JP2003109502A

JP2003109502A - 表示パネルの封着方法、表示パネルおよびこれを備える画像表示装置

Info

Publication number: JP2003109502A
Application number: JP2001301772A
Authority: JP
Inventors: Masaki Tokioka; 正樹時岡; Mitsutoshi Hasegawa; 光利長谷川; Hiroharu Ueda; 弘治上田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-11

Abstract

(57)【要約】【課題】高精度、かつ、簡単に高真空の表示パネルを作
製する。【解決手段】リアプレート８１とフェースプレート８２
が第１の温度で融点を持つ接合部材２０６により接合さ
れて真空外囲器が形成される表示パネルの封着方法にお
いて、上記第１の温度より高い第２の温度で融点を持つ
空隙保持部材２０５がプレート間に挟持された状態でク
リップ２０７により固定されたパネル部材を、真空加熱
炉２０８内で上記第２の温度より低い温度で所定時間に
わたって加熱することでガスを放出させるとともに該放
出ガスを枯渇する工程と、その枯渇した放出ガスを真空
加熱炉２０８内から排気した後、上記第２の温度以上の
温度で上記パネル部材を加熱することで空隙保持部材２
０５を変形させるとともに接合部材２０６を融解してプ
レート８１、８２を接合する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス部材を接合
することにより真空外囲器が形成される表示パネルの封
着方法に関する。さらには、本発明はそのような封着方
法により作製される表示パネルおよびそれを備える画像
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の表示パネルの電子源としては、
熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰
極電子源には電界放出型素子、金属／絶縁層／金属型素
子、表面伝導型電子放出素子（以下ＳＣＥ素子と略す）
等がある。一例として、ＳＣＥ素子をマトリクス状に配
置した電子源基板を用いた従来の表示パネルを図２０に
示す。

【０００３】図２０を参照すると、この表示パネルは、
ＳＣＥ素子である電子放出素子８７がマトリクス状に多
数配置された電子源基板８０を片面に持つリアプレート
８１と、ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバ
ック８５等を形成してなるフェースプレート８２と、こ
れらプレートが接合される支持枠８６とからなる真空外
囲器９０を備える。

【０００４】電子源基板８０には、ＳＣＥ素子８７の一
対の素子電極のそれぞれと接続されたＸ方向配線８８及
びＹ方向配線８９が形成されている（マトリクス配
線）。フェースプレート８２には、電子源基板８０の電
子放出素子８７から放出された電子をガラス基板８３の
蛍光膜８４の方向に加速させるための電圧が供給される
高圧端子Ｈｖが設けられている。

【０００５】上記の表示パネルでは、Ｘ方向配線８８及
びＹ方向配線８９を介してＳＣＥ素子８７の素子電極間
に選択的に十数Ｖの素子電圧Ｖｆを印加すると、ＳＣＥ
素子８７から電子が放出される。その放出された電子
は、高圧端子Ｈｖを介して数ｋＶの電圧が印加されたア
ノードであるフェースプレート８２に達し、蛍光膜８４
の蛍光体を発光させる。このフェースプレート８２にお
ける蛍光体の発光を制御することにより画像が表示され
る。

【０００６】次に、上述した従来の表示パネルの外囲器
９０の封着方法について具体的に説明する。

【０００７】外囲器９０を封着する場合は、リアプレー
ト８１と支持枠８６の一方の側の端面との間、およびフ
ェースプレート８２と支持枠８６の他方の側の端面との
間にそれぞれシール材であるフリットガラスを塗布また
は載置して、電気炉等の封着炉に入れ、またはホットプ
レートヒータに載せ（上下からホットプレートヒータで
挟む場合もある）て、容器全体を封着温度で加熱する。
この加熱処理により、フリットガラス材料が溶融し、流
動性が増した状態で、リアプレート８１およびフェース
プレート８２が支持枠８６に接合されて封着される。通
常は、４００〜５００℃で１０分以上焼成することで外
囲器９０を封着している。

【０００８】上記の外囲器９０の一連の封着工程を全て
真空チャンバー中で行う事で、外囲器９０内部を最初か
ら真空にすることが可能となり、かつ作製工程もシンプ
ルなものとなる。また、フェースプレート８２とリアプ
レート８１の間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持
体を設置することにより、大面積パネルの場合にも大気
圧に対して十分な強度を持つ外囲器９０を構成すること
ができる。

【０００９】以上説明したような真空外囲器を備える表
示パネルにおいて、ＳＣＥ素子８７を安定に長時間動作
させるためには外囲器９０内を超高真空にする必要があ
る。そのため、通常は、外囲器９０の内部に、封着時の
加熱により放出されたガスを吸着して真空を維持するゲ
ッタを設けることで、外囲器９０内を超高真空に維持し
ている。

【００１０】ゲッタには、蒸着型と非蒸発型がある。蒸
着型ゲッタの場合は、Ｂａ等を主成分とする合金を、外
囲器９０内で通電あるいは高周波により加熱することで
外囲器９０内壁に蒸着膜を形成し（ゲッタフラッシ
ュ）、内部で発生したガスを活性なゲッタ金属面によっ
て吸着して高真空を維持する。一方、非蒸発型ゲッタの
場合は、外囲器９０内にＴｉ，Ｚｒ，Ｖ、Ａｌ，Ｆｅ等
のゲッタ材を配置し、真空中で加熱して、ガス吸着特性
を得る「ゲッタ活性化」を行うことで、放出ガスを吸着
する。図２０に示した表示パネルにおいて、非蒸発型ゲ
ッタは、フェースプレート８２の画像表示エリア（電子
放出素子８７からの電子が蛍光膜８４に照射されて画像
表示が行われる領域）、又は、リアプレートの電子源基
板８０、或いは両プレートのガラス基板上に形成され
る。

【００１１】なお、平面型の表示パネルの場合は、パネ
ル自体が薄いために、蒸着型ゲッタの設置領域や瞬時放
電のためのフラッシュ領域を十分確保することができな
いため、蒸着型ゲッタは画像表示エリア外の支持枠近傍
に設置されている。好ましくないガスを発生させる部分
は、主に電子ビームにより照射される画像表示エリアで
あるため、このような蒸着型ゲッタの配置では、ゲッタ
によるガス吸着（排気）を十分に行うことができない。
そこで、通常は、パネルを高真空で保持するために、放
出ガスの発生源である蛍光体や電子源近傍に非蒸発型ゲ
ッタが配置されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の表示パネルの封着手法には、以下のような問題
がある。

【００１３】前述したように外囲器９０の一連の封着工
程を真空チャンバー中で行えば、外囲器９０内部を最初
から真空にすることができるものの、封着加熱時にリア
プレート８１、フェースプレート８２、Ｘ方向配線８
８、Ｙ方向配線８９及び蛍光膜８４等からの放出ガスが
外囲器９０内部に閉じ込められてしまう。内部に閉じ込
められた放出ガスはゲッタに吸着され、その結果、ゲッ
タの吸着能力が低下する。このために、表示パネルを駆
動した際に新たに発生する放出ガスをゲッタが充分に吸
着することができなくなり、パネルを高真空に維持でき
なくなる、という問題があった。

【００１４】加えて、封着時に外囲器９０内部に閉じ込
められた放出ガスの一部が、電子放出素子に吸着するた
めに、駆動初期の段階から電子放出素子の特性が損なわ
れるという問題もあった。

【００１５】なお、大型の真空チャンバー内で、外囲器
９０を封着する前に、３５０℃以上の真空ベーク工程を
行うことで、リアプレート８１、フェースプレート８
２、Ｘ方向配線８８、Ｙ方向配線８９及び蛍光膜８４等
からガスを放出させて除去し、その後に、リアプレート
８１およびフェースプレート８２を支持枠８６に近接さ
せて加熱封着するものもある。しかしながら、この場合
は、上述した放出ガスの問題を解決することができるも
のの、リアプレート８１、フェースプレート８２、支持
枠８６などの部材を真空チャンバー内に搬入する装置が
必要となるとともに、真空チャンバー内にそれら部材を
固定するステージやその位置決めを行うための装置を配
置する必要があり、封着を行う装置自体が大型になり、
高価になるという問題がある。さらに加えて、そのよう
な大型の封着装置では、装置内を高真空に維持すること
が難しく、またプレートなどの位置決め精度も低いこと
から、高真空の表示パネルを高精度に作製することは困
難である。

【００１６】本発明の目的は、上記問題を解決し、高真
空の表示パネルを小型な封着装置で高精度、かつ、簡単
に作製することのできる封着方法を提供することにあ
る。

【００１７】本発明のさらなる目的は、そのような封着
方法により封着が施された表示パネルおよびそれを備え
た画像表示装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明の表示パネルの封着方法は、対向して配置さ
れた第１および第２のプレートが接合されて真空外囲器
が形成される表示パネルの封着方法において、前記第１
および第２のプレートの間に、これらプレートを所定の
間隔で保持する空隙保持部材が挟持され、前記第１およ
び第２のプレートの両面から所定の圧力が加えられて固
定されたパネル部材を、真空加熱炉内で所定の温度で加
熱して、前記第１および第２のプレートおよびこれらプ
レート上に形成された部材からガスを放出させるととも
に該放出ガスを枯渇する第１の工程と、前記枯渇した放
出ガスを前記真空加熱炉内から排気した後、前記空隙保
持部材を変形または融解することで前記第１および第２
のプレートを近接させて前記接合を行う第２の工程とを
含むことを特徴とする。

【００１９】また、本発明の表示パネルの封着方法は、
対向して配置された第１および第２のプレートが第１の
温度で融点を持つ接合部材により接合されて真空外囲器
が形成される表示パネルの封着方法において、前記第１
および第２のプレートの間に、これらプレートを所定の
間隔で保持する、前記第１の温度より高い第２の温度で
融点を持つ空隙保持部材が挟持され、前記第１および第
２のプレートの両面から所定の圧力が加えられて固定さ
れたパネル部材を、真空加熱炉内で前記第２の温度より
低い温度で所定時間にわたって加熱して前記第１および
第２のプレートおよびこれらプレート上に形成された部
材からガスを放出させるとともに該放出ガスを枯渇する
第１の工程と、前記枯渇した放出ガスを前記真空加熱炉
内から排気した後、前記第２の温度以上の温度で前記パ
ネル部材を加熱することにより、前記空隙保持部材を軟
化させ、変形させて前記第１および第２のプレートを近
接させるとともに、前記接合部材を融解して前記第１お
よび第２のプレートを接合する第２の工程とを含むこと
を特徴とする。

【００２０】さらに、本発明の表示パネルの封着方法
は、対向して配置された第１および第２のプレートが第
１の温度で融点を持つ接合部材により接合されて真空外
囲器が形成される表示パネルの封着方法において、前記
第１および第２のプレートの間に、これらプレートを所
定の間隔で保持する、前記第１の温度より高い第２の温
度で融点を持つ空隙保持部材が前記接合部材と接するよ
うに挟持され、前記第１および第２のプレートの両面か
ら所定の圧力が加えられて固定されたパネル部材を、真
空加熱炉内で前記第２の温度以上の温度で所定時間にわ
たって加熱することで、前記第１および第２のプレート
およびこれらプレート上に形成された部材からガスを放
出させて、該放出ガスを枯渇するとともに、前記空隙保
持部材および接合部材を融解し合金化して前記第１およ
び第２のプレートを接合する第１の工程と、前記合金化
の際に、前記枯渇した放出ガスを前記真空加熱炉内から
排気する第２の工程とを含むことを特徴とする。

【００２１】本発明の表示パネルは、対向して配置され
た第１および第２のプレートが接合されて真空外囲器が
形成される表示パネルにおいて、第１の温度で融点を持
つ接合部材によって前記第１および第２のプレートが接
合され、前記接合時における前記第１および第２のプレ
ート間の支持部材である、前記第１の温度より高い第２
の温度で融点を持つ空隙保持部材が前記真空外囲器の外
周部に設けられていることを特徴とする。

【００２２】また、本発明の表示パネルは、対向して配
置された第１および第２のプレートが接合されて真空外
囲器が形成される表示パネルにおいて、第１の温度で融
点を持つ接合部材と、前記接合時における前記第１およ
び第２のプレート間の支持部材である、前記第１の温度
より高い第２の温度で融点を持つ空隙保持部材とが合金
化され、該合金化部により前記第１および第２のプレー
トの接合部の少なくとも一部が形成されていることを特
徴とする。

【００２３】本発明の画像表示装置は、上記のいずれか
の表示パネルと、前記表示パネルに駆動電圧を供給して
画像表示を行わせる駆動回路とを有することを特徴とす
る。

【００２４】上記のとおりの本発明によれば、第１およ
び第２のプレート（フェースプレートおよびリアプレー
ト）およびこれらプレート上に形成された部材（Ｘ方向
配線、Ｙ方向配線および蛍光膜）からガスを放出させて
枯渇し、該枯渇した放出ガスを真空加熱炉内から排気し
た後、真空加熱炉内を高真空に保持した状態で、第１お
よび第２のプレートの接合が行われるので、真空外囲器
内に前述の課題で述べた放出ガスが残ることはない。

【００２５】また、本発明によれば、第１および第２の
プレートの間に空隙保持部材が挟持され、両プレート面
から所定の圧力が加えられて固定された状態、すなわち
組みつけられた状態のパネル部材を真空加熱炉内で加熱
処理するようになっているので、真空加熱炉内にそれら
パネル部材を固定するためのステージやその位置決めを
行うための装置を配置する必要がない。

【００２６】さらに、従来は、真空加熱炉内でプレート
の位置決めが行われていたために、その位置決め精度が
低いものになっていたが、本発明では、プレートの位置
決め（パネル部材の組み付け）は、真空加熱炉外で行わ
れるため、パネル部材を高精度に組み付けることが可能
である。

【００２７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施形態について
図面を参照して説明する。

【００２８】（第１の実施形態）図２は、本発明の第１
の実施形態である表示パネルの封着方法が適用された表
示パネルの一例を示す図で、（ａ）はパネルの一部を切
り欠いた斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すパネルの破線部
ａの断面拡大図である。

【００２９】図２（ａ）に示す表示パネルは、リアプレ
ート８１と、このリアプレート８１と対向して配置され
たフェースプレート８２と、これらプレートを支持する
支持枠８６とからなる外囲器９０を備える。リアプレー
ト８１は、ＳＣＥ素子である電子放出素子８７がマトリ
クス状に多数配置され、これらＳＣＥ素子８７の一対の
素子電極がＸ方向配線８８、Ｙ方向配線８９にそれぞれ
接続された電子源基板８０を片面に持つ。フェースプレ
ート８２は、内面に蛍光膜８４とメタルバック８５等が
形成されたガラス基板８３よりなる。これらリアプレー
ト８１、支持枠８６及びフェースプレート８２は前述の
図２０に示したものとほぼ同様であり、外囲器９０内に
は、蒸発型ゲッタや非蒸発型ゲッタなどのゲッタが設け
られている。ただし、外囲器９０の封着構造は図２０に
示したそれとは異なる。

【００３０】以下、図２（ｂ）を参照して外囲器９０の
封着構造を具体的に説明する。

【００３１】支持枠８６はリアプレート８１にフリット
ガラス２０３によって接着され、４００〜５００℃で１
０分以上焼成することで固定されている。支持枠８６と
フェースプレート８２は接合部材２０６により接着され
ている。接合部材２０６としては、リアプレート８１と
フェースプレート８２の熱膨張率の差を吸収することが
できるように比較的柔らかいもの（弾性を有するもの）
で、高温でもガス放出の少ない材料を用いる。金属や合
金は、溶媒やバインダを含んでいないため、融点で溶け
出した時の放出ガスが非常に少なく、接合部材として望
ましい。本実施形態では、接合部材２０６に融点の低い
金属Ｉｎを用いる。

【００３２】支持枠８６及びフェースプレート８２の接
合部材２０６によって接着される箇所には、界面での密
着性を高めるために、下引き層２０４が設けられてい
る。本実施形態では、下引き層２０４として、接合部材
２０６に用いられる金属Ｉｎに対して濡れ性の良い銀を
用いる。銀を用いた場合、銀ペーストを用いてスクリー
ン印刷などにより下引き層２０４を容易にパターニング
することができるという利点がある。この他、下引き層
２０４としては、接合部材２０６に金属Ｉｎを用いた場
合、ＩＴＯやＰｔなど真空蒸着法により簡単に形成でき
る金属薄膜でも充分である。

【００３３】外囲器９０の外周部には、一端がリアプレ
ート８１に当接され、他端がフェースプレート８２に当
接された空隙保持部材２０５が設けられている。この空
隙保持部材２０５は、外囲器９０を封着する際に用いら
れた機能部材であり、場合によっては、外囲器９０の封
着後に、その一部または全部が取り除かれる。空隙保持
部材２０６としては、融点での放出ガスが少なく、か
つ、融点以下の温度では軟化しないもの、例えば金属や
合金が望ましい。なお、空隙保持部材２０６を金属や合
金よりなる導体で形成した場合、空隙保持部材２０６
は、フェースプレート８２上の高圧端子の引き出し配線
や、リアプレート８１上のＸ方向配線８８、Ｙ方向配線
８９とショートしないように設ける必要がある。

【００３４】次に、上記の封着構造を備える表示パネル
の封着手順について具体的に説明する。図１は、本発明
の第１の実施形態である表示パネルの封着方法を説明す
るための模式図、図３はその封着手順を示す工程図であ
る。

【００３５】高さが１．８ｍｍの支持枠８６が接着され
たリアプレート８１と、フェースプレート８２とを対向
して配置し、支持枠８６の外周に沿って配置された複数
本の円柱形状の空隙保持部材２０５をそれらプレートの
間に挟み込んだ状態で、複数個のクリップ２０７により
両プレートを挟んで固定する。支持枠８６の、フェース
プレート８２と接合される面には、全面にわたって接合
部材２０６が設けられているが、この接合部材２０６と
フェースプレート８２とは空隙保持部材２０５によって
所定の間隔で保持されている。このようにして組み付け
たパネル部材を真空加熱炉２０８内へ投入する（ステッ
プＳ１０）。クリップ２０７は、４００℃程度の高温で
も弾性を失わない材料が用いられており、一定のバネ圧
によりリアプレート８１とフェースプレート８２を互い
に接近される方向へ押し付ける。空隙保持部材２０５
は、ＳｎとＡｇを主成分とする高温半田材料を円柱状に
加工したもので、その融点より低い温度ではクリップ２
０７のバネ圧に耐える強度をもつ。

【００３６】次いで、投入されたパネル部材（組みつけ
た状態のもの）を３５０℃で２時間ほど加熱して各パネ
ル部材から放出されるガスを除去する（ステップＳ１
１）。図４は、加熱温度と真空加熱炉内の真空度の関係
を示す図である。図４中、実線が真空加熱炉内のヒータ
部の温度変化を示し、破線が真空加熱炉内の真空度の変
化を示す。投入されたパネル部材を３５０℃まで加熱す
ると、リアプレート８１、フェースプレート８２、Ｘ方
向配線８８、Ｙ方向配線８９及び蛍光膜８４から大量の
ガスが放出され、真空加熱炉２０８の内部の真空度が劣
化する（図４の破線を参照）。２時間ほど３５０℃で加
熱保持する間に、放出ガスが枯渇し始め真空加熱炉２０
８に備えられた不図示の真空排気手段により炉内の真空
度が１０^-7Ｐａ台まで改善する。

【００３７】放出ガスが除去されて真空加熱炉２０８内
が高真空に維持されると、続いて、パネル部材を空隙保
持部材２０５の融点（接合部材２０６の融点より高い）
まで加熱する（ステップＳ１２）。この加熱処理によ
り、空隙保持部材２０５が軟化し、クリップ２７のバネ
圧によって空隙保持部材２０５が変形し、フェースプレ
ート８２が支持枠８６に設けられた接合部材２０６に当
接されて接合される。この接合の際、接合部材２０６は
融解し流動性が増した状態となっており、その結果、封
着時に外囲器９０内部の真空が保持されることになる。
パネル部材は、接合後、自然冷却により室温まで冷却さ
れる。

【００３８】以上の封着プロセスによれば、リアプレー
ト８１、フェースプレート８２、Ｘ方向配線８８、Ｙ方
向配線８９及び蛍光膜８４からの放出ガスが除去された
後、真空加熱炉２０８を高真空に保持した状態で外囲器
９０の封着が行われるので、前述の課題で述べた放出ガ
スの問題は生じない。よって、表示パネルを駆動した際
に新たに発生する放出ガスをゲッタが充分に吸着するこ
とができ、表示パネルを高真空に維持することができ
る。

【００３９】また、上述した一連の封着プロセスは全て
真空チャンバー（真空加熱炉２０８）中で行われるの
で、外囲器９０内部を最初から真空にすることができ、
結果的に工程もシンプルになる。

【００４０】上述したステップＳ１１における加熱処
理、すなわち３５０℃での加熱処理による脱ガスプロセ
スには、以下の２つの目的も含まれている。

【００４１】第１の目的は、冷却後の外囲器９０の真空
度を向上させるための真空ベークを行うことにある。電
子放出素子の寿命は、駆動時における、真空雰囲気中の
水の分圧が支配的と考えられており、１０^-11Ｐａ以下
の分圧が望ましいため、真空ベークが必須である。

【００４２】第２の目的は、後述する素子活性化プロセ
スにより形成されたカーボンのうち、電子放出部に付着
し素子特性に悪影響を与える余分なカーボンや不純物を
加熱により焼失させることで、安定な電子放出素子の特
性を得ることである。余分なカーボンの存在は、素子電
流の不安定性を生じさせるため、電気的に駆動させるデ
バイスに対しては不適であり、真空での高温加熱処理が
やはり必須と考えられる。

【００４３】なお、一般には、真空ベークは、望ましく
は３５０℃以上の加熱が必要であるが、実験的には、２
００℃でも効果が少なくないことが確認されている。

【００４４】以上説明した封着構造（図１の構成）およ
び封着条件（図４の加熱処理）は単なる一例であり、本
発明はこれに限定されるものではない。例えば、空隙保
持部材２０５は、リアプレートとフェースプレートを所
定の間隔で保持でき、所定の温度で過熱されると軟化
し、変形するのであれば、どのような材料、形状であっ
てもよい。また、加熱条件も、空隙保持部材２０５およ
び接合部材２０６の材質など応じて適宜変更可能であ
る。

【００４５】次に、本実施形態の封着方法が適用される
表示パネルの各構成要素について、その構成および形成
プロセスを詳細に説明する。

【００４６】＜電子放出素子＞ここでは、表面伝導型電
子放出素子の典型的な素子構成であるＭ．ハートウェル
の素子構成について説明する。図５の（ａ）は、Ｍ．ハ
ートウェルの素子構成の上面図、（ｂ）はその断面図で
ある。

【００４７】図５を参照すると、このＳＣＥ素子は、ガ
ラス等からなる基板１上に素子電極間隔Ｌ、素子電極長
さＷの一対の素子電極２、３が形成され、これら素子電
極２、３を跨ぐように導電性薄膜４が形成され、この導
電性薄膜４の中央付近に電子放出部５が形成された構造
になっている。

【００４８】基板１の大きさおよび厚みは、その基板上
に設置される電子放出素子の個数、サイズ、さらには外
囲器を構成する際の耐大気圧構造等の力学的強度等を考
慮して適宜設定される。基板１のガラスの材質として
は、兼価な青板ガラスを使うことが一般的であるが、基
板上にナトリウムブロック層として厚さ０．５μｍのシ
リコン酸化膜をスパッタ法で形成した基板等を用いる場
合もある。この他にナトリウムなどのアルカリイオンが
少ないガラスや、石英基板を用いて基板１を作製するこ
ともできる。本実施形態では、プラズマディスプレイ用
電気ガラスである。アルカリ成分の少ないＰＤ−２００
（旭硝子（株）社製）を使用している。

【００４９】素子電極２、３の材料としては、一般的な
導体材料が用いられる。例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属やＰｄ−Ａｇ等の金属が好適で
ある。また、金属酸化物とガラス等から構成される印刷
導体や、ＩＴＯ等の透明導電体等を用いることできる。
いずれの場合も、素子電極の膜厚は、好ましくは数百Å
から数μｍの範囲が適当である。

【００５０】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、素子電
極形状等は、実素子が応用される形態等に応じて適宜設
計されるものであるが、素子電極間隔Ｌは好ましくは数
千Å〜１ｍｍであり、より好ましくは素子電極間に印加
される電圧等を考慮して１μｍ〜１００μｍの範囲であ
る。また、素子電極長さＷは、好ましくは電極の抵抗
値、電子放出特性を考慮して数μｍ〜数百μｍの範囲で
ある。

【００５１】素子電極２、３には、市販の白金Ｐｔ等の
金属粒子を含有したペーストを、オフセット印刷等の印
刷法によって塗布形成することも可能である。また、よ
り精密なパターンを得る目的で、白金Ｐｔ等を含有する
感光性ペーストをスクリーン印刷等の印刷法で塗布し、
フォトマスクを用いて露光、現像するという工程でも形
成可能である。

【００５２】導電性薄膜４としては、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が特に好
ましい。導電性薄膜４の膜厚は、素子電極２、３へのス
テップカバレージ、素子電極間の抵抗値、および後述す
るフォーミング処理条件等を考慮して適宜設定される
が、好ましくは数Å〜数千Åであり、より好ましくは１
０Å〜５００Åの範囲とするのが良い。本出願人らの研
究によると、導電性薄膜４の導電性膜材料には、一般に
はパラジウムＰｄが適しているが、これに限ったもので
はない。導電性薄膜４の成膜方法としては、スパッタ
法、溶液塗布後に焼成する方法などが適宜用いられる。

【００５３】電子放出部５は、導電性薄膜４の成膜後
に、フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことで形成
する。例えば、有機パラジウム溶液を塗布後、焼成して
酸化パラジウムＰｄＯ膜を形成することで導電性薄膜４
を形成し、その後、水素が共存する還元雰囲気下で通電
加熱してパラジウムＰｄ膜とし、同時に亀裂部を形成す
ることで電子放出部５を形成する。

【００５４】上記のように構成されたＳＣＥ素子では、
一対の素子電極２、３間に所定の電圧を印加して導電性
薄膜４の表面（素子表面）に電流（放出電流）を流すこ
とで、電子放出部５の亀裂付近から電子が放出される。
なお、図５に示した例では、電子放出部５は導電性薄膜
４の中央に矩形の形状で示されているが、これは模式的
に示したものであり、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。

【００５５】＜電子源基板形成プロセス＞図６〜図１０
は、上述したようなＳＣＥ素子を備える電子源基板の形
成プロセスの一例を示す工程説明図である。以下、図６
〜図１０を参照して、電子源基板の形成プロセスを説明
する。

【００５６】［ガラス基板／素子電極形成］図６に示す
ように、ガラス基板２１上に素子電極２２、２３をスパ
ッタ法により形成する。ここでは、まず、下引き層とし
て膜厚５ｎｍのチタニウムＴｉ膜を形成し、さらにその
上に膜厚４０ｎｍの白金Ｐｔ膜を成膜した後、ホトレジ
ストを塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフ
ォトリソグラフィー法によって素子電極２２、２３のパ
ターニングを行った。素子電極２２、２３は、間隔Ｌを
１０μｍ、対応する長さＷを１００μｍとした。

【００５７】［Ｙ方向配線（下配線）形成］素子電極２
２、２３が形成されると、続いて、図７に示すように、
共通配線としてのＹ方向配線（下配線）２４を一方の素
子電極２３を列方向に連結するようにライン状のパター
ンで形成する。ここでは、材料に銀Ａｇフォトぺースト
インキを用いてスクリーン印刷した後、乾燥させてか
ら、所定のパターンに露光し現像した。現像後、４８０
℃前後の温度で焼成してＹ方向配線２４を形成した。Ｙ
方向配線２４の厚さは約１０μｍ、幅は５０μｍとし
た。なお、Ｙ方向配線２４の終端部は配線取り出し電極
として使うために、線幅をより大きくした。

【００５８】［層間絶縁層形成］Ｙ方向配線２４が形成
されると、続いて、図８に示すように、後述のＸ方向配
線（上配線）２６とＹ方向配線２４を絶縁するための層
間絶縁層２５をＹ方向配線２４と交わるように形成す
る。この層間絶縁層２５は、Ｙ方向配線２４とＸ方向配
線２６との交差部を覆うように形成されており、層間絶
縁層２５には、Ｘ方向配線２６と他方の素子電極２２と
の電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホー
ル２８が開けられている。ここでは、まず、ＰｂＯを主
成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷し
た後、露光−現像した。これを４回繰り返し、最後に４
８０℃前後の温度で焼成して層間絶縁層２５を形成し
た。この層間絶縁層２５の厚みは全体で約３０μｍと
し、幅は１５０μｍとした。

【００５９】［Ｘ方向配線（上配線）形成］層間絶縁層
２５が形成されると、続いて、図９に示すように、Ｘ方
向配線（上配線）２６をＹ方向配線２４と交わるように
層間絶縁層２５上に形成する。ここでは、層間絶縁層２
５上にＡｇペーストインキをスクリーン印刷した後、乾
燥させるという工程を２度繰り返して行い（２度塗
り）、その後、４８０℃前後の温度で焼成してＸ方向配
線２６を形成した。このようにして形成したＸ方向配線
２６は、層間絶縁層２５に開けられたコンタクトホール
２８を介して素子電極２２と電気的に接続される。すな
わち、このＸ方向配線２６は、素子電極２２を行方向に
連結しており、パネル化した後は走査電極として作用す
る。このＸ方向配線２６の厚さは約１５μｍとした。な
お、図示していないが、外部駆動回路への引出し端子も
これと同様の方法で形成した。

【００６０】以上の工程により、ＸＹマトリクス配線を
有する基板が形成されたことになる。Ｘ方向配線２６お
よびＹ方向配線２４に関しては、多数の表面伝導型素子
にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗である事が
望まれ、材料、膜厚、配線幅等は適宜設定される。

【００６１】［素子膜形成］ＸＹマトリクス配線が形成
されると、続いて、図１０に示すように、素子電極２
２、２３を跨ぐように表面伝導型電子放出素子膜２７を
形成する。ここでは、まず、基板２１を十分にクリーニ
ングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が
疎水性になるようにした。これは、この後に塗布する素
子膜形成用の水溶液が、素子電極上に適度な広がりをも
って形成されるようにする事が目的である。具体的に
は、撥水剤としてＤＤＳ（ジメチルジエトキシシラン）
溶液をスプレー法にて基板２１上に散布し、１２０℃に
て温風乾燥した。その後、素子電極２２、２３間にイン
クジェット塗布方法により素子膜２７を形成した。

【００６２】図１１の（ａ）、（ｂ）に、この素子膜形
成の工程を模式的に示す。この例では、素子膜としてパ
ラジウム膜を得る目的で、先ず水とイソプロピルアルコ
ール（ＩＰＡ）が８５：１５の割合で混ぜられた水溶液
に、パラジウム−プロリン錯体（０．１５重量％）を溶
解し、有機パラジウム含有溶液を得た。この他若干の添
加剤を加えた。この溶液の液滴を、例えばピエゾ素子を
用いたインクジェット噴射装置よりなる液滴付与装置２
９で、ドット径が６０μｍとなるように調整して素子電
極２２、２３間に付与した（図１１（ｂ）参照）。その
後、この基板２１を空気中にて、３５０℃で１０分間の
加熱焼成処理をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）とした。
ドットの直径が約６０μｍ、厚みが最大で１０ｎｍの膜
が得られた。このようにして得られた酸化パラジウム膜
の平面性、及び均一性が素子特性に大きく影響する。

【００６３】実際の素子膜形成工程では、基板２１上に
おける個々の素子電極の平面的ばらつきを補償するため
に、基板２１上の数箇所に於いてパターンの配置ずれを
観測し、観測点間のポイントのずれ量は直線近似して位
置補完した上で、素子膜形を形成する。これにより、全
画素の位置ずれをなくし、対応した位置に的確に素子膜
を形成することが可能となる。

【００６４】以上の工程により、素子部分に酸化パラジ
ウムＰｄＯ膜（導電性薄膜）が形成された。

【００６５】［還元フォーミング］次に、フォーミング
と呼ばれる本工程に於いて、上記導電性薄膜を通電処理
して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部２７ａを形成す
る。図１１の（ｃ）、（ｄ）に、この還元フォーミング
の工程を模式的に示す。

【００６６】この還元フォーミングでは、具体的には、
上記基板２１の周囲の取り出し電極部を残して、基板全
体を覆うようにフード状の蓋をかぶせて基板との間で内
部に真空空間を作り、外部電源より電極端子部からＹ方
向配線２４とＸ方向配線２６の間に電圧を印加して、素
子電極２２、２３間を通電する（図１１（ｃ）参照）。
この通電処理によって、導電性薄膜を局所的に破壊、変
形もしくは変質させることにより、電気的に高抵抗な状
態の電子放出部２７ａを形成する（図１１（ｄ）参
照）。

【００６７】上記の通電の際、若干の水素ガスを含む真
空雰囲気下で通電加熱すると、水素によって還元が促進
されて、酸化パラジウムＰｄＯがパラジウムＰｄ膜に変
化する。この変化時に、膜の還元収縮によって、一部に
亀裂が生じて電子放出部２７ａが形成される。この亀裂
発生位置、及びその形状は元の膜の均一性に大きく影響
される。多数の素子の特性ばらつきを抑えるのに、上記
亀裂は中央部に起こり、かつ、なるべく直線状になるこ
とがより望ましい。

【００６８】なお、上述のフォーミングにより形成した
亀裂付近からも、所定の電圧下では電子放出が起こる
が、現状の条件では、まだ発生効率が非常に低いものと
なっている。また、得られた導電性薄膜の抵抗値は、１
０²から１０⁷Ωの値であった。

【００６９】ここで、フォーミング処理に用いた電圧波
形について簡単に紹介する。

【００７０】図１２に、フォーミング処理に用いた電圧
波形の一例を示す。パルス波形の印加電圧を用いてフォ
ーミング処理を行う場合、図１２（ａ）に示すようにパ
ルス波高値が定電圧のパルスを印加する場合と、図１２
（ｂ）に示すようなパルス波高値を増加させながら印加
する場合とがある。

【００７１】図１２（ａ）中、Ｔ１は電圧波形のパルス
幅、Ｔ２はパルス間隔である。この例では、パルス幅Ｔ
１を１μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ、パルス間隔Ｔ２を１０
μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃとして、三角波の波高値（フ
ォーミング時のピーク電圧）を適宜選択する。

【００７２】図１２（ｂ）の例では、パルス幅Ｔ１とパ
ルス間隔Ｔ２は上記の図１５（ａ）の例のばあいと同様
であるが、三角波の波高値（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るよ
うになっている。

【００７３】フォーミング処理の終了は、フォーミング
用パルスの間に、導電性膜を局所的に破壊、変形しない
程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度のパルス電圧を挿入し
て素子電流を測定し、その測定結果から抵抗値を求め、
その求めた抵抗値が例えばフォーミング処理前の抵抗に
対して１０００倍以上の抵抗を示した時点とした。

【００７４】［活性化−カーボン堆積］先に述べたよう
に、上記フォーミング処理が施されただけの状態では、
電子発生効率が非常に低いものとなっている。よって、
電子放出効率を上げるために、上記素子に活性化と呼ば
れる処理を行うことが望ましい。この処理では、有機化
合物が存在する適当な真空度のもとで、上述のフォーミ
ングと同様に、フード状の蓋をかぶせて基板との間で内
部に真空空間を作り、外部からＸＹ配線（２４、２６）
を通じてパルス電圧を素子電極２２、２３に繰り返し印
加する。そして、炭素原子を含むガスを導入し、それに
由来する炭素あるいは炭素化合物を、上述した亀裂近傍
にカーボン膜として堆積させる。

【００７５】この活性化工程では、例えばカーボン源で
あるトリニトリルを、スローリークバルブを通して真空
空間内に導入し、１．３×１０-⁴Ｐａを維持した。導入
するトリニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置
に使用している部材等によって若干影響されるが、１×
１０-⁵Ｐａ〜１×１０-²Ｐａ程度が好適である。

【００７６】図１３（ａ）、（ｂ）に活性化工程で用い
られる電圧印加の好ましい一例を示す。印加する最大電
圧値は、１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。図１３
（ａ）において、Ｔ１は電圧波形の正と負のパルス幅、
Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等し
く設定されている。図１３（ｂ）において、Ｔ１、Ｔ
１’はそれぞれ電圧波形の正のパルス幅、負のパルス幅
であり、Ｔ２はパルス間隔であり、Ｔ１＞Ｔ１’で、電
圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。ここで
は、素子電極２３に与える電圧を正としており、素子電
流Ｉｆは、素子電極２３から素子電極２２へ流れる方向
が正である。約６０分後に、放出電流Ｉｅがほぼ飽和に
達した時点で、通電を停止し、スローリークバルブを閉
め、活性化処理を終了した。

【００７７】以上の工程で、電子源素子を有する電子源
基板を作製する事ができた。

【００７８】参考のために、ＳＣＥ素子に関する技術に
ついて、本出願人による先行技術の一部を以下に紹介す
る。

【００７９】インクジェット形成方式によるＳＣＥ素子
作製に関しては、特開平09−102271号公報や特開2000−
251665号公報に詳述されている。また、ＳＣＥ素子をマ
トリクス状に配置した例としては、特開昭64-031332号
公報、特開平07-326311号公報に詳述されている。更に
は、ＳＣＥ素子を備える電子源基板の配線形成方法に関
しては、特開平08-185818号公報や特開平09-050757号公
報に記載されており、駆動方法については特開平06-342
636号広報等に詳述されている。また、電子放出素子特
性の均一性を向上させる目的でＳＣＥ素子と直列に抵抗
素子を配置することが特開平2-247936号公報、特開平2-
247937号公報、特開平07-326283号公報に開示されてい
る。

【００８０】＜基板特性＞以上説明したような作製手順
で作製された電子源基板の電子放出素子の基本特性につ
いて説明する。

【００８１】図１４は、前述した電子源基板のＳＣＥ素
子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略
図である。評価対象であるＳＣＥ素子は、基板２１上に
素子電極２２、２３が形成され、これら素子電極２２、
２３を跨ぐように素子膜２７が形成されており、素子膜
２７の中央付近には電子放出部２７ａが形成されてい
る。図１４において、５１は電子放出素子に素子電圧Ｖ
ｆを印加するための電源、５０は素子電極２２、２３間
の電子放出部２７ａを含む素子膜２７を流れる素子電流
Ｉｆを測定するための電流計、５４は素子の電子放出部
２７ａ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は素子の電子放出部２７ａより放
出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。

【００８２】電子放出素子およびアノード電極５４は真
空装置５５内に設置され、その真空装置５５には排気ポ
ンプ５６および真空計等の真空装置に必要な機器が具備
されており、所望の真空下で電子放出素子の測定評価を
行えるようになっている。アノード電極５４は、電子放
出素子の上方に配置されており、電源５３と電流計５２
が接続されている。電子放出素子の素子電極間を流れる
素子電流Ｉｆ、及びアノードへの放出電流Ｉｅの測定に
あたっては、素子電極２２、２３に電源５１と電流計５
０とを接続する。なお、アノード電極５４の電圧は１ｋ
Ｖ〜１０ｋＶ、アノード電極５４と電子放出素子との距
離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲とした。

【００８３】図１５は、図１４に示した測定評価装置に
より測定された、電子放出素子の放出電流Ｉｅおよび素
子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を示す特
性図である。放出電流Ｉｅと素子電流Ｉｆは大きさが著
しく異なるが、図１５の例では、Ｉｆ、Ｉｅの変化の定
性的な比較検討のために、リニアスケールで縦軸を任意
単位で表記した。この測定結果から分かるように、素子
電極間に印加する電圧１２Ｖにおける放出電流Ｉｅを測
定した結果、平均０．６μＡ、電子放出効率は平均０．
１５％を得た。また素子間の均一性もよく、各素子間で
のＩｅのばらつきは５％と良好な値が得られた。

【００８４】上記の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対す
る以下の三つの特徴を有する。（１）図１５の測定結果からも明らかなように、電子放
出素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ。図１５中のＶ
ｔｈ。）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉ
ｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流
Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅ
に対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子
としての特性を示しているのが判る。（２）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放
出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。（３）アノード電極５４に捕捉される放出電荷は、素子
電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。すなわち、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。

【００８５】＜封着−パネル化＞上述したような単純マ
トリクス配置の電子源基板よりなるリアプレートと、フ
ェースプレートと、支持枠とから図１に示したパネルの
外囲器９０を構成する。この外囲器９０の封着は、先に
説明したとおりであるので、ここでは、その説明は省略
する。

【００８６】図１６の（ａ）、（ｂ）は、図１に示した
画像表示装置のフェースプレート上に設ける蛍光膜の模
式図である。蛍光膜８４は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから成るが、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
クスなどと呼ばれる黒色導電体９１と蛍光体９２とで構
成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが
設けられる目的は、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、蛍光膜８４における
外光反射によるコントラストの低下を抑制することであ
る。図１６（ａ）の例では、黒色導電体９１は略四角形
の開口がマトリクス状に設けられた構造になっており、
各開口部分に蛍光体９２が形成されている。他方、図１
６（ｂ）の例では、黒色導電体９１の、蛍光体９２が形
成される開口の形状が楕円状になっている。

【００８７】図２に示したように、蛍光膜８４の内面側
には、通常、メタルバック８５が設けられている。メタ
ルバック８５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８２側へ鏡面反射するこ
とにより輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印
加するためのアノード電極として作用すること等であ
る。このようなメタルバック８５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、Ａ１を真空蒸着等で堆積する
ことで作製できる。

【００８８】フェースプレート８２には、リアプレート
８１と同様、プラズマディスプレイ用電気ガラスであ
る、アルカリ成分の少ないＰＤ−２００（旭硝子（株）
社製）の材料が用いられている。このガラス材料は、ガ
ラスの着色現象が起きないこと、板厚を３ｍｍ程度にす
れば、１０ｋV以上の加速電圧で駆動した場合でも、２
次的に発生する軟Ｘ線の漏れを抑える遮蔽効果が充分で
あること、などの利点を有する。

【００８９】外囲器９０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、上下基板の突き当て法などで十分な位置合わ
せを行う必要がある。

【００９０】封着時の真空度は、１０^-6Ｐａ程度の真空
度が要求される。外囲器９０の封止後の真空度を維持す
るために、ゲッタ処理が行われる。ゲッタ処理では、例
えば、外囲器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、といった処理が行われる。この場合、
ゲッタは通常、Ｂａ等が主成分であり、その蒸着膜の吸
着作用により、たとえば１０^-3〜１０^-5Ｐａの真空度を
維持することが可能である。

【００９１】＜画像表示素子＞前述した本発明にかかわ
るＳＣＥ素子の基本的特性によれば、電子放出部からの
放出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間
に印加するパルス状電圧の波高値と幅によって制御さ
れ、その中間値によっても電流量が制御され、これによ
り中間調表示が可能になる。また、多数の電子放出素子
を配置した場合においては、各ラインの走査線信号によ
って選択ラインを決め、各情報信号ラインを通じて個々
の素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、任意の素
子に適宜電圧を印加する事が可能となり、各素子をＯＮ
することができる。中間調を有する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
ルス幅変調方式が挙げられる。

【００９２】以下、駆動装置の概要について説明する。

【００９３】図１７は、本発明の画像表示装置の一実施
形態である、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレ
ビジョン表示用の画像表示装置の概略構成を示すブロッ
ク図である。

【００９４】図１７において、１０１は単純マトリクス
配置の電子源を用いて構成した表示パネル、１０２は走
査回路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジスタ、
１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回路、１
０７は情報信号発生器、Ｖａは直流高圧電源である。

【００９５】電子放出素子を用いた表示パネル１０１の
Ｘ方向配線には、走査線信号を印加する走査ドライバー
（駆動回路）を備えた走査回路１０２が、Ｙ方向配線に
は情報信号を印加するデータドライバー（駆動回路）を
備えた情報信号発生器１０７が接続されている。電圧変
調方式を実施する場合は、情報信号発生器１０７とし
て、一定の長さの電圧パルスを発生するが入力されるデ
ータに応じて、適宜パルスの波高値を変調するような回
路を用いる。また、パルス幅変調方式を実施する場合に
は、情報信号発生器１０７としては、一定の波高値の電
圧パルスを発生するが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回路を用いる。

【００９６】制御回路１０３は、同期信号分離回路１０
６から送られてくる同期信号Ｔsyncに基づいて、各部に
対してＴscan、Ｔsft及びＴmryの各制御信号を送出す
る。同期信号分離回路１０６は、外部から入力されるＮ
ＴＳＣ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ある。この輝度信号成分
は、同期信号に同期してシフトレジスタ１０４に入力さ
れる。

【００９７】シフトレジスタ１０４は、制御回路１０３
より送られるシフトクロックに基づいてその動作が制御
され、時系列的にシリアルに入力される前記輝度信号
を、画像の１ライン毎にシリアル／パラレル変換する。
このシリアル／パラレル変換された画像１ライン分のデ
ータ（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当）は、
ｎ個の並列信号としてシフトレジスタ１０４より出力さ
れる。

【００９８】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為の記憶装置であ
り、記憶された内容は、情報信号発生器１０７に入力さ
れる。情報信号発生器１０７は、各々の輝度信号に応じ
て、電子放出素子の各々を適切に駆動する為の信号源で
あり、その出力信号はＹ方向配線を通じて表示パネル１
０１内に入り、Ｘ方向配線によって選択中の走査ライン
との交点にある各々の電子放出素子に印加される。Ｘ方
向配線を順次走査する事によって、パネル全面の電子放
出素子を駆動する事が可能になる。

【００９９】以上説明したような、図１に示したパネル
を備える本画像表示装置において、各電子放出素子に、
パネル内のＸＹ配線を通じて電圧を印加することにより
電子放出を行わせるとともに、高圧端子Ｈｖを通じてア
ノード電極であるメタルバック８５に高圧を印加し、各
電子放出素子から放出された電子を加速し、蛍光膜に衝
突させることによって、画像を表示することができる。

【０１００】なお、ここで述べた画像形成装置の構成
は、本発明の画像形成装置の一例であり、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、ＨＤＴＶなどでもよい。

【０１０１】（第２の実施形態）図１８は、本発明の第
２の実施形態である表示パネルの封着方法を説明するた
めの模式図である。この図１８に示した構造は、空隙保
持部材の構成が異なる以外は、前述の図１に示したもの
ほぼ同様のものである。図１８中、同じ部材には同じ符
号を付している。

【０１０２】高さが１．８ｍｍの支持枠８６が接着され
たリアプレート８１と、フェースプレート８２とが対向
して配置され、支持枠８６の、フェースプレート８２と
接合される面には、全面にわたって接合部材２０６が設
けられている。フェースプレート８２と接合部材２０６
の間には、Ｓｎを主成分とする複数の楔形状の空隙保持
部材２０５’が所定の間隔で設けられており、複数個の
クリップ２０７により両プレートが挟み込まれた状態で
固定されている。接合部材２０６とフェースプレート８
２とは、空隙保持部材２０５’によって所定の間隔で保
持されている。このようにして組み付けたパネル部材を
真空加熱炉２０８内へ投入する。

【０１０３】図１９は、上記のパネル部材を封着する際
の加熱温度と真空加熱炉内の真空度の関係を示す図であ
る。図１９中、実線が真空加熱炉内のヒータ部の温度変
化を示し、破線が真空加熱炉内の真空度の変化を示す。
投入されたパネル部材を３５０℃まで加熱すると、リア
プレート８１、フェースプレート８２、Ｘ方向配線８
８、Ｙ方向配線８９及び蛍光膜８４から大量のガスが放
出され、真空加熱炉２０８の内部の真空度が劣化する
（図１９の破線を参照）。２時間ほど３５０℃で加熱保
持する間に、放出ガスが枯渇し始め真空加熱炉２０８に
備えられた不図示の真空排気手段により炉内の真空度が
１０^-7Ｐａ台まで改善する。

【０１０４】上記の加熱処理の際に、フェースプレート
８２と支持枠８６との接合が同時に行われる。すなわ
ち、本実施形態では、空隙保持部材２０５’は、Ｓｎを
主成分とする高温半田材料であるため、３５０℃で加熱
保持する間に、接合部材２０６と空隙保持部材２０５’
の界面において、接合部材２０６の主成分であるＩｎと
空隙保持部材２０５’の主成分であるＳｎとの間で合金
化（俗に「食われ」と呼ばれている）が進む。合金化が
徐々に進むことで、空隙保持部材２０５’の形状が変化
し、その変化に伴ってリアプレート８１とフェースプレ
ート８２の間隔が狭まり、最終的には、支持枠８６とフ
ェースプレート８２が近接するまでに至り接合される。
接合後、パネル部材は自然冷却により室温まで冷却され
る。なお、リアプレート８１、フェースプレート８２、
Ｘ方向配線８８、Ｙ方向配線８９及び蛍光膜８４からの
大量の放出ガスは、上記の合金化が進む間に枯渇し、排
気されるので、接合後に外囲器９０内に残ることはな
い。

【０１０５】本実施形態の封着方法によれば、前述した
第１の実施形態の場合と異なり、空隙保持部材２０５’
を軟化させるための再加熱処理（図３のステップＳ１
３）が不要である。そのため、封着にかかる時間もより
短縮されることになる。

【０１０６】なお、本実施形態では、合金化のし易いよ
うに、空隙保持部材２０５’の形状を楔型としている
が、合金化が徐々に進むことによって封着がなされるの
であれば他の形状にしてもよい。

【０１０７】以上説明した封着構造（図１８の構成）お
よび封着条件（図１９の加熱処理）は単なる一例であ
り、本発明はこれに限定されるものではない。例えば、
空隙保持部材２０５’は、合金化のし易いようにその形
状が楔型になっているが、合金化が徐々に進むことによ
って封着がなされるのであれば他の形状にしてもよい。
また、加熱条件も、空隙保持部材２０５’および接合部
材２０６の材質など応じて適宜変更可能である。

【０１０８】以上説明した各実施形態において、電子源
基板に設けられる電子放出素子としてＳＣＥ素子を例に
上げているが、本発明は、これに限定されるものではな
く、その他の電子放出素子、例えば電界放出型素子を用
いてもよい。

【０１０９】また、接合部材は、支持枠とフェースプレ
ートの間に設けられているが、本発明は、これに限定さ
れるものではない。例えば、リアプレートと支持枠の間
を接合部材で接合するような構造としてもよい。この場
合は、支持枠とフェースプレートの間がフリットガラス
で接着されることになる。また、支持枠とフェースプレ
ートの間、リアプレートと支持枠の間の両方を接合部材
で接合するような構造としてもよい。

【０１１０】さらに、各実施形態では、フェースプレー
トとリアプレートが支持枠に接合されることで外囲器が
形成されているが、本発明は、これに限定されるもので
はない。本発明の表示パネルの封着方法は、例えば支持
枠のないパネル構造にも適用することができる。この場
合は、フェースプレートとリアプレートが接合部材によ
り接合されるパネル構造になり、フェースプレートとリ
アプレートを所定の間隔で保持するために、高さ規定部
材が設けられる。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
真空外囲器内に前述の課題で述べた放出ガスが残ること
はないので、表示パネルを駆動した際に新たに発生する
放出ガスをゲッタにより充分に吸着することができ、表
示パネルを高真空に維持することができる。加えて、電
子放出素子への放出ガスの吸着も生じないので、駆動初
期の段階における電子放出素子の特性が従来と比べて格
段に向上する。よって、表示品位の良い画像表示を提供
することができる。

【０１１２】また、本発明によれば、真空加熱炉内にパ
ネル部材を固定するステージやその位置決めを行うため
の装置を配置する必要がないので、小型で低価格の封着
装置（真空加熱炉）を用いることができる。

【０１１３】さらに、本発明によれば、フェースプレー
トおよびリアプレートを組み付けたパネル部材を真空加
熱炉に投入して加熱および排気を行うだけで、表示パネ
ルの封着を行うことができるので、工程数の少ない、簡
単な封着プロセスを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態である表示パネルの封
着方法を説明するための模式図である。

【図２】図１に示す封着方法により作製された表示パネ
ルの一例を示す図で、（ａ）はパネルの一部を切り欠い
た斜視図、（ｂ）は（ａ）に示すパネルの破線部ａの断
面拡大図である。

【図３】図１に示す表示パネルの封着手順を示す工程図
である。

【図４】図１に示す表示パネルの封着の際の加熱温度と
真空加熱炉内の真空度の関係を示す図である。

【図５】（ａ）はＭ．ハートウェルの素子構成の上面
図、（ｂ）はその断面図である。

【図６】図４に示すＳＣＥ素子を備える電子源基板の形
成プロセスを説明するための工程説明図である。

【図７】図４に示すＳＣＥ素子を備える電子源基板の形
成プロセスを説明するための工程説明図である。

【図８】図４に示すＳＣＥ素子を備える電子源基板の形
成プロセスを説明するための工程説明図である。

【図９】図４に示すＳＣＥ素子を備える電子源基板の形
成プロセスを説明するための工程説明図である。

【図１０】図４に示すＳＣＥ素子を備える電子源基板の
形成プロセスを説明するための工程説明図である。

【図１１】（ａ）〜（ｄ）は、素子膜形成〜フォーミン
グの一連のプロセスを説明するための図である。

【図１２】（ａ）および（ｂ）は、フォーミング処理の
際の印加電圧波形の一例を示す波形図である。

【図１３】（ａ）および（ｂ）は、活性化工程で用いら
れる電圧印加の好ましい一例を示す図である。

【図１４】ＳＣＥ素子の電子放出特性を測定するための
測定評価装置の概略図である。

【図１５】図１４に示す測定評価装置により測定された
放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
の典型的な例を示す特性図である。

【図１６】（ａ）および（ｂ）は、フェースプレート上
に設けられる蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図１７】本発明の画像表示装置の一実施形態である、
ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン表示
用の画像表示装置の概略構成を示すブロック図である。

【図１８】本発明の第２の実施形態である表示パネルの
封着方法を説明するための模式図である。

【図１９】図１８に示す表示パネルの封着の際の加熱温
度と真空加熱炉内の真空度の関係を示す図である。

【図２０】ＳＣＥ素子をマトリクス状に配置した電子源
基板を用いて表示パネルを構成した従来の表示パネルの
模式図である。

【符号の説明】

１基板２、３、２２、２３素子電極４導電性薄膜５、２７ａ電子放出部２１、８０電子源基板２４、８８Ｘ方向配線２５層間絶縁層２６、８９Ｙ方向配線２７表面伝導型電子放出素子膜２８コンタクトホール２９液滴付与装置５０、５２電流計５１電源５３高圧電源５４アノード電極５５真空装置５６排気ポンプ８１リアプレート８２フェースプレート８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６支持枠８７電子放出素子９０外囲器９１黒色導電体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動機信号分離回路１０７情報信号発生器２００位置決め装置２０５、２０５’ 空隙保持部材２０６接合部材２０７クリップＨｖ高圧端子

フロントページの続き (72)発明者上田弘治東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C012 AA05 BC03 BC04 BD01 BD02 5C036 EE14 EE17 EF01 EF06 EF09 EG05 EG06 EH11 EH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向して配置された第１および第２のプ
レートが接合されて真空外囲器が形成される表示パネル
の封着方法において、前記第１および第２のプレートの間に、これらプレート
を所定の間隔で保持する空隙保持部材が挟持され、前記
第１および第２のプレートの両面から所定の圧力が加え
られて固定されたパネル部材を、真空加熱炉内で所定の
温度で加熱して、前記第１および第２のプレートおよび
これらプレート上に形成された部材からガスを放出させ
るとともに該放出ガスを枯渇する第１の工程と、前記枯渇した放出ガスを前記真空加熱炉内から排気した
後、前記空隙保持部材を変形または融解することで前記
第１および第２のプレートを近接させて前記接合を行う
第２の工程とを含むことを特徴とする表示パネルの封着
方法。
【請求項２】対向して配置された第１および第２のプ
レートが第１の温度で融点を持つ接合部材により接合さ
れて真空外囲器が形成される表示パネルの封着方法にお
いて、前記第１および第２のプレートの間に、これらプレート
を所定の間隔で保持する、前記第１の温度より高い第２
の温度で融点を持つ空隙保持部材が挟持され、前記第１
および第２のプレートの両面から所定の圧力が加えられ
て固定されたパネル部材を、真空加熱炉内で前記第２の
温度より低い温度で所定時間にわたって加熱して前記第
１および第２のプレートおよびこれらプレート上に形成
された部材からガスを放出させるとともに該放出ガスを
枯渇する第１の工程と、前記枯渇した放出ガスを前記真空加熱炉内から排気した
後、前記第２の温度以上の温度で前記パネル部材を加熱
することにより、前記空隙保持部材を軟化させ、変形さ
せて前記第１および第２のプレートを近接させるととも
に、前記接合部材を融解して前記第１および第２のプレ
ートを接合する第２の工程とを含むことを特徴とする表
示パネルの封着方法。
【請求項３】対向して配置された第１および第２のプ
レートが第１の温度で融点を持つ接合部材により接合さ
れて真空外囲器が形成される表示パネルの封着方法にお
いて、前記第１および第２のプレートの間に、これらプレート
を所定の間隔で保持する、前記第１の温度より高い第２
の温度で融点を持つ空隙保持部材が前記接合部材と接す
るように挟持され、前記第１および第２のプレートの両
面から所定の圧力が加えられて固定されたパネル部材
を、真空加熱炉内で前記第２の温度以上の温度で所定時
間にわたって加熱することで、前記第１および第２のプ
レートおよびこれらプレート上に形成された部材からガ
スを放出させて、該放出ガスを枯渇するとともに、前記
空隙保持部材および接合部材を融解し合金化して前記第
１および第２のプレートを接合する第１の工程と、前記合金化の際に、前記枯渇した放出ガスを前記真空加
熱炉内から排気する第２の工程とを含むことを特徴とす
る表示パネルの封着方法。
【請求項４】第１および第２のプレートおよびこれら
プレート上に形成された部材からガスを放出させる際の
加熱温度が、３５０℃以上であることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の表示パネルの封着方
法。
【請求項５】前記第１および第２のプレートおよびこ
れらプレート上に形成された部材からガスを放出させる
際の加熱により真空外囲器内に設けられた非蒸発型ゲッ
タを活性化することを特徴とする請求項１乃至３のいず
れか１項に記載の表示パネルの封着方法。
【請求項６】接合部材としてＩｎを主成分とする材料
を用い、空隙保持部材としてＳｎまたはＡｇを少なくと
も含有する合金を用いることを特徴とする請求項２また
は３に記載の表示パネルの封着方法。
【請求項７】対向して配置された第１および第２のプ
レートが接合されて真空外囲器が形成される表示パネル
において、第１の温度で融点を持つ接合部材によって前記第１およ
び第２のプレートが接合され、前記接合時における前記
第１および第２のプレート間の支持部材である、前記第
１の温度より高い第２の温度で融点を持つ空隙保持部材
が前記真空外囲器の外周部に設けられていることを特徴
とする表示パネル。
【請求項８】対向して配置された第１および第２のプ
レートが接合されて真空外囲器が形成される表示パネル
において、第１の温度で融点を持つ接合部材と、前記接合時におけ
る前記第１および第２のプレート間の支持部材である、
前記第１の温度より高い第２の温度で融点を持つ空隙保
持部材とが合金化され、該合金化部により前記第１およ
び第２のプレートの接合部の少なくとも一部が形成され
ていることを特徴とする表示パネル。
【請求項９】接合部材がＩｎを主成分とする材料より
なり、空隙保持部材がＳｎまたはＡｇを少なくとも含有
する合金よりなることを特徴とする請求項７または８に
記載の表示パネル。
【請求項１０】請求項７乃至９のいずれか１項に記載
の表示パネルと、前記表示パネルに駆動電圧を供給して画像表示を行わせ
る駆動回路とを有することを特徴とする画像表示装置。