JPH07104676A

JPH07104676A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH07104676A
Application number: JP24941993A
Authority: JP
Inventors: Yoshikazu Sakano; 嘉和坂野; Ichiro Nomura; 一郎野村; Tetsuya Kaneko; 哲也金子; Naohito Nakamura; 尚人中村; Kohei Nakada; 耕平中田; Yasue Sato; 安栄佐藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-10-05
Filing date: 1993-10-05
Publication date: 1995-04-21

Abstract

(57)【要約】【目的】画像形成に係る部材、とりわけ電子源へのゲ
ッタ材付着による影響を防止し、しかも、大面積の画像
形成装置であっても、装置内の真空度維持に優れれ、よ
って、長寿命で一層の画質向上が図られた画像形成装置
を提供することを目的とする。【構成】外囲器内に、基体（２１）上に配置した電子
源（２２）と、該電子源から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材（２８）とを有する画
像形成装置において、該外囲器が、前記電子源（２２）
と前記画像形成部材（２８）とが配置された第一の空間
（Ａ）と、複数のゲッタ（２７）が配置された第二の空
間（Ｂ）とを有し、且つ、第一及び第二の両空間は開口
（３１）にて連通していることを特徴とする画像形成装
置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線を用いて画像形
成を行う画像形成装置に関し、特に、電子線を蛍光体に
照射することで画像表示を行う表示装置等の画像形成装
置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】昨今、フラットディスプレイ装置とし
て、液晶ディスプレイ装置、ＥＬディスプレイ装置、プ
ラズマディスプレイ装置などが実用化されているが、視
野角、カラ−化、輝度などの点でいまだ不十分であり従
来の陰極線管（ＣＲＴ）に代替できるような状況には至
っていない。

【０００３】一方、コンピュ−タ−による情報処理の高
度化やテレビジョン放送の高画質化に伴い、高精細で大
画面のフラットディスプレイ装置に対するニ−ズは急速
に高まりつつある。

【０００４】従来より、画像表示用として、電子線加速
型のフラットディスプレイ装置がいくつか提案されてい
る。例えば、米国特許第３４０８５３２号公報、同第３
９３５４９９号公報、特開昭５６−２８４４５号公報に
は、平面状の熱陰極電子源を有し、この電子源から電子
線を引き出し、蛍光体画素に対応する多数の孔部を設け
た制御電極群により、電子線を制御、加速して蛍光体に
照射し、所望の蛍光体画素を発光させるフラットディス
プレイ装置が開示されている。

【０００５】また、フラットディスプレイ装置の電子源
として、上記熱陰極電子源に代えて冷陰極電子源を用い
ようとする試みも成されている。

【０００６】従来より、知られている冷陰極電子源とし
ては、電界放出型（以下、ＦＥ型と略す）、金属／絶縁
層／金属型（以下、ＭＩＭ型と略す）や表面伝導形電子
放出素子等がある。

【０００７】ＦＥ型の例としてはＷ. Ｐ. Ｄｙｋｅ＆
Ｗ. Ｗ. Ｄｏｌａｎ、”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎ”、ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈ
ｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓ
ｐｉｎｄｔ、”ＰＨＹＳＩＣＡＬＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓ
ｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓ
ｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅ
ｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、
４７、５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００８】ＭＩＭ型の例としてはＣ. Ａ. Ｍｅａ
ｄ、”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ、Ｊ. Ａｐｐｌ. Ｐｈｙｓ. 、３２、６
４６（１９６１）等が知られている。

【０００９】表面伝導形電子放出素子の例としては、
Ｍ. Ｉ. Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ. Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎＰｙｓ. 、１０、（１９６５）等がある。

【００１０】表面伝導形電子放出素子は、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
の表面伝導形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：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”、９、３１７（１９２）］、Ｉｎ２Ｏ３／Ｓｎ
Ｏ２薄膜によるもの［Ｍ. Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ. Ｇ. Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ. Ｅ
ＤＣｏｎｆ. ”、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】上記の冷陰極電子源を用いたディスプレイ
装置の例として、電子源に前記表面伝導形電子放出素子
を用い、該素子からの電子線を加速し蛍光体に照射して
発光させ画像を表示させるディスプレイ装置を本出願人
は先に提案している（特開平３−２６１０２４号公
報）。

【００１２】以上述べたディスプレ−装置はいずれも装
置内の真空排気を必要とするものであるが、この様なデ
ィスプレ−装置においては、通常、装置内の真空度を維
持する目的で、ゲッタ処理が行われる。一般にゲッタ
は、その一部が開放された金属管の内部に、例えばＢ
ａ、ＳｒまたはＭｇなどの真空維持部材（以下、ゲッタ
材という）を入れたもので、直線形状、リング形状のも
のなどがある。このゲッタは、誘導加熱あるいは通電加
熱などによりフラッシュし、ゲッタ材をディスプレイ装
置内面に付着させることで、装置内の残留ガスをゲッタ
材で吸着し、装置内の真空度の維持を図るものである。

【００１３】ディスプレイ装置内部の圧力は一般に、下
記式にて表される。Ｖ・（ｄｐ／ｄｔ）＝Ｑ（ｔ）−ｐ・Ｇ（ｔ）ここで、Ｖは装置内の空間体積、ｐはその空間の圧力、
Ｑ（ｔ）は装置内の構成部材より放出されるガス量、Ｇ
（ｔ）はゲッタの排気速度である。充分な時間の経過の
後装置内の圧力はほぼ一定となり、その値はｐ＝Ｑ
（ｔ）／Ｇ（ｔ）で与えられる。ディスプレイ装置内の
構成部材から放出されるガス量は、該部材の表面積に比
例し、ゲッタの排気速度はフラッシュしたゲッタ材の表
面積に比例する。従って、より大面積のディスプレイ装
置においては、装置内の真空度を維持するためにはゲッ
タ材の付着面積を大きくする必要がある。

【００１４】

【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、従
来、上記ゲッタ処理においては以下の様な問題点があっ
た。（１）．ゲッタ材をフラッシュした際、装置内に配置さ
れた電子源やその他の制御電極部材などの画像表示に係
る部材、特に、電子源部材にまでゲッタ材が付着する
と、表示画像の画質の劣化の原因となる。電子源の中で
も電界放出型電子放出素や、特に、表面伝導形電子放出
素子などの冷陰極電子源は、該素子の表面状態の変化が
電子放出性能に大きな影響を及ぼすため、ゲッタ材の該
素子表面への付着は好ましからざる影響を与える。従っ
て、ゲッタの設置位置は、上記問題が生じぬよう充分に
配慮されなければならない。（２）．また、ディスプレイ装置が大画面になるにつ
れ、装置の内表面積が増大し、よって、装置内の真空度
を充分に維持するためには、ゲッタ材の付着面積を増大
しなければならない。従って、ゲッタ材が、必要とされ
る装置内面に充分に行き渡るよう、ゲッタの配置場所及
びゲッタ材量など考慮されなければならないが、上述
（１）の問題もあって、ゲッタの適切な設置場所を確保
することは困難である。

【００１５】即ち、本発明は、上述の問題点を解決しよ
うとするものであり、その目的は、画像形成に係る部
材、とりわけ電子源へのゲッタ材付着による影響を防止
し、一層の画質向上が図られた画像形成装置を提供する
ことにある。

【００１６】更に本発明の目的は、大面積の画像形成装
置であっても、上記目的の他、装置内の真空度維持に優
れ、よって、長寿命で一層の画質向上が図られた画像形
成装置を提供することにある。

【００１７】更に本発明の目的は、電子源として、とり
わけ電界放出型電子放出素子や、特に、表面伝導形電子
放出素子などの冷陰極電子源を用いた、一層の画質向上
が図られた画像形成装置を提供することにある。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、外囲器内に、基体上に配置した電子源と、該電子
源から放出される電子線の照射により画像を形成する画
像形成部材とを有する画像形成装置において、該外囲器
が、前記電子源と前記画像形成部材とが配置された第一
の空間と、複数のゲッタが配置された第二の空間とを有
し、且つ、第一、第二の両空間は開口にて連通している
ことを特徴とする画像形成装置である。

【００１９】

【作用】即ち、本発明は、ゲッタを複数配置するため、
十分なゲッタ材の付着量と付着面積を得ることが可能と
なり、大画面の画像形成装置においても十分な真空度の
維持を図ることができる。

【００２０】しかも、このような複数のゲッタの配置に
あたって、本発明は、画像形成装置の外囲器を、画像形
成に係るとりわけ電子源の配置空間と、ゲッタの配置空
間とを分離した外囲器としているので、ゲッタ材の殆ど
は前記第二の空間内壁に付着され、上述のように複数の
ゲッタ材を配し、多量のゲッタ材をフラッシュする場合
であっても、電子源部材への該ゲッタ材の付着を極力防
ぐことができ、よって、ゲッタ材の電子源部材への付着
に伴う画質劣化を防止することができる。また、上記両
空間は、開口にて連通しているので、外囲器内全空間に
おける残留ガスを前記ゲッタ材により吸着し得る。

【００２１】また、本発明において、前記第二の空間内
表面積が、電子源表面及び画像形成部材表面を除く前記
第一の空間内表面積よりも大きいことは、画像形成に係
る部材（電子源、画像形成部材など）を配置した空間内
においては到底得られない十分なゲッタ付着面積を得る
ことができ、このことは、画像形成に係る空間内が、よ
り複雑な部材配置構成となった場合においても、画像形
成に係る部材表面へのゲッタ材付着を防止しつつかつ十
分なゲッタ付着面積を得る上で有効である。

【００２２】また、上述の構成とする場合、特に、電子
源が配置された基体によって、前記第一、第二の両空間
に分離した構成とすることは、前記基体の裏面（電子源
の配置面に対して裏面）をゲッタ材付着のための広域面
として有効に活用できる上、装置構成の簡略化が図られ
る。また、このような配置構成を採ることは、電子源が
配置した基体には大気圧が加わらないため、該基体の厚
さを薄くすることができ、よって、該基体上に電子源な
どの画像形成に係る部材を作成する工程を容易にし、歩
留が向上しコストの一層の削減ができる。

【００２３】また、本発明において、前記両空間を連通
する開口を複数設けることは、外囲器内全空間における
残留ガスをより効率良く前記ゲッタ材により吸着し得
る。

【００２４】また、本発明の構成は、電子源が、電界放
出型電子放出素子や、特に、表面伝導形電子放出素子な
どの冷陰極電子源である場合に特に有効である。これは
先述したように電界放出型電子放出素子や、特に、表面
伝導形電子放出素子などの冷陰極電子源は、該素子の表
面状態の変化が電子放出性能に大きな影響を及ぼすた
め、ゲッタ材の該素子表面への付着を極力防止すること
が可能な本発明の構成は、これら電子源にとっては特に
有効な手段となる。

【００２５】また、電子源が複数の電子放出素子を二次
元状に配置した電子源である場合、例えば、前記基体面
上に複数の電子放出素子が行列配置したような複雑な電
子源基板構成を有する場合などでは、複数のゲッタの配
置場所を確保し難く、しかも、該電子源基板表面以外の
ゲッタ材付着面を十分に確保するのは困難である。よっ
て、前記第二空間を別途設けることは、これら複数のゲ
ッタの配置場所、真空維持に十分なゲッタ材付着面積を
確保する上で有効な手段である。

【００２６】次に、好ましい実施態様を挙げて、本発明
を詳述する。

【００２７】

【実施例】まず、本発明の画像形成装置において好適に
用いられる電子源として、特に、表面伝導形電子放出素
子の基本的な構成と製造方法について以下に概説する。

【００２８】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の構
成、及び製法の特徴は、次の様なものがあげられる。１）フォーミングとよばれる通電処理前の電子放出部形
成用薄膜は、微粒子分散体を分散し形成された微粒子か
らなる薄膜、あるいは、有機金属等を加熱焼成し形成さ
れた微粒子からなる薄膜等、基本的には、微粒子により
構成される導電性膜である。２）フォーミングとよばれる通電処理後の上記電子放出
部形成用薄膜には、電子放出部が形成され、この電子放
出部、及び、電子放出部を含む上記薄膜とも基本的に
は、微粒子により構成される。

【００２９】本発明に係る表面伝導形電子放出素子の基
本的な構成は、平面型及び垂直型の２つの構成が挙げら
れる。

【００３０】まず、平面型表面伝導形電子放出素子につ
いて説明する。

【００３１】図１の（ａ）、（ｂ）は、それぞれ、本発
明に係る基本的な平面型表面伝導形電子放出素子の構成
を示す平面図及び断面図である。

【００３２】図１において、１は絶縁性基板、５と６は
素子電極、４は電子放出部を含む薄膜、３は電子放出部
である。

【００３３】絶縁性基板１としては、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、青板
ガラスにスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂ を積層し
たガラス基板等、及びアルミナ等のセラミックス等があ
げられる。

【００３４】対向する素子電極５、６の材料としては、
導電性を有するものであればどのようなものであっても
構わないが、例えば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐ
ｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属、或は合金及びＰ
ｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ₂ 、Ｐｄ- Ａｇ等の金属、或は
金属酸化物とガラス等から構成されるの印刷導体、Ｉｎ
₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明導電体及びポリシリコン等の
半導体材料等が挙げられる。

【００３５】素子電極間隔Ｌ１は数百オングストローム
から数百マイクロメートルであり、素子電極の製法の基
本となるフォトリソグラフィー技術、即ち、露光機の性
能とエッチング方法等、及び、素子電極間に印加する電
圧と電子放出し得る電界強度等により設定されるが、好
ましくは、１マイクロメートルから１０マイクロメート
ルである。

【００３６】素子電極長さＷ１及び素子電極５、６の膜
厚ｄは、電極の抵抗値、多数配置された場合の電子放出
素子の配置上の問題より適宜設計され、通常は、素子電
極長さＷ１は、好ましくは、数マイクロメートルから数
百マイクロメートルであり、素子電極５、６の膜厚ｄ
は、好ましくは、数百オングストロームから数マイクロ
メ−トルである。

【００３７】絶縁性基板１上に設けられた対向する素子
電極５及び素子電極６間と、素子電極５、６上に設置さ
れた電子放出部を含む薄膜４は、電子放出部３を含む
が、図１の（ｂ）に示された形態だけでなく、素子電極
５、６上には設置されない形態もある。即ち、絶縁性基
板１上に、電子放出部形成用薄膜、対向する素子電極
５、６の順に積層構成した形態もある。また、製法によ
っては、対向する素子電極５と素子電極６間全てが電子
放出部として機能する場合もある。この電子放出部を含
む薄膜４の膜厚は、好ましくは、数オングストロームか
ら数千オングストローム、特に好ましくは、１０オング
ストロ−ムから２００オングストロ−ムであるが、素子
電極５、６へのステップカバレージ、電子放出部３と素
子電極５、６間の抵抗値、電子放出部３の導電性微粒子
の粒径、さらには、後述する通電処理条件等によって適
宜設定される。また、その抵抗値は、１０の３乗オ−ム
／□から１０の７乗オーム/ □のシート抵抗値を示す。

【００３８】電子放出部を含む薄膜４構成する材料の具
体例を挙げるならば、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、
Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ
等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓ
ｂ₂ Ｏ₃ 等の酸化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、
ＣｅＢ₆ 、ＹＢ₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、Ｚｒ
Ｃ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、Ｔｉ
Ｎ、ＺｒＮ、ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導
体、カーボン、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓｎ等であ
り、微粒子からなる。

【００３９】尚、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
さす。

【００４０】電子放出部３は、好ましくは、数オングス
トロームから数千オングストローム、特に好ましくは、
１０オングストロ−ムから２００オングストロ−ムの粒
径の導電性微粒子多数個からなるが、電子放出部を含む
薄膜４の膜厚及び後述する通電処理条件等の製法に依存
しており、適宜設定される。また、電子放出部３を構成
する材料は、電子放出部を含む薄膜４を構成する材料の
元素の一部あるいは全てを有する材料である。

【００４１】一方、図２は、本発明に係る基本的な垂直
型表面伝導形電子放出素子の構成を示す図である。図２
中、１１は絶縁性基板、１５と１６は素子電極、１４は
電子放出部を含む薄膜、１３は電子放出部、１７は段差
形成部である。尚、電子放出部１３は、段差形成部１７
の厚さ、製法、及び電子放出部を含む薄膜１４の厚さ、
製法などによって、その位置は変化し、図２に示された
位置に限られるものではない。

【００４２】ここで、絶縁性基板１１、素子電極１５と
１６、電子放出部を含む薄膜１４、電子放出部１３は、
前述した平面型表面伝導形電子放出素子と同様の材料で
構成されたものであるが、垂直型表面伝導形電子放出素
子を特徴付ける段差形成部１７、電子放出部を含む薄膜
１４について以下に詳述する。段差形成部１７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され、段差形成部１７の厚さは、先
に述べた平面型表面伝導形電子放出素子の素子電極間隔
Ｌ１に対応し、数百オングストロームから数十マイクロ
メートルであり、段差形成部の製法、及び、素子電極間
に印加する電圧と電子放出し得る電界強度により設定さ
れるが、好ましくは、千オングストロームから１０マイ
クロメートルである。

【００４３】電子放出部を含む薄膜１４は、素子電極１
５、１６と段差形成部１７作成後に形成するため、素子
電極１５、１６の上に積層され、場合によっては、素子
電極１５、１６との電気的接続を担う重なりの一部を除
いた所望の形状にされる。また、電子放出部を含む薄膜
１４の膜厚は、その製法に依存して、段差部での膜厚と
素子電極１５、１６の上に積層された部分の膜厚では、
異なる場合が多く、一般に段差部分の膜厚が薄い。

【００４４】以上述べた表面伝導形電子放出素子の製法
上の特徴は以下の通りである。その一例を図３の（ａ）
〜（ｃ）に示す。図３中、２は電子放出部形成用薄膜
で、例えば微粒子膜が挙げられる。

【００４５】以下、順をおって製造方法の説明を図１及
び図３に基づいて説明する。１）絶縁性基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十
分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極
材料を堆積後、フォトリソグラフィー技術により該絶縁
性基板１の面上に素子電極５、６を形成する（図３の
（ａ））。２）絶縁性基板１上に設けられた素子電極５と素子電極
６との間と、素子電極５と６を形成した絶縁性基板１上
に有機金属溶液を塗布して放置することにより、有機金
属薄膜を形成する。尚、有機金属溶液とは、前記Ｐｄ、
Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚ
ｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属を主元素とする有機
化合物の溶液である。この後、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、電子放出部形成用薄膜２を形成する（図３の
（ｂ））。尚、ここでは有機金属溶液の塗布法により説
明したが、これに限る物でなく、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、
スピンナー法等によって形成される場合もある。３）つづいて、フォーミングと呼ばれる通電処理を、素
子電極５、６間に電圧を不図示の電源により、パルス状
あるいは高速の昇電圧によって行うと、電子放出部形成
用薄膜２の部位に構造の変化した電子放出部３が形成さ
れる（図３の（ｃ））。この通電処理により電子放出部
形成用薄膜２を局所的に破壊、変形もしくは変質せし
め、構造の変化した部位を電子放出部３と呼ぶ。尚、先
に説明したように、電子放出部３は導電性微粒子で構成
されていることを本出願人らは観察している。

【００４６】上記フォーミング処理の電圧波形の一例を
図４に示す。

【００４７】図４中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス
幅とパルス間隔であり、Ｔ１を１マイクロ秒〜10ミリ
秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜100 ミリ秒とし、三角波の
波高値（フォーミング時のピーク電圧）は４Ｖ〜１０Ｖ
程度とし、フォーミング処理は真空雰囲気下で数十秒間
程度で適宜設定した。

【００４８】以上説明した電子放出部を形成する際に、
素子の電極間に三角波パルスを印加してフォーミング処
理を行っているが、素子の電極間に印加する波形は三角
波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用い
ても良く、その波高値及びパルス幅、パルス間隔等につ
いても上述の値に限ることなく、電子放出部が良好に形
成されれば所望の値を選択することが出来る。

【００４９】（実施例１）以下に、上述した表面伝導形
電子放出素子を基板上に複数行列配置した電子源を用い
た、本発明の画像形成装置の第一の実施例について説明
する。

【００５０】図５の（ａ）、（ｂ）は、第一の実施例で
ある画像形成装置の概略断面図である。同図において、
２１は絶縁性基板、２２は行列配置された複数の上記平
面型表面伝導形電子放出素子である。また、２４は該各
電子放出素子から放出される電子線の変調を行う変調電
極で、該各電子放出素子上に絶縁層２３を介して積層さ
れる。尚、該変調電極２４及び絶縁層２３には、上記電
子放出素子の電子放出部上にそれぞれ、電子線が通過す
るための穴３２が設けられている。また、２８はメタル
バックが施された蛍光体（画像形成部材）、２５及び２
６は外枠、３０はフェ−スプレ−ト、２９はリヤプレ−
トであり、外枠２５、２６、フェ−スプレ−ト３０、リ
ヤプレ−ト２９で外囲器を構成する。２７はゲッタ、３
１は空間（Ａ）及び（Ｂ）を連通する開口、３３は外囲
器内を外部より真空排気するための排気管である。

【００５１】本実施例の画像形成装置は、電子放出素子
２２が配置された基板２１により、外囲器内を（Ａ）、
（Ｂ）二空間に分離し、空間（Ｂ）に複数のゲッタ２７
を配設し、空間（Ａ）に、画像形成に係る部材、とりわ
け、電子放出素子（電子源）２２及び変調電極２４等を
配設した構成を有することを特徴とするものである。次
に、上述の本実施例の画像形成装置の製造方法につい
て、以下に簡単に述べる。

【００５２】まず、直径５ｍｍの開口３１を８ケ所に設
けた、大きさ２８０ｍｍ×３００ｍｍ、厚さ１．５ｍｍ
のソ−ダガラス基板２１を洗浄後、該基板２１上に、図
３の（ａ）、（ｂ）の工程によりフォ−ミング前の複数
の表面伝導形電子放出素子を行列状に形成した。

【００５３】ここで、先述の図１及び図３に示される素
子電極５、６はＮｉ材料にて形成し、素子電極間隔Ｌ１
を３ミクロンメ−タ、素子電極の幅Ｗ１を５００ミクロ
ンメ−タ、素子電極の厚さｄを１０００オングストロ−
ムとした。また、電子放出部形成用薄膜２としては、有
機パラジウム含有溶液（奥野製薬（株）製、ｃｃｐ−４
２３０）を素子電極５、６間に塗布した後、３００℃で
１０分間の加熱処理をし、パラジウムを主成分とする微
粒子（平均粒径７０オングストロ−ム）からなる微粒子
膜を形成した。尚、該電子放出部形成用薄膜２の幅Ｗ２
は３００ミクロンメ−タ、膜厚１００オングストロ−ム
メ−タとし、そのシ−ト抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であ
った。

【００５４】次に、上記電子放出素子２２上に絶縁層２
３を介して変調電極２４を形成した。絶縁層２３はＳｉ
Ｏ₂ をスパッタ法により２ミクロンメ−トル厚に成膜
し、更にその上に、厚さ５０００オングストロ−ムのＡ
ｕ薄膜で且つ電子通過孔３２を設けた変調電極２４を形
成し、該変調電極２４をマスクにして、前記絶縁層２３
をエッチングし、該絶縁層２３に電子通過孔３２を形成
した。

【００５５】以上のように電子源及び変調電極の形成さ
れた基板２１を、厚さ４ｍｍのソ−ダガラス材の外枠２
５と、あらかじめ２個の排気管３３を低融点ガラスフリ
ットで溶融接着した厚さ４ｍｍの外枠２６とに挟み、更
にこれらに、図５の（ｂ）のように９個のゲッタ２７を
低融点ガラスフリットで溶融接着したリヤプレ−ト２９
とフェ−スプレ−ト３０とを位置合わせし、各接着面に
低融点ガラスフリットを塗布、４１０℃、１０分間の加
熱を行い溶融封着した。尚、フェ−スプレ−ト３０、リ
ヤプレ−ト２９は、いずれも厚さ１２ｍｍのソ−ダガラ
スを用いた。

【００５６】次に、排気管３３を通じて、外囲器内を１
０^-6ｔｏｒｒ程度にまで真空排気し、各素子電極間に三
角波形（底辺１ｍｓｅｃ、周期１０ｍｓｅｃ、波高値
（フォ−ミング時のピ−ク電圧）５Ｖ）の電圧パルスを
６０ｓｅｃ間印加し、各素子の電子放出部形成用薄膜に
通電処理によるフォ−ミングを行い電子放出部を形成し
た後、排気管３３を封じ切った。尚、電子放出部にはパ
ラジウムを主成分とする微粒子が分散配置されていた。

【００５７】更に、９個のゲッタ２７に通電し、Ｂａを
主成分とするゲッタ材をフラッシュさせて、本実施例の
画像形成装置を完成させた。尚、一般にゲッタは、その
一部が開放された金属管の内部に、例えばＢａ、Ｓｒま
たはＭｇなどのゲッタ材を入れたもので、直線形状、リ
ング形状のものなどがある。このゲッタは、誘導加熱あ
るいは通電加熱などによりフラッシュし、ゲッタ材を配
置空間内壁に付着させることで、装置内の残留ガスをゲ
ッタ材で吸着し、装置内の真空度の維持を図るものであ
る。また、配置されるゲッタの個数は、本実施例の態様
に限らず、画像形成装置の大きさに応じて適宜決めら
れ、装置内の真空維持に必要なゲッタ材量が選定され
る。

【００５８】以上の本実施例の画像形成装置を、各電子
放出素子に電子放出電圧を印加すると共に、変調電極に
変調信号に応じた電圧を印加し、更に、蛍光体に５ｋＶ
程度の電圧を印加することで輝度ムラのない画像表示が
可能でった。即ち、ゲッタ処理によって、ゲッタ材のほ
とんどは外囲器内の空間（Ｂ）内壁に付着され、とりわ
け、電子源部材及び変調電極部材への付着はほとんど生
ぜず、よって、ゲッタ材付着による画像形成に係る部材
の機能劣化を防止することができた。

【００５９】更に、本実施例の画像形成装置において
は、（Ａ）、（Ｂ）両空間は、電子源が配置された基板
２１によって分離されており、よって、フェ−スプレ−
ト３０上の画像表示面周囲の面積を大きくすることな
く、ゲッタ材付着面積を確保することができた。

【００６０】更に、本実施例の画像形成装置は、電子源
が配置した基板２１には大気圧が加わらないため、該基
板２１の厚さを薄くすることができ、よって、該基板２
１上に電子源などの画像形成に係る部材を作成する工程
を容易にし、歩留が向上しコストの一層の削減ができ
た。

【００６１】（実施例２）次に、本発明の画像形成装置
の第二の実施例について述べる。

【００６２】第二の実施例は、電子源として複数の電界
放出型電子放出素子を用いた画像形成装置である。

【００６３】まず、本実施例に係る電界放出型電子放出
素子の基本構成を図６を用いて説明する。

【００６４】図６において、４２、４３は電圧印加のた
めの電極であり、４５はその先端を鋭角にした電界電子
作用により電子を放出する電子放出部、４４は該電極４
２及び４３と電子放出部４５を電気的に絶縁し、支持す
るための絶縁体である。このような構成を有する電界放
出型電子放出素子は、電極４２、４３間に所定の電圧を
印加することで、電子放出部４５の鋭角先端部分に電界
が集中し、電子を放出する素子である。

【００６５】本実施例においては、図６の基板４１を厚
さ１．１ｍｍのソ−ダガラス基板とし、該基板の洗浄
後、ＳｉＯ₂ 膜をスパッタ法により５０００オングスト
ロ−ムの厚さに成膜し、更に該ＳｉＯ₂ 膜上に蒸着法
と、リフトオフ法を含むリソグラフィ−技術によって、
図６の電極４２、４３及び電子放出部４５を厚さ３００
０オングストロ−ムでＡｕにて形成した以外、上記第一
の実施例と同様に画像形成装置を作成した。

【００６６】以上の本実施例の画像形成装置において
も、上記第一の実施例における画像形成装置同様の効果
が得られた。

【００６７】尚、以上の実施例においては、変調電極を
電子放出素子上に配設した態様について述べたが、これ
に限られるものではなく、例えば、該変調電極を設け
ず、図７に示すように、基板５１上に、行列状に配置さ
れた各電子放出素子５４を、Ｙ方向配線５２とＸ方向配
線５３とにそれぞれ結線５５した、所謂、単純マトリク
ス配線と呼ばれる構成のものであっても良い。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、画像形成
に係る部材、とりわけ電子源へのゲッタ材付着による影
響を防止することができ、よって、一層の画質向上が図
られた画像形成装置を提供することができる。特にこの
効果は、電界放出型電子放出素子やとりわけ表面伝導形
電子放出素子といった、電子放出特性が素子部材表面状
態の変化に敏感に影響されやすい冷陰極電子源を用いる
場合には有効である。

【００６９】更に本発明によれば、大面積の画像形成装
置であっても、上記効果に加え、装置内の真空度維持に
優れ、よって、長寿命で一層の画質向上が図られた画像
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】平面型の表面伝導形電子放出素子の構成を示す
概略図。

【図２】垂直型の表面伝導形電子放出素子の構成を示す
概略図。

【図３】表面伝導形電子放出素子の製造方法を説明する
ための図。

【図４】表面伝導形放出素子のフォ−ミングを行うため
の電圧波形の一例を示す図。

【図５】本発明の画像形成装置の構成を示す概略図。

【図６】電界放出型電子放出素子の構成を示す概略図。

【図７】電子放出素子の単純マトリクス配線の構成を示
す概略図。

【符号の説明】

１、１１、２１、４１、５１素子基板２電子放出部形成用薄膜３、１３、４５電子放出部４、１４電子放出部を含む薄膜５、６、１５、１６素子電極４２、４３電極１７段差形成部材２２、５４電子放出素子２３、４４絶縁層２４変調電極２５、２６外枠２７ゲッタ２８画像形成部材２９リヤプレ−ト３０フェ−スプレ−ト３１開口部３２電子通過孔３３排気管５５結線５２Ｙ方向配線５３Ｘ方向配線

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者中村尚人東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者中田耕平東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者佐藤安栄東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】外囲器内に、基体上に配置した電子源
と、該電子源から放出される電子線の照射により画像を
形成する画像形成部材とを有する画像形成装置におい
て、該外囲器が、前記電子源と前記画像形成部材とが配
置された第一の空間と、複数のゲッタが配置された第二
の空間とを有し、且つ、第一及び第二の両空間は開口に
て連通していることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】外囲器内に、基体上に配置した電子源
と、該電子源から放出される電子線の照射により画像を
形成する画像形成部材とを有する画像形成装置におい
て、該外囲器が、開口にて互いに連通した第一の空間と
第二の空間とを有し、該第一の空間に前記電子源と前記
画像形成部材とが配置され、且つ、ゲッタ材が、該第一
の空間よりも該第二の空間の方に多く偏在していること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記第二の空間内表面積が、前記第一の
空間内の、電子源表面及び画像形成部材表面を除く表面
積よりも大きい請求項１または２に記載の画像形成装
置。
【請求項４】前記第一、第二の両空間は、電子源が配
置された前記基体によって分離されており、前記基体に
は開口が設けられている請求項１または２に記載の画像
形成装置。
【請求項５】前記開口を複数有する請求項１または２
に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記電子源が、冷陰極電子源である請求
項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記電子源が、複数の電子放出素子を前
記基板上に二次元状に配置した電子源である請求項１ま
たは２に記載の画像形成装置。
【請求項８】前記電子源が、表面伝導形電子放出素子
である請求項６または７に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記電子源が、電界放出型電子放出素子
である請求項６または７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記画像形成部材が、蛍光体である請
求項１または２に記載の画像形成装置。