JPH09283015A

JPH09283015A - 遮蔽部材の作製方法、及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH09283015A
Application number: JP9151496A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Tagawa; 昌宏多川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-04-12
Filing date: 1996-04-12
Publication date: 1997-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】電子の飛翔軌道と遮蔽部材の電子通過孔の位
置ずれにより電子源の劣化が生じる場合があった。【解決手段】電子源基板８に遮蔽部材６を固定した
後、ビーム走査方式レーザー加工法を用いて電子通過孔
７を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、表面伝導型電子放
出素子を用いた電子源、該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。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子源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。

【０００３】上記画像形成装置において、上記外囲器内
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
り電子源側へ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
突すると、上記電子源を劣化させてしまう。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図る上で重
要である。

【０００４】上記現象による電子源の劣化を防止するた
めの構成として、ＵＳＰ４１５５０２８に示されるよう
な静電偏向システムがある。このＵＳＰ４１５５０２８
に示されるシステムでは、傾斜配置をなす複数の制御電
極を用いて、熱陰極からなる電子放出素子の劣化を防止
していた。

【０００５】一方、画像形成装置の電子源に用いられる
電子放出素子としては、上記熱電子放出素子の他に冷陰
極電子放出素子が知られている。

【０００６】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. Doran,
“Field Emission”, Advance in Electron Physics,
8,89(1956)あるいはC.A. Spindt,“Physical Propertie
s of thin-film field emission cathodes with molybd
enium 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. Mea
d,“Operation of Tunnel-Emission Devices”, J. App
l. Phys., 32,646(1961)等に開示されたものが知られて
いる。

【０００７】表面伝導型電子放出素子型の例としては、
M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10,1290
(1965)等に開示されたものがある。

【０００８】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)] 、Ｉｎ₂Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜による
もの［M. Hartwell and C. G. Fonstad: IEEE Trans.
ED Conf., 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（１９８
３）］等が報告されている。

【０００９】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な例として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１５
に模式的に示す。同図において符号１５１は基板を示
す。符号１５４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るものを
示し、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１５５が形成される。なお、図中の素子電
極１５２，１５３の間隔Ｌは０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は
０．１ｍｍで設定されている。

【００１０】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１５４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１５５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１５４両端に直流電
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１５５を形成す
ることである。なお、電子放出部１５５は導電性薄膜１
５４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、上述の導電性薄膜１５４に電圧を印加
し、素子に電流を流すことにより上述の電子放出部１５
５より電子を放出せしめるものである。

【００１１】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。多数の表面伝導型放出素子を配列形成した例として
は、後述するようにはしご型配置と呼ぶ、並列に表面伝
導型電子放出素子を配列し、個々の素子の両端を配線
（共通配線とも呼ぶ）で、それぞれ結線した行を多数行
配列した電子源が挙げられる（例えば、特開昭６４−０
３１３３２、特開平１−２８３７４９，２−２５７５５
２等参照）。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。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、ＵＳＰ５０６６８８３参照）。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記画像形成装置にお
いては、電子源、特に電子放出素子の電子放出部に帯電
粒子が衝突して、上記電子源が劣化してしまう可能性が
ある。また、上記電子源、特に電子放出素子の電子放出
部が、加速電極側からみて直接露出しているために、不
測の放電が起こった場合に電子源が劣化してしまう可能
性がある。

【００１３】そこで本出願人は電子放出素子から放出さ
れる電子を透過し且つ電子放出素子に飛翔してくる帯電
粒子を遮蔽するための遮蔽部材を用いる電子源の構成を
考えている。

【００１４】しかし、遮蔽部材にあらかじめ電子通過孔
を形成しておき、その遮蔽部材をマトリックス状に配列
された電子放出素子の直上に配置する方法で作製された
電子源は、次の理由により電子の飛翔軌道と遮蔽部材の
電子通過孔の位置にずれが生じる可能性があった。１．遮蔽部材を電子放出素子直上に固定する際の位置ず
れ２．マトリックス状に配列された各々の電子放出素子の
設計値からの位置ずれ。

【００１５】そこで本発明は、上記従来技術の問題点に
鑑み、電子の飛翔軌道と遮蔽部材の電子通過孔の位置ず
れを減少させて電子源の劣化を抑えることができる、遮
蔽部材の作製方法およびこれを用いて製造された画像形
成装置を提供することにある。

【００１６】

【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成されたものであ
る。すなわち本発明の遮蔽部材の作製方法は、電子放出
素子を搭載した電子源基板に、該電子放出素子から放出
される電子を透過し且つ該電子放出素子に飛翔してくる
帯電粒子を遮蔽するための遮蔽部材を該リアプレートに
固定した後、微細加工手段により電子通過孔を作製する
ことを特徴とするものである。

【００１７】また、前記電子通過孔を作製する微細加工
手段としては、ビーム走査方式レーザー加工法、パター
ン露光式レーザー加工法、サンドブラスト法を用いるこ
とができる。

【００１８】加工の際の基準は前記電子放出素子、又は
前記電子放出素子群の外周に設けられたマーカーであ
る。

【００１９】さらに、前記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。

【００２０】また、本発明の画像形成装置は、上記発明
に係る作製方法により作製された遮蔽部材を固定した電
子源基板を搭載するリアプレートと、該リアプレートと
対向配置されたフェースプレートとで構成される表示パ
ネルを備えたことを特徴とするものであり、前記表示パ
ネルが密封容器であることを含む。

【００２１】上記のとおりの発明は遮蔽部材を該電子源
基板に固定した後、電子放出素子またはマトリックス状
に配列された電子放出素子群の周囲に設けられたマーカ
ーを基準に電子通過孔を形成するので、電子の飛翔軌道
と遮蔽部材の電子通過孔の位置ずれを減少させることが
できる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態を説明する。

【００２３】図１は本発明の遮蔽部材上の電子通過孔の
作製前後表す図であり、図１（ａ）は加工前の遮蔽部材
６を含む電子源基板であり、図１（ｂ）は遮蔽部材６を
加工し、電子通過孔を形成した様子を示したものであ
る。図１において符号１は基板を示し、符号２は基板１
上にパターン形成されたＹ方向配線、符号３はＹ方向配
線２と層間絶縁層（不図示）を介して印刷法等により形
成したＸ方向配線を示し、符号４は電子放出素子を示
す。電子放出素子４は電極５によりＸ方向配線３及びＹ
方向配線２と電気的に接続されている。

【００２４】また、符号６は導電性を有する薄板からな
る遮蔽部材を示し、遮蔽部材６はＸ方向配線３上に絶縁
層（不図示）を介して設置される。符号７は本発明の作
製方法で形成された電子通過孔を示し、遮蔽部材６によ
り各電子放出素子４の直上部を覆い、且つ、電子通過孔
７は電子放出素子の電子放出部から放出される電子の軌
道を遮らないようになっている。尚、上記遮蔽部材は、
必要なら電位を所望の値に設定することも可能である。

【００２５】本発明では、電子源基板８に遮蔽部材６を
固定した後、微細加工手段を用いて電子通過孔７を形成
した。

【００２６】微細加工手段としては、ビーム走査方式レ
ーザー加工法、パターン露光式レーザー加工法、さらに
サンドブラスト法等が挙げられる。

【００２７】ビーム走査方式レーザー加工法とは、収束
されたレーザー光を被加工物に照射し、レーザー光と被
加工物を相対移動させることにより加工する方法であ
る。

【００２８】パターン露光式レーザー加工法とは、レー
ザー発振器と被加工物の間に、加工形状を型どったマス
クを挿入し、被加工物上に加工パターンを露光する加工
方法である。

【００２９】また、サンドブラスト法とは、ノズルから
研磨材をエアーと同時に被加工物に吹き付け、研磨材の
衝突により物理エッチングを行い被加工物を切削する方
法である。

【００３０】以下に、本発明に用いた表面伝導型電子放
出素子について述べる。

【００３１】本発明に用いた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。

【００３２】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。

【００３３】図５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５（ａ）は平面
図、図５（ｂ）は断面図である。

【００３４】図５において符号５１は基板、符号５２と
５３は素子電極、符号５４は導電性薄膜、符号５５は電
子放出部を示す。

【００３５】基板５１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。

【００３６】対向する素子電極５２，５３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，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属あるいは合金及びＰｄ，Ａｓ，Ａｇ，Ａｕ，Ｒｕ
Ｏ₂ ，Ｐｄ−Ａｇ等の金属あるいは金属酸化物とガラス
等から構成される印刷導体、Ｉｎ₂Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の
透明導電体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。素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、
導電性薄膜５４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の範囲であり、より好まし
くは素子電極間に印加する電圧等を考慮して１μｍから
１００μｍの範囲である。素子電極長さＷは、電極の抵
抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの
範囲である。素子電極５２，５３の膜厚ｄは、１００オ
ングストロームから１μｍの範囲である。

【００３７】なお、図５に示した構成だけでなく、基板
５１上に導電性薄膜５４、対向する素子電極５２，５３
の電極を順に積層した構成とすることもできる。

【００３８】導電性薄膜５４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５２，５３へのステップ
カバレージ、素子電極５２，５３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ｌ
の薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｗ）とおいたときに
現れる値で、薄膜材料の抵抗率をρとするとＲｓ＝ρ／
ｔで表される。本願明細書において、フォーミング処理
について通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミン
グ処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生じ
させて高抵抗状態を形成する方法であればいかなる方法
でもよい。

【００３９】導電性薄膜５４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 ，Ｉｎ₂Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃ 等の酸化物、Ｈ
ｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，Ｇｄ
Ｂ₄ 等の硼化物、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。

【００４０】ここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が
集合した膜であり、その微細構造は、微粒子が個々に分
散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるいは
重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体と
して島状構造を形成している場合も含む）をとってい
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。

【００４１】電子放出部５５は、導電性薄膜５４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
５４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５５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５５及びその近傍
の導電性薄膜５４には、炭素あるいは炭素化合物を含む
場合もある。

【００４２】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６は、本発明の垂直型表面伝導型電子
放出素子の一例を示す模式図である。

【００４３】図６においては、図５に示した部位と同じ
部位には図５に付した符号と同一符号を付している。符
号６１は段差形成部を示す。基板５１、素子電極５２及
び５３、導電性薄膜５４、電子放出部５５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６１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６１の膜厚
は、先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子の素子電
極間隔Ｌに対応し、数千オングストロームから数十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。

【００４４】導電性薄膜５４は、素子電極５２及び５３
と段差形成部６１成後に、該素子電極５２，５３の上に
積層される。電子放出部５５は、図６においては、段差
形成部６１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。

【００４５】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７に模式的
に示す。

【００４６】以下、図５及び図６を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図７においても、図５に示
した部位と同じ部位には図５に付した符号と同一の符号
を付している。

【００４７】１）基板５１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５１上に素子電極５２，５３を形成す
る（図７（ａ）参照）。

【００４８】２）素子電極５２，５３を設けた基板５１
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５４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５４を
形成する（図７（ｂ）参照）。ここでは、有機金属溶液
の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜５４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。

【００４９】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５２，５３間に、不図示の電源
を用いて、通電を行うと、導電性薄膜５４の部位に、構
造の変化した電子放出部５５が形成される（図７（ｃ）
参照）。通電フォーミングによれば導電性薄膜５４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５５となる。通電フォ
ーミングの電圧波形の例を図８に示す。

【００５０】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８（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８（ｂ）に示した手法
がある。

【００５１】図８（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を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。

【００５２】図８（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図８
（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間隔Ｔ２中に、導電
性薄膜５４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。

【００５３】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。

【００５４】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ＣｎＨ_2n+2 で表される飽和炭化水素、
エチレン、プロピレン等ＣｎＨ_2n 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。

【００５５】炭素あるいは炭素化合物とは、ＨＯＰＧ
（Highly Oriented Pyrolytic Graphite），ＰＧ(Pyrol
ytic Graphite ），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。

【００５６】５）活性化工程を経て得られた電子放出素
子は、安定化処理を行うことが好ましい。この処理は真
空容器内の有機物質の分圧が、１×１０^-8ｔｏｒｒ以
下、望ましくは１×１０^-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^-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、８０
〜２００℃で５時間以上が望ましいが、特にこの条件に
限るものではなく、真空容器の大きさや形状、電子放出
素子の構成等の諸条件により変化する。なお、上記有機
物質の分圧測定は質量分析装置により質量数が１０〜２
００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。

【００５７】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。電子放出素子の配列については種々のも
のが採用できる。一例として、並列に配置した多数の電
子放出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直行する方向（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
（グリッドと呼ぶ）により電子放出素子から電子を制御
駆動するはしご状配置のものがある。これと別に、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。

【００５８】本発明の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９を用い
て説明する。図９において、符号９１は基板、符号９２
はＸ方向配線、符号９３はＹ方向配線、符号９４は表面
伝導型電子放出素子、符号９５は結線を示す。なお、表
面伝導型電子放出素子９４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。

【００５９】なお、図９及び後述する図１０には説明の
便宜上、本発明の主眼である遮蔽部材は明示していない
が、電子放出素子の直上には図１で示したように遮蔽部
材が配置されている。

【００６０】ｍ本のＸ方向配線９２は、Ｄｘ１，Ｄｘ
２，・・・・，Ｄｘｍからなり、真空蒸着法、印刷法、
スパッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成す
ることができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計さ
れる。Ｙ方向配線９３は、Ｄｙ１，Ｄｙ２，・・・，Ｄ
ｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線９２と同様に形
成される。これらｍ本のＸ方向配線９２とｎ本のＹ方向
配線９３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）。

【００６１】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ＳｉＯ等で構成さ
れる。例えば、Ｘ方向配線９２を形成した基板９１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９２とＹ方向配線９３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９２と
Ｙ方向配線９３は、それぞれ外部端子として引き出され
る。

【００６２】表面伝導型放出素子９４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線９２とｎ本のＹ方
向配線９３と導電性金属等からなる結線９５によって電
気的に接続されている。

【００６３】配線９２と配線９３を構成する材料、結線
９５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。

【００６４】Ｘ方向配線９２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子９４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９３にはＹ方向に配列した表面伝導型放
出素子９４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。

【００６５】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。

【００６６】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１０と図１
１及び図１２を用いて説明する。図１０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１１は、図
１０の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図であ
る。図１２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。

【００６７】図１０において、符号９０は電子放出素子
を複数配した電子源基板、符号１０１は電子源基板９０
を固定したリアプレート、符号１０６はガラス基板１０
３の内面に蛍光膜１０４とメタルバック１０５等が形成
されたフェースプレートである。符号１０２は支持枠を
示し、該支持枠１０２には、リアプレート１０１、フェ
ースプレート１０６がフリットガラス等を用いて接続さ
れている。符号１０８は外囲器を示し、該外囲器１０８
は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。

【００６８】符号９４は表面伝導型電子放出素子を示
し、この電子放出素子９４は図５における電子放出部に
相当する。符号９２，９３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。

【００６９】外囲器１０８は、上述のごとく、フェース
プレート１０６、支持枠１０２、リアプレート１０１で
構成される。リアプレート１０１は主に電子源基板９０
の強度を補強する目的で設けられるため、電子源基板９
０自体で十分な強度をもつ場合は別体のリアプレート１
０１は不要とすることができる。すなわち、基板９１に
直接支持枠１０２を封着し、フェースプレート１０６、
支持枠１０２及び基板９１で外囲器１０８を構成しても
よい。一方、フェースプレート１０６、リアプレート１
０１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１０８を構成することもでき
る。

【００７０】図１１は、蛍光膜を示す模式図である。蛍
光膜１０４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１１１と蛍光体１１２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
マトリッ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１１２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。

【００７１】ガラス基板１１３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１０４の内面側には、通常メタル
バック１０５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１０６側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させ
ること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極とし
て作用させること、外囲器内で発生した負イオンの衝突
によるダメージから蛍光体を保護すること等である。メ
タルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の内面側表面の平
滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる。）を行
い、その後Ａｌを真空蒸着等を用いて堆積させることで
作製できる。

【００７２】フェースプレート１０６には、さらに蛍光
膜１０４の導電性を高めるため、蛍光膜８４の外面側
（ガラス基板１０３側）に透明電極（不図示）を設けて
もよい。

【００７３】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００７４】図１０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１０８は、前述の安
定化工程と同様に、適宜加熱しながら、イオンポンプ、
ソープションポンプ等のオイルを使用しない排気装置に
より不図示の排気管を通じて排気し、１×１０^-7ｔｏｒ
ｒ程度の真空度の有機物質の十分少ない雰囲気にした
後、封止される。外囲器１０８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１０８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１０８内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッ
ターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッター
は通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着作用によ
り、例えば１×１０^-5乃至は１×１０^-7ｔｏｒｒの真空
度を維持するものである。

【００７５】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１２を用いて説明する。図１２におい
て、符号１２１は表示パネル、符号１２２は走査回路、
符号１２３は制御回路、符号１２４はシフトレジスタで
ある。符号１２５はラインメモリ、符号１２６は同期信
号分離回路、符号１２７は変調信号発生器、符号Ｖｘ及
びＶａは直流電圧源である。

【００７６】表示パネル１２１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。

【００７７】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。

【００７８】走査回路１２２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乃至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１２１の端子Ｄｏｘ１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１２３が出力する制御信号Ｔ_scan 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。

【００７９】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。

【００８０】制御回路１２３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１２３は、同期信
号分離回路１２６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基
づいて、各部に対してＴ_scan及びＴ_sft 及びＴ_mry の各
制御信号を発生する。

【００８１】同期信号分離回路１２６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１２６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Ｔ_sync 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１２４に入力さ
れる。

【００８２】シフトレジスタ１２４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１２３より送られる制御信号Ｔ_sft に基づいて動
作する。（すなわち、制御信号Ｔ_sft は、シフトレジス
タ１２４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、Ｉｄｌ乃至Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１２４より出力される。

【００８３】ラインメモリ１２５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１２３より送られる制御信号Ｔ_mry にした
がって適宜Ｉｄｌ乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶さ
れた内容は、Ｉ’ｄｌ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。

【００８４】変調信号発生器１２７は、画像データＩ’
ｄｌ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１２１内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【００８５】本発明の電子放出素子は放出電流Ｉｅに対
して以下の基本特性を有している。すなわち、電子放出
には明確なしきい値電圧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１２７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。。

【００８６】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１２７として、一定の波高値の電圧パル
スを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルス
の幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いる
ことができる。シフトレジスタ１２４やラインメモリ１
２５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。

【００８７】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１２６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１２６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１２
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１２７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１２７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１２７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。

【００８８】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１２７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。

【００８９】このような構成をとり得る本発明の画像表
示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏ
ｘ１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Ｈ
ｖを介してメタルバック１０５、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。

【００９０】ここで述べ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，ＳＥ
ＣＡＭ方式等の他、これよりも、多数の走査線からなる
ＴＶ信号（例えば、ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位
ＴＶ）方式をも採用できる。

【００９１】次に、はしご型配置の電子源及び画像表示
装置について図１３、図１４を用いて説明する。

【００９２】図１３は、はしご型配置の電子源の一例を
示す模式図である。図１３において、符号１３１は基
板、符号１３２は電子放出素子を示す。符号１３３、Ｄ
ｘ１〜Ｄｘ１０は、電子放出素子１３２に接続する共通
配線である。電子放出素子１３２は、基板１３１上に、
Ｘ方向に並列に複数個配置される（これを素子行と呼
ぶ）。この素子行が複数個配されて、電子源を構成して
いる。

【００９３】なお、図１３及び後述する図１４には説明
の便宜上、本発明の主眼である遮蔽部材は明示していな
いが、電子放出素子の直上には図１で示したように遮蔽
部材が配置されている。

【００９４】各素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印
加することで、各素子行を独立に駆動させることができ
る。すなわち、電子ビームを放出させたい素子行には、
電子放出しきい値以上の電圧を、電子ビームを放出しな
い素子行には、電子放出しきい値以下の電圧を印加す
る。各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤ
ｘ２，Ｄｘ３を同一配線とすることもできる。

【００９５】図１４ははしご型配置の電子源を備えた画
像形成装置におけるパネルの構造の一例を示す模式図で
ある。符号１４０はグリッド電極、符号１４１は電子が
通過するための開口であり、この開口を形成するために
本発明を適用できる。また、符号１４２はＤｏｘ１，Ｄ
ｏｘ２，・・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端子を示す。符
号１４３は、グリッド電極１４０と接続されたＧ１，Ｇ
２，・・・・，Ｇｎからなる容器外端子、符号１３０は
各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板をを
示す。図１４においては、図１０、図１３に示した部位
と同じ部位には、これらの図に付したのと同一の符号を
付している。ここに示した画像形成装置と、図１０に示
した単純マトリックス配置の画像形成装置の大きな違い
は、電子源基板１３０とフェースプレート１０６の間に
グリッド電極１４０を備えているか否かである。

【００９６】図１４においては、電子源基板１３０とフ
ェースプレート１０６の間には、グリッド電極１４０が
設けられている。グリッド電極１４０は、表面伝導型電
子放出素子から放出された電子ビームを変調するもので
あり、はしご型配置の素子行と直交して設けられたスト
ライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子
に対応して１個ずつ円形の開口１４１が設けられてい
る。グリッドの形状や設置位置は図１４に示したものに
限定されるものではない。例えば、開口としてメッシュ
状に多数の通過口を設けることもでき、グリッドを表面
伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けることもでき
る。

【００９７】容器外端子１４２及びグリッド容器外端子
１４３は、不図示の制御回路と電気的に接続されてい
る。

【００９８】本例の画像形成装置では素子行を１列ずつ
順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極列
に画像の１ライン分の変調信号を同時に印加する。これ
により、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像
を１ラインずつ表示することができる。本発明の画像形
成装置は、テレビジョンン放送の表示装置、テレビ会議
システムやコンピュータ等の表示装置の他、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
装置としても用いることもできる。

【００９９】

【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。

【０１００】（第１実施例）図１は本発明の作製方法で
作製された遮蔽部材を最もよく表す図であり、図１
（ａ）は加工前の遮蔽部材を含む電子源基板であり、図
１（ｂ）は電子通過孔が加工された遮蔽部材を含む電子
源基板を示したものである。

【０１０１】図１においては符号１は基板、符号２は基
板１上にパターン形成されたＹ方向配線、符号３はＹ方
向配線２と層間絶縁層（不図示）を介して印刷法等によ
り形成したＸ方向配線、符号４は電子放出素子を示す。
電子放出素子４は電極５によりＸ方向配線３及びＹ方向
配線２と電気的に接続されている。

【０１０２】また、符号６は導電性を有するアルミニウ
ム等からなる薄板状の遮蔽部材を示し、該遮蔽部材６は
Ｘ方向配線３上に絶縁層（不図示）を介して設置され
る。符号７は本発明の作製方法で形成された電子通過孔
を示し、遮蔽部材６は各電子放出素子４の直上部を覆
い、且つ、電子通過孔７は電子放出素子４の電子放出部
から放出される電子の軌道を遮らないように位置してい
る。

【０１０３】本実施例では、電子通過孔７はビーム走査
方式レーザー加工法を用いて形成した。

【０１０４】図２は本実施例において、電子通過孔７を
形成するために用いたビーム走査方式レーザー加工機の
構成を示したものである。以下にその構成を説明する。

【０１０５】このレーザー加工機は図２に示すようにレ
ーザー発振器２０１を備え、レーザー発振器２０１より
放出されたレーザー光を高速シャッター２０２を介し、
全反射ミラー２０３で遮蔽部材６上に照射する構成であ
る。また、遮蔽部材６に照射されるレーザー光は、全反
射ミラーで反射したレーザー光をスリット２０４により
整形し、対物レンズ２０５により収束したものである。

【０１０６】遮蔽部材６を固定した電子源基板８はＸＹ
方向走査機構２０６の上に固定されており、位置制御機
構２０８によりＸＹ方向に制御可能となっている。

【０１０７】高速シャッター２０２はレーザー光制御機
構２０７により高速にレーザー発振器２０１より放出さ
れたレーザー光を遮断できるようになっており、遮蔽部
材表面へのレーザー光照射のＯＮ，ＯＦＦを行うことが
できる。さらに、ＸＹ方向走査機構２０６の位置情報を
位置検出機構２０９により検出できるので、ＸＹ方向走
査機構２０６の動きに同期させて、レーザーのＯＮ，Ｏ
ＦＦを行うことができる。

【０１０８】制御コンピュータ２１０はレーザー発振器
２０１、レーザー光制御機構２０７、位置制御機構２０
８、位置検出機構２０９を制御するためのコンピュータ
であり、制御コンピュータ２１０の指令により、任意の
パターンを描画することができる。

【０１０９】以下に本実施例における電子通過孔７の作
製方法を、電子源基板８として表面伝導型電子放出素子
を有するマトリクッス型配置の電源基板を例に説明す
る。

【０１１０】まず図９に示したように、ガラス基板９１
の上にＹ方向配線９３、絶縁層（不図示）、及びＸ方向
配線９２を印刷法を用い作製した。

【０１１１】その上に有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を全面に塗布し、３００℃で２
０分間焼成した後、Ｐｄを主成分とする微粒子膜からな
る導電性薄膜を生成した。

【０１１２】次に、電子通過孔７を加工するための位置
を算出するためにＣＣＤカメラで電子放出素子９４を撮
影し、二値化処理等の画像処理を行うことにより、電子
放出素子９４の面内方向の位置（ＸＹ座標）を求めた。
今回はマトリックス状に配列された電子放出素子９４を
全数測定せず、Ｘ方向２５点、Ｙ方向２５点の合計６２
５点を測定し、残りの部分は数値補正を行うことにより
算出した。

【０１１３】そして、導電性を有する薄板（アルミニウ
ム合金等）からなる遮蔽部材６を、Ｘ方向配線９３上に
絶縁層（不図示）を介して固定した。

【０１１４】次に、図２に示した構成と同様のＱスイッ
チ付きＹＡＧ第２高調波レーザー加工機（波長５３２ｎ
ｍ）に、上記工程で作製された電子源基板をセット（Ｘ
Ｙ方向走査機構２０６の上）し、遮蔽部材６の加工を行
った。

【０１１５】具体的には、レーザーのＱスイッチ周波数
は１ｋＨｚ、平均レーザー出力は約０．３Ｗ（パルス幅
約６０ｎｓ）、ＸＹ方向走査機構２０６の動きに同期し
て高速シャッター２０２を開閉することにより加工を行
った。レーザービーム径はスリット２０４、対物レンズ
２０５により、遮蔽部材６上で一辺が５０μｍの四角形
となるようにし、ＸＹ方向走査機構２０６を移動させる
ことによりＸ方向約１２０μｍ、Ｙ方向約２４０μｍの
四角形の電子通過孔７を形成することができた。

【０１１６】加工位置は遮蔽部材６を電子源基板に固定
する前に、測定した電子放出素子９４の位置データを基
に電子放出部の直上から４０μｍずれた位置に中心がく
るように定めて、電子通過孔７を形成することができ
た。

【０１１７】今回は電子通過孔７の形状として四角形の
ものを用いたがこれは何ら制限されるものではなく、円
形でも構わない。その際にはビームの形状をスリット２
０４で円形に整形すればよい。

【０１１８】続いて、通電フォーミングを図８に示した
ような電圧を印加することにより行なった。このとき、
フォーミング電圧波形としては、パルス幅Ｔ１を１ｍｓ
ｅｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃの矩形波で波高値
１５Ｖとし、真空雰囲気下で行った。この通電処理によ
り電子放出素子９４を局部的に破壊、変形もしくは変質
せしめ、構造の変化した電子放出部が得られた。

【０１１９】このように表面伝導型電子放出素子を有す
るマトリックス型配置の電子源基板を作製し、フェース
プレート１０６、支持枠１０２、リアプレート１０１等
と封着することにより、図１０に示されている画像形成
装置を作製した。

【０１２０】なお本発明はこのような表面伝導型電子放
出素子に限らず、従来技術の説明で述べたようなＦＥ
型、ＭＩＭ型を用いてもよい。

【０１２１】また表面伝導型電子放出素子を有するはし
ご型配置の電子源基板を用いても同様の画像形成装置を
作製することができた。

【０１２２】本実施例では各電子放出素子の位置をＣＣ
Ｄカメラで測定しているので、面内方向の設計値からの
ずれを算出することができ、個々の電子放出素子から放
出される電子の飛翔軌道に合った電子通過孔の加工がで
きる。

【０１２３】（第２実施例）本実施例では、図１に示し
た構成と同様の遮蔽部材の電子通過孔７をパターン露光
式レーザー加工法を用いて形成した。

【０１２４】図３は本発明の遮蔽部材の作製方法の第２
実施例において電子通過孔７を形成するために用いたレ
ーザ加工機の構成を示したものである。この図におい
て、第１実施例と同じ数字は同一の機能のものを示して
いる。以下にその構成を説明する。

【０１２５】このレーザー加工機は図２に示すようにレ
ーザー発振器２０１を備え、レーザー発振器２０１より
放出されたレーザー光を高速シャッター２０２を介し、
全反射ミラー２０３で遮蔽部材６上に照射する構成であ
る。また、遮蔽部材６に照射されるレーザー光は、全反
射ミラーで反射したレーザー光をマスク３０４により整
形し、対物レンズ２０５により収束したものである。

【０１２６】遮蔽部材６を固定した電子源基板８はＸＹ
方向走査機構２０６の上に固定されており、位置制御機
構２０８によりＸＹ方向に制御可能となっている。

【０１２７】高速シャッター２０２はレーザー光制御機
構２０７により高速にレーザー発振器２０１より放出さ
れたレーザー光を遮断できるようになっており、遮蔽部
材表面へのレーザー光照射のＯＮ，ＯＦＦを行うことが
できる。さらにＸＹ方向走査機構２０６の位置情報を位
置検出機構２０９により検出できるので、ＸＹ方向走査
機構２０６の動きに同期させて、レーザーのＯＮ，ＯＦ
Ｆを行うことができる。

【０１２８】制御コンピュータ２１０はレーザー発振器
２０１、レーザー光制御機構２０７、位置制御機構２０
８、位置検出機構２０９を制御するためのコンピュータ
であり、制御コンピュータ２１０の指令により、任意の
パターンを描画することができる。

【０１２９】以下に本実施例での電子通過孔７の作製方
法を、電子源基板８として表面伝導型電子放出素子を有
するはしご型配置の電子源基板を例に説明する。

【０１３０】まず図１３に示したように、ガラス基板１
３１の上に電子放出素子１３２を接続するために共通配
線１３３を印刷法を用い作製した。

【０１３１】その上に有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を全面に塗布し、３００℃で２
０分間焼成した後、Ｐｄを主成分とする微粒子膜からな
る導電性薄膜を生成した。

【０１３２】次に、導電性を有する薄板（アルミニウム
合金等）からなる遮蔽部材６を、共通配線１３３上に絶
縁層（不図示）を介して固定した。

【０１３３】そして、図３に示した構成と同様のエキシ
マレーザー加工機（波長２４８ｎｍ）に、上記工程で作
製された電子源基板１３０をセット（ＸＹ方向走査機構
２０６の上）し、遮蔽部材６の加工を行った。

【０１３４】具体的には、マスク３０４は複数の電子通
過孔７が１度に加工できるように、４８０μｍ×９６０
μｍの四角形の孔が３×３個マトリクス状に作製してあ
るものを用い、対物レンズ２０５で１／４に収束されて
いる。このマスクを通して、エネルギー密度０．５Ｊ／
ｃｍ² 程度のレーザー光を５〜１０ショット被加工物に
照射した。

【０１３５】これにより、ＸＹ方向約１２０μｍ、Ｙ方
向約２４０μｍの四角形の電子通過孔７を遮蔽部材６上
に形成することができた。

【０１３６】加工位置は電子源基板１３０上の四隅に形
成されている十字型のマーカーを基準に電子放出部の直
上から４０μｍずれた位置に中心がくるように定めて、
電子通過孔７を形成することができた。

【０１３７】今回は電子通過孔７の形状として四角形の
ものを用いたがこれは何ら制限されるものではなく、円
形でも構わない。その際にはマスク３０４に形成されて
いる孔を円形にすればよい。

【０１３８】続いて、通電フォーミングを図８に示した
ような電圧を印加することにより行なった。このとき、
フォーミング電圧波形としては、パルス幅Ｔ１を１ｍｓ
ｅｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃの矩形波で波高値
１５Ｖとし、真空雰囲気下で行った。この通電処理によ
り電子放出素子１３２を局部的に破壊、変形もしくは変
質せしめ、構造の変化した電子放出部５５が得られた。

【０１３９】このように表面伝導型電子放出素子を有す
るはしご型配置の電子源基板を作製し、フェースプレー
ト１０６、支持枠、リアプレート等と封着することによ
り、図１４に示されている画像形成装置を作製した。

【０１４０】なお本発明はこのような表面伝導型電子放
出素子に限らず、従来技術の説明で述べたようなＦＥ
型、ＭＩＭ型を用いてもよい。

【０１４１】また表面伝導型電子放出素子を有するマト
リックス型配置の電子源基板を用いても同様の画像形成
装置を作製することができた。

【０１４２】本実施例では加工の際にマスクを用いてい
るため複数の電子通過孔７を同時に形成することがで
き、短時間に電子通過孔７を加工することができる。

【０１４３】（第３実施例）本実施例では、図１に示し
た構成と同様の遮蔽部材の電子通過孔７をサンドブラス
ト法を用いて形成した。

【０１４４】図４は本発明の遮蔽部材の作製方法の第３
実施例において電子通過孔７を形成するために用いたサ
ンドブラスト加工の構成を示したものである。以下に本
実施例での電子通過孔７の作製方法を、電子源基板８と
して表面伝導型電子放出素子を有するマトリクッス型配
置の電源基板を例に説明する。

【０１４５】まず図９に示したように、ガラス基板の上
にＹ方向配線９３、絶縁層（不図示）、及びＸ方向配線
９２を印刷法を用い作製した。

【０１４６】その上に有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）を全面に塗布し、３００℃で２
０分間焼成した後、Ｐｄを主成分とする微粒子膜からな
る導電性薄膜を生成した。

【０１４７】次に、電子通過孔７を加工するための位置
を算出するためにＣＣＤカメラで電子放出素子９４を撮
影し、二値化処理等の画像処理を行うことにより、電子
放出素子９４の面内方向の位置（座標）を求めた。今回
はマトリクス状に配列された電子放出素子９４を全数測
定せずに、Ｘ方向２５点、Ｙ方向２５点の合計６２５点
を測定し、残りの部分は数値補正を行うことにより算出
した。

【０１４８】そして、導電性を有する薄板（アルミニウ
ム合金等）からなる遮蔽部材６を、Ｘ方向配線９３上に
絶縁層（不図示）を介して固定した。

【０１４９】次に、遮蔽部位６上にサンドブラスト用の
マスク４２を載せ、ノズル４１から研磨材を吹き付け半
径が約３０μｍの円形の電子通過孔７を遮蔽部材６上に
形成した。今回は研磨材としてアルミナを用い、サンド
ブラスト用のマスク４２としては半径３０μｍの円形状
の孔が横２個、縦４個マトリクス状に並んだものを用い
た。

【０１５０】加工時にはサンドブラスト用のマスク４２
とノズル４１をエリア毎に移動し行った。

【０１５１】加工位置は遮蔽部材６を電子源基板に固定
する前に測定した電子放出素子９４の位置データを基に
電子放出部の直上から４０μｍずれた位置に中心がくる
ように定めて、電子通過孔７を形成することができた。

【０１５２】今回は電子通過孔７の形状として円形のも
のを用いたがこれは何ら制限されるものではなく、四角
形でも構わない。その際にはサンドブラスト用のマスク
４２の孔の形状を四角形にすればよい。

【０１５３】また加工位置は電子源基板の四隅に十字型
のマーカーを形成し、これを基準に加工を行っても同様
の電子通過孔７を形成することができた。

【０１５４】続いて、通電フォーミングを図８に示した
ような電圧を印加することにより行なった。このとき、
フォーミング電圧波形としては、パルス幅Ｔ１を１ｍｓ
ｅｃ、パルス間隔Ｔ２を１０ｍｓｅｃの矩形波で波高値
１５Ｖとし、真空雰囲気下で行った。この通電処理によ
り電子放出素子９４を局部的に破壊、変形もしくは変質
せしめ、構造の変化した電子放出部が得られた。

【０１５５】このように表面伝導型電子放出素子を有す
るマトリクス型配置の電子源基板を作製し、フェースプ
レート１０６、支持枠１０２、リアプレート１０１等と
封着することにより、図１０に示されている画像形成装
置を作製した。

【０１５６】なお本発明はこのような表面伝導型電子放
出素子に限られず、従来技術の説明で述べたようなＦＥ
型、ＭＩＭ型を用いてもよい。

【０１５７】また表面伝導型電子放出素子を有するはし
ご型配置の電子源基板を用いても同様の画像形成装置を
作製することができた。

【０１５８】本実施例では各電子放出素子の位置をＣＣ
Ｄカメラで測定しているので、面内方向の設計値からの
ずれを算出することができ、個々の電子放出素子から放
出される電子の飛翔軌道に合った電子通過孔の加工がで
きる。またマスクを用いているため複数の電子通過孔７
が同時に形成することができ、短時間に電子通過孔７を
加工することができる。

【０１５９】

【発明の効果】本発明は、画像形成装置の表示パネルに
備わる遮蔽部材の作製方法において、電子源基板に遮蔽
部材を固定した後、微細加工手段により電子通過孔を形
成することにより、各々の電子の放出素子の設計値から
の位置ずれ（面内方向）に対応して電子通過孔を加工で
きるので、電子の飛翔軌道と遮蔽部材の電子通過孔の位
置ずれを減少させることができ、輝度の低下、色むらを
減少させることができる。さらに画像形成装置の歩留ま
りが向上する。

【０１６０】また、電子放出素子として表面伝導型電子
放出素子を用いることにより、電子通過孔の真下には電
子放出部がないので、電子放出特性を損なうことなく遮
蔽部材を加工することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の作製方法で作製された遮蔽部材を最も
よく表す図である。

【図２】本発明の第１実施例において、電子通過孔を形
成するために用いたビーム走査方式レーザー加工機の構
成を示した図である。

【図３】本発明の遮蔽部材の作製方法の第２実施例にお
いて電子通過孔を形成するために用いたパターン露光式
レーザ加工機の構成を示した図である。

【図４】本発明の遮蔽部材の作製方法の第３実施例にお
いて電子通過孔を形成するために用いたサンドブラスト
加工の構成を示した図である。

【図５】本発明の平面型表面伝導型電子放出素子の構成
を示す模式的平面図及び断面図である。

【図６】本発明の垂直型表面伝導型電子放出素子の模式
図である。

【図７】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造方法を
示す模式図である。

【図８】本発明の表面伝導型電子放出素子の製造に際し
て採用できる通電フォーミング処理における電圧波形の
一例を示す模式図である。

【図９】本発明の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１０】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１１】蛍光膜の一例を示す模式図である。

【図１２】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１３】本発明のはしご型配置電子源基板の一例を示
す模式図である。

【図１４】本発明の画像表示装置の表示パネルの一例を
示す模式図である。

【図１５】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【符号の説明】

１基板２Ｙ方向配線３Ｘ方向配線４電子放出素子５電極６遮蔽部材７電子通過孔８電子源基板４１ノズル４２サンドブラスト用マスク５１基板５２、５３素子電極５４導電性薄膜５５電子放出部６１段差形成部９０電子源基板９１基板９２Ｘ方向配線９３Ｙ方向配線９４表面伝導型電子放出素子９５結線１０１リアプレート１０２支持枠１０３ガラス基板１０４蛍光膜１０５メタルバック１０６フェースプレート１０８外囲器１１１黒色部材１１２蛍光体１２１表示パネル１２２走査回路１２３制御回路１２４シフトレジスタ１２５ラインメモリ１２６同期信号分離回路１２７変調信号発生器、Ｖｘ，Ｖａ：直流電圧源１３０電子源基板１３１基板１３２電子放出素子１３３Ｄx１〜Ｄx１０は前記電子放出素子を配線す
るための共通配線１４０グリッド電極１４１電子が通過するための開口１４２Ｄox１，Ｄox２，・・・・，Ｄoxｍよりなる
容器外端子１４３グリッド電極１４０と接続されたＧ１，Ｇ
２，・・・、Ｇｎよりなる容器外端子２０１レーザー発振器２０２高速シャッター２０３全反射ミラー２０４スリット２０５対物レンズ２０６ＸＹ方向走査機構２０７レーザー光制御機構２０８位置制御機構２０９位置検出機構２１０制御コンピュータ３０４マスク

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子を搭載した電子源基板に、
該電子放出素子から放出される電子を透過し且つ前記電
子放出素子に飛翔してくる帯電粒子を遮蔽するための遮
蔽部材を固定した後、微細加工手段により電子通過孔を
形成することを特徴とする遮蔽部材の作製方法。
【請求項２】前記微細加工手段としてビーム走査方式
レーザー加工法を用いることを特徴とする請求項１に記
載の遮蔽部材の作製方法。
【請求項３】前記微細加工手段としてパターン露光式
レーザー加工法を用いることを特徴とする請求項１に記
載の遮蔽部材の作製方法。
【請求項４】前記微細加工手段としてサンドブラスト
法を用いて加工することを特徴とする請求項１に記載の
遮蔽部材の作製方法。
【請求項５】前記加工の基準が前記電子放出素子であ
ることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記
載の遮蔽部材の作製方法。
【請求項６】前記加工の基準が前記電子放出素子群の
外周に設けられたマーカーであることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の遮蔽部材の作製方
法。
【請求項７】前記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乃至６のいずれか
１項に記載の遮蔽部材の作製方法。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
作製方法により作製された遮蔽部材を固定した電子源基
板を搭載するリアプレートと、該リアプレートと対向配
置されたフェースプレートとで構成される表示パネルを
備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】前記表示パネルが密封容器であることを
特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。