JP2008218020A - Image display device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、画像表示装置にかかり、特に薄膜型電子源アレイを用いた自発光のフラット・パネル・ディスプレイとも称する冷陰極型の画像表示装置に好適なものである。 The present invention relates to an image display device, and is particularly suitable for a cold cathode type image display device also called a self-luminous flat panel display using a thin film electron source array.
微少で集積可能な薄膜型電子源とも称する電子放出型電子源を利用する平面型の画像表示装置(フラット・パネル・ディスプレイ:FPD)が開発されている。この種の画像表示装置の電子源は、電子放出型電子源とホットエレクトロン型電子源とに分類される。前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者としては金属―絶縁体―金属を積層したMIM(Metal−Insulator−Metal)型、金属―絶縁体―半導体を積層したMIS(Metal−Insulator−Semiconductor)型、金属―絶縁体―半導体−金属型等の薄膜型電子源がある。 2. Description of the Related Art Planar image display devices (flat panel displays: FPDs) have been developed that use electron emission electron sources, which are also referred to as thin and thin film electron sources. The electron source of this type of image display apparatus is classified into an electron emission type electron source and a hot electron type electron source. The former includes spindt type electron sources, surface conduction type electron sources, carbon nanotube type electron sources and the like, and the latter includes metal-insulator-metal stacked MIM (metal-insulator-metal) type, metal-insulators. There are thin-film electron sources such as MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) type, metal-insulator-semiconductor-metal type, etc. in which semiconductors are stacked.
MIM型について、例えば特許文献1に、金属―絶縁体―半導体型についてはMOS型(非特許文献1)、金属―絶縁体―半導体−金属型ではHEED型(非特許文献2などに記載)、EL型(非特許文献3などに記載)、ポーラスシリコン型(非特許文献4などに記載)などが報告されている。
Regarding the MIM type, for example, in
MIM型電子源については、例えば特許文献2にも開示されている。MIM型電子源の構造と動作は以下のとおりである。すなわち、上部電極と下部電極との間に絶縁層(トンネル絶縁層)を介在させた構造を有し、上部電極と下部電極との間に電圧を印加することで、下部電極中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層であるトンネル絶縁層の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極表面に達したものが真空中に放出される。なお、以下では、特に必要とする場合を除いて、薄膜型電子源を、単に電子源とも称する。このような電子源において、トンネル絶縁層に捕獲された電子による電子放出特性の変動を抑制する駆動方法が特許文献3に開示されている。
この種の電子源を用いた画像表示装置は、複数の電子源(カソード)を陰極基板上に二次元マトリクス状(アレイ状とも言う)に配列して表示領域を構成する。図15は、本発明に係る画像表示装置の基本構造を説明する断面模式図である。主面(内面)に電子源(カソード)を有する陰極基板(カソード基板)10と、同じく主面に蛍光面を有する蛍光体基板(アノード基板)20とを対向させ、対向面外周間に封止枠(図示せず)を介在させて所定間隙をもって貼り合わせ、真空容器を構成している。 In an image display apparatus using this type of electron source, a plurality of electron sources (cathodes) are arranged on a cathode substrate in a two-dimensional matrix (also referred to as an array) to form a display region. FIG. 15 is a schematic cross-sectional view illustrating the basic structure of an image display device according to the present invention. A cathode substrate (cathode substrate) 10 having an electron source (cathode) on the main surface (inner surface) and a phosphor substrate (anode substrate) 20 having a fluorescent surface on the main surface are opposed to each other and sealed between the outer surfaces of the opposing surfaces. A vacuum container is configured by bonding together with a predetermined gap through a frame (not shown).
前記カソードKは、下部電極11と、該下部電極11の上に絶縁層(以下、トンネル絶縁層)12を介して成膜された上部電極13との積層構造を有する。下部電極11は、アルミニウム膜又はアルミニウム合金膜からなり、トンネル絶縁層12は下部電極11の表面を陽極酸化した非晶質酸化膜である。下部電極11と上部電極13とは、フィールド絶縁層14と層間絶縁層15で電気的に絶縁されている。層間絶縁層15の上には下側金属16、中間金属17および上側金属18の3層からなる走査配線(走査線バス配線)21が形成されている。下側金属16は、例えばクロム(Cr)、中間金属17はアルミニウム(Al)、上側金属18はクロムである。下側金属16は、電子源側で中間金属17から外側に突出して層間絶縁層15、フィールド絶縁層14と共に傾斜面を形成し、走査配線の上層に成膜される極薄の上部電極13と上部電極13との電気的接続を確保している。その反対側では、下側金属16はエッチングバックにより中間金属17の端縁から内側に後退しており、この後退で中間金属17の端縁は下側金属16に対して庇となる段差を形成している。この段差で隣接する画素(図14の右側の画素)が分離される。
The cathode K has a laminated structure of a
アノード基板20の主面には、ブラックマトリクス26が形成され、このブラックマトリクス26の開口に蛍光体22が塗布されている。ブラックマトリクス26と蛍光体22を覆って対向電極(アノード)24が成膜されている。そして、アノード基板20のブラックマトリクス26とカソード基板10の走査配線21との間にスペーサ23を設置して両基板の間に数mm程度の間隙を保持している。
A
下部電極11は信号配線(又は、データ線)であり、この下部電極11とアノード電極24の間に電圧Vd(=3〜10kV)を印加することで、下記図16で説明する原理により電子源から電子e-が放出され、アノード電極24の下層に塗布された蛍光体22に射突し、蛍光体22を励起して当該蛍光体の材料に応じた所定の波長または波長域の光Lが放出される。
The
図16は、図15に示した電子源(カソード)の動作原理の説明図である。この電子源すなわちカソードは、上部電極13と下部電極11との間に駆動電圧Vdを印加して、トンネル絶縁層12内の電界を1〜10MV/cm程度にすると、下部電極11中のフェルミ準位近傍の電子がトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層であるトンネル絶縁層12の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極13の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極13の仕事関数φ以上のエネルギーをもって上部電極13表面に達した電子e-が真空中に放出される。
FIG. 16 is an explanatory diagram of the operating principle of the electron source (cathode) shown in FIG. This electron source, that is, the cathode, applies a driving voltage Vd between the
図17は、カソードを二次元マトリクス状に配列して表示領域とし、これに駆動回路を組み合わせて構成した画像表示装置の回路構成を説明する模式図である。複数のカソードKは垂直方向(図16の上下方向)に配線されたデータ線27で形成される複数の下部電極11と、水平方向(図16の左右方向)に配線された走査線21で形成される複数の上部電極13との交差部に形成され、表示領域ARを構成する。
FIG. 17 is a schematic diagram for explaining a circuit configuration of an image display device configured by arranging cathodes in a two-dimensional matrix to form a display region and combining this with a drive circuit. The plurality of cathodes K are formed by a plurality of
データ線27はスイッチ4を介してデータドライバ1から表示データが供給される。データドライバ1はデータ線27のそれぞれに対応する駆動回路DD1、DD2、DD3、DD4、・・・に接続している。また、走査線(スキャン線)21はスキャンドライバ2から印加される走査信号で順次走査される。スキャンドライバ2はスキャン線21のそれぞれに対応する走査回路SD1、SD2、SD3、SD4、・・・に接続している。スイッチ4は逆バイアス印加回路5に接続され、次に説明するトンネル絶縁層での捕獲電子による電子放出能の低下を防止するための逆バイアス印加用のスイッチである。
Display data is supplied to the
図18A乃至図18Hは、MIM型カソードにおける選択期間と非選択期間における捕獲電子の低減プロセスでのエネルギーバンド変化の説明図である。図18Aはカソードが孤立した状態におけるエネルギーバンドの説明図で、当該カソードの積層構造を形成する下部電極11とトンネル絶縁層12の間にはバンドオフセットφbがあり、上部電極13とトンネル絶縁層12の間にはバンドオフセットφtがある状態を示す。
18A to 18H are explanatory diagrams of energy band changes in the process of reducing trapped electrons during the selection period and the non-selection period in the MIM type cathode. FIG. 18A is an explanatory diagram of an energy band in a state where the cathode is isolated, and there is a band offset φb between the
図18Bは、カソードKが非選択期間にあるときの状態で、下部電極11と上部電極13はともに接地GND電位にあり、エネルギーレベルは同じである(電荷の蓄積はない)。図18Cは、このカソードがスキャン線により選択された選択期間の初期で、下部電極11に電位源Eから負の電位が印加され、上部電極13に正バイアスVdが印加された状態を示す。
FIG. 18B shows a state in which the cathode K is in a non-selection period. Both the
図18Dは、カソードKが選択期間にあるときの定常状態であり、下部電極11からトンネル絶縁層12に電子が捕獲された状態を示す。図18Eは、トンネル絶縁層12に電子が捕獲された状態で非選択期間になった状態を示す。図18Fは、図18Eに示した状態で下部電極11に電位源Eから逆バイヤスを印加した初期状態を示す。逆バイアスの印加は図16のスイッチ4を逆バイアス印加回路5側に切り替えることで行われる。逆バイアスを印加した定常状態を図18Gに示す。図18Gに示した定常状態では、一部の電子が捕獲されたままになり、非選択期間になっても捕獲電子の一部は残留する(図18H)。
FIG. 18D shows a steady state when the cathode K is in the selection period, and shows a state where electrons are trapped in the
このように、従来の逆バイアス印加技術では、MIMカソードがダイオードであることから、逆バイアス印加時に電子電流が流れ難く(電子移動度が低く)、短時間に捕獲電子を下部電極側に引き抜いてトンネル絶縁層の捕獲電子を解消することが困難である。選択期間にトンネル絶縁層中にトラップされた捕獲電子が残留していると、カソードからの電子放出能が変動し、残像や輝度低下を招き、表示品質を劣化させる。 Thus, in the conventional reverse bias application technique, since the MIM cathode is a diode, it is difficult for an electron current to flow when the reverse bias is applied (low electron mobility), and the trapped electrons are extracted to the lower electrode side in a short time. It is difficult to eliminate trapped electrons in the tunnel insulating layer. If trapped electrons trapped in the tunnel insulating layer remain in the selection period, the electron emission ability from the cathode fluctuates, resulting in an afterimage and a decrease in luminance, thereby degrading display quality.
本発明の目的は、選択期間にトンネル絶縁層に捕獲された電子を非選択期間に十分に消失させて高品質の画像表示を実現した画像表示装置を提供することにある。 An object of the present invention is to provide an image display device that realizes high-quality image display by sufficiently erasing electrons trapped in a tunnel insulating layer during a selection period during a non-selection period.
上記目的を達成するため、本発明は、(1)電子移動度の高い正バイアス印加時にの捕獲電子を引き抜く。(2)このとき、同時に起きる電子注入と誤発光を防止するため、正バイアスのパルス幅をMIM容量の充電時間以下に制限する。(3)これを容易に行うため、信号線と駆動回路の間に高域通過フィルタ(ハイパスフィルタ)を設けて、駆動回路から印加する信号電圧と同等の幅をもつ所定大きさのパルスを該高域通過フィルタに通過させることで得られる短パルス(微分パルス)を下部電極に逆電圧として与える。 In order to achieve the above object, the present invention (1) extracts trapped electrons when a positive bias having a high electron mobility is applied. (2) At this time, in order to prevent simultaneous electron injection and erroneous light emission, the pulse width of the positive bias is limited to less than the charging time of the MIM capacitor. (3) To facilitate this, a high-pass filter (high-pass filter) is provided between the signal line and the drive circuit, and a pulse of a predetermined magnitude having a width equivalent to the signal voltage applied from the drive circuit is provided. A short pulse (differential pulse) obtained by passing through a high-pass filter is applied as a reverse voltage to the lower electrode.
トンネル絶縁膜に捕獲された電子が短期間に消失され、カソードからの電子放出能の変動が抑制され、高品質の画像表示を実現した画像表示装置を提供することができる。 It is possible to provide an image display device that realizes high-quality image display because electrons trapped in the tunnel insulating film disappear in a short period of time, and fluctuations in the electron emission ability from the cathode are suppressed.
以下、本発明の実施の形態につき、実施例の図面を用いて詳細に説明する。なお、以下では本発明の実施例をMIM(金属−絶縁体−金属)型電子源を用いた画像表示装置を例として説明するが、電子加速層をもち、電子放出期間に電子が捕獲され、この捕獲された電子による電子放出特性が変動する、等の影響を受けるメカニズムを有する他の電子源を用いた画像表示装置についても同様に適用できるものである。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings of the examples. In the following, an embodiment of the present invention will be described by taking an image display device using an MIM (metal-insulator-metal) type electron source as an example, but it has an electron acceleration layer, and electrons are captured during the electron emission period. The present invention can be similarly applied to an image display apparatus using another electron source having a mechanism that is influenced by, for example, fluctuation of the electron emission characteristics of the captured electrons.
先ず、本発明の画像表示装置に用いる高域通過フィルタ(ハイパスフィルタ)HPFについて説明する。図19は、高域通過フィルタの典型的な回路図である。また、図20は、図19に示した高域通過フィルタの入力信号波形と出力信号は計の説明図である。高域通過フィルタは、信号伝送に直列に挿入した抵抗と、この抵抗の信号出力側に並列接続された容量Cとから構成される。入力信号Sinとして図20の(a)に示した矩形パルスを図19に示した高域通過フィルタの入力に与えると、出力信号Soutとして(b)に示した微分されたパルスが出力される。入力信号Sinのパルス幅を、例えば10〜100μsecとしたとき、出力信号Soutのパルス幅は、1〜10μsecである。 First, a high-pass filter (high-pass filter) HPF used in the image display device of the present invention will be described. FIG. 19 is a typical circuit diagram of a high-pass filter. FIG. 20 is an explanatory diagram of the input signal waveform and output signal of the high-pass filter shown in FIG. The high-pass filter includes a resistor inserted in series for signal transmission and a capacitor C connected in parallel to the signal output side of this resistor. When the rectangular pulse shown in FIG. 20A is applied as the input signal Sin to the input of the high-pass filter shown in FIG. 19, the differentiated pulse shown in FIG. 20B is output as the output signal Sout. For example, when the pulse width of the input signal Sin is 10 to 100 μsec, the pulse width of the output signal Sout is 1 to 10 μsec.
図1と図2は、本発明の画像表示装置の実施例を説明する模式図であり、図1はカソードKによる画像表示が行われている状態(1フレーム中の表示期間)、図2はカソードKのトンネル絶縁層に捕獲された電子を消去する状態(非表示期間:1フレーム中の帰線期間)を示す。また、図3は、実施例の動作説明図である。本実施例の画像表示装置は、前記図17と同様に、カソードKを二次元マトリクス状に配列して表示領域とし、これに駆動回路を組み合わせて構成される。複数のカソードKは垂直方向(図1の上下方向)に配線されたデータ線27で形成される複数の下部電極11と、水平方向(図1の左右方向)に配線された走査線21で形成される複数の上部電極13との交差部に形成され、表示領域ARを構成する。
1 and 2 are schematic diagrams for explaining an embodiment of the image display device of the present invention. FIG. 1 shows a state in which image display is performed by the cathode K (display period in one frame), and FIG. A state of erasing electrons trapped in the tunnel insulating layer of the cathode K (non-display period: blanking period in one frame) is shown. FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the embodiment. As in FIG. 17, the image display apparatus of this embodiment is configured by arranging cathodes K in a two-dimensional matrix to form a display area and combining this with a drive circuit. The plurality of cathodes K are formed by a plurality of
図17と同様、データ線27はスイッチ4を介してデータドライバ1から表示データが供給される。データドライバ1はデータ線27のそれぞれに対応する駆動回路DD1、DD2、DD3、DD4、・・・に接続している。また、走査線(スキャン線)21はスキャンドライバ2から印加される走査信号で順次走査される。スキャンドライバ2はスキャン線21のそれぞれに対応する走査回路SD1、SD2、SD3、SD4、・・・に接続している。データ線27には高域通過フィルタHPFが並列に設けられており、スイッチ4はデータ線27にデータドライバ1の駆動回路DD1、DD2、DD3、DD4、・・・と高域通過フィルタHPFの何れかを切り替えるように設置されている。
As in FIG. 17, display data is supplied from the
表示期間では、スイッチ4はデータ線27にデータドライバ1を接続し、各データ線27に駆動回路DD1、DD2、DD3、DD4、・・・から表示データを供給して画像を表示する。スイッチ4がデータ線27側に接続した状態を図3ではハイレベル(H)状態として示す。この表示は図3に示した画像信号(映像信号)の1フィールドFの表示期間TDに行われる。すなわち、スキャンドライバ2の走査回路SD1、SD2、SD3、SD4、・・・がスキャン線21に順次走査信号を印加する。図3では、走査信号をSD1、SD2、SD3、SD4、・・・で示す。この走査信号をSD1、SD2、SD3、SD4、・・・の印加されたスキャン線21、すなわち選択されたスキャン線に上部電極を接続するカソードKの下部電極にデータドライバ1の駆動回路DD1、DD2、DD3、DD4、・・・から表示データ(DD1、DD2、DD3、DD4、・・・で示す)が供給され、上部電極から放出された電子が蛍光体に射突し、これを励起して所定波長の光を放射する。
In the display period, the
1ラインの表示期間TDが終了して次のラインに移る帰線期間(ブランキング期間)TBになり、スイッチ4が高域通過フィルタHPF側に切り替わる。図3には、スイッチ4がロー(L)レベルになるとして示した。帰線期間TBにおいても同様に、スキャンドライバ2の走査回路SD1、SD2、SD3、SD4、・・・はスキャン線21に順次走査信号を印加する。この走査信号で選択されたデータ線27に駆動回路DD1、DD2、DD3、DD4、・・・から図20(a)に示したような所定幅、所定波高のパルス電圧が印加される。このパルス電圧は、例えば表示データの最大階調に相当するレベルと同程度のものであってよい。なお、高域通過フィルタHPFの抵抗Rは下部電極(データ線)の配線抵抗を用いるが、配線材料の抵抗値次第では外付け抵抗を用いる場合もある。
1 line display period T D is finished becomes flyback period (blanking period) T B moving to the next line, the
このパルス信号は高域通過フィルタHPFを通過することで図3のdd1、dd2、・・・に示したような短い幅の正負のパルス電圧(図20(b)参照)が得られ、この短パルスがカソードKの下部電極に印加される。カソードKの下部電極に印加される短い幅の正バイアスのパルス電圧の幅をカソードKの充電時間以下の幅とすることで、捕獲電子が上部電極側に引き抜かれ(ブランキング期間)、同時に新たな電子が注入され、上部電極から放出されて誤発光が生じるのを防止する。そして、カソードKに印加される逆バイアスの短パルスと合わせて、表示期間にトンネル絶縁層に捕獲された電子を引き抜く。なお、帰線期間TBの幅に順次全てのスキャン線を動かしてもよい。但し、帰線期間TBは時間が限られているので、全スキャン線、全データ線に同時にパルスをかけてもよい。 This pulse signal passes through the high-pass filter HPF to obtain a positive / negative pulse voltage (see FIG. 20B) having a short width as shown by dd1, dd2,. A pulse is applied to the lower electrode of the cathode K. By making the width of the pulse voltage of the short positive bias applied to the lower electrode of the cathode K less than the charging time of the cathode K, the trapped electrons are extracted to the upper electrode side (blanking period), and at the same time new Incorrect electrons are injected and emitted from the upper electrode to prevent erroneous light emission. Then, together with a reverse-biased short pulse applied to the cathode K, electrons trapped in the tunnel insulating layer during the display period are extracted. It is also possible to move sequentially all scan lines to the width of the blanking period T B. However, since the blanking period T B have a limited time, full scan line, may be applied simultaneously pulse to all the data lines.
図4A〜図4Dは、MIM型カソードにおける選択期間と非選択期間における実施例1の捕獲電子の低減プロセスでのエネルギーバンド変化の説明図である。図4Aは、図18Eと同じに、トンネル絶縁層(電子加速層)12に捕獲電子が残留した非選択期間でのカソードの模式図である。この状態で帰線期間に入り、図4Bの捕獲電子消去の初期に示したように下部電極11に短パルスを印加する。この結果、正と逆バイアスが印加される。
4A to 4D are explanatory diagrams of energy band changes in the process of reducing trapped electrons in Example 1 during the selection period and the non-selection period in the MIM type cathode. FIG. 4A is a schematic diagram of the cathode in a non-selection period in which trapped electrons remain in the tunnel insulating layer (electron acceleration layer) 12 as in FIG. 18E. In this state, a blanking period starts, and a short pulse is applied to the
図4Cの捕獲電子消去の定常状態では、トンネル絶縁層12に捕獲された電子は上部電極13から接地GNDに引き抜かれ、消去される。そして、図4Dに示したように、トンネル絶縁層12に捕獲電子は無くなり、前記図18Bに示した状態と同じに、カソードKの非選択期間に捕獲電子が無い状態で次の選択待ちとなる。
In the steady state of trapped electron erasure in FIG. 4C, electrons trapped in the
これにより、捕獲電子によるカソードのダイオード特性変動は抑制され、残像や輝度低下の無い、高品位の画像表示が得られる。 Thereby, the diode characteristic fluctuation of the cathode due to the trapped electrons is suppressed, and a high-quality image display without an afterimage or luminance reduction can be obtained.
図5は、本発明の画像表示装置の陰極基板に有する画素の詳細構成例を説明する要部平面図である。図4では、陰極基板10の主面に信号線(データ線)である下部電極11の上にフィールド絶縁層14と層間絶縁層15を介して走査線バス配線21に接続する上部電極13が直交配置され、交差部にカソードが形成されている。上部電極13の下層にあるトンネル絶縁層(電子加速層)12は上部電極13の上層に矩形で示されている。上部電極13は走査線バス配線21で選択される画素のトンネル絶縁層12(走査線バス配線21の上方)側で当該走査線バス配線21の下側金属16と層間絶縁層15、フィールド絶縁層14で形成される側壁のテーパ部(矢印A)で走査線バス配線21との電気的に確実に接続される。走査線バス配線21の下方では前記した段差(矢印B)で隣接する画素と分離されている。
FIG. 5 is a plan view of a principal part for explaining a detailed configuration example of the pixel included in the cathode substrate of the image display device of the present invention. In FIG. 4, the
カソードの構造例としては、下部電極11がアルミニウムーネオジム合金(Al−2原子%Nd)で、この下部電極11の表面を陽極酸化して生成した厚さ2〜10nm程度のトンネル絶縁層12と、その上に上部電極13を積層成膜してなる。上部電極13は、例えば金(Au):1nm/白金(Pt):1nm/イリジウム(Ir):0.3nmを順次スパッタして形成される。
As an example of the structure of the cathode, the
次に、本発明の画像表示装置に係る陰極基板の詳細構成を図6乃至図14に示す製造工程で説明する。先ず、図6に示したように、ガラス基板10上に下部電極11用の金属膜を成膜する。下部電極11の材料としてAl系金属を用いる。Al系金属を用いるのは、陽極酸化により良質の絶縁膜を形成できるからである。ここでは、前記したように、AlにNdを2原子量%ドープしたAl−Nd合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は100〜300nmとした。
Next, the detailed structure of the cathode substrate according to the image display device of the present invention will be described with reference to the manufacturing steps shown in FIGS. First, as shown in FIG. 6, a metal film for the
成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極11を形成した(図7)。下部電極11の電極幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、そのサブピクセル(カラー画素を構成する3色の副画素)のピッチ程度、大体100〜200ミクロン程度とする。エッチングは例えば燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。この電極は幅の広い簡易なストライプ構造のため、レジストのパターニングは安価なプロキシミティ露光や、印刷法などで行うことができる。
After film formation, a stripe-shaped
次に、電子放出部を制限し、下部電極11のエッジへの電界集中を防止するフィールド絶縁層(保護絶縁層とも言う)14と、トンネル絶縁層12を形成する。まず、図8に示した下部電極11上の電子放出部となる部分をレジスト膜25でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化してフィールド絶縁層14とする。化成電圧を100Vとして、厚さ約100〜200nm低殿のフィールド絶縁層14が形成される。その後、レジスト膜25を除去して残りの下部電極11の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を6Vとした場合、下部電極11上に厚さ約10nm程度の絶縁層(トンネル絶縁層)12が形成される(図9)。
Next, a field insulating layer (also referred to as a protective insulating layer) 14 and a
次に、層間絶縁層15と、上部電極13への給電線となる走査配線(走査線バス配線とも言う)とスペーサ(図15参照)を配置するための、スペーサを走査配線に電気的に接続するスペーサ電極となる金属膜を例えばスパッタリング法等で成膜する(図10)。この層間絶縁層15は、陽極酸化で形成するフィールド絶縁膜14にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極11と走査線バス配線間の絶縁を保つ役割を果たす。走査配線の金属中間層17としてAlの肉厚配線を用い、金属下層16と金属上層18との間に挟んだ3層膜とする。なお、ここでは、金属下層16と金属上層18にはCrを用いた。Alの膜厚は配線抵抗を低減するため、できるだけ厚くしておく。ここでは、金属下層16を100nm、金属中間層17を4μm、金属上層18を100nmの膜厚とした。金属中間層17を導電性ペーストのスクリーン印刷等で形成することも可能である。なお、走査配線は上記の構造に限らないことは言うまでもない。
Next, the spacer is electrically connected to the scanning wiring for disposing the
続いて、パターニングとエッチング工程により金属上層18を、下部電極11とは直交するストライプ形状に加工する。このエッチングには、例えば硝酸アンモニウムセリウム水溶液でのウェットエッチングを用いる。(図11)。
Subsequently, the metal
次に、図12に示したように、パターニングとエッチング工程により金属下層16を下部電極11とは直交するストライプ形状に加工する。エッチングは燐酸、酢酸の混合水溶液でのウェットエッチングで行う。その際、金属下層16の片側(電子源形成側、図12のB−B'線断面図の左側)は金属上層18より張り出させ(突出させ)て、後の工程で上部電極13との接続を確保する接続電極(コンタクト部)とし、金属下層16の反対側(電子源形成側と反対側、図12のB−B'線断面図の右側)では金属上層18をマスクとしたエッチングバックによりアンダーカット(段差)を形成し、後の工程で上部電極13を分離する庇を形成する。これにより、上部電極13を自己整合的に分離し、かつ給電を行う走査線バス配線を形成することができる。金属下層16に替えてシリコン膜を用い、ドライエッチングの等方エッチング特性でアンダーカットして庇を形成することもできる。このとき、走査配線のカソード側を覆ってアルミニウム膜を成膜して上部電極との電気的接続を確実にするほうホもある。
Next, as shown in FIG. 12, the metal
続いて、層間絶縁層15を加工して電子放出部を開口する。電子放出部はサブピクセル内の1本の下部電極11と、この下部電極11と直交する2本の上部バス電極に挟まれた空間の直交部の一部に形成する。エッチングは、例えばCF4やSF6を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行うことができる(図13)。
Subsequently, the
最後に、上部電極13の成膜を行う。この成膜法は、例えばスパッタ成膜を用いる。上部電極13としては、例えばIr、Pt、Auの積層膜を用い、ここでは膜厚は6nmとした。この時、上部電極13は、電子放出部を挟む2本の走査線バス配線の一方(図14のB−B'線断面図の右側)で、金属下層16の後退で形成された庇構造により切断される。一方、図14の左側では、走査線バス配線の金属下層16のコンタクト部(矢印19で示す)により断線を起こさずに接続され、給電される構造となる(図14)。
Finally, the
1・・・データドライバ、2・・・スキャンドライバ、3・・・広域通過フィルタ(ハイパスフィルタ)、4・・・スイッチ、10・・・陰極基板、11・・・下部電極(信号配線、データ線)、12・・・トンネル絶縁層(電子加速層)、13・・・上部電極、14・・・フィールド絶縁層、15・・・層間絶縁層、20・・・蛍光体基板、21・・操作配線(走査線バス配線)、22・・・蛍光体、23・・・スペーサ、24・・・陽極(アノード)、26・・・ブラックマトリクス、K・・・カソード(電子源)、AR・・・表示領域。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記陰極基板の前記表示領域を通って一方向に延在し、該一方向と交差する他方向に並設して形成された複数の信号線と、
前記信号線とは絶縁層を介して前記他方向に延在し、前記一方向に並設して形成された複数の走査線と、
前記表示領域の外側に、前記信号線に表示信号を供給する信号線駆動回路と前記走査線に走査信号を印加する走査線駆動回路を備え、
前記冷陰極型電子源は、前記信号線と前記走査線の交差部において前記信号線を下部電極とし、該下部電極上に電子加速層が形成され、さらに該電子加速層を覆って形成されて前記走査線に接続した上部電極の積層構造を有し、
前記冷陰極型電子源は、前記下部電極に対して前記上部電極に正のバイアスを与えることで前記上部電極から放出される電子を前記蛍光体に衝突させて発光を得る表示メカニズムを有し、
前記信号線の直列抵抗をRd、静電容量をCdとしたとき、前記下部電極に前記上部電極に対して、τ=Rd×Cd(秒)以下のパルス幅を持つ正のバイアスを与える回路を備えることを特徴とする画像表示装置。 A cathode substrate in which a plurality of cold cathode electron sources are arranged in a matrix to form a display region; and an anode substrate on which a phosphor is disposed opposite to each of the plurality of cold cathode electron sources,
A plurality of signal lines extending in one direction through the display region of the cathode substrate and formed in parallel in the other direction intersecting the one direction;
The signal lines extend in the other direction through an insulating layer, and a plurality of scanning lines formed in parallel in the one direction;
Outside the display area, a signal line driving circuit for supplying a display signal to the signal line and a scanning line driving circuit for applying a scanning signal to the scanning line,
The cold cathode electron source is formed such that the signal line is a lower electrode at an intersection of the signal line and the scanning line, an electron acceleration layer is formed on the lower electrode, and further covers the electron acceleration layer. Having a laminated structure of upper electrodes connected to the scanning lines;
The cold cathode electron source has a display mechanism for obtaining light emission by causing electrons emitted from the upper electrode to collide with the phosphor by applying a positive bias to the upper electrode with respect to the lower electrode,
A circuit for applying a positive bias having a pulse width of τ = Rd × Cd (seconds) or less to the lower electrode to the lower electrode, where Rd is a series resistance of the signal line and Cd is a capacitance. An image display device comprising:
前記下部電極に、前記表示信号に替えて前記回路の出力を切り替え接続する切り替えスイッチを備えることを特徴とする画像表示装置。 In claim 1,
An image display device comprising: a switching switch for switching and connecting the output of the circuit instead of the display signal to the lower electrode.
前記切り替えスイッチは、前記下部電極に前記表示信号を供給する表示期間以外の非表示期間に前記切り替えを行うことを特徴とする画像表示装置。 In claim 2,
The image display device, wherein the change-over switch performs the change in a non-display period other than a display period in which the display signal is supplied to the lower electrode.
前記回路は、前記信号線駆動回路と高域通過フィルタの直列回路であることを特徴とする画像表示装置。 In claim 1,
The image display device, wherein the circuit is a series circuit of the signal line driving circuit and a high-pass filter.
前記下部電極は、アルミニウム又はアルミニウム合金であり、前記電子加速層は前記下部電極の陽極酸化膜であることを特徴とする画像表示装置。 In claim 1,
The lower electrode is aluminum or an aluminum alloy, and the electron acceleration layer is an anodized film of the lower electrode.
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