(57)【要約】【課題】  ＩＰＧ構造の電子線源を有する平板型画像表示装置における作製プロセスを簡易化させ、歩留まりを向上させて製作コストを大幅に低減させる。【解決手段】  各構成電極の製作課程おいて、背面基板ＳＵＢ１上に印刷プロセスにより、カソードＫから第１の制御電極Ｇ１までを作製し、第１の制御電極Ｇ１上の上部絶縁層ＩＳ２及び第２の制御電極Ｇ２は別部品として板状の第２の制御電極構体Ｇ２´を製作し、陰極Ｋから第１の制御電極Ｇ１までを製作した背面基板ＳＵＢ１上で接合させて設置する。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
主面に少なくとも陰極を有する背面基板と、主面に陽極及び蛍光体を有する前面基板と、前記背面基板と前記前面基板との主面同士の対向面中央部に形成される表示領域の周辺部を貼り合わせ、当該貼り合わせ間隙の内部を真空封止する封止枠とからなる平板型画像表示装置であって、
前記背面基板に主面と平行な第１の平面には、前記陰極を有して第１の方向に延在し当該第１の方向と交差する第２の方向に並設されて形成された複数の陰極ラインと、前記背面基板の主面、かつ前記第１の平面の下層に下部絶縁層を介して形成された第１の制御電極ラインを有し、前記第１の制御電極ラインに前記下部絶縁層を貫通して電気的に接続され、かつ少なくとも前記表示領域内で前記陰極ラインに隣接して前記陰極からの電子の取り出し量を制御する第１の制御電極とからなる電子線源と、前記第１の平面と平行かつ前記前面基板側に位置する第２の平面に形成され、かつ前記電子線源に対応した部分に開口を有して前記電子線源から取り出された電子線を前記前面基板方向に集束する第２の制御電極とを備え、前記第２の制御電極は前記第１の制御電極との間に板状の上部絶縁層を介して形成され、前記背面基板上に設置されることを特徴とする平板型画像表示装置。
【請求項２】
前記陰極が真空中に直接電子を放出する電子放出材料を有し、前記電子放出材料がカーボンを主成分とすることを特徴とする請求項１に記載の平板型画像表示装置。
【請求項３】
前記電子放出材料の主成分がカーボンナノチューブ，微細炭素ファイバ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンの何れかであることを特徴とする請求項２に記載の平板型画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界により電子を放出する電子源（陰極）を有する電子線源と、この電子線源から放出される電子線で励起される蛍光面とを有する平板型画像表示装置に係り、特に電子線を蛍光面に集束させて高精細の画像表示を可能とする平板型画像表示装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、低電界で電子を放出する電子源にダイヤモンドや炭素ナノチューブ（カーボンナノチューブとも言う）などを用いた電界放出型の平板型画像表示装置が開発されている。以下では、電子源を陰極とも称する。この種の陰極は、従来の金属材料を主材料として用いた電界放出型の陰極と比較して極めて低い電界で十分な電子放出が得られる。そして、このような電子放出材料を陰極に用いた平板型画像表示装置は、例えば「特許文献１」及び「特許文献２」に示されている。
【０００３】
これらの特許文献１及び特許文献２に記載の平板型画像表示装置は、第１の基板である背面基板の主面の同一面に陰極と制御電極とからなる電子線源を形成した所謂面配置構造（インプレーンゲート（Ｉｎ−Ｐｌａｎｅ−Ｇａｔｅ）、以下ＩＰＧと称する）とした背面パネルと、第２の基板である前面基板の主面に蛍光体を塗布した蛍光面を有する前面パネルとの各主面を対向させ、封止枠で周囲を封止し、封止内部を真空とした一種の陰極線管である。
【０００４】
ＩＰＧ構造の電子線源を有する平板型画像表示装置では、電子線源からの電子線で効率よく蛍光体を励起するために集束電極を設けることが有効である。ＩＰＧ構造の背面基板に集束電極を設ける場合、制御電極に給電する制御電極配線（制御電極ラインとも言う）に加えて集束電極配線（集束電極ラインとも言う）を設ける必要がある。
【０００５】
また、「特許文献３」には、スピント（Ｓｐｉｎｔ）構造の電子源と制御電極とからなる電子線源を有し、この電子線源の上に各画素領域を囲むような隔壁状の集束電極を設けた構成が示され、さらに、この集束電極と隣接する画素の制御電極ラインと接続した平板型画像表示装置が開示されている。
【特許文献１】特開２０００−２６８７０６号公報
【特許文献２】特開２００２−２５４７８号広報
【特許文献３】特開２０００−３６６４号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前述した背景技術において、この種のＩＰＧ方式の平板型画像表示装置では、背面基板上に積層配置する各種の電極が厚膜印刷法による製造プロセスにより積層させて形成することが通常行われている。厚膜印刷法による平板型画像表示装置の形成では、印刷プロセスと焼成プロセスとを交互に複数回繰り返して行う必要があり、陰極（カソード）が比較的下側の層に存在するため、通常の印刷プロセスでは、カソードは制御電極と集束電極との間に介在させる絶縁層および集束電極の印刷／焼成プロセスに先立って印刷／焼成プロセスが既に終了されていることが必要である。
【０００７】
しかしながら、電子源であるカソードは、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）が含有されて形成されているので、加熱プロセスに対して耐熱性が極めて弱く、電子放出特性を劣化させてしまう。また、このような加熱プロセスを避けるためには、陰極から集束電極までの印刷プロセス及び焼成プロセスが終了した段階で、ＣＮＴペーストを印刷することが望ましい。しかし、このプロセスでは、集束電極までを積層形成した後に、より低い部位に短絡などの発生を避け、また、高さ（厚さ）方向にも安定した厚膜印刷塗布が必要となるため、技術的に困難性が伴うという課題があった。
【０００８】
また、印刷プロセスでは、印刷塗布による液ダレの影響により、制御電極と集束電極との間に存在する絶縁層の厚さ及び集束電極の開口径の厚さなどの設計自由度が低くなり、集束電極の電気的特性を十分に発揮できないという課題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
背景技術の課題は、各構成電極の製作課程において、印刷プロセスにより、制御電極からカソード層までを製作し、制御電極と集束電極との間の絶縁層及び集束電極は板状の別部品として製作し、両者を接合させることで背景技術の課題を解決できる。
【００１０】
本発明は、上記構成において、陰極を真空中に直接電子を放出する電子放出材料で構成し、当該電子放出材料として炭素を主成分とする炭素ナノチューブ，微細炭素ファイバ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライク炭素の何れかとすることができる。
【００１１】
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】
【００１２】
請求項１に係る発明によると、背面基板上に形成された陰極及び第１の制御電極に対して、上面に第２の制御電極を形成した板状の上部絶縁層を設置することにより、製作プロセスを簡易化させることができるので、歩留まりを向上させ、その結果、製作コストを大幅に低減させることができるなどの極めて優れた効果が得られる。
【００１３】
また、請求項２及び請求項３に係る発明によると、陰極を真空中に直接電子を放出する電子放出材料として炭素を主成分とするカーボンナノチューブ，微細炭素ファイバ，ダイヤモンド，ダイヤモンドライクカーボンの何れかを用いることにより、製作プロセスにおける余分な加熱プロセスが不要となるので、陰極の電子放出特性の劣化を防止することが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】
【００１４】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【実施例１】
【００１５】
図１は、本発明による平板型画像表示装置の一実施例による構成を説明する要部断面図である。図１において、参照符号ＳＵＢ１は背面基板、Ｇ１は第１の制御電極、Ｇ１Ｌは第１の制御電極Ｇ１に給電する第１の制御電極ライン、ＩＳ１は下部絶縁層、Ｋは電子源である陰極（カソード）、ＫＬは陰極ライン（カソードライン）、ＩＳ２は板状の上部絶縁層、Ｇ２は第２の制御電極（集束電極）、ＡＰは第２の制御電極に楕円形状に形成された電子通過用開口、ＩＳ２Ｈは上部絶縁層ＩＳ２に楕円形状に形成された電子通過用開口、Ｇ２´は一体型の第２の制御電極構体、ＳＵＢ２は前面基板、ＢＭはブラックマトリクス、ＡＤＥは陽極、ＰＨＳは蛍光体である。なお、参照符号Ｐ１は背面基板ＳＵＢ１に平行な第１の平面を、Ｐ２は同第２の平面をそれぞれ示す。
【００１６】
本実施例の平面型画像表示装置は、ガラスまたはセラミックス材などを好適とする背面基板ＳＵＢ１の主面上の上記第１の平面Ｐ１には第１の方向（ｙ方向）に延在し、第１の方向と交差する第２の方向（ｘ方向）に並設された複数の陰極ラインＫＬを有している。陰極ラインＫＬ上には、各画素（カラー表示の場合はカラー副画素）となる位置に電子源すなわち陰極Ｋが形成されている。また、上記第１の平面Ｐ１上で上記陰極ラインＫＬの少なくとも上記陰極Ｋの部分を挟んで第１の制御電極Ｇ１が当該陰極ラインＫＬと同一面上に平行に並設されている。第１の制御電極Ｇ１は、背面基板ＳＵＢ１の上記第１の平面Ｐ１の下層側に下部絶縁層ＩＳ１を介して形成される第１の制御電極ラインＧ１Ｌに下部絶縁層ＩＳ１を貫通して電気的に接続されている。
【００１７】
また、第１の制御電極Ｇ１の上層に位置して第１の平面Ｐ１と平行な第２の平面Ｐ２には第２の制御電極Ｇ２が設置されている。第２の制御電極Ｇ２は、第１の平面Ｐ１との間に形成された上部絶縁層ＩＳ２で第１の制御電極Ｇ１と絶縁されている。さらに、第２の制御電極Ｇ２は、上記した各画素と対応する部分に電子Ｅを通過させる開口ＡＰを有して第１の制御電極Ｇ１の上方を覆って形成されている。この開口ＡＰは、上記第１の平面Ｐ１に形成されている陰極Ｋと第１の制御電極Ｇ１の当該陰極Ｋに隣接した一部を露呈するごとき大きさを有している。なお、上部絶縁層ＩＳ２は、第１の平面Ｐ１に形成されている陰極Ｋ及び第１の制御電極Ｇ１の当該陰極Ｋに隣接した一部に対応する部分を除いて形成されている。
【００１８】
また、陰極Ｋを有する陰極ラインＫＬと第１の制御電極ラインＧ１Ｌとの交差部に画素毎の電子線源が形成される。陰極ラインＫＬは背面基板ＳＵＢ１の周辺の少なくとも一辺に引き出し線を有し、また、第１の制御電極Ｇ１に接続した第１の制御電極ラインＧ１Ｌは背面基板ＳＵＢ１の周辺の少なくとも他の一辺に引き出し線を有し、これらの引き出し線を介して映像信号電圧，制御電圧がそれぞれ供給される。また、第２の制御電極Ｇ２は、所謂集束電極を構成し、後述する前面基板の表示領域外に設けた図示しない引き出し線から集束電圧が供給される。
【００１９】
一方、背面基板ＳＵＢ１に対してｚ方向に図示しない封止枠体により所定の間隔を有して前面基板ＳＵＢ２が貼り合わされている。この前面基板ＳＵＢ２は、透光性のガラス板からなり、その内面にブラックマトリクスＢＭで区画された蛍光体ＰＨＳ及び陽極ＡＤＥが形成され、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２との間は所定間隔に保持されてその内部が真空封止されて構成されている。
【００２０】
このように構成される平板型画像表示装置は、以下に説明するプロセスにより作製される。まず、背面基板ＳＵＢ１上に銀ペーストを好適とする導電性ペースト（以下、銀ペーストと称する）を用いたスクリーン印刷法により制御電極ラインＧ１Ｌを形成する。次にこの制御電極ラインＧ１Ｌが形成された背面基板ＳＵＢ２上に誘電体ペーストを用いたスクリーン印刷法により下部絶縁層ＩＳ１を画像表示させる領域に相当する領域全面に形成する。
【００２１】
このようにして形成された平坦な下部絶縁層ＩＳ１上に制御電極ラインＧ１Ｌと電気的に接続されるように銀ペーストを用いたスクリーン印刷法により第１の制御電極Ｇ１を形成する。これらを加熱焼成した後、下部絶縁層ＩＳ１上の第１の制御電極Ｇ１に挟まれた領域に銀ペーストを用いたスクリーン印刷法により陰極ラインＫＬを形成し、さらにこの陰極ラインＫＬ上に約１μｍ以下の大きさに粉砕したカーボンナノチューブを重量比で約１０％含む銀ペーストを用いたスクリーン印刷法により陰極Ｋを形成し、加熱焼成することにより固化させる。この際、第１の制御電極Ｇ１の膜厚を約１０μｍとし、陰極ラインＫＬ及び陰極Ｋの膜厚を各々約５μｍとすることにより、図１に示したように第１の制御電極Ｇ１及び陰極Ｋの表面がほぼ同一平面の形状となる。
【００２２】
一方、前述した各種の電極が形成された背面基板ＳＵＢ１上に設置される上部絶縁層ＩＳ２及びこの上部絶縁層ＩＳ２の上面に形成される第２の制御電極Ｇ２は、以下に説明するプロセスにより作製される。まず、この上部絶縁層ＩＳ２は、例えばガラスまたはセラミック材などからなる絶縁性基板を母体とし、この絶縁性基板には陰極ラインＫＬ上に形成される各陰極Ｋとそれぞれ対向する部位に陰極Ｋから放出される電子Ｅを前面基板ＳＵＢ２の内面方向に通過させる電子通過孔としての複数個の楕円状の開口ＩＳ２Ｈが穿設されている。これらの開口ＩＳ２Ｈは、絶縁性基板の成形加工時における同時開孔成形法または絶縁性基板の成形後におけるレーザー照射による加工法などにより穿設されて形成されている。
【００２３】
また、この絶縁性基板に穿設された各開口ＩＳ２Ｈを除く上面（前面基板側）には、各開口ＩＳ２Ｈ内を通過した電子Ｅを集束制御させる第２の制御電極Ｇ２が図２に陽極側から見た要部平面図で示すように全面にわたって形成されている。これによって絶縁性基板に形成された各開口ＩＳ２Ｈと同軸上に連通する各開口ＡＰを有する一体型で板状の第２の制御電極構体Ｇ２´が作製されることになる。この第２の制御電極Ｇ２は、例えばニッケルなどの導電性金属材料を蒸着またはスパッタリング法などにより数１０μｍ程度の厚さで被着形成されている。なお、この第２の制御電極Ｇ２は、各開口ＩＳ２Ｈが形成された絶縁性基板の上面に導電性ペーストを用いたスクリーン印刷法により塗布形成し、加熱焼成させて形成しても良い。この第２の制御電極Ｇ２は、直流電圧を供給する単一の電極であるため、電極作製時にはパターニングが不要である。
【００２４】
また、図２に示すように第２の制御電極Ｇ２には、対向配置される陽極ＡＤＥとの間隔を所定寸法に維持するための導電性スペーサＩＳＰが接続される。第２の制御電極Ｇ２と導電性スペーサＩＳＰとの間には低抵抗値の電気的なコンタクトが必要となる。したがって第２の制御電極Ｇ２の表面における導電性スペーサＩＳＰの固定には金属または金属成分を含む材料が用いられる。この低抵抗値の固定材により第２の制御電極Ｇ２が複数の部材に分割される場合でも導電性スペーサＩＳＰの固定により、各第２の制御電極Ｇ２間の電気的なコンタクトが維持されることになる。これによって第２の制御電極Ｇ２の形成母体となる絶縁性基板は、図２に示すように長手方向の寸法制度が低下しない程度の大きさのものを複数個組み合わせて使用することが可能となる。
【００２５】
このようにして作製された一体型の第２の制御電極構体Ｇ２´は、陰極ラインＫＬから第１の制御電極Ｇ１までを作製した背面基板ＳＵＢ１上に、第２の制御電極Ｇ２の電極表面を上方（前面基板ＳＵＢ２側）に向けてその各開口ＡＰと各陰極Ｋとを同軸上に一致させて対向配置させ、各電極が形成された背面基板ＳＵＢ１上に組み合わせ、例えば無機接着材などにより固定させて設置される。なお、上部絶縁層ＩＳ２の上面に形成される第２の制御電極Ｇ２は、対向配置される前面基板ＳＵＢ２の表示領域外に設けた図示しない引き出し線に接続されて集束電圧が供給される構造となっている。
【００２６】
一方、背面基板ＳＵＢ１に対してｚ方向には図示しない封止枠体により所定に間隔を有して前面基板ＳＵＢ２が貼り合わされている。この前面基板ＳＵＢ２は、透光性ガラス板を好適とし、その内面にブラックマトリクスＢＭで区画された蛍光体ＰＨＳと陽極ＡＤＥとを有し、背面基板ＳＵＢ１と前面基板ＳＵＢ２との間は真空封止されている。
【００２７】
本実施例の構造において、陰極ラインＫＬに映像信号電圧を供給し、第１の制御電極Ｇ１に走査信号電圧を供給することにより、両者の交差部に形成されている電子線源から上記映像信号電圧の大きさに応じた電子Ｅが取り出される。取り出された電子Ｅは第２の制御電極Ｇ２に供給されている集束電圧（直流電圧）で集束作用を受け、前面基板ＳＵＢ２に形成された陽極（アノード電極）ＡＤＥに供給されている高電圧で当該前面基板ＳＵＢ２に指向されて蛍光体ＰＨＳを励起させ、所定の波長で発光させる。特にＩＰＧ構造とした電子線源を用いた場合の電子線の利用効率が向上し、高輝度の画像表示を得ることができる。
【００２８】
このＩＰＧ方式では、オフ時には第２の制御電極Ｇ２と陽極電極ＡＤＥとによる陰極Ｋへの電界の浸透を、第１の制御電極Ｇ１に供給される走査信号電圧によりカットオフする。また、オン時には第１の制御電極Ｇ１と陰極Ｋとを等電位とすることにより、第１の制御電極Ｇ１の電位による影響を完全に取り除くことが可能となるので、パルス幅変調及び時分割変調を行うと、各画素間の発光特性のバラツキの影響の少ない駆動を行うことができる。
【００２９】
このように構成された平面型画像表示装置は、背面基板ＳＵＢ１の上面に第１の制御電極ラインＧ１Ｌから下部絶縁層ＩＳ１，陰極ラインＫＬ，陰極Ｋ及び第１の制御電極Ｇ１までを印刷プロセスにより順次積層させて作製しておき、一方、板状の上部絶縁層ＩＳ２と第２の制御電極Ｇ２とを蒸着及び印刷プロセス等により別部品として第２の制御電極構体Ｇ２´として作製し、背面基板ＳＵＢ１上に接合させて設置することにより、第２の制御電極構体Ｇ２´が独立した別プロセスの部品として形成されるので、陰極Ｋに対して余分な加熱プロセスが加わることがなくなり、耐熱性の低いカーボンナノチューブを主成分とする陰極Ｋの劣化がなくなり、電子放出特性の保持が容易となる。また、陰極Ｋの加熱プロセスが避けられるので、第２の制御電極Ｇ２に形成後に行われる陰極ラインＫＬ及び陰極Ｋの印刷塗布プロセスが不要となる。
【００３０】
また、第１の制御電極Ｇ１と第２の制御電極Ｇ２との間に介在する上部絶縁層ＩＳ２及び第２の制御電極Ｇ２の厚さの自由度が印刷プロセスに比較して高くなるので、陰極Ｋから放出された電子Ｅの集束性及び駆動性の両立が容易となる。さらに、第１の制御電極Ｇ１と第２の制御電極Ｇ２との間に存在する上部絶縁層ＩＳ２及び第２の制御電極Ｇ２の開口ＡＰの口径の厚さ等を適宜設定できる設計自由度が高くなるので、第２の制御電極Ｇ２の集束特性を十分に発揮することができる。
【実施例２】
【００３１】
図３は、本発明による平板型画像表示装置の他の実施例による構成を説明する要部断面図であり、前述した図１と同一部分には同一符号を示し、その説明は省略する。図３において、図１と異なる点は、第２の制御電極Ｇ２´を構成する上部絶縁層ＩＳ２がその電子通過開口ＩＳ２Ｈの開口形状が深さ方向で同一寸法で形成されている。また、この上部絶縁層ＩＳ２に形成される第２の制御電極Ｇ２´が各電子通過開口ＩＳ２Ｈの内壁面の一部に延在して回り込んで形成されている。この第２の制御電極Ｇ２´は、第２の制御電極Ｇ２´に形成時に各電子通過開口ＩＳ２Ｈ内をマスクして導電性金属材料を蒸着またはスパッタリング法などにより被着形成される。このように構成される平板型画像表示装置においても前述の効果と全く同様の効果が得られるとともに、第２の制御電極Ｇ２による集束特性をさらに向上させることができる。
【００３２】
なお、前述した実施例においては、上部絶縁層ＩＳ２の各電子通過開口ＩＳ２Ｈ及びこの電子通過開口ＩＳ２Ｈに同軸上に連通する第２の制御電極Ｇ２の各電子通過口ＡＰの形状を楕円形状に形成した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、円形状，長円形状，矩形状または開口の面方向で互いに形状が異なる異形状に形成しても前述と全く同様の効果が得られる。
【００３３】
また、前述した各実施例においては、平板型画像表示装置としてフィールドエミッションパネルに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、フィールドエミッションパネルを用いたディスプレイや受像機などに適用しても前述と全く同様の効果が得られることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明による平板型画像表示装置の一実施例による構成を示す要部断面図である。
【図２】図１に示す第２の制御電極の上方から見た平面図である。
【図３】本発明による平板型画像表示装置の他の実施例による構成を示す要部断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
ＳＵＢ１・・・背面基板、Ｋ・・・電子源である陰極（カソード）、ＫＬ・・・陰極Ｋに給電する陰極ライン（カソードライン）、ＩＳ１・・・下部絶縁層、Ｇ１・・・第１の制御電極、Ｇ２・・・第２の制御電極（集束電極）、ＡＰ・・・第２の制御電極に設けた電子通過用開口、Ｇ１Ｌ・・・第１の制御電極Ｇ１に給電する第１の制御電極ライン、ＩＳ２・・・上部絶縁層、ＩＳ２Ｈ・・・上部絶縁層ＩＳ２に設けた電子通過用開口、Ｇ２´・・・一体型の第２の制御電極構体、ＳＵＢ２・・・前面基板、ＢＭ・・・ブラックマトリクス、ＡＤＥ・・・陽極、ＰＨＳ・・・蛍光体、Ｐ１・・・背面基板ＳＵＢ１に平行な第１の平面、Ｐ２・・・第２の制御電極Ｇ２に平行な第２の平面。
【図１】
2005093100.tif 000003
【図２】
2005093100.tif 000004
【図３】
2005093100.tif 000005