JPH04132136A

JPH04132136A - 電子線表示装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH04132136A
Application number: JP2251696A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Ichiro Nomura; 一郎野村; Haruto Ono; 治人小野; Toshihiko Takeda; 俊彦武田; Hisami Iwai; 岩井　久美
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1992-05-06
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JP2976133B2

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］本発明は、表面伝導形電子放出素子を用いた電子線表示
装置及びその製造方法に関する。

［従来の技術］従来、一対の電極間に電子放出材を配置した表面伝導形
電子放出素子を用いた平板型の電子線表示装置は、電子
放出部となる電極間隔を有する基板のほぼ全面に電子放
出材を配置し、電極間隔部を電子放出部として形成した
電子線源を用いていた。

また、電子放出部となる電極間隔部領域のみに電子放出
材を配置した電子線源を用いる場合には、予めレジスト
でのリフトオフ法等により、度基板全面に配置した電子
放出材をパターニングする方法を採っていた。第５．６
，７，８．９図は、かかる表面伝導形電子放出素子を用
いた従来の表示装置の主要構造部材と、組立図を示した
ものである。第５図は、電子源基板と蛍光板との間を支
持するスペーサー２０で、等間隔に貫通口を有している
。第６図は、電子放出素子基板２１であり、電子放出部
２２は図中Ｘ方向に並列に電極配線２３によって接続・
配置しである。この電子放出部２２は、電極間隔部とそ
の間隔部に配置された電子放出材とから構成されている
。その製造方法の例としては、例えば、電極ギャップ長
さ（β）２μｍ９幅（ｗ）３００μｍを形成し、電子放
出素子基板面上に有機金属パラジウム溶液（奥野製薬社
製キャタペーストｃｃｐ）をスピンナー塗布し、加熱焼
成することによって得ることができる。ここで電極ギャ
ップ長さ（Ｉ２）は０．０１μｍ〜１００μｍ、電子放
出材の抵抗値はＩ　Ｘ　１０’Ω／口〜Ｉ　Ｘ　１０”
Ω／口の範囲内であれば良い。このように電子放出基板
全面に電子放出材を配！する場合、電子放出部以外の電
極間隔は極力大きくして、電子放出に関与しない電極配
線間のリーク電流を低減する必要が生じる。

第７図は、金属箔をホトリソエツチング法によって形成
した、等間隔に開口を有する短冊状の変調電極２４であ
る。

今これらの部材を第８図の様に組み合わせる。

尚、２５はガラス面上にＩＴＯ透明電極と蛍光体が積層
された蛍光板、２６は下部スペーサーであり、Ｘ方向に
長手方向を有する角棒状で等間隔に配置しである。この
ようにして構成された装置内部は、約２Ｘ１０−’Ｔｏ
ｒｒの真空状態にしである。ここで、Ｘ方向に並列配置
された電子放出部２２へＹ方向に順次電圧を印加してラ
イン状に電子を放出させ、Ｙ方向に配置された変調電極
２４で順次変調信号を送ることによって蛍光板２５に照
射する放出電子を制御して任意の画像を蛍光表示するこ
とができる。尚、蛍光板と電子放出素子間には、電子の
加速電圧が印加されている。

第９図は、微粒子膜をパターニングして、電子放出部の
みに電子放出材を配置した電子放出素子基板２７を示す
。電子放出部２２は、図中Ｘ方向に並列に配置した直線
形状の電極配線２３及びその電極ギャップ部２８の領域
上にパターニングして配置された電子放出材２９の電極
ギャップ部に位置する領域となる。

かかる電子放出素子基板も前記従来例と同様に各部材と
第８図の様に組み合わせ、真空状態下で電圧を印加して
駆動することによって任意の画像を蛍光表示することが
できる。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記従来例では、電子放出素子を形成し
た後スペーサー、変調電極等の構成部材を組み立てるた
めに、００組み立て時に電子放出部と構造部材の開口部を正確
にアライメントする必要があり、組み立て能率が悪い。

■、高精細表示や大面積表示においては、組み立て位置
精度を向上させる必要があり、各部材の加工寸法精度が
厳しく製作が困難となる。

という欠点を有しており、更に、電子放出素子基板全面
に電子放出材である微粒子を配置した表示装置では、 ■、電子放出素子基板全面に微粒子が配置されるために
、電子放出部以外の電極間でも、配置された微粒子によ
ってリーク電流が流れ、電子放出の電力効率が低下する
。という欠点を有していた。

すなわち、本発明の目的とするところは、上記のような
問題点を解消し得る電子線表示装置及びその製造方法を
提供することにある。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明の特徴と
する構成は、第１に、対になる電極のギャップ部に電子放出部を有す
る電子放出素子を設けた基板上方に、電子線通過用開口
を有した支持部材を介して画像表示部材を対向配置した
電子線表示装置の形成に際し、前記支持部材をマスクとして、電子放出部を形成する電
子放出材を放射し前記電極及びギャップ部に配置する電
子線表示装置の製造方法、第２に、前記電子放出材を配
置した後、さらに支持部材をマスクとして、カーボン薄
膜又は低仕事関数材を放射し、前記電子放出材上に積層
配置する電子線表示装置の製造方法、第３に、対になる電極のギャップ部に電子放出部を有す
る電子放出素子を設けた基板上方に、電子線通過用開口
を有した支持部材を介して画像表示部材を対向配置した
電子線表示装置において、前記支持部材の開口側壁部に
、電子放出材又はカーボン薄膜を設けた電子線表示装置
、第４に、前記支持部材の開口側壁部の表面抵抗が、１
０１０Ω／口以上である前記第３に記載の電子線表示装
置、としている点にある。

すなわち、本発明の技術思想は、電子放出部上部の構造
体上方より、その構造体の開口部を通して電極ギャップ
を有する電子放出基板上に電子放出材を配置するという
セルファライン法を用いることによって、組み立て工程
をより簡易化し、位置精度をも向上させたものである。

さらに、電子放出部上部に位置するスペーサー等の構造
体の開口と同形状に電子放出素子基板上へ電子放出材を
配置することによって、開口部直下以外の電子放出基板
上での不用な電極間電流や放出電流が生じない構造とす
ることができるものである。

また、表面伝導形電子放出素子の電子放出安定化に効果
を有する電子放出材上に設けるカーボン薄膜も、スペー
サー等の構造体上方より開口部を通して吹き付は等によ
り配置することによって、電子放出素子形成の最終工程
で必要とされる部分にパターン形成できる。さらには、
電子放出材あるいは上記カーボン薄膜の配属時に、スペ
ーサー側壁をもこれらの材料で被覆形成して高抵抗な状
態とすることにより、スペーサ一部でのチャージアップ
防止を図ることができる。

以下１本発明の構成要素及び作用について詳述する。

第１図は、表示装置の電子放出素子基板とその上に位置
するスペーサーを示す斜視図である。本図において、ｌ
は電子放出素子基板、２は素子基板１面上に形成された
電極で、電極ギャップ３を形成している。４は電子放出
部であり、スペーサー６の開口部７と同形状に電子放出
材５が配置されている。かかる電子放出材５は、スペー
サー６をマスクとして、スペーサー６の上部よりセルフ
ァラインで配置される。従って、スペーサー６の開口部
７と同形状で電極２及び電極ギャップ３上に電子放出材
５を配置することができる。このようなスペーサー６と
いう構造体をマスクとして用い、電子放出材をセルファ
ライン配置する方法として、図中上部矢印側より、真空
蒸着によって超微粒子材を堆積配置させる方法や有機金
属溶液な噴霧、塗布、焼成して微粒子を得る方法等があ
る。ここで前記電極ギャップ３の長さ（β）は、０．０
１μｍｍ−１Ｏ０ｕ、電子放出材の抵抗値はＩ　Ｘ　１
０”Ω／口〜１×１０°Ω／口であれば良い。

このようにして得られた電子放出素子基板上方にスペー
サーを介して蛍光板を設け、内部を約２Ｘ１０−’Ｔｏ
ｒｒの真空状態に保持し、素子電極間及び蛍光板へプラ
ス電圧を印加すると、各電子放出素子の電子放出部より
放出された電子が、蛍光板の蛍光体を発光させて画像を
表示する。

この際、電極ギャップ３を流れる電流は、電子放出材５
が配置された電子放出部４のみであり、電子放出材が配
置されなかった電極間では電流が流れない。従って、本
発明では、電極ギャップ３を、電子放出部となる位置に
よらず一定の間隔を設けて配列した電極により形成して
おくことで、図中Ｙ方向に関して素子基板１とスペーサ
ー６のアライメント精度に関係なく、スペーサーの開ロ
アの鉛直下に電子放出部が形成されることになる。よっ
て、電子放出部４は、スペーサーの開口部領域７直下の
みに形成されることになり、放出された電子は全てスペ
ーサーの開口を通過して蛍光板に到達する。そのため、
電極ギャップ部での不用なリーク電流が無くなり、また
、放出電子がスペーサー６の下部に衝突して表示装置の
内部構造体をチャージアップさせ、画像表示特性を著し
く悪化させるような問題も発生しにく（なる。

更には、第２図に示すように、電子放出部１８を形成す
るくし型電極１６を千鳥状に対向配置した場合、この電
極ギャップ１７内であれば任意の位置にスペーサーの開
口を配置しても、該開口上方から放された電子放出材１
９を開ロバターン形状に電極上及び電極ギャップ部に設
けることができる。この場合電極ギャップ部に電子放出
部１８が形成される。従って、素子基板とスペーサーと
のアライメントは、Ｙ方向のみならずＸ方向に関しても
精度を緩く設定することができる。上記の方法によって
も同様に電極ギャップ部での不用な電流が流れな（なり
、放出電流による構造体のチャージアップという問題も
発生しにくくなる。

以上説明した様に、本発明は、電極ギャップ間に電子放
出材を配置し、この電極ギャップ部が電子放出部となる
表面伝導形電子放出素子に特有の効果であることは言う
までもない。また、本発明では、電子放出材以外に、表
面伝導形電子放出素子の電子放出安定化に効果を有する
厚み数１０人のカーボン薄膜についても前記方法と同様
に形成できる。すなわち、前記電子放出材の配置後に、
真空堆積法によって上部構造体すなわちスペーサー６の
上方からカーボン薄膜を堆積することができる。かかる
工程は、カーボン薄膜の基板や電子放出材への密着性が
小さいこと、更にカーボン薄膜の表面自体が電子放出の
安定性に寄与していると考えられることから、電子放出
素子製作工程中の最終工程とすることが望ましい。本発
明によればこれが実現できる。また、カーボン薄膜は小
さいとは言え導電性を有しており、素子基板全面に堆積
された場合、電子放出材と同様リーク電流の原因となる
。しかし、本発明によれば電子放出材と同形状すなわち
電子放出部にカーボン薄膜をパターニング配置できるた
め、リーク電流の発生を防止することができる。

更に、電子放出材、カーボン薄膜共に素子基板上に配置
された場合、電子放出材ではＩ　Ｘ　１０”Ω／口〜Ｉ
　Ｘ　１０”Ω／口、カーボン薄膜では、ｌ　Ｘ　１０
’Ω／口程度以上の抵抗値である。この配置方法の条件
により、スペーサー６の開口部７の側壁に更に高抵抗に
膜を形成することが可能である。抵抗値としては１×１
Ｏ１０Ω／口程度以上が好ましい。電子放出に際しスペ
ーサー６の側壁に電子が放射されても、側壁が導電性を
有するため、側壁のチャージアップが原因となる高圧の
弓き出し電圧による沿面放電や磁場の変化による放出電
子ビームの変形、不均一性等は発生しない。

上記カーボン薄膜の他に、低仕事関数材例えばＣｓ　ｍ
　Ｏ、Ｂ　ａ　Ｏ、Ｗ　／　Ｃｓ　、　Ｗ　／　Ｂ　ａ
等の材料を電子放出材表面に堆積することにより、電子
放出量を向上させることもできる。堆積形成方法として
は、上記カーボン薄膜と同様の方法が適用できる。一般
に、これらの低仕事関数材料は変質し易く、その仕事関
数を低い状態に保つことが難しい、しかし、本発明を用
いれば、変調電極、スペーサーをも含めた電子放出素子
作製の最終工程に、低仕事関数材を形成できるため、材
料の変質を少な（でき低仕事関数の効果を効率良（利用
することができる。尚、上記カーボン薄膜と同様、不要
なリーク電流を生ずることもない。

［実施例］以下、実施例により、本発明を具体的に詳述する。

夾」Ｕ糺１第３図及び第４図は、本発明の第１の実施例を示す斜視
構成図と製造工程図である。第３図において、ｌはガラ
ス基板から成る電子放出素子基板、２は素子基板１面上
に形成された電極で、Ｃｒを下引き層としたＮｉから成
る。３は電極ギャップであり、４は電子放出部、５はＰ
ｄ微粒子から成る電子放出材、６は感光性ガラスから成
るスペーサー　７はスペーサー６に形成された開口部、
９は感光性ガラスから成る下部スペーサー　１０はこの
下部スペーサー９上に配置された金属薄板から成る変調
電極、１２は蛍光板であり、ＩＴＯ薄膜から成る透明電
極１３を有し、さらに蛍光体１４が配置形成されている
。

今、第３図に示す構造内部を約２ＸＩＣＭ’Ｔｏｒｒの
真空状態として、各電極ギャップ３に１４Ｖの電圧を順
次印加すると、電子放出部４より電子が放出される。こ
こで、透明電極１３へ数ｋＶの電圧を印加すると、放出
電子が蛍光体１４に達して発光する。１５はこの時の輝
点な示す。

更に、各変調電極１０にＯ〜５０Ｖの電圧を順次印加す
ることによって、任意の画像を輝点１５によって得るこ
とができる。

次に、本実施例の表示装置の製造方法を第４図に基づい
て説明する。

（ａ）、先ず、清浄した素子基板１上にホトリソグラフ
ィ法で形成したホトレジストパターンのりフトオフによ
り、真空堆積法で成膜した下引き層Ｃｒ厚み５０人を有
するＮｉ電極、厚み９５０人を形成し電極２を得る。こ
の時、電極ギャップ３は２μｍで直線状に形成した。

（ｂ）１次に、下部スペーサー９．変調電極１０、スペ
ーサー６を順次素子基板１上に積層配置し、素子基板外
周を不図示の無機系接着剤で固定する。

（Ｃ）９次に、組み上がった素子基板の上方矢印側から
、有機金属Ｐｄ溶液（奥野製薬社製キャタペーストｃｃ
ｐ）をスプレーによって噴霧した後、３００℃で１２分
間焼成し、Ｐｄ微粒子から成る電子放出材５を変調電極
１０の開口部７と同様な形状、領域に配置する。この時
、電極ギャップ３に配置されたＰｄ微粒子部分が電子放
出部４となる。

（ｄ）、最後に、蛍光体１４を堆積、パターニングした
透明電極１３を有する蛍光板１２をスペーサー６上に配
置し、素子基板外周を不図示の無機系接着剤で固定し、
内部空間を真空排気して封止する。

以上の工程によって、本実施例の表示装置を製造するこ
とができる。尚、上記製造方法中、電子放出材５の配置
方法として、微粒子材の蒸着やガスデポジションの初期
膜を用いることも可能である。

本実施例において、組立て時に、電極ギャップ３の直線
状方向に対して開口部７の位置ずれが発生しても、構造
上９表示特性上回ら問題を生じなかった。更に、上記ス
ペーサー６の開口部７の側壁の電気抵抗を計測したとこ
ろ約ｌＸｌ０”Ω程度となり、電子放出時のチャージア
ップが原因と考えられる画像のちらつきや不均一性は発
生しなかった。

また、上記製造方法中、第４図（ｃ）の後に真空堆積法
によって数１０人のカーボン薄膜をスペーサー６の開口
部７へ図面矢印方向から堆積したところ、電子放出素子
駆動のリーク電流を発生せずに、電子放出の安定化が観
られた。

また、カーボン薄膜の代わりにＷ　／　Ｂ　ａを同様に
堆積したところ、電子放出素子駆動のリーク電流を発生
せずに電子放出量の増加が見られた。

夫五■ユ本実施例においては、第２図に示すようなくし型電極を
千鳥状に配置して成る電極ギャップ１７を素子基板１上
に形成したものである。かかる構成において、（し型電
極１６はＣ’ｒ／Ｎｉ、厚み５０人７９５０人を真空堆
積法とホトレジストのリフトオフによって形成した。電
極ギャップ１７の長さ（ρ）は２μｍとし、ギャップの
領域は配置されるＰｄ微粒子から成る電子放出材５の領
域よりも広く設定しである。以上の構成で、実施例１と
同様な方法によって表示装置を製造することができる。

本実施例において、組立て時に第２図の電極ギャップ１
７の領域内であれば、第３図に示すような開口部７の位
置ずれが発生しても、構造上１表示特性上問題を生じな
かった。

以上実施例において、素子上方の構造体の部材は、前記
部材以外に真空堆積法とホトリソエツチング法によって
形成される薄膜であっても良く、同様な表示装置を得る
ことができた。

［発明の効果］以上説明したように、電子放出部上方のスペーサー等の
構造体開口上方から電子放出材を配置し、該開ロバター
ンと同形状に電子放出素子基板上に電子放出材を形成す
ることで、 ■、構造体の開口と素子基板上の電子放出部の位置を正
確にかつ容易に配置することができるため、装置の組み
立て能率が向上する。さらに、各部材の加工寸法精度や
組み立て位置精度を向上させなくとも、高精細表示や大
面積表示が可能となる。

００以上の方法により電極ギャップ部上の必要な部分の
みに電子放出材を配置し、電子放出部とすることができ
、電子放出部以外での電極間の不用なリーク電流が無（
なる。また、放出電子による内部構造体の不良なチャー
ジアップが発しに（（なり、良好な画像表示が可能とな
る。

さらに、電子放出部上方のスペーサー等の構造体開口上
方からカーボン薄膜を前記電子放出材上に形成すること
で、 ■、電子放出材上にカーボン薄膜を同形状で形成するこ
とができ、電子放出部以外での電極間のカーボン薄膜に
よる不用なリーク電流が発生せずに、カーボン薄膜効果
により電子放出を安定化することができる。

また、少なくとも電子放出材又はカーボン薄膜の配置と
同様にスペーサー開口側壁にも少なくとも電子放出材又
はカーボン薄膜の高抵抗状態で配置することで、 ■、電子放出時のスペーサー側壁のチャージアップが無
（なり、電子ビームの変形や不均一性が発生しにく（な
る。

また、低仕事関数材料を電子放出素子基板作製の最終工
程で電子放出材上に同形状で形成することができるため
、 ■０作製工程による変質の小さい低仕事関数材料を電子
放出材上に形成でき、電子放出量を向上させることがで
きる。この時、電子放出部以外での低仕事関数材による
不用なリーク電流は発生しない。

といったような効果がある。

【図面の簡単な説明】第１図は、本発明の実施態様を示す斜視構成図である。第２図は、本発明の実施態様及び実施例２を示す電極の
平面図である。第３図は、本発明の実施例１を示す斜視構成図である。第４図は、本発明の実施例１の製造方法を示す工程断面
図である。第５．６，７，８．９図は、従来例を示す平面図及び断
面図である。１．２１．２７・・・素子基板２．２３・・・電極３．１７．２８・・・電極ギャップ４．１８．２２・・・電子放出部５．１９．２９・・・電子放出材６．２０・・・スペーサー７・・・開口９．２６・・・下部スペーサー１０．２４・・・変調電極１２．２５・・・蛍光板１３・・・透明電極１４・・・蛍光体１５・・・輝点１６・・・くし型電極第１図第２図Ｙ方向第５図第６図第８図Ｘ

Claims

【特許請求の範囲】

（１）対になる電極のギャップ部に電子放出部を有する
電子放出素子を設けた基板上方に、電子線通過用開口を
有した支持部材を介して画像表示部材を対向配置した電
子線表示装置の形成に際し、前記支持部材をマスクとし
て、電子放出部を形成する電子放出材を放射し、前記電
極及びギャップ部に配置することを特徴とする電子線表
示装置の製造方法。
（２）請求項１記載の電子放出材を配置した後、さらに
支持部材をマスクとして、カーボン薄膜又は低仕事関数
材を放射し、前記電子放出材上に積層配置することを特
徴とする電子線表示装置の製造方法。
（３）対になる電極のギャップ部に電子放出部を有する
電子放出素子を設けた基板上方に、電子線通過用開口を
有した支持部材を介して画像表示部材を対向配置した電
子線表示装置において、該支持部材の開口側壁部に、少
なくとも電子放出材又はカーボン薄膜を設けたことを特
徴とする電子線表示装置。
（４）前記支持部材の開口側壁部の表面抵抗が、１０＾
１＾０Ω／口以上であることを特徴とする請求項３記載
の電子線表示装置。