JP2001148222A

JP2001148222A - 表面伝導型電子放出素子およびその形成方法

Info

Publication number: JP2001148222A
Application number: JP32984199A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Hosomi; 和徳細見
Original assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Electronics Ltd
Current assignee: Noritake Co Ltd; Noritake Electronics Ltd
Priority date: 1999-11-19
Filing date: 1999-11-19
Publication date: 2001-05-29

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出量のばらつきの少ない複数個の電子放
出膜を備えた表面殿堂型電子放出素子を提供する。【解決手段】複数個の電子放出膜４２の各々毎に、その
発熱により温度上昇させられる位置において5 ×10⁸(pp
m/℃) 程度の高いＴＣＲを有するＰＴＣ材料から成る電
極３８、４０がその電子放出膜４２と直列に設けられて
いることから、その電子放出膜４２が発熱させられる
と、電極３８、４０が温度上昇させられてその抵抗値が
増大するため電子放出膜４２に流れる電流値が制限され
る。そのため、フォーミング処理を施すに際して、電子
放出膜４２の発熱時には電極３８、４０の抵抗値が増加
して電流が制限される一方、電流制限により電極３８、
４０の温度が低下してその抵抗値が減少すると電流値が
再び増加して電子放出膜４２の発熱量が増加させられる
ため、略一様な条件下で処理が為される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、複数個の電子放出
膜を備えた表面伝導型電子放出素子（Surface Conducti
ve Emitter：ＳＣＥ）に関し、特に、その電極構成の改
良および形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】平面型画像表示装置の一つとして、ＳＣ
Ｅ等から放出させた電子で、観視側に位置する透明な前
面板内面に固着された蛍光体を励起発光させ、その前面
板から射出して表示する形式の電界放出表示装置（Fiel
d Emission Display：ＦＥＤ）が知られている。例え
ば、特開平８−１８０７９９号公報に記載されている電
子放出素子等がそれである。上記のＳＣＥは、例えば、
背面板上に互いに直交するように設けられたそれぞれ複
数本の第一配線および第二配線の交点位置毎に、酸化パ
ラジウム(PdO) 等から成る電子放出膜およびその電子放
出膜をそれら第一配線および第二配線にそれぞれ接続す
るための一対の第一電極および第二電極を備えたもので
ある。このようなＳＣＥでは、第一配線および第二配線
を介してそれら第一、第二電極間に電圧を印加すること
により、上記電子放出膜から電子が放出させられる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図１４に示
されるように、上記のようなＳＣＥの電子放出膜６４に
は、第一電極６６および第二電極６８間の隙間内にナノ
メートル・オーダの亀裂７０が備えられており、この亀
裂７０をトンネル効果で通過する際に表面で散乱させら
れた電子が電子放出膜６４から放出される。この亀裂７
０は、例えば、真空下で第一電極６６および第二電極６
８間に電圧を印加して、電子放出膜６４の組織を局所的
に破壊、変形、若しくは変質させるフォーミング処理を
施すことにより形成される。

【０００４】上記のフォーミング処理においては、図１
５に示されるように、複数個の第一電極６４および第二
電極６６にそれぞれ接続された複数本の第一配線７２お
よび第二配線７４に順次電圧を印加することにより、そ
れらの交点（例えば、Ａ点やＢ点等）に位置する第一電
極６６および第二電極６８間に電圧が印加される。しか
しながら、このフォーミング時における個々の電子放出
膜６４への印加電圧がばらつくことから、複数個の電子
放出膜６４の温度が相互に不均一になるため、間隙の大
きさの一様な亀裂７０を生成できなくなって電子放出量
がばらつくという問題があった。印加電圧の相違は、第
一配線７２および第二配線７４の抵抗値が一様ではない
こと、および電子放出膜６４自体の抵抗値も一様ではな
いことに起因するものと考えられる。

【０００５】本発明は、以上の事情を背景として為され
たものであって、その目的は、電子放出量のばらつきの
少ない複数個の電子放出膜を備えたＳＣＥを提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための第１の手段】斯かる目的を達成
するため、第１発明の要旨とするところは、各対相互に
所定間隔を以て設けられた複数対の第一電極および第二
電極と、それら各対の第一電極および第二電極間にそれ
ぞれ設けられた複数個の電子放出膜と、一方向に沿って
設けられてそれぞれ複数個の前記第一電極に接続された
複数本の第一配線と、その第一配線と交差する他方向に
沿って設けられてそれぞれ複数個の前記第二電極に接続
された複数本の第二配線とを備えたＳＣＥであって、
(a) 前記複数個の電子放出膜の各々毎に、その発熱によ
り温度上昇させられる位置においてその電子放出膜と電
気的に直列に設けられ、10000(ppm/℃) 以上のＴＣＲを
有するＰＴＣ材料から成る正係数抵抗膜を含むことにあ
る。

【０００７】

【第１発明の効果】このようにすれば、電子放出膜が発
熱させられると、正係数抵抗膜が温度上昇させられてそ
の抵抗値が増大する。そのため、フォーミング処理を施
すに際して、第一配線、第二配線、第一電極、および第
二電極を介して電圧が印加されることにより電子放出膜
が発熱させられると、それに直列に接続されている正係
数抵抗膜の抵抗値が増加することから、その電子放出膜
に流れる電流がその正係数抵抗膜によって制限され、そ
の発熱が抑制される。発熱が抑制されることにより正係
数抵抗膜の温度が低下するとその抵抗値が減少すること
から、電流値が再び増加して発熱量が増加させられる。
したがって、電子放出膜の温度は、正係数抵抗膜の抵抗
値の増減に応じた一定の範囲に保たれる。このとき、正
係数抵抗膜を構成するＰＴＣ材料は、10000(ppm/℃) 以
上の高いＴＣＲを有していることから、僅かな温度変化
で抵抗値が著しく増減させられるため、電子放出膜の温
度の変化幅は極めて小さくなる。上記により、複数個の
電子放出膜相互の温度のばらつきが抑制されることか
ら、フォーミング処理によって形成される亀裂のばらつ
きが少なくなるため、電子放出量のばらつきの少ない複
数個の電子放出膜を備えたＳＣＥが得られる。

【０００８】

【第１発明の他の態様】ここで、好適には、前記正係数
抵抗膜は、ベリリウム、ニッケル−クロム合金、｛亜
鉛、チタン、ニッケル、鉛、鉄、およびニオブ｝の何れ
かの酸化物、一般式 Ba_1-xＡ_xTi_1-yＢ_yO₃＋Ｃ［但
し、Ａは固溶しているストロンチウムまたは鉛、Ｂは固
溶しているジルコニウムおよび錫の少なくとも一方、Ｃ
は固溶していない酸化銅、三酸化二鉄、二酸化マンガン
の少なくとも一種］で表されるチタン酸バリウム系化合
物、およびグラファイトの何れかから成り、或いはこれ
らの何れかを主成分とするものである。このようにすれ
ば、これらは何れも高いＴＣＲを有したＰＴＣ材料であ
ることから、電子放出膜の温度を一層狭い温度範囲に保
つことができる。なお、上記材料は、単結晶、多結晶、
焼結体、多孔質体、或いは非晶質（アモルファス）等の
何れの形態を成すものであってもよい。また、これらの
材料には、必要な温度特性に応じて種々の不純物を添加
できる。この不純物は、固溶するものであっても、固溶
しないものであってもよい。以下の説明においても、特
に断らない限り、「不純物」は両者を含むものである。
前記ＰＴＣ材料のうち、例えばチタン酸バリウム系材料
は、キュリー点近傍で抵抗値が急増する性質があるが、
この温度は不純物が添加されるとその種類に応じて高温
側或いは低温側に添加量に応じた値だけ変化する。その
ため、不純物の種類および量を適宜定めることにより、
フォーミング処理時における電子放出膜の温度を所望の
温度範囲に保持し得る。不純物の例としては、抵抗値が
急変する温度を高温側に変化させる鉛、低温側に変化さ
せるストロンチウム、ジルコニウムや硫黄等が挙げられ
る。

【０００９】また、好適には、前記正係数抵抗膜は、前
記第一電極および前記第二電極の少なくとも一方を構成
するものである。このようにすれば、第一電極および第
二電極の少なくとも一方がＰＴＣ材料で構成されること
により、正係数抵抗膜が実質的に電子放出膜と直列に設
けられる。すなわち、正係数抵抗膜は、電子放出膜の発
熱量に応じて温度上昇させられる必要があるため、その
電子放出膜の可及的近傍に配設することが望まれる。上
記のようにすれば、正係数抵抗膜と電子放出膜とが接触
して設けられることになるため、その電子放出膜の温度
を一層確実に制御することができる。

【００１０】因みに、従来のＳＣＥの電極は、例えば、
ニッケル(Ni)、クロム(Cr)、金(Au)、モリブデン(Mo)、
タングステン(W) 、白金(Pt)、チタン(Ti)、アルミニウ
ム(Al)、銅(Cu)、およびパラジウム(Pd)等の金属材料や
合金材料、或いは、酸化ルテニウム(RuO₂)、酸化インジ
ウム−酸化錫(In₂O₃-SnO₂ ：ＩＴＯ) 等の金属酸化物等
が用いられていた。上記各材料のうちニッケル、クロ
ム、金、モリブデン、タングステン、白金、チタン、ア
ルミニウム、銅、およびパラジウム等の金属材料や合金
材料は、ＰＴＣ材料ではあるがＴＣＲが 3900(ppm/℃)
程度以下であることから、電子放出膜の発熱によって温
度上昇させられても抵抗値の増加量が小さく、電流値延
いては電子放出膜の温度上昇を十分に抑制することがで
きない。一方、酸化ルテニウムおよびＩＴＯ等の金属酸
化物はＮＴＣ材料であることから、電子放出膜の発熱に
よって温度上昇させられると抵抗値が減少し、電流値を
却って増加させてその発熱延いては温度上昇を促進す
る。すなわち、従来のフォーミング処理における電子放
出膜への印加電圧のばらつきは、このように電極が電流
制限に何ら寄与せず、或いは反対に温度上昇した電子放
出膜に流れる電流を増加させることにも起因していたの
である。

【００１１】

【課題を解決するための第２の手段】また、前記目的を
達成するための第２発明の要旨とするところは、各対相
互に所定間隔を以て設けられた複数対の第一電極および
第二電極と、それら各対の第一電極および第二電極間に
それぞれ設けられた複数個の電子放出膜と、一方向に沿
って設けられてそれぞれ複数個の前記第一電極に接続さ
れた複数本の第一配線と、その第一配線と交差する他方
向に沿って設けられてそれぞれ複数個の前記第二電極に
接続された複数本の第二配線とを備えた表面伝導型電子
放出素子であって、(a) 前記複数個の電子放出膜の各々
毎に、その発熱により温度上昇させられる位置において
その電子放出膜と電気的に並列に設けられた抵抗温度係
数（ＴＣＲ）が負の負温度係数（ＮＴＣ）材料から成る
負係数抵抗膜を含むことにある。

【００１２】

【第２発明の効果】このようにすれば、電子放出膜が発
熱させられると、負係数抵抗膜が温度上昇させられてそ
の抵抗値が減少する。そのため、フォーミング処理を施
すに際して、第一配線、第二配線、第一電極、および第
二電極を介して電圧が印加されることにより電子放出膜
が発熱させられると、それに並列に接続されている負係
数抵抗膜の抵抗値が減少することから、その負係数抵抗
膜を通る電流量が増加させられて相対的にその電子放出
膜を通る電流量が少なくなる。すなわち、実質的にその
電子放出膜に流れる電流が制限され、その発熱が抑制さ
れる。発熱が抑制されることにより負係数抵抗膜の温度
が低下するとその抵抗値が増加することから、電子放出
膜を通る電流値が再び増加して発熱量が増加させられ
る。したがって、電子放出膜の温度は、負係数抵抗膜の
抵抗値の増減に応じた一定の範囲に保たれることから、
複数個の電子放出膜相互の温度のばらつきが抑制されて
フォーミング処理によって形成される亀裂のばらつきが
少なくなるため、電子放出量のばらつきの少ない複数個
の電子放出膜を備えたＳＣＥが得られる。

【００１３】

【第２発明の他の態様】ここで、好適には、前記負係数
抵抗膜は、｛珪素、ゲルマニウム、ダイヤモンド｝の何
れかの単結晶或いはアモルファス構造体、｛アルミニウ
ム、銅、ニッケル、マンガン、コバルト、ジルコニウ
ム、およびイットリウム｝の何れかの酸化物の多結晶或
いは焼結体、｛チタン、バナジウム、バリウム、および
珪素の何れかの酸化物｝のアモルファス構造体、カルコ
ゲン化合物、および｛銀および銅｝の硫化物の何れかか
ら成り、或いはこれらの何れかを主成分とするものであ
る。このようにすれば、これらは何れも高いＴＣＲを有
するＮＴＣ材料であることから、電子放出膜の温度を一
層狭い温度範囲に保つことができる。なお、これらの材
料には、必要な温度特性に応じてそれらに固溶する或い
は固溶しない種々の不純物を添加できる。すなわち、上
記ＮＴＣ材料のうち例えば酸化バナジウムは、結晶構造
の変化点近傍で抵抗値が急減する性質を持ち、この性質
は不純物が添加されるとその種類や量に応じて変化す
る。そのため、不純物の種類および量を適宜定めること
により、フォーミング処理時における電子放出膜の温度
を所望の温度範囲に保持し得る。不純物の例としてはバ
リウム(Ba)、燐(P) 、カルシウム(Ca)等が挙げられる。

【００１４】また、好適には、前記負係数抵抗膜は、前
記電子放出膜の下側に重なる位置に設けられるものであ
る。このようにすれば、負係数抵抗膜が電子放出膜に面
接触させられるため、その電子放出膜から発生した熱が
好適にその負係数抵抗膜に伝達される利点がある。すな
わち、負係数抵抗膜は、電子放出膜の発熱量に応じて温
度上昇させられる必要があるため、その電子放出膜の可
及的近傍に配設することが望まれる。上記のようにすれ
ば、負係数抵抗膜と電子放出膜とが接触して設けられる
ことになるため、その電子放出膜の温度を一層確実に制
御することができる。しかも、負係数抵抗膜を設けるた
めの領域を電子放出膜、配線や電極等の形成面上に別途
確保する必要がないため、負係数抵抗膜の存在が各膜の
配置設計や電子放出膜の配設密度を高めること等の妨げ
にならない。

【００１５】また、好適には、前記の正係数抵抗膜およ
び負係数抵抗膜は、ＣＴＲ（Critical Temprature Resi
stor）材料から成るものである。このようにすれば、Ｃ
ＴＲ材料は相転移温度に関連して抵抗値が急激に変化す
る特徴を有しているため、電子放出膜の温度ばらつきを
一層抑制できる。ＣＴＲ材料としては、例えば、バナジ
ウムやチタンの金属酸化物、或いは銀や銅の硫化物等が
挙げられる。

【００１６】

【課題を解決するための第３の手段】また、前記目的を
達成するための表面伝導型電子放出素子の形成方法の要
旨とするところは、前記請求項１乃至６の何れかの表面
伝導型電子放出素子を形成する方法であって、前記電子
放出膜と共に前記正係数抵抗膜または前記負係数抵抗膜
に電圧または電流を印加してその電子放出膜に亀裂を生
成するフォーミング工程を含むことにある。

【００１７】

【第３発明の効果】このようにすれば、フォーミング工
程において電子放出膜に電圧または電流を印加する際に
は、同時に正係数抵抗膜或いは負係数抵抗膜にも電圧ま
たは電流が印加されるため、その際における電子放出膜
の温度の変化幅が前述したように極めて小さくなる。し
たがって、複数個の電子放出膜相互の温度のばらつきが
抑制されることから、フォーミング処理によって形成さ
れる亀裂のばらつきが少なくなるため、電子放出量のば
らつきの少ない複数個の電子放出膜を備えたＳＣＥが得
られる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

【００１９】図１は、本発明のＳＣＥの一例が適用され
たＦＥＤ１０の構成を一部を切り欠いて示す斜視図であ
る。図において、ＦＥＤ１０は、それぞれの略平坦な一
面１２，１４が向かい合うように所定間隔を隔てて互い
に平行に配置された相互に同様な寸法・形状の前面板１
６および背面板１８と、それらの間に配置されたスペー
サ２２とを備えたものである。それら前面板１６、背面
板１８、およびスペーサ２２は互いに気密に封着されて
おり、それらによってＦＥＤ１０の外囲器である気密容
器が構成されている。気密容器内は例えば 6.7×10^-5(P
a)［5 ×10^-7(Torr)］程度の真空になっている。

【００２０】上記の前面板１６および背面板１８は、例
えばそれぞれ1 〜2(mm) 程度の均一な厚さを備えて透光
性を有する軟化点が600(℃) 程度の高歪点ガラス、例え
ば、ソーダライム・ガラス等から成るものである。ま
た、前記のスペーサ２２は、例えば、前面板１６および
背面板１８と同様な外形寸法を有する矩形枠状或いは格
子状を成すものである。このスペーサ２２は、例えば４
２６合金から成る2 〜5(mm) 程度の一様な厚さの矩形枠
状或いは格子状等の素材の表面に、600(℃) 程度の軟化
点の硼珪酸ガラス等から成る図示しない絶縁ガラス層が
10(μm)程度の厚さに電着等によって設けられて構成さ
れている。このため、前面板１６と背面板１８との間隔
すなわち気密空間の高さ寸法は、例えば2 〜5(mm) 程度
である。

【００２１】また、前面板１６の一面１２には、例えば
ＩＴＯ（酸化インジウム錫：IndiumTin Oxide）等から
成る0.1 〜0.5(mm) 程度の幅寸法のストライプ状の複数
本の透明な陽極２４が、例えば0.1 〜0.5(mm) 程度の一
定の中心間隔を以て一方向に沿って並んで設けられてい
る。それら複数本の陽極２４の各々の表面には、Ｒ
（赤），Ｇ（緑），Ｂ（青）の３つの発光色の何れかに
対応する蛍光体層２６が、例えば、その一方向と直交す
る方向にＲ，Ｇ，Ｂの順に繰り返し並ぶように、陽極２
４と同様な幅寸法を以てストライプ状或いはマトリクス
状に設けられている。上記の陽極２４は、例えばスパッ
タ等の薄膜法によって例えば1(μm)程度の厚さに形成さ
れたものであり、シート抵抗値が 10(Ω／□) 以下程度
の比較的高い導電性を備えている。また、上記の蛍光体
層２６は、例えば、ZnO:Zn，ZnS:Ag+In₂O₃等の電子線に
よって可視光を発する材料から構成されるものであっ
て、例えば厚膜スクリーン印刷法等によって10〜 20(μ
m)程度の厚さで設けられることにより、面積抵抗率が50
0(Ω/cm²) 以下程度の導電性を付与されている。

【００２２】また、前面板１６の一面１２のうちの蛍光
体層２６が設けられていない残部には、例えば黒色顔料
を含むガラスから成るブラック・マトリクス（マスク）
２８が10〜 20(μm)程度の厚さで設けられており、それ
ら蛍光体層２６の表面およびブラック・マトリクス２８
の表面は、一面１２の全面にそれら蛍光体層２６および
ブラック・マトリクス２８の表面形状に倣って設けられ
た 100〜 200(nm)程度の厚さのメタル・バック３０によ
って覆われている。上記のブラック・マトリクス２８は
例えば厚膜スクリーン印刷法等によって設けられたもの
であり、蛍光体層２６がストライプ状に設けられている
場合にはその間を通るストライプ状に、蛍光体層２６が
マトリクス状に設けられている場合には格子状に形成さ
れる。また、上記のメタル・バック３０は例えばアルミ
ニウム薄膜の蒸着等によって設けられたものであり、比
較的滑らかな表面を有しているが、電子が容易に透過す
る程度の厚さの薄膜に形成されている。

【００２３】一方、前記の背面板１８の一面１４には、
互いに直交する二方向（列方向すなわちＹ方向および行
方向すなわちＸ方向）に沿ってそれぞれ伸びる複数本の
列方向（Ｙ方向）配線３２および行方向（Ｘ方向）配線
３４が、層間絶縁層３６を介して重ねて備えられてい
る。列方向配線３２は、前面板１６上の陽極２４に平行
に設けられており、その中心間隔は陽極２４と同様であ
る。これに対して、それらに直交する方向に沿って伸び
る行方向配線３４の中心間隔は、例えば列方向配線３２
のそれの３倍の0.3 〜1.5(mm) 程度になっている。ま
た、列方向配線３２の幅寸法は100(μm)程度であり、厚
さ寸法は例えば 12(μm)程度である。一方、行方向配線
３４の幅寸法は300(μm)程度であり、厚さ寸法は 20(μ
m)程度である。

【００２４】上記の列方向配線３２および行方向配線３
４は、例えば、何れも厚膜銀等の厚膜導体から成るもの
であり、背面板１８の内面１４に厚膜スクリーン印刷法
等を用いて形成されている。また、内面１４上には、そ
の列方向配線３２に沿った方向においては行方向配線３
４と同様な一定の中心間隔を以てその行方向配線３４相
互間に位置するように並び、且つその行方向配線３４に
沿った方向においては列方向配線３２と同様な一定の中
心間隔を以てその列方向配線３２相互間に位置するよう
に並ぶ複数個の矩形のＹ電極３８が備えられる。行方向
配線３４に沿った方向における背面板１８の断面の要部
を拡大した図２(a) に示すように、列方向配線３２は、
それら複数個のＹ電極３８に一部が重なる位置に設けら
れており、Ｙ電極３８はその列方向配線３２に電気的に
接続されている。また、複数個のＹ電極３８の各々とそ
れが接続されたものに隣接する列方向配線３２との間に
は、その列方向配線３２に沿って伸び且つそれとは電気
的に絶縁させられた長手状のＸ電極４０がそれぞれ備え
られている。本実施例においては、列方向配線３２およ
び行方向配線３４が第一配線および第二配線に、Ｙ電極
３８およびＸ電極４０が第一電極および第二電極にそれ
ぞれ相当する。

【００２５】図３は、上記配線３２、３４および電極３
８、４０等の位置関係を説明するための平面図である。
上記のＹ電極は、例えば列方向配線３２に沿った方向に
おける長さ寸法ｗが数 (μm)〜数百 (μm)程度に形成さ
れたものであり、上記のＸ電極４０は、一端部側におい
てＹ電極３８との間隔ｇが例えば数百(nm)〜数百 (μm)
程度、例えば 0.5〜 20(μm)程度の小さな値になるよう
に形成されたものである。行方向配線３４はＸ電極４０
の他端部４０ａに重なる位置に設けられており、Ｘ電極
４０はその行方向配線３４に電気的に接続されている。
これら両電極３８、４０は、何れも600(℃) 付近におけ
るＴＣＲが 5×10⁸(ppm/℃) 程度の酸化チタン（TiO₂）
を主成分としSn、Zrを添加物（固溶した不純物）として
含むＰＴＣ材料すなわち正係数抵抗膜から成るものであ
り、例えば真空蒸着法やスパッタ等の薄膜プロセスによ
って300(Å) 程度の厚さ寸法に膜形成された後、フォト
リソグラフィ等を用いてパターン形成されている。した
がって、本実施例においては、電極３８、４０全体が正
係数抵抗膜で構成される。電極３８、４０の抵抗値は60
0(℃) 以上で急激に増加し、室温において 50(Ω) 程度
の区間の抵抗値が例えば630(℃) において10(kΩ) 程度
になる。

【００２６】また、Ｙ電極３８およびＸ電極４０間に形
成されている隙間には、平面形状が略円形を成し一部が
それらに重なる電子放出膜４２が備えられている。すな
わち、電極３８、４０を構成する正係数抵抗膜は、電子
放出膜４２に直列に接続されている。前記の図２(a)
は、この電子放出膜４２を通る断面を表している。電子
放出膜４２は、例えば酸化パラジウムを主成分とするも
のであって、例えば100(Å) 程度の厚さ寸法を備えたも
のである。この電子放出膜４２は、フォーミングと称さ
れる通電処理が施されて局所的に破壊、変形、若しくは
変質させられることにより、Ｙ電極３８およびＸ電極４
０間の隙間内にナノメートル・オーダの亀裂４４を有し
ている。したがって、Ｙ電極３８とＸ電極４０とは、電
子放出膜４２が両者に重なるように設けられているが、
その電子放出膜４２が電気的には極めて高抵抗であるた
め、実質的に接続されてはいない。なお、亀裂４４は、
図１においては左端に位置する一つについて例示した。

【００２７】また、列方向配線３２および行方向配線３
４の間に設けられた前記の層間絶縁層３６は、その行方
向配線３４に沿って伸びる長手状を成すが、その長手方
向の一辺（行方向配線３４とＸ電極４０とが重なってい
る側の一辺）が凸部３６ａを一定の間隔で断続的に備え
た波状に形成されていることから、その幅寸法は一様で
はない。凸部３６ａは、複数本の列方向配線３２と行方
向配線３４との重なり部分４６毎に設けられており、そ
こでは絶縁層３６がその上側に位置する行方向配線３４
の幅方向においてその両側にはみ出している。このた
め、層間絶縁層３６は、重なり部分４６においては行方
向配線３４よりも幅広に形成されていることから、列方
向配線３２を覆ってそれらを電気的に絶縁する。絶縁層
３６は、列方向配線３２および行方向配線３４を確実に
絶縁しており、それらが電気的に短絡した部分（短絡欠
陥）は存在しない。

【００２８】一方、行方向配線３４毎の凸部３６ａ相互
間の凹部３６ｂが備えられる部分では、Ｘ電極４０と重
なっている行方向配線３４の一辺側で、絶縁層３６がそ
の行方向配線３４よりもその幅方向において引っ込んで
いる。そのため、図３に示されるように、行方向配線３
４とＸ電極４０との重なり部分４８には、それらの間に
絶縁層３６が存在しない部分があることから、前述した
ようにそれら行方向配線３４およびＸ電極４０はそこで
電気的に接続される。層間絶縁層３６は、このように複
数本の列方向配線３２および複数個のＸ電極４０に部分
的に重なるように設けられた行方向配線３４を、その列
方向配線３２とは絶縁させ且つそのＸ電極４０とは接続
させるために設けられている。図２(b) は、行方向配線
３４に沿った方向における上記重なり部分４８を通る背
面板１８の断面を表したものであり、図に示されるよう
に、絶縁層３６で覆われた列方向電極３２は行方向配線
３４に接触していないが、絶縁層３６で覆われていない
Ｘ電極４０は行方向配線３４に接触する。

【００２９】以上のように構成されるＦＥＤ１０を駆動
するに際しては、メタル・バック３０に例えば5(kV) 程
度の一定の加速電圧を定常的に印加した状態で、例え
ば、複数本の行方向配線３４に順次負電圧（走査電圧）
を印加して走査すると共に、複数本の列方向配線３２の
うちの所望のものにその走査に同期して正電圧（信号電
圧）を印加すると、列方向配線３２および行方向配線３
４を介してそれぞれ電圧を印加されたＹ電極３８および
Ｘ電極４０間の大きな電圧勾配に基づいて生じる電界放
出（Field Emission）によって、それらの間に設けられ
た電子放出膜４２から電子が放出される。この電子は、
前面板１６上に設けられた陽極２４に所定の正電圧（加
速電圧）が印加されることにより、その陽極２４に向か
って飛ぶ。これにより、その陽極２４上に設けられてい
る前記蛍光体層２６に電子が衝突させられ、蛍光体層２
６が発光させられる。したがって、本実施例において
は、列方向配線３２および行方向配線３４の交点毎に表
示の１ドットが形成され、３ドットに対応する行方向に
並ぶ３色の蛍光体層２６毎に１画素が構成される。この
場合において、各々が表示の１ドットに対応する複数個
の電子放出膜４２は、相互に電子放出量や電子放出効率
のばらつきが少ないため、ＦＥＤ１０の表示面である前
面板１６の表面において、観視する上では斑のない略一
様な輝度が得られる。

【００３０】なお、蛍光体層２６はメタル・バック３０
で覆われているが、そのメタル・バック３０は極めて薄
いため、電子はそのメタル・バック３０を透過して蛍光
体層２６に入射して蛍光体に衝突する。一方、蛍光体層
２６で発生した光は、前面板１６側だけでなく背面板１
８側にも向かうが、その背面板１８側に向かう光はアル
ミニウム薄膜３０で前面板１６側に反射される。したが
って、発生した光の殆どが前面板１６を透過して射出さ
れることとなるため、実質的な発光効率が高められる。
すなわち、ＦＥＤ１０は、前面板１６側から蛍光体層２
６を透過した光を観察する所謂透過型の表示装置に構成
されている。なお、ＦＥＤ１０には、気密容器内から排
気するための排気穴等が備えられているが、図において
は省略した。

【００３１】上記のＦＥＤ１０は、例えば前面板１６お
よび背面板１８にそれぞれ必要な膜形成を施した後、一
面１２、１４が向かい合う向きでスペーサ２２を介して
鉛ガラス等のシール・ガラスで封着することで製造され
る。その製造工程のうち、背面板１８上に積層形成され
る列方向配線３２および行方向配線３４すなわち積層配
線の形成工程は、例えば図４に示される工程図に従って
実施される。以下、図４、工程の各段階における背面板
内面１４の膜形成状態を表した図５(a) 〜(f)、および
工程の各段階における断面を表した図６(a) 〜(c) を参
照して配線３２、３４の形成方法を説明する。

【００３２】図４において、先ず、電極形成工程Ｓ１に
おいては、背面板１８の内面１４上に薄膜形成技術を用
いて酸化チタンから成るＹ電極３８およびＸ電極４０を
形成する。この工程は例えば以下のようにして行われ
る。すなわち、例えば、真空チャンバ内において、酸化
チタンを主成分とするＰＴＣ材料をスパッタリング等に
よって内面１４上に300(Å) 程度の厚さで成膜し、チャ
ンバから取り出してスピン・コーティング法等を用いて
内面１４の全面に感光性樹脂を塗布する。この感光性樹
脂を前記の電極３８、４０のパターンに対応するネガ・
パターンで露光、現像した後、真空チャンバ内でイオン
・ミリング（イオン・ビ−ム・エッチング）等で不要部
の酸化チタンを除去し、チャンバから取り出した基板を
剥離液で処理して感光性樹脂を取り除く。これにより、
前記の図１乃至３に示されるＹ電極３８およびＸ電極４
０が内面１４上に設けられる。この後、電極３８、４０
は必要に応じて、例えば抵抗値の急変する中心温度を変
化させたい場合や抵抗値の急変度合い（Ｂ定数）を変化
させたい場合等には、真空中、還元雰囲気或いは酸化雰
囲気（大気中）等において 500〜 1500(℃) 程度の温度
で加熱することにより、酸化チタンの結晶構造や粒界構
造等を改質し、或いはチタンの原子価を制御する。図５
(a) 、図６(a) は、それぞれこの段階を示している。な
お、図６(a) は、図５(a) におけるVIａ−VIａ視断面に
対応する。また、図５の各図(a) 〜(f)においては、電
極３８、４０を一対だけ、すなわち列方向配線３２と行
方向配線３４の一交点だけを示した。

【００３３】次いで、列方向配線形成工程Ｓ２において
は、例えば厚膜スクリーン印刷法等を利用して厚膜銀か
ら成る列方向配線３２を、一部がＹ電極３８に重なるよ
うに形成する。この工程は例えば以下のようにして行わ
れる。すなわち、例えば、銀粉末およびガラス粉末を樹
脂成分と共に溶剤に分散させた厚膜銀ペーストを、予め
定められたパターン、本実施例ではストライプ・パター
ンで例えば 15(μm)程度の厚さに塗布し、乾燥機内に入
れて120(℃) 程度の温度で乾燥してペースト中の溶剤成
分を除去してペーストを硬化させる。そして、焼成炉で
例えば大気雰囲気下480(℃) 程度の温度で 10(分間) 程
度保持して加熱処理を施す。これにより、溶剤が除去さ
れた乾燥膜中の樹脂等の有機成分が焼失させられると共
に、銀粉末やガラス成分が熔融され且つ加熱処理の冷却
過程で硬化させられて、例えば 12(μm)程度の厚さの厚
膜銀から成る前記列方向配線３２が生成される。これら
印刷乃至焼成処理は、必要な列方向配線３２の厚みに応
じて例えば２回繰り返される。図５(b) はこの段階を示
している。

【００３４】続く層間絶縁層形成工程Ｓ３においては、
列方向配線３２の場合と同様に厚膜スクリーン印刷法を
利用して、列方向配線３２に垂直な方向に沿って伸びる
ストライプ・パターンで、その列方向配線３２上の厚さ
寸法が 28(μm)程度の層間絶縁層３６を形成する。この
工程において、厚膜スクリーン印刷に用いるペースト
は、ガラス粉末を樹脂成分と共に溶剤に分散した厚膜絶
縁ペーストであり、印刷乃至焼成処理は、必要な厚みに
応じて例えば５回程度繰り返される。図５(c) は、この
段階を示している。

【００３５】続く行方向配線形成工程Ｓ４においては、
列方向配線３２および層間絶縁層３６の場合と同様に厚
膜スクリーン印刷法を利用して、上記のストライプ状の
層間絶縁層３６上に、それに沿って伸びるストライプ・
パターンで膜厚が例えば 20(μm)程度の前記の行方向配
線３４を形成する。この工程において用いられるペース
トは、列方向配線３２の場合と同じものであり、印刷乃
至焼成処理の繰り返し回数もそれと同様である。図５
(d) および図６(b) は、この段階を示している。なお、
図５(d) においては、前記の図３等とは異なり、行方向
配線３４が層間絶縁層３６よりも細幅に形成されること
によって列方向配線３２と絶縁させられている場合を示
した。

【００３６】また、電子放出膜形成工程Ｓ５において
は、Ｙ電極３８およびＸ電極４０間に、それらに跨がる
ように電子放出膜４２を形成する。この電子放出膜４２
は、例えば、有機パラジウム・ペーストをインク・ジェ
ット方式等によって塗布し、例えば 70(℃) 程度の温度
で乾燥した後、400(℃) 程度の温度で大気雰囲気下にお
いて加熱処理を施すことにより、有機パラジウムを分解
および酸化して100(Å)程度の厚さの酸化パラジウムを
生成したものである。図５(e) および図６(c) は、この
段階を示している。上記の有機パラジウム・ペースト
は、パラジウムの金属有機化合物を溶媒に分散させたも
のであるが、これに代えてパラジウムの超微粒子を溶媒
に分散させたペースト等を用いてもよい。

【００３７】背面板１８の膜形成工程を終えた後、陽極
２４、蛍光体層２６、ブラック・マトリクス２８、およ
びメタル・バック３０を一面１２に形成して別途作成し
た前面板１６を、スペーサ２２を介して背面板１８上に
当接部にフリット・ガラス等の封着剤を塗布して重ね合
わせ、加熱処理を施して前面板１６および背面板１８を
気密に封着する。そして、封着形成された気密容器内か
ら図示しない排気管を通して排気することにより、容器
内を前記の真空度まで減圧する。

【００３８】そして、上記の減圧状態のまま、フォーミ
ング工程Ｓ６において、列方向配線３２および行方向配
線３４間に電圧を印加して電子放出膜４２に通電するこ
とにより、その電子放出膜４２の組織を部分的に破壊或
いは改質して前記の亀裂４４を生成する。フォーミング
処理の条件は、例えば図７に示されるように、ピークが
5(V)程度のパルス電圧を2(分間) 程度印加するものであ
り、これにより、電子放出膜４２に電子放出機能が与え
られる。

【００３９】上記のフォーミング処理において、電圧印
加により電子放出膜４２が発熱させられると、それに接
して設けられている電極３８、４０が熱伝導により温度
上昇させられる。この場合において、図８に示されるよ
うに、ＰＴＣ材料で構成された電極３８、４０は電子放
出膜４２に直列に接続されているため、温度上昇量に応
じてそれら電極３８、４０の抵抗値が増加すると、その
抵抗値の増加量に応じて電子放出膜４２に流れる電流値
が少なくなる。電流値が減少すると、電子放出膜４２の
発熱量は減少させられるため、電極３８、４０の温度が
低下する。しかしながら、温度が低下すると電極３８、
４０の抵抗値が減少することから、再び電子放出膜４２
に流れる電流値が増加して発熱量が増加する。したがっ
て、電子放出膜４２の温度は、電極３８、４０の抵抗値
変化に応じた一定の範囲、電極３８、４０が酸化チタン
で構成された本実施例では、その抵抗値が600(℃) のと
きの100(Ω) 程度から急激に増加して630(℃) では10(K
Ω) 程度になることから、例えば、600 〜630(℃) 程度
の範囲に保たれる。このように、電子放出膜４２に直列
に接続された電極３８、４０すなわち正係数抵抗膜の抵
抗値変化により、通電された際のその電子放出膜４２の
温度が一定範囲に保持されることから、本実施例におい
ては、複数個の電子放出膜４２に対するフォーミング処
理がばらつきの少ない略一定の温度条件下で為され、ば
らつきの少ない略均一な亀裂４４が形成される。そのた
め、複数個の電子放出膜４２の電子放出量や電子放出効
率のばらつきが少なくなるのである。

【００４０】上記のフォーミング処理が全ての電子放出
膜４２に施された後、気密容器に備えられている図示し
ない排気管をガス・バーナ等で溶断して封止し、容器内
の図示しないゲッタに加熱してゲッタ処理を行うことに
より、前記のＦＥＤ１０が得られる。

【００４１】要するに、本実施例においては、電極３
８、４０が酸化チタンで構成されることにより、複数個
の電子放出膜４２の各々毎に、その発熱により温度上昇
させられる位置において 5×10⁸(ppm/℃) 程度の高いＴ
ＣＲを有するＰＴＣ材料から成る正係数抵抗膜がその電
子放出膜４２と直列に設けられることから、その電子放
出膜４２が発熱させられると、電極３８、４０が温度上
昇させられてその抵抗値が増大するため電子放出膜４２
に流れる電流値が制限される。そのため、フォーミング
処理を施すに際して、列方向配線３２および行方向配線
３４を介して電圧が印加されると、電子放出膜４２の発
熱により電極３８、４０の抵抗値が増加して電流が制限
される一方、電流制限により電極３８、４０の温度が低
下してその抵抗値が減少すると電流値が再び増加して電
子放出膜４２の発熱量が増加させられる。したがって、
電子放出膜４２の温度は、高いＴＣＲを有する電極３
８、４０の抵抗値の増減に応じた略一定の狭い範囲に保
たれることから、複数個の電子放出膜４２相互の温度の
ばらつきが抑制されてばらつきの少ない亀裂が形成され
るため、電子放出量のばらつきの少ない複数個の電子放
出膜４２を備えたＦＥＤ１０が得られる。

【００４２】また、本実施例においては、電極３８、４
０がＰＴＣ材料である酸化チタンを主成分とする材料で
構成されることにより、正係数抵抗膜が実質的に電子放
出膜４２と直列に設けられる。そのため、電子放出膜４
２に接触させられている電極３８、４０によって正係数
抵抗膜が構成されていることから、その電子放出膜４２
の発熱量に応じて直列に接続された正係数抵抗膜が速や
かに温度上昇させられる。そのため、電子放出膜４２の
温度を一層確実に制御することができる。

【００４３】しかも、本実施例においては、電極３８、
４０が正係数抵抗膜によって構成されることにより、そ
の正係数抵抗膜が電子放出膜４２に接して設けられてい
ることから、電子放出膜４２の発熱により速やかに温度
上昇させられるため、非接触の場合に比較して一層確実
にその温度を制御できる。

【００４４】次に、本発明の他の実施例を説明する。な
お、以下の実施例において、前述の実施例と共通する部
分は同一の符号を付して説明を省略する。

【００４５】図９は、正係数抵抗膜５０の他の配設例を
説明するための前記の図５(e) に対応する図である。図
において、一対の電極のうちの一方のＸ電極５０は、前
記のＸ電極４０と同様な形状で設けられているが、他方
のＹ電極５２は、前記のＹ電極３８よりも細幅に形成さ
れている。そのため、Ｙ電極５２と列方向電極３２とは
数 (μm)程度の僅かな距離を隔てて位置させられてお
り、列方向配線３２はＹ電極５２に重なる位置に設けら
れていない。それらＹ電極５２と列方向配線３２との間
には、それらと重なるようにそれらよりも下側、すなわ
ちそれらと背面板１８との間に正係数抵抗膜５４が設け
られている。したがって、Ｙ電極５２は、その正係数抵
抗膜５４を介して列方向配線３２に接続されている。

【００４６】上記のＸ電極５０およびＹ電極５２は、従
来と同様な薄膜プロセスで形成された100(Å）程度の厚
さの白金薄膜で構成されている。そのため、白金はＰＴ
Ｃ材料ではあるが、ＴＣＲがせいぜい 3900(ppm/℃) 程
度に過ぎないことから、フォーミング処理を施す際に電
子放出膜４２が発熱させられ、その熱が熱伝導により伝
達されて温度上昇させられても、抵抗値の増加が小さ
く、電子放出膜４２に流れる電流は実質的に制限されな
い。一方、前記の正係数抵抗膜５４は、例えば、抵抗値
が急変する温度近傍でのＴＣＲが 5×10⁸(ppm/℃) 程度
である酸化チタン系材料で構成されている。電子放出膜
４２が発熱させられた際には、その熱がＹ電極５２を介
してこの正係数抵抗膜５４にも伝達される。そのため、
電極３８、４０自体がＰＴＣ材料で構成された前記の図
１乃至図８に示される実施例の場合と同様に、フォーミ
ング処理時にはその正係数抵抗膜５４によって電子放出
膜４２の発熱時に電流が制限されることから、その電子
放出膜４２の温度が一定範囲に保たれる。したがって、
本実施例においても、複数個の電子放出膜４２の各々に
対するフォーミング処理条件のばらつきが少なくなるた
め、形成される亀裂４４のばらつきが少なくなって、Ｆ
ＥＤ１０全面におけるその電子放出量や電子放出効率の
ばらつきが少なくなる。

【００４７】図１０は、さらに他の実施例のＳＣＥの要
部断面構造を説明する図である。図１０において、背面
板内面１４には、列方向配線３２に接続されたＹ電極５
６および行方向配線３４に接続されたＸ電極５８が備え
られている。また、それら電極５６、５８の間には、電
子放出膜４２がそれらに一部が重なるように設けられて
いる。また、電極５６、５８間には、更に、それらが一
部に重なるように負係数抵抗膜６０が設けられており、
上記の電子放出膜４２はその負係数抵抗膜６０上に位置
する。なお、図から明らかなように、電極５６、５８は
負係数抵抗膜６０よりも上側に配置されており、電子放
出膜４２はその電極５６、５８上に配置されていること
から、電極５６、５８は、それら電子放出膜４２と負係
数抵抗膜６０とにその一部が挟まれている。このため、
それら電子放出膜４２および負係数抵抗膜６０は、何れ
も図における左右方向の両端部において電極５６、５８
に直接接続され、負係数抵抗膜６０は電子放出膜４２に
並列に設けられた状態にある。

【００４８】上記電極５６、５８は、何れも薄膜プロセ
スで形成された100(Å) 程度の厚さの白金薄膜から成る
ものである。このため、本実施例においても、図９に示
された実施例の場合と同様に、電極５６、５８は温度上
昇させられた際に電流を制限する作用を有していない。
一方、上記の負係数抵抗膜６０は、100(Å) 程度の膜厚
を有して電子放出膜４２と略同様な直径に形成された、
例えば抵抗値が急変する温度付近でのＴＣＲが 6×10
⁹(ppm/℃) 程度の負の温度係数（ＮＴＣ）を有するコバ
ルトやアルミニウム等の酸化物から成る。すなわち、負
係数抵抗膜６０は、670(℃) 程度の温度から抵抗値が急
激に低下するＣＴＲ材料である。負係数抵抗膜６０の抵
抗値は670(℃) 以上で急激に減少し、例えば、室温にお
いて 210(KΩ) 程度の区間で700(℃) における抵抗値が
20(KΩ) 程度になる。そのため、負係数抵抗膜６０は、
常温では数百(kΩ) 程度の高い抵抗値を有しているが、
温度上昇に伴ってその抵抗値が著しく低下する。

【００４９】本実施例のＳＣＥは、概略前記の図４に示
される工程に従って製造されるが、上記の負係数抵抗膜
６０は、その図４における電極形成工程Ｓ１に先立って
形成される。以下、上記ＳＣＥの製造方法の概略を、製
造過程の途中段階における膜形成状態を表した図１１
(a) 〜(c) を参照して説明する。先ず、例えば厚膜スク
リーン印刷法を用いて、ＮＴＣ溶液を背面板内面１４に
前記の負係数抵抗膜６０の配設パターンで塗布する。Ｎ
ＴＣ溶液は、例えば、コバルトやアルミニウム等の酸化
物がＮＴＣ特性を有する金属材料の金属有機化合物を有
機溶剤に溶解して適当な粘度に調製したものであり、粘
度調節や印刷性を高める等の目的で必要に応じて樹脂粉
末が添加されている。溶液を塗布した後、例えば100
(℃) 程度の温度で乾燥し、600(℃) 程度の温度で加熱
処理を施すことにより、溶液中の有機成分が除去される
と共に金属成分が酸化させられて、前記の負係数抵抗膜
６０が生成される。図１１(a) は、この段階を示してい
る。

【００５０】上記のように負係数抵抗膜６０を形成した
後、前記の図４に示される電極形成工程Ｓ１において、
図１乃至図８に示される実施例の場合と同様に、背面板
内面１４に電極５６、５８を形成する。この電極形成
は、例えば電子ビーム蒸着により白金を100(Å) 程度の
厚さに膜形成した後、フォトリソグラフィ技術を利用し
て、電極５６、５８が相互に離隔し且つそれらの一部が
負係数抵抗膜６０に重なるようにパターン形成すること
により行われる。図１１(b) は、この段階を示してい
る。

【００５１】次いで、前記の列方向配線形成工程Ｓ２乃
至電子放出膜形成工程Ｓ５が同様に実施される。このと
き、電子放出膜４２を形成するための有機パラジウム・
ペーストは、負係数抵抗膜６０に略重なるように、それ
と略同様な寸法および形状を以て塗布される。ペースト
を塗布した後、乾燥および加熱処理工程を経て、100
(Å) 程度の厚さの酸化パラジウムから成る電子放出膜
４２が、負係数抵抗膜６０に重なって生成される。図１
１(c) は、この段階を示している。なお、前記の図１０
は、続くフォーミング工程Ｓ６が実施された後のこの図
におけるＸ−Ｘ視断面に対応するものである。

【００５２】このように膜形成を終えた後、前面板１６
と重ね合わせて気密に封着し、フォーミング工程Ｓ６に
おいて、電子放出膜４２にフォーミング処理が施され
る。このフォーミング処理における処理方法も前述の実
施例と同様であるが、本実施例においては、負係数抵抗
膜６０が電子放出膜４２に重なる位置においてその下側
に設けられている。そのため、電圧印加により電子放出
膜４２が発熱させられると、その下側にそれに接して設
けられている負係数抵抗膜６０が熱伝導により温度上昇
させられる。

【００５３】この場合において、図１１に示されるよう
に、ＮＴＣ材料で構成された負係数抵抗膜６０は電子放
出膜４２に並列に接続されているため、温度上昇量に応
じてその負係数抵抗膜６０の抵抗値が減少すると、電極
５６、５８間に流される電流がその負係数抵抗膜６０に
よってバイパスされることから、その抵抗値の減少量に
応じて電子放出膜４２に流れる電流値が少なくなる。電
流値が減少すると、電子放出膜４２の発熱量は減少させ
られるため、負係数抵抗膜６０の温度が低下する。しか
しながら、温度が低下すると負係数抵抗膜６０の抵抗値
が増加することから、再び電子放出膜４２に流れる電流
値が増加して発熱量が増加する。したがって、電子放出
膜４２の温度は、負係数抵抗膜６０の抵抗値変化に応じ
た一定の範囲、負係数抵抗膜６０が酸化化コバルトで構
成された場合には、その抵抗値が670(℃) から急激に減
少して700(℃) では20(KΩ) 程度になることから、例え
ば670 〜700(℃) 程度の範囲に保たれる。このように、
電子放出膜４２に並列に接続された負係数抵抗膜６０の
抵抗値変化により、通電された際のその電子放出膜４２
の温度が一定範囲に保持されることから、本実施例にお
いても、複数個の電子放出膜４２に対するフォーミング
処理が略一定のばらつきの少ない温度条件下で為され、
形成される亀裂４４のばらつきが少なくなる。

【００５４】なお、電子放出膜４２のフォーミング時に
は、負係数抵抗膜６０の抵抗値が比較的低い値に成って
いるため、亀裂４４が形成される際にその負係数抵抗膜
６０が同時に破壊されることはない。このため、Ｙ電極
５６およびＸ電極５８間には、負係数抵抗膜６０が当初
形成された状態のまま残存することになる。しかしなが
ら、ＦＥＤ１０の使用時においては、電子放出膜４２は
真空中にあって亀裂４４の形成後で例えばＹ電極５６お
よびＸ電極５８間の抵抗値が数(kΩ) 〜数十(kΩ) 程度
であるのに対し、高温に成っていない負係数抵抗膜６０
は数百(kΩ) 以上のそれよりも遙かに高い抵抗値を有す
るため、ＦＥＤ１０の駆動時において電極５６、５８間
が負係数抵抗膜６０によって電気的に短絡させられるこ
とはない。

【００５５】しかも、本実施例においては、負係数抵抗
膜６０はＣＴＲ材料であるため、相転移温度に関連して
抵抗値が急激に減少することから、複数個の電子放出膜
相互の温度ばらつきが一層抑制されて、フォーミング処
理によって形成される亀裂４４の大きさのばらつきが一
層少なくされる。

【００５６】図１３は、電子放出膜４２に並列に設けら
れる他の負係数抵抗膜６２の配設例を説明する図であ
る。図において、電子放出膜４２を通る断面は前記の図
２と同様に構成されており、その下には電流制限に寄与
するような膜は何ら設けられていない。負係数抵抗膜６
２は全体の平面形状が略矩形を成し、その電子放出膜４
２に並んで、それとは異なる位置において電極５６、５
８を接続するように設けられている。なお、図において
は、電極５６、５８が負係数抵抗膜６２の上側に配置さ
れているが、これらの上下関係は反対であっても差し支
えない。また、負係数抵抗膜６２の形状や大きさは、必
要とする特性に応じて適宜変更できる。このように構成
された負係数抵抗膜６２においても、フォーミング処理
時に電子放出膜４２が発熱させられると、背面板１８や
電極５６、５８を介して熱が伝達されて温度上昇させら
れ、抵抗値が減少させられることによって電流をバイパ
スして電子放出膜４２に流れる電流値を制限する。した
がって、負係数抵抗膜６２は、電子放出膜４２に接触し
てはいないが、その発熱の影響の及ぶ十分に近傍に設け
られていることから、本実施例によっても、フォーミン
グ処理が略一定の温度条件下で為されるため、背面板１
８の全面において亀裂４４のばらつきが少なくなり、電
子放出量や電子放出効率のばらつきが少なくなる。

【００５７】以上、本発明の一実施例を図面を参照して
詳細に説明したが、本発明は、更に別の態様でも実施で
きる。

【００５８】例えば、実施例においては、画像表示装置
であるカラー表示用のＦＥＤ１０を構成するＳＣＥに本
発明が適用された場合について説明したが、ＳＣＥを備
えた電子線発生装置であれば、他の形式のカラー或いは
モノクロ表示装置や電子顕微鏡の電子源等にも本発明は
同様に適用される。

【００５９】また、実施例においては、正係数抵抗膜の
構成材料として酸化チタンが、負係数抵抗膜の構成材料
として酸化コバルト或いは酸化アルミニウムがそれぞれ
用いられた場合について説明したが、正係数抵抗膜は、
10000(ppm/℃) 以上のＴＣＲを有するＰＴＣ材料であれ
ば適宜のもの、例えば、ベリリウム、ニッケル−クロム
合金、｛亜鉛、ニッケル、鉛、鉄、およびニオブ｝の何
れかの酸化物、前述したような種々の不純物が固溶し或
いは非固溶状態で含まれるチタン酸バリウム系材料、お
よびグラファイト等、或いは、これらを主成分とする薄
膜材料や厚膜材料等を適宜用いることができる。また、
負係数抵抗膜は、ＮＴＣ材料であれば適宜のもの、例え
ば、｛珪素、ゲルマニウム、ダイヤモンド｝の何れかの
単結晶或いはアモルファス構造体、｛アルミニウム、
銅、ニッケル、マンガン、コバルト、ジルコニウム、お
よびイットリウム｝の何れかの酸化物の多結晶或いは焼
結体、｛チタン或いは珪素の酸化物｝のアモルファス構
造体、カルコゲン化合物、および｛銀および銅｝の硫化
物等、或いはこれらを主成分とする薄膜材料や厚膜材料
等を適宜用いることができる。

【００６０】また、図１乃至図８に示される実施例にお
いては、電極３８、４０の両方が正係数抵抗膜で構成さ
れていたが、複数個の電子放出膜４２の各々毎に正係数
抵抗膜が直列に接続されていれば本発明の効果を享受で
きるため、電極３８、４０の一方だけが正係数抵抗膜で
構成されていれば、他方は白金等の従来と同様の材料で
構成されていても差し支えない。また、図９に示される
実施例においては、Ｙ電極５４と列方向配線３２との間
だけに正係数抵抗膜５４が設けられていたが、行方向配
線３４とＸ電極４０との間だけに、或いは両方に正係数
抵抗膜５４を設けることもできる。

【００６１】また、実施例においては、前面板１６と背
面板１８とを封着した後に電子放出膜４２のフォーミン
グ処理を施していたが、封着とフォーミング処理の順序
は反対でも差し支えない。なお、封着前に実施する場合
は、背面板１８を真空チャンバ内に入れて処理すればよ
い。

【００６２】また、実施例においては、電極３８、４０
等が薄膜技術で形成され、電子放出膜４２がインク・ジ
ェットによる塗布で形成されていたが、これらの形成方
法は適宜変更できる。例えば、電極３８、４０等を厚膜
技術で形成し、電子放出膜４２を薄膜技術や印刷法等で
形成することもできる。また、形成される各膜の厚さや
大きさ等は、それらの構成材料や形成方法、或いはＳＣ
Ｅの用途等に応じて適宜変更される。

【００６３】また、図１０乃至図１２に示される実施例
においては、負係数抵抗膜６０が電子放出膜４２と略同
様な形状および大きさに設けられていたが、それらは重
ねて設けられ且つ何れも電極５６、５８にその一部が重
なる範囲で適宜変更でき、異なる形状および大きさで設
けてよい。但し、下側に形成される負係数抵抗膜６０の
外側に電子放出膜４２がはみ出すように設けると、その
電子放出膜４２の表面を滑らか且つ平坦に形成すること
が困難になって、複数個の電子放出膜４２相互に電子放
出量や電子放出効率にばらつきが生じ得るため、負係数
抵抗膜６０を電子放出膜４２と同程度以上の大きさに設
けて電子放出膜４２をその外側にはみ出させないことが
好ましい。

【００６４】また、実施例においては、正係数抵抗膜お
よび負係数抵抗膜の構成材料に特に不純物が含まれてい
ない場合について説明したが、それらの構成材料には、
必要とする温度特性に応じて適宜の不純物を含み得る。

【００６５】また、正係数抵抗膜および負係数抵抗膜の
構成材料は、何れも電子放出膜４２との電位障壁を形成
しない材料が用いられることが好ましい。

【００６６】その他、一々例示はしないが、本発明はそ
の主旨を逸脱しない範囲で種々変更を加え得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例のＦＥＤの構成を一部を切り
欠いて示す斜視図である。

【図２】(a) は、図１における背面板のIIａ−IIａ視断
面の要部を、(b) は、同IIｂ−IIｂ視断面の要部をそれ
ぞれ拡大して示す図である。

【図３】図１のＦＥＤにおいて背面板上の配線の相互関
係を説明するための要部を拡大した平面図である。

【図４】図１のＦＥＤの背面板上に設けられる電極や配
線等の形成工程を説明する工程図である。

【図５】(a) 〜(f) は、それぞれ図４の各段階における
膜形成状態を説明する図である。

【図６】(a) 〜(c) は、図５におけるVIａ−VIａ視断
面、VIｂ−VIｂ視断面、およびVIｃ−VIｃ視断面にそれ
ぞれ対応する図である。

【図７】フォーミング電圧波形を説明する図である。

【図８】電極および電子放出膜の電気的な配置関係を説
明する図である。

【図９】正係数抵抗膜の他の配設例を説明する図であ
る。

【図１０】負係数抵抗膜の配設例を説明する断面構造図
である。

【図１１】(a) 〜(c) は、図１０のＳＣＥの製造工程の
要部段階における膜形成状態を説明する平面図である。

【図１２】図１０のＳＣＥにおける電極および電子放出
膜の電気的な配置関係を説明する図である。

【図１３】負係数抵抗膜の他の配設例を説明する図であ
る。

【図１４】従来の問題点を説明するための電子放出膜の
近傍を示す図である。

【図１５】従来の問題点を説明するためのフォーミング
処理方法を説明する図である。

【符号の説明】３２：列方向配線（第一配線）３４：行方向配線（第二配線）３８：Ｙ電極（第一電極、正係数抵抗膜）４０：Ｘ電極（第二電極、正係数抵抗膜）４２：電子放出膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】各対相互に所定間隔を以て設けられた複
数対の第一電極および第二電極と、それら各対の第一電
極および第二電極間にそれぞれ設けられた複数個の電子
放出膜と、一方向に沿って設けられてそれぞれ複数個の
前記第一電極に接続された複数本の第一配線と、その第
一配線と交差する他方向に沿って設けられてそれぞれ複
数個の前記第二電極に接続された複数本の第二配線とを
備えた表面伝導型電子放出素子であって、前記複数個の電子放出膜の各々毎に、その発熱により温
度上昇させられる位置においてその電子放出膜と電気的
に直列に設けられ、10000(ppm/℃) 以上の抵抗温度係数
（ＴＣＲ）を有する正温度係数（ＰＴＣ）材料から成る
正係数抵抗膜を含むことを特徴とする表面伝導型電子放
出素子。
【請求項２】前記正係数抵抗膜は、ベリリウム(Be)、
ニッケル−クロム合金(Ni-Cr) 、｛亜鉛(Zn)、チタン(T
i)、ニッケル(Ni)、鉛(Pb)、鉄(Fe)、およびニオブ(N
b)｝の何れかの酸化物、一般式 Ba_1-xＡ_xTi_1-yＢ_yO₃
＋Ｃ［但し、Ａは固溶しているストロンチウム(Sr)また
は鉛、Ｂは固溶しているジルコニウム(Zr)および錫(Sn)
の少なくとも一方、Ｃは固溶していない酸化銅(CuO) 、
三酸化二鉄(Fe₂O₃) 、二酸化マンガン(MnO₂)の少なくと
も一種］で表されるチタン酸バリウム系化合物、および
グラファイト(C) の何れかを主成分とするものである請
求項１の表面伝導型電子放出素子。
【請求項３】前記正係数抵抗膜は、前記第一電極およ
び前記第二電極の少なくとも一方を構成するものである
請求項１の表面伝導型電子放出素子。
【請求項４】各対相互に所定間隔を以て設けられた複
数対の第一電極および第二電極と、それら各対の第一電
極および第二電極間にそれぞれ設けられた複数個の電子
放出膜と、一方向に沿って設けられてそれぞれ複数個の
前記第一電極に接続された複数本の第一配線と、その第
一配線と交差する他方向に沿って設けられてそれぞれ複
数個の前記第二電極に接続された複数本の第二配線とを
備えた表面伝導型電子放出素子であって、前記複数個の電子放出膜の各々毎に、その発熱により温
度上昇させられる位置においてその電子放出膜と電気的
に並列に設けられた抵抗温度係数（ＴＣＲ）が負の負温
度係数（ＮＴＣ）材料から成る負係数抵抗膜を含むこと
を特徴とする表面伝導型電子放出素子。
【請求項５】前記負係数抵抗膜は、｛珪素(Si)、ゲル
マニウム(Ge)、ダイヤモンド(C) ｝の何れかの単結晶或
いはアモルファス構造体、｛アルミニウム(Al)、銅(C
u)、ニッケル(Ni)、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ジル
コニウム(Zr)、およびイットリウム(Y) ｝の何れかの酸
化物の多結晶或いは焼結体、｛チタン(Ti)、バナジウム
(V) 、バリウム(Ba)、および珪素(Si)の何れかの酸化
物｝のアモルファス構造体、カルコゲン化合物、および
｛銀(Ag)および銅(Cu)｝の硫化物の何れかを主成分とす
るものである請求項４の表面伝導型電子放出素子。
【請求項６】前記負係数抵抗膜は、前記電子放出膜の
下側に重なる位置に設けられたものである請求項４の表
面伝導型電子放出素子。
【請求項７】前記請求項１乃至６の何れかの表面伝導
型電子放出素子を形成する方法であって、前記電子放出膜と共に前記正係数抵抗膜または前記負係
数抵抗膜に電圧または電流を印加してその電子放出膜に
亀裂を生成するフォーミング工程を含むことを特徴とす
る表面伝導型電子放出素子の形成方法。