JP2006156098A - Cathode substrate, electron source substrate, and display device - Google Patents
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Description
本発明は、印加された電界によって電子を放出する陰極基板、電子源基板及び表示装置に関する。 The present invention relates to a cathode substrate, an electron source substrate, and a display device that emit electrons by an applied electric field.
従来、この種の表示装置としては、図5に示すようなものが知られている。図5に示された従来の表示装置1は、電子源基板2と陽極3とを有し、電子源基板2は、ガラス基板2a上に形成された電子放出電極2bと、カーボンナノチューブ又はグラファイトナノファイバで形成された電子放出部2cと、電子放出電極2b上に形成された絶縁層2dと、電子放出部2cから電子を引き出す電子引出電極2eとを備え、陽極3は、ガラス基板3a上に形成され電子を捕捉する陽極電極3bと、電子の衝突によって発光する蛍光体層3cとを備え、電子放出電極2bと電子放出部2c及び電子引出電極2eとの間の電気的絶縁を絶縁層2dに確保させた構成で、電子放出電極2bと電子引出電極2eとの間に印加された電界によって放出された電子を陽極に捕捉させて蛍光体層3cを発光させるようになっている(例えば、非特許文献1〜3参照。)。
Conventionally, such a display device as shown in FIG. 5 is known. A
従来の表示装置1の製造方法としては、まず、ガラス基板2a上に電子放出電極2b及び電子放出部2cを生成するための触媒層が成膜された後パターニングされる。次いで、その上に蒸着法やスパッタ法によって例えばSiO2が成膜され絶縁層2dが形成される。さらにその上に電子引出電極2eが成膜された後パターニングされる。その後エッチングで絶縁層2dに開口部が形成され触媒層が露出された後、CVD法により電子放出電極2bに電子放出部2cが形成されて電子源基板2が得られる。そして、電子源基板2と陽極3とが所定の間隔で対向配置されてフリットシールが行われ、パネル内部が真空排気されることにより、表示装置1が得られる。
しかしながら、このような従来の表示装置では、絶縁層2dとして一般にSiO2が用いられ、SiO2とガラス基板2aとは熱膨張係数の差が大きいので、高温の環境下において実施される工程、例えば、CVD法により電子放出電極2bに電子放出部2cを形成する工程、電子源基板2と陽極3との封着工程及び真空排気工程等において絶縁層2dに亀裂や剥がれが発生し、製造歩留が低下して製造コストが増大するという問題があった。
However, in such a conventional display device, SiO 2 is generally used as the
また、従来の表示装置では、画面が大型化されるに従って、要求される膜厚精度でSiO2を成膜することが困難となると共に、電子放出電極2bと電子引出電極2eとの間の電気的短絡の原因となるピンホールが発生し易くなるので、画面の大型化を図るのが困難であるという問題があった。
Further, in the conventional display device, as the screen becomes larger, it becomes difficult to form the SiO 2 film with the required film thickness accuracy, and the electrical connection between the
本発明は、このような問題を解決するためになされたものであり、従来のものよりも低い製造コストで画面の大型化を図ることができる陰極基板、電子源基板及び表示装置を提供するものである。 The present invention has been made to solve such problems, and provides a cathode substrate, an electron source substrate, and a display device capable of increasing the size of the screen at a lower manufacturing cost than the conventional one. It is.
本発明の陰極基板は、溝が形成された基板と、所定の電界が印加されたときに電子を放出する電子放出手段とを備え、前記溝は、前記基板の一方の面に形成され、前記電子放出手段は、前記溝の内部に設けられたことを特徴とする構成を有している。 The cathode substrate of the present invention includes a substrate having a groove formed thereon and electron emission means for emitting electrons when a predetermined electric field is applied, and the groove is formed on one surface of the substrate, The electron emission means has a configuration characterized in that it is provided inside the groove.
この構成により、本発明の陰極基板は、SiO2で形成された絶縁層が廃止され、溝の段差を絶縁層として電子放出手段に電界を印加することができるので、従来発生していた絶縁層の亀裂、剥がれ、ピンホール等の不良や、高い成膜精度の確保、製造歩留の低下等の問題を回避することができ、従来のものよりも低い製造コストで画面の大型化を図ることができる。 With this configuration, the cathode substrate of the present invention eliminates the insulating layer formed of SiO 2 and can apply an electric field to the electron emission means using the step of the groove as an insulating layer. To avoid defects such as cracks, peeling and pinholes, ensuring high film formation accuracy, and lowering the production yield, and making the screen larger at a lower manufacturing cost than conventional ones. Can do.
また、本発明の陰極基板は、前記電子放出手段が、炭素系材料で形成されたことを特徴とする構成を有している。 The cathode substrate of the present invention has a configuration characterized in that the electron emission means is formed of a carbon-based material.
この構成により、本発明の陰極基板は、電子を放出する電子放出手段が炭素系材料で形成されるので、比較的低い電圧で電子を放出することができ、また、従来の製造方法をそのまま踏襲することができるので、製造コストを従来のものよりも低く抑えることができる。 With this configuration, the cathode substrate according to the present invention is capable of emitting electrons at a relatively low voltage because the electron emitting means for emitting electrons is formed of a carbon-based material, and follows the conventional manufacturing method as it is. Therefore, the manufacturing cost can be kept lower than the conventional one.
さらに、本発明の電子源基板は、陰極基板と、前記電界を印加して前記電子放出手段から前記電子を引き出す電子引出電極とを備え、前記電子引出電極は、前記陰極基板から所定の間隔をおいて対向配置されたことを特徴とする構成を有している。 Furthermore, the electron source substrate of the present invention comprises a cathode substrate and an electron extraction electrode that applies the electric field and extracts the electrons from the electron emission means, and the electron extraction electrode has a predetermined distance from the cathode substrate. In this case, the structure is characterized in that they are arranged opposite to each other.
この構成により、本発明の電子源基板は、電子引出電極が陰極基板の溝の段差を絶縁層として電子放出手段に電界を印加することができるので、従来発生していた絶縁層の亀裂、剥がれ、ピンホール等の不良や、高い成膜精度の確保、製造歩留の低下等の問題を回避することができ、従来のものよりも低い製造コストで画面の大型化を図ることができる。 With this configuration, the electron source substrate of the present invention can apply an electric field to the electron emission means using the step of the groove of the cathode substrate as an insulating layer in the electron extraction electrode, so that the insulating layer has been cracked and peeled off. In addition, problems such as defects such as pinholes, ensuring high film formation accuracy, and a decrease in manufacturing yield can be avoided, and the screen can be enlarged at a lower manufacturing cost than conventional ones.
さらに、本発明の表示装置は、電子源基板と、前記電子を捕捉する陽極とを備え、前記陽極は、前記引出電極に対して前記陰極基板が設けられた側とは異なる側に前記引出電極から所定の間隔をおいて対向配置されたことを特徴とする構成を有している。 Furthermore, the display device of the present invention includes an electron source substrate and an anode for capturing the electrons, and the anode is located on a side different from the side on which the cathode substrate is provided with respect to the extraction electrode. To each other with a predetermined distance from each other.
この構成により、本発明の表示装置は、電子引出電極が陰極基板の溝の段差を絶縁層として電子放出手段に電界を印加し、陽極が電子放出手段から放出された電子を捕捉するので、従来発生していた絶縁層の亀裂、剥がれ、ピンホール等の不良や、高い成膜精度の確保、製造歩留の低下等の問題を回避することができ、従来のものよりも低い製造コストで画面の大型化を図ることができる。 With this configuration, in the display device of the present invention, the electron extraction electrode applies an electric field to the electron emission means using the step of the groove of the cathode substrate as an insulating layer, and the anode captures the electrons emitted from the electron emission means. It is possible to avoid problems such as cracks, peeling, pinholes, etc. of the insulating layer that occurred, ensuring high film formation accuracy, lowering manufacturing yield, etc., and screens at a lower manufacturing cost than conventional ones Can be increased in size.
本発明は、従来のものよりも低い製造コストで画面の大型化を図ることができるという効果を有する陰極基板、電子源基板及び表示装置を提供することができるものである。 The present invention can provide a cathode substrate, an electron source substrate, and a display device that have the effect that the screen can be enlarged at a lower manufacturing cost than the conventional one.
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本実施の形態の表示装置の構成について説明する。 First, the structure of the display device of this embodiment will be described.
図1(a)に示すように、本実施の形態の表示装置10は、陰極基板20と、電子引出基板30と、陽極40と、スペーサ50とを有している。なお、陰極基板20及び電子引出基板30は、本発明の電子源基板を構成している。
As shown in FIG. 1A, the
陰極基板20は、ガラス基板21と、ガラス基板21に形成された溝21aの底面に設けられた電子放出電極22と、電子放出電極22上に形成された電子放出手段としてのグラファイトナノファイバ(以下「GNF」という。)23とを備えている。電子引出基板30は、ガラス基板31と、ガラス基板31上に形成されてGNF23から電子を引き出す電子引出電極32とを備えている。
The
図1(b)は、陰極基板20及び電子引出基板30を陽極40側から見たときの平面図である。図1(b)に示すように、陰極基板20のガラス基板21には溝21aが形成され、溝21a上に電子放出電極22が設けられている。なお、GNF23の図示は省略している。
FIG. 1B is a plan view of the
また、電子引出基板30のガラス基板31には、電子を通過させる開口部31aと、溝21aと直交する方向に電子引出電極32が所定の間隔で設けられている。なお、溝21aの方向を以下「縦方向」といい、この方向に直交する方向を以下「横方向」という。
The
陽極40は、ガラス基板41と、ガラス基板41上に形成されて電子を捕捉する陽極電極42と、電子の衝突によって発光する蛍光体層43とを備えている。
The
電子放出電極22及び電子引出電極32は、例えば、膜厚が100〜300nm程度のクロムで構成される。また、電子放出電極22と電子引出電極32との間には電子引出電圧が印加され、電子放出電極22と陽極電極42との間には陽極電圧が印加されるようになっている。
The
陽極電極42は、例えばITO(Indium Tin Oxide:錫ドープ酸化インジウム)のような透明電極によって構成され、蛍光体層43は、陽極電極42上に蛍光体が塗布されて形成される。
The
スペーサ50は、例えばガラスやセラミックス等で構成され、電子引出基板30と陽極40との間隔を例えば0.5mm〜2mm程度に設定するようになっている。
The
次に、本実施の形態の表示装置10の製造方法について説明する。
Next, a method for manufacturing the
最初に、陰極基板20の製造方法について図2を用いて説明する。
Initially, the manufacturing method of the
まず、図2(a)に示すように、フォトレジスト層61が縦方向のストライプ状になるようガラス基板21にパターニングされる。
First, as shown in FIG. 2A, the
次いで、例えばフッ化水素酸水溶液によってガラス基板21がウェットエッチングされて溝21aが形成される。このとき、ガラス基板21はフォトレジスト層61の範囲を超えて横方向にもサイドエッチングされ、図2(b)に示すような溝21aが得られる。溝21aは、例えば5μm程度の深さで形成される。
Next, the
続いて、図2(c)に示すように、フォトレジスト層61の上方から例えばクロムを用いて電子放出電極膜62が成膜される。電子放出電極膜62は、例えば0.2μm〜0.3μm程度の膜厚で形成される。
Subsequently, as shown in FIG. 2C, an electron
さらに、図2(d)に示すように、電子放出電極膜62上に触媒層63が成膜される。触媒層63は、例えば鉄系合金を用いて10nm程度の膜厚で形成される。鉄系合金としては、例えばニッケル42%、クロム6%、鉄52%の合金が用いられる。
Further, as shown in FIG. 2D, a
次いで、フォトレジスト層61が剥離されて、フォトレジスト層61上に成膜された電子放出電極膜62及び触媒層63も除去される。その結果、図2(e)に示すように、電子放出電極膜62及び触媒層63が溝21aの底面に形成された状態となる。
Next, the
そして、例えばCVD(Chemical Vapor Deposition:化学気相成長)法によって、図2(f)に示すように、炭素でできた細かい繊維状のGNF23が、電子放出電極膜62で形成された電子放出電極22上に生成され、陰極基板20が得られる。このCVD法による工程は、例えば、設定温度が550℃〜800℃、反応時間が5分〜20分間の条件で実施される。なお、電子放出電極膜62とは異なるパターンで触媒層63をパターニングすることにより、GNF23を電子放出電極22上の任意の場所に形成することができる。
Then, as shown in FIG. 2 (f), for example, by CVD (Chemical Vapor Deposition), an electron emission electrode in which a fine
次に、電子引出基板30の製造方法について説明する。電子引出基板30は、図1(b)に示すように、開口部31aが予め設けられたガラス基板31に、電子引出電極32が横方向に成膜されて形成される。電子引出電極32は、例えば100〜300nm程度の膜厚のクロムで形成される。なお、開口部31aは、サンドブラスト法によって形成したり、ガラス基板31として感光性ガラスを用いてフォトエッチングにより形成したりすることができる。
Next, a method for manufacturing the
次に、陽極40の製造方法について説明する。陽極40は、図1(a)に示すように、まず、スパッタリング法や蒸着法によってガラス基板41上に例えばITOが堆積されて陽極電極42が形成される。そして、蛍光体が陽極電極42上に塗布されて蛍光体層43が形成されることにより、陽極40が得られる。
Next, a method for manufacturing the
以上のように製造された陰極基板20、電子引出基板30及び陽極40は、まず、陰極基板20と電子引出基板30とが対向配置されて固着され、電子源基板が得られる。そして、電子源基板と陽極40とがスペーサ50によって固着され、封着されて真空排気された後、チップオフされて表示装置10が得られる。
The
なお、前述した製造方法において示した材質、寸法、手法等は一例であり、これらに限定されるものではない。 Note that the materials, dimensions, methods, and the like shown in the manufacturing method described above are examples, and the present invention is not limited to these.
例えば、GNF23に代えてカーボンナノチューブを陽極電極42に形成してもよい。また、図2(b)に示された溝21aを形成する工程において、前述したウェットエッチングに代えてサンドブラスト法や反応性ガスを用いたドライエッチング等の加工方法を選択することもできる。加工方法の選択や組み合わせにより、溝21aの縦横アスペクト比やサイドエッチングの寸法等を任意に設定することができるので、溝21aを所望の形状にすることができる。
For example, carbon nanotubes may be formed on the
さらに、電子引出基板30を図3及び図4に示すものに変更することもでき、以下説明する。なお、図3(a)及び(b)は、それぞれ、電子引出基板が一つの円形窓を備えた例を示す側面断面図及び平面図であり、図3(c)は、電子引出基板が複数の円形窓を備えた例を示す平面図である(側面断面図は省略。)。また、図4(a)及び(b)は、それぞれ、電子引出基板がワイヤで構成された例を示す側面断面図及び平面図である。
Furthermore, the
まず、図3(a)及び(b)に示された電子引出基板70は、ガラス基板71と、電子引出電極72とを備え、電子引出電極72には電子が通過する円形状の貫通孔71aが形成されている。電子引出基板70は、円形状の貫通孔71aが形成される構造によって、ガラス基板71の強度を維持した状態で電子放出電極22から電子を偏りなく均等に引き出すことができる。
First, the
また、図3(c)に示された電子引出基板80は、ガラス基板81と、電子引出電極82とを備え、電子引出電極82には電子が通過する複数の貫通孔81aが形成されている。電子引出基板80は、複数の貫通孔81aが形成される構造によって、ガラス基板81の強度を維持した状態で電子放出電極22から電子を引き出すことができ、陰極基板20とのアライメントを容易化することができる。
3C includes a
さらに、図4(a)及び(b)に示された電子引出基板90は、電子引出電極としての複数の金属ワイヤ91で構成されている。電子引出基板90は、複数の金属ワイヤ91が所定のピッチで並列に設けられているので、前述の電子引出基板70よりも多くの電子を引き出すことができる。なお、複数の金属ワイヤ91は、ガラス基板21と熱膨張係数を合わせた材料、例えば426合金で構成することができる。
Furthermore, the
次に、本実施の形態の表示装置10の動作について図1を用いて説明する。
Next, the operation of the
まず、電子放出電極22と電子引出電極32との間に電子引出電圧が印加され、電子放出電極22と陽極電極42との間に陽極電圧が印加される。例えば、電子引出電圧として20V〜60V程度の電圧、陽極電圧として200V〜2kV程度の電圧が印加される。
First, an electron extraction voltage is applied between the
次いで、電子引出電圧による電界によって、GNF23から電子が放出される。そして、GNF23から放出された電子は、陽極電圧による電界によって加速され、蛍光体層43を通過して蛍光体層43が発光した後、陽極電極42に達する。
Next, electrons are emitted from the
以上のように、本実施の形態の表示装置10によれば、電子引出基板30は、陰極基板20の溝21aの段差を絶縁層としてGNF23に電界を印加して電子を引き出し、陽極40は、GNF23から放出された電子を加速して捕捉する構成としたので、従来発生していた絶縁層の亀裂、剥がれ、ピンホール等の不良や、高い成膜精度の確保、製造歩留の低下等の問題を回避することができ、従来のものよりも低い製造コストで画面の大型化を図ることができる。
As described above, according to the
また、本実施の形態の表示装置10によれば、陰極基板20の溝21aの段差を絶縁層とし、従来SiO2で形成された絶縁層を廃止する構成としたので、電子放出電極と電子引出電極との間の距離を従来のものよりも精度よく設定することができ、電子放出電圧のばらつきを小さくして安定した電子放出を実現することができる。具体的には、電子放出電極と電子引出電極との間の距離を設定するに際し、従来のものは絶縁層の膜厚のばらつき及び触媒層を露出させるエッチング寸法のばらつきが影響するのに対し、本実施の形態に係る陰極基板20は、溝21aのエッチング寸法のばらつきのみが影響する構成としたからである。
Further, according to the
また、本実施の形態の表示装置10によれば、陰極基板20の溝21aの段差を絶縁層とし、従来のもので使用されていたSiO2の成膜工程を廃止する構成としたので、画面の大型化に伴って大型のSiO2成膜装置を導入する必要がなく、少ない設備投資で画面の大型化を図ることができる。
Further, according to the
また、本実施の形態の表示装置10によれば、電子を放出する電子放出手段が炭素系材料で形成される構成とし、比較的低い電子引出電圧で陰極基板20から電子を放出させることができるので省電力化を図ることができ、また、従来の製造方法をそのまま踏襲することができるので、製造コストを従来のものよりも低く抑えることができる。
Moreover, according to the
10 表示装置
20 陰極基板
21、31、41、71、81 ガラス基板
21a 溝
22 電子放出電極
23 GNF(電子放出手段)
30、70、80、90 電子引出基板
31a 開口部
32、72、82 電子引出電極
40 陽極
42 陽極電極
43 蛍光体層
50 スペーサ
61 フォトレジスト層
62 電子放出電極膜
63 触媒層
71a、81a 貫通孔
91 金属ワイヤ
DESCRIPTION OF
30, 70, 80, 90
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---|---|---|---|---|
JP2009164129A (en) * | 2008-01-09 | 2009-07-23 | Samsung Sdi Co Ltd | Light-emitting device and display device using the same as light source |
-
2004
- 2004-11-29 JP JP2004344094A patent/JP2006156098A/en active Pending
Cited By (2)
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US8164246B2 (en) | 2008-01-09 | 2012-04-24 | Samsung Sdi Co., Ltd. | Light emission device and display device using the same as light source |
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