JP2000231880A

JP2000231880A - 非蒸発型ゲッタの形成方法、該非蒸発型ゲッタを用いた画像形成装置およびその製造方法

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Publication number: JP2000231880A
Application number: JP11033642A
Authority: JP
Inventors: Naoko Miura; 直子三浦
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-12
Filing date: 1999-02-12
Publication date: 2000-08-22

Abstract

(57)【要約】【課題】大量生産に適した構成および低コストの製法
にて、大容量でかつ表面積の大きなゲッタ膜を画像形成
装置の表示領域内に配置し、輝度の経時的変化（経時的
低下）の少ない画像形成装置を提供すること、および画
像形成領域内での経時的な輝度バラツキの発生の少ない
画像形成装置を提供する。【解決手段】溶射法により形成されたゲッタ１１の形
成部以外を溶射源から遮蔽するために用いる溶射用マス
ク５として、該マスク５に付着したゲッタ材１０を除去
してマスク５の再利用を容易にするための分離膜７を設
けたマスク５を用いる。前記マスク５を使用してゲッタ
１１を形成する工程と、前記マスク５の表面に付着した
ゲッタ材１０を回収する工程とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、非蒸発型ゲッタの
形成方法、該非蒸発型ゲッタを用いた画像形成装置およ
びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、電子源より放出された電子ビ
ームを画像表示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画像形成装置においては、電子
源と画像形成部材を内包する密閉された真空容器の内部
を高真空に保持しなければならない。すなわち、真空容
器内部にガスが発生して圧力が上昇すると、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】また、発生したガスが、電子ビームにより
電離されてイオンとなり、これが電子を加速するための
電界により加速されて電子源に衝突することで、電子源
に損傷を与えることもある。さらに、場合によっては、
電子源の内部で放電を生じさせる場合もあり、装置を破
壊するおそれがある。

【０００４】真空悪化による電子源への悪影響は、特に
多数の電子放出素子を平面基板上に配置した電子源を用
いた平板状ディスプレイにおいてより深刻となる。

【０００５】上述したような画像形成装置における問題
を解決するための提案として、画像形成装置の表示領域
外の画像形成部材と電子源基板との間に、蒸発型ゲッタ
によるゲッタ面を形成する方法（特開平５−１５１９１
６号公報）や、画像表示部（蛍光面）周囲の画像形成部
材の内面に溝を設け、この溝中に非蒸発型ゲッタを埋め
込むことで、ゲッタの大容積化を図る方法（特開平５−
１２１０１５号公報）等がある。

【０００６】しかし、上述した各方法を用いると、ゲッ
タ材の配置位置が限定されてしまう。また、平板状画像
形成装置における真空容器内での真空悪化の問題には、
上述した問題の他、局所的に圧力が上昇しやすいという
問題がある。電子源と画像表示部材とを有する画像形成
装置において、真空容器内でガスを発生させる部分は、
主として電子ビームにより照射される画像表示領域と電
子源それ自体とである。従来のＣＲＴの場合、画像表示
部材と電子源は離れており、両者の間には真空容器の内
壁に形成されたゲッタ膜があるため、画像表示部材で発
生したガスは、電子源に到達するまでに広く拡散し、一
部はゲッタ膜に吸着されて電子源に到達した際には、そ
れほど極端に圧力が高くならない。また、電子源自身の
周りにもゲッタ膜があるため、電子源自体から放出され
たガスによっても極端で局所的な圧力上昇は生じない。

【０００７】ところが、平板状画像形成装置において
は、画像表示部材と電子源が接近しているため、画像表
示部材から発生したガスは、十分拡散する前に電子源に
到達して局所的な圧力上昇をもたらす。

【０００８】特に、画像表示領域の中央部では、ゲッタ
膜を形成した領域までガスが拡散することができないた
め、周辺部に比べ局所的な圧力上昇がより大きく現れる
ものと考えられる。発生したガスは、電子源から放出さ
れた電子によりイオン化され、電子源と画像表示部材の
間に形成された磁界によって加速され、電子源に損傷を
及ぼしたり、放電を生じせしめて電子源を破壊したりす
る場合がある。

【０００９】この様な事情を考慮して、特定の構造を有
する平板状画像形成装置では、画像表示領域内にゲッタ
材を配置して、発生したガスを即座に吸着するようにし
た構成が開示されている。例えば、特開平４−１２４３
６号公報では、電子ビームを引き出すゲート電極を有す
る電子源において、このゲート電極をゲッタ材で形成す
る方法が開示されており、円錐状突起を陰極とする電界
放出型の電子源と、ｐｎ接合を有する半導体電子源が例
示されている。なお、このゲート電極は、Ｔａ、Ｚｒ、
Ｔｉ、Ｔｈ、Ｈｆ等の合金からなり、半導体プロセスに
より形成される。

【００１０】また、特開平８−２２７８号公報では、多
数の電界放出型陰極からなる電子源フラット型表示装置
に関して、蛍光体を有する前面側パネルの各蛍光体間の
内壁面、もしくは電子源の各陰極群間の壁面上に、マス
ク蒸着法により１００ｎｍ程度のＢａＡｌ₄ を原料とし
たＢａ膜等の蒸発型ゲッタが形成されている。

【００１１】また、特開昭６３−１８１２４８号公報お
よび特公平６−３７１４号公報では、カソード（陰極）
群と真空容器のフェースプレートとの間に、電子ビーム
を制御するための電極（グリッドなど）を配置する構造
の平板状ディスフレイにおいて、この制御用電極上にゲ
ッタ材の膜を形成する方法が開示されている。この特開
昭６３−１８１２４８号公報の例では、ゲッタ材はＺｒ
（８４％）−Ａｌ（１６％）からなり、真空蒸着法、ス
パッタリング法、イオンプレーティング法、塗布法等に
より、電極上に直接成膜される。また、特公平６−３７
１４号公報の例では、厚さ０．１ｍｍの金属板上に、ゲ
ッタ材を圧着した小片（例えばサエスゲッターズのＳｔ
７０７のようなＺｒ・Ｖ・Ｆｅ合金）をスポット溶接で
電極上に固定している。

【００１２】また、米国特許第５４５３６５９号明細
書、”ＡｎｏｄｅＰｌａｔｅｆｏｒＦｌａｔＰ
ａｎｅｌＤｉｓｐｌａｙｈａｖｉｎｇＩｎｔｅｒ
ｇｒａｔｅｄＧｅｔｔｅｒ”，ｉｓｓｕｅｄ２６
Ｓｅｐｔ．１９９５，ｔｏＷａｌｌａｃｅｅｔａ
ｌ．では、画像表示部材（アノードプレート）上の、ス
トライプ上の蛍光体同士の隙間にゲッタ部材を形成した
ものが開示されている。この例では、ゲッタ材は。Ｚｒ
・Ｖ・ＦｅまたはＢａをイオンビームスパッタや、電子
ビーム蒸着法を用いて０．１〜１μｍの厚みで成膜し、
その後リソグラフィー法により整形している。

【００１３】ゲッタ材は、蛍光体およびそれと電気的に
接続された導電体とは電気的に分離されており、ゲッタ
に適当な電位を与えて電子源の放出した電子を照射・加
熱することにより、ゲッタの活性化を行ったり、ゲッタ
に通電加熱して活性化を行うものである。

【００１４】平板状ディスプレイに使用する電子源を構
成する電子放出素子としては、構造と製造方法が簡単な
ものが、生産技術、製造コスト等の観点から見て望まし
いことはいうまでもない。製造プロセスが、薄膜の積層
と簡単な加工で構成されているもの、あるいは大型のも
のを製造する場合は、印刷法などの真空装置を必要とし
ない技術により製造できるものが求められる。

【００１５】この点で、上述した特開平４−１２４３６
号公報に開示された、ゲート電極をゲッタ材により構成
した電子源、および特開平８−２２７８号公報に開示さ
れた、前面側パネルの各蛍光体間の内壁面、もしくは電
子源の各陰極群間の壁面上に蒸発型ゲッタの蒸着膜を有
する多数の電界放出型陰極からなる電子源フラット型表
示装置に関して、円錐状の陰極チップの製造、あるいは
半導体の接合の製造などにおいて、真空装置中での煩雑
な工程を要する。さらに、画像形成装置を大型化するに
は、製造装置による限界がある。

【００１６】また、特開昭６３−１８１２４８号公報、
および特公平６−３７１４号公報に記載されたように、
電子源とフェースプレートの間に制御電極などを設けた
装置では、その構造が複雑になり、製造工程でこれら部
材の位置合わせなど煩雑な工程が伴うことになるまた、
米国特許第５４５３６５９号明細書に開示されたよう
に、ゲッタ材をアノードプレート上に形成する方法は、
ゲッタ材と蛍光体の間の電気的な絶縁をとることが必要
で、精密な微細加工のためにフォトリソグラフィー技術
によるパターニングを繰り返し行って作成される。この
ため、工程が煩雑となり、またフォトリソグラフィーに
用いる装置の大きさなどから、製造できる画像形成装置
の大きさが制限される。

【００１７】製造工程が容易であるという上述の要求を
満たしうる構造を持った電子放出素子としては、横型の
電界放出型電子放出素子や、表面伝導型電子放出素子を
挙げることができる。

【００１８】横型の電界放出型電子放出素子は、平面基
板上に尖った電子放出部を有する陰極（カソード）と、
カソードに高電界を印加するための陽極（ゲート）を対
向させて形成したもので、蒸着、スパッタ、メッキ法な
どの薄膜堆積法と、通常のフォトリソグラフィー技術に
より製造できる。また、表面伝導型電子放出素子は、一
部に高抵抗部を有する導電性薄膜に対して電流を流すこ
とにより、電子が放出されるもので、本出願人による特
開平７−２３５２５５号公報にその一例が示されてい
る。

【００１９】これらの素子を用いた画像形成装置におい
て、画像表示領域内に効果的にゲッタ材を配置し、ゲッ
タ材の活性化を行う手法の提案が、特開平９−８２２４
５号公報にてなされている。この例では、ゲッタ材は、
Ｔｉ、Ｚｒのうち少なくとも一種を主成分とする合金か
らなるか、あるいは、さらに、Ａｌ、Ｖ、Ｆｅのうち一
種以上を副成分とする合金からなる。なお、このゲッタ
材は、真空蒸着法、スパッタ法により成膜されている。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、容器内のガ
ス分子を長期にわたりより効果的に吸着排気するために
は、ゲッタ膜自身の体積を増やし、かつ表面積を増加さ
せることが求められる。しかしながら、上記提案におけ
るゲッタ材の形成方法は、真空蒸着法、スパッタ法等に
より形成されているため、成膜時の成膜速度を考慮する
と、１回の工程で形成できるゲッタ材の膜厚は、せいぜ
い数μｍが上限である。同手法にてそれ以上の膜厚のゲ
ッタ材を形成するためには、成膜に要する時間の増大は
避けられずコストの上昇につながる。

【００２１】また、同手法により形成される膜の表面積
は、蒸着時の成膜条件により多少の制御はできるが、よ
り大きな表面積を持つ膜を形成するためには、被蒸着物
の表面形状を加工するなどの特別な工程を必要とする。

【００２２】本発明は、大量生産に適した構成および低
コストの製法にて、大容量でかつ表面積の大きなゲッタ
膜を画像形成装置の表示領域内に配置し、輝度の経時的
変化（経時的低下）の少ない画像形成装置を提供するこ
と、および画像形成領域内での経時的な輝度バラツキの
発生の少ない画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００２３】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
になされた本発明は、以下の特徴点を備えている。

【００２４】すなわち、本発明の非蒸発型ゲッタの形成
方法は、基板上に複数の電子放出素子が配置された電子
源と、前記基板に対向して配置された画像形成部材とを
有する画像形成装置の画像表示領域内に、非蒸発型ゲッ
タを形成する方法であって、溶射法により形成されたゲ
ッタの形成部以外を溶射源から遮蔽するために用いる溶
射用マスクとして、該マスクに付着したゲッタ材を除去
してマスクの再利用を容易にするための分離膜を設けた
マスクを用い、前記マスクを使用してゲッタを形成する
工程と、前記マスク表面に付着したゲッタ材を回収する
工程とを有することを特徴とするものである。

【００２５】また、前記非蒸発型ゲッタは、電子源基板
上に配置された前記電子放出素子に対して電圧を印加す
るための配線上に形成しても良く、あるいは、画像形成
部材上の蛍光体領域を分離する黒色材上に、メタルバッ
クを介して形成しても良い。また、前記マスク表面に形
成される分離膜が、耐熱性高分子膜または金属薄膜であ
ることが好ましい。

【００２６】また、前記耐熱性高分子膜の熱分解温度
が、３００℃以上であることが好ましい。

【００２７】また、前記金属薄膜が、アルミニウム薄膜
であることが好ましい。

【００２８】また、前記マスクは、Ｆｅ系合金またはセ
ラミックスを基材とすることが好ましい。

【００２９】また、前記マスク表面に付着したゲッタ材
を除去、回収する方法として、マスクを分離膜の分解温
度以上であって、マスクおよびゲッタ材の融解温度以下
に加熱する工程を有したり、あるいは、分離膜を溶解し
うる溶液中にマスクを浸漬する工程を有することが好ま
しい。

【００３０】また、前記ゲッタ材は、Ｔｉ、Ｚｒ、また
はこれらのうち少なくとも一種を主成分とする合金であ
ることが好ましい。

【００３１】また、前記ゲッタの膜厚が、１０〜１００
μｍであることが好ましい。

【００３２】本発明の画像形成装置の製造方法は、マト
リクス配線された複数の電子源が基板上に配設されると
ともに、上述したいずれかの方法により非蒸発型ゲッタ
を形成することを特徴とするものである。

【００３３】また、本発明の画像形成装置の製造方法
は、表面伝導型電子放出素子を有する電子源を備えると
ともに、上述したいずれかの方法により非蒸発型ゲッタ
を形成することを特徴とするものである。

【００３４】本発明の画像形成装置は、横型の電界放出
型電子放出素子を有する電子源を備えるとともに、上述
したいずれかの方法により形成した非蒸発型ゲッタを有
することを特徴とするものである。

【００３５】また、本発明の画像形成装置は、上述した
いずれかの方法により形成した非蒸発型ゲッタを有する
ことを特徴とするものである。

【００３６】本発明の非蒸発ゲッタの形成方法により形
成した非蒸発ゲッタを用いた画像形成装置にれば、画像
表示領域中に非蒸発型ゲッタを配置することにより、ガ
ス放出源となる画像表示領域から発生するガスを速やか
に、かつ長期的に排気することができるようになる。こ
れにより、電子放出素子の劣化や、放出電流量の揺らぎ
を抑制することができる。

【００３７】したがって、結果的に、画像形成装置を長
時間動作させた場合の輝度の低下、とりわけ画像表示領
域の中央付近での輝度の低下を抑制することができる。

【００３８】さらに、溶射マスク上に付着したゲッタ材
を回収することにより、再度、溶射材料として使用でき
るだけでなく、マスクの繰り返し使用も可能となること
から、製造コストの削減が実現できる。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい実施形
態を例に挙げて、本発明を詳述する。

【００４０】本発明の好ましい実施形態の第１例は、電
子源基板上に配置された電子放出素子に対して電圧を印
加するための配線上に、溶射法により非蒸発型ゲッタを
形成する方法であり、その際、配線部以外へのゲッタ材
の付着を防止するために配置されるマスク上の表面に付
着したゲッタ材を回収する工程を含むものである。

【００４１】図１は、本発明に係る画像形成装置の製造
方法の一例を模式的に示すものである。図１を用いて、
配線上へのゲッタの形成方法およびマスク表面のゲッタ
の回収方法について説明する。

【００４２】図１（ａ）は、複数の電子放出素子４、適
当なＸ方向配線２およびＹ方向配線３が形成された電子
源基板１である。このＹ方向配線３上の一部に、ゲッタ
を形成するにあたり、形成部以外を溶射源から遮蔽する
ために用いられるのが、図１（ｂ）に示したマスク５で
ある。

【００４３】ゲッタが形成される面積の割合は、通常、
基板全体の２割以下であることから、溶射されたゲッタ
材の大部分はマスクに付着することになる。これらのゲ
ッタ材を回収して、再び溶射材料として用いることがで
きれば、コスト削減の面で効果が大きい。

【００４４】マスク基材は、耐熱性に優れ、熱膨張係数
が小さいという点から、鉄・ニッケル合金が好ましく用
いられるが、これをそのまま用いた場合、ゲッタ材がマ
スク基材６に融着してしまうことから、後に両者を分離
することは容易ではない。ある回数用いられたマスク５
は、ゲッタが付着した状態のまま廃棄せざるを得なくな
る。

【００４５】そこで、本発明においては、マスク基材６
からゲッタ材を容易に回収して再利用するとともに、マ
スク基材６も再利用できる方法を提案している。すなわ
ち本発明では、マスク５は、マスク基材６およびその表
面に形成された分離膜７からなり、形成すべきゲッタの
形状に合った開口部が設けられている。分離膜７は、マ
スク５とゲッタ材の融着を防ぎ、ゲッタの除去回収を容
易にするために形成されるものである。

【００４６】本発明で使用されるマスク基材６として
は、耐熱性に優れ、熱膨張係数が小さいという点から鉄
・二ッケル合金が好ましく用いられるが、その他に冷間
圧延鋼板、アルミキルド鋼板、鉄・二ツケル合金板等の
金属鋼板、ガラス板、セラミック板等も用いることがで
きる。

【００４７】また、マスク５上に形成される分離膜７と
しては、溶着時の温度上昇に対する耐性を有し、さら
に、後に述べるゲッタ材の分離回収工程において、マス
ク基材６およびゲッタ材が変質することがない条件下で
熱分解あるいは溶解することが可能な膜であることが望
まれる。

【００４８】溶着の際のマスク表面温度は、２００〜２
５０℃に達していることが確認されていることから、分
離膜７としては、分解温度が３００℃以上であることが
望ましく、例えば、フッ素系樹脂、ポリイミド樹脂、エ
ポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリビニルアルコール樹
脂等の高分子被膜が挙げられる。マスク面への被膜の形
成方法としては、電着塗装、スプレー、ディッピング、
スピンコート等の方法を用いることができる。

【００４９】また、金属および金属化合物被膜を用いる
ことも可能であるが、後のゲッタ材の分離回収工程を考
慮すると、アルミニウム薄膜が望ましい材料として挙げ
られる。

【００５０】成膜方法としては、スパッタ法、スプレー
法、メッキ等の方法を用いることができる。分離膜の膜
厚は、特に限定はないが、通常１０〜５０μｍに形成さ
れる。

【００５１】図１（ｃ）に示すように、このマスク５を
電子源基板１上に、分離膜形成面を上にして十分に位置
合わせをしながら設置する。なお、ゲッタ形成部以外へ
の遮蔽をより確実にするために、フォトレジストプロセ
スにより、配線部以外にレジスト膜８を形成したり、電
子源基板１とマスク５を接着する手段を用いることも可
能である。

【００５２】このようにしてマスキングを行った電子源
基板１に向けて、図１（ｄ）に示したように、溶射装置
９からゲッタ材料１０を噴射し、配線上にゲッタを形成
した後、電子源基板１とマスク５を分離する。

【００５３】ゲッタ１１が形成された電子源基板１（図
１（ｅ））は、その後、支持枠およびフェースプレート
等と組み合わされて、画像形成装置が形成される。

【００５４】一方、溶射後のマスク表面からゲッタ材料
１０を分離回収する方法としては、マスク５の表面に形
成した分離膜７を除去することにより、両者を分離する
方法を用いることができる。分離膜７を除去するには、
分離膜７の分解温度以上かつマスク５およびゲッタ材料
１０の融解温度以下で焼成するか、あるいはマスク基材
６およびゲッタ材料１０に対する溶解性を持たず、分離
膜７のみを溶解し得る適当な溶剤を用いて、分離膜７を
溶解する方法を用いることができる。

【００５５】マスク基材６と分離したゲッタ材料１０
は、適当な方法で回収し、再び溶射材料として使用する
（図１（ｆ）（ｇ））。

【００５６】また溶射に用いられるゲッタ材料１０とし
ては、通常用いられる非蒸発型ゲッタの材料を用いるこ
とができ、例えば、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔ
ａ、Ｗ等の金属およびこれらの合金を用いることができ
る。また、合金の成分としてＦｅ、Ｎｉ、Ｍｎ等を含ん
でいてもよい。

【００５７】配線上に形成されるゲッタ膜の厚みとして
は、長期にわたり排気能力を保持する点、また、原料粉
末のゲッタ能力を保持し取扱いを容易にするため、粉末
材料の粒径の下限が決まることから溶射後の膜厚も決定
され、約１０μｍ以上の膜厚が好ましい。また、溶射後
の膜剥がれを防止するため、ゲッタ膜の膜厚としては、
１００μｍ以下が好ましい。

【００５８】なお、ゲッタ１１の溶射膜表面は、数μｍ
〜数十μｍの凹凸を有するため、平滑面に真空蒸着され
た蒸着膜面よりも表面積が大きく、このためより大きな
排気速度を持つことができる。

【００５９】また、１回の溶射で、１０〜１００μｍ程
度の厚みの膜を短時間で容易に形成することができ、こ
のような厚い膜を形成することによりゲッタ１１の寿命
を長くすることができる。

【００６０】図２は、本発明の画像形成装置の構成の一
部を模式的に示したものであり、図１の方法で製造した
電子源基板１を用いた構成となっている。

【００６１】図２おいて、１は電子源基板で、Ｘ方向配
線２、Ｙ方向配線３、電子放出素子４、非蒸発型ゲッタ
１１が配置されている。また、１３は支持枠、１４はフ
ェースプレートで、接合部において、フリットガラスな
どを用いて互いに接着され、外囲器１５を形成してい
る。

【００６２】フェースプレート１４は、ガラス基体１６
の上に、蛍光膜１７、メタルバック１８が形成されてな
り、この部分は画像表示領域となる。蛍光膜１７は、白
黒画像の表示装置の場合には、蛍光体のみからなるが、
カラー画像を表示する場合には、赤、緑、青の３原色の
蛍光体により画像形成単位（以下、ピクセルとも呼ぶ）
が形成され、その間を黒色導電材で分離した構造とする
場合がある。黒色導電材はその形状により、ブラックス
トライプ、ブラックマトリクスなどと呼ばれる。メタ
ルバック１８は、Ａｌ等の導電性薄膜により構成され
る。メタルバック１８は、蛍光体から発生した光のう
ち、電子源１の方に進む光をガラス基体１６の方向に反
射して輝度を向上させるとともに、外囲器１５内に残留
したガスが電子線により電離されてイオンが発生し、こ
のイオンの衝撃によって蛍光体が損傷を受けるのを防止
する働きもある。また、フェースプレート１４の画像表
示領域に導電性を与えて、電荷が蓄積されるのを防ぎ、
電子源１に対するアノード電極の役割を果たしている。
なお、メタルバック１８は、高圧端子Ｈｖと電気的に接
続されており、高圧端子Ｈｖを通して、外囲器１５の外
部から電圧を印加できるようになっている。

【００６３】また、２０は電子放出させる素子の行を選
択するための行選択用端子、２１は選択された行に属す
る電子放出素子の電子放出量を制御するための信号を入
力する信号入力端子である。

【００６４】なお、行選択用端子２０は、電子源内のＸ
方向配線２と接続し、信号入力端子２１は、Ｙ方向配線
３と接続している。これらの端子の形態は、電子源１の
構造や制御の方法により適宜望ましいものが選ばれるも
ので、図２に示した構造に限られるものではない。

【００６５】外囲器１５内に、外囲器１５内を真空に保
つための補助ポンプとして、蒸発型ゲッタ１２（図で
は、リング状ゲッタを模式的に表示）を配置する場合が
ある。この場合、ゲッタ材が画像表示領城中に飛散し、
電極間の電気的短絡を防ぐ目的で、蒸発型ゲッタ１２と
電子放出素子４、配線群２および３、アノード電極を含
む領域との間に、遮蔽体１９を設けておく。なお、非蒸
発型ゲッタ１１のみで、外囲器１５内を十分に真空に保
つことができる場合には、蒸発型ゲッタ１２ならびに遮
蔽体１９を形成しておかなくともよい。

【００６６】以上のようにして形成されたフェースプレ
ート１４と、支持枠１３と電子源１やその他の構造体を
組み合わせ、支持枠１３と、フェースプレート１４、電
子源１を接合する。また、電子源１の基板のみで真空排
気後の大気圧に耐えられない場合には、電子源１とフェ
ースプレート１４の間にスペーサーを配置するか、電子
源１の裏面に補強用の板を組み合わせて接合してもよ
い。接合は、接合部にフリットガラスを付け、４００℃
程度に加熱して行う。実際の操作としては、大気中で３
００℃程度の加熱処理を行い、フリットガラス中にバイ
ンダとして含まれる成分を除去（この工程を「仮焼成」
と呼ぶ）した後、Ａｒ等の不活性ガス（ｉｎｅｒｔｇ
ａｓ）中で、４００℃の加熱処理を行い、接合部を溶着
する。

【００６７】この後、電子源１に表面伝導型電子放出素
子を含む場合は、電子放出素子のフォーミング処理や活
性化処理など必要な処理を行って、外囲器１５の内部を
十分排気した後、外囲器１５全体を３５０℃程度の高温
で数時間から数十時間加熱することにより、ゲッタ構造
体上の非蒸発型ゲッタ１１を活性化した後、排気管（不
図示）をバーナで加熱して封じ切る。

【００６８】最後に、必要であれば、外囲器１５内に設
けた蒸発型ゲッタ１２（図では、模式的にリング状ゲッ
タを表示）を加熱して、外囲器１５の内壁にゲッタ材を
蒸着することによりゲッタ材の膜を形成する。これによ
って形成されるゲッタ膜は、外囲器１５内の画像表示領
域の外に位置する。

【００６９】本発明の好ましい実施形態の第２例は、非
蒸発型ゲッタ１１をフェースプレート１４上の、蛍光体
領域を分離する黒色材上に、メタルバック１８を介して
形成するものである。

【００７０】図３を用いて、蛍光膜１７の構造について
説明する。図３（ａ）は、蛍光体２３がストライプ状に
並べられた場合を示すもので、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青
（Ｂ）の３原色の蛍光体２３が順に形成され、その間が
黒色導電材２２によって分離されている。この場合、黒
色導電材２２の部分はブラックストライプと呼ばれる。
図３（ｂ）は蛍光体２３のドットが格子状に並び、その
間を黒色導電材２２によって分離したものである。この
場合には、黒色導電材２２はブラックマトリクスと呼ば
れる。

【００７１】ガラス基体１６上への黒色導電材２２と蛍
光体２３のパターニング法としては、スラリー法や印刷
法などが使用できる。蛍光膜１７を形成した後、さらに
Ａｌ等の金属の膜を形成し、メタルバック１８とする。
この上に、さらにゲッタ層を形成するが、本実施形態に
おいては、上記蛍光膜１７のブラックストライプあるい
はブラックマトリクス２２上に、メタルバック１８を介
して非蒸発型ゲッタ１１を選択的に形成する。形成方法
は、第１例の実施形態で述べた方法と同様であり、ブラ
ックストライプあるいはブラックマトリクス部以外の部
分をマスク５で遮蔽しながら溶射を行う。

【００７２】なお、本実施形態で好ましく用いられるマ
スク基材６、マスク表面の分離膜７、ゲッタ材料１０
は、第１例の実施形態で述べたものと同様である。また
マスク５に付着したゲッタ材料１０の分離、回収につい
ても第１例の実施形態と同様の方法で行うことができ
る。

【００７３】さらに、画像形成装置全体の構成および製
法は、非蒸発型ゲッタ１１の配置位置が異なる以外は、
第１例の実施形態と同様である以上説明したように、プ
ラズマ溶射法等により形成された１０〜１００μｍ程度
の厚みで、数μｍ〜数十μｍの凹凸表面を有する非蒸発
型ゲッタを、電子源基板１上あるいはフェースプレート
１４上の画像表示領城中に配置することにより、大きな
排気速度および排気総量を有するゲッタ１１によって、
ガス放出源となる画像表示領域から発生するガスを速や
かにかつ長期的に排気することができるようになる。こ
れにより、電子放出素子４の劣化や放出電流量の揺らぎ
を抑制することができるようになる。

【００７４】なお、図１および図２では、電子放出素子
４として表面伝導型電子放出素子を示しているが、本発
明ではこれに限定されず、横形の電界放出型電子放出素
子等を用いることができる。

【００７５】次に、上記の画像形成装置により、ＮＴＳ
Ｃ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４を用いて説明す
る。図４において、４１は本発明の画像形成装置（表示
パネルとも呼ぶ）、４２は走査回路、４３は制御回路、
４４はシフトレジスタである。また、４５はラインメモ
リ、４６は同期信号分離回路、４７は変調信号発生器、
ＶｘおよびＶａは直流電圧源である。

【００７６】画像形成装置４１は、端子Ｄ_ox1 〜Ｄ
_oxm 、端子Ｄ_oy1 〜Ｄ_oyn 、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。端子Ｄ_ox1 〜Ｄ
_oxm には、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。

【００７７】端子Ｄ_oy1 〜Ｄ_oyn 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１
０ｋＶ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。

【００７８】次に、走査回路４２について説明する。走
査回路４２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 〜Ｓ_m 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０Ｖ（グランドレベル）のいずれか一方を選択
し、画像形成装置４１の端子Ｄ_ox1 〜Ｄ_oxm と電気的に
接続される。Ｓ₁ 〜Ｓ_m の各スイッチング素子は、制御
回路４３が出力する制御信号Ｔ_scan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。

【００７９】直流電圧源Ｖｘは、本実施形態の場合に
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に設定されている。

【００８０】制御回路４３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
作を整合させる機能を有する。制御回路４３は、同期信
号分離回路４６より送られる同期信号Ｔ_syncに基づい
て、各部に対してＴ_scan、Ｔ_sft 、Ｔ_mry の各制御信号
を発生する。

【００８１】同期信号分離向路４６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）回路等を用いて構成できる。同期信号分
離回路４６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Ｔ
_sync信号として図示した。また、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
表した。このＤＡＴＡ信号は、シフトレジスタ４４に入
力される。

【００８２】シフトレジスタ４４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４３より送られる制御信号Ｔ_sft に基づいて動作す
る（すなわち、制御信号Ｔ_sf _t は、シフトレジスタ４４
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、Ｉ_d1〜Ｉ_dn
のｎ個の並列信号として、前記シフトレジスタ４４より
出力される。

【００８３】ラインメモリ４５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４３より送られる制御信号Ｔ_mry にしたが
って、適宜Ｉ_d1〜Ｉ_dnの内容を記億する。記憶された内
容は、Ｉ_d'1 〜Ｉ_d'n として出力され、変調信号発生器
４７に入力される。

【００８４】変調信号発生器４７は、画像データＩ_d'1
〜Ｉ_d'n 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Ｄ_oy1 〜Ｄ_oyn を通じて、画像形成装置４
１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【００８５】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Ｉ_e 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電
圧Ｖ_thがあり、Ｖ_th以上の電圧を印加さたれた時にのみ
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、本素子に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Ｖ_pm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Ｐ_w 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。

【００８６】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４７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。

【００８７】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４７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。

【００８８】シフトレジスタ４４やラインメモリ４５
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、所定の速度で行なわれれば良いからかある。

【００８９】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路４６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化す
る必要があるが、これには分離回路４６の出力部にＡ／
Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連して、ラインメモ
リ４５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４７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
調方式の場合には、変調信号発生器４７には、例えばＤ
／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加
する。パルス幅変調方式の場合には、変調信号発生器４
７には、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。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。

【００９０】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場合
には、変調信号発生器４７には、例えばオペアンプなど
を用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてレベルシフ
ト回路など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（ＶＯＣ）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。

【００９１】このような構成をとり得る本発明の画像形
成装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄ
_ox1 〜Ｄ_oxm 、Ｄ_oy1 〜Ｄ_oyn を介して電圧を印加する
ことにより、電子放出が生じる。高圧端子Ｈｖを介して
メタルバック１８に高圧を印加し、電子ビームを加速す
る。加速された電子は、蛍光膜１７に衝突し、発光が生
じて画像が形成される。

【００９２】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。例えば、入
力信号については、ＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号
はこれに限られるものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方
式などの他、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
式を採用できる。

【００９３】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
リンタとしての画像形成装置等としても用いることがで
きる。

【００９４】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるも
のではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要
素の置換や設計変更がなされたものをも包含する。

【００９５】＜実施例１＞本実施例の画像形成装置は、
図２に模式的に示された装置と同様の構成を有してお
り、基板上に複数（１００行×３００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１を備
えている。またゲッタは、Ｙ方向配線の一部に被覆され
ている。

【００９６】電子源１の一部の平面図を図５に示す。ま
た、図５中のＡ−Ａ’断面図を図６に示す。ただし、図
５、図６において、同様の機能を有する部材には同一の
符号を付している。ここで、１は電子源基板、２は図２
のＤ_oxm に対応するＸ方向配線、３は図２のＤ_oyn に対
応するＹ方向配線、４は表面伝導型電子放出素子、５１
は層間絶縁層、５２、５３は素子電極、５４は電子放出
部を含む導電性膜、５５は素子電極５３とＹ方向配線３
とを電気的に接続するためのコンタクトホール、１１は
非蒸発型ゲッタである。

【００９７】以下に、本実施例の画像形成装置の製造方
法について、図１、図７、図８を参照しつつ説明する。

【００９８】工程−ａ清浄化した青板ガラス上に、厚さ０．５μｍのシリコン
酸化膜をスパッタ法で形成した電子源基板１上に、真空
蒸着により厚さ５ｎｍのＣｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを
順次積層した後、フォトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキ
スト社製）をスピンナにより回転塗布して、ベークした
後、フォトマスク像を露光、現像して、Ｙ方向配線３の
レジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウェッ
トエッチングして、幅８０μｍのＹ方向配線３を形成し
た（図７（ａ））。

【００９９】工程−ｂ次に、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる層間絶
縁層５１をＲＦスパッタ法により堆積した（図７
（ｂ））。

【０１００】工程−ｃ前記工程ｂで堆積したシリコン酸化膜に、コンタクトホ
ール５５を形成するためのフォトレジストパターンを作
り、これをマスクとして層間絶縁層５１をエッチングし
てコンタクトホール５５を形成した。エッチングは、Ｃ
Ｆ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（ＲｅａｃｔｉｖｅＩ
ｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法によった（図７（ｃ））。

【０１０１】工程−ｄその後、素子電極５２、５３と素子電極間隔Ｇとなるき
パターンをフォトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１
日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により、厚さ５ｎ
ｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順次堆積した。フォ
トレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆
積膜をリフトオフし、素子電極間隔Ｇは３μｍ、素子電
極の幅は３００μｍとし、素子電極５２、５３を形成し
た（図７（ｄ））。

【０１０２】工程−ｅ素子電極５２、５３の上にＸ方向配線２のフォトレジス
トパターンを形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５０
０ｎｍのＡｕを順次、真空蒸着により堆積し、リフトオ
フにより不要の部分を除去して、幅３００μｍのＸ方向
配線２を形成した（図８（ｅ））。

【０１０３】工程−ｆ膜厚１００ｎｍのＣｒ膜５６を真空蒸着により堆積・パ
ターニングし、その上にＰｄアミン錯体の溶液をスピン
ナーにより回転塗布し、３００℃で１０分間の加熱焼成
処理を行った。

【０１０４】また、こうして形成された、主元素として
Ｐｄからなる電子放出部形成用の導電性膜５４の膜厚は
８．７ｎｍ、シート抵抗値は３．２×１０⁴ Ω／□であ
った。（図８（ｆ））。

【０１０５】工程−ｇＣｒ膜５６および焼成後の電子放出部形成用の導電性膜
５４を、酸エッチャントによりエッチングして、所望の
パターンを形成した（図８（ｇ））。

【０１０６】工程−ｈコンタクトホール５５部分以外に、レジストを塗布する
ようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５ｎｍの
Ｔｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆積した。そして、
リフトオフにより不要の部分を除去することにより、コ
ンタクトホール５５を埋め込んだ（図８（ｈ））。

【０１０７】以上の工程により、電子源基板１上に複数
（１００行×３００列）の電子放出部形成用の導電性膜
５４が、Ｘ方向配線２とＹ方向配線３とにより単純マト
リクス配線された電子源１を形成した。

【０１０８】工程−ｉ次に、Ｙ方向配線３上に、プラズマ溶射法により非蒸発
型ゲッタを形成した。図１に基づいて、非蒸発型ゲッタ
の形成方法を説明する。

【０１０９】まず、所望部以外へのゲッタの付着を防止
するためのマスク５を形成した。マスク基材６には、５
００μｍ厚の低熱膨張材のアンバー材（鉄・ニッケル合
金）を用い、フォトリソグラフィーにより開口部を形成
することによりマスク５を形成した。このパターニング
工程は、スプレー吹き付けによるレジスト塗布により、
膜厚７μｍのレジスト膜８を形成し、露光、エッチング
液（アルカリ溶液）によるレジスト膜８の剥離等により
行った。マスク開口部のパターンは、図９（ａ）に示す
ように、Ｘ方向配線間隔に等しい間隔で、幅２００μ
ｍ、長さ１０ｍｍの開口部を千鳥状に形成し、Ｘ方向配
線上の一部に開口部が対応するようにした。

【０１１０】次に、このように作成した基材６上に、平
均粒径１μｍのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）樹脂の水性分散液をスプレー塗装した。そして、こ
れを１５０℃で乾燥後、３００℃で２０分間熱処理し
て、アンバー材表面にＰＴＦＥ被膜７を形成した（図１
（ｂ））。

【０１１１】電子源基板１上にレジストを塗布し、さら
にその上に位置合わせをしながらマスク５を被せて固定
し、ＵＶ照射により現像することで、Ａｇ配線のマスク
開口部のみを露出させた（図１（ｃ））。

【０１１２】このような電子源基板１を減圧プラズマ溶
射装置内に取り付け、非蒸発型ゲッタ材（Ｚｒ（７５
％）−Ｖ（２０％）−Ｆｅ（５％）の粉末合金）を溶射
した。この際、減圧タンク内を一旦１．３×１０Ｐａま
で減圧し、その後、Ａｒガスにてタンク内を４．７×１
０³ Ｐａの圧力に設定して溶射を行った。また、溶射後
には、再びタンク内を１．３×１０Ｐａまで減圧し、そ
の後、大気圧まで窒素ガスを導入し、基板温度が十分に
下がった後、大気に開放し取り出した。

【０１１３】形成されたゲッタ材１１の膜厚は、平均し
て４０μ程度であった（図１（ｄ））。

【０１１４】電子源基板１は、レジスト膜８の剥離液に
浸漬してマスク５と分離し、洗浄工程を経て、Ｘ方向配
線上の一部に非蒸発型ゲッタ１１が形成された電子源基
板１を得た（図１（ｅ））。

【０１１５】一方、電子源基板１から分離したマスク５
（図１（ｆ））上にはゲッタ材料１０が付着しており、
これを再利用するため回収作業を行った。すなわち、マ
スク５をＡｒガスフロー中で５５０℃に加熱し、マスク
基材６上に形成したＰＴＦＥ被膜を分解した。そして、
マスク基材６にガスを吹き付けて、マスク基材６とゲッ
タ材を分離し、冷却後、ゲッタ材料１０のみを回収し
た。このようにして回収したゲッタ材料１０は、再びプ
ラズマ溶射材料として用いた。また、マスク基材６は、
再度ＰＴＦＥ膜で被覆して再利用した。

【０１１６】工程−ｊ次に、画像表示部分となるフェースプレート１４を作成
した。フェースプレート１４には、蛍光膜１７の導伝性
を高めるために、ガラス基体１６上にＩＴＯからなる透
明電極（不図示）を設けておいた。画像形成部材として
の蛍光膜１７は、カラーを実現するために、ストライプ
形状（図３（ａ）参照）の蛍光体とし、先にブラックス
トライプを形成し、その間隙部にスラリー法により各色
蛍光体２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂを塗布して、蛍光膜１７
を作製した。なお、ブラックストライプの材料として、
通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用い
た。

【０１１７】また、蛍光膜１７の内面側には、メタルバ
ック１８を設けた。メタルバック１８は、蛍光膜１７の
作製後、蛍光膜１７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
蒸着することで作製した。

【０１１８】工程−ｋ次に、以下の工程により、図２に示す外囲器１５を作製
した。

【０１１９】前述の工程により作成された電子源基板１
と、支持枠１３、遮蔽体１９、リング状の蒸発型ゲッタ
１２、フェースプレート１４を組み合わせて、電子源基
板１とフェースプレート１４の各色蛍光体との位置を厳
密に調整し、封着して外囲器１５を形成した。封着の方
法は、接合部にフリットガラスを塗布して、大気中３０
０℃で仮焼成した後、各部材を組み合わせ、Ａｒガス中
４００℃で１０分間の熱処理を行い接合した。

【０１２０】次の工程を説明する前に、以後の工程にて
用いられた真空処理装置について、図１０を用いて説明
する。

【０１２１】図１０において、９１は製造工程下の画像
形成装置（画像表示パネルとも呼ぶ）、９２は排気管で
あり、画像形成装置９１と真空チャンバ９３を接続して
いる。また、真空チャンバ９３は、ゲートバルブ９４に
連結されており、ゲートバルブ９４は、排気装置９５に
連結されている。また、排気装置９５は、磁気浮上型の
ターボ分子ポンプと不図示のバルブを介して連結された
バックアップ用のドライポンプによって構成されてい
る。また、真空チャンバ９３には、内部の圧力をモニタ
する圧力計９６と、真空チャンバ９３内部のガス分圧構
成をモニタする四重極質量分析装置（Ｑ−ｍａｓｓ）９
７が装備されている。

【０１２２】さらに、真空チャンバ９３は、ガス導入ラ
イン９８とガス導入ライン９８の途中に設置されたガス
導入制御装置９９を通じて、導入物質源１００が封入さ
れたアンプルおよびボンベに連結されている。本実施例
においては、ガス導入制御装置９９として超高真空対応
のバリアブルリールクバルブを用い、導入物質源１００
としてアセトン（ＣＨ₃ ）₂ ＣＯを用いた。

【０１２３】以上の真空処理装置を用いて以後の工程を
行った。

【０１２４】工程−ｌ先の工程で完成した外囲器１５内の気体を、排気管９２
と真空チャンバ９３を通じて排気装置９５にて排気し、
圧力計９６の表示値で約１×１０^-3Ｐａに達した後、図
１１に示す装置を用いてフォーミングを行った。

【０１２５】図１１は、フォーミング工程において、製
造工程下の画像形成装置への電圧印加を行う装置の模式
図であり、本実施例では、以降の工程である活性化工程
においても使用される。

【０１２６】図１１に示すように、製造工程下の画像形
成装置９１は、Ｙ方向配線Ｄ_y1〜Ｄ_ynを共通結線してグ
ランドに接続し、一方、Ｘ方向配線Ｄ_x1〜Ｄ_xmは各々を
スイッチングポックス１０４の対応する端子に接続して
いる。ここで、１０１は制御装置で、パルス発生器１０
２、スイッチングボックス１０４を制御信号バスを通じ
て制御し、また、電流計１０３で計測された計測値を測
定データ転送バスを通じて取得する。

【０１２７】スイッチングバックス１０４により、Ｘ方
向配線Ｄ_x1〜Ｄ_xmの中から１ラインを選択し、この選択
したラインに電流計１０３を通じてパルス発生器１０２
からのパルス電圧を印加する。なお、非選択のライン
は、スイッチングボックス１０４により、グランド電位
に接続されている。

【０１２８】フォーミング処理は、Ｘ方向の素子行に対
し、１行（３００素子）毎に行った。印加したパルスの
波形は、図１２（ａ）に示すような矩形波パルスで、波
高値（素子電極間の電圧差のピーク）を０Ｖから徐々に
上昇させた。なお、パルス幅Ｔ₁ ＝１ｍｓｅｃ、パルス
間隔Ｔ₂ ＝１０ｍｓｅｃとした。また、矩形波パルスの
間に、波高値０．１Ｖの矩形波パルスを挿入し（図１２
（ｂ））、電流を測ることにより各行の抵抗値を測定し
た。

【０１２９】そして、抵抗値が３．３ｋΩ（１素子あた
り１ＭΩ）を超えたところで、その行のフォーミングを
終了し、次の行の処理に移つた。これをすべての行につ
いて行い、すべての導電性膜（電子放出部形成用の導電
性膜５４）のフォーミングを完了し、各導電性膜に電子
放出部を形成して、複数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１を作成した。

【０１３０】工程−ｍ次に、真空チャンバ９３内にアセトン（ＣＨ₃ ）₂ ＣＯ
を導入し、圧力計９６の表示値で約２×１０^-3Ｐａとな
るように調整した。その際、Ｑ−ｍａｓｓ９７を使用し
て、確実にアセトンのガス分子が真空チャンバ９３内に
導入されていることを確認している。

【０１３１】その後、フォーミング工程と同様に、図１
１の装置を用いて、各Ｘ方向配線を通じてパルス電圧を
印加することにより、各電子放出素子の活性化処理を行
った。

【０１３２】パルス発生器１０２により生成したパルス
波形は、図１２（ａ）に示した矩形波で、波高値は１５
Ｖ、パルス幅Ｔ₁ ＝１ｍｓｅｃ、パルス間隔は１００ｍ
ｓｅｃである。そして、スイッチングボックス１０４に
より、１ｍｓｅｃ毎に選択ラインをＤ_x1〜Ｄ_x100まで順
次切り替えることを繰り返し、この結果、各素子行には
Ｔ₁ ＝１ｍｓｅｃ、Ｔ₂ ＝１００ｍｓｅｃの矩形波が、
行毎に位相を少しずつシフトされて印加される（図１
３）。

【０１３３】電流計１０３は、矩形波パルスのオン状態
（電圧が１５Ｖになっている時）での電流値を検知する
モードで使用し、各素子行におけるこの値の平均値が６
００ｍＡ（１素子あたり２ｍＡ）となったところでパル
ス印加を終了し、外囲器１５内を排気して活性化処理を
終了した。

【０１３４】工程−ｎ排気を続けながら、不図示の加熱装置により、画像形成
装置９１および真空容器９３の全体を２００℃に５時間
保持し、外囲器１５および真空チャンバ９３内壁に吸着
していると思われる（ＣＨ₃ ）₂ ＣＯおよびその分解物
を一旦排気した後、さらに３５０℃で１０時間保持する
ことにより、さらなる残留吸着ガス分子の除去と非蒸発
型ゲッタ材の活性化を行った。

【０１３５】工程−ｏ圧力が１．３×１０^-5Ｐａ以下となったことを確認して
から、排気管をバーナーで加熱して封じ切る。つづい
て、画像表示領域の外に予め設置された蒸発型ゲッタ１
２を高周波加熱によりフラッシュさせる。

【０１３６】以上の工程により、本実施例の画像形成装
置を作成した。

【０１３７】＜実施例２＞実施例２では、プラズマ溶射
用のマスクに形成する分離膜として、ポリイミド系樹脂
を用いたこと以外は、実施例１と同様の材料を用いて同
様な構成の部材を作成し、同様の処理を行って本実施例
の画像形成装置を作成した。

【０１３８】本実施例において形成したポリイミドは、
芳香族ポリピロメリットアミドであり、ピロメリット酸
とオキシジアニリンから得られるポリアミック酸を水溶
性の組成物とし、電着塗装法を用いて形成した。

【０１３９】プラズマ溶射により、マスク上のポリイミ
ド膜にはゲッタ材が付着したが、実施例１と同様の方法
により、マスクを電子源基板から分離した後、Ａｒガス
フロー中５００℃で加熱することにより、ポリイミドを
分解してゲッタ材を回収することができた。

【０１４０】この方法で、Ｘ方向配線上の所望の位置
に、非蒸発型ゲッタを形成することができた。

【０１４１】＜実施例３＞実施例３では、プラズマ溶射
用のマスクに形成する分離膜として、ポリアミドイミド
系のポリイミド樹脂を用いたこと以外は、実施例１と同
様の材料を用いてＸ方向配線上に非蒸発型ゲッタをプラ
ズマ溶射した。

【０１４２】本実施例においては、基材上にスプレー法
によりポリアミドイミドを形成した。

【０１４３】また、プラズマ溶射後のレジスト剥離液と
して、ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）を用いた。

【０１４４】電子源基板をＤＭＦ中に浸漬したところ、
マスク基材上のポリアミドイミドが溶解し、マスク基材
に付着したゲッタ材料がＤＭＦ槽中に沈殿した。このゲ
ッタ材料をＤＭＦ槽から回収して洗浄し、新たなゲッタ
材料として再利用することができた。

【０１４５】この方法で、Ｘ方向配線上の所望の位置に
非蒸発型ゲッタを形成することができた。

【０１４６】＜実施例４＞実施例４では、プラズマ溶射
用のマスクに形成する分離膜として、Ａｌ膜を用いたこ
と以外は、実施例１と同様の材料を用いてＸ方向配線上
に非蒸発型ゲッタをプラズマ溶射した。

【０１４７】本実施例においては、スパッタ法によりＡ
ｌ膜を形成した。

【０１４８】プラズマ溶射により、マスク上のＡｌ膜に
ゲッタ材料が付着したが、実施例１と同様の方法によ
り、マスクを電子源基板から分離した後、５０ｇ／ｌ濃
度の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬することによりＡ
ｌを溶解し、マスク基材とゲッタ材料を分離することが
できた。その後、水酸化ナトリウム中のゲッタ材料を回
収して洗浄した後、新たなゲッタ材料として再利用する
ことができた。

【０１４９】この方法により、Ｘ方向配線上の所望の位
置に非蒸発型ゲッタを形成することができた。

【０１５０】＜実施例５＞実施例５では、フェースプレ
ートのブラックマトリックス上にメタルバックを介して
非蒸発型ゲッタを形成した。

【０１５１】蛍光体およびブラックマトリックスの配置
として、図３（ａ）に示す配置を採用した。本実施例の
画像形成装置の製造方法について、図２を用いて説明す
る。（１）実施例１の工程−ａ〜工程−ｈと同様の材料およ
び方法を用いて、電子源基板を作成した。

【０１５２】（２）次に、フェースプレート１４を形成
した。実施例１の工程−ｊと同様の方法を用い、ガラス
基体１６上に蛍光膜１７、ブラックストライプ、メタル
バック１８を形成した。

【０１５３】次に、ブラックストライプ上に、メタルバ
ック１８を介して非蒸発型ゲッタ１１を形成した。ま
た、所望部以外へのゲッタの付着を防止するためのマス
ク５を形成した。マスク基材６には、５００μｍ厚の低
熱膨張材のアンバー材（鉄・二ッケル合金）を用い、フ
ォトリソグラフィーにより開口部を形成することでマス
ク５を形成した。このパターニング工程は、スプレー吹
き付けによるレジスト塗布にて膜厚７μｍのレジスト膜
を形成し、露光、エッチング液（アルカリ溶液）による
レジスト膜の剥離等により行った。マスク開口部のパタ
ーンは、図９（ｂ）に示すようなストライプ状で、開口
部がブラックマトリクスに対応するようにした。

【０１５４】次に、このようにして作成したマスク基材
６上に、平均粒径１μｍのポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）樹脂の水性分散液をスプレー塗装した。こ
れを１５０℃で乾燥後、３００℃で２０分間熱処理し
て、アンバー材表面にＰＴＦＥ被膜を形成した。

【０１５５】次に、フェースプレート１４上にレジスト
を塗布し、さらにその上に位置合わせをしながらマスク
５を被せて固定し、ＵＶ照射により現像することによ
り、ブラックマトリクスのみを露出させた。

【０１５６】このようなフェースプレート１４を減圧プ
ラズマ溶射装置内に取り付け、非蒸発型ゲッタ材（Ｚｒ
（７５％）−Ｖ（２０％）−Ｆｅ（５％）の粉末合金）
を溶射した。この際、減圧タンク内を一旦１．３×１０
Ｐａまで減圧し、その後、Ａｒガスにてタンク内を４．
７×１０³ Ｐａの圧力に設定して溶射を行った。また、
溶射後には再びタンク内を１．３×１０Ｐａまで減圧
し、その後、大気圧まで窒素ガスを導入し、基板温度が
十分に下がった後、大気に開放し取り出した。形成され
たゲッタ１１の膜厚は、平均して４０μ程度であった。

【０１５７】フェースプレート１４は、レジスト剥離液
に浸漬してマスク５と分離し、洗浄工程を経て、ブラッ
クマトリクス上にメタルバック１８を介して非蒸発型ゲ
ッタ１１が形成された電子源基板１を得た。一方、電子
源基板１から分離したマスク５上にはゲッタ材料１０が
付着しており、これを再利用するため回収作業を行っ
た。回収作業では、マスク５をＡｒガスフロー中５００
℃で加熱し、マスク基材６上に形成したＰＴＦＥ被膜を
分解することにより、マスク基材６からゲッタ材料１０
を分離し、冷却後、ゲッタ材料１０のみを回収した。回
収したゲッタ材料１０は、再びプラズマ溶射材料として
用いた。またマスク基材６は、再度ＰＴＦＥ膜で被覆
し、再利用した。

【０１５８】(３) 実施例１の工程−ｋ〜工程−ｏと同
様の方法により、画像形成装置を作製した。

【０１５９】＜実施例６＞実施例６では、フェースプレ
ート１４上のカラー蛍光体の配置およびブラックマトリ
クスの形状として、図３（ｂ）に示すマトリクス配置を
採用し、プラズマ溶射用マスクがブラックマトリクスに
対応する位置以外には開口部を持たない形状にしたこと
以外は、実施例４と同様の方法を用いて、同様な構成の
部材を作製し、同様の処理を行って、本実施例の画像形
成装置を作製した。

【０１６０】＜比較例１＞比較例１では、画像形成装置
内に、溶射によるゲッタを配設する代りに、Ｘ方向配線
Ｄ_x1〜Ｄ_x100上に、スパッタ法により、Ｚｒ−Ｖ−Ｆｅ
合金からなる非蒸発型ゲッタの薄膜を形成したこと以外
は、実施例１と同様の材料を用いて、同様な構成の部材
を作成し、同様の処理を行って、本比較例の画像形成装
置を作成した。

【０１６１】スパッタリングに用いるゲッタ材のターゲ
ットとして、Ｚｒ（７５％）、Ｖ（２０％）、Ｆｅ（５
％）の合金を用い、Ｘ方向配線とほぼ同様な形状のゲッ
タ膜を３００ｎｍの厚さで形成した。

【０１６２】上述した実施例１〜６および比較例１の画
像形成装置の比較評価を行った。

【０１６３】比較評価は、単純マトリクス駆動を行い、
画像表示装置を連続全面発光させて、輝度の経時変化を
測定した。

【０１６４】輝度の測定は、外囲器１５内の真空悪化の
影響を最も受けやすい画像表示領域の中心部にて行っ
た。実施例１〜６および比較例１ともに、駆動初期の輝
度低下の変化率（劣化率）が最も高く、駆動を続けてい
くにつれてその劣化率は徐々に小さくなっていく。しか
し、実施例１〜６の画像形成装置と比較例１の画像形成
装置との間には、特に駆動初期の劣化率の値に差があ
り、比較例１の劣化率は、実施例１〜６の劣化率にて対
して概ね１５％程度大きい。

【０１６５】また、長期間駆動後の劣化率は、駆動初期
ほどの差はないが、駆動初期に輝度の差が生じたため、
比較例１の方が実施例１〜６に対して、画面が暗く画質
が悪かった。

【０１６６】比較例１に対して、実施例１〜６の画像形
成装置の劣化率が小さい理由として、画像表示領域内に
形成されている非蒸発型ゲッタが、スパッタ法により形
成された比較例１のゲッタ薄膜に比べて、表面積が大き
くかつゲッタ材の量（体積）も多いため、初期の排気速
度並びに吸着排気可能なガスの総量が共に大きいことが
挙げられる。このため、特に、駆動初期に多く発生する
劣化ガスを、積極的に吸着排気することが可能となり、
電子源の劣化を抑制することにより輝度低下をも抑制し
ている。

【０１６７】＜比較例２＞比較例２では、プラズマ溶射
用のマスクの表面に耐熱性高分子を形成しなかったこと
以外は、実施例１と同様の材料を用いて、同様な構成の
部材を作成し、同様の処理を行って、本比較例の画像形
成装置を作成した。

【０１６８】この方法では、Ｘ方向配線上の所望の位置
に、非蒸発型ゲッタを形成することができたが、マスク
表面にはゲッタ材料が融着し、両者を分離することはで
きなかった。また、このようなマスクをさらに統けて数
回使用したところ、付着粒子により開口部の形状に変化
が生じたため廃棄した。

【０１６９】＜実施例７＞実施例７は、電子源を構成す
る電子放出素子として、横型の電界放出型電子放出素子
を用いたものである。電子源基板の基本的な構成は、実
施例１に示したものと同様であるが、電子放出素子の部
分は、図１４に模式的に示すような構造を有する。

【０１７０】図１４において、絶縁性基板１３１の上
に、絶縁層１３２を介してエミッタ１３３とゲート１３
４が形成されている。なお、エミッタ１３３とゲート１
３４は、厚さ０．３μｍのＰｔ薄膜により形成されてい
る。また、エミッタ１３３の先端部が電子放出部で、先
端の角度は４５゜とした。

【０１７１】電子源基板の製造方法は、実施例１とほぼ
同様な手順で行う。但し、実施例１の工程−ｄにて行わ
れる表面伝導型電子放出素子の素子電極の形成に代り、
本実施例では、横形の電界放出型電子放出素子のエミッ
タ電極およびゲート電極を作成する。また、実施例１の
工程−ｆ、工程−ｇで行われた表面伝導型電子放出素子
における電子放出部形成用の導電性膜の形成・パターニ
ングは行わない。

【０１７２】エミッタ電極およびゲート電極の作成で
は、厚さ０．３μｍのＰｔ膜をスパッタ法により作成し
た。続いて、レジストを塗布、ベーキングして、レジス
ト層を形成した後、フォトマスクを用いて露光、現像し
て、エミッタ１３３およびゲート１３４の形状に相当す
るレジストパターンを形成する。そして、ドライエッチ
ングを施し、所望の形状のエミッタ１３３およびゲート
１３４を形成した後、レジストを除去する。これによ
り、図１４に示す形状のエミッタ１３３とゲート１３４
の対が、絶縁性基体１３１上の所定の位置に形成され
る。

【０１７３】この電子源基板を用いて、実施例１とほぼ
同様の手順で、電子源の配線上にゲッタが配設された画
像形成装置を形成した。ただし、表面伝導型電子放出素
子を用いた場合と異なり、フォーミング処理、電子放出
素子の活性化処理は必要としない。駆動に用いた電圧パ
ルスの波高値は１００Ｖとした。

【０１７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、プラズ
マ溶射法等により電子源基板上あるいはフェースプレー
ト上の画像表示領城中に、１０〜ｌ００μｍ程度の厚み
で数μｍ〜数十μｍの凹凸表面を有する非蒸発型ゲッタ
を配置している。

【０１７５】したがって、大きな排気速度および排気総
量を有するゲッタによって、ガス放出源となる画像表示
領域から発生するガスを、速やかにかつ長期的に排気す
ることができるようになる。これにより、電子放出素子
の劣化や放出電流量の揺らぎを抑制することができ、結
果的に、長時間動作させた場合の輝度の低下、とりわけ
画像表示領域の中央付近での輝度の低下を抑制すること
ができる。

【０１７６】さらに、溶射用マスク表面に付着したゲッ
タ材を回収することにより、再度溶射材料として使用で
きるだけでなく、マスクの繰り返し使用も可能となるこ
とから、製造コストの削減が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の製造方法の第１の実施
形態を示す模式図である。

【図２】本発明の画像形成装置の第１の実施形態の外囲
器の構造を示す斜視図である。

【図３】蛍光膜の構造を説明するための模式図である。

【図４】マトリクス配置の電子源を用いて構成した画像
形成装置により、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を示す
ブロック図である。

【図５】本発明の実施例１の電子源を説明するための模
式図である。

【図６】図５に示した電子源のＡ−Ａ’断面図である。

【図７】図５に示した電子源の製造工程を説明するため
の図である。

【図８】図５に示した電子源の製造工程を説明するため
の図である。

【図９】実施例で用いたプラズマ溶射用マスクのパター
ン形状を示す摸式図である。

【図１０】画像形成装置の製造に使用する真空処理装置
の概要を示す模式図である。

【図１１】画像形成装置の製造工程、フォーミング処理
および活性化処理に用いる装置の構成を示す模式図であ
る。

【図１２】フォーミング処理で与えられるパルス電圧波
形の例を示す図である。

【図１３】活性化処理時に、各Ｘ方向配線に与えられる
パルス電圧波形および時間的な相対関係を示す図であ
る。

【図１４】本発明の実施例６で用いられる電子放出素子
の模式図である。

【符号の説明】

１電子源基板２Ｘ方向配線３Ｙ方向配線４電子放出素子５マスク６マスク基材７分離膜８レジスト膜９溶射装置１０ゲッタ材料１１非蒸発型ゲッタ１２蒸発型ゲッタ１３支持枠１４フェースプレート１５外囲器１６ガラス基体１７蛍光膜１８メタルバック１９遮蔽体２０行選択用端子２１信号入力端子Ｈｖ高圧端子２２黒色導電材２３Ｒ、２３Ｇ、２３Ｂ蛍光体４１表示パネル４２走査回路４３制御回路４４シフドレジスタ４５ラインメモリ４６同期信号分離回路４７変調信号発生器５１層間絶縁層５２、５３素子電極５４電子放出部を含む導電性膜５５コンタクトホール５６Ｃｒ膜９１製造工程下の画像形成装置９２排気管９３真空チャンバ９４ゲートバルブ９５排気装置９６圧力計９７Ｑ−ｍａｓｓ９８ガス導入ライン９９ガス導入制御装置１００導入物質源１０１制御装置１０２パルス発生器１０３電流計１０４スイッチングボックス１３１絶縁性基板１３２絶縁層１３３エミッタ１１４ゲート

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に複数の電子放出素子が配置され
た電子源と、前記基板に対向して配置された画像形成部
材とを有する画像形成装置の画像表示領域内に、非蒸発
型ゲッタを形成する方法であって、溶射法により形成されたゲッタの形成部以外を溶射源か
ら遮蔽するために用いる溶射用マスクとして、該マスク
に付着したゲッタ材を除去してマスクの再利用を容易に
するための分離膜を設けたマスクを用い、前記マスクを使用してゲッタを形成する工程と、前記マスク表面に付着したゲッタ材を回収する工程とを
有することを特徴とする非蒸発型ゲッタの形成方法。
【請求項２】前記非蒸発型ゲッタは、電子源基板上に
配置された前記電子放出素子に対して電圧を印加するた
めの配線上に形成することを特徴とする請求項１記載の
非蒸発型ゲッタの形成方法。
【請求項３】前記非蒸発型ゲッタは、画像形成部材上
の蛍光体領域を分離する黒色材上に、メタルバックを介
して形成することを特徴とする請求項１記載の非蒸発型
ゲッタの形成方法。
【請求項４】前記マスク表面に形成される分離膜が、
耐熱性高分子膜または金属薄膜であることを特徴とする
請求項１〜３のいずれか１項記載の非蒸発型ゲッタの形
成方法。
【請求項５】前記耐熱性高分子膜の熱分解温度が、３
００℃以上であることを特徴とする請求項４記載の非蒸
発型ゲッタの形成方法。
【請求項６】前記金属薄膜が、アルミニウム薄膜であ
ることを特徴とする請求項４記載の非蒸発型ゲッタの形
成方法。
【請求項７】前記マスクは、Ｆｅ系合金またはセラミ
ックスを基材とすることを特徴とする請求項１〜６のい
ずれか１項記載の非蒸発型ゲッタの形成方法。
【請求項８】前記マスク表面に付着したゲッタ材を除
去、回収する方法として、マスクを分離膜の分解温度以
上であって、マスクおよびゲッタ材の融解温度以下に加
熱する工程を有することを特徴とする請求項１〜７のい
ずれか１項記載の非蒸発型ゲッタの形成方法。
【請求項９】前記マスク表面に付着したゲッタ材を除
去、回収する方法として、分離膜を溶解しうる溶液中に
マスクを浸漬する工程を有することを特徴とする請求項
１〜７のいずれか１項記載の非蒸発型ゲッタの形成方
法。
【請求項１０】前記ゲッタ材は、Ｔｉ、Ｚｒ、または
これらのうち少なくとも一種を主成分とする合金である
ことを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の非
蒸発型ゲッタの形成方法。
【請求項１１】前記ゲッタの膜厚が、１０〜１００μ
ｍであることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１
項記載の非蒸発型ゲッタの形成方法。
【請求項１２】マトリクス配線された複数の電子源が
基板上に配設されるとともに、請求項１〜１１のいずれ
か１項記載の方法により非蒸発型ゲッタを形成すること
を特徴とする画像形成装置の製造方法。
【請求項１３】表面伝導型電子放出素子を有する電子
源を備えるとともに、請求項１〜１１のいずれか１項記
載の方法により非蒸発型ゲッタを形成することを特徴と
する画像形成装置の製造方法。
【請求項１４】横型の電界放出型電子放出素子を有す
る電子源を備えるとともに、請求項１〜１１のいずれか
１項記載の方法により形成した非蒸発型ゲッタを有する
ことを特徴とする画像形成装置。
【請求項１５】請求項１〜１１のいずれか１項記載の
方法により形成した非蒸発型ゲッタを有することを特徴
とする画像形成装置。