JPH0883579A

JPH0883579A - 画像形成装置およびその製造方法

Info

Publication number: JPH0883579A
Application number: JP21586694A
Authority: JP
Inventors: Masahiko Miyamoto; 雅彦宮本; Masahiro Tagawa; 昌宏多川
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-09-09
Filing date: 1994-09-09
Publication date: 1996-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】スペーサを強固に固定し、スペーサの位置ず
れを防止する。【構成】電子を放出する電子源１を搭載したリアプレ
ート２にはフェースプレート３が対向配置され、支持枠
４により気密封着される。フェースプレート３は、ガラ
ス基板６に蛍光膜７を介してメタルバック８が形成され
たもので、電子源１とメタルバック８との間には、スペ
ーサ５が固定される。スペーサ５とメタルバック８と
は、メタルバック８の両面に配されたフリットガラスを
溶融することにより一体化した一体化フリットガラス９
で固定される。一体化フリットガラス９により、メタル
バック８はフェースプレート３に対して強固に固定され
るので、メタルバック８の剥離は発生せずスペーサ５の
位置ずれが防止される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子を画像形成部材に
衝突させることで生じる発光や帯電を利用して画像を形
成する画像形成装置およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の２種類が知られており、また、これら
の電子源を利用した画像形成装置が知られている。

【０００３】熱電子源を用いた平面型の画像形成装置と
しては、図９に示すものが知られている。図９は、熱電
子源を用いた従来の画像形成装置の概略構成図である。
この画像形成装置は、絶縁支持体１５０１上に平行に配
置され、表面に電子線衝撃により発光する部材（蛍光
体）が塗布された複数の陽極１５０２と、陽極１５０２
と平行に、かつ、対向して配置された複数のフィラメン
ト１５０３と、陽極１５０２とフィラメント１５０３と
の間に、陽極１５０２およびフィラメント１５０３と直
交して配置された複数のグリッド１５０４とを有し、こ
れら陽極１５０２、フィラメント１５０３およびグリッ
ド１５０４は、透明の容器１５０５内に保持されてい
る。容器１５０５は、その内部の真空を保持できるよう
に絶縁支持体１５０１に気密接着（以下、「封着」とい
う）され、容器１５０５と絶縁支持体１５０１とで構成
される外囲器の内部は１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空に保た
れている。

【０００４】フィラメント１５０３は、真空中で加熱さ
れることにより電子を放出し、グリッド１５０４と陽極
１５０２に適当な電圧を印加することにより、フィラメ
ント１５０３から放出された電子が陽極１５０２に衝突
し、陽極１５０２上に塗布された蛍光体が発光する。陽
極１５０２の列（Ｘ方向）とグリッド１５０４の列（Ｙ
方向）をマトリクスアドレッシングすることにより、発
光する位置の制御が可能となり、容器１５０５を通して
画像を表示することができる。

【０００５】しかし、熱電子源を用いた画像形成装置
は、（１）消費電力が大きい。（２）変調スピードが遅いため、大容量の表示が困難で
ある。（３）各素子間のばらつきが生じやすく、また構造が複
雑となるため大画面化が難しい。という問題点がある。

【０００６】そこで、熱電子源にかえて、冷陰極電子源
を用いた画像形成装置が考えられている。

【０００７】冷陰極電子源には電界放出型（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。

【０００８】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an, "Field emission", Advance inElectron Physics,
8, 89(1956)、あるいはC.A.SPindt, "PHYSICAL Propert
iesof thin-film field emission cathodes with moybd
enium coces", J.Appl.Phys., 47, 5248(1976) 等が知
られている。

【０００９】ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead, "Opera
tion of Tunnel-emission Devices", J.Appl.Phys., 3
2, 646(1961) 等が知られている。

【００１０】表面伝導型電子放出素子の例としては、M.
I.Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, (1965)等
がある。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、電子放出が生ずる現象を利用するものである。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 SolidFilms", 9, 317(1972)］、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［M.Hartwell andC.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（１９８３）］等が報告されている。

【００１１】この表面伝導型電子放出素子は、素子電極
間にある程度（しきい値電圧）以上の電圧を印加するこ
とにより急激に放出電流が増加して電子放出部から電子
を放出し、一方、上記しきい値電圧未満では放出電流が
ほとんど検出されない非線形素子である。表面伝導型電
子放出素子の放出電流は素子電極間に印加する電圧で制
御でき、また、放出電荷はこの電圧の印加時間により制
御できる。

【００１２】上述したような電子放出素子は１０^-6Ｔｏ
ｒｒ程度以上の真空中で動作させていることから、この
種の電子放出素子を用いた画像形成装置としては、電子
放出素子が設けられた電子源と、電子の衝突により発光
する蛍光体等を備えた画像形成部材とを支持枠を介して
対向配置し、これら電子源と画像形成部材と支持枠とで
構成される外囲器の内部を真空にしたものが知られてい
る。このため外囲器は耐大気圧構造が必要となるが、特
に大面積の画像形成装置で耐大気圧支持を実現しようと
すると、電子源や画像形成部材の板厚が非常に厚くな
り、重量・コスト等の点で実現性が乏しくなる。この問
題を回避するために、電子源と画像形成部材との間に支
柱としてスペーサを配置・固定し、耐大気圧構造とし、
画像形成装置の軽量化を図っている。

【００１３】電子源と画像形成部材とは支持枠を介して
封着するが、その際の封着材料としては、低融点粉末ガ
ラス（フリットガラス）が用いられ、４００℃〜５００
℃で加熱溶着を行なう。上記スペーサの固定にも、フリ
ットガラスが用いられる。

【００１４】フリットガラスには、結晶性のものや非結
晶性のもの、さらには成分の違いにより数種類あり、封
着温度や使用部材の熱膨張係数に応じて適宜選択するこ
とができる。フリットガラス単体は粉体なので、塗布す
る場合は有機溶剤あるいはニトロセルロースやアクリル
等のバインダーで粘度を調製した有機溶剤と混合させ、
ペースト状のフリットガラス混合体として用いる。この
フリットガラス混合体の常温での粘性は塗布条件により
異なるが数万ｃｐｓ程度で、スクリーン印刷法やディス
ペンサー法で電子源あるいは画像形成部材の内側に塗布
され、支持枠との封着やスペーサの固定が行なわれる。

【００１５】画像形成部材は、ガラス板の内側に蛍光面
が形成されたものが用いられる。蛍光面は、カラー画像
形成装置ではブラックストライプと呼ばれる黒色材料と
蛍光体とで構成され、さらにこの蛍光面はメタルバック
でコートされている。ブラックストライプは、カラーの
場合の三原色蛍光体の各蛍光体間の混色を目立たなくす
ることと、蛍光面での外光の反射により生じるコントラ
ストの低下を防ぐためのものである。一方、メタルバッ
クでコートする目的は、比抵抗が一般に１０¹⁰〜１０¹²
Ω・ｃｍと高い蛍光体に電荷（電子）が溜り電位の低下
を防ぐこと、電子ビーム加速用の電圧を印加するための
電極として作用すること、蛍光体の発光の内側への光を
反射し輝度を向上させること、負イオンの衝突から蛍光
体を保護すること等である。これらの目的に適したメタ
ルバックとして、通常、厚さ２０００オングストローム
程度のＡｌ薄膜（真空蒸着膜）が用いられる。

【００１６】スペーサを画像形成装置内に配置する場
合、電子放出素子の電子放出部の邪魔にならない位置
で、かつ、画像形成部材の蛍光体のないブラックストラ
イプ上等の位置に固定すれば、画像を形成するうえで問
題はない。また、スペーサを固定しようとする電子源の
内面側には、ガラス基板に印刷・焼成等の工程で形成さ
れた絶縁層および配線電極が露出しているが、これら絶
縁層や配線電極は下地のガラスと強固に密着しているの
で、この上にフリットガラス混合体を塗布しスペーサを
固定しても、固定強度に問題はない。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、画像
形成部材の蛍光面側はＡｌ薄膜のメタルバックでコート
されており、スペーサは直接メタルバックに固定される
ことになる。しかし、Ａｌ薄膜は軟質であり、しかも下
地との密着性も強固ではないので剥がれ易い。したがっ
て、メタルバック上にフリットガラス混合体を塗布し、
そこにスペーサを固定する方法では、スペーサはメタル
バックごと剥離を起こすおそれが十分にあり、固定され
るスペーサの実用上の機械的強度は必ずしも十分とはい
えない。その結果、画像形成部材とスペーサとの固定が
十分に行なわれず、スペーサが位置ずれを起こし画像に
影響を及ぼしたり、耐大気圧特性が劣化したり、さらに
は画像形成装置全体が破損する場合もあるという問題点
があった。

【００１８】そこで本発明は、スペーサが強固に固定さ
れ、スペーサの位置ずれが発生しない画像形成装置およ
びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の画像形成装置は、電子放出素子が設けられた電
子源と、前記電子源に対向配置され、前記電子放出素子
から放出された電子を加速するための加速電極を備えた
画像形成部材と、前記電子源と前記加速電極との間に固
定された支柱とを有し、前記電子源と前記画像形成部材
とが気密封着された画像形成装置において、前記加速電
極の両面の、前記支柱を固定する位置に対応する部位に
は、それぞれフリットガラスが配され、前記支柱は、前
記フリットガラスを溶融させることにより、前記フリッ
トガラスで前記加速電極に固定されていることを特徴と
する。

【００２０】また、前記加速電極は、アルミニウム製の
薄膜であり、前記画像形成部材の基板の前記電子源との
対向面に、前記電子放出素子から放出された電子が放出
することにより画像が形成される部材を介して形成され
ているものであってもよい。

【００２１】この場合、前記フリットガラスは、前記基
板に設けられたリブ上に配されているものとしたり、ま
たは、前記フリットガラスのうち少なくとも前記基板側
のフリットガラスに、黒色顔料が混合されているものと
してもよい。

【００２２】さらに、前記電子源と前記画像形成部材と
の間の気密状態を維持するための外囲器の一部をなす支
持枠が、前記支柱と一体となっているものでもよく、こ
の場合には、前記外囲器の内部が真空であるものや、さ
らに、前記支柱が、前記外囲器の耐大気圧構造体として
用いられるものであってもよい。

【００２３】そして、前記電子放出素子は、冷陰極型電
子放出素子であってもよく、その中でも前記冷陰極型電
子放出素子は表面伝導型電子放出素子であることが好ま
しい。

【００２４】この場合、前記表面伝導型電子放出素子が
２次元のマトリクス状に複数個配置され、前記各表面伝
導型電子放出素子は、複数本の行方向配線と複数本の列
方向配線とによって、それぞれ結線されているものであ
ってもよい。

【００２５】本発明の画像形成装置の製造方法は、電子
放出素子が設けられた電子源に、前記電子放出素子から
放出された電子を加速するための加速電極を備えた画像
形成部材を、支柱を介して互いに対向して気密封着する
画像形成装置の製造方法において、前記加速電極の両面
の、前記支柱が固定される位置に対応する部位にそれぞ
れフリットガラスを配し、前記フリットガラスを溶融し
て前記フリットガラスで前記加速電極に前記支柱を固定
することを特徴とする。

【００２６】また、前記フリットガラスを印刷技術また
はディスペンサー技術で塗布してもよい。

【００２７】さらに、前記支柱を、予め前記電子源に固
定しておいてから、前記画像形成部材に固定する方法
や、予め前記画像形成部材に固定しておいてから、前記
電子源に固定する方法もある。

【００２８】

【作用】上記のとおり構成された本発明では、加速電極
の両面にフリットガラスが配されているので、このフリ
ットガラスを溶融させることにより、フリットガラスは
加速電極の両面から加速電極に浸潤し、加速電極を巻き
込んで一体化する。これにより、加速電極と支柱、およ
び加速電極と画像形成部材とは強固に固定される。した
がって、支柱は画像形成部材に強固に固定されることに
なる。特に、加速電極がアルミニウム製の薄膜の場合、
画像形成部材との密着性がそれほど強固ではないので、
上述したように加速電極の両面にフリットガラスを配す
ことにより、加速電極の剥離が防止される。

【００２９】また本発明の画像形成装置は、複数本の行
方向配線と複数本の列方向配線とによって表面伝導型電
子放出素子をそれぞれ結線することで、行列状に多数個
の表面伝導型電子放出素子を配列した単純マトリクス型
の電子源を用いた画像形成装置に好適である。上記単純
マトリクス型の電子源は、行方向と列方向に適当な駆動
信号を与えることで、多数の表面伝導型電子放出素子を
選択し電子放出量を制御し得るので、基本的には他の制
御電極を付加する必要がなく、１枚の基板上で容易に構
成できる。

【００３０】

【実施例】本発明にかかわる画像形成装置は基本的に
は、薄型の真空容器内に、基板上に多数の冷陰極素子を
配列してなるマルチ電子ビーム源と、電子ビームの照射
により画像を形成する画像形成部材とを対向して備えて
いる。

【００３１】冷陰極素子は、たとえばフォトリソグラフ
ィーやエッチングのような製造技術を用いれば基板上に
精密に位置決めして形成できるため、微小な間隔で多数
個を配列することが可能である。しかも、従来からＣＲ
Ｔ等で用いられてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や
周辺部が比較的低温の状態で駆動できるため、より微細
な配列ピッチのマルチ電子ビーム源を容易に実現するこ
とができる。

【００３２】本発明は、上述した冷陰極素子をマルチ電
子ビーム源として用いた画像形成装置にかかわるもので
ある。

【００３３】また、冷陰極素子のなかでもとりわけ好ま
しいのは、表面伝導型電子放出素子である。すなわち、
前記ＭＩＭ型素子は絶縁層や上部電極の厚さを比較的精
密に制御する必要があり、またＦＥ型は針状の電子放出
部の先端形状を精密に制御する必要がある。そのため、
これらの素子は比較的製造コストが高くなったり、製造
プロセス上の制限から大面積のものを作製するのが困難
となる場合があった。

【００３４】これに対して表面伝導型電子放出素子は、
構造が単純で製造が簡単であり、大面積のものを容易に
作製できる。近年、特に大画面で安価な表示装置が求め
られている状況においては、とりわけ好適な冷陰極素子
であるといえる。

【００３５】以下に、本発明の実施例について図面を参
照して説明する。

【００３６】図１は、本発明の画像形成装置の一実施例
の一部を破断した斜視図であり、図２は、図１に示した
画像形成装置の要部断面図である。

【００３７】図１および図２において、リアプレート２
には、複数の表面伝導型の電子放出素子１５がマトリク
ス状に配列された電子源１が固定されている。電子源１
には、ガラス基板６の内面に蛍光膜７とメタルバック８
が形成されたフェースプレート３が、絶縁性材料からな
る支持枠４を介して対向配置されており、電子源１とメ
タルバック８との間には、不図示の電源により高電圧が
印加される。これらリアプレート２、支持枠４およびフ
ェースプレート３は互いにフリットガラス等で封着さ
れ、リアプレート２と支持枠４とフェースプレート３と
で外囲器１０を構成する。

【００３８】また、外囲器１０の内部は１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝撃など
による外囲器１０の破壊を防止する目的で、耐大気圧構
造体として、外囲器１０の内部には薄板状のスペーサ５
が設けられている。スペーサ５は、上記目的を達成する
のに必要な数だけ、かつ、必要な間隔をおいてブラック
ストライプ７ａ上に配置され、メタルバック８および電
子源１に封着される。特に、メタルバック８とスペーサ
５とは一体化フリットガラス９により封着される。一体
化フリットガラス９は、メタルバック８の両面をフリッ
トガラスで挟み、そのフリットガラスを溶融することで
メタルバック８に浸潤させ、メタルバック８を巻き込ん
で一体化したものである。メタルバック８とスペーサ５
との具体的な固定方法については後述する。

【００３９】電子源１の配線は、支持枠４とリアプレー
ト２との間を通って外囲器１０の外側に出ており、配線
取り出し部１９により不図示の駆動回路に結線されてい
る。

【００４０】以下に、上述した各構成要素について詳細
に説明する。

【００４１】（１）電子源１図３は、図１に示した画像形成装置の電子源の要部平面
図であり、図４は、図３に示した電子源のＡ−Ａ’線断
面図である。

【００４２】図３および図４に示すように、ガラス基板
等からなる絶縁性基板１１には、ｍ本のＸ方向配線１２
とｎ本のＹ方向配線１３とが、層間絶縁層１４で電気的
に分離されてマトリクス状に配線されている。各Ｘ方向
配線１２と各Ｙ方向配線１３との間には、それぞれ表面
伝導型の電子放出素子１５が電気的に接続されている。
各電子放出素子１５は、それぞれＸ方向に間をおいて配
置された１対の素子電極１６、１７と、各素子電極１
６、１７を連絡する電子放出部形成用薄膜１８とで構成
され、１対の素子電極１６、１７のうち一方の素子電極
１６が、層間絶縁層１４に形成されたコンタクトホール
１４ａを介してＸ方向配線１２に電気的に接続され、他
方の素子電極１７がＹ方向配線１３に電気的に接続され
る。各素子電極１６、１７は、それぞれ金属等からなる
ものであり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成
される。

【００４３】絶縁性基板１１の大きさ及び厚みは、絶縁
性基板１１に設置される電子放出素子１５の個数および
個々の素子の設計上の形状や、電子源１の使用時に容器
の一部を構成する場合には、その容器を真空に保持する
ための条件等に依存して適宜設定される。

【００４４】各Ｘ方向配線１２および各Ｙ方向配線１３
は、それぞれ絶縁性基板１１上に、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等により所望のパターンに形成された金
属等からなり、多数の電子放出素子１５にできるだけ均
等な電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線巾が設
定される。また、層間絶縁層１４は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であり、Ｘ方
向配線１２を形成した絶縁性基板１１の全面或いは一部
に所望の形状で形成され、特にＸ方向配線１２とＹ方向
配線１３の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材
料、製法が適宜設定される。

【００４５】また、Ｘ方向配線１２には、Ｘ方向に配列
する電子放出素子１５の行を任意に走査するための走査
信号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気
的に接続されている。一方、Ｙ方向配線１３には、Ｙ方
向に配列する電子放出素子１５の各列を任意に変調する
ための変調信号を印加するための不図示の変調信号発生
手段と電気的に接続されている。ここにおいて、各電子
放出素子１５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てい
るものである。

【００４６】ここで、電子源１の製造方法の一例につい
て図５により工程順に従って具体的に説明する。尚、以
下の工程ａ〜ｈは、図５の（ａ）〜（ｈ）に対応する。

【００４７】工程ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した絶
縁性基板１１上に、真空蒸着により厚さ５０オングスト
ロームのＣｒ、厚さ６０００オングストロームのＡｕを
順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキス
ト社製）をスピンナーにより回転塗布、べークした後、
ホトマスク像を露光、現像して、Ｘ方向配線１２のレジ
ストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエ
ッチングして、所望の形状のＸ方向配線１２を形成す
る。

【００４８】工程ｂ：次に、厚さ１．０μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層１４をＲＦスパッタ法により
堆積する。

【００４９】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホール１４ａを形成するためのホトレジス
トパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層１４
をエッチングしてコンタクトホール１４ａを形成する。
エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法による。

【００５０】工程ｄ：その後、素子電極と素子電極間ギ
ャップとなるべきパターンをホトレジスト（ＲＤー２０
００Ｎー４１日立化成社製）で形成し、真空蒸着法に
より厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オ
ングストロームのＮｉを順次堆積した。ホトレジストパ
ターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフト
オフし、素子電極間隔Ｌ１（図３参照）が３μｍ、素子
電極幅Ｗ１（図３参照）が３００μｍである素子電極１
６、１７を形成する。

【００５１】工程ｅ：素子電極１６、１７の上にＹ方向
配線１３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５
０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロ
ームのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフに
より不要の部分を除去して、所望の形状のＹ方向配線１
３を形成する。

【００５２】工程ｆ：対の素子電極１６、１７を跨ぐよ
うな開口を有するマスクを用い、膜厚１０００オングス
トロームのＣｒ膜２１を真空蒸着により堆積・パターニ
ングし、その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬
（株）社製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃で
１０分間の加熱焼成処理をした。

【００５３】このようにして形成されたＰｄを主元素と
する微粒子からなる電子放出部形成用薄膜１８の膜厚は
約１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０⁴
Ω／□であった。なお、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、その微細構造として、
微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が
互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状も含
む）の膜をさし、その粒径とは、前記状態で粒子形状が
認識可能な微粒子についての径をいう。

【００５４】工程ｇ：酸エッチャントによりＣｒ膜２１
を除去して、所望のパターン形状を有する電子放出部形
成用薄膜１８を形成した。

【００５５】工程ｈ：コンタクトホール１４ａ部分以外
にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真空蒸
着により厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５００
０オングストロームのＡｕを順次堆積した。リフトオフ
により不要の部分を除去することにより、コンタクトホ
ール１４ａを埋め込んだ。

【００５６】以上の工程を経て、Ｘ方向配線１２、Ｙ方
向配線１３および電子放出素子１５が絶縁性基板１１上
に２次元状に等間隔に形成配置される。

【００５７】そして、外囲器１０（図１参照）を、不図
示の排気管を通じて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Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤ
ｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電子放出素子１５の素子
電極１６、１７間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄
膜１８を通電処理（フォーミング処理）することにより
電子放出部２３（図４参照）が形成される。例えば、フ
ォーミング処理として、１０^-6Ｔｏｒｒの真空雰囲気下
で、パルス幅Ｔ₁が１ミリ秒、波高値（フォーミング時
のピーク電圧）が５Ｖの三角波を、１０ミリ秒のパルス
間隔Ｔ₂ で６０秒間、素子電極１６、１７間に通電する
ことにより、電子放出部形成用薄膜１８が局所的に破壊
され、電子放出部形成用薄膜１８に電子放出部２３を形
成できる。

【００５８】（２）蛍光膜７蛍光膜７は、黒色部材からなるブラックストライプクス
７ａと蛍光体とで構成される。蛍光体は電子放出素子１
５に対応して配置する必要があるので、外囲器１０を構
成する場合、フェースプレート３とリアプレート２との
位置合わせを精度よく行なわなければならない。ブラッ
クストライプが設けられる目的は、カラー表示の場合必
要となる三原色蛍光体の、各蛍光体間の塗り分け部を黒
くすることで混色を目立たなくすることと、蛍光膜７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
とである。ブラックストライプ７ａの材料としては、通
常よく用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでな
く、光の透過及び反射が少ない材料であれば適用でき
る。また、ガラス基板６に蛍光体を塗布する方法は、沈
殿法や印刷法が用いられる。

【００５９】（３）メタルバック８メタルバック８の目的は、蛍光体の蛍光のうち内面側へ
の光をフェースプレート３側へ鏡面反射することにより
輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印加するた
めの加速電極として作用すること、外囲器１０内で発生
した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体の保護
等である。メタルバック８は、蛍光膜７を作製後、蛍光
膜７の内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を真空蒸着等で堆積すること
で作製できる。フェースプレート３には、さらに蛍光膜
７の導電性を高めるため、蛍光膜７とガラス基板６との
間にＩＴＯ等の透明電極（不図示）を設けてもよい。

【００６０】（４）外囲器１０外囲器１０は、不図示の排気管に通じ、１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空度にされた後、封止される。そのため、外囲
器１０を構成するリアプレート２、フェースプレート
３、支持枠４は、外囲器１０に加わる大気圧に耐えて真
空雰囲気を維持でき、かつ、電子源１とメタルバック８
間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有するも
のを用いることが望ましい。その材料としては、例えば
石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、
青板ガラス、アルミナ等のセラミックス部材等が挙げら
れる。ただし、フェースプレート３については可視光に
対して一定以上の透過率を有するものを用いる必要があ
る。また、各々の部材の熱膨張率が互いに近いものを組
み合わせることが好ましい。本実施例では、リアプレー
ト２、支持枠４、およびフェースプレート３のガラス基
板６として、青板ガラスを切削加工したものを用いた。

【００６１】リアプレート２は、主に電子源１の強度を
補強する目的で設けられるため、電子源１自体で十分な
強度をもつ場合にはリアプレート２は不要であり、電子
源１に直接支持枠４を封着し、電子源１と支持枠４とフ
ェースプレート３とで外囲器１０を構成してもよい。

【００６２】また、外囲器１０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場合もある。これは、
外囲器１０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により、外囲器１０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が主成分で
あり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえば１×１０^-5
〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００６３】次に、本実施例の画像形成装置の製造工程
について説明する。

【００６４】まず、フェースプレート３の作成方法およ
びフェースプレート３とスペーサ５との固定方法につい
て図６を用いて説明する。なお、図６では、図２に示し
た構造を上下逆にして示している。

【００６５】図６の（ａ）に示すように、フェースプレ
ート３となるガラス基板６を沸酸等でよく洗浄後、フォ
トリソグラフィー技術によりブラックストライプ７ａを
形成する。ブラックストライプ７ａの厚さは、１０〜２
０μｍである。そして、ブラックストライプ７ａ上で、
かつ、スペーサ５を配置する所定の位置に、有機溶剤と
混合させてペースト状となったフリットガラス混合体で
ある基部フリットガラス９ａを、印刷技術によりおよそ
１００μｍの厚さで作成する。その後、三原色蛍光体を
１色ずつレジストと混ぜてスラリー状にして塗布し、所
定位置に現像・定着を繰り返すスラリー法によって蛍光
膜７を形成する。スラリー法は、ＣＲＴの製造に通常用
いられている方法なので、ここでは詳細の説明は省略す
る。蛍光膜７の厚さは、３０〜５０μｍである。

【００６６】次いで、Ａｌの真空蒸着によりほぼ２００
０オングストロームの厚さのメタルバック８を形成し、
このメタルバック８上の、基部フリットガラス９ａに対
応する位置に、基部フリットガラス９ａと同様の頂部フ
リットガラス９ｂを、印刷技術により形成する。これに
より、基部フリットガラス９ａと頂部フリットガラス９
ｂとでメタルバック８を挟む構造となる。頂部フリット
ガラス９ｂの厚さは、１００μｍとした。

【００６７】頂部フリットガラス９ｂが形成されたら、
頂部フリットガラス９ｂの直上に、固定すべきスペーサ
５がセットされる。

【００６８】この状態で、固定を行なう溶着温度、例え
ば４１０℃まで電気炉等で加熱すると、図６の（ｂ）に
示すように、基部フリットガラス９ａおよび頂部フリッ
トガラス９ｂは軟化・溶融を開始し、スペーサ５は頂部
フリットガラス９ｂ内に沈み込み始める。また、基部フ
リットガラス９ａおよび頂部フリットガラス９ｂの溶融
に伴い、基部フリットガラス９ａと頂部フリットガラス
９ｂとは２０００オングストロームしかないメタルバッ
ク８の層を容易に浸潤・透過し、両者が一体化し始め
る。

【００６９】溶着温度での保持により上記の挙動は進行
し、基部フリットガラス９ａおよび頂部フリットガラス
９ｂはメタルバック８を巻き込んで完全に一体化し、図
６の（ｃ）に示すように、一体化フリットガラス９とな
る。その後、降温・冷却して溶着が完了する。このよう
に、メタルバック８を基部フリットガラス９ａと頂部フ
リットガラス９ｂとで挟み込んだ状態で各フリットガラ
ス９ａ、９ｂを溶融させることで、各フリットガラス９
ａ、９ｂはメタルバック８に浸潤して一体化し、メタル
バック８とブラックストライプ７ａとは強固に固定され
る。すなわちメタルバック８はガラス基板６に対して強
固に固定される。

【００７０】したがって、メタルバック８の剥離も発生
せず、スペーサ５の固定も確実なものとなるので、スペ
ーサ５の位置ずれによる画像への悪影響や、耐大気圧特
性の劣化が防止できる。

【００７１】このようにしてフェースプレート３にスペ
ーサ５が固定される。スペーサ５が固定されたら、フェ
ースプレート３の外周部に支持枠４を固定し、さらに電
子源１を固定したリアプレート２を固定し、外囲器１０
を構成する。この時点では、電子源１はフォーミング処
理されておらず、電子放出部２３は形成されていない。
電子源１とリアプレート２との固定、支持枠４とフェー
スプレート３との固定、支持枠４とリアプレート２との
固定、および電子源１とスペーサ５との固定は、従来と
同様の方法で、フリットガラス等により行なう。

【００７２】以上にようにして完成した外囲器１０内の
雰囲気を排気管（不図示）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Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電子放出素
子１５の素子電極１６、１７間に電圧を印加し、電子放
出部形成用薄膜１８を通電処理（フォーミング処理）す
ることにより電子放出部２３を形成した。

【００７３】次に、１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度で、不
図示の排気管をガスバーナで熱することで溶着し外囲器
１０の封止を行った。

【００７４】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。

【００７５】以上のようにして完成した画像形成装置に
おいて、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１
ないしＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎ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、メタルバック８
（あるいは不図示の透明電極）には、高圧端子Ｈｖを通
じて高圧を印加することにより電子ビームを加速し、蛍
光膜７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させるこ
とで画像を表示した。

【００７６】本実施例では、フェースプレート３にスペ
ーサ５を固定してから支持枠４およびリアプレート２を
固定する手順を示したが、スペーサ５および支持枠４の
固定順序に制限はなく、スペーサ５および支持枠４を予
めフェースプレート３に固定したり、スペーサ５および
支持枠４を予めリアプレート２に固定してもよく、さら
には、スペーサ５と支持枠４とをそれぞれ別々に、フェ
ースプレート３やリアプレート２に固定しておいても構
わない。そのため、どの工程でスペーサ５をフェースプ
レート３に固定しなければならないかという制限はな
く、製造設備や他の製造工程に応じて任意の工程に設定
できる。

【００７７】また、スペーサ５と支持枠４とは、例えば
エッチング等の加工により一体構造としたものであって
もよい。スペーサ５と支持枠４とを一体構造とすること
で、部品点数を減少することができる。

【００７８】さらに、基部フリットガラス９ａおよび頂
部フリットガラス９ｂの塗布に印刷技術を用いている
が、それに限らず、ディスペンサ技術を用いて塗布して
もよい。このように、両フリットガラス９ａ、９ｂは、
従来の技術で塗布することができるので、両フリットガ
ラス９ａ、９ｂの塗布は容易である。

【００７９】また本実施例では、ブラックストライプ７
ａ上に直接、基部フリットガラス９ａを塗布した例を示
したが、図７に示すように、スペーサ（不図示）が配置
されるブラックストライプ３７ａ上にリブ４０を設け、
このリブ４０上に基部フリットガラス３９ａを塗布した
ものや、図８に示すように、黒色顔料を混合した基部フ
リットガラス５９ａおよび頂部フリットガラス５９ｂを
用い、これら基部フリットガラス５９ａおよび頂部フリ
ットガラス５９ｂでブラックストライプを兼用した構成
としてもよい。いずれにしても、メタルバックをフリッ
トガラスで挟んだ構成であれば、本発明は適用できる。
図８に示したように、黒色顔料を混合したフリットガラ
スを用いる場合、必ずしも両フリットガラス５９ａ、５
９ｂに黒色顔料を混合する必要はなく、少なくとも基部
フリットガラス５９ａに黒色顔料を混合すればよい。

【００８０】さらに、本発明の画像形成装置を画像表示
装置に応用した例で示したが、本発明はこの範囲に限ら
れるものではなく、光プリンタの画像形成用発光ユニッ
トとして用いるなど、記録装置への応用も可能である。
この場合、通常の形態としては１次元的に配列された画
像形成ユニットを用いることが多いが、上述のｍ本の行
方向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、
ライン状発光源だけでなく、２次元状の発光源としても
応用できる。また、画像形成部材としては、以上の実施
例で用いた蛍光体のように直接発光する物質を有するも
のに限らず、電子の帯電による潜像画像が形成されるよ
うな部材等を有するものであってもよい。

【００８１】加えて、電子放出素子１５としては、表面
伝導型に限らず、ＦＥ型のものやＭＩＭ型のものも適用
可能であるが、素子構造が簡単で、かつ複数の素子を容
易に配置することができるという点を考えると、表面伝
導型のものを用いることが好ましい。これは特に、大型
の画像形成装置において有効である。

【００８２】

【発明の効果】本発明の画像形成装置は、加速電極の両
面にフリットガラスが配され、このフリットガラスを溶
融させることで加速電極に支柱が固定されているので、
支柱は画像形成部材に強固に固定され、支柱の位置ずれ
を防止することができる。その結果、支柱の位置ずれに
よる画像への影響がなくなり、良好な画像を形成するこ
とができるようになる。

【００８３】特に、加速電極がアルミニウム製の薄膜の
場合、画像形成部材との密着性がそれほど強固ではない
ので、上述したように加速電極の両面にフリットガラス
を配すことにより、加速電極の剥離を防止することがで
きる。

【００８４】また、電子放出素子として冷陰極型電子放
出素子を用いることで、省電力で応答速度が速く、しか
も大型の電子線発生装置を構成することができる。その
中でも特に表面伝導型電子放出素子は、素子構造が簡単
で、かつ複数の素子を容易に配置することができるの
で、表面伝導型電子放出素子を用いることによって、構
造が簡単で、しかも大型の画像形成装置が達成できる。

【００８５】さらに、複数個の表面伝導型電子放出素子
を２次元のマトリクス状に配置し、複数本の行方向配線
と複数本の列方向配線とによってそれぞれを結線するこ
とで、行方向と列方向に適当な駆動信号を与えること
で、多数の表面伝導型電子放出素子を選択し電子放出量
を制御し得るので、基本的には他の制御電極を付加する
必要がなく、電子源を１枚の基板上で容易に構成でき
る。

【００８６】本発明の画像形成装置の製造方法は、加速
電極の両面にフリットガラスを配し、このフリットガラ
スを溶融して加速電極に支柱を固定しているので、支柱
を画像形成部材に強固に固定することができ、支柱の位
置ずれのない画像形成装置を製造することができる。フ
リットガラスは、印刷技術またはディスペンサー技術と
いった従来の技術で塗布することができるので、容易に
塗布することができる。

【００８７】また、支柱と画像形成部材との固定は、支
柱と電子源との固定の前に行なってもよいし後に行なっ
てもよいので、支柱と画像形成部材との固定の工程は、
製造設備や他の工程に応じて任意の工程に設定すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一実施例の一部を破断
した斜視図である。

【図２】図１に示した画像形成装置の要部断面図であ
る。

【図３】図１に示した画像形成装置の電子源の要部平面
図である。

【図４】図３に示した電子源のＡ−Ａ’線断面図であ
る。

【図５】図１に示した画像形成装置の電子源の製造工程
を順に示した図である。

【図６】図１に示した画像形成装置のフェースプレート
の作成方法およびフェースプレートとスペーサとの固定
方法を説明するための図である。

【図７】本発明の画像形成装置の他の実施例の、フェー
スプレートのスペーサ固定部の拡大断面図である。

【図８】本発明の画像形成装置のさらに他の実施例の、
フェースプレートのスペーサ固定部の拡大断面図であ
る。

【図９】熱電子源を用いた従来の画像形成装置の概略構
成図である。

【符号の説明】

１電子源２リアプレート３フェースプレート４支持枠５スペーサ６ガラス基板７蛍光膜７ａブラックストライプ８メタルバック９一体化フリットガラス９ａ基部フリットガラス９ｂ頂部フリットガラス１０外囲器１１絶縁性基板１２Ｘ方向配線１３Ｙ方向配線１４層間絶縁層１４ａコンタクトホール１５電子放出素子１６、１７素子電極１８電子放出素子形成用薄膜２１Ｃｒ膜２３電子放出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０１Ｊ 31/12 Ｂ 31/15 Ａ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子が設けられた電子源と、前
記電子源に対向配置され、前記電子放出素子から放出さ
れた電子を加速するための加速電極を備えた画像形成部
材と、前記電子源と前記加速電極との間に固定された支
柱とを有し、前記電子源と前記画像形成部材とが気密封
着された画像形成装置において、前記加速電極の両面の、前記支柱を固定する位置に対応
する部位には、それぞれフリットガラスが配され、前記支柱は、前記フリットガラスを溶融させることによ
り、前記フリットガラスで前記加速電極に固定されてい
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記加速電極は、アルミニウム製の薄膜
であり、前記画像形成部材の基板の前記電子源との対向
面に、前記電子放出素子から放出された電子が放出する
ことにより画像が形成される部材を介して形成されてい
る請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記フリットガラスは、前記基板に設け
られたリブ上に配されている請求項２に記載の画像形成
装置。
【請求項４】前記フリットガラスのうち少なくとも前
記基板側のフリットガラスには、黒色顔料が混合されて
いる請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記電子源と前記画像形成部材との間の
気密状態を維持するための外囲器の一部をなす支持枠
が、前記支柱と一体となっている請求項１、２、３また
は４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記外囲器の内部が真空である請求項５
に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記支柱は、前記外囲器の耐大気圧構造
体として用いられる請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記電子放出素子は、冷陰極型電子放出
素子である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の画
像形成装置。
【請求項９】前記冷陰極型電子放出素子は表面伝導型
電子放出素子である請求項８に記載の電子線発生装置。
【請求項１０】前記表面伝導型電子放出素子が２次元
のマトリクス状に複数個配置され、前記各表面伝導型電
子放出素子は、複数本の行方向配線と複数本の列方向配
線とによって、それぞれ結線されている請求項９に記載
の電子線発生装置。
【請求項１１】電子放出素子が設けられた電子源に、
前記電子放出素子から放出された電子を加速するための
加速電極を備えた画像形成部材を、支柱を介して互いに
対向して気密封着する画像形成装置の製造方法におい
て、前記加速電極の両面の、前記支柱が固定される位置に対
応する部位にそれぞれフリットガラスを配し、前記フリットガラスを溶融して前記フリットガラスで前
記加速電極に前記支柱を固定することを特徴とする画像
形成装置の製造方法。
【請求項１２】前記フリットガラスを印刷技術で塗布
する請求項１１に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項１３】前記フリットガラスをディスペンサー
技術で塗布する請求項１１に記載の画像形成装置の製造
方法。
【請求項１４】前記支柱を、予め前記電子源に固定し
ておいてから、前記画像形成部材に固定する請求項１
１、１２または１３に記載の画像形成装置の製造方法。
【請求項１５】前記支柱を、予め前記画像形成部材に
固定しておいてから、前記電子源に固定する請求項１
１、１２または１３に記載の画像形成装置の製造方法。