JP2000173510A

JP2000173510A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000173510A
Application number: JP10344333A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Sano; 義久左納
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-12-03
Filing date: 1998-12-03
Publication date: 2000-06-23

Abstract

(57)【要約】【課題】表面に高抵抗膜を有し、かつ電子源基板に対
向する領域に低抵抗膜を有するスペーサを媒介した漏れ
電流による画像間のクロストークを防止しつつ、スペー
サに生じる不均一な電位分布を抑制し、かつ画像の輝度
向上のために印加電圧レベルを上昇させることを目的と
する。【解決手段】低抵抗膜５３のシート抵抗が駆動電圧化
での実効素子抵抗と同程度の値より大きく、高抵抗膜
（５１及び５２）のシート抵抗値よりも１桁は小さい値
とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、電子源を備えた平面型外囲器に加わる大気圧
を平面型外囲器内部より支持する為に外囲器内部にスペ
ーサを備えた画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱陰極素子と
冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素
子では、例えば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.Electron Phys．，１０，１２９
０，（１９６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】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、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［G.
Dittmer:“Thin Solid Films"，９，３１７（１９７
２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂薄膜によるもの［M.Ha
rtwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf."，５
１９（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）］
等が報告されている。

【０００５】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１６に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１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３００４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［ｍｍ］で設定されている。尚、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。

【０００６】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３０
０５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。

【０００７】また、ＦＥ型の例は、例えば、W.P.Dyke &
W.W.Dolan,“Field emission",Advance in Electron P
hysics，８，８９（１９５６）や、あるいは、C.A.Spin
dt,“Physical properties of thin-film field emissi
on cathodes with molybdenium cones",J.Appl.Phy
s．，４７，５２４８（１９７６）などが知られてい
る。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１７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３
０１４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。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１
７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。

【００１０】また、ＭＩＭ型としては、例えば、C.A.Me
ad,“Operation of tunnel-emission Devices,J.Appl.P
hys．，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１８に示す。
同図は断面図であり、図において、３０２０は基板で、
２０２１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８
０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上電極
である。

【００１１】ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下
電極３０２１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。

【００１２】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。従って、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。

【００１３】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。

【００１４】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、例えば本出願人による特開昭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。

【００１５】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、等が研究されている。

【００１６】特に、画像表示装置への応用としては、例
えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３号公報や
特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７
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表示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表示
装置は、従来の他の方式の画像表示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。

【００１７】また、ＦＥ型を多数個並べて駆動する方法
は、例えば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９５に
開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用し
た例として、例えば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報告され
た平板型表示装置が知られている。［R.Meyer:“Recent
Development on Microtips Display at LETI",Tech.Di
gest of 4th Int.Vacuum Microelectronics Conf.,Naga
hama，ｐｐ．６〜９（１９９１）］また、ＭＩＭ型を多
数個並べて画像表示装置に応用した例は、例えば本出願
人による特開平３−５５７３８号公報に開示されてい
る。

【００１８】上記のよう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。

【００１９】図１９は平面型の画像表示装置をなす表示
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。

【００２０】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及びフェースプレート３１
１７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。

【００２１】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子
３１１２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。）。また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２
は、図２０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３１１
３及び列方向配線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３１１３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（不図示）が形成されており、電気的な
絶縁が保たれている。

【００２２】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（不図
示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）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等からなるメタルバック３１１９が形成さ
れている。

【００２３】Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及びＨ
ｖ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。

【００２４】また、上記気密容器の内部は１０のマイナ
ス６乗Ｔｏｒｒ程度の真空に保持されており、画像表示
装置の表示面積が大きくなるにしたがい、気密容器内部
と外部の気圧差によるリアプレート３１１５及びフェー
スプレート３１１７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及びフェースプレ
ート３１１７を厚くすることによる方法は、画像表示装
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、図２０
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）３１２０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３１
１８が形成されたフェースプレート３１１７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。

【００２５】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
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、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８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。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、外囲器の間隙
を維持するためのスペーサが設けられた画像形成装置に
ついて、電子源からの放出電流を増加させ、また電子源
から放出された電子にエネルギーを付与することによ
り、輝度の向上、高精細化を図る必要がある。

【００２７】そのためには、電子源に対向配置された電
極に高電圧を印加しなければならないが、反面、電界強
度が大きくなるため電子源基板と電極基板に絶破壊が生
じやすい。

【００２８】特に、スペーサの表面を伝わって発生する
沿面放電は、スペーサに電気的に接続された配線にそっ
た素子の破壊を引き起こしやすい。

【００２９】そこで、本発明は、スペーサの表面を伝わ
って発生する沿面放電を抑制し、高輝度、高精細度の画
像形成装置を提供することを課題としている。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの本発明は、複数の電子放出素子を有する電子源と、
前記電子源に対向配置された電極と、前記電子放出素子
より放出された電子の衝突により画像が形成される画像
形成部材と、前記電子源及び前記電極間に配置されたス
ペーサを有する画像形成装置であって、前記スペーサは
表面に高抵抗膜を有しかつ前記電子源に対向配置する領
域に低抵抗膜を有し、前記電子源の複数の素子駆動用配
線上にまたがって配置している。

【００３１】上述した本発明においては、低抵抗膜のシ
ート抵抗が電子放出素子の駆動電圧下での実効素子抵抗
値の１０％より大きい値とし、また高抵抗膜のシート抵
抗の１０％よりは小さい値とする。

【００３２】又、電子源は冷陰極型電子源を用いたもの
でもよい。

【００３３】又、冷陰極型電子源は表面伝導型電子放出
素子を用いたものであってもよい。

【００３４】又、素子駆動用配線が走査用配線と変調信
号用配線からなり、前記走査用配線と前記変調信号用配
線が行列上に配置され、かつスペーサにより近接する配
線に、スペーサが跨がって配置されるものであってもよ
い。

【００３５】又、前記の表面に高抵抗膜を有するスペー
サに替えて、高抵抗部材を用いたスペーサを用いたもの
であってもよい。

【００３６】又、前記低抵抗膜のシート抵抗が前記電子
放出素子の駆動電圧下での実効素子抵抗値以上で、前記
高抵抗膜のシート抵抗値の１％以下が望ましい。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して、本発明の
実施の形態について説明する。

【００３８】図１は、本発明の画像形成装置の基本的な
構成を示す断面図である。１１は基板、１５はリアプレ
ート、１６は側壁、１７はフェースプレートであって、
１５，１６，１７をあわせて外囲器が構成される。２０
はスペーサで、絶縁性部材２０ａの上部に高抵抗膜２０
ｂが成膜されている。１８は蛍光体で、１９は導電性の
部材（メタルバック）、１３は電極である。

【００３９】駆動用配線を跨いでスペーサが配置される
点が本発明の特徴部分である。

【００４０】駆動用配線は、走査配線と、変調信号配線
からなる（詳細は後述）。これらの配線は行列状にリア
プレート上に配置される。この場合は走査配線と変調信
号配線の交差点の近傍に素子が形成される。

【００４１】スペーサの配置について説明する。上述の
行列上に配線が形成されている場合は、素子を介さずス
ペーサと接する側の配線に跨がるように設置する（図中
ではＸ方向の配線）。

【００４２】また、駆動用配線が行列状の場合には、ス
ペーサの形状を格子状にすることも可能である。この場
合も、電子放出素子からの電子軌道の妨げにならないよ
うに設置する。

【００４３】スペーサと配線の接触について説明する。
スペーサが素子を介さないで接触する配線と、スペーサ
の間の接触は電気的接続を確保する必要がある一方、ス
ペーサと素子を介して電気的に接触する配線とスペーサ
の間は絶縁である必要がある。駆動用配線が行列状で
は、スペーサが素子を介す側の配線とスペーサ間は、空
間、あるいは絶縁部材の介在などによって絶縁を保つ。

【００４４】スペーサの表面の抵抗は、シート抵抗が絶
縁あるいは絶縁に近く、表面電流が流れないものでもよ
いし、スペーサの表面に高抵抗膜薄膜などを形成して表
面に微少電流を流し、画像形成装置の駆動時の表面帯電
を防止する手法をとることも可能である。

【００４５】本発明では、複数の駆動用配線と接触する
領域をつなぐように低抵抗な膜を形成した。ほぼ電気的
に同電位にする。その結果、スペーサ表面のリアプレー
トに平行な方向への極端な電位分布や、表面電流の分布
が抑えられる。

【００４６】さらに本発明では、特に、リアプレート、
フェースプレート間に印加された高電圧により、両基板
間のスペーサ表面の沿面絶縁破壊が生じたとき以下の効
果が得られる。

【００４７】本発明では、スペーサが素子を介さない駆
動用配線を、スペーサが複数跨いでいるので、スペーサ
表面に発生した沿面放電による過大電流などを、複数の
駆動用配線に逃す事が可能である。すると配線に連結す
る多数の素子を介して過大電流を分散できる。スペーサ
が１本の駆動用配線にのみつながっているとすると、そ
の配線に連結している少数の素子に過大電流が流れ、１
個当たりの素子に与えるダメージが大きくなる。

【００４８】以上、スペーサを配線を跨いで配置する効
果を述べた。なお、複数の駆動用配線と接触する領域を
つなぐ低抵抗な膜の抵抗の大きさは次のような範囲を適
当とする。

【００４９】スペーサは複数の駆動用配線を跨ぐため、
抵抗が低すぎると素子を駆動するとき配線間にリークが
生じ、駆動自体が不可能になる。このため抵抗値に下限
をもつが、その大きさは、リーク電流が無視できる大き
さ、例えば、駆動電圧下での実効素子抵抗の１０％より
大きい値が望ましい。

【００５０】さらに、抵抗の上限は、駆動時の放電の過
大電流の分散が可能な範囲とする。スペーサに形成され
た前記高抵抗膜のシート抵抗の１０％程度の抵抗値を上
限とする。低抵抗膜の抵抗が大きすぎると、スペーサ表
面で生じた放電の電流が低抵抗膜領域で分散できず、特
定の駆動用配線の素子にのみ放電の過大電流が流れる事
になる。

【００５１】ただし、さらに望ましくは低抵抗膜のシー
ト抵抗が素子の駆動電圧下での実効素子抵抗値以上で、
前記高抵抗膜のシート抵抗値の１％以下である。

【００５２】次に、図2を参照して、本発明を適用した
画像表示装置の表示パネルの構成と製造法について、具
体的な例を示して説明する。

【００５３】図２は、実施例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。

【００５４】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、１０１５
〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
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、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
より封着を達成した。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、上記気密容器の内部は１
０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］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
防止する目的で、耐大気圧構造体として、スペーサ１０
２０が設けられている。

【００５５】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。）。前記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１０１４により単純マトリクス配線されている。前
記、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマル
チ電子ビーム源と呼ぶ。

【００５６】本発明の画像表示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。

【００５７】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）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。

【００５８】図３に示すのは、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１０１１上
には、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１０１３と列方向配線１０１４により単純マ
トリクス状に配線されている。行方向配線１０１３と列
方向配線１０１４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。

【００５９】図３のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図４に示
す。

【００６０】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行方向配線１０１３、列方向配線１
０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放出
素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線
１０１３及び列方向配線１０１４を介して各素子に給電
して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処理
（後述）を行うことにより製造した。

【００６１】本実施例においては、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１０１１を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０１
１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マルチ電子ビーム源の基板１０１
１自体を用いてもよい。

【００６２】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。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲ
Ｔ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（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１０１０
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。

【００６３】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図５（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（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。

【００６４】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。

【００６５】また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の
面には、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１０１９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
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１
８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１０１８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１０１９は、蛍光膜１０１８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り形成した。
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は用いない。

【００６６】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。

【００６７】図６は図２のＡ−Ａ′の断面模式図であ
り、各部の番号は図２に対応している。スペーサ１０２
０は絶縁性部材１の表面に帯電防止を目的とした高抵抗
膜１１を成膜し、かつフェースプレート１０１７の内側
（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１の表面
（行方向（Ｘ方向）配線１０１３または列方向（Ｙ方
向）配線１０１４）に面したスペーサの当接面３及び接
する側面部５に低抵抗膜２１を成膜した部材からなるも
ので、上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要
な間隔をおいて配置され、フェースプレートの内側及び
基板１０１１の表面に接合材１０４１により固定され
る。また、高抵抗膜は、絶縁性部材１の表面のうち、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１０２０上の低抵抗膜２２及び接合
材１０４１を介して、フェースプレート１０１７の内側
（メタルバック１０１９等）及び基板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。ここで説明される態様においては、
スペーサ１０２０の形状は板状とし、行方向配線１０１
３に交叉して配置され、行方向配線１０１３に電気的に
接続されている。

【００６８】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４とフェ
ースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９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。

【００６９】スペーサ１０２０の絶縁性部材１として
は、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少し
たガラス、例えば、総アルカリ量が10％以下、好ましく
は５％以下のガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等
のセラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性部材
１はその熱膨張率が気密容器及び基板１０１１を成す部
材と近いものが好ましい。

【００７０】スペーサ１０２０を構成する高抵抗膜１１
には、高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバ
ック１０１９等）に印加される加速電圧Ｖａを帯電防止
膜である高抵抗膜２１の抵抗値Ｒｓで除した電流が流さ
れる。そこで、スペーサの抵抗値Ｒｓは帯電防止及び消
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Ｒ／□は１０の１２乗Ω以下であるこ
とが好ましい。十分な帯電防止効果を得るためには１０
の１１乗Ω以下がさらに好ましい。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、１０の５乗Ω以上であることが好ましい。

【００７１】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
ネルギー及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生産性が悪い。従っ
て、膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表
面抵抗Ｒ／□はρ／ｔであり、以上に述べたＲ□とｔの
好ましい範囲から、帯電防止膜の比抵抗ρは０．１［Ω
ｃｍ］乃至１０の８乗［Ωｃｍ］が好ましい。さらに表
面抵抗と膜厚のより好ましい範囲を実現するため、ρは
１０の２乗乃至１０の６乗Ωｃｍとするのが良い。

【００７２】スペーサ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−１％未満であることが望まし
い。

【００７３】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の材料
としては、例えば金属酸化物を用いることが出来る。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二次電
子放出効率が比較的小さく、冷陰極素子１０１２から放
出された電子がスペーサ１０２０に当たった場合におい
ても帯電しにくいためと考えられる。金属酸化物以外に
も炭素は二次電子放出効率が小さく好ましい材料であ
る。特に、非晶質カーボンは高抵抗であるため、スペー
サ抵抗を所望の値に制御しやすい。

【００７４】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の他の
材料として、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、良伝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好適な材料である。
さらには後述する表示装置の作製工程において抵抗値の
変化が少なく安定な材料である。かつ、その抵抗温度係
数が−１％未満であり、実用的に使いやすい材料であ
る。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等が挙げら
れる。

【００７５】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等の薄膜形成手段により
絶縁性部材上に形成される。金属酸化膜も同様の薄膜形
成法で作製することができるが、この場合窒素ガスに代
えて酸素ガスを使用する。その他、ＣＶＤ法、アルコキ
シド塗布法でも金属酸化膜を形成できる。カーボン膜は
蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で作
製され、特に非晶質カーボンを作製する場合には、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。

【００７６】スペーサ１０２０を構成する低抵抗膜２１
は、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０１
７（メタルバック１０１９等）及び低電位側の基板１０
１１（配線１０１３，１０１４等）と電気的に接続する
為に設けられたものであり、以下では、中間電極層（中
間層）という名称も用いる。中間電極層（中間層）は以
下に列挙する複数の機能を有することが出来る。

【００７７】高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７
及び基板１０１１と電気的に接続する。

【００７８】既に記載したように、高抵抗膜１１はスペ
ーサ１０２０表面での帯電を防止する目的で設けられた
ものであるが高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７
（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１（配線１
０１３，１０１４等）と直接或いは当接材１０４１を介
して接続した場合、接続部界面に大きな接触抵抗が発生
し、スペーサ表面に発生した電荷を速やかに除去できな
くなる可能性がある。これを避ける為にフェースプレー
ト１０１７、基板１０１１及び当接材１０４１と接触す
るスペーサ１０２０の当接面３或いは側面部５に低抵抗
の中間層を設けた。

【００７９】高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。

【００８０】冷陰極素子１０１２より放出された電子
は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形
成された電位分布に従って電子軌道を成す。スペーサ１
０２０の近傍で電子軌道に乱れが生じないようにする為
には高抵抗膜１１の電位分布を全域にわたって制御する
必要がある。高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７
（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１（配線１
０１３，１０１４等）と直接或いは当接材１０４１を介
して接続した場合、接続部界面の接触抵抗の為に、接続
状態のむらが発生し、高抵抗膜１１の電位分布が所望の
値からずれてしまう可能性がある。これを避ける為にス
ペーサ１０２０がフェースプレート１０１７及び基板１
０１１と当接するスペーサ端部（当接面３或いは側面部
５）の全長域に低抵抗の中間層を設け、この中間層部に
所望の電位を印加することによって、高抵抗膜１１全体
の電位を制御可能とした。

【００８１】放出電子の軌道を制御する。

【００８２】冷陰極素子１０１２より放出された電子
は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形
成された電位分布に従って電子軌道を成す。スペーサ近
傍の冷陰極素子から放出された電子に関しては、スペー
サを設置することに伴う制約（配線、素子位置の変更
等）が生じる場合がある。このような場合、歪みやむら
の無い画像を形成する為には、放出された電子の軌道を
制御してフェースプレート１０１７上の所望の位置に電
子を照射する必要がある。フェースプレート１０１７及
び基板１０１１と当接する面の側面部５に低抵抗の中間
層を設けることにより、スペーサ１０２０近傍の電位分
布に所望の特性を持たせ、放出された電子の軌道を制御
することが出来る。

【００８３】低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ十分
に低い抵抗値を有する材料を選択すればよく、Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ
₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラス等から構
成される印刷導体、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の
透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等より適宜選
択される。

【００８４】接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方
向配線１０１３及びメタルバック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。すなわ
ち、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。

【００８５】また、Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ
及び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と電気的に接続している。

【００８６】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、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔ
ｏｒｒ］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（不図示）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り、該
ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイ
ナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の
真空度に維持される。

【００８７】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
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
と同時にメタルバック１０１９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、上記
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。

【００８８】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１
２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メ
タルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．
１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００８９】以上、本発明の実施例の表示パネルの基本
構成と製法、及び画像表示装置の概要を説明した。

【００９０】次に、前記実施例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
の画像表示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。

【００９１】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。従って、高輝度で大画面の画像表示装置の
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、上記実施例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及び特性を説
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。

【００９２】（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種類が挙げられる。

【００９３】（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。図７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）及び断面図
（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１
０３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、１１１
３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００９４】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ックス基板、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。

【００９５】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等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、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、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さしつかえない。

【００９６】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は通常は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
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００９７】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。

【００９８】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、なかでも好ましいのは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。すなわち、素子電極１１
０２あるいは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
なかで設定するが、なかでも好ましいのは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。

【００９９】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、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，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、カーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜
選択される。

【０１００】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、
１０の３乗から１０の７乗［オーム／ｓｑ］の範囲に含
まれるよう設定した。

【０１０１】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２及び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１０２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した
が、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電
極、の順序で積層してもさしつかえない。

【０１０２】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してい
る。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
難なため、図１０２においては模式的に示した。

【０１０３】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及びその近
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
形成する。

【０１０４】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、のいずれかか、も
しくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストロ
ーム］以下とするが、３００［オングストローム］以下
とするのがさらに好ましい。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なため、図１０
２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１１１３の一部を除去した素子を図示し
た。

【０１０５】以上、好ましい素子の基体構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。

【０１０６】すなわち、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。

【０１０７】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯ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［マイクロメーター］とした。

【０１０８】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。

【０１０９】図８（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、各部材の表記
は前記図７と同一である。

【０１１０】１）まず、図８（ａ）に示すように、基板
１１０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成す
る。

【０１１１】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１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、
例えば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用い
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、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。

【０１１２】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１１３】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、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、
実施例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。）。

【０１１４】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。

【０１１５】３）次に、同図（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１１０
３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。

【０１１６】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１１０４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１１０
５）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、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は大幅に増加する。

【０１１７】通電方法をより詳しく説明するために、図
９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同図に示したようにパルス幅Ｔ
１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１
１１１で計測した。

【０１１８】実施例においては、例えば１０のマイナス
５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、例えば
パルス幅Ｔ１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０．１
［Ｖ］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Ｖｐｍは０．１［Ｖ］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の６乗［オーム］になった段階、すなわ
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のマイナス７乗［Ａ］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。

【０１１９】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型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。

【０１２０】４）次に、図８（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。

【０１２１】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１１０５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部材１１１３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。

【０１２２】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］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原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
いずれかか、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、より好ましくは３００［オ
ングストローム］以下である。

【０１２３】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０（ａ）に、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。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は１４［Ｖ］、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、本実施例の表
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。

【０１２４】図８（ｄ）に示す１１１４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１１１５及び電流計１
１１６が接続されている（なお、基板１１０１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１１１４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１１１２
の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電
流Ｉｅの一例を図１０５（ｂ）に示すが、活性化用電源
１１１２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１１１２からの電圧印
加を停止し、通電活性化処理を終了する。

【０１２５】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
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。

【０１２６】以上のようにして、図８（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２７】（垂直型の表面伝導型放出素子）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の構成について説明する。

【０１２８】図１１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。

【０１２９】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（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、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、前記図１０２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１２０６の段差高Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２
０４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１
２０６には、例えばＳｉＯ₂のような電気的に絶縁性の
材料を用いる。

【０１３０】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１２（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１１
と同一である。

【０１３１】１）まず、図１２（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１３２】２）次に、同図（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。

【０１３３】３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁
層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１３４】４）次に、同図（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。

【０１３５】５）次に、同図（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。形成する
には、前記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。

【０１３６】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（図
８（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。）。

【０１３７】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（図８（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。）。

【０１３８】以上のようにして、図１０（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１３９】（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。

【０１４０】図１３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、及び（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。

【０１４１】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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。例
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。

【０１４７】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。

【０１４８】（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。

【０１４９】図３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７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と列方向配線電極
１００４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。

【０１５０】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行方向配線電極１０１３、列方向配
線電極１０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝
導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行
方向配線電極１０１３及び列方向配線電極１０１４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り製造した。

【０１５１】（駆動回路及び駆動方法）図１４は、ＮＴ
ＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビジョン表示を行
う為の駆動回路の概略構成をブロック図で示したもので
ある。同図中、表示パネル１７０１は前述した表示パネ
ルに相当するもので、前述した様に製造され、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等を生成す
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１７０５は、シフトレジスタ１７
０４からの１ライン分のデータを変調信号発生器１７０
７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。

【０１５２】以下、図１４の装置各部の機能を詳しく説
明する。

【０１５３】まず表示パネル１７０１は端子Ｄｘ１ない
しＤｘｍ及び端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ、及び高圧端子Ｈ
ｖを介して外部の電気回路と接続されている。このう
ち、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍには、表示パネル１７０１
内に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわち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）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加さ
れる。一方端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、前記走査信号
により選択された１行分のｎ個の各素子の出力電子ビー
ムを制御する為の変調信号が印加される。また、高圧端
子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば５［ｋＶ］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為の加速電圧である。

【０１５４】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０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を
選択し、表示パネル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Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが、実際には例
えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる事
により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１０８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、一
定電圧を出力するよう設定されている。

【０１５５】また、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われるように各
部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明
する同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号Ｔ
ｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ及びＴｓ
ｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。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
する為の回路で、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ものであ
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ＤＡＴＡ信号と表すが、同信
号はシフトレジスタ１７０４に入力される。

【０１５６】シフトレジスタ１７０４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１７０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づ
いて動作する。すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフト
レジスタ１７０４のシフトクロックであると言い換える
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す
る）のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の信号とし
て前記シフトレジスタ１７０４より出力される。

【０１５７】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為の記憶装置であ
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、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。

【０１５８】変調信号発生器１７０７は、前記画像デー
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為の信号源で、
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。

【０１５９】図１３を用いて説明したように、本発明に
関わる表面伝導型放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下
の基本特性を有している。すなわち、電子放出には明確
な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施例の表面伝導型放出素
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Ｖ
ｔｈ以上の電圧に対しては、図１３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。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は生
じないが、電子放出閾値Ｖｔｈ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。

【０１６０】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。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。

【０１６１】シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１
７０５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。すなわち、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。

【０１６２】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。すなわち、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。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及び発振器の
出力する波数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器
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）を組み合わせた回路を用いる。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。

【０１６３】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（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて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。

【０１６４】このような構成をとりうる本発明の適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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１０１９あるいは透明電極
（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。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。

【０１６５】ここで述べた画像表示装置の構成は、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。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方式など他、これらよ
り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）方式をも採用できる。

【０１６６】

【実施例】以下に述べる実施例は、マルチビーム電子源
として、前述した、電極間の導電性微粒子膜に電子放出
素子を利用したＳＣＥ素子を用いた。なお、これらの電
子ビーム源ｎ×ｍ個（ｎ＝３０７２、ｍ＝１０２４）
を、ｍ本の行方向配線とｎ方向の列方向配線とによりマ
トリックス配線した。

【０１６７】長さ４０ｍｍ、幅３ｍｍ、厚み０．２ｍｍ
のリアプレート１０１５と同質のガラス４９（ソーダラ
イムガラスで概ね１０¹³Ω・cm（室温）の比抵抗を有
す)表面に窒化シリコン膜５０を０．５μｍスパッタ法
により形成し、これを絶縁性部材とした。高抵抗膜とし
て、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜５１にトップコート層として
酸化クロム膜５２を積層したものを使用した。厚みはそ
れぞれ２００ｎｍ、５ｎｍである（図１３）。

【０１６８】尚、フェースプレート１０１７及び基板１
０１１上のメタルバック１０１９と列方向配線１０１４
に電気的に接続されたスペーサ１０２０の抵抗値は、表
面に高抵抗膜を有さないスペーサの絶縁性部材だけの場
合、約１×１０の１５乗〜１×１０の１６乗Ωであっ
た。

【０１６９】また、表面に高抵抗膜及び低抵抗膜を形成
した時のスペーサ抵抗値（高抵抗膜の低抵抗値）は、１
×１０の７乗〜１×１０の８乗Ωであった。

【０１７０】すなわち、高抵抗膜部分の抵抗値は、絶縁
性部材の抵抗値よりも何桁も低い値であった。

【０１７１】次に低抵抗膜として、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１００μｍの
帯状に０．１μｍ厚みのＮｉＯ膜５３を形成した。

【０１７２】高抵抗膜と、低抵抗膜のシート抵抗は、そ
れぞれ１×１０⁹Ω／□、１×１０ ⁵Ω／□に設定し
た。

【０１７３】又、素子の駆動電圧下での実効素子抵抗値
は１×１０の５乗Ω/□であった。

【０１７４】スペーサ４９はＸ方向配線１０１３を跨ぐ
方向に、フェースプレート１０１７上のメタルバックと
導電性フリットガラス１０４１を用いて接続されてい
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、スペーサ表面の高抵抗膜とリアプレート１０１５と
フェースプレート１０１７それぞれに電気的に接続して
ある。ここで、絶縁性部材は、ソーダライムガラスに限
らず、主にナトリウム成分からなるアルカリ金属成分の
少ない中性ホウケイサンガラス（例えばNEG社製BLC;R20
成分８％）等を用いても本発明のスペーサとして、同等
の効果を得られることは言うまでもない。本実施例で
は、前述した図２に示すスペーサ１０２０を配置した表
示パネルを作製した。以下、図２及び図６を用いて詳述
する。まず、あらかじめ基板上に行方向配線電極１０１
３、列方向配線電極１０１４、電極間絶縁層（不図
示）、及び表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜
を形成した基板１０１１を、リアプレート１０１５に固
定した。次に、ソーダライムガラスからなる絶縁性部材
１０２０ａの表面のうち、気密容器内に露出する４面に
後述の高抵抗膜１０２０ｂを成膜し、当接面に導電膜１
０２０ｃを成膜したスペーサ１０２０（高さ５［ｍ
ｍ］、板厚２００［マイクロメートル］、長さ２０ｍ
ｍ）を基板１０１１の行方向配線１０１３上に等間隔
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１０
１７を側壁１０１６を介し配置し、リアプレート１０１
５、フェースプレート１０１７、側壁１０１６及びスペ
ーサ１０２０の各接合部を固定した。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、及びフェースプレート１０１７
と１０側壁１０１６の接合部は、フリットガラス（不図
示）を塗布し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分
以上焼成することで封着した。

【０１７５】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］）を跨いで配置され、フェースプレート１０１７
側ではメタルバック１０１９面上に、導電性のフィラー
あるいは金属等の導電材を混合した導電性フリットガラ
ス（不図示）を介して配置し、上記気密容器の封着と同
時に、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成
することで、接着しかつ電気的な接続も行った。

【０１７６】なお、本実施例においては、蛍光膜１０１
８は、図１４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解するように配置された
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。なお、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
させなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フ
ェースプレート１０１７及びスペーサ１０２０は十分な
位置合わせを行った。

【０１７７】以上のようにして完成した気密容器内を排
気管（不図示）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、行方向配線電極１０１３及び列方向配線
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を行うことによりマルチ
電子ビーム源を製造した。

【０１７８】次に、１０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程
度の真空度で、不図示の排気管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。

【０１７９】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。

【０１８０】以上のように完成した、図２及び図６に示
されるような表示パネルを用いた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、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を通じて高圧を印加す
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１５のＲ，
Ｇ，Ｂ）を励起・発光させることで画像を表示した。
尚、低抵抗膜のシート抵抗が、１０４Ω／□でも十分な
効果が得られた。

【０１８１】

【発明の効果】以上説明した本発明によれば、スペーサ
を介した配線間漏れ電流による電圧降下が小さいのでス
ペーサ近傍の電子放出素子からの放出電流値はばらつか
ない。一方、電子源基板とスペーサ間の電気的接続が不
均一であっても、上記条件の低抵抗膜により不均一の補
償がなされるのでスペーサ上に不意の電位分布（放電な
ど）が発生しないので、それによる画像劣化が防止でき
る、画像劣化のない画像形成装置が実現される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の斜視図

【図２】本発明を適用したの画像形成装置の表示パネル
の斜視図

【図３】図2の表示パネルに用いた電子ビーム源の平面
図

【図４】図３の電子ビーム源のB-B'に沿った断面図

【図５】蛍光体のレイアウト図

【図６】図2の表示パネルのA-A'に沿った断面図

【図７】平面型の表面伝導型電子放出素子の平面図及び
断面図

【図８】平面型の表面伝導型電子放出素子の製造工程図

【図９】フォーミング電圧の波形図

【図１０】活性化処理を説明するための波形図

【図１１】垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図

【図１２】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程
図

【図１３】電子放出素子の特性を示すグラフ

【図１４】テレビジョン表示を行うための駆動回路のブ
ロック図

【図１５】本発明の実施例において用いた蛍光体のレイ
アウト図

【図１６】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図

【図１７】電界放出型電子放出素子の断面図

【図１８】MIM型電子放出素子の断面図

【図１９】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

【符号の説明】

１０１０黒色の導電体１０１１基板１０１２冷陰極素子１０１３行方向配線１０１４列方向配線１０１５リアプレート１０１６側壁１０１７フェースプレート１０１８蛍光膜１０１９メタルバック１０２０スペーサ１１０１基板１１０２，１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１電流計１１１２活性化用電源１１１３通電活性化処理により形成した薄膜１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源１１１６電流計１２０１基板１２０２，１２０３素子電極１２０４導電性薄膜１２０５電子放出部１２０６段差形成部材１２１３通電活性化処理により形成した薄膜１７０１表示パネル１７０２走査回路１７０３制御回路１７０４シフトレジスタ１７０５ラインメモリ１７０６同期信号分離回路１７０７変調信号発生器３００１基板３００４導電性薄膜３００５電子放出部３０１０基板３０１１エミッタ配線３０１２エミッタコーン３０１３絶縁層３０１４ゲート電極３０２０基板３０２１下電極３０２２絶縁層３０２３上電極３１１１基板３１１２冷陰極素子３１１３行方向配線３１１４列方向配線３１１５リアプレート３１１６側壁３１１７フェースプレート３１１８蛍光膜３１１９メタルバック３１２０スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を有する電子源と、
前記電子源に対向配置された電極と、前記電子放出素子
より放出された電子の衝突により画像が形成される画像
形成部材と、前記電子源及び前記電極間に配置されたス
ペーサを有する画像形成装置において、前記スペーサは表面に高抵抗膜を有しかつ前記電子源に
対向配置する領域に低抵抗膜を有し、前記電子源の複数
の素子駆動用配線上にまたがって配置されていることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】請求項１に記載の画像形成装置におい
て、前記電子源は冷陰極型電子源であることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項３】請求項１に記載の画像形成装置におい
て、前記冷陰極型電子源は表面伝導型電子放出素子であ
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】請求項１に記載の画像形成装置におい
て、上記素子駆動用配線が走査用配線と変調信号用配線
からなり、前記走査用配線と前記変調信号用配線が行列
上に配置され、かつスペーサにより近接する配線に、ス
ペーサが跨がって配置されることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項５】複数の電子放出素子を有する電子源と、
前記電子源に対向配置された電極と、前記電子放出素子
より放出された電子の衝突により画像が形成される画像
形成部材と、前記電子源及び前記電極間に配置されたス
ペーサを有する画像形成装置において、前記スペーサは高抵抗部材であり、前記高抵抗部材の表面の前記電子源に対向配置する領域
に低抵抗膜を有し、前記電子源の複数の素子駆動用配線
上にまたがって配置されていることを特徴とする画像形
成装置。
【請求項６】請求項５に記載の画像形成装置におい
て、前記電子源は冷陰極型電子源であることを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項７】請求項５に記載の画像形成装置におい
て、前記冷陰極型電子源は表面伝導型電子放出素子であ
ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項５に記載の画像形成装置におい
て、上記素子駆動用配線が走査用配線と変調信号用配線
からなり、前記走査用配線と前記変調信号用配線が行列
上に配置され、かつスペーサにより近接する配線に、ス
ペーサが跨がって配置されることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項９】請求項１、５のいずれか一つに記載され
た画像形成装置において、前記低抵抗膜のシート抵抗が
前記電子放出素子の駆動電圧下での実効素子抵抗値以上
で、前記高抵抗膜のシート抵抗値の１％以下であること
を特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】請求項１、５のいずれか一つに記載さ
れた画像形成装置において、前記低抵抗膜のシート抵抗
が前記電子放出素子の駆動電圧下での実効素子抵抗値の
１０％以上で、前記高抵抗膜のシート抵抗の１０％以下
であることを特徴とする画像形成装置。