Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP4126987B2 - Image display device - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP4126987B2 - Image display device - Google Patents

Image display device Download PDF

Info

Publication number
JP4126987B2
JP4126987B2 JP2002228090A JP2002228090A JP4126987B2 JP 4126987 B2 JP4126987 B2 JP 4126987B2 JP 2002228090 A JP2002228090 A JP 2002228090A JP 2002228090 A JP2002228090 A JP 2002228090A JP 4126987 B2 JP4126987 B2 JP 4126987B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
layer
bus electrode
display device
electron source
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2002228090A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2004071316A5 (en
JP2004071316A (en
Inventor
敏明 楠
雅一 佐川
睦三 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Hitachi Ltd filed Critical Hitachi Ltd
Priority to JP2002228090A priority Critical patent/JP4126987B2/en
Publication of JP2004071316A publication Critical patent/JP2004071316A/en
Publication of JP2004071316A5 publication Critical patent/JP2004071316A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4126987B2 publication Critical patent/JP4126987B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
  • Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜型電子源を利用した自発光型フラットパネルディスプレイに関する。
【0002】
【従来の技術】
微少で集積可能な冷陰極電子源を利用するディスプレイは、FED(Field Emission Display)と呼称される。冷陰極電子源には、電界放出型電子源とホットエレクトロン型電子源に分類され、前者には、スピント型電子源、表面伝導型電子源、カーボンナノチューブ型電子源等が属し、後者には金属―絶縁体―金属を積層したMIM(Metal-Insulator-Metal)型、金属―絶縁体―半導体を積層したMIS(Metal-Insulator-Semiconductor)型、金属―絶縁体―半導体−金属型等がある。MIM型については例えば特開平7-65710号、金属―絶縁体―半導体型についてはMOS型(J. Vac. Sci. Techonol. B11 (2) p.429-432 (1993) )、金属―絶縁体―半導体−金属型ではHEED型(high-efficiency-electro-emission device、Jpn.J.Appl. Phys.、vol 36 、p L939などに記載)、EL型(Electroluminescence、応用物理 第63巻、第6号、592頁などに記載)、ポーラスシリコン型(応用物理 第66巻、第5号、437頁などに記載)などが報告されている。
MIM型電子源については、例えば特開平10-153979号に開示されている。MIM型電子源の構造と動作原理を図2に示す。上部電極13と下部電極11との間に駆動電圧Vdを印加して、絶縁層12内の電界を1〜10MV/cm程度にすると、下部電極11中のフェルミ準位近傍の電子はトンネル現象により障壁を透過し、電子加速層である絶縁層12の伝導帯へ注入されホットエレクトロンとなり、上部電極13の伝導帯へ流入する。これらのホットエレクトロンのうち、上部電極13の仕事関数φ以上のエネルギーをもって電極表面に達したものが真空20中に放出される。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
FEDにおいて画像表示を行う場合、線順次駆動方式と呼ばれる駆動方法が標準的に採用されている。これは、毎秒60枚(フレーム)の静止画を表示する際、各フレームにおける表示を走査線(水平方向)毎に行う方式である。従って同一走査線上にある、信号線の数に対応する冷陰極電子源は全て同時に動作することになる。動作時走査線には、サブピクセルに含まれる冷陰極電子源が消費する電流に、全信号線数をかけた電流が流れる。この走査線電流は、配線抵抗により走査線に沿った電圧降下をもたらすため、冷陰極電子源の均一な動作を妨げることになる。特に大型の表示装置を実現する上で走査線の配線抵抗による電圧降下は大きな問題である。
この問題を解決するには、走査線の配線抵抗を低減する必要がある。薄膜型電子源の場合、下部電極、または上部電極に給電する上部バス電極を厚膜化することが考えられる。しかしながら下部電極を厚膜化すると配線の凹凸が激しくなり、上部バス電極などが断線しやすくなるなど、信頼性に問題が生じる。一方、上部バス電極を厚くした場合は、薄い上部電極との接続部が断線しやすくなる問題がある。そこで上部バス電極をテーパーエッチングして上部電極の断線を防止する方法もあるが、テーパーエッチングは一般にエッチング中のレジストのサイドエッチングを利用して行うので、エッチング時間が長い厚い上部バス電極膜では制御性に難点が生じる。そこで上部バス電極を積層金属膜にして、上部電極との接続を担う薄い上部バス電極下層またはテーパーエッチングした上部バス電極下層と、給電を担う厚い上部バス電極上層を積層する構造もあるが、異種金属の積層膜はウェットエッチングなどのプロセス中に電気化学的な腐食が起きやすく、上部バス電極が劣化しやすい問題がある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、下部電極と上部電極、その間に挟持される電子加速層を有し、該下部電極と該上部電極間に電圧を印加することで該上部電極側より電子を放出する薄膜型電子源を形成した基板と、蛍光面とを有する画像表示装置において、該薄膜型電子源アレイは、該上部電極への給電線となる上部バス電極を有しており、該上部バス電極は層間絶縁層のスルーホールを介して接続された多層配線により形成し、該下部電極を信号線、該上部バス電極を走査線として、線順次駆動方式により画像情報を表示することにより実現することができる。
【0005】
【発明の実施の形態】
(第1の実施例)
上記目的を実現する本発明の第一の実施の形態をMIM電子源を例に図4〜15、図1で説明する。
はじめにガラス等の絶縁性の基板10上に下部電極用の金属膜を成膜する。下部電極材料としてはAlやAl合金を用いる。AlやAl合金を用いたのは、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300 nmとした。成膜後はホト工程、エッチング工程によりストライプ形状の下部電極11を形成した。エッチングは例えば燐酸、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3)。
次に、電子放出部を制限し、下部電極エッジへの電界集中を防止する保護絶縁層14と、絶縁層12を形成する。まず下部電極11上の電子放出部となる部分をレジスト膜25でマスクし、その他の部分を選択的に厚く陽極酸化し,保護絶縁層14とする(図4)。化成電圧を100Vとすれば、厚さ約136 nmの保護絶縁層14が形成される。つぎにレジスト膜25を除去し残りの下部電極11の表面を陽極酸化する。例えば化成電圧を6Vとすれば、下部電極11上に厚さ約10 nmの絶縁層12が形成される(図5)。
次に上部電極13への給電線となる上部バス電極膜下層26とその下に形成する第2保護絶縁層19、を例えばスパッタリング法等で成膜する。第2保護絶縁層19としては、例えばSi酸化物を用い、膜厚は40nmとした。この第2保護絶縁層19は、陽極酸化で形成する保護絶縁層14にピンホールがあった場合、その欠陥を埋め、下部電極11と上部バス電極下層26間の絶縁を保つ役割を果たす。上部バス電極下層26の材料としてAl-Nd合金を用いた。(図6)。
続いて、ホトエッチング工程により上部バス電極26を下部電極11とは直交するように加工して形成する。エッチャントは、燐酸、酢酸、硝酸の混合水溶液等を用いる(図7)。
次に層間絶縁層27を成膜する。層間絶縁層27は例えばSiO2やSi3N4などが利用できる。本実施例ではスパッタ法により成膜したSiNx膜を用いた。本実施例では膜厚を500 nmとした(図8)。
続いて、ホトエッチング工程により上部バス電極上の層間絶縁層27にスルーホールを開口する。スルーホールは電子放出部以外のところ、例えば、下部電極11の配線の間隙に形成する。この加工は例えばCF4やSF6を用いたドライエッチング等を用いればよい。 CF4やSF6などのフッ化物系エッチングガスを用いたドライエッチングは層間絶縁層27のSiO2膜を上部バス電極下層26のAl合金に対し高い選択比でエッチングするので、上部バス電極下層26のAl合金をストッパー膜として層間絶縁層27のみを加工することが可能である(図9)。
続いて、上部バス電極上層28を成膜する。上部バス電極上層28としては例えば比抵抗の低いCuなどを用いる。本実施例ではスパッタリング法により成膜した膜を用いた。本実施例ではCuは5mmとした。Cuの下に接着層として薄いCr膜等を敷くことも有効である(図10)。
続いて、上部バス電極上層28をウェットエッチングで加工する。エッチャントには例えば塩化第二鉄水溶液を用いる(図11)。
なお、上記の実施例ではスパッタで成膜した膜厚5mmのCu膜を用いたが、大型の表示装置を製造するため更に厚膜化する場合には、スパッタ膜を種膜としてその上にCuめっきを施し、さらに厚膜化することができる。めっき法を用いることにより10〜75mmの厚膜の上部バス電極上層28を形成することができる。
続いて、ホトエッチング工程により電子放出部の層間絶縁層27を開口する。この加工は例えばCF4やSF6を用いたドライエッチング等を用いればよい。 CF4やSF6などのフッ化物系エッチングガスを用いたドライエッチングは層間絶縁層27のSiO2膜を上部バス電極下層26のAl合金に対し高い選択比でエッチングするので、上部バス電極下層26のAl合金をストッパー膜として層間絶縁層27のみを加工することが可能である(図12)。
次に、ホト工程、ウェットエッチング工程により上部バス電極下層26のAl-Nd合金を電子放出部側に向かって膜厚が減少するようにテーパー加工する。テーパー加工は、レジストの焼成温度を変えてレジストの接着性を落として、ウェットエッチング中にレジストを後退させることにより実現できる(図13)。
次に第2保護絶縁層19のSiO2をドライエッチングし、電子放出部を開口する。CF4やSF6などのフッ化物系エッチングガスを用いたドライエッチング法は第2保護絶縁層19のSiO2を、Al合金の陽極酸化膜からなる絶縁層12、および保護絶縁層14に対し高い選択比でエッチングするので、絶縁層12へのダメージを少なくすることができる(図14)。
次に絶縁層12を再度陽極酸化し、ダメージを修復する。
絶縁層12の修復後、最後に上部電極13膜の成膜を行う。成膜法は例えばスパッタ成膜を用いる。上部電極13としては例えばIr、Pt , Auの積層膜を用い膜厚は数nmである。ここでは5nmとした。なお、上部電極13の加工法としては、上部バス電極上層28を隔壁としてシャドウマスクを密着させることにより行うことができる。成膜された薄い上部電極13は、層間絶縁層27の開口部毎に切断され、各電子源毎に分離されるとともに、電子放出部側にテーパー状に加工された上部バス電極下層26のAl-Nd膜と接触し、給電される構造となる(図1)。
また、図15に示すように上部バス電極上層28の加工後、その上に層間絶縁層27よりドライエッチング速度の遅い材料、例えばSiO2などを表面絶縁層29として成膜しておけば、電子放出部の開口の際、層間絶縁層27と表面絶縁層29のドライエッチング速度の差を利用して庇構造を形成することができ、それをマスクにして上部電極13を加工することができる。また、表面絶縁層29が上部バス電極上層28の表面を被覆することで、上部バス電極上層28の耐酸化性を向上させることも可能である。
このように、上部バス電極を上部電極13と接する上部バス電極下層26と、給電を主目的とする低抵抗の上部バス電極上層28を層間絶縁層27のスルーホールを介して接続することにより、上部バス電極の配線抵抗を大幅に低減することができ、大型の画像表示装置の走査線として用いることができる。この構造は、異種金属の接するスルーホールの接続部が、上部バス電極上層28や上部バス電極下層26のウェットエッチングの際、エッチャントに露出しないので電気化学的な腐食を起こさない。従って、製造歩留まりが高く、信頼性の高い大型の画像表示装置を実現できる。
(第2の実施例)
つぎに、一例として、第1の実施例によって作成した薄膜型電子源アレイ基板(図16)と蛍光面をスペーサを介し貼りあわせ、本発明の表示装置を形成する方法について説明する。
表示側基板の作成は以下のように行う(図17)。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。ブラックマトリクス120は,PVA(ポリビニルアルコール)と重クロム酸ナトリ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を形成したい部分以外に紫外線を照射して感光させた後,未感光部分を除去し、そこに黒鉛粉末を溶かした溶液を塗布し、PVAをリフトオフすることにより形成する。
次に赤色蛍光体111を形成する。蛍光体粒子にPVA(ポリビニルアルコール)と重クロム酸ナトリ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111をパターン化する。パターンは図17に示したようなストライプ状にパターン化する。同様にして,緑色蛍光体112と青色蛍光体113を形成する。蛍光体としては,例えば赤色にY2O2S:Eu(P22-R),緑色にZnS:Cu,Al(P22-G),青色にZnS:Ag,Cl(P22-B)を用いればよい。
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75 nm程度蒸着してメタルバック114とする。このメタルバック114が加速電極として働く。その後,面板110を大気中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,表示側基板が完成する。
このようにして製作した表示側基板と基板10とをスペーサ40を介し、周囲の枠116をフリットガラス115を用いて封着する。
図18に貼り合わせた表示パネルのA-A'断面、 B-B'断面に相当する部分を示す。面板110-基板10間の距離は1〜3mm程度になるようにスペーサ40の高さを設定する。ここでは,説明のため、R(赤),G(緑),B(青)に発光するドット毎に全てスペーサ40を立てているが,実際は機械強度が耐える範囲で,スペーサ40の枚数(密度)を減らし、大体1cmおきに立てればよい。
封着したパネルは,10-7Torr程度の真空に排気して,封じきる。封じ後、ゲッターを活性化し、パネル内の真空を維持する。例えば、Baを主成分とするゲッター材の場合、高周波誘導加熱等によりゲッター膜を形成できる。また、Zrを主成分とする非蒸発型ゲッターを用いてもよい。
このように本実施例では,面板110と基板10間の距離は1〜3mm程度と長いので,メタルバック114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,蛍光体には陰極線管(CRT)用の蛍光体を使用できる。
図19はこのようにして製作した表示装置パネルの駆動回路への結線図である。下部電極11は下部電極駆動回路50へ結線し,上部バス電極下層26は上部電極駆動回路60に結線する。本発明を用いれば下部電極11より、上部バス電極下層26と上部バス電極上層28の配線抵抗を低くすることができるので、上部バス電極側を走査線、下部電極11側を信号線として用いる。m番目の上部バス電極26 Cmと,n番目の下部電極11 Knの交点を(m,n)で表すことにする。メタルバック114には3〜6KV程度の加速電圧70を常時印加する。
図20は,各駆動回路の発生電圧の波形の一例を示す。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,蛍光体は発光しない。時刻t1において,上部バス電極28 C1にはV1なる電圧を,下部電極11 K1,K2には−V2なる電圧を印加する。交点(1,1),(1,2)の下部電極11−上部電極13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つの交点の薄膜型電子源からは電子が真空中に放出される。放出された電子はメタルバック114に印加された加速電圧70により加速された後,蛍光体に入射し,発光させる。時刻t2において,上部バス電極のC2にV1なる電圧を印加し,下部電極11のK1に−V2なる電圧を印加すると,同様に交点(2,1)が点灯する。このようにして,下部電極11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出来る。また,下部電極11への印加電圧−V2の大きさを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出来る。絶縁層12中に蓄積される電荷を開放するための反転電圧の印加は、ここでは上部バス電極下層26の全てにV1を印加した後、全下部電極11にV3、全上部バス電極kasou 26に−V3を印加することにより行った。
【0006】
【発明の効果】
以上により、走査線の配線抵抗による電圧降下の影響の少ない表示装置を実現でき、大型の画像表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜型電子源の構造を示す図である。
【図2】薄膜型電子源の動作原理を示す図である。
【図3】薄膜型電子源の従来構造を示す図である。
【図4】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図5】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図6】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図7】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図8】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図9】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図10】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図11】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図12】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図13】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図14】本発明の薄膜型電子源の構造を示す図である。
【図15】本発明の薄膜型電子源の製法を示す図である。
【図16】本発明の薄膜型電子源を用いた表示装置の電子源基板を示す図である。
【図17】本発明の薄膜型電子源を用いた表示装置の蛍光面基板を示す図である。
【図18】本発明の薄膜型電子源を用いた表示装置の断面を示す図である。
【図19】本発明を用いた表示装置での駆動回路への結線を示した図である。
【図20】本発明の表示装置での駆動電圧波形を示した図である。
【符号の説明】
10・・・基板,11・・・下部電極,12・・・絶縁層,13・・・上部電極,14・・・保護絶縁層,15・・・上部バス電極、19・・・第2保護絶縁層、20・・・真空、25・・・レジスト膜、26・・・上部バス電極下層, 27・・・層間絶縁膜、28・・・上部バス電極上層,29・・・表面絶縁層, 40・・・スペーサ,50・・・下部電極駆動回路, 60・・・上部電極駆動回路,70・・・加速電圧、110・・・面板,111・・・赤色蛍光体,112・・・緑色蛍光体,113・・・青色蛍光体,114・・・メタルバック、115・・・フリットガラス、116・・・枠。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a self-luminous flat panel display using a thin film electron source.
[0002]
[Prior art]
A display that uses a small and stackable cold cathode electron source is called FED (Field Emission Display). Cold cathode electron sources are classified into field emission electron sources and hot electron electron sources. The former includes spindt electron sources, surface conduction electron sources, carbon nanotube electron sources, etc., and the latter includes metals. -Insulator-metal stacked MIM (Metal-Insulator-Metal) type, metal-insulator-semiconductor stacked MIS (Metal-Insulator-Semiconductor) type, metal-insulator-semiconductor-metal type, etc. For example, JP-A-7-65710 for MIM type, MOS type (J. Vac. Sci. Techonol. B11 (2) p.429-432 (1993)) for metal-insulator-semiconductor type, metal-insulator ―For semiconductor-metal type, HEED type (described in high-efficiency-electro-emission device, Jpn.J.Appl. Phys., Vol 36, p L939, etc.), EL type (Electroluminescence, Applied Physics Vol.63, No.6) No., described on page 592), porous silicon type (applied physics Vol. 66, No. 5, page 437, etc.) have been reported.
The MIM type electron source is disclosed in, for example, Japanese Patent Laid-Open No. 10-153979. Fig. 2 shows the structure and operating principle of the MIM type electron source. When a drive voltage V d is applied between the upper electrode 13 and the lower electrode 11 and the electric field in the insulating layer 12 is set to about 1 to 10 MV / cm, electrons near the Fermi level in the lower electrode 11 are tunneled. By passing through the barrier, it is injected into the conduction band of the insulating layer 12 which is the electron acceleration layer, becomes hot electrons, and flows into the conduction band of the upper electrode 13. Of these hot electrons, those that reach the electrode surface with energy equal to or higher than the work function φ of the upper electrode 13 are released into the vacuum 20.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When image display is performed in the FED, a driving method called a line sequential driving method is adopted as a standard. This is a method of displaying each frame for each scanning line (horizontal direction) when displaying 60 still images (frames) per second. Therefore, all the cold cathode electron sources corresponding to the number of signal lines on the same scanning line operate simultaneously. A current obtained by multiplying the current consumed by the cold cathode electron source included in the sub-pixel by the total number of signal lines flows through the scanning line during operation. Since this scanning line current causes a voltage drop along the scanning line due to the wiring resistance, the uniform operation of the cold cathode electron source is hindered. In particular, a voltage drop due to the wiring resistance of the scanning line is a big problem in realizing a large display device.
In order to solve this problem, it is necessary to reduce the wiring resistance of the scanning line. In the case of a thin film type electron source, it is conceivable to increase the thickness of the lower electrode or the upper bus electrode that supplies power to the upper electrode. However, when the thickness of the lower electrode is increased, the unevenness of the wiring becomes severe and the upper bus electrode and the like are easily disconnected, causing a problem in reliability. On the other hand, when the upper bus electrode is made thick, there is a problem that the connection portion with the thin upper electrode is easily broken. Therefore, there is a method to prevent disconnection of the upper electrode by taper etching of the upper bus electrode, but taper etching is generally performed by using side etching of the resist being etched, so control is performed for a thick upper bus electrode film having a long etching time. Difficulties arise in sex. Therefore, there is a structure in which the upper bus electrode is made of a laminated metal film, and a thin upper bus electrode lower layer responsible for connection with the upper electrode or a taper-etched upper bus electrode lower layer and a thick upper bus electrode upper layer responsible for power feeding are laminated. The metal laminated film is susceptible to electrochemical corrosion during processes such as wet etching, and the upper bus electrode is likely to deteriorate.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
An object of the present invention is a thin film type having a lower electrode and an upper electrode, an electron acceleration layer sandwiched between them, and emitting electrons from the upper electrode side by applying a voltage between the lower electrode and the upper electrode In an image display device having a substrate on which an electron source is formed and a phosphor screen, the thin film electron source array has an upper bus electrode serving as a power supply line to the upper electrode, and the upper bus electrode is an interlayer It can be realized by forming multi-layer wirings connected through through-holes in an insulating layer, displaying image information by a line-sequential driving method, using the lower electrode as a signal line and the upper bus electrode as a scanning line. .
[0005]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention that achieves the above object will be described with reference to FIGS. 4 to 15 and FIG. 1, taking a MIM electron source as an example.
First, a metal film for a lower electrode is formed on an insulating substrate 10 such as glass. Al or Al alloy is used as the lower electrode material. The reason why Al or Al alloy is used is that a good quality insulating film can be formed by anodic oxidation. Here, an Al—Nd alloy doped with 2% by weight of Nd was used. For example, a sputtering method is used for film formation. The film thickness was 300 nm. After the film formation, a stripe-shaped lower electrode 11 was formed by a photo process and an etching process. For example, wet etching using a mixed aqueous solution of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid is used for the etching (FIG. 3).
Next, the protective insulating layer 14 and the insulating layer 12 are formed to limit the electron emission portion and prevent electric field concentration on the lower electrode edge. First, a portion to be an electron emission portion on the lower electrode 11 is masked with a resist film 25, and the other portion is selectively thickly anodized to form a protective insulating layer 14 (FIG. 4). If the formation voltage is 100 V, the protective insulating layer 14 having a thickness of about 136 nm is formed. Next, the resist film 25 is removed, and the surface of the remaining lower electrode 11 is anodized. For example, if the formation voltage is 6 V, the insulating layer 12 having a thickness of about 10 nm is formed on the lower electrode 11 (FIG. 5).
Next, an upper bus electrode film lower layer 26 serving as a power supply line to the upper electrode 13 and a second protective insulating layer 19 formed thereunder are formed by, for example, sputtering. As the second protective insulating layer 19, for example, Si oxide was used, and the film thickness was 40 nm. When there is a pinhole in the protective insulating layer 14 formed by anodization, the second protective insulating layer 19 fills in the defect and plays a role of maintaining insulation between the lower electrode 11 and the upper bus electrode lower layer 26. An Al—Nd alloy was used as a material for the upper bus electrode lower layer 26. (Figure 6).
Subsequently, the upper bus electrode 26 is processed and formed so as to be orthogonal to the lower electrode 11 by a photoetching process. The etchant uses a mixed aqueous solution of phosphoric acid, acetic acid, and nitric acid (FIG. 7).
Next, an interlayer insulating layer 27 is formed. For example, SiO 2 or Si 3 N 4 can be used for the interlayer insulating layer 27. In this example, a SiN x film formed by sputtering was used. In this example, the film thickness was 500 nm (FIG. 8).
Subsequently, a through hole is opened in the interlayer insulating layer 27 on the upper bus electrode by a photoetching process. The through hole is formed in a portion other than the electron emission portion, for example, in the gap between the wirings of the lower electrode 11. For this processing, for example, dry etching using CF 4 or SF 6 may be used. In dry etching using a fluoride-based etching gas such as CF 4 or SF 6, the SiO 2 film of the interlayer insulating layer 27 is etched with a high selectivity with respect to the Al alloy of the upper bus electrode lower layer 26, so that the upper bus electrode lower layer 26 It is possible to process only the interlayer insulating layer 27 using this Al alloy as a stopper film (FIG. 9).
Subsequently, the upper bus electrode upper layer 28 is formed. As the upper bus electrode upper layer 28, for example, Cu having a low specific resistance is used. In this embodiment, a film formed by sputtering is used. In this example, Cu was 5 mm. It is also effective to lay a thin Cr film under the Cu as an adhesive layer (Fig. 10).
Subsequently, the upper bus electrode upper layer 28 is processed by wet etching. For example, ferric chloride aqueous solution is used as the etchant (FIG. 11).
In the above embodiment, a Cu film having a thickness of 5 mm formed by sputtering was used. However, in order to further increase the thickness in order to manufacture a large display device, a sputtering film is used as a seed film to form Cu. Plating can be performed to further increase the film thickness. By using the plating method, the upper bus electrode upper layer 28 having a thickness of 10 to 75 mm can be formed.
Subsequently, the interlayer insulating layer 27 in the electron emission portion is opened by a photoetching process. For this processing, for example, dry etching using CF 4 or SF 6 may be used. In dry etching using a fluoride-based etching gas such as CF 4 or SF 6, the SiO 2 film of the interlayer insulating layer 27 is etched with a high selectivity with respect to the Al alloy of the upper bus electrode lower layer 26, so that the upper bus electrode lower layer 26 It is possible to process only the interlayer insulating layer 27 using this Al alloy as a stopper film (FIG. 12).
Next, the Al—Nd alloy of the upper bus electrode lower layer 26 is tapered by a photo process and a wet etching process so that the film thickness decreases toward the electron emission portion side. Taper processing can be realized by changing the resist baking temperature to lower the resist adhesion and retracting the resist during wet etching (Figure 13).
Next, the SiO 2 of the second protective insulating layer 19 is dry etched to open the electron emission portion. In the dry etching method using a fluoride-based etching gas such as CF 4 or SF 6, the SiO 2 of the second protective insulating layer 19 is higher than the insulating layer 12 made of an anodized film of Al alloy and the protective insulating layer 14 Since the etching is performed with the selectivity, damage to the insulating layer 12 can be reduced (FIG. 14).
Next, the insulating layer 12 is anodized again to repair the damage.
After repairing the insulating layer 12, the upper electrode 13 film is finally formed. For example, sputtering film formation is used as the film formation method. As the upper electrode 13, for example, a laminated film of Ir, Pt, and Au is used, and the film thickness is several nm. Here, it was 5 nm. The upper electrode 13 can be processed by attaching a shadow mask using the upper bus electrode upper layer 28 as a partition. The formed thin upper electrode 13 is cut for each opening of the interlayer insulating layer 27, separated for each electron source, and Al of the upper bus electrode lower layer 26 which is processed into a tapered shape on the electron emission side. -Nd film is in contact with the power supply structure (Fig. 1).
Also, as shown in FIG. 15, after processing the upper bus electrode upper layer 28, if a material having a dry etching rate slower than the interlayer insulating layer 27, such as SiO 2 , is formed thereon as the surface insulating layer 29, the electrons At the time of opening the emission part, a saddle structure can be formed by utilizing the difference in dry etching rate between the interlayer insulating layer 27 and the surface insulating layer 29, and the upper electrode 13 can be processed using this as a mask. Further, the surface insulating layer 29 covers the surface of the upper bus electrode upper layer 28, whereby the oxidation resistance of the upper bus electrode upper layer 28 can be improved.
In this way, by connecting the upper bus electrode lower layer 26 that is in contact with the upper electrode 13 and the upper bus electrode upper layer 28 of low resistance mainly for power supply through the through hole of the interlayer insulating layer 27, The wiring resistance of the upper bus electrode can be greatly reduced, and can be used as a scanning line for a large image display device. This structure does not cause electrochemical corrosion because the connection portion of the through hole in contact with the dissimilar metal is not exposed to the etchant during the wet etching of the upper bus electrode upper layer 28 or the upper bus electrode lower layer 26. Accordingly, it is possible to realize a large-sized image display device with high manufacturing yield and high reliability.
(Second embodiment)
Next, as an example, a method for forming the display device of the present invention by bonding the thin film type electron source array substrate (FIG. 16) prepared in the first embodiment and a phosphor screen via a spacer will be described.
The display substrate is created as follows (Figure 17). The face plate 110 is made of translucent glass or the like. First, the black matrix 120 is formed for the purpose of increasing the contrast of the display device. The black matrix 120 is prepared by applying a mixed solution of PVA (polyvinyl alcohol) and sodium dichromate to the face plate 110, exposing the areas other than the areas where the black matrix 120 is to be formed by irradiating with ultraviolet rays, and then exposing the unexposed areas. It is formed by removing, applying a solution in which graphite powder is dissolved, and lifting off the PVA.
Next, a red phosphor 111 is formed. After applying an aqueous solution containing phosphor particles mixed with PVA (polyvinyl alcohol) and sodium dichromate on the face plate 110, the phosphor-forming portion is exposed to ultraviolet light and exposed to light, and then the unexposed portion is washed with running water. Remove with. In this way, the red phosphor 111 is patterned. The pattern is formed in a stripe shape as shown in FIG. Similarly, a green phosphor 112 and a blue phosphor 113 are formed. For example, Y 2 O 2 S: Eu (P22-R) is used for red, ZnS: Cu, Al (P22-G) is used for green, and ZnS: Ag, Cl (P22-B) is used for blue. .
Next, after filming with a film such as nitrocellulose, Al is deposited on the entire face plate 110 to a thickness of about 75 nm to form a metal back 114. This metal back 114 serves as an acceleration electrode. Thereafter, the face plate 110 is heated to about 400 ° C. in the atmosphere to thermally decompose organic substances such as a filming film and PVA. In this way, the display side substrate is completed.
The display-side substrate thus manufactured and the substrate 10 are sealed with the frit glass 115 around the peripheral frame 116 via the spacer 40.
FIG. 18 shows a portion corresponding to the AA ′ section and the BB ′ section of the bonded display panel. The height of the spacer 40 is set so that the distance between the face plate 110 and the substrate 10 is about 1 to 3 mm. Here, for the sake of explanation, the spacer 40 is set up for every dot that emits light in R (red), G (green), and B (blue), but the number of spacers 40 (density) is within the range that the mechanical strength can withstand. ) Is reduced, and it should be about every 1cm.
The sealed panel is evacuated to a vacuum of about 10 -7 Torr and sealed. After sealing, the getter is activated and the vacuum in the panel is maintained. For example, in the case of a getter material mainly composed of Ba, a getter film can be formed by high frequency induction heating or the like. Further, a non-evaporable getter containing Zr as a main component may be used.
Thus, in this embodiment, the distance between the face plate 110 and the substrate 10 is as long as about 1 to 3 mm, so that the acceleration voltage applied to the metal back 114 can be set to a high voltage of 3 to 6 KV. Therefore, as described above, a phosphor for a cathode ray tube (CRT) can be used as the phosphor.
FIG. 19 is a connection diagram to the drive circuit of the display device panel thus manufactured. The lower electrode 11 is connected to the lower electrode drive circuit 50, and the upper bus electrode lower layer 26 is connected to the upper electrode drive circuit 60. If the present invention is used, the wiring resistance of the upper bus electrode lower layer 26 and the upper bus electrode upper layer 28 can be made lower than that of the lower electrode 11, so that the upper bus electrode side is used as a scanning line and the lower electrode 11 side is used as a signal line. The intersection of the mth upper bus electrode 26 Cm and the nth lower electrode 11 Kn is represented by (m, n). An acceleration voltage 70 of about 3 to 6 KV is constantly applied to the metal back 114.
FIG. 20 shows an example of the waveform of the voltage generated by each drive circuit. At time t0, since no voltage is applied to any electrode, no electrons are emitted, and the phosphor does not emit light. At time t1, a voltage V1 is applied to the upper bus electrode 28C1, and a voltage -V2 is applied to the lower electrodes 11K1 and K2. Since a voltage of (V1 + V2) is applied between the lower electrode 11 and the upper electrode 13 at the intersections (1,1) and (1,2), if (V1 + V2) is set to be equal to or higher than the electron emission start voltage, Electrons are emitted into the vacuum from the thin film electron source at these two intersections. The emitted electrons are accelerated by the acceleration voltage 70 applied to the metal back 114, and then enter the phosphor to emit light. At time t2, when a voltage V1 is applied to C2 of the upper bus electrode and a voltage of -V2 is applied to K1 of the lower electrode 11, the intersection (2, 1) is similarly turned on. In this way, a desired image or information can be displayed by changing the signal applied to the lower electrode 11. Further, an image with gradation can be displayed by appropriately changing the magnitude of the applied voltage -V2 to the lower electrode 11. The inversion voltage for releasing the electric charge accumulated in the insulating layer 12 is applied to all lower electrode 11 after V1 is applied to all lower bus electrodes lower layer 26, then to V3 and all upper bus electrodes kasou 26. This was done by applying -V3.
[0006]
【The invention's effect】
As described above, a display device that is less affected by a voltage drop due to the wiring resistance of the scanning line can be realized, and a large-sized image display device can be realized.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing the structure of a thin film electron source of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an operating principle of a thin film type electron source.
FIG. 3 is a diagram showing a conventional structure of a thin film type electron source.
FIG. 4 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 5 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 7 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 8 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 9 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 10 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing a method of manufacturing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 13 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 14 is a view showing a structure of a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 15 is a diagram showing a method for producing a thin film type electron source of the present invention.
FIG. 16 is a view showing an electron source substrate of a display device using the thin film type electron source of the present invention.
FIG. 17 is a view showing a phosphor screen substrate of a display device using the thin film type electron source of the present invention.
FIG. 18 is a cross-sectional view of a display device using the thin film type electron source of the present invention.
FIG. 19 is a diagram showing a connection to a drive circuit in a display device using the present invention.
FIG. 20 is a diagram showing driving voltage waveforms in the display device of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 ... Substrate, 11 ... Lower electrode, 12 ... Insulating layer, 13 ... Upper electrode, 14 ... Protective insulating layer, 15 ... Upper bus electrode, 19 ... Second protection Insulating layer, 20 ... vacuum, 25 ... resist film, 26 ... lower layer of upper bus electrode, 27 ... interlayer insulating film, 28 ... upper layer of upper bus electrode, 29 ... surface insulating layer, 40 ... spacer, 50 ... lower electrode drive circuit, 60 ... upper electrode drive circuit, 70 ... acceleration voltage, 110 ... face plate, 111 ... red phosphor, 112 ... green Phosphor, 113 ... Blue phosphor, 114 ... Metal back, 115 ... Frit glass, 116 ... Frame.

Claims (4)

第1電極と第2電極、その間に挟持される電子加速層を有し、該第1電極と該第2電極間に電圧を印加することで該第2電極側より電子を放出する電子源が複数形成された基板と、蛍光面とを有する画像表示装置において、電子源アレイは、2以上の電子源の各第2電極に電気的に接続され走査線となるバス電極を有しており、該バス電極は、それぞれが前記2以上の電子源の配列方向に添って延在する第1配線と第2配線を少なくとも有する多層配線により形成され、前記電子源アレイ内において、前記第1配線と前記第2配線とがその間の層間絶縁層に形成された複数のスルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする画像表示装置。An electron source having an electron acceleration layer sandwiched between a first electrode and a second electrode, and emitting electrons from the second electrode side by applying a voltage between the first electrode and the second electrode. In an image display apparatus having a plurality of formed substrates and a phosphor screen, the electron source array has bus electrodes that are electrically connected to the second electrodes of two or more electron sources and serve as scanning lines . The bus electrode is formed of a multi-layer wiring having at least a first wiring and a second wiring, each extending along an arrangement direction of the two or more electron sources, and in the electron source array, An image display device, wherein the second wiring is electrically connected through a plurality of through holes formed in an interlayer insulating layer therebetween . 下部電極と上部電極、その間に挟持される電子加速層を有し、該下部電極と該上部電極間に電圧を印加することで該上部電極側より電子を放出する薄膜型電子源が複数形成された基板と、蛍光面とを有する画像表示装置において、薄膜型電子源アレイは、2以上の薄膜型電子源の各上部電極に電気的に接続され走査線となる上部バス電極を有しており、該上部バス電極は、それぞれが前記2以上の薄膜型電子源の配列方向に沿って延在する上部バス電極下層と上部バス電極上層とからなる多層配線により形成され、前記薄膜型電子源アレイ内において、前記上部バス電極下層と前記上部バス電極上層とがその間の層間絶縁層に形成された複数のスルーホールを介して電気的に接続されていることを特徴とする画像表示装置。A plurality of thin-film electron sources are formed which have an electron acceleration layer sandwiched between a lower electrode and an upper electrode and emit electrons from the upper electrode side by applying a voltage between the lower electrode and the upper electrode. In the image display device having the substrate and the phosphor screen, the thin film electron source array has an upper bus electrode that is electrically connected to each upper electrode of two or more thin film electron sources and serves as a scanning line. The upper bus electrode is formed by a multilayer wiring composed of an upper bus electrode lower layer and an upper bus electrode upper layer, each extending along an arrangement direction of the two or more thin film electron sources, and the thin film electron source array In the image display device, the lower layer of the upper bus electrode and the upper layer of the upper bus electrode are electrically connected through a plurality of through holes formed in an interlayer insulating layer therebetween . 前記上部バス電極上層の一部はめっき膜により形成されていることを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。The image display device according to claim 2, wherein a part of the upper layer of the upper bus electrode is formed of a plating film. 順次駆動方式により画像情報を表示することを特徴とする請求項2記載の画像表示装置。3. The image display device according to claim 2, wherein the image information is displayed by a line sequential driving method.
JP2002228090A 2002-08-06 2002-08-06 Image display device Expired - Fee Related JP4126987B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002228090A JP4126987B2 (en) 2002-08-06 2002-08-06 Image display device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002228090A JP4126987B2 (en) 2002-08-06 2002-08-06 Image display device

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JP2004071316A JP2004071316A (en) 2004-03-04
JP2004071316A5 JP2004071316A5 (en) 2005-10-27
JP4126987B2 true JP4126987B2 (en) 2008-07-30

Family

ID=32014867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002228090A Expired - Fee Related JP4126987B2 (en) 2002-08-06 2002-08-06 Image display device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4126987B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006253032A (en) 2005-03-11 2006-09-21 Hitachi Ltd Image display device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004071316A (en) 2004-03-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6975075B2 (en) Field emission display
US7417379B2 (en) Cold cathode type flat panel display
US20080238293A1 (en) Self-Luminous Planar Display Device
JP3864857B2 (en) Image display device
JP3630036B2 (en) Thin film type electron source and display device using the same
US6617774B1 (en) Thin-film electron emitter device having multi-layered electron emission areas
JPH11204024A (en) Thin-film electron source, display panel and display device using the same
JP2008078161A (en) Cold cathode flat panel display
JP4126987B2 (en) Image display device
JP2006253032A (en) Image display device
JP4209556B2 (en) Display device
US20070114926A1 (en) Image display device
JP2002367503A (en) Thin-film electron source, method of manufacturing the same, and image display device
JP2004111053A (en) Field emission type image display
JP2006253026A (en) Image display device
JP2006107741A (en) Image display device and manufacturing method thereof
JP2001256907A (en) Image display device
JP2004207090A (en) Image display device
EP1553616A1 (en) Cold cathode type flat panel display
JP2001084891A (en) Thin-film electron source and display device using the same
JP2006236590A (en) Image display device
JP2009076206A (en) Image display device and manufacturing method thereof
JP2002164006A (en) Image display device
JP2001023551A (en) Display device
JPWO2001026128A1 (en) Electron source, method of manufacturing the electron source, and display device

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050803

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050803

RD01 Notification of change of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7421

Effective date: 20060419

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070205

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070320

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070521

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080422

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080505

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110523

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees