第２のスペーサ接合層が形成されている。具体的には、実施の形態１におけるスペーサ３１の他方の頂面３１Ｂに形成されたアルミニウム（Ａｌ）から成る導電材料層３３が、第２のスペーサ接合層に相当する。また、第２パネルに相当するカソードパネルＣＰには第２のパネル接合層が形成されているが、実施の形態１における導電体層１６が、この第２のパネル接合層に相当する。
【００８６】
このような構造の平面型表示装置は、以下の方法で製造することができる。
【００８７】
即ち、実施の形態１の［工程−１００］〜［工程−１２０］と同様の工程を実行した後、実施の形態１の［工程−１３０Ａ］と同様の工程において、アノードパネルＡＰ、カソードパネルＣＰ及びスペーサ３１を、ゲートバルブ、ロードロックチャンバ、搬送路（これらは図示せず）を介して、接合用チャンバ１００に搬入する。そして、実施の形態１の［工程−１３０Ｂ］と同様の工程において、圧力１×１０^−４Ｐａ程度の高真空雰囲気にある接合用チャンバ１００内で、（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）方向に可動な固定用ハンド１０１でスペーサ３１を挟み、固定用ハンド１０１を移動させながら、スペーサ３１の一方の頂面３１Ａに形成されたスペーサ接合層３２にイオンビーム源１０２から射出されたアルゴン（Ａｒ）イオンのイオンビーム１０３を照射して、スペーサ接合層３２の表面を数ｎｍ、エッチングし、スペーサ接合層３２の表面を清浄化し、スペーサ接合層３２の表面を活性化する。一方、アノードパネルＡＰを（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）方向に可動なステージ１０４に載置し、ステージ１０４を移動させながら、パネル接合層（より具体的には、スペーサ３１を固定すべきアノード電極２４の部分）にイオンビーム源１０５から射出されたアルゴン（Ａｒ）イオンのイオンビーム１０６を照射して、パネル接合層の表面を数ｎｍ、エッチングし、パネル接合層の表面を清浄化し、パネル接合層の表面を活性化する。
【００８８】
そして、その後、固定用ハンド１０１を移動させて、アノードパネルＡＰのパネル接合層（より具体的には、スペーサ３１を固定すべきアノード電極２４の部分）に対してスペーサ３１を精密に位置合わせを行いながら、スペーサ接合層３２の表面とパネル接合層（具体的には、アノード電極２４の一部分）の表面とを接触させて、接合し、スペーサ３１を第１パネル有効領域に固定する。
【００８９】
次いで、アノードパネルＡＰを載置したステージ１０４を移動させながら、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂに形成された第２のスペーサ接合層（導電材料層３３）にイオンビーム源から射出されたアルゴン（Ａｒ）イオンのイオンビームを照射して、第２のスペーサ接合層の表面を数ｎｍ、エッチングし、第２のスペーサ接合層の表面を清浄化し、第２のスペーサ接合層の表面を活性化する。一方、カソードパネルＣＰを（Ｘ，Ｙ，Ｚ，θ）方向に可動な第２のステージ（図示せず）に載置し、第２のステージを移動させながら、第２のパネル接合層（より具体的には、導電体層１６）にイオンビーム源から射出されたアルゴン（Ａｒ）イオンのイオンビームを照射して、第２のパネル接合層の表面を数ｎｍ、エッチングし、第２のパネル接合層の表面を清浄化し、第２のパネル接合層の表面を活性化する。
【００９０】
そして、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂ上に第２パネル（カソードパネルＣＰ）を載置した後、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）をそれらの周縁部で接着し、第１パネル（アノードパネルＡＰ）と第２パネル（カソードパネルＣＰ）とによって挟まれた空間を真空状態とする。具体的には、カソードパネルＣＰが載置された第２のステージを移動させて、カソードパネルＣＰに設けられた第２のパネル接合層である導電体層１６と、スペーサ３１の他方の頂面３１Ｂに設けられた第２のスペーサ接合層である導電材料層３３とを接触させ、且つ、蛍光体層２３と電子放出領域ＥＡとが対向するようにアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを配置する。枠体におけるアノードパネルＡＰ（より具体的には基体２０）との接着部位に形成あるいは配置された低融点金属材料から成る接着層は、アノードパネルＡＰの周縁部と接する。こうして、第２のスペーサ接合層（導電材料層３３）の表面と第２のパネル接合層（導電体層１６）の表面とを接合し、スペーサ３１を第２パネル有効領域に固定することができる。そして、アノードパネルＡＰ及びカソードパネルＣＰを、接合用チャンバ内に配設されたヒータ（図示せず）によって加熱することで、接着層を溶融させ、第１パネル（アノードパネルＡＰ）及び第２パネル（カソードパネルＣＰ）をそれらの周縁部で接着させる。
【００９１】
以降、実施の形態１の［工程−１４０］と同様の工程を実行することで、所謂３電極型の表示装置を完成させる。
【００９２】
尚、カソードパネルＣＰを第１パネルとみなし、アノードパネルＡＰを第２パネルとみなし、導電体層１６をパネル接合層とみなし、アノード電極２４を第２のパネル接合層とみなすこともできる。
【００９３】
（実施の形態３）
実施の形態３においては、各種の電界放出素子及びその製造方法を説明する。
【００９４】
所謂３電極型の表示装置を構成する電界放出素子は、電子放出部の構造により、具体的には、例えば、以下の２つの範疇に分類することができる。即ち、第１の構造の電界放出素子は、
（イ）支持体上に設けられた、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極と、
（ロ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ハ）絶縁層上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極と、
（ニ）ゲート電極に設けられた第１開口部、及び、絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部と、
（ホ）第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電子放出部、から成り、
第２開口部の底部に露出した電子放出部から電子が放出される構造を有する。
【００９５】
このような第１の構造を有する電界放出素子として、上述したスピント型電界放出素子（円錐形の電子放出部が、第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）、扁平型電界放出素子（略平面状の電子放出部が、第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）を挙げることができる。
【００９６】
第２の構造の電界放出素子は、
（イ）支持体上に設けられた、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極と、
（ロ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ハ）絶縁層上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極と、
（ニ）ゲート電極に設けられた第１開口部、及び、絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、
から成り、
第２開口部の底部に露出したカソード電極の部分が電子放出部に相当し、かかる第２開口部の底部に露出したカソード電極の部分から電子を放出する構造を有する。
【００９７】
このような第２の構造を有する電界放出素子として、平坦なカソード電極の表面から電子を放出する平面型電界放出素子を挙げることができる。
【００９８】
スピント型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法によって形成することができる。
【００９９】
扁平型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、カソード電極を構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ましく、どのような材料を選択するかは、カソード電極を構成する材料の仕事関数、ゲート電極とカソード電極との間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。電界放出素子におけるカソード電極を構成する代表的な材料として、タングステン（Φ＝４．５５ｅＶ）、ニオブ（Φ＝４．０２〜４．８７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝４．５３〜４．９５ｅＶ）、アルミニウム（Φ＝４．２８ｅＶ）、銅（Φ＝４．６ｅＶ）、タンタル（Φ＝４．３ｅＶ）、クロム（Φ＝４．５ｅＶ）、シリコン（Φ＝４．９ｅＶ）を例示することができる。電子放出部は、これらの材料よりも小さな仕事関数Φを有していることが好ましく、その値は概ね３ｅＶ以下であることが好ましい。かかる材料として、炭素（Φ＜１ｅＶ）、セシウム（Φ＝２．１４ｅＶ）、ＬａＢ_６（Φ＝２．６６〜２．７６ｅＶ）、ＢａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、ＳｒＯ（Φ＝１．２５〜１．６ｅＶ）、Ｙ_２Ｏ_３（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）、ＺｒＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）を例示することができる。仕事関数Φが２ｅＶ以下である材料から電子放出部を構成することが、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【０１００】
あるいは又、扁平型電界放出素子において、電子放出部を構成する材料として、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構成する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるような材料から適宜選択してもよい。即ち、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属；シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ_２）、フッ化バリウム（ＢａＦ_２）、フッ化カルシウム（ＣａＦ_２）等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【０１０１】
扁平型電界放出素子にあっては、特に好ましい電子放出部の構成材料として、炭素、より具体的にはダイヤモンドやグラファイト、カーボン・ナノチューブ構造体を挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する場合、５×１０^７Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出電子電流密度を得ることができる。また、ダイヤモンドは電気抵抗体であるため、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。更に、これらの材料は、表示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命化を図ることができる。
【０１０２】
カーボン・ナノチューブ構造体として、具体的には、カーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバーを挙げることができる。より具体的には、カーボン・ナノチューブから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノファイバーから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノチューブとカーボン・ナノファイバーの混合物から電子放出部を構成してもよい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であってもよいし、場合によっては、カーボン・ナノチューブ構造体は円錐状の形状を有していてもよい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、周知のアーク放電法やレーザアブレーション法といったＰＶＤ法、プラズマＣＶＤ法やレーザＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、気相合成法、気相成長法といった各種のＣＶＤ法によって製造、形成することができる。
【０１０３】
扁平型電界放出素子を、バインダ材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散させたものをカソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、バインダ材料の焼成あるいは硬化を行う方法（より具体的には、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の有機系バインダ材料や水ガラス等の無機系バインダ材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散したものを、カソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、溶媒の除去、バインダ材料の焼成・硬化を行う方法）によって製造することもできる。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法と呼ぶ。塗布方法として、スクリーン印刷法を例示することができる。
【０１０４】
あるいは又、扁平型電界放出素子を、カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属化合物を焼成する方法によって製造することもでき、これによって、金属化合物を構成する金属原子を含むマトリックスにてカーボン・ナノチューブ構造体がカソード電極表面に固定される。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第２の形成方法と呼ぶ。マトリックスは、導電性を有する金属酸化物から成ることが好ましく、より具体的には、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、又は、酸化アンチモン−錫から構成することが好ましい。焼成後、各カーボン・ナノチューブ構造体の一部分がマトリックスに埋め込まれている状態を得ることもできるし、各カーボン・ナノチューブ構造体の全体がマトリックスに埋め込まれている状態を得ることもできる。マトリックスの体積抵抗率は、１×１０^−９Ω・ｍ乃至５×１０^−６Ω・ｍであることが望ましい。
【０１０５】
金属化合物溶液を構成する金属化合物として、例えば、有機金属化合物、有機酸金属化合物、又は、金属塩（例えば、塩化物、硝酸塩、酢酸塩）を挙げることができる。有機酸金属化合物溶液として、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物を酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解し、これを有機溶剤（例えば、トルエン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）で希釈したものを挙げることができる。また、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物を有機溶剤（例えば、トルエン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）に溶解したものを例示することができる。溶液を１００重量部としたとき、カーボン・ナノチューブ構造体が０．００１〜２０重量部、金属化合物が０．１〜１０重量部、含まれた組成とすることが好ましい。溶液には、分散剤や界面活性剤が含まれていてもよい。また、マトリックスの厚さを増加させるといった観点から、金属化合物溶液に、例えばカーボンブラック等の添加物を添加してもよい。また、場合によっては、有機溶剤の代わりに水を溶媒として用いることもできる。
【０１０６】
カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する方法として、スプレー法、スピンコーティング法、ディッピング法、ダイクォーター法、スクリーン印刷法を例示することができるが、中でもスプレー法を採用することが塗布の容易性といった観点から好ましい。
【０１０７】
カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属化合物溶液を乾燥させて金属化合物層を形成し、次いで、カソード電極上の金属化合物層の不要部分を除去した後、金属化合物を焼成してもよいし、金属化合物を焼成した後、カソード電極上の不要部分を除去してもよいし、カソード電極の所望の領域上にのみ金属化合物溶液を塗布してもよい。
【０１０８】
金属化合物の焼成温度は、例えば、金属塩が酸化されて導電性を有する金属酸化物となるような温度、あるいは又、有機金属化合物や有機酸金属化合物が分解して、有機金属化合物や有機酸金属化合物を構成する金属原子を含むマトリックス（例えば、導電性を有する金属酸化物）が形成できる温度であればよく、例えば、３００゜Ｃ以上とすることが好ましい。焼成温度の上限は、電界放出素子あるいはカソードパネルの構成要素に熱的な損傷等が発生しない温度とすればよい。
【０１０９】
カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部の形成後、電子放出部の表面の一種の活性化処理（洗浄処理）を行うことが、電子放出部からの電子の放出効率の一層の向上といった観点から好ましい。このような処理として、水素ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、メタンガス、エチレンガス、アセチレンガス、窒素ガス等のガス雰囲気中でのプラズマ処理を挙げることができる。
【０１１０】
カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部は、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表面に形成されていればよく、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分から第２開口部の底部以外のカソード電極の部分の表面に延在するように形成されていてもよい。また、電子放出部は、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表面の全面に形成されていても、部分的に形成されていてもよい。
【０１１１】
各種の電界放出素子におけるカソード電極を構成する材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）等の金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＴｉＳｉ_２、ＴａＳｉ_２等のシリサイド）；シリコン（Ｓｉ）等の半導体；ダイヤモンド等の炭素薄膜；ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）を例示することができる。カソード電極の厚さは、おおよそ０．０５〜０．５μｍ、好ましくは０．１〜０．３μｍの範囲とすることが望ましいが、かかる範囲に限定するものではない。
【０１１２】
各種の電界放出素子におけるゲート電極を構成する導電性材料として、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、鉄（Ｆｅ）、白金（Ｐｔ）及び亜鉛（Ｚｎ）から成る群から選択された少なくとも１種類の金属；これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ_２、ＭｏＳｉ_２、ＴｉＳｉ_２、ＴａＳｉ_２等のシリサイド）；あるいはシリコン（Ｓｉ）等の半導体；ＩＴＯ（インジウム錫酸化物）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。尚、導電体層も、ゲート電極を構成する導電性材料と同じ材料から構成することができる。
【０１１３】
カソード電極やゲート電極、導電体層の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、ＣＶＤ法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ、スクリーン印刷法、メッキ法、リフトオフ法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えばストライプ状のカソード電極を形成することが可能である。
【０１１４】
第１の構造あるいは第２の構造を有する電界放出素子においては、電界放出素子の構造に依存するが、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口部内に１つの電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、かかる第１開口部と連通する１つの第２開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた１つの第２開口部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。
【０１１５】
第１開口部あるいは第２開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平面で開口部を切断したときの形状）は、円形、楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。第１開口部の形成は、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第１開口部を直接形成することもできる。第２開口部の形成も、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【０１１６】
第１の構造を有する電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面が電子放出部に相当している場合（即ち、第２の構造を有する電界放出素子においては）、カソード電極を導電材料層、抵抗体層、電子放出部に相当する電子放出層の３層構成としてもよい。抵抗体層を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ_２）、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することができる。抵抗値は、概ね１×１０^５〜１×１０^７Ω、好ましくは数ＭΩとすればよい。
【０１１７】
絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ_２、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ_２系材料、ＳｉＮ、ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用できる。
【０１１８】
［スピント型電界放出素子］
スピント型電界放出素子は、
（イ）支持体１０上に設けられた、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、
（ハ）絶縁層１２上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極１３と、
（ニ）ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、
（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に設けられた電子放出部１５、
から成り、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した円錐形の電子放出部１５から電子が放出される構造を有する。
【０１１９】
以下、スピント型電界放出素子の製造方法を、カソードパネルを構成する支持体１０等の模式的な一部端面図である図１１の（Ａ）、（Ｂ）及び図１２の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【０１２０】
尚、このスピント型電界放出素子は、基本的には、円錐形の電子放出部１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法によって得ることができる。即ち、ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａに対して蒸着粒子は垂直に入射するが、第１開口部１４Ａの開口端付近に形成されるオーバーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、第２開口部１４Ｂの底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積物である電子放出部１５を自己整合的に形成する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に剥離層１７Ａを予め形成しておく方法について説明する。尚、図１１〜図１６においては、１つの電子放出部のみを図示した。
【０１２１】
［工程−Ａ０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０の上に、例えばポリシリコンから成るカソード電極用導電材料層をプラズマＣＶＤ法にて成膜した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングして、ストライプ状のカソード電極１１を形成する。その後、全面にＳｉＯ_２から成る絶縁層１２をＣＶＤ法にて形成する。
【０１２２】
［工程−Ａ１］
次に、絶縁層１２上に、ゲート電極用導電材料層（例えば、ＴｉＮ層）をスパッタリング法にて成膜し、次いで、ゲート電極用導電材料層をリソグラフィ技術及びドライエッチング技術にてパターニングすることによって、ストライプ状のゲート電極１３を得ることができる。ストライプ状のカソード電極１１は、図面の紙面左右方向に延び、ストライプ状のゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。
【０１２３】
尚、ゲート電極１３を、真空蒸着法等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ法等の公知の薄膜形成技術と、必要に応じてエッチング技術との組合せによって形成してもよい。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えばストライプ状のゲート電極を形成することが可能である。
【０１２４】
［工程−Ａ２］
その後、再びレジスト層を形成し、エッチングによってゲート電極１３に第１開口部１４Ａを形成し、更に、絶縁層に第２開口部１４Ｂを形成し、第２開口部１４Ｂの底部にカソード電極１１を露出させた後、レジスト層を除去する。こうして、図１１の（Ａ）に示す構造を得ることができる。
【０１２５】
［工程−Ａ３］
次に、支持体１０を回転させながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層１７Ａを形成する（図１１の（Ｂ）参照）。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより（例えば、入射角６５度〜８５度）、第２開口部１４Ｂの底部にニッケルを殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１７Ａを形成することができる。剥離層１７Ａは、第１開口部１４Ａの開口端から庇状に張り出しており、これによって第１開口部１４Ａが実質的に縮径される。
【０１２６】
［工程−Ａ４］
次に、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図１２の（Ａ）に示すように、剥離層１７Ａ上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７Ｂが成長するに伴い、第１開口部１４Ａの実質的な直径が次第に縮小されるので、第２開口部１４Ｂの底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に第１開口部１４Ａの中央付近を通過するものに限られるようになる。その結果、第２開口部１４Ｂの底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【０１２７】
［工程−Ａ５］
その後、図１２の（Ｂ）に示すように、リフトオフ法にて剥離層１７Ａをゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７Ｂを選択的に除去する。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルを得ることができる。
【０１２８】
［扁平型電界放出素子（その１）］
扁平型電界放出素子は、
（イ）支持体１０上に設けられた、第１の方向に延びるカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、
（ハ）絶縁層１２上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極１３と、
（ニ）ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、
（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に設けられた扁平状の電子放出部１５Ａ、
から成り、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５Ａから電子が放出される構造を有する。
【０１２９】
電子放出部１５Ａは、マトリックス１８、及び、先端部が突出した状態でマトリックス１８中に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造体（具体的には、カーボン・ナノチューブ１９）から成り、マトリックス１８は、導電性を有する金属酸化物（具体的には、酸化インジウム−錫、ＩＴＯ）から成る。
【０１３０】
以下、電界放出素子の製造方法を、図１３の（Ａ）、（Ｂ）及び図１４の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【０１３１】
［工程−Ｂ０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０上に、例えばスパッタリング法及びエッチング技術により形成された厚さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成るストライプ状のカソード電極１１を形成する。
【０１３２】
［工程−Ｂ１］
次に、カーボン・ナノチューブ構造体が分散された有機酸金属化合物から成る金属化合物溶液をカソード電極１１上に、例えばスプレー法にて塗布する。具体的には、以下の表１に例示する金属化合物溶液を用いる。尚、金属化合物溶液中にあっては、有機錫化合物及び有機インジウム化合物は酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解された状態にある。カーボン・ナノチューブはアーク放電法にて製造され、平均直径３０ｎｍ、平均長さ１μｍである。塗布に際しては、支持体を７０〜１５０゜Ｃに加熱しておく。塗布雰囲気を大気雰囲気とする。塗布後、５〜３０分間、支持体を加熱し、酢酸ブチルを十分に蒸発させる。このように、塗布時、支持体を加熱することによって、カソード電極の表面に対してカーボン・ナノチューブが水平に近づく方向にセルフレベリングする前に塗布溶液の乾燥が始まる結果、カーボン・ナノチューブが水平にはならない状態でカソード電極の表面にカーボン・ナノチューブを配置することができる。即ち、カーボン・ナノチューブの先端部がアノード電極の方向を向くような状態、言い換えれば、カーボン・ナノチューブを、支持体の法線方向に近づく方向に配向させることができる。尚、予め、表１に示す組成の金属化合物溶液を調製しておいてもよいし、カーボン・ナノチューブを添加していない金属化合物溶液を調製しておき、塗布前に、カーボン・ナノチューブと金属化合物溶液とを混合してもよい。また、カーボン・ナノチューブの分散性向上のため、金属化合物溶液の調製時、超音波を照射してもよい。
【０１３３】
［表１］
有機錫化合物及び有機インジウム化合物：０．１〜１０重量部
分散剤（ドデシル硫酸ナトリウム）：０．１〜５重量部
カーボン・ナノチューブ：０．１〜２０重量部
酢酸ブチル：残余
【０１３４】
尚、有機酸金属化合物溶液として、有機錫化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化インジウムが得られ、有機亜鉛化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物を酸に溶解したもの用いれば、マトリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。また、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物を用いれば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を用いれば、マトリックスとして酸化インジウムが得られ、有機亜鉛化合物を用いれば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を用いれば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物を用いれば、マトリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。あるいは又、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化インジウム）を用いてもよい。
【０１３５】
場合によっては、金属化合物溶液を乾燥した後の金属化合物層の表面に著しい凹凸が形成されている場合がある。このような場合には、金属化合物層の上に、支持体を加熱することなく、再び、金属化合物溶液を塗布することが望ましい。
【０１３６】
［工程−Ｂ２］
その後、有機酸金属化合物から成る金属化合物を焼成することによって、有機酸金属化合物を構成する金属原子（具体的には、Ｉｎ及びＳｎ）を含むマトリックス（具体的には、金属酸化物であり、より一層具体的にはＩＴＯ）１８にてカーボン・ナノチューブ１９がカソード電極１１の表面に固定された電子放出部１５Ａを得る。焼成を、大気雰囲気中で、３５０゜Ｃ、２０分の条件にて行う。こうして、得られたマトリックス１８の体積抵抗率は、５×１０^−７Ω・ｍであった。有機酸金属化合物を出発物質として用いることにより、焼成温度３５０゜Ｃといった低温においても、ＩＴＯから成るマトリックス１８を形成することができる。尚、有機酸金属化合物溶液の代わりに、有機金属化合物溶液を用いてもよいし、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化インジウム）を用いた場合、焼成によって塩化錫、塩化インジウムが酸化されつつ、ＩＴＯから成るマトリックス１８が形成される。
【０１３７】
［工程−Ｂ３］
次いで、全面にレジスト層を形成し、カソード電極１１の所望の領域の上方に、例えば直径１０μｍの円形のレジスト層を残す。そして、１０〜６０゜Ｃの塩酸を用いて、１〜３０分間、マトリックス１８をエッチングして、電子放出部の不要部分を除去する。更に、所望の領域以外にカーボン・ナノチューブが未だ存在する場合には、以下の表２に例示する条件の酸素プラズマエッチング処理によってカーボン・ナノチューブをエッチングする。尚、バイアスパワーは０Ｗでもよいが、即ち、直流としてもよいが、バイアスパワーを加えることが望ましい。また、支持体を、例えば８０゜Ｃ程度に加熱してもよい。
【０１３８】
［表２］
使用装置：ＲＩＥ装置
導入ガス：酸素を含むガス
プラズマ励起パワー：５００Ｗ
バイアスパワー：０〜１５０Ｗ
処理時間：１０秒以上
【０１３９】
あるいは又、表３に例示する条件のウェットエッチング処理によってカーボン・ナノチューブをエッチングしてもよい。
【０１４０】
［表３］
使用溶液：ＫＭｎＯ_４
温度：２０〜１２０゜Ｃ
処理時間：１０秒〜２０分
【０１４１】
その後、レジスト層を除去することによって、図１３の（Ａ）に示す構造を得ることができる。尚、直径１０μｍの円形の電子放出部を残すことに限定されない。例えば、電子放出部をカソード電極１１上に残してもよい。
【０１４２】
尚、［工程−Ｂ１］、［工程−Ｂ３］、［工程−Ｂ２］の順に実行してもよい。
【０１４３】
［工程−Ｂ４］
次に、電子放出部１５Ａ、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、全面に、厚さ約１μｍの絶縁層１２を形成する。
【０１４４】
［工程−Ｂ５］
その後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成し、更に、絶縁層１２及びゲート電極１３上にマスク材料層１１８を設けた後、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを形成し、更に、ゲート電極１３に形成された第１開口部１４Ａに連通する第２開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する（図１３の（Ｂ）参照）。尚、マトリックス１８を金属酸化物、例えばＩＴＯから構成する場合、絶縁層１２をエッチングするとき、マトリックス１８がエッチングされることはない。即ち、絶縁層１２とマトリックス１８とのエッチング選択比はほぼ無限大である。従って、絶縁層１２のエッチングによってカーボン・ナノチューブ１９に損傷が発生することはない。
【０１４５】
［工程−Ｂ６］
次いで、以下の表４に例示する条件にて、マトリックス１８の一部を除去し、マトリックス１８から先端部が突出した状態のカーボン・ナノチューブ１９を得ることが好ましい。こうして、図１４の（Ａ）に示す構造の電子放出部１５Ａを得ることができる。
【０１４６】
［表４］
エッチング溶液：塩酸
エッチング時間：１０秒〜３０秒
エッチング温度：１０〜６０゜Ｃ
【０１４７】
マトリックス１８のエッチングによって一部あるいは全てのカーボン・ナノチューブ１９の表面状態が変化し（例えば、その表面に酸素原子や酸素分子、フッ素原子が吸着し）、電界放出に関して不活性となっている場合がある。それ故、その後、電子放出部１５Ａに対して水素ガス雰囲気中でのプラズマ処理を行うことが好ましく、これによって、電子放出部１５Ａが活性化し、電子放出部１５Ａからの電子の放出効率の一層の向上させることができる。プラズマ処理の条件を、以下の表５に例示する。
【０１４８】
［表５］
使用ガス：Ｈ_２＝１００ｓｃｃｍ
電源パワー：１０００Ｗ
支持体印加電力：５０Ｖ
反応圧力：０．１Ｐａ
支持体温度：３００゜Ｃ
【０１４９】
その後、カーボン・ナノチューブ１９からガスを放出させるために、加熱処理や各種のプラズマ処理を施してもよいし、カーボン・ナノチューブ１９の表面に意図的に吸着物を吸着させるために吸着させたい物質を含むガスにカーボン・ナノチューブ１９を晒してもよい。また、カーボン・ナノチューブ１９を精製するために、酸素プラズマ処理やフッ素プラズマ処理を行ってもよい。
【０１５０】
［工程−Ｂ７］
その後、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングによって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を露出させるといった観点から、好ましい。尚、等方的なエッチングは、ケミカルドライエッチングのようにラジカルを主エッチング種として利用するドライエッチング、あるいはエッチング液を利用するウェットエッチングにより行うことができる。エッチング液としては、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の１：１００（容積比）混合液を用いることができる。次いで、マスク材料層１１８を除去する。こうして、図１４の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することができる。
【０１５１】
尚、［工程−Ｂ５］の後、［工程−Ｂ７］、［工程−Ｂ６］の順に実行してもよい。
【０１５２】
［扁平型電界放出素子（その２）］
扁平型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図１５の（Ａ）に示す。この扁平型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたカソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部）、並びに、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の部分の上に設けられた扁平の電子放出部（電子放出層１５Ｂ）から成る。ここで、電子放出層１５Ｂは、図面の紙面垂直方向に延びたストライプ状のカソード電極１１上に形成されている。また、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロムから成る。電子放出層１５Ｂは、具体的には、グラファイト粉末から成る薄層から構成されている。図１５の（Ａ）に示した扁平型電界放出素子においては、カソード電極１１の表面の全域に亙って、電子放出層１５Ｂが形成されているが、このような構造に限定するものではなく、要は、少なくとも開口部１４の底部に電子放出層１５Ｂが設けられていればよい。
【０１５３】
［平面型電界放出素子］
平面型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図１５の（Ｂ）に示す。この平面型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたストライプ状のカソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３、並びに、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する第１開口部及び第２開口部（開口部１４）から成る。開口部１４の底部にはカソード電極１１が露出している。カソード電極１１は、図面の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロム（Ｃｒ）から成り、絶縁層１２はＳｉＯ_２から成る。ここで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分が電子放出部１５Ｃに相当する。
【０１５４】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施の形態にて説明したアノードパネルやカソードパネル、表示装置や電界放出素子の構成、構造は例示であり、適宜変更することができるし、アノードパネルやカソードパネル、表示装置や電界放出素子の製造方法も例示であり、適宜変更することができる。更には、アノードパネルやカソードパネルの製造において使用した各種材料も例示であり、適宜変更することができる。表示装置においては、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示とすることもできる。
【０１５５】
アノード電極は、有効領域を１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極としてもよいし、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素に対応するアノード電極ユニットが集合した形式のアノード電極としてもよい。アノード電極が前者の構成の場合、かかるアノード電極をアノード電極制御回路に接続すればよいし、アノード電極が後者の構成の場合、例えば、各アノード電極ユニットをアノード電極制御回路に接続すればよい。
【０１５６】
また、電界放出素子においては、専ら１つの開口部に１つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素子の構造に依っては、１つの開口部に複数の電子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に１つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あるいは又、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、絶縁層にかかる複数の第１開口部に連通した複数の第２開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設ける形態とすることもできる。
【０１５７】
ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状の導電材料（第１開口部を有する）で被覆した形式のゲート電極とすることもできる。この場合には、かかるゲート電極に正の電圧（例えば１６０ボルト）を印加する。そして、各画素を構成する電子放出部とカソード電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によって、各画素を構成する電子放出部への印加状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１５８】
あるいは又、カソード電極を、有効領域を１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電極とすることもできる。この場合には、かかるカソード電極に電圧（例えば０ボルト）を印加する。そして、各画素を構成する電子放出部とゲート電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によって、各画素を構成する電子放出部への印加状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１５９】
電界放出素子において、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に更に第２の絶縁層５２を設け、第２の絶縁層５２上に収束電極５３を設けてもよい。このような構造を有する電界放出素子の模式的な一部端面図を図１６に示す。第２の絶縁層５２には、第１開口部１４Ａに連通した第３開口部５４が設けられている。収束電極５３の形成は、例えば、［工程−Ａ２］において、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成した後、第２の絶縁層５２を形成し、次いで、第２の絶縁層５２上にパターニングされた収束電極５３を形成した後、収束電極５３、第２の絶縁層５２に第３開口部５４を設け、更に、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを設ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存して、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束電極とすることもでき、あるいは又、有効領域を１枚のシート状の導電材料で被覆した形式の収束電極とすることもできる。尚、図１６においては、スピント型電界放出素子を図示したが、その他の電界放出素子とすることもできることは云うまでもない。
【０１６０】
収束電極は、このような方法にて形成するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ_２から成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパンチングやエッチングすることによって開口部を形成することで収束電極を作製することもできる。そして、カソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことによって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成させることもできる。
【０１６１】
表面伝導型電界放出素子と通称される電界放出素子から電子放出領域を構成することもできる。この表面伝導型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体上に酸化錫（ＳｎＯ_２）、金（Ａｕ）、酸化インジウム（Ｉｎ_２Ｏ_３）／酸化錫（ＳｎＯ_２）、カーボン、酸化パラジウム（ＰｄＯ）等の導電材料から成り、微小面積を有し、所定の間隔（ギャップ）を開けて配された一対の電極がマトリックス状に形成されて成る。それぞれの電極の上には炭素薄膜が形成されている。そして、一対の電極の内の一方の電極に行方向配線が接続され、一対の電極の内の他方の電極に列方向配線が接続された構成を有する。一対の電極に電圧を印加することによって、ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜に電界が加わり、炭素薄膜から電子が放出される。かかる電子をアノードパネル上の蛍光体層に衝突させることによって、蛍光体層が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。
【０１６２】
実施の形態においては、表示装置を所謂３電極型としたが、表示装置を所謂２電極型とすることもできる。図１７に２電極型の表示装置の模式的な一部端面図を示す。尚、図１７に示した例は、実施の形態１において説明した表示装置の変形例であり、図１７は、図６の矢印Ａ−Ａに沿った端面図に相当する。スペーサ３１は、実質的に実施の形態１あるいは実施の形態２と同様の構造、構成を有するし、表示装置は、実質的に実施の形態１あるいは実施の形態２と同様の方法で形成することができる。
【０１６３】
この表示装置における電界放出素子は、支持体１０上に設けられたカソード電極１１と、カソード電極１１上に形成されたカーボン・ナノチューブ構造体としてのカーボン・ナノチューブ１９から構成された電子放出部１５Ａから成る。カーボン・ナノチューブ１９は、マトリックス１８によってカソード電極１１の表面に固定されている。尚、アノードパネルＡＰを構成するアノード電極２４Ａはストライプ状である。ストライプ状のカソード電極１１の射影像とストライプ状のアノード電極２４Ａの射影像とは直交する。具体的には、カソード電極１１は図１７の紙面垂直方向に延び、アノード電極２４Ａは図１７の紙面左右方向に延びている。この表示装置におけるカソードパネルＣＰにおいては、上述のような電界放出素子の複数から構成された電子放出領域ＥＡが有効領域に２次元マトリクス状に多数形成されている。
【０１６４】
１画素は、カソードパネル側においてストライプ状のカソード電極１１と、その上に形成された電子放出部１５Ａと、電子放出部１５Ａに対面するようにアノードパネルＡＰの有効領域に配列された蛍光体層２３とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。
【０１６５】
また、カソードパネルＣＰとアノードパネルＡＰとの間には、両パネル間の距離を一定に維持するために、スペーサ３１が配置されている。
【０１６６】
この表示装置においては、アノード電極２４Ａによって形成された電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５Ａから電子が放出され、この電子がアノード電極２４Ａに引き付けられ、蛍光体層２３に衝突する。即ち、アノード電極２４Ａの射影像とカソード電極１１の射影像とが重複する領域（アノード電極／カソード電極重複領域）に位置する電子放出部１５Ａから電子が放出される、所謂単純マトリクス方式により、表示装置の駆動が行われる。具体的には、カソード電極制御回路４０からカソード電極１１に相対的に負の電圧を印加し、アノード電極制御回路４２からアノード電極２４Ａに相対的に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソード電極１１と行選択されたアノード電極２４Ａ（あるいは、行選択されたカソード電極１１と列選択されたアノード電極２４Ａ）とのアノード電極／カソード電極重複領域に位置する電子放出部１５Ａを構成するカーボン・ナノチューブ１９から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電子がアノード電極２４Ａに引き付けられてアノードパネルＡＰを構成する蛍光体層２３に衝突し、蛍光体層２３を励起、発光させる。
【０１６７】
尚、実施の形態２に説明した表示装置の構造を上述した２電極型の表示装置に適用することもできる。
【０１６８】
アノードパネルＡＰに隔壁２２を設けてもよい。実施の形態１にて説明した表示装置のアノードパネルＡＰに隔壁２２を設けた場合の表示装置の模式的な一部端面図を図１８に示す。具体的には、基体２０上には隔壁２２が形成されており、隔壁２２と隔壁２２との間の基体２０の部分の上には蛍光体層２３が形成されている。アノード電極２４は、蛍光体層２３の上から隔壁２２の上に亙って、第１パネル有効領域全体に形成されている。図１８に示したアノードパネルＡＰにあっては、隔壁２２と基体２０との間に、蛍光体層２３からの光を吸収する光吸収層２１が形成されている。
【０１６９】
隔壁２２、スペーサ３１及び蛍光体層２３（２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ）の配置状態を模式的に図１９〜図２１に示す。尚、図１９〜図２１においては、隔壁２２及びスペーサ３１を明示するために、これらに斜線を付した。図１９あるいは図２０に示す例にあっては、隔壁２２の平面形状は、格子形状（井桁形状）である。即ち、１画素に相当する、例えば平面形状が略矩形（ドット状）の蛍光体層２３の四方を取り囲む形状である。一方、図２１に示す例にあっては、隔壁２２の平面形状は、略矩形の蛍光体層２３の対向する二辺と平行に延びる帯状形状あるいはストライプ形状である。
【０１７０】
【発明の効果】
本発明においては、真空雰囲気中で、スペーサ接合層の表面及びパネル接合層の表面を清浄化した後、スペーサ接合層の表面とパネル接合層の表面とを接合するので、平面型表示装置の製造プロセスにおいて、スペーサ保持部を設ける必要が無いにも拘わらず、平面型表示装置の製造プロセスにおいてスペーサが傾いてしまうといった問題の発生を確実に回避することができる。しかも、スペーサを固定する接着剤等の材料を別途、使用する必要が無いので、スペーサを固定する材料からのガス放出や、スペーサを固定する材料の熱劣化といった問題が生じることが無い。それ故、耐圧構造を有し、簡単、且つ、シンプルな構造を有する平面型表示装置を容易に製造することが可能となる。その結果、平面型表示装置の組立歩留の向上、更には、平面型表示装置の製造コストの低減を図ることができる。
【０１７１】
しかも、スペーサをスペーサ保持部によって保持する必要が無いので、スペーサの形状精度、加工精度を低くすることができ、あるいは又、スペーサの厚さの公差を大きくすることができる。それ故、スペーサの製造コストの低減を図ることが可能となる。しかも、平面型表示装置の組立、組み付けが簡単であるが故に、平面型表示装置の製造時間の短縮を図ることができるし、スペーサの第１パネル有効領域（場合によっては、更に第２パネル有効領域）への固定と同時に、スペーサを接地することができる。
【０１７２】
更には、第１パネル及び第２パネルの周縁部での接着を低融点金属材料から成る接着層を介して行えば、真空空間の真空度を向上させると共に高真空度を長期間維持することが可能となり、平面型表示装置の信頼性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１の（Ａ）及び（Ｂ）は、表面活性化接合法を説明するための、金属の表面状態等の概念図である。
【図２】図２、イオンビームを用いた表面活性化接合法を説明するための、金属の表面状態等の概念図である。
【図３】図３は、図２に引き続き、イオンビームを用いた表面活性化接合法を説明するための、金属の表面状態等の概念図である。
【図４】図４は、図３に引き続き、イオンビームを用いた表面活性化接合法を説明するための、金属の表面状態等の概念図である。
【図５】図５は、発明の実施の形態１における平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部端面図である。
【図６】図６は、発明の実施の形態１における平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおけるスペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図７】図７は、発明の実施の形態１における平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置を構成するカソードパネルの模式的な部分的斜視図である。
【図８】図８の（Ａ）〜（Ｃ）は、発明の実施の形態１におけるアノードパネルの製造方法を説明するための基体等の模式的な一部端面図である。
【図９】図９は、発明の実施の形態１における平面型表示装置の製造方法を説明するための接合用チャンバの概念図である。
【図１０】図１０は、図９に引き続き、発明の実施の形態１における平面型表示装置の製造方法を説明するための接合用チャンバの概念図である。
【図１１】図１１の（Ａ）及び（Ｂ）は、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１２】図１２の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１１の（Ｂ）に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１３】図１３の（Ａ）及び（Ｂ）は、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その１）の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１４】図１４の（Ａ）及び（Ｂ）は、図１３の（Ｂ）に引き続き、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その１）の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図１５】図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その２）の模式的な一部断面図、及び、平面型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
【図１６】図１６は、収束電極を有するスピント型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。
【図１７】図１７は、発明の実施の形態３における平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置の更に別の変形例の模式的な一部端面図である。
【図１８】図１８は、発明の実施の形態１における平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置において、アノードパネルに隔壁を設けた変形例の模式的な一部端面図である。
【図１９】図１９は、図１８に示した冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図２０】図２０は、図１８に示した冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置の変形例を模式的に示す配置図である。
【図２１】図２１は、図１８に示した冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置の別の変形例を模式的に示す配置図である。
【図２２】図２２は、従来の平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部端面図である。
【図２３】図２３は、従来の平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置における隔壁とスペーサと蛍光体層の配置状態の一例を模式的に示す部分的平面図である。
【符号の説明】
ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＰ・・・アノードパネル、ＥＡ・・・電子放出領域、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４・・・開口部、１４Ａ・・・第１開口部、１４Ｂ・・・第２開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ・・・電子放出部、１６・・・導電体層、１７Ａ・・・剥離層、１７Ｂ・・・導電材料層、１８・・・マトリックス、１９・・・カーボン・ナノチューブ、２０・・・基体、２１・・・光吸収層（ブラックマトリックス）、２２・・・隔壁、２３，２３Ｒ，２３Ｇ，２３Ｂ・・・蛍光体層、２４，２４Ａ・・・アノード電極、３１・・・スペーサ、３２・・・スペーサ接合層、３３・・・導電材料層、４０・・・カソード電極制御回路、４１・・・ゲート電極制御回路、４２・・・アノード電極制御回路、５２・・・第２の絶縁層、５３・・・収束電極、５４・・・第３開口部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a flat display device such as a cold cathode field emission display.
[0002]
[Prior art]
In the field of display devices used for television receivers and information terminal equipment, the conventional mainstream cathode ray tube (CRT) is replaced with a flat type (flat panel) that can meet the demands for thinner, lighter, larger screen, and higher definition. (Type) display devices are being considered. Examples of such a flat display device include a liquid crystal display (LCD), an electroluminescence display (ELD), a plasma display (PDP), and a cold cathode field emission display (FED). Can be. Among them, the liquid crystal display device is widely used as a display device for information terminal equipment, but there is still a problem in high brightness and large size for application to a stationary television receiver. . On the other hand, a cold cathode field emission display device is a cold cathode field emission device (hereinafter, referred to as a field emission device) capable of emitting electrons from a solid into a vacuum based on a quantum tunnel effect without thermal excitation. (Which may be referred to as an element), and has attracted attention in terms of high luminance and low power consumption.
[0003]
FIG. 22 shows a schematic partial end view of a cold cathode field emission display device including a field emission element (hereinafter, may be referred to as a display device). The illustrated field emission device is a so-called Spindt field emission device having a conical electron emission portion. The field emission device includes a cathode electrode 11 formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a gate formed on the insulating layer 12. An electrode 13, a first opening 14A provided in the gate electrode 13, a second opening 14B provided in the insulating layer 12, and a cone formed on the cathode electrode 11 located at the bottom of the second opening 14B. The electron emission portion 15 is formed. Generally, the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are formed such that the projected images of these two electrodes are formed in a stripe shape in a direction orthogonal to each other, and a region where the projected images of these two electrodes overlap (one pixel). Usually, a plurality of field emission devices are provided in the overlap region or the electron emission region EA). Further, such electron emission areas EA are usually arranged in a two-dimensional matrix in an effective area (area functioning as an actual display portion) of the cathode panel CP.
[0004]
On the other hand, the anode panel AP includes a base 20 made of, for example, a glass substrate, and a phosphor layer 23 formed on the base 20 and having a predetermined pattern (a red light-emitting phosphor layer 23R and a green light-emitting phosphor layer 23 for color display). 23G, a blue light emitting phosphor layer 23B), and an anode electrode 24 formed thereon. The anode electrode 24 functions not only as a reflection film that reflects light emitted from the phosphor layer 23, but also as a reflection film that reflects electrons recoiled from the phosphor layer 23 or secondary electrons emitted from the phosphor layer 23. It has a function of preventing the body layer 23 from being charged.
[0005]
Note that a partition wall 222 is formed on the base 20 between the phosphor layers 23. FIG. 23 schematically illustrates an example of an arrangement state of the partition wall 222, the spacer 231 and the phosphor layer 23. Note that, in order to clearly show the partition wall 222 and the spacer 231, they are hatched. A light absorbing layer (also called a black matrix) 21 is formed on the base 20 between the phosphor layers 23. Part of the partition wall 222 functions as the spacer holding section 230. The partition 222 may not be provided depending on the specifications of the display device. In this case, the spacer holding portion is formed on a part of the light absorption layer 21.
[0006]
In the partition wall 222, electrons recoiled from the phosphor layer 23 or secondary electrons emitted from the phosphor layer 23 enter another phosphor layer 23, so-called optical crosstalk (color turbidity) occurs. It has a function to prevent that. Alternatively, when electrons recoiled from the phosphor layer 23 or secondary electrons emitted from the phosphor layer 23 enter the other phosphor layer 23 through the partition wall 222, these electrons may be disturbed. Has a function of preventing collision with the phosphor layer 23.
[0007]
One pixel includes an electron emission region EA on the cathode panel side, and a phosphor layer 23 on the anode panel side facing a group of these field emission elements. In the effective area, such pixels are arranged, for example, in the order of several hundred thousand to several million.
[0008]
The display device is manufactured by arranging the anode panel AP and the cathode panel CP such that the field emission device and the phosphor layer 23 face each other and bonding the peripheral panel with a frame (not shown) therebetween. be able to. A through-hole (not shown) for evacuation is provided in the ineffective area surrounding the effective area and a peripheral circuit for selecting a pixel is formed. The through-hole is sealed off after evacuation. A tip tube (not shown) is connected. That is, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame is in a high vacuum.
[0009]
Therefore, unless the spacer 231 is provided between the anode panel AP and the cathode panel CP, the display device is damaged by the atmospheric pressure.
[0010]
Therefore, for example, in an image display device or a flat display device disclosed in JP-A-7-262939 or JP-A-2000-156181, positioning on a black matrix formed on a front plate or a substrate is performed. A member and a support are formed, and a column and a spacer are fitted between the pair of positioning members and the support.
[0011]
In the image display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-57979, the spacer and the cathode substrate are fixed using an ultraviolet-curable adhesive or an inorganic adhesive. Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-199451 discloses a display device in which a panel body and a spacer portion are integrated.
[0012]
[Patent Document 1] Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-262939
[Patent Document 2] JP-A-2000-156181
[Patent Document 3] JP-A-2000-57979
[Patent Document 4] JP-A-10-199451
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
The spacer 231 generally has a height of 1 to 2 mm and a thickness of 0.05 to 0.1 mm. Therefore, it is difficult to make the spacer 231 independent during the manufacturing process of the display device, and it is necessary to hold the spacer 231 between the pair of spacer holding portions 230. Then, in order to securely fit the spacer 231 between the pair of spacer holding portions 230, the interval between the pair of spacer holding portions 230 needs to be wider than the thickness of the spacer 231. However, if the distance between the pair of spacer holding portions 230 is too wide than the thickness of the spacer 231, the spacer 231 is inclined in the manufacturing process of the display device after the spacer 231 is fitted between the pair of spacer holding portions 230. When assembling the anode panel AP and the cathode panel CP, there is a problem that the spacer 231 and the spacer holding portion 230 are damaged. In particular, as the size of the display device increases, the number of spacers increases, and it becomes more difficult to hold the spacers vertically. Further, depending on the material forming the spacer holding portion, gas emission from the spacer holding portion may be a problem.
[0014]
In the image display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-57979, since the spacer and the cathode substrate are fixed by using an ultraviolet curable adhesive or an inorganic adhesive, it is possible to prevent the spacer 231 from tilting. However, there remains a problem in gas release from the adhesive and thermal deterioration of the adhesive. When the gas is released from the adhesive, the degree of vacuum inside the image display device may be deteriorated. If any gas exists inside the image display device, for example, in a cold cathode field emission display device, ions generated from this gas sputter a minute electron emission portion and change the electron emission efficiency. Alternatively, there is a problem in that the life of the image display device is shortened due to damage to the electron emission portion.
[0015]
In the display device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 10-199451, there is a problem in that the integral structure of the panel body and the spacer portion is difficult to process, which causes an increase in manufacturing cost.
[0016]
Therefore, an object of the present invention is to prevent the problem that the spacer is tilted in the manufacturing process of the flat panel display device, and furthermore, it is possible to release gas from the material for fixing the spacer and to reduce the material for fixing the spacer. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a flat display device which does not cause a problem such as thermal deterioration of the display device.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a method for manufacturing a flat display device according to the present invention includes:
The first panel and the second panel are adhered at their peripheral edges, and a space sandwiched between the first panel and the second panel is in a vacuum state, and the first panel effective area and the second panel function as a display part. A method for manufacturing a flat panel display device in which a spacer is provided between a panel effective area and a panel,
(A) A spacer in which a spacer bonding layer made of a metal or an alloy is formed on one top surface, and a first panel in which a panel bonding layer is formed in a portion of a first panel effective area to which the spacer is to be fixed are prepared. ,
(B) After cleaning the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer in a vacuum atmosphere, the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer are bonded to each other. Fixed in the effective area,
(C) After the second panel is placed on the other top surface of the spacer, the first panel and the second panel are bonded at their peripheral edges, and a space sandwiched between the first panel and the second panel is formed. It is characterized by being in a vacuum state.
[0018]
Note that the first panel effective area and the second panel effective area mean an area functioning as an actual display part of the first panel and an area functioning as an actual display part of the second panel. An invalid area is located outside the first panel effective area and the second panel effective area. That is, the invalid area surrounds the first panel effective area and the second panel effective area.
[0019]
In the method of manufacturing a flat display device of the present invention,
On the other top surface of the spacer, a second spacer bonding layer made of a metal or an alloy is formed,
A second panel bonding layer is formed on the second panel in a portion of the second panel effective area where the spacer is to be fixed;
And (D) cleaning the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer in a vacuum atmosphere between the step (B) and the step (C). In (C), the second panel is placed on the other top surface of the spacer in a vacuum atmosphere, and the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer are bonded. Thus, a configuration including a step of fixing the spacer to the second panel effective area can be provided.
[0020]
In the method of manufacturing a flat display device of the present invention including the above-described configuration (hereinafter, these will be collectively simply referred to as the present invention), the surface of the spacer bonding layer and the panel bonding layer in the step (B) will be described. The surface cleaning is preferably based on an etching method using an inert atom or an ion beam. In addition, the cleaning of the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer in the step (D) is preferably based on an etching method using an inert atom, an inert atom, or an ion beam. . Here, the etching method using an ion beam is a technique in which ions are etched in a beam shape (flow of ions in a uniform flight direction), and for example, a physical method by sputtering using an inert gas as the ions. A sputter ion beam etching technique for performing etching can be given.
[0021]
In the method of manufacturing a flat panel display according to the present invention including the above various configurations, the spacer is preferably made of ceramic. Specific examples of ceramics include alumina, mullite, barium titanate, lead zirconate titanate, zirconia, cordiolite, barium borosilicate, iron silicate, glass-ceramic materials, titanium oxide, chromium oxide, and iron oxide. , Vanadium oxide, nickel oxide, or the like. In these cases, a spacer can be manufactured by forming a so-called green sheet, firing the green sheet, and cutting the green sheet fired product. Alternatively, the spacer can be made from, for example, a glass such as an alkali glass containing 25% of iron oxide, for example, by a drawing method. Note that a metal layer or an alloy layer may be formed on a part of the side surface of the spacer, or a resistor layer may be formed. With such a configuration, the potential difference between the spacer made of the insulating material and the component of the first panel or the second panel is eliminated, and the spacer and the component of the first panel or the second panel are separated from each other. It is possible to suppress the occurrence of discharge during the period. The cross-sectional shape of the spacer when the spacer is cut along a virtual plane perpendicular to the longitudinal direction is generally an elongated rectangle.
[0022]
The height, thickness, and length of the spacer may be determined based on the specifications of the flat display device and the like. For example, the thickness of the spacer is 20 μm to 200 μm, for example, 50 μm, and the height is 1 to 2 mm. be able to.
[0023]
A spacer joining layer made of a metal or an alloy and a second spacer joining layer are formed on the top surface of the spacer or so as to cover the top surface of the spacer. The spacer bonding layer and the second spacer bonding layer are made of a metal or an alloy. As the metal or the alloy, aluminum (Al), titanium (Ti), nickel (Ni), chromium (Cr), Sn—Zn, Examples include Sn-Zn-Bi, Sn-Ag-Cu, and Sn-Ag. Note that the spacer bonding layer and the second spacer bonding layer may be made of a conductive oxide. As the formation of the spacer bonding layer and the second spacer bonding layer, for example, plating methods including physical vapor deposition (PVD), chemical vapor deposition (CVD), electroplating, and electroless plating And a screen printing method. PVD methods include (1) various electron beam heating methods, resistance heating methods, various vacuum evaporation methods such as flash evaporation, (2) plasma evaporation methods, (3) two-electrode sputtering methods, DC sputtering methods, DC magnetron sputtering methods, and high-frequency waves. Various sputtering methods such as a sputtering method, a magnetron sputtering method, an ion beam sputtering method, a bias sputtering method, and the like; (4) a DC (direct current) method, an RF method, a multi-cathode method, an activation reaction method, an electric field vapor deposition method, and a high-frequency ion plating. And various ion plating methods such as reactive ion plating and reactive ion plating. The thicknesses of the spacer bonding layer and the second spacer bonding layer may be about several tens of nm, but are not limited to such values.
[0024]
When a spacer bonding layer is formed on one top surface of the spacer and no spacer bonding layer is formed on the other top surface, a conductive material layer is formed on the other top surface of the spacer, and a second conductive layer is formed on the other top surface. Forming the conductive layer on the panel portion eliminates a potential difference between the spacer made of the insulating material and the second panel component, and discharges between the spacer and the second panel component. This is preferable from the viewpoint of suppressing the occurrence of occurrence. The conductive material layer and the conductive layer can be appropriately selected from, for example, a material forming the spacer bonding layer or the second spacer bonding layer and a material forming the gate electrode described later. Note that the conductor layer is preferably grounded, for example. The conductive material layer and the conductive layer need not be joined.
[0025]
In the present invention, the first panel and the second panel may be bonded at the peripheral edge via an adhesive layer made of frit glass. Here, the frit glass is a high-viscosity paste-like material in which glass fine particles are dispersed in an organic binder. After being applied in a predetermined pattern, the organic binder is removed by baking to form a solid adhesive layer. It becomes.
[0026]
Alternatively, in the present invention, the first panel and the second panel may be bonded at the peripheral edges via an adhesive layer made of a low-melting metal material. Unlike frit glass used in the form of a high-viscosity paste, the low-melting metal material does not contain air bubbles in the layer even when it is configured as an adhesive layer, and the width and thickness of the adhesive layer Also has excellent dimensional accuracy. Therefore, the use of the adhesive layer made of a low-melting metal material prevents the vacuum degree of the flat display device from deteriorating with time due to degassing or poor adhesion, and greatly improves the performance and long-term reliability of the flat display device. be able to.
[0027]
In these cases, the bonding at the peripheral portions of the first panel and the second panel may be performed based on a combination of a frame made of an insulating rigid material such as glass and ceramics and an adhesive layer. When the frame and the adhesive layer are used together, by appropriately selecting the height of the frame, the facing distance between the first panel and the second panel can be increased as compared with the case where only the adhesive layer is used. It can be set longer.
[0028]
Here, the temperature range defined by the term “low melting point” is generally 400 ° C. or less. Since the softening temperature of general frit glass is about 600 ° C. and the firing temperature is about 350 ° C. to 500 ° C., it forms an adhesive layer for bonding at the peripheral edge of the first panel and the second panel. The melting point of the low melting point metal material is equal to or lower than the firing temperature of the frit glass. The lower limit of the melting point of the low melting point metal material is not particularly limited. However, if the temperature is too low, a problem may occur in the reliability of the adhesive layer. Therefore, in consideration of the reliability of the flat display device in a normal use environment of the flat display device, the lower limit of the melting point is generally 120 ° C. It is preferable that That is, the melting point of the low melting point metal material forming the adhesive layer is desirably 120 ° C. to 400 ° C., preferably 120 ° C. to 300 ° C. The term “low melting point metal material” in this specification includes low melting point alloy materials.
[0029]
Specific examples of the low melting point metal material include In (indium: melting point: 157 ° C.); indium-gold based low melting point alloy; Sn₈₀Ag₂₀(Melting point 220-370 ° C), Sn₉₅Cu₅(Sn) high temperature solder such as (melting point 227-370 ° C.); Pb_97.5Ag_2.5(Melting point 304 ° C), Pb_94.5Ag_5.5(Melting point 304-365 ° C), Pb_97.5Ag_1.5Sn_1.0(Pb) high temperature solder such as (melting point 309 ° C); Zn₉₅Al₅(Melting point: 380 ° C) such as zinc (Zn) based high temperature solder; Sn₅Pb₉₅(Melting point 300-314 ° C), Sn₂Pb₉₈(Melting point 316 to 322 ° C.) such as tin-lead standard solder; Au₈₈Ga₁₂(All the subscripts above represent atomic%) such as (melting point 381 ° C.). As a method of heating the low melting point metal material, a known heating method such as heating using a lamp or a heater, heating using a laser, or heating using a hot blast stove can be employed.
[0030]
When the adhesive layer is made of a low-melting metal material, the first panel may be made of a substrate (called a first panel substrate), the second panel may be made of a substrate (called a second panel substrate), or a frame. It is desirable that the wettability with the adhesive layer be excellent. When such a condition cannot be satisfied, it is preferable to form a wettability improving layer on the first panel substrate, the second panel substrate, or the frame. When the wettability of the low-melting metal material to the surface of the first panel substrate, the second panel substrate, or the frame body is poor, by providing such a wettability improving layer, the wettability improving layer and the adhesive layer before heating can be formed. Even if the positioning accuracy is not so high, when the final bonding is completed after heating, the low melting point metal material converges in a self-aligned manner on the wettability improving layer due to its own surface tension and finally wets The advantage that the property improving layer and the adhesive layer are accurately positioned can also be obtained. Examples of a constituent material of the wettability improving layer include titanium (Ti), nickel (Ni), and copper oxide (CuO). The thickness of the wettability improving layer may be about 0.1 μm. When there is a possibility that a natural oxide film may grow on the surface of the wettability improving layer, it is preferable to remove the natural oxide film from the surface of the wettability improving layer immediately before forming or disposing the adhesive layer. The removal of the natural oxide film can be performed by a known method such as an etching method and an ultrasonic wave application method. Examples of the method for forming the wettability improving layer include a vacuum thin film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method, and an ion plating method, and a plating method.
[0031]
When a natural oxide film may grow on the surface of the adhesive layer when the adhesive layer is made of a low melting point metal material, the natural oxide film is removed from the surface of the adhesive layer immediately before bonding by heating. It is preferred to do so. The removal of the natural oxide film can be performed by a known method such as a wet etching method using diluted hydrochloric acid, a dry etching method using a chlorine-based gas, and an ultrasonic wave application method.
[0032]
In the present invention, after cleaning the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer in a vacuum atmosphere, the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer are bonded in the same vacuum atmosphere. The pressure of the vacuum atmosphere is 1 × 10^-7Pa to 1 × 10^-4Pa, preferably 1 × 10^-6Pa to 1 × 10^-5It is desirable to set it to Pa.
[0033]
Further, the bonding between the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer can be achieved only by contact between the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer, but may be performed under pressure. Further, at the time of joining, the first panel and the spacer may be heated. Further, the bonding between the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer is also achieved only by contact between the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer. Pressure may be applied. Further, at the time of joining, the second panel and the spacer may be heated.
[0034]
In the present invention,
(A) The flat panel display is a cold cathode field emission display, wherein the first panel comprises an anode panel having an anode electrode and a phosphor layer formed thereon, and the second panel comprises a plurality of cold cathode field emission displays. Configuration consisting of a cathode panel with elements formed
(B) The flat panel display is a cold cathode field emission display, wherein the first panel comprises a cathode panel on which a plurality of cold cathode field emission devices are formed, and the second panel comprises an anode electrode and a phosphor. Configuration consisting of anode panel with layer formed
It can be.
[0035]
In the following description, a substrate constituting the first panel or a substrate constituting the second panel is referred to as a panel substrate. When the flat display device is a cold cathode field emission display device, it constitutes a cathode panel. The substrate may be referred to as a "support", and the substrate constituting the anode panel may be referred to as a "base". Hereinafter, the components of the first panel or the second panel are formed on the “panel substrate”, the components of the cathode panel are formed on “the support”, and the components of the anode panel are “on the base”. When forming such components, it is necessary to form these components directly on a panel substrate, a support or a substrate, and to dispose these components above the panel substrate, a support or a substrate. To include both.
[0036]
When the flat display device is a cold cathode field emission display device and the top surface of the spacer is fixed to the anode electrode formed on the anode panel, the anode electrode to which the top surface of the spacer is fixed Corresponds to the panel joining layer or the second panel joining layer. Note that with such a configuration, it is possible to eliminate a potential difference between the spacer made of an insulating material and the anode electrode, and suppress occurrence of discharge between the spacer and the anode electrode.
[0037]
Further, when the flat display device is a cold cathode field emission display device and the top surface of the spacer is fixed to the cathode panel, for example, a stripe is formed on the insulating layer constituting the cathode panel. It is desirable to form a stripe-shaped panel bonding layer or a second panel bonding layer extending in parallel with the gate electrode of the shape, and it is preferable that the panel bonding layer or the second panel bonding layer is grounded, for example. The material forming the panel bonding layer or the second panel bonding layer can be appropriately selected from the materials forming the spacer bonding layer or the second spacer bonding layer and the materials forming the gate electrode described later. This configuration eliminates the potential difference between the spacer made of the insulating material and the components of the cathode panel, and prevents discharge from occurring between the spacer and the components of the cathode panel. Can be suppressed.
[0038]
In the present invention, when the flat display device is a cold cathode field emission display, a plurality of cold cathode field emission devices are formed on a cathode panel, and an anode electrode and a phosphor layer are formed on an anode panel. I have. Further, on the anode panel, electrons recoiled from the phosphor layer or secondary electrons emitted from the phosphor layer enter another phosphor layer, so-called optical crosstalk (color turbidity) occurs. To prevent this, or when the electrons recoiled from the phosphor layer or the secondary electrons emitted from the phosphor layer enter the other phosphor layer beyond the partition walls, these A configuration in which a plurality of partition walls are provided to prevent electrons from colliding with other phosphor layers may be provided.
[0039]
As will be described in detail later, as a cold cathode field emission device (hereinafter abbreviated as a field emission device),
(A) Spindt-type field emission device (field emission device in which a conical electron emission portion is provided on a cathode electrode located at the bottom of a hole)
(B) Crown-type field emission device (field emission device in which a crown-shaped electron emission portion is provided on a cathode electrode located at the bottom of a hole)
(C) Flat-type field emission device (a field emission device in which a substantially planar electron emission portion is provided on a cathode electrode located at the bottom of a hole)
(D) A flat field emission device that emits electrons from a flat cathode electrode surface
(E) A crater-type field emission device that emits electrons from projections on the surface of the cathode electrode on which irregularities are formed
(F) Edge-type field emission device that emits electrons from the edge of the cathode electrode
Can be exemplified.
[0040]
In the anode panel, the part where electrons emitted from the field emission element collide first is the anode electrode or the phosphor layer, depending on the structure of the anode panel.
[0041]
The planar shape (pattern) of the phosphor layer may be a dot shape or a stripe shape corresponding to the pixel. When the phosphor layer is formed between the partition walls, the phosphor layer is formed on a portion of the base constituting the anode panel surrounded by the partition walls.
[0042]
For the phosphor layer, a luminescent crystal particle composition prepared from luminescent crystal particles (for example, phosphor particles having a particle size of about 5 to 10 nm) is used. For example, a red photosensitive luminescent crystal particle composition is used. (Red phosphor slurry) is applied on the entire surface, exposed and developed to form a red light emitting phosphor layer, and then a green photosensitive luminescent crystal particle composition (green phosphor slurry) is applied on the entire surface. Exposing and developing to form a green light emitting phosphor layer, further applying a blue photosensitive luminescent crystal particle composition (blue phosphor slurry) over the entire surface, exposing and developing to emit blue light It can be formed by a method of forming a phosphor layer, but is not limited to such a method.
[0043]
The phosphor material constituting the luminescent crystal particles can be appropriately selected from conventionally known phosphor materials. In the case of a color display, a phosphor material whose color purity is close to the three primary colors specified by NTSC, a white balance is obtained when the three primary colors are mixed, the afterglow time is short, and the afterglow times of the three primary colors are almost equal. It is preferable to combine them. As a phosphor material constituting the red light emitting phosphor layer, (Y₂O₃: Eu), (Y₂O₂S: Eu), (Y₃Al₅O₁₂: Eu), (YBO)₃: Eu), (YVO)₄: Eu), (Y₂SiO₅: Eu), (Y_0.96P_0.60V_0.40O₄: Eu_0.04), [(Y, Gd) BO₃: Eu], (GdBO₃: Eu), (ScBO)₃: Eu), (3.5MgO.0.5MgF)₂・ GeO₂: Mn), (Zn₃(PO₄)₂: Mn), (LuBO)₃: Eu), (SnO)₂: Eu). As a phosphor material constituting the green light-emitting phosphor layer, (ZnSiO₂: Mn), (BaAl)₁₂O₁₉: Mn), (BaMg)₂Al₁₆O₂₇: Mn), (MgGa₂O₄: Mn), (YBO)₃: Tb), (LuBO)₃: Tb), (Sr₄Si₃O₈Cl₄: Eu), (ZnS: Cu, Al), (ZnS: Cu, Au, Al), (ZnBaO)₄: Mn), (GbBO)₃: Tb), (Sr₆SiO₃Cl₃: Eu), (BaMgAl)₁₄O₂₃: Mn), (ScBO)₃: Tb), (Zn₂SiO₄: Mn), (ZnO: Zn), (Gd₂O₂S: Tb), (ZnGa₂O₄: Mn). As a phosphor material constituting the blue light-emitting phosphor layer, (Y₂SiO₅: Ce), (CaWO)₄: Pb), CaWO₄, YP_0.85V_0.15O₄, (BaMgAl₁₄O₂₃: Eu), (Sr₂P₂O₇: Eu), (Sr₂P₂O₇: Sn), (ZnS: Ag, Al), (ZnS: Ag), ZnMgO, ZnGaO₄Can be exemplified.
[0044]
The constituent material of the anode electrode may be appropriately selected depending on the configuration of the cold cathode field emission display. That is, when the cold cathode field emission display is a transmission type (the anode panel corresponds to the display surface), and the anode electrode and the phosphor layer are laminated in this order on the base constituting the anode panel. In this case, the anode electrode itself must be transparent as well as the substrate, and a transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide) is used. On the other hand, when the cold cathode field emission display is of a reflection type (a cathode panel corresponds to a display surface), and even of a transmission type, a phosphor layer and an anode electrode are laminated in this order on a substrate. In this case, aluminum (Al) or chromium (Cr) can be used in addition to ITO. When the anode electrode is made of aluminum (Al) or chromium (Cr), the thickness of the anode electrode is specifically 3 × 10^-8m (30 nm) to 1.5 × 10^-7m (150 nm), preferably 5 × 10^-8m (50 nm) to 1 × 10^-7m (100 nm). The anode electrode can be formed by an evaporation method or a sputtering method.
[0045]
As a configuration example of the anode electrode and the phosphor layer,
(1) A configuration in which an anode electrode is formed on a base and a phosphor layer is formed on the anode electrode
(2) A configuration in which a phosphor layer is formed on a base, and an anode electrode is formed on the phosphor layer.
[0046]
In the configuration (1), a so-called metal back film that is electrically connected to the anode electrode may be formed on the phosphor layer. In the configuration (2), a metal back film may be formed on the anode electrode. The partition may be formed on the substrate, but in the case of (1), the partition may be formed on the anode electrode. This case is also included in the concept that the partition is formed on the base.
[0047]
In the case of forming the partition wall, the planar shape of the partition wall may be a lattice shape (cross-girder shape), that is, a shape corresponding to one pixel, for example, surrounding four sides of a phosphor layer having a substantially rectangular (dot-like) planar shape. Or a strip shape or a stripe shape extending in parallel with two opposing sides of a substantially rectangular or striped phosphor layer. When the partition has a lattice shape, the partition may have a shape that continuously surrounds four sides of one phosphor layer region or a shape that surrounds discontinuously. When the partition has a band shape or a stripe shape, the partition may have a continuous shape or a discontinuous shape. After the partition is formed, the partition may be polished to planarize the top surface of the partition.
[0048]
The partition is made of, for example, nickel (Ni), cobalt (Co), iron (Fe), gold (Au), silver (Ag), rhodium (Rh), palladium (Pd), platinum (Pt) and zinc (Zn). At least one metal selected from the group consisting of: or an alloy composed of these metals; indium-tin oxide (ITO); indium-zinc oxide (IXO); tin oxide (SnO)₂); Antimony-doped tin oxide; indium or antimony-doped titanium oxide (TiO 2)₂); Ruthenium oxide (RuO)₂); Indium or antimony doped zirconium oxide (ZrO)₂); Polyimide resin; which can be composed of low-melting glass, and includes plating methods including electroplating and electroless plating, thermal spraying, screen printing, methods using dispensers, sandblasting, dry film methods, and photosensitive methods. It can be formed by a method.
[0049]
In the present invention, when the flat display device is a cold cathode field emission display device, a region between phosphor layers constituting the anode panel (for example, a partition is formed in this region) It is preferable from the viewpoint of improving the contrast of a displayed image to include a step of forming a light absorbing layer for absorbing light from the phosphor layer on the base material. Here, the light absorption layer functions as a so-called black matrix. It is preferable to select a material that absorbs 99% or more of the light from the phosphor layer as a material forming the light absorbing layer. Such materials include carbon, metal thin films (for example, chromium, nickel, aluminum, molybdenum, or alloys thereof), metal oxides (for example, chromium oxide), metal nitrides (for example, chromium nitride), and heat-resistant materials. Examples include materials such as a photosensitive organic resin, a glass paste, a glass paste containing conductive particles such as black pigment and silver, and a photosensitive polyimide resin, chromium oxide, and a chromium oxide / chrome laminated film. Can be exemplified. In the chromium oxide / chromium laminated film, the chromium film is in contact with the substrate. The light absorption layer is, for example, a combination of a vacuum deposition method or a sputtering method and an etching method, a combination of a vacuum deposition method or a sputtering method, a combination of a spin coating method and a lift-off method, a screen printing method, a lithography technique, or the like, for a material to be used. It can be formed by a method appropriately selected depending on the method. In the case of the above (1), when the partition is formed on the anode electrode, the light absorbing layer may be formed between the base and the anode electrode, or between the anode electrode and the partition. May be formed.
[0050]
As described above, when the adhesive layer is made of a low-melting metal material, it is necessary to form or arrange the adhesive layer on the first panel substrate, the second panel substrate, or the frame. Here, “formation” of the adhesive layer refers to a state in which the adhesive layer is in close contact with the surfaces of the first panel substrate, the second panel substrate, and the frame by an atomic force. The formation of such an adhesive layer can be achieved, for example, by using a vacuum thin film forming technique such as a vapor deposition method, a sputtering method, an ion plating method, or a first panel substrate or a second panel substrate. It can also be achieved by once melting the adhesive layer on the frame. Alternatively, the “arrangement” of the adhesive layer refers to a state where the adhesive layer is held on the surfaces of the first panel substrate, the second panel substrate, and the frame by gravity or frictional force. The “arrangement” of the adhesive layer is achieved by placing or attaching a wire or foil made of a low melting point metal material on the surface of the first panel substrate, the second panel substrate, or the frame. It can be held on the surface of the first panel substrate, the second panel substrate, or the frame body with a certain degree of adhesiveness like a foil, and in some cases, does not fall off even if the holding surface faces down When an adhesive layer having properties is used, the adhesive layer is arranged on both the first panel substrate and the second panel substrate, both the first panel substrate and the frame, and both the second panel substrate and the frame. You can also. However, when an adhesive layer that is held on the surface of the first panel substrate, the second panel substrate, or the frame simply by gravity, such as a wire, is used, the arrangement of the first panel substrate And the second panel substrate, the first panel substrate and the frame, or the second panel substrate and the frame only.
[0051]
When the first panel, the second panel, and the frame are bonded together, the three may be bonded together, or, in the first stage, either the first panel or the second panel and the frame. And the other of the first panel or the second panel and the frame may be bonded in the second stage. The material forming the adhesive layer used in the first step and the material forming the adhesive layer used in the second step may be the same material, the same kind of material, or different kinds of materials. It may be a material. That is, the adhesive layer used in the first step (referred to as a first adhesive layer) is made of a low-melting metal material, and the melting point of the low-melting metal material forming the first adhesive layer and the adhesive layer ( The melting point of the low melting point metal material constituting the second adhesive layer can be substantially equal (for example, the temperature difference is about 0 ° C. to 100 ° C.). With such a configuration, the first panel and the frame, and the second panel and the frame can be simultaneously bonded by one heating process, so that the residual thermal distortion of the manufactured flat display device can be reduced. Alternatively, the first adhesive layer is made of a low-melting metal material, and the melting point of the low-melting metal material forming the first adhesive layer is higher than the melting point of the low-melting metal material forming the second adhesive layer. You can also. With this configuration, the first panel and the frame can be bonded to each other, and the second panel and the frame can be bonded to each other by independent heating processes. Can be improved. Further, the first adhesive layer may be made of frit glass (also called glass paste). Frit glass has a high insulating property that cannot be expected from a low melting point metal material. Therefore, for example, when the flat display device has a high-voltage specification and the insulating property is insufficient only with a thin insulating film such as a passivation film formed on the first panel or the second panel, the configuration using the frit glass is not adopted. Extremely effective. Alternatively, a part of the first adhesive layer may be made of frit glass, and the remaining part of the first adhesive layer may be made of a low melting point metal material. A part of the first adhesive layer made of frit glass and the remaining part of the first adhesive layer made of the low melting point metal material may have any arrangement in the formation region of the first adhesive layer. For example, a plurality of "parts" may be scattered in the rest.
[0052]
For example, when the first panel includes an electrode drawn out of the flat panel display device, a configuration in which only the periphery of the electrode is covered with frit glass is possible. In the case where the first panel or the second panel includes an electrode drawn out of the flat panel display, an insulating film is formed on the electrode, and the first adhesive layer or the second adhesive layer is formed on the insulating film. May be formed or arranged. In such a configuration, the first panel and the second panel include such an insulating film. Alternatively, in some cases, an insulating film (for example, an oxide film of a material forming the electrode) may be formed on a portion (surface) of the electrode in contact with the first adhesive layer or the second adhesive layer.
[0053]
If the three-member simultaneous bonding and the bonding in the second stage are performed in a vacuum atmosphere, the space surrounded by the first panel, the second panel, the frame, and the bonding layer is evacuated simultaneously with the bonding. Specifically, after cleaning the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer, a first bonding chamber for forming a vacuum atmosphere for bonding the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer; In some cases, after cleaning the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer, a vacuum atmosphere for bonding the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer is formed. Using a multi-chamber apparatus in which a second bonding chamber for forming and a bonding chamber for forming a vacuum atmosphere for performing simultaneous three-member bonding and bonding in the second stage are connected by a transfer path in a vacuum atmosphere, These operations can be performed without breaking the vacuum. Alternatively, after cleaning the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer, a vacuum atmosphere for bonding the surface of the spacer bonding layer to the surface of the panel bonding layer is formed, and the surface of the second spacer bonding layer is formed. A bonding chamber for forming a vacuum atmosphere for bonding the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer after cleaning the surface of the second panel bonding layer; These operations can be performed without breaking the vacuum by using a multi-chamber apparatus in which a bonding chamber for forming a vacuum atmosphere for performing bonding and bonding in the second stage is connected by a transfer path in a vacuum atmosphere. .
[0054]
Alternatively, after the adhesion of the three members, the space surrounded by the first panel, the second panel, the frame, and the adhesive layer may be evacuated to a vacuum. When evacuation is performed after bonding, the pressure of the atmosphere during bonding may be either normal pressure or reduced pressure. The gas that forms the atmosphere may be air, nitrogen gas or Group 0 of the periodic table. May be an inert gas containing a gas belonging to (for example, Ar gas).
[0055]
When the exhaust is performed after the bonding, the exhaust can be performed through a chip tube previously connected to the first panel and / or the second panel. The tip tube is typically formed using a glass tube, and is formed using frit glass or the above-described low-melting metal material around a through portion provided in an invalid area of the first panel and / or the second panel. After being bonded and the space reaching a predetermined degree of vacuum, it is sealed off by heat fusion. If the entire flat display device is once heated and then cooled before the sealing is performed, the residual gas can be released into the space, and the residual gas can be removed out of the space by exhaustion. Is preferred. Assuming a cold cathode field emission display device as a flat display device, the required degree of vacuum is approximately 10^-2Pa, or higher (ie, lower pressure), eg, 10^-4It is about Pa.
[0056]
The first panel substrate, the second panel substrate, the substrate (support) constituting the cathode panel, and the substrate (substrate) constituting the anode panel only need to have at least the surface made of an insulating member. A substrate, a glass substrate having an insulating film formed on its surface, a quartz substrate, a quartz substrate having an insulating film formed on its surface, and a semiconductor substrate having an insulating film formed on its surface can be given, but from the viewpoint of reducing manufacturing costs. It is preferable to use a glass substrate or a glass substrate having an insulating film formed on its surface.
[0057]
In general, when a metal atom (M) exists in the air in a bare state, it is in a very unstable (active) state. Therefore, as shown in the conceptual diagram of FIG. 1A, the surface of the metal is usually a kind of pollutant (X) such as an oxide formed by a reaction with oxygen in the atmosphere or a layer of adsorbed gas molecules. By being covered, the metal is in a stable state. Therefore, the contaminant (X) on the metal surface is removed by some method (for example, an etching method using an ion beam) (see FIG. 1B), the surface is cleaned, and the surface is activated. (In other words, when the bonding hands (Y) are exposed), for example, if the metals are brought into contact with each other, the metals can be bonded to each other. Such a method is also called a surface activated bonding method. As an example of this surface activated bonding method, as shown in the conceptual diagram of FIG. 2, an ion beam is irradiated on the surface of the metal (M) in a vacuum chamber, and as shown in the conceptual diagram of FIG. By exposing the surfaces and bringing the active metal surfaces into contact with each other as shown in the conceptual diagram of FIG. 4, the metals (M) can be joined to each other.
[0058]
The present invention applies such a principle. That is, after cleaning the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer in a vacuum atmosphere, the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer are bonded to each other. Fixed to. Accordingly, in the manufacturing process of the flat display device, it is not necessary to provide the spacer holding portion. Nevertheless, it is possible to avoid the problem that the spacer is inclined in the manufacturing process of the flat display device. Moreover, since there is no need to use a material for fixing the spacer, there is no problem such as gas release from the material for fixing the spacer or thermal deterioration of the material for fixing the spacer.
[0059]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments of the present invention (hereinafter, abbreviated as embodiments) with reference to the drawings.
[0060]
(Embodiment 1)
Embodiment 1 relates to a method for manufacturing a flat display device of the present invention. In the first embodiment, the flat display device is a cold cathode field emission display device (hereinafter simply referred to as a display device).
[0061]
FIG. 5 is a schematic partial end view of the display device of Embodiment 1 (a so-called three-electrode display device), and schematically shows the arrangement of the phosphor layers 23 in the anode panel AP included in the display device. FIG. 6 shows an arrangement diagram, and FIG. 7 shows a schematic partial perspective view of the cathode panel CP. FIG. 5 corresponds to, for example, an end view along arrow AA in FIG. In FIG. 6, the spacer 31 is hatched to clearly show the spacer 31.
[0062]
In the display device according to the first embodiment, the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) are adhered at their peripheral edges, and the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel AP). The space sandwiched by CP) is in a vacuum state. An anode electrode and a phosphor layer are formed on the anode panel AP, and a plurality of cold cathode field emission devices (hereinafter, abbreviated as field emission devices) are formed on the cathode panel CP.
[0063]
The anode panel AP includes, for example, a base 20 made of a glass substrate and a phosphor layer 23 formed on the base 20 and having a predetermined pattern (for a color display, a red light-emitting phosphor layer 23R and a green light-emitting phosphor layer 23G. , A blue light emitting phosphor layer 23B) and an anode electrode 24 made of an aluminum (Al) thin film which also functions as a reflective film formed thereon. A light absorbing layer (black matrix) 21 that absorbs light from the phosphor layer 23 is formed on the base 20 between the phosphor layers 23. The light absorbing layer 21 is made of a chromium oxide / chromium laminated film.
[0064]
On the other hand, the field emission device provided on the cathode panel CP of the display device shown in FIGS. 5 and 7 is a so-called Spindt-type field emission device having the conical electron emission portion 15. The field emission device includes a cathode electrode 11 formed on a support 10, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, a gate electrode 13 formed on the insulating layer 12, An opening 14 provided in the electrode 13 and the insulating layer 12 (a first opening 14A provided in the gate electrode 13 and a second opening 14B provided in the insulating layer 12) and a bottom of the opening 14 It is composed of a conical electron emitting portion 15 formed on the located cathode electrode 11. In general, the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are formed such that projected images of these two electrodes are formed in stripes in directions orthogonal to each other, and a region corresponding to a portion where the projected images of these two electrodes overlap ( Usually, a plurality of field emission elements are provided in the electron emission area EA (corresponding to the area of one pixel and being the electron emission area EA). Further, such electron emission areas EA are usually arranged in a two-dimensional matrix in the effective area of the cathode panel CP.
[0065]
One pixel includes an electron emission region EA on the cathode panel side and a phosphor layer 23 on the anode panel side facing the electron emission region EA. In the effective area, such pixels are arranged, for example, in the order of several hundred thousand to several million.
[0066]
Alumina (Al) is provided between the first panel effective area and the second panel effective area functioning as a display portion.₂O₃) Is provided. A spacer bonding layer 32 made of, for example, aluminum (Al) is formed so as to cover one top surface 31A of the spacer 31. Further, a conductive material layer 33 made of aluminum (Al) is formed so as to cover the other top surface 31B of spacer 31. In the first embodiment, since the top surface 31A of the spacer 31 is fixed to the anode electrode 24 formed on the anode panel AP, the portion of the anode electrode 24 to which the top surface 31A of the spacer 31 is fixed is joined to the panel. Corresponds to a layer.
[0067]
The spacer 31 is fixed to the first panel effective area by bonding (surface activation bonding) between the surface of the spacer bonding layer 32 and the surface of the panel bonding layer (anode electrode 24). The other top surface 31B of the spacer 31 is in contact with the stripe-shaped conductor layer 16 via the conductive material layer 33. Here, the striped conductor layer 16 made of aluminum (Al) is formed on the insulating layer 12 and extends in parallel with the striped gate electrode 13. In FIG. 7, the illustration of the conductor layer 16 is omitted.
[0068]
The cross-sectional shape of the spacer 31 when the spacer 31 is cut along a virtual plane perpendicular to the longitudinal direction is an elongated rectangle. Before being fixed to the first panel effective area and the second panel effective area, the spacer 31 is substantially linear along its longitudinal direction. The length of the spacer 31 was about 100 mm, the thickness was about 0.1 mm, and the height was about 2 mm.
[0069]
The spacer 31 can be manufactured by forming a so-called green sheet, firing the green sheet, and cutting the green sheet fired product. A spacer joining layer 32 and a conductive material layer 33 made of aluminum (Al) are formed by, for example, a sputtering method so as to cover each of the top surfaces 31A and 31B of the spacer 31 thus obtained.
[0070]
A relative negative voltage is applied to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 40, a relative positive voltage is applied to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 41, and the anode electrode 24 has a higher voltage than the gate electrode 13. A higher positive voltage is applied from the anode electrode control circuit 42. When displaying on such a display device, for example, a scanning signal is input to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 40, and a video signal is input to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 41. Conversely, a video signal may be input to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 40, and a scanning signal may be input to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 41. Due to an electric field generated when a voltage is applied between the cathode electrode 11 and the gate electrode 13, electrons are emitted from the electron emitting portion 15 based on the quantum tunnel effect, and the electrons are attracted to the anode electrode 24. It passes through and collides with the phosphor layer 23. That is, the operation and the brightness of the display device are basically controlled by the voltage applied to the gate electrode 13 and the voltage applied to the electron emission unit 15 through the cathode electrode 11.
[0071]
Since one top surface 31A of the spacer 31 is electrically connected to the anode electrode 24 via the spacer bonding layer 32, a discharge occurs between the one top surface 31A of the spacer 31 and the anode electrode 24. Can be prevented from occurring. On the other hand, since the other top surface 31B of the spacer 31 is electrically connected to the conductor layer 16 via the conductive material layer 33, the space between the other top surface 31B of the spacer 31 and the conductor layer 16 is formed. Discharge can be prevented. Note that the conductor layer 16 is grounded.
[0072]
Hereinafter, the method of manufacturing the display device according to the first embodiment illustrated in FIGS. 5 and 6 will be described with reference to FIG. 8A, which is a schematic partial end view of the base 20 and the like constituting the anode panel AP. (C) and FIG. 9 and FIG. 10 which are conceptual views of the bonding chamber.
[0073]
[Step-100]
First, a light absorbing layer 21 is formed on a base 20 made of a glass substrate. Specifically, first, a resist layer is formed on the entire surface of the substrate 20, and the resist layer on the portion of the substrate 20 where the light absorbing layer 21 is to be formed is removed by performing exposure and development. Next, after a chromium film and a chromium oxide film are sequentially formed on the entire surface by a vacuum deposition method, the resist layer and the chromium film and the chromium oxide film thereon are removed. Thus, the light absorption layer 21 functioning as a black matrix can be formed (see FIG. 8A).
[0074]
[Step-110]
Next, in order to form a red light-emitting phosphor layer, for example, red light-emitting phosphor particles are dispersed in polyvinyl alcohol (PVA) resin and water, and further a red light-emitting phosphor slurry to which ammonium dichromate is added is applied to the entire surface. After the application, the red light emitting phosphor slurry is dried, exposed, and developed to form a red light emitting phosphor layer 23R in a predetermined region of the base 20. By performing such an operation similarly for the green light emitting phosphor slurry and the blue light emitting phosphor slurry, finally, the red light emitting phosphor layer 23R and the green light emitting phosphor layer 23G Then, a blue light emitting phosphor layer 23B is formed (see FIG. 8B and a schematic partial arrangement diagram of FIG. 6).
[0075]
[Step-120]
Thereafter, an anode electrode 24 made of aluminum is formed on the entire surface by a vacuum deposition method (see FIG. 8C).
[0076]
[Step-130]
On the other hand, a cathode panel CP including an electron emission area EA including a plurality of field emission devices is prepared. On the insulating layer 12, a striped conductor layer 16 extending in parallel with the striped gate electrode 13 is formed. The details of the field emission device will be described later. Further, a frit glass is applied as an adhesive layer to an adhesion portion between the frame (not shown) and the cathode panel CP (more specifically, the support 10), and the cathode panel CP (more specifically, the support 10) ) And the frame are bonded together, and the frit glass is dried by pre-baking, followed by main firing at about 390 ° C. for 10 to 30 minutes. Further, an adhesive layer made of a low-melting metal material is formed or arranged at a position where the frame is bonded to the anode panel AP (more specifically, the base 20). Then, the display device is assembled. In assembling the display device, a chamber (joining chamber) for forming a vacuum atmosphere for joining the surface of the spacer joining layer and the surface of the panel joining layer after cleaning the surface of the spacer joining layer and the surface of the panel joining layer. 100), and a multi-chamber apparatus (not shown) in which the first panel and the second panel are bonded to each other at their peripheral edges by a transfer path in a vacuum atmosphere for forming a vacuum atmosphere. Is used.
[0077]
[Step-130A]
That is, the anode panel AP and the spacer 31 are carried into the bonding chamber 100 via the gate valve, the load lock chamber, and the transfer path (these are not shown). The bonding chamber 100 whose conceptual diagram is shown in FIG. 9 is specifically a chamber for executing an etching method using an ion beam. On the other hand, the cathode panel CP is carried into a bonding chamber (these are not shown) via a gate valve, a load lock chamber, and a transfer path.
[0078]
[Step-130B]
And pressure 1 × 10^-4In the bonding chamber 100 in a high vacuum atmosphere of about Pa, the spacer 31 is sandwiched by the fixing hand 101 movable in the (X, Y, Z, θ) directions. The spacer bonding layer 32 formed on one of the top surfaces 31A is irradiated with an ion beam 103 of argon (Ar) ions emitted from the ion beam source 102 to etch the surface of the spacer bonding layer 32 by several nm to form a spacer. The surface of the bonding layer 32 is cleaned, and the surface of the spacer bonding layer 32 is activated. On the other hand, the anode panel AP is placed on the stage 104 movable in the (X, Y, Z, θ) directions, and while the stage 104 is moved, the panel bonding layer (more specifically, the anode to which the spacer 31 is to be fixed) The electrode 24) is irradiated with an ion beam 106 of argon (Ar) ions emitted from the ion beam source 105 to etch the surface of the panel bonding layer by several nm to clean the surface of the panel bonding layer. Activate the surface of the bonding layer. For example, the irradiation energy of the ion beams 103 and 106 is set to about 1 keV. The state described above is schematically shown in FIG. 9 and 10, some of the components of the anode panel AP and some of the components of the spacer 31 are not shown.
[0079]
[Step-130C]
Thereafter, the fixing hand 101 is moved to precisely align the spacer 31 with the panel bonding layer of the anode panel AP (more specifically, the portion of the anode electrode 24 to which the spacer 31 is to be fixed). Then, the surface of the spacer bonding layer 32 and the surface of the panel bonding layer (specifically, a part of the anode electrode 24) are brought into contact with each other (see FIG. 10) and bonded to fix the spacer 31 to the first panel effective area. .
[0080]
[Step-130D]
Next, after placing the second panel (cathode panel CP) on the other top surface 31B of the spacer 31, the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) are bonded at their peripheral edges. Then, the space between the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) is evacuated. Specifically, the anode panel AP that has undergone [Step-130C] is transferred from the bonding chamber to the bonding chamber, and the second panel (cathode panel CP) is placed on the other top surface 31B of the spacer 31. . At this time, the anode panel AP and the cathode panel CP are brought into contact with each other so that the conductive layer 16 provided on the cathode panel CP and the conductive material layer 33 are in contact with each other, and the phosphor layer 23 and the electron emission region EA face each other. Deploy. An adhesive layer made of a low-melting-point metal material formed or arranged at a portion of the frame that is bonded to the anode panel AP (more specifically, the base 20) is in contact with the periphery of the anode panel AP. The pressure in the bonding chamber was 1 × 10^-4It is set to about Pa. Then, the anode panel AP and the cathode panel CP are heated by a heater (not shown) provided in the bonding chamber to melt the bonding layer, and the first panel (anode panel AP) and the second panel are heated. (Cathode panels CP) are adhered at their peripheral edges.
[0081]
[Step-140]
After that, the assembly of the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) is carried out from the bonding chamber via the transfer path, the unload lock chamber, and the gate valve, and is connected to a necessary external circuit. Wiring is performed to complete a so-called three-electrode display device.
[0082]
In addition, in [Step-130D], the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) are bonded at their peripheral portions using an adhesive layer made of frit glass instead of the low melting point metal material. It can also be glued. The same can be applied to the following embodiments.
[0083]
Further, the anode panel AP that has undergone [Step-130C] may be transported from the joining chamber to the outside, and the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) may be bonded at their peripheral edges. In this case, the atmosphere at the time of bonding at the peripheral portions may be air or an inert gas atmosphere. After that, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, the frame, and the adhesive layer is exhausted through a through hole (not shown) and a chip tube (not shown), and the pressure of the space becomes 10%.^-4When the pressure reaches about Pa, the tip tube is sealed off by heating and melting. Thus, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame can be evacuated. The same can be applied to the following embodiments.
[0084]
Further, the cathode panel CP may be regarded as a first panel, the anode panel AP may be regarded as a second panel, and the conductor layer 16 may be regarded as a panel bonding layer.
[0085]
(Embodiment 2)
The second embodiment is a modification of the first embodiment. In the second embodiment, a second spacer bonding layer is also formed on the other top surface 31B of spacer 31. Specifically, the conductive material layer 33 made of aluminum (Al) formed on the other top surface 31B of the spacer 31 according to the first embodiment corresponds to a second spacer bonding layer. A second panel bonding layer is formed on the cathode panel CP corresponding to the second panel. The conductor layer 16 in the first embodiment corresponds to the second panel bonding layer.
[0086]
The flat display device having such a structure can be manufactured by the following method.
[0087]
That is, after performing the same steps as [Step-100] to [Step-120] of the first embodiment, in the same step as [Step-130A] of the first embodiment, the anode panel AP and the cathode panel CP Then, the spacer 31 is carried into the bonding chamber 100 via a gate valve, a load lock chamber, and a transfer path (these are not shown). Then, in a step similar to [Step-130B] of the first embodiment, a pressure of 1 × 10^-4In the bonding chamber 100 in a high vacuum atmosphere of about Pa, the spacer 31 is sandwiched by the fixing hand 101 movable in the (X, Y, Z, θ) directions. The spacer bonding layer 32 formed on one of the top surfaces 31A is irradiated with an ion beam 103 of argon (Ar) ions emitted from the ion beam source 102 to etch the surface of the spacer bonding layer 32 by several nm to form a spacer. The surface of the bonding layer 32 is cleaned, and the surface of the spacer bonding layer 32 is activated. On the other hand, the anode panel AP is placed on the stage 104 movable in the (X, Y, Z, θ) directions, and while the stage 104 is moved, the panel bonding layer (more specifically, the anode to which the spacer 31 is to be fixed) The electrode 24) is irradiated with an ion beam 106 of argon (Ar) ions emitted from the ion beam source 105 to etch the surface of the panel bonding layer by several nm to clean the surface of the panel bonding layer. Activate the surface of the bonding layer.
[0088]
After that, the fixing hand 101 is moved to precisely align the spacer 31 with the panel bonding layer of the anode panel AP (more specifically, the portion of the anode electrode 24 to which the spacer 31 is to be fixed). While performing, the surface of the spacer bonding layer 32 and the surface of the panel bonding layer (specifically, a part of the anode electrode 24) are brought into contact with each other and bonded to fix the spacer 31 to the first panel effective area.
[0089]
Next, while the stage 104 on which the anode panel AP is mounted is moved, the argon (the conductive material layer 33) formed on the other top surface 31B of the spacer 31 is injected into the second spacer bonding layer (conductive material layer 33) from the ion beam source. By irradiating an ion beam of Ar) ions, the surface of the second spacer bonding layer is etched by several nm, the surface of the second spacer bonding layer is cleaned, and the surface of the second spacer bonding layer is activated. . On the other hand, the cathode panel CP is placed on a second stage (not shown) movable in the (X, Y, Z, θ) directions, and while the second stage is being moved, the second panel bonding layer (more More specifically, the conductive layer 16) is irradiated with an ion beam of argon (Ar) ions emitted from an ion beam source to etch the surface of the second panel bonding layer by several nm, thereby forming a second panel. Cleaning the surface of the bonding layer and activating the surface of the second panel bonding layer.
[0090]
Then, after placing the second panel (cathode panel CP) on the other top surface 31B of the spacer 31, the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) are bonded at their peripheral edges. Then, the space between the first panel (anode panel AP) and the second panel (cathode panel CP) is evacuated. Specifically, the second stage on which the cathode panel CP is mounted is moved, and the conductor layer 16 which is the second panel bonding layer provided on the cathode panel CP and the other top surface of the spacer 31 The anode panel AP and the cathode panel CP are arranged so as to make contact with the conductive material layer 33 which is a second spacer bonding layer provided on the base material 31B, and to face the phosphor layer 23 and the electron emission region EA. . An adhesive layer made of a low-melting-point metal material formed or arranged at a portion of the frame that is bonded to the anode panel AP (more specifically, the base 20) is in contact with the periphery of the anode panel AP. Thus, the surface of the second spacer bonding layer (conductive material layer 33) and the surface of the second panel bonding layer (conductive layer 16) are bonded, and the spacer 31 can be fixed to the second panel effective area. . The anode panel AP and the cathode panel CP are heated by a heater (not shown) provided in the joining chamber to melt the adhesive layer, and the first panel (anode panel AP) and the second panel (Cathode panels CP) are adhered at their peripheral edges.
[0091]
Thereafter, by performing the same steps as [Step-140] in the first embodiment, a so-called three-electrode display device is completed.
[0092]
The cathode panel CP may be regarded as a first panel, the anode panel AP may be regarded as a second panel, the conductor layer 16 may be regarded as a panel joining layer, and the anode electrode 24 may be regarded as a second panel joining layer.
[0093]
(Embodiment 3)
In the third embodiment, various field emission devices and a method for manufacturing the same will be described.
[0094]
Field emission devices that constitute a so-called three-electrode type display device can be specifically classified into, for example, the following two categories according to the structure of the electron emission portion. That is, the field emission device of the first structure is
(A) a striped cathode electrode provided on the support and extending in the first direction;
(B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode;
(C) a stripe-shaped gate electrode provided on the insulating layer and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening provided in the gate electrode and a second opening provided in the insulating layer and communicating with the first opening;
(E) an electron emission portion provided on the cathode electrode located at the bottom of the second opening,
It has a structure in which electrons are emitted from the electron emission portion exposed at the bottom of the second opening.
[0095]
As the field emission device having such a first structure, the above-mentioned Spindt-type field emission device (a field emission device in which a conical electron emission portion is provided on the cathode electrode located at the bottom of the second opening) And a flat field emission device (a field emission device in which a substantially planar electron emission portion is provided on a cathode electrode located at the bottom of the second opening).
[0096]
The field emission device of the second structure is
(A) a striped cathode electrode provided on the support and extending in the first direction;
(B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode;
(C) a stripe-shaped gate electrode provided on the insulating layer and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening provided in the gate electrode, and a second opening provided in the insulating layer and communicating with the first opening;
Consisting of
The portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the second opening corresponds to an electron emission portion, and has a structure in which electrons are emitted from the portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the second opening.
[0097]
As a field emission device having such a second structure, a flat field emission device that emits electrons from a flat surface of a cathode electrode can be cited.
[0098]
In the Spindt-type field emission device, as a material constituting the electron-emitting portion, tungsten, tungsten alloy, molybdenum, molybdenum alloy, titanium, titanium alloy, niobium, niobium alloy, tantalum, tantalum alloy, chromium, chromium alloy, and And at least one material selected from the group consisting of silicon (polysilicon and amorphous silicon) containing impurities. The electron emission portion of the Spindt-type field emission device can be formed by, for example, a vacuum evaporation method, a sputtering method, or a CVD method.
[0099]
In the flat-type field emission device, as the material forming the electron emitting portion, it is preferable to configure the material having a work function Φ smaller than the material forming the cathode electrode. What is necessary is just to determine based on the work function of the material which comprises a cathode electrode, the potential difference between a gate electrode and a cathode electrode, the magnitude | size of required emission electron current density, etc. Typical materials constituting the cathode electrode in the field emission device include tungsten (Φ = 4.55 eV), niobium (Φ = 4.02 to 4.87 eV), molybdenum (Φ = 4.53 to 4.95 eV), Aluminum (Φ = 4.28 eV), copper (Φ = 4.6 eV), tantalum (Φ = 4.3 eV), chromium (Φ = 4.5 eV), and silicon (Φ = 4.9 eV) can be exemplified. . The electron emitting portion preferably has a work function Φ smaller than these materials, and its value is preferably about 3 eV or less. Such materials include carbon (Φ <1 eV), cesium (Φ = 2.14 eV), LaB₆(Φ = 2.66 to 2.76 eV), BaO (Φ = 1.6 to 2.7 eV), SrO (Φ = 1.25 to 1.6 eV), Y₂O₃(Φ = 2.0 eV), CaO (Φ = 1.6-1.86 eV), BaS (Φ = 2.05 eV), TiN (Φ = 2.92 eV), ZrN (Φ = 2.92 eV). be able to. It is more preferable that the electron-emitting portion is made of a material having a work function Φ of 2 eV or less. Note that the material forming the electron emitting portion does not necessarily need to have conductivity.
[0100]
Alternatively, in the flat-type field emission device, as a material constituting the electron emitting portion, a material such that the secondary electron gain δ of such a material is larger than the secondary electron gain δ of the conductive material constituting the cathode electrode. It may be selected appropriately. That is, silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), cobalt (Co), copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), nickel (Ni), platinum (Pt), and tantalum (Ta) ), Metals such as tungsten (W) and zirconium (Zr); semiconductors such as silicon (Si) and germanium (Ge); inorganic simple substances such as carbon and diamond; and aluminum oxide (Al₂O₃), Barium oxide (BaO), beryllium oxide (BeO), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), tin oxide (SnO)₂), Barium fluoride (BaF₂), Calcium fluoride (CaF₂) And the like. Note that the material forming the electron emitting portion does not necessarily need to have conductivity.
[0101]
In the flat field emission device, as a particularly preferable constituent material of the electron emission portion, carbon, more specifically, diamond, graphite, or a carbon nanotube structure can be exemplified. When the electron-emitting portion is composed of these, 5 × 10⁷The emission electron current density required for the display device can be obtained at an electric field strength of V / m or less. In addition, since diamond is an electric resistor, the emission electron current obtained from each electron emission portion can be made uniform, and thus, it is possible to suppress luminance variation when the diamond is incorporated in a display device. Further, since these materials have extremely high resistance to the sputtering action by the ions of the residual gas in the display device, the life of the field emission device can be extended.
[0102]
Specific examples of the carbon nanotube structure include carbon nanotubes and / or carbon nanofibers. More specifically, the electron emission portion may be composed of carbon nanotubes, the electron emission portion may be composed of carbon nanofibers, or the electron emission portion may be composed of a mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers. You may comprise a part. Macroscopically, carbon nanotubes and carbon nanofibers may be in the form of powder or thin film, and in some cases, the carbon nanotube structure has a conical shape. May be. Carbon nanotubes and carbon nanofibers are formed by various known CVD methods such as the well-known arc discharge method and laser ablation method such as PVD method, plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, vapor phase synthesis method and vapor phase growth method. Can be manufactured and formed.
[0103]
A method in which a flat field emission device is applied to a desired region of a cathode electrode by applying, for example, a material obtained by dispersing a carbon nanotube structure to a binder material, and then firing or curing the binder material (more specifically, epoxy After applying a carbon nanotube structure dispersed in an organic binder material such as an organic resin or an acrylic resin or an inorganic binder material such as water glass to a desired region of the cathode electrode, for example, the solvent is removed, and the binder is removed. (A method of firing and curing the material). Note that such a method is referred to as a first method for forming a carbon nanotube structure. As an application method, a screen printing method can be exemplified.
[0104]
Alternatively, the flat field emission device can be manufactured by a method in which a metal compound solution in which a carbon nanotube structure is dispersed is applied on a cathode electrode, and then the metal compound is baked. The carbon nanotube structure is fixed to the surface of the cathode electrode by the matrix containing the constituent metal atoms. Note that such a method is referred to as a second method of forming a carbon nanotube structure. The matrix is preferably made of a conductive metal oxide, more specifically, tin oxide, indium oxide, indium-tin oxide, zinc oxide, antimony oxide, or antimony oxide-tin. preferable. After firing, a state in which a part of each carbon nanotube structure is embedded in the matrix can be obtained, or a state in which the entire carbon nanotube structure is entirely embedded in the matrix can be obtained. The volume resistivity of the matrix is 1 × 10^-9Ω · m to 5 × 10^-6Ω · m is desirable.
[0105]
Examples of the metal compound constituting the metal compound solution include an organic metal compound, an organic acid metal compound, and a metal salt (eg, chloride, nitrate, acetate). As an organic acid metal compound solution, an organic tin compound, an organic indium compound, an organic zinc compound, and an organic antimony compound are dissolved in an acid (for example, hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid), and this is dissolved in an organic solvent (for example, toluene, butyl acetate, Isopropyl alcohol). Examples of the organometallic compound solution include those in which an organotin compound, an organic indium compound, an organic zinc compound, and an organic antimony compound are dissolved in an organic solvent (for example, toluene, butyl acetate, and isopropyl alcohol). When the solution is 100 parts by weight, the composition preferably contains 0.001 to 20 parts by weight of the carbon nanotube structure and 0.1 to 10 parts by weight of the metal compound. The solution may contain a dispersant and a surfactant. From the viewpoint of increasing the thickness of the matrix, an additive such as carbon black may be added to the metal compound solution. In some cases, water can be used as a solvent instead of an organic solvent.
[0106]
Examples of a method of applying a metal compound solution in which a carbon nanotube structure is dispersed on a cathode electrode include a spray method, a spin coating method, a dipping method, a die quarter method, and a screen printing method. Is preferred from the viewpoint of ease of application.
[0107]
After the metal compound solution in which the carbon nanotube structure was dispersed was applied on the cathode electrode, the metal compound solution was dried to form a metal compound layer, and then unnecessary portions of the metal compound layer on the cathode electrode were removed. Thereafter, the metal compound may be fired, or after firing the metal compound, an unnecessary portion on the cathode electrode may be removed, or the metal compound solution may be applied only on a desired region of the cathode electrode. Good.
[0108]
The calcination temperature of the metal compound is, for example, a temperature at which the metal salt is oxidized to form a conductive metal oxide, or the organometallic compound or the organic acid metal compound is decomposed to form the organic metal compound or the organic acid. The temperature may be a temperature at which a matrix (for example, a conductive metal oxide) containing metal atoms constituting the metal compound can be formed, and is preferably, for example, 300 ° C. or higher. The upper limit of the firing temperature may be a temperature at which no thermal damage or the like occurs to the components of the field emission device or the cathode panel.
[0109]
In the first method or the second method of forming the carbon nanotube structure, after the formation of the electron-emitting portion, a type of activation treatment (cleaning treatment) on the surface of the electron-emitting portion is performed. This is preferable from the viewpoint of further improving the efficiency of emitting electrons from the emitting portion. Examples of such treatment include plasma treatment in a gas atmosphere such as hydrogen gas, ammonia gas, helium gas, argon gas, neon gas, methane gas, ethylene gas, acetylene gas, and nitrogen gas.
[0110]
In the first method or the second method of forming the carbon nanotube structure, the electron emission portion may be formed on the surface of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the second opening, It may be formed so as to extend from the portion of the cathode electrode located at the bottom of the second opening to the surface of the portion of the cathode electrode other than the bottom of the second opening. Further, the electron emitting portion may be formed on the entire surface of the surface of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the second opening, or may be formed partially.
[0111]
Materials constituting the cathode electrode in various field emission devices include tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), aluminum (Al), and copper. Metals such as (Cu), gold (Au) and silver (Ag); alloys or compounds containing these metal elements (for example, nitrides such as TiN, WSi₂, MoSi₂, TiSi₂, TaSi₂Semiconductors such as silicon (Si); carbon thin films such as diamond; and ITO (indium tin oxide). The thickness of the cathode electrode is desirably in the range of approximately 0.05 to 0.5 μm, preferably 0.1 to 0.3 μm, but is not limited to such a range.
[0112]
Tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), titanium (Ti), molybdenum (Mo), chromium (Cr), aluminum (Al) are used as conductive materials for forming gate electrodes in various field emission devices. , Copper (Cu), gold (Au), silver (Ag), nickel (Ni), cobalt (Co), zirconium (Zr), iron (Fe), platinum (Pt) and zinc (Zn). At least one type of metal; alloys or compounds containing these metal elements (for example, nitrides such as TiN, WSi₂, MoSi₂, TiSi₂, TaSi₂Or a semiconductor such as silicon (Si); and conductive metal oxides such as ITO (indium tin oxide), indium oxide, and zinc oxide. Note that the conductor layer can also be formed of the same material as the conductive material forming the gate electrode.
[0113]
As a method for forming a cathode electrode, a gate electrode, and a conductor layer, for example, an evaporation method such as an electron beam evaporation method or a hot filament evaporation method, a sputtering method, a combination of a CVD method or an ion plating method and an etching method, a screen printing method, Examples of the method include a plating method and a lift-off method. According to the screen printing method or the plating method, it is possible to directly form, for example, a striped cathode electrode.
[0114]
In the field emission device having the first structure or the second structure, depending on the structure of the field emission device, one first opening and one second opening provided in the gate electrode and the insulating layer are provided. An electron emitting portion may be present, a plurality of electron emitting portions may be present in one first opening and a second opening provided in the gate electrode and the insulating layer, and a plurality of electron emitting portions may be provided in the gate electrode. A first opening is provided, one second opening communicating with the first opening is provided in the insulating layer, and one or a plurality of electron emitting portions are present in one second opening provided in the insulating layer. You may.
[0115]
The planar shape of the first opening or the second opening (shape when the opening is cut by a virtual plane parallel to the surface of the support) is circular, elliptical, rectangular, polygonal, rounded rectangle, or rounded. And any shape, such as a polygon with a circle. The first opening may be formed by, for example, isotropic etching, a combination of anisotropic etching and isotropic etching, or the first opening may be formed by a method of forming a gate electrode. It can also be formed directly. The formation of the second opening can also be performed by, for example, isotropic etching, or a combination of anisotropic etching and isotropic etching.
[0116]
In the field emission device having the first structure, a resistor layer may be provided between the cathode electrode and the electron emission portion. Alternatively, when the surface of the cathode electrode corresponds to the electron emission portion (that is, in the field emission device having the second structure), the cathode electrode corresponds to the conductive material layer, the resistor layer, and the electron emission portion. The electron emission layer may have a three-layer structure. By providing the resistor layer, the operation of the field emission device can be stabilized and the electron emission characteristics can be made uniform. Examples of the material forming the resistor layer include carbon-based materials such as silicon carbide (SiC) and SiCN, semiconductor materials such as SiN and amorphous silicon, and ruthenium oxide (RuO).₂), High melting point metal oxides such as tantalum oxide and tantalum nitride. Examples of the method for forming the resistor layer include a sputtering method, a CVD method, and a screen printing method. The resistance value is approximately 1 × 10⁵~ 1 × 10⁷Ω, preferably several MΩ.
[0117]
SiO 2 as a constituent material of the insulating layer₂, BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SiN, SiON, SOG (spin on glass), low melting point glass, SiO such as glass paste₂An insulating resin such as a system material, SiN, or polyimide can be used alone or in an appropriate combination. Known processes such as a CVD method, a coating method, a sputtering method, and a screen printing method can be used for forming the insulating layer.
[0118]
[Spindt-type field emission device]
Spindt-type field emission devices
(A) a striped cathode electrode 11 provided on a support 10 and extending in a first direction;
(B) an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11,
(C) a stripe-shaped gate electrode 13 provided on the insulating layer 12 and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening 14A provided in the gate electrode 13 and a second opening 14B provided in the insulating layer 12 and communicating with the first opening 14A;
(E) an electron-emitting portion 15 provided on the cathode electrode 11 located at the bottom of the second opening 14B;
Consisting of
It has a structure in which electrons are emitted from the conical electron emission portion 15 exposed at the bottom of the second opening 14B.
[0119]
Hereinafter, the method for manufacturing the Spindt-type field emission device will be described with reference to FIGS. 11A and 11B and FIGS. 12A and 12B which are schematic partial end views of the support 10 and the like constituting the cathode panel. This will be described with reference to B).
[0120]
This Spindt-type field emission device can be basically obtained by a method in which the conical electron emission portion 15 is formed by vertical vapor deposition of a metal material. That is, the vapor deposition particles are vertically incident on the first opening 14A provided in the gate electrode 13, but use the shielding effect of the overhanging deposit formed near the opening end of the first opening 14A. Then, the amount of the vapor deposition particles reaching the bottom of the second opening 14B is gradually reduced, and the electron-emitting portion 15, which is a conical deposit, is formed in a self-aligned manner. Here, a method of forming a peeling layer 17A on the gate electrode 13 and the insulating layer 12 in advance to facilitate removal of unnecessary overhang-like deposits will be described. In FIGS. 11 to 16, only one electron emitting portion is shown.
[0121]
[Step-A0]
First, a cathode electrode conductive material layer made of, for example, polysilicon is formed on a support body 10 made of, for example, a glass substrate by a plasma CVD method, and then the cathode electrode conductive material layer is made based on a lithography technique and a dry etching technique. Is patterned to form a striped cathode electrode 11. Then, the entire surface is SiO₂Is formed by a CVD method.
[0122]
[Step-A1]
Next, a conductive material layer for a gate electrode (for example, a TiN layer) is formed on the insulating layer 12 by a sputtering method, and then the conductive material layer for a gate electrode is patterned by a lithography technique and a dry etching technique. As a result, a gate electrode 13 having a stripe shape can be obtained. The striped cathode electrode 11 extends in the left-right direction of the drawing, and the striped gate electrode 13 extends in a direction perpendicular to the drawing.
[0123]
The gate electrode 13 is formed by a known thin film such as a PVD method such as a vacuum evaporation method, a CVD method, an electroplating method or an electroless plating method, a screen printing method, a laser ablation method, a sol-gel method, and a lift-off method. It may be formed by a combination of a forming technique and, if necessary, an etching technique. According to the screen printing method or the plating method, for example, a stripe-shaped gate electrode can be directly formed.
[0124]
[Step-A2]
Thereafter, a resist layer is formed again, a first opening 14A is formed in the gate electrode 13 by etching, a second opening 14B is formed in the insulating layer, and a cathode electrode 11 is formed on the bottom of the second opening 14B. After the exposure, the resist layer is removed. Thus, the structure shown in FIG. 11A can be obtained.
[0125]
[Step-A3]
Next, a peeling layer 17A is formed by obliquely depositing nickel (Ni) on the insulating layer 12 including the gate electrode 13 while rotating the support 10 (see FIG. 11B). At this time, by selecting a sufficiently large incident angle of the vapor deposition particles with respect to the normal line of the support 10 (for example, an incident angle of 65 to 85 degrees), almost no nickel is deposited on the bottom of the second opening 14B. The release layer 17A can be formed on the gate electrode 13 and the insulating layer 12. The peeling layer 17A protrudes in an eave shape from the opening end of the first opening 14A, whereby the diameter of the first opening 14A is substantially reduced.
[0126]
[Step-A4]
Next, for example, molybdenum (Mo) as a conductive material is vertically deposited on the entire surface (incident angle: 3 to 10 degrees). At this time, as shown in FIG. 12A, as the conductive material layer 17B having an overhang shape grows on the release layer 17A, the substantial diameter of the first opening 14A is gradually reduced. The deposition particles contributing to the deposition at the bottom of the second opening 14B gradually become limited to those passing near the center of the first opening 14A. As a result, a conical deposit is formed at the bottom of the second opening 14 </ b> B, and the conical deposit becomes the electron emission portion 15.
[0127]
[Step-A5]
Thereafter, as shown in FIG. 12B, the release layer 17A is separated from the surfaces of the gate electrode 13 and the insulating layer 12 by a lift-off method, and the conductive material layer 17B above the gate electrode 13 and the insulating layer 12 is selected. Removed. Thus, a cathode panel on which a plurality of Spindt-type field emission devices are formed can be obtained.
[0128]
[Flat field emission device (1)]
Flat field emission devices are
(A) a cathode electrode 11 provided on a support 10 and extending in a first direction;
(B) an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11,
(C) a gate electrode 13 provided on the insulating layer 12 and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening 14A provided in the gate electrode 13 and a second opening 14B provided in the insulating layer 12 and communicating with the first opening 14A;
(E) a flat electron-emitting portion 15A provided on the cathode electrode 11 located at the bottom of the second opening 14B;
Consisting of
It has a structure in which electrons are emitted from the electron emission portion 15A exposed at the bottom of the second opening 14B.
[0129]
The electron emission portion 15A is composed of a matrix 18 and a carbon nanotube structure (specifically, a carbon nanotube 19) embedded in the matrix 18 with its tip protruding. (Specifically, indium-tin oxide, ITO).
[0130]
Hereinafter, a method of manufacturing the field emission device will be described with reference to FIGS. 13A and 13B and FIGS. 14A and 14B.
[0131]
[Step-B0]
First, a stripe-shaped cathode electrode 11 made of a chromium (Cr) layer having a thickness of about 0.2 μm and formed by, for example, a sputtering method and an etching technique is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate.
[0132]
[Step-B1]
Next, a metal compound solution composed of an organic acid metal compound in which the carbon nanotube structure is dispersed is applied on the cathode electrode 11 by, for example, a spray method. Specifically, a metal compound solution exemplified in Table 1 below is used. In the metal compound solution, the organic tin compound and the organic indium compound are in a state of being dissolved in an acid (for example, hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid). Carbon nanotubes are manufactured by an arc discharge method and have an average diameter of 30 nm and an average length of 1 μm. At the time of coating, the support is heated to 70 to 150 ° C. The coating atmosphere is an air atmosphere. After coating, the support is heated for 5 to 30 minutes to sufficiently evaporate butyl acetate. As described above, by heating the support at the time of coating, the coating solution starts drying before self-leveling in a direction in which the carbon nanotubes approach the surface of the cathode electrode horizontally. The carbon nanotubes can be arranged on the surface of the cathode electrode in a state where the carbon nanotubes do not come off. That is, it is possible to orient the carbon nanotubes in a state where the tips of the carbon nanotubes face the direction of the anode electrode, in other words, in a direction approaching the normal direction of the support. In addition, a metal compound solution having the composition shown in Table 1 may be prepared in advance, or a metal compound solution to which no carbon nanotube is added is prepared, and the carbon nanotube and the metal compound are added before coating. You may mix with a solution. In addition, ultrasonic waves may be applied during the preparation of the metal compound solution in order to improve the dispersibility of the carbon nanotubes.
[0133]
[Table 1]
Organic tin compound and organic indium compound: 0.1 to 10 parts by weight
Dispersant (sodium dodecyl sulfate): 0.1 to 5 parts by weight
Carbon nanotubes: 0.1 to 20 parts by weight
Butyl acetate: residue
[0134]
Incidentally, as the organic acid metal compound solution, if a solution obtained by dissolving an organic tin compound in an acid is used, tin oxide is obtained as a matrix.If a solution obtained by dissolving an organic indium compound in an acid is used, indium oxide is obtained as a matrix. If an organic zinc compound is dissolved in an acid, zinc oxide is obtained as a matrix.If an organic antimony compound is dissolved in an acid, antimony oxide is obtained as a matrix.The organic antimony compound and the organic tin compound are obtained. Is dissolved in an acid to obtain antimony-tin oxide as a matrix. In addition, when an organotin compound is used as an organometallic compound solution, tin oxide is obtained as a matrix.When an organic indium compound is used, indium oxide is obtained as a matrix.When an organic zinc compound is used, zinc oxide is used as a matrix. When an organic antimony compound is used, antimony oxide is obtained as a matrix, and when an organic antimony compound and an organic tin compound are used, antimony-tin oxide is obtained as a matrix. Alternatively, a solution of a metal chloride (eg, tin chloride, indium chloride) may be used.
[0135]
In some cases, significant irregularities are formed on the surface of the metal compound layer after drying the metal compound solution. In such a case, it is desirable to apply the metal compound solution again on the metal compound layer without heating the support.
[0136]
[Step-B2]
After that, by firing the metal compound composed of the organic acid metal compound, a matrix (specifically, a metal oxide containing metal atoms (specifically, In and Sn)) constituting the organic acid metal compound, Even more specifically, the electron emission portion 15A in which the carbon nanotubes 19 are fixed to the surface of the cathode electrode 11 by using the ITO 18 is obtained. The firing is performed in an air atmosphere at 350 ° C. for 20 minutes. Thus, the volume resistivity of the obtained matrix 18 is 5 × 10^-7Ω · m. By using an organic acid metal compound as a starting material, the matrix 18 made of ITO can be formed even at a low firing temperature of 350 ° C. In addition, instead of the organic acid metal compound solution, an organic metal compound solution may be used, or when a metal chloride solution (for example, tin chloride or indium chloride) is used, tin chloride or indium chloride is obtained by firing. While being oxidized, a matrix 18 of ITO is formed.
[0137]
[Step-B3]
Next, a resist layer is formed on the entire surface, and a circular resist layer having a diameter of, for example, 10 μm is left above a desired region of the cathode electrode 11. Then, the matrix 18 is etched with hydrochloric acid at 10 to 60 ° C. for 1 to 30 minutes to remove an unnecessary portion of the electron emission portion. Further, if the carbon nanotubes still exist in regions other than the desired region, the carbon nanotubes are etched by oxygen plasma etching under the conditions exemplified in Table 2 below. Although the bias power may be 0 W, that is, it may be DC, it is desirable to add the bias power. Further, the support may be heated to, for example, about 80 ° C.
[0138]
[Table 2]
Equipment used: RIE equipment
Introduced gas: gas containing oxygen
Plasma excitation power: 500W
Bias power: 0-150W
Processing time: 10 seconds or more
[0139]
Alternatively, the carbon nanotubes may be etched by wet etching under the conditions exemplified in Table 3.
[0140]
[Table 3]
Working solution: KMnO₄
Temperature: 20-120 ° C
Processing time: 10 seconds to 20 minutes
[0141]
After that, the structure shown in FIG. 13A can be obtained by removing the resist layer. Note that the present invention is not limited to leaving a circular electron-emitting portion having a diameter of 10 μm. For example, the electron emission portion may be left on the cathode electrode 11.
[0142]
In addition, you may perform in order of [step-B1], [step-B3], and [step-B2].
[0143]
[Step-B4]
Next, the insulating layer 12 is formed on the electron-emitting portion 15A, the support 10, and the cathode electrode 11. Specifically, an insulating layer 12 having a thickness of about 1 μm is formed on the entire surface by, for example, a CVD method using TEOS (tetraethoxysilane) as a source gas.
[0144]
[Step-B5]
After that, a stripe-shaped gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12, a mask material layer 118 is further provided on the insulating layer 12 and the gate electrode 13, and a first opening 14A is formed in the gate electrode 13. Further, a second opening 14B communicating with the first opening 14A formed in the gate electrode 13 is formed in the insulating layer 12 (see FIG. 13B). When the matrix 18 is made of a metal oxide, for example, ITO, when the insulating layer 12 is etched, the matrix 18 is not etched. That is, the etching selectivity between the insulating layer 12 and the matrix 18 is almost infinite. Therefore, the carbon nanotube 19 is not damaged by the etching of the insulating layer 12.
[0145]
[Step-B6]
Next, it is preferable to remove a part of the matrix 18 under the conditions exemplified in Table 4 below to obtain the carbon nanotubes 19 with the tips projecting from the matrix 18. Thus, the electron emission portion 15A having the structure shown in FIG. 14A can be obtained.
[0146]
[Table 4]
Etching solution: hydrochloric acid
Etching time: 10-30 seconds
Etching temperature: 10-60 ° C
[0147]
In some cases, the surface state of some or all of the carbon nanotubes 19 changes due to etching of the matrix 18 (for example, oxygen atoms, oxygen molecules, and fluorine atoms are adsorbed on the surface), and the carbon nanotubes 19 are inactive with respect to field emission. is there. Therefore, after that, it is preferable to perform the plasma processing in the hydrogen gas atmosphere on the electron emission unit 15A, whereby the electron emission unit 15A is activated, and the electron emission efficiency of the electron emission unit 15A is further improved. Can be improved. Table 5 shows the conditions of the plasma processing.
[0148]
[Table 5]
Gas used: H₂= 100sccm
Power supply power: 1000W
Support applied power: 50V
Reaction pressure: 0.1 Pa
Support temperature: 300 ° C
[0149]
Thereafter, in order to release gas from the carbon nanotube 19, a heat treatment or various plasma treatments may be performed, or a substance to be adsorbed to intentionally adsorb the adsorbed substance on the surface of the carbon nanotube 19 may be used. The carbon nanotubes 19 may be exposed to a contained gas. In order to purify the carbon nanotubes 19, an oxygen plasma treatment or a fluorine plasma treatment may be performed.
[0150]
[Step-B7]
Thereafter, it is preferable to retreat the side wall surface of the second opening 14B provided in the insulating layer 12 by isotropic etching from the viewpoint of exposing the opening end of the gate electrode 13. The isotropic etching can be performed by dry etching using radicals as a main etching species, such as chemical dry etching, or wet etching using an etchant. As the etchant, for example, a mixture of a 49% hydrofluoric acid aqueous solution and pure water at a ratio of 1: 100 (volume ratio) can be used. Next, the mask material layer 118 is removed. Thus, the field emission device shown in FIG. 14B can be completed.
[0151]
After [Step-B5], the steps may be executed in the order of [Step-B7] and [Step-B6].
[0152]
[Flat field emission device (No. 2)]
FIG. 15A is a schematic partial cross-sectional view of the flat field emission device. The flat field emission device includes a cathode electrode 11 formed on a support 10 made of, for example, glass, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a gate electrode formed on the insulating layer 12. 13, an opening 14 penetrating through the gate electrode 13 and the insulating layer 12 (a first opening provided in the gate electrode 13 and a second opening provided in the insulating layer 12 and communicating with the first opening); In addition, it comprises a flat electron emission portion (electron emission layer 15B) provided on the portion of the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14. Here, the electron emission layer 15B is formed on the striped cathode electrode 11 extending in the direction perpendicular to the plane of the drawing. Further, the gate electrode 13 extends in the horizontal direction of the drawing. The cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are made of chromium. The electron emission layer 15B is specifically formed of a thin layer made of graphite powder. In the flat field emission device shown in FIG. 15A, the electron emission layer 15B is formed over the entire surface of the cathode electrode 11, but the invention is not limited to such a structure. In short, it is only necessary that the electron emission layer 15B is provided at least at the bottom of the opening 14.
[0153]
[Flat field emission device]
FIG. 15B is a schematic partial cross-sectional view of the flat field emission device. This planar type field emission device is formed on a striped cathode electrode 11 formed on a support 10 made of, for example, glass, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and an insulating layer 12. And a first opening and a second opening (opening 14) penetrating the gate electrode 13 and the insulating layer 12. The cathode electrode 11 is exposed at the bottom of the opening 14. The cathode electrode 11 extends in a direction perpendicular to the plane of the drawing, and the gate electrode 13 extends in a horizontal direction of the drawing. The cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are made of chromium (Cr), and the insulating layer 12 is made of SiO.₂Consists of Here, the portion of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14 corresponds to the electron emitting portion 15C.
[0154]
As described above, the present invention has been described based on the embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these. The configurations and structures of the anode panel, the cathode panel, the display device, and the field emission device described in the embodiment of the invention are exemplifications, and can be appropriately changed. The anode panel, the cathode panel, the display device, and the field emission device Is also an example, and can be changed as appropriate. Further, various materials used in the production of the anode panel and the cathode panel are also examples, and can be appropriately changed. In the display device, color display has been described as an example, but a monochrome display may be used.
[0155]
The anode electrode may be an anode electrode in which the effective area is covered with one sheet of conductive material, or one or a plurality of electron-emitting portions or an anode electrode unit corresponding to one or a plurality of pixels collectively. An anode electrode of the type described above may be used. When the anode electrode has the former configuration, such an anode electrode may be connected to the anode electrode control circuit. When the anode electrode has the latter configuration, for example, each anode electrode unit may be connected to the anode electrode control circuit.
[0156]
In the field emission device, one electron emission portion corresponds to one opening portion. However, depending on the structure of the field emission device, a plurality of electron emission portions correspond to one opening portion. Or a form in which one electron-emitting portion corresponds to a plurality of openings. Alternatively, a plurality of first openings are provided in the gate electrode, a plurality of second openings communicating with the plurality of first openings in the insulating layer are provided, and one or a plurality of electron-emitting portions are provided. You can also.
[0157]
The gate electrode may be a type in which the effective region is covered with one sheet of a conductive material (having a first opening). In this case, a positive voltage (for example, 160 volts) is applied to the gate electrode. Then, for example, a switching element composed of a TFT is provided between the electron emission unit forming each pixel and the cathode electrode control circuit, and the operation of the switching element changes the state of application to the electron emission unit forming each pixel. Control to control the light emitting state of the pixel.
[0158]
Alternatively, the cathode electrode may be a cathode electrode in which the effective area is covered with one sheet of conductive material. In this case, a voltage (for example, 0 volt) is applied to the cathode electrode. Then, for example, a switching element composed of a TFT is provided between the electron emission unit forming each pixel and the gate electrode control circuit, and the operation of the switching element changes the state of application to the electron emission unit forming each pixel. Control to control the light emitting state of the pixel.
[0159]
In the field emission device, a second insulating layer 52 may be further provided on the gate electrode 13 and the insulating layer 12, and a focusing electrode 53 may be provided on the second insulating layer 52. FIG. 16 is a schematic partial end view of a field emission device having such a structure. In the second insulating layer 52, a third opening 54 communicating with the first opening 14A is provided. The converging electrode 53 is formed, for example, in [Step-A2], after forming the stripe-shaped gate electrode 13 on the insulating layer 12, forming the second insulating layer 52, and then forming the second insulating layer 52. After the patterned converging electrode 53 is formed thereon, the converging electrode 53 and the second insulating layer 52 may be provided with the third opening 54, and the gate electrode 13 may be provided with the first opening 14A. Incidentally, depending on the patterning of the focusing electrode, a focusing electrode of a type in which one or a plurality of electron-emitting portions or a focusing electrode unit corresponding to one or a plurality of pixels may be formed, Can be formed as a focusing electrode of a type in which is coated with one sheet of conductive material. Although FIG. 16 shows a Spindt-type field emission device, it goes without saying that other field emission devices can be used.
[0160]
The focusing electrode is formed not only by such a method but also by, for example, SiO 2 on both sides of a metal plate made of 42% Ni—Fe alloy having a thickness of several tens μm.₂After the insulating film made of is formed, an aperture is formed by punching or etching in a region corresponding to each pixel to form a focusing electrode. Then, the cathode panel, the metal plate, and the anode panel are stacked, and a frame body is arranged on the outer peripheral portion of both panels, and a heat treatment is performed, so that the insulating film and the insulating layer 12 formed on one surface of the metal plate are separated. The display device can also be completed by bonding, bonding the insulating film formed on the other surface of the metal plate and the anode panel, integrating these members, and then enclosing in a vacuum.
[0161]
The electron emission region can be constituted by a field emission element commonly called a surface conduction type field emission element. This surface conduction type field emission device is composed of, for example, tin oxide (SnO) on a support made of glass.₂), Gold (Au), indium oxide (In)₂O₃) / Tin oxide (SnO)₂), A conductive material such as carbon, palladium oxide (PdO), etc., having a small area, and a pair of electrodes arranged at a predetermined interval (gap) in a matrix. A carbon thin film is formed on each electrode. Then, a row-direction wiring is connected to one electrode of the pair of electrodes, and a column-direction wiring is connected to the other electrode of the pair of electrodes. By applying a voltage to the pair of electrodes, an electric field is applied to the carbon thin films facing each other across the gap, and electrons are emitted from the carbon thin films. By causing the electrons to collide with the phosphor layer on the anode panel, the phosphor layer is excited and emits light, and a desired image can be obtained.
[0162]
In the embodiment, the display device is a so-called three-electrode type, but the display device may be a so-called two-electrode type. FIG. 17 is a schematic partial end view of a two-electrode display device. Note that the example shown in FIG. 17 is a modification of the display device described in Embodiment 1, and FIG. 17 corresponds to an end view taken along arrow AA in FIG. The spacer 31 has substantially the same structure and configuration as in the first or second embodiment, and the display device is formed by a method substantially the same as in the first or second embodiment. Can be.
[0163]
The field emission device in this display device includes an electron emission portion 15A composed of a cathode electrode 11 provided on a support 10 and a carbon nanotube 19 as a carbon nanotube structure formed on the cathode electrode 11. Become. The carbon nanotubes 19 are fixed to the surface of the cathode electrode 11 by the matrix 18. The anode electrode 24A constituting the anode panel AP has a stripe shape. The projected image of the striped cathode electrode 11 is orthogonal to the projected image of the striped anode electrode 24A. Specifically, the cathode electrode 11 extends in the direction perpendicular to the plane of the paper of FIG. 17, and the anode electrode 24A extends in the horizontal direction of the plane of the paper of FIG. In the cathode panel CP of this display device, a large number of electron emission areas EA formed of a plurality of the above-described field emission elements are formed in a two-dimensional matrix in the effective area.
[0164]
One pixel has a stripe-shaped cathode electrode 11 on the cathode panel side, an electron-emitting portion 15A formed thereon, and a phosphor layer arranged in an effective area of the anode panel AP so as to face the electron-emitting portion 15A. 23. In the effective area, such pixels are arranged, for example, in the order of several hundred thousand to several million.
[0165]
Further, a spacer 31 is arranged between the cathode panel CP and the anode panel AP in order to maintain a constant distance between the two panels.
[0166]
In this display device, based on the electric field formed by the anode electrode 24A, electrons are emitted from the electron emitting portion 15A based on the quantum tunnel effect, and the electrons are attracted to the anode electrode 24A and collide with the phosphor layer 23. That is, display is performed by a so-called simple matrix method in which electrons are emitted from the electron emission portion 15A located in a region where the projected image of the anode electrode 24A and the projected image of the cathode electrode 11 overlap (anode electrode / cathode electrode overlapping region). The device is driven. Specifically, a relatively negative voltage is applied from the cathode electrode control circuit 40 to the cathode electrode 11, and a relatively positive voltage is applied from the anode electrode control circuit 42 to the anode electrode 24A. As a result, electrons located in the anode / cathode electrode overlap region of the column-selected cathode electrode 11 and the row-selected anode electrode 24A (or the row-selected cathode electrode 11 and the column-selected anode electrode 24A). Electrons are selectively emitted into the vacuum space from the carbon nanotubes 19 constituting the emission section 15A, and the electrons are attracted to the anode electrode 24A and collide with the phosphor layer 23 constituting the anode panel AP, and the phosphor layer 23 is excited to emit light.
[0167]
Note that the structure of the display device described in Embodiment 2 can be applied to the above-described two-electrode type display device.
[0168]
The partition wall 22 may be provided on the anode panel AP. FIG. 18 is a schematic partial end view of the display device in the case where the partition wall 22 is provided on the anode panel AP of the display device described in Embodiment 1. Specifically, a partition 22 is formed on the base 20, and a phosphor layer 23 is formed on a portion of the base 20 between the partition 22 and the partition 22. The anode electrode 24 is formed over the entire first panel effective area from over the phosphor layer 23 to over the partition wall 22. In the anode panel AP shown in FIG. 18, a light absorbing layer 21 that absorbs light from the phosphor layer 23 is formed between the partition wall 22 and the base 20.
[0169]
FIGS. 19 to 21 schematically show the arrangement of the partitions 22, the spacer 31, and the phosphor layers 23 (23R, 23G, 23B). In FIGS. 19 to 21, the partition walls 22 and the spacers 31 are hatched for clarity. In the example shown in FIG. 19 or FIG. 20, the planar shape of the partition wall 22 is a lattice shape (cross-girder shape). That is, for example, it has a shape corresponding to one pixel, for example, surrounding four sides of the phosphor layer 23 having a substantially rectangular (dot-like) planar shape. On the other hand, in the example shown in FIG. 21, the planar shape of the partition wall 22 is a band shape or a stripe shape extending in parallel with two opposing sides of the substantially rectangular phosphor layer 23.
[0170]
【The invention's effect】
In the present invention, the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer are cleaned in a vacuum atmosphere, and then the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer are bonded. Although there is no need to provide a spacer holding portion in the process, it is possible to reliably avoid the problem that the spacer is inclined in the manufacturing process of the flat panel display device. In addition, since there is no need to separately use a material such as an adhesive for fixing the spacer, there is no problem such as gas release from the material for fixing the spacer and thermal deterioration of the material for fixing the spacer. Therefore, it is possible to easily manufacture a flat display device having a pressure-resistant structure and a simple and simple structure. As a result, it is possible to improve the assembling yield of the flat display device and further reduce the manufacturing cost of the flat display device.
[0171]
Moreover, since it is not necessary to hold the spacer by the spacer holding portion, the accuracy of the shape and processing of the spacer can be reduced, or the thickness tolerance of the spacer can be increased. Therefore, it is possible to reduce the manufacturing cost of the spacer. In addition, since the flat display device is easy to assemble and assemble, the manufacturing time of the flat display device can be shortened, and the first panel effective area of the spacer (and, in some cases, the second panel effective area) can be reduced. The spacer can be grounded at the same time as the fixing to the region).
[0172]
Further, if the bonding at the peripheral portions of the first panel and the second panel is performed through an adhesive layer made of a low melting point metal material, the degree of vacuum in the vacuum space can be improved and the high degree of vacuum can be maintained for a long time. This makes it possible to improve the reliability of the flat display device.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A and 1B are conceptual diagrams of a metal surface state and the like for explaining a surface activated bonding method.
FIG. 2 is a conceptual diagram of a metal surface state and the like for explaining a surface activated bonding method using an ion beam.
FIG. 3 is a conceptual diagram of a surface state of a metal and the like for explaining a surface activated bonding method using an ion beam, following FIG. 2;
FIG. 4 is a conceptual diagram of a surface state of a metal and the like for explaining a surface activated bonding method using an ion beam, following FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic partial end view of a cold cathode field emission display which is a flat display according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a layout diagram schematically showing the layout of spacers and phosphor layers in an anode panel constituting a cold cathode field emission display device, which is a flat display device according to Embodiment 1 of the present invention. .
FIG. 7 is a schematic partial perspective view of a cathode panel constituting a cold cathode field emission display which is a flat display according to the first embodiment of the present invention.
8 (A) to 8 (C) are schematic partial end views of a base and the like for describing a method for manufacturing an anode panel according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 9 is a conceptual diagram of a bonding chamber for describing a method of manufacturing a flat display device according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 10 is a conceptual diagram of a joining chamber for explaining a method of manufacturing the flat display device according to the first embodiment of the invention, following FIG. 9;
FIGS. 11A and 11B are schematic partial end views of a support and the like for explaining a method for manufacturing a Spindt-type cold cathode field emission device.
12A and 12B are schematic diagrams of a part of a support and the like for explaining a method of manufacturing a Spindt-type cold cathode field emission device following FIG. 11B; It is an end view.
FIGS. 13A and 13B are schematic partial end views of a support and the like for explaining a method of manufacturing a flat type cold cathode field emission device (No. 1).
FIGS. 14A and 14B are schematic diagrams of a support or the like for explaining a method of manufacturing a flat cold cathode field emission device (No. 1), following FIG. 13B. It is a typical partial end view.
FIGS. 15A and 15B are a schematic partial cross-sectional view of a flat cold cathode field emission device (No. 2) and a flat cold cathode field emission device, respectively. It is a schematic partial sectional view.
FIG. 16 is a schematic partial end view of a Spindt-type cold cathode field emission device having a focusing electrode.
FIG. 17 is a schematic partial end view of still another modification of the cold cathode field emission display which is the flat display according to the third embodiment of the present invention.
FIG. 18 is a schematic partial end view of a modification in which a partition is provided on an anode panel in a cold cathode field emission display which is a flat display according to Embodiment 1 of the present invention.
FIG. 19 is a layout diagram schematically showing the layout of barrier ribs, spacers, and phosphor layers in the anode panel constituting the cold cathode field emission display shown in FIG. 18;
20 is a layout diagram schematically showing a modification of the layout of the partition walls, the spacers, and the phosphor layers in the anode panel included in the cold cathode field emission display shown in FIG. 18;
FIG. 21 is a layout diagram schematically showing another modification of the layout of the partition walls, the spacers, and the phosphor layers in the anode panel constituting the cold cathode field emission display shown in FIG. 18;
FIG. 22 is a schematic partial end view of a cold cathode field emission display which is a conventional flat display.
FIG. 23 is a partial plan view schematically showing an example of the arrangement of partitions, spacers, and phosphor layers in a cold cathode field emission display which is a conventional flat display.
[Explanation of symbols]
CP: cathode panel, AP: anode panel, EA: electron emission region, 10: support, 11: cathode electrode, 12: insulating layer, 13: gate electrode, 14 ... opening, 14A ... first opening, 14B ... second opening, 15, 15A, 15B, 15C ... electron emission part, 16 ... conductor layer, 17A ... -Release layer, 17B ... conductive material layer, 18 ... matrix, 19 ... carbon nanotube, 20 ... substrate, 21 ... light absorption layer (black matrix), 22 ... partition wall, 23, 23R, 23G, 23B: phosphor layer, 24, 24A: anode electrode, 31: spacer, 32: spacer bonding layer, 33: conductive material layer, 40: cathode Electrode control circuit, 41 ... gate electrode system Circuit, 42 ... anode electrode control circuit, 52 ... second insulating layer, 53 ... focusing electrode, 54 ... third opening

Claims

The first panel and the second panel are adhered at their peripheral edges, and a space sandwiched between the first panel and the second panel is in a vacuum state, and the first panel effective area and the second panel function as a display part. A method for manufacturing a flat panel display device in which a spacer is provided between a panel effective area and a panel,
(A) A spacer in which a spacer bonding layer made of a metal or an alloy is formed on one top surface, and a first panel in which a panel bonding layer is formed in a portion of a first panel effective area to which the spacer is to be fixed are prepared. ,
(B) After cleaning the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer in a vacuum atmosphere, the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer are bonded to each other. Fixed in the effective area,
(C) After the second panel is placed on the other top surface of the spacer, the first panel and the second panel are bonded together at their peripheral edges, and a space sandwiched between the first panel and the second panel is formed. A method for manufacturing a flat display device, wherein the flat display device is brought into a vacuum state.

2. The method according to claim 1, wherein the cleaning of the surface of the spacer bonding layer and the surface of the panel bonding layer in the step (B) is based on an etching method using an ion beam.

On the other top surface of the spacer, a second spacer bonding layer made of a metal or an alloy is formed,
A second panel bonding layer is formed on the second panel in a portion of the second panel effective area where the spacer is to be fixed;
And (C) cleaning the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer in a vacuum atmosphere between the step (B) and the step (C);
In the step (C), the second panel is placed on the other top surface of the spacer in a vacuum atmosphere, and the surface of the second spacer bonding layer is bonded to the surface of the second panel bonding layer. 2. The method according to claim 1, further comprising the step of fixing the spacer to the second panel effective area.

The planar type according to claim 3, wherein the cleaning of the surface of the second spacer bonding layer and the surface of the second panel bonding layer in the step (D) is based on an etching method using an ion beam. A method for manufacturing a display device.

5. The method according to claim 1, wherein the spacer is made of ceramic or glass.

The flat panel display is a cold cathode field emission display. The first panel includes an anode panel on which an anode electrode and a phosphor layer are formed, and the second panel includes a plurality of cold cathode field emission devices. 5. The method of manufacturing a flat display device according to claim 1, comprising a cathode panel formed.

The flat panel display is a cold cathode field emission display. The first panel includes a cathode panel on which a plurality of cold cathode field emission devices are formed. The second panel includes an anode electrode and a phosphor layer. The method for manufacturing a flat display device according to claim 1, wherein the method comprises an anode panel formed.