(57)【要約】【課題】工程の簡素化、装置の小型化及び環境負荷の低減を実現しながら、低電圧駆動が可能な電子放出素子を備えた表示装置の製造方法の提供。【解決手段】前面板と背面板とを接合した後に背面板のカソード電極上に熱ＣＶＤ法により電子放出素子を形成する。【選択図】    図６
2005005076.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
前面板と電子放出素子が形成されていない背面板とを接合し、次いで該背面板のカソード電極上に電子放出素子を形成することを特徴とする電子放出型表示装置の製造方法。
【請求項２】
前面板と背面板とをスペーサを介してガラスフリットを用いて封着して電子放出型表示装置を製造する方法において、基板上にアノード電極を介して蛍光体層を設けた画像形成部材である前面板と、別の基板上にカソード電極を形成した背面板とを接合した後、該別の基板に設けたチップ管より原料ガスを供給してカソード電極上に電子放出素子を形成することを特徴とする電子放出型表示装置の製造方法。
【請求項３】
前面板と背面板とをスペーサを介してガラスフリットを用いて封着して電子放出型表示装置を製造する方法において、基板上にアノード電極を介して蛍光体層を設けた画像形成部材である前面板と、別の基板上にカソード電極を介してパターン化絶縁層及びゲート電極を設けた背面板とを接合した後、該別の基板に設けたチップ管より原料ガスを供給して該カソード電極上に電子放出素子を形成し、次いで真空排気後チップオフすることを特徴とする電子放出型表示装置の製造方法。
【請求項４】
基板上にカソード電極を形成する工程、このカソード電極上に絶縁層を形成する工程、この絶縁層上に第一の開口部を有するゲート電極を形成する工程、及びこのゲート電極に形成された第一の開口部に連通する第二の開口部を該絶縁層に形成する工程を有する電子源として機能させるための背面板を作製する工程と、別の基板上にアノード電極を形成する工程、及びこのアノード電極上に蛍光体層を形成する工程を有する画像形成部材として機能する前面板を作製する工程と、作製された前面板と背面板とを接合して外囲器を作製する工程と、次いで該別の基板に設けたチップ管より該外囲器内に原料ガスを供給して該第二の開口部の底部に位置するカソード電極上に電子放出素子を形成する工程と、このチップ管をチップオフする工程とを有することを特徴とする電子放出型表示装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかにおいて、熱ＣＶＤ法によりカソード電極上に電子放出素子を所定の温度で形成せしめると共に、前面板の蛍光体層のガス出し工程も併せて行なうことを特徴とする電子放出型表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出型表示装置（電界電子放出型表示装置）の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
テレビジョン受像機や情報端末機器等に用いられる熱電子源タイプの表示装置は、（１）消費電力が大きい、（２）変調速度が遅いため、大容量の表示が困難である、（３）各素子間のバラツキが生じやすい、（４）構造が複雑となるため大画面化が困難であるという問題がある。
【０００３】
そこで、熱電子源に代えて、近年、冷陰極電子源を用いた表示装置が提案されている。この冷陰極電子源には、電界放出型、金属／絶縁層／金属型や表面伝導型の電子放出素子等がある。特に、大型で高精細な将来のディスプレイの一つとして、冷陰極電界電子放出表示装置（フィールド・エミッション・ディスプレイ（ＦＥＤ））が注目されている。これは、陰極線管（ＣＲＴ）のように熱的に励起するものではなく、量子トンネル効果により真空領域に電子放出する素子を有するものであるため、高輝度で低消費電力の点から有望視されている。
【０００４】
カソード電極を構成する電子放出素子は電子放出を行なう根幹な部分であり、ＦＥＤにおいてはその構造の違いからいくつかに分類される。そのうち、カソード素子に炭素系材料を用いたものは、比較的低真空でも安定に動作する可能性を秘めており有望である。
また、その炭素系材料を電子放出素子として付着させる方法もいくつかあり、その一つとして触媒を用いて原料ガス（反応ガス）を高温で化学反応させて電子放出素子を得る熱ＣＶＤ法がある。この熱ＣＶＤ法は、一度に大面積にわたり電子放出素子を形成できることを特徴とし、大画面表示装置製造に適した方法の一つとされている。
【０００５】
図１は、従来の表示装置製造方法において、熱ＣＶＤ法で電子放出素子を堆積させるために触媒層を形成した背面板の例を示す模式的断面図である。この背面板では、ガラス基板１上に金属のカソード電極母線３が形成されている。このカソード電極母線の上に絶縁層５が形成され、さらにその上には金属のゲート電極母線６が形成されている。これらの絶縁層５及びゲート電極母線６はパターニングされたものであり、パターニングにより剥き出しにされたカソード電極母線３上には電子放出素子を形成するための触媒となる金属触媒層４が形成されている。図１において、２は排気用チップ管の取り付け口を示す。
【０００６】
図２は、従来の表示装置製造方法において用いる熱ＣＶＤ装置内に背面板を載置した場合を模式的に示す断面図である。チャンバー１２内に設けた試料台７に図１に示す背面板をセットし、反応ガスを吸気口１０から流入せしめ、触媒層４の触媒作用により高温で化学反応させることで絶縁層５及びゲート電極６の開口部の底部に電子放出素子８を形成する。このゲート電極６は、電子放出素子８から電子を引き出すためのものである。図２において、９は加熱手段であるランプそして１１は排気口を示し、図１と同じ構成要素は同じ符号で示す。
【０００７】
図３は、背面板の内面と前面板の内面とを対向配置させて張り合わせて接合する工程を説明するために示す表示装置の模式的な断面図である。図１に示すように触媒層４の触媒作用により電子放出素子８が形成された背面板と、ガラス基板１４上に形成されたアノード電極１５及び蛍光体層１６を有する前面板とをスペーサ１３を介して張り合わせて封着せしめる。封着材としては、通常、低融点粉末ガラスであるフリットガラスを用い、４００〜５００℃程度で加熱溶着を行う。このフリットガラスは有機溶媒と混合してペースト状にして、スクリーン印刷法やディスペンサー法などにより塗布して用いられる。この場合、バインダー（ニトロセルロースやアクリル樹脂等）を用いることにより粘度調整ができる。
【０００８】
上記したように、従来の封着工程は、電子放出素子を有するカソード電極、アノード電極、ゲート電極、蛍光体層などの各素子を形成してから行われていた（例えば、特許文献１及び２参照。）。すなわち、各素子を形成した背面板と前面板とをスペーサ１３を介してフリットガラスで張り合わせて封着せしめ、次いで取り付け口２に排気チップ管１７を取り付け、高真空に排気した後、チップオフしていた。図３において、図１及び２と同じ構成要素は同じ符号で示す。
【０００９】
【特許文献１】
特開８−８３５７９号公報（特許請求の範囲）
【特許文献１】
特開２００２−３５８８９９号公報（段落番号００７３）
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
従来の手法のように、各素子の形成後に封着工程を実施して表示装置を製造する場合、封着工程の実施中に、電子放出素子が、大気に接することが避けがたく、汚染されることがあった。この場合、大気と接しないようにするためには大規模な製造装置が必要であり、経済的ではないという問題があった。
【００１１】
また、従来の電子放出素子形成用熱ＣＶＤ装置では、基板を収容し、反応ガスを充填するための大きなチャンバーを必要としているため、装置の規模が大きかった。さらに、反応ガスとして水素、ベンゼン、メタン、一酸化炭素等の有害なガスを多く使用するため、環境に対する安全性に十分注意する必要があり、安全装置の規模も大きかった。
【００１２】
また、従来の封着工程ではガス出し工程の為に耐熱性のある封着材が必要とされ、ガラスフリットによる封着が一般に行なわれている。この工程はガラスが溶け出す温度での熱工程となるが、炭素系材料を用いたＦＥＤでは生成した炭素系材料が化学反応を起こして変質することがあり、安定した電子放出素子の確保が困難であった。そのため、電子放出素子が化学反応しないように窒素雰囲気中での熱工程を行っており、プロセスの増加、装置整備のコスト高につながっていた。
【００１３】
前面板に蛍光体層を付着させる工程は粒子状の蛍光体を有機溶剤やビークルと混ぜ合わせて塗布する方法が一般的であり、また、封止後の真空度を保つためには昇温してガス出しをする必要があるが、ガス出し後、別のプロセスを経ていくうちに再度、蛍光体層が水蒸気等のガスを吸着し、真空度に影響するという問題があった。
本発明の課題は、上述の従来技術の問題点を解決することにあり、製造工程の簡素化、製造装置の小型化、環境負荷の低減化を実現しながら、低電圧駆動が可能な電子放出表示装置を製造する方法を提供することにある。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
上記課題は、電子放出素子をカソード電極上に形成する前に背面板と前面板との封着工程を実施することにより解決できる。
本発明の電子放出型表示装置の製造方法は、前面板と電子放出素子が形成されていない背面板とを接合し、次いで背面板のカソード電極上に電子放出素子を形成することを特徴とする。
【００１５】
本発明の電子放出型表示装置の製造方法は、基板上にアノード電極を介して蛍光体層を設けた画像形成部材である前面板と、別の基板上にカソード電極を形成した背面板とを、スペーサを介してガラスフリットを用いて接合した後、この別の基板に設けたチップ管より原料ガスを供給してカソード電極上に電子放出素子を形成することを特徴とする。
【００１６】
本発明の電子放出型表示装置の製造方法は、基板上にアノード電極を介して蛍光体層を設けた画像形成部材である前面板と、別の基板上にカソード電極を介してパターン化絶縁層及びゲート電極を設けた背面板とを、スペーサを介してガラスフリットを用いて接合した後、この別の基板に設けたチップ管より原料ガスを供給してカソード電極上に電子放出素子を形成し、次いでチップオフすることを特徴とする。
【００１７】
本発明の電子放出型表示装置の製造方法は、基板上にカソード電極を形成する工程、このカソード電極上に絶縁層を形成する工程、この絶縁層上に第一の開口部を有するゲート電極を形成する工程、及びこのゲート電極に形成された第一の開口部に連通する第二の開口部を絶縁層に形成する工程を有する電子源として機能させるための背面板を作製する工程と、別の基板上にアノード電極を形成する工程、及びこのアノード電極上に蛍光体層を形成する工程を有する画像形成部材として機能する前面板を作製する工程と、作製された前面板と背面板とを接合して外囲器を作製する工程と、次いでこの別の基板に設けたチップ管より外囲器内に原料ガスを供給して第二の開口部の底部に位置するカソード電極上に電子放出素子を形成する工程と、このチップ管をチップオフする工程とを有することを特徴とする。
【００１８】
本発明の上記電子放出型表示装置の製造方法において、熱ＣＶＤ法によりカソード電極上に電子放出素子を所定の温度で形成せしめると共に、前面板の蛍光体層のガス出し工程も併せて行なうことを特徴とする。
上記したように、前面板と背面板との封着後に電子放出素子を形成するので、前面板と背面板とにより囲まれた外囲器内の極限られた容積に反応ガスを流せば足りる。その結果、背面板を収容し密閉するチャンバーは必要なく、使用する有害なガス量も激減し、環境負荷が低減できるという特徴を有する。また、窒素雰囲気中でのガラスフリットの熱工程は、炭素系材料を形成する前に行われるため、窒素雰囲気中で行う必要がなく、プロセスの短縮化、設備の低コストが可能となる。
【００１９】
また、前面板と背面板との封着後に大気と接触しない環境で電子放出素子を形成しチップオフするので、得られた電子放出素子が大気に触れることもなく、安定した良品位の電子放出素子を得ることができる。
さらに、電子放出素子の形成時に蛍光体層のガス出し効果が併せて期待できる為、プロセスの短縮化、表示装置の長寿命化が達成できるという特徴を有する。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図４〜６において、図１〜３と同じ構成要素は同じ符号で示す。
図４は、本実施の形態に係わる表示装置製造方法において用いる背面板の作製工程を説明するためのものであり、背面板の模式的断面図である。ガラス基板１上に、スパッタ法や蒸着法等によってクロムなどの金属のカソード電極（母線）３が形成されている。このカソード電極上にスパッタ法や蒸着法等によって絶縁層５が形成され、さらにその上にスパッタ法や蒸着法等によってクロムなどの金属のゲート電極（母線）６が形成されている。これらの絶縁層５及びゲート電極６はパターニングされたものであり、そしてパターニングにより剥き出しになった、絶縁層５とゲート電極６との開口部の底部に位置するカソード電極３上には触媒層４が形成されている。ガラス基板１にはその厚さ方向に貫通穴があけられ、この貫通穴には吸気チップ管１７に加えて排気チップ管１８がそれぞれ取り付けられている。
【００２１】
本実施の形態では背面板の構成として上記の例を説明したが、金属カソード電極３上に金属触媒層４が形成されている構造であればよく、ゲート電極や絶縁層を有する構造に限定されるわけではない。
図５は、封着工程を説明するために、表示装置の構成を模式的に示す断面図である。前面板と図４に示す背面板とをスペーサ１３をはさんで張り合わせて接合する。本実施の形態では、この前面板は、ガラス基板１４上にスパッタ法や蒸着法等によって形成されたアノード電極１５と、その上に印刷法等で塗布された蛍光体層１６とから構成されている。スペーサ１３はガラス製でもセラミックス製等でもよく、特に材質については限定されない。
【００２２】
上記封着工程は、例えばガラスフリットにバインダーを混ぜた封着材を、背面板とスぺ一サ１３との間、及び前面板とスペーサ１３との間に塗布して付着せしめ、その後、４００〜４６０℃で焼成することにより行われる。この焼成の段階では、電子放出素子は形成されていないので、その特性を損なう恐れはなく、窒素雰囲気中で焼成する必要もない。
図６は、上記封着工程後に熱ＣＶＤ法で電子放出素子８を形成して得られる表示装置を説明するために、その製造装置の断面を模式的に示した図である。試料台７上に上記のようにして封着した表示装置をセットする。その際、吸気チップ管１７及び排気チップ管１８のそれぞれを試料台７に設けた貫通穴を通して吸気口１０及び排気口１１に取り付ける。
【００２３】
次いで、ランプ９等の加熱手段を用いて、表示装置を、例えば、５００〜６００℃の所定の温度に設定し、５００〜６００℃に加熱された原料ガスを吸気口１０から導入し、触媒層４の触媒作用によりカソード電極３上に電子放出素子８を形成する。この原料ガスの導入量は、封止された外囲器の内容積に見合った量で足りるので、従来の方法と比べて使用する原料ガスの少量化が可能である。また、使用する有害な原料ガスが少量化されることで、環境負荷の低減及び安全装置の小型化も可能となる。
電子放出素子として、例えば、カーボンナノファイバー等の炭素系材料からなる素子を、熱ＣＶＤ法によりカソード電極上に形成することが好ましい。
【００２４】
上記電子放出素子８を形成する際には、触媒を用いて原料ガスを例えば約５００℃で化学反応させているが、この反応温度への昇温手段も小型化が可能となる。
上記電子放出素子形成工程により電子放出素子８がカソード電極３上に形成される。電子放出素子８形成後は、原料ガスの導入を止め、表示装置内の温度を蛍光体層１６がガスを放出する温度に保って、ガス放出を行う。排気口１１からの排気はそのまま高真空まで排気し、温度を下げた後に吸気チップ管１７、排気チップ管１８ともチップオフする。よって、表示装置は、外観上、２箇のチップオフ形状を有する。
上記したように、本実施の形態の電子放出素子は、熱ＣＶＤ工程後、そのまま排気し、チップオフすることにより形成できる。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によれば、前面板と背面板との封着工程後に背面板上に電子放出素子を形成するため、従来の製造装置に比べ製造装置の小型化によるコストの低減化及び使用ガス量の低減に伴う安全性の向上が可能である。また、ガラスフリットによる熱工程が窒素雰囲気中である必要がなく、チップオフ前の電子放出素子形成工程時に前面板の蛍光体層のガス出しも行えるので、ガラスフリットの熱工程、蛍光体のガス出し工程及びチップオフ時の排気工程プロセスの短縮化が図れる。さらに、大気に接することなく電子放出素子を得ることができるので、表示装置の安定化、長寿命化もにつながる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来技術における電子放出素子作製前の背面板構造を模式的に示す断面図。
【図２】従来技術における電子放出素子作製工程を説明するために、熱ＣＶＤ装置内に背面板を載置した構成を模式的に示す断面図。
【図３】従来技術における封着工程を説明するための表示装置の構成の模式的断面図。
【図４】本発明の実施の形態に関わる封着工程前の背面板構造を模式的に示す断面図。
【図５】本発明の実施の形態に関わる封着工程を説明するための表示装置の構成の模式的断面図。
【図６】本発明の実施の形態に関わる電子放出素子作製工程を説明するために、表示装置の構成を模式的に示す断面図。
【符号の説明】
３  カソード電極                    ４  触媒層
５  絶縁層                          ６  ゲート電極
８  電子放出素子                  １２  チャンバー
１３  スペーサ                      １５  アノード電極
１６  蛍光体層                      １７  吸気チップ管
１８  排気チップ管
【図１】
2005005076.tif 000003
【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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