JPH07111869B2 - カソ−ドルミネツセンス型表示手段の製造方法 - Google Patents

カソ−ドルミネツセンス型表示手段の製造方法

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JPH07111869B2
JPH07111869B2 JP1262387A JP1262387A JPH07111869B2 JP H07111869 B2 JPH07111869 B2 JP H07111869B2 JP 1262387 A JP1262387 A JP 1262387A JP 1262387 A JP1262387 A JP 1262387A JP H07111869 B2 JPH07111869 B2 JP H07111869B2
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    • HELECTRICITY
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電界放出または冷陰極放出によつて励起された
カソードルミネツセンスを利用する表示装置の製造方法
に関するものである。特に本発明は、固定画像の表示可
能な単純なマトリツクス表示装置の製造や、テレビジヨ
ン等のような動画像の表示可能な複雑な複合画面の製造
に応用することができる。
先行技術 電界放出によつて励起されるカソードルミネツセンスを
利用した表示手段の一例が、本出願者による1984年7月
27日出願のフランス特許出願第8411986号に記載されて
いる。この出願による表示手段の拡大透視図が第1図に
示されている。
この表示手段の場合、2個の対向ガラス壁4,6を備えた
表示セル2が真空中に固定配置されている。セル2の下
側壁6には、カソード用として第1平行導電帯群8と、
グリツド用として第2平行導電帯群10が設けられてい
る。導電帯群10は導電帯群8に対して直角に配置され、
両者は連続的な絶縁被膜12、具体的にはシリカ被膜で互
いに絶縁されている。
カソード8の端縁部9は、カソードの電気的接続を可能
にするため、絶縁材で覆われておらず、また、グリツド
10とも重なつていない。
導電帯8,10は、それぞれコラムとロウを形成する。そし
て、各ロウ、コラムの交点がそれぞれの単位表示点14に
相当する。
導電帯すなわち各グリツド10と、絶縁層12には多数の開
口16が設けられており、これらの開口にはマイクロ電子
銃またはマイクロエミツタが挿入される。各単位表示点
14には複数のマイクロエミツタが対応する。
第2図に示すように、各マイクロエミツタは、適切な電
界が与えられたときに電子を放出する金属製円錐18で形
成されている。これら金属性円錐18は、底面をカソード
8上に直接設置し、円錐頂点が導電帯10とほぼ同一水準
に合わせられている。円錐の底面直径と高さは1μm程
度に決められる。
第1図に示されるように、セル2の上側壁4にはアノー
ド用の連続的な導電被膜20が設けられている。アノード
20には、マイクロエミツタ18からの電子衝突が生じたと
きに発光する発光材被膜22が施されている。
マイクロエミツタ18による電子放出は、相対向するカソ
ード8とグリツド10、さらにアノード20が同時に付勢さ
れたときに生じる。具体的には、アノード20は接地さ
れ、グリツド10は電源24によつて、アノード電位以下ま
たはアノード電位に設定される。カソード8は電源26に
よつて、グリツドに対して負にバイアスされている。カ
ソード8とグリツド10を順次付勢して行くことによつ
て、表示セル2上に点像が現れる。像はセルの上側壁4
側から見ることができる。
一つの表示点14、すなわちカソード・グリツド交点当た
りのマイクロエミツタ18の個数は一般に多く、そうする
ことによつて、表示点間の放出特性の均一性を高めるこ
とができる(実効値効果)。しかし、これはマイクロエ
ミツタの冗長につながるので、ある割合で不機能マイク
ロエミツタを混在させることも可能である。
実際には、マイクロエミツタの個数は104〜105個/mm2
なる。したがつて、従来の製造方法ではカソードおよび
グリツドに対してエミツタを正確に位置決めする必要が
あるので、工程が複雑になると同時に表示手段の製造コ
ストも上がる。
発明の概要 以下に述べるように、本発明は電界効果によるカソード
ルミネツセンスを利用した表示装置を製造するための、
比較的単純で手順の簡単な方法に関するものである。
具体的には、本発明はカソードルミネツセンスを利用し
た表示装置を製造するための方法であつて、絶縁基板上
に第1導電被膜を設ける段階、前記第1導電被膜をエツ
チングすることによつてカソード用の第1平行導電帯を
設ける段階、上記で得られた構造に第2絶縁被膜を設け
る段階、前記第2被膜上に第3導電被膜を設ける段階、
前記第2被膜および第3被膜上に全体に分布するように
開口群を設ける段階、エツチングされた前記第3被膜上
に、前記開口群を覆わない状態で第4被膜を設ける段
階、上記で得られた構造に、電子放出材で第5被膜を設
ける段階、前記電子放出材を前記開口内に保持した状態
で、前記第4被膜内の余剰電子放出材料を除去するため
に前記第4被膜を除去する段階、前記第3被膜および第
2被膜をエツチングすることによつて前記第1導電帯の
少なくとも一方の端部を露出させる段階、前記第3被膜
をエツチングすることにより、前記第1平行導電帯と交
差する状態でグリツド用の第2平行導電帯を設ける段
階、相対向するアノードおよびカソードルミネツセンス
材を前記第2導電帯から形成する段階が含まれ、上記順
序で上記各段階が実行される。
なお、「全表面にわたつて分布する開口」と云う表現
は、カソードおよびカソード間ギヤツプに対向して形成
された開口を意味するものとする。
本方法は簡易性が特徴である。特に、第2被膜および第
3被膜が形成され、表示手段全体に分布する開口内にマ
イクロエミツタを設ける際に、カソードおよびグリツド
に対する位置決めを必要としない。カソード・グリツド
交点に位置するマイクロエミツタのみが実質的に有効に
機能する。
絶縁基板上へのカソード導体の接着性を改善するために
は、基板とカソード形成用の第1導電被膜との間に、中
間絶縁被膜を設けると効果的である。
マイクロエミツタへのアクセス抵抗を最小にするため
に、第1導電被膜には良導電材料を使用することが必要
である。さらに、第1導電被膜に関する条件として、第
2絶縁被膜との共存性、特に接着性、そして、第2絶縁
被膜のエツチング法に対して反応しないことが必要であ
る。したがつて、第1導電被膜の材料としては、酸化イ
ンジウム(II)、二酸化すず、アルミニウムの中から選
ぶのが好ましい。
酸化インジウム(II)や二酸化すずは、固定画像表示用
などの比較的単純な小画像スクリーンを製造する場合に
使用されることが多い。一方、大形複合画面、特にテレ
ビジヨンなどの動画像表示用スクリーンを製造する場合
には、アルミニウムを使用することが好ましい。
カソード・グリツド間の容量を最小化することにより、
マイクロエミツタの応答時間を最小化しようとすれば、
第2絶縁被膜の誘電率を最小にする必要がある。そのた
めには、第2絶縁被膜の材料として二酸化けい素(Si
O2)、すなわちシリカを使用することが好ましい。
この二酸化けい素被膜は化学的気相法やカソードスパツ
タリング、真空蒸着によつて形成することが可能であ
る。しかし、均質かつ均等厚の酸化被膜の形成を可能に
すると云う意味から、化学的気相法が有利である。
絶縁被膜、特に二酸化けい素被膜の開口は、周知の湿式
または乾式エツチング法によつて形成することが可能で
ある。
グリツド形成用の第3導電被膜は、二酸化けい素などの
第2絶縁被膜との接着性が良く、マイクロエミツタ製作
に使用される異部材に対する化学的耐性の良い材料で形
成しなければならない。そのため、第3導電被膜の材料
としては、ニオビウム、タンタル、アルミニウムの中か
ら選んだ金属材料が好ましい。
再現性の良い方法で、第3導電被膜に約1ミクロンの開
口群を設けるためには、異方性乾式エツチング法を用い
た開口形成が好ましい。
マイクロエミツタを正確に画定するために、第5被膜蒸
着用マスクとしての第4被膜の材質は金属、特にニツケ
ルとする。この第4ニツケル被膜を蒸着する際、第2被
膜および第3被膜内の開口が閉塞されないように、傾斜
真空蒸着法を用いるのが好ましい。さらに、この金属被
膜を除去する場合には、電気化学的に溶解することが好
ましい。
第5被膜の材質選択は、電界効果による放出または冷陰
極放出に関する材料の特性に大きく依存し、さらに、マ
イクロエミツタの形成段階で行われる第4被膜の蒸着お
よび除去方法に対する化学的耐性にも大きく依存する。
具体的には、電子放出材料として、ハフニウム、ニオビ
ウム、モリブデン、ジルコニウム、六ホウ化ランタン
(LaB6)、炭化チタン、炭化タンタル、炭化ハフニウ
ム、炭化ジルコニウムなどが使用可能であるが、本発明
の実施例ではモリブデンを使用する。
以下に、添付図面に従つて本発明の非限定的実施例を詳
細に説明する。
好適実施例 第3図において、まず、平面度と表面状態を良くするた
めに下側基板6の洗浄を行い、マイクロエミツタの最適
製造条件を作る。基板6はセラミツクまたはガラスで構
成することができる。次に、カソードスパツタリングに
より、基板6上に約100nmの厚さで二酸化けい素被膜7
が設けられる。この絶縁被膜7は酸化インジウム(II)
からなる導電被膜8aで被覆される。被膜8aの厚さは160n
mであつて、これはカソードスパツタリングによつて形
成することができる。なお、後の工程でこの被膜内にカ
ソード8が形成される。
続いて、従来の写真製版技術(沈積、照射、現像)を用
いて、カソードの原像となる樹脂製陽画マスク11が形成
される。マスク11を介して酸化インジウム(II)被膜を
エツチングすることにより、第4図に示すように、ピツ
チP=1mm、幅0.7mmのカソード8群が形成される。被膜
8aは、110℃に加熱されたオルトリン酸を用いて化学的
にエツチングされる。酸化インジウム(II)被膜8aは、
その膜厚全体がエツチングされる。その後、化学的溶解
によつて樹脂マスクが除去される。
このようにして形成された構造、すなわちカソード8お
よび絶縁被膜7の露出部の上に、酸素、フオスフイン、
シランの各気体を用いた化学的気相蒸着法によつて、第
5図に示すような二酸化けい素被膜12が形成される。酸
化被膜12の厚さは1μmである。次に、酸化被膜12は導
電被膜10aによつて完全に被覆される、後続工程で、こ
の導電被膜内にグリツドが形成される。被膜10aは、ニ
オビウム材を用いて0.4μmの厚さで真空蒸着される。
導電被膜10aの上には、従来の写真製版技術(樹脂沈
積、照射、現像)を利用して樹脂マスク13が形成され
る。樹脂マスク13は、グリツド被膜10aおよび絶縁被膜1
2に形成される開口群の陽画原像となる。
本発明によれば、開口数が多いため、これら開口群の位
置決めをする必要はない。さらに、樹脂マスク13は、そ
のマスク表面全体、特に、表示目的のために裏返された
帯域14の外側領域17に開口15が分布するように作られて
いるので(カソードとグリツドの交点で画定される単位
表示点)、樹脂13の照射21に使用されるフオトマスク19
の形成と、構造上での位置決めを容易にする。
次に第6図において、樹脂マスク13を通して、グリツド
材被膜10aおよび絶縁被膜12に開口群16が形成される。
これらの開口16は被膜10a,12を貫通している。続いて、
被膜10a,12はエツチングされる。被膜10aのエツチング
は、六フツ化硫黄(SF6)のプラズマを利用した反応イ
オンエツチング法によつて行われる。導電被膜10a内に
形成される開口16の直径は1.3±0.1μmである。開口16
はシリカ被膜12内に形成されるが、その方法として、例
えば、フツ化水素酸とフツ化アンモニウムからなるエツ
チング溶液に本構造物を浸す化学的エツチング法によつ
て開口を形成することができる。この工程に続いて、樹
脂マスク13が化学的に除去される。このようにして形成
された開口16の概観が第7図に示されている。
次に、マイクロエミツタの製造工程について述べる。ま
ず、開口群16の施された被膜10a上に、構造表面に対し
て傾斜した方向からニツケル被膜23を真空蒸着させる。
蒸着軸と被膜構造12aの間の角度αは約15゜にする。ニ
ツケル被膜23の厚さは150nmである。この蒸着法によれ
ば、開口16が閉塞されることがない。
次に、第8図に示されるように、構造全体に厚さ1.8μ
mのモリブデン被膜18aが蒸着される。この蒸着は構造
表面に対して垂直な入射角で行われ、この方法によれ
ば、各開口16内に高さ1.2〜1.5μmのモリブデン円錐18
を形成することが可能である。次に、電気化学的手法を
用いてニツケル被膜23を選択的に溶解することにより、
第9図に示すように、開口の施されたニオビウム被膜10
aが開放され、電子放出用のマイクロエミツタ18が現れ
る。
次に、第10図に示すように、カソード8の端部9を開放
してカソードへの電気接続が可能な状態にするために、
被膜10aおよび絶縁被膜12をエツチングする。このエツ
チングは樹脂マスクを通して行われる。この場合の樹脂
マスクは図示されていないが、従来の写真製版技術を用
いて作られるものであつて、マスク形成樹脂は、ニオビ
ウム被膜10aおよび二酸化けい素被膜12に形成された全
ての開口18を覆う必要があるため、十分に高い粘性を持
つ樹脂材料を使用しなければならない。上記と同様に、
ニオビウム被膜10aは反応イオンエツチング法によつて
エツチングされ、シリカ被膜12は化学的にエツチングさ
れる。
次に、ニオビウム被膜10aに形成されるグリツド10の原
像としての樹脂マスク25が上記構造上に形成される。こ
の樹脂マスクは従来の写真製版技術によつて形成され
る。続いて、導電帯8に対して直角に配置された導電帯
10を開放するために、六フツ化硫黄を用いた乾式反応イ
オンエツチングが行われる。その後、化学的エツチング
によつて樹脂マスク25が除去される。マスク25を除去し
た状態の構造を第11図に示す。
第12図に示すように、表示セル2に相当する酸気インジ
ウム(II)(In2O3)または二酸化すず(SnO2)からな
る導電被膜20がカソードスパツタリング法によつてガラ
ス基板4の上に蒸着される。被膜20の厚さは約100nmで
ある。アノード20上には、カソードスパツタリング法に
よつてカソードルミネツセンス被膜22が施される。被膜
22の材質は酸化亜鉛で、その厚さは1μmである。
アノードおよびカソードルミネツセンス材の施された基
板4はグリツド10上に設置される。カソードルミネツセ
ンス材22とグリツド10の間は、不規則に配置されたガラ
ス製スペーサ27によつて30〜50μmの間隔に保たれる。
アノード20の周縁は溶融ガラス29でセルの底部に溶接す
ることにより、ハーメチツクシールされる。そして、こ
のようにして得られる組立体は真空中に設置される。
上記記述は限定的な意味を持つものではなく、本発明の
請求範囲内で修正が可能である。特に、各被膜の厚さや
特性は変更可能である。また、エツチングや蒸着の方法
についても変更可能である。
本発明による製造工程におけるそれぞれの段階は、その
実行が簡単なことが利点であり、本分野の技術者には容
易に習得することができ、そして、表示手段の製造にお
いて良好な再現性と均質性が得られる。さらに、カソー
ドおよびグリツドに対して正確な位置決めを行わずにセ
ル全体にわたつてエミツタを設けることができるので、
表示手段の製造が非常に簡単になる。
【図面の簡単な説明】
第1図はカソードルミネツセンス型表示手段の分解透視
図、 第2図は第1図中のマイクロエミツタ部分の拡大図、 第3図〜第6図、第10図〜第12図は本発明の各段階を示
す図、 第7図〜第9図はマイクロエミツタを示す拡大図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ロベール メイエル フランス国サン イスミェール,シュマン ドウ ラ リミトウ サン ナザイル レゼイム(番地なし) (72)発明者 フィリップ ラムボウ フランス国 グルノーブル,リュ ゲイ ルサック,32 (56)参考文献 特開 昭49−122269(JP,A)

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】カソードルミネッセンス型表示手段の製造
    方法において、(a)絶縁基板上に第1導電被膜を設け
    る段階、(b)前記第1導電被膜をエッチングすること
    によってカソード用の第1平行導電帯を設ける段階、
    (c)上記段階(b)で得られた構造に第2絶縁被膜を
    設ける段階、(d)前記第2被膜上に第3導電被膜を設
    ける段階、(e)前記第2被膜および第3被膜上に全体
    に分布するように開口群を設ける段階、(f)エッチン
    グされた前記第3被膜上に、前記開口群を覆わない状態
    で第4被膜を設ける段階、(g)上記段階(f)で得ら
    れた構造に、電子放出材で第5被膜を設ける段階、
    (h)前記電子放出材を前記開口内に保持した状態で、
    前記第4被膜内の余剰電子放出材料を除去するために前
    記第4被膜を除去する段階、(i)前記第3被膜および
    第2被膜をエッチングすることによって前記第1導電帯
    の少なくとも一方の端部を露出させる段階、(j)前記
    第3被膜をエッチングすることにより、前記開口群の位
    置に関係なく前記第1平行導電帯と交差する状態でグリ
    ッド用の第2平行導電帯を設ける段階、(k)相対向す
    るアノードおよびカソードルミネッセンス材を前記第2
    導電帯に載置する段階を含むことを特徴とする前記製造
    方法。
  2. 【請求項2】特許請求の範囲第1項において、前記基板
    と前記第1被膜の間に中間絶縁被膜を設けることを特徴
    とする前記製造方法。
  3. 【請求項3】特許請求の範囲第1項において、前記第1
    被膜の材質が酸化インヂウム(II)、酸化すず、アルミ
    ニウムの中から選択されることを特徴とする前記製造方
    法。
  4. 【請求項4】特許請求の範囲第1項において、前記第2
    被膜の材質が二酸化けい素(SiO2)であることを特徴と
    する前記製造方法。
  5. 【請求項5】特許請求の範囲第1項において、前記第2
    被膜が化学的気相法によって形成されることを特徴とす
    る前記製造方法。
  6. 【請求項6】特許請求の範囲第1項において、前記第3
    被膜の材質がニオビウム、タンタル、アルミニウムの中
    から選択されることを特徴とする前記製造方法。
  7. 【請求項7】特許請求の範囲第1項において、異方性乾
    式エッチングによって前記第3被膜に前記開口群が形成
    されることを特徴とする前記製造方法。
  8. 【請求項8】特許請求の範囲第1項において、前記第4
    被膜の材質のニッケルとし、前記第4被膜が電気化学的
    溶解によって除去されることを特徴とする前記製造方
    法。
  9. 【請求項9】特許請求の範囲第1項において、前記構造
    の表面に関して傾斜真空蒸着によって前記第4被膜が形
    成されることを特徴とする前記製造方法。
  10. 【請求項10】特許請求の範囲第1項において、前記第
    5被膜がモリブデンの真空蒸着によって形成されること
    を特徴とする前記製造方法。
  11. 【請求項11】特許請求の範囲第1項において、前記ア
    ノードが透明絶縁支持体上に設けられ、連続的なカソー
    ドルミネッセンス材被膜で覆われた連続的な導電被膜で
    形成されることを特徴とする前記製造方法。
JP1262387A 1986-01-24 1987-01-23 カソ−ドルミネツセンス型表示手段の製造方法 Expired - Lifetime JPH07111869B2 (ja)

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JPS62172631A JPS62172631A (ja) 1987-07-29
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