JP2000149786A

JP2000149786A - 画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP2000149786A
Application number: JP2000009638A
Authority: JP
Inventors: Yasue Sato; 安栄佐藤; Naohito Nakamura; 尚人中村; Ichiro Nomura; 一郎野村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-02-01
Filing date: 2000-01-19
Publication date: 2000-05-30
Anticipated expiration: 2017-09-03
Also published as: JP3320393B2

Abstract

(57)【要約】【課題】封着工程における、酸化膜の形成を極力低減
し、よって、装置全体の消費電力の低減と、複数の電子
放出素子間での電子放出量のばらつきを低減し、高品位
の画像を形成し得る画像形成装置の製造方法を提供す
る。【解決手段】複数の部材にて構成された外囲器と、該
外囲器内に配置された、電子放出部を含む導電性膜を電
極間に有する電子放出素子を有する電子源と、該電子源
からの電子ビームの照射により画像を形成する画像形成
部材とを有する画像形成装置の製造方法において、導電
性膜に該電子放出部を形成する工程に先立って行われ
る、該外囲器を構成する複数の部材の封着工程が、還元
ガス、不活性ガス、及び、非還元性で且つ非酸化性のガ
スから選ばれる少なくとも一種のガス雰囲気中、あるい
は、真空雰囲気中にて、該複数の部材を加熱接着する工
程である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線の照射によ
り画像を形成する表示装置などの画像形成装置の製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。そのうち、冷陰極
電子源としては、電界放出型（以下、ＦＥと略す）、金
属／絶縁層／金属−型（以下、ＭＩＭと略す）や表面伝
導形電子放出素子等がある。

【０００３】上記ＦＥの例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋ
ｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）、あ
るいは、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ， ”Ｐｈｙｓｉｃａ
ｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ
ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓ
ｗｉｔｈＭｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，
Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８
（１９７６）などが知られている。

【０００４】上記ＭＩＭの例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅ
ａｄ， ”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ
ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，３２，６４６（１９６１）などが知られてい
る。

【０００５】上記表面伝導形電子放出素子の例として
は、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎ
ｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０（１９
６５）などが知られている。

【０００６】ここで表面伝導形電子放出素子は、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。この表面伝導形電子放出素子としては、前記エリン
ソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもののほかに、Ａｕ
薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ： ”Ｔｈｉｎ
ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７
２）］、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₃薄膜によるもの［Ｍ．Ｈ
ａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：
”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎｆ．”、
５１９（１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒
木久他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８
３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導形電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を
図７に示す。同図において、２３１は絶縁性基板、２３
２は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、
スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述
のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部２
３３が形成される。２３４は電子放出部を含む薄膜と呼
ぶ。

【０００８】従来、これらの表面伝導形電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜２
３２に予めフォーミングと呼ばれる通電処理を施すこと
によって電子放出部２３３を形成するのが一般的であっ
た。即ち、フォーミングとは前記電子放出部形成用薄膜
２３２の両端に電圧印加し通電処理することで、電子放
出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部２３３を形
成することである。このようにフォーミング処理を施し
た表面伝導形電子放出素子は、上記電子放出部を含む薄
膜２３４に電圧を印加し、素子に電流を流すことによ
り、上記電子放出部２３３より電子を放出せしめるもの
である。

【０００９】しかしながら、これら従来の表面伝導形電
子放出素子においては、実用化にあたって、様々な問題
があった。そこで、本出願人等は、後述するような様々
な改善を鋭意検討し、実用化上の問題点を解決してき
た。

【００１０】例えば、図８に示すように、基板２４１上
の電極（２４２，２４３）間に、電子放出部形成用薄膜
として微粒子膜２４４を配置し、この微粒子膜２４４に
通電処理を施すことにより、電子放出部２４５を形成し
た新規な表面伝導形電子放出素子（特開平２−５６８２
２号公報）を本出願人は提案している。

【００１１】また、多数の表面伝導形電子放出素子を配
列形成した例としては、並列に表面伝導形電子放出素子
を配列し、個々の素子の両端を配線にてそれぞれ結線し
た行を多数行配列した電子源が挙げられる（例えば、本
出願人の特開昭６４−３１３３２号公報）。

【００１２】一方、近年では特に、表示装置をはじめと
する画像形成装置の分野においては、液晶を用いた平板
型表示装置がＣＲＴに替わって普及してきたが、液晶表
示装置は自発光型でないために、バックライト等を持た
なければならない等の問題点があり、自発光型の表示装
置の開発が望まれてきた。

【００１３】このような要求に対し、表面伝導形電子放
出素子を多数配置した電子源と、電子源より放出された
電子によって、可視光を発光せしめる蛍光体とを組み合
わせた表示装置である画像形成装置は、大画面の装置で
も比較的容易に製造でき、かつ表示品位の優れた自発光
型表示装置である（例えば、本出願人の米国特許公報５
０６６８８３号）。

【００１４】以下に、上記各種電子放出素子を用いた画
像形成装置の基本的構成について、図４，図５を用いて
簡単に説明する。

【００１５】図４，図５において、８１は電子放出素
子、８５は基板、８３は透明なガラスなどにて構成され
たフェースプレート、８４は前記フェースプレート８３
の内面に塗布された蛍光体、８８はメタルバック、８２
は基板８５とフェースプレート８３とを一定の間隔に保
つためのスペーサー、８６はスペーサー８２，フェース
プレート８３および基板８５を融着し、真空封止するた
めのフリットガラス、８７は基板８５，フェースプレー
ト８３およびスペーサー８２とで構成される外囲器内を
真空排気するための排気管である。尚、該外囲器は、フ
ェースプレート８３とスペーサー８２、あるいは、基板
８５とスペーサー８２とが一体に構成されている場合も
あり、また、上記外囲器内は、通常、１０^-6Ｔｏｒｒ以
下に真空排気される。

【００１６】以上のように構成された画像形成装置は、
入力信号に応じて電子放出素子８１より放出された電子
ビームが、数ｋＶの高電位をメタルバック８８に印加す
ることで、蛍光体８４に向かって加速され、衝突し、入
力信号に応じた蛍光体８４の輝点パターンとして画像表
示される。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述のような画像形成
装置においては、大画面化や画像の高精細化が期待され
るのは必然的要求であるが、上述のように電子放出素子
を多数個配列形成した電子源の場合、特にその製造上の
不具合により、例えば、以下のような問題が発生する場
合があった。

【００１８】即ち、上記外囲器は、複数の部材、例えば
上記例のように、フェースプレート８３、スペーサー８
２、基板８５を、フリットガラスなどを溶融し接着する
ことで形成されるが、このフリットガラスを用いた溶融
・接着工程では、画像形成装置全体を高温加熱、例え
ば、４３０℃で６０分程度の加熱を要するために、電子
放出素子の素子電極および、各電子放出素子を結ぶ配線
電極などに酸化膜が形成され、素子抵抗および配線抵抗
が増大する。この素子抵抗及び配線抵抗の増大は、装置
全体の消費電力の増大をもたらす。

【００１９】また、上記溶融・接着工程における加熱温
度を装置全体で均一になるよう制御することは大変困難
であるため、形成される前記酸化膜の膜厚も素子毎にば
らつき、これが各素子抵抗のばらつきをもたらし、結果
として各電子放出素子からの放出電子量がばらつき、画
像表示面における明るさの均一性を悪くする。

【００２０】また、特に、上述の表面伝導形電子放出素
子においては、電子放出部を含む薄膜と素子電極との界
面に、素子電極を構成する金属の酸化膜が形成され、こ
れが素子抵抗を増大させ、最悪の場合、ほとんど素子電
流が流れず、電子放出素子としての機能を果たさない場
合もある。また、表面伝導形電子放出素子は、上述のフ
ォーミングが上記溶融・接着工程の後に行われる場合に
は、上記素子抵抗の増大により、フォーミングにより大
きな電力を必要としてしまう。

【００２１】本発明は、以上の問題点に鑑み、上述の溶
融・接着工程（封着工程）における、酸化膜の形成を極
力低減し、よって、装置全体の消費電力の低減と、複数
の電子放出素子間での電子放出量のばらつきを低減し、
高品位の画像を形成し得る画像形成装置の製造方法を提
供することを目的とする。

【００２２】更に本発明は、特に、表面伝導形電子放出
素子を電子源として用いた、低消費電力で、高品位の画
像を形成し得る画像形成装置の製造方法を提供すること
を目的とする。

【００２３】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成する本
発明は、複数の部材にて構成された外囲器と、該外囲器
内に配置された、電子放出部を含む導電性膜を電極間に
有する電子放出素子を有する電子源と、該電子源からの
電子ビームの照射により画像を形成する画像形成部材と
を有する画像形成装置の製造方法において、導電性膜に
該電子放出部を形成する工程に先立って行われる、該外
囲器を構成する複数の部材の封着工程が、還元ガス、不
活性ガス、及び、非還元性で且つ非酸化性のガスから選
ばれる少なくとも一種のガス雰囲気中、あるいは、真空
雰囲気中にて、該複数の部材を加熱接着する工程である
ことを特徴とする画像形成装置の製造方法にある。

【００２４】

【発明の実施の形態】本発明の製造方法は、複数の部材
にて構成される外囲器の封着工程に第一の特徴を有す
る。即ち、本発明における上記封着工程は、還元ガス、
不活性ガス、及び、非還元性で且つ非酸化性のガスから
選ばれる少なくとも一種のガス雰囲気中にて、あるい
は、真空雰囲気中にて、該複数の部材を加熱接着する工
程を有するものであり、かかる封着工程を採ることによ
って、電子放出素子の素子電極および、各電子放出素子
を結ぶ配線電極などに酸化膜が形成されるのを極力防止
することができ、該酸化膜の形成による従来の、素子抵
抗および配線抵抗の増大に伴う、装置全体の消費電力の
増大を極力防止することができる。

【００２５】また、封着工程において、装置全体で加熱
温度が均一になるように、加熱温度の厳密な制御を行わ
なくとも、従来のような、前記酸化膜の形成がもたら
す、各電子放出素子からの放出電子量がばらつき、画像
表示面における明るさの不均一性を極力防止することが
できる。

【００２６】また、特に、電子放出素子として、電極間
に電子放出用薄膜を配置した構成を有する素子、例え
ば、電極間に、電子放出部を含む導電性膜（電子放出用
薄膜）を配置した構成を有する表面伝導形電子放出素子
などを用いる場合においては、電子放出用薄膜と素子電
極との界面への、電極を構成する金属の酸化膜の形成を
極力防ぐことができるため、上述の如き従来の素子機能
の低下を防止することができる。また、表面伝導形電子
放出素子においては、上述のフォーミングが上記封着工
程の後に行われるため、上記酸化膜の形成がもたらす素
子抵抗の増大による、フォーミング処理時の消費電力の
増大を防ぐことができる。

【００２７】更に本発明の製造方法は、特に、電子放出
素子として、電極間に電子放出用薄膜を配置した構成を
有する素子が用いられる場合には、上記封着工程に加え
て、前記電子放出用薄膜を構成する元素の少なくとも一
部の元素を含む気体雰囲気中にて、該電子放出用薄膜を
加熱する工程をも有することが好ましい。

【００２８】例えば、表面伝導形電子放出素子等のよう
に電極間に電子放出用薄膜を配置した電子放出素子は、
上記封着工程における加熱で、電子放出用薄膜の構成材
料が熱変化を受け、所望の組成の化合物からなる電子放
出用薄膜が得られなくなってしまう場合がある。このよ
うな場合に、上記封着工程に加えて、前記電子放出用薄
膜を構成する所望の元素の少なくとも一部の元素を含む
気体雰囲気中にて、該電子放出用薄膜を加熱する工程を
採ることは、上記封着処理後の電子放出用薄膜材と上記
気体との熱化学反応により、最終的に、所望の組成の化
合物より構成される電子放出用薄膜とすることができ
る。

【００２９】また、一方、上記特定気体雰囲気にて行わ
れる加熱工程は、次のような利点も有する。即ち、例え
ば、表面伝導形電子放出素子等のように電極間に電子放
出用薄膜を配置した電子放出素子において、電子放出用
薄膜の形成が、例えば、塗布法あるいは蒸着法にておこ
なわれる場合、当初より所望の組成の化合物にて形成し
難い場合があるが、このような場合、電子放出用薄膜の
構成元素の一部からなる、例えば、金属あるいは半導体
からなる薄膜を形成しておき、上記特定気体雰囲気中に
て行われる加熱工程にて、最終的に所望の組成の化合物
よりなる電子放出用薄膜とすることができる。この場合
も、該加熱工程は、上述の理由により上記封着工程の後
に行われることが好ましい。

【００３０】以上述べた本発明の製造方法について、更
に好ましい実施態様例を挙げて以下に詳述する。

【００３１】図１は、本発明の画像形成装置の製造方法
の各工程を示した流れ図である。以下、図１に従って、
特に、複数の表面伝導形電子放出素子を有する電子源を
用いた図４に示すような画像形成装置の製造方法につい
て説明する。

【００３２】まず、図１において、第０の工程で示され
るのは、基板上に、電極間に電子放出部形成用薄膜（電
子放出用薄膜）が配置された構成を有する、電子放出部
形成前の表面伝導形電子放出素子の複数と、該素子に電
力を供給するための配線とを形成する工程である。図
３，図４を参酌しながら該第０の工程について以下に述
べる。尚、図３は図４中の表面伝導形電子放出素子８１
の一構成例である。

【００３３】予め、その表面を充分に洗浄した、ガラ
ス、セラミック等の絶縁性の基板８５を用意し、該基板
８５上に、図３に示されるような構成を有する表面伝導
形電子放出素子の、上述のフォーミング処理（電子放出
部の形成のための処理）前の素子を複数作成する。この
時、蒸着法、あるいは、スパッタ法等の成膜手段によっ
て、Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌ，Ｔｉ等の金属を基板８５上に、
５００オングストローム〜５０００オングストローム程
度の厚さに成膜し、更に、電極７１，７２のレジストパ
ターンを形成し、エッチングを行い、Ｌ＝数ミクロンメ
ートル程度の間隙を有する電極７１，７２を形成する。
尚、上記電極は、リフトオフ法によっても形成できる。

【００３４】次に、電極７１，７２に跨がり、両電極の
間隙を覆い、該間隙方向に長さが数百ミクロンメート
ル、幅が数十ミクロンメートルのパターンの電子放出部
形成用薄膜７３を作成する。電子放出部形成用薄膜７３
の材料としては、Ｔｉ，Ｎｂ，Ｓｎ，Ｃｒ，Ｚｎ，Ｒ
ｈ，Ｈｆ，Ｐｄ等の金属、あるいはこれら金属の少なく
とも一種を構成元素とする化合物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導
体、あるいはこれら半導体の少なくとも一種を構成元素
とする化合物が好ましいが、後述する第２の工程を行っ
た後、この電子放出部形成用薄膜のシート抵抗が数オー
ム／□〜数メガオーム／□程度のものであれば特に限定
されるものではない。

【００３５】また、上記電子放出部形成用薄膜の形成方
法としては、蒸着法、スパッタ法、あるいは上記金属、
半導体、またはその化合物を含む溶液のスピント塗布法
等が適応可能であるが、これらの方法に限定されるもの
ではない。また、上記のようにして作成した電子放出部
形成用薄膜の状態も、連続膜、微粒子膜、またはこれら
の複合体でもよく、特には限定されない。

【００３６】次に、図４において、複数の表面伝導形電
子放出素子８１に電力を供給するための配線パターン
（不図示）を作成する。配線材料としては、Ｃｕ，Ａｌ
等の低抵抗金属が好適で、厚さは数ミクロンメートル程
度である。この配線の作成も、前記電極７１，７２と同
様に作成する。尚、配線を、図６に示すような複数のＸ
方向配線（ＥＸ₁、ＥＸ₂、・・）と複数のＹ方向配線
（ＥＹ₁、ＥＹ₂、ＥＹ₃、・・）を有する単純マトリク
ス配線構造とする時には、該Ｘ方向配線と該Ｙ方向配線
との交差領域に、層間絶縁層を入れる必要があるが、こ
の層間絶縁層は通常の半導体素子の製造工程で行われる
方法と同様の方法にて作成される。尚、図６においてＡ
は表面伝導形電子放出素子等の電子放出素子である。

【００３７】次に、図１において、第１の工程で示され
るのは、本発明を特徴づける上述の封着工程である。以
下に本発明に係るこの封着工程について説明する。尚、
図４においては、外囲器（パネル）は、フェースプレー
ト８３、スペーサ８２、及び、基板８５にて構成されて
いるが、本発明に係る封着工程においては、フェースプ
レート８３とスペーサ８２とが予め一体構成の部材であ
っても、あるいは、スペーサ８２と基板８５とが予め一
体構成の部材であっても構わない。

【００３８】図４に示すように、蛍光体８４とメタルバ
ック８８とをその内側表面に配置したフェースプレート
８３とスペーサ８２とを、それらの接着面にフリットガ
ラス８６を塗布し、仮焼成の後本焼成して接着する。更
に、前記スペーサ８２の基板８５との接着面にフリット
ガラス８６を塗布し、仮焼成をしておく。この仮焼成
は、塗布したフリットガラス中に含まれる有機性のバイ
ンダーを除去するために、後述する本焼成の前に、該本
焼成時の加熱温度以下の温度で行われる。次に、前記フ
ェースプレート８３とスペーサ８２とが一体となった部
材と基板８５とを、所定の位置で合わせ、固定し、図２
に示されるような真空気密可能で、パネル全体を加熱で
きる容器を備えた加熱炉に入れる。

【００３９】図２において、６１は加熱接着される上記
パネル、６２は設置台、６３は加熱用ランプ、６４は真
空気密可能で且つ加熱用ランプ６３から照射される光線
を透過できる容器、６５は容器６４内の温度分布を均一
にするための攪拌機、６６はバルブを備えたガス導入
口、６７はバルブを備えた真空排気口である。

【００４０】図２の装置を用い、まず、真空排気口６７
のバルブを開け、不図示の真空ポンプによって、容器６
４内を１０^-4Ｔｏｒｒ以下に真空排気する。次に、真空
排気口６７のバルブを閉め、ガス導入口６６のバルブを
開け、容器６４内に、Ｈ₂，ＣＯ等の還元ガス、Ｈｅ，
Ａｒ，Ｎｅ，Ｋｒ，Ｘｅ等の不活性ガス、Ｎ₂，ＣＯ₂，
ＣＦ₄，等の非還元性で且つ非酸化性のガス、あるいは
これらの混合ガスを導入し、内部の圧力を数Ｔｏｒｒ〜
数千Ｔｏｒｒの範囲内、通常は大気圧に設定する。尚、
この工程ではまだ、排気管８７を封止していないので、
パネル６１の内部も容器６４と同一雰囲気で、同一圧力
となる。また、容器６４内の温度分布の均一性が特に必
要でない場合には、容器６４内を真空排気した状態で、
加熱接着しても良い。

【００４１】次に、加熱ランプ６３を点灯し、攪拌機６
５を回しながら、容器６４内の温度をフリットガラスが
溶融する温度、例えば、４５０℃にし１時間程度、加熱
し接着する。その後、パネルをゆっくりと冷却し、室温
に戻す。

【００４２】次に、図１において、第２の工程で示され
るのは、最終的に所望に電子放出用薄膜を構成する元素
の少なくとも一部の元素を含む気体雰囲気中にて、該電
子放出用薄膜を加熱する工程である。以下に本発明に係
るこの加熱工程について説明する。

【００４３】第１の工程と同様に容器６４内を１０^-4Ｔ
ｏｒｒ以下に真空排気する。次に、真空排気口６７のバ
ルブを閉め、ガス導入口６６のバルブを開け、容器６４
内に第０の工程で作製した電子放出用薄膜７３に含まれ
る前記金属あるいは半導体を所望の化合物に熱化学変化
させ電子放出材となり得るガスを導入する。例えばＳｎ
Ｏ₂，ＰｄＯ等の酸化物に変化させるためにはＯ₂，ＮＯ
₂等の酸化性のガスを導入し、又窒化物に変化させたい
時はＮ₂，ＮＨ₃を導入する。この時、容器６４内部の圧
力を数Ｔｏｒｒ〜数千Ｔｏｒｒの範囲内、通常は大気圧
に設定する。尚、この工程でもまだ排気管８７は封止し
ていないので、パネル６１の内部も容器６４内と同一の
雰囲気、圧力になる。第２の工程における加熱温度は、
電子放出材となる所望の化合物が生成される温度以上
で、且つ導入されたガスによって電極７１，７２の材料
が絶縁性の化合物を形成する場合にあっては、該絶縁性
化合物が形成される温度以下である必要がある。例え
ば、電極７１，７２の材質がＮｉで、Ｏ₂雰囲気中で電
子放出材としてＰｄＯを生成する時は、該加熱温度を１
５０℃以上３２０℃以下に設定する。この時の加熱は数
分から数時間行い、終了後十分冷却しパネル６１を容器
６４から取り出す。

【００４４】尚、本実施態様で加熱炉として、図２に示
したものを用いたが、得にこれに限定されることはな
く、要するに画像形成装置を所望の雰囲気中で、所望の
温度で、所定の時間加熱できればどのようなものであっ
ても良い。

【００４５】次に、第３の工程を行う。図４に示したよ
うな画像形成装置の排気管８７からターボ分子ポンプ
（図示せず）等の真空ポンプによって、該画像形成装置
内を１０^-6Ｔｏｒｒ以下に真空排気する。その後、配線
を通して電極７１，７２間に数Ｖ〜十数Ｖを印加し通電
処理を行い電子放出部７４を形成する。

【００４６】続いて、第４の工程を行う。ホットプレー
ト等の加熱手段（図示せず）によって酸化物，窒化物等
からなる電子放出材が還元されない程度の温度に加熱
し、排気管８７より数日程度真空引きを行い、画像形成
装置内を１０^-6Ｔｏｒｒ以下に真空排気する。該画像形
成装置の真空容器内に設置したゲッター材（図示せず）
を飛ばした後、排気管８７をガスバーナーで加熱し、封
じ切る。

【００４７】以上の工程を行うことによって画像形成装
置を製造できる訳であるが、本発明は前記第１の工程を
特徴とするものであり、その他の工程については特に限
定するものではない。

【００４８】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明を更に詳述す
る。

【００４９】（実施例１）本実施例は、図３に示す表面
伝導形電子放出素子を多数配置した電子源を用いた、図
４に示すような画像形成装置における、本発明の製造方
法の一例を示すものである。

【００５０】尚、本実施例においては、図３に示す表面
伝導形電子放出素子の電子放出部形成用薄膜７３として
ＰｄＯを用いた。

【００５１】以下に、本実施例の画像形成装置の製造方
法について詳述する。

【００５２】まず、ガラス基板上に、リフトオフ法によ
り、間隙幅２ミクロンメートル、間隙長４００ミクロン
メートル、厚さ１０００オングストロームのＮｉの素子
電極７１，７２を作成した。

【００５３】次に、有機Ｐｄ溶液（奥野製薬工業株式会
社製、キャタペーストｃｃｐ）をスピン塗布法により塗
布し、３００℃で１５分間、焼成した。

【００５４】次に、レジストパターンをパターニング
し、エッチングを行い、素子電極７１，７２に跨がり、
両素子電極の間隙を覆うように、該間隙方向に長さ２８
０ミクロンメートル、幅が３０ミクロンメートルのパタ
ーンのＰｄＯを主成分とする電子放出部形成用薄膜７３
を作成した。

【００５５】以上述べた工程により、電子放出部未形成
の上記素子を、同一ガラス基板上に６００×４００個、
行列状に配列形成した。

【００５６】更に、レジストをパターニングし、エッチ
ングを行い、厚さが１ミクロンメートルのＡｌ配線を形
成し、上記各素子の配線を行った。

【００５７】次に、本発明の製造方法に係る第１の工程
を行った。

【００５８】図５に示すように、蛍光体及びメタルバッ
クを形成し、導電性を持たせたフェースプレート８３と
高さ５ｍｍのスペーサー８２に、フリットガラス８６
（日本電気硝子（株）製、ＬＳ−０２０６）をそれらの
接着面に塗布し、４００℃、１０分の条件で仮焼成し、
その後、４５０℃、１時間の条件で本焼成して、上記フ
ェースプレート８３と上記スペーサー８２とを接着し
た。更に、上記スペーサー８２の、基板８５との接着面
に、上記フリットガラス８６を塗布し、４００℃、１０
分の条件で仮焼成を行った。

【００５９】次に、フェースプレート８３とスペーサー
８２とが一体となった部材と、上記素子８１が配列形成
された基板８５とを、所定の位置にて合わせ、固定した
パネルを、図２に示す加熱炉に入れる。図２の容器６４
内を１０^-4Ｔｏｒｒ以下に真空排気した後、容器６４に
Ｎ₂＝９０％、Ｈ₂＝１０％の混合ガスを導入して、圧力
を１気圧に保つ。攪拌機６５を回し、加熱ランプ６３を
点灯し、４５０℃で１時間加熱し、上記フリットガラス
８６を溶融接着した。

【００６０】次に本発明の製造方法に係る第２の工程を
行った。

【００６１】上記パネルの容器６４内で５０℃まで冷却
し、容器６４内部を１０^-4Ｔｏｒｒ以下に真空排気した
後、Ｏ₂ガスを上記容器６４内に導入し、圧力を１気圧
に保つ。攪拌機６５を回し、加熱ランプ６３を点灯し、
３２０℃で１時間加熱し、上記電子放出部形成用薄膜７
３を酸化させた。

【００６２】上記パネルを室温まで冷却後、パネルを加
熱炉より取り出し、上記素子の抵抗を測定したところ、
２００〜３００オーム程度であった。この抵抗値は、上
記第１及び第２の加熱工程を経ない素子の抵抗と同程度
であった。

【００６３】次に、上記パネルの排気管８７から不図示
のターボ分子ポンプにより、上記パネル内を１０^-6Ｔｏ
ｒｒ以下に真空排気する。その後、上記配線を通して素
子電極７１，７２間に５Ｖを印加し、１素子当り約２０
ｍＡの電流を流して通電処理を行い電子放出部形成用薄
膜７３に電子放出部７４を形成した。

【００６４】次に、ホットプレートにより、上記パネル
を約１３０℃程度に加熱し、数日間真空引きを行い、上
記パネル内を１０^-6Ｔｏｒｒ以下に真空排気する。予
め、上記パネル内に設置された不図示のゲッター材を飛
ばした後、排気管８７をガスバーナーで加熱して封じ切
った。

【００６５】以上のように作成された画像形成装置に駆
動回路を接続し、画像を表示させたところ、明るさのば
らつきが約８％程度の均一性のよい画像が得られた。

【００６６】（比較例１）実施例１で作成した画像形成
装置の効果を確認するため、実施例１での第１の工程に
おけるフリットガラス８６の溶融接着を、Ｎ₂−Ｈ₂混合
ガスに代えて、空気１気圧の雰囲気中にて行った点と、
実施例１での第２の工程を行わなかった点とを除いて、
実施例１と同様にして本比較例の画像形成装置を作成し
た。

【００６７】まず、空気１気圧の雰囲気中にて、上記フ
リットガラス８６の溶融接着を行った後、室温まで冷却
し取り出したパネルの素子８１の素子抵抗を測定したと
ころ、素子抵抗は増大しており、各素子の抵抗値は１ｋ
オーム〜５００ｋオームの範囲で大きくばらついてい
た。しかも、これら大きな素子抵抗を示す素子に対し、
実施例１と同様に、電子放出部７４を形成するために電
子放出部形成用薄膜７３に通電処理を行ったところ、実
施例１での通電処理の２〜５倍程度の電力を必要とし
た。

【００６８】また、本比較例で作成された画像形成装置
に駆動回路を接続し、画像表示したところ、明るさのば
らつきが約５０％程度もあり、均一性の悪い画像が表示
された。

【００６９】（実施例２）本実施例は、図３に示す表面
伝導形電子放出素子を多数配置した電子源を用いた、図
４に示すような画像形成装置における、本発明の製造方
法の他の例を示すものである。

【００７０】尚、本実施例においては、図３に示す表面
伝導形電子放出素子の電子放出部形成用薄膜７３として
ＳｎＯ_X（Ｘ＝１〜２）を用いた。

【００７１】以下に、本実施例の画像形成装置の製造方
法について詳述する。

【００７２】まず、ガラス基板上に、リフトオフ法によ
り、間隙幅２ミクロンメートル、間隙長４００ミクロン
メートル、厚さ１０００オングストロームのＣｒの素子
電極７１，７２を作成した。

【００７３】次に、Ｓｎを電子ビーム蒸着法によって、
厚さ１００オングストロームに成膜し、レジストパター
ンをパターニングし、エッチングを行い、素子電極７
１，７２に跨がり、両素子電極の間隙を覆うように、該
間隙方向に長さ２８０ミクロンメートル、幅が３０ミク
ロンメートルのパターンのＳｎＯ_X（Ｘ＝１〜２）を主
成分とする電子放出部形成用薄膜を作成した。

【００７４】以上述べた工程により、電子放出部未形成
の上記素子を、同一ガラス基板上に６００×４００個、
行列状に配列形成した。

【００７５】更に、レジストをパターニングし、エッチ
ングを行い、厚さが１ミクロンメートルのＡｌ配線を形
成し、上記各素子の配線を行った。

【００７６】次に、本発明の製造方法に係る第１の工程
を、実施例１におけるＮ₂−Ｈ₂混合ガスに代えて、１気
圧のＡｒガスを用いたことを除き、実施例１と同様に行
った。

【００７７】次に、本発明の製造方法に係る第２の工程
を、実施例１におけるＯ₂ガスに代えて、１気圧のＮＯ₂
ガスを用い、３００℃、１時間加熱したことを除き、実
施例１と同様にして上記電子放出部形成用薄膜７３を形
成した。

【００７８】次に、実施例１と同様にして、本実施例の
画像形成装置を作成した。

【００７９】以上のように作成された画像形成装置に駆
動回路を接続し、画像を表示させたところ、明るさのば
らつきが約９％程度の均一性のよい画像が得られた。

【００８０】（比較例２）実施例２で作成した画像形成
装置の効果を確認するため、実施例２での第１の工程に
おけるフリットガラス８６の溶融接着を、Ａｒガスに代
えて、空気１気圧の雰囲気中にて行った点と、実施例２
での第２の工程を行わなかった点とを除いて、実施例２
と同様にして本比較例の画像形成装置を作成した。

【００８１】まず、空気１気圧の雰囲気中にて、上記フ
リットガラス８６の溶融接着を行った後、室温まで冷却
し取り出したパネルの素子８１の素子抵抗を測定したと
ころ、素子抵抗は増大しており、各素子の抵抗値は２ｋ
オーム〜１０００ｋオームの範囲で大きくばらついてい
た。しかも、これら大きな素子抵抗を示す素子に対し、
実施例２と同様に、電子放出部７４を形成するために電
子放出部形成用薄膜７３に通電処理を行ったところ、実
施例２での通電処理の３〜８倍程度の電力を必要とし
た。

【００８２】また、本比較例で作成された画像形成装置
に駆動回路を接続し、画像表示したところ、明るさのば
らつきが約６０％程度もあり、均一性の悪い画像が表示
された。

【００８３】（実施例３）本実施例は、図３に示す表面
伝導形電子放出素子を多数配置した電子源を用いた、図
４に示すような画像形成装置における、本発明の製造方
法の更に他の例を示すものである。

【００８４】尚、本実施例に於ては、図３に示す表面伝
導形電子放出素子の電子放出部形成用薄膜７３としてＺ
ｎＮ_X（Ｘ＝１〜２）を用いた。

【００８５】以下に、本実施例の画像形成装置の製造方
法について詳述する。

【００８６】まず、ガラス基板上に、リフトオフ法によ
り、間隙幅２ミクロンメートル、間隙長４００ミクロン
メートル、厚さ１０００オングストロームのＣｕの素子
電極７１，７２を作成した。

【００８７】次に、Ｚｎをイオンビーム蒸着法によっ
て、厚さ８０オングストロームに成膜し、レジストパタ
ーンをパターニングし、エッチングを行い、素子電極７
１，７２に跨がり、両素子電極の間隙を覆うように、該
間隙方向に長さ２８０ミクロンメートル、幅が３０ミク
ロンメートルのパターンのＺｎ薄膜を作成した。

【００８８】以上述べた工程により、電子放出部未形成
の上記素子を、同一ガラス基板上に６００×４００個、
行列状に配列形成した。

【００８９】更に、レジストをパターニングし、エッチ
ングを行い、厚さが１ミクロンメートルのＡｌ配線を形
成し、上記各素子の配線を行った。

【００９０】次に、本発明の製造方法に係る第１の工程
を、実施例１におけるＮ₂−Ｈ₂混合ガスに代えて、１気
圧のＣＯガスを用いたことを除き、実施例１と同様に行
った。

【００９１】次に、本発明の製造方法に係る第２の工程
を、実施例１におけるＯ₂ガスに代えて、１気圧のＮ₂ガ
スを用い、３００℃、１時間加熱したことを除き、実施
例１と同様にして上記電子放出部形成用薄膜７３を形成
した。

【００９２】尚、電子放出部形成用薄膜としてＺｎＮ_X
を用いる場合には、初めからＺｎＮ_X膜のパターニング
は困難であり、よって、本発明の製造方法に係る第２の
工程を経ることは、本実施例においては、特に有効であ
る。

【００９３】次に、実施例と同様にして、本実施例の画
像形成装置を作成した。

【００９４】以上のように作成された画像形成装置に駆
動回路を接続し、画像を表示させたところ、明るさのば
らつきが約８％程度の均一性のよい画像が得られた。

【００９５】（比較例３）実施例３で作成した画像形成
装置の効果を確認するため、実施例３での第１の工程に
おけるフリットガラス８６の溶融接着を、ＣＯガスに代
えて、空気１気圧の雰囲気中にて行った点と、実施例３
での第２の工程を行わなかった点とを除いて、実施例３
と同様にして本比較例の画像形成装置を作成した。

【００９６】本比較例で作成された画像形成装置に駆動
回路を接続し、画像表示したところ、明るさのばらつき
が約５０％程度もあり、均一性の悪い画像が表示され
た。

【００９７】（実施例４）本実施例は、実施例１におい
て、本発明の製造方法に係る第１の工程を、真空雰囲気
にて行った例を示すものである。

【００９８】本実施例においては、パネルの封着工程
を、パネルを図２に示す加熱炉に入れ、図２の容器６４
内を１０^-4Ｔｏｒｒ以下に真空排気した後、加熱ランプ
６３を点灯し、４５０℃で１時間加熱し、上記フリット
ガラス８６を溶融接着したことを除いて、実施例１と同
様にして画像形成装置を作成した。

【００９９】以上のように作成された画像形成装置に駆
動回路を接続し、画像を表示させたところ、明るさのば
らつきが約８％程度の均一性のよい画像が得られた。

【０１００】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、上述の溶融
・接着工程（封着工程）における、酸化膜の形成を極力
低減し、よって、装置全体の消費電力の低減と、複数の
電子放出素子間での電子放出量のばらつきを低減し、高
品位の画像を形成し得る画像形成装置の製造方法を提供
し得る。

【０１０１】更には、特に、表面伝導形電子放出素子を
電子源として用いた、低消費電力で、高品位の画像を形
成し得る画像形成装置の製造方法を提供し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の製造方法を説明するための工程図であ
る。

【図２】図１における本発明に係る第１の工程と第２の
工程とを行うための装置の一例を示す図である。

【図３】表面伝導形電子放出素子の概略図である。

【図４】本発明に係る画像形成装置の一例を示す概略断
面図である。

【図５】本発明に係る画像形成装置の一例を示す部分切
欠斜視図である。

【図６】電子放出素子の単純マトリクス配線構造を示す
概略図である。

【図７】従来の表面伝導形電子放出素子を示す概略図で
ある。

【図８】従来の表面伝導形電子放出素子を示す概略図で
ある。

【符号の説明】

６１画像表示装置（パネル）６２設置台６３加熱用ランプ６４容器６５攪拌機６６ガス導入口６７真空排気口７１，７２電極７３電子放出用薄膜７４電子放出部８１表面伝導形放出素子８２スペーサ８３フェースプレート８４蛍光体８５基板８６フリットガラス８７排気管８８メタルバック２３１絶縁性基板２３２電子放出部形成用薄膜２３３電子放出部２３４電子放出部を含む薄膜２４１基板２４２，２４３電極２４４微粒子膜２４５電子放出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の部材にて構成された外囲器と、該
外囲器内に配置された、電子放出部を含む導電性膜を電
極間に有する電子放出素子を有する電子源と、該電子源
からの電子ビームの照射により画像を形成する画像形成
部材とを有する画像形成装置の製造方法において、導電性膜に該電子放出部を形成する工程に先立って行わ
れる、該外囲器を構成する複数の部材の封着工程が、還
元ガス、不活性ガス、及び、非還元性で且つ非酸化性の
ガスから選ばれる少なくとも一種のガス雰囲気中、ある
いは、真空雰囲気中にて、該複数の部材を加熱接着する
工程であることを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項２】前記封着工程が、該複数の部材の接着面
に接着材を配し、これを仮焼成する工程を有することを
特徴とする請求項１記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項３】前記導電性膜に電子放出部を形成する工
程が、導電性膜を通電処理する工程を有する請求項１ま
たは２記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項４】更に、前記導電性膜に電子放出部を形成
する工程に先立って、該導電性膜を構成する元素の少な
くとも一部の元素を含む気体雰囲気中にて、該導電性膜
を加熱する工程を有する請求項１〜３のいずれか記載の
画像形成装置の製造方法。