JPH11317155A - 画像形成装置及び電子線発生装置の製造方法 - Google Patents

画像形成装置及び電子線発生装置の製造方法

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JPH11317155A
JPH11317155A JP10121395A JP12139598A JPH11317155A JP H11317155 A JPH11317155 A JP H11317155A JP 10121395 A JP10121395 A JP 10121395A JP 12139598 A JP12139598 A JP 12139598A JP H11317155 A JPH11317155 A JP H11317155A
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Hidehiko Fujimura
秀彦 藤村
Masaaki Ogura
全昭 小倉
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 気密容器内に多数配置してある電子放出源の
活性化処理時間の短縮と、表示輝度の均一性を向上させ
る画像表示装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 電子放出素子を複数配置した画像形成装
置の製造方法において、活性化ガスの雰囲気中にて前記
電子放出素子にパルス電圧を印加する活性化工程を有
し、該活性化工程は、前記電子放出素子を内包する容器
のガス導入口から、前記活性化ガスを導入し、該ガス導
入口側の前記電子放出素子から順次、前記パルス電圧の
印加を行なうことを特徴とする画像形成装置の製造方
法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子線発生装置及
び電子ビームを利用した画像形成装置の製造方法に関
し、特に、複数の表面伝導型電子放出素子を配列した画
像表示装置の活性化工程に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、平板型画像表示装置としては、液
晶表示装置、EL表示装置、プラズマディスプレイパネ
ル(PDP)が実用化されている。しかし、これらの画
像表示装置は、視野角、コントラスト比、輝度の点で一
般に使われている陰極線管(CRT)に比較すると劣っ
ている。
【0003】このため、画像表示装置として、電子ビー
ム加速型の平板型ディスプレイが幾つか提案されてい
る。その中で、簡単な構造で電子の放出が得られる素子
として、例えば、エム・アイ・エリンソン(M.I.E
linson)等によって発表された冷陰極素子が知ら
れている[ラジオ・エンジニアリング・エレクトロン・
フィジックス(Radio.Eng.Electro
n.Phys.)第10巻、1290〜1296頁、1
965年]。
【0004】これは、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って、電子放出が
生じる現象を利用するもので、一般には表面伝導型電子
放出素子と呼ばれている。
【0005】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って開発されたSnO2 薄膜を用い
たものやカーボン薄膜によりもの[荒木久他:“真
空”、第26巻、第1号、22頁、(1983年)]等
が報告されている。
【0006】これらの表面伝導型電子放出素子は、 (1)高い電子放出効率が得られる。 (2)構造が簡単なため、製造が簡単である。 (3)同一の基板上に多数の素子を配列形成できる。 等の利点を有する。
【0007】以下、前記表面伝導型電子放出素子である
面状冷陰極を使用した、平板型画像表示装置の従来の製
造方法を説明する。
【0008】上記画像表示装置の製造方法を示す前に、
その構造について図面を参照しながら説明する。図2
は、表面伝導型電子放出素子を使用した画像表示装置で
ある。図2に示すように、画像表示装置は、ガラス等の
絶縁物からなる画像表示面としてのフェイスプレート1
と、フェイスプレート1と対向して配置されたリアプレ
ート2と、ガラス等からなる絶縁性の外枠3とを、フェ
イスプレート1及びリアプレート2の周辺部分において
低融点ガラスでもって接合し、気密容器を形成する。外
部から気密容器にかかる圧力は前記の外枠3とスペーサ
7でもって支持され、フェイスプレート1とリアプレー
ト2間の間隔を一定に保つ。フェイスプレート1とリア
プレート2の間隔は本実施例の場合10mmとした。
【0009】フェイスプレート1上には、蛍光体4とア
ルミ薄膜5が形成されており、アルミ薄膜5には外部高
圧電源(不図示)により1kV乃至10kVの高圧が印
加される。8は活性化処理時に導入するガスの導入管で
あるとともに気密容器内の排気も行う。導入された活性
化ガスは電子放出素子6を活性化させる。9は前記気密
容器を排気する排気管であり、バルブを介して真空ポン
プに接続してある。
【0010】10は、気密容器封止後、容器内の真空度
を保つために設けたゲッタであり、本実施例ではBa−
Al−Ni(バリウム、アルミニウム、ニッケル)の蒸
発型ゲッタを用いた。11はゲッタ材をフラッシュ(活
性化)させたときに、ゲッタ材が画像表示領域に拡散す
るのを防止するための遮蔽板である。
【0011】図3に画像表示装置の電子源である表面伝
導型電子放出素子を示す。電子源はリアプレート2上に
素子電極12および13が形成されており、電極間は一
定の間隔(2μm程度)で配置されている。素子電極1
2および13上に有機パラジウム薄膜14が形成されて
おり、有機パラジウム薄膜の中央部には亀裂部15が形
成されておりこの亀裂部が電子放出部15となってい
る。
【0012】上述した画像表示装置の製造方法について
説明する。
【0013】リアプレート2には、予め素子部を形成す
る。素子部とは、配線、素子電極12及び13、PdO
(酸化パラジウム)薄膜14からなるものである。素子
部が形成されたリアプレート2上に低融点ガラスを焼成
させてゲッタ10及びスペーサ7を固着させる。電子放
出素子6、ゲッタ10及び、スペーサ7が形成されたリ
アプレート2と、蛍光体4、アルミ薄膜5が形成された
フェイスプレート1との周辺部と、外枠3との接合部分
に低融点ガラスを塗布しておく。また、外枠3の周囲に
はガス導入管8と、排気管9の配置部が設けられてお
り、前記設置部にも低融点ガラスが塗布されている。こ
れら部材を低融点ガラスを焼成することにより封着させ
気密容器を完成させる。
【0014】全ての部材の封着後、図4に示す真空排気
系にてガス導入管8及び排気管9より気密容器内の残留
気体を排気する。気密容器内の圧力がおよそ1×10-5
Torr以下に達したら、フォーミング処理(素子電極
12,13に電圧印加)を行いPdO薄膜14に電子放
出部である亀裂15をすべての素子について形成する。
その後、気密容器内の圧力がおよそ5×10-7Torr
以下に達したら、気密容器内に活性化ガスをガス導入管
8より導入し排気管9より排気し、素子の活性化処理を
行う。
【0015】活性化ガスの導入及び素子の駆動方法の例
を以下に示す。
【0016】活性化ガスは、気密容器内にできるだけ圧
力分布が生じないように導入したい。しかし、気密容器
が薄型で大面積である場合、気密容器内のコンダクタン
スは小さいため圧力分布が生じる。気密容器内のコンダ
クタンスをできるだけ大きくするために、特開平8−5
5589号公報に記載してあるように、スペーサの長軸
方向の延長上に通気管(排気管、ガス導入管)を配置す
る方法がある。このような構成をとることによって、気
密容器内の圧力分布がある程度改善される。
【0017】チャンバー19の全圧計で活性化ガスとし
てベンゾニトリル18の全圧が、2×10-5Torrと
なるように、バリアブルリークバルブ16で調整しなが
ら導入する。気密容器が薄型で大面積である場合、パネ
ル内に平均滞在時間が長い活性化ガスが安定に導入され
るためにはある程度の時間が必要である。
【0018】活性化ガスの導入側の分圧及び排気側の分
圧の時間変化を図6に示す。実際は、チャンバー20の
QMS(Quadrupole Mass Spectrometry 四重極質量分
析計)で活性化ガスが安定になる時間t2後に活性化を
開始する。活性化は、順次素子電極間にパルス電圧を印
加し、すべての素子の活性化処理を行う。
【0019】この活性化処理を行うことにより電子放出
の効率が増大し、画像表示装置の輝度が向上する。素子
の活性後、脱ガス処理を行うため、真空高温ベーキング
処理を行う。気密容器を200℃迄昇温し、10時間保
持する。その後室温まで降温する。その後、ガス導入管
8及び排気管9を封止した後、ゲッタ10を誘導加熱に
よってフラッシュ(活性化)させる。ゲッタ10は、排
気効果をもたせるものであり、このゲッタ10を活性化
する事により気密容器内の残留ガスは捕獲され、気密容
器内が長期にわたり高真空に維持される。
【0020】
【発明が解決しようとする課題】表面伝導型放出素子を
多数個配置した画像表示装置は、一般に薄型でしかも大
面積である場合が多く、表面伝導型放出素子の電子放出
効率を向上させるために、活性化処理を施している。一
般に、活性化処理には、活性化ガスを気密容器内に導入
して、素子部にパルス電圧を印加する。その時、活性化
ガスの圧力は、活性化ガス種に対応した最適な圧力が存
在する。そのため、気密容器内の活性化ガス圧を最適な
圧力に制御することが必要である。
【0021】また、活性化ガスの平均滞在時間が長い場
合、気密容器内の活性化ガスを安定に目的の圧力に制御
するためには、前述したように、安定化の時間が必要
(図6参照)であり、活性化工程の短縮化を妨げている
という解決すべき課題点がある。
【0022】また、画像表示装置が薄型で大面積である
ために、気密容器内のコンダクタンスが小さくなり、気
密容器内における活性化ガスの圧力分布が生じてしま
う。そのため、活性化処理を施すと、活性化ガスの圧力
分布の影響を受けてしまい、活性化状態の分布、即ち、
電子放出特性のバラツキが発生してしまうという問題が
ある。
【0023】また、それに伴って、画像表示面内では、
電子源の放出特性に分布が生じ、面内の輝度のばらつき
が生じてしまうという問題がある。
【0024】[発明の目的]そこで、本発明の目的は、
気密容器内に多数配置してある電子放出源の活性化処理
時間の短縮と、表示輝度の均一性を向上させる画像形成
装置の製造方法及び電子放出特性の均一性を向上させた
電子線発生装置を提供することにある。
【0025】
【課題を解決するための手段】本発明の画像表示装置の
製造方法は、電子放出素子を複数配置した画像形成装置
の製造方法において、活性化ガスの雰囲気中にて前記電
子放出素子にパルス電圧を印加する活性化工程を有し、
該活性化工程は、前記電子放出素子を内包する容器のガ
ス導入口から、前記活性化ガスを導入し、該ガス導入口
側の前記電子放出素子から順次、前記パルス電圧の印加
を行なうことを特徴とする。
【0026】また、前記活性化ガスの導入を、該活性化
ガスの圧力を時間とともに増加させながら行なう、画像
形成装置の製造方法でもある。
【0027】また、前記容器を高温に加熱して前記活性
化ガスを導入することを特徴とする画像形成装置の製造
方法でもある。
【0028】また、前記容器のガス導入口と排気口が、
画像形成装置内部に設けられたスペーサの長軸方向の延
長上に配置してあることを特徴とする画像形成装置の製
造方法でもある。
【0029】また、本発明の電子線発生装置の製造方法
は、上述した活性化工程により製造される電子源の製造
工程を有することを特徴とする。
【0030】
【作用】本発明の画像表示装置の製造方法によれば、電
子源の活性化工程において、気密容器内の活性化ガスの
圧力が安定に導入される前に、素子の活性化処理を施す
ため活性化処理時間の短縮が可能となり、さらに気密容
器内の素子の活性化処理を、最適な圧力となった素子か
ら開始するため、活性化ガスの分布の影響を受けず、こ
れにより均一な活性化処理が可能であり、明るく画面内
で輝度の分布の少ない画像表示装置を提供できる。
【0031】また、導入側の活性化ガスの圧力を調整す
ることによって、気密容器内の素子の活性化処理を最適
な圧力で実施でき、均一な活性化処理を行なうことがで
きるため、表示が明るく、画面内で輝度の分布の少ない
画像表示装置を提供できる。
【0032】
【実施例】[実施例1]図1に本発明の活性化処理工程
の概略図、図2に画像表示装置の概略図、図3に電子
源、図4に画像表示装置の製造装置、図5に画像表示装
置の排気管、スペーサ、電子源の位置関係を示す模式図
を示す。
【0033】全ての部材の封着後、図4の製造装置にお
いて、ガス導入管8及び排気管9より気密容器内の残留
気体を排気する。気密容器内の圧力が、およそ1×10
-5Torr以下に達したら、フォーミング処理(素子電
極12,13に電圧印加)を行い、PdO薄膜14に電
子放出部である亀裂15を形成する。その後、気密容器
内の圧力が、およそ5×10-7Torr以下に達した
ら、活性化ガスとして、ベンゾニトリルをガス導入管8
より導入し、排気管9より排気し、素子の活性化処理を
行う。
【0034】活性化ガスの導入及び素子の駆動方法を以
下に示す。チャンバー19の全圧計で活性化ガスとして
ベンゾニトリルの全圧を決定する。気密容器内の活性化
ガスの分圧は排気側に近い方が圧力が低く、ガス導入側
が圧力が高い。導入ガスの吸着時間が長い場合には、そ
の時の圧力分布は気密容器内の形状及びガス導入後の時
間に依存している。
【0035】本実施例の画像表示装置では、チャンバー
20の導入ガスの分圧が安定になった時、全ての素子の
活性化を行った場合に、画像表示の中央部の電子源が最
も活性化の良好な条件は、チャンバー19の全圧が2×
10-5Torrの場合であった。そこで、チャンバー1
9の3×10-5Torrとなるようにバリアブルリーク
バルブ16で調整しながら導入する。
【0036】この時の活性化ガスの導入側の分圧及び排
気側の分圧の時間変化を図1に示す。チャンバー19の
QMSで活性化ガスが安定に導入されるにはt3時間必
要である。また、チャンバー20のQMSで活性化ガス
が安定になる時間はt4である。活性化に伴う素子への
通電は、活性化ガスt1時間後に開始する。
【0037】図5に、本実施例の画像表示装置の排気管
9、スペーサ7、電子源6の位置関係を示す模式図を示
してあるが、電子源は単純マトリックス配線で構成され
ている。通電する素子は、図5中のDY1からDY10
を一つのブロックとしてパルス電圧をスクロールしなが
ら印加し、DX1,DX2,DX3,DX4,DX5,
…の全ラインはグランドにする。印加電圧波形は、矩形
波あるいは三角波の何れでも良い。電圧は20V、デュ
ーティは1/10とした。1ラインあるいは各ブロック
での活性化時間は10分とし、活性化終了後は次のブロ
ック(10ライン)の活性化を順次開始し、時間t2に
全ての素子の活性化を終了する。
【0038】素子の活性後脱ガス処理を行うため真空高
温ベーキング処理を行う。気密容器を250℃迄昇温
し、5時間保持する。その後、降温し気密容器の温度が
室温に下がる直前にガス導入管8及び排気管9を封止切
りする。その後室温まで降温する。その後、ゲッタ10
を誘導加熱によってフラッシュ(活性化)させる。ゲッ
タ10は排気効果をもたせるものであり、このゲッタ1
0を活性化する事により気密容器内の残留ガスは捕獲さ
れ、気密容器内が長期にわたり高真空に維持される。以
上で画像表示装置を完成させる。
【0039】上述したように構成された画像表示装置の
動作について、以下に説明する。
【0040】所定の真空度に維持された画像表示装置に
おいて、外部駆動回路(不図示)によって電子放出素子
6の素子電極12,13に駆動パルス電圧を印加する
と、電子放出部15から電子が放出される。放出された
電子は、蛍光体4及びアルミ薄膜5に印加された電圧
(1kV〜10kV)によって加速され、アルミ薄膜5
に衝突する。この衝突により蛍光体4が励起され画像表
示面に画像が表示される。
【0041】上述した画像表示装置を本実施例の製造方
法で作成した場合と、従来の製造方法で作成した画像表
示装置の特性を評価するために、全画像エリアを全面表
示し、面内の輝度分布の評価を行った。
【0042】素子電極間の駆動電圧を15V、パルス幅
100μA、周期10mSの矩形波を印加した。また、
蛍光体及びアルミ薄膜に6kVの加速電圧を印加した。
輝度分布の結果を表1に示す。
【0043】
【表1】 本実施例の製造方法で作成された画像表示装置の電子源
の活性化工程において、活性化処理を、気密容器内の活
性化ガスの分圧分布が安定に導入される前に、活性化処
理を施すため活性化時間の短縮が可能となる。さらに、
気密容器内の圧力分布を利用して、導入ガスの圧力が最
適な圧力に到達した素子から順次活性化処理を実施する
ため、素子の電子の放出特性が向上し、かつ面内の輝度
分布が小さくなる。これから、本実施例による画像表示
装置の製造方法の効果は明らかである。
【0044】[実施例2]図7に本発明の実施例2の活
性化処理工程の概略図、図2に画像表示装置の概略図、
図3に電子源、図4に画像表示装置の製造装置、図5に
画像表示装置の排気管、スペーサ、電子源の位置関係を
示す模式図を示す。
【0045】全ての部材の封着後、図4の製造装置にお
いて、ガス導入管8及び排気管9より気密容器内の残留
気体を排気する。気密容器内の圧力が、およそ1×10
-5Torr以下に達したら、フォーミング処理(素子電
極12,13に電圧印加)を行い、PdO薄膜14に電
子放出部である亀裂15を形成する。その後、気密容器
及び真空装置を80℃に加熱し、気密容器内の圧力が、
およそ1×10-6Torr以下に達したら、トルニトリ
ルをガス導入管8より導入し、排気管9より排気し、素
子の活性化処理を行う。
【0046】気密容器及び真空装置を80℃に加熱する
のは、活性化ガスの室温での吸着時間が長いため、高温
に加熱する事によってより吸着時間を短くさせ、気密容
器内の導入ガスを早く安定に導入させるためである。
【0047】活性化ガスの導入及び素子の駆動方法を以
下に示す。
【0048】チャンバー19の全圧計で活性化ガスとし
てトルニトリルの初期全圧P初期を決定する。気密容器
内の活性化ガスの分圧は排気側に近い方が圧力が低く、
ガス導入側が圧力が高い。圧力分布は気密容器内の形状
に依存している。
【0049】チャンバー20の導入ガスの分圧が安定に
なった時、全ての素子の活性化を行った場合に、画像表
示のガス導入側の電子源が最も活性化の良好な条件は、
チャンバー19の全圧P初期が2×10-5Torrの場
合であった。同様に、チャンバー20の導入ガスの分圧
が安定になった時、全ての素子の活性化を行った場合
に、画像表示の排気側の電子源が最も活性化の良好な条
件は、チャンバー19の全圧P終了が4×10-5Tor
rの場合であった。
【0050】そこで、チャンバー19の全圧の初期圧力
を2×10-5Torrとなるようにバリアブルリークバ
ルブ16で調整しながら導入する。この時の活性化ガス
の導入側の分圧及び排気側の分圧の時間変化を図7に示
す。チャンバー19のQMSで活性化ガスが安定に導入
されるにはt3時間必要である。また、チャンバー20
のQMSで活性化ガスが安定になる時間はt4である。
【0051】活性化に伴う素子への通電は、活性化ガス
t1時間後に開始する。活性化処理工程開始とともに、
導入ガスの圧力(流量)を徐々に増加させ、最終的には
圧力P終了迄増加させる。
【0052】図5に、本実施例の画像表示装置の排気管
9、スペーサ7、電子源6の位置関係を示す模式図を示
してあるが、電子源6は、単純マトリックス配線で構成
されている。
【0053】通電する素子は、図5中のDY1からDY
5を一つのブロックとしてパルス電圧をスクロールしな
がら印加し、DX1,DX2,DX3,DX4,DX
5,…の全ラインはグランドにする。印加電圧波形は矩
形波あるいは三角波の何れでも良い。電圧は18V、デ
ューティは1/5とした。1ラインあるいは各ブロック
での活性化時間は8分とし、活性化終了後は次のブロッ
ク(10ライン)の活性化を順次開始し、時間t2に全
ての素子の活性化を終了する。
【0054】素子の活性後脱ガス処理を行うため、真空
高温ベーキング処理を行う。気密容器を200℃迄昇温
し、10時間保持する。その後、降温し気密容器の温度
が室温に下がる直前にガス導入管8及び排気管9を封止
切りする。その後室温まで降温する。その後、ゲッタ1
0を誘導加熱によってフラッシュ(活性化)させる。ゲ
ッタ10は排気効果をもたせるものであり、このゲッタ
10を活性化する事により気密容器内の残留ガスは捕獲
され、気密容器内が長期にわたり高真空に維持される。
以上で画像表示装置を完成させる。
【0055】上述した画像表示装置を本実施例の製造方
法で作成した場合と、気密容器及び真空装置を80℃に
加熱活性化の従来の製造方法で作成した画像表示装置の
特性を評価するために、全画像エリアを全面表示し、面
内の輝度分布の評価を行った。
【0056】素子電極間の駆動電圧を15V、パルス幅
100μA、周期10mSの矩形波を印加した。また、
蛍光体及びアルミ薄膜に6kVの加速電圧を印加した。
輝度分布の結果を表2に示す。
【0057】
【表2】 本実施例の製造方法で作成された画像表示装置の電子源
の活性化工程の製造工程において、気密容器を高温に加
熱することにより、気密容器内のガス導入時間を大幅に
短縮できる。しかし、画像表示装置内の圧力分布はほと
んど改善されない。そのため、活性化処理を均一に実施
するために、導入ガスの圧力が最適な圧力になるように
導入ガスを変化させ(増加させ)、ガス導入側の素子か
ら順次活性化処理を実施し、全素子の電子放出特性を向
上させ面内の輝度分布を向上させる。これから、本実施
例による画像表示装置の製造方法の効果は明らかであ
る。
【0058】本実施例では、ガス導入管及び排気管は外
枠に接続されていたが、フェイスプレートあるいはリア
プレートに接続されていても良く、管は各々1本以上あ
ればよい。
【0059】なお、上記実施例においては画像表示装置
について述べたが、複数の電子放出素子を配列した電子
源を有する電子線発生装置においても、本発明の活性化
工程を適用可能なことは明白である。
【0060】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、素子の電
子放出効率を向上させる活性化処理を導入ガスの圧力が
最適な圧力に到達した素子から順次活性化処理を実施す
るため、短時間で、均一な活性化処理を行なうことがで
き、これにより、電子放出特性が均一に向上し、輝度分
布が小さくなる製造方法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像表示装置の活性化工程における導
入ガスの圧力の時間変化を示す図である。
【図2】画像表示装置の構成図である。
【図3】画像表示装置の表面伝導型放出素子の概略図で
ある。
【図4】画像表示装置の真空排気装置の模式図である。
【図5】画像表示装置の素子、スペーサ、排気管の位置
関係を示す模式図である。
【図6】従来の画像表示装置の活性化工程における導入
ガスの圧力の時間変化を示す図である。
【図7】本発明の実施例2の画像表示装置の活性化工程
における導入ガスの圧力の時間変化を示す図である。
【符号の説明】
1 フェイスプレート 2 リアプレート 3 外枠 4 蛍光体 5 アルミ薄膜 6 電子放出素子 7 スペーサ 8 ガス導入管 9 排気管 10 ゲッタ 11 遮蔽板 12,13 素子電極 14 パラジウム薄膜 15 電子放出部 16 バリアブルリークバルブ 17 ストップバルブ 18 活性化ガス封入アンプル 19 ガス導入側チャンバー 20 排気側チャンバー

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電子放出素子を複数配置した画像形成装
    置の製造方法において、 活性化ガスの雰囲気中にて前記電子放出素子にパルス電
    圧を印加する活性化工程を有し、該活性化工程は、前記
    電子放出素子を内包する容器のガス導入口から、前記活
    性化ガスを導入し、該ガス導入口側の前記電子放出素子
    から順次、前記パルス電圧の印加を行なうことを特徴と
    する画像形成装置の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記活性化ガスの導入を、該活性化ガス
    の圧力を時間とともに増加させながら行なう、請求項1
    に記載の画像形成装置の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項2に記載の画像形成装置の製造方
    法において、 前記容器を高温に加熱して前記活性化ガスを導入するこ
    とを特徴とする画像形成装置の製造方法。
  4. 【請求項4】 請求項1〜3のいずれかに記載の画像形
    成装置の製造方法において、 前記容器のガス導入口と排気口が、画像形成装置内部に
    設けられたスペーサの長軸方向の延長上に配置してある
    ことを特徴とする画像形成装置の製造方法。
  5. 【請求項5】 請求項1〜4のいずれかに記載の活性化
    工程により製造される電子源の製造工程を有することを
    特徴とする電子線発生装置の製造方法。
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