JP3944415B2

JP3944415B2 - 電子源装置とその製造方法および表示装置

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Publication number: JP3944415B2
Application number: JP2002154135A
Authority: JP
Inventors: 武夫伊藤; 秀三松田; 肇田中; 剛小柳津
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2002-05-28
Filing date: 2002-05-28
Publication date: 2007-07-11
Anticipated expiration: 2022-05-28
Also published as: JP2003346642A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源装置と電子源装置の製造方法、および表示装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、平面型の画像表示装置として、フィールドエミッションディスプレイ（以下、ＦＥＤと示す。）の開発が進められている。このＦＥＤは、所定の隙間をおいて対向配置されたフェースプレートとリアプレートとを有し、フェースプレートの内面には３色の蛍光体層が形成され、リアプレートの内面には、これらの蛍光体を励起する電子を放出する電子放出源が設けられている。
【０００３】
従来、ＦＥＤの電子放出源として、スピンドル型と称する構造が提案されている。この電子放出源は、Ｍｏから形成された電子放出部の先鋭部に電界を集中させ、蛍光体層との間にかけた電圧により電子放出部から電子を放出させて蛍光体を発光させる構造を有している。この方式により、薄型の平面表示装置が実現される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記した電子放出源は非常に精細な構造を有し、均一にかつ簡便に多数形成することが極めて難しかった。したがって、このような電子放出源を用いて大型の平面表示装置を作ることが困難であるとともに、小型画面の平面表示装置であっても製造コストが高くなってしまうという問題があった。また、電子放出源の僅かな形状の相違により電子放出能力に違いが生じるため、安定した画像を得ることが難しかった。
【０００５】
最近、アルミニウム（Ａｌ）の陽極酸化により得られる、直径が数ｎｍ〜数１００ｎｍの極めて微細な細孔（ナノホール）に、カーボンナノチューブ（ＣＮ）を形成して電子放出源とした構造が提案されている（Displays21(2000)P99-104参照）。
【０００６】
しかしながら、このような構造の電子放出源においては、ＣＮが高価格であるばかりでなく、管内の真空度が低いと管内ガスがＣＮを汚染するため寿命が短くなるなど、実用化面で多くの問題があった。
【０００７】
本発明は、これらの問題を解決するためになされたもので、電子放出能力が高く低真空度でも長寿命の電子源装置と、そのような電子源装置を極めて安価かつ簡便に製造する方法、および発光効率が高く安価で信頼性の高い表示装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る電子源装置は、絶縁基板上に形成された第１の導電体層と、前記第１の導電体層の上に形成された層であり、アルミニウムの陽極酸化により得られた多数の微細孔を有する多孔質アルミナと、フリットガラス、シリカ、アルミナから選ばれる少なくとも１種の結着性の無機材料を含み、さらにアルミニウム残留部を有するアルミナ結着層と、前記多孔質アルミナの前記微細孔内に形成された導体または半導体から成る導通層と、前記アルミナ結着層の上に前記導通層と電気的に接触して形成された第２の導電体層を備え、前記アルミナ結着層中で、前記微細孔の底端部と前記アルミニウム残留部とがアルミナから成るバリア層により隔てられ、かつ前記第１の導電体層と前記第２の導電体層との間に印加される電圧により、電子が放出されることを特徴とする。
【０００９】
この電子源装置において、結着性の無機材料がフリットガラスであることができる。また、アルミナ結着層が所定のパターンを有し、かつ第２の導電体層が前記アルミナ結着層のパターンと異なるパターンを有することができる。さらに、アルミナ結着層のパターンの間に絶縁体層が形成された構造とすることができる。
【００１０】
本発明に係る電子源装置の製造方法は、絶縁基板上に第１の導電体層を形成する工程と、前記第１の導電体層の上に、アルミニウム粉体を主成分としフリットガラス、シリカ、アルミナから選ばれる少なくとも１種の結着性の無機材料を含む導電性ペーストの層を形成する工程と、前記導電性ペースト層を加熱・焼成し、アルミニウム結着層を形成する工程と、前記アルミニウム結着層を陽極酸化し、多数の微細孔を有する多孔質アルミナと前記結着性の無機材料を含むアルミナ結着層を形成する陽極酸化工程と、前記多孔質アルミナの微細孔内に導体または半導体から成る導通層を形成する工程と、前記アルミナ結着層の上に、前記導通層と電気的に接触する第２の導電体層を形成する工程を備え、前記アルミニウム結着層を陽極酸化する工程において、アルミニウムの一部を酸化することなく残し、かつこのアルミニウム残留部と多孔質アルミナの微細孔の底端部との間に、アルミナから成るバリア層を形成することを特徴とする。
【００１１】
この電子源装置の製造方法においては、結着性の無機材料がフリットガラスであることができる。また、導電性ペースト層を所定のパターンで形成することができる。さらに、導電性ペースト層を所定のパターンで形成し、かつ第２の導電体層を前記導電性ペースト層のパターンと異なるパターンで形成することができる。
【００１２】
またさらに、導電性ペースト層を所定のパターンで形成する工程と、第２の導電体層を形成する工程との間に、前記導電性ペースト層のパターンを離隔する絶縁体層を形成する工程を有することができる。
【００１３】
本発明に係る表示装置は、互いに対向して配置された第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板の内面に設けられた蛍光体層と、前記第２の基板の内面側に設けられ、前記蛍光体層を励起する電子を放出する電子源とを備えた表示装置であり、前記電子源が前述の電子源装置であることを特徴とする。
【００１４】
この表示装置においては、第２の導電体層を間に挟んでアルミナ結着層と反対側に、第３の電極が設けることができる。
【００１５】
本発明の電子源装置において、アルミニウムの陽極酸化により得られた多孔質アルミナ（酸化アルミニウム）層の有する微細孔の内部に、導通層が形成されるとともに、この微細孔の底端部と、陽極酸化されることなく残留したアルミニウム素地部との間に、アルミナによるバリア層が設けられており、このバリア層が電子のトンネル障壁層となる。
【００１６】
そして、導通層と電気的に接するように形成された第２の導電体層と、前記したアルミニウム素地部と電気的に接続される第１の導電体層との間に電圧を印加することにより、バリア層に電界が集中して電子が放出されるので、均一で電子の放出能力が高い電子源が得られる。また、電子放出部と雰囲気ガスとの直接接触が回避されているので、電子放出部の汚染による劣化がほとんど生じず、長寿命の表示装置が実現される。
【００１７】
さらに、アルミニウム粉体と結着性の無機材料を含む導電性ペーストを、印刷するなどの方法で塗布し、次いで塗布層を加熱・焼成した後陽極酸化を行うことにより、多孔質アルミナを含む結着層を所定のパターンで形成することができるので、極めて安価かつ簡便に電子源装置を得ることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
【００１９】
本発明の第１の実施形態である電子源装置は、図１に示すように、リアプレートのガラス基板のような絶縁基板１の上に所定のパターンで形成された第１の導電体層２を有し、この導電体層２の上に、それと同じパターンを有するアルミナ結着層３が形成されている。アルミナ結着層３は、結着性の無機材料からなる結着部４と、アルミニウムの陽極酸化により得られた陽極酸化部５とが均一に混在した構造を有している。また、アルミナ結着層３の上には、第２の導電体層６のパターンが形成されている。
【００２０】
なお、第１の導電体層２をパターン化することなく、絶縁基板１の全面に形成することもできる。また、アルミナ結着層３を下層の第１の導電体層２と異なるパターンで形成することも可能である。さらに、アルミナ結着層３のパターン各部を確実に絶縁・離隔するために、図２に示すように、絶縁基板１上のアルミナ結着層３のパターンの間に、絶縁基板のパターンを形成することができる。このような絶縁層７を構成する絶縁材料としては、例えばシリカ（ＳｉＯ₂）のような絶縁性の酸化物を使用することができる。なお、図２においては、第１の導電体層２の図示を省略している。
【００２１】
第１の導電体層２を形成する材料としては、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇなどの導電性の金属が挙げられる。
【００２２】
そして、これらの金属のパターンを形成するには、▲１▼所望のパターンの開孔を有するマスクを介して、これらの金属を蒸着する方法、あるいは▲２▼絶縁基板の全面に金属層を蒸着、スパッタリング、めっきなどの方法で形成した後、この金属層の上に所望のパターンのレジスト層をフォトリソグラフィにより形成し、しかる後酸などにより金属層をエッチングし除去する方法などを採ることができる。
【００２３】
また、ＩＴＯやＳｎＯ_２などの導電性金属酸化物を使用することもできる。これらの金属酸化物のパターン形成は、基板の全面にＣＶＤなどの方法で金属酸化物層を形成した後、この層をフォトリソグラフィによりパターン化する方法などを採ることができる。
【００２４】
結着部４を構成する無機材料としては、フリットガラス、シリカ、アルミナ等を挙げることができる。特に、フリットガラスの使用が好ましい。
【００２５】
このような結着性の無機材料は、後述する蛍光体スクリーンとの間に印加される高電圧に起因する静電引力に対抗し、Ａｌの陽極酸化部５をアルミナ結着層３中に保持するに充分な付着力を有する。すなわち、これら結着性の無機材料が介在することで、陽極酸化部５がアルミナ結着層３内に結着一体化され、層外への脱落が防止される。
【００２６】
アルミナ結着層３中での結着性の無機材料の割合は、５〜５０重量％とすることが望ましい。結着性の無機材料の割合が５重量％未満では、Ａｌの陽極酸化部５の脱落が生じ、耐電圧特性が劣化しやすい。５０重量％を超える場合には、電子放出（エミッション）特性が悪化し好ましくない。
【００２７】
Ａｌの陽極酸化部５は、図３に拡大して示すように、ほぼ垂直方向に延びた直径が数ｎｍ〜数１００ｎｍの多数の微細孔（ナノホール）８ａを有する多孔質アルミナ層８を含み、多孔質アルミナ層８の下部には、陽極酸化されないで残ったアルミニウム残留部９を有している。そして、アルミニウム残留部９とナノホール８ａの底端部との間には、アルミナ（酸化アルミニウム）から成るバリア層１０が形成されている。
【００２８】
また、ナノホール８ａの内部には、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｎｉなどの導体あるいは半導体から成る導通層１１が形成されている。これらの導通層１１は、ナノホール８ａ内部に隙間なく充填されている必要がなく、導通が確保できれば良い。導通層１１の形成は、例えば電気化学的方法やＣＶＤ法あるいは蒸着法などにより行うことができる。
【００２９】
第２の導電体層６は、この導通層１１と電気的に接触するように、所定のパターンで形成されている。第２の導電体層６のパターンは、前記した第１の導電体層２およびアルミナ結着層３と異なるパターンとすることが好ましく、より好ましくは両者のパターンが直交（クロス）するように形成する。例えば、第１の導電体層２のパターンおよび第２の導電体層６のパターンを、それぞれ直交する２本の軸（例えばＸ軸およびＹ軸）方向に平行にストライプ状に形成することが望ましい。
【００３０】
第２の導電体層６を構成する導電性材料としては、Ａｕ、Ａｌ、Ａｇなどの導電性金属が挙げられる。パターンの形成は、例えば、所定の開孔を有するマスクを使用し蒸着、スパッタリングなどの方法で行うことができる。また、めっき法により行うこともできる。さらに、蒸着、スパッタリングなどの方法を使用し、第２の導電体層６の形成と同時に、ナノホール８ａ内部への導通層１１の形成を行うこともできる。
【００３１】
この電子源装置によれば、第１の導電体層２を基準電極とし、第２の導電体層６との間に数１０Ｖの電圧（正電圧）を印加することにより、アルミナ結着層３において多孔質アルミナ層８中のバリア層１０に電界が集中される結果電子が発生し、発生した電子が、第２の導電体層６を突きぬけて外部に放出される。そして、第１の導電体層２および第２の導電体層６を、いずれもストライプ状でかつ互いに直交するように形成することにより、電子発生部位の調整ならびに電子発生量の制御を良好に行うことができる。
【００３２】
このような構造を有する電子源装置において、多孔質アルミナ層８中のバリア層１０の厚さの最適値は、バリア層１０に加えられる電界強度に依存すると考えられる。そして、電界強度は、ナノホール８ａ内に形成される導通層１１の抵抗値やナノホール８ａの深さなど、種々の要因の影響を受けるものと考えられる。バリア層１０の厚さは、２ｎｍ〜５０ｎｍとすることが望ましい。バリア層１０の厚さが２ｎｍ未満では、電子放出（エミッション）が生じにくい。また、バリア層１０の厚さが５０ｎｍを超えても、安定した良好なエミッションが生じにくくなる。
【００３３】
多孔質アルミナ層８において、ナノホール８ａの深さは、５０ｎｍ〜３０μｍとする。また、孔径は１ｎｍ〜５０００ｎｍとすることが望ましく、より好ましくは５〜１０００ｎｍとする。ナノホール８ａの深さは、浅いほうがエミッション発生は良くなるが、耐電圧性がかえって悪化する傾向にある。また、孔径は、大きすぎると電界集中が少なくなるため、エミッション発生効率が悪くなり、小さすぎると、孔の形成および内部での導通層１１の形成が難しくなり好ましくない。ナノホール８ａの深さ、孔径ともに、バリア層１０にかかる電界強度に影響を及ぼす。
【００３４】
導通層１１の厚さは、５０ｎｍ〜３０μｍとすることが望ましい。導通層１１の厚さが５０ｎｍ未満では、エミッション発生は良好であるが、耐電圧性が低下し好ましくない。反対に、導通層１１の厚さが３０μｍを超えると、安定した良好なエミッションを得ることが難しい。
【００３５】
第２の導電体層６の厚さは、５ｎｍ〜３００ｎｍとすることが望ましい。第２の導電体層６の厚さが５ｎｍ未満では、ナノホール８ａ内の導通層１１との間に安定した良好な導通を確保することが難しい。反対に、３００ｎｍを超えると、電子が突きぬけて放出されることが難しくなる。
【００３６】
本発明の第１の実施形態の電子源装置は、例えば以下に示す方法で製造することができる。
【００３７】
すなわち、まずガラス基板のような絶縁基板１の上に、Ａｌ等の第１の導電体層２のパターンを形成する。パターンの形成方法としては、例えば所望のパターンの開孔を有するマスクを介して、Ａｌ等の金属を蒸着する方法を採ることができる。
【００３８】
次いで、この第１の導電体層２のパターンの上に、Ａｌ粉体を主体としフリットガラスのような結着性の無機材料を含む導電性ペーストを印刷し、所定のパターンを形成した後、導電性ペースト層を加熱して焼成する。こうして、Ａｌ粉体が結着性の無機材料により一体に結着されたアルミニウム結着層が得られる。
【００３９】
次いで、得られたアルミニウム結着層に対して陽極酸化を行う。アルミニウム結着層中のＡｌが陽極酸化され、多数のナノホール８ａを有する多孔質アルミナ層８が形成される。なお、Ａｌの一部は酸化されないで残留するように、陽極酸化の時間をコントロールする。こうして、結着性の無機材料からなる結着部４と、Ａｌの陽極酸化により得られた陽極酸化部５とが均一に混在するアルミナ結着層３のパターンが形成される。
【００４０】
次に、多孔質アルミナ層８のナノホール８ａの内部に、Ａｕ、Ａｌなどの金属から成る導通層１１を、蒸着などの方法で形成する。Ｎｉ等から成る導通層１１を形成するには、電解析出法を用いてＮｉをナノホール８ａ内に充填することもできる。
【００４１】
その後、アルミナ結着層３のパターンの上に、Ａｕ等から成る第２の導電体層６のパターンを、例えば所望のパターンの開孔を有するマスクを介して蒸着あるいはスパッタリングするなどの方法で形成する。同じ導電性金属を蒸着することにより、導通層１１の形成と第２の導電体層６の形成を同時に行うことも可能である。
【００４２】
このように、本発明の第１の実施の形態によれば、電子放出能力が高く長寿命で信頼性の高い電子源を、簡便でかつ安価に得ることができる。
【００４３】
次に、このような第１の実施形態の電子源装置を備えたＦＥＤを、図面に基づいて説明する。
【００４４】
このＦＥＤは、図４に示すように、それぞれ矩形のガラス基板からなるリアプレート１２とフェースプレート１３を備え、これらのプレートは所定の間隔をおいて対向配置されている。そして、リアプレート１２とフェースプレート１３は、それぞれ周端部がガラスからなる矩形枠状の側壁１４を介して接合され、真空外囲器１５を形成している。
【００４５】
フェースプレート１３の内面には、蛍光体スクリーン１６が形成されている。蛍光体スクリーン１６は、ストライプ状あるいはドット状に形成された赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の３色の蛍光体層と黒色顔料から成る光吸収層が、並べられて構成されている。また、蛍光体スクリーン１６の上には、第３の電極（アノード電極）としてＡｌから成るメタルバック層１７が形成されている。なお、蛍光体スクリーン１６とフェースプレート１３との間に、第３の電極として対向電極（図示を省略。）を形成し、これをアノード電極とすることができる。対向電極としては、例えばＩＴＯからなる透明電極が用いられる。
【００４６】
ここで、光吸収層はフォトリソグラフィなどにより形成することができる。また、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）の３色の蛍光体層の形成は、ＺｎＳ系、Ｙ_２Ｏ_３系、Ｙ_２Ｏ_２Ｓ系などの蛍光体液を用いたスラリー法で行うことができる。なお、各色の蛍光体層の形成は、スプレー法や印刷法で行うこともでき、これらの方法においても、必要に応じてフォトリソグラフィによるパターニングを併用することができる。
【００４７】
リアプレート１２の内面には、第１の実施形態の電子源装置１８が設けられている。この電子源装置１８は、電子ビーム（矢印で示す。）を放出する第２の導電体層６を内側（蛍光体スクリーン１６側）に向けて配設されている。
【００４８】
側壁１４は、例えばフリットガラスにより、リアプレート１２の周縁部とフェースプレート１３の周縁部に封着され、これらリアプレート１２とフェースプレート１３および側壁１４から構成された真空外囲器１５の内部は、ほぼ真空に保持されている。さらに、リアプレート１２とフェースプレート１３の間には、これらのプレート間の間隙を維持するため、多数のスペーサ（図示を省略。）が所定の間隔をおいて配置されている。スペーサはそれぞれ板状あるいは柱状に形成されている。
【００４９】
このようなＦＥＤによれば、電子源装置１８において、例えばＸ軸に平行にストライプ状に形成された第１の導電体層２のパターンを基準電極群とし、Ｙ軸に平行に形成された第２の電極群である第２の導電体層６のパターンとの間に電圧が印加される。すなわち、クロスしているそれぞれのパターンが電極として選択され、それらの電極の交点に電圧が印加されることにより、第２の導電体層６を突きぬけて電子が放出される。そして、放出された電子が、蛍光体スクリーン１６側に設けられた第３の電極（メタルバック層１７）に印加された電圧（アノード電圧）により加速され、蛍光体層に衝突する。電子の衝突の結果、蛍光体が励起されて発光し、所望の画像が表示される。
【００５０】
以上のように構成される本発明の実施形態によれば、電子放出能力が高く長寿命で信頼性の高い電子源を備えており、発光効率が高く安価で長寿命の表示装置を得ることができる。
【００５１】
また、電子源装置１８において、基準電極である第１の導電層体層２と第２の電極である第２の導電体層６が、それぞれストライプ状でかつ互いに直交するように形成されているので、電子発生部位の調整ならびによび電子発生量の制御が可能である。
【００５２】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
【００５３】
実施例１
絶縁性基板として、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍのガラス板を使用し、その片面を界面活性剤とアセトンを用いて十分に洗浄した後、その上に、幅１５０μｍのスリット状の多数の開孔を有するマスクを介してアルミニウムを蒸着した。こうしてガラス板上に、幅１５０μｍ、厚さ０．２μｍのストライプ状のアルミニウム層を、Ｘ軸方向に沿って５０μｍの間隔で形成した。
【００５４】
次に、以下の組成を有するアルミニウム（Ａｌ）ペーストを調製した。
フリットガラス(ＰｂＯ／ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３／ＳｎＯ_２) １０ｗｔ％
Ａｌ粉末７０ｗｔ％
ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート１７ｗｔ％
エチルセルロース３ｗｔ％
【００５５】
次いで、このＡｌペーストを、前記したアルミニウム層のパターンの上にスクリーン印刷機を用いて印刷し、Ｘ軸方向に平行なストライプ状のパターン（幅１５０μｍ、厚さ２０μｍ、ストライプの間隔５０μｍ）を形成した。
【００５６】
次に、このＡｌペースト層のパターンを５００℃の温度で１時間加熱し、焼成を行った後、硫酸を電解液として電圧２０Ｖで陽極酸化を行った。陽極酸化の時間は、得られるアルミニウム陽極酸化層（多孔質アルミナ層）に導電性が認められる範囲で、すなわちアルミニウムが完全に酸化されることがなく、アルミニウム素地部の一部が残る範囲でコントロールした。こうして、Ｘ軸方向にストライプ状のアルミナ結着層を形成した。
【００５７】
次いで、このアルミナ結着層のパターンの上から、幅１５０μｍのスリット状の多数の開孔を有するマスクを介して金（Ａｕ）をスパッタリングし、幅１５０μｍのストライプ状のＡｕ層（厚さ５０ｎｍ）を５０μｍの間隔で形成するとともに、多孔質アルミナ層のナノホール内にＡｕ層を形成し、ナノホール内の導通を確保した。なお、このＡｕ層のパターンは、Ａｌ層のパターン（アルミナ結着層のパターン）と直交するＹ軸方向に形成した。こうして、Ａｌ層を基準電極（カソード電極）、Ａｕ層を第２の電極（ゲート電極）とし、多孔質アルミナ層のナノホールの下側に形成されたアルミナから成るバリア層を電子放出部とする電子源が得られた。
【００５８】
次いで、蛍光体スクリーンを有するフェースプレートを以下の手順で作製した。まず、縦１０ｃｍ×横１０ｃｍのガラス基板上に、フォトリソグラフィによりグラフファイトを主成分とする格子マトリックス状の遮光層を形成した後、この遮光層の間隙部に、規則正しく配列された赤（Ｙ₂Ｏ₂Ｓ：Ｅｕ）、緑（ＺｎＳ：Ｃｕ,Ａｌ）、青（ＺｎＳ：Ａｇ,Ａｌ）の蛍光体層をフォトリソグラフィにより形成した。次いで、こうして形成された蛍光体スクリーンの上にニトロセルロースからなるフィルムを形成し、その上にメタルバック層としてアルミニウム層を蒸着により形成し、蛍光面を完成した。このアルミニウム層は、第３の電極であるアノード電極となる。
【００５９】
こうして得られたフェースプレートと、前記した電子源を備えた基板（リアプレート）とを、以下の手順で組み立てた。まず、リアプレートの画像有効面外の所望位置に穴をあけ、排気管をフリットガラスにより接合した。次いで、リアプレートにギャップ制御のためのガラス枠を配置し、その上に電子源の第２の電極（ゲート電極）と蛍光面の第３の電極（メタルバック層）とが対向するように、フェースプレートを配置した。そして、電子源の個々の電子放出部位が蛍光体スクリーンの画素と対応するように位置合せを行った後、フリットガラスにより接合した。このとき、電子源のゲート電極と蛍光面の第３の電極とのギャップが全面で２ｍｍとなるように、ガラス枠を制御した。次いで、３００℃で加熱しながら排気管により排気を行い、１×１０^−３〜５×１０^−３Ｐａとなったところで排気管の封止を行った。以上の手順により、１０ｃｍ×１０ｃｍの表示装置を製作した。
【００６０】
こうして得られた表示装置を、図５に模式的に示す。この図において、符号１９はフェースプレート、２０は蛍光体スクリーン、２１は第３の電極であるメタルバック層、２２はリアプレート、２３は電子源の基準電極であるＡｌ層、２４は第２の電極（ゲート電極）であるＡｕ層をそれぞれ示す。
【００６１】
このような表示装置において、第３の電極の電圧（Ｖａ）を８ｋｖとし、第１の電極（基準電極）群と第２の電極（ゲート電極）群との間に信号に応じた０〜５０Ｖの電圧（Ｖｄ）を印加し、蛍光体層の発光状態を観察することにより、電子放出（エミッション）開始電圧および絶縁破壊電圧を測定した。
【００６２】
実施例１の表示装置では、４Ｖと低い電圧（Ｖｄ）で電子の放出が開始し、良好な発光状態が得られた。また、絶縁破壊電圧が高く、耐電圧性も満足のゆくものであった。そして、アルミニウム粉末並びにアルミナの脱落に起因する放電は認められなかった。
【００６３】
実施例２
以下の組成を有するＡｌペーストを調製した。
フリットガラス(ＰｂＯ／ＳｉＯ_２／Ｂ_２Ｏ_３／ＳｎＯ_２) １５ｗｔ％
アルミニウム（Ａｌ）粉末６５ｗｔ％
ジエチレングリコールモノブチルエーテルアセテート１７ｗｔ％
エチルセルロース３ｗｔ％
【００６４】
こうして得られたＡｌペーストを使用し、実施例１と同様にして電子源を作製し、その電子源を用い実施例１と同様にして表示装置を完成した。
【００６５】
次いで、得られた表示装置の電子放出開始電圧および絶縁破壊電圧を測定した。実施例２の表示装置では、十分に低い電圧で電子放出が開始し、良好な発光状態が得られた。また、耐電圧が１５ｋＶと実施例１の表示装置に比べて高くなり、結着材による多孔質アルミナの付着力が向上し、アルミナおよびアルミニウム粉末の脱落が防止されていることがわかった。
【００６６】
なお、本発明は前記した実施の形態に限定されることなく、この発明の範囲内で種々変形可能である。例えば、使用する材料は前記した実施の形態に限定されることなく、必要に応じて種々選択可能である。また、本発明は、ＦＥＤに限らず、他の平面表示装置にも適用可能である。
【００６７】
【発明の効果】
以上の記載から明らかなように、本発明によれば、電子放出能力が高く長寿命の電子源を有し、明るく信頼性の高い表示装置を簡便かつ安価に得ることができる。
【００６８】
また、超微細単位を有し均一性に優れた電子源を備え、１つの絵素に対して数千以上もの単位電子源が対応するので、高効率で信頼性の高い表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施形態である電子源装置の構造を示す断面図。
【図２】電子源装置の別の実施形態を示す断面図。
【図３】第１の実施形態において、Ａｌの陽極酸化部を拡大して示す断面図。
【図４】本発明の実施形態であるＦＥＤの構造を概略的に示す断面図。
【図５】本発明の実施例で得られた表示装置を模式的に示す図。
【符号の説明】
１………絶縁基板、２………第１の導電体層、３………アルミナ結着層、４………結着性の無機材料からなる結着部、５………陽極酸化部、６………第２の導電体層、７………絶縁体層、８ａ………ナノホール、８………多孔質アルミナ層、９………アルミニウム残留部、１０………バリア層、１１………導通層、１２………リアプレート、１３………フェースプレート、１４………側壁、１６………蛍光体スクリーン、１７………メタルバック層

Claims

絶縁基板上に形成された第１の導電体層と、
前記第１の導電体層の上に形成された層であり、アルミニウムの陽極酸化により得られた多数の微細孔を有する多孔質アルミナと、フリットガラス、シリカ、アルミナから選ばれる少なくとも１種の結着性の無機材料を含み、さらにアルミニウム残留部を有するアルミナ結着層と、
前記多孔質アルミナの前記微細孔内に形成された導体または半導体から成る導通層と、
前記アルミナ結着層の上に前記導通層と電気的に接触して形成された第２の導電体層を備え、
前記アルミナ結着層中で、前記微細孔の底端部と前記アルミニウム残留部とがアルミナから成るバリア層により隔てられ、かつ前記第１の導電体層と前記第２の導電体層との間に印加される電圧により、電子が放出されることを特徴とする電子源装置。
前記結着性の無機材料がフリットガラスであることを特徴とする請求項１記載の電子源装置。
前記アルミナ結着層が所定のパターンを有し、かつ前記第２の導電体層が前記アルミナ結着層のパターンと異なるパターンを有することを特徴とする請求項１または２記載の電子源装置。
前記アルミナ結着層のパターンの間に絶縁体層が形成されていることを特徴とする請求項３記載の電子源装置。
絶縁基板上に第１の導電体層を形成する工程と、
前記第１の導電体層の上に、アルミニウム粉体を主成分としフリットガラス、シリカ、アルミナから選ばれる少なくとも１種の結着性の無機材料を含む導電性ペーストの層を形成する工程と、
前記導電性ペースト層を加熱・焼成し、アルミニウム結着層を形成する工程と、
前記アルミニウム結着層を陽極酸化し、多数の微細孔を有する多孔質アルミナと前記結着性の無機材料を含むアルミナ結着層を形成する陽極酸化工程と、
前記多孔質アルミナの微細孔内に導体または半導体から成る導通層を形成する工程と、
前記アルミナ結着層の上に、前記導通層と電気的に接触する第２の導電体層を形成する工程を備え、
前記アルミニウム結着層を陽極酸化する工程において、アルミニウムの一部を酸化することなく残し、かつこのアルミニウム残留部と多孔質アルミナの微細孔の底端部との間に、アルミナから成るバリア層を形成することを特徴とする電子源装置の製造方法。
前記結着性の無機材料がフリットガラスであることを特徴とする請求項５記載の電子源装置の製造方法。
前記導電性ペースト層を所定のパターンで形成することを特徴とする請求項５または６記載の電子源装置の製造方法。
前記第２の導電体層を前記導電性ペースト層のパターンと異なるパターンで形成することを特徴とする請求項７記載の電子源装置の製造方法。
前記導電性ペースト層を所定のパターンで形成する工程と、前記第２の導電体層を形成する工程との間に、前記導電性ペースト層のパターンを離隔する絶縁体層を形成する工程を有することを特徴とする請求項７記載の電子源装置の製造方法。
互いに対向して配置された第１の基板および第２の基板と、前記第１の基板の内面に設けられた蛍光体層と、前記第２の基板の内面側に設けられ、前記蛍光体層を励起する電子を放出する電子源とを備えた表示装置であり、
前記電子源は、請求項１乃至４のいずれか1項記載の電子源装置であることを特徴とする表示装置。
前記第２の導電体層を間に挟んで前記第１の導電体層と反対側に、第３の電極が設けられていることを特徴とする請求項１０記載の表示装置。