(57)【要約】【課題】ナノ材料電子源へのプロセスダメージを最小限に抑え、かつ簡略なプロセスで自発光平面表示装置を作製する。【解決手段】必要な部分にのみ透明電極を用い、それ以外は印刷金属電極等の抵抗値の低い電極材料を用いてカソード電極ＣＬを形成することにより、カソード電極ＣＬの低抵抗化を確保した上で、背面露光法によるナノ材料電子源の作製プロセスを導入することができる。【選択図】図１１
2008071675.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子源に電子を供給する複数のカソード電極と、前記カソード電極とは電気的に絶縁され当該カソード電極上の電子源から放出される電子の量を制御する電位を印加するゲート電極とから構成され、マトリックス状に配置された複数の電子源を備え、
各カソード電極を複数組に分割して各組毎のカソード電極を電気的に接続するカソードラインと、各ゲート電極を複数組に分割して各組毎のゲート電極を電気的に接続するゲートラインとを有し、
前記カソードライン及び当該ゲートラインの内の一部分をそれぞれ選択することにより、指定された位置の電子源から電子を放出する電子線群を備え、当該カソード電極の表面に電子源層が形成された自発光型平面表示装置において、
前記カソード電極の一部が透明電極で形成されていることを特徴とする自発光型平面表示装置。
【請求項２】
前記透明電極の全面または特定部位の上に前記電子源層を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自発光型平面表示装置。
【請求項３】
前記透明電極上に前記電子源層の全体またはその一部分を形成したことを特徴とする請求項１に記載の自発光型平面表示装置。
【請求項４】
前記電子源層は、ナノ材料からなることを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れかに記載の自発光型平面表示装置。
【請求項５】
前記ナノ材料が炭素から構成されたナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料、炭素、ホウ素及び窒素の三元素のうちの２元素以上を含むナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料の何れとすることを特徴とする請求項４に記載の自発光型平面表示装置。
【請求項６】
前記電子源層が金属粒子またはその溶解物を含有することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れかに記載の自発光型平面表示装置。
【請求項７】
前記電子源から放出される前記電子線を集束制御する集束電極を有することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れかに記載の自発光型平面表示装置。
【請求項８】
電子源に電子を供給する複数のカソード電極と、前記カソード電極とは電気的に絶縁され当該カソード電極上の電子源から放出される電子の量を制御する電位を印加するゲート電極とから構成され、マトリックス状に配置された複数の電子源を備え、
各カソード電極を複数組に分割して各組毎のカソード電極を電気的に接続するカソードラインと、各ゲート電極を複数組に分割して各組毎のゲート電極を電気的に接続するゲートラインとを有し、
前記カソードライン及び当該ゲートラインの内の一部分をそれぞれ選択することにより、指定された位置の電子源から電子を放出する電子線群を備え、当該カソード電極の表面にナノ材料からなる電子源層が形成された自発光型平面表示装置の製造方法において、
前記カソード電極の一部に透明電極層を形成し、当該透明電極層上に感光性材料とナノ材料とを混ぜた溶液を塗布し、前記透明電極層を背面から露光して現像することにより、前記透明電極層上またはその近傍に電子源層を形成することを特徴とする自発光型平面表示装置の製造方法。
【請求項９】
前記透明電極層が金属酸化膜であることを特徴とする請求項８に記載の自発光型平面表示装置の製造方法。
【請求項１０】
前記ナノ材料が炭素から構成されたナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料、炭素、ホウ素及び窒素の三元素のうちの２元素以上を含むナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料の何れとすることを特徴とする請求項８に記載の自発光型平面表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中への電子放出を利用した表示装置に係り、特にナノ材料で構成した電子源を有するカソード電極とこの電子源からの電子の放出量を制御するゲート電極とを備えた背面パネルと、この背面パネルから取り出された電子の励起で発光する複数色の蛍光体層とアノード電極とを有する前面パネルとを具備した自発光型平面表示装置及びその製造方法に関し、詳細にはカソード電極の低抵抗化構造に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
高輝度、高精細に優れたディスプレイデバイスとして従来からカラー陰極線管が広く用いられている。しかし、近年の情報処理装置やテレビ放送の高画質化に伴い、高輝度、高精細の特性をもつと共に軽量、省スペースの平面型表示装置の要求が高まっている。
【０００３】
その典型例として液晶表示装置、プラズマ表示装置などが実用化されている。また、特に高輝度化が可能なものとして、電子源から真空への電子放出を利用した電子放出型表示装置、低消費電力を特徴とする有機ＥＬディスプレイなど、種々の型式のパネル型表示装置の実用化も近い。なお、補助的な照明光源を必要としないプラズマ表示装置、電子放出型表示装置あるいは有機ＥＬ表示装置を自発光型平面表示装置と称する。
【０００４】
このような平面型の表示装置のうち、上記電子放出型の表示装置には、C.A.Spindtらにより発案されたコーン状の電子放出構造を有するもの、メタル−インシュレータ−メタル（ＭＩＭ）型の電子放出構造を有するもの、量子論的トンネル効果による電子放出現象を利用する電子放出構造（表面伝導型電子源とも呼ばれる）を有するもの、さらにはダイアモンド膜、グラファイト膜またはカーボンナノチューブに代表されるナノチューブなどが有する電子放出現象を利用するもの等が知られている。
【０００５】
自発光型平面表示装置の一例である電子放出型の表示装置は、内面に電子放出型の電子源と制御電極であるゲート電極とを形成した背面パネルと、この背面パネルと対向する内面に複数色の蛍光体層とアノード電極（陽極）とを備えた前面パネルの両者の内周縁に封止枠を介挿して封止し、当該背面パネルと前面パネルと封止枠とで形成される内部を真空に保持して構成される。
【０００６】
背面パネルは、ガラスまたはセラミックス等を好適とする背面基板の上に第１の方向に延在しこの第１の方向と交差する第２の方向に並設されて電子源をもつ複数のカソード電極と、第２の方向に延在し第１の方向に並設して設けたゲート電極を有する。そして、カソード電極とゲート電極との間の電位差で電子源からの電子の放出量（放出のオン・オフを含む）を制御する。
【０００７】
また、前面パネルはガラス等の光透過性の材料で形成された前面基板の上に蛍光体層とアノード電極とを有する。封止枠は背面パネルと前面パネルの内周縁にフリットガラスなどの接着材で固着される。背面パネルと前面パネルおよび封止枠で形成される内部の真空度は、例えば１０-5〜１０-7Ｔｏｒｒ程度である。表示面サイズが大きいものでは、背面パネルと前面パネルの間に間隙保持部材（スペーサまたは隔壁とも称する）を介挿して固定し、両基板間の間を所定の間隔に保持している。
【０００８】
ナノ材料として例えばナノチューブを電子源とした自発光型平面表示装置においては、全ての電極構造を作製した後にナノチューブ電子源を所望の位置に形成することができれば、作製プロセスを簡略化し、また、ナノチューブ電子源に与えるプロセスダメージを最小限に留めることができる。
【０００９】
この技術思想に基づき、ナノチューブを含有するフォトレジストを透光性のカソード電極上に塗布し、基板の背面側から露光し、その後、現像することにより、カソード基板の表面にナノチューブ電子源層を形成する方法が下記「非特許文献１」に開示されている。以下、この方法を背面露光法と称する。
【００１０】
【非特許文献１】Applied Physics Letters, vol.80(21), pp.4045-4047 (2002)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら、カーボンナノチューブを電子源として用いた自発光型平面表示装置において、カソード電極が透明電極材料により構成されているので、その抵抗値が高く、約４０型程度またはそれ以上の大型の自発光型平面表示装置を作製する場合にＣＲリミット（ＣＲの法則の限界）により電気信号が良好に伝達されないという課題があった。
【００１２】
また、透明電極は、材料自体の抵抗値が高く、また、高品質のものは一般的にスパッタ法等のドライプロセスにより作製するために、その膜厚を厚く形成することができない。このため、透明電極の抵抗値を低減することが困難であった。
【００１３】
したがって、本発明は、前述した従来の課題を解決するためになされたものであり、その目的は、ナノ材料を電子源として用いた自発光型平面表示装置において、カソード電極の必要な部分を透明電極材料で形成することによってカソード電極の低抵抗化を図ることにより、抵抗値の課題を解決することができる自発光型平面表示装置を提供することにある。
【００１４】
また、カソード電極の低抵抗化を確保した上で塗布・露光プロセスを用いて低消費電力で且つ低価格で作製することができる自発光型平面表示装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
このような目的を達成するために本発明による自発光型平面表示装置は、必要な部分のみに透明電極を用い、それ以外は抵抗値の低い電極材料を用いてカソード電極を形成することにより、上記抵抗値の課題を解決することができる。
【００１６】
また、本発明による自発光型平面表示装置の製造方法は、感光性材料とナノ材料と必要に応じて金属微粒子とを均一に添加した溶液を透明電極上に塗布し、この透明電極を背面露光し、現像することにより、透明電極上にまたはその近傍に電子源層を形成することにより、背景技術の抵抗値の課題を解決することができる。
【００１７】
また、本発明は、好ましくは、上記構成において、電子源層の全部またはその一部分を透明電極上に形成することにより、背景技術の課題を解決することができる。
【００１８】
また、本発明は、好ましくは、上記構成において、電子源層が金属粒子またはその溶解物を含有することにより、背景技術の課題を解決することができる。
【００１９】
また、本発明は、好ましくは、上記構成において、電子源層となるナノ材料が炭素から構成されたナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料、炭素，ホウ素および窒素の三元素のうちの２元素以上を含むナノチューブ、ナノコイルまたはナノサイズの形状を有する材料の何れかとすることにより、背景技術の課題を解決することができる。
【００２０】
なお、本発明は、上記各構成及び後述する実施の形態に記載される構成に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱することなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、カソード電極の一部を透明電極で形成し、それ以外は抵抗値の低い電極材料で形成したことにより、カソード電極の低抵抗化を確保した上で、ナノ材料フォトレジストを用いた背面露光法によるナノ材料電子源作製プロセスを導入することができるので、ナノ材料電子源へのプロセスダメージを最小限に抑え、且つ簡略なプロセスで自発光型平面表示装置を作製することができる。結果として、低消費電力で安価な自発光平面表示装置を提供できるという極めて優れた効果が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態について、実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００２３】
図１及び図２は、本発明による自発光型平面表示装置の実施例１の構成を説明する模式図であり、図１は、自発光型平面表示装置を斜め上方から見た要部展開斜視図、図２は、自発光型平面表示装置を斜め下方から見た要部展開斜視図である。この自発光型平面表示装置は、背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１と、前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２とが封止枠ＭＦＬを介して貼り合わせて構成される。
【００２４】
また、図３は、自発光型平面表示装置の背面基板ＳＵＢ１の内面を上方から見た要部平面図である。図３において、背面基板ＳＵＢ１の内面には、一方向に延在し、この一方向と交差する他方向に並設された多数のカソード電極ＣＬと、上記他方向に延在し、上記一方向に並設された多数のゲート電極ＧＬと形成されている。カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとは、図示しない絶縁層を介して交差し、それぞれの交差部分にはナノ材料として例えばカーボンナノチューブ電子源が形成されている。
【００２５】
電子源に電子を供給するカソード電極ＣＬは、各カソード電極を複数組に分割して各組毎のカソード電極がカソード電極バスラインに電気的に接続されている。また、ゲート電極ＧＬは、各ゲート電極が複数組に分割して各組毎のゲート電極をゲート電極バスラインに電気的に接続されている。さらに、後述する集束電極も同様に各集束ゲート電極が複数組に分割して各組毎の集束ゲート電極を集束ゲートバスラインに電気的に接続される構造となっている。そして、カソード電極バスライン及びゲート電極バスラインのうちの一部分をそれぞれ選択することにより、指定された位置の電子源から電子を放出させる電子線群を構成している。
【００２６】
この背面基板ＳＵＢ１上に形成されたカソード電極ＣＬには、カソード信号源（映像信号源）Ｓからカソード信号（映像信号）が供給され、ゲート電極ＧＬにはゲート信号源（走査信号源）Ｇからゲート信号（走査信号）が印加される。そして、ゲート信号により選択されたゲート電極ＧＬと交差するカソード電極ＣＬの電子源から電子線が放出される。
【００２７】
また、図４は、自発光型平面表示装置の前面基板ＳＵＢ２の内面を上方から見た要部平面図である。図４において、前面基板ＳＵＢ２の内面の表示領域には、図３に示す背面基板ＳＵＢ１に有する電子源の形成位置に合わせて赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢがストライプ状に複数配列されて蛍光体層ＰＨが形成されている。なお、この蛍光体層ＰＨはドット状の配列でも良い。また、これらの各赤色蛍光体層ＰＨＲ，緑色蛍光体層ＰＨＧ及び青色蛍光体層ＰＨＢの相互間は、図示しないブラックマトリクス膜により区画され、これらの蛍光体層ＰＨ及びブラックマトリクス膜の背面の全面にはメタルバック膜が形成されている
【００２８】
さらに、この前面基板ＳＵＢ２の内面には、図４に示すように蛍光体層ＰＨの下層にアノード電極（陽極）ＡＤが形成されている。なお、アノード電極ＡＤを蛍光体層ＰＨの上層に形成することもできる。このアノード電極ＡＤには、図１に示す高電圧源Ｅから所定の陽極電圧が印加されている。カソード電極ＣＬの電子源から放出された電子は、アノード電極ＡＤに印加される高電圧で加速されて所定の蛍光体層ＰＨに射突し、これを所定の色で発光させる。この蛍光体層ＰＨの発光を前面基板ＳＵＢ２の表示領域の全域で制御することで２次元の映像が表示される。
【００２９】
なお、画面サイズが大きい平面表示装置では、背面基板ＳＵＢ１に有する電子源と前面基板ＳＵＢ２の蛍光体層ＰＨとの間隔を所定値に保持させるために封止枠ＭＦＬの内部に薄いガラス板などからなる複数の隔壁（スペーサ）が所定の間隔で設置される。
【００３０】
図５は、実施例１における背面パネルの構成例を模式的に説明する平面図であり、図５（ａ）は全体構成図、図５（ｂ）は図５（ａ）の要部拡大図である。図５では、背面パネルを構成する背面基板ＳＵＢ１の内面に同図垂直方向に複数本のカソード電極ＣＬが形成され、同図水平方向には多数のゲート電極ＧＬが形成されている。カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとは図示しないが、絶縁層を介して交差し、各交差部分に前述したカーボンナノチューブからなる電子源層ＥＭＳが形成される。
【００３１】
このカーボンナノチューブを含有した電子源層ＥＭＳは、前述したようにゲート電極ＧＬＣと、この下層の絶縁層（図示せず）を貫いた穴の底部に露出したカソード電極ＣＬ内に形成されている。個々の電子源層ＥＭＳはカラー表示の場合の１画素（ピクセル）を構成する副画素（サブピクセル）に対応する。カソード電極ＣＬの一端はカソード電極引出線ＣＬＴとなり、カソード信号源Ｓからカソード信号（映像信号）が供給される。また、ゲート電極ＧＬの一端はゲート電極引出線ＧＬＴとなり、ゲート信号源Ｇからゲート信号（走査信号）が供給される。
【００３２】
図６は、実施例１の自発光型平面表示装置を構成する前面パネルの構成例を模式的に説明する平面図であり、図６（ａ）は全体構成図、図６（ｂ）は図６（ａ）の要部拡大平面図である。この前面パネルは、前面基板ＳＵＢ２の内面に赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のストライプ状の各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＧが遮光層（ブラックマトリクス）ＢＭで相互に区画されて蛍光体層ＰＨが成膜されて蛍光面が形成され、この蛍光面上に膜厚が数十ｎｍ乃至数百ｎｍに成膜されてアノード電極ＡＤが形成されている。
【００３３】
この蛍光面は次のようにして形成される。先ず、吸光物質と感光性樹脂とを混合したスラリーの塗布、マスク露光および過酸化水素水等を用いた既知のリフトオフ法により、図５における電子源層ＥＭＳの横方向（水平方向）ピッチに合わせて電子源層ＥＭＳ間の中央の位置にストライプ状のブラックマトリクスＢＭを形成する。
【００３４】
次に、スラリー法を用いて赤色（Ｒ）、緑色（Ｇ）、青色（Ｂ）のストライプ状の各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＢの繰り返しパターンを形成し、各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＢの両側にブラックマトリクスＢＭが位置した蛍光体層ＰＨを形成する。また、ストライプ状の各蛍光体層ＰＨＲ，ＰＨＧ，ＰＨＢを形成した後、図示しないが、全面にアルミニウムを数十乃至数百ｎｍの厚さに蒸着してアノード電極ＡＤを形成する。
【００３５】
このようにして製作した前面パネルを封止枠ＭＦＬを介して前述した背面パネルと重ね合わせ、電子源と蛍光体を位置合わせし、内部を真空引きして封止し、表示パネルを製作し、駆動回路等を付加して自発光型平面表示装置を完成する。なお、前面パネルと封止枠ＭＦＬおよび背面パネルの封着にはフリットガラスを用いた。この封着は、封着面にフリットガラスを印刷法またはディスペンサー塗布法を用いて塗布し、約４５０°Ｃに加熱して溶融接着する。
【００３６】
また、前面パネルと封止枠と背面パネルとを封着した内部空間の真空引きは、前面パネル，封止枠または背面パネルの何れか（通常は、背面パネルの表示領域外かつ封止枠内の適当な場所）に取り付けた排気管から排気し、所定の真空度に達した状態で排気管を封じきることで表示パネルが形成される。
【００３７】
このようにして製作した表示パネルにカソード電極ＣＬにカソード信号を、ゲート電極ＧＬにゲート信号をそれぞれ印加し、さらに加速電極ＡＤにカソード電極ＣＬに対して高電圧の加速電極を印加することにより、所望の高品位の画像を表示させることができる。
【００３８】
次に、本発明による自発光型平面表示装置における電子源の構造例及びこの構造例を製造する製造プロセスについて図７乃至図１１に要部拡大斜視図を用いて説明する。なお、これらの図では電子源アレイのサブピクセルについて詳細に示す。
【００３９】
まず、図７に示すように、ガラス板を好適とする背面基板ＳＵＢ１の表面に透明電極ＴＥのストライプ構造をスパッタ法及びこれに続くフォトプロセスを用いたウエットエッチング法により形成する。すなわち、スパッタ法により背面基板ＳＵＢ１の全面に低抵抗（１０-4Ω・ｃｍ以下）のインジウム酸化膜を主体とした金属酸化膜（ＩＴＯ：Indium Tin Oxide）等の透明導電層を形成する。
【００４０】
次に、この透明導電層上にフォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光し、その後、現像を行うことにより、透明導電層に必要な部分のみをフォトレジストでマスクする。次にエッチング液を用いて透明導電層の不要部分を取り除くことにより、図７に示すような透明電極ＴＥを形成する。この透明電極ＴＥの膜厚は約０．５μｍである。
【００４１】
次に、図８に示すようにカソード電極ＣＬを印刷法により形成する。すなわち、粒径約１μｍ程度の銀微粒子を有機溶剤に含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中にて約４５０℃で約３０分間の焼成を行うことにより、カソード電極ＣＬを形成する。焼成後のカソード電極ＣＬの膜厚は約５μｍ、電極幅は約３０μｍである。
【００４２】
なお、本実施例では、カソード電極ＣＬの形成に銀微粒子を用いたが、十分な電気伝導性を確保できる如何なる金属微粒子やその混合物または合金微粒子を用いることも可能である。
【００４３】
また、このカソード電極ＣＬには、中央部に矩形状の穴が開いた開口ＣＨＬが形成されており、この開口ＣＨＬ内には下地の透明電極ＴＥが露出した構造となっている。このカソード電極ＣＬの開口ＣＨＬの大きさは、配線構造及び電子源の性能等を考慮して決定される。
【００４４】
次に、図９に示すようにカソード電極ＣＬの上に印刷法により下部絶縁層ＩＮＳＬ及びゲート電極ＧＬを順次形成する。すなわち、ガラス微粒子を含有するペーストをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中にて約５５０℃で約３０分間の焼成を行うことにより、下部絶縁層ＩＮＳＬを形成する。この下部絶縁層ＩＮＳＬの膜厚は約１０μｍであり、下地のカソード電極ＣＬの開口ＣＨＬ部分に上記同様の開口を有している。
【００４５】
次に、下部絶縁層ＩＮＳＬの上に銀微粒子を有機溶剤に含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中にて約４５０℃で約３０分間の焼成を行うことにより、ゲート電極ＧＬを形成する。焼成後のゲート電極ＧＬの膜厚は約５μｍであり、下地の下部絶縁層ＩＮＳＬの開口部分に同様の開口を有している。
【００４６】
また、本実施例では、ゲート電極ＧＬの形成に銀微粒子を用いたが、十分な電気伝導性を確保できる如何なる金属微粒子やその混合物または合金微粒子を用いることも可能である。
【００４７】
次に、図１０に示すようにゲート電極ＧＬの上に印刷法により上部電極ＩＮＳＵ及び集束電極ＦＬを順次形成する。すなわち、ガラス微粒子を含有するペーストをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中にて約５５０℃で約３０分間の焼成を行うことにより、上部絶縁層ＩＮＳＵを形成する。この上部絶縁層ＩＮＳＵの膜厚は約１０μｍであり、下地のゲート電極ＧＬの開口部分に上記同様の開口を有している。
【００４８】
次に、上部絶縁層ＩＮＳＵの上に銀微粒子を有機溶剤に含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中にて約４５０℃で約３０分間の焼成を行うことにより、集束電極ＦＬを形成する。焼成後の集束電極ＦＬの膜厚は約５μｍであり、下地の上部電極層ＩＮＳＵの開口部分に上記同様の開口を有している。
【００４９】
また、本実施例では、集束電極ＦＬの形成に銀微粒子を用いたが、十分な電気伝導性を確保できる如何なる金属微粒子やその混合物または合金微粒子を用いることも可能である。
【００５０】
次に、図１１に示すように開口部分の底部の透明電極ＴＥが露出した部分に電子源層ＥＭＳを形成する。すなわち、開口部分に電子源となるナノチューブを含有するネガタイプのフォトレジストを塗布し、背面基板ＳＵＢ１の背面側から露光し、その後、現像を行うことにより、電子源層ＥＭＳを形成する。
【００５１】
この電子源層ＥＭＳにフォトレジストの樹脂成分が残留してこれが電子放出特性に悪影響を及ぼす場合には、大気中にて約４００℃で約３０分間の焼成を行うことにより、残留樹脂成分を灰化除去することができる。また、フォトレジストに金属微粒子を混ぜることにより、下地の透明電極ＴＥとナノチューブとの接触抵抗を均一に低下させることができるので、結果として電子放出特性を向上させることができる。また、電子源層ＥＭＳ中のナノチューブの起毛には、レーザ光の照射が有効である。
【００５２】
以上のようにしてゲート動作が可能で、電子ビームが十分に集束したナノチューブ電子源アレイ構造を作製することができた。
【実施例２】
【００５３】
次に、本発明による自発光型平面表示装置の他の実施例による電子源の構造例及びこの構造例を製造する製造プロセスについて図１２乃至図１９に要部拡大斜視図を用いて説明する。なお、これらの図では電子源アレイのサブピクセルについて詳細に示す。
【００５４】
まず、図１２に示すように、背面基板ＳＵＢ１の上に基板絶縁層ＩＮＳをフォトプロセス法により形成する。すなわち、ガラス微粒子を含有するフォトレジストを背面基板ＳＵＢ１の全面に塗布し、フォトマスクを用いて露光し、その後、現像を行い、しかる後、約５００℃で約３０分間の焼成を行うことにより、所要部分に基板絶縁層ＩＮＳを形成する。基板絶縁層ＩＮＳの焼成後の膜厚は約５μｍである。
【００５５】
次に、図１３に示すように、基板絶縁層ＩＮＳを形成していない部分にカソード電極ＣＬを形成し、さらに、このカソード電極ＣＬ上に透明電極ＴＥを形成する。すなわち、銀微粒子を有機溶剤に含有させた電極形成用銀ペーストをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中にて約４５０℃で約３０分間の焼成を行うことにより、カソード電極ＣＬを形成する。焼成後のカソード電極ＣＬの膜厚は約５μｍである。この段階で背面基板ＳＵＢ１の表面は、基板絶縁層ＩＮＳとカソード電極ＣＬとで覆われている。カソード電極ＣＬの一部が基板絶縁層ＩＮＳの上に覆い被さるような構造であれば、表面を機械研磨法により平坦化する手法が有効である。
【００５６】
次に、図１２の中央部の基板絶縁層ＩＮＳを被い、さらに、カソード電極ＣＬの表面の一部も被うように、透明電極ＴＥをスパッタ法及びそれに続くフォトプロセスを用いたウエットエッチング法により形成する。すなわち、スパッタ法により全面にＩＴＯ等の透明電極層を形成する。次に、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光し、その後、現像を行うことにより、透明電極の必要な部分だけをフォトレジストでマスクする。次にエッチング液を用いて、透明電極の不要部分を取り除くことにより、図１３に示すような透明電極ＴＥを形成する。透明電極ＴＥの膜厚は、約０．５μｍである。
【００５７】
次に、図１４に示すように、下部絶縁層ＩＮＳＬを全面に形成する。下部絶縁層ＩＮＳＬは、例えばＰＩＱ（非感光性ポリイミド）のような耐熱性高分子を全面に塗布し、大気中にて約３００℃で約３０分間の熱処理を行うことにより形成する。下部絶縁層ＩＮＳＬの熱処理後の膜厚は約５μｍである。
【００５８】
次に、図１５に示すように、ゲート電極ＧＬをスパッタ法及びそれに続くフォトプロセスを用いたウエットエッチング法により形成する。すなわち、スパッタ法により全面にアルミニウム薄膜を形成する。次に、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光し、その後、現像を行うことにより、アルミニウム薄膜の必要な部分だけをフォトレジストでマスクする。次にエッチング液を用いてアルミニウム薄膜の不要部分を取り除くことにより、ゲート電極ＧＬを形成する。ゲート電極ＧＬの膜厚は、約０．５μｍであり、中央部分に開口を有している。
【００５９】
次に、図１６に示すように、上部絶縁層ＩＮＳＵを全面に形成する。上部絶縁層ＩＮＳＵはＰＩＱのような耐熱性高分子を全面に塗布し、その後、大気中にて約３００℃にて約３０分間の熱処理を行うことにより形成する。上部絶縁層ＩＮＳＵの熱処理後の膜厚は約５μｍである。
【００６０】
次に、図１７に示すように、集束電極ＦＬをスパッタ法及びそれに続くフォトプロセスを用いたウエットエッチング法により形成する。すなわち、スパッッタ法により全面にアルミニウム薄膜を形成する。次に、フォトレジストを塗布し、フォトマスクを用いて露光し、その後、現像を行うことにより、アルミニウム薄膜の必要な部分だけをフォトレジストでマスクする。次に、エッチング液を用いてアルミニウム薄膜の不要部分を取り除くことにより、集束電極ＦＬを形成する。集束電極ＦＬの膜厚は、約０．５μｍであり、中央に開口部を有する。
【００６１】
次に、図１８に示すように集束電極ＦＬをマスクにして上部絶縁層ＩＮＳＵ及び下部絶縁層ＩＮＳＬをドライエッチング法により加工する。すなわち、上部絶縁層ＩＮＳＵ及び下部絶縁層ＩＮＳＬの中央部分に集束電極ＦＬと同様の開口部を形成する。これにより、開口部の底部に透明電極ＴＥが露出した構造を形成する。
【００６２】
次に、図１９に示すように、開口部の底部の透明電極ＴＥが露出した部分に電子源層ＥＭＳを形成する。すなわち、開口部に電子源となるナノチューブを含有するネガタイプのフォトレジストを塗布し、背面基板ＳＵＢ１の背面側から露光し、その後、現像を行うことにより、電子源層ＥＭＳを形成する。
【００６３】
この電子源層ＥＭＳにフォトレジストの樹脂成分が残留してこれが電子放出特性に悪影響を及ぼす場合には、大気中にて約４００℃で約３０分間の焼成を行うことにより、残留樹脂成分を灰化除去することができる。
【００６４】
また、フォトレジストに金属微粒子を混ぜることにより、下地の透明電極ＴＥとナノチューブとの接触抵抗を均一に低下させることができるので、結果として電子放出特性を向上させることができる。また、電子源層ＥＭＳ中のナノチューブの起毛には、レーザ光の照射が有効である。
【００６５】
以上のようにしてゲート動作が可能で電子ビームが十分に集束させることできるナノチューブ電子源アレイ構造を作製することができた。
【００６６】
なお、前述した各実施例においては、電子源としてナノ材料からなる電子源層を用いた場合について説明したが、本発明はこの構造に限定されるものではなく、例えば上部電極及び下部電極に金属を用いたＭＩＭ型（金属−絶縁体−金属）型電子源や少なくとも一方の電極に半導体を用いたＭＩＳ（金属−絶縁体−半導体）型電子源等の他の構造の薄膜型電子源に適用しても前述とほぼ同等の効果が得られることは勿論である。
【００６７】
図２０は、本発明に係わる自発光型平面表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。また、図２１は、図２０のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１の内面にはカソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとを有し、カソード電極ＣＬとゲート電極ＧＬとの交差部分に上述したような電子源が形成されている。カソード電極ＣＬの端部にはカソード電極引き出し線ＣＬＴが形成され、ゲート電極ＧＬの端部にはゲート電極引き出し線ＧＬＴが形成されている。
【００６８】
前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２の内面には、アノード電極と蛍光体層とが形成されている。背面パネルＰＮＬ１を構成する背面基板ＳＵＢ１と前面パネルＰＮＬ２を構成する前面基板ＳＵＢ２とは、その周縁に封止枠ＭＦＬを介在させて貼り合わされる。この貼り合わせた間隙を所定値に保持するため、背面基板ＳＵＢ１と前面パネルＰＮＬ２との間にガラス板を好適とする隔壁ＳＰＣを植立させている。図２１はこの隔壁ＳＰＣに沿った断面なので、隔壁ＳＰＣは図示を省略してある。
【００６９】
なお、背面パネルＳＵＢ１と前面パネルＰＮＬ２と封止枠ＭＦＬとで密封された内部空間は、背面パネルＰＮＬ１の一部に設けた排気管ＥＸＣから排気して所定の真空状態とする。
【図面の簡単な説明】
【００７０】
【図１】本発明の実施例１による自発光型平面表示装置を斜め上方からみた要部展開斜視図である。
【図２】本発明の実施例１による自発光型平面表示装置を斜め下方からみた要部展開斜視図である。
【図３】本発明の実施例１における背面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。
【図４】本発明の実施例１における前面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。
【図５】本発明の実施例１における背面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。
【図６】本発明の実施例１の自発光型平面表示装置を構成する前面パネルの構成例を模式的に説明する要部平面図である。
【図７】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの説明図である。
【図８】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図７に続く説明図である。
【図９】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図８に続く説明図である。
【図１０】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図９に続く説明図である。
【図１１】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図１０に続く説明図である。
【図１２】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの他の構造例を製造するプロセスの説明図である。
【図１３】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図１２に続く説明図である。
【図１４】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図１３に続く説明図である。
【図１５】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図１４に続く説明図である。
【図１６】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの他の構造例を製造するプロセスの説明図である。
【図１７】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図１６に続く説明図である。
【図１８】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの１７に続く説明図である。
【図１９】本発明の自発光型平面表示装置の背面パネルの構造例を製造するプロセスの図１８に続く説明図である。
【図２０】本発明に係わる自発光型平面表示装置の全体構造の一例を説明する一部破断して示す斜視図である。
【図２１】図２０のＡ−Ａ’線に沿って切断した断面図である。
【符号の説明】
【００７１】
ＰＮＬ１・・・背面パネル、ＰＮＬ２・・・前面パネル、ＳＵＢ１・・・背面基板、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＭＦＬ・・・封止枠、ＳＰＣ・・・隔壁、ＰＨ・・・蛍光体層、ＡＤ・・・アノード電極、ＣＬ・・・カソード電極、ＣＬＴ・・・カソード電極引き出し線、ＣＨＬ・・・開口、ＧＬ・・・ゲート電極、ＧＬＴ・・・ゲート電極引き出し線、ＥＭＳ・・・電子源層、ＴＥ・・・透明電極、ＦＬ・・・集束電極、ＩＮＳ・・・基板絶縁層、ＩＮＳＵ・・・上部絶縁層、ＩＮＳＬ・・・下部絶縁層、Ｃ・・・カソード信号源、Ｇ・・・ゲート信号源、ＰＨ・・・蛍光体層、Ｅ・・・高電圧源、ＥＸＣ・・・排気管。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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