JPH1167070A - 三極管型電界放出表示素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、電界放出表示素子に係り、 より詳
しくは陰電極を形成する黒鉛層の外周りとグリッドの内
周りの間の間隙が熱分解工程を通じて消滅される樹脂膜
により均一な数値に形成される三極管型電界放出表示素
子の製造方法に関するものである。 【構成】 基板グラスの上に陰電極を積層形成する工程
と、前記陰電極上の該当個所ごとドット状の黒鉛層を配
列して固着化させる工程と、前記陰電極の周りに絶縁層
を積層形成する工程と、前記固着化される黒鉛層の上面
に保護樹脂膜をコーティングし硬化させる工程と、前記
絶縁層の上面の所定個所にグリッドをスパッタリング蒸
着する工程と、前記基板グラスを高温雰囲気に入れて焼
成するようになって、前記保護樹脂膜が熱分解されるよ
うにして前記グリッドの内周りと黒鉛層の外周間隙が均
一に形成されるようにする工程とからなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、三極管型電界放出
表示素子の製造方法に係り、 より詳しくは陰電極を形成
する黒鉛層の外周りとグリッドの内周りの間の間隙が熱
分解工程を通じて消滅される樹脂膜により均一な数値に
形成される三極管型電界放出表示素子の製造方法に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】電界放出表示素子は互に対向されて気密
に封止される二枚のグラスの間に蛍光体が塗布された陽
電極と陰電極を夫々配置させた構成からなり、前記陽電
極と陰電極は夫々一定のパータンとなる。このような構
成からみると、前記陽電極と陰電極の間高い電圧勾配と
なるようにするとショートキー(schottky)効果による直
接電子放出が発生し、放出される電子は蛍光体を励起さ
せて光を発するようになる。

【０００３】このような電界放出表示素子は構造に従っ
て二極管と三極管が公知されており、三極管の場合、陰
電極と陽電極の間にグリッドがさらに追加されたことに
構造的な差異がある。前記電界放出表示素子は大画面用
表示素子に適合であるのみならず、電力消費が少なくて
良質の画像を得られる利点がある。

【０００４】電界放出表示素子で画面の明るさは陰電極
から放出される電子量に係り、この際の電子放出は端の
尖った尖鋭部を通じて行われるので、簡単に電子放出量
を増大させることはかなり難しい。

【０００５】前記電界放出表示素子の陰電極は基板グラ
スにタングスタン、モリブデンなどの高融点金属薄膜を
形成しこれをエッチングして電子放出ができる尖ったチ
ップとなったが、この方法は精密に露光しエッチングす
べきである高難度の工程が要求されるので広い画面の電
界放出表示素子には不都合である。

【０００６】即ち、図５の図示のように基板グラス２０
の上面で絶縁層２２で囲う陰電極２４は尖鋭なチップ状
に形成されて前面グラス２８上の陽電極３０に塗布され
た蛍光体３２と対向されており、前記絶縁層２２の上面
にはグリッド３４が積層形成されて前記陰電極２４から
放出される電子を制御できる構造となるので加工技術が
高難度となり、尖鋭なチップ状の陰電極はガスイオンと
かアークの衝撃に脆弱して使用寿命が短いので前記ガス
イオンとかアークの発生が抑制されるように高真空で封
止させるべきであり、狭い断面積のチップ状の陰電極２
４から電子が放出されるようにすると動作電圧も高くな
る問題点がある。さらにグリッド３４の内周りと陰電極
２４の上端の間の間隙“Ｌ”を均一に形成することが難
しいので、画面上で局部的な輝度差も発生する問題点が
ある。

【０００７】従来から様々な方式で前記陰電極の問題点
を解決しようとする試みが行って来た。例として、米国
特許第５、３８２、８６７号は歯車のような表面を有す
る陰電極構造を開示したが、これは複雑と難解である金
属薄膜のチップを歯車のようにするもので精密な露光と
エッチング作業が必要である。

【０００８】また、米国特許第５、４３０、３４８号は
ダイアモンド面となる陰電極に反電層を形成する構造を
開示しており、他の米国特許第５、５４８、１８５号と
第５、６０１、９６６号はアモロピックダイアモンドフ
ィルムを用いる電界放出表示素子を開示している。

【０００９】ダイアモンドは炭素が主成分となる一番安
定的な物質の一つとしてこれは図６のように正方晶系
（ｔｅｔｒａｇｏｎａｌ）の結晶体（結晶面は正６角
形）からなって強い二重結合をしており、その端部の断
絶された結合が電子の放出通路で利用できる。

【００１０】即ち、前記６角形の結晶面にホウ素、窒素
などを不純物でドーピングすると負電子親和（Ｎｅｇａ
ｔｉｖｅ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ａｆｆｉｎｉｔｙ）現象
が発生して伝導帯のエネルギレベルが真空中の自由電子
が有するエネルギレベルより高くなって、自発的な電子
放出が起きるようにしてこの現象は低電圧駆動をできる
ようにする特徴がある。

【００１１】しかしながら、ダイアモンドまたこれに類
似なカーボンを陰電極に形成すればプラズマ蒸着して所
定厚さの薄膜を得ってこれをレーザアップレーション
（Ｌａｓｅｒ ｕｐｇｒａｔｉｏｎ）で微細加工すべき
であるので前記金属薄膜よりもっと高難度の工程を経る
べきであり、特に素材の値段が高くて電界放出表示素子
の普及を難しくなる要因で作用する。

【００１２】一方、黒鉛は前記ダイアモンドのようにカ
ーボンが主成分になる物質として図７のようにダイアモ
ンド結晶面のような六角型の面を含んでいるが、この六
角型の面の方向は強い二重結合になっており、その面の
間は弱いバンデルバルス結合となっており、物理的に強
い異方性を有する特性がある。また、前記六角型の面へ
は電気、熱などの伝導度が良好であるが、その直角方向
へはよくなって、さらに、六角型の面の間の弱い結合状
態により、一定方向へよく壊れる欠点がある。しかし、
黒鉛粉末の表面には強い共有結合を有する六角型の面の
角が無数にあり、この角らは天然的な放出チップで用い
られる。

【００１３】さらに黒鉛粉末は外力で壊れてもその破断
面は依然として六角型の面の新たな角に形成されて一種
の自己回復性を帯びるのでこれを通ずる電子放出も続く
行われるし、ある程度の窒素不純物も含んでいるので前
記負電子親和現象が惹起されて低電界電子放出も期待で
きる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特に三
極管型電界放出表示素子の場合に、前記グリッドと陰電
極間の間隙は制御し難しくて不均一に形成される場合が
時々あり、これに従って一番狭い間隙になる部分の電界
が強くなり、その結果に電子放出量の局部的散布が甚だ
しくて、画面上において、局部的輝度散布による問題点
は解決できなくている。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、基板グラスの
上に陰電極を積層形成する工程と、前記陰電極上の該当
個所ごとドット状の黒鉛層を配列して固着化させる工程
と、前記陰電極の周りに絶縁層を積層形成する工程と、
前記固着化された黒鉛層の上面に保護樹脂膜をコーティ
ングし硬化させる工程と、前記絶縁層の上面の所定個所
にグリッドをスパッタリング蒸着する工程と、前記基板
グラスを高温雰囲気で焼成するようになって、前記保護
樹脂膜が熱分解されるようにして前記グリッドの内周り
と黒鉛層の外周間隙が均一に形成されるようにする工程
とからなる。

【００１６】前記保護樹脂膜は紫外線により硬化される
紫外線硬化剤が含まれたことが適用される場合もある。

【００１７】また、前記保護樹脂膜は黒鉛層を形成する
黒鉛ペイストに含んだ有機質バインダーと接触して反応
硬化される硬化剤が含まれたことが適用される場合もあ
る。

【００１８】また、前記保護樹脂膜にはネガチーブ型感
光剤が含まれ、前記黒鉛層を形成する黒鉛ペイストには
紫外線硬化剤が含んだことで適用できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】本発明は、陰電極とグリッド間の
間隙が均一に形成されるようにした三極管型電界放出表
示素子の製造方法を提供して従来の問題点を解決しよう
とするものである。

【００２０】また、本発明は、簡便で容易に行われる工
程を通じて前記陰電極とグリッド間の間隙を均一にコン
トロールできる三極管型電界放出表示素子の製造方法を
提供するものである。

【００２１】

【実施例】図１〜３は本発明の方法による工程図とし
て、基板グラス２の上面には陰電位を印加するための陰
電極４が積層形成される。この陰電極４はペイスト状の
銀をスクリーン印刷したり、もしくはＩＴＯをスパッタ
リング蒸着するもので、ストライプ形に設けられる。前
記のように形成された陰電極４の上面には所定位置ごと
ドット状に黒鉛粉末もしくはファイバが含まれたペイス
トを印刷して熱処理して黒鉛層８を固着させる。このよ
うに黒鉛層８の形成配列を終わってまた前記陰電極４の
周りに絶縁層６を積層し、この際、絶縁層６はグラス成
分のペイストを用いて印刷塗布する際、前記黒鉛層８の
上面に被服されないように有意しなければならない。次
に前記黒鉛層８の上面に保護樹脂膜を１２を被服する。
保護樹脂膜１２はペイスト状の有機物をスクリーン印刷
するので、前記黒鉛層８に同芯状に被服形成されるもの
で、これは塗布のちに乾燥させて固着されるようにす
る。

【００２２】前記保護樹脂膜１２はセルロースもしくは
アクリル系樹脂で採用できる。前記のように保護樹脂膜
（１２）が塗布されたのちには銀もしくは導電性金属を
スパッタリングしてグリッド１０が形成されるようにす
る。グリッド１０の形成をためのスパッタリングは保護
樹脂膜１２の上面まで行われて不要層１０ａを形成して
も関係ないのでスパッタリング工程に特に気をつける問
題はない。

【００２３】グリッド１０のスパッタリング工程におい
て保護樹脂膜１２の上面に蒸着される導電性金属の不要
層１０ａは図４のように不規則な層となるが、これは次
の焼成工程で熱分解されるものである。また保護樹脂膜
１２は黒鉛層８の上面においてそれより少し大きい半径
となるように同芯状に被服された際にその周りが前記黒
鉛層８の外周りの側に延長された長さが一定になり、こ
の長さはグリッド１０の内周りと黒鉛層８の外周りの間
に形成された均一な間隙“Ｌ”となる。

【００２４】グリッド１０のスパッタリング蒸着を終わ
ったのちに基板グラス２は５００℃程度の雰囲気で焼成
され、この際、前記保護樹脂膜１２が熱分解されること
により前記不要層１０ａは支持層がないので弱くなる。
結局、前記不要層１０ａは前記焼成工程中に消滅された
り、もしくは軽く行われるエアブラシングで除去されて
図１〜３のようにグリッド１０の内周りと黒鉛層８の外
周りの間が一定の間隙“Ｌ”となる基板グラス２を得
る。

【００２５】前記の工程で保護樹脂膜１２には黒鉛層８
の黒鉛ペイストに含まれる有機質バイダーと接触して硬
化反応される硬化剤が添加されても良い。この際、黒鉛
層８とその上面にコーティングされる保護樹脂膜１２の
間は相互接触を通じて硬化反応されるので前記保護樹脂
膜１２のコーティングがより簡便で精密に行われる。

【００２６】前記実施例と同一な工程でするが、黒鉛層
８を形成するための黒鉛ペイストには紫外線硬化剤を、
そして保護樹脂膜１２にはネガティーブ型感光剤を添加
してコーティングし、適当なマスクを通じて紫外線露光
させて前記黒鉛層８が硬化されたのち、前記保護樹脂膜
１２の未硬化部をエッチングしてその外周りが黒鉛層８
の中心に一致する半径に形成されるようにする。次はグ
リッド１０をスパッタリング蒸着して焼成して前記保護
樹脂膜１２を熱分解させて基板グラス２を得る。

【００２７】前記の基板グラス２は保護樹脂膜１２が露
光部により定義されるので、黒鉛層８を中心とする半径
で正確に形成され、またその周りの一部に残存している
未露光部はエッチングされてしまうが、この際、前記黒
鉛層８は紫外線硬化されているので、エッチング過程で
損傷されるものは起こらない。このように得られた基板
グラス２において黒鉛層８の外周りとグリッド１０の内
周りの間隙は前記実施例のように一定になる。

【００２８】

【発明の効果】本発明は前記のように簡単で容易な工程
を通じて三極管型電界放出表示素子の陰電極とその周り
に設けられるグリッドの間の間隙が一定に保持されるよ
うにするので、これを通じて得られた電界放出表示素子
は画面輝度が均一になるのみならず、実際に陰電極を形
成する黒鉛の物性を通じて素子封止時の真空度も低下さ
せることができるし、かつ黒鉛層が真空度の低下により
時々発する金属イオンの衝撃で損傷されても新たに現出
される黒鉛の結晶組織を通じて電子放出が円滑に起こる
ので、長い期間の間に安定に電子が放出され、これによ
り電界放出表示素子の使用寿命が長くなり、また低電圧
でも効率に駆動される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の方法による工程を説明する図である。

【図２】本発明の方法による工程を説明する図である。

【図３】本発明の方法による工程を説明する図である。

【図４】本発明により黒鉛層が形成される過程を示す断
層図である。

【図５】従来の三極管型電界放出表示素子に適用された
陰電極の断層構造図である。

【図６】ダイアモンドの結晶構造図である。

【図７】黒鉛の結晶構造図である。

【符号の説明】

２ 基板グラス ４ 陰電極 ６ 絶縁層 ８ 黒鉛層 １０ グリッド １０ａ 不要層 １２ 保護樹脂膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 李 相辰 大韓民国京畿道水原市八達区梅灘４洞 現 代アパート 103−1001 (72)発明者 南 仲 ▲祐▼ 大韓民国京畿道水原市八達区牛満洞470− ９番地

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板グラスの上に陰電極を積層形成する
   工程と、前記陰電極上の該当個所ごとドット状の黒鉛層
   を配列して固着化させる工程と、前記陰電極の周りに絶
   縁層を積層形成する工程と、前記固着化された黒鉛層の
   上面に保護樹脂膜をコーティングし硬化させる工程と、
   前記絶縁層の上面の所定個所にグリッドをスパッタリン
   グ蒸着する工程と、前記基板グラスを高温雰囲気で焼成
   することによって、前記保護樹脂膜が熱分解されるよう
   にして前記グリッドの内周りと黒鉛層の外周りの間隙が
   均一に形成されるようにする工程とからなることを特徴
   とする三極管型電界放出表示素子の製造方法。
2. 【請求項２】 前記保護樹脂膜は紫外線により硬化され
   る紫外線硬化剤が含まれたことを特徴とする請求項１に
   記載の三極管型電界放出表示素子の製造方法。
3. 【請求項３】 前記保護樹脂膜は黒鉛層を形成する黒鉛
   ペイストに含んだ有機質バインダーと接触して反応硬化
   される硬化剤が含まれたことを特徴とする請求項１に記
   載の三極管型電界放出表示素子の製造方法。
4. 【請求項４】前記保護樹脂膜はネガチーブ型感光剤が含
   まれ、前記黒鉛層を形成する黒鉛ペイストは紫外線硬化
   剤が含んだことを特徴とする請求項１に記載の三極管型
   電界放出表示素子の製造方法。