(57)【要約】【目的】画像形成装置の各部の温度分布を除去して色ずれの少ない高精細な表示を行なう。【構成】電子源基板９１とフェースプレート６と支持枠１２とで構成される表示パネル１５１の電子源基板９１の外表面に、薄い隔壁３０で形成した放熱用の隔室３２を多数設ける。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子群を搭載したリアプレートと、該リアプレートと対向して配置されると共に前記電子放出群から放出される電子線の照射により画像が形成される画像形成部材を搭載したフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレート間の側壁部からなる表示パネルを少なくとも有する画像形成装置において、隔壁によって仕切られた多数の隔室を形成してなる隔室構造部材をリアプレート外表面上に設置してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記隔室構造部材の熱伝導率が前記リアプレートの熱伝導率よりも大きいものである請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
請求項１の画像形成装置にリアプレートと所定間隔離間して画像形成装置駆動用回路基板を取付けると共に、前記リアプレートと前記隔室構造部材とを直接あるいは熱伝導性部材を介して設置してなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記電子放出素子が表面伝導型電子放出素子である請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は電子源を応用した画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子として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（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／金属型（以下ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放出素子等がある。
【０００３】
ＦＥ型の例としてはＷ．Ｐ．Ｄｙｋｅ　＆　Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ、”Ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ”、Ａｄｖａｎｃｅ　ｉｎ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｈｙｓｉｃｓ、８　８９（１９５６）あるいはＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ、”Ｐｈｙｓｉｃａｌ　Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ　ｏｆ　ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ　ｆｉｅｌｄ　ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ｃａｔｈｏｄｅｓ　ｗｉｔｈ　ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、４７　５２４８（１９７６）等が知られている。
【０００４】
ＭＩＭ型の例としてはＣ．Ａ．Ｍｅａｄ、”Ｔｈｅ　ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ　ａｍｐｌｉｆｉｅｒ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２　６４６（１９６１）等が知られている。表面伝導型電子放出素子型の例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ．　Ｅｌｅｃｔｒｏｎ　Ｐｈｙｓ．、１０（１９６５）等がある。
【０００５】
表面伝導型電子放出素子は、基板上に形成された小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより、電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ２　薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”、９　３１７（１９７２）］、Ｉｎ２　Ｏ３　／ＳｎＯ２　薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ＥＤ　Ｃｏｎｆ．”、５１９（１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久　他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。
【０００６】
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従来図１４に示す。同図において１は基板である。４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物薄膜等からなり、後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部５が形成される。尚、図中の素子電極間隔Ｌは、０．５〜１ｍｍ、Ｗ’は、０．１ｍｍで設定されている。尚、電子放出部５の位置及び形状については、不明であるので模式図として表した。
【０００７】
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４を予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部５を形成するのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは前記導電性薄膜４の両端に直流電圧あるいは非常にゆっくりとした昇電圧例えば１Ｖ／分程度を印加通電し、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にした電子放出部５を形成することである。尚、電子放出部５は導電性薄膜４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。前記通電フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述導電性薄膜４に電圧を印加し、素子に電流を流すことにより上述電子放出部５より電子を放出せしめるものである。
【０００８】
上述の表面伝導型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り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いろいろな応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、画像形成装置等の表示装置があげられる。
【０００９】
図１５は従来の平板型画像形成装置の構成を示す断面図（特開平０３−１９６７８２）である。同図において、１５１は表示パネルで、リアプレート、フェースプレートそして枠からなる。
【００１０】
このような構造を有する画像形成装置では、電子放出素子部の発熱とフェースプレート上のメタルバック部の発熱により、フェースプレートと基板、そして支持枠の間に温度差が生じ、熱膨張量の差により色ずれ、輝度低下、画面の歪み等が発生する恐れがあった。この問題点を解決するため、従来は図１５に示されるような放熱体（ヒートシンク基板、放熱フィン）を用い、基板から放熱を行っていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
表示パネル背面に取り付けられる放熱体は放熱効率を向上させるために、凹凸を多数設けるなど、表面積を増す工夫がされている。しかし、従来例図１５のような放熱体では表示パネルの大型化に伴い、放熱体の重量がパネルサイズの２乗以上に比例して増加する。その結果、大型パネルでは放熱体の重量が非常に大きくなり、画像形成装置の運搬に支障をもたらし、さらには設置場所や設置方法も限定してしまう問題がある。特に、壁に掛けられるような大型画像形成装置を実現する上で、放熱量を損なわず、パネルの重量を軽減することは大きな課題であり、困難な問題であった。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明は、
電子放出素子群を搭載したリアプレートと、該リアプレートと対向して配置されると共に前記電子放出群から放出される電子線の照射により画像が形成される画像形成部材を搭載したフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレート間の側壁部からなる表示パネルを少なくとも有する画像形成装置において、隔壁によって仕切られた多数の隔室を形成してなる隔室構造部材をリアプレート外表面上に設置してなることを特徴とする画像形成装置を提案するもので、前記電子放出素子が表面伝導型電子放出素子であること、及び前記隔室構造部材の熱伝導率が前記リアプレートの熱伝導率よりも大きいものであることを含む。
【００１３】
また本発明は、前記画像形成装置にリアプレートと所定間隔離間して画像形成装置駆動用回路基板を取付けると共に、前記リアプレートと前記隔室構造部材とを直接あるいは熱伝導性部材を介して設置してなることを特徴とする画像形成装置であり、前記電子放出素子が表面伝導型電子放出素子であることを含む。
【００１４】
次に本発明の好ましい実施態様を図を参照しながら説明する
図１は本発明の一実施例を示す画像形成装置の背面図である。同図において６は画像形成部材（不図示）を搭載したフェースプレートであり、９１は電子放出素子群（不図示）を搭載した電子源基板である。また、１２はフェースプレート６と電子源基板９１の間に設置される支持枠であり、それぞれの部材はフリットガラス７によって封着・固定され、表示パネル１５１が形成されている。表示パネル１５１の底辺、両側壁からは駆動用回路（不図示）と接続される端子１５４が取り出され、上面からは高圧端子１５３が取り出されている。１３はリアプレートよりも熱伝導率の大きな隔室構造部材であり、電子源基板９１の温度を均一化させ、放熱板としても作用する。
【００１５】
前記隔室構造部材１３は、薄板の隔壁３０によって多数の隔室３２を形成したものである。前記隔室構造部材１３の外側には画像形成装置駆動用の回路基板１５２が配置されている。隔室構造部材１３と表示パネル１５１間に熱伝導性のシリコングリース、又はシリコンラバーシートを配置してもよい。隔室構造材１３と回路基板１５２との間隔は１〜５０ｍｍとすることが好ましく、これにより効率よく放熱が行なわれる。
【００１６】
隔室構造部材は軽量で放熱性能が良好なものである必要がある。従って使用する構造材は薄板が好ましく、一般に厚さ０．０２〜０．１の薄板が用いられる。隔室の形状は三角形、四角形、五角形、六角形等の各種多角形、丸形、楕円形等、任意のものが採用され得る。
【００１７】
隔室構造部材の材質としてはアルミニウム等が好ましい。
【００１８】
更に本発明で用いる冷陰極電子源は、単純な構成であり、製法が容易な表面伝導型電子放出素子が好適である。
本発明に用いることのできる表面伝導型電子放出素子は基本的に平面型表面伝導型電子放出素子及び垂直型表面伝導型電子放出素子の２種類があげられる。
【００１９】
図３は基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図及び断面図である。
図３において、１は基板、２、３は素子電極、４は導電性薄膜、５は電子放出部である。
【００２０】
基板１としては、石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量の少ないガラス、青板ガラス、ＳｉＯ２　を表面に形成したガラス基板、及びアルミナ等のセラミックス基板が用いられる。
【００２１】
素子電極２、３の材料としては一般的導電体が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等の金属或は合金及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、ＲｕＯ２　、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物とガラス等から構成される印刷導体、Ｉｎ２　Ｏ３　−ＳｎＯ２　等の透明導電体及びポリシリコン等の半導体材料から適宜選択される。
【００２２】
素子電極間隔Ｌは好ましくは数百オングストロームより数百マイクロメートルである。また素子電極間に印加する電圧は低い方が望ましく、再現良く作成することが要求されるため好ましい素子電極間隔は数マイクロメートルより数十マイクロメートルである。
素子電極長さＷは電極の抵抗値、電子放出特性から数マイクロメートルより数百マイクロメートルであり、また素子電極２、３の膜厚は、数百オングストロームより数マイクロメートルが好ましい。
【００２３】
尚、図３の構成だけでなく、基板１上に導電性薄膜４、素子電極２、３の電極を順に形成させた構成にしてもよい。
【００２４】
導電性薄膜４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く、その膜厚は素子電極２、３へのステップカバレージ、素子電極２、３間の抵抗値及び後述する通電フォーミング条件等によって、適宜設定されるが、好ましくは数オングストロームから数千オングストロームで、特に好ましくは１０オングストロームより５００オングストロームである。そのシート抵抗値は１０の３乗乃至１０の７乗オーム／□である。
【００２５】
また導電性薄膜４を構成する材料は、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、ＰｄＯ、ＳｎＯ２　、Ｉｎ２　Ｏ３　、ＰｂＯ、Ｓｂ２　Ｏ３　等の酸化物、ＨｆＢ２　、ＺｒＢ２　、ＬａＢ６　、ＣｅＢ６　、ＹＢ４　、ＧｄＢ４　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、カーボン等があげられる。
【００２６】
尚、ここで述べる微粒子膜とは複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは重なり合った状態（島状も含む）の膜をさしている。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であり、好ましくは１０オングストロームより２００オングストロームである。
【００２７】
電子放出部５は導電性薄膜４の一部に形成された高抵抗の亀裂であり、通電フォーミング等により形成される。また亀裂内には数オングストロームから数百オングストロームの粒径の導電性微粒子を有することもある。この導電性微粒子は導電性薄膜４を構成する物質の少なくとも一部の元素を含んでいる。
また電子放出部５及びその近傍の導電性薄膜４は炭素あるいは炭素化合物を有することもある。
【００２８】
図４は基本的な垂直型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的図面である。
【００２９】
図４において図３と同一の部材については同一符号を付与してある。４１は段差形成部である。基板１、素子電極２と３、導電性薄膜４、電子放出部５は前述した平面型表面伝導型電子放出素子と同様の材料で構成することができ、段差形成部４１は絶縁性材料で構成され、段差形成部４１の膜厚が先に述べた平面型表面伝導型電子放出素子の素子電極間隔Ｌに相当する。その間隔は数百オングストロームより数十マイクロメートルである。またその間隔は段差形成部の製法及び素子電極間に印加する電圧により制御することができるが、好ましくは数百オングストロームより数マイクロメートルである。
【００３０】
導電性薄膜４は素子電極２、３と段差形成部４１作成後に形成するため、素子電極２、３の上に積層される。尚、図４において電子放出部５は段差形成部４１に直線状に形成されているように示されているが、作成条件、通電フォーミング条件等に依存し、形状、位置ともこれに限るものではない。
【００３１】
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５に示す。
【００３２】
以下、図３及び図５に基づいて電子源基板の作製方法について説明する。尚、図３と同一の部材については同一符号を付与してある。
【００３３】
１）基板１を洗剤、純水および有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパッタ法等により素子電極材料を堆積する。その後、フォトリソグラフィー技術により該基板上に素子電極２、３を形成する（図５（ａ））。
【００３４】
２）素子電極２、３を設けた基板１に、有機金属溶液を塗布して放置することにより有機金属薄膜を形成する。ここでいう有機金属溶液とは前述の導電性膜４を形成する金属を主元素とする有機金属化合物の溶液である。その後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオフ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜４を形成する（図５（ｂ））。尚、ここでは有機金属溶液の塗布法により説明したが、これに限る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、スピンナー法等によって形成される場合もある。
【００３５】
３）続いて通電フォーミングと呼ばれる通電処理を行う。通電フォーミングは素子電極２、３間に不図示の電源より通電を行い、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、構造を変化させた部位を形成させるものである。この局所的に構造変化させた部位を電子放出部５とよぶ（図５（ｃ））。通電フォーミングの電圧波形の例を図６に示す。
【００３６】
電圧波形は特にパルス波形が好ましく、パルス波高値が一定の電圧パルスを連続的に印加する場合（図６ａ）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場合（図６ｂ）とがある。まずパルス波高値が一定電圧とした場合（図６ａ）について説明する。
【００３７】
図６ａ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り、Ｔ１を１マイクロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２を１０マイクロ秒〜１００ミリ秒とし、三角波の波高値（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の形態に応じて適宜選択し、適当な真空度、例えば、１０の−５乗ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下で、数秒から数十分印加する。尚、素子の電極間に印加する波形は三角波に限定することはなく、矩形波など所望の波形を用いても良い。
【００３８】
図６ｂにおけるＴ１及びＴ２は、図６ａと同様であり、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ステップ程度づつ増加させ適当な真空雰囲気下で印加する。
【００３９】
尚、この場合の通電フォーミング処理はパルス間隔Ｔ２中に、導電性薄膜４を局所的に破壊、変形しない程度の電圧、例えば０．１Ｖ程度の電圧で、素子電流を測定し、抵抗値を求め、例えば、１Ｍオーム以上の抵抗を示した時に通電フォーミング終了とする。
【００４０】
４）次に通電フォーミングが終了した素子に活性化工程と呼ぶ処理を施すことが望ましい。活性化工程とは、例えば、１０の−４乗〜１０の−５乗ｔｏｒｒ程度の真空度で、通電フォーミング同様、パルス波高値が一定の電圧パルスを繰り返し印加する処理のことであり、真空中に存在する有機物質に起因する炭素及び炭素化合物を導電薄膜上に堆積させ素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを著しく変化させる処理である。活性化工程は素子電流Ｉｆと放出電流Ｉｅを測定しながら、例えば、放出電流Ｉｅが飽和した時点で終了する。また印加する電圧パルスは動作駆動電圧で行うことが好ましい。
【００４１】
尚、ここで炭素あるいは炭素化合物とはグラファイト（単、多結晶双方を指す）、非晶質カーボン（非晶質カーボン及び多結晶グラファイトとの混合物を指す）であり、その膜厚は５００オングストローム以下が好ましく、より好ましくは３００オングストローム以下である。
【００４２】
５）こうして作成した電子放出素子を通電フォーミング工程、活性化工程における真空度よりも高い真空度の雰囲気下に置いて動作駆動させるのが良い。また更に高い真空度の雰囲気下で、８０℃〜１５０℃に加熱後、動作駆動させることが望ましい。
【００４３】
尚、通電フォーミング工程、活性化処理した真空度より高い真空度とは、例えば約１０の−６乗以上の真空度であり、より好ましくは超高真空系であり、新たに炭素及び炭素化合物が導電薄膜上にほとんど堆積しない真空度である。こうすることによって素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅを安定化させることが可能になる。
【００４４】
図７は、図３で示した構成を有する素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置の概略構成図である。図７において、図３と同様の符号は、同一のものを示す。また、７１は電子放出素子に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、７０は素子電極２・３間の導電性薄膜４を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、７４は、素子の電子放出部より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためアノード電極、７３は、アノード電極７４に電圧を印加するための高圧電源、７２は、素子の電子放出部５より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計、７５は、真空装置、７６は、排気ポンプである。
【００４５】
次に本発明の画像形成装置について述べる。
画像形成装置に用いられる電子源基板は複数の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列することにより形成される。
【００４６】
表面伝導型電子放出素子の配列の方式には表面伝導型電子放出素子を並列に配置し、個々の素子の両端を配線で接続するはしご型配置（以下はしご型配置電子源基板と呼ぶ）や、表面伝導型電子放出素子の一対の素子電極にそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続した単純マトリクス配置（以下マトリクス型配置電子源基板と呼ぶ）があげられる。尚、はしご型配置電子源基板を有する画像形成装置には電子放出素子からの電子の飛翔を制御する電極である制御電極（グリッド電極）を必要とする。
【００４７】
以下、この原理に基づき構成した電子源の構成について、図８を用いて説明する。８１は電子源基板、８２はＸ方向配線、８３はＹ方向配線、８４は表面伝導型電子放出素子、８５は結線である。尚、表面伝導型電子放出素子８４は前述した平面型あるいは垂直型どちらであってもよい。
【００４８】
同図において電子源基板８１に用いる基板は前述したガラス基板等であり、用途に応じて形状が適宜設定される。
ｍ本のＸ方向配線８２は、Ｄｘ１、Ｄｘ２、・・・Ｄｘｍからなり、Ｙ方向配線８３はＤｙ１、Ｄｙ２、・・・Ｄｙｎのｎ本の配線よりなる。
また多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電圧が供給される様に材料、膜厚、配線幅が適宜設定される。これらｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方向配線８３間は不図示の層間絶縁層により電気的に分離されてマトリックス配線を構成する。（ｍ、ｎは共に正の整数）
不図示の層間絶縁層はＸ方向配線８２を形成した基板８１の全面或は一部の所望の領域に形成される。Ｘ方向配線８２とＹ方向配線８３はそれぞれ外部端子を介して引き出される。
【００４９】
更に、表面伝導型放出素子８４の素子電極（不図示）がｍ本のＸ方向配線８２とｎ本のＹ方向配線８３と結線８５によって電気的に接続されている。
【００５０】
また表面伝導型電子放出素子は基板あるいは不図示の層間絶縁層上のどちらに形成してもよい。
【００５１】
また詳しくは後述するが前記Ｘ方向配線８２にはＸ方向に配列する表面伝導型放出素子８４の行を入力信号に応じて走査するための走査信号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されている。
一方、Ｙ方向配線８３にはＹ方向に配列する表面伝導型放出素子８４の列の各列を入力信号に応じて、変調するための変調信号を印加するための不図示の変調信号発生手段と電気的に接続されている。
更に表面伝導型電子放出素子の各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ものである。
【００５２】
上記構成において、単純なマトリクス配線だけで個別の素子を選択して独立に駆動可能になる。
【００５３】
つぎに以上のようにして作成したマトリクス型配置電子源基板を用いた画像形成装置について、図９、図１０及び図１１を用いて説明する。図９は画像形成装置の基本構成図であり、図１０は蛍光膜、図１１はＮＴＳＣ方式のテレビ信号に応じて表示をするための駆動回路のブロック図を示し、その駆動回路を含む画像形成装置を表す。
【００５４】
図９において８１は電子放出素子を基板上に作製した電子源基板、９１は電子源基板８１を固定したリアプレート、９６はガラス基板９３の内面に蛍光膜９４とメタルバック９５等が形成されたフェースプレート、９２は支持枠、９１はリアプレートであり、これら部材によって外囲器９８が構成される。
【００５５】
図９において８４は図３における電子放出部に相当する。８２、８３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。
【００５６】
外囲器９８は、上述の如くフェースプレート９６、支持枠９２、リアプレート９１で外囲器９８を構成したが、リアプレート９１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リアプレート９１は不要であり、電子源基板８１に直接支持枠９２を設け、フェースプレート９６、支持枠９２、電子源基板８１にて外囲器９８を構成しても良い。
【００５７】
図１０中１０２は蛍光体である。蛍光体１０２はモノクロームの場合は蛍光体のみからなるが、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などと呼ばれる黒色導電材１０１と蛍光体１０２とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられ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１０２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９４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である。ブラックストライプの材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であればこれに限るものではない。
【００５８】
ガラス基板９３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や印刷法が用いられる。
また蛍光膜９４（図９）の内面側には通常メタルバック９５（図９）が設けられる。メタルバックの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９６側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用すること、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の蛍光体の保護等である。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を真空蒸着等で堆積することで作製できる。
【００５９】
フェースプレート９６には、更に蛍光膜９４の導電性を高めるため、蛍光膜９４の外面側に透明電極（不図示）を設けてもよい。
【００６０】
外囲器９８は不図示の排気管を通じ、１０−７ｔｏｒｒ程度の真空度にされ、封止がおこなわれる。また外囲器９８の封止後の真空度を維持するためにゲッター処理を行う場合もある。これは外囲器９８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の加熱法により、外囲器９８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１×１０−５ｔｏｒｒ乃至は１×１０−７ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。尚、表面伝導型電子放出素子のフォーミング以降の工程は適宜設定される。
【００６１】
次に、マトリクス型配置電子源基板を用いて構成した画像形成装置を、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づきテレビジョン表示を行う為の駆動回路の概略構成を図１１のブロック図を用いて説明する。１１１は前記表示パネルであり、また１１２は走査回路、１１３は制御回路、１１４はシフトレジスタ、１１５はラインメモリ、１１６は同期信号分離回路、１１７は変調信号発生器、ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。
【００６２】
以下、各部の機能を説明するがまず表示パネル１１１は端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍおよび端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎおよび高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続している。このうち端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍには前記画像形成装置内に設けられている電子源、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を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加される。
一方、端子Ｄｙ１ないし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為の変調信号が印加される。また高圧端子Ｈｖには直流電圧源Ｖａより、例えば１０［ｋＶ］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より出力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為の加速電圧である。
【００６３】
次に走査回路１１２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るもので（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示している）、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１１１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子は制御回路１１３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが実際には例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる事により構成する事が可能である。
【００６４】
尚、前記直流電圧源Ｖｘは前記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。
【００６５】
また制御回路１１３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なわれるように各部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する同期信号分離回路１１６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて各部に対してＴｓｃａｎ、ＴｓｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。
【００６６】
同期信号分離回路１１６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為の回路で周波数分離（フィルター）回路を用いれば構成できるものである。同期信号分離回路１１６により分離された同期信号は良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが同信号はシフトレジスタ１１４に入力される。
【００６７】
シフトレジスタ１１４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１１３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１１４のシフトクロックであると言い換えても良い。）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する）のデータは１ｄ１乃至１ｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ１１４より出力される。
【００６８】
ラインメモリ１１５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為の記憶装置であり、制御回路１１３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたがって適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された内容はＩｄｌないしＩｄｎとして出力され変調信号発生器１１７に入力される。
【００６９】
変調信号発生器１１７は前記画像データＩｄ１ないしＩｄｎ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為の信号源で、その出力信号は端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて表示パネル１１１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。
【００７０】
本発明に関わる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閾値電圧Ｖｔｈがあり、Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。
【００７１】
また電子放出閾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してゆく。尚、電子放出素子の材料や構成、製造方法を変える事により電子放出閾値電圧Ｖｔｈの値や印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わる場合もあるが、いずれにしても以下のような事がいえる。
【００７２】
すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾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閾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、第一にはパルスの波高値Ｖｍを変化させる事により出力電子ビームの強度を制御する事が可能である。第二には、パルスの幅Ｐｗを変化させる事により出力される電子ビームの電荷の総量を制御する事が可能である。
したがって、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あげられ、電圧変調方式を実施するには変調信号発生器１１７としては一定の長さの電圧パルスを発生するが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。
【００７３】
またパルス幅変調方式を実施するには変調信号発生器１１７としては、一定の波高値の電圧パルスを発生するが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ものである。
【００７４】
以上に説明した一連の動作により本発明の画像形成装置は表示パネル１１１を用いてテレビジョンの表示を行なえる。尚、上記説明中特に記載しなかったがシフトレジスタ１１４やラインメモリ１１５はデジタル信号式のものでもアナログ信号式のものでも差し支えなく、要は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なわれればよい。
【００７５】
デジタル信号式を用いる場合には同期信号分離回路１１６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これは１１６の出力部にＡ／Ｄ変換器を備えれば可能である。また、これと関連してラインメモリ１１５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１１７に用いられる回路が若干異なったものとなる。
【００７６】
まずデジタル信号の場合について述べる。電圧変調方式においては変調信号発生器１１７には、例えばよく知られるＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付け加えればよい。またパルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１１７は、例えば高速の発振器および発振器の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）およ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）を組み合せた回路を用いることにより構成できる。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け加えてもよい。
【００７７】
次にアナログ信号の場合について述べる。電圧変調方式においては変調信号発生器１１７には、例えばよく知られるオペアンプなどを用いた増幅回路を用いればよく、必要に応じてレベルシフト回路などを付け加えてもよい。またパルス幅変調方式の場合には例えばよく知られた電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を用いればよく、必要に応じて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け加えてもよい。
【００７８】
以上のように完成した画像形成装置において、各電子放出素子には、容器外端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍ、Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電圧を印加することにより、電子放出させ、高圧端子Ｈｖを通じ、メタルバック９５、あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速し、蛍光膜９４に衝突させ、励起・発光させることで画像を表示することができる。
【００７９】
以上述べた構成は、表示等に用いられる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料等、詳細は部分は上述内容に限られるものではなく、画像形成装置の用途に適するよう適宜選択する。また、入力信号例として、ＮＴＳＣ方式をあげたが、これに限るものでなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式などの諸方式でもよく、また、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）方式でもよい。
【００８０】
次に、前述のはしご型配置電子源基板及びそれを用いた画像形成装置について図１２、図１３により説明する。
【００８１】
図１２において、１２０は電子源基板、１２１は電子放出素子、１２２のＤｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放出素子に接続する共通配線である。電子放出素子１２１は、基板１２０上に、Ｘ方向に並列に複数個配置される。（これを素子行と呼ぶ）。この素子行を複数個基板上に配置し、はしご型電子源基板となる。各素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能になる。すなわち、電子ビームを放出させる素子行には、電子放出閾値以上の電圧を、電子ビームを放出させない素子行には電子放出閾値以下の電圧を印加すればよい。また各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤｘ２、Ｄｘ３を同一配線とする様にしても良い。
【００８２】
図１３ははしご型配置の電子源を備えた画像形成装置の構造を示す説明図である。１３０はグリッド電極、１３１は電子が通過するため空孔、１３２は、Ｄｏｘ１、Ｄｏｘ２・・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端子、１３３はグリッド電極１３０と接続されたＧ１、Ｇ２、・・・Ｇｎからなる容器外端子、１３０は前述の様に各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板である。尚、図９、１２と同一の符号は同一の部材を示す。前述の単純マトリクス配置の画像形成装置（図９）との違いは、電子源基板１２０とフェースプレート９６の間にグリッド電極１３０を備えている事である。
【００８３】
基板１２０とフェースプレート９６の中間には、グリッド電極１３０が設けられている。グリッド電極１３０は、表面伝導型放出素子から放出された電子ビームを変調することができるもので、はしご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応して１個ずつ円形の空孔１３１が設けられている。グリッドの形状や設置位置は必ずしも図１３のようなものでなくともよく、開口としてメッシュ状に多数の通過口をもうけることもあり、また例えば表面伝導型放出素子の周囲や近傍に設けてもよい。
容器外端子１３２およびグリッド容器外端子１３３は、不図示の制御回路と電気的に接続されている。
【００８４】
本画像形成装置では素子行を１列ずつ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加することにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ラインずつ表示することができる。
【００８５】
また本発明によればテレビジョン放送の表示装置のみならずテレビ会議システム、コンピューター等の表示装置に適した画像形成装置を提供することができる。さらには感光性ドラム等で構成された光プリンターとしての画像形成装置としても用いることもできる。また電子放出素子として表面伝導型電子放出素子ばかりでなく、ＭＩＭ型電子放出素子、電界放出型電子放出素子等の冷陰極電子源にも適用可能である、更には熱電子源による画像形成装置にも適用することができる。
【００８６】
【実施例】
以下実施例により本発明を具体的に説明する。
【００８７】
［実施例１］
前述のようにして得られた表面伝導型電子放出素子を有するマトリクス型配置電子源基板（図８）を用い、画像形成装置を製作した。
図１は実施例で製作した画像形成装置の構成を示す図である。同図において６は画像形成部材（不図示）を搭載したフェースプレートであり、９１は電子放出素子群（不図示）を搭載した電子源基板である。また、１２はフェースプレート６と電子源基板９１の間に設置される支持枠であり、電子源基板９１、フェースプレート６及び支持枠１２は青板ガラスを切削加工して作製した。それらの部材はフリットガラス７によって封着・固定され、表示パネル１５１を形成している。表示パネル１５１の底辺、両側壁からは駆動用回路（不図示）と接続される端子１５４を取り出し、上面からは高圧端子１５３を取り出している。
【００８８】
１３は隔室構造部材であり、具体的にはアルミ合金５０５２箔製の六角形隔室のハニカムコアである。熱伝導率は表示パネルの材質である青板ガラスよりも大きい。
【００８９】
アルミ合金箔の厚さは０．０３８ｍｍ、六角形のハニカムのセルサイズは約３ｍｍ、ハニカムコアの高さは１ｃｍであった。
【００９０】
本実施例では電子源基板９１と隔室構造部材１３を熱伝導性シリコングリース（不図示）を介して接触させた。
【００９１】
以下にフェースプレート６、支持枠１２、そして電子源基板９１からなる表示パネルの作製方法を簡単に示す。詳細は実施態様に示してある。まず、予め前述の方法により画像形成部材を搭載した前記フェースプレート６にフリットガラス７をディスペンサーで塗布し、前記支持枠１２を所望の位置に合わせた後に仮焼成、本焼成を行った。次に、前記電子源基板９１に、ディスペンサーでフリットガラス７を塗布し、先に作製した支持枠１２とフェースプレート６について、所定の位置合わせを行い、仮焼成、本焼成を実施して表示パネルを作製した。
【００９２】
組立工程終了後、上記工程で作製された表示パネル内を真空状態にするために、排気管（不図示）を介して、表示パネル内をおよそ１０の−７乗ｔｏｒｒまで真空排気し、排気管の封止を行った。表示パネル１５１と隔室構造部材１３、そして駆動用回路基板１５２を固定し、最後に、端子１５３、１５４を駆動回路基板１５２上のそれぞれ対応する駆動回路と接続した。
【００９３】
隔室構造部材１３と回路基板１５２との間隔は５ｍｍとした。
【００９４】
なお、隔室構造部材の向きは図１のようにハニカム長手方向が表示パネルと垂直ではなく、平行であっても何ら問題ない。ハニカム長手方向が表示パネルに対して平行で上下方向とすると、上昇流の流路面積が増加し熱交換が盛んになるため、放熱効果が向上する。また、冷却方法は強制対流放熱でも自然対流放熱でも構わない。
【００９５】
このようにして得られた画像形成装置を駆動回路から電気信号を送って駆動し、画像を表示させた。その結果、表示パネル背面の温度が均一化し、放熱板としての機能が確認された。そして、長時間駆動後も画像の劣化は見られなかった。また、アルミ板と同程度の剛性をもつアルミ合金ハニカム部材の重量はアルミ板に比較して約１／７程度であり、大幅な軽量化が達成された。
【００９６】
［実施例２］
前述のようにして得られた表面伝導型電子放出素子を有するはしご型配置電子源基板（図１２）を用い、画像形成装置を製作した。
【００９７】
図２は実施例で製作した画像形成装置の構成を示す図である。同図において６は画像形成部材（不図示）を搭載したフェースプレートであり、９１は電子放出素子群（不図示）を搭載した電子源基板である。また、１２はフェースプレート６と電子源基板９１の間に設置される支持枠であり、電子源基板９１、フェースプレート６及び支持枠１２は青板ガラスを切削加工して作製した。それらの部材はフリットガラスによって封着・固定され、表示パネル１５１を形成している。表示パネル１５１の底辺、両側壁からは駆動用回路（不図示）と接続される端子１５４を取り出し、上面からは高圧端子１５３を取り出している。
【００９８】
１３は隔室構造部材であり、具体的にはアルミ合金５０５２箔製の四角形隔室の格子状のものである。熱伝導率は表示パネルの材質である青板ガラスよりも大きい。
【００９９】
アルミ合金箔の厚さは０．０３８ｍｍ、四角形の大きさは３ｍｍ×３ｍｍ、深さは１０ｍｍであった。
【０１００】
本実施例では電子源基板９１と隔室構造部材１３を熱伝導性シリコングリース（不図示）を介して接触させた。
【０１０１】
以下にフェースプレート６、支持枠１２、そして電子源基板９１からなる表示パネルの作製方法を簡単に示す。詳細は実施態様に示してある。まず、予め前述の方法により画像形成部材を搭載した前記フェースプレート６にフリットガラス７をディスペンサーで塗布し、前記支持枠１２を所望の位置に合わせた後に仮焼成、本焼成を行った。次に、前記電子源基板９１に、ディスペンサーでフリットガラス７を塗布し、先に作製した支持枠１２とフェースプレート６について、所定の位置合わせを行い、仮焼成、本焼成を実施して表示パネルを作製した。
【０１０２】
組立工程終了後、上記工程で作製された表示パネル内を真空状態にするために、排気管（不図示）を介して、表示パネル内をおよそ１０の−７乗ｔｏｒｒまで真空排気し、排気管の封止を行った。表示パネル１５１と隔室構造部材１３、そして駆動用回路基板１５２を固定し、最後に、端子１５３、１５４を駆動回路基板１５２上のそれぞれ対応る駆動回路と接続した。
【０１０３】
隔室構造部材１３と回路基板１５２との間隔は５ｍｍとした。
【０１０４】
なお、隔室構造部材の向きは実施例１と同様に、隔室高さ方向が表示パネルと平行であっても何ら問題ない。また、冷却方法は強制対流放熱でも自然対流放熱でも構わない。
【０１０５】
このようにして得られた画像形成装置を駆動回路から電気信号を送って駆動し、画像を表示させた。その結果、表示パネル背面の温度が均一化し、放熱板としての機能が確認された。そして、長時間駆動後も画像の劣化は見られなかった。また、アルミ板と同程度の剛性をもつアルミ合金格子状隔壁部材の重量はアルミ板に比較して約１／７程度であり、大幅な軽量化が達成された。
【０１０６】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によって放熱効果を減少させることなく、軽量の画像形成装置を提供することが可能となった。これにより、運搬方法や設置場所、設置方法に拘束されない多用途な画像形成装置を製作できるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す一部切欠斜視図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す一部切欠斜視図である。
【図３】（ａ），（ｂ）はそれぞれ本発明に用いる基本的な表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式的平面図及び断面図である。
【図４】本発明に用いる基本的な垂直型表面伝導型電子放出素子の構成を示す模式図である。
【図５】本発明に用いる表面伝導型電子放出素子の製造方法の一例を示す工程図である。
【図６】（ａ）、（ｂ）はそれぞれ異なる通電フォーミングの電圧波形例を示すグラフである。
【図７】電子放出特性を測定するための測定評価装置の一例を示す概略構成図である。
【図８】単純マトリクス配置の電子源の構成を示す説明図である。
【図９】画像形成装置の概略構成斜視図である。
【図１０】（ａ）、（ｂ）の２種類の蛍光膜の構成を示す説明図である。
【図１１】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を有する画像形成装置のブロック図である。
【図１２】梯子配置の電子源の構成を示す説明図である。
【図１３】梯子配置の電子源を組込んだ画像形成装置の概略構成斜視図である。
【図１４】従来の表面伝導型電子放出素子の構成を示す平面図である。
【図１５】従来の画像形成装置の放熱方法を示す説明図である。
【符号の説明】
１　　基板
２、３　　素子電極
４　　導電性薄膜
５　　電子放出部
６　　フェースプレート
７　　フリットガラス
９　　放熱体
１２　　支持枠
１３　　隔室構造部材
２１　　段差形成部
７０　　電流計
７１　　電源
７２　　電流計
７３　　高圧電源
７４　　アノード電極
７５　　真空装置
７６　　排気ポンプ
８１　　電子源基板
８２　　Ｘ方向配線
８３　　Ｙ方向配線
８４　　表面伝導型電子放出素子
８５　　結線
９１　　リアプレート
９２　　支持枠
９３　　ガラス基板
９４　　蛍光膜
９５　　メタルバック
９６　　フェースプレート
９７　　高圧端子
９８　　外囲器
１０１　　黒色導電材
１０２　　蛍光体
１１１　　表示パネル
１１２　　走査回路
１１３　　制御回路
１１４　　シフトレジスタ
１１５　　ラインメモリ
１１６　　同期信号分離回路
１１７　　変調信号発生器
１２０　　電子源基板
１２１　　電子放出素子
１２２　　共通配線
１３０　　グリッド電極
１３１　　電子が通過するため空孔
１３２　　Ｄｏｘ１、Ｄｏｘ２・・・Ｄｏｘｍよりなる容器外端子
１３３　　容器外端子
１５１　　表示パネル
１５２　　駆動用回路基板
１５３　　高圧用端子
１５４　　駆動用端子
Ｖｘ，Ｖａ　　直流電圧源
【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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【図１５】
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