JP2000021334A

JP2000021334A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000021334A
Application number: JP10187919A
Authority: JP
Inventors: Yoko Kosaka; 容子小坂
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-07-02
Filing date: 1998-07-02
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のスペーサの欠点を克服し、安定性が高
く、再現性が良いスペーサ用帯電防止膜を用いた画像形
成装置を提供する。【解決手段】複数の冷陰極型電子放出素子を形成した
基板と発光材料を形成した透明基板とをスペーサを介し
て対向させた構造を有する表示装置において、スペーサ
が絶縁部材と、絶縁部材の表面を被覆する酸化銅と１種
類以上の遷移金属またはランタノイドとの酸化物との混
合物から成る帯電防止膜とを具備する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は帯電防止膜を応用し
た画像形成装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】奥行きの薄い平面型ディスプレイは省ス
ペースかつ軽量であることから、ブラウン管型ディスプ
レイに置き変わるものとして注目される。現在平面型デ
ィスプレイには液晶型、プラズマ発光型、マルチ電子源
を用いたものがある。プラズマ発光型およびマルチ電子
源ディスプレイは視野角が大きく、画質がブラウン管並
であるために高品位な画像の表示が可能である。図１は
多数の微小な電子源を使用したディスプレイの断面模式
図であり、１が基板２上に形成された電子源、４は蛍光
体が形成されたガラス基板である。電子源としては高密
度化が可能な円錐状あるいは針状の先端から電子を電界
放出させる電界放出型電子素子あるいは表面伝導型電子
放出素子などの冷陰極電子放出素子が開発されている。
この図においては電子源を駆動するための配線は省略し
てある。ディスプレイの表示面積が大きくなるにしたが
い、内部の真空と外部の大気圧との圧力差による基板の
変形を抑えるため基板および前面ガラス板を厚くする必
要がある。これはディスプレイの重量を増加させるのみ
ならず、斜めから見たときに画像のひずみをもたらす。
そこで、比較的薄いガラス板を使用して大気圧を支える
ため基板と前面ガラス間はスペーサあるいはリブと呼ば
れる構造支持体が用いられる。電子源が形成された基板
と蛍光体が形成された前面ガラス間の距離は通常サブミ
リ乃至数ミリに保たれ、前述したように内部は高真空に
保持されている。電子源からの放出電子を加速するため
に電子源と蛍光体との間には数百Ｖ以上の高電圧が印加
されている。すなわち、蛍光体と電子源との間には電界
強度にして１ｋＶ／ｍｍを超える強電界が印加される。
従って、スペーサ部での放電が懸念される。また、スペ
ーサは近傍電子源から放出された電子の一部が当たるこ
とにより、あるいは放出電子によりイオン化した正イオ
ンがスペーサに付着することにより帯電する。スペーサ
の帯電により電子源から放出された電子はその軌道を曲
げられ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達
し、表示画像を前面ガラスを介して見たとき、スペーサ
近傍の画像がゆがんで表示される。この問題点を解決す
るために、スペーサに微小電流が流れるようにして帯電
を除去する技術が開示がなされている（特開昭５７−１
１８３５５号公報、特開昭６１−１２４０３１号公
報）。そこでは絶縁性のスペーサの表面に高抵抗薄膜を
形成することにより、スペーサ表面に微小電流が流れる
ようにしている。ここで用いられている帯電防止膜は酸
化スズ、あるいは酸化スズと酸化インジウム混晶薄膜や
金属膜である。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例に使用され
た酸化スズ等の半導体型薄膜はガスセンサに応用される
ほど酸素等のガスに敏感なため雰囲気でその抵抗値が変
化しやすい。また、これらの材料や金属膜は比抵抗が小
さいために高抵抗化するには島状に成膜したり、極めて
薄膜化する必要がある。すなわち、従来の高抵抗膜は成
膜の再現性が難しかったり、ディスプレイ作製工程での
フリット封着やベーキングといった熱工程で抵抗値が変
化しやすいという欠点があった。

【０００４】本発明は上記従来スペーサの欠点を克服
し、安定性が高く、再現性が良いスペーサ用帯電防止膜
を用いた画像形成装置を提供するものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段および作用】帯電防止膜
は、絶縁性材質の表面を導電性膜で被覆することによ
り、絶縁性材質表面に蓄積した電荷を除去するものであ
り、通常、帯電防止膜の表面抵抗（シート抵抗Ｒｓ）が
１０¹²Ω／□以下であることが必要である。さらに、十
分な帯電防止効果を得るためにはより低い抵抗値であれ
ばよく１０¹¹Ω／□以下であることが好ましく、より低
抵抗であれば除電効果が向上する。

【０００６】帯電防止膜を上記ディスプレイのスペーサ
に適応した場合においては、スペーサの表面抵抗値Ｒｓ
は帯電防止および消費電力からその望ましい範囲に設定
される。シート抵抗の下限はスペーサにおける消費電力
により制限される。低抵抗であるほどスペーサに蓄積す
る電荷を速やかに除去することが可能となるが、スペー
サで消費される電力が大きくなる。スペーサに使用する
帯電防止膜としては比抵抗が小さい金属膜よりは半導電
性の材料であることが好ましい。その理由は比抵抗が小
さい材料を用いた場合、表面抵抗Ｒｓを所望の値にする
ためには帯電防止膜の厚みを極めて薄くしなければなら
ないからである。薄膜材料の表面エネルギーおよび基板
との密着性や基板温度によっても異なるが、一般的に１
０ｎｍ以下の薄膜は島状となり、抵抗が不安定で成膜再
現性に乏しい。

【０００７】従って、比抵抗値が金属導電体より大き
く、絶縁体よりは小さい範囲にある半導電性材料が好ま
しいのであるが、これらの中では抵抗温度係数が負の材
料が多い。抵抗温度係数が負であると、スペーサ表面で
消費される電力による温度上昇で抵抗値が減少し、さら
に発熱し温度が上昇しつづけ、過大な電流が流れるとい
ったいわゆる熱暴走が引き起こされる。しかし、発熱量
すなわち消費電力と放熱がバランスした状況では熱暴走
は発生しない。また、帯電防止膜材料の抵抗温度係数Ｔ
ＣＲの絶対値が小さければ熱暴走しづらい。

【０００８】ＴＣＲが−１％の帯電防止膜を用いた条件
でスペーサ１ｃｍ²当たりの消費電力がおよそ０．１Ｗ
を超えるようになるとスペーサに流れる電流が増加しつ
づけ、熱暴走状態となることが実験で認められた。これ
はもちろんスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧
Ｖａおよび帯電防止膜の抵抗温度係数により左右される
が、以上の条件から、消費電力が１ｃｍ²あたり０．１
Ｗを超えないＲｓの値は１０×Ｖａ²Ω／□以上であ
る。すなわち、スペーサ上に形成した帯電防止膜のシー
ト抵抗Ｒｓは１０×Ｖａ²Ω／□から１０¹¹Ω／□の範
囲に設定される必要がある。

【０００９】上述したように絶縁性スペーサ上に形成さ
れた帯電防止膜の厚みｔは１０ｎｍ以上が望ましい。一
方膜厚ｔが１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜はが
れがおきたり、クラックが発生したりする危険性が高く
なる。従って、膜厚は１０ｎｍ〜１μｍ、さらには２０
〜５００ｎｍであることが望ましい。

【００１０】比抵抗ρはシート抵抗Ｒｓと膜厚ｔの積で
あり、以上に述べたＲｓとｔの好ましい範囲から、帯電
防止膜の比抵抗ρは１０^-5×Ｖａ²〜１０⁷Ωｃｍであ
る必要がある。さらにシート抵抗と膜厚のより好ましい
範囲を実現するためには、ρは（２×１０^-5）Ｖａ²〜
５×１０⁶Ωｃｍとするのが良い。

【００１１】ディスプレイにおける電子の加速電圧Ｖａ
は１００Ｖ以上であり、十分な輝度を得るためには１ｋ
Ｖの電圧を要する。Ｖａ＝１ｋＶの条件においては、帯
電防止膜の比抵抗は１０〜１０⁷Ωｃｍが好ましい範囲
である。

【００１２】以上に述べた帯電防止膜の特性を実現する
材料を鋭意検討した結果、酸化銅と１種類以上の遷移金
属またはランタノイドの酸化物の混合物から成る膜が帯
電防止膜として極めて優れていることを見いだした。

【００１３】遷移金属はＣｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｙ，
Ｎｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｕ等の中
から、また、ランタノイドはＬａ，Ｃｅ，Ｅｒ，Ｙｂ等
の中から選ばれるものであり、これらを単独で使用して
も良いが、２種以上の遷移金属を合わせて用いることも
可能である。特に、酸化クロム、酸化イットリウムなど
２次電子放出率が小さい材料を添加することにより、電
子の照射により帯電しにくく、電子線を利用したディス
プレイに適した帯電防止膜を得ることができた。また、
混合比率は混合物全体の金属原子に対して、銅の原子が
４０〜９９．９ｍｏｌ％となることが望ましい。

【００１４】酸化銅の比抵抗は１０⁴Ωｃｍであり、混
合する遷移金属またはランタノイドの酸化物の比率を調
整することにより、半導体からほぼ絶縁体まで広い範囲
に比抵抗値を容易に制御でき、優れた帯電防止膜とな
る。すなわち、スペーサ用帯電防止膜として望ましい上
述した比抵抗値を組成を変えることにより実現すること
ができる。特に、酸化銅はその抵抗温度係数は負である
が絶対値は１％より小さく熱暴走しにくい材料である。
酸化銅はその酸化状態により、Ｃｕ₂Ｏ，ＣｕＯ，Ｃｕ
₂Ｏ₃，ＣｕＯ₂の４状態を取るが、本発明において
は、どの酸化状態であっても、また複数の酸化状態が混
在している状態でも同様の効果が得られる。

【００１５】本発明帯電防止膜である酸化銅と１種類以
上の遷移金属物またはランタノイドの酸化物の混合物か
ら成る帯電防止膜はディッピング法、スパッタ法、電子
ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イオンビーム
スパッタ法、スピンナー法、スプレー法、印刷法、ポッ
ティング法等の薄膜形成手段により絶縁性部材上に形成
することができる。

【００１６】たとえばディッピング法の場合、金属酸化
物の微粒子、好ましくは２００μｍ以下の微粒子の分散
液、または、金属アルコキシド、有機酸金属塩、および
それらの誘導体などのゾルの溶液を必要に応じて所望の
抵抗値に合わせて混合し、塗布し、乾燥後に４００℃か
ら１０００℃で焼成することにより、酸化銅と１種類以
上の遷移金属もしくはランタノイドの酸化物の混合物か
ら成る帯電防止膜は得られる。但し、溶液の安定性を考
慮すると、金属アルコキシドと、有機酸金属塩は混合し
て用いない方が良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明による帯電防止膜を適応し
た画像形成装置について具体的に述べる。

【００１８】図１はスペーサ１０を中心とした画像形成
装置の断面模式図である。１は電子源、２はリアプレー
ト、３は側壁、７はフェースプレートであり、２，３，
７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密
容器（外囲器８）を形成している。

【００１９】スペーサ１０は絶縁性基材１０ａの表面に
本発明帯電防止膜１０ｃが形成されている。スペーサ１
０は外囲器８内を真空にすることにより大気圧を受け
て、真空外囲器８が破損あるいは変形するのを避けるた
めに設けられる。スペーサ１０の材質、形状、配置、配
置本数は外囲器８の形状ならびに熱膨張係数等、外囲器
の受ける大気圧、熱等を考慮して決定される。スペーサ
の形状には、平板型、十字型、Ｌ字型等がある。スペー
サ１０の利用は、画像形成装置が大型化するにしたがっ
て効果が顕著になる。

【００２０】絶縁性基材１０ａはフェースプレート７お
よびリアプレート２にかかる大気圧を支持する必要から
ガラス、セラミクス等機械的強度の高く耐熱性の高い材
料が適する。フェースプレート７、リアプレート２の材
質としてガラスを用いた場合、表示装置作製工程中の熱
応力を抑えるために、スペーサ１０の絶縁性基材１０ａ
はできるだけこれらの材質と同じものか、同様の熱膨張
係数の材料であることが望ましい。

【００２１】絶縁性基材１０ａにソーダガラス等アルカ
リイオンを含むガラスを使用した場合、例えばＮａイオ
ンにより帯電防止膜１０ｃの導電性を変化させるおそれ
がある。窒化Ｓｉ、酸化Ａｌ、酸化Ｚｒ等のＮａブロッ
ク層１０ｂを絶縁性基材１０ａと帯電防止膜１０ｃの中
間に形成することでＮａ等アルカリイオンの帯電防止膜
１０ｃへの浸入を抑制することができる。

【００２２】帯電防止膜１０ｃは酸化銅と遷移金属また
はランタノイドの酸化物の混合している膜である。

【００２３】スペーサ１０はメタルバック６およびＸ方
向配線９と電気的に接続することにより、スペーサ１０
の両端にはほぼ加速電圧Ｖａが印加される。本例ではス
ペーサ１０はＸ方向配線９上と接続されているが別途形
成した電極に接続させてもよい。さらに、フェースプレ
ート７とリアプレート２の間に電子ビームの整形あるい
は基板絶縁部の帯電防止を目的とした中間電極板（グリ
ッド電極等）を設置した構成においては、スペーサ１０
が中間電極板等を貫通してもよいし、中間電極板等を介
して別々に接続してもよい。

【００２４】Ａｌ，Ａｕ等良導電性である電極１１をス
ペーサ１０の両端に形成すると、帯電防止膜１０ｃとフ
ェースプレート７およびリアプレート２との電気的接続
の向上に効果がある。

【００２５】次に、上記説明したスペーサを用いた画像
形成装置について説明する。

【００２６】図２は、本実施形態に用いた表示パネルの
斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１部を切
り欠いて示している。

【００２７】図中、２はリアプレート、３は側壁、７は
フェースプレートであり、２，３，７により表示パネル
の内部を真空に維持するための気密容器（外囲器８）を
形成している。外囲器８を組み立てるにあたっては、各
部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封
着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部
に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、４００〜５
００℃で１０分以上焼成することにより封着する。外囲
器８内部を真空に排気する方法については後述する。

【００２８】リアプレート２には、基板１３が固定され
ているが、該基板上には冷陰極素子１がＮ×Ｍ個形成さ
れている。（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的と
する表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高
品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置において
は、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定するこ
とが望ましいが、本実施形態においては、Ｎ＝２４０，
Ｍ＝９６０とした。）前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子は、Ｍ
本のＸ方向配線９とＮ本のＹ方向配線１２により単純マ
トリクス配線されている。前記１，９，１２，１３によ
って構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。な
お、マルチ電子ビーム源の製造方法や構造については、
後で詳しく述べる。

【００２９】本実施形態においては、外囲器８のリアプ
レート２にマルチ電子ビーム源の基板１３を固定する構
成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１３が十分な強
度を有するものである場合には、外囲器８のリアプレー
ト２としてマルチ電子ビーム源の基板１３自体を用いて
もよい。

【００３０】また、フェースプレート７の下面には、蛍
光膜５が形成されている。本実施形態はカラー画像形成
装置であるため、蛍光膜５の部分にはＣＲＴの分野で用
いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体５ａが塗り分け
られている。各色の蛍光体は、たとえば図３の（ａ）に
示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光体のスト
ライプの間には黒色の導電体５ｂが設けてある。黒色の
導電体５ｂを設ける目的は、電子ビームの照射位置に多
少のずれがあっても表示色にずれが生じないようにする
事や、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を
防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防
止する事などである。黒色の導電体５ｂには、黒鉛を主
成分として用いたが、上記の目的に適するものであれば
これ以外の材料を用いても良い。

【００３１】また、３原色の蛍光体５ａの塗り分け方は
前記図３（ａ）に示したストライプ状の配列に限られる
ものではなく、たとえば図３（ｂ）に示すようなデルタ
状配列や、それ以外の配列であってもよい。

【００３２】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜５に用いればよ
く、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。

【００３３】また、蛍光膜５のリアプレート２側の面に
は、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック６を設けてあ
る。メタルバック６を設けた目的は、蛍光膜５が発する
光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負
イオンの衝突から蛍光膜５を保護する事や、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事や、
蛍光膜５を励起した電子の導電路として作用させる事な
どである。メタルバック６は、蛍光膜５をフェースプレ
ート基板４上に形成した後、蛍光膜５表面を平滑化処理
し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。
なお、蛍光膜５に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合に
は、メタルバック６は用いない。

【００３４】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜５の導電性向上を目的として、
フェースプレート７と蛍光膜５との間に、たとえばＩＴ
Ｏを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００３５】また、Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜Ｄynおよび
Ｈｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的
に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子であ
る。Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電子ビーム源のＸ方向配線９
と、Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源のＹ方向配線１２
と、Ｈｖはフェースプレート７のメタルバック６と電気
的に接続している。

【００３６】また、気密容器（外囲器８）内部を真空に
排気するには、外囲器８を組み立てた後、不図示の排気
管と真空ポンプとを接続し、外囲器８内を１０^-7［ｔｏ
ｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封
止するが、外囲器８内の真空度を維持するために、封止
の直前あるいは封止後に外囲器８内の所定の位置にゲッ
ター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえ
ばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは
高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該
ゲッター膜の吸着作用により外囲器８内は１×１０^-5乃
至は１×１０^-7［ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００３７】以上、本実施形態の表示パネルの基本構成
を説明した。

【００３８】次に、前記実施形態の表示パネルに用いた
マルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発
明の画像形成装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰
極素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰
極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したが
って、たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいは
ＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。

【００３９】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしか
も均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コス
トの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表
面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大
面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者
らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしく
はその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像形成
装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であ
ると言える。そこで、上記実施形態の表示パネルにおい
ては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適
な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法およ
び特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス
配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【００４０】［表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製法］電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の２種類があげられる。

【００４１】［平面型の表面伝導型放出素子］まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。

【００４２】図４に示すのは、平面型の表面伝導型放出
素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面図
（ｂ）である。図中、１３は基板、１４と１５は素子電
極、１６は導電性薄膜、１７は通電フォーミング処理に
より形成した電子放出部、１８は通電活性化処理により
形成した薄膜である。

【００４３】基板１３としては、たとえば、石英ガラス
や青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミ
ナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述の
各種基板上にたとえばＳｉＯ₂を材料とする絶縁層を積
層した基板、などを用いることができる。

【００４４】また、基板１３上に基板面と平行に対向し
て設けられた素子電極１４と１５は、導電性を有する材
料によって形成されている。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａ
ｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじ
めとする金属、あるいはこれらの金属の、あるいはＩｎ
₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂をはじめとする金属酸化物、ポリシリ
コンなどの半導体、などの中から適宜材料を選択して用
いればよい。電極を形成するには、たとえば真空蒸着な
どの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチングなど
のパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成
できるが、それ以外の方法（たとえば印刷技術）を用い
て形成してもさしつかえない。

【００４５】素子電極１４と１５の形状は、当該電子放
出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的に
は、電極間隔Ｌは通常は数十ｎｍから数十μｍの範囲か
ら適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置
に応用するために好ましいのは数μｍより数十μｍの範
囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は
数十ｎｍから数μｍの範囲から適当な数値が選ばれる。

【００４６】また、導電性薄膜１６の部分には、微粒子
膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素とし
て多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）のこ
とをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、個々
の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微粒子
が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。

【００４７】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数百ｐ
ｍから数百ｎｍの範囲に含まれるものであるが、なかで
も好ましいのは１ｎｍから２０ｎｍの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１４
あるいは１５と電気的に良好に接続するのに必要な条
件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な
条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にす
るために必要な条件、などである。具体的には、数百ｐ
ｍから数百ｎｍの範囲のなかで設定するが、なかでも好
ましいのは１ｎｍから５０ｎｍの間である。

【００４８】また微粒子膜を形成するのに用いられうる
材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ
₆，ＹＢ₄，ＧｄＢ₄などをはじめとする硼化物や、Ｔ
ｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどをは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ，などを
はじめとする窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどをはじめとする
半導体や、カーボンなどがあげられ、これらの中から適
宜選択される。

【００４９】以上述べたように、導電性薄膜１６を微粒
子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、１０
³から１０⁷［Ω／□］の範囲に含まれるよう設定し
た。

【００５０】なお、導電性薄膜１６と素子電極１４およ
び１５とは、電気的に良好に接続されるのが望ましいた
め、互いの一部が重なりあうような構造をとっている。
その重なり方は、図４の例においては、下から、基板１
３、素子電極１４，１５、導電性薄膜１６の順序で積層
したが、場合によっては下から基板１３、導電性薄膜１
６、素子電極１４，１５の順序で積層してもさしつかえ
ない。

【００５１】また、電子放出部１７は、導電性薄膜１６
の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気的には周
囲の導電性薄膜１６よりも高抵抗な性質を有している。
亀裂は、導電性薄膜１６に対して、後述する通電フォー
ミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、
数百ｐｍから数十ｎｍの粒径の微粒子を配置する場合が
ある。なお、実際の電子放出部の位置や形状を精密かつ
正確に図示するのは困難なため、図４においては模式的
に示した。

【００５２】また、薄膜１８は、炭素もしくは炭素化合
物よりなる薄膜で、電子放出部１７およびその近傍を被
覆している。薄膜１８は、通電フォーミング処理後に、
後述する通電活性化の処理を行うことにより形成する。

【００５３】薄膜１８は、単結晶グラファイト、多結晶
グラファイト、非晶質カーボンのいずれかか、もしくは
その混合物であり、膜厚は５０ｎｍ以下とするが、３０
ｎｍ以下とするのがさらに好ましい。

【００５４】なお、実際の薄膜１８の位置や形状を精密
に図示するのは困難なため、図４においては模式的に示
した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１８の一部
を除去した素子を図示した。

【００５５】以上好ましい素子の基本構成を述べたが、
実施形態においては以下のような素子を用いた。

【００５６】すなわち、基板１３には青板ガラスを用
い、素子電極１４と１５にはＮｉ薄膜を用いた。素子電
極の厚さｄは１００ｎｍ、電極間隔Ｌは２μｍとした。
微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、
微粒子膜の厚さは約１０ｎｍ、幅Ｗは１０ｎｍとした。

【００５７】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。図５の（ａ）〜（ｄ）
は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の符号は前記図４と同一である。

【００５８】１）まず、図５（ａ）に示すように、基板
１３上に素子電極１４および１５を形成する。形成する
にあたっては、あらかじめ基板１３を洗剤、純水、有機
溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させ
る。（堆積する方法としては、たとえば、蒸着法やスパ
ッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。）堆積した電
極材料、フォトリソグラフィー・エッチング技術を用い
てパターニングし、（ａ）一対の素子電極（１４と１
５）を形成する。

【００５９】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１６を形成する。

【００６０】形成するにあたっては、まず前記（ａ）の
基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理し
て微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッ
チングにより所定の形状にパターニングする。ここで、
有機金属溶液とは、導電性薄膜１６に用いる微粒子の材
料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。（具
体的には、本実施形態では主要元素としてＰｄを用い
た。また、実施形態では塗布方法として、ディッピング
法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプ
レー法を用いてもよい。）また、微粒子膜１６で作られる導電性薄膜の成膜方法と
しては、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による
方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、あるい
は化学的気相堆積法などを用いる場合もある。

【００６１】３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォ
ーミング用電源１９から素子電極１４と１５の間に適宜
の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子
放出部１７を形成する。

【００６２】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１６に通電を行って、その一部を適宜
に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うの
に好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜
で作られた導電性薄膜１６のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１７）に
おいては、薄膜１８に適当な亀裂が形成されている。な
お、電子放出部１７が形成される前と比較すると、形成
された後は素子電極１４と１５の間で計測される電気抵
抗は大幅に増加する。

【００６３】通電方法をより詳しく説明するために、図
６に、フォーミング用電源１９から印加する適宜の電圧
波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜１６
をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好まし
く、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス幅
Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加し
た。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次
昇圧した。また、電子放出部１７の形成状況をモニター
するためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パ
ルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計２０で
計測した。

【００６４】実施形態においては、たとえば１０^-5ｔｏ
ｒｒ程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス幅Ｔ
１を１ミリ秒、パルス間隔Ｔ２を１０ミリ秒とし、波高
値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１Ｖずつ昇圧した。そし
て、三角波を５パルス印加するたびに１回の割りで、モ
ニターパルスＰｍを挿入した。フォーミング処理に悪影
響を及ぼすことがないように、モニターパルスの電圧Ｖ
ｐｍは０．１Ｖに設定した。そして、素子電極１４と１
５の間の電気抵抗が１×１０⁶Ωになった段階、すなわ
ちモニターパルス印加時に電流計２０で計測される電流
が１×１０^-7Ａ以下になった段階で、フォーミング処理
にかかわる通電を終了した。

【００６５】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【００６６】４）次に、図５の（ｄ）に示すように、活
性化用電源２１から素子電極１４と１５の間に適宜の電
圧を印加し、通電活性化処理を行って、電子放出特性の
改善を行う。

【００６７】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１７に適宜の条件で
通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆
積せしめる処理のことである。（図においては、炭素も
しくは炭素化合物よりなる堆積物を薄膜１８として模式
的に示した。）なお、通電活性化処理を行うことによ
り、行う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流
を典型的には１００倍以上に増加させることができる。

【００６８】具体的には、１０^-4乃至１０^-5ｔｏｒｒの
範囲内の真空雰囲気中で、電圧パルスを定期的に印加す
ることにより、真空雰囲気中に存在する有機化合物を起
源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。薄膜１
８は、単結晶クラファイト、多結晶グラファイト、非晶
質カーボンのいずれかかもしくはその混合物であり、膜
厚は５０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下であ
る。

【００６９】通電方法をより詳しく説明するために、図
７の（ａ）に、活性化用電源２１から印加する適宜の電
圧波形の一例を示す。本実施形態においては、一定電圧
の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行った
が、具体的には、矩形波の電圧Ｖａｃは１４Ｖ、パルス
幅Ｔ３は１ミリ秒、パルス間隔Ｔ４は１０ミリ秒とし
た。なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝導型
放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型放出
素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適
宜変更するのが望ましい。

【００７０】図５の（ｄ）に示す２２は該表面伝導型放
出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのア
ノード電極で、直流高電圧電源２３および電流計２４が
接続されている。（なお、基板１３を、表示パネルの中
に組み込んでから活性化処理を行う場合には、表示パネ
ルの蛍光面をアノード電極１２２として用いる。）活性化用電源２１から電圧を印加する間、電流計２４で
放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモ
ニターし、活性化用電源２１の動作を制御する。電流計
２４で計測された放出電流Ｉｅの一例を図７（ｂ）に示
すが、活性化電源２１からパルス電圧を印加しはじめる
と、時間の経過とともに放出電流Ｉｅは増加するが、や
がて飽和してほとんど増加しなくなる。このように、放
出電流Ｉｅがほぼ飽和した時点で活性化用電源２１から
の電圧印加を停止し、通電活性化処理を終了する。

【００７１】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。

【００７２】以上のようにして、図５（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【００７３】［垂直型の表面伝導型放出素子］図８は電
子放出部もしくはその周辺を微粒子膜から形成した表面
伝導型放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち
垂直型の表面伝導型放出素子である。図８は、垂直型の
基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中
の２５は基板、２６と２７は素子電極、２８は段差形成
部材、２９は微粒子膜を用いた導電性薄膜、３０は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、３１は通
電活性化処理により形成した薄膜である。

【００７４】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（２６）が段差形成部材２８
上に設けられており、導電性薄膜２９が段差形成部材２
８の側面を被覆している点にある。したがって、前記図
４の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型において
は段差形成部材２８の段差高Ｌｓとして設定される。な
お、基板２５、素子電極２６および２７、微粒子膜を用
いた導電性薄膜２９、については、前記平面型の説明中
に列挙した材料を同様に用いることが可能である。ま
た、段差形成部材２８には、たとえばＳｉＯ₂のような
電気的に絶縁性の材料を用いる。

【００７５】［表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性］以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【００７６】図９に、表示装置に用いた素子の（放出電
流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電
流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示
す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく
小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これ
らの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変
更することにより変化するものであるため、２本のグラ
フは各々任意単位で図示した。

【００７７】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに
関して以下に述べる３つの特性を有している。

【００７８】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満
の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。

【００７９】すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な
閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。

【００８０】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【００８１】第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して
素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電
圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。

【００８２】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔ
ｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。

【００８３】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。

【００８４】［多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造］次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。

【００８５】図１０に示すのは、前記図２の表示パネル
に用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、前記図２で示したものと同様な表面伝導型放出素子
が配列され、これらの素子はＸ方向配線電極１２とＹ方
向配線電極９により単純マトリクス状に配線されてい
る。Ｘ方向配線電極１２とＹ方向配線電極９の交差する
部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されてお
り、電気的な絶縁が保たれている。

【００８６】図１０のＡ−Ａ′に沿った断面を、図１１
に示す。

【００８７】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上にＸ方向配線電極１２、Ｙ方向配線電
極９、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放出
素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、Ｘ方向配線
電極１２およびＹ方向配線電極９を介して各素子に給電
通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことによ
り製造した。

【００８８】

【実施例】［実施例１］本実施例を図面１，２を用いて
説明する。まず、未フォーミングの複数の表面伝導型電
子源１をリアプレート２に形成した。リアプレート２と
して清浄化した青板ガラスを用い、これに図１１に示し
た表面伝導型電子放出素子を２４０個×９６０個マトリ
クス状に形成した。素子電極１４，１５はＰｔスパッタ
膜であり、Ｘ方向配線９、Ｙ方向配線１２はスクリーン
印刷法により形成したＡｇ配線である。導電性薄膜１６
はＰｄアミン錯体溶液を焼成したＰｄＯ微粒子膜であ
る。

【００８９】画像形成部材であるところの蛍光膜５は図
３（ａ）に示すように、各色蛍光体５ａがＹ方向にのび
るストライプ形状を採用し、黒色導電材５ｂとしては各
色蛍光体５ａ間だけでなく、Ｙ方向の画素間を分離しか
つスペーサ１０を設置するための部分を加えた形状を用
いた。先に黒色導電材５ｂを形成し、その間隔部に各色
蛍光体５ａを塗布して蛍光膜５を作成した。ブラックス
トライプの材料として通常よく用いられている黒鉛を主
成分とする材料を用いた。ガラス基板４に蛍光体５ａを
塗布する方法はスラリー法を用いた。

【００９０】また、蛍光膜５の内面側に設けられるメタ
ルバック６は、蛍光膜５の作成後、蛍光膜５の内面側表
面の平滑化処理（通常フォーミングと呼ばれる）を行
い、その後、Ａｌを真空蒸着する事で作成した。フェー
スプレート７には、更に蛍光膜５の導電性を高めるた
め、蛍光膜５の外面側に透明電極が設けられる場合もあ
るが、本実施例ではメタルバック６のみで十分な導電性
が得られたので省略した。

【００９１】スペーサ１０は清浄化したソーダライムガ
ラスからなる絶縁性基材１０ａ（高さ２．８ｍｍ、板厚
２００μｍ、長さ４０ｍｍ）上に、Ｎａブロック層１０
ｂとして窒化シリコン膜を０．５μｍ成膜し、その上に
帯電防止膜１０ｃとして酸化銅と酸化ランタンの混合物
をディッピング法により成膜した（スペーサ#1）。

【００９２】本実施例で用いた酸化銅と酸化ランタンの
混合物から成る膜は（株）高純度化学研究所のコート剤
ＳＹＭ−ＣＵ０４，ＳＹＭ−ＬＡ０１を９５：５の割合
で混合し、ディッピング（引上げ速度：１．２ｍｍ／ｓ
ｅｃ）によりスペーサ上に塗付し、１２０℃で乾燥、４
５０℃で焼成することにより成膜した。

【００９３】更に比較のため、酸化ランタンを同様な成
膜条件で成膜し、スペーサ#2とした。

【００９４】また、スペーサ１０は、Ｘ方向配線９ある
いはメタルバックとの接続を確実にするためにその接続
部にＡｌによる電極１１を設けた。この電極１１はＸ方
向配線９からフェースプレート７に向かって５０μｍ、
メタルバック６からリアプレート２に向かって３００μ
ｍの範囲で外囲器８内に露出するスペーサ１０の４面を
完全に被覆した。この、帯電防止膜１０ｃとして酸化銅
と酸化ランタンの混合物から成る膜を成膜したスペーサ
１０（#1）、酸化ランタンを成膜したスペーサ１０（#
2）を等間隔でＸ方向配線９上に固定した。その後、
電子源１の２．８ｍｍ上方にフェースプレート７を側壁
３を介し配置し、リアプレート２、フェースプレート
７、側壁３及びスペーサ１０の接合部を固定した。

【００９５】電子源１とリアプレート２の接合部、リア
プレート２と側壁３の接合部及びフェースプレート７と
側壁３の接合部はフリットガラスを塗布し、４３０℃で
１０分以上焼成する事で封着した。

【００９６】スペーサ１０はフェースプレート７側では
黒色導電材５ｂ（線幅３００μｍ）上に、Ａｕを被覆シ
リカ球を含有した導電性フリットガラスを用いることに
より、帯電防止膜１０ｃとフェースプレート７との導通
を確保した。

【００９７】以上のようにして完成した外囲器８内の雰
囲気を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空
度に達した後、容器外端子Ｄx1〜ＤxmとＤy1〜Ｄynを通
じ電子放出素子１の素子電極１４，１５間に電圧を印加
し、電子放出部形成用薄膜１６を通電処理（フォーミン
グ処理）する事により電子放出部１８を形成した。フォ
ーミング処理は、図６に示した波型の電圧を印加する事
により行った。

【００９８】次に排気管を通してアセトンを１０^-3ｔｏ
ｒｒとなるように真空容器に導入し、容器外端子Ｄx1〜
ＤxmとＤy1〜Ｄynに電圧パルスを定期的に印加する事に
より、炭素、あるいは炭素化合物を堆積する通電活性化
処理を行った。通電活性化は図７に示すような波形を印
加する事により行った。

【００９９】次に、容器全体を２００℃に加熱しつつ１
０時間真空排気した後、１０^-6ｔｏｒｒ程度の真空度
で、排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器
８の封止を行った。

【０１００】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。

【０１０１】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１には、容器外端子Ｄx1〜Ｄxm、Ｄ
y1〜Ｄynを通じ走査信号及び変調信号を不図示の信号発
生手段よりそれぞれ印加する事により電子を放出させ、
メタルバック６には、高圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加
する事により放出電子ビームを加速し、蛍光膜５に電子
を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表
示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは１ｋＶ
〜５ｋＶ、素子電極１４，１５間への印加電圧Ｖｆは１
４Ｖとした。スペーサ１０（#1、#2）について帯電防止
膜１０ｃの比抵抗値及び性能を表１に示す。

【０１０２】

【表１】さらに、スペーサ#1は組み込み、フェースプレート７へ
の封着、真空排気、素子電極１４，１５通電処理等各工
程を経た後もほとんど抵抗値の変動が見られなかった。
このことは酸化銅と酸化ランタンの混合物から成る膜が
非常に安定であり、帯電防止膜として適していることを
示している。さらに、上記駆動条件において、電子放出
素子１からの放出電子による発光スポットのスペーサ近
傍のずれはほとんど無く、テレビ画像として問題の無い
範囲であった。また、Ｎａブロック層を用いたため、膜
特性の経時変化が小さくより好ましい形態であった。

【０１０３】また、スペーサ#2は比抵抗値が大きく、上
記駆動条件において電子放出素子１からの電子ビームが
スペーサ１０に大きく引き寄せられたために、スペーサ
１０近傍の画像に乱れを生じ、テレビ画像として問題が
あった。

【０１０４】［実施例２］実施例１#1において酸化銅と
酸化ランタンの混合物の替わりに、酸化銅に酸化クロム
（ＳＹＭ−ＣＲ０１５を使用）、酸化イットリウム（Ｓ
ＹＭ−Ｙ０１を使用）、酸化鉄（ＳＹＭ−ＦＥ０５を使
用）との混合物からなる膜を実施例１と同様の成膜方法
で成膜した以外は実施例１と同様の方法でスペーサ１０
（#3、#4、#5、#6、#7）を作成した。帯電防止膜１０ｃ
の比抵抗値及び性能を表２に示す。

【０１０５】

【表２】スペーサ１０（#3、#4、#5、#6、#7）は上記駆動条件に
おいて、電子放出素子１からの放出電子による発光スポ
ットのスペーサ近傍のずれはほとんど無く、テレビ画像
として問題の無い範囲であった。また、これらのスペー
サ１０の抵抗温度係数はそれぞれ−１．０％以上であ
り、Ｖａ＝５ｋＶにおいても熱暴走はみられなかった。

【０１０６】［比較例１］比較例として実施例１と同様
な方法で帯電防止膜１０ｃとして酸化錫（日産化学工業
（株）ＮＴ−Ｌ６００８を使用）をディッピングの引き
上げ速度１．７ｍｍ／ｓｅｃで塗布、４５０℃で焼成し
て形成し、スペーサ１０（#8）を作成した。帯電防止膜
１０ｃの比抵抗値及び性能を表２に示す。このスペーサ
#8は比抵抗が５×１０⁸Ωｃｍと大きく、熱暴走はない
ものの、帯電防止の効果が弱く、電子ビームがスペーサ
１０に引き寄せられたためにスペーサ１０近傍の画像に
乱れを生じ、テレビ画像として用いることのできない状
態であった。

【０１０７】（比較例２）比較例として実施例１と同様
な方法で帯電防止膜１０ｃとして酸化インジウム（ＳＹ
Ｍ−ＩＮ０２を使用）をディッピングの引き上げ速度
１．７ｍｍ／ｓｅｃで塗布、４５０℃で焼成して形成
し、スペーサ１０（#9）を作成した。帯電防止膜１０ｃ
の比抵抗値及び性能を表２に示す。このスペーサ#9は組
立工程後の比抵抗値が２×１０⁰Ωｃｍと低く、Ｖａを
１ｋＶまで印加する事ができず、画像表示が不可能であ
った。

【０１０８】［実施例３］清浄化したソーダライムガラ
スからなる絶縁性基材１０ａ上にＮａブロック層１０ｂ
をつけずに、酸化銅からなる帯電防止膜１０ｃを直接成
膜した以外は実施例１#1と同様にしてスペーサ１０（#1
0）を作成した。帯電防止膜１０ｃの比抵抗値及び性能
を表３に示す。Ｎａブロック層１０ｂがある場合と同様
の結果が得られ、上記駆動条件において、電子放出素子
１からの放出電子による発光スポットのスペーサ近傍の
ずれはほとんど無く、テレビ画像として問題の無い範囲
であり、Ｎａブロック層１０ｂがある場合と同様の結果
が得られた。

【０１０９】

【表３】（実施例４）実施例１#1と異なるのは、スペーサ１０に
おいて、窒化シリコン膜により被膜されているソーダラ
イムガラスからなる絶縁性基材１０ａの替わりにアルミ
ナを用い、帯電防止膜１０ｃの酸化銅と酸化ランタンの
混合物の塗付方法をディッピング法ではなく、スピナー
法（５００ｒｐｍ，５ｓｅｃ＋２０００ｒｐｍ，２０ｓ
ｅｃ）を用いることである。それ以外は実施例１と同様
にしてスペーサ１０（#11）を作成した。これを用いた
表示装置を作製し、実施例１と同様の評価を行った。そ
の結果を表３に示す。スペーサ#11は上記駆動条件にお
いて、電子放出素子１からの放出電子による発光スポッ
トのスペーサ近傍のずれはほとんど無く、テレビ画像と
して問題の無い範囲であった。

【０１１０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
素子基板とフェースプレート間に配置された絶縁性部材
表面に、酸化銅と遷移金属、ランタノイドとの混合物を
帯電防止膜として用いると抵抗値の変化がほとんど起こ
らず、安定した帯電防止機能が得られた。これによりス
ペーサ近傍でのビームの電位の乱れは抑止され、ビーム
が蛍光体に衝突する位置と、本来発光するべき蛍光体と
の位置ずれの発生が防止され、輝度損失を防ぐことがで
き鮮明なテレビ画像表示が可能となった。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態による帯電防止膜を含む画像
形成装置の断面模式図である。

【図２】本発明の実施形態による画像形成装置の一部を
切り欠いた斜視図である。

【図３】本発明実施形態による画像形成装置の蛍光体配
列を例示した平面図である。

【図４】マルチ電子ビーム源の基板の平面図である。

【図５】平面型表面伝導型電子放出素子の形成工程を示
す図である。

【図６】電子ビーム源のフォーミング形成印加パルス波
形を示す図である。

【図７】通電活性化工程印加パルス波形を示す図であ
る。

【図８】垂直型表面伝導型電子放出素子の断面図であ
る。

【図９】表面伝導型電子放出素子の素子電圧と素子電
流、放出電流の関係を示す図である。

【図１０】単純マトリクス配置したマルチ電子源の構成
を示す平面図である。

【図１１】単純マトリクス配置したマルチ電子源の構成
を示す断面図である。

【符号の説明】

１電子源２リアプレート３側壁４ガラス基板５蛍光膜６メタルバック７フェースプレート８外囲器９Ｘ方向配線１０スペーサ１１電極１２Ｙ方向配線１３基板１４，１５素子電極１６導電性薄膜１７電子放出部１８通電活性化処理により形成した薄膜１９フォーミング用電源２０電流計２１活性化用電源２２表面伝導型放出素子から放出される放流電流Ｉｅ
を捕捉するためのアノード電極２３直流高電圧電源２４電流計２５基板２６，２７素子電極２８段差形成部材２９微粒子膜を用いた導電性薄膜３０通電フォーミング処理により形成した電子放出部３１通電活性化処理により形成した薄膜

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の冷陰極型電子放出素子を形成した
基板と発光材料を形成した透明基板とをスペーサを介し
て対向させた構造を有する表示装置において、該スペー
サが絶縁部材と、該絶縁部材の表面を被覆する酸化銅と
１種類以上の遷移金属またはランタノイドとの酸化物と
の混合物から成る帯電防止膜とを具備することを特徴と
する画像形成装置。
【請求項２】前記絶縁部材の表面を金属酸化物の微粒
子の分散液、または、金属アルコキシド、有機酸金属
塩、およびそれらの誘導体などのゾルの溶液を基板に塗
付した後に乾燥、焼成の工程を経て成膜した膜から成る
帯電防止膜で被覆することを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。
【請求項３】前記帯電防止膜の膜厚が１０ｎｍ〜１μ
ｍであり、電子の加速電圧Ｖａのとき比抵抗が１０^-5×
Ｖａ²〜１０⁷Ωｃｍ、負の抵抗温度係数で値が１％以
下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像
形成装置。
【請求項４】前記絶縁部材がガラスであることを特徴
とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成
装置。
【請求項５】前記絶縁部材がＮａを含有するガラスか
らなり、前記絶縁部材と帯電防止膜との中間に窒化シリ
コン膜、酸化珪素膜、酸化ジルコニウム膜、酸化アルミ
ニウム膜などのブロック層があることを特徴とする請求
項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記絶縁部材がアルミナ、酸化ジルコニ
ウムなどのセラミクスであることを特徴とする請求項１
乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記スペーサがマトリクス状に配置した
電子源駆動用配線に電気的に接続されていることを特徴
とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成
装置。
【請求項８】前記スペーサが放出電子加速電極に電気
的に接続されていることを特徴とする請求項１乃至７の
いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記冷陰極型電子放出素子が表面伝導型
電子放出素子であることを特徴とする請求項１乃至８の
いずれか１項に記載の画像形成装置。