(57)【要約】【課題】  高電圧を使用した画像表示装置において、放電が発生せず信頼性の高い製品を得る。【解決手段】  少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、電子ビーム照射により発光する蛍光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートと、該リアプレートと該フェイスプレートを真空気密するための外囲器を備え、内部が真空に保たれている画像表示装置において、該画像表示装置の真空気密領域には、１０μｍ以上の異物粒子が存在しないことを特徴とする画像表示装置。【選択図】        図２
2005116359.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、
電子ビーム照射により発光する蛍光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートと、
該リアプレートと該フェイスプレートを真空気密するための外囲器を備え、
内部が真空に保たれている画像表示装置において、
該画像表示装置の真空気密領域には、１０μｍ以上の異物粒子が存在しないことを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
アノード電極に印加されるアノード電圧が７ｋＶ以上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。
【請求項３】
前記リアプレートと前記フェイスプレートの平均間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１から２に記載の画像表示装置。
【請求項４】
少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、
電子ビーム照射により発光する蛍光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートと、
該リアプレートと該フェイスプレートを真空気密するための外囲器を備え、
内部が真空に保たれている画像表示装置において、
該画像表示装置の真空気密領域には、３μｍ以上の異物粒子が存在しないことを特徴とする画像表示装置。
【請求項５】
前記画像表示装置は耐大気圧支持構造（スペーサ）を備えたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記画像表示装置の前記フェイスプレートは、メタルバックを備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記画像表示装置において、前記電子ビーム源は表面伝導型電子放出素子である事を特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィールドエミッションディスプレイ（ＦＥＤ）などの電子線を利用した画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＲＴをはじめとする画像表示装置は、より一層の大判化が求められ研究が盛んに行なわれている。また大判化に伴い装置の薄型化・軽量化・低コスト化が重要な課題となっている。しかしながら、ＣＲＴは高電圧で加速した電子を偏向電極で偏向し、フェイスプレート上の蛍光体を励起するため、大判化をおこなうと原理的に奥行きが必要となり、薄型・軽量のものを提供する事が困難である。発明者らは前記の問題を解決し得る画像表示装置として、表面伝導型電子放出素子、ならびにこの表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置について研究を行ってきた。
【０００３】
発明者らは、たとえば図１０に示すマルチ電子ビーム源の応用を試みてきた。図中、４１０１は表面伝導型放出素子を模式的に示したもの、４１０２は列方向配線、４１０３は行方向配線であり、単純マトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源を構成している。また、図１０はこのマルチ電子ビーム源を用いた陰極線管（なお画像表示パネルと記載する場合もある）の構造であり、マルチ電子ビーム源を備えた外容器底４００１（なおリアプレートと表記する場合もある。）と側壁４００３（なお支持枠、外容器枠と記載する場合もある）と、蛍光体層４２０１およびメタルバック４２０３を備えたフェイスプレート４００２からなる構造である。また、フェイスプレート４００２上の蛍光体層４２０１には、電子ビームにより励起し発光させる蛍光体と、外光の反射を抑え蛍光体の混色を防ぐためのブラックマトリクスが設けられている。また、蛍光体層４２０１およびメタルバック４２０３には高圧導入端子より高電圧が印加されており、アノード電極を形成している。このような画像表示装置は、例えば特許文献１などに開示されている。
【０００４】
上記のような前記画像表示装置は、アノード電極の一部であるメタルバック４２０３に高電圧（なお加速電圧もしくはアノード電圧と表記する場合もある）を印加し、リアプレート４００１とフェイスプレート４００２の間に電界を生じさせ、電子ビーム源４１０１から放出した電子を加速し、蛍光体を励起させ発光させることにより画像を形成する。ここで、画像表示装置の輝度は加速電圧に大きく依存するため、高輝度化をおこなうためには加速電圧を高くする必要がある。また、画像表示装置の薄型化を実現するためには、画像表示パネルの厚さを薄くしなければならず、そのためリアプレート４００１とフェイスプレート４００２の距離を小さくしなければならない。このことより、リアプレート４００１とフェイスプレート４００２の間にはかなり高い電界が生じることになる。
【特許文献１】特開２００２−２１６６３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、以上説明した表示パネルにおいては、以下のような問題点があった。
【０００６】
図１１は、上述の表示パネルの断面を示す模式図である。
【０００７】
前記画像表示装置は、電子ビーム源４１０１を有するリアプレート４００１とアノード電極であるメタルバック４２０３のあるフェイスプレート４００２を有しており、アノード電極４２０３に加速電圧Ｖａが印加されている。ここでアノード電極４２０３は、フェイスプレート４００２とリアプレート４００１の間の真空ギャップにより絶縁されている。ここで真空ギャップの寸法は画像表示パネルの奥行きを規定することになり小さいほうが好ましい。しかしながら表示パネルの奥行きが小さくなると、同じ電圧をアノード電極４２０３に印加しても、それを距離で除した値である電界強度は大きくなってしまい、放電する確率が増加してしまう。放電が生じると画像表示装置の画質を著しく劣化してしまう可能性もあり、画像表示装置の信頼性向上にあたり大きな問題となる。
【０００８】
ここでリアプレート４００１上の電子ビーム源４１０１から放出された電子はフェイスプレート４００２に飛翔しなければならないので、画像表示装置のリアプレート４００１・フェイスプレート４００２・側壁４００３に囲まれた内部は真空に保たれる必要がある。真空中における放電の原因としては、（１）カソード（ここではリアプレート４００１）上に存在する微小突起に電界集中による電子放出が発生し、微小突起に流れる電流によるジュール熱で微小突起が加熱される（陰極加熱説）、もしくは対向のアノード（ここではフェイスプレート４００２）が電子衝突により加熱される（陽極加熱説）ことにより放電にいたる、（２）電極に付着しているクランプ・微小粒子などが静電力で遊離・加速されて電極に衝突し、電極や粒子が加熱されることにより放電にいたる（クランプ説）、などがあげられる。
【０００９】
また、画像表示パネルの大判化を行うと、製造プロセス中に混入する異物粒子や部材から脱落する部材脱落物が、面積の増大に伴い混入する可能性が高くなる。したがって、表示パネルを大判化すればするほど（２）のクランプ説／異物粒子による放電の影響が大きくなる。
【００１０】
このような画像表示パネルの製造工程において、１００ｕｍよりも小さい異物粒子の混入は、（１）リアプレート／フェイスプレートともに数十〜数百μｍ大きさの構造物が作りこまれているため、同等以下の大きさの粒子は発見しづらい、（２）リアプレート／フェイスプレートの基板サイズが大きいため、異物を除去しようとしても再付着しやすい、（３）異物粒子サイズが小さくなると、異物の除去自体が困難になる、などの問題が発生する。したがって、表示パネルの製造工程の設計を行う際に、上記のような異物についてその混入・発生の防止／検査・発見方法／除去方法などの設計が必要不可欠である。上記のような理由から画像表示パネル中に存在が許される異物粒子の大きさを明確にし、それをもとに製造工程の設計を行うことが切望されていた。
【００１１】
本発明はこれらの問題を解決することにより画像表示装置の放電を抑制し、良好な歩留まり、さらには信頼性の高い画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の画像表示装置は前記課題を解決する手段として、
少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、
電子ビーム照射により発光する蛍光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートと、
該リアプレートと該フェイスプレートを真空気密するための外囲器を備え、
内部が真空に保たれている画像表示装置において、
該画像表示装置の真空気密領域には、１０μｍ以上の異物粒子が存在しないことを特徴とする。
【００１３】
ここで、平均電界強度とはアノード電圧（アノード電極の電位とリアプレート電位の差）をフェイスプレートとリアプレートの平均間隔で除した値とする。また、画像表示パネル内の真空度は平均自由行程が十分長くなり、パッシェン則にてもっとも放電電圧の低くなる真空度（パッシェンミニマム）よりも十分低くなる１．０［Ｐａ］以下とする。
【００１４】
また、ここでいう異物粒子とは、次のように定義することとする。
【００１５】
＜形状＞形状は球形に限らず、粒状・薄片状・フレーク状・微結晶などどのような形状も指す。異物粒子による放電は、粒子が静電力により部材から離脱し、電極間電圧により加速されて、対向電極に衝突して破壊が起こるために、粒子は静電力で離脱することが放電するのに必要となる。したがってここでいう異物粒子とは、画像表示パネル構成部材（例；リアプレート上の構造物（電極など））に固定（付着ではない）されているものは含まず、可動性の物とする。
【００１６】
＜大きさ＞大きさは、粒子径のうち最長となる部分をもって粒子の大きさとする（長細い形状のものは、長手の径の長さを大きさとする）。
【００１７】
＜材料＞可動性のものであれば材料は限定されない。たとえば部材の一部が脱落して可動性になったものは異物粒子とする。
【００１８】
また、本発明の画像表示装置は、アノード電極に印加されるアノード電圧が７ｋＶ以上であることを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の画像表示装置は、前記リアプレートと前記フェイスプレートの平均間隔が２ｍｍ以下であることを特徴とする。
【００２０】
また、本発明の画像表示装置は、前記画像表示装置は耐大気圧支持構造（スペーサ）を備えたことを特徴とする。
【００２１】
また、本発明の画像表示装置は、前記画像表示装置の前記フェイスプレートは、メタルバックを備えたことを特徴とする。
【００２２】
また、本発明の画像表示装置は、
少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、
電子ビーム照射により発光する蛍光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートと、
該リアプレートと該フェイスプレートを真空気密するための外囲器を備え、
内部が真空に保たれている画像表示装置において、
該画像表示装置の真空気密領域には、３μｍ以上の異物粒子が存在しないことを特徴とする。
【００２３】
また、本発明の画像表示装置は、前記画像表示装置において、前記電子ビーム源は表面伝導型電子放出素子である事を特徴とする。
【００２４】
〔作用〕
本発明の画像表示装置は、上記のように画像表示装置の真空気密領域には１０μｍ以上の異物粒子が存在しないことにより、異物粒子起因の放電の発生をなくすことができ、信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【００２５】
このことは以下のように説明できる。
【００２６】
異物粒子による放電は、異物粒子が画像表示パネル内の電界により帯電し、クーロン力を受けることにより、異物粒子が加速しエネルギーを得て対向基板に衝突、電極や粒子が加熱されることにより放電にいたる。
【００２７】
ここで、球状の粒子の粒径（半径）をｒとし、平行平板電極にはさまれたギャップ間の電圧をＶ／電界をＥ（ギャップをｄとするとＥ＝Ｖ／ｄ）とすると、粒子の帯電電荷量ｑ（絶対値）は次の数式１のようにあらわされる。
【００２８】
【数１】
2005116359.tif 000003
【００２９】
ここでεは媒質の誘電率（ここでは真空）とする。誘起される電荷量は、粒子がカソード側に付着している場合はマイナスであり、アノード側に付着している場合にはプラスとなる。そのため帯電した異物粒子には、対向基板に向かう方向へ近似的に以下の力Ｆがくわわり、この力Ｆにより粒子は電界からエネルギーを得て、運動エネルギーを蓄える（数式２）。
【００３０】
【数２】
2005116359.tif 000004
【００３１】
粒子が一方の電極から、もう一方の電極に飛翔するまでに蓄える運動エネルギーは、粒子が飛び出す寸前にもっているポテンシャルエネルギーに等しくなるため、
【００３２】
【数３】
2005116359.tif 000005
となる（数式３）。
【００３３】
したがって、粒子の得るエネルギーおよび電荷量は電圧Ｖと粒子半径ｒに依存し、電圧Ｖが大きくなる／粒子半径ｒが大きくなることによって、粒子のもつエネルギーおよび電荷量が大きくなる。これらのことから、異物粒子による放電は電圧Ｖと異物粒子半径ｒに依存していることが予測される。
【００３４】
異物粒子による放電における放電時の電界強度の異物粒径（直径）依存性は、粒径が大きくなるに従い放電時の電界強度が低下する。発明者等は更に鋭意検討した結果、使用する電極の材料（リアプレートおよびフェイスプレート）や、電極の寸法、粒子の散布量、使用時間などのパラメーターが異物粒子による放電に関係あることを見出し、実際の画像表示パネルに近い状態で、異物粒子による放電における放電時の電界強度の異物粒径（直径）依存性を取得した（図１に示す）。
【００３５】
図１からわかるように、平均電界強度が１×１０＾６［Ｖ／ｍ］の際には、該画像表示装置の真空気密領域には、１０μｍ以上の異物粒子を存在させないことにより、放電が発生せず信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【００３６】
また、前記のような画像表示装置は、電圧で加速した電子線を蛍光体に照射して発光させるのだが、蛍光体は一般に加速電圧が高いほうが発光効率が高い（〜３０ｋＶ程度の領域で）傾向をもつので、高輝度化には高加速電圧が必要になる。ここで数式３からわかるように、粒子のもつエネルギーは単に電界強度だけでなく、加速電圧の依存性もある。したがって、アノード電極に印加されるアノード電圧が７ｋＶ以上であるような画像表示装置で、１０μｍ以上の異物粒子の存在をなくすことにより、高輝度を得ると同時に放電が発生せず信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【００３７】
また、前記の画像表示装置は薄型化が求められているのだが、表示パネルのギャップを小さくすると、電界強度が増大してしまう。したがって前記リアプレートと前記フェイスプレートの平均間隔が２ｍｍ以下である画像表示装置において、１０μｍ以上の異物粒子の存在をなくすことにより、表示パネルの薄型化を可能とすると同時に放電が発生せず信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【００３８】
また、前記の画像表示装置の大判化を測るために、画像表示パネルの面積が大きくすると、画像表示パネルにかかる大気圧が増大する。そのため、画像表示パネルには耐大気圧支持構造（スペーサ）が必要となる。このような大判の画像表示装置では、異物が混入しやすく除去しにくいため異物による放電がさらに問題となる。
【００３９】
また、前記の画像表示装置のフェイスプレートに、ＣＲＴの分野で公知であるメタルバック（主として材料はアルミニウムで、１μｍ以下の薄膜）を用いることがある。これは、蛍光体の発光は全方位にわたるため、後方（リアプレート側）に出た光を金属膜で反射させ前方（観察者、ユーザー）側に取り出し、発光効率を向上させると同時にアノード電極の役割を果たすものである。ここで、メタルバックは薄膜状（１μｍ以下）のアルミニウムを使用することが多い。またメタルバックはガラス基板などに密着しているわけではなくポーラスな蛍光体に部分的に接合している形態のため、その膜は弱く熱容量も小さい。このことよりアノード電極にメタルバックを使用した画像表示装置では、異物粒子による放電が起こりやすくなる。したがってフェイスプレートにメタルバックを備えた画像表示装置において、１０μｍ以上の異物粒子の存在をなくすことにより、高輝度を得ると同時に放電が発生せず信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【００４０】
また、薄型化かつ高輝度を達成するために、表示パネルの平均電界強度が５×１０＾６［Ｖ／ｍ］以上になる場合には、画像表示装置の真空気密領域には、３μｍ以上の異物粒子を存在させないことで、放電が発生せず信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００４１】
本発明によれば、少なくとも電子ビーム源を有するリアプレートと、電子ビーム照射により発光する蛍光体および電子加速電圧を印加するためのアノード電極を有するフェイスプレートと、該リアプレートと該フェイスプレートを真空気密するための外囲器を備え、内部が真空に保たれている画像表示装置において、該画像表示装置の真空気密領域に存在する異物粒子の大きさを制限することにより、異物粒子による放電をなくすことができ、歩留まり良く信頼性の高い画像表示装置を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下に図面を参照して、この発明を実施するための最良の形態を例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない場合は、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨の物ではない。
【実施例１】
【００４３】
以下に図２および図３を参照し、本発明第１の実施例について説明する。
【００４４】
図２は、実施例に用いた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。
【００４５】
図中、１００１は外容器底（なおリアプレートと表記する場合もある）、１００３は側壁、１００２はフェイスプレートであり、１００１〜１００３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。ここでリアプレート１００１とフェイスプレート１００２の間の間隔（ギャップ）は５ｍｍとした。
【００４６】
ここで、リアプレート１００１には表面伝導型放出素子１１０１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。本実施例においては、Ｎ＝２４０，Ｍ＝８０とした。）前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子１１０１は、Ｍ本の行方向配線１１０３とＮ本の列方向配線１１０２により単純マトリクス配線されている。前記、１１０１〜１１０３によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００４７】
また、フェイスプレート１００２は、蛍光体膜１２０１を内包するアノード電極１２０４を有し、高圧導入部１００５を通じてアノード電位が供給されている。高圧取り出し部には不図示の高圧導入端子がフェイスプレート１００２側に設けられており、高圧電源１００６に接続されている。
【００４８】
このような画像表示装置を、後述する製造工程により作製し、工程中に随時異物粒子の除去工程を行うことで、１０μｍ以上の異物粒子が混入していない画像表示装置を得た。ここで、表示パネル中の異物粒子の観察法は後述する。
【００４９】
このようにして得た画像表示装置に、アノード電圧５ｋＶを印加したところ、長期間に渡り放電が起こらず、安定した画像を表示できた。
【００５０】
次に、表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源について説明する。
【００５１】
本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配もしくははしご型配置した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型電子放出素子や、電界放出型（ＦＥ型）電子放出素子、あるいはＭＩＭ型電子放出素子などの電子放出素子を用いることができる。
【００５２】
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、これらの冷陰極素子の中でも、表面伝導型電子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。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言える。
【００５３】
次に、図３をもちいて本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００５４】
（リアプレート工程）
＜工程Ｒ−１；異物除去（１）＞
厚さ３ｍｍのソーダライムガラス基板に以下の異物除去方法（１）を行った。
【００５５】
異物除去（１）；ガラス基板に付着している異物粒子、および油分・汚れを除去するために、ウェット洗浄を行った。洗浄液としては水・アルカリ性水溶液・酸性水溶液・アルコールやケトンなどの有機溶剤などが使用される。また、必要に応じて界面活性剤などを添加したり、多種類の液体を混合して洗浄液として用いたり、数種の液体を順次用いて洗浄してもよい。また、洗浄の際に洗浄液およびまたはガラス基板を加熱する事によって洗浄効果を高めることができる。
【００５６】
＜工程Ｒ−２；配線、電極の形成＞
洗浄した青板ガラスの表面に、０．５［μｍ］のＳｉＯ２層をスパッタリングにより形成し、スパッタ成膜法とフォトリソグラフィー法を用いて表面伝導型電子放出素子の素子電極１１０５を形成する。材質はＴｉとＮｉを積層したものである。また、素子電極間隔は２［μｍ］とした（図６（ａ））。
【００５７】
続いて、Ａｇペーストを所定の形状に印刷し、焼成することにより列方向配線１１０２を形成した。列方向配線１１０２は電子源形成領域の外部まで延長され、電子源駆動用配線となる（図６（ｂ））。
【００５８】
次に、ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層１１０６を形成する。これは上記列方向配線１１０２と後述の行方向配線１１０３を絶縁するものである。尚、素子電極１１０５の部分には切り欠きを設けて、行方向配線１１０３と素子電極１１０５の接続をとるようにしてある（図６（ｃ））。
【００５９】
続いて、行方向配線１１０３を上記絶縁層１１０６上に形成する（図６（ｄ））。方法は列方向配線１１０２の場合と同じである。
【００６０】
＜工程Ｒ−３；異物除去（１）＞
素子電極および配線を作成した基板に付着した異物粒子を除去するために、異物除去を行う。ここでは、工程Ｒ−１と同様に異物除去（１）（ウェット洗浄）を行った。
【００６１】
＜工程Ｒ−４；電子ビーム源作製＞
続いて、ＰｄＯよりなる導電性膜１１０４を形成する。導電性膜１１０４の形成方法は、行・列方向配線１１０２・１１０３を形成した基板（リアプレート）１００１上に、スパッタリング法によりＣｒ膜を形成し、フォトリソグラフィー法により、導電性膜１１０４の形状に対応する開口部をＣｒ膜に形成する。続いて、有機Ｐｄ錯体化合物の溶液を塗布して、大気中３００［℃］の焼成を行って、ＰｄＯ膜を形成した後、上記Ｃｒ膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の素子膜１１０４とする（図６（ｅ））。
【００６２】
次に、上記リアプレート１００１を、不図示の真空排気装置に接続し排気する。装置内の圧力が１０−４［Ｐａ］以下となったところで、フォーミング処理を行う。フォーミング工程は、行方向の各行毎に、行方向配線に波高値の漸増するパルス電圧を印加して行った。尚、フォーミング用のパルスの電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、１素子あたりの抵抗値が１［ＭΩ］を越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移る。これを繰り返して、全ての行についてフォーミング処理を完了する。
【００６３】
次に、活性化工程処理を行う。この処理に先立ち、上記真空装置を、圧力を１０−５［Ｐａ］以下まで下げる。続いて、アセトンを真空装置内に導入する。圧力は１．３×１０−２［Ｐａ］となるよう導入量を調整した。続いて、行方向配線にパルス電圧を印加する。１パルス毎にパルスを加える行方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返す。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅが大きくなる。このようにして画像表示装置の電子ビーム源１１０１を作製した。
【００６４】
＜工程Ｒ−５；異物除去（２）＞
電子ビーム源１１０１を作製したリアプレート１００１に付着した異物粒子を除去するために、以下の異物除去（２）を行った。
【００６５】
異物除去（２）；リアプレート（後述のフェイスプレート工程においては、フェイスプレート）への影響を小さくするため、ドライエアクリーニングを行った。ドライクリーニングの方法としては高圧のドライエアーを吹き付けることにより、異物粒子を吹き飛ばす手法を用いた。ここで、吹き飛んだ異物粒子が再付着するのを防ぐために、集塵手段を設けると更に効果が期待される。集塵手段としてはドライエアー吹き付けと同時に、エアーの吸引を行うのが効果的であるが、これに限ったものではない。また、吹き付けるドライエアーに超音波を重畳してやることにより、更に異物除去の効果を向上することができる。以上のようにして作製したリアプレート１００１を、後述する封着工程で、フェイスプレート１００２と一体化を行う。
【００６６】
（フェイスプレート工程）
＜工程Ｆ−１；異物除去（１）＞
厚さ３ｍｍのソーダライムガラス基板にリアプレート工程Ｒ−１と同様に異物除去（１）（ウェット洗浄）を行った。
【００６７】
＜工程Ｆ−２；アノード電極作製＞
洗浄を行ったガラス基板に、アノード電極１２０４を作製した。アノード電極１２０４はスパッタリングにより透明導電膜であるＩＴＯを成膜した。
【００６８】
＜工程Ｆ−３；異物除去（１）＞
アノード電極１２０４を作製したフェイスプレート１００２に、リアプレート工程Ｒ−１と同様に異物除去（１）（ウェット洗浄）を行った。
【００６９】
＜工程Ｆ−４；蛍光体膜作製＞
ガラスペーストおよび黒色顔料および銀粒子を含有したペーストを用い、図９（ａ）のようなマトリクス状のブラックマトリクス１２０２を、スクリーン印刷法により厚さ１０μｍで作製した。またここで、ブラックマトリクス１２０２は、蛍光体の混色防止や、ビームが多少ずれても色ずれを起さない様にするためや、外光を吸収し画像のコントラストを向上する、等の理由で設けられる。本実施例ではスクリーン印刷法によりブラックマトリックスを作製したが、もちろんこれに限定されるものではなく、たとえばフォトリソグラフィー法をもちいて作製してもよい。また、ブラックマトリクス１２０２の材料として、ガラスペーストと黒色顔料および銀粒子を含んだペーストを用いたが、もちろんこれに限定されるものではなく、たとえばカーボンブラックなどを用いてもよい。またブラックマトリクス１２０２は、本実施例では図９（ａ）のように、マトリクス状に作製したが、もちろんこれに限定される訳ではなく、図９（ｂ）のようなデルタ状配列やストライプ状配列（不図示）やそれ以外の配列であっても良い。
【００７０】
次に、図９（ａ）に示すように、ブラックマトリクス１２０２の開口部に、赤色・青色・緑色の蛍光体ペーストを用いてスクリーン印刷法により、３色の蛍光体を１色づつ３回に分けて作製した。本実施例ではスクリーン印刷法を用いて蛍光体膜を作製したが、もちろんこれに限定される訳ではなく、たとえばフォトリソグラフィー法などにより作製しても良い。また蛍光体はＣＲＴの分野で用いられているＰ２２の蛍光体とし、赤色（Ｐ２２−ＲＥ３；Ｙ２Ｏ２Ｓ：Ｅｕ３＋）、青色（Ｐ２２−Ｂ２；ＺｎＳ：Ａｇ，Ａｌ）、緑色（Ｐ２２−ＧＮ４；ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）のものを用いたが、もちろんこれに限定される訳ではなく、その他の蛍光体を用いても良い。
【００７１】
＜工程Ｆ−５；異物除去（２）＞
蛍光体膜を作製した基板に付着した異物粒子を除去するために、異物除去を行った。ここでは、工程Ｒ−５と同様に異物除去（２）（ドライエアクリーニング）を行った。ドライエアクリーニングを行ったのは、フェイスプレート１００２への影響を小さくするためである。以上のようにして作製したフェイスプレート１００２を、後述する封着工程で、リアプレートと一体化を行う。
【００７２】
（一体化（封着）工程）
＜封着工程＞
気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中ある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した。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。
【００７３】
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、封止の直前ある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、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターも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マイナス３乗ないしは１×１０マイナス５乗［Ｐａ］の真空度に維持される。
【００７４】
次に画像表示装置中に存在する異物粒子の観察方法について述べる。
【００７５】
＜異物粒子の観察方法１；光学顕微鏡観察＞
画像表示パネル中の異物粒子を観察するもっとも確実な方法は、パネル部材表面を光学顕微鏡で観察することである。観察を行ったのは以下の３種である。
（１）一体化工程直前の各部材を観察
（２）一体化工程後の画像表示パネルを分解し各部材を観察
（３）一体化工程を部材の無いダミーパネルを作成し、その内面を分解せずに観察。
【００７６】
いずれの観察方法も、光学顕微鏡観察時に異物粒子が混入しないように、十分クリーン度の高いクリーンルームで、十分注意を払い観察しなければならない。また、（２）の方法では、画像表示パネル分解時に異物粒子を混入する可能性があるため、分解時に異物を混入しないように十分留意しなければならない。しかしながら、画像表示パネルの構成上、どうしても分解時に混入・発生する異物粒子が存在する場合は、（１）の観察と（３）の観察を併用し、一体化工程直前に異物粒子がないことを確認することと、一体化工程で異物粒子が混入・発生していないことを確認し、画像表示パネル内に異物粒子が存在しないことを明らかにした。（３）の観察の際には、部材の無いダミーパネルも十分に洗浄し、異物粒子が存在しないことを確認することと、パネル外側（大気側）の粒子と間違わないことが肝要である。
【００７７】
＜異物粒子の観察方法２；液体洗浄による異物粒子回収＞
画像表示パネル内の、異物粒子を観察する簡便な方法として、画像表示パネル内を液体で洗浄し、その洗浄液をパーティクルカウンタにより粒子個数をカウントすることができる。観察を行ったのは以下の２種である。
（１）一体化工程直前の各部材を観察
（２）一体化工程後の画像表示パネルを分解し各部材を観察。
【００７８】
ただし、異物粒子を液体洗浄で観察する際には、パネル内の異物粒子以外のものが混入されることと、液体洗浄で構成部材が脱離してしまうことを注意しなければならない。特に方法（２）では、パネル分解により発生した異物を含まないように注意する必要がある。また、部材の脱落については、フェイスプレートは蛍光体やメタルバックなど、基板に対する密着性が悪いものが含まれるため特に注意が必要で、場合によっては観察方法１の光学顕微鏡の観察のみを行う必要がある。
【実施例２】
【００７９】
以下に図４および図５参照し、本発明第２の実施例について説明する。ただし第２の実施例以下では画像表示装置全般については実施例１と同様なものを使用したため、以下では本実施例において特徴的な部分のみの説明をおこなう。
【００８０】
図４は、実施例に用いた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。
【００８１】
図中、１００１は外容器底（なおリアプレートと表記する場合もある）、１００３は側壁、１００２はフェイスプレートであり、１００１〜１００３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。ここでリアプレート１００１とフェイスプレート１００２の間の間隔（ギャップ）は２ｍとした。
【００８２】
ここで、リアプレート１００１には表面伝導型放出素子１１０１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。本実施例においては、Ｎ＝２４００，Ｍ＝８００とした）。
【００８３】
本実施例のフェイスプレート１００２は、アノード電極として蛍光体膜１２０１を内包するメタルバック１２０３を、蛍光体膜１２０１のリアプレート１００１側表面に有する。上記のようにメタルバック１２０３を有することにより、蛍光体膜１２０１のリアプレート１００１方向への発光成分を反射し、フェイスプレート１００２側から取り出すことができるため、輝度の向上を行うことができる。
【００８４】
また、本実施例の画像表示装置は、そのサイズが大きいため、耐大気圧支持構造（スペーサと表記することもある）１００４が必要となる。スペーサ１００４は行方向配線１００３上に設置され、リアプレート１００１とフェイスプレート１００２の間隔を規定する。本実施例ではスペーサ１００４の高さを２ｍｍとした。
【００８５】
このような画像表示装置を、後述する製造工程により作製し、工程中に随時異物粒子の除去工程を行うことで、１０μｍ以上の異物粒子が混入していない画像表示装置を得た。ここで、表示パネル中の異物粒子の観察法は実施例１と同様な手法をもちいた。
【００８６】
このようにして得た画像表示装置に、アノード電圧７ｋＶを印加したところ、長期間に渡り放電が起こらず、安定した画像を表示できた。
【００８７】
次に、図３をもちいて本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの製造法について、具体的な例を示して説明する。
【００８８】
（リアプレート工程）
＜工程Ｒ−１；異物除去（１）＞
＜工程Ｒ−２；配線、電極の形成＞
＜工程Ｒ−３；異物除去（１）＞
＜工程Ｒ−４；電子ビーム源作製＞
＜工程Ｒ−５；異物除去（２）＞
以上の工程を実施例１と同様に行い、電子ビーム源１１０１を有するリアプレート１００１を得た。
【００８９】
＜工程Ｒ−６；スペーサ固定＞
後述する作製方法により得たスペーサ１００４をリアプレート１００１に固定した。固定の方法はスペーサ１００４の長手方向両端部のリアプレート１００１側に、無機接着剤（本実施例では東亞合成社製アロンセラミック）を使用しスペーサ１００４をリアプレート１００１に固定した。本実施例ではリアプレート１００１側にスペーサ１００４を固定したが、もちろんこれに限定されるわけではなく、たとえばフェイスプレート１００２側に固定したり、固定せずとも自立するようなスペーサを用いてもよい。
【００９０】
＜工程Ｒ−７；異物除去（２）＞
スペーサ１００４を固定したリアプレート１００１に付着した異物粒子を除去するために、異物除去を行った。ここでは、工程Ｒ−５と同様に異物除去（２）（ドライエアクリーニング）を行った。ドライエアクリーニングを行ったのは、リアプレート１００１およびスペーサ１００４への影響を小さくするためである。以上のようにして作製したリアプレート１００１およびスペーサ１００４を、封着工程でフェイスプレート１００２と一体化を行う。
【００９１】
（フェイスプレート工程）
＜工程Ｆ−１；異物除去（１）＞
＜工程Ｆ−４；蛍光体膜作製＞
＜工程Ｆ−５；異物除去（２）＞
以上の工程を実施例１と同様に行った。なお、アノード電極は以下に示すメタルバック１２０３とするため、作製していない。
【００９２】
＜工程Ｆ−６；メタルバック作製＞
次に、ブラウン管の分野では公知であるフィルミング工程により、樹脂中間膜を作製し、その後に金属蒸着膜（本実施例ではＡｌ）を作製し、最後に樹脂中間層を熱分解除去させる事により厚さ１００ｎｍのメタルバックを作製した。
【００９３】
＜工程Ｆ−７；異物除去（２）＞
蛍光体膜１２０１を作製した基板に付着した異物粒子を除去するために、異物除去を行った。ここでは、工程Ｒ−５と同様に異物除去（２）（ドライエアクリーニング）を行った。ドライエアクリーニングを行ったのは、フェイスプレート１００２への影響を小さくするためである。以上のようにして作製したフェイスプレート１００２を、後述する封着工程で、リアプレート１００１と一体化を行う。
【００９４】
（スペーサ工程）
＜工程Ｓ−１；異物除去（１）＞
あらかじめパネルに使用するスペーサ１００４のサイズに研磨したガラス基板にリアプレート工程Ｒ−１と同様に異物除去（１）（ウェット洗浄）を行った。
【００９５】
＜工程Ｓ−２；高抵抗膜作製＞
スペーサ１００４は、リアプレート１００１とフェイスプレート１００２の間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつ電子ビーム源１１０１から放出された電子ビームによる帯電を防止する程度の導電性が必要となるため、ガラス基板表面に不図示の高抵抗膜を作製する。
【００９６】
本実施例では、高抵抗膜としてスパッタ法により作製したゲルマニウムとタングステンの合金窒化物を用いたが、もちろんこれに限定されるわけではなく、所望の帯電防止機能および絶縁性が確保できればよい。
【００９７】
＜工程Ｓ−３；異物除去（３）＞
高抵抗膜を成膜したスペーサ１００４に付着した異物粒子を除去するために、下記に説明する異物除去（３）を行った。
【００９８】
異物除去（３）；スペーサ１００４に使用するガラス基板は、その構成上板厚が薄い。そのため、異物除去（２）のように高圧ドライエアーの吹き付けなどではスペーサ１００４が破壊される可能性がある。そこで、スペーサ１００４を固定しつつ異物粒子除去を行うため、図７に示すように、スペーサ１００４の側面をスペーサ異物除去手段１４０４で異物除去を行う。スペーサ異物除去手段１４０４はスペーサ１００４の異物を除去できればどのような手段でもかまわないが、ここでは吸引式の掃除機を使用し、掃除機の先端でスペーサ１００４を固定しながら異物除去を行った。ただし、これに限られるわけではなく、たとえば粘着剤のついたローラーで異物を除去するような手段でも所望の効果を発揮する。
【００９９】
このようにして異物除去を行ったスペーサ１００４を、上述したリアプレート１００１に固定した（工程Ｒ−６；スペーサ固定）。
【０１００】
（一体化（封着）工程）
＜封着工程＞
実施例１と同様な方法で、スペーサ１００４が固定されたリアプレート１００１とフェイスプレート１００２を封着し、画像表示パネル内を真空に排気した。
【実施例３】
【０１０１】
以下に図４および図５参照し、本発明第３の実施例について説明する。
【０１０２】
画像表示パネルの構成としては、実施例２と同様であるが、更なる輝度向上の為に、アノード電圧を１０ｋＶとした。そのため、後述する製造工程において、実施例２よりも更に異物除去工程を加えて行い（工程Ｒ−８、工程Ｆ−８；異物除去（４））、３μｍ以上の異物粒子が混入していない画像表示装置を得た。
【０１０３】
このようにして得た画像表示装置に、アノード電圧１０ｋＶを印加したところ、長期間に渡り放電が起こらず、安定した画像を表示できた。
【０１０４】
（追加で行った工程）
＜工程Ｒ−８；異物除去（４）＞
工程Ｒ−１からＲ−７まで行ったスペーサ１００４が固定されたリアプレート１００１に、後述する異物除去（４）を追加で実施した。
【０１０５】
異物除去（４）；異物粒子が画像表示パネル内で放電する原因として、異物粒子が帯電し電界よりクーロン力をうけて運動することが推定されている。したがって、クーロン力をうけて運動する異物粒子を除去することが肝要である。とくに、単なる混入異物だけではなく、部材からの脱落物も電界により運動をはじめる（脱離する）と放電にいたる恐れがある。
【０１０６】
そこで、画像表示装置の一体化（封着）の前に、あらかじめ電界を印加し、異物粒子（部材構成物の脱落も含む）を除去する。図８（ａ）にスペーサ１００４を固定したリアプレート１００１に電界を印加して異物粒子を除去する際の構成の断面を簡略化し示す。リアプレート１００１の対向にスペーサ１００４部にあたる部分を凹形状にした電界印加用基板１４０１を一定の間隔ｇを空けて固定した。電界印加用基板１４０１にはリアプレート１００１と反対の面に電圧印加電極１４０２が設けられており、高圧電源から電圧印加電極１４０２に高電圧Ｖが印加されている。
【０１０７】
電界印加用基板１４０１は高抵抗な材料で作製されており、一定時間後には電界印加用基板１４０１のリアプレート１００１側表面はほぼ電位Ｖに等しくなる。そのため、リアプレート１００１と電界印加用基板１４０１の間には電界Ｖ／ｇ［Ｖ／ｍ］が印加され、リアプレート１００１に付着している異物粒子や電界で脱離してしまうような構成部材を、電界印加用基板１４０１側に飛行させることができる。電界印加用基板１４０１側に飛行した異物粒子は、電界印加用基板１４０１に付着した際に新たに電荷を受け取ることがほとんどできないため（理由；電界印加用基板１４０１が高抵抗だから）、異物粒子は電界印加用基板１４０１に付着したままとなる。
【０１０８】
また、電界印加用基板１４０１は高抵抗な材料で構成されているため、電流がほとんど流れず放電にいたることは無い。
【０１０９】
以上のようにして異物粒子を除去したリアプレート１００１およびスペーサ１００４を、封着工程でフェイスプレート１００２と一体化を行う。
【０１１０】
＜工程Ｆ−８；異物除去（４）＞
工程Ｆ−１からＦ−７まで行ったフェイスプレート１００２に、工程Ｒ−８；異物除去（４）と同様な方法で異物除去（４）を追加で実施した。ただし、図８（ｂ）に示すとおり、フェイスプレート１００２にはスペーサが存在しないため、電界印加用基板１４０３には凹部は必要ない。以上のようにして異物粒子を除去したリアプレート１００１およびスペーサ１００４を、封着工程でフェイスプレート１００２と一体化を行う。
【０１１１】
（一体化（封着）工程）
＜封着工程＞
実施例１と同様な方法で、スペーサ１００４が固定されたリアプレート１００１とフェイスプレート１００２を封着し、画像表示パネル内を真空に排気した。
【０１１２】
〔比較例１〕
実施例１と同様の構成の画像表示パネルにおいて、工程中の異物除去を実施せずに作製し、表示パネルの内部に存在する異物を観察した結果、１０μｍ以上の異物粒子が、１５個存在した。
【０１１３】
このような画像表示装置に、アノード電圧５ｋＶを印加して画像を表示したところ放電が発生し、表示画像の一部分に欠陥が発生してしまった。
【０１１４】
〔比較例２〕
実施例３と同様の構成の画像表示パネルにおいて、工程中の各種異物除去を実施せずに作製し、表示パネルの内部に存在する異物を観察した結果、３μｍ以上の異物粒子が、７個存在した。
【０１１５】
このような画像表示装置に、アノード電圧１０ｋＶを印加して画像を表示したところ放電が発生し、表示画像の一部分に欠陥が発生してしまった。
【図面の簡単な説明】
【０１１６】
【図１】異物粒子による放電電圧の異物粒子粒径依存性を表す図
【図２】本発明第１の実施例の画像表示装置を、一部分切り欠いて示す模式的斜視図
【図３】本発明第１の実施例の画像表示装置製造方法を示す工程フローを示す図
【図４】本発明第２の実施例の画像表示装置を、一部分切り欠いて示す模式的斜視図
【図５】本発明第２の実施例の画像表示装置製造方法を示す工程フローを示す図
【図６】本発明第１の実施例の電子ビーム源を示す模式的平面図
【図７】本発明第２の実施例の異物除去（３）を示す模式的断面図
【図８】本発明第３の実施例の異物除去（４）を示す模式的断面図
【図９】表示パネルのフェイスプレートの蛍光体配列を示す模式的平面図
【図１０】従来の画像表示装置の表示パネルの一部を切り欠いて示す斜視図
【図１１】画像表示パネルの模式的断面図
【符号の説明】
【０１１７】
１００１  リアプレート（外容器底）
１００２  フェイスプレート
１００３  側壁
１００４  耐大気圧支持構造（スペーサ）
１００５  高圧導入部
１００６  高圧電源
１１０１  電子ビーム源（表面伝導型放出素子）
１１０２  列方向配線
１１０３  行方向配線
１１０４  導電性膜（（表面伝導型電子放出）素子膜）
１１０５  素子電極
１１０６  絶縁層
１２０１  蛍光体膜
１２０２  ブラックマトリクス
１２０３  メタルバック
１２０４  アノード電極
１４０１  電界印加用基板
１４０２  電圧印加電極
１４０３  電界印加用基板
１４０４  スペーサ異物除去手段
【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８】
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【図９】
2005116359.tif 000012
【図１０】
2005116359.tif 000013
【図１１】
2005116359.tif 000014
【図６】
2005116359.tif 000015
【図７】
2005116359.tif 000016