JPH09293462A

JPH09293462A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH09293462A
Application number: JP10516996A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Kawate; 信一河手
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-25
Filing date: 1996-04-25
Publication date: 1997-11-11

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子が形成されたリアプレートと、
これに対向した面上に蛍光体とメタルバックとを有する
フェースプレートと、２つのプレートを略平行に保持す
るために設けられたスペーサを有する画像表示装置等に
おいて、フェースプレートと導電性スペーサとの電気的
接続及び機械的接続の双方を同時に信頼性高く満足する
画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】電子放出素子とメタルバックとを内包
し、内部を減圧状態に維持してなる外囲器と、該外囲器
内に配置され、該外囲器を大気圧から支持するスペーサ
とで構成される画像表示装置において、前記スペーサが
導電性であり、該スペーサの端部が前記メタルバックに
当接しており、該当接部が、メタルバック存在部分とメ
タルバック非存在部分とで構成されていることを特徴と
する画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いた画像表示装置に関し、特に耐大気圧構造部材を具備
する画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子を用いる画像表示装置にお
いては、真空または減圧雰囲気を維持する外囲器、電子
を発生させる電子源とその駆動回路、電子の衝突により
発光する蛍光体等を有する画像形成部材、電子を画像形
成部材に向けて加速するための加速電極とその高圧電源
等が必要である。また、薄型画像表示装置のように偏平
な外囲器を用いる画像表示装置においては、耐大気圧構
造体としてスペーサーが用いられることが多い。

【０００３】冷陰極電子源を用いた画像表示装置とし
て、図１７に断面を示すような装置が知られている（例
えば、特開平２−２９９１３６号公報）。この画像表示
装置は、表面伝導型電子放出素子と呼ばれる冷陰極電子
源を用いたもので、リアプレート１３０１上には電子放
出素子１３０５（電極１３０２および電極１３０４と、
該電極間に形成された電子放出部１３０３からなる。）
が形成されており、該リアプレート１３０１と対向して
配置されるフェースプレート１３１０は、ガラス板１３
０７、このガラス板の内側の面に形成された蛍光面１３
０８およびこの蛍光面１３０８の表面を覆うように形成
されたメタルバック１３０９からなっている。蛍光面１
３０８は、カラー画像表示装置では、パターニングされ
たブラックストライプと蛍光体から構成されている。

【０００４】メタルバックの機能は、(1)比抵抗が一般
に10¹⁰〜10¹²Ω・ｃｍと高い蛍光体に電荷（電子）が溜
まることによる電位の低下の防止、(2)電子ビームの加
速電極としての働き、(3)蛍光体からの発光のうち装置
内面側への光を鏡面反射することによる輝度の向上、
(4)蛍光体が負イオンの衝突によってダメージを受ける
ことを防ぐ保護膜としての働き、等である。この目的に
適した材料として通常はＡｌが用いられている。メタル
バックの形成は、ブラツクストライプと蛍光体のパター
ン形成後フイルミングと呼ばれる処理（有機膜をブラッ
クストライプと蛍光体上に塗布する処理）の後、Ａｌを
真空装置で形成し、その後有機膜を焼成徐去して行われ
る。しかし、このメタルバック面は機械的強度が小さ
く、指でこすると剥がれるほど弱い。

【０００５】また、この画像表示装置においては、リア
プレート１３０１とフェースプレート１３１０が、大気
圧で破壊されるのを防止し、またリアプレートとフェー
スプレートの間隔をほぼ一定に保つため、耐大気圧のた
めの支持部材としてスペーサ１３０６が複数個配設され
ている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前記の画像表示装置の
ように、スペーサとして絶縁体を用いると、電子源から
の放出電子や蛍光体等からの２次電子等によってスペー
サが帯電し、表示装置内の電場が変化することにより、
電子ビーム軌道のずれが生じてしまい、その結果蛍光体
の発光位置や発光形状に変化が生じる問題がある。すで
に本発明者らは、スペーサ表面に導電性を持たせた導電
性スペーサを導電性フリットガラスを用いて接続する
と、これらの問題を防止できることを見いだしている。

【０００７】この装置は、例えば図１８（ｂ）の断面図
に示すように、対向するフェースプレート１５０３とリ
アプレート１５１４との間に導電性スペーサ１５２０
（絶縁性基材１５０７の表面が導電体層１５０８および
１５０９によってコートされている）が設けられてい
る。この導電体スペーサは導電性ガラスフリット１５１
１（低融点ガラスに導電性フィラー１５１２が混合され
ている）を用いてフェースプレートおよびリアプレート
と接着されている。同時に、導電性フリットガラス１５
１１は、導電性スペーサとフェースプレート上のメタル
バック１５０６の間、および導電性スペーサとリアプレ
ートの配線等の導体１５１３とを電気的に接続してい
る。

【０００８】しかし、導電性スペーサとフェースプレー
トの接合領域をリアプレート側からフェースプレート側
を見ると、図１８（ａ）のように、この装置では導電性
スペーサがフェースプレートに押し当たる部分１０１
（以下、スペーサが押し当たることを当接といい、押し
当たる部分を当接部という。）と、メタルバックが存在
しない領域１０２とは略一致しているため次のような問
題点が生ずることがあった。

【０００９】即ち、当接部１０１にメタルバックがまっ
たく存在しない場合には、導電性スペーサ１５２０はブ
ラックストライプ１５０５（またはブラックマトリク
ス）と直接接続される。ブラックストライプ（またはブ
ラックマトリクス）は、黒色のガラス成分や黒鉛で形成
されているので、機械的接続強度は高く信頼性は高い
が、絶縁性または高抵抗であるので、導電性スペーサと
メタルバック間の電気的接続は導電性フリットガラスを
介して水平方向ないしは斜め方向でなされる。従って垂
直方向の接続と比較すると、導通のとれる確率が小さく
なってしまうので、ごくまれに電気的接続が不十分にな
る結果、長時間画像を表示させたりすると、スペーサ表
面が帯電し、電場が変化して、電子ビーム軌道のずれが
生じ、光位置や発光形状の変化が生じてしまう場合があ
った。図１８（ｂ）においては、スペーサ左上では導通
がとれているが、右上ではとれていない。また、導通が
とれていても接続抵抗が大きいと、接続部分近傍の微小
間隔での電位差が大きいためリアプレートからフェイス
プレート側への均一な電界分布が乱れ、表示に悪影響を
与えることがある。

【００１０】一方、当接部のメタルバックを除去しない
で、メタルバックが全面に存在している状態で接続を行
った場合には、電気的接続は垂直方向で行われるので信
頼性は高いが、メタルバックの密着力が低いためにわず
かな力でもメタルバックの部分から剥れることもあり、
機械的強度が万全ではないので、スペーサによる大気圧
支持が十分に行われない場合がある。

【００１１】本発明は、上記の欠点に鑑み、フェースプ
レートと導電性スペーサとの電気的接続及び機械的接続
の双方を同時に信頼性高く満足する画像表示装置を提供
することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、従来の画
像表示装置における上述の問題点を解決して、本発明の
目的を達成すべく、鋭意研究を重ねた結果、完成に至っ
たものである。

【００１３】即ち、本発明は、電子放出素子とメタルバ
ックとを内包し、内部を減圧状態に維持してなる外囲器
と、該外囲器内に配置され、該外囲器を大気圧から支持
するスペーサとで構成される画像表示装置において、前
記スペーサが導電性であり、該スペーサの端部が前記メ
タルバックに当接しており、該当接部が、メタルバック
存在部分とメタルバック非存在部分とで構成されている
ことを特徴とする画像表示装置に関する。

【００１４】本発明では、メタルバック非存在部分は、
強度の高い部分（例えばブラックストライプまたはブラ
ックマトリクスの一部）が表面に露出しているのでスペ
ーサと接続が強固になされ、機械的信頼性が高い。一
方、メタルバック存在部分では、導電性スペーサとメタ
ルバックとが垂直方向で接続されるので電気的接続の信
頼性が高い。即ち、本発明によればフェースプレートと
導電性スペーサとを、機械的接続の信頼性と電気的接続
の信頼性の両方を満足させるように接続することが可能
であり、この結果きわめて表示性能の優れた画像表示装
置を提供することができる。

【００１５】

【発明の実施の形態】本発明の好ましい実施態様の１例
を図１および図３を用いて説明する。

【００１６】図３は本発明の画像表示装置の一部を破断
した斜視図である。ここでは、フェースプレート８０
６、リアプレート８０１および外枠８０２で外囲器８０
８が構成されており、内部は１×１０^-5乃至は１×１０
^-7ｔｏｒｒ程度の真空度が維持され、導電性スペーサ８
０９がフェースプレート８０６とリアプレート８０１を
略平行に保持するために耐大気圧構造部材として配置さ
れている。

【００１７】リアプレートは通常青板（ソーダライム）
ガラス、ＳｉＯ₂を表面に形成した青板ガラス等が基板
として用いられ、この上に電子放出素子７０４および電
子放出素子を駆動する信号を供給する配線７０２および
７０３が基板上に形成されている。一方、フェースプレ
ートは、通常前述のガラス等が基板として用いられ、こ
のガラス基板８０３の内面に蛍光体８０４と例えば黒色
体でできた非発光部８１０がマトリクス状（ブラックマ
トリクス）またはストライプ状（ブラックストライプ）
に形成され、さらにメタルバック８０５（電子加速電
極）が形成されている。導電性スペーサは導電性フリッ
トガラス８１１によって、リアプレートおよびフェース
プレートに接続されている。電子放出素子から放出され
た電子は、メタルバックに印加された高電圧で加速さ
れ、蛍光体に衝突し、蛍光体を発光させる。メタルバッ
クの導電性が十分でないときは補助的手段として、ガラ
ス基板と、ブラックストライプ（ブラックマトリクス）
および蛍光体との間に透明導電層を設けることもある。

【００１８】ここで、導電性スペーサの形状、数、配置
場所は適宜設定することができるもので、図３に示すよ
うに平板状に限る必要はないし、また、平行に３枚のス
ペーサが並ぶものに限る必要もない。

【００１９】図１（ａ）は図３の画像表示装置の当接部
をリアプレート側からフェースプレート側を見た平面図
（スペーサは不図示）である。図１（ａ）において、破
線で囲まれた１０１の部分はスペーサがフェースプレー
トに押し当たる部分（当接部）であり、実線で囲まれた
１０２はメタルバック非存在部分である。従って、当接
部のなかで１０２の領域以外は、メタルバック存在部分
である。

【００２０】図１（ｂ）および（ｃ）は、それぞれ図１
（ａ）中のＡ−Ａ’断面図、Ｂ−Ｂ’断面図である。図
１（ｂ）、（ｃ）において、１０３はフェースプレー
ト、１１０はガラス基板、１０４は蛍光体（厚さ２０〜
３０μｍ）、１０５はブラックストライプまたはブラッ
クマトリクス（ガラス質で厚さおよそ１０μｍ）、１０
６はメタルバック（Ａｌで厚さおよそ０．２μｍ）、１
２０は絶縁性基材１０７の側面に半導電膜１０８及び上
下面（端部）に導電膜１０９が形成された導電性スペー
サ、１１１は例えば導電体が表面に形成されたフイラー
１１２を含む導電性フリットガラスである。

【００２１】図１（ｂ）のようにメタルバック存在部分
においては、垂直方向に導通するので電気的接続の信頼
性が高く、一方図１ｃのようにメタルバック非存在部分
においては、ブラックストライプまたはブラックマトリ
クス上で接続されるために機械的接続の信頼性が高い。
即ち、当接部のフェースプレート側領域が、メタルバッ
ク存在部分とメタルバック非存在部分とで構成されてい
るために、全体として電気的接続の信頼性と機械的接続
の信頼性の双方を同時に満足し高い表示性能を有する画
像表示装置を提供することができる。

【００２２】メタルバック存在部分および非存在部分の
２つの領域の形成方法は一般的なパターン形成方法であ
ればいずれも用いることができるが、例えばマスク蒸着
法や、ドライエッチング、レーザエッチングなどを用い
ることができる。

【００２３】尚、当接部におけるメタルバックの存在部
分および非存在部分との関係は図１（ａ）に限るもので
はなく、例えば、図２（ｂ）、（ｄ）に示す様に、当接
部が複数のメタルバックの非存在部分にまたがっている
態様でも良く、あるいは、図２ｃに示す様に、メタルバ
ックの非存在部分が当接部に覆われる様な態様でも良
い。また、本発明に求められるのは、スペーサの当接部
内に必ずメタルバックが存在し、かつスペーサとメタル
バックとの導通が十分に確保されていれば良いので、メ
タルバックの存在しない領域の形状および、スペーサの
当接面の形状は図１、図２に示した様な矩形あるいは一
部円形には限定されず、適宜選択できる。

【００２４】また、当接部におけるメタルバックの非存
在部分と存在部分の面積の比率は、十分な導通と、強固
な接続が確保できる範囲で適宜選択することができる
が、通常は、非存在部分と存在部分の面積比が１００：
１〜１：１０、好ましくは１０：１〜２：１である。

【００２５】本発明で用いられる、導電性スペーサとし
ては、前述した構成に限らず、例えば、後述するリーク
電流を考慮してスペーサ全体を適当な抵抗値を有する１
つの抵抗体や半導体で形成しても良いし、あるいは、そ
れらの組み合わせでも良いが、後述する封着時に必要と
する高温プロセスにおける熱膨張等を踏まえると、フェ
ースプレートやリアプレートを構成する材料と同等の熱
膨張率を有するものが好ましい。このようなものとし
て、図１に示すように、青板ガラス等の絶縁性基材１０
７の側面に半導電膜１０８を形成し、上下面に導電膜１
０９が形成されているものが好ましい。半導電膜は、抵
抗が高すぎると帯電防止効果が十分でなく、抵抗が低す
ぎるとメタルバックからリアプレート側に流れるリ一ク
電流による消費電力が大きくなるので、その表面抵抗値
が10⁵〜10¹³Ω／□のシート抵抗値を持つものが望まし
い。さらに好適には、10⁸〜10¹²Ω／□である。その材
料としては、例えば、金属及び複数の金属よりなる合金
による島状金属膜やSnO₂、ZnO、NiO等の導電性酸化物を
掲げることができる。導電膜１０９を上下面に形成する
のは、上下面を等電位面として電気的接続を確実に行う
ためである。この導電膜は金属膜等の導電性の材料で形
成される。

【００２６】また、スペーサ全体を１つの導電体（抵抗
体）や半導体で形成する場合には、スペーサ上面から下
面までの抵抗値が、前述の絶縁性基材表面に導体をコー
トしたスペーサと同じ程度になるように材料と形状を適
宜選択する。

【００２７】本発明に用いる導電性フリットガラスは、
導電性のフィラーが低融点ガラスに混合されたものであ
って融着後の体積抵抗率が１０⁵Ω・ｃｍ以下となるよ
うなものであれば特に制限はない。導電性のフィラーと
しては、Ａｕ、Ａｇ、Ｐｔ等の金属や絶縁体の表面に導
電体が形成されたもの等が挙げられる。絶縁体の表面に
導電体が形成されたフィラーは、例えば直径5〜50μmの
シリカあるいはソーダライム等のガラス球表面にメッキ
法等により金属膜を形成することにより得ることができ
る。

【００２８】この導電フィラーを２０ｗｔ％程度を低融
点ガラスに混合し、溶剤とバインダを加えてペースト状
にしたものをディスペンサー等を用いて、導電性スペー
サとフェースプレートの接続部分に塗布し、４００〜４
５０℃で加圧しながら焼成することにより電気的接続及
び機械的固定を行うことができる。

【００２９】また、スペーサとリアプレートとの接続
は、通常はリアプレート上に形成した電極上で行われ
る。この電極には通常０Ｖ程度の電位を与える。そうす
ると、導電性スペーサは高電位のメタルバック（数ｋＶ
の電位）および低電位のリアパネル上の電極に接続され
るので、導電性スペーサに微小電流が流れ、スペーサの
帯電を防止できると同時に表示装置内の均一性の高い電
界分布が確保できるので表示の乱れを防止できる。ま
た、この電極として、リアパネル上に設けられた、素子
を駆動するための配線７０２または７０３を用いると、
別途電極を形成する必要がないので好ましい。

【００３０】また、図３の画像表示装置のフェースプレ
ートに形成された蛍光膜を模式的に示すと図４のように
なっている。蛍光膜８０４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。カラー表示の場合
は、混色等を目だたなくするため、必要な三原色蛍光体
９０２の間を非発光部９０１とする。非発光部は黒色体
とすると外光反射によるコントラストの低下も抑制する
ことができるので好ましい。非発光部のパターンは、画
素配列に合わせてストライプ状やマトリクス状とするこ
とが好ましい。

【００３１】ガラス基板８０３に蛍光体を塗布する方法
としては、モノクロームでもカラーの場合でも、沈澱
法、印刷法、スラリー法等が採用できる。蛍光膜８０４
の内面側には、通常メタルバック８０５が設けられる。
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。

【００３２】用いられる電子放出素子としては制限はな
く、熱電子源および冷陰極電子源を用いることができる
が、特に好ましいのは冷陰極電子源である表面伝導型電
子放出素子であり、図５に示すような平面型表面伝導型
電子放出素子、図６に示す垂直型表面伝導型電子放出素
子を用いることができる。図５ａは平面図、図５ｂは断
面図で３０１は基板、３０２と３０３は素子電極、３０
４は導電性薄膜、３０５は電子放出部である。図６にお
いては、４２１は段差形成部で、基板４０１、素子電極
４０２及び４０３、導電性薄膜４０４、電子放出部４０
５などから構成される。平面型表面伝導型電子放出素
子、垂直型表面伝導型電子放出素子はいずれも公知の方
法によって製造することができる。

【００３３】図３に示した画像表示装置は単純マトリッ
クス配置となっている。これを模式的に示すと図７のよ
うになっている。図７において、７０１は基板、７０２
はＸ方向配線、７０３はＹ方向配線である。７０４は表
面伝導型電子放出素子、７０５は結線である。なお、表
面伝導型電子放出素子７０４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。

【００３４】ｍ本のＸ方向配線７０２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７０３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・，
Ｄｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７０２と同様
に形成される。これらｍ本のＸ方向配線７０２とｎ本の
Ｙ方向配線７０３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）。

【００３５】表面伝導型放出素子７０４を構成する一対
の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７０２とｎ本の
Ｙ方向配線７０３と導電性金属等からなる結線７０５に
よって電気的に接続されている。

【００３６】Ｘ方向配線７０２には、Ｘ方向に配列した
表面伝導型放出素子７０４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７０３にはＹ方向に配列した表面
伝導型放出素子７０４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。

【００３７】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。

【００３８】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８を用いて説明する。図８において、１
００１は表示パネル、１００２は走査回路、１００３は
制御回路、１００４はシフトレジスタである。１００５
はラインメモリ、１００６は同期信号分離回路、１００
７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源であ
る。

【００３９】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８０５、あるいは透明電極（不
図示）に高圧（数ｋＶから十数ｋＶ）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８０４に衝
突し、発光が生じて画像が形成される。

【００４０】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方式に限られる
ものではなく、ＰＡＬ，ＳＥＣＡＭ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ＴＶ）方式をも採用できる。

【００４１】さらに本発明は、はしご型配置の電子源を
備えた画像表示装置に適用することができる。これを図
９及び図１０を用いて説明する。

【００４２】図９は、はしご型配置の電子源の一例を示
す模式図である。図９において、１１００は電子源基
板、１１０１は電子放出素子である。１１０２（Ｄｘ１
〜Ｄｘ１０）は、電子放出素子１１０１に接続する共通
配線である。電子放出素子１１０１は、基板１１００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，Ｄ
ｘ３を同一配線とすることもできる。

【００４３】図１０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。１２００はグリッド電極、１２０１は電子が通
過するための空孔、１２０２はＤｏｘ１，Ｄｏｘ２，・
・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端子である。１２０３は、
グリッド電極１２００と接続されたＧ１，Ｇ２，・・・
・，Ｇｎからなる容器外端子である。図１０において
は、図３、図９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３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１１１０とフ
ェースプレート８０６の間にグリッド電極１２００を備
えているか否かである。

【００４４】グリッド電極１２００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１２０１が設けられてい
る。グリッドの形状や設置位置は図１０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。

【００４５】容器外端子１２０２及びグリッド容器外端
子１２０３は、不図示の制御回路と電気的に接続されて
いる。

【００４６】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。

【００４７】このようなはしご型配置の電子源を備えた
画像表示装置の場合には、導電性スペーサを、グリッド
の電子通過孔（開口）のない領域上に配置し、前述の画
像表示装置の製造と同じようにして作製することができ
る。

【００４８】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。

【００４９】

【実施例】以下に、本発明の実施例について図面を参照
して説明する。

【００５０】［実施例１］電子放出素子として平面型表
面伝導型電子放出素子を用い、単純マトリクス配置した
電子源を用いた画像表示装置を作製した例を図１，図２
（ａ），図１１，図１２，図１３，図１４を用いて示
す。

【００５１】電子源の一部の平面図を図１１に示す。ま
た、図中Ａ−Ａ’断面図を図１２に、製造手順を図１３
及び図１４に示す。ただし、図１１、図１２、図１３、
図１４において同じ符号は同じ部材を示す。

【００５２】ここで１は基板、７２はＸ方向配線（下配
線とも呼ぶ）、７３はＹ方向配線（上配線とも呼ぶ）、
３は電子放出部を含む薄膜、２，３は素子電極、１５１
は層間絶縁層、１５２は素子電極３と下配線７２と電気
的接続のためのコンタクトホールである。

【００５３】次に製造方法を、図１３及び図１４に基づ
いて工程順にしたがって具体的に説明する。なお、以下
の各工程ａ〜ｈは図１３及び図１４の（ａ）〜（ｈ）に
対応するものである。

【００５４】工程−ａ清浄化した青板ガラス上に厚さ０．５ミクロンのシリコ
ン酸化膜をスパッタ法で形成した基板１上に真空蒸着に
より、厚さ５０オングストロームのＣｒ、厚さ６０００
オングストロームのＡｕを順次積層した後、ホストレジ
スト（ＡＺ１３７０・ヘキスト社製）をスピンナーによ
り回転塗布し、ベークした後、ホトマスク像を露光、現
像して、下配線７２のレジストパターンを形成し、Ａｕ
／Ｃｒ堆積膜をウエットエッチングして、所望の形状の
下配線７２を形成した。

【００５５】工程−ｂ次に、厚さ１．０ミクロンのシリコン酸化膜からなる層
間絶縁層１５１をＲＦスパッタ法により堆積した。

【００５６】工程−ｃ工程ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール１
５２を形成するためのホトレジストパターンを作り、こ
れをマスクとして層間絶縁層１５１をエッチングしてコ
ンタクトホール１５２を形成した。エッチングはＣＦ₄
とＨ₂ ガスを用いてＲＩＥ（Reactive Ion Etching）法
によった。

【００５７】工程−ｄその後、素子電極２，３と素子電極間ギャップＬとなる
べきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１
・日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により、厚さ５
０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オングストロ
ームのＮｉを順次堆積した。ホトレジストパターンを有
機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素
子電極間隔Ｌ１が３ミクロメーター、幅Ｗ１が３００ミ
クロンの素子電極２，３を形成した。

【００５８】工程−ｅ素子電極２，３の上に上配線７３用のホトレジストパタ
ーンを形成した後、厚さ５０オングストロームのＴｉ、
厚さ５０００オングストロームのＡｕを順次真空蒸着に
より堆積し、リフトオフにより不要の部分を除去して、
所望の形状の上配線７３を形成した。

【００５９】工程−ｆ次に、膜厚１０００オングストロームのＣｒ膜１５３を
真空蒸着により堆積・パターニングし、その上に有機Ｐ
ｄ（ｃｃｐ４２３０・奥野製薬（株）社製）をスピンナ
ーにより回転塗布し、３００℃で１０分間の加熱焼成処
理をした。また、こうして形成された主元素がＰｄの微
粒子からなる薄膜４の膜厚は１００オングストローム、
シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。なお、ここ
で述べる微粒子とは、上述したように、複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々
に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、
あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜を指
し、その粒径とは、上記状態で粒子形状が認識可能な微
粒子についての径をいう。

【００６０】工程−ｇＣｒ膜１５３及び焼成後の薄膜４を酸エッチャントによ
りエッチングして所望のパターンを形成した。

【００６１】工程−ｈコンタクトホール１５２部分以外にレジストを塗布して
パターンを形成し、真空蒸着により厚さ５０オングスト
ロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロームのＡｕを
順次堆積した。リフトオフにより不要の部分を除去する
ことにより、コンタクトホール１５２を埋め込んだ。以
上の工程によりフォーミング前の電子源基板７１を作製
した。

【００６２】次にフェースプレート側を以下に示すよう
に作製した。

【００６３】まず、透明ガラス基板１１０の上に、通常
良く用いられる黒鉛を主成分とする材料を用いてストラ
イプ状に黒色体（ブラックストライプ１０５）を印刷法
により形成した。このブラックストライプの間隙部に各
色蛍光体をスラリー法で塗布して蛍光膜１０４を作製し
た。

【００６４】次いで蛍光膜１０４の内側にマスク蒸着法
で０．２μｍのＡｌのメタルバックパターンを形成し
た。メタルバックパターンは、当接部において、メタル
バック存在部分と非存在部分とからなるもので、位置関
係は図１および図２（ａ）のパターンである。なお、図
１（ａ）と図２（ａ）は同じものを示す。

【００６５】図２（ａ）、図１（ａ）において、１０１
は波線で囲まれた導電性スペーサ当接部であり、１０２
は実線で囲まれたメタルバックが存在しない領域であ
る。本実施例では、導電性スペーサの寸法は当接面がＸ
１＝４０ｍｍ、Ｙ２＝０．２５ｍｍで、高さ４ｍｍであ
り、メタルバックが存在しない領域は、Ｘ２＝３０ｍ
ｍ、Ｙ１＝０．３０ｍｍである。したがって、１０１の
当接部で１０２の領域以外は、メタルバックが存在する
領域である。なお、本実施例において、図１（ａ）にお
けるＡ−Ａ’断面、及びＢ−Ｂ’断面をそれぞれ図１
（ｂ）及び図１（ｃ）に示した。

【００６６】次いで、このようにして形成したフェース
プレートに導電性スペーサの固定を行った。

【００６７】本実施例においては、図１（ｂ）、（ｃ）
のように導電性スペーサは、幅０．２５×長さ４０×高
さ４ｍｍのプレート状で、青板ガラス基材１０７の側面
に半導電膜１０８としてＮｉＯ及び上下面に導電膜１０
９としてＡｌが形成されている。導電性フィラー１１２
には、平均粒径２０μｍのシリカ球表面にメッキ法によ
りＡｕを形成したものを用い、導電性フィラー１１２を
フリットガラス粉末に対して２０重量％混合し（導電性
フリット粉末）、溶剤とバインダーを加えてペースト状
にしたものをディスペンサーにより、導電性スペーサ当
接部に幅０．３ｍｍ、長さ４０ｍｍで塗布し、大気中で
加圧しながら４４０℃で１０分以上焼成することによ
り、導電性スペーサのフェースプレート１０３への電気
的接続及び機械的接続を行った。

【００６８】続いて、多数の表面伝導型電子放出素子を
設けた基板をリアプレートとし、不図示の排気管を固定
した支持枠と、前記導電性スペーサを接合したフェース
プレートと、上記リアプレートとの接合部にフリットガ
ラスを塗布し、大気中で４５０℃で１０分間保持し焼成
することで封着し、図３に示した画像表示装置と同様な
外囲器を作製した。なお、上記導電性スペーサとリアプ
レートとの接合は、前記上配線７２と、接合するように
行い、フリットガラスとしては前記した導電性スペーサ
とフェースプレートとの接合に用いたものと同じものを
用いた。

【００６９】フェースプレート８０６には、さらに蛍光
膜１０４の導伝性を高めるために、蛍光膜１０４の外面
側に透明電極（不図示）が設けられる場合もあるが、本
実施例ではメタルバック１０６のみで充分な導伝性が得
られたので省略した。

【００７０】前述の封着を行う際、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なくてはいけないた
め、充分な位置合わせを行った。

【００７１】以上のようにして完成した外囲器内の雰囲
気を充分な真空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄ
ｘｍとＤｙ１乃至Ｄｙｎを通じ素子電極２，３間に電圧
を印加し、導電性薄膜をフォーミング処理することで電
子放出部を作製した。

【００７２】フォーミング処理の電圧波形は、図１５と
した。また、本実施例ではＴ１を１ミリ秒とし、Ｔ２を
１０ミリ秒として、三角波の波高値を０．１Ｖステップ
で徐々に増加させてフォーミングを行った。フォーミン
グ処理中は同時にＴ２間に０．１Ｖの抵抗測定パルスを
挿入し抵抗を測定した。フォーミングの終了は抵抗測定
パルスでの測定値が約１ＭΩ以上になったときとして、
同時に素子への電圧印加を終了した。なお、排気はロー
タリーポンプを使用し排気管から排気し、約１×１０^-5
ｔｏｒｒ以下の真空雰囲気下で行った。

【００７３】次に、波高値１４Ｖ、パルス幅３０マイク
ロ秒で、真空度２×１０^-5の真空度で、素子電流Ｉｆ、
放出電流Ｉｅを測定しながら、活性化工程を行った。

【００７４】以上のようにフォーミング工程、活性化工
程を行い、電子放出部を有する表面伝導型電子放出素７
４を作製した。

【００７５】その後、イオンポンプ等のオイルを使用し
ないポンプ系の超高真空排気装置に切り換え、１２０℃
で充分な時間ベーキングし、安定加工を行った。ベーキ
ング後の真空度は１×１０^-6.5ｔｏｒｒ程度で、有機物
分圧は１×１０^-7.5ｔｏｒｒ程度であった。

【００７６】さらに排気管の封止を行う前に、外囲器全
体を真空排気しながら約１３０℃に加熱しながら脱ガス
を行った。

【００７７】そして、５×１０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度
で、排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
の封止を行った。

【００７８】最後に封止後の真空度を維持するために、
ゲッタ処理を行った。これは、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の加熱法によ
り、外囲器内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッ
タを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッタは通
常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、
真空度を維持するものである。

【００７９】以上のように形成した外囲器に不図示の画
像表示用の駆動回路を取り付け、完成した本発明の画像
表示装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄ
ｘ１乃至ＤｘｍとＤｙ１乃至Ｄｙｎを通じ、電圧を印加
することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、
メタルバックに５ｋＶの高圧を印加し、電子ビームを加
速し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光させることで
画像を表示した。画像は均一に優れ安定した良質のもの
であった。

【００８０】また、このようにして製造された画像表示
装置は、フェースプレートと導電性スペーサの電気的接
続の信頼性及び機械的接続の信頼性の双方を同時に満足
するものであり、電子ビーム軌道のずれが生じて蛍光体
の発光位置や発光形状の変化が生じてしまうことがな
く、耐大気圧支持も充分な画像表示装置であった。

【００８１】［実施例２］当接部付近のメタルバックの
パターンとして図２（ｂ）（リアプレート側からフェー
スプレート側を見た平面図）に示した形状とした以外は
実施例１と同様にして画像表示装置を作製した。

【００８２】図２ｂにおいて、１０１は波線で囲まれた
導電性スペーサ当接部であり、１０２は実線で囲まれた
メタルバックが存在しない領域である。本実施例では、
導電性スペーサの寸法は、実施例１と同一で当接面がＸ
１＝４０ｍｍ、Ｙ３＝０．２５ｍｍで、高さが４ｍｍで
あり、メタルバックが存在しない領域は、３箇所ありそ
れぞれＸ３＝１０ｍｍ、Ｙ１＝０．３ｍｍであり、それ
ぞれの間隔はＸ４＝５ｍｍである。したがって、１０１
は当接部で１０２の領域以外は、メタルバックが存在す
る領域である。

【００８３】このようにして製造された画像表示装置
は、フェースプレートと導電性スペーサの電気的接続の
信頼性及び機械的接続の信頼性の双方を同時に満足する
ものであり、電子ビーム軌道のずれが生じて蛍光体の発
光位置や発光形状の変化が生じてしまうことがなく、耐
大気圧支持も充分な画像表示装置であった。

【００８４】［実施例３］当接部付近のメタルバックの
パターンとして図２（ｃ）（リアプレート側からフェー
スプレート側を見た平面図）に示した形状とした以外は
実施例１と同様にして画像表示装置を作製した。

【００８５】図２（ｃ）において、１０１は波線で囲ま
れた導電性スペーサ当接部であり、１０２は実線で囲ま
れたメタルバックが存在しない領域である。本実施例で
は、導電性スペーサの寸法は、実施例１と同一で当接面
がＸ１＝４０ｍｍ、Ｙ１＝０．２５ｍｍで、高さが４ｍ
ｍであり、メタルバックが存在しない領域は、Ｘ５＝４
０ｍｍ、Ｙ５＝０．２ｍｍ（Ｙ６＝０．０２５ｍｍ）で
ある。したがって、１０１は当接部で１０２の領域以外
は、メタルバックが存在する領域である。なお、本実施
例で、メタルバックのパターン形成は、まず全面にＡｌ
を０．２μｍの厚さで形成した後ドライエッチング法を
用いて、メタルバック不要部分を除去することで行っ
た。

【００８６】このようにして製造された画像表示装置
も、フェースプレートと導電性スペーサの電気的接続の
信頼性及び機械的接続の信頼性の双方を同時に満足する
ものであり、電子ビーム軌道のずれが生じて蛍光体の発
光位置や発光形状の変化が生じてしまうことがなく、耐
大気圧支持も充分な画像表示装置であった。

【００８７】［実施例４］当接部付近のメタルバックの
パターンとして図２（ｄ）（リアプレート側からフェー
スプレート側を見た平面図）に示した形状とした以外は
実施例１と同様にして画像表示装置を作製した。

【００８８】図２（ｄ）において、１０１は波線で囲ま
れた導電性スペーサ当接部であり、１０２は実線で囲ま
れたメタルバックが存在しない領域であり、それ以外は
メタルバックが存在する領域である。本実施例では、導
電性スペーサの寸法は、実施例１と同一で当接面がＸ１
＝４０ｍｍ、Ｙ１＝０．２５ｍｍで、高さが４ｍｍであ
る。また、Ｘ６＝９．８８ｍｍ、Ｘ７＝０．１６ｍｍ、
Ｙ７＝０．３ｍｍ、ΦＤ＝０．２ｍｍである。なお、図
２（ｄ）においてメタルバックが存在しない領域は、本
質的ではないが、上下左右対称である。

【００８９】なお、メタルバックのパターンは実施例３
と同様にドライエッチング法を用いて、０．２μｍのパ
ターンを形成した。

【００９０】このようにして製造された画像表示装置
も、フェースプレートと導電性スペーサの電気的接続の
信頼性及び機械的接続の信頼性の双方を同時に満足する
ものであり、電子ビーム軌道のずれが生じて蛍光体の発
光位置や発光形状の変化が生じてしまうことがなく、耐
大気圧支持も充分な画像表示装置であった。

【００９１】［実施例５］本実施例では、電子放出素子
として電界放出型を用いた。

【００９２】図１６に電界放出型電子放出素子の構造を
示す。同図において４０は負電極、４１は正電極であ
り、４４はその先端を鋭角にした電子を放出させる電子
放出部、４３は絶縁層である。このような構成において
正電極４１と負電極４０に電圧を印加すると電子放出部
４４に電界が集中し電子放出部４４より電子を放出す
る。本例の電界放出型電子放出素子においては、負電極
４０、正電極４４として厚さ１μｍのＡｕを用い、電子
放出部４４の先端角は４５度、一画素に対応する電子放
出素子には１００個の電子放出部４４を持ち、絶縁層４
３として厚さ１μｍのＳｉＯ₂ を用いた。作製方法は、
ＡｕとＳｉＯ₂ はスパッタ法によって堆積させ、加工は
フォトリソグラフィ技術（エッチング、リフトオフ等の
加工技術も含む）によって行った。電界放出型電子放出
素子は実施例１の表面伝導型電子放出素子と入れ換え、
正電極４１と負電極４０をぞれぞれ配線に接続し、その
他の構造、大きさは実施例１と同じであった。

【００９３】さらに電子放出素子の作製方法、真空排気
方法、排気後の圧力、加熱脱ガス、ゲッタフラッシュ、
排気管の封じ切りを実施例１と同様に行い画像表示装置
を作製した。ただし、スペーサの高さ（フェースプレー
トとリアプレート間隔）を１ｍｍとした。外部駆動回路
（不図示）とをそれぞれフラットケーブル（不図示）で
繋ぎ、画像電気信号を本電界放出型電子放出素子に送
り、同時に蛍光体とメタルバックに高圧電源（不図示）
より１ｋＶ印加して画像を表示した。本例においても優
れた画像を表示し得た。

【００９４】

【発明の効果】以上説明したように、フェースプレート
と導電性スペーサの当接部が、メタルバックが存在する
領域と存在しない領域からなり、導電性スペーサがフェ
ースプレートと導電性フリットガラスを介して接続され
ていることより、メタルバックが非存在部分では、導電
性スペーサと強度（密着力）の高いブラックストライプ
との接続となるので、機械的強度の信頼性が高く、メタ
ルバックが存在部分では、電気的接続が垂直方法で行わ
れるために電気的接続の信頼性が高い。即ち本発明によ
れば、フェースプレートと導電性スペーサの電気的接続
の信頼性及び機械的接続の信頼性の双方を同時に満足す
る。従って、電子ビーム軌道のずれが生じて蛍光体の発
光位置や発光形状の変化が生じることがなく、耐大気圧
支持も充分な画像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】本発明のフェースプレートと導電性スペーサと
の当接部の平面図と断面図である。

【図２】本発明の当接部の平面図である。

【図３】本発明の画像表示装置の１例の断面図である。

【図４】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図５】本発明に用いられる平面型表面伝導型電子放出
素子の模式図である。

【図６】本発明に用いられる垂直型表面伝導型電子放出
素子の模式図である。

【図７】本発明に用いら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である。

【図８】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
である。

【図９】本発明で用いられる梯子配置型電子源基板の一
例を示す模式図である。

【図１０】本発明の画像表示装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１１】本発明で用いられる電子源基板の模式図であ
る。

【図１２】本発明の電子源基板の断面図である。

【図１３】本発明の電子源基板の製造工程図である。

【図１４】本発明の電子源基板の製造工程図である。

【図１５】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である。

【図１６】本発明に用いられる電界放出型電子放出素子
である。

【図１７】従来の画像表示装置の断面図である。

【図１８】従来の画像表示装置の当接部の平面図および
断面図である。

【符号の説明】

１０１当接部１０２メタルバック非存在部分１０３、８０６フェースプレート１０４、８０４蛍光体１１０、８０３ガラス基板１０６、８０５メタルバック１０７絶縁性基材１０８半導電膜１０９導電膜１１１導電性フリットガラス１１２導電性フィラー１２０導電性スペーサ７０２Ｘ方向配線７０３Ｙ方向配線７０４表面伝導型電子放出素子８０１リアプレート８０２支持枠８０７高圧端子８０８外囲器９０１黒色部材９０２蛍光体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子とメタルバックとを内包
し、内部を減圧状態に維持してなる外囲器と、該外囲器
内に配置され、該外囲器を大気圧から支持するスペーサ
とで構成される画像表示装置において、前記スペーサが導電性であり、該スペーサの端部が前記メタルバックに当接しており、該当接部が、メタルバック存在部分とメタルバック非存
在部分とで構成されていることを特徴とする画像表示装
置。
【請求項２】前記電子放出素子が基板上に形成され、
前記スペーサのメタルバックに当接している側とは反対
側の端部が該基板と当接していることを特徴とする請求
項１記載の画像表示装置。
【請求項３】前記スペーサのメタルバックに当接して
いる側とは反対側の端部が、前記基板上に形成された電
極と当接していることを特徴とする請求項１または２に
記載の画像表示装置。
【請求項４】前記電極が、電子放出素子を駆動するた
めの配線であることを特徴とする請求項３記載の画像表
示装置。
【請求項５】前記基板が前記外囲器の一部で構成され
ていることを特徴とする請求項２〜４のいずれかに記載
の画像表示装置。
【請求項６】前記のメタルバック非存在部分が非発光
部であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記
載の画像表示装置。
【請求項７】前記非発光部がブラックストライプまた
はブラックマトリクスであることを特徴とする請求項１
〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項８】前記蛍光体が前記外囲器の内面上に形成
され、さらにその上に前記メタルバックが形成されてい
ることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の画
像表示装置。
【請求項９】前記スペーサが導電体または半導体で構
成されていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか
に記載の画像表示装置。
【請求項１０】前記スペーサが、絶縁性基材表面を導
電体および／または半導体で被覆したものであることを
特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の画像表示装
置。
【請求項１１】前記スペーサの全体が、すべて導電体
または半導体で構成されていることを特徴とする請求項
１〜６のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１２】前記電子放出素子が前記基板上に複数
個配列形成されていることを特徴とする請求項１〜９の
いずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１３】前記電子放出素子が前記基板上に複数
個マトリクス上に配列形成されていることを特徴とする
請求項１２記載の画像表示装置。
【請求項１４】前記電子放出素子が表面伝導型電子放
出素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれ
かに記載の画像表示装置。
【請求項１５】前記電子放出素子が電界放出型電子放
出素子であることを特徴とする請求項１〜１１のいずれ
かに記載の画像表示装置。