JP3423519B2

JP3423519B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3423519B2
Application number: JP00734996A
Authority: JP
Inventors: 俊彦宮▲崎▼
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-01-19
Filing date: 1996-01-19
Publication date: 2003-07-07
Anticipated expiration: 2016-01-19
Also published as: JPH09199009A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に関
し、更に詳述すれば電子放出素子を用いる画像形成装置
の構造、及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源
には、電界放出型（以下、ＦＥと記す）、金属／絶縁層
／金属型（以下、ＭＩＭと記す）や表面伝導型電子放出
素子等がある。

【０００３】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an, “Field emission”, Advancein Electron Physici
s, 8, 89 (1956)或いはC.A.Spindt, “Physical Proper
ties of thin-film field emission cathodes with mol
ybdenium ”, J.Appl.Phys., 47, 5248 (1976) 等が知
られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead, “The
tunnel-emission amplifier, J. Appl. Phys., 32, 646
(1961) 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, Radio Eng. Electron Phys., 10, (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Elinson 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 Films", 9, 317 (1972)]、Ｉｎ₂
Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 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ページ（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.Hartwellの素子構成を図１
５に示す。同図において１は、基板である。４は導伝性
薄膜で、スパッタリングで形成されたＨ型形状の金属酸
化物薄膜等からなり、後述するフォーミングと呼ばれる
通電処理により電子放出部５が形成される。なお、図中
の素子電極間隔Ｌは、０．５〜１．０ｍｍ、Ｗ’は、
０．１ｍｍで設定されている。又、電子放出部５の位置
及び形状については、不明であるので模式図として表わ
した。

【０００８】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導伝性薄膜４を予めフォ
ーミングと呼ばれる通電処理することによって、電子放
出部５を形成するのが一般的であった。すなわち、通電
フォーミングとは、前記導伝性薄膜４の両端に直流電
圧、或いは非常にゆっくりとした昇電圧、例えば１Ｖ／
分程度を印加通電し、導電性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５を形成することである。なお電子放出部５は導
伝性薄膜４の一部に亀裂が発生し、その亀裂付近から電
子放出が行われる。前記通電フオーミング処理をした表
面伝導型電子放出素子は、上記導電性薄膜４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５よ
り電子を放出せしめるものである。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は構造が単
純で製造も容易であることから、大面積にわったて多数
素子を配列形成できる利点がある。そこで、この特徴を
生かした荷電ビーム源、表示装置等の応用研究がなされ
ている。多数の表面伝導型放出素子を形成した例として
は、後述する様に梯型配置と呼ぶ並列に表面伝導型電子
放出素子を配列し、個々の素子の両端を配線（共通配線
とも呼ぶ）でそれぞれ結線した行を多数配列した電子源
があげられる（例えば、特開昭６４−０３１３３２、特
開平１−２８３７４９、２−２５７５５２等）。また、
特に表示装置等の画像形成装置においては、近年、液品
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、自発光型でないためバックライトを持たねばなら
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。自発光型表示装置としては表面伝導型電子
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があげられる（例
えば、ＵＳＰ５０６６８８３）。

【００１０】上記画像形成装置などでは外囲器と称する
外部構造体を有しており、真空中の外囲器内で電子放出
素子を動作させることから、真空度を保つためにゲッタ
及び耐大気圧構造が必要になる。特に、近年需要の高く
なってきている大型薄型の画像形成装置は、耐大気圧構
造として外囲器の内側に大気圧を支持するスペーサを配
置する構造がある。また、外囲器内にはゲッタからのゲ
ッタ材が画像形成部分に飛放しないようにするためにゲ
ッタ材飛散防止部材が設けられている。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、外囲器
を各構成部材から組み立てる際に、（１）複数のスペー
サを配置し、位置決め固定するのに煩雑な工程が必要で
ある、（２）また、外囲器を気密封止する際にスペーサ
が斜めになる、或いは倒れる場合がある、（３）ゲッタ
やゲッタ材飛散防止部材を配置し、位置決め固定する工
程が煩雑である、などの問題点がある。

【００１２】本発明は上記の間題点を解決した画像形成
装置及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記問題を解決するため
本発明は、電子放出素子を搭載したリアプレートと該リ
アプレートと対向して配置された画像形成部を有するフ
ェースプレ一トと該リアプレートと該フェースプレート
との間にあってこれらの周縁部を包囲する支持枠とを封
着材で気密に封着した外囲器と、該外囲器内に配置され
て大気圧を支持するスペーサと、該外囲器内の真空度を
保つゲッタと、該ゲッタからのゲッタ材が該電子放出素
子に飛散することを防止するゲッタ材飛散防止部材を有
する画像形成装置であって、該ゲッタ材飛散防止部材と
該スペーサとが所定の角度をなして固定されてなること
を特徴とする画像形成装置を提案するもので、前記スペ
ーサが平板形状であること、前記スペーサが開ロ部を有
すること、前記ゲッタ材飛散防止部材にゲッタが固定さ
れていること、前記電子放出素子が表面伝導型電子放出
素子であることを含む。

【００１４】また本出願は、電子放出素子を搭載したリ
アプレートと該リアプレートと対向して配置された画像
形成部を有するフェースプレ一トと該リアプレートと該
フェースプレートとの間にあってこれらの周縁部を包囲
する支持枠とを封着材で気密に封着した外囲器と、該外
囲器内に配置されて大気圧を支持するスペーサと、該外
囲器内の真空度を保つゲッタと、該ゲッタからのゲッタ
材が該電子放出素子に飛散することを防止するゲッタ材
飛散防止部材を有する画像形成装置の製造方法であっ
て、該ゲッタ材飛散防止部材と該スペーサとが予め所定
の角度をなして固定されてなるスペーサユニットを用い
て画像形成装置を製造することを特徴とする画像形成装
置の製造方法をも開示しており、前記ゲッタ材飛散防止
部材に前記ゲッタが固定されていることも開示してい
る。

【００１５】本発明によれば、外囲器の組み立てが容易
に行なえるようになる。特にスペーサを位置決めし、固
定する際の簡易化が図れる。また、ゲッタの組み立ても
容易に行なえるようになる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の画像形成装置につ
いて図１乃至図３を用いて説明する。

【００１７】図１は本発明において用いるスペーサユニ
ットの位置例を示す斜視図である。

【００１８】スペーサユニット１は、ゲッタ材飛散防止
部材２、スペーサ３、ゲッタ４から構成されている。ゲ
ッタ材飛散防止部材２に所望の間隔、角度でスペーサ３
を接着し、スペーサ３と反対側にゲッタ４を接着するこ
とで、スペーサユニット１が形成される。接着するスペ
ーサ３の数は任意に選択できる。スペーサ３には開口部
５を適宜設けることが好ましい。

【００１９】スペーサ３の材料としては、ガラス、セラ
ミック等が好ましい。

【００２０】ゲッタ材飛散防止材２の材質としては、前
記スペーサ３と同様のものが好ましい。

【００２１】スペーサとゲッタ材飛散防止材との接着は
フリットガラスによる接着、無機接着剤による接着等の
方法が好ましい。

【００２２】次に、このスペーサユニット１を外囲器ヘ
組み込む際の様子を図２を参照しながら説明する。

【００２３】図２は外囲器の構成部材を示す展開斜視図
である。外囲器は、フェースプレート６、スペーサユニ
ット１、支持枠７、リアプレート８から構成されてい
る。フェースプレート６の下部には画像形成部６０があ
り、この画像形成部に対してスペーサユニット１を位置
決め接着し、これに更に支持枠７と電子放出素子部８０
とを搭載したリアプレート８を位置決め接着することで
外囲器が形成される。

【００２４】図３は上記外囲器内でのスペーサユニット
１の位置関係を示す図である。

【００２５】図３（ａ）は外囲器の平面図、図３（ｂ）
は外囲器のＡーＡ線に沿った断面図である。同図におい
て、２はゲッタ材飛散防止部材、３はスペーサ、４はゲ
ッタ、６はフェースプレート、６０は画像形成部、７は
支持枠、８はリアプレート、８０は電子放出素子部、９
は外囲器である。外囲器９はフェースプレート６とリア
プレート８と支持枠７から構成され、密閉容器をなして
いる。その内部には大気圧支持構造としてスペーサ３が
設けられている。真空度を保つためにゲッタ４とゲッタ
材飛散防止部材２がある。

【００２６】本発明で用いる電子源としては、単純な構
成であり製法が容易な表面伝導型電子放出素子が好適で
ある。

【００２７】本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的
な構成には大別して、平面型及び垂直型の２つがある。

【００２８】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００２９】図６は、本発明の平面型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図であり、図６（ａ）は平面
図、図６（ｂ）は断面図である。

【００３０】図６において１０１は基板、１０２と１０
３は素子電極、１０４は導電性薄膜、１０５は電子放出
部である。

【００３１】基板１０１としては、石英ガラス、Ｎａ等
の不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラス、スパ
ッタ法等によりＳｉＯ₂を堆積させたガラス基板及びア
ルミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。

【００３２】対向する素子電極１０２、１０３の材料と
しては、一般的な導電材料を用いることができ、Ｎｉ，
Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ
等の金属あるいはそれらの合金；Ｐｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａ
ｕ，ＲｕＯ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物
とガラス等から構成される印刷導体；Ｉｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ
₂等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体材料等か
ら選択することができる。

【００３３】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜１０４の形状等は、応用される形態等を考慮して設
計される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数千Åから数
百μｍの範囲であり、より好ましくは素子電極間に印加
する電圧等を考慮して１μｍから１００μｍの範囲であ
る。

【００３４】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲である。
素子電極１０２、１０３の膜厚ｄは、１００Åから１μ
ｍの範囲である。

【００３５】尚、図６に示した構成だけでなく、基板１
０１上に、導電性薄膜１０４、対向する素子電極１０
２、１０３の順に積層した構成とすることもできる。

【００３６】導電性薄膜１０４には良好な電子放出特性
を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるこ
とが好ましい。その膜厚は素子電極１０２、１０３への
ステップカパレージ、素子電極１０２、１０３間の抵抗
値及び後述するフォーミング条件等を考慮して適宜設定
されるが、通常は数Åから数千Åの範囲とするのが好ま
しく、より好ましくは１０Åより５００Åの範囲とす
る。その抵抗値は、Ｒｓが１×１０²から１×１０⁷Ωの
値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがＩの
薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（Ｉ／ｗ）とおいたときに現
れる値で、薄膜材料の抵抗率をρとするとＲｓ＝ρ／ｔ
で表される。本願明細書において、フォーミング処理に
ついて通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミング
処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じさ
せて高抵抗状態を形成する方法であればいかなる方法で
も良い。

【００３７】導電性薄膜１０４を構成する材料はＰｄ，
Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属；ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃等の酸化物；Ｈｆ
Ｂ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄等の
硼化物；ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，Ｗ
Ｃ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓ
ｉ，Ｇｅ等の半導体、カ一ボン等の中から適宜選択され
る。

【００３８】ここで述ベる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから１μｍの範囲、好ましく
は１０Åから２００Åの範囲である。

【００３９】電子放出部１０５は、導電性薄膜１０４の
一部に形成された高抵抗の亀裂により構成され、導電性
薄膜１０４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォー
ミング等の手法等に依存したものとなる。電子放出部１
０５の内部には、１０００Å以下の粒径の導電性微粒子
が含まれる場合もある。この導電性微粒子は、導電性薄
膜１０４を構成する材料の元素の一部、あるいは全ての
元素を含有するものとなる。電子放出部１０５及びその
近傍の導電性薄膜１０４には、炭素あるいは炭素化合物
が含まれる場合もある。

【００４０】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００４１】図７は、本発明の表面伝導型電子放出素子
のうちの垂直型表面伝導型電子放出素子の一例を示す模
式図である。

【００４２】図７においては、図６に示した部位と同じ
部位には図６に付した符号と同一の符号を付している。
１０６は段差形成部である。基板１０１、素子電極１０
２及び１０３、導電性薄膜１０４、電子放出部１０５
は、前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同
様の材料で構成することができる。段差形成部１０６
は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳ
ｉＯ₂等の絶縁性材料で構成することができる。段差形
成部１０６の膜厚は、先に述べた平面型表面伝導型電子
放出素子の素子電極間隔Ｌに対応し、数百Åから数十μ
ｍの範囲とすることができる。この膜厚は、段差形成部
の製法及び素子電極間に印加する電圧を考慮して設定さ
れるが、数千Åから数μｍの範囲が好ましい。

【００４３】導電性薄膜１０４は、素子電極１０２及び
１０３と段差形成部１０６作製後に、その素子電極１０
２、１０３の上に積層される。電子放出部１０５は、図
７においては、段差形成部１０６に形成されているが、
作製条件、フォーミング条件等に依存し、形状、位置と
もこれに限られるものでない。

【００４４】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、そのー例を図８に模式的
に示す。

【００４５】以下、図６及び図８を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図８においても、図６に示
した部位と同じ部位には図６に付した符号と同一の符号
を付している。

【００４６】１）基板１０１を洗剤、純水および有機溶
剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフ
ィー技術を用いて基板１０１上に素子電極１０２、１０
３を形成する（図８（ａ））。

【００４７】２）素子電極１０２、１０３を設けた基板
１０１に、有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形
成する。有機金属溶液には、前述の導電性膜１０４の材
料の金属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いる
ことができる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフト
オフ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜
１０４を形成する（図８（ｂ））。ここでは有機金属溶
液の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜１０４の形
成法はこれに限られるものでなく、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、スピンナー法等を用いることもできる。

【００４８】３）つづいて、フォーミング処理を施す。
このフォーミング処理方法の一例として通電処理による
方法を説明する。素子電極１０２、１０３間に、不図示
の電源を用いて通電を行うと、導電性薄膜１０４の部位
に、構造の変化した電子放出部１０５が形成される（図
８（ｃ））。通電フォーミングによれば導電性薄膜１０
４に局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した
部位が形成される。その部位が電子放出部１０５とな
る。通電フォーミングの電圧波形の例を図９に示す。

【００４９】電圧波形は、パルス波形が好ましい。これ
には、パルス波高値を定電圧としたパルスを連続的に印
加する図９（ａ）に示した手法と、パルス波高値を増加
させながら電圧パルスを印加する図９（ｂ）に示した手
法がある。

【００５０】図９（ａ）におけるＴ1及びＴ2は電圧波形
のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ1は１μｓ〜１
０ｍｓ、Ｔ2は、１０μｓ〜１００ｍｓの範囲で設定さ
れる。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク電
圧）は、表面伝導型電子放出素子の形態に応じて適宜選
択される。このような条件のもと、例えば、数秒から数
十分間電圧を印加する。パルス波形は三角波に限定され
るものではなく、矩形波など所望の波形を採用すること
ができる。

【００５１】図９（ｂ）におけるＴ1及びＴ2は、図９
（ａ）に示したものと同様とすることができる。三角波
の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例え
ば０．１Ｖステップ程度ずつ増加させることができる。

【００５２】通電フォーミング処理の終了は、パルス間
隔Ｔ2中に、導電性薄膜１０４を局所的に破壊、変形し
ない程度の電圧を印加し、電流を測定して検知すること
ができる。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる
素子電流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗
を示した時、通電フォーミングを終了させる。

【００５３】４）フォーミングを終えた素子には活性化
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流Ｉf、放出電流Ｉeが著しく変化する。

【００５４】活性化処理は、例えば有機物質のガスを含
有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パルス
の印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲気
は、例えば油拡散ポンプや口ータリーポンプなどを用い
て真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有機
ガスを利用して形成することができる他、イオンポンプ
などにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物質
のガスを導入することによっても得られる。このときの
好ましい有機物質のガス圧は、前述の応用の形態、真空
容器の形状や、有機物質の種類などにより異なるため、
場合に応じ適宜設定される。適当な有機物質としては、
アルカン、アルケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳
香族炭化水素類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン
類、アミン類、フェノール、カルボン酸、スルホン酸等
の有機酸類等を挙げることができ、具体的には、メタ
ン、エタン、プロパンなどＣ_nＨ_2n+2で表される飽和炭
化水素、エチレン、プロピレンなどＣ_nＨ_2n等の組成式
で表される不飽和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタ
ノール、エタノール、ホルムアルデヒド、アセトアルデ
ヒド、アセトン、メチルエチルケトン、メチルアミン、
工チルアミン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸
等が使用できる。この処理により、雰囲気中に存在する
有機物質から炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積
し、素子電流Ｉfおよび放出電流Ｉeが著しく変化する。

【００５５】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉfと
放出電流Ｉeを測定しながら行う。なおパルス幅、パル
ス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。

【００５６】炭素あるいは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ
（Highly Oriented Pyrolytic Graphite）、ＰＧ（Pyro
lytic Graphite）、ＧＣ（Glassy Carbon）などのグラ
ファイト（ＨＯＰＧはほぼ完全な結晶構造をもつグラフ
ァイト、ＰＧは結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや
乱れたグラファイト、ＧＣは結晶粒が２０Å程度で結晶
構造の乱れがさらに大きくなったものを指す）、非晶質
カーボン（アモルファスカーボン及びアモルファスカー
ボンと前記グラファイトの微結晶の混合物を含むカーボ
ン）などであり、その膜厚は５００Å以下にするのが好
ましく、３００Å以下であればより好ましい。

【００５７】５）活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、１×１０^-8Ｔｏｒｒ以
下、望ましくは１×１０^-10Ｔｏｒｒ以下で行なうのが
良い。真空容器内の圧力は、１０^-6.5〜１０^-7Ｔｏｒｒ
が好ましく、特に１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が好ましい。

【００５８】真空容器を排気する真空排気装置は、装置
から発生するオイルが素子の特性に影響を与えないよう
に、オイルを使用しないものを用いるのが好ましい。具
体的にはソープションポンプ、イオンポンプ等の真空排
気装置を挙げることができる。さらに真空容器内を排気
するときには、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や
電子放出素子に吸着した有機物質分子を排気しやすくす
ることが好ましい。このときの加熱した状態での真空排
気条件は、８０〜２００℃で５時間以上が望ましいが、
特にこの条件に限るものではなく、真空容器の大きさや
形状、電子放出素子の構成などの諸条件により変わり得
る。なお、上記有機物質の分圧測定は質量分析装置によ
り質量数が１０〜２００の炭素と水素を主成分とする有
機分子の分圧を測定し、それらの分圧を積算することに
より求める。

【００５９】安定化工程を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。

【００６０】このような真空雰囲気を採用することによ
り、新たな炭素あるいは炭素化合物の堆積を抑制でき、
結果として素子電流Ｉfおよび放出電流Ｉeが安定する。

【００６１】電子放出素子の配列については種々のもの
が採用できる。

【００６２】一例として、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列
方向と呼ぶ）でその電子放出素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をＸ方向及びＹ方向に行列状に複数
個配し、同じ行に配された複数の電子放出素子の電極の
一方を、Ｘ方向の配線に共通に接続し、同じ列に配され
た複数の電子放出素子の電極の他方を、Ｙ方向の配線に
共通に接続するものが挙げられる。このようなものは所
謂単純マトリクス配置である。まず単純マトリクス配置
について以下に詳述する。

【００６３】本発明において、電子放出素子を複数個マ
トリクス状に配して得られる電子源基板について、図１
０を用いて説明する。図１０において、１１１は電子源
基板、１１２はＸ方向配線、１１３はＹ方向配線であ
る。１１４は表面伝導型電子放出素子、１１５は結線で
ある。尚、表面伝導型電子放出素子１１４は、前述した
平面型あるいは垂直型のどちらであってもよい。

【００６４】ｍ本のＸ方向配線１１２は、Ｄx１、Ｄx
２、・・・、Ｄxｍからなり、真空蒸着法、印刷法、ス
パッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成する
ことができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計され
る。Ｙ方向配線１１３は、Ｄy１、Ｄy２、・・・、Ｄy
ｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線１１２と同様に形
成される。これらｍ本のＸ方向配線１１２とｎ本のＹ方
向配線１１３との間には、不図示の層間絶縁層が設けら
れており、両者を電気的に分離している（ｍ、ｎは共に
正の整数）。

【００６５】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法，印刷
法，スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線１１２を形成した基板１１
１の全面或は一部に所望の形状で形成され、特にＸ方向
配線１１２とＹ方向配線１１３の交差部の電位差に耐え
得るように膜厚、材料、製法が設定される。Ｘ方向配線
１１２とＹ方向配線１１３は、それぞれ外部端子として
引き出されている。

【００６６】表面伝導型放出素子１１４を構成する一対
の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線１１２とｎ本の
Ｙ方向配線１１３と導電性金属等からなる結線１１５に
よって電気的に接続されている。

【００６７】配線１１２と配線１１３を構成する材料、
結線１１５を構成する材料及び一対の素子電極を構成す
る材料は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であ
っても、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、
例えば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子
電極を構成する材料と配線材料が同一である場合には、
素子電極に接続した配線は素子電極ということもでき
る。

【００６８】Ｘ方向配線１１２には、Ｘ方向に配列した
表面伝導型放出素子１１４の行を選択するための走査信
号を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。
一方、Ｙ方向配線１１３にはＹ方向に配列した表面伝導
型放出素子１１４の各列を入力信号に応じて、変調する
ための不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子
放出素子に印加される駆動電圧は、その素子に印加され
る走査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００６９】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて個別の素子を選択し、独立に駆動可能とする
ことができる。

【００７０】このような単純マトリクス配置の電子源を
用いて構成した画像形成装置について、図１１、図１２
及び図１３を用いて説明する。図１１は画像形成装置の
表示パネルの１例を示す模式図であり、図１２は、図１
１の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。
図１３はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行な
うための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【００７１】図１１において１１１は電子放出素子を複
数配した電子源基板、１２１は電子源基板１１１を固定
したリアプレート、１２６はガラス基板１２３の内面に
蛍光膜１２４とメタルバック１２５等が形成されたフェ
ースプレートである。１２２は支持枠であり、その支持
枠１２２には、リアプレート１２１、フェースプレート
１２６がフリットガラス等を用いて接続されている。１
２８は外囲器であり、例えば大気中あるいは窒素中で４
００〜５００度の温度範囲で１０分以上焼成され、封着
される。

【００７２】１１４は、図６における電子放出部に相当
する。１１２、１１３は、表面伝導型電子放出素子の一
対の素子電極と接続されたＸ方向配線及びＹ方向配線で
ある。

【００７３】外囲器１２８は、上述の如く、フェースー
プレート１２６、支持枠１２２、リアプレート１２１で
構成される。リアプレート１２１は主に電子源基板１１
１の強度を補強する目的で設けられるため、電子源基板
１１１自体で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレー
ト１２１は不要とすることができる。即ち、基板１１１
に直接支持枠１２２を封着し、フェースプレート１２
６、支持枠１２２及び基板１１１で外囲器１２８を構成
しても良い。一方、フェースープレート１２６、リアプ
レート１２１間に、スペーサー（耐大気圧支持部材）と
よばれる不図示の支持体を設置することにより、大気圧
に対して十分な強度をもつ外囲器１２８を構成すること
もできる。

【００７４】図１２は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜１２４はモノクロームの場合は蛍光体のみから構成
することができる。カラーの蛍光膜の場合は蛍光体の配
列によりブラックストライプあるいはブラックマトリク
スなどと呼ばれる黒色部材１３１と蛍光体１３２とから
構成することができる。ブラックストライプ、ブラック
マトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合、必要と
なる三原色蛍光体の各蛍光体１３２間の塗り分け部を黒
くすることで混色等を目立たなくすることと、外光反射
によるコントラストの低下を抑制することにある。ブラ
ックストライプの材料としては、通常用いられている黒
鉛を主成分とする材料の他、光の透過及び反射が少ない
材料であれば、これを用いることができる。

【００７５】ガラス基板１２３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、沈澱法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜１２４の内面側には、通常メタル
バック１２５が設けられる。メタルバックを設ける目的
は、蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレー
ト１２６側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させ
ること、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、外囲器内で発生した負イオンの衝突
によるダメージから蛍光体を保護すること等である。メ
タルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平
滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行
い、その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで
作製できる。

【００７６】フェースプレート１２６には、更に蛍光膜
１２４の導電性を高めるため、蛍光膜１２４の外面側
（ガラス基板１２３側）に透明電極（不図示）を設けて
もよい。

【００７７】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００７８】図１１に示した画像形成装置は、例えば以
下のようにして製造される。

【００７９】外囲器１２８は、前述の安定化工程と同様
に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポ
ンプなどのオイルを使用しない排気装置により不図示の
排気管を通じて排気し、１×１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空
度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封止され
る。外囲器１２８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ともできる。これは、外囲器１
２８の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱ある
いは高周波加熱等を用いた加熱により、外囲器１２８内
の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱
し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ
等が主成分であり、その蒸着膜の吸着作用により、たと
えば１×１０^-5ないしは１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を
維持するものである。

【００８０】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図１３を用いて説明する。図１３におい
て、１４１は画像表示表示パネル、１４２は走査回路、
１４３は制御回路、１４４はシフトレジスタである。１
４５はラインメモリ、１４６は同期信号分離回路、１４
７は変調信号発生器、ＶxおよびＶaは直流電圧源であ
る。

【００８１】表示パネル１４１は、端子Ｄox１ないしＤ
oxｍ、端子Ｄoy１ないしＤoyｎ、及び高圧端子Ｈｖを介
して外部の電気回路と接続している。端子Ｄox１ないし
Ｄoxｍには、表示パネル内に設けられている電子源、即
ち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された表面伝導
型電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆動するた
めの走査信号が印加される。

【００８２】端子Ｄoy１ないしＤoyｎには、前記走査信
号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の各
素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加
される。高圧端子Ｈvには、直流電圧源Ｖaより、例えば
１０ｋＶの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型
電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光体を励起
するのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧で
ある。

【００８３】走査回路１４２について説明する。同回路
は、内部にｍ個のスイッチング素子を備えたものである
（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖxの出力電圧もしくは
０Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示
パネル１４１の端子Ｄox１〜Ｄoxｍと電気的に接続され
る。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路１
４３が出力する制御信号Ｔscanに基づいて動作するもの
であり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み
合わせることにより構成することができる。

【００８４】直流電圧源Ｖxは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出閾値電圧）に基づき
走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出
閾値電圧以下となるような一定電圧を出力するよう設定
されている。

【００８５】制御回路１４３は、外部より入力する画像
信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の動
作を整合させる機能を有する。制御回路１４３は、同期
信号分離回路１４６より送られる同期信号Ｔsyncに基づ
いて、各部に対してＴscanおよびＴsftおよＴmryの各制
御信号を発生する。

【００８６】同期信号分離回路１４６は、外部から入力
されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から同期信号成分と輝
度信号成分とを分離するための回路で、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信
号分離回路１４６により分離された同期信号は、垂直同
期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜
上Ｔsync信号として図示した。前記テレビ信号から分離
された画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と表し
た。そのＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１４４に入力さ
れる。

【００８７】シフトレジスタ１４４は、時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１４３より送られる制御信号Ｔsftに基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔsftは、シフトレジスタ１４
４のシフトクロックであるということもできる）。シリ
アル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素
子ｎ素子分の駆動データに相当）のデータは、Ｉd１な
いしＩdｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ
１４４より出力される。

【００８８】ラインメモリ１４５は、画像１ライン分の
データを必要時間の間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路１４３より送られる制御信号Ｔmryに従っ
て適宜Ｉd１〜Ｉdｎの内容を記憶する。記憶された内容
は、Ｉ'd１〜Ｉ'dｎとして出力され、変調信号発生器１
４７に入力される。

【００８９】変調信号発生器１４７は、画像データＩ'd
１〜Ｉ'dｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素子の各
々を適切に駆動変調するための信号源であり、その出力
信号は、端子Ｄoy１〜Ｄoyｎを通じて表示パネル１４１
内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【００９０】本発明の電子放出素子は放出電流Ｉeに対
して以下の基本特性を有している。即ち、電子放出には
明確な閾値電圧Ｖthがあり、Ｖth以上の電圧を印加され
た時のみ電子放出が生じる。電子放出閾値以上の電圧に
対しては、素子への印加電圧の変化に応じて放出電流も
変化する。このことから、本素子にパルス状の電圧を印
加する場合、例えば電子放出闘値以下の電圧を印加して
も電子放出は生じないが、電子放出闘値以上の電圧を印
加する場合には電子ビームが出力される。その際、パル
スの波高値Ｖmを変化させることにより、出力電子ビー
ムの強度を制御することが可能である。また、パルスの
幅Ｐwを変化させることにより出力される電子ビームの
電荷の総量を制御することが可能である。

【００９１】従って、入力信号に応じて電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１４７として、一定長さの電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波
高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いること
ができる。

【００９２】パルス幅変調方式を実施するに際しては、
変調信号発生器１４７として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。

【００９３】シフトレジスタ１４４やラインメモリ１４
５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶
が所定の速度で行なわれれば良いからである。

【００９４】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１４６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化
する必要があるが、これには分離回路１４６の出力部に
Ａ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連してラインメ
モリ１４５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号か
により、変調信号発生器１４７に用いられる回路が若干
異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用いた電圧
変調方式の場合、変調信号発生器１４７には、例えばＤ
／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加
する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１４７
には、例えば高速の発振器および発振器の出力する波数
を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力値と前
記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を
組み合せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力
するパルス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放出
素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加
することもできる。

【００９５】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１４７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式
の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を
採用でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動
電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。

【００９６】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄox
１乃至Ｄoxｍ、Ｄoy１乃至Ｄoyｎを介して電圧を印加す
ることにより、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈvを介し
てメタルバック１２５あるいは透明電極（不図示）に高
圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子
は、蛍光膜１２４に衝突し、発光が生じて画像が形成さ
れる。

【００９７】ここで述ベた画像形成装置の構成は１例で
あり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能で
ある。入力信号については、ＮＴＳＣ方式を挙げたが入
力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣ
ＡＭ方式などのほか、それよりも多数の走査線からなる
ＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位
ＴＶ）方式をも採用できる。

【００９８】次に、はしご型配置の電子源及び画像形成
装置について図１４および図１５を用いて説明する。

【００９９】図１４は、はしご型配置の電子源の１例を
示す模式図である。図１４において、１５０は電子源基
板、１５１は電子放出素子である。１５２、Ｄx１〜Ｄx
１０は、電子放出素子１５１を接続するための共通配線
である。電子放出素子１５１は、基板１５０上に、Ｘ方
向に並列に複数個配されている（これを素子行と呼
ぶ）。この素子行が複数個配されて、電子源を構成して
いる。各素子行の共通配線間に駆動電圧を印加すること
で、各素子行を独立に駆動させることができる。即ち、
電子ビームを放出させたい素子行には∵電子放出閾値以
上の電圧を、電子ビームを放出しない素子行には、電子
放出閾値以下の電圧を印加する。各素子行間の共通配線
Ｄx２〜Ｄx９は、例えばＤx２とＤx３を同一配線とする
こともできる。

【０１００】図１５は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置におけるパネル構造の１例を示す模式図で
ある。１６０はグリッド電極、１６１は電子が通過する
ための開口、１６２はＤox１、Ｄox２、．．．Ｄoxｍよ
りなる容器外端子である。１６３は、グリッド電極１６
０と接続されたＧ１、Ｇ２、．．．Ｇｎからなる容器外
端子、１５０は各素子行間の共通配線を同一配線とした
電子源基板である。図１５においては、図１１、図１４
に示した部位と同じ部位には、これらの図に付したのと
同一の符号を付している。ここに示した画像形成装置
と、図１１に示した単純マトリクス配置の画像形成装置
との大きな違いは、電子源基板１５０とフェースプレー
ト１２６の間にグリッド電極１６０を備えているか否か
である。

【０１０１】図１５においては、基板１５０とフェース
プレート１２６の間には、グリッド電極１６０が設けら
れている。グリッド電極１６０は、表面伝導型放出素子
から放出された電子ビームを変調するためのものであ
り、はしご型配置の素子行と直交して設けられたストラ
イプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に
対応して１個ずつ円形の開口１６１が設けられている。
グリッドの形状や設置位置は図１５に示したものに限定
されるものではない。例えば、開口としてメッシュ状に
多数の通過口を設けることもでき、グリッドを表面伝導
型放出素子の周囲や近傍に設けることもできる。

【０１０２】容器外端子１６２およびグリッド容器外端
子１６３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【０１０３】本例の画像形成装置では、素子行を１列ず
つ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極
列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示すことができる。

【０１０４】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ー等
の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光
プリンターとしての画像形成装置等としても用いること
ができる。

【０１０５】

【実施例】以下、本発明を具体的に説明する。

【０１０６】以下の実施例において、特に画像形成装置
に用いるスペーサユニット部分に関して詳細に述べ、画
像形成装置の他の構成については説明を省略するが、い
ずれの実施例も、上述した画像形成装置、及びそれに類
似する装置に関するものである。

【０１０７】［実施例１］図１乃至図３は本発明の特徴
を良く表わす図面である。

【０１０８】図１はスペーサユニットの斜視図であり、
２は青板ガラスからなるゲッタ材飛散防止板、３は薄い
青板ガラスからなるスペーサ、４はゲッタ、５はスペー
サ３に設けられている開口部であり、以上からスペーサ
ユニット１が構成されている。

【０１０９】スペーサユニット１の組み立て順は、ま
ず、ゲッタ材飛散防止板２にリング状のゲッタ４をフリ
ットガラスで接着固定する。ゲッタ材飛散防止板２とゲ
ッタ４の位置関係は、ゲッタ材が画像形成装置内に蒸着
される際に、画像形成部領域に飛散することを妨げる位
置関係になっている。次いで、ゲッタ材飛散防止板２に
スペーサ３を接着固定する。詳述すれば、スペーサ３
（本例においては３個のスペーサ３１，３２，３３）を
ゲッタ材飛散防止板２に対して、画像形成装置に組み込
んだ場合に画像形成部６０中のブラックストライプと対
応する位置であって、かつゲッタ材飛散防止板上端面２
１と垂直に、治具を用いてフリットガラスで接着固定す
る。このようにして、スペーサユニット１が形成され
る。次に、あらかじめ製作しておいたスペーサユニット
１を外囲器ヘ組み込む際の説明を図２を用いて行なう。

【０１１０】図２は外囲器の構成部材を示す斜視図であ
る。外囲器は、フェ一スプレート６、スペーサユニット
１、支持枠７、リアプレート８から構成されている。ま
た、フェースプレート６のリアプレート８側（本図にお
いては下側）には画像形成部６０が形成されている。リ
アプレート８のフェ一スプレート６側（本図においては
上側）には電子放出素子部８０が形成されている。

【０１１１】外囲器の組み立ての順序は、まずフェース
プレート６の画像形成部６０に形成されたブラックスト
ライプ（不図示）に対してスペーサユニット１のスペー
サが重なるように位置決めし、フリットガラスで接着固
定する。次に、スペーサユニット１が固定されたフェー
スプレート６と、支持枠７と電子放出素子部８０を搭載
したリアプレート８とを位置決めし、これらをフリット
ガラスで密封封着する。これにより、真空容器としての
外囲器が形成される。

【０１１２】このようにして製作した外囲器内の配置
を、図３を参照して説明する。

【０１１３】図３は外囲器内でのスペーサユニット１の
位置関係を示すものであり、図３（ａ）は外囲器の平面
図（正面左側はフェースプレートを透視した状態を示し
ている）、図３（ｂ）は外囲器のＡーＡ線に沿う断面図
である。

【０１１４】同図において、２はゲッタ材飛散防止板、
３はスペーサ、４はゲッタ、５はスペーサに設けられた
開口部、６はフェースプレート、６０は画像形成部、７
は支持枠、８はリアプレート、８０は電子放出素子部、
９は外囲器である。外囲器９は、フェースプレート６と
リアプレート８と支持枠７とで密閉容器を形成してお
り、その内部の、フェースプレート６とリアプレート８
との間には大気圧支持構造としてスペーサ３があり、真
空度を保つためのゲッタ４とゲッタ材飛散防止板２があ
り、フェースプレート６の下部に画像形成部６０が設け
られており、リアプレート８上部には電子放出素子部８
０が設けられている。

【０１１５】図から明らかなようにゲッタ材飛散防止板
２とゲッタ４の位置関係は、ゲッタ材が蒸着される際に
画像形成領域である画像形成部６０や電子放出素子部８
０にゲッタ材が飛散しない関係になっている。

【０１１６】このように作成した外囲器に前述の工程処
理を施すことで、表示パネルとして機能するようにな
り、画像形成装置が完成される。

【０１１７】以上述べたように、本実施例による画像形
成装置は、外囲器の中に設置する部材を自立可能なスペ
ーサユニットの形であらかじめ作製してあるので、即ち
ゲッタ材飛散防止板とスペーサとゲッタを一体に作製し
てあるので、これらの相対的な位置決め、及びスペーサ
単体でのフェースプレートヘの設置を外囲器組み立て工
程で行なう必要が無く、組み立て工程の簡易化が図れ
た。また、組み立て中にスペーサが斜めになったり、倒
れたりすることもない。

【０１１８】なお、スペーサユニットの形態は本実施例
に限定されるものではない。例えばスペーサの数、スペ
ーサ開口部の数、大きさ、配置、ゲッタの数、形、配置
などは、外囲器内の画像形成部や電子放出素子部などに
応じて適宜選択できる。また、組み立て工程についても
限定するものではない。例えば本例では、最初にスペー
サユニットとフェースプレートとを位置決めし、接着固
定したが、まず最初にスペーサユニットとリアプレート
とを固定しても良い。

【０１１９】［実施例２］図４は本発明第２の実施例の
特徴を良く表わす図面である。図４（ａ）はスペ一サユ
ニットの斜視図、図４（ｂ）は外囲器内でのスペーサユ
ニットの配置を示す平面図である。

【０１２０】図４（ａ）はスペーサユニットの斜視図で
あり、２４は青板ガラスからなるゲッタ材飛散防止板、
３４は薄い青板ガラスからなるスペーサ、４４はゲッタ
であり、これらからスペーサユニット１４が構成されて
いる。

【０１２１】スペーサユニット１４の組み立て順序は、
以下のものである。まず、ゲッタ材飛放防止板２４にリ
ング状のゲッタ４４をフリットガラスで接着固定する。
ゲッタ材飛散防止板２４とゲッタ４４の位置関係は、ゲ
ッタ材が蒸着される際に画像形成領域にゲッタ材が飛散
しない位置関係になっている。次いで、ゲッタ材飛散防
止板２４にスペーサ３４を接着固定する。更に詳述すれ
ば、スペーサ３４をゲッタ材飛散防止板２４に対してほ
ぼ垂直に治具を用いてフリットガラスで接着固定する。
このようにして、スペーサユニット１４が形成される。
このスペーサユニットはあらかじめ多数製作しておく。
次に、スペーサユニット１４を外囲器ヘ組み込む場合に
ついて説明を行なう。

【０１２２】上述の実施例１（図２参照）と同様に、外
囲器の組み立て順序は、まずフェースプレート６の画像
形成部６０のブラックストライプ（不図示）に対してス
ペーサユニット１４のスペーサを位置決めし、フリット
ガラスで接着固定する。次に、スペーサユニット１４が
固定されたフェースプレート６と、支持枠７と電子放出
素子部８０を搭載したリアプレート８とを位置決めし、
フリットガラスで密封封着することで真空容器としての
外囲器が形成される。このように製作した外囲器内の配
置の説明を図４（ｂ）で行なう。

【０１２３】図４（ｂ）は外囲器内における複数のスペ
ーサユニット１４の位置関係を示す図であり、外囲器９
の平面図（向かって上側はフェースプレートの透視状態
を示している）である。

【０１２４】同図において、２４はゲッタ材飛散防止
板、３４はスペーサ、４４はゲッタ、１４はゲツタ材飛
放防止板２４とスベーサ３４とゲッタ４４とからなるス
ペーサユニット、１１はジグザグに多数配列したスペー
サユニットのゲッタ材飛散防止板２４同士の隙間、６は
フェースプレート、６０は画像形成部、７は支持枠、８
はリアプレート、８０は電子放出素子部、９は外囲器で
ある。スペーサユニット１４は、外囲器９内に千鳥（２
列にジグザグ）に配置されており、即ちゲッタ材飛散防
止板２４が千烏に配置され、隣接するゲッタ材飛散防止
板２４同士の間には隙間１１がある。

【０１２５】外囲器９は、フェースプレート６とリアプ
レ一ト８と支持枠７とで密閉容器を構成しており、その
内部のフェースプレート６とリアプレート８の間には大
気圧支持構造としてスペーサ３４があり、真空度を保つ
ためのゲッタ４４とゲッタ材飛散防止板２４があり、フ
ェースプレート６の下部に画像形成部６０が設けられて
おり、リアプレート８上部には電子放出素子部８０が設
けられている。図から明らかな様に、ゲッタ材飛散防止
板２４とゲッタ４４の位置関係は、ゲッタ材が蒸着され
る際に画像形成領域である画像形成部６０や電子放出素
子部８０に飛散しない関係になっている。

【０１２６】このようにして作成した外囲器を前述の工
程処理することで、表示パネルとして機能するように
し、画像形成装置を完成させた。

【０１２７】以上述べたように本実施例による画像形成
装置は、スペーサユニットとしてあらかじめゲッタ材飛
散防止板とスペーサとゲッタとを一体に作製してあるの
で、これらの相対的な位置決め、及びスペーサ単体での
フェースプレートヘの設置を外囲器組み立て工程で行う
必要が無くなり、組み立て工程の簡易化が図れた。

【０１２８】なお、スペーサユニットの形態は本実施例
に限定されるものではない。例えばスペーサの数、スペ
ーサ開口部の数、大きさ、配置、ゲッタの数、形、配置
などは、外囲器内の画像形成部や電子放出素子部などに
応じて適宜選択できる。また、組み立て工程についても
限定するものではない。例えば本例では、最初にスペー
サユニットとフェースプレートとを位置決めし、接着固
定したが、まず最初にスペーサユニットとリアプレート
とを固定しても良い。

【０１２９】［実施例３］図５は本発明第三の実施例の
特徴を良く表わす図面である。図５（ａ）はスペーサユ
ニツトの斜視図、図５（ｂ）は外囲器内でのスペーサユ
ニットの配置を示す平面図、図５（ｃ）はスペーサユニ
ットとゲッタの位置関係を示す外囲器の部分断面図であ
る。

【０１３０】図５（ａ）中、２５は青板ガラスからなる
ゲッタ材飛散防止板、３５は薄い青板ガラスからなるス
ペーサであり、これらからスペーサユニット１５が構成
されている。

【０１３１】スペーサユニット１５は、ゲッタ材飛散防
止板２５にスペーサ３５を接着固定して組み立てる。更
に詳述すると、スペーサ３５をゲッタ材飛散防止板２５
に対してほぼ垂直に治具を用いてフリットガラスで接着
固定する。このようにして、スペーサユニット１５が形
成される。このスペーサユニットは予め多数製作してお
く。また、予めゲッタユニットとして、ゲッタ４５をゲ
ッタ固定板４６に接着固定しておく。次に、スペーサユ
ニット１５を外囲器ヘ組み込む説明を行なう。

【０１３２】上述の実施例１（図２参照）と同様に、外
囲器の組み立て順序は、まずフェースプレート６の画像
形成部６０のブラックストライプ（不図示）に対してス
ペーサユニット１５のスペーサを位置決めし、フリット
ガラスで接着固定する。また、リアプレート８にゲッタ
ユニットを位置決めし、フリットガラスで接着固定す
る。

【０１３３】次に、スペーサユニット１５が固定された
フェースプレート６と、支持枠７とゲッタユニットが固
定された電子放出素子部８０を搭載したリアプレート８
を位置決めし、フリットガラスで密封封着することで真
空容器としての外囲器が形成される。このように製作し
た外囲器内の配置を図５（ｂ）、（ｃ）を参照して説明
する。

【０１３４】図５（ｂ）は外囲器内での複数のスペーサ
ユニット１５の位置関係を示す図であり、外囲器９の平
面図（向かって上側はフェースプレートを透視した状態
を示している）、図５（ｃ）は外囲器９の部分断面図で
ある。

【０１３５】同図において、２５はゲッタ材飛散防止
板、３５はスペーサ、４５はゲッタ、４６はゲツタ固定
板、１５はゲッタ材飛散防止板２５とスペーサ３５から
なるスペーサユニット、６はフェースプレート、６０は
画像形成部、７は支持枠、８はリアプレート、８０は電
子放出素子部である。スペーサユニット１５は、外囲器
９内に配置されている。外囲器９は、フェースプレート
６とリアプレート８と支持枠７とで密閉容器を形成して
おり、その内部のフェースプレート６とリアプレート８
の間には大気圧支持構造としてスペーサ３５がある。ま
た、その内部には、真空度を保つためのゲッタ４５と、
ゲッタ４５を取り付けるゲッタ固定板４６と、ゲッタ材
飛散防止板２５があり、更にフェースプレート６上に画
像形成部６０が設けられており、リアプレート８上には
電子放出素子部８０が設けられている。

【０１３６】図５から分かるようにゲッタ材飛散防止板
２５とゲッタ４５とゲッタ固定板４６の位置関係は、ゲ
ッタ材が蒸着される際に画像形成領域である画像形成部
６０や電子放出素子部８０に飛散しない関係になってい
る。

【０１３７】このように作成した外囲器を前述の工程処
理することで、表示パネルとして機能するようになり、
画像形成装置が完成された。

【０１３８】以上述ベたように本実施例による画像形成
装置は、スペーサユニットとして予めゲッタ材飛散防止
板とスペーサとを一体に作製してあるので、これらの相
対的な位置決め、及びスペーサ単体でのフェースプレー
トヘの設置を外囲器組み立て工程で行う必要が無くな
り、組み立て工程の簡易化が図れた。

【０１３９】なお、スペーサユニットの形態は本実施例
に限定されるものではない。例えばスペーサユニットの
配置、スペーサの数、配置、ゲッタの数、形、配置など
は、外囲器内の画像形成部や電子放出素子部などに応じ
て適宜選択できる。

【０１４０】各構成部品の材料は、上記３つの実施例に
限定されるものではなく、リアプレートにはガラスやセ
ラミックス等、フェースプレートにはガラス等、支持枠
にはガラスやセラミックス等、その機能に応じて適宜選
択できる。

【０１４１】

【発明の効果】以上説明したように、スペーサとゲッタ
材飛散防止板（とゲッタ）を位置決めして一体化したス
ペーサユニットの形で予め作製しておくので、これらの
相対的な位置決めやスペーサ単体での位置決めを外囲器
組み立て工程で行なわなくて済む。このため、工程が簡
易化され、製造コストの低い、信頼性の高い画像形成装
置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に実施に用いるスペーサユニットの一例
を示す斜視図である。

【図２】図１のスペーサユニットを組み込んだ外囲器内
の構成関係を示す分解斜視図である。

【図３】（ａ）は本発明の第一の実施例を示すの外囲器
の一部透視平面図、（ｂ）は同外囲器の断面図である。

【図４】（ａ）は本発明の第二の実施例に用いるスペー
サユニットの斜視図、（ｂ）は本発明の第二の実施例に
おけるスペーサユニットの配置を示す外囲器の一部透視
平面図である。

【図５】（ａ）は本発明の第三の実施例に用いるスペー
サユニットの斜視図、（ｂ）は本発明の第三の実施例に
おけるスペーサユニットの配置を示す外囲器の一部透視
平面図、（ｃ）は同外囲器の部分断面側面図である。

【図６】本発明の実施に用いる平面型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式的（ａ）は平面図、（ｂ）は側
面断面図である。

【図７】本発明の実施に用いる垂直型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式的側面図である。

【図８】（ａ），（ｂ），（ｃ）は本発明の実施に用い
る表面伝導型電子放出素子の各製造工程を示す説明図で
ある。

【図９】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明の実施に用い
る表面伝導型電子放出素子の通電フォーミング処理にお
ける電圧波形例を示す模式図である。

【図１０】本発明の実施に用いるマトリクス配置型電子
源基板の一例を示す模式的平面図である。

【図１１】本発明の画像形成装置の外囲器の一例を示す
模式的斜視図である。

【図１２】（ａ），（ｂ）はそれぞれ蛍光膜の構成例を
示す模式図である。

【図１３】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
応じて表示を行なわせる駆動回路の一例を示すブロック
図である。

【図１４】本発明の実施に用いる、はしご配置型電子源
基板の一例を示す模式的平面図である。

【図１５】本発明の画像形成装置の外囲器の他の例を示
す模式斜視図である。

【図１６】従来の表面伝導型電子放出素子の構成例を示
す模式的平面図である。

【符号の説明】

１、１４、１５スペーサユニット２、２４、２５ゲッタ材飛散防止板３、３１、３２、３３、３４、３５スペーサ４、４４、４ゲッタ４６ゲッタ固定板５開口部６フェースプレート６０画像形成部７支持枠８リアプレート８０電子放出素子部９外囲器１０１基板１０２、１０３素子電極１０４導記性薄膜ｌ０５電子放出部ｌ０６段差形成部１１１電子源基板１１２ｘ方向配線１１３ｙ方向配線１１４表面伝導型電子放出素子ｌｌ５結線１２１リアプレートｌ２２支持枠１２３ガラス基板１２４蛍光膜１２５メタルバック１２６フェースプレート１２７高圧端子１２８外囲器１３１黒色部材１３２蛍光体１４１表示パネル１４２走査回路１４３制御回路１４４シフトレジスタ１４５ラインメモリ１４６同期信号分離回路ｌ４７変調信号発生器、Ｖｘ、Ｖａ直流電圧源１５０電子源基板１５１電子放出素子１５２共通配線１６０グリッド電極１６１電子が通過するため開口、１６２容器外端子１６３容器外端子

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子を搭載したリアプレートと
該リアプレートと対向して配置された画像形成部を有す
るフェースプレ一トと該リアプレートと該フェースプレ
ートとの間にあってこれらの周縁部を包囲する支持枠と
を封着材で気密に封着した外囲器と、該外囲器内に配置
されて大気圧を支持するスペーサと、該外囲器内の真空
度を保つゲッタと、該ゲッタからのゲッタ材が該電子放
出素子に飛散することを防止するゲッタ材飛散防止部材
を有する画像形成装置であって、該ゲッタ材飛散防止部
材と該スペーサとが所定の角度をなして固定されてなる
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記スペーサが平板形状である請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記スペーサが開口部を有する請求項２
に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記ゲッタ材飛散防止部材にゲッタが固
定されている請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形
成装置。
【請求項５】前記電子放出素子が表面伝導型電子放出
素子である請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成
装置。