JPH1140054A

JPH1140054A - ペーストの塗布方法および画像表示装置

Info

Publication number: JPH1140054A
Application number: JP19251197A
Authority: JP
Inventors: Shinya Koyama; 信也小山; Kohei Nakada; 耕平中田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-07-17
Filing date: 1997-07-17
Publication date: 1999-02-12

Abstract

(57)【要約】【課題】画像表示装置の作製におけるフリットガラス
の塗布を安定かつ微細に行える塗布方法を提供すること
により、歩留まりを向上し、さらに高品質な画像を表示
できる画像表示装置を提供する。【解決手段】平均粒径が１〜１０μｍ、粒度分布にお
いて粒径２０μｍ以上の粒子がカットされた細粒化かつ
分級された粉末材料を、ビヒクルと混練して、使用粘度
が１００００〜１０００００ｍＰａ・ｓのペースト状に
し、これを、内径４０μｍ以上のノズルを用いたディス
ペンス方式の吐出装置により塗布する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、微細粉末材料から
なるペーストの塗布方法、より具体的には画像表示装置
の部材の固着材として使用する低融点ガラス（フリット
ガラス）の線引塗布方法、及びこの方法を用いて作製し
た画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子は大別して熱陰極電
子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類のものが知ら
れている。

【０００３】このうち冷陰極電子放出素子は、電界放出
型電子放出素子（以下「ＦＥ型」と記す。）や、金属／
絶縁層／金属型電子放出素子（以下「ＭＩＭ型」と記
す。）や、表面伝導型電子放出素子などが知られてい
る。

【０００４】ＦＥ型としては、例えば、W.P.Dyke & W.
W.Doran,"Field Emission",Advancein Electron Physic
s,8,89（1956）や、C.A.Spindt,"Physical Properties
of thin-film field emission cathodes with molybden
ium cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等に記載され
たものが知られている。

【０００５】ＭＩＭ型としては、例えば、C.A.Mead,"Op
eration of Tunnel-Emission Devices",J.Appl.Phys.,3
2,646(1961)等に開示されたものが知られている。

【０００６】表面伝導型電子放出素子型としては、M.I.
Elinson Radio Eng. Electron Phys.,10,1290(1965)等
に開示されたものや、後述する他の例がある。

【０００７】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へ膜面に平行に電流を流すことによ
り、電子の放出が生ずる。このような表面伝導型電子放
出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜
を用いたものや、Ａｕ薄膜によるもの（G.Dittmer,Thin
Solid Films,9,317(1972)）、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜
によるもの（M.Hartwell and C.G.Fonsrad,IEEE Trans.
ED Conf.,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
な例として、前述のＭ．ハートウエルの素子構成を図１
８に模式的に示す。同図において３１は基板である。３
４は導電性薄膜であり、これは、金属酸化物薄膜等をス
パッタでＨ型形状のパタ−ンに形成されたものであり、
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が形成されている。尚、図中の素子電極間隔
Ｌは０．５〜１ｍｍ、またＷaは０．１ｍｍに設定され
ている。

【０００９】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
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。通電フォーミング
とは、導電性薄膜３４の両端に直流電圧あるいは非常に
ゆっくりとした昇電圧を印加通電し、導電性薄膜を局所
的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的に高抵抗な状
態にした電子放出部３５を形成することである。なお、
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。このような通
電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、
導電性薄膜３４に電圧を印加し、素子に電流を流すこと
により電子放出部３５より電子が放出する。

【００１０】前記の冷陰極電子放出素子は、熱陰極電子
放出素子と比較して低温で電子放出を得ることができる
ため加熱用ヒーターを必要としない。そのため、熱陰極
電子放出素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作
製できる。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置
しても、素子基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。
さらに、熱陰極電子放出素子がヒーターの加熱により動
作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極電子放
出素子の場合には応答速度が速いという利点もある。こ
のため、冷陰極電子放出素子を応用するための研究が盛
んに行われてきている。例えば、表面伝導型電子放出素
子は、冷陰極電子放出素子の中でも特に構造が単純で製
造も容易であることから、大面積にわたり多数の素子を
形成できる利点がある。

【００１１】表面伝導型電子放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置当の画像表示
装置や、荷電ビーム源などが研究されている。特に、画
像表示装置への応用としては、表面伝導型電子放出素子
と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わ
せて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型
電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示
装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特
性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表
示装置と比較しても、自発光型であるためバックライト
を必要としない点や、視野角が広い点が優れている。

【００１２】一方、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例
としては、例えば、R.Meyerらにより報告された平板型
表示装置が知られている（R.Meyer,"Recent Developmen
t onMicrotips Display at LETI", Tech. Digest of 4t
h Int. Vacuum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp,6
〜9(1991)）。

【００１３】冷陰極電子放出素子を単純マトリックス配
線したマルチ電子源はいろいろな応用の可能性があり、
例えば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれば、画
像表示装置用の電子源として好適に用いることができ
る。

【００１４】上述の電子放出素子は、１．３３×１０^-3
Ｐａ程度以上の真空雰囲気中で動作させていることか
ら、この電子放出素子を用いて画像表示装置を形成する
場合、耐大気圧構造が必要となる。特に、大面積の背面
板と前面板を用いて耐大気圧支持を行う平面型画像表示
装置の場合は、各板が非常に厚くなってしまうために、
重量、コスト等の点で実用性が乏しくなる。この問題を
回避するために、前面板と背面板の間に支柱としてスペ
ーサを配置し、耐大気圧構造とすることで、画像表示装
置の軽量化を図っている。

【００１５】この前面板および背面板と支持枠およびス
ペーサ等との接着材料としては、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系やＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系の低融点ガラス粉末
に、チタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）やウイレマイト（Ｚｎ₂
ＳｉＯ₄）等の粉末であるフィラーを添加した混合粉末
（以下「フリットガラス」という。）等が広く用いられ
ており、一般に４００〜５５０℃で加熱溶着が行われ
る。このフリットガラスには、結晶性、非結晶性、成分
の違いにより数種類のものがあり、封着温度や使用部材
に応じて適宜選択することができる。

【００１６】スペーサ表面には、電子放出素子からの電
子ビームの衝突などによる帯電を抑制するために、高抵
抗な被膜を形成する場合がある。この場合は、前記フリ
ットガラスには、後述する金属粉や、ガラスビーズやセ
ラミックをメッキしたもの等の導電性微粒子を添加した
導電性フリットガラスが用いられる。

【００１７】フリットガラスは通常、粉末であり、その
ため、ビヒクルと呼ばれる有機溶媒や、ニトロセルロー
スやアクリル樹脂等のバインダーで粘度やチクソ性を調
整した有機溶剤の溶液中に懸濁・混練してペースト（イ
ンキ）状にした後、所望の接合形状を実現できるような
形状や厚さで部材に塗布される。

【００１８】塗布方式としては、ニードル（ノズル）で
フリットペーストを吐出させるディスペンサーに、吐出
部と被塗布部材との位置を相対的に移動・制御するロボ
ットを組み合わせた装置が一般的に用いられている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上に
述べた平面型画像表示装置の作製において、以下のよう
な問題がある。

【００２０】図１２は、真空容器に支持部材を配置した
画像表示装置の例である。８０１は電子源基板である背
面板、８１１は支持枠、８０９は蛍光面及び加速電極を
有する前面板であり、これらにより真空容器が形成され
ている。また、電子源基板である背面板８０１上には、
素子電極８０３ａ、８０３ｂ及び電子放出部８０４から
なる電子放出素子８０５、走査電極８０２ａ及び情報信
号電極８０２ｂからなる電子放出素子駆動用配線電極が
形成されている。また、前面板８０９は、ガラス基板８
０６上に、電子放出部８０４から放出された電子ビーム
の照射により発光する蛍光体８０８、電子ビーム加速電
圧を印加させる加速電極８０７が形成されている。ま
た、８１０はスペーサであり、背面板８０１と前面板８
０９の間に配置され、真空容器を内部から支える耐大気
圧構造部材である。

【００２１】以上のような画像表示装置は、Ｘ、Ｙマト
リックス状に配置された走査電極８０２ａ及び情報信号
電極８０２ｂに所定の信号電圧を印加することにより、
情報信号に応じた電子ビームを電子放出素子から放出さ
せ、これを画像形成部材である蛍光体８０８に衝突さ
せ、画像を表示させる。

【００２２】ここで、スペーサ８１０を画像表示装置に
配置する際には、前面板、背面板および支持枠が形成す
る真空容器内において蛍光体と電子源の邪魔にならない
位置、すなわち表示画像を乱さない位置（一般には、背
面板側では数百μｍ幅の電極配線上、及び前面板側では
カラー表示の場合は各色蛍光体間に形成される黒色部材
上）に、数十〜数百μｍ程度の幅（電極配線幅以下）の
スペーサを数μｍ〜数十μｍの高精度で多数配置する必
要がある。そのためには、スペーサを固定するフリット
ガラスもスペーサ幅と同等に数十〜数百μｍ程度の幅で
前面板および背面板上の接合面に高精度に線引塗布する
必要があった。

【００２３】さらには、スペーサ表面に高抵抗膜を形成
した場合は、帯電を前記配線に逃がすために、配線と高
抵抗膜との十分な電気的接続も前記導電性フリットガラ
スに持たせる必要があった。すなわち、スペーサの固定
に際して、スペーサ幅と同等かそれ以下の線幅でフリッ
トガラスを形成し、しかも、高抵抗膜が被覆された導電
性スペーサを用いる場合は、前記電気的接続を確保する
ために、導電性フリットに含まれる導電性微粒子とスペ
ーサに形成された高抵抗被膜との接触面積を広くとる必
要がある。そのため、低融点ガラス、フィラーの粒径
は、用いるスペーサの幅以下に少なくとも設定されなけ
ればならない。

【００２４】しかしながら、このようにフリットガラス
を塗布する場合は、安定かつ微細な線引塗布を行うこと
は不可能であった。これは、通常市販されているフリッ
トガラスは、２５０〜１５０メッシュ（６３〜１５０μ
ｍ）のふるいでふるい分けられただけの比較的粗いもの
であり、さらに平均粒径や粒度分布が調整されていない
ため、前記のような数十〜数百μｍ幅の微細線引塗布に
必要な内径が数十〜数百μｍの微細なノズルを作製して
用いたとしても、ノズル内でのペーストの流動性が悪
く、塗布幅のうねり、ノズルの目づまり等が頻繁に発生
するためである。

【００２５】そこで本発明の目的は、画像表示装置の作
製におけるフリットガラスの塗布を安定かつ微細に行え
る塗布方法を提供することにより、歩留まりを向上し、
さらに高品質な画像を表示できる画像表示装置を提供す
ることである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の目
的を達成するために種々の検討を重ねた結果、本発明を
完成した。

【００２７】本発明は、平均粒径が１〜１０μｍ、粒度
分布において粒径２０μｍ以上の粒子がカットされた細
粒化かつ分級された粉末材料を、ビヒクルと混練して、
使用粘度が１００００〜１０００００ｍＰａ・ｓのペー
スト状にし、これを、内径４０μｍ以上のノズルを用い
たディスペンス方式の吐出装置により塗布することを特
徴とするペーストの塗布方法に関する。

【００２８】また本発明は、電子放出素子を搭載した背
面板と、該背面板と対向して配置されると共に該電子放
出素子から放出される電子線の照射により画像が形成さ
れる画像形成部材を搭載した前面板と、該前面板と該背
面板の間にあって、該背面板および該前面板の周縁を包
囲する支持枠と、該背面板と該前面板を大気圧に対して
保持するスペーサとを少なくとも有する画像形成装置で
あって、前記スペーサーと、前記背面板および／或いは
前面板との固定に、少なくとも、粒度分布において粒径
２０μｍ以上の粒子がカットされた低融点ガラス粉末を
含むフリットガラスを用いたことを特徴とする画像表示
装置に関する。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を挙げ
て詳細に説明する。

【００３０】本発明に用いる微粉末材料は、特にその材
質に制限はないが、好ましくは、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系やＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系の低融点ガラス粉末
にチタン酸鉛（ＰｂＴｉＯ₃）やウイレマイト（Ｚｎ₂Ｓ
ｉＯ）等の粉末であるフィラーを添加した非晶性および
結晶性の絶縁性フリットガラス、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系やＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系の低融点ガラス粉末
に金属粉や、ガラスビーズやセラミックをメッキしたも
の等の導電性微粒子を添加した導電性フリットガラスが
特に有効である。

【００３１】粉体の細粒化方法は、ボールミル、ロ−ラ
ミル、高速回転ミル、ジェットミル等が挙げられるが、
特に限定されない。また、分級方法についても、ふる
い、遠心場分級、重力場分級などが挙げられるが特に限
定するものではない。

【００３２】細粒化かつ分級した粉体は、平均粒径が１
〜１０μｍ、好ましくは１〜３μｍ、粒度分布は２０μ
ｍ以上の粒子がカットされたものであり、好ましくは
０．５ｗｔ％以下にカットされたものである。また、粉
体は良く分散していることが望ましい。

【００３３】上記の微細粉末は、塗布時の作業性を良く
するために、ビヒクルと呼ばれる水や有機溶媒の溶液中
に懸濁・混練し、チクソ性をもつペースト状として用い
る。また、ペーストの塗布形状を維持するために、ペー
ストの高粘度化あるいは溶媒乾燥後のバインダとしてビ
ヒクル中に有機高分子を溶解させることも行われる。一
般に、バインダにはアクリル系等の合成樹脂が用いら
れ、溶媒にはアルコール、エステル等の有機溶剤が用い
られ、その混合液は良く攪拌させた後、使用前にバイン
ダーの溶け残りを除去するためフィルターを通して用い
る。

【００３４】ペーストの混練においては、粒子同士の凝
集体の形成による混合不良に注意することが必要である
が、ペーストの質的均一化が達成できれば、用いる装置
や方法などは特に限定されない。

【００３５】本発明において、ペーストは使用前に十分
に真空脱泡処理することが望ましい。

【００３６】本発明に用いるペーストの粘度は、所望の
塗布形状の線幅や高さ、また被塗布材のぬれ性等の表面
物性、ノズルの吐出性能などにより適宜調整することが
必要であるが、一般には、粉体とビヒクルの混合比、保
持温度等を調節することにより１００００〜１００００
０ｍＰａ・ｓ、好ましくは３００００〜５００００ｍＰ
ａ・ｓで使用し、このとき粘度は、塗布の最初から完了
まで常に一定になるように管理することが望ましい。

【００３７】このようにして得られたペーストの塗布に
は、主に、ノズル先端からペーストを吐出させるディス
ペンサーと、吐出部を被塗布部材沿面上において２次元
的に操作・制御する機構および被塗布部材沿面の直交方
向において塗布面の形状変化をセンサにより感知して位
置制御する機構を備えたロボットとを組み合わせたディ
スペンサー塗布装置を用いることが望ましいが、その他
の方法、例えば、スクリーン印刷等もペースト塗布方法
の一つに考えられ、大面積に適用する場合にディスペン
サーよりも生産性に優れる。

【００３８】次に、本発明の塗布方法の好ましい実施様
態を図面を用いて説明する。図１は本発明の一例を示す
概略図である。なお、ここでは被塗布部材としてガラス
基板を用いた例について説明する。

【００３９】図１において、１３１はペーストを充填し
ておくシリンジ、１３６は上記のペースト、１３４は被
塗布部材であるガラス基板である。

【００４０】ディスペンサーに選択されるノズルの内径
の下限は、後述するスペーサの厚み、及びスペーサを配
置する電子源基板上の配線幅あるいはフェースプレート
上のブラックストライプ（ブラックマトリクス）の幅か
ら適宜設定される。通常、スペーサの厚みは、上記配線
幅、ブラックストライプ（ブラックマトリクス）幅以下
に設定されるため、ノズルの内径の下限は、スペーサの
厚みと同等かそれ以下に設定される。それ故、高精細な
画像を得るために、蛍光体の配列ピッチ及び電子放出素
子の配列ピッチ（配線のピッチ）を狭めることを考える
と、スペーサの厚みを百μｍ前後に設定する場合が考え
られ、したがって、塗布時のペーストのダレ等を考慮し
て、ノズルの内径は数十〜数百μｍ程度のものが設定さ
れる。市販されるノズルは、内径が５０μｍ以上のもの
が安定に機械加工で形成供給できるため、ノズルの内径
の下限は５０μｍ程度である。また、ノズルの内径の上
限は、形成するパターンに依存し、スペーサならば数百
μｍで十分であるが、後述する支持枠まで対象とすると
数千μｍ程度までが考えられる。さらに、前記下限の内
径である５０μｍ程度のノズルに用いることのできるフ
リット（低融点ガラスやフィラー等）の最大粒径は約２
０μｍとなる。これは一般に、ノズルの内径は、安定し
た吐出を得るために、用いるフリットの粒径の少なくと
も２倍以上、好ましくは２〜３倍程度に設定されること
に起因したものである。

【００４１】１３３はノズルであり、その寸法・形状
は、前述のように所望の塗布形状により決定されるが、
スペーサに適用する場合、ノズルの内径は通常数十〜数
百μｍの範囲、特に市販されるノズルを用いることを考
えると５０μｍ以上の所望の線幅より若干小さめか若し
くは同等の径のノズルを用いる。ノズル１３３の材質
は、ＳＵＳ等の金属材、プラスチック、セラミック等が
用いられ特に限定されるものではないが、ペーストの滑
り、流体的な流れ、加工性などに優れたルビーやサファ
イヤ等の焼結性セラミックが好ましい。

【００４２】ペーストの塗布形状である塗布幅および塗
布高は、ペーストの粘度やノズル形状以外に、ノズル１
３３と被塗布部材１３４とのギャップ距離、ペーストの
吐出圧力、ノズルの送り速度により調整する。また、比
較的高い塗布高を必要とする場合は同一箇所において重
ね塗りを行う。吐出圧力は空気で行うことが望ましい。

【００４３】ノズル１３３と被塗布部材１３４とのギャ
ップ距離は、５０〜２０００μｍの範囲が好ましく、通
常、塗布幅の微細化を進めるほどギャップ距離を小さく
とる。また、特に広範囲において安定な微細線引塗布を
行う場合は、ギャップ距離の安定性が特に必要とされる
ため、図１に示すような非接触式センサ１３５や接触式
センサを用いた被塗布部材の表面形状測定系とステッピ
ングモータ等の駆動系とを組合わせたフィードバック制
御機構を設けて、ノズルの位置を制御することが好まし
い。

【００４４】ペーストの吐出圧力は０．０５〜０．５Ｍ
ｐａの範囲が好ましく、通常、塗布幅と吐出圧力は比例
的な関係がある。

【００４５】ノズル形状、ギャップ距離、吐出圧力およ
びノズル送り速度はそれぞれ相関しており、所望の塗布
形状によりこれらを適正に制御することが望ましい。

【００４６】図１において、１３２はペーストの温度管
理を行う温度調整器であり、使用粘度により決まった温
度を一定に保つ。なお、図ではシリンジのみを包み込む
構造を示しているが、好ましくはノズル先端まで包み込
む構造が好ましい。

【００４７】ロボットの駆動系については、リニア駆動
機および回転位置センサを内蔵したステッピングモータ
等が用いられ塗布が行われる。

【００４８】次に、本発明の塗布方法を用いて作製する
画像表示装置の好ましい実施態様を説明する。

【００４９】まず、本発明の画像表示装置の電子源につ
いて述べる。本発明に用いる冷陰極電子源としては、比
較的単純な構成であり、製法が容易な表面伝導型電子放
出素子が好適である。この表面伝導型電子放出素子は、
基本的に平面型表面伝導型電子放出素子と垂直型表面伝
導型電子放出素子の２種類が挙げられる。

【００５０】図２に、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を示す。図２にお
いて、１は基板、２、３は素子電極、４は導電性薄膜、
５は電子放出部である。

【００５１】基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不
純物含有量の少ないガラス、青板ガラス、ＳｉＯ₂を表
面に形成したガラス基板、及びアルミナ等のセラミック
ス基板が用いられる。

【００５２】素子電極２、３の材料としては、一般的に
導電体が用いられ、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、
Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属あるは合金
及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａｇ等の金属
あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印刷導
体、Ｉｎ₂Ｏ₃−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。

【００５３】素子電極間隔Ｌは、好ましくは数十ナノメ
ートルから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、再現良く作製
することが要求されるため、好ましい素子電極間隔は数
マイクロメートルから数十マイクロメートルである。

【００５４】素子電極長さＷは、電極の抵抗値や電子放
出特性から、数マイクロメートルから数百マイクロメー
トルが好ましく、また素子電極２、３の膜厚ｄは、数十
ナノメートル〜数マイクロメートルが好ましい。

【００５５】尚、図２の構成だけでなく、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。

【００５６】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ヘのステップカバレー
ジ、素子電極２、３間の低抗値およ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
は数百ピコメートルから数百ナノメートルで、特に好ま
しくは１〜５０ナノメートルである。そのシート抵抗値
は１０の３乗〜１０の７乗オーム／□である。

【００５７】導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐｄ、Ｐ
ｔ、Ｒう、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆ
ｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、Ｓ
ｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₃、ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、Ｈｆ
Ｂ₂、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄等の
硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、Ｗ
Ｃ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられる。

【００５８】尚、ここで述べ微粒子膜とは、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
接あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜をさし
ており、微粒子の粒径は数百ピコメートルから数百ナノ
メートルであり、好ましくは１〜２０ナノメートルであ
る。

【００５９】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。また亀裂内には数百ピコメートルから数
十ナノメートル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。

【００６０】図３に、基本的な垂直型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す。図３においては、図２と同一の部
材については同一符号を付してある。２１は段差形成部
である。

【００６１】基板１、素子電極２と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。その間隔は数十ナノメートル〜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およ
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、好ましくは数十ナノメートルから数マイクロメー
トルである。

【００６２】導電性薄膜４は、素子電極２、３と段差形
成部２１の作製後に形成するため、素子電極２、３の上
に積層される。なお、図３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、作製条件や通電フォーミング条件等に依存し、形
状および位置ともこれに限るものではない。

【００６３】以下、図２及び図４に基づいて電子源基板
の作製方法について説明する。なお、図４において図２
と同一の部材については同一の符号を付してある。

【００６４】１）基板を洗剤、純水および有機溶剤によ
り十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素子
電極材料を推積する。その後、フォトリソグラフィー技
術によりこの基板上に素子電極２、３を形成する（図４
（ａ））。

【００６５】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
性薄膜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４（ｂ））。なお、ここで
は有機金属溶液の塗布により行ったが、これに限るもの
でなく真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相推積法、分
散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等によって形
成してもよい。

【００６６】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４を局所的
に破壊、変形もしくは変質させて、構造を変化させた部
位を形成する処理である。この局所的に構造変化させた
部位を電子放出部５とよぶ（図４（ｃ））。

【００６７】通電フォーミングの電圧波形の例を図５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
５（ａ））と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５（ｂ））とがある。

【００６８】まずバルス波高値を一定電圧とした場合
（図５（ａ））について説明する。図５（ａ）における
Ｔ1及びＴ2はそれぞれ電圧波形のパルス幅とパルス間隔
である。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）を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．
３３×１０^-2Ｐａ程度の真空雰囲気下で、数秒から数十
分印加する。なお、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、矩形波など所望の波形を用い
てもよい。

【００６９】図５（ｂ）におけるＴ1及びＴ2は図５
（ａ）と同様に設定し、三角波の波高値（通電フオーミ
ング時のピーク電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度
づつ増加させて適当な真空雰囲気下で印加する。なお、
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２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
時に通電フォーミングを終了する。

【００７０】上記の通電フォーミングが終了した素子に
活性化処理を施すことが望ましい。活性化処理は、例え
ば、１．３３×１０^-1〜１．３３×１０^-2Ｐａ程度の真
空度で、通電フォーミングと同様、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
を導電性薄膜上に堆積させ、素子電流Ｉｆ及び放出電流
Ｉｅを著しく変化させる処理である。この活性化処理は
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。な
お、ここで炭素および炭素化合物とは、グラファイト
（単結晶および多結晶の双方を指す）、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５０ナノメートル以下が好ま
しく、より好ましくは３０ナノメートル以下である。

【００７１】このように作製した電子放出素子は、フォ
ーミング工程および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で動作駆動させるのがよい。さら
に、高い真空度の雰囲気下で、８０〜１５０℃の加熱処
理を行った後に動作駆動させることが望ましい。ここ
で、フォーミング工程および活性化工程における真空度
より高い真空度とは、例えば、約１０^-6以上の真空度で
あり、より好ましくは超高真空系であり、新たに炭素お
よび炭素化合物が導電性薄膜上にほとんど推積しない真
空度である。このようにすることによって素子電流Ｉｆ
及び放出電流Ｉｅを安定化させることが可能になる。

【００７２】次に、本発明の画像表示装置について説明
する。本発明の画像表示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。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はしご型配置（はし
ご型配置電子源基板）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方向配線およびＹ方向配線を
接続した単純マトリクス配置（マトリクス型配置電子源
基板）が挙げられる。なお、はしご型配置電子源基板を
有する画像表示装置は、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。

【００７３】図６に、マトリクス型配置電子源基板を示
す。７１は電子源基板、７２はＸ方向配線、７３はＹ方
向配線、７４は表面伝導型電子放出素子、７５は結線で
ある。なお、表面伝導型電子放出素７４は前述した平面
型あるいは垂直型のどちらであってもよい。

【００７４】電子源基板７１に用いる基板は前述のガラ
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のｎ
本の配線からなる。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、膜厚および配線幅が
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
分離されてマトリックス配線を構成する。不図示の層間
絶縁層は、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の全面あ
る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。さらに、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
伝導型電子放出素子は基板あるいは不図示の層間絶縁層
上のどちらに形成してもよい。また、Ｘ方向配線７２
は、Ｘ方向に配列する表面伝導型放出素子７４の行の各
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。一方、Ｙ方向配線７３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不図示の変調信
号発生手段と電気的に接続されている。表面伝導型電子
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。このような構成にすることにより、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
動することができる。

【００７５】次に、以上のようにして作製したマトリク
ス型配置電子源基板を用いた画像表示装置について、図
７、図８及び図９を用いて説明する。図７は画像表示装
置の基本構成図であり、図８は蛍光膜、図９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と
画像表示装置を示すブロック図である。。

【００７６】図７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、８１は電子源基板７１を固定
したリアプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光
膜８４とメタルバック８５等が形成されたフエースプレ
ート、８２は支持枠であり、これら部材によって外囲器
８８が構成される。また、７４は図２の電子放出素子に
相当する。７２及び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。外囲器８８は、図７ではフエースプレート８
６、支持枠８２及びリアプレート８１で構成したが、リ
アプレート８１は主に電子源基板７１の強度を補強する
目的で設けられるため、電子源基板７１自体で十分な強
度を持つ場合は別体のリアプレート８１は不要であり、
電子源基板７１に直接支持枠８２を設け、フエースプレ
ート８６、支持枠８２及び電子源基板７１で外囲器８８
を構成してもよい。

【００７７】図８において、９２は蛍光体である。この
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、蛍光体と、蛍光体の配列
によりブラックストライプ（図８（ａ））やブラックマ
トリクス（図８（ｂ））などと呼ばれる黒色導電材９１
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
ることで、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、光の透過および反射が少ない材料で
あればこれに限るものではない。

【００７８】ガラス基板９３へ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。

【００７９】蛍光膜８４の内面側には、通常メタルバッ
ク８５が設けられる。メタルバツクの目的は、蛍光体の
発光のうち内面側ヘの光をフエースプレート８６側ヘ鏡
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
蛍光体を保護すること等である。メタルバックは、蛍光
膜の作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化処理（通常
「フィルミング」と呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを
真空蒸着等で推積することで作製できる。

【００８０】フエースプレート８６には、更に蛍光膜８
４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。

【００８１】外囲器８８は、不図示の排気管を通じ、
１．３３×１０^-4Ｐａ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なう場合もある。これは外囲器
８８の封止を行う直前あるいは封止後に抵抗加熱あるい
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、この蒸着膜の吸着作用により、例えば１．３３
×１０^-2Ｐａ〜１．３３×１０^-4Ｐａの真空度を維持す
るものである。なお、表面伝導型電子放出素子のフォー
ミング以降の工程は適宜設定される。

【００８２】次に、マトリクス型配置電子源基板を用い
て構成した画像表示装置を、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９のブロック図を用いて説明する。１０１は表
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。

【００８３】以下、各部の機能を説明する。まず、表示
パネル１０１は、端子Ｄox１ないしＤoxm、及び端子Ｄo
y１ないし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ないしＤoxm
には前記表示パネル内に設けられている電子源、すなわ
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１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。

【００８４】一方、端子Ｄoy１ないしＤoynには前記走
査信号により選択された１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、高圧端子Ｈｖには直流電圧源Ｖａよ
り、例えば１０ＫＭ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。

【００８５】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で
（図中、Ｓ1ないしＳｍで模式的に示している）、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（グランドレペル）のいずれか一方を選択し、表示パ
ネル１０１の端子Ｄx1ないしＤxmと電気的に接続するも
のである。Ｓ1ないし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。

【００８６】なお、前記の直流電圧源Ｖxは、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。

【００８７】また、制御回路１０３は、外部から入力す
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から送られる同期信号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。

【００８８】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
害分離回路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から成るが、こ
こでは説明の便宜上Ｔsync信号として図示した。一方、
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。

【００８９】シフトレジスタ１０４は、時系列的にシリ
アルに入力される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、制御回路１０
３から送られる制御信号Ｔsftに基づいて動作する。す
なわち制御信号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ないしＩｄn
のＮ個の並列信号としてシフトレジスタ１０４から出力
される。

【００９０】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から送られる制御信号Ｔmryにした
がって適宜Ｉｄ1ないしＩｄnの内容を記憶する。記憶さ
れた内容はＩｄ1ないしＩｄnとして出力され変調信号発
生器１０７に入力される。

【００９１】変調信号発生器１０７は、画像データＩｄ
1ないし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ないし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。

【００９２】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｜eに対して以下の基本特性を有してい
る。すなわち、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、Ｖth以上の電圧を印加された時の
み電子放出が生じる。また電子放出しきい値以上の電圧
に対しては素子ヘの印加電圧の変化に応じて放出電流も
変化してゆく。

【００９３】なお、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、いずれにしても以下のようなことがいえる。
すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例
えば電子放出閾値以下の電圧を印加しても電子放出は生
じないが電子放出閾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電子ビームの強度を
制御することが可能である。第２には、バルスの幅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。したがって、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あげられ、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。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。

【００９４】以上に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
ンの表示を行なえる。なお、上記説明中、特に記載しな
かったがシフトレジスタ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。

【００９５】デジタル信号式を用いる場合には同期信号
分離回路１０６の出カ信号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
を備えれは可能である。また、これと関連してラインメ
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。

【００９６】まず、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
応じて増幅回路などを付け加えればよい。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
速の発振器および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
出力するパルス幅が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。

【００９７】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、例えばよく知られるオペアンプ当を用いた増幅回路
を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路などを
付け加えてもよい。またパルス幅変調方式の場合には、
例えばよく知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用
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。

【００９８】以上のように完成した画像表示装置におい
て、このようにして、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
ox1ないしＤo、Ｄoy1ないしＤoynを通じて電圧を印加す
ることにより電子を放出させ、高圧端子Ｈｖを通じてメ
タルバック８５あるいは透明電極（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・発光させることで画像を表示することができる。

【００９９】以上に述べた構成は、表示等に用いられる
好適な画像表示装置を作製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、画像表示装置の用途に適するよう
に適宜選択する。また、入力信号の例としてＮＴＳＣ方
式をあげたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、ＳＥＣ
ＡＭ方式などの諸方式でもよく、また、これよりも多数
の走査線からなる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。

【０１００】次に、前述のはしご型配置電子源基板及び
それを用いた画像表示装置について図１０及び図１１に
より説明する。

【０１０１】図１０において、１１０は電子源基板、１
１１は電子放出素子、１１２のＤx1〜Ｄx10は電子放出
素子に接続する共通配線である。電子放出素子１１１
は、電子源基板１１０上に、Ｘ方向に並列に複数個配置
される（これを素子行と呼ぶ）。この素子行が複数個基
板上に配置され、はしご型電子源基板が構成される。各
素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印加することで、
各素子行を独立に駆動することが可能になる。すなわ
ち、電子ビームを放出させる素子行には電子放出しきい
値を超えた電圧を、電子ビ−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と
Ｄx3とを同一配線とするようにして構成してもよい。

【０１０２】図１１は、はしご型配置電子源基板を備え
た画像表示装置の説明図である。１２０はグリッド電
極、１２１は電子が通過するための空孔、１２２はＤox
1、Ｄox2、・・・Ｄoxmからなる容器外端子、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、１１０は前述の各素子行間の
共通配線を同一配線とした電子源基板である。なお、図
７及び図１０と同一の符号は同一の部材を示す。前述の
マトリクス型配置電子源基板を備えた画像表示装置（図
７）との違いは、電子源基板１１０とフェースプレート
８６との間にグリッド電極１２０を備えている点であ
る。グリッド電極１２０は、表面伝導型電子放出素子か
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、はしご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個ずつ円形の空孔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１１のようなも
のでなくともよく、空孔としてメッシュ状に多数の通過
口を設けてもよく、また例えば表面伝導型電子放出素子
の周囲や近傍に設けてもよい。

【０１０３】容器外端子１２２、１２３は、不図示の制
御回路と電気的に接続されている。本画像表示装置で
は、素子行を順次駆動（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ヘの照射を制御
し、画像を１ラインずつ表示することができる。

【０１０４】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表示装置を提供することが
できる。さらには、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表示装置としても用いることもでき
る。また、電子放出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る、さらに
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。

【０１０５】

【実施例】以下、本発明を実施例によりさらに説明する
が、本発明はこれらに限定するものではない。

【０１０６】実施例１本実施例は、本発明のペースト塗布方法を、前述のマト
リクス型配置電子源基板を備えた画像表示装置の製造に
おけるフリット塗布、特に導電性スペーサ部への塗布に
適用した例である。

【０１０７】図１３は、本実施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１３に示した画像
表示装置の要部断面図（図１３のＡ−Ａ′線断面の一
部）であり、図１５は、図１４におけるフリットの塗布
方法を部分的に拡大し表わしたものである。図１３は、
基本的には図７と同じであるが、電子源基板７１を補強
するリアプレート８１がないこと、及びＳｎＯ₂からな
る高抵抗膜が被覆されたスペーサ８９を有することが大
きく異なる。構造の共通部分については同一符号を付し
た。

【０１０８】図１３及び図１４において、８９は、青板
ガラスを研磨加工して百μｍの厚さとしたスペーサ、８
０ａと８０ｂは導電性フリットガラス、８０ｃは絶縁性
フリットガラス、７１は青板ガラスを材質としＸ方向配
線７２等を配した電子源基板、８６は、青板ガラス基板
８３、蛍光体８４及びメタルバック８５から成るフエー
スプレート、８２は支持枠である。

【０１０９】電子源基板７１は次のようにして形成し
た。まず、よく洗浄した青板ガラス基板上にスパッタリ
ング法により金属薄膜を形成し、次いでフォトリソエッ
チング法により素子電極部を形成した。その後、素子電
極と接続するようにＹ方向配線７３及びＸ方向配線７２
を順次、銀ペーストを用いてスクリーン印刷法でパター
ニングし、次いで焼成することで形成した。最後に、素
子電極上に、有機金属溶液を塗布、焼成し、次いでフォ
トリソグラフィー等によるパターニングを行ってＰｄＯ
からなる導電性薄膜を形成した。また、Ｙ方向配線７３
とＸ方向配線７２の間は、ガラスを主成分とする絶縁層
で完全に絶縁した。

【０１１０】スペーサ８９の固定には、画像表示装置の
作製上の理由で、異なるフリットガラスを用いた。すな
わち、フェースプレート８６のメタルバック８５とスペ
ーサ８９の固定には結晶性の導電性フリットガラス８０
ａを、電子源基板７１上のＸ方向配線７２とスペーサ８
９との固定には非晶質の導電性フリットガラス８０ｂを
用いた。

【０１１１】以下にフリットガラスの塗布方法を図１５
を用いて具体的に説明する。１６１はペーストを充填す
るシリンジ、１６２はペーストの温度を一定に保つため
の温度調節器、１６４はノズル、１６５は、塗布面表面
のうねりや反りを測定し制御させるためのフォーカス式
レーザセンサ（非接触式センサ）である。

【０１１２】フリットガラス８０ａは、市販されている
ＰｂＯ、ＺｎＯ、Ｂ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＢａＯを主成分と
する結晶性のフリットガラスをジェットミルにより数μ
ｍオーダーに粉砕した後、ふるいにより分級し、粒度分
布において２０μｍ以上の粒径の粒子をカットした平均
粒径３μｍのものにメッキ処理したフィラー（粒径２０
μｍ未満）を加えたものを用いた。

【０１１３】フリットガラスは、塗布時の作業性を考
え、テルピネオールの溶剤にアクリル系樹脂のバインダ
ー樹脂（デュボン社製２０４５）を数日かけて完全に溶
解させたビヒクルと混合し、十分に攪拌してペーストと
した後、真空脱泡処理をし、シリンジに充填した。

【０１１４】フリットガラスとビヒクルの混合比は、ノ
ズルの吐出性能および被塗布面状態等から、粘度２５０
００〜３００００ｍＰａ・ｓを目標とし、図１６に示す
関係から１：４．６とした。また、ペーストの粘度は、
図１７に示すような温度−粘度曲線を示すため、２７℃
で厳密な温度管理を行った。

【０１１５】このフリットガラスペーストを内径１００
μｍのルビー（Ａｌ₂Ｏ₃）製ノズル１６４を装着したデ
ィスペンサフリット塗布装置を用いてフェースプレート
８６のブラックストライプ上に形成されたメタルバック
上の所望の位置に塗布した。塗布は、１２０℃の乾燥工
程をはさんで２回（２層）行い、その断面は図１５
（ｂ）の断面図に示す形状となった。

【０１１６】塗布条件は、１層目は、ペースト吐出圧力
０．１３Ｍｐａ、ノズル先端と被塗布部材間距離（ギャ
ップ距離）７０μｍ、２層目は、ペースト吐出圧力０．
１５Ｍｐａ、ギャップ間距離１７０μｍとし、ノズルの
送り速度は両塗布とも１２ｍｍ／ｓとした。

【０１１７】フリットガラス８０ｂは、市販されている
ＰｂＯ、Ｂ₂Ｏ₃、Ｂｉ₂Ｏ₃、ＺｎＯを主成分とする非晶
性のフリットガラスを、上記と同様にジェットミルによ
り数μｍオーダーに粉砕した後、ふるいにより分級し、
粒度分布において２０μｍ以上の粒径の粒子をカットし
た平均粒径３μｍのものに、Ａｇ微粒子（粒径２０μｍ
未満）を加えたもの用いた。

【０１１８】また前記のフリットガラス８０ａと同様な
手法で、粘度２５０００〜３００００ｍＰａ・ｓのペー
スト状にした。

【０１１９】塗布も同様に、内径１００μｍのルビー製
ノズルを用いたディスペンサフリット塗布装置を用い
て、電子源基板７１上の幅２００μｍのＸ方向配線７２
上の所望の位置に１２０℃の乾燥工程をはさんで２層重
ねて塗布した。

【０１２０】塗布条件は、１層目は、ペースト吐出圧力
０．１５Ｍｐａ、ノズル先端と被塗布部材間距離（ギャ
ップ距離）７０μｍ、２層目には、ペースト吐出圧力
０．１７Ｍｐａ、ギャップ間距離１７０μｍとし、ノズ
ルの送り速度は両塗布とも１２ｍｍ／ｓとした。

【０１２１】フリットガラス８０ａ及び８０ｂのフリッ
トガラス塗布においては、ギャップ間距離を安定保持さ
せるため、ノズル塗布部の塗布面垂直方向のうねりをノ
ズル塗布部直前においてセンサリングして塗布装置にフ
ィードバックを行って精密に制御する機構を設けて行っ
た。

【０１２２】このように塗布したフリットガラスを最高
温度３２０〜３８０℃において各々仮焼成した後、４０
０〜４５０℃において焼成し、スペーサの固着を行っ
た。仮焼成は、フリットガラスペースト中のビヒクルで
ある溶媒および有機高分子樹脂バインダーを分解・揮散
させるためのプロセスである。

【０１２３】その結果、フリットガラス塗布幅１８０〜
２２０μｍ、フリット高さ１１０〜１３０μｍの微細か
つ安定した線引塗布（従来と比較して１０倍以上の時間
の連続吐出）が可能となり、その焼成体を媒体とした強
固で質的に安定したスペーサ保持が可能となり、画像表
示装置の歩留りの向上と品質向上を達成することができ
た。また、スペーサ近傍の画像に欠陥や色ズレが見られ
なかったことから、導電性スペーサ表面の帯電も、導電
性フリットガラス中に含まれるメッキしたフィラー、Ａ
ｇ微粒子を介し、良好に除電できたと考えられる。

【０１２４】なお本実施例では、スペーサを、フェース
プレート側およびリアプレート側の双方にフリットガラ
スで固定したが、機械強度に問題が無い場合には片側の
みの固定でもかまわない。さらに、本実施例では、支持
枠固定用のフリットガラス８０ｃとして、上述フリット
ガラス８０ａの金属メッキ処理したフィラーを除いたも
のを用い、フリットガラス８０ｃの接合部への塗布にス
クリーン印刷法を用いたため、フリットガラス８０ａと
は粘度を異ならせた。

【０１２５】実施例２実施例２は、本発明のペースト塗布方法を、前述のマト
リクス型配置電子源基板を備えた画像表示装置の製造に
おけるスペーサの固定用に加え、支持枠部への塗布に適
用した例である。

【０１２６】本実施例の画像表示装置の構造は、実施例
１と同様な上記に記載したものであり、図１３及び図１
４に示されるものである。

【０１２７】本実施例では、幅が数ｍｍ〜数十ｍｍであ
る支持枠８２とフェースプレート８６、電子源基板７１
とを封着するフリットガラス８０ｃの塗布に用いた例を
示す。なお、スペーサ部へのフリットガラスの塗布は実
施例１と同様に行った。

【０１２８】以下に支持枠部へのフリットガラスの塗布
方法を具体的に説明する。フリットガラス８０ｃには、
実施例１のフリットガラス８０ｂと同様に市販されてい
る非結晶性フリットガラス（日本電気硝子（株）社製、
ＬＳ−３０８１）と同成分のフリットガラスをジェット
ミルにより数μｍオーダーに粉砕した後、ふるいにより
分級し、粒度分布において１０μｍ以下の粒径の粒子が
９５ｗｔ％以上、かつ２０μｍ以上の粒径の粒子を０．
５ｗｔ％以下にした平均粒径５μｍのものを用いた。

【０１２９】また、実施例１と同様な手法で、粘度２５
０００〜３００００ｍＰａ・ｓのペーストにし、内径６
００μｍのＳＵＳ製ノズルを用いたディスペンサフリッ
ト塗布装置を用いてこのフリットガラスペーストを支持
枠８２上および電子源基板７１上の所望の位置に２３０
℃の乾燥工程をはさんで３列に２層重ねて塗布した。

【０１３０】塗布条件は、１層目は、ペースト吐出圧力
０．２Ｍｐａ、ノズル先端と被塗布部材間距離（ギャッ
プ間距離）１０００μｍ、２層目は、ペースト吐出圧力
０．２２Ｍｐａ、ギャップ間距離２０００μｍとし、ノ
ズルの送り速度は両塗布とも１２ｍｍ／ｓとした。

【０１３１】このように塗布したフリットガラスを別々
に最高温度３２０〜３８０℃において仮焼成した後、４
００〜４５０℃において組み合わせて封着し画像表示装
置を完成させた。

【０１３２】その結果、フリットガラス塗布幅が３列で
５〜６ｍｍ、フリット高さが２層で１〜１．２ｍｍの、
目づまり及びうねりの無い安定した線引塗布が可能とな
り、画像表示装置の歩留りの向上と品質向上を達成する
ことができた。

【０１３３】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、数十〜数千μｍ幅で可変可能な線引塗布が目づ
まりや幅のうねりが無く安定的に行えた。さらに、同一
箇所において重ね塗りを行うことで数ｍｍ厚までのペー
スト塗布が可能となった。

【０１３４】その結果、本発明の方法を画像表示装置の
フリットガラス塗布に適用すると、前面板および背面板
内における蛍光面および電子源の邪魔にならない位置
に、数十〜数百μｍ程度の幅の細いスペーサを高精度で
多数配置するために行うフリット線引塗布を安定して行
うことが可能となり、歩留りが向上し、さらに、このよ
うにして作製された画像表示装置は高品質な画像を表示
できるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の塗布方法の説明図である。

【図２】本発明の画像表示装置の表面伝導型電子放出素
子の説明図である。

【図３】本発明の画像表示装置の垂直型表面伝導型電子
放出素子の説明図である。

【図４】本発明の画像表示装置の表面伝導型電子放出素
子の製造方法の説明図である。

【図５】本発明の画像表示装置の表面伝導型電子放出素
子の製造における通電フォーミングの電圧波形の一例を
示す図である。

【図６】本発明の画像表示装置のマトリクス型配置電子
源基板の説明図である。

【図７】本発明の画像表示装置の斜視図である。

【図８】本発明の画像表示装置の蛍光膜の説明図であ
る。

【図９】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行な
うための駆動回路と画像表示装置を示すブロック図であ
る。

【図１０】本発明の画像表示装置のはしご型配置電子源
基板の説明図である。

【図１１】本発明の画像表示装置の斜視図である。

【図１２】支持部材を設けた画像表示装置の説明図であ
る。

【図１３】本発明の方法が適用された画像表示装置の斜
視図である。

【図１４】本発明の画像表示装置の要部断面図である。

【図１５】本発明のペースト塗布方法の説明図である

【図１６】本発明の実施例１における、ビヒクル／フリ
ットガラスの混合比とフリットガラスペーストの粘度と
の関係を示すグラフである。

【図１７】本発明の実施例１におけるフリットガラスペ
ーストの粘度と温度との関係を示すグラフである。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
模式的平面図である。

【符号の説明】

１基板２素子電極３素子電極４導電性薄膜５電子放出部２１段差形成部３１基板３４導電性薄膜３５電子放出部７１電子源基板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８０a、８０b、８０c フリットガラス８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器８９スペーサ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 直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２共通配線１２０グリッド電極１２１空孔１２２容器外端子１２３容器外端子１３１シリンジ１３２温度調節器１３３ノズル１３４ガラス基板１３５ギャップセンサ１３６ペースト１６１シリンジ１６２温度調節器１６３ペースト１６４ノズル１６５非接触式センサ８０１背面板８０２ａ走査電極８０２ｂ情報信号電極８０３ａ、８０３ｂ素子電極８０４電子放出部８０５電子放出素子８０６ガラス基板８０７加速電極８０８蛍光体８０９前面板８１０スペーサ８１１支持枠８１２発光部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均粒径が１〜１０μｍ、粒度分布にお
いて粒径２０μｍ以上の粒子がカットされた細粒化かつ
分級された粉末材料を、ビヒクルと混練して、使用粘度
が１００００〜１０００００ｍＰａ・ｓのペースト状に
し、これを、内径４０μｍ以上のノズルを用いたディス
ペンス方式の吐出装置により塗布することを特徴とする
ペーストの塗布方法。
【請求項２】使用粘度が所定の粘度に保持されるよう
に温度制御を行う請求項１記載のペーストの塗布方法。
【請求項３】ペーストを所望の高さに塗布できるよう
に同一箇所において複数回の重ね塗りを行う請求項１又
は２記載のペーストの塗布方法。
【請求項４】粉末材料が、低融点ガラス粉末と結晶性
材料からなるフィラーとを含む混合粉末材料である請求
項１、２又は３記載のペーストの塗布方法。
【請求項５】粉末材料が、低融点ガラス粉末と導電性
材料からなるフィラーとを含む混合粉末材料である請求
項１、２又は３記載のペーストの塗布方法。
【請求項６】低融点ガラスが、ＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−Ｓｉ
Ｏ₂系またはＰｂＯ−Ｂ₂Ｏ₃−ＺｎＯ系材料を主成分と
するガラスである請求項４又は５記載のペーストの塗布
方法。
【請求項７】導電性材料が、金属微細粉体、又はガラ
スビーズ若しくはセラミックに金属をメッキしたもので
ある請求項５記載のペーストの塗布方法。
【請求項８】塗布方式が、吐出圧力として空気圧を用
いたディスペンス方式である請求項１記載のペーストの
塗布方法。
【請求項９】電子放出素子を搭載した背面板と、該背
面板と対向して配置されると共に該電子放出素子から放
出される電子線の照射により画像が形成される画像形成
部材を搭載した前面板と、該前面板と該背面板の間にあ
って、該背面板および該前面板の周縁を包囲する支持枠
と、該背面板と該前面板を大気圧に対して保持するスペ
ーサとを少なくとも有する画像表示装置であって、前記
スペーサーと、前記背面板および／或いは前面板との固
定に、少なくとも、粒度分布において粒径２０μｍ以上
の粒子がカットされた低融点ガラス粉末を含むフリット
ガラスを用いたことを特徴とする画像表示装置。