JPH0945221A

JPH0945221A - 表示パネル

Info

Publication number: JPH0945221A
Application number: JP21142495A
Authority: JP
Inventors: Masanori Mitome; 正則三留; Masahiro Okuda; 昌宏奥田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-07-28
Filing date: 1995-07-28
Publication date: 1997-02-14

Abstract

(57)【要約】【課題】表面伝導型電子放出素子を電子ビーム源とし
て用いた画素数の多い大画面表示パネルの画素欠落の発
生を防止する。【解決手段】１画素を担当する各電子源を複数の表面
伝導型電子放出素子を並列に若しくはブリッジを組んで
配置する。【効果】１画素を担当する複数の表面伝導型電子放出
素子の内一つが電子放出機能を失った場合でも、他の表
面伝導型電子放出素子によりその画素を担当させ得る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子を電子ビーム源として用いた表示パネル、具体的
には、平板型ＣＲＴや蛍光表示管等に適用可能な表示パ
ネルの大面積化の技術に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子には大別して熱電子
放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。冷陰極電子放出素子には電界放出型（以下、「ＦＥ
型」と称す。）、金属／絶縁層／金属型（以下、「ＭＩ
Ｍ型」と称す。）や表面伝導型電子放出素子等が有る。

【０００３】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１
９６５）等に開示されたものがある。

【０００４】上記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、電子放出が生ずる現象を利用するものであ
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：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄ
Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ
₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ
ａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒ
ａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７
５）］、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。

【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成を図１２に模式的に示す。同図において１は
基板、４及び５は電気的接続を得るための電極、３は電
子放出材料で形成される導電性膜、２は電子放出部であ
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膜３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２を形成す
るのが一般的であった。即ち、前記電極４，５間に電圧
を印加することにより、導電性膜３に通電し、これによ
り発生するジュール熱で導電性膜３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２を形成することにより電子放出機能を得てい
る。尚、電気的に高抵抗な状態とは、導電性膜３の一部
に亀裂を有し、かつ亀裂内がいわゆる島構造を有する不
連続状態膜を言う。従来、表面伝導型電子放出素子は上
述の高抵抗不連続膜に電極４，５により電圧を印加し、
素子表面に電流を流すことにより、上述微粒子より電子
を放出せしめるものである。

【０００６】上述したような表面伝導型電子放出素子
は、構造が単純で製造も容易であることから、大面積に
亙って多数配列形成できる利点がある。そこで、この特
徴を活かすための種々の応用が研究されている。例えば
表示装置等の画像形成装置への利用が挙げられる。

【０００７】従来、多数の表面伝導型電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子
を配列し、個々の表面伝導型電子放出素子の両端（両素
子電極）を配線（共通配線とも呼ぶ）にて夫々結線した
行を多数行配列（梯型配置とも呼ぶ）した電子源が挙げ
られる（特開昭６４−３１３３２号公報、同１−２８３
７４９号公報、同２−２５７５５２号公報）。また、特
に表示装置においては、液晶を用いた表示装置と同様の
平板型表示装置とすることが可能で、しかもバックライ
トが不要な自発光型の表示装置として、表面伝導型電子
放出素子を多数配置した電子源と、この電子源からの電
子線の照射により可視光を発光する蛍光体とを組み合わ
せた表示装置が提案されている（アメリカ特許第５０６
６８８３号明細書）。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様な従来の表面伝導型電子放出素子を用いた表示パネル
には、次のような問題点があった。

【０００９】すなわち、表示パネルの電子源を構成して
いる表面伝導型電子放出素子のうち一つが、何らかの理
由により電子放出を行わなくなった場合、その素子に対
応する一つ若しくは複数の画素が発光しなくなり、表示
画像の欠陥が生じてしまう。

【００１０】以上のような問題点があるため、表面伝導
型電子放出素子は素子構造が簡単であるという利点があ
るにもかかわらず、表示パネルの電子源として産業上積
極的に応用されるには至っていなかった。

【００１１】本発明は、上記事情を鑑み、表示パネルの
電子源として用いる表面伝導型電子放出素子の一部が電
子放出機能を失った場合にも、画素欠陥の発生を防止
し、ひいては画素数の極めて多い大面積表示パネルを歩
留良く得ることを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成すべく成
された本発明は、単一電子源として複数の表面伝導型電
子放出素子を並列に若しくはブリッジを組んで配置した
ことを特徴とする表示パネルに関する。

【００１３】本発明は、さらにその特徴として、前記単
一電子源を構成している各表面伝導型電子放出素子の電
気抵抗が異なっていること、また、前記単一電子源を構
成している各表面伝導型電子放出素子と直列に電流を制
御する素子を入れたことをも包含する。

【００１４】即ち、本発明は、複数の表面伝導型電子放
出素子を並列に若しくはブリッジに組んで配置し、通常
はいずれか一つの表面伝導型電子放出素子を利用し、一
度その素子が機能しなくなったとき、他の表面伝導型電
子放出素子を使用して、その表面伝導型電子放出素子が
担当する画素を受け持たせることにより、画素の欠陥を
防ぐようにしたものである。

【００１５】

【発明の実施の形態】上記のように、本発明は、表面伝
導型電子放出素子を電子源を用いた表示パネルの新規な
構成に係るもので、以下に更に説明する。

【００１６】先ず、本発明に係る表面伝導型電子放出素
子の構成について説明する。

【００１７】図１（ａ），（ｂ）は、本発明に係る表面
伝導型電子放出素子の基本的な一構成例を示す図であ
り、図中、１は基板、２は電子放出部、３は導電性膜、
４と５は電極（素子電極）。

【００１８】基板１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、青板ガラス、青
板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ₂ を積層した積層
体、アルミナ等のセラミックス等が挙げられる。

【００１９】対向する素子電極４，５の材料としては、
一般的導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、
Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属ある
いは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ
等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から構成される
印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −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適宜選択される。

【００２０】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
膜３の形状等は、応用される形態等によって設計され
る。

【００２１】素子電極間隔Ｌは、数百オングストローム
から数百マイクロメートルであることが好ましく、より
好ましくは、素子電極４，５間に印加する電圧等によ
り、数マイクロメートルから数十マイクロメートルであ
る。

【００２２】素子電極長さＷは、電極の抵抗値や電子放
出特性を考慮すると、好ましくは数マイクロメートルか
ら数百マイクロメートルであり、また素子電極厚ｄは、
数百オングストロームから数マイクロメートルである。

【００２３】尚、図１に示される電子放出素子は、基板
１上に、素子電極４，５、導電性膜３の順に積層された
ものとなっているが、基板１上に、導電性膜３、素子電
極４，５の順に積層したものとしてもよい。

【００２４】導電性膜３は、良好な電子放出特性を得る
ためには、微粒子で構成された微粒子膜であることが特
に好ましく、その膜厚は、素子電極４，５へのステップ
カバレージ、素子電極４，５間の抵抗値及び後述するフ
ォーミング条件等によって適宜選択される。この導電性
膜３の膜厚は、好ましくは数オングストロームから数千
オングストロームで、特に好ましくは１０オングストロ
ームから５００オングストロームであり、その抵抗値
は、１０の３乗から１０の７乗オーム／□のシート抵抗
値である。

【００２５】上記微粒子膜とは、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（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）の膜をさ
す。

【００２６】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００２７】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく、原子の数が数百個程度以下のものを
「クラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００２８】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００２９】例えば、「実験物理学講座１４表面・微
粒子」（木下是雄編、共立出版１９８６年９月１日発
行）では、「本稿で微粒子と言うときにはその直径がだ
いたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に
超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎ
ｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単に
微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ２２〜２６行目）と記述されて
いる。

【００３０】付言すると、新技術開発事業団の“林・超
微粒子プロジェクト”での「超微粒子」の定義は、粒径
の下限はさらに小さく、次のようなものであった。

【００３１】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”(ultra fine particle) と呼ぶことにした。すると
１個の超微粒子はおよそ１００〜１０⁸ 個くらいの原子
の集合体という事になる。原子の尺度でみれば超微粒子
は大〜巨大粒子である。」（「超微粒子−創造科学技
術」林主税、上田良二、田崎明編；三田出版１９８
８年２ページ１〜４行目）／「超微粒子よりさらに小
さいもの、すなわち原子が数個〜数百個で構成される１
個の粒子は、ふつうクラスターと呼ばれる」（同書２ペ
ージ１２〜１３行目）。

【００３２】上記のような一般的な呼び方をふまえて、
本明細書において「微粒子」とは多数の原子・分子の集
合体で、粒径の下限は数Å〜１０Å程度、上限は数μｍ
程度のものを指すこととする。

【００３３】導電性膜３を構成する材料としては、例え
ばＰｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，
Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆ ，ＣｅＢ₆ ，Ｙ
Ｂ₄ ，ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，
ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等
が挙げられる。

【００３４】電子放出部２は、例えば、導電性膜の一部
に形成された亀裂であり、電子放出はこの亀裂付近から
行われる。この亀裂は、導電性膜３の膜厚、膜質、材料
及び後述する通電フォーミング条件等の製法に依存して
形成される。従って、電子放出部２の位置及び形状は図
１に示されるような位置及び形状に特定されるものでは
ない。

【００３５】亀裂内部には、数オングストロームから数
百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有すること
もある。この導電性微粒子は、導電性膜３を構成する材
料の元素の一部、あるいは総てと同様のものである。ま
た、電子放出部２及びその近傍の導電性膜３は炭素を主
成分とする膜を有することが望ましい。

【００３６】表面伝導型電子放出素子の製法としては様
々な方法が考えられるが、その一例を図２ないし図４に
基づいて説明する。尚、図２において図１と同じ符号は
同じ部材を示すものである。

【００３７】１）基板１を洗剤、純水及び有機溶剤によ
り十分に洗浄した後、真空蒸着法、スパッタ法等により
素子電極材料を堆積させた後、フォトリソグラフィー技
術により基板１の面上に素子電極４，５を形成する（図
２（ａ））。

【００３８】２）素子電極４，５を設けた基板１上に有
機金属溶液を塗布して放置することにより、素子電極４
と素子電極５間を連絡して有機金属膜を形成する。尚、
有機金属溶液とは、前述の導電性膜３の構成材料の金属
を主元素とする有機化合物の溶液である。この後、有機
金属膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等に
よりパターニングされた導電性膜３を形成する（図２
（ｂ））。

【００３９】尚、ここでは、有機金属溶液の塗布法によ
り説明したが、これに限ることなく、例えば真空蒸着
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、スピンナー法等によって有機金属膜を形成
することもできる。

【００４０】３）続いて、フォーミングと呼ばれる通電
処理を施す。素子電極４，５間に不図示の電源より通電
すると、導電性膜３の部位に構造の変化した電子放出部
２が形成される（図２（ｃ））。この通電処理により導
電性膜３を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構
造の変化した部位が電子放出部２である。

【００４１】フォーミングの電圧波形の例を図３に示
す。

【００４２】電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、
パルス波高値を定電圧とした電圧パルスを連続的に印加
する場合（図３（ａ））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場合（図３（ｂ））とがあ
る。

【００４３】まず、パルス波高値を定電圧とした場合に
ついて図３（ａ）で説明する。

【００４４】図３（ａ）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り、例えば、Ｔ１を１マ
イクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００
ミリ秒とし、波高値（フォーミング時のピーク電圧）を
前述した表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選
択して、適当な真空度の真空雰囲気下で、数秒から数十
分印加する。尚、印加する電圧波形は、図示される三角
波に限定されるものではなく、矩形波等の所望の波形を
用いることができる。

【００４５】次に、パルス波高値を増加させながら電圧
パルスを印加する場合について図３（ｂ）で説明する。

【００４６】図３（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図３
（ａ）と同様であり、波高値（フォーミング時のピーク
電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させ、
図３（ａ）の説明と同様の適当な真空雰囲気下で印加す
る。

【００４７】尚、パルス間隔Ｔ２中に、導電性膜３を局
所的に破壊、変形もしくは変質させない程度の電圧、例
えば０．１Ｖ程度の電圧で素子電流を測定して抵抗値を
求め、所定の値以上の抵抗を示したときにフォーミング
を終了することが好ましい。

【００４８】上記フォーミング工程からそれ以降の工程
は、図４に示されるような測定評価系内で行うことがで
きる。この測定評価系について説明する。

【００４９】図４において、図１と同じ符号は同じ部材
を示す。また、５１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するた
めの電源、５０は素子電極４，５間の導電性膜３を流れ
る素子電流Ｉｆを測定するための電流計、５４は電子放
出部２より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのア
ノード電極、５３はアノード電極５４に電圧を印加する
ための高圧電源、５２は電子放出部２より放出される放
出電流Ｉｅを測定するための電流計、５５は真空装置、
５６は排気ポンプである。

【００５０】電子放出素子及びアノード電極５４等は真
空装置５５内に設置され、この真空装置５５には不図示
の真空計等の必要な機器が具備されていて、所望の真空
下で電子放出素子の測定評価ができるようになってい
る。

【００５１】排気ポンプ５６は、ターボポンプ、ロータ
リーポンプ等からなる通常の高真空装置系と、イオンポ
ンプ等からなる超高真空装置系とから構成されている。
また、真空装置５５全体及び電子放出素子の基板１は、
ヒーターにより２００℃程度まで加熱できるようになっ
ている。尚、この測定評価系は、後述するような表示パ
ネルの組み立て段階において、表示パネル及びその内部
を真空装置５５及びその内部として構成することで、フ
ォーミング工程及び後述するそれ以後の工程における測
定評価及び処理に応用されるものである。

【００５２】４）次に、電子放出部２を含む領域に炭素
あるいは炭素化合物を堆積する活性化処理を施すのが好
ましい。

【００５３】電子放出部２を含む領域に炭素あるいは炭
素化合物を堆積する手法としては、通常の真空蒸着、ス
パッタ、ＣＶＤ、イオンプレーティング等の手法が可能
であるが、有機物質の存在する真空雰囲気下で、素子電
極４，５間に電圧パルスを印加する手法が簡易であるこ
とからより好ましい。特に、表面伝導型電子放出素子の
場合には、この手法により電子放出特性の著しい改善が
なされる。

【００５４】活性化処理工程での有機物質の存在する真
空雰囲気は、例えば油拡散ホンプやロータリーポンプな
ど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
ンポンプなど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、有機物質の種類などにより異な
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、スルホン
酸等の有機酸類等を挙げることが出来、具体的には、メ
タン、エタン、プロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和
炭化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n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
るようになる。

【００５５】上記炭素及び炭素化合物とは、例えばグラ
ファイト（いわゆるＨＯＰＧ’，ＰＧ（，ＧＣ）を包含
し、ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、Ｐ
Ｇは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れたも
の、ＧＣは結晶粒が２０Å程度になり結晶構造の乱れが
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指す）であり、そ
の堆積膜厚は、好ましくは５００オングストローム以
下、より好ましくは３００オングストローム以下であ
る。

【００５６】５）このようにして作製した表面伝導型電
子放出素子を、フォーミング工程、活性化工程での真空
度より高い真空度の真空雰囲気下で動作駆動する、安定
化工程を施すことが好ましい。より好ましくは、この高
い真空度の真空雰囲気下で、８０〜１５０℃の加熱の
後、動作駆動する。

【００５７】尚、フォーミング工程、活性化工程の真空
度より高い真空度の真空雰囲気とは、例えば約１０の−
６乗ｔｏｒｒ以上の真空度を有する真空雰囲気であり、
より好ましくは超高真空系であり、炭素及び炭素化合物
が新たにほぼ堆積しない真空度である。

【００５８】即ち、電子放出素子を上記真空雰囲気中に
封入してしまうことにより、これ以上の炭素及び炭素化
合物の堆積を抑制することが可能となり、これによって
素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが安定する。

【００５９】以上のようにして得られる表面伝導型電子
放出素子の基本特性について、以下に説明する。

【００６０】以下に述べる表面伝導型電子放出素子の基
本特性は、図４の測定評価系のアノード電極５４の電圧
を１ｋＶ〜１０ｋＶとし、アノード電極５４と表面伝導
型電子放出素子の距離Ｈを２〜８ｍｍとして、通常測定
を行う。

【００６１】先ず、表面伝導型電子放出素子における放
出電流Ｉｅと素子電圧Ｖｆとの関係の典型的な例を図５
に示す。尚、縦軸，横軸ともにリニアスケールである。

【００６２】図５から明らかなように、表面伝導型電子
放出素子は、放出電流Ｉｅに対する次の３つの特徴的特
性を有する。

【００６３】まず第１に、表面伝導型電子放出素子はあ
る電圧（しきい値電圧と呼ぶ：図５中のＶｔｈ）を超え
る素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加
し、一方しきい値電圧以下では放出電流Ｉｅが殆ど検出
されない。即ち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値
電圧を持った非線形素子である。

【００６４】第２に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに対
して単調増加する特性（ＭＩ特性と呼ぶ）を有するた
め、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。

【００６５】第３に、アノード電極５４（図４参照）に
補足される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に
依存する。即ち、アノード電極５４に捕捉される電荷量
は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００６６】次に、上記表面伝導型電子放出素子を電子
源として用いた本発明の表示パネル一例について図６〜
図８を用いて説明する。

【００６７】図６は前述したような梯子型配置の電子源
の一例を示す模式図であり、図中１は基板、１０４は１
画素を担当する個々の電子源、３０４は個々の電子源１
０４を接続する共通配線で１０本設けられており、各々
外部端子Ｄ１〜Ｄ１０を有している。１画素を担当する
個々の電子源１０４は、画素数に応じて基板１上に並列
に複数個配置されている。これを素子列と呼ぶ。そして
この素子列が複数行配置されて電子源全体を構成してい
る。

【００６８】各素子列の共通配線３０４（例えば外部端
子Ｄ１とＤ２の共通配線３０４）間に適宜の駆動電圧を
印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能
である。即ち、電子ビームを放出させたい素子列にはし
きい値電圧を超える電圧を印加し、電子ビームを放出さ
せたくない素子列にはしきい値電圧以下の電圧を印加す
るようにすればよい。このような駆動電圧の印加は、各
素子列間に位置する共通配線Ｄ２〜Ｄ９について、夫々
相隣接する共通配線３０４、即ち夫々相隣接する外部端
子Ｄ２とＤ３，Ｄ４とＤ５，Ｄ６とＤ７，Ｄ８とＤ９の
共通配線３０４を一体の同一配線としても行うことがで
きる。

【００６９】本発明の最大の特徴は、上記１素子を担当
する個々の電子源１０４が、複数の表面伝導型電子放出
素子を並列に若しくはブリッジを組んで配置されるもの
であり、その一例として２個の表面伝導型電子放出素子
を並列に配置した構成を図７に示す。尚、図７におい
て、図１と同一符号で示したものは同一部材である。

【００７０】図８は、上記電子源を備えた表示パネル３
０１の構造を示す図である。

【００７１】図８中３０２はグリッド電極、３０３は電
子が通過するための開口、Ｄ１〜Ｄｍは各表面伝導型電
子放出素子に電圧を印加するための外部端子、Ｇ１〜Ｇ
ｎはグリッド電極３０２に接続された外部端子である。
また、各素子行間の共通配線３０４は一体の同一配線と
して基板１上に形成されている。

【００７２】図８において、１１１はリアプレート、１
１２は支持枠、１１６はフェースプレート、１１８は外
囲器である。

【００７３】基板１とフェースプレート１１６の間に
は、グリッド電極３０２が設けられている。このグリッ
ド電極３０２は、１画素を担当する電子源１０４から放
出された電子ビームを変調することができるもので、梯
型配置の素子列と直行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に、各電子源１０４
に対応して１個ずつ円形の開口３０３を設けたものとな
っている。

【００７４】グリッド電極３０２の形状や配置位置は、
必ずしも図８に示すようなものでなければならないもの
ではなく、開口３０３をメッシュ状に多数設けることも
あり、またグリッド電極３０２を、例えば各電子源１０
４の周囲や近傍に設けてもよい。

【００７５】外部端子Ｄ１〜Ｄｍ及びＧ１〜Ｇｎは不図
示の駆動回路に接続されている。そして、素子行を１列
ずつ順次駆動（走査）して行くのと同期してグリッド電
極３０２の列に画像１ライン分の変調信号を印加するこ
とにより、各電子ビームの蛍光膜１１４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。

【００７６】本発明の表示パネルは、先述したように、
１画素を担当する電子源に含まれるいずれかの表面伝導
型電子放出素子の電子放出機能が失われた場合であって
も、残りの表面伝導型電子放出素子を用いてその画素を
担当させることができ、画素欠陥の発生を防止できるも
のである。

【００７７】また、本発明の表示パネルは、例えばテレ
ビジョン放送の表示装置のみならず、テレビ会議システ
ム、コンピューター等の表示装置として好適なものであ
り、更には、感光ドラムとで構成した光プリンターの露
光装置としても用いることができるものである。

【００７８】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明を更に詳述す
る。

【００７９】［実施例１］本実施例では、図７に示した
ような１画素を担当する電子源を複数梯子状に配置した
図６の電子源を用いて図８に示したような表示パネルを
作製した例を説明する。

【００８０】先ず、電子源の作製手順を説明する。

【００８１】１）絶縁性基板１として石英基板を用い、
これを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１の面上に
素子電極４，５及び共通配線のパターンを形成した。電
極の材料としてＮｉ金属を用い、導電性膜３ａを形成す
る側の素子電極間隔Ｌ₁ を２μｍ、導電性薄膜３ｂを形
成する側の素子電極間隔Ｌ₂ を１０μｍとした。

【００８２】２）次に、基板１上に有機パラジウム（奥
野製薬（株）製：ｃｃｐ−４２３０）含有溶液を塗布し
た後、３００℃で１０分間の加熱処理を行い、酸化パラ
ジウム（ＰｄＯ）微粒子（平均粒径：７０Å）からなる
微粒子膜を形成し、この微粒子膜を通常のフォトリソグ
ラフィー技術を用いてパターンニングを行い、導電性膜
３ａ，３ｂを複数組形成した。この導電性膜の膜厚は１
００Å、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膜とは、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、前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。

【００８３】以上のようにして形成した１画素を担当す
る電子源に含まれる各表面伝導型電子放出素子の素子抵
抗は、導電性膜３ａを有する側が約５００Ω、導電性膜
３ｂを有する側が約１０ＭΩとなっている。

【００８４】本構成の場合、１画素を担当する電子源に
は上述のように抵抗の異なる２つの表面伝導型電子放出
素子が並列に配置されている。この構成で、素子電極
４，５間に電圧を印加した場合、抵抗の低い側の導電性
膜３ａが先にフォーミングされ、電子放出部２ａが形成
されて電子放出機能を得る。この際、導電性膜３ｂにも
電圧が印加されるが、導電性膜３ｂの抵抗が大きいため
フォーミングされるには至らず、電子放出部２ｂは形成
されない。

【００８５】本構成において、電子源作製プロセスの過
程での素子欠陥、もしくは、何らかの理由によりフォー
ミングプロセスあるいは駆動中での破損により、導電性
膜３ａが電気を通さなくなってしまった場合、両電極間
に印加する電圧を通常より大きくすることにより、導電
性膜３ｂをフォーミングし、電子放出部２ｂを作製し、
電子放出を司るようにすることができる。

【００８６】また逆に、何らかの理由により、導電性膜
３ａの電気抵抗が極端に小さくなってしまった場合に
は、この導電性膜３ａにレーザー等を照射することによ
り焼き切った後、上述と同様な処理を施すことによっ
て、導電性膜３ｂが電子放出を司るようにすることがで
きる。

【００８７】以上のようにして、並列接続された電子源
１０４の複数列を同一基板上に形成し、図６に示したよ
うな電子源基板を得た。

【００８８】この電子源基板を用いて図８に示したよう
な表示パネルを作製した。尚、外囲器１１８内は１×１
０^-6ｔｏｒｒ程度に真空排気されている。

【００８９】本パネルの外部端子Ｄ１〜Ｄｍを介して各
素子列に駆動電圧を印加するとともに、所定のグリッド
電圧，加速電圧を印加することにより、画素欠陥の無い
表示が得られる。

【００９０】［実施例２］本実施例では、実施例１にお
ける１画素を担当する電子源１０４として、同様な抵抗
を持つ２つの表面伝導型電子放出素子を並列に配置した
例について述べる。

【００９１】図９に、電子源１０４の回路図を示す。表
面伝導型電子放出素子７と８は同様な構造をしており、
同等な電気抵抗を持っている。しかしながら、表面伝導
型電子放出素子７側には、直列に８ＭΩの抵抗９が配置
されている。これによって、実施例１と同様に、表面伝
導型電子放出素子７は正常な駆動条件ではフォーミング
されることはない。しかしながら、一度、表面伝導型電
子放出素子８が破損した場合、駆動電圧を上げることに
よって、表面伝導型電子放出素子７をフォーミングせし
め、電子放出を司るようにすることができる。

【００９２】［実施例３］本実施例では、実施例１にお
ける１画素を担当する電子源１０４に、整流作用を持つ
素子を表面伝導型電子放出素子と直列に配置した場合の
例を示す。

【００９３】図１０に、電子源１０４の回路図を示す。
同図において、１０及び１１は整流素子で、本実施例で
は半導体ｐ−ｎ接合を用いている。整流素子１０及び１
１は特性方向が互いに逆向きに配置されている。

【００９４】通常は、図の左から右へ電流を流すことに
よって表面伝導型電子放出素子８をフォーミングして電
子放出させる。この際、表面伝導型電子放出素子７には
整流素子１０の効果で電流が流れることはなく、従って
フォーミングされることもない。

【００９５】一度、表面伝導型電子放出素子８に破損が
生じた場合には、図の右から左へ電流を流し、表面伝導
型電子放出素子７をフォーミングして電子放出させ利用
する。

【００９６】［実施例４］本実施例では、実施例１にお
ける１画素を担当する電子源１０４として、２つの表面
伝導型電子放出素子をブリッジに組んで配置した例につ
いて述べる。

【００９７】図１０に、電子源１０４の回路図を示す。
７及び８は表面伝導型電子放出素子、１０は整流素子、
１２，１３，１４は抵抗である。ここで、各抵抗は、１
２と１３がフォーミング前の表面伝導型電子放出素子と
同程度な１ＭΩの抵抗値を持ち、１４はフォーミング後
の表面伝導型電子放出素子と同程度な１２ＭΩの抵抗値
を持つ。

【００９８】この回路に図の左から右へ電流を流した
時、整流素子１０の効果で表面伝導型電子放出素子７に
は電流が流れない。これに対して、表面伝導型電子放出
素子８はフォーミングされ、電子放出することになる。

【００９９】一度、表面伝導型電子放出素子８が破損し
表面伝導型電子放出素子８を通して電気が流れなくなっ
たとき、表面伝導型電子放出素子７に自動的に電気が流
れ、これによってフォーミングされた表面伝導型電子放
出素子７が表面伝導型電子放出素子８に代わって、電子
放出を司ることになる。

【０１００】この際、抵抗１２を流れる電流が多過ぎる
場合、外部からレーザー等を照射することにより抵抗１
２を焼き切ってもよい。

【０１０１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
各画素を担当する表面伝導型電子放出素子の内一つが、
何らかの理由により電子放出をしなくなった場合に、そ
の素子と並列若しくはブリッジを組んで配列された他の
表面伝導型電子放出素子を用いて、その画素を担当させ
ることによって、画素の欠落を防止することができる。
然るに、表示面積が大きい、若しくは画素数の多い表示
パネルを歩留良く得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る表面伝導型電子放出素子の一例を
模式的に示した平面図及び縦断面図である。

【図２】図１の表面伝導型電子放出素子の製造方法を説
明するための図である。

【図３】フォーミング波形の例を示す図である。

【図４】表面伝導型電子放出素子の測定評価系の一例を
示す概略的構成図である。

【図５】表面伝導型電子放出素子の放出電流Ｉｅと素子
電圧Ｖｆとの関係を示す図である。

【図６】複数の電子放出素子が梯状に並列接続された本
発明に係る電子源全体の一例を示す概略的平面図であ
る。

【図７】抵抗の異なる２つの表面伝導型電子放出素子を
用いて構成した、１画素を担当する電子源の概略的平面
図である。

【図８】図６の電子源を用いた本発明の表示パネルの一
例を示す概略的構成図である。

【図９】１画素を担当する電子源として、同様な抵抗を
持つ２つの表面伝導型電子放出素子を並列に配置した場
合の回路図である。

【図１０】１画素を担当する電子源として、整流作用を
持つ素子を表面伝導型電子放出素子と直列に配置した場
合の回路図である。

【図１１】１画素を担当する電子源として、表面伝導型
電子放出素子をブリッジに組んで配置した場合の回路図
である。

【図１２】従来の表面伝導型電子放出素子の構成図であ
る。

【符号の説明】

１基板２電子放出部３導電性膜４，５素子電極７，８表面伝導型電子放出素子９抵抗１０，１１整流素子１２，１３，１４抵抗５０素子電流Ｉｆを測定するための電流計５１電源５２放出電流Ｉｅを測定するための電流計５３高圧電源５４アノード電極５５真空装置５６排気ポンプ１０４１画素を担当する電子源３０１表示パネル３０２グリッド電極３０３開口３０４共通配線

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】単一電子源として複数の表面伝導型電子
放出素子を並列に若しくはブリッジを組んで配置したこ
とを特徴とする表示パネル。
【請求項２】前記単一電子源を構成している各表面伝
導型電子放出素子の電気抵抗が異なっていることを特徴
とする請求項１に記載の表示パネル。
【請求項３】前記単一電子源を構成している各表面伝
導型電子放出素子と直列に電流を制御する素子を入れた
ことを特徴とする請求項１に記載の表示パネル。