專(zhuān)利名稱(chēng)：冷陰極發(fā)光元件、圖像顯示裝置及冷陰極發(fā)光元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及平板型圖像顯示裝置(平板顯示器)，特別涉及在畫(huà)面上使用將利用納碳管(以下略記為‘CNT’)和納石墨纖維(以下略記為‘GNF’)等的冷陰極作為電子源的發(fā)光元件的場(chǎng)致發(fā)射型冷陰極發(fā)光元件。
背景技術(shù)：
作為將CNT等的微細(xì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)用作電場(chǎng)發(fā)射源的現(xiàn)有的冷陰極發(fā)光元件及其制造方法，例如公開(kāi)在專(zhuān)利文獻(xiàn)1中。在該專(zhuān)利文獻(xiàn)1中，在利用通常的光刻和干式處理等來(lái)形成填充了微細(xì)結(jié)構(gòu)物質(zhì)的開(kāi)口部后，通過(guò)噴墨法等方法在陰極電極表面的期望位置上將CNT含有膜的膜厚控制在幾十微米內(nèi)進(jìn)行制作。
專(zhuān)利文獻(xiàn)1特開(kāi)2002-110073號(hào)公報(bào)(圖1，說(shuō)明書(shū) )在上述現(xiàn)有技術(shù)中，在通過(guò)噴墨法等方法在陰極電極(第1電極)表面的期望位置上設(shè)置的開(kāi)口部中填充CNT的含有膜時(shí)，有時(shí)產(chǎn)生技術(shù)性的問(wèn)題。即，根據(jù)填充CNT的含有膜時(shí)的條件(填充時(shí)的壓力和粘性的變動(dòng)、填充位置的位置偏差等)，有時(shí)從開(kāi)口部溢出CNT含有膜。溢出的CNT含有膜在陰極電極(第1電極)和柵極電極(第2電極)間形成短路電路，所以容易發(fā)生電極間短路。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是用于解決上述問(wèn)題的發(fā)明，提供可以容易地避免陰極電極和柵極電極之間的短路的冷陰極發(fā)光元件、圖像顯示裝置和冷陰極發(fā)光元件的制造方法。
此外，本發(fā)明提供可以容易地進(jìn)行在柵極孔內(nèi)形成的包含微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層的膜厚管理，適合于大畫(huà)面的顯示裝置的制造的冷陰極發(fā)光元件、圖像顯示裝置及冷陰極發(fā)光元件的制造方法。
方案1所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件包括多個(gè)第1電極；多個(gè)絕緣層，疊層設(shè)置在所述多個(gè)第1電極上；多個(gè)第2電極，用于從所述第1電極側(cè)拉出電子，設(shè)置在所述多個(gè)絕緣層上，以?shī)A置所述多個(gè)絕緣層并與所述多個(gè)第1電極交叉來(lái)配置；第3電極，通過(guò)所述電子的入射而發(fā)光，面對(duì)所述第2電極來(lái)配置，在其與所述第1電極之間施加用于加速所述電子的電壓；其特中，在所述第1電極和所述第2電極的交叉部中，至少設(shè)有一個(gè)孔部，以貫通所述第2電極和所述多個(gè)絕緣層并到達(dá)所述第1電極的表面，將所述孔部中的所述多個(gè)絕緣層與所述第1電極接觸的部分的第1孔徑d1和所述孔部中的所述多個(gè)絕緣層與所述第2電極接觸的部分的第2孔徑d2以滿(mǎn)足d1＜d2的關(guān)系來(lái)設(shè)定，在所述孔部中的具有所述第1孔徑d1的所述第1電極側(cè)的開(kāi)口部?jī)?nèi)，在所述第1電極上設(shè)有帶有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層。
方案12所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件的制造方法，用于制造方案1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，該方法包括在形成了所述孔部的基板的表面上，涂敷將微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)分散在溶劑中所得的液體并進(jìn)行干燥的工序；以及在含有所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜的表面上高速?lài)姶笛心チＷ樱ピ摳稍锬さ臒o(wú)用部分的工序。
方案14所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件的制造方法，用于制造方案1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，該方法包括在所述第2電極和所述多個(gè)絕緣層上形成所述孔部，同時(shí)除去與所述孔部對(duì)應(yīng)的部分并形成覆蓋所述第2電極上的犧牲層的工序；在所述孔部?jī)?nèi)和所述犧牲層的表面上，涂敷將所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)分散在溶劑中所得的液體并進(jìn)行干燥的工序；以及在含有所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜的表面上高速?lài)姶笛心チＷ?，除去該干燥膜的無(wú)用部分的工序。
方案17所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件的制造方法，用于制造方案1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，該方法包括在所述第1電極上形成所述多個(gè)絕緣層中的最下層的絕緣層的工序；通過(guò)選擇性除去所述最下層的絕緣層，形成構(gòu)成所述孔部的下端部分的所述第1電極側(cè)的所述開(kāi)口部的工序；在所述開(kāi)口部?jī)?nèi)和所述最下層的絕緣層的表面上，涂敷將所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)分散在溶劑中所得的液體并進(jìn)行干燥的工序；以及通過(guò)對(duì)包含所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜進(jìn)行平坦化處理，除去位于所述干燥膜的所述開(kāi)口部?jī)?nèi)部分以外的部分的工序。


圖1是概略地表示本發(fā)明實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。
圖2(a)是放大圖1的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖2(b)是圖2(a)的A1-A1剖面圖，圖2(c)是圖2(a)的B1-B1剖面圖。
圖3是圖2(a)至圖2(c)的冷陰極發(fā)光元件的制造工序的流程圖。
圖4(a)至圖4(g)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的A1-A1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖。
圖5(a)至圖5(e)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的A1-A1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
圖6(a)至圖6(g)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的B1-B1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖。
圖7(a)至圖7(e)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的B1-B1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
圖8(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式2的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖8(b)是圖8(a)的A2-A2剖面圖，圖8(c)是圖8(a)的B2-B2剖面圖。
圖9(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式3的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖9(b)是圖9(a)的A3-A3剖面圖，圖9(c)是圖9(a)的B3-B3剖面圖。
圖10是圖9(a)至圖9(c)的冷陰極發(fā)光元件的制造工序的流程圖。
圖11(a)至圖11(g)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的A3-A3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖。
圖12(a)至圖12(b)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的A3-A3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
圖13(a)至圖13(g)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的B3-B3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖。
圖14(a)至圖14(b)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的B3-B3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
圖15(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式4的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖15(b)是圖15(a)的A4-A4剖面圖，圖15(c)是圖15(a)的B4-B4剖面圖。
圖16(a)至圖16(g)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的A4-A4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖。
圖17(a)至圖17(e)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的A4-A4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
圖18(a)至圖18(g)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的B4-B4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖。
圖19(a)至圖19(e)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的B4-B4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
圖20(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式5的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖20(b)是圖20(a)的A5-A5剖面圖，圖20(c)是圖20(a)的B5-B5剖面圖。
圖21(a)至圖21(d)對(duì)應(yīng)于圖20(a)的A5-A5剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的一部分制造工序的圖。
圖22(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式6的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖22(b)是圖22(a)的A6-A6剖面圖，圖22(c)是圖22(a)的B6-B6剖面圖。
圖23(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式7的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖23(b)是圖23(a)的A7-A7剖面圖，圖23(c)是圖23(a)的B7-B7剖面圖。
圖24(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式8的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板的主要部分的平面圖，圖24(b)是圖24(a)的A8-A8剖面圖，圖24(c)是圖24(a)的B8-B8剖面圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施方式1圖1是概略地表示本發(fā)明的實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件結(jié)構(gòu)的分解斜視圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件在陰極基板上有特征，所以限定于陰極基板結(jié)構(gòu)進(jìn)行說(shuō)明。
如圖1所示，該冷陰極發(fā)光元件包括設(shè)置了電子源陣列的作為背面板的陰極基板110；根據(jù)電子源的位置，設(shè)置了熒光體帶或點(diǎn)的作為前面板的熒光體顯示板112；以及作為隔板的玻璃框111。玻璃框111用于將陰極基板110和熒光體顯示板112保持固定間隔來(lái)固定，在陰極基板110和熒光體顯示板112之間形成密閉空間。此外，圖中雖未示出，但如果畫(huà)面尺寸增大，則在玻璃框111內(nèi)部也需要用于將陰極基板110和熒光體顯示板112保持固定間隔的隔板。
陰極基板110包括玻璃基板100、多個(gè)陰極電極101、多個(gè)柵極電極102、以及在陰極電極101和柵極電極102之間設(shè)置的多個(gè)絕緣層104A、104B。作為第1電極的陰極電極101有略帶狀的形狀，相互隔開(kāi)間距并平行地配置在玻璃基板100上。作為第2電極的柵極電極102用于從陰極電極101側(cè)拉出電子，有略帶狀的形狀。柵極電極102相互隔開(kāi)間隔并相互平行地配置，以使其與陰極電極101交叉。在陰極電極101和柵極電極102的交叉部中，至少形成一個(gè)柵極孔103，作為填充了電子源的孔部。
在面對(duì)熒光體顯示板112的所述密閉空間內(nèi)的部分中，設(shè)置作為第3電極的未圖示的陽(yáng)極電極。該陽(yáng)極電極與陰極電極101之間施加用于加速?gòu)碾娮釉蠢龅碾娮拥碾妷?，通過(guò)電子的入射而發(fā)光。
然后，通過(guò)在陰極電極101上輸入掃描信號(hào)，同時(shí)在柵極電極102上輸入圖像信號(hào)，在陰極電極101和所述陽(yáng)極電極之間施加加速電壓，進(jìn)行所述陽(yáng)極電極的發(fā)光產(chǎn)生的圖像顯示。
圖2(a)是放大圖1的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖2(b)是圖2(a)的A1-A1剖面圖，圖2(c)是圖2(a)的B1-B1剖面圖。首先，說(shuō)明陰極基板110的主要部分的結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施方式中，如圖2(a)至圖2(c)所示，在玻璃基板100的表面上，形成帶有帶狀結(jié)構(gòu)的多個(gè)陰極電極101。陰極電極101通過(guò)金屬、例如鉻構(gòu)成的金屬膜而形成，其寬度Wc例如設(shè)定為200μm，陰極電極101間的間隔Sc例如設(shè)定為400μm。陰極電極101的膜厚例如設(shè)定為100nm。
此外，在本實(shí)施方式中，形成兩個(gè)絕緣層104A、104B。絕緣層104A、104B由將玻璃粉末分散在樹(shù)脂中所得的絕緣層用玻璃膏進(jìn)行燒結(jié)而構(gòu)成，位于陰極電極101側(cè)的下層側(cè)的絕緣層104A的玻璃粉末使用玻璃軟化點(diǎn)比上層側(cè)的絕緣層104B高的玻璃粉末。此外，將下層側(cè)的絕緣層104A的厚度t1和上層側(cè)的絕緣層104B的厚度t2按滿(mǎn)足t1＜t2的關(guān)系來(lái)設(shè)定。例如，將t1設(shè)定為6μm，t2設(shè)定為12μm。
這里，靠近柵極電極102的絕緣層104B承擔(dān)確保柵極電極102、陰極基板101及后述的作為電子源的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105之間的絕緣作用，所以將其設(shè)定為大于靠近陰極電極101的絕緣層104A的厚度。
多個(gè)柵極電極102與陰極電極101同樣形成結(jié)構(gòu)，由金屬、例如鉻構(gòu)成的金屬薄膜而形成。將柵極電極102的寬度Wg例如設(shè)定為1.01mm，將柵極電極102間的間隔Sg例如設(shè)定為0.1mm。將柵極電極102的膜厚例如設(shè)定為200nm。
柵極孔103以在陰極電極101和柵極電極102的交叉部中貫通柵極電極102和絕緣層104A、104B并到達(dá)陰極電極101的薄膜來(lái)設(shè)置。柵極孔103的開(kāi)口部的形狀可采用任意的形狀，在本實(shí)施方式中采用圓形。這里，為了說(shuō)明該柵極孔103的內(nèi)部形狀，將柵極孔103劃分為對(duì)應(yīng)于柵極電極102的第1區(qū)間、對(duì)應(yīng)于絕緣層104B的第2區(qū)間、以及對(duì)應(yīng)于柵極電極102的第3區(qū)間。即，在本實(shí)施方式中，將對(duì)應(yīng)于柵極孔103的絕緣層104A的第1區(qū)間的孔徑d1和對(duì)應(yīng)于絕緣層104B的第2區(qū)間的孔徑d2按滿(mǎn)足d1＜d2的關(guān)系來(lái)設(shè)定。例如，將d1設(shè)定為20μm，d2設(shè)定為50μm。將對(duì)應(yīng)于柵極孔103的柵極電極102的第3區(qū)間的孔徑設(shè)定得與第2區(qū)間的上端部的孔徑d2大致相等。即，在本實(shí)施方式中，柵極孔103的孔徑尺寸在第1區(qū)間中設(shè)定為大致固定的孔徑d1的值，在第2及第3區(qū)間中設(shè)定為大致固定的孔徑d2的值。
相鄰的柵極孔103的間隔以其中心之間的距離為規(guī)定值、例如100μm來(lái)設(shè)定。
在這樣的柵極孔103的底部開(kāi)口部103a內(nèi)，形成包含作為微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的CNT、帶有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105。該微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105形成在對(duì)應(yīng)于柵極孔103的絕緣層104A的第1區(qū)間內(nèi)。即，微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105形成在通過(guò)柵極孔103的底部開(kāi)口部103a露出的陰極電極101上。微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105的厚度大致與從絕緣層104A的膜厚中減去陰極電極101的膜厚所得的值相等。
圖3是圖2(a)至圖2(c)的冷陰極發(fā)光元件的制造工序的流程圖。圖4(a)至圖4(g)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的A1-A1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖，圖5(a)至圖5(e)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的A1-A1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖，圖6(a)至圖6(g)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的B1-B1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖，圖7(a)至圖7(e)對(duì)應(yīng)于圖2(a)的B1-B1剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
首先，在玻璃基板100的表面上，通過(guò)濺射法等的方法來(lái)形成金屬、例如鉻的金屬薄膜115(圖3的St1、圖4(a)及圖6(a))。接著，通過(guò)光刻工序選擇性除去金屬薄膜115，從而形成陰極電極101(圖3的St2、圖4(b)及圖6(b))。這里，光刻工序是包括抗蝕劑涂敷、干燥、曝光、顯像、腐蝕、抗蝕劑剝離的一連串的處理(以下相同)。
接著，在玻璃基板100的整個(gè)表面上，從陰極電極101之上印刷絕緣層用玻璃膏，將該印刷的玻璃膏干燥后，進(jìn)行燒制，由此形成絕緣層104A(圖3的St3、圖4(c)及圖6(c))。接著，通過(guò)光刻工序選擇性除去絕緣層104A，隔開(kāi)規(guī)定間隔、例如隔開(kāi)100μm來(lái)形成用于構(gòu)成柵極孔103的底部開(kāi)口部103a的孔徑d1的孔部116(圖3的St4、圖4(d)及圖6(d))。
接著，在包含孔部116內(nèi)的絕緣層104A的整個(gè)表面上，印刷絕緣層用玻璃膏，將該印刷的玻璃膏層干燥后，進(jìn)行燒制，由此形成絕緣層104B(圖3的St5、圖4(e)及圖6(e))。此時(shí)，絕緣層104B的玻璃粉末使用玻璃軟化點(diǎn)比絕緣層104A低的玻璃粉末，所以可以抑制絕緣層104B的燒制時(shí)下層側(cè)的絕緣層104A軟化，可以防止孔部116等結(jié)構(gòu)變形、惡化。
接著，在絕緣層104B的表面上通過(guò)濺射法等方法來(lái)形成金屬、例如鉻的金屬薄膜117(圖3的St6、圖4(f)及圖6(f))，通過(guò)光刻工序選擇性除去該金屬薄膜117(圖3的St7)。即，使用金屬薄膜117上形成的抗蝕劑圖形118，對(duì)金屬薄膜117進(jìn)行構(gòu)圖(圖4(g)及圖6(g))。然后除去掩模118。
接著，形成柵極孔103(圖3的St8)。即，在絕緣層104B的表面上，從柵極電極102之上形成柵極孔形成用的抗蝕劑圖形119(圖5(a)及圖7(a))。該抗蝕劑圖形119用作柵極電極102和絕緣層104B的腐蝕掩模，將柵極孔形成用的孔徑dr2例如為50μm的孔部119a設(shè)置在規(guī)定位置。
接著，通過(guò)抗蝕劑圖形119對(duì)柵極電極102用混酸進(jìn)行化學(xué)腐蝕，接著對(duì)絕緣層104B用硝酸進(jìn)行化學(xué)腐蝕，形成貫通至陰極電極101表面的柵極孔103(圖5(b)及圖7(b))。然后除去抗蝕劑圖形119(圖5(c)及圖7(c))。
接著，在包含柵極孔103內(nèi)的玻璃基板100的整個(gè)表面上以高壓噴射涂敷將CNT分散在溶劑中所得的液體，然后進(jìn)行干燥(圖3的St9、圖5(d)及圖7(d))。在分散了CNT的液體干燥后，通過(guò)噴砂來(lái)進(jìn)行包含該CNT的干燥膜120中的柵極孔103底部開(kāi)口部103a內(nèi)以外的區(qū)域中存在的無(wú)用部分的除去處理(圖3的St10，圖5(e)及圖7(e))。即，通過(guò)殘留在干燥膜120中的底部開(kāi)口部103a內(nèi)的部分來(lái)形成具有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層105。具體地說(shuō)，在干燥膜120的表面上，用高壓噴吹作為研磨粒子的碳酸鈣粒子。使用的碳酸鈣粒子使用其粒徑ds相對(duì)于柵極孔103的孔徑d1、d2滿(mǎn)足d1＜ds＜d2的關(guān)系的粒子。因此，碳酸鈣粒子進(jìn)入柵極孔103內(nèi)，但沒(méi)有進(jìn)入其底部開(kāi)口部103a內(nèi)。其結(jié)果，僅殘留位于底部開(kāi)口部103a內(nèi)的干燥膜120，除此以外都被除去。碳酸鈣粒子例如使用粒徑ds為25～30μm的粒子。
接著，在除去干燥膜120的無(wú)用部分后，為了將柵極孔103內(nèi)形成的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105固定粘結(jié)在陰極電極101上，例如在溫度450℃～550℃下進(jìn)行燒制(圖3的St11)，由此獲得圖2(a)至圖2(c)所示的陰極基板110。
然后，將這樣構(gòu)成的冷陰極發(fā)光元件用于在畫(huà)面上配有該冷陰極發(fā)光元件的平面型的圖像顯示裝置。
這樣，在本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件中，將柵極孔103中的絕緣層104B接觸柵極電極102的部分的孔徑d2設(shè)定得大于絕緣層104A接觸陰極電極101的部分(底部開(kāi)口部103a)的孔徑d1，在該底部開(kāi)口部103a內(nèi)設(shè)置微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105。因此，可以抑制絕緣層104A、104B的整體厚度，同時(shí)擴(kuò)大柵極電極102和陰極電極101及微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105之間的距離，可以容易地避免底部開(kāi)口部103a內(nèi)設(shè)置的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105和柵極電極102在結(jié)構(gòu)物形成工序中的熱工序等中產(chǎn)生接觸。此外，由于絕緣層104A具有規(guī)定含有CNT的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105的膜厚和位置的導(dǎo)向功能，所以可以容易地進(jìn)行微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105的膜厚和形成位置的管理，同時(shí)可以形成均勻膜厚的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105。
而且，微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105形成在柵極孔103內(nèi)的開(kāi)口徑比柵極電極102側(cè)的開(kāi)口徑小的底部開(kāi)口部103a內(nèi)，所以在形成柵極孔103的柵極電極102側(cè)的部分(第2及第3區(qū)間)時(shí)，使對(duì)于該部分的底部開(kāi)口部103a的定位精度的要求水準(zhǔn)得以緩和。因此，抑制熱歷史造成的各部分尺寸變動(dòng)的影響，可以提供容易制造的冷陰極發(fā)光元件。
此外，通過(guò)追加絕緣層104A并設(shè)置絕緣層104B，可以將陰極電極101和柵極電極102之間的距離保持固定，可以避免兩電極間產(chǎn)生短路電路，同時(shí)進(jìn)行穩(wěn)定的發(fā)光動(dòng)作。
而且，由于在積載多個(gè)絕緣層104A、104B上形成柵極孔103，所以可容易地形成其孔徑以疊層絕緣層104A、104B的順序分級(jí)變化的柵極孔103。
此外，通過(guò)調(diào)節(jié)柵極孔103的陰極電極101側(cè)的開(kāi)口徑d1和柵極電極102側(cè)的開(kāi)口徑d2的各自尺寸及相互之比，以及絕緣層104A的厚度t1及絕緣層104B的厚度t2的各自尺寸及相互之比，可以按期望的電壓進(jìn)行柵極動(dòng)作。
而且，對(duì)應(yīng)于柵極孔103的絕緣層104B的第2區(qū)間實(shí)質(zhì)上沒(méi)有孔徑變化，被設(shè)定為短柱的形狀。因此，在除去干燥膜120的無(wú)用部分的工序中，研磨粒子直接碰撞由絕緣層104B構(gòu)成的柵極孔103內(nèi)的內(nèi)側(cè)壁，可以防止內(nèi)壁側(cè)受到損傷。此外，假設(shè)即使是在柵極孔103形成后進(jìn)行絕緣層104B的燒制的情況，柵極電極102也不因該熱工序造成的形狀變化而陷沒(méi)在柵極孔103內(nèi)。
此外，絕緣層104A、104B由將玻璃粉末分散在樹(shù)脂中的膏材料進(jìn)行燒結(jié)而構(gòu)成，所以不使用CVD等的成膜工序，可以容易地形成絕緣層104A、104B。
而且，將靠近柵極電極102的絕緣層104B的厚度設(shè)定得大于靠近陰極電極101的絕緣層104A的厚度，所以可以抑制絕緣層104A、104B的整體厚度，同時(shí)可靠地確保柵極電極102、陰極電極101及微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105之間的絕緣。
此外，由于靠近柵極電極102的絕緣層104B中使用的玻璃粉末的軟化點(diǎn)比靠近陰極電極101的絕緣層104A中使用的玻璃材料的軟化點(diǎn)低，所以可以防止在絕緣層104B的燒制時(shí)下層側(cè)的絕緣層104A軟化，形狀等產(chǎn)生惡化。
而且，在形成柵極孔103的陰極基板110的整個(gè)表面上，通過(guò)包含CNT液體的涂敷等來(lái)形成干燥膜120，對(duì)于該干燥膜120，噴吹研磨粒子來(lái)除去其無(wú)用部分。因此，通過(guò)將噴砂中使用的研磨粒子的粒徑ds設(shè)定為合適的值、即設(shè)定為d1＜ds＜d2，可以容易地除去柵極孔103內(nèi)填充的干燥膜120的無(wú)用部分。
此外，在除去干燥膜120的無(wú)用部分的工序中，底部開(kāi)口部103a內(nèi)的干燥膜120被研磨粒子撞擊，可獲得對(duì)面向不規(guī)則方向的CNT賦予一定的方向性的效果，可以改善來(lái)自CNT的電子發(fā)射特性。
再有，在本實(shí)施方式中，作為微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)，使用CNT，但也可以使用其他物質(zhì)，例如GNF。關(guān)于這一點(diǎn)，在以下的實(shí)施方式2～8中也是同樣。
此外，在本實(shí)施方式中，使用鉻形成陰極電極101和柵極電極102，但只要是通過(guò)電極形成工序的熱處理而不損失電導(dǎo)率的導(dǎo)電材料，也可以使用任意的金屬材料。關(guān)于這一點(diǎn)，在以下的實(shí)施方式2～8中也是同樣。
實(shí)施方式2圖8(a)是放大本發(fā)明的實(shí)施方式2的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖8(b)是圖8(a)的A2-A2剖面圖，圖8(c)是圖8(a)的B2-B2剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式1的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是，設(shè)有絕緣層204B的結(jié)構(gòu)來(lái)取代上述的絕緣層104B。因此，這里僅說(shuō)明絕緣層204B的結(jié)構(gòu)，對(duì)與實(shí)施方式1的陰極基板110相同的部分附以同一參考標(biāo)號(hào)，并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖8(a)至圖8(c)所示，兩個(gè)絕緣層104A、204B中的靠近柵極電極102的絕緣層204B從所述熒光體顯示板112側(cè)觀察有與柵極電極102相同的圖形形狀。
再有，本實(shí)施方式中的各參數(shù)d1、d2、t1、t2等的數(shù)值與實(shí)施方式1同樣地設(shè)定。
這樣，在本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件中，可獲得與實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件大致同樣的效果，同時(shí)將相鄰的柵極電極102間的距離有效地?cái)U(kuò)大，其結(jié)果，可抑制產(chǎn)生相鄰柵極電極102間的短路電路。
此外，通過(guò)使用柵極電極102的光掩模的單一光刻工序，可以進(jìn)行柵極電極102和絕緣層204B的構(gòu)圖、以及形成柵極孔103，其結(jié)果，工序數(shù)減少，由此提高生產(chǎn)率。
實(shí)施方式3圖9(a)是放大本發(fā)明的實(shí)施方式3的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖9(b)是圖9(a)的A3-A3剖面圖，圖9(c)是圖9(a)的B3-B3剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式1的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是，柵極孔103的結(jié)構(gòu)和陰極基板110的制造工序。因此，僅對(duì)這些不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)共用的部分附以同一參考標(biāo)號(hào)并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖9(a)至圖9(c)所示，將柵極孔103中的對(duì)應(yīng)于絕緣層104A的第1區(qū)間的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑d1，將對(duì)應(yīng)于絕緣層104B的第2區(qū)間上端部的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑d2(其中，d2＞d1)，將第2區(qū)間下端的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑dm(其中，dm＞d2)。而且，柵極孔103的第2區(qū)間的孔徑尺寸從絕緣層104B的下端面向上端面從孔徑dm減少到孔徑d2的前端尖細(xì)狀。在本實(shí)施方式中，例如將d1設(shè)定為20μm，將d2設(shè)定為40μm，將dm設(shè)定為60μm。
此外，在本實(shí)施方式中，絕緣層104B使用具有感光性的絕緣層用玻璃膏來(lái)形成。絕緣層104A的厚度t1例如設(shè)定為6μm，絕緣層104B的厚度t2例如設(shè)定為10μm。
圖10是圖9(a)至圖9(c)的冷陰極發(fā)光元件的制造工序的流程圖。圖11(a)至圖11(g)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的A3-A3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖，圖12(a)和圖12(b)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的A3-A3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。圖13(a)至圖13(g)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的B3-B3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖，圖14(a)和圖14(b)對(duì)應(yīng)于圖9(a)的B3-B3剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
首先，在玻璃基板100的表面上，通過(guò)濺射法等的方法來(lái)形成金屬、例如鉻的金屬薄膜115(圖10的St21、圖11(a)及圖13(a))。接著，通過(guò)光刻工序選擇性除去金屬薄膜115，從而形成陰極電極101(圖10的St22、圖11(b)及圖13(b))。
接著，在玻璃基板100的整個(gè)表面上，從陰極電極101之上印刷絕緣層用玻璃膏，將該印刷的玻璃膏干燥后，進(jìn)行燒制，由此形成絕緣層104A(圖10的St23、圖11(c)及圖13(c))。接著，通過(guò)光刻工序選擇性除去絕緣層104A，隔開(kāi)規(guī)定間隔、例如隔開(kāi)100μm來(lái)形成用于構(gòu)成柵極孔103的底部開(kāi)口部103a的孔徑d1的孔部116(圖10的St34、圖11(d)及圖13(d))。
接著，在包含孔部116內(nèi)的玻璃基板100的整個(gè)表面上，高壓噴射涂敷將CNT分散在溶劑中所得的液體，然后進(jìn)行干燥(圖10的St25、圖11(e)及圖13(e))。在分散了CNT的液體干燥后，通過(guò)平坦化處理來(lái)除去包含該CNT的干燥膜321中的孔部116內(nèi)以外的區(qū)域中存在的無(wú)用部分(圖10的St26、圖11(f)及圖13(f))。在本實(shí)施方式中，通過(guò)研磨帶進(jìn)行干燥膜321的表面研磨來(lái)除去干燥膜321的無(wú)用部分。這種表面研磨完全除去絕緣層104A上形成的干燥膜321，直至露出孔部116上端的開(kāi)口邊緣。這里，研磨帶在薄膜狀的薄片表面上涂入研磨粒子。
接著，在微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105和絕緣層104A的這個(gè)表面上，印刷具有感光性的絕緣層用玻璃膏，將該印刷的玻璃膏層進(jìn)行干燥而形成干燥膏層322。此時(shí)，干燥層322的厚度例如設(shè)定為20μm。然后，對(duì)于干燥膏層322，將柵極孔圖形(孔徑40μm、間隔100μm)曝光(圖10的St27，圖11(g)和圖13(g))。
接著，在干燥膏膜322的表面上印刷具有感光性的導(dǎo)電性銀膏，進(jìn)行干燥，由此形成電極材料層323。然后，通過(guò)配有柵極孔圖形(孔徑50μm、間隔100μm)和條紋圖形(寬度Wg為1.01mm、間隔Sg為0.1mm)的光掩模將電極材料層323曝光(圖10的St28，圖12(a)和圖14(a))。
接著，將曝光處理后的干燥膏層322和曝光處理后的電極材料層323同時(shí)顯像(圖10的St29，圖12(b)和圖14(b))。然后，例如在450℃～550℃的溫度下進(jìn)行燒制(圖10的St30)，由此獲得圖9(a)至圖9(c)所示的陰極基板110。
這里，可通過(guò)曝光顯像條件的合適化來(lái)實(shí)現(xiàn)柵極孔103的第2區(qū)間各部的孔徑尺寸dm、d2的大小關(guān)系和錐形狀。
這樣，本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件與上述實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件的不同在于柵極孔103的絕緣層104B所對(duì)應(yīng)的第2區(qū)間的形狀，除此以外的結(jié)構(gòu)是大致相同結(jié)構(gòu)，所以可獲得與實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件大致同樣的效果。
但是，在本實(shí)施方式中，柵極孔103的第2區(qū)間從絕緣層104B的陰極電極101側(cè)面向柵極電極102側(cè)，從孔徑dm(其中，dm為dm＞d2＞d1)緩慢縮減到孔徑d2的前端尖細(xì)狀，所以可以擴(kuò)大陰極電極101、微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105和柵極電極102的距離，其結(jié)果，可以更可靠地抑制產(chǎn)生陰極電極101和柵極電極102之間的短路電路。
此外，可以單一的掩模來(lái)形成柵極電極102的條紋圖形和柵極孔圖形，所以可以抑制工序數(shù)，其結(jié)果是提高生產(chǎn)率。
實(shí)施方式4圖15(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式4的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖15(b)是圖15(a)的A4-A4剖面圖，圖15(c)是圖15(a)的B4-B4剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式1的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是，柵極孔103的結(jié)構(gòu)和陰極基板110的制造工序。因此，僅對(duì)這些不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)共用的部分附以同一參考標(biāo)號(hào)并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖15(a)至圖15(c)所示，將柵極孔103中的對(duì)應(yīng)于絕緣層104A的第1區(qū)間的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑d1，將對(duì)應(yīng)于絕緣層104B的第2區(qū)間上端部的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑d2(其中，d2＞d1)，將第2區(qū)間下端部的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑dm(其中，d1＜dm＜d2)。而且，柵極孔103的第2區(qū)間的孔徑尺寸從絕緣層104B的下端面向上端面從孔徑dm擴(kuò)寬到d2的擴(kuò)散狀。在本實(shí)施方式中，例如將d1設(shè)定為20μm，將d2設(shè)定為40μm。
此外，在本實(shí)施方式中，例如，絕緣層104A的厚度t1例如設(shè)定為6μm，絕緣層104B的厚度t2設(shè)定為10μm。
圖16(a)至圖16(g)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的A4-A4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖，圖17(a)至圖17(e)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的A4-A4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。圖18(a)至圖18(g)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的B4-B4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的前半部分的圖，圖19(a)至圖19(e)對(duì)應(yīng)于圖15(a)的B4-B4剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的制造工序的后半部分的圖。
首先，在玻璃基板100的表面上，通過(guò)濺射法等的方法來(lái)形成金屬、例如鉻的金屬薄膜115(圖16(a)及圖18(a))。接著，通過(guò)光刻工序選擇性除去金屬薄膜115，從而形成陰極電極101(圖16(b)及圖18(b))。
接著，在玻璃基板100的整個(gè)表面上，從陰極電極101之上印刷絕緣層用玻璃膏，將該印刷的玻璃膏干燥后，進(jìn)行燒制，由此形成絕緣層104A(圖16(c)及圖18(c))。接著，通過(guò)光刻工序選擇性除去絕緣層104A，隔開(kāi)規(guī)定間隔、例如隔開(kāi)100μm來(lái)形成用于構(gòu)成柵極孔103的底部開(kāi)口部103a的孔徑d1的孔部116(圖16(d)及圖18(d))。
接著，在包含孔部116內(nèi)的絕緣層104A的整個(gè)表面上，印刷絕緣層用玻璃膏，在該印刷的玻璃膏層干燥后，進(jìn)行燒制，由此形成絕緣層104B(圖16(e)及圖18(e))。
接著，在絕緣層104B的表面上通過(guò)濺射法等方法來(lái)形成金屬、例如鉻的金屬薄膜117(圖16(f)和圖18(f))，通過(guò)光刻工序選擇性除去該金屬薄膜117。即，使用金屬薄膜117上形成的抗蝕劑圖形118，對(duì)金屬薄膜117進(jìn)行構(gòu)圖(圖16(g)和圖18(g))。然后除去掩模118。
接著，進(jìn)行柵極孔103的形成。即，在絕緣層104B的表面上，從柵極電極102之上通過(guò)干膜抗蝕劑(DFR)來(lái)形成柵極孔形成用的抗蝕劑圖形119(圖17(a)和圖19(a))。該抗蝕劑圖形119用作柵極電極102和絕緣層104B的腐蝕掩模，將柵極孔形成用的孔徑D的孔部119a設(shè)置在規(guī)定位置。將孔部119a的孔徑D設(shè)定為比要形成的柵極孔103的上端部的開(kāi)口徑(例如，d2)稍大的值，例如設(shè)定為50μm。
接著，通過(guò)抗蝕劑圖形119對(duì)柵極電極102用混酸進(jìn)行化學(xué)腐蝕，接著對(duì)絕緣層104B用硝酸進(jìn)行化學(xué)腐蝕，形成貫通至陰極電極101表面的柵極孔103(圖17(b)及圖19(b))。
這里，通過(guò)腐蝕條件的合適化，可實(shí)現(xiàn)柵極孔103的第2區(qū)間的各部的孔徑尺寸dm、d2的大小關(guān)系和倒錐形狀。
接著，在將抗蝕劑圖形119作為犧牲層保留的狀態(tài)下，在包含柵極孔103內(nèi)的玻璃基板100的整個(gè)表面上高壓噴射涂敷將CNT分散在溶劑中所得的液體，然后將進(jìn)行干燥(圖17(c)和圖19(c))。在將分散了CNT的液體干燥后，通過(guò)噴砂來(lái)除去包含該CNT的干燥膜321中的柵極孔103的底部開(kāi)口部103a內(nèi)以外區(qū)域中存在的無(wú)用部分(圖17(d)和圖19(d))。即，通過(guò)干燥膜321中的底部開(kāi)口部103a內(nèi)殘留的部分來(lái)形成具有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105。具體地說(shuō)，在干燥膜321的表面上，高壓噴吹作為研磨粒子的碳酸鈣粒子。使用的碳酸鈣使用其粒徑ds相對(duì)于柵極孔103的孔徑d1、d2滿(mǎn)足d1＜ds＜d2的關(guān)系的粒子。粒徑ds例如設(shè)定為25μm～30μm。
接著，在除去干燥膜321的無(wú)用部分后，除去用作犧牲層的抗蝕劑圖形119(圖17(e)和圖19(e))，然后，為了將柵極孔103內(nèi)形成的微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)層105固定粘結(jié)在陰極電極101上，例如在溫度450℃～550℃下進(jìn)行燒制，由此獲得圖15(a)至圖15(c)所示的陰極基板110。
這樣，本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件與上述實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件的不同在于柵極孔103的絕緣層104B所對(duì)應(yīng)的第2區(qū)間的形狀，除此以外的結(jié)構(gòu)是大致相同的結(jié)構(gòu)，所以可獲得與實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件大致同樣的效果。
但是，在本實(shí)施方式中，柵極孔103的第2區(qū)間從絕緣層104B的陰極電極101側(cè)面向柵極電極102側(cè)，從孔徑dm(其中，dm為d2＞dm＞d1)緩慢擴(kuò)大到孔徑d2的擴(kuò)散狀，所以進(jìn)一步提高陰極電極101和柵極電極102之間的絕緣性，其結(jié)果，與實(shí)施方式1的情況相比，可以進(jìn)一步減小絕緣層104B的厚度t2。由此，可以在更低的驅(qū)動(dòng)電壓下發(fā)光。
此外，在將柵極孔形成用的抗蝕劑圖形119作為犧牲層保留的狀態(tài)下，從該抗蝕劑圖形119之上形成包含CNT的干燥膜321，通過(guò)噴砂來(lái)除取該干燥膜321的無(wú)用部分。因此，可以防止干燥膜321附著在柵極孔103內(nèi)以外的其他部分上、例如柵極電極102的表面等，同時(shí)在干燥膜321的無(wú)用部分的除去處理時(shí)，可以防止研磨粒子造成柵極電極102的損傷等。此外，由于將柵極孔形成用的抗蝕劑圖形119用作犧牲層，不需要專(zhuān)門(mén)形成犧牲層，效率高。
實(shí)施方式5圖20(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式5的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖20(b)是圖20(a)的A5-A5剖面圖，圖20(c)是圖20(a)的B5-B5剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式1的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是，將所述絕緣層104A變更為材質(zhì)和制造方法不同的絕緣層504A。因此，僅對(duì)這些不同點(diǎn)進(jìn)行說(shuō)明，對(duì)共用的部分附以同一參考標(biāo)號(hào)并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖20(a)至圖20(c)所示，通過(guò)堆積形成絕緣性的膜材料的堆積絕緣層而形成靠近陰極電極101的絕緣層504A。堆積絕緣層504A例如由SiO2膜、Al2O3膜等的氧化物絕緣膜構(gòu)成，通過(guò)濺射或CVD等的薄膜制造設(shè)備來(lái)形成。堆積絕緣層504A的厚度t1例如設(shè)定為2μm～3μm。而靠近柵極電極102的絕緣層104B的厚度t2例如設(shè)定為5μm。
在本實(shí)施方式中，將柵極孔103的底部開(kāi)口部103a的孔徑d1例如設(shè)定為20μm，絕緣層104B的上端面中的孔徑d2例如設(shè)定為60μm。
圖21(a)至圖21(d)對(duì)應(yīng)于圖20(a)的A5-A5剖面圖，是表示該冷陰極發(fā)光元件的一部分制造工序的圖。再有，本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的制造工序與上述實(shí)施方式3的冷陰極發(fā)光元件的制造工序的相似性高，所以參照上述圖10、圖11(a)～圖11(g)、以及圖12(a)和圖12(b)等所示的制造工序來(lái)進(jìn)行說(shuō)明。
首先，與圖11(a)和圖11(b)所示的工序同樣，在玻璃基板100的表面上形成鉻等的金屬薄膜115，對(duì)該金屬薄膜115進(jìn)行構(gòu)圖，形成陰極電極101。接著，在玻璃基板100上的整個(gè)表面上從陰極電極101之上，通過(guò)濺射法等的方法，按厚度t1來(lái)形成SiO2膜等的堆積絕緣層504A(圖21(a))。
接著，在堆積絕緣層504A上的整個(gè)表面上，形成用于與柵極孔103的底部開(kāi)口部103a對(duì)應(yīng)的孔部116的抗蝕劑圖形521，通過(guò)使用該抗蝕劑圖形521的光刻工序，在堆積絕緣層504A上形成孔部116。這里，在該抗蝕劑圖形521中，按100μm間隔設(shè)置對(duì)應(yīng)于孔部116孔徑例如20μm的孔部521a。再有，該抗蝕劑圖形521不剝離地在下一個(gè)工序(形成CNT層)中用作犧牲層。
接著，在包含孔部116內(nèi)的玻璃基板100的整個(gè)表面上，從抗蝕劑圖形521之上高壓噴射涂敷將CNT分散在溶劑中的液體，然后進(jìn)行干燥(圖21(c))。在玻璃基板100上形成包含CNT的干燥膜522。
接著，同時(shí)除去干燥膜522中的孔部116內(nèi)以外區(qū)域中存在的無(wú)用部分和抗蝕劑圖形521(圖21(d))。在這種除去處理中，通過(guò)用剝離液浸泡加工面來(lái)剝離抗蝕劑圖形521，同時(shí)除去抗蝕劑圖形521和干燥膜522的無(wú)用部分。由此，僅殘留堆積絕緣層504A的孔部116內(nèi)填入的干燥膜522的部分，通過(guò)該殘留部分構(gòu)成具有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層105。
接著，在物質(zhì)層105和堆積絕緣層504A的整個(gè)表面上，印刷具有感光性的絕緣層用玻璃膏，將該印刷的玻璃膏層干燥，形成膏干燥層(膜厚10μm)。然后，對(duì)于膏干燥層，曝光柵極孔圖形(孔徑50μm，間隔100μm)。
接著，在膏干燥層的表面上印刷具有感光性的導(dǎo)電性銀膏，進(jìn)行干燥，由此形成電極材料層。然后，通過(guò)配有柵極孔圖形(孔徑60μm，間隔100μm)和條紋圖形(寬度Wg為1.01mm，間隔Sg為0.1mm)的光掩模曝光電極材料層。
接著，將曝光處理后的膏干燥層和曝光處理后的電極材料層同時(shí)堿顯像液(碳酸鈉)進(jìn)行顯像。然后，例如在450℃～550℃下進(jìn)行燒制，由此獲得圖20(a)至圖20(c)所示的陰極基板110。
這樣，本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件在將上述的絕緣層104A變更為堆積絕緣層504A這點(diǎn)上與上述實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件有所不同，但除此以外的結(jié)構(gòu)為大致同樣的結(jié)構(gòu)，所以可獲得與實(shí)施方式1的冷陰極發(fā)光元件大致同樣的效果。
但是，用堆積SiO2等形成的堆積絕緣層來(lái)構(gòu)成靠近陰極電極101的絕緣層504A，所以與使用燒結(jié)玻璃的絕緣層104A相比，可以進(jìn)一步提高陰極電極101和柵極電極102之間的抗絕緣性。其結(jié)果，可以確保陰極電極101和柵極電極102之間的抗絕緣性，同時(shí)抑制絕緣層504A的厚度t1，以更低的驅(qū)動(dòng)電壓發(fā)光。
此外，通過(guò)薄膜制造設(shè)備堆積膜材料而形成絕緣層504A，所以可以容易地形成薄膜的絕緣層504A。
而且，在將用于形成孔部116的抗蝕劑圖形521作為犧牲層保留的狀態(tài)下，從該抗蝕劑圖形521之上形成包含CNT的干燥膜522，將該抗蝕劑圖形521與干燥膜522的無(wú)用部分一起剝離。因此，可以防止干燥膜522附著在絕緣層504A的孔部116內(nèi)以外的其他部分。此外，由于將抗蝕劑圖形521用作犧牲層，不需要專(zhuān)門(mén)形成犧牲層，效率高。
實(shí)施方式6圖22(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式6的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖22(b)是圖22(a)的A6-A6剖面圖，圖22(c)是圖22(a)的B6-B6剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式3的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是，設(shè)有絕緣層604B的結(jié)構(gòu)來(lái)取代上述絕緣層104B。因此，這里僅說(shuō)明絕緣層604B的結(jié)構(gòu)，對(duì)與實(shí)施方式3的陰極基板110共用的部分附以同一參考標(biāo)號(hào)，并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖22(a)至圖22(c)所示，兩個(gè)絕緣層104A、604B中的靠近柵極電極102的絕緣層604B從所述熒光體顯示板112側(cè)觀察有與柵極電極102相同的圖形形狀。
這樣，在本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件中，可獲得與實(shí)施方式3的冷陰極發(fā)光元件大致相同的效果，將相鄰的柵極電極102間的距離有效地?cái)U(kuò)大，其結(jié)果，抑制產(chǎn)生相鄰柵極電極102間的短路電路。
此外，通過(guò)使用柵極電極102用的光掩模的單一光刻工序，可以進(jìn)行柵極電極102和絕緣層604B的構(gòu)圖和形成柵極孔103，其結(jié)果，工序數(shù)減少，由此提高生產(chǎn)率。
實(shí)施方式7圖23(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式7的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖23(b)是圖23(a)的A7-A7剖面圖，圖23(c)是圖23(a)的B7-B7剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式5的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是柵極孔103的結(jié)構(gòu)。因此，這里僅說(shuō)明該不同點(diǎn)，對(duì)與共用的構(gòu)成部分附以同一參考標(biāo)號(hào)，并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖23(a)至圖23(c)所示，對(duì)應(yīng)于柵極孔103的絕緣層104B的第2區(qū)間的孔徑與上述實(shí)施方式4的情況大致相同，形成為向上方側(cè)擴(kuò)散狀。即，將柵極孔103中的對(duì)應(yīng)于絕緣層504A的第1區(qū)間的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑d1，將對(duì)應(yīng)于絕緣層104B的第2區(qū)間的上端部的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑d2(其中，d2＞d1)，將第2區(qū)間的下端部的孔徑尺寸設(shè)定為孔徑dm(其中，d1＜dm＜d2)。
這樣，本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件與上述實(shí)施方式5的冷陰極發(fā)光元件的不同在于柵極孔103的對(duì)應(yīng)于絕緣層104B的第2區(qū)間的形狀，除此以外的結(jié)構(gòu)為大致同樣的結(jié)構(gòu)，所以可獲得與實(shí)施方式5的冷陰極發(fā)光元件大致相同的效果。
但是，在本實(shí)施方式中，由于柵極孔103的第2區(qū)間向上方側(cè)擴(kuò)散狀緩慢擴(kuò)徑，所以陰極電極101和柵極電極102之間的絕緣性進(jìn)一步提高，其結(jié)果，與實(shí)施方式1的情況相比，可以進(jìn)一步減小絕緣層104B的厚度t2。由此，可以在更低的驅(qū)動(dòng)電壓下發(fā)光。
特別是在本實(shí)施方式中，通過(guò)柵極孔103的第2區(qū)間向上方側(cè)擴(kuò)散狀擴(kuò)徑，以及堆積絕緣層504A的抗絕緣性比燒結(jié)玻璃高的協(xié)同效果，陰極電極101和柵極電極102之間的絕緣性進(jìn)一步提高，可以進(jìn)一步減小絕緣層104B的厚度t2，其結(jié)果，可以在更低的驅(qū)動(dòng)電壓下發(fā)光。
實(shí)施方式8圖24(a)是放大本發(fā)明實(shí)施方式8的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110的主要部分的平面圖，圖24(b)是圖24(a)的A8-A8剖面圖，圖24(c)是圖24(a)的B8-B8剖面圖。本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件的陰極基板110與上述實(shí)施方式5的陰極基板110實(shí)質(zhì)上的不同點(diǎn)是，設(shè)有絕緣層804B來(lái)取代上述的絕緣層104B的結(jié)構(gòu)。因此，這里僅說(shuō)明該不同點(diǎn)，對(duì)與實(shí)施方式5的陰極基板110共用的構(gòu)成部分附以同一參考標(biāo)號(hào)，并省略說(shuō)明。
在本實(shí)施方式的陰極基板110中，如圖24(a)至圖24(c)所示，兩個(gè)絕緣層504A、804A中的靠近柵極電極102的絕緣層804B從所述熒光體顯示板112側(cè)觀察有與柵極電極102相同的圖形形狀。
這樣，在本實(shí)施方式的冷陰極發(fā)光元件中，可獲得與實(shí)施方式5的冷陰極發(fā)光元件大致相同的效果，同時(shí)相鄰的柵極電極102間的距離被有效地?cái)U(kuò)大，其結(jié)果，可抑制產(chǎn)生相鄰柵極電極102間的短路電路。
此外，通過(guò)使用柵極電極102用的光掩模的單一光刻工序，可以進(jìn)行柵極電極102和絕緣層604B的構(gòu)圖和形成柵極孔103，其結(jié)果，工序數(shù)減少，由此提高生產(chǎn)率。
如以上說(shuō)明那樣，根據(jù)方案1所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件，可抑制多個(gè)絕緣層整體的厚度，同時(shí)擴(kuò)大陰極電極(第1電極)、物質(zhì)層和柵極電極(第2電極)之間的距離，可以容易地避免物質(zhì)層和柵極電極在結(jié)構(gòu)物形成工序中的熱工序等中進(jìn)行接觸。
此外，由于多個(gè)絕緣層中的最下層的絕緣層具有規(guī)定帶有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層的膜厚和位置的導(dǎo)向(guide)功能，所以可以容易地進(jìn)行物質(zhì)層的膜厚和形成位置的管理，同時(shí)可以形成均勻膜厚的物質(zhì)層。
而且，根據(jù)方案12和14所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件的制造方法，通過(guò)將用于干燥膜的無(wú)用部分的除去處理的研磨粒子的粒徑設(shè)定為合適的值，可以容易地除去在孔部?jī)?nèi)填充的干燥膜的無(wú)用部分。
此外，在方案14所述的發(fā)明中，還可以防止干燥膜附著在孔部外的部分，具有可以在干燥膜的無(wú)用部分的除去處理時(shí)防止因研磨粒子而使柵極電極等受到損傷的效果。
而且，根據(jù)方案17所述的本發(fā)明的冷陰極發(fā)光元件的制造方法，通過(guò)在形成含有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜后進(jìn)行的平坦化處理，可以容易地除去最下層的絕緣層上形成的開(kāi)口部以外部分中設(shè)置的干燥膜的無(wú)用部分。
權(quán)利要求
1.一種冷陰極發(fā)光元件，其特征在于包括多個(gè)第1電極；多個(gè)絕緣層，疊層設(shè)置在所述多個(gè)第1電極上；多個(gè)第2電極，用于從所述第1電極側(cè)拉出電子，設(shè)置在所述多個(gè)絕緣層上，配置成夾置所述多個(gè)絕緣層并與所述多個(gè)第1電極交叉；第3電極，受所述電子的入射而發(fā)光，面對(duì)所述第2電極來(lái)配置，在其與所述第1電極之間施加用于加速所述電子的電壓；在所述第1電極和所述第2電極的交叉部中，至少設(shè)有一個(gè)孔部，以貫通所述第2電極和所述多個(gè)絕緣層并到達(dá)所述第1電極的表面，將所述孔部中的所述多個(gè)絕緣層與所述第1電極接觸的部分的第1孔徑d1和所述孔部中的所述多個(gè)絕緣層與所述第2電極接觸的部分的第2孔徑d2設(shè)定為滿(mǎn)足d1＜d2的關(guān)系，在所述孔部中的具有所述第1孔徑d1的所述第1電極側(cè)的開(kāi)口部?jī)?nèi)，在所述第1電極上設(shè)有帶有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層。
2.如權(quán)利要求1所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，在將所述孔部劃分為與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的最下層的絕緣層對(duì)應(yīng)的第1區(qū)間、與該最下層的絕緣層相比位于其上的剩余的絕緣層對(duì)應(yīng)的第2區(qū)間、以及與所述第2電極對(duì)應(yīng)的第3區(qū)間的情況下，將所述第1區(qū)間中的所述孔部的孔徑尺寸設(shè)定為所述第1孔徑d1，將所述第2區(qū)間中的上端部的孔徑尺寸設(shè)定為所述第2孔徑d2，將所述第2區(qū)間中的下端部的孔徑尺寸設(shè)定為第3孔徑dm(其中，dm＞d2)。
3.如權(quán)利要求1所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，在將所述孔部劃分為與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的最下層的絕緣層對(duì)應(yīng)的第1區(qū)間、與該最下層的絕緣層相比位于其上的剩余的絕緣層對(duì)應(yīng)的第2區(qū)間、以及與所述第2電極對(duì)應(yīng)的第3區(qū)間的情況下，將所述第1區(qū)間中的所述孔部的孔徑尺寸設(shè)定為所述第1孔徑d1，將所述第2區(qū)間中的孔徑尺寸設(shè)定面向所述第2電極側(cè)減小為尖細(xì)形狀。
4.如權(quán)利要求1所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，在將所述孔部劃分為與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的最下層的絕緣層對(duì)應(yīng)的第1區(qū)間、與該最下層的絕緣層相比位于其上的剩余的絕緣層對(duì)應(yīng)的第2區(qū)間、以及與所述第2電極對(duì)應(yīng)的第3區(qū)間的情況下，將所述第1區(qū)間中的所述孔部的孔徑尺寸設(shè)定為所述第1孔徑d1，將所述第2區(qū)間的全部孔徑尺寸設(shè)定為與所述第2區(qū)間d2大致相等的固定值。
5.如權(quán)利要求1所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，在將所述孔部劃分為與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的最下層的絕緣層對(duì)應(yīng)的第1區(qū)間、與該最下層的絕緣層相比位于其上的剩余的絕緣層對(duì)應(yīng)的第2區(qū)間、以及與所述第2電極對(duì)應(yīng)的第3區(qū)間的情況下，將所述第1區(qū)間中的所述孔部的孔徑尺寸設(shè)定為所述第1孔徑d1，將所述第2區(qū)間中的孔徑尺寸設(shè)定成面向所述第2電極側(cè)擴(kuò)大為端末擴(kuò)散狀。
6.如權(quán)利要求1至4任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，與所述多個(gè)絕緣層中接觸所述第1電極的最下層的絕緣層相比位于上側(cè)的絕緣層有與所述第2電極相同的圖形形狀。
7.如權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的絕緣層是淀積絕緣性的膜材料而形成的堆積絕緣層。
8.如權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的絕緣層由將玻璃粉末分散在樹(shù)脂中的膏材料進(jìn)行燒結(jié)而構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，在與所述多個(gè)絕緣層中的所述第1電極接觸的最下層的絕緣層的厚度為t1，所述多個(gè)絕緣層中的所述最下層以外部分的厚度為t2時(shí)，且以滿(mǎn)足t1＜t2的關(guān)系來(lái)設(shè)定。
10.如權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，其中，所述各絕緣層由將玻璃粉末分散在樹(shù)脂中的膏材料進(jìn)行燒結(jié)而構(gòu)成，越靠近用于所述第2電極的所述絕緣層的所述玻璃粉末，使用玻璃軟化點(diǎn)越低的玻璃粉末。
11.一種圖像顯示裝置，其中，包括帶有權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件的屏面。
12.一種冷陰極發(fā)光元件的制造方法，用于制造權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，該方法包括在形成了所述孔部的基板的表面上，涂敷將微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)分散在溶劑中所得的液體并進(jìn)行干燥的工序；以及在含有所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜的表面上高速?lài)姶笛心チＷ?，除去該干燥膜的無(wú)用部分的工序。
13.一種冷陰極發(fā)光元件的制造方法，用于制造權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，該方法包括在所述第2電極和所述多個(gè)絕緣層上形成所述孔部，同時(shí)除去與所述孔部對(duì)應(yīng)的部分并形成覆蓋所述第2電極上的犧牲層的工序；在所述孔部?jī)?nèi)和所述犧牲層的表面上，涂敷將所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)分散在溶劑中所得的液體并進(jìn)行干燥的工序；以及在含有所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜的表面上高速?lài)姶笛心チＷ?，除去該干燥膜的無(wú)用部分的工序。
14.如權(quán)利要求13所述的冷陰極發(fā)光元件的制造方法，其中，所述犧牲層用作在所述第2電極和所述多個(gè)絕緣層上形成所述孔部時(shí)的掩模。
15.一種冷陰極發(fā)光元件的制造方法，用于制造權(quán)利要求1至5任何一項(xiàng)所述的冷陰極發(fā)光元件，該方法包括在所述第1電極上形成所述多個(gè)絕緣層中的最下層的絕緣層的工序；通過(guò)選擇性除去所述最下層的絕緣層，形成構(gòu)成所述孔部的下端部分的所述第1電極側(cè)的所述開(kāi)口部的工序；在所述開(kāi)口部?jī)?nèi)和所述最下層的絕緣層的表面上，涂敷將所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)分散在溶劑中所得的液體并進(jìn)行干燥的工序；以及通過(guò)對(duì)包含所述微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的干燥膜進(jìn)行平坦化處理，除去位于所述干燥膜的所述開(kāi)口部?jī)?nèi)的部分以外的部分的工序。
全文摘要
圖像的顯示裝置及冷陰極發(fā)光元件的制造方法，提供可以容易地避免陰極電極和柵極電極之間的短路，而且可以容易地進(jìn)行在柵極孔內(nèi)形成的包含微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)物質(zhì)的物質(zhì)層的膜厚管理的冷陰極發(fā)光元件。在陰極電極(101)和柵極電極(102)之間插入多個(gè)絕緣層(104A、104B)。與靠近陰極電極(101)的絕緣層(104A)接觸陰極電極(101)的部分(底部開(kāi)口部103a)的孔徑d1相比，將靠近柵極孔(103)中的柵極電極(102)的絕緣層(104B)與柵極電極(102)接觸的部分的孔徑d2設(shè)定得大。在該底部開(kāi)口部(116)內(nèi)設(shè)置帶有微細(xì)纖維結(jié)構(gòu)的物質(zhì)層(105)。
文檔編號(hào)H01J1/62GK1536609SQ20041003252
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2004年4月8日 優(yōu)先權(quán)日2003年4月8日
發(fā)明者廣門(mén)榮信 申請(qǐng)人:三菱電機(jī)株式會(huì)社