JP2003031128A

JP2003031128A - 電子線装置およびその製造方法

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Publication number: JP2003031128A
Application number: JP2001215389A
Authority: JP
Inventors: Taro Hiroike; 太郎廣池; Hisafumi Azuma; 尚史東; Koji Yamazaki; 康二山▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2001-07-16
Filing date: 2001-07-16
Publication date: 2003-01-31

Abstract

(57)【要約】【課題】電子線装置およびその応用である表示装置等
の画像形成装置内部の高電圧印加領域に存在する可動性
の異物を簡便な方法で除去することにより、画像形成装
置の耐高電圧特性を向上させ、より小型で高輝度であ
り、かつ信頼性の高い画像形成装置およびその製造方法
を提供する。【解決手段】電子源を形成したリアプレートと、加速
電極を形成したフェースプレートを用意し（S001）、こ
れに側壁を組み合わせて、気密容器を作製する（S00
2）。気密容器内を真空排気し(S003)、続けて電子源プ
ロセス（S004）を行う。電子源プロセスはフォーミング
と呼ばれる電子放出部の形成工程、および活性化と呼ば
れる工程からなっている。電子源プロセスの終了後、排
気管を封じ切る（S005）。最後に、交流高電圧の印加工
程を行う。この交流の印加工程は2つの部分に別れてお
り、それぞれ周波数の異なる交流電圧を印加することに
よって行われる（S006およびS007）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置および
その応用である表示装置等の画像形成装置およびその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、多数の電子放出素子を平面基板上
に配置した電子源を用いた応用研究が盛んに行われてお
り、たとえば画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置等の開発が進められている。なかでもより一層の
大判化が求められている画像表示装置において、奥行き
の薄い平面型画像表示装置は省スペース、かつ軽量であ
る事などから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるも
のとして注目されている。

【０００３】電子放出素子としては、従来から熱陰極素
子と冷陰極素子の2種類が知られている。

【０００４】冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温
で電子放出を得る事ができるため、加熱用のヒーターを
必要としない。したがって熱陰極素子よりも単純な構造
をとることができ、微細な素子を作製する事も可能であ
る。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置して
も、基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。また熱陰
極素子がヒーターの加熱により動作するため応答速度が
遅いのに対して、冷陰極素子はその応答速度が速いとい
う利点も持っている。このため冷陰極素子を応用するた
めの研究が盛んに行われている。

【０００５】このような冷陰極素子としては、たとえば
表面伝導型電子放出素子や、電界電子放出素子(以下Ｆ
Ｅ型と記す)や、金属／絶縁層／金属型電子放出素子(以
下ＭＩＭ型と記す)などが知られている。

【０００６】表面伝導型電子放出素子は、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事によ
り電子放出が生ずる現象を利用するものであり、Ｓｎ
Ｏ₂薄膜を用いたもの[Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄ
ｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，
１２９０，（１９６５）]や、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｅ
ＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カ−ボン
薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、第１
号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図１１に前述のＭ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、
３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金
属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００
４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。
該導電性薄膜３００４に後述の通電フォ−ミングと呼ば
れる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が
形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗ
は、０．１［ｍｍ］で設定されている。尚、図示の便宜
から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央
に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、
実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわ
けではない。

【０００８】この表面伝導型電子放出素子は、FE型やMI
M型などのその他の素子と比較して、その構造が単純で
製造も容易である事から、大面積にわたり多数の素子を
形成できる利点がある。そこで、たとえば本出願人によ
る特開昭６４−３１３３２号公報において開示されるよ
うに、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究
されている。

【０００９】特に画像表示装置への応用としては、例え
ば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８３３や特開平
２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報
において開示されているように、表面伝導型電子放出素
子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合
わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導
型電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表
示装置は、従来のほかの方式の画像表示装置と比較し
て、自発光型でありバックライトを必要としない点や、
視野角が広い点などで優れている。

【００１０】図１２は複数の表面伝導型電子放出素子31
12を、Ｍ本の行方向配線3120とＮ本の列方向配線3121と
で、単純マトリクス状に配線したマルチ電子ビーム源31
11を用いた画像表示装置の構造を示したものである。マ
ルチ電子ビーム源3111を備えたリアプレート3115と、蛍
光体層3118およびメタルバック3119を備えたフェースプ
レート3117、および外容器枠3116とにより、パネル内部
を真空に維持するための外囲器（気密容器）を形成して
いる。行方向配線3120と列方向配線3121との間には絶縁
層(不図示)が形成されており、電気的絶縁が保たれてい
る。行方向配線3120と列方向配線3121はそれぞれDx1〜D
xmおよびDy1〜Dynを通じて外部の電気回路（不図示）と
接続されている。メタルバック3119には、高圧端子Hvを
通じて数100[V]ないし数[kV]以上の高電圧が印加されて
おり、電子ビーム源3119から放出した電子を加速して蛍
光体層3118に照射し、各色の蛍光体を励起させ発光させ
ることによって画像を形成する。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像形成
装置における輝度は、電子線の加速電圧に大きく依存す
るため、高輝度化を実現するためには加速電圧を高くす
る必要がある。また画像形成装置の薄型化、小型化を実
現するためには、画像表示パネルの厚さを薄くすること
が必要であり、そのためにはリアプレート−フェースプ
レート間の距離を小さくしなければならない。結果とし
て、より小型で高輝度の画像表示装置を実現するために
は、リアプレート−フェースプレート間には非常に強い
電界（電界強度は1kV／mm以上）が生じることになる。

【００１２】この強い電界により、画像表示装置内部の
リアプレート−フェースプレート間で放電が発生するこ
とがある。この放電の発生により表示画像の品質が著し
く損なわれるだけではなく、電子源である冷陰極素子や
行方向配線、または列方向配線などの画像表示装置の構
成要素がダメージを受け、結果として画像表示が困難と
なる場合もある。

【００１３】発明者らは、画像形成装置内部に存在する
異物が、この放電の一因となっていることを見出した。
特に大きさが数μmから数100μm程度の可動性異物が、
装置内部の高電圧印加領域に存在する場合、画像表示装
置の耐高電圧特性を著しく劣化させる場合があることを
確認した。このような可動粒子は大気中の浮遊粒子のほ
か、画像形成装置の作製装置の金属摺動部から発生する
もの、画像形成装置内部の構成部材からの脱落物など、
様々な経路で画像形成装置内部に混入するため、可動粒
子の混入を完全に防ぐことは困難である。特に真空容器
の形成後に発生する異物については、通常のエアブロー
等の異物除去方法を用いることが不可能である。そこ
で、このような真空容器形成後に生じる可動粒子を、装
置内部の高電圧印加領域から効果的に除去する方法が求
められていた。

【００１４】本発明は、上記の課題を克服するものであ
り、電子線装置およびその応用である表示装置等の画像
形成装置内部の高電圧印加領域に存在する可動性の異物
を簡便な方法で除去することにより、画像形成装置の耐
高電圧特性を向上させ、より小型で高輝度であり、かつ
信頼性の高い画像形成装置およびその製造方法を提供す
るものである。

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は、複数の電子放
出素子からなる電子源を形成したリアプレートと、前記
リアプレートと対向し、前記電子源から放出された電子
線を加速するための加速電極を有するフェースプレート
とを備える電子線装置の製造方法において、前記リアプ
レートと前記フェースプレートとを含む真空容器を形成
した後に、前記リアプレートをグランド電位に規定した
状態で前記加速電極に交流高電圧を印加する工程を有
し、さらに印加電圧の周波数を少なくとも1回以上変化
させることを特徴とする、電子線装置の製造方法、およ
びそのような方法で作製された電子線装置を提供する。

【００１６】ここで前記高電圧印加の工程において、前
記加速電極をグランド電位に規定した状態で、前記リア
プレートに交流高電圧を印加し、かつその周波数を1回
以上変化させることを特徴とするものも本発明に含む。

【００１７】また前記加速電極および前記リアプレート
に対して、位相の異なる交流高電圧を印加し、かつその
周波数を1回以上変化させることを特徴とするものも本
発明に含まれる。

【００１８】本発明においては前記交流高電圧を印加
し、かつその周波数を変化させる工程を、印加電圧を上
昇させながら2回以上繰り返すことを特徴とするものも
含まれる。

【００１９】本発明においては、前記交流電圧を印加す
る工程において、最初に印加される周波数をｆ１、続い
て印加される周波数をｆ２としたときに、ｆ１＜ｆ２で
あることを特徴とする。

【００２０】また前記ｆ１は0 [Hz]（直流）から1[kHz]
の範囲であり、前記ｆ２は1[Hz]から10[kHz]の範囲であ
ることを特徴とする。

【００２１】また本発明では、前記印加電圧は、可動性
異物の移動開始電圧以上かつ放電電圧未満の電圧であ
り、さらに前記印加電圧は、正負の電位を交互に印加す
る正弦波であることや、矩形波であることを特徴とす
る。

【００２２】また、前記交流高電圧を印加する工程は、
電子線装置を傾斜させた状態において行うことを特徴と
するものも本発明に含まれる。

【００２３】また、前記交流高電圧を印加する工程は、
前記電子線装置内部の高電界が印加される部分より、可
動性の異物を除去する工程であることを特徴とするもの
も本発明に含まれる。

【００２４】また、上記の方法により製造された電子線
装置も本発明に含まれる。

【００２５】さらに前記電子線装置は、フェースプレー
トに電子線の衝突により発光する蛍光体を形成した、画
像形成装置であることを特徴とするものも本発明に含ま
れる。

【００２６】従って、本発明に基づく異物除去プロセス
を用いることによって、電子源装置の真空封止後に、装
置内部の高電界印加領域から、可動性の異物を簡便、か
つ安全に除去することが可能である。その結果、耐高電
圧特性に優れた、高品質の電子線装置を安価に提供する
ことができる。

【００２７】

【発明の実施の形態】（本発明の第１の実施の形態）次
に本発明の第１の実施の形態について、図面を用いて具
体的に説明する。

【００２８】はじめに本発明による電子線装置の製造方
法の工程の流れを、図1を用いて簡単に説明する。

【００２９】まず電子源を形成したリアプレートと、加
速電極を形成したフェースプレートを用意し（ステップ
S001）、これに側壁を組み合わせて、気密容器を作製す
る（S002）。

【００３０】続けて気密容器内を真空排気し(S003)、続
けて電子源プロセス（S004）を行う。電子源プロセスは
フォーミングと呼ばれる電子放出部の形成工程、および
活性化と呼ばれる工程からなっている。電子源プロセス
の終了後、排気管を封じ切る（S005）。

【００３１】なお、リアプレートおよびフェースプレー
トは、本発明者等による特開2000-251773号公報に示し
たものと同様の構成のものを使用した。また気密容器の
作製方法、および電子源プロセスに関しても、同様に特
開2000-251773号公報に示したものと同様の方法を用い
て行った。

【００３２】最後に本発明の特徴部分である、交流高電
圧の印加工程を行う。この交流の印加工程は2つの部分
に別れており、それぞれ周波数の異なる交流電圧を印加
することによって行われる（S006およびS007）。

【００３３】本発明の特徴である交流高電圧の印加は、
電子線装置内部の高電界が印加される領域から、可動性
の異物を除去することを目的として行われる。ここで可
動性の異物とは、電界を印加することによって、基板と
の間に働く付着力を振り切って運動をはじめる異物であ
る。印加電圧が放電電圧以上である場合、運動をはじめ
た異物が、基板との衝突を起こす際に放電が誘発される
場合がある。そこで、実際に電子線装置を駆動する前の
段階で、高電界が印加される領域から、放電要因の一つ
である可動性の異物を除去することにより、電子線装置
の耐高電圧特性を向上させ、信頼性を高めることができ
る。

【００３４】次に本発明の特徴である、高電圧の印加に
よる可動性異物の除去工程について、具体的に説明す
る。

【００３５】図2に本発明の第１の実施の形態の構成の
概略図を示す。図2において、１は電子源を形成したリ
アプレートであり、２は加速電極を形成したフェースプ
レートである。なお図２は説明の都合上、フェースプレ
ート２および側壁３の一部を切り欠いた斜視図としてい
る。

【００３６】リアプレート１には電界放出素子、表面伝
導型電子放出素子などの複数の電子放出素子１１と、目
的に応じた駆動が行えるように、素子に接続された配線
（１２および１３）とが形成されている。

【００３７】フェースプレート２には、電子源から放出
された電子ビームを加速するための加速電極２１、およ
び本実施形態における電子線装置は画像形成装置である
ため、電子ビームの照射によって発光する蛍光体２２が
形成されている。加速電極２１には、高圧導入端子Hvを
通じて高電圧が供給される。

【００３８】３は側壁であり、リアプレート１およびフ
ェースプレート２に挟持されており、リアプレート１、
フェースプレート２とともに気密容器を形成している。

【００３９】高電圧印加による可動性異物の除去工程を
行う前には、リアプレート１、フェースプレート２およ
び側壁３を組み合わせて図２に示すような気密容器を形
成し、さらにその内部を10^-4[Pa]付近まで真空排気して
ある。

【００４０】ここで本発明の特徴である、高電圧の印加
による異物除去工程を行う。本実施形態においては±３
[kV]の交流高電圧を加速電極に対して印加した。この際
あらかじめリアプレート上のx方向配線１２およびｙ方
向配線１３はすべてグランド電位に規定しておく。また
加速電極に印加する電位は、本実施形態の値に限定され
るわけではなく、除去する異物の移動開始電圧以上で、
かつ放電電圧未満の値であればよい。

【００４１】移動開始電圧について図３を用いて説明す
る。電子線装置内部の可動性の異物は、リアプレート１
もしくはフェースプレート２の内側(真空側)表面に付着
している。ここで、異物と基板との間に働く付着力とし
ては、ファン・デル・ワールス力や接触電位差による
力、異物が帯電している場合には鏡像力などがある。一
方、基板表面に異物の存在する状態で電界Eを印加する
ことにより、異物の内部に誘導電荷による帯電qが生じ
る。誘導される電荷の量は、異物の導電率や誘電率、異
物の形状、および印加電界強度によって異なる。ここ
で、電荷が誘導された異物には、付着力と反対の方向の
クーロン力F=qEが働くことになる。このクーロン力が付
着力以上の大きさとなった時点で、異物は基板表面を離
れ、対向する電極へ向けて運動を開始する。金属をはじ
めとする導電性の異物の場合は、電界の印加と同時に誘
導電荷による帯電が生じるのに対して、一般の誘電体の
場合はその導電率や誘電率に応じて、帯電が進むのに一
定時間以上の時間を要する。いずれにしても、ある強度
以上の電界を一定時間印加することによって、基板に付
着した可動性の異物は帯電し、クーロン力によって基板
から脱離し、運動を開始する。このとき脱離するのに必
要な最小限度の帯電を起こすのに必要な電界を形成する
電圧を、移動開始電圧と呼ぶ。

【００４２】発明者らによる詳細な検討の結果、この移
動開始電圧は放電発生電圧と比較して十分に低い値であ
り、電子線装置内部の可動性の異物を、放電を起こすこ
と無しに電界によって移動させることが可能であること
が明らかとなった。図４に導電性異物における、移動開
始電圧と放電電圧の異物サイズ依存性の測定結果を示
す。図中実線で示したのが放電電圧であり、異物のサイ
ズが大きくなるに従い、より低い印加電圧で放電が発生
することを示している。一方破線で示したのは移動開始
電圧である。ここで、移動開始電圧の値が、異物サイズ
が小さくなるのに従い飽和しているのは、異物と基板と
の間に働く付着力（ファン・デル・ワールス力）の影響
が、異物サイズが小さくなるほど強くなるためである。
絶縁性異物については、その形状や材質によって値が若
干変化するが、いずれの場合も放電電圧に比較して、移
動開始電圧が十分に低い値であることを確認した。本発
明はこの効果を利用して、電子線装置内部の高電界領域
から異物を除去するものであり、気体によるブローや物
理的衝撃を加える必要がなく、真空封止後の装置に対し
て簡便、かつ安全に異物の除去を行うことができるもの
である。

【００４３】本発明においては、異物除去工程におい
て、印加する電圧の周波数を少なくとも1回以上変化さ
せるという特徴を有している。図５に本実施形態におい
て異物除去工程で印加する電圧の波形を示す。本実施形
態においては周波数0.01[Hz]の正弦波を15分間印加した
後、続けて周波数を100[Hz]に変化させた正弦波を10分
間印加した。なお周波数および印加時間は本実施形態の
値に限定されるものではなく、高電界印加領域内部の異
物の数や、サイズ、種類、また電子線装置の大きさ等に
よって適宜選ばれるものであり、領域外へ異物を除去す
るのに必要な値を選択すればよい。

【００４４】ここで、最初に直流もしくは低周波の交流
を印加するのは、異物に誘導電荷による帯電を生じさせ
るためである。前述したように基板表面に付着した異物
は電界が印加されることによって帯電する。異物が導電
性である場合は、帯電は非常に短い時間で完了するのに
対して、異物が絶縁性である場合はその導電率と容量に
応じてある一定の時間を要する。そのため初期に印加す
る交流は、帯電が十分に進行する程度に低周波であるこ
とが必要である。さらに導電性の異物の場合、図６(a)
に示すように、異物が付着している基板の極性と同じ符
号の帯電電荷を生じるのに対して、絶縁性の異物の場
合、図６(b)に示すように、分極を起こすことにより、
正負の電荷を帯びることになる。このため印加電界の極
性が反転する際に、回転方向のモーメントが絶縁性異物
に加えられることになる。すなわち、基板との間に働く
付着力に対して、対向電極へ向けたクーロン力以外に回
転力が加わることによって、異物がより脱離しやすくな
る。さらに、回転することによって、それまでとは異な
る表面で基板と接触することになり、帯電電荷量が増加
する。その結果クーロン力がより強く働くようになり、
基板から異物が脱離しやすくなる。

【００４５】基板から脱離した異物は、対向する基板に
向けて運動を続け、対向基板と衝突する。衝突の際に、
導電性異物は帯電電荷を交換すると同時に、背面へ向け
て散乱され、再び対向する電極へ向けて運動を開始す
る。その後も同様の現象を繰り返して基板間で往復運動
を行う。ここで基板表面での異物の散乱方向は等方的で
あるため、電界の印加中に異物の分布が均一に広がり、
ある時間以上印加したのちには大部分の異物が領域外へ
除去される事になる。

【００４６】一方、絶縁性の異物は対向する基板と衝突
しても、電荷の交換がすぐには行われず、鏡像力やファ
ン・デル・ワールス力によって再び付着してしまう。

【００４７】本発明においては、絶縁性異物の基板への
再付着を防ぎ、絶縁性異物が領域外へ除去されるまでの
間運動を継続させるために、印加電圧の周波数を高周波
に変更する。こうする事で、帯電した絶縁性異物は周波
数に応じて、受けるクーロン力の方向が変化するため、
再付着する事なく往復運動を続けることが可能となる。
結果として絶縁性の異物についても導電性の異物と同様
に、一定時間以上電界を印加する事で大部分を除去する
事が可能となる。

【００４８】可動性異物を領域外へ除去するのに必要な
電圧印加時間は、電子線装置の大きさや異物の大きさ、
および印加電圧等によって異なるが、5分から60分程度
印加することが好ましい。

【００４９】以上説明したように、低周波の交流高電圧
を印加した後に、高周波の交流高電圧を印加することに
より、装置内部の可動性異物を電界印加領域外へ除去す
る事が可能となる。

【００５０】以上のような工程を経て作製された電子線
装置において、電子源の駆動を行いながら、加速電極に
対して高圧を印加して、電子線装置の耐高電圧特性を評
価した。評価に際しては、加速電極への印加電圧を１０
[kV]として連続駆動を行い、1時間以上放電が発生しな
いときには、耐高電圧特性は良好であると判断した。

【００５１】また比較例として、本発明の特徴部分であ
る交流高電圧の印加による異物除去工程を行わずに作製
した電子線装置を用意し、同様の評価を行って、比較検
討を実施した。

【００５２】このとき異物除去工程を行わずに作製した
電子線装置においては、１０[kV]への到達する前に放電
が発生し、その後も高電界印加領域内部で多数の放電が
観測されたのに対して、上記異物除去工程を実施した電
子線装置においては、微小放電等も見られる事はなく、
その耐高電圧特性は良好である事を確認した。

【００５３】また最初に３[kV]の直流電圧を３０分間印
加し、その後続けて１０[Hz]の正弦波を３０分間印加し
て異物除去を実施した電子線装置もあわせて作製し、同
様の評価を行った結果、その耐高電圧特性が良好である
ことを確認した。

【００５４】さらに異物除去工程を実施して作製した電
子線装置を解体して、装置内部における異物の分布状態
を観察した。観察には光学顕微鏡を用いて、１μm以上
の異物を対象として行った。その結果、異物は高電界印
加領域内と比較して、領域外により多く偏在しており、
特に１０μm以上の異物は領域内に残留するものはな
く、すべて領域外へ除去されており、本発明の有効性を
確認する事ができた。

【００５５】（本発明の第２の実施の形態）本発明の第
２の実施の形態について、本発明の第１の実施の形態と
異なる部分のみ説明する。

【００５６】図７に本実施形態における異物除去工程に
おいて印加する電圧の波形を示す。第１の実施の形態と
異なるのは、異物除去工程で矩形波の交流電圧を印可す
る点である。本実施形態においては、±２[kV]、周波数
0.01[Hz]の矩形波を5分間印加した後、続けて周波数を1
000[Hz]に変化させた矩形波を５分間印加した。なお周
波数および印加時間は本実施形態の値に限定されるもの
ではない。

【００５７】印加波形を矩形波とする事によって、異物
に対して印加される平均電界強度が高くなるため、帯電
処理の効率があがり、処理時間をより短くする事ができ
るという利点がある。さらに高周波電界の印加時にも、
常に強いクーロン力を受け続けるため移動の速度が上が
り、除去に要する時間が短くなる点も有利である。

【００５８】以上の条件で異物除去工程を実施して作製
した電子線装置において、第１の実施の形態と同様の評
価を行った結果、加速電圧１０[kV]においても微小放電
等が見られる事はなく、1時間以上の安定した連続駆動
が可能であり、作製された電子線装置の耐高電圧特性が
良好である事が確認できた。

【００５９】また最初に周波数0.001[Hz]の矩形波を６
０分間印加し、その後続けて１００[Hz]の矩形波を１５
分間印加して異物除去を実施した電子線装置を作製し同
様の評価を行った結果、その耐高電圧特性が良好である
ことを確認した。

【００６０】その後に電子線装置を分解して、内部の異
物の分布状態の観察を行った結果、電界印加領域外によ
り多くの異物が偏在しており、特に10μm以上の異物は
すべて除去されており、本発明の有効性を確認する事が
できた。

【００６１】（本発明の第３の実施の形態）本発明の第
３の実施の形態について、本発明の第１の実施の形態と
異なる部分のみ説明する。

【００６２】本実施形態においては図８に示すように、
交流電圧の印加による異物の除去工程を、電子線装置を
垂直に立てた状態で実施した。なお図中４は耐大気圧支
持構造体（スペーサ）であり、電子装置が大気圧によっ
て破壊されるのを防ぐために必要な数を、装置内部に配
置した。電子線装置を垂直に立てる際には、このスペー
サの配列が縦方向（鉛直方向）になるようにした。また
図において、リアプレート1上の電子源や配線、フェー
スプレート２上の加速電極等は省略してある。

【００６３】異物除去工程の際に電子線装置を立てる事
によって、運動中の異物に働く重力の影響で、異物には
常に下方向への加速度が加わる事になる。その結果、異
物は基板への衝突散乱を繰り返しながら、全体的に電子
線装置の下側へより多く偏在する事になる。同様の効果
は、電子線装置を垂直に立てるだけでなく、傾斜させる
事によっても得る事ができる。この場合は、やはり傾斜
した際の下側の部分に、より多くの異物が偏在する事に
なる。

【００６４】本実施形態において、異物除去工程の際に
印加する電圧の波形は第２の実施の形態と同様である。

【００６５】以上の条件で異物除去工程を実施して作製
した電子線装置において、第１の実施の形態と同様の評
価を行った結果、加速電圧１０[kV]においても微小放電
等が見られる事はなく、1時間以上の安定した連続駆動
が可能であり、作製された電子線装置の耐高電圧特性が
良好である事が確認できた。

【００６６】またその後に電子線装置を分解して、内部
の異物の分布状態の観察を行った結果、電界印加領域外
により多くの異物が偏在しており、特に10μm以上の異
物はすべて除去されていた。さらにその大部分は垂直に
立てた際の下側の部分に分布しており、本発明の有効性
を確認する事ができた。

【００６７】（本発明の第４の実施の形態）本発明の第
４の実施の形態について、本発明の第１の実施の形態と
異なる部分のみ説明する。

【００６８】本実施形態が第１の実施の形態と異なるの
は、異物除去工程において電圧を印加するのが、リアプ
レートに対してであるという点である。本実施形態の構
成は、第１の実施の形態と同様図２で表される。第１の
実施の形態と同様の方法で、気密容器を形成した後に、
その内部を真空排気して封止した。その後、本発明の特
徴である高電圧の印加による異物除去工程を行うが、本
実施形態においては±３[kV]の交流高電圧を、リアプレ
ート上のｘ方向配線１２およびｙ方向配線１３に対して
印加した。この際、あらかじめフェースプレート２上の
加速電極２１はグランド電位に規定しておいた。

【００６９】なお本実施形態において、異物除去工程の
際に印加した電圧の波形は第１の実施の形態と同様であ
る。

【００７０】以上の条件で異物除去工程を実施して作製
した電子線装置において、第１の実施の形態と同様の評
価を行った結果、加速電圧１０[kV]においても微小放電
等が見られる事はなく、1時間以上の安定した連続駆動
が可能であり、作製された電子線装置の耐高電圧特性が
良好である事が確認できた。

【００７１】（本発明の第５の実施の形態）本発明の第
５の実施の形態について、本発明の第１の実施の形態と
異なる部分のみ説明する。

【００７２】本実施形態における構成は、第１の実施の
形態と同様に図２で表される。

【００７３】図９に本実施形態における異物除去工程に
おいて印加する電圧の波形を示す。第１の実施の形態と
異なるのは、異物除去工程においてフェースプレートお
よびリアプレートに対して、位相の異なる交流電圧を印
加する点である。本実施形態においては、加速電極２１
に対して±１[kV]、周波数１[Hz]の矩形波を１５分間印
加した後、続けて周波数を１０００[Hz]に変化させた矩
形波を１５分間印加した。この時リアプレート上のx方
向配線１２およびｙ方向配線１３に対して、加速電極に
印加する電圧と周波数は等しく、位相がπずれた矩形波
を同時に印加した。なお周波数および印加時間は本実施
形態の値に限定されるものではない。

【００７４】以上の条件で異物除去工程を実施して作製
した電子線装置において、第１の実施の形態と同様の評
価を行った結果、加速電圧１０[kV]においても微小放電
等が見られる事はなく、1時間以上の安定した連続駆動
が可能であり、作製された電子線装置の耐高電圧特性が
良好である事が確認できた。

【００７５】（本発明の第６の実施の形態）本発明の第
６の実施の形態について、本発明の第１の実施の形態と
異なる部分のみ説明する。

【００７６】図１０に本実施形態における異物除去工程
の際に印加した電圧の波形を示す。第１の実施の形態と
異なるのは、印加電圧の周波数を変化させる工程を、印
加電圧を上昇させながら2回実施している点である。ま
ず±２[kV]、０．０１[Hz]の矩形波を５分間印加した
後、続けて１００[Hz]の矩形波を５分間印加した。その
後印加電圧を±３[kV]に上昇させて、再び０．０１[Hz]
の矩形波を５分間、続けて１００[Hz]の矩形波を５分間
印加した。なお、印加電圧や印加時間等の条件は本実施
形態の値に限定されるものではない。このように、異物
除去工程を印加電圧を上昇させながら繰り返すことによ
って、移動中に基板と再付着してしまった異物を、再度
移動させることが可能となり、より完全な除去を短時間
で行うことができる。以上の条件で異物除去工程を実施
して作製した電子線装置において、第１の実施の形態と
同様の評価を行った結果、加速電圧１０[kV]においても
微小放電等が見られる事はなく、1時間以上の安定した
連続駆動が可能であり、作製された電子線装置の耐高電
圧特性が良好である事が確認できた。さらに耐高電圧性
の評価終了後に電子線装置を分解して、内部の異物の分
布状態の観察を行った結果、電界印加領域内部に1μm以
上の可動性異物は存在せず、すべて領域外へ除去されて
いることを確認した。

【００７７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に基づく異
物除去プロセスを用いることによって、電子源装置の真
空封止後に、装置内部の高電界印加領域から、可動性の
異物を簡便、かつ安全に除去することが可能であるとい
う効果がある。その結果、耐高電圧特性に優れた、高品
質の電子線装置を安価に提供することができるという効
果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に基づく異物除去工程を含む電子線装置
の作製方法の工程図である。

【図２】本発明の第１の実施の形態における電子線装置
の構成模式図である。

【図３】可動性の異物が電界中で受ける力の模式図であ
る。

【図４】導電性異物の放電電圧と移動開始電圧のグラフ
を示す図である。

【図５】第１の実施の形態および第４の実施の形態にお
ける異物除去工程での印加電圧波形を示す図である。

【図６】電界中での異物の帯電を説明する模式図であ
る。

【図７】第２の実施の形態および第３の実施の形態にお
ける異物除去工程での印加電圧波形を示す図である。

【図８】第３の実施の形態において異物除去工程を行う
際の電子線装置の配置を示す模式図である。

【図９】第５の実施の形態における異物除去工程での印
加電圧波形を示す図である。

【図１０】第６の実施の形態における異物除去工程での
印加電圧波形を示す図である。

【図１１】表面伝導型電子放出素子の一例を示す図であ
る。

【図１２】表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装
置の構成の一例を示す斜視図である。

【符号の説明】

１リアプレート２フェースプレート３側壁４スペーサ１１電子放出素子１２、１３電子放出素子駆動用の配線２１加速電極２２蛍光体３００１基板３００４導電性薄膜３００５電子放出部３１１１マルチ電子ビーム源３１１２表面伝導型電子放出素子３１１５リアプレート３１１６外容器枠３１１７フェースプレート３１１８蛍光体層３１１９メタルバック３１２０行方向配線３１２１列方向配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山▲崎▼ 康二東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C012 AA05 VV08 5C031 DD17 DD19 5C036 EE08 EE14 EF01 EF06 EF09 EG01 EG45 EH26

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子からなる電子源を形
成したリアプレートと、前記リアプレートと対向し、前
記電子源から放出された電子線を加速するための加速電
極を有するフェースプレートとを備える電子線装置の製
造方法において、前記リアプレートと前記フェースプレートとを含む真空
容器を形成した後に、前記リアプレートをグランド電位
に規定した状態で前記加速電極に交流高電圧を印加する
工程を有し、さらに印加電圧の周波数を少なくとも１回
以上変化させることを特徴とする、電子線装置の製造方
法。
【請求項２】複数の電子放出素子からなる電子源を形
成したリアプレートと、前記リアプレートと対向し、前
記電子源から放出された電子線を加速するための加速電
極を有するフェースプレートとを備える電子線装置の製
造方法において、前記リアプレートと前記フェースプレートとを含む真空
容器を形成した後に、前記加速電極をグランド電位に規
定した状態で前記リアプレートに交流高電圧を印加する
工程を有し、さらに印加電圧の周波数を少なくとも１回
以上変化させることを特徴とする、電子線装置の製造方
法。
【請求項３】複数の電子放出素子からなる電子源を形
成したリアプレートと、前記リアプレートと対向し、前
記電子源から放出された電子線を加速するための加速電
極を有するフェースプレートとを備える電子線装置の製
造方法において、前記リアプレートと前記フェースプレートとを含む真空
容器を形成した後に、前記加速電極および前記リアプレ
ートに位相の異なる交流高電圧を印加する工程を有し、
さらにそれぞれの印加電圧の周波数を少なくとも１回以
上変化させることを特徴とする、電子線装置の製造方
法。
【請求項４】前記交流高電圧を印加し、その周波数を
変化させる工程を、印加電圧を増加させながら２回以上
繰り返すことを特徴とする、請求項１から請求項３のい
ずれか１項に記載の電子線装置の製造方法。
【請求項５】前記交流高電圧を印加する工程におい
て、最初に印加する電圧の周波数をｆ１、次に印加する
電圧の周波数をｆ２としたとき、ｆ１＜ｆ２であること
を特徴とする、請求項１から請求項４のいずれか１項に
記載の電子線装置の製造方法。
【請求項６】前記ｆ１は、０[Hz]（直流）から１[kH
z]の範囲であることを特徴とする、請求項１から請求項
５のいずれか１項に記載の電子線装置の製造方法。
【請求項７】前記ｆ２は、１[Hz]から１０[kHz]の範
囲であることを特徴とする、請求項１から請求項６のい
ずれか１項に記載の電子線装置の製造方法。
【請求項８】前記印加電圧は、可動性異物の移動開始
電圧以上かつ放電電圧未満の電圧であることを特徴とす
る、請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の電子
線装置の製造方法。
【請求項９】前記印加電圧は、正負の電位を交互に印
加する正弦波であることを特徴とする、請求項１から請
求項８のいずれか１項に記載の電子線装置の製造方法。
【請求項１０】前記印加電圧は、正負の電位を交互に
印加する矩形波であることを特徴とする、請求項１から
請求項９のいずれか１項に記載の電子線装置の製造方
法。
【請求項１１】前記交流高電圧を印加する工程は、前
記電子線装置を傾斜させた状態において行うことを特徴
とする、請求項１から請求項１０のいずれか１項に記載
の電子線装置の製造方法。
【請求項１２】前記交流高電圧を印加する工程は、前
記電子線装置内部の高電界が印加される部分より、可動
性の異物を除去する工程であることを特徴とする、請求
項１から請求項１１のいずれか１項に記載の電子線装置
の製造方法。
【請求項１３】請求項１から請求項１２のいずれか１
項に記載の方法により製造された電子線装置。
【請求項１４】前記電子線装置は、前記フェースプレ
ートに電子線の衝突により発光する蛍光体を形成した、
画像形成装置であることを特徴とする、請求項１３に記
載の電子線装置。