JP3483526B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J31/00—Cathode ray tubes; Electron beam tubes
- H01J31/08—Cathode ray tubes; Electron beam tubes having a screen on or from which an image or pattern is formed, picked up, converted, or stored
- H01J31/10—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes
- H01J31/12—Image or pattern display tubes, i.e. having electrical input and optical output; Flying-spot tubes for scanning purposes with luminescent screen
- H01J31/123—Flat display tubes
- H01J31/125—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection
- H01J31/127—Flat display tubes provided with control means permitting the electron beam to reach selected parts of the screen, e.g. digital selection using large area or array sources, i.e. essentially a source for each pixel group
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、冷陰極ランプ、蛍
光表示管、液晶デバイス用のバックライト、フィールド
エミッションディスプレイ等に用いられる電界放出電子
源を用いた画像形成装置に関し、詳細には、ワイヤー構
造のカソード電極、ゲート電極、集束電極を具備すると
共に、大きな表面積を有するゲッターを配設する画像形
成装置に関する。
光表示管、液晶デバイス用のバックライト、フィールド
エミッションディスプレイ等に用いられる電界放出電子
源を用いた画像形成装置に関し、詳細には、ワイヤー構
造のカソード電極、ゲート電極、集束電極を具備すると
共に、大きな表面積を有するゲッターを配設する画像形
成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、強電界を印加することにより、電
界放出電子を放由する電界放出電子源の研究、開発が盛
んに行われ、フラットパネルディスプレイ、すなわちフ
ィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）への応用
が期待されている。電界放出型電子源は、C.A.Spindtら
による蒸着法で形成された高融点金属材料からなる円錐
形状の電子源（米国特許第３，６６５，２４１号）の金
属材料からなるピラミッド形状の電界放出源が良く知ら
れている。
界放出電子を放由する電界放出電子源の研究、開発が盛
んに行われ、フラットパネルディスプレイ、すなわちフ
ィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）への応用
が期待されている。電界放出型電子源は、C.A.Spindtら
による蒸着法で形成された高融点金属材料からなる円錐
形状の電子源（米国特許第３，６６５，２４１号）の金
属材料からなるピラミッド形状の電界放出源が良く知ら
れている。
【０００３】このようなピラミッド状の電界放出電子源
は、１μｍ程度のホールを形成した後、蒸着法を用いて
自己整合的に製造される。近年、このようなピラミッド
状の電界放出電子源を用いた対角１０数インチ程度のＦ
ＥＤが発表され、注目を浴びている。一方、最近になっ
て、カーボンナノチューブを用いた画像形成装置が開示
された。カーボンナノチューブは、円筒状に巻いたグラ
ファイト層が入れ子状になった形状を有し、飯島ら（S.
Iijima,Nature,354,56,1991）によって発見された。
は、１μｍ程度のホールを形成した後、蒸着法を用いて
自己整合的に製造される。近年、このようなピラミッド
状の電界放出電子源を用いた対角１０数インチ程度のＦ
ＥＤが発表され、注目を浴びている。一方、最近になっ
て、カーボンナノチューブを用いた画像形成装置が開示
された。カーボンナノチューブは、円筒状に巻いたグラ
ファイト層が入れ子状になった形状を有し、飯島ら（S.
Iijima,Nature,354,56,1991）によって発見された。
【０００４】このようなカーボンナノチューブを用いた
ＦＥＤ（図１１参照）は、特開平１１−１６２３８３号
公報で開示されているように、基板上に電極配線、絶縁
層を形成して構成されていた。また、従来のＦＥＤは、
特開平１０−５０２４０号公報のように、外囲器内の全
体に渡って均一にガス吸着を行うため、フェイスプレー
トの蛍光体層周辺に配設された。
ＦＥＤ（図１１参照）は、特開平１１−１６２３８３号
公報で開示されているように、基板上に電極配線、絶縁
層を形成して構成されていた。また、従来のＦＥＤは、
特開平１０−５０２４０号公報のように、外囲器内の全
体に渡って均一にガス吸着を行うため、フェイスプレー
トの蛍光体層周辺に配設された。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の金属材料からなるピラミッド状の電界放出電
子源を用いたＦＥＤにあっては、１μｍ程度の微細加工
が必要であること、各々の電界放出電子源の形状が均一
に制御できないことが課題であった。また、動作真空度
が１０-9Ｔｏｒｒと高いこと、残留ガスのイオンスパッ
タリングで電界放出電子源が破壊されることが課題であ
った。一方、従来のカーボンナノチューブからなる電界
放出電子源を用いたＦＥＤは、カーボンナノチューブ電
子源を微細領域に画素分割すること、カーボンナノチュ
ーブを配向制御することが課題であった。
うな従来の金属材料からなるピラミッド状の電界放出電
子源を用いたＦＥＤにあっては、１μｍ程度の微細加工
が必要であること、各々の電界放出電子源の形状が均一
に制御できないことが課題であった。また、動作真空度
が１０-9Ｔｏｒｒと高いこと、残留ガスのイオンスパッ
タリングで電界放出電子源が破壊されることが課題であ
った。一方、従来のカーボンナノチューブからなる電界
放出電子源を用いたＦＥＤは、カーボンナノチューブ電
子源を微細領域に画素分割すること、カーボンナノチュ
ーブを配向制御することが課題であった。
【０００６】更に、ピラミッド状、カーボンナノチュー
ブ等を含めた従来のＦＥＤは、カソード、ゲート絶縁
層、ゲート電極、層間絶縁層、集束電極等を形成する
際、薄膜の形成、パターニング等の工程が増加し、ま
た、ＦＥＤの動作真空度を維持するためのゲッターの配
設が外囲器周辺部に限定され、効率良く排気することが
できないという課題があった。また、フェイスプレート
の蛍光体層周辺に配設されたゲッタを有する従来のＦＥ
Ｄは、吸着効率を増加するためにゲッタ表面積を増加す
ると、輝度の低下を招くという課題があった。
ブ等を含めた従来のＦＥＤは、カソード、ゲート絶縁
層、ゲート電極、層間絶縁層、集束電極等を形成する
際、薄膜の形成、パターニング等の工程が増加し、ま
た、ＦＥＤの動作真空度を維持するためのゲッターの配
設が外囲器周辺部に限定され、効率良く排気することが
できないという課題があった。また、フェイスプレート
の蛍光体層周辺に配設されたゲッタを有する従来のＦＥ
Ｄは、吸着効率を増加するためにゲッタ表面積を増加す
ると、輝度の低下を招くという課題があった。
【０００７】本発明は、このような問題に鑑みてなされ
たものであって、低真空度動作可能な、耐イオン衝撃性
の高い、配向制御された電界放出電子源を簡便、且つ、
低コストな構成の電極配線でＸＹアドレスして駆動する
画像形成装置を提供すると共に、効率良くデガス可能な
ゲッターを配設することで、大面積化可能な画像形成装
置を提供することを目的とする。
たものであって、低真空度動作可能な、耐イオン衝撃性
の高い、配向制御された電界放出電子源を簡便、且つ、
低コストな構成の電極配線でＸＹアドレスして駆動する
画像形成装置を提供すると共に、効率良くデガス可能な
ゲッターを配設することで、大面積化可能な画像形成装
置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、第１の本発明では、支持基板上に形成された第１の
電極配線と、前記第１の電極配線上に形成された電子源
アレイと、前記第１の電極配線と直交するように配設さ
れた第２の電極配線と、前記第１の電極配線と前記第２
の電極配線を電気的に絶縁するための絶縁層とからなる
画像形成装置において、少なくとも前記第１の電極配線
は、ワイヤー構造であり、該第１の電極配線が前記電子
源アレイを選択的に形成させるための部位を備え、前記
絶縁層が第１の真空間隙であることを特徴とする。これ
により、画像形成装置の構造及び製造工程を簡略化する
ことができ、画像形成装置の所望の画素領域に電子源ア
レイを選択的に集積化することができる。
に、第１の本発明では、支持基板上に形成された第１の
電極配線と、前記第１の電極配線上に形成された電子源
アレイと、前記第１の電極配線と直交するように配設さ
れた第２の電極配線と、前記第１の電極配線と前記第２
の電極配線を電気的に絶縁するための絶縁層とからなる
画像形成装置において、少なくとも前記第１の電極配線
は、ワイヤー構造であり、該第１の電極配線が前記電子
源アレイを選択的に形成させるための部位を備え、前記
絶縁層が第１の真空間隙であることを特徴とする。これ
により、画像形成装置の構造及び製造工程を簡略化する
ことができ、画像形成装置の所望の画素領域に電子源ア
レイを選択的に集積化することができる。
【０００９】 第２の発明では、支持基板上に形成され
た第１の電極配線と、前記第１の電極配線上に形成され
た電子源アレイと、前記第１の電極配線と直交するよう
に配設された第２の電極配線と、前記第１の電極配線と
前記第２の電極配線を電気的に絶縁するための絶縁層と
からなる画像形成装置において、少なくとも前記第２の
電極配線は、ワイヤー構造であり、該第２の電極配線が
複数の前記ワイヤー構造の電極配線から構成され、前記
第２の電極配線が電極支持突起で固定され、前記絶縁層
が第１の真空間隙であることを特徴とする。これによ
り、ＸＹアドレス可能な画像形成装置のゲート電極構造
を簡略化すると共に、ゲート絶縁層を省略することがで
きる。
た第１の電極配線と、前記第１の電極配線上に形成され
た電子源アレイと、前記第１の電極配線と直交するよう
に配設された第２の電極配線と、前記第１の電極配線と
前記第２の電極配線を電気的に絶縁するための絶縁層と
からなる画像形成装置において、少なくとも前記第２の
電極配線は、ワイヤー構造であり、該第２の電極配線が
複数の前記ワイヤー構造の電極配線から構成され、前記
第２の電極配線が電極支持突起で固定され、前記絶縁層
が第１の真空間隙であることを特徴とする。これによ
り、ＸＹアドレス可能な画像形成装置のゲート電極構造
を簡略化すると共に、ゲート絶縁層を省略することがで
きる。
【００１０】
【００１１】第４の本発明では、前記部位をコバルト、
ニッケル、鉄等の金属触媒、又は、その金属触媒の合金
のいずれかで構成すると共に、前記電子源アレイをダイ
アモンド、ダイアモンドライクカーボン、グラファイ
ト、カーボンナノチューブのいずれかで構成することに
より、画像形成装置を低真空度で動作可能に、耐イオン
衝撃性を強くすると共に、電子源アレイを高配向制御化
する。
ニッケル、鉄等の金属触媒、又は、その金属触媒の合金
のいずれかで構成すると共に、前記電子源アレイをダイ
アモンド、ダイアモンドライクカーボン、グラファイ
ト、カーボンナノチューブのいずれかで構成することに
より、画像形成装置を低真空度で動作可能に、耐イオン
衝撃性を強くすると共に、電子源アレイを高配向制御化
する。
【００１２】第５の本発明では、前記部位が金属陽極酸
化膜と、陽極酸化ストップ層と、前記金属触媒の多層構
造とで構成される画像形成装置を提供することにより、
電子源アレイの付着力を強くし、製造過程でのダストを
低減し、画像形成装置の信頼性を向上させる。
化膜と、陽極酸化ストップ層と、前記金属触媒の多層構
造とで構成される画像形成装置を提供することにより、
電子源アレイの付着力を強くし、製造過程でのダストを
低減し、画像形成装置の信頼性を向上させる。
【００１３】第６の本発明では、前記金属陽極酸化膜が
アルミニウムで構成される画像形成装置を提供すること
により、画像形成装置の電子源アレイの集積密度、及び
個々の電子源のサイズを制御する。
アルミニウムで構成される画像形成装置を提供すること
により、画像形成装置の電子源アレイの集積密度、及び
個々の電子源のサイズを制御する。
【００１４】第７の本発明では、前記第１の電極配線
と、前記東２の電極配線がいずれもワイヤー構造で構成
される画像形成装置を提供することにより、ＸＹアドレ
ス可能な画像形成装置の構造及び製造方法を簡略化す
る。
と、前記東２の電極配線がいずれもワイヤー構造で構成
される画像形成装置を提供することにより、ＸＹアドレ
ス可能な画像形成装置の構造及び製造方法を簡略化す
る。
【００１５】第８の本発明では、前記支持基板と前記第
１の電極配線とを第２の真空間隙で分離することによ
り、前記支持基板上にゲッターの配設を可能にし、画像
形成装置を高真空状態に維持し、パネル面積を大型化す
る。
１の電極配線とを第２の真空間隙で分離することによ
り、前記支持基板上にゲッターの配設を可能にし、画像
形成装置を高真空状態に維持し、パネル面積を大型化す
る。
【００１６】第９の本発明では、前記ゲッターをグラフ
ァイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、黒鉛等の
炭素材料で構成することにより、画像形成装置内のデガ
スの）吸着効率を高め、信頼性を向上させる。
ァイト、カーボンナノチューブ、フラーレン、黒鉛等の
炭素材料で構成することにより、画像形成装置内のデガ
スの）吸着効率を高め、信頼性を向上させる。
【００１７】第１０の本発明では、前記第２の電極配準
上に第３の電極配線が配設され、前記第３の電極配線が
ワイヤー構造にすることにより、画像形成装置のクロス
トークを防止すると共に、集束電極を具備した画像形成
装置の構造及び製造工程を簡略化する。
上に第３の電極配線が配設され、前記第３の電極配線が
ワイヤー構造にすることにより、画像形成装置のクロス
トークを防止すると共に、集束電極を具備した画像形成
装置の構造及び製造工程を簡略化する。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照しながら本
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。 第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態の画像形成装置の構
成を示す斜視図である。図１において、画像形成装置の
バックプレートは、支持基板１と、カソード電極配線２
と、電界放出電子源アレイ３と、ゲート電極配線４とで
構成される。カソード電極配線２と電気的に接続した電
界放出電子源アレイ３は、ゲート電極配線に印加された
電圧に伴う冷電子を真空中に放出する。
発明の好適な実施の形態について詳細に説明する。 第１の実施の形態 図１は、本発明の第１の実施の形態の画像形成装置の構
成を示す斜視図である。図１において、画像形成装置の
バックプレートは、支持基板１と、カソード電極配線２
と、電界放出電子源アレイ３と、ゲート電極配線４とで
構成される。カソード電極配線２と電気的に接続した電
界放出電子源アレイ３は、ゲート電極配線に印加された
電圧に伴う冷電子を真空中に放出する。
【００１９】真空中に放出された電子はアノード電極５
に印加された電圧で加速し、蛍光体６に衝突し、発光
し、画像を形成する。更に詳しくバックプレートを説明
しているのが図２であり、図２は、本発明の画像形成装
置の断面図を示すものである。電界放出電子源アレイ３
は、カソード電極配線２を凹形状に加工した部位に選択
的に配設される。
に印加された電圧で加速し、蛍光体６に衝突し、発光
し、画像を形成する。更に詳しくバックプレートを説明
しているのが図２であり、図２は、本発明の画像形成装
置の断面図を示すものである。電界放出電子源アレイ３
は、カソード電極配線２を凹形状に加工した部位に選択
的に配設される。
【００２０】この部位には、電界放出電子源アレイを選
択的に配設するための材料を予め設けておく必要があ
る。本実施の形態においては、カソード電極配線２の凹
部分に鉄合金の薄膜を形成し、プラズマアシストしたＣ
ＶＤ法でカーボンナノチューブを形成し、電界放出電子
源アレイ３とした。カソード配線の凹部分に形成する薄
膜としては、コバルト、ニッケル、鉄等の金属触媒、又
は、その金属触媒の合金のいずれかで構成することが好
ましい。
択的に配設するための材料を予め設けておく必要があ
る。本実施の形態においては、カソード電極配線２の凹
部分に鉄合金の薄膜を形成し、プラズマアシストしたＣ
ＶＤ法でカーボンナノチューブを形成し、電界放出電子
源アレイ３とした。カソード配線の凹部分に形成する薄
膜としては、コバルト、ニッケル、鉄等の金属触媒、又
は、その金属触媒の合金のいずれかで構成することが好
ましい。
【００２１】また、適宜触媒を選択することで、電界放
出電子源アレイ３をダイアモンド、ダイアモンドライク
カーボン、グラファイトで構成することが好ましい。ま
た、ＣＶＤ法でカーボンナノチューブを形成する時、８
００〜１０００℃程度の加熱が必要な場合がある。
出電子源アレイ３をダイアモンド、ダイアモンドライク
カーボン、グラファイトで構成することが好ましい。ま
た、ＣＶＤ法でカーボンナノチューブを形成する時、８
００〜１０００℃程度の加熱が必要な場合がある。
【００２２】この時、カソード電極配線下層の支持基板
等がダメージを受けることがある。したがって、形成温
度が５００〜１０００℃程度である場合、支持基板とし
て、アルミナ、又は、アルミナとシリカの混合物からな
るセラミック基板を用いることが好ましい。
等がダメージを受けることがある。したがって、形成温
度が５００〜１０００℃程度である場合、支持基板とし
て、アルミナ、又は、アルミナとシリカの混合物からな
るセラミック基板を用いることが好ましい。
【００２３】更に、ゲート電極配線４は、金属材料をワ
イヤー形状に加工したものから構成し、電界放出電子源
アレイ３の近傍にカソード電極配線２と直交するように
配設する。このようにゲート電極配線４をワイヤー形状
で構成することにより、ゲート電極配線及びゲート絶縁
層の堆積、パターニングを不要にし、画像形成装置の構
造単純化、製造工程の簡略化が可能となる。
イヤー形状に加工したものから構成し、電界放出電子源
アレイ３の近傍にカソード電極配線２と直交するように
配設する。このようにゲート電極配線４をワイヤー形状
で構成することにより、ゲート電極配線及びゲート絶縁
層の堆積、パターニングを不要にし、画像形成装置の構
造単純化、製造工程の簡略化が可能となる。
【００２４】電界放出電子源アレイ３を配設した画素面
積が大きい場合、画素表面での電界分布を均一化するた
めに、画素をいくつかに分割し、それぞれに電界放出電
子源アレイ３を配設することが好ましい。すなわち、図
３に示すように、カソード電極配線２の画素部分に複数
の凹部分を形成し、それぞれの凹部分に鉄、コバルト、
ニッケル等の金属触媒の薄膜５を形成し、電界放出電子
源アレイ３を形成する。
積が大きい場合、画素表面での電界分布を均一化するた
めに、画素をいくつかに分割し、それぞれに電界放出電
子源アレイ３を配設することが好ましい。すなわち、図
３に示すように、カソード電極配線２の画素部分に複数
の凹部分を形成し、それぞれの凹部分に鉄、コバルト、
ニッケル等の金属触媒の薄膜５を形成し、電界放出電子
源アレイ３を形成する。
【００２５】凹部分とそれと隣り合う凹部分にワイヤー
形状のゲート電極配線４を配設し、少なくとも３本以上
のワイヤー形状のゲート電極配線４からなるデータライ
ン（又は、走査ライン）を構成する。以上のように画素
部分に形成した電界放出電子源アレイ３は、付着力が弱
く、製造過程、もしくは、動作中に剥離し、ダストとな
り、画像形成装置を劣化することがある。
形状のゲート電極配線４を配設し、少なくとも３本以上
のワイヤー形状のゲート電極配線４からなるデータライ
ン（又は、走査ライン）を構成する。以上のように画素
部分に形成した電界放出電子源アレイ３は、付着力が弱
く、製造過程、もしくは、動作中に剥離し、ダストとな
り、画像形成装置を劣化することがある。
【００２６】このような点において、図４に示すような
金属陽極酸化膜６を電界放出電子源の支持層として用い
る構造を採用することが好ましい。すなわち、カソード
電極配線２の凹部分に金属触媒の薄膜５と、陽極酸化ス
トップ層とを形成した後、金属陽極酸化膜６を形成す
る。
金属陽極酸化膜６を電界放出電子源の支持層として用い
る構造を採用することが好ましい。すなわち、カソード
電極配線２の凹部分に金属触媒の薄膜５と、陽極酸化ス
トップ層とを形成した後、金属陽極酸化膜６を形成す
る。
【００２７】この金属陽極酸化膜６には微細な細孔が形
成されることが不可欠であり、本実施の形態において
は、アルミニウムを用いた。アルミニウム以外では、タ
ンタル等が挙げられるが、微細な細孔の口径及び密度を
制御するという点では、アルミニウムが最も好ましい。
成されることが不可欠であり、本実施の形態において
は、アルミニウムを用いた。アルミニウム以外では、タ
ンタル等が挙げられるが、微細な細孔の口径及び密度を
制御するという点では、アルミニウムが最も好ましい。
【００２８】電界放出電子源アレイ３は、金属陽極酸化
膜６の微細な細孔の下部の金属触媒を成長点とし、成長
させる。金属触媒は、細孔底部の陽極酸化ストップ層を
除去するか、又は、金属陽極酸化膜６の細孔に金属触媒
を充填するかのどちらかの方法で容易に露出可能であ
る。
膜６の微細な細孔の下部の金属触媒を成長点とし、成長
させる。金属触媒は、細孔底部の陽極酸化ストップ層を
除去するか、又は、金属陽極酸化膜６の細孔に金属触媒
を充填するかのどちらかの方法で容易に露出可能であ
る。
【００２９】本実施の形態によれば、アルミニウムを陽
極酸化したところ、口径が３０ｎｍ、口径のピッチが１
００ｎｍ程度の金属陽極酸化膜６が得られた。引き続
き、炭化水素ガスをプラズマ中に流入させたところ、金
属陽極酸化膜６の下層の鉄合金からなる金属触媒の薄膜
５を成長点とし、カーボンナノチューブが、図４に示す
ように成長した。
極酸化したところ、口径が３０ｎｍ、口径のピッチが１
００ｎｍ程度の金属陽極酸化膜６が得られた。引き続
き、炭化水素ガスをプラズマ中に流入させたところ、金
属陽極酸化膜６の下層の鉄合金からなる金属触媒の薄膜
５を成長点とし、カーボンナノチューブが、図４に示す
ように成長した。
【００３０】このようにして成長したカーボンナノチュ
ーブ３は、細孔下部に露出した鉄合金の薄膜５上に選択
的に成長し、アルミニウムの陽極酸化膜６で強く保持さ
れていた。このようにして形成した画像形成装置を以下
のように駆動し、基本動作を確認した。
ーブ３は、細孔下部に露出した鉄合金の薄膜５上に選択
的に成長し、アルミニウムの陽極酸化膜６で強く保持さ
れていた。このようにして形成した画像形成装置を以下
のように駆動し、基本動作を確認した。
【００３１】図５は、画像形成装置の駆動システムの構
成を示す図である。図５において、７は画像を形成する
ためのビデオ信号、８はコントローラ、９はコントロー
ラ８により制御されるデータ側ドライバ、１０はコント
ローラ８により制御されるスキャン側ドライバである。
成を示す図である。図５において、７は画像を形成する
ためのビデオ信号、８はコントローラ、９はコントロー
ラ８により制御されるデータ側ドライバ、１０はコント
ローラ８により制御されるスキャン側ドライバである。
【００３２】まず、画像を形成するためのビデオ信号７
をコントローラ８に入力する。コントローラ８は、スキ
ャン側ドライバ１０に対してスキャンが行われるように
制御し、その結果、スキャン側ドライバ１０はカソード
電極配線２に順次走査電圧を印加する。
をコントローラ８に入力する。コントローラ８は、スキ
ャン側ドライバ１０に対してスキャンが行われるように
制御し、その結果、スキャン側ドライバ１０はカソード
電極配線２に順次走査電圧を印加する。
【００３３】一方、コントローラ８で制御されたデータ
側ドライバ９は、ゲート電極配線４に水平ライン分の画
像データに対応した電圧を印加する。このようにして、
カソード電極配線２とゲート電極配線４でアドレスされ
た画素の電界放出電子源アレイ３は電子を真空中に放出
する。
側ドライバ９は、ゲート電極配線４に水平ライン分の画
像データに対応した電圧を印加する。このようにして、
カソード電極配線２とゲート電極配線４でアドレスされ
た画素の電界放出電子源アレイ３は電子を真空中に放出
する。
【００３４】電界強度が１Ｖ／μｍ程度で電界放出し、
電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ2を観測できた。また、この
ような電界放出電子源アレイを有するバックプレートと
対面する蛍光体の発光輝度を測定したところ、２００〜
４００ｃｄ／ｍ2程度であった。
電流密度は１０ｍＡ／ｃｍ2を観測できた。また、この
ような電界放出電子源アレイを有するバックプレートと
対面する蛍光体の発光輝度を測定したところ、２００〜
４００ｃｄ／ｍ2程度であった。
【００３５】第２の実施の形態
図６は、カソード電極配線２とゲート電極配線４を共に
ワイヤー形状で構成した画像形成装置を示す斜視図であ
る。本実施の形態の画像形成装置の構成によれば、カソ
ード電極配線２と支持基板１との間に、表示領域全域に
わたって間隙を形成することが可能となる。このような
間隙には、ゲッター１１を配設する。ゲッター１１とし
ては、非蒸発型ゲッターを配設することが好ましい。
ワイヤー形状で構成した画像形成装置を示す斜視図であ
る。本実施の形態の画像形成装置の構成によれば、カソ
ード電極配線２と支持基板１との間に、表示領域全域に
わたって間隙を形成することが可能となる。このような
間隙には、ゲッター１１を配設する。ゲッター１１とし
ては、非蒸発型ゲッターを配設することが好ましい。
【００３６】非蒸発ゲッターとしては、一般的に用いら
れるジルコン−アルミニウム合金、ジルコン−バナジウ
ム−鉄合金を用いても構わないが、本実施の形態におい
ては、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレ
ン、黒鉛等の炭素材料で構成することにより、残存ガス
吸着特性を向上させると共に、残存ガスから生成される
イオン生成に伴うゲッター１１の耐イオン衝撃性も向上
させる。
れるジルコン−アルミニウム合金、ジルコン−バナジウ
ム−鉄合金を用いても構わないが、本実施の形態におい
ては、グラファイト、カーボンナノチューブ、フラーレ
ン、黒鉛等の炭素材料で構成することにより、残存ガス
吸着特性を向上させると共に、残存ガスから生成される
イオン生成に伴うゲッター１１の耐イオン衝撃性も向上
させる。
【００３７】図７は、本実施の形態の画像形成装置の断
面図である。図７に示すように、画像形成装置のバック
プレート側の支持基板１上にゲッター１１を配設するこ
とにより、従来の画像形成装置のように、外囲器周辺部
にゲッターの配設が限定されることがなくなり、表示領
域とほぼ同等のサイズの画像形成装置を提供できるだけ
でなく、大画面の画像形成装置においても、表示領域全
域にわたり、効率良く真空度を維持することが可能とな
る。
面図である。図７に示すように、画像形成装置のバック
プレート側の支持基板１上にゲッター１１を配設するこ
とにより、従来の画像形成装置のように、外囲器周辺部
にゲッターの配設が限定されることがなくなり、表示領
域とほぼ同等のサイズの画像形成装置を提供できるだけ
でなく、大画面の画像形成装置においても、表示領域全
域にわたり、効率良く真空度を維持することが可能とな
る。
【００３８】第３の実施の形態
図８は、ゲート電極配線４上に集束電極１２を配設した
構成の画像形成装置を示す断面図である。本実施の形態
の画像形成装置は、表示のクロストークを抑制するため
の構成を提供するものでおり、カソード電極配線２とゲ
ート電極配線４でＸＹアドレスされた電界放出電子源ア
レイ３から放出された電子ビームの拡がりを集束電極１
２で集束し、フェイスプレート側のアノード電極５に被
着した蛍光体６に精度良く衝突させる。
構成の画像形成装置を示す断面図である。本実施の形態
の画像形成装置は、表示のクロストークを抑制するため
の構成を提供するものでおり、カソード電極配線２とゲ
ート電極配線４でＸＹアドレスされた電界放出電子源ア
レイ３から放出された電子ビームの拡がりを集束電極１
２で集束し、フェイスプレート側のアノード電極５に被
着した蛍光体６に精度良く衝突させる。
【００３９】従来の画像形成装置では、このような集束
電極１２は、ゲート電極上に層間絶縁膜を形成し、その
層間絶縁層上に集束電極を形成した。本実施の形態で
は、カソード電極配線２とゲート電極配線４との間のゲ
ート絶縁層が不要であることと同様に、ゲート電極配線
４と集束電極１２との間の層間絶縁層も不要であり、ゲ
ート電極配線４と集束電極１２は真空間隙で電気的に絶
縁する。
電極１２は、ゲート電極上に層間絶縁膜を形成し、その
層間絶縁層上に集束電極を形成した。本実施の形態で
は、カソード電極配線２とゲート電極配線４との間のゲ
ート絶縁層が不要であることと同様に、ゲート電極配線
４と集束電極１２との間の層間絶縁層も不要であり、ゲ
ート電極配線４と集束電極１２は真空間隙で電気的に絶
縁する。
【００４０】第４の実施の形態
本実施の形態においては、単純、且つ、低コストに電界
放出電子源を形成する方法を説明する。図９は、ワイヤ
ー状のカソード電極配線２の画素部に選択的に電界放出
電子源アレイを形成する製造方法を示す工程断面図であ
る。
放出電子源を形成する方法を説明する。図９は、ワイヤ
ー状のカソード電極配線２の画素部に選択的に電界放出
電子源アレイを形成する製造方法を示す工程断面図であ
る。
【００４１】図９（ａ）は、カソード配線電極２の構成
を示す。ワイヤーの中心部分はニッケル、コバルト、鉄
等の金属触媒１３で構成し、電解メッキ法、又は、無電
解メッキ法で金属触媒１３の表面をカソード配線材料１
４でコーティングする。例えば、電解メッキ法を用いる
と、ニッケル上にクロムをコーティング可能であり、中
心部分にニッケル、表面部分にクロムを有するカソード
電極配線２が得られる。
を示す。ワイヤーの中心部分はニッケル、コバルト、鉄
等の金属触媒１３で構成し、電解メッキ法、又は、無電
解メッキ法で金属触媒１３の表面をカソード配線材料１
４でコーティングする。例えば、電解メッキ法を用いる
と、ニッケル上にクロムをコーティング可能であり、中
心部分にニッケル、表面部分にクロムを有するカソード
電極配線２が得られる。
【００４２】 また、無電解メッキを用いると、鉄上に
銅をコーティング可能であり、中心部分に鉄、表面部分
に銅を有するカソード電極配線２が得られる。カソード
電極配線の構成はこれらに限定されるものではなく、当
業者が便宜選択しうるものである。
銅をコーティング可能であり、中心部分に鉄、表面部分
に銅を有するカソード電極配線２が得られる。カソード
電極配線の構成はこれらに限定されるものではなく、当
業者が便宜選択しうるものである。
【００４３】図９（ｂ）は、カソード電極配線２に凹部
分１５を形成する例を示す。画素サイズに合わせて、機
械的に研磨する。凹部分１５の表面には、金属触媒材料
１３が露出すると共に、その他のカソード電極配線２の
外表面にはそのままカソード配線材料１４が残存する。
分１５を形成する例を示す。画素サイズに合わせて、機
械的に研磨する。凹部分１５の表面には、金属触媒材料
１３が露出すると共に、その他のカソード電極配線２の
外表面にはそのままカソード配線材料１４が残存する。
【００４４】図９（ｃ）は、電界放出電子源アレイ３を
カソード電極配線２の金属触媒１５が露出した凹部分１
５に選択的に成長させる例を示す。本実施の形態で説明
する電界放出電子源アレイ３は、カーボンナノチューブ
を用いており、ＣＶＤ法を用いると、カーボンナノチュ
ーブはニッケル、コバルト、鉄等の金属触媒上に選択的
に成長可能である。
カソード電極配線２の金属触媒１５が露出した凹部分１
５に選択的に成長させる例を示す。本実施の形態で説明
する電界放出電子源アレイ３は、カーボンナノチューブ
を用いており、ＣＶＤ法を用いると、カーボンナノチュ
ーブはニッケル、コバルト、鉄等の金属触媒上に選択的
に成長可能である。
【００４５】カーボンナノチューブは、１０００℃程度
に加熱した反応炉にプロピレン、アセチレン等の炭化水
素ガスを導入することで形成可能であり、加熱以外で
も、プラズマアシストすることで形成可能となる。ま
た、第１の実施の形態で説明したように、金属触媒１３
上に陽極酸化膜を形成し、電界放出電子源アレイ３の付
着力を向上しても構わない。以上のように、カソード電
極配線２上に電界放出電子源アレイ３を形成することに
より、画像形成装置の構造、製造方法を簡略化、低コス
ト化することが可能となる。
に加熱した反応炉にプロピレン、アセチレン等の炭化水
素ガスを導入することで形成可能であり、加熱以外で
も、プラズマアシストすることで形成可能となる。ま
た、第１の実施の形態で説明したように、金属触媒１３
上に陽極酸化膜を形成し、電界放出電子源アレイ３の付
着力を向上しても構わない。以上のように、カソード電
極配線２上に電界放出電子源アレイ３を形成することに
より、画像形成装置の構造、製造方法を簡略化、低コス
ト化することが可能となる。
【００４６】第５の実施の形態
本実施の形態においては、第２の電極配線を電極支持突
起で固定した画像形成装置の構成を説明する。電極支持
突起で固定した画像形成装置は、大画面化に有利な構成
であり、電子源と第２の電極配線との距離を電極支持突
起で一定にすることで、放出電流のパネル面内での均一
性を向上させる。図１０は、本実施の形態の電極支持突
起を用いた画像形成装置の構成を示す斜視図である。
起で固定した画像形成装置の構成を説明する。電極支持
突起で固定した画像形成装置は、大画面化に有利な構成
であり、電子源と第２の電極配線との距離を電極支持突
起で一定にすることで、放出電流のパネル面内での均一
性を向上させる。図１０は、本実施の形態の電極支持突
起を用いた画像形成装置の構成を示す斜視図である。
【００４７】図１０に示すように、電極支持突起１６
は、カソード電極配線２とゲート電極配線４の交点付近
に配設され、電子源アレイ３とゲート電極配線４との位
置を一定に保ち、電子源アレイの先端部分に印加される
電界強度を均一にする。このように、電子源アレイ３の
先端部分の電界強度を均一にすることにより、画像形成
装置の各画素における放出電流を一定にし、蛍光体の発
光輝度の均一性が向上可能となる。
は、カソード電極配線２とゲート電極配線４の交点付近
に配設され、電子源アレイ３とゲート電極配線４との位
置を一定に保ち、電子源アレイの先端部分に印加される
電界強度を均一にする。このように、電子源アレイ３の
先端部分の電界強度を均一にすることにより、画像形成
装置の各画素における放出電流を一定にし、蛍光体の発
光輝度の均一性が向上可能となる。
【００４８】
【発明の効果】以上、詳述したように、請求項１では、
カソード電極配線、又は、ゲート電極配線をワイヤー構
造とすることにより、構造が簡略化され、製造が容易な
ＸＹマトリクス駆動可能な画像形成装置を実現すること
ができる。請求項２では、画素内の電界放出電子源アレ
イを分割し、ワイヤー構造の電極配線を多数配設して形
成されるゲート電極配線を具備することにより、画素内
の電界放出電子源アレイに対する電界分布を均一化した
画像形成装置を実現することができる。
カソード電極配線、又は、ゲート電極配線をワイヤー構
造とすることにより、構造が簡略化され、製造が容易な
ＸＹマトリクス駆動可能な画像形成装置を実現すること
ができる。請求項２では、画素内の電界放出電子源アレ
イを分割し、ワイヤー構造の電極配線を多数配設して形
成されるゲート電極配線を具備することにより、画素内
の電界放出電子源アレイに対する電界分布を均一化した
画像形成装置を実現することができる。
【００４９】請求項３では、カソード電極配線の任意の
部位に電界放出電子源アレイを配設可能な画像形成装置
を実現することができる。請求項４では、カソード電極
配線上の部位にコバルト、ニッケル、鉄、又は、これら
の合金を配設し、電界放出電子源アレイをダイアモン
ド、ダイアモンドライクカーボン、グラファイト、カー
ボンナノチューブで構成することにより、低真空度で動
作可能な、耐イオン衝撃性の優れた電泉放出電子源アレ
イを用いた画像形成装置を実現することができる。
部位に電界放出電子源アレイを配設可能な画像形成装置
を実現することができる。請求項４では、カソード電極
配線上の部位にコバルト、ニッケル、鉄、又は、これら
の合金を配設し、電界放出電子源アレイをダイアモン
ド、ダイアモンドライクカーボン、グラファイト、カー
ボンナノチューブで構成することにより、低真空度で動
作可能な、耐イオン衝撃性の優れた電泉放出電子源アレ
イを用いた画像形成装置を実現することができる。
【００５０】また、用いる電界放出電子源アレイは、対
向するアノード電極上の蛍光体に垂直に高集積化されて
配向するため、低電圧、高電流密度を実現できた。請求
項５では、配向制御され、高集積化された電界放出電子
源アレイを金属陽極酸膜で固着することにより、ダスト
フリーな構造を有する画像形成装置を実現することがで
きる。
向するアノード電極上の蛍光体に垂直に高集積化されて
配向するため、低電圧、高電流密度を実現できた。請求
項５では、配向制御され、高集積化された電界放出電子
源アレイを金属陽極酸膜で固着することにより、ダスト
フリーな構造を有する画像形成装置を実現することがで
きる。
【００５１】請求項６では、金属陽極酸化膜をアルミニ
ウムの陽極酸化膜で構成することにより、金属陽極酸化
膜中の細孔の口径、密度の制御を高精度にした、ダスト
フリーな構造を有する画像形成装置を実現することがで
きる。請求項７では、カソード電極配線、及びゲート電
極配線をワイヤー構造とすることにより、バックプレー
ト側の支持基板と独立に電界放出電子源アレイが構成可
能となり、プロセスダメージによる支持基板の制約がな
くなると共に、更に構造が簡略化され、製造が容易なＸ
Ｙマトリクス駆動可能な画像形成装置を実現することが
できる。
ウムの陽極酸化膜で構成することにより、金属陽極酸化
膜中の細孔の口径、密度の制御を高精度にした、ダスト
フリーな構造を有する画像形成装置を実現することがで
きる。請求項７では、カソード電極配線、及びゲート電
極配線をワイヤー構造とすることにより、バックプレー
ト側の支持基板と独立に電界放出電子源アレイが構成可
能となり、プロセスダメージによる支持基板の制約がな
くなると共に、更に構造が簡略化され、製造が容易なＸ
Ｙマトリクス駆動可能な画像形成装置を実現することが
できる。
【００５２】請求項８では、バックプレート側の声持基
板とワイヤー構造のカソード電極配線の真空間隙にゲッ
ターを配設することにより、残留ガスの吸着効率を向上
して電界放出電流（エミッション電流）を安定化可能と
なると共に、大面積なパネルサイズに対応可能な真空排
気構造を有する画像形成装置を実現することができる。
板とワイヤー構造のカソード電極配線の真空間隙にゲッ
ターを配設することにより、残留ガスの吸着効率を向上
して電界放出電流（エミッション電流）を安定化可能と
なると共に、大面積なパネルサイズに対応可能な真空排
気構造を有する画像形成装置を実現することができる。
【００５３】請求項９では、バックプレート側の支持基
板とワイヤー構造のカソード電極配線の真空間隙に配設
するゲッターをグラファイト、カーボンナノチューブ、
フラーレン、黒鉛等の炭素材料で構成することにより、
残留ガスの吸着効率を更に向上できたと共に、耐イオン
衝撃性が優れるゲッターを具備する画像形成装置を実現
することができる。請求項１０では、ゲート電極配線の
上方にワイヤー構造の集束電極を配設することにより、
クロストークを防止した、簡略な構造を有する画像形成
装置を実現することができる。
板とワイヤー構造のカソード電極配線の真空間隙に配設
するゲッターをグラファイト、カーボンナノチューブ、
フラーレン、黒鉛等の炭素材料で構成することにより、
残留ガスの吸着効率を更に向上できたと共に、耐イオン
衝撃性が優れるゲッターを具備する画像形成装置を実現
することができる。請求項１０では、ゲート電極配線の
上方にワイヤー構造の集束電極を配設することにより、
クロストークを防止した、簡略な構造を有する画像形成
装置を実現することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態のワイヤー構造電極
配線を用いた画像形成装置の斜視図である。
配線を用いた画像形成装置の斜視図である。
【図２】本実施の形態のワイヤー構造電極配線を用いた
画像形成装置の断面図である。
画像形成装置の断面図である。
【図３】本実施の形態の分割電記放出電子源アレイを有
する画像形成装置の断面図である。
する画像形成装置の断面図である。
【図４】本実施の形態のダストフリーな電界放出電子源
アレイを用いた画像形成装置の断面図である。
アレイを用いた画像形成装置の断面図である。
【図５】本実施の形態の駆動システムを含めた画像形成
装置の平面図である。
装置の平面図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態のゲッターを具備し
た、ワイヤー構造電極配線を用いた画像形成装置の斜視
図である。
た、ワイヤー構造電極配線を用いた画像形成装置の斜視
図である。
【図７】本実施の形態ゲッターを具備した、ワイヤー構
造電極配線を用いた画像形成装置の断面図である。
造電極配線を用いた画像形成装置の断面図である。
【図８】本発明の第３の実施の形態の集束電極を具備し
た画像形成装置の断面図である。
た画像形成装置の断面図である。
【図９】本発明の第４の実施の形態のワイヤー構造のカ
ソード電極配線に電界放出電子源アレイを選決的に形成
する製造方法の工程断面図である。
ソード電極配線に電界放出電子源アレイを選決的に形成
する製造方法の工程断面図である。
【図１０】本発明の第５の実施の形態の電極支持突起を
用いた画像形成装置の斜視図である。
用いた画像形成装置の斜視図である。
【図１１】従来のカーボンナノチューブを用いたＦＥＤ
の構成図である。
の構成図である。
１ バックプレート側の支持基板
２ カソード電極配線
３ 電界放出電子源アレイ
４ ゲート電極配線
５ 金属触媒
６ 金属陽極酸化膜
７ ビデオ信号
８ コントローラ
９ データ側ドライバ
１０ スキャン側ドライバ
１１ ゲッター
１２ 集束電極
１３ ワイヤー構造のカソード電極配線の芯部を形成す
る金属触媒 １４ ワイヤー構造のカソード電極配線の芯部をコーテ
ィングするカソード電極材料 １５ カソード電極配線上の凹部分（画素部分） １６ 電極支持突起
る金属触媒 １４ ワイヤー構造のカソード電極配線の芯部をコーテ
ィングするカソード電極材料 １５ カソード電極配線上の凹部分（画素部分） １６ 電極支持突起
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平10−188778（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−12434（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−50240（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−12435（ＪＰ，Ａ)
特開 昭50−107858（ＪＰ，Ａ)
特開 昭58−106739（ＪＰ，Ａ)
実開 平６−38150（ＪＰ，Ｕ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01J 31/12
Claims (10)
- 【請求項１】 支持基板上に形成された第１の電極配線
と、前記第１の電極配線上に形成された電子源アレイ
と、前記第１の電極配線と直交するように配設された第
２の電極配線と、前記第１の電極配線と前記第２の電極
配線を電気的に絶縁するための絶縁層とからなる画像形
成装置において、少なくとも 前記第１の電極配線は、ワイヤー構造であ
り、該第１の電極配線が前記電子源アレイを選択的に形
成させるための部位を備え、 前記絶縁層が第１の真空間隙であることを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項２】 支持基板上に形成された第１の電極配線
と、前記第１の電極配線上に形成された電子源アレイ
と、前記第１の電極配線と直交するように配設された第
２の電極配線と、前記第１の電極配線と前記第２の電極
配線を電気的に絶縁するための絶縁層とからなる画像形
成装置において、 少なくとも前記第２の電極配線は、ワイヤー構造であ
り、該第２の電極配線が複数の前記ワイヤー構造の電極
配線から構成され、前記第２の電極配線が電極支持突起
で固定され、 前記絶縁層が第１の真空間隙であることを特徴とする画
像形成装置。 - 【請求項３】 前記ワイヤー構造とは異なる第１の電極
配線が前記電子源アレイを選択的に形成させるための部
位を具備することを特徴とする請求項２記載の画像形成
装置。 - 【請求項４】 前記部位がコバルト、ニッケル、鉄等の
金属触媒、又は、その金属触媒の合金のいずれかで構成
され、前記電子源アレイがダイアモンド、ダイアモンド
ライクカーボン、グラファイト、カーボンナノチューブ
のいずれかで構成されることを特徴とする請求項１又は
３に記載の画像形成装置。 - 【請求項５】 前記部位が金属陽極酸化膜と、陽極酸化
ストップ層と、前記金属触媒との多層構造で構成される
ことを特徴とする請求項１、３又は４のいずれか一項に
記載の画像形成装置。 - 【請求項６】 前記金属陽極酸化膜がアルミニウムから
形成されることを特徴とする請求項５記載の画像形成装
置。 - 【請求項７】 前記第１の電極配線と、前記第２の電極
配線がいずれもワイヤー構造で構成されることを特徴と
する請求項１又は２に記載の画像形成装置。 - 【請求項８】 前記支持基板が第２の真空間隙で前記第
１の電極配線と分離され、前記支持基板上の前記第２の
真空間隙にゲッターが配設されることを特徴とする請求
項１又は２に記載の画像形成装置。 - 【請求項９】 前記ゲッターがグラファイト、カーボン
ナノチューブ、フラーレン、黒鉛等の炭素材料で構成さ
れることを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。 - 【請求項１０】 前記第２の電極配線上に第３の電極配
線が配設され、前記第３の電極配線がワイヤー構造であ
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装
置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000228887A JP3483526B2 (ja) | 1999-10-21 | 2000-07-28 | 画像形成装置 |
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Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29925099 | 1999-10-21 | ||
| JP11-299250 | 1999-10-21 | ||
| JP2000228887A JP3483526B2 (ja) | 1999-10-21 | 2000-07-28 | 画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|---|---|
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| US7082182B2 (en) * | 2000-10-06 | 2006-07-25 | The University Of North Carolina At Chapel Hill | Computed tomography system for imaging of human and small animal |
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| TW511108B (en) * | 2001-08-13 | 2002-11-21 | Delta Optoelectronics Inc | Carbon nanotube field emission display technology |
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