JP3624041B2

JP3624041B2 - 導電性フリットを用いた画像表示装置

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Publication number: JP3624041B2
Application number: JP00018696A
Authority: JP
Inventors: 一弘大木; 信一河手
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-01-06
Filing date: 1996-01-05
Publication date: 2005-02-23
Anticipated expiration: 2016-01-05
Also published as: EP0721195B1; DE69607990T2; CN1060747C; JPH08241049A; CN1143051A; EP0721195A1; DE69607990D1; US5770918A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、特定の導電性フリット（＝ｆｒｉｔ：粉末、ペースト又は焼成体）及び該導電性フリットを用いた特定の画像表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、導電性フリットとして、導電性物質として金属粉末とガラス粉末との混合物が示されており、例えば特開昭５６−３０２４０号公報には、導電性物質としての銀粉末とガラス粉末との混合物が開示されている。
【０００３】
また、従来より、一般に電子を用いた画像表示装置においては、真空雰囲気を維持する外囲器、電子を放出させるための電子源とその駆動回路、電子の衝突により発光する蛍光体等を有する画像形成部材、電子を画像形成部材に向けて加速するための加速電極及びその高圧電源等々を必要とする。
また、薄型画像表示装置等のように扁平な外囲器を用いる画像表示装置においては、耐大気圧構造体としてスペーサを用いる場合もある（例えば、本願出願人による特開平２−２９９１３６号公報）。
【０００４】
以下に画像表示装置の電子源に用いられる電子放出素子について説明する。
従来、電子放出素子として熱電子源と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極源電子源には、電界放出型（以下、ＦＥ型と略記する）、金属／絶縁層／金属型（以下、ＭＩＭ型と略記する）及び表面導電型電子放出素子等がある。
【０００５】
ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）或いはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）等が知られている。
【０００６】
また、ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ．，３２，６４６（１９６１）等が知られている。
【０００７】
表面伝導型電子放出素子型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０（１９６５）等がある。表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。
この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ_２膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎｓｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ_２Ｏ_３／ＳｎＯ_２薄膜によるもの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。
【０００８】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１３に示す。同図において３１は基板である。３４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部３５が形成される。尚、電子放出部３５の位置及び形状については、不明であるので模式図として表した。
【０００９】
従来、これら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３４を予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部３５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは前記導電性薄膜３４の両端に直流電圧或いは非常に緩やかな昇電圧例えば１Ｖ／分程度を印加通電し、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部３５を形成するものである。
尚、電子放出部３５は導電性薄膜３４の一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出が行われる。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述の導電性薄膜３４に電圧を印加し、素子に電流を流すことにより上述の電子放出部３５より電子を放出せしめるものである。
【００１０】
上述の表面伝導型放出素子は構造が単純で製造も容易であることから大面積に亘り多数素子を配列形成することができるという利点がある。このような特徴を生かすような諸々の応用が研究されている。例えば、電荷ビーム源、画像表示装置等の表示装置が挙げられる。
【００１１】
多数のＳＣＥを配列形成した例としては、並列にＳＣＥを配列し、個々の素子の両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数行配列した電子源が挙げられる（例えば、本願出願人による特開平１−３１３３２号公報）。
【００１２】
ＳＣＥを複数個配置してなる電子源と上記電子源より放出された電子によって可視光を発光せしめる画像形成部材としての蛍光体とを組み合わされることにより、種々の画像形成装置、主として表示装置が構成されるが（例えば、本願出願人によるＵＳＰ５０６６８８３号明細書）、大画面の装置にても比較的容易に製造することができ、且つ表示品位に優れた自発光型表示装置であるために、ＣＲＴに替わる画像形成装置として期待されている。
【００１３】
例えば、本願出願人が先に提案した特開平２−２５７５５１号公報等に記載されるような画像形成装置において、多数形成されたＳＣＥの選択は、該ＳＣＥを並列に配置して結線した配線（行方向配線）、及び該行方向配線と直交する方向（列方向）に、電子源と蛍光体間の空間に設置された制御電極に結線した配線（列方向配線）への適当な駆動信号によるものである。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら上記従来例の導電性フリット及び該導電性フリットを用いた画像形成装置では以下のような問題点が生ずる恐れのあることが判明した。
【００１５】
即ち、本発明者らは、金属粉末と低融点ガラス粉末とを配合させた導電性フリットを用いて、例えば蛍光部材及び電子加速電極が形成されたフェースプレートと、該フェースプレートと対向して配置された電子源を有する電子源基板と、前記電子加速電極と電子源との間に配置された導電性スペーサとを、少なくとも有する画像表示装置を作製した。
【００１６】
その結果、前記スペーサの電子加速電極と電子源に対する機械的固定及び電気的接続を行なうと、機械的固定及び電気的接続を十分満足できる状態とするのは困難であり、これらを十分満足な状態とするためには、精細な制御と熟練が要求されることが判明した。
【００１７】
詳しくは機械的固定強度を充分に得るために低融点ガラス粉末の割合を増加させると、電気的接続が不十分になり、長時間画像を表示させたりするとスペーサが帯電し、電場が変化して電子軌道のずれが生じ、蛍光体の発光位置や発光形状の変化が生じてしまう場合があった。
【００１８】
また逆に電気的接続を充分に確保するように金属粉末の割合を増加させると、導電性フリットの熱膨張係数が増大する結果、固着部におけるガラスを基材とするスペーサとの熱膨張係数の差が大きくなることも一因となって破損等が起き、機械的固定強度が不十分になるので大気圧支持ができないという不具合が生じる場合があった。
【００１９】
本発明の目的は、上記のような諸々の問題点を解消することができる特定の導電性フリット（粉末、ペースト又は焼成体）、及び該導電性フリットを用いた特定の画像表示装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、発光位置や発光形状の変化が実質的にゼロか若しくは極めて小さく、抑制された画像表示装置を提供することにある。
【００２０】
【課題を解決するための手段及び作用】
本発明者等は、導電性フリット及び導電性フリットを用いた画像表示装置における上述の問題を解決して本発明の目的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、本発明を完成に至ったものである。
【００２１】
上記の目的は以下に示す本発明によって達成される。即ち本発明は、蛍光部材及び電子加速電極が形成されたフェースプレート、該フェースプレートに対向して配置された電子源を有する電子源基板、及び前記電子加速電極と電子源との間に配置された導電性スペーサとを有する画像表示装置において、前記導電性スペーサの電子加速電極又は配線に対する電気的接続に、表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラー重量百分率で３〜９５％及び低融点ガラスを含有する導電性フリットを用いた画像表示装置を開示するものである。
【００２２】
また本発明は、蛍光部材及び電子加速電極が形成されたフェースプレート、該フェースプレートに対向して配置された電子源を有する電子源基板、及び前記電子加速電極と電子源との間に配置された導電性スペーサとを有する画像表示装置において、前記導電性スペーサの電子加速電極又は配線に対する固定並びに電気的接続に、表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラー重量百分率で３〜９５％及び低融点ガラスを含有する導電性フリットを用いた画像表示装置を開示するものである。
【００２３】
さらに本発明の１態様では、前記導電性フリットが、さらに低膨張セラミックスフィラーを含む。
【００２７】
上述した構成の本発明によれば、上述した技術的課題が解決され、上述した目的が達成される。
【００２８】
即ち、導電性フィラーとして、表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラーを用いた本発明の導電性フリットによれば固定強度と電気的接続の双方の所要条件を満足させることができる。
【００２９】
電気的接続を十分に確保しようとして、表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラーの割合を増加させても、ガラスフリットの熱膨張係数を増大させる要因が、表面の金属のみであるために、金属粉末のみを増加させた場合と異なり、ガラスフリットの熱膨張係数の増大を押さえることができるので、固着部での十分な固定強度を得ることができる。従って、本発明の導電性フリットによれば固定強度と電気的接続の双方の所要条件を満足させることができる。この結果、本発明の導電性フリットを用いることにより、上記問題点を解消した画像形成装置を提供することができる。
【００３０】
更に、本発明の導電性フリットを用いることにより、長時間画像表示させても電子軌道のずれが生じたり、蛍光体の発光位置や発光形状の変化を生じることがなく、且つ固定強度が十分な画像表示装置を提供することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の好ましい実施態様について説明する。
【００３２】
本発明の導電性フリット及び画像表示装置の構成は、前述した通りのものである。
【００３３】
導電性フィラーとして表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラーを用いた本発明の導電性フリットにおいては、金属粒子フィラーに比べ熱膨張係数が増大することがない。
【００３４】
一般に粒子化できる金属の、例えばＡｇ，Ａ１，Ａｕ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｐｂ等の熱膨張係数は約１２０×１０^−７℃^−１以上で、ガラス微細粒子フィラーは約９０×１０^−７℃^−１以下であって比較して大きいために、金属粒子フィラーの場合には配合量が増えると、ガラス微細粒子フィラーに比べ、フリットとしての熱膨張係数が増大してしまう。そこで、本発明の導電性フリットにおいては、導通に必要な金属はフィラー表面だけに形成して、フィラーの基材には熱膨張係数の小さいガラス等を用いることにより、熱膨張係数の増大を防いでいるのである。
【００３５】
本発明の導電性フリットにおいて、導電性フィラーは、基材にソーダライムガラス（青板ガラス）或いはシリカ等のガラス球を用いることができる。そして、その形状は、真球に近いものが望ましい。また、平均粒径は、混合する低融点ガラスの平均粒径と同程度のものがよく、且つ粒度分布が少ないものが望ましい。また最大粒径も混合する低融点ガラスの最大粒径と同程度のものがよいが、特に塗布（形成）する形状が微少な場合（約１ｍｍ以下）は、その形状の１／２以下の粒径が望ましい。
【００３６】
本発明の導電性フリットは、この基材の表面にメッキ法等により金属膜を形成することによって得られる。この場合、密着性向上のために、下引き層を設けてもよい。表面に形成する金属膜の金属は、Ｃｕ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ等を用いることができ、特に限定はされないが、Ａｕ，Ａｇ，Ｐｔ等が酸化され難いので好ましい。膜厚としては０．００５〜１μｍの範囲が望ましく、より好ましくは０．０２〜０．１μｍの範囲である。膜厚が０．００５μｍ未満であると抵抗が大きすぎ、また１μｍを超えると熱膨張係数の差が大きくなり、表面に割れなどが生じる。また表面のみに金属を形成するので、例えばＡｕのみの粉末と比較して、大いにコストを下げることができる。
【００３７】
本発明の導電性フリットは、導電性フィラーを低融点ガラスに対して、重量百分率で３〜９５％配合することによって構成するのが望ましい。３％より少ないと体積固有抵抗が高くなり、９５％より多いと青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度がなくなる。
また５〜４０％程度の範囲では、体積固有抵抗値が１０^−５〜１０^４Ωｃｍ程度で青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度も強い。
【００３８】
導電性フィラーの含有量で、特に良好なのは１０〜２５％の範囲であり、この範囲内では体積固有抵抗値が１０^−３〜１０Ωｃｍ程度と安定して、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度も強い。しかし４０％程度を超えると、体積固有抵抗値は１０^−５〜１Ωｃｍ程度と低くなるが、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度が弱くなる。つまり導電性フィラーの配合比が低いと、抵抗値が高くなって、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度も強くなり、逆に配合比が高いと、抵抗値は低くなるが青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度が弱くなる傾向にある。
【００３９】
また例えば熱膨張係数が本発明の導電性フリットと異なる被接着部材を本発明の導電性フリットを用いて接着させる場合においては、必要に応じて低膨張セラミックスフィラーを０〜２５％の範囲で本発明の導電性フリット中に含有させ、被接着部材と熱膨張係数を整合させるのが望ましい。
【００４０】
本発明において、低膨張セラミックスフィラーとしては、熱膨張係数が７０×１０^−７℃^−１以下であるセラミックスフィラーを採用するのが望ましく、具体的には、ジルコン、チタン酸鉛、チタン酸アルミ、アルミナ、ムライト、コージェライト、β−ユークリプタイト、β−スポジューメンから選ばれた少なくとも一種が好ましい。そして、その含有量が重量百分率で２５％を超えると機械的固定強度が低下する。
【００４１】
また、平均粒径、最大粒径は、前記導電性フィラーのそれよりも小さくする。また、前記の通常のフリットとは、低融点ガラスを主成分とする粉末状無機接着剤で、被接着物との熱膨張差による割れ等を防止するために、セラミックスフィラー粉末を含有させて熱膨張を調整したものである。
【００４２】
このようにして作製された導電性フリット粉末は、塗布時の良好な作業性を得ようとする場合にはペースト状にする。このために、バインダー（粘結材）を溶剤に溶かしたビークルに導電性フリット粉末を配合する。バインダーには、アクリル系等の合成樹脂等を、溶剤には、アルコール、エーテル等の有機溶剤等が用いられる。
【００４３】
導電性フリット粉末又は導電性フリットペーストは焼成を行い、導電性フリット焼成体と成すことにより、機械的固定強度及び電気的接続の媒体とすることができる。尚、必要に応じて仮焼成の行程を導入して、予め導電性フリットペーストの有機バインダーの分解、燃焼をさせてもよい。
【００４４】
本発明の導電性フリットは、ディスペンサーで塗布することが可能である。
この場合、低融点ガラス及びフィラーの平均粒径を５〜５０μｍとすることにより、精度良く、しかも細い形状で塗布を行なうことができる。
【００４５】
次に、本発明の導電性フリットを用いた本発明の画像表示装置について説明する。はじめに、本発明に用いることが可能な電子源について述べる。本発明に用いる冷陰極電子源としては、構成が単純で、製造が容易な表面伝導型電子放出素子が好適に用いられる。
【００４６】
本発明に用いることのできる表面伝導型電子放出素子の例としては、基本的に平面型表面伝導型電子放出素子及び垂直型表面伝導型電子放出素子の２種類が挙げられる。図１は、基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図及び断面図ある。
【００４７】
図１において１は基板、２及び３は素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。
【００４８】
基板１としては、青板（ソーダライム）ガラス及びＳｉＯ_２を表面に形成した青板ガラスが用いられる。
素子電極２，３の材料としては一般的導電体が用いられ、例えばＮｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属或いは合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ_２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属或いは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ_２Ｏ_３ −ＳｎＯ_２等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体材料等から適宜選択される。
【００４９】
素子電極間隔Ｌは、好ましくは数百オングストローム〜数百マイクロメートルである。また素子電極間に印加する電圧は低い方が望ましく、再現良く作成することが要求されるため、好ましい素子電極間隔は数マイクロメートル〜数十マイクロメートルである。
【００５０】
素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放出特性から数マイクロメートル〜数百マイクロメートルであり、また素子電極２，３の膜厚は、数百オングストローム〜数マイクロメートルが好ましい。
尚、図１に示す構成だけでなく、他に基板１上に導電性薄膜４、素子電極２，３の電極を順に形成させた構成にしてもよい。
【００５１】
導電性薄膜４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く、その膜厚は素子電極２，３へのステップカバレージ、素子電極２，３間の抵抗値及び後述する通電フォーミング条件等によって適宜設定されるが、好ましくは数オングストローム〜数千オングストロームで、特に好ましくは１０〜５００オングストロームである。そのシート抵抗値は１０^３〜１０^７オーム／□である。
【００５２】
また導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ_２，Ｉｎ_２Ｏ_３，ＰｂＯ，Ｓｂ_２Ｏ_３等の酸化物、ＨｆＢ_２，ＺｒＢ_２，ＬａＢ_６，ＣｅＢ_６，ＹＢ_４，ＧｄＢ_４等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられる。
【００５３】
尚、ここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、或いは重なり合った状態（島状も含む）の膜を表しており、微粒子の粒径は数オングストローム〜数千オングストロームであり、好ましくは１０〜２００オングストロームである。
【００５４】
電子放出部５は導電性薄膜４の一部に形成された高抵抗の亀裂であり、通電フォーミング等により形成される。また亀裂内には数オングストローム〜数百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有することもある。この導電性微粒子は導電性薄膜４を構成する物質の少なくとも一部の元素を含んでいる。
また電子放出部５及びその近傍の導電性薄膜４は炭素及び炭素化合物を有することもある。
【００５５】
図２は、基本的な垂直型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的断面図である。
図２において図１と同一の部材については同一符号を付与してある。２１は段差形成部である。
【００５６】
基板１、素子電極２及び３、導電性薄膜４、電子放出部５は、前述した平面型表面伝導型電子放出素子と同様の材料で構成することができ、段差形成部２１は絶縁性材料で構成され、段差形成部２１の膜厚が先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに相当する。その間隔は、数百オングストローム〜数十マイクロメートルである。またその間隔は、段差形成部の製法及び素子電極間に印加する電圧により制御することができるが、好ましくは数百オングストローム〜数マイクロメートルである。
【００５７】
導電性薄膜４は、素子電極２及び３と段差形成部２１作成後に形成するため、素子電極２，３の上に積層される。尚、図２において電子放出部５は段差形成部２１に直線状に形成されているように示されているが、作成条件、通電フォーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限るものではない。
【００５８】
以下、図１及び図３に基づいて電子源基板の作製方法について説明する。尚、図３において図１と同一の部材については同一符号を付与してある。
（１）基板を洗剤、純水及び有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材料を堆積する。その後、フォトリソグラフィー技術により該基板上に素子電極２，３を形成する（図３（ａ）参照）。
【００５９】
（２）素子電極２，３を設けた基板１に、有機金属溶液を塗布して放置することにより有機金属薄膜を形成する。ここでいう有機金属溶液とは前述の導電性膜４を形成する金属を主元素とする有機金属化合物の溶液である。
その後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜４を形成する（図３（ｂ）参照）。
尚、ここでは有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに限るものでなく真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等によって形成される場合もある。
【００６０】
（３）続いて通電フォーミングと呼ばれる通電処理を行う。通電フォーミングは素子電極２，３間に不図示の電源より通電を行い、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造を変化させた部位を形成させるものである。この局所的に構造変化させた部位を電子放出部とよぶ（図３（ｃ）参照）。
【００６１】
通電フォーミングの電圧波形の例を図４に示す。
電圧波形は、特にパルス波形が好ましく、パルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合（図４（ａ）参照）、及びパルス波高値を増加させながら電圧パルスを印加する場合（図４（ｂ）参照）とがある。
【００６２】
先ずパルス波高値をが一定電圧とした場合（図４（ａ）参照）について説明する。
図４（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選択し、適当な真空度、例えば、１０^−５ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下で、数秒〜数十分間印加する。尚、素子の電極間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波等所望の波形を用いてもよい。
【００６３】
図４（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図４（ａ）と同じであり、三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば０．１Ｖステップ程度づつ増加させ適当な真空雰囲気下で印加する。
【００６４】
尚、この場合の通電フォーミング処理はパルス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形しない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で、素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば、１Ｍオーム以上の抵抗を示したときに通電フォーミング終了とする。
【００６５】
（４）次に通電フォーミングが終了した素子に活性化工程と称する処理を施すことが望ましい。
活性化工程とは、例えば、１０^−４〜１０^−５ｔｏｒｒ程度の真空度にて通電フォーミング同様、パルス波高値が一定の電圧パルスを繰り返し印加する処理のことであり、真空中に存在する有機物質に起因する炭素及び炭素化合物を導電薄膜上に堆積させ素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを著しく変化させる処理である。
活性化工程は素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら、例えば、放出電流Ｉｅが飽和した時点で終了する。また印加する電圧パルスは動作駆動電圧で行うことが好ましい。
【００６６】
尚、ここでは炭素或いは炭素化合物とは、グラファイト（単（多）結晶双方を指す）非晶質カーボン（非晶質カーボン及び多結晶グラファイトとの混合物を指す）であり、その膜厚は５００オングストローム以下が好ましく、より好ましくは３００オングストローム以下である。
【００６７】
（５）このようにして作成した電子放出素子をフォーミング工程、活性化工程における真空度よりも高い真空度の雰囲気下にて動作駆動させるのがよい。
また、更に高い真空度の雰囲気下にて８０〜１５０℃の加熱後に動作駆動させることが望ましい。
【００６８】
尚、フォーミング工程、活性化処理した真空度より高い真空度とは、例えば、１０^−６以上の真空度であり、新たに炭素或いは炭素化合物が導電薄膜上に殆ど堆積しない真空度である。このように処理することによって素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを安定化させることが可能になる。
【００６９】
表面伝導型電子放出素子の基本特性について図５及び図６を参照しながら説明する。
【００７０】
図５は、真空処理装置の一例を示す模式図であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能をも兼ね備えている。図５においても、図２に示した部位と同じ部位には図２に付した符号と同一の符号を付している。図５において、５５は真空容器であり、５６は排気ポンプである。真空容器５５内には電子放出素子が配されている。即ち、１は電子放出素子を構成する基体であり、２及び３は素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。５１は、電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、５０は素子電極２，３間の導電性薄膜４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である。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５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。一例として、アノード電極の電圧を１〜１０ｋｖの範囲とし、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈを、２〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができる。
【００７１】
真空容器５５内には、不図示の真空計等の真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになっている。排気ポンプ５６は、ターボホンプ、ロータリーポンプからなる通常の高真空装置系と更に、イオンポンプ等からなる超高真空装置系とにより構成されている。ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体は、不図示のヒーターにより２００℃まで加熱できる。従って、この真空処理装置を用いると、前述の通電フォーミング以降の工程も行うことができる。
【００７２】
図６は、図５に示した真空処理装置を用いて測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係を模式的に示した図である。図６においては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さいので、任意単位で示している。
【００７３】
図６からも明らかなように、表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関して対する三つの特徴的性質を有する。
【００７４】
即ち、（ｉ）本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図６中のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅが殆ど検出されない。つまり、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である。
【００７５】
（ｉｉ）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単調増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。
【００７６】
（ｉｉｉ）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。つまり、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。
【００７７】
以上の説明より理解されるように、表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応じて、電子放出特性を容易に制御できることになる。この性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成した電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能となる。
【００７８】
次に本発明の画像形成装置について述べる。
画像形成装置に用いられる電子源基板は複数の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列することにより形成される。
【００７９】
表面伝導型電子放出素子の配列の方式には表面伝導型電子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端を配線で接続する梯子型配置（以下、梯子型電子源基板と称する）や、表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極にそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置電子源基板と称する）が挙げられる。
尚、梯子型配置電子源基板を有する画像形成装置には、電子放出素子からの電子の飛翔を制御する電極である制御電極（グリッド電極）を必要とする。
【００８０】
以下この原理に基づいて構成した電子源の構成について、図７を用いて説明する。７１は電子源基板、７２はＸ線方向配線、７３はＹ線方向配線、７４は表面伝導型電子放出素子、７５は結線である。尚、表面伝導型電子放出素子７４は前述した平面型或いは垂直型の何れであってもよい。
【００８１】
同図において電子源基板７１に用いる基板は前述したガラス基板等であり、用途に応じて形状が適宜設定される。
ｍ本のＸ方向配線７２は、ＤＸ１、ＤＸ２、〜ＤＸｍからなり、Ｙ方向配線７３は、ＤＹ１、ＤＹ２、〜ＤＹｎ本の配線よりなる。
【００８２】
また、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、材料、膜厚、配線幅が適宜設定される。これらｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３間は、不図示の層間絶縁層により電気的に分離されてマトリクス配線を構成する。（ｍ，ｎは共に正の整数）。
【００８３】
不図示の層間絶縁膜はＸ方向配線７２を形成した基板７１の全面或いは一部に所望の領域に形成される。Ｘ方向配線７２とＹ方向配線７３はそれぞれ外部端子として引き出される。
【００８４】
更に表面伝導型放出素子７４の素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配線７３と結線７５によって電気的に接続されている。
また表面伝導型放出素子は、基板或いは不図示の層間絶縁層上の何れに形成してもよい。
【００８５】
また詳しく後述するが、前記Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列する表面伝導型放出素子７４の行を入力信号に応じて走査するための走査信号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されている。
【００８６】
一方、Ｙ方向配線７３には、Ｙ方向に配列する表面伝導型放出素子７４の列の各列を入力信号に応じて、変調するための変調信号を印加するための変調信号発生を印加するための不図示の変調信号発生手段と電気的に接続されている。
【００８７】
更に表面伝導型放出素子の各素子に印加される駆動電圧は当該素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給されるものである。
上記構成において、単純なマトリクス配線だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。
【００８８】
次に以上のようにして作成した単純マトリクス配置の電子源を用いた画像形成装置について、図８〜図１０を用いて説明する。
図８は画像形成装置の基本構成図であり、図９は蛍光膜、図１０はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示をするための駆動回路のブロック図を示し、その駆動回路を含む画像形成装置を表す。
【００８９】
図８において７１は電子放出素子を基板上に作製した電子源基板、８６は青板ガラス基板８３の内面に蛍光膜８４とメタルバック（電子加速電極）８５が形成されたフェースプレート、８２は支持枠、８９は薄い青板ガラス基板にＳｎＯ_２等の導電膜を形成した導電性スペーサであり、これら部材が封着され外囲器８８が作製される。この際、電子源基板７１及びフェースプレート８６と支持枠８２の固着には、通常の絶縁性フリットを用い、電子源基板の電子源（配線）及びフェースプレートの電子加速電極と導電性スペーサ８９の固着には本発明の導電性フリット８０を用いる。
【００９０】
図８において７４は図１における電子放出部に相当する。７２，７３は表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線である。
【００９１】
図９において９２は蛍光体である。蛍光体９２はモノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、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或いはブラックマトリクス等と呼ばれる黒色導電材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により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。
ブラックストライプの材料としては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るものではない。
ガラス基板９３に蛍光体を塗布する方法としては、モノクローム、カラーによらず沈澱法や印刷法が用いられる。
【００９２】
また蛍光膜８４（図８参照）の内面側には通常、メタルバック８５（図８同）が設けられる。
メタルバック８５の目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート８６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電極として作用すること、外囲器８８内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体の保護等である。メタルバックは蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常、フィルミングと称される）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等で堆積することにより作製することができる。
フェースプレート８６には、更に蛍光膜８４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電極（不図示）を設けてもよい。
【００９３】
外囲器８８は不図示の排気管を通じ、１０^−７ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止がおこなわれる。また外囲器８８の封止後の真空度を維持するためにゲッター処理を行う場合もある。
これは外囲器８８の封止を行う直前或いは封止後に抵抗加熱或いは高周波加熱等の加熱法により、外囲器８８内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。
ゲッターは通常、Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用により、例えば、１０^−５〜１０^−７ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。尚、表面伝導型電位放出素子のフォーミング以降の工程は適宜設定される。
【００９４】
次に、単純マトリクス配置型基板を有する電子源を用いて構成した画像形成装置を、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行うための駆動回路の概略構成を図１０のブロック図を用いて説明する。
１０１は前記表示パネルであり、また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、１０７は変調信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧源である。
【００９５】
以下、各部の機能を説明するが、先ず表示パネル１０１は端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ及びＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎ及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。このうち端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍには前記表示パネル内に設けられている電子源、即ちＭ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線された表面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆくための走査信号が印加される。
【００９６】
一方、端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎには前記走査信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加される。また高圧電子Ｈｖには直流電圧源Ｖａより、例えば１０ｋＶの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型電子放出素子より出力される電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧である。
【００９７】
次に走査回路１０２について説明する。同回路は内部にＭ個のスイッチング素子を備えるもの（図中、Ｓｌ〜Ｓｍで模式的に示される）で、各スイッチング素子は直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０［Ｖ］（グランドレベル）の何れか一方を選択し、表示パネル１０１の端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと電気的に接続するものである。
Ｓｌ〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路１０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが、実際には例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせることにより構成することが可能である。
【００９８】
尚、前記直流電圧源Ｖｘは、前記表面伝導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）に基づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が、電子放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう設定されている。
【００９９】
また制御回路１０３は、外部より入力する画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する同期信号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて各部に対してＴｓｃａｎ、Ｔｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【０１００】
同期信号分離回路１０６は、外部から入力されるＮＴＳＣ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、周波数分離（フィルター）回路を用いれば構成できるものである。
同期信号分離回路１０６により分離された同期信号はよく知られるように垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。
一方、前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが同信号はシフトレジスタ１０４に入力される。
【０１０１】
シフトレジスタ１０４は時系列的にシリアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を画像の１ライン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作する。（即ち制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１０４のシフトクロックであると言い換えてもよい。）
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子Ｎ素子分の駆動データに相当する）のデータはＩｄ１〜ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ１０４より出力される。
【０１０２】
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ための記憶装置であり、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適宜Ｉｄ１〜Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶された内容はＩｄ１〜Ｉｄｎとして出力され変調信号発生器１０７に入力される。
【０１０３】
変調信号発生器１０７は、前記画像データＩｄ１〜Ｉｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素子の各々を適切に駆動変調するための信号源で、その出力信号は、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。
【０１０４】
前述したように本発明に関わる電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。即ち前述したように電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、該Ｖｔｈ以上の電圧を印加されたときにのみ電子放出が生じる（図６参照）。
【０１０５】
また電子放出しきい値以上の電圧に対しては、素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も変化してゆく。尚、電子放出素子の材料や構成、製造方法を変えることにより、電子放出しきい値電圧Ｖｔｈの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる場合もあるが、何れにしても以下のようなことが云える。
【０１０６】
即ち、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出しきい値以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。
その際、第１にはパルスの波高値Ｖｍを変化させることにより出力ビームの強度を制御することが可能である。
第２には、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
【０１０７】
従って、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、パルス幅変調方式等が挙げられ、電圧変調方式を実施するには変調信号発生器１０７としては、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電圧変調方式の回路を用いる。
【０１０８】
また、パルス幅変調方式を実施するには変調信号発生器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パルス幅変調方式の回路を用いるものである。
【０１０９】
以上説明した一連の動作により、本発明の画像表示装置は、表示パネル１０１を用いてテレビジョンの表示を行ない得る。
尚、上記説明では特に記載はないが、シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のものでも差し支えなく、要は画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が所定の速度で行なわれればよい。
【０１１０】
デジタル信号式を用いる場合には、同期信号分離回路１０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは１０６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば可能である。また、これと関連してラインンメモリ１０５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器１０７に用いられる回路が若干異なったものとなる。
【０１１１】
先ずデジタル信号の場合について述べる。電圧変調方式においては変調信号発生器１０７には、例えばよく知られるＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を付け加えればよい。
【０１１２】
またパルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１０７は、例えば高速の発振器の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合せた回路を用いることにより構成できる。必要に応じて比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
【０１１３】
次にアナログ信号の場合について述べる。電圧変調方式においては変調信号発生器１０７には、例えばよく知られているオペアンプ等を用いた増幅回路を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路等を付け加えてもよい。またパルス幅変調方式の場合に、例えばよく知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いればよく、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付け加えてもよい。
【０１１４】
以上のように完成した画像表示装置において、こうして各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、電圧を印加することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック８５、或いは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発光させることにより画像表示することができる。
【０１１５】
以上述べた構成は、表示等に用いられる好適な画像形成装置を製作する上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料等、詳細な部分は上述内容に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適するように適宜選択する。
また、入力信号例として、ＮＴＳＣ方式を挙げたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式等の諸方式でもよく、また、これよりも、多数の走査線から成るＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式でもよい。
【０１１６】
次に、前述の梯子型配置電子源基板及びそれを用いる画像表示装置について図１１及び図１２により説明する。
図１１において、１１０は電子放出基板、１１１は電子放出素子、１１２のＤｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放出素子に接続する共通配線である。電子放出素子１１１は、基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配置される。（これを素子行と称する）。この素子行を複数個基板上に配置し、梯子型電子源基板とする。
各素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印加することにより、各素子行を独立に駆動することが可能になる。即ち、電子ビームを放出させる素子行には電子放出しきい値以上の電圧を、電子ビームを放出させない素子行には電子放出しきい値以下の電圧を印加すればよい。また、各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤｘ２、Ｄｘ３を同一配線とするようにしてもよい。
【０１１７】
図１２は、梯子型配置の電子源を備えた画像形成装置の構造を示すための概略構成図である。１２０はグリッド電極、１２１は電子が通過するための空孔、１２２は、Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，〜Ｄｏｘｍよりなる容器外端子、１２３はグリッド電極１２０と接続されたＧ１，Ｇ２，〜Ｇｎからなる容器外端子、１２４は前述のように各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板である。尚、図８及び図１１と同一の符号は同一の部材を示す。
前述の単純マトリクス配置の画像形成装置（図８参照）との違いは、電子源基板１１０とフェースプレート８６の間にグリッド電極１２０を備えていることである。
【０１１８】
基板１１０とフェースプレート８６の中間には、グリッド電極１２０が設けられている。グリッド電極１２０は、表面伝導型放出素子から放出された電子ビームを変調することができるもので、梯子型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応して１個ずつ円形の開口１２１が設けられている。
グリッドの形状や設置位置は必ずしも図１２に示すようなものでなくともよく、開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けることもあり、また例えば表面伝導型放出素子の周囲や近傍に設けなくてもよい。
容器外端子１２２及びグリッド容器外端子１２３は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。
【０１１９】
本発明の画像形成装置においては、素子行を１列ずつ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加することにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ラインずつ表示することができる。
【０１２０】
また本発明によれば、テレビジョン放送の表示装置のみならずテレビ会議システム、コンピューター等の表示装置に適した画像形成装置を提供することができる。更には、感光性ドラム等で構成された光プリンターとしての画像形成装置としても用いることもできる。
また、電子放電素子として表面伝導型電子放出素子ばかりでなく、ＭＩＭ型電子放出素子、電界放出型電子放出素子等の冷陰極電子源にも適用可能であり、更には熱電子源による画像表示装置にも適用することができる。
【０１２１】
【実施例】
以下、実施例に基いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明がこれらによって何ら限定されるものではない。
【０１２２】
［実施例１］
導電性フィラーとして、表面にＡｕメッキを行ったソーダライムガラス球を用いた導電性フリットについて説明する。
の１例を示す。
導電性フィラーの基材には、ソーダライムガラス球であって、平均粒径が１５μｍであり、且つ粒度分布の良好なものを用いた。このソーダライムガラス球の表面にメッキ法により、下地にＮｉ膜を０．１μｍ、その上にＡｕ膜を０．０２μｍ形成することにより、導電性フィラーを作製した。
この導電性フィラーをフィラーの入っていないフリットガラス粉末に対して４０重量％配合することにより、導電性フリット粉末を作製した。
【０１２３】
このようにして作製された導電性フリット粉末は、塗布時の作業性を良くするために、アクリル系樹脂のバインダー（粘結材）をテルピネオールの溶剤に溶かしたビークルに導電性フリット粉末を配合することにより、導電性フリットペーストを作製した。
【０１２４】
この導電性フリットペーストを、ディスペンサーを用いて、青板（ソーダライム）ガラス上に塗布した後、電気炉を用いて空気中で最高温度４００〜４５０℃にて焼成を行った。
【０１２５】
このようにして作製された導電性フリット焼成体には、青板（ソーダライム）ガラスとの固定強度は十分であり、且つ体積固有抵抗値も１ｍΩｃｍで、電気的接続には十分な値であった。
【０１２６】
［実施例２］
導電性フィラーとして、表面にＡｇメッキを施したシリカ（ＳｉＯ_２）球を用いた導電性フリットについて説明する。
導電性フィラーの基材には、シリカ球であって、平均粒径が１０μｍであり、且つ粒度分布の良好なものを用いた。このシリカ球表面にメッキ法により、下地にＮｉ膜を０．１μｍ、その上にＡｇ膜を０．０３μｍ形成することにより、導電性フィラーを作製した。
この導電性フィラーをフィラーの入っていないフリットガラス粉末に対して３０重量％配合することにより、導電性フリット粉末を作製した。
【０１２７】
このようにして作製された導電性フリット粉末は、塗布時の作業性を良くするために、アクリル系樹脂のバインダー（粘結材）をテルピネオールの溶剤に溶かしたビークルに導電性フリット粉末を配合することにより、導電性フリットペーストを作製した。
この導電性フリットペーストを、実施例１と同様に焼成を行った。
【０１２８】
このようにして作製された導電性フリット焼成体には、青板（ソーダライム）ガラスとの固定強度は十分であり、且つ体積固有抵抗値も数十ｍΩｃｍで、電気的接続には十分な値であった。
【０１２９】
［実施例３］
本発明の導電性フリットをマトリクス型配置電子源基板とフェースプレートとの組み立てに用いて構成した画像表示装置について説明する。
【０１３０】
図８は本例の画像表示装置の一部を破断した斜視図であり、図１４は図８に示した画像表示装置の要部断面図（Ａ−Ａ′断面の一部）である。図１４において、４は平板状の青板ガラス４Ａの表面に半導電性薄膜４Ｂを形成した導電性スペーサ、３は導電性フリット、１はＸ方向配線２等から成る電子源基板（青板ガラス）、１０は青板ガラス基板１、蛍光膜８及びメタルバック９から成るフェースプレート、６は支持枠である。
【０１３１】
導電性スペーサの固定及び電気的接続は、実施例１に示した導電性フリットぺーストをディスペンサーを用いて、塗布、仮焼成後、封着により行った。また支持枠６は通常の絶縁性フリットを用いて、同時に封着した。
このようにして作成された画像表示装置は、導電性スペーサの固定強度及び電気的接続は十分であった。
従って、電気的接続が不十分な場合に、スペーサが帯電してしまい、電場が変化し、電子軌道のずれが生じて蛍光体の発光位置や発光形状に変化を来すという恐れや、固定強度が不十分な場合に生ずる耐大気圧支持ができなくなるといった恐れを解消することができた。
【０１３２】
［実施例４］
梯子型電子源基板を用いた画像表示装置について説明する。
導電性スペーサには、表面に半導体薄膜を形成した円柱形状のソーダライムガラスを用い、また導電性スペーサの固定及び電気的接続には、実施例２に示した導電性フリットペーストを用いて、実施例３と同様にして作成された画像表示装置は、導電性スペーサの固定強度及び電気的接続は十分であり、実施例３と同様な効果が得られた。
【０１３３】
［実施例５］
低融点ガラス粉末に導電性フィラーを表１示すような重量百分率の割合で混合し、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度と体積固有抵抗を測定した。結果を表１に示す。ここで、接着強度は、引張試験機（オリエンテック社製）を用いて剪断剥離法により、また体積固有抵抗は、高抵抗測定機を用いて薄膜法により求めた。
【０１３４】
ここで使用した低融点ガラスは、日本電気硝子社製ＬＳ０２００である。導電性フィラーの基材はシリカ球（ＳｉＯ_２）で、平均粒径が４２μｍ、最大粒径が６０μｍであり、且つ粒度分布の良好なものである。そしてこのシリカ球の表面に無電解メッキ法により、下地にＮｉ膜を０．１μｍ、その上にＡｕ膜を０．０３μｍ形成させ、導電性フィラーとして用いた。そして混合した導電性ガラス粉末を、４００〜４５０℃の温度で焼成した後評価した。表１より、接着強度と体積固有抵抗の両方を満足する導電性フィラーの好ましい含有率の範囲は３〜９５％の範囲であり、より好ましくは１０〜６０％の範囲、最適には１０〜２５％の範囲出あることが理解される。
【０１３５】
［実施例６］
導電性フィラーの基材は、シリカ球であって、平均粒径が２３μｍ、最大粒径４８μｍであり、且つ粒度分布の良好なものを用いた。そしてこのシリカ球の表面に無電解メッキ法により、下地にＮｉ膜を０．１μｍ、その上にＡｕ膜を０．０２μｍ形成することにより、導電性フィラーを作製した。
【０１３６】
この導電性フィラーを低融点ガラス粉末（日本電気硝子社製ＬＳ３０００（ＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２が主成分）非結晶性）に対して、重量百分率で２７％を含有させ、また、熱膨張係数を合わせるため、低膨張セラミックスフィラー（ジルコン）を重量百分率で１０％配合することにより、導電性フリット粉末を作製した。
【０１３７】
このようにして作製された導電性フリット粉末は、塗布時の作業性を向上させるために、アクリル系樹脂のバインダー（粘結材）を、テルピネオールの溶剤に重量百分率で１０％溶かしたビークルに１：１２の重量割合で導電性フリット粉末を配合することにより、導電性フリットペーストを作製した。
【０１３８】
そしてこの導電性フリットペーストを、ディスペンサーを用いて、青板（ソーダライム）ガラス上に塗布した後、乾燥させ、ビークルを除去するため空気中で３５０〜３８０℃の温度で仮焼成を行い、さらに空気中で４００〜４５０℃の温度で本焼成を行った。
【０１３９】
このようにして作製された導電性フリット焼成体には、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度があり、且つ体積固有抵抗値は３０ｍΩｃｍで優れたものであった。
【０１４０】
［実施例７］
導電性フィラーの基材は、ソーダライムガラス球であって、平均粒径が１８μｍ、最大粒径３２μｍであり、且つ粒度分布の良好なものを用いた。そしてこのソーダライムガラス球の表面にメッキ法により、下地にＮｉ膜を０．１μｍ、その上にＡｇ膜を０．０３μｍ形成することにより、導電性フィラーを作製した。次いでこの導電性フィラーを低融点ガラス粉末（日本電気硝子社製ＬＳ６５００（ＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＺｎＯが主成分）、結晶性）に対して、重量百分率で３８％含有させることにより、導電性フリット粉末を作製した。
【０１４１】
このようにして作製された導電性フリット粉末は、塗布時の作業性を向上させるために、アクリル系樹脂のバインダー（粘結材）を、テルピネオールの溶剤に重量百分率で１０％溶かしたビークルに１：１２の重量割合で導電性フリット粉末を配合することにより、導電性フリット粉末を作製した。
【０１４２】
次いでこの導電性フリットペーストを、ディスペンサーを用いて、青板（ソーダライム）ガラス上に塗布した後、乾燥させ、ビークルを除去するため空気中で３５０〜３８０℃の温度で仮焼成を行い、さらに空気中で４３０〜４８０℃の温度で本焼成を行った。
【０１４３】
このようにして作製された導電性フリット焼成体には、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度があり、且つ体積固有抵抗値は１ｍΩｃｍで優れたものであった。
【０１４４】
［実施例８］
導電性フィラーの基材は、ソーダライムガラス球であって、平均粒径が１２μｍ、最大粒径３２μｍであり、且つ粒度分布の良好なものを用いた。そしてこのソーダライムガラス球の表面にメッキ法により、下地にＮｉ膜を０．１５μｍ、その上にＡｕ膜０．０５μｍ形成することにより、導電性フィラーを製作した。この導電性フィラーを低融点ガラス粉末（日本電気硝子社製ＬＳ３０００（ＰｂＯ、Ｂ_２Ｏ_３、ＴｉＯ_２が主成分）非結晶性）に対して、重量百分率で５２％を含有させ、また、熱膨張係数を合わせるため、低膨張セラミックスフィラー（ジルコン）を重量百分率で６％配合することにより、導電性フリット粉末を作製した。
【０１４５】
このようにして作製された導電性フリット粉末は、塗布時の作業性を向上させるために、アクリル系樹脂のバインダー（粘結材）を、テルピネオールの溶剤に重量百分率で１０％溶かしたビークルに１：１２の重量割合で導電性フリット粉末を配合することにより、導電性フリットペーストを作製した。
【０１４６】
次いでこの導電性フリットペーストを、ディスペンサーを用いて、青板（ソーダライム）ガラス上に塗布した後、乾燥させ、ビークルを除去するため空気中で３５０〜３８０℃の温度で仮焼成を行い、さらに空気中で４００〜４５０℃の温度で本焼成を行った。
【０１４７】
このようにして作製された導電性フリット焼成体には、青板（ソーダライム）ガラスとの接着強度があり、且つ体積固有抵抗値は０．５ｍΩｃｍで優れたものであった。
【０１４８】
［実施例９］
本発明の実施例５〜８に示した導電性フリットを画像表示装置に用いた例を示す。
【０１４９】
図１５（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図８に示される本例の画像表示装置のＡ−Ａ’断面の一部及びＢ−Ｂ’断面の一部である。
【０１５０】
図１５（ａ）及び（ｂ）において、１００は平板上の青板（ソーダライム）ガラスの表面に半導電性膜１００Ａを形成した導電性スペーサ、３０３は導電性スペーサ接着部材である幅３２０μｍの導電性フリット、３１０は電子源が形成された青板（ソーダライム）ガラス基板３０１、Ｘ方向配線３０２等から成る電子源基板、３０９は青板ガラス基板３０８、蛍光膜３０７、メタルバック３０６から成るフェースプレートである。
導電性フリットペーストをディスペンサーを用いて、メタルバック３０６及びＸ方向配線３０２上に塗布した後仮焼成し、はじめにスペーサ１００をメタルバック３０６に位置合わせをして、一方の当接面を押しつけて、焼成することにより電気的接続及び機械的固定を行った後、同様に、Ｘ方向配線３０２に位置合わせをして他方の当接面を押しつけて、焼成することにより電気的接続及び機械的固定を行うことにより画像表示装置を完成させた。
【０１５１】
このようにして作製された画像表示装置は導電性スペーサの機械的固定強度がとれ、また、電気的接続は良好であった。
従って、電気的接続が不十分な場合の、スペーサが帯電してしまい電場が変化し、電子軌道のずれが生じて、蛍光体の発光位置や発光形状に変化をきたすという恐れや、固定強度が不十分になる結果としての、耐大気圧支持ができなくなるという恐れを解消することができた。
【０１５２】
［実施例１０］
図１６（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図８に示される本例の画像表示装置のＡ−Ａ’断面の一部及びＢ−Ｂ’断面の一部である。また、図１６（ｃ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ’断面でフリット形状を示したものである。
【０１５３】
図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、１００は平板上の青板（ソーダライム）ガラスの表面に半導電性膜１００Ａを形成した導電性スペーサ、４０３は導電性スペーサ接着部材で４０３ａは実施例５〜８に示した幅２５０μｍの導電性フリットペースト、４０３ｂは幅２５０μｍの結晶化フリットガラス、４１０は電子源が形成された青板（ソーダライム）ガラス基板４０１、Ｘ方向配線４０２等から成る電子源基板、４０９は青板ガラス基板４０８、蛍光膜４０７、メタルバック４０６から成るフェースプレートである。
【０１５４】
図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、メタルバック４０６上及びＸ方向配線４０２上に導電性フリットペーストを、スペーサ１００が配置される中央位置付近位置に、結晶性フリットガラス（日本電気硝子社製Ｌ７１０７）４０３ｂを、４０３ａ以外のスペーサ１００が配置される位置にディスペンサーを用いて塗布したあと、おのおの仮焼成をする。
【０１５５】
そしてはじめに、スペーサ１００をメタルバック４０６に位置合わせして、一方の当接面を押しつけて焼成することにより、メタルバック４０６とスペーサ１００との電気的接続は４０３ａで行い、４０３ｂで機械的固定を行った後、同様に、Ｘ方向配線４０２に位置合わせをして他方の当接面を押しつけて焼成することにより、Ｘ方向配線４０２とスペーサ１００との電気的接続は４０３ａで行い、４０３ｂで機械的固定を行うことにより画像表示装置を完成させた。
【０１５６】
つまり本例は、フェースプレート及び電子源基板とスペーサとの電気的接続は本発明の導伝性フリットで行い、機械的固定は結晶性フリットガラスを用いて行うということである。
【０１５７】
このようにして作製された画像表示装置は導電性スペーサの機械的固定強度が得られ、また、電気的接続は良好であった。
【０１５８】
従って、電気的接続が不十分な場合の、スペーサが帯電してしまい電場が変化し、電気軌道のずれが生じて、蛍光体の発光位置や発光形状に変化をきたすという恐れや、固定強度が不十分になる結果としての、耐大気圧支持ができなくなるという恐れを解消することができた。
【０１５９】
［実施例１１］
図１７（ａ）及び（ｂ）は、それぞれ図８に示される本例の画像表示装置のＡ−Ａ’断面の一部及びＢ−Ｂ’断面の一部である。また、図１７（ｃ）は図５（ａ）のＤ−Ｄ’断面でフリット形状に示したものである。
【０１６０】
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）において、１００は平板上の青板（ソーダライム）ガラスの表面に半導電性膜１００Ａを形成した導電性スペーサ、５０３は導電性スペーサ接着部材で、５０３ａは実施例５〜８に示した幅２５０μｍの導電性フリットペースト、５０３ｂは幅１５０〜２００μｍの非結晶化フリット、５１０は電子源が形成された青板（ソーダライム）ガラス基板５０１、Ｘ方向配線５０２等から成る電子源基板、５０９は青板ガラス基板５０８、蛍光膜５０７、メタルバック５０６から成るフェースプレートである。
【０１６１】
図１７（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示すように、メタルバック５０６上及びＸ方向配線５０２上に、非結晶性フリットガラス（日本電気硝子社製ＬＳ３０８１）をスペーサ１００が配置される中央位置付近位置だけ断面形状が小さくなるように、ディスペンサーを用いて塗布し、その小さくなった部分に導電性フリットペーストを、ディスペンサーを用いて塗布した後、おのおの仮焼成する。
【０１６２】
そしてはじめに、スペーサ１００をメタルバック５０６に位置合わせして、一方の当接面を押しつけて焼成することにより、メタルバック５０６とスペーサ１００との電気的接続は５０３ａで行い、５０３ｂで機械的固定を行った後、同様に、Ｘ方向配線５０２に位置合わせをして他方の当接面を押しつけて焼成することにより、Ｘ方向配線５０２とスペーサ１００との電気的接続は５０３ａで行い、５０３ｂで機械的固定を行うことにより画像表示装置を完成させた。
【０１６３】
つまり本例は、フェースプレート及び電子源基板とスペーサとの電気的接続は本発明の導伝性フリットで行い、機械的固定は非結晶性フリットガラスを用いて行うということである。
【０１６４】
このようにして作製された画像表示装置は導電性スペーサの機械的固定強度が得られ、また、電気的接続も良好であった。
【０１６５】
従って、電気的接続が不十分な場合の、スペーサが帯電してしまい電場が変化し、電子軌道のずれが生じて、蛍光体の発光位置や発光形状に変化をきたすという恐れや、固定強度が不十分になる結果としての、耐大気圧支持ができなくなるという恐れを解消することができた。
【０１６６】
【表１】

【０１６７】
【発明の効果】
上記のように本発明により、青板（ソーダライム）ガラスとの固定強度が十分で且つ、電気的接続も十分な導電性フリットを得ることができる。
更に、本発明の導電性フリットを用いることにより、長時間画像表示させても電子軌道のずれが生じたり、蛍光体の発光位置や発光形状の変化を生じることがなく、且つ固定強度が十分な画像表示装置を作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図及び断面図。
【図２】本発明の基本的な垂直型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的断面図。
【図３】本発明の基本的な表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示す模式的工程説明図。
【図４】本発明の通電フォーミングの電圧波形の１例を示す説明図。
【図５】電子放出特性を測定するための測定評価装置を示す模式的概略構成図。
【図６】電子放出特性の１例を示す線グラフ図。
【図７】単純マトリクス配置の電子源を示す模式的説明図。
【図８】画像形成装置の概略構成を示す模式的斜視図。
【図９】蛍光膜の構成を示す模式的平面図。
【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動回路、並びに該回路を有する画像表示装置を示すブロック図、兼概略構成図。
【図１１】梯子配置の電子源を示す模式的平面図。
【図１２】画像形成装置の概略構成を示す模式的斜視図。
【図１３】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図。
【図１４】本発明の画像表示装置の１部を示す模式的断面図。
【図１５】本発明の画像表示装置の１部を示す模式的断面図。
【図１６】本発明の画像表示装置の１部を示す模式的断面図。
【図１７】本発明の画像表示装置の１部を示す模式的断面図。
【符号の説明】
１，３１，７１，１２４（電子源）基板
２，３２，３３素子電極（Ｘ方向配線）
３，８０素子電極（導電性フリット）
４，３４，８９導電性薄膜（スペーサ）
５，３５電子放出部（絶縁性フリット）
６，８２支持枠
７青板ガラス基板
８，８４蛍光膜
９，８５メタルバック
１０，８６フェースプレート
２１段差形成部
５０電流計（素子電極２〜３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための）
５１電源（素子放電素子に素子電圧Ｖｆを印加するための）
５２電流計（素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定するための）
５３高圧電源（アノード電極５４に電圧を印加するための）
５４アノード電極（素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するための）
５５真空装置
５６排気ポンプ
７２Ｘ方向配線
７３Ｙ方向配線
７４表面伝導型電子放出素子
７５結線
８３，９３ガラス基板
８７高圧端子
８８外囲器
９１黒色導電材
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同期信号分離回路
１０７変調信号発生器（Ｖｘ及びＶａは直流電圧源）
１１０電子源（放出）基板
１１１電子放出素子
１１２共通配線（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放出素子を配線するための）
１２０グリッド電極
１２１空孔（電子が通過するための）
１２２容器外端子（Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２〜Ｄｏｘｎよりなる）
１２３グリッド容器外端子（グリッド電極１２０と接続されたＧ１，Ｇ２〜Ｇｎからなる）

Claims

蛍光部材及び電子加速電極が形成されたフェースプレート、該フェースプレートに対向して配置された電子源を有する電子源基板、及び前記電子加速電極と電子源との間に配置された導電性スペーサとを有する画像表示装置において、前記導電性スペーサの電子加速電極又は配線に対する電気的接続に、表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラー重量百分率で３〜９５％及び低融点ガラスを含有する導電性フリットを用いた画像表示装置。
蛍光部材及び電子加速電極が形成されたフェースプレート、該フェースプレートに対向して配置された電子源を有する電子源基板、及び前記電子加速電極と電子源との間に配置された導電性スペーサとを有する画像表示装置において、前記導電性スペーサの電子加速電極又は配線に対する固定並びに電気的接続に、表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラー重量百分率で３〜９５％及び低融点ガラスを含有する導電性フリットを用いた画像表示装置。
前記導電性フリットが、さらに低膨張セラミックスフィラーを含む請求項１または２記載の画像表示装置。
前記導電性フリットが、前記表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラーを、重量百分率で１０〜６０％の範囲で含有する請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記導電性フリットが、前記表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィラーを、重量百分率で１０〜２５％の範囲で含有する請求項４記載の画像表示装置。
前記ガラス微細粒子フィラーの材質が、シリカ又はソーダライムガラスである請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記ガラス微細粒子フィラーの形状が、球である請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記金属が、表面メッキ法により形成された請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
ビークルが加えられたペースト状の導電性フリットを用いる請求項１〜８のいずれかに記載の画像表示装置。
前記導電性フリットが焼成されている請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記導電性スペーサの基材が、ソーダライムガラスである請求項１〜１０のいずれかに記載の画像表示装置。
前記電子源が、表面伝導型の電子放出素子である請求項１〜１１のいずれかに記載の画像表示装置。
前記表面に形成された金属の層厚が、０．００５〜１μｍの範囲にある請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
前記層厚が、０．０２〜０．１μｍの範囲にある請求項１３記載の画像表示装置。
前記低融点ガラス及び前記ガラス微細粒子フィラーの平均粒径が、５〜５０μｍの範囲にある請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。