(57)【要約】【課題】  本発明は、画像表示装置にイオンポンプを用いた場合に、効率的なイオンポンプの駆動方式によって、電源や周辺回路に対する影響が少なく、長期間にわたり安定した輝度を保ちかつ画像形成領域内での輝度むらも少ない画像表示装置を提供することを目的とする。【解決手段】  少なくとも、電子源１０５とこの電子源に対向するアノード電極１０７を内包して減圧に保たれる真空容器１１３と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源１２４と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプ１１４とを有する画像表示装置において、前記イオンポンプを駆動する電源１２４に対して、前記イオンポンプ１１４と直列に接続された第１の抵抗１２５を有することを特徴とする画像表示装置。【選択図】    図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置において、
前記イオンポンプを駆動する電源に対して、前記イオンポンプと直列に接続された第１の抵抗を有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項２】
前記イオンポンプを駆動する電源が、前記アノード電源である請求項１記載の画像表示装置。
【請求項３】
前記第１の抵抗の抵抗値Ｒ１が、前記イオンポンプの定常動作時の抵抗値Ｒｉｐｍの０．０５倍〜２０倍の範囲である請求項１または２記載の画像表示装置。
【請求項４】
前記第１の抵抗は、前記真空容器の外に設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項５】
前記第１の抵抗は、前記真空容器の内部に形成された薄膜であることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項６】
前記真空容器は、前記電子源として複数の電子放出素子が配列された電子源基板と、この電子源基板と対応して配置され、蛍光膜と前記アノード電極としてアノード電極膜を有する画像形成基板とを有することを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項７】
前記第１の抵抗が、前記電子源基板および前記画像形成基板の少なくとも一方の真空容器内部に設けられた薄膜であることを特徴とする請求項６記載の画像表示装置。
【請求項８】
少なくとも、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置において、
前記イオンポンプを駆動する電源に対して、前記イオンポンプと直列に接続された第１の抵抗と、前記イオンポンプと並列に接続された第２の抵抗とを有することを特徴とする画像表示装置。
【請求項９】
前記イオンポンプを駆動する電源が、前記アノード電源である請求項８記載の画像表示装置。
【請求項１０】
前記第２の抵抗の抵抗値Ｒ２が、前記イオンポンプの定常動作時の抵抗値Ｒｉｐｍの０．０１倍〜１倍の範囲であり、前記第１の抵抗の抵抗値Ｒ１が、Ｒ２の０．５倍〜１０倍であることを特徴とする請求項８または９記載の画像表示装置。
【請求項１１】
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗は、前記真空容器の外に設けられていることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１２】
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗は、前記真空容器の内部に形成された薄膜であることを特徴とする請求項８〜１０のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１３】
前記真空容器は、前記電子源として複数の電子放出素子が配列された電子源基板と、この電子源基板と対応して配置され、蛍光膜と前記アノード電極としてアノード電極膜を有する画像形成基板とを有することを特徴とする請求項８〜１２のいずれかに記載の画像表示装置。
【請求項１４】
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の少なくとも一方が、前記電子源基板および前記画像形成基板の少なくとも一方の真空容器内部に設けられた薄膜であることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１５】
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗の少なくとも一方が、前記電子源基板と前記画像形成基板の間に配置されているスペーサの側面に設けられた薄膜であることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【請求項１６】
前記第１の抵抗および前記第２の抵抗は、前記電子源基板および前記画像形成基板の少なくとも一方の真空容器内部に設けられた薄膜に、前記アノード電源、前記イオンポンプの陽極および接地の電気的接続をこの順にとることにより構成されることを特徴とする請求項１３記載の画像表示装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子を用いた画像表示装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子源として多数の電子放出素子を平面基板上に配列し、電子源から放出した電子ビームを対向する基板上の画像形成部材である蛍光体に照射し、蛍光体を発光させて画像を表示する平面状ディスプレイにおいては、電子源と画像形成部材を内包する真空容器の内部を高真空に保持する必要がある。真空容器内部にガスが発生し圧力が上昇すると、その影響の程度はガスの種類により異なるが、電子源に悪影響を及ぼして電子放出量を低下させ、明るい画像の表示ができなくなるためである。
【０００３】
特に平面状ディスプレイにおいては、画像表示部材から発生したガスが、画像表示エリア外に設置されたゲッタに到達する前に電子源近傍に集積し、局所的な圧力上昇とそれに伴う電子源劣化が特徴的な問題となる。特開平９−８２２４５号公報（特許文献１）には、画像表示領域内にゲッタを配置し、発生したガスを即座に吸着して素子の劣化や破壊を抑制することが記載されている。また特開２０００−１３３１３６号公報（特許文献２）では画像表示領域内に非蒸発型ゲッタを設置し、画像表示領域外に蒸発型ゲッタを配置する構成が示されている。さらに特開２０００−３１５４５８（特許文献３）に示すように、真空チャンバー内で脱ガス、ゲッタ形成、封着（真空容器化）を一連の作業で行うことも考案されている。
【０００４】
ゲッタには、蒸発型ゲッタと非蒸発型ゲッタがあるが、蒸発型ゲッタは、水や酸素に対する排気速度はきわめて大きいけれども、アルゴン（Ａｒ）のような不活性ガスは、蒸発型ゲッタと非蒸発型ゲッタ共に排気速度がほとんどない。アルゴンガスは電子ビームにより電離されてプラスイオンとなり、これが電子を加速するための電界で加速されて電子源に衝突することにより、電子源に損傷を与える。さらに、場合によっては内部で放電を生じさせる場合もあり、装置を破壊することもある。
【０００５】
一方、特開平５−１２１０１２号公報（特許文献４）には、平面ディスプレイの真空容器にスパッタイオンポンプを接続し、高真空を長時間維持する方法が記載されている。しかし、画像表示装置に適したイオンポンプの駆動方法および構成に関しては全く記載がない。
【特許文献１】特開平９−８２２４５号公報
【特許文献２】特開２０００−１３３１３６号公報
【特許文献３】特開２０００−３１５４５８号公報
【特許文献４】特開平５−１２１０１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、画像表示装置にイオンポンプを用いた場合に、効率的なイオンポンプの駆動方式によって、電源や周辺回路に対する影響が少なく、長期間にわたり安定した輝度を保ちかつ画像形成領域内での輝度むらも少ない画像表示装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、少なくとも、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置において、前記イオンポンプを駆動する電源に対して、前記イオンポンプと直列に接続された第１の抵抗を有することを特徴とする画像表示装置に関する。
【０００８】
また本発明の異なる態様は、少なくとも、電子源とこの電子源に対向するアノード電極を内包して減圧に保たれる真空容器と、前記アノード電極に電圧を印加するアノード電源と、前記真空容器に連通して設けられたイオンポンプとを有する画像表示装置において、前記イオンポンプを駆動する電源に対して、前記イオンポンプと直列に接続された第１の抵抗と、前記イオンポンプと並列に接続された第２の抵抗とを有することを特徴とする画像表示装置に関する。
【０００９】
本発明では、前記イオンポンプを駆動する電源として、前記アノード電源を用いることが好ましい。
【００１０】
また、本発明では、前記第１の抵抗（第２の抵抗を使用する態様を含む）および第２の抵抗として、真空容器の内部に形成された薄膜を用いることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、画像表示装置にイオンポンプを用いた場合に、効率的なイオンポンプの駆動方式によって、電源や周辺回路に対する影響が少なく、長期間にわたり安定した輝度を保ちかつ画像形成領域内での輝度むらも少ない画像表示装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、画像表示装置として、電子放出素子が配列された電子源基板（以下、リアプレートという。）と、この電子源基板と対応して配置され、蛍光膜と前記アノード電極としてアノード電極膜を有する画像形成基板（以下、フェースプレートという。）を有する構成を例に説明する。
【００１３】
＜本発明が適用される画像表示装置の概要の説明＞
図１及び図２は、本発明を適用可能な画像表示装置の構成の一例を模式的に示すものである。フェースプレート１０２上に蛍光体１０６、アノード電極膜であるメタルバック１０７が形成され、端子部１１２はメタルバックに高電圧を印加するために真空容器外に引き出されている。リアプレート１０１上には、複数の電子放出素を基板上に配置し、適当な配線１０３、１０４を施した電子源１０５が形成されている。さらに、メタルバック上には蒸発型ゲッタ１０８が形成されている。フェースプレートとリアプレートは枠部材１０９と共に、真空容器を構成し、大気圧に対して支えるために、リアプレートとフェースプレート間に支持部材（スペーサー）１１０が設けられている。
【００１４】
図３（ａ）、（ｂ）は、２次元的に配置された電子放出素子が、マトリクス配線で接続された構成を模式的に示したものを示す。電子放出素子としては平面導電型電子放出素子を例としてあげたが、スピント型に代表されるＦＥＤや平面型の電界効果型電子放出素子を用いても同様の効果が得られる。以下平面導電型電子放出素子を例として説明を続ける。図３（ａ）は平面図、図３（ｂ）はＡ−Ａ’に沿った断面の構成を示す。
【００１５】
３３４はＹ配線（上配線）、３３２はＸ配線（下配線）で、素子電極３３０、３３１を介して電子放出素子３３６にそれぞれ接続されている。Ｘ配線３３２は絶縁性基体３０１上に設置され、順に絶縁層３３３、Ｙ配線３３４、電子放出素子３３６が形成される。対向する素子電極３３０，３３１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。
【００１６】
導電性薄膜３３５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を用いるのが好ましい。その膜厚は，素子電極３３０，３３１へのステップカバレージ、素子電極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、０．１ｎｍの数倍から数百ｎｍの範囲とするのが好ましく、より好ましくは１ｎｍより５０ｎｍの範囲とするのが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１００〜１０ＭΩ／□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）とおいたときに現れる量である。本願明細書において、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。
【００１７】
電子放出部３３６は、導電性薄膜３３５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３３５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３３６の内部には、０．１ｎｍの数倍から数十ｎｍ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３３５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。また電活性化処理などの処理を行い、電子放出部３３６及びその近傍の導電性薄膜３３５には、炭素及び炭素化合物を有するようにして、電子放出効果を向上させることもできる。
【００１８】
以上のようにして形成したフェースプレート１０２、リアプレート１０１、電子源１０５、その他の構造体を組み合わせ、支持枠１０９をフェースプレート１０２とリアプレート１０１の間にはさんで接合する。例えばフェースプレートと支持枠は予めフリットガラスで固定しておき、真空チャンバー内で脱ガス、蒸発型ゲッタ形成に続けて、真空を破らずに封着（真空容器化）で行う。特開２０００−３１５４５８に示すように、リアプレートと支持枠付きフェースプレートの接合はＩｎ及びその合金などを用いて行う。
【００１９】
本発明の画像形成装置は、テレビジョン放送の表示装置、テレビ会議システムやコンピューター等の表示装置の他、感光性ドラム等を用いて構成された光プリンターとしての画像形成装置等としても用いることができる。
【００２０】
＜イオンポンプの構成および接続する抵抗の説明＞
本発明では、真空度を維持するために、イオンポンプ１１４がフェースプレートまたはリアプレートに設けられるイオンポンプ用開口部１１１を介して画像表示装置に連通されている。イオンポンプは、イオンポンプ筐体１１５、マグネット１１６、イオンポンプ陰極１１７、イオンポンプ陽極１１８、陰極端子１１９、陽極端子１２０を備えている。アノード１０７には、高圧端子１１２を介してアノード電源１２４から高電圧が印加される。図１は、第１の態様を示しており、イオンポンプ陽極端子１２０には、第１の抵抗１２５を介してアノード電源１２４から高電圧が印加される。
【００２１】
図１と図２を用いて、画像表示部に設置されたゲッタと、画像表示エリア外に設置されたイオンポンプの作用を概念的に説明する。画像表示装置１１３を駆動して放出される電子１２１が、フェースプレート部材１０６、１０７（蛍光体・メタルバックなど）に照射されるとガスが放出される。このうち電子放出素子にダメージを与えやすい水・酸素・一酸化炭素・二酸化炭素などの酸化物ガス１２２は、ゲッタ１０８に大部分吸収される。この他電子放出素子にダメージを与えやすいガスには不活性ガス（特にアルゴン）１２３がある。不活性ガスは酸化物ガスに比べるとゲッタに吸収されにくいが、放出レートが小さいため画像表示エリア外にあるイオンポンプ１１４に吸収させると圧力を低く抑えることができる。この結果、素子劣化の主因となる酸化物ガス１２２を効率よく低減できると同時に、アルゴンなどのガスの著しい圧力上昇が抑えられるため、素子特性の不安定性を抑制することができる。
【００２２】
ここで画像表示装置に取り付けたイオンポンプの概略的な動作を述べておく。まずイオンポンプは定常動作に入ると一定の排気速度を示し、また圧力に比例した電流（イオンポンプ電流と呼ぶ）が流れる。一方イオンポンプを取り付ける画像表示装置内は、製造直後に静圧が高い状態となっている。そのためイオンポンプを駆動し定常動作を始めると、初期に大きなイオンポンプ電流が流れ、その後画像表示装置内部体積とイオンポンプ排気速度で決まる時定数で指数関数的に減衰する。以下にイオンポンプ定常動作時という言葉を使用するが、これはイオンポンプの起動後、定常動作に至った初期のタイミングを定義するものとする。
【００２３】
次に本発明の特徴であるイオンポンプの駆動方法について説明する。イオンポンプは１ｋＶ前後から動作を始め、印加電圧が上がるほど排気能力が上がる。しかし印加電圧が上がると電力消費が大きくなることや、絶縁対策を確実に施さなければならないなどの弊害が出てくる。そこで効率よくイオンポンプを駆動する電圧（以下、イオンポンプ駆動電圧をＶｉｐで表す。）としては３〜５ｋＶの値が使われている。但し、イオンポンプを起動する際には、イオンポンプ内の陽極や陰極に用いられる電極表面の酸化などにより、定常動作時より高電圧を印加しないと起動しないことがあるため、実際には３〜５ｋＶよりも高めの電圧を出せる電源を準備するのが望ましい。
【００２４】
一方イオンポンプが主にアルゴンを多く吸い込むと、イオンポンプ内の陰極（Ｔｉなど作られている）に打ち込まれたアルゴンのイオンや原子が再放出され、定常動作から外れる。再放出されたイオンや原子は陰極から陽極上などにスパッタされたＴｉ膜に取り込まれるが、その際にはイオンポンプ電流は定常動作時より１〜２桁大きな値となる。この場合にはＶｉｐは低くなることが望ましい。
【００２５】
このように、イオンポンプの陽極と陰極間に流れる電流は、印加電圧が同じ場合には電極の表面状態や雰囲気によって異なり、電気回路的には、イオンポンプの陽極と陰極の間が等価的に可変抵抗になっているとみなすことができる。これを等価イオンポンプ抵抗Ｒｉｐと称することとし、
Ｒｉｐｍ：定常動作時の等価イオンポンプ抵抗；
Ｒｉｐｈ：起動時の等価イオンポンプ抵抗；
Ｒｉｐｌ：アルゴン再放出時の等価イオンポンプ抵抗
とすると、式：
Ｒｉｐｌ≪Ｒｉｐｍ≪Ｒｉｐｈ
で表されるように、等価イオンポンプ抵抗Ｒｉｐは桁違いの変化をする。
【００２６】
そこで、本発明の第１の態様では、アノード電源に対して、イオンポンプに直列に第１の抵抗を接続する。即ち、アノード電源から第１の抵抗を介してイオンポンプに電圧を印加することにより、イオンポンプ抵抗が状態によって桁違いの変化をしても、消費電流を抑えて効率よくイオンポンプを駆動することができるのである。
【００２７】
即ち、
Ｒ１：第１の抵抗の抵抗値
とおくと、イオンポンプにかかる電圧Ｖｉｐは等価イオンポンプ抵抗と第１の抵抗体とでアノード電圧（Ｖａとする）を分割した値となる。すなわち
Ｖｉｐ＝Ｖａ×Ｒｉｐ／（Ｒｉｐ＋Ｒ１）
となる。このとき抵抗Ｒ１を、定常動作時の等価イオンポンプＲｉｐｍと同程度の抵抗値にしておく（Ｒ１≒Ｒｉｐｍ）と、Ｒｉｐｌ≪Ｒ１≪Ｒｉｐｈであるから、各状態において次の関係が成り立つ。
【００２８】
（ｉ）定常動作時：
定常動作時にかかる電圧（Ｖｉｐｍ）は、
Ｖｉｐｍ＝Ｖａ×Ｒｉｐｍ／（Ｒｉｐｍ＋Ｒ１）
となる。
【００２９】
（ｉｉ）起動時：
起動時にかかる電圧（Ｖｉｐｈ）は、
Ｖｉｐｈ＝Ｖａ×Ｒｉｐｈ／（Ｒｉｐｈ＋Ｒ１）≒Ｖａ
となる。
【００３０】
（ｉｉｉ）アルゴン再放出時：
アルゴン再放出時にかかる電圧（Ｖｉｐｌ）は、
Ｖｉｐｌ＝Ｖａ×Ｒｉｐｌ／（Ｒｉｐｌ＋Ｒ）≒０
となる。
【００３１】
例えばＶａを１０ｋＶ、定常動作時の等価イオンポンプ抵抗Ｒｉｐｍを１０００ＭΩとした場合、１０００ＭΩの抵抗をアノード電源とイオンポンプの間に直列で接続すると、Ｖｉｐｍ≒５ｋＶ、Ｖｉｐｈ≒１０ｋＶ、Ｖｉｐｌ≒０ｋＶのように自己制御的に適切な電圧がイオンポンプにかけられる。この結果、必要な状況（即ちイオンポンプの起動時）にのみ多くの電流を流すこととなるので、消費電力の節約につながる。また画像表示装置のシステムとして小型で低価格化にも実現つながる。
【００３２】
上記の説明では、第１の抵抗Ｒ１の値が、定常動作時の等価イオンポンプ抵抗Ｒｉｐｍとほぼ等しいとして説明したが、Ｒ１が小さくても抵抗を直列に挿入すれば、それだけアルゴン再放出時の消費電力を抑制することができる。しかし、実質的に効果があるのは、Ｒｉｐｍの０．０５倍以上であり、好ましくは０．１倍以上、特に好ましくは０．５倍以上である。また、Ｒｉｐｍに対してＲ１の値が大き過ぎると定常動作時にイオンポンプに印加される電圧が低下し、結果として高電圧の電源電圧を用意しなければならなくなり、場合によっては画像表示装置のアノード電源を使用できなくなるので、Ｒ１は、Ｒｉｐｍの２０倍以下、好ましくは１０倍以下、特に好ましくは３倍以下である。Ｒ１の最も好ましい範囲は、Ｒｉｐｍの１倍〜２倍である。
【００３３】
ここで、抵抗Ｒｉｐｍは、イオンポンプの構造による固有の値であり、イオンポンプの起動後しばらくして現れる定電流動作時の電流から求めることができる。本発明の画像表示装置に使用できるイオンポンプのＲｉｐｍは、例えば１０ＭΩ〜１００００ＭΩであり、より具体的には１００ＭΩ〜１０００ＭΩである。
【００３４】
本発明の第２の態様は、アノード電源とイオンポンプの間に第１の抵抗Ｒ１を直列に接続することに加え、Ｒ１とＧＮＤの間にイオンポンプと並列に第２の抵抗Ｒ２を接続する。前述の第１の抵抗Ｒ１のみを設ける態様では、特に起動時にイオンポンプ筐体に設置されているイオンポンプ陽極接続端子とイオンポンプ陰極接続端子（接地）と間に大きな電圧差が生じる。この態様では、イオンポンプ端子部での絶縁対策を重視し、アルゴンの再放出時以外は、なるべく一定の電圧がイオンポンプに印加されるようにするものである。イオンポンプにかかる電圧を、起動時と定常状態で同程度にするには定常動作時の等価イオンポンプ抵抗Ｒｉｐｍより一桁程度小さな抵抗を並列配置する。このようにすると、起動時と定常状態時では、イオンポンプ端子間の電圧は、概ねアノード電圧をＲ１とＲ２で抵抗分割した分となる。Ｒｉｐｍを１０００MΩとすると、Ｒ１≒Ｒ２≒数１００ＭΩ程度を接続する。この場合は常に１Ｗ弱の電力を消費することになるが、イオンポンプに電圧を導入する端子部にかかる電圧Ｖｉｐは常にアノード電圧より低く保たれるので、イオンポンプ部の絶縁対策は軽減される。またアルゴン再放出時の電流抑制はこの場合もかかるので、消費電力の軽減効果も幾分期待できる。
【００３５】
本発明の第２の態様において、上記の説明では、Ｒ１＝Ｒ２＝Ｒｉｐｍ／１０としたが、Ｒ２は、Ｒｉｐｍに比べて小さ過ぎると電流の消費が大きくなるので、Ｒｉｐｍの０．０１倍以上、好ましくは０．０５倍以上、特に好ましくは０．０７倍  以上である。また、大き過ぎてもイオンポンプの端子間の絶縁対策に寄与しないので、Ｒｉｐｍの１倍以下、好ましくは０．５倍以下、特に好ましくは０．２倍以下である。またＲ１は、Ｒ２の０．５倍〜１０倍、好ましくは０．７倍〜５倍、特に好ましくは１倍〜３倍である。
【００３６】
また、第１の態様および第２の態様において、以上の説明のように、イオンポンプの電源と画像表示装置のアノード電源を共通に用いるのが最も簡便で好ましいが、必要によりイオンポンプ専用の電源を使用してもよい。
【００３７】
さらに、イオンポンプは、リアプレート側につけてもよい。また、第１の態様における第１の抵抗、および第２の態様における第１および第２の抵抗は、電気部品としての抵抗を外付けで配置してもかまわないが、真空容器内部に使われている部材、特に帯電防止膜などを利用することも可能である。この場合は余計な部品を画像表示装置の外部に付ける必要がないので、小型化を図ることができる。
【００３８】
以上の構成により、本発明では、効率的なイオンポンプの駆動方式によって、電源や周辺回路に対する影響が少なく、長期間にわたり安定した輝度を保ちかつ画像形成領域内での輝度むらも少ない画像表示装置を提供することができる。
【実施例】
【００３９】
以下、好ましい実施例を挙げて、本発明を更に詳述するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内での各要素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。
【００４０】
＜実施例１＞
本実施例の画像表示装置は、図１および図２の模式図に示すものと同様の構成である。本実施例の画像表示装置は、基板上に、複数（７６８行×３８４０列）の表面伝導型電子放出素子が、単純マトリクス配線された電子源１０５を備えている。図１に示すように、イオンポンプ１１４は画像表示領域外でフェースプレート上に取り付けられ、予めフェースプレートにあけておいたイオンポンプ用開口部１１１を介して真空容器内部とつながっている。イオンポンプは、円筒形の陽極１１８と、円筒の平面部両側に配された陰極１１７がガラスケース（筐体）１１５の中に設置され、陰極に平行するようにマグネット板１１６がガラスケースの外側に密着している。陽極・陰極はガラスケースを貫通して埋め込まれた端子１２０・１１９に接続される。
【００４１】
図１は、本発明の第１の態様を示しており、陽極端子１２０は外付けの第１の抵抗１２５を介してパネルのアノード電源１２４に接続され、陰極端子１１９は接地される。
【００４２】
フェースプレート１０２には、メタルバック１０７上に、Ｂａ膜１０８がフラッシュ成膜で付けられる。またスペーサー１１０は上配線上に４０本おき（５、４５、８５…７６５）に立てられる。
【００４３】
図１におけるマトリクス配線と、素子電極及び素子がつながれている様子を図３に模式的に示す。（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）図中Ａ−Ａ’断面図を示す。ここで３０１はガラス基体の電子源基板、３２４はＹ配線または上配線、３３２はＸ配線または下配線、３３５は電子放出部を含む導電性膜、３３０，３３１は素子電極、３３３は層間絶縁層である。
【００４４】
以下に、本実施例の画像形成装置の製造方法について図２、図３を参照して説明する。
【００４５】
工程−ａ１（ガラス基板  素子電極形成）
２．８ｍｍ厚のＰＤ−２００（旭硝子（株）社製）ガラス基板３０１を洗剤、純水および有機溶剤を用いて十分に洗浄した。この上に厚さ０．１μｍのＳｉＯ2膜をスパッタ法で形成した。続いてガラス基板３０１に成膜したＳｉＯ2膜上に、スパッタ法によってまず下引き層としてチタニウム（Ｔｉ）５ｎｍ、その上に白金（Ｐｔ）４０ｎｍを成膜した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキスト社製）を塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によってパターニングして、素子電極３３０、３３１を形成した。素子電極形状は間隔を１０μｍ、対向する長さ１００μｍとした。
【００４６】
工程−ｂ１（下配線形成）
Ｘ配線とＹ配線の配線材料に関しては、多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗である事が望まれ、材料、膜厚、配線巾等が適宜設定される。共通配線としてのＸ配線（下配線）３３２は、素子電極の一方３３０に接して、かつそれらを連結するようにライン状のパターンで形成した。材料には銀Ａｇフォトぺーストインキを用いてスクリーン印刷した後、乾燥させてから所定のパターンに露光し現像した。この後４８０℃前後の温度で焼成して配線を形成した。配線は厚さ約１０μｍ、幅幅５０μｍとした。なお終端部は配線取り出し電極として使うために、線幅をより大きくした。
【００４７】
工程−ｃ１（絶縁膜形成）
上下配線を絶縁するために、層間絶縁層を配置する。後述のＹ配線（上配線）３３４の下に、先に形成したＸ配線（下配線）３３２との交差部を覆うように、かつ上配線（Ｙ配線）３３４と素子電極の他方３３１との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した。工程はＰｂＯを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを４回繰り返し、最後に４８０℃前後の温度で焼成した。この層間絶縁層の厚みは、４層で約３０μｍ、幅は１５０μｍとした。
【００４８】
工程−ｄ１（上配線形成）
Ｙ配線（上配線）３３４は、先に形成した絶縁膜の上に、ＡｇＯぺーストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様なことを行い２度塗りしてから、４８０℃前後の温度で焼成した。上記絶縁膜を挟んでＸ配線（下配線）３３２と交差しており、絶縁膜のコンタクトホール部分で素子電極の他方とも接続されている。この配線によって他方の素子電極３３１は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。このＹ配線３３４の厚さは約１５μｍである。図示していないが、外部駆動回路への引出し端子もこれと同様の方法で形成した。このようにしてＸＹマトリクス配線を有する基板が形成された。
【００４９】
工程−ｅ１（素子膜形成）
上記基板を十分にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が疎水性になるようにした。用いた撥水剤は、ＤＤＳ（ジメチルジエトキシシラン：信越化学社製）のエチルアルコール希釈溶液で、スプレー法にて基板上に散布し、１２０℃にて温風乾燥した。その後素子電極間にインクジェット塗布方法により、素子膜３３５を形成した。本実施例では、素子膜としてパラジウム膜を形成するため、先ず水８５：イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）１５からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体０．１５重量％を溶解し、有機パラジウム含有溶液を得た。この他若干の添加剤を加えた。
液滴付与手段として、ピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置を用いた。その後この基板を空気中にて、３５０℃で１０分間の加熱焼成処理をして酸化パラジウム（ＰｄＯ）とした。得られたＰｄＯ膜はドット径約６０μｍ、最大厚み１０ｎｍであった。
【００５０】
工程−ｆ１（還元フォーミング（フードフォーミング））
表面伝導型電子放出素子においては、フォーミングと呼ばれる工程で、上記導電性薄膜を通電処理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部を形成する。装置、方法概略は、図４に示すように、まず上記基板の周囲の取り出し電極部を残して基板全体を覆うようにフード状の蓋４０２をかぶせ、基板との間に排気手段４０３を用いて真空空間を作る。続いて外部電源に接続した電極端子部４０１からＸＹ配線間に電圧を印加し、素子電極間に通電する事によって、導電性薄膜４２５を局所的に破壊、変形もしくは変質させ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部４２６を形成する。印加する電圧など、フォーミングの条件について詳しくは特開２０００−３１１５９９に記されているので、その中から適当な条件を選んだ。
【００５１】
フォーミング工程では、若干の水素ガスを含む真空雰囲気下での通電加熱で還元が促進され、酸化パラジウムＰｄＯがパラジウムＰｄ膜に変化する。その際膜の還元収縮によって、一部に亀裂が生じる。また得られた導電性薄膜４２５の抵抗値Ｒｓは、１００から１０ＭΩの値である。
【００５２】
フォーミング処理の終了判断には素子抵抗測定を行い、この場合フォーミング処理前抵抗に対して１０００倍以上の抵抗を示した時点でフォーミング終了とした。
【００５３】
工程−ｇ１（活性化−カーボン堆積）
フォーミング後の状態では電子発生効率は非常に低いので、電子放出効率を上げるために、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行った。この処理は有機化合物が存在する適当な真空度のもとで、前記のフォーミングと同様にフード状の蓋をかぶせて基板との間で内部に真空空間を作り、外部からＸＹ配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し印加することによって行う。そして炭素原子を含むガスを導入し、それに由来する炭素あるいは炭素化合物を、前記亀裂近傍にカーボン膜４２６として堆積させる工程である。
【００５４】
本工程ではカーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブ４０４を通して真空空間内に導入し、１．３×１０-4Ｐａを維持した。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用している部材等によって若干影響されるが、１×１０-5Ｐａ〜１×１０-2Ｐａ程度が好適である。本工程においても電圧印加などの条件は、特開２０００−３１１５９９号公報に記されている中から適当な条件を選ぶことができる。
【００５５】
素子電流Ｉｆは約６０分後にはほぼ飽和に達するので、通電を停止しスローリークバルブを閉め、活性化処理を終了した。以上の工程で、電子源基板を作成した。
【００５６】
工程−ｈ１（支持枠貼り付け）
次に、図５に示すように、リアプレート上の所定の位置にフリットガラスを塗り、位置あわせをして支持枠５１６をフェースプレートに仮止めした。このあと３９０℃で３０分焼成を行い、支持枠をリアプレートに貼り付けた。
【００５７】
工程−ｉ１（スペーサー立て）
電子源基板１０１のＹ配線（上配線）のうち、図５に示すように一部のライン（Ｎｏ．５，４５，８５，１２５，１６５，２０５，２４５，２８５，３２５，３６５，４０５，４４５，４８５，５２５，５６５，６０５，６４５，６８５，７２５，７６５）の上にスペーサー１１０を設置した。スペーサーは素子のあるエリア（画素エリア）外に、絶縁性台（薄板ガラス）５１５を支持として、セラミック接着剤（東亞合成社製アロンセラミックＷ）で固定する。
【００５８】
工程−ｊ１（フェースプレート形成）
まずガラス基板（２．８ｍｍ厚のＰＤ−２００（旭硝子（株）製）にアノード接続端子用の穴と、イオンポンプ用開口部１１１をあける。穴は型を作って予め形成しておいても良いし、平板にあとからあけても構わない。穴をあける場所は画像表示領域外へ設ける。続いてアノード接続端子を導電性のフリットガラスで埋め込み、４２０℃、１時間の焼成を行ってフリットを固めて、アノード接続端子部１１２を形成した。アノード接続端子部は、このあと内面となる部分には電極を突出させない。この基板を洗剤、純水および有機溶剤を用いて十分に洗浄した。次にアノード接続端子部、Ｉｎ充填の下地部などのパターンに銀ペースト塗布し、４８０℃程度の温度で焼成した。続いて印刷法により蛍光膜１０６を塗布し、表面の平滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる）をして、蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜１０６はストライプ状の蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、黒色導電材（ブラックストライプ）とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜１０６の上に、Ａｌ薄膜よりなるメタルバック１０７をスパッタリング法により５０ｎｍの厚さに形成した。これらの膜１０６，１０７はアノード接続端子１１２や、イオンポンプ用開口部１１１の穴には接触しないが、不図示の銀ペーストパターンが、メタルバック１０７とアノード接続端子１１２を接続する。
【００５９】
工程−ｘ１（イオンポンプの取り付け）
まず、図２に示すようなイオンポンプの組み立てを行う。イオンポンプのガラスケース作成時には、所定の位置に陽極・陰極端子用の穴をあけ、イオンポンプ陽極・陰極支持用の金属支持具（不図示）を埋め込んだ。続いてイオンポンプ陰極・陽極を金属支持具に固定し、端子用穴に電極を通して陽極・陰極と接続する。このあと陽極・陰極用の穴を通した電極をフリットガラスで仮留めし、同時に組み立てたイオンポンプのガラスケース１１５を、フェースプレートに設けた開口部１１１の位置に仮留めした。このイオンポンプ付きフェースプレートを、４２０℃、１時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子１２０、陰極端子１１９の形成と、イオンポンプ１１４の固定を行った。
【００６０】
工程−ｋ１（Ｉｎ塗布）
特開２００１−２１０２５８号公報に記載されているように、フェースプレート周縁部に予め設けられた銀ペースト印刷部の上にＩｎを充填した。
【００６１】
工程−ｌ１（真空脱ガス、ゲッタフラッシュ、封着）
次に、図６に示す真空チャンバー内に、上記工程で形成されたリアプレートとフェースプレートをセットし真空容器を作成した。図６のように真空チャンバーは大きく分けてロード室６０１とベーキング・ゲッタフラッシュ・封着などのプロセスを行う真空処理室に分かれ、ゲートバルブ６０３などで接続される。各プロセスに対しては別々の処理室を設けても良いが、本例では一つの処理室６０２で上記一連のプロセスを行う例とした。ロード室、処理室にはそれぞれ排気ポンプ６０４、６０５が備えられている。リアプレートとフェースプレート及びそれを載せた治具６０６は、矢印のようにロード室に投入後処理室に送られ、処理終了後ロード室を通って真空チャンバー外に搬出される。
【００６２】
図７に真空処理室における各プロセスの概略図を示す。（ａ）はベーキングの状態、（ｂ）はゲッタフラッシュ、（ｃ）は封着の状態、（ｄ）は搬出準備状態をそれぞれ示す。ベーキングは、搬送治具７００で搬送されてきたリアプレート７０１、フェースプレート７０２を、ホットプレート７０３、７０４によって加熱する。また搬送治具７００に付随のゲッタフラッシュ用（蓋状）治具７０５に備え付けられた電流導入線７０７が、外部に引き出される電極７０８に接続されて、ゲッタを通電過熱でフラッシュする。封着時にはベーキング時同様蓋状治具７０５が脇に移動し、ホットプレートで基板を加熱しながら荷重を加え、Ｉｎで２枚のプレートを貼り合わせる。封着が終了するとホットプレートは上下に逃げ、搬送治具とともにできあがった真空容器は搬出される。このほかフェースプレートの脱ガス効果を高めるために、電子線を走査しながら照射してクリーニングを行う、電子線照射クリーニングなどの工程を行っても良い。
【００６３】
それぞれの工程の内容を以下に簡単に説明する。ベーキングは、搬送治具７００に乗せたフェースプレート７０２とリアプレート７０１の上下にホットプレート７０４、７０３を移動し、約３００℃で１時間保持する。前後に昇温約３時間、降温約１２時間の温度が加わる（ａ）。
【００６４】
次にリアプレート７０１とそれを支持する搬送治具の一部を、上側のホットプレートとともに上部に約５０ｃｍ上昇させる。続いてリア・フェース両プレートの間の空間に、蓋状治具７０５を移動させ、フェースプレートに接触させる。治具はボックス上になっており、内部の天井にはリング状のバリウムゲッタが１８個のゲッタが設置され、それぞれ電流導入端子につながれて電流加熱でフラッシュされる（ｂ）。ゲッタの配置はフェースプレート上に約５０ｎｍの厚みで均一に成膜されるよう、予め条件出しして決められている。実際には各ゲッタに１２Ａの電流を１２秒間ずつ流して、順次フラッシュを行った。
【００６５】
このあとゲッタフラッシュ用治具を元の位置に戻して、リア・フェースプレート間空間からはずす。続いてリアプレート７０１と支持治具、上側ホットプレート７０３を元の位置まで下げ（ｃ）、昇温約１時間でホットプレートを１８０℃に加熱する。さらに１８０℃で約３時間保持したあと、リアプレート支持治具を少しずつ下げ、リア・フェース両プレート間に約６０ｋｇｆ／ｃｍ2の過重をかけた。このままホットプレートを自然冷却し、室温になるまで待って封着を完了した。
【００６６】
工程−ｍ１（実装、システム化）
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブルを実装し、同時にイオンポンプの結線を行う。イオンポンプの陽極端子部１２０は画像表示部のアノード接続端子部１１２と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続する。画像表示部の高圧ケーブルは直接アノード電源１２４に接続するが、イオンポンプの高圧ケーブルは途中に１０００ＭΩの第１の抵抗１２５を挟んでアノード電源１２４に接続する。抵抗部は絶縁テープなどで周辺の導電体とショートしないような処置をとる。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプにアノード電源から電圧印加して、イオンポンプを駆動する。この後ドライバーＩＣ、筐体など組み付けて、画像形成装置の形態を完成した。
【００６７】
上記工程−ｍ１とその後出来上がった画像表示装置の駆動において、イオンポンプ陽極端子１２０と第１の抵抗１２５の間にマイクロアンペア−メーターを接続して、アノード電源１２４に１０ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測した。電圧を印加するとすぐに約５μＡの電流が流れ始め、約１分で０．１μＡ以下に下がった。電圧印加直後にはイオンポンプにほぼ１０ｋＶがかかってすぐに起動を始め、イオンポンプ起動後は等価イオンポンプ抵抗と直列抵抗との抵抗分割比に応じた電圧がかかる。この結果効率よく真空排気を行っていることを示している。また１０００時間以上駆動を続けていると瞬発的に電流の増える現象が見られるようになってきたが、電流値は１０μＡ以下に抑えられていた。直列抵抗によって過剰な電流が電源から流れ出ないようになっていることを示している。また本実施例の画像表示装置は、フェースプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【００６８】
＜実施例２＞
本実施例は、本発明の第２の態様の具体例である。以下に、本実施例の画像形成装置および製造方法について図８を参照して説明する。
【００６９】
工程−ａ２〜ｌ２
実施例１で説明した工程ａ１〜ｊ１、ｘ１およびｋ１〜ｌ１と同様の工程を繰り返した。
【００７０】
工程−ｍ２（実装、システム化）
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブルを実装し、同時にイオンポンプの結線を行う。イオンポンプの陽極端子部１２０は画像表示部のアノード端子部１１２と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続する。画像表示部の高圧ケーブルは直接アノード電源１２４に接続するが、イオンポンプの高圧ケーブルは途中に２００ＭΩの第１の抵抗１２５を直列に介してアノード電源１２４に接続する。そしてアノード電源１２４および抵抗１２５から見て、イオンポンプと並列に１００ＭΩの第２の抵抗１２６を接地との間に挿入する。抵抗部は絶縁テープなどで周辺の導電体とショートしないような処置をとる。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプにアノード電源から電圧印加して、イオンポンプを駆動する。この後ドライバーＩＣ、筐体など組み付けて、画像形成装置の形態を完成した。
【００７１】
上記工程−ｍ２とその後出来上がった画像表示装置の駆動において、イオンポンプ陽極端子１２０と抵抗体１２５の間にマイクロアンペア−メーターを接続して、アノード電源１２４に１０ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測した。電圧印加後は常時約３０μＡの電流が流れ、イオンポンプにかかる電圧が抵抗分割比で決まる３．３ｋＶになっていることを示す。即ち適正な電圧で正常に真空排気を行っていることを示している。また１０００時間以上駆動を続けていると瞬発的に電流の増える現象が見られるようになってきたが、電流値は５０μＡ以下に抑えられていた。直列抵抗によって過剰な電流が電源から流れ出ないようになっていることを示している。実施例２の場合、イオンポンプ陽極端子部１２０にかかる電圧がアノード電圧の約１／２に常時保たれるため、イオンポンプ陽極端子部１２０での絶縁対策は、パネルアノード接続端子部１１２よりも安全性が高くなる。本実施例の画像表示装置においても、フェースプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【００７２】
＜実施例３＞
上記実施例ではフェースプレートにイオンポンプを取り付ける形態を示したが、以下にリアプレートにイオンポンプを取り付ける例を、図９を参照して説明する。
【００７３】
工程−ａ３（ガラス基板  素子電極形成）
図５に示す位置に予め開口１１２をあけておいたガラス基板を用いた。洗浄、膜形成については実施例１と同じである。
【００７４】
工程−ｂ３〜ｅ３
実施例１で説明した工程ｂ１〜ｅ１と同様の工程を繰り返した。
【００７５】
工程−ｘ３（アノード接続端子及びイオンポンプの取り付け）
まず、実施例１と同じ工程でイオンポンプの組み立てを行った。続いてイオンポンプ陽極・陰極に接続した電極をフリットガラスで仮留めし、同時に組み立てたイオンポンプのガラスケース１１５を、図９に示すようにリアプレートのイオンポンプ用開口部の位置に仮留めした。さらにアノード接続端子１１２を、リアプレートに設けた穴にフリットガラスで仮留めした。このイオンポンプ付きリアプレートを、４２０℃、１時間の条件で焼成し、イオンポンプ陽極端子１２０、陰極端子１１９の形成、イオンポンプ１１４の固定、そしてアノード接続端子１１２の取り付けを行った。
【００７６】
工程−ｆ３〜ｉ３
実施例１で説明した工程ｆ１〜ｉ１と同様の工程を繰り返した。
【００７７】
工程−ｊ３（フェースプレート形成）
ガラス基板（２．８ｍｍ厚のＰＤ−２００（旭硝子（株）製）を、洗剤、純水および有機溶剤を用いて十分に洗浄した。次にアノード端子部からの引出し線（不図示）、Ｉｎ充填の下地部などのパターンに、銀ペースト塗布し、４８０度程度の温度で焼成した。続いて印刷法により蛍光膜１０６を塗布し、表面の平滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる）をして、蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜１０６はストライプ状の蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、黒色導電材（ブラックストライプ）とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜１０６の上に、Ａｌ薄膜よりなるメタルバック１０７をスパッタリング法により５０ｎｍの厚さに形成した
工程−ｋ３〜ｍ３
実施例１で説明した工程ｋ１〜ｍ１と同様の工程を繰り返した。
【００７８】
上記工程−ｍ３とその後出来上がった画像表示装置の駆動において、イオンポンプ陽極端子１２０と抵抗体１２５の間にマイクロアンペア−メーターを接続して、アノード電源１２４に１０ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測した結果、実施例１とほぼ同じ挙動を示し、同じ効果が得られていることが確認された。また本実施例の画像表示装置においては、リアプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【００７９】
＜実施例４＞
これまでの実施例では、抵抗体に市販の電気抵抗部品を用いたが、真空容器内に高抵抗薄膜を形成してこれを第１の抵抗として使用する例について説明する。本実施例では、第１の態様において、第１の抵抗をフェースプレート側に形成する薄膜を用いた例について、図１０を参照して説明する。
【００８０】
工程−ａ４〜ｉ４
実施例１で説明した工程ａ１〜ｉ１と同様の工程を繰り返した。
【００８１】
工程−ｊ４（フェースプレート形成）
まず、ガラス基板（２．８ｍｍ厚のＰＤ−２００（旭硝子（株）製）にアノード接続端子用穴、イオンポンプ陽極端子用穴、イオンポンプ用開口部をあけた。穴は型を作って予め形成しておいても良いし、平板にあとからあけても構わない。穴をあける場所は画像表示領域より周辺部である。続いてアノード接続端子、イオンポンプ陽極端子を導電性のフリットガラスで埋め込み、４２０℃、１時間の焼成を行ってフリットを固めて、アノード接続端子部１１２、イオンポンプ陽極端子部１２０を形成した。このときイオンポンプ陽極端子部は、電極がフェースプレートを貫通する。この基板を洗剤、純水および有機溶剤を用いて十分に洗浄した。次にアノード接続端子部からの引出し線、Ｉｎ充填の下地部などのパターンに、銀ペースト塗布し、４８０℃程度の温度で焼成した。続いてアンチモンドープの酸化錫微粒子がエタノールに分散された溶液を、所望の領域にスプレー吹き付けにより３層塗布した。これを３８０℃で２０分間焼成して導電性高抵抗膜（ＡＴＯ膜）を第１の抵抗１２５として形成した。
【００８２】
これによりアノード接続端子部と、イオンポンプ陽極端子部（１２０）間の抵抗がおよそ１００ＭΩになる。より正確に抵抗を制御するには、所望の形状のメタルマスクを通してスプレー吹き付けを行い、膜の形状を規定する。続いて印刷法により蛍光膜１０６を塗布し、表面の平滑化処理（通常、「フィルミング」と呼ばれる）をして、蛍光体部を形成した。なお、蛍光膜１０６はストライプ状の蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）と、黒色導電材（ブラックストライプ）とが交互に配列された蛍光膜とした。更に、蛍光膜１０６の上に、Ａｌ薄膜よりなるメタルバック１０７をホットスタンプ法により５０ｎｍの厚さに形成した。
【００８３】
工程−ｘ４（イオンポンプの取り付け）
イオンポンプの構成は実施例１と若干異なるので、簡単にイオンポンプの組み立てを説明する。イオンポンプのガラスケース作成時には、所定の位置に陰極端子用の穴のみをあけ、イオンポンプ陽極・陰極支持用の金属支持具（不図示）を埋め込んだ。続いてイオンポンプ陰極・陽極を金属支持具に固定し、陰極端子用穴に電極を通して陰極と接続する。このときあと陰極用の穴を通した電極をフリットガラスで仮留めし、同時に組み立てたイオンポンプのガラスケース１１５を、フェースプレートに設けた開口部１１１の位置に仮留めした。このイオンポンプ付きフェースプレートを、４２０℃、１時間の条件で焼成し、陰極端子１１９の形成と、イオンポンプ１１４の固定を行った。
【００８４】
工程−ｙ４（イオンポンプ陽極と陽極端子の接続）
続いてイオンポンプ陽極と、イオンポンプ陽極端子１２０の間にステンレス薄板を渡し、スポット溶接で接続し、第１の抵抗１２５である導電性高抵抗膜とイオンポンプの陽極を電気的に接続した。
【００８５】
工程−ｋ４〜ｍ４
実施例１で説明した工程ｋ１〜ｍ１と同様の工程を繰り返した。
【００８６】
上記工程−ｍ４において、素子の前処理を行う前にイオンポンプのみの駆動を行った。この際アノード電源１２４とアノード端子１１２の間にマイクロアンペア−メーターを接続して、アノード電源１２４に１０ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測した。電流変化は実施例１における場合とほぼ同じ変化をし、イオンポンプの駆動が効率よく行われていることが確認された。また、本実施例の画像表示装置においても、フェースプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【００８７】
＜実施例５＞
本実施例では、第２の態様において、第１の抵抗および第２の抵抗として、真空容器内に設けた薄膜を用いた例について、図１１を参照して説明する。
【００８８】
工程−ａ５〜ｂ５
実施例４で説明した工程ａ４〜ｂ４と同様の工程を繰り返した。
【００８９】
工程−ｃ５（絶縁膜形成）
上下配線を絶縁するために、層間絶縁層を配置する。後述のＹ配線（上配線）３２４の下に、先に形成したＸ配線（下配線）３２２との交差部を覆うように、かつ上配線（Ｙ配線）３２４と素子電極の他方３２１との電気的接続が可能なように、接続部にコンタクトホールを開けて形成した。但し本実施例では第４の実施例に加え、上配線の最終（７６８）ラインの次にもう一本上配線を設け、下配線と接続しないようにするような絶縁層のパターンを追加した。
【００９０】
工程はＰｂＯを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像した。これを４回繰り返し、最後に４８０℃前後の温度で焼成した。この層間絶縁層の厚みは、４層で約３０μｍ、幅は１５０μｍとした。
【００９１】
工程−ｄ５（上配線形成）
Ｙ配線（上配線）３２４は、先に形成した絶縁膜の上に、ＡｇＯぺ一ストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様な工程を繰り返して２度塗りしてから、４８０℃前後の温度で焼成した。上記絶縁膜を挟んでＸ配線（下配線）３２２と交差しており、絶縁膜のコンタクトホール部分で素子電極の他方とも接続されている。
【００９２】
この配線によって他方の素子電極３２１は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。但し上述のように７６９ライン目を追加した。このＹ配線３２４の厚さは約１５μｍである。図示していないが、外部駆動回路への引出し端子もこれと同様の方法で形成した。このようにしてＸＹマトリクス配線を有する基板が形成された。
【００９３】
工程−ｅ５〜ｈ５
実施例４で説明した工程ｅ４〜ｈ４と同様の工程を繰り返した。
【００９４】
工程−ｉ５（スペーサー立て）
電子源基板１０１のＹ配線（上配線）のうち、図５に示すように一部のライン（Ｎｏ．５，４５，８５，１２５，１６５，２０５，２４５，２８５，３２５，３６５，４０５，４４５，４８５，５２５，５６５，６０５，６４５，６８５，７２５，７６５）の上にスペーサー１１０を設置した。スペーサーは素子のあるエリア（画素エリア）外に、絶縁性台（薄板ガラス）５１５を支持として、セラミック接着剤（東亞合成社製アロンセラミックＷ）で固定する。また本実施例においては７６９ライン上にも別途スペーサー（第２の抵抗１２６）を設置する。このスペーサーのみ全面にＡＴＯ膜（アンチモン−スズ−オキサイド）を塗布しておき、上下間の抵抗を１００ＭΩにしておく。
【００９５】
工程−ｊ５（フェースプレート形成）
実施例４の工程−ｊ４とほぼ同様に、フェースプレートを形成する。但し、また酸化錫粒子分散溶液の吹き付けは４層とし、領域も幅を広げて第１の抵抗１２５の抵抗値が２００ＭΩになるように導電性高抵抗膜（ＡＴＯ膜）を形成した。また、銀ペースト塗布部分はアノード接続端子部、Ｉｎ下地部に他に、イオンポンプ端子部１２０とＡＴＯ付きスペーサー（第２の抵抗１２６）の接触部にも設ける。
【００９６】
工程−ｘ５，ｙ５，ｋ５，ｌ５
実施例４で説明した工程ｘ４、ｙ４、ｋ５およびｌ５と同様の工程を繰り返した。これらの工程で、図１１に示すように、導電性高抵抗膜（第１の抵抗１２５）と高抵抗膜を形成したスペーサー（第２の抵抗１２６）が接触し、またこれら両者とイオンポンプ陽極の電気的接続がなされる。
【００９７】
工程−ｍ５（実装、システム化）
上記工程で形成した真空容器にフレキシブルケーブルを実装し、画像表示部の高圧端子部１１２をポッティング処理し、高圧ケーブルを接続する。高圧ケーブルはアノード電源１２４に接続する。またＡＴＯ膜が塗布されたスペーサー１２６を乗せている上配線は、直接接地する。この結果画像表示部アノード１０７には高圧電源の出力電圧がそのまま加わるが、イオンポンプのアノードには高抵抗導電性膜１２５とスペーサー１２６のＡＴＯ膜抵抗で分割された電圧が印加される。素子部には必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプを駆動して真空の良い状態で特性安定化工程を行う。これらの処理の終了後ドライバーＩＣ、筐体など組み付けて、画像形成装置の形態を完成した。
【００９８】
実施例４と同様に、上記工程−ｍ５において素子の駆動を行う前に、イオンポンプを起動させた。アノード電源１２４と高圧端子１１２の間にマイクロアンペア−メーターを接続して、アノード電源１２４に１０ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測したのも実施例４と同じである。電流変化は実施例２とほぼ同じ挙動を示し、イオンポンプに３．３ｋＶの電圧がかかり、正常に真空排気を行っていることを示している。また１０００時間以上駆動を続けていると瞬発的に電流の増える現象が見られるようになってきたが、電流値は５０μＡ以下に抑えられていた。直列抵抗によって過剰な電流が電源から流れ出ないようになっていることを示している。また、本実施例の画像表示装置においても、フェースプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【００９９】
＜実施例６＞
実施例４では、第１の態様の第１の抵抗をフェースプレート側に設けたが、図１２に示すとおり、第１の態様において、第１の抵抗をリアプレート側に設けることもできる。この構成は、実施例３（図９）と実施例４（図１０）を組み合わせた形態であり、製造方法は省略する。
【０１００】
＜実施例７＞
実施例５では、第２の態様において、第１の抵抗としてフェースプレートに形成した薄膜を使用し、第２の抵抗としてスペーサー表面に形成した薄膜を使用した例を示したが、本実施例では、第１の抵抗および第２の抵抗の両方をリアプレートに形成した薄膜を使用する。
【０１０１】
図１３に示すように、アノード電源をリアプレート側に設けたアノード接続端子１１２に接続し、フェースプレート上のメタルバック１０７と接続する点は、実施例３と同じであり、実施例５ではフェースプレート上に設けた高抵抗膜を本実施例ではリアプレート上に設ける。そして、高抵抗膜とアノード接続端子１１２とを電気的に接続し、この高抵抗膜を第１の抵抗１２５と第２の抵抗１２６に分割して使用する。即ち、図１３に示すように、アノード接続端子１１２と反対側末端付近の高抵抗膜に接続して中継端子１２７を設け、これを接地する。そして、中央付近の位置にイオンポンプ陽極接続端子１２０を設け、これとイオンポンプ陽極１１８とを例えばステンレス薄板で接続すると、高抵抗膜が第１の抵抗１２５と第２の抵抗１２６にそれぞれ分割され、第１の抵抗はイオンポンプと直列に接続され、一方第２の抵抗はイオンポンプと並列に接続されることになる。製造方法は、すでに述べた方法の組み合わせであるので省略する。
【０１０２】
尚、本実施例で示したような薄膜を分割して第１の抵抗と第２の抵抗として使用する方法は、フェースプレート上に設けた高抵抗膜においても適用することができる。その場合、実施例５（図１１）で使用したようなスペーサ表面に設けた高抵抗膜は使用しなくてもよい。
【０１０３】
＜実施例８＞
次に、異なる電子放出素子を使用した例を図１４を参照して説明する。
【０１０４】
工程−ａ８（カソード形成）
まず２．８ｍｍ厚のガラス基板ＰＤ−２００（旭硝子（株）製）を十分に洗浄した。この上に厚さ０．２５μｍのＭｏ膜をスパッタ法で成膜し、通常のフォトリソグラフィー法によってＸ配線を兼ねるカソード電極（１４０３）を形成した。
【０１０５】
工程−ｂ８（絶縁層、ゲート形成）
この上に厚さ１μｍのＳｉＯ2膜（１４０４）をスパッタ法で成膜し、続けて厚さ０．２５μｍのＭｏ膜を成膜した。このあと通常のフォトリソグラフィー法により、Ｍｏ及びＳｉＯ2膜に直径１．５μｍの穴をあけ、Ｙ配線を兼ねるゲート電極（１４０５）とエミッタ形成孔を形成した。
【０１０６】
工程−ｃ８（エミッタ形成）
続いてこの上に厚さ１．５μｍのＳｉＯ2膜をスパッタ法で成膜し、１．２μｍをエッチバックした。続いて厚さ１μｍのＷを成膜し、残された０．３μｍのＳｉＯ2膜をリフトオフして、コーン状のエミッタ電極（１４０６）を形成した。
【０１０７】
工程−ｄ８（支持枠貼り付け）
この工程は、実施例１の工程−ｈ１と同様にして行う。
【０１０８】
工程−ｅ８（スペーサー立て）
この工程は、実施例１の工程−ｉ１と同様である。これよりスピント型電子放出素子を配列したリアプレートを作った。
【０１０９】
工程−ｆ８（フェースプレート形成）
この工程は、実施例１の工程−ｊ１と同様にして行う。
【０１１０】
工程−ｘ８（高圧導入端子及びイオンポンプの取り付け）
この工程は、実施例１工程−ｘ１と同様にして行う。
【０１１１】
工程−ｇ８（Ｉｎ塗布）
この工程は、実施例１の工程−ｋ１と同様にして行う。真空脱ガス、ゲッタフラッシュ、封着）
この工程は、実施例１の工程−ｌ１と同様にして行う。
【０１１２】
工程−ｉ８（実装、システム化）
この工程は、実施例１の工程−ｍ１と同様にして行う。
【０１１３】
上記工程−ｉ８とその後出来上がった画像表示装置の駆動において、イオンポンプ陽極端子１２０と抵抗体１２５の間にマイクロアンペア−メーターを接続して、アノード電源１２４に１０ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測した結果、実施例１とほぼ同じ挙動を示し、同じ効果が得られていることが確認された。また、本実施例の画像表示装置においても、フェースプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【０１１４】
＜比較例１＞
この比較例では、実施例１において、第１の抵抗を用いなかった以外は、実施例１を繰り返した。即ち、実施例１の工程−ｍ１を次の工程−Ｍ１に変更した。
【０１１５】
工程−Ｍ１（実装、システム化）
実施例１の工程−ｍ１前までで形成した真空容器にフレキブルケーブルを実装し、同時にイオンポンプの結線を行う。イオンポンプの陽極端子部１２０は画像表示部の高圧端子部１１２と同様に、ポッティングと呼ばれる耐湿性の高抵抗樹脂で固める処理を行い、高圧ケーブルを接続する。画像表示部の高圧ケーブルは直接アノード電源１２４に接続するのは同じであるが、イオンポンプの高圧ケーブルもアノード電源１２４に直接接続した。また必要に応じ専用のドライバー装置に接続して、前駆動・エージングなどの素子特性安定化工程を通過させる。その際イオンポンプにアノード電源から電圧印加し、イオンポンプを駆動する。これらの処理の終了後ドライバーＩＣ、筐体など組み付けて、画像形成装置の形態を完成した。
【０１１６】
上記工程−Ｍ１とその後出来上がった画像表示装置の駆動において、イオンポンプ高圧端子１２０とアノード電源１２４の間にマイクロアンペア−メーターを接続し、アノード電源１２４にまず５ｋＶの電圧をかけて電流変化を観測した。イオンポンプが起動すると電流はほぼ指数関数的な減少を示し、１分後の電流値は実施例１に比べて約５倍大きかった。即ち起動後の排気が遅いことを示している。続いて１０ｋＶの電圧をかけたところ、長時間駆動しておくと１ｍＡを越す大きな電流が頻発して流れる現象が見られた。この現象はアノード電源の負担を大きくし、画像表示用のドライバーに悪影響を与える可能性がある。
【０１１７】
＜比較例２＞
この比較例では、実施例８において、第１の抵抗を用いなかった以外は、実施例８を繰り返した。即ち、実施例８の工程−ｉ８（実装、システム化）を比較例１の工程−Ｍ１に変更し、画像形成装置を作成した。
【０１１８】
しかし、上記工程−Ｍ１に対応する工程およびその後完成した画像表示装置の駆動においても比較例１と同じ現象が見られた。
【０１１９】
以上のように、実施例では比較例に対してイオンポンプの起動が安定で、電源や周辺回路に対する影響も少ないため、画像表示装置を駆動して輝度の変化を比べると、比較例１、２は輝度が不安定であるのに対し、実施例１〜８では輝度が安定で経時変化が小さかった。また、フェースプレートまたはリアプレート裏面にガラスフリットにて接続されたガラスケース内にイオンポンプが内包されており、小型、軽量、高信頼性、ローコスト化が図れた。
【図面の簡単な説明】
【０１２０】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明の画像形成装置の一例を模式的に示す断面図である。
【図３】表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配置した一例を示す模式図である。
【図４】フォーミング、活性化工程を説明するための図である。
【図５】本発明の画像形成装置の１例において配線およびスペーサーの配置を示す模式図である。
【図６】画像表示装置を形成する際に、ベーキング、ゲッタフラッシュ、封着を行うための真空排気装置を示す模式図である。
【図７】画像表示装置の形成にする際に、ベーキング、ゲッタフラッシュ、封着工程を説明する図である。
【図８】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図である。
【図９】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図である。
【図１０】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図である。
【図１１】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図である。
【図１２】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図である。
【図１３】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図である。
【図１４】本発明による画像表示装置の１例を示す模式図で、スピント型電子放出素子を用いた例を示す。
【符号の説明】
【０１２１】
１０１、３０１：リアプレート
１０２：フェースプレート、
１０３、３３４：上配線（Ｙ配線）
１０４、３３２：下配線（Ｘ配線）
１０５、３３６、４２６：電子源（電子放出部）
１０６：蛍光体
１０７：メタルバック
１０８：蒸発型ゲッタ
１０９：支持枠
１１０：スペーサー
１１１  開口部
１１２：画像表示部アノード接続端子
１１３：真空容器
１１４：イオンポンプ部
１１５：イオンポンプ筐体
１１６：磁石
１１７：イオンポンプ陰極
１１８：イオンポンプ陽極
１１９：イオンポンプ陰極接続端子
１２０：イオンポンプ陽極接続端子
１２１：電子
１２２：ゲッタに吸着されたガス
１２３：イオンポンプに飛び込むガス
１２４：画像表示装置アノード用高圧電源
１２５：第１の抵抗
１２６：第２の抵抗
１２７：中継端子
３３０，３３１：素子電極
３３３：絶縁層
３３５，４３５：導電性膜
４０１：電流導入端子
４０２：真空形成フード
４０３：排気手段、
４０４：ガス導入量制御手段
５１５：スペーサー支持板
５１６：支持枠
６０１：ロード室
６０２：処理室
６０３：ゲートバルブ
６０４、６０５：排気ポンプ、
６０６：基板及び搬送治具
７００：搬送治具
７０３、７０４：ホットプレート、
７０５：ゲッタフラッシュ用（蓋状）治具
７０６：蒸発型ゲッタ配線
７０７：蒸発型ゲッタブラシ状接触電極
７０８：蒸発型ゲッタフィードスルー電極
１４０３：カソード電極
１４０４：絶縁層
１４０５：ゲート電極
１４０６：エミッタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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