专利名称：自发光型平面显示装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种利用了向真空中发射电子的图像显示装置，特别是涉及具有背板和前板的自发光型平面显示装置，其中，上述背板包括具有用纳米材料构成的电子源的阴极电极和控制来自该电子源的电子发射量的栅极电极，上述前板具有利用从该背板发出的电子的激励而发光的荧光体层和阳极电极。
背景技术：
作为在高亮度、高清晰方面表现优良的显示装置，以往广泛使用彩色阴极射线管。但是，伴随着近些年来的信息处理装置和电视播放的高像质化，对具有高亮度、高清晰的特性并且重量轻、省空间的平面型显示装置的需求日益增加。
作为其典型的例子，液晶显示装置、等离子体显示装置等已经实用化。此外，特别是作为可高亮度化的显示装置，利用了从电子源向真空中发射电子的电子发射式显示装置、以低功耗为特征的有机EL显示器等各种形式的平板式显示装置也即将实用化。另外，不需要辅助照明光源的等离子体显示装置、电子发射式显示装置或有机EL显示装置，被称为自发光型平面显示装置。
在这样的平面型显示装置中，上述电子发射式显示装置，已知有具有由C.A.Spindt等提出的锥形电子发射构造的显示装置、具有金属-绝缘物-金属(MIM)型电子发射构造的显示装置、具有利用由量子论的隧道效应引起的电子发射现象的电子发射构造(也称为表面传导型电子源)的显示装置、以及利用金刚石膜、石墨膜或以碳纳米管为代表的纳米管等具有的电子发射现象的显示装置等。
作为自发光型平面显示装置的一个例子的电子发射式显示装置是在背板和前板这二者的内周边缘插入密封框并进行密封，使由该背板、前板和密封框形成的内部保持为真空而构成的。其中，上述背板在内面形成有电子发射型电子源和作为控制电极的栅极电极，上述前板在与该背板相对的内面具有多种颜色的荧光体层和阳极电极(阳极)。
背板，在优选玻璃或陶瓷等的背面基板之上具有在第1方向延伸且在与该第1方向交叉的第2方向并列设置、并具有电子源的多个阴极电极，和在第2方向延伸在第1方向并列设置的栅极电极。由阴极电极和栅极电极之间的电位差控制来自电子源的电子的发射量(包括发射的开、关)。
另外，前板在由玻璃等透光性材料形成的前面基板之上具有荧光体层和阳极电极。密封框在背板和前板的内周边缘由玻璃料等接合材料固定。由背板、前板和密封框形成的内部的真空度，例如为10-5～10-7Torr左右。在显示面尺寸较大的显示装置中，在背板和前板之间插入间隙保持构件(也称间隔物或隔壁)地固定，使两基板间的空间保持为预定的间隔。
涉及将作为纳米管的典型例子的碳纳米管用作电子源的自发光型平面显示装置的现有技术，已由下述“非专利文献1”等公开。
Applied Physics Letters，vol.80(21)，pp.4045-4047(2002)发明内容但是，在将碳纳米管用作电子源的自发光型平面显示装置中，重要的是构成使碳纳米管的优良的电子发射特性充分发挥的电极构造。作为其一，为了以低电压进行栅极电极动作，需要将电子源和栅极电极之间的距离控制在几微米至几十微米左右的范围内。因此，需要应用光刻工艺，从而成为低价格化的一大障碍。
本发明就是为了解决上述现有课题而做出的，其目的在于提供一种使用了以碳纳米管为代表的纳米材料作为电子源的自发光型平面显示装置，能够使用常用的涂敷工艺，能容易且廉价地制作能充分发挥作为纳米材料电子源的优良性能的电极构造。
为了达到这样的目的，本发明的自发光型平面显示装置的阴极电极、栅极电极和聚焦栅极电极中的两个电极在同一面上相邻地形成，并多层层叠设置该电极构造，由此能减少形成各电极用的印刷工艺的次数，大幅地放宽制作电极构造时的对位精度，因此能解决背景技术的课题。
另外，本发明的另一自发光型平面显示装置，最好在上述结构中，阴极电极和栅极电极形成在第一层，该栅极电极的总线和聚焦栅极电极形成在第二层，由此能解决背景技术的课题。
另外，本发明的另一自发光型平面显示装置，最好在上述结构中，阴极电极和栅极电极形成在第一层，该栅极电极的总线形成在第二层，将聚焦栅极电极电分离而形成的第1聚焦电极和第2聚焦电极形成在第三层，由此能解决背景技术的课题。
本发明的另一自发光型平面显示装置，最好在上述结构中，在阴极电极的表面形成含有纳米材料的电子源层，由此能解决背景技术的课题。
另外，本发明的另一自发光型平面显示装置，最好在上述结构中，阴极电极含有成为电子源的纳米材料，由此能解决背景技术的课题。
另外，本发明的另一自发光型平面显示装置，最好在上述结构中，阴极电极和栅极电极含有成为电子源的纳米材料，由此能解决背景技术的课题。
另外，本发明的另一自发光型平面显示装置，最好在上述结构中，成为电子源的纳米材料是由碳构成的纳米管、纳米线圈或具有纳米尺寸的形状的材料，或是含有碳、硼、氮这三种元素中的2种或2种以上元素的纳米管、纳米线圈或具有纳米尺寸的形状的材料之中的任意一种材料，由此能解决背景技术的课题。
本发明并不限于上述各结构和后述的实施方式中记载的结构，在不脱离本发明的技术思想的范围内，可做各种变更。
根据本发明的自发光型平面显示装置，阴极电极、栅极电极以及聚焦栅极电极中的两个电极在同一面上相邻地形成，该电极构造多层层叠地形成，由此能减少形成各电极用的印刷工艺的工序数，大幅地放宽制作电极构造时的对位精度，因此，能得到如下的极佳的效果，即、能够使用常用的涂敷工艺，能容易且廉价地制作自发光型平面显示装置。
根据本发明的自发光型平面显示装置，使阴极电极含有成为电子源的纳米材料，由此能在阴极电极和电子源之间实现良好的电接触，能够降低阴极电极和电子源之间的电阻，因此，能得到如下的极佳的效果，即、能够实现可充分发挥纳米材料的电子源的优良性能的电极构造。
根据本发明的以纳米材料作为电子源的自发光型平面显示装置，用含有纳米材料的同一材料形成阴极电极和栅极电极，由此能够降低阴极电极和电子源之间的电阻，并且能大幅地放宽制作电极构造时的对位精度，因此，可得到如下的极佳的效果，即、能够使用常用的涂敷工艺，容易且廉价地制作自发光型平面显示装置。
图1是从斜上方观察实施例1的自发光型平面显示装置而得到的主要部分展开立体图。
图2是从斜下方观察实施例1的自发光型平面显示装置而得到的主要部分展开立体图。
图3是示意地说明实施例1的背板的结构例的主要部分俯视图。
图4是示意地说明实施例1的前板的结构例的主要部分俯视图。
图5A是示意地说明实施例1的背板的结构例的俯视图。
图5B是图5A的主要部分放大图。
图6A是示意地说明构成实施例1的自发光型平面显示装置的前板的结构例的俯视图。
图6B是图6A的主要部分放大图。
图7是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的说明图。
图8是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图7的说明图。
图9是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图8的说明图。
图10是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图9的说明图。
图11是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图10的说明图。
图12是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例的工艺的说明图。
图13是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图12的说明图。
图14是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图13的说明图。
图15是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图14的说明图。
图16是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例的工艺的说明图。
图17是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图16的说明图。
图18是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图17的说明图。
图19是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图18的说明图。
图20是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图19的说明图。
图21是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图20的说明图。
图22是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例的工艺的说明图。
图23是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图22的说明图。
图24是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图23的说明图。
图25是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图24的说明图。
图26是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图25的说明图。
图27是表示图26的构造的俯视图。
图28是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例的工艺的说明图。
图29是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图28的说明图。
图30是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图29的说明图。
图31是表示图30的构造的俯视图。
图32是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例的工艺的说明图。
图33是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图32的说明图。
图34是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图33的说明图。
图35是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图34的说明图。
图36是制造本发明的自发光型平面显示装置的背板的构造例的工艺的接图35的说明图。
图37是表示图36的构造的俯视图。
图38是说明本发明的自发光型平面显示装置的整体构造的一个例子的除去一部分来表示的立体图。
图39是沿图38的A-A’线切断的剖视图。
具体实施例方式
以下，参照实施方式的附图详细说明本发明的实施方式。
图1和图2是说明本发明的自发光型平面显示装置的实施例1的结构的示意图，图1是从斜上方观察自发光型平面显示装置而得到的主要部分展开立体图，图2是从斜下方观察自发光型平面显示装置而得到的主要部分展开立体图。该自发光型平面显示装置，是构成背板PNL1的背面基板SUB1和构成前板PNL2的前面基板SUB2中间隔着密封框MFL被粘合起来而构成的。
图3是从上方观察自发光型平面显示装置的背面基板SUB1的内面而得到的主要部分俯视图。在图3中，在背面基板SUB1上，形成有在一个方向延伸，在与该一个方向交叉的另一个方向并列设置的多条阴极电极CL，和在上述另一个方向延伸、在上述一个方向并列设置的多条栅极电极GL。阴极电极CL和栅极电极GL隔着未图示的绝缘层层叠着，在各交叉部分形成有碳纳米管(纳米材料)电子源。
向电子源提供电子的阴极电极CL构成为各阴极电极分割成多组，各组的阴极电极与阴极电极总线电连接。栅极电极GL构成为各栅极电极分割成多组，各组的栅极电极与栅极电极总线电连接。另外，后述的聚焦栅极电极也一样，各聚焦栅极电极分割成多组，各组的聚焦栅极电极与聚焦栅极电极总线电连接。并且，构成通过分别选择阴极电极总线和栅极电极总线中的一部分，从所指定的位置的电子源发射电子的电子束组。
从阴极信号源(图像信号源)S向形成于该背面基板SUB1上的阴极电极CL提供阴极信号(图像信号)，从栅极信号源(扫描信号源)G向栅极电极GL施加栅极信号(扫描信号)。从而从与栅极信号所选择的栅极电极GL交叉的阴极电极CL的电子源发射电子束。
图4是从上方观察自发光型平面显示装置的前面基板SUB2的内面侧而得到的主要部分俯视图。在图4中，在前面基板SUB2的内面的显示区域，依照图3所示的背面基板SUB1具有的电子源的形成位置，将多个红色荧光体层PHR、绿色荧光体层PHG和蓝色荧光体层PHB排列成带状，形成荧光体层PH。另外，该荧光体层PH也可以是点状排列的。这些红色荧光体层PHR、绿色荧光体层PHG以及蓝色荧光体层PHB，彼此间由未图示的黑矩阵(black matrix)膜划分开，在该荧光体层PH和黑矩阵膜的背面的整个面上形成有背金(metalback)膜。
另外，在该前面基板SUB2上，如图4所示在荧光体层PH的下层形成有阳极电极(阳极)AD。也可以在荧光体层PH的上层形成阳极电极AD。从图1所示的高压电源E向该阳极电极AD施加预定的阳极电压。从阴极电极CL的电子源发射出的电子，被施加给阳极电极AD的高电压加速，轰击预定的荧光体层PH，使之以预定的颜色发光。通过在前面基板SUB2的显示区域的整个区域控制荧光体层PH的发光来显示2维的图像。
在画面尺寸大的平板显示装置中，为了使背面基板SUB1所具有的电子源和前面基板SUB2的荧光体层PH之间的间隔保持为预定值，在密封框MFL的内部以预定的间隔设置由薄的玻璃板等构成的多个隔壁(间隔物)。
图5A、图5B是示意地说明实施例1的背板的结构例的俯视图，图5A是整体结构图，图5B是图5A的主要部分放大图。在构成背板的背面基板SUB1上，在图5A的垂直方向形成有多条阴极电极CL，在图5A的水平方向形成有多条栅极电极GL。阴极电极CL和栅极电极GL，虽未图示，但间隔绝缘层交叉，在各交叉部分形成有上述的由碳纳米管构成的电子源部EMS。
该含有碳纳米管的电子源部EMS，如上述那样形成于在贯穿栅极电极GL和其下层的绝缘层(未图示)的孔的底部露出的阴极电极CL内。每个电子源部EMS与构成彩色显示时的1个像素(pixel)的子像素(subpixel)对应。阴极电极CL的一端成为阴极电极引出线CLT，从阴极信号源S提供阴极信号(图像信号)。栅极电极GL的一端成为栅极电极引出线GLT，从栅极信号源G提供栅极信号(扫描信号)。
图6A、图6B是示意地说明构成实施例1的自发光型平面显示装置的前板的结构例的俯视图，图6A是整体结构图，图6B是图6A的主要部分放大图。在该前板的前面基板SUB2的内面，红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的带状的各荧光体层PHR、PHG、PHB彼此间由遮光层(黑矩阵)BM划分开，形成荧光体层PH，从而形成荧光面，在该荧光面上形成膜厚为几十纳米至几百纳米的膜来形成阳极电极AD。
该荧光面如下这样形成，首先，涂敷混合了吸光物质和感光性树脂的浆液(slurry)，通过使用了掩模曝光和过氧化氢水等的已知的剥离(liftoff)法，依照电子源部EMS的横向(水平方向)节距，在电子源部EMS间的中央位置形成带状的黑矩阵BM。
接下来，用浆液法反复形成红色(R)、绿色(G)、蓝色(B)的带状的各荧光体层PHR、PHG、PHB的图案，形成黑矩阵BM位于各荧光体层PHR、PHG、PHB的两侧的荧光体层PH。另外，在形成了带状的各荧光体层PHR、PHG、PHB之后，虽未图示，但在整个面上蒸镀厚度为几十至几百纳米的铝，形成阳极电极AD。
使这样制作出的前板中间隔着密封框MFL与上述背板重合，对电子源和荧光体进行对位，将内部抽真空并密封，制作成显示板，附加驱动电路等，完成自发光型平面显示装置。用玻璃料使前板与密封框MFL以及背板密封。上述密封是用印刷法或分配器(dispenser)涂敷法在密封面涂敷玻璃料，并在约450℃下加热进行熔融接合而完成的。另外，对密封前板、密封框以及背板而形成的内部空间的抽真空，是从安装在前板、密封框或背板中的任意一个(通常是背板的显示区域外、密封框内的适当部位)上的排气管排气，在达到了预定的真空度的状态下封住排气管而完成的，并由此形成显示板。
这样制作出的显示板，通过分别向阴极电极CL施加阴极信号、向栅极电极GL施加栅极信号，并向加速电极AD施加相对于阴极电极CL为高电压的加速电压，能显示所要的高品质的图像。
接下来，用图7至图11的主要部分放大立体图说明本发明的自发光型平面显示装置的电子源的构造例及其制造工艺。在这些图中，详细地示出了电子源阵列的子像素。
首先，如图7所示，在优选玻璃板的背面基板SUB1上，用丝网印刷法将在有机溶剂中含有银微粒的电极形成用银浆料涂敷成带状，然后，烘焙，同时形成阴极电极CL和栅极电极GL。这些阴极电极CL和栅极电极GL，在背面基板SUB1上的同一平面上形成。该阴极电极CL的宽度约为30μm，与相邻的未图示的带状阴极电极之间的间隔约为240μm。阴极电极CL和栅极电极GL之间的间隔约为30μm。另外，阴极电极CL和栅极电极GL含有粒径约为1μm的银微粒，烘焙后的膜厚约为5μm。使这样的阴极电极CL的带状构造形成1280×3条＝3840条。
接下来，如图8所示，在阴极电极CL的表面，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有粒径约为1μm的银微粒和直径约为5nm的多壁碳纳米管(multi-wall carbon nanotube)的银浆料，形成电子源层EMS。
接下来，如图9所示，在形成了阴极电极CL、电子源层EMS和栅极电极GL的背面基板SUB1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成绝缘层INS。在该绝缘层INS上，在与栅极电极GL的形成位置对应的部分形成有与栅极电极GL连通的栅极电极接触孔GHL。该绝缘层INS的膜厚，在烘焙后约为5μm。
接下来，如图10所示，在与该绝缘层INS上的栅极电极接触孔GHL对应的部位和预定部位，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的电极形成用银浆料，烘焙，同时形成栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL。该栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。分别形成这样的栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL各720条。
接下来，如图11所示，以栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL为掩模，用干蚀刻法或湿蚀刻法蚀刻绝缘层INS，由此形成电子源孔CHL。因此，在电子源孔CHL的内部，露出在阴极电极CL上形成的电子源层EMS和栅极电极GL的靠近阴极电极CL侧的一部分。
最后，对电子源层EMS进行使碳纳米管起毛用的表面处理。该表面处理，可使用激光照射、等离子体处理或机械处理等方法。由此制作出能进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。在这样的电子源中，阴极电极CL上的电子源层EMS和栅极电极GL相邻地形成在背面基板SUB1的大致同一平面上。
这样构成的电子源构造，通过向聚焦栅极电极FGL施加相对于阴极电极CL为正或负的电压，能够控制来自阴极电极CL的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CL、栅极电极GL、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL，但是也可以使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CL、电子源层EMS、栅极电极GL、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
接下来，用图12至图15所示的主要部分放大立体图说明本发明的自发光型平面显示装置的电子源的另一构造例及其制造工艺。在这些图中，详细地示出了电子源阵列的子像素。
首先，如图12所示，在优选玻璃板的背面基板SUB1上，用丝网印刷法将在有机溶剂中含有银微粒的电极形成用银浆料涂敷成带状，然后，烘焙，同时形成阴极电极CL和栅极电极GL的带状构造。这些阴极电极CL和栅极电极GL，形成在背面基板SUB1上的同一平面上。该阴极电极CL的带状构造的宽度约为30μm，与相邻的带状阴极电极之间的间隔约为240μm。阴极电极CL和栅极电极GL之间的间隔约为30μm。
该阴极电极CL和栅极电极GL，含有粒径约为1μm的银微粒，该阴极电极CL和栅极电极GL的膜厚在烘焙后约为5μm。使这样的阴极电极CL的带状构造形成1280×3条＝3840条。
接下来，如图13所示，在阴极电极CL上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有粒径约为1μm的银微粒和直径约为5nm的多壁碳纳米管的银浆料，形成电子源层EMS。
接下来，如图14所示，在形成了阴极电极CL、电子源层EMS和栅极电极GL的背面基板SUB1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成绝缘层INS。在该绝缘层INS上，在与栅极电极GL的形成位置对应的部分形成有与栅极电极GL连通的栅极电极接触孔GHL，在与电子源层EMS的形成位置对应的部分形成有电子源孔CHL。该绝缘层INS的膜厚，在烘焙后约为5μm。由此构成如下结构，即、在电子源孔CHL的内部，露出形成于阴极电极CL上的电子源层EMS和栅极电极GL的靠近阴极电极CL的一部分。
接下来，如图15所示，在该绝缘层INS上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的银浆料，烘焙，同时形成栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL。该栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL，含有粒径约为1μm的银微粒，烘焙后的膜厚约为5μm。分别形成这样的栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL各720条。
最后，对在电子源孔CHL内露出的电子源层EMS的表面进行使碳纳米管起毛用的表面处理。该表面处理，可使用激光照射、等离子体处理或机械处理等方法。由此制作出可进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。
这样构成的电子源构造，通过向聚焦栅极电极FGL施加相对于阴极电极CL为正或负的电压，能够控制来自电子源层EMS的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CL、栅极电极GL、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL，但是也可以使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CL、栅极电极GL、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
图16至图21是说明本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例及其制造工艺的说明图。在这里，说明在显示区域形成的电子源阵列的子像素。
首先，如图16所示，在优选玻璃板的背面基板SUB1上，用丝网印刷法将在有机溶剂中含有银微粒的银浆料涂敷成带状，烘焙，同时形成阴极电极CL和栅极电极GL的带状构造。这些阴极电极CL和栅极电极GL，形成在背面基板SUB1上的大致同一平面上。该阴极电极CL的带状构造的宽度约为30μm，与相邻的带状阴极电极之间的间隔约为240μm。阴极电极CL和栅极电极GL之间的间隔约为30μm。
该阴极电极CL和栅极电极GL，由粒径约为1μm的银微粒构成，该阴极电极CL和栅极电极GL的膜厚在烘焙后约为5μm。使这样的阴极电极CL的带状构造形成1280×3条＝3840条。
接下来，如图17所示，在阴极电极CL的表面，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有粒径约为1μm的银微粒和直径约为5nm的多壁碳纳米管的银浆料，形成电子源层EMS。
接下来，如图18所示，在形成了阴极电极CL和栅极电极GL的背面基板SUB1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成绝缘层INS1。在该绝缘层INS1上，在与栅极电极GL的形成位置对应的部分形成有与栅极电极GL连通的栅极电极接触孔GHL，在与电子源层EMS的形成位置对应的部分形成有电子源孔CHL1。该绝缘层INS1的膜厚，在烘焙后约为5μm。由此构成如下结构，即、在电子源孔CHL1的内部，露出形成于阴极电极CL上的电子源层EMS和栅极电极GL的靠近阴极电极CL的一部分。
接下来，如图19所示，在该绝缘层INS1上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的银浆料，烘焙，形成栅极电极用总线GBL。该栅极电极用总线GBL，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。使这样的栅极电极用总线GBL形成720条。
接下来，如图20所示，在形成了栅极电极用总线GBL的绝缘层INS1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成上部绝缘层INS2。在该绝缘层INS2上，在与上述电子源层EMS对应的部分形成有与电子源孔CHL1连通的电子源孔CHL2，该电子源孔CHL2与电子源孔CHL1有大致相同的开口。该上部绝缘层INS2的膜厚，在烘焙后约为5μm。
接下来，如图21所示，在该绝缘层INS2上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的银浆料，烘焙，同时形成被电分离了的第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2。该第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。分别形成这样的第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2各720条。
最后，对在电子源孔CHL2内露出的电子源层EMS的表面进行使碳纳米管起毛用的表面处理。该表面处理，可使用激光照射、等离子体处理或机械处理等方法。由此制作出可进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。
这样构成的电子源构造，通过向第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2施加相对于阴极电极CL为正或负的电压，能够控制来自电子源层EMS的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CL、栅极电极GL、栅极电极用总线GBL、第1聚焦栅极电极FGL1以及第2聚焦栅极电极FGL2，但是也可以使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CL、栅极电极GL、栅极电极用总线GBL、第1聚焦栅极电极FGL1以及第2聚焦栅极电极FGL2等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
图22至图27是说明本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例及其制造工艺的说明图。在这里，说明在显示区域形成的电子源阵列的子像素。
首先，如图22所示，在优选玻璃板的背面基板SUB1上，用丝网印刷法将在有机溶剂中含有银微粒和多壁碳纳米管的银浆料涂敷成带状，烘焙，同时形成阴极电极CLC和栅极电极GLC。这些阴极电极CLC和栅极电极GLC，在背面基板SUB1上的大致同一平面上形成。该阴极电极CLC的宽度约为30μm，与相邻的带状阴极电极之间的间隔约为240μm。阴极电极CLC和栅极电极GLC之间的间隔约为30μm。
这些阴极电极CLC和栅极电极GLC，由粒径约为1μm的银微粒和直径约为5nm的多壁碳纳米管的混合物构成，这些阴极电极CLC和栅极电极GLC的膜厚在烘焙后约为5μm。使这样的阴极电极CLC的带状构造形成1280×3条＝3840条。
接下来，如图23所示，在形成了阴极电极CLC和栅极电极GLC的背面基板SUB1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成绝缘层INS。在该绝缘层INS上，在与栅极电极GLC的形成位置对应的部分形成有与栅极电极GLC连通的栅极电极接触孔GHL。该绝缘层INS1的膜厚，在烘焙后约为5μm。
接下来，如图24所示，在与该绝缘层INS上的栅极电极接触孔CHL对应的部位和预定部位上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的电极形成用银浆料，烘焙，同时形成栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL。该栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。分别形成这样的栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL各720条。
接下来，如图25所示，以栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL为掩模，用干蚀刻法或湿蚀刻法蚀刻绝缘层INS，由此形成电子源孔CHL。由此，在电子源孔CHL的内部，露出含有多壁碳纳米管的阴极电极CLC和栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分。
接下来，如图26所示，在栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL的不需要露出的部分，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成保护绝缘膜PRO。
接下来，如图26的俯视图、即图27所示，通过金属电镀覆盖在电子源孔CHL内露出的栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分的表面地形成金属膜。或用电解氧化法将在电子源孔CHL内露出的栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分的表面氧化，使多壁碳纳米管氧化，从而使其发射能力显著降低。
最后，对露出的阴极电极CLC的表面进行使碳纳米管起毛用的表面处理。该表面处理，可使用激光照射、等离子体处理或机械处理等方法。
由此制作出可进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。
在这样的电子源构造中，阴极电极CLC和栅极电极GLC在背面基板SUB1的大致同一平面上相邻地形成。
这样构成的电子源构造，通过向聚焦栅极电极FGL施加相对于阴极电极CLC为正或负的电压，能够控制来自阴极电极CLC的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL，但是也可以使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
图28至图31是说明本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例及其制造工艺的说明图。在这里，说明在显示区域形成的电子源阵列的子像素。
首先，如图28所示，在优选玻璃板的背面基板SUB1上，用丝网印刷法将在有机溶剂中含有银微粒和多壁碳纳米管的银浆料涂敷成带状，烘焙，同时形成阴极电极CLC和栅极电极GLC。这些阴极电极CLC和栅极电极GLC，形成在背面基板SUB1上的大致同一平面上。该阴极电极CLC的宽度约为30μm，与相邻的带状阴极电极之间的间隔约为240μm。阴极电极CLC和栅极电极GLC之间的间隔约为30μm。
这些阴极电极CLC和栅极电极GLC，由粒径约为1μm的银微粒和直径约为5nm的多壁碳纳米管的混合物构成，这些阴极电极CLC和栅极电极GLC的膜厚在烘焙后约为5μm。使这样的阴极电极CLC的带状构造形成1280×3条＝3840条。
接下来，如图29所示，在形成了阴极电极CLC和栅极电极GLC的背面基板SUB1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成绝缘层INS。在该绝缘层INS上，在与栅极电极GLC的形成位置对应的部分形成有与栅极电极GLC连通的栅极电极接触孔GHL、在与电子源的形成位置对应的部分形成有电子源孔CHL，该栅极电极接触孔GHL和电子源孔CHL一体地形成。该绝缘层INS1的膜厚，在烘焙后约为5μm。由此构成如下结构，即、在电子源孔CHL1的内部，露出阴极电极CLC和栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC的一部分。
接下来，如图30所示，在该绝缘层INS上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的银浆料，烘焙，同时形成栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL。该栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。分别形成这样的栅极电极用总线GBL和聚焦栅极电极FGL各720条。
接下来，如图30的俯视图、即图31所示，通过金属电镀覆盖在电子源孔CHL内露出的栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分的表面地形成金属膜。或用电解氧化法将在电子源孔CHL内露出的栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分的表面氧化，使多壁碳纳米管氧化，从而使其发射能力显著降低。
最后，对在电子源孔CHL内露出的阴极电极CLC的表面进行使碳纳米管起毛用的表面处理。该表面处理，可使用激光照射、等离子体处理或机械处理等方法。
由此制作出可进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。
这样构成的电子源构造，通过向聚焦栅极电极FGL施加相对于阴极电极CLC为正或负的电压，能够控制来自阴极电极CLC的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL，也能使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL以及聚焦栅极电极FGL等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
图32至图37是说明本发明的自发光型平面显示装置的背板的另一构造例及其制造工艺的说明图。在这里，说明在显示区域形成的电子源阵列的子像素。
首先，如图32所示，在优选玻璃板的背面基板SUB1上，用丝网印刷法将在有机溶剂中含有银微粒和多壁碳纳米管的电极形成用银浆料涂敷成带状，烘焙，同时形成阴极电极CLC和栅极电极GLC。这些阴极电极CLC和栅极电极GLC，形成在背面基板SUB1上的大致同一平面上。该阴极电极CLC的宽度约为30μm，与相邻的带状阴极电极之间的间隔约为240μm。阴极电极CLC和栅极电极GLC之间的间隔约为30μm。
这些阴极电极CLC和栅极电极GLC，由粒径约为1μm的银微粒和直径约为5nm的多壁碳纳米管的混合物构成，这些阴极电极CLC和栅极电极GLC的膜厚在烘焙后约为5μm。使这样的阴极电极CLC的带状构造形成1280×3条＝3840条。
接下来，如图33所示，在形成了阴极电极CLC和栅极电极GLC的背面基板SUB1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成绝缘层INS1。在该绝缘层INS1上，在与栅极电极GLC的形成位置对应的部分形成有与栅极电极GLC连通的栅极电极接触孔GHL，在与电子源的形成位置对应的部分形成有电子源孔CHL1，该栅极电极接触孔GHL和电子源孔CHL1一体地形成。该绝缘层INS1的膜厚，在烘焙后约为5μm。由此构成如下结构，即、在电子源孔CHL1的内部，露出阴极电极CLC和栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC的一部分。
接下来，如图34所示，在该绝缘层INS1上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的银浆料，烘焙，形成栅极电极用总线GBL。该栅极电极用总线GBL，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。使这样的栅极电极用总线GBL形成720条。
接下来，如图35所示，在形成了栅极电极用总线GBL的绝缘层INS1上，用丝网印刷法涂敷玻璃料，烘焙，形成上部绝缘层INS2。在该绝缘层INS2上，在与上述电子源部对应的部分形成有与电子源孔CHL1连通的上部电子源孔CHL2，该上部电子源孔CHL2与电子源孔CHL1有大致相同的开口。该上部绝缘层INS2的膜厚，在烘焙后约为5μm。
接下来，如图36所示，在绝缘层INS2上，用丝网印刷法涂敷在有机溶剂中含有银微粒的电极形成用银浆料，烘焙，同时形成第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2。该第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2，由粒径约为1μm的银微粒构成，烘焙后的膜厚约为5μm。使这样的第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2分别形成720条。
接下来，如图36的俯视图、即图37所示，通过金属电镀覆盖在上部电子源孔CHL2内露出的栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分的表面地形成金属膜。或用电解氧化法将在电子源孔CHL2内露出的栅极电极GLC的靠近阴极电极CLC侧的一部分的表面氧化，使多壁碳纳米管氧化，从而使其发射能力显著降低。
最后，对在电子源孔CHL2内露出的阴极电极CLC的表面进行使碳纳米管起毛用的表面处理。该表面处理，可使用激光照射、等离子体处理或机械处理等方法。由此制作出可进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。
这样构成的电子源构造，通过向第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2施加相对于阴极电极CL为正或负的电压，能够控制来自阴极电极CLC的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL、第1聚焦栅极电极FGL1以及第2聚焦栅极电极FGL2，但是也可以使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL、第1聚焦栅极电极FGL1以及第2聚焦栅极电极FGL2等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
由此制作出可进行栅极动作和电子束聚焦的碳纳米管电子源构造。
在这样的电子源构造中，阴极电极CLC和栅极电极GLC在背面基板SUB1的大致同一平面上相邻地形成。
这样构成的电子源构造，通过向第1聚焦栅极电极FGL1和第2聚焦栅极电极FGL2施加相对于阴极电极CL为正或负的电压，能够控制来自阴极电极CLC的射束的发散角度。
在本实施例中，用银形成了阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL、第1聚焦栅极电极FGL1以及第2聚焦栅极电极FGL2，但是也可以使用具有必要的导电性的任何金属。而且也可以使用合金或金属多层膜。另外，阴极电极CLC、栅极电极GLC、栅极电极用总线GBL、第1聚焦栅极电极FGL1以及第2聚焦栅极电极FGL2等的涂敷，并不限于丝网印刷法，也可以用喷墨法、其它特殊的印刷法或气相生长法等。
图38是说明本发明的自发光型平面显示装置的整体构造的一个例子的除去一部分而示出的立体图。图39是沿图38的A-A’线切断的剖视图。在构成背板PNL1的背面基板SUB1的内面，具有阴极电极CLC和栅极电极GLC，在阴极电极CLC和栅极电极GLC的交叉部分形成有电子源。在阴极电极CLC的端部形成有阴极电极引出线CLT，在栅极电极GLC的端部形成有栅极电极引出线GLT。
在构成前板PNL2的前面基板SUB2的内面，形成有如上所述的阳极电极和荧光体层。构成背板PNL1的背面基板SUB1和构成前板PNL2的前面基板SUB2是在其周边插入密封框MFL地被粘合起来的。为了使粘合后的间隙保持为预定值，在背面基板SUB1和前板PNL2之间，设立有优选玻璃板的隔壁SPC。图39是沿着该隔壁SPC的剖面，因此省略隔壁SPC的图示。
另外，由背板PNL1、前板PNL2以及密封框MFL密封了的内部空间，从设于背板PNL1的一部分上的排气管EXC排气，达到预定的真空状态。
权利要求
1.一种自发光型平面显示装置，其特征在于，包括背板，具有多个阴极电极、多个栅极电极以及聚焦栅极电极，由在上述阴极电极和上述栅极电极的交叉部形成的多个像素构成显示区域，上述多个阴极电极在第1方向延伸、在与该第1方向交叉的第2方向并列设置、并在表面具有电子源，上述多个栅极电极在上述第2方向延伸、在上述第1方向并列设置、并被施加控制从位于其与上述阴极电极的交叉部的电子源发射的电子的数量的电位，上述聚焦栅极电极与上述阴极电极和上述栅极电极是电绝缘的，控制从上述阴极电极上的电子源发射的电子束的发散角，以及前板，具有多种颜色的荧光体层和阳极电极，上述多种颜色的荧光体层利用从上述背板的上述显示区域所具有的上述电子源发出的电子束的激励而发光；并具有阴极电极总线，其电连接上述阴极电极被分割成多个组的各组的阴极电极；栅极电极总线，其电连接上述栅极电极被分割成多个组的各组的栅极电极的；以及聚焦栅极电极总线，其电连接上述聚焦栅极电极被分割成多个组的各组的聚焦栅极电极；还具有多层由上述阴极电极、上述栅极电极和上述聚焦栅极电极中的两个电极在同一面上相邻地形成的电极构造。
2.根据权利要求1所述的自发光型平面显示装置，其特征在于上述阴极电极和上述栅极电极形成在第一层，上述栅极电极总线和上述聚焦栅极电极形成在第二层。
3.根据权利要求1所述的自发光型平面显示装置，其特征在于上述阴极电极和上述栅极电极形成在第一层，上述栅极电极总线形成在第二层，上述聚焦栅极电极电分离地形成为第1聚焦电极和第2聚焦电极，并形成在第三层。
4.根据权利要求1所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述阴极电极的表面具有含纳米材料的电子源层。
5.根据权利要求1所述的自发光型平面显示装置，其特征在于上述阴极电极和上述栅极电极含有成为电子源的纳米材料。
6.根据权利要求1所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述背板和上述前板之间具有多个隔壁。
7.根据权利要求2所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述阴极电极的表面具有含纳米材料的电子源层。
8.根据权利要求2所述的自发光型平面显示装置，其特征在于上述阴极电极和上述栅极电极含有成为电子源的纳米材料。
9.根据权利要求2所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述背板和上述前板之间具有多个隔壁。
10.根据权利要求3所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述阴极电极的表面具有含纳米材料的电子源层。
11.根据权利要求3所述的自发光型平面显示装置，其特征在于上述阴极电极和上述栅极电极含有成为电子源的纳米材料。
12.根据权利要求3所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述背板和上述前板之间具有多个隔壁。
13.根据权利要求4所述的自发光型平面显示装置，其特征在于成为上述电子源的纳米材料，是从由碳构成的纳米管、纳米线圈或具有纳米尺寸的形状的材料，以及含有碳、硼、氮这三种元素中的2种或2种以上元素的纳米管、纳米线圈或具有纳米尺寸的形状的材料中选择出的材料。
14.根据权利要求4所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述背板和上述前板之间具有多个隔壁。
15.根据权利要求5所述的自发光型平面显示装置，其特征在于成为上述电子源的纳米材料，是从由碳构成的纳米管、纳米线圈或具有纳米尺寸的形状的材料，以及含有碳、硼、氮这三种元素中的2种或2种以上元素的纳米管、纳米线圈或具有纳米尺寸的形状的材料中选择出的材料。
16.根据权利要求5所述的自发光型平面显示装置，其特征在于在上述背板和上述前板之间具有多个隔壁。
全文摘要
本发明提供一种自发光型平面显示装置，阴极电极(CL)、栅极电极(GL)以及聚焦栅极电极(FGL)中的两个电极在同一面上相邻地形成，通过多层层叠设置该电极构造，能减少形成各电极用的印刷工艺的工序数，大幅地放宽制作电极构造时的对位精度。另外，通过用含有碳纳米管的相同材料形成阴极电极(CL)和栅极电极(GL)，能在制作电极构造时大幅地放宽对位精度。因此，能够使用常用的印刷涂敷工艺等，能容易且廉价地制作自发光型平面显示装置。
文档编号H01J1/30GK1828813SQ20061005782
公开日2006年9月6日 申请日期2006年3月1日 优先权日2005年3月2日
发明者冈井诚, 宗吉恭彦, 矢口富雄, 佐佐木进, 山崎哲也, 石川纯, 林伸明 申请人:株式会社日立显示器