JP2007273270A - 電界放出型表示装置およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】開口部161は、制御電極16の各ラインに、その延設方向(第2方向)に所定ピッチで多数形成され、サブピクセルを規定する。そして、開口部161は、制御電極16の延設方向を長軸とする略長方形の主開口がカソード電極11の延設方向(第1方向)に等ピッチで複数配置され、カソード電極11の延設方向を長軸とする略長方形の1つの従開口が複数の主開口の長手方向の中央を連結するように配置されて、形成されている。
【選択図】図3
Description
また、遮蔽電極板の位置決め精度を高め、遮蔽電極板の電子通過孔と電子放射物質との位置関係を高精度に確保できる電子放出型表示装置の製造方法を得ることを目的とする。
図1および図2はそれぞれこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置の構成を示す要部断面図であり、図1はカソード電極の延設方向に平行な断面を示し、図2は制御電極の延設方向に平行な断面を示している。図3はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置におけるエミッタ構造を説明する図、図4はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置における遮蔽電極の構成を説明する図、図5はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極と制御電極との配置関係および開口部の形状を説明する上面図、図6はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置における遮蔽電極と制御電極との関係を説明する上面図、図7はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極構成を示す上面図、図8はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置におけるエミッタガイド絶縁層を示す上面図、図9はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置における制御電極形成後の状態をアノード基板側から見た上面図、図10はこの発明の実施の形態1に係る電界放出型表示装置における遮蔽基板固定後の状態をアノード基板側から見た上面図である。なお、図5、図7ではエミッタガイド絶縁層が省略されている。また、図4では遮蔽電極絶縁層17が省略されている。
開口部161は、制御電極16の各ラインに、その延設方向(第2方向)に所定ピッチで多数形成されている。そして、開口部161は、図5に示されるように、制御電極16の延設方向を長辺とする略長方形の主開口がカソード電極11の延設方向(第1方向)に等ピッチで複数配置され、カソード電極11の延設方向を長辺とする1つの従開口が複数の主開口の長手方向の中央を連結するように配置されて、形成されている。
なお、開口面積の拡大方法としては、従開口の数を増やすことが考えられるが、無造作に従開口の数を増やすことは、制御電極の開口部の形状破壊につながるため、適切ではない。このことから、主開口と従開口との配置は、具体的構成で後述するように、開口部の形状破壊が発生しない一定の規則を設けている。
また、電子通過孔181の一面側(エミッタ部側)の開口角部は、面取りされてアールが付いた形状となっており、遮蔽電極板18の一面側が露出することなく遮蔽電極絶縁層17に覆われる。つまり、電子通過孔181の一面側の開口角部が直角に近い形状であると、遮蔽電極板18の電子通過孔181の一面側の開口角度の一部で、遮蔽電極絶縁層17の厚みが局所的に薄くなる。この遮蔽電極絶縁層17の局所的な薄厚部は制御電極16と遮蔽電極板18との間の絶縁破壊の起点になるため好ましくない。そこで、電子通過孔181の一面側の開口角部は、直角より緩やかな鈍角の形状に加工されていることが望ましい。
そして、アノード基板20は、金属膜23を電子放射物質層15側にむけてカソード基板10に対向して配設され、気密に封止される。また、カソード基板10とアノード基板20との間は真空排気され、例えば圧力が1×10−4Paより低い真空に維持される。さらに、長時間の動作安定性を確保するために、ゲッターが内部に配設されてもよい。
まず、制御電極16を走査線として、選択時に電位を下げる。そして、カソード電極11をデータ線として、選択された制御電極16に対して正の電圧を印加すれば、電子30がトンネル効果により電子放射物質層15から引き出される。また、カソード電極11の電位を電子放出に必要な電位以下にすれば、電子放射物質層15からの電子30の放出はない。
引き出された電子30は、必ずしも、カソード電極11の表面に対して垂直な方向に直進するものだけではなく、放射方向の広がりがある。そこで、電子30は、遮蔽電極板18の電子通過孔181を通過することで、その軌道をやや修正され、アノード基板20の方向に直進する。この時、金属膜23には正の高電圧が印加されており、電子30は加速されて蛍光体22に衝突する。これにより、蛍光体22が励起発光する。そして、蛍光体22からカソード基板10側に向かう発光は金属膜23によりアノード基板20(表示面)側に反射される。
まず、絶縁薄膜12は、例えばSiO2などの絶縁材料をガラス基板1の一側表面の全面に、例えばスパッタ成膜して形成される。そして、カソード電極11は、カソード電極材料を絶縁薄膜12上にスパッタ成膜し、写真製版工程およびエッチング工程を経て、所定の電極パターンに形成される。この電極パターンは、第1方向に延びる直線状の帯状パターンが所定ピッチで互いに離間して平行に配列されたものである。
具体的には、カソード電極11は、SiO2をガラス基板1の全面に20〜100nmの厚さに成膜して絶縁薄膜12を形成し、ついで、Crを絶縁薄膜12上の全面に10〜100nmの厚さに成膜し、さらにITOをCr膜上の全面に100〜200nmの厚さに成膜し、その後同一マスクでCr膜とITO膜とをエッチングして形成される。
カソード電極11の幅は表示画素サイズに応じたものになるが、単板のディスプレイ装置として用いる場合、30〜300μmの範囲が実用上適当であり、隣接するカソード電極11間の距離も静電容量やマイグレーションの観点から、幅と同程度、好ましくは100μm以上が適当である。
この工程の後、遮蔽電極絶縁層17の電子放射物質層15側の表面に接着層を形成してアライメント後、350〜450℃の温度で過熱することで接着固定し、図10に示されるように、カソード基板10と遮蔽電極板18とを一体化させる。
また、カソード電極11が、酸化物導電性膜より低抵抗の導電性膜である金属膜を下層として、酸化物導電性膜を上層として積層して構成されているので、金属膜により配線の低抵抗化が図られるとともに、酸化物導電性膜によりカソード基板形成プロセスでの電子放射物質層15の受ける熱的な損傷が抑制される。
また、サブピクセルに相当する開口部161が単一の孔で構成されているので、サブピクセルに相当する開口部を微細な孔の集団で構成する従来技術に場合に比べ、孔の面積を大きくできる。そして、アスペクト比が1より小さくので、大面積の開口部161の加工安定性を確保することができる。
また、遮蔽電極板18が制御電極16を完全に内包する(覆う)ように配置されているので、異常放電時の制御電極16の破損を回避することが出来る。
カソード電極11の電極幅Wcと制御電極16の電極幅Wgとを比較した場合、複数の主開口は電極幅の広い電極の延設方向と直交する方向に配列される。即ち、Wg>Wcであれば、主開口は、制御電極11の延設方向に平行な長辺と、カソード電極11の延設方向に平行な短辺とからなる略長方形に形成され、制御電極11の幅方向に複数配列される。そして、カソード電極11の延設方向を長辺とする略長方形の従開口が、制御電極11の幅方向に複数配列された複数の主開口を連結するように形成され、サブピクセルに相当する1つの開口部161を構成している。
図11はこの発明の実施の形態2に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極と制御電極との配置関係および開口部の形状を説明する上面図、図12はこの発明の実施の形態2に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極構成を示す上面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
また、電子放射物質層15の真下のカソード電極11aは、酸化物導電性膜26のみであるので、カソード基板形成プロセスでの電子放射物質層15の受ける熱的な損傷が一層抑制される。
図13はこの発明の実施の形態3に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極と制御電極との配置関係および開口部の形状を説明する上面図、図14はこの発明の実施の形態3に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極構成を示す上面図である。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
また、電子放射物質層15の真下のカソード電極11bは、酸化物導電性膜26のみであるので、上記実施の形態2と同様に、カソード基板形成プロセスでの電子放射物質層15の受ける熱的な損傷が一層抑制される。
図15はこの発明の実施の形態4に係る電界放出型表示装置におけるカソード電極構成を示す上面図である。
この実施の形態4では、図15に示されるように、カソード電極11cは、矩形状の高低抵抗の酸化物導電性膜26を、ガラス基板1上の絶縁薄膜12上のサブピクセルに相当する位置にタイル状に形成し、低抵抗の金属膜25を各酸化物導電性膜26の電子放射物質層15の形成領域を避けて外周縁部にのせるように幅細の帯状パターンに形成して、構成されている。
なお、他の構成は、上記実施の形態2と同様に構成されている。
図16および図17はそれぞれこの発明の実施の形態5に係る電界放出型表示装置の構成を示す要部断面図であり、図16はカソード電極の延設方向に平行な断面を示し、図17は制御電極の延設方向に平行な断面を示している。
なお、他の構成は上記実施の形態1と同様に構成されている。
台座28は、絶縁材料を使ってディスペンス法によって、隣接する制御電極16ライン間を埋めるようにライン状に形成される。この場合、カソード電極11と制御電極16との間の絶縁体層14の厚さと制御電極16の厚さの和に加え、遮蔽電極板18と制御電極16との間の絶縁耐圧を満たす形で、台座28の高さが設定される。必要とされる絶縁耐圧は、使用される絶縁材料の耐電圧特性にも依存するが、シリコンラダーポリマーと呼ばれる、(−Si−O−Si−)からなるシロキ酸結合を主骨格とした無機ポリマーの場合、5〜10μmの厚さでkVオーダーの絶縁耐圧を確保できる。接着層29としては、ポリイミドや100〜120℃の温度範囲に融点をもつ無機ポリマーを用いても良い。
図18および図19はそれぞれこの発明の実施の形態6に係る電界放出型表示装置の構成を示す要部断面図であり、図18はカソード電極の延設方向に平行な断面を示し、図19は制御電極の延設方向に平行な断面を示している。
この実施の形態6では、遮蔽電極板18をカソード基板10と一体化して形成されている。この実施の形態6では、製造方法に特徴があるので、同方法に限定して以下に説明する。
Claims (8)
- 複数のカソード電極が互いに離間して第1方向に延設されたカソード基板と、
前記カソード基板に対向して配設され、アノード電極および蛍光体が形成されたアノード基板と、
前記カソード電極と離間して、かつ互いに離間して前記第1方向と直交する第2方向に延設され、前記カソード電極との交差部にサブピクセルを規定する開口部が形成された複数の制御電極と、
前記サブピクセルに対応する上記カソード電極上の各部位に形成された電子放射物質層と、
前記カソード電極と前記制御電極との間に介装されて両電極間の電気的絶縁性を確保するとともに、前記電子放射物質層を露呈させる開口が形成された第1絶縁層と、
前記制御電極のアノード基板側に配設され、前記電子放射物質層から前記制御電極の開口部を通過して前記蛍光体に向かう電子ビームを通過させる電子通過孔が形成された遮蔽電極板と、
前記遮蔽電極板の制御電極側に配設されて該遮蔽電極と前記制御電極との間の電気的絶縁性を確保するとともに、前記制御電極の開口部を露呈させる開口が形成された第2絶縁層と、を備え、
前記サブピクセルを規定する前記制御電極の開口部は、前記第1方向および第2方向と平行な断面形状が連続した直線および曲線から選択される線分からなる閉ループに形成された単一の孔であり、かつ、前記第1絶縁層の深さを前記制御電極の開口部の孔寸法で割った数値が1より小さいことを特徴とする電界放出型表示装置。 - 前記制御電極の開口部は、前記第1方向および第2方向と平行な断面形状が楕円形に形成されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型表示装置。
- 前記制御電極の開口部は、前記第1方向および第2方向と平行な断面形状が略長方形に形成されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型表示装置。
- 前記制御電極の開口部は、前記第1方向および第2方向と平行な断面形状が長軸を前記第2方向とする略長方形の主開口と長軸を前記第1方向とする略長方形の従開口とで構成されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型表示装置。
- 前記カソード電極は、酸化物電導性膜と、前記酸化物導電性膜に電気的に接続して形成された該酸化物導電性膜より低抵抗の導電性膜とで構成されており、前記電子放射物質層が前記酸化物導電性膜上に密接して形成されていることを特徴とする請求項1記載の電界放出型表示装置。
- 前記遮蔽電極板は、突起のない外周形状を有する金属板からなり、平面視上、前記制御電極の開口部形成領域を内包するように前記制御電極のアノード基板側に配設されており、前記電子通過孔は、前記金属板をエッチングして形成されたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載の電界放出型表示装置。
- 前記遮蔽電極板の電子通過孔の制御電極側の開口角部が面取り加工されていることを特徴とする請求項6記載の電界放出型表示装置。
- 前記請求項1乃至請求項4のいずれか1項に記載の電界放出型表示装置の製造方法であって、
前記カソード基板上に前記複数のカソード電極を形成し、前記電子放射物質を前記カソード電極上に形成する工程と、
前記第1絶縁層を前記電子放射物質および前記カソード電極を覆うように前記カソード基板上に形成する工程と、
導電性材料を前記第1絶縁層を覆うように形成し、その後パターニングして前記開口部を有する前記制御電極を形成する工程と、
前記制御電極を覆うように前記第2絶縁層を形成する工程と、
前記電子通過孔が形成された前記遮蔽電極板を第2絶縁層上に配設する工程と、
前記遮蔽電極板をマスクとして前記第2絶縁層および前記第1絶縁層をエッチングして前記電子放射物質層を露呈させる工程と、
を備え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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