JP4602295B2 - 電子放出表示装置および電子放出表示装置の製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、電子放出表示装置に関するものであって、より詳しくは、抵抗層を備える電子放出素子、この電子放出素子を含む電子放出表示装置および電子放出表示装置の製造方法に関するものである。

一般に、電子放出素子は、電子源の種類によって、熱陰極を利用する方式と冷陰極を利用する方式とに分類される。

ここで、冷陰極を利用する方式の電子放出素子としては、電界放出アレイ（ＦＥＡ；Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ａｒｒａｙ）型、表面伝導エミッション（ＳＣＥ；Ｓｕｒｆａｃｅ−Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏｎ Ｅｍｉｓｓｉｏｎ）型、金属−絶縁層−金属（ＭＩＭ；Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｍｅｔａｌ）型および金属−絶縁層−半導体（ＭＩＳ；Ｍｅｔａｌ−Ｉｎｓｕｌａｔｏｒ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型などが知られている。

このうち、ＦＥＡ型電子放出素子は、電子放出部および駆動電極を備える。ＦＥＡ型電子放出素子の電子放出部の構成物質としては、仕事関数が低いか、縦横比の大きい物質が採用される。例えば、炭素系物質あるいは、ナノメートルサイズ物質を用いて電子放出部を形成して、真空中で形成される電界によって、電子放出部が容易に電子を放出する。ＦＥＡ型電子放出素子は、上記の電子放出の原理を利用する。

通常のＦＥＡ型電子放出表示装置は、真空容器を構成する第１基板および第２基板を備える。第１基板上には、電子放出部と共に、駆動電極としてカソード電極およびゲート電極が位置する。第２基板の一面には、蛍光層とアノード電極が位置する。電子放出部は、カソード電極に電気的に連結され、ゲート電極は、絶縁層を間において、カソード電極の上部に位置する。

上述した構成において、カソード電極およびゲート電極に所定の駆動電圧を印加すると、カソード電極とゲート電極との間の電圧差が臨界値以上となる画素の電子放出部周囲に電界が形成されて、当該電子放出部から電子が放出される。放出された電子は、アノード電極に印加された高電圧に引き寄せられ、対応する画素の蛍光層に衝突することによって、蛍光層を発光させる。

しかし、従来のＦＥＡ型電子放出表示装置では、その作用の際に、カソード電極やゲート電極に不安定な駆動電圧が印加されたり、カソード電極およびゲート電極の内部抵抗によって、電圧降下が発生したりする。特に、電子放出部を形成する際、後面露光工程を適用するために、カソード電極をＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）のような透明導電膜で形成する場合、このカソード電極は、金属導電膜で形成される場合より大きい抵抗を有するので、電圧降下が大きく発生する。また、電子放出部と駆動電極（カソード電極およびゲート電極）との形状精密度が低い場合、画素別の電子放出部に印加される電界強さに差が発生する。画素別の電界強さの差は、画素別の電子放出量の不均一に繋がり、画素別の輝度均一度を低下させて、表示品質を低下させる。

そこで、本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、画素別の電子放出均一度を向上させることができる電子放出素子、この電子放出素子を含む電子放出表示装置およびこの電子放出表示装置の製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によれば、カソード電極と；カソード電極と絶縁されて位置するゲート電極と；電子放出部と；カソード電極と電子放出部とに電気的に連結される抵抗層とを含み、抵抗層は、金属酸化物または金属窒化物から形成される電子放出素子が提供される。

本発明において、電子放出素子は、第１基板上において、第１基板の一方向に沿って形成されるカソード電極と；カソード電極と電気的に連結される電子放出部と；カソード電極と電子放出部とを電気的に連結する抵抗層と；カソード電極および抵抗層の上部に配置される絶縁層上に形成されるゲート電極と；を含んで構成される。電子放出素子は、カソード電極とゲート電極との交差領域に位置する。

金属酸化物または金属窒化物は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの組み合わせよりなる群から選択される金属を含むことができる。

本発明によれば、電子放出部とカソード電極とを電気的に連結する抵抗層は、耐熱性に優れるため、絶縁層の焼成などによる高温熱処理工程を経た後にも、抵抗層が安定した膜特性を備えるので、抵抗層の抵抗値を一定に維持することができる。よって、電子放出部および駆動電極の形状均一度が低くても、駆動電極（カソード電極およびゲート電極）から抵抗層を介して、画素別の電子放出部に印加される電界強さを均一に維持できる。従って、本発明の電子放出素子を電子放出表示装置に用いると、画素別の電子放出量を均一に維持でき、画素別の輝度均一度を向上できるので、電子放出表示装置の品質を向上できる。

カソード電極は、第１電極と、第１電極と所定の間隔をおいて位置する第２電極とを含み、電子放出部は、第１電極上に形成される。より詳細に説明すると、本発明において、カソード電極は、少なくとも一つ以上の第１電極と；少なくとも一つ以上の第１電極の外郭に位置するように形成され、少なくとも一つ以上の第１電極を配置するための開口部を備える第２電極と；を備えることができる。抵抗層は、各々の第１電極の両側において、第１電極および第２電極に接触するように形成されてよい。電子放出部は、各々の第１電極上に形成されてよい。

この場合、第１電極は、透明導電物質で形成され、第２電極は、金属で形成される。また、金属酸化物または金属窒化物は、第２電極を構成する金属と同一の金属で形成されてよい。

本発明によれば、第２電極は、少なくとも一つ以上の第１電極を囲むように配置され、かつ各々の第１電極の両側に接触するように形成される。そして、第１電極に接触する領域を含む第２電極の一部を処理（酸化または窒化）して抵抗層として用いるので、従来技術に比べて、抵抗層を形成する工程を簡略化できる。また、第２電極の一部を抵抗層とするので、抵抗層のミス・アライン（連結の不具合）による第１電極と第２電極との断線が発生しない。

上記課題を解決するために、本発明の第２の観点によれば、互いに対向配置される第１基板および第２基板と；第１基板上に形成されるカソード電極と；カソード電極に電気的に連結される電子放出部と；カソード電極と電子放出部とに電気的に連結される抵抗層と；カソード電極を覆いながら第１基板上に形成され、電子放出部に対応する開口部を備える拡散防止層と；絶縁層を間において拡散防止層上に形成され、電子放出部に対応する開口部を備えるゲート電極と；第２基板の一面に形成される蛍光層と；蛍光層の一面に位置するアノード電極とを含む電子放出表示装置が提供される。

抵抗層は、金属酸化物または金属窒化物から形成されてよい。

金属酸化物または金属窒化物は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの組み合わせよりなる群から選択される金属を含むことができる。

本発明によれば、カソード電極と電子放出部とを電気的に連結する抵抗層の耐熱性は、優れているため、絶縁層の焼成などによる高温熱処理工程を経た後にも、抵抗層が安定した膜特性を備えることにより、抵抗層の抵抗値を一定に維持することができる。よって、電子放出部および駆動電極の形状均一度が低くても、駆動電極（カソード電極およびゲート電極）から抵抗層を介して、画素別の電子放出部に印加される電界強さを均一に維持できる。従って、本発明の電子放出表示装置は、画素別の電子放出量を均一に維持でき、画素別の輝度均一度を向上できるので、品質を向上できる。

拡散防止層は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）、酸化チタン（ＴｉＯ）、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）、窒化チタン（ＴｉＮ）およびこれらの混合物よりなる群から選択される絶縁物質で形成されてもよい。

カソード電極は、第１電極と、第１電極と所定の間隔をおいて位置する第２電極とを含むことができ、電子放出部は、第１電極上に形成される。より詳細に説明すると、本発明において、カソード電極は、少なくとも一つ以上の第１電極と；少なくとも一つ以上の第１電極の外郭に位置するように形成され、少なくとも一つ以上の第１電極を配置するための開口部を備える第２電極と；を備えることができる。電子放出部は、各々の第１電極上に形成されてよい。

第１電極は、透明導電物質で形成され、第２電極は、金属で形成される。

抵抗層は、金属酸化物または金属窒化物から形成されてよく、金属酸化物または金属窒化物は、第２電極を構成する金属と同一の金属で形成されてよい。

第１電極は、少なくとも一つ以上で構成され、第２電極は、少なくとも一つ以上の第１電極の外郭に位置し、少なくとも一つ以上の第１電極を配置する開口部を備え、抵抗層は、各々の第１電極の両側において、第１電極および第２電極に接触するように形成されてよい。

本発明によれば、第２電極は、少なくとも一つ以上の第１電極を囲むように配置され、かつ各々の第１電極の両側に接触するように形成される。そして、第１電極に接触する領域を含む第２電極の一部を処理（酸化または窒化）して抵抗層として用いるので、従来技術に比べて、抵抗層を形成する工程を簡略化できる。また、第２電極の一部を抵抗層とするので、抵抗層のミス・アラインによる第１電極と第２電極との断線が発生しない。

第１電極は、第２電極の開口部内において、複数で配置されてもよく、第１電極が配置される方向に沿って、第１電極に電気的に連結される追加抵抗層をさらに含むことができる。

電子放出表示装置は、ゲート電極の上部で、ゲート電極と絶縁されて位置する集束電極をさらに含むことができる。

上記課題を解決するために、本発明の第３の観点によれば、基板上に、透明導電物質で少なくとも一つ以上の第１電極を形成する第１電極形成段階と；基板上に、少なくとも一つ以上の第１電極を囲んで、各々第１電極の両側において、第１電極の上面の一部と接触する第２電極を金属より形成する第２電極形成段階と；基板全体に拡散防止層を形成する拡散防止層形成段階と；拡散防止層に第１電極の表面の一部を露出する第１開口部、および、第１電極に接触する領域を含む第２電極の表面の一部を露出する第２開口部を形成する第１開口部および第２開口部形成段階と；第２開口部によって露出される第２電極の部位を、酸化または窒化させて抵抗層を形成する抵抗層形成段階とを含んで構成される電子放出表示装置の製造方法が提供される。

上記電子放出表示装置の製造方法は、基板全体に絶縁層を形成する絶縁層形成段階を、第１開口部および第２開口部形成段階の後で、さらに含むことができ、絶縁層形成段階では、絶縁層とともに抵抗層を形成することができる。

絶縁層形成段階は、基板全体に酸化物を塗布し、酸化物を乾燥および焼成する過程を含むことができる。絶縁層を構成する酸化物を焼成する時、第２開口部によって露出される第２電極の部位を酸化させて、金属酸化物から形成される抵抗層を形成することができる。

一方、絶縁層形成段階は、基板全体に窒化物を塗布し、窒化物を乾燥および焼成する過程を含むことができる。絶縁層を構成する窒化物を焼成する時、第２開口部によって露出される第２電極の部位を窒化させて、金属窒化物から形成される抵抗層を形成することができる。

本発明によれば、酸化物または窒化物から構成される絶縁層を焼成する時、第１電極に接触する領域を含む第２電極の一部を、第２開口部から、酸化または窒化できるので、絶縁層を焼成するとともに、第２電極の一部を抵抗層として形成できる。よって、従来技術に比べて、抵抗層を形成する過程を簡略化することができる。また、第２電極の一部を抵抗層とするので、抵抗層のミス・アラインによる第１電極と第２電極との断線が発生しない。

第１電極を構成する透明導電物質は、インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）またはインジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）であってもよく、第２電極を構成する金属は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの組み合わせよりなる群から選択されてよい。

以上説明したように本発明によれば、耐熱特性に優れた抵抗層を備えることによって、高温熱処理工程を経た後にも、抵抗層が安定した膜特性を備えるので、抵抗層の抵抗値を一定に維持することができる。従って、電子放出部および駆動電極の形状均一度が低くても、抵抗層を介して画素別の電子放出部に印加される電界強さを均一に維持できるので、画素別の電子放出部の電子放出量を均一に維持し、画素別の輝度均一度を向上でき、かつ電子放出表示装置の品質を向上できる。また、絶縁層を焼成する過程において、第２電極の一部が自然に抵抗層となるので、抵抗層の形成過程を簡略化することができる。また、抵抗層のミス・アラインによる第１電極と第２電極との断線が発生しない。

以下に添付図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。

（第１実施形態）
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の部分分解斜視図である。図２は、本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の部分断面図である。図３は、図１に図示した電子放出ユニットの部分平面図である。

図１〜図３に図示されているように、電子放出表示装置は、所定の間隔をおいて、平行に対向配置される第１基板１０および第２基板１２を含む。第１基板１０と第２基板１２との周縁には、密封部材（図示せず）が配置されて、第１基板１０および第２基板１２を接合させる。その後、第１基板１０と第２基板１２との間の内部空間が、例えば、１３３．２×１０^-６Ｐａの真空度となるように排気されるので、第１基板１０、第２基板１２および密封部材は、真空容器を構成する。本発明の実施形態において、電子放出表示装置は、第１基板１０上で形成されるカソード電極１４、電子放出部２０、抵抗層２２、拡散防止層２４、絶縁層２６、ゲート電極２８、および第２基板１２上に形成される蛍光層３０、黒色層３２、アノード電極３４を含んで構成されるが、各々構成要素については、以下で説明する。

第１基板１０の第２基板１２に対向する面には、第２基板１２に向かって電子を放出する電子放出ユニット１００Ａが形成される。第２基板１２の第１基板１０に対向する面には、電子によって可視光を放出して任意の発光または表示を行う発光ユニット１０２が形成される。

まず、電子放出ユニット１００Ａについて説明する。電子放出ユニット１００Ａは、以下で説明するカソード電極１４、電子放出部２０、抵抗層２２、拡散防止層２４、絶縁層２６、ゲート電極２８より構成される。第１基板１０の第２基板１２に対向する面上には、基本的に略帯状パターンで形成されるカソード電極１４が、第１基板１０の一方向（図１のｙ軸方向）に沿って配置される。

本発明の実施形態におけるカソード電極１４は、第１電極１６と、第１電極１６と所定の間隔をおいて位置する第２電極１８とを含む。第２電極１８は、第１電極１６が配置される開口部１８１を形成し、第１電極１６の外郭において、略帯状パターンで形成される。図１を参照して説明すると、本発明の実施形態において、少なくとも一つ以上の第１電極１６は、ｙ軸方向に沿って配置される。第２電極１８は、少なくとも一つ以上の第１電極１６の外郭に位置して、少なくとも一つ以上の第１電極１６を配置する開口部１８１を備える。ここで、カソード電極１４は、電子放出部２０の周囲に電界を形成する駆動電圧をゲート電極２８とともに印加する駆動電極に相当する。

第１電極１６は、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウムスズ酸化物）およびＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；インジウム亜鉛酸化物）などのような透明導電物質で形成されてもよい。第２電極１８は、第１電極１６より抵抗の低い導電物質、例えば、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの組み合わせよりなる群から選択される金属などで形成されてもよい。

第１電極１６上に電子放出部２０が形成され、第１電極１６と第２電極１８は、抵抗層２２によって電気的に連結される。より詳しく説明すると、抵抗層２２は、第１電極１６の両側において、第１電極１６および第２電極１８に接触するように形成されるので、抵抗層２２によって、第１電極１６と第２電極１８とは、電気的に連結される。そして、電子放出部２０は、第１電極１６上に形成されるので、電子放出部２０は、第１電極１６および抵抗層２２を介して、第２電極１８に電気的に連結されることになる。結果的に、電子放出部２０は、第１電極１６および第２電極１８より構成されるカソード電極１４に電気的に連結されることになる。また言い換えると、抵抗層２２は、カソード電極１４と電子放出部２０とに電気的に連結されることになる。

その結果、第２電極１８に駆動電圧が印加されると、電子放出部２０は、抵抗層２２と第１電極１６を通じて電子放出に必要な電流の供給を受ける。抵抗層２２は、例えば、１０３〜１０５Ωｃｍの比抵抗を備えることができる。

電子放出部２０は、真空中で電界が加えられると、電子を放出する物質、例えば、炭素系物質またはナノサイズ物質などで形成されてよい。電子放出部２０は、例えば、炭素ナノチューブ、黒鉛、黒鉛ナノファイバー、ダイヤモンド、ダイヤモンド状炭素、フラーレン（Ｃ６０）、シリコンナノワイヤーまたはこれらの組み合わせ物質を含むことができる。電子放出部２０の製造法としては、スクリーン印刷法、直接成長法、化学気相蒸着法あるいはスパッタリング法などが適用される。

本発明の実施形態において、抵抗層２２は、金属酸化物または金属窒化物から形成される。この金属酸化物または金属窒化物は、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの組み合わせよりなる群から選択される金属などを含むことができ、第２電極１８を構成する金属と同一の金属で形成されることが望ましい。

金属酸化物と金属窒化物は、耐熱特性に優れたサーメット（ｃｅｒｍｅｔ）であるので、抵抗層２２は、高温熱処理工程を経た後にも、安定した膜特性を備え、抵抗値を一定に維持することができる。

第１電極１６および第２電極１８は、第１基板１０上において、ｙ軸方向に沿って平行に位置し、抵抗層２２は、第１電極１６のｘ軸方向の両側で、第１電極１６および第２電極１８の両方と接触する。抵抗層２２の抵抗値は、第１電極１６と第２電極１８との間の距離ｄ（図３参照）または抵抗層２２の幅ｗ（図３参照）を変化させて調節することができる。

図１を参照に具体的に説明すると、抵抗層２２は、第１電極１６のｘ軸方向の両側に位置して、第１電極１６と第２電極１８との間で、第１電極１６の側面および第２電極１８の側面と接触することができ、第１電極１６の上面の一部にわたって位置することができる。

図１では、第１電極１６は、略四角形に形成され、第２電極１８の長さ方向（図１のｙ軸方向）に沿って、例えば、５個の第１電極１６が第２電極１８の開口部１８１の内側に位置する。そして、各々の第１電極１６上に、一つの略円形の電子放出部２０が位置する。しかし、第１電極１６と電子放出部２０の平面形状および第１電極１６の配列構造などは、示した例に限定されず、多様に変形することが可能である。また、図１では、５個の第１電極１６が示されているが、本発明の実施形態において、第１電極１６は、少なくとも一つ以上で形成されてよい。しかし、画素別の電子放出量を増加するためには、複数の第１電極１６が配置されることが望ましい。

なお、カソード電極１４上に、カソード電極１４を覆う拡散防止層２４が形成される。拡散防止層２４は、第２電極１８を構成する金属の絶縁層２６（以下で説明）に対する拡散を遮断して、絶縁層２６の耐電圧特性の低下を抑制する役割を果たす。

拡散防止層２４は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）および酸化チタン（ＴｉＯ）などのような酸化物、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）および窒化チタン（ＴｉＮ）などのような窒化物およびこれらの混合物よりなる群から選択される絶縁物質を含むことができる。

拡散防止層２４は、第１基板１０全体に形成されてもよく、電子放出部２０に対応する第１開口部２４１を形成して電子放出部２０を露出することができる。また、拡散防止層２４は、選択的に抵抗層２２に対応する第２開口部２４２を形成して、抵抗層２２を露出することができる。図２では、拡散防止層２４が、第１開口部２４１および第２開口部２４２を全て備える場合を示す。拡散防止層２４は、電子放出部２０より低い高さを備える。よって、拡散防止層２４は、電子放出部２０より放出される電子を妨害しない。

拡散防止層２４上において、第１基板１０全体に絶縁層２６が形成される。絶縁層２６は、スクリーン印刷などのような、いわゆる厚膜工程によって形成されてもよく、例えば、３μｍ以上、例えば、３〜１０μｍの厚さを備えることができる。絶縁層２６は、酸化物または窒化物から形成される。

なお、絶縁層２６上において、カソード電極１４と交差する方向（図１のｘ軸方向）に沿って、ゲート電極２８が略帯状パターンで形成される。カソード電極１４とゲート電極２８との交差領域が、実質的な画素領域を構成し、第２電極１８の開口部１８１と第１電極１６および電子放出部２０が、この交差領域に対応して位置する。

絶縁層２６には、電子放出部２０に対応する開口部２６１が形成され、ゲート電極２８には、電子放出部２０に対応する開口部２８１が形成されて、第１基板１０上において、電子放出部２０を露出することができる。絶縁層２６の開口部２６１およびゲート電極２８の開口部２８１は、略円形に形成されてもよく、電子放出部２０の幅より大きくて、第２電極１８の開口部１８１の幅より小さく形成されてよい。

次に、発光ユニット１０２について説明する。発光ユニット１０２は、以下で説明する蛍光層３０、アノード電極３４、黒色層３２から構成される。第１基板１０に対向する第２基板１２の一面には、蛍光層３０、例えば、赤色の蛍光層３０Ｒ、緑色の蛍光層３０Ｇ、青色の蛍光層３０Ｂが、互い所定の間隔をおいて形成される。蛍光層３０Ｒ、蛍光層３０Ｇ、蛍光層３０Ｂの各々の間には、画面のコントラスト向上のための黒色層３２が形成される。

基本的に、カソード電極１４とゲート電極１８との交差領域ごとに、蛍光層３０Ｒ、蛍光層３０Ｇ、蛍光層３０Ｂのうち、一色の蛍光層３０が対応して位置し、カソード電極１４の長さ方向（図１のｙ軸方向）に沿って、略帯状パターンで形成される。

また、蛍光層３０および黒色層３２の第１基板１０に対向する面上に、アルミニウム（Ａｌ）などのような金属膜から構成されるアノード電極３４が形成される。アノード電極３４は、外部から電子ビームの加速に必要な高電圧の印加を受けて、蛍光層３０を高電位状態に維持させ、電子放出部２０から放出される電子を引き寄せることができる。また、金属膜から構成されるアノード電極３４は、蛍光層３０から放射される可視光の中で、第１基板１０に向かって放射される可視光を、第２基板１２側に反射させて、画面の輝度を高める。

一方、アノード電極３４は、ＩＴＯ（インジウムスズ酸化物）などのような透明導電膜から形成されてもよい。この場合、アノード電極３４は、第２基板１２に対向する蛍光層３０および黒色層３２の一面に位置する。また、アノード電極３４として、上述した透明導電膜および金属膜をともに形成する構造も可能である。

なお、第１基板１０と第２基板１２との間には、真空容器に加えられる圧縮力を支持して、第１基板１０と第２基板１２との間隔を一定に維持するスペーサ３６（図２参照）が配置される。スペーサ３６は、蛍光層３０に影響を与えないように、黒色層３２に対応して位置する。

このように構成される電子放出表示装置において、ゲート電極２８とカソード電極１４とが交差する領域である一つの画素領域に位置する第１電極１６、第２電極１８、電子放出部２０、抵抗層２２、拡散防止層２４、絶縁層２６およびゲート電極２８が、電子放出のための一つの電子放出素子１０４を構成する。そして、一つの画素領域に位置する蛍光層３０、アノード電極３４が、電子放出素子１０４より放出された電子によって可視光を発光する発光素子を構成する。本発明の実施形態おいて、画素は、電子放出素子１０４と、電子放出素子１０４に対応する発光素子から構成される。上述した電子放出ユニット１００Ａは、第１基板１０上で形成される複数の電子放出素子１０４から構成される。発光ユニット１０２は、第２基板１２上で形成される複数の発光素子から構成される。

上述した構成の電子放出表示装置は、カソード電極１４、ゲート電極２８およびアノード電極３４に所定の電圧を供給して駆動する。例えば、カソード電極１４およびゲート電極２８のうちの一方の電極が、走査駆動電圧の印加を受けて、他方の電極が、データ駆動電圧の印加を受ける。そして、アノード電極３４は、電子ビームの加速に必要な電圧、例えば、数百〜数千ボルトの量の直流電圧の印加を受ける。

その結果、カソード電極１４とゲート電極２８との電圧差が臨界値以上である画素の電子放出部２０周囲に、電界が形成されて、電子放出部２０から電子が放出される。そして、放出された電子は、アノード電極３４に印加される高電圧に引き寄せられて、対応する画素の蛍光層３０に衝突することによって、所定の蛍光層３０を発光させる。

上述した駆動過程において、抵抗層２２が、電子放出部２０に印加される電流強さを均一に制御する。つまり、本発明の実施形態において、電子放出部２０とカソード電極１４とを電気的に連結する抵抗層２２は、耐熱性に優れているため、絶縁層２６の焼成などによる高温熱処理工程を経た後でも、抵抗層２２の膜特性を均一に維持できることにより、抵抗層２２の抵抗値を一定に維持できる。よって、カソード電極１４およびゲート電極２８から抵抗層２２を介して、電子放出部２０に印加される電界強さを均一にできる。従って、本発明の実施形態の電子放出表示装置は、駆動電極（カソード電極１４およびゲート電極２８）に不安定な駆動電圧が印加されたり、駆動電極に電圧降下が発生したり、電子放出部２０の形状均一度が高くなかったりしても、画素別の電子放出量を均一化でき、その結果、画素別の発光均一度を向上させることができる。

また、本発明の実施形態の電子放出表示装置は、カソード電極１４の第２電極１８が低い抵抗値を備えることによって、カソード電極１４の電圧降下と信号の歪曲を効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
図４は、本発明の第２実施形態に係る電子放出表示装置における電子放出ユニットの部分平面図である。

図４に示されているように、本実施形態の電子放出ユニット１００Ｂは、上述した第１実施形態の構成を基本構成として含みながら、第１電極１６のｙ軸方向の間に位置して、第１電極１６が配置される方向（図４のｙ軸方向）に沿って、第１電極１６の各々を電気的に連結する追加抵抗層３８をさらに含む。この時、拡散防止層２４’は、電子放出部２０を露出するための第１開口部２４１および抵抗層２２を露出するための第２開口部２４２と共に、追加抵抗層３８を露出するための第３開口部２４３を形成することができる。

本実施形態では、第２電極１８の狭い開口部１８１の領域に、複数の第１電極１６を配置する時、第１電極１６の位置に所定の誤差が発生しても、抵抗層２２と追加抵抗層３８によって、第２電極１８と第１電極１６を確実に電気的に連結することができる。その結果、第１電極１６と第２電極１８との断線による製造不良を防止して、工程安定性を優秀に確保することができる。また、本発明の第２実施形態の場合、抵抗層と第１電極１６との接触面積が拡大されるので、本発明の第１実施形態の場合に比べて、抵抗層２２と第１電極１６との接触抵抗を下げることができる。

（第３実施形態）
図５は、本発明の第３実施形態に係る電子放出表示装置における電子放出ユニットの部分平面図である。

図５に示されているように、本実施形態の電子放出ユニット１００Ｃは、上述した第１実施形態の第１電極１６が省略されて、電子放出部２０が第１基板１０上に直接形成され、電子放出部２０が、抵抗層２２'を通じて、第２電極１８と電気的に連結される構成を提供する。

つまり、本実施形態において、抵抗層２２'は、電子放出部２０のｘ軸方向の両側で、電子放出部２０の側面および第２電極１８の側面と接するように形成される。そして、拡散防止層２４”は、電子放出部２０および抵抗層２２’をともに露出する開口部２４４を形成することができる。

（第４実施形態）
図６は、本発明の第４実施形態に係る電子放出表示装置の部分断面図である。図６に示されているように、本実施形態の電子放出表示装置は、上述した第１実施形態の構成を基本構成として含みながら、追加絶縁層４０および集束電極４２をさらに含む。より具体的に説明すると、本実施形態の電子放出ユニット１００Ｄは、追加絶縁層４０および集束電極４２を含む。追加絶縁層４０および集束電極４２は、ゲート電極２８上で第１基板１０全体に形成され、電子ビーム通過のための開口部４０１、開口部４２１を形成する。集束電極４２は、追加絶縁層４０上に形成され、ゲート電極２８と絶縁される。追加絶縁層４０の開口部は、開口部４０１に相当し、集束電極４２の開口部は、開口部４２１に相当する。

集束電極４２は、画素領域ごとに一つの開口部４２１を形成して、一つの画素領域で放出される電子を包括的に集束したり、電子放出部２０ごとに、電子放出部２０に対応する一つの開口部４２１を形成して、各々の電子放出部２０で放出される電子を個別的に集束することができる。

次に、図７Ａ〜図７Ｉを参照して、本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置における電子放出ユニットの製造方法について説明する。

まず、図７Ａおよび図７Ｂに示されているように、第１基板１０上に、ＩＴＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ；インジウムスズ酸化物）やＩＺＯ（Ｉｎｄｉｕｍ Ｚｉｎｃ Ｏｘｉｄｅ；インジウム亜鉛酸化物）などの透明導電物質を用いて、所定のパターンで第１電極１６を形成する。第１電極１６は、略四角形に形成することができ、第１基板１０の一方向（図７Ｂのｙ軸方向）に沿って、平行に位置することができる。ここで、第１電極１６は、少なくとも一つ以上の個数で形成されてよく、各々の第１電極１６は、ｙ軸方向に沿って配置される。

次に、図７Ｃおよび図７Ｄに示されているように、第１基板１０上に、クロム（Ｃｒ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、アルミニウム（Ａｌ）、白金（Ｐｔ）およびこれらの組み合わせよりなる群から選択される金属などを用いて金属膜を形成し、この金属膜をパターニングして第２電極１８を形成する。

第２電極１８は、第１電極１６が配列される方向（図７Ｄのｙ軸方向）に沿って略帯状パターンで形成され、少なくとも一つ以上の第１電極１６の外郭に位置して、少なくとも一つ以上の第１電極１６を囲む開口部１８１を形成する。また、第２電極１８は、第１電極１６の両側から第１電極１６まで伸びて、第１電極１６と接する形状を有する。つまり、第２電極１８は、少なくとも一つ以上の第１電極１６を開口部１８１に配置できるような大きさで形成される。そして、第２電極１８は、各々の第１電極１６のｘ軸方向の両側で、各々の第１電極１６の上面の一部と接触するように形成される。その結果、第１電極１６および第２電極１８から構成されるカソード電極１４が形成される。

さらに、図７Ｅに示されているように、第１電極１６および第２電極１８を覆うように、第１基板１０全体に拡散防止層２４を形成する。拡散防止層２４は、酸化シリコン（ＳｉＯ_２）および酸化チタン（ＴｉＯ）などのような酸化物、窒化シリコン（Ｓｉ_３Ｎ_４）および窒化チタン（ＴｉＮ）などのような窒化物およびこれらの混合物よりなる群から選択される絶縁物質を含むことができる。また、拡散防止層２４は、スパッタリングなどのような薄膜工程によって、例えば、０．１〜１μｍの厚さで形成される。

その後、図７Ｆに示されているように、公知のフォトリソグラフィ工程などで拡散防止層２４をパターニングして、第１電極１６の表面の一部を露出する第１開口部２４１と、第１電極１６に接触する領域を含む第２電極１８の表面の一部を露出する第２開口部２４２とを形成する。第１開口部２４１には、その後、電子放出部２０が形成され、第２開口部２４２によって露出された第２電極１８の部位は、その後抵抗層２２となる。

次に、図７Ｇに示されているように、拡散防止層２４において、第１開口部２４１および第２開口部２４２が形成された後で、第１基板１０全体に絶縁物質を塗布し、絶縁物質を乾燥および焼成して絶縁層２６を形成する。従って、第２開口部２４２によって露出される第２電極１８の部位は、絶縁層２６に接触することとなる。絶縁物質の塗布には、スクリーン印刷法などを適用することができ、絶縁層２６の焼成は、例えば、５４０〜５７０℃の温度条件で行われる。絶縁層２６は、例えば、３〜１０μｍの厚さに形成することができ、酸化物または窒化物から形成される。

絶縁層２６を焼成する時、拡散防止層２４は、第２電極１８を構成する金属物質が絶縁層２６に拡散することを遮断して、絶縁層２６の耐電圧特性低下を抑制する。これとともに、絶縁層２６を焼成する過程で、拡散防止層２４の第２開口部２４２によって露出された第２電極１８の部位は、酸化または窒化されるので、第２開口部２４２によって露出された第２電極１８の部位は、抵抗層２２となる。ここで、第２開口部２４２によって露出される第２電極１８の部位は、第１電極１６に接触する第２電極１８の領域を含むので、形成された抵抗層２２は、第１電極１６および第２電極１８を電気的に連結することとなる。

つまり、絶縁層２６が酸化物である場合には、絶縁層２６を焼成する過程で絶縁層２６と接触する第２電極１８の部位は、第２開口部２４２より酸化され、金属酸化物から構成される抵抗層２２が形成される。絶縁層２６が窒化物である場合には、絶縁層２６を焼成する過程で絶縁層２６と接触する第２電極１８の部位は、第２開口部２４２より窒化されて、金属窒化物から構成される抵抗層２２が形成される。

一方、拡散防止層２４および絶縁層２６を形成する段階の前において、第２電極１８のうちの第１電極１６と接触する特定の部位を、予め酸化または窒化させて、抵抗層２２を形成することができる。この場合、拡散防止層２４は、電子放出部２０の開放のための第１開口部２４１のみを形成することができる。

さらに、図７Ｈに示されているように、絶縁層２６上に、金属膜４４を形成し、公知のフォトリソグラフィ工程などで金属膜４４をパターニングして、カソード電極１４との交差領域に開口部４４１を形成する。この開口部４４１は、拡散防止層２４の第１開口部２４１の幅より大きく形成され、第２電極１８の開口部１８１の幅より小さく形成される。

その後、図７Ｉに示されているように、金属膜４４の開口部４４１によって露出された絶縁層２６の部位をエッチングして、絶縁層２６に開口部２６１を形成し、公知のフォトリソグラフィ工程などで金属膜４４をカソード電極１４と交差する方向に沿って、略帯状でパターニングして、ゲート電極２８を形成する。よって、金属膜４４の開口部４４１は、ゲート電極２８の開口部２８１となる。

そして、拡散防止層２４の第１開口部２４１の内側の第１電極１６上に、電子放出部２０を形成する。

粉末状の電子放出物質などにビヒクルおよびバインダーなどの有機物を混合して、印刷に適した粘度を備えるペースト状の混合物を製作する。そして、第１電極１６上に、この混合物をスクリーン印刷した後、乾燥および焼成する過程によって、電子放出部２０を形成することができる。

一方、別途の電子放出部２０の製造方法は、以下の通りである。上述したペースト状の混合物に感光性物質を混合して、第１基板１０全体に当該混合物をスクリーン印刷し、第１基板１０の裏面から紫外線を照射する。第１電極１６を介して紫外線が照射された混合物の部位は、選択的に硬化され、現像によって未硬化の混合物を除去した後、乾燥および焼成する過程によって、電子放出部２０を形成することができる。

さらに別の製造方法として、電子放出部２０は、直接成長法、化学気相蒸着法またはスパッタリング法などのような工程によって形成することも可能である。

なお、上記では、本発明の第１実施形態に係る電子放出ユニット１００Ａの製造方法について説明したが、第１電極１６の間に追加抵抗層３８を形成して、拡散防止層２４’に第３開口部２４３を形成すれば、本発明の第２実施形態に係る電子放出ユニット１００Ｂを容易に製造することができる。

また、第１電極１６の形成過程を省略して、抵抗層の長さを拡大すると、本発明の第３実施形態に係る電子放出表示装置を容易に製造することができる。また、絶縁層２６とゲート電極２８の上部に、追加絶縁層４０および集束電極４２を形成し、追加絶縁層４０と集束電極４２に各々開口部を形成すると、本発明の第４実施形態に係る電子放出表示装置を容易に製造することができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の部分分解斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置における電子放出ユニットの部分平面図である。 本発明の第２実施形態に係る電子放出表示装置における電子放出ユニットの部分平面図である。 本発明の第３実施形態に係る電子放出表示装置における電子放出ユニットの部分平面図である。 本発明の第４実施形態に係る電子放出表示装置の部分断面図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、第１電極が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、第１電極が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、第２電極が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、第２電極が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、拡散防止層が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、拡散防止層に開口部が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、絶縁層が製造される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、金属膜に開口部が形成される段階を示す概略図である。 本発明の第１実施形態に係る電子放出表示装置の電子放出ユニット製造方法において、電子放出部が製造される段階を示す概略図である。

符号の説明

１０ 第１基板
１２ 第２基板
１４ カソード電極
１６ 第１電極
１８ 第２電極
２０ 電子放出部
２２、２２’ 抵抗層
２４、２４’、２４” 拡散防止層
２６ 絶縁層
２８ ゲート電極
３０ 蛍光層
３２ 黒色層
３４ アノード電極
４０ 追加絶縁層
４２ 集束電極
４４ 金属膜
１００Ａ、１００Ｂ 電子放出ユニット
１０２ 発光ユニット
１０４ 電子放出素子
１８１ 開口部
２４１ 第１開口部
２４２ 第２開口部
２６１、４０１、４２１、４４１ 開口部

Claims (11)

1. 互いに対向して配置される第１基板および第２基板と；
   前記第１基板上に形成され、第１電極と、前記第１電極と所定の間隔をおいて位置する第２電極と、を含むカソード電極と；
   前記カソード電極に電気的に連結されるように、前記第１電極上に形成される電子放出部と；
   前記第１電極と前記第２電極とに電気的に連結される抵抗層と；
   前記カソード電極を覆いながら前記第１基板上に形成され、前記電子放出部に対応する開口部を備える拡散防止層と；
   絶縁層を間において前記拡散防止層上に形成され、前記電子放出部に対応する開口部を備えるゲート電極と；
   前記第２基板の一面に形成される蛍光層と；
   前記蛍光層の一面に位置するアノード電極と；
   を含み、
   前記第１電極は、透明導電物質で形成され、前記第２電極は、金属で形成され、
   前記第１電極は、少なくとも一つ以上で構成され、
   前記第２電極は、少なくとも一つ以上の前記第１電極の外郭に位置し、少なくとも一つ以上の前記第１電極を配置する開口部を備え、
   前記抵抗層は、各々の前記第１電極の両側において、前記第１電極および前記第２電極に接触するように形成され、
   前記第１電極は、前記第２電極の前記開口部内において、複数で配置され、
   前記第１電極が配置される方向に沿って、前記第１電極に電気的に連結される追加抵抗層をさらに含むことを特徴とする、電子放出表示装置。
2. 前記抵抗層は、金属酸化物または金属窒化物から形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子放出表示装置。
3. 前記金属酸化物または前記金属窒化物は、クロム、モリブデン、ニオブ、ニッケル、タングステン、タンタル、アルミニウム、白金およびこれらの組み合わせよりなる群から選択される金属を含むことを特徴とする、請求項２に記載の電子放出表示装置。
4. 前記拡散防止層は、酸化シリコン、酸化チタン、窒化シリコン、窒化チタンおよびこれらの混合物よりなる群から選択される絶縁物質で形成されることを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電子放出表示装置。
5. 前記抵抗層は、金属酸化物または金属窒化物から形成され、
   前記金属酸化物または前記金属窒化物は、前記第２電極を構成する前記金属と同一の金属で形成されることを特徴とする、請求項１に記載の電子放出表示装置。
6. 前記ゲート電極の上部で、前記ゲート電極と絶縁されて位置する集束電極をさらに含むことを特徴とする、請求項１〜５のいずれかに記載の電子放出表示装置。
7. 基板上に、透明導電物質で少なくとも一つ以上の第１電極を形成する第１電極形成段階と；
   前記基板上に、少なくとも一つ以上の前記第１電極を囲んで、各々前記第１電極の両側において、前記第１電極の上面の一部と接触する第２電極を金属より形成する第２電極形成段階と；
   前記基板全体に拡散防止層を形成する拡散防止層形成段階と；
   前記拡散防止層に、前記第１電極の表面の一部を露出する第１開口部、および、前記第１電極に接触する領域を含む前記第２電極の表面の一部を露出する第２開口部を形成する第１開口部および第２開口部形成段階と；
   前記第２開口部によって露出される前記第２電極の部位を酸化または窒化させて、抵抗層を形成する抵抗層形成段階と；
   を含んで構成されることを特徴とする、電子放出表示装置の製造方法。
8. 前記第１開口部および第２開口部形成段階の後で、前記基板全体に、絶縁層を形成する絶縁層形成段階をさらに含み、
   前記絶縁層形成段階では、前記絶縁層とともに前記抵抗層を形成することを特徴とする、請求項７に記載の電子放出表示装置の製造方法。
9. 前記絶縁層形成段階は、前記基板全体に酸化物を塗布し、前記酸化物を乾燥および焼成する過程を含み、
   前記絶縁層を構成する前記酸化物を焼成する時、前記第２開口部によって露出される前記第２電極の前記部位は、酸化されて、金属酸化物から構成される前記抵抗層を形成することを特徴とする、請求項８に記載の電子放出表示装置の製造方法。
10. 前記絶縁層形成段階は、前記基板全体に窒化物を塗布し、前記窒化物を乾燥および焼成する過程を含み、
    前記絶縁層を構成する前記窒化物を焼成する時、前記第２開口部によって露出される前記第２電極の前記部位は、窒化されて、金属窒化物から構成される前記抵抗層を形成することを特徴とする、請求項８に記載の電子放出表示装置の製造方法。
11. 前記第１電極を構成する前記透明導電物質は、インジウムスズ酸化物またはインジウム亜鉛酸化物であり、
    前記第２電極を構成する前記金属は、クロム、モリブデン、ニオブ、ニッケル、タングステン、タンタル、アルミニウム、白金およびこれらの組み合わせよりなる群から選択されることを特徴とする、請求項７〜１０のいずれかに記載の電子放出表示装置の製造方法。

Images