(57)【要約】【課題】  一対の電極と、該電極間に配置された、電子放出部を有する導電性膜とを備える電子放出素子８を複数備えたリアプレート７と、該電子放出素子８からの電子の照射により画像を表示する蛍光体１２および該蛍光体１２の表面に露出するメタルバック１３を備えたフェースプレート１１とが対向して配置された画像表示装置について、長期に亘って明るさの均一性を維持できるようにする。【解決手段】  各電子放出素子８の電子放出部隣接領域に、メタルバック１３を構成する金属または金属化合物材料と同じ金属または金属化合物材料の被膜を０．２ｎｍ以上４．５ｎｍ未満の厚さで設けておく。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極と、該電極間に配置された、電子放出部を有する導電性膜とを備える電子放出素子を複数備えたリアプレートと、該電子放出素子からの電子の照射により画像を表示する蛍光体および該蛍光体の表面に露出する、金属または金属化合物材料の被膜を備えたフェースプレートとが対向して配置された画像表示装置において、
前記複数の電子放出素子の導電性膜上に、前記蛍光体の表面に露出する被膜を構成する金属または金属化合物材料と同じ金属または金属化合物材料の被膜が、０．２ｎｍ〜４．５ｎｍの厚さで設けられていることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記蛍光体の表面に露出する金属または金属化合物材料の被膜が、蛍光体の表面に設けられたメタルバック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】
前記メタルバックの構成材料が、アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする金属化合物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。
【請求項４】
前記蛍光体の表面に露出する金属または金属化合物材料の被膜が、蛍光体の表面に設けられたメタルバックの更にその表面に設けられたゲッター材の被膜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５】
前記ゲッター材が、バリウム、バリウムを主成分とする金属化合物、チタニウムまたはチタニウムを主成分とする金属化合物であることを特徴とする請求項４に記載の画像表示装置。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置の製造方法において、
前記導電性膜上の被膜を形成した後、リアプレートとフェースプレートを封着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】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置およびその製造方法に関する。さらに詳しくは、電子放出素子を複数備えたリアプレートと、該電子放出素子からの電子の照射により画像を表示する蛍光体を備えたフェースプレートとが対向して配置された画像表示装置およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子放出部を有する導電性膜が一対の素子電極間に跨って設けられた電子放出素子を複数備えたリアプレートと、該電子放出素子からの電子線の照射により画像を表示する蛍光体および該蛍光体の表面に設けられたメタルバックを備えたフェースプレートとを対向させて封着した画像表示装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
一方、画像表示装置の製造方法として、蛍光体を設けたフェースプレートと、電子放出素子を設けたリアプレートに、これらに含有される不純物ガスを排出させるためのベーク処理を施し、このベーク処理を経たフェースプレートとリアプレートの一方または両者に第１のゲッタ処理を施して、バリウム等のゲッタ材の被膜を５〜５００ｎｍの厚さで付着させた後、電子線照射処理を施して不純物ガスを放出させ、さらにフェースプレートとリアプレートの一方または両者に第２のゲッタ処理を施して、再びバリウム等のゲッタ材の被膜を５〜５００ｎｍの厚さで付着させ、しかる後に上記フェースプレートとリアプレートを対向させて封着することで、得られる画像表示装置内を１０-6Ｐａ以上の高真空とする方法や、上記各処理を、ベーク処理、第１のゲッタ処理、封着等の順で行うことが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−２５１６２１号公報
【特許文献２】特開２００１−２２９８２８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、上記特許文献１に記載の従来の画像表示装置では、数千時間といった長期に亘る画像表示を行うと、個々の電子放出素子から放出される電流に変動が現れるという問題点があった。また、上記特許文献２に記載の従来の製造方法の場合、ゲッタ材の被膜を、ゲッタとしての機能を奏する厚さで形成することが不可欠である。このような厚さのゲッタ材の被膜をリアプレートの電子放出素子上にまで形成した画像形成装置とした場合、電子放出素子として機能しなくなる、あるいは電子放出に寄与しない無効電流が増加することで著しく電子放出素子の性能を劣化させる、という弊害を生じる。このため、現実的には、ゲッタ材の被膜は、このような問題を生じないフェースプレートにのみ形成されており、これをリアプレートにまで形成することは行われていない。
【０００６】
ところで、上記従来の画像表示装置における電流の変動は、一つの画像形成装置内に存在する全ての電子放出素子が一様に同じ変化、例えば一様に増加するまたは一様に減少するといった場合は特に問題にはならないが、本発明者らが鋭意検討を行った結果、各電子放出素子の駆動のされ方によって変化が異なることを見出した。
【０００７】
具体的には、駆動時間が長い電子放出素子ほど放出電流が増加する。また、駆動時間が同一の場合は、より明るい表示を行った電子放出素子ほど放出電流が増加する。すなわち、放出した電子が多い電子放出素子ほど電流増加が大きくなる傾向がある。
【０００８】
この変化は、全画面に亘って同じ明るさの画像、例えば全面白表示を行っている場合は全電子放出素子が同様の電流増加を引き起こすので、全体が一様に明るくなるだけであるが、通常時々刻々変化する画像表示を求められる画像表示装置においては、明るさの均一性が損なわれることになる。
【０００９】
さらには、コンピュータの出力画面のように、長時間に亘って静止画表示を続けた場合には、明るい画像表示部は放出電流の増加によりさらに明るくなり、黒表示部分はそのままの状態を維持するので、明るさの分布が顕著になりやすい。
【００１０】
上記表示画像の違いによって生じた電流増加は、その後の異なる画像表示を行っても直ちに解消されることはなく、それまでの画像表示で生じた明るさの分布をそのまま残してしまう、いわゆる焼き付き現象を生じ、著しく均一性の損なわれた画像表示装置となってしまう。
【００１１】
本発明者らは、さらに詳細な検討の結果、上記放出電流の増加は、電流の絶対値の変化のみならず、電子放出効率の上昇を伴っていることを見出した。
【００１２】
ここでいう電子放出効率とは、電子放出素子の素子電極間に一定の電圧を印加した際に素子電極間に流れる電流（以下「素子電流」という）と、電子放出部から真空中に放出された電流（以下「放出電流」という）との比で表されるものであり、画像表示装置としては素子電流が小さく、放出電流が大きい、すなわち電子放出効率の高い電子放出素子が好ましいことは言うまでもない。
【００１３】
前記画像表示によって放出電流が増加した場合、放出電流の増加に比べて素子電流の増加が大きくないため、結果として電子放出素子自体の電子放出効率が上昇していることになる。この変化も、前述の電流増加と同様に、より長時間の駆動またはより明るい画像表示によって顕著となり、さらに焼き付き現象も生じる。
【００１４】
これらの電流増加および電子放出効率上昇は、ともに表示画像の均一性を劣化させる要因となり、長期にわたって高品位な画像表示を求められる画像表示装置を実現するためには大きな障害となっていた。
【００１５】
本発明は、長期に亘って明るさの均一性を維持できる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】
【００１６】
上記電流増加および電子放出効率上昇を生じる原因に関して本発明者らが鋭意検討を行った結果、メタルバックが露出した画像表示装置において電流増加および電子放出効率上昇を引き起こした電子放出素子上には、メタルバックを構成する金属または金属化合物材料の付着が確認された。また、黒画像あるいは極めて暗い画像のみを表示し続けた部分に対応した電子放出素子上には、上記金属または金属化合物材料の付着はないことが分かった。
【００１７】
そこで、真空装置中で電子放出素子上に種々の金属または金属化合物を蒸着したところ、一般に言われている低仕事関数材料を蒸着した場合には、駆動初期の放出電流が増加するとともに初期効率が高いことを確認できた。
【００１８】
以上の結果から、電子放出素子の性能および特性は、電子放出部を形成している材料または電子放出部の状態に極めて敏感であり、画像表示装置として長期間にわたって使用した場合には、電子放出素子に対面して露出して配置されたメタルバックの構成材料が電子放出素子上に落下（飛散）付着することで電子放出素子の特性を変化させていると考えられる。また、メタルバックの表面には、画像表示装置内を高真空にするためにゲッター材の被膜を形成することがあり、この場合には露出しているゲッター材が電子放出素子上に落下付着することで電子放出素子の特性を変化させていると考えられる。
【００１９】
本発明は、上記本発明者らの知見に基づいてなされたもので、その第１は、一対の電極と、該電極間に配置された、電子放出部を有する導電性膜とを備える電子放出素子を複数備えたリアプレートと、該電子放出素子からの電子の照射により画像を表示する蛍光体および該蛍光体の表面に露出する、金属または金属化合物材料の被膜を備えたフェースプレートとが対向して配置された画像表示装置において、前記複数の電子放出素子の導電性膜上に、前記蛍光体の表面に露出する被膜を構成する金属または金属化合物材料と同じ金属または金属化合物材料の被膜が、０．２ｎｍ〜４．５ｎｍの厚さで設けられていることを特徴とする画像表示装置を提供するものである。
【００２０】
また、本発明の第２は、一対の電極と、該電極間に配置された、電子放出部を有する導電性膜とを備える電子放出素子を複数備えたリアプレートと、該電子放出素子からの電子の照射により画像を表示する蛍光体および該蛍光体の表面に露出する、金属または金属化合物材料の被膜を備えたフェースプレートとが対向して配置された画像表示装置の製造方法において、前記電子放出素子の導電性膜上に、前記蛍光体の表面に露出する被膜を構成する金属または金属化合物材料と同じ金属または金属化合物材料の被膜を０．２ｎｍ〜４．５ｎｍの厚さで形成した後、リアプレートとフェースプレートを封着することを特徴とする画像表示装置の製造方法を提供するものである。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、長期間の画像表示によって電子放出素子の電子放出部を有する導電性膜（導電性部材）上に落下付着して電子放出素子の特性を変動させる原因となる金属または金属化合物と同じ金属または金属化合物の被膜が、予め電子放出素子の上記導電性膜（導電性部材）上に設けられているので、金属または金属化合物が落下付着しても、大きな電子放出素子の特性変動を防止することができる。従って、長期に亘って明るさの均一な画像表示を維持することができる。また、この金属または金属化合物の被膜は、０．２ｎｍ〜４．５ｎｍであって、前記ゲッター材の被膜に比して薄いことから、これを設けることによる弊害は生じないものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら本発明を更に詳細に説明する。
【００２３】
図１は、本発明に係る画像表示装置の一例を示す一部切欠斜視図、図２は、図１の画像表示装置に用いられる電子放出素子の基本的構成例を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【００２４】
図１に示されるように、リアプレート７は、多数の電子放出素子８を設けた電子源電子源基板１を備えたものとなっている。この各電子放出素子８は、図２に示されるように、電子源基板１上に一対の素子電極２，３を設けると共に、この素子電極２，３間に跨って、電子放出部５を有する導電性膜４を設けたものとなっている。また、電子放出部５の隣接領域、即ち、間隙によって電子放出部５を形成している導電性膜４の上には、金属または金属化合物の被膜６が設けられている。この被膜６については後述する。
【００２５】
電子源基板１上には、電子放出素子８の一方の素子電極３に接続されてＹ方向配線（下配線）９が設けられており、さらに絶縁層（図示されていない）を介して、Ｙ方向配線９と交差する方向に、絶縁層に設けられたコンタクトホール（図示されていない）を介して他方の素子電極２に接続されたＸ方向配線（上配線）１０が設けられている。これらのＹ方向配線９およびＸ方向配線１０に関しては、電子放出素子８にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗であることが望まれ、材料、膜厚、配線幅等が適宜設定される。また、Ｙ方向配線９およびＸ方向配線１０、絶縁層の形成方法の例としては、印刷法やスパッタリング法とフォトリソグラフィ技術の組み合わせ等を用いることができる。各電子放出素子は、上記Ｙ方向配線９びＸ方向配線１０を介して素子電極２，３間に電圧を印加することで、選択的に駆動することができるようになっている。
【００２６】
上記電子源基板１を有するリアプレート７と相対向して、ガラス等の透明な絶縁性のフェースプレート１１の内面に蛍光体１２とメタルバック１３等が設けられている。１４は支持枠であり、リアプレート７、支持枠１４およびフェースプレート１１はフリットガラス等で封着されており、パネル状の密閉容器を構成している。
【００２７】
上記リアプレート７、支持枠１４およびフェースプレート１１で囲まれた空間は真空雰囲気とされる。この真空雰囲気の形成は、リアプレート７またはフェイスプレート１１に排気管を設けておき、内部を真空排気した後、排気管を封止することでも行うことができるが、支持枠１４を介して行われるリアプレート７とフェースプレート１１の封着を真空チャンバー中で行うことで、真空雰囲気の形成を容易化することができる。
【００２８】
画像の表示は、上記の画像表示装置に電子放出素子８を駆動するための駆動回路を接続し、Ｙ方向配線９およびＸ方向配線１０を介して所望の素子電極２，３間に電圧を印加し、電子放出部５（図２参照）から電子を発生させると共に、高圧端子１５からアノード電極であるメタルバック１３に高電圧を印加して電子ビームを加速し、蛍光体１２に衝突させることで行うことができる。また、フェースプレート１１とリアプレート７の間に、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、大気圧に対して十分な強度を持つ大面積のパネル状密閉容器を構成することができる。
【００２９】
図２に明示されるように、一対の素子電極２，３間に跨って、電子放出部５を有する導電性膜４を設けた電子放出素子８は、表面伝導型電子放出素子と称されるものである。この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５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２，３間に印加するパルス状電圧の波高値と幅によって制御され、その中間値によっても電流量が制御されるので、中間調表示が可能になる。また、本例のように多数の電子放出素子８を配置した場合においては、例えばＹ方向配線９に送られる走査線信号によって選択ラインを決め、各Ｘ方向配線１０に情報信号を供給して個々の電子放出素子８にパルス状電圧を適宜印加すれば、任意の電子放出素子８に適宜電圧を印加することが可能となり、任意の電子放出素子８をＯＮすることができる。
【００３０】
さらに上記電子放出素子８の構成について説明する。
【００３１】
電子源基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガラスにスパッタ法等によりＳｉＯ2膜を積層したもの、アルミナ等のセラミックス、Ｓｉ基板等を用いることができる。
【００３２】
一対の素子電極２，３の材料としては、一般的な導体材料を用いることができる。例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属または合金、Ｐｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ2、Ｐｄ−Ａｇ等の金属または金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導電体およびポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜選択することができる。
【００３３】
素子電極２，３間の間隔、素子電極２，３の長さ（素子電極２，３の対向方向に直角方向の長さ）、導電性膜４の形状等は、応用される形態等を考慮して設計される。素子電極２，３間の間隔は、好ましくは数百ｎｍから数百μｍの範囲で、より好ましくは素子電極２，３間に印加する電圧等を考慮して数μｍから数十ｍｍの範囲である。
【００３４】
素子電極２，３の長さは、電極の抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲であることが好ましい。素子電極２，３の膜厚は、数十ｎｍから数μｍの範囲とすることが好ましい。
【００３５】
なお、図２に示される例では、電子源基板１側から素子電極２，３、導電性膜４の順に積層したものとなっているが、導電性膜４、素子電極２，３の順に積層した構成とすることもできる。
【００３６】
導電性膜４は、良好な電子源特性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜であることが特に好ましい。その膜厚は、素子電極２，３間へのステップカバレッジ、抵抗値、後述するフォーミング条件等によって適宜選択されるが、５ｎｍ〜５０ｎｍであることが好ましい。
【００３７】
また、導電性膜４の抵抗値は、後述するフォーミング工程前の状態（電子放出部５の形成前の状態）では、フォーミング工程を行いやすくするために、ある程度の大きさであることが好ましく、具体的には１０3Ω／□〜１０7Ω／□であることが好ましい。この反面、フォーミング後（電子放出部５を形成した後）の導電性膜４は、素子電極２，３を介して電子放出部５に十分な電圧を印加できるよう、低抵抗であることが好ましいことから、導電性膜４は、１０3Ω／□〜１０7Ω／□以下のシート抵抗値を持つ金属酸化物の薄膜として形成し、フォーミング処理後に還元して、より低抵抗な金属薄膜とすることが好ましい。従って、最終的な状態での導電性膜４の抵抗値の下限は特に限定されない。なお、ここでいう導電性膜４の抵抗値とは、電子放出部５を含まない領域で測定されるシート抵抗値を意味している。
【００３８】
導電性膜４の材料としては、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ2、Ｉｎ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2等の硼化物、ＴｉＣ、ＳｉＣ等の炭化物、ＴｉＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙げられる。形成方法としては、インクジェット塗布法、スピンコート法、ディッピング法、真空蒸着法、スパッタリング法等、様々な手法が適用可能である。
【００３９】
上記導電性膜４の材料の中でも、ＰｄＯは、有機Ｐｄ化合物の大気中焼成により容易に薄膜形成できること、半導体であるため比較的電気伝導度が低く、上記範囲のシート抵抗値を得るための膜厚のプロセスマージンが広いこと、電子放出部５の形成後、容易に還元して金属Ｐｄとすることができるので、電子放出部５の形成後の膜抵抗を低減しやすく、しかも耐熱性も上昇すること等から、好適な材料である。
【００４０】
電子放出部５は、後述するフォーミング工程により導電性膜４の一部に形成される高抵抗の亀裂（ナノフィッシャ）部分で、その形態は、導電性膜４の膜厚、膜質、材料および後述する通電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。
【００４１】
フォーミング工程は、真空雰囲気下で、外部電源より電圧を印加することで行われる。素子電極２，３間に通電することによって、導電性膜４が局所的に破壊、変形もしくは変質され、電気的に高抵抗な状態の亀裂状の電子放出部５が形成される。印加する電圧は、一般にパルス波形を用い、図３（ａ）に示されるように、パルス波高値が定電圧のパルスを印加する場合と、図３（ｂ）に示されるように、パルス波高値を増加させながら印加する場合とがある。図３（ａ）におけるパルス幅Ｔ１は通常１μｓｅｃ〜１０ｍｓｅｃ程度、パルス間隔Ｔ２は通常１０μｓｅｃ〜１００ｍｓｅｃ程度であり、波高値（フォーミング時のピーク電圧）は導電性膜４の材質などに応じて適宜選択される。また、図３（ｂ）におけるパルス幅Ｔ１とパルス間隔Ｔ２は上記図３（ａ）と同様で、波高値および波高値の増加量は、導電性膜４の材質などに応じて適宜選択される。
【００４２】
導電性膜４として金属酸化物を用いた場合、若干の水素等の還元性を有するガスを含む雰囲気下で通電加熱すると、導電性膜４を還元しつつ電子放出部５を形成することができる。当初金属酸化物を主成分とする導電性膜４は、フォーミングを終えた後には、金属を主成分とする導電性膜４となり、電子放出素子を駆動する際の寄生抵抗分を低減することができる。また、導電性膜４を完全に還元するための工程を付加することもできる。
【００４３】
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（素子電極２，３間の電流）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終了とすることができる。
【００４４】
次に、フォーミング工程により形成された電子放出部５の隣接領域の導電性膜４上に、図２では不図示の炭素および／または炭素化合物を主成分とする膜を配置するための活性化工程について説明する。
【００４５】
活性化工程は、例えば真空中に適当な炭素化合物のガスを導入し、素子電極２，３間にパルス電圧を印加することによって行なう。活性化工程を行なうことにより、電子放出部５の近傍から放出される放出電流を大幅に増大させることができる。
【００４６】
活性化工程における好ましい炭素化合物のガス圧は、電子源基板の用途、炭素化合物の種類等によって異なるため、場合に応じて適宜設定される。
【００４７】
適当な炭素化合物としては、アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒドル類、ケトン類、アミン類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることができる。導入する炭素化合物の圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用している部材、炭素化合物の種類等によって若干影響されるが、例えばトルニトリルの場合、１×１０-5Ｐａ〜１×１０-2Ｐａ程度が好ましい。
【００４８】
上記炭素化合物の存在下で素子電極２，３間にパルス電圧を印加する処理により、雰囲気中に存在する炭素化合物から、炭素および／または炭素化合物からなる膜が、前記フォーミング工程により形成された電子放出部５内およびその周辺の導電性膜４上に形成される。
【００４９】
図４（ａ），（ｂ）は、活性化工程で用いられる印加電圧波形の好ましい例を示すもので、印加する最大電圧値は通常１０〜２０Ｖの範囲で適宜選択される。図４（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る。また、図４（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’であって、電圧値は正負の絶対値が等しく設定される。
【００５０】
活性化工程は、素子電流または放出電流（電子放出部５から電子として放出される電流）を測定しながら行い、素子電流または放出電流が所望の値となったところで終了とすることができる。なお、印加するパルス電圧のパルス幅、パルス間隔、パルス波高値等も、炭素化合物の種類やそのガス圧等に応じて適宜設定される。
【００５１】
図２に示されるように、電子放出部５の隣接領域に設けられた被膜６は、通常上記活性化工程の後で付設されるもので、本例における被膜６は、フェースプレート１１に設けられた蛍光体１２の表面に露出しているメタルバック１３（図１参照）と同じ材料で構成されている。つまり、メタルバック１３は、金属または金属化合物材料で構成された導電性の被膜で、本例における被膜６は、このメタルバック１３を構成する金属または金属化合物材料と同じ金属または金属化合物材料で構成されているものである。従って、メタルバック１３を構成する金属または金属化合物材料が、長期の画像表示によって電子放出素子８の電子放出部５隣接領域に落下付着しても、予め同じ金属または金属化合物材料の被膜６によって放出電流が増加するとともに初期効率が向上されている本電子放出素子８は、予め被膜６を設けていない場合に比して特性の変化を大きく抑制することができる。
【００５２】
本例における被膜６は、上記のように、メタルバック１３の構成材料と同じ金属または金属化合物材料であるが、メタルバック１３の表面に、金属または金属化合物材料で構成されたゲッター材の被膜（図示されていない）が設けられており、このゲッター材の補膜が露出している場合については、被膜６としてゲッター材の被膜を構成する金属または金属化合物材料と同じ金属または金属化合物材料を用いる。
【００５３】
メタルバック１３の構成材料としては、ＣＲＴで一般に用いられているアルミニウムが用いられ、ゲッター材としては、バリウム、チタニウム等が用いられる。従って、フェースプレート１１蛍光体１２の表面にメタルバック１３が露出している場合、このメタルバック１３の構成材料と同じアルミニウムが被膜６として用いられ、蛍光体１２の表面にさらにゲッター材の被膜が露出して設けられている場合には、このゲッター材と同じバリウム、チタニウム等が被膜６として用いられる。
【００５４】
上記被膜６の形成は、前記活性化工程を経て形成される電子放出素子８の場合、活性化工程の後で行われる。この被膜６の形成は、構成材料がメタルバック１３の構成材料と同じ場合、メタルバック１３の形成と同じ手法、例えばスパッタ法、真空蒸着法などの真空成膜技術によって行うことができる。また、構成材料がゲッター材の構成材料と同じ場合、ゲッター材の付設手法と同じ手法、すなわち、非蒸発型である場合には、例えばスパッタ法などで付設することができ、蒸発型である場合には、例えば通電加熱してフラッシュさせることで行うことができる。また、被膜６に適用可能な材料として、上記アルミニウム、バリウム、チタニウム以外にクロム、亜鉛、モリブデン等の金属およびそれらの化合物、セシウム、カリウム、リチウム等のアルカリ金属及びそれらの化合物が挙げられる。被膜６の形成方法としては上記真空成膜技術が適用できるが、反応性の高い極めて薄い膜であるため被膜６形成後に大気暴露しない真空一貫工程が望ましい。
【００５５】
被膜６は、電子放出素子として機能を失う、あるいは電子放出に寄与しない無効電流が増加することで著しく電子放出素子の性能を劣化させる、という弊害を生じさせないために、厚さを０．２ｎｍ〜４．５ｎｍとすることが必要である。厚さが０．２ｎｍ未満であると、被膜６の形成効果が得にくく、４．５ｎｍを超えると、電子放出素子としての機能を失う、あるいは無効電流の増加によって性能劣化を引き起こすという弊害を生じやすくする。好ましい被膜６の厚さは、０．３ｎｍ〜４ｎｍである。被膜６の厚みがこの範囲であれば電子放出素子上全面あるいは画像表示装置のリアプレート全面に付設することができる。
【００５６】
図１に示した画像表示装置は、上記被膜６を形成した後、リアプレート７とフェースプレート１１とを真空チャンバー内で向き合わせ、支持枠１４を介して両者間を封止することで製造することができる。この封止は、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポンプ等のオイルを使用しない排気装置により真空チャンバー内を排気し、必要に応じてゲッター処理を行って、１．３×１０-3〜１．３×１０-5Ｐａ程度の圧力の有機物質の十分少ない雰囲気にした後に行うことが好ましい。
【００５７】
本発明の画像表示装置は、テレビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコンピュータ等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プリンタとしての画像表示装置等としても用いることができる。
【実施例】
【００５８】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。
【００５９】
〔実施例１〕
まず、ＳｉＯ2層を形成したガラスの基板１（サイズ３５０×３００ｍｍ、厚さ５ｍｍ）上に、オフセット印刷法によりＰｔペーストを印刷し、加熱焼成して、厚み５０ｎｍの素子電極２，３を形成した。また、スクリーン印刷法により、Ａｇペーストを印刷し、加熱焼成することにより、Ｙ方向配線９（２４０本）およびＸ方向配線１０（７２０本）を形成し、Ｙ方向配線９とＸ方向配線１０の交差部には、スクリーン印刷法により、絶縁性ペーストを印刷し、加熱焼成して絶縁層を形成した。
【００６０】
次に、素子電極２，３間にバブルジェット（登録商標）方式の噴射装置を用いて、パラジウム錯体溶液を滴下し、３５０℃で３０分間加熱して酸化パラジウムの微粒子からなる導電性膜４を形成した。導電性膜４の膜厚は２０ｎｍであった。
【００６１】
以上のようにして、一対の素子電極２，３と素子電極２，３間に跨る導電性膜４とからなる電子放出部５の形成前の素子構造と、Ｙ方向配線９とＸ方向配線１０とからなるマトリクス配線を形成した電子源基板１を作成した。
【００６２】
上記電子源基板１の周囲に、Ｙ方向配線８とＸ方向配線１０の端部を取り出し電極として露出させた状態で、基板１全体を覆うようにフード状の蓋をかぶせて真空ポンプ（ここではスクロールポンプ）で１．３３×１０-1Ｐａ程度に排気した後、排気装置の配管や、電子源基板１に付着していると考えられる水分を除去するため、配管用のヒーターと電子源基板１用のヒーターを用いて、１２０℃まで昇温させ、２時間保持してから、室温まで徐冷した。
【００６３】
電子源基板１の温度が室温に戻った後、フード状の蓋内の圧力が２×１０-3Ｐａに到達するまで真空ポンプで排気した。さらに、２％の水素を混合した窒素ガスを導入し、フード状の蓋から取り出し電極として露出させたＹ方向配線９とＸ方向配線１０の端部に外部電源より電圧を印加し、素子電極２，３間に通電することによって、導電性膜４に、電気的に高抵抗な状態の亀裂である電子放出部５を形成した。フォーミングの電圧波形は、図３（ａ）に示した波形とし、本実施例では、パルス幅Ｔ１を０．１ｍｓｅｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃ、波高値を１０Ｖとした。
【００６４】
続いて、上記フード状の蓋を用いて活性化処理を行った。前記のフォーミングと同様に、外部からＸ方向配線１０およびＹ方向配線８を通じてパルス電圧を素子電極２，３に繰り返し印加した。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前記フード状の蓋と基板１間の真空空間内に導入し、１．３×１０-4Ｐａを維持した。電圧印加は、図４（ａ）のような波形とし、パルス幅Ｔ１を１ｍｓｅｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃ、波高値を１６Ｖとした。
【００６５】
約６０分後に素子電流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。
【００６６】
次に、以上の工程によって得られた電子源基板１を用いて画像表示装置を作製した。
【００６７】
まず、上記電子源基板１および支持枠１４を固定したリアプレート７と、蛍光体１２およびメタルバック１３を形成したフェースプレート１１を真空一貫処理装置に導入した。支持枠１４上には、フェースプレート１１とリアプレート７を接合するためのインジウムが予め配置してある。なお、この真空一貫処理装置は、リアプレート７、フェースプレート１１の両者を独立に加熱することができる機構を具備しており、さらに上下駆動機構により両者の距離を任意に変えることができるものとした。
【００６８】
上記真空一貫処理装置中にセットしたフェースプレート１１とリアプレート７を、両者の間隔が充分開いた状態で、３５０℃でベーキングし、フェースプレート１１とリアプレート７からの脱ガスを行った後に、フェースプレート１１とリアプレート７の温度を１８０℃まで冷却し、フェースプレート１１に向けて、リボン状のバリウムのゲッター材に通電しフラッシュさせて蒸着した。バリウムの蒸着膜厚はほぼ３０ｎｍとした。このメタルバック１３上のバリウム被膜は、封着工程終了後のパネル内の残留ガスを吸着排気してパネル内の圧力を低く維持することを目的としたものである。
【００６９】
その後、上記と同様にリボン状のバリウムのゲッタ材に通電し、フラッシュさせて、リアプレート７上にバリウムを形成した。このときの蒸着スピードを低下させるためにフラッシュ時の通電量を低下させ、蒸着時間を短縮することで、リアプレート７全面にほぼ２ｎｍの膜厚で蒸着した。
【００７０】
上記のようにしてフェースプレート１１とリアプレート７にバリウムを蒸着した後、両者の間隔を徐々に近づけ、スペーサ（不図示）の高さで規定される距離になるまでフェースプレート１１とリアプレート７に加重をかけ、予め支持枠１４上に配置しておいたインジウム部分でフェースプレート１１とリアプレート７を接合した。接合終了後は室温まで冷却し、真空封止された画像表示装置を完成した。
【００７１】
こうして得られた画像表示装置にドライバーを接続し、電子放出素子８の特性評価およびテストパターン表示を行ったところ、１つの電子放出素子８あたりの初期の電子放出効率が１．３％、初期の放出電流は１５マイクロアンペアであった。また、５０００時間駆動後にもほぼ一定の電子放出効率を維持し続けており、放出電流の絶対値にも変化は見られなかった。さらに、本パネルではどのような表示パターンであっても放出電流の増加は見られず、電子放出効率の上昇もなかったため、初期の均一性を維持し続けていた。
【００７２】
〔比較例１〕
実施例１の効果確認のため、バリウムを蒸着しないリアプレート７を用いた画像表示装置を作製した。
【００７３】
得られた画像表示装置の初期の電子放出効率は実施例１に比較してほぼ２分の１の０．８％、初期の放出電流は実施例１に比してほぼ５分の１の３マイクロアンペアであった。また、５０００時間駆動後の白表示部分の放出電流は初期の３倍程度に増加すると共に、電子放出効率も１．２倍程度まで上昇していた。一方、黒表示部分の特性は５０００時間経過後も初期と変化がなかったため、一つの画像形成装置の表示エリア内で大きな輝度分布が出来てしまった。
【００７４】
〔実施例２〕
実施例１におけるフェースプレート１１へのバリウムの蒸着後、バリウム被膜上にチタニウムのゲッター材をＲＦスパッタ法により厚さ５０ｎｍで付設した。また、リアプレート７には、バリウム被膜を形成することなく、チタニウムのみを厚さ３ｎｍで付設した。チタニウムの厚さを制御するために、ＲＦパワーを低下させるとともにスパッタ時の圧力を上げて蒸着レートを０．１ｎｍ／秒程度に抑えて形成した。これら以外は実施例１と同様にして画像表示装置を作製した。
【００７５】
その結果、初期の放出電流は従来構成の２倍、効率もほぼ２倍、５０００時間経過後もその特性を維持していた。
【００７６】
〔実施例３〕
フェースプレート１１として、バリウムの蒸着を行わず、アルミニウムのメタルバック１３が露出したものを用いると共に、リアプレート７として、表面全面にアルミニウムを厚さ２ｎｍで蒸着したものを用いた他は、実施例１と同様にして画像表示装置を作製した。ここで、２ｎｍのアルミニウムの、リアプレート７全面への蒸着は、フェースプレート１１とリアプレート７の張り合わせ寸前に真空装置内で電子ビーム蒸着により行った。
【００７７】
その結果、初期の電子放出効率は１．１％、初期の放出電流は５．０マイクロアンペアで、５０００時間経過後もほとんど変動はなかった。
【００７８】
〔実施例４〕
実施例１、２、３同様の手法を用いて、リアプレート７全面にバリウム、チタニウム、アルミニウムの被膜をそれぞれ膜厚０．２ｎｍで付設した画像表示装置を作製した。
【００７９】
その結果は、０．２ｎｍのバリウムを付設した画像表示装置にあっては、初期の電子放出効率は１．２％、初期の放出電流は６．０マイクロアンペア、また、０．２ｎｍのチタニウムを付設した画像表示装置にあっては、初期の電子放出効率は１．０％、初期の放出電流は４．５マイクロアンペア、また、０．２ｎｍのアルミニウムを付設した画像表示装置にあっては、初期の電子放出効率は１．０％、初期の放出電流は４．５マイクロアンペアで、上記いずれの画像表示装置においても、５０００時間経過後の、電子放出効率及び放出電流はほとんど変動しなかった。
【００８０】
〔実施例５〕
実施例４と同様の手法を用いて、リアプレート７全面にバリウム、チタニウム、アルミニウムの被膜をそれぞれ膜厚４．５ｎｍで付設した画像表示装置を作製した。
【００８１】
その結果は、４．５ｎｍのバリウムを付設した画像表示装置にあっては、初期の電子放出効率は１．０％、初期の放出電流は１３マイクロアンペア、また、４．５ｎｍのチタニウムを付設した画像表示装置にあっては、初期の電子放出効率は１．０％、初期の放出電流は４．０マイクロアンペア、また、４．５ｎｍのアルミニウムを付設した画像表示装置にあっては、初期の電子放出効率は１．０％、初期の放出電流は４．５マイクロアンペアで、上記いずれの画像表示装置においても、５０００時間経過後の、電子放出効率及び放出電流はほとんど変動しなかった。
【００８２】
〔比較例２〕
実施例４と同様の手法を用いて、リアプレート７全面にバリウム、チタニウム、アルミニウムの被膜をそれぞれ膜厚５．０ｎｍ程度で付設した画像表示装置を作製した。本画像表示装置に駆動回路を接続し電子放出素子８の特性評価およびテストパターン表示を行ったところ、いずれの材料の場合も素子部分のショートが発生して、極端な効率低下や電子放出機能の消滅により所望の特性が得られなかった。
【００８３】
以上のリアプレート７への蒸着材料による特性比較を表１に示す。
【００８４】
【表１】
2005327707.tif 000003
【図面の簡単な説明】
【００８５】
【図１】本発明に係る画像表示装置の一例を示す一部切欠斜視図である。
【図２】図１の画像表示装置に用いられる電子放出素子の基本的構成例を示す模式図で、（ａ）は断面図、（ｂ）は平面図である。
【図３】フォーミングに用いる印加電圧波形の例を示す図である。
【図４】活性化に用いる印加電圧波形の例を示す図である。
【符号の説明】
【００８６】
１  電子源基板
２，３  素子電極
４  導電性膜
５  電子放出部
６  金属または金属化合物の被膜
７  リアプレート
８  電子放出素子
９  Ｙ方向配線（下配線）
１０  Ｘ方向配線（上配線）
１１  フェースプレート
１２  蛍光体
１３  メタルバック
１４  支持枠
１５  高圧端子
【図１】
2005327707.tif 000004
【図２】
2005327707.tif 000005
【図３】
2005327707.tif 000006
【図４】
2005327707.tif 000007