画像表示装置
【課題】沿面放電を抑制し、放電が発生した際に生じる放電ダメージを抑制する。
【解決手段】画像形成装置は、電子を放出する電子放出素子（素子電極１０２、１０３、導電性膜１０７、電子放出部１０８）を複数有する基体１０１（電子源基板：リアプレート）と、該電子放出素子より放出された電子が照射される陽極基板（フェースプレート）とを有する。基体１０１上には、電子放出素子の電子放出部１０８を含む導電部材（素子電極１０２、１０３、導電性膜１０７、配線１０４、１０６）が配置される。電子放出素子の電子放出部１０８を含む電子放出領域近傍（第１の領域）に位置する導電部材上には開口部１１０が形成される。開口部１１０以外の領域（第２の領域）に位置する導電部材上には、絶縁層１０９が配置される。
【解決手段】画像形成装置は、電子を放出する電子放出素子（素子電極１０２、１０３、導電性膜１０７、電子放出部１０８）を複数有する基体１０１（電子源基板：リアプレート）と、該電子放出素子より放出された電子が照射される陽極基板（フェースプレート）とを有する。基体１０１上には、電子放出素子の電子放出部１０８を含む導電部材（素子電極１０２、１０３、導電性膜１０７、配線１０４、１０６）が配置される。電子放出素子の電子放出部１０８を含む電子放出領域近傍（第１の領域）に位置する導電部材上には開口部１１０が形成される。開口部１１０以外の領域（第２の領域）に位置する導電部材上には、絶縁層１０９が配置される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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種類が知られている。冷陰極電子源には電界放出型素子（以下「ＦＥ型素子」と略す）、金属／絶縁層／金属型素子（以下「ＭＩＭ素子」と略す）、表面伝導型電子放出素子（以下「ＳＣＥ素子」と略す）等がある。
【０００３】
また、上記の電子放出素子を基板上に多数配列形成し、これを電子源として用いた画像表示装置もまた提案されている。
【０００４】
この種の画像表示装置は、一般に、複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された電子源基板よりなるリアプレートと、複数の電子放出素子のそれぞれと対向して蛍光体が設けられた蛍光体基板よりなるフェースプレートとが対向配置された構造を有し、リアプレートとフェースプレートの間に高電圧を印加して、電子放出素子から放出された電子を加速し、フェースプレート側の蛍光体に衝突させることで、蛍光体が励起されて発光する。この際、各電子放出素子からの電子放出を制御することで、各蛍光体における発光を制御し、これにより画像が表示される。
【０００５】
参考のために、上述したＳＣＥ素子に関する技術について、本出願人による先行技術の一部を以下に紹介する。
【０００６】
例えば、ＳＣＥ素子をマトリクス状に配置した電子源とこれを用いた画像表示装置の例としては、特許文献１、２などが挙げられる。
【特許文献１】特開平０８−１８５８１８号公報
【特許文献２】特開平０９−０５０７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の、電子放出素子を用いた画像表示装置では、装置内部で放電が発生する場合があり、このような放電が発生した場合には電子放出素子にダメージをもたらす事がある。また、このダメージが多数の電子放出素子にまで及んだ場合には、結果として画像表示装置自体が短寿命となることも懸念される。
【０００８】
本発明は、放電が発生した際に生じるダメージを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の画像表示装置は、電子放出素子を複数有する電子源基板と、該電子放出素子より放出された電子を照射する陽極基板とを有する画像表示装置において、前記電子源基板上に配置された導電部材のうち、前記電子放出素子の電子放出領域以外の導電部材上を覆う絶縁部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、当該配線と前記電子放出領域とを接続する電極とを含んでもよい。
【００１１】
前記電子放出素子は、間隔を置いて配置された一対の素子電極と、前記一対の素子電極に接続された、電子放出領域を有する導電性膜とを備えてもよい。
【００１２】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極とを含んでもよい。
【００１３】
前記電子放出領域は、前記導電性膜の一部に形成された間隙であってもよい。
【００１４】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極と、前記導電性膜とを含んでもよい。
【００１５】
前記基板の露出面及び前記絶縁部材を覆う抵抗膜をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放電の進行を抑制することができるため、放電による電子放出素子のダメージを最小限に抑えることができ、画像形成装置を長寿命化できる。
【００１７】
また、本発明によれば、基板露出面、絶縁部材の帯電を抑制でき、これにより電子放出特性をより一層安定化することができ、かつ放電をより一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明にかかる画像形成装置とその製造方法を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の製造方法に基づいた作製工程にて作製した画像形成装置の構成を模式的に示す表示パネルの平面図であり、フェースプレートの上方から見た場合の構成を示しており、便宜上、フェースプレートの上半分を取り除いた図となっている。
【００２０】
１は、電子源を形成するための基板を兼ねるリアプレートであり、青板ガラスや、表面にＳｉＯ２被膜を形成した青板ガラス、Ｎａ含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、或はセラミックス等、条件に応じて各種材料を用いる。尚、電子源形成用の基板をリアプレートと別に設け、電子源を形成した後に両者を接合しても良い。
【００２１】
１１は、蛍光体を形成するための基板を兼ねるフェースプレートであり、青板ガラスや、表面にＳｉＯ２被膜を形成した青板ガラス、Ｎａの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、或はセラミックス等、条件に応じて各種材料を用いる。
【００２２】
２は、電子源領域であり、ＦＥ型素子、ＳＣＥ素子等の電子放出素子を複数配置し、さらに目的に応じて駆動できるように素子に接続された配線を形成したものである。３−１、３−２、３−３は、電子源駆動用配線であり、画像形成装置の外部に取り出され、電子源２の駆動回路（不図示）に接続される。４は、リアプレート１とフェースプレート１１に挟持される支持枠であり、フリットガラスにより、リアプレート１に接合される。電子源駆動用配線３−１、３−２、３−３は、支持枠４とリアプレート１の接合部でフリットガラスに埋設されて外部に引き出される。また、電子源駆動用配線３−１、３−２、３−３との間には絶縁層（不図示）が形成されている。真空容器内には、このほかゲッタ（不図示）が支持部材（不図示）とともに配置される。また、場合によっては、大気圧支持用のスペーサ（不図示）が配置されることもある。
【００２３】
また、７は、高圧導入端子１８との高圧当接部位である。尚、画像表示領域１２について、詳しくは後述する。
【００２４】
図２（ａ）は、図１の実線Ａ−Ａ'に沿った断面の構成を示す模式図である。同図において、図１と同一の符号は、図１と同様の構成要素を示す。図示の如く、排気管５と真空パネルは、リアプレート１にあけられた孔６を通して空間的に接続されている。
【００２５】
図２（ｂ）は、図１の実線Ｃ−Ｃ'に沿った断面の構成を示す模式図である。同図において、図１と同一の符号は、図１と同様の構成要素を示す。図中、高圧導入端子１８が画像表示領域１２の高圧当接部位７に接続されている。１８は、画像形成部材１２に高電圧（アノード電圧Ｖａ）を供給するための高電圧導入端子である。この高圧導入端子１８は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属よりなるロッドである。また、図２において、高電圧配線をリアプレート１側に取り出すような構成であっても良い。
【００２６】
本実施形態に用いる電子源２を構成する電子放出素子の種類は、電子放出特性や素子のサイズ等の性質が目的とする画像形成装置に適したものであれば、特に限定されるものではない。熱電子放出素子、或はＦＥ型素子、半導体電子放出素子、ＭＩＭ素子、ＳＣＥ素子等の冷陰極素子等が使用できる。
【００２７】
後述する実施例において示されるＳＣＥ素子は、本実施形態に好ましく用いられるものである。上述の本出願人による特開平７−２３５２５５号公報に記載されたものと同様の素子であり、以下に簡単に説明する。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るＳＣＥ素子単体の構成の一例を示す模式図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。図３において、１０１は電子放出素子を形成するための基体、１０２、１０３は一対の素子電極、１０７は一対の素子電極１０２、１０３に接続された導電性膜であり、その一部に電子放出部１０８が形成されている。電子放出部１０８は、後述するフォーミング処理により、導電性膜１０７の一部が破壊、変形、変質されて形成される高抵抗の部分であり、導電性膜１０７の一部に間隔が形成され、その近傍から電子が放出されるものである。１０４、１０６は、駆動回路と電子放出素子を接続する配線である。１０５は、配線１０４、１０６間を絶縁するための絶縁層である。
【００２９】
図３（ａ）及び（ｂ）で示した導電部材は、先に述べたように沿面放電を抑制するために、絶縁層（絶縁部材）で覆われる。図３（ｃ）では、本実施例に係る導電部材を絶縁層１０９で覆った一例を示す模式図であり、基体１０１に配置される導電部材のうち、ｌＳＣＥ素子の電子放出領域近傍、即ち電子放出部１０８、その周囲の導電性膜１０７、及び一対の素子電極１０２、１０３の一部を含む第１の領域に配置された導電部材上には、開口部１１０が形成されている。また、基体１０１に配置される導電部材のうち、ＳＣＥ素子の電子放出領域近傍（第１の領域）以外、即ち第１の領域以外に位置する導電性膜１０７、一対の素子電極１０２、１０３、及び配線１０４、１０６を含む第２の領域上に配置された導電部材上は、絶縁層１０９で覆われている。開口部１１０は、絶縁層１０９で覆われていない導電部材の露出部分に対応する。絶縁層１０９は、電子放出領域を覆うと、ＳＣＥ素子からの電子放出が遮られるため、電子放出領域近傍以外（第２の領域）の導電部材をすべて覆うことが好ましい。なお、開口部１１０の形状は、図３（ｃ）に示した例では、矩形状に形成されているが、これに限らず円形状等の他の形状であってもよい。
【００３０】
前述したフォーミング工程は、前述した一対の素子電極１０２、１０３間に電圧を印加することにより行う。印加する電圧は、パルス電圧が好ましく、図４（ａ）に示した同じ波高値のパルス電圧を印加する方法、図４（ｂ）に示した、波高値を漸増させながらパルス電圧を印加する方法のいずれの方法を用いても良い。ここで、図４は、本実施例に係るフォーミング工程の印加電圧パターンの一例を示す図であり、Ｔ１はパルス幅、Ｔ２はパルス周期をそれぞれ示し、図中の縦軸は電圧値、横軸は時間をそれぞれ示している。尚、パルス波形は、図４に示した三角波に限定されるものではなく矩形波等の他の形状であっても良い。
【００３１】
フォーミング処理により電子放出部を形成した後、「活性化工程」と呼ぶ処理を行う。これは、有機物質の存在する雰囲気中で、上記素子にパルス電圧を繰り返し印加することにより、炭素または炭素化合物を主成分とする物質を、上記電子放出部および／またはその周辺に堆積させるものである。この処理により、素子電極間を流れる電流（素子電流Ｉｆ）、電子放出に伴う電流（放出電流Ｉｅ）をともに増大することができる。
【００３２】
このようなフォーミング工程および活性化工程を経て得られた電子放出素子は、続いて安定化工程を行うことが好ましい。この安定化工程は、真空容器内の特に電子放出部近傍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とイオンポンプからなる真空排気装置等を挙げることができる。
【００３３】
真空容器内の有機物質の分圧は、上記の炭素または炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧である１．３×１０−６［Ｐａ］（パスカル）以下が好ましく、さらには１．３×１０−８［Ｐａ］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すくするのが好ましい。このときの加熱条件は、８０〜２５０［℃］、好ましくは１５０［℃］以上であり、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、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あり、１×１０−５［Ｐａ］以下が好ましく、さらに１．３×１０６［Ｐａ］以下が特に好ましい。
【００３４】
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。このような真空雰囲気を採用することにより、新たな炭素または炭素化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板等に吸着したＨ２Ｏ、Ｏ２等も除去でき、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。
【００３５】
このようにして得られた表面伝導型電子放出素子の該素子に印加する素子電圧Ｖｆに対する素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅとの関係は、図５に模式的に示すようなものとなる。図５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にて示している。尚、同図の縦軸及び横軸は、いずれもリニアスケールである。
【００３６】
図５に示すように、本表面伝導型電子放出素子は、ある電圧（「閾値電圧」と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方閾値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、本表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを有する非線形素子である。これを利用すれば、２次元的に配置した電子放出素子にマトリクス配線を施し、単純マトリクス駆動により所望の素子から選択的に電子を放出させ、これを画像形成部材に照射して画像を形成させることが可能である。
【００３７】
次に、画像形成部材である蛍光膜の構成の例を説明する。図６は、本実施例に係る画像形成装置における蛍光膜を示す模式図であり、図６（ａ）はブラックストライプ、図６（ｂ）はブラックマトリクスの蛍光膜をそれぞれ示している。蛍光膜６１は、モノクロームの場合は、蛍光体６３のみから構成することができる。カラーの蛍光膜６１の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ（図６（ａ））或はブラックマトリクス（図６（ｂ））等と呼ばれる黒色導電材６２とＲＧＢ３色等の蛍光体６３とから構成することができる。ブラックストライプ或はブラッ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６３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６１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、光の透過および反射が少ない材料を用いることができる。
【００３８】
画像形成装置におけるフェースプレートに蛍光体６３を塗布する方法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等が採用できる。蛍光膜６１の内面側には、不図示のメタルバックが設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光体６３の発光のうち内面側への光をフェースプレート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６３を保護すること等である。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜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。
【００３９】
フェースプレート１１には、さらに蛍光膜６１の導電性を高めるため、蛍光膜６１の外面側に透明電極を設けても良い。カラー表示の場合は、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。
【００４０】
上述のような構成を有する本実施形態によれば、導電部材を絶縁部材で覆うことで、放電の進行を抑制し、沿面放電を防ぐことができ、放電が発生した当該電子放出素子のみでダメージを抑えることができるため、放電による電子放出素子のダメージを最小限に抑えることができ、これにより薄型の平板型電子線画像形成装置を長寿命化し、その信頼性を向上させることが可能となる。このように形成された画像形成装置を用いて、行列配線座標上に形成した電子放出素子に走査信号と画像信号とを印加し、画像形成部材のメタルバックに高電圧を印加することにより、大型で薄型という特徴を有する画像表示装置を提供することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、電子放出領域がその一部に間隙を有する導電性膜を備えたＳＣＥ素子で構成したため、構造が簡単で、製造方法も容易であり、高い電子放出効率が得られ、かつ大面積に多数の素子を配列形成できる。
【００４２】
なお、本実施形態において、基板露出面及び絶縁部材を覆う抵抗膜をさらに設けてもよい。この場合には、基板露出面、絶縁部材の帯電を抑制でき、これにより電子放出特性をより安定化することができ、かつ放電をより一層抑制することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、図面を参照しつつ、本実施例に係る画像形成装置の製造方法についてさらに説明する。ＳＣＥ素子を、基板を兼ねるリアプレート上に複数形成し、マトリクス状に配線して電子源を形成し、これを用いて画像形成装置を作成した。図７は、本実施例に係る画像形成装置の電子源基板の作製方法を示す図である。以下に図７（ａ）〜（ｅ）を参照して、作成手順（工程ａ〜ｍ）を説明する。
［工程ａ］
まず、図７（ａ）に示すように、洗浄した青板ガラスの表面に、０．５［μｍ］のＳｉＯ２層をスパッタリングにより形成し、リアプレート７１とした。続いて、超音波加工機によりグランド接続端子の導入のための直径４［ｍｍ］の円形の通過孔を形成した。そして、リアプレート１上にスパッタ成膜法とフォトリソグラフィ法を用いてＳＣＥ素子の素子電極７２、７３を形成した。この素子電極７２、７３の材質は、厚さ５［ｎｍ］のＴｉ、厚さ１００［ｎｍ］のＮｉを積層したものである。また、素子電極間隔は、２［μｍ］とした。
［工程ｂ］
続いて、図７（ｂ）に示すように、Ａｇペーストを所定の形状に印刷し、焼成することによりＹ方向配線７４を形成した。Ｙ方向配線７４は、電子源形成領域の外部まで延長され、図２における電子源駆動用配線３−２となる。Ｙ方向配線７４の幅は１００［μｍ］、厚さは約１０［μｍ］である。
［工程ｃ］
次に、図７（ｃ）に示すように、ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層７５を形成した。これは上記Ｙ方向配線７４と後述のＸ方向配線を絶縁するものであり、厚さ約２０［μｍ］となるように形成した。尚、素子電極７２の部分には切り欠きを設けて、Ｘ方向配線と素子電極の接続をとるようにしてある。
［工程ｄ］
続いて、図７（ｄ）に示すように、Ｘ方向配線７６を上記絶縁層７５上に形成した。このＸ方向配線７６の形成方法は、Ｙ方向配線７４の場合と同じで、Ｘ方向配線７６の幅は３００［μｍ］、厚さは約１０［μｍ］である。
［工程ｅ］
続いて、図７（ｅ）に示すように、ＰｄＯ微粒子よりなる導電性膜７７を形成した。この導電性膜７７の形成方法は、Ｙ、Ｘ方向配線７４，７６を形成した基板（リアプレート）７１上に、スパッタリング法によりＣｒ膜を形成し、フォトリソグラフィ法により、導電性膜７７の形状に対応する開口部をＣｒ膜に形成する。続いて、有機Ｐｄ化合物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）を塗布して、大気中３００［℃］、１２分間の焼成を行って、ＰｄＯ微粒子膜を形成した後、上記Ｃｒ膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の導電性膜７７とする。
［工程ｆ］
続いて、工程ｃと同様な方法で、図８に示すように絶縁層（絶縁部材）８１を作成した。電子放出素子近傍の開口部８２は絶縁層８１で覆われていない領域（第１の領域）である。これは、放電が発生したときに、放電が発生した当該電子放出素子から隣接した電子放出素子への沿面放電を抑制するものである。
【００４４】
ここで、電子放出素子中心から絶縁層端までの距離（第１の領域の範囲）の設定例を説明する。
【００４５】
放電が発生した場合、放電が発生した素子から隣接素子に走査電圧が移行するまでに、すなわち１Ｈ時間内に、放電を止める必要がある。放電は電子放出素子中心から絶縁層端へ進行するため、１Ｈ時間内に放電を止めるためには、放電が終了するまでの時間τが次式を満足することが必要である。
【００４６】
１Ｈ＞Ｌ／Ｖａｒｃ
（Ｌ／Ｖａｒｃ＝τ）
Ｌ＜α（１Ｈ＊Ｖａｒｃ）
１Ｈは走査電圧が印加される時間であり、Ｌは電子放出素子中心から絶縁層端までの距離、Ｖａｒｃは放電アークの進行速度である。Ｖａｒｃは部材構成にもよるが、Handbook of vacuum arc science and technology Raymond L．Boxman， Philip J． Martin，and David M．Sanders Noyes Publications （1995）等より、１０〜１００ｍ／ｓであることが知られており、種々の実験からもＶａｒｃがこの範囲にあることが確認された。ここでは、低速である最悪の場合を考えて、Ｖａｒｃ＝１０ｍ／ｓで考えるのが好ましい。αは絶縁層端に放電アークが到達してから、沿面放電が発生しない程度までの放電緩和時間を表すパラメータであり、α＝１〜０．１程度である。αは絶縁層材料に依存する。
【００４７】
１Ｈを２０μｓとすると、上記関係式より、距離Ｌが次のように求められる。
【００４８】
Ｌ＜（１〜０．１）×（１０ｍ／ｓ×２０μｓ）＝２００〜２０μｍ
以上のことより、電子放出素子中心から絶縁層端までの距離Ｌは、２００〜２０μｍよりも小さくなる必要があり、２００μｍより小さく、好ましくは２０μｍよりも小さくなるように設定されている。
［工程ｇ］
図１に示すリアプレート１上に、さらにグラファイト微粒子を主成分としたシート抵抗が９乗〜１２乗の帯電防止膜ペーストを塗布して乾燥させた。尚、その塗布領域は、基板全面、或は真空領域内のみである。
［工程ｈ］
リアプレート１とフェースプレート１１との間の隙間を形成する支持枠４（図１）と上記リアプレート１とをフリットガラスを用いて接続した。ゲッタ（不図示）の固定もフリットガラスを用いて同時に行った。
［工程ｉ］
続いて、フェースプレート１１（図１）を作成した。このフェースプレート１１は、リアプレート１と同様に、ＳｉＯ２層を設けた青板ガラスを基体として用いた。次いで、超音波加工により、排気管接続用の開口部と高圧接続端子導入口を形成した。続いて、印刷により高圧導入端子当接部と、これを後述のメタルバックを接続する配線をＡｕにて形成し、さらに蛍光膜のブラックストライプ、続いてストライプ状の蛍光体を形成し、フィルミング処理を行った後、この上に厚さ約２０００［Å］のＡｌ膜を真空蒸着法により堆積して、メタルバックとした。尚、フィルミング材である有機物は焼成により焼失させた。
［工程ｊ］
リアプレート１と接合した支持枠４（図１）をフェースプレート１１とフリットガラスを用いて接合した。高電圧導入端子および排気管の接合も同時に行った。高圧導入端子はＡｇの棒である。尚、電子源の各電子放出素子と、フェースプレート１１の蛍光膜の位置が正確に対応するように、注意深く位置合わせを行った。尚、この時、リアプレート１とフェースプレート１１の間隔は約２［ｍｍ］となるようにした。
［工程ｋ］
上記画像形成装置を、不図示の排気管を介して真空排気装置に接続し、容器内を排気すした。容器内の圧力が１０−４［Ｐａ］以下となったところで、フォーミング処理を行った。フォーミング工程は、Ｘ方向の各行毎に、Ｘ方向配線に図４（ｂ）に模式的に示すような波高値の漸増するパルス電圧を印加して行った。パルス間隔Ｔ１は１０［ｓｅｃ］、パルス幅Ｔ２は１［ｍｓｅｃ］とした。尚、図には示されていないが、フォーミング用のパルスの間に波高値０．１［Ｖ］の矩形波パルスを挿入して電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、１素子あたりの抵抗値が１［ＭΩ］を越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移り、これを繰り返して、全ての行についてフォーミング処理を完了させた。
［工程ｌ］
次に、活性化工程処理を行った。この処理に先立ち、上記画像形成装置を２００［℃］に保持しながらイオンポンプにより排気し、圧力を１０−５［Ｐａ］以下まで下げた。続いて、アセトンを真空容器内に導入した。圧力は１．３×１０−２［Ｐａ］となるよう導入量を調整した。続いて、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加した。パルス波形は、波高値１６［Ｖ］の矩形波パルスとし、パルス幅は１００［μｓｅｃ］とし１パルス毎に１２５［μｓｅｃ］間隔でパルスを加えるＸ方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返した。この結果、各行には１０［ｍｓｅｃ］間隔でパルスが印加されることになる。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅが大きくなる。
［工程ｍ］
続いて、安定化工程として、真空容器内を再度排気した。排気は、画像形成装置を２００［℃］に保持しながら、イオンポンプを用いて１０時間継続した。この工程は、真空容器内に残留した有機物質分子を除去し、上記炭素を主成分とする堆積膜のこれ以上の堆積を防いで、電子放出特性を安定させるためのものである。
［工程ｎ］
工程ｌで行った方法と同様の方法で、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加した。さらに上記の高電圧導入端子を通じて、画像形成部材に５［ｋＶ］の電圧を印加すると、蛍光膜が発光する。目視により、発光しない部分或は非常に暗い部分がないことを確認し、Ｘ方向配線および画像形成部材への電圧の印加をやめ、排気管を加熱溶着して封止した。続いて、高周波加熱によりゲッタ処理を行い、画像形成装置を完成した。
【００４９】
上記工程にて作成した電子源基板を用いた画像形成装置に対して種々の実験を行った結果、放電時のダメージが最小限に抑えられ、沿面放電による連続的なダメージが抑制されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の製造方法に基づいた作成工程にて作成した画像形成装置の構成を模式的に示す表示パネルの平面図である。
【図２】図１の各部の断面構成を示す模式図であり、（ａ）は実線Ａ−Ａ´に沿った断面の構成、（ｂ）は実線Ｃ−Ｃ´に沿った断面の構成をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＳＣＥ素子単体の構成の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は、（ａ）で示したＳＣＥ素子を構成する導電部材を絶縁部材で覆った模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるフォーミング工程の印加電圧パターンの一例を示す図であり、（ａ）は同じ波高値のパルス電圧を印加する場合であり、（ｂ）は波高値を漸増させながらパルス電圧を印加させる方法をそれぞれ示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるＳＣＥ素子の該素子に印加する素子電圧Ｖｆに対する素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅとの関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置における蛍光膜を示す模式図であり、（ａ）はブラックストライプ、（ｂ）はブラックマトリクスの蛍光膜をそれぞれ示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る画像形成装置の電子源基板の作成方法を示す図であり、（ａ）は工程ａの説明図、（ｂ）は工程ｂの説明図、（ｃ）は工程ｃの説明図、（ｄ）は工程ｄの説明図、（ｅ）は工程ｅの説明図である。
【図８】本発明の一実施例に係る画像形成装置の電子源基板の作成方法を示す図であり、工程ｆの説明図である。
【図９】従来例に係るＳＣＥ素子の平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ リアプレート
２ 電子源領域
３−１、３−２、３−３ 電子源駆動用配線
４ 支持枠
５ 排気管
６ 孔
７ 高圧当接部位
１１ フェースプレート
１２ 画像表示領域
１８ 高圧導入端子
６１ 蛍光膜
６２ 黒色導電材
６３ 蛍光体
７１ リアプレート
７２、７３ 素子電極
７４ Ｙ方向配線
７５ 絶縁層
７６ Ｘ方向配線
７７ 導電性膜
８１ 絶縁層
８２ 開口部
９１ 基板
９２、９３ 素子電極
９４ 導電性薄膜
９５ 電子放出部
１０１ 基体（電子源基板）
１０２、１０３ 一対の素子電極
１０４ 配線
１０５ 絶縁層
１０６ 配線
１０７ 導電性膜
１０８ 電子放出部
１０９ 絶縁層
１１０ 開口部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
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種類が知られている。冷陰極電子源には電界放出型素子（以下「ＦＥ型素子」と略す）、金属／絶縁層／金属型素子（以下「ＭＩＭ素子」と略す）、表面伝導型電子放出素子（以下「ＳＣＥ素子」と略す）等がある。
【０００３】
また、上記の電子放出素子を基板上に多数配列形成し、これを電子源として用いた画像表示装置もまた提案されている。
【０００４】
この種の画像表示装置は、一般に、複数の電子放出素子がマトリクス状に配置された電子源基板よりなるリアプレートと、複数の電子放出素子のそれぞれと対向して蛍光体が設けられた蛍光体基板よりなるフェースプレートとが対向配置された構造を有し、リアプレートとフェースプレートの間に高電圧を印加して、電子放出素子から放出された電子を加速し、フェースプレート側の蛍光体に衝突させることで、蛍光体が励起されて発光する。この際、各電子放出素子からの電子放出を制御することで、各蛍光体における発光を制御し、これにより画像が表示される。
【０００５】
参考のために、上述したＳＣＥ素子に関する技術について、本出願人による先行技術の一部を以下に紹介する。
【０００６】
例えば、ＳＣＥ素子をマトリクス状に配置した電子源とこれを用いた画像表示装置の例としては、特許文献１、２などが挙げられる。
【特許文献１】特開平０８−１８５８１８号公報
【特許文献２】特開平０９−０５０７５７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
従来の、電子放出素子を用いた画像表示装置では、装置内部で放電が発生する場合があり、このような放電が発生した場合には電子放出素子にダメージをもたらす事がある。また、このダメージが多数の電子放出素子にまで及んだ場合には、結果として画像表示装置自体が短寿命となることも懸念される。
【０００８】
本発明は、放電が発生した際に生じるダメージを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の画像表示装置は、電子放出素子を複数有する電子源基板と、該電子放出素子より放出された電子を照射する陽極基板とを有する画像表示装置において、前記電子源基板上に配置された導電部材のうち、前記電子放出素子の電子放出領域以外の導電部材上を覆う絶縁部材を備えることを特徴とする。
【００１０】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、当該配線と前記電子放出領域とを接続する電極とを含んでもよい。
【００１１】
前記電子放出素子は、間隔を置いて配置された一対の素子電極と、前記一対の素子電極に接続された、電子放出領域を有する導電性膜とを備えてもよい。
【００１２】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極とを含んでもよい。
【００１３】
前記電子放出領域は、前記導電性膜の一部に形成された間隙であってもよい。
【００１４】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極と、前記導電性膜とを含んでもよい。
【００１５】
前記基板の露出面及び前記絶縁部材を覆う抵抗膜をさらに備えてもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、放電の進行を抑制することができるため、放電による電子放出素子のダメージを最小限に抑えることができ、画像形成装置を長寿命化できる。
【００１７】
また、本発明によれば、基板露出面、絶縁部材の帯電を抑制でき、これにより電子放出特性をより一層安定化することができ、かつ放電をより一層抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
次に、本発明にかかる画像形成装置とその製造方法を実施するための最良の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１９】
図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の製造方法に基づいた作製工程にて作製した画像形成装置の構成を模式的に示す表示パネルの平面図であり、フェースプレートの上方から見た場合の構成を示しており、便宜上、フェースプレートの上半分を取り除いた図となっている。
【００２０】
１は、電子源を形成するための基板を兼ねるリアプレートであり、青板ガラスや、表面にＳｉＯ２被膜を形成した青板ガラス、Ｎａ含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、或はセラミックス等、条件に応じて各種材料を用いる。尚、電子源形成用の基板をリアプレートと別に設け、電子源を形成した後に両者を接合しても良い。
【００２１】
１１は、蛍光体を形成するための基板を兼ねるフェースプレートであり、青板ガラスや、表面にＳｉＯ２被膜を形成した青板ガラス、Ｎａの含有量を少なくしたガラス、石英ガラス、或はセラミックス等、条件に応じて各種材料を用いる。
【００２２】
２は、電子源領域であり、ＦＥ型素子、ＳＣＥ素子等の電子放出素子を複数配置し、さらに目的に応じて駆動できるように素子に接続された配線を形成したものである。３−１、３−２、３−３は、電子源駆動用配線であり、画像形成装置の外部に取り出され、電子源２の駆動回路（不図示）に接続される。４は、リアプレート１とフェースプレート１１に挟持される支持枠であり、フリットガラスにより、リアプレート１に接合される。電子源駆動用配線３−１、３−２、３−３は、支持枠４とリアプレート１の接合部でフリットガラスに埋設されて外部に引き出される。また、電子源駆動用配線３−１、３−２、３−３との間には絶縁層（不図示）が形成されている。真空容器内には、このほかゲッタ（不図示）が支持部材（不図示）とともに配置される。また、場合によっては、大気圧支持用のスペーサ（不図示）が配置されることもある。
【００２３】
また、７は、高圧導入端子１８との高圧当接部位である。尚、画像表示領域１２について、詳しくは後述する。
【００２４】
図２（ａ）は、図１の実線Ａ−Ａ'に沿った断面の構成を示す模式図である。同図において、図１と同一の符号は、図１と同様の構成要素を示す。図示の如く、排気管５と真空パネルは、リアプレート１にあけられた孔６を通して空間的に接続されている。
【００２５】
図２（ｂ）は、図１の実線Ｃ−Ｃ'に沿った断面の構成を示す模式図である。同図において、図１と同一の符号は、図１と同様の構成要素を示す。図中、高圧導入端子１８が画像表示領域１２の高圧当接部位７に接続されている。１８は、画像形成部材１２に高電圧（アノード電圧Ｖａ）を供給するための高電圧導入端子である。この高圧導入端子１８は、Ａｇ，Ｃｕ等の金属よりなるロッドである。また、図２において、高電圧配線をリアプレート１側に取り出すような構成であっても良い。
【００２６】
本実施形態に用いる電子源２を構成する電子放出素子の種類は、電子放出特性や素子のサイズ等の性質が目的とする画像形成装置に適したものであれば、特に限定されるものではない。熱電子放出素子、或はＦＥ型素子、半導体電子放出素子、ＭＩＭ素子、ＳＣＥ素子等の冷陰極素子等が使用できる。
【００２７】
後述する実施例において示されるＳＣＥ素子は、本実施形態に好ましく用いられるものである。上述の本出願人による特開平７−２３５２５５号公報に記載されたものと同様の素子であり、以下に簡単に説明する。
【００２８】
図３は、本実施形態に係るＳＣＥ素子単体の構成の一例を示す模式図であり、図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）は側面図をそれぞれ示している。図３において、１０１は電子放出素子を形成するための基体、１０２、１０３は一対の素子電極、１０７は一対の素子電極１０２、１０３に接続された導電性膜であり、その一部に電子放出部１０８が形成されている。電子放出部１０８は、後述するフォーミング処理により、導電性膜１０７の一部が破壊、変形、変質されて形成される高抵抗の部分であり、導電性膜１０７の一部に間隔が形成され、その近傍から電子が放出されるものである。１０４、１０６は、駆動回路と電子放出素子を接続する配線である。１０５は、配線１０４、１０６間を絶縁するための絶縁層である。
【００２９】
図３（ａ）及び（ｂ）で示した導電部材は、先に述べたように沿面放電を抑制するために、絶縁層（絶縁部材）で覆われる。図３（ｃ）では、本実施例に係る導電部材を絶縁層１０９で覆った一例を示す模式図であり、基体１０１に配置される導電部材のうち、ｌＳＣＥ素子の電子放出領域近傍、即ち電子放出部１０８、その周囲の導電性膜１０７、及び一対の素子電極１０２、１０３の一部を含む第１の領域に配置された導電部材上には、開口部１１０が形成されている。また、基体１０１に配置される導電部材のうち、ＳＣＥ素子の電子放出領域近傍（第１の領域）以外、即ち第１の領域以外に位置する導電性膜１０７、一対の素子電極１０２、１０３、及び配線１０４、１０６を含む第２の領域上に配置された導電部材上は、絶縁層１０９で覆われている。開口部１１０は、絶縁層１０９で覆われていない導電部材の露出部分に対応する。絶縁層１０９は、電子放出領域を覆うと、ＳＣＥ素子からの電子放出が遮られるため、電子放出領域近傍以外（第２の領域）の導電部材をすべて覆うことが好ましい。なお、開口部１１０の形状は、図３（ｃ）に示した例では、矩形状に形成されているが、これに限らず円形状等の他の形状であってもよい。
【００３０】
前述したフォーミング工程は、前述した一対の素子電極１０２、１０３間に電圧を印加することにより行う。印加する電圧は、パルス電圧が好ましく、図４（ａ）に示した同じ波高値のパルス電圧を印加する方法、図４（ｂ）に示した、波高値を漸増させながらパルス電圧を印加する方法のいずれの方法を用いても良い。ここで、図４は、本実施例に係るフォーミング工程の印加電圧パターンの一例を示す図であり、Ｔ１はパルス幅、Ｔ２はパルス周期をそれぞれ示し、図中の縦軸は電圧値、横軸は時間をそれぞれ示している。尚、パルス波形は、図４に示した三角波に限定されるものではなく矩形波等の他の形状であっても良い。
【００３１】
フォーミング処理により電子放出部を形成した後、「活性化工程」と呼ぶ処理を行う。これは、有機物質の存在する雰囲気中で、上記素子にパルス電圧を繰り返し印加することにより、炭素または炭素化合物を主成分とする物質を、上記電子放出部および／またはその周辺に堆積させるものである。この処理により、素子電極間を流れる電流（素子電流Ｉｆ）、電子放出に伴う電流（放出電流Ｉｅ）をともに増大することができる。
【００３２】
このようなフォーミング工程および活性化工程を経て得られた電子放出素子は、続いて安定化工程を行うことが好ましい。この安定化工程は、真空容器内の特に電子放出部近傍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とイオンポンプからなる真空排気装置等を挙げることができる。
【００３３】
真空容器内の有機物質の分圧は、上記の炭素または炭素化合物がほぼ新たに堆積しない分圧である１．３×１０−６［Ｐａ］（パスカル）以下が好ましく、さらには１．３×１０−８［Ｐａ］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すくするのが好ましい。このときの加熱条件は、８０〜２５０［℃］、好ましくは１５０［℃］以上であり、できるだけ長時間処理するのが望ましいが、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あり、１×１０−５［Ｐａ］以下が好ましく、さらに１．３×１０６［Ｐａ］以下が特に好ましい。
【００３４】
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。このような真空雰囲気を採用することにより、新たな炭素または炭素化合物の堆積を抑制でき、また真空容器や基板等に吸着したＨ２Ｏ、Ｏ２等も除去でき、結果として素子電流Ｉｆ，放出電流Ｉｅが安定する。
【００３５】
このようにして得られた表面伝導型電子放出素子の該素子に印加する素子電圧Ｖｆに対する素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅとの関係は、図５に模式的に示すようなものとなる。図５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にて示している。尚、同図の縦軸及び横軸は、いずれもリニアスケールである。
【００３６】
図５に示すように、本表面伝導型電子放出素子は、ある電圧（「閾値電圧」と呼ぶ、図５中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方閾値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。つまり、本表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対する明確な閾値電圧Ｖｔｈを有する非線形素子である。これを利用すれば、２次元的に配置した電子放出素子にマトリクス配線を施し、単純マトリクス駆動により所望の素子から選択的に電子を放出させ、これを画像形成部材に照射して画像を形成させることが可能である。
【００３７】
次に、画像形成部材である蛍光膜の構成の例を説明する。図６は、本実施例に係る画像形成装置における蛍光膜を示す模式図であり、図６（ａ）はブラックストライプ、図６（ｂ）はブラックマトリクスの蛍光膜をそれぞれ示している。蛍光膜６１は、モノクロームの場合は、蛍光体６３のみから構成することができる。カラーの蛍光膜６１の場合は、蛍光体の配列によりブラックストライプ（図６（ａ））或はブラックマトリクス（図６（ｂ））等と呼ばれる黒色導電材６２とＲＧＢ３色等の蛍光体６３とから構成することができる。ブラックストライプ或はブラッ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６３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６１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、光の透過および反射が少ない材料を用いることができる。
【００３８】
画像形成装置におけるフェースプレートに蛍光体６３を塗布する方法は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法や印刷法等が採用できる。蛍光膜６１の内面側には、不図示のメタルバックが設けられる。メタルバックを設ける目的は、蛍光体６３の発光のうち内面側への光をフェースプレート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６３を保護すること等である。メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜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。
【００３９】
フェースプレート１１には、さらに蛍光膜６１の導電性を高めるため、蛍光膜６１の外面側に透明電極を設けても良い。カラー表示の場合は、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。
【００４０】
上述のような構成を有する本実施形態によれば、導電部材を絶縁部材で覆うことで、放電の進行を抑制し、沿面放電を防ぐことができ、放電が発生した当該電子放出素子のみでダメージを抑えることができるため、放電による電子放出素子のダメージを最小限に抑えることができ、これにより薄型の平板型電子線画像形成装置を長寿命化し、その信頼性を向上させることが可能となる。このように形成された画像形成装置を用いて、行列配線座標上に形成した電子放出素子に走査信号と画像信号とを印加し、画像形成部材のメタルバックに高電圧を印加することにより、大型で薄型という特徴を有する画像表示装置を提供することができる。
【００４１】
また、本実施形態によれば、電子放出領域がその一部に間隙を有する導電性膜を備えたＳＣＥ素子で構成したため、構造が簡単で、製造方法も容易であり、高い電子放出効率が得られ、かつ大面積に多数の素子を配列形成できる。
【００４２】
なお、本実施形態において、基板露出面及び絶縁部材を覆う抵抗膜をさらに設けてもよい。この場合には、基板露出面、絶縁部材の帯電を抑制でき、これにより電子放出特性をより安定化することができ、かつ放電をより一層抑制することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、図面を参照しつつ、本実施例に係る画像形成装置の製造方法についてさらに説明する。ＳＣＥ素子を、基板を兼ねるリアプレート上に複数形成し、マトリクス状に配線して電子源を形成し、これを用いて画像形成装置を作成した。図７は、本実施例に係る画像形成装置の電子源基板の作製方法を示す図である。以下に図７（ａ）〜（ｅ）を参照して、作成手順（工程ａ〜ｍ）を説明する。
［工程ａ］
まず、図７（ａ）に示すように、洗浄した青板ガラスの表面に、０．５［μｍ］のＳｉＯ２層をスパッタリングにより形成し、リアプレート７１とした。続いて、超音波加工機によりグランド接続端子の導入のための直径４［ｍｍ］の円形の通過孔を形成した。そして、リアプレート１上にスパッタ成膜法とフォトリソグラフィ法を用いてＳＣＥ素子の素子電極７２、７３を形成した。この素子電極７２、７３の材質は、厚さ５［ｎｍ］のＴｉ、厚さ１００［ｎｍ］のＮｉを積層したものである。また、素子電極間隔は、２［μｍ］とした。
［工程ｂ］
続いて、図７（ｂ）に示すように、Ａｇペーストを所定の形状に印刷し、焼成することによりＹ方向配線７４を形成した。Ｙ方向配線７４は、電子源形成領域の外部まで延長され、図２における電子源駆動用配線３−２となる。Ｙ方向配線７４の幅は１００［μｍ］、厚さは約１０［μｍ］である。
［工程ｃ］
次に、図７（ｃ）に示すように、ＰｂＯを主成分とし、ガラスバインダを混合したペーストを用い、同じく印刷法により絶縁層７５を形成した。これは上記Ｙ方向配線７４と後述のＸ方向配線を絶縁するものであり、厚さ約２０［μｍ］となるように形成した。尚、素子電極７２の部分には切り欠きを設けて、Ｘ方向配線と素子電極の接続をとるようにしてある。
［工程ｄ］
続いて、図７（ｄ）に示すように、Ｘ方向配線７６を上記絶縁層７５上に形成した。このＸ方向配線７６の形成方法は、Ｙ方向配線７４の場合と同じで、Ｘ方向配線７６の幅は３００［μｍ］、厚さは約１０［μｍ］である。
［工程ｅ］
続いて、図７（ｅ）に示すように、ＰｄＯ微粒子よりなる導電性膜７７を形成した。この導電性膜７７の形成方法は、Ｙ、Ｘ方向配線７４，７６を形成した基板（リアプレート）７１上に、スパッタリング法によりＣｒ膜を形成し、フォトリソグラフィ法により、導電性膜７７の形状に対応する開口部をＣｒ膜に形成する。続いて、有機Ｐｄ化合物の溶液（ｃｃｐ−４２３０：奥野製薬（株）製）を塗布して、大気中３００［℃］、１２分間の焼成を行って、ＰｄＯ微粒子膜を形成した後、上記Ｃｒ膜をウェットエッチングにより除去して、リフトオフにより所定の形状の導電性膜７７とする。
［工程ｆ］
続いて、工程ｃと同様な方法で、図８に示すように絶縁層（絶縁部材）８１を作成した。電子放出素子近傍の開口部８２は絶縁層８１で覆われていない領域（第１の領域）である。これは、放電が発生したときに、放電が発生した当該電子放出素子から隣接した電子放出素子への沿面放電を抑制するものである。
【００４４】
ここで、電子放出素子中心から絶縁層端までの距離（第１の領域の範囲）の設定例を説明する。
【００４５】
放電が発生した場合、放電が発生した素子から隣接素子に走査電圧が移行するまでに、すなわち１Ｈ時間内に、放電を止める必要がある。放電は電子放出素子中心から絶縁層端へ進行するため、１Ｈ時間内に放電を止めるためには、放電が終了するまでの時間τが次式を満足することが必要である。
【００４６】
１Ｈ＞Ｌ／Ｖａｒｃ
（Ｌ／Ｖａｒｃ＝τ）
Ｌ＜α（１Ｈ＊Ｖａｒｃ）
１Ｈは走査電圧が印加される時間であり、Ｌは電子放出素子中心から絶縁層端までの距離、Ｖａｒｃは放電アークの進行速度である。Ｖａｒｃは部材構成にもよるが、Handbook of vacuum arc science and technology Raymond L．Boxman， Philip J． Martin，and David M．Sanders Noyes Publications （1995）等より、１０〜１００ｍ／ｓであることが知られており、種々の実験からもＶａｒｃがこの範囲にあることが確認された。ここでは、低速である最悪の場合を考えて、Ｖａｒｃ＝１０ｍ／ｓで考えるのが好ましい。αは絶縁層端に放電アークが到達してから、沿面放電が発生しない程度までの放電緩和時間を表すパラメータであり、α＝１〜０．１程度である。αは絶縁層材料に依存する。
【００４７】
１Ｈを２０μｓとすると、上記関係式より、距離Ｌが次のように求められる。
【００４８】
Ｌ＜（１〜０．１）×（１０ｍ／ｓ×２０μｓ）＝２００〜２０μｍ
以上のことより、電子放出素子中心から絶縁層端までの距離Ｌは、２００〜２０μｍよりも小さくなる必要があり、２００μｍより小さく、好ましくは２０μｍよりも小さくなるように設定されている。
［工程ｇ］
図１に示すリアプレート１上に、さらにグラファイト微粒子を主成分としたシート抵抗が９乗〜１２乗の帯電防止膜ペーストを塗布して乾燥させた。尚、その塗布領域は、基板全面、或は真空領域内のみである。
［工程ｈ］
リアプレート１とフェースプレート１１との間の隙間を形成する支持枠４（図１）と上記リアプレート１とをフリットガラスを用いて接続した。ゲッタ（不図示）の固定もフリットガラスを用いて同時に行った。
［工程ｉ］
続いて、フェースプレート１１（図１）を作成した。このフェースプレート１１は、リアプレート１と同様に、ＳｉＯ２層を設けた青板ガラスを基体として用いた。次いで、超音波加工により、排気管接続用の開口部と高圧接続端子導入口を形成した。続いて、印刷により高圧導入端子当接部と、これを後述のメタルバックを接続する配線をＡｕにて形成し、さらに蛍光膜のブラックストライプ、続いてストライプ状の蛍光体を形成し、フィルミング処理を行った後、この上に厚さ約２０００［Å］のＡｌ膜を真空蒸着法により堆積して、メタルバックとした。尚、フィルミング材である有機物は焼成により焼失させた。
［工程ｊ］
リアプレート１と接合した支持枠４（図１）をフェースプレート１１とフリットガラスを用いて接合した。高電圧導入端子および排気管の接合も同時に行った。高圧導入端子はＡｇの棒である。尚、電子源の各電子放出素子と、フェースプレート１１の蛍光膜の位置が正確に対応するように、注意深く位置合わせを行った。尚、この時、リアプレート１とフェースプレート１１の間隔は約２［ｍｍ］となるようにした。
［工程ｋ］
上記画像形成装置を、不図示の排気管を介して真空排気装置に接続し、容器内を排気すした。容器内の圧力が１０−４［Ｐａ］以下となったところで、フォーミング処理を行った。フォーミング工程は、Ｘ方向の各行毎に、Ｘ方向配線に図４（ｂ）に模式的に示すような波高値の漸増するパルス電圧を印加して行った。パルス間隔Ｔ１は１０［ｓｅｃ］、パルス幅Ｔ２は１［ｍｓｅｃ］とした。尚、図には示されていないが、フォーミング用のパルスの間に波高値０．１［Ｖ］の矩形波パルスを挿入して電流値を測定して、電子放出素子の抵抗値を同時に測定し、１素子あたりの抵抗値が１［ＭΩ］を越えたところで、その行のフォーミング処理を終了し、次の行の処理に移り、これを繰り返して、全ての行についてフォーミング処理を完了させた。
［工程ｌ］
次に、活性化工程処理を行った。この処理に先立ち、上記画像形成装置を２００［℃］に保持しながらイオンポンプにより排気し、圧力を１０−５［Ｐａ］以下まで下げた。続いて、アセトンを真空容器内に導入した。圧力は１．３×１０−２［Ｐａ］となるよう導入量を調整した。続いて、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加した。パルス波形は、波高値１６［Ｖ］の矩形波パルスとし、パルス幅は１００［μｓｅｃ］とし１パルス毎に１２５［μｓｅｃ］間隔でパルスを加えるＸ方向配線を隣の行に切り替え、順次行方向の各配線にパルスを印加することを繰り返した。この結果、各行には１０［ｍｓｅｃ］間隔でパルスが印加されることになる。この処理の結果、各電子放出素子の電子放出部近傍に炭素を主成分とする堆積膜が形成され、素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅが大きくなる。
［工程ｍ］
続いて、安定化工程として、真空容器内を再度排気した。排気は、画像形成装置を２００［℃］に保持しながら、イオンポンプを用いて１０時間継続した。この工程は、真空容器内に残留した有機物質分子を除去し、上記炭素を主成分とする堆積膜のこれ以上の堆積を防いで、電子放出特性を安定させるためのものである。
［工程ｎ］
工程ｌで行った方法と同様の方法で、Ｘ方向配線にパルス電圧を印加した。さらに上記の高電圧導入端子を通じて、画像形成部材に５［ｋＶ］の電圧を印加すると、蛍光膜が発光する。目視により、発光しない部分或は非常に暗い部分がないことを確認し、Ｘ方向配線および画像形成部材への電圧の印加をやめ、排気管を加熱溶着して封止した。続いて、高周波加熱によりゲッタ処理を行い、画像形成装置を完成した。
【００４９】
上記工程にて作成した電子源基板を用いた画像形成装置に対して種々の実験を行った結果、放電時のダメージが最小限に抑えられ、沿面放電による連続的なダメージが抑制されることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の一実施形態に係る画像形成装置の製造方法に基づいた作成工程にて作成した画像形成装置の構成を模式的に示す表示パネルの平面図である。
【図２】図１の各部の断面構成を示す模式図であり、（ａ）は実線Ａ−Ａ´に沿った断面の構成、（ｂ）は実線Ｃ−Ｃ´に沿った断面の構成をそれぞれ示す図である。
【図３】本発明の一実施形態に係るＳＣＥ素子単体の構成の一例を示す模式図であり、（ａ）は平面図、（ｂ）は側面図、（ｃ）は、（ａ）で示したＳＣＥ素子を構成する導電部材を絶縁部材で覆った模式図である。
【図４】本発明の一実施形態にかかるフォーミング工程の印加電圧パターンの一例を示す図であり、（ａ）は同じ波高値のパルス電圧を印加する場合であり、（ｂ）は波高値を漸増させながらパルス電圧を印加させる方法をそれぞれ示す図である。
【図５】本発明の一実施形態にかかるＳＣＥ素子の該素子に印加する素子電圧Ｖｆに対する素子電流Ｉｆおよび放出電流Ｉｅとの関係を示す図である。
【図６】本発明の一実施形態にかかる画像形成装置における蛍光膜を示す模式図であり、（ａ）はブラックストライプ、（ｂ）はブラックマトリクスの蛍光膜をそれぞれ示す図である。
【図７】本発明の一実施例に係る画像形成装置の電子源基板の作成方法を示す図であり、（ａ）は工程ａの説明図、（ｂ）は工程ｂの説明図、（ｃ）は工程ｃの説明図、（ｄ）は工程ｄの説明図、（ｅ）は工程ｅの説明図である。
【図８】本発明の一実施例に係る画像形成装置の電子源基板の作成方法を示す図であり、工程ｆの説明図である。
【図９】従来例に係るＳＣＥ素子の平面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１ リアプレート
２ 電子源領域
３−１、３−２、３−３ 電子源駆動用配線
４ 支持枠
５ 排気管
６ 孔
７ 高圧当接部位
１１ フェースプレート
１２ 画像表示領域
１８ 高圧導入端子
６１ 蛍光膜
６２ 黒色導電材
６３ 蛍光体
７１ リアプレート
７２、７３ 素子電極
７４ Ｙ方向配線
７５ 絶縁層
７６ Ｘ方向配線
７７ 導電性膜
８１ 絶縁層
８２ 開口部
９１ 基板
９２、９３ 素子電極
９４ 導電性薄膜
９５ 電子放出部
１０１ 基体（電子源基板）
１０２、１０３ 一対の素子電極
１０４ 配線
１０５ 絶縁層
１０６ 配線
１０７ 導電性膜
１０８ 電子放出部
１０９ 絶縁層
１１０ 開口部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子を複数有する電子源基板と、該電子放出素子より放出された電子を照射する陽極基板とを有する画像表示装置において、
前記電子源基板上に配置された導電部材のうち、前記電子放出素子の電子放出領域以外の導電部材上を覆う絶縁部材を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、当該配線と前記電子放出領域とを接続する電極とを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記電子放出素子は、間隔を置いて配置された一対の素子電極と、前記一対の素子電極に接続された、電子放出領域を有する導電性膜とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極とを含むことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記電子放出領域は、前記導電性膜の一部に形成された間隙であることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極と、前記導電性膜とを含むことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記基板の露出面及び前記絶縁部材を覆う抵抗膜をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【請求項１】
電子放出素子を複数有する電子源基板と、該電子放出素子より放出された電子を照射する陽極基板とを有する画像表示装置において、
前記電子源基板上に配置された導電部材のうち、前記電子放出素子の電子放出領域以外の導電部材上を覆う絶縁部材を備えることを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、当該配線と前記電子放出領域とを接続する電極とを含むことを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記電子放出素子は、間隔を置いて配置された一対の素子電極と、前記一対の素子電極に接続された、電子放出領域を有する導電性膜とを備えることを特徴とする請求項１に記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極とを含むことを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記電子放出領域は、前記導電性膜の一部に形成された間隙であることを特徴とする請求項３に記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記絶縁部材が覆う導電部材は、前記電子放出素子とその駆動回路とを結ぶ配線と、前記一対の素子電極と、前記導電性膜とを含むことを特徴とする請求項５に記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記基板の露出面及び前記絶縁部材を覆う抵抗膜をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像表示装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２００６−１２７７９４（Ｐ２００６−１２７７９４Ａ）
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−３１１０３３（Ｐ２００４−３１１０３３）
【出願日】平成１６年１０月２６日（２００４．１０．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年５月１８日（２００６．５．１８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年１０月２６日（２００４．１０．２６）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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