JP2002075254A

JP2002075254A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2002075254A
Application number: JP2000256355A
Authority: JP
Inventors: Koji Yamazaki; 康二山▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2000-08-25
Filing date: 2000-08-25
Publication date: 2002-03-15

Abstract

(57)【要約】【課題】電子源を用いた画像形成装置内において、高
輝度化かつ小型化を図る上で、放電が発生しにくく、か
つ画像歪みの小さい画像形成装置を提供する。【解決手段】電子源基板を有するリアプレートと、電
子を受けて画像を形成する画像形成領域を有するフェー
スプレートと、これらを所要間隔に保持して周囲を囲堯
するための支持枠と、これらの間に配置された耐大気圧
構造のためのスペーサとを有し、これらで構成された外
囲器を形成している画像形成装置において、前記支持枠
は、前記フェースプレートと接触する当接面にアノード
電位と同電位にするための、および前記リアプレートと
接触する当接面に前記リアプレートとの設置部位と同電
位にするための電極を設けると共に、前記当接面に接す
る側壁側面に高抵抗膜を施していることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を用いた画
像表示装置などの画像形成装置に係わり、特に、真空外
囲器内部にスペーサを備えた画像形成装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子を利用した画像形成
装置として、冷陰極素子を多数形成した電子源基板（リ
アプレート）と、アノード電極及び蛍光体を具備した陽
極基板（フェースプレート）とを、所要間隔で、平行に
対向させて、周囲を支持枠で囲い、これらで仕切られた
外囲器の内部を真空に排気した、所謂、平面型の電子線
表示パネルが知られている。

【０００３】このような画像形成装置において、表面伝
導型放出素子を用いたものは、例えば、USP5，066，883
などに開示されている。表面伝導型放出素子を用いた平
面型の電子線表示パネルは、現在広く用いられているCR
Tに比べ、軽量化、大画面化を図ることができ、また、
液晶を利用した平面型表示パネルやプラズマディスプレ
イ、エレクトロルミネッセントディスプレイなどの他の
平面型表示パネルに比べて、より高輝度、高品質な画像
を提供することができる。

【０００４】電子放出素子を用いた平面型の画像形成装
置においては、例えば、支持枠の内壁とリアプレートの
接合部（３重点）からの電子放出により、真空外囲器の
内壁がチャージアップされる場合がある。これにより、
内部で放電を生じ、装置が劣化したり、破壊される畏れ
がある。

【０００５】即ち、チャージアップした部分は電位が高
くなるため、電子を引き付けることになり、チャージア
ップが更に進み、真空外囲器の内壁に沿って、放電を発
生させるのである。このような放電の原因となる、真空
外囲器の内壁のチャージアップを防止する方法として
は、前記内壁に適当なインピーダンスを有する帯電防止
膜を形成し、上述のようにして、発生したチャージを除
去する方法が適用できる。このような方法を適用した例
とし、本出願人の特開平8-180821号公報において、画像
形成装置のガラス容器の内壁側面に、高インピーダンス
の導電性部材よりなる導電層を設けた構成が、既に開示
されている。

【０００６】なお、真空外囲器の内壁の帯電問題と同様
に、平面型の電子線表示パネルの大型化に伴い、必要と
される真空外囲器の内部の真空と、外部の大気圧差によ
る真空容器の変形または破壊を抑えるためのスペーサに
も、電子の衝突に起因する帯電問題があることが知られ
ている。これを防ぐための方法として、前述の特開平8-
180821号公報には、スペーサに帯電防止膜を施し、除電
する方法が、既に開示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高輝度
かつ画像領域外の小型化を目指す場合には、以下の問題
があった。即ち、装置を小型化のためには、外囲器を構
成する部材の内、支持枠がフェースプレートの画像形成
領域に近づくことになり、画像形成部材に入射した電子
線の一部が、散乱され、真空外囲器の内壁に衝突し、二
次電子を放出させて、更にチャージアップさせる場合が
ある。これは、放電が多発するだけでなく、真空外囲器
の内部の電位分布が歪み、電子線の軌道が不安定になる
という問題を含んでいる。

【０００８】本発明は、上述の事情に基づいてなされた
ものであって、本発明の主たる目的は、電子源を用いた
画像形成装置内において、高輝度化かつ小型化を図る上
で、放電が発生しにくく、かつ画像歪みの小さい画像形
成装置を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】このため、本発明では、
先述したスペーサの材質および表面の処理法を、真空外
囲器の一部を構成する支持枠の内壁に応用して、上述の
問題を解決した画像形成装置を構成する。

【００１０】即ち、本発明では、電子源の配置された電
子源基板を有するリアプレートと、前記電子源から放出
された電子を受けて画像を形成する画像形成領域を有す
るフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェー
スプレートとを所要間隔に保持して周囲を囲堯するため
の支持枠と、前記リアプレートと前記フェースプレート
との間に配置された耐大気圧構造のためのスペーサとを
有し、前記リアプレート、フェースプレート、支持枠お
よびスペーサにて、真空を維持する外囲器を形成してい
る画像形成装置において、前記支持枠は、前記フェース
プレートと接触する当接面にアノード電位と同電位にす
るための電極を、および前記リアプレート側と当接する
面に前記リアプレートとの設置部位と同電位にするため
の電極を、それぞれ設けると共に、前記当接面に接する
内壁側面に高抵抗膜を施していることを特徴とする。

【００１１】また、本発明では、電子源の配置された電
子源基板を有するリアプレートと、前記電子源から放出
された電子を受けて画像を形成する画像形成領域を有す
るフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェー
スプレートとを所要間隔に保持して周囲を囲堯するため
の支持枠と、前記リアプレートと前記フェースプレート
との間に配置された耐大気圧構造のためのスペーサとを
有し、前記リアプレート、フェースプレート、支持枠お
よびスペーサにて、真空を維持する外囲器を形成してい
る画像形成装置において、前記スペーサは、前記フェー
スプレートと接触する当接面に前記フェースプレートの
アノード電位と同電位にするための電極を、および前記
リアプレートに接触する当接面に前記リアプレートとの
設置部位と同電位にするための電極を、それぞれ設ける
と共に、前記当接面に接する側面に高抵抗膜を施してお
り、前記スペーサの側面が前記支持枠の内壁に接する個
所では、導電性接着剤を介して、前記スペーサが前記枠
の内壁に接着されていることを特徴とする。

【００１２】このような構成によって、本発明では、電
子放出量が多くなった場合や、画像表示領域の限りなく
近くに、真空外囲器の支持枠内壁が配置されるような場
合でも、放電し難い画像形成装置を提供できる。さら
に、画像表示領域の限りなく近くに、真空外囲器の支持
枠内壁を配置しても、画像歪みを抑えることができるた
め、画像表示パネル（画像形成装置）の画像表示領域外
の大きさを小さくすることが可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施の
形態を、図面を参照して、具体的に説明する。

【００１４】（１）画像表示装置の概要この実施の形態での画像表示装置（表示パネル）の構成
と製造法について、具体的な例が図１３に示されてい
る。ここで、符号１０１５はリアプレート、１０１６は
側壁（支持枠）、１０１７はフェースプレートであり、
これらによって、表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器（真空外囲器）を形成している。この気密
容器を組み立てるに際しては、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の封着が必要であるが、
これには、例えば、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分以上焼成する方法が採用される。また、気密容
器の内部は、１０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程度の真
空に保持される必要から、大気圧や不意の衝撃などによ
る気密容器の破壊を防止する目的で、耐大気圧構造体と
して、複数のスペーサ１０２０が、リアプレート１０１
５とフェースプレート１０１７との間に設けられてい
る。

【００１５】この実施の形態における画像形成装置に
は、前述のリアプレート１０１５側の構成部材として、
電子源基板（電子放出素子基板）がある。これは、複数
の冷陰極素子を基板上に配列したものであって、その冷
陰極素子の配列の方式には、冷陰極素子を並列に配置
し、個々の素子の両端を配線で接続する、はしご型配置
（以下、はしご型配置電子源基板と称する）や、冷陰極
素子の、一対の素子電極をそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向
配線に接続した、単純マトリクス配置（以下、マトリク
ス型配置電子源基板と称する）が挙げられる。

【００１６】なお、はしご型配置の電子源基板を有する
画像形成装置には、電子放出素子からの電子の飛翔を制
御する電極である制御電極（グリッド電極）が必要であ
る。

【００１７】リアプレート１０１５には、電子源基板１
０１１が固定されており、該基板上には冷陰極素子１０
１２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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
装置においては、Ｎ＝３０００、Ｍ＝１０００以上の数
を設定することが望ましい）。また、Ｎ×Ｍ個の冷陰極
素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配線
１０１４により単純マトリクス配線されている。そし
て、これらの部材１０１１〜１０１４によって、マルチ
電子ビーム源が構成される。

【００１８】なお、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線、
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。従って、例
えば、表面伝導型放出素子やＦＥ型あるいはＭＩＭ型な
どの冷陰極素子を用いることができる。

【００１９】次に、冷陰極素子（表面伝導型放出素子）
を電子源基板上に配列して、単純マトリクス配線したマ
ルチ電子ビーム源の構造について述べる。図１５に示す
のは、図１３の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源
の平面図である。ここでは電子源基板１０１１上に、表
面伝導型放出素子が配列され、これらの素子が行方向配
線１０１３と列方向配線１０１４とにより単純マトリク
ス状に配線されている。なお、行方向配線１０１３と列
方向配線１０１４の交差する部分には、電極間に絶縁層
（図示せず）が形成されており、電気的な絶縁が保たれ
ている。

【００２０】図１５のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す図１
６において明らかなように、このような構造のマルチ電
子源は、予め、電子源基板上に行方向配線１０１３、列
方向配線１０１４、電極間絶縁層（図示せず）、およ
び、表面伝導型放出素子の素子電極１１０３と導電性薄
膜１１０４を形成した後、行方向配線１０１３および列
方向配線１０１４を介して、各素子に給電して、通電フ
ォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより、導
電性薄膜上で、薄膜１１１３間に電子放出部１１０５を
備えた構造として、製造される。

【００２１】なお、この実施の形態においては、リアプ
レート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
１１が十分な強度を有するものである場合には、リアプ
レートとして、マルチ電子ビーム源の基板１０１１自体
を用いてもよい。

【００２２】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。この実施の形態
では、その表示パネルがカラー表示装置であるため、蛍
光膜１０１８の部分に、ＣＲＴの分野で用いられる赤、
緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色
の蛍光体は、例えば、図１１の（ａ）に示すように、ス
トライプ状に塗り分けられ、蛍光体のストライプの間に
は黒色の導電体１０１０が設けてある。黒色の導電体１
０１０を設ける目的は、電子ビームの照射位置に多少の
ずれがあっても、表示色にずれが生じないようにするこ
とや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を
防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを
防止することなどである。なお、黒色の導電体１０１０
には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目的に適す
るものであれば、これ以外の材料を用いても良い。

【００２３】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、図
１１の（ａ）に示したストライプ状の配列に限られるも
のではなく、例えば、図１１の（ｂ）に示すようなデル
タ状配列や、それ以外の配列（例えば、図１２）であっ
てもよい。

【００２４】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。なお、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、
ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９を設けて
ある。このようにメタルバック１０１９を設けた目的
は、蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して、
光利用率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光
膜１０１８を保護することや、電子ビーム加速電圧を印
加するための電極として作用させることや、蛍光膜１０
１８を励起した電子の導電路として作用させることなど
である。

【００２５】メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８
をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光
膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方
法により形成している。なお、蛍光膜１０１８に低電圧
用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１
９は用いない。

【００２６】また、この実施の形態では用いなかった
が、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的とし
て、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８と
の間に、例えば、ＩＴＯを材料とする透明電極を設けて
もよい。

【００２７】図１４は図１３のＡ−Ａ’の断面模式図で
あり、各部の番号は図１３に対応している。ここでは、
スペーサ１０２０は、絶縁牲部材１の表面に、帯電防止
を目的とした高抵抗膜１１を成膜し、かつ、フェースプ
レート１０１７の内側（メタルバック１０１９など）お
よび基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列
方向配線１０１４）に面したスペーサの当接面３および
これに連続する側面部５に低抵抗膜２１を成膜したもの
で、上記目的を達成するのに必要な数だけ、所要の間隔
をおいて配置された状態で、フェースプレートの内側お
よび基板１０１１の表面に接合材１０４１により固定さ
れている。

【００２８】また、高抵抗膜は、絶縁性部材１の表面の
うち、少なくとも真空外囲器（気密容器）内に露出して
いる面に成膜されており、スペーサ１０２０上の低抵抗
膜２１および接合材１０４１を介して、フェースプレー
ト１０１７の内側（メタルバック１０１９など）および
基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向
配線１０１４）に電気的に接続されている。

【００２９】ここで説明される態様において、スペーサ
１０２０は薄板形状であり、行方向配線１０１３に平行
に配置され、行方向配線１０１３に電気的に接続されて
いる。スペーサ１０２０は、基板１０１１上の行方向配
線１０１３および列方向配線１０１４とフェースプレー
ト１０１７内面のメタルバック１０１９との間に印加さ
れる高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつスペーサ
１０２０の表面への帯電を防止する程度の導電性を有す
ることが必要である。

【００３０】そこで、スペーサ１０２０の絶縁性部材１
としては、例えば、石英ガラス、Ｎａなどの、不純物含
有量を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ
などのセラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性
部材１は、その熱膨張率が、気密容器の構成部材、およ
び、基板１０１１の材料の熱膨張率に近いものが好まし
い。

【００３１】スペーサ１０２０の側壁面を構成する高抵
抗膜１１には、高電位側のフェースプレート１０１７
（メタルバック１０１９など）に印加される加速電圧Ｖ
ａを、帯電防止膜である高抵抗膜１１の抵抗値Ｒｓで除
した電流が流される。そこで、スペーサの抵抗値Ｒｓ
は、帯電防止および消費電力を配慮して、その望ましい
範囲に設定される。帯電防止の観点から表面抵抗Ｒ／□
は、10¹⁴Ω以下であることが好ましく、また、十分な帯
電防止効果を得るためには、10¹¹Ω以下がより好まし
い。なお、この表面抵抗の下限は、スペーサ形状とスペ
ーサ間に印加される電圧により左右されるが、10⁷Ω以
上であることが好ましい。

【００３２】絶縁材料上に形成された帯電防止膜の厚み
ｔは10ｎｍ〜1μｍの範囲が望ましい。なお、材料の表
面エネルギーおよび基板との密着性や基板温度によって
も異なるが、一般的に10ｎｍ以下の薄膜は、島状に形成
され、その抵抗が不安定で、再現性に乏しい。一方、膜
厚ｔが１μｍ以上では、膜応力が大きくなって、膜はが
れの危険性が高まり、また、成膜時間が長くなるために
生産性が悪い。従って、膜厚ｔは50〜500ｎｍであるこ
とが望ましい。表面抵抗R／□はρ／ｔであり、以上に
述べたR□とｔの好ましい範囲からは、好ましい帯電防
止膜の比抵抗：ρ＝0．1〜10⁸Ωｃｍである。さらに、
表面抵抗と膜厚のより好ましい範囲を実現するために
は、ρ＝10²〜10⁶Ωｃｍとするのが良い。

【００３３】スペーサは、上述したように、その上に形
成した帯電防止膜を電流が流れることにより、あるい
は、ディスプレイ全体が動作中に発熱することにより、
その温度が上昇する。帯電防止膜の抵抗温度係数が大き
な負の値であると、温度が上昇した時に抵抗値が減少
し、スペーサに流れる電流が増加し、さらに、温度上昇
をもたらす。そして、この電流は、電源の限界を越える
まで増加しつづける。このような電流の暴走が発生する
抵抗温度係数の値は、経験的に負の値であり、絶対値が
１％以上であることが知られている。換言すれば、スペ
ーサにおける帯電防止膜の抵抗温度係数は、−１％以上
であることが望ましい。

【００３４】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の材料
には、例えば、金属酸化物を用いることができる。金属
酸化物の中でも、クロム、ニッケル、銅の酸化物が好ま
しい材料である。その理由は、これらの酸化物の二次電
子放出効率が比較的小さく、冷陰極素子１０１２から放
出された電子がスペーサ１０２０に当たった場合におい
ても帯電し難いためと考えられる。なお、金属酸化物以
外にも、炭素は、その二次電子放出効率が小さく、好ま
しい材料である。特に、非晶質カーボンは、高抵抗であ
るため、スペーサ抵抗を所望の値に制御しやすい。

【００３５】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の他の
材料として、アルミの遷移金属合金の窒化物が挙げられ
る。これは、遷移金属の組成を調整することにより、良
伝導体から絶縁体まで、広い範囲に抵抗値を制御できる
ので、好適な材料であり、また、後述する表示装置の作
製工程において、抵抗値の変化が少なく、安定な材料で
ある。また、これは、その抵抗温度係数が−１％未満で
あり、実用的に使い易い材料といえる。なお、その他の
遷移金属元素として、Ｔｉ、Ｃｒ、Ｔａなどがあげられ
る。

【００３６】合金窒化膜は、スパッタ、窒素ガス雰囲気
中での反応性スパッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレー
ティング、イオンアシスト蒸着法などの薄膜形成手段に
より、絶縁性部材上に形成される。金属酸化膜も、同様
の薄膜形成手段で作製することができるが、この場合、
窒素ガスに代えて、酸素ガスを使用する。その他、ＣＶ
Ｄ法、アルコキシド塗布法でも、金属酸化膜を形成でき
る。カーボン膜は蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラ
ズマＣＶＤ法で作製され、特に非晶質カーボンを作製す
る場合には、成膜中の雰囲気に水素が含まれるようにす
るか、成膜ガスに炭化水素ガスを使用する。

【００３７】スペーサ１０２０を構成する低抵抗膜２１
は、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０１
７（メタルバック１０１９など）および低電位側の基板
１０１１（配線１０１３、１０１４など）と電気的に接
続するために設けられたものであり、以下では、中間電
極層と称する。この中間電極層は、以下に列挙する複数
の機能を有することができる。

【００３８】高抵抗膜１１をフェースプレート１０１
７および基板１０１１に対して電気的に接続する。

【００３９】既に記載したように、高抵抗膜１１は、ス
ペーサ１０２０表面での帯電を防止する目的で設けられ
たものであるが、高抵抗膜１１をフェースプレート１０
１７（メタルバック１０１９など）および基板１０１１
（配線１０１３、１０１４など）と、直接あるいは当接
材１０４１を介して、接続した場合、接続部界面に大き
な接触抵抗が発生し、スペーサ表面に発生した電荷を速
やかに除去できなくなる可能性がある。これを避けるた
めに、フェースプレート１０１７、基板１０１１および
当接材１０４１と接触するスペーサ１０２０の当接面３
あるいは側面部５に低抵抗の中間層を設けた。

【００４０】高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。

【００４１】冷陰極素子１０１２より放出された電子
は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形
成された電位分布に従って電子軌道を成す。そこで、ス
ペーサ１０２０の近傍で電子軌道に乱れが生じないよう
にするためには、高抵抗膜１１の電位分布を全域にわた
って制御する必要がある。高抵抗膜１１をフェースプレ
ート１０１７（メタルバック１０１９など）および基板
１０１１（配線１０１３、１０１４など）と、直接ある
いは当接材１０４１を介して、接続した場合、接続部界
面の接触抵抗のために、接続状態のむらが発生し、高抵
抗膜１１の電位分布が所望の値からずれてしまう可能性
がある。これを避けるために、スペーサ１０２０には、
フェースプレート１０１７および基板１０１１と当接す
る端部（当接面３あるいは側面部５）の全長域に、低抵
抗の中間層を設けており、この中間層部に所望の電位を
印加することによって、高抵抗膜１１全体の電位を制御
可能とした。

【００４２】放出電子の軌道を制御する。

【００４３】冷陰極素子１０１２より放出された電子
は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形
成された電位分布に従って、電子軌道を成す。スペーサ
近傍の冷陰極素子から放出された電子に関しては、スペ
ーサを設置することに伴う制約（配線、素子位置の変更
など）が生じる場合がある。このような場合、歪みやむ
らのない画像を形成するために、放出された電子の軌道
を制御して、フェースプレート１０１７上の所望の位置
に電子を照射する必要がある。フェースプレート１０１
７および基板１０１１と当接する面、即ち、側面部５に
低抵抗の中間層を設けることにより、スペーサ１０２０
近傍の電位分布に所望の特性を持たせ、放出された電子
の軌道を制御することができる。

【００４４】低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ十分
に低い抵抗値を有する材料を選択すればよく、Ni、Cr、
Au、Mo、W、Pt、Ti、Al、Cu、Pdなどの金属あるいは合
金、および、Pd、Ag、Au、RuO2、Pd−Agなどの金属や金
属酸化物と、ガラスなどから構成される印刷導体、ある
いは、In2O3−SnO2などの透明導体及びポリシリコンな
どの半導体材料より適宜選択される。

【００４５】接合材１０４１は、スペーサ１０２０が行
方向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気的
に接続するように、導電性をもたせる必要がある。すな
わち、これには、導電性接着材や金属粒子や導電性フィ
ラーを添加したフリットガラスが好適である。

【００４６】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと電気回路（図示せ
ず）とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気
接続用端子である。そして、Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電
子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎは
マルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフ
ェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続
している。

【００４７】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、排気管と真空ポンプ（図
示せず）とを接続し、気密容器内を10^-7［Ｔｏｒｒ］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
（図示せず）を形成する。ゲッター膜とは、例えば、Ｂ
ａ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、蒸着して得た膜であり、該ゲッ
ター膜の吸着作用により、気密容器内は10^-5ないしは10
^-7［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００４８】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて、各冷陰極素子１０１２に電圧を印加す
ることで、各冷陰極素子１０１２から電子を放出させ
る。それと同時に、メタルバック１０１９に、容器外端
子Ｈｖを通じて、数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を
印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレ
ート１０１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜
１０１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像
が表示される。

【００４９】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程
度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との距
離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メタルバッ
ク１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．１［ｋ
Ｖ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００５０】以上、本発明に係わる実施の形態での表示
パネルの基本構成と製法、および画像表示装置の概要を
説明した。

【００５１】（２）本発明の特徴部分本発明の実施の形態における、その特徴部分は、要する
に、真空外囲器（気密容器）内壁に、前記スペーサと同
様の機能を持たせることである。図１の（ａ）、（ｂ）
に概略的に示すように、５１は支持枠、１１は高抵抗
膜、２１は低抵抗膜であって、図１の（ａ）は支持枠の
斜視図とその内面の拡大正面図、図１の（ｂ）はスペー
サの斜視図を示す。

【００５２】上述の機能を得る第一の方法は、支持枠５
１の内面をスペーサ表面と同様の構造とすることであ
る。つまり、図１の（ａ）のように、支持枠内面に図１
の（ｂ）に示す、スペーサと同様に高抵抗膜及び中間電
極層（低抵抗膜）を成膜することである。

【００５３】これには、まず、図２の（ａ）、（ｂ）に
開示するような治具による、中間電極層の成膜方法が用
いられる。なお、図２の（ａ）は上面図、図２の（ｂ）
は、図２の（ａ）のＡ−Ａ'線に沿う断面図である。こ
こで、５０はスパッタ装置挿入用のプレート、５１は真
空容器の支持枠、５２は支持枠固定用治具、５３は中間
電極層の高さ規定用板、５４は中間電極層高さ規定用板
押え治具、５５はカバー用治具である。

【００５４】ここでは、固定治具により、プレートの指
定位置に支持枠を固定し、支持枠５１の内側に、高さ規
定用板５３を配置する。次に、押え治具５４を用いて、
適度な力で、板を支持枠５１の内側へ押し付ける。さら
に、支持枠５１の外側および支持枠５１の上面（一部除
く）がスパッタされないように、カバー治具５５にて覆
う。なお、上述の支持枠５１の、上面の一部とは、支持
枠５１の内側に接するところで、適度な幅を持てばよ
い。この状態で、スパッタ装置へ挿入し、低抵抗膜をス
パッタする。この工程を上下反転して再度行う。この
時、高さ規定用板５３は、スペーサ１０２０の中間電極
層の構成に合わせて、適宜選択される。上下の中間電極
層の成膜が終った後で、高さ規定用の板および板押え治
具を外し、支持枠上面の全てを覆うカバー治具に取り替
える。この状態で高抵抗膜成膜用スパッタに挿入して、
支持枠内側にのみ、高抵抗膜を成膜するのである。

【００５５】また、第二の方法は、スペーサを支持部材
の内壁に貼り付けることである。これを、図３を参照し
て具体的に説明する。ここで、６０は焼成用プレート、
６２は固定治具、６４はスペーサ押し当て用治具であ
る。まず、支持枠内側にフリットガラス（図示せず）を
塗布し、焼成用プレートに固定治具にて固定する。次
に、スペーサ１０２０を、支持枠とスペーサ押え治具と
の間に配置し、押え治具にて軽く抑える。その後、フリ
ットを溶かすために、温度を約430℃まで加熱する。そ
の間、スペーサが支持枠に貼り付きやすくするため、押
え治具にて加重する。フリットが十分溶けた後に加熱を
止め、自然冷却して、スペーサ付き支持枠を得る。

【００５６】ここで、スペーサの接着は、フリットに限
らず、無機接着剤でも良い。この場合は、加熱しなくて
も良い場合がある。また、前記スペーサは、真空容器内
面に接する面のみが成膜されていてもよい。

【００５７】スペーサは、特に、フリットで接着する場
合、熱工程が１回増えることになるが、前記高抵抗膜お
よび前記低抵抗膜には問題とならないものが用意されて
いる。

【００５８】このようにして、第一または第二の方法で
得られた支持枠を、図９に示すように、一方の中間電極
層がフェースプレートの画像表示領域と電気的に接続さ
れ（具体的にはメタルバックと）、他方の中間電極層が
リアプレートの電子源基板（具体的には行方向配線と）
と電気的に接続されるように組み立てる。

【００５９】その結果、得られた画像形成装置は、支持
枠内面がスペーサと同様の機能を有することによって、
チャージアップを抑えることができ、放電耐圧が向上す
る。また、上述した電子ビーム軌道の制御できるため、
支持枠を画像表示領域に近づけても、表示画像歪がない
ため、画像表示領域外の省スペースが可能となる。

【００６０】特に、画像表示領域と支持枠との距離Ｗが
Ｗ≦2αＨとなる構成にて有効である。この点を、図１
０を参照して説明する。図１０において、１０１７はフ
ェースプレート、１０１５はリアプレート、１１４２は
ＩＴＯ膜、１０１９はメタルバック、１０１８は蛍光体
である。ここでは、最外周縁部の電子放出素子１０１２
から放出された一次電子が入射方向からθの角度で、後
方散乱され、後方散乱電子が、平行電界により、再加速
されている様子を、模式的に表している。Ｈはフェース
プレートとリアプレートの間隔であり、実質的に陽極・
陰極間の距離に等しい。一次電子が入射するメタルバッ
ク上の点を原点にとり、ｘ軸、ｙ軸を、図面通りに考え
ると、後方散乱角θで、後方散乱した電子の軌道はｘ＝Ｖｏ・ｔ・ｓｉｎθ ｙ＝ｅ・Ｅｙ／２ｍ×ｔ²−Ｖｏ・ｔ・ｃｏｓθ となる。

【００６１】ここで、Ｖｏは後方散乱電子の後方散乱直
後の絶対値、ｅ、ｍはそれぞれ、電子の電荷、質量、Ｅ
ｙ、ｔはそれぞれ、ｙ方向電界強度と時間である。な
お、ここでは、平行電場を仮定しており、ｘ方向の電界
強度Ｅｘ＝０としている。

【００６２】次に、電子が電界に再加速されて、着地
（ｙ＝０）するまでの距離ｘ（θ）を求める。そのため
に、次の関係を用いて、上式に代入すると、Ｖｏ＝√（（2α・ｅ・Ｖａ）／ｍ）Ｅｙ＝Ｖａ／ｄｘ（θ）＝２α・Ｈ・ｓｉｎ２θ となる。

【００６３】ここで、α、Ｖａはそれぞれ、一次電子と
後方散乱電子のエネルギー比、フェースプレートに印加
された一次電子の加速電圧である。なお、αは一次電子
が入射する部材の材質、形状、構成などに大きく依存
し、一般に0．6〜1である。また、ｘ（θ）はθ＝π／
４で、最大値２αＨをとり、周縁部で生じた後方散乱電
子は、周縁部から最大２αＨの距離に再着地する。従っ
て、この考えに基づき、Ｗ≦２αＨの時に本発明の実施
の形態が有効であると結論されるのである。

【００６４】さらに、本出願人が特願平11-051547号公
報に開示しているような、粗面化処理が前記スペーサか
つ支持枠内面に施されていると、除電能力が向上するの
で、好ましい。粗面としては、二次電子放出の抑制、ス
ペーサ表面や支持枠内面での膜の連続性、および、凸部
の電界集中の観点から、平均粗さが0．1μm以上100μm
以下が望ましい。なお、支持枠に関しては、その内面以
外において、上記範囲で粗面化されても、真空容器とし
て、別に問題ない。なお、粗面に限定することなく、帯
電し難い表面形状なら、同様の効果が得られることは言
うまでもない。

【００６５】

【実施例】以下に述べる各実施例においては、マルチ電
子ビーム源として、Ｎ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０
２４）の表面伝導型放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ
本の列方向配線とによりマトリクス配線した電子ビーム
源を用いた。

【００６６】（実施例１）スペーサ基板として、図１の
（ｂ）に示すような、厚さ：0．2mm、高さ：1．8mm、長
さ：40mmの矩形平板ガラスを用い、フェースプレートの
画像表示領域およびリアプレートの電子源基板に電気的
接続をとるための中間電極層を、下記の方法により、形
成した。即ち、フェースプレート側には0．75mmの帯状
に、リアプレート側には0．2mmの帯状に、10nm厚のTi膜
と、200nm厚のPt膜とを、どちらもスパッタにより気相
形成した。この際、Ti膜は、Pt膜の膜密着性を補強する
下地層として必要であった。こうして、中間電極層付の
スペーサ基板を得た。この時の中間電極層の膜厚は210n
mであり、表面抵抗は10Ω／□であった。

【００６７】この後、基板表面に、帯電防止膜として、
CrおよびAlのターゲットを高周波電源で、同時スパッタ
することにより、Cr-Al合金窒化膜を、膜厚：200nmに形
成した。スパッタガスは、Ar：N₂が1：2の混合ガスであ
り、全圧力は1mTorrである。上記条件で、同時成膜した
膜の面抵抗は2×10¹⁰Ω／□であった。

【００６８】次に、支持枠内部の処理法を図２、図４を
用いて説明する。図４に支持枠の断面形状を示す。支持
枠はガラスで構成され、図中、ａの領域は厚さ：1．3mm
と薄くしてあり、真空容器を保つために十分な量のフリ
ットガラスによって、フェースプレートおよびリアプレ
ートと、接着されるようにしてある。一方、図中、ｂの
領域はスペーサ高と同じ、厚さ：1．8mmにしてある。

【００６９】この支持枠を、支持枠固定用治具５２、カ
バー用治具５５にて、図２の（ａ）のスパッタ装置挿入
用プレート５０に固定する。次に、支持枠内側に中間電
極層の高さ規定用板５３を配置し、押え治具５４によっ
て、適度な力にて、板を支持枠内側へ押し付ける。な
お、カバー用治具５５は、支持枠全てを覆うことなく、
上記支持枠上面の一部とは、支持枠内側に接するところ
で、適度な幅を持つようにする。

【００７０】この状態でスパッタ装置へ挿入し、スペー
サと同じ方法で、中間電極層を形成する。この工程を上
下反転して再度行う。この時、高さ規定用板５３はスペ
ーサの中間電極層構成に合わせて、適宜選択される。上
下の中間電極層の成膜が終った後で、高さ規定用板５３
および板押え治具５４を外し、カバー治具５５を、支持
枠上面全てを覆うものに取り替える。そして、この状態
で高抵抗膜成膜用スパッタに挿入して、支持枠内側にの
み、スペーサと同じ高抵抗膜を成膜する。その結果、得
られた支持枠は、図７（断面図）に示されている。

【００７１】このようにして作製した支持枠およびスペ
ーサを、フェースプレートとリアプレートの間に配置
し、フリットガラスを用いて封着する。この時、フェー
スプレートに接する側の支持枠当接面およびスペーサ当
接面は、フェースプレートの画像表示領域と同電位にな
るように、導電性のフリットガラスにより接着する。

【００７２】また、リアプレートに接する側の支持枠当
接面およびスペーサ当接面は、リアプレートの電子源基
板と同電位になるように、導電性のフリットガラスによ
り接着する。具体的には、図９に示すように、フェース
プレート側の電極２１はメタルバック１０１９と、リア
プレート側の電極２１は行方向配線１０１３または列方
向配線（図示せず）と電気的に接続される。さらに、支
持枠のａの領域は、真空容器を頑丈に形成するために、
多量のフリットガラスにより、フェースプレートおよび
リアプレートに接着される。

【００７３】この時、支持枠の行方向配線に平行な辺
を、前記スペーサと隣接する素子のなす間隔と同じ距離
の関係となるように、画像表示領域に近づけて配置し
た。この上面を図５に示す。具体的には、支持枠内壁と
隣接した素子との距離、およびスペーサと隣接する素子
の距離が、ともに250μmである。また、７０は画像表示
領域、７１はゲッター領域、５１は支持枠であり、画像
形成装置裏側には、画像表示領域外に、真空容器内を真
空引きする配管が配置されている（図示せず）。ここ
で、図中、Ｘ軸と平行な支持枠の、図面上の上下の辺
は、画像表示領域の、図面上の上下端に位置する電子放
出素子列に隣接するように、配置した。

【００７４】この結果、支持枠と画像表示領域とが十分
に離れた場合（具体的には10mm）の画像形成装置と同条
件にて駆動しても、放電しなかった。具体的には、加速
電圧6kVにて、10時間印加したところ放電しなかった。
なお、本実施例では支持枠内壁が未成膜の場合に比べ
て、画像形成領域の支持枠内壁に近い所の画像歪みが抑
制され、画質が向上した。

【００７５】（実施例２）本実施例が実施例１と異なる
のは、支持枠内部にスペーサを貼り付けたことである。
実施例１と同様の支持枠部材を用意し、その内側に実施
例１と同じスペーサを、無機接着剤により、貼り付け
た。この時、接着面に隙間ができないようにした。この
支持枠を用いて、実施例１と同様に、画像形成装置を形
成した。この時、支持枠に貼り付いたスペーサとフェー
スプレートの画像表示領域およびリアプレートの電子源
基板が電気的に接続されるように、導電性のフリットガ
ラスにより接着した。

【００７６】このように形成した画像形成装置において
も、実施例１と同様の耐圧および画質が認められた。

【００７７】（実施例３）ここで用いたスペーサは、そ
のサイズが実施例１と同様のもので、成膜前に表面を＃
4000のサンドペーパーにより粗面化したものである。表
面の平均粗さは100オングストロームであった。この時
の模式的な断面形状を図６に示す。このスペーサ基板
に、200μｍの帯状に中間電極層およびCr-Al合金窒化膜
を形成した。この時の表面抵抗は2×10¹⁰Ω／□であっ
た。このスペーサを、実施例３と同様に、支持枠へ貼り
付け、画像形成装置を形成した。

【００７８】この結果、実施例１、２よりも放電耐圧が
上がり、高輝度表示が可能であった。なお、画像歪みは
なく、画質も良好であった。

【００７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
放電耐圧の高い画像形成装置を提供することができる。
さらに、本発明は画像表示領域外の省スペース化をも可
能とするものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態で用いたスペーサと支持枠
部材の概略図である。

【図２】本発明の実施の形態に用いた支持枠部材の成膜
方法の説明図である。

【図３】本発明の実施の形態に用いた支持枠部材の加工
方法を説明するための上面図である。

【図４】本発明の実施の形態に用いた支持枠部材の断面
図である。

【図５】本発明の実施の形態での画像形成装置の概略上
面図である。

【図６】本発明でのスペーサの表面の断面形状を示した
図である。

【図７】本発明での支持枠の断面図である。

【図８】本発明での支持枠の断面図である。

【図９】本発明での画像形成装置の一部の断面図であ
る。

【図１０】本発明での陽極側概略断面図である。

【図１１】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列
を例示した平面図である。

【図１２】別の蛍光体配列を示す平面図である。

【図１３】表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図
である。

【図１４】表示パネルのＡ−Ａ'に沿う断面図である。

【図１５】マルチ電子ビーム源の基板の平面図である。

【図１６】マルチ電子ビーム源の基板の一部断面図であ
る。

【符号の説明】

１スペーサ基板３電子源基板に面したスペーサの当接面５電子源基板に接するスペーサの側面１１高抵抗膜２１低抵抗膜３１ａ蛍光体３１ｂ黒色導電体４０層間絶縁層５０スパッタ装置挿入用プレート５１支持枠５２支持枠固定治具５３高さ規定用板５４板押え治具５５支持枠カバー治具６０焼成用プレート６２支持枠固定治具６４スペーサ押し当て治具１０１１基板１０１２陰極素子１０１３行方向配線１０１４列方向配線１０１５リアプレート１０１６側壁（支持枠）１０１７フェースプレート１０１８蛍光体１０１９メタルバック１０２０スペーサ１１０２、１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部１１１３薄膜１０１０黒色導電材１０４１接合材１１４２ＩＴＯ膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｈ０１Ｊ 29/88 Ｈ０１Ｊ 29/88 Ｆターム(参考） 5C032 AA01 BB16 CC10 CD04 CD05 DD10 DE02 DG02 5C036 EE09 EF01 EF06 EF09 EG01 EH08 EH21 5C094 AA04 AA15 AA31 AA43 AA47 AA48 AA53 AA55 BA12 BA32 BA34 CA19 CA24 DA07 DA12 DA13 DB01 DB04 DB05 EA04 EA05 EB02 EC02 EC03 FA01 FA02 FB12 FB14 FB15 GB10 JA01 JA05 JA20

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源の配置された電子源基板を有する
リアプレートと、前記電子源から放出された電子を受け
て画像を形成する画像形成領域を有するフェースプレー
トと、前記リアプレートと前記フェースプレートとを所
要間隔に保持して周囲を囲堯するための支持枠と、前記
リアプレートと前記フェースプレートとの間に配置され
た耐大気圧構造のためのスペーサとを有し、前記リアプ
レート、フェースプレート、支持枠およびスペーサに
て、真空を維持する外囲器を形成している画像形成装置
において、前記支持枠は、前記フェースプレートと接触する当接面
にアノード電位と同電位にするための電極を、および前
記リアプレート側と当接する面に前記リアプレートとの
設置部位と同電位にするための電極を、それぞれ設ける
と共に、前記当接面に接する内壁側面に高抵抗膜を施し
ていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】電子源の配置された電子源基板を有する
リアプレートと、前記電子源から放出された電子を受け
て画像を形成する画像形成領域を有するフェースプレー
トと、前記リアプレートと前記フェースプレートとを所
要間隔に保持して周囲を囲堯するための支持枠と、前記
リアプレートと前記フェースプレートとの間に配置され
た耐大気圧構造のためのスペーサとを有し、前記リアプ
レート、フェースプレート、支持枠およびスペーサに
て、真空を維持する外囲器を形成している画像形成装置
において、前記スペーサは、前記フェースプレートと接触する当接
面にアノード電位と同電位にするための電極を、および
前記リアプレートと接触する当接面に前記リアプレート
との設置部位と同電位にするための電極を、それぞれ設
けると共に、前記当接面に接する側面に高抵抗膜を施し
ており、前記スペーサの側面が前記支持枠の内壁に接す
る個所では、導電性接着剤を介して、前記スペーサが前
記枠の内壁に接着されていることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項３】前記支持枠と画像形成領域との距離Ｗが
2αＨ（Ｈは前記リアプレート−フェースプレート間の
距離、αはフェースプレート上の被照射部材の構成に依
存するパラメータであり、α＝0．6〜1．0）よりも小さ
い場合には、前記支持枠の内壁の、Ｗ≦2αＨとなる全
ての面に電極および高抵抗膜が施してあることを特徴と
する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記支持枠と画像形成領域との距離Ｗが
2αＨ（Ｈは前記リアプレート−フェースプレート間の
距離、αはフェースプレート上の被照射部材の構成に依
存するパラメータであり、α＝0．6〜1．0）よりも小さ
い場合には、前記支持枠内壁のＷ≦2αＨとなる全ての
面に、前記スペーサの側面が接着されていることを特徴
とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記支持枠の断面が、前記フェースプレ
ートおよびリアプレートに対向する面について、外囲器
の内側の領域で厚くかつ外側の領域で薄くなるような、
段差のある２段形状であることを特徴とする請求項１ま
たは請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記支持枠の内壁および前記スペーサ
は、前記電子源基板および前記フェースプレートの画像
形成領域と電気的に接続されていることを特徴とする請
求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記スペーサは、矩形平板状であること
を特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成
装置。
【請求項８】前記スペーサの表面および／または前記
支持枠の内壁が、平滑であることを特徴とする請求項１
または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記スペーサの表面および／または前記
支持枠の内壁が、凹凸形状であることを特徴とする請求
項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記高抵抗膜は、その表面抵抗が10⁷
〜10¹⁴Ω/□であることを特徴とする請求項１または請
求項２に記載の画像形成装置。