KR100498740B1

KR100498740B1 - 배선기판, 그 제조방법 및 화상표시장치

Info

Publication number: KR100498740B1
Application number: KR10-2002-0050697A
Authority: KR
Inventors: 와타나베야스유키; 이시와타카즈야; 쿠보신사쿠
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2001-08-27
Filing date: 2002-08-27
Publication date: 2005-07-01
Also published as: US20040259038A1; US20030038585A1; CN1410953A; KR20030019121A; US7264842B2; US6787984B2; CN1222918C

Abstract

패널이 밀봉접착된 표시영역의 외측에서 기밀성이 감소하는(누설통로가 형성되는) 문제점을 해결하기 위한 배선기판을 제공하는 것으로, 복수의 배선전극을 가진 기판의 표면위에 프레임부재를 개재하여 대향기판을 배치함으로써 기밀용기가 형성되고, 또한 이 기밀용기가 화상형성부재를 가지고, 복수의 배선전극을 가진 표시패널용 배선기판에 있어서 배선기판위에서 화상형성부재의 정사영 영역의 배선기판과 배선의 단면사이의 평균각도가 둔각인 반면에, 프레임부재가 배치되어 있는 영역에서의 배선기판과 배선의 단면사이의 평균각도가 예각인 것을 특징으로 하는 표시패널용 배선기판을 제공한다.

Description

배선기판, 그 제조방법 및 화상표시장치{WIRING SUBSTRATE, MANUFACTURING METHOD THEREFOR, AND IMAGE DISPLAY DEVICE}

본 발명은, 용기의 내부에서 외부로 인출된 복수의 배선전극을 통해 구동신호가 인가된 표시패널용 기판에 관한 것으로서, 이 기판을 이용한 표시장치 등의 화상형성장치에 관한 것이다.

종래에는, 표시장치로서, PDP(plasma display panel) 등의 가스배출형 표시장치와; 발광부재가 전자빔으로 조사되는 FED(field emission display) 등의 전자빔조사형 표시장치가 공지되어 있다. 전자빔조사형 표시장치용 전자방출소자는 열이온원형소자와; 냉음극 전자원형 소자의 2가지 종류가 공지되어 있다. 후자의 종류는 전계방출형 소자(FE형 소자), 금속-절연-금속형 소자(MIM소자)와 표면도전형 전자방출소자를 들 수 있다.

상기 표면도전형 전자방출소자는 구조가 단순하고 용이하게 제조되므로 대면적에 걸쳐서 다수의 소자가 형성될 수 있는 이점을 가지고 있고, 따라서 상기 이점을 충분히 이용하기 위해 소자의 각종 응용을 연구하고 있다. 이 응용에는 이온빔원에 대한 응용 및 화상형성장치 등의 표시장치에 대한 응용이 있다. 일예로서, 본 출원인은, 다수의 전자방출소자가 매트릭스 형상의 배선에 접속되고 형광체가 배치된 대향기판을 함께 적층하여 고진공용기(표시패널)를 형성하는 화상형성장치를 일본국 특개 2000-251778호 공보 및 동 2000-251802호 공보에 제안하였다.

그러나, 다수의 전자방출소자가 매트릭스형상의 배선에 접속되고 형광체가 배치된 대향기판을 함께 적층하여 고진공용기(표시패널)를 형성하는 상기 화상형성장치를 구성하고, 또한 화상형성장치의 면적을 크게 하고, 화상형성장치의 품질을 높게 하는 경우, 다음과 같은 문제점이 일어난다.

우선, 배선재료로서, 금속과 유리재료를 함유한 후막 페이스트를 사용하여 필요한 배선저항을 만족시킨다. 그러나, 화상형성장치의 품질을 높이기 위해 고정세를 달성하고자 하는 경우, 표시영역에서 배선폭을 충분히 작게 하여야 한다. 고정세 표시장치는 일반적인 용도에 충분하게 하기 위해 배선폭이 약 70㎛이하인 것이 바람직하지만, 특히 표시장치를 사용하는데 있어서 특수한 목적에 좌우한다.

또한, 상기 언급한 일본국 특개 2000-251778호 공보에 개시된 표면도전형 전자방출소자의 경우에서와 마찬가지로, 대향전극(소자전극)사이의 갭이 열(Y)방향(하부배선)에 평행하게 배치되고, 전자방출영역이 Y방향 배선(하부배선)에 대략 평행한 선에 형성되도록, 구성된 전자원기판을 사용할 때에, 방출된 전자의 궤도가 제어되어야 하므로, Y방향 배선의 에지 높이는 표시영역에서 충분히 높게 하는 것(예를 들면, 대략 14㎛)이 바람직하다. 또한, 상기 언급한 바와 같이 배선의 저항치를 충분히 감소시키기 위하여 충분한 높이가 필요하다.

이 명세서에서 사용되는 용어 "표시영역"은 배선기판위에서 형광체 등의 화상형성부재의 정사영 영역을 의미한다. 상기 언급한 전자원기판과 형광체가 형성된 투명기판을 서로 대향하도록 배치하여 표시패널이 형성되는 경우, 형광체에 대향하는 전자원기판(배선기판)위의 영역은 배선기판위에서 화상형성부재(형광체)의 정사영 영역이다.

표시영역에서 고정세와 매트릭스 배선의 감소된 저항의 양자를 얻기 위해 충분한 높이(두께)와 최소 배선폭을 가진 배선의 형성을 구체화하는 특정한 수단을 고려한 결과로서, 배선형성방법은 종래의 화면인쇄로부터 광페이스트 재료를 이용한 포토리소그래피로 변경하는 것이 바람직하다는 것을 알게 되었다. 보다 상세하게는, 배선이 종래와 같이 인쇄를 이용하여 형성되었을 때, 단면형상이 평활한 반구체이기 때문에, 충분한 높이와 고정세의 배선폭을 실현하는 것이 어렵게 된다. 좁은 폭과 충분한 높이(두께)를 실현시키는 배선형상으로서, 가파른 에지를 가진 장방형이 바람직하다. 그러한 형상의 배선을 형성하기 위해서는 광페이스트 재료를 이용한 포토리소그래피가 바람직하다고 생각된다.

그러나, 배선저항을 감소하고 또한 전자방출소자로부터 방출된 전자의 궤도를 제어할 목적으로 광페이스트 재료의 두께를 증가하여 배선의 에지높이를 확보하는 경우, 패턴의 에지가 구부러지고 또한 그 기판은 용이하게 크랙이 발생하고, 따라서 패널이 밀봉접착된 표시영역의 외주부에서 기밀성이 감소(누설통로가 형성)되는 문제점이 발생할 수 있다.

본 발명의 주요 목적은, 배선기판을 이용한 화상형성장치 및 화상표시장치의 고휘도와 고정세를 달성하고 또한 진공분위기 등을 유지할 수 있는 기밀용기를 실현함으로써, 불리한 점을 개선하여 고화질의 화상을 얻는 데 있다.

본 발명의 한측면에 의하면, 복수의 배선전극을 가진 기판의 표면에 프레임부재를 개재하여 대향기판을 배치함으로써 기밀용기가 형성되고, 또한 이 기밀용기가 화상형성부재를 가지고, 복수의 배선전극을 포함한 표시패널용 배선기판으로서, 배선기판위에서 화상형성부재의 정사영 영역의 배선기판과 배선의 단면사이의 평균각도는 둔각인 반면에, 프레임부재가 배치되어 있는 영역에서의 배선기판과 배선의 단면사이의 평균각도는 예각인 것을 특징으로 하는 표시패널용 배선기판을 제공한다.

또한, 본 발명은 배선의 두께가 8㎛이상인 경우에, 특히 효과적이다.

또한, 본 발명은 기밀용기의 분위기가 감압된 분위기인 경우에 특히 효과적이다.

또한, 본 발명에 의하면, 배선기판위에서 화상형성부재의 정사영 영역의 배선폭은 프레임부재가 배치된 영역에서의 배선폭보다 좁은 것이 바람직하다.

또한, 본 발명에 의하면, 복수의 배선전극을 가진 기판의 표면에 프레임부재를 개재하여 대향기판을 배치함으로써 기밀용기가 형성되고, 또한 이 기밀용기가 화상형성부재를 가지고, 복수의 배선전극을 가진 표시패널용 배선기판의 제조방법으로서, 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의해 화상형성부재의 정사영 영역의 배선을 배선기판위에 형성하는 단계와; 인쇄용 페이스트 잉크를 이용한 패턴인쇄에 의해 프레임부재가 배치된 영역에 배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선기판의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 복수의 배선전극을 가진 기판의 표면에 프레임부재를 개재하여 대향기판을 배치함으로써 기밀용기가 형성되고 또한 이 기밀용기가 화상형성부재를 가지고, 복수의 배선전극을 가진 표시패널용 배선기판의 제조방법으로서, 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의해, 배선기판위에서 화상형성부재의 정사영 영역 및 프레임부재가 배치된 영역에 배선패턴을 형성하는 단계와, 프레임부재가 배치된 영역에서 배선패턴위의 광페이스트 무기성분의 연화점보다 낮고 또한 광페이스트의 유기성분이 소실하는 온도보다 높은 점에서 소실하는 오버코팅층을 형성하는 단계와, 배선패턴과 오버코팅층을 동시에 소성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선기판의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명의 한층 다른 측면에 의하면, 복수의 배선전극을 가진 기판표면의 프레임부재를 개재하여 대향기판을 배치함으로써 기밀용기가 형성되고, 또한 이 기밀용기가 화상형성부재를 가지고, 복수의 배선전극을 가진 표시패널용 배선기판의 제조방법으로서, 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의해, 배선기판위에서 화상형성부재의 정사영 영역 및 프레임부재가 배치된 영역에 제 1배선을 형성하는 단계와, 인쇄용 페이스트 잉크를 이용한 패턴인쇄에 의해, 프레임부재가 배치된 영역의 제 1배선위에 제 2배선을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 배선기판의 제조방법을 제공한다.

또한, 본 발명에 의하면, 본 발명의 상기한 측면중 어느 하나에 의한 배선기판을 이용한 화상표시장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 소망의 배선의 높이를 확보하여 배선저항을 감소시키고, 본 발명의 구조는 표시영역에서 신호를 전자방출소자에 공급하는 배선으로서 이용될 때에, 방출된 전자의 궤도는 만족스럽게 제어될 수 있다. 표시영역의 외측의 밀봉접착부에서, 배선의 에지컬(edge curl) 및 측면의 크랙이 없는 배선기판을 실현할 수 있다.

또한, 그러한 배선기판을 사용함으로써, 개선된 발광효과를 가지고 또한 진공 등을 유지하기에 충분히 높은 기밀성과 신뢰성을 가지는 화상표시장치 등의 화상형성장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 실시예는 이하 상세하게 설명한다. 설명하기 이전에, 밀봉접착부의 배선형상과 기밀성사이의 관계에 대하여 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

도 16은, X방향 배선과 Y방향 배선은 그 사이에 절연층이 배치된 상태에서 서로 교차하는 소위 매트릭스 배선기판의 부분확대도이다. 배선은 기판의 화상표시영역으로부터 기판의 에지부로 인출된다. 인출부분의 일부로서 밀봉접착부의 배선형상의 에지컬이 있다. 도면에 있어서, 기판에 형성된 크랙("측면의 크랙"이라 칭함)과 Y방향 인출배선(12)의 패턴에지의 스쿠프(scoop)에 기인하여 배선을 따라서 형성된 누설통로(125),(126)를 개략적으로 도시한다.

기판의 상기 크랙은 절연층의 형성에 의해 억제될 수 있는 것이 본 발명의 발명자의 연구에 의해 밝혀졌다. 따라서, 상기 크랙을 방지하기 위한 목적으로, 예를 들면, 매트릭스 배선부의 교차부분에서 절연층을 형성함과 동시에 패널 밀봉접착부에서 절연층을 형성하는 것을 고려할 수 있다. 또한, 절연층 패턴이 배선패턴에 기인하여 불균일하기가 쉬우므로, 이것은 진공용기형성부재(13)로서 수지로 제조된 O링에 의해 진공을 형성하는 경우에 효과적이다.

그러나, 패턴에지에서 스쿠프가 있는 경우, 마우스홀(124)로 칭하는 누설통로는 절연층과 패턴에지사이에 형성된다. 상기 누설통로는, 기판의 크랙에 의한 누설통로와 함께 진공의 기밀성이 감소된다.

한편, 패턴에지의 스쿠프에 기인한 마우스홀에 관해서는, 누설통로는 진공용기형성부재(13)로서 프릿글래스를 사용함으로써 제거될 수 있다. 그러나, 프릿글래스를 사용하는 경우에도, 기판의 크랙에 기인한 진공누설을 방치할 수 없다. 또한, 수지로 제조된 O링이 진공용기형성부재(13)로서 이용되는 경우, 배선의 단면과 밀봉접착부의 기판사이의 형성된 각도가 적어도 예각인 때에만, 누설통로가 제거될 수 있다.

또한, 본 발명의 발명자에 의한 연구에 의하면, 배선의 에지컬과 기판의 크랙의 형성은 막의 두께뿐만 아니라 패턴폭에 좌우하는 것을 발견하였다. 보다 상세하게는, 배선의 높이가 어느정도 되었을 때, 배선폭이 크게 되면 그 기판은 크랙과 에지컬이 한층 더 일어나기 쉽다. 따라서, 배선폭을 좁게 함으로써, 그 기판에서의 에지컬과 크랙이 형성되는 것을 어느 정도 방지할 수 있다.

그러나, 상기 설명한 바와 같이, 실제로, 인출된 배선폭과 장착단자부는 배선저항을 고려하면 표시영역의 것보다 크게 되어야 한다. 따라서, 배선패턴의 고정세와 배선저항의 양자의 감소를 실현하는 직사각형배선은, 기밀용기를 실현하기 위해서는 여전히 문제를 가지고 있고, 또한 배선저항을 감소하고, 고정세 패턴을 실현하고 기밀용기를 형성하는 모든 개선이 필요하다.

표시패널용 배선기판에서 요구된 다양한 조건을 포괄적으로 검토한 결과, 발명자는 배선형상이 밀봉접착부에서 권선되면서 배선형상이 표시영역에서 직사각형인 것을 특징으로 하는 본 발명을 발명하였다. 다시 말해서, 프레임부재가 배치된 밀봉접착부의 기판과 배선의 단면사이의 평균각도를 예각으로 하고 표시영역의 기판과 배선의 단면사이의 평균각도를 둔각으로 함으로써, 상기 언급한 배선저항의 감소, 고정세의 실현 및 기밀용기의 형성을 가능하게 한다. 여기서, 기판과 배선의 단면사이의 평균각도가 둔각인 것은 도 18a 내지 도 18c에 도시한 단면형상을 가진 배선과 기판표면사이의 관계를 의미하고, 또한 기판과 배선의 단면사이의 평균각도가 예각인 것은 도 17a 내지 도 17c에 도시한 단면형상을 가진 배선과 기판면사이의 관계를 의미하는 것에 유의하여야 한다.

또한, 여기서, 본 발명을 더욱 상세히 설명할 목적으로, 밀봉접착부에서의 배선의 단면형상사이의 관계와, 기판의 크랙 및 누설통로를 설명한다.

도 17a 내지 도 17c 및 도 18a 내지 도 18c는 기판과 배선의 단면사이의 평균각도를 개략적으로 도시한다. 평균각도가 도 17a 내지 도 17c에 도시한 바와 같이 예각인 경우, 기판에서의 크랙은 거의 형성되지 않고, 또한 평균각도가 도 18a 내지 도 18c에 도시한 바와 같이 둔각인 경우, 기판에서의 크랙은 더욱 쉽게 형성된다. 또한, 예각의 평균각도는 에지컬에 대향하는 방향으로 되고, 따라서 진공의 기밀성을 실현하는데 있어 또한 효과적이다.

또한, 패턴 안정도, 저항값 및 저항값이 얻어지는 공정조건의 관점에서 현재 이용가능한 배선의 형성방법중에서, 패턴에지의 평균각도는 포토리소그래피공정에 서 더욱 용이하게 둔각으로 형성될 수 있고, 또한 패턴에지의 평균각도는 화면인쇄공정에서 더욱 용이하게 예각으로 형성될 수 있다. 또한, 패턴에지의 평균각도가 둔각이지만 상당히 크지 않은 상태에서 포토리소그래피공정에서 배선을 형성함으로써, 합성을 이용한다는 것을 발견할 수 있고, 그때, 배선에서, 패턴에지의 평균각도가 예각인 화면인쇄공정에서의 배선형성, 패턴에지의 평균각도가 실질적으로 예각을 가진 후막배선을 얻을 수 있다.

본 발명은 상기 발견에 의거하여 제조되고, 그 구성은 지금 특히 이하에 상세히 설명한다. 이하의 설명에서, 배선의 단면형상은 화상표시영역(배선이 형성된 기판면에 화상형성부재의 정사영 영역)과 밀봉접착부를 포함한 화상표시영역의 외측과는 상이하지만, 이것은 그러한 실시예가 제조의 관점 등에서 특히 바람직하기 때문인 것에 유의해야 한다. 본 발명은 그에 제한되지 않고, 배선의 단면형상이 화상표시영역과 밀봉접착부의 양자에 요구되는 것으로 충분하다. 본 발명의 실시예는 이하 설명한다.

본 출원은 그들의 출원과 전자방출소자에 관해서 다수의 제안을 하였다. 그들의 일부로서, 이하는 표면도전형 전자방출소자 등을 이용한 화상형성장치에 관한 출원의 예이다.

일본국 특개평 9-102271호 공보와 특개 2000-251665호 공보는 잉크제트방법을 이용한 소자형성을 상세하게 설명하였다. 일본국 특개소 64-031332호 공보와 특개평 7-326311호는 XY매트릭스에서의 장치의 배치를 상세하게 설명하였다. 또한, 일본국 특개평 8-185818호 공보와 특개평 9-50757호 공보는 배선형성방법을 상세하게 설명하고, 또한 일본국 특개평 6-342636호 공보 등은 구동방법을 상세하게 설명하였다.

또한, 예를 들면, 일본국 특개평 7-235255호 공보, 일본국 특허 2903295호 공보는 상세한 설명이 발견되었다.

상기 참고에 개시된 표면도전형 전자방출소자를 이하 간략하게 설명한다.

도 15a와 도 15b에 개략적으로 도시한 바와 같이, 상기 표면도전형 전자방출소자는 기판(1)과 기판(1)위에 대향하는 한쌍의 소자전극(2),(3)과 소자전극에 접속된 도전성막(4)과, 그 일부로서 전자방출부(5)를 포함한다.

전자방출부(5)는 도전성막(4)의 일부가 파괴되고 변형되고 또는 변질되어 갭이 형성되는 부분을 포함한다. 활성화라 칭하는 공정을 행함으로써, 탄소 및/또는 탄소화합물의 주성분이 퇴적되어 갭과 갭에 인접한 도전성막이 형성된다. 퇴적은 도전성막(4)에 형성된 것보다 좁은 간격으로 대향한 형상인 것에 유의해야 한다.

도 2는 다수의 표면도전형 전자방출소자가 매트릭스배선에 의해 접속된 전자원기판의 구성을 도시한다. 도 2에서, (21)은 기판을 나타내고, (2)와 (3)은 소자전극을 나타내고, (4)는 도전성막(소자막)을 나타내고, (5)는 전자방출부를 나타내고, (24)는 Y방향 배선(하부배선)을 나타내고, (25)는 절연층을 나타내고, (26)은 X방향 배선(상부배선)을 나타낸다.

전자원기판에서, 복수의 Y방향 배선(하부배선)(24)과, 복수의 X방향 배선(상부배선)(26)은 그 사이에 배치된 절연층(25)과 함께 기판(21)의 상단에 형성된다. 전극쌍(소자전극(2),(3))을 포함한 전자방출소자는 X방향 배선과 Y방향 배선의 각 교차부에 인접하여 배치된다. 전극쌍(소자전극(3))의 한쪽 전극은 Y방향 배선(24)의 어느 하나에 접속되고, 또한 전극쌍(소자전극(2))의 다른쪽 전극은 절연층(25)에 형성된 콘택트홀을 개재하여 X방향 배선(26)의 하나에 접속된다.

전자원기판의 제조방법의 예로서는 도 3 내지 도 6을 참조하여 간단하게 설명한다.

우선, 복수의 전극쌍(소자전극(2),(3))은 기판(21)위에 형성된다(도 3참조).

다음에, 복수의 Y방향 배선(하부배선)(24)은 선 같은 패턴에서 소자전극(소자전극(3))의 하나에 접속하고, 접촉하도록 형성된다(도 4참조). 도면에 도시하지 않았지만, Y방향 배선(하부배선)(24)의 끝부분은 외부의 구동회로에 배선을 인출하는 데 이용되고, 따라서 큰 배선폭을 가진다. Y방향 배선(하부배선)(24)은 전자원기판을 이용하는 화상형성장치로서 패널에 형성된 후에 신호전극으로서 작용한다.

다음에, 서로로부터 상부배선과 하부배선을 절연하기 위하여, 절연층(25)이 형성된다(도 5참조). 절연층(25)은, 이전에 형성된 Y방향 배선(하부배선)(24)과의 교차부를 덮고, 또한 각각의 소자에 대응하는 접속부에 콘택트홀(27)이 형성된 X방향 배선(상부배선)과 소자전극(소자전극(2))의 다른 하나와의 사이에 전기적 접속을 허용하도록, 후술하는 X방향 배선(상부배선)의 아래에 형성된다.

다음에, X방향 배선(상부배선)(26)은 이전에 형성된 절연층(25)위에 형성한다(도 6참조). X방향 배선(26)은 절연층(25) 사이에 샌드위치된 Y방향 배선(24)과 교차하고, 절연층(25)위에 형성된 콘택트홀(27)의 소자전극(2)에 접속한다. 도면에 도시하지 않았지만, 외부구동회로에 대해 인출된 배선은 마찬가지의 방식으로서 형성된다. X방향 배선(26)은 화상형성장치로서 패널에 형성된 후에 주사전극으로서 작용한다. X방향 배선(26)이 신호전극으로 작용하는 Y방향 배선(24)보다 낮은 배선저항을 가지는 것이 요구되므로, X방향 배선(26)은 큰 막두께 또는 큰 배선폭을 가지도록 설계되었다.

다음에, 예를 들면, 일본국 특개평 9-102271호 공보와 특개 2000-251665호 공보에 기재된 잉크제트방법을 사용하여 소자전극(2),(3)사이에 도전성막(4)이 형성되었다(도 2 및 도 7a 내지 도 7c참조).

다음에, 소자전극(2),(3)사이에 전류를 통과시키기 위하여 X 및 Y방향 배선(24),(26)사이에 펄스전압을 인가함으로써, 도전성막(4)은 전기적으로 고저항(형성공정)을 가진 전자방출영역(갭)의 형상이 국소적으로 파괴되고, 변형되거나 변질된다. 여기서 사용되는 펄스전압파형의 예가, 도 8a와 도8b에 도시되었다. 여기서, 도 2, 도 15a 및 도 15b에 도시된 바와 같이, 전자방출영역(갭)(5)은 대향된 소자전극(2),(3)사이의 갭에서 해당 갭과 대략 평행하게 형성되었다.

다음에, 탄소원자를 포함한 가스의 분위기에서, 상기 형성공정과 마찬가지로, X 및 Y방향 배선(24),(26)사이에 펄스전압을 인가함으로써, 탄소나 탄소화합물은 갭(활성화공정)에 인접한 탄소막으로서 퇴적된다. 활성화에 이용되는 전압파형의 예는 도 11a와 도 11b에서 도시되었다.

상기 공정에 의해, 매트릭스배선에 의해 접속된 다수의 표면도전형 전자방출소자를 가진 전자원기판이 형성된다.

다음에, 상기 제조방식에 의해 형성되고, 상기 소자의 구성을 가진 전자방출소자의 기본적인 특징은 도 9와 도 10을 참조하여 설명한다.

도 9는 상기 소자구성을 가진 전자방출소자의 전자방출특성을 측정하는 측정 및 평가장치의 개략도이다. 도 9에서, (51)은 소자에 소자전압 Vf를 인가하는 전원장치를 나타내고, (50)은 소자의 전극부를 통하여 소자전류 If를 측정하는 전류계를 나타내고, (54)는 소자의 전자방출영역으로부터 방출된 방출전류 Ie를 포획하는 양극전극을 나타내고, (53)은 양극전극(54)에 전압을 인가하는 고전압 전원장치를 나타내고, (52)는 소자의 전자방출영역으로부터 방출된 방출전류 Ie를 측정하는 전류계이다.

양극에 대해 방출전류 Ie를 측정하고 전자방출소자의 소자전극(2),(3)사이의 소자전류 If를 측정함에 있어서, 전원장치(51)와 전류계(50)는 소자전극(2),(3)에 접속되고, 전원장치(53)와 전류계(52)에 접속된 양극전극(54)은 상기 전자방출소자에 배치된다.

전자방출소자와 양극전극(54)은 진공시스템(55)에 제공된다. 진공시스템(55)은 소망의 진공에서의 소자를 평가하고 측정할 수 있도록 하기 위한 진공계기와 진공펌프(56) 등의 진공시스템에 필요한 장비를 제공한다. 측정은 범위가 2㎜ 내지 8㎜인 전자방출소자와 양극전극(54)사이의 거리 H와 범위가 1kv 내지 10kv인 양극전극(54)에 대한 전압으로 행하는 것에 유의해야 한다.

도 9에 도시된 측정 및 평가장치에 의해 측정된 방출전류 Ie 소자전류 If와 소자전압 Vf의 관계의 전형적인 예를 도 10에 도시하였다. 방출전류 Ie의 크기가 소자전류 If의 크기와 현저하게 상이하지만, 도 10에서, If와 Ie의 변화의 정성적인 비교검토를 위하여, 방출전류 Ie의 y축과 소자전류 If의 y축은 적절하고 상이하게 임의단위로 표기되는 것에 유의해야 한다.

본 전자방출소자는 방출전류 Ie에 대해서 세가지 특징을 가진다.

첫째, 도 10으로부터 명백한 바와 같이, 특정한 전압(문턱전압으로 칭함, 도 10의 Vth)보다 높은 소자전압이 본 발명의 소자에 인가된 경우, 방출전류 Ie는 급격하게 증가하고, 또한 소자전압이 문턱전압 Vth보다 작은 경우 임의단위의 방출전류 Ie가 검출된다. 보다 상세하게는, 소자는 방출전류 Ie에 대하여 명백한 문턱전압 Vth를 가진 비선형소자의 특성이 있는 것을 알 수 있다.

둘째, 방출전류 Ie가 소자전압 Vf에 의존하기 때문에, 방출전류 Ie는 소자전압 Vf에 의해 제어될 수 있다.

셋째, 양극전극(54)에 의해 포획된 방출전하는 소자전압 Vf이 인가되는 동안의 시간주기에 의존한다. 보다 상세하게는, 양극전극(54)에 의해 포획된 전하의 양은 소자전압 Vf가 인가되는 동안의 시간주기에 의해 제어될 수 있다.

다음에, 본 발명에 의한 화상형성장치와 전자원기판을 설명한다.

본 발명에 의한 전자원기판의 기본적인 구성으로서, 도 2에 도시한 바와 같은 구성이 있다.

본 발명에 의한 전자원기판은, 복수의 Y방향 배선(하부배선)(24)과 복수의 X방향 배선(상부배선)(26)이 기판(21)에 형성되었다. 복수의 X방향 배선(상부배선)(26)은 그 사이에 배치된 절연층(25)과 함께 상기 열방향 배선(24)위에 형성되었다. 전극 쌍(소자전극(2),(3))을 포함한 전자방출소자는 X방향 배선과 Y방향 배선의 인접한 교차부에 배치된다. 특히, 도 2에 도시한 바와 같이, 대향하는 소자전극(2),(3)사이에 갭은 Y방향 배선(하부배선)에 실질적으로 평행하게 배치된다

본 발명의 실시예에 의한 전자원기판의 특징은 도 1을 참조해서 설명한다. 표시패널이 그곳에 형성된 발광재료를 가진 투명기판에 대향하도록 배치함으로써 구성된 경우, 그곳에 형성된 발광재료를 가진 영역에 배선이 대향된 표시영역에서, 적어도 Y방향 배선(24)은 기판과의 평균각도가 둔각인 도 18a 내지 도 18c에 도시한 바와 같은 단면형상을 가진다. 표시영역의 외측에서, X 및 Y방향 배선의 양자는, 즉 X방향 인출배선(11)과 Y방향 인출배선(12)은 기판과의 평균각도가 예각인 도 17a 내지 17c에 도시한 바와 같은 단면형상을 가진다.

여기서 이용된 바와 같이, 용어 "평균각도"는 기판표면과 배선(합성선)의 단면형상 외부의 형상선을 합성함으로써 얻은 직선사이의 각도를 의미하는 것에 유의해야 한다. 기판으로부터 떨어져 배선으로서 배선폭이 좁아지게 되도록 배선이 형성된 경우, 합성선은 기판표면과 예각을 형성한다. 기판으로부터 떨어져 배선으로서 배선폭이 커지게 되도록 배선이 형성된 경우, 합성선은 기판표면과 둔각을 형성한다. 또한, 배선과 기판사이의 평균각도가 예각인 경우, 기판에 접촉하는 부분에서 배선의 에지에 작용하는 압력의 방향은 기판표면과 둔각을 형성하고, 또한 배선과 기판사이의 평균각도가 둔각인 경우, 기판에 접촉하는 부분에서 배선의 에지에 작용하는 응력의 방향은 기판표면과 둔각을 형성한다.

상기한 단면형상을 가진 배선을 형성하는 특정한 방법은 다음의 실시예에 상세히 설명하고, 다음의 방법이 적합하다.

(1) 표시영역에서, 적어도 Y방향 배선(24)은 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의해 형성되고, 반면에, 표시영역의 외측에서, X 및 Y방향 인출배선(11),(12)은 화면인쇄를 한 패턴의 인쇄에 의해 형성된다; 또는

(2) 적어도 Y방향 배선(24)의 패턴은 표시영역에서 형성되고, X 및 Y방향 인출배선(11),(12)은 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의한 표시영역의 외측에 형성되고, 그 후, 적어도 표시영역의 외측에서, 소성은 광페이스트의 무기성분의 연화점보다 낮고 광페이스트의 유기성분이 소실하는 온도보다 높은 점에서 소실하는 오버코팅층과 함께 행한다.

상기한 오버코팅층으로서, 감광성 아크릴 수지 등의 감광성 수지가 이용될 수 있는 것에 유의해야 한다.

상기 설명한 바와 같이, 표시영역의 외측과 표시영역내에서 각각의 배선의 단면형상을 제어함으로써, Y방향 배선의 소망의 높이는 표시영역에서 방출전자의 궤도를 만족스럽게 제어하기 위하여 확보된 전자원기판을 얻을 수 있고, 반면에, X 및 Y방향 배선의 양자는 표시영역 외측의 측면크랙과 에지컬이 없다.

다음에, 단순매트릭스에서 상기 전자원기판을 이용한 본 발명에 의한 화상형성장치의 예는, 도 12를 참조하여 설명한다.

도 12에서, (21)은 상기 전자원기판을 나타내고, (82)는 유리기판(83)과 유리기판(83)의 내면에 형성된 형광면(84), 금속백(85) 등을 포함한 면판을 나타내고, 또한 (86)은 지지프레임을 나타낸다. 전자원기판(21), 지지프레임(86) 및 면판(82)은 프릿글래스를 개재하여 적층되고, 소성은 밀봉접착을 행하기 위하여, 10분이상 400 내지 500℃에서 행하고, 이에 의해 덮개(90)가 형성된다.

도면에 도시하지 않은 스페이서라 칭하는 지지를 전자원기판(21)과 면판(82)사이에 제공함으로써, 대기압에 대하여 충분한 강도를 가진 덮개(90)는 커다란 영역 패널의 경우에서도 형성될 수 있는 것에 유의해야 한다.

도 13a와 도 13b는 면판(82)에 형성된 형광면(84)을 설명하는 도면이다. 단색 형광면의 경우에 있어서, 형광면(84)은 단지 형광체를 만들고, 반면에, 컬러형광면의 경우에 있어서, 형광면(84)은 형광체(92)와 형광체의 배치에 의존하는 "블랙 스트라이프" 또는 "블랙 매트릭스"라 칭하는 흑색 도전체(91)를 포함한다. 블랙 스트라이프와 블랙 매트릭스를 제공하는 목적은, 형광체(92)의 색이 컬러표시에 필요한 기본 3색형광체를 변동시킨 눈에 안띄는 색의 혼합물을 만들고, 또한 형광면(84)에 의해 외부로 반사되는 광에 기인하여 명암의 차이를 낮게 억제하는 것이다.

형광면(84)의 내부 표면측은 금속백(85)으로 정상적으로 형성된다. 금속백의 목적은, 전자빔 가속전압 등을 인가하는 양극전극으로서 작용하여, 내면측으로 향하게 하는 형광체에 의해 발광된 부분인 면판(82)측을 비추도록 반사에 의해 강도를 개선하는 것이다. 금속백은, 형광면이 형성된 후, 형광면(일반적으로 필르밍이라 칭함)의 내부 측면의 평활화를 행하고, 다음에 진공 증착 등에 의해 Al을 퇴적시킴으로써 형성된다.

상기 밀봉접착이 행해질 때, 컬러형광면의 경우에, 다양한 색의 형광체가 전자방출소자에 해당하기 때문에, 충분한 위치결정은 상부 및 하부기판 등의 연소에 의해 행해져야 한다.

밀봉접착에 있어서, 약 10^-5Pa의 진공도가 요구된다. 또한, 덮개(90)를 캡슐밀봉한 후, 진공도를 유지하기 위하여, 게터링을 행할 수 있다. 이것은 덮개(90)를 캡슐밀봉전후에 고주파 열처리나 저항 열처리 등의 열처리 방식을 이용한 덮개에서 소정의 위치(도시 생략)에 배치된 게터를 가열함으로써 증착막을 형성하는 공정이다. 게터의 주성분은 일반적으로 Ba 등이다. 진공도는 증착막의 흡착활성화에 의해 유지된다.

이 때, 본 발명에 의한 전자원기판에서, 표시영역의 외측에서 X 및 Y방향 인출배선의 양자는 측면크랙과 에지컬이 없기 때문에, 도 16에 도시한 바와 같은 누설통로의 발생을 방지할 수 있고, 고진공 신뢰성을 가진 화상형성장치를 실현할 수 있다.

본 발명의 실시예를 이하 설명한다. 그러나 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다.

〈제 1실시예〉

본 실시예는 도 2에 도시된 바와 같이 매트릭스의 배선에 다수의 표면도전형 전자방출소자를 접속함으로써 형성된 전자원기판의 실시예이다. 도 2에서, (21)은 기판을 나타내고, (2),(3)은 소자전극을 나타내고, (4)는 도전성막(소자막)을 나타내고, (5)는 전자방출영역을 나타내고, (24)는 Y방향 배선(하부배선)을 나타내고, (25)는 절연층을 나타내고, (26)은 X방향 배선(상부배선)을 나타낸다.

도 2는 전자원기판의 표시영역의 내측만을 도시하는 것에 유의해야 한다. 실제로 제조된 전자원기판에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 표시영역에 형성된 Y방향 배선(24)은 표시영역의 외측에 Y방향 인출배선(12)에 접속되고, 마찬가지로, X방향 배선(26)은 X방향 인출배선(11)에 접속된다. X방향 배선(26)은 그들이 패널에 형성된 후, 주사전극으로서 작용한다. X방향 배선(26)은 신호전극으로서 작용하는 Y방향 배선(24)보다 낮은 배선저항을 가지는 것이 요구되므로, X방향 배선(26)은 큰 배선폭 또는 큰 막두께를 가지도록 설계되었다.

본 실시예의 전자원기판을 제조하는 방법은 도 2 내지 도 7a∼7c를 참조하여 설명한다.

(소자전극의 형성)

기판(21)으로서, 두께 2.8㎜의 소량의 알칼리 성분만을 가진 PD-200 유리(아사히 유리회사 제품)는 소듐 차단층으로서 두께 100㎚로 소성하고 인가된 SiO₂막과 함께 사용된다.

유리기판(21)위에, 제 1티타늄(Ti)(두께 5㎚)과 다음의 루테늄(Ru)(두께 40㎚)이 언더코팅층으로서 스퍼터링에 의해 형성된다. 다음에, 포토레지스트는 소자전극(2),(3)을 형성하기 위하여 일련의 포토리소그래피 공정, 즉 노광, 현상 및 에칭에 의해 인가되고 패턴화된다(도 3참조). 본 실시예에서, 소자전극사이의 거리 L은 10㎛이고 대향하는 길이 W는 100㎛인 것에 유의해야 한다.

(Y방향 배선의 형성)

공통 배선으로서의 X방향 배선(26)과 Y방향 배선(24)의 재료는, 실질적으로 동일한 전압이 다수의 표면도전형 전자방출소자에 인가되도록 낮은 저항을 가지는 것이 요구되고, 재료, 막두께, 배선폭 등은 적절하게 설정된다.

신호배선으로서의 Y방향 배선(하부배선)(24)은 선으로 패턴하고 소자전극(2)의 소자전극(3)을 접속 및 접촉하도록 광페이스트 재료를 이용한 포토리소그래피에 의해 형성된다. Ag 광페이스트 잉크 DC-206(듀퐁사 제조)을 재료로서 이용하였다. 재료를 건조하고 화면인쇄를 한 후, 노광과 현상은 소정의 패턴으로 행해진다. 그 후, 소성은 Y방향 배선(24)(도 4참조)을 형성하기 위해 약 480℃의 온도에서 행해진다. Y방향 배선(24)은 각각 배선폭이 약 50㎛이고 두께가 약 15㎛이다.

(절연층의 형성)

서로로부터 상부 및 하부배선을 절연하기 위하여, 절연층(25)이 형성된다. 절연층(25)은 각각의 소자에 대응하는 접속부에 형성된 콘택트홀(27)을 가진 소자전극(2)과 X방향 배선(상부배선)사이의 전기적 접속을 허용하고 이전에 형성된 Y방향 배선(하부배선)(24)을 가진 교차부를 덮기 위하여 다음에 설명하는 X방향 배선(상부배선)아래에 형성된다(도 5참조).

보다 상세하게는, PbO의 주성분인 감광성 유리 페이스트 J1345(듀퐁사 제조)를 화면인쇄에 의해 도포한 후에, 노광 및 현상을 행한다. 이것을 4회 반복하고, 최종적으로, 약 480℃의 온도에서 소성을 행한다. 절연층(25)은 전체적으로 30㎛의 두께와 150㎛의 폭을 가진다.

(X방향 배선의 형성)

Ag 페이스트 잉크를 화면인쇄에 의해 이전에 형성된 절연층(25)에 인가한 후, 건조시킨다. 동일한 행을 2회 도포를 행하기 위하여 반복한다. 그 후, 약 420℃의 온도에서 소성을 행하여 X방향 배선(상부배선)(26)을 형성한다(도 6참조). X방향 배선(26)은 그 사이에 샌드위치된 절연층(25)을 가진 Y방향 배선(24)에 교차하고, 절연층(25)에 형성된 콘택트홀(27)에서 소자전극(2)에 접속된다.

X방향 배선(26)은 그들이 패널에 형성된 후 주사전극으로서 작용한다. X방향 배선(26)은 약 15㎛의 두께와 약 300㎛의 배선폭을 가지는 것에 유의해야 한다.

(인출배선의 형성)

외부구동회로에 접속용 X 및 Y방향 인출배선(11),(12)은 상기 설명한 X방향 배선(상부배선)(26)(도 1참조)과 마찬가지의 방식으로 형성된다. 인출배선(11),배선(12)의 배선폭이 커지고, 위치에 따라 100㎛ 내지 500㎛인 것에 유의해야 한다.

상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 의하면, 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의한 표시영역에서 Y방향 배선(24)을 형성하고 또한 화면인쇄에 의한 표시영역(인출배선(11),(12))의 외측의 X 및 Y방향 배선의 양자를 형성함으로써, 표시영역(인출배선(11),(12))의 외측의 X 및 Y방향 배선의 양자가 기판과의 평균각도가 예각인 도 17a에서 도시된 바와 같은 단면형상을 가진 표시영역에서 Y방향 배선(24)이 기판과 평균각도가 둔각인 도 18a에 도시된 바와 같은 단면형상을 가지는 XY매트릭스배선을 가진 기판이 형성되었다.

(도전성막의 형성)

다음에, 상기 기판을 충분히 세정한 후, 표면을 표면 소수성을 만들기 위하여 방수제를 포함한 용액으로 처리한다. 그 목적은 도전성막을 형성하기 위해 후에 인가되는 소자전극위에 수용액을 적절하게 뿌리는 것이다. 디메틸디에톡시실란은 방수제로 이용되고, 120℃의 고온에서 건조하고 기판위에 분사한다.

그 후에, 도전성막(4)은 소자전극(2),(3)사이에 형성된다. 이 공정은 도 7a 내지 도 7b의 개략도를 참조하여 설명한다. 기판(21)위의 각각의 소자전극의 평면에서의 변동을 보상하기 위하여, 패턴의 부정렬은 그 기판의 몇몇 지점에서 관찰된다. 위치를 보상하기 위하여 관찰지점사이의 부정렬의 양을 대략 선형으로 하고 또한 도전성막의 형성을 위한 재료의 인가함으로써, 모든 픽셀의 부정렬은 제거되고 대응 위치에서 적절한 적용이 행해진다.

본 실시예에서, 도전성막(4)으로서 팔라듐막을 얻을 목적으로, 첫째, 팔라듐 프롤린 착제의 0.15중％는 유기팔라듐을 함유한 용액을 얻기 위하여 물/이소프로필 알콜(IPA)의 비율이 85:15인 수용액에서 용해시킨다. 부착물의 소량이 거기에 첨가된다. 이 용액의 액적은, 액적부여수단(71)으로서, 피에조액추에이터를 이용한 잉크제트분사장치를 사용해서, 도트직경의 60㎛로 되도록 조정하여 소자전극사이에 부여된다(도 7a).

그 후에, 기판은 공기중에서 350℃로 10분동안 가열소성처리를 행하여 팔라듐산화물(PdO)(도 7b)로 제조한 도전성막(4')를 형성한다. 얻은 막은 약 60㎛의 도트직경을 가지고, 최대 두께는 10㎚이다.

(포밍 공정)

다음에, 포밍이라 칭하는 공정에서, 도전성막(4')을 통하여 전류가 흐르기 때문에 그 안에 균열이 형성되고 전자방출영역(5)이 형성된다(도 7c).

보다 상세하게는, 기판(21)과 덮개사이의 진공공간을 형성하기 위하여 기판(21)주위에 인출된 배선부를 제외한 기판전체를 덮도록 후드형 덮개를 놓는다. 소자전극(2),(3)사이에 전류를 통과시키기 위하여 외부전원장치에 의해 인출된 배선의 단말부로부터 X 및 Y방향 배선(24),(26)사이에 전압을 인가함으로써, 도전성막(4')이 국소적으로 파괴되고, 변형되고 또는 변질되어 전기적 고저항을 가진 전자방출영역(5)을 형성한다. 후드형 덮개와 기판(21)은 수지로 제조된 O링을 통해 서로 접촉시킴으로써 기밀용기를 형성한다.

여기서, 소량의 수소가스를 포함한 진공분위기에서 통전과 가열을 행함으로써, 환원반응은 수소에 의해 가속되고, 팔라듐 산화물 PdO로 이루어진 도전성막(4')은 팔라듐 Pd로 이루어진 도전성막(4)으로 변한다.

이 변화동안, 환원에 의해 초래된 막의 수축에 기인하여, 갭이 막의 일부에 형성된다. 발생된 균열의 형상과 위치는 원래 막의 균일성에 크게 의존한다. 다수의 소자사이의 특징에서 변수를 억제하기 위하여, 상기 균열은 도전성막(4)의 중앙부에 형성되고, 가능하면 선형성인 것이 가장 바람직하다.

이 포밍공정에 의해 형성된 균열부근으로부터 소정의 전압하에 전자가 방출되지만, 현재의 조건하에서는 아직 발생효율이 상당히 낮은 것을 유의해야 한다.

얻은 도전성막(4)의 저항값 Rs는 10²내지 10⁷Ω이다.

본 실시예에서, 도 8b에서 도시된 펄스파형은 T1은 0.1msec이고 T2는 50msec인 포밍공정에 이용된다. 인가전압은 0.1V로부터 개시되고, 매 5초마다 약 0.1V만큼 증가한다. 통전에 의한 포밍공정의 종료는, 펄스전압 인가시에 소자를 통하는 전류를 측정함으로써 저항값을 구하고, 저항이 포밍공정 이전의 저항보다 1000배이상이 될 때, 포밍이 종료된다.

(활성화 공정)

상기 포밍의 경우와 마찬가지로, 후드형 덮개는 기판(21)과 덮개의 내부사이에 진공공간을 형성하여 놓는다. 외부로부터의 X 및 Y방향 배선(24),(26)을 통하여 소자전극(2),(3)사이에 펄스전압을 반복적으로 인가함으로써, 활성화 공정이 행해진다. 다음에, 탄소원자를 포함한 가스가 도입되고, 그로부터 유래된 탄소 또는 탄소화합물은 상기 균열의 근처에 탄소막으로서 퇴적된다.

본 실시예에서, 트리니트리레는 느린 누설밸브를 통하여 진공공간으로 도입되며, 탄소원으로 이용되고, 또한 1.3×10^-4Pa가 유지된다.

도 11a와 도 11b는 활성화 공정에 이용되는 전압인가의 바람직한 예를 도시한다. 인가되는 최대 전압치는 10V 내지 20V범위내에 적절하게 선택된다.

도 11a에서, T1은 정전압 파형과 부전압 파형의 펄스폭이다. T2는 펄스간격이다. 정전압치의 절대치와 부전압치의 절대치는 서로 동일하게 설정한다. 도 11b에서, T1은 정전압 파형의 펄스폭이고 T1'는 부전압 파형의 펄스폭이고, 또한 T2는 펄스간격이고, T1 〉T1'인 것을 특징으로 한다. 정전압치의 절대치와 부전압치의 절대치는 서로 동일하게 설정한다.

여기서, 소자전극(3)에 인가된 전압은 정으로 한다. 소자전류 If의 정방향은 소자전극(3)으로부터 소자전극(2)까지이다. 약 60분 후에 방출전류Ie가 거의 포화되었을 때, 통전은 중단되고, 느린 누설밸브가 닫히고, 또한 활성화 공정이 종료된다. 상기 활성화 공정과 포밍에서, O링을 통하여 후드형 덮개를 가진 기밀용기의 형상은 충분히 만족스럽고, 활성화 공정에서 활성화분위기(탄소 분위기)와 포밍공정에서의 진공분위기는 충분히 유지된다.

상기 공정에 의해, 다수의 전자방출소자가 매트릭스의 배선에 접속함으로써 형성된 전자원기판을 형성시킬 수 있다.

(전자원기판의 특성 평가)

상기 소자구성을 가지고 상기 제조방법에 의해 형성된 전자원기판의 전자방출특성은 도 9에 도시된 장치를 이용하여 측정된다. 그 결과, 소자전극사이에 인가된 전압이 12V인 경우, 방출전류Ie가 평균 0.6㎂이고, 얻은 전자방출효율은 평균 0.15％이다. 소자사이의 균일성은 또한 우수하고, 그 소자사이의 Ie의 편차는 5%이며 양호하다.

다음에, 상기 설명한 바와 같이 단순매트릭스에서 전자원기판을 사용하면서, 도 12에 도시된 바와 같은 화상형성장치(표시패널)가 제조된다. 도 12는 내부가 드러날 수 있게 부분적으로 절단된 것에 유의해야 한다.

본 실시예에서, 전자원기판(21), 지지프레임(86), 면판(82)은 프릿유리를 개재하여 적층되고, 또한 밀봉접착을 행하기 위해 30분 동안 480℃에서 소성이 행해지고, 이에 의해 덮개(90)를 얻을 수 있다.

진공챔버에서 일련의 공정전체를 행함으로써, 덮개(90)의 내측은 초기상태로부터 진공을 만들 수 있고, 공정을 단순화시킬 수 있다.

이 방식으로, 도 12에 도시된 표시패널이 형성되고, 도 14의 주사회로, 제어회로, 변조회로, 직류전압원 등을 구동회로에 접속시키고 패널형상의 화상표시장치가 제조된다.

상기 방식으로 제조된 화상표시장치에서, X 및 Y방향 단자를 통하여 각 전자방출소자에 시분할로 소정의 전압을 인가함으로써 전자가 방출되고, 고전압 단자 Hv를 통하여 양극전극으로서 금속백(85)에 고전압이 인가되고, 또한 발생된 전자빔을 형광막(84)에 가속시켜 충돌시킴으로써, 화상을 표시한다.

본 실시예에서, 전자방출영역(5)과 실질적으로 평행하게 배치된 Y방향 배선(24)의 충분한 높이가 확보되고 방출전자의 궤도가 양호하게 제어될 수 있으므로, 광방출효율이 높다. 또한, X 및 Y방향 배선(인출배선(11),(12))양자의 단면과 표시영역의 외측의 기판 사이의 평균각도가 예각이므로, X 및 Y방향 배선의 양자는 표시영역 외측의 측면크랙과 에지컬이 없고 또한 고진공 신뢰성의 화상표시장치를 얻는다.

〈제 2실시예〉

본 실시예에서, 표시영역내의 Y방향 배선형성시에 표시영역 외측의 X 및 Y방향 인출배선이 동시에 형성된다. X 및 Y방향 인출배선의 양자는 아크릴수지로 피복되고, 동시에 소성은 행해진다. 이 외에, 제 1실시예의 경우와 마찬가지의 방식으로 전자원기판이 형성된다. 이하에는 배선형성부분만 설명한다.

(Y방향 배선의 형성)

Y방향 배선(하부배선)(24)은, 라인으로서 패턴으로 소자전극(2),(3)의 소자전극(3)에 접속하고 접촉하도록, 광페이스트 재료를 사용해서 포토리소그래피에 의해 형성된다. 재료로서 Ag 광페이스트 잉크 DC-206(듀퐁사 제조)이 사용되었다. 화면인쇄와 재료의 건조 후, 소정의 패턴에서 노광 및 현상을 행한다. 그 후, 소성은 Y방향 배선(24)(도 4 참조)을 형성하기 위해 약 480℃의 온도에서 행한다. Y방향 배선(24)은 약 15㎛의 두께와 약 50㎛의 배선폭을 각각 가진다.

또한, Y방향 배선(24)의 형성과 동시에, 도 1에서 도시된 X 및 Y방향 인출배선(11),(12)이 형성된다. X 및 Y방향에서 인출배선(11),(12)의 배선폭은 위치에 따라 변화하고, 60㎛ 내지 300㎛이다. 여기서, 배선의 패터닝 후에, 감광성 아크릴수지를 이용한 표시영역 외측의 부분적인 피복이 행해지고, 소성은 배선형성과 동시에 행해진다.

(절연층의 형성)

상부배선과 하부배선을 서로 절연하기 위하여, 절연층(25)이 형성된다. 절연층(25)은, 후술의 X방향 배선(상부배선)의 아래에, 이전에 형성된 Y방향 배선(하부배선)(24)과의 교차부를 덮고, 또한 X방향 배선(상부배선)과 소자전극(2)사이의 전기적 접속이 허용되도록 각 소자간의 대응하는 접속부에 콘택트홀(27)이 형성된 상태에서 형성된다(도 5참조).

보다 상세하게는, PbO의 주성분은 감광성 유리 페이스트 J1345(듀퐁사 제조)를 화면인쇄에 의해 도포한 후, 노광 및 현상을 행하였다. 절연층(25)은 전체 약 30㎛의 두께와 150㎛의 폭을 가진다.

(X방향 배선의 형성)

이전에 형성된 절연층(25)의 위에, Ag 페이스트 잉크를 화면인쇄에 의해 도포한 후 건조하고, 이 위에 재차 마찬가지 것을 행하여 2번 도포하였다. 대략 420℃의 온도에서의 소성은 X방향 배선(상부배선)(26)을 형성하기 위하여 행해진다(도 6참조). 그 후, X방향 배선(26)은 그 사이에 샌드위치된 절연층(25)을 Y방향 배선(24)과 교차하고, 또한 절연층(25)에 형성된 콘택트홀(27)에서 소자전극(2)에 접속한다. X방향 배선(26)은 약 15㎛의 두께를 가지고, 약 300㎛의 배선폭을 각각 가진다.

본 실시예에서, Y방향 배선(24)의 패턴은 표시영역내에 형성되고 X 및 Y방향 인출배선(11),(12) 양자의 패턴은 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의한 노광 및 현상을 통해 표시영역의 외측에 형성되고, 그 후에, 표시영역의 외측에서, 상기 광페이스트(Ag 광페이스트 잉크 DC-206)에서 유기성분의 소실온도보다 높고 또한 상기 광페이스트(Ag 광페이스트 잉크 DC-206)에서 무기성분의 연화점보다 낮은 점에서 소실하는 오버코팅층(감광성 아크릴수지)이 배선패턴위에 형성된다. 배선패턴과 오버코팅층을 동시에 소성함으로써, 표시영역내의 Y방향 배선(24)의 단면형상은 도 18a와 같이 기판과 형성하는 평균각도가 둔각이고, 표시영역 외측의 X 및 Y방향 배선(인출배선(11),(12))의 단면형상은 도 17a와 같이 전체적으로 기판과 형성하는 평균각도가 예각인 XY매트릭스 배선을 가진 기판이 형성된다.

본 실시예의 전자원기판에서, 제 1실시예의 경우와 마찬가지로, 광방출효율의 개선이 확보되고, 동시에 전자원기판을 이용한 화상형성장치와 전자원기판의 소자를 형성하기 위한 공정에서 진공신뢰성의 개선을 실현할 수 있다. 또한, 외부구동회로에 접속된 인출배선부는 고밀도로 제조할 수 있고, 화상표시영역과 관련된 외부치수는 더욱 콤팩트하게 만들 수 있다.

〈제 3실시예〉

본 실시예에서, 제 1배선으로서 표시영역 외측의 X 및 Y방향 인출배선은 광페이스트를 이용한 포토리소그래피에 의해 형성된다. 또한, 제 2배선으로서, 제 2층 인출배선은 표시영역(제 1배선) 외측의 X 및 Y방향 인출배선위에 포토리소그래픽 페이스트가 아닌 인쇄용 페이스트 잉크를 이용한 화면인쇄에 의해 형성된다. 이것을 제외하고, 전자원기판은 제 1실시예의 경우와 마찬가지의 방식으로 형성된다. 배선형성 부분만을 이하 설명한다.

(Y방향 배선의 형성)

Y방향 배선(하부배선)(24)은, 라인으로서 패턴으로 소자전극(2),(3)에 접속하고 접촉하도록 광페이스트재료를 이용한 포토리소그래피에 의해 형성된다. 재료로서 Ag 광페이스트 잉크 DC-206(듀퐁사 제조)가 이용된다. 화면인쇄와 재료의 건조 후, 노광과 현상은 소정의 패턴에서 행해진다. 그 후, 약 480℃의 온도에서 소성을 행하여 Y방향 배선(24)을 형성한다(도 4참조). Y방향 배선(24)은 각각 약 15㎛의 두께와 약 50㎛의 배선폭을 가진다.

또한, Y방향 배선의 형성과 동시에, 도 1에 도시된 Y방향 인출배선(12)이 형성된다. Y방향 인출배선(12)의 배선폭은 위치에 따라 변화하고, 100㎛이하이다.

(절연층의 형성)

상부 및 하부배선을 서로 절연하기 위하여, 절연층(25)이 형성된다. 절연층(25)은, 후술의 X방향 배선(상부배선)의 아래에, 이전에 형성된 Y방향 배선(하부배선)(24)과의 교차부를 덮고, X방향 배선(상부배선)과 소자전극(2)사이의 전기적 접속이 가능하도록 각 소자사이에 대응하는 접속부에 콘택트홀(27)이 형성된 상태에서 형성된다(도 5참조).

보다 상세하게는, PbO의 주성분인 감광성 유리 페이스트 J1345(듀퐁사 제조)가 화면인쇄에 의해 도포되고, 노광과 현상이 행해진다. 이것을 4회 반복하고, 최종적으로, 약 480℃의 온도에서 소성을 행한다. 절연층(25)은 두께전체가 약 30㎛이고, 폭은 150㎛이다.

(X방향 배선의 형성)

도 1에 도시된 바와 같이 표시영역 외측의 X방향 인출배선(11)은 광페이스트 재료를 이용한 포토리소그래피에 의해 처음에 형성되었다. 재료로서, Ag 광페이스트 잉크 DC-206(듀퐁사 제조)가 사용되었다. 화면인쇄와 재료의 건조 후, 소정의 패턴에서 노광과 현상을 행한다. 그 후에, 약 480℃의 온도에서 소성을 행한다.

다음에, 이전에 형성된 절연층(25)과 화면인쇄에 의한 X방향 인출배선(11)의 위에 Ag 페이스트 잉크를 도포한 후, 건조시킨다. 동일하게 2회 도포를 반복한다. 그 후, 약 420℃의 온도에서 소성을 행한다. 다음에, 화면인쇄에 의한 Y방향 인출배선의 위에 Ag 페이스트 잉크를 도포한 후, 건조시킨다. 동일하게 2회 도포를 반복한다. 그 후, 약 420℃의 온도에서 소성을 행한다. 이 방식으로 형성된 X방향 배선(26)은 그 사이에 절연층(25)이 샌드위치된 상태에서 Y방향 배선(24)과 교차하고, 절연층(25)에 형성된 콘택트홀(27)에서 소자전극(2)에 접속되는 것에 유의해야 한다.

표시영역내의 X방향 배선(26)은 약 15㎛의 두께를 가진다. 표시영역 외측의 X방향 인출배선(11)은 두께가 약 30㎛이고 배선폭은 100㎛이하이다.

본 실시예에서, 표시영역내의 Y방향 배선(24)의 단면형상은 도 18a와 같이 기판과 형성하는 평균각도가 둔각이고, 표시영역 외측의 X 및 Y방향 배선양자의 단면형상은 도 17a와 같이 기판과 형성하는 평균각도가 예각인 XY매트릭스배선을 가진 기판이 형성된다.

본 실시예의 전자원기판에서, 제 1실시예의 경우와 마찬가지로, 광방출효율의 개선을 확보하고, 동시에, 형성 및 활성화공정시에 도전성 수지로 이루어진 O링의 기밀성이 충분하게 만족한다.

본 발명의 바람직한 실시예는 상기 설명하였다. 본 발명은, 표면도전형 전자방출소자를 이용한 표시장치에 한정되지 않고, FE형 소자와 MIM형 소자 등의 다양한 종류의 전자방출소자를 이용한 표시장치에 적용될 수 있다. 또한, 본 발명은 전자방출소자를 이용한 전자빔 여기형 표시장치에 한정되지 않고, PDP 등의 기밀용기를 이용한 표시장치에도 응용될 수 있다. 예를 들면, PDP의 경우에, 상기 실시예는 백패널을 형성하기 위한 일본국 특개 2001-189136호 공보에 개시된 인출부와 어드레스 전극에 응용될 수 있다. 또한, 상기 실시예는 전면패널을 형성하기 위하여 인출부와 표시전극을 인가할 수 있다. PDP에서, 밀봉접착부에서 프릿유리는 프레임부재로서의 역할로 이해될 수 있는 것에 유의해야 한다. PDP패널의 형태에 관해서, 일본국 특개 2001-189136에 개시된 바와 같이, 본 발명은 표면방전형에 한정되지 않고, 본 발명은 대향하는 방전형에 응용될 수 있다. 구동방법에 관해서, 본 발명은 AC형과 DC형의 양자에 응용할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명에 의한 배선기판에서, 표시영역에서 소망의 배선의 충분한 에지높이를 확보하고, 표시영역의 내부 및 외측에서 배선의 단면형상을 제어하므로, 표시장치용 배선기판이 배선저항을 감소시키는 데 제공될 수 있고, 동시에 표시영역(밀봉접착부) 외측의 기판에서 측면크랙과 배선의 에지컬이 없는 기밀용기를 실현할 수 있다.

전자원기판으로서 배선기판을 이용한 화상형성장치에 관해서는, 개선된 광방출효과를 가지고 고진공 신뢰성을 가진 화상형성장치를 실현할 수 있고, 따라서 고정세 화상은 고밀도 픽셀배열을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 의한 전자원기판의 배선구조를 설명하는 개략적인 평면도.

도 2는 전자원기판의 표시영역의 기본구조를 예시하는 평면도.

도 3은 도 2의 전자원기판의 제조공정을 설명하기 위한 도면.

도 4는 도 2의 전자원기판의 제조공정을 설명하기 위한 도면.

도 5는 도 2의 전자원기판의 제조공정을 설명하기 위한 도면.

도 6은 도 2의 전자원기판의 제조공정을 설명하기 위한 도면.

도 7a, 도 7b 및 도 7c는 도 2의 전자원기판의 제조공정을 설명하기 위한 도면.

도 8a와 도 8b는 포밍전압의 예를 예시하는 도면.

도 9는 본 발명에 의한 전자방출소자의 특성을 측정하는 장치의 개략적인 도면.

도 10은 본 발명에 의한 표면도전형 전자방출소자의 소자전류 및 방출전류와 소자전압사이의 관계를 예시하는 도면.

도 11a와 도 11b는 활성화 전압의 예를 예시하는 도면.

도 12는 본 발명에 의한 화상형성장치의 구성예를 개략적으로 도시하는 사시도.

도 13a와 도 13b는 본 발명에 의한 화상형성장치의 형광막의 예를 예시하는 개략도.

도 14는 본 발명에 의한 화상형성장치의 구동회로도.

도 15a와 도 15b는 표면도전형 전자방출소자의 구성예를 도시하는 개략도.

도 16은 누설통로의 형성과 그 원인을 도시하는 개략도.

도 17a, 도 17b 및 도 17c는 배선의 단면형상과 기판사이의 평균각도를 설명하는 개략도.

도 18a, 도 18b 및 도 18c는 배선의 단면형상과 기판사이의 평균각도를 설명하는 개략도.

〈도면의 주요부분에 대한 설명〉

1: 기판 2,3: 소자전극

4: 도전성막(소자막) 5: 전자방출부

11: X방향 인출배선 12: Y방향 인출배선

13: 진공용기형성용 부재 21: 전자원기판

24: Y방향 배선 25: 절연층

26: X방향 배선 27: 콘택트홀

55: 진공장치 71: 액적부여수단

83: 유리기판 84: 형광막

86: 지지프레임 91: 흑색도전체

92: 형광체 101: 표시패널

Claims

복수의 배선전극을 가진 기판의 표면위에 프레임부재를 개재하여 대향기판을 배치함으로써 기밀용기가 형성되고, 또한 이 기밀용기가 화상형성부재를 가진,복수의 배선전극을 가진 표시패널용 배선기판에 있어서, 배선기판위에서 화상형성부재의 정사영 영역의 배선기판과 복수의 배선전극의 적어도 하나의 단면사이의 평균각도가 둔각인 반면에, 프레임부재가 배치되어 있는 영역에서의 배선기판과 배선의 단면사이의 평균각도는 예각인 것을 특징으로 하는 표시패널용 배선기판.
제 1항에 있어서, 상기 배선두께는 8㎛이상인 것을 특징으로 하는 표시패널용 배선기판.
제 1항에 있어서, 기밀용기의 분위기는 감압된 분위기인 것을 특징으로 하는 표시패널용 배선기판.
제 1항에 있어서, 배선기판 위에서 화상형성부재의 정사영 영역의 배선폭은 프레임부재가 배치된 영역에서의 배선폭보다 좁은 것을 특징으로 하는 표시패널용 배선기판.
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화상표시장치는 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 기재된 배선기판을 이용하는 것을 특징으로 하는 화상표시장치.