(57)【要約】【課題】ＦＥＤ（フィールドエミッションディスプレイ）において、カソード基板に形成される排気孔に起因するフォト工程の不良を対策する。【解決手段】カソード基板１に形成される排気孔１０に対し、カソード基板１がフォト工程を経る間は穴１０１のみを形成しておく。なお、１０３は面取りである。したがって、フォト工程の間はカソード基板１の膜が形成される側はフラットである。全てのフォト工程が終了した後、孔１０２を形成して排気孔１０を貫通孔とする。このような構成とすることによって、フォト工程において、レジストが排気孔１０に溜まって種々の不良を引き起こすことを防止できる。また、排気孔１０付近に金属膜の残渣等が生じないために、表示装置の耐電圧を向上させることが出来る。【選択図】図５
2009043437.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には貫通孔が形成され、前記貫通孔は前記カソード基板の深さ方向に異なった径を有し、前記孔の断面は、前記カソード基板の前記アノード基板と対向する側の面に形成された孔のほうが、前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面に形成された孔よりも小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項２】
前記カソード基板板厚をＴ１とし、前記カソード基板の前記アノード基板と対向する側の面に形成された孔の深さをＴ２としたとき、Ｔ２≦０．５Ｔ１であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項３】
前記貫通孔は前記表示装置を真空に排気するための排気孔であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項４】
前記カソード基板のアノード基板と反対側に形成された孔の断面形状は円錐台であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項５】
前記カソード基板のアノード基板と反対側に形成された孔の断面形状は円錐台であり、前記円錐台の頂部の径は前記カソード基板の前記アノード基板の側に形成された孔の径よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項６】
前記カソード基板のアノード基板と反対側に形成された孔の断面形状は円錐台であり、前記円錐台の頂部の径は前記カソード基板の前記アノード基板の側に形成された孔の径と同一であることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項７】
前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面に形成された孔には面取りが形成されていることを特徴とする請求項１に記載の表示装置。
【請求項８】
電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加され、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成されたアノード基板を備え、内部が真空に保持される表示装置であって、
前記カソード基板には貫通孔が形成され、前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面で前記貫通孔を含む部分には真空気密を保って箱部が形成され、
前記カソード基板に形成された貫通孔は前記カソード基板の深さ方向に異なった径を有し、前記貫通孔の断面は、前記カソード基板の前記アノード基板と対向する側の面に形成された孔のほうが、前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面に形成された孔よりも小さいことを特徴とする表示装置。
【請求項９】
前記箱部には前記表示装置の内部を真空に排気するための排気孔が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１０】
前記箱部には前記表示装置に陽極電圧を供給するための高電圧導入端子が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１１】
前記高電圧導入端子には前記アノード基板と導通するためのコンタクトスプリングが接続され、前記コンタクトスプリングは前記カソード基板に形成された前記貫通孔を通ることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１２】
前記箱部には前記表示装置を真空に保つためのゲッタが設置されていることを特徴とする請求項８に記載の表示装置。
【請求項１３】
電子放出源がマトリクス状に形成されたカソード基板と、前記カソード基板と対向し、アノード電圧が印加されたアノード基板を備え、前記電子放出源と対応する場所に蛍光体が形成され、内部が真空に保持される表示装置の製造方法であって、
前記カソード基板がフォト工程を経る間は前記カソード基板の前記アノード基板と対向する面はフラットであり、前記カソード基板の前記アノード基板と反対側の面には穴が形成され、
前記カソード基板に対して前記フォト工程が終了した後は前記カソード基板の前記穴部にさらに別な孔を形成して貫通孔とすることを特徴とする表示装置の製造方法。
【請求項１４】
前記カソード基板の前記貫通孔の前記穴部の径は、フォト工程が終了した後に形成される別な孔の径よりも大きいことを特徴とする請求項１３に記載の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、内部を真空にし、背面基板に電子源をマトリクス状に配置し、前面基板に対応する蛍光体を配置したフラット型表示装置に係り、該表示装置の耐電圧特性の向上、および製造歩留まりの向上を可能にする技術に関連する。
【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、省スペース、軽量等の観点から平面型画像表示装置の需要が拡大している。液晶表示装置、プラズマ表示装置等は３０インチ以上の大画面としてもそれほど大きな重量にならないこと等から、ＴＶ等の大型表示装置の分野でも需要が拡大している。
【０００３】
一方、２枚のガラス基板に挟まれた内部を真空にして、カソード基板上に電子源をマトリクス状に配置し、対向基板であるアノード基板上に蛍光体を配置したいわゆるフィールドエミッションディスプレイ（以後ＦＥＤという）の開発が進んでいる。ＦＥＤは電子源からの電子が蛍光体に射突して発光することによって画像を形成するもので、明るさ、コントラスト、動画特性等でブラウン管並の優れた性能を得ることが出来るので、将来のＴＶ用ディスプレイとして期待されている。
【０００４】
ＦＥＤは電子源から放出された電子を蛍光面に射突させることによって蛍光体を発光させるものであるから表示装置の内部は真空に保たなければならない。すなわち、表示装置は電子源が形成されているカソード基板と蛍光面が形成されているアノード基板を周辺でガラス枠等によってシールする。そして一般にはカソード基板に孔をあけ、この孔に排気管を接続することによって表示装置の内部を真空に排気する。そして、真空排気後、排気管をチップオフすることによって封止する。
【０００５】
このような、排気構造、あるいは封止方法を記載したものとして例えば「特許文献１」、「特許文献２」、「特許文献３」、「特許文献４」等がある。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−２０８０５１号公報
【特許文献２】特開平０９−３１２１３１号公報
【特許文献３】特開２００３−０６８１８５号公報
【特許文献４】特開平０９−２４５６４９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
表示装置の内部を真空に排気するためには、カソード基板あるいはアノード基板に排気のための孔を開けることは必須である。そしてこの孔は表示装置の構成上カソード基板に形成される。図３１（ａ）はＦＥＤのカソード基板１の概略模式図である。図３１（ａ）において、カソード基板１の線内は表示領域９５であり多数の電子源、走査線、データ信号線等が形成されている。表示領域の外側には排気孔１０が形成されている。排気孔の対角方向にはゲッタ用のゲッタ孔９が形成されている。図３１（ｂ）は図３１（ａ）のＡ−Ａ断面図であり、排気孔１０の断面を示す。ゲッタ孔９の断面も図３１（ｂ）と同様である。
【０００８】
これらのカソード基板１上に多数の電子源、走査線、データ信号線等を形成するために多くのフォト工程を必要とする。フォト工程は図３２に示すように、膜形成、レジスト塗布、露光、現像、エッチング、レジスト剥離が組みになった工程である。図３３はカソード基板１の形成プロセスにおいて、金属膜ＭＴを被着後、パターニングのためのレジスト膜２５０を塗布した時の排気孔１０付近の断面構造である。この場合、レジスト膜２５０は矢印ＣＯＡＴの方向に塗布されると仮定している。図３３に示すように、排気孔１０にレジスト膜２５０が入り込んでしまう。その後、このレジスト膜２５０を乾燥するためにカソード基板１を台ＴＡから取り出すと図３４に示すように、このレジスト膜２５０が孔の裏側に回りこみ、そのまま、乾燥される。
【０００９】
その後、レジスト膜２５０を現像するが、孔付近のレジスト膜２５０は厚く、現像によって完全には除去できず、図３５のように排気孔周辺にはレジスト膜２５０が残る。その後、メタル膜をエッチングすることによってメタル膜のパターニングをすることが出来るが、孔付近に残ったレジスト膜２５０のために、図３６に示すように、孔１０付近にメタルが残ってしまう。
【００１０】
孔１０付近にメタルが残るとこの部分を基点にスパークが生ずる。すなわち、ＦＥＤではカソード基板１とアノード基板の間に８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加されるために、導電性の残渣等が存在するとこれがスパークの起点になる。また、図３４に示すように、カソード基板１の裏側にレジストが回り込むと、次のフォト工程において、この裏側についたレジストのためにカソード基板１が台ＴＡから浮き上がってしまうという問題も生ずる。
【００１１】
以上の問題は排気孔１０について述べたが、ゲッタ孔９についても同様である。また、高電圧の導入のためにカソード基板１に孔を形成するような場合も同様である。また以上の問題点は陰極基板１を例にとって説明した。しかし、陽極基板２に孔を開ける場合も同様である。陽極基板も赤、緑、青の蛍光体やブラックマトリクス等を形成するために多くのフォト工程を必要とするからである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は以上のような問題点を解決するものである。すなわち、カソード基板がフォト工程を経る間はカソード基板の電子源等が形成される面はフラットな面にしておく。そして、カソード基板の外側で、排気孔等が形成される部分には貫通しない穴を予め開けておく。そして、全てのフォト工程が終わった後、前記穴部にさらに別な孔を形成して貫通孔とする。これによって、貫通孔が存在する場合のフォト工程の問題点を解決することが出来る。
【００１３】
フォト工程が終了した後、カソード基板に対して貫通孔を形成することになるので、工程中にガラス屑が生ずることになる。この問題に対してはカソード基板に予め形成しておく穴を大きく、かつ深くしておくことによって、工程中におけるガラスの削り量を小さくすることが出来る。カソード基板に予め形成しておく穴と工程中でこの穴部にさらに形成される開口孔の関係は色々な形状をとることが出来る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、カソード基板がフォト工程を経る間はカソード基板に膜が形成される面はフラットであるから、フォト工程において、レジストが貫通孔に入り込むことに原因する金属膜の残渣等を防止することが出来る。また、カソード基板に予め開けておく穴の径と深さを、フォト工程が終了した後に形成する孔の径と深さよりも大きくすることによって工程中におけるカラス屑の発生を最小限に抑えることが出来る。
【００１５】
本発明によれば、フォト工程において貫通孔部におけるレジストの溜まり、あるいは周り込みを防止することが出来るので、フォト工程における不良を防止することが出来る。したがって、表示装置の製造歩留まりを上げることが出来る。また、本発明によれば、貫通孔付近における金属膜等の残渣を防止することが出来るので、表示装置におけるスパークの発生を防止でき、耐電圧を向上させることが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の最良の形態を実施例の図面を参照して詳細に説明する。
【実施例１】
【００１７】
図１は本発明の第１の実施例を示す平面図である。図２は図１の側面図である。図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図４は図１のＢ−Ｂ断面図である。図１〜図４を参照して本実施例にかかるＦＥＤの構造を説明する。図１において、カソード基板１の上には封着部３を介してアノード基板２が設置されている。カソード基板１上には横方向には走査線１１が、縦方向にはデータ信号線１２が延在している。走査線１１には走査線端子５１から、データ信号線にはデータ信号線端子５２を介して外部から信号が供給される。走査線１１とデータ信号線１２の交差部付近には電子源１４が配置されている。したがって、多数の電子源１４がマトリクス状に配列されている。電子源としては、いわゆるＭＩＭ方式、ＳＥＤ方式、Ｓｐｉｎｄｔ方式等種々のもが開発されているが、いずれの電子源も本発明に適用可能である。本実施例では電子源の例としてＭＩＭ方式の電子源を用いている。
【００１８】
カソード基板１とアノード基板２と周辺を囲む封着部３の内部は真空に保たれる。したがって、大気圧によってアノード基板２、カソード基板１が撓み、カソード基板１とアノード基板２の間隔が確保できなくなる。あるいは、カソード基板１またはアノード基板２が破壊してしまう。これを避けるために、カソード基板１とアノード基板２との間にスペーサ４が設置される。このスペーサ４はセラミックスまたはガラスで形成され、画像形成の妨げにならないように一般的には走査線上に設置される。
【００１９】
アノード基板上には電子ビームの射突によって光を発する赤、緑、青の蛍光体が電子源に対応して形成されている。蛍光体の周囲にはブラックマトリクス（ＢＭ）が形成されており、画像のコントラスを向上させる。ブラックマトリクスを覆ってＡｌによるメタルバクが形成されている。メタルバック２５には高電圧が印加され、カソードから出射する電子ビーム１５を加速して赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３に射突させる。
【００２０】
電子ビーム１５によって蛍光体から光を発生させるためには電子ビーム１５はある程度のエネルギーをもっていなければならないので、アノード基板２のメタルバック２５には８ＫＶから１０ＫＶの高電圧が印加される。本実施例では高電圧導入端子はカソード基板１側に設けられ、コンタクトスプリングを介してアノード基板２に高電圧が供給される。図１おいて、コンタクトスプリングとアノード基板２が接触するアノード端子が表示装置のコーナー部に形成されている。表示装置の内部は真空に保たなければならないので、図１における表示装置のコーナー部に排気のための排気孔１０が形成されている。
【００２１】
図２は図１をＣ方向から見た側面図である。図２において、カソード基板１とアノード基板２は封着部３を介して所定の距離を持って対向している。カソード基板１のほうが端子５等が設置される分大きく形成されている。カソード基板１の下には、排気管８、高電圧導入ボタン６０を取り付けるための排気基板６が取り付けられている。排気基板６は排気基板封着部７を介してカソード基板１に取り付けられている。図２では排気基板６には表示装置の内部を真空にするための排気管８がチップオフされた状態で描かれている。排気管８の近くに高電圧導入ボタン６０が取り付けられている。
【００２２】
図３は図１のＡ−Ａ断面図である。図３において、データ信号線１２が紙面と垂直方向に延在している。本実施例ではこのデータ信号線１２の上に電子源１４が形成されている。絶縁膜１３を介して走査線１１がデータ信号線１２と直角方向に形成されている。図３において、走査線１１は封着部３の外部に延在している。走査線１１の上にはカソード基板１とアノード基板２との距離を保つためのスペーサ４が設置されている。スペーサ４は固着材４１によってカソード基板１側では走査線上に、アノード基板側ではメタルバック２５に固着されている。このスペーサ４には１０８から１０９Ω程度の導電性が与えられ、カソードとアノードとの間にわずかに電流を流すことによってスペーサ４の帯電を防止している。
【００２３】
アノード基板側では、電子源１４に対応する場所には、赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３が配置され、この赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３は電子ビーム１５に射突されることによって発光し、画像が形成される。赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３の間はＢＭ２４で充填され、画像のコントラスの向上に寄与する。ＢＭ２４は例えば、クロムおよび酸化クロムの２層構造になっている。赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３およびＢＭ２４を覆ってＡｌによるメタルバック２５が形成されている。メタルバック２５には約８ＫＶから１０ＫＶ程度の高電圧が印加され、電子ビーム１５を加速する。加速された電子ビーム１５はメタルバック２５を突き抜けて赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３に射突し、赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３を発光させる。
【００２４】
表示装置の内部を真空に保つために、枠部材３１と封着材３２によってカソード基板１とアノード基板２がシールされている。カソード基板１の厚さおよびアノード基板２の厚さは３ｍｍ程度である。また、カソード基板１とアノード基板２との距離は約２．８ｍｍ程度であり、表示装置の内側は高電界となっている。
【００２５】
図４は図１のＢ−Ｂ断面を示す模式図である。図４において、カソード基板１上には横方向にデータ信号線１２が延在している。データ信号線１２と直角に走査線１１が紙面の法線方向に延在している。走査線１１は多層構造となっている。配線抵抗を減らすためである。走査線と走査線の間のデータ信号線１２の上には電子源１４が配置されている。電子源１４はデータ信号線１２が下部電極、トンネル絶縁膜を介して走査線１１と電気的に接続する上部電極によって構成される。
アノード基板２には赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３が形成され、蛍光体と蛍光体の間はＢＭ２４によって覆われている。蛍光体およびＢＭ２４を覆ってＡｌをスパッタリングすることによって、メタルバック２５が形成される。メタルバック２５には約８ＫＶから１０ＫＶの高電圧であるアノード電圧が印加されている。このアノード電圧によって電子源１４から放出された電子ビーム１５は加速される。電子源１４から放出された電子ビーム１５はメタルバック２５を突き抜けて赤蛍光体２１、緑蛍光体２２、青蛍光体２３に射突することによってカラー画像が形成される。電子ビーム１５は電子源１４から放出されると広がるが、蛍光面上では、各蛍光体よりも若干大きくなるように設計されている。
【００２６】
アノード基板２とカソード基板１の距離を保つために、図３で説明したように、スペーサ４が設置される。スペーサ４はカソード基板１上の走査線１１とアノード基板上のメタルバック２５の間に設置される。この位置であれば、スペーサ４が画像形成の妨げにならない。
【００２７】
図５は図１のＣ‐Ｃ断面図である。図５において、カソード基板１には排気孔１０が形成されており、この排気孔１０を通して表示装置の排気あるいは高電圧の供給が行なわれる。カソード基板１の排気孔１０を覆って排気基板６が排気基板用封着部７を介して設置され、表示装置の内部を真空に保つ。排気基板用封着部７はカソード基板１とアノード基板２の封着部３と基本的な構成は同じである。すなわち、排気基板用枠体７１が封着材３２を介してカソード基板１およびアノード基板２と封着されている。
【００２８】
高電圧導入ボタン６０が封着材３２によってカソード基板１にとりつけられ、外部と気密を保っている。この封着材３２にはフリットガラスが用いられる。高電圧導入ボタンにはＦｅ−Ｎｉ合金が用いられる。Ｆｅ−Ｎｉ合金の成分比は封着材３２と熱膨張係数を合わせるように選定される。高電圧導入ボタン６０にはコンタクトスプリング５０がスポット溶接される。コンタクトスプリング５０はインコネルによって形成されるが、インコネルはＦｅ−Ｎｉ合金と容易にスポット溶接を行うことが出来る。
【００２９】
コンタクトスプリング５０が湾曲することによる曲げ応力によって、コンタクトスプリング５０が適切な力によってアノード基板２に形成されたメタルバック２５に接触する。本実施例でのコンタクトスプリング５０の接触圧は約１０ｇである。コンタクトスプリング５０のコンタクト部は球面等の適切な曲面となっており、メタルバック２５と安定に接触をとれるように形成されている。コンタクトスプリング５０の材料は耐熱性等を考慮してインコネルが使用され、厚さは０．１ｍｍである。
【００３０】
アノード基板２にはコンタクトスプリング５０と接触するためのアノード端子２６が形成されている。アノード端子２６には比較的大きな電流が流れるために、信頼性が重要である。本実施例ではアノード端子２６部分の構造は次のようになっている。アノード基板上にはクロムと酸化クロムのＢＭ２４が形成され、これを覆ってＡｌによるメタルバック２５が形成されている。これは画面の有効面と同じ構成である。本実施例ではメタルバック２５の上に、アノード端子２６として導電膜が厚さ１０μｍから３０μｍで形成される。本実施例では導電膜は銀ペーストを印刷によって塗布し、その後、焼成することによって形成される。この導電膜の焼成は特別なプロセスを設ける必要は無く、例えば、スペーサ４を固着するときの焼成プロセスと同時に行なえばよい。
【００３１】
銀ペーストは直径１μｍから数μｍの銀粒子を粘度の高い有機溶媒に分散させたものである。焼成後、銀粒子同士がつながることによって導電性を持つことになる。導電膜はある程度の抵抗を持ったほうが良い場合もある。このような場合は通常の銀ペーストにさらにフリットガラス用のペーストを混合して抵抗を調整することができる。なお、導電膜の材料としては、銀ペーストに限る必要は無く、Ｎｉ粒子を分散させたＮｉペースト、Ａｌ粒子を分散させたＡｌペースト等を用いることもできる。また、バインダによって結合した黒鉛膜を用いることも出来る。この場合の黒鉛はグラファイトが好適である。黒鉛膜の抵抗は、例えば、黒鉛にベンガラ（酸化鉄）を混合することによって調整することができる。
【００３２】
導電膜を１０μｍから３０μｍと厚く形成することによって、コンタクトスプリング５０と導電膜の接触を安定に行なうことができる。すなわち金属膜であれば、コンタクトスプリング５０と金属膜とは点接触となり、この点接触部分に電流が集中して導電膜が破壊する危険が大きいが、本実施例のような導電膜であれば、導電膜とコンタクトスプリング５０とは金属膜の場合と比較して接触面積を大きくとることができ、面接触に近い状態となり、接触が安定する。また、本実施例のような導電膜であれば、金属に比べて抵抗が大きいため、コンタクト部に大電流が流れることを抑止することができる。この点からも接触による導通の安定性を向上することが出来る。
【００３３】
排気基板６には排気基板排気孔８１が形成され、この排気基板排気孔８１には排気管８が封着材３２としてのフリットガラスを介して設置される。排気管８を通して表示装置の内部が真空排気され、その後、排気管８はチップオフされて表示装置の内部は真空に保持される。図５は排気管８がチップオフされた状態を示している。
【００３４】
図５における排気孔１０は大孔１０１、小孔１０２、面取り部１０３に分かれている。排気孔１０をこのような形状としたのは、本発明の課題で述べたような問題点を解決するためである。すなわち、カソード基板１に対してフォト工程が加えられる間は排気孔を貫通孔とせず、フォト工程が終わったあと排気孔を貫通孔とする。このようにすることによってカソード基板１に対してフォト工程が加えられているときに、フォトレジストが排気孔にたまるのを防止することが出来る。一方、フォト工程が終わった後にガラス基板に貫通孔を形成するとガラス屑が発生するために、工程を汚染するので、ガラス屑の発生は極力少ないほうがよい。そこで、カソード基板１に膜が形成される側は、フォト工程が加えられる間はフラットにしておき、カソード基板１に膜が形成されない側には比較的大きな穴を形成しておく。こうすることによって工程中におけるガラス屑の発生を少なくすることが出来る。
【００３５】
図６はカソード基板１にフォト工程が加えられる期間における、排気孔が形成されるべき部分の断面図である。図６において、カソード基板１の膜が形成される面１００１の側はフラットである。一方、カソード基板１の膜が形成されない面１００２には孔径φＡの比較的大きな穴１０２が形成されている。穴１０２には面取り１０３が形成されている。
【００３６】
図７はカソード基板１のフォト工程が終わったあと、カソード基板１に孔径φＢの貫通孔が形成された時の断面図である。ここで、φＢ≦φＡである。φＡをφＢよりも大きく形成するのは、カソード基板１のフォト工程が終わったあと、貫通孔φＢを形成する際に、φＡとφＢとの中心が多少ずれてもφＢを容易に形成できるようにするためである。
【００３７】
図６における穴１０１を形成した後のガラスの厚さＴ２はガラスの強度が許容できる範囲で小さくするのが良い。フォト工程が終わったあと、カソード基板１に貫通孔１０２を形成する際、ガラス屑の発生を極力抑えるためである。カソード基板１の厚さをＴ１としたとき、Ｔ２／Ｔ１≦０．５、より好ましくはＴ２／Ｔ１≦０．３とするのが良い。
【００３８】
図６または図７における面取り部１０３は例えば、Ｃ０．１ないしＣ１．０程度で、ガラス欠けの発生を防止することが主な目的である。また、このような面取りを行なうことによって、表示装置が完成した後、穴１０１の端部に電界が集中してスパークの原因となることを防止することが出来る。
【００３９】
図８から図２０を用いて本発明を実施するプロセスを説明する。データ信号線１２はＭＩＭ電子源においては下部電極となっているために、以下の説明ではデータ信号線１２の代わりに下部電極という言葉を用いる。先ず、図８に示したように、カソード基板１上に下部電極１１０用の金属膜を成膜する。下部電極１１０の材料としてＡｌ系材料を用いる。Ａｌ系材料を用いるのは、陽極酸化により良質の絶縁膜を形成できるからである。ここでは、Ｎｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は６００ｎｍとした。
【００４０】
成膜後はパターニング工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極１１０を形成した(図９)。下部電極１１０の電極幅は画像表示装置のサイズや解像度により異なるが、そのサブピクセルのピッチ程度、大体１００〜２００ミクロン程度とする。この電極は幅の広い簡易なストライプ構造のため、レジストのパターニングは安価なプロキシミティ露光や、印刷法などで行うことができる。
【００４１】
また、下部電極１１０は陰極基板の最下層膜であり、その上に種々の膜を積層するため、端面はテーパー状に加工することが望ましい。そこでエッチング液はリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。硝酸の比率を高めることによりエッチング中のレジスト後退を促進し、加工端面をテーパー状に仕上げることができる。
【００４２】
次に、電子放出部を制限し、下部電極１１０エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層１４０と、絶縁層１２０を形成する。まず、図１０に示した下部電極１１０上の電子放出部となる部分をレジスト膜２５０でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化して保護絶縁層１４０とする。化成電圧を２００Ｖとすれば、厚さ約２８０ｎｍの保護絶縁層１４０が形成される。その後、レジスト膜２５０を除去して残りの下部電極１１０の表面を陽極酸化する。例えば、化成電圧を４Ｖとすれば、下部電極１１０上に厚さ約８ｎｍの絶縁層（トンネル絶縁層）１２が形成される（図１１）。
【００４３】
次に、層間膜（層間絶縁膜）と、上部電極１３０への給電線となる上部バス電極１７０となる金属膜を例えばスパッタリング法等で成膜する（図１２）。層間膜としては、例えばシリコン酸化物やシリコン窒化膜などを用いることができる。ここでは、シリコン窒化膜１５０とシリコン膜１６０の積層膜を用い膜厚はそれぞれ２００ｎｍと３００ｎｍとした。このシリコン窒化膜１５０は、陽極酸化で形成する保護絶縁層１４０にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極１１０と上部バス電極１７０間の絶縁を保つ役割を果たす。またシリコン膜１６０は、後ほど上部バス電極１７０の側面にアンダーカット１９０を形成し、上部電極１３０を分離するために用いる。
【００４４】
上部バス電極１７０となる金属膜をスパッタリング等で成膜する。上部バス電極１７０は走査電極として用いるため、データ電極となる下部電極１３より抵抗が低い必要があり、ここでは比抵抗の低い純Ａｌを用い、膜厚は配線抵抗を低減するため、４．５μｍとした。
【００４５】
次に上部バス電極１７０の加工を行う。上部バス電極１７０は下部電極１１０とは直交し、電子放出部の横に配置する。エッチングは例えばリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる（図１３）。
【００４６】
続いて上部バス電極１７０とトンネル絶縁層１３の間のフィールド絶縁膜１４上の層間膜にスルーホールを開口する。エッチングは、例えばＣＦ４やＳＦ6を主成分とするエッチングガスを用いたドライエッチングによって、シリコン窒化膜１５０とシリコン膜１６０を同時にエッチングして行うことができる（図１４）。
【００４７】
続いて、上部バス電極と上部電極を電気的に接続する部分となるコンタクト電極用の金属膜をスパッタで形成する。コンタクト電極用の金属膜は、下部電極と同様にＮｄを２原子量％ドープしたＡｌ−Ｎｄ合金を用いた。成膜には、例えば、スパッタリング法を用いる。膜厚は３００ｎｍとした（図１５）。
【００４８】
続いて、コンタクト電極１８０の加工を行う（図１６）。コンタクト電極１８０は下部電極１１０と同様にテーパー加工するため、エッチング液はリン酸、酢酸、硝酸の混合水溶液でのウェットエッチングを用いる。硝酸の比率を高めることによりエッチング中のレジスト後退を促進し、加工端面をテーパー状に仕上げることができる。
【００４９】
加工形状は図１６に示すように、トンネル絶縁層１３側の端面はスルーホール内を交差するようにし、トンネル絶縁層１３と反対側の端面は上部バス電極１６上になるようにする。スルーホール内にコンタクト電極１８０の端面を形成することで、コンタクト部をフィールド絶縁膜１４上に形成することができ、この後形成する上部電極１３０をシリコン窒化膜１５０とシリコン膜１６０の段差を経ずに上部バス電極１６からフィールド絶縁層１４まで下ろすことが可能である。したがって、上部電極１３０の段切れを防止することが可能である。
【００５０】
続いて、層間膜のシリコン膜１６０をシリコン窒化膜１５０に対して高い選択比でドライエッチングすることにより、上部バス電極１７０の反対側の側面下にアンダーカット１９０を形成する（図１７）。ドライエッチは、ＣＦ４とＯ２の混合ガス、またはＳＦ6とＯ２の混合ガスにより行った。これらのガスはＳｉとＳｉＮをともにエッチングするが、Ｏ２の比率を最適化（例えばＣＦ４：Ｏ２＝２：１）することにより、Ｓｉのエッチング選択比を高めることができる。このアンダーカット１９０は後ほど上部電極１３０を成膜した際に上部電極１３０を各上部バス電極１７０（各走査線）毎に分離する機能を持つ。
【００５１】
続いて、電子放出部上のシリコン窒化膜１５０を加工し、電子放出部を開口する。エッチングは、例えばＣＦ4やＳＦ6を主成分とするエッチング剤を用いたドライエッチングによって行うことができる（図１８）。
【００５２】
この後、図１９に示すように、カソード基板１全体にレジスト２５０を塗布する。レジジスト２５０は基板全体に塗布するために、図１９における平面図にはレジスト２５０の層は省略されている。Ａ−Ａ'  断面図および、Ｂ−Ｂ'  断面図が基板全体にレジストが塗布された状態を示している。基板全体にレジストを塗布した後、カソード基板１の排気孔に対して図２０に示すように、貫通孔１０２を形成する。貫通孔１０２を形成するときにガラス屑１０５が飛散するが、このガラス屑１０５は図２０に示すようにレジスト２５０の上に飛散することになる。そして、貫通孔１０２を形成した後、レジスト２５０を除去することによってガラス屑１０５も同時に除去されることになり、ガラス屑１０５による表示装置の品質への影響を防止することが出来る。
【００５３】
次に、図２１に示すように、上部電極１３０の成膜をスパッタ法等で行う。上部電極１３０としては、ホットエレクトロンの透過率の高い８族の白金族、１ｂ族の貴金属が有効である。特にＰｄ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｏｓ、Ａｕ、Ａｇやそれらの積層膜などが有効である。ここでは例えばＩｒ、Ｐｔ、Ａｕの積層膜を用い、膜厚比を１：３：３とし、膜厚は例えば３ｎｍとした。上部電極の形成は膜をスパッタリングによって形成するのみであり、フォト工程は用いない。
【００５４】
このように、陰極基板の全てのフォト工程が終了した後に排気孔１０の貫通孔１０２を形成することによって、貫通孔が存在した場合のフォト工程におけるレジスト２５０の溜まりによる製造歩留まりの低下、表示装置における耐電圧の劣化を防止することが出来る。また、電子放出特性に対して大きな影響のある上部電極を形成する前に貫通孔１０２を形成することによって、ガラス屑１０５を防止するレジスト２５０による上部電極への影響を無くすことが出来る。
【００５５】
以上の説明はカソード基板１に形成された排気孔１０について説明した。しかし、貫通孔が排気孔１０のみでなくゲッタ孔９であった場合、あるいは、高圧導入のための貫通孔であった場合も同様な構成およびプロセスが適用できることは言うまでも無い。そして、これらの貫通孔はプロセス中で同時に加工することが出来る。なお、貫通孔がゲッタ孔９であるとした場合、図５におけるカソード基板１、排気基板６、排気基板用枠体７１で囲まれた部分にはゲッタが設置される。この空間にはゲッタと同時に排気基板排気孔８１、あるいは高電圧導入導入ボタン６０等を設置することも出来る。また、排気孔１０等がアノード基板２に形成されている場合も同様である。すなわち、アノード基板２も蛍光面の形成等でフォト工程を使用するからである。
【実施例２】
【００５６】
本発明における排気孔１０の形状は実施例１で説明した形状のほかにも色々な形状をとることが出来る。図２２および図２３は排気孔の他の例である。図２２は基板に対して
予め形成しておく孔１０１が円錐台の場合である。貫通していないガラスの板厚Ｔ２は実施例と同様、ガラスの強度が許す限り薄いほうが良い。また、図２３に示すように、孔１０１の径φＡよりも貫通孔１０２の径φＢを小さくすることによって孔１０１と孔１０２の中心が一致しなくとも余分なガラス屑を発生することが無くなる。
【００５７】
図２４および図２５は排気孔１０のさらに他の例である。本実施例形態と図２２および図２３の実施形態との差は、本実施形態では孔１０１の径と孔１０２の径が一致していることである。本実施形態においては、孔１０１が円錐台になっているので、孔１０１と孔１０２との中心が一致しなくとも、ガラス屑の量は抑えることが出来る。また、ガラスの薄い部分Ｔ２の部分を無くす、あるいは少なくすることが出来るのでガラスの薄い部分の欠け等を防止することが出来る。
【００５８】
図２６と図２７は排気孔１０のさらに他の例である。本実施形態は図２２および図２３の実施形態と似ているが、本実施形態では孔１０１に対して面取り部１０３を設けている。この面取り部によって、孔１０１部の端部の欠けに対してより安全になる。さらに、図５に示したように、排気孔１０が高圧導入のためのコンタクトスプリング５０等の挿入口を兼ねる場合はコンタクトスプリング５０等をより安全に導入することが出来る。
【００５９】
図２７と図２８は排気孔１０のさらに他の例である。以上説明した色々な排気孔の形状は貫通孔１０２の端部が直角でシャープであるということである。このようなシャープな端部が存在するとこの部分を基点にスパークが起こり易い。さらに、貫通孔１０２を形成した後、板厚がＴ２と、薄い部分が存在するために、この部分に欠けが生ずる恐れがある。図２７および図２８の実施形態はこのような問題点を解決することが出来る。
【００６０】
図２７において、穴１０１の径φＡは最終的な貫通孔の径と同じである。穴１０１の端部には面取り１０３が形成されている。この面取り１０３は実施例１等における面取りよりも大きく形成されている。この状態で実施例１で説明したようなフォト工程を含むプロセスを行なう。そして、フォト工程が終了したあと、図２９に示すような深さＴ２の円錐形の孔１０４を形成する。この孔１０４は面取り状に形成してもよい。
図２９の形状の特徴は、孔１０２において、実施例１等のような直角なエッジが存在していないために、この部分がスパークの起点になことを防止することが出来る。さらに、貫通孔１０２を形成した後も、板厚がＴ２である薄いガラス部分が存在しないために板厚が薄い部分のガラスの欠けを防止することが出来る。
【実施例３】
【００６１】
以上の実施例では１枚のガラス基板に１枚のカソード基板１が形成されている場合について説明した。製造コストを下げるために、大きなガラス基板に複数のカソード基板１を同時に製作する場合もある。この場合、同じサイズのカソード基板１を複数１枚のガラス基板に形成する場合もあるし、異なるサイズのカソード基板１を１枚のガラス基板に形成する場合もある。本発明はこのような場合に同様に適用することが出来る。
【００６２】
図３０は１枚のガラス基板９０にサイズの異なるカソード基板１を形成する場合である。図３０において、点線で囲まれた部分は異なるカソード基板１の表示領域９５である。表示領域９５の外側に排気孔１０が形成されている。図３０では排気孔１０は１枚のカソード基板１あたり２個形成されている。この排気孔１０は一部がゲッタ孔でもよいし、高圧導入のための孔であっても良い。また、排気孔１０は単数であっても３個以上であっても良い。
【００６３】
排気孔１０の形状は実施例１および実施例２で説明したいずれの形状も適用できることは言うまでも無い。図３０に示すように、大きなガラス基板に複数のカソード基板１を形成する場合は貫通孔も多数となるために、本発明の効果は顕著に現れる。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の実施例１を示す平面図である。
【図２】図１の側面図である。
【図３】図１のＡ−Ａ断面図である。
【図４】図１のＢ−Ｂ断面図である。
【図５】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図６】フォト工程終了前の排気孔付近のカソード基板断面図である。
【図７】フォト工程終了後の排気孔付近のカソード基板断面図である。
【図８】下部電極をカソード基板に被着した状態である。
【図９】下部電極をパターニングした状態である。
【図１０】下部電極を陽極酸化した状態である。
【図１１】下部電極にトンネル絶縁膜を形成した状態である。
【図１２】下部電極上に２層の絶縁膜と上部バス電極を被着した状態である。
【図１３】上部バス電極をパターニングした状態である。
【図１４】コンタクトホールを形成した状態である。
【図１５】コンタクト電極を被着した状態である。
【図１６】コンタクト電極をパターニングした状態である。
【図１７】シリコン膜をエッチングした状態である。
【図１８】シリコン窒化膜をパターニングした状態である。
【図１９】カソード基板全体にレジストとコートした状態である。
【図２０】カソード基板に貫通孔を形成した状態である。
【図２１】電子源に上部電極を形成した状態である。
【図２２】カソード基板に予め形成する穴の他の例である。
【図２３】図２２に貫通孔を形成した例である。
【図２４】カソード基板に予め形成する穴のさらに他の例である。
【図２５】図２４に貫通孔を形成した例である。
【図２６】カソード基板に予め形成する穴のさらに他の例である。
【図２７】図２６に貫通孔を形成した例である。
【図２８】カソード基板に予め形成する穴のさらに他の例である。
【図２９】図２８に貫通孔を形成した例である。
【図３０】基板に複数のカソード基板を形成する例である。
【図３１】従来例のカソード基板の斜視図である。
【図３２】フォト工程を示すフォローチャートである。
【図３３】排気孔付近のレジストの例である。
【図３４】レジストが基板背面に回りこんだ例である。
【図３５】レジストの現像残りの例である。
【図３６】孔付近に金属膜が残った例である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・カソード基板、２・・・アノード基板、３・・・封着部、４・・・スペーサ、５・・・端子、６・・・排気基板、７・・・排気基板封着部、８・・・排気管、９・・・ゲッタ孔、１０・・・排気孔、１１・・・走査線、１２・・・データ信号線、１３・・・絶縁膜、１４・・・電子源、１５・・・電子ビーム、２１・・・赤蛍光体、２２・・・緑蛍光体、２３・・・青蛍光体、２４・・・ブラックマトリクス、２５・・・メタルバック、２６・・・アノード端子、５０・・・コンタクトスプリング、６０・・・高電圧導入ボタン、８１・・・排気基板排気孔、１０１・・・大孔、１０２・・・小孔、１１０・・・下部電極、１２０・・・トンネル絶縁膜、１３０・・・上部電極、１４０・・・保護絶縁膜、１５０・・・シリコン窒化膜、１６０・・・シリコン膜、１７０・・・上部バス電極、１８０・・・コンタクト電極、１９０・・・アンダーカット、２５０・・・レジスト。
【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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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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【図３４】
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【図３５】
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【図３６】
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