JPH10269970A

JPH10269970A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10269970A
Application number: JP7141797A
Authority: JP
Inventors: Hirotsugu Takagi; 博嗣高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-25
Filing date: 1997-03-25
Publication date: 1998-10-09

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な強度をもち製造が容易なスペーサーを
得るのが困難。【解決手段】複数の電子源１を形成した基板２と該電
子源１から放出された電子により画像を形成する画像形
成部材５，６を形成した基板４とをスペーサー１０を介
して対向させた構造を有する画像形成装置において、ス
ペーサー１０が各基板２，４と略平行な中空部１０ａを
有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像形成装置に係わ
り、特に複数の電子源を形成した基板と該電子源から放
出された電子により画像を形成する画像形成部材を形成
した基板とをスペーサーを介して対向させた構造を有す
る画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】複数の電子源から放出された電子を画像
形成部材にあてて画像を形成する画像形成装置としては
代表的なものとしては画像表示装置が知られている。

【０００３】従来、電子放出素子を利用した画像表示装
置として、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源基
板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを平
行に対向させ、真空に排気した平面型の画像表示が知ら
れている。このような画像表示装置において、電界放出
型電子放出素子を用いたものは、例えば、Ｉ．Ｂｒｏｄ
ｉｅ，“Ａｄｖａｎｃｅｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｆｌ
ａｔｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅＣＲＴｓ”，Ｉｎｆ
ｏｒｍａｔｉｏｎＤｉｓｐｌａｙ，１／８９，１７
（１９８９）に開示されたものがある。また、表面伝導
型電子放出素子を用いたものは、例えば、米国特許第５
０６６８８３号等に開示されている。平面型の電子線表
示パネルは、現在広く用いられている陰極線管（ｃａｔ
ｈｏｄｅｒａｙｔｕｂｅ：ＣＲＴ）表示装置に比べ、
軽量化、大画面化を図ることができ、また、液晶を利用
した平面型表示パネルやプラズマ・ディスプレイ、エレ
クトロルミネッセント・ディスプレイ等の他の平面型表
示装置に比べて、より高輝度、高品質な画像を提供する
ことができる。

【０００４】図１５を用いて平面型画像表示装置の構成
について詳述すると、図中、２はリアプレート、７は陽
極基板であるフェースプレート、３は外枠であり、これ
らにより真空外囲器８を構成している。１３は電子源１
の基体であるガラス基板、９および１２は、電子放出素
子１に電圧を印加するための配線電極である。１０はス
ペーサーで、リアプレート２とフェースプレート７を所
定間隔に保持するとともに、大気圧に対する支持部材と
して配置されている。

【０００５】この電子線表示パネルにおいて画像を形成
するには、マトリックス状に配置された走査電極９と信
号電極１２に所定の電圧を順次印加することで、マトリ
ックスの交点に位置する所定の電子放出素子１を選択的
に駆動し、放出された電子を蛍光体５に照射して所定の
位置に輝点を得る。メタルバック６は、放出電子を加速
してより高い輝度を得るために、電子源１に対して正電
位となるように高電圧が印加される。ここで、印加され
る電圧は、蛍光体の性能にもよるが、数百Ｖから数十ｋ
Ｖ程度の電圧である。従って、リアプレート２とフェー
スプレート７間の距離は、この印加電圧によって真空の
絶縁破壊（すなわち放電）が生じないようにするため、
百μｍから数ｍｍ程度に設定されるのが一般的である。

【０００６】表示パネルの表示面積が大きくなるに従
い、外囲器内部の真空と外部の大気圧差による基板の変
形を抑えるためには、リアプレート２およびフェースプ
レート７を厚くする必要がでてきた。これは表示パネル
の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見た時に
歪みを生ずる。そこで、スペーサー１０を配置すること
により、基板２、７の強度負担を軽減でき、軽量化、低
コスト化、大画面化が可能となるので、平面型電子線表
示パネルの利点を十分に発揮することができる様にな
る。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】１つの電子源の大きさ
は表示装置の大きさと画素数により決められるが、最近
ではＨＤＴＶやパソコン等のコンピュータの画像のよう
により高密度の画像表示が求められている。したがっ
て、１画素の大きさが１ｍｍを越えることは考えにく
く、逆により小さくすることが望まれている。スペーサ
ーの巾は当然表示を妨げない大きさであるべきであり、
当然ｍｍを越えることはないものと考えられる。実際に
は０．５ｍｍであれば大きすぎるくらいであり、０．２
〜０．３ｍｍ以下とすることが求められている。

【０００８】一方、明るい、すなわち高輝度を実現する
ためには、電子を高い電圧、例えば５ｋＶ以上で加速し
て蛍光体に入射させることが望ましい。このような電圧
をフェースプレートに印加するにはスペーサーの高さｈ
はおよそ１ｍｍ以上であることが望ましい。したがって
スペーサーは細長い（アスペクト比（高さ／巾）が大き
い）ものとなる。

【０００９】スペーサーの形状としては、柱状あるいは
板状が提案されているが、柱では大気圧を支持するため
には、極めて多数の柱が必要である。『Ａｄｖａｎｃｅ
ｄｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｆｌａｔｃｏｌｄ−ｃａｔ
ｈｏｄｅＣＲＴｓ』（ＩｎｆｏｒｍａｔｉｏｎＤｉ
ｓｐｌａｙ１／８９の１７〜１９頁）や米国特許第
５，０６３，３２７号において、ＩｖｏｒＢｒｏｄｉ
ｅ氏は、ポリイミドを用いたスペーサーを開示してい
る。これは、感光性のポリイミドをスピン法で基板に塗
布し、前ベークした後、フォトリソグラフィ（マスク露
光、現像、洗浄）の工程を経て真空ベークを行う手法で
あり、最終的に陰極基板表面に１００ミクロンの高さの
ポリイミドスペーサーを作っている。さらに感光性のポ
リイミドを利用した例として米国特許第５，３７１，４
３３号等も挙げることができる。この手法では１ｍｍ近
い高さのスペーサーの作製は困難である。また、板の場
合、大画面の表示装置に上述厚みの板を精度良く組み立
てるにはかなり大掛かりな装置の必要性が懸念される。

【００１０】

【課題を解決するための手段および作用】上記の課題
は、複数の電子源を形成した基板と該電子源から放出さ
れた電子により画像を形成する画像形成部材を形成した
基板とをスペーサーを介して対向させた構造を有する画
像形成装置において、前記スペーサーが前記各基板と略
平行な中空部を有することを特徴とする本発明の画像形
成装置によって解決される。

【００１１】本発明はスペーサーを放出電子を妨げるこ
となくかつ自立可能な形状とすることにより、高輝度な
大画面の平面型表示装置が実現でき、かつその生産性を
向上させることができるものである。

【００１２】本発明はスペーサーの構造に特徴を有する
ものであり、必ずしも画像表示装置に用途が限定される
ものではないが、本発明は画像表示装置に好適に用いら
れるので、以下の説明では本発明を画像表示装置に適用
した場合について説明する。なお、画像形成部材は以下
に説明する画像表示装置においては、蛍光膜、蛍光膜に
メタルバックや透明電極を設けたものが対応する。

【００１３】本発明による画像表示装置のスペーサーは
図１に代表的な形状を示すような中空構造体であり、中
空部１０ａを電子源１より放出した電子が蛍光体に向か
って真空中を通過する。すなわちスペーサーは電子の飛
行を妨げない中空部を有すれば任意の形状が考えられる
が、リアプレートとフェースプレートにかかる大気圧を
有効に支持するためには、図１のような「コ」の字型あ
るいは図２のような「口」の字のようにフェースプレー
トに対し略垂直な壁を有する断面形状が好ましい。この
ような構造をしているため、壁の厚みｔは薄くてもスペ
ーサーが自立可能であり、製造がきわめて容易になる。
スペーサーの電子源に対向する底面には図３のように電
子源から放出された電子が通過する穴（特に形状は限定
されず、丸型でなく四角型等でもよい）があけられてい
る。また、「口」の字型ではフェースプレート側の底面
にも電子が通過可能な穴が設けられる。

【００１４】スペーサーの形態は図３及び図５〜８では
中空柱状体をなしているが、全体が柱状体である必要は
なく、中空柱状体が組合わさった中空構造体であっても
よい。具体的には中空部が「Ｌ」字状、「＋」形状とな
るように「Ｌ」字状中空構造体、「＋」形状中空構造体
としてもよい。断面形状も「コ」の字型に限らず「口」
の字型としてもよいことは勿論である。

【００１５】なお、スペーサーの側面にも穴（開口部）
を設ければ、穴により電子源近傍で発生したガスがスペ
ーサ中空部に滞留することなく外部に拡散する。そのた
め、電子源での放電および電子放出特性の低下が抑制さ
れることになる。穴の形状は特に限定されず、円形，楕
円形，矩形、その他の不定形が可能である。ここでは穴
は画素に対応して設けているが、不規則に設けてもよ
い。図６、図７（ａ），（ｂ）は断面が「コ」の字状の
スペーサーの側面に穴を設けた例を示す斜視図である。
各図において、１０ｂはスペーサーの側面に設けられた
穴（開口部）を示す。

【００１６】電子源より放出された電子ビームは収束レ
ンズを使用しないと広がりながらフェースプレートに到
達するので、スペーサーの垂直な壁の厚みｔが厚いと電
子が直接あたり、スペーサー表面に帯電を引き起こす。
したがって、ｔは小さい方がよいのであるが機械的な強
度を維持するための厚みも必要である。ｔは０．１ｍｍ
より大きく、配線巾より極端に大きくない範囲が望まし
い。また、垂直な壁の厚みｔが均一であってもよいし、
フェースプレート側でｔが小さいあるいは中央でｔが小
さい構造でもよい。

【００１７】スペーサー１０の上下には高電圧が印加さ
れる。従って、スペーサーが絶縁体の場合には、配線電
極に接する外周囲の角の部分は金属と絶縁体と真空が接
するので沿面放電しやすい個所である。図２および図４
のように外周面の角を面取りあるいは丸めた形状にする
と沿面放電発生を抑える効果がある。

【００１８】図１のようにスペーサーの底面は電子源配
列の１ライン分であってもよいし、数ラインにわたる大
きさでもかまわない。「コ」の字が複数結合した形でも
良い（例えば、２つ結合させるとＥ字型である）。
「口」の字が複数結合した形でもよいことは勿論であ
る。図８は「コ」の字が３個結合した形を示す斜視図で
ある。また、長さＬは製造誤差や製造組立しやすさ、お
よび中空部の真空度等に配慮して決定される。高さｈあ
るいはｗに対してＬはその１０〜１００倍が最も適する
大きさである。ただし、形状によっては高さｈあるいは
ｗに対してＬが短くてもよい場合がある。

【００１９】スペーサーは図１のように配線およびフェ
ースプレート間を支持するため、スペーサーはフェース
プレートに印加される加速電圧Ｖａと同等の電界中に置
かれる。すなわちスペーサーが良導電体では大きな電流
がながれることになるので、スペーサーは絶縁体あるい
は高抵抗の材質であることが求められる。また、画像表
示装置内を高真空に維持するためには製造工程中で高温
のベーキングをするために、耐熱性も求められる。その
ような材料としてアルミナ、ガラス等のセラミクスやポ
リイミド、ポリベンゾイミダゾール等の耐熱性高分子材
料が適している。また、多孔性であると中空内で放出さ
れたガスを速やかにスペーサー外へ拡散させることがで
き、冷陰極型電子源の特性劣化が抑制できる。

【００２０】このような断面形状が「口」の字あるいは
「コ」の字形状の中空構造体スペーサーは上記の材料を
押し出し成形あるいはプレス成形で製造することができ
る。

【００２１】スペーサーはフェースプレートからの反射
電子や場合によっては電子源からの放出電子にさらされ
る。電子がスペーサー表面に入射することにより二次電
子を発生し、二次電子放出効率の値により正あるいは負
に帯電する。スペーサーの帯電により電子ビームが曲げ
られ、本来当たるべき蛍光体位置に電子があたらなくな
るため、画像がゆがんだり、輝度が低下する。帯電を抑
制するためにはスペーサー表面の二次電子放出率が小さ
いことが望ましい。すなわち、二次電子放出率が小さい
酸化クロム、酸化銅、カーボンなどの炭化物、窒化アル
ミ、窒化チタン等の窒化物で表面コートすることが効果
的である。

【００２２】帯電を抑制する方法として、スペーサー表
面に高抵抗膜の帯電防止膜を被覆し、これに微小電流を
流して電荷を逃がすのも効果がある。この場合の帯電防
止膜の抵抗値はＭΩ〜１０¹¹Ωが適する。帯電防止膜は
半導電性の薄膜やサーメット、金属あるいはカーボン分
散膜等を用いることができる。

【００２３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。（表示装置の説明）図５は、本発明の一実施形態の表示
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。この図では見やすくする
ために電子源１の個数を省いて表示している。

【００２４】図中、２はリアプレート、３は枠、７はフ
ェースプレートであり、リアプレート２，枠３，フェー
スプレート７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８を形成している。気密容器８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に封着するが、たとえばフリットガ
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４０〜５００度で１０分以上焼成する。

【００２５】リアプレート２には、基板１３が固定され
ているが、該基板上には冷陰極型電子放出素子１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。た
とえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装
置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を
設定することが望ましい。冷陰極型電子放出素子１は、
例えば電極をフォーミングと呼ばれる処理により亀裂を
形成し、その亀裂近傍より電子を放出させる表面伝導型
電子放出素子である。これ以外にも、先端がとがった円
錐状、角錐状あるいは針状の金属やシリコンもしくはダ
イヤモンドを含むカーボン材料を１素子に１個あるいは
多数形成した電界放射型電子放出素子やＭＩＭ型電子放
出素子を用いることもできる。前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導
型放出素子はＭ本のＸ方向配線とＮ本のＹ方向配線によ
り単純マトリクス配線されている。

【００２６】表示画面が大きくてしかも安価な画像表示
装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極素子
の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。すなわ
ち、ＦＥ型では円錐状エミッタとゲート電極の相対位置
や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高
精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造
コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、
ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしかも均
一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの
低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝
導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積
化や製造コストの低減が容易である。また、発明者ら
は、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしくは
その周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子
放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見い
だしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示装
置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適である
と言える。

【００２７】表面伝導型電子放出素子は具体的には図９
の様な構造であり、以下に述べる製法により作製され
る。基板１３は石英ガラスや青板ガラスをはじめとする
各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミ
クス基板あるいは上述の各種基板上にＳｉＯ₂等の絶縁
層を積層したものである。

【００２８】また、基板１３上に対向して設けられた素
子電極１４と１５は、導電性を有する材料によって形成
されている。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、
あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−Ｓ
ｎＯ₂をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの
半導体、などの中から適宜材料を選択して用いればよ
い。電極を形成するには、たとえば真空蒸着などの製膜
技術とフォトリソグラフィー、エッチングなどのパター
ニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できる
が、それ以外の方法（たとえば印刷技術）を用いて形成
してもさしつかえない。

【００２９】素子電極１４と１５の形状は、当該電子放
出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的に
は、電極間隔Ｌは通常は数十ナノメータから数百マイク
ロメータの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、
なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイ
クロメーターより数十マイクロメーターの範囲である。
また、素子電極の厚さｄについては、通常は数十ナノメ
ータから数マイクロメーターの範囲から適当な数値が選
ばれる。

【００３０】また、導電性薄膜１６の部分には、微粒子
膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素とし
て多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）のこ
とをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、個々
の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微粒子
が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。

【００３１】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数百ナノメータの範囲に含まれるもの
であるが、なかでも好ましいのは１から２０ナノメータ
の範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に
述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわ
ち、素子電極１４あるいは１５と電気的に良好に接続す
るのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に
行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述す
る適宜の値にするために必要な条件などである。具体的
には、数オングストロームから数百ナノメータの範囲の
なかで設定するが、なかでも好ましいのは１から５０ナ
ノメータの間である。

【００３２】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓ
ｎＯ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃，などをはじ
めとする酸化物や、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，Ｃ
ｅＢ₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄，などをはじめとする硼化物
や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，
などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ，などをはじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅ，などを
はじめとする半導体や、カーボン、などがあげられ、こ
れらの中から適宜選択される。

【００３３】以上述べたように、導電性薄膜１６を微粒
子膜で形成したが、その表面抵抗値については、１０³
から１０⁷Ωの範囲に含まれるよう設定した。なお、導
電性薄膜１６と素子電極１４および１５とは、電気的に
良好に接続されるのが望ましいため、互いの一部が重な
りあうような構造をとっている。その重なり方は、図１
１の例においては、下から、基板、素子電極、導電性薄
膜の順序で積層したが、場合によっては下から基板、導
電性薄膜、素子電極、の順序で積層してもさしつかえな
い。

【００３４】また、電子放出部１７は、導電性薄膜１６
の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気的には周
囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有している。亀裂
は、導電性薄膜１６に対して、通電フォーミングの処理
を行うことにより形成する。通電フォーミング処理と
は、微粒子膜で作られた導電性薄膜１６に通電を行っ
て、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せし
め、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理の
ことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子
放出を行うのに好適な構造に変化した部分（すなわち電
子放出部１７）においては、薄膜に適当な亀裂が形成さ
れている。なお、電子放出部１７が形成される前と比較
すると、形成された後は素子電極１４と１５の間で計測
される電気抵抗は大幅に増加する。

【００３５】薄膜１８は、炭素もしくは炭素化合物より
なる薄膜で、電子放出部１７およびその近傍を被覆して
いる。薄膜１８は、通電フォーミング処理後に、通電活
性化の処理を行うことにより形成した。

【００３６】薄膜１８は、単結晶グラファイト、多結晶
グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしく
はその混合物であり、膜厚は５０ナノメータ以下とする
が、３０ナノメータ以下とするのがさらに好ましい。

【００３７】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１７に適宜の条件で
通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆
積せしめる処理のことである（図においては、炭素もし
くは炭素化合物よりなる堆積物を部材として模式的に示
した。）。なお、通電活性化処理を行うことにより、行
う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流を典型
的には１００倍以上に増加させることができる。

【００３８】具体的には、１０^-4ないし１０^-5ｔｏｒｒ
の範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に印加
することにより、真空雰囲気中に存在する有機化合物を
起源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。堆積
物は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶
質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であ
り、膜厚は５０ナノメータ以下、より好ましくは３０ナ
ノメータ以下である。

【００３９】気密容器のリアプレート２にマルチ電子ビ
ーム源の基板１３を固定する構成としたが、マルチ電子
ビーム源の基板１３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
ム源の基板１３自体を用いてもよい。

【００４０】フェースプレート７の下面には、蛍光膜５
が形成されている。カラー表示装置において蛍光膜５の
部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３色
の蛍光体が塗り分けられる。各色の蛍光体は、たとえば
図１０（ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けら
れ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電体５ｂが設
けてある。黒色の導電体５ｂを設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにすることや、外光の反射を防止して表示コ
ントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止することなどである。黒色の導
電体５ｂには、黒鉛を主成分として用いたが、上記の目
的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図１０
（ａ）に示した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１０（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。

【００４１】なお、モノクロームの表示パネルを作製す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜５に用いればよ
く、また黒色導電材料を必ずしも用いなくともよい。

【００４２】また、蛍光膜５のリアプレート側の面に
は、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック６を設けてあ
る。メタルバック６を設けた目的は、蛍光膜５が発する
光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させることや、
負イオンの衝突から蛍光膜５を保護することや、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
とや、蛍光膜５を励起した電子の導電路として作用させ
ることなどである。メタルバック６は、蛍光膜５をフェ
ースプレート基板４上に形成した後、蛍光膜表面を平滑
化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成
した。なお、蛍光膜５に低電圧用の蛍光体材料を用いた
場合には、メタルバック６は設けなくてよい。

【００４３】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板４と蛍光膜６との間に、たとえばＩ
ＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００４４】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄyn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Ｘ方向配線９
と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源のＹ方向配線１２
と、Ｈv はフェースプレートのメタルバック６と電気的
に接続している。

【００４５】気密容器内部を真空に排気するには、気密
容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを
接続し、気密容器内を１０^-7［Ｔｏｒｒ］程度の真空度
まで排気する。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、封止の直前あるいは封止
後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を
形成する。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、該ゲッター膜の吸着作
用により気密容器内は１×１０^-5ないし１×１０^-7［Ｔ
ｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００４６】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を用いて
説明する。（実施例１）本発明による画像表示装置について、具体
的な例を示して説明する。（リアプレート）図１１は、本実施例の画像表示装置に
用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、冷陰極型電子放出素子として２４０×４８０個の表
面伝導型放出素子が配列され、これらの素子はＸ方向配
線電極９とＹ方向配線電極１２により単純マトリクス状
に配線されている。Ｘ方向配線電極９とＹ方向配線電極
１２の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が
形成されており、電気的な絶縁層が保たれている。

【００４７】基板１３には青板ガラスを用い、素子電極
１４と１５にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極の厚さｄは
１００ナノメータ、電極間隔は２０マイクロメーターと
した。微粒子膜１６の主要材料としてＰｄもしくはＰｄ
Ｏを用い、微粒子膜の厚さは約１０ナノメータ、幅は１
００マイクロメータである。

【００４８】Ｘ方向配線電極９、Ｙ方向配線電極１２、
電極間絶縁層（不図示）はスクリーン印刷により形成し
た。（スペーサー）スペーサーはアルミナ製の断面形状が図
２に示すような「口」の字型である。スペーサーの高さ
ｈは１．０ｍｍ、巾ｗは１．１ｍｍ、長さＬは３０ｍ
ｍ、壁の厚みｔは０．２５ｍｍである。リアプレートお
よびフェースプレートに接する面には電子源と同じ間隔
で炭酸ガスレーザにより電子が通過する穴があけられて
いる。

【００４９】このスペーサーをＸ方向配線に沿って１平
方メートル当たり７００個の密度でリアプレートにガラ
スフリットにより固定した。本発明に用いたスペーサー
は自立可能な形状であるため、位置合わせを行ない軽く
固定するだけで組立可能である。（組立）つぎにスペーサー付きリアプレートと別途ガラ
ス基板にＲＧＢ蛍光体およびブラックストライプとメタ
ルバックがつけられたフェースプレートおよびガラスの
枠をガラスフリットにより封着した。このようにして作
製した画像表示装置を排気管により真空ポンプに接続
し、画像表示装置内を真空排気した。真空排気すること
によりリアプレートとフェースプレートには大気圧（１
ｋｇ／ｃｍ²）の圧力が加わるがスペーサーによりガラ
スが破損することなく、真空排気が可能であった。

【００５０】真空排気後、図１２に示す電圧をＤx1〜Ｄ
xmおよびＤy1〜Ｄym電極を介して微粒子膜１６に印加し
て通電フォーミングを行った。Ｔ１＝１ｍｓｅｃ，Ｔ２
＝１０ｍｓｅｃ、波高値Ｖpfを１パルス毎に０．１Ｖず
つ昇圧した。三角波５パルスに１回の頻度でモニタパル
スＰm を印加した。モニタパルスの電圧Ｖpmはフォーミ
ング処理に影響しないように０．１Ｖとし、素子電極１
４と素子電極１５と間の抵抗値を計測した。フォーミン
グは素子電極間抵抗値が１０⁶を越えた段階で終了し
た。

【００５１】つぎに、排気管を通してアセトンガスを
０．５ｍＴｏｒｒとなるように流しながら、電極に図１
３に示す矩形波電圧を印加し、通電活性化処理を行っ
た。矩形波電圧Ｖacは１４Ｖ、パルス巾Ｔ３は１ｍｓｅ
ｃ、パルス間隔Ｔ４は１０ｍｓｅｃである。本活性化処
理に電子源の放出電流は時間とともに徐々に増加し、飽
和する（図１３（ｂ））。活性化処理は放出電流がほぼ
飽和に達したことで終了した。

【００５２】アセトンガスを排気し、真空排気を保った
まま、２５０℃に表示装置全体を加熱することで脱ガス
ベーキングをしたのち、排気管をバーナーで封止した。
最後に封止後の真空度を維持するためにゲッタ処理を行
った。

【００５３】以上のように作製した画像表示装置の強度
試験として、フェースプレート、リアプレート間に大気
圧の３倍の荷重を印加したが表示装置が破損することは
なかった。

【００５４】次に、外部電源よりＤx1〜ＤxmおよびＤy1
〜Ｄym電極に走査信号および変調信号を印加し、ＴＶ画
像を表示した。メタルバックにはＨv を介し電子加速電
圧Ｖａとして、５ｋＶを印加した。本実施例では実用上
十分な輝度でＴＶ画像を再生することができた。

【００５５】冷陰極型電子放出素子として上記平面型表
面伝導型放出素子の他、図１４にその断面模式図を示す
垂直型の表面伝導型放出素子も使用可能である。この図
において各部の番号は図９に対応するものである。表面
伝導型放出素子以外の電界放出型電子放出素子等の他の
電子放出素子も用いることもできる。（実施例２）実施例１の「口」の字型スペーサーにかわ
り、「コ」の字型のスペーサーをアルミナで作製した。
高さｈは１．８ｍｍ、長さＬは５０ｍｍ、ｔは０．２５
ｍｍである。また、リアプレート側の底面のコーナーは
０．１５ｍｍの高さで約４５度の角度で面取りされた形
状である。底面には電子源と同じ間隔でレーザで孔あけ
加工を行った。このスペーサーの表面に酸化クロム膜を
３０ｎｍ真空蒸着法で形成した。

【００５６】実施例１と同様のリアプレートおよびフェ
ースプレートを用いて同様の工程により画像表示装置を
作製した。本実施例では上記のスペーサーはフェースプ
レート側メタルバック６に導電型粒子を含有したガラス
フリットを用いて接合し、スペーサー表面とメタルバッ
ク６の電気的接続を確保した。接合位置はブラックスト
ライプ５ｂに位置あわせをし、放出電子が蛍光体５に照
射される妨げとならないようにしてある。一方、Ｘ方向
配線９は直接（接着剤なし）スペーサーを接合し、画像
表示装置を作製した。強度試験を実施した結果、大気圧
の３倍の加圧にも破損することはなかった。

【００５７】本実施例ではＶａを最大７ｋＶまで印加す
ることができ、ＴＶ画像を再現した場合実用上十分な輝
度が得られた。また大気圧の３倍の強度試験にも破損す
ることはなかった。（実施例３）断面形状「コ」の字型スペーサーを厚み
０．１２５ｍｍのポリイミドフィルムを熱間プレスによ
り成形し、電子通過用の穴をレーザによりあけた。高さ
ｈは１．０ｍｍ、長さＬは２０ｍｍ、巾ｗは１．１ｍ
ｍ、ｔはポリイミドフィルムの厚み０．１２５ｍｍであ
る。断面形状は図４のように折曲げ部分の外面は１／４
円筒面に類似の形状（円柱側面の１／４と類似形状）で
ある。このスペーサーを１平方メートルあたり１２００
個配置し、実施例１と同様に画像表示装置を作製した。
ただし、本実施例ではスペーサーの固定にポリイミド接
着剤を使用した。本実施例ではＶａ＝６ｋＶを印加する
ことができ、十分な輝度を得ることができた。また大気
圧の３倍の強度試験にも破損することはなかった。（実施例４）断面形状「コ」の字型のスペーサーを多孔
質アルミナで作製した。多孔質の平均細孔径は７μｍの
ものを使用した。細孔径が大きすぎると構造体としての
強度が減少し、また小さい場合は気体透過性が悪くな
る。本実施例ではスペーサー形状は実施例と同様な
「コ」の字断面形状としたが、高さｈを１．２ｍｍとし
た。また表面に帯電防止用のコートは施していない。

【００５８】以上のスペーサーと実施例１に使用したも
のと同様の電子源形成ずみリアプレート、フェースプレ
ートおよび枠をガラスフリットで封着して、画像表示装
置を作製した。フォーミング、活性化も実施例１と同様
に処理した。強度試験で大気圧の３倍の加圧にも破損す
ることはなかった。

【００５９】本実施例の表示装置にＴＶ画像信号を入力
し、ＴＶ画像を再現したところ十分な輝度を得ることが
できた。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置はスペーサーが前記各基板と略平行な中空部を有す
る、例えば断面が「口」型あるいは「コ」型の、スペー
サーを使用することにより、十分な強度と明るさの大画
面の平面型ディスプレイが容易に作製できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像表示装置の概略部分断面図で
ある。

【図２】本発明の「口」の字型スペーサーの概略断面図
である。

【図３】「コ」の字型スペーサーの斜視図である。

【図４】スペーサーコーナー部の概略拡大図である。

【図５】本発明の実施例である画像表示装置の、表示パ
ネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図６】断面が「コ」の字状のスペーサーの側面に穴を
設けた例を示す斜視図である。

【図７】断面が「コ」の字状のスペーサーの側面に穴を
設けた例を示す斜視図である。

【図８】「コ」の字が３個結合した形を示す斜視図であ
る。

【図９】（ａ）は実施例で用いた平面型の表面伝導型放
出素子の平面図、（ｂ）は断面図である。

【図１０】フェースプレートの蛍光体配列を例示した平
面図である。

【図１１】本発明で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
平面図である。

【図１２】電子ビーム源のフォーミング形成印加パルス
の波形図である。

【図１３】通電活性化工程印加パルスの波形図である。

【図１４】垂直型の表面伝導型放出素子の断面図であ
る。

【図１５】平面型画像表示装置の構成を示す図である。

【符号の説明】

１電子源２リアプレート３枠７フェースプレート８気密容器９，１２配線電極１０スペーサー１３基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子源を形成した基板と該電子源
から放出された電子により画像を形成する画像形成部材
を形成した基板とをスペーサーを介して対向させた構造
を有する画像形成装置において、前記スペーサーが前記各基板と略平行な中空部を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記複数の電子源はマトリクス状に配設
され、前記スペーサーは少なくとも一部が前記中空部を構成す
る中空柱状体をなし、該中空柱状体の長さ方向が配列さ
れた電子源の並ぶ一方向と平行であって、且つ該スペー
サーの中空部に該一方向に配列された電子源列の１列ま
たは２列以上が通過するように前記スペーサーが配さ
れ、前記スペーサーの各基板と接する側は電子が通過可能に
開口されている請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記中空柱状体の、両基板との間に配さ
れる側の側面には開口部が設けられている請求項２に記
載の画像形成装置。
【請求項４】前記中空部を構成する部分の前記スペー
サーの断面が「口」の字型である請求項１〜３のいずれ
かの請求項に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記中空部を構成する部分の前記スペー
サーの断面が「コ」の字型である請求項１〜３のいずれ
かの請求項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記スペーサーがセラミックである請求
項１〜５のいずれかの請求項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記スペーサーが耐熱性高分子である請
求項１〜５のいずれかの請求項に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記スペーサーが多孔質である請求項６
に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記スペーサーの表面の二次電子放出率
が３以下である請求項１〜８のいずれかの請求項に記載
の画像形成装置。
【請求項１０】前記スペーサーの表面に帯電防止膜が
被覆されている請求項１〜９のいずれかの請求項に記載
の画像形成装置。
【請求項１１】前記スペーサーが前記電子源を形成し
た基板に設けられた電子源駆動用配線に電気的に接続さ
れている請求項１０に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記スペーサーが前記画像形成部材の
放出電子加速電極に電気的に接続されている請求項１０
または請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記電子源が冷陰極型電子放出素子で
ある請求項１〜１２のいずれかの請求項に記載の画像形
成装置。
【請求項１４】前記冷陰極型電子放出素子が表面伝導
型電子放出素子である請求項１３に記載の画像形成装
置。