JP2003059433A

JP2003059433A - 画像表示装置

Info

Publication number: JP2003059433A
Application number: JP2001246016A
Authority: JP
Inventors: Kazuya Shigeoka; 和也重岡; Noritaka Miura; 徳孝三浦; Mitsutoshi Hasegawa; 光利長谷川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-08-14
Filing date: 2001-08-14
Publication date: 2003-02-28

Abstract

(57)【要約】【課題】製造コストが抑えられ、かつＸ線の漏洩が生
じることのない画像形成装置を提供する。【解決手段】基板上にマトリクス状に配置された複数
の電子放出素子と該電子放出素子の各々を駆動するため
の配線とを有する電子源基板と、前記電子源基板に対向
して設けられた蛍光膜および電極を有する画像形成部材
と、前記電子源基板と前記画像形成部材とを支持する支
持部材とを有する画像表示装置において、前記画像形成
部材の外側に、可視光を透過しＸ線を遮蔽するＸ線遮へ
い部材を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は電子放出素子を電子
源として用い、電子放出素子から放出された電子を蛍光
膜に照射して発光させることにより画像を表示する画像
表示装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては熱電子源と
冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源に
は電界放出型素子（以下ＦＥ型素子と略す）、金属／絶
縁層／金属型素子（以下ＭＩＭ素子と略す）、表面伝導
型電子放出素子（以下ＳＣＥ素子と略す）等がある。

【０００３】これら技術について本出願人らによる先行
技術の一部を紹介すると、・インクジェット形成方式による素子作成に関しては特
開平０９−１０２２７１号公報や特開２０００−２５１
６６５号公報に、・これらの素子をＸＹマトリクス形状に配置した例とし
て、特開昭６４−０３１３３２号公報、特開平０７−３
２６３１１号公報に詳述されている。・更には配線形成方法に関しては特開平０８−１８５８
１８号公報や、特開平０９−０５０７５７号公報に、・駆動方法については特開平０６−３４２６３６号公報
等に詳述されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】これらの表面伝導型電
子放出素子の典型的な素子構成例につき、図２に示した
模式図をもとに説明する。

【０００５】図２において１はガラス等からなる基板で
あり、その大きさおよびその厚みは、その上に設置され
る電子放出素子の個数、および個々の素子の設計形状、
および電子源の使用時に容器の一部を構成する場合に
は、その容器を真空に保持するための耐大気圧構造等の
力学的条件等に依存して適宜設定される。

【０００６】ガラスの材質としては、廉価な青板ガラス
を使う事が一般的であるが、この上にナトリウムブロッ
ク層として、厚さ０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッ
タ法で形成した基板等を用いることが好ましい。この他
にナトリウムが少ないガラスや、石英基板でも作成可能
である。

【０００７】また素子電極２、３の材料としては、一般
的な導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍ
ｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属やＰｄ−Ａｇ等の金属が好適で
あり、あるいは金属酸化物とガラス等から構成される印
刷導体や、ＩＴＯ等の透明導電体等から適宜選択され、
その膜厚は、好ましくは数百Åから数μｍの範囲が適当
である。

【０００８】この時の素子電極間隔Ｌ、素子電極長さ
Ｗ、素子電極２、３の形状等は、実素子が応用される形
態等に応じて適宜設計されるが、間隔Ｌは好ましくは数
千Åから１ｍｍであり、より好ましくは素子電極間に印
加する電圧等を考慮して１μｍから１００μｍの範囲で
ある。また、素子電極長さＷは、好ましくは電極の抵抗
値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範
囲である。

【０００９】さらにこの素子電極には、市販の白金Ｐｔ
等の金属粒子を含有したペーストを、オフセット印刷等
の印刷法によって塗布形成する事も可能である。

【００１０】またより精密なパターンを得る目的で、白
金Ｐｔ等を含有する感光性ペーストを、スクリーン印刷
等の印刷法で塗布し、フォトマスクを用いて露光、現像
するという工程でも形成可能である。

【００１１】この後、素子電極２、３を跨ぐ形で、電子
源となる導電性薄膜４を作成する。導電性薄膜として
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い。またその膜厚は、素子電
極２、３へのステップカバレージ、素子電極間の抵抗
値、および後述するフォーミング処理条件等を考慮して
適宜設定されるが、好ましくは数Åから数千Åであり、
特に好ましくは１０Åから５００Åの範囲とするのが良
い。

【００１２】本発明者らの研究によると導電性膜材料に
は、一般にはパラジウムＰｄが適しているが、これに限
ったものではない。また成膜形成方法も、スパッタ法、
溶液塗布後に焼成する方法などが適宜用いられる。

【００１３】ここでは有機パラジウム溶液を塗付後、焼
成して酸化パラジウムＰｄＯ膜を形成する方法とする。
その後水素が共存する還元雰囲気下で通電加熱し、パラ
ジウムＰｄ膜とし、同時に亀裂部を形成する。これが電
子放出部５を形成することになる。

【００１４】尚、図示の便宜から、電子放出部５は導電
性薄膜４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的
なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に
表現しているわけではない。

【００１５】上記のような電子放出素子を多数マトリク
ス状に並べ、対向する電極を各々結線して電子源基板を
形成する。この電子源基板に支持部材を介して前記電子
源基板に対向するようにアノード電極を有する画像表示
部材を設け、フリットで接合して外囲器を形成し、真空
排気をする。アノード電極に高電圧をかけて電子放出素
子より放出された電子ビームを画像表示部材である蛍光
体に照射し、蛍光体を発光させて画像を表示する装置が
形成される。

【００１６】ＳＣＥ素子は構造、形成が比較的容易で大
面積化が可能であり、近年のディスプレイの大面積化の
要求も高まっていることから本発明者らもＳＣＥ素子を
用いた画像表示装置の大面積化を試みた。

【００１７】その中で電子源基板や画像表示部材の基
板、主にガラス基板を薄くすることにより、基板重量が
抑えられ、電子源基板の素子作成プロセスや、画像表示
部材の蛍光体形成プロセス、さらには該囲器形成プロセ
スを安価に行えることがわかった。基板重量が抑えられ
ると、各プロセスの基板搬送装置や基板支持装置のコス
トを抑えられ、また基板の取り扱いが容易になる。

【００１８】しかし、このようなガラス基板を用いた画
像表示装置で実際に画像を表示してみたところ、その構
造によっては電子が画像表示部材に衝突する際、Ｘ線が
生じ、画像表示部材でＸ線が十分減衰しきれず、画像表
示装置の外側でＸ線の漏洩が測定されてしまうことがあ
った。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、この
ような従来技術の欠点を改善するものであり、製造コス
トが抑えられ、かつＸ線の漏洩が生じることのない画像
形成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】本発明は、基板上にマト
リクス状に配置された複数の電子放出素子と該電子放出
素子の各々を駆動するための配線とを有する電子源基板
と、前記電子源基板に対向して設けられた蛍光膜および
電極を有する画像形成部材と、前記電子源基板と前記画
像形成部材とを支持する支持部材とを有する画像表示装
置において、前記画像形成部材の外側に、可視光を透過
しＸ線を遮蔽するＸ線遮へい部材を有することを特徴と
する画像表示装置である。

【００２１】本発明の画像表示装置において、前記Ｘ線
遮へい部材が、ガラス板であることが好ましい。

【００２２】また、前記Ｘ線遮へい部材が、前記画像形
成部材の画像表示領域より大きく、該画像表示領域を覆
う位置に設けられたことも好ましい。

【００２３】前記Ｘ線遮へい部材が、その表面に反射防
止膜を有することも好ましい。

【００２４】

【発明の実施の形態】図１に本発明の一例を示し、本発
明の画像表示装置が備える画像表示パネルの構成を説明
する。

【００２５】画像表示パネルとは、以下に説明する電子
源基板（リアプレート）、画像表示部材（フェースプレ
ート）及び支持部材により形成される外囲器に、前述の
画像表示部材（フェースプレート）の前面にＸ線遮へい
部材を形成したものとする。

【００２６】図１において、６は上記の電子放出素子を
マトリクス状に配置し、電極を結線した電子源基板（リ
アプレート）、７は電子放出素子、８はリアプレートに
対向する位置に配置され蛍光膜９および電極（アノード
電極）が成膜された画像表示部材（フェースプレー
ト）、９は蛍光膜、１０はフェースプレートとリアプレ
ートの間隔を空け、内部が真空状態の外囲器１４を形成
する為の支持部材、１１はフェースプレート前面に配置
されたＸ線を遮へいする為のＸ線遮へい部材、１２はＸ
線遮へい部材をフェースプレートに固定する為の支持
具、１３は高圧電源である。

【００２７】Ｘ線遮へい部材１１としては、Ｘ線の減衰
効果の高い鉛含有ガラスが薄く出来る為より好ましい
が、ソーダ青板ガラスなど他のガラス基板でもＸ線遮へ
いの効果を十分得られる厚さにすることにより用いるこ
とが出来る。またガラス以外にも、透明な金属酸化物、
特に非放射性の重金属は、鉄、鉛、金、銀、銅、白金、
タングステン、タンタル、モリブデンを含有あるいは成
膜した樹脂や、透明含鉛アクリル板など、表示される画
像の視認性を著しく損ねることなく、Ｘ線を遮へいでき
る部材であれば使用可能である。またさらに、視認性向
上の観点からガラスなどのＸ線遮へい部材には反射防止
膜を形成することが好ましい。

【００２８】Ｘ線遮蔽部材の厚さとしては、画像表示部
の画像表示領域から外部に漏れるＸ線を遮断する効果が
十分得られるように適宜選択すればよい。

【００２９】画像表示部の画像表示領域から外部に漏れ
るＸ線を遮断する効果の観点から、画像表示領域より大
きいＸ線遮へい部材を用い、このＸ線遮へい部材によっ
て画像表示領域を覆うことが好ましい。

【００３０】Ｘ線遮へい部材は、画像形成部材の外側
（図１中、画像表示部材８の左側）、すなわち蛍光膜が
形成されている側とは反対側に設ける。このとき、画像
表示部材に接して設けても良く、あるいは画像表示部材
と間隔をあけて設けても良い。

【００３１】ここで画像表示領域とは前記フェースプレ
ートにおいて、蛍光膜及びアノード電極が形成されてい
る領域である。

【００３２】上記のように、リアプレート６の電子放出
素子７より放出された電子ビームをアノード電極に高電
圧を印加してフェースプレート８の蛍光膜９に照射し、
蛍光体を発光させて画像を表示する。この電子が蛍光膜
に衝突する際Ｘ線が発生し、フェースプレートに薄いガ
ラスを用いた場合には、Ｘ線遮へい部材を設けないと、
フェースプレートの外側でＸ線が検出されてしまう場合
があった。具体的には、フェースプレート前面から５ｃ
ｍの任意の点で許容基準である０．５ｍＲ／ｈを超えて
しまう場合があった。

【００３３】そこで、フェースプレートの前面にソーダ
青板ガラスなどのガラス基板（Ｘ線遮へい部材１１）を
設け、上記同様のＸ線測定を行ったところ、Ｘ線が許容
基準を超えて検出されることはなかった。この構成で
は、フェースプレートに用いる基板を薄くしコストを抑
えると同時に、Ｘ線の漏洩を防ぐことが出来る。

【００３４】

【実施例】以下、本発明による画像表示パネルを用いた
画像表示装置およびその製造方法の例について説明する
が、本発明はこれらによって限定されるものではない。

【００３５】（実施例１）図７にはマトリクス状に電子
放出素子を有する基板の平面図を示す。

【００３６】図７において、２１は電子源基板、２２、
２３は素子電極、２４はＹ方向配線、２５は絶縁性膜
（層間絶縁層）、２６はＸ方向配線、２７は表面伝導型
電子放出素子膜であり、電子放出部を形成している。

【００３７】以下この素子の作成方法を、図３から図７
を用いて説明する。

【００３８】〔ガラス基板素子電極形成、図３〕本実
施例においては、ガラス基板２１として、アルカリ成分
が少ない２ｍｍ厚ガラス（旭硝子（株）社製、商品名：
ＰＤ−２００）を用い、更にこの上にナトリウムブロッ
ク層としてＳｉＯ₂膜１００ｎｍを塗付焼成したものを
用いた。

【００３９】さらに素子電極２２、２３は、ガラス基板
２１上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタ
ンＴｉ：５ｎｍ、その上に白金Ｐｔ：４０ｎｍを成膜し
た後、ホトレジストを塗布し、露光、現像、エッチング
という一連のフォトリソグラフィー法によってパターニ
ングして形成した。

【００４０】本実施例では素子電極の間隔Ｌ＝１０μ
ｍ、対応する長さＷ＝１００μｍとした。

【００４１】〔下配線形成と絶縁膜形成、図４〕Ｘ配線
とＹ配線の配線材料に関しては、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低抵抗である事が
望まれ、材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。

【００４２】共通配線としてのＹ方向配線（下配線）２
４は、素子電極の一方に接して、かつそれらを連結する
ようにライン状のパターンで形成した。材料には銀Ａｇ
フォトぺ一ストインキを用い、スクリーン印刷した後、
乾燥させてから、所定のパターンに露光し現像した。こ
の後４８０℃前後の温度で焼成して配線を形成した。配
線の厚さは約１０μｍ、幅５０μｍである。なお終端部
は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大き
くした。

【００４３】〔絶縁膜形成、図５〕上下配線を絶縁する
ために、絶縁性膜（層間絶縁層）２５を配置する。後述
のＸ配線（上配線）下に、先に形成したＹ配線（下配
線）との交差部を覆うように、かつ上配線（Ｘ配線）と
素子電極の他方との電気的接続が可能なように、接続部
にコンタクトホールを開けて形成した。

【００４４】工程はＰｂＯを主成分とする感光性のガラ
スペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。
これを４回繰り返し、最後に４８０℃前後の温度で焼成
した。この層間絶縁層の厚みは、全体で約３０μｍであ
り、幅は１５０μｍである。

【００４５】〔上配線形成図６〕Ｘ方向配線（上配
線）２６は、先に形成した絶縁性膜の上に、Ａｇぺ一ス
トインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再
度同様なことを行い２度塗りしてから、４８０℃前後の
温度で焼成した。上記絶縁性膜を挟んでＹ方向配線（下
配線）と交差しており、絶縁性膜のコンタクトホール部
分で素子電極の他方とも接続されている。

【００４６】この配線によって他方の素子電極は連結さ
れており、パネル化した後は走査電極として作用する。

【００４７】このＸ方向配線の厚さは、約１５μｍであ
る。外部駆動回路との引出し配線もこれと同様の方法で
形成した。

【００４８】図示していないが、外部駆動回路への引出
し端子もこれと同様の方法で形成した。

【００４９】このようにしてＸＹマトリクス配線を有す
る基板が形成された。

【００５０】〔素子膜形成図７〕上記基板を十分にク
リーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、
表面が疎水性になるようにした。これはこの後塗布する
素子膜形成用の水溶液が、素子電極上に適度な広がりを
もって配置されるようにする事が目的である。

【００５１】用いた撥水剤は、ＤＤＳ（ジメチルジエト
キシシラン）溶液をスプレー法にて基板上に散布し、１
２０℃にて温風乾燥した。

【００５２】その後素子電極間にインクジェット塗布方
法により、導電性膜（素子膜）４を形成した。

【００５３】本工程の模式図を図８に示す。実際の工程
では、基板上における個々の素子電極の平面的ばらつき
を補償するために、基板上の数箇所に於いてパターンの
配置ずれを観測し、観測点間のポイントのずれ量は直線
近似して位置補完し、塗付する事によって、全画素の位
置ずれをなくして、対応した位置に的確に塗付するよう
に努めた。

【００５４】本実施例では、素子膜としてパラジウム膜
を得る目的で、先ず水８５：イソプロピルアルコール
（ＩＰＡ）１５からなる水溶液に、パラジウム−プロリ
ン錯体０．１５質量％を溶解し、有機パラジウム含有溶
液を得た。この他若干の添加剤を加えた。

【００５５】この溶液の液滴２９を、液滴付与手段とし
て、ピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置２８を
用い、ドット径が６０μｍとなるように調整して電極間
に付与した。その後この基板を空気中にて、３５０℃で
１０分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）とした。ドットの直径は約６０μｍ、厚みは最大で
１０ｎｍの膜が得られた。

【００５６】以上の工程により、素子部分に酸化パラジ
ウムＰｄＯ膜が形成された。

【００５７】〔還元フォーミング（フードフォーミン
グ）、図８（ｃ）、図９〕フォーミングと呼ばれる本工
程に於いて、上記導電性膜を通電処理して内部に亀裂を
生じさせ、電子放出部５を形成する。

【００５８】具体的な方法は、上記基板の周囲の取り出
し電極部を残して、基板全体を覆うようにフード状の蓋
をかぶせて基板との間で内部に真空空間を作り、外部電
源より電極端子部からＸＹ配線間に電圧を印加し、素子
電極間に通電する事によって、導電性薄膜を局所的に破
壊、変形もしくは変質させることにより、電気的に高抵
抗な状態の電子放出部を形成する。

【００５９】この時若干の水素ガスを含む真空雰囲気下
で通電加熱すると、水素によって還元が促進され酸化パ
ラジウムＰｄＯがパラジウムＰｄ膜に変化する。

【００６０】この変化時に膜の還元収縮によって、一部
に亀裂が生じるが、この亀裂発生位置、及びその形状は
元の膜の均一性に大きく影響される。

【００６１】多数の素子の特性ばらつきを抑えるのに、
上記亀裂は中央部に起こり、かつなるべく直線状になる
ことがなによりも望ましい。

【００６２】なおこのフォーミングにより形成した亀裂
付近からも、所定の電圧下では電子放出が起こるが、こ
の段階ではまだ発生効率が非常に低いものである。

【００６３】また得られる導電性薄膜４の抵抗値Ｒｓ
は、１０²から１０⁷Ωの値である。

【００６４】フォーミング処理に用いた電圧波形につい
て、図９を用いて簡単に紹介する。

【００６５】印加した電圧はパルス波形を用いたが、パ
ルス波高値が定電圧のパルスを印加する場合図９（ａ）
と、パルス波高値を増加させながら印加する場合図９
（ｂ）とがある。

【００６６】図９（ａ）に於いて、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１μｓｅｃ
〜１０ｍｓｅｃ、Ｔ２を１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ
とし、三角波の波高値（フォーミング時のピーク電圧）
は適宜選択する。

【００６７】図９（ｂ）では、Ｔ１及びＴ２の大きさは
同様にとり、三角波の波高値（フォーミング時のピーク
電圧）を、例えば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させ
る。

【００６８】なお、フォーミング処理の終了は、フォー
ミング用パルスの間に、導電性膜４を局所的に破壊、変
形しない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度のパルス電圧
を挿入して素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えばフ
ォーミング処理前の抵抗に対して１０００倍以上の抵抗
を示した時点で、フォーミングを終了とすればよい。

【００６９】〔活性化−カーボン堆積、フード活性化、
図１２〕先に述べたように、この状態では電子発生効率
は非常に低いものである。

【００７０】よって電子放出効率を上げるために、上記
素子に活性化と呼ばれる処理を行うことが望ましい。

【００７１】この処理は有機化合物が存在する適当な真
空度のもとで、前記のフォーミングと同様にフード状の
蓋をかぶせて基板との間で内部に真空空間を作り、外部
からＸＹ配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し
印加することによって行う。そして炭素原子を含むガス
を導入し、それに由来する炭素あるいは炭素化合物を、
前記亀裂近傍にカーボン膜として堆積させる工程であ
る。

【００７２】本工程ではカーボン源としてトルニトリル
を用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導入
し、１．３×１０^-4Ｐａを維持した。導入するトルニト
リルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用してい
る部材等によって若干影響されるが、１×１０^-5Ｐａ〜
１×１０^-2Ｐａ程度が好適である。

【００７３】図１２（ａ）、（ｂ）に、活性化工程で用
いられる電圧印加の好ましい一例を示した。印加する最
大電圧値は、１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。図
１２（ａ）中、Ｔ１は、電圧波形の正と負のパルス幅、
Ｔ２はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等し
く設定されている。また、図１２（ｂ）中、Ｔ１および
Ｔ１’はそれぞれ、電圧波形の正と負のパルス幅、Ｔ２
はパルス間隔であり、Ｔ１＞Ｔ１’、電圧値は正負の絶
対値が等しく設定されている。

【００７４】約６０分後に放出電流Ｉｅがほぼ飽和に達
した時点で通電を停止し、スローリークバルブを閉め、
活性化処理を終了した。

【００７５】以上の工程で、電子放出素子を有する基板
を作成する事ができた。

【００７６】〔基板特性、図１０、図１１〕上述のよう
な素子構成と製造方法によって作成された本発明に係る
電子放出素子の基本特性について図１０、図１１を用い
て説明する。

【００７７】図１０は、前述した構成を有する素子の電
子放出特性を測定するための測定評価装置の概略図であ
る。

【００７８】電子放出素子の素子電極間を流れる素子電
流Ｉｆ、及びアノードへの放出電流Ｉｅの測定にあたっ
ては、素子電極２、３に電源３１と電流計３０とを接続
し、該電子放出素子の上方に電源３３と電流計３２とを
接続したアノード電極３４を配置している。図１０にお
いて、１はガラス基板、２、３は素子電極、４は電子放
出部を含む薄膜（導電性膜）、５は電子放出部を示す。
また、３１は素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電
源、３０は素子電極２、３間の電子放出部を含む導電性
膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、３
４は素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕
捉するためのアノード電極、３３はアノード電極３４に
電圧を印加するための高圧電源、３２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。

【００７９】また、本電子放出素子およびアノード電極
３４は真空装置３５内に設置され、その真空装置３５に
は排気ポンプ６１および不図示の真空計等の真空装置に
必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の
測定評価を行えるようになっている。なお、アノード電
極の電圧は１ｋＶ〜１０ｋＶ、アノード電極と電子放出
素子との距離Ｈは２ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定した。

【００８０】図１０に示した測定評価装置により測定さ
れた放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の典型的な例を図１１に示す。なお、放出電流Ｉｅ
と素子電流Ｉｆは大きさが著しく異なるが、図１１では
Ｉｆ、Ｉｅの変化の定性的な比較検討のために、リニア
スケールで縦軸を任意単位で表記した。

【００８１】素子電極間に印加する電圧１２Ｖにおける
放出電流Ｉｅを測定した結果平均０．６μＡ、電子放出
効率は平均０．１５％を得た。また素子間の均一性もよ
く、各素子間でのＩｅのばらつきは５％と良好な値が得
られた。

【００８２】本電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三
つの特徴を有する。

【００８３】まず第一に、図１１からも明らかなよう
に、本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図１１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Ｖｔｈ以下では放出電
流Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉ
ｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素
子としての特性を示しているのが判る。

【００８４】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００８５】第三に、アノード電極３４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。す
なわち、アノード電極３４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。

【００８６】〔封着−外囲器、図１３〕上記のような単
純マトリクス配置の電子源基板を用いた電子源、及び、
表示等に用いる画像形成装置の一例について、図１３を
用いて説明する。

【００８７】図１３において、６は電子放出素子が多数
配置された電子源基板を指し、リアプレートと呼ぶ。８
はガラス基板の内面に蛍光膜９とメタルバック３６等が
形成された画像形成部材（フェースプレート）である。

【００８８】フェースプレート８はリアプレート６と同
じガラス基板である１．１ｍｍ厚ガラス（旭硝子（株）
社製、商品名：ＰＤ−２００）を用いた。

【００８９】１．１ｍｍ厚ガラスは重量が軽く、より厚
いガラスを用いた場合に比べ、上記蛍光膜９、メタルバ
ック３６の形成工程が容易になり、画像表示装置の外囲
器を安価に作成することが出来た。

【００９０】１０は支持部材（支持枠）であり、リアプ
レート６、支持部材１０及びフェースプレート８をフリ
ットガラスによって接着し、４００〜５００℃で、１０
分以上焼成することで、封着して、外囲器１４を構成す
る。

【００９１】この一連の工程を全て真空チャンバー中で
行い、外囲器１４内部を最初から真空にした。

【００９２】〔Ｘ線遮へい部材〕外囲器形成後、フェー
スプレート８前面に、フェースプレート８と同じ大きさ
で厚さ１．７ｍｍの鉛含有（２５％）ガラスをＸ線遮へ
い部材１１として、フェースプレート８に重ね、外側か
ら支持具（図１において１２で示される）で固定した。

【００９３】なお、Ｘ線遮へい部材１１とフェースプレ
ート８は本実施例では重ね合わせたが、これに限るもの
でなく、間隔を空けて設けてもよい。

【００９４】また、Ｘ線遮へい部材とフェースプレート
の固定方法は、支持具を用いた本実施例に限るものでな
く、周辺部を接着剤やフリットガラスで固定する方法
や、Ｘ線遮へい部材とフェースプレートを重ね合わせる
場合には、視覚の妨げにならないような透明の接着剤で
表示部上で固定することも出来る。

【００９５】図１３において、２７は電子放出素子に相
当する表面伝導型電子放出素子膜である。２６、２４
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。

【００９６】一方、フェースプレート８、リアプレート
６間に、スペーサーと呼ばれる不図示の支持体を設置す
ることにより、大面積パネルの場合にも大気圧に対して
十分な強度を持つ外囲器１４を構成することもできる。

【００９７】図１４はフェースプレート上に設ける蛍光
膜の説明図である。蛍光膜（図１３において９で示され
る）は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、
カラーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラック
ストライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる
黒色導電材３８と蛍光体３７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
３７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９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。

【００９８】また、図１３に示すように蛍光膜９の内面
側には通常メタルバック３６が設けられる。メタルバッ
クの目的は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェー
スプレート８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アノード
電極として作用すること等である。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
ィルミングと呼ばれる）を行い、その後アルミニウムを
真空蒸着等で堆積することで作製できる。

【００９９】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、上下基板の突き当て法などで十分な位置合わせを行
う。

【０１００】封着時の真空度は１０のマイナス７乗トー
ル（１０^-5Ｐａ）程度の真空度が要求される他、外囲器
１４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１４の封止を行な
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、たとえば１Ｘ１０マイナス５乗ない
しは１Ｘ１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］（１０^-3〜１０
^-5Ｐａ）の真空度を維持するものである。

【０１０１】〔画像表示素子の駆動、図１５〕前述した
表面伝導型電子放出素子の基本的特性によれば、電子放
出部からの放出電子は、しきい値電圧以上では対向する
素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と巾によっ
て制御され、その中間値によっても電流量が制御され、
もって中間調表示が可能になる。

【０１０２】また多数の電子放出素子を配置した場合に
おいては、各ラインの走査線信号によって選択ラインを
決め、各情報信号ラインを通じて個々の素子に上記パル
ス状電圧を適宜印加すれば、任意の素子に適宜電圧を印
加する事が可能となり、各素子をＯＮすることができ
る。

【０１０３】また中間調を有する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
ス幅変調方式が挙げられる。

【０１０４】以下に具体的な駆動装置について図１５に
概要を述べる。

【０１０５】単純マトリクス配置の電子源を用いて構成
した画像表示パネルを利用した、ＮＴＳＣ方式のテレビ
信号に基づいたテレビジョン表示用の画像表示装置の構
成例を、図１５に示す。

【０１０６】図１５において、１０１はフェースプレー
トとリアプレート及び支持枠で形成された外囲器の前面
にＸ線遮へい部材が設けられた画像表示パネル、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は情報信号発生器、Ｖｘ及びＶａは直流電圧
源である。

【０１０７】電子放出素子を用いた画像表示パネル１０
１のＸ配線には、走査線信号を印加するＸドライバー１
０２が、Ｙ配線には情報信号が印加されるＹドライバー
の情報信号発生器１０７が接続されている。

【０１０８】電圧変調方式を実施するには、情報信号発
生器１０７として、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
調するような回路を用いる。また、パルス幅変調方式を
実施するには、情報信号発生器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回路を用い
る。

【０１０９】制御回路１０３は、同期信号分離回路１０
６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃ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。

【０１１０】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ある。この輝度
信号成分は、同期信号に同期してシフトレジスタ１０４
に入力される。

【０１１１】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輝度信号を、画像の１ライン毎に
シリアル／パラレル変換して、制御回路１０３より送ら
れるシフトクロックに基づいて動作する。シリアル／パ
ラレル変換された画像１ライン分のデータ（電子放出素
子ｎ素子分の駆動データに相当）は、ｎ個の並列信号と
して前記シフトレジスタ１０４より出力される。

【０１１２】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為の記憶装置であ
り、記憶された内容は、情報信号発生器１０７に入力さ
れる。情報信号発生器１０７は、各々の輝度信号に応じ
て、電子放出素子の各々を適切に駆動する為の信号源で
あり、その出力信号はＹ配線を通じて表示パネル１０１
内に入り、Ｘ配線によって選択中の走査ラインとの交点
にある各々の電子放出素子に印加される。

【０１１３】Ｘ配線を順次走査する事によって、パネル
全面の電子放出素子を駆動する事が可能になる。

【０１１４】以上のように本発明による画像表示装置に
おいて、こうして各電子放出素子に、パネル内のＸＹ配
線を通じ、電圧を印加することにより電子放出させ、ア
ノード電極であるメタルバックに高圧を印加し、発生し
た電子ビームを加速し、蛍光膜に衝突させることによっ
て、画像を表示することができる。

【０１１５】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明の画像形成装置の一例であり、本発明の技術思想に基
づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮ
ＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限られるもの
ではなく、ＰＡＬ、ＨＤＴＶなどでも同じである。

【０１１６】以上のような方法で、画像表示装置を作成
し、画像を表示して、Ｘ線遮へい部材を設けた画像表示
装置と、設けなかった画像表示装置の前面でＸ線測定装
置で測定したところ、Ｘ線遮へい部材を設けたパネルで
はパネル前面から５ｃｍの任意の点（図１でいえば、ガ
ラス板１１から図中左方向に５ｃｍ離れた点）でＸ線は
許容値（０．５ｍＲ／ｈ）以上検出されることはなかっ
たが、設けなかったパネルでは同様の点（図１を利用し
ていえば、画像素子部材８から図の左方向に５ｃｍの
点。このときガラス板１１は存在しない。）においてＸ
線が許容値以上検出される場合があった。

【０１１７】これは、電子が蛍光体に衝突した際Ｘ線を
生じ、フェースプレートのガラスで十分に減衰されなか
ったためであり、フェースプレートのガラス厚さを薄く
した為に十分な減衰が得られなかったと考えられる。本
発明ではフェースプレートの前面にガラス基板を設け、
十分な減衰が得られるようにした。Ｘ線遮へい部材のガ
ラスとしては、本実施例では鉛含有（２５％）ガラスを
用いたが、これに限るものでなく、適宜ガラス材料やア
ノードに印加する高電圧値にあわせ十分な遮へい効果が
得られる厚さの部材を設けることが望ましい。

【０１１８】（実施例２）本実施例で作成された画像表
示装置の構成図を図１６に示す。図１６の６から１４ま
での部材は図１に示した部材と同一のものであり、１５
は反射防止膜である。

【０１１９】前記実施例１と同様にリアプレート６、フ
ェースプレート８を作成し、封着工程を行って内部を真
空にした外囲器１４を形成した。その後、Ｘ線遮へい部
材をフェースプレート前面に設ける際、実施例１で用い
たガラスにＳｉＯ₂微粒子を含む反射防止膜１５を成膜
し、Ｘ線遮へい部材１１として用いた。Ｘ線遮へい部材
の設置方法は実施例１と同様にした（反射防止膜を外
側、図１６中左側とした）。そして、駆動装置、駆動方
法も実施例１と同様に行ったところ、Ｘ線の遮へい効果
は実施例１と同様のものが得られ、さらに良好な反射防
止特性により視認性が向上した。

【０１２０】なお、本実施例では反射防止膜として、Ｓ
ｉＯ₂微粒子を含む反射防止膜を用いたがこれに限るも
のでなく、Ａｌ₂Ｏ₃膜やＴｉＯ₂膜など透明な酸化物か
らなる膜、これらを複数層に重ねたものや有機材料な
ど、適切な屈折率を組み合わせて用いることが出来る。

【０１２１】（実施例３）リアプレート６に１．７ｍｍ
厚ガラス（旭硝子（株）社製、商品名：ＰＤ−２０
０）、フェースプレート８にも同様に１．７ｍｍ厚ガラ
ス旭硝子（株）社製、商品名：ＰＤ−２００）を用い、
実施例１と同様に外囲器を作成した。その後反射防止膜
１５としてＡｌ₂Ｏ₃膜を成膜した１．１ｍｍの透明含鉛
アクリル板を、Ｘ線遮へい部材としてフェースプレート
前面に支持具１２を用いて画像表示パネルとした。この
画像表示パネルを実施例１と同様に駆動評価を行ったと
ころ、Ｘ線の遮へい効果が実施例１同様得られ、反射防
止膜により、視認性も良好であった。

【０１２２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
重量が軽く取り扱いが容易でコストを安く抑えられる薄
いガラス基板を電子源基板（リアプレート）や画像表示
部材（フェースプレート）用いた際、フェースプレート
の前面にガラス基板（Ｘ線遮へい部材）を設けることに
よりＸ線の漏洩を生じさせる事のない、安全でコストを
抑えた画像形成装置を提供することが可能となる。さら
にＸ線遮へい部材の前面に反射防止膜を形成することに
より、視認性の向上を図ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像表示装置の一形態の模式的断
面図。

【図２】電子放出素子の一例を示す模式的断面図。

【図３】電子源基板の作成方法例の一工程を示す模式的
平面図。

【図４】電子源基板の作成方法例の一工程を示す模式的
平面図。

【図５】電子源基板の作成方法例の一工程を示す模式的
平面図。

【図６】電子源基板の作成方法例の一工程を示す模式的
平面図。

【図７】電子源基板の例を示す模式的平面図。

【図８】インクジェット塗布方法による素子膜作成方法
の例を示す工程図。

【図９】フォーミングに用いる電圧波形例を示したグラ
フ。

【図１０】電子放出素子の評価装置の例を示す模式図。

【図１１】電子放出素子の基本特性例を示すグラフ図。

【図１２】活性化時の電圧波形の例を示すグラフ。

【図１３】本発明の画像表示装置の一形態を示す模式的
斜視図。

【図１４】フェースプレート上に設ける蛍光膜の例を示
す模式的平面図。

【図１５】画像表示装置の駆動装置の構成を示す模式
図。

【図１６】実施例２による画像表示装置の模式的断面
図。

【符号の説明】

１ガラス基板２，３素子電極４導電性膜５電子放出部６電子源基板（リアプレート）７電子放出素子８画像表示部材（フェースプレート）９蛍光膜１０支持部材１１Ｘ線遮へい部材１２支持具１３高圧電源１４外囲器１５反射防止膜２１電子源基板２２，２３素子電極２４Ｙ方向配線２５絶縁性膜２６Ｘ方向配線２７表面伝導型電子放出素子膜２８インクジェット噴射装置２９液滴３０電流計３１電源３２電流計３３高圧電源３４アノード電極３５真空装置３６メタルバック３７蛍光体３８黒色導電体６１排気ポンプ１０１画像表示パネル１０２Ｘドライバー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情報信号発生器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者長谷川光利東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 AA01 EE02 EF01 EF03 5C036 EE10 EE14 EF01 EF06 EF09 EG02 EH04

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上にマトリクス状に配置された複数
の電子放出素子と該電子放出素子の各々を駆動するため
の配線とを有する電子源基板と、前記電子源基板に対向
して設けられた蛍光膜および電極を有する画像形成部材
と、前記電子源基板と前記画像形成部材とを支持する支
持部材とを有する画像表示装置において、前記画像形成
部材の外側に、可視光を透過しＸ線を遮蔽するＸ線遮へ
い部材を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】前記Ｘ線遮へい部材が、ガラス板である
請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】前記Ｘ線遮へい部材が、前記画像形成部
材の画像表示領域より大きく、該画像表示領域を覆う位
置に設けられた請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】前記Ｘ線遮へい部材が、その表面に反射
防止膜を有する請求項１〜３のいずれか一項記載の画像
表示装置。