JP3113155B2 - 画像形成装置およびその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子を画像形成部材に
衝突させることで生じる発光や帯電を利用して画像を形
成する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】従来、電子放出素子から放出された電子
を、蛍光体等の画像形成部材に衝突させることで生じる
発光や帯電を利用して画像を形成する画像形成装置が知
られている。

【０００３】この種の画像形成装置に用いられる電子放
出素子として、従来からＣＲＴ等で用いられてきた熱陰
極の他に冷陰極が知られている。冷陰極には電界放出型
（以下「ＦＥ型」と略す）、金属／絶縁層／金属型（以
下「ＭＩＭ型」と略す）や表面伝導型電子放出素子（Ｓ
ｕｒｆａｃｅ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｅｍｉｔｔｅ
ｒ）等がある。

【０００４】ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆
Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ、“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”、Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈ
ｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ、“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆ Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ Ｆｉｅｌｄ Ｅｍｉｓｓ
ｉｏｎ Ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ Ｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｉｕｍ Ｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、
４７、５２４８（１９７６）等が知られている。ＭＩＭ
型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａｄ、“Ｔｈｅ ｔｕｎｎ
ｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”、Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、６４６（１９６１）等が
知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子の例としては、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．、１０、１２９０，（１９６５）
等がある。

【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ことにに
より、電子放出が生ずる現象を利用するものである。こ
の表面伝導型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、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉ
ｌｍｓ”、９、３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
ＥＤ Ｃｏｎｆ．”、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（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４に示す。同図においては絶縁性基板３００１には、
Ｈ型形状のパターンに、スパッタで形成された金属酸化
物薄膜等からなる電子放出部形成用薄膜３００２が形成
されている。電子放出部形成用薄膜３００２には、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３
００３が形成される。従来、これらの表面伝導型電子放
出素子においては、電子放出を行う前に電子放出部形成
用薄膜を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって
電子放出部３００３を形成するのが一般的であった。即
ち、フォーミングとは電子放出部形成用薄膜３００２の
両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜３００
２を局所的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的に高
抵抗な状態にした電子放出部３００３を形成することで
ある。以下、フォーミングにより形成した電子放出部３
００３を含む電子放出素子形成用薄膜３００２を、電子
放出部を含む薄膜３００４と呼ぶ。そして、電子放出部
を含む薄膜に電圧を印加し、素子に電流を流すことによ
り、電子放出部３００３から電子が放出される。

【０００８】図５は、上述の表面伝導型電子放出素子か
ら放出される電子の放射特性評価装置の概略構成図であ
る。図５においては、図４で示した電子放出部形成用薄
膜３００２を、一対の素子電極５０５ａと、素子電極５
０５ａを連絡する薄膜５０５ｃとで構成し、この薄膜５
０５ｃに電子放出部５０５ｂが形成されている。

【０００９】また、絶縁性基板５０１には、ガラス基板
５０２ａに、透明導電膜からなるアノード電極５０２ｂ
と、電子の照射により発光する蛍光膜５０２ｃとを積層
した対向部材５０２が対向配置される。これら対向部材
５０２と絶縁性基板５０１とは、真空装置５２０内に設
置される。さらに、さらに、この特性評価装置は、素子
電極５０５ａ間に電圧を印加するための電源５２１と、
アノード電極５０２ｂに電圧を印加するための高圧電源
５２２とを有する。

【００１０】上述の特性評価装置において、素子電極５
０５ａ間に電圧を印加して電子放出部５０５ｂより電子
を放出させ、アノード電極５０２ｂに数百Ｖから数千Ｖ
の電圧を印加すると、放出電子はアノード電極５０２ｂ
に向かって加速され、飛翔する。このときの放出電子の
飛翔軌道は、絶縁性基板５０１の面に対する電子放出部
５０５ｂからの法線（図中、１点鎖線で示す）に対し
て、素子電極５０５ａに印加した電圧の正極側にずれ、
図中の矢印付破線の軌道をとる。このため、蛍光膜５０
２ｃの発光部中心は前記法線上からずれる。

【００１１】上述した放射特性は、絶縁性基板５０１に
平行な面内での電位分布が、電子放出部５０５ｂに対し
て非対称になることによるものと考えられ、表面伝導型
電子放出素子に固有の特性である（ただし、ＦＥ型、あ
るいはＭＩＭ型の電子放出素子でも、構成によってはこ
の特性を示す）。

【００１２】このような表面伝導型電子放出素子を複数
個配置したマルチ素子およびパネル構成については、例
えば本出願人による米国特許第５０６６８８３号明細書
に記載がある。

【００１３】上述したような電子放出素子は１０^-6Ｔｏ
ｒｒ程度以上の真空中で動作させていることから、この
種の電子放出素子を用いた画像形成装置としては、電子
放出素子が設けられたリアプレート（図５の絶縁性基板
５０１に対応）と、電子の衝突により発光する蛍光体等
を備えたフェースプレート（図５の対向部材５０２に対
応）とを外枠を介して対向配置し、これらリアプレート
とフェースプレートと支持枠とで構成される外囲器の内
部を真空にする必要がある。このため外囲器は耐大気圧
構造が必要となるが、特に大面積の画像形成装置で耐大
気圧支持を実現しようとすると、リアプレートやフェー
スプレートの板厚が非常に厚くなり、重量・コスト等の
点で実現性が乏しくなる。この問題を回避するために、
リアプレートとフェースプレートとの間に支柱としてス
ペーサを配置・固定し、耐大気圧構造とし、画像形成装
置の軽量化を図っている。また、上記スペーサは、リア
プレートとフェースプレートとの間隔を一定に保つ目的
で使用される場合もある。図６に従来の画像形成装置の
概略の構成を示す。図６において、複数の電子放出素子
１０５が設けられたリアプレート１０１には、外枠１０
３を挟んでフェースプレート１０２が対向配置され、こ
れらリアプレート１０１と、外枠１０３と、フェースプ
レート１０２とで、内部が真空に保たれた外囲器を構成
している。そして、リアプレート１０１とフェースプレ
ート１０２との間には、耐大気圧構造体としてスペーサ
１１２が配置されている。ここではスペーサ１１２は格
子状のものを用い、各電子放出素子１０５ごとに１つの
セル空間を有するように配置されている。リアプレート
１０１と外枠１０３およびフェースプレート１０２と外
枠１０３の固着には、低融点粉末ガラス（フリットガラ
ス）等の固着材が用いられ、上記スペーサ１１２の固着
にも、同様の固着材が用いられる。

【００１４】フェースプレート１０２は、ガラス基板の
内面に蛍光膜が形成されたものが用いられる。蛍光膜
は、カラー画像形成装置ではブラックストライプと呼ば
れる黒色材料と蛍光体とで構成され、さらにこの蛍光膜
はメタルバックでコートされている。ブラックストライ
プは、カラーの場合の三原色蛍光体の各蛍光体間の混色
を目立たなくすることと、蛍光膜での外光の反射により
生じるコントラストの低下を防ぐためのものである。一
方、メタルバックでコートする目的は、比抵抗が一般に
１０¹⁰〜１０¹²Ω・ｃｍと高い蛍光体に電荷（電子）が
溜り電位の低下を防ぐこと、電子ビーム加速用の電圧を
印加するための電極として作用すること、蛍光体の発光
の内側への光を反射し輝度を向上させること、負イオン
の衝突から蛍光体を保護すること等である。

【００１５】スペーサ１１２を画像形成装置内に配置す
る場合、電子放出素子１０５の邪魔にならない位置で、
かつ、フェースプレート１０２の蛍光体のないブラック
ストライプ上等の位置に固定すれば、画像を形成するう
えで問題はない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スペ
ーサはフリットガラス等の固着材によりリアプレートお
よびフェースプレートに固着されるが、固着材の量が多
すぎると、固着材が電子放出素子や蛍光体に流れ込み、
電子の放出特性や蛍光体の発光特性が劣化するおそれが
ある。一方、固着材の量が少なすぎると、スペーサの固
着が不十分となってしまう。したがって、固着材の量を
厳しく管理する必要があり、生産性および歩留りがよく
なかった。

【００１７】また、リアプレートとフェースプレートと
の間を垂直に結ぶ方向に対してスペーサが傾斜している
と、スペーサにはリアプレートおよびフェイスプレート
からの加重が、スペーサの面に対して斜め方向に加わる
ので、スペーサに亀裂が入ったり、破壊してしまうおそ
れがあった。

【００１８】そこで本発明は、固着材が電子放出素子や
画像形成部材に流れ込むことなくスペーサを固定でき、
しかもスペーサを所定の位置および向きに容易に配置で
きる画像形成装置およびその製造方法を提供することを
目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の画像形成装置は、電子を放出する電子放出素子
が設けられたリアプレートと、前記電子放出素子から放
出された電子が衝突することにより画像が形成される画
像形成部材が設けられ、外枠を介して前記リアプレート
に対向配置された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置されたスペーサ
とを有する画像形成装置において、前記外枠および前記
スペーサは、前記リアプレートと前記フェースプレート
との対向方向の中間部で嵌合し、前記嵌合する部分にお
いて、前記外枠と前記スペーサとが固着材により互いに
固着されていることを特徴とする。

【００２０】また、前記外枠の嵌合部は、前記外枠の長
手方向に沿っていてもよい。

【００２１】そして、前記固着材が、フリットガラスで
あるものや、前記画像形成部材が、電子が衝突すること
により発光する蛍光体であるものでもよいし、前記電子
放出素子が、冷陰極型電子放出素子であるものであって
もよい。この場合、特に、前記冷陰極型電子放出素子は
表面伝導型電子放出素子であることが好ましい。

【００２２】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
が放出される電子放出素子が設けられたリアプレート
に、外枠およびスペーサを挟んで、電子放出素子から放
出された電子が衝突することにより画像が形成される画
像形成部材が設けられたフェースプレートを対向させ、
前記リアプレートと前記フェースプレートとの対向方向
の中間部で前記スペーサと前記外枠を嵌合し、前記外枠
と前記スペーサとを前記嵌合する部分で固着する工程を
有することを特徴とする。

【００２３】

【作用】上記のとおり構成された本発明の画像形成装置
では、外枠およびスペーサに、それぞれ互いに嵌合する
嵌合部を有し、両者は嵌合部において互いに固着材によ
り固着される。この嵌合部は、リアプレートとフェース
プレートとの対向方向の中間部に位置するので、固着材
の量が多すぎても、固着材がリアプレートの電子放出素
子およびフェースプレートの画像形成部材に流れ込むこ
とがなくなる。その結果、固着材が電子放出素子や画像
形成部材に付着することによる電子放出素子や画像形成
部材の機能の低下が防止される。さらに、スペーサと外
枠とが互いに嵌合する構造となっているので、スペーサ
をリアプレートとフェースプレートとの対向方向に対し
て平行に設置し易くなり、スペーサの損傷も防止され
る。

【００２４】また、前記嵌合部のうち、外枠の嵌合部を
外枠の長手方向に沿って形成することで、スペーサは、
その固着前には、外枠の長手方向に沿って移動可能とな
るので、スペーサの位置調整が容易になる。

【００２５】本発明の画像形成装置の製造方法では、外
枠およびスペーサに、互いに嵌合する嵌合部を有するも
のを用い、この嵌合部において両者を固着することで、
スペーサはリアプレートとフェースプレートとの間に固
定される。嵌合部は、リアプレートとフェースプレート
との対向方向の中間部に位置するので、固着材の量が多
すぎても、固着材がリアプレートの電子放出素子および
フェースプレートの画像形成部材に流れ込むことがない
ので、固着材の量を厳密に管理しなくてもよくなる。ま
た、外枠とスペーサとは互いに嵌合部において嵌合する
ので、スペーサをリアプレーとフェースプレートとの対
向方向に対して平行に配置し易くなる。したがって、生
産性および歩留りが向上する。

【００２６】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２７】（第１実施例）図１は、本発明の画像形成
装置の第１実施例の一部を破断した概略斜視図である。

【００２８】本実施例の画像形成装置は、電子放出素子
５から放出された電子を、画像形成部材としての蛍光膜
８に衝突させることで画像を表示する画像表示装置であ
り、電子放出素子５が設けられたリアプレート１と、電
子放出素子５から放出された電子が衝突されるフェース
プレート２とが、外枠３を介して対向配置されている。
外枠３は、Ｘ方向に沿って配置された２つの支持部材
１０と、Ｙ方向に沿って配置された２つの支持部材１１
とで構成され、各支持部材１０、１１同士は、互いにフ
リットガラス１３により固着されている。Ｙ方向に沿っ
て配置された支持部材１１のフェースプレート２との対
向面には、その支持部材１１の長手方向に沿って、内側
が１段低くなるような段差部１１ａが形成されている。

【００２９】外枠３とフェースプレート２および外枠３
とリアプレート１とは、互いにフリットガラス１３によ
り気密固着されており、リアプレート１と外枠３とフェ
ースプレート２とで構成される外囲器１５内は、１×１
０^-6Ｔｏｒｒ程度以下の真空に保たれている。

【００３０】リアプレート１は、ガラスあるいはセラミ
ック等の絶縁性基板４と、この絶縁性基板４のフェース
プレート２との対向面にマトリックス状に配置された複
数の表面伝導型の電子放出素子５とを有する。各電子放
出素子５は、それぞれＹ方向に対向する一対の素子電極
５ａと、素子電極５ａの間を連絡する薄膜に形成された
電子放出部５ｂとで構成される。

【００３１】表面伝導型の電子放出素子５は、素子電極
５ａ間にある程度（しきい値電圧）以上の電圧を印加す
ることにより急激に放出電流が増加して電子放出部５ｂ
から電子を放出し、一方、上記しきい値電圧未満では放
出電流がほとんど検出されない非線形素子である。表面
伝導型の電子放出素子５の放出電流は素子電極５ａ間に
印加する電圧で制御でき、また、放出電荷はこの電圧の
印加時間により制御できる。

【００３２】電子放出部５ｂは、先述したように素子電
極５ａ間にフォーミングと呼ばれる通電処理を施すこと
によって、素子電極５ａ間を連絡する薄膜を局所的に破
壊、変形もしくは変質させ、電気的に高抵抗な状態にし
たもので、粒径が数十オングストロームの導電性微粒子
からなる。素子電極５ａ間を連絡する薄膜のうち、電子
放出部５ｂを除く部位は、微粒子膜からなる。なお、こ
こで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜で
あり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置し
た状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは重な
り合った状態（島状も含む）の膜をさす。また、これと
は別に、素子電極５ａ間を連絡する薄膜は、導電性微粒
子が分散されたカーボン薄膜等の場合がある。

【００３３】本出願人は、表面伝導型の電子放出素子５
のなかでは電子放出部５ｂもしくはその周辺部を微粒子
膜から形成したものが特性上、あるいは大面積化する上
で好ましいことを見出している。

【００３４】素子電極５ａ間を連絡する薄膜の具体例と
しては、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、
Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、Ｐ
ｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の
酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂、ＬａＢ₆ 、ＣｅＢ₆ 、Ｙ
Ｂ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、
ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈ
ｆＮ、等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン、
ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓｎ等が挙げられる。

【００３５】電子放出素子５の表面には、絶縁材（不図
示）を介して、Ａｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属からなる変調
電極６が形成されている。変調電極６には、電子放出素
子５の電子放出部５ｂから放出された電子が通過する孔
６ａが形成されている。

【００３６】一方、フェースプレート２は、ガラス基板
７の内面に蛍光体を塗布して蛍光膜８を形成し、さらに
蛍光膜８の表面に導電性を有するメタルバック９を形成
したもので、電子放出素子５から放出された電子を加速
するために、メタルバック９には高圧電源（不図示）に
より高電圧が印加される。

【００３７】蛍光膜８は、モノクロームの場合は蛍光体
のみから成るが、カラーの場合は、三原色（Ｒ、Ｇ、
Ｂ）等の蛍光体と黒色部材の配列により構成される。こ
の黒色導電体はブラックストライプと呼ばれ、各蛍光体
間の塗り分け部を黒くすることで混色を目立たなくする
ことと、蛍光膜８における外光反射によるコントラスト
の低下を抑制するためのものである。黒色部材の材料と
しては、通常よく用いられている黒鉛を主成分とする材
料だけでなく、光の透過及び反射が少ない材料であれば
適用できる。また、ガラス基板７に蛍光体を塗布する方
法はモノクローム、カラーによらず、沈殿法や印刷法が
用いられる。

【００３８】メタルバック９の目的は、蛍光膜８の発光
のうち内面側への光をフェースプレート２側へ鏡面反射
することにより輝度を向上すること、電子ビーム加速電
圧を印加するための加速電極として作用すること、外囲
器１５内で発生した負イオンの衝突によるダメージから
の蛍光体の保護等である。メタルバック９は、蛍光膜８
を作製後、蛍光膜８の内側表面の平滑化処理（通常フィ
ルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａｌを真空蒸着等
で堆積することで作製できる。フェースプレート２に
は、さらに蛍光膜８の導電性を高めるため、蛍光膜８と
ガラス基板７との間にＩＴＯ等の透明電極（不図示）を
設けてもよいが、メタルバック９のみで十分な導電性が
得られる場合には必ずしも必要ない。

【００３９】また、外囲器１５の内部は１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝撃など
による外囲器１５の破壊を防止する目的で、耐大気圧構
造体として、外囲器１５の内部には薄板状のスペーサ１
２が設けられている。スペーサ１２の両端部には、それ
ぞれＹ方向に沿って配置された各支持部材１１の段差部
１１ａに対応する段差部１２ａが形成されており、これ
ら各支持部材１１の段差部１１ａとスペーサ１２の段差
部１２ａとがフリットガラス１３により互いに固着され
ることで、スペーサ１２は固定されている。以上の説明
から明らかなように、スペーサ１２の段差部１２ａと、
スペーサ１２が固着される支持部材１１の段差部１１ａ
とで、リアプレート１とフェースプレート２との対向方
向の中間部に位置する嵌合部が構成される。

【００４０】スペーサ１２は、上記目的を達成するのに
必要な数だけ、必要な間隔をおいて、電子放出素子５か
らの電子放出による蛍光体の発光現象を妨げない位置に
配置される。具体的には、リアプレート１側では電子放
出素子５が占有していない位置で、かつ、フェースプレ
ート２側では蛍光体ターゲットの隙間（特に、カラーの
場合にはブラックストライプ上）に配置される。

【００４１】スぺーサ１２としては、リアプレート１と
メタルバック９間に印加される高電圧に耐えるだけの絶
縁性を有するものであればどのようなものであっても構
わないが、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を
減少したガラス、青板ガラス、アルミナ等のセラミック
ス部材等が挙げられる。ただし、その熱膨張率が外囲器
１５を成す部材と近いものが好ましい。

【００４２】次に、本実施例の画像形成装置の製造工程
について説明する。

【００４３】まず、絶縁性基板４を洗剤、純水および有
機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、フォトリソグラフィー技
術により絶縁性基板４の面上に素子電極５ａを形成す
る。本実施例では、リフトオフ法によって、間隙幅２μ
ｍ、間隙長さ４００μｍ、厚さ１０００オングストロー
ムのＡｕの素子電極５ａを６００×４００対作製した。

【００４４】次いで、絶縁性基板４上に設けられた素子
電極５ａの間に、素子電極５ａを連絡する薄膜を形成す
る。この薄膜は、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相
堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピナー法等に
よって形成される。本実施例では、絶縁性基板４上に有
機Ｐｄ溶液（奥野製薬（株）製 ＣＣＰ４２３０）を塗
布し、３００℃で１５分間焼成した後、レジストパター
ンをパターニングし、エッチングを行なうことで形成し
た。この薄膜の大きさは、素子電極５ａの間隙方向の長
さが２８０μｍ、幅が３０μｍである。

【００４５】さらに、各電子放出素子５の外部との電気
的接続のために、絶縁性基板４上にレジストをパターニ
ングしエッチングを行ない、例えば厚さ１μｍのＡｕ配
線を形成する。

【００４６】その後、電子放出素子５上に絶縁材とし
て、例えばＳｉＯ₂ 膜をスパッタ等により形成し、さら
に絶縁材上にＡｕ、Ａｌ、Ｃｕ等の金属を蒸着して所定
の部位をエッチングにより除去し、孔６ａを有する変調
電極６を形成する。これにより、リアプレート１が作製
される。

【００４７】一方、ガラス基板７の内側表面に、蛍光体
を塗布して蛍光膜８を形成し、さらに蛍光膜８の表面に
導電性を持たせたメタルバック９を形成してフェースプ
レート２を作製する。

【００４８】また、リアプレート１と各支持部材１０、
１１との互いの固着部位にフリットガラス１３（日本電
気硝子（株）製 ＬＳ−３０８１）を塗布してリアプレ
ート１上の所定の位置に各支持部材１０、１１を配置す
る。さらに、Ｙ方向に沿って配置された支持部材１１の
段差部１１ａのスペーサ１２が固着されるべき部位と、
スペーサ１２の段差部１２ａとにもフリットガラス１３
を塗布し、スペーサ１２を配置する。スペーサ１２の配
置位置は、上述したように、電子放出素子５からの電子
放出による蛍光体の発光現象を妨げない位置とする。ス
ペーサ１２が固着される支持部材１１の段差部１１ａ
は、その支持部材１１の長手方向に沿って形成されてい
るので、スペーサ１２の配置位置の調整は容易である。
そして、フェースプレート２と各支持部材１０、１１と
の互いの固着部位にフリットガラス１３を塗布してフェ
ースプレート２を各支持部材１０、１１上に載置し、外
囲器１５とする。

【００４９】このとき、リアプレート１、各支持部材１
０、１１およびフェースプレート２は互いに固定されて
いないので、それぞれが互いに位置ずれしないように全
体を治具等で固定する。また、これによりスペーサ１２
も、リアプレート１、Ｙ方向に沿って配置された支持部
材１１およびフェースプレート２に挟持され、固定され
る。

【００５０】フリットガラス１３には、結晶性のものや
非結晶性のもの、さらには成分の違いにより数種類あ
り、固着温度や使用部材の熱膨張係数に応じて適宜選択
することができる。フリットガラス単体は粉体なので、
塗布する場合は有機溶剤あるいはニトロセルロースやア
クリル等のバインダーで粘度を調製した有機溶剤と混合
させてペースト状とし、少なくとも塗布作業温度では粘
着性を持たせる。また、フリットガラス１３の塗布方法
としては、印刷法、スプレー法、ディスペンサ法による
注入法等を用いることができる。

【００５１】次いで、外囲器１５を、外囲器１５全体を
加熱できる容器を備えた電気炉（不図示）に入れる。こ
のとき、必要に応じてフェースプレート２側もしくはリ
アプレート１側から加圧してもよい。そして、電気炉を
フリットガラス１３の固着熱処理温度、例えば３００〜
６５０℃まで上昇させてフリットガラス１３を溶融させ
る。本実施例では、４１０℃で１時間加熱した。

【００５２】その後、電気炉をゆっくり冷却して室温に
戻し、外囲器１５を電気炉から取り出す。これによりフ
リットガラス１５が固化し、各支持部材１０、１１同
士、フェースプレート２と各支持部材１０、１１および
リアプレート１と各支持部材１０、１１とは、真空漏れ
もなく強固に固着される。また、スペーサ１２も、Ｙ方
向に沿って配置された支持部材１１に強固に固着され
る。

【００５３】次いで、外囲器１５に取り付けられた排気
管（不図示）から、真空ポンプにより外囲器１５の内部
を１０^-6Ｔｏｒｒ以下に真空排気する。その後、配線を
通して素子電極５ａ間に数Ｖ〜十数Ｖの電圧を印加して
フォーミングと呼ばれる通電処理を施し、電子放出素子
５に電子放出部５ｂを形成する。

【００５４】続いて、ホットプレートによって外囲器１
５を約１３０℃に加熱して外囲器１５内の脱ガスを行な
い、上記排気管をガスバーナーで加熱して封じ切る。最
後に、外囲器１５の封止後の真空度を維持するために、
ゲッター処理を行なう。これは、抵抗加熱あるいは高周
波加熱等により、外囲器１５内の所定の位置に配置され
たゲッター（不図示）を加熱し、蒸着膜を形成する処理
である。ゲッターは通常Ｂａが主成分であり、該蒸着膜
の吸着作用により外囲器１５の真空度が維持される。

【００５５】以上説明したように、スペーサ１２および
Ｙ方向に沿って配置された支持部材１１にそれぞれ段差
部１１ａ、１２ａを設け、これら段差部１１ａ、１２ａ
において、スペーサ１２をＹ方向に沿って配置された支
持部材１１に固着することで、フリットガラス１３をリ
アプレート１およびフェースプレート２に塗布すること
なくスペーサ１２を固着することができる。その結果、
フリットガラス１３が電子放出素子５や蛍光体に流れ込
むこともなくなるので、フリットガラス１３の付着によ
る電子放出素子５や蛍光体の機能の劣化を防止すること
ができる。また、フリットガラス１３が電子放出素子５
や蛍光体に流れ込むおそれがなくなることから、フリッ
トガラス１３の使用量を厳密に管理しなくてもよくな
り、生産性および歩留りを向上させることができる。さ
らに、リアプレート１とフェースプレート２との間を垂
直に結ぶ方向に対してスペーサ１２を平行に設置するこ
とが容易になるので、リアプレート１とフェースプレー
ト２との加重によりスペーサ１２に亀裂が入ったり、破
壊することを防止できる。

【００５６】本実施例では、４つの支持部材１０、１１
で外枠３を構成した例を示したが、それに限らず、１つ
の部材で外枠３を構成してもよい。また、スペーサ１２
を外枠３に直接固着した例を示したが、スペーサ１２の
外枠３への固着は、例えば、外枠３にブロック（不図
示）を固着し、このブロックにスペーサ１２を固着する
など、強度的に十分であり、かつ、設置値精度が十分で
あれば、どのような方法をとっても構わない。さらに、
各部材の固着材としてフリットガラス１３を用いたが、
これについても、リアプレート１とフェースプレート２
とが外枠３を介して気密固着でき、しかも、少なくとも
塗布作業温度では粘着性があるものであれば、どのよう
な材料で構成されていても構わない。上述したフリット
ガラス１３は、このような各部材の固着に特に適してい
るものである。

【００５７】また、本実施例では表面伝導型の電子放出
素子５を用いた例を示したが、それに限らず、熱陰極を
用いた熱電子源、あるいは、電界放出型（ＦＥ型）電子
放出素子、金属／絶縁層／金属型（ＭＩＭ型）電子放出
素子といった、表面伝導型の電子放出素子５以外の冷陰
極素子を用いてもよい。

【００５８】冷陰極素子は、たとえばフォトリソグラフ
ィーやエッチングのような製造技術を用いれば基板上に
精密に位置決めして形成できるため、微小な間隔で多数
個を配列することが可能である。しかも、従来からＣＲ
Ｔ等で用いられてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や
周辺部が比較的低温の状態で駆動できるため、より微細
な配列ピッチのマルチ電子放出素子を容易に実現するこ
とができる。

【００５９】また、冷陰極素子のなかでもとりわけ好ま
しいのは、表面伝導型の電子放出素子５である。すなわ
ち、前記ＭＩＭ型素子は絶縁層や上部電極の厚さを比較
的精密に制御する必要があり、またＦＥ型は針状の電子
放出部の先端形状を精密に制御する必要がある。そのた
め、これらの素子は比較的製造コストが高くなったり、
製造プロセス上の制限から大面積のものを作製するのが
困難となる場合があった。これに対して表面伝導型の電
子放出素子５は、構造が単純で製造が簡単であり、大面
積のものを容易に作製できる。近年、特に大画面で安価
な表示装置が求められている状況においては、とりわけ
好適な冷陰極素子であるといえる。

【００６０】（第２実施例）図２は、本発明の画像形成
装置の第２実施例の一部を破断した概略斜視図である。

【００６１】本実施例では、スペーサ３２が固着される
支持部材３１の段差部３１ａに、Ｙ方向に沿って凹溝３
１ｂを形成する一方、スペーサ３２の段差部３２ａに、
上記凹溝３１ｂに嵌合する凸部３２ｂを形成し、支持部
材３１とスペーサ３２との接触面積が、第１実施例に比
較して大きくなっている。そして、支持部材３１の凹溝
３１ｂおよびスペーサ３２の凸部３２ｂにフリットガラ
スを塗布し、支持部材３１にスペーサ３２を固着する。
その他の構成および製造工程については、第１実施例と
同様であるので、その説明は省略する。

【００６２】本実施例のように、スペーサ３２が固着さ
れる支持部材３１に凹溝３１ｂを形成するとともに、こ
の凹溝３１ｂに嵌合する凸部３２ｂをスペーサ３２に形
成し、凹溝３１ｂと凸部３２ｂにおいて支持部材３１と
スペーサ３２とを固着することで、フリットガラスの使
用量を厳密に管理しなくても、電子放出素子２５や蛍光
体へのフリットガラスの流れ込みのおそれがなくスペー
サ３２を固着することができる。また、それぞれの段差
部３１ａ、３２ａに凹溝３１ｂあるいは凸部３２ｂを形
成しているので、支持部材３１とスペーサ３２との固着
面積も大きくなり、スペーサ３２をより確実に固着する
ことができる。

【００６３】本実施例では特に、スペーサ３２の凸部３
２ｂを支持部材３１の凹溝３１ｂに嵌合させることによ
ってスペーサ３２が配置されるので、両者の嵌合により
スペーサ３２はＸ方向に平行に配置されるとともに、支
持部材３１の凹溝３１ｂに沿ってスペーサ３２を移動さ
せることができ、スペーサ３２の位置決めおよび位置調
整が容易になる。また、支持部材３１とスペーサ３２と
の接触面積が大きくなっているので、第１実施例に比較
してスペーサ３２が倒れにくく、リアプレート２１とフ
ェースプレート２２との間を垂直に結ぶ方向に対してス
ペーサ３２を平行に設置することがより容易になる。

【００６４】本実施例では、スペーサ３２に凸部３２ｂ
を形成し、支持部材３１に凹溝３１ｂを形成した例を示
したが、その逆に、スペーサ３２に凹溝を形成するとと
もに、支持部材３１に凸部を形成しても、同様の効果が
得られる。また、凸部３２ｂおよび凹溝３１ｂの形状に
ついては、両者が互いに嵌合する関係にあれば、どのよ
うな形状でも構わない。

【００６５】（第３実施例）図３は、本発明の画像形成
装置の第３実施例の一部を破断した概略斜視図である。

【００６６】本実施例では、スペーサ５２として、両端
面に、Ｘ方向に突出する凸部５２ｂが形成されたスペー
サ５２を用い、さらに、スペーサ５２が固着される支持
部材５１として、互いの対向面に、スペーサ５２の凸部
５２ｂが嵌合する凹溝５１ｂがＹ方向に沿って形成され
た支持部材５１を用いている。すなわち、支持部材５１
の凹溝５１ｂおよびスペーサ５２の凸部５２ｂで、嵌合
部が構成されている。これにより、スペーサ５２は、Ｘ
方向およびＺ方向（リアプレート４１とフェースプレー
ト４２との対向方向）の動きが規制されている。スペー
サ５２と支持部材５１とは、凸部５２ｂと凹溝５１ｂに
おいて、フリットガラスにより互いに固着される。その
他の構成および製造工程にてついては、第１実施例と同
様であるので、その説明は省略する。

【００６７】本実施例のように、スペーサ５２が固着さ
れる支持部材５１の互いの対向面に凹溝５１ｂを形成す
るとともに、この凹溝５１ｂに嵌合する凸部５２ｂをス
ペーサ５２に形成し、凹溝５１ｂと凸部５２ｂにおいて
支持部材５１とスペーサ５２とを固着することで、フリ
ットガラスの使用量を厳密に管理しなくても、電子放出
素子４５や蛍光体へのフリットガラスの流れ込みのおそ
れがなくスペーサ５２を固着することができる。また、
スペーサ５２は支持部材５１に対してはめ込み構造とな
っているので、スペーサ５２が倒れにくくなり、リアプ
レート４１とフェースプレート４２との間を垂直に結ぶ
方向に対してスペーサ５２を平行に設置することがより
容易になる。

【００６８】特に、図３に示したように、凹溝５１ｂの
形状を、凹溝５１ｂの底壁に向かうにしたがって次第に
幅が広くなる形状とし、凸部５２ｂの形状を、それに対
応する形状とすることで、スペーサ５２はＸ方向に平行
に配置されるとともに、スペーサ５２を凹溝５１ｂに沿
って沿って移動させることができ、スペーサ５２の位置
決めおよび位置調整が容易になる。

【００６９】本実施例では、スペーサ５２に凸部５２ｂ
を形成し、支持部材５１に凹溝５１ｂを形成した例を示
したが、その逆に、スペーサ５２に凹溝を形成するとと
もに、支持部材５１に凸部を形成しても、同様の効果が
得られる。また、凸部５２ｂおよび凹溝５１ｂの形状に
ついては、両者が互いに嵌合する関係にあれば、どのよ
うな形状でも構わない。

【００７０】上述した各実施例では、本発明の画像形成
装置を画像表示装置に応用した例で示したが、本発明は
この範囲に限られるものではなく、光プリンタの画像形
成用発光ユニットとして用いるなど、記録装置への応用
も可能である。この場合、通常の形態としては１次元的
に配列された画像形成ユニットを用いることが多いが、
ｍ本の行方向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択する
ことで、ライン状発光源だけでなく、２次元状の発光源
としても応用できる。また、画像形成部材としては、以
上の実施例で用いた蛍光体のように直接発光する物質を
有するものに限らず、電子の帯電による潜像画像が形成
されるような部材等を有するものであってもよい。

【００７１】

【発明の効果】本発明は、以上説明したとおり構成され
ているので、以下に記載する効果を奏する。

【００７２】本発明の画像形成装置は、外枠およびスペ
ーサに、それぞれ互いに嵌合部を有し、この嵌合部にお
いて互いに固着されるので、スペーサの固定に際し、電
子放出素子や画像形成部材への固着材の流れ込みを防止
することができる。これにより、電子放出素子や画像形
成部材へ固着材が付着せず、固着材の電子放出素子や画
像形成部材への付着による電子放出素子や画像形成部材
の機能の低下を防止することができる。特に、固着材と
してフリットガラスを用いた場合、フリットガラスは固
着時には液状化し、周囲に流れ込み易くなるので、この
ような場合に有効である。さらに、スペーサと外枠とが
互いに嵌合する構造となっているので、スペーサをリア
プレートとフェースプレートとの対向方向に対して平行
に設置し易くなり、スペーサの損傷も防止することがで
きる。

【００７３】また、前記嵌合部のうち、外枠の嵌合部を
外枠の長手方向に沿って形成することで、スペーサの固
着前の位置調整を容易にすることができる。

【００７４】さらに、画像形部材として蛍光体を用いる
ことで、本発明の画像形成装置を画像表示装置として利
用することができる。

【００７５】加えて、電子放出素子として冷陰極型電子
放出素子を用いることで、省電力で応答速度が速く、し
かも大型の画像形成装置を構成することができる。その
中でも特に表面伝導型電子放出素子は、素子構造が簡単
で、かつ複数の素子を容易に配置することができるの
で、表面伝導型電子放出素子を用いることによって、構
造が簡単で、しかも大型の画像形成装置が達成できる。

【００７６】本発明の画像形成装置の製造方法は、外枠
およびスペーサに、互いに嵌合する嵌合部を有するもの
を用い、この嵌合部において両者を固着することで、固
着材の量を厳密に管理しなくても固着材の電子放出素子
や画像形部材への付着を防止することができるととも
に、スペーサをリアプレートとフェースプレートとの対
向方向に対して平行に配置し易くなるので、生産性およ
び歩留りを向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１実施例の一部を破
断した概略斜視図である。

【図２】本発明の画像形成装置の第２実施例の一部を破
断した概略斜視図である。

【図３】本発明の画像形成装置の第３実施例の一部を破
断した概略斜視図である。

【図４】表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成を
示す平面図である。

【図５】表面伝導型電子放出素子の特性評価装置の概略
構成図である。

【図６】従来の画像形成装置の一部を破断した概略斜視
図である。

【符号の説明】

１、２１、４１ リアプレート ２、２２、４２ フェースプレート ３ 外枠 ４ 絶縁性基板 ５、２５、４５ 電子放出素子 ５ａ 素子電極 ５ｂ 電子放出部 ６ 変調電極 ６ａ 孔 ７ ガラス基板 ８ 蛍光膜 ９ メタルバック １０、１１、３１、５１ 支持部材 １１ａ、３１ａ 段差部 １２、３２、５２ スペーサ １２ａ、３２ａ 段差部 １３ フリットガラス １５ 外囲器 ３１ｂ、５１ｂ 凹溝 ３２ｂ、５２ｂ 凸部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−302642（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−76555（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−126623（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−302642（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 9/24 H01J 29/86 H01J 29/87

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子を放出する電子放出素子が設けられ
   たリアプレートと、前記電子放出素子から放出された電
   子が衝突することにより画像が形成される画像形成部材
   が設けられ、外枠を介して前記リアプレートに対向配置
   された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置されたスペーサとを有する
   画像形成装置において、 前記外枠および前記スペーサは、前記リアプレートと前
   記フェースプレートとの対向方向の中間部で嵌合し、 前記嵌合する部分において、前記外枠と前記スペーサと
   が固着材により互いに固着されていることを特徴とする
   画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記外枠の嵌合部は、前記外枠の長手方
   向に沿っている請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記固着材は、フリットガラスである請
   求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記画像形成部材は、電子が衝突するこ
   とにより発光する蛍光体である請求項１ないし３のいず
   れか１項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記電子放出素子は、冷陰極型電子放出
   素子である請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画
   像形成装置。
6. 【請求項６】 前記冷陰極型電子放出素子は表面伝導型
   電子放出素子である請求項５に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 電子が放出される電子放出素子が設けら
   れたリアプレートに、外枠およびスペーサを挟んで、電
   子放出素子から放出された電子が衝突することにより画
   像が形成される画像形成部材が設けられたフェースプレ
   ートを対向させ、前記リアプレートと前記フェースプレ
   ートとの対向方向の中間部で前記スペーサと前記外枠を
   嵌合し、前記外枠と前記スペーサとを前記嵌合する部分
   で固着する工程を有することを特徴とする画像形成装置
   の製造方法。