JP2000251785A - 電子線装置、および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 スペーサの正帯電により引き寄せられる電子
の電子軌道をスペーサの立ち位置ずれに影響されること
なく精度良く補正できる電子線装置およびそれを応用し
た画像形成装置を提供する。 【解決手段】 スペーサ２０の帯電により引き寄せられ
る電子の電子軌道補正するために、スペーサ２０と接続
する配線４２の高さが他の配線１３の高さより大きくし
てある。また同時に、スペーサ２０の端面にスペーサ電
極４１が形成され配線４２と接続してある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置および
その応用である表示装置等の画像形成装置に関し、特
に、画像形成装置の外囲器内部に支持部材（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。このうち冷陰
極素子では、たと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、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）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 Ｆｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓ
ｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓ．
ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カ−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２４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、符号
３００１は基板を示す。符号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を示す。導電性薄
膜３００４は図２４に示すようにＨ字形の平面形状に形
成されている。導電性薄膜３００４に後述の通電フォ−
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−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−
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−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−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。また、ＦＥ型の例は、
たとえば、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”
Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉ
ｎ ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９
５６）や、あるいは、 Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈ
ｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉ
ｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈ
ｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄ−ｅｎｉｕｍ ｃｏ
ｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８
（１９７６）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
２５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、符号３０１０は基板で、符号
３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、符号３０１
２はエミッタコ−ン、符号３０１３は絶縁層、符号３０
１４はゲ−ト電極を示す。本素子は、エミッタコ−ン３
０１２とゲ−ト電極３０１４の間に適宜の電圧を印加す
ることにより、エミッタコ−ン３０１２の先端部より電
界放出を起こさせるものである。

【０００８】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
５に示す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−ト電極を配置した例もある。

【０００９】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．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２
６に示す。同図は断面図であり、図２６において、符号
３０２０は基板で、符号３０２１は金属よりなる下電
極、符号３０２２は厚さ１００オングストロ−ム程度の
薄い絶縁層、符号３０２３は厚さ８０〜３００オングス
トロ−ム程度の金属よりなる上電極を示す。ＭＩＭ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。

【００１０】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−
タ−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
−タ−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。

【００１１】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。たとえば、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、たとえば本出願人による
特開昭６４−３１３３２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。

【００１２】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、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−ム源、等が研究されている。

【００１３】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ ５，０６６，８８３や特
開平２−２５７５５１や特開平４−２８１３７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−
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。たとえば、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。

【００１４】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５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、たとえば、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．Ｍｅ
ｙｅｒ：”Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
Ｍｉｃｒｏ−ｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥ
ＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ４ｔｈ Ｉｎ
ｔ． Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏ ｅｌｅ−ｃｔｒｏｎ
ｉｃｓ Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，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、たとえば本出願人による特開平３−５５７３８に
開示されている。

【００１５】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。

【００１６】図２７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。図中、符号
３１１５はリアプレート、符号３１１６は側壁、符号３
１１７はフェースプレートを示し、リアプレート３１１
５、側壁３１１６およびフュースプレート３１１７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）が形成されている。

【００１７】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３１
１２は、図２７に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１
３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
３１１３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３
１１３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。

【００１８】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）、育（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）が設けられ
ており、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。

【００１９】図中のＤｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎ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３１
１９と各々電気的に接続されている。

【００２０】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およびフェ
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およびフェース
プレート３１１６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
２７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３
１１８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たれている。

【００２１】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］の高電圧を印加して、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。

【００２２】スペーサは大気圧を支持するために十分な
機械的強度が求められ、リアプレートとフェースプレー
ト間を飛翔する電子の軌道に大きく影響してはならな
い。電子軌道に影響を与える原因はスペーサの帯電であ
る。スペーサ帯電は電子源から放出した電子の一部ある
いはフェースプレートで反射した電子がスペーサに入射
し、スペーサから二次電子が放出されることにより、あ
るいは電子の衝突により電離したイオンが表面に付着す
ることによるものと考えられる。

【００２３】スペーサが正帯電するとスペーサ近傍を飛
翔する電子がスペーサに引き寄せられるためスペーサ近
傍で表示画像に歪みを生ずる。帯電の影響はリアプレー
トとフェースプレート間隔が大きくなるに従い顕著にな
る。

【００２４】一般に帯電を抑制する手段として、帯電面
に導電性を付与し、若干の電流を流すことで電荷を除去
することが行なわれる。この概念をスペーサに応用しス
ペーサ表面を酸化スズで被覆する手法が特開昭５７−１
１８３５５号公報に開示されている。また、特開平３−
４９１３５号公報にはＰｄＯ系ガラス材で被覆する手法
が開示されている。

【００２５】画像表示装置として輝度が高いことは重要
な要素である。フェースプレートに形成されている蛍光
体を効率よく発光させるためには、高い電圧で加速した
電子を蛍光体に照射すればよく、十分な効率で発光させ
るためには電子を３ｋＶ以上に、望ましくは５ｋＶ以上
に加速するとよい。したがって、リアプレートとフェー
スプレート間には数ｋＶ以上の電圧が印加されているこ
とになり、スペーサ両端にもこれとほぼ同電位の電圧が
印加される。スペーサに使われる材料は加速電圧の印加
において放電しないことが求められる。

【００２６】沿面放電耐圧の向上手段として二次電子放
出率が小さい材料で表面を被覆すると効果的である。二
次電子放出率が小さい材料で被覆した例として、酸化ク
ロム(T.S.Sudarshan and J.D.Cross:IEEE Tran.EI-1
1,32(1976))、酸化銅(J.D.Cross and T.S.sudarshan:
IEEE Tran.EI-9146(1974))が知られている。

【００２７】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、スペ
ーサの正帯電によりスペーサ近傍を飛翔する電子がスペ
ーサに引き寄せられるためスペーサ近傍で表示画像に歪
みを生ずる。この問題に対し、電子源近傍のスペーサ部
に電極を設け、配線部と接続させることにより、帯電に
よる電子偏向に対し補正を加え、蛍光体の正規の位置に
電子が到達させることが可能である（特開平１０−３３
４８３３号参照）。

【００２８】この様子を図２８を用いて説明する。図２
８において、符号３０はフェースプレート、符号２０は
スペーサ、符号２１はスペーサ電極、符号１３は配線、
符号１１１は電子放出部、符号３１は電子源の形成され
たリアプレート基板、符号１１２は電子軌道、符号２５
は等電位線を示す。

【００２９】図２８に示すようにスペーサ２０の帯電に
より電子はスペーサ側に引き寄せられる。これを補正す
るために、スペーサ２０の電子放出部１１側端部の表面
にスペーサ電極２１を形成し、スペーサ近傍の電子放出
部１１１付近の電位を補正することにより、電子放出部
１１１付近での電子の軌道をスペーサ２０から反発する
方向に修正し、電子をフェースプレート３０の正規の位
置に到達させることが可能である。

【００３０】しかしながら、組み立て誤差により発生す
るスペーサ２０の立ち位置ずれは、電子軌道に影響を与
えるため、スペーサを正規の位置に組み立てるための調
整が複雑であった。これは、しばしば量産性の低下に繋
がったり、歩留まりの低下をもたらすことがあった。

【００３１】本発明の目的は、上述した従来技術の問題
点に鑑み、スペーサの正帯電により引き寄せられる電子
の電子軌道をスペーサの立ち位置ずれに影響されること
なく精度良く補正できる電子線装置およびそれを応用し
た画像形成装置を提供することにある。

【００３２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、基板上に複数の電子放出素子と該電子放出
素子に駆動信号を送る配線とを有する電子源と、前記電
子放出素子に対向配置され前記電子放出素子より放出さ
れた電子を制御する制御電極と、前記電子源と前記制御
電極間に配置され、前記配線と接触して前記配線上に配
置される支持部材とを含む電子線装置において、前記支
持部材の接触する部分もしくは接触する部分の近傍にお
ける配線の高さが、前記支持部材と接しない配線の高さ
より大きいことを特徴とする。

【００３３】上記の電子線装置は、前記支持部材の形状
が略直方体形状を有していることや、前記支持部材の形
状が円柱形状を有していることを特徴とする。

【００３４】また上記の電子線装置における前記電子放
出素子は、対向する一対の素子電極と該素子電極間に跨
る電子放出部を含む薄膜とで構成される電子放出素子で
ある。この場合、前記薄膜が導電性微粒子で構成された
膜である。

【００３５】さらに上記の電子線装置において、前記電
子源は、電流を供給する複数の行方向配線及び列方向配
線とを絶縁層を介して配置し、前記一対の素子電極をそ
れぞれ該行方向配線および該列方向配線とに結線するこ
とで、絶縁基板上に前記複数の電子放出素子を行列状に
配列して構成されることや、また、複数の行方向配線を
配置し、前記電子放出素子を構成する一対の素子電極が
前記複数の行方向配線のうちの一対の行方向配線とそれ
ぞれ結線されることで、絶縁性基板上に複数の前記電子
放出素子を行列状に配列して構成されることを特徴をす
る。

【００３６】また本発明は、前記加速電圧により加速さ
れた電子線の衝突により画像が形成される画像形成部材
をさらに設けた上記何れかの電子線装置から構成された
画像形成装置を含む。

【００３７】（作用）上記のとおりの発明では、前記支
持部材の接触する部分もしくは接触する部分の近傍にお
ける配線の高さを前記支持部材と接しない配線の高さよ
り大きくすることで、この大きくした配線の電位を利用
して、支持部材近傍での電子軌道を支持部材から反発す
る方向に修正し、電子を正規の位置に到達させることが
可能である。また、従来のような支持部材の電子源側の
端部表面に形成したスペーサ電極によって電子軌道を修
正する構造ではないので、支持部材の組立て位置ずれが
電子軌道の補正に影響を及ぼすことがない。

【００３８】

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

【００３９】（発明の基本概念）まず、本発明の概念を
図１、図２及び図３を用いて説明する。図１及び図２に
おいて、符号３０はフェースプレート、符号３１は電子
源の形成されたリアプレート基板、符号２０はフェース
プレート３０とリアプレート基板３１の間に配置された
スペーサ、４１はスペーサ２０の端面のみに形成された
スペーサ電極、１３は配線、４２はスペーサと接続され
る配線、１１１は電子放出部、１１２は電子軌道、２５
は等電位線を示す。

【００４０】スペーサ２０の帯電により引き寄せられる
電子の電子軌道補正するために、スペーサ２０と接続す
る配線４２の高さが他の配線１３の高さより大きくして
ある。また同時に、スペーサ２０の端面にスペーサ電極
４１が形成され配線４２と接続してある。スペーサ端面
に形成した電極４１は、絶縁性材料でスペーサ２０を作
製した場合には、単純マトリクス配線における交差部の
段差や作製時のわずかの高さむらを均一化する効果を奏
する。しかしながら、そのような段差や高さむらがなけ
れば必ずしも電極４１は必要としない。

【００４１】この様子を図３を用いて説明する。図３に
おいて、符号３１１３は行方向配線、符号３１１４は列
方向配線、符号４４は配線間の絶縁性を保つための層間
絶縁層を示す。また、符号２０はスペーサ、符号４３は
行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の交差部を示
す。スペーサ２０は高くなって形成される交差部４３で
配線３１１３と接続されている。このとき、配線３１１
３に接するスペーサ２０の端面にのみ形成されたスペー
サ電極（図１及び図２の符号４１参照）によって、交差
部４３間の電位の高さや配線の形成時に発生する高さむ
らを均一に補正し、より高い精度で、電子軌道の補正を
行うことが可能になった。

【００４２】次に、本発明の最も特徴的な部分であるス
ペーサ２０の立ち位置がずれた場合には、スペーサの帯
電による吸引効果にずれは生ずるのもの、スペーサ２０
と接する配線は電子放出部１１１が形成される電子源基
板３１に他の配線よりも高く形成されることで、この配
線部が電子放出部１１１付近での電子の軌道をスペーサ
２０から反発する方向に修正する手段として働くので、
スペーサ組み立ての影響を受けず、電子軌道に影響を与
えやすい電子放出部１１１近傍において、精度の高い補
正ができ、色ずれの少ない高品位な画像装置の実現が可
能となった。

【００４３】また、このことは同時に、スペーサを正規
の位置に組み立てるために必要である複雑な調整を簡素
化することを可能とし、スペーサの位置ずれによる歩留
まり低下の抑制も含め量産性の高い装置の提供を可能に
した。

【００４４】上述した様に、本発明においては、電子放
出部付近の電子軌道補正はスペーサと接続する配線の高
さを大きくすることにより行っている。配線は、電子源
基板にフォトリソグラフィ法を用いたパターニングやス
クリーン印刷等の精度の高い形成方法を用いて一括形成
することが可能であり、電子放出部に対しての位置ずれ
を小さくすることが可能である。このため、スペーサの
組み立て誤差による電子軌道に与える影響を小さくする
ことが可能となり、高品質な画像を有する画像形成装置
等を高い量産性を持って提供することが可能となった。

【００４５】配線材料としては、各種導電材料を適用す
ることができる。例えば、スクリーン印刷法を用いて配
線を形成する場合には、金属とガラスペーストと混合さ
せた塗布材料、また、めっき法を用いて金属を析出させ
る場合には、めっき浴材料が適用可能である。スペーサ
と接続する、電子放出部近傍の他より高くなった配線部
においては、他の配線より高くする部分とその下に形成
される部分とが電気的に接続されていれば、他の配線と
同じ高さ部分は他配線と同様の方法を用いて一括形成
し、他の配線より高くする部分のみは他の製法を適用し
てもよい。

【００４６】また、スペーサの形状としては、板状の他
に円柱等の各種形状を適用することが可能である。

【００４７】以上、画像形成装置を例に挙げて説明した
が、本発明の電子線装置は、以下のような形態を有する
ものであってもよい。

【００４８】前記電子線装置は、前記電極が前記電子
源より放出された電子を加速する加速電極であり、入力
信号に応じて前記冷陰極素子から放出された電子を前記
ターゲットに照射して画像を形成する画像形成装置をな
す。特に、前記ターゲットが蛍光体である画像表示装置
をなす。

【００４９】前記冷陰極素子は、電子放出部を含む導
電性膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であり、特に
好ましくは表面伝導型放出素子である。

【００５０】前記電子源は、複数の行方向配線と複数
の列方向配線とでマトリクス配線された複数の冷陰極素
子を有する単純マトリクス状配置の電子源をなす。

【００５１】前記電子源は、並列に配置した複数の冷
陰極素子の個々を両端で接続した冷陰極素子の行を複数
配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方
向と呼ぶ）に沿って、冷陰極素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、冷陰極素子からの電子
を制御するはしご状配置の電子源をなす。

【００５２】また、本発明の思想によれば、表示用と
して好適な画像形成装置に限るものでなく、感光性ドラ
ムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発光ダ
イオード等の代替の発光源として、上述の画像形成装置
を用いることもできる。またこの際、上述のｍ本の行方
向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、ラ
イン状発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応
用できる。この場合、画像形成部材としては、以下の実
施形態で用いる蛍光体のような直接発光する物質に限る
ものではなく、電子の帯電による潜像画像が形成される
ような部材を用いることもできる。

【００５３】また、本発明の思想によれば、例えば電子
顕微鏡のように、電子源からの放出電子の被照射部材
が、蛍光体等の画像形成部材以外のものである場合につ
いても、本発明は適用できる。従って、本発明は被照射
部材を特定しない一般的電子線装置としての形態もとり
うる。

【００５４】次に、本発明の最も特徴的な部分である配
線とスペーサについて第１〜第５の実施の形態例を挙げ
てさらに詳細に説明する。

【００５５】（第１の実施の形態）図４から図６は、本
発明の画像形成装置の第１の実施形態を説明するための
図であり、図４はパネルの断面の一部でありスペーサ近
傍の様子を示す図、図５はスペーサ近傍の斜視図、図６
はスペーサ端面に電極を形成する方法を説明するための
図である。

【００５６】図４および図５において、符号３０はフェ
ースプレート、符号２０はスペーサ、符号２２はスペー
サ２０の側面を覆う高抵抗膜、符号２３はフェースプレ
ート側スペーサ電極、符号４１はスペーサ端面のみに形
成された電子源基板側スペーサ電極、符号４６は導電性
接続部、符号１３は行方向配線、符号４２はスペーサと
接続される行方向配線、符号１１１は電子放出部、符号
３１は電子源の形成されたリアプレート基板、符号１１
２は電子軌道、符号２５は等電位線、符号ａは配線高さ
の補正量を示す。尚、電極２３及び４１は、高抵抗膜２
２と、配線４２、メタルバック等の制御電極との電気的
接続が十分にとれれば、必ずしも必要とするものではな
い。

【００５７】本実施形態では、行方向配線（図示せず）
および絶縁層（図示せず）を電子源基板３１に形成した
後、Ａｇペーストをスクリーン印刷法により塗布し、行
方向配線１３を形成した。また、スペーサと接続される
行方向配線４２は、他の行方向配線１３と同様に形成し
たあと、さらにスクリーンを変えて、この配線部４２の
みに多層印刷することにより形成した。本実施形態にお
いては、２０μmの厚さで各行方向配線１３を形成した
後、その上に３回の印刷を行い３５μmの高さの補正量
ａを加えた。また、各配線幅は３００μｍとして形成し
た。

【００５８】また、スペーサ２０の厚みは２２０μｍ高
にし、端面に形成したスペーサ電極４１を厚み０．５μ
ｍで形成した。

【００５９】本実施形態において、高抵抗膜２２は酸化
ニッケル膜用いた。酸化ニッケル膜は、アルゴンガスと
酸素ガスの混合ガス中でＮｉターゲットをスパッタする
反応性スパッタ法を用い約０．１μｍの厚さに形成し
た。次に、マスク治具を用いてアルミニウムを０．３〜
０．５μmの厚みに成膜して、フェースプレート側スペ
ーサ電極２３および、端面のみに形成された電子源基板
側スペーサ電極４１を形成した。

【００６０】このときの様子を図６に示した。図６にお
いて、符号５０１はメタルマスク、符号５０２は端面の
みに形成する電子源基板側スペーサ電極４１の形成位
置、符号５０３はフェースプレート側スペーサ電極の形
成位置、符号５０４はスペーサ電極形成用プレートを示
す。図６に示すように、表面が高抵抗膜（不図示）で覆
われたプレート５０４上にスペーサ２０を寝かせて配置
し、スペーサ２０のプレート５０４とは反対側の側面に
メタルマスク５０１を貼り付ける。このマスク５０１に
より、スペーサ２０の電子源基板側となる端面のみとフ
ェースプレート側となる端面及び側面の一部とを除いて
覆うとともに、この覆われていない二つの面５０２、５
０３にそれぞれ電極を形成した。この後、スペーサ２０
の裏表を入れ替えて同様に電極を形成し、スペーサを作
製した。

【００６１】本方法を用いることにより、画像装置の電
子源基板側のスペーサ電極はスペーサ端面部のみに形成
することが可能となった。

【００６２】なお、本実施形態においては、スペーサ２
０は導電性接続部４６にて、フェースプレート３０に固
定した後、電子源基板３１とフェースプレート３０とを
組み立てることにより配置した。導電性接続部４６に
は、上述した球状のガラス製絶縁性フィーラに金属めっ
きを施したものをフリットガラス中に分散させたものを
用い、これによりフェースプレート３０とフェースプレ
ート側スペーサ電極２３との電気的接続とスペーサ２０
の固定を行った。

【００６３】また、スペーサ２０の表面に高抵抗膜２２
を形成したことにより、帯電電位の上昇を抑制すると同
時に、スペーサ高さ方向に均一に電位を与え電子軌道の
むらを低減することが可能である。

【００６４】行方向配線間の距離を６００μｍ、列配線
方向間の距離を３００μｍ、パネル内厚ｄを２ｍｍ、加
速電圧を８ｋＶとして、上述した構成の画像形成装置を
駆動したところ、色ずれのない非常に高品位な画像の提
供が実現可能となった。

【００６５】（第２の実施の形態）図７は本発明の画像
形成装置の第２の実施形態を説明するための図であり、
パネルの一部におけるスペーサ近傍の様子を示す斜視図
である。

【００６６】図７において、符号２０はスペーサ、符号
２２はスペーサ２０の側面を覆う高抵抗膜、符号２３は
フェースプレート側スペーサ電極、符号４１は端面のみ
に形成された電子源基板側スペーサ電極、符号１３は行
方向配線、符号４５はスペーサと接続される行方向配線
の高さ補正部、符号１１１は電子放出部、符号ａは配線
高さの補正量を示す。

【００６７】本実施形態は、導電性フリットを配線の高
さ補正部４５として用いた点で第１の実施形態と異な
る。

【００６８】本実施形態においては、電子源基板に行方
向配線１３を形成した後、ディスペンサを用いて約幅２
５０μｍ、高さ５０μｍの大きさに補正部４５を形成し
た。スペーサ２０は、第１の実施形態と同様に導電性フ
リットを用いてフェースプレート（不図示）に固着した
あと、配線の高さ補正部４５と接続するように電子源基
板と組み立てた。

【００６９】行方向配線間の距離を７００μｍ、列配線
方向間の距離を３３０μｍ、パネル内厚ｄを２．２ｍ
ｍ、加速電圧を１０ｋＶとして、上述した構成の画像形
成装置を駆動したところ、第１の実施形態と同様に、色
ずれのない非常に高品位な画像の提供が実現可能となっ
た。

【００７０】（第３の実施の形態）図８は本発明の画像
形成装置の第３の実施形態を示す図であり、この装置は
第１の実施形態と同じ構成においてスペーサ２０に円柱
形状のスペーサを用いたものである。図示していない
が、円柱状のスペーサ２０の端面には、スペーサとなる
円柱部材を束ねて配列させてマスク蒸着により形成した
アルミニウム電極が設けられている。また、配線の高さ
補正部４５は、第１の実施形態と同様にスクリーン印刷
を用いて配線幅に略等しい３００μｍの幅に形成してあ
り、円柱状スペーサ２０の径はそれよりも小さい２００
μｍのものを用いた。また、この補正量ａのサイズは４
０μｍとした。

【００７１】また、スペーサ２０はその正帯電による電
子軌道への影響を考慮して電子放出素子より一様に遠い
場所に配置するのがよい。この場所としては例えば行方
向配線と列方向配線の交点が望ましい。この場合、配線
の重なりによってスペーサ配置位置がもともと高くなる
ので、その分高さ補正部４５の高さａが低くてすむ。本
実施形態においても、スペーサの位置ずれが少なく、ス
ペーサの位置ずれによりスペーサ近傍で著しく電子ビー
ムが偏向することがなく良好は画像形成装置が提供でき
た。

【００７２】（第４の実施の形態） ［平面ＦＥ型］本実施形態においては、平面フィールド
エミッション（ＦＥ）型電子放出素子を本発明の電子放
出素子として用いた例を示す。

【００７３】図９は、平面ＦＥ型電子放出電子源の上面
図であり、符号３１０１は電子放出部、符号３１０３及
び３１０４は電子放出部３１０１に電位を与える一対の
素子電極、符号３１１４はＸ方向配線、符号３１１３は
Ｙ方向配線を示す。Ｙ方向配線３１１３にはスペーサ位
置出し用溝１０３０が形成されている。

【００７４】素子電極３１０３、３１０４間に電圧を印
加することにより電子放出部３１０１内の鋭利な先端部
より電子が放出され、電子源と対向して設けられた加速
電圧（図示せず）に電子が引き寄せられて蛍光体（図示
せず）に衝突し蛍光体を発光させる。

【００７５】本実施形態において、第１の実施形態と同
様な方法で画像形成装置を作製し、第１の実施形態と同
様に駆動させたとろ、２次元状に等間隔の発光スポット
列が形成され、隣接画素へのビームのはみ出しがない画
像形成装置が他の実施形態と同様に得られた。

【００７６】（その他の実施の形態）また、本発明は、
表面伝導型以外の冷陰極型電子放出素子のうち、いずれ
の電子放出素子に対しても適用できる。具体例として
は、本出願人による特開昭６３−２７４０４７号公報に
記載されたような対向する一対の電極を電子源を成す基
板面に沿って構成した電界放出型の電子放出素子があ
る。

【００７７】また、本発明は、単純マトリクス型以外の
電子源を用いた画像形成装置に対しても適用できる。例
えば、本出願人による特開平２−２５７５５１号公報等
に記載されたような制御電極を用いて表面伝導型の選択
を行う画像形成装置において、電子源と制御電極間等に
上記のような支持部材を用いた場合である。

【００７８】（本発明を好適に実施する画像表示装置）
以下では本発明を適用する装置について、画像表示装置
を例にあげて、表示パネルの構成と製造法について具体
的に説明する。

【００７９】図１０は、本発明を適用可能な画像形成装
置の表示パネルの斜視図であり、内部構造を表すために
パネルの一部を切り欠いて示している。図中、符号１０
１５はリアプレ−ト、符号１０１６は側壁、符号１０１
７はフェ−スプレ−トを示す。リアプレート１０１５と
側壁１０１６とフェースプレート１０１７とにより、表
示パネルの内部を真空に維持するための気密容器が形成
されている。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。このため、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、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１０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１０２０が設
けられている。

【００８０】リアプレ−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。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。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。上記の
構成部品１０１１〜１０１４によって構成される部分を
マルチ電子ビ−ム源と呼ぶ。

【００８１】本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子
ビ−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。

【００８２】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−ム源の構造について述べる。

【００８３】図１１は、図１０に示した表示パネルに用
いられたマルチ電子ビ−ム源の平面図である。基板１０
１１上には、後述の図１５で示す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１０
１３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１０１
４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。

【００８４】図１１のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図１２
に示す。

【００８５】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１１０３、列方向配
線電極１１０４、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、
行方向配線電極１１０３および列方向配線電極１１０４
を介して各素子に給電して通電フォ−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。

【００８６】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レ−ト１０１５にマルチ電子ビ−ム源の基板１０１１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビ−ム源の基板１０
１１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−トとしてマルチ電子ビ−ム源の基板１０
１１自体を用いてもよい。

【００８７】また、フェ−スプレ−ト１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施形態はカ
ラ−表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣ
ＲＴ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、たとえば図１
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１０１０が設
けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子
ビ−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−ムによる蛍光膜
のチャ−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。

【００８８】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
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１３（ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、図１４に示すようなそれ以外の配列であってもよ
い。

【００８９】なお、モノクロ−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。また、蛍光膜１０１８のリアプレ−ト側の面には、
ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９が設けて
いる。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光膜１
０１８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１０１８を保護
する事や、電子ビ−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１
０１９は、蛍光膜１０１８をフェ−スプレ−ト基板１０
１７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。

【００９０】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の導電性向上を目的として、フ
ェ−スプレ−ト基板１０１７と蛍光膜１０１８との間
に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００９１】図１５は図１０のＡ−Ａ’に沿った断面模
式図であり、各部の符号は図１０に対応している。スペ
ーサ１０２０は絶縁牲部材１０２０ａの表面に帯電防止
を目的とした高抵抗膜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）に面したスペーサの当接面３及びこ
れに接する側面部５に低抵抗膜１０２０ｃ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
トの内側および基板１０１１の表面に接合材１０４０に
より固定される。また、高抵抗膜１０２０ｂは、支持部
材１０２０ａ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１０
２０上の低抵抗膜１０２０ｃおよび接合材１０４０を介
して、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック
１０１９等）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０
１３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１０２
０の形状は薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に配
置され、行方向配線１０１３に電気的に接続されてい
る。

【００９２】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３および列方向配線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。この点に関しては、既に述
べた通りである。

【００９３】スペーサ１０２０の支持部材１０２０ａ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、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、支持部材１０２０
ａ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。

【００９４】また、高抵抗膜１０２０ｂとしては、既に
述べたように帯電防止効果の維持及びリーク電流による
消費電力抑制を考慮して、その表面抵抗値が１０の５乗
[Ω／□]から１０の１２乗［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。

【００９５】また、低抵抗膜１０２０ｃは、高抵抗膜１
０２０ｂに比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，
Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，
ＲｕＯ₂，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−ＳｎＯ ₂
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。

【００９６】接合材１０４０はスペーサ１０２０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。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。

【００９７】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎ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−ム源の行
方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビ−
ム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェ−スプレ−ト
のメタルバック１０１９と電気的に接続されている。

【００９８】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−膜（不図示）を形成する。ゲッタ−膜とは、たと
えばＢａを主成分とするゲッタ−材料をヒ−タ−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−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。

【００９９】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
の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。

【０１００】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子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１０１２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［ｋ
Ｖ］から１０［ｋＶ］程度である。

【０１０１】以上、本発明を適用する表示パネルの基本
構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。

【０１０２】次に、前記表示パネルに用いたマルチ電子
ビ−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−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。

【０１０３】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−ンとゲ−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表示
装置のマルチ電子ビ−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−ム源の構造について述べる。

【０１０４】（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。

【０１０５】「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１６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図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
断面図である。図中、符号１１０１は基板、符号１１０
２と１１０３は素子電極、符号１１０４は導電性薄膜、
符号１１０５は通電フォ−ミング処理により形成した電
子放出部、符号１１１３は通電活性化処理により形成し
た薄膜を示す。

【０１０６】基板１１０１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。

【０１０７】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。たとえば、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、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
−、エッチングなどのパタ−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差しつかえない。

【０１０８】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−ム
から数百マイクロメ−タ−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−タ−より数十マイクロメ−タ
−の範囲である。

【０１０９】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−ムから数マイクロメ−タ−の範囲
から適当な数値が選ばれる。

【０１１０】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。

【０１１１】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロ−ムから数千オングストロ−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−ムから２００オングストロ−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−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−ムから数千オングストロ−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−ムから５００オングストロ−ムの間である。

【０１１２】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，
Ａｕ，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 ，Ｃ
ｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ などをはじめとする硼化
物や、ＴｉＣ，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−ボンなどがあげられ、これらの
中から適宜選択される。

【０１１３】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−ト抵抗値については、
１０の３乗から１０の７乗［オ−ム／ｓｑ］の範囲に含
まれるよう設定した。

【０１１４】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２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１６で示した例におい
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差しつかえない。

【０１１５】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−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−ムから数百オングストロ−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１６においては模式的に示した。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−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。

【０１１６】薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、または非晶質カ−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−ム］以下とするが、３００［オングストロ−
ム］以下とするのがさらに好ましい。

【０１１７】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１６においては模式
的に示した。また、図１６（ａ）の平面図においては、
薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【０１１８】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のような素子を用いた。

【０１１９】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−
ム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメ−タ−］とした。

【０１２０】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
−ム］、幅Ｗは１００［マイクロメ−タ］とした。

【０１２１】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１７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、各部材の表記は図１６と同一である。

【０１２２】１）まず、図１７（ａ）に示すように、基
板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。

【０１２３】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、
たとえば、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−・エッチング技術を用いてパタ−ニングし、
図１７（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１
０３）を形成する。

【０１２４】２）次に、図１７（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０１２５】形成するにあたっては、まず図１７（ａ）
に示す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−
・エッチングにより所定の形状にパタ−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、本実施形態では主要元素としてＰｄを用い
た。また、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−法やスプレ−法を用
いてもよい。

【０１２６】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。

【０１２７】３）次に、図１７（ｃ）に示すように、フ
ォ−ミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１
０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォ−ミング処理
を行って、電子放出部１１０５を形成する。

【０１２８】通電フォ−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。

【０１２９】通電方法をより詳しく説明するために、図
１８に、フォ−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−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１１０５の形成状況をモ
ニタ−するためのモニタ−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。

【０１３０】本実施形態においては、たとえば１０のマ
イナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、
たとえばパルス幅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回の割りあいで、モニタ−パルスＰｍ
を挿入した。フォ−ミング処理に悪影響を及ぼすことが
ないように、モニタ−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１１０
３の間の電気抵抗が１×１０の６乗［オ−ム］になった
段階、すなわちモニタ−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−ミング処理にかかわる通電を終
了した。

【０１３１】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。

【０１３２】４）次に、図１７（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。

【０１３３】通電活性化処理とは、前記通電フォ−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１７（ｄ）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１
１１３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。

【０１３４】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−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−ム］以下、より好ましくは３００［オ
ングストロ−ム］以下である。

【０１３５】通電方法をより詳しく説明するために、図
１９の（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１４
［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は １［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ
４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。

【０１３６】図１７（ｄ）中の符号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−ド電極を示し、この電極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
−ド電極１１１４として用いる。

【０１３７】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−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１９（ｂ）に示すが、活性化電源１１
１２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。

【０１３８】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。

【０１３９】以上のようにして、図１７（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１４０】「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。

【０１４１】図２０は、垂直型の表面伝導型放出素子の
基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中
の符号１２０１は基板、符号１２０２と１２０３は素子
電極、符号１２０６は段差形成部材、符号１２０４は微
粒子膜を用いた導電性薄膜、符号１２０５は通電フォ−
ミング処理により形成した電子放出部、符号１２１３は
通電活性化処理により形成した薄膜を示す。

【０１４２】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（符号１２０２の電極）が段
差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１
２０４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点
にある。したがって、図１６に示した平面型の表面伝導
型放出素子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Ｌｓとして設定され
る。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１２
０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、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１２０６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。

【０１４３】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２１の（ａ）〜（ｆ）は、その製
造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は図２
０と同一である。

【０１４４】１）まず、図２１（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１４５】２）次に、図２１（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、たとえばＳｉＯ₂ をスパッタ法で積層すればよい
が、たと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。

【０１４６】３）次に、図２１（ｃ）に示すように、絶
縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１４７】４）次に、図２１（ｄ）に示すように、絶
縁層の一部を、たと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。

【０１４８】５）次に、図２１（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、たとえば塗布法な
どの成膜技術を用いればよい。

【０１４９】６）次に、前記平面型の場合と同じく、通
電フォ−ミング処理を行い、電子放出部を形成する。こ
の場合、図１７（ｃ）を用いて説明した平面型の通電フ
ォ−ミング処理と同様の処理を行えばよい。

【０１５０】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。ここでも、図１７（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。

【０１５１】以上のようにして、図２１（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１５２】（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。

【０１５３】図２２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−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。

【０１５４】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。

【０１５５】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。

【０１５６】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。

【０１５７】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。

【０１５８】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。

【０１５９】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。

【０１６０】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。

【０１６１】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビ−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−ム源の構造について述べる。

【０１６２】図１１に示すのは、図１０に示した表示パ
ネルに用いられたマルチ電子ビ−ム源の平面図である。
基板上には、図１６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１０
０３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。

【０１６３】図１１のＢ−Ｂ’線に沿った断面を、図１
２に示す。

【０１６４】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１００３、列方向配
線電極１００４、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、
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−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。

【０１６５】（本発明を適用可能な画像装置の駆動回路
の構成例および駆動方法）図２３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為の駆動回
路の概略構成をプ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１７０
３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。

【０１６６】以下、図２３に示した装置各部の機能を詳
しく説明する。

【０１６７】まず表示パネル１７０１は、端子Ｄ_X1ない
しＤ_xmおよび端子Ｄ_Y1ないしＤ_Yn、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。このうち、
端子Ｄ_X1ないしＤ_xm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Ｄ_Y1ないしＤ _Yn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、たとえば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。

【０１６８】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２３
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Ｄ_X1 ないし
Ｄ_xm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だが、実際にはた
とえばＦＥＴのようなスイッチング素子を組合わせる事
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２２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。

【０１６９】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なわれるように
各部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説
明する同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号
Ｔ_SYNCに基づいて、各部に対してＴ_SCANおよびＴ_SFTお
よびＴ_MRY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、Ｔ_SYNC 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。

【０１７０】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Ｔ_SFTに基づい
て動作する。すなわち、制御信号Ｔ_SFT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、Ｉ_D1ないしＩ_DN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。

【０１７１】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Ｔ_MRYにし
たがって適宜Ｉ_D1 ないしＩ_DN 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。

【０１７２】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Ｄ_Y1 ないしＤ_Yn 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。

【０１７３】図２２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（後述する実施形態の表面伝導型放出
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
Ｖｔｈ以上の電圧に対しては、図２２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、たとえ
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。

【０１７４】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。

【０１７５】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。

【０１７６】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および発振器
の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）および計
数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器
（コンパレータ）を組み合せた回路を用いる。必要に応
じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を
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。

【０１７７】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。

【０１７８】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Ｄ_X1ないしＤ_xm 、Ｄ_Y1ないしＤ_Yn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Ｈ
ｖ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。

【０１７９】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。

【０１８０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、支持部材
と接する配線の高さを他の配線の高さより大きくし、且
つ電子源側における支持部材の端面にのみ電極を形成す
ることにより、組み立て誤差による支持部材の位置ずれ
に対する電子軌道変化を抑制し、量産性の優れた色ずれ
の少ない高品位の画像形成装置を提供することが可能と
なった。

【０１８１】また、電子被照射体は特定せず、マルチ平
面電子源を成す電子発生装置においても同様の効果を発
揮できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の基本概念を最もよく表
したパネルの一部断面図である。

【図２】図１で示したスペーサ近傍の斜視図である。

【図３】図１で示したスペーサが配置される配線の様子
を示す平面図である。

【図４】本発明の画像形成装置の第１の実施形態を説明
するための図で、パネルのスペーサ近傍の様子を示す一
部断面図である。

【図５】図４で示したスペーサ近傍の斜視図である。

【図６】図４で示すようにスペーサ端面に電極を形成す
る方法を説明するための図である。

【図７】本発明の画像形成装置の第２の実施形態を説明
するための図で、パネルのスペーサ近傍の様子を示す斜
視図である。

【図８】本発明の画像形成装置の第３の実施形態を説明
するための図で、パネルのスペーサ近傍の様子を示す斜
視図である。

【図９】本発明の画像形成装置の電子源に適用可能な平
面ＦＥ型電子放出電子源の上面図である。

【図１０】本発明を適用可能な画像表示装置の表示パネ
ルの一部を切り欠いて示した斜視である。

【図１１】図１０で用いたマルチ電子ビ−ム源の基板の
平面図である。

【図１２】図１１のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【図１３】図１０で示した表示パネルのフェ−スプレ−
トの蛍光体配列を例示した平面図である。

【図１４】図１０で示した表示パネルのフェ−スプレ−
トの蛍光体配列を例示した平面図である。

【図１５】図１０のＡ−Ａ’に沿った断面模式図であ
る。

【図１６】平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明す
るための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。

【図１７】図１６の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１８】図１７で示す工程中の通電フォ−ミング処理
の際の印加電圧波形を示すグラフである。

【図１９】図１７で示す工程中の通電活性化処理を説明
する図で、（ａ）はその際の印加電圧波形を示し、
（ｂ）は放出電流Ｉｅの変化を示すグラフである。

【図２０】平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明す
るための図である。

【図２１】図２０の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２２】本発明の画像形成装置に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２３】本発明の画像表示装置の駆動回路の構成例を
示すブロック図である。

【図２４】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図２５】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図２６】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図２７】従来の画像表示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２８】従来の画像表示装置の表示パネルにおけるス
ペーサ近傍の様子を示す一部断面図である。

【符号の説明】

１３、４２ 配線 ２０ スペーサ ２２ 高抵抗膜 ２５ 等電位線 ３０ フェースプレート ３１ リアプレート基板 ４１ 端面スペーサ電極 ４３ 交差部 ４４ 層間絶縁層 ４５ 高さ補正部 ４６ 導電性接続部 １１１、３１０１ 電子放出部 １１２ 電子軌道 ５０１ メタルマスク ５０２、５０３ スペーサ電極形成位置 ５０４ スペーサ電極形成用プレート １０３０ スペーサ位置出し用溝 １０１０ 黒色導電材 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 １０２０ａ 絶縁性部材 １０２０ｂ 高抵抗膜 １０２０ｃ 低抵抗膜 １１０１、１２０１ 基板 １１０２、１１０３、１２０２、１２０３ 素子電極 １１０４、１２０４ 導電性薄膜 １１０５、１２０５ 電子放出部 １１１０ フォーミング用電源 １１１１、１１１６ 電流計 １１１２ 活性化用電源 １１１３、１２１３ 薄膜 １１１４ アノード電極 １１１５ 直流高電圧電源 １２０６ 段差形成部材 ３１１３ 行方向配線、Ｙ方向配線 ３１１４ 列方向配線、Ｘ方向配線

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板上に複数の電子放出素子と該電子放
   出素子に駆動信号を送る配線とを有する電子源と、前記
   電子放出素子に対向配置され前記電子放出素子より放出
   された電子を制御する制御電極と、前記電子源と前記制
   御電極間に配置され、前記配線と接触して前記配線上に
   配置される支持部材とを含む電子線装置において、 前記支持部材の接触する部分もしくは接触する部分の近
   傍における配線の高さが、前記支持部材と接しない配線
   の高さより大きいことを特徴とする電子線装置。
2. 【請求項２】 前記支持部材の形状が略直方体形状を有
   していることを特徴とする請求項１に記載の電子線装
   置。
3. 【請求項３】 前記支持部材の形状が円柱形状を有して
   いることを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
4. 【請求項４】 前記電子放出素子は、対向する一対の素
   子電極と該素子電極間に跨る電子放出部を含む薄膜とで
   構成される電子放出素子であることを特徴とする請求項
   １に記載の電子線装置。
5. 【請求項５】 前記薄膜が導電性微粒子で構成された膜
   であることを特徴とする請求項４に記載の電子線装置。
6. 【請求項６】 前記電子源は、電流を供給する複数の行
   方向配線及び列方向配線とを絶縁層を介して配置し、前
   記一対の素子電極をそれぞれ該行方向配線および該列方
   向配線とに結線することで、絶縁基板上に前記複数の電
   子放出素子を行列状に配列して構成されたことを特徴を
   する請求項１から５の何れか１項に記載の電子線装置。
7. 【請求項７】 前記電子源は、複数の行方向配線を配置
   し、前記電子放出素子を構成する一対の素子電極が前記
   複数の行方向配線のうちの一対の行方向配線とそれぞれ
   結線されることで、絶縁性基板上に複数の前記電子放出
   素子を行列状に配列して構成されたことを特徴をする請
   求項１から５の何れか１項に記載の電子線装置。
8. 【請求項８】 前記加速電圧により加速された電子線の
   衝突により画像が形成される画像形成部材をさらに設け
   た請求項１から７の何れか１項に記載の電子線装置から
   構成された画像形成装置。