JPH09274845A

JPH09274845A - 電子放出素子と電子放出素子用収束電極およびその製造方法

Info

Publication number: JPH09274845A
Application number: JP10475996A
Authority: JP
Inventors: Morio Hosoya; 守男細谷
Original assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Current assignee: Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority date: 1996-04-03
Filing date: 1996-04-03
Publication date: 1997-10-21

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子の対向基板側での電子収束
性を高めることを目的とする。【解決手段】電子放出素子の対向基板側に、エミッタ
電極に対応した微細開口を形成した金属板を平行に設
け、これに負電圧を与えて収束電極とすることにより、
カソード側のエミッタチップから放出された電子ビーム
を効率よく収束することができる。収束電極は、エミッ
タ側基板にとりつけることによっても電子収束効果を高
めることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子と電
子放出素子用収束電極およびその製造方法に関する。特
に、針状のエミッションチップ型の電子放出素子に収束
電極を設け電子の収束性を高める技術に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】フラットパネルディスプレイの一種とし
て、ＦＥＤ（Field Emission Display）が精力的に研究
されている。このＦＥＤは、カソード基板とアノード基
板とを対向させ、カソード基板上に針状の電子放出素子
を多数配置し、この電子放出素子からアノード基板に向
けて電子を放出させ、アノード基板上の蛍光体層を発光
させるものである。カソード基板上に形成される電子放
出素子は、個々の画素に対応することになる。これまで
利用されている電子放出素子は、電子放出に適した針状
の突起構造を有するものが一般的であり、たとえば、先
端部が尖った円錐状の金属からなる電子放出素子が広く
利用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、電子
放出素子は、フラットパネルディスプレイへの利用が期
待されている素子であり、この場合、カソード側基板上
に多数の素子を行列状に配置し、各素子からの電子放出
をそれぞれ独立に制御して、対応するアノード側蛍光基
板を発光させる必要がある。しかし、エミッタ電極から
放出された電子が飛翔中に拡散して目的とする対向基板
へ飛翔しないという問題があった。

【０００４】図４は、従来の一般的なＦＥＤパネルの構
造を示すものである。このようなＦＥＤにおける電子放
出素子は、通常、カソード側のシリコン基板６上に先端
の尖った円錐状のエミッタ電極３が形成されており、当
該エミッタ電極を囲むように形成された絶縁層４の上に
電子引出し用のゲート電極５が形成されている。この状
態で、カソード電極２とアノード電極７間にあらかじめ
高い電圧を印加すると電子が放出される。さらに、カソ
ード電極とゲート電極間の印加電圧を変化させると電子
放出効率が変化する。

【０００５】図３は、従来例の電子放出素子２０から対
向基板１０に向けて電子放出が行われている状態を示す
断面図である。従来の一般的な電子放出素子２０におい
て、ゲート電極２５とエミッタ電極２４間に電圧可変電
源２８により電位が印加されると、エミッタ電極２４か
ら引き出された電子は、この状態でカソード電極２１、
アノード電極２２間に電源２７により電位が印加される
と電子ビーム１４となって一定の角度（通常、２０度な
いし３０度の角度）をもってアノード電極方向へと広が
る傾向となって飛翔する。この結果、対向基板の目的と
する蛍光体ばかりでなく、その周辺の蛍光体２３にも電
子線が照射され、いわゆる「クロストーク」が発生する
ことが問題となっている。

【０００６】これを解決する従来技術としては、電子ビ
ームを収束させるための収束電極をエミッタ電極と一体
に設けて使用する方法が検討されてきた。このような例
は、特開平６−１２９７４号公報等にも開示されてい
る。図２は、エミッタ側に収束電極を設けた場合の従来
の電子放出素子４０から対向基板１０に向けて電子放出
が行われている状態を示す図である。ゲート電極２５
は、カソード電極２１との間に接続された電圧可変電源
２８によって、カソード電極２１に対して正の電位が与
えられている。一方、収束電極１３には、電源２６が接
続され接地電位に対して負の電位が与えられる。この状
態で電源２８の電位を高くしてゆくとエミッタ電極２４
からの電子放出量が増加し、対向基板１０の方向に飛翔
する。エミッタ電極から放出された電子ビーム１４は、
収束電極１３により形成される電界によって、その中心
軸方向に向けて集められることになる。その結果、図に
見られるように、エミッタ電極２４から放出された電子
ビーム１４は、図３の従来例の場合よりは、その放出方
向が収束されて、対向基板での「クロストーク」現象も
少なくなることになる。

【０００７】しかし、エミッタ側電極のゲート電極２５
上に、このような階層構造をもつ収束電極１３を設ける
のは、電子放出素子の構造が複雑になるばかりでなく、
その加工工程も複雑になるという問題が生じる。また、
収束電極１３は、エミッタ電極２４の頂点を垂直に貫く
軸に対して線対称であることが、良い収束性を与える
が、このような構造を実現するためにはさらに複雑な加
工工程が必要になるという問題がある。そこで、本発明
では、ＦＥＤにおいてエミッタ側電極とは別体に、従来
のＣＲＴにおけるシャドウマスクと同様な収束電極を導
入し、これをエミッタ電極とアノード電極の間に設ける
ことにより、所望の位置に電子線を照射させようとする
ものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

（１）本発明の電子放出素子の第１の態様は、電子放出
素子の針状エミッタ電極から放出された電子を収束させ
るための電極が形成された電子放出素子であって、収束
電極における電子を通過させるための開口が電子放出素
子とは別体の金属板に設けられているとともに、当該開
口の中心が針状エミッタ電極の頂点をとおり電極基板面
に実質的に鉛直な線上に位置するように形成されている
ことを特徴とする電子放出素子、にある。この電子放出
素子によれば、収束用電極が電子放出素子とは別体に設
けられているので、電子放出素子の製造が容易であり、
かつ効果的に電子収束を行うことができる。

【０００９】（２）本発明の電子放出素子用収束電極の
第１の態様は、電子放出素子の針状エミッタ電極から放
出された電子を収束させるための電極であって、収束電
極における電子を通過させるための開口が、放出電子に
より発光される蛍光板と一体にされた金属板に設けられ
ていることを特徴とする電子放出素子用収束電極、にあ
る。この電子放出素子用収束電極によれば、収束用電極
が蛍光板と一体にされているので収束電極の位置精度を
正確に保つことができる。

【００１０】（３）本発明の電子放出素子用収束電極の
第２の態様は、電子放出素子の針状エミッタ電極から放
出された電子を収束させるための電極であって、収束電
極における電子を通過させるための開口が電子放出素子
とは別体の金属板に設けられているとともに、当該開口
の中心が針状エミッタ電極の頂点をとおり電極基板面に
対して実質的に鉛直な線上に位置するように形成されて
いることを特徴とする電子放出素子用収束電極、にあ
る。この電子放出素子用収束電極では、開口の中心が針
状エミッタ電極の頂点に一致するようにされているので
良好な電子収束がなされる。

【００１１】（４）本発明の電子放出素子用収束電極の
製造方法の第１の態様は、レジスト材料が塗布された金
属板に電子放出素子の針状エミッタ電極位置に対応して
開口を設けるためのパターニングを行う工程と、当該金
属板を現像してから、エッチングして電子ビームの通過
口である開口を形成する工程と、当該開口形成後の金属
板を電子放出素子用の蛍光体の塗布された基板と位置合
わせしてから一体にする工程、とからなることを特徴と
する電子放出素子用収束電極の製造方法、にある。この
電子放出素子用収束電極の製造方法によれば、精度のよ
い収束電極を容易に製造することができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施形態
に基づいて説明する。

【００１３】§１．本発明の電子放出素子用収束電極の
構造および動作原理図１は、本発明の電子放出素子６０から対向基板１０に
向けて電子放出が行われている状態を示す図である。図
１においてゲート電極２５にはカソード電極２１との間
に接続された電圧可変電源２８によって、カソード電極
２１に対して正の電位が与えられている。収束電極１３
は、電子放出素子上のアノード電極２２に接近した位置
に設けられていて、電源２６が接続され接地電位に対し
て負の電位が与えられている。従って、エミッタ電極か
ら放出された電子ビーム１４は、収束電極１３により形
成される電界によって、その中心軸方向に向けて集めら
れることになる。その結果、図に見られるように、エミ
ッタ電極２４から放出された電子ビーム１４は、図３の
従来の電子放出素子の場合よりは、その放出方向が収束
されていて、対向基板での「クロストーク」現象も少な
くなることが認められる。

【００１４】図１では、電子の収束状況は、図２の場合
とほぼ同様に表現されているが、本発明の収束電極は、
電極の設置位置が自由であり、カソード基板、アノード
基板間の任意の位置に設置できる。また、開口の大きさ
もアノード電極における蛍光体の大きさに応じて任意の
大きさの開口を設けることができる利点がある。例えば
図１において各蛍光体２３の大きさをさらに大きくする
場合には、収束電極の開口を大きくするか、現状の大き
さでエミッタ電極に接近した位置に収束電極を設置すれ
ばよいことになる。これに対し、図２の従来例の場合に
は、収束電極１３が、ゲート電極上に階層的に設けられ
ているので、ＦＥＤパネル構造に対応した自由な収束電
極の位置設定ができず、電子放出素子自体の設計に制限
が存在する。

【００１５】通常、ＦＥＤパネルでは、カソード基板と
アノード基板の間隔は１００μｍ〜１０ｍｍに設定され
るが、本発明の電子放出素子用収束電極の場合は、この
間のいずれの箇所に設定することも可能である。ただ
し、極度に接近する場合には素子以外の部材との間で放
電が生じる危険性があり、最適な位置は基板間に加える
印加電圧や、蛍光体の大きさ、素子先端の曲率半径等の
構造的要素に影響されるので、それぞれのディスプレイ
の条件を考慮して定めることが必要になる。

【００１６】アノード側に設ける蛍光体層はモノクロと
カラーの場合がある。カラーの場合、通常、Ｒ，Ｇ，
Ｂ，Ｒ，Ｇ，Ｂ・・の繰り返しで平面的に設けられ、例
えば、Ｒ，ＧおよびＢ色の１色の１画素のサイズは約１
〜２５００μｍ²であり、それぞれの色の蛍光体層の間
隔は約２〜７０μｍ程度である。モノクロの場合の画素
サイズも同様である。これらのサイズや間隔は、ＦＥＤ
の用途によって異なるものであるが、基本的にはサイズ
が小さく、画素間隔が狭いほど高解像度になることにな
る。また、各色とも蒸着とリソグラフィー、電着、印
刷、あるいは印刷と焼成等の方法で約０．５〜２００μ
ｍ程度の厚みに形成されている。各Ｒ，Ｇ，Ｂの形状や
相互間の配置も自由に設定できる事項であり、円形や楕
円形の画素蛍光体や正方形、スロット状の四辺形等の画
素蛍光体形状が可能である。収束電極の開口形状は収束
電極が画素蛍光体に近い位置におかれる場合は、これら
の画素蛍光体の形状に通常は合わせて開口することが必
要になる。ただし、画素蛍光体のＲ，Ｇ，Ｂを一体とし
て１個の収束電極で収束させる等特殊な場合には、かな
らずしも画素蛍光体の形状とは一致しないことになる。
また、収束電極がエミッタ電極に近い位置におかれる場
合は、通常は針状のエミッタ電極の形状に合わせて円形
に開口することが必要になる。収束電極の開口の中心は
前記のように、エミッタ電極の頂点を垂直に貫く軸に対
して線対称であることが望ましいが、少なくとも開口の
中心がエミッタ電極の頂点をとおり電極基板に対して実
質的に鉛直な線上に位置するように形成されていること
が必要である。そうすることにより個々の画素蛍光体に
対して均一な電子放出がなされるからである。

【００１７】本発明の収束電極の機能は、従来のＣＲＴ
に使用されるシャドウマスクと類似したものであるが、
シャドウマスクが１本の電子銃からの電子ビームを個々
の蛍光体に達するまでの長距離を偏向走査して発光させ
るのに対して、ＦＥＤでは、電子放出素子から放出され
た電子を通常は偏向走査させないか、偏向させたとして
も大きな角度をとらないことで相違する。従って、電子
放出素子用の収束電極では、ＣＲＴのシャドウマスク材
料に必要とされた程の熱的安定性や歪みのなさが要求さ
れることは少ないと考えられる。それにより、使用され
る収束電極材料の選択の幅も広がることになる。

【００１８】収束電極に印加する電圧は、ゲート電極に
印加される電圧よりも小さい値であればよいが、接地電
圧に対して大きい負電位であればある程、開口の中心に
電子ビームを収束させる収束力が大きくなることにな
る。この最適値についても個々の条件を勘案して定める
必要がある。

【００１９】§２．本発明の電子放出素子用収束電極の
製造方法次に、本発明の電子放出素子用電極の製造方法を図５〜
図１９に基づいて説明する。先ず、図５（ａ）のよう
に、収束電極となる金属板３１を準備し、電子ビームの
通過孔となる開口３２を形成する（図５（ｂ））。図示
の場合は、２個の開口が示されているに過ぎないが、実
際の収束電極では、パネルに形成される電子放出素子ま
たは画素蛍光体と同数の開口が２次元平面的に多数形成
されているものとする。使用される金属材料としては、
シャドウマスクに使用される鉄−ニッケル鋼、アルミキ
ルド鋼等の軟鋼板の他、電極として機能する導電性材科
であれば、どのようなものでもよいが、耐電圧性、耐熱
性、加工性、耐腐食性，比抵抗性を考慮して適当な材料
を選ぶのが好ましい。具体的には、Ａｌ，Ｎｉ，Ｐｄ，
Ｐｂ，Ｐｔ，Ｗ，Ｍｏ，Ｃｒ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ
などの金属材料を用いるのが好ましい。金属板の厚さ
は、５０μｍから３００μｍ程度のものが使用される。

【００２０】収束電極の電子ビームの通過孔である開口
は通常のフォトエッチングのプロセスで形成することが
可能である。ＣＲＴ用のシャドウマスクの場合は、金属
板の両面にレジストを塗布して両面エッチングう行うの
が通常である。金属板の板厚が厚い場合は、等方的な片
面エッチングの場合は表裏の孔の径が異なることになる
ので、本発明の収束電極の場合も、精度を良好にするた
めには両面からエッチングすることが望ましい。ウエッ
トエッチングの場合、通常は等方的にエッチングが進行
することを考慮すれば、片面エッチングでは、エッチン
グ開始側の開口が大きくなるので、蛍光板側をエッチン
グ開始側とするのが適切である。鉄、銅系の金属材料の
場合は、塩化第２鉄液を噴霧することによるエッチング
が通常になされ、アルミ板の場合は、ＮａＯＨ水溶液で
のエッチングも可能である。エッチング終了後はレジス
トが剥離され、水洗処理がなされる。

【００２１】開口する孔の大きさと数は、ＦＥＤの用途
によって異なることになる。開口の大きさは、前記した
蛍光体の画素サイズに近似のものであるが、電子ビーム
がエミッタ電極より蛍光体に向かうに従って拡散するこ
とを考慮すれば、蛍光体と同じ大きさかそれよりは若干
小さく開口することになる。実用的な用途では、通常、
１枚の電極板に２〜５０μｍ程度の孔を数十万個から数
百万個開口することになる。これらの開口を均一な大き
さとなるように管理する必要がある。それに伴い、金属
板の厚さの許容誤差も±５μｍ以下に管理する必要があ
る。

【００２２】次に、アノード側電極を準備する。透明な
ガラス基板３３に、ＩＴＯ等の透明電極３４をスパッタ
リングにより形成して導電性を付与する（図６
（ｂ））。次に、この導電性層の上に蛍光体層３５を形
成する（図６（ｃ））。これには、前記した各種のプロ
セスが利用できる。図６（ｃ）の場合は、便宜上、Ｒ，
Ｇ，Ｂの各蛍光体が図示されていないが、実際のカラー
パネルの場合は、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色が順次塗り分けられ
た構成となっている。

【００２３】次に、図７のように収束電極板とアノード
電極基板とを一体にする。これには、両基板の端部に封
止剤３６を使用して一体にすることができる。封止位置
は、端部に限らず画像形成の妨げとならない部分であれ
ば、収束電極の開口部を避けてその裏面に形成すること
もできる。両基板の各位置での平行間隔距離はスペーサ
等で正確に保たれていることが必要である。収束電極は
必ずしもアノード電極と一体にしなければならないわけ
ではなく、画素蛍光体との間隔を一定に保ことが可能で
あれば、パネル側壁その他に固定することも自由であ
る。

【００２４】なお、本発明においては、収束電極板を利
用して蛍光体層のパターンを形成することが可能であ
る。例えば、蛍光体材料を感光性フォトポリマーに分散
して、導電性基板上に塗布、乾燥し、これに対して前記
収束電極板を介して、順次、密着または平行光により露
光し、現像し、後処理を行えば、各蛍光体層を形成する
ことがきる。こうすることにより、例え収束電極の開口
位置が偏位したとしても画素蛍光体との相対的位置は固
定されているので、画素蛍光体と収束電極位置がずれる
ような悪影響を与えることがなくなる。もっとも、Ｒ，
Ｇ，Ｒの３色の画素蛍光体を設ける場合は、発光位置に
対応するように収束電極板の発光箇所以外の開口部分を
遮蔽して露光、現像する処置が３回必要になる。これに
より、蛍光部と収束電極の形状が完全に一致したディス
プレイパネルが得られる。

【００２５】§３．本発明の電子放出素子の製造方法エミッタ側の電子放出素子の製造方法には各種の方法が
あり、特に特定の製造方法に限定されるわけではない
が、本発明の電子放出素子に適用可能な一例を以下に説
明する。シリコン基板４１を準備し（図８）、エミッタ
電極側となる表面を熱酸化し、シリコン基板の表面にＳ
ｉＯ₂からなる熱酸化膜４２を形成する（図９）。熱酸
化膜４２の上に、無機レジスト膜４３とさらに有機レジ
スト層４４を順次積層して形成する（図１０）。有機レ
ジスト層４４を所定パターンに形成後（図１１）、無機
レジスト層４３をエッチングした後、無機レジスト層４
３をマスクとして、ＳｉＯ₂からなる熱酸化膜４２をリ
アクティブイオンエッチング等でエッチングし、有機レ
ジストを剥離処理する（図１２）。続いて、無機レジス
ト４３をマスクとしてシリコン基板を水酸化カリウム水
溶液により等方エッチングすると針状チップ４５の形状
が現れてくる（図１３）。

【００２６】シリコン基板を再度熱酸化して、シリコン
表面にＳｉＯ₂からなる薄層の酸化膜４６を形成する
（図１４）。続いて、スパッタ法等により絶縁層４７を
堆積し（図１５）、当該絶縁層上にゲート電極となる金
属層４８を形成する（図１６）。絶縁層としては、特
に、表面導電性の低い材料を用いるのが好ましく、具体
的には、石英ガラス，ＳｉＯ₂，Ｓｉ₃Ｎ₄，などを用
いるのが好適である。最後にフッ酸・硝酸混液等により
ＳｉＯ₂を除去して、エミッター電極４５を形成する
（図１７）。これをガラス基板５０と貼り合わせる（図
１８）。

【００２７】

【実施例】

＜収束電極の製造方法に関する実施例＞厚み１００μｍのアルミ板３１の片面に、ネガ型レ
ジスト剤（東京応化工業株式会社製「ＯＭＲ８５」）を
スピンナにより回転塗布し、オーブンにて８０°Ｃで３
０分間放置し乾燥させる（図５（ａ））。空冷後、所望
の収束電極パターン（穴径０．２ｍｍの円形パターン
が、０．２５ｍｍのピッチで縦横に配列したパターン）
を露光し、レジストの現像、水洗を行いオーブン中に、
１３５°Ｃで３０分間放置し乾燥させる。空冷後、０．
５％のカセイソーダ水溶液によりアルミ板をエッチング
し、水洗する。次に、基板を１２０°Ｃに保持したレジ
スト剥離液（東京応化工業株式会社製「クリーンストリ
ップ」）中に、５分間放置し、次に室温のストリップリ
ンス液に１分間、室温のイソプロピルアルコールに１分
間、それぞれ浸すことにより、レジストの剥離を行う。
この基板を水洗し、その後乾燥させる。以上により、ア
ルミ板の収束電極開口パターンのパターニングを終了す
る（図５（ｂ））。

【００２８】＜対向基板の製造方法に関する実施例＞厚み３ｍｍの清浄な石英ガラス基板３３上に、スパ
ッタ法により膜厚１μｍのＩＴＯによる透明電極層３４
を堆積する（図６（ｂ））。その上に、ＥＢ蒸着法によ
り膜厚２０μｍのＺｎＯ：Ｚｎからなる蛍光体層３５を
蒸着形成し、対向基板（アノード基板）１０を作製した
（図６（ｃ））。作製したアノード基板の両端位置に、
ガラス微粒子と樹脂からなるガラスペースト３６を塗布
し、１７０°Ｃで３０分間乾燥させた後、上記により作
製した収束電極を蛍光体層とが平行平面となるように乗
せ、Ｎ₂還元雰囲気下で３５０°Ｃ、３時間焼成し一体
化を行った（図７）。焼成後、収束電極と蛍光体層の距
離は５０μｍであった。

【００２９】＜電子放出素子の製造方法に関する実施例
＞真空に保ったチャンバー中にシリコン基板４１を導
入し（図８）、これを３００°Ｃに加熱すると同時に水
蒸気に曝し、シリコン基板表面に０．１μｍのＳｉＯ₂
からなる酸化膜４２を形成する（図９）。次に、スパッ
タにより、無機レジスト層４３であるＳｉＮを０．３μ
ｍの厚さで形成し、その上に、ネガ型レジスト剤（東京
応化工業株式会社製「ＯＭＲ８５」）をスピンナにより
回転塗布し、オーブンにて８０°Ｃで３０分間放置し、
乾燥する（図１０）。空冷後、所望のパターン（エミッ
タ電極部を形成するための円形パターンで穴径０．２ｍ
ｍの透孔が０．２５ｍｍのピッチで縦横に並列して形成
されたフォトマスクパターン）を露光し、レジストの現
像、水洗を行い、オーブンにて１３５°Ｃで３０分間放
置すると有機レジスト膜４４が形成される（図１１）。
空冷後、フッ酸により、有機レジスト膜４４をマスクと
して、ＳｉＮからなる無機レジスト膜４３をエッチング
する。次に、基板を１２０°Ｃに保持したレジスト剥離
液（東京応化工業株式会社製「クリーンストリップ」）
中に、５分間放置し、次に室温のストリップリンス液に
１分、室温のイソプロピルアルコールに１分間浸すこと
でレジストの剥離を行う。この基板を水洗し、後に乾燥
させる。

【００３０】この基板を、ＣＨＦ₃＋Ｏ₂をエッチ
ャントとして用いたリアクティブ・イオン・エッチング
により、先にパターニングしたＳｉＮ無機レジスト膜４
３をマスクとしてＳｉＯ₂酸化膜４２をパターニングす
る。以上により表面酸化膜のパターニングを終了する
（図１２）。

【００３１】この基板を、水酸化カリウム（ＫＯ
Ｈ）水溶液により、無機レジスト層４３をマスクとし
て、シリコン基板４１を等方エッチングする。アンダー
エッチングの効果より、円形の無機レジスト膜４３の中
心を頂点とするエミッタ電極４５が形成されてくる（図
１３）。次に、真空に保ったチャンバー中にこの基板を
導入し、これを３００°Ｃに加熱すると同時に水蒸気に
曝し、シリコン表面に厚み、０．１μｍの酸化膜４６を
形成する。熱酸化膜４６の内側に、鋭い先端を有するエ
ミッタテイップ４５が形成される（図１４）。

【００３２】続いて、スパッタ法により厚み７μｍの
ＳｉＯ₂とＡｌ₂Ｏ₃の混合層を堆積するとエミッタテ
イップ３６を囲むように絶縁層４７が形成された（図１
５）。さらに、Ｃｒをスパッタにより成膜してゲート電
極４８を形成し（図１６）、最後にフッ酸と硝酸の混合
溶液によりＳｉＯ₂酸化膜４６を除去し、エミッタ層を
整形する（図１７）。エミッタ電極を作製したシリコン
基板４１を陽極酸化法によりコーニング７０５９ガラス
５０上に接着させ、カソード基板を作製する（図１
８）。

【００３３】＜パネルの一体化に関する実施例＞前記の工程〜で作製したカソード基板の端部周
辺にガラスペーストを塗布し、１７０°Ｃで、３０分間
乾燥させた後、先にで作製したアノード基板を乗せ、
電子放出素子のチップ先端と対向基板の蛍光体とを、
０．２５ｍｍの間隔で平行に保持した状態で、Ｎ₂還元
雰囲気下で３５０°Ｃ、３時間焼成し、両基板の一体化
を行った。パネル化の際には、予め、カソード基盤側に
設置された排気口より、ポンプによってパネル内が、１
０^-10Ｐａの高真空となるよう排気し、パネル一体化後
に、排気口を封止した。

【００３４】＜電子放出動作に関する実施例＞対向基板と電子放出素子との間のカソード／アノー
ド電圧として４００Ｖを印加した。また、電子放出素子
の動作電圧として、エミッタ電極を接地電位に保ち、ゲ
ート電極に２０Ｖを印加し、収束電極／エミッタ間の電
位を−１００Ｖとしたところ、対向基板に向かって良好
に収束された電子放出が得られ、良好な発光特性が得ら
れた。また、行列状に配した多数の電子放出素子を、単
純マトリックス駆動し、所定の画像情報に対応した信号
を与えたところ、対向基板上に画像形成がみられた。

【００３５】

【発明の効果】以上のとおり、本発明によれば針状エミ
ッタ電極からなる電子放出部を有する電子放出素子のカ
ソード／アノード間に電子放出素子とは別体になる収束
電極を設けたので、対向基板（アノード電極）に対する
電子の収束性が顕著に改善され、ＦＥＤを利用したディ
スプレイでは色純度やコントラストの改善を図ることが
できる。また、収束電極を電子放出素子とは別体にした
ので、カソード／アノード間の任意の位置に収束電極を
設けることができ、蛍光体の形状や大きさを自由に変え
ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電子放出素子６０から対向基板１０に
向けて電子放出が行われている状態を示す図である。

【図２】エミッタ側に収束電極を設けた場合の従来の電
子放出素子４０から対向基板１０に向けて電子放出が行
われている状態を示す図である。

【図３】従来の電子放出素子２０から対向基板１０に向
けて電子放出が行われている状態を示す図である。

【図４】従来の一般的なＦＥＤパネル構造を示す断面図
である。

【図５】本発明の電子放出素子用収束電極板を製造する
工程を示す断面図である。

【図６】本発明の電子放出素子用収束電極板が一体とさ
れるアノード側電極板を製造する工程を示す断面図であ
る。

【図７】本発明の電子放出素子用収束電極板がアノード
側電極板と一体にされた工程を示す断面図である。

【図８】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を製
造する第１の工程を示す断面図である。

【図９】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を製
造する第２の工程を示す断面図である。

【図１０】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第３の工程を示す断面図である。

【図１１】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第４の工程を示す断面図である。

【図１２】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第５の工程を示す断面図である。

【図１３】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第６の工程を示す断面図である。

【図１４】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第７の工程を示す断面図である。

【図１５】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第８の工程を示す断面図である。

【図１６】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第９の工程を示す断面図である。

【図１７】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第１０の工程を示す断面図である。

【図１８】本発明の電子放出素子の針状エミッタ電極を
製造する第１１の工程を示す断面図である。

【図１９】本発明の電子放出素子と収束電極およびアノ
ード側対向基板とが一体にされた状態を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１ａ，１ｂガラスカバー２カソード電極３エミッタ電極４絶縁層５ゲート電極６シリコン基板７アノード電極８蛍光体層９ガラスフリット１０対向基板１３収束電極１４電子ビーム２０，４０，６０電子放出素子２１カソード電極２２アノード電極２３蛍光体層２４エミッタ電極２５，４８ゲート電極２６，２７電源２８電圧可変電源３１金属板３２開口３３ガラス基板３４透明電極層３５蛍光体層３６封止剤４１シリコン基板４２熱酸化膜４３無機レジスト膜４４有機レジスト膜４５エミッタ電極４６熱酸化膜４７絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子の針状エミッタ電極から放
出された電子を収束させるための電極が形成された電子
放出素子であって、収束電極における電子を通過させる
ための開口が電子放出素子とは別体の金属板に設けられ
ているとともに、当該開口の中心が針状エミッタ電極の
頂点をとおり電極基板面に実質的に鉛直な線上に位置す
るように形成されていることを特徴とする電子放出素
子。
【請求項２】電子放出素子の針状エミッタ電極から放
出された電子を収束させるための電極であって、収束電
極における電子を通過させるための開口が、放出電子に
より発光される蛍光板と一体にされた金属板に設けられ
ていることを特徴とする電子放出素子用収束電極。
【請求項３】電子放出素子の針状エミッタ電極から放
出された電子を収束させるための電極であって、収束電
極における電子を通過させるための開口が電子放出素子
とは別体の金属板に設けられているとともに、当該開口
の中心が針状エミッタ電極の頂点をとおり電極基板面に
対して実質的に鉛直な線上に位置するように形成されて
いることを特徴とする電子放出素子用収束電極。
【請求項４】開口の形状が、円形、楕円形、正方形ま
たは四辺形であることを特徴とする請求項２または請求
項３記載の電子放出素子用収束電極。
【請求項５】金属板が、アルミ、鉄、鉄合金、ニッケ
ル、銅であることを特徴とする請求項２または請求項４
記載の電子放出素子用収束電極。
【請求項６】電子放出素子用収束電極の製造方法であ
って、レジスト材料が塗布された金属板に電子放出素子の針状
エミッタ電極位置に対応して開口を設けるためのパター
ニングを行う工程と、当該金属板を現像してから、エッチングして電子ビーム
の通過孔である開口を形成する工程と、当該開口形成後の金属板を電子放出素子用の蛍光体の塗
布された基板と位置合わせしてから一体にする工程、とからなることを特徴とする電子放出素子用収束電極の
製造方法。