JP4765397B2 - 電子放出パネル及び平面型表示装置 - Google Patents
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Description
第1パネル及び第2パネルの少なくとも一方の有効領域に、真空層の真空度を維持するためのゲッターが設けられており、第1パネルは、有効領域に冷陰極電界電子放出素子を備え、第2パネルは、有効領域にアノード電極と蛍光体層とを備え、
冷陰極電界電子放出素子は、
支持体上に設けられた絶縁層、
絶縁層上に設けられたゲート電極、
ゲート電極を貫通し、且つ、絶縁層に設けられた開口部、並びに、
開口部内に設けられた電子放出部、
から成り、
ゲッターは、ゲート電極上及び/又は隣り合うゲート電極の間の絶縁層上に設けられている平面型表示装置である。
(A)支持体、
(B)支持体上に形成され、第1の方向に延びる複数の帯状の第1電極、
(C)支持体及び第1電極上に設けられた絶縁層上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向に延びる複数の帯状の第2電極、並びに、
(D)第1電極と第2電極とが重複する重複部分に設けられ、第1電極及び第2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、
を少なくとも具備し、
少なくとも、第2電極の露出した部分の表面は、薄膜によって被覆されており、
薄膜を構成する材料のガス吸着能は、第2電極を構成する材料のガス吸着能よりも低いことを特徴とする。
電子放出パネルは、
(A)支持体、
(B)支持体上に形成され、第1の方向に延びる複数の帯状の第1電極、
(C)支持体及び第1電極上に設けられた絶縁層上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向に延びる複数の帯状の第2電極、並びに、
(D)第1電極と第2電極とが重複する重複部分に設けられ、第1電極及び第2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、
を少なくとも具備し、
少なくとも、第2電極の露出した部分の表面は、薄膜によって被覆されており、
薄膜を構成する材料のガス吸着能は、第2電極を構成する材料のガス吸着能よりも低いことを特徴とする。
(1)容器内に或る圧力(p1)のCO2ガスを充填する。
(2)このCO2ガスが吸着されると容器内の圧力は減少し、或る圧力(p2)で平衡状態となる。
(3)このとき(平衡圧:p2)の容器表面のガス吸着量は、(容器容積)×(p1−p2)で表される。
(4)操作(1)〜(3)を繰り返す。
といった方法で測定することができる。
電子放出部を取り囲むように、層間絶縁層を介して、第2電極及び絶縁層の上方には収束電極が形成されており、
収束電極の表面は、薄膜によって被覆されており、
薄膜を構成する材料のガス吸着能は、収束電極を構成する材料のガス吸着能よりも低い構成とすることができる。そして、このような構成を採用することによって、収束電極に中性ガスや陽イオンが衝突しても、収束電極からガスが放出されることを防止することができる。
(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(第1電極に相当する)、
(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(第2電極に相当する)、
(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。
(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。
(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。
(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層を形成する構成、
(2)基板上に、蛍光体層を形成し、蛍光体層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、蛍光体層の上に、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。
(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。
(A)支持体10、
(B)支持体10上に形成され、第1の方向(図1にX方向にて示す)に延びる複数の帯状の第1電極(以下、カソード電極11と呼ぶ場合がある)、
(C)支持体10及び第1電極(カソード電極11)上に設けられた絶縁層12上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向(図1にY方向にて示す)に延びる複数の帯状の第2電極(以下、ゲート電極13と呼ぶ場合がある)、並びに、
(D)第1電極(カソード電極11)と第2電極(ゲート電極13)とが重複する重複部分(電子放出領域EAと呼ぶ場合がある)に設けられ、第1電極(カソード電極11)及び第2電極(ゲート電極13)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15、
を具備している。
(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)、及び、
(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。
(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。
先ず、スピント型電界放出素子を製造する。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18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。
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。
次に、絶縁層12上に、ゲート電極用導電材料層(例えば、クロム層)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、クロム(Cr)から成り、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。
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13の(A)に示す構造を得ることができる。
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18を形成する(図13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18を形成することができる。剥離層18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。
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14の(A)に示すように、剥離層18上でオーバーハング形状を有する導電材料層19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。
その後、図14の(B)に示すように、リフトオフ法にて剥離層18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19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(図14の(C)参照)、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、スピント型電界放出素子を得ることができる。
次に、薄膜50を形成すべきでないカソードパネルCPの部分をレジスト層(図示せず)で覆う。そして、レジスト層で覆われていないカソードパネルCPの全面に、第2電極(ゲート電極13)の表面上における厚さが5nmとなるように、カーボン系材料、より具体的には、アモルファスカーボンから成る薄膜50を、DC型スパッタリング装置を用いて、スパッタリング法に基づき、支持体10に対して垂直方向から堆積させる。尚、この工程において、電子放出部15も薄膜50によって覆われる。薄膜50の厚さを5nmと薄くし、しかも、支持体10に対して垂直方向から薄膜50を堆積させ、更には、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ているので、薄膜50によってゲート電極13とカソード電極11とが短絡することは無い。
そして、表示装置の組み立てを行う。具体的には、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25にスペーサ40を取り付け、蛍光体層22と電子放出領域EA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枠体26を介して、周縁部において接合する。接合に際しては、枠体26とアノードパネルAPとの接合部位、及び、枠体26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26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26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10-5Pa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26とに囲まれた空間を真空にすることができる。
Claims (6)
- (A)支持体、
(B)支持体上に形成され、第1の方向に延びる複数の帯状の第1電極、
(C)支持体及び第1電極上に設けられた絶縁層上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向に延びる複数の帯状の第2電極、並びに、
(D)第1電極と第2電極とが重複する重複部分に設けられ、第1電極及び第2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、
を少なくとも具備し、
更に、電子放出部を取り囲むように、層間絶縁層を介して、第2電極及び絶縁層の上方には収束電極が形成されており、
少なくとも、第2電極の露出した部分の表面及び収束電極の表面は、薄膜によって被覆されており、
薄膜を構成する材料のガス吸着能は、第2電極及び収束電極を構成する材料のガス吸着能よりも低く、
第2電極の表面上における薄膜の厚さは、1nm乃至20nmであり、
薄膜の比抵抗値は、1×10 -2 Ω・m乃至1×10 14 Ω・mである電子放出パネル。 - 第2電極と第2電極との間に位置する絶縁層の部分は、前記薄膜によって被覆されている請求項1に記載の電子放出パネル。
- 薄膜を構成する材料は、カーボン系材料である請求項1に記載の電子放出パネル。
- 第1電極、絶縁層、第2電極、電子放出部、及び、収束電極によって、冷陰極電界電子放出素子が構成されている請求項1に記載の電子放出パネル。
- 電子放出部は、前記薄膜によって被覆されている請求項4に記載の電子放出パネル。
- 電子放出パネルと、アノード電極及び蛍光体層が設けられたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、電子放出パネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空状態となっている平面型表示装置であって、
電子放出パネルは、
(A)支持体、
(B)支持体上に形成され、第1の方向に延びる複数の帯状の第1電極、
(C)支持体及び第1電極上に設けられた絶縁層上に形成され、第1の方向とは異なる第2の方向に延びる複数の帯状の第2電極、並びに、
(D)第1電極と第2電極とが重複する重複部分に設けられ、第1電極及び第2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、
を少なくとも具備し、
更に、電子放出部を取り囲むように、層間絶縁層を介して、第2電極及び絶縁層の上方には収束電極が形成されており、
少なくとも、第2電極の露出した部分の表面及び収束電極の表面は、薄膜によって被覆されており、
薄膜を構成する材料のガス吸着能は、第2電極及び収束電極を構成する材料のガス吸着能よりも低く、
第2電極の表面上における薄膜の厚さは、1nm乃至20nmであり、
薄膜の比抵抗値は、1×10 -2 Ω・m乃至1×10 14 Ω・mである平面型表示装置。
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