JP3524392B2

JP3524392B2 - 画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP3524392B2
Application number: JP22302998A
Authority: JP
Inventors: 康弘浜元
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-08-06
Filing date: 1998-08-06
Publication date: 2004-05-10
Anticipated expiration: 2018-08-06
Also published as: JPH11111176A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を用
いた画像形成装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より電子放出素子としては大別して
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界放出
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。ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．
Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰＨＹＳＩＣＡＬＰｒｏｐｅｒｔｉ
ｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂ
ｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．，４７，５２４８（１９７６）等に開示されたもの
が知られている。ＭＩＭ型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，“ＯｐｅｒａｔｉｏｎｏｆＴｕｎｎｅｌ−Ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈ
ｙｓ．，３２，６４６（１９６１）等に開示されたもの
が知られている。表面伝導型電子放出素子の例として
は、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０（１９６
５）等に開示されたものがある。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、薄膜に平行
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、前記エリンソン等によるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの
［Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌ
ｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２００（１９６
５）］、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ；
“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１
９７２）］，Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．
ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ；
“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤｃｏｎｆ．”，５１
９，（１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木
久：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等
が報告されている。

【０００３】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、大面積にわたり多数
素子を配列形成できる利点がある。そこでこの特徴を生
かせるようないろいろな応用が研究されている。例え
ば、荷電ビーム源、表示装置等があげられる。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
様に、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あげられる。（例え
ば、特開昭６４−０３１３３２、特開平１−２８３７４
９、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があげられる。（例えば、ＵＳ
Ｐ５０６６８８３）上記の平板型画像形成装置は、複数
の電子放出素子に配列した電子源基板と蛍光体等が配さ
れた画像形成部材が、真空部を介して、対向して配置し
て構成される。上記画像形成装置は、走査信号及び／又
は変調信号を電子源基板に形成された電子放出素子に印
加することにより、各電子放出素子もしくは一部の電子
放出素子から電子を放出させ、画像形成部材に印加した
数百から数ｋＶ以上のアノード電圧Ｖａにより該電子を
加速し、蛍光体に衝突させて発光させることで画像を表
示する。

【０００４】ところが、このような平板型画像形成装置
においては、動作初期に、著しい輝度低下や表示画像に
点欠陥やライン欠陥を生じる事があった。これらの輝度
低下や欠陥生成の原因の一つは、画像形成装置の動作に
伴い、画像形成部材に配される蛍光体、メタルバック、
及び電子源基板に配される配線、電極、電子放出素子な
どのパネル構成部材に電子線が照射されることで、付着
ガス分子（または原子）の脱離が生じ、また、これに伴
い発生するイオンの衝撃によるガス脱離も重なって、真
空パネル内の真空悪化（圧力上昇）が発生し、この真空
悪化に起因した真空放電や電子放出素子の特性劣化が生
じることにある。

【０００５】このような真空悪化の対策として、「真空
排気能力をあげること」や、「各パネル構成部材からの
脱ガス量を低減すること」が考えられる。

【０００６】前者に対しては、十分な量のゲッターポン
プ（気体ため込み式真空ポンプ）を配置することが挙げ
られる。従来のＣＲＴ等の表示装置内部を真空にする表
示装置においては、ゲッターポンプを配置するための空
間的な制約が少なく、広い領域においてゲッターポンプ
を形成することが可能であり、またＣＲＴの場合は真空
容器内の体積に対する表面積の割合も少ないため、十分
な真空維持を行うことができた。ところが、上記平板型
表示装置の場合、ゲッターポンプを配置するための空間
的制約が多く、一般的には画像表示領域から離れたパネ
ル端部のごく限られた領域に形成される場合が多い。こ
のように、平板型の真空容器では、容器内の高さに対す
る画像表示領域までの距離が極めて大きいため、ゲッタ
ーポンプの排気コンダクタンスを十分に取り難く、特に
表示装置内の局所的な脱ガスに対して十分な排気が行い
難いという課題があった。

【０００７】後者に対し、従来、高温の真空排気ベーク
プロセスを行うことにより、パネル構成部材からの脱ガ
ス量の低減がはかられてきた。ところが、通常の百数十
℃のベークでは不十分であり、上記課題に対して十分な
解決策とはいい難い。また、さらに高温のベークについ
ては、表示装置に用いる部材として、高温の真空ベーク
に耐えられない部材、つまり化学反応、合金化、薄膜の
凝集等が生じる部材およびその組み合わせを用いること
ができなくなるため、表示装置の構成上の制約が大きく
なり、望ましくない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、画像
形成時の電子放出素子の劣化、とりわけ、画像形成時に
おける画像形成部材からのガスの脱離に伴なう電子放出
素子の劣化を極力低減し、信頼性の高い画像形成装置の
製造方法を提供することにある。

【０００９】また、本発明の別の目的は、画像形成装置
の製造過程における電子放出素子の劣化の影響が画像形
成時において極力低減され得る画像形成装置の製造方法
を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、容器
と、該容器内に配置された、一対の電極間に複数の電子
放出サイトを有し、該一対の電極間に電圧を印加するこ
とにより該複数の電子放出サイトのうちの一部から電子
を放出する電子放出素子、及び、該電子放出素子より放
出される電子の照射により画像を形成する画像形成部材
とを備える画像形成装置の製造方法において、該画像形
成部材に該電子放出素子から放出される電子を照射する
工程を有し、該工程における電子を放出するサイトは、
該画像形成装置の画像形成のための駆動時に該電子放出
素子の該一対の電極間に印加される電圧とは逆極性の電
圧を該電子放出素子に印加することで電子放出する、該
画像形成装置の画像形成のための駆動時とは異なる電子
放出サイトであることを特徴とする画像形成装置の製造
方法を提案するものである。

【００１１】また、本発明は前記画像形成部材に該電子
放出素子から放出される電子を照射する工程は、該容器
内を排気しながら行われること、前記画像形成部材に該
電子放出素子から放出される電子を照射する工程の後、
該容器の封止が行われること、前記画像形成部材に該電
子放出素子から放出される電子を照射する工程の後、該
容器内でゲッタフラッシュがなされること、前記画像形
成部材に該電子放出素子から放出される電子を照射する
工程は、該容器内を排気しながら行われ、該工程の後、
該容器の封止と該容器内でのゲッタフラッシュがなされ
ること、前記画像形成部材に該電子放出素子から放出さ
れる電子を照射する工程は、該容器の封止が行われた後
になされること、前記画像形成部材に該電子放出素子か
ら放出される電子を照射する工程は、該容器内でゲッタ
フラッシュがなされた後に行われること、前記画像形成
部材に該電子放出素子から放出される電子を照射する工
程は、該容器の封止と該容器内でのゲッタフラッシュと
がなされた後に行われること、前記画像形成装置は、該
電子放出素子を複数有し、前記画像形成部材に該複数の
電子放出素子から放出される電子を照射する工程は、前
記一対の電極を結ぶ方向での該複数の電子放出素子の配
列ピッチをＰ、該一対の電極の内の一方の電極に対する
他方の電極の電位を−Ｖｆ、画像形成部材に印加される
電圧をＶａ、該画像形成装置の画像形成のための駆動時
における該一対の電極の内の該一方の電極に対する該他
方の電極の電位をＶｆｐ、該画像形成装置の画像形成の
ための駆動時における画像形成部材に印加される電圧を
Ｖａｐ、該電子放出素子と該画像形成部材との距離をＨ
とすると、ｎ・ｐ＝２Ｈ√（Ｖｆ／Ｖａ）＋２Ｈ√（Ｖ
ｆｐ／Ｖａｐ）［但し、ｎは正の整数］を満たすように
該Ｖａ、該Ｖｐが設定されて行われること、前記画像形
成装置は、該電子放出素子を複数有し、前記画像形成部
材に該複数の電子放出素子から放出される電子を照射す
る工程は、前記一対の電極を結ぶ方向での該複数の電子
放出素子の配列ピッチをＰ、該一対の電極の内の一方の
電極に対する他方の電極の電位を−Ｖｆ、画像形成部材
に印加される電圧をＶａ、該画像形成装置の画像形成の
ための駆動時における該一対の電極の内の該一方の電極
に対する該他方の電極の電位をＶｆｐ、該画像形成装置
の画像形成のための駆動時における画像形成部材に印加
される電圧をＶａｐ、該電子放出素子と該画像形成部材
との距離をＨとすると、ｎ・ｐ／（２Ｈ）−１．１６５
√（Ｖｆｐ／Ｖａｐ）≦√（Ｖｆ／Ｖａ）≦ｎ・ｐ／
（２Ｈ）−０．４７５√（Ｖｆｐ／Ｖａｐ）［但し、ｎ
は正の整数］を満たすように該Ｖａ、該Ｖｐが設定され
て行われること、前記電子放出素子は、表面伝導型電子
放出素子であること、前記電子放出素子は、電界放出型
電子放出素子であることを含む。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明をさらに詳細に説明
する。

【００１３】まず、エージング工程とは、画像形成装置
の画像形成のための駆動に先立って、該画像形成装置の
パネル容器内の部材に対して、加速された電子ビームを
照射することにより該パネル容器内の部材に付着し残留
しているガスを積極的に該部材から脱離させ、排気する
工程である。

【００１４】本発明における上記エージング工程は、主
として、該画像形成装置のパネル容器内に配置されてい
る画像形成部材に付着、残留しているガスの脱離と排気
を主眼とするものであって、加速された電子ビームを主
として画像形成部材に照射することで該画像形成部材か
らガスを脱離し、この脱離したガスの排気は、該パネル
容器に接続された排気管を通じてパネル容器外に排出す
ることでなされるか、該パネル容器内に配置されたゲッ
タポンプに吸着させることでなされるか、あるいは、双
方を併用することでなされる。

【００１５】また、本発明における上記エージング工程
での該画像形成部材への電子ビームの照射は、その後の
画像形成装置における画像形成に用いられる電子放出素
子を先に利用して行われる。

【００１６】本発明者らは、上記エージング工程に用い
られた電子放出素子は、そのエージング工程前に比べ
て、その電子放出特性が劣化していることを知見し、本
発明に至った。即ち、電子放出素子の駆動に関し、上記
エージング工程時と上記画像形成時とで、電子放出素子
に印加される電圧極性を反転させることにより、上記エ
ージング工程後の画像形成時においても、上記エージン
グ工程前の電子放出素子とほぼ同様の電子放出特性が得
られた。

【００１７】以下で、本発明の好ましい態様について詳
述する。

【００１８】まず、本発明に適用される電子放出素子
は、少なくとも一対の電極を有し、該一対の電極間に電
圧を印加することで電子を放出する素子であって、しか
も、該一対の電極間に印加する電圧の極性が反転して
も、換言するならば、該一対の電極間での電界の向きが
反転しても電子を放出する素子である。

【００１９】上記本発明に適用される電子放出素子の好
ましい例としてまず、表面伝導型電子放出素子が挙げら
れる。

【００２０】＜表面伝導型電子放出素子＞図１（ａ）
は、本発明に適用される表面伝導型電子放出素子の構成
を示す模式図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）のＡ−
Ａ’断面図である。図１（ａ），（ｂ）において１は基
板、２は第１の素子電極、３は第２の素子電極、４は導
電性膜、５は導電性膜４の間隙である。表面伝導型電子
放出素子は、一対の素子電極２，３間に電圧を印加する
ことにより、間隙５付近から電子が放出される。

【００２１】表面伝導型電子放出素子の一般的な構成、
材料、製法については本出願人による出願の特開平７−
２３５２５５号公報、特開平８−２６４１１２号公報等
に開示されている。

【００２２】また、表面伝導型電子放出素子は、図４に
示される様な素子電流特性及び放出電流特性を持つ。図
４は、表面伝導型電子放出素子の上方に不図示のアノー
ド電極を設けて、かかるアノード電極に放出電子を引き
出すための正の電圧が印加されている状態において、第
２の素子電極３を基準（０Ｖ）として第１の素子電極２
に印加した素子電圧Ｖｆと両素子電極間を流れる素子電
流Ｉｆ及びアノード電極に捕捉された表面伝導型電子放
出素子からの放出電流Ｉｅの関係を示す図である。図４
においては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著し
く小さいので、任意単位で示している。なお、縦・横軸
ともリニアスケールである。

【００２３】図４からも明らかなように、表面伝導型電
子放出素子はあるしきい値電圧Ｖｔｈ以上の素子電圧Ｖ
ｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しき
い値電圧Ｖｔｈ以下の素子電圧では放出電流Ｉｅがほと
んど検出されない。つまり、放出電流Ｉｅに対する明確
なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線型素子である。

【００２４】しかも図４に示す通り、表面伝導型電子放
出素子は、正極性のしきい値電圧Ｖｔｈ（ｐ）と負極性
のしきい値電圧Ｖｔｈ（ｎ）とを有し、素子電極２、３
間に印加される電圧の極性が反転しても、換言するなら
ば、素子電極２、３間での電界の向きが反転しても電子
を放出する。

【００２５】また、本発明に適用される電子放出素子の
好ましい別の例としては、図３に示されるような横型の
電界放出型電子放出素子が挙げられる。

【００２６】図３において、１６１は絶縁性の基板、１
６２は第１の電極、１６３は第２の電極であり、第１の
電極１６２と第２の電極１６３の、互いに対向するそれ
ぞれの側面には突起状の電子放出部１６４，１６５が形
成されている。図３に示されるような横型の電界放出型
電子放出素子においても、前述同様に、放出電流Ｉｅと
素子電圧Ｖｆとの間には、正極性のしきい値電圧Ｖｔｈ
（ｐ）と負極性のしきい値電圧Ｖｔｈ（ｎ）が存在し、
電極１６２，１６３間に印加される電圧の極性が反転し
ても、言い換えるならば、電極１６２，１６３間での電
界の向きが反転しても電子放出する。

【００２７】尚、本発明に適用される電子放出素子とし
ては、上記表面伝導型電子放出素子や上記横型の電界放
出型素子に限定されるものではなく、前述した通り、一
対の電極を有し、該一対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であって、しかも、該一
対の電極間での電界の向きが反転しても電子が放出され
る素子であれば適用できる。

【００２８】＜画像形成装置の構成＞本発明に適用され
る電子源について以下に述べる。本発明を適用される電
子源は、例えば上述の表面伝導型電子放出素子あるいは
上述の横型の電界放出型電子放出素子を複数個を基板上
に配列したものである。

【００２９】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。

【００３０】例えば、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。

【００３１】一例として、単純マトリクス配置について
図５を用いて説明する。図５において、７１は電子源基
板、７２はｍ本のＸ方向配線Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、７３はｎ
本のＹ方向配線Ｄｙ１〜Ｄｙｎである。７４は例えば前
述したような電子放出素子である。これらｍ本のＸ方向
配線７２とｎ本のＹ方向配線７３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）。

【００３２】また電子放出素子７４の前述した一対の電
極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向
配線７３とに電気的に接続されている。

【００３３】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した電
子放出素子７４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７３には、Ｙ方向に配列した電子放出素子７４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。

【００３４】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。

【００３５】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６と図７及び
図８を用いて説明する。図６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７は、図６の画像形
成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図８は、Ｎ
ＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行うための駆動
回路の一例を示すブロック図である。

【００３６】図６において、７１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８１は電子源基板７１を固定したリ
アプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８４
とメタルバック８５等が形成されたフェースプレートで
ある。８２は支持枠であり、該支持枠８２とリアプレー
ト８１及びフェースプレート８６とで表示パネルの外囲
器８８が構成されている。

【００３７】７４は電子放出素子に相当し、７２、７３
は電子放出素子の前述した一対の電極と接続されたＸ方
向配線及びＹ方向配線である。

【００３８】また、フェースプレート８６、リアプレー
ト８１間には、スペーサー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８８を構成することもできる。

【００３９】図７は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜８４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導電材９１と蛍光体９２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９２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、蛍光膜８４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こ
とにある。ブラックストライプの材料としては、通常良
く用いられている黒鉛を主成分とする材料の他、導電性
があり、光の透過及び反射が少ない材料を用いることが
できる。蛍光膜８４の内面側には、通常メタルバック８
５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８６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。

【００４０】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側に透明電
極（不図示）を設けてもよい。

【００４１】＜画像形成装置の製造方法＞上述の画像形
成装置における本発明の製造方法について以下に説明す
る。

【００４２】電子放出素子として表面伝導型電子放出素
子を用いた画像形成装置の製造方法を例として図６を用
いて以下に説明する。

【００４３】１）電子源基板形成絶縁性基板７１上に、ｍ本のＸ方向配線７２、ｎ本のＹ
方向配線７３、及び、前述の表面伝導型電子放出素子の
一対の素子電極を、真空蒸着法とフォトリソグラフィに
より形成する。ｍ本のＸ方向配線７２とｎ本のＹ方向配
線７３との間には、層間絶縁膜を形成して、両配線を電
気的に分離する。また、前述の表面伝導型電子放出素子
の一対の素子電極は、Ｘ方向配線７２とＹ方向配線７３
との複数の交差部近傍に各々形成され、一対の素子電極
はＸ方向配線７２とＹ方向配線７３とにそれぞれ電気的
に接続させる。次に、各一対の素子電極間に導電性膜を
形成する。この導電性膜は、例えば、有機金属化合物の
溶液を、スピンナーやインクジェット法等により塗布
し、加熱焼成することで形成される。

【００４４】２）画像形成部材（フェースプレート）形
成ガラス基板８３に蛍光体を塗布する方法はスラリー法等
を用いることができる。また、蛍光膜８４の内面側には
通常メタルバック８５が設けられるが、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
を真空蒸着することで作製できる。

【００４５】３）封着つぎに、封着技術を用いて図６に示すような外囲器を作
成する。前述した電子源基板７１が配置されたリアプレ
ート８１及び蛍光体８４とメタルバック８５からなる画
像形成部材が配置されたフェースプレート８６を支持枠
８２を介し配置し、フェースプレート８６、支持枠８
２、リアプレート８１の接合部にフリットガラスを塗布
し、大気中あるいは窒素雰囲気中で焼成することで封着
する。封着を行う際、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なくてはいけないため、十分な位
置合わせを行う。

【００４６】ここで図９はこの後の工程に用いる装置の
概要を示す模式図である。画像形成装置１１３１は、排
気管１１３２を介して真空チャンバー１１３３に連結さ
れ、さらにゲートバルブ１１３４を介して排気装置１１
３５に接続されている。真空チャンバー１１３３には、
内部の圧力及び雰囲気中の各成分の分圧を測定するため
に、圧力計１１３６、四重極質量分析器１１３７等が取
り付けられている。画像形成装置１１３１の外囲器８８
内部の圧力などを直接測定することは困難である為、該
真空チャンバー１１３３内の圧力などを測定し、処理条
件を制御する。

【００４７】真空チャンバー１１３３には、さらに必要
なガスを真空チャンバー内に導入して雰囲気を制御する
ため、ガス導入ライン１１３８が接続されている。該ガ
ス導入ライン１１３８の他端には導入物質源１１４０が
接続されており、導入物質がアンプルやボンベなどに入
れて貯蔵されている。ガス導入ラインの途中には、導入
物質を導入するレートを制御するための導入制御手段１
１３９が設けられている。該導入量制御手段としては具
体的には、スローリークバルブなど逃す流量を制御可能
なバルブや、マスフローコントローラーなどが、導入物
質の種類に応じて、それぞれ使用が可能である。

【００４８】４）排気以上のようにして完成した外囲器８８内の気体を、上述
の図９の製造装置に接続された排気管１１３２を通じ真
空ポンプにて排気する。

【００４９】５）フォーミング続いて、前述した電子源基板上に作成された素子電極間
の導電性膜に電子放出部を形成するフォーミング工程を
施す。この際、例えば図１０に示すように、Ｙ方向配線
７３を共通電極１４１に接続し、Ｘ方向配線７２の内の
一つの配線に接続された複数の素子電極間に電源１４２
によって、同時に電圧パルスを印加して、各素子電極間
の導電性膜に対してフォーミングを行うことができる。
パルスの形状や、処理の終了の判定などの条件は、適宜
選択される。また、複数のＸ方向配線に、位相をずらせ
たパルスを順次印加（スクロール）することにより、複
数のＸ方向配線に接続された素子をまとめてフォーミン
グすることも可能である。図中１４３は電流測定用抵抗
を、１４４は、電流測定用のオシロスコープを示す。

【００５０】通電フォーミングの電圧波形の例を図１１
に示す。

【００５１】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１１（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１１（ｂ）に示し
た手法がある。

【００５２】図１１（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１マイ
クロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２は１０マイクロ秒〜１００ミ
リ秒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。

【００５３】また図１１（ｂ）に示すように三角波の波
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、
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。

【００５４】以上のようなフォーミング処理により、素
子電極間の導電性膜には間隙（亀裂）が形成され、素子
電極間に電圧を印加することにより、かかる間隙近傍よ
り電子が放出されるようになる。

【００５５】６）活性化上述のフォーミングに続いて活性化処理を施し、前記間
隙及びその近傍に炭素又は炭素化合物の膜（図２の６）
を堆積する。活性化工程は、例えば、外囲器８８内を十
分に排気した後、有機物質のガスをガス導入ライン１１
３８を通じて排気管から外囲器内に導入し、パルスの印
加を繰り返すことで行うことができる。この有機物質の
ガスは、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを
用いて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、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に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、スルホン酸等の有機酸類等を挙げることが出
来、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、ベンゾニトリル、トリニトリル、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。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、著しく変化するよ
うになる。活性化処理に用いられる電圧パルス波型は任
意のものが可能であり、方形波、三角波、サイン波、台
形波等が挙げられる。また、図１２（ａ）のように、常
にある片方の極性のパルスを印加する手法や、図１２
（ｂ）のように交互に逆の極性のパルスを印加する手法
などがあるが、本発明にて使用する表面伝導型電子放出
素子に関しては正負両極の極性を有する図１２（ｂ）の
タイプの電圧パルスを用いるのがより好ましい。

【００５６】電圧パルスの波高値（活性化電圧Ｖａｃ
ｔ）は固定電圧で行う手法や、時間とともに徐々に電圧
を増加させて行う手法などがある。上記活性化処理をし
た表面伝導型電子放出素子は素子電圧を印加し、素子表
面に電流を流すことにより、電子放出部より十分な量の
電子を放出する。このときの電圧の印加方法は、上記フ
ォーミングの場合と同様の結線により、一つの方向配線
につながった複数の素子電極間に、同時の電圧パルスを
印加すればよい。

【００５７】以上の工程により、図２に示されたよう
な、導電性膜４の間隙の内側に炭素又は炭素化合物から
なる膜６にてより狭いギャップ５’が形成され、電子放
出効率の向上がはかられる。尚図２において、図１と同
符号の部材は同じ部材であることを意味している。

【００５８】７）安定化活性化後には、以下の安定化工程を行うのが望ましい。
この工程は、真空容器内の有機物質を排気する工程であ
る。外囲器内の真空部の圧力は、１×１０^-5Ｐａ以下が
好ましく、さらに１×１０^-6Ｐａ以下が特に好ましい。
外囲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
ることが出来る。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。このときの加熱条件は、１００〜３００℃で
より長い時間行うことが望ましいが、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適宜選ばれる条件により行
う。このような、安定化工程を行った後の、真空部の有
機物質が十分除去され、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
Ｉｅが、安定する。

【００５９】８）封止／ゲッター安定化後、不図示の排気管をガスバーナーで熱すること
で溶着し外囲器の封止を行う。外囲器８８の封止後のパ
ネル内の圧力を維持するために、ゲッター処理を行うこ
ともできる。これは、外囲器８８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８８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、たとえば１×１０^-4ないしは１×１０
^-7Ｐａの圧力を維持するものである。

【００６０】９）エージング工程封止、ゲッターフラッシュ後、以上のように作成された
パネル容器にエージング工程を施す。また、ここでは、
封止後にエージングを施すが、封止前すなわち安定化後
に行ってもよい。本発明にかかるエージング工程は、と
りわけ、ゲッターフラッシュ後に行われるのが好ましい
態様である。

【００６１】本発明におけるエージング工程及びエージ
ング装置について図１３を用いて説明する。図１３は、
本発明におけるエージング工程を、上述の製造工程下に
ある画像形成装置のパネル容器１０１に対して実施する
エージング装置の概略図である。製造工程下のパネル容
器１０１内には複数の電子放出素子を有する電子源が配
置された基板と、この電子源が配置された基板に対向し
て設けられた画像形成部材とが配置されている。また、
パネル容器外の端子を通じて電子源には電子源駆動装置
が、画像形成部材には電子線加速のため高圧電源（アノ
ード電源）Ｖａが、それぞれ接続されている。電子源駆
動装置１２３は、電子源基板上に配列された電子放出素
子に所望の素子電圧を印加する装置であり、電子源駆動
制御装置１２１によって制御され、駆動電圧Ｖｆ、駆動
パルス幅、駆動走査周波数や駆動素子数等を任意に設定
可能である。ここで、駆動走査周波数とは、駆動ライン
を順次切り替えて駆動する際の一周期周波数である。電
子源駆動制御装置１２１と電子源駆動装置１２３間は、
駆動信号バス１２６によって接続されており、駆動信号
及び制御信号を伝達する。高圧電源（アノード電源）Ｖ
ａは、画像形成部材にアノード電圧を印加する装置であ
る。他にも、電子源駆動に伴い電子源基板を流れる電流
（主に素子電流）を測定する駆動電流測定器１２４、電
子源基板と画像形成部材の間を流れる電流（主に放出電
流）が測定されるアノード電流測定器１２５、等を配す
ることもできる。駆動電流測定器１２４及びアノード電
流測定器１２５は、それぞれ素子電流バス１２７及び放
出電流バス１２８を通じて計測した電流値のデータをデ
ータ収集／解析装置１２２に対して伝達することができ
る。電子源駆動制御装置１２１とデータ収集／解析装置
１２２は、同期信号によって互いの動作を同期すること
もでき、この際、それぞれ両方の機能を有する一体型の
装置を作成して使用してもかまわない。

【００６２】以下、上記エージング装置を用いたエージ
ング工程を、前述した表面伝導型電子放出素子を単純マ
トリクス配置した電子源を用いたパネル容器１０１を例
に挙げ説明する。

【００６３】パネル容器１０１外部には、前述した単純
マトリクスの配線であるＸ方向配線及びＹ方向配線と電
気的に接続するための外部端子が設けられている。電子
源駆動装置１２３をこの外部端子を通して、例えばＸ方
向配線に接続し、一方の駆動電流測定器１２４を同様に
Ｙ方向配線に接続する。また、パネル容器に設けられた
画像形成部材に電気的に接続するアノード端子を通し
て、アノード電流測定器１２５及びアノード電源Ｖａを
接続する。

【００６４】以上の状態で、電子源駆動装置１２３から
前述した電子放出を行うしきい値電圧Ｖｔｈ以上の電圧
を、Ｘ方向配線とＹ方向配線との間に印加することで電
子放出素子からの電子を放出し、アノード端子にＸ方向
配線及びＹ方向配線に対して正の電圧を印加すること
で、電子放出素子から放出された電子をフェースプレー
トに衝突させることができる。最終的な画像形成時にお
いて、Ｙ方向配線の電位に対してＸ方向配線に印加する
電位の極性の関係は、良好な画像が得られれば正負いず
れの状態をとってもかまわないが、本実施態様例におい
ては最終的な画像形成時（通常駆動時）の電子放出を行
う素子に印加される電圧の電位関係が、Ｘ方向配線に接
続された電子放出素子の第１の素子電極に対して、Ｙ方
向配線に接続された第２の素子電極の電位が正の極性に
なるように選ぶことにする。

【００６５】本発明におけるエージング工程では、エー
ジング工程時に、電子放出を行う素子に対して印加する
電圧の極性を前記通常駆動時の極性とは異なる逆の極性
の電圧で駆動する。先の例に続けて説明するならば、電
子放出を行う素子に印加される電圧の電位関係が、Ｘ方
向配線に接続された電子放出素子の第１の素子電極に対
して、Ｙ方向配線に接続された第２の素子電極の電位が
負の極性になるように、電子源駆動装置１２３から出力
される電圧信号を設定する。

【００６６】次に、通常駆動時及びエージング時のパネ
ル内部における電子ビーム軌道について、図１４および
図１５を用いて説明する。図１４は、前述した表面伝導
型電子放出素子で観測された輝点形状と、電子放出部の
鉛直アノード電極側交点位置から、素子電極間を結ぶ方
向の距離と輝点の発光強度の関係を示す図である。図１
５は、前述した表面伝導型電子放出素子を単純マトリク
ス配置した電子源を用いたパネル容器１０１を、Ｘ方向
配線の方向に沿って電子放出部を切断した場合の概略断
面図であり、図１５（ａ）には通常駆動時、図１５
（ｂ）にはエージング時の電子ビーム軌道の想像図が描
かれている。これら電子ビーム軌道は、実験結果及び簡
略化した構成を用いた有限要素法による数値計算に基づ
き描かれたものである。図１５は特定のパネル構成及び
電位関係においてのみ当てはまる図であるが、本発明の
エージング工程における電子ビーム軌道はこれに限定さ
れるものではなく、例えば前述したように電子源の上方
の空間に制御電極を設けたいわゆるグリッド構成等の異
なる構成においても、同様にビーム軌道の規定は可能で
ある。以降、説明を簡単にするため図１５を使用し、第
２の電極電位を基準電位（この場合０Ｖ）として説明を
進める。

【００６７】図１５中６１は絶縁性の材料から成る基
板、６２はＸ方向配線及びＹ方向配線間の電気的絶縁を
とるための絶縁層、６４はＹ方向配線、６５は電子放出
素子の第１の素子電極、６６は電子放出素子の第２の素
子電極、６７は電子放出部である。第２の素子電極６６
はＹ方向配線６４と直接接続されており、第１の素子電
極６５はコンタクトホールを通じてＸ方向配線と接続し
ている。６８は画像形成部材、６９はガラス基板であ
り、画像形成部材６８と電子放出部６７は真空領域を挟
んでＨの距離だけ離れている。

【００６８】図１５（ａ）は画像形成時（通常駆動時）
の電子ビーム軌道を表しており、第１の素子電極６５の
電位が負で且つ電子放出を行うしきい値電圧以上の電圧
になるように設定される（例えば、図１２（ｃ）のよう
な電圧パルスが印加される）。更に画像形成部材６８
（以降アノード電極）には第１の素子電極６５よりも更
に高電位の直流電圧が印加されている。図１５（ｂ）は
本発明のエージング工程中の電子ビーム軌道を表してお
り、図１５（ａ）と異なる点は第１の素子電極６５に印
加される電圧の極性が正であることである（例えば、図
１２（ａ）のような電圧パルスが印加される）。図１５
（ａ）および図１５（ｂ）からも明らかなように、画像
形成部材６８に衝突する電子ビームのビームスポット位
置は、電子放出部６７の鉛直アノード電極側交点位置よ
りも第１の素子電極もしくは第２の素子電極のうちいず
れか高電位側の電極方向にずれている。

【００６９】通常駆動において、アノード電極に数ｋＶ
〜十数ｋＶの高電圧を印加し画像表示を行うと、電子放
出部６７から放出された電子がアノード電極によって加
速され、前述のビームスポット位置に衝突し画像形成部
材６８からのガス脱離を促進する。また、これに伴い正
イオン（主にガス分子が電離されたもの）が発生し、こ
の正イオンが高電圧により加速されて電子源を構成する
部材等に衝突し、このイオンの衝突によるガス脱離も発
生する場合がある。この際、画像形成部材６８及び電子
源構成部材から放出されるガス中に、電子放出素子の特
性を劣化させるガスが含まれており、駆動に伴い電子放
出素子からの放出電流量が減少していく。特に、パネル
容器１０１の作成中もしくは作成後、初めて画像形成部
材６８に電子ビームを衝突させたときの電子放出素子の
特性劣化は著しく、駆動初期において多量のガス脱離が
発生しているものと思われる。

【００７０】本発明におけるエージング工程は、まず、
通常駆動による画像形成時に先立って、予め、画像形成
部材６８から上記劣化ガスを脱離させ、これをパネル容
器内に配置されたゲッタ、または、パネル容器外の排気
装置により除外するものであるが、その主たる特徴は、
エージング工程時と上記画像形成時とで、電子放出素子
に印加される電圧極性を反転させることである。これに
より、上記エージング工程において電子放出素子の上記
脱離ガスによる特性劣化が生じたとしても、画像形成時
においては、上記エージング工程前の電子放出素子とほ
ぼ同様の電子放出特性が得られる。このことに関して、
上記脱離ガスの影響をより受け易いのは、電子放出して
いる電子放出サイトであること。更には、電子放出素子
の一対の電極間での電界の向きが、上記極性の反転によ
り変わると、電子放出素子内での電子放出サイトも変化
すること。よって、仮に、エージング工程時に電子放出
している電子放出サイトが劣化しても、上記極性を反転
するならば、エージング工程時とは別の上記脱離ガスの
影響をほとんど受けていない電子放出サイトから電子放
出されるので、上記エージング工程前の電子放出素子と
ほぼ同様の電子放出特性が得られる。

【００７１】先ほど述べたビームスポット位置は、電子
放出素子に印加する電圧、制御電極及びアノード電極に
印加する電圧、更に電子源基板を構成する材料・寸法等
に依存して異なるが、上記単純マトリクス構成における
ビームスポット位置は式１のように記述できる。

【００７２】（式１） Xc＝A・H・√(Vf/Va) 式１において、Ｘｃは素子電極間を結ぶ方向で電子放出
部の鉛直アノード電極側交点位置からビームスポット位
置までの距離を表し、Ｈは電子放出素子とアノード電極
間の距離、Ｖｆは素子電極間に印加する電圧、Ｖａはア
ノード電極に印加する電圧、Ａは電子源基板の材料・構
成等に応じて決定される比例定数であり、例えば後述の
単純マトリクス構成で画像形成装置を作成し、Ｖｆ及び
Ｖａとビームスポットの位置関係を測定した場合、Ａ＝
２．０である。

【００７３】ビームスポット位置Ｘｃは、図１４に示さ
れるように、ビームの強度がもっとも強い位置として示
されているが、輝点（電子ビーム衝突位置）自身は大き
さを持っており、電子放出部の鉛直アノード電極側交点
位置から最も遠い位置をＸｈ、最も近い位置をＸｔとす
る。Ｘｈ及びＸｔの値は、式１においてＡをそれぞれ
２．３３及び０．９５として表すことができる。尚、図
１４では素子電極間を結ぶ方向のうち、高電位の素子電
極側の方向を正に取っている。

【００７４】本発明におけるエージング工程の好ましい
駆動条件は、エージング時における一部又は全部のビー
ムスポット位置Ｘｃ（＝Ｘｃａ）が、画像形成時（通常
駆動時）の一部又は全部のビームスポット位置Ｘｃ（＝
Ｘｃｐ）と等しくなるように、適宜Ｖｆ及び／又はＶａ
を選択することである。これにより、通常駆動時のビー
ムスポット領域のガス脱離を積極的に行うことができ
る。例えば本実施態様例中の単純マトリクス構成におい
て、複数配列された電子放出素子のＸ方向（図１５の横
方向）のピッチをＰ、ｎを正の整数、Ｖｆｐを画像形成
時に印加される電子放出素子の駆動電圧、Ｖａｐを画像
形成時に画像形成部材に印加される電圧とすると、（式２） n・ｐ＝２Ｈ√(Vf/Va)＋2H√(Vfp/Vap) となるようにＶｆ及び／又はＶａを選択する。

【００７５】なお、一回のエージング処理中に、複数の
異なる正の整数ｎに対応した駆動電圧条件を組み合わせ
て処理を行うことも可能である。

【００７６】また、上記のように電子ビーム強度が最大
のビームスポット位置Ｘｃを等しくする（Ｘｃａ＝Ｖｃ
ｐ）だけでなく、エージング工程中のビームスポット位
置Ｘｃａが、画像形成時の輝点の先端部Ｘｈから尾部Ｘ
ｔの範囲を照射するようにＶｆ及び／又はＶａを変調す
ることで、もれなく脱ガス処理をすることができる。即
ち、（式３） n・ｐ/(2H)−1.165・√(Vfｐ/Vaｐ)≦√(Vf/Va)≦n・ｐ/(2
H)−0.475・√(Vfｐ/Vaｐ) となるようにＶｆ及び／又は
Ｖａを変調しながらエージング工程を行う。

【００７７】なお、本駆動方法においても、一回のエー
ジング処理中に複数の異なる正の整数ｎに対応した駆動
電圧条件を組み合わせて処理を行ってもよい。

【００７８】本発明におけるエージング工程の更に好ま
しい駆動条件は、エージング時における電子源Ｖａを＋
５００〜＋１０００Ｖ以下の電圧に抑えることにある。
これにより、エージング時のガス脱離に伴い、パネル容
器内圧力の上昇によって引き起こされた、放電による電
子源基板及びその他の構成部材のダメージを最小限に抑
えることができる。＋５００〜＋１０００Ｖ程度の加速
電圧で十分にエージング効果があることは、例えばＭ．
ＮｉｓｈｉｊｉｍａａｎｄＦ．Ｍ．Ｐｒｏｐｓｔ：
Ｐｈｙｓ．Ｒｅｖ．，Ｂ２（１９７０）２３６８等が開
示されているように、＋４００ｅＶ以上の電子エネルギ
ーにおけるガスの脱離断面積がほとんど増加しないこと
からも明らかである。

【００７９】次に、以上のように作成した単純マトリク
ス配置の電子源を用いて構成した表示パネルに、ＮＴＳ
Ｃ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョン表示を行う
為の駆動回路の構成ついて、図８を用いて説明する。図
８において、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回
路、１０３は制御回路、１０４はシフトレジスタであ
る。１０５はラインメモリ、１０６は同期信号分離回
路、１０７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電
圧源である。

【００８０】なお、本駆動回路は画像表示を行うための
通常駆動だけではなく、前記エージング工程を本回路に
て行うために、通常駆動とは逆の極性による表示パネル
の駆動も可能である。

【００８１】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至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
乃至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
る為の走査信号が印加される。

【００８２】端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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為の変調信号が印加され
る。高圧端子Ｈｖには、直流電圧減Ｖａより、例えば１
０ｋＶの直流電圧が供給されるが、これは表面伝導型電
子放出素子より出力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為の加速電圧であ
る。

【００８３】なお、エージング時にはＶａの値を＋５０
０〜＋１０００Ｖ程度の電圧に設定することができる。

【００８４】走査回路１０２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ないし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１０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ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１０３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。

【００８５】なお、直流電圧源Ｖｘは正・負両極性何れ
の極性の電圧も設定可能である。

【００８６】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（電子放出しきい値電圧）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
放出しきい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。

【００８７】制御回路１０３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１０３は、同期信
号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴｓｃａｎ、ＴｓｆｔおよびＴｍ
ｒｙの各制御信号を発生する。

【００８８】同期信号分離回路１０６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為の回路で、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１０６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。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力さ
れる。

【００８９】シフトレジスタ１０４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１０３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
１０４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乃至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１０４より出力される。

【００９０】ラインメモリ１０５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為の記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容はＩ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎとして出力され、変調信
号発生器１０７に入力される。

【００９１】変調信号発生器１０７は、画像データＩ’
ｄ１乃至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為の信号源であり、その
出力信号は、端子Ｄｏｙ１ｂ乃至Ｄｏｙｎを通じて表示
パネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【００９２】前述したように、本発明を適用可能な電子
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しきい値電圧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。電子放出しきい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Ｖ
ｍ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。

【００９３】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１０７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回路方式の回路を用いる
ことができる。

【００９４】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１０７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。

【００９５】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５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良いからである。

【００９６】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１０６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１０６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１０
５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１０７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１０７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１０７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。

【００９７】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１０７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を用いればよく、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（ＶＣ
Ｏ）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。

【００９８】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを
介して電圧を印加することにより、電子放出が生じる。
高圧端子Ｈｖを介してメタルバック８５、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８４に衝突し、発光が生
じて画像が形成される。

【００９９】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、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、ＳＥＣＡＭ方式などの
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ＴＶ）方式をも
採用できる。

【０１００】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用いることが
できる。

【０１０１】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【０１０２】［実施例１］本実施例では、電子源基板に
多数の表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配置し
た画像形成装置の製造に際し、製造装置を用いて、ゲッ
ターフラッシュ及び封止工程の前に、本発明にかかるエ
ージング工程を適用した例を示す。

【０１０３】図１３は、本発明にかかるエージング工程
を、画像形成装置のパネル容器１０１に対して実施する
エージング装置の概略図である。

【０１０４】図１３中、１０１はパネル容器、１２１は
電子源駆動制御装置、１２２はデータ収集／解析装置、
１２３は電子源駆動装置、１２４は駆動電流測定器、１
２５はアノード電流測定器、１２６は駆動信号バス、１
２７は素子電流信号バス、１２８は放出電流信号バスで
ある。

【０１０５】図１３において、１０１は図６に示される
画像形成装置のパネル容器であり、該画像形成装置の電
子源は、図５で概略的に示すように、表面伝導型電子放
出素子の多数個を単純マトリクス配置（カラー３色を含
めて１００行１００列）した電子源を用いている。以下
に表示パネルの製造工程を説明する。

【０１０６】＜パネル容器作成工程＞以下にパネル容器
を作成する初期段階の工程である電子源基板作成、画像
形成部材作成、封着／組立について説明する。

【０１０７】上述の複数の表面伝導型電子放出素子が形
成される電子源基板は、以下のようにして作成される。
本工程にて作成される電子源基板の平面図を図１６に、
図１６のＣ−Ｃ’断面図を図１７（ａ）〜（ｄ）及び図
１８（ｅ）〜（ｈ）に示す。ここで７１は基板、７２は
Ｘ方向配線（下配線とも呼ぶ）、７３はＹ方向配線（上
配線とも呼ぶ）、４は導電性膜、２、３は素子電極、１
４１は層間絶縁層、１４５は素子電極２と下配線７２と
電気的接続のためのコンタクトホールである。次に、製
造工程を図１７（ａ）〜（ｄ）及び図１８（ｅ）〜
（ｈ）により工程順に従って具体的に説明する。

【０１０８】工程−ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５ミクロンのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成し
た基板７１上に、真空蒸着により厚さ５０オングストロ
ームのＴｉ、厚さ６０００オングストロームのＡｕを順
次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社
製）をスピンナーにより回転塗布、ベークした後、ホト
マスク像を露光、現像して、Ｘ方向配線７２のレジスト
パターンを形成し、Ａｕ／Ｔｉ堆積膜をウエットエッチ
ングして、所望の形状のＸ方向配線７２を形成する（図
１７の（ａ））。

【０１０９】工程−ｂ：次に、厚さ１．０ミクロンのシ
リコン酸化膜からなる層間絶縁層１４１をＲＦスパッタ
法により堆積する（図１７の（ｂ））。

【０１１０】工程−ｃ：前記工程ｂで堆積したシリコン
酸化膜にコンタクトホール１４５を形成するためのホト
レジストパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁
層１４１をエッチングしてコンタクトホール１４５を形
成する。エッチングはＣＦ₄とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ
（ＲｅａｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によ
った（図１７の（ｃ））。

【０１１１】工程−ｄ：その後、素子電極２と素子電極
間ギャップＧとなるべきパターンをホトレジスト（ＲＤ
−２０００Ｎ日立化成社製）で形成し、真空蒸着法によ
り、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５００オン
グストロームのＮｉを順次堆積した。ホトレジストパタ
ーンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオ
フし、素子電極間隔Ｇは３ミクロン、素子電極の幅Ｗ１
は２００ミクロンとし、素子電極２、３を形成した（図
１７の（ｄ））。

【０１１２】工程−ｅ：素子電極２、３の上にＹ方向配
線７３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５０
オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロー
ムのＡｕを順次、真空蒸着により堆積し、リフトオフに
より不要の部分を除去して、所望の形状のＹ方向配線７
３を形成した（図１８の（ｅ））。

【０１１３】工程−ｆ：膜厚１０００オングストローム
のＣｒ膜１５１を真空蒸着により堆積・パターニング
し、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）
社製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃で１０分
間の加熱焼成処理をした。また、こうして形成された主
としてＰｄＯ微粒子からなる電子放出部形成用薄膜４の
膜厚は８５オングストローム、シート抵抗値は３．９×
１０の４乗Ω／□であった（図１８の（ｆ））。

【０１１４】工程−ｇ：Ｃｒ膜１５１及び焼成後の電子
放出部形成用薄膜４を酸エッチャントによりエッチング
して所望のパターンを形成した（図１８（ｇ））。

【０１１５】工程−ｈ：コンタクトホール１４５部分以
外にレジストを塗布するようなパターン形成し、真空蒸
着により厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５００
０オングストロームのＡｕを順次堆積した。リフトオフ
により不要の部分を除去することにより、コンタクトホ
ール１４５を埋め込んだ（図１８の（ｈ））。

【０１１６】以上の工程により絶縁性基板１上にＸ方向
配線７２、層間絶縁層１４１、Ｙ方向配線７３、素子電
極２、３、電子放出部形成用薄膜４等が形成された電子
源基板を作成した。

【０１１７】また、各電子放出素子間の間隔が、Ｙ方向
に４２０μｍ、Ｘ方向に５００μｍ毎に等間隔になるよ
うに上記素子電極、配線、及び導電性膜を作成した。

【０１１８】以上のようにして作製した電子源基板を用
いて、後に説明するフェースプレートと共に図６で示す
画像形成装置を作製した。

【０１１９】図６において、７１は電子放出素子を複数
配した上記電子源基板、８１は電子源基板７１を固定し
たリアプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜
８４とメタルバック８５等が形成されたフェースプレー
トである。尚、フェースプレート８６とリアプレート８
１の間は４ｍｍとした。８２は、支持枠であり該支持枠
８２には、リアプレート８１、フェースプレート８６が
低融点のフリットガラスを用い、大気中で４１０℃で１
０分焼成することで接合されており、この支持枠８２、
フェースプレート８６及びリアプレート８１で外囲器８
８が構成されている。

【０１２０】蛍光膜８４は、カラーを実現するために、
ストライプ形状（図７（ａ）参照）の蛍光体とし、先に
ブラックストライプを形成し、その間隙部にスラリー法
により各色蛍光体９２を塗布して蛍光膜８４を作製し
た。ブラックストライプの材料としては通常良く用いら
れている黒鉛を主成分とする材料を用いた。

【０１２１】また、蛍光膜８４の内面側にはメタルバッ
ク８５を設けた。メタルバック８５は、蛍光膜８４の作
製後、蛍光膜８４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
することで作製した。

【０１２２】フェースプレート８６には、更に蛍光膜８
４の導伝性を高めるため、蛍光膜８４の外面側（ガラス
基板８３側）にＩＴＯからなる透明電極（不図示）を設
けた。

【０１２３】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体７２と表面伝導型電子放出素子７４とを対応させ
なくてはいけないため、十分な位置合わせを行った。

【０１２４】＜フォーミング／活性化／安定化工程＞続
いてフォーミング及び活性化を行い、更に安定化処理を
行った。

【０１２５】本工程のフォーミング及び活性化、そして
安定化処理を、図９に示す真空装置を用いて行った。図
９において、１１３１は以上の工程で作製されたパネ
ル、１１３２は排気管であり、パネル１１３１と真空チ
ャンバー１１３３を接続している。また、真空チャンバ
ー１１３３はゲートバルブ１１３４に連結されており、
ゲートバルブ１１３４は排気装置１１３５に連結されて
いる。排気装置１１３５は磁気浮上型のターボ分子ポン
プと不図示のバルブを介して連結されたバックアップ用
のドライポンプによって構成されている。また、真空チ
ャンバー１１３３には、内部の圧力をモニターする圧力
計１１３６と、真空チャンバー１１３３内部のガス分圧
構成をモニターする四重極質量分析装置（Ｑ−ｍａｓ
ｓ）１１３７が装備されている。更に、真空チャンバー
１１３３は、ガス導入ライン１１３８とガス導入ライン
１１３８の途中に設置されたガス導入制御装置１１３９
を通じて、導入物質源１１４０が封入されたアンプルに
連結されている。本実施例においては、ガス導入制御装
置として超高真空対応のバリアブルリークバルブを用
い、導入物質源としてベンゾニトリルを用いた。

【０１２６】先の工程で作成したパネルの外囲器８８内
の気体を、排気管１１３２と真空チャンバー１１３３を
通じて排気装置１１３５にて排気し、圧力計１１３６の
表示値で約１×１０^-3Ｐａに達した後、図６に示された
外囲器８８外の端子Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄ
ｏｙｎを通じ、前述の電子源基板１１７１の電子放出部
形成用薄膜の各々に電圧を印加し、各々の電子放出部形
成用薄膜に電子放出部を形成して、本実施例における電
子源基板のフォーミング処理を完了した。

【０１２７】尚、フォーミング処理にはパルス状電圧を
用いた。本実施例ではパルス幅を１ｍ秒、パルス間隔を
１０ｍ秒とした。

【０１２８】次に、引き続き図９の装置を使用して図１
２（ｂ）に示す電圧波形を用いて活性化処理を行った。
本実施例の活性化処理はパルス幅を１ｍ秒、パルス間隔
を１０ｍ秒、波高値Ｖｆは１５Ｖで正負両極性共に同じ
振幅の電圧を印加し、圧力計１１３６の表示値で約１×
１０^-4Ｐａのベンゾニトリル雰囲気中で、素子電流Ｉ
ｆ、放出電流Ｉｅを測定しながら行った。尚、本活性化
処理に先立ち、真空チャンバー１１３３内は約２×１０
^-5Ｐａ以下の圧力になるまで排気されており、その後ガ
ス導入制御装置１１３９を調節することによって真空チ
ャンバー１１３３内にベンゾニトリルを導入している。
その際、Ｑ−ｍａｓｓ１１３７を使用して、確実にベン
ゾニトリルのガス分子が真空チャンバー１１３３内に導
入されていることを確認している。

【０１２９】次に、安定化処理を行った。安定化処理は
外囲器８８全体を２００℃で１０時間加熱しながら真空
排気することで行った。安定化処理終了後、室温におけ
る真空チャンバー１１３３内の圧力は約１×１０^-6Ｐａ
となっていた。

【０１３０】＜エージング工程＞続いて、以上の工程を
経たパネル１０１を、図１３に示すエージング装置に接
続した。各電子放出素子には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘ
ｍを通じて電子源駆動装置１２３より各ラインに、パル
ス幅１５０μ秒、パルス波高値ＶＦ＝＋１５Ｖの矩形パ
ルスを走査周波数６０Ｈｚにて印加し、高圧端子Ｈｖを
通じてメタルバック８５、透明電極（不図示）にＶａ＝
７２１Ｖの直流高電圧を印加した。この時、容器外端子
Ｄｙ１〜Ｄｙｎは駆動電流測定器１２４を通じてほぼ基
準電位（０Ｖ）に保たれている。なお、本工程において
駆動されるＤｙ１〜ＤｙｎとＤｘ１〜Ｄｘｍとの間の電
位関係は、最終的に行われる画像表示時の電位関係と逆
である。

【０１３１】なお、本実施例のエージング工程における
電子放出素子の駆動電圧Ｖｆ及びアノード電圧Ｖａの値
は（式２）を満足するように設定した。即ち素子電極間
を結ぶ方向であるＸ方向の素子間ピッチＰ＝５．０×１
０^-4ｍ、フェースプレート８６とリアプレート８１の間
隔Ｈ＝４．０×１０^-3ｍ、後述する通常駆動時の素子電
極間に印加される電圧パルスの波高値Ｖｆｐ＝１５Ｖ、
アノード電圧Ｖａｐ＝８０００Ｖ、の値を用いて、ｎ＝
３とし、またエージング工程で素子に印加する電圧Ｖｆ
＝１５Ｖとしたとき、（式４） 3・5.0×10^-4＝2・4.0×10^-3・√(15/Va)＋2・4.0×10^-3・√
(15/8000) より、エージング工程におけるアノード電圧値Ｖａを決
定した。本エージング条件によるエージング処理によ
り、最終的な画像形成時における画像形成単位（即ち、
蛍光体により形成される画素単位）において、特に電子
ビームが最も多く照射される領域についての脱ガス処理
を行うことができる。

【０１３２】このように、各電子放出素子から放出され
る電子ビームをフェースプレートに衝突させ、放出した
ガス分子を排気管1132を通じて表示パネル１０１外に除
外する操作を約１時間実施した後、エージング工程を修
了した。

【０１３３】＜封止／ゲッターフラッシュ工程＞この
後、排気管１１３２をガスバーナーで熱することで溶着
し、外囲器８８の封止を行った。最後に、封止後のパネ
ル内の圧力を維持するために、高周波加熱法でゲッター
処理を行った。

【０１３４】［比較例１］比較例１として、エージング
工程のみを除いて封止／ゲッターフラッシュ工程まで実
施例１と同様に画像形成装置を作成した。このように本
比較例においてはエージング工程は全く実施されていな
い。

【０１３５】以上のように完成した画像表示装置を、図
８に示す画像表示装置の駆動装置を用いて、走査信号及
び変調信号を、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄ
ｙｎを通じ、信号発生手段より各々電子放出素子７４の
素子電極間に１５Ｖの電圧パルスを印加することにより
電子放出させるとともに、高圧端子Ｈｖを通じてメタル
バック８５、透明電極（不図示）に８ｋＶの高圧を印加
して、電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、励
起・発光させることで画像表示を行い、放出電流Ｉｅを
測定した。尚、この時の表示画像は全面白色点灯とし
た。開始直後及び終了時の典型的な１ライン（１００素
子）の放出電流値Ｉｅの平均値＜Ｉｅ＞（μＡ）及び標
準偏差の平均値に対する割合ΔＩｅ（％）は次の表１の
通りであった。

【０１３６】

【表１】このように、本発明のエージング工程を施した画像形成
装置は、従来のエージング工程を施さない画像形成装置
に比べて、駆動初期から高品位な（ばらつきの小さい）
表示画像を長期にわたって安定して得られた。

【０１３７】［実施例２］本実施例では、電子源基板に
多数の表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配置し
た画像形成装置の製造に際し、画像形成装置を用いて、
ゲッターフラッシュ及び封止工程の後に、本発明のエー
ジング工程を適用した例を示す。

【０１３８】多数の表面伝導型電子放出素子を用いた画
像表示パネル１０１を実施例１と同様に作成した。本実
施例において、表示パネル１０１を構成する材料・寸法
は、Ｘ方向の電子放出素子間の間隔及びフェースプレー
ト上の各色の蛍光体の間隔が３６０μｍとなるように形
成されていることを除き、実施例１とまったく同じであ
る。ただし、表示パネル１０１の製造工程中、安定化工
程後のエージング工程を行わず、そのまま封止／ゲッタ
ーフラッシュ工程を行った。

【０１３９】次に、表示パネル１０１を図８に示す画像
形成装置の駆動装置を用いてエージング工程を行った。
この際、図中のＳ１〜ＳｍはすべてＶｘを選択するよう
に設定し、Ｖｘを−７．５Ｖ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎに印加さ
れる走査信号の選択時の電圧を＋７．５Ｖとなるように
設定し、Ｖａの電圧を＋５９０Ｖから＋８９０Ｖまで、
５Ｖ／分の昇圧速度で変化させた。また、本エージング
工程時の電子源を駆動する走査周波数を６０Ｈｚとし、
１ライン選択時の選択時間はすべてのラインにおいて１
５０μ秒とした。なお、本工程においてＤｙ１〜Ｄｙｎ
とＤｘ１〜Ｄｘｍとの間に印加される電圧の電位関係
は、以降に行われる画像表示時の電位関係と逆である。

【０１４０】なお、本実施例のエージング工程における
電子放出素子の駆動電圧Ｖｆ及びアノード電圧Ｖａの値
は（式３）を満足するように設定した。即ち素子電極間
を結ぶ方向であるＸ方向の素子間ピッチＰ＝３．６×１
０^-4ｍ、フェースプレート８６とリアプレート８１の間
隔Ｈ＝４．０×１０^-3ｍ、後述する画像表示時の素子電
極間に印加される電圧パルスの波高値Ｖｆｐ＝１５Ｖ、
アノード電圧Ｖａｐ＝８０００Ｖ、の値を用いて、ｎ＝
４とし、またエージング工程で素子電極間に印加する電
圧Ｖｆ＝１５Ｖとしたとき、エージング時のＶａの最低
電圧Ｖａｍｉｎ、最高電圧Ｖａｍａｘは（式３）の関係
式から求めることができ、（式５−１）Ｖamin＝15/(4×3.6×10^-4/8.0×10^-3−0.475√(15/800
0))²＝590 （式５−２）Ｖamax＝15/(4×3.6×10^-4/8.0×10^-3−1.165√(15/800
0))²＝894 より、エージング工程におけるアノード電圧値Ｖａを決
定した。本エージング条件によるエージング処理によ
り、最終的な画像形成時における画像形成単位（即ち、
蛍光体により形成される画素単位）において、特に電子
ビームが照射されるほぼすべての領域について、脱ガス
処理を行うことができる。

【０１４１】このように、各電子放出素子から放出され
た電子ビームをフェースプレートに衝突させ、放出した
ガス分子を表示パネル１０１内部に形成したゲッターポ
ンプにて排気する操作を約１時間実施した後、エージン
グ工程を終了した。

【０１４２】［比較例２］比較例２として、封止／ゲッ
ターフラッシュ工程まで実施例２と同様に画像形成装置
を作成した。このように、本比較例においてはエージン
グ工程は全く実施されていない。

【０１４３】以上のように完成した画像表示装置を、図
８に示す画像表示装置の駆動装置を用いて、走査信号を
−７．５Ｖ及び変調信号の波高値Ｖｘを＋７．５Ｖと
し、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通
じ、信号発生手段より各々電子放出素子７４の素子電極
間に１５Ｖの電圧パルスを印加することにより電子放出
させるとともに、高圧端子Ｈｖを通じてメタルバック８
５、透明電極（不図示）に＋８ｋＶの高圧を印加して、
電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、励起・発
光させることで画像表示し、放出電流Ｉｅを測定した。
尚、この時の表示画像は全面白色点灯とした。開始直後
及び終了時の典型的な１ライン（１００素子）の放出電
流値Ｉｅの平均値＜Ｉｅ＞（μＡ）及び標準偏差の平均
値に対する割合ΔＩｅ（％）は次の表２の通りであっ
た。

【０１４４】

【表２】このように、本発明のエージング工程を施した画像形成
装置は、従来のエージング工程を施さない画像形成装置
に比べて、駆動初期から高品位な（ばらつきの小さい）
表示画像を長期にわたって安定して得られた。

【０１４５】［実施例３］本実施例にて作成される画像
形成装置は、真空排気後の画像形成装置の製造工程が、
フォーミング処理、活性化処理、安定化処理、ゲッター
処理、エージング処理、封止の順に行われることを除
き、画像形成装置の構成及び、各工程の処理条件はすべ
て実施例２と同じである。

【０１４６】以上のように本実施例の画像形成装置を作
成し、実施例２と同様に駆動を行い、放出電流Ｉｅを測
定し比較例２と比較した。結果が次の表３の通りであ
る。

【０１４７】

【表３】このように、本発明のエージング工程を施した画像形成
装置は、比較例の画像形成装置に比べて、駆動初期から
高品位な（ばらつきの小さい）表示画像を長期にわたっ
て安定して得られた。

【０１４８】［実施例４］本実施例にて作成される画像
形成装置は、Ｘ方向の電子放出素子間の間隔及びフェー
スプレート上の各色蛍光体の間隔が４．６×１０^-4ｍと
なるように形成されており、電子源基板上に作成された
電子放出素子が、Ｘ方向に３列多く作成されており、増
加した３列の電子放出素子がエージング時のみしか駆動
されないことを除き、実施例２とほぼ同様の構成・製法
により作成されている。

【０１４９】本実施例の画像形成装置の構成を更に詳し
く説明する。

【０１５０】本実施例では、図６に示す電子源基板７１
の単純マトリクス構成が、Ｘ方向配線が１００行、Ｙ方
向配線が１０３列と、Ｘ方向に３列多く列が形成されて
おり、これに対応して電子放出素子も３列多く形成して
いる。一方、フェースプレート上に形成した蛍光体の画
素列は、Ｒ，Ｇ，Ｂ各色合計で１００列である。リアプ
レートとフェースプレートとの位置合わせは、Ｙ方向配
線Ｄｙ１からＤｙ１００に接続された電子放出素子から
放出される電子ビームが、通常駆動時において１００列
の各色蛍光体をそれぞれ照射するように設定している。

【０１５１】以上のように位置合わせを行い、外囲器を
構成し封着を行った後、実施例１と同様にフォーミング
処理、活性化処理、安定化処理を施し、ゲッター活性化
工程を行った後、封止工程を施した。以上の工程を施し
た製造工程下の画像形成装置を実施例２と同様に図８に
示す装置に接続し、エージング処理を施した。

【０１５２】本実施例では、エージング工程中は図８中
のＳ１〜Ｓ３はグランド電位を選択し、Ｓ４〜Ｓ１０３
がＶｘを選択するように設定している。以上の設定で、
Ｖｘを−７．５Ｖ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎに印加される走査信
号の選択時の電圧を＋７．５Ｖとなるように設定し、Ｖ
ａの電圧を＋６５０Ｖから＋１００７Ｖまで、約６Ｖ／
分の昇圧速度で変化させた。また、本エージング工程時
の電子源を駆動する走査周波数を６０Ｈｚとし、１ライ
ン選択時の選択時間はすべてのラインにおいて１５０μ
秒とした。

【０１５３】なお、本実施例のエージング工程における
電子放出素子の駆動電圧Ｖｆおよびアノード電圧Ｖａの
値は（式３）を満足するように設定した。即ち素子電極
間を結ぶ方向であるＸ方向の素子間ピッチＰ＝４．６×
１０^-4ｍ、フェースプレート８６とリアプレート８１の
間隔Ｈ＝４．０×１０^-3ｍ、後述する画像表示時の素子
電極間に印加される電圧パルスの波高値Ｖｆｐ＝１５
Ｖ、アノード電圧Ｖａｐ＝８０００Ｖ、の値を用いて、
ｎ＝３とし、またエージング工程で素子電極間に印加す
る電圧Ｖｆ＝１５Ｖとしたとき、エージング時のＶａの
最低電圧Ｖａｍｉｎ、最高電圧Ｖａｍａｘは（式３）の
関係式から求めることができ、（式５−１）Ｖamin＝15÷(3×4.6×10^-4/2×4.0×10^-3−0.475×√
(15/8000))²＝650 （式５−２）Ｖamax＝15÷(３×４.
6×10^-4/2×4.0×10^-3−1.165×√(15/8000))²＝1007よ
り、エージング工程におけるアノード電圧値Ｖａの範囲
を決定した。

【０１５４】ｍ行目のＸ方向配線と、ｎ列目のＹ方向配
線の交点に接続された電子放出素子を、記号を用いてＥ
（ｍ，ｎ）と表すと、通常駆動時にＥ（ｍ，ｎ）から放
出される電子ビームの照射位置に対して、エージング時
にＥ（ｍ，ｎ＋３）から放出される電子ビームが照射さ
れる。但し、１≦ｍ≦１００、１≦ｎ≦１００である。

【０１５５】このように本実施例の本エージング条件に
よるエージング処理により、最終的な画像形成時におけ
る画像形成単位（即ち、蛍光体により形成される画素単
位）において、特に電子ビームが照射されるすべての領
域について、脱ガス処理を行うことができる。同様のエ
ージング方法は、ｎ＝３の場合に限るものではなく、
（式３）中のｎに対応して本実施例と同様に適宜設定で
きる。

【０１５６】このように、各電子放出素子から放出され
る電子ビームをフェースプレートに衝突させ、放出した
ガス分子を表示パネル１０１内部に形成したゲッターポ
ンプにて排気する操作を約１時間実施した後、エージン
グ工程を終了した。

【０１５７】以上のように本実施例の画像形成装置を作
成し、実施例２と同様に駆動を行い、放出電流Ｉｅを測
定し比較例２と比較した。結果は次の表４の通りであ
る。

【０１５８】

【表４】このように、本発明のエージング工程を施した画像形成
装置は、比較例の画像形成装置に比べて、駆動初期から
高品位な（ばらつきの小さい）表示画像を長期にわたっ
て安定して得られた。

【０１５９】［実施例５］本実施例は、電子源を構成す
る電子放出素子として、横型の電界放出型電子放出素子
を用いたものである。電子源基板の基本的な構成は、実
施例１に示したものと同様であるが、電子放出素子の部
分は図３に模式的に示すような構造を有する。

【０１６０】図３において、青板ガラスからなる絶縁性
基板１６１の上に０．５μｍ厚のシリコン酸化膜からな
る絶縁層を介し、エミッタ用電極１６２、ゲート電極１
６３、エミッタ１６４とエージング用エミッタ１６５が
形成されている。エミッタ用電極１６２、ゲート電極１
６３、エミッタ１６４とエージング用エミッタ１６５
は、厚さ０．３μｍのＰｔ薄膜で形成されている。エミ
ッタ１６４の先端部が通常駆動時の電子放出部で、エー
ジング用エミッタ１６５の先端部がエージング時の電子
放出部となる。なお、先端の角度は３０°とした。

【０１６１】電子源基板の製造方法は実施例１とほぼ同
様な手順で行う。但し、実施例１の工程−ｄにて行われ
る表面伝導型電子放出素子の素子電極の形成に代り、本
実施例では横型の電界放出型電子放出素子のエミッタ電
極及びゲート電極を作成する。また、実施例１の工程−
ｆ，ｇで行われた表面伝導型電子放出素子の電子放出部
形成用の導電性膜の形成・パターニングは行わない。

【０１６２】エミッタ電極及びゲート電極の作成は、厚
さ０．３μｍのＰｔ膜をスパッタ法により行った。続い
てレジストを塗布、ベーキングしてレジスト層を形成し
た後、フォトマスクを用いて露光、現像して、エミッタ
用電極１６２、ゲート電極１６３、エミッタ１６４とエ
ージング用エミッタ１６５の形状に相当するレジストパ
ターンを形成する。この後ドライエッチングを施し、所
望の形状のエミッタ用電極１６２、ゲート電極１６３、
エミッタ１６４とエージング用エミッタ１６５を形成し
た後、レジストを除去する。これにより、図３に示す形
状のエミッタ用電極１６２、ゲート電極１６３、エミッ
タ１６４とエージング用エミッタ１６５が、絶縁性基板
１６１上の所定の位置に形成される。

【０１６３】この電子源基板を用いて、実施例１とほぼ
同様の手順で、電子源上にゲッター構造体が配設された
画像形成装置を構成した。ただし、表面伝導型電子放出
素子を用いた場合と異なり、フォーミング処理、電子放
出素子の活性化処理は必要としない。

【０１６４】即ち、外囲器を排気管を通じて真空装置に
接続し真空排気を行い真空チャンバー１１３３内の圧力
が１×１０^-5Ｐａに到達した後、外囲器８８全体を２０
０℃で１０時間加熱しながら真空排気することで安定化
処理を行った。安定化処理後、室温における真空チャン
バー１１３３内の圧力は約１×１０^-6Ｐａとなってい
た。

【０１６５】次に、高周波加熱法で外囲器内に設置した
ゲッター剤を加熱し、Ｂａを主成分とする薄膜を外囲器
内構成部材に蒸着するゲッター活性化処理を行った。そ
の後、排気管１１３２をガスバーナーで熱することで溶
着し、外囲器８８の封止を行った。

【０１６６】最後に、エージング工程を行った。表示パ
ネル１０１は、図１３に示すエージング装置に接続し
た。各電子放出素子には、容器外端子Ｄｙ１ないしＤｙ
ｎを通じて電子源駆動装置１２３より各ラインに、パル
ス幅１５０μ秒、パルス波高値Ｖｆ＝＋１００Ｖの矩形
パルスを走査周波数６０Ｈｚにて印加し、高圧端子Ｈｖ
を通じてメタルバック８５、透明電極（不図示）にＶａ
＝１０００Ｖの直流電圧を印加した。この時、容器外端
子Ｄｘ１〜Ｄｘｍは駆動電流測定器１２４を通じてほぼ
基準電位（０Ｖ）に保たれている。なお、本工程におい
て駆動されるＤｙ１〜ＤｙｎとＤｘ１〜Ｄｘｍとの間の
電位関係は、最終的に行われる画像表示時の電位関係と
逆である。

【０１６７】このように、各電子放出素子から放出され
る電子ビームをフェースプレートに衝突させ、放出した
ガス分子を外囲器内に形成したゲッターポンプで排気す
る操作を約１時間実施した後、エージング工程を終了し
た。

【０１６８】［比較例３］比較例３として、エージング
工程時にＹ方向配線に対して容器外端子Ｄｙ１〜Ｄｙｎ
を通じて印加するパルス電圧の波高値をＶｆ＝−１００
Ｖとしたこと以外、実施例５と同様に画像形成装置を作
成した。このように、本比較例においては逆極性駆動に
よるエージング工程は行われておらず、エージング工程
中も通常駆動時と同じ極性にて駆動を行っている。

【０１６９】以上のように完成した画像表示装置を、図
８に示す画像表示装置の駆動装置を用いて、走査信号及
び変調信号を、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｎ、Ｄｙ１〜Ｄ
ｙｎを通じ、信号発生手段より各々電子放出素子７４の
素子電極間に１００Ｖの電圧パルスを印加することによ
り電子放出させるとともに、高圧端子Ｈｖを通じてメタ
ルバック８５、透明電極（不図示）に８ｋＶの高圧を印
加して、電子ビームを加速し、蛍光膜８４に衝突させ、
励起・発光させることで画像表示を行い、同時に放出電
流Ｉｅを測定した。尚、この時の表示画像は全面白色点
灯とした。

【０１７０】本発明のエージング工程を施した画像形成
装置は、比較例の画像形成装置に比べて、駆動初期から
高品位な（ばらつきの小さい）表示画像を長期わたって
安定して得られた。

【０１７１】

【発明の効果】本発明によれば、画像形成時の電子放出
素子の劣化、とりわけ、画像形成時における画像形成部
材からのガスの脱離に伴なう電子放出素子の劣化を極力
低減でき、信頼性の高い画像形成装置を提供することが
できる。

【０１７２】また、本発明によれば、画像形成装置の製
造過程における電子放出素子の劣化の影響が画像形成時
において極力低減され、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】図１（ａ）は本発明に適用される表面伝導型電
子放出素子の構成を示す図で、図１（ｂ）はＡ−Ａ’断
面図である。

【図２】図２（ａ）は本発明に適用される表面伝導型電
子放出素子の別の構成を示す図で、図２（ｂ）はＢ−
Ｂ’断面図である。

【図３】図３は本発明に適用される横型の電界放出型電
子放出素子の構成を示す図である。

【図４】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素子に
ついての放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの
関係の一例を示す図である。

【図５】本発明を適用可能な単純マトリクス配置した電
子源の一例を示す模式図である。

【図６】本発明により作成される画像形成装置の表示パ
ネルの一例を示す模式図である。

【図７】図７（ａ）（ｂ）は、蛍光膜の一例を示す模式
図である。

【図８】画像形成装置にＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応
じて表示を行なうための駆動回路の一例を示すブロック
図である。

【図９】本発明に係る真空装置を示す図である。

【図１０】本発明に係るフォーミング装置を示す図であ
る。

【図１１】図１１（ａ）（ｂ）は、本発明に係る通電フ
ォーミング処理における電圧波形の一例を示す図であ
る。

【図１２】図１２（ａ）〜（ｃ）は、本発明のエージン
グ処理、通常駆動・活性化処理における電圧波形の一例
を示す図である。

【図１３】本発明のエージング手法及びエージング装置
を示す図である。

【図１４】表面伝導型電子放出素子で観測された輝点形
状及び、電子放出部からの距離と輝点の発光強度の関係
を示す図である。

【図１５】図１５（ａ）（ｂ）は、本発明を適用可能な
画像形成装置内の電子ビーム軌道を示す図である。

【図１６】本発明にかかる実施例の製造工程を説明する
図である。

【図１７】本発明にかかる実施例の製造工程を説明する
図である。

【図１８】本発明にかかる実施例の製造工程を説明する
図である。

【符号の説明】

１基板２第１の素子電極３第２の素子電極４導電性薄膜５間隙６１基板６２絶縁層６３Ｘ方向配線６４Ｙ方向配線６５第１の素子電極６６第２の素子電極６７電子放出部６８画像形成部材６９ガラス基板７１電子源基板７２Ｘ方向配線７３Ｙ方向配線７４表面伝導型電子放出素子８１リアプレート８２支持枠８３ガラス基板８４蛍光膜８５メタルバック８６フェースプレート８７高圧端子８８外囲器９１黒色導電材９２蛍光体９３ガラス基板１０１表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器ＶｘおよびＶａ直流電圧源１２１電子源駆動制御装置１２２データー収集／解析装置１２３電子源駆動装置１２４駆動電流測定器１２５アノード電流測定器１２６駆動信号バス１２７素子電流信号バス１２８放出電流信号バス１４１層間絶縁層１４２電源１４３電流測定用抵抗１４４オシロスコープ１４５コンタクトホール１５１Ｃｒ膜１６１絶縁性基板１６２エミック用電極１６３ゲート電極１６４エミッタ１６５エージング用エミッタ１１３１画像表示装置１１３２排気管１１３３真空チャンバー１１３４ゲートバルブ１１３５排気装置１１３６圧力計１１３７四重極質量分析器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 9/24 - 9/50 H01J 9/00 - 9/02 H01J 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】容器と、該容器内に配置された、一対の
電極間に複数の電子放出サイトを有し、該一対の電極間
に電圧を印加することにより該複数の電子放出サイトの
うちの一部から電子を放出する電子放出素子、及び、該
電子放出素子より放出される電子の照射により画像を形
成する画像形成部材とを備える画像形成装置の製造方法
において、該画像形成部材に該電子放出素子から放出さ
れる電子を照射する工程を有し、該工程における電子を
放出する電子放出サイトは、該画像形成装置の画像形成
のための駆動時に該電子放出素子の該一対の電極間に印
加される電圧とは逆極性の電圧を該電子放出素子に印加
することで電子放出する、該画像形成装置の画像形成の
ための駆動時とは異なる電子放出サイトであることを特
徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項２】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程は、該容器内を排気しな
がら行われる請求項１に記載の画像形成装置の製造方
法。
【請求項３】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程の後、該容器の封止が行
われる請求項１に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項４】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程の後、該容器内でゲッタ
フラッシュがなされる請求項１に記載の画像形成装置の
製造方法。
【請求項５】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程は、該容器内を排気しな
がら行われ、該工程の後、該容器の封止と該容器内での
ゲッタフラッシュがなされる請求項１に記載の画像形成
装置の製造方法。
【請求項６】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程は、該容器の封止が行わ
れた後になされる請求項１に記載の画像形成装置の製造
方法。
【請求項７】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程は、該容器内でゲッタフ
ラッシュがなされた後に行われる請求項１に記載の画像
形成装置の製造方法。
【請求項８】前記画像形成部材に該電子放出素子から
放出される電子を照射する工程は、該容器の封止と該容
器内でのゲッタフラッシュとがなされた後に行われる請
求項１に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項９】前記画像形成装置は、該電子放出素子を
複数有し、前記画像形成部材に該複数の電子放出素子か
ら放出される電子を照射する工程は、前記一対の電極を
結ぶ方向での該複数の電子放出素子の配列ピッチをＰ、
該一対の電極の内の一方の電極に対する他方の電極の電
位を−Ｖｆ、画像形成部材に印加される電圧をＶａ、該
画像形成装置の画像形成のための駆動時における該一対
の電極の内の該一方の電極に対する該他方の電極の電位
をＶｆｐ、該画像形成装置の画像形成のための駆動時に
おける画像形成部材に印加される電圧をＶａｐ、該電子
放出素子と該画像形成部材との距離をＨとすると、ｎ・
ｐ＝２Ｈ√（Ｖｆ／Ｖａ）＋２Ｈ√（Ｖｆｐ／Ｖａｐ）
［但し、ｎは正の整数］を満たすように該Ｖａ、該Ｖｐ
が設定されて行われる請求項１に記載の画像形成装置の
製造方法。
【請求項１０】前記画像形成装置は、該電子放出素子
を複数有し、前記画像形成部材に該複数の電子放出素子
から放出される電子を照射する工程は、前記一対の電極
を結ぶ方向での該複数の電子放出素子の配列ピッチを
Ｐ、該一対の電極の内の一方の電極に対する他方の電極
の電位を−Ｖｆ、画像形成部材に印加される電圧をＶ
ａ、該画像形成装置の画像形成のための駆動時における
該一対の電極の内の該一方の電極に対する該他方の電極
の電位をＶｆｐ、該画像形成装置の画像形成のための駆
動時における画像形成部材に印加される電圧をＶａｐ、
該電子放出素子と該画像形成部材との距離をＨとする
と、ｎ・ｐ／（２Ｈ）−１．１６５√（Ｖｆｐ／Ｖａ
ｐ）≦√（Ｖｆ／Ｖａ）≦ｎ・ｐ／（２Ｈ）−０．４７
５√（Ｖｆｐ／Ｖａｐ）［但し、ｎは正の整数］を満た
すように該Ｖａ、該Ｖｐが設定されて行われる請求項１
に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項１１】前記電子放出素子は、表面伝導型電子
放出素子である請求項１に記載の画像形成装置の製造方
法。
【請求項１２】前記電子放出素子は、電界放出型電子
放出素子である請求項１に記載の画像形成装置の製造方
法。