JPH0765698A - 電極及びこれを用いた表示装置及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 Ｎｂを主体とする電極の加熱時の酸化膜生成
を回避し、導電性を確保する。 【構成】 主としてＮｂより成る電極の少なくとも一部
をＮｂＧａ合金として構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、段差構造部上に被着し
て好適な比較的延性、展性に優れたＮｂを主成分とする
電極、またはこれを用いた表示装置及びその製造方法に
係わる。

【０００２】

【従来の技術】低電圧励起で比較的解像度が高いディス
プレイとして、電界放出型マイクロカソードを用いたい
わゆるＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）
型の表示装置の研究開発が進められている。

【０００３】このＦＥＤ型の表示装置は、微細加工によ
って作製した微小な円錐状のカソード、いわゆる電界放
出型カソードから電子をとりだし、対向する蛍光体を励
起することによって信号の表示を行う超薄型のディスプ
レイである。この一例の略線的拡大斜視図を図５に示
す。

【０００４】図５において１はガラス等より成るカソー
ドパネルで、これの上に例えばストライプ状にＣｒ等よ
り成るカソード電極２がパターニング形成され、ＳｉＯ
₂ 等より成る絶縁層３を介して、ゲート電極４が例えば
カソード電極２と直交するストライプ状にパターニング
形成される。そして、各カソード電極２及びゲート電極
４の交叉部に単数又は図示の例では複数の微細な孔部５
が設けられて、各孔部５の内部にカソードが形成されて
電極構体１０が構成される。

【０００５】また、ガラス等より成る前面パネル１１の
内側には、例えばカラー表示を行う場合は、ＩＴＯ（Ｉ
ｎ、Ｓｎの混合酸化物）等より成る透明電極１２を介し
て各色即ちＲ（赤）、Ｇ（緑）及びＢ（青）の蛍光体１
３が例えばストライプ状に形成されて成る。そして、図
示しないが各パネル１、１１を、これらの間に所定の大
きさ、例えば数１００μｍ程度のスペーサを介して、シ
ール材等により気密に封止して、所定の真空度に保持さ
れた表示装置が構成される。

【０００６】上述のカソード部の略線的拡大斜視図を図
６に示す。図６において、図５に対応する部分には同一
符号を付して重複説明を省略する。各電極２、４及び絶
縁層３がそれぞれスパッタリング、真空蒸着等により順
次積層形成された後、例えばウェットエッチングを施し
て孔部５が設けられる。更にこの上に、斜め方向からの
蒸着、スパッタリング等を例えばカソードパネル１を回
転しながら行って孔部５内にほぼ円錐状のＭｏ等より成
る電界放出型カソード６が形成される。

【０００７】この場合、電界放出型カソード６とゲート
電極４との間に電界強度で１０⁶ 〜１０⁸ Ｖ／ｃｍ程
度、電圧で数１０〜１００Ｖ程度の電界を印加すると、
カソード６の先端部から電子が電界放出効果によって飛
び出して、対向する蛍光体側の透明電極１２を所定の例
えば３００Ｖ程度の電位とすることによって蛍光体に電
子が照射され、発光表示が行われる。

【０００８】このように電界放出型カソード６を電子放
出源として利用する場合、数億個程度の微小なサイズの
カソード６を形成して、例えば１０μｍピッチ程度で配
置することにより、低電圧従って低消費電力の薄型表示
装置を得ることができる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】このようにカソード電
極２とゲート電極４とを格子状に交叉させたパターンと
して形成する場合、ゲート電極４はその延長方向に段差
を有するパターンとして被着形成されることとなる。従
来このような電極材料としてＭｏ、ＷＳｉ_x 等が用いら
れていたが、上述したように段差形状の上に被着すると
亀裂が生じる等の不都合があり、延性及び展性に優れ且
つ放出ガスが少なく、また電子の衝撃に強く耐熱性に優
れたＮｂやＴａ等の材料が用いらるようになっている。

【００１０】ところが、Ｎｂは空気中で加熱されると強
固な酸化膜が形成されて表面が不導体となってしまうた
め、上述したような表示装置を構成する場合に、その内
部を真空排気する際の通電加熱時において表面に酸化膜
が形成されてしまい、しかもこのＮｂ酸化膜が極めて強
固でＨＣｌ等により簡単に除去することが難しいという
問題がある。従って現状では不導体膜生成後に研磨を行
う方法が検討されているが、電極自体が薄膜であるため
研磨は困難であり、特に上述したようなＦＥＤにおいて
所望の真空度を得るために、電界放出型カソードから電
子を飛ばしながら排気を行おうとすると、加熱排気中に
酸化が進んでしまうため、Ｎｂ電極の導電性を保持する
ことが難しい。

【００１１】これに対し、Ｎｂ電極上に空気中で加熱さ
れても良導電性の金属を被覆する方法が考えられるが、
工程数が増加するとか歪みを生じるなどして生産性の低
下を招く恐れがある。

【００１２】本発明は、このような問題に鑑みてＮｂを
主体とする電極の加熱時の不導体化を回避し、特に上述
したような電界放出型カソードを用いた表示装置の製造
にあたって歩留り及び生産性の向上をはかることを目的
とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、図１にその一
例の略線的拡大断面図を示すように、主としてＮｂより
成る電極２２の少なくとも一部をＮｂＧａ合金として構
成する。

【００１４】また本発明は、その一例の略線的拡大斜視
図を図２に示すように、電子放出源を構成する電極構体
１０に対向して蛍光面２０を設け、その電極構体１０の
少なくとも一部の電極、この例においてはゲート電極４
を、主としてＮｂより成り少なくともその一部をＮｂＧ
ａを含む合金より構成する。

【００１５】また更に本発明は、上述の構成において、
カソード電極２上に、電子放出物質から成る電界放出型
カソード６を設けると共に、絶縁層３を介して電界放出
型カソード２に対応する孔部５が設けられたゲート電極
４を配置して電極構体１０を構成し、この電極構体１０
に対向して蛍光面２０を設ける構成とする。

【００１６】更に本発明は、上述の構成による表示装置
の製造方法において、少なくとも上記電極構体１０の加
熱工程の前に、その主としてＮｂより成る少なくとも一
部の電極の上にＧａ又はＧａ合金を塗布し、少なくとも
上記蛍光面２０の脱ガス工程の前に、上述の電極上の余
分の塗布Ｇａ又は塗布Ｇａ合金を除去する。

【００１７】

【作用】上述したように本発明においては、延性、展性
に優れたＮｂを主成分とする電極（Ｎｂ電極）の一部を
極めて酸化しにくいＧａとＮｂとの合金により構成する
ことによって、特にこのような電極を用いた装置の製造
にあたって加熱を行う場合に、その酸化による不導体化
を確実に抑制することができる。

【００１８】特にその製造にあたっては、室温よりやや
高い温度で液体状となるＧａ又はＧａ合金を電極上に塗
布して加熱するのみでＮｂとの合金化が可能であり、ま
たＮｂと未反応のＧａ又はＧａ合金は、水又は溶剤を用
いて簡単に除去することができる。従って極めて容易に
Ｎｂ電極の表面をＮｂＧａ合金化することができる。

【００１９】従って電極構体の少なくとも一部をＮｂ電
極とする表示装置において、そのＮｂ電極の少なくとも
一部をＧａ合金化しておくことによって、その部分の表
面の不導体化を確実に防ぐことができる。

【００２０】また電界放出型カソードを電子放出源とし
て用いた表示装置に適用する場合、その内部を超高真空
に排気する必要があることから、真空排気時に蛍光面に
含有される不純物を取り出すために通電脱ガスが行われ
ており、この場合にもＧａ合金化した電極の表面の酸化
即ち不導体化を回避できることから、確実にこの電極に
通電してカソードから電子を放出させることによって脱
ガスさせることができ、所望の真空度を達成することが
できることとなり、製造歩留り及び信頼性の向上をはか
ることができる。

【００２１】

【実施例】以下本発明実施例を図面を参照して詳細に説
明する。この例においては、前述の図５及び図６におい
て説明した電界放出型カソードを電子放出源とするいわ
ゆるＦＥＤ型の表示装置に適用した場合を示し、カソー
ドパネル側の電極構体、特にそのゲート電極を主として
Ｎｂより成る電極として構成する。しかしながら本発明
は、このような表示装置の電極に限ることなく、その他
種々のＮｂ電極或いはＮｂを主成分とする電極に適用可
能であることはいうまでもない。

【００２２】図２に示すように本実施例における表示装
置は、カソード電極２及びゲート電極４が格子状に交叉
するように形成されたカソードパネル１と、蛍光面２０
が形成された前方パネル１１を対向させ、図示しないが
各パネル１、１１の間に所定の大きさ、例えば数１００
μｍ程度のスペーサを介して両パネルがフリットシート
されて構成される。このとき、各電極２及び４の端部は
外部との配線接続のため前方パネル１１の外側に突出す
るようになされている。

【００２３】１６は排気管を示し、例えばカソードパネ
ル１の裏面側に溶着され、接続孔部を通じて排気がなさ
れた後、その端部が加熱によりいわゆるチップオフされ
て内部の真空度を保持するようになされている。

【００２４】このようなカソードパネル１及び前方パネ
ル１１の構成は図５及び図６において説明した例と同様
に、ガラス等より成るカソードパネル１上に例えばスト
ライプ状にＣｒ等より成るカソード電極２がパターニン
グ形成され、ＳｉＯ₂ 等より成る絶縁層３を介して、Ｎ
ｂより成るゲート電極４がカソード電極２とほぼ直交す
るストライプ状にパターニング形成される。そして、各
カソード電極２及びゲート電極４の交叉部に孔部５が設
けられて、各孔部５の内部にカソードが形成されて電極
構体１０が構成される。

【００２５】また、ガラス等より成る前方パネル１１の
内側に、ＩＴＯ等より成る透明電極１２が例えばストラ
イプ状に設けられ、その上に例えばカラー表示を行う場
合はＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体１３が被着されて蛍光面２０が
構成される。そして、上述したようにスペーサを介して
各パネルが気密にシールされて表示装置が構成される。

【００２６】電極構体１０は、図６に示すように各電極
２、４及び絶縁層３がそれぞれスパッタリング、真空蒸
着等により順次積層形成されて、例えばウェットエッチ
ングにより孔部５が形成され、更に斜め方向からの蒸
着、電子蒸着等により孔部５内にほぼ円錐状Ｍｏ等より
成る電界放出型カソード６が形成される。

【００２７】このような構成において、電界放出型カソ
ード６とゲート電極４との間に電界強度で１０⁶ 〜１０
⁸ Ｖ／ｃｍ程度、電圧で数１０〜１００Ｖ程度の電界を
印加するとカソード６の先端部から電子が電界放出効果
によって飛び出し、蛍光体１３に照射されて発光表示が
行われる。

【００２８】そして本実施例においては、図１に示すよ
うに電極２２の少なくとも一部、この場合その一部の表
面をＮｂＧａ合金部２２ａとする。この場合、図２に示
すように、Ｎｂより成るゲート電極４の一部、即ち斜線
を付して示すように前方パネル１１の外側に露出する端
部、即ち外部との配線接続部の更にその一部をＮｂＧａ
合金部２２ａとして構成する。

【００２９】このような電極の製造方法の一例を図３Ａ
〜Ｄを参照して説明する。先ず図３Ａに示すように、Ｎ
ｂを主成分とする電極２２即ちゲート電極を基体２１即
ちカソードパネル上にパターニング形成されている。

【００３０】次に図３Ｂに示すように、この電極２２の
一部、即ち上述したように前方パネル外側に露出する部
分の一部に、各電極２２を埋込むようにＧａ又はＧａ合
金２３を塗布する。塗布方法としては、剃刀等で引き延
ばすとか、または例えば片刃剃刀状のいわゆるスキージ
２５を用いて塗布する等の種々の方法を採り得る。

【００３１】またＧａ合金としては、Ｉｎ、Ｔａ、Ｎ
ｂ、Ｓｎ、Ａｌ、Ｇｅ等とＧａとの合金を用いることが
できる。即ち、Ｇａと合金を作り易く、また毒性のない
ものが望ましい。

【００３２】尚Ｇａ単体を塗布する場合は、先ずその融
点２９．７８℃以上に加熱して液体状にし、また電極の
塗布部も約３０℃程度に予備加熱しておく。

【００３３】そして加熱を行うことにより、図３Ｃに示
すようにその表面をＮｂＧａ合金化する。この後、例え
ば水又は稀酸溶液をガーゼ等に湿らせて拭き取る。上述
の表示装置の場合その内部が気密に保持されていれば、
全体を洗浄することにより、図３Ｄに示すようにＮｂと
未反応のＧａ又はＧａ合金２３を除去することができ、
一部がＮｂＧａ合金部２２ａとされた電極２２を得るこ
とができる。

【００３４】この稀酸溶液の酸の種類は問わないが、例
えば簡単に洗浄が可能なＨＣｌ等を用いることができ、
またその濃度は０．５〜１Ｎ（規定）程度以下で良い。
またこの後ガーゼ等をＨ₂ Ｏで湿らせて残留稀塩酸溶液
を除去することができる。また更にアルコール又はアセ
トン等で拭き取ることにより、より完全な除去が可能で
ある。

【００３５】このような方法により、ＦＥＤ型の表示装
置においてカソード電極の一部をＮｂＧａ合金化する場
合について、その製造工程を簡略化して示す図４のフロ
ーチャート図を参照して説明する。

【００３６】先ず製造工程を説明すると、各パネル即ち
カソードパネル及び前方パネルを上述したように形成
し、またガラス等より成る排気管を形成する。排気管に
は、例えばその円筒側面の一部にほぼ円形状の孔部が形
成される。

【００３７】そしてこれらを接着する。即ち、カソード
パネルと前方パネルとをフリットシール材により気密に
封止する。この場合、Ａｒ、Ｎ₂ 等の不活性ガスを注入
した雰囲気炉内にて４２５〜４５０℃、５〜１０分の加
熱を行い接着する。一方排気管の孔部に対応して接続孔
部を例えばカソードパネルに設けて例えばその裏面側に
排気管を接着し、この排気管を通じて真空排気を行い得
るようにする。

【００３８】そして次に接着された各パネル間の排気を
行う。この場合加熱炉内にて３５０℃数分間以上、例え
ば３６０〜３７０℃、１〜２ｈ程度の加熱を行いながら
排気管を通じてパネル内部の排気を行う。

【００３９】そして更に、蛍光面の脱ガスをカソード電
極及びゲート電極に通電して電界放出型カソードから電
子を放出させながら行い、更にパネル内部の真空度を１
０^-6〜１０^-8Ｐａ程度の超高真空度まで排気する。

【００４０】その後、排気しながら排気管の一部をチッ
プオフして気密に封止して、ＦＥＤ型の表示装置を形成
することができる。

【００４１】このような製造工程においてＮｂＧａ合金
化を行おうとする場合、フリットシール加熱時は不活性
ガスを注入しているため電極酸化が生じないことから、
少なくとも排気加熱工程前にＧａ又はＧａ合金を塗布す
る必要がある。また更に、塗布したままでは各電極が電
気的に短絡してしまうことから、脱ガス工程前にＧａ又
はＧａ合金の未反応部分の除去を行う必要がある。

【００４２】従って、上述の図３Ｂにおいて説明したＧ
ａ又はＧａ合金の塗布は、図４において矢印ｂ又はｃで
示す過程で行うことができる。またＧａとＮｂの合金化
を行う上述の図３Ｃに対応する加熱工程としては、それ
ぞれフリットシール工程及び排気加熱工程を利用するこ
とができ、この加熱工程を経た後の過程、即ち矢印ｃ又
はｄで示す過程で水又は稀酸溶液を用いて除去を行うこ
とができる。

【００４３】また更に、カソードパネルにおける電極構
体を製造する過程で加熱処理が含まれる場合は、矢印ａ
で模式的に示すようにカソードパネル形成中のゲート電
極形成後に塗布を行い、その後矢印ｂで示すカソードパ
ネル形成後に未反応部分の除去を行ってもよい。

【００４４】このように、本発明によれば例えばＦＥＤ
型表示装置に適用することによって、段差形状に適して
おり亀裂等の生じないＮｂ電極を用いる場合において
も、少なくともその一部にＮｂＧａ合金より成る導体部
を容易に形成することができることから、この電極の全
面的な不導体化を回避して研磨等による装置の破損を避
けることができ、脱ガス工程において通電加熱排気によ
り確実に所望の真空度を得られることとなる。

【００４５】従って、このような表示装置の製造にあた
って歩留りの向上をはかり、またその信頼性の向上をは
かることができる。

【００４６】以上本発明をＦＥＤ型表示装置の電極構体
に適用した場合について説明したが、本発明はその他各
種のＮｂを主成分とする電極またはこれを有する表示装
置に適用することができることはいうまでもない。ま
た、ＦＥＤ型表示装置の構成においても、例えばその電
子放出源として例えばＳｉ基板上にカソードを形成する
等、種々の変形変更が可能であることはいうまでもな
い。

【００４７】

【発明の効果】上述したように本発明においては、延
性、展性に優れ凹凸形状上の配線に適したＮｂを主成分
とする電極の少なくとも一部をＮｂＧａ合金化すること
によって、加熱酸化による導体化を回避することができ
る。従ってこのような電極を用いる種々の装置の製造に
あたって、酸化による不導体化部分の除去等の煩雑な作
業を回避することができ、また研磨等による装置の破損
を回避して歩留り及び生産性の向上をはかることができ
る。

【００４８】またその製造にあたっては、室温程度で液
状のＧａ又はＧａ合金を電極上に塗布して加熱するのみ
でＮｂＧａ合金化が可能であり、またＮｂと未反応のＧ
ａ又はＧａ合金は溶剤を用いて簡単に除去することがで
きることから、究めて製造が容易で工程の大幅な増加や
作業の煩雑化を招くことがない。

【００４９】更に、Ｎｂ電極を用いる表示装置に適用す
ることによって、この表示装置内部の蛍光面の脱ガス排
気工程において、そのＮｂＧａ合金部から容易に通電す
ることができる。

【００５０】特にＦＥＤ型の表示装置に適用する場合、
その内部を超高真空に排気する必要があり、上述したよ
うにＮｂＧａ合金部からの通電により通電加熱排気によ
る脱ガスを行って、簡単且つ確実に１０^-6〜１０^-8Ｐａ
程度の真空度を得ることができ、製造の簡単化ひいては
歩留り及び信頼性の向上をはかることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の要部の略線的拡大断面図であ
る。

【図２】本発明実施例の略線的拡大斜視図である。

【図３】Ａは本発明実施例の一製造工程図である。Ｂは
本発明実施例の一製造工程図である。Ｃは本発明実施例
の一製造工程図である。Ｄは本発明実施例の一製造工程
図である。

【図４】本発明実施例の製造工程を示すフローチャート
図である。

【図５】表示装置の一例の略線的拡大斜視図である。

【図６】電界放出型カソードの一例の略線的拡大斜視図
である。

【符号の説明】

１ カソードパネル ２ カソード電極 ３ 絶縁層 ４ ゲート電極 ５ 孔部 ６ 電界放出型カソード １０ 電極構体 １１ 前方パネル １２ 透明電極 １３ 蛍光体 １６ 排気管 ２０ 蛍光面 ２１ 基体 ２２ 電極 ２２ａ ＮｂＧａ合金部

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主としてＮｂより成る電極において、 少なくとも一部がＮｂＧａ合金とされたことを特徴とす
   る電極。
2. 【請求項２】 電子放出源を構成する電極構体に対向し
   て蛍光面が設けられて成る表示装置において、 上記電極構体の少なくとも一部の電極が、主としてＮｂ
   より成り少なくともその一部がＮｂＧａを含む合金より
   成ることを特徴とする表示装置。
3. 【請求項３】 カソード電極上に、電子放出物質から成
   る電界放出型カソードが設けられると共に、絶縁層を介
   して上記電界放出型カソードに対応する孔部が設けられ
   たゲート電極が配置されて電極構体が構成され、上記電
   極構体に対向して蛍光面が設けられて構成されることを
   特徴とする上記請求項２に記載の表示装置。
4. 【請求項４】 カソード電極上に、電子放出物質から成
   る電界放出型カソードが設けられると共に、絶縁層を介
   して上記電界放出型カソードに対応する孔部が設けられ
   たゲート電極が配置されて電極構体が構成され、上記電
   極構体に対向して蛍光面が設けられて成る表示装置の製
   造方法において、 少なくとも上記電極構体の加熱工程の前に、その主とし
   てＮｂより成る少なくとも一部の電極の上にＧａ又はＧ
   ａ合金を塗布し、 少なくとも上記蛍光面の脱ガス工程の前に、上記電極上
   の余分の塗布Ｇａ又は塗布Ｇａ合金を除去することを特
   徴とする表示装置の製造方法。