平面型表示装置
【課題】有効領域の最外周に位置する電子放出領域構成部材とアノード電極との間で放電が生じ難い構造を有する平面型表示装置を提供する。
【解決手段】カソードパネルCPとアノードパネルAPとが、それらの周縁部で接合され、これらのパネルCP,APによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置において、電子放出領域EAを構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、この空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材(例えば、収束電極17)の射影像に、アノード電極24の射影像は含まれ、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)の射影像と、該電子放出領域最外周構成部材の該縁部に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1、支持体10と基板20との間の距離をdとしたとき、L1/d≧0.3を満足する。
【解決手段】カソードパネルCPとアノードパネルAPとが、それらの周縁部で接合され、これらのパネルCP,APによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置において、電子放出領域EAを構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、この空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材(例えば、収束電極17)の射影像に、アノード電極24の射影像は含まれ、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)の射影像と、該電子放出領域最外周構成部材の該縁部に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1、支持体10と基板20との間の距離をdとしたとき、L1/d≧0.3を満足する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、平面型表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在主流の陰極線管(CRT)に代わる画像表示装置として、平面型(フラットパネル形式)の表示装置が種々検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンス表示装置(ELD)、プラズマ表示装置(PDP)を例示することができる。また、電子放出素子を備えたカソードパネルを組み込んだ平面型表示装置の開発も進められている。ここで、電子放出素子として、冷陰極電界電子放出素子、金属/絶縁膜/金属型素子(MIM素子とも呼ばれる)、表面伝導型電子放出素子が知られており、これらの冷陰極電子源から構成された電子放出素子を備えたカソードパネルを組み込んだ平面型表示装置は、高解像度、高輝度のカラー表示、及び、低消費電力の観点から注目を集めている。
【0003】
電子放出素子としての冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略称する場合がある)は、一般に、複数の冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する場合がある)を備えたカソードパネルCPと、電界放出素子から放出された電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を有するアノードパネルとが、高真空(例えば、1×10-3Pa以下)に維持された空間を介して対向配置された構成を有する。ここで、カソードパネルCPは、2次元マトリックス状に配列された各画素に対応した電子放出領域を有し、各電子放出領域には、1又は複数の電界放出素子が設けられている。電界放出素子として、スピント型、扁平型、エッジ型、平面型等を挙げることができる。
【0004】
一例として、スピント型電界放出素子を有する従来の表示装置の概念的な一部端面図を図14に示し、カソードパネルCP及びアノードパネルAPを分解したときのカソードパネルCPとアノードパネルAPの一部分の模式的な分解斜視図を図15に示す。この表示装置を構成するスピント型電界放出素子は、支持体10に形成されたカソード電極11と、支持体10及びカソード電極11上に形成された絶縁層12と、絶縁層12上に形成されたゲート電極13と、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)と、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と、絶縁層12及びゲート電極13上に形成された層間絶縁層16と、層間絶縁層16に設けられた第3開口部14Cと、層間絶縁層16上に形成された収束電極17から構成されている。尚、図15においては、収束電極17、層間絶縁層16及び第3開口部14Cの図示を省略している。
【0005】
あるいは又、略平面状の電子放出部15Aを有する、所謂扁平型電界放出素子を有する従来の表示装置の概念的な一部端面図を図16に示す。この電界放出素子は、支持体10上に形成されたカソード電極11と、支持体10及びカソード電極11上に形成された絶縁層12と、絶縁層12上に形成されたゲート電極13と、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、及び、絶縁層12に設けられた第2開口部14B)と、開口部14の底部に位置するカソード電極11上に形成された電子放出部15Aと、絶縁層12及びゲート電極13上に形成された層間絶縁層16と、層間絶縁層16に設けられた第3開口部14Cと、層間絶縁層16上に形成された収束電極17から構成されている。電子放出部15Aは、例えば、マトリックスに一部分が埋め込まれた多数のカーボン・ナノチューブから構成されている。
【0006】
これらの表示装置において、カソード電極11は、第1方向(例えば、X方向)に延びる帯状であり、ゲート電極13は、第1方向とは異なる第2方向(例えば、Y方向)に延びる帯状である(図14〜図16参照)。一般に、カソード電極11とゲート電極13とは、これらの両電極11,13の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されている。帯状のカソード電極11と帯状のゲート電極13とが重複する重複領域が、電子放出領域EAであり、1サブピクセルに相当する。そして、係る電子放出領域EAが、カソードパネルCPの有効領域(実際の表示部分として機能する領域)内に、通常、2次元マトリックス状に配列されている。第3開口部14Cは、電子放出領域EAを取り囲むように設けられている。ここで、電子放出領域EAを構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極11、ゲート電極13及び収束電極17である。
【0007】
一方、アノードパネルAPは、基板20上に所定のパターンを有する蛍光体層22(具体的には、赤色発光蛍光体層22R、緑色発光蛍光体層22G、及び、青色発光蛍光体層22B)が形成され、蛍光体層22がアノード電極24で覆われた構造を有する。尚、これらの蛍光体層22の間は、カーボン等の光吸収性材料から成る光吸収層(ブラック・マトリックス)23で埋め込まれており、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止している。尚、図中、参照番号21は隔壁を表し、参照番号40はスペーサを表し、参照番号25はスペーサ保持部を表し、参照番号26は枠体を表す。図15及び図16においては、隔壁やスペーサ、スペーサ保持部の図示を省略した。
【0008】
アノード電極24は、蛍光体層22からの発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体層22から反跳した電子、あるいは、蛍光体層22から放出された2次電子(以下、これらの電子を総称して、後方散乱電子と呼ぶ)を反射させる反射膜としての機能、蛍光体層22の帯電防止といった機能を有する。また、隔壁21は、後方散乱電子が他の蛍光体層22に衝突し、所謂光学的クロストーク(色濁り)が発生することを防止する機能を有する。
【0009】
1サブピクセルは、カソードパネル側の電子放出領域EAと、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層22とによって構成されている。有効領域には、係る画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、カラー表示の表示装置においては、1画素(1ピクセル)は、赤色発光サブピクセル、緑色発光サブピクセル、及び、青色発光サブピクセルの組から構成されている。
【0010】
そして、アノードパネルAPとカソードパネルCPとを、電子放出領域EAと蛍光体層22とが対向するように配置し、周縁部において枠体26を介して接合した後、カソードパネルCPに取り付けられたチップ管(図示せず)を介して、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間(より具体的には、カソードパネルCPとアノードパネルAPと枠体26とによって囲まれた空間)を排気し、チップ管を封じ切ることによって、表示装置を作製することができる。
【0011】
カソード電極11には相対的に負電圧がカソード電極制御回路31から印加され、ゲート電極13には相対的に正電圧がゲート電極制御回路32から印加され、収束電極17には収束電極制御回路(図示せず)から相対的に負電圧(例えば、0ボルト)が印加され、アノード電極24にはゲート電極13よりも更に高い正電圧(アノード電圧)がアノード電極制御回路33から印加される。係る表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極11にカソード電極制御回路31から走査信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32からビデオ信号を入力する。あるいは、カソード電極11にカソード電極制御回路31からビデオ信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32から走査信号を入力する。カソード電極11及びゲート電極13に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部15,15Aから電子が放出され、この電子がアノード電極24に引き付けられ、アノード電極24を通過して蛍光体層22に衝突する。その結果、蛍光体層22が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。つまり、この冷陰極電界電子放出表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極13に印加される電圧、及び、カソード電極11に印加される電圧によって制御される。
【0012】
図17に、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出された電子ビームの軌道を模式的に示す。尚、図17にあっては、光吸収層(ブラック・マトリックス)の図示を省略している。ゲート電極13は図面の紙面垂直方向(Y方向)に延び、カソード電極11は図面の紙面と平行な方向(X方向)に延びる。
【0013】
通常、電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部の射影像(例えば、収束電極17の縁部17Aの射影像)と、この縁部に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像とは重なっている。即ち、支持体10の縁部と対向する電子放出領域構成部材の縁部の射影像と、この電子放出領域構成部材のこの縁部に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1としたとき、L1=0である。
【0014】
ところで、電子放出素子が設けられた電子源と、電子放出素子から放出された電子を照射させるために電子源に真空雰囲気中で対向配置され、電子放出素子から放出された電子を加速するための加速電極を備えた電子被照射部材とを有する電子線発生装置が、特開平9−27264から周知である。そして、この電子線発生装置にあっては、電子源と電子被照射部材との間の真空雰囲気を維持するための外囲器の一部をなす支持枠を有し、電子被照射部材の内面及び支持枠の内面に加速電極と電気的に接続された導電膜が形成されている。そして、電子放出素子の電子放出部から見て、電子源の面に垂直な方向に対する角度をθとしたとき、tanθ≦2を満たす範囲内の部材が電位規定されている。ここで、この部材は、具体的には、加速電極、並びに、電子被照射部材の内面及び支持枠の内面に加速電極と電気的に接続された導電膜である。
【0015】
【特許文献1】特開平9−27264
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
図17に示した状態にあっては、電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部(例えば、収束電極17の縁部17A)は、アノード電極24によって形成された電界が最も集中する部位であり、放電のトリガーとなり易い部位である。更には、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部は、カソードパネルCPの製造時、電子放出領域構成部材の他の部分と比較してプロセスの不安定さが大きい部位である。即ち、支持体10の搬送時、接触等によって異物が付着する可能性が高いし、メカニカル的なマスクによる擦れや傷が発生し易いし、プロセス条件が不均一、不安定になり易く、その結果、傷、膜厚の変動、膜質の変動、膜の剥がれ等が発生し易いし、縁部が鋭角になり易い。そして、これらの結果、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部は、放電のトリガーとなり易い。従って、このような電子放出領域構成部材の縁部に、アノード電極24によって形成された電界が集中し難い構造とすることが望ましい。
【0017】
また、図17に示すように、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出され、アノードパネルAPにおけるアノード電極24を通過し、有効領域の最外周に位置する蛍光体層22に衝突した電子の一部は、図17に示すように、蛍光体層22で後方散乱され、後方散乱電子の一部は、有効領域の外側に位置する露出したガラス基板から成る基板20の部分に衝突し、基板20が帯電状態となる。そして、基板20が帯電状態となる結果、基板20と電子放出領域を構成する電子放出領域構成部材(例えば、収束電極17)との間に放電が発生し、電子放出領域構成部材に損傷が発生する虞がある。
【0018】
特開平9−27264に開示された技術にあっては、電子被照射部材の内面及び支持枠の内面に、加速電極と電気的に接続された導電膜を形成しなければならないため、構造や製造プロセスが複雑になるといった問題がある。
【0019】
従って、本発明の第1の目的は、有効領域の最外周に位置する電子放出領域構成部材とアノード電極との間で放電が生じ難い構造を有する平面型表示装置を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出され、有効領域の最外周に位置する蛍光体層に衝突した電子の一部が、蛍光体層で後方散乱されても、有効領域の外側に位置する露出した基板の部分には衝突し難い構造を有する平面型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
上記の第1の目的を達成するための本発明の第1の態様に係る平面型表示装置は、
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、該空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材の射影像に、アノード電極の射影像は含まれ、
支持体の縁部と対向する該電子放出領域最外周構成部材の縁部の射影像と、該電子放出領域最外周構成部材の該縁部に対応するアノード電極の縁部の射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L1/d≧0.3、好ましくは、L1/d≧0.5
を満足することを特徴とする。尚、L1/dの上限値は特に限定はないが、L1の値が大きくなると平面型表示装置の寸法が大きくなるので、実用的には、例えば、
1.0≧L1
とすることが好ましい。
【0021】
上記の第2の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る平面型表示装置は、
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれ、
該最外周に位置する電子放出領域の射影像と、該最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離をL2、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L2/d≧1.5、好ましくは、1.8≧L2/d≧1.5
を満足することを特徴とする。
【0022】
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る平面型表示装置(以下、これらを総称して、本発明の平面型表示装置と呼ぶ場合がある)において、電子放出領域を構成する電子放出素子として、冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する)、金属/絶縁膜/金属型素子(MIM素子)、表面伝導型電子放出素子を挙げることができる。即ち、平面型表示装置として、冷陰極電界電子放出素子を備えた平面型表示装置(冷陰極電界電子放出表示装置)、MIM素子が組み込まれた平面型表示装置、表面伝導型電子放出素子が組み込まれた平面型表示装置を挙げることができる。
【0023】
ここで、電子放出領域を構成する電子放出素子を電界放出素子とする場合、より具体的には、電子放出領域は、
(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、
(B)支持体及びカソード電極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、
(D)ゲート電極とカソード電極の重複した重複領域である電子放出領域に設けられた開口部(ゲート電極に設けられた第1開口部と、絶縁層に設けられた第2開口部から成る)の底部に露出したカソード電極上に形成された電子放出部、及び、
(E)ゲート電極及び絶縁層上に形成された層間絶縁層上に、電子放出領域を取り囲むように形成された収束電極、
を備えている。そして、前記電子放出領域最外周構成部材は、収束電極である構成とすることができる。尚、電子放出領域に設けられた電子放出部は、1つの場合もあるし、複数の場合もある。
【0024】
収束電極とは、開口部から放出され、アノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束させ、以て、輝度の向上や隣接画素間の光学的クロストークの防止を可能とするための電極である。アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界電子放出表示装置において、収束電極は特に有効である。収束電極には、収束電極制御回路から相対的に負電圧(例えば、0ボルト)が印加される。収束電極は、必ずしも、カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域である電子放出領域に設けられた電子放出部あるいは電子放出領域のそれぞれを取り囲むように個別に形成されている必要はなく、例えば、電子放出部あるいは電子放出領域の所定の配列方向に沿って延在させてもよいし、電子放出部あるいは電子放出領域の全てを1つの収束電極で取り囲む構成としてもよく(即ち、収束電極を、冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域の全体を覆う薄い1枚のシート状の構造としてもよく)、これによって、複数の電子放出部あるいは電子放出領域に共通の収束効果を及ぼすことができる。尚、層間絶縁層には第3開口部が設けられており、この第3開口部は、電子放出領域に設けられた開口部に連通している。収束電極は電子放出領域を取り囲むように形成されているが、より具体的には、第3開口部が、電子放出領域を取り囲むように、あるいは、電子放出部を取り囲むように、形成されている。
【0025】
本発明の第1の態様に係る平面型表示装置において、平面型表示装置を、上述した電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置とする場合、電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極、ゲート電極、及び、収束電極である。そして、このような構成にあっては、これらの電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材は、通常、収束電極であり、更には、支持体の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部とは、最も外側に位置する収束電極の縁部である。
【0026】
但し、収束電極は必須ではない。収束電極を設けない場合、層間絶縁層の形成も不要である。収束電極を有していない電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極、及び、ゲート電極である。そして、このような構成にあっては、これらの電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材は、通常、ゲート電極であり、更には、支持体の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部とは、最も外側に位置するゲート電極の縁部(ゲート電極の延在方向の両端部、及び、最も外側に位置するゲート電極の延在方向に沿った外縁部)である。
【0027】
本発明の第1の態様に係る平面型表示装置において、電子放出領域最外周構成部材の射影像にアノード電極の射影像が含まれるとは、より具体的には、電子放出領域最外周構成部材とアノード電極とが対向する関係に配置されており、電子放出領域最外周構成部材の全体としての大きさ(電子放出領域最外周構成部材の最外周輪郭線によって囲まれる領域の大きさ)が、アノード電極全体の大きさよりも大きいことを意味する。尚、アノード電極には、例えば、アノード電極を取り囲む基板の部分(平面型表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域を額縁状に包囲する領域である無効領域)に位置するアノード電極給電部を介してアノード電極制御回路からアノード電圧が印加される場合もあり、この場合には、アノード電極給電部もアノード電極に包含される。即ち、電子放出領域最外周構成部材の縁部に対応するアノード電極の縁部とは、アノード電極それ自体の縁部である場合もあるし、アノード電極給電部の縁部である場合もある。尚、アノード電極給電部を外部配線と接続するために、アノード電極給電部から突出した給電点を基板に設ける場合があるが、このような給電点はアノード電極には含めない。
【0028】
本発明の第2の態様に係る平面型表示装置において、最外周に位置する電子放出領域の射影像がアノード電極の射影像に含まれるとは、より具体的には、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域とアノード電極とが対向する関係に配置されており、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域の全体としての大きさが、アノード電極全体の大きさよりも小さいことを意味する。最外周に位置する電子放出領域の射影像と、最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離L2を規定するにあたり、最外周に位置する電子放出領域の射影像における距離L2の基準点は、最外周に位置する電子放出領域の射影像の中心点である。
【0029】
本発明の平面型表示装置において、支持体と基板との間の距離dとは、具体的には、カソードパネルを構成する支持体とアノードパネルを構成する基板との間の最短距離を意味する。そして、dの値として、具体的には、0.5mm≦d≦10mmを例示することができる。
【0030】
電界放出素子の型式は特に限定されず、スピント型電界放出素子(円錐形の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子)や扁平型電界放出素子(略平面状の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子)を挙げることができる。
【0031】
カソード電極の射影像とゲート電極の射影像とは直交することが、即ち、第1の方向と第2の方向とは直交することが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素化といった観点から好ましい。そして、カソードパネルにおいて、カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域は電子放出領域に該当し、電子放出領域が2次元マトリックス状に配列されており、各電子放出領域には、1又は複数の電界放出素子が設けられている。
【0032】
電界放出素子は、一般に、以下の方法で製造することができる。但し、収束電極の形成工程は除外している。
(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領域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。
【0033】
あるいは又、電界放出素子は、以下の方法で製造することもできる。但し、収束電極の形成工程は除外している。
(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領域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。
【0034】
カソード電極、ゲート電極、収束電極の構成材料として、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)、亜鉛(Zn)等の遷移金属を含む各種の金属;これらの金属元素を含む合金(例えばMoW)あるいは化合物(例えばTiN等の窒化物や、WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等のシリサイド);シリコン(Si)等の半導体;ダイヤモンド等の炭素薄膜;ITO(酸化インジウム−錫)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。また、これらの電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル−ゲル法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えば帯状のカソード電極やゲート電極を形成することが可能である。
【0035】
スピント型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン(ポリシリコンやアモルファスシリコン)から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、真空蒸着法の他、例えばスパッタリング法やCVD法によっても形成することができる。
【0036】
扁平型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、カソード電極を構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ましく、どのような材料を選択するかは、カソード電極を構成する材料の仕事関数、ゲート電極とカソード電極との間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。電界放出素子におけるカソード電極を構成する代表的な材料として、タングステン(Φ=4.55eV)、ニオブ(Φ=4.02〜4.87eV)、モリブデン(Φ=4.53〜4.95eV)、アルミニウム(Φ=4.28eV)、銅(Φ=4.6eV)、タンタル(Φ=4.3eV)、クロム(Φ=4.5eV)を例示することができる。電子放出部は、これらの材料よりも小さな仕事関数Φを有していることが好ましく、その値は概ね3eV以下であることが好ましい。係る材料として、炭素(Φ<1eV)、セシウム(Φ=2.14eV)、LaB6(Φ=2.66〜2.76eV)、BaO(Φ=1.6〜2.7eV)、SrO(Φ=1.25〜1.6eV)、Y2O3(Φ=2.0eV)、CaO(Φ=1.6〜1.86eV)、BaS(Φ=2.05eV)、TiN(Φ=2.92eV)、ZrN(Φ=2.92eV)を例示することができる。仕事関数Φが2eV以下である材料から電子放出部を構成することが、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【0037】
あるいは又、扁平型電界放出素子において、電子放出部を構成する材料として、係る材料の2次電子利得δがカソード電極を構成する導電性材料の2次電子利得δよりも大きくなるような材料から適宜選択してもよい。即ち、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、金(Au)、コバルト(Co)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ジルコニウム(Zr)等の金属;ゲルマニウム(Ge)等の半導体;炭素やダイヤモンド等の無機単体;及び酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化錫(SnO2)、フッ化バリウム(BaF2)、フッ化カルシウム(CaF2)等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【0038】
あるいは又、扁平型電界放出素子にあっては、特に好ましい電子放出部の構成材料として、炭素、より具体的にはアモルファスダイヤモンドやグラファイト、カーボン・ナノチューブ構造体、ZnOウィスカー、MgOウィスカー、SnO2ウィスカー、MnOウィスカー、Y2O3ウィスカー、NiOウィスカー、ITOウィスカー、In2O3ウィスカー、Al2O3ウィスカーを挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する場合、5×106V/m以下の電界強度にて、冷陰極電界電子放出表示装置に必要な放出電子電流密度を得ることができる。また、電子放出部を構成する材料が電気抵抗体であれば、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、冷陰極電界電子放出表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。更に、これらの材料は、冷陰極電界電子放出表示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命化を図ることができる。
【0039】
カーボン・ナノチューブ構造体として、具体的には、カーボン・ナノチューブ及び/又はグラファイト・ナノファイバーを挙げることができる。より具体的には、カーボン・ナノチューブから電子放出部を構成してもよいし、グラファイト・ナノファイバーから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノチューブとグラファイト・ナノファイバーの混合物から電子放出部を構成してもよい。カーボン・ナノチューブやグラファイト・ナノファイバーは、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であってもよいし、場合によっては、カーボン・ナノチューブ構造体は円錐状の形状を有していてもよい。カーボン・ナノチューブやグラファイト・ナノファイバーは、周知のアーク放電法やレーザアブレーション法といった物理的気相成長法(PVD法)、プラズマCVD法やレーザCVD法、熱CVD法、気相合成法、気相成長法といった各種のCVD法によって製造、形成することができる。
【0040】
絶縁層や層間絶縁層の構成材料として、SiO2、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、SiON、SOG(スピンオングラス)、低融点ガラス、ガラスペーストといったSiO2系材料;SiN系材料;ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層や層間絶縁層の形成には、CVD法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用できる。
【0041】
第1開口部(ゲート電極に形成された開口部)あるいは第2開口部(絶縁層に形成された開口部)の平面形状(支持体表面と平行な仮想平面で開口部を切断したときの形状)は、円形、楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。また、第3開口部(層間絶縁層に形成された開口部)の平面形状も、矩形、丸みを帯びた矩形、円形、楕円形、多角形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。第1開口部の形成は、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第1開口部を直接形成することもできる。第2開口部の形成あるいは第3開口部も、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【0042】
電界放出素子においては、電界放出素子の構造に依存するが、1つの開口部内に1つの電子放出部が存在してもよいし、1つの開口部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極に複数の第1開口部を設け、係る第1開口部と連通する1つの第2開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた1つの第2開口部内に1又は複数の電子放出部が存在してもよい。
【0043】
電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体薄膜を形成してもよい。抵抗体薄膜を形成することによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体薄膜を構成する材料として、シリコンカーバイド(SiC)やSiCNといったカーボン系抵抗体材料、SiN、アモルファスシリコン等の半導体抵抗体材料、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵抗体薄膜の形成方法として、スパッタリング法や、CVD法やスクリーン印刷法を例示することができる。1つの電子放出部当たりの電気抵抗値は、概ね1×106〜1×1011Ω、好ましくは数十ギガΩとすればよい。
【0044】
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソード電極及びゲート電極に印加された電圧によって生じた強電界が電子放出部に加わる結果、量子トンネル効果により電子放出部から電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルに設けられたアノード電極によってアノードパネルへと引き付けられ、蛍光体層に衝突する。そして、蛍光体層への電子の衝突の結果、蛍光体層が発光し、画像として認識することができる。
【0045】
冷陰極電界電子放出表示装置において、カソード電極はカソード電極制御回路に接続され、ゲート電極はゲート電極制御回路に接続され、収束電極は収束電極制御回路に接続され、アノード電極はアノード電極給電部を介してアノード電極制御回路に接続されている。尚、これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。実動作時、アノード電極制御回路の出力電圧であってアノード電極に印加されるアノード電圧vAは、通常、一定であり、例えば、5キロボルト〜15キロボルトとすることができる。あるいは又、vA/d(単位:キロボルト/mmであり、支持体と基板との間の距離dは、0.5mm≦d≦10mmを満足する)の値は、0.5以上20以下、好ましくは1以上10以下、一層好ましくは5以上10以下を満足することが望ましい。
【0046】
冷陰極電界電子放出表示装置の実動作時、カソード電極に印加する電圧vC及びゲート電極に印加する電圧vGに関しては、階調制御方式として電圧変調方式を採用した場合、
(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。
【0047】
本発明の平面型表示装置にあっては、アノードパネルを構成する基板として、あるいは又、カソードパネルを構成する支持体として、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板として、高歪点ガラス、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)、硼珪酸ガラス(Na2O・B2O3・SiO2)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)を例示することができる。
【0048】
平面型表示装置において、アノード電極と蛍光体層の構成例として、
(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。
【0049】
アノード電極は、全体として1つのアノード電極から構成されていてもよいし、複数のアノード電極ユニットから構成されていてもよい。後者の場合、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとは抵抗体層によって電気的に接続されている必要がある。抵抗体層を構成する材料として、シリコンカーバイド(SiC)やSiCNといったカーボン系抵抗体材料;SiN系材料;酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化クロム、酸化チタン等の高融点金属酸化物;アモルファスシリコン等の半導体抵抗体材料を挙げることができる。抵抗体層のシート抵抗値として、1×10-3Ω/□乃至1×1010Ω/□、好ましくは1×10Ω/□乃至1×108Ω/□を例示することができる。アノード電極ユニットの数(Q)は2以上であればよく、例えば、直線状に配列された蛍光体層の列の総数をq列としたとき、Q=qとし、あるいは、q=k・Q(kは2以上の整数であり、好ましくは10≦k≦100、一層好ましくは20≦k≦50)としてもよいし、一定の間隔をもって配設されるスペーサの数に1を加えた数とすることができるし、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数と一致した数、あるいは、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数の整数分の一とすることもできる。また、各アノード電極ユニットの大きさは、アノード電極ユニットの位置に拘わらず同じとしてもよいし、アノード電極ユニットの位置に依存して異ならせてもよい。尚、アノード電極を全体として1つのアノード電極から構成する場合にあっても、また、アノード電極を複数のアノード電極ユニットから構成する場合にあっても、係るアノード電極全体の表面上に抵抗体層を形成してもよい。
【0050】
アノード電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といった各種のPVD法;各種のCVD法;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;リフトオフ法;ゾル−ゲル法等を挙げることができる。即ち、導電材料から成る導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、この導電材料層をパターニングしてアノード電極を形成することができる。あるいは又、アノード電極のパターンを有するマスクやスクリーンを介して導電材料をPVD法やスクリーン印刷法に基づき形成することによって、アノード電極を得ることもできる。尚、抵抗体層も同様の方法で形成することができる。即ち、抵抗体材料から抵抗体層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきこの抵抗体層をパターニングしてもよいし、あるいは、抵抗体層のパターンを有するマスクやスクリーンを介して抵抗体材料のPVD法やスクリーン印刷法に基づく形成により、抵抗体層を得ることができる。基板上(あるいは基板上方)におけるアノード電極の平均厚さとして、5×10-8m(50nm)乃至5×10-7m(0.5μm)、好ましくは8×10-8m(80nm)乃至3×10-7m(0.3μm)を例示することができる。
【0051】
アノード電極の構成材料は、平面型表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即ち、平面型表示装置が透過型(アノードパネルが表示面に相当する)であって、且つ、基板上にアノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合には、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要があり、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材料を用いる。一方、平面型表示装置が反射型(カソードパネルが表示面に相当する)である場合、及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノード電極とがこの順に積層されている場合には、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)、亜鉛(Zn)等の金属;これらの金属元素を含む合金あるいは化合物(例えばTiN等の窒化物や、WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等のシリサイド);シリコン(Si)等の半導体;ダイヤモンド等の炭素薄膜;ITO(酸化インジウム−錫)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。尚、抵抗体層を形成する場合、抵抗体層の抵抗値を変化させない導電材料からアノード電極を構成することが好ましく、例えば、抵抗体層をシリコンカーバイド(SiC)から構成した場合、アノード電極をモリブデン(Mo)から構成することが好ましい。
【0052】
蛍光体層は、単色の蛍光体粒子から構成されていても、3原色の蛍光体粒子から構成されていてもよい。蛍光体層の配列様式はドット状である。具体的には、平面型表示装置がカラー表示の場合、蛍光体層の配置、配列として、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。即ち、直線状に配列された蛍光体層の1列は、全てが赤色発光単位蛍光体層で占められた列、緑色発光単位蛍光体層で占められた列、及び、青色発光単位蛍光体層で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光単位蛍光体層、緑色発光単位蛍光体層、及び、青色発光単位蛍光体層が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、単位蛍光体層とは、アノードパネル上において1つの輝点を生成する蛍光体層(蛍光体領域)であると定義する。また、1画素(1ピクセル)は、1つの赤色発光単位蛍光体層、1つの緑色発光単位蛍光体層、及び、1つの青色発光単位蛍光体層の集合から構成され、1サブピクセルは、1つの単位蛍光体層(1つの赤色発光単位蛍光体層、あるいは、1つの緑色発光単位蛍光体層、あるいは、1つの青色発光単位蛍光体層)から構成される。
【0053】
蛍光体層は、発光性結晶粒子(例えば、粒径5〜10nm程度の蛍光体粒子)から調製された発光性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物(赤色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層を形成し、次いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物(緑色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体層を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶粒子組成物(青色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、青色発光蛍光体層を形成する方法にて形成することができる。あるいは又、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリー、青色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を形成してもよいし、スクリーン印刷法やインクジェット法、フロート塗布法、沈降塗布法、蛍光体フィルム転写法等により各蛍光体層を形成してもよい。基板上における蛍光体層の平均厚さは、限定するものではないが、3μm乃至20μm、好ましくは5μm乃至10μmであることが望ましい。
【0054】
発光性結晶粒子を構成する蛍光体材料としては、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用いることができる。カラー表示の場合、色純度がNTSCで規定される3原色に近く、3原色を混合した際の白バランスがとれ、残光時間が短く、3原色の残光時間がほぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好ましい。赤色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、(Y2O3:Eu)、(Y2O2S:Eu)、(Y3Al5O12:Eu)、(Y2SiO5:Eu)、(Zn3(PO4)2:Mn)を例示することができるが、中でも、(Y2O3:Eu)、(Y2O2S:Eu)を用いることが好ましい。また、緑色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、(ZnSiO2:Mn)、(Sr4Si3O8Cl4:Eu)、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、[(Zn,Cd)S:Cu,Al]、(Y3Al5O12:Tb)、(Y2SiO5:Tb)、[Y3(Al,Ga)5O12:Tb]、(ZnBaO4:Mn)、(GbBO3:Tb)、(Sr6SiO3Cl3:Eu)、(BaMgAl14O23:Mn)、(ScBO3:Tb)、(Zn2SiO4:Mn)、(ZnO:Zn)、(Gd2O2S:Tb)、(ZnGa2O4:Mn)を例示することができるが、中でも、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、[(Zn,Cd)S:Cu,Al]、(Y3Al5O12:Tb)、[Y3(Al,Ga)5O12:Tb]、(Y2SiO5:Tb)を用いることが好ましい。更には、青色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、(Y2SiO5:Ce)、(CaWO4:Pb)、CaWO4、YP0.85V0.15O4、(BaMgAl14O23:Eu)、(Sr2P2O7:Eu)、(Sr2P2O7:Sn)、(ZnS:Ag,Al)、(ZnS:Ag)、ZnMgO、ZnGaO4を例示することができるが、中でも、(ZnS:Ag)、(ZnS:Ag,Al)を用いることが好ましい。
【0055】
本発明において、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された2次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク(色濁り)が発生することを防止するために、あるいは又、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された2次電子が隔壁を越えて他の蛍光体層に向かって侵入したとき、これらの電子が他の蛍光体層と衝突することを防止するために、隔壁が設けられていることが望ましい。
【0056】
格子状の隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、キャスティング法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口が形成されており、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁形成用材料層を焼成する方法である。ドライフィルム法とは、基板上に感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によって隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた開口に隔壁形成用材料を埋め込み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口に埋め込まれた隔壁形成用材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用材料層をパターニングした後、焼成(硬化)を行う方法である。キャスティング法(型押し成形法)とは、ペースト状とした有機材料あるいは無機材料から成る隔壁形成用材料層を型(キャスト)から基板上に押し出すことで隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁形成用材料層を焼成する方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やメタルマスク印刷法、ロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式コーター等を用いて隔壁形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁形成用材料層の部分をサンドブラスト法によって除去する方法である。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁頂面の平坦化を図ってもよい。
【0057】
隔壁形成用材料として、例えば、感光性ポリイミド樹脂や、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した鉛ガラス、SiO2、低融点ガラスペーストを例示することができる。隔壁の表面(頂面及び側面)には、隔壁に電子線が衝突して隔壁からガスが放出されることを防止するための層(例えば、SiNから成る)を形成してもよい。
【0058】
格子状の隔壁における蛍光体層を取り囲む部分の平面形状(隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域である)として、矩形形状、円形形状、楕円形状、長円形状、三角形形状、五角形以上の多角形形状、丸みを帯びた三角形形状、丸みを帯びた矩形形状、丸みを帯びた多角形等を例示することができる。これらの平面形状(開口領域の平面形状)が2次元マトリックス状に配列されることにより、格子状の隔壁が形成される。この2次元マトリックス状の配列は、例えば井桁様に配列されるものでもよいし、千鳥様に配列されるものでもよい。
【0059】
蛍光体層からの光を吸収する光吸収層が、隣り合う蛍光体層の間、あるいは、隔壁と基板との間に形成されていることが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。ここで、光吸収層は、所謂ブラック・マトリックスとして機能する。光吸収層を構成する材料として、蛍光体層からの光を99%以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜(例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金)、金属酸化物(例えば、酸化クロム)、金属窒化物(例えば、窒化クロム)、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム/クロム積層膜を例示することができる。尚、酸化クロム/クロム積層膜においては、クロム膜が基板と接する。光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せに、スクリーン印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。
【0060】
カソードパネルとアノードパネルとを周縁部において接合するが、接合は接着層を用いて行ってもよいし、あるいは、ガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜選択することにより、接着層のみを使用する場合に比べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融点が120〜400゜C程度の所謂低融点金属材料を用いてもよい。係る低融点金属材料としては、In(インジウム:融点157゜C);インジウム−金系の低融点合金;Sn80Ag20(融点220〜370゜C)、Sn95Cu5(融点227〜370゜C)等の錫(Sn)系高温はんだ;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、Pb94.5Ag5.5(融点304〜365゜C)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(融点309゜C)等の鉛(Pb)系高温はんだ;Zn95Al5(融点380゜C)等の亜鉛(Zn)系高温はんだ;Sn5Pb95(融点300〜314゜C)、Sn2Pb98(融点316〜322゜C)等の錫−鉛系標準はんだ;Au88Ga12(融点381゜C)等のろう材(以上の添字は全て原子%を表す)を例示することができる。
【0061】
カソードパネルとアノードパネルと枠体の三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、あるいは、第1段階でカソードパネル又はアノードパネルのいずれか一方と枠体とを接合し、第2段階でカソードパネル又はアノードパネルの他方と枠体とを接合してもよい。三者同時接合や第2段階における接合を高真空雰囲気中で行えば、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間は、接合と同時に高真空となる。あるいは、三者の接合終了後、空間を排気し、真空とすることもできる。接合後に排気を行う場合、接合時の雰囲気の圧力は常圧/減圧のいずれであってもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素ガスや周期律表0族に属するガス(例えばArガス)を含む不活性ガスであってもよい。
【0062】
排気を行う場合、排気は、カソードパネル及び/又はアノードパネルに予め接続されたチップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び/又はアノードパネルの無効領域に設けられた貫通部の周囲に、フリットガラス又は上述の低融点金属材料を用いて接合され、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、平面型表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去することができるので好適である。
【0063】
ここで、空間は真空となっているので、アノードパネルとカソードパネルとの間にスペーサを配設しておかないと、大気圧によって平面型表示装置が損傷を受けてしまう。
【0064】
スペーサは、例えばセラミックスやガラスから構成することができる。スペーサをセラミックスから構成する場合、セラミックスとして、ムライトやアルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、係るグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、スペーサを構成するガラスとして、ソーダライムガラスを挙げることができる。スペーサは、例えば、隔壁と隔壁との間に挟み込んで固定すればよく、あるいは又、例えば、アノードパネルにスペーサ保持部を形成し、スペーサ保持部によって固定すればよい。
【0065】
スペーサの表面には、帯電防止膜が設けられていてもよい。帯電防止膜を構成する材料は、その2次電子放出係数が1に近いことが好ましく、帯電防止膜を構成する材料として、グラファイト等の半金属、酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物、及び、窒化物等を用いることができる。例えば、グラファイト等の半金属及びMoSe2等の半金属元素を含む化合物、Cr2O3、CrAlxOy、Nd2O3、LaxBa2-xCuO4、LaxBa2-xCuO4、LaxY1-xCrO3等の酸化物、AlB2、TiB2等のホウ化物、SiC等の炭化物、MoS2、WS2等の硫化物、及び、BN、TiN、AlN等の窒化物等を挙げることができるし、更には、例えば、特表2004−500688号公報等に記載されている材料等を用いることもできる。帯電防止膜は、単一の種類の材料から成るものであってもよいし、複数の種類の材料から成るものであってもよいし、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。帯電防止膜は、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等、周知の方法に基づき形成することができる。
【発明の効果】
【0066】
本発明の第1の態様に係る平面型表示装置にあっては、電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材の射影像に、アノード電極の射影像は含まれ、しかも、支持体の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部の射影像と、電子放出領域最外周構成部材の縁部に対応するアノード電極の縁部の射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、L1/d≧0.3を満足する。即ち、アノード電極の縁部と電子放出領域最外周構成部材の縁部との位置関係は、電子放出領域最外周構成部材の縁部がアノード電極の縁部よりも、所定の距離L1だけ飛び出している関係にある。従って、電子放出領域最外周構成部材の縁部にはアノード電極によって形成された電界が集中し難い構造である。製造プロセスによっては、電子放出領域最外周構成部材の縁部は放電のトリガーとなり易い部位であるものの、アノード電極によって形成された電界が集中し難いが故に、放電発生を抑制することができる。
【0067】
また、本発明の第2の態様に係る平面型表示装置にあっては、最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれ、しかも、最外周に位置する電子放出領域の射影像と、最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離をL2、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、L2/d≧1.5を満足する。即ち、最外周に位置する電子放出領域とアノード電極の縁部との位置関係は、最外周に位置する電子放出領域がアノード電極の縁部よりも、所定の距離L2だけ、引っ込んでいる関係にある。従って、最外周に位置する電子放出領域から放出され、アノードパネルにおける蛍光体層に衝突した電子の一部は、蛍光体層で後方散乱されるが、後方散乱電子の大部分はアノード電極に再衝突するだけであり、後方散乱電子が露出した基板に衝突することを防止することができる。その結果、基板が帯電状態となることがなく、基板と電子放出領域との間に放電が発生し、電子放出領域構成部材に損傷が発生するといった現象の発生を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0068】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例1】
【0069】
実施例1は、本発明の第1の態様に係る平面型表示装置に関する。具体的には、実施例1あるいは後述する実施例2における平面型表示装置は、冷陰極電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略称する)である。
【0070】
模式的な一部端面図を図1あるいは図2に示すように、実施例1あるいは後述する実施例2の表示装置は、支持体10上に形成された複数の電子放出領域EAを備えたカソードパネルCPと、少なくとも蛍光体層22及びアノード電極24が基板20上に形成されたアノードパネルAPとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間が真空(圧力:例えば10-3Pa以下)となっている平面型表示装置である。尚、カソードパネルCP及びアノードパネルAPを分解したときのカソードパネルCPとアノードパネルAPの一部分の模式的な分解斜視図は、図15に示したと同様である。
【0071】
そして、電子放出領域EAは、
(A)支持体10上に形成され、第1の方向に延びる帯状のカソード電極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、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13、
(D)ゲート電極13とカソード電極11の重複した重複領域である電子放出領域EA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)の底部に露出したカソード電極11上に形成された電子放出部15,15A、及び、
(E)ゲート電極13及び絶縁層12上に形成された層間絶縁層16上に、電子放出領域EAを取り囲むように形成された収束電極17、
を備えている。
【0072】
ここで、図1に示した表示装置にあっては、電子放出部15は円錐形であり、この電子放出部15によって、スピント型冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と呼ぶ)が構成されている。一方、図2に示した表示装置にあっては、電子放出部15Aによって、扁平型電界放出素子が構成されており、電子放出部15Aは、例えば、マトリックスに一部が埋め込まれた多数のカーボン・ナノチューブから構成されている。後述する実施例2においても、同様とすることができる。電子放出部15,15Aにあっては、カソード電極11及びゲート電極13への電圧の印加によって電子放出が制御される。
【0073】
カソードパネルCPにおいて、カソード電極11は、第1方向(図1あるいは図2にX方向にて示す)に延びる帯状であり、ゲート電極13は、第1方向とは異なる第2方向(図1あるいは図2にY方向にて示す)に延びる帯状である。一般に、カソード電極11とゲート電極13とは、これらの両電極11,13の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されている。帯状のカソード電極11と帯状のゲート電極13とが重複する重複領域が、電子放出領域EAであり、1サブピクセルに相当する。そして、係る電子放出領域EAが、カソードパネルCPの有効領域内に、通常、2次元マトリックス状に配列されている。1サブピクセルに相当する電子放出領域EAには、1又は複数の電界放出素子が設けられている。
【0074】
尚、収束電極17は、第2絶縁層16上に、第2絶縁層16の全面を覆うように形成されており、電界放出素子全体に共通の収束効果を及ぼす構造となっている。また、層間絶縁層16には、開口部14と連通した第3開口部14Cが、電子放出領域EAを取り囲むように設けられている。
【0075】
一方、アノードパネルAPは、基板20、並びに、この基板20上に形成された蛍光体層22(カラー表示の場合、赤色発光蛍光体層22R、緑色発光蛍光体層22G、青色発光蛍光体層22B)、及び、蛍光体層22を覆うアノード電極24から構成されている。即ち、アノードパネルAPは、より具体的には、基板20、基板20上に形成された隔壁21と隔壁21との間の基板20上に形成され、多数の蛍光体粒子から成る蛍光体層22(赤色発光蛍光体層22R、緑色発光蛍光体層22G、青色発光蛍光体層22B)、及び、蛍光体層22上に形成されたアノード電極24を備えている。アノード電極24は、有効領域を覆う薄い1枚のシート状であり、アノード電極制御回路33に接続されている。アノード電極24は、厚さ約70nmのアルミニウム(Al)から成り、隔壁21及び蛍光体層22を覆う状態で設けられている。蛍光体層22と蛍光体層22との間であって、隔壁21と基板20との間には、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止するために、光吸収層(ブラック・マトリックス)23が形成されている。また、カソードパネルCPとアノードパネルAPとの間には、アルミナ(Al2O3,純度99.8重量%)から成るスペーサ40が配置されている。
【0076】
アノード電極24は、蛍光体層22からの発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体層22から反跳した電子、あるいは、蛍光体層22から放出された2次電子(以下、これらの電子を総称して、後方散乱電子と呼ぶ)を反射させる反射膜としての機能、蛍光体層22の帯電防止といった機能を有する。また、隔壁21は、後方散乱電子が他の蛍光体層22に衝突し、所謂光学的クロストーク(色濁り)が発生することを防止する機能を有する。
【0077】
隔壁21とスペーサ40と蛍光体層22の配置状態の一例を模式的に図6〜図11に示す。尚、図1あるいは図2に示すアノードパネルAPの模式的な一部端面図における蛍光体層等の配列を、図7あるいは図9に示す構成としている。また、図6〜図11においてはアノード電極の図示を省略している。隔壁21の平面形状としては、格子形状(井桁形状)、即ち、1サブピクセルに相当する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体層22の四方を取り囲む形状(図6、図7、図8、図9参照)、あるいは、略矩形の(あるいは帯状の)蛍光体層22の対向する二辺と平行に延びる帯状形状を挙げることができる(図10及び図11参照)。尚、図10に示す蛍光体層22にあっては、蛍光体層22R,22G,22Bを、図10の上下方向に延びる帯状とすることもできる。隔壁21の一部は、スペーサ40を保持するためのスペーサ保持部25としても機能する。
【0078】
1サブピクセルは、カソードパネル側の電子放出領域EAと、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層22とによって構成されている。有効領域には、係る画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、カラー表示の表示装置においては、1画素(1ピクセル)は、赤色発光サブピクセル、緑色発光サブピクセル、及び、青色発光サブピクセルの組から構成されている。
【0079】
実施例1あるいは後述する実施例2の表示装置において、カソード電極11はカソード電極制御回路31に接続され、ゲート電極13はゲート電極制御回路32に接続され、収束電極17は収束電極制御回路(図示せず)に接続され、アノード電極24はアノード電極制御回路33に接続されている。これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。表示装置の実動作時、アノード電極制御回路33の出力電圧vAは、通常、一定であり、例えば、5キロボルト〜15キロボルトとすることができる。一方、表示装置の実動作時、カソード電極11に印加する電圧vC及びゲート電極13に印加する電圧vGに関しては、
(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。
【0080】
表示装置の実動作時、カソード電極11には相対的に負電圧がカソード電極制御回路31から印加され、ゲート電極13には相対的に正電圧がゲート電極制御回路32から印加され、収束電極17には収束電極制御回路(図示せず)から相対的に負電圧(例えば、0ボルト)が印加され、アノード電極24にはゲート電極13よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路33から印加される。係る表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極11にカソード電極制御回路31から走査信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32からビデオ信号を入力する。尚、カソード電極11にカソード電極制御回路31からビデオ信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32から走査信号を入力してもよい。カソード電極11とゲート電極13との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部15,15Aから電子が放出され、この電子がアノード電極24に引き付けられ、アノード電極24を通過して蛍光体層22に衝突する。その結果、蛍光体層22が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。つまり、この表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極13に印加される電圧vG、及びカソード電極11に印加される電圧vCによって制御される。
【0081】
実施例1の表示装置において、電子放出領域EAを構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極11、ゲート電極13及び収束電極17である。そして、空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材は、収束電極17である。
【0082】
実施例1の表示装置においては、収束電極17の射影像に、アノード電極24の射影像は含まれる。即ち、電子放出領域最外周構成部材である収束電極17とアノード電極24とは、対向する関係に配置されており、電子放出領域最外周構成部材である収束電極17の全体としての大きさは、アノード電極24全体の大きさよりも大きい。そして、支持体10の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部(実施例1にあっては、収束電極17の縁部17A)の射影像と、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、L1/d≧0.3を満足する。より具体的には、以下に述べる試験を行い、実施例1の表示装置にあっては、d=2.0mm、L1=1.0mm、L1/d=0.5とした。
【0083】
即ち、電子放出領域最外周構成部材の縁部(実施例1にあっては、収束電極17の縁部17A)に傷等が生じないように十分に注意を払って表示装置を試作した。尚、試作表示装置の全てにおいて、支持体10と基板20との間の距離dを2.0mm、一定とし、L1の値を変化させた。アノード電極24を、平均厚さ0.3μmのアルミニウム(Al)から構成した。また、カソードパネルCPを完成させた後、収束電極17の縁部17Aに、メタルピンセットを用いて故意に傷を付けた。こうして得られた各表示装置の放電開始電圧を測定した。その結果を図3に示す。収束電極17の縁部17Aに傷の無い表示装置にあっては、L1/d=0でも、放電開始電圧は約20キロボルトであった(図3の黒三角印参照)。一方、図3から、収束電極17の縁部17Aに傷が付けられた表示装置にあっては、L1/d=0では、放電開始電圧(図3の黒四角印参照)は約7キロボルトに低下した。そして、収束電極17の縁部17Aに傷が付けられた表示装置にあっては、L1/dの値が大きくなる程、放電開始電圧(図3の黒四角印参照)は高くなることが判った。更には、収束電極17の縁部17Aに傷が付けられた表示装置にあっても、放電開始電圧10キロボルト以上を確保するためには、L1/dの値を0.3以上とする必要があることが判明した。更には、製造プロセスのバラツキ等を考慮すると、L1/dの値を0.5以上とすることが好ましい。
【0084】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図12の(A)、(B)、図13の(A)、(B)を参照して、実施例1の平面型表示装置の組立方法を説明するが、後述する実施例2の表示装置も同様の方法で得ることができる。
【0085】
先ず、例えば、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、便宜上、1つの電界放出素子のみを図示した。
【0086】
[工程−100]
具体的には、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。
【0087】
[工程−110]
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。
【0088】
ゲート電極13を、真空蒸着法等のPVD法、CVD法、電気メッキ法や無電解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ法等の公知の薄膜形成と、必要に応じてエッチング技術との組合せによって形成してもよい。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えば帯状のゲート電極を形成することが可能である。
【0089】
[工程−120]
その後、ゲート電極13及び絶縁層12の上に更に層間絶縁層16を設け、層間絶縁層16上に収束電極17を設ける。具体的には、例えば、感光性ポリイミド樹脂を全面に形成し、係る感光性ポリイミド樹脂を露光、現像、焼成することで、第3開口部14Cが設けられた層間絶縁層16を得ることができる。その後、支持体10を回転させながら、斜め真空蒸着法によって、層間絶縁層16上に収束電極17を形成する。収束電極17は、第3開口部14Cの上部側面まで延在する。次に、レジスト層を設け、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12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12の(A)に示す構造を得ることができる。
【0090】
[工程−130]
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、及び、収束電極17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12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、収束電極17、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。
【0091】
[工程−140]
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13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。
【0092】
[工程−150]
その後、リフトオフ法にて剥離層18を収束電極17、ゲート電極13及び絶縁層12の表面から剥離し、収束電極17、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、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、図13の(B)に示す構造を有するスピント型電界放出素子を得ることができる。
【0093】
このようにして、電界放出素子が支持体10に複数、形成されて成るカソードパネルCPを得ることができる。一方、周知の方法に基づき、蛍光体層22、アノード電極24等が基板20に形成されて成るアノードパネルAPとを準備する。
【0094】
[工程−160]
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。
【0095】
あるいは又、例えば、枠体とアノードパネルAPとカソードパネルCPとの貼り合わせを高真空雰囲気中で行ってもよい。あるいは又、表示装置の構造に依っては、枠体無しで、接着層のみによってアノードパネルAPとカソードパネルCPとを貼り合わせてもよい。その後、必要な外部回路との配線接続を行い、実施例1の表示装置を完成させる。
【0096】
従来の技術にあっては、収束電極17の縁部17Aの射影像と、収束電極17の縁部17Aに対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1としたとき、L1=0であり、収束電極17の縁部17Aは、アノード電極24によって形成された電界が最も集中する部位であり、放電のトリガーとなり易い部位である。
【0097】
一方、実施例1の表示装置にあっては、支持体10の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)の射影像と、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離L1と、支持体と基板との間の距離dとは、L1/d≧0.3の関係を満足するので、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)には、アノード電極によって形成された電界が集中し難い。従って、たとえ、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)に放電のトリガーとなるような傷等が生じたとしても、アノード電極24によって形成された電界が集中し難いが故に、放電発生を効果的に抑制することができる。
【実施例2】
【0098】
実施例2は、本発明の第2の態様に係る平面型表示装置に関する。
【0099】
実施例2の表示装置の端部の領域の模式的な一部端面図を図4に示すが、実施例2の表示装置も、実施例1の表示装置と同様に、支持体10上に形成された複数の電子放出領域EAを備えたカソードパネルCPと、少なくとも蛍光体層22及びアノード電極24が基板上に形成されたアノードパネルAPとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間が真空となっている。
【0100】
そして、実施例2の表示装置にあっては、最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれる。より具体的には、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域EAとアノード電極24とは、対向する関係に配置されており、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域EAの全体としての大きさは、アノード電極24全体の大きさよりも小さい。更には、最外周に位置する電子放出領域EAの射影像と、最外周に位置する電子放出領域EAに対応するアノード電極24の部分の縁部24Aの射影像との間の距離L2(最外周に位置する電子放出領域EAの射影像の中心点からアノード電極24の部分の縁部24Aの射影像までの距離L2)は、支持体10と基板20との間の距離をdとしたとき、L2/d≧1.5を満足する。具体的には、実施例2の表示装置にあっては、d=2.0mm、L2=3.6mmとした。
【0101】
以上の点を除き、実施例2の表示装置の構成、構造は、実施例1において説明した表示装置の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0102】
アノード電極24への印加電圧を9キロボルト、支持体10と基板20との間の距離dを2.0mmとして、電子放出領域から放出された電子が蛍光体層22に衝突して(より具体的には、図5のX=0.0mm,Y=0.0mmの位置にある蛍光体層22の部分に衝突して)、後方散乱され、再び蛍光体層22に衝突するときの電子の再衝突位置をシミュレーションした結果を、図5に示す。種々の試験により、最低90%の後方散乱電子が到達する領域をアノード電極でカバーすれば帯電による放電が抑制できることが判った。従って、図5から、最外周に位置する電子放出領域EAの射影像と、この最外周に位置する電子放出領域EAに対応するアノード電極24の部分の縁部24Aの射影像との間の距離L2(図5におけるX及びYの値)が、L2/d≧1.5を満足していれば、即ち、図5におけるX及びYの値が3.0mm以上であれば、帯電による放電が抑制できる。更には、図5におけるX及びYの値を最大3.6mm程度(L2/d=1.8)とすることで、帯電による放電を確実に抑制しつつ、表示装置の寸法が大きくなることを抑制することができる。
【0103】
云い換えれば、最外周に位置する電子放出領域EAから放出され、アノードパネルAPにおける蛍光体層22に衝突した電子の一部は、蛍光体層22で後方散乱されるが、殆どの後方散乱電子はアノード電極24に再衝突するだけであり、後方散乱電子が露出した基板20に衝突することを防止することができる。その結果、基板20が帯電状態となることがなく、基板20と電子放出領域EAとの間に放電が発生し、電子放出領域構成部材(例えば、収束電極17)に損傷が発生するといった現象の発生を確実に回避することができる。
【0104】
以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した平面型表示装置、カソードパネルやアノードパネル、冷陰極電界電子放出表示装置や冷陰極電界電子放出素子の構成、構造は例示であり、適宜変更することができるし、アノードパネルやカソードパネル、冷陰極電界電子放出表示装置や冷陰極電界電子放出素子の製造方法も例示であり、適宜変更することができる。更には、アノードパネルやカソードパネルの製造において使用した各種材料も例示であり、適宜変更することができる。表示装置においては、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示とすることもできる。
【0105】
図1あるいは図2に示したように、実施例1の表示装置におけるL1/d≧0.3と、実施例2の表示装置におけるL2/d≧1.5の両方を満足する表示装置としてもよい。即ち、本発明の第1の態様に係る平面型表示装置と本発明の第2の態様に係る平面型表示装置とを組み合わせてもよい。
【0106】
電界放出素子においては、専ら1つの開口部に1つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素子の構造に依っては、1つの開口部に複数の電子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に1つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あるいは又、ゲート電極に複数の第1開口部を設け、絶縁層に係る複数の第1開口部に連通した複数の第2開口部を設け、1又は複数の電子放出部を設ける形態とすることもできる。
【0107】
収束電極は、実施例1にて説明した方法にて形成するだけでなく、例えば、厚さ数十μmの42%Ni−Feアロイから成る金属板の両面に、例えばSiO2から成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパンチングやエッチングすることによって開口部を形成することで収束電極を作製することもできる。そして、カソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことによって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層12とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成させることもできる。
【0108】
表面伝導型電界放出素子と通称される電界放出素子から電子放出部を構成することもできる。この表面伝導型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体上に酸化錫(SnO2)、金(Au)、酸化インジウム(In2O3)/酸化錫(SnO2)、カーボン、酸化パラジウム(PdO)等の導電材料から成り、微小面積を有し、所定の間隔(ギャップ)を開けて配された一対の対向電極がマトリックス状に形成されて成る。対向電極を跨るように炭素薄膜が形成されている。そして、一対の対向電極の内の一方の対向電極に行方向配線あるいは列方向配線(第1電極)が接続され、一対の対向電極の内の他方の対向電極に列方向配線あるいは行方向配線(第2電極)が接続された構成を有する。第1電極及び第2電極から一対の対向電極に電圧を印加することによって、ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜に電界が加わり、炭素薄膜から電子が放出される。係る電子をアノードパネル上の蛍光体層に衝突させることによって、蛍光体層が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。あるいは又、金属/絶縁膜/金属型素子から電子放出領域を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0109】
【図1】図1は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置の模式的な一部端面図である。
【図2】図2は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置の変形例の模式的な一部端面図である。
【図3】図3は、実施例1において試作した平面型表示装置におけるL1/dと放電開始電圧の関係を測定した結果を示すグラフである。
【図4】図4は、実施例2の平面型表示装置の端部の領域の模式的な一部端面図である。
【図5】図5は、アノード電極への印加電圧を9キロボルト、支持体と基板との間の距離dを2.0mmとして、電子放出領域から放出された電子が蛍光体層に衝突して、後方散乱され、再び蛍光体層に衝突するときの電子の再衝突位置をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図6】図6は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図7】図7は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図8】図8は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図9】図9は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図10】図10は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図11】図11は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図12】図12の(A)及び(B)は、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図13】図13の(A)、(B)及び(C)は、図12の(B)に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図14】図14は、スピント型冷陰極電界電子放出素子を有する従来の冷陰極電界電子放出表示装置の概念的な一部端面図である。
【図15】図15は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するカソードパネル及びアノードパネルを分解したときのカソードパネルとアノードパネルの一部分の模式的な分解斜視図である。
【図16】図16は、扁平型冷陰極電界電子放出素子を有する従来の冷陰極電界電子放出表示装置の概念的な一部端面図である。
【図17】図17は、従来の冷陰極電界電子放出表示装置において、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出された電子ビームの軌道を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0110】
AP・・・アノードパネル、CP・・・カソードパネル、EA・・・電子放出領域、10・・・支持体、11・・・カソード電極、12・・・絶縁層、13・・・ゲート電極、14・・・開口部、14A・・・第1開口部、14B・・・第2開口部、15,15A・・・電子放出部、16・・・層間絶縁層、17・・・収束電極、17A・・・収束電極の縁部、18・・・剥離層、19・・・導電材料層、20・・・基板、21・・・隔壁、22,22R,22G,22B・・・蛍光体層、23・・・光吸収層(ブラック・マトリックス)、24・・・アノード電極、24A・・・アノード電極の縁部、25・・・スペーサ保持部、26・・・枠体、31・・・カソード電極制御回路、32・・・ゲート電極制御回路、33・・・アノード電極制御回路、40・・・スペーサ
【技術分野】
【0001】
本発明は、平面型表示装置に関する。
【背景技術】
【0002】
現在主流の陰極線管(CRT)に代わる画像表示装置として、平面型(フラットパネル形式)の表示装置が種々検討されている。このような平面型の表示装置として、液晶表示装置(LCD)、エレクトロルミネッセンス表示装置(ELD)、プラズマ表示装置(PDP)を例示することができる。また、電子放出素子を備えたカソードパネルを組み込んだ平面型表示装置の開発も進められている。ここで、電子放出素子として、冷陰極電界電子放出素子、金属/絶縁膜/金属型素子(MIM素子とも呼ばれる)、表面伝導型電子放出素子が知られており、これらの冷陰極電子源から構成された電子放出素子を備えたカソードパネルを組み込んだ平面型表示装置は、高解像度、高輝度のカラー表示、及び、低消費電力の観点から注目を集めている。
【0003】
電子放出素子としての冷陰極電界電子放出素子を組み込んだ平面型表示装置である冷陰極電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略称する場合がある)は、一般に、複数の冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する場合がある)を備えたカソードパネルCPと、電界放出素子から放出された電子との衝突により励起されて発光する蛍光体層を有するアノードパネルとが、高真空(例えば、1×10-3Pa以下)に維持された空間を介して対向配置された構成を有する。ここで、カソードパネルCPは、2次元マトリックス状に配列された各画素に対応した電子放出領域を有し、各電子放出領域には、1又は複数の電界放出素子が設けられている。電界放出素子として、スピント型、扁平型、エッジ型、平面型等を挙げることができる。
【0004】
一例として、スピント型電界放出素子を有する従来の表示装置の概念的な一部端面図を図14に示し、カソードパネルCP及びアノードパネルAPを分解したときのカソードパネルCPとアノードパネルAPの一部分の模式的な分解斜視図を図15に示す。この表示装置を構成するスピント型電界放出素子は、支持体10に形成されたカソード電極11と、支持体10及びカソード電極11上に形成された絶縁層12と、絶縁層12上に形成されたゲート電極13と、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)と、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と、絶縁層12及びゲート電極13上に形成された層間絶縁層16と、層間絶縁層16に設けられた第3開口部14Cと、層間絶縁層16上に形成された収束電極17から構成されている。尚、図15においては、収束電極17、層間絶縁層16及び第3開口部14Cの図示を省略している。
【0005】
あるいは又、略平面状の電子放出部15Aを有する、所謂扁平型電界放出素子を有する従来の表示装置の概念的な一部端面図を図16に示す。この電界放出素子は、支持体10上に形成されたカソード電極11と、支持体10及びカソード電極11上に形成された絶縁層12と、絶縁層12上に形成されたゲート電極13と、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、及び、絶縁層12に設けられた第2開口部14B)と、開口部14の底部に位置するカソード電極11上に形成された電子放出部15Aと、絶縁層12及びゲート電極13上に形成された層間絶縁層16と、層間絶縁層16に設けられた第3開口部14Cと、層間絶縁層16上に形成された収束電極17から構成されている。電子放出部15Aは、例えば、マトリックスに一部分が埋め込まれた多数のカーボン・ナノチューブから構成されている。
【0006】
これらの表示装置において、カソード電極11は、第1方向(例えば、X方向)に延びる帯状であり、ゲート電極13は、第1方向とは異なる第2方向(例えば、Y方向)に延びる帯状である(図14〜図16参照)。一般に、カソード電極11とゲート電極13とは、これらの両電極11,13の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されている。帯状のカソード電極11と帯状のゲート電極13とが重複する重複領域が、電子放出領域EAであり、1サブピクセルに相当する。そして、係る電子放出領域EAが、カソードパネルCPの有効領域(実際の表示部分として機能する領域)内に、通常、2次元マトリックス状に配列されている。第3開口部14Cは、電子放出領域EAを取り囲むように設けられている。ここで、電子放出領域EAを構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極11、ゲート電極13及び収束電極17である。
【0007】
一方、アノードパネルAPは、基板20上に所定のパターンを有する蛍光体層22(具体的には、赤色発光蛍光体層22R、緑色発光蛍光体層22G、及び、青色発光蛍光体層22B)が形成され、蛍光体層22がアノード電極24で覆われた構造を有する。尚、これらの蛍光体層22の間は、カーボン等の光吸収性材料から成る光吸収層(ブラック・マトリックス)23で埋め込まれており、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止している。尚、図中、参照番号21は隔壁を表し、参照番号40はスペーサを表し、参照番号25はスペーサ保持部を表し、参照番号26は枠体を表す。図15及び図16においては、隔壁やスペーサ、スペーサ保持部の図示を省略した。
【0008】
アノード電極24は、蛍光体層22からの発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体層22から反跳した電子、あるいは、蛍光体層22から放出された2次電子(以下、これらの電子を総称して、後方散乱電子と呼ぶ)を反射させる反射膜としての機能、蛍光体層22の帯電防止といった機能を有する。また、隔壁21は、後方散乱電子が他の蛍光体層22に衝突し、所謂光学的クロストーク(色濁り)が発生することを防止する機能を有する。
【0009】
1サブピクセルは、カソードパネル側の電子放出領域EAと、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層22とによって構成されている。有効領域には、係る画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、カラー表示の表示装置においては、1画素(1ピクセル)は、赤色発光サブピクセル、緑色発光サブピクセル、及び、青色発光サブピクセルの組から構成されている。
【0010】
そして、アノードパネルAPとカソードパネルCPとを、電子放出領域EAと蛍光体層22とが対向するように配置し、周縁部において枠体26を介して接合した後、カソードパネルCPに取り付けられたチップ管(図示せず)を介して、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間(より具体的には、カソードパネルCPとアノードパネルAPと枠体26とによって囲まれた空間)を排気し、チップ管を封じ切ることによって、表示装置を作製することができる。
【0011】
カソード電極11には相対的に負電圧がカソード電極制御回路31から印加され、ゲート電極13には相対的に正電圧がゲート電極制御回路32から印加され、収束電極17には収束電極制御回路(図示せず)から相対的に負電圧(例えば、0ボルト)が印加され、アノード電極24にはゲート電極13よりも更に高い正電圧(アノード電圧)がアノード電極制御回路33から印加される。係る表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極11にカソード電極制御回路31から走査信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32からビデオ信号を入力する。あるいは、カソード電極11にカソード電極制御回路31からビデオ信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32から走査信号を入力する。カソード電極11及びゲート電極13に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部15,15Aから電子が放出され、この電子がアノード電極24に引き付けられ、アノード電極24を通過して蛍光体層22に衝突する。その結果、蛍光体層22が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。つまり、この冷陰極電界電子放出表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極13に印加される電圧、及び、カソード電極11に印加される電圧によって制御される。
【0012】
図17に、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出された電子ビームの軌道を模式的に示す。尚、図17にあっては、光吸収層(ブラック・マトリックス)の図示を省略している。ゲート電極13は図面の紙面垂直方向(Y方向)に延び、カソード電極11は図面の紙面と平行な方向(X方向)に延びる。
【0013】
通常、電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部の射影像(例えば、収束電極17の縁部17Aの射影像)と、この縁部に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像とは重なっている。即ち、支持体10の縁部と対向する電子放出領域構成部材の縁部の射影像と、この電子放出領域構成部材のこの縁部に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1としたとき、L1=0である。
【0014】
ところで、電子放出素子が設けられた電子源と、電子放出素子から放出された電子を照射させるために電子源に真空雰囲気中で対向配置され、電子放出素子から放出された電子を加速するための加速電極を備えた電子被照射部材とを有する電子線発生装置が、特開平9−27264から周知である。そして、この電子線発生装置にあっては、電子源と電子被照射部材との間の真空雰囲気を維持するための外囲器の一部をなす支持枠を有し、電子被照射部材の内面及び支持枠の内面に加速電極と電気的に接続された導電膜が形成されている。そして、電子放出素子の電子放出部から見て、電子源の面に垂直な方向に対する角度をθとしたとき、tanθ≦2を満たす範囲内の部材が電位規定されている。ここで、この部材は、具体的には、加速電極、並びに、電子被照射部材の内面及び支持枠の内面に加速電極と電気的に接続された導電膜である。
【0015】
【特許文献1】特開平9−27264
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0016】
図17に示した状態にあっては、電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部(例えば、収束電極17の縁部17A)は、アノード電極24によって形成された電界が最も集中する部位であり、放電のトリガーとなり易い部位である。更には、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部は、カソードパネルCPの製造時、電子放出領域構成部材の他の部分と比較してプロセスの不安定さが大きい部位である。即ち、支持体10の搬送時、接触等によって異物が付着する可能性が高いし、メカニカル的なマスクによる擦れや傷が発生し易いし、プロセス条件が不均一、不安定になり易く、その結果、傷、膜厚の変動、膜質の変動、膜の剥がれ等が発生し易いし、縁部が鋭角になり易い。そして、これらの結果、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域構成部材の縁部は、放電のトリガーとなり易い。従って、このような電子放出領域構成部材の縁部に、アノード電極24によって形成された電界が集中し難い構造とすることが望ましい。
【0017】
また、図17に示すように、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出され、アノードパネルAPにおけるアノード電極24を通過し、有効領域の最外周に位置する蛍光体層22に衝突した電子の一部は、図17に示すように、蛍光体層22で後方散乱され、後方散乱電子の一部は、有効領域の外側に位置する露出したガラス基板から成る基板20の部分に衝突し、基板20が帯電状態となる。そして、基板20が帯電状態となる結果、基板20と電子放出領域を構成する電子放出領域構成部材(例えば、収束電極17)との間に放電が発生し、電子放出領域構成部材に損傷が発生する虞がある。
【0018】
特開平9−27264に開示された技術にあっては、電子被照射部材の内面及び支持枠の内面に、加速電極と電気的に接続された導電膜を形成しなければならないため、構造や製造プロセスが複雑になるといった問題がある。
【0019】
従って、本発明の第1の目的は、有効領域の最外周に位置する電子放出領域構成部材とアノード電極との間で放電が生じ難い構造を有する平面型表示装置を提供することにある。また、本発明の第2の目的は、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出され、有効領域の最外周に位置する蛍光体層に衝突した電子の一部が、蛍光体層で後方散乱されても、有効領域の外側に位置する露出した基板の部分には衝突し難い構造を有する平面型表示装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0020】
上記の第1の目的を達成するための本発明の第1の態様に係る平面型表示装置は、
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、該空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材の射影像に、アノード電極の射影像は含まれ、
支持体の縁部と対向する該電子放出領域最外周構成部材の縁部の射影像と、該電子放出領域最外周構成部材の該縁部に対応するアノード電極の縁部の射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L1/d≧0.3、好ましくは、L1/d≧0.5
を満足することを特徴とする。尚、L1/dの上限値は特に限定はないが、L1の値が大きくなると平面型表示装置の寸法が大きくなるので、実用的には、例えば、
1.0≧L1
とすることが好ましい。
【0021】
上記の第2の目的を達成するための本発明の第2の態様に係る平面型表示装置は、
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれ、
該最外周に位置する電子放出領域の射影像と、該最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離をL2、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L2/d≧1.5、好ましくは、1.8≧L2/d≧1.5
を満足することを特徴とする。
【0022】
本発明の第1の態様あるいは第2の態様に係る平面型表示装置(以下、これらを総称して、本発明の平面型表示装置と呼ぶ場合がある)において、電子放出領域を構成する電子放出素子として、冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と略称する)、金属/絶縁膜/金属型素子(MIM素子)、表面伝導型電子放出素子を挙げることができる。即ち、平面型表示装置として、冷陰極電界電子放出素子を備えた平面型表示装置(冷陰極電界電子放出表示装置)、MIM素子が組み込まれた平面型表示装置、表面伝導型電子放出素子が組み込まれた平面型表示装置を挙げることができる。
【0023】
ここで、電子放出領域を構成する電子放出素子を電界放出素子とする場合、より具体的には、電子放出領域は、
(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、
(B)支持体及びカソード電極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、
(D)ゲート電極とカソード電極の重複した重複領域である電子放出領域に設けられた開口部(ゲート電極に設けられた第1開口部と、絶縁層に設けられた第2開口部から成る)の底部に露出したカソード電極上に形成された電子放出部、及び、
(E)ゲート電極及び絶縁層上に形成された層間絶縁層上に、電子放出領域を取り囲むように形成された収束電極、
を備えている。そして、前記電子放出領域最外周構成部材は、収束電極である構成とすることができる。尚、電子放出領域に設けられた電子放出部は、1つの場合もあるし、複数の場合もある。
【0024】
収束電極とは、開口部から放出され、アノード電極へ向かう放出電子の軌道を収束させ、以て、輝度の向上や隣接画素間の光学的クロストークの防止を可能とするための電極である。アノード電極とカソード電極との間の電位差が数キロボルトのオーダーであって、アノード電極とカソード電極との間の距離が比較的長い、所謂高電圧タイプの冷陰極電界電子放出表示装置において、収束電極は特に有効である。収束電極には、収束電極制御回路から相対的に負電圧(例えば、0ボルト)が印加される。収束電極は、必ずしも、カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域である電子放出領域に設けられた電子放出部あるいは電子放出領域のそれぞれを取り囲むように個別に形成されている必要はなく、例えば、電子放出部あるいは電子放出領域の所定の配列方向に沿って延在させてもよいし、電子放出部あるいは電子放出領域の全てを1つの収束電極で取り囲む構成としてもよく(即ち、収束電極を、冷陰極電界電子放出表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域の全体を覆う薄い1枚のシート状の構造としてもよく)、これによって、複数の電子放出部あるいは電子放出領域に共通の収束効果を及ぼすことができる。尚、層間絶縁層には第3開口部が設けられており、この第3開口部は、電子放出領域に設けられた開口部に連通している。収束電極は電子放出領域を取り囲むように形成されているが、より具体的には、第3開口部が、電子放出領域を取り囲むように、あるいは、電子放出部を取り囲むように、形成されている。
【0025】
本発明の第1の態様に係る平面型表示装置において、平面型表示装置を、上述した電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置とする場合、電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極、ゲート電極、及び、収束電極である。そして、このような構成にあっては、これらの電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材は、通常、収束電極であり、更には、支持体の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部とは、最も外側に位置する収束電極の縁部である。
【0026】
但し、収束電極は必須ではない。収束電極を設けない場合、層間絶縁層の形成も不要である。収束電極を有していない電界放出素子を備えた冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極、及び、ゲート電極である。そして、このような構成にあっては、これらの電子放出領域構成部材の内、上述した空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材は、通常、ゲート電極であり、更には、支持体の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部とは、最も外側に位置するゲート電極の縁部(ゲート電極の延在方向の両端部、及び、最も外側に位置するゲート電極の延在方向に沿った外縁部)である。
【0027】
本発明の第1の態様に係る平面型表示装置において、電子放出領域最外周構成部材の射影像にアノード電極の射影像が含まれるとは、より具体的には、電子放出領域最外周構成部材とアノード電極とが対向する関係に配置されており、電子放出領域最外周構成部材の全体としての大きさ(電子放出領域最外周構成部材の最外周輪郭線によって囲まれる領域の大きさ)が、アノード電極全体の大きさよりも大きいことを意味する。尚、アノード電極には、例えば、アノード電極を取り囲む基板の部分(平面型表示装置としての実用上の機能を果たす中央部の表示領域である有効領域を額縁状に包囲する領域である無効領域)に位置するアノード電極給電部を介してアノード電極制御回路からアノード電圧が印加される場合もあり、この場合には、アノード電極給電部もアノード電極に包含される。即ち、電子放出領域最外周構成部材の縁部に対応するアノード電極の縁部とは、アノード電極それ自体の縁部である場合もあるし、アノード電極給電部の縁部である場合もある。尚、アノード電極給電部を外部配線と接続するために、アノード電極給電部から突出した給電点を基板に設ける場合があるが、このような給電点はアノード電極には含めない。
【0028】
本発明の第2の態様に係る平面型表示装置において、最外周に位置する電子放出領域の射影像がアノード電極の射影像に含まれるとは、より具体的には、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域とアノード電極とが対向する関係に配置されており、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域の全体としての大きさが、アノード電極全体の大きさよりも小さいことを意味する。最外周に位置する電子放出領域の射影像と、最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離L2を規定するにあたり、最外周に位置する電子放出領域の射影像における距離L2の基準点は、最外周に位置する電子放出領域の射影像の中心点である。
【0029】
本発明の平面型表示装置において、支持体と基板との間の距離dとは、具体的には、カソードパネルを構成する支持体とアノードパネルを構成する基板との間の最短距離を意味する。そして、dの値として、具体的には、0.5mm≦d≦10mmを例示することができる。
【0030】
電界放出素子の型式は特に限定されず、スピント型電界放出素子(円錐形の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子)や扁平型電界放出素子(略平面状の電子放出部が、開口部の底部に位置するカソード電極の上に設けられた電界放出素子)を挙げることができる。
【0031】
カソード電極の射影像とゲート電極の射影像とは直交することが、即ち、第1の方向と第2の方向とは直交することが、冷陰極電界電子放出表示装置の構造の簡素化といった観点から好ましい。そして、カソードパネルにおいて、カソード電極とゲート電極とが重複する重複領域は電子放出領域に該当し、電子放出領域が2次元マトリックス状に配列されており、各電子放出領域には、1又は複数の電界放出素子が設けられている。
【0032】
電界放出素子は、一般に、以下の方法で製造することができる。但し、収束電極の形成工程は除外している。
(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領域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。
【0033】
あるいは又、電界放出素子は、以下の方法で製造することもできる。但し、収束電極の形成工程は除外している。
(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領域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。
【0034】
カソード電極、ゲート電極、収束電極の構成材料として、クロム(Cr)、アルミニウム(Al)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、銅(Cu)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、ニッケル(Ni)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)、亜鉛(Zn)等の遷移金属を含む各種の金属;これらの金属元素を含む合金(例えばMoW)あるいは化合物(例えばTiN等の窒化物や、WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等のシリサイド);シリコン(Si)等の半導体;ダイヤモンド等の炭素薄膜;ITO(酸化インジウム−錫)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。また、これらの電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、化学的気相成長法(CVD法)やイオンプレーティング法とエッチング法との組合せ;スクリーン印刷法;メッキ法(電気メッキ法や無電解メッキ法);リフトオフ法;レーザアブレーション法;ゾル−ゲル法等を挙げることができる。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えば帯状のカソード電極やゲート電極を形成することが可能である。
【0035】
スピント型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、モリブデン、モリブデン合金、タングステン、タングステン合金、チタン、チタン合金、ニオブ、ニオブ合金、タンタル、タンタル合金、クロム、クロム合金、及び、不純物を含有するシリコン(ポリシリコンやアモルファスシリコン)から成る群から選択された少なくとも1種類の材料を挙げることができる。スピント型電界放出素子の電子放出部は、真空蒸着法の他、例えばスパッタリング法やCVD法によっても形成することができる。
【0036】
扁平型電界放出素子にあっては、電子放出部を構成する材料として、カソード電極を構成する材料よりも仕事関数Φの小さい材料から構成することが好ましく、どのような材料を選択するかは、カソード電極を構成する材料の仕事関数、ゲート電極とカソード電極との間の電位差、要求される放出電子電流密度の大きさ等に基づいて決定すればよい。電界放出素子におけるカソード電極を構成する代表的な材料として、タングステン(Φ=4.55eV)、ニオブ(Φ=4.02〜4.87eV)、モリブデン(Φ=4.53〜4.95eV)、アルミニウム(Φ=4.28eV)、銅(Φ=4.6eV)、タンタル(Φ=4.3eV)、クロム(Φ=4.5eV)を例示することができる。電子放出部は、これらの材料よりも小さな仕事関数Φを有していることが好ましく、その値は概ね3eV以下であることが好ましい。係る材料として、炭素(Φ<1eV)、セシウム(Φ=2.14eV)、LaB6(Φ=2.66〜2.76eV)、BaO(Φ=1.6〜2.7eV)、SrO(Φ=1.25〜1.6eV)、Y2O3(Φ=2.0eV)、CaO(Φ=1.6〜1.86eV)、BaS(Φ=2.05eV)、TiN(Φ=2.92eV)、ZrN(Φ=2.92eV)を例示することができる。仕事関数Φが2eV以下である材料から電子放出部を構成することが、一層好ましい。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【0037】
あるいは又、扁平型電界放出素子において、電子放出部を構成する材料として、係る材料の2次電子利得δがカソード電極を構成する導電性材料の2次電子利得δよりも大きくなるような材料から適宜選択してもよい。即ち、銀(Ag)、アルミニウム(Al)、金(Au)、コバルト(Co)、銅(Cu)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、ニッケル(Ni)、白金(Pt)、タンタル(Ta)、タングステン(W)、ジルコニウム(Zr)等の金属;ゲルマニウム(Ge)等の半導体;炭素やダイヤモンド等の無機単体;及び酸化アルミニウム(Al2O3)、酸化バリウム(BaO)、酸化ベリリウム(BeO)、酸化カルシウム(CaO)、酸化マグネシウム(MgO)、酸化錫(SnO2)、フッ化バリウム(BaF2)、フッ化カルシウム(CaF2)等の化合物の中から、適宜選択することができる。尚、電子放出部を構成する材料は、必ずしも導電性を備えている必要はない。
【0038】
あるいは又、扁平型電界放出素子にあっては、特に好ましい電子放出部の構成材料として、炭素、より具体的にはアモルファスダイヤモンドやグラファイト、カーボン・ナノチューブ構造体、ZnOウィスカー、MgOウィスカー、SnO2ウィスカー、MnOウィスカー、Y2O3ウィスカー、NiOウィスカー、ITOウィスカー、In2O3ウィスカー、Al2O3ウィスカーを挙げることができる。電子放出部をこれらから構成する場合、5×106V/m以下の電界強度にて、冷陰極電界電子放出表示装置に必要な放出電子電流密度を得ることができる。また、電子放出部を構成する材料が電気抵抗体であれば、各電子放出部から得られる放出電子電流を均一化することができ、よって、冷陰極電界電子放出表示装置に組み込まれた場合の輝度ばらつきの抑制が可能となる。更に、これらの材料は、冷陰極電界電子放出表示装置内の残留ガスのイオンによるスパッタ作用に対して極めて高い耐性を有するので、電界放出素子の長寿命化を図ることができる。
【0039】
カーボン・ナノチューブ構造体として、具体的には、カーボン・ナノチューブ及び/又はグラファイト・ナノファイバーを挙げることができる。より具体的には、カーボン・ナノチューブから電子放出部を構成してもよいし、グラファイト・ナノファイバーから電子放出部を構成してもよいし、カーボン・ナノチューブとグラファイト・ナノファイバーの混合物から電子放出部を構成してもよい。カーボン・ナノチューブやグラファイト・ナノファイバーは、巨視的には、粉末状であってもよいし、薄膜状であってもよいし、場合によっては、カーボン・ナノチューブ構造体は円錐状の形状を有していてもよい。カーボン・ナノチューブやグラファイト・ナノファイバーは、周知のアーク放電法やレーザアブレーション法といった物理的気相成長法(PVD法)、プラズマCVD法やレーザCVD法、熱CVD法、気相合成法、気相成長法といった各種のCVD法によって製造、形成することができる。
【0040】
絶縁層や層間絶縁層の構成材料として、SiO2、BPSG、PSG、BSG、AsSG、PbSG、SiON、SOG(スピンオングラス)、低融点ガラス、ガラスペーストといったSiO2系材料;SiN系材料;ポリイミド等の絶縁性樹脂を、単独あるいは適宜組み合わせて使用することができる。絶縁層や層間絶縁層の形成には、CVD法、塗布法、スパッタリング法、スクリーン印刷法等の公知のプロセスが利用できる。
【0041】
第1開口部(ゲート電極に形成された開口部)あるいは第2開口部(絶縁層に形成された開口部)の平面形状(支持体表面と平行な仮想平面で開口部を切断したときの形状)は、円形、楕円形、矩形、多角形、丸みを帯びた矩形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。また、第3開口部(層間絶縁層に形成された開口部)の平面形状も、矩形、丸みを帯びた矩形、円形、楕円形、多角形、丸みを帯びた多角形等、任意の形状とすることができる。第1開口部の形成は、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができ、あるいは又、ゲート電極の形成方法に依っては、第1開口部を直接形成することもできる。第2開口部の形成あるいは第3開口部も、例えば、異方性エッチング、等方性エッチング、異方性エッチングと等方性エッチングの組合せによって行うことができる。
【0042】
電界放出素子においては、電界放出素子の構造に依存するが、1つの開口部内に1つの電子放出部が存在してもよいし、1つの開口部内に複数の電子放出部が存在してもよいし、ゲート電極に複数の第1開口部を設け、係る第1開口部と連通する1つの第2開口部を絶縁層に設け、絶縁層に設けられた1つの第2開口部内に1又は複数の電子放出部が存在してもよい。
【0043】
電界放出素子において、カソード電極と電子放出部との間に抵抗体薄膜を形成してもよい。抵抗体薄膜を形成することによって、電界放出素子の動作安定化、電子放出特性の均一化を図ることができる。抵抗体薄膜を構成する材料として、シリコンカーバイド(SiC)やSiCNといったカーボン系抵抗体材料、SiN、アモルファスシリコン等の半導体抵抗体材料、酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タンタル等の高融点金属酸化物を例示することができる。抵抗体薄膜の形成方法として、スパッタリング法や、CVD法やスクリーン印刷法を例示することができる。1つの電子放出部当たりの電気抵抗値は、概ね1×106〜1×1011Ω、好ましくは数十ギガΩとすればよい。
【0044】
冷陰極電界電子放出表示装置にあっては、カソード電極及びゲート電極に印加された電圧によって生じた強電界が電子放出部に加わる結果、量子トンネル効果により電子放出部から電子が放出される。そして、この電子は、アノードパネルに設けられたアノード電極によってアノードパネルへと引き付けられ、蛍光体層に衝突する。そして、蛍光体層への電子の衝突の結果、蛍光体層が発光し、画像として認識することができる。
【0045】
冷陰極電界電子放出表示装置において、カソード電極はカソード電極制御回路に接続され、ゲート電極はゲート電極制御回路に接続され、収束電極は収束電極制御回路に接続され、アノード電極はアノード電極給電部を介してアノード電極制御回路に接続されている。尚、これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。実動作時、アノード電極制御回路の出力電圧であってアノード電極に印加されるアノード電圧vAは、通常、一定であり、例えば、5キロボルト〜15キロボルトとすることができる。あるいは又、vA/d(単位:キロボルト/mmであり、支持体と基板との間の距離dは、0.5mm≦d≦10mmを満足する)の値は、0.5以上20以下、好ましくは1以上10以下、一層好ましくは5以上10以下を満足することが望ましい。
【0046】
冷陰極電界電子放出表示装置の実動作時、カソード電極に印加する電圧vC及びゲート電極に印加する電圧vGに関しては、階調制御方式として電圧変調方式を採用した場合、
(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。
【0047】
本発明の平面型表示装置にあっては、アノードパネルを構成する基板として、あるいは又、カソードパネルを構成する支持体として、ガラス基板、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板、石英基板、表面に絶縁膜が形成された石英基板、表面に絶縁膜が形成された半導体基板を挙げることができるが、製造コスト低減の観点からは、ガラス基板、あるいは、表面に絶縁膜が形成されたガラス基板を用いることが好ましい。ガラス基板として、高歪点ガラス、ソーダガラス(Na2O・CaO・SiO2)、硼珪酸ガラス(Na2O・B2O3・SiO2)、フォルステライト(2MgO・SiO2)、鉛ガラス(Na2O・PbO・SiO2)を例示することができる。
【0048】
平面型表示装置において、アノード電極と蛍光体層の構成例として、
(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。
【0049】
アノード電極は、全体として1つのアノード電極から構成されていてもよいし、複数のアノード電極ユニットから構成されていてもよい。後者の場合、アノード電極ユニットとアノード電極ユニットとは抵抗体層によって電気的に接続されている必要がある。抵抗体層を構成する材料として、シリコンカーバイド(SiC)やSiCNといったカーボン系抵抗体材料;SiN系材料;酸化ルテニウム(RuO2)、酸化タンタル、窒化タンタル、酸化クロム、酸化チタン等の高融点金属酸化物;アモルファスシリコン等の半導体抵抗体材料を挙げることができる。抵抗体層のシート抵抗値として、1×10-3Ω/□乃至1×1010Ω/□、好ましくは1×10Ω/□乃至1×108Ω/□を例示することができる。アノード電極ユニットの数(Q)は2以上であればよく、例えば、直線状に配列された蛍光体層の列の総数をq列としたとき、Q=qとし、あるいは、q=k・Q(kは2以上の整数であり、好ましくは10≦k≦100、一層好ましくは20≦k≦50)としてもよいし、一定の間隔をもって配設されるスペーサの数に1を加えた数とすることができるし、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数と一致した数、あるいは、ピクセルの数あるいはサブピクセルの数の整数分の一とすることもできる。また、各アノード電極ユニットの大きさは、アノード電極ユニットの位置に拘わらず同じとしてもよいし、アノード電極ユニットの位置に依存して異ならせてもよい。尚、アノード電極を全体として1つのアノード電極から構成する場合にあっても、また、アノード電極を複数のアノード電極ユニットから構成する場合にあっても、係るアノード電極全体の表面上に抵抗体層を形成してもよい。
【0050】
アノード電極の形成方法として、例えば、電子ビーム蒸着法や熱フィラメント蒸着法といった蒸着法、スパッタリング法、イオンプレーティング法、レーザアブレーション法といった各種のPVD法;各種のCVD法;スクリーン印刷法;メタルマスク印刷法;リフトオフ法;ゾル−ゲル法等を挙げることができる。即ち、導電材料から成る導電材料層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づき、この導電材料層をパターニングしてアノード電極を形成することができる。あるいは又、アノード電極のパターンを有するマスクやスクリーンを介して導電材料をPVD法やスクリーン印刷法に基づき形成することによって、アノード電極を得ることもできる。尚、抵抗体層も同様の方法で形成することができる。即ち、抵抗体材料から抵抗体層を形成し、リソグラフィ技術及びエッチング技術に基づきこの抵抗体層をパターニングしてもよいし、あるいは、抵抗体層のパターンを有するマスクやスクリーンを介して抵抗体材料のPVD法やスクリーン印刷法に基づく形成により、抵抗体層を得ることができる。基板上(あるいは基板上方)におけるアノード電極の平均厚さとして、5×10-8m(50nm)乃至5×10-7m(0.5μm)、好ましくは8×10-8m(80nm)乃至3×10-7m(0.3μm)を例示することができる。
【0051】
アノード電極の構成材料は、平面型表示装置の構成によって適宜選択すればよい。即ち、平面型表示装置が透過型(アノードパネルが表示面に相当する)であって、且つ、基板上にアノード電極と蛍光体層がこの順に積層されている場合には、基板は元より、アノード電極自身も透明である必要があり、ITO(インジウム錫酸化物)等の透明導電材料を用いる。一方、平面型表示装置が反射型(カソードパネルが表示面に相当する)である場合、及び、透過型であっても基板上に蛍光体層とアノード電極とがこの順に積層されている場合には、モリブデン(Mo)、アルミニウム(Al)、クロム(Cr)、タングステン(W)、ニオブ(Nb)、タンタル(Ta)、金(Au)、銀(Ag)、チタン(Ti)、コバルト(Co)、ジルコニウム(Zr)、鉄(Fe)、白金(Pt)、亜鉛(Zn)等の金属;これらの金属元素を含む合金あるいは化合物(例えばTiN等の窒化物や、WSi2、MoSi2、TiSi2、TaSi2等のシリサイド);シリコン(Si)等の半導体;ダイヤモンド等の炭素薄膜;ITO(酸化インジウム−錫)、酸化インジウム、酸化亜鉛等の導電性金属酸化物を例示することができる。尚、抵抗体層を形成する場合、抵抗体層の抵抗値を変化させない導電材料からアノード電極を構成することが好ましく、例えば、抵抗体層をシリコンカーバイド(SiC)から構成した場合、アノード電極をモリブデン(Mo)から構成することが好ましい。
【0052】
蛍光体層は、単色の蛍光体粒子から構成されていても、3原色の蛍光体粒子から構成されていてもよい。蛍光体層の配列様式はドット状である。具体的には、平面型表示装置がカラー表示の場合、蛍光体層の配置、配列として、デルタ配列、ストライプ配列、ダイアゴナル配列、レクタングル配列を挙げることができる。即ち、直線状に配列された蛍光体層の1列は、全てが赤色発光単位蛍光体層で占められた列、緑色発光単位蛍光体層で占められた列、及び、青色発光単位蛍光体層で占められた列から構成されていてもよいし、赤色発光単位蛍光体層、緑色発光単位蛍光体層、及び、青色発光単位蛍光体層が順に配置された列から構成されていてもよい。ここで、単位蛍光体層とは、アノードパネル上において1つの輝点を生成する蛍光体層(蛍光体領域)であると定義する。また、1画素(1ピクセル)は、1つの赤色発光単位蛍光体層、1つの緑色発光単位蛍光体層、及び、1つの青色発光単位蛍光体層の集合から構成され、1サブピクセルは、1つの単位蛍光体層(1つの赤色発光単位蛍光体層、あるいは、1つの緑色発光単位蛍光体層、あるいは、1つの青色発光単位蛍光体層)から構成される。
【0053】
蛍光体層は、発光性結晶粒子(例えば、粒径5〜10nm程度の蛍光体粒子)から調製された発光性結晶粒子組成物を使用し、例えば、赤色の感光性の発光性結晶粒子組成物(赤色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、赤色発光蛍光体層を形成し、次いで、緑色の感光性の発光性結晶粒子組成物(緑色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、緑色発光蛍光体層を形成し、更に、青色の感光性の発光性結晶粒子組成物(青色蛍光体スラリー)を全面に塗布し、露光、現像して、青色発光蛍光体層を形成する方法にて形成することができる。あるいは又、赤色発光蛍光体スラリー、緑色発光蛍光体スラリー、青色発光蛍光体スラリーを順次塗布した後、各蛍光体スラリーを順次露光、現像して、各蛍光体層を形成してもよいし、スクリーン印刷法やインクジェット法、フロート塗布法、沈降塗布法、蛍光体フィルム転写法等により各蛍光体層を形成してもよい。基板上における蛍光体層の平均厚さは、限定するものではないが、3μm乃至20μm、好ましくは5μm乃至10μmであることが望ましい。
【0054】
発光性結晶粒子を構成する蛍光体材料としては、従来公知の蛍光体材料の中から適宜選択して用いることができる。カラー表示の場合、色純度がNTSCで規定される3原色に近く、3原色を混合した際の白バランスがとれ、残光時間が短く、3原色の残光時間がほぼ等しくなる蛍光体材料を組み合わせることが好ましい。赤色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、(Y2O3:Eu)、(Y2O2S:Eu)、(Y3Al5O12:Eu)、(Y2SiO5:Eu)、(Zn3(PO4)2:Mn)を例示することができるが、中でも、(Y2O3:Eu)、(Y2O2S:Eu)を用いることが好ましい。また、緑色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、(ZnSiO2:Mn)、(Sr4Si3O8Cl4:Eu)、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、[(Zn,Cd)S:Cu,Al]、(Y3Al5O12:Tb)、(Y2SiO5:Tb)、[Y3(Al,Ga)5O12:Tb]、(ZnBaO4:Mn)、(GbBO3:Tb)、(Sr6SiO3Cl3:Eu)、(BaMgAl14O23:Mn)、(ScBO3:Tb)、(Zn2SiO4:Mn)、(ZnO:Zn)、(Gd2O2S:Tb)、(ZnGa2O4:Mn)を例示することができるが、中でも、(ZnS:Cu,Al)、(ZnS:Cu,Au,Al)、[(Zn,Cd)S:Cu,Al]、(Y3Al5O12:Tb)、[Y3(Al,Ga)5O12:Tb]、(Y2SiO5:Tb)を用いることが好ましい。更には、青色発光蛍光体層を構成する蛍光体材料として、(Y2SiO5:Ce)、(CaWO4:Pb)、CaWO4、YP0.85V0.15O4、(BaMgAl14O23:Eu)、(Sr2P2O7:Eu)、(Sr2P2O7:Sn)、(ZnS:Ag,Al)、(ZnS:Ag)、ZnMgO、ZnGaO4を例示することができるが、中でも、(ZnS:Ag)、(ZnS:Ag,Al)を用いることが好ましい。
【0055】
本発明において、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された2次電子が他の蛍光体層に入射し、所謂光学的クロストーク(色濁り)が発生することを防止するために、あるいは又、蛍光体層から反跳した電子、あるいは、蛍光体層から放出された2次電子が隔壁を越えて他の蛍光体層に向かって侵入したとき、これらの電子が他の蛍光体層と衝突することを防止するために、隔壁が設けられていることが望ましい。
【0056】
格子状の隔壁の形成方法として、スクリーン印刷法、ドライフィルム法、感光法、キャスティング法、サンドブラスト形成法を例示することができる。ここで、スクリーン印刷法とは、隔壁を形成すべき部分に対応するスクリーンの部分に開口が形成されており、スクリーン上の隔壁形成用材料をスキージを用いて開口を通過させ、基板上に隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁形成用材料層を焼成する方法である。ドライフィルム法とは、基板上に感光性フィルムをラミネートし、露光及び現像によって隔壁形成予定部位の感光性フィルムを除去し、除去によって生じた開口に隔壁形成用材料を埋め込み、焼成する方法である。感光性フィルムは焼成によって燃焼、除去され、開口に埋め込まれた隔壁形成用材料が残り、隔壁となる。感光法とは、基板上に感光性を有する隔壁形成用材料層を形成し、露光及び現像によってこの隔壁形成用材料層をパターニングした後、焼成(硬化)を行う方法である。キャスティング法(型押し成形法)とは、ペースト状とした有機材料あるいは無機材料から成る隔壁形成用材料層を型(キャスト)から基板上に押し出すことで隔壁形成用材料層を形成した後、係る隔壁形成用材料層を焼成する方法である。サンドブラスト形成法とは、例えば、スクリーン印刷やメタルマスク印刷法、ロールコーター、ドクターブレード、ノズル吐出式コーター等を用いて隔壁形成用材料層を基板上に形成し、乾燥させた後、隔壁を形成すべき隔壁形成用材料層の部分をマスク層で被覆し、次いで、露出した隔壁形成用材料層の部分をサンドブラスト法によって除去する方法である。隔壁を形成した後、隔壁を研磨し、隔壁頂面の平坦化を図ってもよい。
【0057】
隔壁形成用材料として、例えば、感光性ポリイミド樹脂や、酸化コバルト等の金属酸化物により黒色に着色した鉛ガラス、SiO2、低融点ガラスペーストを例示することができる。隔壁の表面(頂面及び側面)には、隔壁に電子線が衝突して隔壁からガスが放出されることを防止するための層(例えば、SiNから成る)を形成してもよい。
【0058】
格子状の隔壁における蛍光体層を取り囲む部分の平面形状(隔壁側面の射影像の内側輪郭線に相当し、一種の開口領域である)として、矩形形状、円形形状、楕円形状、長円形状、三角形形状、五角形以上の多角形形状、丸みを帯びた三角形形状、丸みを帯びた矩形形状、丸みを帯びた多角形等を例示することができる。これらの平面形状(開口領域の平面形状)が2次元マトリックス状に配列されることにより、格子状の隔壁が形成される。この2次元マトリックス状の配列は、例えば井桁様に配列されるものでもよいし、千鳥様に配列されるものでもよい。
【0059】
蛍光体層からの光を吸収する光吸収層が、隣り合う蛍光体層の間、あるいは、隔壁と基板との間に形成されていることが、表示画像のコントラスト向上といった観点から好ましい。ここで、光吸収層は、所謂ブラック・マトリックスとして機能する。光吸収層を構成する材料として、蛍光体層からの光を99%以上吸収する材料を選択することが好ましい。このような材料として、カーボン、金属薄膜(例えば、クロム、ニッケル、アルミニウム、モリブデン等、あるいは、これらの合金)、金属酸化物(例えば、酸化クロム)、金属窒化物(例えば、窒化クロム)、耐熱性有機樹脂、ガラスペースト、黒色顔料や銀等の導電性粒子を含有するガラスペースト等の材料を挙げることができ、具体的には、感光性ポリイミド樹脂、酸化クロムや、酸化クロム/クロム積層膜を例示することができる。尚、酸化クロム/クロム積層膜においては、クロム膜が基板と接する。光吸収層は、例えば、真空蒸着法やスパッタリング法とエッチング法との組合せ、真空蒸着法やスパッタリング法、スピンコーティング法とリフトオフ法との組合せに、スクリーン印刷法、リソグラフィ技術等、使用する材料に依存して適宜選択された方法にて形成することができる。
【0060】
カソードパネルとアノードパネルとを周縁部において接合するが、接合は接着層を用いて行ってもよいし、あるいは、ガラスやセラミックス等の絶縁剛性材料から成る枠体と接着層とを併用して行ってもよい。枠体と接着層とを併用する場合には、枠体の高さを適宜選択することにより、接着層のみを使用する場合に比べ、カソードパネルとアノードパネルとの間の対向距離をより長く設定することが可能である。尚、接着層の構成材料としては、フリットガラスが一般的であるが、融点が120〜400゜C程度の所謂低融点金属材料を用いてもよい。係る低融点金属材料としては、In(インジウム:融点157゜C);インジウム−金系の低融点合金;Sn80Ag20(融点220〜370゜C)、Sn95Cu5(融点227〜370゜C)等の錫(Sn)系高温はんだ;Pb97.5Ag2.5(融点304゜C)、Pb94.5Ag5.5(融点304〜365゜C)、Pb97.5Ag1.5Sn1.0(融点309゜C)等の鉛(Pb)系高温はんだ;Zn95Al5(融点380゜C)等の亜鉛(Zn)系高温はんだ;Sn5Pb95(融点300〜314゜C)、Sn2Pb98(融点316〜322゜C)等の錫−鉛系標準はんだ;Au88Ga12(融点381゜C)等のろう材(以上の添字は全て原子%を表す)を例示することができる。
【0061】
カソードパネルとアノードパネルと枠体の三者を接合する場合、三者を同時に接合してもよいし、あるいは、第1段階でカソードパネル又はアノードパネルのいずれか一方と枠体とを接合し、第2段階でカソードパネル又はアノードパネルの他方と枠体とを接合してもよい。三者同時接合や第2段階における接合を高真空雰囲気中で行えば、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間は、接合と同時に高真空となる。あるいは、三者の接合終了後、空間を排気し、真空とすることもできる。接合後に排気を行う場合、接合時の雰囲気の圧力は常圧/減圧のいずれであってもよく、また、雰囲気を構成する気体は、大気であっても、あるいは窒素ガスや周期律表0族に属するガス(例えばArガス)を含む不活性ガスであってもよい。
【0062】
排気を行う場合、排気は、カソードパネル及び/又はアノードパネルに予め接続されたチップ管を通じて行うことができる。チップ管は、典型的にはガラス管を用いて構成され、カソードパネル及び/又はアノードパネルの無効領域に設けられた貫通部の周囲に、フリットガラス又は上述の低融点金属材料を用いて接合され、空間が所定の真空度に達した後、熱融着によって封じ切られる。尚、封じ切りを行う前に、平面型表示装置全体を一旦加熱してから降温させると、空間に残留ガスを放出させることができ、この残留ガスを排気により空間外へ除去することができるので好適である。
【0063】
ここで、空間は真空となっているので、アノードパネルとカソードパネルとの間にスペーサを配設しておかないと、大気圧によって平面型表示装置が損傷を受けてしまう。
【0064】
スペーサは、例えばセラミックスやガラスから構成することができる。スペーサをセラミックスから構成する場合、セラミックスとして、ムライトやアルミナ、チタン酸バリウム、チタン酸ジルコン酸鉛、ジルコニア、コーディオライト、硼珪酸塩バリウム、珪酸鉄、ガラスセラミックス材料、これらに、酸化チタンや酸化クロム、酸化鉄、酸化バナジウム、酸化ニッケルを添加したもの等を例示することができる。この場合、所謂グリーンシートを成形して、グリーンシートを焼成し、係るグリーンシート焼成品を切断することによってスペーサを製造することができる。また、スペーサを構成するガラスとして、ソーダライムガラスを挙げることができる。スペーサは、例えば、隔壁と隔壁との間に挟み込んで固定すればよく、あるいは又、例えば、アノードパネルにスペーサ保持部を形成し、スペーサ保持部によって固定すればよい。
【0065】
スペーサの表面には、帯電防止膜が設けられていてもよい。帯電防止膜を構成する材料は、その2次電子放出係数が1に近いことが好ましく、帯電防止膜を構成する材料として、グラファイト等の半金属、酸化物、ホウ化物、炭化物、硫化物、及び、窒化物等を用いることができる。例えば、グラファイト等の半金属及びMoSe2等の半金属元素を含む化合物、Cr2O3、CrAlxOy、Nd2O3、LaxBa2-xCuO4、LaxBa2-xCuO4、LaxY1-xCrO3等の酸化物、AlB2、TiB2等のホウ化物、SiC等の炭化物、MoS2、WS2等の硫化物、及び、BN、TiN、AlN等の窒化物等を挙げることができるし、更には、例えば、特表2004−500688号公報等に記載されている材料等を用いることもできる。帯電防止膜は、単一の種類の材料から成るものであってもよいし、複数の種類の材料から成るものであってもよいし、単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。帯電防止膜は、スパッタリング法、真空蒸着法、CVD法等、周知の方法に基づき形成することができる。
【発明の効果】
【0066】
本発明の第1の態様に係る平面型表示装置にあっては、電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材の射影像に、アノード電極の射影像は含まれ、しかも、支持体の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部の射影像と、電子放出領域最外周構成部材の縁部に対応するアノード電極の縁部の射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、L1/d≧0.3を満足する。即ち、アノード電極の縁部と電子放出領域最外周構成部材の縁部との位置関係は、電子放出領域最外周構成部材の縁部がアノード電極の縁部よりも、所定の距離L1だけ飛び出している関係にある。従って、電子放出領域最外周構成部材の縁部にはアノード電極によって形成された電界が集中し難い構造である。製造プロセスによっては、電子放出領域最外周構成部材の縁部は放電のトリガーとなり易い部位であるものの、アノード電極によって形成された電界が集中し難いが故に、放電発生を抑制することができる。
【0067】
また、本発明の第2の態様に係る平面型表示装置にあっては、最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれ、しかも、最外周に位置する電子放出領域の射影像と、最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離をL2、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、L2/d≧1.5を満足する。即ち、最外周に位置する電子放出領域とアノード電極の縁部との位置関係は、最外周に位置する電子放出領域がアノード電極の縁部よりも、所定の距離L2だけ、引っ込んでいる関係にある。従って、最外周に位置する電子放出領域から放出され、アノードパネルにおける蛍光体層に衝突した電子の一部は、蛍光体層で後方散乱されるが、後方散乱電子の大部分はアノード電極に再衝突するだけであり、後方散乱電子が露出した基板に衝突することを防止することができる。その結果、基板が帯電状態となることがなく、基板と電子放出領域との間に放電が発生し、電子放出領域構成部材に損傷が発生するといった現象の発生を確実に回避することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0068】
以下、図面を参照して、実施例に基づき本発明を説明する。
【実施例1】
【0069】
実施例1は、本発明の第1の態様に係る平面型表示装置に関する。具体的には、実施例1あるいは後述する実施例2における平面型表示装置は、冷陰極電界電子放出表示装置(以下、表示装置と略称する)である。
【0070】
模式的な一部端面図を図1あるいは図2に示すように、実施例1あるいは後述する実施例2の表示装置は、支持体10上に形成された複数の電子放出領域EAを備えたカソードパネルCPと、少なくとも蛍光体層22及びアノード電極24が基板20上に形成されたアノードパネルAPとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間が真空(圧力:例えば10-3Pa以下)となっている平面型表示装置である。尚、カソードパネルCP及びアノードパネルAPを分解したときのカソードパネルCPとアノードパネルAPの一部分の模式的な分解斜視図は、図15に示したと同様である。
【0071】
そして、電子放出領域EAは、
(A)支持体10上に形成され、第1の方向に延びる帯状のカソード電極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、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13、
(D)ゲート電極13とカソード電極11の重複した重複領域である電子放出領域EA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)の底部に露出したカソード電極11上に形成された電子放出部15,15A、及び、
(E)ゲート電極13及び絶縁層12上に形成された層間絶縁層16上に、電子放出領域EAを取り囲むように形成された収束電極17、
を備えている。
【0072】
ここで、図1に示した表示装置にあっては、電子放出部15は円錐形であり、この電子放出部15によって、スピント型冷陰極電界電子放出素子(以下、電界放出素子と呼ぶ)が構成されている。一方、図2に示した表示装置にあっては、電子放出部15Aによって、扁平型電界放出素子が構成されており、電子放出部15Aは、例えば、マトリックスに一部が埋め込まれた多数のカーボン・ナノチューブから構成されている。後述する実施例2においても、同様とすることができる。電子放出部15,15Aにあっては、カソード電極11及びゲート電極13への電圧の印加によって電子放出が制御される。
【0073】
カソードパネルCPにおいて、カソード電極11は、第1方向(図1あるいは図2にX方向にて示す)に延びる帯状であり、ゲート電極13は、第1方向とは異なる第2方向(図1あるいは図2にY方向にて示す)に延びる帯状である。一般に、カソード電極11とゲート電極13とは、これらの両電極11,13の射影像が互いに直交する方向に各々帯状に形成されている。帯状のカソード電極11と帯状のゲート電極13とが重複する重複領域が、電子放出領域EAであり、1サブピクセルに相当する。そして、係る電子放出領域EAが、カソードパネルCPの有効領域内に、通常、2次元マトリックス状に配列されている。1サブピクセルに相当する電子放出領域EAには、1又は複数の電界放出素子が設けられている。
【0074】
尚、収束電極17は、第2絶縁層16上に、第2絶縁層16の全面を覆うように形成されており、電界放出素子全体に共通の収束効果を及ぼす構造となっている。また、層間絶縁層16には、開口部14と連通した第3開口部14Cが、電子放出領域EAを取り囲むように設けられている。
【0075】
一方、アノードパネルAPは、基板20、並びに、この基板20上に形成された蛍光体層22(カラー表示の場合、赤色発光蛍光体層22R、緑色発光蛍光体層22G、青色発光蛍光体層22B)、及び、蛍光体層22を覆うアノード電極24から構成されている。即ち、アノードパネルAPは、より具体的には、基板20、基板20上に形成された隔壁21と隔壁21との間の基板20上に形成され、多数の蛍光体粒子から成る蛍光体層22(赤色発光蛍光体層22R、緑色発光蛍光体層22G、青色発光蛍光体層22B)、及び、蛍光体層22上に形成されたアノード電極24を備えている。アノード電極24は、有効領域を覆う薄い1枚のシート状であり、アノード電極制御回路33に接続されている。アノード電極24は、厚さ約70nmのアルミニウム(Al)から成り、隔壁21及び蛍光体層22を覆う状態で設けられている。蛍光体層22と蛍光体層22との間であって、隔壁21と基板20との間には、表示画像の色濁り、光学的クロストークの発生を防止するために、光吸収層(ブラック・マトリックス)23が形成されている。また、カソードパネルCPとアノードパネルAPとの間には、アルミナ(Al2O3,純度99.8重量%)から成るスペーサ40が配置されている。
【0076】
アノード電極24は、蛍光体層22からの発光を反射させる反射膜としての機能の他、蛍光体層22から反跳した電子、あるいは、蛍光体層22から放出された2次電子(以下、これらの電子を総称して、後方散乱電子と呼ぶ)を反射させる反射膜としての機能、蛍光体層22の帯電防止といった機能を有する。また、隔壁21は、後方散乱電子が他の蛍光体層22に衝突し、所謂光学的クロストーク(色濁り)が発生することを防止する機能を有する。
【0077】
隔壁21とスペーサ40と蛍光体層22の配置状態の一例を模式的に図6〜図11に示す。尚、図1あるいは図2に示すアノードパネルAPの模式的な一部端面図における蛍光体層等の配列を、図7あるいは図9に示す構成としている。また、図6〜図11においてはアノード電極の図示を省略している。隔壁21の平面形状としては、格子形状(井桁形状)、即ち、1サブピクセルに相当する、例えば平面形状が略矩形の蛍光体層22の四方を取り囲む形状(図6、図7、図8、図9参照)、あるいは、略矩形の(あるいは帯状の)蛍光体層22の対向する二辺と平行に延びる帯状形状を挙げることができる(図10及び図11参照)。尚、図10に示す蛍光体層22にあっては、蛍光体層22R,22G,22Bを、図10の上下方向に延びる帯状とすることもできる。隔壁21の一部は、スペーサ40を保持するためのスペーサ保持部25としても機能する。
【0078】
1サブピクセルは、カソードパネル側の電子放出領域EAと、これらの電界放出素子の一群に対面したアノードパネル側の蛍光体層22とによって構成されている。有効領域には、係る画素が、例えば数十万〜数百万個ものオーダーにて配列されている。尚、カラー表示の表示装置においては、1画素(1ピクセル)は、赤色発光サブピクセル、緑色発光サブピクセル、及び、青色発光サブピクセルの組から構成されている。
【0079】
実施例1あるいは後述する実施例2の表示装置において、カソード電極11はカソード電極制御回路31に接続され、ゲート電極13はゲート電極制御回路32に接続され、収束電極17は収束電極制御回路(図示せず)に接続され、アノード電極24はアノード電極制御回路33に接続されている。これらの制御回路は周知の回路から構成することができる。表示装置の実動作時、アノード電極制御回路33の出力電圧vAは、通常、一定であり、例えば、5キロボルト〜15キロボルトとすることができる。一方、表示装置の実動作時、カソード電極11に印加する電圧vC及びゲート電極13に印加する電圧vGに関しては、
(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。
【0080】
表示装置の実動作時、カソード電極11には相対的に負電圧がカソード電極制御回路31から印加され、ゲート電極13には相対的に正電圧がゲート電極制御回路32から印加され、収束電極17には収束電極制御回路(図示せず)から相対的に負電圧(例えば、0ボルト)が印加され、アノード電極24にはゲート電極13よりも更に高い正電圧がアノード電極制御回路33から印加される。係る表示装置において表示を行う場合、例えば、カソード電極11にカソード電極制御回路31から走査信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32からビデオ信号を入力する。尚、カソード電極11にカソード電極制御回路31からビデオ信号を入力し、ゲート電極13にゲート電極制御回路32から走査信号を入力してもよい。カソード電極11とゲート電極13との間に電圧を印加した際に生ずる電界により、量子トンネル効果に基づき電子放出部15,15Aから電子が放出され、この電子がアノード電極24に引き付けられ、アノード電極24を通過して蛍光体層22に衝突する。その結果、蛍光体層22が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。つまり、この表示装置の動作は、基本的に、ゲート電極13に印加される電圧vG、及びカソード電極11に印加される電圧vCによって制御される。
【0081】
実施例1の表示装置において、電子放出領域EAを構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材は、カソード電極11、ゲート電極13及び収束電極17である。そして、空間に露出し、且つ、支持体10の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材は、収束電極17である。
【0082】
実施例1の表示装置においては、収束電極17の射影像に、アノード電極24の射影像は含まれる。即ち、電子放出領域最外周構成部材である収束電極17とアノード電極24とは、対向する関係に配置されており、電子放出領域最外周構成部材である収束電極17の全体としての大きさは、アノード電極24全体の大きさよりも大きい。そして、支持体10の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部(実施例1にあっては、収束電極17の縁部17A)の射影像と、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、L1/d≧0.3を満足する。より具体的には、以下に述べる試験を行い、実施例1の表示装置にあっては、d=2.0mm、L1=1.0mm、L1/d=0.5とした。
【0083】
即ち、電子放出領域最外周構成部材の縁部(実施例1にあっては、収束電極17の縁部17A)に傷等が生じないように十分に注意を払って表示装置を試作した。尚、試作表示装置の全てにおいて、支持体10と基板20との間の距離dを2.0mm、一定とし、L1の値を変化させた。アノード電極24を、平均厚さ0.3μmのアルミニウム(Al)から構成した。また、カソードパネルCPを完成させた後、収束電極17の縁部17Aに、メタルピンセットを用いて故意に傷を付けた。こうして得られた各表示装置の放電開始電圧を測定した。その結果を図3に示す。収束電極17の縁部17Aに傷の無い表示装置にあっては、L1/d=0でも、放電開始電圧は約20キロボルトであった(図3の黒三角印参照)。一方、図3から、収束電極17の縁部17Aに傷が付けられた表示装置にあっては、L1/d=0では、放電開始電圧(図3の黒四角印参照)は約7キロボルトに低下した。そして、収束電極17の縁部17Aに傷が付けられた表示装置にあっては、L1/dの値が大きくなる程、放電開始電圧(図3の黒四角印参照)は高くなることが判った。更には、収束電極17の縁部17Aに傷が付けられた表示装置にあっても、放電開始電圧10キロボルト以上を確保するためには、L1/dの値を0.3以上とする必要があることが判明した。更には、製造プロセスのバラツキ等を考慮すると、L1/dの値を0.5以上とすることが好ましい。
【0084】
以下、支持体等の模式的な一部端面図である図12の(A)、(B)、図13の(A)、(B)を参照して、実施例1の平面型表示装置の組立方法を説明するが、後述する実施例2の表示装置も同様の方法で得ることができる。
【0085】
先ず、例えば、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、便宜上、1つの電界放出素子のみを図示した。
【0086】
[工程−100]
具体的には、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。
【0087】
[工程−110]
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。
【0088】
ゲート電極13を、真空蒸着法等のPVD法、CVD法、電気メッキ法や無電解メッキ法といったメッキ法、スクリーン印刷法、レーザアブレーション法、ゾル−ゲル法、リフトオフ法等の公知の薄膜形成と、必要に応じてエッチング技術との組合せによって形成してもよい。スクリーン印刷法やメッキ法によれば、直接、例えば帯状のゲート電極を形成することが可能である。
【0089】
[工程−120]
その後、ゲート電極13及び絶縁層12の上に更に層間絶縁層16を設け、層間絶縁層16上に収束電極17を設ける。具体的には、例えば、感光性ポリイミド樹脂を全面に形成し、係る感光性ポリイミド樹脂を露光、現像、焼成することで、第3開口部14Cが設けられた層間絶縁層16を得ることができる。その後、支持体10を回転させながら、斜め真空蒸着法によって、層間絶縁層16上に収束電極17を形成する。収束電極17は、第3開口部14Cの上部側面まで延在する。次に、レジスト層を設け、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12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12の(A)に示す構造を得ることができる。
【0090】
[工程−130]
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、及び、収束電極17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12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、収束電極17、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。
【0091】
[工程−140]
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13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。
【0092】
[工程−150]
その後、リフトオフ法にて剥離層18を収束電極17、ゲート電極13及び絶縁層12の表面から剥離し、収束電極17、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、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、図13の(B)に示す構造を有するスピント型電界放出素子を得ることができる。
【0093】
このようにして、電界放出素子が支持体10に複数、形成されて成るカソードパネルCPを得ることができる。一方、周知の方法に基づき、蛍光体層22、アノード電極24等が基板20に形成されて成るアノードパネルAPとを準備する。
【0094】
[工程−160]
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。
【0095】
あるいは又、例えば、枠体とアノードパネルAPとカソードパネルCPとの貼り合わせを高真空雰囲気中で行ってもよい。あるいは又、表示装置の構造に依っては、枠体無しで、接着層のみによってアノードパネルAPとカソードパネルCPとを貼り合わせてもよい。その後、必要な外部回路との配線接続を行い、実施例1の表示装置を完成させる。
【0096】
従来の技術にあっては、収束電極17の縁部17Aの射影像と、収束電極17の縁部17Aに対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離をL1としたとき、L1=0であり、収束電極17の縁部17Aは、アノード電極24によって形成された電界が最も集中する部位であり、放電のトリガーとなり易い部位である。
【0097】
一方、実施例1の表示装置にあっては、支持体10の縁部と対向する電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)の射影像と、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)に対応するアノード電極24の縁部24Aの射影像との間の距離L1と、支持体と基板との間の距離dとは、L1/d≧0.3の関係を満足するので、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)には、アノード電極によって形成された電界が集中し難い。従って、たとえ、電子放出領域最外周構成部材の縁部(収束電極17の縁部17A)に放電のトリガーとなるような傷等が生じたとしても、アノード電極24によって形成された電界が集中し難いが故に、放電発生を効果的に抑制することができる。
【実施例2】
【0098】
実施例2は、本発明の第2の態様に係る平面型表示装置に関する。
【0099】
実施例2の表示装置の端部の領域の模式的な一部端面図を図4に示すが、実施例2の表示装置も、実施例1の表示装置と同様に、支持体10上に形成された複数の電子放出領域EAを備えたカソードパネルCPと、少なくとも蛍光体層22及びアノード電極24が基板上に形成されたアノードパネルAPとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルCPとアノードパネルAPによって挟まれた空間が真空となっている。
【0100】
そして、実施例2の表示装置にあっては、最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれる。より具体的には、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域EAとアノード電極24とは、対向する関係に配置されており、2次元マトリックス状に配列された電子放出領域EAの全体としての大きさは、アノード電極24全体の大きさよりも小さい。更には、最外周に位置する電子放出領域EAの射影像と、最外周に位置する電子放出領域EAに対応するアノード電極24の部分の縁部24Aの射影像との間の距離L2(最外周に位置する電子放出領域EAの射影像の中心点からアノード電極24の部分の縁部24Aの射影像までの距離L2)は、支持体10と基板20との間の距離をdとしたとき、L2/d≧1.5を満足する。具体的には、実施例2の表示装置にあっては、d=2.0mm、L2=3.6mmとした。
【0101】
以上の点を除き、実施例2の表示装置の構成、構造は、実施例1において説明した表示装置の構成、構造と同じとすることができるので、詳細な説明は省略する。
【0102】
アノード電極24への印加電圧を9キロボルト、支持体10と基板20との間の距離dを2.0mmとして、電子放出領域から放出された電子が蛍光体層22に衝突して(より具体的には、図5のX=0.0mm,Y=0.0mmの位置にある蛍光体層22の部分に衝突して)、後方散乱され、再び蛍光体層22に衝突するときの電子の再衝突位置をシミュレーションした結果を、図5に示す。種々の試験により、最低90%の後方散乱電子が到達する領域をアノード電極でカバーすれば帯電による放電が抑制できることが判った。従って、図5から、最外周に位置する電子放出領域EAの射影像と、この最外周に位置する電子放出領域EAに対応するアノード電極24の部分の縁部24Aの射影像との間の距離L2(図5におけるX及びYの値)が、L2/d≧1.5を満足していれば、即ち、図5におけるX及びYの値が3.0mm以上であれば、帯電による放電が抑制できる。更には、図5におけるX及びYの値を最大3.6mm程度(L2/d=1.8)とすることで、帯電による放電を確実に抑制しつつ、表示装置の寸法が大きくなることを抑制することができる。
【0103】
云い換えれば、最外周に位置する電子放出領域EAから放出され、アノードパネルAPにおける蛍光体層22に衝突した電子の一部は、蛍光体層22で後方散乱されるが、殆どの後方散乱電子はアノード電極24に再衝突するだけであり、後方散乱電子が露出した基板20に衝突することを防止することができる。その結果、基板20が帯電状態となることがなく、基板20と電子放出領域EAとの間に放電が発生し、電子放出領域構成部材(例えば、収束電極17)に損傷が発生するといった現象の発生を確実に回避することができる。
【0104】
以上、本発明を、好ましい実施例に基づき説明したが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。実施例にて説明した平面型表示装置、カソードパネルやアノードパネル、冷陰極電界電子放出表示装置や冷陰極電界電子放出素子の構成、構造は例示であり、適宜変更することができるし、アノードパネルやカソードパネル、冷陰極電界電子放出表示装置や冷陰極電界電子放出素子の製造方法も例示であり、適宜変更することができる。更には、アノードパネルやカソードパネルの製造において使用した各種材料も例示であり、適宜変更することができる。表示装置においては、専らカラー表示を例にとり説明したが、単色表示とすることもできる。
【0105】
図1あるいは図2に示したように、実施例1の表示装置におけるL1/d≧0.3と、実施例2の表示装置におけるL2/d≧1.5の両方を満足する表示装置としてもよい。即ち、本発明の第1の態様に係る平面型表示装置と本発明の第2の態様に係る平面型表示装置とを組み合わせてもよい。
【0106】
電界放出素子においては、専ら1つの開口部に1つの電子放出部が対応する形態を説明したが、電界放出素子の構造に依っては、1つの開口部に複数の電子放出部が対応した形態、あるいは、複数の開口部に1つの電子放出部が対応する形態とすることもできる。あるいは又、ゲート電極に複数の第1開口部を設け、絶縁層に係る複数の第1開口部に連通した複数の第2開口部を設け、1又は複数の電子放出部を設ける形態とすることもできる。
【0107】
収束電極は、実施例1にて説明した方法にて形成するだけでなく、例えば、厚さ数十μmの42%Ni−Feアロイから成る金属板の両面に、例えばSiO2から成る絶縁膜を形成した後、各画素に対応した領域にパンチングやエッチングすることによって開口部を形成することで収束電極を作製することもできる。そして、カソードパネル、金属板、アノードパネルを積み重ね、両パネルの外周部に枠体を配置し、加熱処理を施すことによって、金属板の一方の面に形成された絶縁膜と絶縁層12とを接着させ、金属板の他方の面に形成された絶縁膜とアノードパネルとを接着し、これらの部材を一体化させ、その後、真空封入することで、表示装置を完成させることもできる。
【0108】
表面伝導型電界放出素子と通称される電界放出素子から電子放出部を構成することもできる。この表面伝導型電界放出素子は、例えばガラスから成る支持体上に酸化錫(SnO2)、金(Au)、酸化インジウム(In2O3)/酸化錫(SnO2)、カーボン、酸化パラジウム(PdO)等の導電材料から成り、微小面積を有し、所定の間隔(ギャップ)を開けて配された一対の対向電極がマトリックス状に形成されて成る。対向電極を跨るように炭素薄膜が形成されている。そして、一対の対向電極の内の一方の対向電極に行方向配線あるいは列方向配線(第1電極)が接続され、一対の対向電極の内の他方の対向電極に列方向配線あるいは行方向配線(第2電極)が接続された構成を有する。第1電極及び第2電極から一対の対向電極に電圧を印加することによって、ギャップを挟んで向かい合った炭素薄膜に電界が加わり、炭素薄膜から電子が放出される。係る電子をアノードパネル上の蛍光体層に衝突させることによって、蛍光体層が励起されて発光し、所望の画像を得ることができる。あるいは又、金属/絶縁膜/金属型素子から電子放出領域を構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【0109】
【図1】図1は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置の模式的な一部端面図である。
【図2】図2は、実施例1あるいは実施例2の平面型表示装置の変形例の模式的な一部端面図である。
【図3】図3は、実施例1において試作した平面型表示装置におけるL1/dと放電開始電圧の関係を測定した結果を示すグラフである。
【図4】図4は、実施例2の平面型表示装置の端部の領域の模式的な一部端面図である。
【図5】図5は、アノード電極への印加電圧を9キロボルト、支持体と基板との間の距離dを2.0mmとして、電子放出領域から放出された電子が蛍光体層に衝突して、後方散乱され、再び蛍光体層に衝突するときの電子の再衝突位置をシミュレーションした結果を示すグラフである。
【図6】図6は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図7】図7は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図8】図8は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図9】図9は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図10】図10は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図11】図11は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するアノードパネルにおける隔壁、スペーサ及び蛍光体層の配置を模式的に示す配置図である。
【図12】図12の(A)及び(B)は、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図13】図13の(A)、(B)及び(C)は、図12の(B)に引き続き、スピント型冷陰極電界電子放出素子の製造方法を説明するための支持体等の模式的な一部端面図である。
【図14】図14は、スピント型冷陰極電界電子放出素子を有する従来の冷陰極電界電子放出表示装置の概念的な一部端面図である。
【図15】図15は、冷陰極電界電子放出表示装置を構成するカソードパネル及びアノードパネルを分解したときのカソードパネルとアノードパネルの一部分の模式的な分解斜視図である。
【図16】図16は、扁平型冷陰極電界電子放出素子を有する従来の冷陰極電界電子放出表示装置の概念的な一部端面図である。
【図17】図17は、従来の冷陰極電界電子放出表示装置において、有効領域の最外周に位置する電子放出領域から放出された電子ビームの軌道を模式的に示す図である。
【符号の説明】
【0110】
AP・・・アノードパネル、CP・・・カソードパネル、EA・・・電子放出領域、10・・・支持体、11・・・カソード電極、12・・・絶縁層、13・・・ゲート電極、14・・・開口部、14A・・・第1開口部、14B・・・第2開口部、15,15A・・・電子放出部、16・・・層間絶縁層、17・・・収束電極、17A・・・収束電極の縁部、18・・・剥離層、19・・・導電材料層、20・・・基板、21・・・隔壁、22,22R,22G,22B・・・蛍光体層、23・・・光吸収層(ブラック・マトリックス)、24・・・アノード電極、24A・・・アノード電極の縁部、25・・・スペーサ保持部、26・・・枠体、31・・・カソード電極制御回路、32・・・ゲート電極制御回路、33・・・アノード電極制御回路、40・・・スペーサ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、該空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材の射影像に、アノード電極の射影像は含まれ、
支持体の縁部と対向する該電子放出領域最外周構成部材の縁部の射影像と、該電子放出領域最外周構成部材の該縁部に対応するアノード電極の縁部の射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L1/d≧0.3
を満足することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項2】
L1/d≧0.5を満足することを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置。
【請求項3】
電子放出領域は、
(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、
(B)支持体及びカソード電極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、
(D)ゲート電極とカソード電極の重複した重複領域である電子放出領域に設けられた開口部の底部に露出したカソード電極上に形成された電子放出部、及び、
(E)ゲート電極及び絶縁層上に形成された層間絶縁層上に、電子放出領域を取り囲むように形成された収束電極、
を備え、
前記電子放出領域最外周構成部材は、収束電極であることを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置。
【請求項4】
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれ、
該最外周に位置する電子放出領域の射影像と、該最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離をL2、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L2/d≧1.5
を満足することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項5】
1.8≧L2/dを満足することを特徴とする請求項4に記載の平面型表示装置。
【請求項6】
電子放出領域は、
(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、
(B)支持体及びカソード電極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、
(D)ゲート電極とカソード電極の重複した重複領域である電子放出領域に設けられた開口部の底部に露出したカソード電極上に形成された電子放出部、及び、
(E)ゲート電極及び絶縁層上に形成された層間絶縁層上に、電子放出領域を取り囲むように形成された収束電極、
を備えていることを特徴とする請求項4に記載の平面型表示装置。
【請求項1】
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
電子放出領域を構成し、印加される電位が規定された電子放出領域構成部材の内、該空間に露出し、且つ、支持体の縁部に最も近接した電子放出領域最外周構成部材の射影像に、アノード電極の射影像は含まれ、
支持体の縁部と対向する該電子放出領域最外周構成部材の縁部の射影像と、該電子放出領域最外周構成部材の該縁部に対応するアノード電極の縁部の射影像との間の距離をL1、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L1/d≧0.3
を満足することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項2】
L1/d≧0.5を満足することを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置。
【請求項3】
電子放出領域は、
(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、
(B)支持体及びカソード電極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、
(D)ゲート電極とカソード電極の重複した重複領域である電子放出領域に設けられた開口部の底部に露出したカソード電極上に形成された電子放出部、及び、
(E)ゲート電極及び絶縁層上に形成された層間絶縁層上に、電子放出領域を取り囲むように形成された収束電極、
を備え、
前記電子放出領域最外周構成部材は、収束電極であることを特徴とする請求項1に記載の平面型表示装置。
【請求項4】
支持体上に形成された複数の電子放出領域を備えたカソードパネルと、少なくとも蛍光体層及びアノード電極が基板上に形成されたアノードパネルとが、それらの周縁部で接合され、カソードパネルとアノードパネルによって挟まれた空間が真空となっている平面型表示装置であって、
最外周に位置する電子放出領域の射影像は、アノード電極の射影像に含まれ、
該最外周に位置する電子放出領域の射影像と、該最外周に位置する電子放出領域に対応するアノード電極の部分の縁部の射影像との間の距離をL2、支持体と基板との間の距離をdとしたとき、
L2/d≧1.5
を満足することを特徴とする平面型表示装置。
【請求項5】
1.8≧L2/dを満足することを特徴とする請求項4に記載の平面型表示装置。
【請求項6】
電子放出領域は、
(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、
(B)支持体及びカソード電極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、
(D)ゲート電極とカソード電極の重複した重複領域である電子放出領域に設けられた開口部の底部に露出したカソード電極上に形成された電子放出部、及び、
(E)ゲート電極及び絶縁層上に形成された層間絶縁層上に、電子放出領域を取り囲むように形成された収束電極、
を備えていることを特徴とする請求項4に記載の平面型表示装置。
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図5】
【図2】
【図3】
【図4】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図5】
【公開番号】特開2006−331734(P2006−331734A)
【公開日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【国際特許分類】
【出願番号】特願2005−151169(P2005−151169)
【出願日】平成17年5月24日(2005.5.24)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
【公開日】平成18年12月7日(2006.12.7)
【国際特許分類】
【出願日】平成17年5月24日(2005.5.24)
【出願人】(000002185)ソニー株式会社 (34,172)
【Fターム(参考)】
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