JPH11317152A

JPH11317152A - 電子線装置、画像表示装置および電子線装置の製造方法

Info

Publication number: JPH11317152A
Application number: JP12252298A
Authority: JP
Inventors: Naoko Miura; 直子三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-05-01
Filing date: 1998-05-01
Publication date: 1999-11-16

Abstract

(57)【要約】【課題】スペーサーと電極との電気的接続をより安定
化する。【解決手段】対向する基板の一方の基板に電子源が複
数配置され、対向する基板間に導電性を有するスペーサ
ー１０２０が設けられ、対向する基板のうち少なくとも
一方の基板１０１７にスペーサー１０２０と電気的に接
続される電極１０１９を有する電子線装置において、ス
ペーサー１０２０と電極１０１９とは接合部材１０４０
を介して接合され、接合部材上に導電性薄膜１を形成し
た。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置および
その応用である画像表示装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、たとえば表面伝導型電子放出素子（以下表
面伝導型放出素子と記す）や、電界放出型素子（以下Ｆ
Ｅ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下
ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290,(196
5)や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型放出素子は、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
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［G.
Dittmer:“Thin Solid Films",9,317(1972)］や、Ｉｎ
₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［M.Hartwell and C.
G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf.",519(1975)］や、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第26巻、第
１号、22(1983)］等が報告されている。

【０００５】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図１６に前述のM.Hartwellらによる
素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３
００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を
施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図
中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０．１［ｍ
ｍ］で設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出
部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で
示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出
部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。

【０００６】M.Hartwellらによる素子をはじめとして上
述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前
に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成する
のが一般的であった。すなわち、通電フォーミングと
は、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、
もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとした
レートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄
膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形
成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もし
くは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂が発
生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４
に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近におい
て電子放出が行われる。

【０００７】またＦＥ型の例は、たとえば、W.P.Dyke&
W.W.Dolan,“Field emission",Advance in Electron Ph
ysics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,“Physica
lproperties of thin-film field emission cathodes w
ith molybdenium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)
などが知られている。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１７に前述のC.A.Spindtらによる素子の断面図を示す。
同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料
よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３
０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子
は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４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３
０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１
７のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ
平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【００１０】またＭＩＭ型の例としては、たとえば、C.
A.Mead,“Operation of tunnel-emission Devices,J.Ap
pl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。ＭＩＭ型
の素子構成の典型的な例を図１８に示す。同図は断面図
であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は金
属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストロ
ーム程度の薄い絶縁層、３０２３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。ＭＩ
Ｍ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間
に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の
表面より電子放出を起こさせるものである。

【００１１】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
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、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
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、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１２】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。

【００１３】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなか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。そこで、たとえば本出願人による特開昭64-31332号
公報において開示されるように、多数の素子を配列して
駆動するための方法が研究されている。

【００１４】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、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、たとえば本出願人
による米国特許第5,066,883号や特開平2-257551号公報
や特開平4-28137号公報において開示されているよう
に、表面伝導型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。たとえば、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言える。

【００１５】またＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法
は、たとえば本出願人による米国特許第4,904,895号に
開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用し
た例として、たとえば、R.Meyerらにより報告された平
板型表示装置［R.Meyer:“Recent Development on Micr
o-tips Display at LETI",Tech.Digest of 4th Int.Vac
uum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp.6〜9(199
1)］が知られている。

【００１６】また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装
置に応用した例は、たとえば本出願人による特開平3-55
738号公報に開示されている。

【００１７】上記のような電子放出素子を用いた画像形
成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペ
ースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置
に置き換わるものとして注目されている。

【００１８】図１９は平面型の画像表示装置をなす表示
パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すた
めにパネルの一部を切り欠いて示している。

【００１９】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３
１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するため
の外囲器（気密容器）を形成している。リアプレート３
１１５には基板３１１１が固定されているが、この基板
３１１１上には冷陰極素子３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成さ
れている（Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とす
る表示画素数に応じて適宜設定される。）。また、前記
Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２は、図１９に示すとお
り、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１
１４により配線されている。これら基板３１１１、冷陰
極素子３１１２、行方向配線３１１３および列方向配線
３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源
と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１
４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層
（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれて
いる。

【００２０】フェースプレート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図
示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあ
り、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の
面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成さ
れている。

【００２１】Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎおよ
びＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気
的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子で
ある。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配
線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の
列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と
各々電気的に接続している。

【００２２】また、上記気密容器の内部は１０^-6Ｔｏｒ
ｒより高い高真空〜超高真空に保持されており、画像表
示装置の表示面積が大きくなるにしたがい、気密容器内
部と外部の気圧差によるリアプレート３１１５およびフ
ェースプレート３１１７の変形あるいは破壊を防止する
手段が必要となる。リアプレート３１１５およびフェー
スプレート３１１７を厚くすることによる方法は、画像
表示装置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から
見たときに画像のゆがみや視差を生ずる。これに対し、
図１９においては、比較的薄いガラス板からなり大気圧
を支えるための構造支持体（スペーサーあるいはリブと
呼ばれる）３１２０が設けられている。このようにし
て、マルチビーム電子源が形成された基板３１１１と蛍
光膜３１１８が形成されたフェースプレート３１１７間
は通常サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように
気密容器内部は高真空に保持されている。

【００２３】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像表示
装置の表示パネルにおいては、以下のような課題があっ
た。

【００２５】第１に、スペーサー３１２０の近傍の電子
放出素子から放出された電子の一部がスペーサー３１２
０に当たることにより、あるいは放出電子の作用で容器
内の残留ガス等がイオン化したイオンがスペーサーに付
着することにより、スペーサー帯電をひきおこす可能性
がある。このスペーサーの帯電により冷陰極素子３１１
２から放出された電子はその軌道を曲げられ、蛍光体上
の正規な位置とは異なる場所に到達し、スペーサー近傍
の画像がゆがんで表示される。

【００２６】第２に、冷陰極素子３１１２からの放出電
子を加速するためにマルチビーム電子源とフェースプレ
ート３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋ
Ｖ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサー
３１２０表面での沿面放電が懸念される。特に、上記の
ようにスペーサーが帯電している場合は、放電が誘発さ
れる可能性がある。

【００２７】上述等の問題点を解決するために、スペー
サーに微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案
がなされている（特開昭５７−１１８３５５号公報、特
開昭６１−１２４０３１号公報）。そこでは絶縁性のス
ペーサーの表面に導電性膜を形成することにより、スペ
ーサー表面に微小電流が流れるようにしている。

【００２８】一方、フェースプレート３１１７あるいは
リアプレート（電子源基板３１１１）３１１５とスペー
サー３１２０の固定には、両者の接続部に低融点のフリ
ットガラス等を塗布し、加熱焼成して接続する方法が用
いられる。該フリットとして導電性フリットを用いるこ
とにより該スペーサー３１２０の表面の導電性膜とメタ
ルバック３１１９あるいは配線３１１３とを電気的に接
続することが可能である。導電性フリットを構成する導
電性材料としては、例えば金属粉末とガラス粉末との混
合物等が示されている。

【００２９】本発明は、スペーサーとフェースプレート
あるいはリアプレートとの電気的接続をより安定化させ
る（確実にする）ことにより、さらに長期的に安定した
画像の得られる画像表示装置を提供することを目的とす
るものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明の電子線装置は、
対向する基板の一方の基板に電子源が複数配置され、該
対向する基板間に導電性を有するスペーサーが設けら
れ、該対向する基板のうち少なくとも一方の基板に該ス
ペーサーと電気的に接続される電極を有する電子線装置
において、前記スペーサーと前記電極とは接合部材を介
して接合され、該接合部材上に導電性膜を形成したこと
を特徴とする。

【００３１】本発明の画像表示装置は、対向する基板の
一方の基板に電子源が複数配置され、他方の基板に該電
子源から放出された電子線の照射により発光する蛍光体
とメタルバックが設けられ、該対向する基板間に導電性
を有するスペーサーが設けられてなる画像表示装置にお
いて、前記スペーサーと前記メタルバックあるいは配線
とは接合部材を介して接合され、該接合部材上に導電性
膜を形成したことを特徴とする。

【００３２】本発明の電子線装置の製造方法は、対向す
る基板の一方の基板に電子源が複数配置され、該対向す
る基板間に導電性を有するスペーサーが設けられ、該対
向する基板のうち少なくとも一方の基板に該スペーサー
と電気的に接続される電極を有する電子線装置の製造方
法において、前記スペーサーと前記電極とを接合部材を
介して接合し、該接合部材上に導電性膜を形成したこと
を特徴とする。

【００３３】本発明の作用について説明する。

【００３４】既に説明したように、対向する基板の一方
の基板に電子放出素子が複数配置され、対向する基板間
にスペーサーが設けられた画像表示装置等の電子線装置
では、スペーサーに電荷が帯電して、電子ビームの軌道
を不安定にする等の弊害を防ぐ目的で、スペーサーとし
て導電性を有するスペーサーを用い、少なくとも一方の
基板に該スペーサーと電気的に接続される電極を設けて
いる。

【００３５】この電極とスペーサーとの電気的接続を行
なう場合、接合部材に金属粉末と低融点ガラス粉末との
混合物等よりなる導電性フリットを用いれば、接合と電
気的接続を行なうことができる。しかし、接合部材の電
気的抵抗をより低下させ、同時に電気的接続をより確実
にさせるべく金属粉末の比率を上げると接合強度が低下
してしまうことになる。

【００３６】本発明は接合部を接合部材とその上に形成
された導電性膜とで構成することで、接合部の強度を保
ったまま電気的抵抗を下げることができるようにしたも
のである。なお、本発明においては導電性膜により電気
的接続を図ることができるので、接合部材は必ずしも導
電性を有しなくともよい。接合部材に導電性を持たせた
場合でも、さらに導電性薄膜で電気的導通が図られるの
で、電気的接続はより低くなり、電気的接続の信頼性も
より向上する。

【００３７】本発明の電子線装置は、以下のような形態
を有するものであってもよい。（１）電子線装置は、前記電極が前記電子源より放出
された電子を加速する加速電極であり、入力信号に応じ
て冷陰極素子等の電子源から放出された電子をターゲッ
トに照射して画像を形成する画像形成装置を構成する。
特に、前記ターゲットが蛍光体である画像表示装置を構
成することができる。（２）電子源は、電子放出部を含む導電性薄膜を一対
の電極間に有する冷陰極素子であり、特に好ましくは表
面伝導型放出素子である。（３）電子源は、複数の行方向配線と複数の列方向配
線とでマトリクス配線された複数の冷陰極素子を有する
単純マトリクス状配置の電子源である。（４）電子源は、並列に配置した複数の冷陰極素子の
個々を両端で接続した冷陰極素子の行を複数配し（行方
向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方向と呼ぶ）
に沿って、冷陰極素子の上方に配した制御電極（グリッ
ドとも呼ぶ）により、冷陰極素子からの電子を制御する
はしご状配置の電子源をなす。（５）また、本発明の思想によれば、表示用として好適
な電子線装置に限るものでなく、感光性ドラムと発光ダ
イオード等で構成された光プリンタの発光ダイオード等
の代替の発光源として、上述の電子線装置を用いること
もできる。またこの際、上述のｍ本の行方向配線とｎ本
の列方向配線を、適宜選択することで、ライン状発光源
だけでなく、２次元状の発光源としても応用できる。こ
の場合、画像形成部材としては、以下の実施例で用いる
蛍光体のような直接発光する物質に限るものではなく、
電子の帯電による潜像画像が形成されるような部材を用
いることもできる。

【００３８】また、本発明の思想によれば、例えば電子
顕微鏡のように、電子源からの放出電子の被照射部材
が、蛍光体等の画像形成部材以外のものである場合につ
いても、本発明は適用できる。従って、本発明は被照射
部材を特定しない一般的電子線装置としての形態もとり
うる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施形態に基づ
き、さらに詳細に説明する。

【００４０】なお、本発明の実施形態として画像表示装
置について説明する。以下の説明ではスペーサーとフェ
ースプレート上のメタルバックとの接合に本発明を適用
した場合について取りあげるが、スペーサーとリアプレ
ートの行方向、列方向配線との接合、あるいはフェース
プレート，リアプレートに別途設けられた電極配線とス
ペーサとの接合の場合にも本発明を適用することができ
る。

【００４１】本実施形態では、スペーサーとフェースプ
レートの接合部に、該スペーサーとメタルバックの一部
にかかるように導電性膜を形成することにより、該メタ
ルバックと該スペーサーの電気的接続を充分な接着強度
で低抵抗化させた。

【００４２】前記導電性膜を形成する方法としては、導
電性材料を含む液滴をインクジェット法により前記接合
部に付与した後、焼成することにより形成する方法を適
用することができる。図１は本発明のスペーサーとフェ
ースプレートの接合部の構成を示すものである。また図
２は該接合部に導電性膜を形成するために、インクジェ
ット装置により導電性材料を含む液滴を付与する工程を
示す模式図である。図１及び２において、１は接合部に
形成された導電性薄膜、２はインクジェット装置の一部
（インク吐出部）、３は液滴、１０１７は透光性の基板
（例えばガラス）からなるフェースプレート、１０１８
はフェースプレート１０１７の下面に形成された蛍光体
からなる蛍光膜、１０１９は蛍光膜１０１８の下面に形
成されたメタルバック、１０２０は表面に高抵抗膜が形
成されたスペーサー、１０４０はフェースプレート１０
１７とスペーサー１０２０を接合する接合部材である。

【００４３】図１及び図２に示すように導電性材料を含
む液滴３は、接合部材１０４０によりスペーサー１０２
０とフェースプレート１０１７が接合された後に、接合
部材１０４０及びスペーサー１０２０の高抵抗膜とフェ
ースプレート１０１７の一部にかかるように付与され、
焼成することにより薄膜を形成する。ここで形成される
薄膜は、例えば１×１０⁷Ωｃｍ以下の導電率を有する
薄膜を主体としており、その材料としてはＰｔ，Ａｕ，
Ａｇ，Ｐｄ，Ｔｉ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｗ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｃｏ
等の金属や合金、金属酸化物、カーボンブラック、グラ
ファイト等が挙げられる。

【００４４】液滴３の付与手段であるインクジェット装
置は、吐出口内にピエゾ振動子やヒータを有し、機械的
圧力または熱による発泡現象によって液滴を吐出させる
装置である。付与液としては金属化合物を適当な溶媒に
溶解させたもの、あるいは金属、金属酸化物、カーボン
等の微粒子を液体に分散させた分散液などを用いること
ができる。この場合、分散させる粒子は直径１０μｍ以
下が望ましい。

【００４５】また付与液の溶媒には水、アルキルアルコ
ール及び炭化水素系、ケトン系、ハロゲン化炭化水素系
等の有機溶剤を用いることができるが、取り扱いの容易
さ及び周辺部材への影響等の点を考慮すると水、または
水とアルコール系の溶媒が好適であると言える。

【００４６】さらに微粒子の分散液を用いる場合、微粒
子を均一に分散させるために必要であれば分散剤を少量
添加することもできる。

【００４７】導電性膜１を形成するための焼成温度は、
周辺部材への影響を考慮し、スペーサーとフェースプレ
ートを接合させる時の焼成温度と同等好ましくはそれ以
下が望ましい。

【００４８】次に、本発明を適用した画像表示装置の表
示パネルの構成と製造法について、具体的な例を示して
説明する。

【００４９】図３は、本実施例に用いた表示パネルの斜
視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り
欠いて示している。

【００５０】図中、１０１５はリアプレート、１０１６
は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５
〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえばフリット
ガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。また、上記気密容器の内部は１
０^-6［Ｔｏｒｒ］程度の真空に保持されるので、大気圧
や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を防止する目的
で、耐大気圧構造体として、スペーサー１０２０が設け
られている。

【００５１】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２
がＮ×Ｍ個形成されている（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数
であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上
の数を設定することが望ましい。）。前記Ｎ×Ｍ個の冷
陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向
配線１０１４により単純マトリクス配線されている。前
記、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマル
チ電子ビーム源と呼ぶ。

【００５２】本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子
ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子や
ＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いるこ
とができる。

【００５３】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）を基板上に配列して単純マトリクス配線した
マルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【００５４】図４に示すのは、図３の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上
には、後述の図８で示すものと同様な表面伝導型放出素
子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１００３
と列方向配線電極１００４により単純マトリクス状に配
線されている。行方向配線電極１００３と列方向配線電
極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図
示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。

【００５５】図４のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図５に示
す。

【００５６】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配
線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１００３および列方向配線電極１００４
を介して各素子に給電して通電フォーミング処理（後
述）と通電活性化処理（後述）を行うことにより製造し
た。

【００５７】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０１
１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器
のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０１
１自体を用いてもよい。

【００５８】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲ
Ｔの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が
塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図６
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにすることや、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止することなどである。黒色の導
電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記
の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても
良い。

【００５９】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図６（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるもの
ではなく、たとえば図６（Ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。

【００６０】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。

【００６１】また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の
面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９
を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、
蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
１８を保護することや、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や、蛍光膜１０１８を
励起した電子の導電路として作用させることなどであ
る。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェー
スプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を
平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により
形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材
料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いなく
てもよい。

【００６２】また、本実施例では用いなかったが、加速
電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェ
ースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、
たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００６３】図７（ａ）は図３のＡ−Ａ′の断面模式
図、図７（ｂ）はスペーサー部分の拡大図であり、各部
の番号は図３に対応している。スペーサー１０２０は絶
縁性部材１０２０ａの表面に帯電防止を目的とした高抵
抗膜１０２０ｂを成膜し、かつフェースプレート１０１
７の内側（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１
の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１
４）に面したスペーサーの当接面に低抵抗膜１０２０ｃ
を成膜した部材からなるもので、上記目的を達成するの
に必要な数だけ、かつ必要な間隔をおいて配置され、フ
ェースプレートの内側および基板１０１１の表面に接合
部材１０４０により固定される。高抵抗膜１０２０ｂ
は、絶縁性部材１０２０ａの表面のうち、少なくとも気
密容器内の真空中に露出している面に成膜されている。
さらに、前述のようにメタルバックとフェースプレート
の接合部上には導電性膜１（不図示）が形成され、該導
電性薄膜及び接合部材１０４０を介して、フェースプレ
ート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）及び基
板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配
線１０１４）に電気的に接続される。ここで説明される
態様においては、スペーサー１０２０の形状は薄板状と
し、行方向配線１０１３に平行に配置され、行方向配線
１０１３に電気的に接続されている。

【００６４】スペーサー１０２０としては、基板１０１
１上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４と
フェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９
との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有
し、かつスペーサー１０２０の表面への帯電を防止する
程度の導電性を有する必要がある。この点に関しては、
既に述べた通りである。

【００６５】スペーサー１０２０の絶縁性部材１０２０
ａとしては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量
を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等の
セラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性部材１
０２０ａはその熱膨張率が気密容器および基板１０１１
を成す部材と近いものが好ましい。

【００６６】また、高抵抗膜１０２０ｂとしては、帯電
防止効果の維持及びリーク電流による消費電力抑制を考
慮して、その表面抵抗値が１０⁵［Ω／□］から１０¹²
［Ω／□］の範囲のものであることが好ましく、その材
料としては、金属酸化物や非晶質カーボン等が用いられ
る。

【００６７】また、低抵抗膜１０２０ｃは、高抵抗膜１
０２０ｂに比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、Ｎ
ｉ，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等の金属や金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ
₂等の透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等より
適宜選択される。

【００６８】接合部材１０４０はスペーサー１０２０が
行方向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気
的に接続するように、導電性をもたせることが望まし
い。すなわち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラ
ーを添加したフリットガラスが好適である。

【００６９】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行
方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレート
のメタルバック１０１９と電気的に接続している。

【００７０】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０^-7［Ｔｏｒｒ］程度
の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、
気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前ある
いは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不
図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主
成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱
により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜
の吸着作用により気密容器内は１×１０^-5ないしは１×
１０^-7［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００７１】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００７２】通常、冷陰極素子１０１２として表面伝導
型放出素子を用いた場合、表面伝導型放出素子への印加
電圧は、１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９
と冷陰極素子１０１２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から
８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１
０１２間の電圧０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度で
ある。

【００７３】以上、本発明の実施例の表示パネルの基本
構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。

【００７４】次に、前記実施例の表示パネルに用いたマ
ルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発明
の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極
素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極
素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがっ
て、たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭ
ＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。

【００７５】ただし、表面画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしか
も均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コス
トの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表
面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大
面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者
らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしく
はその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示
装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であ
ると言える。そこで、上記実施例の表示パネルにおいて
は、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成
した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な
表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法および
特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配
線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法）電子放
出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成する表面伝
導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の２
種類があげられる。（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初に、平面型の
表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明す
る。

【００７６】図８（ａ）は平面型の表面伝導型放出素子
の構成を説明するための平面図、図８（ｂ）はその断面
図である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３
は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フ
ォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は
通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００７７】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばＳｉＯ₂を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。

【００７８】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材
料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たと
えば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、
エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用い
れば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印
刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００７９】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百μｍの範囲から適当な数値を選んで設計される
が、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数
μｍより数十μｍの範囲である。また、素子電極の厚さ
ｄについては、通常は数百オングストロームから数μｍ
の範囲から適当な数値が選ばれる。

【００８０】また、導電性薄膜１１０４の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。

【００８１】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１
０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件、などである。具体的には、
数オングストロームから数千オングストロームの範囲の
なかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングス
トロームから５００オングストロームの間である。

【００８２】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃，などをはじ
めとする酸化物や、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，Ｃ
ｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄，などをはじめとする硼化物
や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，
などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ，などをはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などを
はじめとする半導体や、カーボン、などがあげられ、こ
れらの中から適宜選択される。

【００８３】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０³から１０⁷［Ω／ｓｑ］の範囲に含まれるよう設定
した。

【００８４】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図８の例においては、下
から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。

【００８５】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数オングストロームから数百オングストローム
の粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電
子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困
難なため、図８においては模式的に示した。

【００８６】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。

【００８７】薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、も
しくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストロ
ーム］以下とするのが好ましく、３００［オングストロ
ーム］以下とするのがさらに好ましい。なお、実際の薄
膜１１１３の位置や形状を精密に図示するのは困難なた
め、図８においては模式的に示した。

【００８８】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。

【００８９】すなわち基板１１０１には青板ガラスを用
い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用い
た。素子電極の厚さｄは１０００［オングストロー
ム］、電極間隔Ｌは２［μｍ］とした。

【００９０】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストロ
ーム］、幅Ｗは１００［μｍ］とした。

【００９１】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。

【００９２】図９（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出素
子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記
は前記図８と同一である。１）まず、図９（ａ）に示すように、基板１１０１上
に素子電極１１０２および１１０３を形成する。

【００９３】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる。堆積する方法としては、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
いればよい。その後、堆積した電極材料を、フォトリソ
グラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、
図９（ａ）に示した一対の素子電極１１０２，１１０３
を形成する。２）次に、図９（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１
０４を形成する。

【００９４】形成するにあたっては、まず図９（ａ）の
一対の素子電極１１０２，１１０３が形成された基板に
有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒
子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチング
により所定の形状にパターニングする。ここで、有機金
属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元
素とする有機金属化合物の溶液である。具体的には、本
実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例
では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ
以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよ
い。

【００９５】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布
による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、
あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。３）次に、図９（ｃ）に示すように、フォーミング用
電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適
宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電
子放出部１１０５を形成する。

【００９６】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【００９７】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅
Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加し
た。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次
昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニ
ターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角
波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１
１１１で計測した。

【００９８】本実施例においては、たとえば１０^-5［ｔ
ｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス
幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ
秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］
ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたび
に１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォ
ーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニ
ターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そ
して、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１
×１０⁶［Ω］になった段階、すなわちモニターパルス
印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０^-7
［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわ
る通電を終了した。

【００９９】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微粒
子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
通電の条件を適宜変更するのが望ましい。４）次に、図９（ｄ）に示すように、活性化用電源１
１１２から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電
圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の
改善を行う。

【０１００】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである（図においては、炭素
もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１１３とし
て模式的に示した。）。なお、通電活性化処理を行うこ
とにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放
出電流を典型的には１００倍以上に増加させることがで
きる。

【０１０１】具体的には、１０^-4ないし１０^-5［ｔｏｒ
ｒ］の範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に
印加することにより、真空雰囲気中に存在する有機化合
物を起源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。
堆積物１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラフ
ァイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその
混合物であり、膜厚は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。

【０１０２】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施例においては、一定電
圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行った
が、具体的には、矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，パ
ルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０［ミ
リ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施例の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０３】図９（ｄ）に示す１１１４は、該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている。なお、基板１１０１を、
表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合
には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。活性化用電源１１１２から電圧を印加する
間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１２
の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電
流Ｉｅの一例を図１１（ｂ）に示すが、活性化電源１１
１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過と
ともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほと
んど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ
飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。

【０１０４】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導
型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条
件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０５】以上のようにして、図９（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。（垂直型の表面伝導型放出素子）次に、電子放出部もし
くはその周辺を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素
子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面
伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１０６】図１２は、垂直型の表面伝導型放出素子の
基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中
の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１
２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導
電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成
した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成
した薄膜、である。

【０１０７】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方の素子電極１２０２が段差形
成部材１２０６上に設けられており、通電性薄膜１２０
４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にあ
る。したがって、前記図８の平面型における素子電極間
隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差
高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電
極１２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄
膜１２０４、については、前記平面型の説明中に列挙し
た材料を同様に用いることが可能である。また、段差形
成部材１２０６には、たとえばＳｉＯ₂のような電気的
に絶縁性の材料を用いる。

【０１０８】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１３（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１２
と同一である。１）まず、図１３（ａ）に示すように、基板１２０１
上に素子電極１２０３を形成する。２）次に、図１３（ｂ）に示すように、段差形成部材
を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえ
ばＳｉＯ₂をスパッタ法で積層すればよいが、たとえば
真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよ
い。３）次に、図１３（ｃ）に示すように、絶縁層の上に
素子電極１２０２を形成する。４）次に、図１３（ｄ）に示すように、絶縁層の一部
を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素子電極１
２０３を露出させる。５）次に、図１３（ｅ）に示すように、微粒子膜を用
いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成するには、前
記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの成膜技
術を用いればよい。６）次に、前記平面型の場合と同じく、通電フォーミ
ング処理を行い、電子放出部を形成する（図９（ｃ）を
用いて説明した平面型の通電フォーミング処理と同様の
処理を行えばよい。）。７）次に、前記平面型の場合と同じく、通電活性化処
理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは炭素化合物を
堆積させる（図９（ｄ）を用いて説明した平面型の通電
活性化処理と同様の処理を行えばよい。）。

【０１０９】以上のようにして、図１３（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性）以上、
平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成
と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性
について述べる。

【０１１０】図１４に、表示装置に用いた素子の、（放
出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素
子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータ
を変更することにより変化するものであるため、２本の
グラフは各々任意単位で図示した。

【０１１１】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに
関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０１１２】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満
の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。

【０１１３】すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な
閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【０１１４】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１１５】第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して
素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電
圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。

【０１１６】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔ
ｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。

【０１１７】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、階調表示を行うことが可能である。

【０１１８】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述
する。

【０１１９】以下に述べる各実施例においては、マルチ
電子ビーム源として、前述した、電極間の導電性微粒子
膜に電子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７
２、Ｍ＝１０２４）の表面伝導型放出素子を、Ｍ本の行
方向配線とＮ本の列方向配線とによりマトリクス配線
（図３および図４参照）したマルチ電子ビーム源を用い
た。（実施例１）実施例１にはフェースプレートとスペーサ
ーの接合部に形成する導電性薄膜として、Ｐｔ微粒子膜
を用いた例を示す。接合部への付与液として、Tetra-am
mine-Platinum（II）Hydroxide hydrate（（ＮＨ₃）₄
−Ｐｔ−（ＯＨ）₂・ｘＨ₂Ｏを水にＰｔ重量濃度で１
％溶解させた水溶液を用い、付与装置には吐出口内にピ
エゾ振動子を有したインクジェット装置を用いた。

【０１２０】本実施例では、前述した図３に示すスペー
サー１０２０を配置した表示パネルを作製した。以下、
図３および図７を用いて詳述する。

【０１２１】まずソーダライムガラスからなる絶縁性部
材１０２０ａの表面のうち、気密容器内に露出する４面
に高抵抗膜１０２０ｂを成膜し、当接面に導電膜を成膜
したスペーサー１０２０（高さ５［ｍｍ］、板厚２００
［μｍ］、長さ２０ｍｍ）を作製した。次に内面に蛍光
膜１０１８とメタルバック１０１９が付設されたフェー
スプレート１０１７を作製し、前記スペーサーとフェー
スプレートのメタルバックを導電性フリットガラスを用
いて接着した。導電性フリットガラスはフリットガラス
に銀粉末を混合したものを用い、４００℃ないし５００
℃で１０分以上焼成することで接着した。なお、本実施
例においては、蛍光膜１０１８は、図１５に示すよう
に、各色蛍光体２１ａ（Ｒ，Ｇ，Ｂ）が列方向（Ｙ方
向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導電体２
１ｂは各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１ａ間だけでなく、
Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された蛍光膜
が用いられた。

【０１２２】次にフェースプレートとスペーサーの接合
部に、インクジェット装置を用い上記Ｐｔ錯体水溶液を
付与し、乾燥後３００℃で焼成することにより該接合部
に粒径１００オングストローム以下の微粒子からなるＰ
ｔ薄膜を形成した。

【０１２３】一方、基板１０１１上には行方向配線電極
１０１３、列方向配線電極１０１４、電極間絶縁層（不
図示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性
薄膜を形成し、リアプレート１０１５に固定した。その
後リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７、
側壁１０１６およびスペーサー１０２０の各接合部を固
定した。スペーサーの基板１０１１への固定は、行方向
配線１０１３上に等間隔で、行方向配線１０１３と平行
に行った。基板１０１１とリアプレート１０１５の接合
部、リアプレート１０１５と側壁１０１６の接合部、お
よびフェースプレート１０１７と側壁１０１６の接合部
は、絶縁性のフリットガラス（不図示）を塗布し、大気
中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで
封着した。なお、前述の封着を行う際には、各色蛍光体
２１ａと基板１０１１上に配置された各素子とを対応さ
せなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フェ
ースプレート１０１７およびスペーサー１０２０は十分
な位置合わせを行った。

【０１２４】以上のようにして完成した気密容器内を排
気管（不図示）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜
Ｄｙｎを通じ、行方向配線電極１０１３および列方向配
線電極１０１４を介して各素子に給電して前述の通電フ
ォーミング処理と通電活性化処理を行うことによりマル
チ電子ビーム源を製造した。

【０１２５】次に、１０^-6［Ｔｏｒｒ］程度の真空度
で、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器（気密容器）の封止を行った。

【０１２６】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。

【０１２７】以上のように完成した、図３および図７に
示されるような表示パネルを用いた画像表示装置におい
て、各冷陰極素子（表面伝導型放出素子）１０１２に
は、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通
じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段より
それぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバ
ック１０１９には、高圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加す
ることにより放出電子ビームを加速し、蛍光膜１０１８
に電子を衝突させ、各色蛍光体２１ａ（図１５のＲ、
Ｇ、Ｂ）を励起・発光させることで画像を表示した。な
お、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３［ｋＶ］ないし
１０［ｋＶ］、各配線１０１３、１０１４間への印加電
圧Ｖｆは１４［Ｖ］とした。

【０１２８】このとき、スペーサー１０２０に近い位置
にある冷陰極素子１０１２からの放出電子による発光ス
ポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形
成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができ
た。（実施例２）本実施例では、フェースプレートとスペー
サーの接合部に形成する導電性膜としてＡｕ微粒子膜を
用いた例を示す。なお本実施例の、基板への電子放出素
子の作製方法および装置全体の構成は、実施例１と同様
なので説明を省略する。

【０１２９】接合部への付与液として、塩化金酸四水和
物水溶液にクエン酸三ナトリウム二水和物を添加して還
元、作製した粒径数１０オングストローム以下の金微粒
子の水分散液を用い、付与装置には吐出口内にピエゾ振
動子を有したインクジェット装置を用いた。上記金微粒
子分散液を、フェースプレートとスペーサーとの接合部
に付与した後、２００℃で焼成することにより、該接合
部に金微粒子膜を形成した。以上のようにして作製した
本実施例の画像表示装置においては、２次元状に等間隔
の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカ
ラー画像表示ができた。（実施例３）本実施例では、フェースプレートとスペー
サーの接合部に形成する導電性膜としてＡｇ微粒子膜を
用いた例を示す。本実施例の、基板への電子放出素子の
作製方法および装置全体の構成は、実施例１と同様なの
で説明を省略する。

【０１３０】接合部への付与液として、硝酸銀水溶液に
クエン酸ナトリウム及び水素化ホウ素ナトリウムを添加
して還元、作製した粒径数１０オングストローム以下の
銀微粒子の水分散液を用い、付与装置には吐出口内にピ
エゾ振動子を有したインクジェット装置を用いた。上記
銀微粒子分散液を、フェースプレートとスペーサーとの
接合部に付与した後、２００℃で焼成することにより、
該接合部に銀微粒子膜を形成した。以上のようにして作
製した本実施例の画像表示装置においては、２次元状に
等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性の
よいカラー画像表示ができた。（実施例４）本実施例では、フェースプレートとスペー
サーの接合部に形成する導電性膜としてグラファイト微
粒子膜を用いた例を示す。本実施例の、基板への電子放
出素子の作製方法および装置全体の構成は、実施例１と
同様なので説明を省略する。

【０１３１】接合部への付与液として、粒径数１０オン
グストロームのグラファイト微粒子の水分散液を用い、
付与装置には吐出口内にピエゾ振動子を有したインクジ
ェット装置を用いた。上記グラファイト分散液を、フェ
ースプレートとスペーサーとの接合部に付与した後、２
００℃で焼成することにより、該接合部にグラファイト
微粒子膜を形成した。以上のようにして作製した本実施
例の画像表示装置においては、２次元状に等間隔の発光
スポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画
像表示ができた。

【０１３２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
スペーサーと基板上の電極とを接合部材を介して接合
し、接合部材上に導電性膜を形成することにより、該電
極と該スペーサーの電気的接続をより安定化させること
が可能となる。したがって電子ビームの軌道が安定し、
長期にわたり安定した画像が得られるとともに、放電に
よる画像の乱れや装置の劣化を抑制した、信頼性の高い
画像表示装置が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスペーサーとフェースプレートの接合
部の構成を示す断面図である。

【図２】本発明の、接合部に導電性薄膜を形成するため
の工程を示す模式図である。

【図３】本発明の実施例である画像表示装置の、表示パ
ネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図４】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平
面図である。

【図５】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の一
部断面図である。

【図６】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を
例示した平面図である。

【図７】本発明の実施例である表示パネルのＡ−Ａ′断
面図、およびスペーサーの断面図であるである。

【図８】（ａ）は実施例で用いた平面型の表面伝導型放
出素子の平面図、（ｂ）はその断面図である。

【図９】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す
断面図である。

【図１０】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形図
である。

【図１１】（ａ）は通電活性化処理の際の印加電圧波形
図、（ｂ）は放出電流Ｉｅの変化を示す図である。

【図１２】実施例で用いた垂直型の表面伝導型放出素子
の断面図である。

【図１３】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１４】実施例で用いた表面伝導型放出素子の典型的
な特性を示すグラフである。

【図１５】蛍光体の他の構成例を説明する為の図であ
る。

【図１６】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図１７】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図１８】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図１９】画像表示装置の表示パネルの一部を切り欠い
て示した斜視図である。

【符号の説明】

１導電性薄膜２インクジェット装置のインク吐出部３液滴１００３行方向配線１００４列方向配線１０１０黒色導電材１０１１基板１０１２冷陰極素子１０１３行方向配線１０１４列方向配線１０１５リアプレート１０１６側壁１０１７フェースプレート１０１８蛍光体１０１９メタルバック１０２０スペーサー１０２０ａ絶縁性部材１０２０ｂ高抵抗膜１０４０接合部材１１０１基板１１０２、１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１、１１１６電流計１１１２活性化用電源１１１３薄膜１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源１２０１基板１２０２、１２０３素子電極１２０４導電性薄膜１２０５電子放出部１２０６段差形成部材１２１３薄膜３００１基板３００４導電性薄膜３００５電子放出部３０１０基板３０１１エミッタ配線３０１２エミッタコーン３０１３絶縁層３０１４ゲート電極３０２０基板３０２１下電極３０２２絶縁層３０２３上電極３１１１基板３１１２冷陰極素子３１１３行方向配線３１１４列方向配線３１１５リアプレート３１１６側壁３１１７フェースプレート３１１８蛍光膜３１１９メタルバック３１２０スペーサーＤｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ、Ｈｖ電気接続用端
子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する基板の一方の基板に電子源が複
数配置され、該対向する基板間に導電性を有するスペー
サーが設けられ、該対向する基板のうち少なくとも一方
の基板に該スペーサーと電気的に接続される電極を有す
る電子線装置において、前記スペーサーと前記電極とは接合部材を介して接合さ
れ、該接合部材上に導電性薄膜を形成したことを特徴と
する電子線装置。
【請求項２】前記電子源は表面伝導型電子放出素子で
ある請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】対向する基板の一方の基板に電子源が複
数配置され、他方の基板に該電子源から放出された電子
線の照射により発光する蛍光体とメタルバックが設けら
れ、該対向する基板間に導電性を有するスペーサーが設
けられてなる画像表示装置において、前記スペーサーと前記メタルバックとは接合部材を介し
て接合され、該接合部材上に導電性薄膜を形成したこと
を特徴とする画像表示装置。
【請求項４】前記電子源は表面伝導型電子放出素子で
ある請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】対向する基板の一方の基板に電子源が複
数配置され、該対向する基板間に導電性を有するスペー
サーが設けられ、該対向する基板のうち少なくとも一方
の基板に該スペーサーと電気的に接続される電極を有す
る電子線装置の製造方法において、前記スペーサーと前記電極とを接合部材を介して接合
し、該接合部材上に導電性薄膜を形成したことを特徴と
する電子線装置の製造方法。
【請求項６】前記導電性薄膜が、導電性材料を含む液
滴を前記接合部材に付与し、焼成する工程を経て形成さ
れることを特徴とする請求項５に記載の電子線装置の製
造方法。
【請求項７】前記液滴を付与する手段としてインクジ
ェット装置を用いることを特徴とする請求項６に記載の
電子線装置の製造方法。
【請求項８】前記液滴が導電性材料を溶解させた溶液
であることを特徴とする請求項６に記載の電子線装置の
製造方法。
【請求項９】前記液滴が導電性材料の微粒子を液体に
分散させた分散液であることを特徴とする請求項６に記
載の電子線装置の製造方法。
【請求項１０】前記分散液中に分散する導電性材料が
金属または金属化合物微粒子であることを特徴とする請
求項９に記載の電子線装置の製造方法。
【請求項１１】前記分散液中に分散する導電性材料が
カーボン微粒子であることを特徴とする請求項９に記載
の電子線装置の製造方法。
【請求項１２】前記電子源が、表面伝導型電子放出素
子である請求項５〜１１のいずれかの請求項に記載の電
子線装置の製造方法。