(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子放出素子を有するリアプレートと、該リアプレートに対向して配置された、画像表示領域を構成する蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを具備してなる気密容器を有する画像表示装置の製造方法であって、
複数の電子放出素子を有するリアプレートと、蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを対向させ、前記リアプレートと前記フェースプレート間に平板状のスペーサを複数配置して容器を組み立てる工程と、
前記容器の組み立て後、前記容器を、真空引きして封止し、気密容器とした後、前記平板状のスペーサの長手方向が重力方向と非垂直になるように前記気密容器を傾斜させた状態で、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に電界を印加して、前記画像表示領域内の異物を当該画像表示領域外に移動させる異物除去工程とを有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【請求項２】
前記電界は、前記画像表示装置を駆動する際に、前記リアプレートと前記フェースプレート間に印加する電界よりも低い電界であることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項３】
前記電界は、前記画像表示装置を駆動する際に、前記リアプレートと前記フェースプレート間に印加する電界の１/１０以上１/２以下であることを特徴とする請求項２に記載の画像表示装置の製造方法。
【請求項４】
複数の電子放出素子を有するリアプレートと、該リアプレートに対向して配置された、画像表示領域を構成する蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを具備してなる気密容器を有する画像表示装置の製造方法であって、
複数の電子放出素子を有するリアプレートと、蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを対向させ、前記リアプレートと前記フェースプレート間に平板状のスペーサを複数配置して容器を組み立てる工程と、
前記容器の組み立て後、前記容器を、真空引きして封止し、気密容器とした後、前記平板状のスペーサの長手方向が重力方向と非垂直になるように前記気密容器を傾斜させた状態で、前記リアプレート又は前記フェースプレートに物理的衝撃を与え、前記画像表示領域内の異物を当該画像表示領域外に移動させる異物除去工程とを有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線装置及びその応用である表示装置等の画像表示装置の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極型の電子放出素子と冷陰極型の電子放出素子の２種類が知られている。このうち冷陰極型の電子放出素子としては、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００３】
表面伝導型放出素子としては、例えば、M.I.Elinson, Radio Eng.Electron Phys.，10,1290,(1965)や、後述する他の例が知られている。
【０００４】
表面伝導型放出素子は、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薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの[G.Dittmer:"Thin Solid Films"，9,317(1972)]や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Conf.",519(1975)]や、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００５】
これらの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例として、図１９に前述のM.Hartwellらによる素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５［ｍｍ］〜１［ｍｍ］，Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定されている。なお、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４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。
【０００６】
M.Hartwellらによる素子をはじめとして上述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３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５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３００４の両端に一定の直流電圧、若しくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊若しくは変形若しくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。なお、局所的に破壊若しくは変形若しくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００７】
また、ＦＥ型の例は、例えば、W.P.Dyke&W.W.Dolan,"Field emission",Advance in Electron Physics,8,89(1956)や、或いは、C.A.Spindt,"Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones",J.Appl.Phys.,47,5248(1976)などが知られている。
【０００８】
ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図２０に前述のC.A.Spindtらによる素子の断面図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【０００９】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２０のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【００１０】
また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.A.Mead,"Operation of tunnel-emission Devices,J.Appl.Phys.,32,646(1961)などが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２１に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。
【００１１】
上述の冷陰極型の電子放出素子は、熱陰極型の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。したがって、熱陰極型の電子放出素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極型の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、冷陰極型の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。
【００１２】
このため、冷陰極型の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、表面伝導型放出素子は、冷陰極型の電子放出素子のなか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。そこで、例えば本出願人による特開昭６４−３１３３２号公報において開示されるように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究されている。
【００１３】
また、表面伝導型放出素子の応用については、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像表示装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
【００１４】
特に、画像表示装置への応用としては、例えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３号公報や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報において開示されているように、表面伝導型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と言える。
【００１５】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９５号公報に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、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 Development on Micro-tips Display at LETI",Tech.Digest of 4th Int. Vacuum Microele-ctronics Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1991)]。
【００１６】
また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した例は、例えば本出願人による特開平３−５５７３８号公報に開示されている。
【００１７】
上記のような電子放出素子を用いた画像表示装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【００１８】
図２２は冷陰極型の電子放出素子を用いた平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００１９】
図中、３１１５はリアプレート、３１１６は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレート３１１５、側壁３１１６及びフュースプレート３１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）を形成している。
【００２０】
リアプレート３１１５には基板３１１１が固定されているが、この基板３１１１上には電子放出素子３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成されている。（Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。）また、前記ＮＸＭ個の電子放出素子３１１２は、図２２に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。これら基板３１１１、電子放出素子３１１２、行方向配線３１１３及び列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層(不図示)が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００２１】
フェースプレート３１１７の下面には、蛍光体からなる蛍光体膜３１１８が形成されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、育（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。また、蛍光体膜３１１８をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光体膜３１１８のリアプレート３１１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成されている。
【００２２】
Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及びＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に接続している。
【００２３】
また、上記気密容器の内部は１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ程度の真空に保持されており、画像表示装置の表示面積が大きくなるにしたがい、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレート３１１５及びフェースプレート３１１７の変形或いは破壊を防止する手段が必要となる。リアプレート３１１５及びフェースプレート３１１６を厚くすることによる方法は、画像表示装置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図２２においては、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための構造支持体（スペーサ或いはリブと呼ばれる）３１２０が設けられている。このようにして、マルチビーム電子源が形成された基板３１１１と蛍光体膜３１１８が形成されたフェースプレート３１１６間は通常サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真空に保持されている。
【００２４】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極型の電子放出素子３１１２に電圧を印加すると、各冷陰極型の電子放出素子３１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光体膜３１１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００２５】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した従来の画像表示装置の表示パネルにおいては、以下のような問題点があった。
【００２６】
前述のように、冷陰極型の電子放出素子３１１２からの放出電子を加速するためにマルチビーム電子源とフェースプレート３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋＶ／ｍｍ以上の高電界）が印加される。
【００２７】
そのため、電子放出素子３１１２、行方向配線３１１３、列方向配線３１１４等を含む、基板３１１１上とフェースプレート３１１７の間での真空放電が懸念される。
【００２８】
真空放電の原因としては、基板３１１１及びフェースプレート３１１７上の突起、ゴミの付着、ガスの吸着等が考えられる。これらの放電は、画像表示中に突発的に起こり、画像を乱すだけでなく、放電個所近傍の電子放出素子３１１２を著しく劣化させ、その後の表示が正常にできなくなるという問題があった。さらに、フェースプレート上にゴミが付着すると、電子放出素子３１１２からフェースプレート３１１７に向けて照射される電子が遮られ、その結果、表示画像に画素欠陥を生じる場合がある。そのため、組み立て段階における気密容器内への混入異物、及び構成部材からの脱落物に対して有効な解決策が望まれる。
【００２９】
本発明はこのような問題を解決するために成されたものであり、画像表示時の放電を防止し、良好な表示画像を得ることを可能とした画像表示装置の製造方法及びこの製造方法により製造した画像表示装置を提供するものである。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明の画像表示装置の製造方法は、複数の電子放出素子を有するリアプレートと、該リアプレートに対向して配置された、画像表示領域を構成する蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを具備してなる気密容器を有する画像表示装置の製造方法であって、複数の電子放出素子を有するリアプレートと、蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを対向させ、前記リアプレートと前記フェースプレート間に平板状のスペーサを複数配置して容器を組み立てる工程と、前記容器の組み立て後、前記容器を、真空引きして封止し、気密容器とした後、前記平板状のスペーサの長手方向が重力方向と非垂直になるように前記気密容器を傾斜させた状態で、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に電界を印加して、前記画像表示領域内の異物を当該画像表示領域外に移動させる異物除去工程とを有することを特徴とする。
【００３１】
また、本発明の他の画像表示装置の製造方法は、複数の電子放出素子を有するリアプレートと、該リアプレートに対向して配置された、画像表示領域を構成する蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを具備してなる気密容器を有する画像表示装置の製造方法であって、複数の電子放出素子を有するリアプレートと、蛍光体と導電性膜とを有するフェースプレートとを対向させ、前記リアプレートと前記フェースプレート間に平板状のスペーサを複数配置して容器を組み立てる工程と、前記容器の組み立て後、前記容器を、真空引きして封止し、気密容器とした後、前記平板状のスペーサの長手方向が重力方向と非垂直になるように前記気密容器を傾斜させた状態で、前記リアプレート又は前記フェースプレートに物理的衝撃を与え、前記画像表示領域内の異物を当該画像表示領域外に移動させる異物除去工程とを有することを特徴とする画像表示装置の製造方法。
【００３２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の画像表示装置の製造方法及び画像表示装置の実施の形態について詳細に説明する。最初に、本発明の第１の実施の形態を基に、本発明に係る画像表示装置の製造方法の工程の流れを図１を用いて簡単に説明する。
【００３３】
まず後述する"フォーミング工程"を行う前のリアプレート１０１５、側壁１０２、蛍光体を含むフェースプレート１０１、耐大気圧構造用のスペーサ１０３等から構成される気密容器を組み立てる（ステップＳ１０１）。組み立て方法及び各部材の構成などについて詳しくは後述する。
【００３４】
次に図２のように前記スペーサ１０３の配列（長手方向）が縦方向（重力方向と実質的に平行）になるように、気密容器を傾斜させて配置する（ステップＳ１０２）。
【００３５】
次に特徴となる異物除去工程を行う（ステップＳ１０３）。異物除去工程は、大きくは次の２つの工程を含む。即ち、第１は、異物を接着面から浮かす工程、第２は、浮いた異物を画像領域外へ移動させる工程、である。異物除去方法について詳しくは後述する。
【００３６】
続いて気密容器の内圧を１×１０-4Ｐａ付近まで真空引きする（ステップＳ１０４）。
【００３７】
更に表面伝導型電子放出素子を形成するために必要な電子源作成プロセスを行う（ステップＳ１０５）。具体的には、電子放出部を形成するための"フォーミング工程"、"活性化工程"である。これらについても詳しくは後述する。なお、"フォーミング工程"と"活性化工程"は後述する行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４を介して行う。
【００３８】
最後に、気密容器に接続された排気管を封じ切り表示パネルを形成する。（ステップＳ１０６）。
【００３９】
気密容器内の異物除去工程の目的としては、以下の２点があげられる。
【００４０】
第１の目的は、高電圧印加時の放電要因の一つである異物を、気密容器に高電圧をフェースプレートとリアプレート間に印加する（画像表示装置を駆動する）前の段階にて、画像表示装置を駆動する際に印加される電界強度が比較的弱い画像表示領域外に移動させることにある。これにより、フェースプレートとリアプレート間で放電が発生するのを抑制させることができる。従来の製法では気密容器内に混入した異物はそのまま残り、高電圧がフェースプレートとリアプレート間に印加されることとなるため、高電界が異物に集中し、その結果、異物を起点とした放電が発生し易くなっていた。その結果、放電が発生すると、リアプレート上の電子放出素子やフェースプレート上に蛍光体などにダメージを与え、画像表示装置の表示品位を低下させる原因となっていた。
【００４１】
第２の目的は、画像表示領域内の異物が、放電を起こさずとも、電子源より放出された電子を遮ることにより発生する画素欠陥（表示欠陥）を無くすことにある。これにより表示画像の画質を向上させることができる。
【００４２】
上記のように、画像表示領域内の異物を、画像表示装置を駆動させた際に電界の影響が少ない画像表示領域外へ移動させることができる。その結果、画像表示装置における放電の発生を抑制することができる。また、異物による画素欠陥のない高品位な画像を提供することができる。
【００４３】
次に特徴となる異物除去工程について１例を挙げて以下に説明する。図２、図３にここで説明する一例の概略構成を示す。まず、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１、フェースプレートとリアプレート間のギャップ保持用の枠１０２、ギャップ保持用のスペーサ１０３を組み立てる。次にスペーサの並び（長手方向）が縦向き（重力方向と実質的に平行）になるように、図２のように、気密容器を立てる（傾斜させる）。気密容器を傾斜させる目的は、混入した異物の画像表示領域外への移動を、重力を用いて異物の自重落下にて行うためである。ここでは、気密容器を垂直に立てて実施した（重力方向とスペーサの長手方向とを平行にした）。気密容器を立てる角度については最も重力の影響を受ける９０度が理想であるが、気密容器の傾斜が少しでもあれば（スペーサの長手方向と重力方向とが非垂直であれば）異物除去効果が得られる。ここでは、異物除去工程は気密容器の内圧が大気圧状態にて行ったが、後述する他の例で示してあるように、気密容器内を減圧した状態で行うこともできるし、また、気密容器を封止した後に行うこともできる。
【００４４】
次に異物を浮かす工程として、本例では、気密容器のフェースプレート１０１の表面若しくはリアプレート１０１５の表面に物理的衝撃を印加する。衝撃の強さと衝撃を与えるポイントは気密容器の画像表示領域全面に対して５０Ｇ以上１０００Ｇ以下が印加されるように衝撃を与えるポイントと衝撃の強さを決定する。また衝撃を与えるポイントは複数箇所であってもかまわない。また衝撃を与える面はフェースプレートとリアプレートの両面でもよい。複数箇所に対して物理的衝撃を印可する場合は、複数箇所同時に衝撃を印加しても個別に順に印可してもかまわないが、個別印加の場合は気密容器を傾斜させた際に上側となる部分から衝撃印加することが望ましい。また、これら一連の工程を行う際は、フェースプレート上に配置された蛍光体膜１０５、リアプレート上に配置された電子放出素子領域１０４を接地して静電気を除電することにより、より異物を浮きやすい状態とする。
【００４５】
本実施の形態では気密容器に対して複数箇所に衝撃を与えることにより画像非表示領域内の全ての箇所に対して１００Ｇ以上の衝撃が印加されるように実施した。後に述べる第２の実施の形態との相違点は気密容器内が大気圧状態であるか負圧（減圧）状態であるかの差である。ここで述べる実施の形態では大気圧状態であるため、気密容器内を負圧化する工程を必要としないことからローコスト化の点で有利である。
【００４６】
この工程を行うことにより脱離、移動した異物はパネル傾斜方向下部の画像表示領域外に除去される。移動した異物の画像領域内への戻りを防止するために気密容器内に異物溜めの構造を作り込むことや、気密容器外へ排出可能な構造を作り込むことが望ましい。
【００４７】
このような工程を経て製造された画像表示装置では、フェースプレートとリアプレート間での放電の発生確率が抑制され、また、異物による表示画像に欠陥の無い良好な表示画像を得ることができた。
【００４８】
また、この異物除去工程を用いて製造された画像表示装置を解体して画像表示領域内と画像表示領域外の異物の存在状況を確認した。確認は光学顕微鏡にて行い対象とする異物の大きさは１μｍ以上とした。この結果では、異物は画像表示領域内と比較して画像表示領域外に多く存在した。
【００４９】
我々の鋭意なる検討の結果では、異物除去工程を行わない従来の画像表示装置は、画像表示領域内に異物が多く存在する傾向にある。これは異物の発生源が主にプロセスからの混入物や、リアプレート上の配線上の異物や、蛍光体膜（蛍光体、メタルバック）からの脱落物であることがＳＥＭ、ＥＤＸスペクトル分析の結果から解っており、画像表示領域内に異物の発生する要因が多い。この異物除去工程を行うことにより、画像表示領域内の異物を画像表示領域外に移動させることができる。画像表示領域に存在した異物は、上記の異物除去工程により、気密容器を傾斜した際の下側となった部分に移動することとなる。
【００５０】
次に、画像表示装置の表示パネルの構成の一例と、上述の異物除去工程を除いた製造方法について、具体的な例を示して説明する。
【００５１】
（１）画像表示装置概要
図６は、表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側壁、１０１はフェースプレートであり、１０１５、１０１６、１０１により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てる（気密容器形成）にあたっては、各部材の接合部を封着（接着）する必要がある。例えばフリットガラスを各接合部に塗布し、大気中或いは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成することができる。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。また、上記気密容器の内部は１０のマイナス４乗［Ｐａ］程度の真空に保持される。そのため、大気圧や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を防止する目的で、耐大気圧構造体として、スペーサ１０２０が設けられている。
【００５２】
フェースプレート１０１は、透明基板１０１７と、透明基板の表面に配置された蛍光体膜１０１８と、メタルバック（導電性膜）１０１９とから構成される。また、リアプレート１０１５は、その表面に電子源基板１０１１を有する。なお、ここでは、電子源基板１０１１とリアプレート１０１５を別体としたが、電子源基板１０１１のみでリアプレートを構成する場合もある。行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４は、各電子放出素子１０１２を駆動するために、各電子放出素子に接続された配線である。
【００５３】
スペーサ１０２０としては、電子源基板１０１１上の行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４と、透明基板１０１７内面のメタルバック（導電性膜）１０１９との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有する必要がある。また好ましくはスペーサ１０２０の表面の帯電を抑制する目的で、その表面に導電性膜を設ける。
【００５４】
ここで説明される態様においては、スペーサ１０２０の形状は平板状とし、その長手方向を行方向配線１０１３と平行に配置した。スペーサは、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中或いは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することによりフェースプレート１０１及び／又は電子源基板１０１１に固定した。
【００５５】
電子源基板１０１１上には冷陰極型の電子放出素子１０１２がＮ×Ｍ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。）前記Ｎ×Ｍ個の電子放出素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配線１０１４によりマトリクス配線されている。前記１０１１〜１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００５６】
次に、電子放出素子として表面伝導型電子放出素子（後述）を基板上に配列してマトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。図１７は、図６の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上には、後述の図１０で示すものと同様な表面伝導型電子放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線１０１３と列方向配線１０１４によりマトリクス状に配線されている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交差する部分には、絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００５７】
図１７の一点鎖線Ｂ−Ｂ'に沿った断面を、図１８に示す。本実施の形態においては、気密容器のリアプレート１０１５に電子源基板１０１１を固定する構成としたが、電子源基板１０１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとして電子源基板１０１１自体を用いてもよい。
【００５８】
また、透明基板１０１７の下面には、蛍光体膜１０１８が形成されている。
【００５９】
本実施の形態はカラー表示装置であるため、蛍光体膜１０１８は赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えば図８（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には遮光部材１０１０が設けてある。ここでは、遮光部材１０１０として黒色の導電性部材を用いた。遮光部材１０１０を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにすることや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐことなどである。黒色の導電性部材には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いてもよい。
【００６０】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図８（Ａ）に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、例えば図８（Ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列（例えば図９）であってもよい。
【００６１】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光体膜１０１８に用いればよく、また遮光部材は必ずしも用いなくともよい。
【００６２】
また、蛍光体膜１０１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック（導電性膜）１０１９を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光体膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光体膜１０１８を保護することや、電子ビーム加速電圧を印加するための電極（アノード）として作用させることや、蛍光体膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させることなどである。メタルバック１０１９は、蛍光体膜１０１８を透明基板１０１７上に形成した後、蛍光体膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光体膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いない。
【００６３】
また、本実施の形態では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光体膜の導電性向上を目的として、透明基板１０１７と蛍光体膜１０１８との間に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００６４】
また、Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及びＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続している。
【００６５】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス５乗［Pa］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前或いは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーター若しくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０-5〜１×１０-7［Ｐａ］程度の真空度に維持される。
【００６６】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各電子放出素子１０１２に電圧を印加すると、各電子放出素子１０１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレートの内面に衝突させる。これにより、蛍光体膜１０１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００６７】
通常、表面伝導型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と電子放出素子１０１２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と電子放出素子１０１２間の電圧０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。
【００６８】
以上、本発明の実施の形態の表示パネルの基本構成と製法、及び画像表示装置の概要を説明した。
【００６９】
（２）マルチ電子ビーム源の製造方法
次に、前記実施の形態の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極型の電子放出素子の材料や形状或いは製法に制限はない。したがって、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、或いはＭＩＭ型などの冷陰極型の電子放出素子を用いることができる。
【００７０】
ただし、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、これらの電子放出素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。表面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法及び特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【００７１】
(表面伝導型放出素子の好適な素子構成と製法)
表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の２種類が挙げられる。
【００７２】
（平面型の表面伝導型放出素子）
まず最初に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明する。図１０に示すのは、平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平面図（ａ）及び断面図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は間隙、１１１３は"活性化処理"により形成したカーボン膜である。
【００７３】
基板１１０１としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミクス基板、或いは上述の各種基板上に例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層を積層した基板、などを用いることができる。
【００７４】
また、基板１１０１上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電性を有する材料によって形成されている。例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、或いはこれらの金属の合金、或いはＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、例えば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（例えば印刷技術）を用いて形成してもかまわない。
【００７５】
素子電極１１０２と１１０３の形状は、当該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストロームから数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメーターの範囲である。
【００７６】
また、素子電極の厚さｄについては、通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの範囲から適当な数値が選ばれる。
【００７７】
また、導電性薄膜１１０４の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。即ち、素子電極１１０２或いは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する"フォーミング工程"を良好に行うのに必要な条件、導電性膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件、などである。具体的には、数オングストロームから数千オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから５００オングストロームの間である。
【００７８】
また、導電性膜１１０４を形成するのに用いられる材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3，などをはじめとする酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ4，ＧｄＢ4，などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などをはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などをはじめとする半導体や、カーボン、などがあげられ、これらの中から適宜選択される。
【００７９】
導電性薄膜１１０４のシート抵抗値については、１０の３乗から１０の７乗［オーム／ｓｑ］の範囲に含まれるよう設定した。
【００８０】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２及び１１０３とは、電気的に良好に接続されるのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造をとっている。その重なり方は、図１０の例においては、下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層したが、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電極、の順序で積層してもかまわない。
【００８１】
また、間隙１１０５は、後述する"フォーミング工程"及び/又は"活性化工程"によって形成されるものである。なお、実際の間隙の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図１０においては模式的に示した。
【００８２】
また、薄膜１１１３は、炭素若しくは炭素化合物よりなるカーボン膜である。薄膜１１１３は、"フォーミング工程"後に、後述する"活性化処理"を行うことにより形成する。
【００８３】
薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれか、若しくはそれらの混合物である。なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図１０においては模式的に示した。また、平面図（図１０（ａ））においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【００８４】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施の形態においては以下のような素子を用いた。即ち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極の厚さｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメーター］とした。
【００８５】
導電性膜１１０４の主要材料としてＰｄ若しくはＰｄＯを用い、導電性膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメーター］とした。
【００８６】
次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子の製造方法について説明する。図１１（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１０２と同一である。
【００８７】
１）まず、図１１（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる。（堆積する方法としては、例えば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用いればよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、図１１（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
【００８８】
２）次に、図１１（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して導電性膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。（具体的には、本実施の形態では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施の形態では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外の例えばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。）また、導電性薄膜の成膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ法、或いは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
【００８９】
３）次に、図１１（ｃ）に示すように、フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、"フォーミング工程"を行って、導電性膜１１０４の一部に間隙を形成する。"フォーミング工程"とは、導電性薄膜１１０４に電流を流して、その一部に間隙を生じさせる処理のことである。なお、間隙が形成される前と比較すると、間隙が形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【００９０】
通電方法をより詳しく説明するために、図１２に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。導電性薄膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましい。本実施の形態の場合には図１２に示したようにパルス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧した。また、間隙の形成状況をモニターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計測した。
【００９１】
実施ｍｐ形態においては、例えば１０のマイナス３乗［Ｐａ］程度の真空雰囲気下において、例えばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０6［オーム］になった段階、即ちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０-7［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【００９２】
なお、上記の方法は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば導電性膜の材料や膜厚、或いは素子電極間隔Ｌなど表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて通電の条件を適宜変更するのが望ましい。
【００９３】
４）次に、図１１（ｄ）に示すように、活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、"活性化工程"を行って、電子放出特性の改善を行う。"活性化工程"とは、前記"フォーミング工程"により形成された間隙近傍に炭素若しくは炭素化合物からなるカーボン膜を堆積せしめる処理のことである（図においては、炭素若しくは炭素化合物よりなるカーボン膜を部材１１１３として模式的に示した）。なお、"活性化工程"を行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流を典型的には１００倍以上に増加させることができる。
【００９４】
具体的には、１×１０-2〜１×１０-3［Ｐａ］の範囲内の真空雰囲気中、或いは、有機物ガスなどの炭素化合物ガスを導入して所望の圧力に維持した雰囲気中で、電圧パルスを電極１１０２、１１０３間に定期的に印加する。この工程により、雰囲気中に存在する炭素化合物を起源とする炭素若しくは炭素化合物からなるカーボン膜１１１３を堆積させる。カーボン膜１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれか、若しくはそれらの混合物である。
【００９５】
通電方法をより詳しく説明するために、図１３（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して"活性化工程"を行ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【００９６】
図１１（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５及び電流計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１を、表示パネルの中に組み込んでから"活性化工程"を行う場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して"活性化工程"の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を図１３（ｂ）に示すが、活性化用電源１１１２からパルス電圧を印加し始めると、時間の経過とともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほとんど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停止し、"活性化工程"を終了する。
【００９７】
なお、上述の電圧印加条件は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【００９８】
以上のようにして、図１１（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【００９９】
（垂直型の表面伝導型放出素子）
次に、垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。図１４は、垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は導電性薄膜、１２０５は間隙、１２１３は"活性化工程"により形成したカーボン膜、である。
【０１００】
垂直型が先に説明した平面型と異なる点は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。したがって、前記図１０の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２及び１２０３、導電性薄膜１２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、例えばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１０１】
次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法について説明する。図１５（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１４と同一である。
【０１０２】
１）まず、図１５（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１０３】
２）次に、図１５（ｂ）に示すように、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、例えばＳｉＯ2 をスパッタ法で積層すればよいが、例えば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【０１０４】
３）次に、図１５（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。
【０１０５】
４）次に、図１５（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、例えばエッチング法を用いて除去し、素子電極１２０３を露出させる。
【０１０６】
５）次に、図１５（ｅ）に示すように、導電性薄膜１２０４を形成する。形成するには、前記平面型の場合と同じく、例えば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【０１０７】
６）次に、前記平面型の場合と同じく、"フォーミング工程"を行い、間隙を形成する。（図１１（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フォーミング処理と同様の処理を行えばよい。）
【０１０８】
７）次に、前記平面型の場合と同じく、"活性化工程"を行い、炭素若しくは炭素化合物からなるカーボン膜を堆積させる（図１１（ｄ）を用いて説明した平面型の"活性化工程"と同様の処理を行う）。
【０１０９】
以上のようにして、図１５（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１１０】
（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性について述べる。図１６に、表示装置に用いた素子の、（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、及び（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更することにより変化するものであるため、２本のグラフは各々任意単位で図示した。
【０１１１】
表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。
【０１１２】
第１に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。即ち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【０１１３】
第２に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【０１１４】
第３に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出される電子の電荷量を制御できる。
【０１１５】
以上のような特性を有するため、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。多数の電子放出素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、第一の特性を利用し、表示画面を順次走査（電子放出素子を行方向配線毎に順次駆動）して表示を行うことが可能である。即ち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
【０１１６】
また、第２の特性又は第３の特性を利用することにより、発光輝度を制御することができるため、階調表示を行うことが可能である。
【０１１７】
（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造）
次に、上述の表面伝導型放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。図１７に示すのは、図６の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上には、前記図１０で示したものと同様な表面伝導型電子放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線１０１３と列方向配線１０１４によりマトリクス状に配線されている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。図１７の一点鎖線Ｂ−Ｂ'に沿った断面を、図１８に示す。
【０１１８】
以上説明したように、ここで説明した実施の形態においては、表示パネル内に配置された平板状のスペーサの長手方向を重力方向と実質的に平行になるように、表示パネルを傾斜させた状態で、フェースプレート面若しくはリアプレート面に物理的衝撃を印加することにより、真空容器内に存在する異物を画像表示領域外へ移動させることが可能となる。その結果、表示画像に欠陥のない高品位な画像を長期に渡って提供することが可能となった。
【０１１９】
（第２の実施の形態）
以下本実施の形態の画像表示装置について、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。第１の実施の形態との相違点は、異物除去のための一連の工程を気密容器の内圧を外圧に対して負圧状態にて行う点である。
【０１２０】
この目的は内圧が負圧であることにより異物脱離工程である物理的衝撃を印加した際に気密容器を形成する部材の擦れによる新たな異物の発生を防ぐことにある。これは特に気密容器が大気圧に耐えるためのスペーサを有する場合に効果がより大きい。特にスペーサがフェースプレート若しくはリアプレートのどちらか一方に固定されている場合、固定されていない側のプレートとは軽く接触している状態となっており、衝撃印加の振動により擦れによる新たな異物の発生源となりうる。気密容器内圧を外圧に対して相対的に負圧とすることにより各部材の密着性を上げる。
【０１２１】
第１の実施の形態と同様に、リアプレート１０１５、対向電極であるフェースプレート１０１、ギャップ保持用の枠１０２、ギャップ保持用のスペーサ１０３を組み立て、次にスペーサの並びが縦向きになるように図２のように気密容器を立てる。
【０１２２】
次に気密容器の内圧を外圧に対して負圧にする。この目的は気密容器の内圧を負圧にすることによりフェースプレート、リアプレート、ギャップ保持用のスペーサの密着性を上げ、これらのパーツどうしの擦れによる新たな異物の発生を防ぐことにある。本実施の形態では気密容器の内圧を真空ポンプにて負圧にすることにより行っているが、外圧を加圧する方法にて行ってもよい。
【０１２３】
次に異物を浮かす工程として気密容器のフェースプレート面若しくはリアプレート面に物理的衝撃を印加する。衝撃印加方法は第１の実施の形態と同じなので省略する。ここで述べた異物除去工程を行うことにより脱離、移動した異物はパネル傾斜方向下部の画像領域外に存在する。移動した異物の画像領域内への戻りを防止するために気密容器に対して異物溜めの構造を合わせて作り込むことが望ましい。第２の実施の形態では、このような工程を経て製造された画像表示装置により、放電のない、及び異物による影の無い良好な表示画像を得ることができた。
【０１２４】
以上説明したように、第２の実施の形態によれば、気密容器の内圧を負圧にして異物除去を行うことにより、フェースプレート１０１、リアプレート１０１５、スペーサ１０３の密着性を高めることができ、これらのパーツ同士の擦れによる新たな異物の発生を防ぐことが可能となる。
【０１２５】
（第３の実施の形態）
以下、本実施の形態の画像表示装置について、第１及び第２の実施の形態と相違する点を中心に説明する。第１及び第２の実施の形態との相違点は、異物除去工程を気密容器封止後に行う点である。即ち気密容器内は真空状態で行うこととなる。このメリットは第２の実施の形態では異物除去工程のために真空引きする工程若しくは外圧を加圧する工程を有するが、第３の実施の形態ではこの工程を省略できることからローコスト化に対して有利である点である。効果としては第１及び第２の実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１２６】
以上説明したように、第３の実施の形態によれば、異物の除去を表示パネルの気密容器を封止した後に行うことにより、異物除去のために真空引き若しくは外圧を加圧する工程を設ける必要がなく、製造工程の簡略化を図ることが可能となる。
【０１２７】
（第４の実施の形態）
以下本実施の形態の画像表示装置について、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。第１〜第３の実施の形態との相違点は、異物を浮かす工程として物理的衝撃の代わりに交流電圧を用いる点である。
【０１２８】
図４のように気密容器と交流電源１０６を結線して電圧印加を行う。フェースプレート、リアプレートの配線は高圧側、接地側が逆でもよい。電圧印加により画像領域内にある異物は静電気によるクーロン力により重力の影響による落下を伴いながら対極側へ移動する。交流にすることで、フェースプレートに正負両極性の電位を与えることができ、フェースプレートとリアプレートの電位の逆転の繰り返しにより、異物はフェースプレート、リアプレート間を往復しながら徐々に画像領域から除去される。この際の交流電圧の周波数は小さいほど異物をより多く対極側へ移動させることができ効果が大きくなる方向であるが、生産性を踏まえて０．０１Ｈｚ〜１００Ｈｚの範囲にて行う。
【０１２９】
本実施の形態では、１Ｈｚの交流高電圧をに徐々に昇圧させて印加した。この際の気密容器の内圧は真空にて行っているが外圧に対して負圧であれば外圧を加圧する方法であってもよい。またこの工程を行うタイミングとしては組み立て後であっても封止後であってもよい。また第１〜第３の実施の形態にて述べた物理的衝撃印加を併用して行えばより効果的に異物を除去することができる。このようにして製造された画像表示装置により、放電がない良好な表示画像を得ることができた。
【０１３０】
以上説明したように、第４の実施の形態によれば、物理的衝撃を印加する代わりに、交流電圧を用いることにより、真空容器内に存在する異物を画像領域外へ移動させることが可能となる。したがって、放電耐圧を向上させることができ、かつ異物による表示画像欠陥のない高品位な画像を提供することを可能とした画像表示装置を製造することが可能となる。
【０１３１】
（第５の実施の形態）
以下本実施の形態の画像表示装置について、第１の実施の形態と相違する点を中心に説明する。第１の実施の形態との相違点は異物移動工程である。第１の実施の形態では物理的衝撃により浮かせた異物を重力により移動させるが、本実施の形態では気体の流動により行う。
【０１３２】
図５に本実施の形態の概略構成を示す。気密容器に気体供給管１０７と排気管１０８を設け、気体圧力が粘性流動域の乾燥窒素ガスを導入する。この際の気密容器内圧は外圧に対して負圧状態にする。具体的には粘性流動域である１．０×１０4Ｐａ以上の内圧にて行う。この状態を維持したまま物理的衝撃を印加する工程に移る。
【０１３３】
その他は第１の実施の形態と同様であるが、異物の移動をより効率的に行うために第１の実施の形態で述べた重力による異物の自重落下も併用するとより効果的である。また、さらに第３の実施の形態で述べた異物を浮かせる工程である交流電圧印加を併用するとなおよい。
【０１３４】
導入ガスとしては、窒素の他、ヘリウム、ネオン、アルゴン、水素、酸素、二酸化炭素、空気などから適宜選択されうる。また、イオナイザーによる静電エアーを使用するのも効果的である。このようにして製造された画像表示装置は、放電がない良好な表示画像を得ることができた。
【０１３５】
以上説明したように、第５の実施の形態によれば、異物を気体の流動によって移動させるため、表示パネルの配置状態に影響を受けることなく異物の除去を行うことが可能となる。
【０１３６】
（第６の実施の形態）
本実施の形態では、異物除去工程を気密容器の封止後に行った。以下に本実施の形態で行った表示パネルの作成工程の概要を図２、図６、図８、図１１を用いて説明する。
【０１３７】
まず、リアプレート１０１５上に各電子放出素子１０１２を構成する一対の電極１１０２、１１０３を形成した（図１１(a)）。
【０１３８】
次に、各電極１１０２、１１０３と接続するように行方向配線１０１３、列方向配線１０１４を印刷法により形成した。なお、行方向配線１０１３と列方向配線１０１４との交差部には絶縁層を配置した。
【０１３９】
そして、各電極１１０２、１１０３間を接続するようにＰｄＯからなる導電性膜１１０４を配置した（図１１（ｂ））。
【０１４０】
次に、リアプレート１０１５を真空チャンバー中に配置し、チャンバー内部を１０-3Ｐａまで減圧し、前述した"フォーミング工程"を行った。"フォーミング工程"は行方向配線１０１３と列方向配線１０１４を介してパルス電圧を各導電性膜１１０４に印加した。この工程により各導電性膜１１０４に間隙１１０５を形成した（図１１（ｃ））。
【０１４１】
次に、チャンバー中にトルニトリルを１０-4Paまで導入し、"活性化工程"を行った。"活性化工程"は行方向配線１０１３と列方向配線１０１４を介してパルス電圧を各導電性膜１１０４に印加した。ここでは両極性のパルス電圧を用いた。この工程により間隙１１０５内及び間隙近傍の導電性膜１１０４上にカーボン膜１１１３を形成した（図１１（ｄ））。以上の工程によりリアプレートを形成した。
【０１４２】
リアプレートの形成工程の一方で、フェースプレート１０１を形成した。フェースプレート１０１は、まず、ガラスなどの透明基板１０１７上に蛍光体膜１０１８を形成した。蛍光体膜は、赤、青、緑の３原色からなる蛍光体と、各色の蛍光体間に黒色の遮光材１０１０とを、スクリーン印刷法にガラス基板上に配置することにより形成した（図８(a)）。次に、蛍光体膜１０１８上にアルミニウムよりなる導電性膜（メタルバック）１０１９を形成し、以上の工程によりフェースプレート１０１を形成した。
【０１４３】
次に、上記工程で形成したリアプレート１０１５と、フェースプレート１０１と支持枠１０１６と、平板状のスペーサ１０１４とを組み立て、真空中で封着し、気密容器（表示パネル）を形成した。複数の平板状スペーサは各々の長手方向が互いに実質的に平行になるように配置した。
【０１４４】
次に、異物除去工程を行った。本実施の形態では、まず、図２に示すように、平板状スペーサ１０１４の長手方向が重力方向と実質的に平行になるように気密容器を傾斜させた。そして、フェースプレートとリアプレート間に表示パネルの駆動時に印加する電界未満の電界の印加を行った。具体的には、フェースプレートのメタルバックと、リアプレートの配線1013,1014との間に上記電界を印加した。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４は共に実質的に同一の電位とすることが好ましい。そこで、本実施例では、行方向配線１０１３と列方向配線１０１４はグランド電位（０Ｖ）に設定した。
【０１４５】
上記傾斜は、平板状スペーサ１０１４の長手方向と重力方向とが実質的に平行になるように配置したときが最も好ましいが、重力方向と平板状スペーサ１０１４の長手方向が垂直でないようにすればよい。
【０１４６】
異物除去工程におけるフェースプレート（メタルバック）とリアプレート（行方向或いは列方向配線）との間に印加される電界強度は、表示パネル（画像表示装置）の駆動時にフェースプレートとリアプレートとの間に印加される電界強度の１/５０以上１/２以下が好ましい。これは、表示パネル（画像表示装置）の駆動時と同程度の電界をいきなり印加すると、放電が生じる可能性が高いためである。
【０１４７】
ここでの異物除去工程は、具体的には、メタルバック１０１９の印加電圧は２ｋVに設定し、リアプレート上に配置された行方向配線及び列方向配線の印加電圧は全て０Vにして行った。
【０１４８】
以上の工程により形成された表示パネルに駆動回路を接続し、メタルバックに１０ｋVの電圧を印加して画像を表示させたところ、画素欠陥のない均一性の高い表示画像が長期に渡り安定して得られた。
【０１４９】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、歩留まりを向上させ、蛍光面や電子放出素子へダメージを与えることなく画像表示時の放電を防止し、良好な表示画像を得ることを可能とした画像表示装置の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】画像表示装置の製造方法の工程の手順を示すフローチャートである。
【図２】画像表示装置の表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図３】画像表示装置の製造方法を実施するための気密容器の断面図である。
【図４】画像表示装置の製造方法を実施するための気密容器の断面図である。
【図５】画像表示装置の製造方法を実施するための気体の流れを示した気密容器断面図である。
【図６】画像表示装置の表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図７】図６中の一点鎖線Ａ−Ａ'に沿った断面を示す概略断面図である。
【図８】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図９】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図１０】平面型の表面伝導型放出素子の平面構成、断面の構成を示す模式図である。
【図１１】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図１２】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形図である。
【図１３】通電活性化処理の際の印加電圧波形、放出電流Ｉｅの変化を示す特性図である。
【図１４】垂直型の表面伝導型放出素子の断面図である。
【図１５】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図１６】表面伝導型放出素子の典型的な特性を示す特性図である。
【図１７】マルチ電子ビーム源の基板の平面図である。
【図１８】マルチ電子ビーム源の基板の一部を示す断面図である。
【図１９】従来の表面伝導型放出素子の一例を示す模式図である。
【図２０】従来のＦＥ型素子の一例を示す模式図である。
【図２１】従来のＭＩＭ型素子の一例を示す模式図である。
【図２２】画像表示装置の表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【符号の説明】
１０１  フェースプレート
１０２  枠
１０３  スペーサ
１０４  リアプレート電子放出素子領域
１０５  フェースプレート蛍光体膜
１０６  交流電源
１０７  気体供給管
１０１１  電子源基板
１０１３  行方向配線
１０１４  列方向配線
１０１５  リアプレート
１０１６  側壁
１０１７  透明基板
１０１８  蛍光体膜
１０１９  メタルバック
１０２０  スペーサ
１１０１  基板
１１０２，１１０３  素子電極
１１０４  導電性薄膜
１１０５  電子放出部
１１１１  電流計
１１１２  活性化用電源
１１１３  薄膜（カーボン膜）
１１１４  アノード電極
１１１５  直流高電圧電源
１１１６  電流計
１２０１  基板
１２０２、１２０３  素子電極
１２０４  導電性薄膜
１２０５  間隙
１２０６  段差形成部材
１２１３  カーボン膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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