JP3466881B2

JP3466881B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP3466881B2
Application number: JP22965497A
Authority: JP
Inventors: 俊光川瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-26
Filing date: 1997-08-26
Publication date: 2003-11-17
Anticipated expiration: 2017-08-26
Also published as: JPH1167126A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子源を応用した
表示装置、記録装置等の画像形成装置に関し、詳しくは
薄型の画像形成装置の製造装置および製造方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子放出素子には大別して熱電
子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類のもの
が知られている。冷陰極電子放出素子には電解放出型
（以下、ＦＥ型という）、金属／絶縁層／金属型（以
下、ＭＩＭ型という）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.Ｄｏｒａｎ"ＦｉｅｌｄＥｍｉｓｓｉｏｎ",Ａｄ
ｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ,
８,８９（１９５６）あるいはＣ.Ａ.Ｓｐｉｎｄｔ"Ｐｈ
ｙｓｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ-ｆ
ｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅ
ｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ".Ｊ.Ａ
ｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.４７,５２４８（１９７６）等に開示
されたものが知られている。

【０００４】ＭＩＭ型ではＣ.Ａ.Ｍｅａｄ,"Ｏｐｅｒａ
ｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ-ＥｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖ
ｉｃｅｓ",Ｊ.Ａｐｐｌ.Ｐｈｙｓ.,３２,６４６（１９
６１）等に開示されたものが知られている。

【０００５】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
Ｍ.Ｉ.Ｅｌｉｎｓｏｎ,ＲａｄｉｏＥｎｇ.Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓ.,１０,１２９０（１９６５）等に開示さ
れたものがある。

【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。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:Ｔｈｉ
ｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ,９,３１７（１９７２）］、
Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［Ｍ.Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌａｎｄＣ.Ｇ.Ｆｏｎｓｔａｄ:ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ.ＥＤＣｏｎｆ.,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、２
２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
な例として前述のＭ.ハートウェルの素子構成を図１６
に模式的に示す。同図において５０１は基板である。５
０４は導電性薄膜で、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り、後述の通電フォ
ーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部５０５が
形成される。なお、図中の素子電極間隔Ｌは０.５〜１m
m、Ｗ'は０.１mmに設定されている。

【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電性薄膜５０４を予め
通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出
部５０５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電性薄膜５０４両端に直流電
圧あるいは非常に緩やかな昇電圧を印加通電し、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５０５を形成するもの
である。なお、電子放出部５０５は導電性薄膜５０４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。前記通電フォ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５０４に電圧を印加し、素子
に電流を流すことにより上記の電子放出部５０５より電
子を放出せしめるものである。

【０００９】上記の表面伝導型放出素子は、構造が単純
で製造も容易であることから、大面積にわたって多数の
素子を配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を活
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配列形成した例とし
ては、後述するように、梯子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行
配列した電子源が挙げられる（例えば、特開昭６４-０
３１３３２、特開平１-２８３７４９、同２-２５７５５
２等）。

【００１０】また、特に表示装置等の画像形成装置にお
いては、近年、液晶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
イトを持たなけれ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
（例えば、ＵＳＰ５,０６６,８８３）が挙げられる。

【００１１】これらの技術により完成される画像形成装
置は、場所をとらない薄型装置となる。このような電子
放出素子を用いた画像形成装置しては、電子放出部を搭
載したリアプレートと画像形成部材を搭載したフェース
プレートと、両者を枠を介して封着材により気密封着さ
れたものが知られている。これを電気的に駆動して画像
表示させるために、リアプレートから放出された電子を
フェースプレートの画像形成部材に衝突させるためにフ
ェースプレート側に高電圧が供給される。

【００１２】高電圧の供給は、高電圧供給電源、高電圧
供給コード、金属材料で形成された高電圧端子を通して
行なう。高電圧端子は、フェースプレートの画像形成部
材より導出された配線と電気的に接続する。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】然しながら、従来技術
の画像形成装置では高電圧端子をフェースプレートに有
することから以下に示す問題点があった。すなわち、装
置利用者の感電を防止するために、高電圧端子と外周容
器間に空間距離が必要とされ、この結果、装置全体が厚
くなるので、装置薄型化の弊害となることである。

【００１４】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、前記従来例の画像形成装置において安全且
つ薄型化が可能な画像形成装置の提供を目的とするもの
である。

【００１５】

【課題を解決するための手段】上記の目的は、以下に示
す本発明によって達成される。すなわち本発明は、電子
放出素子を搭載したリアプレートと、前記電子放出素子
から放出される電子線の照射により画像が形成される画
像形成部材と該画像形成部材表面に設置した金属膜とを
搭載し前記リアプレートと対向配置されたフェースプレ
ートと、を封着材で密閉封着されて形成される表示パネ
ルと、前記金属膜に加速電圧を供給するための高電圧電
源と、前記表示パネルを駆動表示させる駆動表示回路基
板と、前記表示パネルと前記高電圧電源と前記駆動表示
回路基板を内蔵可能な外周容器とよりなる画像形成装置
であって、前記高電圧電源より供給される高電圧を受け
取る導電性部材を前記リアプレート上に有し、前記導電
性部材と該金属膜とを電気的に接続可能な接続手段を有
し、前記導電性部材の周囲の前記リアプレート上に、ガ
ード電極を設置してなることを特徴とする画像形成装置
を開示するものである。

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】接続手段は導電性接着剤であってもよい。
ガード電極は導電性部材を囲むように形成されていても
よい。電子放出素子に表面伝導型電子放出素子を用いる
ことができる。上記のような構成により、高電圧電源か
ら供給される高電圧をリアプレート上に設置した導電性
部材を通してフェースプレートの金属膜へ供給できるた
め、フェースプレート側には高電圧端子の出っ張りがな
いために、外周容器をフェースプレート面近傍に設置で
きる。すなわち本発明は、薄型の画像形成装置を提供す
ることができる。さらに、この画像形成装置の標準電圧
を超える高電圧が印加された場合は、その高電圧は導電
性部材からガード電極へ短絡し、電子放出素子への短絡
を防止できるので、安全性の高い画像形成装置とするこ
とができる。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明により実施される画
像形成装置の構成について図１に基づいて説明する。図
１において（ａ）は画像形成装置の立体模式図で、
（ｂ）は（ａ）をＡ-Ａ方向から見た断面図である。

【００２１】図１（ｂ）において１００は電子放出素子
から放出される電子線の照射により画像が形成される画
像形成部材１０２を搭載するガラス材料からなるフェー
スプレート、１０１はＡｌ等の材料で形成されるメタル
バック、１０２はモノクロ表示、カラー表示が可能な蛍
光体である画像形成部材、１０３は電子放出素子１０４
を搭載したガラス材料よりなるリアプレート、１０５は
フェースプレート１００とリアプレート１０３を密閉支
持可能なガラス材料等で形成した支持枠、１０６は直流
高電圧を発生させる高電圧電源、１０７は高電圧コー
ド、１０８はステンレス、Ａｌ等の導電性材料で構成し
た高電圧端子、１０９は高電圧端子１０８をリアプレー
ト１０３に固定するねじ、１１０はフェースプレート１
００に形成した画像形成部材１０２から取り出した電極
をリアプレート１０３上へ引き回すステンレス、Ａｌ等
よりなる導電性部材、１１１は画像形成部材１０２の画
像形成部材１０２と導電性部材１１０とを電気的に接続
可能な導電性接着剤、１１２は駆動表示させる駆動回路
基板、１１３は外周容器、１１４は外周容器に形成した
開口部であり、１１５は真空密閉容器として形成した表
示パネル、１１６は駆動回路基板１１２を外周容器１１
３へ固定するねじ等の固定部材である。

【００２２】次に、本発明における特微的な高電圧接続
部の製造方法について図２を用いて説明する。図２は導
電性部材１１０および高電圧端子１０８を取り付ける部
分の拡大模式図であり、導電性部材１１０を図２（ａ）
の如くフェースプレート１００とリアプレート１０３の
間（矢印方向）に挿入し、（ｂ）に示すように導電性部
材１１０を支持枠１０５に突き当てる。この後、導電性
部材１１０と真空容器である表示パネル１１５内部のフ
ェースプレート１００に形成されるメタルバック１０１
を一部分大気中へ引き出した部分とを導電性接着剤１１
１にて接続する。最後に、（ｃ）に示すように高電圧コ
ード１０７を接続した高電圧端子１０８をリアプレート
１０３に挟み込み、ねじ１０９を高電圧端子１０８に形
成したねじ穴（不図示）部に入れリアプレート１０３に
導伝性部材１１０を固定する。

【００２３】本実施態様では、導伝性部材１１０の固定
において、ねじ１０９と高電圧端子１０８とでリアプレ
ート１０３に挟み込んだが、この他高電圧端子にばね性
を持たせて挟み込む方法や、直接リアプレート１０３に
接着剤で固定する方法等がある。

【００２４】また、上記の高電圧端子、導電性部材は金
属で形成されるが、固定後それら表面を絶縁体（例え
ば、絶縁接着剤、絶縁テープ等）で覆うことにより、よ
り確実に安全を確保することができる。

【００２５】次に本発明の表示部に用いた表面伝導型電
子放出素子について説明する。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にして、平面型および
垂直型の２種がある。

【００２６】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。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。

【００２７】図６において５０１は基板、５０２と５０
３は素子電極、５０４は導電性薄膜、５０５は電子放出
部である。基板５０１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およびア
ルミナ等のセラミックス基板等を用いることができる。

【００２８】対向する素子電極５０２、５０３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
あるいは合金およびＰｄ,Ａｓ,Ａｇ,Ａｕ,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-ＳｎＯ2等の透明導電体およ
びポリシリコン等の半導体導体材料等から選択すること
ができる。

【００２９】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜５０４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、好ましくは数千オングス
トローム〜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１〜１００μｍの範
囲である。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〜数百μｍの範囲である。素子
電極５０２、５０３の膜厚ｄは、１００オングストロー
ム〜１μｍの範囲である。

【００３０】なお、図６に示した構成だけでなく、基板
５０１上に、導電性薄膜５０４、対向する素子電極５０
２,５０３の順に積層した構成とすることもできる。導
電性薄膜５０４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のが好ましい。そ
の膜厚は素子電極５０２、５０３へのステップカバレー
ジ、素子電極５０２、５０３間の抵抗値および後述する
フォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通常
は数オングストローム〜数千オングストロームの範囲と
するのが好ましく、より好ましくは１０オングストロー
ム〜５００オングストロームの範囲とするのがよい。そ
の抵抗値は、Ｒｓが１０²〜１０⁷Ωの値である。

【００３１】なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さがｌ
の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／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
でもよい。

【００３２】導電性薄膜５０４を構成する材料はＰｄ,
Ｐｔ,Ｒｕ,Ａｇ,Ａｕ,Ｔｉ,Ｉｎ,Ｃｕ,Ｃｒ,Ｆｅ,Ｚｎ,
Ｓｎ,Ｔａ,Ｗ,Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ,ＳｎＯ2,Ｉｎ2Ｏ
3,ＰｂＯ,Ｓｂ2Ｏ3等の酸化物、ＨｆＢ2,ＺｒＢ2,Ｌａ
Ｂ6,ＣｅＢ6,ＹＢ4,ＧｄＢ4等の硼化物、ＴｉＣ,Ｚｒ
Ｃ,ＨｆＣ,ＴａＣ,ＳｉＣ,ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ,Ｚ
ｒＮ,ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ,Ｇｅ等の半導体、カーボ
ン等の中から適宜選択される。

【００３３】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）をなしてい
る。微粒子の粒径は、数オングストローム〜１μｍの範
囲、好ましくは１０〜２００オングストロームの範囲で
ある。

【００３４】電子放出部５０５は、導電性薄膜５０４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５０４の膜厚、膜質、材料およ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
５０５の内部には、１０００オングストローム以下の粒
径の導電性微粒子を含む場合もある。この導電性微粒子
は、導電性薄膜５０４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５
０５およびその近傍の導電性薄膜５０４には、炭素ある
いは炭素化合物を含む場合もある。

【００３５】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図７は、本発明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。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。６００は、段差形成部である。
基板５０１、素子電極５０２および５０３、導電性薄膜
５０４、電子放出部５０５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６００は、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等で形成されたＳｉＯ2等の絶縁性材料で構成す
ることができる。段差形成部６００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、数千オングストローム〜数十μｍの範囲とすること
ができる。この膜厚は、段差形成部の製法および素子電
極間に印加する電圧を考慮して設定されるが、数百オン
グストローム〜数μｍの範囲が好ましい。

【００３６】導電性薄膜５０４は、素子電極５０２およ
び５０３と段差形成部６００作成後に、該素子電極５０
２、５０３の上に積層される。電子放出部５０５は、図
７においては、段差形成部６００に形成されているが、
作成条件、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。

【００３７】上記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、その一例を図８に模式的
に示す。以下、図６および図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。

【００３８】１）基板５０１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５０１上に素子電極５０２、５
０３を形成する（図８（ａ）参照）。

【００３９】２）素子電極５０２、５０３を設けた基
板５０１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、前述の導電性薄膜５０４
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５０４を形成する（図８（ｂ）参照）。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
５０４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。

【００４０】３）続いて、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５０２、５０３間に、不図示
の電源を用いて、通電を行うと、導電性薄膜５０４の部
位に、構造の変化した電子放出部５０５が形成される
（図８（ｃ）参照）。通電フォーミングによれば導電性
薄膜５０４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。該部位が電子放出部５０５
となる。通電フォーミングの電圧波形の例を図９に示
す。

【００４１】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同（ｂ）に示した手法で
ある。

【００４２】図９（ａ）におけるＴ１および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
〜１０ｍｓ、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〜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、矩形波等所望の波形を採用することがで
きる。

【００４３】図９（ｂ）におけるＴ１およびＴ２は、図
９（ａ）に示した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ステップ程度づつ増加させることができる。
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５０４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と
き、通電フォーミングを終了させる。

【００４４】４）フォーミングを終えた素子には活性
化処理を施するのが好ましい。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。
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
拡散ポンプやロータリーポンプ等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、イオンポンプ等により一旦十
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
機物質の種類等により異なるため場合に応じ適宜設定さ
れる。

【００４５】適当な有機物質の例としては、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、
プロパン等ＣnＨ2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレン等ＣnＨ2n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、エチルアミン、フ
ェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。

【００４６】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、放出電流Ｉｅが、著しく変化する。活性化工
程の終了の判定は、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
値等は適宜設定される。

【００４７】炭素あるいは炭素化合物の例としては、Ｈ
ＯＰＧ（ＨｉｇｈｌｙＯｒｉｅｎｔｅｄＰｙｒｏｌｙ
ｔｉｃＧｒａｐｈｉｔｅ）,ＰＧ（Ｐｙｒｏｌｙｔｉｃ
Ｇｒａｐｈｉｔｅ）,ＧＣ（ＧｌａｓｓｙＣａｒｂｏ
ｎ）等のグラファイトが挙げられる（但し、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２００オングストローム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２０オングストローム程
度で結晶構造の乱れがさらに大きくなったものを意味す
る）。

【００４８】非晶質カーボン（アモルファスカーボンお
よ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）であり、その膜厚は５００オ
ングストローム以下にするのが好ましく、３００オング
ストローム以下であればより好ましい。

【００４９】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
よい。真空容器内の圧力は、１０^-6.5〜１０⁺⁷ｔｏｒｒ
の範囲が好ましく、特に１×１０⁺⁸ｔｏｒｒ以下が好ま
しい。

【００５０】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
るのが好ましい。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等の諸条件により変化する。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。

【００５１】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。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、放出電流Ｉ
ｅが安定する。

【００５２】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。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）で該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梯子状配置のものがある。これとは
別に、電子放出素子をＸ方向および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。

【００５３】本発明の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１０を用い
て説明する。図１０において、９０１は電子源基板、９
０２はＸ方向配線、９０３はＹ方向配線である。９０４
は表面伝導型電子放出素子、９０５は結線である。な
お、表面伝導型電子放出素９０４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。

【００５４】ｍ本のＸ方向配線９０２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。

【００５５】Ｙ方向配線９０３は、Ｄｙ１,Ｄｙ２,〜Ｄ
ｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線９０２と同様に
形成される。これらｍ本のＸ方向配線９０２とｎ本のＹ
方向配線９０３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）。

【００５６】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９０２を形成した基板９０
１の全面あるいは一部に所望の形状で形成され、特にＸ
方向配線９０２とＹ方向配線９０３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９０２とＹ方向配線９０３は、それぞれ外部端子と
して引き出されている。

【００５７】表面伝導型放出素子９０４を構成する一対
の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線９０２とｎ本の
Ｙ方向配線９０３と導電性金属等からなる結線９０５に
よって電気的に接続されている。

【００５８】配線９０２と配線９０３を構成する材料、
結線９０５を構成する材料およ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。

【００５９】Ｘ方向配線９０２には、Ｘ方向に配列した
表面伝導型放出素子９０４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９０３にはＹ方向に配列した表面
伝導型放出素子９０４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、当該素子に印加
される走査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００６０】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。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、１２
および１３を用いて説明する。図１１は画像形成装置の
表示パネルの一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。

【００６１】図１１において、９０１は電子放出素子を
複数配した電子源基板、１００１は電子源基板９０１を
固定したリアプレート、１００６はガラス基板１００３
の内面に蛍光膜１００４とメタルバック１００５等が形
成されたフェースプレートである。１００２は、支持枠
であり該支持枠１００２には、リアプレート１００１、
フェースプレート１００６がフリットガラス等を用いて
接続されている。１００８は外囲器であり、例えば大気
中あるいは窒素中で４００〜５００℃の温度範囲で１０
分間以上焼成され、封着される。９０４は、図６におけ
る電子放出部に相当する。９０２および９０３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
方向配線およびＹ方向配線である。

【００６２】外囲器１００８は、上記のように、フェー
スプレート１００６、支持枠１００２、リアプレート１
００１で構成される。リアプレート１００１は主に電子
源基板９０１の強度を補強する目的で設けられるため、
電子源基板９０１自体で十分な強度を持つ場合は別体の
リアプレート１００１は不要とすることができる。すな
わち、基板９０１に直接支持枠１００２を封着し、フェ
ースプレート１００６、支持枠１００２および基板９０
１で外囲器１００８を構成してもよい。一方、フェース
プレート１００６、リアプレート１００１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１００８を構成することもできる。

【００６３】図１２は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜１００４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
クス等と呼ばれる黒色部材１１０１と蛍光体１１０２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１１０２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、光の透過および反
射が少ない材料であれば、これらを用いることができ
る。

【００６４】ガラス基板１００３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１００４の内面側には、通常メ
タルバック１００５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１００６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。

【００６５】フェースプレート１００６には、さらに蛍
光膜１００４の導電性を高めるため、蛍光膜１００４の
外面側（ガラス基板１００３側）に透明電極（不図示）
を設けてもよい。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。

【００６６】図１１に示す画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。外囲器１００８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等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^-7ｔｏｒ
ｒ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１００８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１００８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１００８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、該蒸着膜の吸着
作用により、例えば１×１０^-5〜は１×１０^-7ｔｏｒｒ
真空度を維持するものである。

【００６７】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、１２０１は画像表示表示パネル、１２０２は走査回
路、１２０３は制御回路、１２０４はシフトレジスタで
ある。１２０５はラインメモリ、１２０６は同期信号分
離回路、１２０７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは
直流電圧源である。

【００６８】表示パネル１２０１は、端子Ｄｏｘ１〜Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎ、および高圧端子Ｈｖ
を介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘ１
〜Ｄｏｘｍには、表示パネル内に設けられている電子
源、すなわち、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。

【００６９】端子Ｄｏｙ１〜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。

【００７０】走査回路１２０２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
（図中、Ｓ１〜Ｓｍで模式的に示している）ある。各ス
イッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくＯ
Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パ
ネル１２０１の端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍと電気的に接続
される。Ｓ１〜Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回路
１２０３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。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。

【００７１】制御回路１２０３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１２０３は、
同期信号分離回路１２０６より送られる同期信号Ｔｓｙ
ｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆ
ｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００７２】同期信号分離回路１２０６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１２０６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なるが、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。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１２０４
に入力される。

【００７３】シフトレジスタ１２０４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１２０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づ
いて動作する（すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフト
レジスタ１２０４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担当）のデー
タは、Ｉｄ１〜ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１２０４より出力される。

【００７４】ラインメモリ１２０５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１２０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙ
にしたがって便宜Ｉｄ１〜Ｉｄｎの内容を記録する。記
録された内容は、Ｉ'ｄ１〜Ｉ'ｄｎとして出力され、変
調信号発生器１２０７に入力される。

【００７５】変調信号発生器１２０７は、画像データ
Ｉ'ｄｌ〜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１２０１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【００７６】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。すなわち、電子放出
には明確な閾値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を
印加されたとき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、例えば電子放出閾値以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、電子放出閾値以上
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。

【００７７】したがって、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１２０７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。

【００７８】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１２０７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。シフトレジスタ１２０４やラインメモ
リ１２０５は、デジタル信号式のものをもアナログ信号
式のものをも採用できる。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よいからであ
る。

【００７９】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１２０６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１２０６の出力部にＡ／
Ｄ変換器を設ければよい。これに関連してラインメモリ
１２０５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１２０７に用いられる回路が若干
異なったものとなる。すなわち、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１２０７には、例
えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路等を
付加する。

【００８０】パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１２０７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）および計数器の
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）を組み合わせた回路を用いる。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。

【００８１】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１２０７には、例えばオペアンプ等
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路等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。

【００８２】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Ｄｏ
ｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜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１００５、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１００４に衝突し、発光が生じて画像
が形成される。

【００８３】ここで述べた画像形成装置の構成は一例で
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方式等の他、こ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Ｔ
Ｖ）方式をも採用できる。

【００８４】次に、梯子型配置の電子源および画像形成
装置について図１４および図１５を用いて説明する。図
１４は、梯子型配置の電子源の一例を示す模式図であ
る。図１４において、１３０１は電子源基板、１３０２
は電子放出素子である。１３０３、Ｄｘ１〜Ｄｘ１０
は、電子放出素子１３０２を接続するための共通配線で
ある。電子放出素子１３０２は、基板１３０１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）。

【００８５】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。
すなわち、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,Ｄｘ３を
同一配線とすることもできる。

【００８６】図１５は、梯子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一例を示す模式図であ
る。１４００はグリッド電極、１４０１は電子が通過す
るための開口、１４０２はＤｏｘ１,Ｄｏｘ２,〜Ｄｏｘ
ｍよりなる容器外端子である。１４０３は、グリッド電
極１４００と接続されたＧ１,Ｇ２,〜Ｇｎからなる容器
外端子、１４０４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およ
び図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。ここに示す画像形成
装置と、図１１に示す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１３０１とフェースプ
レート１００６の間にグリッド電極１４００を備えてい
るか否かである。

【００８７】図１５においては、基板１３０１とフェー
スプレート１００６の間には、グリッド電極１４００が
設けられている。グリッド電極１４００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、梯子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１４０１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。
容器外端子１４０２およびグリッド容器外端子１４０３
は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。

【００８８】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ラインずつ表示することができる。

【００８９】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
の表示装置としての画像形成装置等としても用いること
ができる。

【００９０】

【実施例】以下、具体的な実施例および参考例について
詳細に説明するが、本発明がこれらによって何ら限定さ
れるものではない。［参考例１］図１において（ａ）は画像形成装置の立体模式図で、
（ｂ）は（ａ）をＡ―Ａ方向から見た断面図である。図
１（ｂ）において１００は電子放出素子から放出される
電子線の照射により画像が形成される画像形成部材１０
２を搭載する青板ガラスで形成したフェースプレート、
１０１はＡｌ材料で形成したメタルバック、１０２は蛍
光体である画像形成部材、１０３は電子放出素子１０４
を搭載した青板ガラス製のリアプレート、１０５はフェ
ースプレート１００とリアプレート１０３を密閉支持可
能な青板ガラス製の支持枠、１０６は１０ｋＶの直流高
電圧を発生させる高電圧電源、１０７は高電圧コード、
１０８はステンレス材料で構成した高電圧端子、１０９
は高電圧端子１０８をリアプレート１０３に固定するね
じ、１１０はフェースプレート１００に形成した画像形
成部材１０２から取り出した電極をリアプレート１０３
上へ引き回す導電性部材、１１１は画像形成部材１０２
の金属膜と導電性部材１１０とを接続する導電性接着
剤、１１２は駆動表示させる駆動回路基板、１１３は外
周容器、１１４は外周容器に形成した開口部である。１
１５は真空密閉容器として形成した表示パネル、１１６
は駆動回路基板１１２を外周容器１１３へ固定するねじ
で構成した固定部材である。

【００９１】次に上記の構成にて、具体的に作製した例
について以下に説明する。導電性部材１１０は、図１
（ｂ）に示すように、厚さ０．２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長
さ１０ｍｍのステンレス板材料を、途中で折り曲げてＬ
字型に加工形成した。Ｌの紙面Ｚ方向の高さは、支持枠
１０５の長さ４ｍｍに対して、０．２ｍｍ短く加工し、
フェースプレート１００とリアプレート１０３間に入れ
られるように、３．８ｍｍとした。

【００９２】また、表示パネル１１５形成のため、枠１
０５とフェースプレート１００およびリアプレート１０
３をフリットガラス（不図示）にて焼成固定するが、こ
の際各接続部でフリットガラスがはみ出す場合がある。
このはみ出し部を避けるために、折り曲げ部には半径１
mmの曲率を持たせた。

【００９３】作製したＬ字型導電性部材１１０を図２
（ａ）に示す如くフェースプレート１００とリアプレー
ト１０３の間（矢印方向）に挿入し、同（ｂ）に示すよ
うに導電性部材１１０を支持枠１０５に付き当てた。こ
の後、導電性部材１１０と真空容器である表示パネル１
１５内部のフェースプレート１００に形成されるメタル
バック１０１を一部分大気中へ引き出した引き出し部と
を導電性接着剤１１１にて接続した。

【００９４】最後に、同（ｃ）に示すように高電圧コー
ド１０７を接続した高電圧端子１０８をリアプレート１
０３に挟み込み、ねじ１０９を高電圧端子１０８に形成
したねじ穴（不図示）部に入れリアプレート１０３に導
電性部材１１０を固定した。これにより、導電性部材１
１０と画像形成部材１０２とは電気的に接続された。接
続部の接触抵抗は１オーム以下であった。

【００９５】以上の構成で、高電圧電源１０６から高電
圧コード１０７、高電圧端子１０８、導電性部材１１
０、導電性接着剤１１１を通して、画像形成部材１０２
へ直流電圧を与えることができる。

【００９６】次に、駆動回路基板１１２と表示パネル１
１５のリアプレート１０３上の素子用引き出し電極（不
図示）とをフレキシブルケーブル（不図示）により電気
的に接続するとともに、外周容器１１３へ固定部材１１
６で固定した。外周容器１１３は、フェースプレート１
００に近づけて配置構成し、外周容器１１３とフェース
プレート１００とは数mm離した位置に固定した。

【００９７】この構成で、高圧電源を駆動させた。高電
圧電源１０６から高電圧コード１０７、高電圧端子１０
８、導電性部材１１０、導電性接着剤１１１を通して、
メタルバック１０１へ１０ｋｖの直流電圧を与え、安定
に駆動表示できることを確認した。

【００９８】以上、高電圧接続部をリアプレート１０３
側へ位置させたことにより、外周容器１１３とフェース
プレート１００とを近接させた状態で固定させても安全
を確保できることから画像形成装置の厚みＤ１（図１
（ｂ））を薄く構成できた。

【００９９】［参考例２］次に本発明の第二の参考例について説明する。図３は、
本参考例の特徴をよく表す図面であり、高電圧端子接続
部の拡大模式図である。図３において、３０１はステン
レス製の材料でＬ字型に加工形成したＬ型導電性部材、
３０２は絶縁性の接着剤、３０３は導電性接着剤であ
り、その他の部材および構成は参考例１と同様である。

【０１００】本参考例で用いたＬ字型導電性部材３０１
は、厚さ０．２ｍｍ、幅１０ｍｍ、長さ１０ｍｍのステ
ンレス板材料を、途中で折り曲げてＬ字型に加工形成し
た。Ｌの紙面Ｚ方向の高さは、支持枠１０５の長さ４ｍ
ｍに対して０．２ｍｍ短く加工し、フェースプレート１
００とリアプレート１０３間に入れられるように３．８
ｍｍとした。高電圧コード１０７は予め導電性部材３０
１の端部にハンダ付けしておいた。導電性部材３０１の
固定は、支持枠１０５部に突き当てリアプレート１０３
に塗布した絶縁性接着剤３０２で行った。最後にメタル
バック１０１の一部を引き出した引き出し部と導電性接
着剤３０３にて電気的に接続した。この構成で、高電圧
電源１０６から高電圧コード１０７、導電性部材３０
１、導電性接着剤３０３を通して、画像形成部材１０２
へ直流電圧を与えることができた。

【０１０１】さらに、参考例１と同様の装置構成で高電
圧駆動させたところ高電圧電源１０６から高電圧コード
１０７、高電圧端子１０８、導電性部材１１０、導電性
接着剤３０３を通して、画像形成部材１０２へ１０ｋｖ
の直流電圧を与え、安定に駆動表示できることを確認し
た。本参考例では、参考例１で示した高電圧端子が不要
で、高電圧端子の厚さ分、外周容器をフェースプレート
に近づけることが可能となり、より薄型の画像形成装置
を得ることができた。

【０１０２】［実施例１］次に本発明の実施例について説明する。図４および図５
は、本実施例の特徴をよく表す図面である。図４の
（ａ）は、リアプレート１０３を電子放出素子１０４側
より見た平面図であり、同（ｂ）はフェースプレート１
００を画像形成部材１０２側より見た平面図である。図
５は、図４の構成をもつリアプレート１０３および電子
放出素子１０４を枠１０５を介して真空封着した表示パ
ネル１１５を、フェースプレート１００側から見て右下
部を拡大し模式的に示した図である。

【０１０３】図４（ａ）において、４１０は電子放出素
子１０４の個々の素子へ電圧を与えるための素子用引き
出し電極部であり、紙面の左右および上下のリアプレー
ト１０３上に形成した。形成方法は、既知の印刷法にて
行った。４１２は後述する図５の導電性部材５１を囲む
ように形成したガード電極である。ガード電極４１２は
装置のグランドと電気的に接続した。図４（ｂ）におい
て、フェースプレート１００上には画像形成部材１０２
上にメタルバック１０１を形成し、メタルバック１０１
の一部を紙面右上部に引き出した。

【０１０４】図５において、５１はステンレス製材料で
加工形成した導電性部材、５２は導電性部材５１とフェ
ースプレート１００に引き出したメタルバック１０１と
を接続する導電性接着剤である。

【０１０５】上記構成において、図５の導電性部材５１
とガード電極４１２間の距離を１０mmに設定した。図５
の導電性部材５１はＬ字型に折り曲げ加工（コーナーに
導電性部材を位置させたので、端部の一部を水平方向に
少し曲げた）をした。その他、高電圧接続部等の装置部
材および構成は実施例１および２と同様である。

【０１０６】次に上記の構成で、装置の標準電圧とした
１０ｋＶを越える１５ｋＶの直流電圧を画像形成部材１
０２へ与えた。この電圧値は、導電性部材５１とガード
電極４１２間の沿面耐圧（リアプレート１０３の誘電率
と各電極間の距離で決まる）を越える値である。１５ｋ
Ｖはこの沿面耐圧を越える値であったので、高電圧が導
電性部材５１からガード電極４１２へ短絡した。同時に
駆動表示が停止した。これにより、素子用引き出し電極
４１０へ、高電圧が短絡することがなく装置を壊す等の
被害を防止できた。

【０１０７】本実施例では、試験的に１５ｋｖの過電圧
を投入した。これは、画像形成装置の設置場所の環境が
変化した場合を想定し試験したものである。例えば湿度
が変化するとリアプレート材料の誘電率が変化し、素子
用引き出し電極４１０へ高電圧が落ち素子が破壊する危
険を持っている。本実施例は、この危険を防止する実施
形態である。実施形態には、この他リアプレートに溝加
工し高圧導電性部材から素子電極までの距離を見かけ上
長くする等が考えられ、本実施例に限定されるものでは
ない。

【０１０８】以上の実施例により、画像形成装置の厚み
Ｄ１（図１参照）を薄く構成するとともに、より安全な
装置が提示される。

【０１０９】

【発明の効果】上記のように、本発明により装置の構成
を薄型化することができ、しかも安全性の高い装置とす
ることができる等、顕著な効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の参考例を示す図（但し（ａ）は
模式的構成図、（ｂ）は模式的断面図）

【図２】本発明の第一の参考例を示す製造工程説明図。

【図３】本発明の第二の参考例を示す模式部分拡大図。

【図４】本発明の一実施例を示す模式平面図。

【図５】本発明の一実施例を示す模式部分図。

【図６】本発明の実施に用いる基本的な表面伝導型電子
放出素子の構成を示す図。（但し（ａ）は模式的平面
図、（ｂ）は模式的断面図。）

【図７】本発明の実施に用いる基本的な垂直型表面電導
型電子放出素子の構成を示す模式的側面図。

【図８】本発明の実施に用いる表面伝導型電子放出素子
の製造方法の一例を示す工程説明図。

【図９】通電フォーミングの電圧波形の一例を示すグラ
フ図。

【図１０】電子放出特性を測定するための測定評価装置
を示す構成概略図。

【図１１】単純マトリクス配置の電子源の構成を示す説
明図。

【図１２】蛍光膜の構成を示す説明図。

【図１３】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を組み込んだ画像形成装置の一例を
示すブロック図。

【図１４】本発明に用いる梯子配置の電子源の構成の一
例を示す平面図。

【図１５】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成
斜視図。

【図１６】従来の表面伝導型電子放出素子の構成例を示
す説明図。

【符号の説明】

５１,１１０,３０１導電性部材５２,３０３導電性接着剤１００,１００６,１６００フェースプレート１０１,１００５,１６０１メタルバック１０２,１６０２画像形成部材１０３,１００１,１６０３リアプレート１０４,１３０２,１７０１電子放出素子１０５,１００２支持枠１０６,１６０４高電圧電源１０７,１６０５高電圧コード１０８,１６０６高電圧端子１０９,１１６,１６０９ねじ、固定部材１１１導電性接着剤１１２,１６０７駆動回路基板１１３,１６０８外周容器１１４外周容器に形成した開口部１１５,１２０１表示パネル３０２絶縁接着剤４１０電極部４１２ガード電極５０１基板５０２,５０３素子電極５０４導電性薄膜５０５電子放出部６００段差形成部９０１,１３０１,１４０４電子源基板９０２Ｘ方向配線９０３Ｙ方向配線９０４表面伝導型電子放出素子９０５結線１００１リアプレート１００２支持枠１００３ガラス基板１００４蛍光膜１００７高圧端子１００８外囲器１１０１黒色部材１１０２蛍光体１２０２走査回路１２０３制御回路１２０４シフトレジスタ１２０５ラインメモリ１２０６同期信号分離回路１２０７変調信号発生器１３０３（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）電子放出素子を配線
するための共通配線１４００グリッド電極１４０１電子が通過するため開口１４０２Ｄｏｘ１,Ｄｏｘ２,〜Ｄｏｘｍよりなる容
器外端子１４０３グリッド電極１４００と接続されたＧ１,
Ｇ２,〜Ｇｎよりなる容器外端子１７０１画像を見るための開口部Ｖｘ,Ｖａ直流電圧源Ｈｖ高圧端子

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/90 - 29/92 G09F 9/00 - 9/00 366 H01J 31/12

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、前記電子放出素子から放出される電子線の照射によ
り画像が形成される画像形成部材と該画像形成部材表面
に設置した金属膜とを搭載し前記リアプレートと対向配
置されたフェースプレートと、を封着材で密閉封着され
て形成される表示パネルと、前記金属膜に加速電圧を供
給するための高電圧電源と、前記表示パネルを駆動表示
させる駆動表示回路基板と、前記表示パネルと前記高電
圧電源と前記駆動表示回路基板を内蔵可能な外周容器と
よりなる画像形成装置であって、前記高電圧電源より供
給される高電圧を受け取る導電性部材を前記リアプレー
ト上に有し、前記導電性部材と前記金属膜とを電気的に
接続可能な接続手段を有し、前記導電性部材の周囲の前
記リアプレート上に、ガード電極を設置してなることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記接続手段が、導電性接着剤であるこ
とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】前記導電性部材が、接着剤により前記リ
アプレートへ固定された構成をなすことを特徴とする請
求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】前記導電性部材が、金属材料であること
を特徴とする請求項１、２または３記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記ガード電極は、前記導電性部材を囲
むように形成されてなることを特徴とする請求項１ない
し４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記ガード電極は、グランドに接続され
てなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに
記載の画像形成装置。