JPH0349139A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、表面伝導形電子放出素子を電子源として用い
た画像表示装置に関する。

［従来の技術］ 従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子として、
例えば、エム・アイ・エリンソン（Ｍ、　Ｉ。

Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によって発表された冷陰極素子が知
られている［ラジオ・エンジニアリング・エレクトロン
・フィジイッス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１０巻、　　１２９０〜１２９６頁、
　　１９６５年］。

これは、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、一般には表面伝導形電子放出素子と呼ば
れている。

この表面伝導形電子放出素子としては、前記エリンンン
等により開発された５ｎ０２（Ｓｂ）薄膜を用いたもの
の他、Ａｕ薄膜によるもの［ジー・ディトマー；パスイ
ン・′）゛リド・フィルムス゛’　（ＧＤｉｔｔｍｅｒ
：　”Ｔｈ１ｎ　５ｔｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”　）　、
　９巻、３１７頁、　　（１９７２年）］、　ＩＴＯ薄
膜によるもの［エム・ハートウェル・アンド・シー・ジ
ー・フオンスタッド：　“アイ・イー−イー・イー・ト
ランス・イー・デイ−・コン７゛（Ｍ、　Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌ　ａｎｄ　Ｃ，Ｇ。

Ｆｏｎｓｔａｄ：　”　ＩＥＥＥ　Ｔ’ｒａｎｓ、　　
ＥＤ　Ｃｏｎｆ、”　）５１９頁（１９７５年月、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年〕］等が報告され
ている。

これらの表面伝導形電子放出素子は、 ｌ）高い電子放出効率が得られる、 ２）構造が簡単であるため、製造が容易である、３）同
一基板上に多数の素子を配列形成できる、４）応答速度
が速い、 等の利点があり、今後広く応用される可能性をもってい
る。

一方、面状に展開した複数の電子源と、この電子源から
の電子ビームの照射を各々受ける蛍光体ターゲットとを
、各々相対向させた薄形の画像表示装置が、特開昭５８
−１９５６号、特開昭６０−２２５３４２号等で開示さ
れている。

これら電子線デイスプレィ装置は次のような構造からな
る。

第１図は従来デイスプレィ装置の概要を示すものである
。１はガラス基板、２は支持体、３は配線電極、４は電
子放出部、５は電子通過孔、６は変調電極、７はガラス
板、８は透明電極、９は画像形成部材で、例えば蛍光体
、レジスト材等電子が衝突することにより発光、変色、
帯電、変質等する部材から成る。１０はフェースプレー
ト、１２は蛍光体の輝点である。電子放出部４は薄膜技
術により形成され、ガラス基板１とは接触することがな
い中空構造を成すものである。配線電極３は電子放出部
材と同一の材料を用いて形成しても、別材料を用いても
良く、一般に融点が高く電気抵抗の小さいものが用いら
れる。支持体２は絶縁体材料もしくは導電体材料で形成
されている、。

これら電子線デイスプレィ装置は、配線電極３に電圧を
印加せしめ中空構造をなす電子放出部より電子を放出さ
せ、これら電子流を情報信号に応じて変調する変調電極
６に電圧を印加することにより電子を取り出し、取り出
した電子を加速させ蛍光体９に衝突させるものである。

また、配線電極３と変調電極６でＸＹマトリックスを形
成せしめ、画像形成部材たる蛍光体９上に画像表示を行
うものである。

上述従来の電子線デイスプレィは熱電子源を用いている
為、次のような問題点があった。

１、消費電力が高い。

２、変調スピードが遅い為大容量の表示ができない。

３、各素子間のバラツキが生じ易い為大面積化が難しい
。

これらの問題点を解決する為に熱電子源に代えて、前述
した表面伝導形電子放出素子を配置した画像表示装置が
考えられる。

第２図は、表面伝導形電子放出素子を用いた画像表示装
置の構成図である。２０は絶縁性基板、２１は素子配線
電極、２２は素子電極、２３は電子放出部である。この
画像表示装置は、第２図に示すように、配線電極間に素
子を並べた線電子源群と変調電極６群でＸＹマトリック
ス駆動を行うことにより画像表示するものである。また
、これら電子線デイスプレィは通常Ｉ　Ｘ　１０−’〜
Ｉ　Ｘ　１０−＠ｔｏｒｒの真空状態で駆動させる為に
、系全体を真空封止することによりデイスプレィ装置を
製作しなければならない。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、上述した表面伝導形電子放出素子を用い
た画像表示装置には、次のような問題点があった。

■、フェースブレー）１０に設けた画像形成部材９と変
調電極６と電子放出部２３の位置合わせが難しい為、大
画面で高精細なデイスプレィが作製できない。

■、変調電極６と電子放出部２３の絶対的な位置が場所
によって異なると表示画像にムラが生じる。よって、極
めて正確に位置合わせをして製造する必要がある。

■、■、■を鑑みて大画面で高精細なデイスプレィを製
造するには、多大な設備投資が必要であり、デイスプレ
ィの価格も非常に高価になる。

すなわち、本発明の目的とするところは、上述のような
問題点を解消した画像表示装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 本発明の特徴とするところは、電子流を情報信号に応じ
て変調する変調電極と、複数の表面伝導形電子放出素子
を並べた電子源と、電子が衝突して画像を形成する画像
形成部材が順次配置され、かつ、前記変調電極と前記電
子源が絶縁体を介して一体形成され、前記電子源と前記
画像形成部材の間に多数の電子通過孔を有する補助電極
を配置した画像表示装置にある。

また、前記電子源が、素子配線電極間に表面伝導形電子
放出素子を並べた線電子源群から成り、前記変調電極が
該線電子源と直角方向に配置された変調電極群から形成
され、かつ、各線電子源と各線変調電極に電圧印加手段
を備えた画像表示装置にも特徴がある。

次に、本発明の特徴とするところは、素子配線電極間に
複数の表面伝導形電子放出素子を並べた線電子源と、電
子流を情報信号に応じて変調する変調電極と、電子が衝
突して画像を形成する画像形成部材とを有する画像表示
装置において、前記変調電極と前記線電子源が同一絶縁
基板上に設けられ、かつ、前記線電子源と前記画像形成
部材の間に多数の電子通過孔を有する補助電極を配置し
た画像表示装置にある。

また、前記変調電極を、変調配線電極間に表面伝導形電
子放出素子を挟んで複数並べた線変調電極を複数並列に
設けた線変調電極群と、前記線電子源を複数並列に設け
た線電子源群とを互いに直角方向に配置し、かつ、各線
変調電極と各線電子源に電圧印加手段を備えた画像表示
装置も特徴とする。

さらに、前記素子配線電極と前記変調配線電極が絶縁体
を介して一体に形成された画像表示装置をも特徴とし、
また、前記表面伝導形電子放出素子の素子電極と前記変
調電極が、同一材料からなる画像表示装置とすることに
も特徴がある。

さらなる特徴としては、前記変調電極、補助電極９画像
形成部材への印加電圧がそれぞれ■１゜Ｖ、、　Ｖ、、
前記変調電極と前記補助電極間の距離が！３．前記変調
電極と前記画像形成部材の距離がｉ１２のとき を満足する構成とした画像表示装置とする点にある。

［作　用］ 本発明においては、従来別体として設けていた変調電極
を、絶縁性基板上に電子源と一体（１！子源の下方に、
あるいは電子源と同一面上）に設けた構造とし、さらに
、従来の変調電極に換えて開口率の高い補助電極を設け
たことで、電子源と変調電極のアライメントが容易とな
り、また、補助電極への印加電圧の選定により変調電極
への印加電圧を低減することが可能となる。

また、絶縁性基板上に設ける変調電極は、従来に比べ、
そのボリュームを太き（とることができ、すなわち抵抗
の低減となり、結果として印加電圧を低減できるといっ
た作用がある。

以上述べた本発明の構成を、以下に示す実施例を用いて
詳細に説明する。

［実施例］ 及皿■ユ 第３図は、第１の実施例の画像表示装置であり、電子源
及び補助電極３７、フェースプレート１０を表わす。尚
、３８は補助電極３７に設けられた電子通過孔である。

第４図は、その電子源と変調電極の構成図である。３１
はガラス基板、３２は変調電極、３３は絶縁体膜、３４
は素子配線電極、３５は素子電極、３６は電子放出部で
ある。

本実施例は、前述第２図に示す従来例の電子放出素子と
蛍光体の間にある変調電極を電子放出部３６の下に配置
し、かつ電子放出素子と変調電極３２を絶縁体膜３３を
介して一体に形成し、さらに、従来の変調電極に代って
補助電極３７を設けたものである。

第５図は、第４図のＡ−Ａ’の断面における本実施例の
電子源と変調電極の製造工程を示すものである。ここで
、本実施例の画像表示装置の製造方法を説明する。

■、先ず、ガラス基板３１を十分洗浄し、通常良く用い
られる蒸着技術とホトリソグラフィー技術により、ライ
ン状の変調電極３２群を形成する。

かかる基板３１は、ガラス以外にもアルミナセラミック
ス等の絶縁体であれば良い。また変調電極３２は、金、
ニッケル、タングステン等の導電性材料であれば良いが
、基板との熱膨張率がなるべく近いものが好ましい。

本実施例の変調電極は、ニッケル材料を用い、幅１．６
ｍｍで２ｍｍピッチの変調電極群を作製した。

０２次に、蒸着技術によりＳｉｎｇで絶縁体膜３３を形
成した。絶縁体膜３３の材料としては、５１０２１ガラ
ス、その他のセラミックス材料が好適である。また、そ
の厚さは、薄い方が変調電極に印加する電圧が低くなる
ので良いが、実用的には１μｍ〜２００μ団が好ましく
、さらにはｌｐｍ−１０４ｔｍが最適である。本実施例
では厚さを１０μｍとした。

００次に、蒸着技術とエツチング技術により素子電極３
５と素子配線電極３４をＮｉ材料で作製した。

かかる素子配線電極３４は、電気抵抗が十分低（なるよ
うに作製しさえすればどのような材料でもかまわない。

素子電極３５は、素子配線電極３４−ａ及び３４−ｂと
接続され、素子電極３５が相対抗する電子放出部３６を
形成する。その電極ギャップ（Ｇ）は、０．１　ｐｍ　
〜ｌｏμｍが好適で本実施例は２ｇ＋１１に形成した。

電子放出部３６に対応する長さ（Ｒ：第４図参照）を３
００ｐｍに形成した。素子電極３５の幅は狭い方が望ま
しいが実際には１μｍ〜１１００ｐが好適で、さらには
ｌｐｍ〜１０μｍが最適である。また、電子放出部３６
は変調電極３２の幅の中心近傍に作製する。素子配線電
極３４群（ａ。

ｂで一組）のピッチは２ｍｍ、電子放出部３６のピッチ
は２ｍ＋ｎに形成した。

０１次に、ガスデポジション法を用いて相対抗する電極
間に超微粒子膜を設けることにより電子放出部３６を形
成した。超微粒子の材質はＰｄを用いたが、その他の材
料としてＡＬ　Ａｕ等の金属材料やＳｎＯ□、　Ｉｎｔ
Ｏｓの酸化物材料が好適であるがこれに限定されるもの
ではない。本実施例ではＰｄ粒子の直径を約１００人に
設定したが、これに限定されるものではない。また、ガ
スデポジション法以外にも、例えば有機金属を分散塗布
し、その後熱処理することにより電極間に超微粒子膜を
形成しても所望の特性が得られる。

０１以上説明したプロセスで形成された電子源と変調電
極を有するガラス基板から、１００Ｈ＋離して補助電極
３７を設ける。変調電極３２から補助電極３７の距離は
フェースプレート１０の位置にも因るが、数ｐｍ〜１ｍ
ｍが好適で、１０μｍ〜２００μｍが実用的である。不
図示ではあるが、本実施例では１１００ＩＬの厚さのガ
ラス板をスペーサーとして、補助電極３７をガラス基板
の上方に配置した。かかる補助電極３７の材料としては
ステンレスやニッケルが好適で、その厚さは０．０３＋
＋＋ｍ〜０．５ｍｍが実用的である。また、補助電極３
７には電子放出部３６に対応して多数の孔を有する電子
通過孔３８が設けられているが、電子放出部に対応して
いる必要はなく補助電極３７全体に電子通過孔３８があ
っても構わない。電子通過孔３８を形成する多数の孔は
、＃２５〜＃５００　（＃ａ、　　１インチ当たりの孔
の数）で開口率（孔の開いている割合）の高いものが好
適であり、本実施例では＃２５０で開口率５０％の補助
電極を形成した。

０１次に、補助電極３７から６ｍｍ離して蛍光体９を有
するフェースプレート１０を設は画像表示装置を形成し
た。本実施例では、高輝度で発光効率が高い画像表示を
得る為に、蛍光体９の上に通常良（用いられるメタルバ
ック１１を設けたフェースプレートを用いた。

次に本実施例の駆動方法を説明する。

蛍光体面の設定電圧は６ｋＶ以上が好ましく、発光開始
電圧は２．５ｋＶで、設定電圧にほぼ比例した発光輝度
が得られる。本実施例では、高電圧リークの安全から、
６ｋＶ〜８ｋＶに設定した。補助電極３７の電圧は２０
Ｖに設定した。

第４図において、一対の配線電極３４−ａと３４−ｂに
１４Ｖの電圧パルスを印加し、線状に並べた複数の電子
放出素子から電子を放出させる。放出された電子は、情
報信号に対応して変調電極群に電圧を印加することによ
り電子ビームを０Ｎ１０ＦＦ制御する。この制御は変調
電極３２の電圧によって電子放出部３６近傍の電位がプ
ラスからマイナスまで変化し、電子ビームが加速または
減速することに基づ（ものであり、この電位は変調電極
３２の電圧と補助電極３７の電圧によって決定される。

例えば、補助電極３７の電圧を２０Ｖより高くすると電
子放出１、部３６近傍の電位が高くなる為、変調電極に
負のより高い電圧を印加しないと電子ビームをＯＦＦ制
御できなくなる。

補助電極３７は、その電圧を適当に設定することにより
変調電極３２に印加する電圧を低下させる、いわゆる変
調を補助する電極である。

変調電極３２、補助電極３７、蛍光体９に接する透明電
極８の印加電圧がそれぞれＶｇ、　Ｖ、、　Ｖ、、変調
電極と補助電極間の距Ｉｌ！ｆｆ１１１、変調電極と蛍
光体の距離１２とすると を満足するように補助電極３７の電圧を設定することが
望ましい。つまり、変調電極と補助電極間の電界を小さ
くするように補助電極の電圧を設定することにより、変
調電極に印加する電圧を低下せしめ変調を補助するもの
である。また、素子電極３５の幅（Ｗ）が広くなれば、
変調電極３２に印加する電圧を高くしないと、電子放出
部３６近傍の電界分布が変化しにくくなるので、素子電
極３５の幅（Ｗ）は実用的に問題ならない範囲で十分小
さ（する方が望ましい。

次に、変調電極３２によって引き出された電子は、補助
電極３７の電子通過孔３８を通過し、加速されて蛍光体
９に衝突する。

蛍光体９は、情報信号に応じて一ラインの表示を行う。

次にこの隣りの素子配線電極３４−ａ、　３４−ｂに１
４Ｖの電圧パルスを印加し上述した一ラインの表示を行
う。これを順次行うことにより一画面の画像を形成した
。つまり、素子配線電極群を走査電極として、走査電極
と変調電極でＸＹマトリックスを形成し画像を表示した
。

本実施例の表面伝導形電子放出素子は、１００ピコ秒以
下の電圧パルスに応答して駆動できるので、１画面を３
０分の１秒で画像を表示すると１万本以上の走査線数が
形成可能である。

本実施例の補助電極のある場合とない場合で、変調電極
に印加する電圧がどうなるかという実験をしたところ表
１の結果を得た。

表　　１ （Ｖ、＝　６　ＫＶとする） 表１に示すように、本実施例の補助電極は変調電極に印
加する電圧（絶対値）を減少させるのに効果があった。

また、本実施例において変調電極に印加する電圧を一２
２Ｖから３０Ｖまで連続的に変えると、それに伴って蛍
光体面に当たる電子ビームの量が変化した。よって、変
調電極に印加する電圧を変えることにより階調表示が可
能であった。

さらに、補助電極がないときは、変調電極の電圧が変化
するとそれに伴って蛍光体上の輝点１２の位置と輝点形
状が変化したが、本実施例では殆ど変化がなかった。

当然ではあるが、補助電極を除いた場合においても、蛍
光体面の電圧を下げるか、又は蛍光体面の位置を変調電
極から離せば変調電極の印加電圧を下げることができる
。しかし、前者では電子ビームの加速電圧が小さい為蛍
光体の発光輝度が著しく低下するか又は発光しなくなる
。後者では、装置が厚（なるだけでなく電子ビームの拡
がりが大きくなったり、変調電極の電圧によって輝点１
２の位置や輝点形状が変わる等の問題を生じる。

以上説明した様に、本実施例で・１才電子放出素子と変
調電極が一体に形成されてい、：、　ｊ−、、Ｄで、７
　．４メントが容易で、補ｌ１ｔ１電極の電圧へ適当（
、゛設定づ′ると、変調電極の印加電圧を下げることが
でき、さらに薄形で高輝度の画像表示装置を提供するも
のである。また製造技術として、薄膜製造技術を用いて
作製している為、大画面で高精細なデイスプレィを安価
に得ることができ、さらに、電子絞出部と変調電極の間
隔を極めて精度良く作製することができるので輝度ムラ
のない極めて−様な画像表示装置を得ることができた。

また、表面伝導形電子放出素子においては、数ボルトの
初速度を持った電子が真空中に放出されるが、このよう
な素子において本発明のパネル構造は極めて有効であっ
た。

見上上ユ 第６図は、第２の実施例であるところの電子源と変調電
極の構成図である。

第７図は、第６図のＢ−Ｂ’の断面図である。

３９は本実施例の変調電極群である。本実施例は実施例
１における変調電極を電子放出面内にも配置したもので
ある。

第６図に示す本実施例の製造方法は、実施例１と同等な
蒸着技術及びエツチング技術により形成できるので説明
を省略する。また、各構成材の形状は実施例１と同一に
製造した。第７図において素子電極３５と変調電極３９
の間隔（Ｓ）を１０μｍとした。

本実施例において変調電極３９に印加する電圧は、−１
７ｖ以下で電子ビームをＯＦＦ制御し、ｉｏｖ以上でＯ
ＮＮ面画きた。また、実施例１と同（子−１７Ｖ〜ＩＯ
Ｖで電子ビームの量を連続的に制ｉ卸できた。

本実施例は実施例１に対し、変調電極３９に印加する電
圧を約２分の１に減少させることができた。このことに
より変調電極に電圧を印加する為のトランジスターの価
格を大幅に下げることができる。

以上説明したように、本実施例は実施例１と比較して、
変調電極に印加する電圧を低（設定しても電子放出部３
６近傍の電位を容易に制（卸できた。

見立■ユ 第８図は、第３の実施例であるところの電子源と変調電
極の構成図である。第９図は、第８図のｃ−ｃ’の断面
での製造工程の説明図である。ここで、本実施例の製造
方法を説明する。４０はコンタクトホールである。

■、実施例１の製造方法と同じ。

■、実施例１の製造方法と同じ。ただし絶縁体膜３３の
厚さを３μｍとした。

■。エツチング技術により第８図、第９図に示すような
コンタクトホール４０を設ける。かかるコンタクトホー
ルは、素子電極３５を挟む位置において絶縁体膜３３を
取り除くことにより形成した。つまり、コンタクトホー
ルを通して変調電極３２が露出している。

■、実施例１における製造方法の■と同じ。

０１次に有機パラジウムをディッピング法により基板全
面に塗布する。これを３００℃で１時間焼成することに
より基板全面にパラジウム微粒子４１を析出させた。有
機パラジウムは奥野製薬■ＣＣＰ−４２３０を用いた。

このプロセスにおいて、相対抗する素子電極３５の間に
電子放出体であるところのパラジウムを主成分とする超
微粒子を設けるだけでなく、コンタクトホール４０の内
壁と絶縁体膜３３の表面に導電性の微粒子が析出する。

このとき、絶縁体膜表面のシート抵抗は０．５Ｘ１０’
Ω／口〜ｌＸｌ０”Ω／口が好適で、さらにはｌＸｌ０
’Ω／口〜ｌＸｌ０’Ω／口が最適である。

■、実施例］における製造方法の■と同じ。

■、実施例１における製造方法の■と同じ。

本実施例のコンタクトホール４０の大きさは、第８図に
示すように電子放出部３６の長さ（ｊ？）と同程度が好
適である。また、コンタクトホールと素子電極の距離（
Ｓ）はｌｏｐｍ・〜５００ｐｒＱが好適で、さらには２
５μｒｎ〜１１００ｐが最適である。

本実施例は変調電極３２に電圧を印加すると、コンタク
トホール４０を通して電流が流れ絶縁体膜表面の電位を
変えるもので、素子電極３５近傍の絶縁体膜の表面電位
を制御するものである。

本実施例において、変調電極３２に印加する電圧は、−
１７Ｖ以下で電子ビームをＯＦＦ制御し］ＯＶ以上でＯ
Ｎ制御できた。

本実施例は、実施例１に対し変調電極に印加する電圧を
約２分の１に減少させることかできた。

このことにより、変調電極に電圧を印加する為のトラン
ジスターの価格を大幅に下げることができた。

夾１１引乙 第１０図は、本発明の第４の実施例を示す電子源と変調
電極の構成図である。

第１１図は、第１θ図のＤ−Ｄ’の断面図を示すもので
ある。

両図において、３１は絶縁性基板、３５は表面伝導形電
子放出素子の素子電極、３６は電子放出部、４２は変調
電極、３４　（３４−ａ、　３４−ｂ）は素子配線電極
、３３は絶縁体膜、４３は変調配線電極である。

線電子源は、素子配線電極３４−ａと３４−ｂの間に電
子放出部３６を複数配置することにより形成する。

変調電極４２は、素子電極３５を挟む位置に配置され、
また、第１１図に示すように絶縁体膜３３のコンタクト
ホール４０を介して変調配線電極４３に接続されている
。以後これを線変調電極と呼ぶ。また、かかる線電子源
と線変調電極を複数並列に設けることにより線電子源群
と線変調電極群を形成する。

本実施例では、基板３１の同一面上に表面伝導形電子放
出素子と変調電極を設け、さらに、前述実施例同様電子
源と画像形成部材との間に補助電極３７を設けることを
特徴とするものである。

ここで、素子電極３５の幅（Ｗ）は、１〜５０ｐｍが好
適で、実用的には３〜２０Ｈが望ましいが、これに限る
ものではない。また、幅（Ｗ）が小さい方が変調電極に
印加する電圧を小さ（できるが、上記範囲より小さいと
素子電極の抵抗が高（なるという欠点を生じる。

電子放出部３６であるところの素子電極３５の間隔（Ｇ
）は、実用的には０．５〜５μｍであるがこれに限るも
のではない。次に、電子放出部３６の形成については、
奥野製薬株式会社製ＣＣＰ−４２３０の有機パラジウム
を分散塗布し、その後３００℃の温度で大気焼成するこ
とにより、パラジウム微粒子と酸化パラジウム微粒子の
混合微粒子膜を素子電極間に設けることで電子放出部を
形成した。次に、素子電極３５と変調電極４２の間隔（
Ｓ）は、各電極間の電気的絶縁さえ維持できれば、でき
る限り小さくすることが望ましく　３０ｐｍ以下が好適
で、実用的には５〜２０ｇｍが望ましい。かかる間隔（
Ｓ）は、変調電極４２に印加する電圧と深（係わるもの
であり、間隔（Ｓｌが大きくなると変調電極４２に印加
する電圧が高くなる。また、第１０図に示す電子放出部
３６の長さ（ｊ？）は、素子電極３５の相対向する長さ
で、この長さ（ρ）から−様に電子が放出される。変調
電極４２０幅（Ｌ）は、電子放出部３６の長さ（２）よ
り長くすることが必要である。例えば、電子放出部３６
の長さ（２）が５０〜１５０μｍであれば、素子電極の
幅（Ｗ）や素子電極と変調電極の間隔（Ｓ）にもよるが
、変調電極４２の幅（Ｌ）は、１００〜２００　ｐｍが
実用的である。ここでｆ＞Ｌのときは、電子放出部から
放出された電子を変調電極４２によって０Ｎ１０ＦＦ制
御できなくなるか、制御できたとしても変調電極４２に
印加する電圧が高くなる。

次に、補助電極３７については、実施例１にて述べたよ
うに、かかる電子源と変調電極を有する基板と、フェー
スプレートｌＯとの間に設ける。

また、補助電極以外の構成材料についても、実施例１に
て記したものと同様のものが使用できる。

次に、本実施例の画像表示装置の製造方法な第１２図に
基づいて説明する。

■、ガラス基板３１を十分洗浄し通常良く用いられる蒸
着技術とホトリソグラフィー技術により、素子電極３５
と変調電極４２を形成する。ここで、電極材料としてニ
ッケル材料を用いたが、導電性材料であればこれに限る
ものではない。素子電極間ＣＧ）は２ｇｍ、素子電極幅
（Ｗ）は１０ｐｍ、素子電極３５と変調電極４２の距離
（Ｓ）は５ｇｍ、電子放出部３６の長さ（１）は１５０
　ｇｒｎ、変調電極４２の幅（Ｌ）は２２０μｍに形成
した。ここで、素子電極３５と変調電極４２は同一のプ
ロセスで、すなわち同一の材料で形成したが、それぞれ
別の材料を用いて形成しても構わない。本実施例の電子
放出素子及び線電子源、線変調電極は全て２．０　ｍｍ
ピッチに形成した。

次に、電子放出素子を複数同時に駆動する為の素子配線
電極３４を形成する。材料としては、金、銅、アルミニ
ウム等の金属材料が適当であり、電子放出素子を多数同
時に駆動する為には、電気抵抗の小さな材料がより望ま
しい。本実施例では、銅を主体とする材料で１．５μｍ
の厚さに形成した。

０１次に、絶縁体膜３３を変調電極４２の端部に設ける
。このとき、絶縁体膜３３は素子配線電極３４と直角方
向に設けられ、絶縁体膜上に設ける変調配線電極４３と
素子配線電極３４との電気的絶縁をとる必要がある。そ
の為には、絶縁体膜３３厚さは素子配線電極３４より厚
く形成する必要がある。本実施例では、厚さ３μ信のＳ
ｉｎｇで形成した。次に変調電極４２と変調配線電極４
３の電気的接続を得る為に絶縁体膜３３にコンタクトホ
ール４０を形成する。

０１次に、変調配線電極４３を絶縁体膜３３上に形成す
る。このときコンタクトホール４０を介して変調電極の
結線が成され、かつ電子放出部３６を挟む２つの変調電
極に同一の電圧が印加されるように配線する。本実施例
では基板端部でこの配線を行った。本実施例の変調配線
電極４３は、５ルｍのＮｉ材料で形成した。

０１次に、素子電極間に微粒子膜を形成し電子放出部３
６を形成する。かかる微粒子膜は、有機パラジウム微粒
子をスピナー塗布し、その後約３００℃で３０分焼成す
ることにより形成した。得られた微粒子膜は、パラジウ
ムと酸化パラジウムの混合微粒子膜であった。尚、バタ
ーニング方法は、通常良く用いられるリフトオフ技術に
よることができ、このとき微粒子膜は素子電極３５の間
のみに配置されるだけでなく、素子電極３５上に配置さ
れていても構わない。

０１以上説明したプロセスで形成された電子源と変調電
極を有するガラス基板から、１１００ｐ　ｌｉ！　シて
補助電極３７を設ける。この補助電極３７としては、厚
さ０．０５ｍｍのニッケル電極を用いた。また、補助電
極３７には電子放出部３６に対応して＃２５０で開口率
５０％の電子通過孔３８が設けられている。

０１次に、補助電極３７から本実施例では６ｍｍ離して
蛍光体９を有するフェースプレート１０を設は画像表示
装置を形成した。本実施例でも、高輝度で発光効率が高
い画像表示を得る為に、蛍光体９の上に通常良く用いら
れるメタルバック１１を設けたフェースプレートを用い
た。

次に本実施例の駆動方法を説明する。

蛍光体面の設定電圧は６ｋＶ以上が好ましく、発光開始
電圧は２．５ｋＶで、設定電圧にほぼ比例した発光輝度
が得られる。本実施例では、高電圧リークの安全から、
６ｋＶ〜８ｋＶに設定した。補助電極３７の電圧は２５
Ｖに設定した。

第１０図において、一対の配線電極３４−ａと３４−ｂ
に１４Ｖの電圧パルスを印加し、線状に並べた複数の電
子放出素子から電子を放出させる。放出された電子は、
情報信号に対応して線変調電極群４３に電圧を印加する
ことにより電子ビームを０Ｎ１０ＦＦ制御する。この制
御は変調電極４２の電圧によって電子放出部３６近傍の
電位がプラスからマイナスまで変化し、電子ビームが加
速または減速することに基づくものであり、この電位は
変調電極４２の電圧と補助電極３７の電圧によって決定
される。例えば、補助電極３７の電圧を２５Ｖより高く
すると電子放出部３６近傍の電位が高くなる為、変調電
極に負のより高い電圧を印加しないと電子ビームをＯＦ
Ｆ制御できな（なる。

補助電極３７は、その電圧を適当に設定することにより
変調電極４２に印加する電圧を低下させる、いわゆる変
調を補助する電極である。

変調電極４２、補助電極３７、蛍光体９に接する透明電
極８の印加電圧がそれぞれＶ、、　Ｖ、、　Ｖ、、変調
電極と補助電極間の距離ｐ３、変調電極と蛍光体の距離
ρ２とすると を満足するように補助電極３７の電圧を設定することが
望ましい。つまり、変調電極と補助電極間の電界を小さ
くするように補助電極の電圧を設定することにより、変
調電極に印加する電圧を低下せしめ変調を補助するもの
である。また、素子電極３５の幅（Ｗ）が広（なれば、
変調電極４２に印加する電圧を高くしないと、電子放出
部３６近傍の電界分布が変化しにくくなるので、素子電
極３５の幅（Ｗ）は実用的に問題ならない範囲で十分小
さくする方が望ましい。

次に、変調電極４２によって引き出された電子は、補助
電極３７の電子通過孔３８を通過し、加速されて蛍光体
９に衝突する。

蛍光体９は、情報信号に応じて一ラインの表示を行う。

次にこの隣りの素子配線電極３４−ａ、　３４−ｂに１
４Ｖの電圧パルスを印加し上述した一ラインの表示を行
う。これを順次行うことにより一画面の画像を形成した
。つまり、素子配線電極群を走査電極として、走査電極
と変調電極でＸＹマトリックスを形成し画像を表示した
。

本実施例の表面伝導形電子放出素子は、１００ピコ秒以
下の電圧パルスに応答して駆動できるので、１画面を３
０分の１秒で画像を表示すると１万本以上の走査線数が
形成可能である。

本実施例の補助電極のある場合とない場合で、変調電極
に印加する電圧がどうなるかという実験をしたところ表
２の結果を得た。

表　　２ （Ｖ、＝　ｅ　ＫＶとする） 表２に示すように、本実施例の補助電極は変調電極に印
加する電圧（絶対値）を減少させるのに効果があった。

また、本実施例において変調電極に印加する電圧を一２
０Ｖから３０Ｖまで連続的に変えるとそれに伴って蛍光
体面に当たる電子ビームの量が変化した。よって、変調
電極に印加する電圧を変えることにより階調表示が可能
であった。

さらに、補助電極がないときは、変調電極の電圧が変化
するとそれに伴って蛍光体上の輝点１２の位置と輝点形
状が変化したが、本実施例では殆ど変化がなかった。

当然ではあるが、補助電極を除いた場合においても、蛍
光体面の電圧を下げるか、又は蛍光体面の位置を変調電
極から離せば変調電極の印加電圧を下げることができる
。しかし、前者では電子ビームの加速電圧が小さい為蛍
光体の発光輝度が著しく低下するか又は発光しなくなる
。後者では、装置が厚（なるだけでなく電子ビームの拡
がりが大きくなったり、変調電極の電圧によって輝占、
１２の位置や輝点形状が変わる等の問題を生じる。

：：１上説明した様に、本実施例でも前述実施例同様、
電子放出素子ど変調電極が一体に形成されているので、
アライメントが容易で、補助電極の電・Ｆを適当に設定
すると５変調電極の印加電圧を下げることができ、さら
に薄形で高輝度の画像表示装置を提供するものである。

また製造技術として、薄膜製造技術を用いて作製してい
る為、大画面で高精細なデイスプレィを安価に得ること
ができ、さらに、電子放出部と変調電極の間隔を極めて
精度良く作製することができるので輝度ムラのない極め
て−様な画像表示装置を得ることができた５ また、表面伝導形電子放出素子においては、数ボルトの
初速度を持った電子が真空中に放出されるが、このよう
な素子において本発明のパネル構造は極めて有効であっ
た。

支ｍ 第１３図は、第５図の実施例であるところの電子源と変
調電極の構成図である。

本実施例は、実施例４の電子放出素子の形状を換えたも
のである。本実施例・Ｄ電子放出素子は、素子電極３５
の幅が電子放出部３６の長さ（ｆ）を形成するものであ
る。

本実施例の画像表示装置については、実施例４と同様の
方法にて作製することができるので説明を省略する。

本実施例は、電子放出部の長さ（Ｒ）を１０１ｚｍ、変
調電極４２と素子電極３５の距離（Ｓ＞を５μｍに形成
し７た。その他の構成材の寸法は、実施例４とほぼ同等
の値とした。

本実施例は、実施例４と比較して、電子放出量は少くな
るが、電子ビームの収束９発敗の制御が可能で、非常に
高精細な画像表示ができる。また、電子放出部３６と変
調電極４２の距離を短（できるので、さらに低電圧にて
電子ビームを０Ｎ１０ＦＦ制（卸できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、変調電極と表面伝導形電子放出素
子を基板に一体あるい番士同−面上に形成することで、
電子源と変調電極の位置合わせが容易となり、さらに補
助電極を電子源と蛍光体の間に配置し、適当な電圧を印
加することで次のような効果がある。

（＋、　）　、　蛍光体面の電圧を高（することができ
るので高輝度な画像表示ができる。

（２）、薄膜製造技術を用いて変調電極と電子源を一体
に製造しているので高精細で表示ムラのない画像表示が
できる。

（３）、補助電極を設けることで変調電極の印加電圧を
下げることができる。

（４）、補助電極を設けることで変″Ａ電極の印加電圧
を変えても輝点形状の変化がない画像表示ができる。

（５）、低価格の画像表示装置が作製できる。

（６）、変調電極と表面伝導形電子放出素子を同−材料
、同一プロセスで絶縁基板上に形成でき、画像表示装置
の作製が容易かつ工程の短縮化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、従来の画像表示装置の構成図である。 第２図は、表面伝導形電子放出素子を従来の画像表示装
置に応用した場合の構成図である。 第３図は、実施例１の画像表示装置の構成図である。 第４図は、実施例１の電子源と変調電極の構成図である
。 第５図は、実施例１の電子源と変調電極の製造方法をＡ
　−Ａ、　’断面にて示したものである。 第６図は、実施例２の電子源と変調電極の構成図である
。 第７図は、第６図のＢ−Ｂ′の断面図である。 第８図は、実施例３の電子源と変調電極の構成図である
。 第９図は、実施例３の電子源と変調電極の製造方法をＣ
−Ｃ’断面にて示したものである。 第１０図は、実施例４の”慰ｒ１゛（りど変調電極の構
成図である。 第１１図は、第１Ｏ図のＤ−Ｄ’断面を示し、へもので
ある。 第１２図は、実施例４の電子源と変調電極のツソ造方法
をＤ−Ｄ’断固にて示し亡・・ものである。 第１３図は、実施例５の電子源と変調電極の構成図であ
る。 １．２０．３１・・・絶縁層基板　２・・・支持体（ガ
ラス基板） ３・・・配線電極　　　　　４．２３．３６・・・電子
放出部５．３８・・・電子通過孔　　　６．３２．３９
．４２・・・変調電極７・・・ガラス基板　　　　８・
・・透明電極９・・・画像形成部材　　　】０・・・フ
ェースプレート（蛍光体）　　　　　１１・・・メタル
バック１２・・・蛍光体の輝点 ２２、３５・・・素子電極 ３７・・・補助電極 ４０・・・コンタクトホール ４３・・・変調配線電極 ２１、３４．３４−ａ、　３４−ｂ　−−−素子配線電
極３３・・・絶縁体膜 ４１・・パラジウム微粒子

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）電子流を情報信号に応じて変調する変調電極と、
   複数の表面伝導形電子放出素子を並べた電子源と、電子
   が衝突して画像を形成する画像形成部材が順次配置され
   、かつ、前記変調電極と前記電子源が絶縁体を介して一
   体形成され、前記電子源と前記画像形成部材の間に多数
   の電子通過孔を有する補助電極を配置したことを特徴と
   する画像表示装置。
2. （２）前記電子源が、素子配線電極間に表面伝導形電子
   放出素子を並べた線電子源群から成り、前記変調電極が
   該線電子源と直角方向に配置された変調電極群から形成
   され、かつ、各線電子源と各線変調電極に電圧印加手段
   を備えたことを特徴とする請求項１記載の画像表示装置
   。
3. （３）素子配線電極間に複数の表面伝導形電子放出素子
   を並べた線電子源と、電子流を情報信号に応じて変調す
   る変調電極と、電子が衝突して画像を形成する画像形成
   部材とを有する画像表示装置において、前記変調電極と
   前記線電子源が同一絶縁基板上に設けられ、かつ、前記
   線電子源と前記画像形成部材の間に多数の電子通過孔を
   有する補助電極を配置したことを特徴とする画像表示装
   置。
4. （４）前記変調電極を、変調配線電極間に表面伝導形電
   子放出素子を挟んで複数並べた線変調電極を複数並列に
   設けた線変調電極群と、前記線電子源を複数並列に設け
   た線電子源群とを互いに直角方向に配置し、かつ、各線
   変調電極と各線電子源に電圧印加手段を備えたことを特
   徴とする請求項３記載の画像表示装置。
5. （５）前記素子配線電極と前記変調配線電極が絶縁体を
   介して一体に形成されていることを特徴とする請求項４
   記載の画像表示装置。
6. （６）前記表面伝導形電子放出素子の素子電極と前記変
   調電極が同一材料からなることを特徴とする請求項３〜
   ５いずれかに記載の画像表示装置。
7. （７）前記変調電極、補助電極、画像形成部材への印加
   電圧がそれぞれＶ＿ｇ、Ｖ＿１、Ｖ＿ａ、前記変調電極
   と前記補助電極間の距離がｌ＿１、前記変調電極と前記
   画像形成部材の距離がｌ＿２のとき ｜Ｖ＿ａ−Ｖ＿ｇ／ｌ＿２｜＞｜Ｖ＿１−Ｖ＿ｇ／ｌ＿
   １｜を満足することを特徴とする請求項１〜６いずれか
   に記載の画像表示装置。