(57)【要約】【課題】安価に製造可能な電界放出型電子源の電極構造を提供する。【解決手段】本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造は、透明なガラス基板１１３上に所定間隔をおいて互いに隣り合って配置された電界放出型電子放出材料を有する帯状のカソード電極１１１とカソード電極１１１からの電子放出を制御する帯状の制御電極１１２とから構成されており、カソード電極１１１と制御電極１１２とは透明なガラス基板１１３面に形成された帯状のカソード配線層１１４上と帯状の制御電極配線層１１５上とにカーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストを印刷後、これらの配線層をマスクにして透明なガラス基板１１３越しに露光し、現像してトリミングした後、焼成して形成されている。【選択図】　　　　図１
2004095296.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電界放出型電子放出材料を有するカソード電極と、このカソード電極からの電子放出を制御する制御電極とからなる電界放出型電子源の電極構造において、
前記カソード電極と前記制御電極とはそれぞれ帯状に形成された複数の帯状部を有し、
前記カソード電極の帯状部と前記制御電極の帯状部とは同一基板上に所定間隔をおいて互いに隣り合って配置されている
ことを特徴とする電界放出型電子源の電極構造。
【請求項２】
請求項１において、
前記カソード電極と前記制御電極とは、基板上に帯状に形成された各々の配線上に形成されている
ことを特徴とする電界放出型電子源の電極構造。
【請求項３】
請求項１において、
前記カソード電極と前記制御電極とは、基板上に帯状に形成された各々の配線上に抵抗層を介して形成されている
ことを特徴とする電界放出型電子源の電極構造。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記カソード電極と前記制御電極とは、同じ構成材料からなる
ことを特徴とする電界放出型電子源の電極構造。
【請求項５】
電界放出型電子放出材料を有するカソード電極と、このカソード電極からの電子放出を制御する制御電極とからなる電界放出型電子源の電極構造の製造方法であって、
透明基板上に金属膜で、複数の帯状部を有するカソード配線及び複数の帯状部を有する制御電極配線を前記カソード配線の帯状部と前記制御電極配線の帯状部とが所定間隔をおいて互いに隣り合うように形成する工程と、
少なくとも前記カソード配線の帯状部上と前記制御電極配線の帯状部上とに前記電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、
前記カソード配線と前記制御電極配線とをマスクとして前記透明基板越しに前記カソード配線と前記制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストを露光する工程と、
前記露光後の前記ポジ型フォトペーストを現像し、前記カソード配線と前記制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストをトリミングする工程と、
前記トリミング後の前記ポジ型フォトペーストを焼成する工程と
を有することを特徴とする電界放出型電子源の電極構造の製造方法。
【請求項６】
電界放出型電子放出材料を有するカソード電極と、このカソード電極からの電子放出を制御する制御電極とからなる電界放出型電子源の電極構造の製造方法であって、
透明基板上に金属膜で、複数の帯状部を有するカソード配線及び複数の帯状部を有する制御電極配線を前記カソード配線の帯状部と前記制御電極配線の帯状部とが所定間隔をおいて互いに隣り合うように形成する工程と、
少なくとも前記カソード配線の帯状部上と前記制御電極配線の帯状部上とに抵抗材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、
前記抵抗材料を含むポジ型フォトペーストの印刷された前記カソード配線上及び前記制御電極配線上に前記電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、
前記カソード配線と前記制御電極配線とをマスクとして前記透明基板越しに前記カソード配線と前記制御電極配線とからはみ出た前記抵抗材料を含むポジ型フォトペースト及び前記電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを露光する工程と、
前記露光後の前記ポジ型フォトペーストを現像し、前記カソード配線と前記制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストをトリミングする工程と、
前記トリミング後の前記ポジ型フォトペーストを焼成する工程と
を有することを特徴とする電界放出型電子源の電極構造の製造方法。
【請求項７】
請求項５又は請求項６において、
前記電子放出材料は、カーボンナノチューブを含む
ことを特徴とする電極構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電界放出型電子源の電極構造とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＦＥＤ（Ｆｉｅｌｄ　Ｅｍｉｓｓｉｏｎ　Ｄｉｓｐｌａｙ）や蛍光表示管などの蛍光表示装置の電子源として、カーボンナノチューブなどの電界放出型電子放出材料を用いた電界放出型電子源が注目されている。図６に従来の電界放出型電子源の電極構造を示す。
この電界放出型電子源は、略平行に対向して配置されたカソード電極６０１と制御電極６０２とから構成されている。カソード電極６０１は、カーボンナノチューブなどの電界放出型電子放出材料６１１が表面に付着した導体基板６１２である。制御電極６０２は、中央部に、例えば線幅０．０３ｍｍ、ピッチ０．４ｍｍの格子状領域６２１が形成された金属薄板であり、格子状領域６２１は多数の格子６２２及び格子窓６２３から構成されている。このような電極構造において、カソード電極６０１に対し制御電極６０２が正電位となるように高電圧を印加すると、電界電子放出が起こり、カソード電極６０１より電子が引き出される。カソード電極６０１から引き出された電子の多くは、制御電極６０２の格子窓６２３を通過して外部へ放出される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
図６に示した従来の電界放出型電子源の電極構造では、金属部材を加工して制御電極６０２を製作し、カソード電極６０１と対向するように組み立てる必要があった。このため、部材費、加工費及び組立費が発生し、安価に製造することが困難であった。
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、安価に製造可能な電界放出型電子源の電極構造とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
上述した課題を解決するために、本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造は、電界放出型電子放出材料を有するカソード電極と、このカソード電極からの電子放出を制御する制御電極とからなり、カソード電極と制御電極とはそれぞれ帯状に形成された複数の帯状部を有し、カソード電極の帯状部と制御電極の帯状部とは同一基板上に所定間隔をおいて互いに隣り合って配置されていることによって特徴づけられる。この場合、同一基板上に所定間隔をおいて互いに隣り合って配置されたカソード電極と制御電極により電界放出型電子源が形成される。
【０００５】
カソード電極と制御電極は、これらの帯状部が同一基板上で互いに隣り合っていればよく、基板表面に直接形成されているか否かを問わないが、この電界放出型電子源の電極構造の一構成例は、カソード電極と制御電極とが基板上に帯状に形成された各々の配線上に形成されている。この場合、カソード電極と制御電極の高さが共に配線分だけ高くなるが、これらの配線が同一の配線層に形成されるので、カソード電極と制御電極とは共に同じ高さの配線上に形成される。このような場合であっても、カソード電極と制御電極とが同一基板上に所定間隔をおいて互いに隣り合って配置される点で変わりはない。
【０００６】
この電極構造の別の構成例は、カソード電極と制御電極とが基板上に帯状に形成された各々の配線上に抵抗層を介して形成されている。この場合、抵抗層によってカソード電極や制御電極に流れる電流が制限され、電界集中による異常放電をトリガーとして発生するアーク放電やホットスポットなどによる異常電流が抑止される。さらに、この電極構造の他の構成例は、カソード電極と制御電極とが同じ構成材料からなる。この場合、カソード電極と制御電極は、例えば電界放出型電子放出材料であるカーボンナノチューブを有する。
【０００７】
本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造の製造方法は、電界放出型電子放出材料を有するカソード電極と、このカソード電極からの電子放出を制御する制御電極とからなる電界放出型電子源の電極構造の製造方法であって、透明基板上に金属膜で、複数の帯状部を有するカソード配線及び複数の帯状部を有する制御電極配線をカソード配線の帯状部と制御電極配線の帯状部とが所定間隔をおいて互いに隣り合うように形成する工程と、少なくともカソード配線の帯状部上と制御電極配線の帯状部上とに前記電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、カソード配線と制御電極配線とをマスクとして透明基板越しにカソード配線と制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストを露光する工程と、露光後の前記ポジ型フォトペーストを現像し、カソード配線と制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストをトリミングする工程と、トリミング後の前記ポジ型フォトペーストを焼成する工程とを有することによって特徴づけられる。カソード電極の配線と制御電極の配線とが同じ厚さの金属膜から形成されれば、その上にペーストを精度よく印刷することができる。また、配線をマスクとして露光するので、別途マスクを形成することなく、露光及びトリミング工程を行うことができる。
【０００８】
また、本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造における別の製造方法は、透明基板上に金属膜で、複数の帯状部を有するカソード配線及び複数の帯状部を有する制御電極配線をカソード配線の帯状部と制御電極配線の帯状部とが所定間隔をおいて互いに隣り合うように形成する工程と、少なくともカソード配線の帯状部上と制御電極配線の帯状部上とに抵抗材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、抵抗材料を含むポジ型フォトペーストの印刷されたカソード配線上及び制御電極配線上に電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、カソード配線と制御電極配線とをマスクとして透明基板越しにカソード配線と制御電極配線とからはみ出た抵抗材料を含むポジ型フォトペースト及び電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを露光する工程と、露光後の前記ポジ型フォトペーストを現像し、カソード配線と制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストをトリミングする工程と、トリミング後の前記ポジ型フォトペーストを焼成する工程とを有する。
前述したこれらの製造方法において、電子放出材料の一構成例はカーボンナノチューブを含んでいる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して本発明の実施の形態を説明する。
［実施の形態１］
図１は、実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造を用いた蛍光表示装置の部分断面図である。図１において、この蛍光表示装置は、一方の面に電界放出型電子源を有するカソード基板１１０と、一方の面に発光部を有するアノード基板１２０とから構成されており、カソード基板１１０とアノード基板１２０は電界放出型電子源と発光部が対向するように配置されている。
【００１０】
カソード基板１１０は、透明なガラス基板１１３と、その上に配置された電界放出型電子放出材料を有するカソード電極１１１と、同じくガラス基板１１３上に配置され、カソード電極１１１からの電子放出を制御する制御電極１１２とを備えている。この場合、カソード電極１１１と制御電極１１２とは、透明なガラス基板１１３の一方の面上に厚さで形成されたカソード配線１１４と制御電極配線１１５との上にそれぞれ同じ厚さで形成されている。
【００１１】
図２は、実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造の平面形状を示す平面図である。図２において、透明なガラス基板１１３上に平面視櫛歯状のカソード配線１１４と平面視櫛歯状の制御電極配線１１５とが互いに櫛歯をかみ合わせるように配置されており、カソード配線１１４の櫛歯を構成する帯状部１１４ａと制御電極配線１１５の櫛歯を構成する帯状部１１５ａが所定間隔をおいて隣り合っている。カソード配線１１４と制御電極配線１１５は、少なくとも帯状部１１４ａ，１１５ａがそれぞれカソード電極１１１と制御電極１１２の電極パターンを構成している。
【００１２】
カソード電極１１１はカソード配線１１４の少なくとも帯状部１１４ａ上にカソード配線１１４と同じ平面形状に形成され、制御電極１１２は制御電極配線１１５の少なくとも帯状部１１５ａ上に制御電極配線１１５と同じ平面形状に形成されている。すなわち、カソード電極１１１と制御電極１１２は、同一平面内に所定間隔をおいて互いに隣り合うように平行に配置された帯状部を有しており、これらの帯状部により電界放出型電子源を構成している。
【００１３】
ここで、透明なガラス基板１１３には、例えばソーダライムガラスを用いる。
カソード配線１１４と制御電極配線１１５は、透明なガラス基板１１３上に形成された、例えばアルミニウム薄膜（厚さ１μｍ）などの金属膜で櫛歯状に構成されており、カソード配線１１４と制御電極配線１１５の櫛歯に相当する帯状部の間には水平距離にして２０μｍ程度の間隙を設けている。カソード電極１１１は、バインダで固定された例えばカーボンナノチューブなどの電界放出型電子放出材料からなる。制御電極１１２は、本実施の形態においては、カソード電極１１１と同様、バインダで固定されたカーボンナノチューブによって形成されているが、他の導電性を有する材料を用いてもよい。
【００１４】
また、アノード基板１２０の発光部は、透明なガラス基板１２１上に表示すべきパターンで配置した蛍光体層１２２と、蛍光体層１２２上に形成したアノード電極となるメタルバック膜１２３とから構成されている。この場合、ガラス基板１２１には、例えばソーダライムガラスを用いる。蛍光体層１２２には、ブラウン管で一般的に使用されている蛍光体を用いる。メタルバック膜１２３は、周知の蒸着法を用いて蛍光体層１２２の表面に形成される厚さ０．１μｍ程度のアルミニウム薄膜から構成されている。
【００１５】
次に、この実施の形態にかかる電界放出型電子源の電極構造の製造方法について図３を参照し説明する。まず、図３（ａ）に示すように、透明なガラス基板３０１上に形成したアルミニウム等の金属薄膜を周知のフォトリソグラフィ法でパターンニングし、所定パターンのカソード配線３０２と制御電極配線３０３を形成する。本実施の形態においては、カソード配線３０２と制御電極配線３０３とは、それぞれ平面視櫛歯状に形成され、互いに櫛歯をかみ合わせるように配置されている。
【００１６】
カソード配線３０２の櫛歯を構成する帯状部はカソード電極の電極パターンを構成し、制御電極配線３０３の櫛歯を構成する帯状部は制御電極の電極パターンを構成しており、それぞれの帯状部が所定間隔をおいて互いに隣り合っている。
カソード配線３０２と制御電極配線３０３とは、透明なガラス基板３０１上に形成した同一の金属薄膜をパターンニング加工することにより各々の上面が同じ高さとなるように形成される。
【００１７】
カソード配線３０２と制御電極配線３０３の形成後、図３（ｂ）に示すように、スクリーン印刷法により、カソード配線３０２と制御電極配線３０３の上にそれぞれ電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４を電極に対応する所定のパターンで同じ厚さに印刷する。本実施の形態においては、カソード配線３０２と制御電極配線３０３にカーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストを同時に２０〜１００μｍ程度の厚さに印刷する。この場合、カソード電極１１１と制御電極１１２の構成材料は同じとなる。
【００１８】
ここで、カーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストは、カーボンナノチューブと粒径１μｍ程度の銀粒子（金属粒子）と粒径１μｍ程度のガラス粒子とポジ型感光性樹脂とを有するフォトペーストであり、露光部分が現像処理により除去される性質を有する。ポジ型感光性樹脂は、例えば大気空気中で３００〜４００℃程度に加熱することで除去できるものであり、ガラス粒子は３００〜４００℃程度で溶融するものである。
【００１９】
上記２つの電極配線に対する印刷を別々に行ってもよく、この場合の制御電極配線３０３に印刷するポジ型フォトペーストは、カーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストに限られるものではない。カーボンナノチューブのコストと印刷工程の工程数削減とのトレードオフにより、カーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストに代えて、例えば高融点金属やカーボンなどの他の導電性材料を含むポジ型フォトペーストを用いるようにしてもよい。
【００２０】
電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４の印刷後、図３（ｃ）に示すように、透明なガラス基板３０１の背面（配線が形成されていない面）より、カソード配線３０２と制御電極配線３０３とをマスクとしてガラス基板３０１越しに露光光３０５を照射し、カソード配線３０２や制御電極配線３０３からはみ出た電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４を露光する。露光後、電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４を現像し、図３（ｄ）に示すように、カソード配線３０２や制御電極配線３０３からはみ出た電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４をトリミングする。
【００２１】
トリミング後、図３（ｅ）に示すように、ガラス基板３０１を加熱炉などに入れて熱３０６を加え、電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４を所定の焼成温度で焼成する。焼成時の加熱によってポジ型感光性樹脂が焼失するとともに、ガラス粒子が溶融してバインダとなりカーボンナノチューブを配線に固着する。銀粒子は、配線とカーボンナノチューブの間やカーボンナノチューブ間に介在し、これらを導通させる。焼成温度は、電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４に含まれるガラス粒子が溶融し、かつカーボンナノチューブが加熱により炭酸ガスにならない程度の温度範囲である４００〜７００℃程度とすることが望ましい。これにより、実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造が形成される。
【００２２】
次に、図１を参照して実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造を用いた蛍光表示装置の動作を説明する。この蛍光表示装置は、カソード電極１１１と制御電極１１２の間にカソード電極１１１に対し制御電極１１２が正電位となるような高電圧を印加することにより、カソード電極１１１近傍に強い電界を形成する。すると、カソード電極１１１の電界放出型電子放出材料から電界電子放出が起こり、カソード電極１１１より電子が引き出される。カソード電極１１１から引き出された電子は、カソード電極１１１及び制御電極１１２より高い電圧をメタルバック膜１２３に印加することによって生じる電界により偏向、加速されメタルバック膜１２３に到達する。メタルバック膜１２３に到達した電子はメタルバック膜１２３を透過して蛍光体層１２２に衝突し、蛍光体層１２２を発光させる。
【００２３】
この実施の形態にかかる電界放出型電子源の電極構造は、制御電極を印刷により形成できるため、従来のように制御電極として機能する格子状の金属部材を必要としない。これにより、部材費、加工費及び組立費などの製造コストを削減できるので、安価な電界放出型電子源を提供することが可能となる。また、制御電極がカソード電極と同程度の厚さとなるので、カソード電極及び制御電極とアノード電極との距離を短縮でき、蛍光表示装置の薄型化も可能となる。さらに、カソード電極と制御電極が同一基板上に隣り合って配置されているので、カソード電極の上方に金属部材の制御電極を配置する場合のように金属部材の変形によるカソード電極と制御電極の距離変化が生じないため、カソード電極と制御電極の間隔を高精度にでき、電界放出型電子放出材料に印加される電界のばらつきを小さくすることができる。このため、電子放出量のばらつきの少ない安定な電界放出型電子源が得られる。
【００２４】
また、この実施の形態で説明した電極構造の製造方法によれば、電極パターンを含む配線をフォトリソグラフィ法で形成するので精密な電極パターンができ、かつこの電極パターンをマスクにして電極パターン上に印刷したカソード電極や制御電極となるポジ型フォトペーストの電極パターンからはみ出た部分を露光しトリミングを行うので、寸法精度の高いカソード電極や制御電極を形成できる。
これにより、カソード電極と制御電極の間隔を一定にできるので、電極構成材量のはみ出しなどによりカソード電極の一部に電界が集中して電子放出のむらが生じることを抑止することができる。さらに、配線をマスクとして使用するので、電極形成工程において別途マスクを形成する手間を省くことができ、製造工程の効率化を図ることができる。また、カソード電極や制御電極を狭幅化できるとともに基板が透明なので、従来の電界放出型電子源では不可能であったカソード基板側から発光部の発光を見ることが可能であり、従来にない応用につながる可能性を有する。
【００２５】
［実施の形態２］
図４は、実施の形態２にかかる電界放出型電子源の電極構造を用いた蛍光表示装置の部分断面図である。図４において、この蛍光表示装置が図１に示した実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造を用いた蛍光表示装置と異なる点は、カソード電極１１１や制御電極１１２が抵抗層１１６を介してカソード配線１１４や制御電極配線１１５と接続されていることである。なお、図４において図１と同符号は同一部分を示す。ここで、抵抗層１１６は所定の抵抗値を有するように形成された抵抗材料であり、本実施の形態においては、カーボンを主成分とする焼結体を用いる。
【００２６】
次に、この実施の形態にかかる電界放出型電子源の電極構造の製造方法について図５を参照し説明する。まず、図５（ａ）に示すように、透明なガラス基板５０１上に形成したアルミニウム等の金属薄膜を周知のフォトリソグラフィ法でパターンニングし、所定パターンのカソード配線５０２と制御電極配線５０３を形成する。本実施の形態においては、カソード配線５０２と制御電極配線５０３とは、それぞれ平面視櫛歯状に形成され、互いに櫛歯をかみ合わせるように配置されている。
【００２７】
カソード配線５０２の櫛歯を構成する帯状部はカソード電極の電極パターンを構成し、制御電極配線５０３の櫛歯を構成する帯状部は制御電極の電極パターンを構成しており、それぞれの帯状部が所定間隔をおいて互いに隣り合っている。
カソード配線５０２と制御電極配線５０３とは、透明なガラス基板５０１上に形成した同一の金属薄膜をパターンニング加工することにより各々の上面が同じ高さとなるように形成される。
【００２８】
カソード配線５０２と制御電極配線５０３の形成後、図５（ｂ）に示すように、スクリーン印刷法により、カソード配線５０２と制御電極配線５０３の上に抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４をカソード電極と制御電極に対応する所定のパターンで同時に印刷する。ここで、抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４は、抵抗材料と粒径１μｍ程度のガラス粒子とポジ型感光性樹脂とを有するフォトペーストであり、露光部分が現像処理により除去される性質を有する。ポジ型感光性樹脂は、例えば大気空気中で３００〜４００℃程度に加熱することで除去できるものであり、ガラス粒子は３００〜４００℃程度で溶融するものである。本実施の形態においては、抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４の抵抗材料にはカーボンを用いる。なお、抵抗材料はカーボンに限られるものではなく、例えば金属を含む他の抵抗材料などを用いてもよい。
【００２９】
抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４の印刷後、図５（ｃ）に示すように、スクリーン印刷法により、抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４が印刷されたカソード配線５０２と制御電極配線５０３の上にそれぞれ電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５を電極に対応する所定のパターンで同じ厚さに印刷する。本実施の形態においては、カソード配線５０２と制御電極配線５０３にカーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストを同時に２０〜１００μｍ程度の厚さに印刷する。この場合、カソード電極１１１と制御電極１１２の構成材料は同じとなる。
【００３０】
電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５は、実施の形態１で説明した電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト３０４と同じであるから説明を省略する。なお、上記２つの電極配線に対して別々に印刷を行ってもよく、制御電極配線５０３側に印刷するポジ型フォトペーストは、カーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストに限られるものではない。カーボンナノチューブのコストと印刷工程の工程数削減とのトレードオフにより、カーボンナノチューブを含むポジ型フォトペーストに代えて、例えば高融点金属やカーボンなどの他の導電性材料を含むポジ型フォトペーストを用いるようにしてもよい。
【００３１】
電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５の印刷後、図５（ｄ）に示すように、透明なガラス基板５０１の背面（配線が形成されていない面）より、カソード配線５０２と制御電極配線５０３とをマスクとしてガラス基板５０１越しに露光光５０６を照射し、カソード配線５０２や制御電極配線５０３からはみ出た抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４と電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５とを露光する。
【００３２】
露光後に現像処理を行い、図５（ｅ）に示すように、カソード配線５０２や制御電極配線５０３からはみ出た抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４と電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５とをトリミングする。
トリミング後、図５（ｆ）に示すように、ガラス基板５０１を加熱炉などに入れて熱５０７を加え、抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４と電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５とを所定の焼成温度で焼成する。
【００３３】
抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４及び電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５は、バインダとして作用する粒径１μｍ程度のガラス粒子を含んでおり、焼成時の加熱によってガラス粒子が溶融し、配線上に抵抗層を固着させ、抵抗層にカーボンナノチューブを固着させる。焼成温度は、抵抗材料を含むポジ型フォトペースト５０４と電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト５０５とに含まれるガラス粒子が溶融し、かつカーボンナノチューブが加熱により炭酸ガスにならない程度の温度範囲である４００〜７００℃程度とすることが望ましい。これにより、実施の形態２にかかる電界放出型電子源の電極構造が形成される。
【００３４】
この実施の形態によれば、抵抗層によってカソード電極や制御電極に流れる電流が制限されるので、電界集中による異常放電をトリガーとして発生するアーク放電やホットスポットなどによる異常電流を抑止できる。これにより、電界放出型電子放出材料の劣化やスポット的な電子放出量の異常増加などの抑止が図れるので、実施の形態１と同様の効果に加えて電子放出の安定化が可能となる効果が得られる。
【００３５】
また、この実施の形態で説明した電極構造の製造方法によれば、抵抗層の形成に抵抗材料を含むポジ型フォトペーストを用いるので、カソード電極や制御電極となるポジ型フォトペーストとともに電極パターンからはみ出た部分を露光し、トリミングを行うことができる。これにより、カソード電極や制御電極の寸法精度を悪化させることなく電子放出の安定化を図ることができる。また、印刷により抵抗層を形成するので低コストで電子放出の安定化を図ることができる。なお、実施の形態１及び２では、カソード電極の電界放出型電子放出材料としてカーボンナノチューブを用いた例で説明したが、カーボンナノチューブ以外の電界放出型電子放出材料を用いてもよい。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造は、電界放出型電子放出材料を有するカソード電極と、このカソード電極からの電子放出を制御する制御電極とからなり、カソード電極と制御電極とはそれぞれ帯状に形成された複数の帯状部を有し、カソード電極の帯状部と制御電極の帯状部とは同一基板上に所定間隔をおいて互いに隣り合って配置するため、従来のように制御電極として機能する格子状の金属部材を必要としないので、部材費、加工費及び組立費などの製造コストを削減でき、安価な電界放出型電子源を提供することが可能となる。さらに、制御電極をカソード電極とともに印刷により形成することが可能であり、量産性に優れている。この電界放出型電子源の電極構造をＦＥＤや蛍光表示管などの電子源に適用すれば、これらの薄型化が可能である。
【００３７】
また、本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造は、カソード電極と制御電極とが基板上に帯状に形成された各々の配線上に抵抗層を介して形成されているので、抵抗層によってカソード電極や制御電極に流れる電流が制限され、電界集中による異常放電をトリガーとして発生するアーク放電やホットスポットなどによる異常電流が抑止されるため、電界放出型電子放出材料の劣化やスポット的な電子放出量の異常増加などを抑止する効果があり、電子放出が安定化する。また、カソード電極と制御電極とが同じ構成材料からなるので、制御電極とカソード電極を同じ製造工程で製造可能であり、より安価な電界放出型電子源を提供することが可能となる。
【００３８】
本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造の製造方法は、透明基板上に金属膜で、複数の帯状部を有するカソード配線及び複数の帯状部を有する制御電極配線をカソード配線の帯状部と制御電極配線の帯状部とが所定間隔をおいて互いに隣り合うように形成する工程と、少なくともカソード配線の帯状部上と制御電極配線の帯状部上とに前記電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、カソード配線と制御電極配線とをマスクとして透明基板越しにカソード配線と制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストを露光する工程と、露光後の前記ポジ型フォトペーストを現像し、カソード配線と制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストをトリミングする工程と、トリミング後の前記ポジ型フォトペーストを焼成する工程とを有するので、印刷法を用いて寸法精度の高いカソード電極や制御電極を形成できる。このため、製造コストを削減できるとともに大量生産が可能であり、安価な電界放出型電子源を提供することが可能となる。
【００３９】
また、本発明にかかる電界放出型電子源の電極構造における別の製造方法は、透明基板上に金属膜で、複数の帯状部を有するカソード配線及び複数の帯状部を有する制御電極配線をカソード配線の帯状部と制御電極配線の帯状部とが所定間隔をおいて互いに隣り合うように形成する工程と、少なくともカソード配線の帯状部上と制御電極配線の帯状部上とに抵抗材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、抵抗材料を含むポジ型フォトペーストの印刷されたカソード配線上及び制御電極配線上に電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを印刷する工程と、カソード配線と制御電極配線とをマスクとして透明基板越しにカソード配線と制御電極配線とからはみ出た抵抗材料を含むポジ型フォトペースト及び電子放出材料を含むポジ型フォトペーストを露光する工程と、露光後の前記ポジ型フォトペーストを現像し、カソード配線と制御電極配線とからはみ出た前記ポジ型フォトペーストをトリミングする工程と、トリミング後の前記ポジ型フォトペーストを焼成する工程とを有するので、カソード電極や制御電極の寸法精度を悪化させることなくカソード電極や制御電極と各々の配線層の間に抵抗層を設けることができ、電子放出の安定化された電界放出型電子源を安価に提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造を用いた蛍光表示装置の部分断面図である。
【図２】実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造の平面形状を示す平面図である。
【図３】実施の形態１にかかる電界放出型電子源の電極構造の製造工程を示す説明図である。
【図４】実施の形態２にかかる電界放出型電子源の電極構造を用いた蛍光表示装置の部分断面図である。
【図５】実施の形態２にかかる電界放出型電子源の電極構造の製造工程を示す説明図である。
【図６】従来の電界放出型電子源の電極構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１１０…カソード基板、１１１，６０１…カソード電極、１１２，６０２…制御電極、１１３，１２１，３０１，５０１…ガラス基板、１１４，３０２，５０２…カソード配線、１１４ａ，１１５ａ…帯状部、１１５，３０３，５０３…制御電極配線、１１６…抵抗層、１２０…アノード基板、１２２…蛍光体層、１２３…メタルバック膜、３０４，５０５…電界放出型電子放出材料を含むポジ型フォトペースト、３０５，５０６…露光光、３０６，５０７…熱、５０４…抵抗材料を含むポジ型フォトペースト、６１１…電界放出型電子放出材料、６１２…導体基板、６２１…格子状領域、６２２…格子、６２３…格子窓。
【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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