JP2006269335A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 走査線電極を低抵抗化して、輝度ムラを抑制した画像表示装置を提供する。
【解決手段】 第１の絶縁基板ＳＵＢ１の主面に先ず走査線下部電極ＧＬ−Ｌを形成し、その上に信号線電極ＤＬを配置する。また、薄膜の走査線上部電極ＧＬ−Ｈをトンネル絶縁膜ＩＮＳ２の上に成膜する。走査線下部電極ＧＬ−Ｌの上に電子源ＥＭを形成することで走査線下部電極ＧＬ−Ｌの幅を広くし、あるいは銀ペースト等の導電性粒子を混錬したペーストの塗布と焼成で厚膜化することにより、走査線下部電極ＧＬ−Ｌを低抵抗化する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、マトリクス状に配置された複数の電子源から放出された電子で蛍光面を発光させ，画像を表示するフラットパネル方式の画像表示装置に関する。

微小で集積可能な冷陰極電子源を用いて画像を表示する装置として、特に、薄型のフラットパネルディスプレイと略称される表示装置として、電界放出型（ＦＥＤ）、金属―絶縁体―金属型（ＭＩＭ）、金属―絶縁体―半導体型（ＭＩＳ）、表面伝導型、あるいは金属―絶縁体―半導体−金属型等の電子源を用いた表示装置などがある。ここでは、金属―絶縁体―金属型電子源（ＭＩＭ）を例として説明する。また、この種のフラットパネル方式の画像表示装置（ＦＰＤ）を単にパネルとも称する。この種の画像表示装置に関する従来技術を開示したものとしては、特許文献１を挙げることができる。
特開２００４−１１１０５３号公報

ＦＥＤ等の画像表示装置は、絶縁基板の主面に、第一の方向に延在し、前記第一の方向に交差する第二の方向に並設された多数の信号線電極と、この信号線電極の上層に絶縁層を介して交差する多数の走査線電極を有し、信号線電極と走査線電極の交差部で該走査線電極とは平面的に隣接する信号線電極に電子源を形成している。一本の走査線電極には、当該走査線電極に交差する多数の信号線電極に対応する多数の電子源が接続しており、同一の走査線電極に接続する電子源は全て同時に動作する。そのため、走査線電極には大きな電流が流れる。したがって、走査線電極は低抵抗であることが要求される。

特に、パネルのサイズが大型化すると、走査線電極に交差する信号線電極の数も多くなり、走査線電極の長さも長くなるため、給電端から遠くなるほど、電子源を駆動するための電力が低下し、表示画像に輝度ムラが生じて、高品質の画像表示が出来なくなる。そのため、走査線電極の低抵抗化は大きな課題の一つとなっている。

特許文献１では、電子源の下部電極を信号線とし、シート抵抗の低い上部給電電極を走査線とすることで走査線（本発明の走査線電極）に生じる電圧降下を許容値内として輝度ムラの発生を抑制した画像表示装置が記載されている。

また、従来の画像表示装置では、信号線（本発明の信号線電極）の上層に形成された走査線の低抵抗化のために、この走査線を厚膜化することが提案されている。しかし、走査線を信号線の上に形成する構造であるため、長手方向に均一な膜厚の走査線を形成することは難しい。さらに、信号線の上に銀ペーストの塗布と焼成で厚膜の走査線を形成することは、高温プロセスを伴うことから実現は難しい。

本発明の目的は、走査線電極を低抵抗化して、輝度ムラを抑制した画像表示装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、絶縁基板の上に先ず走査線電極を形成し、その上に信号線電極を配置し、走査線電極の上に電子源を形成することで走査線電極の幅を広くし、あるいは銀ペースト等の導電性粒子を混錬したペーストの塗布と焼成で厚膜化することにより、走査線電極を低抵抗化した。本発明の特徴を例示すれば以下のとおりである。

本発明の画像表示装置は、絶縁基板の主面に、第一の方向に延在し、前記第一の方向に交差する第二の方向に並設された多数の走査線下部電極と、
前記走査線下部電極の上に当該走査線下部電極と絶縁され、前記第二の方向に延在し、前記第一の方向に並設された多数の信号線電極と、
前記信号線電極の上面に形成された電子加速層と、
前記電子加速層を覆って形成され、前記信号線電極の側部で前記走査線下部電極に電気的に接続された走査線上部電極とを有し、
前記電子加速層の形成領域に、前記信号線電極、前記電子加速層、および前記走査線上部電極の積層で形成した多数の電子源をマトリクス配置した表示領域を有する第１の基板と、
透明絶縁基板の主面に、前記電子源から放出された電子を加速する加速電極と、前記電子源のそれぞれに対応して配置され、前記電子源からの電子の励起で発光する蛍光体を形成した第２の基板と、
前記第１の基板と前記第２の基板の各主面を対向させ、両基板の間で、かつ前記表示領域を周回して設置され、前記第１の基板と前記第２の基板とで真空容器を構成する封止枠と、を備えた。

また、本発明は、前記第１の基板と前記第２の基板の間を橋絡して、前記第１の基板と前記第２の基板の主面間の間隔を規制するスペーサを備えることができる。

本発明では、前記走査線下部電極をアルミニウムあるいはアルミニウム合金等の金属薄膜のエッチングでパターニングされた薄膜配線、あるいは銀ぺーストの焼成で形成された厚膜配線とすることができる。

なお、本発明では、前記第１の基板の主面における前記走査線下部電極の下層に下地膜を有することができ、この下地膜として窒化シリコンと酸化シリコンの積層膜を用いることができる。

本発明によれば、電子源を走査線下部電極上に配置できるため、走査線下部電極をアルミニウムあるいはアルミニウム合金等の薄膜のエッチング加工等によるパターニングで形成する場合は、当該電極の配線幅を広くして低抵抗化が可能となり、輝度ムラを抑制した高品質の画像表示装置が実現される。また、走査線下部電極を形成後に信号線電極を形成できるので、走査線下部電極を銀ペースト等の印刷、焼成で厚膜配線として形成でき、低抵抗化が実現され、同様に高品質の画像表示装置が実現される。

以下、本発明の実施の形態について実施例の図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明に係る画像表示装置の実施例１を説明する画素部分の模式図である。図１（a）は平面図を、図１（b）は図１（a）のＡ−Ａ’線に沿った断面図を示す。また、図２は、図１（a）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図、図３は、図１（a）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。

図１において、画像表示装置の第１の基板を構成する絶縁基板ＳＵＢ１の内面に走査線を構成する多数の走査線下部電極ＧＬ−Ｌが形成されている。実施例１では、絶縁基板として下地膜を有しないガラス基板を用いている。実施例１では、走査線下部電極ＧＬ−Ｌはアルミニウムとネオジムの合金（Ａｌ−Ｎｄ）の薄膜をホトリソグラフィ技法を用いたエッチングでパターニングする等の薄膜加工技術で形成される。

走査線下部電極ＧＬ−Ｌは、図１（a）に示したように、第一の方向（Ｘ方向）に延在
し、第一の方向と交差（ここでは直交）する第二の方向（Ｙ方向）に多数並設される。この走査線下部電極ＧＬ−Ｌの上層に、窒化シリコンを好適とする第１絶縁層ＩＮＳ１で絶縁された信号線電極ＤＬが形成されている。信号線電極ＤＬはアルミニウムとネオジムの合金（Ａｌ−Ｎｄ）でよく、Ｙ方向に延在し、Ｘ方向に多数並設される。

この信号線電極ＤＬに対して、電子源ＥＭの電子加速層となるトンネル絶縁膜を構成する領域に第２の絶縁層ＩＮＳ２を介在させ、その他の領域には第３の絶縁層ＩＮＳ３を介在させて走査線上部電極ＧＬ−Ｈが形成される。第２の絶縁層ＩＮＳ２は信号線電極ＤＬの表面を陽極酸化したものを採用できる。走査線上部電極ＧＬ−Ｈはイリジウム（Ｉｒ）、白金（Ｐｔ）、金（Ａｕ）などの貴金属が好適である。図１（b）に示したように、第３の絶縁層ＩＮＳ３を貫通させたコンタクトホールＣＨで走査線下部電極ＧＬ−Ｌに電気的に接続され、走査線下部電極ＧＬ−Ｌと走査線上部電極ＧＬ−Ｈとで走査線が構成される。

電子源ＥＭは、信号線電極ＤＬと第２の絶縁層ＩＮＳ２および走査線上部電極ＧＬ−Ｈとの積層部分で構成される。第２の絶縁層ＩＮＳ２は第３の絶縁層ＩＮＳ３よりも薄く形成され、電子加速層あるいはトンネル絶縁層とも呼ばれる。図１（a）に示したように、この電子源ＥＭは、平面で見て、走査線下部電極ＧＬ−Ｌの内側において信号線電極ＤＬ上に位置する。そのため、走査線下部電極ＧＬ−Ｌは、隣接する走査線下部電極ＧＬ−Ｌ同士がコンタクトしない程度で幅広く形成することができ、低抵抗化が可能となる。なお、走査線上部電極ＧＬ−Ｈは走査線下部電極ＧＬ−Ｌと同幅またはそれ以下の幅で形成すればよい。

図１（a）のＢ−Ｂ’線に沿う電子源ＥＭ部分の断面は、図２に示したように、第１の基板となる絶縁基板ＳＵＢ１の上に走査線下部電極ＧＬ−Ｌ、第１絶縁層ＩＮＳ１、信号線電極ＤＬ、第２の絶縁層ＩＮＳ２、第３の絶縁層ＩＮＳ３、および走査線上部電極ＧＬ−Ｈの積層構造となっている。そして、電子源ＥＭは信号線電極ＤＬと第２の絶縁層ＩＮＳ２（電子加速層）および走査線上部電極ＧＬ−Ｈで構成される。

また、図１（a）のＣ−Ｃ’線に沿うコンタクトホールＣＨ部分の断面は、図３に示したように、絶縁基板ＳＵＢ１の上に走査線下部電極ＧＬ−Ｌ、第３の絶縁層ＩＮＳ３、および走査線上部電極ＧＬ−Ｈの積層構造となっている。このコンタクトホールＣＨで電子源の上側電極となる走査線上部電極ＧＬ−Ｈが走査線下部電極ＧＬ−Ｌに電気的に接続される。

実施例１により、アルミニウム（Ａｌ）あるいはアルミニウムとネオジム（Ｎｄ）合金（Ａｌ-Ｎｄ）等の薄膜で形成する走査線下部電極ＧＬ−Ｌの幅を広くすることができ、走査線の低抵抗化が実現される。その結果、パネルのサイズが大型化した場合でも、走査線の給電端からの距離増加による輝度ムラが抑制され、高品質の画素表示装置が得られる。

実施例２では、走査線下部電極ＧＬ−Ｌを厚膜で形成することで低抵抗化を図るものである。すなわち、第１の基板となる絶縁基板ＳＵＢ１の主面に、先ず銀ペーストをスクリーン印刷する。実施例２でも、絶縁基板として下地膜を有しないガラス基板を用いている。この銀ペーストの印刷では、走査線下部電極ＧＬ−Ｌとなる銀ペーストを実施例１よりも幅狭とすることができるが、実施例１と同様の幅とすることで、より低い抵抗化が可能である。銀ペーストをスクリーン印刷で所定の幅と厚さに塗布した後、焼成する。この焼成では、絶縁基板ＳＵＢ１であるガラスの転移温度以下の高温で行うことが可能である。

絶縁基板ＳＵＢ１の主面に、信号線電極を形成し、さらに電子源を形成した後に厚膜を積み重ねる従来の構造では、このような高温での焼成に電子源が破壊されてしまう。これに対し、実施例２では、電子源の形成前に走査線下部電極ＧＬ−Ｌを形成するものであるため、銀ペーストの焼成プロセスが電子源に影響を及ぼすことはない。

実施例２によれば、走査線下部電極を形成後に信号線電極を形成できるので、走査線下部電極を銀ペースト等の印刷、焼成で厚膜配線として形成でき、走査線の低抵抗化が実現される。その結果、パネルのサイズが大型化した場合でも、走査線の給電端からの距離増加による輝度ムラが抑制され、高品質の画素表示装置が得られる。他の構成、効果は実施例１と同様である。

実施例１、実施例２では、第１の基板となる絶縁基板ＳＵＢ１として、下地膜を有しないガラス基板を用いたが、実施例３では、その主面に下地膜を成膜したガラス基板を用いる。図４は、実施例１の図１（ｂ）と同様の図１（a）におけるＡ−Ａ'線に沿った断面図である。図５は、実施例１の図２と同様の図１（a）におけるＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。そして、図６は、実施例１の図３と同様の図１（a）におけるＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。実施例３が実施例１と異なるのは、絶縁基板ＳＵＢ１の主面に窒化シリコン（ＳｉＮ）と酸化シリコン（ＳｉＯ）を積層した下地膜ＩＮＳ４を有する点にある。

そして、下地膜ＩＮＳ４の上にアルミニウム（Ａｌ）あるいはアルミニウムとネオジム（Ｎｄ）合金（Ａｌ-Ｎｄ）等の薄膜で形成する走査線下部電極ＧＬ−Ｌを実施例１と同様にして形成する。以下、所要の絶縁層、絶縁膜、電極等を実施例１とどうように形成する。

実施例３によれば、ガラス基板からのナトリウムイオン（Ｎａ⁺）、カリウムイオン（Ｋ⁺）が下地膜ＩＮＳ４によって走査線下部電極ＧＬ−Ｌや信号線電極ＤＬ側に拡散するのが防止され、これらのイオンによる電極等の劣化を抑制することができる。他の構成および効果は実施例１と同様である。

実施例４では、実施例３における走査線下部電極ＧＬ−Ｌを実施例２と同様の銀ペーストの塗布と焼成で形成することを除いて実施例２と同様である。実施例４によれば、ガラス基板からのナトリウムイオン（Ｎａ⁺）、カリウムイオン（Ｋ⁺）が下地膜ＩＮＳ４によって走査線下部電極ＧＬ−Ｌや信号線電極ＤＬ側に拡散するのが防止され、これらのイオンによる電極等の劣化を抑制することができる。他の構成および効果は実施例２と同様である。

図７は、本発明の画像表示装置のより具体的な構成を説明する３面図であり、図７（a）は平面図、（b）はＸ方向側面図、（c）はＹ方向側面図を示す。図７には第１の基板を構成するガラス基板ＳＵＢ１の主面に下地層を有しないタイプのものとして示してあるが、下地層を有するものでも下地層を除く構成は図７と同様である。

ガラス基板ＳＵＢ１の主面に走査線下部電極ＧＬ−Ｌが形成されている。この走査線下部電極ＧＬ−Ｌは、実施例１、３で説明したアルミニウムあるいはその合金薄膜のパターニングしたもの、あるいは実施例２、４で説明した銀ペーストを塗布し、焼成したものの何れかである。その後、絶縁層ＩＮＳ３、信号線電極ＤＬ、走査線上部電極ＧＬ−Ｈなどを形成し、走査線と信号線の交差部分に電子源ＥＤを配置した画像表示装置が得られる。なお、前記の各実施例における絶縁層ＩＮＳ３以外の各絶縁層や絶縁膜は図示を省略した。

次に、本発明による画素表示装置の製造プロセスの全体を図８乃至図１５を用いて説明する。図８から図１０は第１基板の製造プロセスを、図１１から図１３は第２基板の製造プロセスを、図１４と図１５は第１基板と第２基板の組立てプロセスの説明図である。なお、以下のプロセスでは下地層を有しないガラス基板を用いた場合を説明するが、下地層を有するガラス基板を用いた場合も同様である。

図８乃至図１０を用いて第１基板の製造プロセスを説明する。図８において、ガラス基板ＳＵＢ１を洗浄し、ベーキングして除歪する（１）。次に、このガラス基板ＳＵＢ１の主面にＡｌ-Ｎｄ膜をスパッタする（２）。Ａｌ-Ｎｄ膜の上にエッチング用のホトレジストＲＧを塗布し（３）、走査線下部電極ＧＬ−Ｌのパターンに露光を施し、走査線下部電極ＧＬ−Ｌを残すようにエッチング加工し、走査線下部電極ＧＬ−Ｌを形成する。この走査線下部電極ＧＬ−Ｌの加工後、ホトレジストを剥離し、洗浄する（４）。

図９において、加工した走査線下部電極ＧＬ−Ｌを覆って酸窒化シリコン（ＳｉＯＮ）をスパッタして層間絶縁膜となる絶縁膜ＩＮＳ3を形成する。さらに、その上にＡｌ-Ｎｄ膜をスパッタする（５）。このＡｌ-Ｎｄ膜の上にエッチング用のホトレジストＲＧを塗布し（６）、信号線電極ＤＬのパターンに露光を施し、信号線電極ＤＬを残すようにエッチング加工し、信号線電極ＤＬを形成する（６）。この信号線電極ＤＬの加工後、ホトレジストを剥離し、洗浄する（７）。次に、ホトレジストＲＧを塗布し、層間絶縁膜を残すパターンに露光し、現像する（８）。

図１０において、層間絶縁膜を残すホトレジストパターンでエッチングを施し、層間絶縁膜ＩＮＳ３を加工し、ホトレジストを剥離する（９）。さらにホトレジストを塗布し、信号線電極上の電子源のトンネル絶縁膜となる部分を開口させる露光、現像を行い（１０）、露出した信号線電極の表面を陽極酸化させて（１１）トンネル絶縁膜ＩＮＳ２を形成する（１２）。

次に、図１１乃至図１３を用いて第２の基板ＳＵＢ２の製造プロセスを説明する。図１１において、第２の基板となるガラス基板ＳＵＢ２を洗浄し、ベーキングして除歪する（１）。次に、このガラス基板ＳＵＢ２の主面にＣｒＯ²−Ｃｒ膜をスパッタしてブラックマトリクス膜ＢＭＬを成膜する（２）。この上にホトレジストを塗布し画素を埋設する部分を開口させる如く露光し、現像する（３）。開口を通してＣｒＯ²−Ｃｒ膜からなるブラックマトリクス膜ＢＭＬをエッチングして画素部分に開口を有するブラックマトリクスＢＭを形成し、レジスト剥離し、洗浄する（４）。

図１２において、形成したブラックマトリクスＢＭの緑（Ｇ）開口に緑の蛍光体（Ｇ）を印刷し、乾燥する（５）。次いで、ブラックマトリクスＢＭの青（Ｂ）開口に青の蛍光体（Ｂ）を印刷、乾燥し（６）、そしてブラックマトリクスＢＭの赤（Ｒ）開口に赤の蛍光体（Ｒ）を印刷し、乾燥する（７）。最後に、ブラックマトリクスＢＭと３色の蛍光体（Ｇ）（Ｂ）（Ｒ）からなる蛍光面を覆って保護・平滑化膜Ｆを塗布する（８）。

図１３において、保護・平滑化膜Ｆの上に陽極（加速電極）ＡＤとなるアルミニウムを成膜する（９）。図１２において形成した各色蛍光体と平滑化膜に含まれる、有機物から成るバインダを除去し（１０）、所定位置にディスペンサを用いてフリットを塗布し（１１）、スペーサＳＰＣを植立し、フリットに含まれる、有機物から成るバインダを除去する（１２）。

図１４と図１５を用いて第１の基板と第２の基板を組み立てるプロセスを説明する。先ず、図１４において、図１０の（１２）に示した第１の基板（所謂、カソード基板）ＳＵＢ１をドライ洗浄する（１）。洗浄した第１の基板ＳＵＢ１の主面を覆って走査線上部電極ＧＬ−Ｈとなる金（Ａｕ）、白金(Ｐｔ)、イリジウム(Ｉｒ)の何れか又はこれらの合金膜をスパッタする（２）。スパッタした走査線上部電極ＧＬ−Ｈを、レーザにより走査線下部電極ＧＬ−Ｌの境界に沿って分離する（３）。封止枠を設置する位置にフリットＦＧを塗布する（４）。

図１５において、封止枠（枠ガラス）ＭＦＣを用意し、洗浄する（５）。洗浄した封止枠ＭＦＣの両面に、ディスペンサを用いてフリットＦＧを塗布する（６）。フリットに含まれる、有機物から成るバインダを除去する（７）。第１の基板ＳＵＢ１に封止枠ＭＦＣを乗せ、その上に第２の基板ＳＵＢ２を重ねて加熱し、フリットＦＧを溶融して第１の基板ＳＵＢ１と封止枠ＭＦＣおよび第２の基板ＳＵＢ２を接着し、内部を真空引きして封着する（８）。こうして、画像表示装置が組み立てられる。

本発明に係る画像表示装置の実施例１を説明する画素部分の模式図である。 図１（a）のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。 図１（a）のＣ−Ｃ’線に沿った断面図である。 実施例１の図１（ｂ）と同様の図１（a）におけるＡ−Ａ'線に沿った断面図である。 実施例１の図２と同様の図１（a）におけるＢ−Ｂ'線に沿った断面図である。 実施例１の図３と同様の図１（a）におけるＣ−Ｃ'線に沿った断面図である。 本発明の画像表示装置のより具体的な構成を説明する３面図である。 第１基板の製造プロセスの説明図である。 第１基板の製造プロセスの図８に続く説明図である。 第１基板の製造プロセスの図９に続く説明図である。 第２基板の製造プロセスの説明図である。 第２基板の製造プロセスの図１１に続く説明図である。 第２基板の製造プロセスの図１２に続く説明図である。 第１基板と第２基板の組立てプロセスの説明図である。 第１基板と第２基板の組立てプロセスの図１４に続く説明図である。

符号の説明

ＳＵＢ１・・・第１の基板、ＳＵＢ２・・・第２の基板、ＧＬ−Ｌ・・・走査線下部電極、ＧＬ−Ｈ・・・走査線上部電極、ＤＬ・・・信号線電極、ＩＮＳ１・・・第１絶縁層、ＩＮＳ２・・・第２絶縁層、ＩＮＳ３・・・第３絶縁層、ＥＭ・・・電子源、ＣＨ・・・

Claims (6)

1. 絶縁基板の主面に、第一の方向に延在し、前記第一の方向に交差する第二の方向に並設された多数の走査線下部電極と、
   前記走査線下部電極の上に当該走査線下部電極と絶縁され、前記第二の方向に延在し、前記第一の方向に並設された多数の信号線電極と、
   前記信号線電極の上面に形成された電子加速層と、
   前記電子加速層を覆って形成され、前記信号線電極の側部で前記走査線下部電極に電気的に接続された走査線上部電極とを有し、
   前記電子加速層の形成領域に、前記信号線電極、前記電子加速層、および前記走査線上部電極の積層で形成した多数の電子源をマトリクス配置した表示領域を有する第１の基板と、
   透明絶縁基板の主面に、前記電子源から放出された電子を加速する加速電極と、前記電子源のそれぞれに対応して配置され、前記電子源からの電子の励起で発光する蛍光体を形成した第２の基板と、
   前記第１の基板と前記第２の基板の各主面を対向させ、両基板の間で、かつ前記表示領域を周回して設置され、前記第１の基板と前記第２の基板とで真空容器を構成する封止枠と、
   を備えたことを特徴とする画像表示装置。
2. 前記第１の基板と前記第２の基板の間を橋絡して、前記第１の基板と前記第２の基板の主面間の間隔を規制するスペーサを備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
3. 前記走査線下部電極がアルミニウム又はアルミニウム合金薄膜のエッチングでパターニングされた薄膜配線であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
4. 前記走査線下部電極が銀ペーストの焼成で形成された厚膜配線であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像表示装置。
5. 前記第１の基板の主面における前記走査線下部電極の下層に下地膜を有することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像表示装置。
6. 前記下地膜が窒化シリコンと酸化シリコンの積層膜からなることを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。