JP2005149850A - Cold cathode field emission device, cold cathode field emission display device, and their manufacturing methods - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、冷陰極電界電子放出表示装置(いわゆるフィールド・エミッション・ディスプレイ:FED)とその製造方法、並びにこの表示装置に用いる冷陰極電界電子放出素子に関する。 The present invention relates to a cold cathode field emission display (so-called field emission display: FED), a manufacturing method thereof, and a cold cathode field emission device used in the display.
従来、フィールド・エミッション・ディスプレイ(FED)は、図5に示すように、一方の平板ガラス基板、いわゆる背面基板41の内面にカソード電極42と、ゲート電極44と、カソード電極42と、カソード電極に接続された電子放出部となるエミッタ46とからなる3極構造のカソード基板47と、他方の平板ガラス基板、いわゆる前面基板51の内面に蛍光面52を形成したアノード基板55とを真空空間を挟んで配置して構成される。カソード基板47は、背面基板41の内面に複数のストライプ状のカソード電極42を形成し、カソード電極42を覆って絶縁層43を形成し、この絶縁層43の上面にカソード電極42と直交する複数のストライプ状のゲート電極44を形成し、カソード電極42とゲート電極44との交叉部分に形成された開口(所謂ゲートホール)45の底面に臨むカソード電極42上にエミッタ46を形成して構成される。アノード基板55は、前面基板51の内面にエミッタ46に対向するように例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の各色蛍光体ストライプ52[52R,52G,52B]を形成すると共に、隣り合う各色蛍光体ストライプ52R、52G、52B間にブラックマトリクスパターン、例えばカーボンストライプ(CS)53を形成し、前面にメタルバック層54を被着形成して構成される。なお、上記開口45は、各色蛍光体ストライプ52に対応して複数設けられるが、図5では、1つの開口で代表している。
Conventionally, as shown in FIG. 5, a field emission display (FED) has a
このフィールド・エミッション・ディスプレイでは、ゲート電極によりエミッタ46から電子eの電界放出が制御され、電界放出された電子eがアノード電位に引かれてアノード基板55に達し蛍光体ストライプ52を励起発光して所要の画像を表示するようになされる。電子eの電界放出には、アノード電位による引き出し方式と、ゲート電位による引き出し方式、アノード電位で加速する方式がある。
In this field emission display, the field emission of electrons e from the
このようなフィールド・エミッション・ディスプレイの製造に際し、エミッタを形成するプロセスとしては、2種類あり、絶縁層43を形成する前にエミッタ46を形成する「先入れプロセス」と、ゲートホール45を形成した後にエミッタ46を形成する「後入れプロセス」が考えられている。
特許文献1には、有効領域に冷陰極電界電子放出素子を備えた第1パネルと有効領域に蛍光体層とアノード電極とを備えた第2パネルとが真空層VACを挟んで対向配置されて、冷陰極電界電子放出素子が、カソードとその上の絶縁層を介して形成されたゲートと、開口部底面のカソード上に形成されたピント型電子放出素子とから構成されてなる平面型表示装置が開示されている。
In
上述のエミッタ46の先入れプロセスでは、絶縁層43及びゲート電極44の積層プロセスやエッチング等の複数のプロセスにより、エミッタ材料がプロセス時の熱や薬品等で物理的又は化学的にダメージを受ける。また、各層の層間密着性を考慮に入れた設計も必要であり、さらに、エミッタ特性の向上を目的とする材料変更時や物理的な特性面などからの様々な制約を受ける。
In the above-described first-in process of the
そこでプロセス上エミッタ材料の受けるダメージを低減するには、エミッタ46の後入れプロセスが有効であると考えられる。しかしこの場合、エミッタ材料をゲートホール45の1つ1つの底部に直接注入していく方式では、位置合わせの精度が問題となる。また、エミッタ材料を注入しているとき、ゲートホール45の壁面にエミッタ材料46が付着すると、ゲート−カソード間での電流リークが発生する。電流リークが発生すると、所望の電界をエミッタ46に印加することが困難になるなどの不具合を発生する。
また、上述の構造では、ゲート電極44とエミッタ46の距離が発光特性に影響を与えるため、均一な絶縁層43を形成するには真空装置を使用したドライプロセスが必要であり、ウェットプロセスに比べコストが高くなる。
Therefore, it is considered that the post-insertion process of the
In the above-described structure, since the distance between the
本発明は、上述の点に鑑み、信頼性の高いエミッタを有し、発光特性に優れ、さらにドライブ電圧を小さくしかつフォーカス特性の向上を可能にした冷陰極電界電子放出素子、及びこの冷陰極電界電子放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置とその製造方法を提供するものである。 In view of the above-described points, the present invention provides a cold cathode field emission device having a highly reliable emitter, excellent light emission characteristics, further reducing drive voltage and improving focus characteristics, and the cold cathode The present invention provides a cold cathode field emission display device including a field electron emission device and a method of manufacturing the same.
本発明の冷陰極電界電子放出表示素子は、基板上にカソード電極と、ゲート電極と、カソード電極に接続された電子放出部となるエミッタからなる3極構造を備えた冷陰極電界電子放出装置であって、基板上に下部ゲート電極と絶縁層を介してカソード電極とエミッタが順次形成され、エミッタに対向する柱状のゲート電極が形成され、ゲート電極が、下部ゲート電極と柱状のゲート電極から成ることを特徴とする。 The cold cathode field emission display device of the present invention is a cold cathode field emission device having a three-electrode structure comprising a cathode electrode, a gate electrode, and an emitter serving as an electron emission portion connected to the cathode electrode on a substrate. A cathode electrode and an emitter are sequentially formed on the substrate via a lower gate electrode and an insulating layer, a columnar gate electrode facing the emitter is formed, and the gate electrode is composed of the lower gate electrode and the columnar gate electrode. It is characterized by that.
本発明の冷陰極電界電子放出素子は、さらに柱状のゲート電極を、エミッタの表面より高く形成することが好ましい。 In the cold cathode field emission device of the present invention, a columnar gate electrode is preferably formed higher than the surface of the emitter.
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置は、基板上にカソード電極と、ゲート電極と、カソード電極に接続された電子放出部となるエミッタからなる3極構造を成し、エミッタを有するカソード電極の下に絶縁層を介して下部ゲート電極が形成され、カソード電極と下部ゲート電極との交叉部にエミッタに対向する柱状のゲート電極が形成され、ゲート電極が下部ゲート電極とこれに一体の柱状のゲート電極からなる冷陰極電界電子放出素子を、備えて成ることを特徴とする。 The cold cathode field emission display according to the present invention has a tripolar structure comprising a cathode electrode, a gate electrode, and an emitter serving as an electron emission portion connected to the cathode electrode on a substrate. A lower gate electrode is formed below through an insulating layer, a columnar gate electrode facing the emitter is formed at the intersection of the cathode electrode and the lower gate electrode, and the gate electrode is integrated with the lower gate electrode. A cold cathode field emission device comprising a gate electrode is provided.
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置は、さらに冷陰極電界電子放出素子における柱状のゲート電極を、エミッタの表面より高く形成することが好ましい。 In the cold cathode field emission display device of the present invention, it is preferable that the columnar gate electrode of the cold cathode field emission device is formed higher than the surface of the emitter.
本発明の冷陰極電界電子放出装置の製造方法は、基板上にストライプ状の下部ゲート電極を形成する工程と、下部ゲート電極上に絶縁層を介してカソード電極を形成し、このカソード電極上にエミッタを形成する工程と、エミッタとカソード電極を、下部ゲート電極との交叉部に第1の開口を有するようにストライプ状にパターニングする工程と、レジストをマスクに絶縁層の第1の開口に対応する部分に下部ゲート電極に達する第2の開口を形成する工程と、下部ゲート電極に接続し、第1及び第2の開口に植立する柱状のゲート電極を形成する工程を有することを特徴とする。 The manufacturing method of a cold cathode field emission device according to the present invention includes a step of forming a stripe-shaped lower gate electrode on a substrate, and forming a cathode electrode on the lower gate electrode via an insulating layer, on the cathode electrode. A step of forming an emitter, a step of patterning the emitter and the cathode electrode in a stripe shape so as to have a first opening at the intersection of the lower gate electrode, and a first opening of the insulating layer using a resist as a mask A step of forming a second opening reaching the lower gate electrode in a portion to be formed, and a step of forming a columnar gate electrode connected to the lower gate electrode and planted in the first and second openings To do.
本発明の冷陰極電界電子放出装置の製造方法は、柱状のゲート電極をメッキ法で積層形成することが好ましい。 In the manufacturing method of the cold cathode field emission device of the present invention, it is preferable that the columnar gate electrodes are laminated by plating.
本発明の冷陰極電界電子放出素子では、ゲート電極をカソード電極の下に形成された下部ゲート電極とエミッタと対向に植立する柱状のゲート電極とで形成した3極構造により、エミッタが基板最上面に形成されエミッタ材料へのプロセスダメージの影響を少なくすることができる。エミッタが絶縁層を介さないで柱状のゲート電極に対向するので、絶縁層の厚みが発光特性に影響を与えない。エミッタが最上面に形成されるので、エミッタの有効領域が広がり、電子放出量が多くなる。 In the cold cathode field emission device according to the present invention, a gate electrode is formed of a lower gate electrode formed below the cathode electrode and a columnar gate electrode planted opposite to the emitter, so that the emitter is located at the top of the substrate. The influence of process damage on the emitter material formed on the upper surface can be reduced. Since the emitter faces the columnar gate electrode without passing through the insulating layer, the thickness of the insulating layer does not affect the light emission characteristics. Since the emitter is formed on the uppermost surface, the effective area of the emitter is expanded and the amount of electron emission is increased.
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置では、上記冷陰極電界電子放出素子を備えるので、発光特性がカソード電極とゲート電極間の絶縁層の厚みに依存することがない。電子放出量が多くなるので、発光効率が向上する。エミッタと柱状のゲート電極との間隔を小さくできるので、ゲート電極に印加する制御電圧を下げることができる。柱状ゲート電極の側面にエミッタが対向する形になり、エミッタから放出される電子の広がりが抑制される。 Since the cold cathode field emission display device of the present invention includes the cold cathode field emission device, the light emission characteristics do not depend on the thickness of the insulating layer between the cathode electrode and the gate electrode. Since the amount of electron emission increases, the light emission efficiency is improved. Since the distance between the emitter and the columnar gate electrode can be reduced, the control voltage applied to the gate electrode can be lowered. The emitter faces the side surface of the columnar gate electrode, and the spread of electrons emitted from the emitter is suppressed.
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法では、エミッタが最上層に形成され、エミッタ上に他の層を積層するプロセスがないので、エミッタ材料がプロセスダメージを受けることがない。先にエミッタを形成してエミッタ及びカソード電極に第1の開口を形成し、レジストをマスクにした絶縁層に第2の開口を形成した後、下部ゲート電極に接続する柱状のゲート電極を形成するので、エミッタと柱状のゲート電極との位置合わせは正確になり、エミッタ後入れプロセス方式のようなゲートとカソード間の短絡事故は発生しない。エミッタと柱状のゲート電極間の間隔は、柱状のゲート電極の形成時のレジストマスクの膜厚で決まり、小さくできる。 In the method of manufacturing a cold cathode field emission display according to the present invention, the emitter is formed as the uppermost layer, and there is no process of stacking other layers on the emitter, so that the emitter material is not subject to process damage. First, an emitter is formed, a first opening is formed in the emitter and cathode electrodes, a second opening is formed in an insulating layer using a resist as a mask, and then a columnar gate electrode connected to the lower gate electrode is formed. Therefore, the alignment between the emitter and the columnar gate electrode becomes accurate, and the short circuit accident between the gate and the cathode does not occur as in the emitter post-insertion process method. The distance between the emitter and the columnar gate electrode is determined by the film thickness of the resist mask when the columnar gate electrode is formed, and can be reduced.
本発明の冷陰極電界電子放出素子によれば、エミッタに対するプロセスダメージの影響が少ないので、電子放出の劣化が少なく、エミッタの信頼性が高くなる。また、エミッタの有効領域が広くなるため、例えば、エミッタをカーボンナノチューブ等の電子放出材を含む層で形成した場合、発光サイト数、すなわち電流を流して電子放出するエミッタ数を多くすることができる。したがって、この発光サイト数が多くなること、エミッタに対するプロセスダメージの影響が少ないことで、冷陰極電界電子放出表示装置に適用した場合、発光特性を向上することができる。柱状のゲート電極とカソード電極との距離を小さくすることができる。
柱状のゲート電極をエミッタ表面より高く伸ばすことにより、発光特性が絶縁層の厚みに影響しない3極構造を形成することができる。発光特性が絶縁層の厚みに依存しないので、3極構造の冷陰極電界電子放出素子の設計の自由度を上げることができる。このため製造に際して、印刷プロセス等が使用可能になるなど、製造プロセスの簡素化を可能にする。
According to the cold cathode field emission device of the present invention, since the influence of process damage on the emitter is small, the deterioration of electron emission is small and the reliability of the emitter is enhanced. Further, since the effective area of the emitter is widened, for example, when the emitter is formed of a layer containing an electron emitting material such as carbon nanotubes, the number of light emitting sites, that is, the number of emitters that emit electrons by passing a current can be increased. . Accordingly, the increase in the number of light emitting sites and the small influence of process damage on the emitter can improve the light emission characteristics when applied to a cold cathode field emission display. The distance between the columnar gate electrode and the cathode electrode can be reduced.
By extending the columnar gate electrode higher than the emitter surface, it is possible to form a tripolar structure in which the light emission characteristics do not affect the thickness of the insulating layer. Since the light emission characteristics do not depend on the thickness of the insulating layer, the degree of freedom in designing a cold cathode field emission device having a tripolar structure can be increased. For this reason, the manufacturing process can be simplified, for example, a printing process can be used in manufacturing.
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置によれば、上述の冷陰極電界電子放出素子を備えるので、発光特性を向上することができる。アノード電界によって電子を取り出す場合(アノード引っ張りのとき)、柱状のゲート電極によって、エミッタから放出される電子の広がりが抑制されるので、フォーカス特性が良くなる。
カソード電極とゲート電極との距離を小さくしやすいため、発光のためのドライブ電圧、すなわち、ゲートカソード間電圧を下げることができる。
According to the cold cathode field emission display device of the present invention, since the cold cathode field emission device described above is provided, the light emission characteristics can be improved. When electrons are taken out by an anode electric field (when the anode is pulled), the columnar gate electrode suppresses the spread of electrons emitted from the emitter, so that the focus characteristic is improved.
Since it is easy to reduce the distance between the cathode electrode and the gate electrode, the drive voltage for light emission, that is, the gate-cathode voltage can be lowered.
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法によれば、プロセスから受けるエミッタへのダメージを少なくすることができる。エミッタを基板の最上面に形成するので、先入れプロセスと比較した場合、それほど層間密着性を高める必要が無い。そのため物理的制約を受けない分、層間密着性が取れなくても発光状態の良いエミッタ材料が使用できるなどエミッタ材料設計の自由度が高くなる。柱状のゲート電極をメッキ法で形成することにより、従来のようなスパッタ等の真空装置を使用しないため、安価にゲート電極を作製することができる。そして、本発明の製造工程をとることによって、エミッタの信頼性を高め、発光特性に優れ、ドライブ電圧を小さくし、フォーカス特性を向上した冷陰極電界電子放出表示装置を製造することができる。 According to the manufacturing method of the cold cathode field emission display device of the present invention, it is possible to reduce damage to the emitter that is received from the process. Since the emitter is formed on the uppermost surface of the substrate, it is not necessary to increase the interlayer adhesion as much as compared with the first-in process. For this reason, the degree of freedom in designing the emitter material is increased because, for example, an emitter material having a good light emitting state can be used even if the interlayer adhesion is not obtained, because it is not physically restricted. By forming the columnar gate electrode by plating, a conventional vacuum device such as sputtering is not used, so that the gate electrode can be manufactured at low cost. By taking the manufacturing process of the present invention, it is possible to manufacture a cold cathode field emission display having improved emitter reliability, excellent light emission characteristics, reduced drive voltage, and improved focus characteristics.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。
図1は、本発明に係る冷陰極電界電子放出表示装置の一実施の形態を示し、図2はその要部、すなわち冷陰極電界電子放出素子の斜視図を示す。
本実施の形態に係る冷陰極電界電子放出表示装置1は、一方の平板ガラス基板いわゆる背面基板3の内面に、カソード電極6と、ゲート電極4,12,13と、カソード電極6に接続された電子放出部となるエミッタ7とからなる3極構造の冷陰極電界電子放出素子26と冷陰極電界電子放出素子26を形成したカソード基板27と、他方の平板ガラス基板いわゆる前面基板21の内面に、蛍光面28(図示せず)を形成したアノード基板25とを真空空間を挟んで配置して構成される。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 shows one embodiment of a cold cathode field emission display according to the present invention, and FIG. 2 shows a perspective view of its main part, that is, a cold cathode field emission device.
The cold cathode field
冷陰極電界電子放出素子26は、図1及び図2に示すように、背面基板3の内面にゲート電極4を構成する複数のストライプ状の下部ゲート電極13が形成され、この下部ゲート電極13上に絶縁層5を介してストライプ状の下部ゲート電極13と直交するように複数のストライプ状のカソード電極6が形成され、さらにカソード電極6の上面にエミッタ7が形成されて成る。さらに、下部ゲート電極13とカソード電極6との交叉部分には、エミッタ7、カソード電極6及び絶縁層5を通して形成した開口11を貫通するように下部ゲート電極13と一体の植立した複数の柱状のゲート電極12が形成される。この柱状のゲート電極12は、エミッタ7及びカソード電極6の内壁から所要の距離(空隙)Dを置いて形成される。ゲート電極4は、下部ゲート電極13と柱状のゲート電極12とにより構成される。柱状のゲート電極12は、エミッタ7の上面より高くなるように形成される。すなわち、柱状のゲート電極12は、基板3の上面から柱状のゲート電極12の上面までの高さH1が、基板3の上面からエミッタ7の上面までの高さH2より大きくなるように形成される。
As shown in FIGS. 1 and 2, the cold cathode
一方、図1のアノード基板25は、前面基板21の内面に、ゲート電極4とカソード電極6との各交叉領域のエミッタ7に対向するように、例えば赤(R)、緑(G)、青(B)の各色蛍光体ストライプ22[22R,22G,22B]を形成すると共に、隣り合う各色蛍光体ストライプ22R、22G、22B間にブラックマトリックスパターン、例えばカーボンストライプ(CS)23を形成し、前面にメタルバック層24を被着形成して構成される。なお、図1では図2のA−A線上の断面であるために、赤色蛍光体ストライプ22Rのみが表われる。
On the other hand, the
図3A〜図3E及び図4F〜図4Iは、上述の冷陰極電界電子放出表示装置1、特にその3極構造の冷陰極電界電子放出素子26を有するカソード基板27の製造方法を示す。
本実施の形態においては、先ず、図3Aに示すように、ガラス基板3上に下部ゲート電極13となる導電層をスパッタや蒸着等により成膜する。その後フォトリソグラフィ法にてストライプ状のレジストマスクを形成し、選択エッチングして、所要間隔をおいて平行配列されるように複数のストライプ状の下部ゲート電極13を形成する。または、金属ペーストのパターン印刷によって複数のストライプ状の下部ゲート電極13を形成してもよい。例えば、下部ゲート電極13の膜厚は、約0.1〜10μm、ストライプ幅は、約85〜100μm、ストライプピッチは、約120〜150μmとすることができる。
3A to 3E and FIGS. 4F to 4I show a method of manufacturing the above-described cold cathode field
In the present embodiment, first, as shown in FIG. 3A, a conductive layer to be the
次に、図3Bに示すように、スパッタやCVD(化学気相成長)、印刷などにより絶縁層5を下部ゲート電極13上を含む基板全面に形成する。絶縁層5の厚みの一例としては、約3〜10μmとすることができる。絶縁層5は平坦化膜である。
Next, as shown in FIG. 3B, the insulating
次に、図3Cに示すように、絶縁層5上にカソード電極6およびエミッタ7を所要の膜厚で順次積層するようにスパッタやCVDなどにより全面に形成する。カソード電極6の厚みの一例としては、約0.2〜1μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 3C, the
次に、図3Dに示すように、エミッタ上にフォトリソグラフィ法によりレジストマスク(図示せず)を形成し、選択エッチングによりストライプ状の下部ゲート電極13と直交するように平行配列する複数のストライプ状のカソードストライプ(カソード電極6とエミッタ7の積層体)8を形成する。この選択エッチングのときに、下部ゲート電極13とカソード電極6の交叉部分に絶縁層5に達する複数の第1の開口15が形成される。カソードストライプ幅の一例は、約350μm〜約400μm、ストライプピッチの一例は、約420μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 3D, a resist mask (not shown) is formed on the emitter by photolithography, and a plurality of stripes are arranged in parallel so as to be orthogonal to the stripe-shaped
次に、図3Eに示すように、レジスト膜9をカソードストライプ8上を含む基板全面に塗布する。すなわち、レジスト膜9を、その厚みH4がカソードストライプの厚みH3より厚くなるように塗布する。このレジスト膜9の厚みH4は、後で形成される。ゲート電極柱の高さH1と同一となるように形成する。
Next, as shown in FIG. 3E, a resist
次に、図4Fに示すように、レジスト膜9をパターニングしてカソードストライプ8の第1の開口15に対応する位置に、第1の開口幅d1より狭い開口幅d2の開口を有した柱状ゲート用ホールのレジストパターン10を形成する。本例の開口幅d1の一例としては、約20〜70μm、開口幅d2の一例としては、約10〜40μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 4F, the resist
次に、図4Gに示すように、レジストパターン10をマスクにして、ケミカルドライエッチング(CDE)やリアクティブイオンエッチング(RIE)、サンドブラスト等により絶縁層5をエッチングして絶縁層5に第2の開口16を形成し、下部ゲート電極13に達する柱状ゲート用の開口11を形成する。
Next, as shown in FIG. 4G, using the resist
次に、図4Hに示すように、レジストパターン10を残した状態で電界メッキや無電界メッキ等によりゲート用開口11をゲート電極用金属で埋め、下部ゲート電極13と一体化された柱状のゲート電極12を形成する。すなわち、ゲート電極4は、下部ゲート電極13と柱状のゲート電極12から形成されている。柱状のゲート電極12の高さの一例としては、約3.5〜4μmとすることができる。
Next, as shown in FIG. 4H, a columnar gate integrated with the
次に、図4Iに示すように、レジスト膜9を剥離して基板3上に目的とする冷陰極電界電子放出素子26を形成したカソード基板27が完成する。
Next, as shown in FIG. 4I, the resist
一方、図示せざるも、他方のガラス基板21上にカーボンストライプCS23と赤(R)、緑(G)、及び青(B)の各色蛍光体ストライプ22[22R,22G,22B]から成る蛍光面28を形成し、さらにメタルバック層24を形成して、アノード基板25を作製する。そして、上記カソード基板27とアノード基板25を真空空間を挟んで気密封止して、図2に示す目的の冷陰極電界電子放出表示装置1を得る。
On the other hand, although not shown, a phosphor screen comprising a carbon stripe CS23 and red (R), green (G), and blue (B) phosphor stripes 22 [22R, 22G, 22B] on the
本実施の形態に係る冷陰極電界電子放出表示装置1によれば、3極構造の冷陰極電界電子放出素子26のエミッタ7がカソード基板27の最上面に形成されるので、エミッタ材料への物理的及び化学的ダメージが少なくなり、エミッタ7の電界電子放出特性の劣化が少なくなり、エミッタ材料の品質低下を防ぐことができる。
エミッタ7がカソード基板27の最上面に形成されるので、エミッタ有効領域が大きくなり、例えばエミッタ7をカーボンナノチューブなどの電子放出材を含むペーストで形成した場合、発光サイト数、いわゆる電子放出するエミッタ数が多くなり、大きい電子放出量が得られる。
アノード電界によってエミッタ7から電子を取り出す方式(アノード引張りのとき)の場合、エミッタ7が柱状ゲート電極12より低い位置にあるので、エミッタ7から放出された電子の広がりが抑えられ、フォーカス特性を良好にする。
カソード電極6と柱状ゲート電極12との距離を小さくできるので、発光のためのドライブ電圧、特にゲートカソード間電圧を下げることができる。
ゲート電極4を、カソード電極6の下の下部ゲート電極13から柱状ゲート電極12を植立してエミッタ7の表面上まで伸ばす構成としたので、発光特性が絶縁層5の膜厚に依存せず、構造設計の自由度を上げることができる。
エミッタ7がカソード基板27の最上面に形成されるので、従来の先入れプロセス方式と比較した場合、それほど層間密着性を高める必要がない。そのため物理的制約を受けない分、層間密着性が取れなくても発光状態の良いエミッタ材料を使用することができる等、エミッタ材料設計の自由度が高くなる。
According to the cold cathode field
Since the
In the method of taking out electrons from the
Since the distance between the
Since the
Since the
本実施の形態に係る冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法によれば、エミッタ7が形成されたカソード電極6の下層から、ゲート電極4をカソード面上まで柱状に伸ばすことにより、発光特性が絶縁層5の厚みに影響しない構造をとる。柱状のゲート電極12をメッキで形成することで、従来のようなスパッタ等の真空装置を使用しないため、安価に電極を作製することができる。
エミッタ7が基板の最上面にあるため、物理的制約を受けない分、材料設計の自由度が高くなる。この製造方法自体は、基板サイズを選ばないため、電極や絶縁層の成膜装置およびエッチング装置の大型化が進めば、容易に大型化を実現することができる。本例では、装置の都合上、3.5インチサイズのガラス基板上に作製している。
According to the manufacturing method of the cold cathode field emission display according to the present embodiment, the light emission characteristics are improved by extending the
Since the
1・・冷陰極電界電子放出装置、3・・背面基板、4・・ゲート電極、5・・絶縁層、6・・カソード電極、7・・エミッタ、8・・カソードストライプ、10・・レジストパターン、11・・柱状ゲート用の開口、12・・柱状のゲート電極、13・・下部ゲート電極、15・・第1の開口、16・・第2の開口、21・前面基板、22[22R、22G、22B]・・各色蛍光体ストライプ、23・・カーボンストライプ(CS)、25・・アノード基板、26・・冷陰極電界電子放出素子、27・・カソード基板、28・・蛍光面、41・・背面基板、42・・カソード電極、43・・絶縁層、44・ゲート電極、45・・開口、46・・エミッタ材料、47・・カソード基板、51・・前面基板、52[52R、52G、52B]・・各色蛍光体ストライプ、53・・カーボンストライプ(CS)、54・・メタルバック層、55・・アノード基板
1 .. Cold cathode
Claims (6)
前記基板上に下部ゲート電極と絶縁層を介して前記カソード電極と前記エミッタが形成され、
前記カソード電極と前記下部ゲート電極との交叉部に、前記エミッタに対向する柱状のゲート電極が形成され、
前記ゲート電極が、前記下部ゲート電極と前記柱状のゲート電極から成る
ことを特徴とする冷陰極電界電子放出素子。 A cold cathode field electron emission device having a three-electrode structure comprising a cathode electrode, a gate electrode, and an emitter serving as an electron emission portion connected to the cathode electrode on a substrate,
The cathode electrode and the emitter are formed on the substrate through a lower gate electrode and an insulating layer,
A columnar gate electrode facing the emitter is formed at the intersection of the cathode electrode and the lower gate electrode,
The cold cathode field emission device, wherein the gate electrode includes the lower gate electrode and the columnar gate electrode.
ことを特徴とする請求項1記載の冷陰極電界電子放出素子。 The cold cathode field emission device according to claim 1, wherein the columnar gate electrode is formed higher than a surface of the emitter.
前記エミッタを有するカソード電極の下に絶縁層を介して下部ゲート電極が形成され、
前記カソード電極と前記下部ゲート電極との交叉部に、前記エミッタに対向する柱状のゲート電極が形成され、
前記ゲート電極が前記下部ゲート電極とこれに一体の前記柱状のゲート電極からなる冷陰極電界電子放出素子を、備えて成る
ことを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置。 A three-electrode structure comprising a cathode electrode, a gate electrode, and an emitter serving as an electron emission portion connected to the cathode electrode is formed on the substrate,
A lower gate electrode is formed through an insulating layer under the cathode electrode having the emitter,
A columnar gate electrode facing the emitter is formed at the intersection of the cathode electrode and the lower gate electrode,
A cold cathode field emission display comprising the cold cathode field emission device, wherein the gate electrode comprises the lower gate electrode and the columnar gate electrode integral with the lower gate electrode.
ことを特徴とする請求項3記載の冷陰極電界電子放出表示装置。 The cold cathode field emission display according to claim 3, wherein the columnar gate electrode in the cold cathode field emission display is formed higher than a surface of the emitter.
前記下部ゲート電極上に絶縁層を介してカソード電極を形成し、該カソード電極上にエミッタを形成する工程と、
前記エミッタと前記カソード電極を、前記下部ゲート電極との交叉部に第1の開口を有するようにストライプ状にパターニングする工程と、
前記レジストをマスクに前記絶縁層の前記第1の開口に対応する部分に、前記下部ゲート電極に達する第2の開口を形成する工程と、
前記下部ゲート電極に接続し、前記第1及び第2の開口に植立する柱状のゲート電極を形成する工程とを有する、
ことを特徴とする冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。 Forming a stripe-shaped lower gate electrode on the substrate;
Forming a cathode electrode on the lower gate electrode through an insulating layer, and forming an emitter on the cathode electrode;
Patterning the emitter and the cathode electrode in stripes so as to have a first opening at the intersection of the lower gate electrode;
Forming a second opening reaching the lower gate electrode in a portion corresponding to the first opening of the insulating layer using the resist as a mask;
Forming a columnar gate electrode connected to the lower gate electrode and planted in the first and second openings;
A method of manufacturing a cold cathode field emission display device.
ことを特徴とする請求項5記載の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法。 6. The method of manufacturing a cold cathode field emission display according to claim 5, wherein the columnar gate electrode is formed by a plating method.
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