JP2000113997A

JP2000113997A - 帯電防止膜、部材、この部材を用いた電子線装置、画像形成装置

Info

Publication number: JP2000113997A
Application number: JP28124398A
Authority: JP
Inventors: Kazuo Kuroda; 和生黒田; Hirotsugu Takagi; 博嗣高木; Takao Kusaka; 貴生日下; Hiromitsu Takase; 博光高瀬
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-10-02
Filing date: 1998-10-02
Publication date: 2000-04-21
Also published as: DE69840477D1; EP0991102A1; EP0991102B1

Abstract

(57)【要約】【課題】帯電を効果的に抑制できる構成の帯電防止
膜、部材およびその部材を用いた電子線装置、画像形成
装置を提供する。【解決手段】導電性を有する基体上に、下地が一部露
出するように、膜を設ける。この膜があることにより、
２次電子の発生が効果的に抑制される。この導電性を有
する基体としては、絶縁性を有する基体上に導電性を有
する膜を設けた部材としてもよい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電が抑制される
（例えば、帯電し難い、帯電量の少ない、及び／もしく
は帯電をより速やかに緩和できる）、帯電防止膜、部
材、この部材を用いた電子線装置、画像形成装置に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。特に、冷陰極
素子では、表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以
下、ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子
（以下、ＭＩＭ型と記す）などが知られている。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I.Elinson, Radio Eng. ElectronPhys.,10,1290,(196
5)や、後述する他の例が知られている。表面伝導型放出
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。この表面伝導型放出素子としては、前
記エリンソンなどによるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたものの他
に、Ａｕ薄膜によるもの［G.Dittmer:"Thin Solid Fi
lms",9,317(1972)］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂ 薄によるも
の［M.Hartwell and C.G.Fonstad:"IEEE Trans.ED Con
f.",519(1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］な
どが報告されている。

【０００４】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図２０に前述のM.Hartwellらによる
素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３
００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を
施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図
中の間隔Ｌは、０.５〜１［ｍｍ］，Ｗは、０.１［ｍ
ｍ］で設定されている。なお、図示の便宜から、電子放
出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状
で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放
出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。

【０００５】M.Hartwellらによる素子をはじめとして上
述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う前
に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部３００５を形成す
るのが一般的であった。すなわち、通電フォーミングと
は、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、
もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとした
レートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄
膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せ
しめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形
成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もし
くは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂が発
生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４
に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近におい
て電子放出が行われる。

【０００６】また、ＦＥ型の例は、例えば、W.P.Dyke &
W.W.Dolan, "Field emission",Advance in Electron
Physics, 8,89(1956)や、あるいはC.A.Spindt, "Physi
calproperties of thin-film field emission cathodes
with molybdenium cones",J. Appl. Phys., 47,5248(1
976)などが知られている。

【０００７】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
２１に前述の C.A.Spindt らによる素子の断面図を示
す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電
材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコー
ン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。
本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１
４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコ
ーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるもので
ある。また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２１のよ
うな積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行に
エミッタとゲート電極を配置した例もある。

【０００８】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A.Mead,"Operationof tunnel-emission Devices,J.App
l.Phys.,32,646(1961) などが知られている。ＭＩＭ型
の素子構成の典型的な例を図２２に示す。同図は断面図
であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は金
属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストロ
ーム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００オ
ングストローム程度の金属よりなる上電極である。ＭＩ
Ｍ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間
に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の
表面より電子放出を起こさせるものである。

【０００９】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
ーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１０】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。例えば、表面伝導型放出
素子は、冷陰極素子のなかでも特に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の素子を形成
できる利点がある。そこで、例えば特開昭６４−３１３
３２号公報において開示されるように、多数の素子を配
列して駆動するための方法が研究されている。

【００１１】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、などが研究されている。特
に、画像表示装置への応用としては、例えばUSP5,066,8
83や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１
３７号公報において開示されているように、表面伝導型
放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを
組み合わせて用いた画像形成装置が研究されている。表
面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像
形成装置は、従来の他の方式の画像形成装置よりも優れ
た特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液
晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックラ
イトを必要としない点や、視野角が広い点が優れている
と言える。

【００１２】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、例えば本出願人による USP 4,904, 895に開示さ
れている。また、ＦＥ型を画像形成装置に応用した例と
して、例えば、R.Meyerらにより［R.Meyer : "Recent
Development on Micro-tips Display at LETI",Tech.
Digest of 4th Int. Vacuum Microele-ctronics Con
f.,Nagahama, pp.6〜9(1991)］で、報告された平板型
表示装置が知られている。また、ＭＩＭ型を多数個並べ
て画像形成装置に応用した例は、例えば特開平３−５５
７３８号公報に開示されている。

【００１３】前記の様な電子放出素子を用いた画像形成
装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペー
スかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に
置き換わるものとして注目されている。図２３は平面型
の画像形成装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図
であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠い
て示している。

【００１４】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３
１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するため
の外囲器（気密容器）を形成している。

【００１５】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、基板３１１１上には冷陰極素子３１
１２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適宜設定さ
れる）。また、そのｎ×ｍ個の冷陰極素子３１１２は、
図２３に示すとおり、ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本
の列方向配線３１１４とにより、配線されている。これ
ら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１
１３および列方向配線３１１４によって構成される部分
を、マルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１
１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分に
は、両配線間に絶縁層(図示せず)が形成されており、電
気的な絶縁が保たれている。

【００１６】フェースプレート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（図示せ
ず）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す前記各色蛍光体の間には黒色体（図示せず）が設けて
あり、さらに、蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５
側の面には、Ａｌなどからなるメタルバック３１１９が
形成されている。

【００１７】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと電気回路（図示せ
ず）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
源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電
子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバッ
ク３１１９と、各々、電気的に接続している。

【００１８】また、前記気密容器の内部は１０^-6Ｔｏｒ
ｒ程度の真空に保持されており、画像形成装置の表示面
積が大きくなるに従い、気密容器内部と外部の気圧差に
よるリアプレート３１１５およびフェースプレート３１
１７の変形あるいは破壊を防止する手段が必要となる。
リアプレート３１１５およびフェースプレート３１１７
を厚くすることによる方法は、画像形成装置の重量を増
加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像のゆ
がみや視差を生ずる。これに対して、図２３において
は、比較的薄いガラス板からなり、大気圧を支えるため
の構造支持体（スペーサ、あるいはリブと呼ばれる）３
１２０が設けられている。このようにして、マルチビー
ム電子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８が
形成されたフェースプレート３１１６間は、通常、サブ
ミリないし数ミリに保たれ、前述したように、気密容器
内部は高真空に保持されている。

【００１９】以上説明した表示パネルを用いた画像形成
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて、各冷陰極素子３１１２に電圧を印加す
ると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。そ
れと同時に、メタルバック３１１９に、容器外端子Ｈｖ
を通じて、数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加し
て、前記放出された電子を加速し、フェースプレート３
１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１
８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示
される。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上説
明した画像形成装置の表示パネルにおいては、以下のよ
うな問題点があった。第１に、スペーサ３１２０の近傍
から放出された電子の一部がスペーサ３１２０に当たる
ことにより、あるいは、放出電子の作用で、スペーサ帯
電をひきおこす可能性がある。このスペーサの帯電など
により、冷陰極素子３１１２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、スペーサ近傍の画像がゆがんで表示され
る。

【００２１】第２に、冷陰極素子３１１２からの放出電
子を加速するために、マルチビーム電子とフェースプレ
ート３１１７との間には、数百Ｖ以上の高電圧（即ち１
ｋＶ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるために、スペー
サ３１２０表面での沿面放電が懸念される。特に、前記
のように、スペーサが帯電している場合は、放電が誘発
される可能性がある。

【００２２】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提案がなさ
れている（特開昭５７−１１８３５５号公報、特開昭６
１−１２４０３１号公報を参照）。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の混晶薄膜や、金属膜である。

【００２３】前記提案に使用された酸化スズなどの半導
体型薄膜は、ガスセンサに応用されるほどに、酸素など
のガスに敏感なため、雰囲気で、その抵抗値が変化し易
い。また、これらの材料あるいは金属膜は、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。即ち、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、その抵抗値
が変化し易いという欠点があった。

【００２４】また、スペーサ３１２０の近傍から放出さ
れた電子の一部が、高抵抗膜に当たる際に放出される２
次電子量は、高抵抗膜の状態、膜厚に依存するために、
高抵抗膜を島状に成膜したり、極めて薄い膜として成膜
する場合、高抵抗膜の面内で帯電が除去される程度に
は、バラツキがでるという欠点があった。

【００２５】本願は、従来スペーサの欠点を改善できる
発明を開示するののであり、スペーサように用いると安
定性を向上させることができる帯電防止膜、部材、この
部材を用いた電子線装置、および、画像形成装置を提供
するものである。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、以下の
構成において達成される。（１）本発明に係わる帯電防止膜は、導電性を有する第
１の膜と、該第１の膜上に、それが一部露出するように
設けられる第２の膜とを有することを特徴とするもので
ある。特に、この帯電防止膜の法線に沿って切った断面
において、十分に多くの凹凸が現れるように、第２の膜
が存在していることが望ましい。

【００２７】このように、本発明においては、第２の膜
が部分的に設けられ、一部に第１の膜が露出しているこ
とによって、帯電が生じ難くなる。また、帯電が生じ難
くなると共に、第１の膜が導電性を有することによっ
て、帯電を除去し易いという作用が得られる。

【００２８】ここで、前記第２の膜の２次電子放出係数
は、前記露出している第１の膜の２次電子放出形するよ
りも小さいことが好ましい。また、前記第２の膜は前記
第１の膜上に島状に設けられ、あるいは、分散的に設け
られるとよい。

【００２９】また、前記第１の膜は、その膜厚が１０ｎ
ｍ〜１μｍであるとよく、また、前記第２の膜は、その
膜厚が１ｎｍ〜１０ｎｍであるとよい。

【００３０】ここで、第２の膜として、様々な材料を用
いることができるが、例えばカーボンであったり、導電
性粒子を用いたりすることができ、その導電性も、第１
の膜の導電性よりも小さいものであってもよい。（２）本発明に係わる部材は、導電性を有する第１部材
と、該第１部材上に、その一部が露出するように設けら
れた第２部材とを有することを特徴とする。

【００３１】ここで、前記第１部材は、基体上に設けら
れていてもよく、また、前記基体は絶縁性を有するもの
であってもよく、また、前記第１部材は、膜として、該
基体上に設けられたものであるとよい。（３）本発明に係わる電子線装置は、電子源、該電子源
が放出する電子が照射される被照射部材、及び前記電子
線と被照射部材の間に設けられる第３の部材を有してお
り、該第３の部材が、導電性を有する第１部材、および
該第１部材上に、これが一部露出するように設けられる
第２部材を有することを特徴とする。

【００３２】ここで、前記第３の部材は、前記電子線も
しくは該電子線が設けられる第１の基板と、前記被照射
部材もしくはこれが設けられる第２の基板との間隔を支
持する支持部材であるとよい。この具体的な構成として
は、第３の部材が枠以外に設けられるスペーサであり、
あるいは、外枠である。（４）本発明に係わる画像形成装置は、電子源、該電子
源が放出する電子によって画像を形成する画像形成部
材、及び該電子線と画像形成部材との間に設けられる第
３の部材を有しており、該第３の部材が、導電性を有す
る第１部材、および該第１部材上に、これが一部露出す
るように設けられる第２部材を有することを特徴とす
る。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しつつ詳細に説明する。ここでは、本発
明が特に有効な構成である、電子線を使ったディスプレ
イにおいて、電子線を設けた基板と、蛍光体を設けた基
板との間隔を維持するスペーサに、本発明を適用した構
成で説明する。

【００３４】この実施の形態では、導電性を有する材
料、より具体的には、基体上に設けられた導電性を有す
る第１の膜（あるいは部材）上に、これが一部露出する
ようにして、第２の材料（膜、部材）を設けている。一
般に、物質の表面に電子が入射した場合、２次電子の放
出率は、垂直に入射する場合が最小で、斜めから入射し
た場合は、被入射面の法線から測定した入射角θに対し
て、１／COS θで増加する。

【００３５】ここで、表面に部分的に第２の材料（膜、
部材）が設けられている場合、入射する電子の入射角
は、第１の材料の面に対しては大きくても、第２材料に
入射する際には、より小さい入射角となり易くなるた
め、帯電をより小さく抑え易くなる。この点について、
以下に幾つかの実施例を挙げて、具体的に説明する。

【００３６】（実施例１）次に、本発明の実施態様を説
明する。ここでは、導電性を特に有さない基体上に、導
電性を有する第１の膜を設け、更に、その上に、その一
部が露出するようにして、第２の膜を設けている。特
に、この実施例では、第２の膜としてカーボンを用い
た。

【００３７】（帯電防止膜の構成の説明）まず、本発明
の実施例１（同じく、後述する実施例２〜４）による帯
電防止膜の模式図を図面を用いて説明する。図１の
（ａ）〜（ｂ）は、本発明によるスペーサ上の帯電防止
膜の断面模式図であり、１は帯電防止が施される絶縁性
部材、２は絶縁性部材１の表面に形成した帯電防止膜で
ある。帯電防止膜２は、島状に堆積されたカーボン３、
または、島状に堆積されたカーボン３と分散されたカー
ボン４、並びに、半導電膜５から構成される。

【００３８】（画像形成装置の構成）また、本実施例
は、前記帯電防止膜をスペーサに用いた平面型の画像形
成装置（電子線装置）であり、図４に、その構造概略を
示す（詳細は後述）。これは、複数の冷陰極素子１０１
２を形成した基板１０１１と発光材料である蛍光膜１０
１８を形成した透明なフェースプレート１０１７とを、
スペーサ１０２０を介して対向させた構造を有する表示
装置であり、特に、この実施の態様では、スペーサ１０
２０が絶縁性部材の表面に、絶縁性部材上に形成され
た、比抵抗が０.１〜１０⁸Ωｃｍの半導電膜表面に、カ
ーボンを島状に堆積した構成、または、カーボンを分散
した層を有する、比抵抗が０.１〜１０⁸Ωｃｍの半導電
膜上に、カーボンを島状に堆積した構成でであることを
特徴とする表示装置に係わる。

【００３９】本実施例の画像形成装置において、前記ス
ペーサ１０２０の一方の辺は、冷陰極素子を形成した基
板１０１１上の配線１０１３上に電気的に接続されてい
る。また、その対向する辺は、冷陰極素子より放出した
電子を高いエネルギで発光材料（蛍光膜１０１８）に衝
突させるための加速電極（メタルバック１０１９）に電
気的に接続される。すなわち、スペーサ１０２０の表面
に形成された帯電防止膜には、ほぼ加速電圧を帯電防止
膜の抵抗値で除した電流が流される。

【００４０】（帯電防止膜の形成の説明）そこで、スペ
ーサ１０２０の抵抗値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。帯電防止の観点か
ら、表面抵抗Ｒｓは１０¹²Ω以下であることが好まし
い。また、十分な帯電防止効果を得るためには、表面抵
抗Ｒｓが１０¹¹Ω以下が、さらに好ましい。なお、表面
抵抗の下限はスペーサ形状とスペーサ間に印加される電
圧により左右されるが、一応、１０⁵Ω以上であること
が好ましい。

【００４１】絶縁材料上に形成された帯電防止膜の厚み
ｔは、１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。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、１０ｎｍ以下の薄膜は島状に形成
され、抵抗が不安定で、再現性に乏しい。一方、膜厚ｔ
が１μｍ以上では、膜応力が大きくなって、膜はがれの
危険性が高まり、かつ、成膜時間が長くなるために生産
性が低下する。従って、ここでの膜厚は、５０〜５００
ｎｍであることが望ましい。

【００４２】表面抵抗Ｒｓはρ／ｔであり、以上に述べ
た表面抵抗Ｒｓと膜厚ｔの好ましい範囲から、帯電防止
膜の比抵抗ρは、０.１〜１０⁸Ωｃｍが好ましい。さら
に、表面抵抗Ｒｓと膜厚ｔの、より好ましい範囲を実現
するためには、前記比抵抗ρを１０²〜１０⁶Ωｃｍと
するのが良い。比抵抗ρがこれより小さい場合には、高
電圧による消費電力が増大して、過熱状態になり、ま
た、比抵抗ρがこれより大きい場合には、帯電防止効果
が劣化するからである。さらに、比抵抗ρを１０²〜１
０⁶Ωｃｍとするのは、スペーサによる消費電力と画像
形成装置としての画像表示用の消費電力との合理的な比
率であるか否かの判断と、帯電防止効果が顕著に発揮さ
れる範囲であると判断されるから設定される。

【００４３】スペーサ１０２０は、上述したように、そ
の上に形成した帯電防止膜を電流が流れることにより、
あるいは、ディスプレイ全体が動作中に発熱することに
より、その温度が上昇する。帯電防止膜の抵抗温度係数
が大きな負の値であると、温度が上昇した時に抵抗値が
減少し、スペーサ１０２０に流れる電流が増加し、さら
に、温度上昇をもたらす。そして、電流は電源の限界を
越えるまで増加しつづける。このような、電流の暴走が
発生する抵抗温度係数の値は、経験的に負の値で絶対値
が１％以上である。すなわち、帯電防止膜の抵抗温度係
数は、マイナス１％未満であることが望ましい。

【００４４】また、帯電防止膜特性を有する材料として
は、金属酸化物が優れている。金属酸化物の中でも、ク
ロム、ニッケル、銅の酸化物が、好ましい材料である。
その理由は、これらの酸化物は、その二次電子放出効率
が比較的小さく、電子放出素子から放出された電子がス
ペーサに当たった場合においても、帯電し難いためと考
えられる。なお、金属酸化物以外にも、例えば、カーボ
ン（炭素）は二次電子放出効率が小さく、好ましい材料
として扱える。

【００４５】しかしながら、前記金属酸化物あるいはカ
ーボンは、その抵抗値を帯電防止膜として望ましい比抵
抗の範囲に調整することが難しかったり、雰囲気により
抵抗が変化し易いため、これらの材料のみでは、抵抗の
安定した制御性に乏しい。

【００４６】アルミと遷移金属合金の窒化物は、遷移金
属の組成を調整することにより、良電導体から絶縁体ま
で広い範囲に抵抗値を制御できるので、スペーサの帯電
防止膜として適用できると考えられる。さらには、後述
する表示装置作製の工程において、抵抗値の変化が少な
く、安定な材料である。また、その抵抗温度係数がマイ
ナス１％未満であり、実用的に使いやすい材料である。
なお、遷移金属元素としては、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａなどが
あげられる。ここでは、遷移金属含有率が５ａｔｏｍ％
以上のとき、比抵抗が１０⁸ Ωｃｍ以下となり、帯電防
止効果が得られる。さらにスペーサとして用いる場合、
膜中に含まれる遷移金属の割合は、Ａｌに対して５〜６
０ａｔｏｍ％が好ましい。

【００４７】本発明の実施例１（実施例２〜４について
も）による帯電防止膜は、図１に示すように、アルミ遷
移金属合金窒化膜から成る半導電膜５（以下、合金窒化
膜と略す）の表面に、カーボンを島状に堆積した構成、
または、カーボンを分散した層を有する合金窒化膜の半
導電膜上に、カーボンを島状に堆積した構成であること
を特徴とする。

【００４８】帯電防止膜全体の抵抗値は、概ね、合金窒
化膜の抵抗値で規定され、表面近傍に存在するカーボン
には、２次電子放出を抑える効果を持たせることによ
り、望ましい範囲の比抵抗を有する帯電防止膜とするこ
とができる。

【００４９】スペーサ１０２０の近傍から放出された電
子がスペーサ表面に入射する場合、そのエネルギーは、
リアプレートとフェースプレートとの間にかけられる電
圧によって決められるのであって、例えば、それは、数
ＫＶから１０数ＫＶ程度である。

【００５０】また、放出された電子の軌道を考慮する
と、放出された電子はスペーサ１０２０に対して、斜め
から入射する場合が多くなる。一般的に、物質の表面に
電子が入射した場合、２次子の放出率は垂直に入射する
場合が最小で、斜めから入射した場合は、試料面法線か
ら測定した入射角θに対して、１／ｃｏｓθで増加する
のである。従って、合金窒化膜の表面に平坦な膜状にカ
ーボンが形成されている場合には、斜めから入射する電
子により、本来の目的である帯電を抑える効果を低減さ
せる場合がでてくる。

【００５１】これに対して、表面に島状にカーボンが形
成されている場合、図２に示すように、スペーサ１０２
０の表面にθの入射角度をもって斜入射する電子ビーム
は、各々の島に対しては、局所的には、より各々のカー
ボン粒子表面に対して法線に近い角度（θ’）からの入
射となるために、２次電子放出率の抑制を維持すること
が可能となり、カーボン粒子による帯電抑制効果を十分
に発揮することが可能である。

【００５２】また、島状に形成したカーボンにおいて
は、各々の粒径が小さい場合、図３の（ａ）に示すよう
に、一つのカーボン粒子に入射する電子は、透過して隣
接するカーボン粒子に入射する。この時、２次電子は、
粒子と粒子との間隙に放出されることになり、スペーサ
表面から放出される２次電子量を低減させることができ
る。これに対して、各々の粒径が大きい場合は、図３
（ｂ）に示すように、カーボンから放出される２次電子
は、スペーサ表面から放出されることとなり、帯電抑制
効果を低減させる場合がでてくる。

【００５３】さらに、２次電子が放出する深さは、物質
によって異なり、電子が物質表面に垂直に入射した場
合、数ｎｍから２０ｎｍ程度と見積もられる。表面から
当該深さまでの領域に、カーボンを分散した構成とする
場合、二次電子がカーボンと衝突することにより、２次
電子放出を抑えることが可能になる。カーボンは、その
２次電子放出率がほぼ１であるために、帯電を抑える目
的には最適であるが、一方で、安定した抵抗の半導電膜
を得ることが難しい。これに対して、半導電膜上にカー
ボンが島状に堆積している場合、スペーサの抵抗は半導
電膜で規定されるために、２次電子の放出量を抑制する
目的で使うことができるようになる。

【００５４】スペーサの抵抗を規定する合金窒化膜は、
スパッタ、窒素ガス雰囲気中での反応性スパッタ、電子
ビーム蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸
着法などの薄膜形成手段により、絶縁性部材上に形成さ
れる。このカーボンは、蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ
法、プラズマＣＶＤ法で数ｎｍの厚さに調整されれば、
島状に堆積するので、合金窒化膜の形成の最終段階で、
合金窒化膜と島状カーボンの形成を交互に行なうことに
より、表面にカーボンが分散した合金窒化膜を有する合
金窒化膜を作成することができる。また、非晶質カーボ
ンを作成する場合には、成膜中の雰囲気に水素が含まれ
るようにするか、成膜ガスに炭化水素ガスを使用するか
することが可能である。半導電膜表面にカーボンを島状
に形成させる場合も、同様な手法を用いて、作成するこ
とが可能である。なお、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法の
場合、カーボンの原料としては、ＣＨ₄、Ｃ₄Ｈ₁₀を水素
で希釈して用いることが可能である。

【００５５】なお、上述の実施例では、本発明による帯
電防止防止膜を、平面型の表示装置のスペーサ帯電防止
に対して説明したが、これに限らず、他の用途における
帯電防止膜として使用できることは勿論である。

【００５６】（画像形成装置の構成と製造法）次に、本
発明の実施例の画像形成装置の表示パネルの構成とその
製造法について、具体的な例を示して説明する。図４
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、パネルの一部を切り欠いて示して
いる。図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側
壁、１０１７はフェースプレートであり、リアプレート
１０１５〜フェースプレート１０１７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（真空外囲
器）を形成している。

【００５７】この気密容器を組み立てるに際しては、各
部材の接合部に、十分な強度と気密性を保持させるよう
に封着する必要があるが、これには、例えば、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、摂氏４００〜５００度で、１０分以上焼成すること
による封着が有効である。なお、気密容器内部を真空に
排気する方法については後述する。また、前記気密容器
の内部は、１×１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空に保持される
ので、大気圧や不意の衝撃などによる気密容器の破壊を
防止する目的とする耐大気圧構造体として、スペーサ１
０２０が設けられている。

【００５８】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２
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。例えば、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。ｎ×ｍ個の冷陰極素子
は、ｍ本の行方向配線１０１３とｎ本の列方向配線１０
１４とにより、単純マトリクス配線になっている。な
お、基板１０１１〜列方向配線１０１４によって構成さ
れる部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。

【００５９】本実施例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とした
電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状、あるいは製
法に特別の制限はない。従って、例えば、表面伝導型放
出素子、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。

【００６０】なお、本実施形態においては、気密容器の
リアプレート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０
１１を固定する構成としたが、基板１０１１が十分な強
度を有するものである場合には、気密容器のリアプレー
トとして、基板１０１１自体を用いてもよい。

【００６１】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されているが、本実施例で採
用されたのはカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１
８の部分には、ＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、
の３原色の蛍光体が塗り分けられている。各色の蛍光体
は、例えば、図５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１０１０が設けてある。黒色の導電体１０１０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こと、外光の
反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電
子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止すること
などである。

【００６２】なお、黒色の導電体１０１０には、黒鉛を
主成分として用いたが、前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。また、３原色の蛍
光体の塗り分け方は、図５の（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、例えば、図５の
（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。また、図１９に示すように、蛍光体２１
ａとブラックマトリックス２１ｂを設けてもよい。更
に、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１０１８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。

【００６３】また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の
面には、図４に示すように、ＣＲＴの分野では公知のメ
タルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１
９を設けた目的は、蛍光膜１０１８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こと、負イオンの
衝突から蛍光膜１０１８を保護すること、電子ビーム加
速電圧を印加するための電極として作用させること、蛍
光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させる
ことなどである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０
１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、
蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着す
る方法によって形成した。

【００６４】なお、蛍光膜１０１８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１０１９を用いな
い。また、本実施例では用いなかったが、加速電圧の印
加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレ
ート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、例えば、
ＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００６５】図６は図４のＡ−Ａ’の断面模式図であ
り、図７はスペーサ１０２０の断面模式図である。各部
の番号は図４に対応している。スペーサ１０２０は、ス
ペーサ基体である絶縁性部材１０２０ａの表面に、帯電
防止を目的とした半導電膜１０２０ｂを成膜し、かつ、
フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１
９など）および基板１０１１の表面（行方向配線１０１
３または列方向配線１０１４）に面した当接面に低抵抗
膜１０２０ｃを成膜した部材からなる。そして、前記の
目的を達成するのに必要な数だけ、また、必要な間隔を
おいて配置され、フェースプレート１０１７の内側およ
び基板１０１１の表面に、導電性の接合材１０４０によ
り固定される。

【００６６】また、帯電防止膜１０２０ｂは、絶縁性部
材１０２０ａの表面の内、少なくとも気密容器内の真空
中に露出している面に成膜されており、スペーサ１０２
０上の低抵抗膜１０２０ｃおよび導電性接合材１０４０
を介して、フェースプレート１０１７の内側（メタルバ
ック１０１９など）および基板１０１１の表面（行方向
配線１０１３または列方向配線１０１４）に電気的に接
続される。なお、ここで説明される態様においては、ス
ペーサ１０２０を薄板状とし、行方向配線１０１３に平
行に配置し、行方向配線１０１３に電気的に接続してい
る。

【００６７】なお、スペーサ１０２０としては、基板１
０１１上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１
４とフェースプレート１０１７内面のメタルバック１０
１９との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を
有し、かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する
程度の導電性を有する必要がある。この点に関しては、
既に述べた通りである。

【００６８】スペーサ１０２０の絶縁性部材１０２０ａ
としては、例えば、石英ガラス、Ｎａなどの不純物含有
量を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナな
どのセラミックス部材などが挙げられる。なお、絶縁性
部材１０２０ａは、その熱膨張率が気密容器および基板
１０１１を成す部材と近いものが好ましい。

【００６９】また、帯電防止膜１０２０ｂとしては、既
に述べたように、帯電防止効果の維持およびリーク電流
による消費電力抑制を考慮して、その表面抵抗値Ｒｓが
１０ ⁵［ Ω／□］から１０¹²［Ω／□］の範囲のもので
あることが好ましく、その材料としては、前述の各種の
材料が用いられる。

【００７０】また、低抵抗膜１０２０ｃには、帯電防止
膜１０２０ｂに比べて十分に低い抵抗値を選択すればよ
く、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，
Ｃｕ，Ｐｄなどの金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａ
ｇ、Ａｕ，ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａｇなどの金属や金属酸化
物と、ガラスなどから構成される印刷導体、あるいはＩ
ｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂ などの透明導体、および、ポリシリコ
ンなどの半導体材料などより適宜選択される。

【００７１】導電性接合材１０４０には、スペーサ１０
２０が行方向配線１０１３およびメタルバック１０１９
と電気的に接続するように、導電性をもたせる必要があ
るので、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを添
加したフリットガラスが好適である。

【００７２】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと電気回路（図示せ
ず）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
源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電
子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプ
レートのメタルバック１０１９と、それぞれ、電気的に
接続している。

【００７３】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、排気管と真空ポンプとを
（図示せず）接続し、気密容器内を１０^-7［Ｔｏｒｒ］
程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止する
が、気密容器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、気密容器内の所定の位置にゲッター
膜（図示せず）を形成する。ゲッター膜とは、例えば、
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
る。そして、該ゲッター膜の吸着作用により、気密容器
内は１×１０^-5ないしは１×１０^-7［Ｔｏｒｒ］の真空
度に維持される。

【００７４】以上に説明した表示パネルを用いた画像形
成装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ない
しＤｙｎを通じて、各冷陰極素子１０１２に電圧を印加
すると、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。
それと同時に、容器外端子Ｈｖを通じて、メタルバック
１０１９に数百Ｖないし数ｋＶの高圧を印加して、放出
された電子を加速し、フェースプレート１０１７の内面
に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす各色
の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示されるのであ
る。

【００７５】通常、冷陰極素子１０１２である本発明の
表面伝導型放出素子への印加電圧は１２〜１６Ｖ程度、
また、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との
距離ｄは０.１ｍｍから８ｍｍ程度、メタルバック１０
１９と冷陰極素子１０１２間の電圧は０.１ｋＶから１
０ｋＶ程度である。

【００７６】以上、本実施例の形態の表示パネルの基本
構成と製法、および、画像形成装置の概要を説明した
が、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。

【００７７】（マルチ電子ビーム源の製造方法）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。従って、
例えば、表面伝導型放出素子、ＦＥ型、あるいは、ＭＩ
Ｍ型などの冷陰極素子を用いることができる。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。

【００７８】即ち、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が必要となるが、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
である。また、ＭＩＭ型では絶縁層と電極の膜厚を薄く
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である。
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。

【００７９】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出している。従って、
これは、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。そこで、前記の
実施形態の表示パネルにおいて、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。

【００８０】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。さて、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
挙げられる。

【００８１】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。図８の（ａ）および
（ｂ）は、平面型の表面伝導型放出素子の構成を、平面
図および断面図で示したものである。図中、１１０１は
基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電
性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成し
た電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成し
た薄膜である。

【００８２】基板１１０１としては、例えば、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、例えば、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。

【００８３】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。例えば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇなどをはじめとする金属、あるいは、これらの金属
の合金、あるいは、Ｉｎ₂Ｏ₃−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の中から適宜材
料を選択して用いればよい。なお、電極を形成するに
は、例えば、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
（例えば印刷技術）を用いて形成しても差し支えない。

【００８４】素子電極１１０２と１１０３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、数百オングスト
ロームから数百マイクロメーターの範囲の内から、適当
な数値を選んで設計されるが、中でも、表示装置に応用
するために好ましいのは、数マイクロメーターより数十
マイクロメーターの範囲である。また、素子電極の厚さ
ｄについては、通常は数百オングストロームから数マイ
クロメーターの範囲の内から、適当な数値が選ばれる。

【００８５】また、導電性薄膜１１０４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）のことを指す。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かが観測される。

【００８６】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、中でも好ましいのは、１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
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。即ち、素子電極１１０
２、１１０３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、数オング
ストロームから数千オングストロームの範囲の中で設定
するが、中でも好ましいのは、１０オングストロームか
ら５００オングストロームの間である。

【００８７】また、微粒子膜を形成するのに用いられる
材料としては、例えば、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，ＣｅＢ₆，ＹＢ
₄，ＧｄＢ₄ などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚ
ｒＣ，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、カーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜、選
択される。

【００８８】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０³から１０⁷オーム／ｓｑの範囲に含まれるように設
定した。なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２
および１１０３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８の例においては、下か
ら、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層されてい
るが、場合によっては、下から基板、導電性薄膜、素子
電極の順序で積層されていても差し支えない。

【００８９】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には、周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有す
る。この亀裂は、導電性薄膜１１０４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、数オングストロームから数百オングストロ
ーム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
は困難であるため、図８においては、模式的に示した。

【００９０】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３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、形成される。なお、薄膜１１１３は、単結晶グラフ
ァイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボンの何れか
か、もしくは、その混合物であり、膜厚は５００オング
ストローム以下、好ましくは、３００オングストローム
以下とする。なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を
精密に図示するのは困難であるため、図８においては模
式的に示した。また、図８の（ａ）においては、薄膜１
１１３の一部を除去した素子を示した。

【００９１】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施形態においては、以下に詳細に述べるような
素子を用いた。即ち、基板１１０１には青板ガラスを用
い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用い
た。素子電極の厚さｄは１０００オングストローム、電
極間隔Ｌは２マイクロメーターとした。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１００オングストローム、幅Ｗは１００マイクロメ
ータとした。

【００９２】（平面型の表面伝導型電子放出素子の製造
方法）次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出素子の
製造方法について説明する。図９の（ａ）〜（ｄ）は、
表面伝導型電子放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の表記は図８と同一である。

【００９３】（１）図９の（ａ）に示すように、先ず、
基板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形
成する。これらを形成するに際しては、予め、基板１１
０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて、十分に洗浄し、
その後、素子電極の材料を堆積させる。堆積する方法と
しては、例えば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技
術を用ればよい。その後、堆積した電極材料を、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、図９の（ａ）に示した一対の素子電極１１０２，１
１０３を形成する。

【００９４】（２）次に、図９の（ｂ）に示すように、
導電性薄膜１１０４を形成する。これを形成するに際し
ては、まず、図９の（ａ）における基板に、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
する。そして、その後、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、本実施例で、主要元素としてＰｄを用いている。ま
た、本実施では、塗布方法としてディッピング法を用い
たが、それ以外の例えば、スピンナー法やスプレー法を
用いてもよい。また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の
成膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗
布による方法以外の、例えば、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。

【００９５】（３）次に、図９の（ｃ）に示すように、
フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１
１０３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１１０５を形成する。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１１
０４に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、も
しくは変質させ、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。このように、微粒子膜で作ら
れた導電性薄膜の内、電子放出を行うのに好適な構造に
変化した部分（即ち、電子放出部１１０５）において
は、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放
出部１１０５が形成される前と比較すると、それが形成
された後は、素子電極１１０２と１１０３の間で計測さ
れる電気抵抗が大幅に増加する。

【００９６】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０に、フォーミング用電源１１１０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、本実施例の場合には、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１１０５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１１１１で
計測した。

【００９７】本実施例においては、例えば、１０^-5ｔｏ
ｒｒ程度の真空雰囲気下において、例えば、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。この場合、フォーミング
処理に悪影響を及ぼすことがないよう、モニターパルス
の電圧Ｖｐｍは０．１Ｖに設定した。そして、素子電極
１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０ ⁶ オーム
になった段階、即ち、モニターパルス印加時に、電流計
１１１１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。

【００９８】なお、前記の方法は、本実施例の表面伝導
型電子放出素子に関する好ましい方法であり、例えば、
微粒子膜の材料や膜厚、あるいは、素子電極間隔Ｌなど
の、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。

【００９９】（４）次に、図９の（ｄ）に示すように、
活性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３
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。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１１
０５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させる処理のことである。図に
は、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１
１３として模式的に示した。

【０１００】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、
その典型的な例として、１００倍以上に増加させること
ができる。具体的には、１０^-4ないし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。堆積物
１１１３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、の何れか、もしくは、その混合物
であり、膜厚は５００オングストローム以下、より好ま
しくは３００オングストローム以下である。

【０１０１】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１の（ａ）において、活性化用電源１１１２から印加
する適宜の電圧波形の一例を示す。なお、本実施例にお
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が
１４Ｖ、パルス幅Ｔ３が１ミリ秒、パルス間隔Ｔ４が１
０ミリ秒とした。なお、上述の通電条件は、本実施例の
表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、
表面伝導型電子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。

【０１０２】図９の（ｄ）に示す１１１４は、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、これには直流高電圧電源１１１５お
よび電流計１１１６が接続されている。なお、基板１１
０１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１１１
４として用いる。活性化用電源１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６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１１
１２の動作を制御する。

【０１０３】電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅ
の一例を、図１１の（ｂ）に示すが、活性化電源１１１
２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過と共
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１１１２からの電圧印加を
停止し、通電活性化処理を終了する。なお、上述の通電
条件は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好
ましい条件であり、この表面伝導型電子放出素子の設計
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。以上のようにして、図９の（ｅ）に示
すように、平面型の表面伝導型電子放出素子を製造し
た。

【０１０４】（垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造
方法）次に、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一つの代表的な構
成、即ち、垂直型の表面伝導型電子放出素子の構成につ
いて、以下に説明する。

【０１０５】図１２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１２０１は基板、１
２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部
材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１０６】この垂直型が、先に説明した平面型と異な
る点は、素子電極の内の片方（素子電極１２０２）が段
差形成部材１２０６上に設けられ、導電性薄膜１２０４
が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にあ
る。従って、図８に示す平面型における素子電極間隔Ｌ
について、これが垂直型においては、段差形成部材１２
０６の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０
１、素子電極１２０２および１２０３、微粒子膜を用い
た導電性薄膜１２０４については、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１２０６には、例えば、ＳｉＯ₂ のような電
気的に絶縁性の材料を用いる。

【０１０７】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
製法について説明する。図１３の（ａ）〜（ｆ）は、製
造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は図１
２と同一である。

【０１０８】（１）まず、図１３の（ａ）に示すよう
に、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１０９】（２）次に、図１３の（ｂ）に示すよう
に、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。
絶縁層は、例えば、ＳｉＯ₂をスパッタ法で積層すれば
よいが、例えば、真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方
法を用いてもよい。

【０１１０】（３）次に、図１３の（ｃ）に示すよう
に、絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１１１】（４）次に、図１３の（ｄ）に示すよう
に、絶縁層の一部を、例えばエッチング法を用いて除去
し、素子電極１２０３を露出させる。

【０１１２】（５）次に、図１３の（ｅ）に示すよう
に、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。
これを形成するには、平面型の場合と同じく、例えば、
塗布法などの成膜技術を用いればよい。

【０１１３】（６）次に、前記平面型の場合と同じく、
通電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する。
通電フォーミング処理は、図９の（ｃ）を用いて説明し
た平面型の通電フォーミング処理と同様の処理を行えば
よい。

【０１１４】（７）次に、前記平面型の場合と同じく、
通電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。通電活性化処理は、図９の
（ｄ）を用いて説明した平面型の通電活性化処理と同様
の処理を行えばよい。

【０１１５】以上のようにして、図１３の（ｆ）に示す
垂直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【０１１６】（表面伝導型電子放出素子の特性）以上、
平面型と垂直型の表面伝導型電子放出素子について素子
構成と製法を説明したが、次に画像形成装置に用いた素
子の特性について述べる。なお、図１４には、表示装置
に用いた素子の、（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖ
ｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖ
ｆ）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
のが困難である上、これらの特性が、素子の大きさや形
状などの設計パラメータを変更することにより、変化す
るものであるために、２本のグラフは、各々、任意単位
で図示した。

【０１１７】画像形成装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
ｅに関して、以下に述べる３つの特性を有している。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。即ち、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。

【０１１８】また、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Ｉｅの大きさを制御できる。更に、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Ｉ
ｅ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。

【０１１９】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子放出素子を画像形成装置に好適に用いることがで
きた。例えば、多数の素子を表示画面の画素に対応して
設けた画像形成装置において、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。即ち、駆動中の素子には、所望の発光輝度に応じ
て閾値電圧Ｖｔｈ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。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、階調表
示を行うことが可能である。

【０１２０】（マルチ電子ビーム源の構造）次に、上述
の表面伝導型電子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。図１５に示すのは、図４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、図８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、行方向配線電極１００３と列方向配線
電極１００４により、単純マトリクス状に配線されてい
る。行方向配線電極１００３と列１００４の交差する部
分には、電極間に絶縁層（図示せず）が形成されてお
り、電気的な絶縁が保たれている。

【０１２１】図１５のＢ−Ｂ’に沿った断面を図１６に
示す。このような構造のマルチ電子源は、予め、基板上
に行方向配線電極１００３、列方向配線電極１００４、
電極間絶縁層（図示せず）、および、表面伝導型電子放
出素子の素子電極１１０２、１１０３、導電性薄膜１１
０４を形成した後、行方向配線電極１００３および列方
向配線電極１００４を介して、各素子に給電して、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っ
て、製造した。

【０１２２】図１７は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基
づいてテレビジョン表示を行うための駆動回路の概略構
成を、ブロックで示したものである。図中、表示パネル
１７０１は、前述した表示パネルに相当するもので、前
述同様に製造され、動作する。また、走査回路１７０２
は表示ラインを走査し、制御回路１７０３は走査回路へ
入力する信号などを生成する。シフトレジスタ１７０４
は１ライン毎のデータをシフトし、ラインメモリ１７０
５は、シフトレジスタ１７０４からの１ライン分のデー
タを変調信号発生器１７０７に入力する。同期信号分離
回路１７０６はＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。

【０１２３】以下、図１７の装置各部の機能を詳しく説
明する。まず、表示パネル１７０１は、端子Ｄｘ１ない
しＤｘｍおよび端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ、および、高圧
端子Ｈｖを介して、外部の電気回路と接続されている。
この内、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍには、表示パネル１７
０１内に設けられているマルチ電子ビーム源、即ち、ｍ
行ｎ列の行列状にマトリクス配線された冷陰極素子を、
１行（ｎ素子〉ずつ順次駆動して行くための走査信号が
印加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎにには、前
記走査信号により選択された１行分のｎ個の各素子の出
力電子ビームを制御するための変調信号が印加される。
また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例え
ば、５ｋＶの直流電圧が供給されるが、これはマルチ電
子ビーム源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ための加速電圧であ
る。

【０１２４】次に、走査回路１７０２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（図中、
Ｓ１ないしＳｍで模式的に示されている）を備えるもの
で、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、表示パネル１７０１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１７０３が出力する制御信号Ｔ
ｓｃａｎに基づいて動作するものであるが、実際には、
例えば、ＦＥＴのようなスイッチング素子を組合わせる
ことにより、容易に構成することが可能である。なお、
前記直流電圧源Ｖｘは、図１４に例示した電子放出素子
の特性に基づき、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Ｖｔｈ電圧以下となるよ
うに、一定電圧を出力するような設定になっている。

【０１２５】制御回路１７０３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えるように、各部の
動作を整合させる働きを持つものである。次に説明する
同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号Ｔｓｙ
ｎｃ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。

【０１２６】同期信号分離回路１７０６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、良く知られ
ているように、周波数分離（フィルタ）回路を用いれば
容易に構成できる。同期信号分離回路１７０６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、Ｄ
ＡＴＡ信号で表しており、このＤＡＴＡ同信号はシフト
レジスタ１７０４に入力される。

【０１２７】シフトレジスタ１７０４は、時系列的にシ
リアルに入力される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、制御回路
１７０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作
する。即ち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１７
０４のシフトクロックであると言い換えることができ
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する）のデータ
は、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の信号として、シフトレ
ジスタ１７０４より出力される。

【０１２８】ラインメモリ１７０５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１７０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙ
に従って、適宜、Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶す
る。記憶された内容は、画像データＩ’ｄ１ないしＩ’
ｄｎとして出力され、変調信号発生器１７０７に入力さ
れる。

【０１２９】変調信号発生器１７０７は、画像データ
Ｉ’ｄ１ないしＩ’ｄｎの各々に応じて、電子放出素子
１０１５の各々を適切に駆動変調するための信号源で、
その出力信号は、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて、表
示パネル１７０１内の電子放出素子１０１５に印加され
る。

【０１３０】図１４を用いて説明したように、本発明に
係わる表面伝導型電子放出素子は、放出電流Ｉｅに対し
て、以下の基本特性を有している。即ち、電子放出には
明確な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施例の表面伝導型電
子放出素子では８［Ｖ］）があり、閾値Ｖｔｈ以上の電
圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また、電子放
出閾値Ｖｔｈ以上の電圧に対しては、図１４のグラフの
ように、電圧の変化に応じて放出電流Ｉｅも変化する。

【０１３１】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、電子放出閾値Ｖｔｈ以下の電圧
を印加しても、電子放出が生じないが、電子放出閾値Ｖ
ｔｈ以上の電圧を印加する場合には、表面伝導型放出素
子から電子ビームが出力される。その際、パルスの波高
値Ｖｍ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Ｐｗ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。

【０１３２】従って、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
方式などが採用できる。電圧変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器１７０７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。

【０１３３】また、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１７０７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。この場合、シフトレジスタ１７
０４やラインメモリ１７０５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。即ち、画
像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が、所定の速度
で行われればよいからである。

【０１３４】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関連
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、変調信号発生器に用いられる
回路が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を
用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７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。

【０１３５】パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１７０７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。また、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
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。

【０１３６】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１７０７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、シフ
トレベル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（ＶＣ
Ｏ）を採用でき、必要に応じて、電子放出素子の駆動電
圧または電圧増幅するための増幅器を付加することもで
きる。

【０１３７】このような構成を採用できる本発明に係わ
る画像形成装置においては、各電子放出素子に、容器外
端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを介して、電圧を
印加することにより、電子放出が生じ、また、高圧端子
Ｈｖを介して、メタルバック１０１９あるいは透明電極
（図示せず）に高圧を印加し、これによって、電子ビー
ムを加速する。加速された電子は、蛍光膜１０１８に衝
突し、発光が生じて画像が形成される。

【０１３８】なお、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
発明の思想に基づいて種々の変形が可能である。また、
入力信号についてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号
はこれに限るものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式な
どの他、これらよりも多数の走査線からなるＴＶ信号
（ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式でも採
用できる。

【０１３９】なお、前記実施例では、スペーサを薄板状
の例で示しているが、その形状は、その他の、例えば、
平板型、十字型、Ｌ型、櫛型などにすることができ、更
に、図１８の（ａ）、（ｂ）に示すように、蜂の巣状
に、円柱の孔を開けたり、ライン状に切り欠いた基板
に、各電子源または複数の電子源に対応して、種々の形
態で設定される。また、帯電防止膜で覆ったスペーサ１
０２０の利用により、画像形成装置が大型化するに従っ
て、その効果が顕著になる。

【０１４０】以下に、本発明に係わる実施例について、
より具体的に述べることにする。なお、以下に述べる各
実施例においては、マルチ電子ビーム源として、前述し
た、電極間の導電性微粒子膜に電子放出部を有するタイ
プのｎ×ｍ個（ここで、ｎ＝３０７２、ｍ＝１０２４と
する）の表面伝導型放出素子を、ｍ本の行方向配線と、
ｎ本の列方向配線とにより、マトリクス配線（図４およ
び図１５参照）したマルチ電子ビーム源を用いた。

【０１４１】本実施例では、前述した、図４に示すスペ
ーサ１０２０を配置した表示パネルを作成した。以下、
図４および図６、図７を用いて詳述する。先ず、予め、
基板１０１１上に行方向配線電極１０１３、列方向配線
電極１０１４、電極間絶縁層（図示せず）、および、表
面伝導型放出素子の素子電極を形成し、その上に導電性
薄膜を形成した上で、その基板１０１１をリアプレート
１０１５に固定した。

【０１４２】次に、ソーダライムガラスからなる絶縁性
部材１０２０ａの表面の内、気密容器内に露出する４面
に、後述の半導電膜１０２０ｂおよびカーボン１０２０
ｄを形成し、当接面に導電膜１０２０ｃを成膜したスペ
ーサ１０２０（高さ５ｍｍ、板厚２００マイクロメート
ル、長さ２０ｍｍ）を、基板１０１１の行方向配線１０
１３上になど間隔で、行方向配線１０１３と平行に固定
した。その後、基板１０１１の５ｍｍ上方に、内面に蛍
光膜１０１８とメタルバック１０１９が付設されたフェ
ースプレート１０１７を、側壁１０１６を介し配置し、
リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７、側
壁１０１６およびスペーサ１０２０の各接合部を固定し
た。即ち、基板１０１１とリアプレート１０１５の接合
部、リアプレート１０１５と側壁１０１６の接合部、お
よびフェースプレート１０１７と側壁１０１６の接合部
には、それぞれ、フリットガラス（図示せず）を塗布
し、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成する
ことで封着したのである。

【０１４３】また、スペーサ１０２０は、基板１０１１
側では行方向配線１０１３（線幅３００［マイクロメー
トル］）上に、フェースプレート１０１７側ではメタル
バック１０１９面上に、導電性フィラーあるいは金属な
どの導電材を混合した導電性フリットガラス（図示せ
ず）を介して配置し、前記気密容器の封着と同時に、大
気中で４００℃〜５００℃で、１０分以上焼成すること
で、接着しかつ電気的な接続を成した。

【０１４４】なお、本実施例においては、蛍光膜１０１
８は、図１９に示すように、各色蛍光体２１ａが列方向
（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導
電体２１ｂには各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１ａ間だけ
でなく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置した
蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、行方向（Ｘ方
向）に平行な黒色の導電体２１ｂ領域（線幅３００［マ
イクロメートル］）内に、メタルバック１０１９を介し
て配置された。また、前述の封着を行う際には、各色蛍
光体２１ａと基板１０１１上に配置された各素子とを対
応させなくてはならないので、リアプレート１０１５、
フェースプレート１０１７およびスペーサ１０２０は、
十分な位置合わせを行った。

【０１４５】以上のようにして完成した気密容器内を、
排気管（図示せず）を通じて、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、行方向配線電極１０１３および
列方向配線電極１０１４を介して各素子に給電して、前
述の通電フォーミング処理と通電活性化処理とを行っ
た。そして、このことにより、マルチ電子ビーム源を製
造した。

【０１４６】次に、１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空度で、排
気管（図示せず）をガスバーナーで熱することで溶着
し、外囲器（気密容器）の封止を行った。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。

【０１４７】また、表示パネル内に配置されたスペーサ
１０２０を以下のようにして作成した。ソーダライムガ
ラスからなる絶縁性部材１０２０ａの表面の内、気密容
器内に露出する４面に、カーボンが分散した層を有する
Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜の半導電膜１０２０ｂを形成し、
当接面に導電膜１０２０ｃを成膜して、スペーサ１０２
０とした。Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜は、ＣｒおよびＡｌの
ターゲットを高周波電源で同時スパッタすることによ
り、形成した。スパッタガスはＡｒ：Ｎ₂ が７：３の混
合ガスで、全圧力は４×１０^-3Ｔｏｒｒである。Ｃｒ、
Ａｌターゲットに加える高周波電力を、それぞれ、１３
Ｗ、５００Ｗに調整し、所望の比抵抗を持つ合金窒化膜
を作成した。このようにして、Ｃｒ濃度が１〜３ａｔｏ
ｍ％の範囲で、比抵抗５×１０⁴ 〜３×１０⁵ Ωｃｍ
の膜が得られる。

【０１４８】膜厚が１９０ｎｍで、表面抵抗Ｒｓ＝３×
１０⁹ ΩのＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を形成した後、炭素の
ターゲットに替え、スパッタガスをＡｒ：Ｈ₂ ＝７：３
として、同様に高周波電源でスパッタして、厚さ２ｎｍ
の島状のカーボンを形成した。なお、Ａｒ＋Ｈ₂ の全圧
力は４×１０^-3Ｔｏｒｒとした。この後、再びターゲッ
トをＣｒとＡｌに替えて、Ａｒ：Ｎ₂ が７：３の混合ガ
スで、全圧力を４×１０^-3Ｔｏｒｒとして、高周波電源
で同時にスパッタすることにより、厚さが２ｎｍの島状
のＣｒ−Ａｌ合金窒化物を形成した。炭素をターゲット
としたスパッタとＣｒ、Ａｌをターゲットとした高周波
電源でのスパッタを、交互に行うことにより、カーボン
が分散したＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を２０ｎｍの厚さで形
成した。

【０１４９】本試料を、それぞれ、４２５℃熱処理、真
空中２００℃熱処理後の抵抗値を測定したが、抵抗値は
安定であった。即ち、本発明帯電防止膜は、熱処理後も
抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのように使
用環境が真空であったり、作製工程に高温熱処理、真空
熱処理を含む用途に対して、特に有効なものである。次
に、低抵抗膜１０２０ｃとして、フェースプレート、リ
アプレートとの接続部に接続部と平行に３０μｍの帯状
に０.１μｍ厚みのＰｔ膜を形成した。

【０１５０】以上のように作成したスペーサを、図４お
よび図６、図７に示されるような表示パネル内に組み込
んだ画像表示装置において、各冷陰極素子（表面伝導型
放出素子）１０１２には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、
Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じて、走査信号および変調信号を、
信号発生手段（図示せず）より、それぞれ、印加するこ
とにより電子を放出させ、メタルバック１０１９には、
高圧端子Ｈｖを通じて高電圧Ｖａを印加することによ
り、放出電子ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を
衝突させ、各色蛍光体２１ａ（図１９のＲ，Ｇ，Ｂ）を
励起・発光させるのである。その結果において、画像を
表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋ
Ｖないし１０ｋＶ、各配線１０１３、１０１４間への印
加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

【０１５１】このとき、スペーサ１０２０に近い位置に
ある冷陰極素子１０１２からの放出電子による発光スポ
ットも含め、２次元状になど間隔の発光スポット列が形
成され、鮮明で、色再現性のよいカラー画像表示ができ
た。このことは、スペーサ１０２０を設置しても、電子
軌道に影響を及ぼすような、電界の乱れが発生しなかっ
たことを示した。

【０１５２】（実施例２）本実施例においては、表示パ
ネル内に配置されたスペーサ１０２０の帯電防止膜をＣ
ｒ−Ａｌ合金窒化膜の半導電膜上にカーボンを島状に堆
積した構成とする以外は、実施例１と同じである。本実
施例においては、実施例１と同じ条件で、膜厚１９０ｎ
ｍのＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を作成した後、炭素のターゲ
ットに替え、スパッタガスをＡｒ：Ｈ₂ ＝７：３とし
て、同様に高周波電源でスパッタして、厚さ１０ｎｍの
島状のカーボンを形成した。なお、Ａｒ＋Ｈ₂ の全圧力
は４×１０^-3Ｔｏｒｒとした。そして、本試料を、それ
ぞれ、４２５℃で熱処理し、真空中、２００℃で熱処理
した後の抵抗値を測定したが、抵抗値は安定であった。

【０１５３】即ち、本発明による帯電防止膜は、熱処理
後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのよう
に使用環境が真空であったり、作成工程に高温熱処理、
真空熱処理を含む用途に対して、特に有効なものであ
る。なお、実施例１と同様に、画像を表示させたとこ
ろ、スペーサ１０２０に近い位置にある冷陰極素子１０
１２からの放出電子による発光スポットも含め、２次元
状になど間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再
現性のよいカラー画像表示ができた。

【０１５４】（実施例３）本実施例においては、表示パ
ネル内に配置されたスペーサ１０２０の帯電防止膜をカ
ーボンを分散した層を有するＣｒ−Ａｌ合金窒化膜の半
導電膜上に、カーボンを島状に堆積した以外は、実施例
１と同じである。本実施例においては、実施例１と同じ
条件で、膜厚１８０ｎｍのＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を作成
した後、炭素のターゲットに替えて、スパッタガスをＡ
ｒ：Ｈ₂ ＝７：３として、同様に高周波電源でスパッタ
して、厚さ２ｎｍの島状のカーボンを形成した。なお、
Ａｒ＋Ｈ₂ の全圧力を４×１０^-3Ｔｏｒｒとした。この
後、再びターゲットをＣｒとＡｌに替えて、Ａｒ：Ｎ₂
が７：３の混合ガスで、全圧力が４×１０^-3Ｔｏｒｒを
スパッタガスとして、高周波電源で同時にスパッタする
ことにより、厚さが２ｎｍの島状のＣｒ−Ａｌ合金窒化
物を形成した。炭素をターゲットとしたスパッタと、Ｃ
ｒ、Ａｌをターゲットとした高周波電源でのスパッタと
を、交互に行うことにより、カーボンが分散したＣｒ−
Ａｌ合金窒化膜を２００ｎｍ形成した。

【０１５５】さらに、当該半導電膜の表面に、炭素をタ
ーゲットに替え、スパッタガスをＡｒ：Ｈ₂ ＝７：３と
して、同様に高周波電源でスパッタして、厚さ１０ｎｍ
の島状のカーボンを作成した。なお、Ａｒ＋Ｈ₂ の全圧
力は４×１０^-3Ｔｏｒｒとした。本試料を、それぞれ、
４２５℃で熱処理し、真空中、２００℃で熱処理した後
の抵抗値を測定したが、抵抗値は安定であった。即ち、
本発明帯電防止膜は熱処理後も抵抗変化が小さいので、
電子線ディスプレイのように使用環境が真空であった
り、作製工程に高温熱処理、真空熱処理を含む用途に対
して、特に有効なものである。

【０１５６】而して、実施例１と同様に、画像を表示さ
せたところスペーサ１０２０に近い位置にある冷陰極素
子１０１２からの放出電子による発光スポットも含め、
２次元配列などの、所要間隔の発光スポット列が形成さ
れ、鮮明で、色再現性のよいカラー画像表示ができた。

【０１５７】（実施例４）本実施例は、実施例２におい
て示した島状のカーボンの作成法において、スパッタ法
に換えてプラズマＣＶＤ法を用いた以外は、実施例２と
同じである。原料としては、Ｈ₂ で希釈したメタンガス
を用いて、プラズマＣＶＤ法により、Ｃｒ−Ａｌ合金窒
化膜上に非晶質カーボン膜を２ｎｍ厚、形成した。

【０１５８】本試料を、それぞれ、４２５℃で熱処理
し、真空中、２００℃で熱処理した後の抵抗値を測定し
たが、抵抗値は安定であった。即ち、本発明帯電防止膜
は熱処理後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレ
イのように使用環境が真空であったり、作成工程に高温
熱処理、真空熱処理を含む用途に対して、特に有効なも
のである。

【０１５９】而して、実施例１と同様に、画像を表示さ
せたところスペーサ１０２０に近い位置にある冷陰極素
子１０１２からの放出電子による発光スポットも含め、
２次元配列などの、所要間隔の発光スポット列が形成さ
れ、鮮明で、色再現性のよいカラー画像表示ができた。

【０１６０】以上の各実施例２〜４によれば、電子線装
置に用いるスペーサにカーボンを分散、堆積した帯電防
止膜で覆っているので、安定した高抵抗値が得られ、電
子線の放射による２次電子量の発生を防止できる。ま
た、高抵抗膜を島状に成膜したり、極めて薄い膜とし
て、成膜することで、高抵抗膜の面内で帯電が除去され
る程度のバラツキを抑えることができた。

【０１６１】また、本発明により、安定性の高いスペー
サ用帯電防止膜およびそれを用いた画像形成装置を提供
することで、画像の揺らぎなどの発生を防止し、品質の
良い画像を形成できた。

【０１６２】次に、引き続き説明する以下の実施例で
は、帯電が抑制される帯電防止膜の構成部分として、カ
ーボンでない第２の膜を用いる。

【０１６３】（実施例５）図２４は、本実施例の帯電防
止膜の断面模式図であり、２３０１は帯電防止が施され
る絶縁性部材、２３０２は絶縁性部材２３０１の表面に
形成した帯電防止膜である。帯電防止膜２３０２は、高
抵抗薄膜２３０３およびその表面に形成した離散的に島
状に形成された粒子２３０４からなる。

【０１６４】図２５は、帯電防止膜の他の構造を示すも
のであり、帯電防止膜２３０２が、高抵抗薄膜２３０３
と離散的に島状に形成された粒子２３０４からなること
は、図２４と同様であるが、前記粒子２３０４が高抵抗
薄膜２３０３内に埋め込まれており、かつ、表面に一部
分が露出している。

【０１６５】（島状導電性粒子の材質）前記帯電防止膜
表面の、離散的な島状に形成された粒子は、個々の粒子
内の導電性が高く、かつ、帯電防止膜より二次電子放出
効率が小さい物質が望ましい。これらは、電子放出素子
から放出された電子がスペーサに当たった場合において
も、帯電し難いためである。このような物質としては、
Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｚ
ｎ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗなどの金属および複数の
金属よりなる合金や、ＳｎＯ₂ などの酸化物、ＭｏＳ₂
やＷＳ２などの硫化物が挙げられる。

【０１６６】（島状導電性粒子の形成方法）前記高抵抗
帯電防止膜および前記高抵抗帯電防止膜表面に、離散的
に島状に塗布、形成された粒子は、スパッタ、反応性ス
パッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレーティングイオン
アシスト蒸着法、ＣＤＶ法などの薄膜形成手段により、
絶縁性部材上にも形成することができる。

【０１６７】本実施例では、帯電防止膜の基体として、
スパッタ法により、青板ガラス表面に窒化シリコン膜を
５００ｎｍの厚さで形成したものを用いた。なお、これ
は絶縁性である。この絶縁性部材上に、高抵抗薄膜とし
て、ＣｒおよびＡｌのターゲットを、高周波電源で同時
スパッタすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を形成
した。スパッタガスは、Ａｒ：Ｎ₂が７：３の混合ガス
で、全圧力が４ｍＴｏｒｒである。そして、Ｃｒおよび
Ａｌターゲットに加える高周波電力を調整し、Ｃｒが
５．８％で、比抵抗１０⁸Ωｃｍ以下の合金窒化膜が得
られた。このようにして、高抵抗薄膜として、比抵抗５
×１０⁵Ωｃｍ、膜厚２００ｎｍのＣｒ−Ａｌ合金窒化
膜を形成した。

【０１６８】次に、この膜の表面にＡｌをスパッタ法で
島状に形成し、試料Ａを得た。Ａｌを島状に形成するた
めには、スパッタ法において、通常より、パワーを低く
設定し、短時間スパッタするのである。これにより、Ａ
ｌの導電性粒子を、図２４に模式的に示すような、島状
に形成することができた。

【０１６９】なお、図２５に示すような、Ａｌ粒子の一
部が膜内部に入るような形状に形成するためには、逆ス
パッタ（基板側をスパッタする）をかけた後に、基板加
熱しながら、低パワー、短時間のスパッタを行なうとよ
い。また、島状の粒子のみならず、Ａｌ薄膜の島状の形
状とするためには、通常の成膜時よりも、スパッタ時間
を短めに、スパッタのパワーを低く、スパッタガスの圧
力を大きく調整するとよい。

【０１７０】（実施例６）本実施例では、実施例５と同
様の絶縁性部材上に、同様の条件でＣｒ−Ａｌ合金窒化
膜を形成し、比抵抗５×１０⁵Ωｃｍ、膜厚２００ｎｍ
のＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を得た。次に、この表面に、Ｎ
ｉをスパッタ法で島状に形成し、試料Ｂを得た。Ｎｉを
島状に形成するためには、スパッタ法において、通常よ
りパワーを低く設定し、短時間スパッタすることにより
形成することが肝要である。これにより、図２４に示す
ような、Ｎｉの導電性粒子からなる島状の形状を作成す
ることができた。

【０１７１】（実施例７）本実施例では、実施例５と同
様の絶縁性部材上に、同様の条件でＣｒ−Ａｌ合金窒化
膜を形成し、比抵抗５×１０⁵Ωｃｍ、膜厚２００ｎｍ
のＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を形成した。次に、この表面に
Ｍｏをアルゴンプラズマを用いたスパッタリング法で島
状に形成し、試料Ｃを得た。また、島状に形成するため
に、実施例５と同様の手法を用いた。これにより、図２
４に示すような、Ｍｏの導電性粒子からなる島状の形状
を作成することができた。

【０１７２】（実施例８）本実施例では、実施例５のＣ
ｒに代えてＴｉターゲットを用い、アルミナ基板上にＴ
ｉ−Ａｌ合金窒化膜を６０ｎｍ厚形成した。スパッタガ
スは、実施例５と同じであり、ＴｉとＡｌの高周波電力
を調整して、比抵抗６×１０⁴Ωｃｍの合金窒化膜を形
成し、その表面に、合金窒化膜と同一装置にて、連続し
てＴｉを島状に形成し、試料Ｄを得た。また、島状に形
成するために、実施例５と同様の操作を行なった。これ
により、図２４に示すような、Ｔｉの導電性粒子からな
る島状の形状を作成することができた。

【０１７３】（実施例９）本実施例では、実施例５のＣ
ｒに代えてＴａターゲットを用い、石英ガラスにＴａ−
Ａｌ合金窒化膜を８０ｎｍ厚形成した。スパッタガス
は、実施例５と同じであり、ＴｉとＡｌの高周波電力を
調整して、比抵抗３×１０³Ωｃｍの合金窒化膜を形成
し、その表面に、アルゴンプラズマを用いたスパッタリ
ング法でＴａを島状に形成し、試料Ｅを得た。また、島
状に形成するために、実施例５と同様の操作を行なっ
た。これにより、図２４に示すような、Ｔａの導電性粒
子からなる島状の形状を作成することができた。

【０１７４】（実施例１０：高抵抗膜）本実施例では、
ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周波電源で同時スパッ
タすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を形成した。
スパッタガスは、Ａｒ：Ｎ₂ が１：２の混合ガスで、そ
の全圧力は１ｍＴｏｒｒである。絶縁性部材は青板ガラ
スを用い、Ｃｒおよびａｌターゲットに加える高周波電
力を調整することにより、合金窒化膜の比抵抗を変化し
た。そして、Ｃｒ濃度が５．８ａｔ％の時、比抵抗４．
０×１０⁵ Ωｃｍを示した。この膜厚２００ｎｍのＣｒ
−Ａｌ合金窒化膜の表面にＰｔ膜を１ｎｍ厚、合金窒化
膜と同一装置で、連続して成膜し、試料Ｆを得た。この
膜をＳＥＭ観察した結果、Ｐｔは不連続な島状膜を形成
していることがわかった。

【０１７５】（実施例１１：高抵抗膜）本実施例では、
実施例１０のＣｒに代えてＴａターゲットを用い、青板
ガラスにＴａ−Ａｌ合金窒化膜を２００ｎｍ厚さで形成
した。なお、スパッタガスは、実施例１０と同じであ
り、ＴａとＡｌの高周波電力を調整し、Ｔａの組成が３
１ａｔ％の時に、比抵抗３．０×１０⁵Ωｃｍの合金窒
化膜が得られた。そして、電子ビーム蒸着法により、こ
の表面にＡｕ膜を１ｎｍの厚さで、成膜することにより
試料Ｇを得た。この膜をＳＥＭ観察した結果、実施例１
０と同様に不連続な島状膜を形成していた。

【０１７６】以上、試料Ａ〜Ｇを、それぞれ、４２５℃
で熱処理し、真空中、２００℃で熱処理した後の抵抗値
を測定したところ、帯電防止膜はいずれも大きな変化が
なく安定であった。即ち、上述の帯電防止膜は、熱処理
後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのよう
に使用環境が真空であったり、作成工程に高温熱処理、
真空熱処理を含む用途に対して、特に有効なものであ
る。

【０１７７】（実施例１２）本実施例では、長さ２０ｍ
ｍ、幅５ｍｍ、厚み０．２ｍｍのリアプレートと同質の
ガラス表面に、スパッタ法によって、窒化シリコン膜を
０．５μｍ形成し、これを絶縁性部材とした。また、帯
電防止膜として、実施例５で用いたＣｒ−Ａｌ合金窒化
膜２００ｎｍにＡｌを島状に形成したものを使用した。

【０１７８】次に、低抵抗膜１０２０ｃ（図７）とし
て、フェースプレート、リアプレートとの接続部に接続
部と平行に３０μｍの帯状に０．１μｍ厚みのＡｕ膜を
形成した。ここでのスペーサは、Ｘ方向配線上およびフ
ェースプレート上のメタルバックと導電性フリットガラ
スを用いて接続しされている。導電性フリットガラスは
フリットガラスに、表面を金コーティングした導電性微
粒子を混合したものを使用し、スペーサ表面の帯電防止
膜と、Ｘ方向配線あるいはフェースプレートとを電気的
に接続してある。

【０１７９】本実施例においては、マルチ電子ビーム源
として、電極間の導電性微粒子膜に電子放出部を有す
る、前述のタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０
２４）の表面伝導型放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ
本の列方向配線とにより、マトリクス配線（図４を参
照）したマルチ電子ビーム源を用いた。

【０１８０】なお、上述の実施例５から実施例１２の帯
電防止膜においても、絶縁性部材表面に高抵抗膜を成膜
し、さらに、導電性微粒子を離散的に島状に分散させる
ことで、十分な帯電防止効果が得られ、安定性が高いも
のができた。

【０１８１】また、この帯電防止膜を画像表示装置の内
部空間を支えるスペーサ表面に応用することで、スペー
サ近傍でのビームの乱れは抑止され、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
な画像表示ができる表示装置の製造が可能となった。

【０１８２】即ち、本発明の帯電防止膜は、熱処理後も
抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのように、
使用環境が真空であったり、作成工程に高温熱処理、真
空熱処理を含む用途に対して、特に有効なものである。

【０１８３】（実施例１３）なお、スペーサにおいて用
いる、下地が露出するように設けられる膜としては、以
上の多くの実施例で具体的に述べてきた材料以外にも、
様々なものを用いることができる。本実施例では、スペ
ーサの基体としては、ソーダライムガラスを用いた。そ
の上に、Ｎａブロック層として、窒化シリコン膜を０．
５μｍの厚さで成膜した。そして、その上に、導電性を
有する膜である第１の膜として、ＴｉとＡｌの窒化膜を
成膜した。

【０１８４】具体的には、アルゴンと窒素混合雰囲気中
で、ＴｉとＡｌのターゲットを同時スパッタすることに
より成膜した。なお、ＴｉとＡｌの窒化膜の膜厚は２０
０ｎｍとした。その上に、第２の膜として、第１の膜と
同様に、ＴｉとＡｌの窒化膜を形成した。但し、第２の
膜は極めて薄く成膜して、表面の一部に第２の膜が成膜
され、一部に下地である第１の膜が露出するようにし
た。また、第２の膜の厚さが約０．５ｎｍになるよう
に、成膜時間を調整した。本実施例のスペーサを用いた
場合も、帯電防止の効果が確認できた。

【０１８５】（実施例１４）ここでも、スペーサにおい
て用いる、下地が露出するように設けられる膜として
は、以上の実施例で具体的に述べてきた材料以外にも、
様々なものを用いることができる。本実施例では、スペ
ーサの基体としては、ソーダライムガラスを用いた。そ
の上にＮａブロック層として、窒化シリコン膜を０．５
μｍの厚さで成膜した。その上に、導電性を有する膜で
ある第１の膜として、ＴｉとＡｌの窒化膜を成膜した。

【０１８６】具体的には、アルゴンと窒素混合雰囲気中
で、ＴｉとＡｌのターゲットを同時スパッタすることに
より成膜した。また、ＴｉとＡｌの窒化膜の膜厚は２０
０ｎｍとした。その上に、第２の膜として、窒化シリコ
ン膜を形成した。第２の膜は極めて薄く成膜して、表面
の一部に第２の膜が成膜され、一部に下地である第１の
膜が露出するようにした。また、第２の膜の厚さは約
０．５ｎｍになるように、成膜時間を調整した。本実施
例のスペーサを用いた場合も、帯電防止の効果が確認で
きた。

【０１８７】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明において
は、表面に、下地が一部露出する導電性の材料を設ける
ことによって、帯電を効果的に抑制することができた。
特に、画像表示装置におけるスペーサや枠に、本発明を
適用することによって、非常に良好な特性の画像形成装
置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施形態の帯電防止膜の概略断面図で
ある。

【図２】本発明による表面に島状に堆積された粒子近傍
での電子ビームの入射角度を示す概略図である。

【図３】本発明による表面に島状に堆積された粒子近傍
での電子ビームの入射角度を示す概略図である。

【図４】本発明の実施形態である画像形成装置の、表示
パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図５】本発明による表示パネルのフェースプレートの
蛍光体配列を例示した平面図である。

【図６】本発明の実施形態である表示パネルのＡ−Ａ’
断面図である。

【図７】本発明の実施形態の帯電防止膜の概略断面図で
ある。

【図８】本発明による実施形態で用いた平面型の表面伝
導型放出素子の平面図（ａ），断面図（ｂ）である。

【図９】本発明による平面型の表面伝導型放出素子の製
造工程を示す断面図である。

【図１０】本発明による通電フォーミング処理の際の印
加電圧波形である。

【図１１】本発明による通電活性化処理の際の印加電圧
波形（ａ），放出電流Ｉｅの変化（ｂ）である。

【図１２】本発明による実施形態で用いた垂直型の表面
伝導型放出素子の断面図である。

【図１３】本発明による垂直型の表面伝導型放出素子の
製造工程を示す断面図である。

【図１４】本発明による実施形態で用いた表面伝導型放
出素子の典型的な特性を示すグラフである。

【図１５】本発明による実施形態で用いたマルチ電子ビ
ーム源の基板の平面図である。

【図１６】本発明による実施形態で用いたマルチ電子ビ
ーム源の基板の一部断面図である。

【図１７】本発明の実施形態である画像形成装置の駆動
回路の概略構成を示すブロック図である。

【図１８】本発明による実施形態で用いることのできる
スペーサの形状を示す外観図である。

【図１９】本発明による蛍光体の他の構成例を説明する
為の図である。

【図２０】従来知られた表面伝導型放出素子の一例であ
る。

【図２１】従来知られたＦＥ型素子の一例である。

【図２２】従来知られたＭＩＭ型素子の一例である。

【図２３】画像形成装置の表示パネルの一部を切り欠い
て示した斜視図である。

【図２４】本発明の実施の形態の帯電防止膜の概略断面
図である。

【図２５】同じく、概略断面図である。

【符号の説明】

１スペーサ基体である絶縁性部材２，２３０２帯電防止膜３堆積されたカーボン４分散されたカーボン５半導電膜１０１１，３１１１基板１０１２，３１１２冷陰極素子１０１３，３１１３行方向配線１０１４，３１１４列方向配線１０１５，３１１５リアプレート１０１６，３１１６側壁１０１７，３１１７フェースプレート１０１８，３１１８蛍光膜１０１９，３１１９メタルバック１０２０，３１２０スペーサ１０４０導電性接合材１１０１基板１１０２，１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者日下貴生東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者高瀬博光東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 AA01 AA07 BB16 CC10 5C036 EF01 EF06 EG02 EG50 EH08 5G067 AA41 AA55 AA70 BA02 CA03 DA40

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】導電性を有する第１の膜と、該第１の膜
上に、その一部を露出するように設けられる第２の膜と
を有することを特徴とする帯電防止膜。
【請求項２】前記第２の膜の２次電子放出係数が、前
記露出している第１の膜の２次電子放出係数よりも小さ
いことを特徴とする請求項１に記載の帯電防止膜。
【請求項３】前記第２の膜は、前記第１の膜上に島状
に設けられていることを特徴とする請求項１あるいは２
に記載の帯電防止膜。
【請求項４】前記第２の膜は、前記第１の膜上に分散
的に設けられていることを特徴とする請求項１あるいは
２に記載の帯電防止膜。
【請求項５】前記第１の膜は、その膜厚が１０ｎｍ〜
１μｍであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに
記載の帯電防止膜。
【請求項６】前記第２の膜は、その膜厚が１ｎｍ〜１
０ｎｍであることを特徴とする請求項１〜４の何れかに
記載の帯電防止膜。
【請求項７】前記第２の膜は、導電性粒子からなるこ
とを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の帯電防止
膜。
【請求項８】前記第２の膜は、カーボンからなること
を特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の帯電防止
膜。
【請求項９】前記第２の膜の導電性は、第１の膜の導
電性よりも小さいことを特徴とする請求項１〜８の何れ
かに記載の帯電防止膜。
【請求項１０】導電性を有する第１部材と、該第１部
材上に、その一部が露出するように、設けられる第２部
材とを有することを特徴とする、帯電が抑制される部
材。
【請求項１１】前記第２部材の２次電子放出係数は、
前記露出している第１部材の２次電子放出係数よりも小
さいことを特徴とする請求項１０に記載の部材。
【請求項１２】前記第１部材は、基体上に設けられて
いることを特徴とする請求項１０あるいは１１に記載の
部材。
【請求項１３】前記基体は絶縁性を有するものである
ことを特徴とする請求項１２に記載の部材。
【請求項１４】前記第２部材は、前記第１部材上に島
状に設けられていることを特徴とする１０〜１３の何れ
かに記載の部材。
【請求項１５】前記第２部材は、前記第１部材上に分
散的に設けられていることを特徴とする請求項１０〜１
３の何れかに記載の部材。
【請求項１６】前記第１部材は、基体上に設けられた
膜であることを特徴とする請求項１０〜１５の何れかに
記載の部材。
【請求項１７】前記第２部材は、第１部材上に設けら
れた膜であることを特徴とする請求項１０〜１６の何れ
かに記載の部材。
【請求項１８】前記第１部材は、その厚が１０ｎｍ〜
１μｍの膜であることを特徴とする請求項１０〜１７の
何れかに記載の部材。
【請求項１９】前記第２部材は、その厚が１ｎｍ〜１
０ｎｍの膜であることを特徴とする請求項１０〜１８の
何れかに記載の部材。
【請求項２０】前記第２部材は、導電性粒子からなる
ことを特徴とする請求項１０〜１９の何れかに記載の部
材。
【請求項２１】前記第２部材は、カーボンからなるこ
とを特徴とする請求項１０〜１９の何れかに記載の部
材。
【請求項２２】前記第２部材の導電性は、前記第１部
材の導電性よりも小さいことを特徴とする請求項１０〜
２１の何れかに記載の部材。
【請求項２３】電子線装置であって、電子源、該電子
源が放出する電子が照射される被照射部材、及び前記電
子源と被照射部材との間に設けられる第３の部材を有し
ており、該第３の部材は、導電性を有する第１部材、お
よび該第１部材上に、その一部が露出するように設けら
れた第２部材を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項２４】前記第３の部材は、前記電子源もしく
は前記電子源が設けられる第１基板と、前記被照射部材
もしくは前記被照射部材が設けられる第２基板との間隔
を支持する支持部材であることを特徴とする請求項２３
に記載の電子線装置。
【請求項２５】画像形成装置であって、電子源、該電
子源が放出する電子によって画像を形成する画像形成部
材、及び前記電子源と画像形成部材との間に設けられる
第３の部材を有しており、該第３の部材は、導電性を有
する第１部材、および該第１部材上に、その一部が露出
するように設けられた第２部材を有することを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２６】前記第３の部材は、前記電子源もしく
は前記電子源が設けられる第１基板と、前記画像形成部
材もしくは前記画像形成部材が設けられる第２の基板と
の間隔を支持する支持部材であることを特徴とする請求
項２５に記載の画像形成装置。