JPH09106771A

JPH09106771A - 画像表示装置

Info

Publication number: JPH09106771A
Application number: JP26304195A
Authority: JP
Inventors: Kumiko Kaneko; 久美子金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1995-10-11
Filing date: 1995-10-11
Publication date: 1997-04-22

Abstract

(57)【要約】【目的】製造工程で内部の真空度が均一になって分布
のばらつきが改善され、その結果として画像の均一性や
特性が向上した画像表示装置を提供する。【構成】バックプレート１０、外枠１２、排気管１
９、スペーサ１８、及びフェイスプレート１３で気密容
器が構成されている。フェースプレート１３には、その
内面に蛍光体１５及び加速電極であるメタルバック１６
が形成されており、電子放出素子１７から放出された電
子の衝突により蛍光体１５が発光することで画像を表示
する。スペーサ１８は薄板状に形成されており、スペー
サ１８の長さ方向に一列に配設された複数のスペーサ１
８が、厚さ方向に複数列配置されている。一方、気密容
器内には、排気管１９がスペーサ１８の長さ方向に対し
て直角方向に設置されており、電子放出素子１７側の側
面には複数の孔が孔径が排気管の末端に向けて順次大き
くなるように穿孔されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は内部が真空に保たれ
た気密容器中で、電子ビームを蛍光体に衝突させること
で生じる発光を利用して画像を表示する画像表示装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像形成方法として蛍光表示
管や、電界放出型あるいは表面伝導型の電子放出素子を
用いて主に蛍光体を励起させて発光させる画像表示装置
は、平面でかつ明るくて見やすい等の利点を有してお
り、産業上にも積極的に応用され、また今後の成長が期
待されている。電子ビームの発生源として表面伝導型電
子放出素子を用い、発生した電子ビームを加速して蛍光
体を照射し、蛍光体を発光させて画像を表示させる薄型
の画像表示装置が各種提案されている（例えば特開平３
−２６１０２４）。

【０００３】図１６及び図１７は、従来の画像表示装置
の一例の模式的斜視図及び模式的断面図である。図１６
及び図１７において、１６０は電子放出素子を構成した
青板ガラスからなるバックプレートで、１６２は外枠、
１６３は蛍光体１６５及びメタルバック１６６が形成さ
れた青板ガラスからなるフェイスプレート、１６９は蛍
光表示管内部を排気するための排気管（図では封じ切り
後の状態を示している）で、１７３ａと１７３ｂは一定
の間隔を隔てて設置された素子電極、１７２は素子電極
１７３ａ、１７３ｂ間に設けられた電子放出部を含む導
電性薄膜、１７６はゲッタ材コンテナである。ゲッタ材
コンテナ１７６はゲッタ材コンテナ固定治具１７７に固
定されており、内部にはパネル内の真空を維持するとい
う通常目的の蒸発型ゲッタ材を収納するもので、蒸発型
ゲッタ材はフェースプレート１６３または、バックプレ
ート１６１に蒸着される。

【０００４】ここで、図１６及び図１７を参照して、画
像表示装置の製造方法を説明する。気密容器内は排気管
１６９を通して真空排気され、さらにベーキングによっ
て脱ガスを行った後、排気管の一部を加熱して熔融さ
せ、封じ切る（閉塞、切断）。最後に気密容器内部の一
端に設置されたゲッタ材コンテナ１７６を加熱してその
内部に収納された蒸発型ゲッタ材をフェースプレート１
６３またはバックプレート１６０に蒸着することによっ
て画像表示装置として完成させる。

【０００５】一般にゲッタ材コンテナは一部が開放され
た金属管の内部にＢａを主成分とする蒸発型ゲッタ材を
収納したもので、形状として直線状やリング状のものが
ある。通常目的のゲッタ材は、誘導加熱もしくは通電加
熱によってフラッシュし、フラッシュしたゲッタ材は画
像表示装置内に付着し、ガスを吸着して、パネル内の真
空維持作用を行なう。

【０００６】ここで、表面伝導型電子放出素子について
説明する。表面伝導型電子放出素子としては、電子放出
を司る薄膜として、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔ
ｍｅｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、９、
３１７（１９７２）］、Ｉｎ ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂ 薄膜による
もの［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎ
ｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎ
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（１９
８３）］等が報告されている。

【０００７】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１８に示す。同図において１８１は電子源基板（絶
縁基板）である。１８２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薄膜等からな
り、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子
放出部１８５が形成される。

【０００８】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を予めフォー
ミングと呼ばれる通電処理をすることによって電子放出
部を形成するのが一般的であった。すなわち、フォーミ
ングとは、前記導電性薄膜の両端に電圧を印加通電し、
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となった電子放出部１８５を形成
することである。なお電子放出部１８５では導電性薄膜
１８２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。前記の通電フォーミング処理をした表面伝
導型電子放出素子の、上述の電子放出部が形成された導
電性薄膜に電圧を印加して素子に電流を流すことによっ
て、上述の電子放出部より電子が放出される。しかしな
がら、これら従来の表面伝導型電子放出素子の実用化に
あたっては、様々の問題があったが、本出願人らは、後
述するような種々な改善を鋭意検討し、実用化上の問題
点を解決してきた。

【０００９】上述の表面伝導型電子放出素子は、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
を生かせるような色々な応用が可能であり、前述したよ
うな画像表示装置にも適している。画像表示装置におい
ては、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴに
代わって普及してきたが、自発光型でないため、バック
ライトなどを持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。表面伝導型
電子放出素子を多数配置した電子放出源と、電子放出源
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は、大
画面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ表示品位の
優れた自発光型表示装置である（例えば、ＵＳＰ５０６
６８８３）。

【００１０】図１６、１７にて提案された構造をもと
に、大画面表示装置を実現する気密容器の一例を図１９
に示す（特開平６−３４２６３０）。図１９において、
１９０はバックプレート、１９２は外枠、１９８はフェ
イスプレートとバックプレートとを支持するスペーサ
（耐大気圧構造部材）である。電子放出素子１９７はバ
ックプレトー１９０上に配置されている。

【００１１】このような構成では、さらに面積の広いフ
ェイスプレート、バックプレートに対しても、スペーサ
の配置を最適化することによって十分な気密性及び強度
を持たせることが可能となるので、表面伝導型電子放出
素子を用いた大画面表示装置を実現することが可能とな
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の画像表示装置の従来の排気管の設置方法や排気
方法では、以下のような問題点がある。

【００１３】図１９のように画面が大面積であるために
真空排気時にフェイスプレートとバックプレートの変形
を防止するためのスペーサを配置する必要がある画像表
示装置において、排気管の開口部を外枠部に設置する従
来の方法では、この排気管を通じて内部を真空に吸引す
る場合、フェイスプレートとバックプレートの間は狭く
かつスペーサが流れの障害になるためにコンダクタンス
は悪く、そのため排気管開口部近傍では真空度がよくな
り、排気管から遠くなるにつれ段々と真空度は悪くな
り、真空度に分布のばらつきができる。また、スペーサ
等のパネルを構成する部材からの放出ガスもあって、さ
らに画像表示装置内部の真空度に分布のばらつきができ
てしまう。このように、画像表示装置内の真空度に分布
のばらつきができると、多数の表面伝導型電子放出素子
で構成される電子放出源を用いた画像形成装置の場合に
フォーミングによる素子特性の分布のばらつきが発生
し、また、詳しくは実施例中で説明する活性化工程にお
いても、真空度の分布のばらつきによって活性化工程が
均一に行われず、素子特性の優劣や画像の分布のばらつ
きが発生することが考えられる。

【００１４】また、図１９のようにスペーサをもつ画像
表示装置において排気管あるいは導入管の開口部を外枠
に設置する方法では、画像表示装置内に導入管から活性
化処理のための有機ガス導入を行うと画像表示装置内で
ガスの分布のばらつきが発生する。導入管の近傍部分は
ガス濃度が濃くなり、導入管から遠いところはガス濃度
が薄くなるという状態になり、表示装置内部のガス分布
のばらつきに大きな差ができる。この状態で活性化工程
を行うと、ガス濃度の分布のばらつきによる素子の特性
の分布のばらつきが発生し、ひいては欠陥の発生や、画
像特性、輝度などの分布のばらつきが発生する原因の１
つになる可能性がある。

【００１５】本発明は上記したような従来の技術が有す
る問題点を解決するためになされたものであり、製造工
程で画像表示装置内部の真空度が均一になって分布のば
らつきが改善され、その結果として画像の均一性や特性
が向上した画像表示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】本発明の画像表示装置
は、電子ビームを発生する電子放出源が設けられたバッ
クプレートと、電子源が発生する電子ビームが衝突する
ことにより発光する蛍光体が設けられたフェースプレー
トと、対向して配置されたバックプレート及びフェース
プレートと一体になって気密容器を構成する外枠と、耐
大気圧構造部材と、排気管とを有する画像表示装置にお
いて、排気管は、気密容器内部の一端にバックプレート
に配置された電子放出源の端面の略全長に沿って耐大気
圧構造部材に対して、排気管が直角に配置され、排気管
の電子放出源方向の側面に開口部が配設されている。

【００１７】排気管の開口部が複数の孔で構成され、孔
径が排気管の吸引ポンプ側の導入部から排気管の末端に
向けて順次大きくなるように穿孔されていてもよく、排
気管の開口部がテーパ状スリットで構成され、開口幅が
排気管の吸引ポンプ側の導入部から排気管の末端に向け
て順次広くなるように開口されていてもよい。

【００１８】また、排気管の内部に、該排気管と相似形
で小径の排気管が二重管として内設されていてもよく、
排気管が気密容器内に複数配設されていてもよく、排気
管が、画像表示装置内を真空に吸引するための排気管
と、製造工程に必要なガスの導入管とを兼用してもよ
い。

【００１９】電子ビームを発生する電子放出源が設けら
れたバックプレートと、電子源が発生する電子ビームが
衝突することにより発光する蛍光体が設けられたフェー
スプレートと、対向して配置されたバックプレート及び
フェースプレートと一体になって気密容器を構成する外
枠と、耐大気圧構造部材と、排気管とを有する画像表示
装置において、排気管は、外枠のコーナーに近接して開
口し、排気用スペーサが、排気管の開口部から電子放出
源の側面に位置し、耐大気圧構造部材に対して、排気用
スペーサが直角に配置され、排気用スペーサの電子放出
源方向の側面に開口部が配設されている。

【００２０】排気用スペーサの開口部が複数の孔で構成
され、孔径が排気管の吸引口近傍から離れるに従って順
次大きくなるように穿孔されていてもよく、排気用スペ
ーサの開口部がテーパ状スリットで構成され、開口幅が
排気管の吸引口近傍から離れるに従って順次大きくなる
ように開口されていてもよく、排気用スペーサと排気管
の吸引口の組合せが気密容器内に複数配設されていても
よく、排気用スペーサが、画像表示装置内を真空に吸引
するための排気口と、製造工程に必要なガスの導入口と
を兼用してもよい。

【００２１】また、排気用スペーサが、耐大気圧構造部
材の機能を兼ねた構造であってもよい。

【００２２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の第１の実施の形態
について図面を参照して説明する。図１は本発明の画像
表示装置の第１の実施例の模式的斜視図を示す。図１に
おいて、電子ビームを発生する電子放出源として複数の
表面伝導型の電子放出素子１７が形成されたバックプレ
ート１０と、電子放出素子１７から放出された電子に作
用して画像表示するフェースプレート１３とが外枠１２
とスペーサ１８と排気管１９とを介して互いに対向配置
されている。バックプレート１０と外枠１２、スペーサ
１８及びフェースプレート１３と外枠１２、スペーサ１
８、排気管１９はそれぞれ低融点ガラスにより気密接着
され、これらのバックプレート１０、外枠１２、排気管
１９、スペーサ１８、及びフェイスプレート１３で気密
容器が構成されている。

【００２３】フェースプレート１３には、その内面に蛍
光体１５及び加速電極であるメタルバック１６が形成さ
れており、電子放出素子１７から放出された電子の衝突
により蛍光体１５が発光することで画像を表示する。

【００２４】スペーサ１８は本実施の形態では薄板状に
形成されており、スペーサ１８の長さ方向に一列に配設
された複数のスペーサ１８が、厚さ方向に複数列気密容
器内に配置されている。

【００２５】一方、気密容器内には、排気管１９が気密
容器内部の一端に、バックプレート１０に配置された電
子放出素子１７の端側の略全長に沿って前記スペーサに
対して直角に配置されている。本実施の形態では開口部
としてその排気管１９には、電子放出素子１７側の側面
に複数の孔が電子放出素子１７に面した全面に穿孔され
ている。

【００２６】排気管１９を通じて気密容器の内部を真空
状態に吸引すると、排気管１９が耐大気圧構造部材（ス
ペーサ１８）の列と直角に配置されているので気密容器
内部の気体は耐大気圧構造部材の列の間を通って抵抗無
く直接排気管１９の開口部に吸引されるので、開口部付
近と開口部と反対側との間で真空度のばらつきが殆ど生
じない。

【００２７】開口度の設定方法としては、図１のように
排気管の開口部が複数の孔で構成され、孔径が排気管１
９の吸引ポンプ側の導入部から排気管１９の末端に向け
て順次大きくなるように穿孔されていてもよく、図１２
のように排気管１２９の開口部がテーパ状スリットで構
成され、開口幅が排気管１２９の吸引ポンプ側の導入部
から排気管１２９の末端に向けて順次広くなるように開
口されていてもよく、何れの方法でも気密容器内全体の
真空度が均一化される。

【００２８】この排気管は製造工程に必要なガスの導入
口としても利用できる。図１５のごとく排気管１５９の
内部に、該排気管と相似形で小径の排気管が二重管とし
て内設されていれば、単独の用途の他に内管１５９ａと
外管１５９ｂをそれぞれ真空に吸引するための排気管
と、製造工程に必要なガスの導入管として使用すること
もでき、図１１や図１３のように排気管が気密容器内に
複数配設されていると、同様にそれぞれを専用あるいは
兼用として使用することができ、専用として使用すると
きは真空到達時間が短縮される。

【００２９】次に本発明の第２の実施の形態について説
明する。図１４は本発明の第３の実施例の画像表示装置
の模式的斜視図である。図１４において、電子ビームを
発生する電子源として複数の表面伝導型の電子放出素子
１４７が形成されたバックプレート１４０と、電子放出
素子１４７から放出された電子に作用して画像表示する
フェースプレート１４３とが外枠１４２とスペーサ１４
８ａと排気管１４９と排気用スペーサ１４８ｂとを介し
て互いに対向配置されている。バックプレート１４０と
外枠１４２、スペーサ１４８及びフェースプレート１４
３と外枠１４２、スペーサ１４８ａ、排気管１４９、排
気用スペーサ１４８ｂはそれぞれ低融点ガラスにより気
密接着され、これらのバックプレート１４０、外枠１４
２、排気管１４９、スペーサ１４８ａ、排気用スペーサ
１４８ｂ及びフェイスプレート１４３で気密容器が構成
されている。

【００３０】フェースプレート１４３には、その内面に
蛍光体１４５及び加速電極であるメタルバック１４６が
形成されており、電子放出素子１４７から放出された電
子の衝突により蛍光体１４５が発光することで画像を表
示する。

【００３１】一方、気密容器内には、排気管１４９が外
枠のコーナーに近接して開口しており、排気用スペーサ
１４８ｂが排気管１４９の開口部から電子放出素子１４
７の側面に位置し、スペーサ１４８ａに対して、排気用
スペーサが、直角に配置されており、本実施の形態では
開口部として排気用スペーサ１４８ｂには、複数の孔が
バックプレート１４０と平行に全長に穿孔されている。

【００３２】排気管１４９を通じて気密容器の内部を真
空状態に吸引すると、排気用スペーサ１４８ｂの開口部
が耐大気圧構造部材（スペーサ１４８ａ）の列と直角に
配置されているので気密容器内部の気体は耐大気圧構造
部材の列の間を通って抵抗無く直接排気管１４９の開口
部に吸引されるので、開口部付近と開口部と反対側との
間で真空度のばらつきが殆ど生じない。

【００３３】開口度の設定方法としては、排気用スペー
サ１４８ｂの開口部が複数の孔で構成され、孔径が吸引
口側から反対側に向けて順次大きくなるように穿孔され
ていてもよく、排気用スペーサ１４８ｂの開口部がテー
パ状スリットで構成され、開口幅が吸引口側から反対側
に向けて順次広くなるように開口されていてもよい。

【００３４】この排気用スペーサと排気管の吸入口の組
合せは、製造工程に必要なガスの導入口としても利用で
きる。排気用スペーサと排気管の吸入口との組合せが気
密容器内に複数配設されていると、それぞれを専用ある
いは兼用として使用することができ、専用として使用す
るときは真空到達時間が短縮される。

【００３５】また、排気用スペーサが、耐大気圧構造部
材の機能を兼ねた構造の場合は、耐大気圧性能が向上
し、あるいは本来の耐大気圧構造部材を簡略化できる。

【００３６】本発明は電子ビームを蛍光体に衝突させる
ことで生ずる蛍光を利用して画像を表示する画像表示装
置であって、特にその真空発生のための排気部の構造に
特徴があるが、まず画像表示装置全体について説明す
る。

【００３７】電子ビームを用いた画像表示装置には、例
えばフェースプレートとバックプレートに挟まれた真空
容器内に電子ビームを発生する電子放出源を有し、その
電子放出源には表面伝導型電子放出素子を用い、その電
子ビームを加速して蛍光体に照射し、発光させて画像を
表示させる薄型の画像表示装置が本出願人より出願され
ている（特開平３−２６１０２４）。

【００３８】ここでは、本発明を上記表面伝導型電子放
出素子を用いた画像表示装置に適用した例について説明
する。

【００３９】図２は、本発明を適用可能な平面型表面伝
導型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図２
（ａ）は模式的平面図、図２（ｂ）は模式的断面図であ
る。図２において２１は電子源基板（絶縁基板）、２３
と２４は素子電極、２２は導電性薄膜、２５は電子放出
部である。電子源基板２１としては、石英ガラス、Ｎａ
等の不純物含有量を減少させたガラス、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
したガラス基板及びアルミナ等のセラミックスおよびＳ
ｉ基板等を用いることができる。

【００４０】対向する素子電極２３、２４の材料として
は一般的な導体材料を用いることができる。これは例え
ば、Ｎｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、
Ｃｕ、Ｐｄ等の金属あるいは合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａ
ｕ、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 −Ｓｎ
Ｏ₂ 等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体導体材
料等から適宜選択することができる。

【００４１】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さＷ、導電性
薄膜２２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
ロームから数百マイクロメートルの範囲とすることがで
き、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧等を考
慮して数マイクロメートルから数十マイクロメートルの
範囲とするのがよい。

【００４２】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、数マイクロメートルから数百マイク
ロメートルの範囲とすることができる。素子電極２３、
２４の膜厚は、数百オングストロームから数マイクロメ
ートルの範囲とすることができる。

【００４３】なお、図２に示した構成だけでなく、電子
源基板２１上に、導電性薄膜２２、対向する素子電極２
３、２４の順に積層した構成とすることもできる。

【００４４】導電性薄膜２２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が特に好ま
しい。その膜厚は、素子電極２３、２４へのステップカ
バレージ、素子電極２３、２４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１０² から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）としたときのＲs の値
である。この実施例の説明では、フォーミング処理につ
いては、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処理を包含するものである。

【００４５】導電性薄膜２２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 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、
ＳｉＣ、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。

【００４６】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数千オン
グストロームの範囲、好ましくは１０オングストローム
より２００オングストロームの範囲である。

【００４７】なお、本明細書では頻繁に「微粒子」とい
う言葉を用いるので、その意味について説明する。

【００４８】小さな粒子を「微粒子」と呼び、これより
も小さなものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」より
もさらに小さく原子の数が数百個程度以下のものを「ク
ラスター」と呼ぶことは広く行われている。

【００４９】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どのような性質に注目して分類するかにより
変化する。また、「微粒子」と「超微粒子」を一括して
「微粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこ
れに沿ったものである。

【００５０】「実験物理学講座１４表面・微粒子」
（木下是雄編、共立出版１９８６年９月１日発行）で
は次のように記述されている。

【００５１】「本稿で微粒子というときにはその直径が
大体２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特に超
微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３ｎｍ
程度までを意味することにする。両者を一括して単に微
粒子と書くこともあって決して厳密なものではなく、大
体の目安である。粒子を構成する原子の数が２個から数
十〜数百個程度のはクラスターと呼ぶ。」（１９５ペ−
ジ２２〜２６行目）付言すると、新技術開発事業団の“林・微粒子プロジェ
クト”での「超微粒子」の定義は、粒径の下限はさらに
小さく、次のようなものであった。

【００５２】「創造科学技術推進制度の“超微粒子プロ
ジェクト”（１９８１〜１９８６）では、粒子の大きさ
（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを“超微粒
子”（Ultra fine particle)と呼ぶことにした。すると
１個の超微粒子はおよそ１００〜１０⁸ 個くらいの原子
の集合体ということになる。原子の尺度でみれば超微粒
子は大〜巨大粒子である。」（「超微粒子−創造科学技
術」林主税、上田良二、田崎明編；三田出版１９８８
年２ページ１〜４行目）「超微粒子よりさらに小さいも
の、すなわち原子が数個〜数百個で構成される１個の粒
子は、普通クラスターと呼ばれる」（同書２ページ１２
〜１３行目）上記のような一般的な呼び方をふまえて、本明細書にお
いて「微粒子」とは多数の原子・分子の集合体で、粒径
の下限は数オングストローム〜１０オングストローム程
度、上限は数μｍ程度のものを指すこととする。

【００５３】電子放出部２５は導電性薄膜２２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２
２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２５の内部
には数オングストロームから数百オングストロームの範
囲の粒径の導電性微粒子が存在する場合もある。この導
電性微粒子は導電性薄膜２２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２５及びその近傍の導電性薄膜２２には、炭素及び
炭素化合物を有することもできる。

【００５４】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３に模式的
に示す。

【００５５】以下、図２及び図３を参照しながら製造方
法の一例について説明する。図３においても、図２に示
した部位と同じ部位には図２に付した符号と同一の符号
を付している。

【００５６】１）電子源基板２１を洗剤、純水及び有機
溶剤により十分に洗浄し、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
ー技術を用いて電子源基板２１上に素子電極２３、２４
を形成する（図３（ａ））。

【００５７】２）素子電極２３、２４を設けた電子源基
板２１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、前述の導電性薄膜２２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
２２を形成する（図３（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２２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。

【００５８】３）続いて、フォーミング工程を施す。こ
のフォーミング工程の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２３、２４間に、不図示の電
源を用いて、通電を行うと、導電性薄膜２２の部位に、
構造を変化した電子放出部２５が形成される（図３
（ｃ））。通電フォーミングによれば導電性薄膜２２に
局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化した部
位が形成される。該部位が電子放出部２５を構成する。
通電フォーミングの電圧波形の例を図５に示す。

【００５９】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５（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５（ｂ）に示した手
法がある。

【００６０】図５（ａ）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１マイク
ロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２は、１０マイクロ秒〜１００ミ
リ秒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
角波に限定するものではなく、矩形波等所望の波形を採
用することができる。

【００６１】図５（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は図５
（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。

【００６２】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２２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
示したときに通電フォーミングを終了させる。

【００６３】４）フォーミングを終えた素子には活性化
工程と呼ばれる処理を施すのが好ましい。活性化工程と
は、この工程により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが著
しく変化する工程である。

【００６４】活性化工程は、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、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Ｃ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレン等Ｃ_n Ｈ_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Ｉ
ｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化するようになる。

【００６５】活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｅを
測定しながら、適宜行う。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。

【００６６】炭素及び炭素化合物とは、例えばグラファ
イト［いわゆるＨＯＰＧ(High Oriented Pyrolytic Gra
phite)、ＰＧ(Pyrolitic Graphite熱分解炭素)、ＧＣ(G
lassy Carbon 無定形炭素)を包含する。ＨＯＰＧはほぼ
完全なグラファイトの結晶構造、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もの、Ｇ
Ｃは結晶粒が２０オングストローム程度になり結晶構造
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指す）であ
り、その膜厚は、５００オングストローム以下の範囲と
するのが好ましく、３００オングストローム以下の範囲
とすることがより好ましい。

【００６７】５）このような工程を経て得られた電子放
出素子は、安定化工程を行うことが好ましい。この工程
は、真空容器内の有機物質を排気する工程である。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。

【００６８】前記活性化の工程で、排気装置として油拡
散ポンプやロータリーポンプを用い、これから発生する
オイル成分に由来する有機ガスを用いた場合は、この成
分の分圧を極力低く押さえる必要がある。真空容器内の
有機成分の分圧は、上記の炭素及び炭素化合物がほぼ新
たに堆積しない分圧で１×１０^-3Ｔｏｒｒ以下が好まし
く、さらには１×１０^-10 Ｔｏｒｒ以下が特に好まし
い。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くするのが好ましい。このと
きの加熱条件は、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適宜
選ばれる条件により行う。真空容器内の圧力は極力低く
することが必要で、１〜３×１０^-7Ｔｏｒｒ以下が好ま
しく、さらに１×１０^-8Ｔｏｒｒ以下が特に好ましい。

【００６９】安定化工程を行った後の、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。

【００７０】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Ｉｅが安定する。

【００７１】上述した工程を経て得られた本発明を適用
可能な電子放出素子の基本特性について図６、図７を参
照しながら説明する。

【００７２】図６は、真空処理装置の一例を示す模式図
であり、この真空処理装置は測定評価装置としての機能
をも兼ね備えている。図６においても、図２に示した部
位には図２に付した符号と同一の符号を付している。図
６において、６５は真空容器であり、６６は排気ポンプ
である。真空容器６５内には電子放出素子が配されてい
る。すなわち、２１は電子放出素子を構成する電子源基
板であり、２３及び２４は素子電極、２２は導電性薄
膜、２５は電子放出部である。６１は、電子放出素子に
素子電圧Ｖｆを印加するための電源、６０は素子電極２
３、２４間の導電性薄膜２２を流れる素子電流Ｉｆを測
定するための第１の電流計、６４は素子の電子放出部よ
り放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電
極である。６３はアノード電極６４に電圧を印加するた
めの高圧電源、６２は素子の電子放出部２５より放出さ
れる放出電流Ｉｅを測定するための第２の電流計であ
る。一例として、アノード電極の電圧を１ｋＶ〜１０ｋ
Ｖの範囲とし、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈ
を２ｍｍ〜８ｍｍの範囲として測定を行うことができ
る。

【００７３】真空容器６５内には、不図示の真空計等の
真空雰囲気下での測定に必要な機器が設けられていて、
所望の真空雰囲気下での測定評価を行えるようになって
いる。排気ポンプ６６は、ターボポンプ、ロータリーポ
ンプからなる通常の高真空装置系とさらに、イオンポン
プ等からなる超高真空装置系とにより構成されている。
ここに示した電子源基板を配した真空処理装置の全体
は、不図示のヒーターにより２００度まで加熱できる。
したがって、この真空処理装置を用いると、前述の通電
フォーミング以降の工程も行うことができる。

【００７４】図７は、図６に示した真空処理装置を用い
て測定された放出電流Ｉｅ、素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖ
ｆとの関係を模式的に示したグラフである。図７におい
ては、放出電流Ｉｅが素子電流Ｉｆに比べて著しく小さ
いので、任意単位で示している。なお、縦・横軸ともリ
ニアスケールである。

【００７５】図７からも明らかなように、本発明を適用
可能な表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに関し
て次の三つの特徴的性質を有する。すなわち、（１）本素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図７中
のＶｔｈ）以上の素子電圧を印加すると急激に放出電流
Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電
流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、放出電流Ｉｅ
に対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子
である。

【００７６】（２）放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに単調
増加依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御
できる。

【００７７】（３）アノード電極６４に捕捉される放出
電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。つま
り、アノード電極６４に捕捉される電荷量は、素子電圧
Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００７８】以上の説明より理解されるように、本発明
を適用可能な表面伝導型電子放出素子は、入力信号に応
じて電子放出特性を容易に制御できることになる。この
性質を利用すると複数の電子放出素子を配して構成した
電子源、画像形成装置等、多方面への応用が可能とな
る。

【００７９】図７においては、素子電流Ｉｆが素子電圧
Ｖｆに対して単調増加する（以下、「ＭＩ特性」とい
う。）例を実線に示した。素子電流Ｉｆが素子電圧Ｖｆ
に対して電圧制御型負性抵抗特性（以下、「ＶＣＮＲ特
性」という。）を示す場合もある（不図示）。これら特
性は、前述の工程を制御することで制御できる。

【００８０】本発明を適用可能な電子放出素子の応用例
について以下に述べる。本発明を適用可能な表面伝導型
電子放出素子の複数個を基板上に配列し、例えば電子源
あるいは、画像形成装置が構成できる。

【００８１】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、電子放出素子の行を
多数個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向
（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（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子から
の電子を制御駆動するはしご状配置のものがある。これ
とは別に、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他方の電極を、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クス配置である。まず単純マトリ
クス配置について以下に詳述する。

【００８２】本発明を適用可能な表面伝導型電子放出素
子については、前述したとおり（１）乃至（３）の特性
がある。すなわち、表面伝導型電子放出素子からの放出
電子は、しきい値電圧以上では、対向する素子電極間に
印加するパルス状電圧の波高値と幅で制御できる。一
方、しきい値電圧以下では、ほとんど放出されない。こ
の特性によれば、多数の電子放出素子を配置した場合に
おいても、個々の素子に、パルス状電圧を適宜印加すれ
ば、入力信号に応じて、表面伝導型電子放出素子を選択
して電子放出量を制御できる。

【００８３】以下、この原理に基づき、本発明を適用可
能な電子放出素子を複数配して得られる電子源基板につ
いて、図４を用いて説明する。図４において、４１は電
子源基板、４２はＸ方向配線、４３はＹ方向配線であ
る。４４は表面伝導型電子放出素子、４５は結線であ
る。

【００８４】ｍ本のＸ方向配線４２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、幅は、適宜設計され
る。Ｙ方向配線４３は、Ｄｙ１、Ｄｙ２、・・・Ｄｙｎ
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４２とｎ本のＹ方向配線
４３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）。

【００８５】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法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４２を形成した電子源基板４
１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４２とＹ方向配線４３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。Ｘ
方向配線４２とＹ方向配線４３は、それぞれ外部端子と
して引き出されている。

【００８６】表面伝導型電子放出素子４４を構成する一
対の電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線４２とｎ本の
Ｙ方向配線４３とに導電性金属等からなる結線４５によ
って電気的に接続されている。

【００８７】配線４２と配線４３を構成する材料、結線
４５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
の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。

【００８８】Ｘ方向配線４２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型電子放出素子４４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４３には、Ｙ方向に配列した表面
伝導型電子放出素子４４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。

【００８９】上記の構成においては、単純なマトリクス
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。このような単純マトリクス配置の電
子源を用いて構成した画像形成装置について、図８と図
９及び図１０を用いて説明する。図８は、画像形成装置
の表示パネルの一例を示す模式的斜視図であり、図９
は、図８の画像形成装置に使用される蛍光膜の模式図で
ある。図１０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。

【００９０】図８において、８１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、８０は電子源基板８１を固定したバ
ックプレート、８３はガラス基板８４の内面に蛍光膜８
５とメタルバック８６等が形成されたフェースプレート
である。８２は外枠であり、該外枠８２には、バックプ
レート８０、フェースプレート８３がフリットガラス等
を用いて接続されている。バックプレート８０、フェー
スプレート８３、外枠８２で構成された９０は外囲器で
あり、例えば大気中あるいは、窒素中で、４００〜５０
０度の温度範囲で１０分以上焼成することで、封着して
構成される。８７は、図１における電子放出素子１７に
相当する。８８、８９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。

【００９１】外囲器９０は、上述の如く、フェースプレ
ート８３、外枠８２、バックプレート８０で構成され
る。バックプレート８０は主に電子源基板８１の強度を
補強する目的で設けられるため、電子源基板８１自体で
十分な強度を持つ場合は別体のバックプレート８０は不
要とすることができる。すなわち、電子源基板８１に直
接外枠８２を封着し、フェースプレート８３、外枠８２
及び電子源基板８１で外囲器９０を構成してもよい。一
方、フェースプレート８３、バックプレート８０間に、
スペーサ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９０を構成
することもできる。

【００９２】図９は、蛍光膜を示す模式図である。蛍光
膜９１、９６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
トリクス等と呼ばれる黒色導電材９３、９８と蛍光体９
２、９７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、９
７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、蛍光膜９１、９６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、導電性があり、光の透過及び反射
の少ない材料を用いることができる。

【００９３】ガラス基板８４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８５の内面側には、通常メタルバ
ック８６が設けられる。メタルバック８６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８３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８６は、蛍光膜作製後、蛍光膜８５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。

【００９４】フェースプレート８３には、さらに蛍光膜
８５の導電性を高めるため、蛍光膜８５の外面側に透明
電極（不図示）を設けてもよい。

【００９５】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。

【００９６】図８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。

【００９７】外囲器９０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
を通じ排気し、１０^-7Ｔｏｒｒ程度の真空度の有機物質
が十分少ない雰囲気にした後、封止がなされる。外囲器
９０の封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理
を行なうこともできる。これは、外囲器９０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９０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。ここ
で、表面伝導型電子放出素子のフォーミング処理以降の
工程は、適宜設定できる。

【００９８】次に、単純マトリクス配置の電子放出源を
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１０を用いて説明する。図１０にお
いて、１０１は画像表示パネル、１０２は走査回路、１
０３は制御回路、１０４はシフトレジスタである。１０
５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。

【００９９】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放
出源、すなわち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線さ
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。

【０１００】端子Ｄｙｌ乃至Ｄｙｎ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。

【０１０１】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（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１０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ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。

【０１０２】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。

【０１０３】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。

【０１０４】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
して表した。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に
入力される。

【０１０５】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。

【０１０６】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。

【０１０７】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内の表面伝導型電子放出素子に印加され
る。

【０１０８】前述したように、本発明を適用可能な電子
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で電圧
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、本素子の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。

【０１０９】従って、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。

【０１１０】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。

【０１１１】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もアナログ信号式のものも
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。

【０１１２】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、変調方式発生器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。

【０１１３】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。

【０１１４】このような構成をとり得る本発明を適用可
能な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８６あるいは透明電
極（不図示）に高圧印加し、電子ビームを加速する。加
速された電子は、蛍光膜８５に衝突し、発光が生じて画
像が形成される。

【０１１５】ここで述べた画像形成装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、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
られたものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ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）方式も採用で
きる。

【０１１６】

【実施例】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。

【０１１７】（実施例１）前述の通り図１は本発明の画
像表示装置の第１の実施例の模式的斜視図を示す。図１
の符号の説明、機能や構成については前述の発明の実施
の形態で詳細に説明したので省略する。

【０１１８】排気管１９の電子放出素子１７側の側面に
は複数の孔が電子放出素子１７に面して全面に穿孔され
ている。排気管１９の径は、φ５ｍｍであり、孔径は排
気ポンプ側の導入口近傍は小さく０．１〜１ｍｍとなっ
ており、配置された電子放出素子１７の端面に沿いなが
ら、１〜１０ｍｍの孔間隔で、次第に孔径を大きくし、
排気管末端部では２〜５ｍｍとなるように穿孔されてい
る。即ち吸引側から離れるに従って孔径を大きくして吸
引抵抗を均一化し、気密容器内の真空吸引を行う際に気
密容器内の真空度の分布のばらつきが殆どないような構
造となっている。なお、本発明では、排気管径φ５ｍｍ
のものを使用したがこれに限ることなく、画像表示装置
に適合した径であればよい。また、孔径、孔間隔につい
ても本発明の孔径、孔間隔に限ることなく、排気管径と
電子放出素子の配置されている長さとの関係から、真空
容器内の真空度の分布のばらつきが殆どないように配置
されるのであればよい。また。この排気管１９は、密閉
容器内を真空に吸引するためだけに使用するものではな
く、製造工程の各付加処理のために密閉容器内に有機物
質のガスを導入するためにも使用することができ、１本
の排気管で、排気管、導入管を兼ねることもできる。ガ
ス等の導入の際にも気密容器内を素早く、かつ分布のば
らつきのない雰囲気にすることができる。

【０１１９】次に、電子放出素子１７の導電性薄膜の主
材料としてＰｄＯを用いて、単純マトリクス配置による
素子構成の画像表示装置を作製した本実施例を以下に述
べる（図２、図３、図４参照）。

【０１２０】まず、電子源基板２１（ガラス基板）上に
リフトオフ法によって、間隔幅２μｍ、間隔長さ４００
μｍ、厚さ１０００オングストロームのＡｕ素子電極２
３、２４を作製した（図３（ａ））。次に有機Ｐｄｓ溶
液（ＣＣＰ４２３０奥野製薬株式会社製）を塗布し、３
００℃で１５分焼成した。次にレジストパターンをパタ
ーニングし、エッチングを行い、電極２３、２４に跨り
両電極の間隙を覆い、該間隙方向に長さ２８０μｍ、幅
３０μｍのパターンの導電性薄膜２２を作製した（図３
（ｂ））。これらの工程によって、表面伝導型電子放出
素子を同一ガラス基板上に６００×４００個作製した。

【０１２１】次に、表面伝導型の電子放出素子１７の作
製後、外部との電気的接続のため、フォトリソ工程を用
いて厚さ１μｍのＡｕ配線（図４中４２、４３、４５）
を形成した。

【０１２２】以上の工程で図４に示す単純マトリクス配
置を持ったバックプレートを得た。図４において、４１
は電子源基板、４２はＸ方向配線、４３はＹ方向配線、
４４は表面伝導型電子放出素子、４５は結線である。

【０１２３】また、画像表示装置のフェースプレート１
３（図１）の内側表面には、あらかじめ蛍光体１５を塗
布し、さらに蛍光体１５の表面に導電性を持たせたメタ
ルバック１６を形成しておく。

【０１２４】そして、前記フェースプレート１３とバッ
クプレート１０、スペーサ１８、外枠１２の一部の排気
管１９を取り付けるべき部分に、低融点ガラス（日本電
気硝子（株）製ＬＳ−３０８１）を塗布する。

【０１２５】次に、外枠１２、スペーサ１８、排気管１
９を挟むようにしてバックプレート１０とフェースプレ
ート１３を対向させて、貼り合わせ、治具等で固定しな
がら装置全体を加熱できる容器を備えた電気炉（不図
示）に入れ、加熱し封着する。その後、ゆっくりと冷却
して室温に戻し、出来上がった画像表示装置を電気炉か
ら取り出す。

【０１２６】以上のようにして、フェースプレート１３
とバックプレート１０と外枠１２、スペーサ１８、排気
管１９とが、低融点ガラスによって固着されることで、
真空もれのない強固な接合を得ることができた。

【０１２７】ここで、スペーサ１８について説明する。
スペーサ１８は、上下をそれぞれ、フェースプレート１
３、バックプレート１０に固定され、フェースプレート
１３、バックプレート１０の間を真空にしたとき、外部
との圧力差に耐えることができる耐大気圧支持部材とし
て機能させるものである。

【０１２８】ところで、バックプレート１０と外枠１
２、スペーサ１８及びフェースプレート１３と外枠１
２、スペーサ１８とを封着する封着材は、バックプレー
ト１０とフェースプレート１３とを外枠１２、スペーサ
１８を介して気密封着できる材料であれば、どのような
材料で構成されていても構わない、特にその具体例を挙
げるならば、非結晶性の低融点ガラス、結晶性の低融点
ガラス等があり、それらを有機溶剤を混合したり、ニト
ロセルロース等のバインダーと、そのバインダーを溶解
させる有機溶剤とを混合させてペースト状に調合したも
のでもよい。少なくとも封着材の塗布作業温度では、粘
着性があるものを用いるのが望ましい。封着材の塗布方
法は、スプレー法、ディスペンダー法による注入法等、
どのような方法であってもよく、封着位置に所望の封着
材を塗布形成できればよい。

【０１２９】次に画像表示装置に取り付けられた排気管
１９から真空ポンプによって、気密容器内を１０^-6Ｔｏ
ｒｒ以下の真空になるように排気する。

【０１３０】その後、配線を通して素子電極間に電圧を
印加し、前述したフォーミングと呼ばれる通電処理を行
って電子放出部を形成した。なお、フォーミング処理に
は、図５（ｂ）に示したような電圧波形を用い、図５
（ｂ）中のＴ１を１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、三角波
の波高値を０．１Ｖステップで徐々に増加させてフォー
ミングを行った。また、フォーミング処理中に、同時に
Ｔ２間に０．１Ｖの抵抗測定パルスを挿入し、抵抗を測
定した。フォーミングの終了は抵抗測定パルスでの測定
値が約１ＭΩ以上になったときとし、同時に素子への電
圧印加を終了した。

【０１３１】続いて、気密容器内の真空度を１×１０^-7
Ｔｏｒｒまで真空排気した後、排気管１９を導入管とし
て用い、有機物質としてアセトンを気密容器内に導入し
た。このときのアセトンの分圧は１×１０^-5Ｔｏｒｒと
した。続いて、基板上に形成された表面伝導型電子放出
素子のそれぞれに電圧パルスを印加して活性化処理を行
った。このときの素子に印加する電圧パルスは図５
（ａ）中のＴ１を１ｍ秒、Ｔ２を１０ｍ秒とし、波高値
は１５Ｖとした。

【０１３２】次に、活性化処理のために導入したアセト
ンを排気するため、排気管１９から真空ポンプによっ
て、気密容器内を１×１０^-6.5Ｔｏｒｒまで真空排気し
た。さらに、ホットプレートによって本画像表示装置を
約１３０℃に加熱しながら、脱ガスを行った。そして、
画像表示装置の排気管１９をガスバーナで加熱し、溶着
することで気密容器の封止を行った。

【０１３３】以上のように形成した本実施例の画像形成
装置により、画像を表示させたところ、画素欠陥、輝度
むら等が検出されず、明るい良好な画像表示が得られ
た。

【０１３４】以上説明したように、バックプレートに配
置された電子放出素子に沿って、先端に行くにしたがっ
て孔径の大きくなる複数の孔を電子放出素子側に穿孔し
た排気管１９を設置することにより、気密容器内の真空
度を均一にすることができて、フォーミング工程、活性
化工程を均一にすることが可能となり、従って、素子の
特性、画像表示装置の輝度等を均一にすることができる
ようになった。また、欠陥も減少し、歩留まりも向上す
ることができるようになった。さらに、この排気管は、
真空に引くときだけに使用するものではなく、画像表示
装置内に前述の活性化工程に用いる有機物質のガスを導
入するための導入管としても使用することができ、１本
の排気管で、排気管、導入管を兼ねることもできた。

【０１３５】本実施例では、排気管が１本であるもので
説明したが、図１１に示すように、２本あるいは、それ
以上の本数を使用してもよく、その場合、排気管と導入
管とを別々とすることもでき、あるいは、複数の排気管
を導入管としても使用し、排気管と導入管とを兼ねさせ
ることもできる。兼用させることでそれぞれの時間短縮
にもなり、さらに画質の特性、均一性を向上させること
ができる。

【０１３６】（実施例２）次に、本発明の第２の実施例
について説明する。図１２は本発明の第２の実施例の画
像表示装置の模式的斜視図である。図５において、電子
ビームを発生する電子源として複数の表面伝導型の電子
放出素子１２７が形成されたバックプレート１２０と、
電子放出素子１２７から放出された電子に作用して画像
表示するフェースプレート１２３とが外枠１２２とスペ
ーサ１２８と排気管１２９とを介して互いに対向配置さ
れている。バックプレート１２０と外枠１２２、スペー
サ１２８及びフェースプレート１２３と外枠１２２、ス
ペーサ１２８、排気管１２９はそれぞれ低融点ガラスに
より気密状態に接着され、これらのバックプレート１２
０、外枠１２２、排気管１２９、スペーサ１２８、及び
フェイスプレート１２３で気密容器が構成されている。

【０１３７】フェースプレート１２３には、その内面に
蛍光体１２５及び加速電極であるメタルバック１２６が
形成されており、電子放出素子から放出された電子の衝
突により蛍光体１２５が発光することで画像を表示す
る。

【０１３８】一方、気密容器内には、排気管１２９がス
ペーサ１２８に対して直角方向に設置されており、排気
管１２９はバックプレート１２０に配置された電子放出
素子１２７の端側に沿い、先端は電子放出素子１２７が
形成されていない位置まで配置されている。その排気管
１２９の径はφ４ｍｍであり、配置された電子放出素子
１２７に面した側面の全長にテーパ状スリットが開口し
ている。そのテーパ状スリットは、排気管１２９の真空
ポンプ側の導入口近傍はスリット幅が小さく、０．１〜
０．５ｍｍであり、離れるに従って徐々にスリット幅が
大きくなり、排気管１２９先端の最終スリット幅は４ｍ
ｍとなるように作製されている。この排気管１２９は、
気密容器内を真空引きを行う際、気密容器内の真空度の
分布のばらつきが殆どないような設計となっている。な
お、本実施例では、排気管径φ４ｍｍのものを使用した
がこれに限ることなく、画像表示装置に適合した径であ
ればよい。また、スリットの最小幅、最大幅についても
本実施例の幅に限ることなく、排気管径と電子放出素子
の配置された長さとの関係から、真空容器内の真空度の
分布のばらつきが殆どないような構造であればよい。ま
た、この排気管１２９は、真空に吸引するときだけに使
用するものではなく、画像表示装置内にガスを導入する
ためにも使用することができ、１本の排気管で、排気
管、導入管を兼ねることができる。この場合ガス等の導
入の際にも気密容器内を素早く、かつ分布のばらつきの
ない雰囲気になるようにガスを導入することができる。

【０１３９】以上、本実施例は、第１の実施例とは排気
管がテーパ状スリットを持つ点が異なり、その他の構
成、製造方法は第１の実施例と同様であるので、その詳
細の説明は省略する。

【０１４０】以上説明したように、配置された電子放出
素子に沿って、電子放出素子側にテーパ状スリットを有
した排気管１２９を設置することにより、気密容器内の
真空度を均一にすることができるため、フォーミング工
程、活性化工程を均一にすることが可能となり、容易に
画質を均一にすることができるようになった。また、欠
陥も減少し、歩留まりも向上することができるようにな
った。

【０１４１】第１の実施例では、孔の大きさを順次変え
ることで、画像表示装置内の真空度、あるいは、活性化
処理に要する有機ガスの濃度を画像表示装置内で均一と
する方法としたが、第２の実施例では、孔の切れ目がな
いテーパ状スリットを持つ排気管１２９を使用したた
め、第１の実施例と同等に、画像表示装置内の真空度を
均一にすることができるようになった。また、この排気
管は、真空に吸引するだけに使用するものではなく、画
像表示装置内にガスを導入するためにも使用することが
でき、１本の排気管で、排気管、導入管を兼ねることも
できるものである。

【０１４２】本実施例では、排気管が１本であるもので
説明したが、図１３に示すように、２本あるいは、それ
以上の本数を使用してもよく、その場合、排気管と導入
管とを別々とすることもでき、あるいは、複数の排気管
を導入管としても使用し、排気管と導入管とを兼ねさせ
ることもできる。兼用させることでそれぞれの時間短縮
にもなり、画質の特性、均一性をさらに向上させること
ができる。

【０１４３】（実施例３）次に本発明の第３の実施例に
ついて説明する。図１４は本発明の第３の実施例の画像
表示装置の模式的斜視図である。図１４の符号の説明、
機能や構成については前述の発明の実施の形態で詳細に
説明したので省略する。

【０１４４】排気用スペーサ１４８ｂには、複数の孔が
バックプレート１４０と平行に全長に穿孔されている。
その孔径は排気管１４９の開口部側では小さく０．１〜
１ｍｍとなっており、配置された電子放出素子１７の端
面に沿いながら、１〜１０ｍｍの孔間隔で、次第に孔径
を大きくし、排気管末端部では２〜５ｍｍとなるように
穿孔されている。即ち吸引側から離れるに従って孔径を
大きくして吸引抵抗を均一化し、気密容器内の真空引き
を行う際に気密容器内の真空度の分布のばらつきが殆ど
ないような構造となっている。また、この排気用スペー
サ１４８ｂは、密閉容器内を真空に吸引するためだけに
使用するものではなく、製造工程の各付加処理のための
に密閉容器内に有機物質のガスを導入するためにも使用
することができ、１個の排気用スペーサで、排気孔、導
入孔を兼ねることもできる。この排気用スペーサによっ
てガス等の導入の際にも気密容器内を素早く、かつ分布
のばらつきのない雰囲気にすることができる。

【０１４５】以上、本実施例は、第１の実施例と排気用
スペーサを持つ点が異なり、その他の構成、製造方法は
第１の実施例と同様であるので、その詳細の説明は省略
する。

【０１４６】以上説明したように、配置された電子放出
素子に沿って、電子放出素子側に複数の孔を有した排気
用スペーサ１４８ｂを設置することにより、気密容器内
の真空度を均一にすることができるため、フォーミング
工程、活性化工程を均一にすることが可能となり、容易
に素子の特性、輝度等を均一にすることができるように
なった。また、欠陥も減少し、歩留まりも向上すること
ができるようになった。また、この排気用スペーサは、
真空に吸引するときだけに使用するものではなく、画像
表示装置内にガスを導入するためにも使用することがで
き、１つの排気用スペーサで、排気、導入を兼ねること
もできるものである。

【０１４７】第１の実施例では、排気管に孔を持たせ、
その孔が順次大きさが変わることで、画像表示装置内の
真空度、あるいは、活性化を均一とする方法としたが、
第３の実施例では、排気用スペーサを使用したため、第
１の実施例より部材の作製が容易となった。また、本実
施例の構造では排気用スペーサが耐大気圧構造部材とし
ての機能を持ち、耐大気圧構造がさらに強固となる。ま
た、第１の実施例と同程度の耐大気圧性でよいとする
と、通常のスペーサの数を減らすこともできる。

【０１４８】本発明では、孔あきの排気用スペーサを使
用したが、テーパ状スリットを持った排気用スペーサで
あってもよい。

【０１４９】本実施例では、排気用スペーサと排気管の
吸引口との組合せが１組であるもので説明したが、２組
あるいは、それ以上の組数を使用してもよく、その場
合、排気用と導入用とを別々とすることもでき、あるい
は、複数の排気用スペーサと排気管の吸引口との組合せ
を導入用としても使用し、排気用と導入用とを兼ねさせ
ることもできる。兼用させることでそれぞれの時間短縮
にもなり、さらに画質の特性、均一性を向上させること
ができる。

【０１５０】（実施例４）次に本発明の第４の実施例に
ついて説明する。図１５は本発明の第４の実施例の画像
表示装置の模式的上面図である。図１５において、電子
ビームを発生する電子源として複数の表面伝導型の電子
放出素子１５７が形成されたバックプレート１５０と、
電子放出素子１５７から放出された電子に作用して画像
を表示するフェースプレート（不図示）とが外枠１５２
とスペーサ１５８と排気管１５９を介して互いに対向配
置されている。バックプレート１５０と外枠１５２、ス
ペーサ１５８及びフェースプレートと外枠１５２、スペ
ーサ１５８、排気管１５９はそれぞれ低融点ガラスによ
り気密接着され、これらバックプレート１５０、外枠１
５２、排気管１５９、スペーサ１５８、及びフェイスプ
レートで気密容器が構成されている。

【０１５１】フェースプレートには、第１の実施例、第
２の実施例と同様にその内面に蛍光体及び加速電極であ
るメタルバックが形成されており、電子放出素子から放
出された電子の衝突により蛍光体が発光することで画像
を表示する。

【０１５２】一方、気密容器内には、排気管１５９がス
ペーサ１５８に対して直角方向に設置されており、排気
管１５９は配置された電子放出素子１５７に沿い、電子
放出素子１５７が形成されていない位置まで配置されて
いる。その排気管１５９は、電子放出素子側側面に複数
の孔が電子放出素子１５７に面した全面に穿孔された径
の異なる２種の排気管が同軸上に組合わされて二重管を
構成しており、その孔は、何れも排気管末端に向って順
次孔径が大きくなっているように穿孔されている。外側
の太い排気管径はφ５ｍｍであり、真空ポンプ側の導入
口近傍の孔径は０．１〜１ｍｍで、電子放出素子１５７
の端面に沿いながら、１〜１０ｍｍの孔間隔で、最終孔
径は、２〜５ｍｍとなっている。内側の細い排気管径は
φ３ｍｍであり導入口近傍は、孔径が０．１〜１ｍｍ
で、電子放出素子１５７の端面に沿いながら、１〜１０
ｍｍの孔間隔で、最終孔径は、１．５〜３ｍｍとなって
いる。即ち吸引側から離れるに従って孔径を大きくして
吸引抵抗を均一化し、気密容器内の真空引きを行う際に
気密容器内の真空度の分布のばらつきが殆どないような
構造となっている。なお、本発明では、排気管径５ｍｍ
と３ｍｍのものを使用したがこれに限ることなく、画像
表示装置に適合した径であればよい。また、孔径、孔間
隔についても本発明の孔径、孔間隔に限ることなく、排
気管径と電子放出素子の配置されている長さとの関係か
ら、真空容器内の真空度の分布のばらつきが殆どないよ
うに配置されるのであればよい。

【０１５３】また、この排気管１５９は、外側の配管は
真空吸引用、内側の細い配管はガス導入用として使用し
たり、逆に内側を排気管、外側を導入管として使用する
こともでき画像処理装置内の真空吸引とガス導入を同時
に行なうこともできる。この構造によってガス等の導入
の際にも気密容器内を素早く、かつ分布のばらつきのな
い雰囲気にすることができる。

【０１５４】以上、本実施例は、第１の実施例とは電子
放出素子側に複数の孔を有する径の異なる２本の排気管
が同軸上に配置されて二重管となっている点が異なり、
その他の構成、製造方法は第１の実施例と同様であるの
で、その詳細の説明は省略する。

【０１５５】以上説明したように、電子放出素子に沿っ
て、電子放出素子側に順次孔径を変えた複数の孔を有し
た同軸上の径の異なる２重の排気管１５９を設置するこ
とにより、気密容器内の真空度を均一にすることができ
るため、フォーミング工程、活性化工程を均一にするこ
とが可能となり、容易に画質を均一にすることができる
ようになった。

【０１５６】さらには、本実施例においては、導入管と
排気管を同軸上に２重に形成しているため、それぞれを
独立して配置する必要がないので、画像表示に寄与しな
い領域を減らすことができる。

【０１５７】本実施例では、排気管が１本であるものを
示したが、２本あるいは、それ以上の複数本を使用して
もよく、それによって画像表示内がさらに均一となり、
時間短縮にもなる。また、本発明では排気管側面に複数
の孔を設ける構造としたが、孔に限ることなく、テーパ
状スリットである排気管にすることもでき、それによっ
て画質の特性、均一性がさらに向上する。

【０１５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像表示
装置は、電子ビームを発生する電子放出源が設けられた
バックプレートと、電子源が発生する電子ビームが衝突
することにより発光する蛍光体が設けられたフェースプ
レートと、対向して配置された前記バックプレート及び
前記フェースプレートと一体となって気密容器を構成す
る外枠と耐大気圧構造部材と排気管とを有する画像表示
装置において、排気管は、気密容器内部の一端に、バッ
クプレートに配置された電子放出源の端面の略全長に沿
って耐大気圧構造部材に対して、排気管が直角に配置さ
れ、排気管の電子放出源方向の側面に開口部が配設され
ている。

【０１５９】排気管を通じて気密容器の内部を真空状態
に吸引すると、排気管が耐大気圧構造部材の列と直角に
配置されているので気密容器内部の気体は耐大気圧構造
部材の列の間を通って抵抗無く直接排気管の開口部に吸
引されるので、開口部付近と開口部と反対側との間で真
空度のばらつきが殆ど生じない。

【０１６０】従って、フォーミング工程、活性化工程の
雰囲気条件を均一にすることが可能となり、それによっ
て素子の特性、画像表示装置の輝度等を均一にすること
ができるという効果が得られた。また、欠陥も減少し、
歩留まりも向上した。

【０１６１】開口度の設定方法として、排気管の開口部
が複数の孔で構成され、孔径が排気管の吸引ポンプ側の
導入部から排気管の末端に向けて順次大きくなるように
穿孔されていたり、排気管の開口部がテーパ状スリット
で構成され、開口幅が排気管の吸引ポンプ側の導入部か
ら排気管の末端に向けて順次広くなるように開口されて
いたりしても気密容器内全体の真空度が均一化され前述
と同様の効果が得られる。

【０１６２】また、排気管の内部に、該排気管と相似形
で小径の排気管が二重管として内設されていれば、単独
の用途の他に内管と外管をそれぞれ真空に吸引するため
の排気管と、製造工程に必要なガスの導入管として使用
することもでき、上述の効果の他に大面積の画像形成装
置の場合には、画像表示に寄与しない領域を減らすこと
ができるという効果がある。

【０１６３】排気管が気密容器内に複数配設されている
と、同様にそれぞれを専用あるいは兼用として使用する
ことができ、専用として使用するときは１本の排気管当
りの吸引範囲が狭くなるので真空度が一層均一となり、
さらに真空到達時間が短縮されるという効果がある。

【０１６４】さらに、従来例のような気密容器の側壁面
の一端に開口部を有する排気管において、排気の吸引圧
力を調整するための隔壁となる排気用スペーサが、排気
管の開口部と電子放出源との間に、耐大気圧構造部材の
列に対して直角方向に配置され、排気用スペーサには吸
引圧力を調整するための開口部が配設されている画像表
示装置では、排気管を通じて気密容器の内部を真空状態
に吸引すると、排気用スペーサの開口部が耐大気圧構造
部材の列と直角に配置されているので気密容器内部の気
体は耐大気圧構造部材の列の間を通って抵抗無く直接排
気管の開口部に吸引されるので、開口部付近と開口部と
反対側との間で真空度のばらつきが殆ど生じない。

【０１６５】従って、フォーミング工程、活性化工程の
雰囲気条件を均一にすることが可能となり、それによっ
て素子の特性、画像表示装置の輝度等を均一にすること
ができるという効果が得られた。また、欠陥も減少し、
歩留まりも向上した。

【０１６６】排気用スペーサと排気管の吸入口の組合せ
が気密容器内に複数配設されていると、それぞれを排気
口とガス導入口の専用あるいは兼用として使用すること
ができ、専用として使用するときは１組の排気スペーサ
当りの吸引範囲が狭くなるので真空度が一層均一とな
り、さらに真空到達時間が短縮されるという効果があ
る。

【０１６７】さらに排気管の加工に比べ板状の材料の加
工なので部材の作製が容易となった。また、排気用スペ
ーサに耐大気圧構造部材としての機能を持たせることが
できるので耐大気圧性能が向上し、あるいは本来の耐大
気圧構造部材を簡略化できコストダウンを図ることがで
きるという効果があった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像表示装置の第１の実施例の模式的
斜視図である。

【図２】本発明を適用可能な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る。（ａ）は模式的平面図
である。（ｂ）は模式的断面図である。

【図３】本発明を適用可能な平面型表面伝導型電子放出
素子の製造工程を示す模式図である。（ａ）は電子源基
板上に一対の素子電極を形成した状態を示す模式図であ
る。（ｂ）は一対の素子電極をまたいで導電性薄膜を形
成した状態を示す模式図である。（ｃ）は導電性薄膜に
電子放出部を形成した状態を示す模式図である。

【図４】本発明のマトリクス配線の構成図である。

【図５】本発明の通電フォーミングの電圧波形を示すグ
ラフである。（ａ）は波高値を一定とした通電フォーミ
ングの電圧波形を示すグラフである。（ｂ）は波高値を
増加させる通電フォーミングの電圧波形を示すグラフで
ある。

【図６】本発明に用いられる真空処理装置の一例を示す
構成図である。

【図７】図６に示した真空処理装置を用いて測定された
放出電流、素子電流と素子電圧との関係を模式的に示す
グラフである。

【図８】本発明の単純マトリクス配線の電子放出源を用
いて構成した画像表示装置の模式的斜視図である。

【図９】図８の画像表示装置に使用される蛍光膜の模式
図である。（ａ）はストライブの蛍光膜の模式図であ
る。（ｂ）はマトリクスの蛍光膜の模式図である。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示を行
なうための駆動回路の一例を示すブロック図である。

【図１１】本発明の画像表示装置の第１の実施例の排気
管を２本とした模式的上面図である。

【図１２】本発明の画像表示装置の第２の実施例の模式
的斜視図である。

【図１３】本発明の画像表示装置の第２の実施例の排気
管を２本とした模式的上面図である。

【図１４】本発明の画像表示装置の第３の実施例の模式
的斜視図である。

【図１５】本発明の画像表示装置の第４の実施例の模式
的上面図である。

【図１６】従来の画像表示装置の一例の模式的斜視図で
ある。

【図１７】従来の画像表示装置の一例の模式的断面図で
ある。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の模式図であ
る。

【図１９】従来の画像表示装置の模式的上面図である。

【符号の説明】

１０、８０、１２０、１４０、１５０、１６０、１９０
バックプレート１２、８２、１１２、１２２、１３２、１４２、１５
２、１６２、１９２外枠１３、８３、１２３、１４３、１６３フェースプレ
ート１５、１２５、１４５、１６５蛍光体１６、８６、１２６、１４６、１６６メタルバック１７、８７、１１７、１２７、１３７、１４７、１５
７、１９７電子放出素子１８、１１８、１２８、１３８、１４８ａ、１５８、１
９８スペーサ１９、１１９、１２９、１３９、１４９、１５９、１６
９排気管２１、４１、１８１電子源基板２２、１７２、１８２導電性薄膜２３、２４、素子電極２５、１８５電子放出部４２、８８Ｘ方向配線４３、８９Ｙ方向配線４４電子放出素子４５結線６０第１の電流計６１電源６２第２の電流計６３高圧電源６４アノード電極６５真空容器６６排気ポンプ８１電子源基板８４ガラス基板８５、９１、９６蛍光膜９０外囲器９２、９７蛍光体９３、９４黒色導電材１０１画像表示パネル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１４８ｂ排気用スペーサ１５９ａ内管１５９ｂ外管１７２、１８２導電性薄膜１７３ａ第１の素子電極１７３ｂ第２の素子電極１７６ゲッタ材コンテナ１７７ゲッタ材コンテナ固定治具Ｉ_e 放出電流Ｉ_f 素子電流Ｔ₁ パルス幅Ｔ₂ パルス間隔Ｖ_f 素子電圧Ｖth しきい値電圧

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子ビームを発生する電子放出源が設け
られたバックプレートと、前記電子源が発生する電子ビームが衝突することにより
発光する蛍光体が設けられたフェースプレートと、対向して配置された前記バックプレート及び前記フェー
スプレートと一体となって気密容器を構成する外枠と、耐大気圧構造部材と、排気管と、を有する画像表示装置において、前記排気管は、前記気密容器内部の一端に、前記バック
プレートに配置された前記電子放出源の端面の略全長に
沿って前記耐大気圧構造部材に対して、排気管が直角に
配置され、前記排気管の前記電子放出源方向の側面に開
口部が配設されている、ことを特徴とする画像表示装
置。
【請求項２】請求項１記載の画像表示装置において、前記排気管の前記開口部が複数の孔で構成され、孔径が
前記排気管の吸引ポンプ側の導入部から前記排気管の末
端に向けて順次大きくなるように穿孔されていることを
特徴とする画像表示装置。
【請求項３】請求項１記載の画像表示装置において、前記排気管の前記開口部がテーパ状スリットで構成さ
れ、開口幅が前記排気管の吸引ポンプ側の導入部から前
記排気管の末端に向けて順次広くなるように開口されて
いることを特徴とする画像表示装置。
【請求項４】請求項１から３のいずれか１項に記載の
画像表示装置において、前記排気管の内部に、該排気管と相似形で小径の排気管
が二重管として内設されていることを特徴とする画像表
示装置。
【請求項５】請求項１から４のいずれか１項に記載の
画像表示装置において、前記排気管が前記気密容器内に複数配設されていること
を特徴とする画像表示装置。
【請求項６】請求項１から５のいずれか１項に記載の
画像表示装置において、前記排気管が、画像表示装置内を真空に吸引するための
排気管と、製造工程に必要なガスの導入管とを兼用する
ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項７】電子ビームを発生する電子放出源が設け
られたバックプレートと、前記電子源が発生する電子ビームが衝突することにより
発光する蛍光体が設けられたフェースプレートと、対向して配置された前記バックプレート及び前記フェー
スプレートと一体となって気密容器を構成する外枠と、耐大気圧構造部材と、排気管と、を有する画像表示装置において、前記排気管は、前記外枠のコーナーに近接して開口し、排気用スペーサが、前記排気管の開口部から前記電子放
出源の側面に位置し、前記耐大気圧構造部材に対して、
排気用スペーサが直角に配置され、前記排気用スペーサ
の前記電子放出源方向の側面に開口部が配設されてい
る、ことを特徴とする画像表示装置。
【請求項８】請求項７記載の画像表示装置において、前記排気用スペーサの前記開口部が複数の孔で構成さ
れ、孔径が前記排気管の吸引口近傍から離れるに従って
順次大きくなるように穿孔されていることを特徴とする
画像表示装置。
【請求項９】請求項７記載の画像表示装置において、前記排気用スペーサの前記開口部がテーパ状スリットで
構成され、開口幅が前記排気管の吸引口近傍から離れる
に従って順次大きくなるように開口されていることを特
徴とする画像表示装置。
【請求項１０】請求項７から９のいずれか１項に記載
の画像表示装置において、前記排気用スペーサと前記排気管の吸引口との組合せが
前記気密容器内に複数配設されていることを特徴とする
画像表示装置。
【請求項１１】請求項７から１０のいずれか１項に記
載の画像表示装置において、前記排気用スペーサが、画像表示装置内を真空に吸引す
るための排気口と、製造工程に必要なガスの導入口とを
兼用することを特徴とする画像表示装置。
【請求項１２】請求項７から９のいずれか１項に記載
の画像表示装置において、前記排気用スペーサが、耐大気圧構造部材の機能を兼ね
た構造であることを特徴とする画像表示装置。