JP3647342B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源を用いた画像形成装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下、ＦＥ型と記す。）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下、ＭＩＭ型と記す。）などが公知である。
【０００３】
表面伝導型放出素子としては、例えば、［M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290(1965)］や、後述する他の例が知られている。この表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型放出素子としては、M.I.Elinson 等によるＳｎＯ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［G.Dittmer:"Thin Solid Films",9,317(1972)］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの［M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Conf.",519(1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００４】
これらの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例として、図１３に前述のM. Hartwellらによる素子の平面図を示す。
同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ程度、幅Ｗは０．１ｍｍ程度に設定されている。なお、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【０００５】
M. Hartwellらによる素子をはじめとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。なお、局所的に破壊、変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００６】
ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke & W. W. Dolan,"Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spindt, "Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976)などが知られている。
【０００７】
このＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図１４に前述のC. A. Spindtらによる素子の断面図を示す。
同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【０００８】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１４のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【０００９】
また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C. A. Mead, "Operation of tunnel-emission Devices", J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図１５に示す。同図は断面図であり、３０２０は基板、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１０ｎｍ程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８〜３０ｎｍ程度の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。
【００１０】
上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒータを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生し難い。また、熱陰極素子がヒータの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
【００１１】
このため、冷陰極素子を応用するための研究が盛んに行われてきている。
例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素子の中でも特に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の素子を形成できる利点がある。そこで、例えば本願出願人による特開昭６４−３１３３２号公報において開示されるように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究されている。
【００１２】
また、表面伝導型放出素子の応用については、例えば画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源等が研究されている。
特に、画像表示装置への応用としては、例えば本願出願人による米国特許５，０６６，８８３号や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報において開示されているように、表面伝導型放出素子と電子との衝突により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れていると言える。
【００１３】
また、ＦＥ型を多数個並べて駆動する方法は、例えば本願出願人による米国特許４，９０４，８９５号に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えば、R. Mayerらにより報告された平板型の表示装置が知られている［R.Meyer:"Recent Development on Microtips Display at LETI",Tech. Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1991)］。
【００１４】
また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した例は、例えば本願出願人による特開平３−５５７３８号公報に開示されている。
【００１５】
上記のような電子放出素子を用いた画像形成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【００１６】
このような電子放出素子をマトリクス状に配設した電子源基板を気密容器内に収容した平面型の表示パネルが提案されており、この気密容器の内部は１．３×１０-4Ｐａ（パスカル）程度の真空に保持されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明した画像形成装置（特に表示パネル）においては、以下のような問題点があった。
【００１８】
図１６は、上述の表示パネルを、画像表示面の水平方向から見た模式図である。
表示パネルの真空容器の内部は１．３×１０-4（Ｐａ）程度の真空に保持されなければならないため、真空度保持用の手段が必要となる。そこで従来は、図１６に示すようにＢａ蒸発型のゲッター部材８を支持体９と共に画像領域外に配置し、真空容器を封じ切った後に高周波加熱等でＢａを飛散させ、ゲッター膜を形成することで真空度を保持していた。
【００１９】
図中、１は電子源基板を兼ねるリアプレート、２は電子源領域、４は支持枠、１１はフェースプレート、１２が蛍光膜とメタルバックと呼ばれる金属膜（例えばＡｌ）からなる画像形成部材である。
【００２０】
一方、電子源から放出された電子を加速するために、電子源領域２と画像形成部材１２との間には数百Ｖから数ＫＶ以程度の高電圧（Ｖａ）が印加される。画像形成装置の輝度は、このＶａ電圧に大きく依存し、更なる高輝度化を目的として、Ｖａ電圧を高くしてゆく必要があった。
【００２１】
ところが、このＶａ電圧を大きくするに従い、画像領域外である前述のゲッター部材８や支持体９の周辺への漏れ電界も上昇し、ゲッター部材８や支持体９のエッジ部、あるいは支持体９とリアプレート１との界面など、形状的に電界集中しやすい部位の放電が問題となってきた。前記漏れ電界は、各部材の電気的特性により決まるが、詳しくは後述する。
【００２２】
また、大気圧支持を目的として、図１７のように比較的薄いガラス板からなる構造支持体（スペーサ１０１）を、画像領域外に配設された支持体１０２とともに、前述のリアプレート１とフェースプレート１１との間に設ける場合がある。このスペーサ表面は高電界中にさらされるため、従来、この沿面での放電が問題となっていた。
【００２３】
この問題点を解決するために、スペーサに微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がなされている（特開昭５７−１１８３５５号公報、特開昭６１−１２４０３１号公報など）。そこでは絶縁性のスペーサの表面に高抵抗薄膜を形成することによりスペーサ表面に微小電流が流れるようにして、表面での帯電を減らし、沿面耐圧の向上を図っている。しかしながらこの方法をスペーサ支持体にまで拡大しても、スペーサの支持体での放電は完全に無くならないことがあった。
【００２４】
これは、板状のスペーサに対して、支持体の形状の複雑さに起因する▲１▼電位分布の乱れ、▲２▼形状効果（エッジ、突起）、▲３▼スペーサと支持体接続部、などによる電界集中が原因と考えられる。
【００２５】
更には、画像領域の４辺の外側のうち、前述のようなゲッタ支持体、スペーサ支持体などの構造体が画像領域外に存在しない辺であっても、小型化を目的として、支持枠４と画像領域との距離を小さくしていくと、支持枠４の内面部分の沿面放電が問題となる場合もあった。
【００２６】
以上のような放電は、画像表示中に突発的に起こり、画像を乱すだけでなく、放電個所近傍の電子源を著しく劣化させ、その後の表示が正常にできなくなるという問題があった。
【００２７】
本発明は前記課題を克服するものであり、画像表示時の画像領域外に起因する放電を防止し、良好な表示画像を得るための画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成を備える。
【００２９】
本発明の画像形成装置は、電子ビーム源が配置されたリアプレートと、一方の面の一部に画像形成部材を有し、前記画像形成部材と前記電子ビーム源とが対向するように配置されたフェースプレートと、前記画像形成部材の形成領域外であって、前記画像形成部材と離間して位置し、前記リアプレート及び前記フェースプレートを支持する支持枠とを有する気密容器と、前記気密容器内の前記画像形成部材の形成領域外であって、前記画像形成部材と前記支持枠とに離間する部位に端部が位置するように配置されたスペーサと、前記スペーサの前記端部に位置し、前記スペーサを支持するスペーサ支持体とを有する画像形成装置において、前記フェースプレートの前記画像形成部材が配置された面と対向する他方の面であって、前記画像形成部材が配置された領域を除く部分の少なくとも一部に導電性部材を有し、前記導電性部材の前記画像形成部材側の端部は、前記フェースプレートに垂直な方向より前記フェースプレート面から見た正射影において、前記スペーサの前記端部及び前記スペーサ支持体よりも、前記画像形成部材側に位置している。
【００３０】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、前記画像形成部材が配置された領域の全周囲にわたって配されている。
【００３８】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、接地電位に規定されている。
【００３９】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、前記フェースプレート上に成膜された導電性薄膜である。
【００４０】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、前記フェースプレート上に貼付された導電性テープである。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、本発明の参考形態例について述べる。
【００６２】
（第１の参考形態例）
先ず、第１の参考形態例について説明する。
図１は、本参考形態例の画像形成装置の構成を模式的に示す平面図であり、フェースプレート１１上方から見た場合の構成を示す。図１は便宜上、フェースプレート１１の右約３／５に相当する部位を取り除いた図となっている。
【００６３】
図１において、１は電子源を形成するための基板を兼ねる平板状のリアプレートで、青板ガラスや、表面にＳｉＯ2 被膜を形成した青板ガラス、Ｎａの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、あるいはセラミックスなど、条件に応じて各種材料を用いる。なお、電子源形成用の基板をリアプレート１と別に設け、電子源を形成した後、両者を接合してもよい。リアプレート１は、対向する第１の主面と第２の主面を有し、真空に接する第２の主面上に電子源２が配置される。
【００６４】
２は電子源であり、電界放出素子、表面伝導型電子放出素子などの電子放出素子を複数配置し、目的に応じて駆動できるように素子に接続された配線を形成したものである。
【００６５】
また、３−１，３−２，３−３は電子源駆動用の配線であり、画像形成装置の外部に取り出され、電子源２の駆動回路（不図示）に接続される。４はリアプレート１とフェースプレート１１に挟持される支持枠であり、フリットガラスにより、リアプレート１に接合される。電子源駆動用配線３−１，３−２，３−３は支持枠４とリアプレート１の接合部でフリットガラスに埋設されて外部に引き出される。電子源駆動用の配線３−１，３−２，３−３との間には絶縁層（不図示）が形成されている。この他、ゲッタ８が支持部材９と共にリアプレート１上に配置される。
【００６６】
１１は蛍光体を形成するための基板を兼ねるフェースプレートで、青板ガラスや、表面にＳｉＯ2 被膜を形成した青板ガラス、Ｎａの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、あるいはセラミックスなど、条件に応じて各種材料を用いる。７は、高圧導入端子（不図示）との高圧当接部位である。なお、画像表示領域１２について詳しくは後述する。フェースプレート１１は対向する第１の主面と第２の主面を有し、真空に接する第２の主面上に蛍光体が配置される。
【００６７】
５は本発明の特徴部分である導電性部材（低抵抗導体）であり、フェースプレート１１の第１の主面上に蛍光体の形成領域１２を除く部分の少なくとも一部を覆うように配される。本参考形態例では、低抵抗導体５は、フェースプレート１１の真空容器外面（第１の主面）に画像表示領域１２及び高圧当接部位７の周りを取り囲むように導電性薄膜として形成されている。
【００６８】
図２（ａ），（ｂ）は、図１のＡ−Ａ’，Ｃ−Ｃ’の線に沿った断面の構成を示す模式図である。フェースプレート１１、支持枠４、リアプレート１により気密容器（真空容器）が構成される。
本発明の特徴である低抵抗導体５が無い場合、Ｖａを大きくしていくと、ゲッタ８の先端（図中ａ点）で放電が起こる場合があった。以下、図２（ａ）を用いてその理由を説明する。
【００６９】
先ず、低抵抗導体５が配されない場合について考察する。このとき、ゲッタ８の存在を無視すると、その先端に相当するａ点の平均電界は、以下のように概算される。
電子源の電位を０Ｖ、画像表示領域１２の電位をＶａ、それぞれの距離を図２（ａ）のようにＬ１〜Ｌ５とする。またフェースプレート１１、リアプレート１、支持枠４は同厚で同材料（青板ガラス）とする。
【００７０】
この場合、各点の電位は沿面距離の比で決まり、図中ｂ点の電位をＶｂ、図中ｃ点の電位をＶｃとすると、
Ｖｂ＝Ｖａ×（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）Ｖｃ＝Ｖａ×（Ｌ５）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）
従って、ａ点の平均電界Ｅａは、
となる。
【００７１】
Ｖａ／Ｌ３は、画像領域内の平均電界であるから、ａ点においても、画像領域内の電界の
（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）倍
の電界がかかるという結果になる。
ここで、Ｌ１〜Ｌ５が全て等しいと仮定すると、ａ点の電界は、画像領域内の約６割の電界が印加されることになる。
【００７２】
以上の考察は、フェースプレート１１、リアプレート１、支持枠４を同質の青板ガラスということで計算した結果であるが、他の材料や、電気的に性質の異なる材料（導電率、誘電率）を組み合わせても、ａ点には何らかの電界が印加されることに変わりはない。
【００７３】
例えば、フェースプレート１１、リアプレート１の材料を青板ガラス、支持枠４の材料を無アルカリガラスで構成した場合、その電気伝導率の違いにより、前述のａ点の電界は、ほぼ画像領域内電界に等しくなると考えられる。
【００７４】
Ｅａは飽くまでゲッタ８の存在を無視した場合の空間部の平均の電界であり、この場所にゲッタ８を持ってきた場合のａ点の電界は、以下の２つの理由で更に強くなる。
【００７５】
１つは、ゲッタ部材の電気的特性によるマクロ的な電界増大（ａ点の電位が変わる）
もう一つは、ゲッタ８の形状的な電界倍増効果によるミクロ的な電界増大である。
前者については、例えば、ゲッタ８及び支持体９が金属で、パネル厚方向においてフェースプレートとリアプレートの中間に位置するとすると、約２倍程度電界は増大する。
後者については、現実的な形状の仮定が難しいため具体的な見積りは避けるが、いわゆる微小突起の存在を考慮すると、一般的に１００倍程度の値をとることは珍しくない。
この形状効果による電界増倍係数は、表面処理によって軽減することは可能であるが、コスト的に不利になる。
【００７６】
以上の説明より、ゲッタ８での放電は、ａ点での電界集中により引き起こされたと考えられる。
【００７７】
他方、本発明の特徴である低抵抗導体５を配し、その電位を電子源電位と同じ０Ｖとした場合の等電位線の模式図を図３（ａ）に、比較として低抵抗導体５を配置しない場合の等電位線の模式図を図３（ｂ）に示す。
【００７８】
図中、フェースプレート１１、リアプレート１及び支持枠４は青板ガラスで構成されている。本参考形態例では、低抵抗導体５として、導電性の薄膜を、フェースプレート１１の第１の主面に対して垂直な方向より見た正射影においてゲッタ８が全て隠れるように形成する。低抵抗導体５の形成方法について、詳しくは後述する。
上述したように、低抵抗導体５が配されない場合、ａ点にはある程度の強い電界が印加されることが、図３（ｂ）においても示される。
【００７９】
一方、０電位の低抵抗導体５は、ａ点の電界を弱める方向に働き、図２（ａ）の構成では、ａ点の電界はほとんど０となる。
この点が本発明の最大の特徴であり、低抵抗導体５により画像領域外の構造物に印加される電界を弱め、大幅な耐圧向上が実現する。
【００８０】
また、本参考形態例によれば、ゲッタ８の配置された辺に限らず、他の３辺の画像領域外の実質的な耐圧も向上させることができる。
即ち、画像形成領域（画像形成部材１２，電子源２）と支持枠４との距離を短くでき、小型軽量化に効果があると共に、支持枠４近辺の構成を比較的粗くすることができる。具体的には、支持枠４とリアプレート１との接着剤である、後述するフリットガラスのはみ出しなど、従来では放電源の可能性があった物に対しても、気を使う必要が無い。
【００８１】
図２（ｂ）において、高圧導入端子１８が画像表示領域１２の高圧当接部位７に接続されている。１８は画像形成部材１２に高電圧（アノード電圧Ｖａ）を供給するための高電圧導入端子である。この導入端子１８は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属よりなるロッドである。また、高電圧配線をリアプレート１側に取り出すような構成であってもよい。
【００８２】
本参考形態例に用いる電子源２を構成する電子放出素子の種類は、電子放出特性や素子のサイズ等の性質が目的とする画像形成装置に適したものであれば、特に限定されるものではない。熱電子放出素子、あるいは電界放出素子、半導体電子放出素子、ＭＩＭ型電子放出素子、表面伝導型電子放出素子などの冷陰極素子等が使用できる。
【００８３】
後述する参考形態例において示される表面伝導型電子放出素子は、本実施形態に好ましく用いられるものであるが、上述の本出願人による出願、特開平７−２３５２５５号公報に記載されたものと同様のものであるが、以下に簡単に説明する。
図４は、表面伝導型電子放出素子単体の構成の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【００８４】
図４において、４１は電子放出素子を形成するための基体、４２，４３は一対の素子電極、４４は上記素子電極に接続された導電性膜で、その一部に電子放出部４５が形成されている。電子放出部４５は後述するフォーミング処理により、導電性膜４４の一部が破壊、変形、変質されて形成されて高抵抗の部分で、導電性膜４４の一部に亀裂が形成され、その近傍から電子が放出されるものである。
【００８５】
上記のフォーミング工程は、上記一対の素子電極４２，４３間に電圧を印加することにより行う。印加する電圧は、パルス電圧が好ましく、図５（ａ）に示すような同じ波高値のパルス電圧を印加する方法、図５（ｂ）に示すような波高値を漸増させながらパルス電圧を印加する方法のいずれの方法を用いてもよい。なお、パルス波形は図示した三角波に限定されるものではなく矩形波等の他の形状であってもよい。
【００８６】
フォーミング処理により電子放出部を形成した後、「活性化工程」と呼ぶ処理を行う。これは、有機物質の存在する雰囲気中で、上記素子にパルス電圧を繰り返し印加することにより、炭素又は炭素化合物を主成分とする物質を、上記電子放出部及び／又はその周辺に堆積させるもので、この処理により素子電極間を流れる電流（素子電流Ｉｆ）、電子放出に伴う電流（放出電流Ｉｅ）ともに、増大する。
【００８７】
このようなフォーミング工程及び活性化工程を経て得られた電子放出素子は、つづいて安定化工程を行うことが好ましい。この安定化工程は、真空容器内の特に電子放出部近傍の有機物質を排気する工程である。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とイオンポンプからなる真空排気装置等を挙げることが出来る。
【００８８】
真空容器内の有機物質の分圧は、上記の炭素又は炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１．３×１０-6Ｐａ以下が好ましく、さらには１．３×１０-8Ｐａ以下が特に好ましい。更に、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、８０〜２５０℃、好ましくは１５０℃以上で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、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。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要であり、１×１０-5Ｐａ以下が好ましく、更には、１．３×１０-6Ｐａ以下が特に好ましい。
【００８９】
安定化工程を行った後の、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。
【００９０】
このような真空雰囲気を採用することにより、新たな炭素又は炭素化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板などに吸着したＨ2 Ｏ，Ｏ2 なども除去でき、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。
【００９１】
このようにして得られた表面伝導型電子放出素子の、素子に印加する電圧Ｖｆと素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅの関係は、図６に模式的に示すようなものとなる。図６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。
【００９２】
図６に示すように、表面伝導型電子放出素子は、ある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆ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を持った非線形素子である。これを利用すれば、２次元的に配置した電子放出素子にマトリクス配線を施し、単純マトリクス駆動により所望の素子から選択的に電子を放出させ、これを画像形成部材に照射して画像を形成させることが可能である。
【００９３】
画像形成部材である蛍光膜の構成の例を説明する。図７は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光膜５１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５２とＲＧＢ３色等の蛍光体５３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５３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５１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。
【００９４】
フェースプレート１１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５１の内面側には、不図示のメタルバックが設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光体５３の発光のうち内面側への光をフェースプレート１１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５３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。
【００９５】
フェースプレート１１には、更に蛍光膜５１の導電性を高めるため、蛍光膜５１の外面側に透明電極を設けてもよい。
【００９６】
カラー表示の場合は、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。
【００９７】
上述のような構成を有する本参考形態例により、薄型の平板型電子線画像形成装置の信頼性を向上させることが可能となる。このように形成された画像形成装置を用いて、行列配線座標上に形成した電子放出素子に走査信号と画像信号とを印加し、画像形成部材のメタルバックに高電圧を印加することにより、大型で薄型の画像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００９８】
以下、図面を参照しつつ本参考形態例の画像形成装置の製造方法について更に説明する。
表面伝導型電子放出素子を、基板を兼ねるリアプレート上に複数形成し、マトリクス状に配線して電子源を形成し、これを用いて画像形成装置を作成した。以下に図８（ａ）〜（ｅ）を参照して、作成手順を説明する。
【００９９】
（工程−ａ）：洗浄した青板ガラスの表面に、０．５μｍのＳｉＯ2 層をスパッタリングにより形成し、リアプレート１とした。つづいて超音波加工機により接地接続端子の導入のための直径４ｍｍの円形の通過孔を形成する。リアプレート１上にスパッタ成膜法とフォトリソグラフィー法を用いて表面伝導型電子放出素子の素子電極２１と２２を形成する。材質は５ｎｍのＴｉ、１００ｎｍのＮｉを積層したものである。素子電極間隔は２μｍとする（図８（ａ））。
【０１００】
（工程−ｂ）：Ａｇペーストを所定の形状に印刷し、焼成することによりＹ方向配線２３を形成する。該配線は電子源形成領域の外部まで延長され、図１における電子源駆動用配線３−２となる。この配線２３の幅は１００μｍ、厚さは約１０μｍである（図８（ｂ））。
【０１０１】
（工程−ｃ）：ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層２４を形成する。これは、Ｙ方向配線２３と後述のＸ方向配線を絶縁するもので、厚さ約２０μｍとなるように形成した。なお、素子電極２２の部分には切り欠きを設けて、Ｘ方向配線と素子電極の接続をとるようにしてある（図８（ｃ））。
【０１０２】
（工程−ｄ）：Ｘ方向配線２５を上記絶縁層２４上に形成する（図３（ｄ））。方法はＹ方向配線２３の場合と同じで、Ｘ方向配線２５の幅は３００μｍ、厚さは約１０μｍである。続いて、ＰｂＯ微粒子よりなる導電性膜２６を形成する。
【０１０３】
導電性膜２６の形成方法は、配線２３，２５を形成した基板１上に、スパッタリング法によりＣｒ膜を形成し、フォトリソグラフィー法により、導電性膜２６の形状に対応する開口部をＣｒ膜に形成する。
【０１０４】
続いて、有機Ｐｄ化合物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）を塗布して、大気中３００℃、１２分間の焼成を行って、ＰｄＯ微粒子膜を形成した後、上記Ｃｒ膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の導電性膜２６とする（図８（ｅ））。
【０１０５】
（工程−ｅ）：リアプレート１上に更に、ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを塗布する。なお、その塗布領域は、素子電極２１，２２，Ｘ方向２５及びＹ方向配線２３、導電性膜２６が形成された領域（図１の電子源領域２）以外であって、図１の支持枠４の内側に相当する領域である。
【０１０６】
（工程−ｇ）：図１、図２に示すように、リアプレート１とフェースプレート１１との間の隙間を形成する支持枠４とリアプレート１とをフリットガラスを用いて接続する。ゲッタ８の固定もフリットガラスを用いて同時に行う。
【０１０７】
（工程−ｈ）：フェースプレート１１を作成する。リアプレート１と同様に、ＳｉＯ2 層を設けた青板ガラスを基体として用いる。超音波加工により、排気管接続用の開口部と高圧接続端子導入口を形成する。続いて、印刷により高圧導入端子当接部と、これを後述のメタルバックを接続する配線をＡｕにて形成、更に蛍光膜のブラックストライプ、続いてストライプ状の蛍光体を形成し、フィルミング処理を行った後、この上に厚さ約２０μｍのＡｌ膜を真空蒸着法により堆積して、メタルバックとした。こうして形成された膜のうち、前記メタルバック上に形成された部分は、入射した電子ビームが反射されるのを制御する効果がある。これにより反射された電子が真空容器の内壁などに衝突しチャージアップを起こすことを防ぐなど、好ましい効果がある。
【０１０８】
更に、真空容器の外表面（蛍光体の反対面）に、蛍光体の形成領域を除く外表面の全周囲にわたって、即ち前記メタルバックを取り囲むようにして、Ａｕペーストを印刷し、焼成してＡｕの低抵抗導体５を形成する。低抵抗導体５の厚さは約１００μｍとする。
【０１０９】
（工程−ｉ）：前記リアプレートと接合した支持枠４を上記のフェースプレートとフリットガラスを用いて接合する。高電圧導入端子及び排気管の接合も同時に行う。高圧導入端子はＡｇの棒である。
なお、電子源の各電子放出素子と、フェースプレートの蛍光膜の位置が正確に対応するように、注意深く位置合わせを行う。
【０１１０】
（工程−ｊ）：画像形成装置を、不図示の排気管を介して真空排気装置に接続し、容器内を排気する。容器内の圧力が１０-4Ｐａ以下となったところで、フォーミング処理を行う。
【０１１１】
フォーミング工程は、Ｘ方向の各行毎に、Ｘ方向配線に図５（ｂ）に模式的に示すような波高値の漸増するパルス電圧を印加して行う。パルス間隔Ｔ1 は１０ｓｅｃ．、パルス幅Ｔ2 は１ｍｓｅｃ．とする。なお、図には示されていないが、フォーミング用のパルスの間に波高値０．１Ｖの矩形波パルスを挿入して電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、１素子あたりの抵抗値が１ＭΩを越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移る。これを繰り返して、全ての行についてフォーミング処理を完了する。
【０１１２】
（工程−ｋ）：活性化工程処理を行う。この処理に先立ち、上記画像形成装置を２００℃に保持しながらイオンポンプにより排気し、圧力を１０-5Ｐａ以下まで下げる。続いて、アセトンを真空容器内に導入する。圧力は、１．３×１０-2Ｐａとなるように導入量を調整する。続いて、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加する。パルス波形は、波高値１６Ｖの矩形波パルスとし、パルス幅は１００μｓｅｃ．とし、１パルス毎に１２５μｓｅｃ間隔でパルスを加えるＸ方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返す。この結果各行には１０ｍｓｅｃ．間隔でパルスが印加されることになる。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ｉｆが大きくなる。
【０１１３】
（工程−ｌ）：安定化工程として、真空容器内を再度排気する。排気は、画像形成装置を２００℃に保持しながら、イオンポンプを用いて１０時間継続した。この工程は真空容器内に残留した有機物質分子を除去し、前記炭素を主成分とする堆積膜のこれ以上の堆積を防いで、電子放出特性を安定させるためのものである。
【０１１４】
（工程−ｍ）：画像形成装置を室温に戻した後、（工程−ｋ）と同様の方法で、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加する。更に、上記の高電圧導入端子を通じて、画像形成部材に５ｋＶの電圧を印加すると蛍光膜が発光する。なお、このとき低抵抗導体５は接地接続されている。目視により、発光しない部分あるいは非常に暗い部分がないことを確認し、Ｘ方向配線及び画像形成部材への電圧の印加をやめ、排気管を加熱溶着して封止する。続いて、高周波加熱によりゲッタ処理を行い、画像形成装置を完成する。
【０１１５】
以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１１６】
（第２の参考形態）
第２の参考形態例について、図９を参照して説明する。
図９は、第１の参考形態例の図１に相当し、本参考形態例の画像形成装置の構成を模式的に示す平面図で、フェースプレート上方から見た場合の構成を示す。以下、第１の参考形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１７】
図９において、５は本参考形態例の特徴部分である低抵抗導体であり、フェースプレート１１の外面に蛍光体領域１２の周りのうち、ゲッタ８がある１辺のみに形成されている。
【０１１８】
このように、構造物が配置された部分の外側にのみ低抵抗導体を形成することで、コスト的に有利になる。
以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１１９】
（第３の参考形態例）
第３の参考形態例について、図１０を参照して説明する。
図１０は、第１の参考形態例の図１に相当し、本参考形態例の画像形成装置の構成を模式的に示す平面図で、フェースプレート上方から見た場合の構成を示す。
本参考形態例は、低抵抗導体５の配置が異なる点で第１の参考形態と相違する。
【０１２０】
第１の参考形態例では、フェースプレート１１に垂直な方向より見た正射影において、ゲッタ８が低抵抗導体５に含まれる構成だったのに対し、本参考形態例では図１０より分かるように、前記正射影において、ゲッタ８が、低抵抗導体５よりも、蛍光体領域に対してより外側に位置することを特徴としている。
【０１２１】
このような構成にすることで、実質的な低抵抗導体５の面積を小さくすることができ、コスト的に有利になる。
【０１２２】
また、第２の参考形態例のように、低抵抗導体５を、ゲッタ８の存する１辺のみに形成する構成としてもよい。
【０１２３】
本参考形態例における等電位線は図３（ａ）とほぼ等しくなり、以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１２４】
（第４の参考形態例）
第４の参考形態例について、第１の参考形態と異なる部分のみ説明する。
本参考形態例のパネル構成は、第１の参考形態例と同様であり、異なるのは低抵抗導体５の形成方法である。
【０１２５】
本参考形態例においては、真空容器形成後に導電性の接着テープ（導電性シート）を貼り付けることで、低抵抗導体５とする。
具体的には、第１の参考形態の（工程−ｌ）に相当する安定化工程の後、銅製の接着テープを貼付け、低抵抗導体５とする。
本参考形態例では、加熱工程を全て通った後で低抵抗導体５を形成するため、耐熱性の無い部材を使うことが可能となる。
【０１２６】
このように、成膜プロセスによらず低抵抗導体５を形成できるためコスト的に有利になる。
また第２の参考形態例のように、低抵抗導体５を、ゲッタ８の存する１辺のみに形成する構成でも、第３の参考形態例のように、ゲッタ８が、低抵抗導体５よりも、蛍光体領域に対してより外側に位置する構成にしてもよい。
【０１２７】
以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１２８】
（実施形態）
本発明の実施形態について、第１の参考形態例と異なる部分のみ説明する。
図１１は、本実施形態の画像形成装置の構成の一例を模式的に示す平面図で、フェースプレート上方から見た場合の構成を示す。図１１は、便宜上フェースプレート１１の上半面を取り除いた図となっている。
【０１２９】
第１の参考形態例の図１と異なる点は、スペーサ１０１とスペーサ支持体１０２である。
スペーサ１０１は、画像形成装置の大型化、あるいはフェースプレート１１及びリアプレート１の薄型化に伴い必要となる場合がある。
【０１３０】
このスペーサ１０１は、上述したように、高電界が印加される画像表示部内に配置されるため、放電防止用にさまざまな手法が用いられる（例えば前述の特開昭５７−１１８３５５号公報、特開昭６１−１２４０３１号公報）。
【０１３１】
スペーサ１０１は薄板ガラスを材料としており、予め表面に帯電防止膜を成膜し、アルミナ製のスペーサ支持体１０２と無機接着剤で接着された後、第１の参考形態の（工程−ｉ）の工程で、フリットガラスを用い、リアプレート１、フェースプレート１１などと共に接合される。
【０１３２】
５は本発明の特徴部分である低抵抗導体であり、第１の参考形態例と同様に、フェースプレート１１の外面に蛍光体領域１２の周りを取り囲んで形成されている。また、図１１に示すとおり、スペーサ支持体１０２は、フェースプレート１１に垂直な方向の正射影において、低抵抗導体５に含まれるように配置される。
【０１３３】
図１２は図１１のＤ−Ｄ'の線に沿った断面の構成を示す模式図である。
図中、１１はフェースプレート、１２は蛍光膜とメタルバックと呼ばれる金属膜（例えばＡｌ）からなる画像形成部材、１０１はスペーサ、１０２はスペーサ支持体、１０３はフリットガラス、３―１は取り出し配線である。低抵抗導体５は、第１の参考形態例と同様、電子源電位である０Ｖにする。
【０１３４】
この構成において製造された画像形成装置は、スペーサ支持体１０２の形状に関わらず、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
この理由については、第１の参考形態例のゲッタ８部分の耐圧向上と全く同様に説明できる。即ち、スペーサ支持体１０２には殆ど電界が印加されないためである。
【０１３５】
また、第１の参考形態例に対する第２〜第４の参考形態例のような構成も、本実施形態に対しても全く同様に適応できるのは言うまでもない。
具体的には、(1)画像領域外に構造物が無い辺に対しては低抵抗導体５を形成しない、(2)スペーサ支持体１０２が低抵抗導体５よりも蛍光体領域に対してより外側に位置する構成にする、(3)導電性の接着テープを貼り付けることで低抵抗導体５とするなどの構成である。
【０１３６】
【発明の効果】
本発明によれば、画像領域外の放電を抑制し、高輝度で良好な画像の表示が可能な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】 第１の参考形態例に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図２】 図１の実線Ａ−Ａ'，Ｃ−Ｃ'に沿った概略断面図である。
【図３】 等電位線を模式的に示す図１の実線Ａ−Ａ'，Ｃ−Ｃ'に沿った概略断面図である。
【図４】 本発明に使用した表面伝導型放出素子の模式図である。
【図５】 本発明に使用した表面伝導型放出素子の電子放出部形成の際に用いるパルス電圧の波形を示す特性図である。
【図６】 本発明に使用した表面伝導型放出素子の典型的な電気特性を示す特性図である。
【図７】 本発明の画像表示装置の画像形成部材の構成を示す模式図である。
【図８】 第１の参考形態例に係る画像表示装置の製造工程の一部を示す概略平面図である。
【図９】 第２の参考形態例に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図１０】 第３の参考形態例に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図１１】 本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図１２】 図１１の実線Ｄ−Ｄ'に沿った概略断面図である。
【図１３】 従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示す概略平面図である。
【図１４】 従来知られたＦＥ型素子の一例を示す概略断面図である。
【図１５】 従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す概略断面図である。
【図１６】 従来の画像形成装置の一例におけるゲッタ部分を示す概略断面図である。
【図１７】 従来の画像形成装置の他の例におけるゲッタ部分を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：電子源基板を兼ねるリアプレート
２：電子源領域
３：電子源駆動用配線
４：支持枠
５：シールド導体
７：高圧端子当接領域
８：ゲッタ
９：ゲッタ支持体
１１：フェースプレート
１２：画像形成部材
１０１：スペーサ
１０２：スペーサ支持部材
１０３：フリット
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子源を用いた画像形成装置及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下、ＦＥ型と記す。）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下、ＭＩＭ型と記す。）などが公知である。
【０００３】
表面伝導型放出素子としては、例えば、［M.I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290(1965)］や、後述する他の例が知られている。この表面伝導型放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型放出素子としては、M.I.Elinson 等によるＳｎＯ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［G.Dittmer:"Thin Solid Films",9,317(1972)］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの［M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Conf.",519(1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００４】
これらの表面伝導型放出素子の素子構成の典型的な例として、図１３に前述のM. Hartwellらによる素子の平面図を示す。
同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜３００４に、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ程度、幅Ｗは０．１ｍｍ程度に設定されている。なお、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【０００５】
M. Hartwellらによる素子をはじめとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。なお、局所的に破壊、変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生する。この通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００６】
ＦＥ型の例としては、例えば、W. P. Dyke & W. W. Dolan,"Field emission", Advance in Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spindt, "Physical properties of thin-film field emission cathodes with molybdenum cones", J. Appl. Phys., 47, 5248 (1976)などが知られている。
【０００７】
このＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図１４に前述のC. A. Spindtらによる素子の断面図を示す。
同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【０００８】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１４のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【０００９】
また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C. A. Mead, "Operation of tunnel-emission Devices", J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図１５に示す。同図は断面図であり、３０２０は基板、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１０ｎｍ程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８〜３０ｎｍ程度の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。
【００１０】
上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒータを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生し難い。また、熱陰極素子がヒータの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
【００１１】
このため、冷陰極素子を応用するための研究が盛んに行われてきている。
例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素子の中でも特に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の素子を形成できる利点がある。そこで、例えば本願出願人による特開昭６４−３１３３２号公報において開示されるように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究されている。
【００１２】
また、表面伝導型放出素子の応用については、例えば画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源等が研究されている。
特に、画像表示装置への応用としては、例えば本願出願人による米国特許５，０６６，８８３号や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報において開示されているように、表面伝導型放出素子と電子との衝突により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れていると言える。
【００１３】
また、ＦＥ型を多数個並べて駆動する方法は、例えば本願出願人による米国特許４，９０４，８９５号に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えば、R. Mayerらにより報告された平板型の表示装置が知られている［R.Meyer:"Recent Development on Microtips Display at LETI",Tech. Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1991)］。
【００１４】
また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した例は、例えば本願出願人による特開平３−５５７３８号公報に開示されている。
【００１５】
上記のような電子放出素子を用いた画像形成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【００１６】
このような電子放出素子をマトリクス状に配設した電子源基板を気密容器内に収容した平面型の表示パネルが提案されており、この気密容器の内部は１．３×１０-4Ｐａ（パスカル）程度の真空に保持されている。
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、以上説明した画像形成装置（特に表示パネル）においては、以下のような問題点があった。
【００１８】
図１６は、上述の表示パネルを、画像表示面の水平方向から見た模式図である。
表示パネルの真空容器の内部は１．３×１０-4（Ｐａ）程度の真空に保持されなければならないため、真空度保持用の手段が必要となる。そこで従来は、図１６に示すようにＢａ蒸発型のゲッター部材８を支持体９と共に画像領域外に配置し、真空容器を封じ切った後に高周波加熱等でＢａを飛散させ、ゲッター膜を形成することで真空度を保持していた。
【００１９】
図中、１は電子源基板を兼ねるリアプレート、２は電子源領域、４は支持枠、１１はフェースプレート、１２が蛍光膜とメタルバックと呼ばれる金属膜（例えばＡｌ）からなる画像形成部材である。
【００２０】
一方、電子源から放出された電子を加速するために、電子源領域２と画像形成部材１２との間には数百Ｖから数ＫＶ以程度の高電圧（Ｖａ）が印加される。画像形成装置の輝度は、このＶａ電圧に大きく依存し、更なる高輝度化を目的として、Ｖａ電圧を高くしてゆく必要があった。
【００２１】
ところが、このＶａ電圧を大きくするに従い、画像領域外である前述のゲッター部材８や支持体９の周辺への漏れ電界も上昇し、ゲッター部材８や支持体９のエッジ部、あるいは支持体９とリアプレート１との界面など、形状的に電界集中しやすい部位の放電が問題となってきた。前記漏れ電界は、各部材の電気的特性により決まるが、詳しくは後述する。
【００２２】
また、大気圧支持を目的として、図１７のように比較的薄いガラス板からなる構造支持体（スペーサ１０１）を、画像領域外に配設された支持体１０２とともに、前述のリアプレート１とフェースプレート１１との間に設ける場合がある。このスペーサ表面は高電界中にさらされるため、従来、この沿面での放電が問題となっていた。
【００２３】
この問題点を解決するために、スペーサに微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がなされている（特開昭５７−１１８３５５号公報、特開昭６１−１２４０３１号公報など）。そこでは絶縁性のスペーサの表面に高抵抗薄膜を形成することによりスペーサ表面に微小電流が流れるようにして、表面での帯電を減らし、沿面耐圧の向上を図っている。しかしながらこの方法をスペーサ支持体にまで拡大しても、スペーサの支持体での放電は完全に無くならないことがあった。
【００２４】
これは、板状のスペーサに対して、支持体の形状の複雑さに起因する▲１▼電位分布の乱れ、▲２▼形状効果（エッジ、突起）、▲３▼スペーサと支持体接続部、などによる電界集中が原因と考えられる。
【００２５】
更には、画像領域の４辺の外側のうち、前述のようなゲッタ支持体、スペーサ支持体などの構造体が画像領域外に存在しない辺であっても、小型化を目的として、支持枠４と画像領域との距離を小さくしていくと、支持枠４の内面部分の沿面放電が問題となる場合もあった。
【００２６】
以上のような放電は、画像表示中に突発的に起こり、画像を乱すだけでなく、放電個所近傍の電子源を著しく劣化させ、その後の表示が正常にできなくなるという問題があった。
【００２７】
本発明は前記課題を克服するものであり、画像表示時の画像領域外に起因する放電を防止し、良好な表示画像を得るための画像表示装置及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は以下のような構成を備える。
【００２９】
本発明の画像形成装置は、電子ビーム源が配置されたリアプレートと、一方の面の一部に画像形成部材を有し、前記画像形成部材と前記電子ビーム源とが対向するように配置されたフェースプレートと、前記画像形成部材の形成領域外であって、前記画像形成部材と離間して位置し、前記リアプレート及び前記フェースプレートを支持する支持枠とを有する気密容器と、前記気密容器内の前記画像形成部材の形成領域外であって、前記画像形成部材と前記支持枠とに離間する部位に端部が位置するように配置されたスペーサと、前記スペーサの前記端部に位置し、前記スペーサを支持するスペーサ支持体とを有する画像形成装置において、前記フェースプレートの前記画像形成部材が配置された面と対向する他方の面であって、前記画像形成部材が配置された領域を除く部分の少なくとも一部に導電性部材を有し、前記導電性部材の前記画像形成部材側の端部は、前記フェースプレートに垂直な方向より前記フェースプレート面から見た正射影において、前記スペーサの前記端部及び前記スペーサ支持体よりも、前記画像形成部材側に位置している。
【００３０】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、前記画像形成部材が配置された領域の全周囲にわたって配されている。
【００３８】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、接地電位に規定されている。
【００３９】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、前記フェースプレート上に成膜された導電性薄膜である。
【００４０】
本発明の画像形成装置の一態様において、前記導電性部材は、前記フェースプレート上に貼付された導電性テープである。
【００６１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した具体的な実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。先ず、本発明の参考形態例について述べる。
【００６２】
（第１の参考形態例）
先ず、第１の参考形態例について説明する。
図１は、本参考形態例の画像形成装置の構成を模式的に示す平面図であり、フェースプレート１１上方から見た場合の構成を示す。図１は便宜上、フェースプレート１１の右約３／５に相当する部位を取り除いた図となっている。
【００６３】
図１において、１は電子源を形成するための基板を兼ねる平板状のリアプレートで、青板ガラスや、表面にＳｉＯ2 被膜を形成した青板ガラス、Ｎａの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、あるいはセラミックスなど、条件に応じて各種材料を用いる。なお、電子源形成用の基板をリアプレート１と別に設け、電子源を形成した後、両者を接合してもよい。リアプレート１は、対向する第１の主面と第２の主面を有し、真空に接する第２の主面上に電子源２が配置される。
【００６４】
２は電子源であり、電界放出素子、表面伝導型電子放出素子などの電子放出素子を複数配置し、目的に応じて駆動できるように素子に接続された配線を形成したものである。
【００６５】
また、３−１，３−２，３−３は電子源駆動用の配線であり、画像形成装置の外部に取り出され、電子源２の駆動回路（不図示）に接続される。４はリアプレート１とフェースプレート１１に挟持される支持枠であり、フリットガラスにより、リアプレート１に接合される。電子源駆動用配線３−１，３−２，３−３は支持枠４とリアプレート１の接合部でフリットガラスに埋設されて外部に引き出される。電子源駆動用の配線３−１，３−２，３−３との間には絶縁層（不図示）が形成されている。この他、ゲッタ８が支持部材９と共にリアプレート１上に配置される。
【００６６】
１１は蛍光体を形成するための基板を兼ねるフェースプレートで、青板ガラスや、表面にＳｉＯ2 被膜を形成した青板ガラス、Ｎａの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、あるいはセラミックスなど、条件に応じて各種材料を用いる。７は、高圧導入端子（不図示）との高圧当接部位である。なお、画像表示領域１２について詳しくは後述する。フェースプレート１１は対向する第１の主面と第２の主面を有し、真空に接する第２の主面上に蛍光体が配置される。
【００６７】
５は本発明の特徴部分である導電性部材（低抵抗導体）であり、フェースプレート１１の第１の主面上に蛍光体の形成領域１２を除く部分の少なくとも一部を覆うように配される。本参考形態例では、低抵抗導体５は、フェースプレート１１の真空容器外面（第１の主面）に画像表示領域１２及び高圧当接部位７の周りを取り囲むように導電性薄膜として形成されている。
【００６８】
図２（ａ），（ｂ）は、図１のＡ−Ａ’，Ｃ−Ｃ’の線に沿った断面の構成を示す模式図である。フェースプレート１１、支持枠４、リアプレート１により気密容器（真空容器）が構成される。
本発明の特徴である低抵抗導体５が無い場合、Ｖａを大きくしていくと、ゲッタ８の先端（図中ａ点）で放電が起こる場合があった。以下、図２（ａ）を用いてその理由を説明する。
【００６９】
先ず、低抵抗導体５が配されない場合について考察する。このとき、ゲッタ８の存在を無視すると、その先端に相当するａ点の平均電界は、以下のように概算される。
電子源の電位を０Ｖ、画像表示領域１２の電位をＶａ、それぞれの距離を図２（ａ）のようにＬ１〜Ｌ５とする。またフェースプレート１１、リアプレート１、支持枠４は同厚で同材料（青板ガラス）とする。
【００７０】
この場合、各点の電位は沿面距離の比で決まり、図中ｂ点の電位をＶｂ、図中ｃ点の電位をＶｃとすると、
Ｖｂ＝Ｖａ×（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）Ｖｃ＝Ｖａ×（Ｌ５）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）
従って、ａ点の平均電界Ｅａは、
【００７１】
Ｖａ／Ｌ３は、画像領域内の平均電界であるから、ａ点においても、画像領域内の電界の
（Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４）／（Ｌ１＋Ｌ２＋Ｌ３＋Ｌ４＋Ｌ５）倍
の電界がかかるという結果になる。
ここで、Ｌ１〜Ｌ５が全て等しいと仮定すると、ａ点の電界は、画像領域内の約６割の電界が印加されることになる。
【００７２】
以上の考察は、フェースプレート１１、リアプレート１、支持枠４を同質の青板ガラスということで計算した結果であるが、他の材料や、電気的に性質の異なる材料（導電率、誘電率）を組み合わせても、ａ点には何らかの電界が印加されることに変わりはない。
【００７３】
例えば、フェースプレート１１、リアプレート１の材料を青板ガラス、支持枠４の材料を無アルカリガラスで構成した場合、その電気伝導率の違いにより、前述のａ点の電界は、ほぼ画像領域内電界に等しくなると考えられる。
【００７４】
Ｅａは飽くまでゲッタ８の存在を無視した場合の空間部の平均の電界であり、この場所にゲッタ８を持ってきた場合のａ点の電界は、以下の２つの理由で更に強くなる。
【００７５】
１つは、ゲッタ部材の電気的特性によるマクロ的な電界増大（ａ点の電位が変わる）
もう一つは、ゲッタ８の形状的な電界倍増効果によるミクロ的な電界増大である。
前者については、例えば、ゲッタ８及び支持体９が金属で、パネル厚方向においてフェースプレートとリアプレートの中間に位置するとすると、約２倍程度電界は増大する。
後者については、現実的な形状の仮定が難しいため具体的な見積りは避けるが、いわゆる微小突起の存在を考慮すると、一般的に１００倍程度の値をとることは珍しくない。
この形状効果による電界増倍係数は、表面処理によって軽減することは可能であるが、コスト的に不利になる。
【００７６】
以上の説明より、ゲッタ８での放電は、ａ点での電界集中により引き起こされたと考えられる。
【００７７】
他方、本発明の特徴である低抵抗導体５を配し、その電位を電子源電位と同じ０Ｖとした場合の等電位線の模式図を図３（ａ）に、比較として低抵抗導体５を配置しない場合の等電位線の模式図を図３（ｂ）に示す。
【００７８】
図中、フェースプレート１１、リアプレート１及び支持枠４は青板ガラスで構成されている。本参考形態例では、低抵抗導体５として、導電性の薄膜を、フェースプレート１１の第１の主面に対して垂直な方向より見た正射影においてゲッタ８が全て隠れるように形成する。低抵抗導体５の形成方法について、詳しくは後述する。
上述したように、低抵抗導体５が配されない場合、ａ点にはある程度の強い電界が印加されることが、図３（ｂ）においても示される。
【００７９】
一方、０電位の低抵抗導体５は、ａ点の電界を弱める方向に働き、図２（ａ）の構成では、ａ点の電界はほとんど０となる。
この点が本発明の最大の特徴であり、低抵抗導体５により画像領域外の構造物に印加される電界を弱め、大幅な耐圧向上が実現する。
【００８０】
また、本参考形態例によれば、ゲッタ８の配置された辺に限らず、他の３辺の画像領域外の実質的な耐圧も向上させることができる。
即ち、画像形成領域（画像形成部材１２，電子源２）と支持枠４との距離を短くでき、小型軽量化に効果があると共に、支持枠４近辺の構成を比較的粗くすることができる。具体的には、支持枠４とリアプレート１との接着剤である、後述するフリットガラスのはみ出しなど、従来では放電源の可能性があった物に対しても、気を使う必要が無い。
【００８１】
図２（ｂ）において、高圧導入端子１８が画像表示領域１２の高圧当接部位７に接続されている。１８は画像形成部材１２に高電圧（アノード電圧Ｖａ）を供給するための高電圧導入端子である。この導入端子１８は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属よりなるロッドである。また、高電圧配線をリアプレート１側に取り出すような構成であってもよい。
【００８２】
本参考形態例に用いる電子源２を構成する電子放出素子の種類は、電子放出特性や素子のサイズ等の性質が目的とする画像形成装置に適したものであれば、特に限定されるものではない。熱電子放出素子、あるいは電界放出素子、半導体電子放出素子、ＭＩＭ型電子放出素子、表面伝導型電子放出素子などの冷陰極素子等が使用できる。
【００８３】
後述する参考形態例において示される表面伝導型電子放出素子は、本実施形態に好ましく用いられるものであるが、上述の本出願人による出願、特開平７−２３５２５５号公報に記載されたものと同様のものであるが、以下に簡単に説明する。
図４は、表面伝導型電子放出素子単体の構成の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【００８４】
図４において、４１は電子放出素子を形成するための基体、４２，４３は一対の素子電極、４４は上記素子電極に接続された導電性膜で、その一部に電子放出部４５が形成されている。電子放出部４５は後述するフォーミング処理により、導電性膜４４の一部が破壊、変形、変質されて形成されて高抵抗の部分で、導電性膜４４の一部に亀裂が形成され、その近傍から電子が放出されるものである。
【００８５】
上記のフォーミング工程は、上記一対の素子電極４２，４３間に電圧を印加することにより行う。印加する電圧は、パルス電圧が好ましく、図５（ａ）に示すような同じ波高値のパルス電圧を印加する方法、図５（ｂ）に示すような波高値を漸増させながらパルス電圧を印加する方法のいずれの方法を用いてもよい。なお、パルス波形は図示した三角波に限定されるものではなく矩形波等の他の形状であってもよい。
【００８６】
フォーミング処理により電子放出部を形成した後、「活性化工程」と呼ぶ処理を行う。これは、有機物質の存在する雰囲気中で、上記素子にパルス電圧を繰り返し印加することにより、炭素又は炭素化合物を主成分とする物質を、上記電子放出部及び／又はその周辺に堆積させるもので、この処理により素子電極間を流れる電流（素子電流Ｉｆ）、電子放出に伴う電流（放出電流Ｉｅ）ともに、増大する。
【００８７】
このようなフォーミング工程及び活性化工程を経て得られた電子放出素子は、つづいて安定化工程を行うことが好ましい。この安定化工程は、真空容器内の特に電子放出部近傍の有機物質を排気する工程である。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とイオンポンプからなる真空排気装置等を挙げることが出来る。
【００８８】
真空容器内の有機物質の分圧は、上記の炭素又は炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧で１．３×１０-6Ｐａ以下が好ましく、さらには１．３×１０-8Ｐａ以下が特に好ましい。更に、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、８０〜２５０℃、好ましくは１５０℃以上で、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、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。真空容器内の圧力は極力低くすることが必要であり、１×１０-5Ｐａ以下が好ましく、更には、１．３×１０-6Ｐａ以下が特に好ましい。
【００８９】
安定化工程を行った後の、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。
【００９０】
このような真空雰囲気を採用することにより、新たな炭素又は炭素化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板などに吸着したＨ2 Ｏ，Ｏ2 なども除去でき、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。
【００９１】
このようにして得られた表面伝導型電子放出素子の、素子に印加する電圧Ｖｆと素子電流Ｉｆ及び放出電流Ｉｅの関係は、図６に模式的に示すようなものとなる。図６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。
【００９２】
図６に示すように、表面伝導型電子放出素子は、ある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆ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を持った非線形素子である。これを利用すれば、２次元的に配置した電子放出素子にマトリクス配線を施し、単純マトリクス駆動により所望の素子から選択的に電子を放出させ、これを画像形成部材に照射して画像を形成させることが可能である。
【００９３】
画像形成部材である蛍光膜の構成の例を説明する。図７は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光膜５１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５２とＲＧＢ３色等の蛍光体５３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５３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５１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。
【００９４】
フェースプレート１１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５１の内面側には、不図示のメタルバックが設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光体５３の発光のうち内面側への光をフェースプレート１１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５３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。
【００９５】
フェースプレート１１には、更に蛍光膜５１の導電性を高めるため、蛍光膜５１の外面側に透明電極を設けてもよい。
【００９６】
カラー表示の場合は、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。
【００９７】
上述のような構成を有する本参考形態例により、薄型の平板型電子線画像形成装置の信頼性を向上させることが可能となる。このように形成された画像形成装置を用いて、行列配線座標上に形成した電子放出素子に走査信号と画像信号とを印加し、画像形成部材のメタルバックに高電圧を印加することにより、大型で薄型の画像を表示する画像表示装置を提供することができる。
【００９８】
以下、図面を参照しつつ本参考形態例の画像形成装置の製造方法について更に説明する。
表面伝導型電子放出素子を、基板を兼ねるリアプレート上に複数形成し、マトリクス状に配線して電子源を形成し、これを用いて画像形成装置を作成した。以下に図８（ａ）〜（ｅ）を参照して、作成手順を説明する。
【００９９】
（工程−ａ）：洗浄した青板ガラスの表面に、０．５μｍのＳｉＯ2 層をスパッタリングにより形成し、リアプレート１とした。つづいて超音波加工機により接地接続端子の導入のための直径４ｍｍの円形の通過孔を形成する。リアプレート１上にスパッタ成膜法とフォトリソグラフィー法を用いて表面伝導型電子放出素子の素子電極２１と２２を形成する。材質は５ｎｍのＴｉ、１００ｎｍのＮｉを積層したものである。素子電極間隔は２μｍとする（図８（ａ））。
【０１００】
（工程−ｂ）：Ａｇペーストを所定の形状に印刷し、焼成することによりＹ方向配線２３を形成する。該配線は電子源形成領域の外部まで延長され、図１における電子源駆動用配線３−２となる。この配線２３の幅は１００μｍ、厚さは約１０μｍである（図８（ｂ））。
【０１０１】
（工程−ｃ）：ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層２４を形成する。これは、Ｙ方向配線２３と後述のＸ方向配線を絶縁するもので、厚さ約２０μｍとなるように形成した。なお、素子電極２２の部分には切り欠きを設けて、Ｘ方向配線と素子電極の接続をとるようにしてある（図８（ｃ））。
【０１０２】
（工程−ｄ）：Ｘ方向配線２５を上記絶縁層２４上に形成する（図３（ｄ））。方法はＹ方向配線２３の場合と同じで、Ｘ方向配線２５の幅は３００μｍ、厚さは約１０μｍである。続いて、ＰｂＯ微粒子よりなる導電性膜２６を形成する。
【０１０３】
導電性膜２６の形成方法は、配線２３，２５を形成した基板１上に、スパッタリング法によりＣｒ膜を形成し、フォトリソグラフィー法により、導電性膜２６の形状に対応する開口部をＣｒ膜に形成する。
【０１０４】
続いて、有機Ｐｄ化合物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）を塗布して、大気中３００℃、１２分間の焼成を行って、ＰｄＯ微粒子膜を形成した後、上記Ｃｒ膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の導電性膜２６とする（図８（ｅ））。
【０１０５】
（工程−ｅ）：リアプレート１上に更に、ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダーを混合したペーストを塗布する。なお、その塗布領域は、素子電極２１，２２，Ｘ方向２５及びＹ方向配線２３、導電性膜２６が形成された領域（図１の電子源領域２）以外であって、図１の支持枠４の内側に相当する領域である。
【０１０６】
（工程−ｇ）：図１、図２に示すように、リアプレート１とフェースプレート１１との間の隙間を形成する支持枠４とリアプレート１とをフリットガラスを用いて接続する。ゲッタ８の固定もフリットガラスを用いて同時に行う。
【０１０７】
（工程−ｈ）：フェースプレート１１を作成する。リアプレート１と同様に、ＳｉＯ2 層を設けた青板ガラスを基体として用いる。超音波加工により、排気管接続用の開口部と高圧接続端子導入口を形成する。続いて、印刷により高圧導入端子当接部と、これを後述のメタルバックを接続する配線をＡｕにて形成、更に蛍光膜のブラックストライプ、続いてストライプ状の蛍光体を形成し、フィルミング処理を行った後、この上に厚さ約２０μｍのＡｌ膜を真空蒸着法により堆積して、メタルバックとした。こうして形成された膜のうち、前記メタルバック上に形成された部分は、入射した電子ビームが反射されるのを制御する効果がある。これにより反射された電子が真空容器の内壁などに衝突しチャージアップを起こすことを防ぐなど、好ましい効果がある。
【０１０８】
更に、真空容器の外表面（蛍光体の反対面）に、蛍光体の形成領域を除く外表面の全周囲にわたって、即ち前記メタルバックを取り囲むようにして、Ａｕペーストを印刷し、焼成してＡｕの低抵抗導体５を形成する。低抵抗導体５の厚さは約１００μｍとする。
【０１０９】
（工程−ｉ）：前記リアプレートと接合した支持枠４を上記のフェースプレートとフリットガラスを用いて接合する。高電圧導入端子及び排気管の接合も同時に行う。高圧導入端子はＡｇの棒である。
なお、電子源の各電子放出素子と、フェースプレートの蛍光膜の位置が正確に対応するように、注意深く位置合わせを行う。
【０１１０】
（工程−ｊ）：画像形成装置を、不図示の排気管を介して真空排気装置に接続し、容器内を排気する。容器内の圧力が１０-4Ｐａ以下となったところで、フォーミング処理を行う。
【０１１１】
フォーミング工程は、Ｘ方向の各行毎に、Ｘ方向配線に図５（ｂ）に模式的に示すような波高値の漸増するパルス電圧を印加して行う。パルス間隔Ｔ1 は１０ｓｅｃ．、パルス幅Ｔ2 は１ｍｓｅｃ．とする。なお、図には示されていないが、フォーミング用のパルスの間に波高値０．１Ｖの矩形波パルスを挿入して電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、１素子あたりの抵抗値が１ＭΩを越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移る。これを繰り返して、全ての行についてフォーミング処理を完了する。
【０１１２】
（工程−ｋ）：活性化工程処理を行う。この処理に先立ち、上記画像形成装置を２００℃に保持しながらイオンポンプにより排気し、圧力を１０-5Ｐａ以下まで下げる。続いて、アセトンを真空容器内に導入する。圧力は、１．３×１０-2Ｐａとなるように導入量を調整する。続いて、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加する。パルス波形は、波高値１６Ｖの矩形波パルスとし、パルス幅は１００μｓｅｃ．とし、１パルス毎に１２５μｓｅｃ間隔でパルスを加えるＸ方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返す。この結果各行には１０ｍｓｅｃ．間隔でパルスが印加されることになる。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ｉｆが大きくなる。
【０１１３】
（工程−ｌ）：安定化工程として、真空容器内を再度排気する。排気は、画像形成装置を２００℃に保持しながら、イオンポンプを用いて１０時間継続した。この工程は真空容器内に残留した有機物質分子を除去し、前記炭素を主成分とする堆積膜のこれ以上の堆積を防いで、電子放出特性を安定させるためのものである。
【０１１４】
（工程−ｍ）：画像形成装置を室温に戻した後、（工程−ｋ）と同様の方法で、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加する。更に、上記の高電圧導入端子を通じて、画像形成部材に５ｋＶの電圧を印加すると蛍光膜が発光する。なお、このとき低抵抗導体５は接地接続されている。目視により、発光しない部分あるいは非常に暗い部分がないことを確認し、Ｘ方向配線及び画像形成部材への電圧の印加をやめ、排気管を加熱溶着して封止する。続いて、高周波加熱によりゲッタ処理を行い、画像形成装置を完成する。
【０１１５】
以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１１６】
（第２の参考形態）
第２の参考形態例について、図９を参照して説明する。
図９は、第１の参考形態例の図１に相当し、本参考形態例の画像形成装置の構成を模式的に示す平面図で、フェースプレート上方から見た場合の構成を示す。以下、第１の参考形態と異なる部分のみ説明する。
【０１１７】
図９において、５は本参考形態例の特徴部分である低抵抗導体であり、フェースプレート１１の外面に蛍光体領域１２の周りのうち、ゲッタ８がある１辺のみに形成されている。
【０１１８】
このように、構造物が配置された部分の外側にのみ低抵抗導体を形成することで、コスト的に有利になる。
以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１１９】
（第３の参考形態例）
第３の参考形態例について、図１０を参照して説明する。
図１０は、第１の参考形態例の図１に相当し、本参考形態例の画像形成装置の構成を模式的に示す平面図で、フェースプレート上方から見た場合の構成を示す。
本参考形態例は、低抵抗導体５の配置が異なる点で第１の参考形態と相違する。
【０１２０】
第１の参考形態例では、フェースプレート１１に垂直な方向より見た正射影において、ゲッタ８が低抵抗導体５に含まれる構成だったのに対し、本参考形態例では図１０より分かるように、前記正射影において、ゲッタ８が、低抵抗導体５よりも、蛍光体領域に対してより外側に位置することを特徴としている。
【０１２１】
このような構成にすることで、実質的な低抵抗導体５の面積を小さくすることができ、コスト的に有利になる。
【０１２２】
また、第２の参考形態例のように、低抵抗導体５を、ゲッタ８の存する１辺のみに形成する構成としてもよい。
【０１２３】
本参考形態例における等電位線は図３（ａ）とほぼ等しくなり、以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１２４】
（第４の参考形態例）
第４の参考形態例について、第１の参考形態と異なる部分のみ説明する。
本参考形態例のパネル構成は、第１の参考形態例と同様であり、異なるのは低抵抗導体５の形成方法である。
【０１２５】
本参考形態例においては、真空容器形成後に導電性の接着テープ（導電性シート）を貼り付けることで、低抵抗導体５とする。
具体的には、第１の参考形態の（工程−ｌ）に相当する安定化工程の後、銅製の接着テープを貼付け、低抵抗導体５とする。
本参考形態例では、加熱工程を全て通った後で低抵抗導体５を形成するため、耐熱性の無い部材を使うことが可能となる。
【０１２６】
このように、成膜プロセスによらず低抵抗導体５を形成できるためコスト的に有利になる。
また第２の参考形態例のように、低抵抗導体５を、ゲッタ８の存する１辺のみに形成する構成でも、第３の参考形態例のように、ゲッタ８が、低抵抗導体５よりも、蛍光体領域に対してより外側に位置する構成にしてもよい。
【０１２７】
以上のようにして製造された画像形成装置は、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
【０１２８】
（実施形態）
本発明の実施形態について、第１の参考形態例と異なる部分のみ説明する。
図１１は、本実施形態の画像形成装置の構成の一例を模式的に示す平面図で、フェースプレート上方から見た場合の構成を示す。図１１は、便宜上フェースプレート１１の上半面を取り除いた図となっている。
【０１２９】
第１の参考形態例の図１と異なる点は、スペーサ１０１とスペーサ支持体１０２である。
スペーサ１０１は、画像形成装置の大型化、あるいはフェースプレート１１及びリアプレート１の薄型化に伴い必要となる場合がある。
【０１３０】
このスペーサ１０１は、上述したように、高電界が印加される画像表示部内に配置されるため、放電防止用にさまざまな手法が用いられる（例えば前述の特開昭５７−１１８３５５号公報、特開昭６１−１２４０３１号公報）。
【０１３１】
スペーサ１０１は薄板ガラスを材料としており、予め表面に帯電防止膜を成膜し、アルミナ製のスペーサ支持体１０２と無機接着剤で接着された後、第１の参考形態の（工程−ｉ）の工程で、フリットガラスを用い、リアプレート１、フェースプレート１１などと共に接合される。
【０１３２】
５は本発明の特徴部分である低抵抗導体であり、第１の参考形態例と同様に、フェースプレート１１の外面に蛍光体領域１２の周りを取り囲んで形成されている。また、図１１に示すとおり、スペーサ支持体１０２は、フェースプレート１１に垂直な方向の正射影において、低抵抗導体５に含まれるように配置される。
【０１３３】
図１２は図１１のＤ−Ｄ'の線に沿った断面の構成を示す模式図である。
図中、１１はフェースプレート、１２は蛍光膜とメタルバックと呼ばれる金属膜（例えばＡｌ）からなる画像形成部材、１０１はスペーサ、１０２はスペーサ支持体、１０３はフリットガラス、３―１は取り出し配線である。低抵抗導体５は、第１の参考形態例と同様、電子源電位である０Ｖにする。
【０１３４】
この構成において製造された画像形成装置は、スペーサ支持体１０２の形状に関わらず、輝度の高く、かつ放電の無い良好な画像を表示することができた。
この理由については、第１の参考形態例のゲッタ８部分の耐圧向上と全く同様に説明できる。即ち、スペーサ支持体１０２には殆ど電界が印加されないためである。
【０１３５】
また、第１の参考形態例に対する第２〜第４の参考形態例のような構成も、本実施形態に対しても全く同様に適応できるのは言うまでもない。
具体的には、(1)画像領域外に構造物が無い辺に対しては低抵抗導体５を形成しない、(2)スペーサ支持体１０２が低抵抗導体５よりも蛍光体領域に対してより外側に位置する構成にする、(3)導電性の接着テープを貼り付けることで低抵抗導体５とするなどの構成である。
【０１３６】
【発明の効果】
本発明によれば、画像領域外の放電を抑制し、高輝度で良好な画像の表示が可能な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】 第１の参考形態例に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図２】 図１の実線Ａ−Ａ'，Ｃ−Ｃ'に沿った概略断面図である。
【図３】 等電位線を模式的に示す図１の実線Ａ−Ａ'，Ｃ−Ｃ'に沿った概略断面図である。
【図４】 本発明に使用した表面伝導型放出素子の模式図である。
【図５】 本発明に使用した表面伝導型放出素子の電子放出部形成の際に用いるパルス電圧の波形を示す特性図である。
【図６】 本発明に使用した表面伝導型放出素子の典型的な電気特性を示す特性図である。
【図７】 本発明の画像表示装置の画像形成部材の構成を示す模式図である。
【図８】 第１の参考形態例に係る画像表示装置の製造工程の一部を示す概略平面図である。
【図９】 第２の参考形態例に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図１０】 第３の参考形態例に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図１１】 本発明の実施形態に係る画像形成装置の主要構成を示す概略平面図である。
【図１２】 図１１の実線Ｄ−Ｄ'に沿った概略断面図である。
【図１３】 従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示す概略平面図である。
【図１４】 従来知られたＦＥ型素子の一例を示す概略断面図である。
【図１５】 従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す概略断面図である。
【図１６】 従来の画像形成装置の一例におけるゲッタ部分を示す概略断面図である。
【図１７】 従来の画像形成装置の他の例におけるゲッタ部分を示す概略断面図である。
【符号の説明】
１：電子源基板を兼ねるリアプレート
２：電子源領域
３：電子源駆動用配線
４：支持枠
５：シールド導体
７：高圧端子当接領域
８：ゲッタ
９：ゲッタ支持体
１１：フェースプレート
１２：画像形成部材
１０１：スペーサ
１０２：スペーサ支持部材
１０３：フリット
Claims (5)
- 電子ビーム源が配置されたリアプレートと、一方の面の一部に画像形成部材を有し、前記画像形成部材と前記電子ビーム源とが対向するように配置されたフェースプレートと、前記画像形成部材の形成領域外であって、前記画像形成部材と離間して位置し、前記リアプレート及び前記フェースプレートを支持する支持枠とを有する気密容器と、前記気密容器内の前記画像形成部材の形成領域外であって、前記画像形成部材と前記支持枠とに離間する部位に端部が位置するように配置されたスペーサと、前記スペーサの前記端部に位置し、前記スペーサを支持するスペーサ支持体とを有する画像形成装置において、
前記フェースプレートの前記画像形成部材が配置された面と対向する他方の面であって、前記画像形成部材が配置された領域を除く部分の少なくとも一部に導電性部材を有し、前記導電性部材の前記画像形成部材側の端部は、前記フェースプレートに垂直な方向より前記フェースプレート面から見た正射影において、前記スペーサの前記端部及び前記スペーサ支持体よりも、前記画像形成部材側に位置していることを特徴とする画像形成装置。 - 前記導電性部材は、前記画像形成部材の形成領域の全周囲にわたって配されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記導電性部材は、接地電位に規定されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記導電性部材は、前記フェースプレート上に成膜された導電性薄膜であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記導電性部材は、前記フェースプレート上に貼付された導電性テープであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
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