JP2005019379A - 電界放出型表示装置およびその製造方法 - Google Patents

電界放出型表示装置およびその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置の蛍光面(表示面)の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極の組み付けができる電界放出型表示装置を得る。
【解決手段】 この電界放出型表示装置1は、制御電極9の開口部11の所定方向(x方向)の開口幅W1が遮蔽電極23の電子通過孔21の上記所定方向の開口幅W2より大きく形成され、遮蔽電極23の電子通過孔21の上記所定方向の開口幅W2の全範囲が制御電極9の開口部11の上記所定方向の開口幅W1の範囲内に重なる様に遮蔽電極23が制御電極9の前側に配置される。
【選択図】 図1

Description

本発明は、電界放出型表示装置の蛍光面(表示面)の発光均一性を改善する電界放出型表示装置及びその製造方法に関する。
一般に、電界放出型表示装置は、カソード電極が形成されたカソード基板と、前記カソード基板及び前記カソード電極上に形成された絶縁体層と、前記絶縁体層上に形成された制御電極と、前記制御電極及び前記絶縁体層を貫通して形成した開口部内に収容されて該開口部の底部に露出した前記カソード電極上に形成された電子放射物質層と、前記制御電極の前方に配置され、アノード電極及び蛍光体が形成されたアノード基板とを備えて主構成される(特許文献1,2)。この種の従来の電界放出型表示装置では、前記制御電極の前記開口部は円形に形成されている。
この様な電界放出型表示装置の中には、更に、前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記電子放射物質層から前記蛍光体へ流れる電子ビームが通過する電子通過孔が形成された遮蔽電極を備えたものがある(特許文献3)。この種の従来の電界放出型表示装置では、前記制御電極の前記開口部は上述同様に円形に形成されている。そして、前記遮蔽電極の各前記電子通過孔は、その孔の開口範囲内に前記制御電極の対応する前記開口部の開口範囲の全体が丁度重なる程度の大きさ(大き過ぎず小さ過ぎない大きさ)の例えば円形に形成されている(特許文献3の図4参照)。この構成では、前記各電子放射物質層から前記制御電極の対応する前記開口部及び前記遮蔽電極の対応する前記電子通過孔を通過して対応する前記蛍光体へ流れる電子ビームの総量は、前記制御電極の対応する前記開口部の開口範囲と前記遮蔽電極の対応する前記電子通過孔の開口範囲との重なる範囲の大きさに比例する。
又、従来の電界放出型表示装置では、制御電極及び絶縁体層を貫通する開口部は写真製造プロセスにより形成される。即ち、絶縁体層上に感光性制御電極材料層を形成し、該感光性制御電極材料層のうち、開口部にする部分を未露光のまま残して制御電極にする部分だけ露光して制御電極に変化させる。そして、感光性制御電極材料層上に現像液を流して、この現像液により感光性制御電極材料層の未露光部分(開口部にする部分)及び絶縁体層のうちの前記未露光部分に重なる部分を浸食して除去することにより、制御電極及び絶縁体層を貫通する開口部を形成する。
米国特許第3500102号明細書(図1〜図4参照) 米国特許第4857799号明細書(図2、図3参照) 特開2002−324501号公報
遮蔽電極を備えた電界放出型表示装置では、上記の通り、遮蔽電極の各電子通過孔は、その孔の開口範囲内に制御電極の対応する開口部の開口範囲の全体が丁度重なる程度の大きさに形成される為、遮蔽電極を制御電極とアノード電極との間に組み付ける際に、遮蔽電極の各電子通過孔の開口範囲内に制御電極の対応する開口部の開口範囲の全体がはみ出すこと無く重なる様にする為に、遮蔽電極を高い組付精度で組み付ける必要があるという問題があった。
又、遮蔽電極の組付位置がずれて、各蛍光体間で遮蔽電極の対応する電子通過孔の開口範囲と制御電極の対応する開口部の開口範囲との重なる範囲の大きさがが異なると、各蛍光体へ流れる電子ビームの総量にばらつきが生じて各蛍光体の発光量が不均一になり、電界放出型表示装置の蛍光面(表示面)の発光均一性が損なわれるという問題がある。又、この様な不良品は製造コストの増加を招く。
又、制御電極及び絶縁体層に貫通される開口部は円形に形成される為、開口部の開口径を小さくすると、開口部の形成の際に現像液の流れが開口部の底まで行き渡り難くなり、開口部の形成に時間が掛かり、開口部の形成が困難になる。その為、開口部の開口径を大きくせざるを得ず、その結果、開口部を稠密に形成できなくなり、電子ビームの総量が減少するという問題がある。
この発明は、上述の様な問題を解消する為になされたもので、第1の目的は、高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置の蛍光面(表示面)の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極の組み付けができる電界放出型表示装置を得るものである。
第2の目的は、制御電極及び絶縁体層に開口部を稠密に形成でき、これにより電子ビームの総量を増大化できる電界放出型表示装置の製造方法を得るものである。
上記課題を解決するためには、請求項1に記載の発明は、カソード電極が形成されたカソード基板と、前記カソード電極上に形成された電子放射物質層と、前記電子放射物質層の前側に配置され、前記電子放射物質層との対向部分に開口部が形成された制御電極と、前記制御電極の前方に配置され、アノード電極及び蛍光体が形成されたアノード基板と、前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記電子放射物質層から前記制御電極の前記開口部を通過して前記蛍光体へ流れる電子ビームが通過する電子通過孔が形成された遮蔽電極とを備えた電界放出型表示装置であって、前記制御電極の前記開口部の所定方向の開口幅が前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅より大きく形成され、前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅の全範囲が前記制御電極の前記開口部の前記所定方向の開口幅の範囲内に重なる様に、前記遮蔽電極が前記制御電極の前側に配置されるものである。
また、前記電子放射物質層が前記制御電極の前記開口部と略同形状であるものである。
請求項1に記載の発明によれば、制御電極の開口部の所定方向の開口幅が遮蔽電極の電子通過孔の前記所定方向の開口幅より大きく形成され、遮蔽電極の電子通過孔の前記所定方向の開口幅の全範囲が制御電極の開口部の前記所定方向の開口幅の範囲内に重なる様に、遮蔽電極が制御電極の前側に配置される為、遮蔽電極の組付位置が前記所定方向にずれても、各蛍光体間で遮蔽電極の対応する電子通過孔の開口範囲と制御電極の対応する開口部の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせ、従って各蛍光体へ流れる電子ビームの総量のばらつきを無くせ、これにより高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置の蛍光面(表示面)の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極の組み付けができる。
この実施の形態の電界放出型表示装置1は、図1及び図2の様に、カソード基板3と、カソード基板3上に形成されたカソード電極5と、カソード電極5上に形成された例えば後述の制御電極9の開口部11と略同形状で扁平型の電子放射物質層13と、電子放射物質層13の前側に配置され、電子放射物質層13との対向部分に開口部11が形成された制御電極9と、制御電極9の前方に配置された透明性のアノード基板15と、アノード基板15の後面に形成された例えば透明性のアノード電極17と、アノード電極17上に形成された蛍光体19と、制御電極9とアノード電極17との間に配置され、電子放射物質層13から制御電極9の開口部11を通過して蛍光体19へ流れる電子ビームBが通過する電子通過孔21が形成された遮蔽電極23とを備える。
ここでは、カソード基板3及びカソード電極5上に絶縁体層7が形成されて該絶縁体層7上に制御電極9が形成される。そして、制御電極9及び絶縁体層7を貫通する様に開口部11が形成され、該開口部11内に収容される様にして開口部11の底部に露出したカソード電極5上に電子放射物質層13が形成される。
ここでは、遮蔽電極23は、アノード電極15に掛かる高電圧から電子放射物質層13を保護する働きをする。制御電極9は、電子放射物質層13から電子を放出(引き出す)為の引出電極(ゲート電極)として機能する。
カソード電極5は、例えば、それぞれy方向を長手方向とする所定幅の帯状に形成され、互いに並行に離間配置する様にしてカソード基板3上に複数(図1では3つだけ図示される)形成される。
制御電極9は、例えば、それぞれx方向を長手方向とする所定幅の帯状に形成され、それぞれ各カソード電極5に直交する様にして且つ互いに並行に離間配置する様にして絶縁体層7上に複数(図1では1つだけ図示される)形成される。
そして、カソード電極5と制御電極9の各直交部分にはそれぞれ、上記の開口部11が、それぞれ略長方形(ここでは長方形)に形成されて、それぞれその長手方向が蛍光体19の長手方向(y方向)に直交する様にして且つ互いに並行に離間配置する様にして1つ以上(ここでは3つ(これらを開口部11a,11b,11cと呼ぶ))ずつ形成される。尚、各開口部11a,11b,11cはそれぞれ、その所定方向(ここでは蛍光体19の長手方向の直交方向(x方向))の開口幅W1が、遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の上記所定方向(x方向)の開口幅W2より大きくなる様に形成される。尚、各電子放射物質層13は、制御電極9の対応する開口部11a,11b,11cと相似形に形成されている。
蛍光体19は、アノード電極17に於けるカソード電極5と制御電極9の各直交部分との対向部分にそれぞれ例えば1つずつ形成される。各蛍光体19は、例えば、それぞれ同一寸法の線状(細長な長方形)に形成され、互いに同一方向(ここではy方向)に延びる様に形成される。
遮蔽電極23は、例えばカソード基板3と同程度の広さの板状に形成される。遮蔽電極23に於けるアノード電極17上の各蛍光体19との対向部分にはそれぞれ、上述の電子通過孔21が、蛍光体19と略同一寸法の略長方形に形成され、その長手方向が対応する蛍光体19の長手方向(y方向)に沿う様にして1つずつ設けられている。
遮蔽電極23は、その各電子通過孔21がアノード基板15上の対応する蛍光体19の正面に位置する様にして、且つその各電子通過孔21が制御電極9上の対応する開口部11に直交する様にして(即ち、図3を参照して、その各電子通過孔21のx方向の開口幅W2の全範囲が制御電極9の対応する開口部11のx方向の開口幅W1の範囲内に重なり、且つその各電子通過孔21のy方向の開口幅W3の範囲内に、制御電極9の対応する全ての開口部11a,11b,11cのy方向の開口幅W4の全範囲が重なる様にして)制御電極9とアノード電極17との間に配置される。
尚、この電界放出型表示装置1は、図示省略されているが、各基板3,15及び遮蔽電極23の間隔を保持する間隔保持体と、各基板3,15間の空間を密閉して真空に保つ外囲器と、各電極5,9,15,23への電圧印加を行う駆動回路も備えている。
この電界放出型表示装置1では、アノード電極15には、電子加速用の高電圧(例えば14kV)が常時印加される。遮蔽電極23には、アノード電極15からの高電圧電界を遮蔽すべく、アノード電極15への印加電圧より低い電圧(例えば制御電極9への印加電圧と同程度の電圧)が常時印加される。カソード電極5及び制御電極9には、それらの一方に走査的に走査電圧が印加され、それらの他方に選択的に表示電圧が印加される。そして、走査電圧及び表示電圧の印加されたカソード電極5及び制御電極9の直交部分に在る電子放射物質層13には、走査電圧と表示電圧の差により電子放出に必要な電圧(例えば500V)が掛かり、これによりその電子放射物質層13から電子(即ち電子ビームB)が放出される。放出された電子ビームBは、制御電極9の対応する開口部11及び遮蔽電極23の対応する電子通過孔21を通過し、アノード電圧15の高電圧により加速されて対応する蛍光体19に射突して該蛍光体19を発光させる。
次に、この電界放出型表示装置1の製造方法を説明する。
先ず、図4(a)の様に、カソード基板3上にカソード電極5を形成し、カソード基板3及びカソード電極5上に絶縁体層7を形成し、絶縁体層7上に感光性制御電極材料層27を形成する。
そして、図4(b)の様に、形成した感光性制御電極材料層27に対し露光原版を通して部分的に紫外線を照射することにより、感光性制御電極材料層27のうち、開口部11にする部分27aを未露光のまま残して、制御電極9にする部分27bだけを露光して硬化させて制御電極9に変化させる。このとき、感光性制御電極材料層27の未露光部分(開口部11にする部分)27aは略長方形に形成される。
そして、図4(c)の様に、感光性制御電極材料層27(27a,27b)上に薬液(ここでは現像液)を噴霧し、噴霧した薬液を感光性制御電極材料層27の未露光部分27aの長手方向(x方向)に沿って感光性制御電極材料層27の上面を流れさせ、その薬液により感光性制御電極材料層27の未露光部分27a及び絶縁体層7のうちの上記未露光部分27aに重なる部分を浸食させて除去させる。これにより制御電極9及び絶縁体層7を貫通して底部にカソード電極5が露出した略長方形の開口部11が形成される。このとき、薬液を感光性制御電極材料層27の未露光部分27aの長手方向に沿って感光性制御電極材料層27の表面に流すので、薬液の流れを制御電極9及び絶縁体層7に形成される開口部11の底まで有効に行き渡らせることができる。
そして、図2の様に、電子放射物質層13を、制御電極9及び絶縁体層7を貫通して形成した開口部11内に収容する様にして開口部11の底部に露出したカソード電極5上に形成する。
そして、図2及び図3の様に、略長方形の電子通過孔21が形成された遮蔽電極23を、制御電極9の前側に配置させる様にして且つその各電子通過孔21が制御電極9上の対応する開口部11に直交する様にして例えばカソード基板3に組み付ける。
このとき、遮蔽電極23の略長方形の電子通過孔21と制御電極9の略長方形の開口部11とを直交させるので、遮蔽電極23の組付位置P1が制御電極9の面方向(例えば制御電極9の開口部11の長手方向(x方向)にずれた位置P2,P3(図3参照))にずれても、各蛍光体19間で遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の開口範囲と制御電極9の対応する開口部11の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせ、従って各蛍光体19へ流れる電子ビームBの総量のばらつきを無くせる。
尚、図5及び図6の従来型の電界放出型表示装置100の様に、制御電極9の開口部111が遮蔽電極23の電子通過孔21内に丁度重なる程度の大きさの例えば円形に形成された場合では、遮蔽電極23の組付位置が制御電極9の面方向(例えば制御電極9の開口部111の長手方向の直交方向(x方向)にずれた位置P2,P3)にずれると、各蛍光体19間で遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の開口範囲と制御電極9の対応する開口部111の開口範囲との重なる範囲の大きさにばらつきが生じ、従って各蛍光体19へ流れる電子ビームBの総量にばらつきが生じる。
そして、図2の様に、アノード電極17及び蛍光体19が形成されたアノード基板15を、遮蔽電極23の前側に配置させる様にして且つその各蛍光体19が遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の正面に位置する様にして例えばカソード基板3に組み付ける。
以上の様に構成された電界放出型表示装置1によれば、制御電極9の各開口部11の所定方向(x方向)の開口幅W1が遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の上記所定方向の開口幅W2より大きく形成され、遮蔽電極23の各電子通過孔21の上記所定方向の開口幅W2の全範囲が制御電極9の対応する開口部11の上記所定方向の開口幅W1の範囲内に重なる様に、遮蔽電極23が制御電極9の前側に配置される為、遮蔽電極23の組付位置が上記所定方向にずれても、各蛍光体19間で遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の開口範囲と制御電極9の対応する開口部11の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせ、従って各蛍光体19へ流れる電子ビームBの総量のばらつきを無くせ、これにより高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置1の蛍光面(表示面)の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極23の組み付けができる。
又、遮蔽電極23の電子通過孔21は略長方形(ここでは長方形)に形成され、制御電極9の開口部11は遮蔽電極23の電子通過孔21と交差(ここでは直交)する略長方形に形成される為、遮蔽電極23の組付位置が制御電極9の面方向にずれても、各蛍光体19間で遮蔽電極23の対応する電子通過孔21の開口範囲と制御電極9の対応する開口部11の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせる。
遮蔽電極23の1つの電子通過孔21に対して、制御電極9に複数の開口部11a,11b,11cが形成される為、1つの蛍光体19へ流れる電子ビームBの総量を増大できる。
又、以上の様に実施される電界放出型表示装置1の製造方法によれば、感光性制御電極材料層27の未露光部分27aを略長方形に形成し、薬液を感光性制御電極材料層27の未露光部分27aの長手方向に沿って感光性制御電極材料層27の表面に流すことにより、感光性制御電極材料層27の未露光部分27a及び絶縁体層7のうちの上記未露光部分27aに重なる部分を浸食して除去する為、(1)薬液の流れを制御電極9及び絶縁体層7に形成される開口部11の底まで有効に行き渡らせることができて、(2)比較的短時間で開口部11を形成できる。そして、上記(1)の効果により、略長方形の制御電極9の開口部11の長手方向の直交方向の開口幅W4を或る程度細くしても、薬液の流れを開口部11の底まで十分に行き渡らせることができ、これにより開口部11を細長状に形成できる。又、上記(2)の効果により、開口部11の周縁が薬液により予想以上に浸食されて開口部11の開口面が予想以上に大きくなることを防止でき、これにより隣の開口部11との間隔を小さくできる。これらの効果により、開口部11を細長くして間隔を詰めて形成でき(即ち稠密に形成でき)、各蛍光体19へ流れる電子ビームBの総量を増大化できる。
尚、この実施の形態では、1つの電子通過孔21に対して3つの開口部11a,11b,11cを形成したが、1つの電子通過孔21に対して開口部11を幾つ形成しても同様の効果を得る。
尚、この実施の形態では、同じ電子通過孔21に対応する各開口部11a,11b,11cの開口面の寸法を互いに同一寸法に形成したが、それら各開口部11a,11b,11cの上記所定方向の開口幅W1が、対応する電子通過孔21の上記所定方向の開口幅W2より大きければ、互いに異なる寸法に形成してもよい。
尚、この実施の形態では、制御電極9の開口部11を長方形に形成したが、レーストラック状の略長方形や、四隅が円弧の略長方形や、対辺がテーパ状の略長方形であってもよい。
尚、この実施の形態の電界放出型表示装置1の製造方法では、露光に紫外線を用いたが、露光に用いる光を紫外線に限定するものではない。
尚、この実施の形態の電界放出型表示装置1の製造方法では、制御電極9が引出電極(グリッド電極)として構成された場合で説明したが、薬液による浸食により制御電極9に開口部11を形成する場合であれば、制御電極9が引出電極以外の他の機能の電極(例えば集束電極)として構成される場合でも適用可能である。
本発明の実施の形態の電界放出型表示装置の概略斜視図である。 本発明の実施の形態の電界放出型表示装置の側面視の構成概略図である。 本発明の実施の形態の電界放出型表示装置に於ける遮蔽電極の電子通過孔から制御電極の開口部を見た場合の平面視概略図である。 本発明の実施の形態の電界放出型表示装置の製造方法を説明する図である。 従来の電界放出型表示装置の側面視の構成概略図である。 従来の電界放出型表示装置に於ける遮蔽電極の電子通過孔から制御電極の開口部を見た場合の平面視概略図である。
符号の説明
1 電界放出型表示装置、3 カソード基板、5 カソード電極、7 絶縁体層、9 制御電極、11,11a,11b,11c 開口部、13 電子放射物質層、15 アノード基板、17 アノード電極、19 蛍光体、21 電子通過孔、23 遮蔽電極、27 感光性制御電極材料層、27a 開口部にする部分、27b 制御電極にする部分、B 電子ビーム、W1 制御電極の開口部の所定方向の開口幅、W2 遮蔽電極の電子通過孔の上記所定方向の開口幅、W3 遮蔽電極の電子通過孔の上記所定方向の直交方向の開口幅、W4 制御電極の開口部の上記所定方向の直交方向の開口幅。

Claims (5)

  1. カソード電極が形成されたカソード基板と、
    前記カソード電極上に形成された電子放射物質層と、
    前記電子放射物質層の前側に配置され、前記電子放射物質層との対向部分に開口部が形成された制御電極と、
    前記制御電極の前方に配置され、アノード電極及び蛍光体が形成されたアノード基板と、
    前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記電子放射物質層から前記制御電極の前記開口部を通過して前記蛍光体へ流れる電子ビームが通過する電子通過孔が形成された遮蔽電極とを備えた電界放出型表示装置であって、
    前記制御電極の前記開口部の所定方向の開口幅が前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅より大きく形成され、前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅の全範囲が前記制御電極の前記開口部の前記所定方向の開口幅の範囲内に重なる様に、前記遮蔽電極が前記制御電極の前側に配置されることを特徴とする電界放出型表示装置。
  2. 前記遮蔽電極の前記電子通過孔は略長方形に形成され、前記制御電極の前記開口部は前記遮蔽電極の前記電子通過孔と交差する略長方形に形成されることを特徴とする請求項1に記載の電界放出型表示装置。
  3. 前記遮蔽電極の1つの前記電子通過孔に対して、前記制御電極に複数の前記開口部が形成されることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電界放出型表示装置。
  4. 前記電子放射物質層が前記制御電極の前記開口部と略同形状であることを特徴とする請求項1〜請求項3の何れかに記載の電界放出型表示装置。
  5. 請求項1〜請求項4の何れかに記載の電界放出型表示装置の製造方法であって、
    (a)カソード基板上にカソード電極を形成し、(b)前記カソード基板及び前記カソード電極上に絶縁体層を形成し、前記絶縁体層上に感光性制御電極材料層を形成し、(c)形成した前記感光性制御電極材料層のうち、開口部にする部分を未露光のまま残して制御電極にする部分だけを露光して制御電極に変化させ、(d)前記感光性制御電極材料層の未露光部分及び前記絶縁体層のうちの前記未露光部分に重なる部分を薬液により浸食させて除去することにより、前記絶縁体層上に制御電極を形成すると共に前記制御電極及び前記絶縁体層を貫通した開口部を形成する際に、前記(c)では、前記感光性制御電極材料層の未露光部分を略長方形に形成し、前記(d)では、前記薬液を前記感光性制御電極材料層の前記未露光部分の長手方向に沿って前記感光性制御電極材料層の表面に流すことにより、前記感光性制御電極材料層の前記未露光部分及び前記絶縁体層のうちの前記未露光部分に重なる部分を浸食して除去することを特徴とする電界放出型表示装置の製造方法。
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