(57)【要約】【課題】蛍光表示管の微細な蛍光体層を、インクジェット法により高い精度で形成できるようにする。【解決手段】アノード電極１０４を、親水性を有する複数のカーボン粒子から構成された多孔質構造とし、この上に、蛍光体粒子が分散された蛍光体インクを用いたインクジェット法によりパターン１０５ａを形成することで、蛍光体層１０５を形成するようにし、インクジェット法により吐出され蛍光体インクが、アノード電極１０４の上で広がることを抑制する。【選択図】  図１
2005085465.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
透明材料からなるフェース部及びこのフェース部に対向して配置された基板を備えた真空外囲器と、
前記基板の前記真空外囲器の内部面上に形成された配線層と、
この配線層の上に形成された絶縁層上に形成され前記配線層と接続された複数のアノード電極と、
これらアノード電極の上に各々形成された蛍光体層と、
前記真空外囲器の内部で前記アノード電極及び蛍光体層からなる複数の発光画素がマトリクス状に配列された表示領域の上方に架設された複数のグリッド電極と、
前記真空外囲器の内部で前記グリッド電極の上方に設けられた電子放出部と
から構成され、
前記アノード電極は、親水性を有する複数のカーボン粒子から構成された多孔質構造を有し、
前記蛍光体層は、蛍光体粒子が分散された蛍光体インクを用いたインクジェット法により形成されたものである
ことを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項２】
請求項１記載の蛍光表示装置において、
前記アノード電極は、上面に凹部が形成され、
前記蛍光体層は、前記アノード電極の上面の凹部の内部に形成された
ことを特徴とする蛍光表示装置。
【請求項３】
透明材料からなるフェース部及びこのフェース部に対向して配置された基板を備えた真空外囲器と、前記基板の前記真空外囲器の内部面上に形成された配線層と、この配線層の上に形成された絶縁層上に形成され前記配線層と接続された複数のアノード電極と、これらアノード電極の上に各々形成された蛍光体層と、前記真空外囲器の内部で前記アノード電極及び蛍光体層からなる複数の発光画素がマトリクス状に配列された表示領域の上方に架設された複数のグリッド電極と、前記真空外囲器の内部で前記グリッド電極の上方に設けられた電子放出部とから構成された蛍光表示装置の製造方法において、
前記アノード電極は、親水性を有する複数のカーボン粒子から形成して多孔質構造とし、
前記蛍光体層は、蛍光体粒子が分散された蛍光体インクを用いたインクジェット法により形成する
ことを特徴とする蛍光表示装置の製造方法。
【請求項４】
請求項３に記載の蛍光表示装置の製造方法において、
前記親水性を有する複数のカーボン粒子が分散されたカーボンインクを用いたインクジェット法により前記アノード電極を形成する
ことを特徴とする蛍光表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項３又は４記載の蛍光表示装置の製造方法において、
前記アノード電極は、上面に凹部を備えた状態に形成し、
前記蛍光体層は、前記アノード電極の上面の凹部の内部に形成する
ことを特徴とする蛍光表示装置の製造方法。
【請求項６】
請求項５記載の蛍光表示装置の製造方法において、前記アノード電極上面の周端部に土手を形成することで前記凹部を形成することを特徴とする蛍光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、蛍光表示装置に関し、特に、蛍光体層を備えた多数の表示画素がマトリクス状に配置されたドットマトリクス型などの蛍光表示装置及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
蛍光表示装置は、真空容器の中で、電子放出源から放出される電子を蛍光体に衝突させて発光させ、発光した蛍光体によるパターンを表示に用いる電子管である。一般的な蛍光表示装置では、真空状態とされた外囲器内に、蛍光体層が形成された陽極と、この上に張架されたフィラメント陰極と、これらの間に設けられたグリッド電極とを備え、フィラメント陰極から放射される熱電子をグリッド電極により制御し、蛍光体層の表面に衝突させるようにしている（特許文献１，２参照）。
【０００３】
このような蛍光表示装置の一種に、図５に示すように、正方形状のアノード電極５０４の上に蛍光体層５０５を備えた複数の発光画素５０６をマトリクス状に配列し、各発光画素５０６を表示のための画素としたドットマトリクス型の蛍光表示装置がある。図５は、このような蛍光表示装置の図示しない外囲器内の一部を示す模式的な断面図である。この蛍光表示装置では、外囲器の一部を構成している基板５０１の上に形成された配線層５０２の上に、層間絶縁層５０３を介して発光画素５０６が形成されている。また、発光画素５０６の上方には、複数のグリッド電極５０７が配置され、これらの上にフィラメント陰極５０８が張架されている。
【０００４】
また、フィラメント陰極５０８の上方には、ガラスなどの透明な部材から構成されたフェースガラス５０９が配置されている。フェースガラス５０９は、基板５０１の周囲端部に設けられた図示しない枠状の側壁部材上に配置され、基板５０１，側壁部材，フェースガラス５０９は隙間なく密着固定され、これらで真空外囲器が構成されている。
【０００５】
ところで、上述したように構成されているドットマトリクス型の蛍光表示装置の蛍光体層５０５は、一般にスクリーン印刷法などのパターン形成技術により形成されている。しかしながら、表示の高密度化が進行する中で、ドットの大きさや配置がより高精細となり、従来よりあるスクリーン印刷法では、精度の点で要求を満たさない場合が発生している。
【０００６】
これに対し、ＬＳＩなどの半導体装置の製造で用いられているフォトリソグラフィ技術によるパターン形成は、より高い精度のパターンを形成することを可能としている。しかしながら、この技術を用いる場合、より多くの製造装置が必要となり、製造工程が多くなるため、製造コストの上昇を招くことになる。
これらの問題点を解消する技術として、インクジェット法によるパターンの形成技術がある（特許文献３，４，５，６参照）。この技術によれば、工程数の増加やコストの増加を招くことなく、パターンの寸法や形成位置などに高い精度が得られるようになる。
【０００７】
なお、出願人は、本明細書に記載した先行技術文献情報で特定される先行技術文献以外には、本発明に関連する先行技術文献を出願時までに発見するには至らなかった。
【特許文献１】特開平９−１４７７６７号公報
【特許文献２】特開２０００−２９４１７７号公報
【特許文献３】特開平１１−２０４５２９号公報
【特許文献４】特開平１１−３４０１２９号公報
【特許文献５】特開２００２−３４７２３８号公報
【特許文献６】特開２００３−１５９７９６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、インクジェット法によるパターンの形成では、材料のインクを突出するノズルの径を小さくすることで、より微細なパターンの形成を可能としている。ところが、蛍光体層を形成する材料は、蛍光体の粒子があまり小さくできないので、ノズルの径をあまり小さくできない。このため、蛍光表示装置の蛍光体層をインクジェット法で形成しようとすると、高い精度の微細なパターンを形成することが容易ではない。
【０００９】
インクジェット法によるパターンの形成では、形成するパターンの材料を低い粘度としたインクとしてノズルより吐出するが、ノズル径が大きいと吐出量を細かく制御できない。多くの場合、所望の寸法のパターン形成に必要なインクの量を、短い時間で一度に吐出することになる。この結果、吐出したインクの広がりを抑制することが困難であり、パターンが設計値以上に広く形成され、また、パターンのエッジが波を打ったような状態となり、パターンの寸法精度を高くすることが容易ではない。
【００１０】
本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、蛍光表示装置の微細な蛍光体層を、インクジェット法により高い精度で形成できるようにすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係る蛍光表示装置は、透明材料からなるフェース部及びこのフェース部に対向して配置された基板を備えた真空外囲器と、基板の真空外囲器の内部面上に形成された配線層と、この配線層の上に形成された絶縁層上に形成され配線層と接続された複数のアノード電極と、これらアノード電極の上に各々形成された蛍光体層と、真空外囲器の内部でアノード電極及び蛍光体層からなる複数の発光画素がマトリクス状に配列された表示領域の上方に架設された複数のグリッド電極と、真空外囲器の内部でグリッド電極の上方に設けられた電子放出部とから構成され、アノード電極は、親水性を有する複数のカーボン粒子から構成された多孔質構造を有し、蛍光体層は、蛍光体粒子が分散された蛍光体インクを用いたインクジェット法により形成されたものである。
この装置では、蛍光体層が形成されるアノード電極に、液体が含浸しやすい状態となっている。
【００１２】
上記蛍光表示装置において、アノード電極は、上面に凹部が形成され、蛍光体層は、アノード電極の上面の凹部の内部に形成されているようにしてもよい。
【００１３】
本発明に係る蛍光表示装置の製造方法は、透明材料からなるフェース部及びこのフェース部に対向して配置された基板を備えた真空外囲器と、基板の真空外囲器の内部面上に形成された配線層と、この配線層の上に形成された絶縁層上に形成され配線層と接続された複数のアノード電極と、これらアノード電極の上に各々形成された蛍光体層と、真空外囲器の内部でアノード電極及び蛍光体層からなる複数の発光画素がマトリクス状に配列された表示領域の上方に架設された複数のグリッド電極と、真空外囲器の内部でグリッド電極の上方に設けられた電子放出部とから構成された蛍光表示装置の製造方法において、アノード電極は、親水性を有する複数のカーボン粒子から形成して多孔質構造とし、蛍光体層は、蛍光体粒子が分散された蛍光体インクを用いたインクジェット法により形成するようにしたものである。
この製造方法によれば、蛍光体層が形成されるアノード電極が、液体が含浸しやすい状態に形成される。
【００１４】
上記製造方法において、親水性を有する複数のカーボン粒子が分散されたカーボンインクを用いたインクジェット法によりアノード電極を形成するようにしてもよい。また、アノード電極は、上面に凹部を備えた状態に形成し、蛍光体層は、アノード電極の上面の凹部の内部に形成するようにしてもよい。また、アノード電極上面の周端部に土手を形成することで凹部を形成すればよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明では、アノード電極を、親水性を有する複数のカーボン粒子から構成された多孔質構造とし、この上に、蛍光体粒子が分散された蛍光体インクを用いたインクジェット法によりパターンを形成することで、蛍光体層を形成するようにした。この結果、本発明によれば、インクジェット法により吐出され蛍光体インクが、アノード電極上で広がることが抑制されるようになり、アノード電極より蛍光体インクが流れ出ることが抑制されるようになる。これに加え、アノード電極の上面に、枠状の土手を設けるなどにより凹部を形成し、この中に蛍光体インクを吐出するようにしたので、蛍光体インクの流れ出しが、より効率よく抑制できるようになる。これらの結果、本発明によれば、蛍光表示装置の微細な蛍光体層が、インクジェット法により高い精度で形成できるようになるという、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】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態について図を参照して説明する。
［実施の形態１］
図１は、本発明の第１の実施の形態における蛍光表示装置の製造方法の一部工程例を示す工程図である。まず、図１（ａ）に示すように、ガラスなどからなる絶縁基板１０１を用意し、この上に、配線層１０２を形成する。配線層１０２は、例えば、配線層１０２の材料を含むペースト状のインクをスクリーン印刷法で印刷し、上記インクからなる所望のパターンを形成し、これらを焼成することで形成できる。
【００１７】
次に、図１（ｂ）に示すように、配線層１０２を覆うように絶縁材料の膜を形成して層間絶縁層１０３を形成し、層間絶縁層１０３の所定箇所に、配線層１０２のいずれかの配線に連通する貫通孔を形成する。
次に、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁層１０３の貫通孔を介して所定の配線に接続するアノード電極１０４を、絶縁基板１０１の所定の表示領域に形成する。アノード電極１０４は、粒径が数ｎｍの複数のカーボン粒子からなるパターンであり、インクジェット法により形成したものである。
【００１８】
アノード電極１０４の形成方法について説明する。まず、親水性を有するカーボン粒子（東海カーボン製）からなるカーボンインクを用意する。カーボンインクは、上記カーボンインクを、樹脂などから構成されたバインダー中に分散させたものである。カーボンインクを用意したら、よく知られたインクジェット法により、上記カーボンインクからなる所定のパターンを、層間絶縁層１０３の上に印刷する。カーボン粒子は、粒径が数ｎｍと微細なため、上記インクジェット法による印刷では、インクジェットノズルのヘッド孔として、２０μｍ程度の小さい穴径のノズルを用いることができる。
【００１９】
以上のことによりカーボンインクからなる所定のパターンを形成した後、例えば５００℃に加熱することで焼成し、複数のカーボン粒子からなるアノード電極１０４を形成する。このように形成されたアノード電極１０４は、部分的に接合している各カーボン粒子の間毎に複数の細孔を有する多孔質状に形成される。なお、アノード電極１０４は、絶縁基板１０１の平面方向の寸法が、０．３ｍｍ程度の正方形や長方形である。
【００２０】
次に、所望とする発光色の蛍光体層となる蛍光体インクを用意する。蛍光体インクは、樹脂などから構成されたバインダー中に、複数の蛍光体粒子を分散させたものである。バインダーは、例えば、メラミン樹脂（住友化学製：スミマールＭ−５−Ｗ），アクリル樹脂（三菱レイヨン製：ダイヤナールＨＷ−１３５），分散剤（花王製：エマルゲン４２０），グリセリン，イオン交換水から構成されたものである（特開２００３−０９６３４０号公報参照）。また、インクジェット法によるパターン形成を可能とするため、蛍光体インクは、粘度を３〜１０ｃｐと低粘度とされている。
【００２１】
このような蛍光体インクを用意したら、よく知られたインクジェット法により、図１（ｄ）に示すように、上記蛍光体インクからなる所定のパターン１０５ａを、各アノード電極１０４の上に印刷する。蛍光体粒子は、粒径が０．５〜６μｍ程度であり、上記インクジェット法による印刷では、インクジェットノズルのヘッド孔として、７０μｍ程度の穴径のノズルを用いることができる。
【００２２】
前述したように、アノード電極１０４は多孔質状に形成され、また、これを構成するカーボン粒子が親水性なため、インクジェットノズルより吐出された蛍光体インクの溶剤や水などの溶媒が、アノード電極１０４に吸収される。このよう状態で、パターン１０５ａを形成することで、パターン１０５ａがアノード電極１０４より広がって流れていくことを抑制できるようになる。
【００２３】
前述したように、蛍光体粒子の粒径は０．５〜６μｍ程度あるため、インクジェットノズルのノズル系は、７０μｍ程度となる。また、蛍光体インクの粘度は、低粘度とされている。このため０．３ｍｍ角程度の小さいアノード電極１０４と同程度の寸法に、パターン１０５ａを形成することは容易ではない。
【００２４】
しかしながら、本実施の形態によれば、下層のアノード電極１０４に溶媒が含浸し、アノード電極１０４の上に供給されている蛍光体インクの粘度が逐次的に高くなる。この結果、アノード電極１０４の上では、供給されている蛍光体インクの広がりが抑制されるようになり、アノード電極１０４の上より流れ出すことなく、蛍光体インクのパターン１０５ａを形成することが可能となる。
【００２５】
以上のようにして、必要以上の広がりを抑制した状態でパターン１０５ａを形成した後、これらを５００℃程度の温度により焼成し、図１（ｅ）に示すように、各アノード電極１０４の上に蛍光体層１０５が形成された状態とする。
このようにして蛍光体層１０５を形成した後、表示領域の上部をおうようにグリッド電極を配置し、また、表示領域の外側に配置されたアンカー及びサポートにより、フィラメント電極を張架した状態とする。
【００２６】
次いで、絶縁基板１０１の周囲に端子を配置し、各端子を配線層１０２の所定の箇所に接続する。この後、絶縁基板１０１の周端部に枠（側壁部材）を配置し、この枠の上にフェースガラスを配置してこれら隙間無く密着固定し、絶縁基板１０１と枠とフェースガラスからなる真空外囲器を形成する。このようにして真空外囲器を形成した後、真空外囲器の内部を所定の圧力にまで減圧すれば、蛍光表示装置が完成する。なお、フェースガラス（フェース部）は、ガラスに限るものではなく、耐熱性を有する透明な材料からなる板部材であればよい。
【００２７】
完成した蛍光表示装置は、例えば図２（ａ），図２（ｂ）に示すように構成される。図２（ａ），図２（ｂ）は、本実施の形態における蛍光表示装置の一部構成を示す模式的な断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の部分拡大図である。この蛍光表示装置について簡単に説明すると、絶縁基板１０１の上には、配線層１０２が形成され、配線層１０２の上には、層間絶縁層１０３が形成されている。
【００２８】
また、層間絶縁層１０３の上の表示領域においては、貫通孔を介して配線層１０２の所定部分に接続する複数のアノード電極１０４が形成されている。アノード電極１０４は、例えば、マトリクス状に配列され、各アノード電極１０４の上には、蛍光体層１０５が設けられている。
これらアノード電極１０４と蛍光体層１０５とからなる複数の発光画素１０６の上には、複数のグリッド電極１０７が配置され、これらの上にフィラメント陰極１０８が張架されている。
【００２９】
また、フィラメント陰極１０８の上方には、ガラスなどの透明な部材から構成されたフェースガラス１０９が配置されている。フェースガラス１０９は、絶縁基板１０１の周囲端部に設けられた図示しない枠に配置されている。なお、蛍光体層１０５は、アノード電極１０４より小さい面積に形成されている。
以上に説明した本実施の形態では、アノード電極を、親水性を有するカーボン粒子の集合体から構成して多孔質状とした。このことにより、本実施の形態によれば、インクジェット法により形成する蛍光体インクのパターンが、アノード電極の上で必要以上に広がることを抑制できるようになる。
【００３０】
［実施の形態２］
次に、本発明の第２の実施の形態について、説明する。
図３は、本発明の第１の実施の形態における蛍光表示装置の製造方法の一部工程例を示す工程図である。まず、図３（ａ）に示すように、ガラスなどからなる絶縁基板１０１を用意し、この上に、配線層１０２を形成する。配線層１０２は、例えば、配線層１０２の材料を含むペースト状のインクをスクリーン印刷法で印刷し、上記インクからなる所望のパターンを形成し、これらを焼成することで形成できる。
【００３１】
次に、図３（ｂ）に示すように、配線層１０２を覆うように絶縁材料の膜を形成して層間絶縁層１０３を形成し、層間絶縁層１０３の所定箇所に、配線層１０２のいずれかの配線に連通する貫通孔を形成する。
次に、図３（ｃ）に示すように、層間絶縁層１０３の貫通孔を介して所定の配線に接続するアノード電極となる０．３ｍｍ角程度の寸法の下部パターン３０４ａを、絶縁基板１０１の所定の表示領域に形成する。下部パターン３０４ａは、粒径が数ｎｍの複数のカーボン粒子からなるパターンであり、インクジェット法により形成したものである。
【００３２】
下部パターン３０４ａの形成方法について説明する。まず、親水性を有するカーボン粒子（東海カーボン製）からなるカーボンインクを用意する。カーボンインクは、上記カーボンインクを、樹脂などから構成されたバインダー中に分散させたものである。カーボンインクを用意したら、よく知られたインクジェット法により、上記カーボンインクからなる所定のパターン（下部パターン３０４ａ）を、層間絶縁層１０３の上に印刷する。カーボン粒子は、粒径が数ｎｍと微細なため、上記インクジェット法による印刷では、インクジェットノズルのヘッド孔として、２０μｍ程度の小さい穴径のノズルを用いることができる。
【００３３】
以上のことにより下部パターン３０４ａを形成した後、同様のインクジェット法により、図３（ｄ）に示すように、下部パターン３０４ａの上に枠パターン３０４ｂを形成する。枠パターン３０４ｂは、下部パターン３０４ａの上面周端部に配置される、幅２０μｍ高さ１０μｍ程度の枠状のパターンである。
【００３４】
以上のことにより、下部パターン３０４ａと枠パターン３０４ｂとをインクジェット法により形成した後、これらを例えば５００℃に加熱することで焼成し、複数のカーボン粒子からなり、周端部の土手により凹部を備えたアノード電極３０４が形成された状態とする（図３（ｅ））。このように形成されたアノード電極３０４は、部分的に接合している各カーボン粒子の間毎に複数の細孔を有する多孔質状に形成される。
この後、前述と同様にし、図３（ｆ）に示すように、アノード電極３０４の凹部内に、インクジェット法により蛍光体層１０５を形成する。
【００３５】
本実施の形態によれば、下層のアノード電極３０４に溶媒が含浸し、アノード電極３０４の上に供給されている蛍光体インクの粘度が逐次的に高くなる。この結果、アノード電極３０４の上では、供給されている蛍光体インクの広がりが抑制されるようになる。
加えて、本実施の形態によれば、アノード電極３０４の周端部には土手を備え、この土手の内側の凹部に蛍光体層１０５を形成するようにしたので、インクジェットノズルより供給された蛍光体インクの広がりは、土手により防止されるようになる。
【００３６】
このようにして蛍光体層１０５を形成した後、表示領域の上部をおうようにグリッド電極を配置し、また、表示領域の外側に配置されたアンカー及びサポートにより、フィラメント電極を張架した状態とする。
次いで、絶縁基板１０１の周囲に端子を配置し、各端子を配線層１０２の所定の箇所に接続する。この後、絶縁基板１０１の周端部に枠（側壁部材）を配置し、この枠の上にフェースガラスを配置してこれら隙間無く密着固定し、絶縁基板１０１と枠とフェースガラスからなる真空外囲器を形成する。このようにして真空外囲器を形成した後、真空外囲器の内部を所定の圧力にまで減圧すれば、蛍光表示装置が完成する。
【００３７】
完成した蛍光表示装置は、例えば図４（ａ），図４（ｂ）に示すように構成される。図４（ａ），図４（ｂ）は、本実施の形態における蛍光表示装置の一部構成を示す模式的な断面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）の部分拡大図である。この蛍光表示装置について簡単に説明すると、絶縁基板１０１の上には、配線層１０２が形成され、配線層１０２の上には、層間絶縁層１０３が形成されている。
【００３８】
また、層間絶縁層１０３の上の表示領域においては、貫通孔を介して配線層１０２の所定部分に接続する複数のアノード電極３０４が形成されている。アノード電極３０４は、例えば、マトリクス状に配列され、各アノード電極３０４の上の凹部内に蛍光体層１０５が設けられている。
これらアノード電極３０４と蛍光体層１０５とからなる複数の発光画素１０６の上には、複数のグリッド電極１０７が配置され、これらの上にフィラメント陰極１０８が張架されている。
【００３９】
また、フィラメント陰極１０８の上方には、ガラスなどの透明な部材から構成されたフェースガラス１０９が配置されている。フェースガラス１０９は、絶縁基板１０１の周囲端部に設けられた図示しない枠に配置されている。なお、蛍光体層１０５は、アノード電極３０４より小さい面積に形成されている。
以上に説明した本実施の形態では、アノード電極３０４に土手を設け、この土手による凹部内に蛍光体インクを供給してこのパターンを形成するので、蛍光体インクの広がりが、上記土手により抑制されるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態における蛍光表示装置の製造方法を説明するための工程図である。
【図２】本発明の実施の形態における蛍光表示装置の構成例を示す概略的な断面図である。
【図３】本発明の実施の形態における蛍光表示装置の他の製造方法例を説明するための工程図である。
【図４】本発明の実施の形態における蛍光表示装置の他の構成例を示す概略的な断面図である。
【図５】従来よりある蛍光表示装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００４１】
１０１…絶縁基板、１０２…配線層、１０３…層間絶縁層、１０４…アノード電極、１０５…蛍光体層、１０５ａ…パターン、１０６…発光画素、１０７…グリッド電極、１０８…フィラメント陰極、１０９…フェースガラス。
【図１】
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【図２】
2005085465.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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