JPH09231923A

JPH09231923A - 画像形成装置及びその製造方法

Info

Publication number: JPH09231923A
Application number: JP3669296A
Authority: JP
Inventors: Osamu Takamatsu; 修高松
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-02-23
Filing date: 1996-02-23
Publication date: 1997-09-05

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子が配置された素子基板と、この素
子基板に対向して配置された加速電極及び蛍光体を有す
るフエースプレート基板とを少なくとも有してなる画像
形成装置において、電子放出素子に対して帯電粒子が直
接衝突するのを防止し、電子源の長寿命化及び信頼性を
向上させることができる画像形成装置を提供する。【解決手段】電子放出素子を駆動するための素子基板上
の配線上にこの配線幅より狭い絶縁膜の支柱と、この支
柱上に、電子放出素子を覆うように遮蔽板を設ける。

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、特に
表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装置及びその
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の抜術】従来より電子放出素子には大別して熱電
子放出素子と冷陰極電子放出素子を用いた２種類のもの
が知られている。冷陰極電子放出素子には電界放出型
（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.Dora
n,“Field Emission”,Advance in Electon Physicis,
8,89(1956)あるいはC.A.Spindt,“Physical Properties
of thin-film field emission cathodes with molybde
nium cones”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)等に開示さ
れたものが知られている。ＭＩＭ型ではC.A.Mead,“Ope
ration of Tunnel-Emission Devices”,J.Appl.Phys.,3
2,646(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型の例としては、M.I.Elinson,Radi
o Eng.Electron Phys.,10,1290(1965)等に開示されたも
のがある。

【０００３】表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成
された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことに
より、電子放出が生ずる。この表面伝導型電子放出素子
としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用い
たもの、Ａｕ薄膜によるもの[G.Dittmer:Thin Solid Fi
lms,”9,317(1972)]、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜による
もの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:IEEE Trans.ED Con
f.,519(1975)]、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等
が報告されている。

【０００４】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を
図１２に示す。同図において２０１は基板である。２０
４は導電性薄膜で、Ｈ型形状のパターンにスパッタで形
成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フォー
ミングと呼ばれる通電処理により電子放出部２０５が形
成される。なお、図中の素子電極間隔Ｌは０．５〜１ｍ
ｍ、Ｗ’は０．１ｍｍで設定されている。

【０００５】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行う前に導電性薄膜２０４を予め
通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出
部２０５を形成するのが一般的であった。すなわち、通
電フォーミングとは前記導電性薄膜２０４両端の２０
２，２０３を通して直流電圧あるいは非常にゆっくりと
した昇電圧を印加通電し、導電性薄膜を局所的に破壊、
変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした
電子放出部２０５を形成することである。なお、電子放
出部２０５は導電性薄膜２０４の一部に亀裂が発生しそ
の亀裂付近から電子放出が行われる。前記通電フォーミ
ング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述導電性
薄膜２０４の２０２，２０３を通して電圧を印加し、素
子に電流を流すことにより上述の電子放出部２０５より
電子を放出せしめるものである。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述の表面伝導型放出
素子は構造が単純で製造も容易であることから、大面積
にわたって多数素子を配列形成できる利点がある。そこ
でこの特徴を活かした荷電ビーム源、表示装置等の応用
研究がなされている。

【０００７】多数の表面伝導型放出素子を配列形成した
例としては、後述するように梯子型配置と呼ぶ並列に表
面伝導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配
線（共通配線とも呼ぶ）で、それぞれ結線した行を多数
行配列した電子源が挙げられる（例えば、特開昭６４−
０３１３３２、特開平１−２８３７４９，２−２５７５
５２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
トをも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。

【０００８】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挙げられる（例えば、
ＵＳＰ５０６６８８３）。

【０００９】一般に、電子を用いた画像形成装置におい
ては、真空雰囲気を維持する外囲器、電子を放出させる
ための電子源とその駆動回路、電子の衝突により発光す
る蛍光体等の画像形成部材、電子を画像形成部材に向け
て加速するための加速電極及び高圧電源が必要である。
また、薄型画像表示装置等のように扁平な外囲器を用い
る画像形成装置においては、耐大気圧構造体として支持
柱（スペーサ）を用いる場合もある。

【００１０】上記画像形成装置において、外囲器内を加
速電子が飛翔するとき真空雰囲気内や蛍光体上の残留ガ
ス等が電離され、その正イオンが上記加速電極により電
子源側ヘ向けて飛翔する現象が生じる。この正イオンが
電子源、特に電子放出部を有する電子放出素子に衝突す
ることにより、上記電子源を劣化させてしまい輝度が低
下するという問題があった。このため、電子放出素子に
対して帯電粒子が直接衝突するのを防ぐことは、電子源
の長寿命化及び信頼性向上を計る上で重要である。そこ
で、この現象による電子源の劣化を防止するための構成
として傾斜配置させた複数の制御電極による方法がＵＳ
Ｐ４１５５０２８に開示されている。

【００１１】本発明の目的とするところは電子放出素子
に対して帯電粒子が直接衝突するのを防止し、電子源の
長寿命化及び信頼性を向上させることができる画像形成
装置を提供することである。さらに電子放出素子に対し
て帯電粒子が直接衝突するのを防止するための構成を精
度よく容易に作製できる画像形成装置の製造方法を提供
することである。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決するために鋭意検討を行ってなされたものであ
る。すなわち、本発明の特徴とするところは、（１）電
子放出素子が配置された素子基板と、この基板に対向し
て配置された加速電極及び蛍光体を有するフェースプレ
ート基板とを少なくとも有してなる画像形成装置におい
て、前記電子放出素子を駆動する前記素子基板上の配線
上に、この配線幅よりも狭い絶縁膜の支柱と、この支柱
上に前記電子放出素子を覆うように遮蔽板が設けられて
いる画像形成装置であり、（２）上記（１）の装置にお
いて、前記絶縁膜の支柱が、遮蔽板の素子基板表面から
の高さ位置を規定する支柱である画像形成装置であり、
上記（１）または（２）の装置において、（３）電子放
出素子が表面伝導型電子放出素子である画像形成装置で
ある。

【００１３】さらに、本発明の特徴とするところは、
（４）電子放出素子が配置された素子基板と、この素子
基板に対向して配置された加速電極及び蛍光体を有する
フェースプレート基板とを少なくとも有してなる画像形
成装置の製造方法において、前記電子放出素子を駆動す
る前記素子基板上の配線上に、厚膜印刷により前記配線
幅よりも狭い絶縁膜の支柱を形成しさらにこの絶縁膜の
支柱上に前記電子放出素子を覆うように前記支柱に支え
られた遮蔽板を配置する工程を含む画像形成装置の製造
方法であり、（５）上記（４）の方法において、絶縁膜
の支柱が遮蔽板の素子基板表面からの高さ位置を規定す
る支柱である画像形成装置の製造方法であり、（６）上
記（４）または（５）の方法において、電子放出素子が
表面伝導型電子放出素子である画像形成装置の製造方法
である。

【００１４】本発明の画像形成装置及びその製造方法に
よれば、電子放出素子の電子放出部から放出された電子
は、電子放出素子の真上に対して、一対の素子電極が形
成する電界に引かれて飛翔するため、電子放出部の真上
を覆うように形成された遮蔽板に遮られることなく加速
電極及び蛍光体が形成されたフェースプレート基板に到
達できるが、蛍光体等の影響で発生する正イオンは電子
源と加速電極に印加される電界（基板面に対して垂直方
向）に沿って飛翔することから、遮蔽板により電子放出
部を保護することができる。このため電子放出部の劣化
による輝度の低下を防止できるため電子源の長寿命化及
び信頼性を向上させることができる。したがって、本発
明の場合ＵＳＰ４１５５０２８に開示されているような
傾斜配置された電子偏向のためのグリッドを付加する必
要はない。さらに厚膜印刷により絶縁膜支柱を形成する
ため精度よく、容易に形成できる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
を説明する。図１は、本発明の画像形成装置の１例を示
す模式的斜視図である。図１において、９は基板、１及
び２は素子電極でありそれぞれ後述するＸ，Ｙ方向配線
と接続している。３は電子放出部を含む薄膜であり素子
電極１，２と電気的に接続している。４はＹ方向配線、
６はＸ方向配線であり、５の絶縁膜により絶縁されてい
る。Ｙ方向配線４、Ｘ方向配線６、絶縁膜５の膜厚は数
μｍ〜数十μｍの範囲である。８は遮蔽板であり、電子
放出素子の電子放出部、すなわち、電子放出部を含む薄
膜上３に、電子放出部を覆うように形成されている。こ
の材料としては銅、ニッケル等の金属材料及び合金が望
ましい。また、絶縁体表面を導体でコーティングした部
材を用いることも可能である。１０は電子開口部であ
り、電子放出部より放出された電子が通る穴が形成され
ている。この穴の形状及びサイズに関しては面像形成装
置の形態に合わせて最適な形状を用いることができ、円
形だけでなく楕円形状、多角形等の形態をとることがで
きる。また、穴の大きさについても装置の駆動範囲にお
いて最適な値を選ぶことができる。７は絶縁膜の支柱で
あり、遮蔽板の基板表面位置からの高さを規定するため
に設けられている。なお絶縁膜の支柱７はＸ方向配線上
にＸ方向配線の幅よリ狭い幅で形成されている。なお、
遮蔽板８は導電性を有しているためＸ方向配線６との絶
縁をとるために絶縁体で構成する必要がある。絶縁膜の
支柱の高さとしては画像形成装置の形態に合わせて最適
な高さをとることができる。好ましくは数十μｍ〜数百
μｍの範囲である。

【００１６】図２に、本発明の画像形成装置の製造方法
の手順を示した。以下、図１と図２を用いて本発明の画
像形成装置の製造方法を詳細に説明する。まず、図１に
示すようによく洗浄された基板９上に金属材料からなる
導電性薄膜を形成し、そのパターンをフォトリソグラフ
ィーによって微細加工し、素子電極１，２からなる素子
電極を形成する。本電極は電子放出部を含む薄膜と配線
の電気的接触を良好にするために設けられるものであ
る。通常、電子放出部を含む薄膜３は配線用の導体層と
比ベて著しく薄い膜であるため、濡れ性、段差保持性等
の問題を回避するために設けられているものである。し
たがって、スパッタリング法等により配線用の導体層を
薄膜にて構成する場合は、素子電極の形成は必ずしも別
個に行う必要はなく、配線導体と同時に形成することが
可能である。電極の形成方法としては、真空蒸着法、ス
パッタリング法、プラズマＣＶＤ法等の真空系を用いる
方法や、触媒に金属成分及びガラス成分を混合した厚膜
ペーストを印刷、焼成することにより形成する厚膜印刷
法がある。

【００１７】次にＹ方向配線４、絶縁膜５、Ｘ方向配線
６をマトリックス状に形成する。これらの配線は電気抵
抗を低減した方が有利であるため、膜厚を厚く形成でき
る厚膜印刷法を用いるのが好適である。このため、導電
性ペーストを用いスクリーン印刷法で配線を形成するこ
とが好ましい。なお、このとき各素子電極と各配線を接
続させる。また、絶縁膜としては、絶縁性向上のため多
層に形成する方がよい。

【００１８】次に微粒子電子放出材からなる薄膜を形成
し、その後フォトリソグラフィー等によってパターニン
グし電子放出部を含む薄膜３を形成する（図２
（ａ））。続いて、絶縁膜の支柱７をＸ方向配線６上に
厚膜印刷法により形成する。この絶縁膜の支柱は基板か
らの高さを規定するために用いるため容易に高く形成で
きること、高さのばらつきが少ないことが望ましい。こ
のため絶縁ペーストを用い、スクリーン印刷により形成
することが好ましい。また、このとき印刷する幅をＸ方
向配線の幅より狭くすることにより画像形成装置とした
ときに、Ｘ方向配線の導体部を一部露出させ、絶縁膜の
露出エリアを低減させることにより帯電を減少させるこ
とが可能である（図２（ｂ））。続いて、電子開口部１
０を有する遮蔽板８を絶縁膜の支柱上に形成する。この
とき、遮蔽板が電子放出部を覆うように位置合わせし、
周辺部の一部に接着する（図２（ｃ））。

【００１９】次に画像形成装置について図３を用い説明
する。図中９は素子基板であり、１５は電子放出部、７
は絶縁膜の支柱、８は遮蔽板、１０は電子開口部であ
る。また１１はガラス基板、１２は蛍光体、１３は加速
電極（メタルバック）であり、これらでフェースプレー
トを構成している。素子基板とフェースプレートを支持
枠１６を挟んで対向配置させ、内部を真空にすることに
より、画像形成装置が形成できる。なお図示していない
が、電子放出素子の駆動回路を用いて電子放出させるこ
とにより電子放出部１５より電子が放出され（図中ｅ
−）、電子開口部１性０を通つてフェースプレートに到
達し蛍光体を発光させることで画像を表示できる。な
お、加速電極には電子を加速させるために数Ｋｖの電圧
がかけられている。本発明によればＸ方向配線上に絶縁
膜の支柱を形成し、さらにこの支柱上に電子放出部を覆
うように遮蔽板を形成することにより、正イオンから電
子放出素子を保護することができる。なお、電子放出部
より放出された電子は遮蔽板に形成された電子開口部を
通って、対向電極である加速電極に到達することができ
る。また絶縁膜の支柱の幅をＸ方向配線の幅より狭く形
成し、Ｘ方向配線を一部露出させておくことにより、絶
縁膜の帯電による電子ビームの偏向を低減できる。ま
た、絶縁膜の支柱を厚膜印刷で形成することにより、高
さの高い支柱を精度よく容易に形成することができる。

【００２０】さらに実施形態についてより詳しく説明す
る。本発明の表面伝導型電子放出素子の基本的な構成に
は大別して、平面型及び垂直型の２つがある。まず、平
面型表面伝導型電子放出素子について説明する。

【００２１】図４は、本発明の平面型表面伝導型電子放
出素子の構成を示す模式図であり、図４（ａ）は平面
図、図４（ｂ）は断面図である。図４において、４１は
基板、４２と４３は素子電極、４４は導電性薄膜、４５
は電子放出部である。基板４１としては、石英ガラス、
Ｎａ等の不純物含有量を低減させたガラス、青板ガラ
ス、スパッタ法等によりＳｉＯ₂ を堆積させたガラス基
板及びアルミナ等のセラミックス基板等を用いることが
できる。対向する素子電極４２，４３の材料としては、
一般的な導電材料を用いることができ、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａ
ｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属
あるいは合金及びＰｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂ ，
Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物とガラス等から
構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導
電体及びポリシリコン等の半導体材料等から選択するこ
とができる。

【００２２】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜４４の形状等は、応用される形態等を考慮して、設
計される。素子電極間隔Ｌは、好ましくは数千オングス
トロームから数百μｍの範囲であリ、より好ましくは素
子電極間に印加する電圧等を考慮して１μｍから１００
μｍの範囲である。素子電極長さＷは、電極の抵抗値、
電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲で
ある。素子電極４２，４３の膜厚ｄは、１００オングス
トロームから１μｍの範囲である。なお、図４に示した
構成だけでなく、基板４１上に導電性薄膜４４、対向す
る素子電極４２，４３の電極を順に積層した構成とする
こともできる。

【００２３】導電性薄膜４４には良好な電子放出特性を
得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いるのが
好ましい。その膜厚は素子電極４２，４３ヘのステップ
カバレージ、素子電極４２，４３間の抵抗値及び後述す
るフォーミング条件等を考慮して適宜設定されるが、通
常は数オングストロームから数千オングストロームの範
囲とするのが好ましく、より好ましくは１０オングスト
ロームより５００オングストロームの範囲とするのがよ
い。その抵抗値は、Ｒｓが１×１０² から１×１０⁷ Ω
の値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長さが１
の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（１／ｗ）とおいたときに
現れる値で、薄膜材料の抵抗率をρとするとＲｓ＝ρ／
ｔで表される。本願明細書において、フォーミング処理
について通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミン
グ処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じ
させて高抵抗状態を形成する方法であればいかなる方法
でもよい。

【００２４】導電性薄膜４４を構成する材料は、Ｐｄ，
Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆ
ｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等の金属、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、
ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ ₆ ，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，Ｇ
ｄＢ₄ 等の硼物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，Ｓ
ｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒
化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から適宜
選択される。

【００２５】ここで述ベる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数オングストロームから１μｍの
範囲、好ましくは１０オングストロームから２００オン
グストロームの範囲である。電子放出部４５は、導電性
薄膜４４の一部に形成された高抵抗の亀裂により構成さ
れ、導電性薄膜４４の膜厚、膜質、材料及び後述する通
電フォーミング等の手法等に依存したものとなる。電子
放出部４５の内部には、１０００オングストローム以下
の粒径の導電性微粒子を含む場合もある。この導電性微
粒子は導電性薄膜４４を構成する材料の元素の一部、あ
るいは全ての元素を含有するものとなる。電子放出部４
５及びその近傍の導電性薄膜４４には、炭素あるいは炭
素化合物を含む場合もある。

【００２６】次に、垂直型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図５は、垂直型表面伝導型電子放出素子
の一例を示す模式図である。図５においては、図４に示
した部位と同じ部位には図４に付した符号と同一符号を
付している。４６は段差形成部である。基板４１、素子
電極４２及び４３、導電性薄膜４４、電子放出部４５は
前述した平面型表面伝導型電子放出素子の場合と同様の
材料で構成することができる。段差形成部４６は真空蒸
着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等の
絶縁性材料で構成することができる。段差形成部４６の
膜厚は、先に述ベた平面型表面伝導型電子放出素子の素
子電極間隔Ｌに対応し、数千オングストロームから数十
μｍの範囲とすることができる。この膜厚は、段差形成
部の製法及び素子電極間に印加する電圧を考慮して設定
されるが、数百オングストロームから数μｍの範囲が好
ましい。

【００２７】導電性薄膜４４は、素子電極４２及び４３
と段差形成部４６作成後に、該素子電極４２，４３の上
に積層される。電子放出部４５は、図５においては、段
差形成部４６に形成されているが、作成条件、フォーミ
ング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限られるも
のではない。

【００２８】上述の表面伝導型電子放出素子の製造方法
としては様々な方法があるが、その一例を図に模式的に
示す。以下、図６及び図７を参照しながら製造方法の一
例について説明する。図６においても、図４に示した部
位と同じ部位には図４に付した符号と同一の符号を付し
ている。

【００２９】１）基板４１を洗剤、純水及び有機溶剤等
を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等によ
り素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフィー
技術を用いて基板４１上に素子電極４２，４３を形成す
る（図６（ａ））。

【００３０】２）素子電極４２，４３を設けた基板４１
に、有機金属溶液を塗布して、有機金属薄膜を形成す
る。有機金属溶液には、前述の導電性膜４４の材料の金
属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いることが
できる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、
エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜４４を
形成する（図６（ｂ））。ここでは、有機金属溶液の塗
布法を挙げて説明したが、導電性薄膜４４の形成法はこ
れに限られるものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化
学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピン
ナー法等を用いることもできる。

【００３１】３）続いて、フォーミング処理を施す。こ
のフォーミング処理方法の一例として通電処理による方
法を説明する。素子電極４２，４３間に、不図示の電源
を用いて、通電を行うと、導電性薄膜４４の部位に、構
造の変化した電子放出部４５が形成される（図６
（ｃ））。通電フォーミングによれば導電性薄膜４４に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造変化した部位
が形成される。該部位が電子放出部４５となる。通電フ
ォーミングの電圧波形の例を図７に示す。

【００３２】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７（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７（ｂ）に示した手法
がある。

【００３３】図７（ａ）のにおけるＴ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１μｓ
〜１０ｍｓ、Ｔ２は１０μｓ〜１００ｍｓの範囲で設定
される。三角波の波高値（通電フォーミング時のピーク
電圧）は、表面伝導型電子放出素子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、矩形波等所望の波形を採用することが
できる。

【００３４】図７（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図７
（ａ）に示したのと同様とすることができる。三角波の
波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例えば
０．１Ｖステップ程度ず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問隔Ｔ２中に、導電
性薄膜４４を局所的に破壊、変形しない程度の電圧を印
加し、電流を測定して検知することができる。例えば
０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる素子電流を測定
し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示したとき、
通電フォーミングを終了させる。

【００３５】４）フォーミングを終えた素子には活性化
処理を施すのが好ましい。活性化処理を施すことによ
り、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著しく変化する。活
性化処理は、例えば有機物質のガスを含有する雰囲気下
で、通電フォーミングと同様に、パルスの印加を繰り返
すことで行うことができる。この雰囲気は、例えば油拡
散ポンプやロータリーポンプ等を用いて真空容器内を排
気した場合に雰囲気内に残留する有機ガスを利用して形
成することができる他、イオンポンプ等により一旦十分
に排気した真空中に適当な有機物質のガスを導入するこ
とによっても得られる。このときの好ましい有機物質の
ガス圧は、前述の応用の形態、真空容器の形状や、有機
物質の種類等により異なるため場合に応じ適宜設定され
る。適当な有機物質としては、アルカン、アルケン、ア
ルキン等の脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素類、アル
コール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン類、フェノ
ール、カルボン酸、スルホン酸等の有機酸類等を挙げる
ことができ、具体的には、メタン、エタン、プロパン等
ＣｎＨ₂ ｎ＋₂ で表される飽和炭化水素、エチレン、プ
ロピレン等ＣｎＨ₂ ｎ等の組成式で表される不飽和炭化
水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノール、
ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセトン、メチ
ルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミン、フェノ
ール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用できる。この
処理により雰囲気中に存在する有機物質から炭素あるい
は炭素化合物が素子上に堆積し、素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅが、著しく変化する。活性化工程の終了判定は、
素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら行う。なお
パルス幅、パルス間隔、パルス波高値等は適宜設定され
る。炭素あるいは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ(Highly Or
iented Pyrolytic Graphite),ＰＧ(Pyrolytic Graphit
e),ＧＣ(Glassy Carbon)等のグラファイトが挙げられ
（ＨＯＰＧはほぼ完全な結晶構造をもつグラファイト、
ＰＧは結晶粒が２００オングストローム程度で結晶構造
がやや乱れたグラファイト、ＧＣは結晶粒が２０オング
ストローム程度で結晶構造の乱れがさらに大きくなった
ものを指す。）、非晶質カーボン（アモルファスカーボ
ン及びアモルファスカーボンと前記グラファイトの微結
晶の混合物を含むカーボン）であり、その膜厚は５００
オングストローム以下にするのが好ましく、３００オン
グストローム以下であればより好ましい。

【００３６】５）活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、１×１０^ー8ｔｏｒｒ以
下、望ましくは１×１０^ー10 ｔｏｒｒ以下で行うのがよ
い。真空容器内の圧力は、１０ ^-6.5 〜１０^-7ｔｏｒｒ
が好ましく、特に１×１０^ー8ｔｏｒｒ以下が好ましい。
真空容器を排気する真空排気装置は、装置から発生する
オイルが素子の特性に影響を与えないように、オイルを
使用しないものを用いるのが好ましい。具体的にはソー
プションポンプ、イオンポンプ等の真空排気装置を挙げ
ることができる。さらに真空容器内を排気するときに
は、真空容器全体を加熱して真空容器内壁や電子放出素
子に吸着した有機物質分子を排気しやすくするのが好ま
しい。このときの加熱した状態での真空排気条件は、８
０〜２００℃で５時間以上が望ましいが、特にこの条件
に限るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子放
出素子の構成等の諸条件により変化する。なお、上記有
機物質の分圧測定は質量分析装置により質量数が１０〜
２００の炭素と水素を主成分とする有機分子の分圧を測
定し、それらの分圧を積算することにより求める。

【００３７】安定化工程を経た後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することができる。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが安定する。

【００３８】電子放出素子の配列については種々のもの
が採用できる。一例として電子放出素子を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。
このようなものはいわゆる単純マトリックス配置であ
る。まず単純マトリックス配置について以下に詳述す
る。

【００３９】電子放出素子を複数個マトリックス状に配
して得られる電子源基板について、図８を用いて説明す
る。図８において、７１は電子源基板、７２はＸ方向配
線、７３はＹ方向配線である。７４は表面伝導型電子放
出素子、７５は結線である。なお、表面伝導型電子放出
素子７４は、前述した平面型あるいは垂直型のどちらで
あってもよい。

【００４０】ｍ本のＸ方向配線７２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，・・・・，Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成す
ることができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設定さ
れる。Ｙ方向配線７３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・，Ｄ
ｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線７２と同様に形
成される。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）。

【００４１】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂ 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線７２を形成した基板７１の
全面あるいは一部に所望の形状で形成され、特にＸ方向
配線７２とＹ方向配線７３の交差部の電位差に耐え得る
ように膜厚、材料、製法が設定される。Ｘ方向配線７２
とＹ方向配線７３は、それぞれ外部端子として引き出さ
れる。

【００４２】表面伝導型放出素子７４を構成する一対の
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と導電性金属等からなる結線７５によって電
気的に接続されている。

【００４３】配線７２と配線７３を構成する材料、結線
７５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００４４】Ｘ方向配線７２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子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方向に配列した表面伝導型放
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ている。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。

【００４５】上記構成において、単純なマトリックス配
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。

【００４６】このような単純マトリックス配置の電子源
を用いて構成した画像形成装置について、図９と図１０
及び図１１を用いて説明する。図９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１０は、図９の
画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図である。図１
１はＮＴＳＣ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。

【００４７】図９において、７１は電子放出素子を複数
配置した電子源基板、８１は電子源基板７１を回定した
リアプレート、８６はガラス基板８３の内面に蛍光膜８
４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には、リア
プレート８１、フェースプレート８６がフリットガラス
等を用いて接続されている。８８は外囲器であり、例え
ば大気中あるいは窒素中で４００〜５００度の温度範囲
で１０分以上焼成され、封着される。７４は、図４にお
ける電子放出部に相当する。７２，７３は、表面伝導型
電子放出素子の一対の素子電極と接続されたＸ方向配線
及びＹ方向配線である。

【００４８】外囲器８８は、上述のごとく、フェースプ
レート８６、支持枠８２、リアプレート８１で構成され
る。リアプレート８１は主に電子源基板７１の強度を補
強する目的で設けられるため、電子源基板７１自体で十
分な強度をもつ場合は別体のリアプレート８１は不要と
することができる。すなわち、基板７１に直接支持枠８
２を封着し、フェースプレート８６、支持枠８２及び基
板７１で外囲器８８を構成してもよい。一方、フェース
プレート８６、リアプレート８１間に、スペーサー（耐
大気圧支持部材）と呼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８
８を構成することもできる。

【００４９】図１０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ック
ス等と呼ばれる黒色部材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、外光反射によるコ
ントラストの低下を抑制することにある。ブラックスト
ライプの材料としては、通常用いられている黒鉛を主成
分とする材料の他、光の透過及び反射が少ない材料であ
れば、これを用いることができる。

【００５０】ガラス基板９３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８４の内面側には、通常メタルバ
ック８５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ヘの光をフェースプレート８
６側ヘ鏡面反射させることにより輝度を向上させるこ
と、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突によ
るダメージから蛍光体を保護すること等である。メタル
バックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平滑化
処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行い、
その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで作製
できる。

【００５１】フェースプレート８６には、さらに蛍光膜
８４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側（ガラ
ス基板８３側）に透明電極（不図示）を設けてもよい。
前述の封着を行う際は、カラーの場合は各色蛍光体と電
子放出素子とを対応させる必要があり、十分な位置合わ
せが不可欠となる。

【００５２】図９に示した画像形成装置は、例えば以下
のようにして製造される。外囲器８８は、前述の安定化
工程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、ソー
プションポンプ等のオイルを使用しない排気装置により
不図示の排気管を通じて排気し、１×１０^ー7ｔｏｒｒ程
度の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした後、封
止される。外囲器８８の封止後の真空度を維持するため
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、例えば１×
１０^ー5乃至１×１０^ー7ｔｏｒｒの真空度を維持するもの
である。

【００５３】次に、単純マトリクス配置の電子源を用い
て構成した表示パネルに、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に
基づいたテレビジョン表示を行うための駆動回路の構成
例について、図１１を用いて説明する。図１１におい
て、１０１は表示パネル、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及びＶａは直流電圧源である。

【００５４】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、すなわち、ｍ行ｎ列の行列状にマトリックス配線さ
れた表面伝導型電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順
次駆動するための走査信号が印加される。

【００５５】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の
各素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印
加される。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例
えば１０ｋ［Ｖ］の直流電圧が供給されるが、これは表
面伝導型電子放出素子から放出される電子ビームに蛍光
体を励起するのに十分なエネルギーを付与するための加
速電圧である。

【００５６】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ある
（図中、Ｓ１乃至Ｓｍで模式的に示している）。各スイ
ッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０
Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パ
ネルｌ０ｌの端子Ｄｏｘｌ乃至Ｄｏｘｍと電気的に接続
される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制御回
路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。

【００５７】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。

【００５８】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及びＴｓｆｔ及びＴｍ
ｒｙの各制御信号を発生する。

【００５９】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ための回路で、一般的な周波数
分離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信
号分離回路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なるが、ここでは説明の便宜
上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。前記テレビ信号から
分離された画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と
表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力
される。

【００６０】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。（すなわち、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。

【００６１】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ための記憶装置であ
り、制御回路１０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにし
たがって適宜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。

【００６２】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ための信号源であり、そ
の出力信号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示
パネル１０１内の表面伝導煙電子放出素子に印加され
る。

【００６３】電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下
の基本特性を有している。すなわち、電子放出には明確
なしきい値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加
されたときのみ電子放出が生じる。電子放出しきい値以
上の電圧に対しては、素子ヘ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、例えば電子放出しきい値以下の
電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しき
い値以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力さ
れる。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させることに
より出力電子ビームの強度を制御することが可能であ
る。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力
される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能で
ある。したがって、入力信号に応じて、電子放出素子を
変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器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方式の回路を用いること
ができる。

【００６４】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。

【００６５】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われればよいからである。

【００６６】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
換器を設ければよい。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。すなわち、デジタル信号を用いた電圧変調
方式の場合、変調信号発生器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等を付加する。
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及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
ルス幅変調された変調信号を表面伝導型電子放出素子の
駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加するこ
ともできる。

【００６７】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、例えばオペアンプ等を
用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフト
回路等を付加することもできる。パルス幅変調方式の場
合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用
でき、必要に応じて表面伝導型電子放出素子の駆動電圧
まで電圧増幅するための増幅器を付加することもでき
る。

【００６８】このような構成をとり得る画像表示装置に
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、電子放出が生ずる。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。

【００６９】ここで述ベた画像形成装置の構成例は一例
であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能
である。入力信号については、ＮＴＳＣ方式を挙げた
が、入力信号はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ，
ＳＥＣＡＭ方式等のほか、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。

【００７０】本発明の画像形成装置は、テレビジヨン放
送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等
の表示装置のほか、感光性ドラム等を用いて構成された
光プリンターとしての画像形成装置等としても用いるこ
とができる。

【００７１】

【実施例】以下、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
い。

【００７２】実施例１図２に示した手順で、図１に示したような構成を有する
素子基板を作製した。まず、よく洗浄された青板ガラス
よりなる基板９にスパッタリング法により金属薄膜を形
成した後、フォトリソエッチング法により素子電極１，
２を形成した。その材質は厚さ５０オングストロームの
Ｔｉを下引きとした厚さ１０００オングストロームのＮ
ｉ薄膜であり、素子電極問隔は２μｍとした。次に素子
電極２と接続するようにＹ方向配線４を形成した。Ｙ方
向配線４は銀ペーストを用い、スクリーン印刷法でパタ
ーン化し、続いて焼成（焼成温度は５５０℃、ピーク保
持時間は約１０分）された幅１００μｍ、厚さ１０μｍ
の印刷配線である。次に絶縁膜５を、ガラスを主成分と
するぺーストを印刷後焼成することにより形成した。ペ
ースト材料は酸化鉛を主成分としてガラスバインダーを
混合したぺーストである。なお、上下間の絶縁性をよく
するために印刷及び焼成を２回ずつ実施した。焼成温度
は５５０℃、ピーク保持時間は１０分とした。印刷焼成
後の膜厚は３０μｍであった。

【００７３】次にＸ方向配線６を絶縁膜５上に素子電極
１と接続するように形成した。形成法はＹ方向配線と同
様な材料、手段を用いた。線幅は３００μｍ、厚さは２
０μｍであった。次に微粒子電子放出材料からなる薄膜
を有機金属溶液の塗布焼成により形成し、その後フォト
リソグラフィー等によってパターニングを行うことで電
子放出部を含む薄膜３を形成する（図２（ａ））。

【００７４】続いて、絶縁膜の支柱７をＸ方向配線上に
スクリーン印刷法により形成した。ペースト材料は酸化
鉛を主成分としてガラスバインダーを混合したぺースト
である。線幅は２００μｍで厚さは１００μｍであっ
た。このとき１回の印刷では２０μｍの厚さしか形成で
きなかったため、５回印刷を行った。１回の印刷、乾燥
の後、再度印刷、乾燥を繰り返し、最後に焼成した。焼
成温度は５５０℃、ピーク保持時間は１０分とした。印
刷焼成後の膜厚は１００μｍであった（図２（ｂ））。

【００７５】続いて、遮蔽板８を絶縁膜の支柱７上に配
置し周辺部で接着した。遮蔽板８は各電子放出部を含む
薄膜３の直上部を覆い、かつ各電子放出部から放出され
る電子ビームの軌道を遮蔽しないように電子開口部１０
が形成されている。遮蔽板８には板厚１００ミクロンの
ニッケルを用い、電子放出部の真上部から５０μｍずれ
た位置に電子開口部１０を形成した（図３参照）。な
お、電子開口部１０の形状は一辺が２００μｍ、他の一
辺が１５０μｍの長方形とした。また、電子放出部は長
さ１２０μｍであるため、電子ビームが衝突せずに通過
できる（図２（ｃ））。ついで、図３に示すような画像
形成装置を形成した。前述の遮蔽板８まで形成された素
子基板９とガラス基板１１上に、形成された蛍光体１
２、加速電極（メタルバック）１３からなるフェースプ
レートを支持体１６を介し対向配置し、フリットガラス
で封着した。このように完成したガラス容器内の雰囲気
を排気管（図示せず）を通じ真空ポンプにて排気し、十
分な真空度に達した後、容器外端子（図示せず）を通
じ、電子放出素子の素子電極間に電圧を印加し、フォー
ミングにより電子放出部１５を形成した。次に１×１０
^ー5〜１×１０^ー7ｔｏｒｒ程度の真空度で排気管をガスバ
ーナーで熱することで溶着し、ガラス容器の封着をし
た。次に真空度を維持させるためのＢａを主成分とした
ゲッター処理を行った。

【００７６】以上のようにして作製した本発明の画像形
成装置において、各電子放出素子に容器外端子を通じ走
査信号、及び変調信号を不図示の信号発生手段によりそ
れぞれ印加することにより、電子を放出させ、高圧端子
（不図示）を通じてメタルバック１３に５Ｋｖの高圧を
印加し、電子ビームを加速して蛍光体１２に衝突させ、
励起発光させることで画像を形成した。その結果電子ビ
ームが遮蔽板に遮られることなく表示されるのを確認し
た。さらに、表示中にチャージアップによる輝度等の変
化は生じなかった。

【００７７】

【発明の効果】以上のように本発明の画像形成装置及び
その製造方法によれば、電子放出素子の電子放出部から
放出された電子は、電子放出素子の真上に対して、一対
の素子電極が形成する電界に引かれて飛翔するため、電
子放出部の真上を覆うように形成された遮蔽板に遮られ
ることなく加速電極及び蛍光体が形成されたフェースプ
レート基板に到達できるが、蛍光体等の影響で発生する
正イオンは電子源と加速電極に印加される電界（基板面
に対して垂直方向）に沿って飛翔することから、遮蔽板
により電子放出部を保護することができる。さらに絶縁
膜の支柱の幅をＸ方向の幅より狭くすることによりＸ方
向配線の導体部を一部露出させ、絶縁膜の露出エリアを
低減させることにより、帯電を減少させることができ
る。したがって電子放出部を劣化させて輝度が低下する
ことを防止し、電子源の長寿命化及び信頼性を向上させ
ることができる。さらに厚膜印刷により絶縁膜の支柱を
形成するため画像形成装置を精度よく、容易に形成でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の模式的斜視図である。

【図２】本発明の画像形成装置の製造方法を示す斜視図
である。

【図３】本発明の画像形成装置の概略断面図である。

【図４】平面型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模
式的平面図及び断面図である。

【図５】垂直型表面伝導型電子放出素子の模式的断面図
である。

【図６】表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示
す模式図である。

【図７】通電フォーミング処理における電圧波形の一例
を示す模式図である。

【図８】マトリックス配置型の電子源基板の一例を示す
模式図である。

【図９】本発明の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１０】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図１１】画像形成装置にＮＴＳＣ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。

【図１２】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す
模式的平面図である。

【符号の説明】

１，２素子電極３電子放出部を含む薄膜４Ｙ方向配線５絶縁膜６Ｘ方向配線７絶縁膜の支柱８遮蔽板９基板１０電子開口部１１ガラス基板１２蛍光体１３加速電極（メタルバック）１５電子放出部１６支持枠４１基板４２，４３素子電極４４導電性薄膜４５電子放出部４６段差形成部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７５結線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８８外囲器９１黒色部材９２蛍光体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及びＶａ：直流電圧源１１０電子源基板１１１電子放出素子１１２（Ｄｘ１〜Ｄｘ１０）共通配線１２０グリッド電極１２１開口１２２Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，・・・、Ｄｏｘｍから
なる容器外端子１２３Ｇ１，Ｇ２・・・，Ｇｎからなる容器外端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子が配置された素子基板、該
素子基板に対向して配置された加速電極及び蛍光体を有
するフェースプレート基板を少なくとも有してなる面像
形成装置において、該電子放出素子を駆動する該素子基
板上の配線上に、該配線幅より狭い絶縁膜の支柱と、該
支柱上に該素子基板上の該電子放出素子を覆うように遮
蔽板が設けられていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】該絶縁膜の支柱が該遮蔽板の該素子基板
表面からの高さ位置を規定する支柱であることを特徴と
する請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】該電子放出素子が表面伝導型電子放出素
子であることを特徴とする請求項１または２記載の画像
形成装置。
【請求項４】電子放出素子が配置された素子基板と、
該素子基板に対向して配置された加速電極及び蛍光体を
有するフェースプレート基板とを少なくとも有してなる
画像形成装置の製造方法において、該電子放出素子を駆
動する該表子基板上の配線上に、厚膜印刷により該配線
幅より狭い絶縁膜の支柱を形成し、さらに該絶縁膜の支
柱上に該素子基板上の該電子放出素子を覆うように該支
柱に支えられた遮蔽板を配置することを特徴とする画像
形成装置の製造方法。
【請求項５】該絶縁膜の支柱が該遮蔽板の該素子基板
表面からの高さ位置を規定する支柱であることを特徴と
する請求項４記載の製造方法。
【請求項６】該電子放出素子が表面伝導型電子放出素
子であることを特徴とする請求項４または５記載の製造
方法。