JPH04363842A

JPH04363842A - 画像表示装置の製造方法

Info

Publication number: JPH04363842A
Application number: JP16345291A
Authority: JP
Inventors: Hisami Iwai; 岩井　久美; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Naohito Nakamura; 尚人中村; Yoshikazu Sakano; 坂野　嘉和; Ichiro Nomura; 一郎野村; Hidetoshi Suzuki; 英俊鱸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1991-06-10
Filing date: 1991-06-10
Publication date: 1992-12-16
Anticipated expiration: 2016-02-19
Also published as: JP3136415B2

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像表示装置、特に表
面伝導形電子放出素子を用いた画像表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平板状ディスプレイ装置としては
、液晶表示装置，ＥＬ表示装置，プラズマディスプレイ
パネルが実用化されているが、視野角，カラー化，輝度
等で画像表示用には不十分なレベルである。特に陰極線
管（ＣＲＴ）に比較すると表示性能の差は大きく、陰極
線管に代替できるような状況に至っていない。

【０００３】一方、コンピューターによる情報処理の高
度化，テレビジョン放送の高画質化に伴い、高精細，大
画面の平板状ディスプレイ装置に対するニーズが急速に
高まりつつある。

【０００４】このため、画像表示用として電子ビーム加
速型の平板状ディスプレイ装置が、いくつか提案されて
きた。例えば、米国特許第３４０８５３２号明細書，米
国特許第３９３５４９９号明細書及び特開昭５６−２８
４４５号公報に示されるように平面状の電子源を有し、
この電子源から電子ビームを引き出し、蛍光体画素に対
応する多数の孔部を設けた制御電極群により制御，加速
して、平面状蛍光面に照射し、所望の蛍光体画素を発光
させる構成となっている。

【０００５】かかる装置の真空容器は、内部に電子ビー
ムを出す電子源と、電子をひき出し蛍光体にあてて光ら
せるフェイスプレートを配した後、約４３０℃以上の炉
中で非晶質フリットで封着される。封着して作られた真
空容器は、電子ビームを飛翔させるため容器内を真空に
して封止し、一定の真空度が保持される。

【０００６】この封着の過程の際、炉の消費電力を小さ
くするため、炉内温度を例えば４３０℃に設定しておい
ても、生産性を考慮した場合に炉内温度の精密制御の実
施が難しくなり、実際の炉内温度はある程度上下し、ゆ
らぎを生ずることがある。例えば、バッチ式の封着熱処
理の際にあっては、炉内に真空容器を入れた後、生産ス
ループットを高めるため短時間で昇温すると、急加熱に
より炉内温度がオーバーシュートして、ピーク温度が４
６０℃程度まで達する場合がある。また、量産効率の高
いベルト式の封着熱処理の際にも、炉内温度のゆらぎが
起こる。即ち、ベルト式の加熱炉では構造上外気と直接
接触するため、精密な温度制御が難しく、４３０℃設定
でも時間的に炉内温度がアンダーシュート，オーバーシ
ュートをくり返し、ピーク温度は４６０℃程度にまで達
してしまう場合がある。

【０００７】ところで、このようにして封着される真空
容器内部の電子源として、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・フィジックス（Ｒａｄｉｏ・Ｅｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｐｈｙｓ．）第１０巻，１２９０〜
１２９６頁，１９６５年］。

【０００８】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。

【０００９】また、我々は鋭意検討した結果、電極間に
電子放出部材を配置し、これに通電処理を施すことによ
り、電子放出部を設ける新たな表面伝導形電子放出素子
を技術開示した（特開平１−２００５３２号公報参照）
。

【００１０】かかる電子放出素子の構成図を、図５に示
す。同図において、３２及び３３は電極、３４は電極ギ
ャップ、３６は電子放出部材、３５は電子放出部、３１
は基板である。

【００１１】本発明で使用できる表面伝導形電子放出素
子は、後述するようにその電子放出部が金属および金属
酸化物薄膜あるいは金属微粒子分散によって形成されて
いるものであれば良い。

【００１２】これらの表面伝導形電子放出素子は、１）
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、等の利点を有
する。

【００１３】また、一般に上記表面伝導形電子放出素子
における、一対の電極の電極間隔は０．０１μｍ〜１０
０μｍ、電子放出部のシート抵抗は１×１０３Ω／□〜
１×１０９Ω／□である。

【００１４】この素子を電子放出素子として用いる際、
電子ビームを飛翔させるために、真空雰囲気が必要とな
る。すなわち、前記表面伝導形電子放出素子を真空容器
内に置き、素子の鉛直上にフェースプレートを設け、素
子電極間に電圧を印加せしめ、電子放出部から得られた
電子線を蛍光体に照射することにより発光させるもので
ある。

【００１５】かかる素子を容器内部に置いて、例えば図
６のような画像表示装置を作製していた。図６において
、１はフェースプレート、３は素子基板、４は側板部材
、５はメタルバック、６はゲッター、７は真空排気管、
９は蛍光体である。すなわち、前記の表面伝導形電子放
出素子を形成した素子基板３をはじめ、上記構成部品を
フリットガラス１０により封着し、真空排気管７により
内部を真空にした後真空排気管７を封止し、ゲッター６
を動作させ、容器内の真空を排気，維持していた。

【００１６】この際、前述の様に、封着温度を４３０℃
に設定してもオーバーシュート等が起こり、ピーク温度
が〜４６０℃に達することがあるため、電極の酸化が発
生し、電極の配線抵抗の大幅な上昇が生じ、素子駆動上
特性の劣化が発生する。例えば、電極材として、比較的
酸化されにくいＮｉ材の薄膜を用いても、配線抵抗が上
昇する。また、酸化し易い材料であるＣｒやＴｉ等の薄
膜材料は、単体では電極材として用いることが困難とな
る。この特性劣化を防止するには、封着熱処理温度の精
密制御が必要であるが、そうすると著しく生産効率が低
下する。しかし前述の様に生産性を考慮した製法をとる
と、炉内温度が４６０℃に達する場合もあり、素子の生
産歩留まりが著しく低下するという欠点があった。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】前述図６に見られるよ
うな従来例の画像表示装置を表面伝導形電子放出素子を
用いて作製する際、封着時に大気雰囲気内で高温となる
ため、内部に置いた素子基板上の電極が酸化され劣化す
る。これにより、素子の高抵抗化が発生し、製作時に特
性劣化が起こるという問題があった。

【００１８】従って、一基板に一電子放出部を形成する
場合でさえ、電極抵抗が上昇してしまう。未封着素子と
同様な電圧を封着素子へ印加するには、高抵抗化した電
極での電圧降下部分だけ電圧を上昇させる必要があり、
素子間にかける電圧を大きくする必要がある。

【００１９】まして、一基板に複数の電子放出部を形成
し、配線でつないだ電子源として用いることは、多量の
電力を必要とし、また、線状に並べることによる電圧降
下の問題から、複数並べた電子源の輝度が一様でなく、
ばらつきを生じる等の問題を生じている。

【００２０】本発明では、上記問題点に鑑み、電子放出
素子を内部に設置した画像表示装置において、大気雰囲
気中、高温という条件のもと、真空容器をガラスフリッ
トで封着・形成を行なう際の、素子電極の酸化と電極酸
化による高抵抗化を防ぎ、素子寿命の向上及び表示画像
の輝度の均一化等を達成し得る、画像表示装置を提供す
ることを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
すべくなされた、本発明の特徴とする構成は、第１に、
画像表示を行うフェースプレートと、電子放出素子を形
成した素子基板と、外周を包囲する側板部材とから形成
される真空容器内に、該真空容器封着の際の電子放出素
子の電極の酸化を防止する酸化防止手段を設けた画像表
示装置、としている点にある。

【００２２】第２に、画像表示を行うフェースプレート
と、リアプレートと、電子放出素子を形成した素子基板
と、該フェースプレートと素子基板との間およびリアプ
レートと素子基板との間にあって外周を包囲する側板部
材、とから形成される２層の空間を有する真空容器内に
、該真空容器封着の際の電子放出素子の電極の酸化を防
止する酸化防止手段を有し、かつ、前記素子基板に対し
、フェースプレート側に電子放出素子、リアプレート側
に前記酸化防止手段を有する画像表示装置、としている
点にある。

【００２３】ここで、上記酸化防止手段の材料としては
、真空容器の封着加熱時において、電子放出素子構成部
材よりも酸素消費量の大きい材料を用いることが好まし
い。また、かかる酸化防止手段の配置については、側板
部材の内側面上に設けたり、２層の空間を有するタイプ
の画像表示装置の場合には、素子基板のリアプレート側
上面に膜状に設け、さらにはそれを真空容器外部まで形
成したり、また、表面積を確保すべくその形状をハニカ
ム状あるいはその他の立体的形状にしてリアプレート側
空間に設けることが好ましい。

【００２４】以下、本発明の構成及び作用について詳述
する。

【００２５】図１に示すものは、本発明に係る画像表示
装置の一実施態様を示す断面の概略図である。同図にお
いて、１は画像表示を行うフェースプレート、２はリア
プレート、３は図５に示す電子放出素子を配置した素子
基板、４は外周を包囲する側板部材、５はメタルバック
、６はゲッター、７は真空排気管、８は酸化防止手段、
９は蛍光板、１０はフリットガラス、１２は両空間を連
通する通気孔である。

【００２６】尚、図５に示す電子放出素子は、それを約
２×１０−６Ｔｏｒｒの真空中内において電極３２，３
３間に電圧を印加すると、電極３２，３３間の微粒子膜
３６内の線状部分が電子放出部３５となり、この電子放
出部３５より電子が放出されるものである。

【００２７】即ち、図５で示す電子放出素子を並べた素
子基板３及びその他の上記構成部品を容器内に配置し、
大気中で４３０℃以上に加熱し、封着用フリットガラス
１０によって封着を行い、図１に見られるような画像表
示装置を形成するものである。

【００２８】この際、酸化防止手段８としては、一般に
高温中で酸化し、かつ、安定に存在する金属であれば良
く、例えばＣｒ，Ｎｉ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ａｌ等が挙げられ
る。

【００２９】図１のような酸化防止手段８を有する画像
表示装置では、大気中で高温になった際に、表面積の大
きい酸化防止手段８が酸化されることによって、内部の
酸素が消費される。従って、封着温度が〜４６０℃程度
に上昇しても素子電極３２，３３の酸化が低減され、よ
って素子の抵抗が大きくなるのを防止できる。

【００３０】このように、本発明の画像表示装置は、内
部に電子放出素子を設置してフリットガラスで封着を行
っても、酸化による電極の劣化を抑えられるという利点
を有する。

【００３１】さらに、画像表示装置内を図１に示すよう
に２層の空間、つまり二重構造とすることにより、酸化
防止手段を設ける空間が別個に確保でき、よって、それ
を立体的な形状とすれば表面積を大きくでき、内部の酸
素消費量を増加させることができるため、素子電極の酸
化防止効果を高めることができる。

【００３２】更なる効果として、単層構造の際には酸化
防止手段８，真空排気管７，ゲッター６等を同一空間に
配置するため、装置が画像表示部のみの面積より大きく
なっていたが、二重構造とすることにより、同じ大きさ
の画像表示装置では画像表示部の大きさをより広くとれ
るようになる。その上、ゲッター６を電子線飛翔側空間
と別個の空間に設けることができるため、ゲッターの影
響を抑えることができる。

【００３３】また、単層構造の際には、画像表示部材が
形成される基板材が、真空容器となる外囲器の部材を兼
ねているため、耐大気圧構造上基板材が厚くなってしま
うという欠点があったが、二重構造とすることにより、
薄肉化が可能となる。

【００３４】また、封着後の画像表示装置の内部を真空
にして、素子間およびフェースプレートに電圧を印加す
ることにより、電子放出素子から電子ビームをとり出し
画像表示を行う際に、長時間の電圧印加により配線部で
の局所的な発熱がおこり、素子特性の劣化が発生する場
合があるが、図１に示すように、二重構造でかつ、酸化
防止手段８を真空容器外まで設ける構造、もしくは図４
に示すように、酸化防止手段８をメッシュ材１８として
素子基板とリアプレートの両方に接触させて設ける構造
とすることにより、放熱板の役割も得ることができ、素
子基板の温度上昇及び温度上昇による電子放出量の低下
を抑えることができる。

【００３５】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００３６】（実施例１）図２は本発明の第１の実施例
である画像表示装置の断面の概略図である。本図中、１
は画像表示を行うフェースプレート、３は電子放出素子
を並べた素子基板、４は外周を包囲する側板部材、５は
メタルバック、６はゲッター、７は排気管、８は酸化防
止手段であるＴｉ膜、９は蛍光板、１０はフリットガラ
ス、１１は素子である。

【００３７】また、図３は図２に示した素子基板３の説
明図であり、３１は基板、３２および３３は電気的接続
を得るための電極、３４は電極ギャップ、３６は電子放
出部材である微粒子膜、３５は電子放出部である。

【００３８】図３に示した電子放出素子の作製方法を、
以下に示す。最初に充分脱脂，洗浄を行った絶縁性基板
である青板基板３１上に、通常よく用いられるフォトリ
ソグラフィ技術と真空成膜技術により、一対の素子電極
３２，３３を形成した。電極の材料は下びき材としての
Ｔｉ５０ÅとＮｉ９５０Åとし、電極ギャップ３４は２
μｍとした。

【００３９】この上に、更に同様の方法により、素子電
極３２，３３の一部及び電極ギャップ３４以外の領域に
、Ｃｒ１０００Åを成膜した。次に、有機Ｐｄ化合物溶
液（奥野製薬工業社製キャタペーストＣＣＰ）をスピン
コーターを用いて回転塗布し、３００℃−１２分間の焼
成を行い、先に成膜したＣｒをエッチアウトすることに
よって、電極ギャップ３４および素子電極３２，３３上
に微粒子膜３６を形成した。

【００４０】更に、同じくフォトリソグラフィ技術と真
空成膜技術により、配線電極３７、および不図示ではあ
るが、電子ビームを変調する変調電極、変調電極と配線
電極の間にあって双方のリークを防ぐ絶縁層とを配置し
た。配線電極の材料は下びき材としてのＣｒ５０Åと、
Ｃｕ２μｍ，Ｃｒ１０００Åとした。

【００４１】また、酸化防止手段８であるＴｉ膜は、通
常良く用いられる真空成膜技術により、側板部材４の内
面に作製した。この際、酸化防止手段８であるＴｉ膜の
面積は、素子基板上の電極の総面積の３倍となるように
配置した。

【００４２】こうして作製した酸化防止手段８を内部に
設置した側板部材４、素子基板３、フェースプレート１
、リアプレート２、排気管７及びゲッター６を、図２の
ように配置し、封着用のフリットガラス１０を溶かすた
めに４４０℃−１時間の条件設定で、バッチ式の熱処理
炉を用いて封着を行った。

【００４３】この時、設定した４４０℃まで３０分で昇
温し、オーバーシュートにより４６０℃程度まで一時的
に温度上昇しても、素子基板３上の素子電極（不図示）
の電極配線抵抗が大幅に上昇することはなかった。これ
により、本画像表示装置では、小電力で安定した電子放
出量を得ることができた。

【００４４】なお、本実施例では酸化防止手段の金属薄
膜としてＴｉを用いたが、Ｃｒ，Ｃｕ等を用いても同様
の効果が得られた。

【００４５】（実施例２）図１は本発明の第２の実施例
である画像表示装置の断面の概略図である。本図中、１
は画像表示を行うフェースプレート、２はリアプレート
、３は電子放出素子を並べた素子基板、４は外周を包囲
する側板部材、５はメタルバック、６はゲッター、７は
排気管、８は酸化防止手段であるＴｉ膜、９は蛍光板、
１０はフリットガラス、１１は素子、１２は通気孔であ
る。また、素子１１としては図３に示すタイプのものを
用いた。

【００４６】まず、素子基板３派実施例１と同様にして
作製した。また、酸化防止手段８であるＴｉ膜は、通常
よく用いられる真空成膜技術により、素子基板３の裏面
全域に作製した。この際、酸化防止手段８であるＴｉ膜
の面積は、素子基板上の電極の総面積の３倍となるよう
に配置した。

【００４７】こうして作製した酸化防止手段８を設置し
た素子基板３、側板部材４、フェースプレート１、リア
プレート２、排気管７、ゲッター６を、図１のように配
置し、封着用のフリットガラス１０を溶かすために４４
０℃−１時間の条件設定で、バッチ式の熱処理炉を用い
て封着を行った。

【００４８】この時、設定した４４０℃まで３０分で昇
温し、オーバーシュートにより４６０℃程度まで一時的
に温度上昇しても、素子基板３上の素子電極（不図示）
の電極配線抵抗が大幅に上昇することはなかった。これ
により、本画像表示装置では、小電力で安定した電子放
出量を得ることができた。

【００４９】また、前記酸化防止手段８が、真空容器外
まで形成されていることから、電子放出させた際の発熱
を防止でき、均一な画像を得られた。

【００５０】なお、本実施例では酸化防止手段の金属薄
膜としてＴｉを用いたが、Ｃｒ，Ｃｕを用いても同様の
効果が得られた。

【００５１】（実施例３）図４は本発明の第３の実施例
である画像表示装置の概略図である。本図中、１は画像
表示を行うフェースプレート、２はリアプレート、３は
電子放出素子を並べた素子基板、４は外周を包囲する側
板部材、５はメタルバック、６はゲッター、７は排気管
、１８は酸化防止手段であり、素子基板とリアプレート
の両方に接しているＴｉのメッシュ、９は蛍光板、１０
はフリットガラス、１１は素子、１２は通気孔である。

【００５２】そして、実施例２と同様にして作製した素
子基板３、側板部材４、フェースプレート１、リアプレ
ート２、排気管７、ゲッター６、および素子基板３とリ
アプレート２の両方に接するように設けられた酸化防止
剤１８であるＴｉのメッシュを、図４のように配置し、
フリットガラス１０を溶かすために４４０℃−１時間の
条件設定で、バッチ式の熱処理炉を用いて封着を行った
。

【００５３】この時、酸化防止剤１８であるＴｉのメッ
シュの表面積は、素子基板３上の電極の総面積の１０倍
となるように配置した。

【００５４】この時、設定した４４０℃まで３０分で昇
温し、オーバーシュートにより４６０℃程度まで一時的
に温度上昇しても、素子基板３上の素子電極（不図示）
の電極配線抵抗が大幅に上昇することはなかった。また
、素子電極の表面に酸化は見られなかった。

【００５５】また、この真空容器内を真空度１×１０６
Ｔｏｒｒ程度まで真空引きして封止し、素子電極間に１
４Ｖの電圧をかけて、フェースプレート１に高圧１ｋＶ
かけることによって、複数の電子放出素子から電子ビー
ムをとり出した。

【００５６】このとき、複数の素子から得られた各電子
ビームをフェースプレート上の蛍光体に照射することに
よって得られたビームスポット径は、ほぼ一定しており
、かつ、均一であった。即ち、複数の電子放出素子を配
線でつないだ電子源において電極が高抵抗化することに
よっておこる輝度のばらつきもなく、均一なビームスポ
ットが得られた。

【００５７】また、前記酸化防止手段１８が素子基板３
とリアプレート２の両方に接するという構造により、電
子放出させた際の発熱を防止でき、均一な画像を得られ
た。

【００５８】なお、本実施例では酸化防止手段としてＴ
ｉのメッシュ板を用いたが、Ｃｒ，Ｃｕ等の金属のメッ
シュ板または、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｃｕ等の金属板を用いても
同様の効果が得られた。

【００５９】

【発明の効果】以上説明したように、画像表示装置内に
金属膜，メッシュ形状等の酸化防止手段を配置すること
により、画像表示装置である真空容器をフリットガラス
にて封着する際に、真空容器内に存在するより多くの酸
素を消費させることにより、電極配線抵抗の抵抗上昇を
防ぐことができる。

【００６０】また、複数の素子をつないだ際の電圧降下
による輝度のばらつきもなく、均一なビームスポットを
得ることができる。

【００６１】また、電極の酸化を防止する目的で、真空
容器の封着過程において、熱処理温度の精密制御をする
必要がないため、生産効率を下げることなく封着するこ
とができ、生産歩留まりの向上が図れる。

【００６２】更には、酸化防止手段を真空容器外側まで
配置するか、もしくは、素子基板とリアプレートの両方
に接するように配置することによって、放熱板の役割も
持たせ、素子の劣化を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様と実施例２を説明する装置
の断面図である。

【図２】実施例１を説明するための装置の断面図である
。

【図３】実施例１及び２及び３の素子基板の説明図であ
る。

【図４】実施例３を説明するための装置の断面図である
。

【図５】電子放出素子の概略図である。

【図６】従来の画像表示装置の概略図である。

【符号の説明】

１　　フェースプレート２　　リアプレート３　　素子基板４　　側板部材５　　メタルバック６　　ゲッター７　　真空排気管８　　酸化防止手段９　　蛍光板１０　　フリットガラス１１　　素子１２　　通気孔１８　　酸化防止手段３１　　基板３２，３３　　素子電極３４　　電極ギャッブ３５　　電子放出部３６　　電子放出部材３７　　配線電極

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　画像表示を行うフェースプレートと、
電子放出素子を形成した素子基板と、外周を包囲する側
板部材とから形成される真空容器内に、該真空容器封着
の際の電子放出素子の電極の酸化を防止する酸化防止手
段を設けたことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】　　画像表示を行うフェースプレートと、
リアプレートと、電子放出素子を形成した素子基板と、
該フェースプレートと素子基板との間およびリアプレー
トと素子基板との間にあって外周を包囲する側板部材、
とから形成される２層の空間を有する真空容器内に、該
真空容器封着の際の電子放出素子の電極の酸化を防止す
る酸化防止手段を有し、かつ、前記素子基板に対し、フ
ェースプレート側に電子放出素子、リアプレート側に前
記酸化防止手段を有することを特徴とする画像表示装置
。
【請求項３】　　前記酸化防止手段が、真空容器の封着
加熱時において、電子放出素子構成部材よりも酸素消費
量が大きいことを特徴とする請求項１又は２に記載の画
像表示装置。
【請求項４】　　前記酸化防止手段が、真空容器外部ま
で形成されていることを特徴とする請求項１〜３いずれ
か一つに記載の画像表示装置。
【請求項５】　　前記酸化防止手段が、素子基板とリア
プレートに接しており、金属メッシュ板または金属板よ
り成ることを特徴とする請求項２又は３に記載の画像表
示装置。
【請求項６】　　前記画像表示装置内の電子放出素子が
、表面伝導形電子放出素子より成ることを特徴とする請
求項１〜５いずれか一つに記載の画像表示装置。