JP2000021305A

JP2000021305A - 画像表示装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000021305A
Application number: JP10186139A
Authority: JP
Inventors: Shinya Koyama; 信也小山
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-01
Filing date: 1998-07-01
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電子源基板に形成されている電子源を保護す
るために設けられた電極板を、基板に対して均一で高精
度な固定を行うことによって、表示品質が高く、また、
十分な耐大気圧構造を有する画像表示装置の製造方法を
提供することを目的とする。【解決手段】電子放出素子形成された電子源基板と、
該電子源基板と対向して配置され、前記電子放出素子か
ら放出される電子線の照射により画像が形成される画像
形成部材が形成されているフェースプレート基板と、前
記電子源基板と前記フェースプレート基板の間の周囲に
ある支持枠と、前記電子源基板上に形成された支持体に
よって該電子源基板から所定の距離を保って支持される
電極板とを具備する画像表示装置の製造方法において、
前記支持体を形成した後に、前記電極板を前記電子源基
板から所定の距離に固定することを特徴とする画像表示
装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子放出素子を利用
した画像表示装置に関し、特に画像装置内に板状の電極
板を具備する画像表示装置を精度良く製造する方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子放出素子には大別して熱陰
極電子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類の
ものが知られている。このうち冷陰極電子放出素子では
表面伝導型電子放出素子や電界放出型電子放出素子（以
下、「ＦＥ型」と記す。）や、金属／絶縁層／金属型電
子放出素子（以下、「ＭＩＭ型」と記す。）等が知られ
ている。表面伝導型電子放出素子型の例としては、Ｍ．
Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６５）等に
開示されたものや後述する他の例がある。表面伝導型電
子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に膜面
に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる。こ
の表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等
によるＳｎＯ２薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍ
ｓ，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２
薄膜によるもの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．
Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣ
ｏｎｆ．，５１９（１９７５）］、カーボン薄膜による
もの［荒木久他：真空、第２６巻、第１号、２２頁
（１９８３）］等が報告されている。これらの表面伝導
型電子放出素子の典型的な例として前述のＭ．ハートウ
ェルの素子構成を図１７に模式的に示す。同図において
００１は基板である。００４は導電性薄膜で、Ｈ型形状
のパターンにスパッタで形成された金属酸化物薄膜等か
らなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理に
より電子放出部００５が形成される。尚、図中の素子電
極間隔Ｌ１は０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は０．１ｍｍで設定
されている。従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜００４を予め
通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出
部００５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フ
ォーミングとは前記導電性薄膜００４両端に直流電圧あ
るいは非常にゆっくりとした昇電圧を印加通電し、導電
性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気
的に高抵抗な状態にした電子放出部００５を形成するこ
とである。尚、電子放出部００５は導電性薄膜００４の
一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われ
る。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放
出素子は、上述導電性薄膜００４に電圧を印加し、素子
に電流を流すことにより上述の電子放出部００５より電
子を放出せしめるものである。

【０００３】またＦＥ型の例としては、例えばＷ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｒａｎ”ＦｉｅｌｄＥｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
はＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ”ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄ
ｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍ
ｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）等が知られて
いる。ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図１０に
前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ（ＵＳＰ３４５３４７８）
らによる素子の断面図を示す。同図において６０１は電
子源基板で６０２は導電性材料によるエミッタ配線、６
０５はエミッタコーン、６０３は絶縁層、６０４はゲー
ト電極である。本素子はエミッタコーン６０５とゲート
電極６０４の間に適宜の電圧を印加することにより、エ
ミッタコーン６０５の先端部より電界放出を起こさせる
ものである。また、ＦＥ型の他の素子構成として図１０
のような積層構造ではなく、基板上の基板平面とほぼ平
行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【０００４】またＭＩＭ型の例としては、例えばＣ．
Ａ．Ｍｅａｄ，”ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅ
ｌ−ＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示さ
れたものが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的
な例を図１１に示す。同図は断面図であり、図１１にお
いて７０１は電子源基板で、７０２は金属よりなる下電
極、７０３は厚さ１００オングストローム程度の薄い絶
縁層、７０４は厚さ８０〜３００オングストローム程度
の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上
電極７０４と下電極７０２の間に適宜の電圧を印加する
ことにより、上電極７０４の表面より電子放出をおこさ
せるものである。

【０００５】上述の冷陰極電子放出素子は、熱陰極電子
放出素子と比較して低温で電子放出を得ることができる
ため加熱用ヒーターを必要としない。したがって熱陰極
電子放出素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作
成可能である。また基板上に多数の素子を高い密度で配
置しても、電子源基板の熱溶融などの問題が発生しにく
い。また、熱陰極電子放出素子がヒーターの加熱により
動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極電子
放出素子の場合には応答速度が速いという利点もある。

【０００６】このため、冷陰極電子放出素子を応用する
ための研究が盛んに行われてきている。例えば、表面伝
導型電子放出素子は、冷陰極電子放出素子の中でも特に
構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわた
り多数の素子を形成できる利点がある。

【０００７】また、表面伝導型電子放出素子の応用につ
いては、例えば、画像表示装置、画像記録装置等の画像
表示装置や荷電ビーム源、等が研究されている。特に画
像表示装置への応用としては表面伝導型電子放出素子と
電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせ
て用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型電
子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装
置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性
が期待されている。例えば近年普及してきた液晶表示装
置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必
要としない点や、視野角が広い点が優れているといえ
る。

【０００８】また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例
として、例えば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報告された平
板型表示装置が知られている［Ｒ．Ｍｅｙｅｒ”Ｒｅｃ
ｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎＭｉｃｒｏｔ
ｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴＩ”，Ｔｅｃ
ｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎｔ．Ｖａｃｕｕ
ｍＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓＣｏｎｆ．，
Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１９９１）］したがって、複数の電子放出素子を配線したマルチ電子
源はいろいろな応用可能性があり、例えば画像情報に応
じた電気信号を適宜印加すれば、画像表示装置用の電子
源として好適に用いることができる。

【０００９】前記、電子源を用いた画像表示装置におい
ては、真空雰囲気を維持する外囲器、電子を放出させる
ための電子源とその駆動回路、電子の衝突により発光す
る蛍光体等の画像形成部材、電子を画像形成部材に向け
て加速するための加速電極および高圧電源が必要であ
る。また平面型画像表示装置の、耐大気圧構造体として
支持柱（スペーサ）を用いる場合もある。

【００１０】しかし、真空雰囲気内にガス等が残留する
と、使用時に残留ガス等が電離され、その正イオンが上
記加速電極により電子源側に飛翔し、電子放出素子に衝
突し、特に電子放出部を劣化させてしまうという問題が
生じる場合がある。そこで、上記正イオン等の荷電粒子
が電子放出素子に直接衝突しないように、電子放出素子
が形成された基板から絶縁性の支持体で所定距離だけ離
し、該電子放出素子の電子放出部を覆うように、電子通
過孔を有する電極板を配置することで電子源を保護し、
電子源の高寿命化をはかる場合がある（特開昭５２−１
２１４５４又は、特開平７−２３５２５７）。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この電極板
にたわみやうねりがあると、電界分布が不均一になり電
子放出素子から放出された電子の軌道が変化してしまう
ため、電極板の取付に当たっては、接着時のたわみ、う
ねり等を排除した上、高さ、位置共に高精度に行う必要
がある。また、前述したような耐大気圧構造としての支
持柱（スペーサ）を必要とする場合、そのスペーサを絶
縁性の支持体の上に取り付けられた電極板の上に固定す
る場合もあるので、その該電極板は絶縁性支持体を土台
として形状変化の無い、高精度で頑強な固定が必要とさ
れる。しかしながら従来の製造方法では、支持体を接着
剤で形成し、電子源基板からの支持と固定を同時に行っ
ていたため、接着剤の厚みむらによって電極板の高精度
の位置決めおよび固定がなされないという問題があっ
た。

【００１２】本発明は、上記の問題点を解決すべくなさ
れたものであり、電子源基板と電極板との間隔むらがな
く、均一で高精度な固定を行うことによって、表示品質
が高く、同時にスペーサを強固に固定することで十分な
耐大気圧構造を有する画像表示装置の製造方法を提供す
ることを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】即ち本発明は、電子放出
素子が形成された電子源基板と、該電子源基板と対向し
て配置され、前記電子放出素子から放出される電子線の
照射により画像が形成される画像形成部材が形成されて
いるフェースプレート基板と、前記電子源基板と前記フ
ェースプレート基板の間の周囲にある支持枠と、前記電
子源基板上に形成された支持体によって該電子源基板か
ら所定の距離を保って支持される電極板とを具備する画
像表示装置の製造方法において、前記支持体を形成した
後に、前記電極板を前記電子源基板に接着して所定の距
離に固定することを特徴とする画像表示装置の製造方法
に関する。

【００１４】前記電極板は、電子透過孔を有する板状の
導電体を用いることが好ましく、前記電子放出素子は表
面伝導型電子放出素子であることが好ましい。

【００１５】本発明では、支持体の形成と電極板の固定
を別個の工程で行う。そうすると、支持体の形成と電極
板の固定を接着剤（フリット等）で同時に行う場合と異
なり、最初に高さの均一な支持体が形成されるので、次
に柔らかい接着剤（フリットガラス等）を用いてもこの
支持体が基板からの距離を規定するため、電極板と基板
との距離を均一に保つことができる。このため、電極板
のたわみやうねりによる電界分布への影響を極めて小さ
くすることができる。また、スペーサを使用する場合
も、電極板の高さが均一であるので、精度よく確実にス
ペーサの固定ができるので、十分な耐大気圧構造とする
ことができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下図面を参照しながら本発明を
説明する。図１は、本発明の画像表示装置の一例を示す
模式図である。尚、ここでは表面伝導型電子放出素子を
用いた例について説明する。

【００１７】図１において、００１は基板、００２及び
００３は素子電極でそれぞれ後述するＸ、Ｙ方向配線と
接続している。００４は電子放出部を含む薄膜であり素
子電極００２、００３と電気的に接続している。７３は
Ｙ方向配線、７２はＸ方向配線であり、１１の絶縁膜に
より絶縁されている。Ｙ方向配線７３、Ｘ方向配線７
２、絶縁膜１１の膜厚は数μｍ〜数十μｍの範囲であ
る。１４は電極板であり、電子放出素子の電子放出部、
すなわち電子放出部を含む薄膜上に、電子放出部を覆う
ように形成されている。この材料としては銅、ニッケル
等の金属材料および合金が望ましいが、絶縁体表面を導
体でコーティングした部材を用いることも可能である。
電極板の厚みは数十μｍ〜数百μｍのものが通常用いら
れる。１９は電子開口部であり、電子放出部より放出さ
れた電子が通過する開口部が形成されている。

【００１８】この開口部の形状及びサイズに関しては画
像表示装置の形態に合わせて最適な形状を用いることが
でき、矩形だけでなく円形、楕円形状、多角形等の形態
をとることができる。また、開口部の大きさについても
電子放出素子から放出された電子ビームのビーム径等を
考慮し、最適な値を選ぶことができる。

【００１９】１３は支持体である。この支持体の高さ
（電子源基板からの距離）は画像表示装置の形態に合わ
せて最適な値をとることができる。好ましくは数十μｍ
〜数百μｍの範囲である。この支持体の材料は、後の工
程で電極板を固定する際に支持体がつぶれたり、変形し
ないようなものであれば特に制限は無く、例えば絶縁ペ
ーストをスクリーン印刷等により塗布した後、焼成して
形成することができる。また、支持体は、電子放出素子
近傍に配置されるので放出電子等でチャージアップしな
い様に、所望の導電性を持たせるようにしてもよい。

【００２０】２２は電極板１４と支持体１３を固定する
ための接着材である。接着材としては接着強度、耐熱
性、使用温度、脱ガス性、塗布方法等を考慮し選択され
主にフリットガラスが用いられる。ガラスフリット等の
溶融性の接着剤を用いる場合は、支持体の軟化温度より
低いものを用いるのが好ましい。

【００２１】図２にしたがって本発明の画像表示装置の
製造方法を詳細に説明する。まず、良く洗浄された基板
００１上にフォトリソグラフィー法、印刷法等によっ
て、素子電極００２、００３からなる素子電極を形成す
る。本電極は後述の導電性薄膜と配線の電気的接触を良
好にするために設けられるものである。通常電子放出部
を含む薄膜は配線用の導体層と比べて著しく薄い膜であ
るため、濡れ性、段差保持性等の問題を回避するために
設けられているものである。したがってスパッタリング
法等により配線用の導体層を薄膜にて構成する場合は、
素子電極の形成は必ずしも個別に行う必要はなく、配線
導体と同時に形成することが可能である。電極の形成方
法としては、真空蒸着法、スパッタリング法、プラズマ
ＣＶＤ法等の真空系を用いる方法やビヒクルに金属成分
およびガラス成分を混合した厚膜ペーストを印刷、焼成
することにより形成する厚膜印刷法がある。

【００２２】次にＹ方向配線７３、絶縁膜１１、Ｘ方向
配線７２をマトリックス状に形成する。これらの配線は
電気抵抗を低減した方が有利であるため、膜厚を厚く形
成できる厚膜印刷法を用いるのが好適である。このた
め、スクリーン印刷法で導電性ペーストを用い、配線を
形成することが好ましい。このとき各素子電極と各配線
を接続させる。また、絶縁膜としては、絶縁性向上のた
め多層に形成するほうがよい。

【００２３】次に導電性薄膜００４を形成し、必要なら
ばその後ホトリソグラフィー等によってパターニングを
おこなうことで導電性薄膜００４を形成する。（図２
（ａ））。次に、このように完成した電子源基板７１を
用いて、図２（ｂ）のように支持体１３を形成する。こ
の支持体は表示の妨げにならないようにＸ方向配線上に
形成するのが好ましい。この支持体形成のパターンは、
電極板と直接接して電子源基板からの高さを規定する部
分があればよく、特に限定されるものではないが、図２
（ｂ）のようにＸ方向配線上に接着剤を形成する場所残
しておくか、または接着剤を収納する溝等を合わせ持つ
形状が好ましい。また、支持体は絶縁ペーストを用いた
スクリーン印刷法等により形成することができる。また
電子源基板全面にわたり高精度の均一性を必要とする場
合、この支持体形成後にその頭頂を研磨して均一な高さ
に揃える方法もとることができる。

【００２４】次に、基板上のＸ方向配線上で、支持体１
３が形成されていない部分に接着材を塗布充填する（図
２（ｃ））。塗布方法は印刷法、ディスペンサーによる
塗布等、特に限定されるものではなく、接着材を所望の
量だけ塗布、形成できればよい。また、接着材の塗布
は、支持体間全てに行う必要はなく、接着強度が取れれ
ば良い。また特に接着材としてフリットガラスを用いた
場合、ペースト状での塗布の後、乾燥、仮焼成を順次行
う。仮焼成はフリットガラスをペーストとして用いた場
合の溶剤及びバインダーを焼成させるために行われるも
のであり、３００〜４００℃の温度で通常行う。

【００２５】次に支持体１３の上に、レーザーあるいは
エッチング等による微細穴あけ加工、あるいは電鋳等に
より形成された電子通過用開口部を有している電極板１
４をのせ、電子源基板７１と電極板１４を位置合わせし
た後、電極板全面にわたって均一に圧力をかけ接着を行
う（図２（ｄ））。接着剤によって接着時の処理は異な
るが、例えばフリットガラスを用いた場合４００〜５０
０℃の焼成を行う。

【００２６】上記の様に、電子源基板上に電極板を形成
した電子源を画像表示装置に適用した場合について図３
を用いて説明する。図中００１は基板であり、００５は
電子放出部、１３は支持体、１４は電極板である。また
８６はフェースプレート、８４は蛍光体、８５はメタル
バックである。電子源基板とフェースプレートを支持枠
８２を挟んで対向配置させ、内部を真空にすることによ
り、画像表示装置が形成できる。図示していない駆動回
路を用いて電子放出素子を駆動させると、電子放出部１
５より電子が放出され、電子開口部を通りフェースプレ
ートに到達し蛍光体を発光させることで画像を表示でき
る。メタルバックには電子を加速させるために数ｋＶの
電圧がかけられる。尚、本発明の電極板に所望の電位を
印加することで、グリッドとしての機能をもたせること
も可能である。

【００２７】本発明では、特に電子放出部を覆うように
電極板を形成することにより、正イオンから電子放出素
子を保護することができる。本発明に用いることのでき
る表面伝導型電子放出素子の基本的な構成には大別し
て、平面型及び垂直型の２つがあるが、平面型表面伝導
型電子放出素子の場合、図３のように電子が放物線の軌
跡を描き、電子放出部の上を電極板で効果的に覆うこと
が可能となるので特に好ましい。

【００２８】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図６は、平面型表面伝導型電子放出素子
の構成を示す模式図であり、図６（ａ）は平面図、図６
（ｂ）は断面図である。図６において００１は基板、０
０２と００３は素子電極、００４は導電性薄膜、００５
は電子放出部である。基板００１としては、石英ガラ
ス、Ｎａ等の不純物含有量を低減させたガラス、青板ガ
ラス、スパッタ法等によりＳｉＯ２を堆積させたガラス
基板及びアルミナ等のセラミックス基板等を用いること
ができる。対向する素子電極００２、００３の材料とし
ては、一般的な導電材料を用いることができ、Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属或は合金及びＰｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ
２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から
構成される印刷導体、Ｉｎ２Ｏ３−ＳｎＯ２等の透明導
電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から選択す
ることができる。素子電極間隔Ｌ１、素子電極長さＷ
２、導電性薄膜００４の形状等は、応用される形態等を
考慮して、設計される。素子電極間隔Ｌ１は、好ましく
は数千オングストロームから数百マイクロメートルの範
囲であり、より好ましくは素子電極間に印加する電圧等
を考慮して１マイクロメートルから１００マイクロメー
トルの範囲である。素子電極長さＷ２は、電極の抵抗
値、電子放出特性を考慮して、数マイクロメートルから
数百マイクロメートルの範囲である。素子電極００２，
００３の膜厚ｄは、１００オングストロームから１マイ
クロメートルの範囲である。なお、図６に示した構成だ
けでなく、基板００１上に、導電性薄膜００４、対向す
る素子電極００２、００３の順に積層した構成とするこ
ともできる。

【００２９】導電性薄膜００４には良好な電子放出特性
を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるの
が好ましい。その膜厚は素子電極３０２，３０３へのス
テップカバレージ、素子電極００２、００３間の抵抗値
及び後述するフォーミング条件等を考慮して適宜設定さ
れるが、通常は数オングストロームから数千オングスト
ロームの範囲とするのが好ましく、より好ましくは１０
オングストロームより５００オングストロームの範囲と
するのがよい。その抵抗値は、Ｒｓが１０２から１０７
Ωの値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さが
ｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたとき
に現れる値で、薄膜材料の抵抗率をρとするとＲｓ＝ρ
／ｔで表される。本願明細書において、フォーミング処
理について通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミ
ング処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生
じさせて高抵抗状態を形成する方法であればいかなる方
法でもよい。

【００３０】導電性薄膜００４を構成する材料は、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等の金属、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３等の酸
化物、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ
４，ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，Ｔ
ａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中
から適宜選択される。

【００３１】ここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数オングストロームから１マイク
ロメートルの範囲、好ましくは１０オングストロームか
ら２００オングストロームの範囲である。

【００３２】電子放出部００５は、導電性薄膜００４の
一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性
薄膜００４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォー
ミング等の手法等に依存したものとなる。電子放出部０
０５の内部には、１０００オングストローム以下の粒径
の導電性微粒子を含む場合もある。この導電性微粒子
は、導電性薄膜００４を構成する材料の元素の一部、あ
るいは全ての元素を含有するものとなる。電子放出部０
０５及びその近傍の導電性薄膜００４には、炭素あるい
は炭素化合物を含む場合もある。

【００３３】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図５は、本発明の垂直型表面伝導型電子
放出素子の一例を示す模式図である。

【００３４】図５においては、図６において示した部位
と同じ部位には図６に付した符号と同一の符号を付して
いる。２１は段差形成部である。基板００１、素子電極
００２及び００３、導電性薄膜００４、電子放出部００
５は、前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と
同様の材料で構成することができる。段差形成部２１
は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳ
ｉＯ２等の絶縁性材料で構成することができる。段差形
成部２１の膜厚は、先に述べた平面型表面伝導型電子放
出素子の素子電極間隔Ｌ１に対応し、数千オングストロ
ームから数十マイクロメートルの範囲とすることができ
る。この膜厚は、段差形成部の製法及び素子電極間に印
加する電圧等を考慮して設定されるが、数百オングスト
ロームから数マイクロメートルの範囲が好ましい。

【００３５】導電性薄膜００４は、素子電極００２及び
００３と段差形成部２１作成後に、該素子電極００２，
００３の上に積層される。電子放出部００５は、図５に
おいては、段差形成部２１に形成されているが、作成条
件、フォーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれ
に限られるものではない。

【００３６】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図７に模式的
に示す。

【００３７】以下、図６及び図７を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図７においても図６に示し
た部位と同じ部位には図６に付した符号と同一の符号を
付している。１）基板００１を洗剤、純水及び有機溶剤等を用いて十
分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極
材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー技術を用い
て基板００１上に素子電極００２，００３を形成する
（図７（ａ））。２）素子電極００２、００３を設けた基板００１に、有
機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成する。有機
金属溶液には、前述の導電性薄膜００４の材料の金属を
主元素とする有機金属化合物の溶液を用いることができ
る。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッ
チング等によりパターニングし、導電性薄膜００４を形
成する（図７（ｂ））。ここでは、有機金属溶液の塗布
法を挙げて説明したが、導電性薄膜００４の形成法はこ
れに限られるものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化
学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピン
ナー法等を用いることもできる。３）続いて、フォーミング処理を施す。このフォーミン
グ処理方法の一例として通電処理による方法を説明す
る。素子電極００２、００３間に、不図示の電源を用い
て、通電を行うと、導電性薄膜００４の部位に、構造の
変化した電子放出部００５が形成される（図７
（ｃ））。通電フォーミングによれば導電性薄膜００４
に局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した部
位が形成される。該部位が電子放出部００５となる。通
電フォーミングの電圧波形の例を図８に示す。

【００３８】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
にはパルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印加
する図８ａに示した手法とパルス波高値を増加させなが
ら、電圧パルスを印加する図８ｂに示した手法がある。

【００３９】図８ａにおけるＴ１及びＴ２は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１マイクロ秒
〜１０ミリ秒、Ｔ２は１０マイクロ秒〜１００ミリ秒の
範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォーミング
時のピーク電圧）は、表面伝導型電子放出素子形態に応
じて適宜選択される。このような条件のもと、例えば、
数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波
に限定されるものではなく、矩形波等所望の波形を採用
することができる。

【００４０】図８ｂにおけるＴ１及びＴ２は、図８ａに
示したのと同様とすることができる。三角波の波高値
（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１
Ｖステップ程度ずつ増加させることができる。通電フォ
ーミング処理の終了は、パルス間隔Ｔ２中に、導電性薄
膜を局所的に破壊、変形しない程度の電圧を印加し、電
流を測定して検知することができる。例えば０．１Ｖ程
度の電圧印加により流れる素子電流を測定し、抵抗値を
求めて、１Ｍオーム以上の抵抗を示したとき、通電フォ
ーミングを終了させる。

【００４１】４）フォーミングを終えた素子には活性化
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する。活
性化処理は、例えば有機物質のガスを含有する雰囲気下
で、通電フォーミングと同様に、パルスの印加を繰り返
すことで行うことができる。この雰囲気は、例えば油拡
散ポンプやロータリーポンプ等を用いて真空容器内を排
気した場合に雰囲気内に残留する有機ガスを利用して形
成することができる他、イオンポンプ等により一旦十分
に排気した真空中に適当な有機物質のガスを導入するこ
とによっても得られる。このときの好ましい有機物質の
ガス圧は、前述の応用の形態、真空容器の形状や、有機
物質の種類等により異なるため場合に応じ適宜設定され
る。適当な有機物質としては、アルカン、アルケン、ア
ルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコ
ール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノー
ル、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類等を挙げるこ
とができ、具体的には、メタン、エタン、プロパン等Ｃ
ｎＨ２ｎ＋２で表される飽和炭化水素、エチレン、プロ
ピレン等ＣｎＨ２ｎ等の組成式で表される不飽和炭化水
素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、ホ
ルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチル
エチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノー
ル、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。この処
理により雰囲気中に存在する有機物質から炭素あるいは
炭素化合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電流
Ｉｅが、著しく変化する。活性化工程の終了判定は、素
子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら行う。なおパ
ルス幅、パルス間隔、パルス波高値等は適宜設定され
る。

【００４２】炭素あるいは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ
（Highly Oriented Pyrolytic Graphite），ＰＧ(Pyrol
ytic Graphite ），ＧＣ（Glassy Carbon)等のグラファ
イトが挙げられる（ＨＯＰＧはほぼ完全な結晶構造をも
つグラファイト、ＰＧは結晶粒が２００オングストロー
ム程度で結晶構造がやや乱れたグラファイト、ＧＣは結
晶粒が２０オングストローム程度で結晶構造の乱れがさ
らに大きくなったものを指す。）、非晶質カーボン（ア
モルファスカーボン及びアモルファスカーボンと前記グ
ラファイトの微結晶の混合物を含むカーボン）であり、
その膜厚は５００オングストローム以下にするのが好ま
しく、３００オングストローム以下であればより好まし
い。

【００４３】５）活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、１×１０−８ｔｏｒｒ以
下、望ましくは１×１０−１０ｔｏｒｒ以下で行うのが
よい。真空容器内の圧力は、１０−６．５〜１０−７ｔ
ｏｒｒが好ましく、特に１×１０−８ｔｏｒｒ以下が好
ましい。真空容器を排気する真空排気装置は、装置から
発生するオイルが素子の特性に影響を与えないように、
オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具体的
にはソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装
置を挙げることができる。さらに真空容器内を排気する
ときには、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や電子
放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくするの
が好ましい。このときの加熱した状態での真空排気条件
は、８０〜２００℃で５時間以上が望ましいが、特にこ
の条件に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、
電子放出素子の構成等の諸条件により変化する。なお、
上記有機物質の分圧測定は質量分析装置により質量数が
１０〜２００の炭素と水素を主成分とする有機分子の分
圧を測定し、それらの分圧を積算することにより求め
る。

【００４４】安定化工程を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが安定する。電子放出素子の配列については種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列
方向と呼ぶ）で該電子放出素子の上方に配した制御電極
（グリッドとも呼ぶ。本発明の支持体により支持される
電極板を制御電極として用いることができる。）によ
り、電子放出素子から電子を制御駆動するはしご状配置
のものがある。これとは別に、電子放出素子をＸ方向及
びＹ方向に行列状に複数個配し、同じ行に配された複数
の電子放出素子の電極の一方を、Ｘ方向の配線に共通に
接続し、同じ列に配された複数の電子放出素子の電極の
他方を、Ｙ方向の配線に共通に接続するものが挙げられ
る。このようなものは所謂単純マトリックス配置であ
る。

【００４５】まず単純マトリックス配置について以下に
詳述する。本発明の電子放出素子を複数個マトリックス
状に配して得られる電子源基板について、図９を用いて
説明する。図９において、７１は基板、７２はＸ方向配
線、７３はＹ方向配線である。７４は表面伝導型電子放
出素子、７５は結線である。なお、表面伝導型電子放出
素子７４は、前述した平面型あるいは垂直型のどちらで
あってもよい。

【００４６】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，・・・・，Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成す
ることができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計さ
れる。Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・，Ｄ
ｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形
成される。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向
配線７３との間には、不図示の層間絶縁層が設けられて
おり、両者を電気的に分離している（ｍ，ｎは共に正の
整数）。

【００４７】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ２等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の
全面あるいは一部に所望の形状で形成され、特にＸ方向
配線７２とＹ方向配線７３の交差部の電位差に耐え得る
ように膜厚、材料、製法が設定される。Ｘ方向配線７２
とＹ方向配線７３は、それぞれ外部端子として引き出さ
れる。

【００４８】表面伝導型放出素子７４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方
向配線７３と導電性金属等からなる結線７５によって電
気的に接続されている。

【００４９】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００５０】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子７４の行を、選択するための走査信号
を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Ｙ方向配線７３にはＹ方向に配列した表面伝導型放
出素子７４の各列を入力信号に応じて、変調するための
不図示の変調信号発生手段が接続されている。各電子放
出素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される
走査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００５１】上記構成において、単純なマトリックス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００５２】このような単純マトリックス配置の電子源
を形成した電子源基板に、本発明により電極板をとりつ
けた画像表示装置について、図１、図３、図１２、図１
３及び図１４を用いて説明する。図１２は画像表示装置
の表示パネルの一例を示す模式図であり、この図では画
像表示装置の説明を簡略化するため、図１、図２の支持
体、電極板を図示していない。図１３は、図１２の画像
表示装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１４は
ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆
動回路の一例を示すブロック図である。

【００５３】図１２において７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８１は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
とメタルバック８５が形成されたフェースプレートであ
る。８２は、支持枠でありこの支持枠にはリアプレー
ト、フェースプレートがフリットガラス等を用いて接続
されている。８８は外囲器であり、例えば大気中あるい
は窒素中で４００〜５００℃の温度範囲で１０分以上焼
成され、封着される。

【００５４】７４は、図５における電子放出部に相当す
る。７２、７３は、表面伝導型電子放出素子の一対の素
子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。

【００５５】外囲器８８は、上述のごとく、フェースプ
レート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
る。リアプレートは主として電子源基板７１の強度を補
強する目的で設けられるため、電子源基板自体が十分な
強度を持つ場合は別体のリアプレートは不要とすること
ができる。従って、電子源基板に直接支持枠を封着し、
フェースプレート、支持枠および電子源基板で外囲器を
構成しても良い。また、フェースプレートとリアプレー
ト間にスペーサ（耐大気圧支持部材）を設置して大気圧
に対して十分な強度を持つ外囲器を構成することもでき
る。

【００５６】図１３は、図１２のフェースプレートに形
成された蛍光膜を示す模式図である。蛍光膜８４はモノ
クロームの場合は蛍光体のみから構成することができ
る。カラーの蛍光膜の場合は蛍光体の配列によりブラッ
クストライプあるいはブラックマトリックス等と呼ばれ
る黒色部材９１と蛍光体９２とから構成することができ
る。ブラックストライプ、ブラックマトリックスを設け
る目的は、カラー表示の場合、必要となる三原色蛍光体
の各蛍光体９２間の塗り分け部を黒くすることで混色等
を目立たなくすることと、外光反射によるコントラスト
の低下を抑制することにある。

【００５７】図１２に示したガラス基板８３に蛍光体を
塗布する方法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱
法、印刷法等が採用できる。蛍光膜８４の内面側には、
通常メタルバック８５が設けられる。メタルバックを設
ける目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェー
スプレート８６側へ鏡面反射させることにより輝度を向
上させること、電子ビーム加速電圧を印加するための電
極として作用させること、外囲器内で発生した負イオン
の衝突によるダメージから蛍光体を保護すること等であ
る。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表
面の平滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれ
る。）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積さ
せることで作製できる。

【００５８】フェースプレート８６には、さらに蛍光膜
８４の導電性を高めるために、蛍光膜の外側（ガラス基
板８３側）に透明電極を設けても良い。

【００５９】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００６０】図１２に示した画像表示装置は、例えば以
下のようにして製造される。外囲器８８は、前述の安定
化工程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソ
ープションポンプ等のオイルを使用しない排気装置によ
り不図示の排気管を通じて排気し、１×１０−７ｔｏｒ
ｒ程度の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした
後、封止される。外囲器８８の封止後の真空度を維持す
るために、ゲッター処理を行うこともできる。これは、
外囲器８８の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加
熱あるいは高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器８
８内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加
熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂ
ａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例え
ば１×１０−５乃至は１×１０−７ｔｏｒｒの真空度を
維持するものである。

【００６１】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図１４を用いて説明する。図１４におい
て、１０１は表示パネル、１０２は走査回路、１０３は
制御回路、１０４はシフトレジスタである。１０５はラ
インメモリ、１０６は同期信号分離回路、１０７は変調
信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。

【００６２】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子Ｈｖ
を介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘ１
乃至Ｄｏｘｍには、表示パネル内に設けられている電子
源、すなわち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリックス配線さ
れた表面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順
次駆動するための走査信号が印加される。

【００６３】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の
各素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印
加される。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例
えば１０ｋ［Ｖ］の直流電圧が供給されるが、これは表
面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光
体を励起するのに十分なエネルギーを付与するための加
速電圧である。

【００６４】走査回路１０２について説明する。同回路
は、内部にＭ個のスイッチング素子を備えたもので（図
中、Ｓ１乃至Ｓｍで模式的に示している）ある。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０
［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表
示パネル１０１の端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電気的に
接続される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて
動作するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチン
グ素子を組み合わせることにより構成することができ
る。

【００６５】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。

【００６６】制御回路１０３は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同期信
号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎ及びＴｓｆｔ及びＴｍ
ｒｙの各制御信号を発生する。

【００６７】同期信号分離回路１０６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信
号分離回路１０６により分離された同期信号は、垂直同
期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜
上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号から
分離された画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【００６８】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて
動作する。（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレ
ジスタ１０４のシフトクロックであるということもでき
る）。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分
（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当）のデータ
は、Ｉｄｌ乃至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１０４より出力される。

【００６９】ラインメモリ１０５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜Ｉｄｌ乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶
された内容は、Ｉ’ｄｌ乃至Ｉ’ｄｎとして出力され、
変調信号発生器１０７に入力される。

【００７０】変調信号発生器１０７は、画像データＩ’
ｄｌ乃至Ｉ’ｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素
子の各々を適切に駆動変調するための信号源であり、そ
の出力信号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示
パネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【００７１】本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対
して以下の基本特性を有している。すなわち、電子放出
には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電
圧を印加されたときのみ電子放出が生じる。電子放出し
きい値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化
に応じて放出電流も変化する。このことから、本素子に
パルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出しきい
値以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子
放出しきい値以上の電圧を印加する場合には電子ビーム
が出力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させ
ることにより出力電子ビームの強度を制御することが可
能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることによ
り出力される電子ビームの電荷の総量を制御することが
可能である。したがって、入力信号に応じて、電子放出
素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅
変調方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際
しては、変調信号発生器１０７として、一定長さの電圧
パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルス
の波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いる
ことができる。

【００７２】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１０７として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。

【００７３】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号式のもの
をも採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や
記憶が所定の速度で行われればよいからである。

【００７４】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これには１０６の出力部にＡ／Ｄ変
換器を設ければよい。これに関連してラインメモリ１０
５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、
変調信号発生器１０７に用いられる回路が若干異なった
ものとなる。すなわち、デジタル信号を用いた電圧変調
方式の場合、変調信号発生器１０７には、例えばＤ／Ａ
変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付加する。
パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１０７には、
例えば高速の発振器及び発振器の出力する波数を計数す
る計数器（カウンタ）及び計数器の出力値と前記メモリ
の出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合わ
せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパ
ルス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放出素子の
駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加するこ
ともできる。

【００７５】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１０７には、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用
でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【００７６】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧
を印加することにより、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈ
ｖを介してメタルバック８５、あるいは透明電極（不図
示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜８４に衝突し、発光が生じて画像が形
成される。

【００７７】ここで述べた画像表示装置の構成例は一例
であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能
である。入力信号については、ＮＴＳＣ方式を挙げたが
入力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ，ＳＥ
ＣＡＭ方式等や、これよりも多数の走査線からなるＴＶ
信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位Ｔ
Ｖ）方式をも採用できる。

【００７８】次に、本発明をはしご型配置の電子源及び
画像表示装置について適用した場合について図１５及び
図１６を用いて説明する。

【００７９】図１５は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１５において、１１０は電子基
板、１１１は電子放出素子である。１１２、Ｄｘ１〜Ｄ
ｘ１０は、電子放出素子１１１に接続する共通配線であ
る。電子放出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に
並列に複数個配されている（これを素子行と呼ぶ）。こ
の素子行が複数個配されて、電子源を構成している。各
素子行の共通配線間に駆動電圧を印加することで、各素
子行を独立に駆動させることができる。すなわち、電子
ビームを放出させたい素子行には、電子放出しきい値以
上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行には、電子
放出しきい値以下の電圧を印加する。各素子行間の共通
配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤｘ２，Ｄｘ３を同一配
線とすることもできる。

【００８０】図１６は、はしご型配置の電子源を備えた
画像表示装置におけるパネルの構造の一例を示す模式図
である。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過す
るための空孔、１２２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・Ｄ
ｏｘｍよりなる容器外端子である。１２３は、グリッド
電極１２０と接続されたＧ１，Ｇ２，・・・・，Ｇｎか
らなる容器外端子、１１０は各素子行間の共通配線を同
一配線とした電子源基板である。図１６においては、図
１２、図１５に示した部位と同じ部位には、これらの図
に付したのと同一の符号を付している。ここに示した画
像表示装置と、図１２に示した単純マトリックス配置の
画像表示装置の大きな違いは、電子源基板１１０とフェ
ースプレート８６の間にグリッド電極１２０を備えてい
るか否かである。

【００８１】図１５においては、基板１１０とフェース
プレート８６の間には、グリッド電極１２０が設けられ
ている。グリッド電極１２０は、表面伝導型電子放出素
子から放出された電子ビームを変調するものであり、は
しご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状
の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応し
て１個ずつ円形の開口１２１が設けられている。グリッ
ドの形状や設置位置は図１５に示したものに限定される
ものではない。例えば、開口としてメッシュ状に多数の
通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導型電子
放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【００８２】本発明よって製造される電極板は、電子源
基板から均一な高さで固定できるので上記のグリッド電
極としても好適に使用できる。

【００８３】容器外端子１２２及びグリッド容器外端子
１２３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【００８４】本例の画像表示装置では素子行を１列ずつ
順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極列
に画像の１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。本発明の画像表
示装置は、テレビジョンン放送の表示装置、テレビ会議
システムやコンピュータ等の表示装置の他、感光性ドラ
ム等を用いて構成された光プリンターとしての画像表示
装置としても用いることができる。

【００８５】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明を説明するが、
本発明はこれら実施例に限定されるものではない。

【００８６】（実施例１）図２に示した手順で図１に示
した構成を有する電子源基板を作製した。まず、良く洗
浄された青板ガラスよりなる基板００１にスパッタリン
グ法により金属薄膜を形成した後、フォトリソエッチン
グ法により素子電極００２、００３を形成した。材質は
厚さ５０ＡのＴｉを下引きとした厚さ１０００Ａ゜のＮ
ｉ薄膜であり、素子電極間隔は２μｍとした。

【００８７】次に素子電極００３と接続するようにＹ方
向配線７３を形成した。Ｙ方向配線７３は銀ペーストを
用い、スクリーン印刷法でパターン化した後、最高温度
５５０℃で１０分焼成したもので幅は１００μｍ、厚さ
１０μｍであった。次に絶縁膜１１をガラスを主成分と
するペーストで印刷後、最高温度５５０℃で１０分焼成
することで形成した。また、上下間の絶縁性を良くする
ために絶縁膜は２層刷りで形成し、印刷焼成後の膜厚は
３０μｍであった。次にＸ方向配線７２を絶縁膜１１上
に素子電極００２と接続するように形成した。形成方法
はＹ方向配線と同様な手段を用い、幅３００μｍ、厚さ
２０μｍであった。

【００８８】次にＰｄＯからなる薄膜を有機金属溶液の
塗布焼成により形成し、その後フォトリソグラフィー等
によってパターニングを行うことで導電性薄膜００４を
形成し電子源基板が完成する。次に絶縁性の支持体１３
を、Ｘ方向配線上にスクリーン印刷法を用いて図２に示
すパターンに絶縁ペーストを用いて塗布した後、焼成し
て形成した。スクリーン印刷は多層刷りを行い、幅は２
００μｍ、高さ１５０μｍの形状に仕上げた。電極板は
厚さ５０μｍのＣｕフィルムを電子開口部を長辺２２０
μｍ、短辺１１０μｍの長方形に加工したものを用い
た。

【００８９】電極板の固定は、絶縁性支持体の接着剤収
納溝に充填したフリットガラス２２で行った。フリット
ガラスは結晶性のフリットガラスをバインダーと混合し
たビークルと混ぜ作成したペーストとして用い、充填に
はディスペンサーを用いて行った。フリットガラスペー
ストは、充填後、乾燥、そして溶剤およびバインダーを
飛ばすための３００〜４００℃での焼成（仮焼成）を施
した。次に電極板を絶縁性支持体上にのせ、電極板が電
子放出部を覆い隠しかつ電子開口部を電子が通過できる
ように電子源基板と電極板を位置合わせを行った。位置
合わせを行った電子源基板と電極板はずれないように治
具により固定した後、電極板に均一に荷重を掛けながら
４５０〜５００℃で焼成し接着剤２２による電子源基板
と電極板の固定を完了した。このように電極板の固定に
際し、その土台となる絶縁性支持体上に間隔規定部分と
接着固定用部分である接着剤収納溝を設けた事で電極板
と電子源基板の高さを全面にわたって均一に精度良く、
そして確実に行うことができるようになった。

【００９０】（実施例２）電極板の固定部分である絶縁
性支持体と接着剤塗布部のパターンを図４（ａ）のよう
なパターンで形成した。それ以外は実施例１と同様な方
法で電子源基板を作製した。この結果、実施例１と同様
の効果を確認できた。

【００９１】（実施例３）電極板の固定部分である絶縁
性支持体と接着剤塗布部のパターンを図４（ａ）のよう
なパターンで形成した。それ以外は実施例１と同様な方
法で電子源基板を作製した。この結果、実施例１と同様
の効果を確認できた。

【００９２】（実施例４）次に実施例１に示した方法で
作製した電子源基板を用いて画像表示装置を構成した例
を、図３を用いて説明する。実施例１で作製したフォー
ミング前の表面伝導型電子放出素子を多数作製した電子
源基板３１の５ｍｍ上方に、蛍光面上にメタルバックを
形成したフェースプレート８６を支持枠８２を介し配置
し、フェースプレート、支持枠、電子源基板の接合部に
フリットガラスをペースト状とし塗布、乾燥し３００〜
４００℃で仮焼成を施した後、４００〜５００℃で焼成
することで封着した。蛍光膜８４はストライプ形状の黒
色部材（以下ブラックストライプ）上にスラリー法にて
蛍光体を塗布することで作製した。また蛍光膜上には通
常メタルバック８５が設けられる。メタルバックは蛍光
膜作製後、表面にフィルミング（平面化処理）を行い、
その上にＡｌを真空蒸着し、最後に焼成を行うことで作
製した。

【００９３】前述の封着に際しては、カラーの場合、Ｒ
ＧＢ各色の蛍光体と電子放出素子との対応が必要なため
高精度な位置合わせを行った。以上のように完成した容
器内の雰囲気を排気管（図示せず）を通し真空ポンプに
て排気し、十分な真空度に達した後、容器外まで引き出
したＸ方向配線及びＹ方向配線を通じ、電子放出素子の
素子電極間に電圧を印加し電子放出部形成用薄膜を通電
処理（フォーミング処理）することにより、電子放出部
を作成した。フォーミング処理の電圧波形は図８（ｂ）
に示す通りである。図８中Ｔ１およびＴ２は電圧波形の
パルス幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ｍ
ｓ、Ｔ２を１０ｍｓとし、三角波の波高値（フォーミン
グ時のピーク電圧）は１４Ｖとし、フォーミング処理は
約１×１０−６［Ｔｏｒｒ］の真空雰囲気中で６０秒行
った。

【００９４】次に１０−６［Ｔｏｒｒ］程度の真空度
で、排気管（図示せず）をガスバーナで熱する事で溶着
し外囲器の封止を行った。最後に封止後の容器内の真空
度を維持するために、ゲッター処理を行った。これは封
止を行う直前、或は封止後に抵抗加熱もしくは高周波加
熱等の加熱処理により画像表示装置内に配置したゲッタ
ー（図示せず）を加熱し、蒸着膜を形成処理させ、該蒸
着膜のガス吸着作用で真空度を維持させるものである。

【００９５】以上のように完成した本発明の画像表示装
置において、各表面伝導型電子放出素子には、Ｘ方向配
線、Ｙ方向配線を通じて、走査信号及び変調信号を信号
発生手段により各々印加することにより電子放出させ、
メタルバックに５ｋＶ以上の高圧を印加し、電子ビーム
を加速して、蛍光膜に衝突させ、励起、発光させる事で
画像を表示した。なお電極板は不図示の配線手段により
１５０Ｖ電位に維持され、電界の乱れが生じないように
した。このように本発明により作製された画像表示装置
は、以上のように高精度で均一に電極板が固定されてお
り、荷電粒子による電子放出素子へのダメージを防ぐこ
とができ、高寿命化、高画質化を実現できた。

【００９６】

【発明の効果】本発明によれば、電極板を、電子源基板
との間隔むらがなく、均一で高精度な固定を行うことが
できる。従って、電子放出素子へのダメージを防いで画
像表示装置の高寿命化を図りながら、高画質化を達成す
ることができる。また、電極板上にスペーサを強固に固
定できるので、十分な耐大気圧構造を有する画像表示装
置の製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明により製造される電子源基板の斜視図

【図２】本発明の電子源基板の製造方法

【図３】本発明の画像表示装置の断面図

【図４】実施例２、実施例３に示される電極板支持体の
模式図

【図５】本発明に用いられる垂直型表面伝導型電子放出
素子の模式図

【図６】本発明に用いられる平面型表面伝導型電子放出
素子の模式図

【図７】本発明に用いられる平面型表面伝導型電子放出
素子の製造方法を示す模式図

【図８】本発明に用いられる平面型表面伝導型電子放出
素子の製造に際して採用できる通電フォーミング処理に
おける電圧波形の一例を示す模式図

【図９】本発明で製造されるマトリクス配置型の電子源
基板の一例を示す模式図

【図１０】従来のＦＥ型電子放出素子の模式的平面図

【図１１】従来のＭＩＭ型電子放出素子の断面図

【図１２】本発明で製造される画像表示装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図

【図１３】蛍光膜の一例を示す模式図

【図１４】画像表示装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて表示を行うための駆動回路の一例を示すブロック
図

【図１５】本発明で製造される梯子配置型電子源基板の
一例を示す模式図

【図１６】本発明で製造される画像表示装置の表示パネ
ルの一例を示す模式図

【図１７】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図

【符号の説明】

００１基板００２、００３素子電極００４導電性薄膜００５電子放出部１１絶縁層１３支持体１４電極板１９電子開口部２１段差形成部２２接着材７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子７５結線８１リヤプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色部材９２蛍光体１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器Ｖｘ、Ｖａ直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２Ｄｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放出素子を配線
するための共通配線１２０グリッド電極１２１電子が通過するための開孔１２２Ｄｏｘ１、Ｄｏｘ２、・・・Ｄｏｘｍよりな
る容器外端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子が形成された電子源基板
と、該電子源基板と対向して配置され、前記電子放出素
子から放出される電子線の照射により画像が形成される
画像形成部材が形成されているフェースプレート基板
と、前記電子源基板と前記フェースプレート基板の間の
周囲にある支持枠と、前記電子源基板上に形成された支
持体によって該電子源基板から所定の距離を保って支持
される電極板とを具備する画像表示装置の製造方法にお
いて、前記支持体を形成した後に、前記電極板を前記電子源基
板に接着して所定の距離に固定することを特徴とする画
像表示装置の製造方法。
【請求項２】前記電極板が電子透過孔を有する板状の
導電体を用いる請求項１記載の画像表示装置の製造方
法。
【請求項３】前記電子放出素子が表面伝導型電子放出
素子である請求項１または２に記載の画像表示装置の製
造方法。
【請求項４】前記表面伝導型電子放出素子が平面型表
面伝導型電子放出素子であることを特徴とする請求項３
記載の画像表示装置の製造方法。