JPH08241049A - 導電性フリット及びこれを用いた画像表示装置 - Google Patents

導電性フリット及びこれを用いた画像表示装置

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JPH08241049A
JPH08241049A JP8000186A JP18696A JPH08241049A JP H08241049 A JPH08241049 A JP H08241049A JP 8000186 A JP8000186 A JP 8000186A JP 18696 A JP18696 A JP 18696A JP H08241049 A JPH08241049 A JP H08241049A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 青板ガラスとの固定強度、電気的接続が十分
な導電性フリット及び該フリットを用い長時間の画像表
示にも電子軌道のずれを生じない、蛍光体の発光位置や
発光形状の変化を生じない、固定強度の十分な画像表示
装置の提供。 【解決手段】 フリットガラス及び表面に金属が形成さ
れたガラス微細粒子フィラーより成る目的の導電性フリ
ット、該フリットにビークルを加えペースト状とした導
電性フリットペースト、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に対向して配置された電子源
を有する電子源基板、導電性スペーサを少なくとも有す
る画像表示装置の該導電性スペーサの電子加速電極及び
電子源に対する固定並びに電気的接続に前記導電性フリ
ットを用いて成る目的の画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【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,“Fieldemissio
n”,Advance in Electron Ph
ysics,8,89(1956)或いはC.A.Sp
indt,“PhysicalProperties
of thin−film field emissi
on cathodes with molybden
um”,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.M
ead,“The tunnel−emission
amplifier”,J.Appl.Phy.,3
2,646(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,Radio Eng.Ele
ctron Phys.,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.Ditt
mer:“Thin solidFilms”,9,3
17(1972)]、In23 /SnO2 薄膜による
もの[M.Hartwell and C.G.Fon
stad:”IEEETrans.ED Con
f.”,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(1
983)]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USP50668
83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SC
E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、導電性フリットにおいて、該
フリットが低融点ガラス及び表面に金属が形成されたガ
ラス微細粒子フィラーより成ることを特徴とする導電性
フリット、並びに該フリットが、低融点ガラス、表面に
金属が形成されたガラス微粒子フィラー及び低膨張セラ
ミックスフィラーよりなることを特徴とする導電性フリ
ット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電気的接続に、前
記本発明の導電性フリットを用いた画像表示装置、並び
に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、前記本発明の導電性フリット
を用いた画像表示装置を開示するものである。
【0023】上述した技術的課題を解決し、上述した目
的を達成する本発明は、下述する構成のものである。
【0024】即ち、本発明の導電性フリットの第1の態
様は、導電性フリットにおいて、該フリットが、低融点
ガラス及び表面に金属が形成されたガラス微細粒子フィ
ラーより成ることを特徴とするものである。
【0025】本発明の導電性フリットの第2の態様は、
導電性フリットにおいて、該フリットが、低融点ガラ
ス、表面に金属が形成されたガラス微粒子フィラー及び
低膨張セラミックスフィラーよりなることを特徴とする
ものである。
【0026】本発明は、画像表示装置を包含する。本発
明の画像表示装置は、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、本発明の導電性フリットを用いたことを特徴とする
ものである。
【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,C
r,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
104 Ωcm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SiO2 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,T
i,Al,Cu,Pd等の金属或いは合金及びPd,A
g,Au,RuO2 ,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、In23
SnO2 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1
0〜500オングストロームである。そのシート抵抗値
は103 〜107 オーム/□である。
【0052】また導電性薄膜4を構成する材料は、P
d,Pt,Ru,Ag,Au,Ti,In,Cu,C
r,Fe,Zn,Sn,Ta,W,Pb等の金属、Pd
O,SnO2 ,In2 3 ,PbO,Sb2 3 等の酸
化物、HfB2 ,ZrB2 ,LaB6 ,CeB6 ,YB
4 ,GdB4 等の硼化物、TiC,ZrC,HfC,T
aC,SiC,WC等の炭化物、TiN,ZrN,Hf
N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、1
-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I
fと放出電流Ieを測定しながら、例えば、放出電流I
e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I
e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V
f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V
th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、DX
2、〜DXmからなり、Y方向配線73は、DY1、D
Y2、〜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7
2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SnO2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、1
05はラインメモリ、106は同期信号分離回路、10
7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1
03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Tsy
nc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10
4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1
04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1
07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1
01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、SEC
AM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、Dx
3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。12
0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400〜45
0℃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(SiO2 )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(SiO2 )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1
0〜60%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48μ
m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N
i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、B2 3
TiO2 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
2 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、B2 3 、Ti
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30
6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、403
b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40
1、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4
06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、40
3bは幅150〜200μmの非結晶化フリット、51
0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、5
09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LS308
1)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 72 X方向配線 73 Y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)
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01J 31/12 H01J 31/12 C

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性フリットにおいて、該フリット
    が、低融点ガラス及び表面に金属が形成されたガラス微
    細粒子フィラーより成ることを特徴とする導電性フリッ
    ト。
  2. 【請求項2】 導電性フリットにおいて、該フリット
    が、低融点ガラス、表面に金属が形成されたガラス微粒
    子フィラー及び低膨張セラミックスフィラーよりなるこ
    とを特徴とする導電性フリット。
  3. 【請求項3】 前記表面に金属が形成されたガラス微粒
    子フィラーを、重量百分率で3〜95%含有する請求項
    1又は2記載の導電性フリット。
  4. 【請求項4】 前記含有量が、10〜60%の範囲にあ
    る請求項3記載の導電性フリット。
  5. 【請求項5】 前記含有量が、10〜25%の範囲にあ
    る請求項4記載の導電性フリット。
  6. 【請求項6】 前記ガラス微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又は2記載
    の導電性フリット。
  7. 【請求項7】 前記ガラス微粒子フィラーの形状が、球
    である請求項1又は2記載の導電性フリット。
  8. 【請求項8】 前記金属が、表面メッキ法により形成さ
    れた請求項1又は2記載の導電性フリット。
  9. 【請求項9】 前記導電性フリットにビークルを加え、
    ペースト状にした請求項1乃至8のいずれかに記載の導
    電性フリット。
  10. 【請求項10】 前記導電性フリットを更に焼成した請
    求項1又は2記載の導電性フリット。
  11. 【請求項11】 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、請求項1又は
    2記載の導電性フリットを用いた画像表示装置。
  12. 【請求項12】 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、請
    求項1又は2記載の導電性フリットを用いた画像表示装
    置。
  13. 【請求項13】 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11又は12記載の画像表示
    装置。
  14. 【請求項14】 前記電子源が、表面伝導型の電子放出
    素子である請求項11乃至13のいずれかに記載の画像
    表示装置。
  15. 【請求項15】 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又は2記載の
    導電性フリット。
  16. 【請求項16】 前記層厚が、0.02〜0.1μmの
    範囲にある請求項15記載の導電性フリット。
  17. 【請求項17】 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又は2記載の導電性フリット。
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