專利名稱：圖像顯示裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及使用配置成矩陣狀的電子發(fā)射元件和熒光體顯示圖像的圖像顯示裝置。
背景技術：
矩陣電子源顯示器，將相互垂直的電極組的交點取為像素，在各像素設置電子發(fā)射元件，通過調(diào)整對各電子發(fā)射元件的施加電壓或者脈沖寬度來調(diào)整發(fā)射電子量，將該發(fā)射電子在真空中加速后，轟擊到熒光體，使轟擊到的部分的熒光體發(fā)光。作為電子發(fā)射元件有使用電場放射型陰極的元件、使用MIM(Metal-Insulator-Metal金屬-絕緣體-金屬)型電子源的元件、使用碳納米管陰極的元件、使用金剛石陰極的元件、使用表面?zhèn)鲗щ娮影l(fā)射元件的元件、使用彈道型面電子源的元件等。這樣，矩陣電子源顯示器是指組合了電子發(fā)射元件和熒光體的電子表激發(fā)型平面顯示器。
如圖2所示，矩陣電子源顯示器具有將配置了電子發(fā)射元件的陰極板601和形成了熒光體的熒光板602相對配置的結構。為了使從電子發(fā)射元件301發(fā)射的電子到達熒光板使熒光體激發(fā)發(fā)光，將由陰極板、熒光板以及框體部件603所包圍的空間保持真空。為了耐受來自外部的大氣壓，在陰極板和熒光板之間插入間隔物(支柱)60。
熒光板602具有加速電極122，對加速電極122施加3KV～10KV左右的高電壓。從電子發(fā)射元件301發(fā)射的電子通過該高電壓加速后轟擊到熒光體，使熒光體激發(fā)發(fā)光。
作為用于矩陣電子源顯示器的電子發(fā)射元件有薄膜電子源。薄膜電子源具有層疊了上部電極、電子加速層以及下部電極的結構，包括MIM(Metal-Insulator-Metal金屬-絕緣體-金屬)型電子源、MOS(Metal-oxide Semiconductor金屬氧化物半導體)型電子源、彈道型面電子源等。MOS型電子源是在電子加速層使用半導體-絕緣體層疊膜的電子源，例如記載在Japanese Journal of Applied Physics，Vol.36，Part2，No.7B，pp.L939～L941(1997)(非專利文獻1)中。彈道型面電子源是在電子加速層使用多晶硅等的電子源，例如記載在JapaneseJournal of Applied Physics，Vol.34，Part2，No.6A，pp.L705～L707(1995)(非專利文獻2)中。薄膜電子源將在電子加速層中加速后的電子發(fā)射到真空中。
圖3是表示薄膜電子源的動作原理的能帶圖。示出了層疊有下部電極13、電子加速層12以及上部電極11，對上部電極11施加正電壓時的狀態(tài)。在MIM型電子源的情況下，作為電子加速層12使用絕緣體。通過施加在上部電極-下部電極間的電壓，在電子加速層12內(nèi)產(chǎn)生電場。通過該電場，由于隧道效應電子從下部電極13流入電子加速層12中。該電子被電子加速層12中的電場加速，成為熱電子。當該熱電子通過上部電極11中時，部分電子由于非彈性散射等而損失能量。在到達上部電極11-真空界面(即上部電極的表面)的時刻，具有比表面功函數(shù)φ更大的動能的電子，被發(fā)射到真空中10。在本說明書中，將利用該熱電子流經(jīng)下部電極13-上部電極11間的電流稱為二極管電流Jd，將發(fā)射到真空中的電流稱為發(fā)射電流Je。
與場致發(fā)射型陰極相比，薄膜電子源具有如下適于顯示裝置的特征對表面污染的耐性強；發(fā)射電子束擴散小由此能夠實現(xiàn)高精細的顯示裝置；動作電壓小、驅動電路驅動器是低電壓的等。
而在薄膜電子源中，僅向真空中發(fā)射驅動電流中的部分電流(發(fā)射電流Je)。在此，驅動電流是指流經(jīng)上部電極-下部電極間的電流，也稱為二極管電流Jd。發(fā)射電流Je和二極管電流Jd之比α(發(fā)射比α＝Je/Jd)是0.01％～1％左右。即，為了得到發(fā)射電流Je，必須從驅動電路向薄膜電子源提供Jd＝Je/α的驅動電流(二極管電流)。
由此，在作為電子發(fā)射元件使用薄膜電子源的矩陣電子源顯示器中，驅動元件的電流變大。為此，需要將電極布線取為低電阻。尤其是在采用線順序驅動方式進行顯示的圖像顯示裝置中，1行的像素數(shù)的電流流經(jīng)掃描線，由此，需要將對應于掃描線的電極(掃描電極)的電阻減小。減小布線電阻，有在電極布線使用Al等低電阻材料，加厚掃描電極膜厚，加寬布線寬度等方法。
在為了降低電極布線的電阻加厚電極膜厚時，布線的制造及加工工藝變得復雜。為了應對該問題，發(fā)明人公開了用容易制作膜厚較厚的布線的“條狀”布線圖形實現(xiàn)的薄膜電子源的結構(日本特開2004-363075(專利文獻1))。
在圖形化加工中，當使用只有縱向或橫向的任意1個方向需要圖形對準精度的圖形時，與縱向和橫向2個方向要求圖形對準精度的圖形相比，加工變得容易。在本說明書中，在只在一維方向需要精度的意義上，將這樣只有1個方向需要圖形對準精度的形狀稱為“條狀”或者“條形狀”。另外，將條狀圖形的電極稱為“條電極”或者“條狀電極”。尤其是在作為圖形化方法使用絲網(wǎng)印刷等印刷法的情況下，由于條狀圖形允許絲網(wǎng)的延伸，因而是優(yōu)選的。絲網(wǎng)的延伸，是指隨著印刷次數(shù)的增加絲網(wǎng)在與涂刷器移動方向平行的方向延伸的現(xiàn)象。
將電子源基板分成將電子源配置成矩陣狀的像素顯示區(qū)域、和配置端子取出部等的周邊區(qū)域來考慮。在圖像顯示區(qū)域，與周邊區(qū)域相比所要求的加工精度和圖形對準精度通常要高。因此，重要的是將圖像顯示區(qū)域內(nèi)的圖形形狀取為條狀。周邊區(qū)域的加工精度不高，對準圖形個數(shù)通常也少，因此，并非一定要取為條狀。
因此，在本說明書中，將圖像顯示區(qū)域的布線成為條形狀的稱為“條形狀”或者“條電極”。即，即便周邊區(qū)域彎曲，只要圖像顯示區(qū)域內(nèi)是條形狀，則也能夠進入“條電極”的范疇。
在將薄膜電子源作為電子發(fā)射元件使用的矩陣電子源顯示器中，為了減少驅動電流，需要提高發(fā)射比α＝Je/Jd。提高發(fā)射比α的方法之一，是減薄上部電極的膜厚。由此，由于上部電極中的熱電子的散射概率減少，因而發(fā)射比α提高。
日本特開2004-363075號公報 Japanese Journal of Applied Physics，Vol.36，Part2，No.7B，pp.L939～L941(1997)[非專利文獻2]Japanese Journal of Applied Physics，Vol.34，Part2，No.6A，pp.L705～L707(1995)[非專利文獻3]IEEE Transactions on Electron Devices，vol.49，No.6，pp.1059-1065(2002)發(fā)明內(nèi)容在將薄膜電子源作為電子發(fā)射元件使用的矩陣電子源顯示器中，當想要減薄上部電極的膜厚時，從供電布線向上部電極的供電能力將不足，因此，存在不能將膜厚減薄到某種程度以上的問題。由此，提高薄膜電子源的發(fā)射比α非常困難。
本發(fā)明提供一種提高從供電布線向上部電極的供電能力的圖像顯示裝置。
如下所述，簡單說明本申請所公開的發(fā)明中有代表性的內(nèi)容的概要。
本發(fā)明提供一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于構成上述第1電極組的每個電極(第1電極)為條狀，具有與上述第1電極電連接的接觸電極，上述接觸電極與上述上部電極電連接，上述接觸電極沿上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的相鄰的兩邊以上而設置。
本發(fā)明還提供一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于上述第1電極組與接觸電極電連接，上述接觸電極與上述上部電極電連接，在上述第1電極組和上述第2電極組之間的交叉部，形成有第1層間絕緣層和第2層間絕緣層，在電子發(fā)射區(qū)域外周，在上述第1層間絕緣層上形成上述第2層間絕緣層，上述接觸電極覆蓋上述第2層間絕緣層的上部和面向電子發(fā)射區(qū)域的端部而形成。
本發(fā)明還提供一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，
上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于上述第1電極組與接觸電極電連接，上述接觸電極與上述上部電極電連接，在上述第1電極組和上述第2電極組的交叉部，形成有第1層間絕緣層和第2層間絕緣層，上述第2層間絕緣膜的圖形化步驟，在時間上比上述接觸電極的成膜步驟在先進行。
本發(fā)明還提供一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體的，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于，構成上述第1電極組的每個電極(第1電極)為條狀，具有與上述第1電極電連接的接觸電極，上述接觸電極與上述上部電極電連接而形成供電邊，上述接觸電極沿上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的相鄰的多個供電邊而設置，在上述第1電極組和上述第2電極組的交叉部，形成有第1層間絕緣層和第2層間絕緣層，在電子發(fā)射區(qū)域外周，在第1層間絕緣層上形成上述第2層間絕緣層，上述接觸電極覆蓋上述第2層間絕緣層的上部以及面向上述供電邊的端部而形成。
從供電布線向上部電極的供電能力，能夠用供電布線和上部電極之間的電壓降低量來表示。即，電壓降低量越小供電能力越高。因此，進行電壓降低量的估算。
圖4是表示現(xiàn)有的薄膜電子源的構造的圖。在此，示出了配置成矩陣狀的薄膜電子源中、與1個子像素(1個像素中的與1色熒光體對應的元素)對應的部分。在供電線和數(shù)據(jù)線交叉的位置(與圖像顯示裝置的1個子像素對應)形成有電子發(fā)射部。圖4(a)是主視圖，(b)是剖視圖，(c)是示意地表示薄膜電子源動作時的電壓降低量的圖。
雖然在圖4中沒有圖示，但是從接觸電極到電子發(fā)射部的遠端為止，在最上層連續(xù)形成有上部電極，并電連接。上部電極，典型是1nm～20nm左右的膜厚。接觸電極的膜厚，典型是10nm～500nm，與上部電極的薄膜電阻相比，接觸電極的薄膜電阻足夠小。因此，在供電能力的估算中，只要求出接觸電極和電子發(fā)射部遠端上的上部電極之間的電壓降低量即可。
圖4(c)是示意地表示動作時的電壓降低量的圖。將第二層間絕緣層上(長度d2)的電壓降低設為ΔV2，第二層間絕緣層的邊沿(臺階部)的電壓降低設為ΔVst，第一層間絕緣膜上(長度d1)的電壓降低設為ΔV1，電子發(fā)射區(qū)域(長度L)的電壓降低設為ΔVem。在電子發(fā)射區(qū)域中，由于在上部電極-下部電極間流經(jīng)電流，流經(jīng)上部電極中的電流根據(jù)位置而不同，因此，如圖4(c)所示，電壓降低的曲線接近2次曲線。為了使公式簡單化，使電子發(fā)射區(qū)域內(nèi)的二極管電流密度在電子發(fā)射區(qū)域內(nèi)近似為恒定(＝J)。當將電子發(fā)射區(qū)域內(nèi)的位置x設為距供電側的距離時，位置x的電壓降低ΔVem(x)由下式表示。
ΔVem(x)=ρJL2(β-β22),β=xL]]>(式1)在此，L是電子發(fā)射區(qū)域的長度(圖4)。因此，電子發(fā)射區(qū)域的遠端(x＝L)的電壓降低ΔVem＝ΔVem(x＝L)由下式表示。
ΔVem=ΔVem(x=L)=12ρJL2]]>(式2)在以下的處理中，設為ΔVi＝ΔV1+ΔV2，d＝d1+d2。
圖5用于估算改變接觸電極形狀時的電壓降低量。在此，ρ表示上部電極的薄膜電阻，J表示流經(jīng)薄膜電子源的二極管電流密度，a、b表示電子發(fā)射部的邊的長度。r表示第二層間絕緣膜的臺階部的每單位長度的電阻。
在此，對電子發(fā)射區(qū)域定義“供電邊”。供電邊，定義為構成電子發(fā)射區(qū)域的邊中的、作為從總線電極向電子發(fā)射區(qū)域上的上部電極的供電通路發(fā)揮作用的邊。如前所述，在計算供電通路的電壓降低時，接觸電極的電壓效果與上部電極的電壓降低相比往往可以忽略，因此，也可以認為供電邊是作為從接觸電極向電子發(fā)射區(qū)域上的上部電極的供電通路發(fā)揮作用的邊。因此，當根據(jù)構造面定義“供電邊”時，定義為構成電子發(fā)射區(qū)域的邊中的接觸電極沿其所形成的邊。
ΔVem的計算使用上述式2。由式2和圖5可知，ΔVem與距供電端的距離的平方成正比。因此，當從長邊的邊(在圖5中邊長b的邊)供電時ΔVem變小。這相當于圖5的(C)、(D)。即，當將電子發(fā)射區(qū)域的邊中較長的邊用于供電邊時，供電能力變高。
基于上述理由，即使在從電子發(fā)射區(qū)域的所有4條邊供電的情況下，與圖5(D)的從3條邊供電時的供電能力之差也較小。在用接觸電極包圍電子發(fā)射區(qū)域的所有邊的構造中，掩膜的對準裕度變得比3邊供電式構造更為嚴格。由此可知，電子發(fā)射區(qū)域中的、不將與總線電極相反側的邊取為供電邊的構造，是容易制作、且供電能力也高的構造。
圖5的下面3行，是將作為現(xiàn)有技術的條構造時的電壓降低量設為1，求出的各構造的電壓降低量的相對值。在此設為b＝3a。這是因為，在彩色圖像顯示裝置中，大多用3個子像素的組(各子像素與紅色、綠色、藍色對應)構成1個像素，因此，b/a＝3是典型的長邊/短邊比。
圖6是使用圖5的計算式采用典型的參數(shù)估算電壓降低量的圖。在此設為ρ＝300Ω/□。由圖6可知，全電壓降低量ΔV＝ΔVst+ΔVi+Δem，在作為現(xiàn)有構造的1邊供電式的情況下是0.14V，而在3邊供電的情況下，下降到0.03V。即，與電子發(fā)射部的邊相對的接觸電極邊數(shù)越多供電能力變得越高。換言之，供電邊的邊數(shù)增加越多供電能力變高越多。這是提高供電能力的第一方法。圖1表示圖5(D)所示的3邊供電式的具體陰極構造的一個例子。該構造的制作方法等的詳細情況，通過以下的實施例進行闡述。
另外，如果使用去除第二層間絕緣層的臺階部的陰極構造，則全電壓降低量為ΔV＝ΔVi+ΔVem，因此，由圖6可知，即使仍然是同樣的1邊供電式，也降低到ΔV＝0.04V。這是提高供電能力的第二方法。
如上所述，提高供電能力的第一方法和第二方法，分別單獨使用也有效果。但是，當組合使用2種方法時，在圖6的3邊供電的情況下，成為ΔV＝ΔVi+ΔVem＝5mV，電壓降低量進一步變小。即，供電能力得以提高。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，通過用多邊向電子發(fā)射區(qū)域的上部電極供電的結構，從供電布線向上部電極的供電能力得以提高，由此，能夠實現(xiàn)上部電極的薄膜化，從而提高了電子發(fā)射比。
另外，根據(jù)本發(fā)明，通過采用從供電布線到上部電極的供電通路去除第二層間絕緣層的臺階部的結構，從供電布線向上部電極的供電能力得以提高，由此，能夠實現(xiàn)上部電極的薄膜化，從而提高了電子發(fā)射比。
由此，在基于本發(fā)明的圖像顯示裝置中，實現(xiàn)了比以往功耗更低的圖像顯示裝置。


圖1是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的顯示板的陰極構造的一例的圖。
圖2是表示矩陣電子源顯示器的剖面的示意圖。
圖3是用于說明薄膜電子源的電子發(fā)射機構的圖。
圖4是示意地表示顯示板內(nèi)1個像素的薄膜電子源的電壓降低量的圖。
圖5是表示基于改變接觸電極構造的電壓降低量變化的圖。
圖6是表示電壓降低量的計算值的圖。
圖7是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的顯示板構造的主視圖。
圖8是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的顯示板構造的剖視圖。
圖9是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板的一部分的主視圖。
圖10是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板一部分的剖視圖。
圖11是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖12是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖13是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖14是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖15是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖16是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖17是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖18是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖19是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖20是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的顯示板和驅動電路的連線的圖。
圖21是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第一實施例的驅動方法的圖。
圖22是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板的一部分的主視圖。
圖23是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板的一部分的剖視圖。
圖24是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖25是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖26是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖27是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖28是用于說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第二實施例的陰極板制作工藝的圖。
圖29是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第三實施例的陰極板的一部分的圖。
圖30是表示本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第四實施例的陰極板的一部分的圖。
圖31是說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置的第四實施例的掩膜對準裕度的圖。
圖32是表示使用本發(fā)明的圖像顯示裝置的電子發(fā)射比的圖。
具體實施例方式
以下，參照附圖所示的基于幾個實施例的發(fā)明的實施方式更詳細地說明本發(fā)明所涉及的圖像顯示裝置。
對使用本發(fā)明的第一實施例進行說明。在該實施例中，作為電子發(fā)射元件301使用薄膜電子源。更具體地說，使用MIM(Metal-Insulator-Metal，金屬-絕緣體-金屬)電子源。
圖7是在本實施例中使用的顯示板的主視圖。圖8是圖7的A-B間的剖視圖。在圖8中，只取陰極板601的結構物中的掃描電極310來記載(對此，在圖2中只記載了陰極板601的結構物中的電子發(fā)射元件301)。
由陰極板601、熒光板602以及框體部件603包圍的內(nèi)部成為真空。在真空區(qū)域中，為了耐受大氣壓而配置有間隔物60。間隔物60的形狀、個數(shù)、配置是任意的。在圖7中，間隔物60的厚度描繪得比掃描電極310的寬度厚，但這是為了容易看清附圖，實際上間隔物60的厚度比掃描電極310的寬度薄。在陰極板601上，在水平方向配置有掃描電極310，數(shù)據(jù)電極311與之垂直地配置。掃描電極310和數(shù)據(jù)電極311的交點對應于像素。在此，像素是指在彩色圖像顯示裝置的情況下與子像素對應的像素。
在圖7中，掃描電極310的根數(shù)只記載了14根，但在實際的顯示器中，有數(shù)百根到數(shù)千根。對于數(shù)據(jù)電極311，在實際的圖像顯示裝置中也有數(shù)百根到數(shù)千根。在掃描電極310和數(shù)據(jù)電極311的交點配置有電子發(fā)射元件301。
圖9是表示圖7中的陰極板601的一部分(4個子像素)的主視圖。圖10是與圖9對應的陰極板601的一部分的剖視圖。圖10(a)是圖9的A-B間的剖視圖，圖10(b)是圖9的C-D間的剖視圖。圖9成為取下上部電極11的主視圖。實際上，由圖10的剖視圖可知，上部電極11在整個面成膜。
在各子像素對應部分配置有三重長方形。最內(nèi)側的長方形區(qū)域表示電子發(fā)射區(qū)域35，其相當于第一層間絕緣膜15的錐形部(傾斜區(qū)域部)的再內(nèi)周。其外側的長方形，相當于第一層間絕緣膜15的錐形膜的再外周。其外側(再外周)是第二層間絕緣層51的開口部。
在本實施例中，掃描電極310由總線電極32構成。另外，在本實施例中，在掃描電極310上設置有間隔物60。間隔物60不必設置在所有掃描電極上，只要每幾個掃描電極設置1個即可。
間隔物60與掃描電極310電連接，進行使從熒光板602的加速電極122經(jīng)由間隔物60流入的電流流過的動作、和使間隔物60上帶電的電荷流過的動作。
在本實施例中，作為電子發(fā)射元件301使用薄膜電子源。如圖10所示，下部電極13、隧道絕緣層12、上部電極11這3個電極是薄膜電子源的基本結構。圖9的電子發(fā)射區(qū)域35，是與隧道絕緣層12對應的位置。電子從電子發(fā)射區(qū)域35的上部電極11表面發(fā)射到真空中。
在本實施例中，數(shù)據(jù)線311的部分區(qū)域(與隧道絕緣層12接觸的區(qū)域)成為下部電極13。在本說明書中，將數(shù)據(jù)線311中的與隧道絕緣層12接觸的部分稱為下部電極13。
陰極板601的結構如下所述。在玻璃等絕緣性基板14上，構成由下部電極13、絕緣層12、上部電極11構成的薄膜電子源301(本實施例中的電子發(fā)射元件301)?？偩€電極32，經(jīng)由接觸電極55與上部電極11電連接?？偩€電極32，作為向上部電極11供電的供電線動作。即，進行從驅動電路到該子像素的位置運送電流的動作。另外，在本實施例中，總線電極32作為掃描電極310動作。
在圖10中，高度方向的比例尺是任意的。即，下部電極13、上部電極等是數(shù)μm以下的厚度，而基板14和面板110的距離是1mm～3mm左右的長度。
使用圖11～圖19說明陰極板601的制作方法。圖11～圖19用于表示在基板14上制作薄膜電子源的工藝。這些圖中記載有與2×2個子像素對應的薄膜電子源。各圖的(a)是主視圖，(b)表示A-B間的剖視圖，(c)表示C-D間的剖視圖。
在玻璃等絕緣性基板14上，作為下部電極13(數(shù)據(jù)線311)用的材料，將Al合金形成例如300nm的膜厚。在此，使用Al-Nd合金。在該Al合金膜的形成中，例如使用濺射法、電阻加熱蒸鍍法等。接著，通過采用光刻法形成抗蝕劑及其后的蝕刻，將該Al合金膜加工成條狀，形成下部電極13。在此使用的抗蝕劑只要適于蝕刻即可，另外，蝕刻可以是濕蝕刻、干蝕刻中的任意一個。
接著，涂敷抗蝕劑，用紫外線曝光來形成圖形，形成圖11的抗蝕劑圖形501。在抗蝕劑中，例如使用聚苯樹脂系列的陽極型抗蝕劑。接著，附帶著抗蝕劑圖形501，直接進行陽極氧化，形成第一層間絕緣層15。在本實施例中，該陽極氧化取為陽極氧化電壓(anodization voltage)100V左右，將第一層間絕緣層15的膜厚設為140nm左右。然后，剝離抗蝕劑圖形501。這是圖12的狀態(tài)。
接著，對由抗蝕劑501覆蓋的下部電極13表面進行陽極氧化，形成絕緣層12。在本實施例中，將陽極氧化電壓設定為6V，將絕緣層膜厚設為10.6nm。這是圖13的狀態(tài)。形成有絕緣層12的區(qū)域成為電子發(fā)射區(qū)域35。即，被第一層間絕緣層15包圍的區(qū)域是電子發(fā)射區(qū)域35。
目前有如下報告對鋁進行陽極氧化而得到的陽極氧化絕緣膜的膜厚d，與陽極氧化電壓VAO之間具有d(nm)＝13.6×VAO的關系。根據(jù)發(fā)明人最近的研究，在膜厚比20nm左右還薄的情況下，表示為d(nm)＝13.6×(VAO+1.8)的關系成立(IEEE Transactions on Electron Devices，vol.49，No.6，pp.1059-1065，2002.[非專利文獻3])。上述值(陽極氧化電壓6V，絕緣層膜厚10.6nm)是根據(jù)該最新的關系式求出的值。
接著，通過以下過程形成第二層間絕緣層51和電子發(fā)射區(qū)域保護層52(圖14)。第二層間絕緣層51的圖形，形成于總線電極32和數(shù)據(jù)電極311的交叉區(qū)域，電子發(fā)射區(qū)域35為暴露出的圖形。不過，在圖14的工序階段中，電子發(fā)射區(qū)域35由電子發(fā)射區(qū)域保護層52覆蓋。第二層間絕緣層51和電子發(fā)射區(qū)域保護層52，在將氮化硅SiNx、氧化硅SiOx等成膜后，通過蝕刻進行圖形化。在本實施例中，使用100nm膜厚的氮化硅膜。通過例如使用以CF4、SF6為主要成份的蝕刻劑的干蝕刻來進行蝕刻。為了提高掃描電極和數(shù)據(jù)電極之間的絕緣性而形成第二層間絕緣層51。電子發(fā)射區(qū)域保護層52，用于保護成為電子發(fā)射區(qū)域35的部分(即絕緣層12)以避免后續(xù)工序中的工藝損傷，如后所述，在后面的工序中取下。在本實施例中，第二層間絕緣層51和電子發(fā)射區(qū)域保護層52用相同材料、在相同工序形成。
接著，依次對構成接觸電極55、總線電極32、總線電極上層34的材料進行成膜(圖15)。在本實施例中，接觸電極55使用鉻(Cr)100nm厚，總線電極32使用鋁(Al)2μm厚，總線電極上層34使用鉻(Cr)200nm厚。這些電極通過濺射成膜。當總線電極32的材料使用導電性高的材料時，布線電阻變低，由于能夠減少電極中的電壓下降，因而是優(yōu)選的。
接著，通過蝕刻對總線電極上層34和總線電極32進行圖形化，然后，使上部電極11暴露出來，使得能夠與接觸電極55連接，形成總線電極32(圖16)。
接著，通過蝕刻對接觸電極55進行圖形化(圖17)。通過對其中的接觸電極5進行圖形化，確定從接觸電極55到電子發(fā)射區(qū)域35的供電狀態(tài)。
如圖17(a)所示，接觸電極55取為電子發(fā)射區(qū)域35的4條邊中的3條邊所沿的圖形。如上所述，通過取為這種三邊供電構造，提高了供電能力。
如圖17(b)的剖視圖中由箭頭表示的那樣，接觸電極55的單側(圖中，由箭頭表示的部位)，對總線電極32形成底切(under cut)，在后面的工序形成用于將上部電極13電分離的檐。由于該底切的存在，與相鄰的掃描線連接的子像素的上部電極相互電絕緣(分離)。將其稱為“像素分離”。
接觸電極55的底切量，如下地進行控制。
形成底切的部分，將總線電極32的邊用作光掩膜，蝕刻接觸電極55。因此，接觸電極55相對于總線電極32產(chǎn)生底切。而當?shù)浊辛窟^大時，總線電極32崩落，總線電極32和第二層間絕緣層51接觸，將變得沒有檐。因此，為了防止形成過大的底切，作為接觸電極55的材料，使用標準電極電位比總線電極32材料更貴重的材料。即，作為接觸電極55，使用標準電極電位比總線電極32材料更高的材料。當總線電極取為鋁時，作為這種材料，例如有鉻(Cr)、鉬(Mo)、或者Cr合金等，將這些作為成分所包含的合金，例如鉬(Mo)-鉻(Cr)-鎳(Ni)合金。作為合金的例子，有Mo-Cr-Ni合金等。由此，通過局部電池作用，接觸電極55的側邊緣在中途停止，因此，能夠防止底切量過度增加。并且，通過控制作為標準電極電位賤(低)的材料的總線電極向蝕刻液的暴露面積，能夠控制局部電池作用，并控制接觸電極55的側邊緣的停止位置(即底切量)。為了上述目的，形成有以鉻(Cr)為材料的總線電極上層34。
由上述記載可知，接觸電極55的材料，優(yōu)選為使用標準電極電位比總線電極32的材料更貴重(高的)材料。
接著，通過干蝕刻等去除電子發(fā)射區(qū)域保護層52(圖18)。
接著，形成上部電極11，完成陰極板601(圖19)。在本實施例中，作為上部電極11使用銥(Ir)、鉑(Pt)、金(Au)的層疊膜。上部電極11通過濺射成膜而形成。上部電極11實際上在整個面上成膜，但是從容易理解結構的目的來看，在圖19(a)中記載有取下上部電極的圖。另外，數(shù)據(jù)線311的位置用虛線表示。
如圖19所示，從作為供電線的總線電極32經(jīng)由接觸電極55向電子發(fā)射區(qū)域35的上部電極11提供電流。如前所述，在接觸電極55形成有適量的底切，因此，相鄰的掃描電極310間相互電絕緣。
在本實施例中，采用了引入如下2個特征的陰極構造作為從總線電極32到電子發(fā)射區(qū)域35的上部電極11的供電通路，使用電子發(fā)射區(qū)域的3條邊(特征A)；從總線電極到電子發(fā)射區(qū)域的上部電極的供電通路，去除第二層間絕緣層的臺階部(特征B)。
第二實施例中記載的陰極構造，是不具有后面的特征(特征B)的構造。即，在供電通路上包含第二層間絕緣層的臺階部的意義上來看，是現(xiàn)有的構造。對后述的第二實施例的制作工藝和第一實施例的制作工藝進行比較。從圖16可知，在本實施例(即具有特征B)中，在接觸電極55的圖形化工序之前，先對第二層間絕緣層51進行圖形化。從圖26可知，在第二實施例中，對第二層間絕緣層51進行圖形化的工序，比對接觸電極55進行圖形化的工序更靠后。觀察第一實施例中記載的制作工藝圖后可知，在接觸電極55的圖形化工序之前，先對第二層間絕緣層51進行圖形化，這是為實現(xiàn)“從供電通路去除第二層間絕緣層51的臺階部”的特征B所必需的。
在第一實施例中，沒有從電子發(fā)射區(qū)域35的4條邊中的、與電連接的總線電極32相反側的邊供電。為此，與將電子發(fā)射區(qū)域35全部作為供電通路使用的情況進行比較，掩膜的對準容限(裕度)變寬，成為容易制作的構造。另外，如先前在圖5中所記述的那樣，全邊供電和除了短邊以外的三邊供電的供電能力之差較小，因此，本發(fā)明是同時實現(xiàn)容易制作和供電能力的構造。
熒光板602的結構如下所述。如圖10所示，在玻璃等透光性面板110形成有黑底120，并且，在與各電子發(fā)射區(qū)域相對的位置形成有熒光體114。在彩色圖像顯示裝置的情況下，作為熒光體114分別涂敷紅色熒光體、綠色熒光體以及藍色熒光體。并且，形成加速電極122。加速電極122由膜厚70nm～100nm左右的鋁膜形成，從薄膜電子源301發(fā)射的電子，被施加在加速電極122的加速電壓加速后，入射到加速電極122時，透過加速電極轟擊到熒光體114上，使熒光體發(fā)光。
熒光體602的制作方法的詳細情況，例如記載在日本特開2001-83907。
在陰極板601和熒光板602之間配置有適當個數(shù)的間隔物60。如圖7所示，陰極板601和熒光板602夾住框體部件603進行密封。并且，被陰極板601、熒光板602和框體部件603包圍的空間，被排氣為真空。
由以上的過程完成顯示板。
圖20是向由此制作的顯示板100的驅動電路連線的連線圖。掃描電極310向掃描電極驅動電路41連線，數(shù)據(jù)電極311連線到數(shù)據(jù)電極驅動電路42。加速電極122，經(jīng)由電阻130向加速電極驅動電路43連線。將第n個掃描電極310Rn和第m個數(shù)據(jù)電極311Cm的交點的點表示為(n，m)。
電阻130的電阻值如下所述地進行設定。例如，在對角尺寸51cm(20英寸)的顯示裝置中，顯示面積是1240cm2。在將加速電極122和陰極之間的距離設為2mm的情況下，加速電極122和陰極之間的靜電電容Cg約為550pF。為了設為比真空放電的產(chǎn)生時間(20納秒左右)更充分長的時間常數(shù)、例如500納秒，電阻130的電阻值Rs設定為900Ω以上即可。在本實施例中，設定為18KΩ(時間常數(shù)10μs)。這樣通過將滿足時間常數(shù)Rs×Cg＞20ns的電阻值的電阻插入到加速電極122和加速電極驅動電路43之間，具有抑制在顯示板內(nèi)產(chǎn)生真空放電的效果。
圖21表示各驅動電路的產(chǎn)生電壓的波形。雖然在圖21中沒有記載，但是，要對加速電極122施加3～10KV左右的電壓(熒光面電壓Va)。
在時刻t0任何電壓都是電壓零，因而電子沒有被發(fā)射，因此，熒光體114沒有發(fā)光。
在時刻t1對掃描電極310R1施加成為VR1的電壓的掃描脈沖750，對數(shù)據(jù)電極311C1、C2施加成為-VC1的電壓的數(shù)據(jù)脈沖751。在點(1，1)、(1，2)的下部電極13和上部電極之間施加成為(VC1+VR1)的電壓，因此，如果將(VC1+VR1)預先設定為電子發(fā)射開始電壓以上，則電子從這2個點的薄膜電子源發(fā)射到真空10中。在本實施例中，設為VR1＝+5V，VC1＝-4V。所發(fā)射的電子通過施加在加速電極122的電壓加速后，轟擊到熒光體114上，使熒光體114發(fā)光。
在時刻t2對掃描電極310R2施加成為VR1的電壓、對數(shù)據(jù)電極311C1施加成為-VC1的電壓時，同樣地點亮點(2，1)。由此，當施加圖21的電壓波形時，只點亮圖20的加斜線的點。
由此，通過改變對數(shù)據(jù)電極311施加的信號，能夠顯示所希望的圖像或者信息。另外，通過按照圖像信號適當改變對數(shù)據(jù)電極311施加的施加電壓-VC1的大小，能夠顯示有灰度的圖像。
如圖21所示，在時刻t4對所有掃描電極310施加成為-VR2的電壓。在本實施例中設為-VR2＝-5V。此時對所有數(shù)據(jù)電極311施加的施加電壓是0V，因此，對薄膜電子源301施加-VR2＝-5V的電壓。由此，通過施加與發(fā)射電子時相反極性的電壓(反轉脈沖754)，釋放蓄積在絕緣層12內(nèi)的阱中的電荷，能夠提高薄膜電子源的壽命特性。另外，當作為施加反轉脈沖的期間(圖21的t4～t5，t8～t9)使用影像信號的垂直回掃線期間時，與影像信號的匹配性優(yōu)良。
為了簡單，在圖20、圖21的說明中使用3×3點的例子進行了說明，但在實際的圖像顯示裝置中，掃描電極個數(shù)有數(shù)百～數(shù)千根，數(shù)據(jù)電極個數(shù)也有數(shù)百～數(shù)千根。
在由此制作的圖像顯示裝置中，制作改變了上部電極膜厚的顯示板，測定了它們的電子發(fā)射比。圖32表示其結果。作為表示上部電極膜厚的物理量，使用了上部電極的薄膜電阻。膜厚越薄薄膜電阻越高。
如圖32所示，當設為薄膜電阻1KΩ/□時，發(fā)射比得到1.4％和超過1％的高發(fā)射比。并且，當設為將薄膜電阻提高到11KΩ/□的上部電極時(即減薄時)，發(fā)射比達到4.9％。在圖32中，作為二極管電壓(上部電極-下部電極間的施加電壓)Vd，是用8V這樣的較低電壓測定的值。當Vd提高到9V時發(fā)射比進一步變高。由此，即使是較低的Vd也得到了高發(fā)射比。
在現(xiàn)有的陰極構造中，在提高薄膜電阻時，從總線電極到上部電極的供電能力變得不充分，因此，不能設定得比與薄膜電阻1KΩ/□對應厚度的上部電極更薄。對此，在本發(fā)明中，作為從總線電極到電子發(fā)射區(qū)域的上部電極的供電通路，采用使用電子發(fā)射區(qū)域的3條邊的構造，并且，通過使用從總線電極到電子發(fā)射區(qū)域的上部電極的供電通路去掉第二層間絕緣層的臺階部的構造，提高從總線電極到上部電極的供電能力，使得在薄膜電阻1KΩ/□的上部電極中也能夠充分地向電子發(fā)射區(qū)域35供電。由此，如圖32所示，實現(xiàn)了高發(fā)射比。
為了得到某發(fā)射電流密度Je所需的二極管電流密度Jd，當將電子發(fā)射比設為α時，Jd＝Je/α。因此，當電子發(fā)射比變高時，為了得到相同的發(fā)射電流密度(即，得到相同亮度)所需的二極管電流密度減小。
當二極管電流密度減小時，電子發(fā)射元件的驅動功率降低，因此，能夠得到相應程度低功耗的圖像顯示裝置。另外，通過減小驅動電流，驅動電路的所需電流降低，因此，能夠得到低成本的圖像顯示裝置。并且，流經(jīng)電極的電流減小，因此，還提高了電極的可靠性。
在本發(fā)明中，為了降低電極布線的電阻需要將電極膜厚加厚的總線電極32的形狀，被取為條形狀的布線圖形。由此，能夠容易地形成膜厚厚的電極。接觸電極55需要縱向和橫向2個方向的圖形對準，但是該電極比總線電極薄(典型為50nm～500nm厚)，因此能夠容易地圖形化。由此，為了按照膜厚分開使用條形狀、非條形狀，能夠可加工性良好地制作性能良好的電子發(fā)射元件，成品率高。
在本發(fā)明中，與總線電極垂直的電極組(數(shù)據(jù)電極311)的端部，由第一層間絕緣層15和第二層間絕緣層51雙重覆蓋。電極端部的陽極氧化膜，是因產(chǎn)生氣孔等而容易引起短路不良的位置，因此，通過用第二層間絕緣層進行覆蓋，能夠防止這種短路不良的發(fā)生，提高成品率。
在本實施例中，說明使用陰極構造的圖像顯示裝置，所述陰極構造雖然與實施例1同樣是三邊供電型，但上部電極跨過第二層間絕緣層的端面臺階部。即，本實施例是使用由上部電極覆蓋第二層間絕緣層的端面臺階部的陰極構造的圖像顯示裝置。換言之，是從總線電極到電子發(fā)射區(qū)域上的上部電極的供電通路去掉第二層間絕緣層的臺階部的陰極構造。
在本實施例中使用的顯示板的主視圖，記載于圖7、圖8中。關于這些圖的說明，如實施例1所述。
圖22是表示圖7中的陰極板601的一部分的主視圖。圖23是與圖22對應的陰極板601的一部分的剖視圖。圖23(a)是圖20的A-B間的剖視圖，圖23(b)是圖20的C-D間的剖視圖。圖22成為取下上部電極11的主視圖。由圖23所記載的剖視圖可知，上部電極11在整個面上成膜。
在圖22(a)中，與各子像素對應的部分的長方形，從內(nèi)側開始依次如下。最內(nèi)側是電子發(fā)射區(qū)域35，是第一層間絕緣層15的錐形部(傾斜區(qū)域部)的內(nèi)側。第2個長方形是第一層間絕緣層15的錐形部的外側部。其外側是第一層間絕緣層15暴露出來的區(qū)域(其上成膜有上部電極11)。其外側是形成有第二層間絕緣層51的區(qū)域。
圖22、23與圖9、10不同之處在于，接觸電極55和第二層間絕緣層51開口部之間的位置關系。
使用圖11～圖13和圖24～圖28說明陰極板601的制作方法。圖11～圖13和圖24～圖28，用于表示在基板14上制作薄膜電子源的工藝。在這些圖中記載有與2×2個子像素對應的薄膜電子源。各圖的(a)是主視圖，(b)表示A-B間的剖視圖，(c)表示C-D間的剖視圖。
圖11～圖13的說明，如實施例1所述。
接著，如圖24所示，對構成第二層間絕緣層51、接觸電極55、總線電極32以及總線電極上層34的材料進行成膜(圖24)。由圖22可知，在本實施例中，接觸電極位于第二層間絕緣層51的上側(真空側)。因此，如圖24所示，第二層間絕緣層51、接觸電極55、總線電極32以及總線電極上層34的材料，暫時全部成膜，然后，以相反的順序通過蝕刻依次對各層進行圖形化。
第二層間絕緣層51使用氮化硅SiNx、氧化硅SiOx等材料。在本實施例中，使用100nm膜厚的氮化硅膜。為了提高掃描電極310和數(shù)據(jù)電極311之間的絕緣性，形成第二層間絕緣層51。
在本實施例中，接觸電極55使用鉻(Cr)100nm厚，總線電極32使用鋁(Al)2μm厚，總線電極上層34使用鉻(Cr)200nm厚。當總線電極32的材料使用導電性高的材料時，能夠降低布線電阻，減少電極的電壓降低，因而是優(yōu)選的。
接著，通過蝕刻對總線電極上層34和總線電極32進行圖形化，形成總線電極32(圖25)。
接著，通過蝕刻對接觸電極55進行圖形化(圖26)。
如圖26(a)所示，接觸電極55設為電子發(fā)射區(qū)域35的4條邊中的3條邊所沿的圖形。如上所述，通過取為這種三邊供電構造，使供電能力提高。
如在圖26(b)的剖視圖中用箭頭表示的那樣，接觸電極55的單側(圖中用箭頭表示的部位)，對總線電極32形成底切，由后續(xù)工序中形成電分離上部電極13的檐。由于該底切的存在，與相鄰的掃描線連接的子像素的上部電極相互電絕緣(分離)。將其稱為“像素分離”。關于接觸電極55的底切量的控制方法，如實施例1所述。
接著，將第二層間絕緣層51加工成圖27的形狀。通過使用例如以CF4、SF6為主要成份的蝕刻劑的干蝕刻來進行蝕刻。
接著，形成上部電極11完成陰極板601(圖28)。在本實施例中，作為上部電極11使用銥(Ir)、鉑(Pt)、金(Au)的層疊膜，取為與薄膜電阻1KΩ/□對應的膜厚。上部電極11通過濺射成膜形成。
在圖28(a)的主視圖中，實際上在整個面對上部電極11進行成膜，但以容易理解結構為目的，在本附圖(a)中記載有取下上部電極的圖。另外，用虛線表示數(shù)據(jù)線311的位置。
如圖28所示，從作為供電線的總線電極32經(jīng)由接觸電極55向電子發(fā)射區(qū)域35的上部電極11提供電流。如前所述，在接觸電極55形成有適量的底切，因此，在相鄰的掃描電極310之間相互電絕緣。
在本實施例中，由圖28(b)的剖視圖可知，接觸電極55沒有覆蓋面向第二層間絕緣層51的電子發(fā)射區(qū)域的端部，因此，在從接觸電極55通到電子發(fā)射區(qū)域35的上部電極11的電氣通路的中途，具有第二層間絕緣層51的臺階部。第二層間絕緣層51的膜厚是100nm左右，與上部電極11的膜厚(幾nm～十幾nm)相比要厚，因此，上部電極11的電阻容易因第二層間絕緣層51的臺階部而變高。由此，引起供電能力的下降。但在本實施例中，由于接觸電極55面向電子發(fā)射區(qū)域中的3條邊，因此，如前所述供電能力比現(xiàn)有構造高。因此，比現(xiàn)有構造更能夠進行上部電極11的薄膜化，由此得到較高的電子發(fā)射效率。
在本實施例中，第一層間絕緣層15的膜厚是140nm，是與第二層間絕緣層51相同程度的厚度。但在本實施例中，第一層間絕緣層15通過陽極氧化而形成。當使用該形成方法時，從絕緣層12(在本實施例中是膜厚10nm左右)到第一層間絕緣層15的膜厚140nm的過渡區(qū)域(臺階部)成為極為平緩的形狀。由此，即使是膜厚幾nm～10nm左右的上部電極，第一層間絕緣層的臺階部也幾乎對供電能力沒有影響。
在本實施例中，掃描電極32-數(shù)據(jù)電極311的交叉層間是不可避免的，但是，對于接觸電極55和數(shù)據(jù)電極311的交叉層間，在所有的點插入有第二層間絕緣層51。由此，具有掃描電極32-數(shù)據(jù)電極311之間的短路不良極難發(fā)生這樣的優(yōu)點。
另外，由圖24可知，對第二層間絕緣層51、接觸電極55、總線電極32以及總線電極上層34進行整體(不經(jīng)過圖形化工序)成膜，由此，還有如下優(yōu)點容易將第二層間絕緣層51和接觸電極55之間的界面狀態(tài)保持為恒定，且容易制作。
通過以上工序完成陰極板601。熒光板602的制作方法、以及組合陰極板和熒光板來制作顯示板的過程與實施例1相同。
顯示板向驅動電路連線的連線方法記載在圖20中。關于這一點如實施例1所述。另外，圖21表示各驅動電路的產(chǎn)生電壓的波形。關于其驅動方法如實施例1所述。
在實施例2中說明了三邊供電型的圖像顯示裝置的結構，該構造與后述的實施例4那樣的二邊供電型結構等進行組合也具有同樣的效果。在實施例2的二邊供電型構造中，是將電子發(fā)射區(qū)域的邊中的、包含最長邊的相鄰的2條邊設為供電邊，由此，供電能力比現(xiàn)有構造還高。
圖29是表示本發(fā)明的第三實施例中的陰極板601的結構的圖。圖29(a)是陰極板601的主視圖，(b)是A-B間的剖視圖，(c)是C-D間的剖視圖。
在圖29(a)的主視圖中，實際上在整個面對上部電極11進行成膜，但以容易理解結構為目的，在本附圖(a)中記載有取下上部電極的圖。另外，用虛線表示數(shù)據(jù)線311的位置。
圖29所示的陰極板601，能夠在與實施例1的陰極板相同的工序制作。
另外，使用圖29所示的陰極板的顯示板的制作方法、以及與驅動電路的連線、驅動方法，與實施例1相同。
在本實施例中，電子發(fā)射區(qū)域中的面向接觸電極55的只有1條邊。由此，供電能力比三邊供電型的結構差。另一方面，由圖29(b)的剖視圖可知，與圖19(b)同樣，由接觸電極55覆蓋第二層間絕緣層51的端部，由此，在從接觸電極55通到電子發(fā)射區(qū)域35的通路的途中，沒有第二層間絕緣層51的端部(臺階部)。由于是后面的結構，因此，達到了比現(xiàn)有陰極板結構更高的供電能力。由此，能夠進行上部電極11的薄膜化，得到較高的電子發(fā)射效率。
由圖29(a)可知，本實施例的特征在于，不僅總線電極32是條形狀的，接觸電極55也是條形狀的。由此，具有如下優(yōu)點各層掩膜間的水平方向的對準容限(設計裕度)寬，能夠以較低的要求加工精度制作。換言之，能夠用相同加工精度的裝置制作更高精細的圖像顯示裝置。
圖30是表示本發(fā)明的第四實施例中的陰極板601的結構的圖。圖30(a)是陰極板601的主視圖，(b)是A-B間的剖視圖，(c)是C-D間的剖視圖。
在圖30(a)的主視圖中，實際上在整個面對上部電極11進行成膜，但以容易理解結構為目的，在本附圖(a)中記載有取下上部電極的圖。另外，用虛線表示數(shù)據(jù)線311的位置。
圖30所示的陰極板601，能夠在與實施例1的陰極板相同的工序制作。
另外，使用圖30所示的陰極板的顯示板的制作方法、以及與驅動電路的連線、驅動方法，與實施例1相同。
在本實施例中，使用電子發(fā)射區(qū)域35的相鄰的2條邊面向接觸電極55的二邊供電構造。如前所述，電子發(fā)射區(qū)域35的長邊面向接觸電極55，對提高供電能力非常重要。
在圖30的構造中，取為使電子發(fā)射區(qū)域35的中心線(圖中G-H線)從數(shù)據(jù)線311的中心線(圖中E-F線)偏移(偏置)的構造。通過添加這種偏置，如后所述，掩膜的對準容限(裕度)增大，設計裕度提高，能夠以更低要求加工精度制作。相反地，能夠使用相同的加工精度，制作更高精細的圖像顯示裝置。
圖31是說明在實施例1的構造和圖30的構造中，掩膜對準容限的比較的圖。該圖31是以說明橫向對準容限為目的，因此，掃描線32等將省略圖示。用點劃線表示的是制作工藝的過程中所需的圖形，表示最終消失的圖形位置。具體地說，是第二層間絕緣膜中的保護電子發(fā)射部的膜、以及去除該膜時使用的抗蝕劑圖形。在圖31中51是第二層間絕緣層51的開口部。為了便于說明，將掩膜間的最大對準誤差取為長度D(在圖31中用短水平線561表示)。由圖31可知，在三邊供電型構造(a)中，掩膜整體的最大對準誤差是10D，而在本實施例的構造(b)中成為7D。例如在D＝10μm的情況下，在構造(b)中減去3D＝30μm的最大對準誤差。換言之，橫向的對準容限(設計裕度)增加3D＝30μm。
在彩色圖像顯示裝置中，子像素(與紅、藍、綠的發(fā)光點對應)的形狀，縱橫比通常是3∶1，水平方向的寬度窄。水平方向的子像素的間距，在典型的顯示裝置中是150～100μm。因此，水平方向的設計容限增加3D，具有容易制造的優(yōu)點。另外，在以相同加工精度制作的情況下，能夠實現(xiàn)更高精細度的圖像顯示裝置。
另外，由圖30(b)的剖視圖可知，與圖19(b)相同地，由接觸電極55覆蓋第二層間絕緣層51的端部，由此，在從接觸電極55通到電子發(fā)射區(qū)域35的通路的中途，沒有第二層間絕緣層51的端部(臺階部)。除了采用包含長邊的二邊供電構造還采用該構造，從而能夠得到更高的供電能力。由此，能夠進行上部電極11的薄膜化，得到較高的電子發(fā)射效率。由此，本實施例所示的構造、即成為接觸電極在包含電子發(fā)射部長邊的2條邊所沿的形狀的二邊供電型，且將電子發(fā)射部從數(shù)據(jù)線的中心偏移的偏置型構造，是適于同時實現(xiàn)高供電能力和高精細度的構造。
圖31(a)、(b)都是公共的，但是，用第二層間絕緣層51覆蓋數(shù)據(jù)線的端部也是重要的一點。由此，能夠減少數(shù)據(jù)線-掃描線之間的短路發(fā)生。其理由是，由于數(shù)據(jù)線的臺階部(端部)容易發(fā)生短路，因此，通過用第二層間絕緣層51和第一層間絕緣層對該部分進行雙重絕緣，能夠減少短路的發(fā)生。
權利要求
1.一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾設在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于構成上述第1電極組的每個電極(第1電極)為條狀，具有與上述第1電極電連接的接觸電極，上述接觸電極與上述上部電極電連接，上述接觸電極沿上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的相鄰的兩邊以上而設置。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述接觸電極的膜厚比上述第1電極薄，比上述上部電極厚。
3.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于在上述第1電極的與接觸電極連接側的相反側，在上述第1電極之下形成有底切。
4.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述接觸電極在上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的邊之中的與上述薄膜電子源電連接的不包含上述第1電極的相反側的邊的多條邊進行接觸。
5.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述相鄰的兩邊以上，包含上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的邊之中的最長邊。
6.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述相鄰的兩邊以上，包含上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的邊之中的與上述第1電極組的方向垂直的方向的邊。
7.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述電子發(fā)射區(qū)域的中心點從上述第2電極組的每個電極的中心線偏離。
8.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述上部電極的表面電阻取為1KΩ/□以上。
9.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述接觸電極設置在上述第1電極組的層和上述第2電極組的層之間的層上。
10.一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于上述第1電極組與接觸電極電連接，上述接觸電極與上述上部電極電連接，在上述第1電極組和上述第2電極組之間的交叉部，形成有第1層間絕緣層和第2層間絕緣層，在電子發(fā)射區(qū)域外周，在上述第1層間絕緣層上形成上述第2層間絕緣層，上述接觸電極覆蓋上述第2層間絕緣層的上部和面向電子發(fā)射區(qū)域的端部而形成。
11.根據(jù)權利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1層間絕緣膜是陽極氧化膜。
12.根據(jù)權利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于在上述第1電極的與接觸電極連接側的相反側，在上述第1電極之下形成有底切。
13.根據(jù)權利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1電極組和上述第2電極組的交叉部之中的上述第2電極部的端部，被上述第2層間絕緣層所覆蓋。
14.根據(jù)權利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述上部電極的表面電阻取為1KΩ/□以上。
15.根據(jù)權利要求10所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第2層間絕緣膜的圖形化步驟在時間上比上述接觸電極的成膜步驟在先進行。
16.一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于上述第1電極組與接觸電極電連接，上述接觸電極與上述上部電極電連接，在上述第1電極組和上述第2電極組的交叉部，形成有第1層間絕緣層和第2層間絕緣層，上述第2層間絕緣膜的圖形化步驟，在時間上比上述接觸電極的成膜步驟在先進行。
17.一種圖像顯示裝置，包括顯示板和驅動電路，上述顯示板包括陰極基板和熒光面基板，上述陰極基板包括多個薄膜電子源，分別具有下部電極、上部電極、以及被夾入在上述下部電極和上述上部電極之間的電子加速層，通過在上述下部電極和上述上部電極之間施加電壓，從上述上部電極側發(fā)射電子；相互平行的多條第1電極組；以及相互平行的多條第2電極組，其中，上述第1電極組對上述上部電極供電；上述熒光面基板具有熒光面，該熒光面形成有由電子激發(fā)而發(fā)光的熒光體，上述驅動電路驅動上述薄膜電子源，上述圖像顯示裝置的特征在于，構成上述第1電極組的每個電極(第1電極)為條狀，具有與上述第1電極電連接的接觸電極，上述接觸電極與上述上部電極電連接而形成供電邊，上述接觸電極沿上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的相鄰的多個供電邊而設置，在上述第1電極組和上述第2電極組的交叉部，形成有第1層間絕緣層和第2層間絕緣層，在電子發(fā)射區(qū)域外周，在第1層間絕緣層上形成上述第2層間絕緣層，上述接觸電極覆蓋上述第2層間絕緣層的上部以及面向上述供電邊的端部而形成。
18.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述第1層間絕緣膜是陽極氧化膜。
19.根據(jù)權利要求16所述的圖像顯示裝置，其特征在于在上述第1電極的與接觸電極連接側的相反側，在上述第1電極之下形成有底切。
20.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述接觸電極的膜厚比上述第1電極薄，比上述上部電極厚。
21.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述接觸電極在上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的邊之中的與上述薄膜電子源電連接的不包含上述第1電極的相反側的邊的多條邊進行接觸。
22.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述相鄰的兩邊以上，包含上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的邊之中的最長邊。
23.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述相鄰的兩邊以上，包含上述薄膜電子源的電子發(fā)射區(qū)域的邊之中的與上述第1電極組的方向垂直的方向的邊。
24.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述電子發(fā)射區(qū)域的中心點從上述第2電極組的每個電極的中心線偏離。
25.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述上部電極的表面電阻取為1KΩ/□以上。
26.根據(jù)權利要求17所述的圖像顯示裝置，其特征在于上述接觸電極設置在上述第1電極組的層和上述第2電極組的層之間的層上。
27.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于構成上述接觸電極的材料，其標準電極電位比在構成上述第1電極組的構成物中電阻率最小的構成物的材料高(貴重的)。
28.根據(jù)權利要求1所述的圖像顯示裝置，其特征在于構成上述接觸電極的材料為鉻、鉬、鉬-鉻-鎳合金、或者包含這些成分的合金。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像顯示裝置。在使用薄膜電子源的矩陣電子源顯示器中，由上部電極的電壓下降所支配的上部電極的必要電阻值較大，上部電極材料、膜厚的選擇受到限制。通過使用提高從供電線到薄膜電子源元件的供電能力的陰極構造，能夠提高電子發(fā)射效率，實現(xiàn)顯示裝置的高亮度化、低功耗化。
文檔編號H01J1/30GK101047098SQ200710004299
公開日2007年10月3日 申請日期2007年1月22日 優(yōu)先權日2006年3月28日
發(fā)明者鈴木睦三, 佐川雅一, 楠敏明 申請人:株式會社日立顯示器