JP3524459B2

JP3524459B2 - 画像形成装置、フェースプレートの製造方法及び画像形成装置の製造方法

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Publication number: JP3524459B2
Application number: JP2000039801A
Authority: JP
Inventors: 智也大西
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Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線を利用した
画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＲＴ（ＣａｔｈｏｄｅＲａｙＴｕ
ｂｅ）をはじめとする画像形成装置は、より一層の大型
化が求められ研究が盛んに行なわれている。また大型化
に伴い装置の薄型化・軽量化・低コスト化が重要な課題
となっている。

【０００３】しかしながら、ＣＲＴは高電圧で加速した
電子を偏向電極で偏向し、フェースプレート上の蛍光体
を励起するため、大型化を行なうと原理的に奥行きが必
要となり、薄型・軽量のものを提供することが困難であ
る。

【０００４】発明者らは上記の問題を解決し得る画像形
成装置として、表面伝導型電子放出素子、ならびにこの
表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置について
研究を行なってきた。

【０００５】発明者らは、たとえば図１１に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビ−ム源の応用を試みてき
た。図１１は、表面伝導型電子放出素子をマトリクス配
線接続した回路図である。すなわち、表面伝導型放出素
子を２次元的に多数個配列し、これらの素子を図示のよ
うに単純マトリクス状に配線したマルチ電子ビ−ム源で
ある。

【０００６】図中、４００１は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、４００２は行方向配線、４００３は
列方向配線である。また、４００４は抵抗である。な
お、図示の便宜上、６×６のマトリクスで示している
が、マトリクスの規模はむろんこれに限ったわけではな
く、所望の画像表示を行うのに足りるだけの素子を配列
し配線するものである。

【０００７】また、図１２はこのマルチ電子ビ−ム源を
用いた画像形成装置の構造であり、従来の画像表示装置
の表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
図１２に示される画像形成装置は、マルチ電子ビ−ム源
４０２１を備えたリアプレート４００５と外枠４００７
と、蛍光体膜４００８と導電性部材（メタルバック）４
００９とを有するフェースプレート４００６と、からな
る構造である。

【０００８】また、フェースプレート４００６上に配置
した導電性部材（メタルバック）４００９には高圧導入
端子４０１１を通じて高圧電源４０１０により数ｋＶか
ら数十ｋＶの高電圧が印加されている。

【０００９】表面伝導型放出素子４００１を単純マトリ
クス配線したマルチ電子ビ−ム源４０２１においては、
所望の電子ビ−ムを出力させるため、行方向配線４００
２および列方向配線４００３に適宜の電気信号を印加す
る。

【００１０】たとえば、マトリクスの中の任意の１行の
表面伝導型放出素子４００１を駆動するには、選択する
行の行方向配線４００２には選択電圧Ｖｓを印加し、同
時に非選択の行の行方向配線４００２には非選択電圧Ｖ
ｎｓを印加する。

【００１１】これと同期して列方向配線４００３に電子
ビ−ムを出力するための駆動電圧Ｖｅを印加する。

【００１２】この方法によれば、選択する行の表面伝導
型放出素子４００１には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加さ
れ、また非選択行の表面伝導型放出素子４００１にはＶ
ｅ−Ｖｎｓの電圧が印加される。Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを
適宜の大きさの電圧にすれば選択する行の表面伝導型放
出素子４００１だけから所望の強度の電子ビ−ムが出力
され、また列方向配線の各々に異なる駆動電圧Ｖｅを印
加すれば、選択する行の素子の各々から異なる強度の電
子ビ−ムが出力される。

【００１３】また、表面伝導型放出素子４００１の応答
速度は高速であるため、駆動電圧Ｖｅを印加する時間の
長さを変えれば、電子ビ−ムが出力される時間の長さも
変えることができる。

【００１４】上記のような電圧印加によりマルチ電子ビ
ーム源４０２１から出力された電子ビームは、高電圧Ｖ
ａを印加されている導電性部材（メタルバック）４００
９に照射され、ターゲットである蛍光体膜（画像形成部
材）４００８を励起して発光させる。したがって、たと
えば画像情報に応じた電圧信号を適宜印加すれば、画像
表示装置となる。

【００１５】上記画像形成装置は、導電性部材（メタル
バック）４００９に高電圧Ｖａを印加し、リアプレート
４００５とフェースプレート４００６との間に電界を生
じさせ電子を加速し、蛍光体を励起させ発光させる事に
より画像を形成する。

【００１６】ここで、画像形成装置の薄型化を実現する
ためには、画像形成装置の厚さを薄くしなければなら
ず、そのためリアプレート４００５とフェースプレート
４００６との距離を小さくしなければならない。

【００１７】リアプレート４００５とフェースプレート
４００６との間隔は数ｍｍ程度に設定されるため、リア
プレート４００５とフェースプレート４００６の間には
１ｋＶ／ｍｍ以上の高い電界が生じる事になる。

【００１８】上記導電性部材（メタルバック）４００９
は、蛍光体膜全体に高電圧Ｖａを印加し、また蛍光体の
帯電を防止し、また蛍光体から後方（リアプレート方
向）に出た光を鏡面効果により前方に取り出すという目
的を持つ。そのため、上記導電性部材（メタルバック）
４００９は連続膜であるのが好ましい。

【００１９】またメタルバックとしての導電性部材４０
０９は、加速された電子がメタルバックとしての導電性
部材４００９を通過して蛍光体を励起しなければならな
いので、非常に薄い膜状であることが要求される。しか
しながら蛍光体は一般に粉体であり、したがって蛍光体
膜はポーラスになり表面にはかなりの凹凸が存在する。

【００２０】また、特に、前記蛍光体膜として３原色
（赤、青、緑）の蛍光体を設ける場合には、各色の蛍光
体間の混色を防止する目的や、各色蛍光体間の間隔を規
定するためや、電子ビーム位置が多少ずれても色ずれを
起こさないようにするためや、外光を吸収し画像のコン
トラストを向上する、などの理由で、一般に、各色蛍光
体間に黒色の間隔規定部材（ブラックマトリクスあるい
はブラックストライプ）が設けられる。この間隔規定部
材の表面にもかなりの凹凸が存在する。

【００２１】以上の理由から、蛍光体膜上に、直接上記
導電性部材（メタルバック）を成膜したのでは連続膜に
ならないので、一般的に上記導電性部材（メタルバッ
ク）作製前にフィルミング工程が用いられている。

【００２２】フィルミング工程とは蛍光体層の表面にア
クリルなどの樹脂フィルムを作製し、蛍光体層の表面を
平坦化する工程である。

【００２３】そして、平坦化されたフィルム上に真空蒸
着法などで導電性部材を成膜する事により、上記導電性
部材（メタルバック）を連続膜として作製することがで
きる。また上記樹脂膜は、導電性部材（メタルバック）
を作製した後に、焼成によって熱分解して除去する。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た工程により、導電性部材（メタルバック）４００９を
作製するために、導電性部材（メタルバック）４００９
の蛍光体膜や間隔規定部材に対する付着力は弱くなって
しまう。

【００２５】すなわち、作製プロセス中に存在した樹脂
フィルム層が焼成工程により熱分解されて取り除かれる
ので、蛍光体や間隔規定部材の材料や構造によっては、
導電性部材（メタルバック）４００９と、蛍光体膜４０
０８や間隔規定部材との間に隙間が生じ、導電性部材
（メタルバック）４００９と蛍光体膜や間隔規定部材と
の接触部がほとんど存在しないといった箇所が生じる事
がある。

【００２６】そのため、リアプレート４００５とフェー
スプレート４００６との間の電界強度が大きくなると、
以下のような問題が生じる。

【００２７】すなわち、メタルバックとしての導電性部
材４００９は、数ｋＶから数十ｋＶの高電圧Ｖａが印加
されており、一方のリアプレート４００５はほぼＧＮＤ
電位である。そのため、導電性部材（メタルバック）４
００９にはクーロン引力が発生する。

【００２８】このように、導電性部材（メタルバック）
４００９と蛍光体膜４００８との接触部が少ない（メタ
ルバックが浮いた状態である）と、導電性部材（メタル
バック）と蛍光体膜との接触部１箇所あたりにかかる力
が増大する。その結果、上記クーロン力により導電性部
材（メタルバック）４００９が剥離され、リアプレート
側に剥がれ落ちてしまう場合があった。

【００２９】その結果、導電性部材（メタルバック）４
００９が剥がれ落ちた部分の画素が表示されなくなるこ
とにより画質が劣化したり、リアプレート側に剥がれ落
ちた導電性部材（メタルバック）４００９が原因とな
り、電子が放出されなくなったり、リアプレート４００
５とフェースプレート４００６との間で放電が起こった
りすることで画像形成装置としての機能を損なう場合が
あった。

【００３０】本発明は上記問題点を鑑みてなされたもの
であり、その目的とするところは、導電性膜の剥がれな
どによる放電を防止することが可能な画像形成装置を提
供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る画像形成装置は、電子放出素子を有す
るリアプレートと、多数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と
該蛍光体層上に配置された導電性膜とを有するフェース
プレートとを備え、前記リアプレートと前記フェースプ
レートとの間に、４．５ｋＶ / ｍｍよりも大きく８ . ３ｋ
Ｖ / ｍｍよりも小さい電界強度が印加される画像形成装
置であって、前記蛍光体層の平均厚さをｄ、前記蛍光体
粒子の平均粒径をｒｐとした時に、前記蛍光体層の厚さ
Ｄが、いずれの場所においても、ｄ−ｒｐ≦Ｄ≦ｄ＋ｒ
ｐを満たすことを特徴とする。

【００３２】また、前記蛍光体層は、蛍光体粒子の集合
体からなる蛍光体膜と該蛍光体膜に隣接する間隔規定部
材とを含むことを特徴とする

【００３３】また、前記蛍光体膜の平均厚さをｔｐ、前
記間隔規定部材の平均厚さをｔｂとした時に、ｔｐ−ｒ
ｐ≦ｔｂ≦ｔｐ＋ｒｐを満たすことを特徴とする。

【００３４】また、前記間隔規定部材は、第１の間隔規
定部材と該第１の間隔規定部材とは異なる材料からなる
第２の間隔規定部材とからなり、前記第２の間隔規定部
材は、前記第１の間隔規定部材上に積層されてなること
を特徴とする。

【００３５】また、前記第２の間隔規定部材は、粒子の
集合体からなり、前記第２の間隔規定部材を構成する粒
子の平均粒径をｒｚとした時に、０．５×ｒｐ＜ｒｚ＜
２×ｒｐを満たすことを特徴とする。

【００３６】

【００３７】また、前記間隔規定部材は、隣接する蛍光
体膜に覆われていることを特徴とする。

【００３８】

【００３９】

【００４０】また、前記蛍光体膜は、３色の蛍光体膜を
有し、前記間隔規定部材を覆う前記蛍光体膜は、前記３
色のうちの１色の蛍光体膜により、前記間隔規定部材の
８割以上を占めることを特徴とする。

【００４１】また、前記蛍光体膜のうちの互いに隣接す
る蛍光体膜は、相異なる２種類の蛍光膜からなり、前記
２種類の蛍光膜が、前記間隔規定部材を覆う面積比は、
（４〜９．５）：（６〜０．５）の範囲であることを特
徴とする。

【００４２】

【発明の実施の形態】以下に図面を参照して、この発明
の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。ただ
し、この実施の形態に記載されている構成部品の寸法、
材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載が
ない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣
旨のものではない。

【００４３】また、以下の図面において、前述の従来技
術の説明で用いた図面に記載された部材、及び既述の図
面に記載された部材と同様の部材には同じ番号を付す。

【００４４】（第１の実施形態）まず、本発明に係る画
像形成装置の第１の実施形態について図８及び図９を参
照して説明する。図８は、本発明が好ましく適用される
画像形成装置の一例の斜視図であり、説明の都合上、本
発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の表示パネル
の一部分を切り欠いて示した斜視図である。

【００４５】また、図９は、本発明が好ましく適用可能
なフェースプレートの一例であり、図８に示される表示
パネルのフェースプレートの蛍光体配列を示した平面図
である。

【００４６】フェースプレート１００７は平板状の透明
な基板であり、第１の主面と第２の主面とを有する。そ
して、第１の主面上に蛍光体膜あるいは、蛍光体膜と間
隔規定部材からなる蛍光体層１０００が形成され、この
蛍光体層１０００上に導電性膜（メタルバック）１００
９が配置される。ここで、上記蛍光体膜とは、蛍光体粒
子の集合体を指す。

【００４７】図９に示される図は、図８のフェースプレ
ート１００７をリアプレート１００５側から見た模式図
であり、説明の都合上、導電性膜（メタルバック）１０
０９は取り除いている。本発明においても、好ましく
は、従来技術で示したように間隔規定部材１０１０を用
いる。

【００４８】図９の（ａ）、図９の（ｂ）は蛍光体膜１
００８間の間隔規定部材１０１０をマトリクス状に配置
した、所謂ブラックマトリクスの場合を示している。図
９の（ｃ）は間隔規定部材１０１０をストライプ状に配
置した、所謂ブラックストライプの場合を示す。

【００４９】間隔規定部材１０１０は、コントラストを
向上できれば何色であってもよいが、好ましくは黒色で
ある。また、黒色のものを用いる場合には、少なくとも
フェースプレート１００７に接する面を黒色にしていれ
ばよく、必ずしも間隔規定部材１０１０全てが黒色部材
から構成される必要はない。本発明においては、図９に
示したいずれの配列形態であっても良い。

【００５０】また、図９に示した構造に限らず、その他
の配列形態であってもよい。さらには、本発明はカラー
表示だけでなく、モノクロ表示の画像形成装置にも好ま
しく適用可能である。

【００５１】１００８は蛍光体膜であり、蛍光体粒子の
集合体であり、フェースプレート１００７の第１の主面
上に配置される。１００９は連続膜により形成される導
電性膜（メタルバック）であり、好ましくは金属膜であ
り、さらに好ましくはアルミニウムの膜である。

【００５２】また、上記導電性膜１００９の膜厚は、数
百Å以上数千Å以下であり、好ましくは１００Å以上１
０００Å以下であり、さらに好ましくは、２００Å以上
５００Å以下である。

【００５３】また、上記導電性膜１００９に印加される
電圧は、放電や、蛍光体の発光輝度などを考慮して１ｋ
Ｖ以上２０ｋＶ以下であり、好ましくは６ｋＶ以上１５
ｋＶ以下である。

【００５４】１０１０は間隔規定部材であり、例えばガ
ラスと黒色顔料との混合物からなるが、材料は特に限定
されるものではない。間隔規定部材１０１０は、絵素間
または画素間に配置されている。ここで、カラー表示の
場合、Ｒ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の３原色の蛍光体
膜を必要とし、これら３原色の蛍光体膜がなんらかの規
則性をもって配列形成される。

【００５５】本発明において、この各色の蛍光体からな
るそれぞれの領域を、「絵素」と呼ぶ。また、本発明に
おいて、カラー表示の画像形成装置における「画素」と
は、隣接するＲＧＢ３つの絵素を１単位とする領域を指
す。一方、モノクロ表示の場合には、単色の蛍光体のみ
使用するため、上記絵素と上記画素とは特に区別しな
い。

【００５６】本発明の画像形成装置においては、そのフ
ェースプレート１００７の第１の主面上に配置される蛍
光体層１０００及び該蛍光体層上に配置される導電性部
材（メタルバック）１００９を有しており、該蛍光体層
１０００の平均高さ（厚み）をｄとし、上記蛍光体層を
構成する蛍光体粒子の平均粒径をｒｐ、該蛍光体層の膜
厚をＤとした際に、上記蛍光体層のいずれの場所におい
ても、Ｄ−ｒｐ≦ｄ≦Ｄ＋ｒｐ式（１）を満たすものである。

【００５７】ここで、本発明における、「平均粒径」と
は、メジアン径Ｄｍｅｄであり、この径より大きい粒子
と小さい粒子の数が同等であるとする。以降で用いる
「平均粒径」も上記メジアン径で表される値である。

【００５８】また、本発明における、ある構成部材の
「平均高さ（平均厚さ）」とは、１画素内の該構成部材
を触針式表面粗さ計で測定した断面形状の平均線の位置
と、基準面との差である。

【００５９】特に構成部材を限定せずに対象領域が複数
の構成部材からなる場合は、各構成部材の平均高さを測
定し、さらに全構成部材の平均高さを平均したものを対
象領域の平均高さとする。

【００６０】また、蛍光体層とは少なくとも蛍光体粒子
からなる蛍光体膜を含む層を指し、蛍光体膜に隣接する
構成部材がある場合、該構成部材も含めて蛍光体層と呼
ぶ。

【００６１】以下、図面を用いて、本発明に係る画像形
成装置の第１から第４の実施形態についてさらに具体的
に説明する。

【００６２】図１は、本発明に係る画像形成装置の第１
の実施形態が具備するフェースプレートを表す図であ
り、本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態のフェ
ースプレート及び導電性膜としてのメタルバックを示す
模式的断面図である。

【００６３】また、図２の（ａ）から（ｄ）に、図１に
示されるフェースプレート及びメタルバックの作成工程
の模式的断面図を示す。

【００６４】図１に示すように、本発明の第１の実施形
態の画像形成装置は、フェースプレート１００７の第１
の主面上に、蛍光体膜１００８が配置されている。蛍光
体膜１００８は蛍光体粒子の集合体である。１００９は
連続膜により形成される導電性膜（メタルバック）であ
る。１０１０は間隔規定部材である。

【００６５】そして、本発明の第１の実施形態では、上
記蛍光体膜１００８の平均厚さをｔｐ（μｍ）、該蛍光
体膜１００８に隣接する間隔規定部材１０１０の平均厚
さをｔｂ（μｍ）、蛍光体粒子の平均粒径をｒｐ（μ
ｍ）とすると、前記間隔規定部材の平均厚さｔｂが、ｔｐ−ｒｐ＜ｔｂ＜ｔｐ＋ｒｐ式（２）を満たす。

【００６６】また、本発明の第１の実施形態の画像形成
装置は、前記式（１）をも満たす。

【００６７】（第２の実施形態）次に、本発明に係る画
像形成装置の第２の実施形態について説明する。本発明
のフェースプレートは、また、図３の（ｅ）に示すよう
な形態であっても良い。図３は、本発明の第２の実施形
態の画像形成装置のフェースプレート及びメタルバック
の作成工程の模式的断面図である。

【００６８】図３に示すように、本発明第２の画像形成
装置は、フェースプレート１００７の第１の主面に凹部
１０１１が複数形成されており、この凹部１０１１に蛍
光体粒子が充填され、蛍光体膜１００８が配置されてい
る。そして、蛍光体膜１００８間に間隔規定部材１０１
０が配置されている。

【００６９】また、凹部１０１１の最下層（底面）から
蛍光体膜１００８の上面（表面）までの平均高さ（平均
厚さ）と、前記凹部１０１１の最下層（底面）に相当す
る位置から間隔規定部材１０１０の上面（表面）までの
平均高さ（平均厚さ）との差が、蛍光体粒子の平均粒径
以下である。

【００７０】（第３の実施形態）次に、本発明に係る画
像形成装置の第３の実施形態について説明する。本発明
のフェースプレートは、また、図４の（ｄ）に示すよう
な形態であっても良い。図４は、本発明の第３の実施形
態の画像形成装置のフェースプレート及びメタルバック
の作成工程の模式的断面図である。

【００７１】図４の（ｄ）に示すように、フェースプレ
ート１００７は第１の間隔規定部材１０１０を有し、該
間隔規定部材１０１０上に、該間隔規定部材１０１０と
は異なる材料の第２の間隔規定部材１０１２が積層され
た構成であってもよい。

【００７２】そして、この第３の構成においては、フェ
ースプレート１００７の第１の主面から蛍光体膜１００
８の上面（表面）までの平均高さ（平均厚さ）と、フェ
ースプレート１００７の第１の主面から第２の間隔規定
部材１０１２の上面（表面）までの平均高さ（平均厚
さ）との差が、蛍光体粒子の平均粒径以下である。

【００７３】また、上記第２の間隔規定部材１０１２
は、その拡散反射率が７０％以上である事が好ましい。
このようにすることにより、蛍光体から出た光が第２の
間隔規定部材に吸収されず、第２の主面側に効率よく取
り出す事が出来、画像形成装置の輝度が向上する。

【００７４】上記第２の間隔規定部材１０１２を構成す
る材料としては、酸化マグネシウムや、窒化ボロンが好
ましい。

【００７５】また、本発明の導電性膜（メタルバック）
１００９を作製する工程において、導電性膜（メタルバ
ック）１００９が被覆された樹脂フィルムが、バルクも
しくは非常に粒径の小さい粒子からなる部材上に形成さ
れていると、樹脂フィルムの焼成の際に、該樹脂が熱分
解することにより発生するガスが抜け難くなる。

【００７６】その結果、導電性膜（メタルバック）１０
０９の浮きを発生し易くなる。また、逆に導電性膜（メ
タルバック）１００９が被覆された樹脂フィルムが、非
常に粒径の大きな粒子からなる部材上に形成されている
と（フィルムの平坦度が低いと）、焼成後に導電性膜
（メタルバック）１００９と蛍光体膜１００８（あるい
は蛍光体膜および間隔規定部材）との接触部が非常に少
なくなる。

【００７７】その結果、クーロン引力により導電性膜
（メタルバック）１００９がはがれ易くなってしまう。

【００７８】そこで、上記第２の間隔規定部材１０１２
を粒子の集合体で構成することが好ましい。そして、第
２の間隔規定部材１０１２を構成する粒子の平均粒径を
ｒｚ（μｍ）とし、蛍光体の平均粒径をｒｐ（μｍ）と
すると、０．５×ｒｐ＜ｒｚ＜２×ｒｐ式（３）を満たすことが好ましい。

【００７９】このような構成とすることによって、焼成
の際に導電性膜（メタルバック）１００９の浮きが発生
し難く、しかも導電性膜（メタルバック）１００９と蛍
光体膜１００８（あるいは蛍光体膜および間隔規定部
材）との接触面積を十分に確保できるので、クーロン引
力が生じた際に導電性膜（メタルバック）１００９がは
がれ難くなる。

【００８０】（第４の実施形態）また、本発明の画像形
成装置のフェースプレートは、図５の（ｄ）、図６の
（ｅ）、図７の（ｅ）に示すような形態であっても良
い。

【００８１】図５、図６、図７は、本発明の第４の実施
形態の画像形成装置のフェースプレート及びメタルバッ
クの作成工程の模式的断面図である。

【００８２】図５の（ｄ）、図６の（ｅ）、図７の
（ｅ）に示すように、フェースプレートは間隔規定部材
１０１０を有し、該間隔規定部材１０１０上を、隣接す
る蛍光体膜の一方または双方で覆う構成とすることが好
ましい。

【００８３】そして、本発明第４の画像形成装置におい
ては、フェースプレート１００７の第１の主面から蛍光
体膜１００８，１００８’，１００８’’の上面（表
面）までの平均高さ（平均厚さ）と、フェースプレート
の第１の主面から間隔規定部材１０１０上に配置された
蛍光体膜１００８，１００８’，１００８’’の上面
（表面）までの平均高さ（平均厚さ）との差が、蛍光体
粒子の平均粒径以下である。

【００８４】そして、上記間隔規定部材の上面を、隣接
する２色の蛍光体膜で覆う場合には、上記間隔規定部材
の上面を占める２色の蛍光体膜の面積比が（４〜９．
５）：（６〜０．５）である事が好ましい。さらには、
上記面積比が（６〜９．５）：（４〜０．５）である事
が好ましい。

【００８５】また、同一色の蛍光体膜で、上記間隔規定
部材の上面の８割以上を占める事が好ましい。

【００８６】このような構成とする事により、蛍光体膜
（あるいは蛍光体膜と間隔規定部材）との接触面積の大
きい導電性部材（メタルバック）を作製し易くなり、さ
らにフェースプレートの作製工程が単純となり、製造コ
ストを削減する事が出来る。

【００８７】また本発明の第４の実施形態の画像形成装
置においては、図７の（ｅ）に示す様に、フェースプレ
ート１００７に凹部１０１６が形成されており、該凹部
に上記間隔規定部材１０１０が充填される形態とするこ
とが、より平滑性を向上する点で好ましい。

【００８８】この図７の（ｅ）に示す形態においては、
フェースプレート１００７の第１の主面（凹部１０１６
以外の面）から蛍光体膜１００８，１００８’，１００
８’’の上面（表面）までの平均高さ（平均厚さ）と、
フェースプレートの第１の主面から間隔規定部材１０１
０上に配置された蛍光体膜１００８，１００８’，１０
０８’’の上面（表面）までの平均高さ（平均厚さ）と
の差が、蛍光体粒子の平均粒径以下である。

【００８９】また、本発明においては、さらに、上記蛍
光体層のいずれの場所でも２０μｍ×２０μｍの範囲内
の該蛍光体層の膜厚の最大値と最小値との差が、用いる
蛍光体の平均粒径以下であることが好ましい。

【００９０】以上説明した本発明に係る各実施形態によ
れば、以下の問題点を解決できる。即ち、１）導電性膜
（メタルバック）１００９を作製する工程において、蛍
光体膜１００８および間隔規定部材１０１０の高さの差
が大きいと、フィルミング工程の際に樹脂材料が蛍光体
膜もしくは間隔規定部材の低い部分に多く溜まり、上記
樹脂の膜厚が厚くなってしまう。

【００９１】２）この樹脂上に導電性部材の連続膜を作
製した後に、焼成して前記樹脂材料を除去しようとする
と、熱分解により生じるガスの量が前記樹脂の膜厚の厚
い部分で多くなり、メタルバックの浮きが発生してしま
う。

【００９２】上記問題点を解決できる本発明によれば、
導電性膜（メタルバック）１００９の、蛍光体層１００
０（蛍光体膜、又は蛍光体膜と間隔規定部材）に対する
付着力を向上できる。その結果、放電などを抑制し、安
定な画像形成を長時間に渡って行える信頼性の高い画像
形成装置が実現できる。

【００９３】以上説明した本発明の画像形成装置によれ
ば、導電性膜（メタルバック）１００９は、蛍光体層１
０００（蛍光体膜、又は蛍光体膜と間隔規定部材）と十
分な付着力で接触しており、例えば上記導電性膜（メタ
ルバック）のいずれの場所においても２０μｍ×２０μ
ｍの範囲内に、上記接触部分が２点以上存在する、もし
くは接触面積を３割以上確保することができる。

【００９４】また、以上説明した本発明によれば、リア
プレートとフェースプレートの間の電界強度が１ｋＶ／
ｍｍ以上の画像形成装置において、導電性膜（メタルバ
ック）とフェースプレート（蛍光体層）との接触部が適
度に存在するため、クーロン引力が働いた時に接触部１
個所あたりに加わる力が小さくなり、導電性膜（メタル
バック）のはがれが抑制され、前記電界強度が６ｋＶ／
ｍｍまで印加しても耐久性・信用性に優れた画像形成装
置が得られる。

【００９５】また、以上説明した本発明によれば、蛍光
体膜若しくは間隔規定部材の低い部分に樹脂材料が溜ま
ることなく、したがって導電性膜（メタルバック）の浮
きが生じにくくなる。その結果、導電性膜（メタルバッ
ク）と、蛍光体層との接触面積を多くとれるので、より
一層、クーロン力による導電性膜（メタルバック）のは
がれが抑制できる。

【００９６】（実施例１）次に、図１および図２および
図９により、本発明の主題であるフェースプレートおよ
びメタルバックの構成について実施例１として説明す
る。

【００９７】厚さ２．８ｍｍのソーダライムガラスによ
るフェースプレート１００７を洗浄・乾燥させた。その
後、ガラスペーストおよび黒色顔料を含んだ黒色顔料ペ
ーストを用い、図９の（ａ）のパターンでスクリーン印
刷法によりフェースプレート１００７の第１の主面上に
間隔規定部材１０１０を作製し、ブラックマトリクスと
した（図２の（ａ））。

【００９８】尚、上記ブラックマトリクス等による間隔
規定部材１０１０は、縦方向に幅１００μｍ、ピッチ２
９０μｍのストライプを２４０本、横方向に幅３００μ
ｍ、ピッチ６５０μｍのストライプを７２０本有するパ
ターンとした。尚、間隔規定部材１０１０は、縦方向・
横方向共に２０μｍの厚さで形成した。

【００９９】本実施例ではスクリーン印刷法により上記
ブラックマトリックスを作製したが、もちろんこれに限
定されるものではなく、たとえばフォトリソグラフィー
法をもちいて作製してもよいが、膜厚が厚く形成できる
事とコストの関係上スクリーン印刷法を用いる事が好ま
しい。

【０１００】また、ブラックマトリクスの材料として、
ガラスペーストと黒色顔料を含んだ黒色顔料ペーストを
用いたが、もちろんこれに限定されるものではなく、た
とえばカーボンブラックなどを用いてもよいが、スクリ
ーン印刷で作製する事や、膜厚が２０μｍと厚いため上
記黒色顔料ペーストを用いた。

【０１０１】またブラックマトリクスは、本実施例では
図９の（ａ）のように、マトリクス状に作製したが、も
ちろんこれに限定される訳ではなく、ストライプ状配列
やデルタ状配列やそれ以外の配列であっても良い。

【０１０２】次に、図９の（ａ）に示すように、ブラッ
クマトリクスの開口部に、赤色・青色・緑色の蛍光体ペ
ーストを用いてスクリーン印刷法により、３色の蛍光体
を１色づつ３回に分けて作製する。

【０１０３】本実施例ではスクリーン印刷法を用いて蛍
光体膜を作製したが、もちろんこれに限定される訳では
なく、たとえばフォトリソグラフィー法などにより作製
しても良い。また蛍光体はＣＲＴの分野で用いられてい
るＰ２２の蛍光体とし、赤色（Ｐ２２−ＲＥ３；Ｙ₂Ｏ₂
Ｓ：Ｅｕ³⁺）、青色（Ｐ２２−Ｂ２；ＺｎＳ：Ａｇ，Ａ
ｌ）、緑色（Ｐ２２−ＧＮ４；ＺｎＳ：Ｃｕ，Ａｌ）の
もので、平均粒径はそれぞれメジアン径Ｄｍｅｄで７μ
ｍのものを用いたが、もちろんこれに限定される訳では
なく、その他の蛍光体を用いても良い。

【０１０４】また蛍光体層の膜厚は、平均して２０μｍ
程度になるように作製した。ここで、図２の（ｂ）に示
すように、蛍光体膜１００８の膜厚が十分平坦にならな
いような場合には、充分な平坦度をもつ平板ガラスにイ
ソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を吸収させた不織布を
もうけ、これによりフェースプレート上の蛍光体膜およ
びブラックマトリクスを加圧し、図２の（ｃ）に示すよ
うに、平坦度を増してもよい。

【０１０５】ついで、この基板を４５０℃で４時間焼成
する事により、ペースト中に含まれる樹脂分を熱分解除
去し、対角画面サイズ１０インチ、アスペクト比４：
３、画素数７２０×２４０からなるフェースプレートを
得た（図２の（ｃ））。

【０１０６】ここで蛍光体層およびブラックマトリクス
の厚さを蝕針式表面粗さ測定器を用いて測定したとこ
ろ、一画素中の蛍光体膜の平均厚さとそこに隣接するブ
ラックマトリクスの平均厚さの差が、蛍光体の平均粒径
である７μｍをこえるような場所は観測されなかった。
また、測定領域を全画素に渡って行っても、蛍光体の平
均粒径である７μｍを超えるような場所は観測されなか
った。

【０１０７】尚、この測定時の高さの基準となる面を、
上記フェースプレート１００７の第１の主面として計測
した。

【０１０８】次に、このフェースプレート上にメタルバ
ックを作製する方法について説明する。上記のようにし
て作製したフェースプレートをスピンコーター上に配置
し、純水にコロイダルシリカを溶解させた溶液を、フェ
ースプレート基板を回転させながら塗布し、蛍光体層１
０００の凹凸部を湿潤させた。

【０１０９】続いてポリメタクリレートをトルエンに溶
解した溶液を、フェースプレート基板を回転させながら
全面に均一になるようにスプレーにより塗布し、温風を
基板に吹きかける事により乾燥させ、蛍光体膜１００８
およびブラックマトリクスとしての間隔規定部材１０１
０上に、樹脂フィルムを作製する事によって、表面の平
坦化を行なった。

【０１１０】ここで、平坦化のための工程として、蛍光
体層１０００を湿潤した後にポリメタクリレートをトル
エンに溶解した溶液を塗布したが、もちろんこれに限定
されるものではなく、他の溶剤系ラッカー液を用いても
良いし、その他の方法としてたとえばアクリルエマルジ
ョンを蛍光体に塗布し乾燥させるという工程を行なって
も良い。

【０１１１】この後、平坦化されたフェースプレート１
００７にオングストロームのアルミニウム膜を導電性膜
１００９として、真空蒸着法により作製した。次にこの
フェースプレート１００７を焼成炉内に搬入し、４５０
℃まで加熱する事により樹脂フィルムを熱分解除去した
（図２の（ｄ））。

【０１１２】このようにして得られたフェースプレート
１００７を、走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察し、メタ
ルバックと蛍光体およびブラックマトリクスとの接触部
を観察した。この際、高加速電圧で観察すると厚さ１０
００オングストロームのメタルバックが観察しにくいの
で、加速電圧２ｋＶで観察した。

【０１１３】ＳＥＭでメタルバックを観察すると、接触
部のメタルバックは蛍光体膜もしくはブラックマトリク
スの表面形状に沿った形状になっており、上記接触部が
良好に観察する事が出来る。

【０１１４】ＳＥＭの観察により、２０μｍ×２０μｍ
の範囲にある接触部の数および接触面積を測定した。測
定は選択したブラックマトリクスの開口部からそこに隣
接する８箇所のブラックマトリクス開口部とそれらに囲
まれた範囲で行ない、その測定をフェースプレートの全
面から無作為にＮ＝１０箇所取り出して行なった。

【０１１５】その結果を表１に示す。観察の結果、メタ
ルバックの接触部が２０μｍ×２０μｍの範囲で２ヶ所
未満のところはなく、フェースプレートに良好に接触し
ている事が観察された。

【０１１６】また、上記のフェースプレートを真空チャ
ンバ中でフェースプレートより十分大きい電極に対向し
て一定のギャップをあけて固定し、メタルバックにＤＣ
で高電圧を印加し徐々に印加電圧を上昇させ、放電を開
始した電圧を測定し電界強度（以後、放電開始電界強度
と呼ぶ事にする。）を求めた。

【０１１７】ただし、ここで電界強度はメタルバックに
印加した電圧をリアプレートとフェースプレートのギャ
ップ距離で割ったものとする。測定の結果、放電開始電
界強度は７．７ｋＶ／ｍｍであった（結果を表１に示
す）。このようにして、メタルバックが良好に接触して
いるフェースプレートを得る事が出来た。

【０１１８】

【表１】

【０１１９】次に、本実施例で作成したフェースプレー
トを用いて作成した画像形成装置の構成と製造法につい
て、図８を用いて説明する。

【０１２０】前述のように図８は、本実施例に用いた表
示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネル
の１部を切り欠いて示している。

【０１２１】図中、１００５はリアプレート、１００６
は外枠、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。また、１０００は蛍光体
層、１００９はメタルバックとしての導電性膜である。

【０１２２】気密容器を組み立てるにあたっては、各部
材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着
する必要があるが、本実施例では、フリットガラスを接
合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４
００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を
達成した。

【０１２３】リアプレート１００５には、電子源基板１
００１が固定されているが、該基板上には表面伝導型の
電子放出素子１００２がＮ×Ｍ個形成されている。
（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画
素数に応じて適宜設定される。本実施例においては、Ｎ
＝７２０，Ｍ＝２４０とした。）

【０１２４】前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ
本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００４に
より単純マトリクス配線されている。前記、１００１〜
１００４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源
と呼ぶ。

【０１２５】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１００５にマルチ電子ビーム源の電子源基板１００
１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の電子
源基板１００１が十分な強度を有するものである場合に
は、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源
の電子源基板１００１自体を用いてもよい。

【０１２６】また、本実施例においては、電子放出素子
として表面伝導型電子放出素子を用いたが、本発明は、
これに限られるものではない。例えば前述した電界放出
型電子放出素子（ＦＥ）やＭＩＭ型電子放出素子、熱電
子源などを用いることもできる。

【０１２７】本実施例では、蛍光体膜のパターンとし
て、図９の（ａ）に示したブラックマトリクスのタイプ
を用いたが、本発明は、このようなストライプ状の配列
に限られるものではなく、たとえば図９の（ｂ）に示す
ようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよ
い。

【０１２８】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行
方向配線１００３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線１００４と、Ｈｖはフェースプレート
のメタルバックとしての導電性膜１００９と電気的に接
続している。

【０１２９】また、前記封着工程により封着した容器内
部は高真空に排気する必要がある。このため、容器を組
み立てた（封着）後、不図示の排気管と真空ポンプとを
接続し、気密容器内を約１．３３×１０^-5〔Ｐａ〕程度
の真空度まで排気した。

【０１３０】その後、排気管を封止するが、気密容器内
の真空度を維持するために、封止後に気密容器内の所定
の位置にゲッター膜（不図示）を形成した。ゲッター膜
とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒー
ターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した
膜であり、該ゲッタ−膜の吸着作用により気密容器内は
約１．３３×１０^-3ないしは１．３３×１０^-5〔Ｐａ〕
程度の真空度に維持される。

【０１３１】このようにして形成した画像形成装置を駆
動したところ、長時間にわたり、メタルバックの剥がれ
によるとみられる放電のない、安定で高輝度な画像が得
られた。

【０１３２】（実施例２）次に図３および図９を用い
て、本実施例２について説明する。実施例１と同様の厚
さ２．８ｍｍのソーダライムガラスを洗浄・乾燥させた
後、図９の（ａ）で示される、ブラックマトリクスの開
口部に当たるところのフェースプレートガラスに、サン
ドブラスト法により深さ約１７μｍの凹部１０１１を作
製する（図３の（ａ））。

【０１３３】本実施例ではフェースプレート１００７の
凹部１０１１をサンドブラスト法により作製したが、も
ちろんこれに限定される訳ではなく、たとえばウエット
エッチング等で作製してもよい。次にこのフェースプレ
ートを洗浄した。洗浄はまずドライエア吹き付けにより
ゴミ等を吹き飛ばし、しかる後に純水でシャワー洗浄を
行ない、乾燥させた。

【０１３４】次に、実施例１と同様な方法で、ブラック
マトリックスとしての間隔規制部材１０１０をフェース
プレートの凹部以外の領域に厚さ３μｍで作製した（図
３の（ｂ））。

【０１３５】ここで、ブラックマトリクスの作製にあた
って、本実施例ではフェースプレートの凹部を作製した
後にブラックマトリクスを作製したが、もちろんこれに
限定された訳ではなく、ブラックマトリクスの材料をフ
ェースプレートの画像領域全面に塗布した後に、フェー
スプレートの凹部を作製し、同時にブラックマトリクス
の開口部を作製しても良い。

【０１３６】次に、ブラックマトリクスとしての間隔規
制部材１０１０の表面処理を行い、間隔規定部材１０１
０’とした（図３の（ｃ））。ブラックマトリクスの平
滑度がたかく、フィルミング工程においてフィルム焼成
後にブラックマトリクスとメタルバックの密着性が悪く
なる場合には、ブラックマトリクスの表面の平滑度を低
くする事が好ましい。

【０１３７】本実施例では、ブラックマトリクス部をエ
ッチング液で洗う事によって、表面の平滑度を下げ、ブ
ラックマトリクスとメタルバックの密着性を向上した
（図３の（ｃ））が、もちろんこれに限定される訳では
なく、サンドブラスト法により表面処理を行なっても良
いし、ブラックマトリクスの材料中に粒径が蛍光体程度
の黒色粒子を混入し、表面の平滑度を変化させても良
い。

【０１３８】次に、実施例１と同様な方法で３色の蛍光
体をもちいて、図９の（ａ）にあるような配置で蛍光体
膜１００８を作製した（図３の（ｄ））。

【０１３９】作製したフェースプレートの膜厚・表面粗
さを蝕針式表面粗さ測定器により測定したところ、一画
素中の蛍光体膜の平均高さと、そこに隣接するブラック
マトリクスの平均高さの差が、蛍光体の平均粒径である
７μｍを超えるような場所は観測されなかった。また、
測定領域を全画素に渡って行っても、蛍光体の平均粒径
である７μｍを超えるような場所は観測されなかった。

【０１４０】尚、この測定時の高さの基準となる面を、
上記凹部１０１１の底部として計測した。次に、実施例
１と同様な方法でフェースプレート上にメタルバックと
しての導電性膜１００９を作製し、フェースプレートを
得た（図３の（ｅ））。

【０１４１】このようにして作製したフェースプレート
を、実施例１と同様にＳＥＭで観察し、２０μｍ×２０
μｍの範囲にある接触部の数および接触面積を測定し
た。

【０１４２】その結果を表１に示す。観察の結果、メタ
ルバックの接触部が２０μｍ×２０μｍの範囲で２ヶ所
未満のところはなく、フェースプレートに良好に接触し
ている事が観察された。

【０１４３】また実施例１と同様に、放電開始電界強度
を測定したところ、８．３ｋＶ／ｍｍであった（結果を
表１に示す）。上記のフェースプレートと実施例１で用
いたものと同様のマルチ電子ビーム源を備えたリアプレ
ートを用いて画像表示装置を作製したところ、実施例１
と同様に、画像表示装置の耐久性および信頼性を向上す
る事が出来た。

【０１４４】（実施例３）つぎに、図４および図９を用
いて、本実施例３について説明する。実施例１と同様の
厚さ２．８ｍｍのソーダライムガラスからなるフェース
プレート１００７を洗浄・乾燥させた後、実施例１と同
様な方法で、厚さ３μｍの第１の間隔規定部材（ブラッ
クマトリクス）１０１０を作製した（図４の（ａ））。

【０１４５】次に、実施例１と同様に、ブラックマトリ
クスの開口部に３色の蛍光体を用いて、図９の（ａ）に
あるような配置で厚さ２０μｍ蛍光体膜１００８を作製
した（図４の（ｂ））。ここで、ブラックマトリクス上
に蛍光体が多少積層されても、ブラックマトリクスが光
を吸収するので混色はおこらない。

【０１４６】次に、ブラックマトリクス上にフェースプ
レートの凹凸を減らすために、第２の間隔規定部材１０
１２を設ける工程について説明する。この第２の間隔規
定部材１０１２の主目的は、メタルバック１００９の接
触部を増やす事に有り、フェースプレートの凹凸が存在
すると、メタルバックの浮きが発生し易くなるため凹凸
を減らす必要がある。

【０１４７】また、ここで、第２の間隔規定部材１０１
２の表面が平滑すぎると、フィルミング工程において、
樹脂フィルムの焼成後にブラックマトリクスとメタルバ
ックの密着性が悪くなる可能性が有る。また逆に、凹凸
が大きすぎるとメタルバックの接触部が減る事や、メタ
ルバックが連続膜にならない可能性があるため、第２の
間隔規定部材１０１２に用いる材料の平均粒径を考慮し
たほうが好ましい。

【０１４８】また、この第２の間隔規定部材１０１２が
光吸収性をもつと、蛍光体から発せられた光が吸収さ
れ、フェースプレート１００７の第２の主面側に取り出
される光の効率が低下するので、上記材料の拡散反射率
が７０％以上あるのが好ましい。

【０１４９】そこで、本実施例では上記の理由を考慮
し、平均粒径４μｍの酸化マグネシウム粉末を用いた。
これを樹脂バインダーに分散し、酸化マグネシウムペー
ストを作製し、ガラス基板上に厚さ２０μｍの膜を作製
し、拡散反射率を測定したところ８５％程度の良好な値
を示した。本実施例では上記第２の間隔規定部材１０１
２の材料として平均粒径４μｍの酸化マグネシウム粉末
を用いたが、もちろんこれに限定される訳ではなく、上
記のような要求を満たすものなら、たとえば窒化ボロン
などを用いても良い。上記酸化マグネシウムペーストを
用いて、ブラックマトリクス上にスクリーン印刷法によ
り第２の間隔規定部材を作製した（図４の（ｃ））。

【０１５０】本実施例では、スクリーン印刷法により上
記第２の間隔規定部材１０１２を作製したが、もちろん
これに限定される訳ではなく、たとえばフォトリソグラ
フィー法などにより作製しても良い。

【０１５１】ここで、実施例１と同様に蛍光体膜１００
８および第２の間隔規定部材１０１２の膜厚が十分平坦
にならないような場合には、充分な平坦度をもつ平板ガ
ラスにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を吸収させた
不織布をもうけ、これによりフェースプレート上の蛍光
体膜およびブラックマトリクス上の第２の間隔規定部材
を加圧し平坦度を増してもよい。

【０１５２】ついで、この基板を４５０℃で４時間焼成
する事により、ペースト中に含まれる樹脂分を熱分解除
去しフェースプレートを得た。

【０１５３】作製したフェースプレートの膜厚・表面粗
さを蝕針式表面粗さ測定器により測定したところ、一画
素中の蛍光体膜の平均高さと、そこに隣接するブラック
マトリクスの平均高さの差が、蛍光体の平均粒径である
７μｍを超えるような場所は観測されなかった。また、
測定領域を全画素に渡って行っても、蛍光体の平均粒径
である７μｍを超えるような場所は観測されなかった。

【０１５４】尚、この測定時の高さの基準となる面は、
フェースプレート１００７の第１の主面として計測し
た。

【０１５５】次に、実施例１と同様な方法でフェースプ
レート上にメタルバックとしての導電性部材１００９を
作製し、フェースプレートを得た（図４の（ｄ））。

【０１５６】このようにして作製したフェースプレート
を、実施例１と同様にＳＥＭで観察し、２０μｍ×２０
μｍの範囲にある接触部の数および接触面積を測定し
た。その結果を表１に示す。

【０１５７】観察の結果、メタルバックの接触部が２０
μｍ×２０μｍの範囲で２ヶ所未満のところはなく、フ
ェースプレートに良好に接触している事が観察された。
また実施例１と同様に、放電開始電界強度を測定したと
ころ、７．３ｋＶ／ｍｍであった（結果を表１に示
す）。

【０１５８】上記のフェースプレートと実施例１で用い
たものと同様のマルチ電子ビーム源を備えたリアプレー
トを用いて画像表示装置を作製したところ、実施例１と
同様に、画像表示装置の耐久性および信頼性を向上する
事が出来た。また、ブラックマトリクス上に酸化マグネ
シウムの積層物を設け光の利用効率を向上させた事によ
り、実施例１と同様の条件で駆動したところ、画像表示
装置の輝度が１０％程度向上した。

【０１５９】（実施例４）次に、図５および図９を用い
て、実施例４について説明する。実施例１と同様の厚さ
２．８ｍｍのソーダライムガラスを洗浄・乾燥させた
後、実施例１と同様な方法で、厚さ３μｍのブラックマ
トリクスとしての間隔規定部材１０１０を作製した（図
５の（ａ））。

【０１６０】次に、ブラックマトリクスの開口部に、図
９の（ａ）に示すような配列で、３色の蛍光体膜１００
８を作製した。蛍光体膜の作製は、スクリーン印刷法に
よりおこない、３色の蛍光体を１色づつ３回に分けて作
製する。ここで、２色目までは実施例３と同様に作製し
た（図５の（ｂ））。

【０１６１】３色目は、フェースプレートの凹凸が少な
くなるように、ブラックマトリクスとしての間隔規定部
材１０１０上にも積層した（図５の（ｃ））。

【０１６２】ここで、実施例１と同様に蛍光体の膜厚が
十分平坦にならないような場合には、充分な平坦度をも
つ平板ガラスにイソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を吸
収させた不織布をもうけ、これによりフェースプレート
上の蛍光体膜を加圧し平坦度を増してもよい。

【０１６３】ついで、この基板を４５０℃で４時間焼成
する事により、ペースト中に含まれる樹脂分を熱分解除
去し、フェースプレートを得た。

【０１６４】このようにして作製したフェースプレート
の膜厚・表面粗さを蝕針式表面粗さ測定器により測定し
たところ、一画素中の蛍光体膜の平均高さと、そこに隣
接するブラックマトリクスの上の蛍光体の平均高さの差
が、蛍光体の平均粒径である７μｍを超えるような場所
は観測されなかった。また、測定領域を全画素に渡って
行っても、蛍光体の平均粒径である７μｍを超えるよう
な場所は観測されなかった。

【０１６５】尚、この測定時の高さの基準となる面は、
フェースプレート１００７の第１の主面として計測し
た。

【０１６６】また、このフェースプレートを光学顕微鏡
により観察したところ、ブラックマトリクス上には最後
に印刷した蛍光体が８割以上の面積を占めて存在してい
た。

【０１６７】次に、実施例１と同様な方法でフェースプ
レート上にメタルバックとしての導電性膜１００９を作
製し、フェースプレートを得た（図５の（ｄ））。

【０１６８】このようにして作製したフェースプレート
を、実施例１と同様にＳＥＭで観察し、２０μｍ×２０
μｍの範囲にある接触部の数および接触面積を測定し
た。その結果を表１に示す。観察の結果、メタルバック
の接触部が２０μｍ×２０μｍの範囲で２ヶ所未満のと
ころはなく、フェースプレートに良好に接触している事
が観察された。

【０１６９】また実施例１と同様に、放電開始電界強度
を測定したところ、６．５ｋＶ／ｍｍであった（結果を
表１に示す）。上記のフェースプレートと実施例１で用
いたものと同様のマルチ電子ビーム源を備えたリアプレ
ートを用いて画像表示装置を作製したところ、実施例１
と同様に、画像表示装置の耐久性および信頼性を向上す
る事が出来た。

【０１７０】（実施例５）次に、図６および図９の
（ｃ）を用いて、第５の実施例について説明する。実施
例１と同様の厚さ２．８ｍｍのソーダライムガラスから
なるフェースプレート１００７を洗浄・乾燥させた後、
実施例１と同様な方法で、厚さ３μｍのブラックストラ
イプとしての間隔規定部材１０１０を作製した（図６の
（ａ）、図９の（ｃ））。

【０１７１】次に、ブラックストライプとしての間隔規
定部材１０１０の開口部に、図９（ｃ）に示すような配
列で、３色の蛍光体膜を作製した。蛍光体膜の作製は、
スクリーン印刷法によりおこない、３色の蛍光体を１色
づつ３回に分けて作製する。また、蛍光体を印刷するパ
ターンはブラックマトリクスの開口部の位置にドットと
して印刷するのではなく、各蛍光体膜が、図９の（ｃ）
に示すように、ストライプ状になるように印刷する。

【０１７２】まず、一色目の蛍光体膜１００８を印刷す
る際に、そこに隣接するブラックストライプ上にも、略
半分程度はみだすように印刷を行なった（図６の
（ｂ））。

【０１７３】続いて２色目の蛍光体膜１００８’を印刷
する際に、隣接するブラックストライプのうち、一色目
の蛍光体膜が覆っている部分に関しては、２色目の蛍光
体膜１００８’を重ねるようにし、もう一方のブラック
ストライプ上には略半分程度はみだすように印刷を行な
った（図６の（ｃ））。

【０１７４】続いて３色目の蛍光体膜１００８’’を印
刷する際には、隣接するブラックストライプに重ねるよ
うにして印刷した（図６の（ｄ））。

【０１７５】ここで、実施例１と同様に蛍光体膜１００
８，１００８’，１００８’’の膜厚が十分平坦になら
ないような場合には、充分な平坦度をもつ平板ガラスに
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を吸収させた不織布
をもうけ、これによりフェースプレート上の蛍光体膜を
加圧し平坦度を増してもよい。

【０１７６】ついで、この基板を４５０℃で４時間焼成
する事により、ペースト中に含まれる樹脂分を熱分解除
去し、フェースプレートを得た。

【０１７７】このようにして作製したフェースプレート
の膜厚・表面粗さを蝕針式表面粗さ測定器により測定し
たところ、一画素中の蛍光体膜の平均高さと、そこに隣
接するブラックストライプの上の蛍光体の平均高さの差
が、蛍光体の平均粒径である７μｍを超えるような場所
は観測されなかった。また、測定領域を全画素に渡って
行っても、蛍光体の平均粒径である７μｍを超えるよう
な場所は観測されなかった。

【０１７８】尚、この測定時の高さの基準となる面は、
フェースプレート１００７の第１の主面として計測し
た。また、このフェースプレートを光学顕微鏡により観
察したところ、ブラックストライプ上は両隣の画素の蛍
光体に覆われていた。

【０１７９】次に、実施例１と同様な方法でフェースプ
レート上にアルミからなるメタルバック１００９を作製
し、フェースプレートを得た（図６の（ｅ））。

【０１８０】このようにして作製したフェースプレート
を、実施例１と同様にＳＥＭで観察し、２０μｍ×２０
μｍの範囲にある接触部の数および接触面積を測定し
た。その結果を表１に示す。観察の結果、メタルバック
の接触部が２０μｍ×２０μｍの範囲で２ヶ所未満のと
ころはなく、フェースプレートに良好に接触している事
が観察された。また実施例１と同様に、放電開始電界強
度を測定したところ、６．７ｋＶ／ｍｍであった（結果
を表１に示す）。上記のフェースプレートと実施例１で
用いたものと同様のマルチ電子ビーム源を備えたリアプ
レートを用いて画像表示装置を作製したところ、実施例
１と同様に、画像表示装置の耐久性および信頼性を向上
する事が出来た。

【０１８１】（実施例６）次に、図７および図９を用い
て、本発明第６の実施例について説明する。実施例１と
同様の厚さ２．８ｍｍのソーダライムガラス１００７を
洗浄・乾燥させた後、実施例２と同様な方法で、図９の
（ｃ）で示されるブラックストライプとしての間隔規定
部材１０１０の領域に深さ約３μｍの凹部１０１６を作
製した（図７の（ａ））。次に実施例２と同様な方法で
基板洗浄および乾燥を行なった。

【０１８２】次に実施例１と同様な方法で厚さ３μｍの
ブラックストライプとしての間隔規定部材１０１０をフ
ェースプレートの凹部１０１６に充填した（図７の
（ｂ））。

【０１８３】次に、ブラックストライプとしての間隔規
定部材１０１０の開口部に、図９（ｃ）に示すような配
列で、３色の蛍光体膜を作製した。各蛍光体膜の作製
は、スクリーン印刷法によりおこない、３色の蛍光体を
１色づつ３回に分けて作製する。

【０１８４】まず、一色目の蛍光体膜１００８を印刷す
る際に、そこに隣接するブラックストライプとしての間
隔規定部材１０１０上にも、略７割程度はみだすように
印刷を行なった（図７の（ｃ））。

【０１８５】続いて２色目の蛍光体膜１００８’を印刷
する際に、隣接するブラックストライプのうち、一色目
の蛍光体膜１００８が覆っている側に関しては、２色目
の蛍光体膜１００８’を覆うようにし、もう一方のブラ
ックストライプ上には略７割程度はみだすように印刷を
行なった。

【０１８６】続いて３色目の蛍光体膜１００８’’を印
刷する際には、隣接するブラックストライプとしての間
隔規定部材１０１０の蛍光体膜で覆われていない部分を
全て覆うようにして印刷した（図７の（ｄ））。

【０１８７】ここで、実施例１と同様に蛍光体膜１００
８，１００８’，１００８’’の膜厚が十分平坦になら
ないような場合には、充分な平坦度をもつ平板ガラスに
イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）を吸収させた不織布
をもうけ、これによりフェースプレート上の蛍光体膜を
加圧し平坦度を増してもよい。

【０１８８】ついで、この基板を４５０℃で４時間焼成
する事により、ペースト中に含まれる樹脂分を熱分解除
去し、フェースプレートを得た。

【０１８９】このようにして作製したフェースプレート
の膜厚・表面粗さを蝕針式表面粗さ測定器により測定し
たところ、一画素中の蛍光体膜の平均高さと、そこに隣
接するブラックストライプの上の蛍光体膜の平均高さの
差が、蛍光体の平均粒径である７μｍを超えるような場
所は観測されなかった。また、測定領域を全画素に渡っ
て行っても、蛍光体の平均粒径である７μｍを超えるよ
うな場所は観測されなかった。

【０１９０】尚、この測定時の高さの基準となる面は、
フェースプレート１００７に形成された凹部１０１６の
底面として計測した。また、このフェースプレート１０
０７を光学顕微鏡により観察したところ、ブラックスト
ライプ上は両隣の絵素の蛍光体膜に覆われていた。

【０１９１】次に、実施例１と同様な方法でフェースプ
レート上にメタルバックとしての導電性膜１００９を作
製し、フェースプレートを得た（図７の（ｅ））。

【０１９２】このようにして作製したフェースプレート
を、実施例１と同様にＳＥＭで観察し、２０μｍ×２０
μｍの範囲にある接触部の数および接触面積を測定し
た。その結果を表1に示す。観察の結果、メタルバック
の接触部が２０μｍ×２０μｍの範囲で２ヶ所未満のと
ころはなく、フェースプレートに良好に接触している事
が観察された。

【０１９３】また実施例１と同様に、放電開始電界強度
を測定したところ、７．２ｋＶ／ｍｍであった（結果を
表１に示す）。上記のフェースプレートと実施例１で用
いたものと同様のマルチ電子ビーム源を備えたリアプレ
ートを用いて画像表示装置を作製したところ、実施例１
と同様、画像表示装置の耐久性および信頼性を向上する
事が出来た。

【０１９４】（比較例）次に図９及び図１０により、本
発明の比較例を説明する。図１０は、本発明の比較例の
フェースプレートおよびメタルバックの作製工程を示す
模式的断面図である。実施例１と同様の厚さ２．８ｍｍ
のソーダライムガラスからなるフェースプレート１００
７を洗浄・乾燥させた後、実施例１と同様な方法で、厚
さ３μｍのブラックマトリクスとしての間隔規定部材１
０１０を作製した（図１０の（ａ））。

【０１９５】次に、実施例１と同様にブラックマトリク
スとしての間隔規定部材１０１０の開口部に、図９の
（ａ）に示すような配列で、３色の蛍光体膜１００８を
厚さ２０μｍで作製した（図１０の（ｂ））。

【０１９６】ついで、この基板を４５０℃で４時間焼成
する事により、ペースト中に含まれる樹脂分を熱分解除
去し、フェースプレートを得た。

【０１９７】このようにして作製したフェースプレート
の膜厚・表面粗さを蝕針式表面粗さ測定器により測定し
たところ、一画素中の蛍光体膜の平均高さと、そこに隣
接するブラックマトリクスの平均高さの差が、大部分で
蛍光体の平均粒径である７μｍを超えていた。

【０１９８】尚、この測定時の高さの基準となる面は、
フェースプレート１００７の第１の主面として計測し
た。

【０１９９】次に、実施例１と同様な方法でフェースプ
レート上にメタルバックとしての導電性膜１００９を作
製し、フェースプレートを得た（図１０の（ｃ））。

【０２００】このようにして作製したフェースプレート
を、実施例１と同様にＳＥＭで観察し、２０μｍ×２０
μｍの範囲にある接触部の数および接触面積を測定し
た。その結果を表１に示す。観察の結果、メタルバック
の接触部が２０μｍ×２０μｍの範囲で３割未満のとこ
ろがブラックマトリクス上で多数見られ、メタルバック
が浮いた状態になっているのが見受けられた。

【０２０１】また実施例１と同様に、放電開始電界強度
を測定したところ、４．５ｋＶ／ｍｍであった（結果を
表１に示す）。上記のフェースプレートと実施例１で用
いたものと同様のマルチ電子ビーム源を備えたリアプレ
ートを用いて画像表示装置を作製し前記実施例と比較し
たところ、クーロン力によりメタルバックがはがれ画素
抜けが生じたり、放電が頻発したりと耐久性および信頼
性が実施例に比べ劣った。

【０２０２】

【発明の効果】以上で説明したように本発明によれば、
画像表示装置のリアプレートとフェースプレートの間の
電界強度が例えば１ｋＶ／ｍｍ以上のように大きくなる
構造であっても、導電性膜がフェースプレートと良好に
接触していることから、導電性膜に高電圧を印加した際
に導電性膜にかかるクーロン引力によって、導電性膜が
剥離してしまうといった事が起こらないので、導電性膜
剥離による画素抜けや、剥離した導電性膜がリアプレー
トに達する事が原因で放電が起こるといった事がなく、
耐久性および信頼性の向上した画像形成装置を得る事が
出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の
フェースプレート及び導電性部材としてのメタルバック
を示す模式的断面図である。

【図２】図１に示されるフェースプレート及びメタルバ
ックの作成工程の模式的断面図である。

【図３】本発明の第２の実施形態の画像形成装置のフェ
ースプレート及びメタルバックの作成工程の模式的断面
図である。

【図４】本発明の第３の実施形態の画像形成装置のフェ
ースプレート及びメタルバックの作成工程の模式的断面
図である。

【図５】本発明の第４の実施形態の画像形成装置のフェ
ースプレート及びメタルバックの作成工程の模式的断面
図である。

【図６】本発明の第４の実施形態の画像形成装置のフェ
ースプレート及びメタルバックの作成工程の模式的断面
図である。

【図７】本発明の第４の実施形態の画像形成装置のフェ
ースプレート及びメタルバックの作成工程の模式的断面
図である。

【図８】本発明に係る画像形成装置の第１の実施形態の
表示パネルの一部分を切り欠いて示した斜視図である。

【図９】図８に示される表示パネルのフェースプレート
の蛍光体配列を示した平面図である。

【図１０】本発明の比較例のフェースプレートおよびメ
タルバックの作製工程を示す模式的断面図である。

【図１１】表面伝導型電子放出素子をマトリクス配線接
続した回路図である。

【図１２】従来の画像表示装置の表示パネルの一部を切
り欠いて示した斜視図である。

【符号の説明】

１０００蛍光体層１００１電子源基板１００２電子放出素子１００３行方向配線１００４列方向配線１００５リアプレート１００６外枠１００７フェースプレート１００８，１００８’，１００８’’ 蛍光体膜１００９導電性膜（メタルバック）１０１０，１０１０’ 間隔規定部材１０１１凹部１０１２間隔規定部材１０１６凹部４００１表面伝導型放出素子４００２行方向配線４００３列方向配線４００４抵抗４００５リアプレート４００６フェースプレート４００７外枠４００８蛍光体膜４００９導電性部材（メタルバック）４０１０高圧電源４０１１高圧導入端子４０２１マルチ電子ビーム源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/10 - 29/34 H01J 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子を有するリアプレートと、
多数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と該蛍光体層上に配置
された導電性膜とを有するフェースプレートとを備え、
前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に、
４．５ｋＶ / ｍｍよりも大きく８ . ３ｋＶ / ｍｍよりも小
さい電界強度が印加される画像形成装置であって、前記蛍光体層の平均厚さをｄ、前記蛍光体粒子の平均粒
径をｒｐとした時に、前記蛍光体層の厚さＤが、いずれ
の場所においても、ｄ−ｒｐ≦Ｄ≦ｄ＋ｒｐを満たすことを特徴とする画像
形成装置。
【請求項２】前記蛍光体層は、蛍光体粒子の集合体か
らなる蛍光体膜と該蛍光体膜に隣接する間隔規定部材と
を含むことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項３】前記蛍光体膜の平均厚さをｔｐ、前記間
隔規定部材の平均厚さをｔｂとした時に、ｔｐ−ｒｐ≦ｔｂ≦ｔｐ＋ｒｐを満たすことを特徴とす
る請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記間隔規定部材は、第１の間隔規定部
材と該第１の間隔規定部材とは異なる材料からなる第２
の間隔規定部材とからなり、前記第２の間隔規定部材
は、前記第１の間隔規定部材上に積層されてなることを
特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記第２の間隔規定部材は、粒子の集合
体からなり、前記第２の間隔規定部材を構成する粒子の
平均粒径をｒｚとした時に、０．５×ｒｐ＜ｒｚ＜２×ｒｐを満たすことを特徴とす
る請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記間隔規定部材は、隣接する蛍光体膜
に覆われていることを特徴とする請求項２から５のいず
れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記蛍光体膜は、３色の蛍光体膜を有
し、前記間隔規定部材を覆う前記蛍光体膜は、前記３色
のうちの１色の蛍光体膜により、前記間隔規定部材の８
割以上を占めることを特徴とする請求項６に記載の画像
形成装置。
【請求項８】前記蛍光体膜のうちの互いに隣接する蛍
光体膜は、相異なる２種類の蛍光膜からなり、前記２種
類の蛍光膜が、前記間隔規定部材を覆う面積比は、（４
〜９．５）：（６〜０．５）の範囲であることを特徴と
する請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】電子放出素子を有するリアプレートと、
多数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と該蛍光体層上に配置
された導電性膜とを有するフェースプレートとを備え、
前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に、
４．５ｋＶ / ｍｍよりも大きく８ . ３ｋＶ / ｍｍよりも小
さい電界強度が印加される画像形成装置に用いられるフ
ェースプレートの製造方法であって、フェースプレート上に、蛍光体層を形成する工程と、前記蛍光体層上に樹脂フィルム形成する工程と、前記樹脂フィルム上に導電性膜を形成する工程と、前記樹脂フィルムを熱分解除去する工程と、を有してお
り、前記蛍光体層は、前記蛍光体層の平均厚さをｄ、前記蛍
光体粒子の平均粒径をｒｐとした時に、前記蛍光体層の
厚さＤが、いずれの場所においても、ｄ−ｒｐ≦Ｄ≦ｄ
＋ｒｐを満たすように形成されることを特徴とするフェ
ースプレートの製造方法。
【請求項１０】前記蛍光体層を形成する工程は、複数
の開口部を有する第１の間隔規定部材を前記フェースプ
レート上に形成する工程と、該複数の開口部の各々を埋
めるように３原色の蛍光体膜を配置する工程と、前記第
１の間隔規定部材上に第２の間隔規定部材を形成する工
程とを含むことを特徴とする請求項９に記載のフェース
プレートの製造方法。
【請求項１１】前記第１の間隔規定部材は、フォトリ
ソグラフィー法を用いて形成されることを特徴とする請
求項１０に記載のフェースプレートの製造方法。
【請求項１２】前記第２の間隔規定部材は、スクリー
ン印刷法により形成されることを特徴とする請求項１０
または１１に記載のフェースプレートの製造方法。
【請求項１３】前記第２の間隔規定部材は、酸化マグ
ネシウムまたは窒化ボロンからなることを特徴とする請
求項１０乃至１２のいずれかに記載のフェースプレート
の製造方法。
【請求項１４】電子放出素子を有するリアプレート
と、多数の蛍光体粒子を含む蛍光体層と該蛍光体層上に
配置された導電性膜とを有するフェースプレートとを備
えた画像形成装置の製造方法であって、前記フェースプ
レートが請求項９乃至１３のいずれかに記載の製造方法
を用いて製造されることを特徴とする画像形成装置の製
造方法。