JP2009037792A - 画像表示装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）において、ガラス基板の貫通孔付近でのスパークの発生を対策する。
【解決手段】ＦＥＤでは内部を真空に排気する必要がある。カソード基板１に形成された排気孔１０を囲んで、排気基板６、排気基板枠体７１によって排気室を形成し、排気基板６に排気基板排気孔８１を形成して排気管８を接続し、ＦＥＤ内部を真空に排気する。排気孔１０の端部にシャープなエッジが形成されているとこのエッジを起点にスパークが発生する。これを対策するために、排気孔１０に対して面取り１０１を形成する。排気基板排気孔８１および高電圧導入ボタン孔８２にも面取りを形成すればさらに良い。これによってカソード基板１等に形成された貫通孔１０等の端部を基点とするスパークを抑制することが出来る。
【選択図】図５

Description

本発明は、内部を真空にし、背面基板に電子源をマトリクス状に配置し、前面基板に対応する蛍光体を配置したフラット型表示装置に係り、該表示装置の耐電圧特性の向上、および製造歩留まりの向上を可能にする技術に関連する。

高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして、従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、省スペース、軽量等の観点から平面型画像表示装置の需要が拡大している。液晶表示装置、プラズマ表示装置等は３０インチ以上の大画面としてもそれほど大きな重量にならないこと等から、ＴＶ等の大型表示装置の分野でも需要が拡大している。

一方、２枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、カソード基板上に電子源をマトリクス状に配置し、対向基板であるアノード基板上に蛍光体を配置したいわゆるフィールドエミッションディスプレイ（以後ＦＥＤという）の開発が進んでいる。ＦＥＤは電子源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のＴＶ用ディスプレイとして期待されている。

ＦＥＤは電子源から放出された電子を蛍光面に射突させることによって蛍光体を発光させるものであるから表示装置の内部は真空に保たなければならない。すなわち、表示装置は電子源が形成されているカソード基板と蛍光面が形成されているアノード基板を周辺でガラス枠等によってシールする。そして一般にはカソード基板に孔をあけ、この孔に排気管を接続することによって表示装置の内部を真空に排気する。そして、真空排気後、排気管をチップオフすることによって封止する。

このような、排気構造、あるいは封止方法を記載したものとして例えば「特許文献１」、「特許文献２」、「特許文献３」、「特許文献４」等がある。

特開２０００−２０８０５１号公報 特開平０９−３１２１３１号公報 特開２００３−０６８１８５号公報 特開平０９−２４５６４９号公報

表示装置の内部を真空に排気するためには、カソード基板あるいはアノード基板２に排気のための孔を開けることは必須である。そしてこの孔は表示装置の構成上カソード基板に形成される。図２４（ａ）はＦＥＤのカソード基板１の概略模式図である。図２４（ａ）において、カソード基板１の線内は表示領域９５であり多数の電子源、走査線、データ信号線等が形成されている。表示領域の外側には排気孔１０が形成されている。排気孔１０の対角方向にはゲッタ用のゲッタ孔９が形成されている。

図２４（ｂ）は排気孔１０の断面構造である。排気孔１０はガラス研削用ドリルで孔が開けられており、穴の端部Ｓはシャープなエッジとなっている。図２４（ｃ）は排気孔１０の平面図である。排気孔１０の周辺には、孔を空けたことによる多数の微小クラック１０５が生じている。ＦＥＤではカソード基板１とアノード基板２の間には８ＫＶ〜１０ＫＶの高電圧が印加されている。したがって、陰極基板にこのようなシャープなエッジが存在するとこの部分がスパークの起点となり、表示装置の耐電圧を劣化させる。また、排気孔１０の端面における微小クラック１０５は耐電圧の問題をさらに深刻化している。

カソード基板１上には多数の電子源、走査線、データ信号線等が形成されている。これらのカソード基板１上に多数の電子源、走査線、信号線等を形成するために多くのフォト工程を必要とする。フォト工程は図２５に示すように、膜形成、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離が組みになった工程である。図２６はカソード基板１の形成プロセスにおいて、金属膜ＭＴを被着後、パターニングのためのレジスト２５０を塗布した時の排気孔１０付近の断面構造である。

図２６に示すように、レジスト２５０は表面張力によって、排気孔周辺に２５０１で示したように厚く形成される。レジスト２５０を露光後、現像するが、レジスト２５０が厚い部分は図２７に示すように、現像で除去されない。そうすると、金属膜ＭＴのエッチング工程において、図２８に示すように、排気孔周辺に金属膜ＭＴが残ってしまう。このように、排気孔１０の周囲に導電物である金属膜の残渣が存在すると表示装置の耐電圧をさらに劣化させることになる。

以上の問題は排気孔１０について述べたが、ゲッタ孔９についても同様である。また、高電圧の導入のためにカソード基板１に孔を形成するような場合も同様である。また以上の問題点は陰極基板１を例にとって説明した。しかし、陽極基板２に孔を開ける場合も同様である。陽極基板も赤、緑、青の蛍光体やブラックマトリクス等を形成するために多くのフォト工程を必要とするからである。

本発明は以上のような問題点を解決するものであり、主な手段は次のとおりである。

（１）電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には貫通孔が形成され、前記貫通孔の前記アノード基板側に対向する端部には面取りが形成されていることを特徴とする表示装置。
（２）前記面取りは０．０５ｍｍ以上のＣ面取りであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（３）前記面取りは０．５ｍｍ以上のＣ面取りであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（４）前記面取りは半径０．０５ｍｍ以上のＲ面取りであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（５）前記面取りは半径０．５ｍｍ以上のＲ面取りであることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（６）前記貫通孔は前記表示装置を真空に排気するための排気孔であることを特徴とする（１）に記載の表示装置。
（７）前記貫通孔の両端に面取りが形成されていることを特徴とする（１）に記載の表示装置。

（８）電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、前記カソード基板には貫通孔が形成され、前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面で前記貫通孔を含む部分には真空気密を保って箱部が形成され、前記カソード基板に形成された前記貫通孔の前記アノード基板側に対向する端部には面取りが形成されていることを特徴とする表示装置。
（９）前記箱部には前記表示装置の内部を真空に排気するための排気孔が形成されおり、前記排気孔の端部には面取りが形成されていることを特徴とする（８）に記載の表示装置。
（１０）前記箱部には前記表示装置に陽極電圧を供給するための高電圧導入端子挿入孔が形成されており、前記高電圧導入端子挿入孔の端部には面取りが形成されていることを特徴とする（８）に記載の表示装置。
（１１）前記高電圧導入端子には前記アノード基板と導通するためのコンタクトスプリングが接続され、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された前記貫通孔を通ることを特徴とする（８）に記載の表示装置。
（１２）前記箱部には前記表示装置を真空に保つためのゲッタが設置されていることを特徴とする（８）に記載の表示装置。

本発明によれば、カソード基板に形成された排気孔の端部に面取りを形成するので、排気孔端部に電界が集中してこの部分がスパークの起点になるということを防止することが出来、したがって、表示装置の耐電圧を防止することが出来る。また、排気孔を面取りすることによって、排気孔端部に生じた微小クラックを防止することが出来る。その結果、微小クラックが離脱して表示装置内の異物となって耐電圧を劣化することを防止することが出来る。

また、排気孔に面取りを形成することによって、カソード基板にフォト工程によって成膜する際に、排気孔端部にレジストが厚く溜まってしまうことによって、現像時にレジストが残ってしまうという現象を防止することが出来る。これによって、金属膜等の残渣が排気孔周辺に残って耐電圧を劣化させるという問題を対策することが出来る。

以上はカソード基板の排気孔に面取りを形成した場合の効果であるが、カソード基板に排気のために排気基板をとりつけ、この排気基板に排気孔を形成する場合、あるいは、排気基板に高電圧導入端子のための孔を形成する場合にも、これらの孔に面取りをほどこすことによって耐電圧の劣化を防止することが出来る。また、排気基板にゲッタ孔を形成する場合も、ゲッタ孔に面取りを施すことによって耐電圧の劣化を防止することが出来る。

以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。

図１は本発明の第１の実施例を示す平面図である。図２は図１の側面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図４は図１のＢ−Ｂ断面図である。図１〜図４を参照して本実施例にかかるＦＥＤの構造を説明する。図１において、カソード基板１の上には封着部３を介してアノード基板２が設置されている。カソード基板１上には横方向には走査線１１が、縦方向にはデータ信号線１２が延在している。走査線１１には走査線端子５１から、データ信号線にはデータ信号線端子５２を介して外部から信号が供給される。走査線１１とデータ信号線１２の交差部付近には電子源１４が配置されている。したがって、多数の電子源１４がマトリクス状に配列されている。電子源としては、いわゆるＭＩＭ方式、ＳＥＤ方式、Ｓｐｉｎｄｔ方式等種々のもが開発されているが、いずれの電子源も本発明に適用可能である。本実施例では電子源の例としてＭＩＭ方式の電子源を用いている。

カソード基板１とアノード基板２と周辺を囲む封着部３の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板２、カソード基板１が撓み、カソード基板１とアノード基板２の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板１またはアノード基板２が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板１とアノード基板２との間にスペーサ４が設置される。このスペーサ４はセラミックスまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。

アノード基板２上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体が電子源に対応して形成されている。蛍光体の周囲にはブラックマトリクス（ＢＭ）が形成されており、画像のコントラスを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってＡｌによるメタルバックが形成されている。メタルバック２５には高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビーム１５を加速して赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３に射突させる。

電子ビーム１５によって蛍光体から光を発生させるためには電子ビーム１５はある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板２のメタルバック２５には８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。本実施例では高電圧導入端子はカソード基板１側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板２に高電圧が供給される。図１おいて、コンタクトスプリングとアノード基板２が接触するアノード端子が表示装置のコーナー部に形成されている。表示装置の内部は真空に保たなければならないので、図１における表示装置のコーナー部に排気のための排気孔１０が形成されている。

図２は図１をＣ方向から見た側面図である。図２において、カソード基板１とアノード基板２は封着部３を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板１のほうが端子５等が設置される分大きく形成されている。カソード基板１の下には、排気管８、高電圧導入ボタン６０を取り付けるための排気基板６が取り付けられている。排気基板６は排気基板封着部７を介してカソード基板１に取り付けられている。図２では排気基板６には表示装置の内部を真空にするための排気管８がチップオフされた状態で描かれている。排気管８の近くに高電圧導入ボタン６０が取り付けられている。

図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、データ信号線１２が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線１２の上に電子源１４が形成されている。絶縁膜１３を介して走査線１１がデータ信号線１２と直角方向に形成されている。図３において、走査線１１は封着部３の外部に延在している。走査線１１の上にはカソード基板１とアノード基板２との距離を保つためのスペーサ４が設置されている。スペーサ４は固着材４１によってカソード基板１側では走査線上に、アノード基板２側ではメタルバック２５に固着されている。このスペーサ４には１０^８から１０^９Ω程度の導電性が与えられ、カソードとアノードとの間にわずかに電流を流すことによってスペーサ４の帯電を防止している。

アノード基板２側では、電子源１４に対応する場所には、赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３が配置され、この赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３は電子ビーム１５に射突されることによって発光し、画像が形成される。赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３の間はＢＭ２４で充填され、画像のコントラスの向上に寄与する。ＢＭ２４は例えば、クロムおよび酸化クロムの２層構造になっている。赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３およびＢＭ２４を覆ってＡｌによるメタルバック２５が形成されている。メタルバック２５には約８ＫＶから１０ＫＶ程度の高電圧が印加され、電子ビーム１５を加速する。加速された電子ビーム１５はメタルバック２５を突き抜けて赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３に射突し、赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３を発光させる。

表示装置の内部を真空に保つために、枠部材３１と封着材３２によってカソード基板１とアノード基板２がシールされている。カソード基板１の厚さおよびアノード基板２の厚さは３ｍｍ程度である。また、カソード基板１とアノード基板２との距離は約２．８ｍｍ程度であり、表示装置の内側は高電界となっている。

図４は図１のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。図４において、カソード基板１上には横方向にデータ信号線１２が延在している。データ信号線１２と直角に走査線１１が紙面の法線方向に延在している。走査線１１は多層構造となっている。配線抵抗を減らすためである。走査線と走査線の間のデータ信号線１２の上には電子源１４が配置されている。電子源１４はデータ信号線１２が下部電極、トンネル絶縁膜を介して走査線１１と電気的に接続する上部電極によって構成される。
アノード基板２には赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３が形成され、蛍光体と蛍光体の間はＢＭ２４によって覆われている。蛍光体およびＢＭ２４を覆ってＡｌをスパッタリングすることによって、メタルバック２５が形成される。メタルバック２５には約８ＫＶから１０ＫＶの高電圧であるアノード電圧が印加されている。このアノード電圧によって電子源１４から放出された電子ビーム１５は加速される。電子源１４から放出された電子ビーム１５はメタルバック２５を突き抜けて赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３に射突することによってカラー画像が形成される。電子ビーム１５は電子源１４から放出されると広がるが、蛍光面上では、各蛍光体よりも若干大きくなるように設計されている。

アノード基板２とカソード基板１の距離を保つために、図３で説明したように、スペーサ４が設置される。スペーサ４はカソード基板１上の走査線１１とアノード基板２上のメタルバック２５の間に設置される。この位置であれば、スペーサ４が画像形成の妨げにならない。

図５は図１のＣ‐Ｃ断面図である。図５において、カソード基板１には排気孔１０が形成されており、この排気孔１０を通して表示装置の排気あるいは高電圧の供給が行なわれる。カソード基板１の排気孔１０を覆って排気基板６が排気基板用封着部７を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。排気基板用封着部７はカソード基板１とアノード基板２の封着部３と基本的な構成は同じである。すなわち、排気基板用枠体７１が封着材３２を介してカソード基板１およびアノード基板２と封着されている。

高電圧導入ボタン６０が封着材３２によってカソード基板１にとりつけられ、外部と気密を保っている。この封着材３２にはフリットガラスが用いられる。高電圧導入ボタンにはＦｅ−Ｎｉ合金が用いられる。Ｆｅ−Ｎｉ合金の成分比は封着材３２と熱膨張係数を合わせるように選定される。高電圧導入ボタン６０にはコンタクトスプリング５０がスポット溶接される。コンタクトスプリング５０はインコネルによって形成されるが、インコネルはＦｅ−Ｎｉ合金と容易にスポット溶接を行うことが出来る。

コンタクトスプリング５０が湾曲することによる曲げ応力によって、コンタクトスプリング５０が適切な力によってアノード基板２に形成されたメタルバック２５に接触する。本実施例でのコンタクトスプリング５０の接触圧は約１０ｇである。コンタクトスプリング５０のコンタクト部は球面等の適切な曲面となっており、メタルバック２５と安定に接触をとれるように形成されている。コンタクトスプリング５０の材料は耐熱性等を考慮してインコネルが使用され、厚さは０．１ｍｍである。

アノード基板２にはコンタクトスプリング５０と接触するためのアノード端子２６が形成されている。アノード端子２６には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子２６部分の構造は次のようになっている。アノード基板２上にはクロムと酸化クロムのＢＭ２４が形成され、これを覆ってＡｌによるメタルバック２５が形成されている。これは画面の有効面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック２５の上に、アノード端子２６として導電膜が厚さ１０μｍから３０μｍで形成される。本実施例では導電膜は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。この導電膜の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ４を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。

銀ペーストは直径１μｍから数μｍの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ｎｉ粒子を分散させたＮｉペースト、Ａｌ粒子を分散させたＡｌペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ（酸化鉄）を混合することによって調整することができる。

導電膜を１０μｍから３０μｍと厚く形成することによって、コンタクトスプリング５０と導電膜の接触を安定に行なうことができる。すなわち金属膜であれば、コンタクトスプリング５０と金属膜とは点接触となり、この点接触部分に電流が集中して導電膜が破壊する危険が大きいが、本実施例のような導電膜であれば、導電膜とコンタクトスプリング５０とは金属膜の場合と比較して接触面積を大きくとることができ、面接触に近い状態となり、接触が安定する。また、本実施例のような導電膜であれば、金属に比べて抵抗が大きいため、コンタクト部に大電流が流れることを抑止することができる。この点からも接触による導通の安定性を向上することが出来る。

排気基板６には排気基板排気孔８１が形成され、この排気基板排気孔８１には排気管８が封着材３２としてのフリットガラスを介して設置される。排気管８を通して表示装置の内部が真空排気され、その後、排気管８はチップオフされて表示装置の内部は真空に保持される。図５は排気管８がチップオフされた状態を示している。

図５において、排気孔１０には面取り１０１が形成されている。面取り１０１を形成することによって、従来例である図２４（ｂ）に示すシャープなエッジＳを防止することが出来る。また、面取り１０１を形成することによって図２４（ｃ）に示すような排気孔１０の端面における微小クラック１０５を防止することが出来る。面取り１０１によって端面が直角ではなく、鈍角となるために微小クラックが生じにくいからである。カソード基板１とアノード基板２との間には約２．８ｍｍのスペースを挟んで８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加されているので、シャープなエッジが存在するとここを起点にスパークが生ずるが、本発明のように、排気孔１０に面取り１０１を形成することによって電界集中を防止することが出来る。

また、排気孔１０に対して面取り１０１を形成する他の利点は従来例に示したような排気孔１０の周辺における微小クラックを防止することが出来るという点である。微小クラックが存在していると表示装置完成後、この微小クラックが脱落して微小ガラス粉となる場合がある。このような管内異物は表示装置の耐電圧を著しく低下させる。本発明のように、面取り１０１を形成することによって、このような、管内異物は大幅に減らすことが出来、耐電圧の向上に大きな効果がある。

排気孔１０に対して面取り１０１を形成するさらに他の利点は、本発明の課題で述べたような、排気孔付近における金属膜等の残渣を防止することが出来ることである。金属膜等の残渣が形成される大きな原因は排気孔１０の端面において、表面張力によってレジスト２５０の厚い部分が形成されるということである。本発明のように、排気孔端面に面取り１０１を形成することによってレジスト２５０が排気孔端部に厚く溜まることを防止することが出来る。

図７はこの様子を示す模式図である。図７において、金属膜ＭＴはスパッタリング等で形成されるが、排気孔１０の面取り１０１の部分にも薄く形成される。排気孔１０の端面には面取り１０１が形成されていることによって、レジスト２５０がスムースに流れ、部分的に厚くなることが無い。したがって、レジスト２５０を現像するときに排気孔１０の端面にレジスト２５０が残って、その結果金属膜等の残渣が残るということを防止することが出来る。

図６はいわゆるＣ面取りの場合であるが、この形状は色々な寸法をとることが出来る。一般には図６におけるＣ１＝Ｃ２とするのが良いが、耐電圧特性、フォト工程のレジスト
形成の状況に応じてＣ１とＣ２を変えてもよい。面取り１０１はわずかな量を形成するだけでも大きな効果を発揮する。例えば、図６におけるＣ１とＣ２が０．０５ｍｍ以上あれば効果を発揮する。より好ましくは図６におけるＣ１とＣ２は０．５ｍｍ以上とするのが良い。

図８は排気孔１０に対する面取り１０１の形成方法である。図８に示すように、グラインダＧＲを回転させて排気孔端部に接触させるだけで簡単に面取り１０１を形成することが出来る。研磨は冷却のために水をかけながら行う。図６におけるＣ１とＣ２の割合は、図８におけるグラインダＧＲのθを変えることによって簡単に変えることが出来る。また、Ｃ１またはＣ２の量はグラニインダＧＲをどの程度排気孔１０に差し込むかによって変えることが出来る。

図５はカソード基板１に形成された排気孔１０に対して両側に面取り１０１が形成されている場合である。面取り１０１は図５のようにカソード基板１の両側に形成することが望ましいが、製作プロセス上、面取りを片面のみに形成する場合は、カソード基板１の陽極基板２と対向する面に形成することが必要である。

以上はカソード基板１に形成された排気孔１０について説明した。しかし、スパークによる耐電圧の問題は図５における排気基板６に形成された高電圧導入ボタン孔８２、排気基板排気孔８１についても同様である。本実施例においては、図５に示すように、排気基板６に形成された高電圧導入ボタン孔８２、排気基板排気孔８１についてもカソード基板１に形成された排気孔１０と同様な面取りを形成している。排気基板６はフォト工程を経ないために、高電圧導入ボタン孔８２と排気基板排気孔８１の面取りとカソード基板１に形成された排気孔１０の面取り１０１とは寸法を変えてもよい。

なお、カソード基板１に形成された孔が排気孔１０ではなくゲッタ孔９である場合も同様である。この場合、ゲッタは図５におけるカンソード基板１、排気基板６、および排気基板用枠体７１で囲まれた空間に設置される。この場合は、図５における排気孔１０がゲッタ孔９になるだけで、以上述べた構成を適用することが出来る。ゲッタは独立に設置してもよいし、図５に示すように高電圧導入のためのコンタクトスプリング５０、排気基板排気孔８１等が設置される空間と同じ空間に設置しても良い。

図８から図２０は本発明によって形成したカソード基板用のガラスを用いてカソード基板１を形成するプロセスである。以下の説明はＭＩＭ電子源を用いたカソード基板１について説明する。この場合、データ信号線１２はＭＩＭ電子源においては下部電極となっているために、以下の説明ではデータ信号線１２の代わりに下部電極という言葉を用いる。

先ず、図９に示したように、カソード基板１上に下部電極１１０用の金属膜を成膜する。下部電極１１０の材料としてＡｌ系材料を用いる。Ａｌ系材料を用いるのは、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、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６００ｎｍとした。

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１１０を形成した(図１０)。下部電極１１０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、そのサブピクセルのピッチ程度、大体１００〜２００ミクロン程度とする。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。

また、下部電極１１０は陰極基板の最下層膜であり、その上に種々の膜を積層するため、端面はテーパー状に加工することが望ましい。そこでエッチング液はリン酸、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。硝酸の比率を高めることによりエッチング中のレジスト後退を促進し、加工端面をテーパー状に仕上げることができる。

次に、電子放出部を制限し、下部電極１１０エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４０と、絶縁層１２０を形成する。まず、図１１に示した下部電極１１０上の電子放出部となる部分をレジスト膜２５０でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化して保護絶縁層１４０とする。化成電圧を２００Ｖとすれば、厚さ約２８０ｎｍの保護絶縁層１４０が形成される。その後、レジスト膜２５０を除去して残りの下部電極１１０の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を４Ｖとすれば、下部電極１１０上に厚さ約８ｎｍの絶縁層（トンネル絶縁層）１２が形成される（図１２）。

次に、層間膜（層間絶縁膜）と、上部電極１３０への給電線となる上部バス電極１７０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１３）。層間膜としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化膜などを用いることができる。ここでは、シリコン窒化膜１５０とシリコン膜１６０の積層膜を用い膜厚はそれぞれ２００ｎｍと３００ｎｍとした。このシリコン窒化膜１５０は、陽極酸化で形成する保護絶縁層１４０にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極１１０と上部バス電極１７０間の絶縁を保つ役割を果たす。またシリコン膜１６０は、後ほど上部バス電極１７０の側面にアンダーカット１９０を形成し、上部電極１３０を分離するために用いる。

上部バス電極１７０となる金属膜をスパッタリング等で成膜する。上部バス電極１７０は走査電極として用いるため、データ電極となる下部電極１３より抵抗が低い必要があり、ここでは比抵抗の低い純Ａｌを用い、膜厚は配線抵抗を低減するため、４．５μｍとした。

次に上部バス電極１７０の加工を行う。上部バス電極１７０は下部電極１１０とは直交し、電子放出部の横に配置する。エッチングは例えばリン酸、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（図１４）。

続いて上部バス電極１７０とトンネル絶縁層１３の間のフィールド絶縁膜１４上の層間膜にスルーホールを開口する。エッチングは、例えばＣＦ_４やＳＦ₆を主成分とするエッチングガスを用いたドライエッチングによって、シリコン窒化膜１５０とシリコン膜１６０を同時にエッチングして行うことができる（図１５）。

続いて、上部バス電極と上部電極を電気的に接続する部分となるコンタクト電極用の金属膜をスパッタで形成する。コンタクト電極用の金属膜は、下部電極と同様に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３００ｎｍとした（図１６）。

続いて、コンタクト電極１８０の加工を行う（図１７）。コンタクト電極１８０は下部電極１１０と同様にテーパー加工するため、エッチング液はリン酸、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。硝酸の比率を高めることによりエッチング中のレジスト後退を促進し、加工端面をテーパー状に仕上げることができる。

加工形状は図１７に示すように、トンネル絶縁層１３側の端面はスルーホール内を交差するようにし、トンネル絶縁層１３と反対側の端面は上部バス電極１６上になるようにする。スルーホール内にコンタクト電極１８０の端面を形成することで、コンタクト部をフィールド絶縁膜１４上に形成することができ、この後形成する上部電極１３０をシリコン窒化膜１５０とシリコン膜１６０の段差を経ずに上部バス電極１６からフィールド絶縁層１４まで下ろすことが可能である。したがって、上部電極１３０の段切れを防止することが可能である。

続いて、層間膜のシリコン膜１６０をシリコン窒化膜１５０に対して高い選択比でドライエッチングすることにより、上部バス電極１７０の反対側の側面下にアンダーカット１９０を形成する（図１８）。ドライエッチは、ＣＦ_４とＯ_２の混合ガス、またはＳＦ₆とＯ_２の混合ガスにより行った。これらのガスはＳｉとＳｉＮをともにエッチングするが、Ｏ_２の比率を最適化（例えばＣＦ_４：Ｏ_２＝２：１）することにより、Ｓｉのエッチング選択比を高めることができる。このアンダーカット１９０は後ほど上部電極１３０を成膜した際に上部電極１３０を各上部バス電極１７０（各走査線）毎に分離する機能を持つ。

続いて、電子放出部上のシリコン窒化膜１５０を加工し、電子放出部を開口する。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１９）。

次に、図２０に示すように、上部電極１３０の成膜をスパッタ法等で行う。上部電極１３０としては、ホットエレクトロンの透過率の高い８族の白金族、１ｂ族の貴金属が有効である。特にＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇやそれらの積層膜などが有効である。ここでは例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚比を１：３：３とし、膜厚は例えば３ｎｍとした。上部電極の形成は膜をスパッタリングによって形成するのみであり、フォト工程は用いない。

以上のようにカソード基板１の形成には多くの微細加工が必要であり、多くのフォト工程を必要とする。本発明のようにカソード基板１に面取りのある排気孔１０、またはゲッタ孔９を用いることにより、排気孔１０等の周辺における金属膜の残渣等を防止することが出来る。さらにプロセス中における排気孔１０またはゲッタ孔９等の端部からのガラス欠け等によるガラス粉末が薄膜中に混入すること等も防止することが出来る。

実施例１は排気孔１０に対していわゆるＣ面取りを形成した場合である。本実施例はカソード基板１の排気孔１０にいわゆるＲ面取り１０２を形成した場合である。Ｒ面取り１−２はＣ面取りと比較してエッジ部がないために、電界集中を防止してスパークを抑制する効果はさらに大きい。また、Ｒ面取り１０２を形成することによって図３１（ｃ）に示すような排気孔１０の端面における微小クラックを防止して、微小ガラス粉末の発生を防止することが出来ることは同様である。

排気孔１０に対してＲ面取り１０２を形成する利点として、本発明の課題で述べたような、排気孔付近における金属膜等の残渣を防止することが出来るという点があるが、Ｒ面取り１０２の場合はエッジ部が無いためにＣ面取り１０１の場合よりもさらに効果が大きい。Ｒ面取り１０２であればエッジ部にレジスト２５０が厚く形成されるということをより効果的に防止できるからである。

図２２はこの様子を示す模式図である。図２２において、金属膜ＭＴはスパッタリング等で形成されるが、排気孔１０のＲ面取り１０２の部分にも薄く形成される。排気孔１０の端面にはＲ面取り１０２が形成されていることによって、レジスト２５０がスムースに流れ、部分的に厚くなることが無い。したがって、レジスト２５０を現像するときに排気孔１０の端面にレジスト２５０が残って、その結果金属膜等の残渣が残るということを防止することが出来る。

図２１に示すＲ面取り１０２のＲは耐電圧、プロセス中でのレジスト溜まりの状態等を考慮して色々な値をとることが出来る。わずかにＲ面取り１０２を形成するだけでも大きな効果を発揮することが出来る。例えば、図２１に示すＲは０．０５以上あれば効果がある。また、Ｒが０．５ｍｍ以上あればさらに効果を発揮することができる。

図２３は排気孔１０に対するＲ面取り１０２の形成方法である。図２３に示すように、グラインダＧＲを回転させて排気孔端部に接触させるだけで簡単にＲ面取りを形成することが出来る。研磨は冷却のために水をかけながら行う。図２１におけるＲ面取り１０２のＲは図２３のグラインダＧＲの側面の曲率Ｒによって形成することが出来る。また、Ｒ面取りの量も、グラニインダＧＲをどの程度排気孔１０に差し込むかによって変えることが出来る。

以上はカソード基板１に形成された排気孔１０について説明した。しかし、図５における排気基板に形成されている、高電圧導入端子孔８２、排気基板排気孔８１、さらには、カソード基板１に形成されるゲッタ孔９等についても同様に適用できることは実施例１で説明したとおりである。

本発明の実施例１を示す平面図である。 図１の側面図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。 図１のＢ−Ｂ断面図である。 図１のＣ−Ｃ断面図である。 排気孔の面取りの形状を示す断面図である。 フォト工程中の排気孔付近を示す断面摸式図である。 排気孔にＣ面取りを形成する方法を示す模式図である。 下部電極をカソード基板に被着した状態である。 下部電極をパターニングした状態である。 下部電極を陽極酸化した状態である。 下部電極にトンネル絶縁膜を形成した状態である。 下部電極上に２層の絶縁膜と上部バス電極を被着した状態である。 上部バス電極をパターニングした状態である。 コンタクトホールを形成した状態である。 コンタクト電極を被着した状態である。 コンタクト電極とパターニングした状態である。 シリコン膜をエッチングした状態である。 シリコン窒化膜をパターニングした状態である。 電子源に上部電極を形成した状態である。 排気孔にＲ面取りを形成した断面図である。 フォト工程中における排気孔付近の断面図である。 Ｒ面取りを形成する方法を示す模式図である。 カソード基板の斜視図である。 フォト工程を示すフォローチャートである。 従来例におけるフォト工程中のレジストの状況である。 従来例における排気孔付近のレジスト残りを示す図である。 従来例における金属膜の残渣である。

符号の説明

１・・・カソード基板、２・・・アノード基板、３・・・封着部、４・・・スペーサ、５・・・端子、６・・・排気基板、７・・・排気基板封着部、８・・・排気管、９・・・ゲッタ孔、１０・・・排気孔、１１・・・走査線、１２・・・データ信号線、１３・・・絶縁膜、１４・・・電子源、１５・・・電子ビーム、２１・・・赤蛍光体、２２・・・緑蛍光体、２３・・・青蛍光体、２４・・・ブラックマトリクス、２５・・・メタルバック、２６・・・アノード端子、５０・・・コンタクトスプリング、６０・・・高電圧導入ボタン、８１・・・排気基板排気孔、８２・・・高電圧導入ボタン孔、１０１・・・排気孔面取り、１０２・・・排気孔Ｒ面取り、１１０・・・下部電極、１２０・・・トンネル絶縁膜、１３０・・・上部電極、１４０・・・保護絶縁膜、１５０・・・シリコン窒化膜、１６０・・・シリコン膜、１７０・・・上部バス電極、１８０・・・コンタクト電極、１９０・・・アンダーカット、２５０・・・レジスト。

Claims (12)

1. 電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
   前記カソード基板には貫通孔が形成され、前記貫通孔の前記アノード基板側に対向する端部には面取りが形成されていることを特徴とする表示装置。
2. 前記面取りは０．０５ｍｍ以上のＣ面取りであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
3. 前記面取りは０．５ｍｍ以上のＣ面取りであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
4. 前記面取りは半径０．０５ｍｍ以上のＲ面取りであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
5. 前記面取りは半径０．５ｍｍ以上のＲ面取りであることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
6. 前記貫通孔は前記表示装置を真空に排気するための排気孔であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
7. 前記貫通孔の両端に面取りが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
8. 電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
   前記カソード基板には貫通孔が形成され、前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面で前記貫通孔を含む部分には真空気密を保って箱部が形成され、
   前記カソード基板に形成された前記貫通孔の前記アノード基板側に対向する端部には面取りが形成されていることを特徴とする表示装置。
9. 前記箱部には前記表示装置の内部を真空に排気するための排気孔が形成されおり、前記排気孔の端部には面取りが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
10. 前記箱部には前記表示装置に陽極電圧を供給するための高電圧導入端子挿入孔が形成されており、前記高電圧導入端子挿入孔の端部には面取りが形成されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
11. 前記高電圧導入端子には前記アノード基板と導通するためのコンタクトスプリングが接続され、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された前記貫通孔を通ることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
12. 前記箱部には前記表示装置を真空に保つためのゲッタが設置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。

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