图像显示装置的制作方法

专利名称：图像显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及使用电子发射器件的平板图像显示装置。
背景技术：
使用电子发射器件的常规已知平板图像显示装置包括如下这样的图像显示装置， 该图像显示装置包括彼此相对放置的电子源基板(背板)和对向基板(前板)，其中在电子源基板上形成大量电子发射器件，并且阳极和发光部件被安装在对向基板上。在该图像显示装置内，当在电子发射器件的栅电极与阴极电极之间施加电压时，从电子发射器件发射电子。发射的电子被定向到发光部件以发光。在这样做时，为了导致高强度发光，希望增加阳极电势与阴极-栅电极电势之间的差。然而，增加电势差在阳极和电子发射器件之间产生高电场，使得易于在阳极和电子发射器件之间发生放电。这种放电可能导致过大的电流流过电子发射器件，从而使得电子发射特性因电子发射器件而改变。日本专利申请特开No. 2006-209990公开了如下这样的技术，该技术在将放电电子发射器件的电子发射单元和与该放电电子发射器件相邻的电子发射器件的电子发射单元相连接地发生二次放电(电弧放电)时，通过使用附加电极阻断和吸收该二次放电，来防止该相邻器件损坏。采用日本专利申请特开No. 2006-209990中公开的技术，虽然通过放电产生的放电电流被附加电极吸收，但由于附加电极连接到与电子发射器件相连的扫描配线，放电电流还从附加电极流到与电子发射器件相连的扫描配线。这降低了电子发射器件的驱动电压，导致放电期间图像劣化。另外，采用日本专利申请特开No. 2006-209990中公开的技术，放置在绝缘层上的附加电极允许具有比绝缘层小的面积，并且因此不能被置于接近电子发射器件。这使得附加电极难以作为避雷装置，这继而使得不能减小由电子发射器件产生的放电。

发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种减少由电子发射器件产生的放电并且防止放电期间图像劣化的图像显示装置。为了实现该目的，根据本发明的一个方面，一种图像显示装置包括背板，所述背板具有多个信息配线、在与信息配线相交的方向上布置在信息配线之上的多个扫描配线、 沿着扫描配线布置在信息配线和扫描配线之间的绝缘层、以及多个电子发射器件，各电子发射器件电气连接到各信息配线以及电气连接到各扫描配线；以及前板，所述前板具有阳极电极和被从电子发射器件发射的电子照射的发光部件，并且所述前板与所述背板相对地布置，其中电子发射器件布置在彼此相邻的扫描配线之间，并且电气连接到相邻扫描配线中的一个扫描配线，相邻扫描配线中的另一个扫描配线通过贯穿所述绝缘层的接触孔电气连接到放电诱导电极，并且其中所述放电诱导电极的一个端部被所述绝缘层覆盖，并且放电诱导电极的另一个端部向着电子发射器件从所述绝缘层延伸出。
从而，可以有利地提供减少由电子发射器件产生的放电并且防止放电期间图像劣化的图像显示装置。从下文参考附图对示例实施例的描述，本发明的其它特征将变得清晰。


图IA是示出了适用于本发明的背板的例子的图。图IB是示出了适用于本发明的背板的例子的图。图IC是示出了适用于本发明的背板的例子的图。图2是示出了根据本发明的图像显示装置的图。图3是示出了根据本发明的图像显示装置中的各电极的电势的图。图4A--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4A--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4B--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4B--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4C--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4C--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4D--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4D--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4E--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4E--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4F--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4F--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4G--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4G--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4H--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图4H--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图41--1是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。
图41--2是示出了图IAUB和IC所示:背板的生产步骤的图。图5是示出了根据例子2的背板的图。图6是示出了根据例子3的背板的图。
具体实施例方式现在将参考附图详细描述本发明的优选实施例。可用于本发明的电子发射器件包括场发射型器件、MIM器件和表面传导型电子发射器件，其中尤其是从易于放电的角度出发，允许施加几千伏或更高电压的表面传导电子发射器件是适用的。(背板的配置)图IA到IC是示出了配备有根据本发明的电子发射器件的背板的实施例的示意图，其中图IA是平面图，图IB是沿着图IA中的线1B-1B取得的截面图，并且图IC是沿着图IA中的线1C-1C取得的截面图。通过在绝缘基板1上形成阴极电极5和栅电极4，基本地配置根据本发明的电子发射器件13。阴极电极5和栅电极4彼此平行地交替布置，并且互相相邻的阴极电极5和栅电极4彼此配对(图1A)。下面，从阴极电极5到配对的栅电极4的方向将被称为χ方向。 另外，垂直于χ方向并且平行于绝缘基板1表面的方向将被称为y方向。另外，垂直于χ方向和y方向两者的方向将被称为ζ方向。当在阴极电极5和栅电极4之间施加阈值电压或高于阈值电压的电压时，根据本发明的电子发射器件发射电子。通过施加在电极之间的脉冲电压的峰值和脉冲宽度控制发射的电子的数量。另一方面，由于在阈值电压或低于阈值电压时极少发射电子，因此在通过给X方向配线和y方向配线施加脉冲电压以便选择必要的电子发射器件的情况下，可以控制电子发射的量。栅电极4形成在堆叠在绝缘基板1上的第一绝缘层2和第二绝缘层3上，并且在其y方向侧的更靠近配对的阴极电极5的部分上具有突出部如(图1B)。另外，栅电极4的突出部如沿着栅电极4从更靠近配对的阴极电极5的一侧下降，并且到达端点4b。栅电极 4和其突出部如可以作为单个部件整体形成或作为分离的部件单独形成。另外，栅电极4 通过栅连接电极8与信息配线10电气连接(图1A)，并且当驱动电子发射器件13时，通过图3所示的信息配线10施加栅电势VG。阴极电极5形成在绝缘基板1上，并且在其y方向侧更靠近配对的栅电极4的部分上具有突出部图1B)。另外，阴极电极5的突出部fe从更靠近配对的栅电极4的一侧突出，中途沿着第一绝缘层2上升，并且到达端点恥。阴极电极的突出部的端点恥被放置成跨过微小间隙6面对配对的栅电极的突出部的端点4b。阴极电极5和其突出部fe可以作为单个部件整体形成或作为分离的部件单独形成。另外，阴极电极5通过阴极连接电极7与扫描配线12a电气连接(图1A)，并且当驱动电子发射器件13时，通过图3所示的扫描配线12a施加阴极电势V。。阴极电势V。低于栅电势Ve。因此，当驱动电子发射器件13时，栅电势Ve和阴极电势Vc之间的差分电势被施加到形成在阴极电极的突出部的端点恥和配对的栅电极的突出部的端点4b之间的间隙6。 因此，在间隙6中产生电场，在阴极电极的突出部的端点恥处产生电子。即，间隙6作为电子发射单元。附带地，例如如图IA所示，可以在每对阴极电极5和栅电极4中形成阴极电极的多个突出部fe和栅电极的多个突出部如。沿着y方向布置信息配线10，沿与信息配线10交叉的方向在信息配线10之上安装扫描配线12，并且绝缘层11通过经过信息配线10和扫描配线12之间而沿扫描配线12 设置(图1A)。可替换地，可沿着χ方向布置信息配线10，并且可沿着y方向布置扫描配线 12。提供了与信息配线10和扫描配线12电气连接的多个电子发射器件13。各电子发射器件13被置于彼此相邻的第一扫描配线1 和第二扫描配线12b之间(图1A)。放电诱导电极(discharge induction electrode)9由导电材料制成，并且在一端部覆盖有绝缘层11。放电诱导电极9的被绝缘层11覆盖的端部通过设置在绝缘层11中的接触孔与第二扫描配线12b电气连接(图1C)。这样旨在通过放电诱导电极9将放电产生的放电电流耗散到扫描配线12b。在放置在第一和第二扫描配线1 和12b之间的电子发射器件之中，放电诱导电极9的另一端暴露并且延伸到距第一电子发射器件13比距绝缘层 11更近的位置，在第一扫描配线1 被选择而第二扫描配线12b不被选择时该第一电子发射器件13被驱动。这样旨在将在阳极和电子发射器件之间产生的放电引导到放电诱导电极9，并且从而使得放电诱导电极9的暴露部放电。因此，本发明可以减少由电子发射器件产生的放电。附带地，放电诱导电极9的暴露部越大，由放电诱导电极9的暴露部产生的放电的比率越大，并且因此，减少由电子发射器件产生的放电的效果越好。当发生放电时，随着放电的进展出现阴极斑点(cathode spot)。阴极斑点是在放电期间出现的电子发射点，并且是来自阳极的放电电流的注入点(见J. Appl. Phys.， vol. 51,No. 3,1414(1980)).阴极斑点向较低电势侧移动。因此，如果在放电诱导电极9的暴露部上发生放电，阴极斑点从放电诱导电极9的暴露部向扫描配线12b移动。阴极斑点在去往扫描配线12b的途中到达绝缘层11的端部，但是被绝缘层11阻止超出绝缘层11的该端部。因此，阴极斑点停留在该端部。由于阴极斑点停留在该端部，放电诱导电极9由于被加热而熔化，并且可能断裂。因此，为了防止放电诱导电极9熔化和断裂，希望将放电诱导电极9配置为满足下列表达式(a)到(C)。Ee = PXCpX P XTm (a)Ea = RXI2Xt1(b)Ee > Ea(c)其中，P是放电诱导电极在从与配线的连接部位到面对该连接部位的端部的范围内的体积[m3]，Cp是放电诱导电极的定压比热(specific heat at constant pressure) [J/kgK]，P是放电诱导电极的密度Dig/m3]，Tm是放电诱导电极的熔点[K]，R是放电诱导电极在从与配线的连接部位到面对该连接部位的端部的范围内的电阻[Ω]，I是放电诱导电极的容许电流值[A]，并且、是流过放电诱导电极的放电诱导电流的持续时间[sec]。上面的表达式(a)到(c)的含义是放电诱导电极9熔化时消耗的能量Ee大于流过放电诱导电极9的放电电流的能量fe。在使用根据本发明的电子发射器件13的图像显示装置中，电子发射器件可被以矩阵方式布置。关于用于驱动以矩阵方式布置的电子发射器件13的方法，希望以多个信息配线和多个扫描配线矩阵驱动电子发射器件13。矩阵驱动包含给从沿着χ方向或y方向布置成行的扫描配线12中顺序选择的一个或多个扫描配线12施加电压，使得电子发射器件 13随着扫描配线12被选择而顺序发射电子。假设其中放电诱导电极9如图IA到IC所示地与扫描配线12b电气连接并且电子发射器件13以矩阵方式布置的图像显示装置通过顺序选择扫描配线以使得被选择的和未被选择的扫描配线将彼此交替地被矩阵驱动。当扫描配线1 被选择、驱动适当的电子发射器件、并且从而在放电诱导电极9的暴露部上产生放电时，放电电流被引导到未被选择的扫描配线12b。在这一点上，放置在扫描配线12b和相对于扫描配线1 位于扫描配线 12b的相对侧的相邻扫描配线(未示出)之间的未示出的电子发射器件不被驱动。因此，即使电势由于放电电流而上升，未示出的电子发射器件也不发射电子。接下来，假设其中放电诱导电极9与扫描配线12a电气连接并且电子发射器件13 被以矩阵方式布置的图像显示装置被矩阵驱动。当扫描配线1 被选择、驱动适当的电子发射器件、并且从而在放电诱导电极9的暴露部上产生放电时，放电电流流过选择的扫描配线12a。在该情况下，驱动电压减小，导致低亮度。例如，放电电流流过选择的扫描配线 12a、电子发射器件13的驱动电压减小IV并且将显示面上的亮度近似减半时，可以在视觉上辨识出亮度劣化。因此，根据本发明，如图IA所示，每个电子发射器件13安装在两个相邻扫描配线 1 和12b之间。另外，放电诱导电极9的被绝缘层11覆盖的端部通过设置在绝缘层11中的接触孔与第二扫描配线12b电气连接。从放置在第一和第二扫描配线1 和12b之间的电子发射器件之中，放电诱导电极9的另一端部从绝缘层11暴露出，并且延伸到距电子发射器件13比距绝缘层11更近的位置，在第一扫描配线1 被选择而第二扫描配线12b不被选择时该电子发射器件13被驱动。这样，通过如图IA到IC所示地被配置，根据本发明的图像显示装置可防止放电期间亮度劣化，这是因为如果当电子发射器件被驱动时放电诱导电极放电，放电电流不流过选择的扫描配线。另外，如果扫描配线的电阻被设置为低于信息配线的电阻，可以减小流过信息配线的放电电流。这由于防止如下情况的有效性而是更希望的，在该情况中，信息配线的电势上升、导致过大电流流过其余未被驱动的电子发射器件，并且从而使得电子发射特性随着电子发射器件的不同而改变。假设电子发射器件13在如图IA到IC所示地配置的根据本发明的图像显示装置中放电。当电子发射器件13放电时，阴极斑点出现，并且电子发射单元的材料以及包含在该材料中的气体蒸发并且电离，产生电弧。电弧由于两极性扩散而以恒定加速度蔓延。然而，采用图IA到IC的配置，由于两极性扩散导致的电弧蔓延被引导到放电诱导电极9，并且被放电诱导电极9吸收。被放电诱导电极9吸收的电弧随后自己熄灭。这使得能够消除在电子发射器件13中发起的阴极斑点。希望地是，间隙6和放电诱导电极9之间的距离不大于 200 μ m。(背板的制造方法)接下来，将通过引用图IA到IC的配置作为例子并且参考图4A-1到41_1，描述配备有根据本发明的电子发射器件的背板的制造方法。图4A-1到41-1是平面图，并且图4A-2 到41-2是沿着图4A-1到41-1中的A-A和B-B取得的截面图。首先，如图4A-1和4A-2所示，绝缘层21和22以及导电层23被顺序堆叠在基板 1上。基板1是绝缘基板，其具有足够的机械支撑电子发射器件13、信息配线10和扫描配线12的强度，并且由从具有减少的杂质(诸如石英玻璃和Na)的含量的绝缘材料(诸如玻璃、钠钙玻璃、氧化铝以及陶瓷)中适当选择的材料制成。基板1所需的特征包括对干蚀刻、湿蚀刻和显影溶液的碱和酸的抗耐性以及机械强度。绝缘层21和22是由诸如SiN(SixNy)或SW2的材料制成的绝缘膜，其具有极好的可加工性，并且通过诸如溅射工艺、CVD工艺或气相沉积工艺的典型的气相成膜技术形成。 绝缘层21和22的厚度为5nm到50 μ m,并且希望为IOnm到1 μ m。绝缘层21和22的厚度可以相等。另外，希望绝缘层21和22是以蚀刻速度不同的材料制成的。希望绝缘层21和 22之间的蚀刻选择性为10或更大，并且更希望地为50或更大。具体地，例如，可将SixNy用于绝缘层21，而诸如S^2的绝缘材料、具有高磷浓度的PSG、或具有高硼浓度的BSG膜可被用于绝缘层22。
导电层23被用作图IA所示的栅电极4和栅连接电极8，并且通过诸如溅射工艺、 CVD工艺或气相沉积工艺的典型的气相成膜技术形成。除了导电性之外还具有高导热性和高熔点的材料适用于导电层23。这样的材料的例子包括金属，诸如Be、Mg、Ti、Zr、Hf、V、 Nb、Ta、Mo、W、Al、Cu、Ni、Cr、Au、Pt 和 Pd 以及其合金；碳化物，诸如 TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC 和WC ；硼化物，诸如HfB2, ZrB2, CeB6, YB4和GdB4 ；氮化物，诸如TiN, ZrN, HfN和TaN ；半导体，诸如Si和Ge ；有机聚合材料；非晶碳；石墨；类金刚石碳；以及分散金刚石碳和碳化合物，可以从它们当中选择适当的材料。导电层23为5nm到500nm厚，并且希望其为20nm到 500nm 厚。接下来，如图4B-1和4B-2所示，在导电层23上形成放电诱导电极9和信息配线 10。可以在同一步骤中形成放电诱导电极9和信息配线10。可用的形成方法包括诸如溅射工艺、CVD工艺或气相沉积工艺的典型的气相成膜技术；诸如光贴(photo-pasting)工艺的典型印刷技术；镀敷工艺；以及光刻工艺。除了导电性之外还具有高导热性和高熔点的材料适用于放电诱导电极9。这样的材料的例子包括金属，诸如 Be、Mg、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Al、Cu、Ni、Cr、Au、Pt 和 Pd 以及其合金；碳化物，诸如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC和WC ；硼化物，诸如HfB2, ZrB2, CeB6, YB4 和GdB4 ；氮化物，诸如TiN, ZrN,HfN和TaN ；半导体，诸如Si和Ge ；有机聚合材料；石墨；以及碳化合物诸如碳纳米管，可以从它们当中选择适当的材料。例如，当放电电流约为IA并且使用Cu作为放电诱导电极9的材料时，放电诱导电极9为IOnm到几十毫米厚，并且希望为IOOnm到100 μ m厚。更希望地，放电诱导电极9配置为满足上面的等式(a)到(c)，以便防止放电诱导电极9熔化和断裂。除了导电性之外还具有高导热性和高熔点的材料适用于信息配线10。这样的材料的例子包括金属，诸如 Be、Mg、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Al、Cu、Ni、Cr、Au、Pt 和 Pd 以及其合金；碳化物，诸如TiC、ZrC、HfC、TaC、SiC和WC ；硼化物，诸如HfB2^ZrB2, CeB6^YB4和 GdB4 ；氮化物，诸如TiN, ZrN, HfN和TaN ；半导体，诸如Si和Ge ；有机聚合材料；石墨；以及碳化合物诸如碳纳米管，可以从它们当中选择适当的材料。信息配线10的厚度为IOnm到几十毫米，并且希望为IOOnm到100 μ m。接下来，如图4C-1和4C-2所示，通过光刻技术在导电层23上形成抗蚀剂图案，然后使用蚀刻方法顺序加工导电层23、绝缘层22和绝缘层21。这产生了栅电极4、栅连接电极8、第二绝缘层3和第一绝缘层2。这种蚀刻工艺通常使用能够通过将转变为等离子体的蚀刻气体定向到该材料执行精确蚀刻的RIE(反应离子蚀刻)。作为所使用的加工气体，当加工形成氟化物的材料时，使用基于氟的气体(诸如CF4、CHF3或SF6)，并且当加工形成氯化物的材料(诸如Si或Al)时，使用基于氯的气体(诸如Cl2或BCl3)。另外，为了保持相对于抗蚀剂的蚀刻选择性、确保蚀刻后表面的平滑度、或增加蚀刻速度，按照需要添加氢、氧、 氩和/或其它气体。可以在蚀刻基板1的顶面之前、在蚀刻基板1的一部分之后，或在蚀刻绝缘层21 —半之后停止蚀刻加工。如果在蚀刻绝缘层21的一半之后停止蚀刻加工，绝缘层21的剩余部分和基板1可被一起作为基板1。另外，栅电极4在χ方向的长度以及相邻栅电极之间的间隔可以根据电子发射器件的大小或应用电子发射器件的图像形成装置的大小而按照需要改变。接下来，如图4D-1和4D-2所示，以诸如溅射工艺、CVD工艺或气相沉积工艺的典型气相成膜技术形成绝缘层11。重要的是将绝缘层11形成为覆盖作为下层配线的信息配线10的一部分或全部。尤其在信息配线10和扫描配线12之间的相交处需要绝缘层11，以提供两类配线之间的电绝缘。对于绝缘层11可使用具有良好绝缘特性或高电阻的任何材料，并且SiN(SixNy)、SiO2等可被适合地使用。绝缘层11的厚度为5nm到50 μ m,并且希望为 IOnm 至Ij 1 μ m。接下来，如图4E-1和4E-2所示，通过光刻技术在绝缘层11上形成抗蚀剂图案，然后使用蚀刻方法形成用于使扫描配线12和放电诱导电极9电气互连的接触孔15。接下来，如图4F-1和4F-2所示，在绝缘层11的一部分上形成扫描配线12以便掩埋接触孔15。可用的形成方法包括诸如溅射工艺、CVD工艺或气相沉积工艺的典型的气相成膜技术；诸如光贴工艺的典型印刷技术；镀敷工艺；以及光刻工艺。除了导电性之外还具有高导热性和高熔点的材料适用于扫描配线12。这样的材料的例子包括金属，诸如Be、 Mg、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Al、Cu、Ni、Cr、Au、Pt 和 Pd 以及其合金；碳化物，诸如 TiC、 ZrC, HfC、TaC, SiC 和 WC ；硼化物，诸如 HfB2^ZrB2, CeB6^YB4 和 GdB4 ；氮化物，诸如 TiN, ZrN, HfN和TaN ；半导体，诸如Si和Ge ；有机聚合材料；石墨；以及碳化合物诸如碳纳米管，可以从它们当中选择适当的材料。扫描配线12的厚度为IOnm到几十毫米，并且希望为IOOnm 至Ij 100 μ m 厚。接下来，如图4G-1和4G-2中所示，在由第一绝缘层2、第二绝缘层3和栅电极4制成的层积体的一个侧面中，通过使用蚀刻方法仅仅部分地去除第二绝缘层3的侧面，来形成凹部14。另外，使用蚀刻方法部分地去除绝缘层11，以形成放电诱导电极9的暴露部。例如，如果第二绝缘层3和绝缘层11由SiO2制成，则蚀刻法可以使用公知为缓冲氢氟酸(BHF) 的氟化铵和氢氟酸的混合溶液。如果第二绝缘层3和绝缘层11由SixNy制成，可以使用热的磷酸盐基蚀刻溶液。凹部14的深度、即凹部中第二绝缘层3的侧面和第一绝缘层2的侧面之间的距离越大，减少驱动期间的泄漏电流的效果越强，并且因此越好。然而，如果凹部 14太深，栅电极4可能变形或塌陷，因此在考虑到这一点的情况下适当地设定该深度。希望凹部14的深度一般为大约30nm到200nm。虽然在图4A-1到41-2中，第一绝缘层2和第二绝缘层3被示出为堆叠，但是根据本发明的电子发射器件不限于此。可以通过去除一个绝缘层的一部分形成凹部14。可替换地，第一绝缘层2和第二绝缘层3两者可以具有多层结构。接下来，如图4H-1到4H-2所示，形成阴极电极5和阴极连接电极7。除了导电性之外还具有高导热性和高熔点的材料适用于阴极电极5。这样的材料的例子包括金属，诸如 Be、Mg、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Al、Cu、Ni、Cr、Au、Pt 和 Pd 以及其合金；碳化物，诸如 TiC、ZrC, HfC、TaC, SiC 和 WC ；硼化物，诸如 HfB2, ZrB2, CeB6, YB4 和 GdB4 ；氮化物，诸如 TiN, ZrN, HfN ^P TaN ；半导体，诸如Si和Ge ；有机聚合材料；非晶碳；石墨；类金刚石碳；以及分散金刚石碳和碳化合物，可以从它们当中选择适当的材料。阴极电极5的厚度为5nm 到500nm，并且希望为20nm到500nm。可以按照需要改变阴极电极5在χ方向的长度。接下来，如图41-1到41-2所示，形成阴极电极的突出部如和栅电极的突出部如。 在通过诸如溅射工艺、CVD工艺或气相沉积工艺的典型气相成膜技术形成薄的导电膜之后， 可以使用光刻技术形成阴极电极的突出部如和栅电极的突出部如。由于存在凹部14，在栅电极的突出部如和阴极电极的突出部fe的端点之间自动形成微小间隙6。可以使用具有导电性并且允许场发射的任意材料作为导电材料，但是通常希望该材料具有2000°C或更高的高熔点，以及5eV或更低的功函，并且不允许容易地形成氧化物等的化学反应层，或允许容易地去除化学反应层。这些材料的例子包括金属，诸如Hf、V、Nb、Ta、Mo、W、Au、Pt和 Pd以及其合金；碳化物，诸如TiC、ZrC, HfC, TaC、SiC和WC ；硼化物，诸如HfB2, ZrB2, CeB6, YB4和GdB4 ；氮化物，诸如TiN、ZrN、HfN和TaN ；非晶碳；石墨；类金刚石碳；以及分散金刚石碳和碳化合物。用于导电材料的可用沉积方法包括诸如溅射工艺、CVD工艺或气相沉积工艺的典型气相成膜技术，并且适合地使用EB气相沉积。(图像显示装置的配置)接下来，将描述配备有根据本发明的背板的图像显示装置。一般地，图像显示装置具有以矩阵方式在χ方向和y方向上布置的多个电子发射器件。放置在同一行中的多个电子发射器件的阴极电极或栅电极被电气连接到X方向上的公共配线，而放置在同一列中的多个电子发射器件的阴极电极或栅电极被电气连接到y方向上的公共配线。将参考图2描述一种图像显示装置，其使用以所谓的简单矩阵的方式这样布置的电子发射器件作为电子源。图2是示出了根据本发明的图像显示装置的实施例的透视图，其被部分剖切以便示出内部结构。基板1是其表面上安装了 m个χ方向配线12 (扫描配线)和η个y方向配线10 (信息配线)的背板，其中m和η两者是正整数。绝缘层11安装在m个扫描配线12 和η个信息配线10之间，将扫描配线和信息配线电气绝缘。每行电子发射器件13被安装在彼此相邻的第一和第二扫描配线12之间，并且总共mXn个电子发射器件13被以简单矩阵方式布置。放电诱导电极9的被绝缘层11覆盖的端部通过设置在绝缘层11中的接触孔与第二扫描配线电气连接。在放置在两个相邻扫描配线12之间的电子发射器件之中，放电诱导电极9的另一端部从绝缘层11暴露出来，并且延伸到距电子发射器件13比距绝缘层 11更近的位置，在第一扫描配线被选择而第二扫描配线不被选择时该电子发射器件13被驱动。m个扫描配线12连接到相应的端子DXl、DX2*"DXm，并且η个信息配线10连接到相应的端子Dyl、Dy2…Dyn，并且从而扫描配线和信息配线连接到放置在外部的驱动电路。前板46具有玻璃基板43以及形成在玻璃基板43内部的组件。该组件包括诸如当被电子照射时发光的荧光体的发光部件44、黑矩阵(black matrix)48和金属背45。金属背45作为阳极，并且连接到高压端子Hv，且被供给例如IOkV的DC电压Va。发光部件44 安装在金属背45(即，阳极)上。也被称为黑色部件的黑矩阵48具有对应于电子发射器件的mXn矩阵布置的矩阵形式。黑矩阵48的每个单元限定被来自对应的电子发射器件13 的电子照射的对应发光部件44中的开口的外边缘。黑矩阵48防止荧光体之中颜色混合， 并且吸收外部光，从而改进图像对比度。在根据本实施例的图像显示装置内，其上安装有电子发射器件的基板1 (背板)和与背板相对放置的前板46通过诸如铅玻璃(flit glass)的密封件连接到支撑框架42，形成外壳47。当被在大气中或在氮气中以400°C到500°C的温度烧制10分钟或更长时，外壳 47被密封。在密封的外壳47被抽真空并且给金属背45施加电压Va的情况下，分别给扫描配线12和信息配线10施加扫描信号和调制信号，从而加速从电子发射器件发出的电子，以便以电子照射发光部件44，并且从而实现图像显示。另外，如果需要，可以在前板46和背板之间安装被称为间隔件的支撑件(未示出)，以便提供足够的抵抗大气压力的强度。
下面将通过引用具体例子详细描述本发明。然而，应当注意，本发明不限于下面描述的例子所使用的配置和形式。(例子1)(背板的生产)在当前例子中，生产图IA到IC所示的背板。下面将描述生产的步骤。图4A-1到 41-2示出了当前例子中使用的背板的生产步骤。首先，彻底清洗用作基板1的钠钙玻璃。然后，在基板1上沉积300nm厚的Si3N4 膜300作为绝缘层21，沉积20nm厚的SW2作为绝缘层22，然后沉积30nm厚的TaN作为导电层23，所有这些通过溅射执行(图4A-1)。接下来，通过镀敷工艺施加5 μ m厚的Cu，并且通过在光刻步骤中构图形成放电诱导电极9和信息配线10(图4B-1)。放电诱导电极9的宽度是25 μ m。接下来，旋涂正性光刻胶，曝光和显影光掩模图案，并且形成对应于栅电极和栅连接电极的抗蚀剂图案。栅电极的宽度为 ο μ m，并且栅电极的长度为ΙΟΟμπι。随后，使用被构图的光刻胶作为掩模，使用CF4气体干蚀刻导电层23、绝缘层22和绝缘层21。干蚀刻在基板1上停止，形成由第一绝缘层2、第二绝缘层3和包括栅连接电极8的栅电极4构成的层积体(图4C-1)。接下来，通过CVD工艺形成5 μ m厚的SiO2膜作为绝缘层11 (图4D_1)。接下来，旋涂正性光刻胶，曝光和显影光掩模图案，并且形成抗蚀剂图案，该抗蚀剂图案不包括用于扫描配线12和放电诱导电极9的电气互连的接触孔15的位置。然后， 使用缓冲氢氟酸(BHF)(由Mella Chemifa公司生产的LAL100)作为蚀刻溶液，通过湿蚀刻工艺去除SiO2膜，以形成接触孔15 (图4E-1)。接下来，通过镀敷Cu形成5 μ m厚的扫描配线12 (图4F_1)。接下来，旋涂正性光刻胶，曝光和显影光掩模图案，并且形成抗蚀剂图案，该抗蚀剂图案不包括电子源的位置。然后，使用缓冲氢氟酸(BHF)(由Mella Chemifa公司生产的LAL100)作为蚀刻溶液，通过湿蚀刻工艺从栅电极4和放电诱导电极9上的区域的一部分去除S^2膜，从而暴露用于由第一绝缘层2、第二绝缘层3和栅电极4构成的层积体的图案的一部分。同时，通过选择性蚀刻第二绝缘层3形成凹部14 (图4G-1)。相对于扫描配线 12的放电诱导电极9的y方向长度为60μπι。从而，在上面的表达式(a)到(c)中，Ee = 2. 8 X 1(T5，Ea = 8. 1 X 1(Γ5，并且因此满足 Ee > Ea0接下来，通过溅射工艺沉积50nm厚的Mo，并且在光刻步骤中形成包括阴极连接电极7的阴极电极5(图4H-1)。接下来，通过EB斜角沉积，以斜上方45°的角度选择性倾斜沉积IOnm厚的Mo。随后，在光刻步骤中形成抗蚀剂图案，并且使用CF4气体干蚀刻Mo，从而形成用于阴极电极的突出部fe和栅电极的突出部如的图案。这样，通过确保从最靠近扫描配线1 侧的突出部分fe和如到放电诱导电极9的距离L不超过150 μ m，形成阴极电极和栅电极的突出部 5a 和 4a (图 41-1)。(图像显示装置的生产)以720X160的矩阵的形式布置以上面的方法生产的电子发射器件，以便生产图2 所示的图像显示装置。每行电子发射器件13安装在彼此相邻的第一和第二扫描配线之间。
12放电诱导电极9的被绝缘层11覆盖的端部通过设置在绝缘层11中的接触孔与第二扫描配线电气连接。从放置在第一和第二扫描配线之间的电子发射器件之中，放电诱导电极9的另一端部从绝缘层11暴露出，并且延伸出至距电子发射器件13比距绝缘层11更近的位置，在第一扫描配线被选择而第二扫描配线不被选择时该电子发射器件13被驱动。通过支撑框架42在真空中在基板1上方2mm处密封包括玻璃基板43以及在玻璃基板43中形成的发光部件44、黑矩阵48和金属背45的前板46，形成外壳47。测量厚度为2mm并且宽度为200 μ m的两个间隔件(未示出)被放置在基板1和前板46之间，以便提供能够抵抗大气压力的结构。使用铟将基板1、支撑框架42和前板46结合在一起。另外，使用相同方法生产评价用图像显示装置。另外，生产没有放电诱导电极9的另一个图像显示装置以便比较。除了比较图像显示装置不具有放电诱导电极9之外，该比较图像显示装置与根据当前例子的评价用图像显示装置具有相同配置，并且除了在背板的生产过程中不安装放电诱导电极9之外，比较图像显示装置的制造方法与根据当前例子的评价用图像显示装置的制造方法相同，因此将省略其描述。(图像显示装置的评价)这样生产的评价用图像显示装置和比较图像显示装置被矩阵驱动，并且通过施加过大电压在由被选择的扫描配线驱动的一个电子发射器件中诱导放电。在两个扫描配线上测量电流值，该两个扫描配线为驱动在其中诱导放电的电子发射器件的被选择的扫描配线和在该电子发射器件侧的与被选择的扫描配线相邻的扫描配线(下面称为“未被选择的扫描配线”)。此外，从由被选择的扫描配线驱动并且在其中不诱导放电的电子发射器件进行亮度测量。对于亮度测量使用高速照相机(FOR-A COMPANY LIMITED生产的VFC-300)。 通过适当的配线在阴极电极5和栅电极4之间施加电压。关于其中诱导放电的电子发射器件，给信息配线10施加0到+20V的电压，并且给扫描配线12施加0到-IOV的脉冲电压。 关于其中不诱导放电的电子发射器件，给信息配线10施加0到+IOV的电压，并且给扫描配线12施加0到-IOV的电压。同时，给前板46的金属背45施加12kV的高DC电压。通过上面的方法进行的测量的结果如下。关于比较图像显示装置，被选择的扫描配线上的电流近似为1A，并且未被选择的扫描配线上的电流为OA。在其中不诱导放电的电子发射器件中，放电期间的亮度下降为大约8%。关于评价用图像显示装置，被选择的扫描配线上的电流近似为0. 5A，并且未被选择的扫描配线上的电流近似为0. 5A。在其中不诱导放电的电子发射器件中，放电期间的亮度下降为大约4%。因此，当如同当前例子中使用的配置那样安装放电诱导电极9时，放电诱导电极9可以导致放电，并且将放电电流引导到未被选择的扫描配线，导致减小的图像失真。(例子2)(背板的生产)在当前例子中，生产图5所示的背板。根据当前例子的电子发射器件被以与例子1 相同的方法生产，并且除了栅电极4具有不同长度并且放电诱导电极9具有不同形状之外， 具有与例子1相同的配置。在当前例子中，栅电极4长200 μ m,并且添加长度为210 μ m的放电诱导电极9'作为放电诱导电极9。即，放电诱导电极9的暴露部延伸到电子发射器件 13与将电子发射器件13夹在中间的两个相邻信息配线(第一和第二信息配线)10中的第一个信息配线之间的空间内。从放电诱导电极9到微小间隙6的距离被设为不超过150 μ m。(图像显示装置的生产)以720X160的矩阵的形式布置通过上面的方法生产的电子发射器件，以便以与例子1相同的方法生产图2所示的图像显示装置。另外，使用相同方法生产评价用图像显示装置。另外，生产没有放电诱导电极9的另一个图像显示装置以便比较。除了比较图像显示装置不具有放电诱导电极9之外，比较图像显示装置与根据当前例子的评价用图像显示装置具有相同配置，并且除了在背板的生产过程中不安装放电诱导电极9之外，比较图像显示装置的制造方法与根据当前例子的评价用图像显示装置的制造方法相同，并且因此将省略其描述。(对图像显示装置的评价)这样生产的评价用图像显示装置和比较图像显示装置在与例子1相同的条件下被矩阵驱动。使用与例子1相同的方法，测量下列值驱动其中诱导放电的电子发射器件的被选择的扫描配线上的电流值，在该电子发射器件侧与被选择的扫描配线相邻的扫描配线上的电流值，以及由被选择的扫描配线驱动并且其中不诱导放电的电子发射器件的亮度。以上面的方法进行的测量的结果如下。关于比较图像显示装置，被选择的扫描配线上的电流近似为1A，并且未被选择的扫描配线上的电流为OA。在其中不诱导放电的电子发射器件中，放电期间的亮度下降近似为2%。关于评价用图像显示装置，被选择的扫描配线上的电流为0.5 μ A，并且未被选择的扫描配线上的电流为0. 5Α。在其中不诱导放电的电子发射器件中，放电期间的亮度下降大约为4%。因此，通过当前例子中使用的配置，放电诱导电极9可以导致放电，并且将放电电流引导到未被选择的扫描配线，导致减小的图像失直
ο(例子3)(背板的生产)在当前例子中，生产图6所示的背板。根据当前例子的电子发射器件被以与例子2 相同的方法生产，并且除了安装两个栅电极4和两个阴极电极5并且放电诱导电极9具有不同形状之外，具有与例子2相同的配置。在当前例子中，栅电极4为200 μ m长，并且两个 210 μ m长的放电诱导电极9'通过从放电诱导电极9延伸作为放电诱导电极9被安装在与相应电极4的微小间隙6相距150 μ m或更近的距离处。即，放电诱导电极9的暴露部延伸到电子发射器件13与将电子发射器件13夹在中间的两个相邻信息配线(第一和第二信息配线)10之间的各空间内。从放电诱导电极9到微小间隙6的距离被设为不超过150 μ m。(图像显示装置的生产)以720X160的矩阵的形式布置通过上面的方法生产的电子发射器件，以便以与例子2相同的方法生产图2所示的图像显示装置。另外，使用相同方法生产评价用图像显示装置。另外，生产没有放电诱导电极9的另一个图像显示装置用作比较。除了比较图像显示装置不具有放电诱导电极9之外，比较图像显示装置与根据当前例子的评价用图像显示装置具有相同配置，并且除了在背板的生产过程中不安装放电诱导电极9之外，比较图像显示装置的制造方法与根据当前例子的评价用图像显示装置的制造方法相同，并且因此将省略其描述。(对图像显示装置的评价)这样生产的评价用图像显示装置和比较图像显示装置在与例子2相同的条件下被矩阵驱动。使用与例子2相同的方法，测量下列值驱动其中诱导放电的电子发射器件的被选择的扫描配线上的电流值，在该电子发射器件侧与被选择的扫描配线相邻的扫描配线上的电流值，以及由被选择的扫描配线驱动并且其中不诱导放电的电子发射器件的亮度。以上面的方法进行的测量的结果如下。关于比较图像显示装置，被选择的扫描配线上的电流近似为1A，并且未被选择的扫描配线上的电流为OA。在其中不诱导放电的电子发射器件中，放电期间的亮度下降近似为8%。关于评价用图像显示装置，被选择的扫描配线上的电流为约0. 5 μ A，并且未被选择的扫描配线上的电流为0. 5Α。在其中不诱导放电的电子发射器件中，放电期间的亮度下降近似为4%。因此，采用当前例子中使用的配置，放电诱导电极9可导致放电，并且将放电电流引导到未被选择的扫描配线，导致减小的图像失真。已经具体描述了本发明的实施例和例子，但是本发明不限于上述实施例。可以基于本发明的技术思想做出各种修改。例如，上面实施例中提到的数值和组件仅是示例，并且如果需要可以使用其它数值和组件。例如，在上面的实施例中，通过将音响装置(未示出) 等连接到视频信息接收器(未示出)，可以构造配备有图像信号产生电路(未示出)、驱动电路(未示出)和图像显示装置的电视机。虽然已经参考示例实施例描述了本发明，应当理解本发明不限于公开的示例实施例。下面的权利要求的范围与最宽泛的解释一致，以便包括所有这些修改以及等同结构和功能。
权利要求
1.一种图像显示装置，包括背板，所述背板具有多个信息配线、在与信息配线相交的方向上布置在信息配线之上的多个扫描配线、沿着扫描配线布置在信息配线和扫描配线之间的绝缘层、以及多个电子发射器件，各电子发射器件电气连接到各信息配线以及电气连接到各扫描配线；以及前板，所述前板具有阳极电极和被从电子发射器件发射的电子照射的发光部件，并且所述前板与所述背板相对地布置，其中电子发射器件布置在彼此相邻的扫描配线之间，并且电气连接到相邻扫描配线中的一个扫描配线，相邻扫描配线中的另一个扫描配线通过贯穿所述绝缘层的接触孔电气连接到放电诱导电极，并且其中所述放电诱导电极的一个端部被所述绝缘层覆盖，并且放电诱导电极的另一个端部向着电子发射器件从所述绝缘层延伸出。
2.如权利要求1所述的图像显示装置，其中 所述放电诱导电极满足下列公式Ee = PXCpX P XTm (a)； Ea = RXI2Xt1(b)；以及Ee > Ea(C)，其中P是放电诱导电极在其的与扫描配线连接的部分到其的与所述被连接的部分相对的端部之间的体积[m3]，Cp是放电诱导电极的定压比热[J/kgK]， P是放电诱导电极的密度Dcg/m3]， Tm是放电诱导电极的熔点[K]，R是放电诱导电极在其的与扫描配线连接的部分到其的与所述被连接的部分相对的端部之间的电阻[Ω]，I是放电诱导电极的容许电流值[A]，并且 、是放电电流流过放电诱导电极的持续时间[sec]。
3.如权利要求1所述的图像显示装置，其中通过接连选择扫描配线以使得处于被选择状态的扫描配线与处于未被选择状态的扫描配线相邻，以矩阵方式驱动电子发射器件。
4.如权利要求1到3中任一个的图像显示装置，其中 电子发射器件还布置在彼此相邻的信息配线之间，和所述放电诱导电极的从所述绝缘层延伸出的所述另一个端部还在相邻信息配线中的一个信息配线与位于所述相邻信息配线之间的电子发射器件之间延伸。
5.如权利要求1到3中任一个的图像显示装置，其中 电子发射器件还布置在彼此相邻的信息配线之间，和所述放电诱导电极的从所述绝缘层延伸出的所述另一个端部还在相邻信息配线中的一个信息配线和另一个信息配线中的每一个与位于所述相邻信息配线之间的电子发射器件之间延伸。
6.如权利要求1到3中任一个的图像显示装置，其中所述放电诱导电极的从所述绝缘层延伸出的所述另一个端部被暴露。
7.如权利要求4所述的图像显示装置，其中所述放电诱导电极的从所述绝缘层延伸出的所述另一个端部被暴露。
8.如权利要求5所述的图像显示装置，其中所述放电诱导电极的从所述绝缘层延伸出的所述另一个端部被暴露。
全文摘要
本发明公开了图像显示装置。本发明提供了一种减少由电子发射器件产生的放电并且防止放电期间图像劣化的图像显示装置。该图像显示装置包括配备有信息配线、扫描配线、绝缘层和电子发射器件的背板；和与背板相对放置并且配备有阳极和发光部件的前板，其中电子发射器件放置在彼此相邻的第一和第二扫描配线之间，并且电气连接到第一扫描配线，第二扫描配线通过贯穿绝缘层的接触孔电气连接到放电诱导电极，放电诱导电极的一端被绝缘层覆盖，并且放电诱导电极的另一端在向着电子发射器件的方向上从绝缘层延伸出。
文档编号G09F9/313GK102347185SQ20111021238
公开日2012年2月8日 申请日期2011年7月21日 优先权日2010年7月26日
发明者宫内裕一朗, 广池太郎, 野村和司 申请人:佳能株式会社