JP4230393B2

JP4230393B2 - 電界放出型表示装置

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Publication number: JP4230393B2
Application number: JP2004086059A
Authority: JP
Inventors: 克巳大野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2004-03-24
Publication date: 2009-02-25
Anticipated expiration: 2024-03-24
Also published as: JP2005019379A; US7180234B2; US20040239235A1; CN1574180A; CN100521060C

Description

本発明は、電界放出型表示装置の蛍光面（表示面）の発光均一性を改善する電界放出型表示装置に関する。

一般に、電界放出型表示装置は、カソード電極が形成されたカソード基板と、前記カソード基板及び前記カソード電極上に形成された絶縁体層と、前記絶縁体層上に形成された制御電極と、前記制御電極及び前記絶縁体層を貫通して形成した開口部内に収容されて該開口部の底部に露出した前記カソード電極上に形成された電子放射物質層と、前記制御電極の前方に配置され、アノード電極及び蛍光体が形成されたアノード基板とを備えて主構成される（特許文献１，２）。この種の従来の電界放出型表示装置では、前記制御電極の前記開口部は円形に形成されている。

この様な電界放出型表示装置の中には、更に、前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記電子放射物質層から前記蛍光体へ流れる電子ビームが通過する電子通過孔が形成された遮蔽電極を備えたものがある（特許文献３）。この種の従来の電界放出型表示装置では、前記制御電極の前記開口部は上述同様に円形に形成されている。そして、前記遮蔽電極の各前記電子通過孔は、その孔の開口範囲内に前記制御電極の対応する前記開口部の開口範囲の全体が丁度重なる程度の大きさ（大き過ぎず小さ過ぎない大きさ）の例えば円形に形成されている（特許文献３の図４参照）。この構成では、前記各電子放射物質層から前記制御電極の対応する前記開口部及び前記遮蔽電極の対応する前記電子通過孔を通過して対応する前記蛍光体へ流れる電子ビームの総量は、前記制御電極の対応する前記開口部の開口範囲と前記遮蔽電極の対応する前記電子通過孔の開口範囲との重なる範囲の大きさに比例する。

又、従来の電界放出型表示装置では、制御電極及び絶縁体層を貫通する開口部は写真製造プロセスにより形成される。即ち、絶縁体層上に感光性制御電極材料層を形成し、該感光性制御電極材料層のうち、開口部にする部分を未露光のまま残して制御電極にする部分だけ露光して制御電極に変化させる。そして、感光性制御電極材料層上に現像液を流して、この現像液により感光性制御電極材料層の未露光部分（開口部にする部分）及び絶縁体層のうちの前記未露光部分に重なる部分を浸食して除去することにより、制御電極及び絶縁体層を貫通する開口部を形成する。

米国特許第３５００１０２号明細書（図１〜図４参照）米国特許第４８５７７９９号明細書（図２、図３参照）特開２００２−３２４５０１号公報

遮蔽電極を備えた電界放出型表示装置では、上記の通り、遮蔽電極の各電子通過孔は、その孔の開口範囲内に制御電極の対応する開口部の開口範囲の全体が丁度重なる程度の大きさに形成される為、遮蔽電極を制御電極とアノード電極との間に組み付ける際に、遮蔽電極の各電子通過孔の開口範囲内に制御電極の対応する開口部の開口範囲の全体がはみ出すこと無く重なる様にする為に、遮蔽電極を高い組付精度で組み付ける必要があるという問題があった。

又、遮蔽電極の組付位置がずれて、各蛍光体間で遮蔽電極の対応する電子通過孔の開口範囲と制御電極の対応する開口部の開口範囲との重なる範囲の大きさがが異なると、各蛍光体へ流れる電子ビームの総量にばらつきが生じて各蛍光体の発光量が不均一になり、電界放出型表示装置の蛍光面（表示面）の発光均一性が損なわれるという問題がある。又、この様な不良品は製造コストの増加を招く。

又、制御電極及び絶縁体層に貫通される開口部は円形に形成される為、開口部の開口径を小さくすると、開口部の形成の際に現像液の流れが開口部の底まで行き渡り難くなり、開口部の形成に時間が掛かり、開口部の形成が困難になる。その為、開口部の開口径を大きくせざるを得ず、その結果、開口部を稠密に形成できなくなり、電子ビームの総量が減少するという問題がある。

この発明は、上述の様な問題を解消する為になされたもので、第１の目的は、高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置の蛍光面（表示面）の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極の組み付けができる電界放出型表示装置を得るものである。

第２の目的は、制御電極及び絶縁体層に開口部を稠密に形成でき、これにより電子ビームの総量を増大化できる電界放出型表示装置の製造方法を得るものである。

上記課題を解決するためには、請求項１に記載の発明は、カソード電極が形成されたカソード基板と、前記カソード電極上に形成された電子放射物質層と、前記電子放射物質層の前側に配置され、前記電子放射物質層との対向部分に開口部が形成された制御電極と、前記制御電極の前方に配置され、アノード電極及び蛍光体が形成されたアノード基板と、前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記電子放射物質層から前記制御電極の前記開口部を通過して前記蛍光体へ流れる電子ビームが通過する電子通過孔が形成された遮蔽電極とを備えた電界放出型表示装置であって、前記制御電極の前記開口部の所定方向の開口幅が前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅より大きく形成され、前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅の全範囲が前記制御電極の前記開口部の前記所定方向の開口幅の範囲内に重なる様に、前記遮蔽電極が前記制御電極の前側に配置され、前記制御電極の前記開口部の長手方向が前記所定方向となり、前記遮蔽電極の前記電子通過孔の長手方向が前記所定方向に直交する方向となるようにして、前記制御電極の前記開口部の長手方向と前記遮蔽電極の前記電子通過孔の長手方向とが直交するように配置されるものである。

また、前記電子放射物質層が前記制御電極の前記開口部と略同形状であるものである。

請求項１に記載の発明によれば、制御電極の開口部の所定方向の開口幅が遮蔽電極の電子通過孔の前記所定方向の開口幅より大きく形成され、遮蔽電極の電子通過孔の前記所定方向の開口幅の全範囲が制御電極の開口部の前記所定方向の開口幅の範囲内に重なる様に、遮蔽電極が制御電極の前側に配置される為、遮蔽電極の組付位置が前記所定方向にずれても、各蛍光体間で遮蔽電極の対応する電子通過孔の開口範囲と制御電極の対応する開口部の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせ、従って各蛍光体へ流れる電子ビームの総量のばらつきを無くせ、これにより高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置の蛍光面（表示面）の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極の組み付けができる。

この実施の形態の電界放出型表示装置１は、図１及び図２の様に、カソード基板３と、カソード基板３上に形成されたカソード電極５と、カソード電極５上に形成された例えば後述の制御電極９の開口部１１と略同形状で扁平型の電子放射物質層１３と、電子放射物質層１３の前側に配置され、電子放射物質層１３との対向部分に開口部１１が形成された制御電極９と、制御電極９の前方に配置された透明性のアノード基板１５と、アノード基板１５の後面に形成された例えば透明性のアノード電極１７と、アノード電極１７上に形成された蛍光体１９と、制御電極９とアノード電極１７との間に配置され、電子放射物質層１３から制御電極９の開口部１１を通過して蛍光体１９へ流れる電子ビームＢが通過する電子通過孔２１が形成された遮蔽電極２３とを備える。

ここでは、カソード基板３及びカソード電極５上に絶縁体層７が形成されて該絶縁体層７上に制御電極９が形成される。そして、制御電極９及び絶縁体層７を貫通する様に開口部１１が形成され、該開口部１１内に収容される様にして開口部１１の底部に露出したカソード電極５上に電子放射物質層１３が形成される。

ここでは、遮蔽電極２３は、アノード電極１５に掛かる高電圧から電子放射物質層１３を保護する働きをする。制御電極９は、電子放射物質層１３から電子を放出（引き出す）為の引出電極（ゲート電極）として機能する。

カソード電極５は、例えば、それぞれｙ方向を長手方向とする所定幅の帯状に形成され、互いに並行に離間配置する様にしてカソード基板３上に複数（図１では３つだけ図示される）形成される。

制御電極９は、例えば、それぞれｘ方向を長手方向とする所定幅の帯状に形成され、それぞれ各カソード電極５に直交する様にして且つ互いに並行に離間配置する様にして絶縁体層７上に複数（図１では１つだけ図示される）形成される。

そして、カソード電極５と制御電極９の各直交部分にはそれぞれ、上記の開口部１１が、それぞれ略長方形（ここでは長方形）に形成されて、それぞれその長手方向が蛍光体１９の長手方向（ｙ方向）に直交する様にして且つ互いに並行に離間配置する様にして１つ以上（ここでは３つ（これらを開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと呼ぶ））ずつ形成される。尚、各開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃはそれぞれ、その所定方向（ここでは蛍光体１９の長手方向の直交方向（ｘ方向））の開口幅Ｗ１が、遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の上記所定方向（ｘ方向）の開口幅Ｗ２より大きくなる様に形成される。尚、各電子放射物質層１３は、制御電極９の対応する開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃと相似形に形成されている。

蛍光体１９は、アノード電極１７に於けるカソード電極５と制御電極９の各直交部分との対向部分にそれぞれ例えば１つずつ形成される。各蛍光体１９は、例えば、それぞれ同一寸法の線状（細長な長方形）に形成され、互いに同一方向（ここではｙ方向）に延びる様に形成される。

遮蔽電極２３は、例えばカソード基板３と同程度の広さの板状に形成される。遮蔽電極２３に於けるアノード電極１７上の各蛍光体１９との対向部分にはそれぞれ、上述の電子通過孔２１が、蛍光体１９と略同一寸法の略長方形に形成され、その長手方向が対応する蛍光体１９の長手方向（ｙ方向）に沿う様にして１つずつ設けられている。

遮蔽電極２３は、その各電子通過孔２１がアノード基板１５上の対応する蛍光体１９の正面に位置する様にして、且つその各電子通過孔２１が制御電極９上の対応する開口部１１に直交する様にして（即ち、図３を参照して、その各電子通過孔２１のｘ方向の開口幅Ｗ２の全範囲が制御電極９の対応する開口部１１のｘ方向の開口幅Ｗ１の範囲内に重なり、且つその各電子通過孔２１のｙ方向の開口幅Ｗ３の範囲内に、制御電極９の対応する全ての開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃのｙ方向の開口幅Ｗ４の全範囲が重なる様にして）制御電極９とアノード電極１７との間に配置される。

尚、この電界放出型表示装置１は、図示省略されているが、各基板３，１５及び遮蔽電極２３の間隔を保持する間隔保持体と、各基板３，１５間の空間を密閉して真空に保つ外囲器と、各電極５，９，１５，２３への電圧印加を行う駆動回路も備えている。

この電界放出型表示装置１では、アノード電極１５には、電子加速用の高電圧（例えば１４ｋＶ）が常時印加される。遮蔽電極２３には、アノード電極１５からの高電圧電界を遮蔽すべく、アノード電極１５への印加電圧より低い電圧（例えば制御電極９への印加電圧と同程度の電圧）が常時印加される。カソード電極５及び制御電極９には、それらの一方に走査的に走査電圧が印加され、それらの他方に選択的に表示電圧が印加される。そして、走査電圧及び表示電圧の印加されたカソード電極５及び制御電極９の直交部分に在る電子放射物質層１３には、走査電圧と表示電圧の差により電子放出に必要な電圧（例えば５００Ｖ）が掛かり、これによりその電子放射物質層１３から電子（即ち電子ビームＢ）が放出される。放出された電子ビームＢは、制御電極９の対応する開口部１１及び遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１を通過し、アノード電圧１５の高電圧により加速されて対応する蛍光体１９に射突して該蛍光体１９を発光させる。

次に、この電界放出型表示装置１の製造方法を説明する。

先ず、図４（ａ）の様に、カソード基板３上にカソード電極５を形成し、カソード基板３及びカソード電極５上に絶縁体層７を形成し、絶縁体層７上に感光性制御電極材料層２７を形成する。

そして、図４（ｂ）の様に、形成した感光性制御電極材料層２７に対し露光原版を通して部分的に紫外線を照射することにより、感光性制御電極材料層２７のうち、開口部１１にする部分２７ａを未露光のまま残して、制御電極９にする部分２７ｂだけを露光して硬化させて制御電極９に変化させる。このとき、感光性制御電極材料層２７の未露光部分（開口部１１にする部分）２７ａは略長方形に形成される。

そして、図４（ｃ）の様に、感光性制御電極材料層２７（２７ａ，２７ｂ）上に薬液（ここでは現像液）を噴霧し、噴霧した薬液を感光性制御電極材料層２７の未露光部分２７ａの長手方向（ｘ方向）に沿って感光性制御電極材料層２７の上面を流れさせ、その薬液により感光性制御電極材料層２７の未露光部分２７ａ及び絶縁体層７のうちの上記未露光部分２７ａに重なる部分を浸食させて除去させる。これにより制御電極９及び絶縁体層７を貫通して底部にカソード電極５が露出した略長方形の開口部１１が形成される。このとき、薬液を感光性制御電極材料層２７の未露光部分２７ａの長手方向に沿って感光性制御電極材料層２７の表面に流すので、薬液の流れを制御電極９及び絶縁体層７に形成される開口部１１の底まで有効に行き渡らせることができる。

そして、図２の様に、電子放射物質層１３を、制御電極９及び絶縁体層７を貫通して形成した開口部１１内に収容する様にして開口部１１の底部に露出したカソード電極５上に形成する。

そして、図２及び図３の様に、略長方形の電子通過孔２１が形成された遮蔽電極２３を、制御電極９の前側に配置させる様にして且つその各電子通過孔２１が制御電極９上の対応する開口部１１に直交する様にして例えばカソード基板３に組み付ける。

このとき、遮蔽電極２３の略長方形の電子通過孔２１と制御電極９の略長方形の開口部１１とを直交させるので、遮蔽電極２３の組付位置Ｐ１が制御電極９の面方向（例えば制御電極９の開口部１１の長手方向（ｘ方向）にずれた位置Ｐ２，Ｐ３（図３参照））にずれても、各蛍光体１９間で遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の開口範囲と制御電極９の対応する開口部１１の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせ、従って各蛍光体１９へ流れる電子ビームＢの総量のばらつきを無くせる。

尚、図５及び図６の従来型の電界放出型表示装置１００の様に、制御電極９の開口部１１１が遮蔽電極２３の電子通過孔２１内に丁度重なる程度の大きさの例えば円形に形成された場合では、遮蔽電極２３の組付位置が制御電極９の面方向（例えば制御電極９の開口部１１１の長手方向の直交方向（ｘ方向）にずれた位置Ｐ２，Ｐ３）にずれると、各蛍光体１９間で遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の開口範囲と制御電極９の対応する開口部１１１の開口範囲との重なる範囲の大きさにばらつきが生じ、従って各蛍光体１９へ流れる電子ビームＢの総量にばらつきが生じる。

そして、図２の様に、アノード電極１７及び蛍光体１９が形成されたアノード基板１５を、遮蔽電極２３の前側に配置させる様にして且つその各蛍光体１９が遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の正面に位置する様にして例えばカソード基板３に組み付ける。

以上の様に構成された電界放出型表示装置１によれば、制御電極９の各開口部１１の所定方向（ｘ方向）の開口幅Ｗ１が遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の上記所定方向の開口幅Ｗ２より大きく形成され、遮蔽電極２３の各電子通過孔２１の上記所定方向の開口幅Ｗ２の全範囲が制御電極９の対応する開口部１１の上記所定方向の開口幅Ｗ１の範囲内に重なる様に、遮蔽電極２３が制御電極９の前側に配置される為、遮蔽電極２３の組付位置が上記所定方向にずれても、各蛍光体１９間で遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の開口範囲と制御電極９の対応する開口部１１の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせ、従って各蛍光体１９へ流れる電子ビームＢの総量のばらつきを無くせ、これにより高い組付精度を必要とせずに電界放出型表示装置１の蛍光面（表示面）の発光均一性が保たれる様に遮蔽電極２３の組み付けができる。

又、遮蔽電極２３の電子通過孔２１は略長方形（ここでは長方形）に形成され、制御電極９の開口部１１は遮蔽電極２３の電子通過孔２１と交差（ここでは直交）する略長方形に形成される為、遮蔽電極２３の組付位置が制御電極９の面方向にずれても、各蛍光体１９間で遮蔽電極２３の対応する電子通過孔２１の開口範囲と制御電極９の対応する開口部１１の開口範囲との重なる範囲の大きさのばらつきを無くせる。

遮蔽電極２３の１つの電子通過孔２１に対して、制御電極９に複数の開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃが形成される為、１つの蛍光体１９へ流れる電子ビームＢの総量を増大できる。

又、以上の様に実施される電界放出型表示装置１の製造方法によれば、感光性制御電極材料層２７の未露光部分２７ａを略長方形に形成し、薬液を感光性制御電極材料層２７の未露光部分２７ａの長手方向に沿って感光性制御電極材料層２７の表面に流すことにより、感光性制御電極材料層２７の未露光部分２７ａ及び絶縁体層７のうちの上記未露光部分２７ａに重なる部分を浸食して除去する為、（1）薬液の流れを制御電極９及び絶縁体層７に形成される開口部１１の底まで有効に行き渡らせることができて、（2）比較的短時間で開口部１１を形成できる。そして、上記（1）の効果により、略長方形の制御電極９の開口部１１の長手方向の直交方向の開口幅Ｗ４を或る程度細くしても、薬液の流れを開口部１１の底まで十分に行き渡らせることができ、これにより開口部１１を細長状に形成できる。又、上記（2）の効果により、開口部１１の周縁が薬液により予想以上に浸食されて開口部１１の開口面が予想以上に大きくなることを防止でき、これにより隣の開口部１１との間隔を小さくできる。これらの効果により、開口部１１を細長くして間隔を詰めて形成でき（即ち稠密に形成でき）、各蛍光体１９へ流れる電子ビームＢの総量を増大化できる。

尚、この実施の形態では、１つの電子通過孔２１に対して３つの開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃを形成したが、１つの電子通過孔２１に対して開口部１１を幾つ形成しても同様の効果を得る。

尚、この実施の形態では、同じ電子通過孔２１に対応する各開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの開口面の寸法を互いに同一寸法に形成したが、それら各開口部１１ａ，１１ｂ，１１ｃの上記所定方向の開口幅Ｗ１が、対応する電子通過孔２１の上記所定方向の開口幅Ｗ２より大きければ、互いに異なる寸法に形成してもよい。

尚、この実施の形態では、制御電極９の開口部１１を長方形に形成したが、レーストラック状の略長方形や、四隅が円弧の略長方形や、対辺がテーパ状の略長方形であってもよい。

尚、この実施の形態の電界放出型表示装置１の製造方法では、露光に紫外線を用いたが、露光に用いる光を紫外線に限定するものではない。

尚、この実施の形態の電界放出型表示装置１の製造方法では、制御電極９が引出電極（グリッド電極）として構成された場合で説明したが、薬液による浸食により制御電極９に開口部１１を形成する場合であれば、制御電極９が引出電極以外の他の機能の電極（例えば集束電極）として構成される場合でも適用可能である。

本発明の実施の形態の電界放出型表示装置の概略斜視図である。本発明の実施の形態の電界放出型表示装置の側面視の構成概略図である。本発明の実施の形態の電界放出型表示装置に於ける遮蔽電極の電子通過孔から制御電極の開口部を見た場合の平面視概略図である。本発明の実施の形態の電界放出型表示装置の製造方法を説明する図である。従来の電界放出型表示装置の側面視の構成概略図である。従来の電界放出型表示装置に於ける遮蔽電極の電子通過孔から制御電極の開口部を見た場合の平面視概略図である。

符号の説明

１電界放出型表示装置、３カソード基板、５カソード電極、７絶縁体層、９制御電極、１１，１１ａ，１１ｂ，１１ｃ開口部、１３電子放射物質層、１５アノード基板、１７アノード電極、１９蛍光体、２１電子通過孔、２３遮蔽電極、２７感光性制御電極材料層、２７ａ開口部にする部分、２７ｂ制御電極にする部分、Ｂ電子ビーム、Ｗ１制御電極の開口部の所定方向の開口幅、Ｗ２遮蔽電極の電子通過孔の上記所定方向の開口幅、Ｗ３遮蔽電極の電子通過孔の上記所定方向の直交方向の開口幅、Ｗ４制御電極の開口部の上記所定方向の直交方向の開口幅。

Claims

カソード電極が形成されたカソード基板と、
前記カソード電極上に形成された電子放射物質層と、
前記電子放射物質層の前側に配置され、前記電子放射物質層との対向部分に開口部が形成された制御電極と、
前記制御電極の前方に配置され、アノード電極及び蛍光体が形成されたアノード基板と、
前記制御電極と前記アノード電極との間に配置され、前記電子放射物質層から前記制御電極の前記開口部を通過して前記蛍光体へ流れる電子ビームが通過する電子通過孔が形成された遮蔽電極とを備えた電界放出型表示装置であって、
前記制御電極の前記開口部の所定方向の開口幅が前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅より大きく形成され、前記遮蔽電極の前記電子通過孔の前記所定方向の開口幅の全範囲が前記制御電極の前記開口部の前記所定方向の開口幅の範囲内に重なる様に、前記遮蔽電極が前記制御電極の前側に配置され、
前記制御電極の前記開口部の長手方向が前記所定方向となり、前記遮蔽電極の前記電子通過孔の長手方向が前記所定方向に直交する方向となるようにして、前記制御電極の前記開口部の長手方向と前記遮蔽電極の前記電子通過孔の長手方向とが直交するように配置されることを特徴とする電界放出型表示装置。
前記遮蔽電極の前記電子通過孔は略長方形に形成され、前記制御電極の前記開口部は前記遮蔽電極の前記電子通過孔と交差する略長方形に形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出型表示装置。
前記遮蔽電極の１つの前記電子通過孔に対して、前記制御電極に複数の前記開口部が形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電界放出型表示装置。
前記電子放射物質層が前記制御電極の前記開口部と略同形状であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れかに記載の電界放出型表示装置。