JP4179540B2

JP4179540B2 - 電界放出表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP4179540B2
Application number: JP2003022252A
Authority: JP
Inventors: 男信朴; 成煥陳; ▲玄▼ 知李
Original assignee: Samsung SDI Co Ltd
Current assignee: Samsung SDI Co Ltd
Priority date: 2002-01-30
Filing date: 2003-01-30
Publication date: 2008-11-12
Anticipated expiration: 2023-01-30
Also published as: EP1333465B1; US20060033420A1; KR20030065657A; KR100446623B1; EP1333465A3; US7131883B2; EP1333465A2; DE60327723D1; US6963165B2; JP2003242914A; US20030160561A1

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放出表示装置（ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ：以下、「ＦＥＤ」という）の製造方法に係り、特に、前面板に形成された非揮発性のゲッタ層を活性化して、ディスプレイパネル内部で発生したガスを吸収することにより高い真空度を維持することが可能な電界放出表示装置の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電界放出表示装置においては、電子放出源として、単位画素当り数百〜数千のマイクロチップまたはカーボンナノチューブが背面板に配置され、その前面板には電子放出源から放出される電子により発光する蛍光層が配置されている。そして、前記前面板及び背面板間の間隔は、一般に、２００μｍ〜数ｍｍ程度であり、前記前面板と背面板間との間では電子がエネルギー損失を伴わずに移動することが可能なように高真空の状態を保持する必要がある。
【０００３】
このような電子放出を用いた従来の表示装置としては、テレビ等に用いられている陰極線管や、近年、種々の装置に次第に多用されるようになってきた電界放出表示装置が挙げられる。前記従来の陰極線管の場合、内部空間の体積は比較的大きいが、気密性が良好となるように形成されるので比較的高い真空度を維持することは容易である。
【０００４】
一方、前記従来の電界放出表示装置の場合には、内部の空間体積が非常に小さいものの、所望の高い真空度を維持することが困難である。この理由は、電界放出表示装置では、体積が比較的狭い内部空間の内部に気体を発生させる物質が相対的に広い面積に分布しているので、これらの物質から気体が発生すると真空度が急速に低下するためである。したがって、前記従来の電界放出表示素子においては、内部空間が所望の高い真空状態を有するように製造される必要がある。このことは、電界放出表示装置の品質及び寿命に多大な影響を及ぼす要因となる。
【０００５】
図１は、従来の１例のＦＥＤの構造を模式的に示す断面図であり、図２は従来の１例のＦＥＤの構成を模式的に示す透視平面図である。
図１に示す従来の１例のＦＥＤは、互に所定間隔で離隔された前面板１０及び背面板２０を備えて構成されている。前面板１０及び背面板２０の対向する各内面にはストライプ状に延びる陽極１２及び陰極２２が形成されている。また、陰極２２上にはホール２４ａが形成されたゲート絶縁層２４が配置されている。さらに、ゲート絶縁層２４上にはホール２４ａに対応するゲート２６ａが形成されたゲート電極２６が配置されている。そして、ホール２４ａの底部に露出された陰極２２の表面には、電子放出源を構成する多数のカーボンナノチューブ（ＣａｒｂｏｎＮａｎｏ−Ｔｕｂｅ；以下、「ＣＮＴ」という）２８が形成されている。
【０００６】
また、前面板１０の内面に形成された両極（陰極及び陽極）１２には各画素に対応する色相の蛍光層１４が塗布され、この各蛍光層１４の間にはコントラスト及び色純度を向上させるブラックマトリックス１６が形成されている。さらに、前面板１０及び背面板２０間にはこれらの間隔を一定に保持させるスペーサ１８が多数配置され、前面板１０及び背面板２０の縁部には内部空間を外部から閉鎖する側壁フレーム３０が配置されている。
【０００７】
さらに、背面板２０の一側には内部からのガスを排出する排気通路４０が配置され、排気通路４０の出口には内部を密封するためのシーリングキャップ４０ａが形成されている。背面板２０の他側には内部にガスを流入させるためのガス通路４２が設けられている。そして、背面板２０の外側に、このようにして流入されたガスを吸着するためのゲッタ４４が備えられたゲッタ容器４６が結合されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
前記した構造を備える従来のＦＥＤにおいては、背面板２０の外側にゲッタ容器４６が突出するように結合されており、このことによってディスプレイパネルの実際の厚さが付加的に厚くなるという事態を招来する。また、このような従来のＦＥＤにおいては、前記ガスがゲッタ４４へ吸着するにつれてガスの流動抵抗が増加し、このＦＥＤに含まれるガス通路４２の断面積が比較的狭いこととも相俟って、効率的なガスの吸着を維することが困難であった。
【０００９】
前記ガスの流動抵抗の増加は、ガス通路４２のみならず、２００μｍ〜数ｍｍの間隔に保持される前面板１０と背面板２０との間でも顕著に現れる。このような前面板１０と背面板２０との間で発生するガスの流動抵抗の増加は、結果的に内部空間に残存するガス、特に、ガス通路４２から比較的遠方にあるガスは、前記のように高い流動抵抗を有する前面板１０と背面板２０との間、及びガス通路４２を通過し難くなる。このため、前記ＦＥＤの内部で発生したガスを効率的に排気することができなくなって、前記ＦＥＤ内部を排気して維持することが可能な真空度には限界があった。
【００１０】
前記問題点を解決するために、本発明の第１の目的は、残留する内部ガスを効率よく除去しうる電界放出表示装置の製造方法を提供することにある。
【００１１】
また、本発明の第２の目的は、使用中、内部ガスの発生時に内部真空度の維持のためのガス吸着が可能な電界放出表示装置の製造方法を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
（１）前記目的を達成するための本発明の電界放出表示装置は、互に離隔され、内部に真空空間が設けられて表示領域と定義された部分を有する前面板及び背面板と、前記背面板側の表示領域内に配置され、陰極、前記陰極上に形成される電子放出源、及びその電子放出を制御するゲート電極を含む電子放出部と、前記電子放出部と対応する前記前面板側の表示領域内に配置され、前記陰極に対応する陽極、及び前記電子放出部から放出された電子によって発光する蛍光体層を備える発光表示部と、前記前面板または背面板の内面に配置されるゲッタ陽極と、前記ゲッタ陽極に形成され、活性化によりガスを吸着するゲッタ層と、前記ゲッタ陽極と対向して前記背面板または前面板に形成されるゲッタ陰極と、前記ゲッタ陰極に形成されて前記ゲッタ層を活性化させるために電子を放出するゲッタ電子放出源を有するゲッタ部と、前記ゲッタ陽極の下部に、前記ゲッタ陽極を、前記前面板または背面板から所定高さだけ高く配置させる支持台とを備えて構成される電界放出表示装置の製造方法であって、（ａ）所定の表示領域内に陰極、前記陰極上に電子放出源及び電子放出を制御するゲート電極が形成された背面板を調製する段階と、（ｂ）前記陰極に対応する陽極及び前記電子放出源から放出される電子によって発光する蛍光体層が形成された前面板を調製する段階と、（ｃ）前記前面板及び背面板の内面にゲッタ陽極及びゲッタ層を順次に形成する段階と、（ｄ）前記ゲッタ陽極と対向して前記背面板または前面板の内面にゲッタ陰極を形成する段階と、（ｅ）前記ゲッタ陰極上に電子放出源を形成する段階と、（ｆ）前記前面板及び背面板間の縁部を密閉した後、排気して前記前面板及び背面板間の空間部を真空化する段階と、（ｇ）前記空間部で発生したガスを吸着するように、前記ゲッタ陽極及びゲッタ陰極に電圧を印加して前記ゲッタ層を活性化させる段階とを含み、前記（ｃ）段階は、（ｃ１）支持台上にスパッタリングでＩＴＯによるゲッタ活性化用の陽極を形成する段階と、（ｃ２）前記ＩＴＯゲッタ陽極上にＺｒを主成分とする非蒸発性ゲッタ層を形成する段階と、（ｃ３）前記支持台を前記前面板または背面板の内面に設ける段階と、を含むことを備える。
【００２２】
（２）また、本発明は、前記電界放出表示装置の製造方法において、前記（ｃ）段階が、複数の支持台を得るために、前記ゲッタ陽極及びゲッタ層を基板上に順次積層した後、この基板を所定の長さ及び所定の幅で切断して前記支持台を分離する段階を含むことが望ましい。
【００２３】
（３）さらに、本発明は、前記電界放出表示装置の製造方法において、前記（ｃ）段階のゲッタ層が、２０〜１００μｍの厚さに形成されることが望ましい。
【００２４】
（４）そして、本発明は、前記電界放出表示装置の製造方法において、前記（ｃ）段階のゲッタ層が、Ｚｒペーストを用いるスクリーン印刷法によって形成されてもよい。
【００２５】
（５）また、本発明は、前記電界放出表示装置の製造方法において、前記Ｚｒペーストが、Ｚｒ粉末と、ニトロセルロース、及びアセテートが混合されたバインダ溶液とを含む組成物として構成されてもよい。
【００２６】
（６）そして、本発明は、前記電界放出表示装置の製造方法において、前記Ｚｒペーストに含まれるＺｒ粉末の含有量が、６０〜９０質量％であることが望ましい。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、添付した図面を参照しながら、本発明の電界放出表示装置、及びその製造方法の望ましい実施形態を用いて本発明を詳細に説明する。
なお、ここでは、明細書の内容を明確に説明するために、図面に示す層や領域の厚さを誇張して示している。
【００２８】
図３は、本発明に係る望ましい１実施形態の電界放出表示装置の構成を模式的に示す断面図であり、図４は本発明に係る望ましい１実施形態の電界放出表示装置の構成を模式的に示す透視平面図である。
なお、これらの本発明に係る実施形態に含まれる構成要素で、従来の技術と実質的に同じものは、その詳細な説明を略す。
【００２９】
図３に示すように、本発明に係る望ましい１実施形態のＦＥＤは、互に所定間隔に離隔された前面板１１０及び背面板１２０と、表示領域１７０内で前記背面板１２０に形成された電子放出部と前記前面板１１０に形成された発光表示部と、表示領域１７０外のゲッタ部１８０とを備えて構成されている。前記背面板１２０の内面にはストライプ状の陰極１２２が形成される。前記陰極１２２上にはホール１２４ａが形成されたゲート絶縁層１２４が配置されている。ゲート絶縁層１２４上には前記ホール１２４ａに対応するゲート１２６ａが形成されたゲート電極１２６が配置されている。前記ホール１２４ａの底に露出された陰極１２２の表面に電子放出源である多数のＣＮＴ１２８が形成されている。本発明にあっては、前記電子放出源として多数のマイクロチップを使用してもよい。
【００３０】
前面板１１０の内面には、ストライプ電極または面電極形状の陽極１１２が形成される。陽極１１２には各画素に対応する色相の蛍光層１１４が塗布されており、これら蛍光層１１４間にはコントラスト及び色純度を向上させるためのブラックマトリックス１１６が形成されている。
【００３１】
前面板１１０と背面板１２０との間には、これらの間隔を保つスペーサ１１８が多数配置され、前面板１１０及び背面板１２０の縁部には内部空間を外部から閉鎖する側壁フレーム１３０が配置されている。前記背面板１２０の一側には内部からのガスを排出する排気通路１４０が配置され、前記排気通路１４０の外側にはこれを密封するためのシーリングキャップ１４０ａが形成されている。
【００３２】
図４に示すように、表示領域１７０及び側壁フレーム１３０間には本発明の特徴部であるゲッタ部１８０がストライプ状に形成されている。ゲッタ部１８０は、前面板１１０上に支持台１５２、ゲッタ陽極１５４及びゲッタ層１５６が順次に積層されたゲッタ積層物１５０と、ゲッタ陽極１５４に対向して背面板１２０上に備えられたゲッタ陰極１６０と、ゲッタ陰極１６０に形成されてゲッタ層１５６を活性化させる電子を放出するゲッタ活性化用の電子放出源１６２とを備える。ゲッタ活性化用の電子放出源１６２はＣＮＴまたはマイクロチップで形成することができる。
【００３３】
ゲッタ層１５６は、非揮発性のＺｒ粒子より構成され、その表面には酸化膜が形成されている。ゲッタ層１５６はゲッタ活性化用の電子放出源１６２によって表面の前記酸化膜が剥離されるとともに、ガスの吸着を行うことができる。
【００３４】
多数の支持台１５２を得るために１つの基板上にゲッタ陽極及びゲッタ層を順次に形成した後、前記基板を、ダイス工程を通して分離して支持台１５２が得られる。また、前記支持台の高さを調節することによってゲッタ陽極とゲッタ陰極との間隔を調節することができる。
【００３５】
つぎに、前記構造の作用について、図面を参照しながら詳細に説明する。
まず、ゲッタ陽極１５４及びゲッタ陰極１６０の両端に１〜３ｋＶの電圧を印加すると、ゲッタ陰極１６０上に形成された電子放出源１６２から比較的高い運動エネルギーを有する電子が放出される。このように放出された電子は、非揮発性ゲッタ層１５６の表面と衝突して、ゲッタの表面に形成された酸化膜の保護膜を除去する。
【００３６】
次いで、活性化されたゲッタはディスプレイ内部の残留気体を吸着する。このようなゲッタ層１５６の活性化動作はディスプレイ製作時または使用中にディスプレイの輝度が低下した場合に行われる。
【００３７】
続いて、陰極１２２及びゲート電極１２６間に１〜３ｋＶ電圧を印加すれば、強い電界が形成された電子放出源１２８の先端で電子が放出され、このように放出された電子が前面板１１２上のカラー蛍光体層１１４に衝突して所望の映像情報の表示を行う。
【００３８】
図５は、本発明に係る電界放出表示装置の変形例を示す透視平面図であって、前記本発明に係る１例の実施形態と同じ構成要素には同じ参照番号を付し、その詳細な説明を省略する。
図５に示すように、表示領域１７０を取り囲んでゲッタ部１８０’が備えられてい
る。このように本発明の特徴部であるゲッタ部は適宜位置に形成され、その作用は前記した通りであるのでその説明を省略する。
【００３９】
つぎに、前記構造の電界放出表示装置の製造工程について、図面を参照しながらに詳細に説明する。
まず、前面板１１０のガラス板上に面電極である陽極１１２、Ｒ、Ｇ、Ｂのカラー蛍光層１１４及びブラックマトリックス１１６を形成した後、表示領域１７０の外郭に支持台１５２、ゲッタ陽極１５４及び非蒸発性ゲッタ層１５６が順次に積層されたゲッタ積層物１５０を付着させ、ゲッタ層１５６の下部のゲッタ陽極１５４を真空空間の外部に形成されている外部端子電極（図示せず）に導電性ペーストで連結する。
【００４０】
ゲッタ積層物１５０の製造は、まず、４００〜７００μｍの厚さを有する基板上にスパッタリング装備を使用して１８００〜３０００Åの厚さに透明導電膜であるＩＴＯ（ＩｎｄｉｕｍＴｉｎＯｘｉｄｅ）層を面電極の形にコーティングする。その後、前記ＩＴＯ電極層上にＺｒを主成分とする非蒸発性ゲッタ層（Ｎｏｎ−ＥｖａｐｏｒａｂｌｅＧｅｔｔｅｒｌａｙｅｒ：ＮＥＧ）を２０〜１００μｍの厚さに均一に形成する。
【００４１】
次いで、前記のようにゲッタ層が形成された基板を長さ５〜１０ｍｍ程度になるようにダイスし、分離して多数のゲッタ積層物１５０を作る。
【００４２】
続いて、前記のように製作された分離されたゲッタ積層物１５０を前面板１１０にフリットを使用して溶融接合させる。
なお、前記ゲッタ層の形成方法は、高粘土のＺｒペーストによるスクリーン印刷方法を使用するか、電荷物質が含まれた低粘度の溶液状態で電気泳動法によりプレート上にＺｒ層を形成し、このＺｒ層が表面に形成されたプレートをゲッタ陽極に結合させる。
【００４３】
前記Ｚｒペーストは、高純度のＺｒ粉末を主成分とするゲッタ物質と、粘度維持物質としてニトロセルロース及びアセテートから構成されるバインダ溶液とを混合したものを使用することができる。このとき、このように混合された混合物物のうち、Ｚｒ粉末の含有量を６０〜９０質量％とすることが望ましい。
【００４４】
前記スクリーン印刷法でゲッタ層を印刷する場合、形成されたゲッタ層を３８０〜４３０℃で、乾燥及び焼成を施してペーストに含まれる溶媒の蒸発及び溶質の分解を行って、最終的にＺｒを主成分とするゲッタ粒子のみをゲッタ陽極１５４上に形成する。前記ゲッタ粒子の層の熱焼成を行う工程は、ゲッタ物質の表面に形成される酸化膜の厚さを最小とすべく、不活性ガス雰囲気で行うことが望ましい。
【００４５】
一方、ガラス基板である背面板１２０上で表示領域１７０及びゲッタ積層物１５０に対応する領域に陰極１２２及びゲート絶縁層１２４を形成する。次いで、表示領域１７０にゲート電極１２６を形成し、ゲッタ積層物１５０に対応する絶縁層１２４上にゲッタ陰極１６０を形成する。
【００４６】
引き続き、電子放出源１２８が形成される円形のホールにゲート電極１２６及び絶縁層１２４をエッチングする。前記ホールに前子放出源１２８をペースト状に塗布して形成する。このとき、ゲッタ電子放出源１６２もゲッタ陰極１６０上に同時に形成することが望ましい。
【００４７】
次いで、このようにして製造された背面板１２０及び前面板１１０の縁部に側壁ガラス１３０を配し、側壁ガラス１３０と背面板１２０及び前面板１１０が接触される所にフリットペーストを介して組立てる。次いで、フリットを熱溶融させて前記接触部を密封した後に加熱排気装置（図示せず）にガス通路１４０の端部を連結してパネル内部を高真空状態になるように加熱排気を行う。排気工程中、約３２０〜３５０℃程度までパネルを加熱して表示素子の内部から生じる各種の残留ガスを放出させながら排気工程を行う。パネル内部の真空度が、０．００１Ｐａ（１０^-5Ｔｏｒｒ）程度以下の状態でガス通路１４０の端部にシーリングキャップ１４０ａを付着または溶融させることにより真空空間を密封する。
【００４８】
次いで、前面板１１０上の非蒸発性ゲッタ物質の下方のゲッタ陽極１５４及び背面板１２０上のゲッタ陰極１６０の両端に１ｋＶ〜５ｋＶ程度の電圧を印加すれば、ゲッタ陰極１６０上の電子放出源１６２から高い運動エネルギーを有する高速電子が放出されて、この高速電子が非蒸発性ゲッタ層１５６の表面に衝突してゲッタを活性化させる。
【００４９】
前記のように製作されたＦＥＤを駆動させるためには、まず陰極１２２とゲート電極１２６との間に７０〜１００Ｖ程度の電圧を印加し、陰極１２２と陽極１１２との間に約１〜３ｋＶ程度の電位差を保持すれば、電子放出源１２８から電子が放出され、この電子が真空領域を通過して陽極１１２上の蛍光体層１１４に衝突することにより所望の部分が発光する。ここで、陰極１２２とゲート１２６とは、一定の間隔及び線幅を有する線電極の形態で、層間絶縁層１２４を介して対向した、いわゆるＸ−Ｙ軸形のマトリックス構造を有しているので、選択された領域のみが発光するようになる。
【００５０】
以上、本発明を、図面を参照しながら本発明に係る望ましい１実施形態を参考として説明したが、この実施形態は例示的なものに過ぎず、当業者であればこの実施形態より各種の変形及びこれと均等な実施形態を創作することが可能であるという点を容易に理解することができる。したがって、本発明の真の技術的保護範囲は、本明細書の特許請求の範囲によって決定されるべきである。
【００５１】
【発明の効果】
以上説明した通りに構成される本発明によれば、以下の効果を奏する。すなわち、本発明によれば、非蒸発性ゲッタを使用することによってディスプレイ内で生じるガスを容易に吸着して高真空を保持することが可能な電界放出表示装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の１例の電界放出表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図２】図１に示す電界放出素子の模式的な透視平面図である。
【図３】本発明に係る望ましい１実施形態の電界放出表示装置の構成を模式的に示す断面図である。
【図４】図３に示す本発明に係る望ましい１実施形態の電界放出表示装置の模式的な透視平面図である。
【図５】図４に示す本発明に係る望ましい１実施形態の電界放出表示装置の模式的な透視平面図の変形例を示す透視平面図である。
【符号の説明】
１１０前面板
１２０背面板
１２２陰極
１２４ａホール
１２４ゲート絶縁層
１２６ａゲート
１２６ゲート電極
１２８ＣＮＴ
１３０側壁フレーム
１５０ゲッタ積層物
１５２支持台
１５４ゲッタ陽極
１５６ゲッタ層
１６０ゲッタ陰極
１６２ゲッタ電子放出源
１７０表示領域
１８０ゲッタ部

Claims

互に離隔され、内部に真空空間が設けられて表示領域と定義された部分を有する前面板及び背面板と、
前記背面板側の表示領域内に配置され、陰極、前記陰極上に形成される電子放出源、及びその電子放出を制御するゲート電極を含む電子放出部と、
前記電子放出部と対応する前記前面板側の表示領域内に配置され、前記陰極に対応する陽極、及び前記電子放出部から放出された電子によって発光する蛍光体層を備える発光表示部と、
前記前面板または背面板の内面に配置されるゲッタ陽極と、
前記ゲッタ陽極に形成され、活性化によりガスを吸着するゲッタ層と、
前記ゲッタ陽極と対向して前記背面板または前面板に形成されるゲッタ陰極と、
前記ゲッタ陰極に形成されて前記ゲッタ層を活性化させるために電子を放出するゲッタ電子放出源を有するゲッタ部と、
前記ゲッタ陽極の下部に、前記ゲッタ陽極を、前記前面板または背面板から所定高さだけ高く配置させる支持台と、を備える
電界放出表示装置の製造方法であって、
（ａ）所定の表示領域内に陰極、前記陰極上に電子放出源及び電子放出を制御するゲート電極が形成された背面板を調製する段階と、
（ｂ）前記陰極に対応する陽極及び前記電子放出源から放出される電子によって発光する蛍光体層が形成された前面板を調製する段階と、
（ｃ）前記前面板及び背面板の内面にゲッタ陽極及びゲッタ層を順次に形成する段階と、
（ｄ）前記ゲッタ陽極と対向して前記背面板または前面板の内面にゲッタ陰極を形成する段階と、
（ｅ）前記ゲッタ陰極上に電子放出源を形成する段階と、
（ｆ）前記前面板及び背面板間の縁部を密閉した後、排気して前記前面板及び背面板間の空間部を真空化する段階と、
（ｇ）前記空間部で発生したガスを吸着するように、前記ゲッタ陽極及びゲッタ陰極に電圧を印加して前記ゲッタ層を活性化させる段階と、を含み、
前記（ｃ）段階は、
（ｃ１）支持台上にスパッタリングでＩＴＯによるゲッタ活性化用の陽極を形成する段階と、
（ｃ２）前記ＩＴＯゲッタ陽極上にＺｒを主成分とする非蒸発性ゲッタ層を形成する段階と、
（ｃ３）前記支持台を前記前面板または背面板の内面に設ける段階と、
を含むことを特徴とする電界放出表示装置の製造方法。
前記（ｃ）段階は、複数の支持台を得るために、前記ゲッタ陽極及びゲッタ層を基板上に順次積層した後、この基板を所定の長さ及び所定の幅で切断して前記支持台を分離する段階を含むことを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置の製造方法。
前記（ｃ）段階のゲッタ層は、２０〜１００μｍの厚さに形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置の製造方法。
前記（ｃ）段階のゲッタ層は、Ｚｒペーストを用いるスクリーン印刷法によって形成されることを特徴とする請求項１に記載の電界放出表示装置の製造方法。
前記Ｚｒペーストは、Ｚｒ粉末と、ニトロセルロース、及びアセテートが混合されたバインダ溶液とを含む組成物として構成されることを特徴とする請求項４に記載の電界放出表示装置の製造方法。
前記Ｚｒペーストに含まれるＺｒ粉末の含有量は、６０〜９０質量％であることを特徴とする請求項５に記載の電界放出表示装置の製造方法。