JP4305144B2 - 冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法 - Google Patents

冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法 Download PDF

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Description

本発明は、冷陰極電界電子放出表示装置及びその組立方法に関する。
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。
電界放出素子を備えた従来の冷陰極電界電子放出表示装置の一例の模式的な一部端面図を、図29に示す。また、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するカソードパネルCPの模式的な部分的斜視図を、図16に示す。
図29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サブピクセル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。
一方、アノードパネルAPは、基板20と、基板20上に形成され、所定のパターンを有する蛍光体領域23と、その上に形成されたアノード電極24から構成されている。アノード電極24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。
1サブピクセルは、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領域23とによって構成されている。有効領域には、3つのサブピクセルが纏まって構成されたピクセル(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、蛍光体領域23と蛍光体領域23との間の基板20上にはブラックマトリックス21が形成されている。また、ブラックマトリックス21の上には隔壁22が形成されている。
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領域23とが対向するように配置し、周縁部において枠部材230を介して接合することによって、冷陰極電界電子放出表示装置を作製することができる。
より具体的には、例えば、特開2000−260361に開示されているように、図30の(A)に模式的な斜視図を示すようなガラス製の枠部材230を準備する。そして、この枠部材230の上面及び下面にフリット・ガラス未焼成品を塗布し、溶剤除去のための乾燥、及び、仮焼成を行う。こうして、上面及び下面にフリット・ガラス仮焼成層231Aが形成された枠部材230を得ることができる(図30の(B)の模式的な一部断面図参照)。尚、図30の(B)及び(C)の模式的な一部断面図は、図30の(A)の矢印A−Aで示す部分に相当する。次いで、この枠部材230を例えばアノードパネルAPの上に載置し、次いで、枠部材230の上にカソードパネルCPを載置する。そして、アノードパネルAPとカソードパネルCPとの間に位置ずれが生じないように、アノードパネルAPとカソードパネルCPとをクリップで挟み、焼成炉に搬入する。そして、例えば約450゜Cで10〜30分、フリット・ガラス仮焼成層231Aに対する本焼成を行うことで、アノードパネルAPとカソードパネルCPとを、フリット・ガラス焼成層231と枠部材230とによって接合することができる(図30の(C)の模式的な一部断面図参照)。その後、アノードパネルAPとカソードパネルCPと枠部材230とフリット・ガラス焼成層231とによって囲まれた空間を排気して、空間の圧力を10-4Pa程度とする。
あるいは又、例えば、特開2001−206739に開示されているように、図31の(A)に模式的な斜視図を示すような短冊状(棒状)のガラス製の枠部材330及び短冊状(棒状)のフリット・バー331Aを準備する。そして、図31の(B)に模式的な平面図を示すように、例えばアノードパネルAP上に4本の枠部材330を配置し、枠部材330の外側のアノードパネルAP上に4本のフリット・バー331Aを配置し、更に、枠部材330上にカソードパネルCPを載置する(図31の(C)の模式的な一部断面図参照)。枠部材330の高さはフリット・バー331Aの高さよりも高い。その後、アノードパネルAPとカソードパネルCPとの間に位置ずれが生じないように、アノードパネルAPとカソードパネルCPとをクリップで挟み、焼成炉に搬入する。そして、例えば約450゜Cで10〜30分、フリット・バー331Aに対する本焼成を行うことで、アノードパネルAPとカソードパネルCPとを、フリット・ガラス焼成品331と枠部材330とによって接合することができる(図31の(D)の模式的な一部断面図参照)。尚、図31の(C)及び(D)の模式的な一部断面図は、図31の(B)の矢印B−Bで示す部分に相当する。
特開2000−260361 特開2001−206739
特開2000−260361に開示された技術にあっては、枠部材230をガラス板から切り出す必要があり、くり抜いたガラス板の部分が無駄になってしまう。また、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になると、上面及び下面にフリット・ガラス仮焼成層231Aが形成された枠部材230を製造するために大型焼成炉が必要になる。枠部材230をフリット・ガラス(フリット・バー)から作製することも可能であるが、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になると枠部材230も大型となるので、フリット・ガラス(フリット・バー)から枠部材230を作製する場合、やはり、大型焼成炉が必要になる。また、アノードパネルAPとカソードパネルCPの組立時、アノードパネルAPとカソードパネルCPとをクリップで挟んだとき、ガラス製の枠部材230の反りや厚さばらつき、フリット・ガラス仮焼成層231Aの厚さばらつき等に起因して、枠部材230に過荷重が加わる結果、ガラス製の枠部材230が割れてしまうといった問題が生じ易い。
特開2001−206739に開示された技術にあっては、短冊状(棒状)のガラス製の4本の枠部材330を例えばアノードパネルAP上に配置するが、そのとき、あるいは配置後、枠部材330の端部と枠部材330の端部との間で位置ずれが発生し易いといった問題がある。また、アノードパネルAPとカソードパネルCPの組立時、アノードパネルAPとカソードパネルCPとをクリップで挟んだとき、ガラス製の枠部材330の反りや厚さばらつき等に起因して、枠部材330に過荷重が加わる結果、ガラス製の枠部材330が割れてしまうといった問題が生じ易い。これらの問題は、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になると、一層顕著になる。
従って、本発明の第1の目的は、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になっても、枠部材の製造のための大型装置が不要であり、しかも、アノードパネルとカソードパネルの組立時、枠部材に損傷が発生し難い構造を有する冷陰極電界電子放出表示装置、及び、係る冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法を提供することにある。
また、本発明の第2の目的は、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になっても、枠部材の製造のための大型装置が不要であり、しかも、枠部材を例えばアノードパネル上に配置したとき、あるいは配置後、枠部材に位置ずれが発生し難い構造を有する冷陰極電界電子放出表示装置、及び、係る冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法を提供することにある。
上記の第1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、電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、それらの周縁部で、接着層及び枠部材組立体を介して接着されて成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、
該枠部材組立体は、複数の枠部材、及び、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合する接合部材から構成されており、
カソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1としたとき、H1>H0を満足することを特徴とする。
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、1≦H1/H0≦2、好ましくは、1.1≦H1/H0≦1.4を満足することが望ましい。
上記の第2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、電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、それらの周縁部で、接着層及び枠部材組立体を介して接着されて成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、
該枠部材組立体は、複数の枠部材、及び、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合する接合部材から構成されており、
接合部材には、枠部材の端部が嵌合する嵌合部が設けられており、
該嵌合部は、枠部材の端部に対して相補的形状を有することを特徴とする。
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は、更に、上記の第1の目的を達成するために、カソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1としたとき、H1>H0を満足することが好ましい。そして、この場合、更には、1≦H1/H0≦2、好ましくは、1.1≦H1/H0≦1.4を満足することが望ましい。
上記の第1の目的を達成するための本発明の第3の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置は、電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、それらの周縁部で、接着層及び枠部材組立体を介して接着されて成る冷陰極電界電子放出表示装置であって、
該枠部材組立体は、複数の枠部材、及び、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合する接合部材から構成されており、
カソードパネル及びアノードパネルの周縁部には、更に、補助部材が接着されており、
カソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の補助部材の高さをH2としたとき、H2>H0を満足することを特徴とする。
本発明の第3の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置においては、1≦H2/H0≦2、好ましくは、1.2≦H2/H0≦1.4を満足することが望ましい。また、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1としたとき、H0<H2を満足し、且つ、H0≦H1≦H2を満足することが、好ましくは、H0≦H1<H2を満足することが望ましい。
上記の好ましい形態を含む本発明の第3の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置において、更に、上記の第2の目的を達成するために、接合部材には、枠部材の端部が嵌合する嵌合部が設けられており、該嵌合部は、枠部材の端部に対して相補的形状を有することが好ましい。
上記の第2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の組立方法は、電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、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の組立方法であって、
(A)上面及び下面に接着層が形成された複数の枠部材を、下面が接着層を介してアノードパネル及びカソードパネルのいずれか一方と接するように、アノードパネル及びカソードパネルの該いずれか一方の周縁部に配置し、併せて、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合するための接合部材を、枠部材の端部と嵌合した状態でアノードパネル及びカソードパネルの該いずれか一方の周縁部に配置し、次いで、
(B)接合部材の上に、アノードパネル及びカソードパネルの他方の周縁部を配置し、
(C)アノードパネル及びカソードパネルに圧力を加えながら接着層及び接合部材を加熱することで、複数の枠部材の上面及び下面に形成された接着層、及び、接合部材を介して、複数の枠部材とアノードパネル及びカソードパネルとを接着することを特徴とする。
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の組立方法にあっては、更に、上記の第1の目的を達成するために、組立後のカソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1としたとき、1≦H1/H0≦2、好ましくは、1.1≦H1/H0≦1.4を満足することが望ましい。
上記の第2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の組立方法は、電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、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の組立方法であって、
(A)上面及び下面に接着層が形成された複数の枠部材を、下面が接着層を介してアノードパネル及びカソードパネルのいずれか一方と接するように、アノードパネル及びカソードパネルの該いずれか一方の周縁部に配置し、併せて、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合するための接合部材を、枠部材の端部と嵌合した状態でアノードパネル及びカソードパネルの該いずれか一方の周縁部に配置し、併せて、補助部材をアノードパネル及びカソードパネルの該いずれか一方の周縁部に配置し、次いで、
(B)補助部材の上に、アノードパネル及びカソードパネルの他方の周縁部を配置し、
(C)アノードパネル及びカソードパネルに圧力を加えながら接着層、接合部材及び補助部材を加熱することで、複数の枠部材の上面及び下面に形成された接着層、接合部材、及び、補助部材を介して複数の枠部材とアノードパネル及びカソードパネルとを接着することを特徴とする。
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の組立方法にあっては、更に、上記の第1の目的を達成するために、組立後のカソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の補助部材の高さをH2としたとき、1≦H2/H0≦2、好ましくは、1.2≦H2/H0≦1.4を満足することが望ましい。また、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1としたとき、H0<H2を満足し、且つ、H0≦H1≦H2を満足することが、好ましくは、H0≦H1<H2を満足することが望ましい。
以上の好ましい形態を含む本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法にあっては、上記の第2の目的を一層確実に達成するために、接合部材には枠部材の端部が嵌合する嵌合部が設けられており、該嵌合部は枠部材の端部に対して相補的形状を有する構成とすることが好ましい。
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、あるいは又、以上の好ましい形態を含む、接合部材には枠部材の端部が嵌合する嵌合部が設けられており、該嵌合部は枠部材の端部に対して相補的形状を有する本発明の第3の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の好ましい形態、本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法の好ましい形態においては、枠部材の端部の外形平面形状は、
(1)矩形である形態、
(2)「T」字型である形態、
(3)「L」字型である形態、
とすることができる。あるいは又、
(4)接合部材の平面形状は十字型であり、十字型の接合部材の対向する若しくは隣接する2つの突出部が接合部材に設けられた嵌合部に相当し、枠部材の端部には接合部材の突出部と嵌合する凹部が設けられている形態、
(5)一の枠部材の端部には凸部が形成され、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凹部が形成されている形態、
とすることもできる。
ここで、上記(1)、(2)及び(3)の形態として、より具体的には、
(a)一の枠部材の端部の外形平面形状は矩形であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部の外形平面形状も矩形であり、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(b)一の枠部材の端部の外形平面形状は矩形であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部の外形平面形状は「T」字型であり、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(c)一の枠部材の端部の外形平面形状は矩形であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部の外形平面形状は「L」字型であり、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(d)一の枠部材の端部の外形平面形状は「T」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部の外形平面形状も「T」字型であり、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(e)一の枠部材の端部の外形平面形状は「T」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部の外形平面形状は「L」字型であり、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(f)一の枠部材の端部の外形平面形状は「L」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部の外形平面形状も「L」字型であり、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(g)一の枠部材の端部の外形平面形状は矩形であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凸部が設けられており、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(h)一の枠部材の端部の外形平面形状は矩形であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凹部が設けられており、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(i)一の枠部材の端部の外形平面形状は「T」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凸部が設けられており、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(j)一の枠部材の端部の外形平面形状は「T」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凹部が設けられており、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(k)一の枠部材の端部の外形平面形状は「L」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凸部が設けられており、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
(l)一の枠部材の端部の外形平面形状は「L」字型であり、該一の枠部材と対向する他の枠部材の端部には凹部が設けられており、接合部材に設けられた嵌合部は、これらの枠部材の端部に対して相補的形状を有する形態、
を挙げることができる。
以上の各種の好ましい形態を含む本発明の第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、若しくは、以上の各種の好ましい形態を含む本発明の第1の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法において、接合部材はフリット・ガラス焼成品から成ることが好ましい。また、以上の各種の好ましい形態を含む本発明の第3の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置、若しくは、以上の各種の好ましい形態を含む本発明の第2の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法において、接合部材及び補助部材はフリット・ガラス焼成品から成ることが好ましい。但し、接合部材や補助部材を構成する材料は、フリット・ガラス焼成品に限定するものではなく、所謂低融点金属材料や、有機系接着剤あるいは無機系接着剤から構成することも可能である。
ここで、低融点金属材料とは、融点が120〜400゜C程度の金属材料あるいは合金材料を指し、具体的には、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;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、Pb94.5Ag5.5(融点304〜365゜C)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(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。
接着層の構成材料として、フリット・ガラス、及び、上記の低融点金属材料を挙げることができる。枠部材は、ガラスや、フリット・ガラス焼成品を含むセラミックスから構成することができる。
接合部材、補助部材、あるいは、接着層を構成する材料をフリット・ガラス焼成品とする場合、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材、補助部材、あるいは接着層は、フリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)から構成されている。そして、アノードパネル及びカソードパネルに圧力を加えながら接着層及び接合部材(あるいは、接着層、接合部材及び補助部材)を加熱することで、複数の枠部材の上面及び下面に形成された接着層及び接合部材(あるいは、接着層、接合部材及び補助部材)を介して、複数の枠部材とアノードパネル及びカソードパネルとを接着するが、この加熱によってフリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)が焼成される。一方、接合部材、補助部材、あるいは接着層を構成する材料を低融点金属材料とする場合、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材、補助部材、あるいは接着層も、同じ低融点金属材料から構成されている。そして、アノードパネル及びカソードパネルに圧力を加えながら接着層及び接合部材(あるいは、接着層、接合部材及び補助部材)を加熱することで、複数の枠部材の上面及び下面に形成された接着層及び接合部材(あるいは、接着層、接合部材及び補助部材)を介して、複数の枠部材とアノードパネル及びカソードパネルとを接着するが、この加熱によって低融点金属材料が溶融される。接合部材、補助部材、接着層の加熱温度や加熱時間、加熱雰囲気は、これらを構成する材料に基づき、適宜、決定すればよい。加熱は、炉を用いた加熱、ランプを用いた加熱、レーザを用いた加熱等の公知の加熱方法により行うことができる。接合部材、補助部材、接着層を構成する材料を、フリット・ガラス焼成品と低融点金属材料との組合せとすることもできる。
カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さH1とは、フリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)から構成された接合部材の高さ、あるいは又、溶融前の低融点金属材料から構成された接合部材の高さであり、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の補助部材の高さH2とは、フリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)から構成された補助部材の高さ、あるいは又、溶融前の低融点金属材料から構成された補助部材の高さである。
接合部材あるいは補助部材をフリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)から構成する場合、接合部材あるいは補助部材を、例えばプレス装置を用いたフリット・ガラス粉末の成形、係る成形品の乾燥、仮焼成を行うことで作製することができる。一方、接合部材あるいは補助部材を低融点金属材料から構成する場合、例えば、鋳型に溶融した低融点金属材料を流し込むことで、接合部材あるいは補助部材を作製することができる。
また、接着層をフリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)から構成する場合、枠部材の上面及び下面に、例えばフリット・ガラス・ペーストを塗布し、係るフリット・ガラス・ペーストの乾燥、仮焼成を行うことで接着層を形成することができる。一方、接着層を低融点金属材料から構成する場合、枠部材の上面及び下面に低融点金属材料から成る接着層を、例えばPVD法にて形成すればよい。この場合、枠部材の表面に対する低融点金属材料の濡れ性が劣る場合、枠部材上に下地層を設けることにより、加熱前の下地層と接着層との位置合わせ精度がそれ程高くなくても、加熱を経て最終的な接着が終了した時点で低融点金属材料が自らの表面張力により下地層の上に自己整合的に収斂し、最終的に下地層と接着層とを正確に位置合わせを行うことができる。下地層の構成材料としては、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、酸化銅(CuO)を例示することができる。下地層の厚さは0.1μm前後であればよい。下地層の表面には自然酸化膜が成長する場合があるので、接着層を形成する直前に、自然酸化膜を除去することが好適である。自然酸化膜の除去は、エッチング法、超音波印加法等の公知の方法で行うことができる。下地層の形成方法として、スパッタリング法、メッキ法を例示することができる。
複数の枠部材とアノードパネル及びカソードパネルとの接着を高真空雰囲気中で行えば、複数の枠部材とアノードパネルとカソードパネルとによって囲まれた空間は、接合と同時に真空となる。あるいは、三者の接合終了後、複数の枠部材とアノードパネルとカソードパネル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。接合後に排気を行う場合、排気は、アノードパネルを構成する基板及び/又はカソードパネルを構成する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。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。
冷陰極電界電子放出表示装置における冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する)は、より具体的には、例えば、
(a)支持体上に形成され、第1の方向に延びるストライプ状のカソード電極、
(b)支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、
(c)絶縁層上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向に延びるストライプ状のゲート電極、
(d)ゲート電極及び絶縁層に設けられた開口部、並びに、
(e)開口部の底部に位置する電子放出部、
から構成されている。
あるいは又、電界放出素子には収束電極が備えられていてもよい。具体的には、電界放出素子を、一例として、
(a)支持体上に形成され、第1の方向に延びるストライプ状のカソード電極、
(b)支持体及びカソード電極上に形成された絶縁層、
(c)絶縁層上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向に延びるストライプ状のゲート電極、
(d)絶縁層及びゲート電極上に形成された層間絶縁層、
(e)層間絶縁層上に形成された収束電極、
(f)収束電極、層間絶縁層、ゲート電極及び絶縁層に設けられた開口部、並びに、
(g)開口部の底部に位置する電子放出部、
から構成することができる。尚、収束電極をゲート電極の上方に設けてもよい。
収束電極によって、開口部から放出され、アノード電極へ向かう放出電子の軌道が収束される結果、輝度の向上や隣接画素間の光学的クロストークの防止が可能となる。アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界電子放出表示装置において、収束電極は特に有効である。収束電極には、収束電極制御回路から相対的な負電圧が印加される。収束電極は、必ずしも各電界放出素子毎に設けられている必要はなく、例えば、電界放出素子の所定の配列方向に沿って延在させることにより、複数の電界放出素子に共通の収束効果を及ぼすこともできる。
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、即ち、第1の方向と第2の方向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。また、各電子放出領域は、1又は複数の電子放出部から構成すればよい。
本発明の冷陰極電界電子放出表示装置において、電界放出素子は如何なる形態の電界放出素子とすることもでき、例えば、
(1)円錐形の電子放出部が開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられたスピント型電界放出素子
(2)略平面状の電子放出部が開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられた扁平型電界放出素子
(3)王冠状の電子放出部が開口部の底部に位置するカソード電極上に設けられ、電子放出部の王冠状の部分から電子を放出するクラウン型電界放出素子
(4)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
(5)凹凸が形成されたカソード電極の表面の多数の凸部から電子を放出するクレータ型電界放出素子
(6)カソード電極のエッジ部から電子を放出するエッジ型電界放出素子
を例示することができる。
電界放出素子として、上述の各種の形式の他に、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、本発明における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(In23)/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。
冷陰極電界電子放出表示装置において、カソードパネルを構成する支持体、及び、アノードパネルを構成する基板は、少なくとも表面が絶縁性部材から構成されていればよく、無アルカリガラス基板、低アルカリガラス基板、石英ガラス基板といった各種のガラス基板、表面に絶縁膜が形成された各種のガラス基板、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。ガラス基板を構成するガラスとして、より具体的には、高歪点ガラス、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)、硼珪酸ガラス(Na2O・B23・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。
カソードパネルにおけるカソード電極やゲート電極、収束電極を構成する材料として、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、チタン(Ti)、モリブデン(Mo)、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)及び亜鉛(Zn)から成る群から選択された少なくとも1種類の金属;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);シリコン(Si)等の半導体;ダイヤモンド等の炭素薄膜;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を例示することができる。カソード電極やゲート電極、収束電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、CVD法やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル−ゲル法等を挙げることができる。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カソード電極やゲート電極、収束電極を形成することが可能である。
電界放出素子を構成する絶縁層や層間絶縁層の構成材料として、SiO2、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、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系材料;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。絶縁層や層間絶縁層の形成には、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。
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。
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な仕事関数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)、Y23(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。
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(Al23)、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。
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、ZnOウィスカー、MgOウィスカー、SnO2ウィスカー、MnOウィスカー、Y23ウィスカー、NiOウィスカー、ITOウィスカー、In23ウィスカー、Al23ウィスカー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、冷陰極電界電子放出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、冷陰極電界電子放出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、冷陰極電界電子放出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。
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/又はグラファイト・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、グラファイト・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・ナノチューブとグラファイト・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・ナノチューブやグラファイト・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・ナノチューブやグラファイト・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。
扁平型電界放出素子を、カーボン・ナノチューブ構造体や上記の各種ウィスカー(以下、これらを総称して、カーボン・ナノチューブ構造体等と呼ぶ)をバインダー材料に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等を分散したものを、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等の第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。
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等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、金属化合物を構成する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等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等の第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等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等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。
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。有機酸金属化合物から構成された金属化合物溶液として、具体的には、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、有機金属化合物から構成された金属化合物溶液として、具体的には、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。金属化合物溶液を100重量部としたとき、カーボン・ナノチューブ構造体等が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。金属化合物溶液には、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。
カーボン・ナノチューブ構造体等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。
カーボン・ナノチューブ構造体等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。
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を構成する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。
カーボン・ナノチューブ構造体等の第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。
カーボン・ナノチューブ構造体等の第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、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、開口部の底部に位置するカソード電極の部分から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、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。
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(あるいは、収束電極、層間絶縁層、ゲート電極及び絶縁層)に設けられた1つの開口部内に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(あるいは、収束電極、層間絶縁層、ゲート電極及び絶縁層)に設けられた1つの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開口部を設け、かかる開口部と連通する1つの開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた1つの開口部内に1又は複数の電子放出部が存在してもよい。
ゲート電極や絶縁層に設けられた開口部の平面形状(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。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、ゲート電極や収束電極の形成方法に依っては、ゲート電極や収束電極に開口部を直接形成することもできる。絶縁層や層間絶縁層における開口部の形成も、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。
カソード電極と電子放出部との間に抵抗体膜を設けてもよい。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、カソード電極を導電材料層、抵抗体膜、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。抵抗体膜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。抵抗体膜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系材料;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。抵抗体膜の形成方法として、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。
アノードパネルにおいて、電子放出部から放出された電子が先ず衝突する部位は、アノードパネルの構造に依るが、アノード電極であり、あるいは又、蛍光体領域である。蛍光体領域は、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。アノード電極と蛍光体領域の構成例として、(1)基板上に、アノード電極を形成し、アノード電極の上に蛍光体領域を形成する構成、(2)基板上に、蛍光体領域を形成し、蛍光体領域上にアノード電極を形成する構成、を挙げることができる。尚、(1)の構成において、蛍光体領域の上に、アノード電極と導通した所謂メタルバック膜を形成してもよい。また、(2)の構成において、アノード電極の上にメタルバック膜を形成してもよい。
蛍光体領域の平面形状(パターン)は、サブピクセルに対応して、ドット状であってもよいし、ストライプ状であってもよい。即ち、冷陰極電界電子放出表示装置がカラー表示の場合、直線状に配列された蛍光体領域の1列は、全てが赤色発光蛍光体領域で占められた列、緑色発光蛍光体領域で占められた列、及び、青色発光蛍光体領域で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光蛍光体領域、緑色発光蛍光体領域、及び、青色発光蛍光体領域が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、蛍光体領域とは、アノードパネル上において1つの輝点を生成する蛍光体領域であると定義する。また、1画素(1ピクセル)は、1つの赤色発光蛍光体領域、1つの緑色発光蛍光体領域、及び、1つの青色発光蛍光体領域の集合から構成され、1サブピクセルは、1つの蛍光体領域(1つの赤色発光蛍光体領域、あるいは、1つの緑色発光蛍光体領域、あるいは、1つの青色発光蛍光体領域)から構成される。蛍光体領域が隔壁(後述する)の間に形成されている場合、隔壁で取り囲まれたアノードパネルを構成する基板の部分の上に蛍光体領域が形成されている。
蛍光体領域は、発光性結晶粒子(例えば、粒径5〜10nm程度の蛍光体粒子)から調製された発光性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物(赤色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体領域を形成し、次いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物(緑色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体領域を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶粒子組成物(青色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、青色発光蛍光体領域を形成する方法にて形成することができる。
発光性結晶粒子を構成する蛍光体材料としては、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用いることができる。カラー表示の場合、色純度がNTSCで規定される3原色に近く、3原色を混合した際の白バランスがとれ、残光時間が短く、3原色の残光時間がほぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好ましい。赤色発光蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、(Y23:Eu)、(Y22S:Eu)、(Y3Al512:Eu)、(YBO3:Eu)、(YVO4:Eu)、(Y2SiO5:Eu)、(Y0.960.600.404:Eu0.04)、[(Y,Gd)BO3:Eu]、(GdBO3:Eu)、(ScBO3:Eu)、(3.5MgO・0.5MgF2・GeO2:Mn)、(Zn3(PO42:Mn)、(LuBO3:Eu)、(SnO2:Eu)を例示することができる。緑色発光蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、(ZnSiO2:Mn)、(BaAl1219:Mn)、(BaMg2Al1627:Mn)、(MgGa24:Mn)、(YBO3:Tb)、(LuBO3:Tb)、(Sr4Si38Cl4:Eu)、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、(ZnBaO4:Mn)、(GbBO3:Tb)、(Sr6SiO3Cl3:Eu)、(BaMgAl1423:Mn)、(ScBO3:Tb)、(Zn2SiO4:Mn)、(ZnO:Zn)、(Gd22S:Tb)、(ZnGa24:Mn)を例示することができる。青色発光蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、(Y2SiO5:Ce)、(CaWO4:Pb)、CaWO4、YP0.850.154、(BaMgAl1423:Eu)、(Sr227:Eu)、(Sr227:Sn)、(ZnS:Ag,Al)、(ZnS:Ag)、ZnMgO、ZnGaO4を例示することができる。
アノード電極は、全体として1つのアノード電極から構成されていてもよいし、複数のアノード電極ユニットから構成されていてもよい。後者の場合、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとは抵抗体層によって電気的に接続されていることが好ましい。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系材料;酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化クロム、酸化チタン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を挙げることができる。アノード電極ユニットの数(N)は2以上であればよく、例えば、直線状に配列された蛍光体領域の列の総数をn列としたとき、N=nとし、あるいは、n=α・N(αは2以上の整数であり、好ましくは10≦α≦100、一層好ましくは20≦α≦50)としてもよいし、一定の間隔をもって配設されるスペーサ(後述する)の数に1を加えた数とすることができるし、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数と一致した数、あるいは、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数の整数分の一とすることもできる。また、各アノード電極ユニットの大きさは、アノード電極ユニットの位置に拘わらず同じとしてもよいし、アノード電極ユニットの位置に依存して異ならせてもよい。尚、以下の説明においては、アノード電極とアノード電極ユニットとを纏めて、単にアノード電極と呼ぶ場合がある。
アノード電極の構成材料は、冷陰極電界電子放出表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即ち、冷陰極電界電子放出表示装置が透過型(アノードパネルが表示面に相当する)であって、且つ、アノードパネルを構成する基板上にアノード電極と蛍光体領域がこの順に積層されている場合には、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要があり、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材料を用いる。一方、冷陰極電界電子放出表示装置が反射型(カソードパネルが表示面に相当する)である場合、及び、透過型であっても基板上に蛍光体領域とアノード電極とがこの順に積層されている場合には、ITOの他、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、あるいは後述する材料を用いることができる。尚、この場合、アノード電極は、蛍光体領域からの発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体領域から反跳した電子、あるいは放出された二次電子を反射させる反射膜としての機能、蛍光体領域の帯電防止といった機能を有する。
アノード電極は、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といった各種のPVD法;各種のCVD法;スクリーン印刷法;リフトオフ法;ゾル−ゲル法等にて形成することができる。あるいは又、アノード電極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をPVD法やスクリーン印刷法に基づき形成することにより、アノード電極を得ることもできる。抵抗体層も同様の方法で形成することができる。即ち、抵抗体材料から抵抗体層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきこの抵抗体層をパターニングしてもよいし、あるいは、抵抗体層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PVD法やスクリーン印刷法に基づき形成することにより、抵抗体層を得ることができる。

アノード電極を構成する導電材料として、上述したアルミニウム(Al)、クロム(Cr)の他、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)、亜鉛(Zn)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);シリコン(Si)等の半導体;ダイヤモンド等の炭素薄膜;ITO(酸化インジウム−錫)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。尚、抵抗体層を形成する場合、抵抗体層の抵抗値を変化させない導電材料からアノード電極を構成することが好ましく、例えば、抵抗体層をシリコンカーバイド(SiC)から構成した場合、アノード電極をモリブデン(Mo)から構成することが好ましい。アノード電極の厚さとして、具体的には、3×10-8m(30nm)乃至1.5×10-7m(150nm)、好ましくは5×10-8m(50nm)乃至1×10-7m(100nm)を例示することができる。
アノードパネルには、蛍光体領域から反跳した電子、あるいは、蛍光体領域から放出された二次電子が他の蛍光体領域に入射し、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隔壁が、複数、設けられている構成とすることもできる。
隔壁の平面形状として、格子形状(井桁形状)、即ち、1サブピクセルに相当する、例えば平面形状が略矩形(ドット状)の蛍光体領域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領域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つの蛍光体領域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。アノード電極を複数のアノード電極ユニットから構成する場合には、アノード電極ユニットの境界(あるいは、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットの境界)は、隔壁の頂面に位置することが好ましく、抵抗体層は、少なくとも隔壁の頂面上のアノード電極ユニットの上に、アノード電極ユニットの境界を跨ぐように形成されていることが望ましい。
隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口が形成されており、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、かかる隔壁形成用材料層を焼成する方法である。ドライフィルム法とは、基板上に感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によって隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた開口に隔壁形成用の材料を埋め込み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口に埋め込まれた隔壁形成用の材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用材料層をパターニングした後、焼成を行う方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式コーター等を用いて隔壁形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁形成用材料層の部分をサンドブラスト法によって除去する方法である。
蛍光体領域からの光を吸収する光吸収層が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。ここで、光吸収層は、所謂ブラックマトリックスとして機能する。光吸収層を構成する材料として、蛍光体領域からの光を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。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。光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せに、スクリーン印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、アノードパネルとカソードパネルとによって挟まれた空間が真空状態となっているが故に、アノードパネルとカソードパネルとの間にスペーサを配しておかないと、大気圧によって冷陰極電界電子放出表示装置が損傷を受けてしまう虞がある。係るスペーサは、例えばセラミックスから構成することができる。スペーサをセラミックスから構成する場合、セラミックスとして、ムライトやアルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、かかるグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、スペーサの表面に、金属や合金から成る導電材料層を形成し、あるいは又、高抵抗層を形成し、あるいは又、二次電子放出係数の低い材料から成る薄層を形成してもよい。スペーサは、例えば、隔壁と隔壁との間に挟み込んで固定すればよく、あるいは又、例えば、アノードパネルにスペーサ保持部を形成し、スペーサ保持部とスペーサ保持部との間に挟み込んで固定すればよい。これらのセラミックスから枠部材を作製してもよい。
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソード電極及びゲート電極に印加された電圧によって生じた強電界が電子放出部に加わる結果、量子トンネル効果により電子放出部から電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルに設けられたアノード電極に引き付けられ、蛍光体領域に衝突する。そして、蛍光体領域へ電子が衝突する結果、蛍光体領域が発光し、画像として認識することができる。カソード電極の射影像とゲート電極の射影像とが重複する領域(重複領域)に設けられ、あるいは、位置する1又は複数の電子放出部によって、電子放出領域が構成される。
冷陰極電界電子放出表示装置において、カソード電極はカソード電極制御回路に接続され、ゲート電極はゲート電極制御回路に接続され、アノード電極はアノード電極制御回路に接続され、収束電極は収束電極制御回路に接続されている。これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。アノード電極制御回路の出力電圧VAは、通常、一定であり、例えば、5キロボルト〜10キロボルトとすることができる。収束電極には、収束電極制御回路から、例えば、0ボルトあるいは最大−20ボルト程度の一定の電圧が印加される。
一方、カソード電極に印加する電圧VC及びゲート電極に印加する電圧VGに関しては、階調制御方式として電圧変調方式を採用した場合、例えば、
(1)カソード電極に印加する電圧VCを一定とし、ゲート電極に印加する電圧VGを変化させる方式、
(2)カソード電極に印加する電圧VCを変化させ、ゲート電極に印加する電圧VGを一定とする方式、
(3)カソード電極に印加する電圧VCを変化させ、且つ、ゲート電極に印加する電圧VGも変化させる方式、
を採用することができる。
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、カソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1としたとき、H1>H0を満足しており、本発明の第3の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の補助部材の高さをH2としたとき、H2>H0を満足している。従って、アノードパネルとカソードパネルの組立時、アノードパネルあるいはカソードパネルを接合部材あるいは補助部材の頂面に載置することができる結果、枠部材に大きな荷重が加わることが無く、枠部材に損傷が発生することを確実に防止することができる。また、枠部材組立体は、複数の枠部材、及び、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合する接合部材から構成されているので、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になっても、枠部材の大きさを大きくする必要が無く、枠部材の製造のための大型装置は不要であるし、枠部材をハンドリングする際に枠部材に損傷が生じることを防止することができる。
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、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の製造方法にあっては、枠部材の端部に対して相補的形状を有し、枠部材の端部が嵌合する嵌合部が接合部材に設けられている。従って、枠部材を例えばアノードパネル上に配置したとき、あるいは配置後、枠部材に位置ずれが発生することを確実に防止することができる。また、枠部材組立体は、複数の枠部材、及び、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合する接合部材から構成されているので、冷陰極電界電子放出表示装置が大型になっても、枠部材の大きさを大きくする必要が無く、枠部材の製造のための大型装置は不要であるし、枠部材をハンドリングする際に枠部材に損傷が生じることを防止することができる。また、H1>H0を満足し、あるいは又、H2>H0を満足していれば、アノードパネルとカソードパネルの組立時、アノードパネルあるいはカソードパネルを接合部材あるいは補助部材の頂面に載置することができる結果、枠部材に大きな荷重が加わることが無く、枠部材に損傷が発生することを確実に防止することができる。
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
実施例1は、本発明の第1の態様及び第2の態様に係る冷陰極電界電子放出表示装置(以下、単に表示装置と呼ぶ)に関し、また、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の製造方法に関する。
実施例1の表示装置における基板、枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図、及び、接合部材の模式的な斜視図を、図1の(A)及び(B)、図2の(A)及び(B)、図3の(A)及び(B)、図4の(A)及び(B)、図5の(A)及び(B)、図6の(A)及び(B)、図7の(A)及び(B)、図8の(A)及び(B)、図9の(A)及び(B)、図10の(A)及び(B)、並びに、図11の(A)及び(B)に示す。また、接合部材の1つの嵌合部に1つの枠部材を嵌合させた状態を示す模式的な部分的斜視図を図1の(C)に示す。更には、実施例1の表示装置における基板、枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な平面図を、図12の(A)及び(B)並びに図13に示す。尚、図1の(A)、図2の(A)、図3の(A)、図4の(A)、図5の(A)、図6の(A)、図7の(A)、図8の(A)、図9の(A)、図10の(A)、図11の(A)、並びに、図25の(A)において、枠部材、接合部材、接着層を明示するために、これらに斜線を付した。
また、実施例1の表示装置の模式的な一部端面図を図15に示し、カソードパネルCPの模式的な部分的斜視図を図16に示す。更には、蛍光体領域等の配列を、模式的な部分的平面図として、図17〜図22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領域等の配列を、図18あるいは図20に示す構成としている。また、図17〜図22においてはアノード電極の図示を省略している。
実施例1の表示装置は、複数の冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する)から構成された電子放出領域EAが複数設けられたカソードパネルCP、及び、蛍光体領域23とアノード電極24とを備えたアノードパネルAPが、それらの周縁部で、接着層31,32及び枠部材組立体を介して接着されて成る。即ち、カソードパネルCPは、支持体10、及び、この支持体10上に2次元マトリクス状に配置された電子放出領域EAから構成されている。一方、アノードパネルAPは、基板20、並びに、この基板20上に形成された蛍光体領域23(カラー表示の場合、赤色発光蛍光体領域23R、緑色発光蛍光体領域23G、青色発光蛍光体領域23B)、及び、蛍光体領域23を覆うアノード電極24から構成されている。そして、カソードパネルCPとアノードパネルAPとによって挟まれた空間は真空状態とされている。この表示装置にあっては、電界放出素子から放出された電子が蛍光体領域23に衝突することによって蛍光体領域23が発光し、所望の画像を得ることができる。
枠部材組立体は、複数の枠部材、及び、枠部材の端部と枠部材の端部とを接合する接合部材から構成されている。尚、実施例1において、接合部材はフリット・ガラス焼成品から成り、枠部材は棒状のガラスから作製されており、接着層31,32もフリット・ガラスから構成されている。
そして、カソードパネルの内面とアノードパネルの内面との間の距離をH0(図14の(D)参照)、カソードパネルとアノードパネルとを接合する前の接合部材の高さをH1(図14の(A)参照)としたとき、H1>H0を満足する。H0の値は任意の値とすることができるが、より具体的には、例えば、H0の値を、1.5mm,1.8mm,2.0mm,2.3mmとするとき、H1の値として、それぞれ、2.07mm,2.48mm,2.76mm,3.17mmを例示することができる。これらの場合、H1/H0=1.38である。
あるいは又、接合部材には、枠部材の端部が嵌合する嵌合部が設けられており、この嵌合部は、枠部材の端部に対して相補的形状を有する。
具体的には、図1の(A)、(B)及び(C)に示す例においては、一の枠部材30の端部の外形平面形状は矩形であり、この一の枠部材30と対向する他の枠部材30の端部の外形平面形状も矩形であり、接合部材33に設けられた嵌合部34は、これらの枠部材30の端部に対して相補的形状を有する。
この図1の(A)及び(B)、あるいは後述する図2の(A)及び(B)、図3の(A)及び(B)、図4の(A)及び(B)、図5の(A)及び(B)、図6の(A)及び(B)、図7の(A)及び(B)、図8の(A)及び(B)、並びに、図25の(A)及び(B)に示す例においては、2本の枠部材は接合部材によって直線状に接合されている。一方、図9の(A)及び(B)、図10の(A)及び(B)、並びに、図11の(A)及び(B)に示す例においては、2本の枠部材は接合部材によって「L」字状に接合されている。
また、図2の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30Aの端部の外形平面形状は「T」字型であり、この一の枠部材30Aと対向する他の枠部材30Aの端部の外形平面形状も「T」字型であり、接合部材33Aに設けられた嵌合部34Aは、これらの枠部材30Aの端部に対して相補的形状を有する。
更には、図3の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30Bの端部の外形平面形状は「L」字型であり、この一の枠部材30Bと対向する他の枠部材30Bの端部の外形平面形状も「L」字型であり、接合部材33Bに設けられた嵌合部34Bは、これらの枠部材30Bの端部に対して相補的形状を有する。
また、図4の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30の端部の外形平面形状は矩形であり、この一の枠部材30と対向する他の枠部材30Aの端部の外形平面形状は「T」字型であり、接合部材33Cに設けられた嵌合部34,34Aは、これらの枠部材30,30Aの端部に対して相補的形状を有する。
更には、図5の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30の端部の外形平面形状は矩形であり、この一の枠部材30と対向する他の枠部材30Bの端部の外形平面形状は「L」字型であり、接合部材33Dに設けられた嵌合部34,34Bは、これらの枠部材30,30Bの端部に対して相補的形状を有する。
また、図6の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30Aの端部の外形平面形状は「T」字型であり、この一の枠部材30Aと対向する他の枠部材30Bの端部の外形平面形状は「L」字型であり、接合部材33Eに設けられた嵌合部34A,34Bは、これらの枠部材30A,30Bの端部に対して相補的形状を有する。
更には、図7の(A)及び(B)に示す例においては、接合部材33Fの平面形状は十字型であり、十字型の接合部材33Fの対向する2つの突出部35が接合部材33Fに設けられた嵌合部に相当し、枠部材30Fの端部には十字型の接合部材33Fの突出部35と嵌合する凹部が設けられている。
また、図8の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30Gの端部には凸部が形成され、この一の枠部材30Gと対向する他の枠部材30G’の端部には凹部が形成されており、接合部材33Gに設けられた嵌合部36,37は、これらの枠部材30G’,30Gの端部に対して相補的形状を有する。
更には、図9の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30の端部の外形平面形状は矩形であり、この一の枠部材30と対向する他の枠部材30の端部の外形平面形状も矩形であり、接合部材33Hに設けられた嵌合部34は、これらの枠部材30の端部に対して相補的形状を有する。
また、図10の(A)及び(B)に示す例においては、一の枠部材30Aの端部の外形平面形状は「T」字型であり、この一の枠部材30Aと対向する他の枠部材30Bの端部の外形平面形状は「L」字型であり、接合部材33Jに設けられた嵌合部34A,34Bは、これらの枠部材30A,30Bの端部に対して相補的形状を有する。
更には、図11の(A)及び(B)に示す例においては、接合部材33Fの平面形状は十字型であり、十字型の接合部材33Fの対向する2つの突出部35が接合部材33Fに設けられた嵌合部に相当し、枠部材30F,30F’の端部には十字型の接合部材33Fの突出部35と嵌合する凹部が設けられている。
尚、基板、枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な平面図を、図12の(A)及び(B)並びに図13に示すが、枠部材組立体を多数の枠部材から構成し、2本の枠部材を接合部材によって直線状に接合し、且つ、2本の枠部材を接合部材によって「L」字状に接合してもよいし(図12の(A)参照)、枠部材組立体を多数の枠部材及び「L」字状の枠部材から構成し、2本の枠部材を接合部材によって直線状に接合し、コーナー部は「L」字状の枠部材を使用してもよいし(図12の(B)参照)、枠部材組立体を4本の枠部材から構成し、各2本の枠部材を接合部材によって「L」字状に接合してもよい(図13参照)。
図15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、
(a)支持体10上に形成され、第1の方向(図15の紙面と平行な方向)に延びるストライプ状のカソード電極11、
(b)支持体10及びカソード電極11上に形成された絶縁層12、
(c)絶縁層12上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向(図15の紙面に垂直な方向)に延びるストライプ状のゲート電極13、
(d)ゲート電極及び絶縁層に設けられた開口部14(ゲート電極13に設けられた開口部14A及び絶縁層12に設けられた開口部14B)、並びに、
(e)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。
カソード電極11の射影像とゲート電極13の射影像とは直交している。即ち、第1の方向と第2の方向とは直交している。カソード電極11の射影像とゲート電極13の射影像とが重複する領域(1サブピクセル分の領域に相当し、重複領域あるいは電子放出領域である)に設けられた複数の電子放出部15によって、電子放出領域EAが構成されている。そして、図16にカソードパネルCPの模式的な部分的斜視図を示すように、1サブピクセル分の領域に相当する電子放出領域EAが、カソードパネルCPの有効領域内に、2次元マトリクス状に配列されている。
アノードパネルAPは、基板20、並びに、この基板20上に形成された蛍光体領域23(カラー表示の場合、赤色発光蛍光体領域23R、緑色発光蛍光体領域23G、青色発光蛍光体領域23B)、及び、蛍光体領域23を覆う薄い1枚のシート状のアノード電極24から構成されている。ここで、アノード電極24は、厚さ約70nmのアルミニウム薄膜から成る。また、蛍光体領域23と蛍光体領域23との間であって、隔壁22と基板20との間には、光吸収層(ブラックマトリックス)21が形成されている。アノードパネルAPにおける隔壁22、スペーサ25及び蛍光体領域23の配置例を、図17〜図22の配置図に模式的に示す。隔壁22の平面形状としては、格子形状(井桁形状)、即ち、1サブピクセルに相当する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体領域23の四方を取り囲む形状(図17、図18、図19、図20参照)、あるいは、略矩形の(あるいはストライプ状の)蛍光体領域23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21及び図22参照)。尚、図21に示す蛍光体領域23にあっては、蛍光体領域23R,23G,23Bを、図21の上下方向に延びるストライプ状とすることもできる。
1サブピクセルは、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領域23(1つの赤色発光蛍光体領域、1つの緑色発光蛍光体領域、あるいは、1つの青色発光蛍光体領域)とによって構成されている。有効領域には、3つのサブピクセルが纏まって構成されたピクセル(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つの赤色発光蛍光体領域、1つの緑色発光蛍光体領域、あるいは、1つの青色発光蛍光体領域を備えている。
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領域23とが対向するように配置し、周縁部において枠部材組立体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と枠部材組立体とによって囲まれた空間は真空となっている。従って、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。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との間にはスペーサ25が配置されている。尚、図15においては、スペーサの図示を省略した。隔壁22の一部は、スペーサ25を保持するためのスペーサ保持部としても機能する。
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24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。あるいは、これとは逆に、カソード電極11にカソード電極制御回路41からビデオ信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路42から走査信号を入力してもよい。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24によって形成された電場に基づきアノードパネルAPへと引き付けられ、蛍光体領域23に衝突する。その結果、蛍光体領域23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。
以下、図14の(A)、(B)、(C)及び(D)を参照して、実施例1の表示装置の組立方法を説明する。尚、以下の説明においては、図1の(A)及び(B)に示した枠部材組立体の例に基づき表示装置の組立方法を説明するが、図2〜図11に示した枠部材組立体の例に基づき表示装置を組み立てることができることは勿論である。
[工程−100]
電子放出領域EAが複数設けられたカソードパネルCP、及び、蛍光体領域23とアノード電極24とを備えたアノードパネルAPを準備する。一方、上面及び下面に接着層32’,31’が形成された複数の枠部材30を準備する。枠部材30は棒状のガラスから作製されている。接着層32’,31’は、枠部材30の上面及び下面にペースト状のフリット・ガラス層を例えば塗布法にて形成した後、係るフリット・ガラス層からの溶剤の除去、及び、係るフリット・ガラス層の仮焼成を行うことで形成することができる。
[工程−110]
そして、上面及び下面に接着層32’,31’が形成された複数の枠部材30を、下面が接着層31’を介してアノードパネルAP(より具体的には、アノードパネルAPを構成する基板20)と接するように、アノードパネルAP(より具体的には基板20)の周縁部に配置し、併せて、枠部材30の端部と枠部材30の端部とを接合するための接合部材33’を、枠部材30の端部と嵌合した状態でアノードパネルAP(より具体的には基板20)の周縁部に配置する。これらの配置は、人手によってあるいはロボット等を用いて行うことができる。この状態における基板20等の模式的な部分的正面図を図14の(A)に示し、図1の(A)の矢印A−Aに沿った基板20等の模式的な一部断面図を図14の(B)に示す。カソードパネルCPとアノードパネルAPとを接合する前の接合部材33’の高さH1を図14の(A)に示す。尚、接合部材33’は、例えばプレス装置を用いたフリット・ガラス粉末の成形、係る成形品の乾燥、仮焼成を行うことで作製することができる。
[工程−120]
次いで、接合部材33’の上に、カソードパネルCP(より具体的には、カソードパネルCPを構成する支持体10)の周縁部を配置する。この状態を、図14の(C)に模式的な一部断面図で示す。
[工程−130]
その後、アノードパネルAP及びカソードパネルCPに圧力を加えながら接着層31’,32’及び接合部材33’を加熱することで、複数の枠部材30の上面及び下面に形成された接着層32,31、及び、接合部材33を介して複数の枠部材30とアノードパネルAP及びカソードパネルCPとを接着する(図14の(D)の模式的な一部断面図を参照)。具体的には、アノードパネルAP及びカソードパネルCPの周縁部を複数の金属製のクリップ(図示せず)で挟み、焼成炉に搬入する。そして、例えば約450゜Cで10〜30分、接着層31’,32’及び接合部材33’に対する本焼成を行えばよい。尚、本焼成中にアノードパネルAPに対してカソードパネルCPが前後左右に動かないように、アノードパネルAPとカソードパネルCPとを治具を用いて位置合わせし、固定しておくことが好ましい。本焼成後の接合部材33の高さは、カソードパネルCPの内面とアノードパネルAPの内面との間の距離H0と等しくなる。
[工程−140]
その後、アノードパネルAPとカソードパネルCPと枠部材組立体とによって囲まれた空間を、有効領域を包囲した無効領域に設けられた真空排気用の貫通孔(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と枠部材組立体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、枠部材組立体とアノードパネル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。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。
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23の(A)、(B)及び図24の(A)、(B)を参照して説明する。
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。
[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。
[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)をスパッタリング法にて成膜し、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。
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。
[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23の(A)に示す構造を得ることができる。
[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)を斜め真空蒸着することにより、剥離層16を形成する(図23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。
[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24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。
[工程−A5]
その後、図24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。次いで、絶縁層12に設けられた第2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。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。
実施例2は、本発明の第3の態様に係る表示装置に関し、また、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の製造方法に関する。
実施例2の表示装置における基板、枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図、及び、接合部材の模式的な斜視図を、図25の(A)及び(B)に示す。尚、実施例2の表示装置における基板、枠部材、接合部材等の配置は、実質的に、図12の(A)、図12の(B)、あるいは、図13に示したと同様とすることができる。また、実施例2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は、図15、図16に示した実施例1における表示装置、カソードパネルCPと同様とすることができるし、蛍光体領域等の配列は、図17〜図22に示した実施例1におけるアノードパネルAPと同様とすることができる。従って、カソードパネルCP、アノードパネルAP、表示装置、電界放出素子の詳細な説明は省略する。
実施例2においても、枠部材組立体は、複数の枠部材130、及び、枠部材130の端部と枠部材130の端部とを接合する接合部材133から構成されている。尚、実施例2においても、接合部材133はフリット・ガラス焼成品から成り、枠部材130は棒状のガラスから作製されており、接着層131,132もフリット・ガラスから構成されている。
そして、カソードパネル及びアノードパネルの周縁部には、更に、フリット・ガラス焼成品から成る補助部材138が接着されており、カソードパネルCPの内面とアノードパネルAPの内面との間の距離をH0(図26の(D)参照)、カソードパネルCPとアノードパネルAPとを接合する前のフリット・ガラス未焼成品(フリット・ガラス仮焼成品)から構成された補助部材138’の高さをH2(図26の(B)参照)としたとき、H2>H0を満足する。より具体的には、H0の値は任意の値とすることができるが、より具体的には、例えば、H0の値を、1.5mm,1.8mm,2.0mm,2.3mmとするとき、H2の値として、それぞれ、2.07mm,2.48mm,2.76mm,3.17mmを例示することができる。これらの場合、H2/H0=1.38である。また、カソードパネルCPとアノードパネルAPとを接合する前の接合部材133’の高さをH1としたとき、H1の値として、それぞれ、2.0mm,2.4mm,2.7mm,3.0mmを例示することができる。
尚、接合部材133には、枠部材130の端部が嵌合する嵌合部134が設けられており、この嵌合部134は、枠部材130の端部に対して相補的形状を有する。尚、図25に示した例においては、図1に示したと同様に、一の枠部材130の端部の外形平面形状は矩形であり、この一の枠部材130と対向する他の枠部材130の端部の外形平面形状も矩形であり、接合部材133に設けられた嵌合部134は、これらの枠部材130の端部に対して相補的形状を有する。枠部材及び接合部材として、その他、図2〜図11に示した構造、構成とすることもできる。
以下、図26の(A)、(B)、(C)及び(D)を参照して、実施例2の表示装置の組立方法を説明する。尚、以下の説明においては、図25の(A)及び(B)に示した枠部材組立体の例に基づき表示装置の組立方法を説明するが、図2〜図11に示した枠部材組立体の例に基づき表示装置を組み立てることができることは勿論である。
[工程−200]
電子放出領域EAが複数設けられたカソードパネルCP、及び、蛍光体領域23とアノード電極24とを備えたアノードパネルAPを準備する。一方、上面及び下面に接着層132’,131’が形成された複数の枠部材130を準備する。枠部材130は棒状のガラスから作製されている。接着層132’,131’は、枠部材130の上面及び下面にペースト状のフリット・ガラス層を例えば塗布法にて形成した後、係るフリット・ガラス層からの溶剤の除去及び係るフリット・ガラス層の仮焼成を行うことで形成することができる。
[工程−210]
そして、上面及び下面に接着層132’,131’が形成された複数の枠部材130を、下面が接着層131’を介してアノードパネルAP(より具体的には、アノードパネルAPを構成する基板20)と接するように、アノードパネルAP(より具体的には基板20)の周縁部に配置し、併せて、枠部材130の端部と枠部材130の端部とを接合するための接合部材133’を、枠部材130の端部と嵌合した状態でアノードパネルAP(より具体的には基板20)の周縁部に配置する。更には、補助部材138’をアノードパネルAP(より具体的には基板20)の周縁部に配置する。これらの配置は、人手によってあるいはロボット等を用いて行うことができる。この状態における基板20等の模式的な一部断面図を図26の(A)及び(B)に示す。尚、図25の(A)の矢印A−Aに沿った基板20等の模式的な一部断面図を図26の(A)及び(C)に示し、図25の(A)の矢印B−Bに沿った基板20等の模式的な一部断面図を図26の(B)及び(D)に示す。カソードパネルCPとアノードパネルAPとを接合する前の補助部材138’の高さH2を図26の(B)に示す。補助部材138’は、例えばプレス装置を用いたフリット・ガラス粉末の成形、係る成形品の乾燥、仮焼成を行うことで作製することができる。
[工程−220]
次いで、補助部材138’の上に、カソードパネルCP(より具体的には、カソードパネルCPを構成する支持体10)の周縁部を配置する。
[工程−230]
その後、アノードパネルAP及びカソードパネルCPに圧力を加えながら接着層131’,132’、接合部材133’及び補助部材138’を加熱することで、複数の枠部材30の上面及び下面に形成された接着層132,131、接合部材133、及び、補助部材138を介して複数の枠部材130とアノードパネルAP及びカソードパネルCPとを接着する(図26の(C)及び(D)の模式的な一部断面図を参照)。具体的には、アノードパネルAP及びカソードパネルCPの周縁部を複数の金属製のクリップ(図示せず)で挟み、焼成炉に搬入する。そして、例えば約450゜Cで10〜30分、接着層131’,132’、接合部材133’、及び、補助部材138’に対する本焼成を行えばよい。尚、本焼成中にアノードパネルAPに対してカソードパネルCPが前後左右に動かないように、アノードパネルAPとカソードパネルCPとを治具を用いて位置合わせし、固定しておくことが好ましい。本焼成後の補助部材138の高さは、カソードパネルCPの内面とアノードパネルAPの内面との間の距離H0と等しくなる。
[工程−240]
その後、実施例1の[工程−140]と同様にして表示装置を完成させる。
以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明したアノードパネルやカソードパネル、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、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。
実施例1においては、接合部材の頂面を平坦としたが、接合部材の頂面に1又は複数の突起部を設け、接合部材の底面を基準としたこの突起部の高さをH1としてもよい。同様に、実施例2においては、補助部材の頂面を平坦としたが、補助部材の頂面に1又は複数の突起部を設け、補助部材の底面を基準としたこの突起部の高さをH2としてもよい。実施例2においては、補助部材の形状を直方形としたが、補助部材の形状は係る形状に限定されるものではなく、例えば、円柱や、三角柱を含む多角柱等、任意の形状とすることができる。
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。
電界放出素子において、ゲート電極13及び絶縁層12の上に更に層間絶縁層52を設け、層間絶縁層52上に収束電極53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27に示す。層間絶縁層52には、第1開口部14Aに連通した第3開口部54が設けられている。収束電極53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、層間絶縁層52を形成し、次いで、層間絶縁層52上にパターニングされた収束電極53を形成した後、収束電極53、層間絶縁層52に第3開口部54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、サブピクセル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27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。
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、各サブピクセル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、各サブピクセルを構成する電子放出部への印加状態を制御し、サブピクセルの発光状態を制御する。
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、各サブピクセル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、各サブピクセルを構成するゲート電極への印加状態を制御し、サブピクセルの発光状態を制御する。
アノード電極は、実施例にて説明したように有効領域を1枚のシート状の導電材料で被覆した形式のアノード電極としてもよいし、1又は複数の電子放出部、あるいは、1又は複数の画素、サブピクセルに対応するアノード電極ユニットが集合した形式のアノード電極としてもよい。アノード電極が前者の構成の場合、かかるアノード電極をアノード電極制御回路に接続すればよいし、アノード電極が後者の構成の場合、例えば、各アノード電極ユニットをアノード電極制御回路に接続すればよい。
冷陰極電界電子放出表示装置は、図15に示した、カソード電極、ゲート電極及びアノード電極から構成された所謂3電極型に限定されず、カソード電極及びアノード電極から構成された所謂2電極型とすることもできる。実施例1あるいは実施例2にて説明したアノードパネルの構成をこのような構造の表示装置に適用した例の模式的な一部断面図を図28に示す。尚、図28においては、ブラックマトリックス等の図示を省略している。隔壁は形成されていないが、形成してもよい。この表示装置における電界放出素子は、支持体10上に設けられたカソード電極11と、カソード電極11上に形成されたカーボン・ナノチューブ19から構成された電子放出部15Aから成る。カーボン・ナノチューブ19はマトリックス18によってカソード電極11の表面に固定されている。電子放出部の構造はカーボン・ナノチューブに限定されない。
アノードパネルAPを構成するアノード電極は、複数のストライプ状のアノード電極ユニット24Aから構成されている。ストライプ状のカソード電極11の射影像とストライプ状のアノード電極ユニット24Aの射影像とは直交する。具体的には、カソード電極11は図面の紙面垂直方向に延び、ストライプ状のアノード電極ユニット24Aは図面の紙面左右方向に延びている。この表示装置におけるカソードパネルCPにおいては、上述のような電界放出素子の複数から構成された電子放出領域が有効領域に2次元マトリックス状に多数形成されている。
この表示装置においては、アノード電極ユニット24Aによって形成された電界に基づき、量子トンネル効果に基づき電子放出部15Aから電子が放出され、この電子がアノードパネルAPに引き付けられ、蛍光体領域23に衝突する。即ち、アノード電極ユニット24Aの射影像とカソード電極11の射影像とが重複する領域(アノード電極/カソード電極重複領域)に位置する電子放出部15Aから電子が放出される、所謂単純マトリクス方式により、表示装置の駆動が行われる。具体的には、カソード電極制御回路41からカソード電極11に相対的に負の電圧を印加し、アノード電極制御回路43からアノード電極ユニット24Aに相対的に正の電圧を印加する。その結果、列選択されたカソード電極11と行選択されたアノード電極ユニット24A(あるいは、行選択されたカソード電極11と列選択されたアノード電極ユニット24A)とのアノード電極/カソード電極重複領域に位置する電子放出部15Aを構成するカーボン・ナノチューブ19から選択的に真空空間中へ電子が放出され、この電子がアノードパネルAPに引き付けられてアノードパネルAPを構成する蛍光体領域23に衝突し、蛍光体領域23を励起、発光させる。尚、ストライプ状のアノード電極ユニット24Aを更に細かいアノード電極ユニットに分割し、各アノード電極ユニットを抵抗体層で接続してもよい。
図1の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図1の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図であり、図1の(C)は、接合部材の1つの嵌合部に1つの枠部材を嵌合させた状態を示す模式的な部分的斜視図である。 図2の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図2の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図3の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図3の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図4の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図4の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図5の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図5の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図6の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図6の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図7の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図7の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図8の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図8の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図9の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図9の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図10の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図10の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図11の(A)は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、図1の(A)とは構造の異なる枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な部分的平面図であり、図11の(B)はこの接合部材の模式的な斜視図である。 図12の(A)及び(B)は、それぞれ、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、枠部材、接合部材等の配置を示す模式的な平面図である。 図13は、実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、枠部材、接合部材等の別の配置を示す模式的な平面図である。 図14の(A)は、図1の(A)に示した実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための基板等の模式的な部分的正面図であり、図14の(B)及び(C)は、図1の(A)に示した実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための、図1の(A)の矢印A−Aに沿った基板等の模式的な一部断面図であり、図14の(D)は、図1の(A)の矢印A−Aに沿ったと同様の実施例1の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部断面図である。 図15は、実施例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16は、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17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領域の配置を模式的に示す配置図である。 図18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領域の配置を模式的に示す配置図である。 図19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領域の配置を模式的に示す配置図である。 図20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領域の配置を模式的に示す配置図である。 図21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領域の配置を模式的に示す配置図である。 図22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領域の配置を模式的に示す配置図である。 図23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24の(A)及び(B)は、図23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25は、実施例2の冷陰極電界電子放出表示装置における基板、枠部材、接合部材、補助部材等の配置を示す模式的な部分的平面図である。 図26の(A)及び(B)は、それぞれ、図25に示した実施例2の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための、図25の(A)の矢印A−A及びB−Bに沿った基板等の模式的な一部断面図であり、図26の(C)及び(D)は、図25に示した実施例2の冷陰極電界電子放出表示装置の製造方法を説明するための、図25の矢印A−A及びB−Bに沿ったと同様の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部断面図である。 図27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28は、所謂2電極型の冷陰極電界電子放出表示装置の模式的な一部断面図である。 図29は、冷陰極電界電子放出素子を備えた従来の冷陰極電界電子放出表示装置の一例の模式的な一部端面図である。 図30の(A)は、従来の枠部材の模式的な斜視図であり、図30の(B)は、上面及び下面にフリット・ガラス仮焼成層が形成された枠部材の模式的な一部断面図であり、図30の(C)は、アノードパネルとカソードパネルとがフリット・ガラス焼成層と枠部材によって接合された状態を示す模式的な一部断面図である。 図31の(A)は、従来の枠部材及びフリット・バーの斜視図であり、図31の(B)は、アノードパネル上に枠部材及びフリット・バーを配置した状態を模式的に示す平面図であり、図31の(C)は、枠部材上にカソードパネルを載置した状態を模式的に示す一部断面図であり、図31の(D)は、アノードパネルとカソードパネルとがフリット・ガラス焼成品と枠部材とによって接合された状態を示す模式的な一部断面図である。
符号の説明
CP・・・カソードパネル、AP・・・アノードパネル、EA・・・電子放出領域、10・・・支持体、11・・・カソード電極、12・・・絶縁層、13・・・ゲート電極、14,14A,14B,54・・・開口部、15,15A・・・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・・・基板、21・・・ブラックマトリックス、22・・・隔壁、23,23R,23G,23B・・・蛍光体領域、24・・・アノード電極、24A・・・アノード電極ユニット、25・・・スペーサ、30,30A,30B,30F,30F’,30G,30G’,130・・・枠部材、31,32,31’,32’,131,132,131’,132’・・・接着層、33,33’,33A,33B,33C,33D,33E,33F,33G,33H,33J,133,133’・・・接合部材、34,34A,34B,36,37,134・・・嵌合部、35・・・突出部、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、52・・・層間絶縁層、53・・・収束電極、138,138’・・・補助部材

Claims (12)

  1. 電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、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の組立方法であって、
    (A)上面及び下面に接着層が形成され、該接着層を構成する材料とは異なるガラス又はセラミックスから成る複数の枠部材を、前記下面が前記接着層を介して前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方と接するように、且つ、前記枠部材の端部と前記枠部材の端部とを接合するための接合部材を、前記枠部材の端部と嵌合した状態となるように、前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方の前記周縁部に配置し、次いで、
    (B)前記接合部材の上に、前記アノードパネル及び前記カソードパネルの他方の前記周縁部を配置し、
    (C)前記アノードパネル及び前記カソードパネルに圧力を加えながら前記接着層及び前記接合部材を加熱することで、複数の前記枠部材の前記上面及び前記下面に形成された前記接着層、及び、前記接合部材を介して、複数の前記枠部材と前記アノードパネル及び前記カソードパネルとを接着する、
    各工程から成り、
    組立後の前記カソードパネルの内面と前記アノードパネルの内面との間の距離をH0前記カソードパネルと前記アノードパネルとを接合する前の前記接合部材の高さをH1としたとき、H1>H0を満足する陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  2. 1.1≦H1/H0≦1.4を満足する請求項1に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  3. 前記接合部材はフリット・ガラス焼成品から成る請求項1に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  4. 電子放出領域が複数設けられたカソードパネル、及び、蛍光体領域とアノード電極とを備えたアノードパネルが、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の組立方法であって、
    (A)上面及び下面に接着層が形成され、該接着層を構成する材料とは異なるガラス又はセラミックスから成る複数の枠部材を、前記下面が前記接着層を介して前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方と接するように、且つ、前記枠部材の端部と前記枠部材の端部とを接合するための接合部材を、前記枠部材の端部と嵌合した状態となるように、前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方の前記周縁部に配置し、併せて、補助部材を前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方の前記周縁部に配置し、次いで、
    (B)前記補助部材の上に、前記アノードパネル及び前記カソードパネルの他方の前記周縁部を配置し、
    (C)前記アノードパネル及び前記カソードパネルに圧力を加えながら前記接着層、前記接合部材及び前記補助部材を加熱することで、複数の前記枠部材の前記上面及び前記下面に形成された前記接着層、前記接合部材、及び、前記補助部材を介して、複数の前記枠部材と前記アノードパネル及び前記カソードパネルとを接着する、
    各工程から成り、
    組立後の前記カソードパネルの内面と前記アノードパネルの内面との間の距離をH0前記カソードパネルと前記アノードパネルとを接合する前の前記接合部材の高さをH1前記カソードパネルと前記アノードパネルとを接合する前の前記補助部材の高さをH2としたとき、H0≦H1<H2を満足する冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  5. 1.2≦H2/H0≦1.4を満足する請求項4に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  6. 前記接合部材及び前記補助部材はフリット・ガラス焼成品から成る請求項4に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  7. 前記接合部材には、前記枠部材の端部が嵌合する嵌合部が設けられており、
    前記嵌合部は、前記枠部材の端部に対して相補的形状を有する請求項1又は請求項4に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  8. 前記枠部材を前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方の前記周縁部に配置した状態で前記枠部材を上方から眺めたときの前記枠部材の端部の外形平面形状は矩形である請求項7に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  9. 前記枠部材を前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方の前記周縁部に配置した状態で前記枠部材を上方から眺めたときの前記枠部材の端部の外形平面形状は「T」字型である請求項7に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  10. 前記枠部材を前記アノードパネル及び前記カソードパネルのいずれか一方の前記周縁部に配置した状態で前記枠部材を上方から眺めたときの前記枠部材の端部の外形平面形状は「L」字型である請求項7に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  11. 前記接合部材の平面形状は十字型であり、
    十字型の前記接合部材の2つの突出部が、前記接合部材に設けられた前記嵌合部に相当し、
    前記枠部材の端部には、前記接合部材の前記突出部と嵌合する凹部が設けられている請求項7に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
  12. 一の前記枠部材の端部には凸部が形成され、一の前記枠部材と対向する他の前記枠部材の端部には凹部が形成されており、前記接合部材に設けられた前記嵌合部は、一の前記枠部材の端部に形成された前記凸部と嵌合する凹部、及び、他の前記枠部材の端部に形成された前記凹部と嵌合する凸部から構成されている請求項7に記載の冷陰極電界電子放出表示装置の組立方法。
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