JP4449835B2 - 平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法 - Google Patents

平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型表示装置の製造方法、平面型表示装置用のアノードパネル、及び、平面型表示装置に関する。
現在主流の陰極線管(CRT)に代わる画像表示装置として、平面型(フラットパネル形式)の表示装置が種々検討されている。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)を例示することができる。また、電子放出素子を備えたカソードパネルを組み込んだ平面型表示装置の開発も進められている。ここで、電子放出素子として、冷陰極電界電子放出素子、金属/絶縁膜/金属型素子(MIM素子とも呼ばれる)、表面伝導型電子放出素子が知られており、これらの冷陰極電子源から構成された電子放出素子を備えたカソードパネルを組み込んだ平面型表示装置は、高解像度、高輝度のカラー表示、及び、低消費電力の観点から注目を集めている。
特開2004−158232の発明の実施の形態2に開示された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)におけるアノード電極の模式的な平面図を図23に示し、図23の矢印A−A、矢印B−B及び矢印C−Cに沿ったアノードパネルAPの模式的な一部端面図を図24の(A)、(B)及び(C)に示す。また、この表示装置の模式的な一部端面図を図25に示し、アノードパネルAP及びカソードパネルCPの模式的な部分的斜視図を図26に示す。尚、図26においては、図面の簡素化のため、アノード電極ユニットとしての図示を省略しており、隔壁の図示も省略している。
この表示装置は、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。
そして、図25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帯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120と、基板120上に形成され、所定のパターンを有する単位蛍光体領域121と、その上に形成されたアノード電極130と、給電部140(図25には図示せず)から構成されている。アノード電極130は、全体として、矩形の有効領域を覆う形状を有し、アルミニウム薄膜から構成されている。単位蛍光体領域121と単位蛍光体領域121との間の基板120上には光吸収層(ブラック・マトリックス)122が形成されている。また、光吸収層122の上には隔壁123が形成されている。隔壁123の平面形状は、格子形状(井桁形状)であり、1サブピクセル(単位蛍光体領域)を取り囲む形状を有する。
ここで、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単位蛍光体領域121(1つの赤色発光単位蛍光体領域、1つの緑色発光単位蛍光体領域、あるいは、1つの青色発光単位蛍光体領域)とによって構成されている。有効領域には、かかるサブピクセルが、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ている。
アノード電極130は、単位蛍光体領域121を覆うアノード電極ユニット131の集合体から構成されている。アノード電極ユニット131の間には、ギャップ132A,132Bが設けられている。尚、ギャップ132Aは単位蛍光体領域121が形成されていない基板120の部分に設けられており、ギャップ132Bは隔壁123の頂面上に位置するように、あるいは又、隔壁123を跨って形成されている。アノード電極ユニット131とアノード電極ユニット131との間には抵抗体層133が形成されている。より具体的には、抵抗体層133は、ギャップ132A,132Bを越え、隣接するアノード電極ユニット131間を跨るように形成されている。抵抗体層133は、例えば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。
アノード電極ユニット131の大きさは、アノード電極ユニット131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131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131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131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。尚、図23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131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131が複数の単位蛍光体領域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131の大きさは、例えば、単位蛍光体領域を被覆する大きさ、即ち、1サブピクセルに相当する大きさである。
そして、アノード電極130の一辺を構成するアノード電極ユニット131Aは、給電部140を介してアノード電極制御回路53に接続されている。アノード電極制御回路53と給電部140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が配設されている。ここで、給電部140は、給電部抵抗体層143を介して直列に接続された給電部ユニット141から構成されている。そして、給電部ユニット141と給電部ユニット141との間には隙間142Aが設けられ、給電部ユニット141と給電部ユニット141との間を跨るように、隙間142Aの上に給電部抵抗体層143が形成されている。給電部ユニット141も、例えばアルミニウム薄膜から構成されている。そして、アノード電極130の一辺を構成するアノード電極ユニット131Aと給電部ユニット141との間には隙間142Bが設けられており、アノード電極130の一辺を構成するアノード電極ユニット131Aと給電部ユニット141とは、抵抗部材134を介して接続されている。抵抗部材134は、アノード電極ユニット131と給電部ユニット141との間を跨るように、CVD法に基づき、隙間142Bの上に形成されている。
そして、特開2004−158232に開示された表示装置にあっては、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131に分割した形で形成するので、アノード電極ユニット131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ることができる。その結果、放電の発生を低減することができ、放電に起因したアノード電極や冷陰極電界電子放出素子の損傷の発生を効果的に減少させることができる。更には、複数の給電部ユニット141から給電部140を構成することで、給電部140とカソードパネルCPを構成する電界放出素子との間に形成される静電容量を減少させることができ、給電部140と冷陰極電界電子放出素子との間における放電に起因した給電部140や冷陰極電界電子放出素子の損傷の発生を効果的に減少させることができる。しかも、アノード電極ユニット131とアノード電極ユニット131との間に抵抗体層133が形成されているので、アノード電極ユニット131間における放電の発生を確実に低減できる。
特開2004−158232
このように、特開2004−158232に開示された表示装置にあっては、放電の発生を減少させることができる。ところで、導電材料層の形成、リソグラフィ技術に基づくレジスト層の形成、及び、このレジスト層を用いたエッチング技術による導電材料層のパターニングによって、アノード電極ユニット131の形成を行っているが、導電材料層のパターニング時、エッチング液によって蛍光体領域に損傷が発生したり、導電材料層のパターニング後、レジスト層を剥離液によって剥離したとき、剥離液によって蛍光体領域に損傷が発生するといった場合がある。そして、このような現象が発生すると、表示装置の画質が低下してしまう。
また、給電部140は、給電部抵抗体層143を介して直列に接続された給電部ユニット141から構成されているが、給電部140と冷陰極電界電子放出素子との間での放電を一層減少させることに対する強い要望がある。
従って、本発明の第1の目的は、アノード電極ユニットを形成する際、蛍光体領域に損傷が発生する虞の無い平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法及び平面型表示装置の製造方法を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、給電部と冷陰極電界電子放出素子との間での放電を一層減少させ得る構造を有する平面型表示装置用のアノードパネル及び平面型表示装置、並びに、これらの製造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の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、及び、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、
を備えた平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法であって、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成し、次いで、全面に導電材料層を形成した後、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去し、以て、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニットを得る工程、及び、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、若しくは、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層を形成する工程、
を備えており、
前記導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去する工程は、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に剥離部材を付着させた後、剥離部材を機械的に引き剥がす工程から成ることを特徴とする。
また、上記の第1の目的を達成するための本発明の第1の態様に係る平面型表示装置の製造方法は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、及び、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、
を備えたアノードパネルと、電子放出素子を複数備えたカソードパネルとが、それらの周縁部で接合されて成る平面型表示装置の製造方法であって、
アノードパネルを、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成し、次いで、全面に導電材料層を形成した後、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去し、以て、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニットを得る工程、及び、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、若しくは、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層を形成する工程、
によって製造し、
前記導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去する工程は、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に剥離部材を付着させた後、剥離部材を機械的に引き剥がす工程から成ることを特徴とする。
上記の第1の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、及び、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、
を備えた平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法であって、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成し、次いで、全面に導電材料層を形成した後、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去し、以て、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニットを得る工程、及び、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、若しくは、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層を形成する工程、
を備えており、
前記導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去する工程は、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分にエッチング液を塗布する工程から成ることを特徴とする。
また、上記の第1の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る平面型表示装置の製造方法は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、及び、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、
を備えたアノードパネルと、電子放出素子を複数備えたカソードパネルとが、それらの周縁部で接合されて成る平面型表示装置の製造方法であって、
アノードパネルを、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成し、次いで、全面に導電材料層を形成した後、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去し、以て、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニットを得る工程、及び、
基板上に格子状の隔壁を形成した後、若しくは、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層を形成する工程、
によって製造し、
前記導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去する工程は、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分にエッチング液を塗布する工程から成ることを特徴とする。
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法において、アノード電極ユニットは、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されているが、具体的には、各単位蛍光体領域上から隔壁側面上に亙り形成されている形態とすることができる。尚、アノード電極ユニットは、各単位蛍光体領域上から隔壁側面の途中まで形成されている形態であってもよい。また、抵抗体層の形成形態として、隔壁頂面上に形成されている形態、隔壁頂面上から隔壁側面上に亙り形成されている形態、隔壁上及び基板上に連続して形成されている形態、隔壁上及び単位蛍光体領域上に連続して形成されている形態を挙げることができる。
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法にあっては、
全面に導電材料層を形成する前に、隔壁頂面上及び単位蛍光体領域上に樹脂層を形成する工程を更に備え、
全面に導電材料層を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、加熱処理を施すことで樹脂層を除去する構成とすることができる。そして、このような樹脂層を形成するといった構成を採用することで、アノードパネルを製造する種々の工程において、樹脂層が単位蛍光体領域を保護する役目を果たし、単位蛍光体領域に損傷が発生することを確実に防止することができるし、アノード電極ユニットの鏡面化を図ることができる。
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法において、基板上に格子状の隔壁を形成する工程[隔壁形成工程]、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成する工程[蛍光体領域形成工程]、全面に導電材料層を形成する工程[導電材料層形成工程]、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去する工程[導電材料層の部分的除去工程]、隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層を形成する工程[抵抗体層形成工程]、隔壁頂面上及び単位蛍光体領域上に樹脂層を形成する工程[樹脂層形成工程]、及び、加熱処理を施すことで樹脂層を除去する工程[樹脂層除去工程]の順序を、以下の表1に纏めて示す。
Figure 0004449835
上述の好ましい構成を含む本発明の第1の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法(以下、これらを総称して、本発明の第1の態様に係る製造方法と略称する場合がある)において、剥離部材は、粘着層あるいは接着層と、この粘着層あるいは接着層を保持する保持フィルム(担持フィルム)から成り、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に剥離部材を付着させる方法を、剥離部材を構成する粘着層あるいは接着層を導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に圧着する方法とすることが好ましい。あるいは又、この場合、単位蛍光体領域を取り囲む隔壁の部分の平面形状は略長方形であり、隔壁頂面上及び単位蛍光体領域上において、この長方形の短辺と平行に、長辺よりも狭い幅に樹脂層を塗布し、剥離部材の機械的な引き剥がしを、この長方形の長辺に平行な方向に沿って行う構成とすることが好ましい。このような構成にすることで、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分の確実なる除去、及び、導電材料層のその他の部分の予期せぬ除去の防止を図ることができるし、樹脂層の厚さ制御を容易に行うことが可能となる。
上述の好ましい構成を含む本発明の第2の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法(以下、これらを総称して、本発明の第2の態様に係る製造方法と略称する場合がある)、あるいは又、以上に説明した種々の好ましい形態を含む本発明の第1の態様に係る製造方法にあっては、更に、上記の第2の目的を達成するために、
隔壁の形成と同時に形成された凹凸形状を有する給電部を更に備え、
アノードパネルの最外周部に位置するアノード電極ユニットは、給電部を介してアノード電極制御回路に接続され、
導電材料層の形成と同時に、給電部の全面に給電部導電材料層を形成し、
導電材料層の隔壁頂面に位置する部分の除去と同時に、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去し、
抵抗体層の形成と同時に、給電部凸部に、給電部の隣接した凹部に位置する給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層を形成す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、本発明の第2Aの態様に係る製造方法と呼ぶ。
更には、以上に説明した種々の好ましい形態を含む本発明の第1の態様に係る製造方法あるいは本発明の第2の態様に係る製造方法にあっては、1画素は、赤色発光単位蛍光体領域、緑色発光単位蛍光体領域、及び、青色発光単位蛍光体領域から構成されている形態とすることができる。
上記の第2の目的を達成するための本発明の第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、及び、
(F)アノードパネルの最外周部に位置する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るための凹凸形状を有する給電部、
を備えた平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法であって、
基板上に凹凸形状の給電部を形成した後、給電部の全面に給電部導電材料層を形成し、次いで、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去する工程、及び、
基板上に凹凸形状を有する給電部を形成した後、若しくは、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去した後、給電部凸部に、給電部の隣接した凹部に位置する給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層を形成する工程、
を備えていることを特徴とする。
上記の第2の目的を達成するための本発明の第3の態様に係る平面型表示装置の製造方法は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、及び、
(F)アノードパネルの最外周部に位置する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るための凹凸形状を有する給電部、
を備えたアノードパネルと、電子放出素子を複数備えたカソードパネルとが、それらの周縁部で接合されて成る平面型表示装置の製造方法であって、
アノードパネルを、
基板上に凹凸形状の給電部を形成した後、給電部に全面に給電部導電材料層を形成し、次いで、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去する工程、及び、
基板上に凹凸形状を有する給電部を形成した後、若しくは、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去した後、給電部凸部に、給電部の隣接した凹部に位置する給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層を形成する工程、
によって製造することを特徴とする。
本発明の第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法(以下、これらを総称して、本発明の第3の態様に係る製造方法と略称する場合がある)において、給電部抵抗体層の形成形態として、給電部凸部上に形成されている形態、給電部凸部上から給電部側面上に亙り形成されている形態、給電部全体に形成されている形態を挙げることができる。アノードパネルの最外周部に位置するアノード電極ユニットと給電部(より具体的には、給電部の凹部に位置する給電部導電材料層)とは、給電部抵抗体層によって電気的に接続されている。給電部は、無効領域(冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域を額縁状に包囲する領域)に設ければよい。
本発明の第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法にあっては、また、本発明の第1Aの態様に係る製造方法、本発明の第2Aの態様に係る製造方法にあっては、
給電部の全面に給電部導電材料層を形成する前に、給電部凸部に樹脂層を形成する工程を更に備え、
給電部の全面に給電部導電材料層を形成した後、若しくは、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去した後、加熱処理を施すことで樹脂層を除去する構成とすることができる。そして、このような樹脂層を形成するといった構成を採用することで、アノードパネルを製造する種々の工程において、樹脂層が単位蛍光体領域を保護する役目を果たし、単位蛍光体領域に損傷が発生することを確実に防止することができるし、アノード電極ユニットの鏡面化を図ることができる。
基板上に凹凸形状の給電部を形成する工程[給電部形成工程]、給電部に全面に給電部導電材料層を形成する工程[給電部導電材料層形成工程]、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去する工程[給電部導電材料層の部分的除去工程]、給電部凸部に、給電部の隣接した凹部に位置する給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層を形成する工程[給電部抵抗体層形成工程]、給電部凸部に樹脂層を形成する工程[樹脂層形成工程]、及び、加熱処理を施すことで樹脂層を除去する工程[樹脂層除去工程]の順序を、以下の表2に纏めて示す。
Figure 0004449835
上述の好ましい構成を含む本発明の第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法にあっては、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分に剥離部材を付着させた後、剥離部材を機械的に引き剥がし、以て、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去する構成とすることができる。尚、このような製造方法を、便宜上、本発明の第3Aの態様に係る製造方法と略称する。そして、この場合、剥離部材は、粘着層あるいは接着層と、この粘着層あるいは接着層を保持する保持フィルム(担持フィルム)から成り、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分に剥離部材を付着させる方法は、剥離部材を構成する粘着層あるいは接着層を給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分に圧着する方法から成る構成とすることが好ましい。尚、本発明の第1Aの態様に係る製造方法、本発明の第2Aの態様に係る製造方法にあっても、同様とすることができる。
あるいは又、上述の好ましい構成を含む本発明の第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法にあっては、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分にエッチング液を塗布することで、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去する構成とすることが望ましい。尚、このような製造方法を、便宜上、本発明の第3Bの態様に係る製造方法と略称する。尚、本発明の第1Aの態様に係る製造方法、本発明の第2Aの態様に係る製造方法にあっても、同様とすることができる。
上記の第2の目的を達成するための本発明の平面型表示装置用のアノードパネルは、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、及び、
(F)アノードパネルの最外周部に位置する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るための凹凸形状を有する給電部、
を備えた平面型表示装置用のアノードパネルであって、
給電部は凹凸形状を有し、
給電部凹部には、給電部導電材料層が形成されており、
給電部凸部には、給電部の隣接した凹部に形成された給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層が形成されていることを特徴とする。
また、上記の第2の目的を達成するための本発明の平面型表示装置は、
(A)基板、
(B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
(C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、
(E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、及び、
(F)アノードパネルの最外周部に位置する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るための凹凸形状を有する給電部、
を備えたアノードパネルと、電子放出素子を複数備えたカソードパネルとが、それらの周縁部で接合されて成る平面型表示装置であって、
給電部は凹凸形状を有し、
給電部凹部には、給電部導電材料層が形成されており、
給電部凸部には、給電部の隣接した凹部に形成された給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層が形成されていることを特徴とする。
本発明の平面型表示装置用のアノードパネルあるいは平面型表示装置にあっては、アノード電極ユニット集合体(アノード電極ユニットが2次元マトリックス状に配列されたもの)の平面形状は矩形であり、給電部凹部の主たる部分及び給電部凸部の主たる部分は、該矩形の辺と略平行に延びる構成とすることが好ましい。
以上に説明した好ましい形態、構成を含む本発明の第1の態様〜第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、本発明の第1の態様〜第3の態様に係る平面型表示装置の製造方法、本発明の平面型表示装置用のアノードパネル、あるいは、本発明の平面型表示装置(以下、これらを総称して、単に、本発明と略称する場合がある)にあっては、アノードパネルを構成する基板として、あるいは又、カソードパネルを構成する支持体として、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・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。
本発明において、隔壁は、単位蛍光体領域から反跳した電子、あるいは、単位蛍光体領域から放出された2次電子が他の単位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、あるいは又、単位蛍光体領域から反跳した電子、あるいは、単位蛍光体領域から放出された2次電子が隔壁を越えて他の単位蛍光体領域に向かって侵入したとき、これらの電子が他の単位蛍光体領域と衝突することを防止するために、設けられている。
格子状の隔壁の形成方法として、あるいは又、凹凸形状を有する給電部を形成する方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、キャスティング法、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、隔壁あるいは給電部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(給電部)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(給電部)形成用材料層を形成した後、係る隔壁(給電部)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(給電部)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(給電部)形成用材料を埋め込み、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(給電部)形成用材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁(給電部)形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁(給電部)形成用材料層をパターニングした後、焼成(硬化)を行う方法である。キャスティング法(型押し成形法)とは、ペースト状とした有機材料あるいは無機材料から成る隔壁(給電部)形成用材料層を型(キャスト)から基板上に押し出すことで隔壁(給電部)形成用材料層を形成した後、係る隔壁(給電部)形成用材料層を焼成する方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やメタルマスク印刷法、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(給電部)形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁(給電部)を形成すべき隔壁(給電部)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(給電部)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。隔壁(給電部)を形成した後、隔壁(給電部)を研磨し、隔壁頂面(給電部凸部)の平坦化を図ってもよい。
隔壁(給電部)形成用材料として、例えば、感光性ポリイミド樹脂や、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、SiO2、低融点ガラスペーストを例示することができる。隔壁の表面(頂面及び側面)には、隔壁に電子ビームが衝突して隔壁からガスが放出されることを防止するための保護層(例えば、SiO2、SiON、あるいは、AlNから成る)を形成してもよい。
格子状の隔壁における単位蛍光体領域を取り囲む部分の平面形状(隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域である)として、矩形形状、円形形状、楕円形状、長円形状、三角形形状、五角形以上の多角形形状、丸みを帯びた三角形形状、丸みを帯びた矩形形状、丸みを帯びた多角形等を例示することができる。これらの平面形状(開口領域の平面形状)が2次元マトリックス状に配列されることにより、格子状の隔壁が形成される。この2次元マトリックス状の配列は、例えば井桁様に配列されるものでもよいし、千鳥様に配列されるものでもよい。
導電材料層や給電部導電材料層の構成材料として、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、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、アノードパネルとカソードパネルとを組み立てる工程において、導電材料層や給電部導電材料層の構成材料が酸化・還元反応に起因して変質する場合には、このような変質を抑制する目的で、電気的接続を要する部分以外の部分に保護層(例えば、SiO2、SiON、あるいは、AlNから成る)を形成して、電気的接続を要する部分以外の部分を保護してもよい。
導電材料層や給電部導電材料層の形成方法として、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、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物理的気相成長法(PVD法);各種の化学的気相成長法(CVD法);スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;リフトオフ法;ゾル−ゲル法等を挙げることができる。基板上(あるいは基板上方)における導電材料層や給電部導電材料層の平均厚さとして、5×10-8m(50nm)乃至5×10-7m(0.5μm)、好ましくは8×10-8m(80nm)乃至3×10-7m(0.3μm)を例示することができる。
抵抗体層あるいは給電部抵抗体層を構成する材料(抵抗体層構成材料)として、カーボン、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。また、SiC抵抗膜上に抵抗値の低いカーボン薄膜を積層するといった複数の膜の組み合わせにより、安定した所望のシート抵抗値を実現することも可能である。
基板上に格子状の隔壁を形成した後、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成する前に、抵抗体層を形成する場合、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;PVD法とエッチング法の組合せ;各種のCVD法;各種のCVD法とエッチング法の組合せ;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;ロールコーターを用いた塗布法;リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル−ゲル法に例示される方法に基づき、抵抗体層を、隔壁頂面、あるいは、隔壁頂面から隔壁側面の途中までに亙り、あるいは、隔壁頂面から隔壁側面に亙り、あるいは、隔壁及び基板の全面に形成すればよい。
また、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成した後、全面に導電材料層を形成する前に、抵抗体層を形成する場合、各種のPVD法やCVD法;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;ロールコーターを用いた塗布法に例示される方法に基づき、抵抗体層を、隔壁頂面、あるいは、隔壁頂面から隔壁側面の途中までに亙り、あるいは、隔壁頂面から隔壁側面に亙り、あるいは、隔壁及び単位蛍光体領域上に形成すればよい。
更には、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、抵抗体層を形成する場合、各種のPVD法やCVD法;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;ロールコーターを用いた塗布法に例示される方法に基づき、抵抗体層を、隔壁頂面、あるいは、隔壁頂面から隔壁側面の途中までに亙り、あるいは、隔壁頂面から隔壁側面に亙り、あるいは、隔壁及びアノード電極ユニット上に形成すればよい。
基板上に凹凸形状の給電部を形成した後、給電部に全面に給電部導電材料層を形成する前に、給電部抵抗体層を形成する場合、各種のPVD法;PVD法とエッチング法の組合せ;各種のCVD法;各種のCVD法とエッチング法の組合せ;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;ロールコーターを用いた塗布法;リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル−ゲル法に例示される方法に基づき、給電部抵抗体層を、給電部凸部、あるいは、給電部凸部から給電部側面の途中までに亙り、あるいは、給電部凸部から給電部側面に亙り、あるいは、給電部の全面に形成すればよい。
また、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去した後、給電部抵抗体層を形成する場合、各種のPVD法やCVD法;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;ロールコーターを用いた塗布法に例示される方法に基づき、給電部抵抗体層を、給電部凸部、あるいは、給電部凸部から給電部側面の途中までに亙り、あるいは、給電部凸部から給電部側面に亙り、あるいは、給電部及び給電部導電材料層上に形成すればよい。
樹脂層を構成する材料として、ラッカーあるいはポリビニルアルコール(PVA)水溶液を挙げることができる。ここで、ラッカーには、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、クロム化合物やマンガン化合物が添加されたものが含まれる。ポリビニルアルコール水溶液の場合、希釈水溶液にグリコール系溶剤及びグリセリンを混合して乾燥速度を調整したもの、クロム化合物やマンガン化合物が添加されたものが含まれる。樹脂層の形成方法として、スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;ロールコーターやスプレーコーター、転写法を用いた塗布法;ラッカーフロート法(水槽に蓄えられた水中に基板を配した状態で水面に樹脂層を成膜し、水を抜くことで、樹脂層を基板上に付着させる方法)を例示することができる。加熱処理を施すことで樹脂層を除去するが、より具体的には、例えば、樹脂層が燃焼する温度での加熱処理を施すことで樹脂層を燃焼(分解除去)すればよい。
本発明の第1の態様に係る製造方法において、剥離部材の機械的な引き剥がしは、引き剥がし力(F)が基板の法線方向の成分(Fv)を有した状態にて行うことが好ましい。尚、引き剥がし力(F)の内の法線方向の成分(Fv)の割合は、引き剥がし力(F)の値の0%を越えていればよく、概ね100%(即ち、所謂90度ピール)とすることもでき、具体的には、3〜25N/25mm程度の引き剥がし力であればよい。引き剥がし力(F)を加える方法は、人力によってもよいし、機械を用いてもよい。剥離部材を構成する粘着層あるいは接着層を圧着する方法として、具体的には、感圧型の粘着層あるいは感圧型の接着層と導電材料層あるいは給電部導電材料層とを接触させた状態で、保持フィルムに圧力を加える方法を挙げることができる。圧力を加える方法として、例えば、接触面に弾力性を有するローラを用いる方法を挙げることができる。また、密着状態を安定化させるために、基板の予備加熱、あるいは、ローラの加熱を併用してもよい。保持フィルムとして、ポリオレフィン、PVC、PETから成るフィルム基材を例示することができる。剥離部材全体の厚さは、適宜決定すればよく、40〜150μm厚を例示することができる。粘着層あるいは接着層を構成する材料として、その他、熱硬化性樹脂や紫外線硬化性樹脂を挙げることもできる。剥離部材を機械的に引き剥がした後、隔壁の頂面に粘着層あるいは接着層が残存する虞がある場合には、紫外線を照射して粘着層あるいは接着層の分解を促進したり、オゾンガス雰囲気とすることで粘着層あるいは接着層の分解を促進したり、ロールコーターを用いた塗布法等によって除去液を塗布することで、粘着層あるいは接着層を除去することが望ましい。
本発明の第2の態様に係る製造方法において、エッチング液の塗布方法として、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分以外の部分にエッチング液が塗布されないような塗布方法を選択する必要がある。また、本発明の第3Bの態様に係る製造方法において、エッチング液の塗布方法として、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分以外の部分にエッチング液が塗布されないような塗布方法を選択する必要がある。導電材料層の隔壁頂面あるいは給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分にのみエッチング液を塗布する方法として、ロールコーターを用いた塗布法を挙げることができるが、これに限定するものではない。尚、ロールコーターを構成するロールのIRHD硬度として、20〜80を例示することができる。また、導電材料層あるいは給電部導電材料層を構成する材料を適切にエッチングし得るエッチング液を選択すればよく、(導電材料層あるいは給電部導電材料層を構成する材料,エッチング液)の組合せとして、(アルミニウム,酢酸と硝酸の混合水溶液)、(モリブデン−タングステン合金,燐酸と酢酸と硝酸の混合水溶液)、(クロム,硝酸第2セリウムアンモニウムと過塩素酸の混合溶液)を例示することができる。
単位蛍光体領域は、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。単位蛍光体領域の配列様式はドット状である。具体的には、平面型表示装置がカラー表示の場合、単位蛍光体領域の配置、配列として、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。即ち、直線状に配列された単位蛍光体領域の1列は、全てが赤色発光単位蛍光体領域で占められた列、緑色発光単位蛍光体領域で占められた列、及び、青色発光単位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、赤色発光単位蛍光体領域、緑色発光単位蛍光体領域、及び、青色発光単位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、単位蛍光体領域とは、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つの赤色発光単位蛍光体領域、1つの緑色発光単位蛍光体領域、及び、1つの青色発光単位蛍光体領域の集合から構成され、1サブピクセルは、1つの単位蛍光体領域(1つの赤色発光単位蛍光体領域、あるいは、1つの緑色発光単位蛍光体領域、あるいは、1つの青色発光単位蛍光体領域)から構成される。
単位蛍光体領域は、発光性結晶粒子(例えば、粒径2〜10nm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、赤色発光単位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、緑色発光単位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、青色発光単位蛍光体領域を形成する方法にて形成することができる。あるいは又、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、各単位蛍光体領域を形成してもよいし、スクリーン印刷法やインクジェット法、フロート塗布法、沈降塗布法、蛍光体フィルム転写法等により各単位蛍光体領域を形成してもよい。基板上における単位蛍光体領域の平均厚さは、限定するものではないが、3μm乃至20μm、好ましくは5μm乃至10μmであることが望ましい。
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。赤色発光単位蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、(Y23:Eu)、(Y22S:Eu)、(Y3Al512:Eu)、(Y2SiO5:Eu)、(Zn3(PO42:Mn)を例示することができるが、中でも、(Y23:Eu)、(Y22S:Eu)を用いることが好ましい。また、緑色発光単位蛍光体領域を構成する蛍光体材料として、(ZnSiO2:Mn)、(Sr4Si38Cl4:Eu)、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、[(Zn,Cd)S:Cu,Al]、(Y3Al512:Tb)、(Y2SiO5:Tb)、[Y3(Al,Ga)512:Tb]、(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が、中でも、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、[(Zn,Cd)S:Cu,Al]、(Y3Al512:Tb)、[Y3(Al,Ga)512:Tb]、(Y2SiO5:Tb)を用いることが好ましい。更には、青色発光単位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が、中でも、(ZnS:Ag)、(ZnS:Ag,Al)を用いることが好ましい。
単位蛍光体領域からの光を吸収する光吸収層が、隣り合う単位蛍光体領域の間、あるいは、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、単位蛍光体領域からの光を90%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。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。
本発明において、電子放出素子として、冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する)、金属/絶縁膜/金属型素子(MIM素子)、表面伝導型電子放出素子を挙げることができる。また、平面型表示装置として、冷陰極電界電子放出素子を備えた平面型表示装置(冷陰極電界電子放出表示装置)、MIM素子が組み込まれた平面型表示装置、表面伝導型電子放出素子が組み込まれた平面型表示装置を挙げることができる。
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、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ユニットによってアノードパネルへと引き付けられ、単位蛍光体領域に衝突する。そして、単位蛍光体領域への電子の衝突の結果、単位蛍光体領域が発光し、画像として認識することができる。
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、アノード電極ユニットは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。尚、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。実動作時、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〜15キロボルトとすることができる。あるいは又、アノードパネルとカソードパネルとの間の距離をd(但し、0.5mm≦d≦10mm)としたとき、vA/d(単位:キロボルト/mm)の値は、0.5以上20以下、好ましくは1以上10以下、一層好ましくは5以上10以下を満足することが望ましい。
冷陰極電界電子放出表示装置の実動作時、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、
(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も変化させる方式がある。
電界放出素子は、より具体的には、
(a)支持体上に形成され、第1の方向に延びる帯状のカソード電極、
(b)カソード電極及び支持体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の方向に延びる帯状のゲート電極、
(d)カソード電極とゲート電極の重複する重複部分に位置するゲート電極及び絶縁層の部分に設けられ、底部にカソード電極が露出した開口部、及び、
(e)開口部の底部に露出したカソード電極上に設けられ、カソード電極及びゲート電極への電圧の印加によって電子放出が制御される電子放出部、
から成る。
電界放出素子の型式は特に限定されず、スピント型電界放出素子(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の上に設けられた電界放出素子)や扁平型電界放出素子(略平面の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子)を挙げることができる。
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。そして、カソードパネルにおいて、カソード電極とゲート電極とが重複する重複部分は電子放出領域に該当し、電子放出領域が2次元マトリックス状に配列されており、各電子放出領域には、1又は複数の電界放出素子が設けられている。
電界放出素子は、一般に、以下の方法で製造することができる。
(1)支持体上にカソード電極を形成する工程、
(2)全面(支持体及びカソード電極上)に絶縁層を形成する工程、
(3)絶縁層上にゲート電極を形成する工程、
(4)カソード電極とゲート電極との重複部分におけるゲート電極及び絶縁層の部分に開口部を形成し、開口部の底部にカソード電極を露出させる工程、
(5)開口部の底部に位置するカソード電極上に電子放出部を形成する工程。
あるいは又、電界放出素子は、以下の方法で製造することもできる。
(1)支持体上にカソード電極を形成する工程、
(2)カソード電極上に電子放出部を形成する工程、
(3)全面(支持体及び電子放出部上、あるいは、支持体、カソード電極及び電子放出部上)に絶縁層を形成する工程、
(4)絶縁層上にゲート電極を形成する工程、
(5)カソード電極とゲート電極との重複部分におけるゲート電極及び絶縁層の部分に開口部を形成し、開口部の底部に電子放出部を露出させる工程。
電界放出素子には収束電極が備えられていてもよい。ここで、収束電極とは、絶縁層の上方に層間絶縁層を介して形成され、開口部から放出され、アノード電極ユニットへ向かう放出電子の軌道を収束させ、以て、輝度の向上や隣接画素間の光学的クロストークの防止を可能とするための電極である。アノード電極ユニット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、アノード電極ユニット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に負電圧(例えば、0ボルト)が印加される。収束電極は、必ずしも、カソード電極とゲート電極とが重複する重複部分に設けられた電子放出部あるいは電子放出領域のそれぞれを取り囲むように個別に形成されている必要はなく、例えば、電子放出部あるいは電子放出領域の所定の配列方向に沿って延在させてもよいし、電子放出部あるいは電子放出領域の全てを1つの収束電極で取り囲む構成としてもよく(即ち、収束電極を、冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域の全体を覆う薄い1枚のシート状の構造としてもよく)、これによって、複数の電子放出部あるいは電子放出領域に共通の収束効果を及ぼすことができる。
カソード電極、ゲート電極、収束電極の構成材料として、クロム(Cr)、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)、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)等の遷移金属を含む各種の金属;これらの金属元素を含む合金(例えばMoW)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。また、これらの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、例えば帯状のカソード電極やゲート電極を形成することが可能である。
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、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、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、真空蒸着法の他、例えばスパッタリング法やCVD法によっても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)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。係る材料として、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、係る材料の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;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。
あるいは又、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、より具体的にはアモルファス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、5×106V/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、電子放出部を構成する材料が電気抵抗体であれば、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。
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。
第1開口部(ゲート電極に形成された開口部)あるいは第2開口部(絶縁層に形成された開口部)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。第1開口部の形成は、例えば、異方性エッチング、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、異方性エッチング、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。
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、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、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第1開口部を設け、係る第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。
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薄膜を形成してもよい。抵抗体薄膜を形成することによって、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。抵抗体薄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抵抗体材料、SiN、アモルファスシリコン等の半導体抵抗体材料、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。抵抗体薄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。1つの電子放出部当たりの電気抵抗値は、概ね1×106〜1×1011Ω、好ましくは数十ギガΩとすればよい。
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が、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。係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;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。
カソードパネルとアノードパネルと枠体の三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、あるいは、第1段階でカソードパネル又はアノードパネルのいずれか一方と枠体とを接合し、第2段階でカソードパネル又はアノードパネル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、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間(より具体的には、カソードパネルとアノードパネルと枠体と接着層とにより囲まれた空間であり、以下、単に、空間と呼ぶ場合がある)は、接合と同時に真空となる。あるいは、三者の接合終了後、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。
排気を行う場合、排気は、カソードパネル及び/又はアノードパネル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、カソードパネル及び/又はアノードパネルの無効領域に設けられた貫通部の周囲に、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。
ここで、空間は真空となっているので、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設しておかないと、大気圧によって平面型表示装置が損傷を受けてしまう。
スペーサは、例えばセラミックスやガラ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、係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、スペーサを構成するガラスとして、ソーダライムガラスを挙げることができる。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、スペーサ保持部によって固定すればよい。
スペーサの表面には、帯電防止膜が設けられていてもよい。帯電防止膜を構成する材料は、その2次電子放出係数が1に近いことが好ましく、帯電防止膜を構成する材料として、グラファイト等の半金属、酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物、及び、窒化物等を用いることができる。例えば、グラファイト等の半金属及びMoSe2等の半金属元素を含む化合物、Cr23、Nd23、LaxBa2-xCuO4、LaxBa2-xCuO4、Lax1-xCrO3等の酸化物、AlB2、TiB2等のホウ化物、SiC等の炭化物、MoS2、WS2等の硫化物、及び、BN、TiN、AlN等の窒化物等を挙げることができるし、更には、例えば、特表2004−500688号公報等に記載されている材料等を用いることもできる。帯電防止膜は、単一の種類の材料から成るものであってもよいし、複数の種類の材料から成るものであってもよいし、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。帯電防止膜は、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等、周知の方法に基づき形成することができる。
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法にあっては、剥離部材の機械的な引き剥がしといった物理的な方法に基づき、あるいは又、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分へのエッチング液の塗布といった化学的な方法に基づき、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去するので、蛍光体領域に損傷が発生することを確実に防止することができる。その結果、高い表示品質を有する平面型表示装置を提供することが可能となる。
また、本発明の第3の態様に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法あるいは平面型表示装置の製造方法、本発明の平面型表示装置用のアノードパネルあるいは平面型表示装置にあっては、給電部は凹凸形状を有しているので、カソードパネルに対向する給電部の部分の面積を一層小さくすることができ、その結果、給電部と電子放出素子との間での放電を一層減少させることが可能となる。
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(より具体的には、本発明の第1Aの態様)に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、及び、本発明の第1の態様(より具体的には、本発明の第1Aの態様)に係る平面型表示装置の製造方法、並びに、本発明の第3の態様(より具体的には、本発明の第3Aの態様)に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、及び、本発明の第3の態様(より具体的には、本発明の第3Aの態様)に係る平面型表示装置の製造方法、更には、本発明の平面型表示装置用のアノードパネル及び平面型表示装置に関する。尚、具体的には、実施例1あるいは後述する実施例2における平面型表示装置は、冷陰極電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略称する)である。
実施例1あるいは後述する実施例2の表示装置の模式的な一部端面図を図1あるいは図2に示し、隔壁と単位蛍光体領域の配置状態の一例を模式的に図3の(A)に示し、隔壁及び単位蛍光体領域の一部を切り欠いた模式的な斜視図を図3の(B)に示し、給電部等の模式的な部分的平面図を図4あるいは図5に示す。
模式的な一部端面図を図1あるいは図2に示すように、実施例1あるいは後述する実施例2における表示装置は、電子放出素子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表示装置である。ここで、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間は真空状態(圧力:例えば10-3Pa以下)となっている。尚、カソードパネルCP及びアノードパネルAPを分解したときのアノードパネルAP及びカソードパネルCPの一部分の模式的な分解斜視図は、基本的に、図26に示したと同様である。
ここで、実施例1あるいは後述する実施例2において、電子放出素子は、例えば、スピント型冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と呼ぶ)から構成されている。即ち、スピント型電界放出素子は、図1に示すように、
(a)支持体10に形成されたカソード電極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上に形成されたゲート電極13、
(d)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と、絶縁層12に設けられた第2開口部14B)、並びに、
(e)開口部14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。
あるいは又、実施例1あるいは後述する実施例2にあっては、電子放出素子は、例えば扁平型電界放出素子から構成されている。即ち、扁平型電界放出素子は、図2に示すように、
(a)支持体10上に形成されたカソード電極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上に形成されたゲート電極13、
(d)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と、絶縁層12に設けられた第2開口部14B)、並びに、
(e)開口部14の底部に位置するカソード電極11上に形成された電子放出部15A、
から構成されている。ここで、電子放出部15Aは、例えば、マトリックスに一部分が埋め込まれた多数のカーボン・ナノチューブから構成されている。
カソードパネルCPにおいて、カソード電極11は、第1方向(図1あるいは図2のY方向参照)に延びる帯状であり、ゲート電極13は、第1方向とは異なる第2方向(図1あるいは図2のX方向参照)に延びる帯状である。カソード電極11とゲート電極13とは、これらの両電極11,13の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されている。1サブピクセルに相当する電子放出領域EAには、複数の電界放出素子が設けられている。
実施例1あるいは後述する実施例2において、アノードパネルAPは、基本的には、
(A)基板20、
(B)基板20上に形成された複数の単位蛍光体領域21(赤色発光単位蛍光体領域21R、緑色発光単位蛍光体領域21G、及び、青色発光単位蛍光体領域21B)、
(C)各単位蛍光体領域21を取り囲む格子状の隔壁23、
(D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域21上から隔壁23上に亙り形成されたアノード電極ユニット31、及び、
(E)隣接するアノード電極ユニット31を電気的に接続するための抵抗体層33、
を備えており、更には、
(F)アノードパネルAPの最外周部に位置するアノード電極ユニット31Aをアノード電極制御回路53に接続するための凹凸形状を有する給電部41、
を備えている。
ここで、1画素は、赤色発光単位蛍光体領域21R、緑色発光単位蛍光体領域21G、及び、青色発光単位蛍光体領域21Bから構成されており、1サブピクセルは、単位蛍光体領域21から構成され、各単位蛍光体領域が隔壁23によって囲まれている。格子状の隔壁23における単位蛍光体領域を取り囲む部分の平面形状(隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域23Bである)は、矩形形状(長方形)であり、これらの平面形状(開口領域23Bの平面形状)は2次元マトリックス状(より具体的には、井桁)に配列され、格子状の隔壁が形成されている。また、単位蛍光体領域21と単位蛍光体領域21との間であって、隔壁23と基板20との間には、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止するために、光吸収層(ブラック・マトリックス)22が形成されている。更には、カソードパネルCPとアノードパネルAPとの間には、アルミナ(Al23,純度99.8重量%)から成るスペーサ(図示せず)が配置されている。
隔壁23と単位蛍光体領域21の配置状態の一例を模式的に図3の(A)に示す。尚、図3の(A)においては、アノードパネルAPの構成要素を明示するために、単位蛍光体領域21及び給電部41、給電点44に斜線を付した。また、図3の(A)における単位蛍光体領域21の数、配列状態は、説明のためのものであり、実際の表示装置とは異なっている。更には、隔壁と単位蛍光体領域の一部を切り欠いた模式的な斜視図を図3の(B)に示す。
そして、実施例1あるいは後述する実施例2の平面型表示装置用のアノードパネルAP及び表示装置にあっては、給電部等の模式的な一部端面図を図1あるいは図2に示し、給電部等の模式的な部分的平面図を図4あるいは図5に示すように、給電部41は凹凸形状を有し、給電部凹部41Bには、給電部導電材料層42が形成されており、給電部凸部41Aには、給電部41の隣接した凹部41Bに形成された給電部導電材料層42を電気的に接続するための給電部抵抗体層43が形成されている。更には、アノードパネルAPの最外周部に位置するアノード電極ユニット31Aと、これに隣接する給電部41の凹部41Bに形成された給電部導電材料層42とは、給電部抵抗体層43によって接続されている。
尚、図4あるいは図5に示すように、アノード電極ユニット集合体(アノード電極ユニット31が2次元マトリックス状に配列されたもの)の平面形状は矩形であり、給電部凹部41Bの主たる部分及び給電部凸部41Aの主たる部分は、この矩形の辺と略平行に延びている。そして、隣接する給電部凸部41Aの主たる部分と給電部凸部41Aの主たる部分とは、給電部凹部41Bによって隔てられており、隣接する給電部凸部41Aの主たる部分と給電部凸部41Aの主たる部分とは、この矩形の辺と略直角あるいは斜めに延びる給電部凸部41Aの部分によって結ばれている。尚、図4及び図5においては、アノードパネルAPの構成要素を明示するために、隔壁23、抵抗体層33、給電部凸部41A、及び、給電部抵抗体層43に斜線を付した。
給電部41の凹部41Bの一部に形成された給電部導電材料層42は給電点44まで延在し、給電部41は、この給電点44、更には、図示しない配線を介して、アノード電極制御回路53に接続されている。尚、アノード電極制御回路53と給電点44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1及び図2参照)が配設されていることが望ましい。抵抗体R0の抵抗値は、0.1kΩ〜100kΩの範囲内にあることが好ましく、具体的には、例えば10kΩである。
実施例1の表示装置において、カソード電極11はカソード電極制御回路51に接続され、ゲート電極13はゲート電極制御回路52に接続され、アノード電極ユニット31は給電部41を介してアノード電極制御回路53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。表示装置の実動作時、アノード電極制御回路53の出力電圧vAは、通常、一定であり、例えば、5キロボルト〜15キロボルトとすることができる。一方、表示装置の実動作時、カソード電極11に印加する電圧vC及びゲート電極13に印加する電圧vGに関しては、
(1)カソード電極11に印加する電圧vCを一定とし、ゲート電極13に印加する電圧vGを変化させる方式
(2)カソード電極11に印加する電圧vCを変化させ、ゲート電極13に印加する電圧vGを一定とする方式
(3)カソード電極11に印加する電圧vCを変化させ、且つ、ゲート電極13に印加する電圧vGも変化させる方式
のいずれを採用してもよい。
表示装置の実動作時、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51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52から印加され、アノード電極ユニット31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53から印加される。係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51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52からビデオ信号を入力する。尚、カソード電極11にカソード電極制御回路51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52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15,15Aから電子が放出され、この電子がアノード電極ユニット31に引き付けられ、アノード電極ユニット31を通過して単位蛍光体領域21に衝突する。その結果、単位蛍光体領域21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vG、及びカソード電極11に印加される電圧vCによって制御される。
以下、図7の(A)〜(D)、図8、図9、図10の(A)〜(B)、図11、図12、図13の(A)〜(B)、図14の(A)〜(B)、図15の(A)〜(D)、図16及び図17を参照して、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型表示装置の製造方法を説明する。
[工程−100]
先ず、基板20上に格子状の隔壁23を形成すると同時に、基板20上に凹凸形状の給電部41を形成する。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、井桁状の隔壁23を形成し(図7の(A)の模式的な一部端面図、及び、図8の模式的な部分的平面図を参照)、同時に、凹凸形状の給電部41(給電部凸部41A及び給電部凹部41Bから構成されている)を形成する(図7の(B)の模式的な一部端面図を参照)。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20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23及び給電部41を形成してもよいし、感光性ポリイミド樹脂層を基板20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23及び給電部41を形成してもよい。隔壁23の開口領域23Bの大きさを、およそ、縦×横×高さ=280μm×100μm×60μmとした。尚、隔壁23の形成前に、隔壁23を形成すべき基板20の部分の表面に、例えば、酸化クロムから成る光吸収層(ブラック・マトリックス)22を形成することが好ましい。尚、参照番号23Aは、隔壁頂面を指す。
[工程−110]
次に、隔壁23によって取り囲まれた基板20の部分の上に単位蛍光体領域21を形成する。具体的には、赤色発光単位蛍光体領域21R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20側から赤色発光単位蛍光体領域21R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20側から徐々に硬化する。形成される赤色発光単位蛍光体領域21R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、赤色発光単位蛍光体領域21R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23の間に赤色発光単位蛍光体領域21Rを形成することができる。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単位蛍光体領域21G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単位蛍光体領域21Bを形成する。こうして、図7の(C)に模式的な一部端面図を示し、図9に模式的な部分的平面図を示す構造を得ることができる。単位蛍光体領域の形成方法は、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、各単位蛍光体領域を形成してもよいし、スクリーン印刷法等により各単位蛍光体領域を形成してもよい。尚、給電部41にあっては、単位蛍光体領域を形成しないので、その構造は、図7の(D)の模式的な一部端面図に示すとおりである。
[工程−120]
その後、隔壁頂面23A上及び単位蛍光体領域21上に樹脂層34を形成し、同時に、給電部凸部41Aに(実施例1にあっては、更には、給電部凹部41Bに)樹脂層34を形成する。具体的には、樹脂層34の形成パターンと略一致する開口を有するメタルマスクあるいはメッシュスクリーンマスクを準備し、例えばアクリルラッカーをこのマスク上に乗せ、スキージでこのマスク上のアクリルラッカーを開口を介して、隔壁頂面23A上及び単位蛍光体領域21上に、並びに、給電部凸部41A及び給電部凹部41Bに印刷するといったメタルマスク印刷法あるいはスクリーン印刷法に基づき、樹脂層34を形成することができる。尚、この際、隔壁頂面23A上及び単位蛍光体領域21上において、格子状の隔壁23における単位蛍光体領域を取り囲む部分の平面形状である長方形の短辺と平行に(図11のX方向)、長辺よりも狭い幅に樹脂層を塗布(印刷)する。この状態を、図10の(A)及び(B)の模式的な一部端面図、並びに、図11の模式的な部分的平面図に示す。塗布(印刷)された樹脂層34は、粘度等の適切な調節により、隔壁頂面23A、単位蛍光体領域21、給電部凸部41A及び給電部凹部41Bを覆うが、隔壁23の側面や給電部41の側面を覆わない状態(あるいは覆っても薄く覆っている状態)を得ることができる。
次に、樹脂層34を乾燥させる。即ち、基板20を乾燥炉内に搬入し、所定の温度にて乾燥させる。樹脂層34の乾燥温度は例えば50°C〜90°Cの範囲内とすることが好ましく、樹脂層34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。
あるいは又、樹脂層34を、以下に説明する方法で形成することもできる。即ち、隔壁23及び単位蛍光体領域21が形成された基板20を、処理槽内に満たされた液体(具体的には、水)中に、単位蛍光体領域21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樹脂層34を形成する。具体的には、樹脂層34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、樹脂層34を形成するための樹脂層材料を展開する。樹脂層34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、樹脂層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、樹脂層材料が成膜され、液面上に樹脂層34が平坦に形成される。樹脂層34を形成する際には、例えば、その厚さが約30nmとなるように樹脂層材料の展開量を調整する。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樹脂層34が隔壁23に近づく方向に移動し、樹脂層34が隔壁23に接触し、最終的に、樹脂層34が単位蛍光体領域21と接する状態となり、樹脂層34が単位蛍光体領域21及び隔壁23上に残される。
[工程−130]
その後、全面に(具体的には、樹脂層34及び隔壁23上に)導電材料層32を形成し、同時に、給電部41の全面に給電部導電材料層42を形成する。具体的には、各種蒸着法又はスパッタリング法により、樹脂層34及び隔壁23、並びに、給電部41を覆うように、例えばアルミニウム(Al)等の導電材料から成る導電材料層32及び給電部導電材料層42を形成する(図10の(C)及び(D)の模式的な一部端面図、並びに、図12の模式的な部分的平面図を参照)。基板20上方における導電材料層32、給電部導電材料層42の厚さを、例えば、0.15μmとした。
[工程−140]
次いで、加熱処理を施すことで樹脂層34を除去する。具体的には、400゜C程度で樹脂層34を焼成する(図13の(A)及び(B)の模式的な一部端面図を参照)。この焼成処理により樹脂層34が燃焼して焼失し、導電材料層32が単位蛍光体領域21上及び隔壁23上に残され、給電部導電材料層42が給電部凸部41A及び給電部凹部41B上に残される。尚、樹脂層34の燃焼により生じたガスは、例えば、導電材料層32や給電部41のうち、隔壁23や給電部41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、アノード電極ユニット31や給電部41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。
[工程−150]
その後、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分を除去し、各単位蛍光体領域21上から隔壁23上に亙り形成されたアノード電極ユニット31を得る。同時に、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分を除去する。
具体的には、例えば、所謂ドライフィルムラミネーターを使用して、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分に剥離部材61を付着させた後、剥離部材61を機械的に引き剥がし、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分を除去する(図14の(A)の模式的な一部端面図を参照)。一方、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分に剥離部材61を付着させた後、剥離部材61を機械的に引き剥がし、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分を除去する(図14の(B)の模式的な一部端面図を参照)。これによって、隔壁頂面23A及び給電部凸部41Aは露出した状態となる。ここで、剥離部材61は、アクリル酸エステル共重合体、メタクリル酸エステル共重合体、又は、シリコンゴム等の主成分に軟化剤等を添加した高分子材料から成る粘着層あるいは接着層と、この粘着層あるいは接着層を保持する保持フィルム(例えば、ポリエチレンテレフタレートフィルムやしポリイミドフィルム等)から成る。そして、ローラ60Aを用いて、剥離部材61を構成する粘着層あるいは接着層を導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分に剥離部材61を圧着し、その後、ローラ60Bを用いて、剥離部材61を機械的に引き剥がす。ここで、剥離部材61の機械的な引き剥がしを、格子状の隔壁23における単位蛍光体領域を取り囲む部分の平面形状である長方形の長辺に平行な方向(図12のY方向)に沿って行うことが好ましい。こうして、図15の(A)及び(B)に模式的な一部端面図を示し、図16に模式的な部分的平面図を示す構造を得ることができる。
[工程−160]
その後、隣接するアノード電極ユニット31を電気的に接続するための抵抗体層33を形成し、同時に、給電部凸部41Aに、給電部41の隣接した凹部(給電部凹部41B)に位置する給電部導電材料層42を電気的に接続するための給電部抵抗体層43を形成する。具体的には、例えば、各種のPVD法やCVD法、スクリーン印刷法、メタルマスク印刷法、ロールコーターを用いた塗布法に例示される方法に基づき、SiCから成る抵抗体層33を、例えば、隔壁頂面23Aから隔壁側面の途中までに亙り形成し、SiCから成る給電部抵抗体層43を、例えば、給電部凸部41Aから給電部側面の途中までに亙り形成する。こうして、図15の(C)及び(D)に模式的な一部端面図を示し、図17に模式的な部分的平面図を示す構造を得ることができる。尚、アノードパネルAPの最外周部に位置するアノード電極ユニット31Aと、これに隣接する給電部41の凹部41Bに形成された給電部導電材料層42とは、給電部抵抗体層43によって接続される。
以上の工程によって、アノードパネルAPを完成することができる。
[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。電界放出素子の製造方法については、次に述べる。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(図示せず)にスペーサ(図示せず)を取り付け、単位蛍光体領域21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20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24を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、枠体24とアノードパネルAPとの接合部位、及び、枠体24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24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24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24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24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。
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20の(A)、(B)及び図21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、帯状のカソード電極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、帯状のゲート電極13を得ることができる。帯状のカソード電極11は、図面の紙面左右方向に延び、帯状のゲート電極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、例えば帯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20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)を斜め蒸着することにより、剥離層16を形成する(図20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21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部材層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21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の上方の導電部材層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。
実施例1においては、代替的に、
(1)[工程−100]→[工程−110]→[工程−120]→[工程−130]→[工程−150]→[工程−140]→[工程−160]→[工程−170]の順に各工程を実行してもよいし、
(2)[工程−100]→[工程−110]→[工程−120]→[工程−130]→[工程−150]→[工程−160]→[工程−140]→[工程−170]の順に各工程を実行してもよいし、
(3)[工程−100]→[工程−110]→[工程−160]→[工程−120]→[工程−130]→[工程−140]→[工程−150]→[工程−170]の順に各工程を実行してもよいし、
(4)[工程−100]→[工程−110]→[工程−160]→[工程−120]→[工程−130]→[工程−150]→[工程−140]→[工程−170]の順に各工程を実行してもよいし、
(5)[工程−100]→[工程−160]→[工程−110]→[工程−120]→[工程−130]→[工程−140]→[工程−150]→[工程−170]の順に各工程を実行してもよいし、
(6)[工程−100]→[工程−160]→[工程−110]→[工程−120]→[工程−130]→[工程−150]→[工程−140]→[工程−170]の順に各工程を実行してもよい。
実施例1の表示装置においては、アノード電極ユニットを、所謂ウエット・プロセスに基づき形成するのではなく、剥離部材の機械的な引き剥がしといった物理的な方法、所謂ドライ・プロセスに基づき形成するので、単位蛍光体領域に損傷が発生する虞がない。また、給電部は凹凸形状を有しているので、カソードパネルに対向する給電部の部分の面積を一層小さくすることができ、給電部と電子放出素子との間での放電を一層減少させることが可能となる。その結果、高い表示品質、高い安定動作性を有する平面型表示装置を提供することが可能となる。更には、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電界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。従って、アノード電極ユニットと電界放出素子との間での異常放電(真空アーク放電)の発生、持続、成長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損傷発生を確実に防止することができる。また、アノード電極ユニット集合体の周辺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るので、アノード電極ユニットの位置によって、アノード電極制御回路から印加される電圧が低下するといった問題が生じる虞もない。
アノード電極ユニットの大きさと放電ダメージ率の関係を調べた。具体的には、実施例1に基づき作製されたアノードパネルAP(アノード電極ユニットの大きさは、単位蛍光体領域を取り囲む大きさである)を備えたアノードパネルを作製し、表示装置を組み立てた。また、比較のため、従来の方法に基づき、アノード電極ユニットの大きさが、それぞれ、1ピクセル(3つの単位蛍光体領域である3つのサブピクセルを取り囲む大きさである)、12ピクセル(4×3ピクセル)、及び、42ピクセル(7×6ピクセル)であるアノードパネル、並びに、分割されていないアノード電極を備えたアノードパネルを作製し、表示装置を組み立てた。そして、各アノードパネルのアノード電極ユニットあるいはアノード電極にレーザを多数の箇所に照射した。その結果、アノード電極ユニットあるいはアノード電極の一部分が蒸発し、突起部等が形成され、アノード電極ユニットあるいはアノード電極は、放電し易い状態となった。そして、このような表示装置を作動させたところ、レーザを照射した箇所に放電が生じた。そして、レーザを照射した箇所の数に対する放電によってダメージ(表示装置を作動させたとき、輝点が生じないといったアノード電極ユニットあるいはアノード電極におけるダメージ、損傷)が発生した箇所の数の割合を百分率で表した結果を、以下の表3に示すが、実施例1にあっては放電ダメージ率は0%であった。
[表3]
アノード電極ユニットの大きさ 放電ダメージ率
実施例1 1サブピクセル 0%
1ピクセル 30%
12ピクセル 50%
42ピクセル 85%
分割無し 100%
実施例2は、本発明の第2の態様(より具体的には、本発明の第2Aの態様)に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、及び、本発明の第2の態様(より具体的には、本発明の第2Aの態様)に係る平面型表示装置の製造方法、並びに、本発明の第3の態様(より具体的には、本発明の第3Bの態様)に係る平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、及び、本発明の第3の態様(より具体的には、本発明の第3Bの態様)に係る平面型表示装置の製造方法、更には、本発明の平面型表示装置用のアノードパネル及び平面型表示装置に関する。
実施例2の表示装置、アノードパネルAP、カソードパネルの構成や構造、隔壁、給電部、電界放出素子等の構成や構造は、実施例1と同様とすることができるので、これらの詳細な説明は省略する。
以下、図18及び図19を参照して、実施例2の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型表示装置の製造方法を説明する。
[工程−200]
先ず、実施例1の[工程−100]と同様にして、基板20上に格子状の隔壁23を形成すると同時に、基板20上に凹凸形状の給電部41を形成した後、実施例1の[工程−110]と同様にして、隔壁23によって取り囲まれた基板20の部分の上に単位蛍光体領域21を形成する。次いで、実施例1の[工程−120]と同様にして、隔壁頂面23A上及び単位蛍光体領域21上に樹脂層34を形成し、同時に、給電部凸部41Aに(実施例1にあっては、更には、給電部凹部41Bに)樹脂層34を形成した後、実施例1の[工程−130]と同様にして、全面に(具体的には、樹脂層34及び隔壁23上に)導電材料層32を形成し、同時に、給電部41の全面に給電部導電材料層42を形成する。その後、実施例1の[工程−140]と同様にして、加熱処理を施すことで樹脂層34を除去する。
[工程−210]
実施例1においては、[工程−150]において、剥離部材61を用いて、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分を除去し、同時に、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分を除去した。
一方、実施例2にあっては、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分を除去し、同時に、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分を除去するこの工程は、図18及び図19に模式的に示すように、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分に、導電材料層32が下方を向いた状態で、ロールコーター70でエッチング液71を塗布することで、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分を除去する工程から成り、更には、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分に、給電部導電材料層42が下方を向いた状態で、ロールコーター70でエッチング液71を塗布することで、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分を除去する工程から成る。こうして、導電材料層32の隔壁頂面23Aに位置する部分を除去し、各単位蛍光体領域21上から隔壁23上に亙り形成されたアノード電極ユニット31を得ることができるし、同時に、給電部導電材料層42の給電部凸部41Aに位置する部分を除去することができる。尚、図18及び図19において、ロールコーター70上のエッチング液を、「×」印で示す。
エッチング液71として、導電材料層32及び給電部導電材料層42をアルミニウム(Al)から構成する場合、酢酸と硝酸の混合水溶液を用いればよい。また、例えばロールコーター70でのエッチング液71の塗布は、複数の3本リバースコーターによって行い、1回のエッチング液の塗布厚さを出来るだけ薄くすることが好ましい。尚、ロールコーターを構成するロールのIRHD硬度として、20〜80を例示することができる。また、エッチング液の塗布が完了し、更には、導電材料層32及び給電部導電材料層42のエッチングが完了したならば、直ちに、例えば3本リバースコーターから成るロールコーターで水洗を行い、エッチング液を除去し、更に、例えばスプレー方式での水洗、及び、熱風やヒータを用いた乾燥を行うことが望ましい。
[工程−220]
その後、実施例1の[工程−160]と同様にして、隣接するアノード電極ユニット31を電気的に接続するための抵抗体層33を形成し、同時に、給電部凸部41Aに、給電部41の隣接した凹部(給電部凹部41B)に位置する給電部導電材料層42を電気的に接続するための給電部抵抗体層43を形成する。
以上の工程によって、アノードパネルAPを完成することができる。
[工程−230]
その後、実施例1の[工程−170]と同様にして、表示装置の組み立てを行う。
実施例2においては、代替的に、
(1){工程−100}→{工程−110}→{工程−120}→{工程−130}→[工程−210]→{工程−140}→{工程−160}→{工程−170}の順に各工程を実行してもよいし、
(2){工程−100}→{工程−110}→{工程−120}→{工程−130}→[工程−210]→{工程−160}→{工程−140}→{工程−170}の順に各工程を実行してもよいし、
(3){工程−100}→{工程−110}→{工程−160}→{工程−120}→{工程−130}→{工程−140}→[工程−210]→{工程−170}の順に各工程を実行してもよいし、
(4){工程−100}→{工程−110}→{工程−160}→{工程−120}→{工程−130}→[工程−210]→{工程−140}→{工程−170}の順に各工程を実行してもよいし、
(5){工程−100}→{工程−160}→{工程−110}→{工程−120}→{工程−130}→{工程−140}→[工程−210]→{工程−170}の順に各工程を実行してもよいし、
(6){工程−100}→{工程−160}→{工程−110}→{工程−120}→{工程−130}→[工程−210]→{工程−140}→{工程−170}の順に各工程を実行してもよい。
ここで、上記の{工程−100}、{工程−110}、{工程−120}、{工程−130}、{工程−140}、{工程−160}、{工程−170}は、それぞれ、[工程−100]と同様の工程、[工程−110]と同様の工程、[工程−120]と同様の工程、[工程−130]と同様の工程、[工程−140]と同様の工程、[工程−160]と同様の工程、[工程−170]と同様の工程を意味する。
実施例2の表示装置においては、アノード電極ユニットを、所謂ウエット・プロセスに基づき形成するが、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分以外の部分、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分以外の部分にエッチング液は塗布されないので、単位蛍光体領域に損傷が発生する虞がない。また、給電部は凹凸形状を有しているので、カソードパネルに対向する給電部の部分の面積を一層小さくすることができ、給電部と電子放出素子との間での放電を一層減少させることが可能となる。その結果、高い表示品質、高い安定動作性を有する平面型表示装置を提供することが可能となる。更には、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電界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。従って、アノード電極ユニットと電界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損傷発生を確実に防止することができる。また、アノード電極ユニット集合体の周辺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るので、アノード電極ユニットの位置によって、アノード電極制御回路から印加される電圧が低下するといった問題が生じる虞もない。
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、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。
実施例1及び実施例2においては、本発明の第1Aの態様に係る製造方法及び本発明の第2Aの態様に係る製造方法を説明したが、給電部41を別の構造や別の製造方法とする場合には、アノード電極ユニットの製造に対してのみ、実施例1及び実施例2において説明したアノード電極ユニットの製造方法を適用することができることは云うまでもない。また、アノード電極ユニットを別の構造や別の製造方法とする場合には、給電部の製造に対してのみ、実施例1及び実施例2において説明した給電部の製造方法を適用することができることは云うまでもない。
本発明にあっては、各色を発光する単位蛍光体領域を更に細分化してもよく、この場合、細分化された単位蛍光体領域のそれぞれが隔壁によって囲まれていてもよいし、細分化された単位蛍光体領域の集合体が隔壁によって囲まれていてもよい。
また、場合によっては、単位蛍光体領域と基板の間にアノード電極ユニットが形成された構成とすることもできる。また、凹凸形状を有する給電部において、給電部の全面に給電部導電材料層を形成した状態とすることもできる。尚、凹形状を有する給電部の部分や凸形状を有する給電部の部分は、丸みを帯びたパターンを有していてもよい。
実施例においては、格子状の隔壁23における単位蛍光体領域21を取り囲む部分の平面形状(隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域23Bである)を、矩形形状(長方形)としたが、図6に示すように、正方形(図6においては、「モザイク」にて示す)、円形形状(図6においては、「丸ドット」にて示す)、六角形形状(図6においては、「ハニカム」、「ミアンダ」にて示す)、三角形形状(図6においては、「トライアングル」にて示す)とすることもできるし、楕円形状、長円形状、五角形以上の多角形形状、丸みを帯びた三角形形状、丸みを帯びた矩形形状、丸みを帯びた多角形等とすることもできる。また、これらの平面形状(開口領域の平面形状)が2次元マトリックス状に配列されることにより、格子状の隔壁が形成されるが、この2次元マトリックス状の配列は、例えば井桁様に配列されるものでもよいし、千鳥様に配列されるものでもよい。
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の上に更に第2の絶縁層82を設け、第2の絶縁層82上に収束電極83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22に示す。第2の絶縁層82には、第1開口部14Aに連通した第3開口部84が設けられている。収束電極83の形成は、例えば、[工程−A2]において、絶縁層12上に帯状のゲート電極13を形成した後、第2の絶縁層82を形成し、次いで、第2の絶縁層82上にパターニングされた収束電極83を形成した後、収束電極83、第2の絶縁層82に第3開口部84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22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。
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。
表面伝導型電界放出素子と通称される電界放出素子から電子放出部を構成することもできる。この表面伝導型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体上に酸化錫(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)等の導電材料から成り、微小面積を有し、所定の間隔(ギャップ)を開けて配された一対の対向電極がマトリックス状に形成されて成る。対向電極を跨るように炭素薄膜が形成されている。そして、一対の対向電極の内の一方の対向電極に行方向配線あるいは列方向配線(第1電極)が接続され、一対の対向電極の内の他方の対向電極に列方向配線あるいは行方向配線(第2電極)が接続された構成を有する。第1電極及び第2電極から一対の対向電極に電圧を印加することによって、ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜に電界が加わり、炭素薄膜から電子が放出される。係る電子をアノードパネル上の蛍光体領域に衝突させることによって、蛍光体領域が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。あるいは又、金属/絶縁膜/金属型素子から電子放出源を構成することもできる。
図1は、スピント型冷陰極電界電子放出素子を備えた実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置の模式的な一部端面図である。 図2は、扁平型冷陰極電界電子放出素子を備えた実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置の模式的な一部端面図である。 図3の(A)は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁と単位蛍光体領域の配置状態の一例であり、図3の(B)は、隔壁と単位蛍光体領域の一部を切り欠いた模式的な斜視図である。 図4は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置を構成するアノードパネルにおける給電部等の模式的な部分的平面図である。 図5は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置を構成するアノードパネルにおける給電部等の変形例の模式的な部分的平面図である。 図6は、実施例の平面型表示装置を構成するアノードパネルにおける給電部等の変形例の模式的な部分的平面図である。 図7の(A)〜(D)は、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図8は、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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平面図である。 図9は、図8に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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平面図である。 図10の(A)〜(D)は、図7の(C)〜(D)に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図11は、図9に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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平面図である。 図12は、図11に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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平面図である。 図13の(A)〜(B)は、図10の(C)〜(D)に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図14の(A)〜(B)は、図13の(A)〜(B)に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図15の(A)〜(D)は、図14の(A)〜(B)に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図16は、図12に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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平面図である。 図17は、図16に引き続き、実施例1の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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平面図である。 図18は、実施例2の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図19は、実施例2の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法、平面型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一部端面図である。 図20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21の(A)及び(B)は、図20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22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1は、特開2004−158232に開示された従来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24の(A)、(B)及び(C)は、それぞれ、図23に示した従来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23の線A−A、線B−B及び線C−Cに沿った模式的な一部端面図である。 図25は、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26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。
符号の説明
AP・・・アノードパネル、CP・・・カソードパネル、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・・・開口部、14A・・・第1開口部、14B・・・第2開口部、15,15A・・・電子放出部、16・・・剥離層、17・・・導電部材層、20・・・基板、21,21R,21G,21B・・・単位蛍光体領域、22・・・光吸収層(ブラック・マトリックス)、23・・・隔壁、23A・・・隔壁頂面、23B・・・隔壁の開口領域、24・・・枠体、31・・・アノード電極ユニット、31A・・・アノードパネルの最外周部に位置するアノード電極ユニット、32・・・導電材料層、33・・・抵抗体層、34・・・樹脂層、41・・・給電部、41A・・・給電部凸部、42・・・給電部導電材料層、43・・・給電部抵抗体層、41B・・・給電部凹部、44・・・給電点、51・・・カソード電極制御回路、53・・・ゲート電極制御回路、53・・・アノード電極制御回路、60A,60B・・・ローラ、61・・・剥離部材、70・・・ロールコーター、71・・・エッチング液

Claims (5)

  1. (A)基板、
    (B)基板上に形成された複数の単位蛍光体領域、
    (C)各単位蛍光体領域を取り囲む格子状の隔壁、
    (D)導電材料層から成り、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニット、及び、
    (E)隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層、
    を備えた平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法であって、
    基板上に格子状の隔壁を形成した後、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成し、次いで、全面に導電材料層を形成した後、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去し、以て、各単位蛍光体領域上から隔壁上に亙り形成されたアノード電極ユニットを得る工程、及び、
    基板上に格子状の隔壁を形成した後、若しくは、隔壁によって取り囲まれた基板の部分の上に単位蛍光体領域を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、隣接するアノード電極ユニットを電気的に接続するための抵抗体層を形成する工程、
    を備えており、
    前記導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去する工程は、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に剥離部材を付着させた後、剥離部材を機械的に引き剥がす工程から成り、
    平面型表示装置用のアノードパネルは、隔壁の形成と同時に形成された凹凸形状を有する給電部を更に備え、
    アノードパネルの最外周部に位置するアノード電極ユニットは、給電部を介してアノード電極制御回路に接続され、
    導電材料層の形成と同時に、給電部の全面に給電部導電材料層を形成し、
    導電材料層の隔壁頂面に位置する部分の除去と同時に、給電部導電材料層の給電部凸部に位置する部分を除去し、
    抵抗体層の形成と同時に、給電部凸部に、給電部の隣接した凹部に位置する給電部導電材料層を電気的に接続するための給電部抵抗体層を形成することを特徴とする平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法。
  2. 全面に導電材料層を形成する前に、隔壁頂面上及び単位蛍光体領域上に樹脂層を形成する工程を更に備え、
    全面に導電材料層を形成した後、若しくは、導電材料層の隔壁頂面に位置する部分を除去した後、加熱処理を施すことで樹脂層を除去することを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法。
  3. 剥離部材は、粘着層あるいは接着層と、該粘着層あるいは接着層を保持する保持フィルムから成り、
    導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に剥離部材を付着させる方法は、剥離部材を構成する粘着層あるいは接着層を導電材料層の隔壁頂面に位置する部分に圧着する方法から成ることを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法。
  4. 単位蛍光体領域を取り囲む隔壁の部分の平面形状は略長方形であり、
    隔壁頂面上及び単位蛍光体領域上において、該長方形の短辺と平行に、長辺よりも狭い幅に樹脂層を塗布し、
    剥離部材の機械的な引き剥がしを、該長方形の長辺に平行な方向に沿って行うことを特徴とする請求項3に記載の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法。
  5. 1画素は、赤色発光単位蛍光体領域、緑色発光単位蛍光体領域、及び、青色発光単位蛍光体領域から構成されていることを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置用のアノードパネルの製造方法。
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