JP2002289123A - 画像形成装置及び画像形成装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 蛍光体の場所によって照射電子ビーム量が異
なっていても、蛍光体上でより均一な輝度を達成すると
ともに、蛍光体の劣化による寿命低下を防止することの
できる画像形成装置及び画像形成装置の製造方法を提供
する 【解決手段】 カーボン膜１１２が電子ビーム量に略比
例した膜厚に成膜されている構造をとることにより、蛍
光体１０１，１０２，１０３表面では照射電子ビームの
一部が膜１１２により散乱、吸収され、到達する電子ビ
ーム量の分布が緩和されるので、蛍光体１０１，１０
２，１０３は、電子ビームの照射量が最も多い領域での
経時劣化による寿命低下を防止できると共に、電子ビー
ムの照射量が少ない領域では上記で散乱された電子が到
達して電子ビーム量が増加し輝度が上昇する結果、輝度
分布が緩和されてより均一に発光する様になる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子から
放出された電子によって、蛍光体を励起発光させて画像
を形成する画像形成装置及び画像形成装置の製造方法に
関する。本発明の画像形成装置は、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
装置に用いることができる。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子源より放出される電子ビーム
を蛍光体に照射して、蛍光体を発生させることで、画像
を表示する自発光型のフラットディスプレイ（画像形成
装置）が注目されている。

【０００３】例えば、特開平３−２６１０２４号公報に
は、フェースプレートとリアプレートに挟まれた真空パ
ネル内に、電子ビームを発生する電子放出素子を配して
構成される薄型の画像表示装置が記載されている。

【０００４】図６は、表面伝導型電子放出素子を用いた
平板状画像表示装置の従来例を示す模式的断面図であ
る。図６に示すように基板６０１上に、表面伝導型電子
放出素子６０２が形成されている。グリッド６０４は電
子ビームが通過する孔を持った変調電極であり、基板６
０１上に形成された絶縁層６０３上に設置されている。
フェースプレートの基板６０５のパネル内側面には、Ａ
ｌ膜からなる所謂メタルバック６１０で覆われた蛍光体
６０６が透明電極６０７上に形成されている。フリット
ガラス６０８により、外枠６０９を挟んでフェースプレ
ートの基板６０５と基板６０１が封着され、真空外囲器
を構成している。表面伝導型電子放出素子６０２、グリ
ッド６０４は外部駆動回路に接続され、メタルバック６
１０は高圧ケーブルによって高圧電源に接続される。

【０００５】図３は表面伝導型電子放出素子６０２の構
成を示す模式図であり、図３（ａ）は上視図、図３
（ｂ）は断面図である。素子電極３０２，３０３は一定
の間隔Ｌを隔てて設置され、３０４は素子電極３０２と
素子電極３０３をつなぐ薄膜である。３０５は電子放出
部である。電子放出部３０５は間隙を含む。

【０００６】上述の画像表示装置は、内部が真空に維持
され、外部駆動回路によって図３に示した素子電極３０
２，３０３に駆動パルス電圧が印加されると電子がビー
ム状に放出される。この電子ビームはグリッド６０４を
通過し、高圧電源から蛍光体６０６、メタルバック６１
０に印加された正の高電圧によって加速され、蛍光体６
０６に衝突して蛍光を発する。

【０００７】前記電子ビームは、駆動回路がグリッド６
０４に印加する電圧によって制御することができ、それ
によって蛍光体６０６の発光状態が制御され、所望の画
像が表示される。

【０００８】尚、上記では電子放出素子からの電子ビー
ムをグリッドを用いて変調する方式について説明した
が、交差するＸ方向配線とＹ方向配線により、電子放出
素子を選択して画像表示を行うマトリックス配線を用い
た方式であってもよい。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像形成装置の
蛍光体１絵素を図５に示す。図５（ａ）は１絵素すなわ
ちＲＧＢ合せて３画素の蛍光体を含むフェースプレート
の上面図である。同図において、５０１はＲで赤色蛍光
体、５０２はＧで緑色蛍光体、５０３はＢで青色蛍光体
であり、ＲＧＢ３画素を合せて１絵素となる。５０４は
ブラックストライプと呼ばれる黒色部材である。

【００１０】図５（ｂ）は図５（ａ）のＡ−Ａ’断面図
であり、５０５は透明電極、５０６はメタルバック、５
１０は耐大気圧支持構造体であるスペーサである。５０
７，５１３は絶縁性基板、５０８は表面伝導型電子放出
素子、５０９は表面伝導型電子放出素子５０８から放出
される電子ビームである。

【００１１】従来の画像形成装置においては、図５
（ａ）に示す様に、１電子放出素子に対応する１画素の
蛍光体に照射される電子ビームスポットの電子ビーム量
には面内分布がある。一例として、図５（ａ）におい
て、１画素の蛍光体中央部が最大量（図中最小の楕円内
部）であり、周辺に向かう（図中の楕円が大きくなる）
につれて、ビーム量は減少する。

【００１２】したがって、この場合には、１画素の蛍光
体中央部が一番明るく、周辺に向かうにつれて暗くなる
輝度分布が生じてしまう欠点があった。更に、最大電子
ビーム量が照射される蛍光体中央部の劣化が一番激しい
ために、経時劣化により蛍光体中央部の寿命が短くなる
と言う欠点が生じた。

【００１３】この欠点は、電子ビーム量が他の分布の場
合も同様であって、輝度分布が生じ、電子ビーム量が最
大の部分が一番明るくなり、同時に劣化による寿命低下
も一番激しくなる。このような電子ビームスポットの電
流密度の分布は、所謂横型の電子放出素子に顕著に生じ
る。ここで、横型の電子放出素子とは、基板の平面と実
質的に同一方向に対向するように一対の電極を配置し、
この電極間に電圧を印加することで電子を放出する電子
放出素子を指す。

【００１４】また、散乱電子や２次電子がリアプレート
とフェースプレートとの間に配されたスペーサ表面に到
達し、スペーサ表面にチャージアップを生じると、電界
の変化をもたらし、その結果、電子ビーム軌道の乱れを
引き起こす、すなわちスペーサ近傍の画像が歪むと言う
欠点があった。

【００１５】これに対し、カーボン系の膜を蛍光体表面
等に形成した例が特開平１０−２６１３７１号公報や、
特開２０００−３４８６４７号公報に開示されている。

【００１６】特開平１０−２６１３７１号公報では、蛍
光体にダイヤモンド状カーボン膜を被覆している。ま
た、特開２０００−３４８６４７号公報では、蛍光体上
に炭素化合物膜を設けている。

【００１７】しかしながら、上記従来例では、表面伝導
型電子放出素子のように、電子ビームスポット内におい
て電流密度の異なる電子放出素子を用いた際には、異な
る照射電子ビーム量に応じた蛍光体の劣化の防止や、均
一な輝度を達成することは出来ない。また、スペーサ表
面では、電子によって生じたチャージアップが電界の変
化をもたらして、電子ビーム軌道が乱されるので、蛍光
体上の正規の位置と異なる発光が生じてしまい、スペー
サ近傍の画像が歪んでしまう。

【００１８】本発明は、この様な問題に鑑みてなされた
ものであり、蛍光体の場所によって照射電子ビーム量が
異なっていても、蛍光体上でより均一な輝度を達成する
とともに、蛍光体の劣化による寿命低下を防止すること
のできる画像形成装置及び画像形成装置の製造方法を提
供することを目的とする。

【００１９】また本発明は、スペーサ近傍の画像の歪み
を防止することのできる画像形成装置及び画像形成装置
の製造方法を提供することを目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置にあっては、電子放出素子を有
するリアプレートと、前記リアプレートに対向して配置
され、蛍光体を有するフェースプレートと、前記蛍光体
上に配置されたメタルバックと、を有する画像形成装置
において、前記メタルバック表面に、カーボン膜または
カーボンを含む化合物膜が、前記メタルバック表面の電
子ビームが照射される領域に照射される電子ビーム量に
略比例した膜厚で形成されていることを特徴とする。

【００２１】電子放出素子を有するリアプレートと、前
記リアプレートに対向して配置され、蛍光体を有するフ
ェースプレートと、を少なくとも有する画像形成装置に
おいて、前記蛍光体表面に、カーボン膜またはカーボン
を含む化合物膜が、前記蛍光体表面の電子ビームが照射
される領域に照射される電子ビーム量に略比例した膜厚
で形成されていることを特徴とする。

【００２２】前記リアプレートと前記フェースプレート
との間にスペーサが配されており、該スペーサの表面に
カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜が配置されて
なることが好適である。

【００２３】前記スペーサ表面に配置されたカーボン膜
またはカーボンを含む化合物膜が、前記スペーサ表面の
電子ビームが照射される領域に照射される電子ビーム量
に略比例した膜厚で形成されていることが好適である。

【００２４】本発明の画像形成装置の製造方法にあって
は、上記の画像形成装置の製造方法であって、真空中
で、前記フェースプレートを加熱し、有機ガスを導入
し、画像形成装置と同一の駆動条件で前記電子放出素子
から放出させた電子ビームを利用して前記有機ガスを分
解して、前記カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜
を堆積させることを特徴とする。

【００２５】また、本発明の画像形成装置にあっては、
電子放出素子を有するリアプレートと、前記リアプレー
トに対向して配置されると共に蛍光体を有するフェース
プレートと、を有する画像形成装置において、前記フェ
ースプレートの前記リアプレートと対向する対向面に、
前記電子放出素子から放出させた電子ビームを利用して
炭素化合物ガスを分解し、照射される電子ビーム量に略
比例した膜厚でカーボン膜またはカーボンを含む化合物
膜を形成したことを特徴とする。

【００２６】電子放出素子を有するリアプレートと、前
記リアプレートに対向して配置されると共に蛍光体を有
するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェ
ースプレートとの間に配されるスペーサと、を有する画
像形成装置において、前記スペーサ表面に、前記電子放
出素子から放出させた電子ビームを利用して炭素化合物
ガスを分解し、照射される電子ビーム量に略比例した膜
厚でカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜を形成し
たことを特徴とする。

【００２７】本発明では、カーボン膜またはカーボンを
含む化合物膜が電子ビーム量に略比例した膜厚に成膜さ
れている構造をとることにより、蛍光体表面では、照射
電子ビームの一部がカーボン膜またはカーボンを含む化
合物膜により散乱、吸収される。

【００２８】そのため、カーボン膜またはカーボンを含
む化合物膜がない場合あるいは一定膜厚の場合に比べ、
蛍光体に到達する電子ビーム量の分布が緩和される。す
なわち、電子ビームの照射量が最も多い領域では、カー
ボン膜またはカーボンを含む化合物膜が最も厚く形成さ
れているので、散乱、吸収により、蛍光体に到達する電
子ビーム量が減少する。

【００２９】したがって、電子ビームの照射量が最も多
い領域での蛍光体の経時劣化による寿命低下を防止でき
ると共に、電子ビームの照射量が少ない領域では、上記
で散乱された電子が到達するので、電子ビーム量が増加
して輝度が上昇する結果、輝度分布が緩和されて、より
均一に発光する様になる。

【００３０】また、本発明においては、スペーサ表面で
は、カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜が電子ビ
ーム量に略比例した膜厚に成膜されている構造をとるこ
とにより、電子ビームの照射量が最も多い領域ではカー
ボン膜またはカーボンを含む化合物膜が最も厚く、抵抗
値すなわち電荷蓄積量を最も減少させることができる。

【００３１】したがって、カーボン膜またはカーボンを
含む化合物膜がない場合や厚さが充分でない一定膜厚の
場合に生じたチャージアップによる電子ビーム軌道の乱
れに基づくスペーサ近傍の画像の歪みが防止できる。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施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
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００３３】第一に本実施の形態の蛍光体１絵素周辺の
構造を図１を用いて、本実施の形態の画像形成装置の構
造を図２を用いて説明する。

【００３４】本実施の形態の蛍光体１絵素周辺の構造を
図１に示した。図１（ａ）は１絵素すなわちＲＧＢ合せ
て３画素で１ユニットの蛍光体を含むフェースプレート
の上面図である。同図において、１０１は赤色蛍光体：
Ｒ、１０２は緑色蛍光体：Ｇ、１０３は青色蛍光体：Ｂ
をそれぞれ表し、ＲＧＢ３画素を合せて１絵素となる。
１０４は黒色部材である。

【００３５】図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図
であり、１０７，１１３は絶縁性基板、１０５は透明電
極、１０６は発光効率向上の目的で設けられる場合があ
るメタルバック、１１２はメタルバック１０６上の電子
ビームが照射される領域の電子ビーム量に略比例した膜
厚で形成されているカーボン膜またはカーボンを含む化
合物膜である。１１０は耐大気圧支持構造体として必要
なスペーサ、１１１はスペーサ１１０上の電子ビームが
照射される領域の電子ビーム量に略比例した膜厚で形成
されているカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜で
ある。なお、所謂低電圧タイプの画像形成装置（メタル
バック１０６が無い場合）は、蛍光体表面に照射される
電子ビーム量に略比例した膜厚で形成されている。１０
８は表面伝導型電子放出素子、１０９は表面伝導型電子
放出素子１０８から放出される電子ビームである。ま
た、所謂高電圧タイプの画像形成装置では、透明電極１
０５は必ずしも必要とはしない。

【００３６】図２（ｃ）は本実施の形態の画像形成装置
の構造を示す断面図である。同図に示すように、画像形
成装置は、絶縁性基板２０１などを有するリアプレート
と、絶縁性基板２０３、透明導電膜で構成された透明電
極２０４、蛍光体２０５などを有するフェースプレート
と、が対向して配置されて、不図示のフリットガラスな
どの接合部材により、外枠２０８を挟んで内部を真空に
維持することが可能な外囲器が構成されている。

【００３７】リアプレートの絶縁性基板２０１上に、表
面伝導型電子放出素子２０２が形成されている。表面伝
導型電子放出素子２０２上方には、不図示のグリッドが
電子ビームの通過孔を有する変調電極として配置される
場合もあるが、表面伝導型電子放出素子２０２が所謂マ
トリクス配線にて結線されている場合にはグリッドは省
略することもできるし、電子ビームを収束させるために
グリッドを配置する場合もある。したがって、グリッド
は必ずしも必要としない。

【００３８】スペーサ２０９は耐大気圧支持構造体とし
て必要な場合にリアプレートとフェースプレートとの間
に配置され、スペーサ２０９表面の電子ビームが照射さ
れる領域にカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜２
１０が形成されている。

【００３９】フェースプレートの絶縁性基板２０３のパ
ネル内側面には、本例においては、上述の透明電極２０
４、蛍光体２０５、黒色部材２０６、メタルバック２０
７が形成される。さらにメタルバック２０７の上に本発
明のカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜２１１が
メタルバック２０７表面の電子ビームが照射される領域
に形成されている。

【００４０】表面伝導型電子放出素子２０２及び不図示
のグリッドは不図示の配線から不図示の外部駆動回路に
接続され、メタルバック２０７と透明電極２０４は不図
示の高圧ケーブルによって高圧電源に接続されている。

【００４１】次に本発明の画像形成装置の作製方法の一
例について、 １）カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜作製前ま
でのフェースプレートの作製、 ２）電子放出素子を含むリアプレートの作製、 ３）カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜作製、 ４）真空外囲器である画像形成装置の作製、の以上の４
つを順に説明する。

【００４２】１）カーボン膜またはカーボンを含む化合
物膜作製前までのフェースプレートの作製 フェースプレートの作製方法について図２（ａ）を参照
して説明する。

【００４３】まず、絶縁性基板２０３に透明電極２０４
であるＩＴＯ膜をスパッタ法にて数十ｎｍの膜厚に成膜
する（この工程は省略することもできる）。蛍光体２０
５と黒色部材２０６を例えば沈降法にて塗布後、焼成を
行い、画像表示面（蛍光体膜）を形成する。蛍光体２０
５上にアクリルエマルジョンを塗布して、いわゆる蛍光
面の平滑化処理として知られるフィルミングを行った
後、メタルバック２０７としてアルミニウム膜を蒸着
し、前記フィルミング成分の有機物を除去させるため
に、空気中で焼成を行う。

【００４４】この後、画像形成装置が真空容器として、
耐大気圧支持部材が必要な場合には、フェースプレート
の黒色部材２０６上に絶縁性基体であるスペーサ２０９
を後の画像形成装置の真空容器封着時よりも高温の不図
示の接合部材を用いて固着する。

【００４５】以上の様にして、カーボン膜またはカーボ
ンを含む化合物膜２１１作製前までのフェースプレート
が完成する。

【００４６】２）電子放出素子を含むリアプレートの作
製 リアプレートの作製方法について図２（ｂ）及び図３を
参照して説明する。

【００４７】まず、表面伝導型電子放出素子２０２の作
製方法について図３を参照しながら述べる。

【００４８】絶縁性基板２０１（図３では３０１）を十
分に洗浄後、真空蒸着技術、フォトリソグラフィー技術
（エッチング、リフトオフ等の加工技術も含む）などに
より基板２０１（図３では３０１）の面上に素子電極対
３０２，３０３を形成する。素子電極３０２，３０３の
材料としては導電性を有するものであれば金属、半導体
等どのようなものであっても良い。

【００４９】次に、素子電極３０２と素子電極３０３と
の間に、導電性膜３０４を形成する。導電性膜３０４を
構成する材料としては、例えばＰｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔ
ａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂、Ｉｎ₂Ｏ₂、
ＰｂＯ、Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物、ＨｆＢ₂、ＺｒＢ₂、Ｌａ
Ｂ₆、ＣｅＢ₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄等のホウ化物、ＴｉＣ、
ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、Ｔ
ｉＮ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導
体、カーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓｎ等を用
いることができる。

【００５０】次いで、表面伝導型電子放出素子２０２に
電力を供給するための不図示の配線及び必要に応じて不
図示の変調電極グリッドを形成する。配線及びグリッド
の端は外囲器外に出して、外部と電気的接続ができるよ
うに形成する。

【００５１】続いて、不図示の真空チャンバー内に絶縁
性基板２０１をセットして、各素子電極３０２，３０３
間に、配置した導電性膜３０４の一部に間隙を形成する
“フォーミング”工程を行う。そして、必要に応じて、
さらに、“活性化”と呼ばれる処理を施し、前記“フォ
ーミング”により形成した間隙内の基板上および間隙近
傍の導電性膜上にカーボン膜を形成する。

【００５２】以上の様にして電子放出素子２０２が形成
されたリアプレートが得られる。

【００５３】３）カーボン膜またはカーボンを含む化合
物膜作製 本発明の特徴であるカーボン膜またはカーボンを含む化
合物膜の製造方法について、図１を用いて説明する。本
発明では、電子ビームを利用した炭素化合物ガス（好ま
しくは有機ガス）を分解することでカーボン膜またはカ
ーボンを含む化合物膜を堆積する。この工程において、
利用する電子ビームを画像形成装置を駆動する時と同程
度（好ましくは同一）の駆動条件で電子放出素子から放
出する電子ビームとすることが最大の特徴である。

【００５４】不図示の真空チャンバー内にセットされて
いる電子放出素子１０８を形成したリアプレートの上方
にスペーサ１１０を固着したフェースプレートを位置合
わせしてセットする。フェースプレートとリアプレート
の間隔は画像形成装置完成時と同じにする。

【００５５】真空排気後、フェースプレートを加熱し
て、炭素化合物ガスを導入し、画像形成装置完成時の全
面点灯と同様の条件で外部駆動回路より電子放出素子１
０８を駆動し、蛍光体１０１，１０２，１０３側のアノ
ード（透明電極１０５）に高電圧を印加することによ
り、電子ビームを蛍光体１０１，１０２，１０３に向か
って放出させる。

【００５６】このとき、炭素化合物ガスが電子放出素子
１０８からの電子ビームにより分解されて、蛍光体１０
１，１０２，１０３の電子ビームが照射された領域にカ
ーボン膜またはカーボンを含む化合物膜が略比例した成
膜速度で堆積する。

【００５７】炭素化合物ガスとしては、トルニトリルが
好ましいが、メタン、アセトン、ベンゼン、ベンゾニト
リル等有機ガスであれば用いることができる。本発明の
製造方法では、有機ガスなどの炭素化合物ガスを分解す
る電子ビームとして、電子放出素子から放出する電子ビ
ームそのものを利用することにより、所望の領域に前記
カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜を電子ビーム
量に略比例した膜厚に成膜することができる。

【００５８】図１において、１０９で示した電子ビーム
が直接照射されるメタルバック１０６上では、カーボン
膜またはカーボンを含む化合物膜１１２が成膜され、メ
タルバック１０６等で散乱された電子や２次電子（図中
の矢印１１４）が照射されるスペーサ１１０上にもカー
ボン膜またはカーボンを含む化合物膜１１１が成膜され
る。

【００５９】カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜
１１２の膜厚は、成膜時の蛍光体１０１，１０２，１０
３の輝度を計測しながら適宜決定される。すなわち、カ
ーボン膜またはカーボンを含む化合物膜１１２の膜厚が
増えるにつれて蛍光体１０１，１０２，１０３の輝度が
低下して来るので、輝度低下の許容範囲内で成膜を終了
させれば良い。

【００６０】成膜後は、炭素化合物ガスの導入を止め、
充分に真空ベーキングを行い、吸着ガスを取り除くのが
望ましい。

【００６１】以上の様にしてフェースプレート及び必要
な場合のスペーサにおけるカーボン膜またはカーボンを
含む化合物膜１１２，１１１を完成させる。

【００６２】４）真空外囲器である画像形成装置の作製
次に、画像形成装置の真空容器作製方法について、図２
（ｃ）を参照し説明する。

【００６３】前述の表面伝導型電子放出素子２０２を形
成したリアプレートと蛍光体２０５及び所望の領域に前
記カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜２１１を形
成したフェースプレートとを、外枠２０８を間に挟み、
フェースプレート、リアプレートと外枠２０８が接する
部分にそれぞれに不図示のフリットガラスなどの接合部
材を塗布した。十分に位置合わせを行い、封着温度で所
定時間の加熱し封着する。

【００６４】次に、不図示の排気管を通して容器内の圧
力をおよそ１０^-4Ｐａに真空排気する。真空容器を加熱
して脱ガス、不図示のゲッタをフラッシュした後、排気
管を封じ切り、画像形成装置が完成する。

【００６５】このようにして作製した画像形成装置に外
部駆動回路より電気信号を送って駆動すると、蛍光体２
０５の寿命が延び、輝度分布が向上し、スペーサ２０９
近傍の画像の歪みを防止した防止した画像形成装置が得
られる。

【００６６】尚、この上記では電子放出素子からの電子
ビームをグリッドを用いて変調する方式について説明し
たが、本発明はどのような変調方式であってもよく、交
差するＸ方向配線とＹ方向配線により、電子放出素子を
選択して画像表示を行うマトリックス配線を用いた方式
であっても、同様の結果が得られる。

【００６７】また、本発明で用いる電子放出素子は、表
面伝導型電子放出素子、電界放出型電子放出素子、熱カ
ソードを用いた熱電子源、金属／絶縁層／金属型（半導
体型）電子放出素子等の電子を放出する素子であって、
画像形成装置に用いられるものであれば特に制限はされ
ない。

【００６８】

【実施例】次に、実施例により本発明をさらに詳細に説
明する。

【００６９】［実施例１］実施例１として、表面伝導型
電子放出素子を用い、蛍光体上にメタルバックを形成
し、耐大気圧支持スペーサが必要な画像形成装置につい
て説明する。

【００７０】第一に本実施例の蛍光体１絵素周辺の構造
を図１を用いて、本実施例の画像形成装置の構造を図２
を用いて説明する。

【００７１】本実施例の蛍光体１絵素周辺の構造を図１
に示した。図１（ａ）は１絵素の上面図である。同図に
おいて、１０１は赤色蛍光体：Ｒ、１０２は緑色蛍光
体：Ｇ、１０３は青色蛍光体：Ｂをそれぞれ表し、ＲＧ
Ｂ３画素を合せて１絵素となる。１０４は黒色部材のブ
ラックストライプである。

【００７２】図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−Ａ’断面図
であり、１０７，１１３は絶縁性基板、１０５は透明電
極、１０６は発光効率向上の目的で設けられる場合があ
るメタルバック、１１２はメタルバック１０６上の電子
ビームが照射される領域の電子ビーム量に略比例した膜
厚で形成されているカーボン膜またはカーボンを含む化
合物膜である。１１０は耐大気圧支持構造体として必要
なスペーサ、１１１はスペーサ１１０上の電子ビームが
照射される領域の電子ビーム量に略比例した膜厚で形成
されているカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜で
ある。

【００７３】図２（ｃ）は本実施例の画像形成装置の構
造を示す断面図である。同図に示すように、画像形成装
置は、絶縁性基板２０１などを有するリアプレートと、
絶縁性基板２０３、透明導電膜で構成された透明電極２
０４、蛍光体２０５などを有するフェースプレートと、
が対向して平行に配置されて、不図示のフリットガラス
により、外枠２０８を挟んで真空外囲器が構成されてい
る。

【００７４】リアプレートの絶縁性基板２０１上に、表
面伝導型電子放出素子２０２が形成されている。表面伝
導型電子放出素子２０２上方には、不図示のグリッドが
電子ビームの通過孔を有する変調電極として配置されて
いる。

【００７５】スペーサ２０９は耐大気圧支持構造体とし
て必要であるので、リアプレートとフェースプレートと
の間に配置され、スペーサ２０９表面の電子ビームが照
射される領域にカーボン膜またはカーボンを含む化合物
膜２１０が形成されている。フェースプレートの絶縁性
基板２０３のパネル内側面には、上述の透明電極２０
４、蛍光体２０５、ブラックストライプ（黒色部材）２
０６、メタルバック２０７が形成される。さらにこの上
に本発明のカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜２
１１がメタルバック２０７表面の電子ビームが照射され
る領域に形成されている。

【００７６】表面伝導型電子放出素子２０２及び不図示
のグリッドは不図示の配線から不図示の外部駆動回路に
接続され、メタルバック２０７と透明電極２０４は不図
示の高圧ケーブルによって高圧電源に接続されている。

【００７７】次に本実施例の画像形成装置の作製方法に
ついて、 １）カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜作製前ま
でのフェースプレートの作製、 ２）電子放出素子を含むリアプレートの作製、 ３）カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜作製、 ４）真空外囲器である画像形成装置の作製、の以上の４
つを順に説明する。

【００７８】１）カーボン膜またはカーボンを含む化合
物膜作製前までのフェースプレートの作製 フェースプレートの作製方法について図２（ａ）を参照
して説明する。

【００７９】まず、絶縁性基板２０３に透明電極２０４
であるＩＴＯ膜をスパッタ法にて成膜した。蛍光体２０
５とブラックストライプ（黒色部材）２０６を沈降法に
て塗布後、焼成を行い、画像表示面を形成した。蛍光体
２０５上にアクリルエマルジョンを塗布して、いわゆる
蛍光面の平滑化処理として知られるフィルミングを行っ
た後、メタルバック２０７としてアルミニウム膜を蒸着
し、フィルミング成分の有機物を飛散させるために、空
気中で焼成を行った。

【００８０】ブラックストライプ（黒色部材）２０６上
にスペーサ２０９を後の画像形成装置の真空容器封着時
よりも高温の不図示の結晶性フリットを用いて固着し、
カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜２１１作製前
までのフェースプレートが完成した。

【００８１】２）電子放出素子を含むリアプレートの作
製 リアプレートの作製方法について図２（ｂ）及び図３を
参照して説明する。

【００８２】まず、表面伝導型電子放出素子２０２の作
製方法について図３を参照しながら述べる。

【００８３】絶縁性基板２０１（図３では３０１）を十
分に洗浄後、真空蒸着技術、フォトリソグラフィー技術
（エッチング、リフトオフ等の加工技術も含む）により
基板２０１（図３では３０１）の面上にＰｔの素子電極
３０２、３０３を、素子電極間隔Ｌ＝２μｍ、素子電極
長さＷ＝３００μｍ、膜厚ｄ＝１００ｎｍに形成した。

【００８４】次に、素子電極３０２と素子電極３０３と
の間に、有機Ｐｄ溶液を塗布して放置することにより、
有機Ｐｄ薄膜を形成した。

【００８５】この後、有機Ｐｄ薄膜を加熱処理し、リフ
トオフ、エッチング等によりパターニングして図３に示
すような薄膜３０４を形成した。

【００８６】表面伝導型電子放出素子２０２に電力を供
給するための配線（不図示）を形成した。まず、印刷を
用い、素子電極３０２、３０３に重なるように配線を形
成した。この配線の端は外囲器外に出して、外部と電気
的接続ができるように形成した。

【００８７】続いて、不図示の真空チャンバー内に基板
２０１をセットして、前述した“フォーミング”、“活
性化”を行い電子放出部３０５を形成した。

【００８８】以上の様にして電子放出素子２０２を完成
させた。

【００８９】３）カーボン膜またはカーボンを含む化合
物膜作製 カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜作製方法につ
いて図１を参照して説明する。

【００９０】不図示の真空チャンバー内にセットされて
いる電子放出素子１０８を形成したリアプレートの上方
にスペーサ１１０を固着したフェースプレートを位置合
わせしてセットした。フェースプレートとリアプレート
の間隔は画像形成装置完成時と同じ２ｍｍとした。チャ
ンバー内を真空排気後、フェースプレートを加熱した。

【００９１】続いて有機ガスをとしてアセトンをチャン
バー内に導入し、画像形成装置完成時の全面点灯と同様
の条件で外部駆動回路より電子放出素子１０８を駆動
し、蛍光体１０１，１０２，１０３側のアノード（透明
電極１０５）に高電圧を印加することにより、電子ビー
ムを蛍光体１０１，１０２，１０３に向かって放出させ
た。

【００９２】アセトンが電子放出素子１０８からの電子
ビームにより分解されて、電子ビームが照射された領域
にカーボン膜またはカーボンを含む化合物膜１１２，１
１１が略比例した成膜速度で堆積した。

【００９３】図１において、矢印１０９で示した電子ビ
ームが直接照射されるメタルバック１０６上では、カー
ボン膜またはカーボンを含む化合物膜１１２が成膜さ
れ、メタルバック等で散乱された電子や２次電子（図中
の矢印１１４）が照射されるスペーサ１１０上にもカー
ボン膜またはカーボンを含む化合物膜１１１が成膜され
た。

【００９４】カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜
１１２の膜厚は、成膜時の蛍光体１０１，１０２，１０
３の輝度を計測しながら適宜決定される。すなわち、膜
厚が増えるにつれて輝度が低下して来るので、輝度低下
の許容範囲内で成膜を終了させれば良いが、本実施例で
は、蛍光体１０１，１０２，１０３の１画素中央部の一
番厚くすべき個所のカーボン膜またはカーボンを含む化
合物膜１１２の膜厚を３００ｎｍとした。このときスペ
ーサ１１０上には最大５０ｎｍのカーボン膜またはカー
ボンを含む化合物膜１１１が形成された。

【００９５】成膜後は、有機ガスの導入を止め、充分に
真空中でベーキングを行い、フェースプレートへの吸着
ガスを取り除いた。

【００９６】以上の様にしてスペーサの固着したフェー
スプレートを完成させた。

【００９７】４）真空外囲器である画像形成装置の作製 次に、画像形成装置の真空容器作製方法について、図２
（ｃ）を参照し説明する。

【００９８】前述の表面伝導型電子放出素子２０２を形
成したリアプレートと蛍光体２０５及び所望の領域に前
記カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜２１１，２
１０を形成したフェースプレートとを、外枠２０８を間
に挟み、フェースプレート、リアプレートと外枠２０８
が接する部分にそれぞれに不図示のフリットガラスを塗
布した。十分に位置合わせを行い、封着温度で所定時間
の加熱し（４１０℃、１０分保持）、封着した。

【００９９】次に、不図示の排気管を通して表示パネル
内の圧力をおよそ１０^-4Ｐａに真空排気した。真空容器
を加熱して脱ガス、不図示のゲッタをフラッシュした
後、排気管を封じ切り、画像形成装置が完成した。

【０１００】このようにして作製した画像形成装置に外
部駆動回路より電気信号を送って駆動したところ、蛍光
体２０５の寿命が延び、輝度分布が向上し、スペーサ２
０９近傍の画像の歪みを防止した防止した画像形成装置
が得られた。

【０１０１】［実施例２］本実施例では、実施例１で用
いた表面伝導型電子放出素子に代えて、図４に示したＧ
ＮＦ（グラファイトナノファイバー）電子放出素子を用
いたこと、および蛍光体上にメタルバックを形成しなか
ったこと以外は実施例１と同様に画像形成装置を作成し
た。

【０１０２】本実施例で作成した図４に示した電子放出
素子は、素子電極（陰極）４０３上にＧＮＦ（グラファ
イトナノファイバー）４０５が成長するＴｉ膜４０４を
形成し、不図示の触媒Ｐｄ微粒子を形成後、エチレン気
流中で加熱処理を行い、ＧＮＦ４０５を形成した。以上
の様にして、素子電極（ゲート電極）４０２がＧＮＦ４
０５の先端より低い位置にある「アンダーゲート構造」
の電子放出素子を完成させた。「アンダーゲート構造」
を取ることにより、放出される電子のほぼ１００％がフ
ェースプレートに達する。

【０１０３】本実施例で作製した画像形成装置に外部駆
動回路より電気信号を送って駆動したところ、蛍光体の
寿命が延び、輝度分布が向上し、スペーサ近傍の画像の
歪みを防止した防止した画像形成装置が得られた。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明した様に本発明によれば、蛍光
体の寿命が延び、輝度分布が向上し、スペーサ近傍の画
像の歪みを防止した画像形成装置及び画像形成装置の製
造方法を提供することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の蛍光体１絵素周辺を示す図である。

【図２】本発明の画像形成装置を示す図である。

【図３】本発明の画像形成装置に適用可能な表面伝導型
電子放出素子を示す図である。

【図４】本発明の画像形成装置に適用可能なＧＮＦ電子
放出素子を示す図である。

【図５】従来の蛍光体１絵素周辺を示す図である。

【図６】従来の画像形成装置を示す図である。

【符号の説明】

１０１ 赤色蛍光体 １０２ 緑色蛍光体 １０３ 青色蛍光体 １０４，２０６ 黒色部材 １０５，２０４ 透明電極 １０６，２０７ メタルバック １０７，１１３，２０１，２０３，３０１，４０１ 絶
縁性基板 １０８，２０２ 表面伝導型電子放出素子 １０９ 電子ビーム １１０，２０９ スペーサ １１１，１１２，２１０，２１１ カーボン膜またはカ
ーボンを含む化合物膜 ２０５ 蛍光体 ２０８ 外枠 ３０２，３０３，４０２，４０３ 素子電極 ３０４ 導電性膜 ３０５ 電子放出部 ４０４ Ｔｉ膜 ４０５ グラファイトナノファイバー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C012 AA05 BB07 5C028 AA01 CC05 CC07 HH14 5C032 AA01 CC10 DD10 5C036 BB07 BB10 EE02 EE09 EE14 EE19 EF01 EF06 EF09 EG01 EG36 EH08

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】電子放出素子を有するリアプレートと、前
   記リアプレートに対向して配置され、蛍光体を有するフ
   ェースプレートと、前記蛍光体上に配置されたメタルバ
   ックと、を有する画像形成装置において、 前記メタルバック表面に、カーボン膜またはカーボンを
   含む化合物膜が、前記メタルバック表面の電子ビームが
   照射される領域に照射される電子ビーム量に略比例した
   膜厚で形成されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】電子放出素子を有するリアプレートと、前
   記リアプレートに対向して配置され、蛍光体を有するフ
   ェースプレートと、を少なくとも有する画像形成装置に
   おいて、 前記蛍光体表面に、カーボン膜またはカーボンを含む化
   合物膜が、前記蛍光体表面の電子ビームが照射される領
   域に照射される電子ビーム量に略比例した膜厚で形成さ
   れていることを特徴とする画像形成装置。
3. 【請求項３】前記リアプレートと前記フェースプレート
   との間にスペーサが配されており、該スペーサの表面に
   カーボン膜またはカーボンを含む化合物膜が配置されて
   なることを特徴とする請求項１または２に記載の画像形
   成装置。
4. 【請求項４】前記スペーサ表面に配置されたカーボン膜
   またはカーボンを含む化合物膜が、前記スペーサ表面の
   電子ビームが照射される領域に照射される電子ビーム量
   に略比例した膜厚で形成されていることを特徴とする請
   求項３に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形
   成装置の製造方法であって、真空中で、前記フェースプ
   レートを加熱し、有機ガスを導入し、画像形成装置と同
   一の駆動条件で前記電子放出素子から放出させた電子ビ
   ームを利用して前記有機ガスを分解して、前記カーボン
   膜またはカーボンを含む化合物膜を堆積させることを特
   徴とする画像形成装置の製造方法。
6. 【請求項６】電子放出素子を有するリアプレートと、前
   記リアプレートに対向して配置されると共に蛍光体を有
   するフェースプレートと、を有する画像形成装置におい
   て、 前記フェースプレートの前記リアプレートと対向する対
   向面に、前記電子放出素子から放出させた電子ビームを
   利用して炭素化合物ガスを分解し、照射される電子ビー
   ム量に略比例した膜厚でカーボン膜またはカーボンを含
   む化合物膜を形成したことを特徴とする画像形成装置。
7. 【請求項７】電子放出素子を有するリアプレートと、前
   記リアプレートに対向して配置されると共に蛍光体を有
   するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェ
   ースプレートとの間に配されるスペーサと、を有する画
   像形成装置において、 前記スペーサ表面に、前記電子放出素子から放出させた
   電子ビームを利用して炭素化合物ガスを分解し、照射さ
   れる電子ビーム量に略比例した膜厚でカーボン膜または
   カーボンを含む化合物膜を形成したことを特徴とする画
   像形成装置。