JPH10154476A - Display device - Google Patents
Display deviceInfo
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- JPH10154476A JPH10154476A JP31450496A JP31450496A JPH10154476A JP H10154476 A JPH10154476 A JP H10154476A JP 31450496 A JP31450496 A JP 31450496A JP 31450496 A JP31450496 A JP 31450496A JP H10154476 A JPH10154476 A JP H10154476A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- face plate
- upper electrode
- electron source
- phosphor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Vessels, Lead-In Wires, Accessory Apparatuses For Cathode-Ray Tubes (AREA)
- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高精細で,CRT並の表示画質を有する電子
線励起型平面型表示素子を実現する。
【解決手段】 非フォーミング状態のMIM電子源また
はMIS電子源を電子線源として基板上の形成し,蛍光
体を塗布した面板を基板から1mm以上離し,かつ面板
に2KV以上の加速電圧を印加する。
【効果】 加速電圧を高くすることによりCRT用蛍光
体など色純度,寿命特性に優れたものを使えるので,高
い表示画質を実現できる。非フォーミング状態のMIM
またはMIS電子源を用いるため,面板−基板間を離し
ても高精細の画像を実現できる。
(57) [Problem] To provide an electron beam excitation type flat display element having high definition and display quality comparable to that of a CRT. A non-forming MIM or MIS electron source is formed on a substrate as an electron beam source, a face plate coated with a phosphor is separated from the substrate by 1 mm or more, and an acceleration voltage of 2 KV or more is applied to the face plate. . [Effect] By increasing the acceleration voltage, it is possible to use a phosphor excellent in color purity and life, such as a phosphor for a CRT, thereby realizing a high display image quality. MIM in non-forming state
Alternatively, since a MIS electron source is used, a high-definition image can be realized even when the face plate and the substrate are separated.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、金属-絶縁体-金属
あるいは金属-絶縁体-半導体の3層構造を有し、真空中
に電子を放出する薄膜型電子源を用いた表示装置に関す
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a display device having a three-layer structure of metal-insulator-metal or metal-insulator-semiconductor and using a thin-film electron source that emits electrons in a vacuum.
【0002】[0002]
【従来の技術】互いに直交する電極群の各交点に冷陰極
を形成した冷陰極アレイを用いた表示装置として,例え
ば,特開平4−289644に記載されているフィール
ド・エミッション・ディスプレイ(FED)がある。F
EDは,基板上の各画素に多数の電界放出陰極を配置
し,そこからの電界放出電子を真空中で加速したのち,
面板上の蛍光体に照射し,発光させるものである。この
多数の電界放出陰極を配置した陰極をフィールド・エミ
ッタ・アレイ(FEA)と称している。2. Description of the Related Art As a display device using a cold cathode array in which cold cathodes are formed at respective intersections of electrode groups orthogonal to each other, for example, a field emission display (FED) described in JP-A-4-289644 is known. is there. F
In the ED, a large number of field emission cathodes are arranged in each pixel on the substrate, and the field emission electrons therefrom are accelerated in a vacuum.
It irradiates the phosphor on the face plate to emit light. The cathode on which the field emission cathodes are arranged is called a field emitter array (FEA).
【0003】FEDは,陰極線管(CRT)のような電
子線偏向レンズ系が不要なので平板型ディスプレイが実
現でき,さらに自発光型の素子であるためにCRT並の
優れた表示画質を実現できるという特徴を持っている。The FED does not require an electron beam deflecting lens system such as a cathode ray tube (CRT), so that a flat panel display can be realized. Further, since the FED is a self-luminous element, it can realize an excellent display quality comparable to a CRT. Has features.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】電子線励起で発光する
蛍光体には,CRTで使われる蛍光体の他に,加速電圧
1KV以下の低速電子線で発光する蛍光体がある。しか
し,低速電子線励起蛍光体は,青緑色に発光するZnO:Zn
蛍光体以外は発光効率が悪く,動作寿命も十分でない。
また,CRT用の蛍光体に較べると色純度も劣ってい
る。したがって,CRT並の表示画質を得るには,CR
T用の蛍光体を用いることが望ましい。Phosphors that emit light when excited by an electron beam include phosphors that emit light with a low-speed electron beam having an acceleration voltage of 1 KV or less, in addition to phosphors used in CRTs. However, the slow electron beam excited phosphor is ZnO: Zn which emits blue-green light.
Other than the phosphor, the luminous efficiency is poor and the operating life is not sufficient.
Further, the color purity is inferior to that of a phosphor for CRT. Therefore, in order to obtain a display quality comparable to that of a CRT, CR
It is desirable to use a phosphor for T.
【0005】一方,CRT用の蛍光体を発光させるに
は,励起電子ビームの加速電圧を最低限2KV,望まし
くは4KV以上にする必要がある。面板上の加速電極に
2〜4KV以上の電圧を印加するには,絶縁耐圧の点か
ら,面板−基板間距離を1mm以上にしなければならな
い。On the other hand, in order to emit light from a CRT phosphor, the acceleration voltage of the excitation electron beam must be at least 2 KV, preferably 4 KV or more. In order to apply a voltage of 2 to 4 KV or more to the acceleration electrode on the face plate, the distance between the face plate and the substrate must be 1 mm or more from the viewpoint of dielectric strength.
【0006】しかしながら,面板110−基板14間距
離dを大きくすると,基板14のある1点の陰極から放
出した電子ビームの面板上での広がりΔxは大きくなる
(図2(a)参照)。陰極から放出された電子の初速度v0
が,加速電極210に印加する加速電圧Vaより十分に
小さい場合には,陰極を出て面板に達するまでの電子の
飛行時間Δtは,However, when the distance d between the face plate 110 and the substrate 14 is increased, the spread Δx of the electron beam emitted from a certain point of the cathode of the substrate 14 on the face plate is increased (see FIG. 2A). Initial velocity v 0 of electrons emitted from the cathode
Is sufficiently smaller than the accelerating voltage Va applied to the accelerating electrode 210, the flight time Δt of the electrons from leaving the cathode to reaching the face plate is Δt
【0007】[0007]
【数1】 (Equation 1)
【0008】に比例する。基板14−面板110間の電
界はほぼ平行電界だから,電子ビームの広がりは,電子
の初速度v0の横方向成分v0tとΔtとの積で決まる。
したがって,ΔxはIs proportional to Since the electric field between the substrate 14 and the face plate 110 is almost a parallel electric field, the spread of the electron beam is determined by the product of the lateral component v 0t of the initial velocity v 0 of the electrons and Δt.
Therefore, Δx is
【0009】[0009]
【数2】 (Equation 2)
【0010】に比例する。Is proportional to
【0011】典型的なFEAでは,d=0.2mm,Va=0.
4KVの時にΔx=0.1mm程度であるから,d=1mm,Va=
2KVとした場合は,Δx=0.22mm程度となる。すなわ
ち,ある1点から放出した電子ビームは,面板上では直
径0.44mm程度のスポットに広がってしまう。実際には図
2(b)に示したように,各画素の電子放出部220は有
限の直径aを有するので,蛍光板上のスポット径は(a
+2Δx)となる。これに対し,例えば,対角20イン
チのSXGA規格(画素数1024×1280)のカラーディス
プレイを実現する場合,隣接ドット間の間隔は100μm程
度である。また家庭用テレビとして普及している対角1
4インチテレビ(VGA規格,画素数480×640)の場合
は隣接ドット間隔は148μmである。したがって,いずれ
の規格のディスプレイを作ろうとしても,FEAをマト
リクス電子源に用いた場合には,隣接ドットに対応する
蛍光体上に電子ビームが照射することになり,正しい画
像が表示されなくなってしまう。In a typical FEA, d = 0.2 mm and Va = 0.
Since Δx = about 0.1 mm at 4 KV, d = 1 mm, Va =
In the case of 2 KV, Δx = 0.22 mm. That is, the electron beam emitted from one point spreads to a spot having a diameter of about 0.44 mm on the face plate. Actually, as shown in FIG. 2B, since the electron emission portion 220 of each pixel has a finite diameter a, the spot diameter on the phosphor screen is (a
+ 2Δx). On the other hand, for example, when a color display of SXGA standard (1024 × 1280 pixels) with a diagonal length of 20 inches is realized, the interval between adjacent dots is about 100 μm. In addition, diagonal 1 which is widespread as home TV
In the case of a 4-inch television (VGA standard, 480 × 640 pixels), the interval between adjacent dots is 148 μm. Therefore, no matter which standard display is made, if FEA is used as the matrix electron source, the electron beam is irradiated on the phosphor corresponding to the adjacent dot, and a correct image cannot be displayed. I will.
【0012】この問題を解決するために,FEAの放出
電子ビームを収束する方法が提案されているが,この方
法では,新たに収束電極を基板上に作り込むか,基板,
面板間に新たに収束電極を位置合わせをして挟み込まな
ければならず,表示装置の構造が複雑になるという問題
があった。In order to solve this problem, a method of converging the electron beam emitted from the FEA has been proposed. In this method, a new converging electrode is formed on the substrate, or
The focusing electrode must be newly positioned and inserted between the face plates, and there is a problem that the structure of the display device is complicated.
【0013】[0013]
【課題を解決するための手段】本発明では,下部電極,
絶縁層,上部電極をこの順に積層した構造を有し,下部
電極と上部電極との間に,上部電極が正電圧になる極性
の電圧を印加した際に,上部電極の表面から真空中に電
子を放出する薄膜型電子源として,非フォーミング状態
のものを用い、基板と面板との間隔を1mm以上とし,
かつ加速電極に印加する電圧を2KV以上とすることに
より上記の問題を解決した。According to the present invention, a lower electrode,
It has a structure in which an insulating layer and an upper electrode are laminated in this order, and when a voltage having a polarity that causes the upper electrode to have a positive voltage is applied between the lower electrode and the upper electrode, electrons are applied from the surface of the upper electrode to a vacuum. A non-forming electron source is used as a thin film type electron source that emits electrons, and the distance between the substrate and the face plate is set to 1 mm or more.
The above problem was solved by setting the voltage applied to the acceleration electrode to 2 KV or more.
【0014】この薄膜型電子源には,下部電極として金
属を用いたMIM(金属−絶縁体−金属)電子源や,下
部電極に半導体を用いたMIS(金属−絶縁体−半導
体)電子源などが含まれる。The thin-film electron source includes a metal-insulator-metal (MIM) electron source using a metal as a lower electrode and a metal-insulator-semiconductor (MIS) electron source using a semiconductor as a lower electrode. Is included.
【0015】マトリクス状に配置したMIM電子源を陰
極に用いた表示装置は,例えば,Journal of Vacuum Sc
ience and Technologies, B, 第11巻,第2号,514
頁〜517頁(1993年)に報告されている。この報告で
は,基板−面板間距離d=1mm,加速電圧Va=1KV
の時,Δx=0.15mm程度と報告されている。したがっ
て,Va=2KVとした時Δx=0.1mm程度,すなわち電
子放出部直径を0.05mmとしても全体で0.25mmのスポット
に広がることになり,20インチSXGAクラスの高精
細ディスプレイを実現することは出来ない。この文献で
報告されているMIM電子源からの放出電子ビームが広
がる原因は,MIM電子源をフォーミング状態で動作さ
せているためである。A display device using a MIM electron source arranged in a matrix as a cathode is described, for example, in Journal of Vacuum Sc
ience and Technologies, B, Vol. 11, No. 2, 514
Pp. 517-1993 (1993). In this report, the distance between the substrate and the face plate d = 1 mm, the acceleration voltage Va = 1 KV
At that time, it was reported that Δx was about 0.15 mm. Therefore, when Va = 2 KV, Δx = approximately 0.1 mm, that is, even if the diameter of the electron-emitting portion is 0.05 mm, the spot spreads as a whole to 0.25 mm, and a 20-inch SXGA class high-definition display can be realized. Absent. The cause of the spread of the electron beam emitted from the MIM electron source reported in this document is that the MIM electron source is operated in the forming state.
【0016】われわれは,MIM電子源を非フォーミン
グ状態で動作させる方法を研究し,かつ非フォーミング
状態のMIM電子源が放出する電子ビームの特性につい
て研究を進めてきた。その結果,非フォーミング状態で
動作させたMIM電子源は放出電子ビームの広がりが極
めて小さくなることを見い出した。後に述べる方法で製
作したMIM電子源マトリクス利用の表示装置において
は,例えば,d=2mm,Va=0.5KVの場合で,Δx=
0.05mmであった。したがって,d=1mm,Va=2KVの
場合で,Δx=18μm,d=2mm,Va=4KVの場合
で,Δx=14μmとなる。したがって,電子放出部の直
径を40μmとしても蛍光板でのスポット直径は76〜64μm
となり,100 dpi(dot per inch)レベルの解像度のカ
ラーディスプレイを実現できる。We have studied a method of operating the MIM electron source in a non-forming state, and have been studying characteristics of an electron beam emitted by the non-forming MIM electron source. As a result, it has been found that the MIM electron source operated in the non-forming state has a very small spread of the emitted electron beam. In a display device using an MIM electron source matrix manufactured by a method described later, for example, when d = 2 mm and Va = 0.5 KV, Δx =
It was 0.05 mm. Therefore, Δx = 18 μm when d = 1 mm and Va = 2 KV, Δx = 14 μm when d = 2 mm and Va = 4 KV. Therefore, even if the diameter of the electron-emitting portion is 40 μm, the spot diameter on the phosphor screen is
Thus, a color display with a resolution of 100 dpi (dot per inch) can be realized.
【0017】[0017]
【発明の実施の形態】以下,本発明の実施の形態を図を
用いて説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【0018】図1,図3,図4,図5を用いて本発明を
用いた表示装置の一実施例を説明する。図3は表示パネ
ルを面板側から見た平面図,図4は基板14を面板側か
ら見た平面図である。図3,図4中のA-B間の断面図が
図1(a)であり,C-D間の左半分の断面図が図1(b)
である。One embodiment of a display device using the present invention will be described with reference to FIGS. 1, 3, 4, and 5. FIG. FIG. 3 is a plan view of the display panel viewed from the face plate side, and FIG. 4 is a plan view of the substrate 14 viewed from the face plate side. FIGS. 3 and 4 are cross-sectional views between A and B in FIG. 1A, and cross-sectional views of the left half between CDs are in FIG. 1B.
It is.
【0019】まず,基板上に形成する薄膜電子源の作成
方法を述べる。図5は基板14上に薄膜型電子源を作製
するプロセスを示したものである。右の列が平面図で,
A-B間での断面図を左の列に示してある。図5では1個
の素子しか描いてないが,実際には,図1,図4のよう
にマトリクス状に配置されている。First, a method of forming a thin film electron source formed on a substrate will be described. FIG. 5 shows a process for producing a thin-film electron source on the substrate 14. The right column is a plan view,
A cross-sectional view between AB is shown in the left column. Although only one element is illustrated in FIG. 5, actually, the elements are arranged in a matrix as shown in FIGS.
【0020】ガラスなどの絶縁性基板14上に,下部電
極13作成用の薄膜として,Alを例えば,300nmの
膜厚で形成する。このAl膜の形成には,例えば,スパッ
タリング法や抵抗加熱蒸着法,MBE法(分子線エピタ
キシ法)などを用いる。次に,このAl膜を,フォトリソ
グラフィによるレジスト形成と,それに続くエッチング
とによりストライプ状に加工し下部電極13を形成す
る。ここで用いるレジストはエッチングに適したもので
あればよく,また,エッチングもウエットエッチング,
ドライエッチングのいずれも可能である。この下部電極
13の表面を陽極酸化して膜厚5〜10nm程度の絶縁層
12を形成する。本実施例では化成電圧を4Vに設定
し,絶縁層膜厚5.5nmとした。これが,図5(a)の状態
である。Al is formed on an insulating substrate 14 such as glass as a thin film for forming the lower electrode 13 to a thickness of, for example, 300 nm. For forming the Al film, for example, a sputtering method, a resistance heating evaporation method, an MBE method (molecular beam epitaxy method), or the like is used. Next, the Al film is processed into a stripe shape by photolithography resist formation and subsequent etching to form a lower electrode 13. The resist used here may be any suitable for etching, and the etching may be wet etching,
Any of dry etching is possible. The surface of the lower electrode 13 is anodized to form an insulating layer 12 having a thickness of about 5 to 10 nm. In this embodiment, the formation voltage is set to 4 V, and the thickness of the insulating layer is set to 5.5 nm. This is the state shown in FIG.
【0021】次に,レジスト501を塗布して紫外線で
露光してパターニングし,図5(b)のパターンを形成
する。レジスト501には例えば,キノンジアザイド系
のポジ型レジストを用いる。レジスト501を付けたま
ま,再度陽極酸化を行い,保護層15を形成する。この
2回目の陽極酸化は,化成電圧50V程度とし,保護層
15の膜厚を70nm程度とする。これが,図5(c)の状
態である。Next, a resist 501 is applied, exposed to ultraviolet rays and patterned to form a pattern shown in FIG. As the resist 501, for example, a quinonediazide-based positive resist is used. With the resist 501 still attached, anodic oxidation is performed again to form the protective layer 15. In the second anodic oxidation, the formation voltage is about 50 V, and the thickness of the protective layer 15 is about 70 nm. This is the state shown in FIG.
【0022】レジスト501をアセトンなどの有機溶媒
で剥離した後,レジスト502を図5(d)のパターン
で塗布・形成する。次に,上部電極バスライン32とな
る金属膜を,基板14の全面に成膜する。この上部電極
バスライン32となる金属膜は,Moなど,基板14との
接着性に優れた金属を下層とし,Auなど電気伝導性に富
み,かつ酸化されにくい金属を上層とする積層膜構成と
し,スパッタリング法や蒸着法などで連続成膜するのが
望ましい。下層の材料としては,上記Moの他に,CrやT
a, W, Nbなど絶縁性基板との接着性がよい他の金属でも
よい。また,上層の材料には,上記Auの他,Pt, Ir, R
h, Ru などが使用可能である。これらの金属を用いるこ
とにより後で形成する上部電極16との電気的接触を確
保できる。なお,上記上部電極バスライン32を形成す
る金属膜の膜厚は,配線抵抗の要求仕様により適宜選択
する。本実施例では,Mo膜を30nm,Au膜を100 nmとし
た。続いて,アセトンなどの有機溶媒でレジスト502
をリフトオフすることにより,図5(e)の形を得る。After the resist 501 is stripped with an organic solvent such as acetone, a resist 502 is applied and formed in a pattern shown in FIG. Next, a metal film to be the upper electrode bus line 32 is formed on the entire surface of the substrate 14. The metal film serving as the upper electrode bus line 32 has a laminated film configuration in which a metal such as Mo having excellent adhesion to the substrate 14 is used as a lower layer, and a metal such as Au which is rich in electrical conductivity and hardly oxidized is used as an upper layer. It is desirable to form a continuous film by a sputtering method or a vapor deposition method. Materials for the lower layer include Cr, T
Other metals, such as a, W, and Nb, having good adhesion to the insulating substrate may be used. In addition to the Au, Pt, Ir, R
h, Ru etc. can be used. By using these metals, electrical contact with the upper electrode 16 to be formed later can be ensured. The thickness of the metal film forming the upper electrode bus line 32 is appropriately selected according to the required specification of the wiring resistance. In this embodiment, the thickness of the Mo film is 30 nm and the thickness of the Au film is 100 nm. Subsequently, the resist 502 is washed with an organic solvent such as acetone.
Is lifted off to obtain the shape shown in FIG.
【0023】続いて,レジスト503を塗布して,図5
(f)のパターンにパターン化する。この状態で,化成
液に浸して陽極酸化を行う。化成電圧は絶縁層12を形
成した際と同じ電圧にする。本実施例の場合,4Vであ
る。絶縁層12はこれまでに何回か行ったレジストパタ
ーニング・プロセスにおいて,現像液などの薬品によ
り,多少のダメージを受けている。そこで,上部電極を
成膜する前に,このように絶縁層12を再度陽極酸化す
ることにより,ダメージの修復ができる。このあと,上
部電極界面層膜16,上部電極中間層膜17,上部電極
表面層膜18の順に成膜する。これらの成膜にはスパッ
タリング法などを用い,各層は真空を破ることなく連続
的に成膜するのが望ましい。本実施例では,上部電極界
面層膜16として膜厚1nmのIr,上部電極中間層膜17
として膜厚2nmのPt,上部電極表面層膜18として膜厚3
nmのAuを用いた。また,本実施例のように,印加電圧を
上部電極に供給する専用のバスライン32があり,上部
電極面積が小さい場合には,上部電極表面層膜18を除
き,例えば膜厚1nmのIrで構成した上部電極界面層膜1
6と膜厚2nmのPtで構成した上部電極中間層膜17の2
層で上部電極を構成しても良い。Subsequently, a resist 503 is applied, and FIG.
Patterning into the pattern of (f). In this state, anodic oxidation is performed by immersion in a chemical conversion solution. The formation voltage is set to the same voltage as when the insulating layer 12 was formed. In the case of this embodiment, it is 4V. The insulating layer 12 has been slightly damaged by a chemical such as a developing solution in the resist patterning process performed several times so far. Therefore, the damage can be repaired by anodizing the insulating layer 12 again before forming the upper electrode. Thereafter, an upper electrode interface layer film 16, an upper electrode intermediate layer film 17, and an upper electrode surface layer film 18 are formed in this order. It is desirable to use a sputtering method or the like to form these layers, and to continuously form each layer without breaking vacuum. In this embodiment, the upper electrode interface layer film 16 is made of Ir having a thickness of 1 nm, and the upper electrode intermediate layer film 17 is formed.
Pt having a thickness of 2 nm and a film thickness of 3
nm of Au was used. Further, as in the present embodiment, there is a dedicated bus line 32 for supplying an applied voltage to the upper electrode, and when the area of the upper electrode is small, except for the upper electrode surface layer film 18, for example, Ir having a film thickness of 1 nm is used. Upper electrode interface layer film 1 composed
6 and 2 of the upper electrode intermediate layer film 17 composed of Pt having a thickness of 2 nm.
The upper electrode may be composed of layers.
【0024】次いで,アセトンなどの有機溶媒でリフト
オフすると,図5(g)に示した構造の薄膜電子源を得
る。以上のプロセスで,基板14上に薄膜電子源が完成
する。この薄膜電子源は,レジスト501で規定した領
域から電子が放出される。電子放出部の周辺部に厚い絶
縁膜である保護層15を形成してあるため,上部電極−
下部電極間に印加される電界が下部電極端部に集中しな
くなり,長時間にわたって安定な電子放出特性が得られ
る。Then, when lifted off with an organic solvent such as acetone, a thin film electron source having a structure shown in FIG. 5 (g) is obtained. Through the above process, a thin-film electron source is completed on the substrate 14. In this thin-film electron source, electrons are emitted from a region defined by the resist 501. Since the protective layer 15 which is a thick insulating film is formed on the periphery of the electron emitting portion, the upper electrode
The electric field applied between the lower electrodes does not concentrate on the end of the lower electrode, and stable electron emission characteristics can be obtained for a long time.
【0025】面板110には透光性のガラスなどを用い
る。まず,表示装置のコントラストを上げる目的でブラ
ックマトリクス120を形成する(図1(b))。ブラッ
クマトリクス120は,図3において蛍光体114間に
配置されるが,図3では記載を省略した。A translucent glass or the like is used for the face plate 110. First, a black matrix 120 is formed for the purpose of increasing the contrast of the display device (FIG. 1B). The black matrix 120 is disposed between the phosphors 114 in FIG. 3, but is not shown in FIG.
【0026】ブラックマトリクス120は,黒鉛粉末に
PVA(ポリビニルアルコール)と重クロム酸アンモニ
ウムとを混合した溶液を面板110に塗布し,ブラック
マトリクス120を形成したい部分に紫外線を照射して
感光させた後,未感光部分を除去する。The black matrix 120 is prepared by applying a solution in which graphite powder is mixed with PVA (polyvinyl alcohol) and ammonium bichromate to the face plate 110 and irradiating the black matrix 120 with a portion to be formed with ultraviolet rays to expose the black matrix 120. , To remove unexposed portions.
【0027】次に赤色蛍光体114Aを形成する。蛍光
体粒子にPVA(ポリビニルアルコール)と重クロム酸
アンモニウムとを混合した水溶液を面板110上に塗布
した後,蛍光体を形成する部分に紫外線を照射して感光
させた後,未感光部分を流水で除去する。このようにし
て赤色蛍光体114Aをパターン化する。パターンは図
3に示したようなストライプ状のパターンにする。この
ストライプ・パターンは一例であって,それ以外にも,
ディスプレイの設計に応じて,例えば,近接する4ドッ
トで1画素を構成させた「RGBG」パターンでももちろん
構わない。蛍光体膜厚は,1.4〜2層程度になるように
する。同様にして,緑色蛍光体114Bと青色蛍光体1
14Cを形成する。蛍光体としては,例えば赤色にY2O2
S:Eu(P22-R),緑色にZn2SiO4:Mn,青色にZnS:Ag(P22
-B)を用いればよい。Next, a red phosphor 114A is formed. After applying an aqueous solution in which PVA (polyvinyl alcohol) and ammonium dichromate are mixed to the phosphor particles on the face plate 110, the portions where the phosphors are to be formed are exposed to ultraviolet rays and exposed, and the unexposed portions are flushed with running water. To remove. Thus, the red phosphor 114A is patterned. The pattern is a stripe pattern as shown in FIG. This stripe pattern is just an example.
Depending on the design of the display, for example, an “RGBG” pattern in which one pixel is composed of four adjacent dots may of course be used. The thickness of the phosphor should be about 1.4 to 2 layers. Similarly, the green phosphor 114B and the blue phosphor 1
Form 14C. As the phosphor, for example, Y 2 O 2
S: Eu (P22-R), Zn 2 SiO 4 : Mn for green, ZnS: Ag (P22
-B) may be used.
【0028】次いで,ニトロセルロースなどの膜でフィ
ルミングした後,面板110全体にAlを,膜厚50〜300n
m程度蒸着してメタルバック122とする。このメタル
バック122が加速電極として働く。その後,面板11
0を400℃程度に加熱してフィルミング膜やPVAな
どの有機物を加熱分解する。このようにして,面板11
0が完成する。Next, after filming with a film of nitrocellulose or the like, Al is applied to the entire face plate 110 to a thickness of 50 to 300 nm.
A metal back 122 is formed by vapor deposition of about m. This metal back 122 functions as an acceleration electrode. Then, face plate 11
0 is heated to about 400 ° C. to thermally decompose organic substances such as a filming film and PVA. In this way, the face plate 11
0 is completed.
【0029】このように製作した面板110と基板14
とを封着する。面板110−基板14間の距離は1〜3
mm程度とする。面板110と基板14との位置関係は
図3に示したとおりである。図4には,基板14上に形
成した薄膜電子源のパターンを図3に対応させて示して
ある。なお,図5(d)からわかるように,下部電極1
3の表面は,保護層15で覆われているから,図3,図
4において,水平方向の配線は「下部電極13」ではな
く,正しくは「保護層15」と書くべきである。ただ
し,下部電極13と上部電極バスライン32とがマトリ
クスを構成する,という機能的関係をわかりやすく示す
ために,図3,図4においては,敢えてこのように記載
した。同様に,上部電極バスライン32についても,図
3,図4の平面図においては正しくは,上部電極表面層
膜18で被覆されているが,同じ主旨で上部電極バスラ
イン32と記載してある。なお,対角3インチ程度以上
のディスプレイを製作する場合には,面板110−基板
14間にスペーサ(支持体)を挟み込んで,パネル内部
を真空にしたときに,大気圧の外部からの力によるパネ
ルの破損を防ぐ必要があるが,これについては後に述べ
る。The face plate 110 and the substrate 14 thus manufactured are
And seal. The distance between the face plate 110 and the substrate 14 is 1 to 3
mm. The positional relationship between the face plate 110 and the substrate 14 is as shown in FIG. FIG. 4 shows the pattern of the thin-film electron source formed on the substrate 14 corresponding to FIG. In addition, as can be seen from FIG.
3 is covered with the protective layer 15, the horizontal wiring should be written as "protective layer 15" rather than "lower electrode 13" in FIGS. However, in order to clearly show the functional relationship in which the lower electrode 13 and the upper electrode bus line 32 constitute a matrix, this is intentionally described in FIGS. 3 and 4. Similarly, the upper electrode bus line 32 is correctly covered with the upper electrode surface layer film 18 in the plan views of FIGS. 3 and 4, but is described as the upper electrode bus line 32 for the same purpose. . When a display having a diagonal length of about 3 inches or more is manufactured, a spacer (support) is sandwiched between the face plate 110 and the substrate 14 to evacuate the inside of the panel. It is necessary to prevent damage to the panel, which will be described later.
【0030】封着したパネルは,1×10-7 Torr程度の真
空に排気して,封止する。このようにして,薄膜電子源
を用いた表示パネルが完成する。The sealed panel is evacuated to a vacuum of about 1 × 10 −7 Torr and sealed. Thus, a display panel using the thin-film electron source is completed.
【0031】このように本実施例では,面板110−基
板14間の距離は1〜3mm程度と長いので,メタルバ
ック122に印加する加速電圧を3〜6KVと高電圧に
出来る。したがって,上述のように,蛍光体114には
陰極線管(CRT)用の蛍光体を使用できる。As described above, in this embodiment, since the distance between the face plate 110 and the substrate 14 is as long as about 1 to 3 mm, the acceleration voltage applied to the metal back 122 can be as high as 3 to 6 KV. Therefore, as described above, a phosphor for a cathode ray tube (CRT) can be used as the phosphor 114.
【0032】図6は、このようにして製作した表示装置
パネル100の駆動回路への結線図である。下部電極13は
下部電極駆動回路41へ結線し、上部電極バスライン32は
上部電極駆動回路42に結線する。加速電極112は加速電
極駆動回路43へ結線する。n番目の下部電極13Knとm番目
の上部電極バスライン32Cmの交点のドットを(n、m)で
表すことにする。FIG. 6 is a connection diagram of the display panel 100 manufactured in this manner to a drive circuit. The lower electrode 13 is connected to a lower electrode drive circuit 41, and the upper electrode bus line 32 is connected to an upper electrode drive circuit. The acceleration electrode 112 is connected to the acceleration electrode drive circuit 43. The dot at the intersection of the n-th lower electrode 13Kn and the m-th upper electrode bus line 32Cm is represented by (n, m).
【0033】図7は、各駆動回路の発生電圧の波形を示
す。メタルバック122には3〜6KV程度の電圧を常
時印加する。FIG. 7 shows the waveform of the voltage generated by each drive circuit. A voltage of about 3 to 6 KV is constantly applied to the metal back 122.
【0034】時刻t0ではいずれの電極も電圧ゼロであ
るので電子は放出されず、したがって、蛍光体114は発
光しない。At time t 0 , since no voltage is applied to any of the electrodes, no electrons are emitted, and thus the phosphor 114 does not emit light.
【0035】時刻t1において、下部電極13K1には−V1
なる電圧を、上部電極バスライン32C1、C2には+V2な
る電圧を印加する。ドット(1、1)、(1、2)の下部電
極13と上部電極との間には(V1+V2)なる電圧が印加
されるので、(V1+V2)を電子放出開始電圧以上に設
定しておけば、この2つのドットの薄膜電子源からは電
子が真空10中に放出される。放出された電子は加速電極
112に印加された電圧により加速された後、蛍光体114に
ぶつかり、蛍光体114を発光させる。At time t 1 , the lower electrode 13K1 has −V 1
The becomes voltage, the upper electrode bus line 32C1, C2 for applying a voltage comprising + V 2. Since a voltage of (V 1 + V 2 ) is applied between the lower electrode 13 and the upper electrode of the dots (1, 1) and (1, 2), (V 1 + V 2 ) is equal to or higher than the electron emission start voltage. , Electrons are emitted into the vacuum 10 from the two-dot thin film electron source. The emitted electrons are accelerating electrodes
After being accelerated by the voltage applied to 112, it hits phosphor 114 and causes phosphor 114 to emit light.
【0036】時刻t2において、下部電極13K2に−V1な
る電圧を印加し、上部電極バスライン32C1にV2なる電
圧を印加すると、同様にドット(2、1)が点灯する。こ
のようにして、図7の電圧波形を印加すると、図6の斜
線を施したドットのみが点灯する。[0036] In time t 2, the application of a -V 1 becomes voltage to the lower electrode 13K2, by applying a V 2 becomes voltage to the upper electrode bus line 32C1, similarly dots (2,1) is turned on. Thus, when the voltage waveform of FIG. 7 is applied, only the hatched dots of FIG. 6 are turned on.
【0037】このようにして、上部電極バスライン32に
印加する信号を変えることにより所望の画像または情報
を表示することができる。また、上部電極バスライン32
への印加電圧V1の大きさを画像信号に合わせて適宜変
えることにより、階調のある画像を表示することができ
る。Thus, a desired image or information can be displayed by changing the signal applied to the upper electrode bus line 32. Also, the upper electrode bus line 32
The magnitude of the applied voltages V 1 to the appropriately changing in accordance with the image signal, it is possible to display an image with a gradation.
【0038】次に,図8〜図11を用いて本発明の別の
実施例を述べる。図9は表示パネルを面板側から見た平
面図,図10は基板14を面板側から見た平面図であ
る。図9,図10中のA-B間の断面図が図8(a)であ
り,C-D間の左半分の断面図が図8(b)である。図9中
のE-F間の断面図が図11である。Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 9 is a plan view of the display panel viewed from the face plate side, and FIG. 10 is a plan view of the substrate 14 viewed from the face plate side. 9A and 9B and FIG. 8B are cross-sectional views of the left half between CD and FIG. 8B. FIG. 11 is a sectional view taken along the line EF in FIG.
【0039】本実施例は,基本構成は先の実施例と同じ
であるが,面板110−基板14間にスペーサ60を挟
み込んでいる点,さらに基板14上に突起物62を形成
した点が異なっている。The present embodiment has the same basic structure as the previous embodiment, except that a spacer 60 is interposed between the face plate 110 and the substrate 14, and that a projection 62 is formed on the substrate 14. ing.
【0040】スペーサ60はパネル内部を真空にしたと
きに,大気圧の外部からの力によるパネルの破損を防ぐ
ために挿入する。これにより対角5〜20インチの大画
面の表示装置が作成できる。スペーサ60の形状は例え
ば図9のようにする。ここでは,R(赤),G(緑),
B(青)に発光するドット毎,すなわち上部電極3列ず
つにスペーサの支柱を設けているが,機械強度が耐える
範囲で,支柱の数(密度)を減らしてかまわない。スペ
ーサ60の製作は,厚さ1〜3mm程度のガラスやセラ
ミックスなどの絶縁板に,例えばサンドブラスト法など
で所望の形状の穴を加工する。The spacer 60 is inserted to prevent the panel from being damaged by an external force of atmospheric pressure when the inside of the panel is evacuated. Thus, a large-screen display device with a diagonal of 5 to 20 inches can be created. The shape of the spacer 60 is, for example, as shown in FIG. Here, R (red), G (green),
The columns of the spacer are provided for each dot that emits light in B (blue), that is, for each of the three rows of upper electrodes, but the number (density) of columns may be reduced as long as the mechanical strength can withstand. In manufacturing the spacer 60, a hole having a desired shape is formed in an insulating plate such as glass or ceramic having a thickness of about 1 to 3 mm by, for example, a sand blast method.
【0041】スペーサ60は図9の平面図に示したよう
に,基板上の電子放出部がない部分に形成する。しか
し,面板110,基板14,スペーサ60を位置合わせ
しながら封着する際,スペーサ位置がわずかにずれる
と,電子放出部表面にスペーサ60が接触する。薄膜型
電子源の上部電極,絶縁層は数nm程度の薄膜で構成さ
れているので,スペーサ60との接触により破壊されや
すい。また,上部電極バスライン32と上部電極16,
17,18との接触が切断され,ドット落ちを生ずる場
合もある。As shown in the plan view of FIG. 9, the spacer 60 is formed on a portion of the substrate where there is no electron emission portion. However, when the face plate 110, the substrate 14, and the spacer 60 are sealed while being aligned, if the spacer position is slightly shifted, the spacer 60 comes into contact with the surface of the electron emission portion. Since the upper electrode and the insulating layer of the thin film type electron source are formed of a thin film having a thickness of about several nm, they are easily broken by contact with the spacer 60. Further, the upper electrode bus line 32 and the upper electrode 16,
In some cases, contact with 17, 18 is cut off, causing dot dropout.
【0042】本実施例では,突起物62を基板上に設け
ることにより,この問題を除いた。すなわち,図8,図
10に示した位置に突起物62を電子放出部表面より高
く形成する。突起物62は,フォトリソグラフィプロセ
スを用いて基板上に形成するので,その形成時に電子放
出部表面を傷つける恐れはない。電子源表面の位置から
測った突起物62の高さhは,スペーサ60の表面の微
視的凹凸の高さより大きくする。hは通常1μm程度と
する。このようにすると,図11からわかるように,ス
ペーサ60にΔzなる微視的凹凸が存在してもΔz<h
となり、電子源表面に接触することは無くなる。その結
果、組立時の素子破壊を防ぐことが出来る。In this embodiment, this problem is eliminated by providing the projection 62 on the substrate. That is, the protrusion 62 is formed at a position shown in FIGS. 8 and 10 higher than the surface of the electron-emitting portion. Since the projections 62 are formed on the substrate by using a photolithography process, there is no possibility that the surface of the electron-emitting portion is damaged during the formation. The height h of the protrusion 62 measured from the position of the electron source surface is set to be larger than the height of the microscopic unevenness on the surface of the spacer 60. h is usually about 1 μm. In this way, as can be seen from FIG. 11, even if there are microscopic irregularities Δz in the spacer 60, Δz <h
Thus, contact with the electron source surface is eliminated. As a result, element destruction during assembly can be prevented.
【0043】基板の製作方法を述べる。基板14上にSi
O2やAl2O3などの絶縁体をスパッタ法などで形成し,フ
ォトリソグラフィとエッチングにより図8,図10に記
した形にパターン化して突起物62とする。突起物の高
さは1μm程度とする。この後は先の実施例と同様な手
順で,下部電極13,絶縁層12,保護層15,上部電
極バスライン32,上部電極16,17,18を形成す
る。これにより基板14が完成する。先の実施例と同じ
方法で形成した面板110と,スペーサ60,および基
板14を図9,図10に示したように位置合わせをしな
がら封着し,さらに排気して封じする。以上のようにし
て表示装置が完成する。A method for manufacturing a substrate will be described. Si on the substrate 14
An insulator such as O 2 or Al 2 O 3 is formed by a sputtering method or the like, and patterned by photolithography and etching into a shape shown in FIGS. The height of the projection is about 1 μm. Thereafter, the lower electrode 13, the insulating layer 12, the protective layer 15, the upper electrode bus line 32, and the upper electrodes 16, 17, 18 are formed in the same procedure as in the previous embodiment. Thus, the substrate 14 is completed. As shown in FIGS. 9 and 10, the face plate 110, the spacer 60, and the substrate 14 formed in the same manner as in the previous embodiment are sealed while being aligned, and furthermore, are evacuated and sealed. The display device is completed as described above.
【0044】以上の実施例では,下部電極に金属を用い
たMIM電子源を用いた例を述べてきたが,下部電極に
半導体を用いたMIS(Metal-Insulator-Semiconducto
r)型電子源を非フォーミング状態で用いても本発明の
効果が得られることは言うまでもない。In the above embodiment, an example in which a MIM electron source using a metal for the lower electrode has been described. However, an MIS (Metal-Insulator-Semiconducto) using a semiconductor for the lower electrode has been described.
It goes without saying that the effect of the present invention can be obtained even when the r) type electron source is used in a non-forming state.
【0045】[0045]
【発明の効果】以上のように,本発明によれば,収束電
極などを用いることなく,高精細で,かつCRT並の表
示画質を有する平面型画像表示素子を実現できる。As described above, according to the present invention, it is possible to realize a flat type image display device having high definition and a display quality comparable to that of a CRT without using a focusing electrode or the like.
【図1】本発明による表示素子の第1の実施例の断面図
である。FIG. 1 is a sectional view of a first embodiment of a display element according to the present invention.
【図2】電子ビームの広がりを模式的に示した図であ
る。FIG. 2 is a diagram schematically showing the spread of an electron beam.
【図3】本発明による表示素子の第1の実施例における
蛍光面位置を示す平面図である。FIG. 3 is a plan view showing a phosphor screen position in the first embodiment of the display element according to the present invention.
【図4】本発明による表示素子の第1の実施例における
基板の平面図である。FIG. 4 is a plan view of a substrate in the first embodiment of the display element according to the present invention.
【図5】本発明による表示素子の第1の実施例における
基板作成プロセスを示す図である。FIG. 5 is a view showing a substrate forming process in the first embodiment of the display element according to the present invention.
【図6】本発明による表示素子の駆動回路への結線を示
した図である。FIG. 6 is a diagram showing connection of a display element to a drive circuit according to the present invention.
【図7】本発明による表示素子の駆動電圧波形を示した
図である。FIG. 7 is a diagram showing a drive voltage waveform of a display element according to the present invention.
【図8】本発明による表示素子の第2の実施例の断面図
である。FIG. 8 is a sectional view of a second embodiment of the display element according to the present invention.
【図9】本発明による表示素子の第2の実施例における
蛍光面位置を示す平面図である。FIG. 9 is a plan view showing a phosphor screen position in a second embodiment of the display element according to the present invention.
【図10】本発明による表示素子の第2の実施例におけ
る基板の平面図である。FIG. 10 is a plan view of a substrate in a second embodiment of the display element according to the present invention.
【図11】図9のE−F断面図である。FIG. 11 is a sectional view taken along line EF of FIG. 9;
10・・・真空、11・・・上部電極、12・・・絶縁
層、13・・・下部電極、14・・・基板、15・・・
保護層、16・・・電極端子、16・・・上部電極界面
層膜、17・・・上部電極中間層膜、18・・・上部電
極表面層膜、20・・・駆動電圧、32・・・上部電極
バスライン、60・・・スペーサ,62・・・突起物,
110・・・面板、114・・・蛍光体、120・・・
ブラックマトリクス,122・・・メタルバック,41
・・・下部電極駆動回路、42・・・上部電極駆動回
路、43・・・加速電極駆動回路、210・・・加速電
極,220・・・各画素の電子放出部,501・・・レ
ジスト,502・・・レジスト,503・・・レジス
ト。10 vacuum, 11 upper electrode, 12 insulating layer, 13 lower electrode, 14 substrate, 15
Protective layer, 16: electrode terminal, 16: upper electrode interface layer film, 17: upper electrode intermediate layer film, 18: upper electrode surface layer film, 20: drive voltage, 32 ... -Upper electrode bus line, 60 ... spacer, 62 ... projection,
110 ... face plate, 114 ... phosphor, 120 ...
Black matrix, 122 ... metal back, 41
... lower electrode drive circuit, 42 ... upper electrode drive circuit, 43 ... acceleration electrode drive circuit, 210 ... acceleration electrode, 220 ... electron emission portion of each pixel, 501 ... resist, 502: resist, 503: resist.
Claims (3)
層した構造を有し,前記下部電極と前記上部電極との間
に,前記上部電極が正電圧になる極性の電圧を印加した
際に,前記上部電極の表面から真空中に電子を放出する
薄膜型電子源をマトリクス状に配列した基板と,蛍光体
と加速電極とを具備した面板を有する表示装置におい
て,前記薄膜電子源は非フォーミング状態であり、前記
基板と前記面板との間隔は1mm以上であり,かつ前記
加速電極に印加される電圧は2KV以上であることを特
徴とする表示装置。1. A structure in which a lower electrode, an insulating layer, and an upper electrode are laminated in this order, and when a voltage having a polarity such that the upper electrode has a positive voltage is applied between the lower electrode and the upper electrode. In a display device having a substrate in which thin-film electron sources that emit electrons into a vacuum from the surface of the upper electrode are arranged in a matrix, and a face plate provided with a phosphor and an accelerating electrode, the thin-film electron source is non-conductive. A display device in a forming state, wherein a distance between the substrate and the face plate is 1 mm or more, and a voltage applied to the acceleration electrode is 2 KV or more.
との間に挟み込まれたスペーサと、前記基板上に設けら
れた前記薄膜電子源表面より高い突起物を有しており、
前記スペーサの一部は前記突起物上に配置されており、
かつ前記薄膜電子源表面を基準にした前記突起物の突起
高さは前記スペーサの前記基板側表面の微視的凹凸の高
さ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。2. The display device further includes a spacer interposed between the substrate and the face plate, and a protrusion higher than a surface of the thin-film electron source provided on the substrate.
A part of the spacer is disposed on the protrusion,
2. The display device according to claim 1, wherein a height of the protrusion with respect to a surface of the thin-film electron source is larger than a height of microscopic unevenness on a surface of the spacer on the substrate side. 3.
ドット間の最小間隔は150μm以下であることを特徴
とする請求項1又は2に記載の表示装置。3. The display device according to claim 1, wherein a minimum interval between adjacent dots of the dot formed by the thin-film electron source is 150 μm or less.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31450496A JPH10154476A (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Display device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31450496A JPH10154476A (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Display device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10154476A true JPH10154476A (en) | 1998-06-09 |
Family
ID=18054092
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31450496A Pending JPH10154476A (en) | 1996-11-26 | 1996-11-26 | Display device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10154476A (en) |
-
1996
- 1996-11-26 JP JP31450496A patent/JPH10154476A/en active Pending
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