JP4036078B2

JP4036078B2 - Cold cathode field emission display

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Publication number: JP4036078B2
Application number: JP2002320863A
Authority: JP
Inventors: 聡岡南
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 2002-11-05
Filing date: 2002-11-05
Publication date: 2008-01-23
Anticipated expiration: 2022-11-05
Also published as: JP2004158232A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アノードパネルに設けられたアノード電極に特徴を有する冷陰極電界電子放出表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機や情報端末機器に用いられる表示装置の分野では、従来主流の陰極線管（ＣＲＴ）から、薄型化、軽量化、大画面化、高精細化の要求に応え得る平面型（フラットパネル型）の表示装置への移行が検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置（ＬＣＤ）、エレクトロルミネッセンス表示装置（ＥＬＤ）、プラズマ表示装置（ＰＤＰ）、冷陰極電界電子放出表示装置（ＦＥＤ：フィールドエミッションディスプレイ）を例示することができる。このなかでも、液晶表示装置は情報端末機器用の表示装置として広く普及しているが、据置き型のテレビジョン受像機に適用するには、高輝度化や大型化に未だ課題を残している。これに対して、冷陰極電界電子放出表示装置は、熱的励起によらず、量子トンネル効果に基づき固体から真空中に電子を放出することが可能な冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と呼ぶ場合がある）を利用しており、高輝度及び低消費電力の点から注目を集めている。
【０００３】
図３５及び図４に、電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置（以下、表示装置と呼ぶ場合がある）の一例を示す。尚、図３５は従来の表示装置の模式的な一部端面図であり、図４はカソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図である。
【０００４】
図３５に示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ）と、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリックス状に配列されている。
【０００５】
一方、アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板３０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層３１（３１Ｒ，３１Ｂ，３１Ｇ）と、その上に形成されたアノード電極３２０から構成されている。アノード電極３２０は有効領域を覆う１枚のシート状の形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。アノード電極制御回路４３とアノード電極３２０との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗体Ｒ₀（図示した例では抵抗値１０ＭΩ）が配設されている。この抵抗体Ｒ₀は、基板外に配設されている。
【０００６】
１画素は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極１３との重複領域に設けられた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、蛍光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３０上にはブラックマトリックス３２が形成されている。また、ブラックマトリックス３２の上には隔壁３３が形成されている。
【０００７】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを、電子放出領域と蛍光体層３１とが対向するように配置し、周縁部において枠体３５を介して接合することによって、表示装置を作製することができる。有効領域を包囲し、画素を選択するための周辺回路が形成された無効領域には、真空排気用の貫通孔（図示せず）が設けられており、この貫通孔には真空排気後に封じ切られたチップ管（図示せず）が接続されている。即ち、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とによって囲まれた空間は真空となっている。
【０００８】
カソード電極１１には相対的に負電圧がカソード電極制御回路４１から印加され、ゲート電極１３には相対的に正電圧がゲート電極制御回路４２から印加され、アノード電極３２０にはゲート電極１３よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路４３から印加される。かかる表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極１１にカソード電極制御回路４１から走査信号を入力し、ゲート電極１３にゲート電極制御回路４２からビデオ信号を入力する。カソード電極１１とゲート電極１３との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部１５から電子が放出され、この電子がアノード電極３２０に引き付けられ、蛍光体層３１に衝突する。その結果、蛍光体層３１が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。つまり、この表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極１３に印加される電圧、及びカソード電極１１を通じて電子放出部１５に印加される電圧によって制御される。
【０００９】
本出願人は、特開２００１−２４３８９３において、アノード電極が複数のアノード電極ユニットから構成された表示用パネルを提案している。
【００１０】
【特許文献１】
特開２００１−２４３８９３
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、このような表示装置においては、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの間の距離は高々１ｍｍ程度しかなく、カソードパネルの電界放出素子と、アノードパネルＡＰのアノード電極３２０との間で異常放電（真空アーク放電）が発生し易い。異常放電が発生すると、表示品質が著しく損なわれるだけでなく、電界放出素子やアノード電極３２０に損傷が発生する。
【００１２】
真空空間中における放電の発生機構においては、先ず、強電界下における電界放出素子からの電子やイオンの放出がトリガーとなって小規模な放電が発生する。そして、アノード電極制御回路４３からアノード電極３２０へエネルギーが供給されてアノード電極３２０の温度が局所的に上昇したり、アノード電極３２０の内部の吸蔵ガスの放出、あるいはアノード電極３２０を構成する材料そのものの蒸発が生ずることによって、小規模な放電が大規模な放電へ成長すると考えられている。アノード電極制御回路４３以外にも、アノード電極３２０と電界放出素子との間に形成される静電容量に基づき生じたエネルギーが、大規模な放電への成長を促すエネルギー供給源となる可能性がある。
【００１３】
異常放電（真空アーク放電）を抑制するには、放電のトリガーとなる電子やイオンの放出を抑制することが有効であるが、そのためには極めて厳密なパーティクル管理が必要となる。このような管理をアノードパネルＡＰの製造プロセス、あるいは、アノードパネルＡＰを組み込んだ表示装置の製造プロセスにおいて実行することには、多大な技術的困難が伴う。
【００１４】
また、特開２００１−２４３８９３にて提案したアノード電極ユニットは、小規模な放電が大規模な放電へと成長することへの抑制に効果があるものの、まだ改善の余地があることが判明した。
【００１５】
従って、本発明の目的は、小規模な放電が大規模な放電へと成長することを一層確実に抑制し得る構造を有するアノード電極を備えた冷陰極電界電子放出表示装置を提供することにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、
冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、アノードパネルとが、それらの周縁部で接合されて成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、給電部、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、２次元的に配列された、Ｍ×Ｎ個（但し、Ｍ≧２，Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
アノード電極の少なくとも一辺を構成するアノード電極ユニットは、該給電部を介してアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとの間には抵抗体層が形成されていることを特徴とする。
【００１７】
本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極の少なくとも一辺を構成するアノード電極ユニットが給電部を介してアノード電極制御回路に接続されていればよく、アノード電極の二辺を構成するアノード電極ユニットが給電部を介してアノード電極制御回路に接続されていてもよいし、アノード電極の三辺を構成するアノード電極ユニットが給電部を介してアノード電極制御回路に接続されていてもよい。また、アノード電極の少なくとも一辺を構成するアノード電極ユニットの一部が、給電部を介してアノード電極制御回路に接続されていてもよい。
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、
冷陰極電界電子放出素子を複数備えたカソードパネルと、アノードパネルとが、それらの周縁部で接合されて成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、
アノードパネルは、基板、基板上に形成された蛍光体層、給電部、及び、蛍光体層上に形成されたアノード電極から構成されており、
アノード電極は、２次元的に配列された、Ｍ×Ｎ個（但し、Ｍ≧２，Ｎ≧２）のアノード電極ユニットから構成されており、
最外周部に位置するアノード電極ユニットは、該アノード電極ユニットを取り囲む給電部を介してアノード電極制御回路に接続されており、
アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとの間には抵抗体層が形成されていることを特徴とする。
【００１９】
尚、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、最外周部に位置するアノード電極ユニットの一部が、給電部を介してアノード電極制御回路に接続されていてもよい。
【００２０】
本発明の第１の態様若しくは第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、抵抗体層は、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとの間に形成される代わりに、アノード電極全体を被覆している構成とすることができる。尚、このような構成を、便宜上、本発明の第１Ａの態様若しくは第２Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置と呼ぶ。
【００２１】
本発明の第１Ａの態様を含む第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第２Ａの態様を含む第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置においては、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差をＶ_A（単位：キロボルト）、アノード電極ユニット間のギャップ長をＬ_g（単位：μｍ）としたとき、
Ｖ_A／Ｌ_g＜１（ｋＶ／μｍ）
を満足することが、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとの間での放電発生を確実に抑止するといった観点から好ましい。尚、アノード電極ユニット間のギャップ長Ｌ_gは、全てのアノード電極ユニット間において一定であってもよいし、アノード電極ユニットの位置によって異ならせてもよい。
【００２２】
本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、隣接するアノード電極ユニットに対向していないアノード電極ユニットの縁部分は抵抗体層で被覆されている構成とすることが、アノード電極ユニットの係る縁部分からの小規模な放電が大規模な放電へと成長することを防止するといった観点から好ましい。
【００２３】
本発明の第１Ａの態様を含む第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置においては、アノード電極の少なくとも一辺を構成する各アノード電極ユニットと給電部との間に隙間が設けられており、アノード電極の少なくとも一辺を構成するアノード電極ユニットと給電部とは、抵抗部材を介して接続されている構成とすることができる。尚、このような抵抗部材を、便宜上、以下、第１の抵抗部材と呼ぶ場合がある。そして、この場合、給電部は、第２の抵抗部材を介して直列に接続されたＫ個（但し、２≦Ｋ）の給電部ユニットから構成されており、１つの給電部ユニットは、アノード電極の少なくとも一辺を構成する１個あるいは２個以上のアノード電極ユニットに接続されている構成とすることができる。
【００２４】
アノード電極の一辺を構成するアノード電極ユニットが給電部を介してアノード電極制御回路に接続されている場合、Ｍ＝γＫあるいはＮ＝δＫで表すことができるが、１≦γ≦１×１０²を満足し、あるいは又、１×１０≦δ≦１×１０³を満足することが一層好ましい。また、アノード電極の隣接する二辺を構成するアノード電極ユニットが給電部を介してアノード電極制御回路に接続されている場合、Ｍ＝γＫ₁及びＮ＝δＫ₂（但し、Ｋ＝Ｋ₁＋Ｋ₂）で表すことができるが、１≦γ≦１×１０²を満足し、且つ、１×１０≦δ≦１×１０³を満足することが一層好ましい。更には、アノード電極の隣接する三辺を構成するアノード電極ユニットが給電部を介してアノード電極制御回路に接続されている場合、Ｍ＝γＫ₁及びＮ＝δＫ₂（但し、Ｋ＝２Ｋ₁＋Ｋ₂あるいはＫ＝Ｋ₁＋２Ｋ₂）で表すことができるが、１≦γ≦１×１０²を満足し、且つ、１×１０≦δ≦１×１０³を満足することが一層好ましい。複数の給電部ユニットから給電部を構成することで、給電部ユニットの面積を小さくすることができるが故に、静電容量を減少することができ、給電部と冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因した給電部の損傷規模の拡大（例えば、給電部の局所的な蒸発）を抑止することができる。
【００２５】
また、本発明の第２Ａの態様を含む第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置においては、最外周部に位置する各アノード電極ユニットと給電部との間に隙間が設けられており、最外周部に位置するアノード電極ユニットと給電部とは、抵抗部材（第１の抵抗部材）を介して接続されている構成とすることができる。そして、この場合、給電部は、第２の抵抗部材を介して直列に接続されたＫ個［但し、２≦Ｋ≦（２Ｍ＋２Ｎ−４）］の給電部ユニットから構成されており、１つの給電部ユニットは、最外周部に位置する１個あるいは２個以上のアノード電極ユニットに接続されている構成とすることができる。尚、Ｍ＝γＫ₁及びＮ＝δＫ₂（但し、Ｋ＝２Ｋ₁＋２Ｋ₂）で表したとき、１≦γ≦１×１０²を満足し、且つ、１×１０≦δ≦１×１０³を満足することが一層好ましい。給電部を複数の給電部ユニットから構成することで、給電部ユニットの面積を小さくすることができるが故に、給電部と冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因した給電部の損傷規模の拡大（例えば、給電部の局所的な蒸発）を抑止することができる。
【００２６】
給電部が給電部ユニットから構成されている場合、給電部ユニットの幅を出来るだけ狭くすることで、給電部ユニットに基づく静電容量を出来るだけ小さくし、給電部ユニットと給電部ユニットとの間の隙間の長さ（給電部ユニットの延びる方向と直角の方向に沿った隙間の長さ）を出来るだけ長くすることで、給電部ユニット間の抵抗を小さくし、給電部ユニットの間での電圧降下を極力小さくすることが好ましい。
【００２７】
尚、給電部ユニットの面積Ｓ’（単位：ｍｍ²）は、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
を満足することが好ましく、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電部ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因した給電部ユニットの損傷規模の拡大（例えば、給電部ユニットの局所的な蒸発）を一層確実に抑止するといった観点から望ましい。それぞれの給電部ユニットの大きさは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００２８】
また、給電部や給電部ユニットの縁部分からの小規模な放電が大規模な放電へと成長することを防止するといった観点から、給電部や給電部ユニットの縁部分を抵抗体薄膜で被覆しておくことが好ましい。あるいは又、給電部や給電部ユニットを抵抗体薄膜で被覆してもよい。
【００２９】
本発明の第１Ａの態様を含む本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第２Ａの態様を含む本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置（以下、これらを総称して、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置と呼ぶ場合がある）にあっては、蛍光体層と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されている構成とすることが好ましく、更には、１画素（１ピクセル）を構成する単位蛍光体層の複数が直線状に配列されており、直線状に配列された複数の単位蛍光体層から構成された列と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されている構成とすることが一層好ましい。即ち、直線状に配列された単位蛍光体層の列の総数をｎ列としたとき、ストライプ状の透明電極の本数は、最大、ｎである。直線状に配列された単位蛍光体層の列の複数と基板との間に、アノード電極制御回路に接続されたストライプ状の透明電極が形成されている構成とすることもできる。このように、透明電極を設けることによって、蛍光体層の過剰な帯電を確実に防止することができ、過剰な帯電による蛍光体層の劣化を抑制することができる。そして、このような構造の透明電極を設けることによって、冷陰極電界電子放出表示装置の試作時の設計変更に容易に対処可能となる。カラー表示の場合、直線状に配列された単位蛍光体層の１列は、全てが赤色発光単位蛍光体層で占められた列、緑色発光単位蛍光体層で占められた列、及び、青色発光単位蛍光体層で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光単位蛍光体層、緑色発光単位蛍光体層、及び、青色発光単位蛍光体層が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、単位蛍光体層とは、表示用パネル上において１つの輝点を生成する蛍光体層であると定義する。また、１画素（１ピクセル）は、１つの赤色発光単位蛍光体層、１つの緑色発光単位蛍光体層、及び、１つの青色発光単位蛍光体層の集合から構成され、１サブピクセルは、１つの単位蛍光体層（１つの赤色発光単位蛍光体層、あるいは、１つの緑色発光単位蛍光体層、あるいは、１つの青色発光単位蛍光体層）から構成される。
【００３０】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置において、蛍光体層は複数の単位蛍光体層から構成され、１つのアノード電極ユニットの大きさは１つの単位蛍光体層を被覆する大きさであることが好ましいが、即ち、アノード電極ユニットの大きさは１サブピクセルに相当する大きさであることが好ましいが、このような大きさに限定するものではない。尚、１サブピクセルに相当する大きさとは、１つの単位蛍光体層を確実に被覆し得る大きさを意味する。
【００３１】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットが局所的に溶融する（具体的には、例えば、アノード電極ユニットにおいて１サブピクセルに相当する大きさが溶融する）といったアノード電極ユニットの損傷規模の拡大を抑止するために、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットの面積をＳ（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
を満足することが好ましく、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足することが一層好ましい。
【００３２】
アノード電極ユニットに凹凸が存在し、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の距離ｄが一定でない場合、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の最短距離をｄとする。
【００３３】
あるいは又、蛍光体層が２次元的に配列されたｍ×ｎ個の単位蛍光体層から構成されている場合、ｍ＝αＭ、ｎ＝βＮで表すことができるが、好ましくは、１×１０≦α≦１×１０⁴及び１≦β≦１×１０³を満足し、更に好ましくは、１×１０²≦α≦１×１０⁴及び１≦β≦１×１０²を満足することが望ましい。また、それぞれのアノード電極ユニットの大きさは、同じであってもよいし、異なっていてもよい。
【００３４】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極制御回路出力電圧は、通常、一定である。一方、冷陰極電界電子放出表示装置の動作方式は、▲１▼カソード電極に印加する電圧を一定とし、ゲート電極に印加する電圧を変化させる方式、▲２▼カソード電極に印加する電圧を変化させ、ゲート電極に印加する電圧を一定とする方式、▲３▼カソード電極に印加する電圧を変化させ、且つ、ゲート電極に印加する電圧も変化させる方式がある。アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧との間の電位差Ｖ_Aを、▲１▼の場合にあっては、アノード電極制御回路出力電圧とカソード電極印加電圧との間の電位差とすればよいし、▲２▼及び▲３▼の場合にあっては、アノード電極制御回路出力電圧とカソード電極印加電圧との間の電位差の最大値とすればよい。
【００３５】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極は、少なくとも蛍光体層上に形成されていればよく、蛍光体層が形成されていない基板上に延在して形成されていてもよい。具体的には、アノード電極は、全体として、実際の表示部分として機能する有効領域を少なくとも覆っている。有効領域の周囲は、周辺回路の収容や表示画面の機械的支持等、有効領域の機能を支援する無効領域である。アノード電極ユニットの外形形状は、本質的には任意の形状とすることができるが、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、加工の容易性等から、矩形形状であることが好ましい。
【００３６】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置においては、第１の抵抗部材を設けることによって、放電発生時にアノード電極制御回路からのエネルギー供給を一時的に停止することができる。そして、この場合、更には、第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、抵抗値がｒ₀の抵抗体層が形成されている場合、第１の抵抗部材の抵抗値をｒ₁としたとき、１×１０ｒ₀≦ｒ₁≦１×１０⁵ｒ₀を満足することが好ましい。また、本発明の第１Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第２Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、抵抗値ｒ’₀Ωを有する抵抗体層が形成されている場合、第１の抵抗部材の抵抗値をｒ₁としたとき、１×１０ｒ’₀≦ｒ₁≦１×１０⁵ｒ’₀を満足することが好ましい。
【００３７】
抵抗体層の抵抗値ｒ₀として、１×１０Ω乃至１×１０⁵Ω、好ましくは１×１０Ω乃至２×１０²Ωを例示することができる。また、抵抗体層の抵抗値ｒ’₀をシート抵抗値に換算した抵抗値をｒ”Ω／□としたとき、ｒ”の値として、１×１０⁴Ω／□乃至１×１０⁸Ω／□、好ましくは１×１０⁵Ω／□乃至１×１０⁷Ω／□を例示することができる。
【００３８】
第１及び第２の抵抗部材の抵抗値は、通常の表示動作時にアノード電流による電圧降下が生じても表示輝度に殆ど影響が現れない程度に小さく、しかも、小規模な放電の発生時には、給電部を通じたアノード電極制御回路からアノード電極ユニットへのエネルギー供給を一時的に遮断し得る程度に大きい値に選択する。かかる条件を満たす限りにおいて、抵抗値を数十ｋΩ〜１ＭΩの範囲で選択することができるが、抵抗部材（第１の抵抗部材）の抵抗値ｒ₁と抵抗体層の抵抗値ｒ₀，ｒ’₀は、上述の関係を満足することが好ましい。
【００３９】
本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、第１の抵抗部材、第２の抵抗部材として、チップ抵抗、あるいは、抵抗体薄膜を挙げることができる。また、本発明の第１Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、あるいは、本発明の第２Ａの態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、第１の抵抗部材、第２の抵抗部材として抵抗体薄膜を挙げることができる。尚、第１の抵抗部材、第２の抵抗部材を抵抗体薄膜から構成する場合、抵抗体層と同じ抵抗体薄膜から、抵抗体層の形成と同時に第１の抵抗部材、第２の抵抗部材を形成することができる。
【００４０】
抵抗体層、あるいは、第１の抵抗部材や第２の抵抗部材を構成する抵抗体薄膜の構成材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料；ＳｉＮ；酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化チタン（ＴｉＯ₂）、酸化クロム等の高融点金属酸化物；アモルファスシリコン等の半導体材料；ＩＴＯを挙げることができる。
【００４１】
給電部、第１の抵抗部材、第２の抵抗部材は、無効領域上に形成すればよい。そして、給電線の端部に接続端子を設け、この接続端子を配線を介してアノード電極制御回路に接続すればよい。
【００４２】
アノード電極ユニット及び給電部は、共通の導電材料層を用いて蛍光体層及び基板上に形成することができる。一例として、或る導電材料から成る導電材料層を基板上に形成し、この導電材料層をパターニングしてアノード電極ユニットと給電部とを同時に形成することができる。あるいは、アノード電極ユニットと給電部のパターンを有するマスクやスクリーンを介して導電材料の蒸着やスクリーン印刷を行うことにより、蛍光体層と基板との上にアノード電極ユニットと給電部とを同時に形成することもできる。尚、抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材も同様の方法で形成することができる。即ち、或る抵抗体材料から抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材を形成し、この抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材をパターニングしてもよいし、あるいは、抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材のパターンを有するマスクやスクリーンを介して抵抗体材料を蒸着又はスクリーン印刷することにより、抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材を形成してもよい。
【００４３】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と称する）は、より具体的には、例えば、
（Ａ）支持体上に形成され、第１の方向に延びるカソード電極と、
（Ｂ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（Ｃ）絶縁層上に形成され、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極と、
（Ｄ）ゲート電極及び絶縁層に形成された開口部と、
（Ｅ）開口部の底部に露出した電子放出部、
から構成されている。
【００４４】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置における電界放出素子の型式は、特に限定されず、スピント型素子、エッジ型素子、平面型素子、扁平型素子、クラウン型素子のいずれであってもよい。尚、カソード電極及びゲート電極はストライプ形状を有し、カソード電極の射影像とゲート電極の射影像とは直交することが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素化といった観点から好ましい。更には、電界放出素子には収束電極が備えられていてもよい。
【００４５】
尚、電界放出素子として、上述の各型式の他に、表面伝導型電子放出素子と通称される素子も知られており、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置に適用することができる。表面伝導型電子放出素子においては、例えばガラスから成る基板上に酸化錫（ＳｎＯ₂）、金（Ａｕ）、酸化インジウム（Ｉｎ₂Ｏ₃）／酸化錫（ＳｎＯ₂）、カーボン、酸化パラジウム（ＰｄＯ）等の材料から成り、微小面積を有する薄膜がマトリクス状に形成され、各薄膜は２つの薄膜片から成り、一方の薄膜片に行方向配線、他方の薄膜片に列方向配線が接続されている。一方の薄膜片と他方の薄膜片との間には数ｎｍのギャップが設けられている。行方向配線と列方向配線とによって選択された薄膜においては、ギャップを介して薄膜から電子が放出される。
【００４６】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置における基板として、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板として、高歪点ガラス、ソーダガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＣａＯ・ＳｉＯ₂）、硼珪酸ガラス（Ｎａ₂Ｏ・Ｂ₂Ｏ₃・ＳｉＯ₂）、フォルステライト（２ＭｇＯ・ＳｉＯ₂）、鉛ガラス（Ｎａ₂Ｏ・ＰｂＯ・ＳｉＯ₂）を例示することができる。カソードパネルを構成する支持体も、基板と同様の構成とすることができる。
【００４７】
アノード電極ユニット、給電部、カソード電極、ゲート電極の構成材料として、アルミニウム（Ａｌ）、タングステン（Ｗ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、クロム（Ｃｒ）、銅（Ｃｕ）、金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）等の金属、これらの金属元素を含む合金あるいは化合物（例えばＴｉＮ等の窒化物や、ＷＳｉ₂、ＭｏＳｉ₂、ＴｉＳｉ₂、ＴａＳｉ₂等のシリサイド）、ＩＴＯ（インジウム・錫酸化物）、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物、あるいはシリコン（Ｓｉ）等の半導体を例示することができる。これらを作製、形成するには、ＣＶＤ法、スパッタリング法、蒸着法、イオンプレーティング法、電気メッキ法、無電解メッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法等の公知の薄膜形成技術により、上述の構成材料から成る薄膜を被成膜体上に形成する。このとき、薄膜を被成膜体の全面に形成した場合には、公知のパターニング技術を用いて薄膜をパターニングし、各部材を形成する。また、薄膜を形成する前の被成膜体上に予めレジストパターンを形成しておけば、リフトオフ法による各部材の形成が可能である。更に、アノード電極ユニットや給電部、カソード電極、ゲート電極の形状に応じた開口部を有するマスクを用いて蒸着を行ったり、かかる開口部を有するスクリーンを用いてスクリーン印刷を行えば、成膜後のパターニングは不要である。
【００４８】
電界放出素子を構成する絶縁層の構成材料として、ＳｉＯ₂、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＡｓＳＧ、ＰｂＳＧ、ＳｉＮ、ＳｉＯＮ、ＳＯＧ（スピンオングラス）、低融点ガラス、ガラスペーストといったＳｉＯ₂系材料、ＳｉＮ、ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層の形成には、ＣＶＤ法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用できる。
【００４９】
透明電極は、例えば、ＩＴＯや酸化錫、酸化亜鉛、酸化チタンから構成すればよい。
【００５０】
蛍光体層は、単色の蛍光体粒子から構成されていても、３原色の蛍光体粒子から構成されていてもよい。また、蛍光体層の配列様式は、ドットマトリクス状であっても、ストライプ状であってもよい。尚、ドットマトリクス状やストライプ状の配列様式においては、隣り合う蛍光体層の間の隙間がコントラスト向上を目的としたブラックマトリックスで埋め込まれていてもよい。
【００５１】
アノードパネルには、更に、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された二次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク（色濁り）が発生することを防止するための、あるいは又、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された二次電子が隔壁を越えて他の蛍光体層に向かって侵入したとき、これらの電子が他の蛍光体層と衝突することを防止するための、隔壁が、複数、設けられていることが好ましい。
【００５２】
隔壁の平面形状として、格子形状（井桁形状）、即ち、１画素（１ピクセル）に相当する、例えば平面形状が略矩形（ドット状）の蛍光体層の四方を取り囲む形状を挙げることができ、あるいは、略矩形あるいはストライプ状の蛍光体層の対向する二辺と平行に延びる帯状形状あるいはストライプ形状を挙げることができる。隔壁を格子形状とする場合、１つの蛍光体層の領域の四方を連続的に取り囲む形状としてもよいし、不連続に取り囲む形状としてもよい。隔壁を帯状形状あるいはストライプ形状とする場合、連続した形状としてもよいし、不連続な形状としてもよい。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁の頂面の平坦化を図ってもよい。
【００５３】
蛍光体層からの光を吸収するブラックマトリックスが蛍光体層と蛍光体層との間であって隔壁と基板との間に形成されていることが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。ブラックマトリックスを構成する材料として、蛍光体層からの光を９９％以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜（例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金）、金属酸化物（例えば、酸化クロム）、金属窒化物（例えば、窒化クロム）、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム／クロム積層膜を例示することができる。尚、酸化クロム／クロム積層膜においては、クロム膜が基板と接する。
【００５４】
カソードパネルとアノードパネルとを周縁部において接合する場合、接合は接着層を用いて行ってもよいし、あるいは、ガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜選択することにより、接着層のみを使用する場合に比べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融点が１２０〜４００゜Ｃ程度の所謂低融点金属材料を用いてもよい。かかる低融点金属材料としては、Ｉｎ（インジウム：融点１５７゜Ｃ）；インジウム−金系の低融点合金；Ｓｎ₈₀Ａｇ₂₀（融点２２０〜３７０゜Ｃ）、Ｓｎ₉₅Ｃｕ₅（融点２２７〜３７０゜Ｃ）等の錫（Ｓｎ）系高温はんだ；Ｐｂ_97.5Ａｇ_2.5（融点３０４゜Ｃ）、Ｐｂ_94.5Ａｇ_5.5（融点３０４〜３６５゜Ｃ）、Ｐｂ_97.5Ａｇ_1.5Ｓｎ_1.0（融点３０９゜Ｃ）等の鉛（Ｐｂ）系高温はんだ；Ｚｎ₉₅Ａｌ₅（融点３８０゜Ｃ）等の亜鉛（Ｚｎ）系高温はんだ；Ｓｎ₅Ｐｂ₉₅（融点３００〜３１４゜Ｃ）、Ｓｎ₂Ｐｂ₉₈（融点３１６〜３２２゜Ｃ）等の錫−鉛系標準はんだ；Ａｕ₈₈Ｇａ₁₂（融点３８１゜Ｃ）等のろう材（以上の添字は全て原子％を表す）を例示することができる。
【００５５】
基板と支持体と枠体の三者を接合する場合、三者同時接合を行ってもよいし、あるいは、第１段階で基板又は支持体のいずれか一方と枠体とを先に接合し、第２段階で基板又は支持体の他方と枠体とを接合してもよい。三者同時接合や第２段階における接合を高真空雰囲気中で行えば、基板と支持体と枠体と接着層とにより囲まれた空間は、接合と同時に真空となる。あるいは、三者の接合終了後、基板と支持体と枠体と接着層とによって囲まれた空間を排気し、真空とすることもできる。接合後に排気を行う場合、接合時の雰囲気の圧力は常圧／減圧のいずれであってもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素ガスや周期律表０族に属するガス（例えばＡｒガス）を含む不活性ガスであってもよい。
【００５６】
接合後に排気を行う場合、排気は、基板及び／又は支持体に予め接続されたチップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用いて構成され、基板及び／又は支持体の無効領域（即ち、表示部分として機能する有効領域以外の領域）に設けられた貫通孔の周囲に、フリットガラス又は上述の低融点金属材料を用いて接合され、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、冷陰極電界電子放出表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去することができるので好適である。
【００５７】
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置においては、放電のトリガーそのものを抑制するのではなく、たとえ小規模な放電が発生しても、小規模な放電を大規模な放電にまで成長させないように、アノード電極と冷陰極電界電子放出素子との間に発生するエネルギーを抑制することを基本的な考え方としている。アノード電極を有効領域のほぼ全面に亙って形成する代わりに、より小さい面積を有するアノード電極ユニットに分割した形で形成するので、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の静電容量を減少させ、発生するエネルギーを低減することができる。その結果、放電によるアノード電極ユニットにおける損傷の大きさを効果的に小さくすることが可能となる。
【００５８】
しかも、本発明の冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとの間に抵抗体層が形成されているので、アノード電極ユニット間における放電の発生を確実に低減できる。
【００５９】
そして、以上の結果として、放電に起因したアノード電極ユニットの局所的な蒸発といったアノード電極ユニットの恒久的な損傷発生を十分に低減することができる。
【００６０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、発明の実施の形態（以下、実施の形態と略称する）に基づき本発明を説明する。
【００６１】
（実施の形態１）
実施の形態１は、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置（以下、単に、表示装置と略称する）に関する。
【００６２】
実施の形態１のアノード電極の模式的な平面図を図１に示し、図１の線Ａ−Ａに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図を図２の（Ａ）に示し、図１の線Ｂ−Ｂに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図を図２の（Ｂ）に示す。また、実施の形態１の表示装置の模式的な一部端面図を図３に示し、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図を図４に示す。更には、蛍光体層等の配列を、模式的な部分的平面図として、図５〜図８に例示する。尚、アノードパネルＡＰの模式的な一部端面図における蛍光体層等の配列を、図７あるいは図８に示す構成としている。
【００６３】
この表示装置は、カソード電極１１、ゲート電極１３及び電子放出部１５から構成された冷陰極電界電子放出素子（以下、電界放出素子と略称する）を複数備えたカソードパネルＣＰと、アノードパネルＡＰとが、それらの周縁部で接合されて成る。
【００６４】
図３に示した電界放出素子は、円錐形の電子放出部を有する、所謂スピント（Ｓｐｉｎｄｔ）型電界放出素子と呼ばれるタイプの電界放出素子である。この電界放出素子は、支持体１０上に形成されたカソード電極１１と、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３と、ゲート電極１３及び絶縁層１２に設けられた開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられた第２開口部１４Ｂ）と、第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に形成された円錐形の電子放出部１５から構成されている。一般に、カソード電極１１とゲート電極１３とは、これらの両電極の射影像が互いに直交する方向に各々ストライプ状に形成されており、これらの両電極の射影像が重複する領域（１画素分の領域に相当する。この領域を、以下、重複領域あるいは電子放出領域と呼ぶ）に、通常、複数の電界放出素子が設けられている。更に、かかる電子放出領域が、カソードパネルＣＰの有効領域（実際の表示部分として機能する領域）内に、通常、２次元マトリックス状に配列されている。
【００６５】
一方、アノードパネルＡＰは、基板３０と、基板３０上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体層３１（赤色発光蛍光体層３１Ｒ，青色発光蛍光体層３１Ｂ，緑色発光蛍光体層３１Ｇ）と、給電部２３と、その上に形成されたアノード電極２０から構成されている。アノード電極２０は、全体として、矩形の有効領域（大きさ：８０ｍｍ×１１０ｍｍ）を覆う形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。
【００６６】
アノード電極２０は、２次元的に配列された、Ｍ×Ｎ個（但し、Ｍ≧２，Ｎ≧２であり、実施の形態１においては、Ｍ＝４，α＝２２５，Ｎ＝２４０，β＝１）のアノード電極ユニットＡＵから構成されている。アノード電極ユニットＡＵの間には、ギャップ２１Ａ，２１Ｂが設けられている。尚、ギャップ２１Ａは、蛍光体層３１が形成されていない部分に設けられており、ギャップ２１Ｂは、後述する隔壁３３の頂面上に位置するように、あるいは又、隔壁３３を跨って形成されている。
【００６７】
そして、アノード電極２０の少なくとも一辺を構成するアノード電極ユニット（実施の形態１においては、アノード電極２０の一辺を構成するアノード電極ユニットＡＵ₁）は、給電部２３を介してアノード電極制御回路４３に接続されている。給電部２３も、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。
【００６８】
アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間には抵抗体層２２が形成されている。より具体的には、抵抗体層２２は、ギャップ２１Ａ，２１Ｂを越え、隣接するアノード電極ユニットＡＵ間を跨るように形成されている。抵抗体層２２はＳｉＣから成る抵抗体薄膜から構成され、スパッタリング法にて形成されている。それぞれの抵抗体層２２の抵抗値（ｒ₀）は、約１０ｋΩ〜１００ｋΩである。
【００６９】
アノード電極ユニットＡＵの大きさは、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニットＡＵが局所的に蒸発しない大きさ（より具体的には、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３あるいはカソード電極１１との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニットＡＵにおいて１サブピクセルに相当する大きさの部分が蒸発しない大きさ）である。具体的には、アノード電極ユニットＡＵの外形形状は矩形であり、大きさ（面積Ｓ）を２５ｍｍ×０．３ｍｍとした。尚、図１においては、図面を簡素化するために、４×４のアノード電極ユニットＡＵを図示し、模式的な一部断面図においては、１つのアノード電極ユニットＡＵが複数の単位蛍光体層を覆うが如くに図示しているが、実際には、アノード電極ユニットＡＵの大きさは、例えば、単位蛍光体層を被覆する大きさ、即ち、１サブピクセルの整数倍に相当する大きさであり、後述する実施の形態２〜実施の形態８においても同様とすることができる。
【００７０】
蛍光体層３１と蛍光体層３１との間の基板３０上にはブラックマトリックス３２が形成されている。また、ブラックマトリックス３２の上には隔壁３３が形成されている。アノードパネルＡＰにおける隔壁３３、スペーサ３４及び蛍光体層３１の配置例を、図５〜図８の配置図に模式的に示す。隔壁３３の平面形状としては、格子形状（井桁形状）、即ち、１画素（１ピクセル）に相当する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体層３１の四方を取り囲む形状（図５及び図６参照）、あるいは、略矩形の（あるいはストライプ状の）蛍光体層３１の対向する二辺と平行に延びる帯状形状（ストライプ形状）を挙げることができる（図７及び図８参照）。尚、蛍光体層３１を、図５〜図８の上下方向に延びるストライプ状とすることもできる。
【００７１】
アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とによって囲まれた空間は真空となっている。尚、アノードパネルＡＰ及びカソードパネルＣＰには大気によって圧力が加わる。そして、この圧力によって表示装置が破損しないように、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの間には、高さが例えば１ｍｍ程度のスペーサ３４が配置されている。尚、図３においては、スペーサの図示を省略した。隔壁３３の一部は、スペーサ３４を保持するためのスペーサ保持部としても機能する。
【００７２】
そして、アノード電極制御回路４３の出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差をＶ_A（単位：キロボルト）、アノード電極ユニットＡＵ間のギャップ２１Ａ，２１Ｂのギャップ長をＬ_g（単位：μｍ）としたとき、Ｖ_A／Ｌ_g＜１（ｋＶ／μｍ）を満足している。具体的には、Ｖ_Aを５キロボルト、アノード電極ユニットＡＵ間のギャップ２１Ａ，２１Ｂのギャップ長Ｌ_gを２０μｍとした。
【００７３】
アノード電極制御回路４３と給電部２３との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗体Ｒ₀（図示した例では抵抗値１０ＭΩ）が配設されている。この抵抗体Ｒ₀は、基板外に配設されている。そして、アノード電極２０の一辺を構成するアノード電極ユニットＡＵ₁と給電部２３との間には隙間２４が設けられており、アノード電極２０の一辺を構成するアノード電極ユニットＡＵ₁と給電部２３とは、抵抗部材（第１の抵抗部材２５）を介して接続されている。第１の抵抗部材２５を、アモルファスシリコンから成る抵抗体薄膜から構成した。第１の抵抗部材２５は、アノード電極ユニットＡＵと給電部２３との間を跨るように、ＣＶＤ法に基づき、隙間２４の上に形成されている。第１の抵抗部材２５の抵抗値（ｒ₁）は、約５０ｋΩである。
【００７４】
１画素（１ピクセル）は、カソードパネル側のカソード電極１１とゲート電極１３との重複領域に設けられた電界放出素子の一群と、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層３１（１つの赤色発光単位蛍光体層、１つの緑色発光単位蛍光体層、及び、１つの青色発光単位蛍光体層の集合）とによって構成されている。有効領域には、かかる画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。また、１画素（１ピクセル）は３つのサブピクセルから構成され、各サブピクセルは、１つの赤色発光単位蛍光体層、１つの緑色発光単位蛍光体層、あるいは、１つの青色発光単位蛍光体層を備えている。
【００７５】
実施の形態１の表示装置においては、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットＡＵの面積をＳ（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
更には、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足している。具体的には、ｄの値は１．０ｍｍであり、Ｓの値は７．５ｍｍ²である。
【００７６】
アノード電極ユニットＡＵは、基板３０、隔壁３３上及び蛍光体層３１上に形成されているが故に、アノード電極ユニットＡＵには凹凸が存在し、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間の距離ｄは一定でない。それ故、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間の最短距離、即ち、具体的には、隔壁３３上のアノード電極ユニットＡＵと電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３）との間の距離をｄとする。以下の説明においても同様である。
【００７７】
例えば、アルミニウムから成るアノード電極ユニットＡＵにおいて、０．０４ｍｍ²の面積（この面積は、概ね、１サブピクセルに相当する面積である）の部分が、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電によって蒸発するときのエネルギーを、以下、算出する。尚、算出においては、以下の表１に示す値を基礎とする。
【００７８】
［表１］
アノード電極ユニットの厚さ：１μｍ
溶融面積：０．０４ｍｍ²
アルミニウムの比重：２．７
アルミニウムの融点：６６０゜Ｃ
アルミニウムの沸点：２０６０゜Ｃ
アルミニウムの比熱：０．２１４ｃａｌ／ｇ・゜Ｃ
アルミニウムの溶解熱：９４．６ｃａｌ／ｇ
アルミニウムの蒸発熱：２９３ｋＪ／ｍｏｌ＝１０８５０Ｊ／ｇ
【００７９】
溶融するアルミニウムの質量Ｍ_Al（単位：グラム）、室温（３０゜Ｃ）からアルミニウムが融点（６６０゜Ｃ）に達するまでに必要なエネルギーＱ_MELT（単位：ジュール）、溶融に必要とされるエネルギーＱ_Liq（単位：ジュール）、融点（６６０゜Ｃ）から沸点（２０６０゜Ｃ）に達するまでに必要とされるエネルギーＱ_Biol（単位：ジュール）、蒸発に必要とされるエネルギーＱ_Evap、総計エネルギーＱ_Totalは、以下のとおりである。
【００８０】
Ｍ_Al＝０．０４×１０^-2×１０^-4×２．７
＝１．０８×１０^-7（ｇ）
Ｑ_MELT＝０．２１４×４．２×（６６０−３０）×Ｍ_Al
＝６．１×１０^-5（Ｊ）
Ｑ_Liq＝９４．６×４．２×Ｍ_Al
＝４．３×１０^-5（Ｊ）
Ｑ_Biol＝０．２１４×４．２×（２０６０−６６０）×Ｍ_Al
＝１．３６×１０^-4（Ｊ）
Ｑ_Evap＝１０８５０×Ｍ_Al
＝１．１７×１０^-3（Ｊ）
Ｑ_Total＝Ｑ_MELT＋Ｑ_Liq＋Ｑ_Biol＋Ｑ_Evap
＝１．４１×１０^-3（Ｊ）
【００８１】
アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電時にアノード電極ユニットＡＵにおいて発生するエネルギーの積算値が、上記で例示される総計エネルギーＱ_Totalの値を越えなければ、アノード電極ユニットに局所的な蒸発が発生することはないと云える。即ち、アノード電極ユニットＡＵにおいて、１サブピクセルに相当する大きさの部分が蒸発することはないと云える。尚、アノード電極ユニットをモリブデン（Ｍｏ）から構成した場合の総計エネルギーＱ_Totalは、２．７×１０^-3（Ｊ）である。
【００８２】
アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３との間で放電が発生したときの等価回路のモデルを図９に示す。尚、図９においては、３つのアノード電極ユニットを図示した。また、以下のシミュレーションの簡素化のため、３つのアノード電極ユニットのそれぞれが、第１の抵抗部材２５を介して給電部２３に接続されているとし、抵抗体層２２の抵抗値（ｒ₀）を省略した。
【００８３】
アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３との間での放電によって電流ｉが流れるが、このときのアノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３との抵抗値である理論抵抗値（ｒ）は０．２Ωである。尚、理論抵抗値（ｒ）は、通常、０．１Ω〜１０Ω程度の値である。また、Ｓの値を９０００ｍｍ²、３０００ｍｍ²、４５０ｍｍ²としたときのアノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３とによって形成されるコンデンサ（Ｃ）の値を、それぞれ、６０ｐＦ、２０ｐＦ、３ｐＦとした。更には、Ｖ_Aを７キロボルトとした。Ｓの値を９０００ｍｍ²、３０００ｍｍ²、４５０ｍｍ²としたときの、シミュレーションにて得られたアノード電極ユニットＡＵを流れる電流Ｉの変化、及び、アノード電極ユニットＡＵにおける発生エネルギーを、それぞれ、図１０及び図１１に示す。尚、図１０及び図１１において、曲線ＡはＳの値が９０００ｍｍ²のときの値を示し、曲線ＢはＳの値が３０００ｍｍ²のときの値を示し、曲線ＣはＳの値が４５０ｍｍ²のときの値を示す。更には、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットＡＵにおいて発生するエネルギーの積算値（放電が発生してから１ナノ秒までの積算値であり、以下における発生エネルギーの積算値も同様の値である）は、以下の表２のとおりとなった。尚、Ｓの値を２２５０ｍｍ²としたときのアノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３とによって形成されるコンデンサ（Ｃ）の値を１５ｐＦとし、Ｖ_Aを７キロボルトとしてシミュレーションを行ったときの、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットＡＵにおいて発生するエネルギーの積算値を、更に、以下の表２に示す。
【００８４】
［表２］
アノード電極ユニット面積放電時の発生エネルギーの積算値
９０００ｍｍ² ５．６×１０^-3（Ｊ）
３０００ｍｍ² １．９×１０^-3（Ｊ）
２２５０ｍｍ² １．４×１０^-3（Ｊ）
４５０ｍｍ² ２．８×１０^-4（Ｊ）
【００８５】
アノード電極ユニットＡＵの面積が９０００ｍｍ²及び３０００ｍｍ²では、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電時の発生エネルギーの積算値の値がＱ_Totalを越えている。一方、アノード電極ユニットＡＵの面積が２２５０ｍｍ²以下では、放電時の発生エネルギーの積算値の値がＱ_Totalを越えることはない。従って、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子（具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニットＡＵが局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）破損することはない。具体的には、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットＡＵが局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）蒸発することはない。
【００８６】
ところで、一般に、容量ｃのコンデンサに蓄積されるエネルギーは、（１／２）ｃＶ²で表される。コンデンサの対向電極の面積をＳ、電極間の距離をｄとしたとき、コンデンサの容量ｃは、ε（Ｓ／ｄ）で表される。従って、対向電極の面積がＳ、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間の距離がｄのとき、以下の式を満足すれば、コンデンサの対向電極に相当するアノード電極ユニットＡＵに局所的に（より具体的には、１サブピクセルに相当する大きさに亙って）損傷は生じないことになる。
【００８７】
ε（１／２）（Ｓ／ｄ）Ｖ_A ²≦ε（１／２）［２２５０／１］７²
【００８８】
上式を変形すれば、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
が得られる。
【００８９】
アノード電極ユニットＡＵの間のギャップ２１Ａ，２１Ｂのギャップ長Ｌ_gを５０μｍとしたアノードパネルＡＰから成る表示装置を作製した。そして、表示装置の内部を真空とすることなく、表示装置の内部を大気雰囲気のままとして、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差Ｖ_Aを２キロボルト、３キロボルト、４キロボルト、５キロボルト、６キロボルトとして表示装置への電圧印加試験を行ったところ、電位差Ｖ_Aが５キロボルト以上では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が１００％の確率で発生した。電位差Ｖ_Aが５キロボルト未満では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が殆ど発生することはなかった。この一連の試験が大気雰囲気中で行われたことを考慮すると、表示装置が実際の真空雰囲気中で動作するときに放電が発生する電位差Ｖ_Aは、大気雰囲気中で放電が発生する電位差Ｖ_Aの５〜１０倍と考えられる。
【００９０】
それ故、アノード電極ユニットＡＵの間のギャップ２１Ａ，２１Ｂのギャップ長Ｌ_gを５μｍとしたアノードパネルＡＰから成る表示装置を作製した。そして、表示装置の内部を真空とした後、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差Ｖ_Aを２キロボルト、３キロボルト、４キロボルト、５キロボルト、６キロボルトとして表示装置の動作試験を行ったところ、電位差Ｖ_Aが５キロボルト以上では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が１００％の確率で発生した。電位差Ｖ_Aが５キロボルト未満では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が殆ど発生することはなかったし、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットＡＵが局所的に蒸発する（より具体的には、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３あるいはカソード電極１１との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニットＡＵにおいて１サブピクセルに相当する大きさの部分が蒸発する）といった現象の発生もなかった。
【００９１】
尚、抵抗値ｒ₀、ｒ₁、ｒ₂等は、輝度の低下を防ぐといった観点からは、小さい値であることが望ましいが、放電特性の面から或る範囲内に収める必要がある。抵抗値ｒ₀、ｒ₁、ｒ₂等の実際の値として、回路シミュレーションに基づき、或る程度の参考値が得られる。即ち、各アノード電極ユニットを、各アノード電極ユニットに相当する容量を有するキャパシタＣとみなし、１つのアノード電極ユニットが放電したとして、放電電流（ｉ）と放電エネルギーを計算する。尚、１つのアノード電極ユニットにおいて異常放電が発生したときの等価回路については、図１２を参照のこと。抵抗値が低すぎると、放電電流（ｉ）及び放電エネルギーのピークが増加して、アノード電極ユニットの損傷増大につながる。一方、抵抗値が高すぎると、放電時に抵抗体層、あるいは、第１の抵抗部材や第２の抵抗部材において絶縁破壊が生じてしまい、放電電流が増加する。よって、このようなシミュレーション結果に基づき、最適抵抗値の範囲をある程度規定しておく必要がある。尚、このようなシミュレーションを、他の実施の形態に対しても適用することができる。
【００９２】
（実施の形態２）
実施の形態２は、実施の形態１の変形である。実施の形態２のアノードパネルＡＰの模式的な平面図を図１３に示し、図１３の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図を図１４に示す。実施の形態２のアノードパネルＡＰにおいては、給電部は、第２の抵抗部材２７を介して直列に接続されたＫ個（但し、２≦Ｋであり、実施の形態２においては、Ｎ＝δＫであり、δ＝３０）の給電部ユニット２３Ａから構成されている。即ち、１つの給電部ユニット２３Ａは３０個のアノード電極ユニットＡＵに接続されている。
【００９３】
給電部ユニット２３Ａの大きさ（面積Ｓ’）を０．５ｍｍ×１０ｍｍとした。給電部ユニット２３Ａと給電部ユニット２３Ａとの間には隙間２６が設けられ、第２の抵抗部材２７は、給電部ユニット２３Ａと給電部ユニット２３Ａとの間を跨るように、隙間２６の上に形成されている。尚、ＳｉＣから成る第２の抵抗部材２７の抵抗値（ｒ₂）は、約５０ｋΩである。この点を除き、実施の形態２のアノードパネルＡＰは実施の形態１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰの詳細な説明は省略する。また、表示装置、カソードパネルＣＰも、実施の形態１の表示装置、カソードパネルＣＰと同じ構造を有しているので、詳細な説明は省略する。
【００９４】
尚、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、給電部ユニット２３Ａの面積をＳ’（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
好ましくは、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電部ユニット２３Ａと電界放出素子との間での放電に起因した給電部ユニット２３Ａの損傷発生（例えば、給電部ユニット２３Ａの局所的な蒸発）を一層確実に防止するといった観点から望ましい。
【００９５】
給電部ユニット２３Ａの幅を出来るだけ狭くすることで、給電部ユニット２３Ａに基づく静電容量を出来るだけ小さくし、給電部ユニット２３Ａと給電部ユニット２３Ａとの間の隙間２６の長さ（給電部ユニット２３Ａの延びる方向と直角の方向に沿った隙間２６の長さ）を出来るだけ長くすることで、給電部ユニット２３Ａ間の抵抗を小さくし、給電部ユニット２３Ａ間での電圧降下を極力小さくすることが好ましい。
【００９６】
給電部ユニットの幅については、上述のとおり、給電部全体の面積を減らすといった観点から、出来る限り狭くすることが好ましいが、製造工程の余裕（裕度）から限界が生じる。この限界に基づき、給電部の面積が決定される。例えば、２０インチサイズ（４００ｍｍ×３００ｍｍ）の基板を用いた場合、給電部の面積は、給電部ユニットの平均幅を２ｍｍとしたとき、概ね、（４００＋３００）×２×２＝２８００ｍｍ²となる。従って、（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０を満足するためには、給電部ユニットの数Ｋを２以上とすればよく、（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦４５０を満足するためには、給電部ユニットの数Ｋを７以上とすればよい。
【００９７】
また、給電部の端部に設けられた接続端子から最も遠くに位置するアノード電極ユニットにおいて、アノード電極制御回路出力電圧がどの程度、降下するかを計算で求める。そして、このアノード電極ユニットにおける電位降下率が、最大許容輝度低下率の規格を満たすかどうかを調べ、もしもこの規格を満たしていない場合には、次の調整を行う。
▲１▼ 抵抗体層や第１の抵抗部材（給電部が給電部ユニットから構成されている場合には、更に、第２の抵抗部材）を構成する抵抗体薄膜として体積抵抗率ρ（Ω・ｃｍ）の低い抵抗体薄膜を使用して、抵抗値ｒ₀、ｒ₁等を低減させる。
▲２▼ ギャップ２１Ａ，２１Ｂや隙間２４（給電部が給電部ユニットから構成されている場合には、更に、隙間２６）のギャップを小さくして、抵抗値ｒ₀、ｒ₁等を低減させる。
▲３▼ アノード電極ユニットの面積（Ｓ）を大きくして、アノード電極ユニットの数を少なくし、抵抗値ｒ₀の寄与割合を減じる。
【００９８】
尚、このような調整を、他の実施の形態に対しても適用することができる。
【００９９】
実施の形態２における給電部の構造を、後述する実施の形態３〜実施の形態５のアノードパネルに適用することができる。また、尚、第１の抵抗部材２５を省略し、アノード電極の少なくとも一辺を構成するアノード電極ユニットＡＵ₁と給電部ユニット２３Ａとを一体的に作製する）こともできる。
【０１００】
（実施の形態３）
実施の形態３も、実施の形態１の変形である。実施の形態３のアノードパネルの模式的な一部端面図の図１の線Ａ−Ａに沿ったと同じ一部端面図を図１５の（Ａ）に示し、図１の線Ｂ−Ｂに沿ったと同じ一部端面図を図１５の（Ｂ）に示す。実施の形態３においては、蛍光体層３１と基板３０との間に、アノード電極制御回路４３に接続されたストライプ状のＩＴＯから成る透明電極２８が形成されている。より具体的には、画素を構成する単位蛍光体層３１の複数が、図５〜図８に示したように、直線状に配列されており、直線状に配列された複数の単位蛍光体層３１の１列と基板３０との間に、アノード電極制御回路４３に接続されたストライプ状の１本の透明電極２８が形成されている。この点を除き、実施の形態３のアノードパネルＡＰは実施の形態１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰ、カソードパネルＣＰ、及び、表示装置の詳細な説明は省略する。尚、透明電極２８は、抵抗体Ｒ₀を介してアノード電極制御回路４３に接続されていてもよいし、場合によっては、直接、アノード電極制御回路４３に接続されていてもよい。
【０１０１】
このように、透明電極２８を設けることによって、蛍光体層３１の過剰な帯電を確実に防止することができ、過剰な帯電による蛍光体層３１の劣化を抑制することができる。また、直線状に配列された単位蛍光体層３１の列の総数（ｎ）とストライプ状の透明電極２８の本数とを例えば一致させることで、表示装置の試作時の設計変更に容易に対処可能となる。透明電極２８の数を変更する場合には表示装置試作品のＴＡＴが約１週間であったのに対して、アノード電極ユニットＡＵの列の数Ｎのみの変更にあってはＴＡＴは約１．５日で済ませることができた。
【０１０２】
尚、実施の形態３における透明電極２８を、実施の形態２、あるいは、後述する実施の形態４〜実施の形態８のアノードパネルに適用することができる。
【０１０３】
（実施の形態４）
実施の形態４も、実施の形態１の変形である。実施の形態４のアノードパネルの模式的な平面図を図１６に示す。実施の形態４のアノードパネルＡＰにあっては、実施の形態１と異なり、隣接するアノード電極ユニットＡＵに対向していないアノード電極ユニットＡＵの縁部分は、抵抗体層２９で被覆されている。このような構成を採用することにより、アノード電極ユニットＡＵの係る縁部分からの小規模な放電が大規模な放電へと成長することを防止することが可能となる。抵抗体層２９は、抵抗体層２２と同じ抵抗体薄膜から、抵抗体層２２と同時に形成することができる。この点を除き、実施の形態４のアノードパネルＡＰは実施の形態１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰ及び表示装置の詳細な説明は省略する。
【０１０４】
尚、実施の形態４における抵抗体層２９を、実施の形態２あるいは実施の形態３のアノードパネルに適用することができる。
【０１０５】
（実施の形態５）
実施の形態５も、実施の形態１の変形であり、本発明の第１Ａの態様に係る表示装置に関する。実施の形態５のアノード電極の模式的な平面図を図１７に示し、図１７の線Ａ−Ａに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図を図１８の（Ａ）に示し、図１７の線Ｂ−Ｂに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図を図１８の（Ｂ）に示す。
【０１０６】
実施の形態５のアノードパネルＡＰにおいて、抵抗体層２２Ａは、アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間に形成される代わりに、アノード電極２０全体を被覆している。また、アノード電極２０の一辺を構成するアノード電極ユニットＡＵ₁と給電部２３とは、抵抗部材（第１の抵抗部材２５Ａ）を介して接続されているが、この第１の抵抗部材２５Ａも、抵抗体層２２Ａと同じ抵抗体薄膜から構成されており、抵抗体層２２Ａと同時に形成され、抵抗体層２２Ａから延在している。抵抗体層２２Ａ及び第１の抵抗部材２５Ａは、ＳｉＣから成り、比抵抗値（ｒ’₀）は１００Ω・ｃｍであり、シート抵抗値（ｒ”₀）は３ＭΩ／□ある。抵抗体層２２Ａ及び第１の抵抗部材２５Ａは、スパッタリング法に基づき形成することができる。これらの点を除き、実施の形態５のアノードパネルＡＰは実施の形態１のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰ及び表示装置の詳細な説明は省略する。
【０１０７】
（実施の形態６）
実施の形態６は、本発明の第２の態様に係る表示装置に関する。
【０１０８】
実施の形態６のアノード電極の模式的な平面図を図１９に示す。尚、図１９の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿ったアノードパネルＡＰの模式的な一部端面図のそれぞれは、参照番号が異なる点を除き、実質的に、図２の（Ａ）及び（Ｂ）と同様である。また、実施の形態６の表示装置の模式的な一部端面図、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図も、実質的に、図３及び図４と同様とすることができる。更には、蛍光体層等の配列も、図５〜図８と同様とすることができる。
【０１０９】
実施の形態６の表示装置は、アノードパネルＡＰにおける給電部の構造が、実施の形態１の表示装置と異なる。即ち、アノード電極１２０は、２次元的に配列された、Ｍ×Ｎ個（但し、Ｍ≧２，Ｎ≧２であり、実施の形態６においては、Ｍ＝４，α＝２２５，Ｎ＝２４０，β＝１）のアノード電極ユニットＡＵから構成されている点は同じであるが、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵは、これらのアノード電極ユニットＡＵを取り囲む給電部１２３を介してアノード電極制御回路４３に接続されている点が異なっている。アノード電極１２０は、実施の形態１と同様に、有効領域（大きさ：８０ｍｍ×１１０ｍｍ）を覆う形状を有し、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。給電部１２３も、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。
【０１１０】
アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間にはギャップ１２１Ａ，１２１Ｂが設けられている。尚、ギャップ１２１Ａは、蛍光体層３１が形成されていない部分に設けられており、ギャップ１２１Ｂは、隔壁３３の頂面上に位置するように、あるいは又、隔壁３３を跨って形成されている。抵抗体層１２２は、ギャップ１２１Ａ，１２１Ｂを越え、隣接するアノード電極ユニットＡＵ間を跨るように形成されている。抵抗体層１２２は、ＳｉＣから成る抵抗体薄膜から構成されており、スパッタリング法にて形成されている。それぞれの抵抗体層１２２の抵抗値（ｒ₀）は、約１０ｋΩ〜１００ｋΩである。
【０１１１】
アノード電極ユニットＡＵの大きさは、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニットＡＵが局所的に蒸発しない大きさ（より具体的には、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３あるいはカソード電極１１との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニットＡＵにおいて１サブピクセルに相当する大きさの部分が蒸発しない大きさ）である。具体的には、アノード電極ユニットＡＵの外形形状は矩形であり、大きさ（面積Ｓ）を２５ｍｍ×０．３ｍｍとした。尚、図１９においては、図面を簡素化するために、４×４のアノード電極ユニットＡＵを図示したが、実際には、アノード電極ユニットＡＵの大きさは、例えば、１サブピクセルに相当する大きさである。
【０１１２】
そして、アノード電極制御回路４３の出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差をＶ_A（単位：キロボルト）、アノード電極ユニットＡＵ間のギャップ１２１Ａ，１２１Ｂのギャップ長をＬ_g（単位：μｍ）としたとき、Ｖ_A／Ｌ_g＜１（ｋＶ／μｍ）を満足している。具体的には、Ｖ_Aを５キロボルト、アノード電極ユニットＡＵ間のギャップ１２１Ａ，１２１Ｂのギャップ長Ｌ_gを２０μｍとした。
【０１１３】
アノード電極制御回路４３と給電部１２３との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗体Ｒ₀（図示した例では抵抗値１０ＭΩ）が配設されている。この抵抗体Ｒ₀は、基板外に配設されている。最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部１２３との間には隙間１２４が設けられており、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部１２３とは、抵抗部材（第１の抵抗部材１２５）を介して接続されている。第１の抵抗部材１２５を、アモルファスシリコンから成る抵抗体薄膜から構成した。第１の抵抗部材１２５は、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部１２３との間を跨るように、ＣＶＤ法に基づき、隙間１２４の上に形成されている。第１の抵抗部材１２５の抵抗値（ｒ₁）は、約１０ｋΩ〜１００ｋΩである。
【０１１４】
実施の形態６の表示装置の動作は、実施の形態１にて説明した動作と同様であるが故に、詳細な説明は省略する。また、実施の形態６における表示装置のその他の構成、構造も、実施の形態１にて説明した表示装置の構成、構造と、実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０１１５】
実施の形態６の表示装置においては、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットＡＵの面積をＳ（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
更には、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足している。具体的には、ｄの値は１．０ｍｍであり、Ｓの値は７．５ｍｍ²である。
【０１１６】
アノード電極ユニットＡＵの間のギャップ１２１Ａ，１２１Ｂのギャップ長Ｌ_gを５０μｍとしたアノードパネルＡＰから成る表示装置を作製した。そして、表示装置の内部を真空とすることなく、表示装置の内部を大気雰囲気のままとして、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差Ｖ_Aを２キロボルト、３キロボルト、４キロボルト、５キロボルト、６キロボルトとして表示装置への電圧印加試験を行ったところ、電位差Ｖ_Aが５キロボルト以上では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が１００％の確率で発生した。電位差Ｖ_Aが５キロボルト未満では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が殆ど発生することはなかった。この一連の試験が大気雰囲気中で行われたことを考慮すると、表示装置が実際の真空雰囲気中で動作するときに放電が発生する電位差Ｖ_Aは、大気雰囲気中で放電が発生する電位差Ｖ_Aの５〜１０倍と考えられる。
【０１１７】
それ故、アノード電極ユニットＡＵの間のギャップ１２１Ａ，１２１Ｂのギャップ長Ｌ_gを５μｍとしたアノードパネルＡＰから成る表示装置を作製した。そして、表示装置の内部を真空とした後、アノード電極制御回路出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差Ｖ_Aを２キロボルト、３キロボルト、４キロボルト、５キロボルト、６キロボルトとして表示装置の動作試験を行ったところ、電位差Ｖ_Aが５キロボルト以上では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が１００％の確率で発生した。電位差Ｖ_Aが５キロボルト未満では、アノード電極ユニットＡＵの間で放電が殆ど発生することはなかったし、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間での放電に起因してアノード電極ユニットＡＵが局所的に蒸発する（より具体的には、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３あるいはカソード電極１１との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニットＡＵにおいて１サブピクセルに相当する大きさの部分が蒸発する）といった現象の発生もなかった。
【０１１８】
（実施の形態７）
実施の形態７は、実施の形態６の変形である。実施の形態７のアノードパネルＡＰの模式的な平面図を図２０に示す。実施の形態７のアノードパネルＡＰにおいては、給電部は、第２の抵抗部材１２７を介して直列に接続されたＫ個［但し、２≦Ｋ≦（２Ｍ＋２Ｎ−４）であり、Ｍ＝γＫ₁及びＮ＝δＫ₂（但し、Ｋ＝２Ｋ₁＋２Ｋ₂）で表したとき、実施の形態７においては、γ＝２、δ＝３０］の給電部ユニット１２３Ａから構成されており、１つの給電部ユニット１２３Ａは３０個のアノード電極ユニットＡＵに接続されている。
【０１１９】
給電部ユニット１２３Ａと給電部ユニット１２３Ａとの間には隙間１２６が設けられ、第２の抵抗部材１２７は、給電部ユニット１２３Ａと給電部ユニット１２３Ａとの間を跨るように、隙間１２６の上に形成されている。尚、スパッタリング法に基づき形成されたＳｉＣから成る第２の抵抗部材１２７の抵抗値（ｒ₂）は、約２０ｋΩである。この点を除き、実施の形態７のアノードパネルＡＰは実施の形態６のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰの詳細な説明は省略する。また、表示装置、カソードパネルＣＰも、実施の形態６の表示装置、カソードパネルＣＰと同じ構造を有しているので、詳細な説明は省略する。
【０１２０】
尚、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、給電部ユニット１２３Ａの面積をＳ’（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
好ましくは、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電部ユニット１２３Ａと電界放出素子との間での放電に起因した給電部ユニット１２３Ａの損傷発生（例えば、給電部ユニット１２３Ａの局所的な蒸発）を一層確実に防止するといった観点から望ましい。
【０１２１】
給電部ユニット１２３Ａの幅を出来るだけ狭くすることで、給電部ユニット１２３Ａに基づく静電容量を出来るだけ小さくし、給電部ユニット１２３Ａと給電部ユニット１２３Ａとの間の隙間の長さ（給電部ユニット１２３Ａの延びる方向と直角の方向に沿った隙間の長さ）を出来るだけ長くすることで、給電部ユニット１２３Ａ間の抵抗を小さくし、給電部ユニット１２３Ａ間での電圧降下を極力小さくすることが好ましい。
【０１２２】
尚、第１の抵抗部材１２５を省略し、給電部ユニット１２３Ａを直接アノード電極ユニットＡＵに接続する（即ち、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部ユニット１２３Ａを一体的に作製する）こともできる。
【０１２３】
実施の形態７における給電部の構造を、次に説明する実施の形態８のアノードパネルに適用することができる。
【０１２４】
（実施の形態８）
実施の形態８も、実施の形態６の変形であり、本発明の第２Ａの態様に係る表示装置に関する。実施の形態８のアノード電極の模式的な平面図を図２１に示す。
【０１２５】
実施の形態８のアノードパネルＡＰにおいては、抵抗体層１２２Ａは、アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間に形成される代わりに、アノード電極１２０全体を被覆している。また、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部１２３とは、抵抗部材（第１の抵抗部材）１２５Ａを介して接続されているが、この第１の抵抗部材１２５Ａも、抵抗体層１２２Ａと同じ抵抗体薄膜から構成されており、抵抗体層１２２Ａと同時に形成され、抵抗体層１２２Ａから延在している。抵抗体層１２２Ａ及び第１の抵抗部材１２５Ａは、実施の形態５にて説明したと同じ抵抗体薄膜から構成され、同じ方法に基づき形成されている。
【０１２６】
これらの点を除き、実施の形態８のアノードパネルＡＰは実施の形態６のアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰ及び表示装置の詳細な説明は省略する。
【０１２７】
（各種の電界放出素子に関して）
以下、各種の電界放出素子及びその製造方法を説明する。
【０１２８】
実施の形態においては、電界放出素子として、スピント型（円錐形の電子放出部が、第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）を説明したが、その他、例えば、扁平型（略平面状の電子放出部が、第２開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた電界放出素子）とすることもできる。尚、これらの電界放出素子を、第１の構造を有する電界放出素子と呼ぶ。
【０１２９】
あるいは又、
（イ）支持体上に設けられた、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極と、
（ロ）支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層と、
（ハ）絶縁層上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極と、
（ニ）ゲート電極に設けられた第１開口部、及び、絶縁層に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部、
から成り、
第２開口部の底部に露出したカソード電極の部分が電子放出部に相当し、かかる第２開口部の底部に露出したカソード電極の部分から電子を放出する構造を有する電界放出素子とすることもできる。このような構造を有する電界放出素子として、平坦なカソード電極の表面から電子を放出する平面型電界放出素子を挙げることができる。尚、この電界放出素子を第２の構造を有する電界放出素子と呼ぶ。
【０１３０】
スピント型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、タングステン、タングステン合金、モリブデン、モリブデン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン（ポリシリコンやアモルファスシリコン）から成る群から選択された少なくとも１種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法、ＣＶＤ法によって形成することができる。
【０１３１】
扁平型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、カソード電極を構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ましく、どのような材料を選択するかは、カソード電極を構成する材料の仕事関数、ゲート電極とカソード電極との間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。電界放出素子におけるカソード電極を構成する代表的な材料として、タングステン（Φ＝４．５５ｅＶ）、ニオブ（Φ＝４．０２〜４．８７ｅＶ）、モリブデン（Φ＝４．５３〜４．９５ｅＶ）、アルミニウム（Φ＝４．２８ｅＶ）、銅（Φ＝４．６ｅＶ）、タンタル（Φ＝４．３ｅＶ）、クロム（Φ＝４．５ｅＶ）、シリコン（Φ＝４．９ｅＶ）を例示することができる。電子放出部は、これらの材料よりも小さい仕事関数Φを有していることが好ましく、その値は概ね３ｅＶ以下であることが好ましい。かかる材料として、炭素（Φ＜１ｅＶ）、セシウム（Φ＝２．１４ｅＶ）、ＬａＢ₆（Φ＝２．６６〜２．７６ｅＶ）、ＢａＯ（Φ＝１．６〜２．７ｅＶ）、ＳｒＯ（Φ＝１．２５〜１．６ｅＶ）、Ｙ₂Ｏ₃（Φ＝２．０ｅＶ）、ＣａＯ（Φ＝１．６〜１．８６ｅＶ）、ＢａＳ（Φ＝２．０５ｅＶ）、ＴｉＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）、ＺｒＮ（Φ＝２．９２ｅＶ）を例示することができる。仕事関数Φが２ｅＶ以下である材料から電子放出部を構成することが、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【０１３２】
あるいは又、扁平型電界放出素子において、電子放出部を構成する材料として、かかる材料の２次電子利得δがカソード電極を構成する導電性材料の２次電子利得δよりも大きくなるような材料から適宜選択してもよい。即ち、銀（Ａｇ）、アルミニウム（Ａｌ）、金（Ａｕ）、コバルト（Ｃｏ）、銅（Ｃｕ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、白金（Ｐｔ）、タンタル（Ｔａ）、タングステン（Ｗ）、ジルコニウム（Ｚｒ）等の金属；シリコン（Ｓｉ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）等の半導体；炭素やダイヤモンド等の無機単体；及び酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化バリウム（ＢａＯ）、酸化ベリリウム（ＢｅＯ）、酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）、酸化錫（ＳｎＯ₂）、フッ化バリウム（ＢａＦ₂）、フッ化カルシウム（ＣａＦ₂）等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【０１３３】
扁平型電界放出素子にあっては、特に好ましい電子放出部の構成材料として、炭素、より具体的にはダイヤモンドやグラファイト、カーボン・ナノチューブ構造体を挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する場合、５×１０⁷Ｖ／ｍ以下の電界強度にて、表示装置に必要な放出電子電流密度を得ることができる。また、ダイヤモンドは電気抵抗体であるため、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。更に、これらの材料は、表示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命化を図ることができる。
【０１３４】
カーボン・ナノチューブ構造体として、具体的には、カーボン・ナノチューブ及び／又はカーボン・ナノファイバーを挙げることができる。より具体的には、カーボン・ナノチューブから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノファイバーから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノチューブとカーボン・ナノファイバーの混合物から電子放出部を構成してもよい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であってもよいし、場合によっては、カーボン・ナノチューブ構造体は円錐状の形状を有していてもよい。カーボン・ナノチューブやカーボン・ナノファイバーは、周知のアーク放電法やレーザアブレーション法といったＰＶＤ法、プラズマＣＶＤ法やレーザＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、気相合成法、気相成長法といった各種のＣＶＤ法によって製造、形成することができる。
【０１３５】
扁平型電界放出素子を、バインダー材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散させたものをカソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、バインダー材料の焼成あるいは硬化を行う方法（より具体的には、エポキシ系樹脂やアクリル系樹脂等の有機系バインダー材料や銀ペースト、水ガラス等の無機系バインダー材料にカーボン・ナノチューブ構造体を分散したものを、カソード電極の所望の領域に例えば塗布した後、溶媒の除去、バインダー材料の焼成・硬化を行う方法）によって製造することもできる。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法と呼ぶ。塗布方法として、スクリーン印刷法を例示することができる。
【０１３６】
あるいは又、扁平型電界放出素子を、カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属化合物を焼成する方法によって製造することもでき、これによって、金属化合物に由来した金属原子を含むマトリックスにてカーボン・ナノチューブ構造体がカソード電極表面に固定される。尚、このような方法を、カーボン・ナノチューブ構造体の第２の形成方法と呼ぶ。マトリックスは、導電性を有する金属酸化物から成ることが好ましく、より具体的には、酸化錫、酸化インジウム、酸化インジウム−錫、酸化亜鉛、酸化アンチモン、又は、酸化アンチモン−錫から構成することが好ましい。焼成後、各カーボン・ナノチューブ構造体の一部分がマトリックスに埋め込まれている状態を得ることもできるし、各カーボン・ナノチューブ構造体の全体がマトリックスに埋め込まれている状態を得ることもできる。マトリックスの体積抵抗率は、１×１０^-9Ω・ｍ乃至５×１０^-6Ω・ｍであることが望ましい。
【０１３７】
金属化合物溶液を構成する金属化合物として、例えば、有機金属化合物、有機酸金属化合物、又は、金属塩（例えば、塩化物、硝酸塩、酢酸塩）を挙げることができる。有機酸金属化合物溶液として、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物を酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解し、これを有機溶媒（例えば、トルエン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）で希釈したものを挙げることができる。また、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物、有機インジウム化合物、有機亜鉛化合物、有機アンチモン化合物を有機溶媒（例えば、トルエン、酢酸ブチル、イソプロピルアルコール）に溶解したものを例示することができる。溶液を１００重量部としたとき、カーボン・ナノチューブ構造体が０．００１〜２０重量部、金属化合物が０．１〜１０重量部、含まれた組成とすることが好ましい。溶液には、分散剤や界面活性剤が含まれていてもよい。また、マトリックスの厚さを増加させるといった観点から、金属化合物溶液に、例えばカーボンブラック等の添加物を添加してもよい。また、場合によっては、有機溶媒の代わりに水を溶媒として用いることもできる。
【０１３８】
カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布する方法として、スプレー法、スピンコーティング法、ディッピング法、ダイクォーター法、スクリーン印刷法を例示することができるが、中でもスプレー法を採用することが塗布の容易性といった観点から好ましい。
【０１３９】
カーボン・ナノチューブ構造体が分散された金属化合物溶液をカソード電極上に塗布した後、金属化合物溶液を乾燥させて金属化合物層を形成し、次いで、カソード電極上の金属化合物層の不要部分を除去した後、金属化合物を焼成してもよいし、金属化合物を焼成した後、カソード電極上の不要部分を除去してもよいし、カソード電極の所望の領域上にのみ金属化合物溶液を塗布してもよい。
【０１４０】
金属化合物の焼成温度は、例えば、金属塩が酸化されて導電性を有する金属酸化物となるような温度、あるいは又、有機金属化合物や有機酸金属化合物が分解して、有機金属化合物や有機酸金属化合物に由来した金属原子を含むマトリックス（例えば、導電性を有する金属酸化物）が形成できる温度であればよく、例えば、３００゜Ｃ以上とすることが好ましい。焼成温度の上限は、電界放出素子あるいはカソードパネルの構成要素に熱的な損傷等が発生しない温度とすればよい。
【０１４１】
カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部の形成後、電子放出部の表面の一種の活性化処理（洗浄処理）を行うことが、電子放出部からの電子の放出効率の一層の向上といった観点から好ましい。このような処理として、水素ガス、アンモニアガス、ヘリウムガス、アルゴンガス、ネオンガス、メタンガス、エチレンガス、アセチレンガス、窒素ガス等のガス雰囲気中でのプラズマ処理を挙げることができる。
【０１４２】
カーボン・ナノチューブ構造体の第１の形成方法あるいは第２の形成方法にあっては、電子放出部は、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表面に形成されていればよく、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分から第２開口部の底部以外のカソード電極の部分の表面に延在するように形成されていてもよい。また、電子放出部は、第２開口部の底部に位置するカソード電極の部分の表面の全面に形成されていても、部分的に形成されていてもよい。
【０１４３】
第１の構造あるいは第２の構造を有する電界放出素子においては、電界放出素子の構造に依存するが、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口部内に１つの電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極及び絶縁層に設けられた１つの第１開口部及び第２開口部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、かかる第１開口部と連通する１つの第２開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた１つの第２開口部内に１又は複数の電子放出部が存在してもよい。
【０１４４】
第１開口部あるいは第２開口部の平面形状（支持体表面と平行な仮想平面で開口部を切断したときの形状）は、円形、楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。第１開口部の形成は、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第１開口部を直接形成することもできる。第２開口部の形成も、例えば、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【０１４５】
第１の構造を有する電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体層を設けてもよい。あるいは又、カソード電極の表面が電子放出部に相当している場合（即ち、第２の構造を有する電界放出素子においては）、カソード電極を導電材料層、抵抗体層、電子放出部に相当する電子放出層の３層構成としてもよい。抵抗体層を設けることによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体層を構成する材料として、シリコンカーバイド（ＳｉＣ）やＳｉＣＮといったカーボン系材料、ＳｉＮ、アモルファスシリコン等の半導体材料、酸化ルテニウム（ＲｕＯ₂）、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵抗体層の形成方法として、スパッタリング法や、ＣＶＤ法やスクリーン印刷法を例示することができる。抵抗値は、概ね１×１０⁵〜１×１０⁷Ω、好ましくは数ＭΩとすればよい。
【０１４６】
［スピント型電界放出素子］
スピント型電界放出素子は、
（イ）支持体１０上に設けられ、第１の方向に延びるストライプ状のカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、
（ハ）絶縁層１２上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるストライプ状のゲート電極１３と、
（ニ）ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、
（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に設けられた電子放出部１５、
から成り、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した円錐形の電子放出部１５から電子が放出される構造を有する。
【０１４７】
以下、スピント型電界放出素子の製造方法を、カソードパネルを構成する支持体１０等の模式的な一部端面図である図２２の（Ａ）、（Ｂ）及び図２３の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【０１４８】
尚、このスピント型電界放出素子は、基本的には、円錐形の電子放出部１５を金属材料の垂直蒸着により形成する方法によって得ることができる。即ち、ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａに対して蒸着粒子は垂直に入射するが、第１開口部１４Ａの開口端付近に形成されるオーバーハング状の堆積物による遮蔽効果を利用して、第２開口部１４Ｂの底部に到達する蒸着粒子の量を漸減させ、円錐形の堆積物である電子放出部１５を自己整合的に形成する。ここでは、不要なオーバーハング状の堆積物の除去を容易とするために、ゲート電極１３及び絶縁層１２上に剥離層１６を予め形成しておく方法について説明する。尚、電界放出素子の製造方法を説明するための図面においては、１つの電子放出部のみを図示した。
【０１４９】
［工程−Ａ０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０の上に、例えばポリシリコンから成るカソード電極用導電材料層をプラズマＣＶＤ法にて成膜した後、リソグラフィ技術及びドライエッチング技術に基づきカソード電極用導電材料層をパターニングして、ストライプ状のカソード電極１１を形成する。その後、全面にＳｉＯ₂から成る絶縁層１２をＣＶＤ法にて形成する。
【０１５０】
［工程−Ａ１］
次に、絶縁層１２上に、ゲート電極用導電材料層（例えば、ＴｉＮ層）をスパッタ法にて成膜し、次いで、ゲート電極用導電材料層をリソグラフィ技術及びドライエッチング技術にてパターニングすることによって、ストライプ状のゲート電極１３を得ることができる。ストライプ状のカソード電極１１は、図面の紙面左右方向に延び、ストライプ状のゲート電極１３は、図面の紙面垂直方向に延びている。
【０１５１】
尚、ゲート電極１３を、真空蒸着法等のＰＶＤ法、ＣＶＤ法、電気メッキ法や無電解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ法等の公知の薄膜形成と、必要に応じてエッチング技術との組合せによって形成してもよい。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えばストライプ状のゲート電極を形成することが可能である。
【０１５２】
［工程−Ａ２］
その後、再びレジスト層を形成し、エッチングによってゲート電極１３に第１開口部１４Ａを形成し、更に、絶縁層に第２開口部１４Ｂを形成し、第２開口部１４Ｂの底部にカソード電極１１を露出させた後、レジスト層を除去する。こうして、図２２の（Ａ）に示す構造を得ることができる。
【０１５３】
［工程−Ａ３］
次に、支持体１０を回転させながらゲート電極１３上を含む絶縁層１２上にニッケル（Ｎｉ）を斜め蒸着することにより、剥離層１６を形成する（図２２の（Ｂ）参照）。このとき、支持体１０の法線に対する蒸着粒子の入射角を十分に大きく選択することにより（例えば、入射角６５度〜８５度）、第２開口部１４Ｂの底部にニッケルを殆ど堆積させることなく、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に剥離層１６を形成することができる。剥離層１６は、第１開口部１４Ａの開口端から庇状に張り出しており、これによって第１開口部１４Ａが実質的に縮径される。
【０１５４】
［工程−Ａ４］
次に、全面に例えば導電材料としてモリブデン（Ｍｏ）を垂直蒸着する（入射角３度〜１０度）。このとき、図２３の（Ａ）に示すように、剥離層１６上でオーバーハング形状を有する導電材料層１７が成長するに伴い、第１開口部１４Ａの実質的な直径が次第に縮小されるので、第２開口部１４Ｂの底部において堆積に寄与する蒸着粒子は、次第に第１開口部１４Ａの中央付近を通過するものに限られるようになる。その結果、第２開口部１４Ｂの底部には円錐形の堆積物が形成され、この円錐形の堆積物が電子放出部１５となる。
【０１５５】
［工程−Ａ５］
その後、図２３の（Ｂ）に示すように、リフトオフ法にて剥離層１６をゲート電極１３及び絶縁層１２の表面から剥離し、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上方の導電材料層１７を選択的に除去する。こうして、複数のスピント型電界放出素子が形成されたカソードパネルを得ることができる。
【０１５６】
［扁平型電界放出素子（その１）］
扁平型電界放出素子は、
（イ）支持体１０上に設けられ、第１の方向に延びるカソード電極１１と、
（ロ）支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２と、
（ハ）絶縁層１２上に設けられ、第１の方向とは異なる第２の方向に延びるゲート電極１３と、
（ニ）ゲート電極１３に設けられた第１開口部１４Ａ、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部１４Ａと連通した第２開口部１４Ｂと、
（ホ）第２開口部１４Ｂの底部に位置するカソード電極１１上に設けられた扁平状の電子放出部１５Ａ、
から成り、
第２開口部１４Ｂの底部に露出した電子放出部１５Ａから電子が放出される構造を有する。
【０１５７】
電子放出部１５Ａは、マトリックス１８、及び、先端部が突出した状態でマトリックス１８中に埋め込まれたカーボン・ナノチューブ構造体（具体的には、カーボン・ナノチューブ１９）から成り、マトリックス１８は、導電性を有する金属酸化物（具体的には、酸化インジウム−錫、ＩＴＯ）から成る。
【０１５８】
以下、電界放出素子の製造方法を、図２４の（Ａ）、（Ｂ）及び図２５の（Ａ）、（Ｂ）を参照して説明する。
【０１５９】
［工程−Ｂ０］
先ず、例えばガラス基板から成る支持体１０上に、例えばスパッタリング法及びエッチング技術により形成された厚さ約０．２μｍのクロム（Ｃｒ）層から成るストライプ状のカソード電極１１を形成する。
【０１６０】
［工程−Ｂ１］
次に、カーボン・ナノチューブ構造体が分散された有機酸金属化合物から成る金属化合物溶液をカソード電極１１上に、例えばスプレー法にて塗布する。具体的には、以下の表３に例示する金属化合物溶液を用いる。尚、金属化合物溶液中にあっては、有機錫化合物及び有機インジウム化合物は酸（例えば、塩酸、硝酸、あるいは硫酸）に溶解された状態にある。カーボン・ナノチューブはアーク放電法にて製造され、平均直径３０ｎｍ、平均長さ１μｍである。塗布に際しては、支持体１０を７０〜１５０゜Ｃに加熱しておく。塗布雰囲気を大気雰囲気とする。塗布後、５〜３０分間、支持体１０を加熱し、酢酸ブチルを十分に蒸発させる。このように、塗布時、支持体１０を加熱することによって、カソード電極１１の表面に対してカーボン・ナノチューブが水平に近づく方向にセルフレベリングする前に塗布溶液の乾燥が始まる結果、カーボン・ナノチューブが水平にはならない状態でカソード電極１１の表面にカーボン・ナノチューブを配置することができる。即ち、カーボン・ナノチューブの先端部がアノード電極の方向を向くような状態、言い換えれば、カーボン・ナノチューブを、支持体１０の法線方向に近づく方向に配向させることができる。尚、予め、表３に示す組成の金属化合物溶液を調製しておいてもよいし、カーボン・ナノチューブを添加していない金属化合物溶液を調製しておき、塗布前に、カーボン・ナノチューブと金属化合物溶液とを混合してもよい。また、カーボン・ナノチューブの分散性向上のため、金属化合物溶液の調製時、超音波を照射してもよい。
【０１６１】
［表３］
有機錫化合物及び有機インジウム化合物：０．１〜１０重量部
分散剤（ドデシル硫酸ナトリウム）：０．１〜５重量部
カーボン・ナノチューブ：０．１〜２０重量部
酢酸ブチル：残余
【０１６２】
尚、有機酸金属化合物溶液として、有機錫化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化インジウムが得られ、有機亜鉛化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を酸に溶解したものを用いれば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物を酸に溶解したもの用いれば、マトリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。また、有機金属化合物溶液として、有機錫化合物を用いれば、マトリックスとして酸化錫が得られ、有機インジウム化合物を用いれば、マトリックスとして酸化インジウムが得られ、有機亜鉛化合物を用いれば、マトリックスとして酸化亜鉛が得られ、有機アンチモン化合物を用いれば、マトリックスとして酸化アンチモンが得られ、有機アンチモン化合物及び有機錫化合物を用いれば、マトリックスとして酸化アンチモン−錫が得られる。あるいは又、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化インジウム）を用いてもよい。
【０１６３】
場合によっては、金属化合物溶液を乾燥した後の金属化合物層の表面に著しい凹凸が形成されている場合がある。このような場合には、金属化合物層の上に、支持体を加熱することなく、再び、金属化合物溶液を塗布することが望ましい。
【０１６４】
［工程−Ｂ２］
その後、有機酸金属化合物から成る金属化合物を焼成することによって、有機酸金属化合物に由来した金属原子（具体的には、Ｉｎ及びＳｎ）を含むマトリックス（具体的には、金属酸化物であり、より一層具体的にはＩＴＯ）１８にてカーボン・ナノチューブ１９がカソード電極１１の表面に固定された電子放出部１５Ａを得る。焼成を、大気雰囲気中で、３５０゜Ｃ、２０分の条件にて行う。こうして、得られたマトリックス１８の体積抵抗率は、５×１０^-7Ω・ｍであった。有機酸金属化合物を出発物質として用いることにより、焼成温度３５０゜Ｃといった低温においても、ＩＴＯから成るマトリックス１８を形成することができる。尚、有機酸金属化合物溶液の代わりに、有機金属化合物溶液を用いてもよいし、金属の塩化物の溶液（例えば、塩化錫、塩化インジウム）を用いた場合、焼成によって塩化錫、塩化インジウムが酸化されつつ、ＩＴＯから成るマトリックス１８が形成される。
【０１６５】
［工程−Ｂ３］
次いで、全面にレジスト層を形成し、カソード電極１１の所望の領域の上方に、例えば直径１０μｍの円形のレジスト層を残す。そして、１０〜６０゜Ｃの塩酸を用いて、１〜３０分間、マトリックス１８をエッチングして、電子放出部の不要部分を除去する。更に、所望の領域以外にカーボン・ナノチューブが未だ存在する場合には、以下の表４に例示する条件の酸素プラズマエッチング処理によってカーボン・ナノチューブをエッチングする。尚、バイアスパワーは０Ｗでもよいが、即ち、直流としてもよいが、バイアスパワーを加えることが望ましい。また、支持体を、例えば８０゜Ｃ程度に加熱してもよい。
【０１６６】
［表４］
使用装置：ＲＩＥ装置
導入ガス：酸素を含むガス
プラズマ励起パワー：５００Ｗ
バイアスパワー：０〜１５０Ｗ
処理時間：１０秒以上
【０１６７】
あるいは又、表５に例示する条件のウェットエッチング処理によってカーボン・ナノチューブをエッチングしてもよい。
【０１６８】
［表５］
使用溶液：ＫＭｎＯ₄
温度：２０〜１２０゜Ｃ
処理時間：１０秒〜２０分
【０１６９】
その後、レジスト層を除去することによって、図２４の（Ａ）に示す構造を得ることができる。尚、直径１０μｍの円形の電子放出部１５Ａを残すことに限定されない。例えば、電子放出部１５Ａをカソード電極１１上に残してもよい。
【０１７０】
尚、［工程−Ｂ１］、［工程−Ｂ３］、［工程−Ｂ２］の順に実行してもよい。
【０１７１】
［工程−Ｂ４］
次に、電子放出部１５Ａ、支持体１０及びカソード電極１１上に絶縁層１２を形成する。具体的には、例えばＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン）を原料ガスとして使用するＣＶＤ法により、全面に、厚さ約１μｍの絶縁層１２を形成する。
【０１７２】
［工程−Ｂ５］
その後、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成し、更に、絶縁層１２及びゲート電極１３上にマスク層１１８を設けた後、ゲート電極１３に第１の開口部１４Ａを形成し、更に、ゲート電極１３に形成された第１の開口部１４Ａに連通する第２の開口部１４Ｂを絶縁層１２に形成する（図２４の（Ｂ）参照）。尚、マトリックス１８を金属酸化物、例えばＩＴＯから構成する場合、絶縁層１２をエッチングするとき、マトリックス１８がエッチングされることはない。即ち、絶縁層１２とマトリックス１８とのエッチング選択比はほぼ無限大である。従って、絶縁層１２のエッチングによってカーボン・ナノチューブ１９に損傷が発生することはない。
【０１７３】
［工程−Ｂ６］
次いで、以下の表６に例示する条件にて、マトリックス１８の一部を除去し、マトリックス１８から先端部が突出した状態のカーボン・ナノチューブ１９を得ることが好ましい。こうして、図２５の（Ａ）に示す構造の電子放出部１５Ａを得ることができる。
【０１７４】
［表６］
エッチング溶液：塩酸
エッチング時間：１０秒〜３０秒
エッチング温度：１０〜６０゜Ｃ
【０１７５】
マトリックス１８のエッチングによって一部あるいは全てのカーボン・ナノチューブ１９の表面状態が変化し（例えば、その表面に酸素原子や酸素分子、フッ素原子が吸着し）、電界放出に関して不活性となっている場合がある。それ故、その後、電子放出部１５Ａに対して水素ガス雰囲気中でのプラズマ処理を行うことが好ましく、これによって、電子放出部１５Ａが活性化し、電子放出部１５Ａからの電子の放出効率の一層の向上させることができる。プラズマ処理の条件を、以下の表７に例示する。
【０１７６】
［表７］
使用ガス：Ｈ₂＝１００sccm
電源パワー：１０００Ｗ
支持体印加電力：５０Ｖ
反応圧力：０．１Ｐａ
支持体温度：３００゜Ｃ
【０１７７】
その後、カーボン・ナノチューブ１９からガスを放出させるために、加熱処理や各種のプラズマ処理を施してもよいし、カーボン・ナノチューブ１９の表面に意図的に吸着物を吸着させるために吸着させたい物質を含むガスにカーボン・ナノチューブ１９を晒してもよい。また、カーボン・ナノチューブ１９を精製するために、酸素プラズマ処理やフッ素プラズマ処理を行ってもよい。
【０１７８】
［工程−Ｂ７］
その後、絶縁層１２に設けられた第２の開口部１４Ｂの側壁面を等方的なエッチングによって後退させることが、ゲート電極１３の開口端部を露出させるといった観点から、好ましい。尚、等方的なエッチングは、ケミカルドライエッチングのようにラジカルを主エッチング種として利用するドライエッチング、あるいはエッチング液を利用するウェットエッチングにより行うことができる。エッチング液としては、例えば４９％フッ酸水溶液と純水の１：１００（容積比）混合液を用いることができる。次いで、マスク層１１８を除去する。こうして、図２５の（Ｂ）に示す電界放出素子を完成することができる。
【０１７９】
尚、［工程−Ｂ５］の後、［工程−Ｂ７］、［工程−Ｂ６］の順に実行してもよい。
【０１８０】
［扁平型電界放出素子（その２）］
扁平型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図２６の（Ａ）に示す。この扁平型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたカソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたゲート電極１３、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する開口部１４（ゲート電極１３に設けられた第１開口部、及び、絶縁層１２に設けられ、第１開口部と連通した第２開口部）、並びに、開口部１４の底部に位置するカソード電極１１の部分の上に設けられた扁平の電子放出部（電子放出層１５Ｂ）から成る。ここで、電子放出層１５Ｂは、図面の紙面垂直方向に延びたストライプ状のカソード電極１１上に形成されている。また、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロムから成る。電子放出層１５Ｂは、具体的には、グラファイト粉末から成る薄層から構成されている。図２６の（Ａ）に示した扁平型電界放出素子においては、カソード電極１１の表面の全域に亙って、電子放出層１５Ｂが形成されているが、このような構造に限定するものではなく、要は、少なくとも開口部１４の底部に電子放出層１５Ｂが設けられていればよい。
【０１８１】
［平面型電界放出素子］
平面型電界放出素子の模式的な一部断面図を、図２６の（Ｂ）に示す。この平面型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体１０上に形成されたストライプ状のカソード電極１１、支持体１０及びカソード電極１１上に形成された絶縁層１２、絶縁層１２上に形成されたストライプ状のゲート電極１３、並びに、ゲート電極１３及び絶縁層１２を貫通する第１開口部及び第２開口部（開口部１４）から成る。開口部１４の底部にはカソード電極１１が露出している。カソード電極１１は、図面の紙面垂直方向に延び、ゲート電極１３は、図面の紙面左右方向に延びている。カソード電極１１及びゲート電極１３はクロム（Ｃｒ）から成り、絶縁層１２はＳｉＯ₂から成る。ここで、開口部１４の底部に露出したカソード電極１１の部分が電子放出部１５Ｃに相当する。
【０１８２】
［アノードパネル及び表示装置の製造方法］
以下、基板等の模式的な一部断面図である図２７の（Ａ）〜（Ｆ）を参照して、アノードパネルＡＰの製造方法を説明する。
【０１８３】
［工程−１００］
先ず、ガラス基板から成る基板３０上に隔壁３３を形成する（図２７の（Ａ）参照）。隔壁３３の平面形状は格子形状（井桁形状）である。具体的には、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した鉛ガラス層を約５０μｍの厚さで形成した後、フォトリソグラフィ技術及びエッチング技術によって鉛ガラス層を選択的に加工することにより、格子形状（井桁形状）の隔壁３３（例えば図５を参照）を得ることができる。尚、場合によっては、低融点ガラスペーストをスクリーン印刷法にて基板３０上に印刷し、次いで、かかる低融点ガラスペーストを焼成することによって隔壁を形成してもよいし、感光性ポリイミド樹脂層を基板３０の全面に形成した後、かかる感光性ポリイミド樹脂層を露光、現像することによって、隔壁を形成してもよい。１画素における隔壁３３の大きさを、およそ、縦×横×高さが２００μｍ×１００μｍ×５０μｍとした。隔壁の一部は、スペーサ３４を保持するためのスペーサ保持部としても機能する。尚、隔壁３３の形成前に、隔壁３３を形成すべき基板３０の部分の表面にブラックマトリックス（図２７には図示せず）を形成することが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。尚、ブラックマトリックス及び隔壁３３の形成前に、ストライプ状の透明電極２８を形成しておいてもよい。
【０１８４】
［工程−１１０］
次に、赤色発光蛍光体層３１Ｒを形成するために、例えばポリビニルアルコール（ＰＶＡ）樹脂と水に赤色発光蛍光体粒子を分散させ、更に、重クロム酸アンモニウムを添加した赤色発光蛍光体スラリーを全面に塗布した後、かかる赤色発光蛍光体スラリーを乾燥する。その後、基板３０側から赤色発光蛍光体層３１Ｒを形成すべき赤色発光蛍光体スラリーの部分に紫外線を照射し、赤色発光蛍光体スラリーを露光する。赤色発光蛍光体スラリーは基板３０側から徐々に硬化する。形成される赤色発光蛍光体層３１Ｒの厚さは、赤色発光蛍光体スラリーに対する紫外線の照射量により決定される。ここでは、例えば、赤色発光蛍光体スラリーに対する紫外線の照射時間を調整して、赤色発光蛍光体層３１Ｒの厚さを約８μｍとした。その後、赤色発光蛍光体スラリーを現像することによって、所定の隔壁３３の間に赤色発光蛍光体層３１Ｒを形成することができる（図２７の（Ｂ）参照）。以下、緑色発光蛍光体スラリーに対して同様の処理を行うことによって緑色発光蛍光体層３１Ｇを形成し、更に、青色発光蛍光体スラリーに対して同様の処理を行うことによって青色発光蛍光体層３１Ｂを形成する（図２７の（Ｃ）参照）。尚、蛍光体層３１の表面は、微視的には、複数の蛍光体粒子により凹凸となっている。蛍光体層の形成方法は、以上に説明した方法に限定されず、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリー、青色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を形成してもよいし、スクリーン印刷法等により各蛍光体層を形成してもよい。
【０１８５】
［工程−１２０］
その後、隔壁３３及び蛍光体層３１が形成された基板３０を、処理槽内に満たされた液体（具体的には、水）中に、蛍光体層３１が液面側を向くように浸漬する。尚、処理槽の排出部は閉じておく。そして、液面上に、実質的に平坦な表面を有する中間膜５０を形成する。具体的には、中間膜５０を構成する樹脂（ラッカー）を溶解した有機溶剤を液面に滴下する。即ち、液面上に、中間膜５０を形成するための中間膜材料を展開する。中間膜５０を構成する樹脂（ラッカー）は、広義のワニスの一種で、セルロース誘導体、一般にニトロセルロースを主成分とした配合物を低級脂肪酸エステルのような揮発性溶剤に溶かしたもの、あるいは、他の合成高分子を用いたウレタンラッカー、アクリルラッカーから構成される。続いて、中間膜材料を液面に浮遊させた状態において、例えば２分間程度乾燥させる。これによって、中間膜材料が成膜され、液面上に中間膜５０が平坦に形成される。中間膜５０を形成する際には、例えば、その厚さが約３０ｎｍとなるように中間膜材料の展開量を調整する。
【０１８６】
続いて、処理槽の排出部を開き、処理槽から液体を排出して液面を降下させることにより、液面上に形成されていた中間膜５０が隔壁３３に近づく方向に移動し、中間膜５０が隔壁３３に接触し、最終的に、中間膜５０が蛍光体層３１と接する状態となり、中間膜５０が蛍光体層３１上に残される（図２７の（Ｄ）参照）。
【０１８７】
［工程−１３０］
次に、中間膜５０を乾燥させる。即ち、基板３０を処理槽内から取り出し、基板３０を乾燥炉内に搬入し、所定の温度環境中にて乾燥させる。中間膜５０の乾燥温度は例えば３０°Ｃ〜６０°Ｃの範囲内とすることが好ましく、中間膜５０の乾燥時間は例えば数分〜数十分の範囲内とすることが好ましい。勿論、乾燥温度の高低に伴い、乾燥時間は減増する。
【０１８８】
［工程−１４０］
その後、中間膜５０上に導電材料層２０Ａを形成する。具体的には、蒸着法又はスパッタリング法により、中間膜５０を覆うように、アルミニウム（Ａｌ）やクロム（Ｃｒ）等の導電材料から成る導電材料層２０Ａを形成する（図２７の（Ｅ）参照）。
【０１８９】
［工程−１５０］
次いで、４００゜Ｃ程度で中間膜５０を焼成する（図２７の（Ｆ）参照）。この焼成処理により中間膜５０が燃焼して焼失し、導電材料層２０Ａが蛍光体層３１上及び隔壁３３上に残される。尚、中間膜５０の燃焼により生じたガスは、例えば、導電材料層２０Ａのうち、隔壁３３の形状に沿って折れ曲がっている領域に生じる微細な孔を通じて外部に排出される。この孔は微細なため、アノード電極の構造的な強度や画像表示特性に深刻な影響を及ぼすものではない。
【０１９０】
［工程−１６０］
その後、リソグラフィ技術及びエッチング技術によって導電材料層２０Ａをパターニングすることで、アノード電極ユニット及び給電部を得ることができる。更に、抵抗体層や第１の抵抗部材、第２の抵抗部材を、スクリーン印刷法、あるいは、ＰＶＤ法やＣＶＤ法とリソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき形成すればよい。こうして、アノードパネルＡＰを完成することができる。
【０１９１】
［工程−１７０］
電界放出素子が形成されたカソードパネルＣＰを準備する。そして、表示装置の組み立てを行う。具体的には、例えば、アノードパネルＡＰの有効領域に設けられたスペーサ保持部にスペーサ３４を取り付け、蛍光体層３１と電界放出素子とが対向するようにアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを配置し、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰ（より具体的には、基板３０と支持体１０）とを、セラミックスやガラスから作製された高さ約１ｍｍの枠体３５を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、枠体３５とアノードパネルＡＰとの接合部位、及び、枠体３５とカソードパネルＣＰとの接合部位にフリットガラスを塗布し、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とを貼り合わせ、予備焼成にてフリットガラスを乾燥した後、約４５０゜Ｃで１０〜３０分の本焼成を行う。その後、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とフリットガラス（図示せず）とによって囲まれた空間を、貫通孔（図示せず）及びチップ管（図示せず）を通じて排気し、空間の圧力が１０^-4Ｐａ程度に達した時点でチップ管を加熱溶融により封じ切る。このようにして、アノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰと枠体３５とに囲まれた空間を真空にすることができる。あるいは又、例えば、枠体３５とアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとの貼り合わせを高真空雰囲気中で行ってもよい。あるいは又、表示装置の構造に依っては、枠体無しで、接着層のみによってアノードパネルＡＰとカソードパネルＣＰとを貼り合わせてもよい。その後、必要な外部回路との配線接続を行い、表示装置を完成させる。
【０１９２】
以上、本発明を、発明の実施の形態に基づき説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。発明の実施の形態にて説明したアノードパネルやカソードパネル、アノード電極ユニット、給電部、表示装置や電界放出素子の構成、構造は例示であり、適宜変更することができるし、アノードパネルやカソードパネル、アノード電極ユニット、給電部、表示装置や電界放出素子の製造方法も例示であり、適宜変更することができる。更には、アノードパネルやカソードパネルの製造において使用した各種材料も例示であり、適宜変更することができる。表示装置においては、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示とすることもできる。
【０１９３】
電界放出素子においては、専ら１つの開口部に１つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素子の構造に依っては、１つの開口部に複数の電子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に１つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あるいは又、ゲート電極に複数の第１開口部を設け、絶縁層にかかる複数の第１開口部に連通した複数の第２開口部を設け、１又は複数の電子放出部を設ける形態とすることもできる。
【０１９４】
電界放出素子において、ゲート電極１３及び絶縁層１２の上に更に第２の絶縁層６２を設け、第２の絶縁層６２上に収束電極６３を設けてもよい。このような構造を有する電界放出素子の模式的な一部端面図を図２８に示す。第２の絶縁層６２には、第１開口部１４Ａに連通した第３開口部６４が設けられている。収束電極６３の形成は、例えば、［工程−Ａ２］において、絶縁層１２上にストライプ状のゲート電極１３を形成した後、第２の絶縁層６２を形成し、次いで、第２の絶縁層６２上にパターニングされた収束電極６３を形成した後、収束電極６３、第２の絶縁層６２に第３開口部６４を設け、更に、ゲート電極１３に第１開口部１４Ａを設ければよい。尚、収束電極のパターニングに依存して、１又は複数の電子放出部、あるいは、１又は複数の画素に対応する収束電極ユニットが集合した形式の収束電極とすることもでき、あるいは又、有効領域を１枚のシート状の導電材料で被覆した形式の収束電極とすることもできる。尚、図２８においては、スピント型電界放出素子を図示したが、その他の電界放出素子とすることもできることは云うまでもない。
【０１９５】
収束電極は、このような方法にて形成するだけでなく、例えば、厚さ数十μｍの４２％Ｎｉ−Ｆｅアロイから成る金属板の両面に、例えばＳｉＯ₂から成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパンチングやエッチングすることによって開口部を形成することで収束電極を作製することもできる。そして、カソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことによって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層１２とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成させることもできる。
【０１９６】
尚、収束電極を設けた場合、主に、収束電極とアノード電極ユニットの間で放電が生じる。アノード電極ユニットと収束電極との間の最短距離が、アノード電極ユニットと電界放出素子との間の距離ｄに相当する。
【０１９７】
ゲート電極を、有効領域を１枚のシート状の導電材料（開口部を有する）で被覆した形式のゲート電極とすることもできる。この場合には、かかるゲート電極に正の電圧を印加する。そして、各画素を構成するカソード電極とカソード電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によって、各画素を構成する電子放出部への印加状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１９８】
あるいは又、カソード電極を、有効領域を１枚のシート状の導電材料で被覆した形式のカソード電極とすることもできる。この場合には、かかるカソード電極に電圧を印加する。そして、各画素を構成する電子放出部とゲート電極制御回路との間に、例えば、ＴＦＴから成るスイッチング素子を設け、かかるスイッチング素子の作動によって、各画素を構成するゲート電極への印加状態を制御し、画素の発光状態を制御する。
【０１９９】
アノード電極ユニットを形成した後、抵抗体層を形成する方法の一例を、図２９の（Ａ）から（Ｄ）を参照して、以下に説明する。即ち、レジストマスク層を成膜されたアノード電極上にスピンコーティング法にて成膜した後、真空脱泡を行う。次いで、リソグラフィ技術によってレジストマスク層をパターニングした後、係るレジストマスク層７０をエッチング用マスクとしてアノード電極をエッチングして、アノード電極ユニットＡＵを形成する。この状態を、図２９の（Ａ）に模式的に示す。通常、レジストマスク層７０の開口の直下のアノード電極ユニットＡＵはオーバーエッチングされた状態にある。その後、抵抗体層を形成するために、レジストマスク層７０を残した状態でＳｉＣから成る抵抗体薄膜７１をスパッタリング法にて、露出したアノード電極ユニットＡＵの部分、基板３０の部分、及び、レジストマスク層７０上に形成し、レジストマスク層７０を除去することで、抵抗体層を得ることができる。しかしながら、レジストマスク層７０の開口の直下のアノード電極ユニットＡＵはオーバーエッチングされた状態にあるので、露出したアノード電極ユニットＡＵ上に抵抗体層が確実には形成されない場合がある（図２９の（Ｂ）参照）。このような現象の発生を防止するためには、図２９の（Ａ）の状態が得られた後、レジストマスク層７０をオーバー露光するか、追加現像を行うか、基板３０の裏面からの背面露光を行うことで、アノード電極ユニットＡＵの縁部分の上方のレジストマスク層７０の部分を除去すればよい（図２９の（Ｃ）参照）。その後、レジストマスク層７０を残した状態でＳｉＣから成る抵抗体薄膜７１を、スパッタリング法にて、露出したアノード電極ユニットＡＵの部分、基板３０の部分、及び、レジストマスク層７０上に形成し、レジストマスク層７０を除去することで、抵抗体層を得ることができる。このような方法を採用することで、露出したアノード電極ユニットＡＵ上に抵抗体層が確実に形成される（図２９の（Ｄ）参照）。
【０２００】
実施の形態１における表示装置の変形例として、図３０にアノード電極の模式的な平面図を示すように、実施の形態１にて説明したアノードパネルにおける抵抗体層２２（図１参照）と、実施の形態５にて説明したアノードパネルにおける抵抗体層２２Ａ（図１７参照）とを組み合わせた抵抗体層２２Ｂの構造を採用することもできる。また、実施の形態６における表示装置の変形例として、図３１にアノード電極の模式的な平面図を示すように、実施の形態６にて説明したアノードパネルにおける抵抗体層１２２（図１９参照）と、実施の形態８にて説明したアノードパネルにおける抵抗体層１２２Ａ（図２１参照）とを組み合わせた抵抗体層１２２Ｂの構造を採用することもできる。これらの変形例においては、アノード電極２０，１２０を覆う抵抗体層２２Ｂ，１２２Ｂのアノード電極ユニットＡＵの上の一部分に開口２２Ｃ，１２２Ｃが設けられている。
【０２０１】
アノードパネルＡＰを以下のように変形することもできる。尚、係る変形例を、便宜上、変形例−Ａと呼ぶ。即ち、アノードパネルＡＰは、基板３０、基板３０上に形成された蛍光体層３１、給電部２２３、及び、蛍光体層３１上に形成されたアノード電極２２０から構成されており、アノード電極２２０は、同心状に配列された、Ｎ個（但し、Ｎ≧２である）のアノード電極ユニットＡＵから構成されており、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵは給電部２２３によって取り囲まれ、該アノード電極ユニットＡＵと給電部２２３との間には隙間２２４が設けられ、該アノード電極ユニットＡＵと給電部２２３とは抵抗部材（第１の抵抗部材）２２５を介して接続されており、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵは、第１の抵抗部材２２５及び給電部２２３を介してアノード電極制御回路４３に接続されており、アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間には抵抗体層２２が形成されている構成とすることもできる。
【０２０２】
このようなアノード電極２２０の模式的な平面図を図３２に示す。尚、このような構造のアノードパネルＡＰを備えた表示装置の模式的な一部端面図、カソードパネルＣＰの模式的な部分的斜視図は、実質的に、図３及び図４と同様とすることができる。更には、蛍光体層等の配列も、図５〜図８と同様とすることができる。
【０２０３】
アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間には、ギャップ２２１が設けられ、抵抗体層２２２が形成されている。抵抗体層２２２を、例えばＳｉＣから成る抵抗体薄膜から構成することができる。抵抗体層２２２は、アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間を跨るように、ギャップ２２１の上に形成されている。例えば、抵抗体層２２２の抵抗値（ｒ₀）は、約１００Ωである。また、第１の抵抗部材２２５を、アモルファスシリコンから成る抵抗体薄膜から構成することができる。第１の抵抗部材２２５は、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部２２３との間を跨るように、隙間２２４の上に形成されている。第１の抵抗部材２２５の抵抗値（ｒ₁）は、例えば約１００ｋΩである。アノード電極制御回路４３と給電部２２３との間には、通常、過電流や放電を防止するための抵抗体Ｒ₀（図示した例では抵抗値１０ＭΩ）が配設されている。この抵抗体Ｒ₀は、基板外に配設されている。
【０２０４】
アノード電極ユニットＡＵの大きさは、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子（より具体的には、ゲート電極１３あるいはカソード電極１１）との間で生じた放電により発生したエネルギーによってアノード電極ユニットＡＵが局所的に蒸発しない大きさ（より具体的には、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３あるいはカソード電極１１との間で生じた放電により発生したエネルギーによって、アノード電極ユニットＡＵにおいて１サブピクセルに相当する大きさの部分が蒸発しない大きさ）である。具体的には、アノード電極ユニットＡＵの内縁及び外縁の形状は矩形であり、面積Ｓを０．１ｍｍ²乃至５０ｍｍ²とすればよい。尚、図３２においては、図面を簡素化するために、４つアノード電極ユニットＡＵを図示したが、実際には、多数のアノード電極ユニットＡＵを形成すればよい。
【０２０５】
そして、アノード電極制御回路４３の出力電圧と冷陰極電界電子放出素子印加電圧（具体的には、カソード電極１１に印加される電圧）との間の電位差をＶ_A（単位：キロボルト）、アノード電極ユニットＡＵ間のギャップ２２１のギャップ長をＬ_g（単位：μｍ）としたとき、Ｖ_A／Ｌ_g＜１（ｋＶ／μｍ）を満足している。
【０２０６】
このような変形例−Ａのアノードパネルを備えた表示装置の動作は、実施の形態１にて説明した動作と同様であるが故に詳細な説明は省略する。また、このような変形例−Ａのアノードパネルを備えた表示装置のその他の構成、構造も、実施の形態１や実施の形態３にて説明した表示装置の構成、構造と、実質的に同様とすることができるので、詳細な説明は省略する。
【０２０７】
また、このような変形例−Ａのアノードパネルを備えた表示装置においても、アノード電極ユニットＡＵとゲート電極１３との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、アノード電極ユニットＡＵの面積をＳ（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦２２５０
更には、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ／ｄ）≦４５０
を満足することが好ましい。
【０２０８】
変形例−Ａの変形例（以下、変形例−Ｂと呼ぶ）におけるアノードパネルＡＰの模式的な平面図を図３３に示す。変形例−ＢにおけるアノードパネルＡＰにおいては、給電部２２３は、第２の抵抗部材２２７を介して直列に接続されたＫ個（但し、Ｋ≧２であり、例えば、Ｋ＝１０）の給電部ユニット２２３Ａから構成されており、各給電部ユニット２２３Ａは、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵに接続されている。
【０２０９】
給電部ユニット２２３Ａと給電部ユニット２２３Ａとの間には隙間２２６が設けられ、第２の抵抗部材２２７は、給電部ユニット２２３Ａと給電部ユニット２２３Ａとの間を跨るように、隙間２２６の上に形成されている。尚、ＳｉＣから成る第２の抵抗部材２２７の抵抗値（ｒ₂）は、例えば約５０ｋΩである。この点を除き、変形例−ＢのアノードパネルＡＰは変形例−ＡのアノードパネルＡＰと同じ構造を有しているので、アノードパネルＡＰの詳細な説明は省略する。また、表示装置、カソードパネルＣＰも、実施の形態１や実施の形態３の表示装置、カソードパネルＣＰと同じ構造を有しているので、詳細な説明は省略する。
【０２１０】
尚、アノード電極ユニットＡＵと電界放出素子との間の距離をｄ（単位：ｍｍ）、給電部ユニット２２３Ａの面積をＳ’（単位：ｍｍ²）としたとき、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦２２５０
好ましくは、
（Ｖ_A／７）²×（Ｓ’／ｄ）≦４５０
を満足することが、給電部ユニット２２３Ａと電界放出素子との間での放電に起因した給電部ユニット２２３Ａの損傷発生（例えば、給電部ユニット２２３Ａの局所的な蒸発）を一層確実に防止するといった観点から望ましい。
【０２１１】
給電部ユニット２２３Ａの幅を出来るだけ狭くすることで、給電部ユニット２２３Ａに基づく静電容量を出来るだけ小さくし、給電部ユニット２２３Ａと給電部ユニット２２３Ａとの間の隙間の長さ（給電部ユニット２２３Ａの延びる方向と直角の方向に沿った隙間の長さ）を出来るだけ長くすることで、給電部ユニット２２３Ａ間の抵抗を小さくし、給電部ユニット２２３Ａ間での電圧降下を極力小さくすることが好ましい。
【０２１２】
変形例−Ｂにおける給電部の構造を、次に説明する変形例−Ｃのアノードパネルに適用することができる。
【０２１３】
変形例−Ｃも変形例−Ａの変形である。変形例−Ｃにおけるアノード電極２２０の模式的な平面図を図３４に示す。
【０２１４】
変形例−ＣのアノードパネルＡＰにおいては、抵抗体層２２２Ａは、アノード電極ユニットＡＵとアノード電極ユニットＡＵとの間に形成される代わりに、アノード電極２２０全体を被覆している。また、最外周部に位置するアノード電極ユニットＡＵと給電部２２３とは、抵抗部材２２５Ａを介して接続されているが、この抵抗部材２２５Ａも、抵抗体層２２２Ａと同じ抵抗体薄膜から構成されており、抵抗体層２２２Ａと同時に形成され、抵抗体層２２２Ａから延在している。抵抗体層２２２Ａ及び抵抗部材２２５Ａは、実施の形態５にて説明したと同じ抵抗体薄膜から構成され、同じ方法に基づき形成されている。
【０２１５】
更には、変形例−Ａの変形例として、中央部に位置するアノード電極ユニットが給電部に接続されている構成とすることもできる。この場合には、基板上に給電部を形成し、給電部とアノード電極ユニットとを絶縁膜で離間させ、中央部に位置するアノード電極ユニットと給電部とをスルーホール部を介して接続すればよい。
【０２１６】
【発明の効果】
本発明の表示装置においては、アノード電極を、より小さい面積を有するアノード電極ユニットに分割した形で形成するので、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間の静電容量を減少させ、発生するエネルギーを低減することができる。その結果、アノード電極ユニットと冷陰極電界電子放出素子との間での異常放電（真空アーク放電）の発生を効果的に防止することが可能となる。しかも、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとの間には抵抗体層が形成されているが故に、アノード電極ユニット間の放電発生を確実に抑制することができる。従って、放電によるアノード電極ユニットの局所的な蒸発を確実に防止することができる。以上の結果として、動作の安定性や信頼性に優れ、長寿命の冷陰極電界電子放出表示装置を得ることができる。尚、本発明の第１の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、給電部から遠くに離れて位置するアノード電極ユニットにおいて動作時の電圧降下が大きくなる場合がある。このような場合には、本発明の第２の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置を採用すればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図２】図２の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿った模式的な一部端面図である。
【図３】図３は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部端面図である。
【図４】図４は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置のカソードパネルの模式的な部分的斜視図である。
【図５】図５は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図６】図６は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図７】図７は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図８】図８は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図９】図９は、発明の実施の形態１におけるアノード電極ユニットとゲート電極との間で異常放電が発生したときの等価回路のモデルである。
【図１０】図１０は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極ユニットの面積Ｓを９０００ｍｍ²，３０００ｍｍ²，４５０ｍｍ²としたときの、異常放電電流ｉの変化のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１１】図１１は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置において、アノード電極ユニットの面積Ｓを９０００ｍｍ²，３０００ｍｍ²，４５０ｍｍ²としたときの、異常放電時の発生エネルギーの積算値のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１２】図１２は、発明の実施の形態１の冷陰極電界電子放出表示装置における１つのアノード電極ユニットにおいて異常放電が発生したときの等価回路である。
【図１３】図１３は、発明の実施の形態２の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図１４】図１４は、発明の実施の形態２の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１３の線Ａ−Ａに沿った模式的な一部端面図である。
【図１５】図１５の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の実施の形態３の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿ったと同様の模式的な一部端面図である。
【図１６】図１６は、発明の実施の形態４の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図１７】図１７は、発明の実施の形態５の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図１８】図１８の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、発明の実施の形態５の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノードパネルの、図１７の線Ａ−Ａ及び線Ｂ−Ｂに沿った模式的な一部端面図である。
【図１９】図１９は、発明の実施の形態６の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図２０】図２０は、発明の実施の形態７の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図２１】図２１は、発明の実施の形態８の冷陰極電界電子放出表示装置におけるアノード電極の模式的な平面図である。
【図２２】図２２の（Ａ）及び（Ｂ）は、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図２３】図２３の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２２の（Ｂ）に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図２４】図２４の（Ａ）及び（Ｂ）は、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その１）の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図２５】図２５の（Ａ）及び（Ｂ）は、図２４の（Ｂ）に引き続き、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その１）の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部断面図である。
【図２６】図２６の（Ａ）及び（Ｂ）は、それぞれ、扁平型冷陰極電界電子放出素子（その２）の模式的な一部断面図、及び、平面型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部断面図である。
【図２７】図２７の（Ａ）〜（Ｆ）は、アノードパネルの製造方法を説明するための基板等の模式的な一部断面図である。
【図２８】図２８は、収束電極を有するスピント型冷陰極電界電子放出素子の模式的な一部端面図である。
【図２９】図２９の（Ａ）、（Ｃ）及び（Ｄ）は、それぞれ、アノード電極ユニット上に抵抗体層を形成するための好ましい方法を説明するための基板等の模式的な一部端面図であり、図２９の（Ｂ）は、アノード電極ユニット上に抵抗体層を形成するときの問題点を説明するための基板等の模式的な一部端面図である。
【図３０】図３０は、実施の形態１にて説明したアノード電極の変形例の模式的な平面図である。
【図３１】図３１は、実施の形態６にて説明したアノード電極の変形例の模式的な平面図である。
【図３２】図３２は、アノード電極の変形例−Ａの模式的な平面図である。
【図３３】図３３は、アノード電極の変形例−Ｂの模式的な平面図である。
【図３４】図３４は、アノード電極の変形例−Ｃの模式的な平面図である。
【図３５】図３５は、従来の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部端面図である。
【符号の説明】
ＡＰ・・・アノードパネル、ＣＰ・・・カソードパネル、ＡＵ・・・アノード電極ユニット、Ｒ₀・・・抵抗体、１０・・・支持体、１１・・・カソード電極、１２・・・絶縁層、１３・・・ゲート電極、１４，１４Ａ，１４Ｂ・・・開口部、１５，１５Ａ，１５Ｂ，１５Ｃ・・・電子放出部、１６・・・剥離層、１７・・・導電材料層、１８・・・マトリックス、１９・・・カーボン・ナノチューブ、２０，１２０，２２０・・・アノード電極、２１Ａ，２１Ｂ，１２１Ａ，１２１Ｂ，２２１・・・ギャップ、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２９，１２２，１２２Ａ，１２２Ｂ，２２２，２２２Ａ・・・抵抗体層、２３，１２３，２２３・・・給電部、２３Ａ，１２３Ａ，２２３Ａ・・・給電部ユニット、２４，１２４，２２４・・・隙間、２５，２５Ａ，１２５，１２５Ａ，２２５，２２５Ａ・・・抵抗部材（第１の抵抗部材）、２６，１２６，２２６・・・隙間、２７，１２７，２２７・・・第２の抵抗部材、２８・・・透明電極、３０・・・基板、３１，３１Ｒ，３１Ｇ，３１Ｂ・・・蛍光体層、３２・・・ブラックマトリックス、３３・・・隔壁、３４・・・スペーサ、３５・・・枠体、４１・・・カソード電極制御回路、４２・・・ゲート電極制御回路、４３・・・アノード電極制御回路、５０・・・中間膜[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a cold cathode field emission display characterized by an anode electrode provided on an anode panel.
[0002]
[Prior art]
In the field of display devices used in television receivers and information terminal equipment, the flat panel type (flat panel) that can meet the demands of thinner, lighter, larger screens and higher definition than the conventional mainstream cathode ray tube (CRT). Type) display devices are being considered. Examples of such flat display devices include liquid crystal display devices (LCD), electroluminescence display devices (ELD), plasma display devices (PDP), and cold cathode field emission display devices (FED: field emission display). Can do. Among these, liquid crystal display devices are widely used as display devices for information terminal equipment, but there are still problems in increasing brightness and size in order to apply them to stationary television receivers. . On the other hand, a cold cathode field emission display is a cold cathode field emission device (hereinafter, field emission) capable of emitting electrons from a solid into a vacuum based on the quantum tunnel effect without depending on thermal excitation. In some cases, it is called an element), and is attracting attention from the viewpoint of high luminance and low power consumption.
[0003]
FIG. 35 and FIG. 4 show an example of a cold cathode field emission display device (hereinafter sometimes referred to as a display device) provided with a field emission device. 35 is a schematic partial end view of a conventional display device, and FIG. 4 is a schematic partial perspective view of a cathode panel CP.
[0004]
The field emission device shown in FIG. 35 is a so-called Spindt type field emission device having a conical electron emission portion. The field emission device includes a cathode electrode 11 formed on a support 10, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, a gate electrode 13 formed on the insulating layer 12, a gate An opening 14 provided in the electrode 13 and the insulating layer 12 (a first opening 14A provided in the gate electrode 13 and a second opening 14B provided in the insulating layer 12), and a second opening 14B It comprises a conical electron emission portion 15 formed on the cathode electrode 11 located at the bottom. In general, the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are formed in stripes in a direction in which the projected images of both electrodes are orthogonal to each other, and an area (one pixel worth) where the projected images of these both electrodes overlap. In general, a plurality of field emission elements are provided in a region (hereinafter referred to as an overlapping region or an electron emission region). Further, such electron emission regions are usually arranged in a two-dimensional matrix within the effective region of the cathode panel CP (region that functions as an actual display portion).
[0005]
On the other hand, the anode panel AP includes a substrate 30, a phosphor layer 31 (31R, 31B, 31G) formed on the substrate 30 and having a predetermined pattern, and an anode electrode 320 formed thereon. . The anode electrode 320 has a sheet-like shape covering the effective area, and is made of, for example, an aluminum thin film. Between the anode electrode control circuit 43 and the anode electrode 320, there is usually a resistor R for preventing overcurrent and discharge.₀(In the example shown, a resistance value of 10 MΩ) is provided. This resistor R₀Is disposed outside the substrate.
[0006]
One pixel is composed of a group of field emission elements provided in an overlapping region between the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 on the cathode panel side, and a phosphor layer 31 on the anode panel side facing the group of these field emission elements. It is configured. In the effective area, such pixels are arranged on the order of hundreds of thousands to millions, for example. A black matrix 32 is formed on the substrate 30 between the phosphor layer 31 and the phosphor layer 31. A partition wall 33 is formed on the black matrix 32.
[0007]
A display device can be manufactured by arranging the anode panel AP and the cathode panel CP so that the electron emission region and the phosphor layer 31 face each other and joining them through the frame 35 at the peripheral edge. A through hole (not shown) for evacuation is provided in the ineffective area surrounding the effective area and formed with peripheral circuits for selecting pixels. The through hole is sealed after evacuation. A chip tube (not shown) is connected. That is, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame body 35 is a vacuum.
[0008]
A relatively negative voltage is applied to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 41, a relatively positive voltage is applied to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 42, and the anode electrode 320 is applied to the anode electrode 320 more than the gate electrode 13. A higher positive voltage is applied from the anode electrode control circuit 43. When performing display in such a display device, for example, a scanning signal is input to the cathode electrode 11 from the cathode electrode control circuit 41, and a video signal is input to the gate electrode 13 from the gate electrode control circuit 42. Electrons are emitted from the electron emission portion 15 based on the quantum tunnel effect due to an electric field generated when a voltage is applied between the cathode electrode 11 and the gate electrode 13, and the electrons are attracted to the anode electrode 320, and the phosphor layer 31. Collide with. As a result, the phosphor layer 31 is excited to emit light, and a desired image can be obtained. That is, the operation of this display device is basically controlled by the voltage applied to the gate electrode 13 and the voltage applied to the electron emission unit 15 through the cathode electrode 11.
[0009]
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 2001-243893, the present applicant has proposed a display panel in which an anode electrode is composed of a plurality of anode electrode units.
[0010]
[Patent Document 1]
JP 2001-243893
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in such a display device, the distance between the anode panel AP and the cathode panel CP is only about 1 mm at most, and abnormal discharge occurs between the field emission element of the cathode panel and the anode electrode 320 of the anode panel AP. (Vacuum arc discharge) is likely to occur. When the abnormal discharge occurs, not only the display quality is remarkably deteriorated, but also the field emission element and the anode electrode 320 are damaged.
[0012]
In the discharge generation mechanism in the vacuum space, first, a small-scale discharge is generated by the emission of electrons and ions from the field emission device under a strong electric field. Then, energy is supplied from the anode electrode control circuit 43 to the anode electrode 320 to locally increase the temperature of the anode electrode 320, release of the occluded gas inside the anode electrode 320, or the material constituting the anode electrode 320 itself. It is believed that the small-scale discharge grows into a large-scale discharge due to the evaporation of. In addition to the anode electrode control circuit 43, the energy generated based on the capacitance formed between the anode electrode 320 and the field emission device may be an energy supply source that promotes growth to a large-scale discharge. is there.
[0013]
In order to suppress the abnormal discharge (vacuum arc discharge), it is effective to suppress the emission of electrons and ions that trigger the discharge, but for that purpose, extremely strict particle management is required. Executing such management in the manufacturing process of the anode panel AP or in the manufacturing process of the display device incorporating the anode panel AP involves great technical difficulties.
[0014]
Moreover, although the anode electrode unit proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 2001-243893 is effective in suppressing a small-scale discharge from growing into a large-scale discharge, it has been found that there is still room for improvement.
[0015]
Accordingly, an object of the present invention is to provide a cold cathode field emission display device including an anode electrode having a structure that can more reliably suppress a small-scale discharge from growing into a large-scale discharge. .
[0016]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention comprises:
A cold cathode field emission display device in which a cathode panel including a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel are joined at the peripheral edge thereof,
The anode panel is composed of a substrate, a phosphor layer formed on the substrate, a power feeding unit, and an anode electrode formed on the phosphor layer,
The anode electrode is composed of M × N (where M ≧ 2, N ≧ 2) anode electrode units arranged two-dimensionally,
The anode electrode unit that constitutes at least one side of the anode electrode is connected to the anode electrode control circuit via the power feeding unit,
A resistor layer is formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit.
[0017]
In the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, it is sufficient that the anode electrode unit constituting at least one side of the anode electrode is connected to the anode electrode control circuit via the power feeding portion. The anode electrode unit constituting the two sides of the anode electrode may be connected to the anode electrode control circuit via the power feeding unit, or the anode electrode unit constituting the three sides of the anode electrode is controlled via the power feeding unit. It may be connected to a circuit. Further, a part of the anode electrode unit constituting at least one side of the anode electrode may be connected to the anode electrode control circuit via the power feeding unit.
[0018]
In order to achieve the above object, a cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention comprises:
A cold cathode field emission display device in which a cathode panel including a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel are joined at the peripheral edge thereof,
The anode panel is composed of a substrate, a phosphor layer formed on the substrate, a power feeding unit, and an anode electrode formed on the phosphor layer,
The anode electrode is composed of M × N (where M ≧ 2, N ≧ 2) anode electrode units arranged two-dimensionally,
The anode electrode unit located at the outermost peripheral part is connected to the anode electrode control circuit via a power feeding part surrounding the anode electrode unit,
A resistor layer is formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit.
[0019]
In the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, a part of the anode electrode unit located at the outermost peripheral part is connected to the anode electrode control circuit via the power feeding part. May be.
[0020]
In the cold cathode field emission display according to the first or second aspect of the present invention, the resistor layer covers the entire anode electrode instead of being formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit. It can be set as the structure which is carrying out. For the sake of convenience, such a configuration is referred to as a cold cathode field emission display according to the first or second aspect of the present invention.
[0021]
In the cold cathode field emission display according to the first aspect including the first aspect of the present invention or the cold cathode field emission display according to the second aspect including the second aspect of the present invention, The potential difference between the output voltage of the anode electrode control circuit and the applied voltage of the cold cathode field emission device is V_A(Unit: kilovolts), the gap length between the anode electrode units is L_g(Unit: μm)
V_A/ L_g<1 (kV / μm)
It is preferable from the viewpoint of surely suppressing the occurrence of discharge between the anode electrode unit and the anode electrode unit. The gap length L between the anode electrode units_gMay be constant among all the anode electrode units, or may be different depending on the positions of the anode electrode units.
[0022]
In the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, the edge portion of the anode electrode unit not facing the adjacent anode electrode unit is covered with a resistor layer. However, it is preferable from the viewpoint of preventing a small-scale discharge from the edge portion of the anode electrode unit from growing into a large-scale discharge.
[0023]
In the cold cathode field emission display device according to the first aspect including the first aspect of the present invention, a gap is provided between each anode electrode unit constituting at least one side of the anode electrode and the power feeding portion. The anode electrode unit that constitutes at least one side of the anode electrode and the power feeding unit can be connected via a resistance member. In addition, such a resistance member may be called a 1st resistance member hereafter for convenience. In this case, the power feeding unit is composed of K (2 ≦ K) power feeding unit units connected in series via the second resistance member, and one power feeding unit is an anode electrode. It can be set as the structure connected to the 1 or 2 or more anode electrode unit which comprises at least one side.
[0024]
When the anode electrode unit constituting one side of the anode electrode is connected to the anode electrode control circuit through the power feeding unit, it can be expressed by M = γK or N = δK, but 1 ≦ γ ≦ 1 × 10²Or 1 × 10 ≦ δ ≦ 1 × 10^ThreeIt is more preferable to satisfy Further, when the anode electrode units constituting two adjacent sides of the anode electrode are connected to the anode electrode control circuit via the power feeding unit, M = γK₁And N = δK₂(However, K = K₁+ K₂1 ≦ γ ≦ 1 × 10²And 1 × 10 ≦ δ ≦ 1 × 10^ThreeIt is more preferable to satisfy Further, when the anode electrode unit constituting the three adjacent sides of the anode electrode is connected to the anode electrode control circuit via the power feeding unit, M = γK₁And N = δK₂(However, K = 2K₁+ K₂Or K = K₁+ 2K₂1 ≦ γ ≦ 1 × 10²And 1 × 10 ≦ δ ≦ 1 × 10^ThreeIt is more preferable to satisfy By configuring the power supply unit from a plurality of power supply unit units, the area of the power supply unit can be reduced, so that the capacitance can be reduced, and between the power supply unit and the cold cathode field emission device. It is possible to suppress an increase in the scale of damage to the power supply unit due to the discharge at (for example, local evaporation of the power supply unit).
[0025]
Further, in the cold cathode field emission display device according to the second aspect including the second aspect A of the present invention, a gap is provided between each anode electrode unit located at the outermost peripheral part and the power feeding part. The anode electrode unit located at the outermost peripheral part and the power feeding part can be connected via a resistance member (first resistance member). In this case, the power feeding unit is composed of K [2 ≦ K ≦ (2M + 2N−4)] power feeding unit units connected in series via the second resistance member. The unit may be configured to be connected to one or more anode electrode units located on the outermost peripheral part. M = γK₁And N = δK₂(However, K = 2K₁+ 2K₂) 1 ≦ γ ≦ 1 × 10²And 1 × 10 ≦ δ ≦ 1 × 10^ThreeIt is more preferable to satisfy By configuring the power feeding unit from a plurality of power feeding unit, the area of the power feeding unit can be reduced, so that the power feeding unit is damaged due to the discharge between the power feeding unit and the cold cathode field emission device. Expansion of the scale (for example, local evaporation of the power feeding unit) can be suppressed.
[0026]
When the power feeding unit is composed of a power feeding unit, the electrostatic capacity based on the power feeding unit is made as small as possible by reducing the width of the power feeding unit as much as possible, and between the power feeding unit and the power feeding unit. By increasing the length of the gap (the length of the gap along the direction perpendicular to the extending direction of the power supply unit) as much as possible, the resistance between the power supply units is reduced and the voltage between the power supply units is reduced. It is preferable to make the descent as small as possible.
[0027]
Note that the area S ′ of the power feeding unit (unit: mm)²) When the distance between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device is d (unit: mm),
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 2250
It is preferable to satisfy
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 450
Satisfying the requirements of the power supply unit and the cold cathode field emission device more reliably prevent the damage of the power supply unit due to the discharge (for example, local evaporation of the power supply unit). This is desirable from the viewpoint of The size of each power feeding unit may be the same or different.
[0028]
In addition, from the viewpoint of preventing a small discharge from the edge of the power supply unit or power supply unit from growing into a large discharge, the edge of the power supply unit or power supply unit is covered with a resistor thin film. It is preferable to keep it. Alternatively, the power feeding unit and the power feeding unit may be covered with a resistor thin film.
[0029]
A cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention including the first aspect of the present invention, or a cold cathode field electron electron according to the second aspect of the present invention including the second A aspect of the present invention. In an emission display device (hereinafter, collectively referred to as the cold cathode field emission display device of the present invention), an anode electrode control circuit is connected between the phosphor layer and the substrate. The striped transparent electrodes are preferably formed, and a plurality of unit phosphor layers constituting one pixel (one pixel) are arranged in a straight line, and are arranged in a straight line. More preferably, a stripe-shaped transparent electrode connected to the anode electrode control circuit is formed between the substrate composed of a plurality of unit phosphor layers and the substrate. That is, when the total number of unit phosphor layers arranged in a straight line is n, the number of striped transparent electrodes is n at the maximum. A stripe-shaped transparent electrode connected to the anode electrode control circuit may be formed between the plurality of rows of unit phosphor layers arranged in a straight line and the substrate. Thus, by providing the transparent electrode, excessive charging of the phosphor layer can be surely prevented, and deterioration of the phosphor layer due to excessive charging can be suppressed. By providing the transparent electrode having such a structure, it is possible to easily cope with a design change at the time of trial manufacture of the cold cathode field emission display device. In the case of color display, one column of the unit phosphor layers arranged in a straight line is a column in which all of the unit phosphor layers are occupied by the red light emitting unit phosphor layer, a column occupied by the green light emitting unit phosphor layer, and blue light emission. The unit phosphor layer may be composed of a row, or may be composed of a row in which a red light emitting unit phosphor layer, a green light emitting unit phosphor layer, and a blue light emitting unit phosphor layer are sequentially arranged. May be. Here, the unit phosphor layer is defined as a phosphor layer that generates one bright spot on the display panel. One pixel (one pixel) is composed of a set of one red light emitting unit phosphor layer, one green light emitting unit phosphor layer, and one blue light emitting unit phosphor layer. It is composed of one unit phosphor layer (one red light emitting unit phosphor layer, one green light emitting unit phosphor layer, or one blue light emitting unit phosphor layer).
[0030]
In the cold cathode field emission display according to the present invention, the phosphor layer is composed of a plurality of unit phosphor layers, and one anode electrode unit has a size covering one unit phosphor layer. Although it is preferable, that is, the size of the anode electrode unit is preferably a size corresponding to one subpixel, it is not limited to such a size. The size corresponding to one subpixel means a size that can reliably cover one unit phosphor layer.
[0031]
In the cold cathode field emission display device of the present invention, the anode electrode unit is locally melted due to discharge between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device (specifically, In order to suppress an increase in the damage scale of the anode electrode unit (for example, a size corresponding to one subpixel is melted in the anode electrode unit), the distance between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device is set to d (Unit: mm), the area of the anode electrode unit is S (unit: mm)²)
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 2250
It is preferable to satisfy
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 450
It is more preferable to satisfy
[0032]
When the anode electrode unit is uneven and the distance d between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device is not constant, the shortest distance between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device is defined as d. .
[0033]
Alternatively, when the phosphor layer is composed of m × n unit phosphor layers arranged two-dimensionally, it can be expressed by m = αM and n = βN, but preferably 1 × 10 ≦ α ≦ 1 × 10^FourAnd 1 ≦ β ≦ 1 × 10^ThreeAnd more preferably 1 × 10²≦ α ≦ 1 × 10^FourAnd 1 ≦ β ≦ 1 × 10²It is desirable to satisfy Further, the sizes of the respective anode electrode units may be the same or different.
[0034]
In the cold cathode field emission display of the present invention, the anode electrode control circuit output voltage is usually constant. On the other hand, the operation method of the cold cathode field emission display device is as follows: (1) the voltage applied to the cathode electrode is constant and the voltage applied to the gate electrode is changed, and (2) the voltage applied to the cathode electrode is changed. There are a method of making the voltage applied to the gate electrode constant, and a method of changing the voltage applied to the cathode electrode and changing the voltage applied to the gate electrode. Potential difference V between anode electrode control circuit output voltage and cold cathode field emission device applied voltage V_AIn the case of (1), the potential difference between the output voltage of the anode electrode control circuit and the voltage applied to the cathode electrode may be set. In the cases of (2) and (3), the anode electrode The maximum value of the potential difference between the control circuit output voltage and the cathode electrode applied voltage may be set.
[0035]
In the cold cathode field emission display of the present invention, the anode electrode only needs to be formed on at least the phosphor layer, and may be formed to extend on the substrate on which the phosphor layer is not formed. . Specifically, the anode electrode as a whole covers at least an effective area that functions as an actual display portion. The area around the effective area is an invalid area that supports the functions of the effective area, such as accommodation of peripheral circuits and mechanical support of the display screen. The external shape of the anode electrode unit can be essentially any shape. However, in the cold cathode field emission display device of the present invention, it may be a rectangular shape for ease of processing and the like. preferable.
[0036]
In the cold cathode field emission display according to the present invention, by providing the first resistance member, the supply of energy from the anode electrode control circuit can be temporarily stopped when a discharge occurs. In this case, the resistance value of the cold cathode field emission display according to the first aspect or the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention is r.₀When the resistor layer is formed, the resistance value of the first resistance member is set to r₁1 × 10r₀≦ r₁≦ 1 × 10^Fiver₀Is preferably satisfied. In the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention or the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, the resistance value r ′₀When the resistor layer having Ω is formed, the resistance value of the first resistance member is expressed as r.₁1 × 10r ′₀≦ r₁≦ 1 × 10^Fiver ’₀Is preferably satisfied.
[0037]
Resistance value r of resistor layer₀1 × 10Ω to 1 × 10^FiveΩ, preferably 1 × 10Ω to 2 × 10²Ω can be exemplified. Further, the resistance value r ′ of the resistor layer₀When the resistance value converted from the sheet resistance value to r ″ Ω / □ is r ″ value, 1 × 10^FourΩ / □ to 1 × 10⁸Ω / □, preferably 1 × 10^FiveΩ / □ to 1 × 10⁷Ω / □ can be exemplified.
[0038]
The resistance values of the first and second resistance members are so small that even if a voltage drop due to the anode current occurs during a normal display operation, the display luminance is hardly affected. The value is selected to be large enough to temporarily cut off the energy supply from the anode electrode control circuit through the unit to the anode electrode unit. As long as this condition is satisfied, the resistance value can be selected in the range of several tens of kΩ to 1 MΩ, but the resistance value r of the resistance member (first resistance member)₁And the resistance value r of the resistor layer₀, R '₀Preferably satisfies the above relationship.
[0039]
In the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention or the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, as the first resistance member and the second resistance member, A chip resistor or a resistor thin film can be used. Further, in the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, or the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention, the first resistance member and the second resistance member are provided. As an example, a resistor thin film can be used. In the case where the first resistance member and the second resistance member are composed of a resistor thin film, the first resistor member and the second resistor member are formed simultaneously with the formation of the resistor layer from the same resistor thin film as the resistor layer. Can be formed.
[0040]
As a constituent material of the resistor layer or the resistor thin film constituting the first resistor member or the second resistor member, a carbon-based material such as silicon carbide (SiC) or SiCN; SiN; ruthenium oxide (RuO)₂), Tantalum oxide, tantalum nitride, titanium oxide (TiO₂), Refractory metal oxides such as chromium oxide; semiconductor materials such as amorphous silicon; and ITO.
[0041]
What is necessary is just to form an electric power feeding part, a 1st resistance member, and a 2nd resistance member on an invalid area | region. Then, a connection terminal may be provided at the end of the power supply line, and the connection terminal may be connected to the anode electrode control circuit via a wiring.
[0042]
The anode electrode unit and the power feeding unit can be formed on the phosphor layer and the substrate using a common conductive material layer. As an example, a conductive material layer made of a certain conductive material can be formed on a substrate, and this conductive material layer can be patterned to form an anode electrode unit and a power feeding unit at the same time. Alternatively, the anode electrode unit and the power feeding unit are simultaneously formed on the phosphor layer and the substrate by performing vapor deposition of a conductive material or screen printing through a mask or screen having a pattern of the anode electrode unit and the power feeding unit. You can also The resistor layer, the first resistance member, and the second resistance member can also be formed by the same method. That is, a resistor layer, a first resistor member, and a second resistor member may be formed from a certain resistor material, and the resistor layer, the first resistor member, and the second resistor member may be patterned. Alternatively, the resistor layer or the first resistor member is deposited or screen-printed through a mask or screen having a resistor layer, a first resistor member, or a second resistor member pattern, A second resistance member may be formed.
[0043]
In the cold cathode field emission display device of the present invention, the cold cathode field emission device (hereinafter referred to as field emission device) is more specifically, for example,
(A) a cathode electrode formed on the support and extending in the first direction;
(B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode;
(C) a gate electrode formed on the insulating layer and extending in a second direction different from the first direction;
(D) an opening formed in the gate electrode and the insulating layer;
(E) an electron emission portion exposed at the bottom of the opening,
It is composed of
[0044]
The type of the field emission element in the cold cathode field emission display of the present invention is not particularly limited, and may be any of a Spindt type element, an edge type element, a flat type element, a flat type element, or a crown type element. The cathode electrode and the gate electrode have a stripe shape, and it is preferable from the viewpoint of simplification of the structure of the cold cathode field emission display that the projected image of the cathode electrode and the projected image of the gate electrode are orthogonal to each other. Furthermore, the field emission device may be provided with a focusing electrode.
[0045]
As the field emission device, in addition to the above-mentioned types, an element commonly known as a surface conduction electron emission device is also known, and can be applied to the cold cathode field emission display device of the present invention. In the surface conduction electron-emitting device, for example, tin oxide (SnO) is formed on a glass substrate.₂), Gold (Au), indium oxide (In₂O_Three) / Tin oxide (SnO₂), Carbon, palladium oxide (PdO), etc., and a thin film having a small area is formed in a matrix. Each thin film is composed of two thin film pieces. One thin film piece has a row-direction wiring, and the other thin film piece. The column direction wiring is connected to. A gap of several nm is provided between one thin film piece and the other thin film piece. In the thin film selected by the row direction wiring and the column direction wiring, electrons are emitted from the thin film through the gap.
[0046]
As a substrate in the cold cathode field emission display device of the present invention, a glass substrate, a glass substrate with an insulating film formed on the surface, a quartz substrate, a quartz substrate with an insulating film formed on the surface, and an insulating film formed on the surface Although a semiconductor substrate can be mentioned, it is preferable to use a glass substrate or a glass substrate having an insulating film formed on the surface from the viewpoint of reducing manufacturing costs. High strain point glass, soda glass (Na₂O ・ CaO ・ SiO₂), Borosilicate glass (Na₂O ・ B₂O_Three・ SiO₂), Forsterite (2MgO · SiO₂), Lead glass (Na₂O ・ PbO ・ SiO₂). The support constituting the cathode panel can also have the same configuration as the substrate.
[0047]
As constituent materials of the anode electrode unit, power feeding unit, cathode electrode, and gate electrode, aluminum (Al), tungsten (W), niobium (Nb), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), chromium (Cr), copper (Cu ), Gold (Au), silver (Ag), titanium (Ti), nickel (Ni) and other metals, alloys or compounds containing these metal elements (eg, nitrides such as TiN, WSi₂, MoSi₂TiSi₂, TaSi₂And the like, conductive metal oxides such as ITO (indium / tin oxide), indium oxide, and zinc oxide, or semiconductors such as silicon (Si). In order to produce and form these, known thin film formation such as CVD, sputtering, vapor deposition, ion plating, electroplating, electroless plating, screen printing, laser ablation, sol-gel, etc. A thin film made of the above-described constituent material is formed on the deposition target by the technique. At this time, when the thin film is formed on the entire surface of the deposition target, the thin film is patterned using a known patterning technique to form each member. Further, if a resist pattern is formed in advance on the film formation target before forming the thin film, each member can be formed by the lift-off method. Furthermore, after film formation, deposition is performed using a mask having openings corresponding to the shapes of the anode electrode unit, the power feeding unit, the cathode electrode, and the gate electrode, or screen printing is performed using a screen having such openings. This patterning is unnecessary.
[0048]
As a constituent material of the insulating layer constituting the field emission device, SiO₂, BPSG, PSG, BSG, AsSG, PbSG, SiN, SiON, SOG (spin-on-glass), low melting glass, glass paste, SiO₂Insulating resins such as system materials, SiN, and polyimide can be used alone or in appropriate combination. For forming the insulating layer, a known process such as a CVD method, a coating method, a sputtering method, or a screen printing method can be used.
[0049]
The transparent electrode may be made of, for example, ITO, tin oxide, zinc oxide, or titanium oxide.
[0050]
The phosphor layer may be composed of single-color phosphor particles or may be composed of three primary color phosphor particles. Moreover, the arrangement pattern of the phosphor layers may be a dot matrix or a stripe. In the dot matrix or stripe arrangement, the gap between adjacent phosphor layers may be embedded with a black matrix for the purpose of improving contrast.
[0051]
In the anode panel, electrons rebounding from the phosphor layer or secondary electrons emitted from the phosphor layer enter the other phosphor layer, and so-called optical crosstalk (color turbidity) is generated. When the electrons recoiled from the phosphor layer or the secondary electrons emitted from the phosphor layer enter the other phosphor layers through the barrier ribs, It is preferable that a plurality of partition walls are provided to prevent electrons from colliding with other phosphor layers.
[0052]
Examples of the planar shape of the partition walls include a lattice shape (cross-beam shape), that is, a shape corresponding to one pixel (1 pixel), for example, a shape surrounding the four sides of the phosphor layer having a substantially rectangular shape (dot shape), Alternatively, a band shape or a stripe shape extending in parallel with two opposing sides of the substantially rectangular or stripe-shaped phosphor layer can be exemplified. In the case where the partition walls are formed in a lattice shape, the shape may be a shape that continuously surrounds one side of the region of one phosphor layer, or a shape that discontinuously surrounds. When the partition wall has a strip shape or a stripe shape, it may have a continuous shape or a discontinuous shape. After the partition wall is formed, the partition wall may be polished to flatten the top surface of the partition wall.
[0053]
The black matrix that absorbs light from the phosphor layer is preferably formed between the phosphor layer and the phosphor layer and between the partition wall and the substrate from the viewpoint of improving the contrast of the display image. As a material constituting the black matrix, a material that absorbs 99% or more of light from the phosphor layer is preferably selected. Such materials include carbon, metal thin films (eg, chromium, nickel, aluminum, molybdenum, etc., or alloys thereof), metal oxides (eg, chromium oxide), metal nitrides (eg, chromium nitride), heat resistance Materials such as photosensitive organic resins, glass pastes, glass pastes containing conductive particles such as black pigments and silver, and specifically, photosensitive polyimide resins, chromium oxides, and chromium oxide / chromium laminated films Can be illustrated. In the chromium oxide / chromium laminated film, the chromium film is in contact with the substrate.
[0054]
When the cathode panel and the anode panel are bonded at the peripheral edge, the bonding may be performed using an adhesive layer, or a frame made of an insulating rigid material such as glass or ceramics and an adhesive layer are used in combination. May be. When using a frame and an adhesive layer together, the opposing distance between the cathode panel and the anode panel is set longer than when only the adhesive layer is used by appropriately selecting the height of the frame. Is possible. As a constituent material of the adhesive layer, frit glass is generally used, but a so-called low melting point metal material having a melting point of about 120 to 400 ° C. may be used. Such low melting point metal materials include In (indium: melting point 157 ° C.); indium-gold based low melting point alloy; Sn₈₀Ag₂₀(Melting point 220-370 ° C), Sn₉₅Cu_FiveTin (Sn) -based high-temperature solder such as (melting point 227-370 ° C); Pb_97.5Ag_2.5(Melting point 304 ° C), Pb_94.5Ag_5.5(Melting point 304-365 ° C), Pb_97.5Ag_1.5Sn_1.0Lead (Pb) high-temperature solder such as (melting point 309 ° C); Zn₉₅Al_FiveZinc (Zn) high temperature solder such as (melting point 380 ° C); Sn_FivePb₉₅(Melting point 300-314 ° C), Sn₂Pb₉₈Tin-lead standard solder such as (melting point 316-322 ° C); Au₈₈Ga₁₂Examples thereof include a brazing material (melting point: 381 ° C.) and the like (the above suffixes all represent atomic%).
[0055]
When joining the three of the substrate, the support and the frame, the three-party simultaneous joining may be performed, or in the first stage, either the substrate or the support and the frame are joined first, In the second stage, the other of the substrate or the support and the frame may be joined. If the three-party simultaneous bonding or the bonding in the second stage is performed in a high vacuum atmosphere, the space surrounded by the substrate, the support, the frame, and the adhesive layer becomes a vacuum simultaneously with the bonding. Alternatively, after the three members are joined, the space surrounded by the substrate, the support, the frame, and the adhesive layer can be evacuated to create a vacuum. When exhausting after joining, the pressure of the atmosphere at the time of joining may be normal pressure / depressurized, and the gas constituting the atmosphere may be air, or nitrogen gas or group 0 of the periodic table An inert gas containing a gas belonging to (for example, Ar gas) may be used.
[0056]
When exhausting after joining, the exhausting can be performed through a tip tube connected in advance to the substrate and / or the support. The tip tube is typically composed of a glass tube, and a frit is formed around a through hole provided in an ineffective area (that is, an area other than the effective area functioning as a display portion) of the substrate and / or the support. It joins using glass or the above-mentioned low melting metal material, and after the space reaches a predetermined degree of vacuum, it is sealed off by heat fusion. In addition, if the entire cold cathode field emission display is once heated and then cooled before sealing, the residual gas can be released into the space, and the residual gas can be removed out of the space by exhaust. This is preferable.
[0057]
In the cold cathode field emission display device of the present invention, the trigger of the discharge itself is not suppressed, and even if a small-scale discharge occurs, a small-scale discharge is not grown to a large-scale discharge. The basic idea is to suppress the energy generated between the anode electrode and the cold cathode field emission device. Instead of forming the anode electrode over almost the entire effective area, the anode electrode is divided into anode electrode units having a smaller area, so that the electrostatic capacitance between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device can be reduced. The capacity can be reduced and the energy generated can be reduced. As a result, it is possible to effectively reduce the magnitude of damage in the anode electrode unit due to discharge.
[0058]
Moreover, in the cold cathode field emission display device of the present invention, since the resistor layer is formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit, the occurrence of discharge between the anode electrode units is reliably reduced. it can.
[0059]
As a result, permanent damage to the anode electrode unit such as local evaporation of the anode electrode unit due to discharge can be sufficiently reduced.
[0060]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments of the invention (hereinafter abbreviated as embodiments) with reference to the drawings.
[0061]
(Embodiment 1)
The first embodiment relates to a cold cathode field emission display device (hereinafter simply referred to as a display device) according to the first aspect of the present invention.
[0062]
FIG. 1 shows a schematic plan view of the anode electrode of the first embodiment, and FIG. 2A shows a schematic partial end view of the anode panel AP along the line AA in FIG. A schematic partial end view of the anode panel AP along the line BB in FIG. 1 is shown in FIG. FIG. 3 shows a schematic partial end view of the display device of Embodiment 1, and FIG. 4 shows a schematic partial perspective view of the cathode panel CP. Furthermore, arrangement | sequences, such as a fluorescent substance layer, are illustrated to FIGS. 5-8 as typical partial top view. Note that the arrangement of the phosphor layers and the like in the schematic partial end view of the anode panel AP has the configuration shown in FIG. 7 or FIG.
[0063]
This display device includes a cathode panel CP having a plurality of cold cathode field emission devices (hereinafter, abbreviated as field emission devices) composed of a cathode electrode 11, a gate electrode 13, and an electron emission portion 15, an anode panel AP, Are joined at their peripheral edges.
[0064]
The field emission device shown in FIG. 3 is a so-called Spindt type field emission device having a conical electron emission portion. The field emission device includes a cathode electrode 11 formed on a support 10, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, a gate electrode 13 formed on the insulating layer 12, a gate An opening 14 provided in the electrode 13 and the insulating layer 12 (a first opening 14A provided in the gate electrode 13 and a second opening 14B provided in the insulating layer 12), and a second opening 14B It comprises a conical electron emission portion 15 formed on the cathode electrode 11 located at the bottom. In general, the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are formed in stripes in a direction in which the projected images of both electrodes are orthogonal to each other, and an area (one pixel worth) where the projected images of these both electrodes overlap. In general, a plurality of field emission elements are provided in a region (hereinafter referred to as an overlapping region or an electron emission region). Further, such electron emission regions are usually arranged in a two-dimensional matrix within the effective region of the cathode panel CP (region that functions as an actual display portion).
[0065]
On the other hand, the anode panel AP includes a substrate 30 and a phosphor layer 31 (a red light emitting phosphor layer 31R, a blue light emitting phosphor layer 31B, and a green light emitting phosphor layer 31G) formed on the substrate 30 and having a predetermined pattern. The power supply unit 23 and the anode electrode 20 formed thereon are configured. The anode electrode 20 as a whole has a shape that covers a rectangular effective area (size: 80 mm × 110 mm), and is made of, for example, an aluminum thin film.
[0066]
The anode electrodes 20 are two-dimensionally arranged, M × N (where M ≧ 2, N ≧ 2, and in the first embodiment, M = 4, α = 225, N = 240, β = 1) anode electrode unit AU. Gaps 21A and 21B are provided between the anode electrode units AU. The gap 21A is provided in a portion where the phosphor layer 31 is not formed, and the gap 21B is formed so as to be located on the top surface of the partition wall 33 described later or over the partition wall 33. ing.
[0067]
An anode electrode unit constituting at least one side of the anode electrode 20 (in the first embodiment, an anode electrode unit AU constituting one side of the anode electrode 20)₁) Is connected to the anode electrode control circuit 43 through the power feeding unit 23. The power feeding unit 23 is also made of, for example, an aluminum thin film.
[0068]
A resistor layer 22 is formed between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU. More specifically, the resistor layer 22 is formed so as to cross the gaps 21A and 21B and straddle between adjacent anode electrode units AU. The resistor layer 22 is composed of a resistor thin film made of SiC, and is formed by a sputtering method. The resistance value (r₀) Is about 10 kΩ to 100 kΩ.
[0069]
The size of the anode electrode unit AU is such that the anode electrode unit AU is locally localized by the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the field emission device (more specifically, the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). Size that does not evaporate (more specifically, a size corresponding to one subpixel in the anode electrode unit AU due to the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). This is the size that does not evaporate. Specifically, the outer shape of the anode electrode unit AU was a rectangle, and the size (area S) was 25 mm × 0.3 mm. In FIG. 1, a 4 × 4 anode electrode unit AU is shown to simplify the drawing. In a schematic partial sectional view, one anode electrode unit AU includes a plurality of unit phosphor layers. However, in practice, the size of the anode electrode unit AU is, for example, a size covering the unit phosphor layer, that is, a size corresponding to an integral multiple of one subpixel. The same applies to Embodiments 2 to 8 described later.
[0070]
A black matrix 32 is formed on the substrate 30 between the phosphor layer 31 and the phosphor layer 31. A partition wall 33 is formed on the black matrix 32. Arrangement examples of the partition walls 33, the spacers 34, and the phosphor layers 31 in the anode panel AP are schematically shown in the arrangement diagrams of FIGS. The planar shape of the partition wall 33 is a lattice shape (cross-beam shape), that is, a shape corresponding to one pixel (1 pixel), for example, surrounding the four sides of the phosphor layer 31 having a substantially rectangular planar shape (see FIGS. 5 and 6). ), Or a strip shape (stripe shape) extending in parallel with two opposing sides of the substantially rectangular (or striped) phosphor layer 31 (see FIGS. 7 and 8). The phosphor layer 31 may be formed in a stripe shape extending in the vertical direction in FIGS.
[0071]
A space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame body 35 is in a vacuum. Note that pressure is applied to the anode panel AP and the cathode panel CP by the atmosphere. A spacer 34 having a height of, for example, about 1 mm is disposed between the anode panel AP and the cathode panel CP so that the display device is not damaged by this pressure. In addition, illustration of the spacer was abbreviate | omitted in FIG. A part of the partition wall 33 also functions as a spacer holding portion for holding the spacer 34.
[0072]
The potential difference between the output voltage of the anode electrode control circuit 43 and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, the voltage applied to the cathode electrode 11) is expressed as V._A(Unit: kilovolt), the gap length of the gap 21A, 21B between the anode electrode units AU is L_g(Unit: μm) V_A/ L_g<1 (kV / μm) is satisfied. Specifically, V_A5 kilovolts, the gap length L of the gap 21A, 21B between the anode electrode units AU_gWas 20 μm.
[0073]
Between the anode electrode control circuit 43 and the power feeding unit 23, a resistor R for preventing overcurrent and discharge is usually provided.₀(In the example shown, a resistance value of 10 MΩ) is provided. This resistor R₀Is disposed outside the substrate. An anode electrode unit AU that constitutes one side of the anode electrode 20₁A gap 24 is provided between the anode electrode unit AU and one side of the anode electrode 20.₁And the power feeding unit 23 are connected via a resistance member (first resistance member 25). The first resistance member 25 was composed of a resistor thin film made of amorphous silicon. The first resistance member 25 is formed on the gap 24 based on the CVD method so as to straddle between the anode electrode unit AU and the power feeding unit 23. The resistance value (r of the first resistance member 25₁) Is about 50 kΩ.
[0074]
One pixel (one pixel) includes a group of field emission elements provided in an overlapping region between the cathode electrode 11 and the gate electrode 13 on the cathode panel side, and an anode panel side phosphor facing the group of these field emission elements. The layer 31 is composed of one red light emitting unit phosphor layer, one green light emitting unit phosphor layer, and one blue light emitting unit phosphor layer. In the effective area, such pixels are arranged on the order of hundreds of thousands to millions, for example. One pixel (1 pixel) is composed of three subpixels, and each subpixel has one red light emitting unit phosphor layer, one green light emitting unit phosphor layer, or one blue light emitting unit phosphor layer. It has.
[0075]
In the display device according to the first embodiment, the distance between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 is d (unit: mm), and the area of the anode electrode unit AU is S (unit: mm).²)
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 2250
Furthermore,
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 450
Is satisfied. Specifically, the value of d is 1.0 mm and the value of S is 7.5 mm.²It is.
[0076]
Since the anode electrode unit AU is formed on the substrate 30, the partition wall 33 and the phosphor layer 31, the anode electrode unit AU has irregularities, and the distance between the anode electrode unit AU and the field emission device. d is not constant. Therefore, the shortest distance between the anode electrode unit AU and the field emission device, that is, specifically, between the anode electrode unit AU on the partition wall 33 and the field emission device (more specifically, the gate electrode 13). Let d be the distance between. The same applies to the following description.
[0077]
For example, in an anode electrode unit AU made of aluminum, 0.04 mm²The energy when the part of the area (this area is approximately the area corresponding to one subpixel) is evaporated by the discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element is calculated below. The calculation is based on the values shown in Table 1 below.
[0078]
[Table 1]
Anode electrode unit thickness: 1μm
Melting area: 0.04 mm²
Specific gravity of aluminum: 2.7
Melting point of aluminum: 660 ° C
Boiling point of aluminum: 2060 ° C
Specific heat of aluminum: 0.214 cal / g · ° C
Heat of dissolution of aluminum: 94.6 cal / g
Heat of evaporation of aluminum: 293 kJ / mol = 10850 J / g
[0079]
Mass of melting aluminum M_Al(Unit: grams), energy Q required for aluminum to reach melting point (660 ° C) from room temperature (30 ° C)_MELT(Unit: Joule), Energy Q required for melting_Liq(Unit: joule), energy Q required to reach the boiling point (2060 ° C) from the melting point (660 ° C)_Biol(Unit: Joule), Energy Q required for evaporation_Evap, Total energy Q_TotalIs as follows.
[0080]
M_Al= 0.04 x 10^-2× 10^-Four× 2.7
= 1.08 × 10^-7(G)
Q_MELT= 0.214 × 4.2 × (660-30) × M_Al
= 6.1 × 10^-Five(J)
Q_Liq= 94.6 × 4.2 × M_Al
= 4.3 × 10^-Five(J)
Q_Biol= 0.214 * 4.2 * (2060-660) * M_Al
= 1.36 × 10^-Four(J)
Q_Evap= 10850 × M_Al
= 1.17 × 10^-3(J)
Q_Total= Q_MELT+ Q_Liq+ Q_Biol+ Q_Evap
= 1.41 × 10^-3(J)
[0081]
An integrated value of energy generated in the anode electrode unit AU at the time of discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element is the total energy Q exemplified above._TotalIf this value is not exceeded, it can be said that local evaporation does not occur in the anode electrode unit. That is, in the anode electrode unit AU, it can be said that a portion having a size corresponding to one subpixel does not evaporate. The total energy Q when the anode electrode unit is made of molybdenum (Mo)._TotalIs 2.7 × 10^-3(J).
[0082]
FIG. 9 shows a model of an equivalent circuit when a discharge occurs between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13. In FIG. 9, three anode electrode units are shown. Further, for simplification of the following simulation, it is assumed that each of the three anode electrode units is connected to the power supply unit 23 via the first resistance member 25, and the resistance value (r₀) Was omitted.
[0083]
A current i flows by the discharge between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13, and the theoretical resistance value (r), which is the resistance value between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13, at this time is 0.2Ω. . The theoretical resistance value (r) is usually about 0.1Ω to 10Ω. The value of S is 9000 mm²3000mm²450mm²The values of the capacitor (C) formed by the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 were 60 pF, 20 pF, and 3 pF, respectively. Furthermore, V_AWas 7 kilovolts. The value of S is 9000 mm²3000mm²450mm²FIG. 10 and FIG. 11 show the change in the current I flowing through the anode electrode unit AU and the generated energy in the anode electrode unit AU obtained by simulation, respectively. In FIGS. 10 and 11, curve A has a value of S of 9000 mm.²The curve B shows the value when S is 3000 mm²The curve C shows the value when the S value is 450 mm.²The value at is shown. Further, the integrated value of energy generated in the anode electrode unit AU due to the discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element (the integrated value from the occurrence of the discharge to 1 nanosecond, Table 2 below shows the integrated values of generated energy in the same manner. In addition, the value of S is 2250mm²The value of the capacitor (C) formed by the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 is 15 pF, and V_ATable 2 below further shows integrated values of the energy generated in the anode electrode unit AU due to the discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element when the simulation is performed with 7 kV. .
[0084]
[Table 2]
Anode electrode unit area Integrated value of energy generated during discharge
9000mm² 5.6 × 10^-3(J)
3000mm² 1.9 × 10^-3(J)
2250mm² 1.4 × 10^-3(J)
450mm² 2.8 × 10^-Four(J)
[0085]
The area of the anode electrode unit AU is 9000mm²And 3000mm²Then, the value of the integrated value of the generated energy at the time of discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element is Q_TotalIs over. On the other hand, the area of the anode electrode unit AU is 2250 mm²In the following, the value of the integrated value of energy generated during discharge is Q_TotalNever exceed. Therefore, the anode electrode unit AU is locally (more specifically) by the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the field emission device (specifically, the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). Is not damaged (to a size corresponding to one subpixel). Specifically, due to the discharge between the anode electrode unit AU and the field emission device, the anode electrode unit AU is locally (more specifically, over a size corresponding to one subpixel). ) Never evaporate.
[0086]
By the way, in general, the energy stored in the capacitor of the capacity c is (1/2) cV.²It is represented by When the area of the counter electrode of the capacitor is S and the distance between the electrodes is d, the capacitance c of the capacitor is represented by ε (S / d). Therefore, when the area of the counter electrode is S and the distance between the anode electrode unit AU and the field emission device is d, the following formula is satisfied, and the anode electrode unit AU corresponding to the counter electrode of the capacitor is locally applied to the anode electrode unit AU. No damage will occur (more specifically, over a size corresponding to one subpixel).
[0087]
ε (1/2) (S / d) V_A ²≦ ε (1/2) [2250/1] 7²
[0088]
If you transform the above equation,
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 2250
Is obtained.
[0089]
Gap length L of gaps 21A and 21B between anode electrode units AU_gA display device comprising an anode panel AP having a thickness of 50 μm was produced. Then, without making the inside of the display device into a vacuum, the inside of the display device is left in the atmosphere, and the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, applied to the cathode electrode 11). Voltage difference between_AWhen a voltage application test was performed on the display device with 2 kV, 3 kV, 4 kV, 5 kV, and 6 kV, the potential difference V_AIs 5 kilovolts or more, discharge occurs between the anode electrode units AU with a probability of 100%. Potential difference V_AIs less than 5 kilovolts, almost no discharge is generated between the anode electrode units AU. Considering that this series of tests was performed in an air atmosphere, a potential difference V at which a discharge occurs when the display device operates in an actual vacuum atmosphere._AIs the potential difference V at which discharge occurs in the atmosphere._AIt is thought that it is 5-10 times.
[0090]
Therefore, the gap length L of the gaps 21A and 21B between the anode electrode units AU_gA display device comprising an anode panel AP having a thickness of 5 μm was produced. After the inside of the display device is evacuated, the potential difference V between the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, the voltage applied to the cathode electrode 11)_AWhen the display device was tested for 2 kV, 3 kV, 4 kV, 5 kV, and 6 kV, the potential difference V_AIs 5 kilovolts or more, discharge occurs between the anode electrode units AU with a probability of 100%. Potential difference V_AIs less than 5 kilovolts, almost no discharge is generated between the anode electrode units AU, and the anode electrode unit AU is locally generated due to the discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element. Evaporates (more specifically, a portion having a size corresponding to one sub-pixel in the anode electrode unit AU is generated by the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 or the cathode electrode 11. There was no occurrence of a phenomenon such as evaporation.
[0091]
Resistance value r₀, R₁, R₂Is preferably a small value from the viewpoint of preventing a decrease in luminance, but it is necessary to keep it within a certain range in terms of discharge characteristics. Resistance value r₀, R₁, R₂A certain reference value is obtained as an actual value based on circuit simulation. That is, each anode electrode unit is regarded as a capacitor C having a capacity corresponding to each anode electrode unit, and the discharge current (i) and the discharge energy are calculated assuming that one anode electrode unit is discharged. For the equivalent circuit when an abnormal discharge occurs in one anode electrode unit, see FIG. If the resistance value is too low, the discharge current (i) and the peak of discharge energy increase, leading to increased damage to the anode electrode unit. On the other hand, if the resistance value is too high, dielectric breakdown occurs in the resistor layer, or the first resistance member or the second resistance member during discharge, and the discharge current increases. Therefore, it is necessary to define the range of the optimum resistance value to some extent based on the simulation result. Such a simulation can also be applied to other embodiments.
[0092]
(Embodiment 2)
The second embodiment is a modification of the first embodiment. FIG. 13 shows a schematic plan view of the anode panel AP of the second embodiment, and FIG. 14 shows a schematic partial end view along line AA in FIG. In the anode panel AP of the second embodiment, the number of power feeding units is K pieces connected in series via the second resistance member 27 (provided that 2 ≦ K, and in the second embodiment, N = δK). And δ = 30). That is, one power supply unit 23A is connected to 30 anode electrode units AU.
[0093]
The size (area S ′) of the power feeding unit 23A was 0.5 mm × 10 mm. A gap 26 is provided between the power feeding unit 23A and the power feeding unit 23A, and the second resistance member 27 is placed on the gap 26 so as to straddle between the power feeding unit 23A and the power feeding unit 23A. Is formed. In addition, the resistance value (r of the second resistance member 27 made of SiC₂) Is about 50 kΩ. Except for this point, the anode panel AP of the second embodiment has the same structure as that of the anode panel AP of the first embodiment, and thus detailed description of the anode panel AP is omitted. Further, since the display device and the cathode panel CP have the same structure as the display device and the cathode panel CP of the first embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0094]
The distance between the anode electrode unit AU and the field emission element is d (unit: mm), and the area of the power feeding unit 23A is S '(unit: mm).²)
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 2250
Preferably,
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 450
Satisfying the above can more reliably prevent occurrence of damage to the power supply unit 23A (for example, local evaporation of the power supply unit 23A) due to discharge between the power supply unit 23A and the field emission element. Desirable from a viewpoint.
[0095]
By reducing the width of the power supply unit 23A as much as possible, the capacitance based on the power supply unit 23A is reduced as much as possible, and the length of the gap 26 between the power supply unit 23A and the power supply unit 23A (power supply unit). The length of the gap 26 along the direction perpendicular to the direction in which the unit 23A extends is made as long as possible, thereby reducing the resistance between the power supply unit 23A and minimizing the voltage drop between the power supply units 23A. It is preferable.
[0096]
As described above, the width of the power supply unit is preferably as small as possible from the viewpoint of reducing the area of the entire power supply unit, but there is a limit due to the margin (tolerance) of the manufacturing process. Based on this limit, the area of the power feeding unit is determined. For example, when a 20-inch (400 mm × 300 mm) substrate is used, the area of the power supply unit is approximately (400 + 300) × 2 × 2 = 2800 mm when the average width of the power supply unit is 2 mm.²It becomes. Therefore, (V_A/ 7)²In order to satisfy × (S ′ / d) ≦ 2250, the number K of power feeding unit units may be set to 2 or more, and (V_A/ 7)²In order to satisfy × (S ′ / d) ≦ 450, the number K of power feeding unit units may be set to 7 or more.
[0097]
In addition, the degree to which the output voltage of the anode electrode control circuit drops in the anode electrode unit located farthest from the connection terminal provided at the end of the power feeding unit is obtained by calculation. Then, it is examined whether or not the potential drop rate in the anode electrode unit satisfies the standard of the maximum allowable luminance decrease rate. If the standard does not satisfy the standard, the following adjustment is performed.
(1) Volume resistivity ρ (Ω ···) as a resistor thin film constituting the resistor layer or the first resistor member (in the case where the feeder portion is constituted of a feeder portion unit, the second resistor member). Using a resistor thin film with a low cm), the resistance value r₀, R₁Etc.
(2) The gaps 21A and 21B and the gap 24 (or the gap 26 in the case where the power feeding unit is composed of a power feeding unit) are further reduced to reduce the resistance value r.₀, R₁Etc.
(3) The area (S) of the anode electrode unit is increased to reduce the number of anode electrode units, and the resistance value r₀Reduce the contribution ratio.
[0098]
Such adjustment can also be applied to other embodiments.
[0099]
The structure of the power feeding unit in the second embodiment can be applied to the anode panels in the third to fifth embodiments described later. Further, the first resistance member 25 is omitted, and the anode electrode unit AU constituting at least one side of the anode electrode₁And the power feeding unit 23A can be manufactured integrally).
[0100]
(Embodiment 3)
The third embodiment is also a modification of the first embodiment. FIG. 15A shows the same partial end view along the line AA in FIG. 1 of the schematic partial end view of the anode panel of the third embodiment, along the line BB in FIG. FIG. 15B shows the same partial end view as FIG. In the third embodiment, a transparent electrode 28 made of striped ITO connected to the anode electrode control circuit 43 is formed between the phosphor layer 31 and the substrate 30. More specifically, a plurality of unit phosphor layers 31 constituting a pixel are arranged linearly as shown in FIGS. 5 to 8, and a plurality of unit phosphor layers arranged linearly are arranged. Between one row 31 and the substrate 30, a single striped transparent electrode 28 connected to the anode electrode control circuit 43 is formed. Except for this point, the anode panel AP of the third embodiment has the same structure as the anode panel AP of the first embodiment, and thus detailed description of the anode panel AP, the cathode panel CP, and the display device is omitted. To do. The transparent electrode 28 is a resistor R₀It may be connected to the anode electrode control circuit 43 via the terminal, or may be directly connected to the anode electrode control circuit 43 in some cases.
[0101]
Thus, by providing the transparent electrode 28, excessive charging of the phosphor layer 31 can be reliably prevented, and deterioration of the phosphor layer 31 due to excessive charging can be suppressed. In addition, by making the total number (n) of the rows of unit phosphor layers 31 arranged in a straight line and the number of striped transparent electrodes 28 coincide with each other, for example, it is possible to easily cope with a design change at the time of trial production of a display device. It becomes. When the number of the transparent electrodes 28 is changed, the TAT of the display device prototype is about one week, whereas when the number N of the rows of the anode electrode units AU is changed, the TAT is about 1. I was able to do it in 5 days.
[0102]
The transparent electrode 28 in the third embodiment can be applied to the second embodiment or the anode panels of the fourth to eighth embodiments described later.
[0103]
(Embodiment 4)
The fourth embodiment is also a modification of the first embodiment. FIG. 16 shows a schematic plan view of the anode panel of the fourth embodiment. In the anode panel AP of the fourth embodiment, unlike the first embodiment, the edge portion of the anode electrode unit AU not facing the adjacent anode electrode unit AU is covered with the resistor layer 29. By adopting such a configuration, it is possible to prevent a small-scale discharge from the edge portion of the anode electrode unit AU from growing into a large-scale discharge. The resistor layer 29 can be formed simultaneously with the resistor layer 22 from the same resistor thin film as the resistor layer 22. Except for this point, the anode panel AP according to the fourth embodiment has the same structure as the anode panel AP according to the first embodiment, and thus detailed description of the anode panel AP and the display device is omitted.
[0104]
The resistor layer 29 according to the fourth embodiment can be applied to the anode panel according to the second or third embodiment.
[0105]
(Embodiment 5)
The fifth embodiment is also a modification of the first embodiment and relates to a display device according to the 1A aspect of the present invention. FIG. 17 shows a schematic plan view of the anode electrode of the fifth embodiment, and FIG. 18A shows a schematic partial end view of the anode panel AP along the line AA in FIG. A schematic partial end view of the anode panel AP along the line BB in FIG. 17 is shown in FIG.
[0106]
In the anode panel AP of the fifth embodiment, the resistor layer 22A covers the entire anode electrode 20 instead of being formed between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU. Further, an anode electrode unit AU constituting one side of the anode electrode 20₁And the power feeding portion 23 are connected via a resistance member (first resistance member 25A), and the first resistance member 25A is also composed of the same resistor thin film as the resistor layer 22A. It is formed simultaneously with the resistor layer 22A and extends from the resistor layer 22A. The resistor layer 22A and the first resistor member 25A are made of SiC and have a specific resistance value (r ′).₀) Is 100 Ω · cm, and the sheet resistance (r ″)₀) Is 3 MΩ / □. The resistor layer 22A and the first resistor member 25A can be formed based on a sputtering method. Except for these points, the anode panel AP according to the fifth embodiment has the same structure as the anode panel AP according to the first embodiment, and thus detailed description of the anode panel AP and the display device is omitted.
[0107]
(Embodiment 6)
Embodiment 6 relates to a display device according to a second aspect of the present invention.
[0108]
FIG. 19 shows a schematic plan view of the anode electrode according to the sixth embodiment. Each of the schematic partial end views of the anode panel AP along the lines AA and BB in FIG. 19 is substantially the same as that in FIG. And (B). A schematic partial end view of the display device of the sixth embodiment and a schematic partial perspective view of the cathode panel CP can be substantially the same as those in FIGS. Furthermore, the arrangement of the phosphor layers and the like can be the same as in FIGS.
[0109]
The display device of the sixth embodiment is different from the display device of the first embodiment in the structure of the power feeding unit in the anode panel AP. That is, the anode electrodes 120 are two-dimensionally arranged in M × N (where M ≧ 2, N ≧ 2, and in the sixth embodiment, M = 4, α = 225, N = 240). , Β = 1) is the same in that the anode electrode unit AU is located at the outermost peripheral portion, and the anode electrode unit AU is connected to the anode electrode via a power feeding portion 123 surrounding these anode electrode units AU. The difference is that it is connected to the control circuit 43. As in the first embodiment, the anode electrode 120 has a shape that covers the effective region (size: 80 mm × 110 mm), and is made of, for example, an aluminum thin film. The power feeding unit 123 is also made of, for example, an aluminum thin film.
[0110]
Gaps 121A and 121B are provided between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU. The gap 121A is provided in a portion where the phosphor layer 31 is not formed, and the gap 121B is formed so as to be located on the top surface of the partition wall 33 or straddling the partition wall 33. . The resistor layer 122 is formed so as to cross the gaps 121A and 121B and straddle between the adjacent anode electrode units AU. The resistor layer 122 is composed of a resistor thin film made of SiC, and is formed by a sputtering method. The resistance value (r of each resistor layer 122)₀) Is about 10 kΩ to 100 kΩ.
[0111]
The size of the anode electrode unit AU is such that the anode electrode unit AU is locally localized by the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the field emission device (more specifically, the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). Size that does not evaporate (more specifically, a size corresponding to one subpixel in the anode electrode unit AU due to the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). This is the size that does not evaporate. Specifically, the outer shape of the anode electrode unit AU was a rectangle, and the size (area S) was 25 mm × 0.3 mm. In FIG. 19, a 4 × 4 anode electrode unit AU is shown to simplify the drawing. However, in actuality, the size of the anode electrode unit AU is, for example, a size corresponding to one subpixel. That's it.
[0112]
The potential difference between the output voltage of the anode electrode control circuit 43 and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, the voltage applied to the cathode electrode 11) is expressed as V._A(Unit: kilovolt), the gap length of the gap 121A, 121B between the anode electrode units AU is L_g(Unit: μm) V_A/ L_g<1 (kV / μm) is satisfied. Specifically, V_A5 kilovolts, gap length L of the gap 121A, 121B between the anode electrode units AU_gWas 20 μm.
[0113]
Between the anode electrode control circuit 43 and the power feeding unit 123, a resistor R for preventing overcurrent or discharge is usually provided.₀(In the example shown, a resistance value of 10 MΩ) is provided. This resistor R₀Is disposed outside the substrate. A gap 124 is provided between the anode electrode unit AU located at the outermost peripheral part and the power feeding part 123, and the anode electrode unit AU located at the outermost peripheral part and the power feeding part 123 are connected to a resistance member (first It is connected via a resistance member 125). The first resistance member 125 was composed of a resistor thin film made of amorphous silicon. The first resistance member 125 is formed on the gap 124 based on the CVD method so as to straddle between the anode electrode unit AU located at the outermost peripheral portion and the power feeding portion 123. The resistance value of the first resistance member 125 (r₁) Is about 10 kΩ to 100 kΩ.
[0114]
Since the operation of the display device of the sixth embodiment is the same as the operation described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. Further, since the other configuration and structure of the display device in Embodiment 6 can be substantially the same as the configuration and structure of the display device described in Embodiment 1, detailed description thereof is omitted. .
[0115]
In the display device of the sixth embodiment, the distance between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 is d (unit: mm), and the area of the anode electrode unit AU is S (unit: mm).²)
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 2250
Furthermore,
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 450
Is satisfied. Specifically, the value of d is 1.0 mm and the value of S is 7.5 mm.²It is.
[0116]
Gap length L of gaps 121A and 121B between anode electrode units AU_gA display device comprising an anode panel AP having a thickness of 50 μm was produced. Then, without making the inside of the display device into a vacuum, the inside of the display device is left in the atmosphere, and the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, applied to the cathode electrode 11). Voltage difference between_AWhen a voltage application test was performed on the display device with 2 kV, 3 kV, 4 kV, 5 kV, and 6 kV, the potential difference V_AIs 5 kilovolts or more, discharge occurs between the anode electrode units AU with a probability of 100%. Potential difference V_AIs less than 5 kilovolts, almost no discharge is generated between the anode electrode units AU. Considering that this series of tests was performed in an air atmosphere, a potential difference V at which a discharge occurs when the display device operates in an actual vacuum atmosphere._AIs the potential difference V at which discharge occurs in the atmosphere._AIt is thought that it is 5-10 times.
[0117]
Therefore, the gap length L of the gaps 121A and 121B between the anode electrode units AU_gA display device comprising an anode panel AP having a thickness of 5 μm was produced. After the inside of the display device is evacuated, the potential difference V between the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, the voltage applied to the cathode electrode 11)_AWhen the display device was tested for 2 kV, 3 kV, 4 kV, 5 kV, and 6 kV, the potential difference V_AIs 5 kilovolts or more, discharge occurs between the anode electrode units AU with a probability of 100%. Potential difference V_AIs less than 5 kilovolts, almost no discharge is generated between the anode electrode units AU, and the anode electrode unit AU is locally generated due to the discharge between the anode electrode unit AU and the field emission element. Evaporates (more specifically, a portion having a size corresponding to one sub-pixel in the anode electrode unit AU is generated by the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 or the cathode electrode 11. There was no occurrence of a phenomenon such as evaporation.
[0118]
(Embodiment 7)
The seventh embodiment is a modification of the sixth embodiment. FIG. 20 shows a schematic plan view of the anode panel AP of the seventh embodiment. In the anode panel AP of the seventh embodiment, the number of power feeding units is K pieces connected in series via the second resistance member 127 [where 2 ≦ K ≦ (2M + 2N−4), and M = γK₁And N = δK₂(However, K = 2K₁+ 2K₂), The power supply unit 123A of γ = 2, δ = 30] is formed in the seventh embodiment, and one power supply unit 123A is connected to 30 anode electrode units AU. Yes.
[0119]
A gap 126 is provided between the power supply unit 123A and the power supply unit 123A, and the second resistance member 127 is placed on the gap 126 so as to straddle between the power supply unit 123A and the power supply unit 123A. Is formed. Note that the resistance value (r of the second resistance member 127 made of SiC formed by sputtering is used.₂) Is about 20 kΩ. Except for this point, the anode panel AP of the seventh embodiment has the same structure as that of the anode panel AP of the sixth embodiment, and thus detailed description of the anode panel AP is omitted. Further, since the display device and the cathode panel CP have the same structure as the display device and the cathode panel CP of the sixth embodiment, detailed description thereof is omitted.
[0120]
The distance between the anode electrode unit AU and the field emission element is d (unit: mm), and the area of the power feeding unit 123A is S ′ (unit: mm).²)
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 2250
Preferably,
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 450
Satisfying the above can more reliably prevent occurrence of damage to the power supply unit 123A due to the discharge between the power supply unit 123A and the field emission element (for example, local evaporation of the power supply unit 123A). Desirable from a viewpoint.
[0121]
By reducing the width of the power feeding unit 123A as much as possible, the capacitance based on the power feeding unit 123A is made as small as possible, and the length of the gap between the power feeding unit 123A and the power feeding unit 123A (feeding unit By increasing the length of the gap along the direction perpendicular to the direction in which 123A extends (as long as possible), the resistance between the power supply unit 123A can be reduced, and the voltage drop between the power supply unit 123A can be minimized. preferable.
[0122]
The first resistance member 125 is omitted, and the power feeding unit 123A is directly connected to the anode electrode unit AU (that is, the anode electrode unit AU located at the outermost peripheral part and the power feeding unit 123A are integrally manufactured). You can also.
[0123]
The structure of the power feeding unit in the seventh embodiment can be applied to the anode panel in the eighth embodiment described below.
[0124]
(Embodiment 8)
The eighth embodiment is also a modification of the sixth embodiment and relates to a display device according to the 2A aspect of the present invention. FIG. 21 shows a schematic plan view of the anode electrode according to the eighth embodiment.
[0125]
In the anode panel AP of the eighth embodiment, the resistor layer 122A covers the entire anode electrode 120 instead of being formed between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU. In addition, the anode electrode unit AU located at the outermost peripheral portion and the power feeding portion 123 are connected via a resistance member (first resistance member) 125A. The first resistance member 125A is also a resistor layer. It is composed of the same resistor thin film as 122A, is formed simultaneously with the resistor layer 122A, and extends from the resistor layer 122A. The resistor layer 122A and the first resistor member 125A are composed of the same resistor thin film as described in the fifth embodiment, and are formed based on the same method.
[0126]
Except for these points, the anode panel AP of the eighth embodiment has the same structure as that of the anode panel AP of the sixth embodiment, and therefore detailed description of the anode panel AP and the display device is omitted.
[0127]
(For various field emission devices)
Hereinafter, various field emission devices and manufacturing methods thereof will be described.
[0128]
In the embodiment, as a field emission device, a Spindt type (a field emission device in which a conical electron emission portion is provided on the cathode electrode positioned at the bottom of the second opening) has been described. A flat type (a field emission device in which a substantially planar electron emission portion is provided on the cathode electrode located at the bottom of the second opening) may be used. These field emission devices are called field emission devices having the first structure.
[0129]
Alternatively,
(A) a striped cathode electrode provided on the support and extending in the first direction;
(B) an insulating layer formed on the support and the cathode electrode;
(C) a striped gate electrode provided on the insulating layer and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening provided in the gate electrode, and a second opening provided in the insulating layer and communicating with the first opening;
Consisting of
A portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the second opening corresponds to the electron emission portion, and a field emission device having a structure for emitting electrons from the portion of the cathode electrode exposed at the bottom of the second opening may be used. it can. An example of a field emission device having such a structure is a planar field emission device that emits electrons from the surface of a flat cathode electrode. This field emission device is called a field emission device having the second structure.
[0130]
In the Spindt-type field emission device, as a material constituting the electron emission portion, tungsten, tungsten alloy, molybdenum, molybdenum alloy, titanium, titanium alloy, niobium, niobium alloy, tantalum, tantalum alloy, chromium, chromium alloy, and And at least one material selected from the group consisting of silicon (polysilicon and amorphous silicon) containing impurities. The electron emission portion of the Spindt-type field emission device can be formed by, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method, or a CVD method.
[0131]
In the flat field emission device, it is preferable that the material constituting the electron emission portion is composed of a material having a work function Φ smaller than that of the material constituting the cathode electrode. What is necessary is just to determine based on the work function of the material which comprises a cathode electrode, the potential difference between a gate electrode and a cathode electrode, the magnitude | size of the emission electron current density requested | required, etc. As typical materials constituting the cathode electrode in the field emission device, tungsten (Φ = 4.55 eV), niobium (Φ = 4.02 to 4.87 eV), molybdenum (Φ = 4.53 to 4.95 eV), Examples include aluminum (Φ = 4.28 eV), copper (Φ = 4.6 eV), tantalum (Φ = 4.3 eV), chromium (Φ = 4.5 eV), and silicon (Φ = 4.9 eV). . The electron emission portion preferably has a work function Φ smaller than these materials, and the value is preferably approximately 3 eV or less. As such materials, carbon (Φ <1 eV), cesium (Φ = 2.14 eV), LaB₆(Φ = 2.66-2.76 eV), BaO (Φ = 1.6-2.7 eV), SrO (Φ = 1.25-1.6 eV), Y₂O_Three(Φ = 2.0 eV), CaO (Φ = 1.6 to 1.86 eV), BaS (Φ = 2.05 eV), TiN (Φ = 2.92 eV), ZrN (Φ = 2.92 eV) be able to. More preferably, the electron emission portion is made of a material having a work function Φ of 2 eV or less. In addition, the material which comprises an electron emission part does not necessarily need to be provided with electroconductivity.
[0132]
Alternatively, in the flat type field emission device, as a material constituting the electron emission portion, a material in which the secondary electron gain δ of the material is larger than the secondary electron gain δ of the conductive material constituting the cathode electrode is used. You may select suitably. That is, silver (Ag), aluminum (Al), gold (Au), cobalt (Co), copper (Cu), molybdenum (Mo), niobium (Nb), nickel (Ni), platinum (Pt), tantalum (Ta) ), Metals such as tungsten (W), zirconium (Zr); semiconductors such as silicon (Si) and germanium (Ge); inorganic simple substances such as carbon and diamond; and aluminum oxide (Al₂O_Three), Barium oxide (BaO), beryllium oxide (BeO), calcium oxide (CaO), magnesium oxide (MgO), tin oxide (SnO)₂), Barium fluoride (BaF)₂), Calcium fluoride (CaF)₂) And the like can be appropriately selected. In addition, the material which comprises an electron emission part does not necessarily need to be provided with electroconductivity.
[0133]
In the flat type field emission device, carbon, more specifically, diamond, graphite, and carbon nanotube structure can be cited as a particularly preferable constituent material of the electron emission portion. In the case where the electron emission portion is composed of these, 5 × 10⁷The emission electron current density required for the display device can be obtained with an electric field strength of V / m or less. In addition, since diamond is an electric resistor, the emission electron current obtained from each electron emission portion can be made uniform, and therefore, variation in luminance when incorporated in a display device can be suppressed. Furthermore, since these materials have extremely high resistance to the sputtering action by ions of residual gas in the display device, the lifetime of the field emission device can be extended.
[0134]
Specific examples of the carbon nanotube structure include carbon nanotubes and / or carbon nanofibers. More specifically, the electron emission part may be composed of carbon nanotubes, the electron emission part may be composed of carbon nanofibers, or the electron emission part is a mixture of carbon nanotubes and carbon nanofibers. You may comprise a part. Macroscopically, carbon nanotubes and carbon nanofibers may be in the form of powder or thin film. In some cases, the carbon nanotube structure has a conical shape. It may be. Carbon nanotubes and carbon nanofibers are produced by various CVD methods such as the well-known arc discharge method and laser ablation method such as PVD method, plasma CVD method, laser CVD method, thermal CVD method, vapor phase synthesis method, and vapor phase growth method. Can be manufactured and formed.
[0135]
A method in which a flat-type field emission device is applied to a desired region of a cathode electrode by dispersing a carbon nanotube structure in a binder material, and then the binder material is baked or cured (more specifically, epoxy For example, a carbon nanotube structure dispersed in an organic binder material such as an acrylic resin or an acrylic resin, or an inorganic binder material such as silver paste or water glass is applied to a desired region of the cathode electrode. It can also be produced by a method of removing and baking / curing the binder material. Such a method is referred to as a first method for forming a carbon nanotube structure. An example of the application method is a screen printing method.
[0136]
Alternatively, the flat field emission device can be manufactured by a method in which a metal compound solution in which a carbon nanotube structure is dispersed is applied on a cathode electrode, and then the metal compound is baked. The carbon nanotube structure is fixed to the cathode electrode surface by the matrix containing the derived metal atoms. Such a method is referred to as a second forming method of the carbon nanotube structure. The matrix is preferably made of a conductive metal oxide, and more specifically, made of tin oxide, indium oxide, indium oxide-tin, zinc oxide, antimony oxide, or antimony oxide-tin. preferable. After firing, it is possible to obtain a state in which a part of each carbon nanotube structure is embedded in the matrix, or it is possible to obtain a state in which each carbon nanotube structure is entirely embedded in the matrix. The volume resistivity of the matrix is 1 × 10^-9Ω · m to 5 × 10^-6It is desirable that it is Ω · m.
[0137]
As a metal compound which comprises a metal compound solution, an organic metal compound, an organic acid metal compound, or a metal salt (for example, chloride, nitrate, acetate) can be mentioned, for example. As an organic acid metal compound solution, an organic tin compound, an organic indium compound, an organic zinc compound, and an organic antimony compound are dissolved in an acid (for example, hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid), and this is dissolved in an organic solvent (for example, toluene, butyl acetate, And those diluted with isopropyl alcohol). Moreover, as an organometallic compound solution, what melt | dissolved the organic tin compound, the organic indium compound, the organic zinc compound, and the organic antimony compound in the organic solvent (For example, toluene, butyl acetate, isopropyl alcohol) can be illustrated. When the solution is 100 parts by weight, it is preferable to have a composition containing 0.001 to 20 parts by weight of the carbon nanotube structure and 0.1 to 10 parts by weight of the metal compound. The solution may contain a dispersant or a surfactant. Further, from the viewpoint of increasing the thickness of the matrix, an additive such as carbon black may be added to the metal compound solution. Moreover, depending on the case, water can also be used as a solvent instead of an organic solvent.
[0138]
Examples of the method for applying the metal compound solution in which the carbon nanotube structure is dispersed on the cathode electrode include a spray method, a spin coating method, a dipping method, a diquarter method, and a screen printing method. Is preferable from the viewpoint of easy application.
[0139]
After applying the metal compound solution in which the carbon nanotube structure is dispersed on the cathode electrode, the metal compound solution is dried to form a metal compound layer, and then unnecessary portions of the metal compound layer on the cathode electrode are removed. Thereafter, the metal compound may be fired, or after firing the metal compound, unnecessary portions on the cathode electrode may be removed, or the metal compound solution may be applied only on a desired region of the cathode electrode. Good.
[0140]
The firing temperature of the metal compound is, for example, a temperature at which the metal salt is oxidized to form a conductive metal oxide, or an organic metal compound or an organic acid metal compound is decomposed to form an organic metal compound or an organic acid. Any temperature may be used as long as it can form a matrix containing metal atoms derived from the metal compound (for example, a conductive metal oxide). The upper limit of the firing temperature may be a temperature at which thermal damage or the like does not occur in the constituent elements of the field emission device or the cathode panel.
[0141]
In the first or second formation method of the carbon nanotube structure, after the formation of the electron emission portion, a kind of activation treatment (cleaning treatment) of the surface of the electron emission portion is performed. This is preferable from the viewpoint of further improving the efficiency of electron emission from the emission part. Examples of such treatment include plasma treatment in a gas atmosphere such as hydrogen gas, ammonia gas, helium gas, argon gas, neon gas, methane gas, ethylene gas, acetylene gas, and nitrogen gas.
[0142]
In the first formation method or the second formation method of the carbon nanotube structure, the electron emission portion may be formed on the surface of the cathode electrode portion located at the bottom of the second opening, You may form so that it may extend from the part of the cathode electrode located in the bottom part of a 2nd opening part to the surface of the part of cathode electrodes other than the bottom part of a 2nd opening part. Further, the electron emission portion may be formed on the entire surface of the portion of the cathode electrode located at the bottom of the second opening or may be formed partially.
[0143]
In the field emission device having the first structure or the second structure, depending on the structure of the field emission device, there is one in the first opening and the second opening provided in the gate electrode and the insulating layer. There may be an electron emission portion, a plurality of electron emission portions may exist in one first opening and a second opening provided in the gate electrode and the insulating layer, or a plurality of electron emission portions may be provided in the gate electrode. A first opening is provided, one second opening communicating with the first opening is provided in the insulating layer, and one or a plurality of electron emission portions are present in one second opening provided in the insulating layer. May be.
[0144]
The planar shape of the first opening or the second opening (the shape when the opening is cut in a virtual plane parallel to the support surface) is circular, elliptical, rectangular, polygonal, rounded rectangular, rounded An arbitrary shape such as a polygon having a rounded shape can be used. The first opening can be formed by, for example, isotropic etching, a combination of anisotropic etching and isotropic etching, or, depending on the method of forming the gate electrode, the first opening can be formed. It can also be formed directly. The second opening can also be formed by, for example, isotropic etching or a combination of anisotropic etching and isotropic etching.
[0145]
In the field emission device having the first structure, a resistor layer may be provided between the cathode electrode and the electron emission portion. Alternatively, when the surface of the cathode electrode corresponds to the electron emission portion (that is, in the field emission device having the second structure), the cathode electrode corresponds to the conductive material layer, the resistor layer, and the electron emission portion. A three-layer structure of the electron emission layer may be used. By providing the resistor layer, it is possible to stabilize the operation of the field emission device and make the electron emission characteristics uniform. As the material constituting the resistor layer, carbon-based materials such as silicon carbide (SiC) and SiCN, semiconductor materials such as SiN and amorphous silicon, ruthenium oxide (RuO)₂), Refractory metal oxides such as tantalum oxide and tantalum nitride. Examples of the method for forming the resistor layer include a sputtering method, a CVD method, and a screen printing method. Resistance value is approximately 1 × 10^Five~ 1x10⁷Ω, preferably several MΩ.
[0146]
[Spindt-type field emission device]
Spindt-type field emission devices
(A) a striped cathode electrode 11 provided on the support 10 and extending in the first direction;
(B) an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11;
(C) a stripe-shaped gate electrode 13 provided on the insulating layer 12 and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening 14A provided in the gate electrode 13, and a second opening 14B provided in the insulating layer 12 and communicating with the first opening 14A;
(E) an electron emission portion 15 provided on the cathode electrode 11 located at the bottom of the second opening 14B;
Consisting of
Electrons are emitted from the conical electron emission portion 15 exposed at the bottom of the second opening 14B.
[0147]
Hereinafter, a method for manufacturing a Spindt-type field emission device is shown in FIGS. 22A and 22B and FIGS. 23A and 23A, which are schematic partial end views of the support 10 and the like constituting the cathode panel. A description will be given with reference to B).
[0148]
This Spindt-type field emission device can be basically obtained by a method of forming the conical electron emission portion 15 by vertical vapor deposition of a metal material. That is, the vapor deposition particles are perpendicularly incident on the first opening 14A provided in the gate electrode 13, but use the shielding effect by the overhanging deposit formed near the opening end of the first opening 14A. Thus, the amount of vapor deposition particles reaching the bottom of the second opening 14B is gradually reduced, and the electron emission portion 15 that is a conical deposit is formed in a self-aligning manner. Here, a method for forming the separation layer 16 in advance on the gate electrode 13 and the insulating layer 12 in order to facilitate removal of unnecessary overhanging deposits will be described. In the drawing for explaining the method of manufacturing the field emission device, only one electron emission portion is shown.
[0149]
[Step-A0]
First, a cathode electrode conductive material layer made of, for example, polysilicon is formed on the support 10 made of, for example, a glass substrate by a plasma CVD method, and then the cathode electrode conductive material layer is formed based on a lithography technique and a dry etching technique. Are patterned to form a striped cathode electrode 11. Then, the entire surface is SiO₂An insulating layer 12 made of is formed by a CVD method.
[0150]
[Step-A1]
Next, a gate electrode conductive material layer (for example, a TiN layer) is formed on the insulating layer 12 by sputtering, and then the gate electrode conductive material layer is patterned by a lithography technique and a dry etching technique. Thus, a stripe-shaped gate electrode 13 can be obtained. The striped cathode electrode 11 extends in the horizontal direction of the drawing, and the striped gate electrode 13 extends in the vertical direction of the drawing.
[0151]
The gate electrode 13 is formed by a well-known thin film such as a PVD method such as a vacuum evaporation method, a CVD method, a plating method such as an electroplating method or an electroless plating method, a screen printing method, a laser ablation method, a sol-gel method, a lift-off method. You may form by the combination of formation and an etching technique as needed. According to the screen printing method or the plating method, for example, a striped gate electrode can be directly formed.
[0152]
[Step-A2]
Thereafter, a resist layer is formed again, the first opening 14A is formed in the gate electrode 13 by etching, the second opening 14B is formed in the insulating layer, and the cathode electrode 11 is formed at the bottom of the second opening 14B. After the exposure, the resist layer is removed. Thus, the structure shown in FIG. 22A can be obtained.
[0153]
[Step-A3]
Next, nickel (Ni) is obliquely vapor-deposited on the insulating layer 12 including the gate electrode 13 while rotating the support 10 to form a release layer 16 (see FIG. 22B). At this time, by selecting a sufficiently large incident angle of the vapor deposition particles with respect to the normal of the support 10 (for example, an incident angle of 65 to 85 degrees), nickel is hardly deposited on the bottom of the second opening 14B. A release layer 16 can be formed on the gate electrode 13 and the insulating layer 12. The release layer 16 protrudes in a bowl shape from the opening end of the first opening 14A, whereby the diameter of the first opening 14A is substantially reduced.
[0154]
[Step-A4]
Next, for example, molybdenum (Mo) is vertically deposited as an electrically conductive material on the entire surface (incident angle: 3 to 10 degrees). At this time, as shown in FIG. 23A, the substantial diameter of the first opening portion 14A is gradually reduced as the conductive material layer 17 having an overhang shape grows on the release layer 16. The vapor deposition particles that contribute to the deposition at the bottom of the second opening 14B are gradually limited to those that pass near the center of the first opening 14A. As a result, a conical deposit is formed at the bottom of the second opening 14 B, and this conical deposit becomes the electron emission portion 15.
[0155]
[Step-A5]
Thereafter, as shown in FIG. 23B, the peeling layer 16 is peeled off from the surfaces of the gate electrode 13 and the insulating layer 12 by a lift-off method, and the conductive material layer 17 above the gate electrode 13 and the insulating layer 12 is selected. To remove. Thus, a cathode panel in which a plurality of Spindt type field emission devices are formed can be obtained.
[0156]
[Flat-type field emission device (1)]
Flat field emission devices
(A) a cathode electrode 11 provided on the support 10 and extending in the first direction;
(B) an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11;
(C) a gate electrode 13 provided on the insulating layer 12 and extending in a second direction different from the first direction;
(D) a first opening 14A provided in the gate electrode 13, and a second opening 14B provided in the insulating layer 12 and communicating with the first opening 14A;
(E) a flat electron emission portion 15A provided on the cathode electrode 11 located at the bottom of the second opening 14B;
Consisting of
Electrons are emitted from the electron emission portion 15A exposed at the bottom of the second opening 14B.
[0157]
The electron emission portion 15A includes a matrix 18 and a carbon nanotube structure (specifically, a carbon nanotube 19) embedded in the matrix 18 in a state where the tip portion protrudes. The matrix 18 is electrically conductive. It consists of a metal oxide (specifically, indium oxide-tin, ITO) having
[0158]
Hereinafter, a method for manufacturing the field emission device will be described with reference to FIGS. 24A and 24B and FIGS. 25A and 25B.
[0159]
[Step-B0]
First, a striped cathode electrode 11 made of a chromium (Cr) layer having a thickness of about 0.2 μm formed by, for example, a sputtering method and an etching technique is formed on a support 10 made of, for example, a glass substrate.
[0160]
[Step-B1]
Next, a metal compound solution made of an organic acid metal compound in which a carbon nanotube structure is dispersed is applied on the cathode electrode 11 by, for example, a spray method. Specifically, a metal compound solution exemplified in Table 3 below is used. In the metal compound solution, the organic tin compound and the organic indium compound are dissolved in an acid (for example, hydrochloric acid, nitric acid, or sulfuric acid). Carbon nanotubes are manufactured by the arc discharge method, and have an average diameter of 30 nm and an average length of 1 μm. At the time of application, the support 10 is heated to 70 to 150 ° C. The coating atmosphere is an air atmosphere. After the application, the support 10 is heated for 5 to 30 minutes to sufficiently evaporate butyl acetate. As described above, by heating the support 10 at the time of coating, the carbon nanotubes are dried before the self-leveling of the carbon nanotubes toward the horizontal direction with respect to the surface of the cathode electrode 11. Carbon nanotubes can be arranged on the surface of the cathode electrode 11 without being horizontal. That is, the carbon nanotube can be oriented in a state in which the tip of the carbon nanotube faces the direction of the anode electrode, in other words, in a direction approaching the normal direction of the support 10. In addition, a metal compound solution having the composition shown in Table 3 may be prepared in advance, or a metal compound solution to which carbon nanotubes are not added is prepared, and before application, the carbon nanotubes and the metal compound are prepared. You may mix with a solution. In addition, in order to improve the dispersibility of the carbon nanotubes, ultrasonic waves may be irradiated when preparing the metal compound solution.
[0161]
[Table 3]
Organotin compound and organoindium compound: 0.1 to 10 parts by weight
Dispersant (sodium dodecyl sulfate): 0.1 to 5 parts by weight
Carbon nanotube: 0.1-20 parts by weight
Butyl acetate: Residue
[0162]
If an organic acid compound solution in which an organic tin compound is dissolved in an acid is used as the organic acid metal compound solution, tin oxide is obtained as a matrix. If an organic indium compound is dissolved in an acid, indium oxide is obtained as a matrix. If an organic zinc compound dissolved in an acid is used, zinc oxide can be obtained as a matrix. If an organic antimony compound dissolved in an acid is used, antimony oxide can be obtained as a matrix, and an organic antimony compound and an organic tin compound. If dissolved in an acid, antimony-tin oxide can be obtained as a matrix. In addition, when an organic tin compound is used as the organometallic compound solution, tin oxide is obtained as a matrix. When an organic indium compound is used, indium oxide is obtained as a matrix. When an organic zinc compound is used, zinc oxide is obtained as a matrix. When an organic antimony compound is used, antimony oxide is obtained as a matrix, and when an organic antimony compound and an organic tin compound are used, antimony-tin oxide is obtained as a matrix. Alternatively, a metal chloride solution (eg, tin chloride, indium chloride) may be used.
[0163]
Depending on the case, the remarkable unevenness | corrugation may be formed in the surface of the metal compound layer after drying a metal compound solution. In such a case, it is desirable to apply the metal compound solution again on the metal compound layer without heating the support.
[0164]
[Step-B2]
Thereafter, by firing a metal compound composed of an organic acid metal compound, a matrix containing metal atoms (specifically, In and Sn) derived from the organic acid metal compound (specifically, a metal oxide, More specifically, an electron emission portion 15A in which the carbon nanotubes 19 are fixed to the surface of the cathode electrode 11 is obtained by using ITO. Firing is performed in an air atmosphere at 350 ° C. for 20 minutes. The volume resistivity of the matrix 18 thus obtained is 5 × 10^-7Ω · m. By using an organic acid metal compound as a starting material, the matrix 18 made of ITO can be formed even at a low temperature of 350 ° C. Instead of the organic acid metal compound solution, an organic metal compound solution may be used. When a metal chloride solution (for example, tin chloride or indium chloride) is used, tin chloride or indium chloride is not removed by firing. While being oxidized, a matrix 18 made of ITO is formed.
[0165]
[Step-B3]
Next, a resist layer is formed on the entire surface, and a circular resist layer having a diameter of, for example, 10 μm is left above a desired region of the cathode electrode 11. Then, the matrix 18 is etched for 1 to 30 minutes using 10 to 60 ° C. hydrochloric acid to remove unnecessary portions of the electron emission portion. Further, when carbon nanotubes still exist outside the desired region, the carbon nanotubes are etched by an oxygen plasma etching process under the conditions exemplified in Table 4 below. The bias power may be 0 W, that is, it may be a direct current, but it is desirable to apply the bias power. Further, the support may be heated to about 80 ° C., for example.
[0166]
[Table 4]
Equipment used: RIE equipment
Introduced gas: Gas containing oxygen
Plasma excitation power: 500W
Bias power: 0 to 150W
Processing time: 10 seconds or more
[0167]
Alternatively, the carbon nanotubes may be etched by a wet etching process under the conditions exemplified in Table 5.
[0168]
[Table 5]
Working solution: KMnO_Four
Temperature: 20-120 ° C
Processing time: 10 seconds to 20 minutes
[0169]
Thereafter, the structure shown in FIG. 24A can be obtained by removing the resist layer. In addition, it is not limited to leaving the circular electron emission part 15A of diameter 10 micrometers. For example, the electron emission portion 15A may be left on the cathode electrode 11.
[0170]
In addition, you may perform in order of [process-B1], [process-B3], and [process-B2].
[0171]
[Step-B4]
Next, the insulating layer 12 is formed on the electron emission portion 15 A, the support 10, and the cathode electrode 11. Specifically, the insulating layer 12 having a thickness of about 1 μm is formed on the entire surface by, for example, a CVD method using TEOS (tetraethoxysilane) as a source gas.
[0172]
[Step-B5]
Thereafter, a stripe-shaped gate electrode 13 is formed on the insulating layer 12, and further, a mask layer 118 is provided on the insulating layer 12 and the gate electrode 13, and then a first opening 14A is formed in the gate electrode 13. Further, a second opening 14B communicating with the first opening 14A formed in the gate electrode 13 is formed in the insulating layer 12 (see FIG. 24B). When the matrix 18 is made of a metal oxide such as ITO, the matrix 18 is not etched when the insulating layer 12 is etched. That is, the etching selectivity between the insulating layer 12 and the matrix 18 is almost infinite. Therefore, the carbon nanotubes 19 are not damaged by the etching of the insulating layer 12.
[0173]
[Step-B6]
Next, it is preferable that a part of the matrix 18 is removed under the conditions illustrated in Table 6 below to obtain the carbon nanotubes 19 with the tip protruding from the matrix 18. Thus, the electron emission portion 15A having the structure shown in FIG. 25A can be obtained.
[0174]
[Table 6]
Etching solution: hydrochloric acid
Etching time: 10 to 30 seconds
Etching temperature: 10-60 ° C
[0175]
Etching of the matrix 18 may change the surface state of some or all of the carbon nanotubes 19 (for example, oxygen atoms, oxygen molecules, or fluorine atoms are adsorbed on the surface) and may be inactive with respect to field emission. is there. Therefore, after that, it is preferable to perform the plasma treatment in the hydrogen gas atmosphere on the electron emission portion 15A, thereby activating the electron emission portion 15A and further increasing the efficiency of electron emission from the electron emission portion 15A. Can be improved. The conditions for the plasma treatment are illustrated in Table 7 below.
[0176]
[Table 7]
Gas used: H₂= 100sccm
Power supply: 1000W
Support power applied: 50V
Reaction pressure: 0.1 Pa
Support temperature: 300 ° C
[0177]
Thereafter, in order to release the gas from the carbon nanotube 19, heat treatment or various plasma treatments may be performed, or a substance to be adsorbed to intentionally adsorb the adsorbed material on the surface of the carbon nanotube 19 is selected. The carbon nanotubes 19 may be exposed to the contained gas. Further, in order to purify the carbon nanotubes 19, oxygen plasma treatment or fluorine plasma treatment may be performed.
[0178]
[Step-B7]
Thereafter, it is preferable to recede the side wall surface of the second opening 14B provided in the insulating layer 12 by isotropic etching from the viewpoint of exposing the opening end of the gate electrode 13. The isotropic etching can be performed by dry etching using radicals as a main etching species, such as chemical dry etching, or wet etching using an etchant. As the etchant, for example, a 1: 100 (volume ratio) mixed solution of 49% hydrofluoric acid aqueous solution and pure water can be used. Next, the mask layer 118 is removed. Thus, the field emission device shown in FIG. 25B can be completed.
[0179]
In addition, you may perform in order of [process-B7] and [process-B6] after [process-B5].
[0180]
[Flat-type field emission device (2)]
A schematic partial cross-sectional view of the flat field emission device is shown in FIG. The flat field emission device includes a cathode electrode 11 formed on a support 10 made of glass, for example, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and a gate electrode formed on the insulating layer 12. 13, an opening 14 penetrating the gate electrode 13 and the insulating layer 12 (a first opening provided in the gate electrode 13 and a second opening provided in the insulating layer 12 and communicated with the first opening), In addition, a flat electron emission portion (electron emission layer 15B) provided on the cathode electrode 11 located at the bottom of the opening 14 is formed. Here, the electron emission layer 15B is formed on the striped cathode electrode 11 extending in the direction perpendicular to the drawing sheet. The gate electrode 13 extends in the left-right direction of the drawing. The cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are made of chromium. Specifically, the electron emission layer 15B is composed of a thin layer made of graphite powder. In the flat field emission device shown in FIG. 26A, the electron emission layer 15B is formed over the entire surface of the cathode electrode 11, but the present invention is not limited to this structure. In short, it is sufficient that the electron emission layer 15B is provided at least at the bottom of the opening 14.
[0181]
[Planar field emission device]
A schematic partial cross-sectional view of the planar field emission device is shown in FIG. The planar field emission device is formed on a striped cathode electrode 11 formed on a support 10 made of, for example, glass, an insulating layer 12 formed on the support 10 and the cathode electrode 11, and an insulating layer 12. Stripe-shaped gate electrode 13, and first and second openings (opening 14) penetrating gate electrode 13 and insulating layer 12. The cathode electrode 11 is exposed at the bottom of the opening 14. The cathode electrode 11 extends in the direction perpendicular to the paper surface of the drawing, and the gate electrode 13 extends in the horizontal direction of the paper surface of the drawing. The cathode electrode 11 and the gate electrode 13 are made of chromium (Cr), and the insulating layer 12 is made of SiO.₂Consists of. Here, the portion of the cathode electrode 11 exposed at the bottom of the opening 14 corresponds to the electron emission portion 15C.
[0182]
[Anode Panel and Display Device Manufacturing Method]
Hereinafter, a method for manufacturing the anode panel AP will be described with reference to FIGS. 27A to 27F which are schematic partial cross-sectional views of the substrate and the like.
[0183]
[Step-100]
First, a partition wall 33 is formed on a substrate 30 made of a glass substrate (see FIG. 27A). The planar shape of the partition 33 is a lattice shape (cross-girder shape). Specifically, by forming a lead glass layer colored in black with a metal oxide such as cobalt oxide with a thickness of about 50 μm, by selectively processing the lead glass layer by photolithography technology and etching technology, A lattice-shaped (cross-girder-shaped) partition wall 33 (see, for example, FIG. 5) can be obtained. In some cases, the low melting point glass paste may be printed on the substrate 30 by a screen printing method, and then the low melting point glass paste may be baked to form a partition, or the photosensitive polyimide resin layer may be formed. After being formed on the entire surface of the substrate 30, the partition may be formed by exposing and developing the photosensitive polyimide resin layer. The size of the partition wall 33 in one pixel is approximately 200 μm × 100 μm × 50 μm in length × width × height. A part of the partition wall also functions as a spacer holding portion for holding the spacer 34. Before forming the partition wall 33, it is preferable to form a black matrix (not shown in FIG. 27) on the surface of the portion of the substrate 30 where the partition wall 33 is to be formed from the viewpoint of improving the contrast of the display image. Note that the striped transparent electrodes 28 may be formed before the black matrix and the partition 33 are formed.
[0184]
[Step-110]
Next, in order to form the red light-emitting phosphor layer 31R, for example, a red light-emitting phosphor slurry in which red light-emitting phosphor particles are dispersed in, for example, polyvinyl alcohol (PVA) resin and water and ammonium dichromate is further added is applied to the entire surface. After the coating, the red light emitting phosphor slurry is dried. Thereafter, the portion of the red light emitting phosphor slurry on which the red light emitting phosphor layer 31R is to be formed is irradiated with ultraviolet rays to expose the red light emitting phosphor slurry. The red light emitting phosphor slurry is gradually cured from the substrate 30 side. The thickness of the red light emitting phosphor layer 31 R to be formed is determined by the amount of ultraviolet light applied to the red light emitting phosphor slurry. Here, for example, the thickness of the red light emitting phosphor layer 31 R is set to about 8 μm by adjusting the irradiation time of the ultraviolet light to the red light emitting phosphor slurry. Thereafter, by developing the red light emitting phosphor slurry, the red light emitting phosphor layer 31R can be formed between the predetermined partition walls 33 (see FIG. 27B). Hereinafter, the green light emitting phosphor layer 31G is formed by performing the same process on the green light emitting phosphor slurry, and further, the blue light emitting phosphor layer 31B is formed by performing the same process on the blue light emitting phosphor slurry. (See FIG. 27C). Microscopically, the surface of the phosphor layer 31 is uneven due to a plurality of phosphor particles. The method for forming the phosphor layer is not limited to the method described above, and after sequentially applying the red light emitting phosphor slurry, the green light emitting phosphor slurry, and the blue light emitting phosphor slurry, each phosphor slurry is sequentially exposed and developed. Then, each phosphor layer may be formed, or each phosphor layer may be formed by a screen printing method or the like.
[0185]
[Step-120]
Thereafter, the substrate 30 on which the partition wall 33 and the phosphor layer 31 are formed is immersed in a liquid (specifically, water) filled in the treatment tank so that the phosphor layer 31 faces the liquid surface. . In addition, the discharge part of a processing tank is closed. Then, an intermediate film 50 having a substantially flat surface is formed on the liquid surface. Specifically, an organic solvent in which a resin (lacquer) constituting the intermediate film 50 is dissolved is dropped onto the liquid surface. That is, an intermediate film material for forming the intermediate film 50 is developed on the liquid surface. The resin (lacquer) that constitutes the intermediate film 50 is a kind of varnish in a broad sense, and is a cellulose derivative, generally a composition mainly composed of nitrocellulose dissolved in a volatile solvent such as a lower fatty acid ester, or other It is composed of urethane lacquer and acrylic lacquer using a synthetic polymer. Subsequently, in a state where the intermediate film material is suspended on the liquid surface, for example, it is dried for about 2 minutes. Thereby, the intermediate film material is formed, and the intermediate film 50 is formed flat on the liquid surface. When the intermediate film 50 is formed, for example, the development amount of the intermediate film material is adjusted so that the thickness thereof is about 30 nm.
[0186]
Subsequently, the discharge part of the treatment tank is opened, the liquid is discharged from the treatment tank and the liquid level is lowered, so that the intermediate film 50 formed on the liquid level moves in a direction approaching the partition wall 33, and the intermediate film 50 comes into contact with the partition wall 33, and finally the intermediate film 50 comes into contact with the phosphor layer 31, and the intermediate film 50 is left on the phosphor layer 31 (see FIG. 27D).
[0187]
[Step-130]
Next, the intermediate film 50 is dried. That is, the substrate 30 is taken out from the processing tank, and the substrate 30 is carried into a drying furnace and dried in a predetermined temperature environment. The drying temperature of the intermediate film 50 is preferably in the range of 30 ° C. to 60 ° C., for example, and the drying time of the intermediate film 50 is preferably in the range of several minutes to several tens of minutes, for example. Of course, as the drying temperature increases and decreases, the drying time decreases.
[0188]
[Step-140]
Thereafter, the conductive material layer 20 A is formed on the intermediate film 50. Specifically, a conductive material layer 20A made of a conductive material such as aluminum (Al) or chromium (Cr) is formed by vapor deposition or sputtering so as to cover the intermediate film 50 (see FIG. 27E). ).
[0189]
[Step-150]
Next, the intermediate film 50 is baked at about 400 ° C. (see FIG. 27F). By this firing treatment, the intermediate film 50 is burned and burned out, and the conductive material layer 20 A is left on the phosphor layer 31 and the partition wall 33. Note that the gas generated by the combustion of the intermediate film 50 is discharged to the outside through, for example, fine holes generated in a region bent along the shape of the partition wall 33 in the conductive material layer 20A. Since the holes are fine, they do not seriously affect the structural strength and image display characteristics of the anode electrode.
[0190]
[Step-160]
Thereafter, by patterning the conductive material layer 20A by a lithography technique and an etching technique, an anode electrode unit and a power feeding part can be obtained. Furthermore, the resistor layer, the first resistance member, and the second resistance member may be formed based on a screen printing method, a PVD method, a CVD method, a lithography technique, and an etching technique. Thus, the anode panel AP can be completed.
[0191]
[Step-170]
A cathode panel CP on which field emission elements are formed is prepared. Then, the display device is assembled. Specifically, for example, the spacer 34 is attached to the spacer holding portion provided in the effective area of the anode panel AP, and the anode panel AP and the cathode panel CP are arranged so that the phosphor layer 31 and the field emission element face each other. Then, the anode panel AP and the cathode panel CP (more specifically, the substrate 30 and the support body 10) are joined together at the peripheral edge via a frame body 35 made of ceramics or glass and having a height of about 1 mm. . At the time of joining, frit glass is applied to the joining part between the frame 35 and the anode panel AP and the joining part between the frame 35 and the cathode panel CP, and the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame 35 are pasted. In addition, the frit glass is dried by preliminary baking, and then main baking is performed at about 450 ° C. for 10 to 30 minutes. Thereafter, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, the frame body 35 and the frit glass (not shown) is exhausted through a through hole (not shown) and a tip tube (not shown). Pressure is 10^-FourWhen the pressure reaches about Pa, the tip tube is sealed by heating and melting. In this way, the space surrounded by the anode panel AP, the cathode panel CP, and the frame body 35 can be evacuated. Alternatively, for example, the frame 35, the anode panel AP, and the cathode panel CP may be bonded together in a high vacuum atmosphere. Alternatively, depending on the structure of the display device, the anode panel AP and the cathode panel CP may be bonded together by using only an adhesive layer without a frame. Thereafter, wiring connection with necessary external circuits is performed, and the display device is completed.
[0192]
As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment of this invention, this invention is not limited to these. The configurations and structures of the anode panel, cathode panel, anode electrode unit, power supply unit, display device, and field emission device described in the embodiment of the invention are examples, and can be changed as appropriate. The anode panel and cathode panel The manufacturing method of the anode electrode unit, the power feeding unit, the display device, and the field emission element is also an example, and can be changed as appropriate. Furthermore, various materials used in the manufacture of the anode panel and the cathode panel are also examples, and can be changed as appropriate. The display device has been described by taking color display as an example, but it may also be a single color display.
[0193]
In the field emission device, a mode in which one electron emission portion corresponds to one opening has been described. However, depending on the structure of the field emission device, a mode in which a plurality of electron emission portions correspond to one opening. Alternatively, one electron emission portion may correspond to a plurality of openings. Alternatively, a plurality of first openings are provided in the gate electrode, a plurality of second openings connected to the plurality of first openings in the insulating layer are provided, and one or a plurality of electron emission portions are provided. You can also.
[0194]
In the field emission device, a second insulating layer 62 may be further provided on the gate electrode 13 and the insulating layer 12, and a focusing electrode 63 may be provided on the second insulating layer 62. FIG. 28 shows a schematic partial end view of a field emission device having such a structure. The second insulating layer 62 is provided with a third opening 64 that communicates with the first opening 14A. The convergence electrode 63 is formed by, for example, forming the stripe-shaped gate electrode 13 on the insulating layer 12 in [Step-A2], forming the second insulating layer 62, and then forming the second insulating layer 62. After forming the focusing electrode 63 patterned above, the third opening 64 may be provided in the focusing electrode 63 and the second insulating layer 62, and the first opening 14 A may be provided in the gate electrode 13. Depending on the patterning of the focusing electrode, it may be a focusing electrode of a type in which one or a plurality of electron emission portions or a focusing electrode unit corresponding to one or a plurality of pixels is assembled, or an effective area. Can be a converging electrode of the type covered with a sheet of conductive material. In FIG. 28, the Spindt-type field emission device is illustrated, but it is needless to say that other field emission devices can be used.
[0195]
The focusing electrode is not only formed by such a method, but, for example, on both sides of a metal plate made of 42% Ni—Fe alloy having a thickness of several tens of μm, for example, SiO 2₂After the formation of the insulating film, the focusing electrode can be formed by punching or etching the region corresponding to each pixel to form an opening. Then, the cathode panel, the metal plate, and the anode panel are stacked, a frame body is disposed on the outer peripheral portion of both panels, and heat treatment is performed, whereby the insulating film and the insulating layer 12 formed on one surface of the metal plate are formed. The display device can also be completed by bonding, bonding the insulating film formed on the other surface of the metal plate and the anode panel, integrating these members, and then vacuum-sealing them.
[0196]
When the focusing electrode is provided, discharge is mainly generated between the focusing electrode and the anode electrode unit. The shortest distance between the anode electrode unit and the focusing electrode corresponds to the distance d between the anode electrode unit and the field emission element.
[0197]
The gate electrode may be a gate electrode of a type in which the effective area is covered with a sheet of conductive material (having an opening). In this case, a positive voltage is applied to the gate electrode. Then, a switching element made of, for example, a TFT is provided between the cathode electrode and the cathode electrode control circuit constituting each pixel, and the application state to the electron emission portion constituting each pixel is controlled by the operation of the switching element. Then, the light emission state of the pixel is controlled.
[0198]
Alternatively, the cathode electrode can be a cathode electrode of a type in which the effective area is covered with a sheet of conductive material. In this case, a voltage is applied to the cathode electrode. Then, a switching element made of, for example, a TFT is provided between the electron emission portion constituting each pixel and the gate electrode control circuit, and the application state to the gate electrode constituting each pixel is controlled by the operation of the switching element. Then, the light emission state of the pixel is controlled.
[0199]
An example of a method of forming the resistor layer after forming the anode electrode unit will be described below with reference to FIGS. That is, after the resist mask layer is formed on the anode electrode by the spin coating method, vacuum defoaming is performed. Next, after patterning the resist mask layer by lithography, the anode electrode is etched using the resist mask layer 70 as an etching mask to form an anode electrode unit AU. This state is schematically shown in FIG. Usually, the anode electrode unit AU just below the opening of the resist mask layer 70 is in an over-etched state. Thereafter, in order to form the resistor layer, the resistor thin film 71 made of SiC is left in a state where the resist mask layer 70 is left, and the exposed portion of the anode electrode unit AU, the portion of the substrate 30, and the resist are formed by sputtering. A resistor layer can be obtained by forming on the mask layer 70 and removing the resist mask layer 70. However, since the anode electrode unit AU immediately below the opening of the resist mask layer 70 is in an over-etched state, the resistor layer may not be reliably formed on the exposed anode electrode unit AU (FIG. 29 ( B)). In order to prevent such a phenomenon from occurring, after the state of FIG. 29A is obtained, the resist mask layer 70 is overexposed, additional development is performed, or the back surface of the substrate 30 from the back surface. By performing exposure, the resist mask layer 70 above the edge of the anode electrode unit AU may be removed (see FIG. 29C). Thereafter, a resistor thin film 71 made of SiC is formed on the exposed portion of the anode electrode unit AU, the portion of the substrate 30 and the resist mask layer 70 by a sputtering method with the resist mask layer 70 left. By removing the resist mask layer 70, a resistor layer can be obtained. By adopting such a method, the resistor layer is reliably formed on the exposed anode electrode unit AU (see FIG. 29D).
[0200]
As a modification of the display device in the first embodiment, as shown in a schematic plan view of the anode electrode in FIG. 30, the resistor layer 22 (see FIG. 1) in the anode panel described in the first embodiment, The structure of the resistor layer 22B in combination with the resistor layer 22A (see FIG. 17) in the anode panel described in the fifth embodiment can also be employed. As a modification of the display device in the sixth embodiment, as shown in a schematic plan view of the anode electrode in FIG. 31, the resistor layer 122 in the anode panel described in the sixth embodiment (see FIG. 19). And the structure of the resistor layer 122B that combines the resistor layer 122A (see FIG. 21) in the anode panel described in the eighth embodiment may be employed. In these modified examples, openings 22C and 122C are provided in portions of the resistor layers 22B and 122B covering the anode electrodes 20 and 120 on the anode electrode unit AU.
[0201]
The anode panel AP can be modified as follows. Such a modification is referred to as Modification A for convenience. That is, the anode panel AP includes a substrate 30, a phosphor layer 31 formed on the substrate 30, a power feeding unit 223, and an anode electrode 220 formed on the phosphor layer 31. The anode electrode units AU arranged in a concentric manner (where N ≧ 2) are surrounded by a power feeding portion 223, and the anode A gap 224 is provided between the electrode unit AU and the power feeding part 223, and the anode electrode unit AU and the power feeding part 223 are connected via a resistance member (first resistance member) 225, and the outermost peripheral part. The anode electrode unit AU located at is connected to the anode electrode control circuit 43 via the first resistance member 225 and the power feeding unit 223, and the anode electrode unit Tsu between the bets AU and the anode electrode unit AU can also be configured such that the resistor layer 22 is formed.
[0202]
A schematic plan view of such an anode electrode 220 is shown in FIG. The schematic partial end view of the display device including the anode panel AP having such a structure and the schematic partial perspective view of the cathode panel CP are substantially the same as those in FIGS. 3 and 4. be able to. Furthermore, the arrangement of the phosphor layers and the like can be the same as in FIGS.
[0203]
A gap 221 is provided between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU, and a resistor layer 222 is formed. The resistor layer 222 can be composed of a resistor thin film made of, for example, SiC. The resistor layer 222 is formed on the gap 221 so as to straddle between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU. For example, the resistance value (r₀) Is about 100Ω. Further, the first resistance member 225 can be composed of a resistor thin film made of amorphous silicon. The first resistance member 225 is formed on the gap 224 so as to straddle between the anode electrode unit AU located at the outermost peripheral portion and the power feeding portion 223. The resistance value (r of the first resistance member 225₁) Is, for example, about 100 kΩ. Between the anode electrode control circuit 43 and the power feeding unit 223, a resistor R for preventing overcurrent and discharge is usually provided.₀(In the example shown, a resistance value of 10 MΩ) is provided. This resistor R₀Is disposed outside the substrate.
[0204]
The size of the anode electrode unit AU is such that the anode electrode unit AU is locally localized by the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the field emission device (more specifically, the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). Size that does not evaporate (more specifically, a size corresponding to one subpixel in the anode electrode unit AU due to the energy generated by the discharge generated between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 or the cathode electrode 11). This is the size that does not evaporate. Specifically, the inner and outer edges of the anode electrode unit AU are rectangular and the area S is 0.1 mm.²To 50mm²And it is sufficient. In FIG. 32, four anode electrode units AU are shown for the sake of simplicity, but in practice, a large number of anode electrode units AU may be formed.
[0205]
The potential difference between the output voltage of the anode electrode control circuit 43 and the cold cathode field emission device applied voltage (specifically, the voltage applied to the cathode electrode 11) is expressed as V._A(Unit: kilovolt), the gap length of the gap 221 between the anode electrode units AU is L_g(Unit: μm) V_A/ L_g<1 (kV / μm) is satisfied.
[0206]
Since the operation of the display device including the anode panel of Modification A is the same as the operation described in the first embodiment, detailed description thereof is omitted. In addition, the other configurations and structures of the display device including the anode panel according to Modification A are substantially the same as the configurations and structures of the display devices described in the first and third embodiments. Therefore, detailed description is omitted.
[0207]
In the display device including the anode panel of Modification A, the distance between the anode electrode unit AU and the gate electrode 13 is d (unit: mm), and the area of the anode electrode unit AU is S ( Unit: mm²)
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 2250
Furthermore,
(V_A/ 7)²× (S / d) ≦ 450
Is preferably satisfied.
[0208]
FIG. 33 shows a schematic plan view of the anode panel AP in a modification example of Modification Example-A (hereinafter referred to as Modification Example-B). In the anode panel AP in Modification Example-B, the power feeding unit 223 includes K power feeding units connected in series via the second resistance member 227 (where K ≧ 2, for example, K = 10). Each power supply unit 223A is connected to an anode electrode unit AU located at the outermost peripheral part.
[0209]
A gap 226 is provided between the power feeding unit 223A and the power feeding unit 223A, and the second resistance member 227 is placed on the gap 226 so as to straddle between the power feeding unit 223A and the power feeding unit 223A. Is formed. Incidentally, the resistance value (r of the second resistance member 227 made of SiC₂) Is, for example, about 50 kΩ. Except for this point, the anode panel AP of Modification-B has the same structure as the anode panel AP of Modification-A, and thus detailed description of the anode panel AP is omitted. Further, since the display device and the cathode panel CP have the same structure as the display device and the cathode panel CP of the first and third embodiments, detailed description thereof is omitted.
[0210]
The distance between the anode electrode unit AU and the field emission element is d (unit: mm), and the area of the power feeding unit 223A is S ′ (unit: mm).²)
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 2250
Preferably,
(V_A/ 7)²× (S ′ / d) ≦ 450
Satisfying the above can more reliably prevent occurrence of damage to the power supply unit 223A (for example, local evaporation of the power supply unit 223A) due to the discharge between the power supply unit 223A and the field emission element. Desirable from a viewpoint.
[0211]
By reducing the width of the power feeding unit 223A as much as possible, the capacitance based on the power feeding unit 223A is made as small as possible, and the length of the gap between the power feeding unit 223A and the power feeding unit 223A (the power feeding unit By increasing the length of the gap along the direction perpendicular to the extending direction of 223A as much as possible, the resistance between the power supply unit 223A can be reduced, and the voltage drop between the power supply unit 223A can be minimized. preferable.
[0212]
The structure of the power feeding unit in Modification Example-B can be applied to the anode panel of Modification Example-C described below.
[0213]
Modification-C is also a modification of Modification-A. FIG. 34 shows a schematic plan view of the anode electrode 220 in Modification Example-C.
[0214]
In the anode panel AP of Modification Example-C, the resistor layer 222A covers the entire anode electrode 220 instead of being formed between the anode electrode unit AU and the anode electrode unit AU. The anode electrode unit AU located at the outermost peripheral portion and the power feeding portion 223 are connected via a resistance member 225A. The resistance member 225A is also composed of the same resistor thin film as the resistor layer 222A. The resistor layer 222A is formed at the same time and extends from the resistor layer 222A. The resistor layer 222A and the resistor member 225A are composed of the same resistor thin film as described in the fifth embodiment, and are formed based on the same method.
[0215]
Furthermore, as a modification of Modification Example-A, an anode electrode unit located at the center part may be connected to the power feeding part. In this case, if a power feeding part is formed on the substrate, the power feeding part and the anode electrode unit are separated by an insulating film, and the anode electrode unit located at the center and the power feeding part are connected via a through hole part. Good.
[0216]
【The invention's effect】
In the display device of the present invention, since the anode electrode is formed in a form divided into anode electrode units having a smaller area, the capacitance between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device is reduced, The generated energy can be reduced. As a result, it is possible to effectively prevent the occurrence of abnormal discharge (vacuum arc discharge) between the anode electrode unit and the cold cathode field emission device. In addition, since the resistor layer is formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit, the occurrence of discharge between the anode electrode units can be reliably suppressed. Therefore, local evaporation of the anode electrode unit due to discharge can be reliably prevented. As a result, a cold cathode field emission display having excellent operational stability and reliability and a long lifetime can be obtained. In the cold cathode field emission display according to the first aspect of the present invention, the voltage drop during operation may be large in the anode electrode unit located far away from the power feeding unit. In such a case, the cold cathode field emission display according to the second aspect of the present invention may be employed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention;
FIGS. 2A and 2B show lines AA and BB, respectively, of the anode panel in the cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention. It is a typical partial end view along.
FIG. 3 is a schematic partial end view of the cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 4 is a schematic partial perspective view of a cathode panel of a cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 5 is a layout diagram schematically showing the arrangement of barrier ribs, spacers and phosphor layers in an anode panel constituting a cold cathode field emission display device.
FIG. 6 is a layout diagram schematically showing the arrangement of barrier ribs, spacers and phosphor layers in an anode panel constituting a cold cathode field emission display device.
FIG. 7 is a layout diagram schematically showing the layout of barrier ribs, spacers, and phosphor layers in an anode panel constituting a cold cathode field emission display.
FIG. 8 is an arrangement diagram schematically showing the arrangement of barrier ribs, spacers and phosphor layers in an anode panel constituting a cold cathode field emission display device.
FIG. 9 is a model of an equivalent circuit when abnormal discharge occurs between the anode electrode unit and the gate electrode in the first embodiment of the invention.
FIG. 10 shows an area S of the anode electrode unit of 9000 mm in the cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention;², 3000mm²450mm²It is a graph which shows the simulation result of the change of the abnormal discharge current i at the time.
FIG. 11 shows an area S of the anode electrode unit of 9000 mm in the cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention;², 3000mm²450mm²It is a graph which shows the simulation result of the integration value of the generated energy at the time of abnormal discharge.
FIG. 12 is an equivalent circuit when abnormal discharge occurs in one anode electrode unit in the cold cathode field emission display according to Embodiment 1 of the present invention;
FIG. 13 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 2 of the present invention;
FIG. 14 is a schematic partial end view of the anode panel in the cold cathode field emission display according to Embodiment 2 of the present invention, taken along line AA in FIG. 13;
FIGS. 15A and 15B show lines AA and BB, respectively, of the anode panel in the cold cathode field emission display according to Embodiment 3 of the present invention. It is a typical partial end view similar to that along.
FIG. 16 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 4 of the present invention;
FIG. 17 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 5 of the present invention;
FIGS. 18A and 18B are respectively taken along lines AA and BB in FIG. 17 of the anode panel in the cold cathode field emission display according to the fifth embodiment of the present invention. It is a typical partial end view along.
FIG. 19 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 6 of the present invention.
FIG. 20 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 7 of the present invention.
FIG. 21 is a schematic plan view of an anode electrode in a cold cathode field emission display according to Embodiment 8 of the present invention;
FIGS. 22A and 22B are schematic partial end views of a support and the like for explaining a method of manufacturing a Spindt-type cold cathode field emission device. FIGS.
FIGS. 23A and 23B are schematic partial views of a support and the like for explaining the manufacturing method of the Spindt-type cold cathode field emission device following FIG. 22B. It is an end view.
FIGS. 24A and 24B are schematic partial cross-sectional views of a support and the like for explaining a method for manufacturing a flat cold cathode field emission device (part 1). FIGS.
FIGS. 25A and 25B are schematic views of a support and the like for explaining a method for manufacturing a flat type cold cathode field emission device (part 1), following FIG. 24B. FIG.
FIGS. 26A and 26B are a schematic partial sectional view of a flat type cold cathode field emission device (part 2) and a flat type cold cathode field emission device, respectively. It is a typical partial sectional view.
FIGS. 27A to 27F are schematic partial cross-sectional views of a substrate and the like for explaining a method for manufacturing an anode panel. FIGS.
FIG. 28 is a schematic partial end view of a Spindt-type cold cathode field emission device having a focusing electrode.
29A, 29C, and 29D are schematic partial views of a substrate and the like for explaining a preferable method for forming a resistor layer on an anode electrode unit, respectively. 29B is an end view, and FIG. 29B is a schematic partial end view of a substrate and the like for explaining a problem when the resistor layer is formed on the anode electrode unit.
FIG. 30 is a schematic plan view of a modification of the anode electrode described in the first embodiment.
FIG. 31 is a schematic plan view of a modification of the anode electrode described in the sixth embodiment.
FIG. 32 is a schematic plan view of Modification A of the anode electrode.
FIG. 33 is a schematic plan view of Modification A-B of the anode electrode.
FIG. 34 is a schematic plan view of Modification Example-C of the anode electrode.
FIG. 35 is a schematic partial end view of a conventional cold cathode field emission display.
[Explanation of symbols]
AP ... Anode panel, CP ... Cathode panel, AU ... Anode electrode unit, R₀... resistor, 10 ... support, 11 ... cathode electrode, 12 ... insulating layer, 13 ... gate electrode, 14, 14A, 14B ... opening, 15, 15A, 15B , 15C ... Electron emission part, 16 ... Release layer, 17 ... Conductive material layer, 18 ... Matrix, 19 ... Carbon nanotube, 20, 120, 220 ... Anode electrode, 21A , 21B, 121A, 121B, 221... Gap, 22, 22A, 22B, 29, 122, 122A, 122B, 222, 222A... Resistor layer, 23, 123, 223. 123A, 223A ... feed unit, 24,124,224 ... gap, 25,25A, 125,125A, 225,225A ... resistance member (first resistance member), 26,12 , 226... Gap, 27, 127, 227... Second resistance member, 28... Transparent electrode, 30 .. substrate, 31, 31R, 31G, 31B. .... Black matrix, 33 ... partition wall, 34 ... spacer, 35 ... frame, 41 ... cathode electrode control circuit, 42 ... gate electrode control circuit, 43 ... anode electrode control circuit 50 ... Intermediate film

Claims

A cold cathode field emission display device in which a cathode panel including a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel are joined at the peripheral edge thereof,
The anode panel is composed of a substrate, a phosphor layer formed on the substrate, a power feeding unit, and an anode electrode formed on the phosphor layer,
The anode electrode is composed of M × N (where M ≧ 2, N ≧ 2) anode electrode units arranged two-dimensionally,
The anode electrode unit that constitutes at least one side of the anode electrode is connected to the anode electrode control circuit via the power feeding unit,
A resistor layer is formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit ,
A gap is provided between each anode electrode unit constituting at least one side of the anode electrode and the power feeding portion,
The anode electrode unit constituting at least one side of the anode electrode and the power feeding unit are connected via a resistance member,
The power feeding unit is composed of K (where 2 ≦ K) power feeding unit units connected in series via the second resistance member, and one power feeding unit constitutes at least one side of the anode electrode. A cold cathode field emission display device connected to one or more anode electrode units .

When the potential difference between the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage is V _A (unit: kilovolt) and the gap length between the anode electrode units is L _g (unit: μm),
V _A / L _g <1 (kV / μm)
The cold cathode field emission display according to claim 1, wherein:

The cold cathode field emission display according to claim 1, wherein an edge portion of the anode electrode unit not facing the adjacent anode electrode unit is covered with a resistor layer.

The cold cathode field emission display according to claim 1, wherein a striped transparent electrode connected to an anode electrode control circuit is formed between the phosphor layer and the substrate.

A plurality of unit phosphor layers constituting one pixel are arranged linearly,
Claim, characterized in that between the column and the substrate comprising a plurality of phosphor portions arranged in a straight line, the anode electrode control circuit connected to stripe-shaped transparent electrodes are formed 4 A cold cathode field emission display device according to claim 1.

The phosphor layer is composed of a plurality of unit phosphor layers,
2. The cold cathode field emission display according to claim 1, wherein the size of one anode electrode unit is a size covering one unit phosphor layer.

The cold cathode field emission display according to claim 1, wherein the resistor layer covers the entire anode electrode instead of being formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit.

When the potential difference between the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage is V _A (unit: kilovolt) and the gap length between the anode electrode units is L _g (unit: μm),
V _A / L _g <1 (kV / μm)
The cold cathode field emission display according to claim 7 , wherein:

The cold cathode field emission display according to claim 7 , wherein a striped transparent electrode connected to an anode electrode control circuit is formed between the phosphor layer and the substrate.

A plurality of unit phosphor layers constituting one pixel are arranged linearly,
Claim, characterized in that between the column and the substrate comprising a plurality of phosphor portions arranged in a line, a stripe-shaped transparent electrode connected to an anode electrode control circuit is formed 9 A cold cathode field emission display device according to claim 1.

The phosphor layer is composed of a plurality of unit phosphor layers,
The cold cathode field emission display according to claim 7 , wherein the size of one anode electrode unit is a size covering one unit phosphor layer.

A cold cathode field emission display device in which a cathode panel including a plurality of cold cathode field emission devices and an anode panel are joined at the peripheral edge thereof,
The anode panel is composed of a substrate, a phosphor layer formed on the substrate, a power feeding unit, and an anode electrode formed on the phosphor layer,
The anode electrode is composed of M × N (where M ≧ 2, N ≧ 2) anode electrode units arranged two-dimensionally,
The anode electrode unit located at the outermost peripheral part is connected to the anode electrode control circuit via a power feeding part surrounding the anode electrode unit,
A resistor layer is formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit ,
A gap is provided between each anode electrode unit located at the outermost peripheral portion and the power feeding portion,
The anode electrode unit located at the outermost peripheral part and the power feeding part are connected via a resistance member,
The power feeding unit is composed of K [2 ≦ K ≦ (2M + 2N−4)] power feeding unit units connected in series via the second resistance member. A cold cathode field emission display device, characterized in that it is connected to one or two or more anode electrode units located on the outer periphery .

When the potential difference between the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage is V _A (unit: kilovolt) and the gap length between the anode electrode units is L _g (unit: μm),
V _A / L _g <1 (kV / μm)
The cold cathode field emission display according to claim 12 , wherein:

The cold cathode field emission display according to claim 12 , wherein a striped transparent electrode connected to an anode electrode control circuit is formed between the phosphor layer and the substrate.

A plurality of unit phosphor layers constituting one pixel are arranged linearly,
Claim, characterized in that between the column and the substrate comprising a plurality of phosphor portions arranged linearly connected stripe transparent electrode is formed on the anode-electrode control circuit 14 A cold cathode field emission display device according to claim 1.

The phosphor layer is composed of a plurality of unit phosphor layers,
The cold cathode field emission display according to claim 12 , wherein the size of one anode electrode unit is a size covering one unit phosphor layer.

The cold cathode field emission display according to claim 12 , wherein the resistor layer covers the entire anode electrode instead of being formed between the anode electrode unit and the anode electrode unit.

When the potential difference between the anode electrode control circuit output voltage and the cold cathode field emission device applied voltage is V _A (unit: kilovolt) and the gap length between the anode electrode units is L _g (unit: μm),
V _A / L _g <1 (kV / μm)
The cold cathode field emission display according to claim 17 , wherein:

The cold cathode field emission display according to claim 17 , wherein a stripe-shaped transparent electrode connected to an anode electrode control circuit is formed between the phosphor layer and the substrate.

A plurality of unit phosphor layers constituting one pixel are arranged linearly,
Between the column and the substrate comprising a plurality of phosphor portions arranged in a straight line, according to claim 19, characterized in that the anode electrode control circuit connected to stripe-shaped transparent electrodes are formed A cold cathode field emission display device according to claim 1.

The phosphor layer is composed of a plurality of unit phosphor layers,
The cold cathode field emission display according to claim 17 , wherein one anode electrode unit has a size covering one unit phosphor layer.