JP2000251806A

JP2000251806A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000251806A
Application number: JP5379299A
Authority: JP
Inventors: Sotomitsu Ikeda; 外充池田; Hideaki Mitsutake; 英明光武
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-03-02
Filing date: 1999-03-02
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】支持部材の構造を改良して高輝度で高精細な
画像表示装置を提供する。【解決手段】カソード基板１１０１とアノード基板１
０１７との間に配置される複数の支持部材１０２０を有
する画像形成装置であって、支持部材１０２０は柱状形
状で、電子放出素子１０１２から放出された１次電子ビ
ームの非照射部位に設置されており、複数の電子放出素
子は行方向、列方向に間隔Ｐｘ、Ｐｙで行列状に配列
し、電圧印加方向は全て行方向に平行で、放出する電子
ビームのアノード基板上での行方向、列方向のビーム径
Ｓｘ、Ｓｙにおいて、Ｓｘ＝Ｋｘ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖ
ａ）の式を満たし、電子放出部と蛍光体の電子放出部か
ら遠い方の端とはＳｘだけずれて配置される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に係
り、特に耐大気圧構造を有する画像形成装置並びにそれ
らで使用されるスペーサに関する。

【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、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放
出素子（以下、「ＦＥ型」と記す。）などが知られてい
る。

【０００３】表面伝導型電子放出素子としては、例え
ば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅ
ｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９
６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子は、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
表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等に
よるＳｎＯ₂薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜による
もの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦ
ｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／
ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．”，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）］等が報告されている。

【０００５】これらの表面伝導型電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図１８に前述のＭ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３
００１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、０．５〜１ｍｍ、Ｗは０．
１ｍｍに設定されている。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電子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３０
０５を形成する。直流電圧を印加して通電し、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．Ｄ
ｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“ＦｉｅｌｄＥｍｉｓ
ｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるいは
Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“ＰｈｙｓｉｃａｌＰｒｏｐ
ｅｒｔｉｅｓｏｆＴｈｉｎ−ＦｉｌｍＦｉｅｌｄ
ＥｍｉｓｓｉｏｎＣａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈＭ
ｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐ
ｈｙｓ．，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
１９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、スピ
ント型のような積層構造ではなく、図２０に示す基板上
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
た横形ＦＥの例もある。横形ＦＥの例としては、Ｊａｐ
ａｎｅｓｅＪｏｕｒｎａｌｏｆＡｐｐｌｉｅｄＰ
ｈｙｓｉｃｓ，Ｖｏｌ．３２，ｐ１２２１−１２２６
（１９９３）に、電子技術総合研究所、双葉電子工業が
報告している櫛形ＦＥアレイ等がある。

【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、微細な素子が作成可能である。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に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。例えば、表面伝導型電子
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６４−３１３３２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。

【００１２】また、表面伝導型電子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。特
に、画像表示装置への応用としては、例えば本出願人に
よる米国特許第５，０６６，８８３号や特開平２−２５
７５５１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、表面伝導型電子放出素子と電子
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。表面伝導型電子放
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。

【００１３】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米国特許第４，９０４，８
９５号に開示されている。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．Ｍｅｙ
ｅｒ：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
Ｍｉｃｒｏ−ＴｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥ
ＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ
ｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１
９９１）］。

【００１４】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、ブラウン管型の画像表示
装置に置き換わるものとして注目されている。

【００１５】図２１は、本出願人が特開平７−４５２２
１号公報で開示している板状スペーサを有する平面型の
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、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。

【００１６】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、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。さらに、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、両配線間に不図示の絶縁層が形成されており、電
気的な絶縁が保たれている。

【００１７】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。

【００１８】Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎおよ
びＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気
的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子で
ある。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子源の行方向配線３１
１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子源の列方向配線３
１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に
接続している。

【００１９】また、上記気密容器の内部は１．３×１０
^-4Ｐａ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
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。

【００２０】これに対し、図２１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）３１２０が設けられている。このようにし
て、マルチ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３１１７間は通常
サブミリ乃至数ミリに保たれ、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。

【００２１】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置に、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙ
ｎ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乃至数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。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像表示
装置の表示パネルにおいては、以下のような改善すべき
課題があった。

【００２３】表面伝導型電子放出素子や横形電界電子放
出素子などの横型電子放出素子から放出された電子ビー
ムは、電子放出部から斜め方向に放出され、またその電
子ビーム形状と電流密度分布は電子放出方向において非
対称な形状である。例えば、表面伝導型電子放出素子か
ら放出された電子ビームの形状は、本出願人による特開
平６−２５１７３１号公報において開示されている。

【００２４】図２に表面伝導型電子放出素子から放出さ
れる電子ビーム軌道（図２（ａ））、およびアノード基
板上での電子ビームの形状（図２（ｂ））と強度分布
（図２（ｃ））について模式的に示した。

【００２５】該素子電極間に電子放出のための電圧Ｖｆ
を印加した場合、電圧印加方向（Ｘ方向）の高電位側に
偏向して、アノード基板面でのビーム径はＸ方向、Ｙ方
向で、それぞれ以下の式に示したビーム径Ｓｘ、Ｓｙと
なる。

【００２６】Ｓｘ＝Ｋｘ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）［Ｋｘ：０．８≦Ｋｘ≦１．０］・・・（１）Ｓｙ＝Ｌ＋２Ｋｙ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）［Ｋｙ：０．８≦Ｋｙ≦０．９］・・・（２）また、ビーム輝度の分布については、図２（ｃ）からわ
かるように電子放出部から遠い方の周辺部が三日月形状
に輝度が高い。このため、電子放出素子と蛍光体の位置
関係次第で、電子ビームの蛍光体照射量が大きく変化
し、輝度が変化する。画像形成装置を高輝度化する場
合、該横形電子放出素子とそれに対応する蛍光体を最適
な位置関係に配置させる必要がある。

【００２７】また、従来の板状スペーサ３１２０の場
合、該板状スペーサの近傍に配置された電子放出素子か
ら放出された電子の一部がスペーサ３１２０に当たるこ
となどにより、スペーサ帯電をひきおこす場合がある。
このスペーサの帯電により冷陰極素子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
んで表示される場合も生じる。このため、スペーサは電
子ビーム軌道を妨げない様に配置される必要がある。

【００２８】特に、表面伝導型電子放出素子を高密度に
配置し高精細化する場合、電子ビームは電圧印加方向
（Ｘ方向）の高電位側に偏向するために、スペーサの配
置は単に周りの表面伝導型電子放出素子から遠ざけるよ
うに配置しただけでは、スペーサへの電子ビームの影響
は低減できない。

【００２９】また、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６１−１２４０３１号公報）。このための高抵抗膜
は成膜の再現性が難しく、所望の特性を実現するための
選別により歩留りは低かった。

【００３０】本発明の目的は、上記課題に鑑み、画像表
示装置の高輝度化を実現し、かつ高精細な画像表示装置
の場合に特に生じた従来のスペーサの課題を克服するも
のであり、高輝度で高精細な画像表示装置を提供するも
のである。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成すべ
く、本発明は、複数の横型電子放出素子と、該電子放出
素子へ電流を供給するための複数の行方向配線及び列方
向配線が絶縁層を介して行列状に配置されたマトリック
ス配線を少なくとも有するカソード基板と、該カソード
基板に対向配置され電子放出部より放出された電子を加
速するための電極と該電子により発光する蛍光体とを少
なくとも有するアノード基板と、２つの基板間に配置さ
れる支持部材により構成される画像形成装置において、
上記支持部材は柱状形状で、電子放出素子から放出され
た１次電子ビームの非照射部位に設置されており、複数
の電子放出素子は行方向、列方向に間隔Ｐｘ、Ｐｙで行
列状に配列し、電圧印加の方向は全て行方向に平行で、
電子放出素子（素子長：Ｌ）から放出した電子ビームの
アノード基板上でのビーム径Ｓｘ、Ｓｙに関して、特に
Ｓｘは以下の関係式（１）を満たし、電子放出部とそれ
に対応する蛍光体の電子放出部から遠い方の端とはＳｘ
だけずれて配置していることを特徴とする画像形成装置
である。

【００３２】Ｓｘ＝Ｋｘ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）［Ｋｘ：０．８≦Ｋｘ≦１．０］・・・（１）前記横型電子放出素子は、表面伝導型電子放出素子、あ
るいは横型電界電子放出素子が望ましい。

【００３３】前記支持部材は、Ｙ方向に隣り合う電子放
出素子のほぼ中間に位置することが好ましい。望ましく
は、Ｙ方向で隣り合う該電子放出素子から等距離の場所
に配置されている。

【００３４】また、前記支持部材とカソード基板との接
合面は、Ｙ方向に隣り合う電子放出素子と同一直線上に
存在している。

【００３５】電子放出部の直上のアノード基板上にはブ
ラックストライプがあり、支持部材はアノード基板とブ
ラックストライプ上で接続されている。

【００３６】また、前記支持部材はカソード基板上のマ
トリックス配線のうちＸ方向配線上に接続されている。

【００３７】前記支持部材は円柱状であるとより望まし
い。

【００３８】また、前記支持部材は帯電防止機能を有す
る被覆層を表面に有している。

【００３９】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。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、以下の実施例で用いる
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。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて説明するが、本発明はこれらの実
施の形態に限るものではない。

【００４１】まず、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。図１は、本実施の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。

【００４２】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。

【００４３】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、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。

【００４４】また、気密容器の内部は１．３×１０^-4Ｐ
ａ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、柱状スペーサ１０２０が設けられている。

【００４５】次に、本発明の画像形成装置に用いること
ができる電子放出素子基板について説明する。

【００４６】本発明の画像形成装置に用いられる電子源
基板は複数の横型電子放出素子を基板上に配列すること
により形成される。

【００４７】電子放出素子の配列の方式には、電子放出
素子の一対の素子電極のそれぞれをＸ方向配線、Ｙ方向
配線と接続した単純マトリクス配置（以下、「マトリク
ス型配置電子源基板」と称する。）が挙げられる。

【００４８】リアプレート１０１５には、基板１１０１
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。

【００４９】前記１１０１、１０１２、１０１３、１０
１４によって構成される部分はマルチ電子源である。本
発明の画像表示装置に用いるマルチ電子源は、冷陰極型
の電子放出素子であり、望ましくは表面伝導型放出素子
や横型ＦＥ型冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源で、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。

【００５０】横型ＦＥ型冷陰極素子の構造は、電子技術
総合研究所、双葉電子工業が報告している櫛型ＦＥアレ
イ（１９９１年秋季応用物理学会、９ｐ−ＺＣ−７、Ｊ
ｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３２，ｐ１２
２１−１２２６（１９９３））や楔型ＦＥアレイ（１９
９１年秋季応用物理学会、９ｐ−ＺＣ−８）、京都大学
が報告している集束イオンビームにより作製した横型Ｆ
Ｅ（１９９４年秋季応用物理学会、２１ａ−ＺＱ−８）
等がある。

【００５１】次に、冷陰極素子として後述の表面伝導型
放出素子を基板上に配列して、単純マトリクス配線した
マルチ電子源の構造について述べる。

【００５２】図１６に示すのは、図１の表示パネルに用
いたマルチ電子源の平面図である。基板１１０１上に
は、後述の図９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、電極間に不図示の絶縁層が形成されてお
り、電気的な絶縁が保たれている。図１６のＢ−Ｂ’線
に沿った断面を、図１７に示す。

【００５３】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）、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１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に
給電して、後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製造した。

【００５４】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１０１５にマルチ電子源の基板１１０１を固定する
構成としたが、マルチ電子源の基板１１０１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源の基板１１０１自体を用いてもよ
い。

【００５５】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、たとえば図８
（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または誘電体（ブ
ラックストライプ）１０１０が設けてある。ブラックス
トライプ１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、
ガラス材料等これ以外の材料を用いても良い。

【００５６】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図８（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８（ｂ）に示すような格子状にブ
ラックストライプが形成されていてもよい。

【００５７】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。

【００５８】本発明を適用した画像表示装置の表示パネ
ル内部の構成について説明する。図２は、表面伝導型電
子放出素子から放出されている電子ビームを模式的に示
しており、カソード基板とアノード基板の断面図（図２
（ａ））、表面伝導型電子放出素子から放出された電子
ビームのアノード基板上における電子ビームの形状（図
２（ｂ））、図２（ｂ）のＡ−Ａ’線上での強度分布
（図２（ｃ））を示している。

【００５９】各電子放出素子は行方向、列方向に間隔Ｐ
ｘ、Ｐｙで行列状に配列し、電圧印加の方向は全て行方
向に平行で、図２では、電極１１０２を高電位側にして
Ｖｆ印加している。

【００６０】該電子放出素子（素子長：Ｌ）から放出し
た電子ビームのアノード基板上でのビーム径Ｓｘ、Ｓｙ
に関して以下の関係式（１）（２）を満たす。

【００６１】Ｓｘ＝Ｋｘ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）［Ｋｘ：０．８≦Ｋｘ≦１．０］・・・（１）Ｓｙ＝Ｌ＋２Ｋｙ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）［Ｋｙ：０．８≦Ｋｙ≦０．９］・・・（２）このとき、該電子ビームの強度分布は、図２（ｂ）、
（ｃ）に示す通り、電圧印加方向の高電位側に偏向し
て、ビーム形状は電子放出部から遠い部分の強度が強い
楕円形状となる。このため、電子ビームの蛍光体への照
射量を最大にし、また均一性を良くするためには、電子
源とそれに対応する蛍光体の位置関係を、電子放出部と
それに対応する該蛍光体の電子放出部から遠い方の端と
をＳｘだけの距離をもって配置することが最良であるこ
とが分かった。

【００６２】これにより、放出電子の一部がブラックス
トライプ１０１０によりけられても、蛍光体を照射する
電子量は最大にすることができ、高輝度化が可能とな
り、さらに位置ずれに対する変動も小さくなり均一性も
良くなる。また、電子源とそれに対応する蛍光体の位置
関係を上記のように配置することによって、柱状スペー
サはブラックストライプ上に接続され、発光の障害とな
らないために、高画質な表示が可能となる。

【００６３】次に、図３を用いて、柱状スペーサの位置
に関して説明する。図３（ａ）はアノード基板を上面か
らの図、図３（ｂ）は画像形成装置内部で側面からの
図、図３（ｃ）はカソード基板の上面（真空側）からの
図である。

【００６４】本発明では、スペーサ１０２０は柱状形状
であり、電子放出素子から放出された１次電子ビームの
非照射部位に設置されている。具体的には、電子放出部
から放出される電子ビームは、電圧印加方向の高電位側
に偏向して、真空中を徐々に広がってアノード基板に到
達するため、柱状スペーサはアノード基板上で電子ビー
ムが照射しない位置に配置されれば、１次電子ビームに
直接さらされないことになる。これによって、円柱状ス
ペーサが電子ビームから受ける影響を最小にすることが
でき、スペーサが表示画像に影響を及ぼさない高画質を
実現できることになる。

【００６５】ここで、電子放出素子から放出された１次
電子ビームの非照射部位とは、Ｙ方向に隣り合う電子放
出素子のほぼ中間領域である。特に、それぞれの素子か
ら等距離の場所は、高精細化を実現する上で好ましい位
置である。

【００６６】また更に、Ｙ方向に隣り合う電子放出素子
と同一直線上にほぼ位置していると、Ｘ方向に隣り合う
電子放出素子から放出された２つの電子ビームの間に柱
状スペーサは配置することになる。このため、スペーサ
は４つの電子ビームの囲まれて全ての電子ビームを妨げ
ることなく存在でき、電子線による帯電の影響も少なく
でき、スペーサの歩留りが向上することになる。また、
画素間での輝度の均一性が向上し高画質な画像表示が可
能となる。

【００６７】電子放出部１１０５の直上のアノード基板
上にはブラックストライプ１０１０があり、柱状スペー
サ１０２０はアノード基板とブラックストライプ１０１
０上で接続されている。これにより、柱状スペーサ１０
２０はアノード基板とブラックストライプ１０１０を介
して接続し、カソード基板とＸ方向配線を介して接続さ
れることになり、表側からは見えないで強固に固定でき
ることになる。また、スペーサ表面に形成した場合の帯
電防止用の高抵抗膜を流れる微小電流を逃がすことがで
きる。これによって、柱状スペーサが画像に影響しない
高画質を実現できる。

【００６８】また、特にＹ方向の互いに隣り合う電子放
出素子の間隔Ｐｙが電子ビームのアノード基板上でのＹ
方向ビーム径Ｓｙよりも大きい場合を図４に示す。図４
（ａ）はカソード基板を示し、マルチ電子源が形成され
ている。図４（ｂ）は図４（ａ）のマルチ電子源から放
射された電子ビームがアノード基板上に当たって発光し
た可視光形状が模式的に示されている。つまり、垂直方
向で電子ビームがピクセルの中に十分おさまり、垂直方
向で電子ビームの届かない領域ができる場合には、（Ｐ
ｙ−Ｓｙ）の幅の該電子ビームの届かない領域に柱状ス
ペーサを配置させる。この場合、柱状スペーサのカソー
ドとの接合面は、Ｙ方向において隣り合う電子放出部と
同一直線上に存在することが最も良い。

【００６９】また、Ｙ方向の互いに隣り合う電子放出素
子の間隔Ｐｙが電子ビームのアノード基板上でのＹ方向
ビーム径Ｓｙ以下の場合について、マルチ電子源から放
射された電子ビームがアノード基板上に当たって発光し
た可視光形状を模式的に図５に示す。この場合には、Ｙ
方向で隣り合う該電子放出素子からの電子ビームが蛍光
体上で重なり合うため、スペーサ形状は柱状が望まし
く、Ｙ方向に隣り合う電子放出素子と同一直線上にほぼ
位置していると、Ｘ方向に隣り合う電子放出素子から放
出された電子ビームのちょうど間に柱状スペーサは配置
し、電子ビームを妨げることなく存在できる。その結果
として高画質の画像を表示することができる。

【００７０】また図３は、本発明の該柱状スペーサ近傍
の構造を示している。スペーサ１０２０は絶縁牲部材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１
０１９等）及び基板１１０１の表面（行方向配線１０１
３または列方向配線１０１４）に電気的接合がとれるよ
うに低抵抗膜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および基板１１
０１の表面に接合材１０４１により固定される。

【００７１】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、柱状スペーサ１０２０上の低抵抗膜
２１および接合材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１
１０１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１
０１４）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、柱状スペーサ１０２０は、行方向配線１０
１３に電気的に接続されている。

【００７２】柱状スペーサ１０２０としては、基板１１
０１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１０１
９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。

【００７３】柱状スペーサの絶縁性部材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、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。

【００７４】スペーサの断面形状は、多角形状、円形状
等スペーサの長さ（カソード基板とアノード基板の間隔
を支える方向の距離）に比べて十分小さい対角距離の断
面形状であれば良い。ここで、断面形状の対角距離とス
ペーサの長さの比（アスペクト比）は、１：１０〜１：
１０００程度が良い。例えば、長さ１ｍｍ、断面形状は
１００μｍ×５０μｍの長方形のスペーサとか、長さ２
ｍｍで断面が直径１００μｍの円形状のスペーサが適し
ている。

【００７５】また、スペーサの断面形状は、図６に示す
通り、正方形、長方形、菱形、六角形等の多角形状（図
６（ａ））や円形状等、十分な強度が確保でき、カソー
ド基板とアノード基板と設置できる面積があればよい。
望ましくは、図６（ｂ）に示すような断面形状が曲線で
囲まれているような角を丸めた多角柱、図６（ｃ）に示
すような円や楕円等の円柱が電界集中するような部分を
もたないために適当である。特に、円柱は形状が対称で
あるために作製が容易で、また配置の際の接合方向や位
置ずれに対しての許容範囲が広くなり、特に望ましい。

【００７６】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１１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Ｒ／□は１０¹²Ω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１０¹¹Ω
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、１
０⁵Ω以上であることが好ましい。

【００７７】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。特に、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、成膜時間、再現性、膜応力等の観点よ
り、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０．１Ωｃ
ｍ乃至１０⁸Ωｃｍ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には、ρは１０²乃
至１０⁶Ωｃｍとするのが良い。

【００７８】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、スペーサ表
面の抵抗を所望の値に制御しやすい。

【００７９】柱状スペーサ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１
０１７（メタルバック１０１９等）及び低電位側の基板
１１０１（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、以下に列挙する複数の
機能を有することが出来る。

【００８０】高抵抗膜１１をフェースプレート１０１
７及び基板１１０１と電気的に接続する。

【００８１】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１０１
７（メタルバック１０１９等）及び基板１１０１（配線
１０１３、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１１０１及び当接材１０４１と接
触する柱状スペーサ１０２０の当接面或いは側面部に低
抵抗層２１を設けた。

【００８２】高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。

【００８３】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１１０１の間に形
成された電位分布に従って電子軌道を成す。柱状スペー
サ１０２０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１
０１７（メタルバック１０１９等）及び基板１１０１
（配線１０１３、１０１４等）と直接或いは当接材１０
４１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、柱状スペーサ１０２０がフェースプレート１０
１７及び基板１１０１と当接するスペーサ端部の全長域
に低抵抗層を設け、この低抵抗層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。

【００８４】放出電子の軌道を制御する。

【００８５】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１１０１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１１０１と当接する面の側面部に低抵抗層を設け
ることにより、柱状スペーサ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。

【００８６】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、あるいは合金等より適宜選択される。

【００８７】接合材１０４１は該柱状スペーサ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。

【００８８】柱状スペーサの巨視的な配列方法について
は、図７に示したように、（ａ）規則的に格子点状の場
合、（ｂ）Ｙ方向に隣接するスペーサ列がＸ方向に半ピ
ッチだけずれている場合、（ｃ）規則的な配列で所々抜
けている場合、また、ランダムに配列していても良い。
重要な点は、スペーサによって大気圧が支持され、電子
ビームを妨げずに輝点の均一性が保たれていれば良い。

【００８９】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。

【００９０】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１．３×１０^-5Ｐａ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不図示のゲッタ
膜を形成する。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ー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る。

【００９１】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。

【００９２】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１２〜１６Ｖ程
度、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１０１
９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．１ｋＶから１０ｋ
Ｖ程度である。

【００９３】以上、本発明の実施の形態における表示パ
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。

【００９４】次に、上記の表示パネルに用いたマルチ電
子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源は、冷陰極型電子放出素子を単
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横型ＦＥなどの冷陰極素子を
用いることができる。

【００９５】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。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
子源に用いるには、最も好適であると言える。

【００９６】そこで、上記の表示パネルにおいては、表
面伝導型放出素子を用いた。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
チ電子源の構造について述べる。

【００９７】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。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。

【００９８】図９に示すのは、平面型の表面伝導型放出
素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面図
（ｂ）である。図中、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。

【００９９】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。

【０１００】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技
術、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて
用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえ
ば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【０１０１】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Åから数百μｍの
範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表
示装置に応用するために好ましいのは数μｍより数十μ
ｍの範囲である。

【０１０２】また、素子電極の厚さｄについては、通常
は数百Åから数μｍの範囲から適当な数値が選ばれる。

【０１０３】また、導電性薄膜１１０４の膜厚は、素子
電極１１０２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、膜自身の電気抵抗を後述する適当
な値にするために必要な条件、などである。なかでも好
ましいのは１０Åから５００Åの間である。

【０１０４】導電性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，Ｔａ，
Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ
₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ₃などをはじめとする酸
化物や、ＨｆＢ₂，ＺｒＢ₂，ＬａＢ₆，ＣｅＢ₆，Ｙ
Ｂ₄，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、
カーボンなどがあげられ、これらの中から適宜選択され
る。

【０１０５】導電性薄膜１１０４のシート抵抗値につい
ては、１０³から１０⁷Ω／□の範囲に含まれるよう設定
した。

【０１０６】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９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。

【０１０７】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。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９においては模式的に示し
た。

【０１０８】また、薄膜１１１３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する。

【０１０９】薄膜１１１３は、カーボン膜であり、膜厚
は５００Å以下とするが、３００Å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９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１１１
３の一部を除去した素子を図示した。

【０１１０】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１０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、各部材の表記は前記図９と同一である。

【０１１１】１）まず、図１０（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。

【０１１２】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
ればよい。）。その後、堆積した電極材料を、フォトリ
ソグラフィ技術、エッチング技術を用いてパターニング
し、図１０（ａ）に示した一対の素子電極１１０２と１
１０３を形成する。

【０１１３】２）次に、図１０（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０１１４】形成するにあたっては、まず図１０（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
して導電性薄膜を成膜した後、フォトリソグラフィ技
術、エッチング技術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、本実施の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ー法やスプレー法を用
いてもよい。

【０１１５】３）次に、図１０（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１１
０３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、導電性薄膜１
１０４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。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、形成された後は素子電極１１０２と１１
０３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
１１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。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。

【０１１８】本実施の形態においては、たとえば１．３
×１０^-3Ｐａ程度の真空雰囲気下において、たとえばパ
ルス幅Ｔ１を１ｍ秒、パルス間隔Ｔ２を１０ｍ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。

【０１１９】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０．１Ｖに
設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の
電気抵抗が１×１０⁶Ωになった段階、すなわちモニタ
ーパルス印加時に電流計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。

【０１２０】なお、上記の方法は、本実施の形態の表面
伝導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、たと
えば膜の材料や膜厚、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。

【０１２１】４）次に、図１０（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。

【０１２２】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、その近傍に炭素化合物を堆積せしめ
る処理のことである。図１０（ｄ）においては、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。

【０１２３】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。具体
的には、１．３×１０^-2Ｐａないし１．３×１０^-3Ｐａ
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、カーボンからなる膜か、もしくはカーボ
ンを有する混合物であり、膜厚は５００Å以下、より好
ましくは３００Å以下である。

【０１２４】通電方法をより詳しく説明するために、図
１２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１４Ｖ、パル
ス幅Ｔ３は１ｍ秒、パルス間隔Ｔ４は１０ｍ秒とした。

【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】図９の（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ード電極１１１４とし
て用いる。

【０１２７】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１２（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。

【０１２８】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
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。

【０１２９】以上のようにして、図１０（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【０１３０】次に、表面伝導型電子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電子放
出素子の構成について説明する。

【０１３１】図１３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、１２１３は通電活性
化処理により形成した薄膜、である。

【０１３２】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。し
たがって、図９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Ｌｓとし
て設定される。

【０１３３】なお、基板１２０１、素子電極１２０２お
よび１２０３、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。

【０１３４】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１４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１３と
同一である。

【０１３５】１）まず、図１４（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１３６】２）次に、図１４（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。

【０１３７】３）次に、図１４（ｃ）に示すように、絶
縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１３８】４）次に、図１４（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。

【０１３９】５）次に、図１４（ｅ）に示すように、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。

【０１４０】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。す
なわち、図１０（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。

【０１４１】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。すなわち、図１０（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。

【０１４２】以上のようにして、図１４（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【０１４３】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。

【０１４４】図１５に、表示装置に用いた素子の、（放
出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素
子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータ
を変更することにより変化するものであるため、２本の
グラフは各々任意単位で図示した。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】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源の構造
について述べる。

【０１５３】図１６に示すのは、図１の表示パネルに用
いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、図９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、電極間に不図示の絶縁層が形成されてお
り、電気的な絶縁が保たれている。図１６のＢ−Ｂ’線
に沿った断面を、図１７に示す。

【０１５４】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）、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１０１３および列方向配線電極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。

【０１５５】

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

【０１５６】以下に述べる各実施例においては、マルチ
電子源として、前述した電極間の導電性膜に電子放出部
を有ずるタイプのｎ×ｍ個（ｎ＝１９２０×３、ｍ＝１
０８０）の表面伝導型電子放出素子を、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１お
よび図３、図４参照）したマルチ電子源を用いた。

【０１５７】［実施例１］本実施例では、対角６０型の
画像形成装置において、１９２０×１０８０画素（１９
２０×１０８０×３ピクセル）、正方形画素で、ピクセ
ルのサイズはＰｘ＝２３０μｍ、Ｐｙ＝６９０μｍの場
合について説明する。

【０１５８】表面伝導型電子放出素子の電子放出部の長
さは１００μｍとした。電子放出のための電圧Ｖｆ＝１
４Ｖ、アノード電圧Ｖａ＝８ｋＶ、スペーサ高さ（真空
ギャップ）ｄ＝２ｍｍのとき、アノード基板における電
子ビーム形はＳｘ＝１３４〜１６７μｍ、Ｓｙ＝３６７
〜４３４μｍとなる。

【０１５９】この場合、本発明の画像形成装置は、電子
放出部とそれに対応する蛍光体の電子放出部から遠い方
の端との距離をＳｘになるようにアノード基板を配置さ
せることにより、電子ビームを最大量有効に蛍光体に照
射でき高輝度化が可能となった。

【０１６０】本実施例で用いる柱状スペーサは以下のよ
うに作成した。ガラス基板と同質の直径１００μｍ、長
さ２ｍｍのガラスファイバーの表面に窒化シリコン膜を
０．５μｍスパッタ法により形成しこれを絶縁性母材１
とした。帯電防止のための高抵抗膜１１として、Ｃｒ−
Ａｌ合金窒化膜にトップコート層として酸化クロム膜を
積層したものを使用した。厚みはそれぞれ２００ｎｍ、
５ｎｍである。これに限らず帯電防止機能を有する膜を
使用することが可能である。

【０１６１】次に低抵抗膜２１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。

【０１６２】柱状スペーサはＸ方向配線上およびフェー
スプレートのブラックマトリックス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
トと電気的に接続している。該柱状スペーサはアノード
基板とブラックストライプを介して接続し、カソード基
板とＸ方向配線を介して接続されることになり、表側か
らは見えないで強固に固定でき、さらに、該柱状スペー
サの被覆層はアノード基板、カソード基板と電気的な接
続がとれるために、該スペーサへの電子ビームの影響は
最小に抑制され、該スペーサの存在が画像に影響しない
ので高画質な画像表示を実現できた。

【０１６３】本実施例では、前述した図３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
３および図４を用いて詳述する。

【０１６４】まず、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１０
４０、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄
膜を形成した基板１１０１を、リアプレート１０１５に
固定した。次に、上記方法で作製したスペーサ１０２０
（長さ２ｍｍ、直径１００μｍ）を基板１１０１の行方
向配線１０１３上に等間隔で、例えば３ｍｍ間隔で固定
した。

【０１６５】その後、基板１１０１の２ｍｍ上方に、内
面に蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９が付設され
たフェースブレート１０１７を側壁１０１６を介して配
置し、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１
７、側壁１０１６およびスペーサ１０２０の各接合部を
固定した。基板１１０１とリアプレート１０１５の接合
部、リアブレート１０１５と側壁１０１６の接合部、お
よびフェースブレート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、４００〜
５００℃で１０分以上焼成することで封着した。

【０１６６】また、スペーサ１０２０は、基板１１０１
側では行方向配線１０１３（線幅３００μｍ）上に、フ
ェースプレート１０１７側ではブラックストライプ上の
メタルバック１０１９面上に、導電性フィラーあるいは
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、４
００〜５００℃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。

【０１６７】本実施例においては、蛍光膜１０１８は、
図８（ｂ）に示すように、各色蛍光体が列方向（Ｙ方
向）に延びるストライブ形状を採用し、黒色の導電体１
０１０は各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）間に存在するだけで
なく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された
蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、黒色の導電体
１０１０領域内にメタルバック１０１９を介して、Ｙ方
向に電子放出素子と同一直線上に配置された。

【０１６８】前述の封着を行う際には、各色蛍光体と基
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、カソード基板１０１５、アノード基板１
０１７およびスペーサ１０２０は十分な位置合わせを行
った。

【０１６９】以上のようにして完成した気密容器内を不
図示の排気管を通じ真空ポンブにて排気し、十分な圧力
に達した後、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙ
ｎ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を行うことによりマルチ電
子源を製造した。

【０１７０】次に、１０^-4Ｐａ程度の圧力で、不図示の
排気管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。

【０１７１】以上のように完成した、図３および図４に
示されるような表示パネルを用いた画像形成装置におい
て、各冷陰極素子（表面伝導型電子放出素子）１０１２
には、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通
じ、走査信号およ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ピームを加速し、蛍光膜１０１
８に電子を衝突させ、各色蛍光体を励起・発光させるこ
とで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧
Ｖａは３〜１０ｋＶ、各配線１０１３，１０１４間への
印加電圧Ｖｆは１３〜１５Ｖとした。

【０１７２】このとき、柱状スペーサ１０２０に近い位
置にある冷陰極素子１０１２から放出電子による発光ス
ポットも含め、２次元状に等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、柱状スペーサ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は発生しなかっ
たことを示している。

【０１７３】［実施例２］本発明の実施例２は、例えば
対角４２型で１９２０×１０８０画素（１９２０×１０
８０×３ピクセル）からなるような高精細な画像形成装
置において実現した。

【０１７４】対角４２型、１９２０×１０８０画素（１
９２０×１０８０×３ピクセル）、正方形画素の場合、
ピクセルのサイズはＰｘ＝１６０μｍ、Ｐｙ＝４８０μ
ｍとなる。表面伝導型電子放出素子の電子放出部の長さ
は１００μｍにした。電子放出のための電圧Ｖｆ＝１４
Ｖ、アノード電圧Ｖａ＝８ｋＶ、スペーサ高さ（真空ギ
ャップ）ｄ＝２ｍｍのとき、アノード基板における電子
ビーム形はＳｘ＝１３４〜１６７μｍ、Ｓｙ＝３６７〜
４３４μｍとなり、１つの電子ビームはＸ方向に丁度、
１つの画素に収まることになる。

【０１７５】しかしながら、従来の図２１に示したよう
な画像形成装置では、板状スペーサがＸ方向配線上にＹ
方向に隣り合う２つの電子ビームの間に割り込むように
配置されるために、該板状スペーサに電子ビームが照射
し、スペーサへの帯電の影響が大きくなり、スペーサが
画像に影響を及ぼすことがあったが、本発明の円柱スペ
ーサを用いた画像形成装置では、電子放出部とそれに対
応する蛍光体の電子放出部から遠い方の端との距離はＳ
ｘになるようにアノード基板を配置させることで、電子
ビームを最大量有効に蛍光体に照射でき高輝度化が可能
となった。

【０１７６】また、円柱状スペーサを電子放出部にＹ方
向で同一直線状に配置することで、スペーサへの１次電
子照射量はなくなり、スペーサ表面への帯電の影響を最
小にでき、電界の乱れを発生せずに、鮮明で色再現性の
よいカラー画像表示ができた。

【０１７７】本実施例で用いた円柱状スペーサ、パネル
構造等は、実施例１と同様である。蛍光膜１０１８は、
図８（ａ）に示すように、各色蛍光体が列方向（Ｙ方
向）に延びるストライブ形状を採用し、黒色の導電体１
０１０は各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）間に存在し、該スペ
ーサ１０２０は、黒色の導電体１０１０領域内にメタル
バック１０１９を介して、Ｙ方向に電子放出素子と同一
直線上に配置された。

【０１７８】前述の封着を行う際には、各色蛍光体と基
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、カソード基板１０１５、アノード基板１
０１７および柱状スペーサ１０２０は十分な位置合わせ
を行った。

【０１７９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の画像形成
装置は、電子ビーム収束電極構造等を導入することな
く、簡単な構造で、以下のような効果の画像形成装置を
実現することができる。

【０１８０】まず、本発明の画像形成装置の電子放出素
子とそれに対応する蛍光体の位置あわせは、蛍光体を照
射する電子量が最大となるように配置しているので、高
輝度化が可能となる。また、電子ビームの電子量の少な
い部分を蛍光体の両端部に配置しているため、位置ずれ
に対して輝度の低下は小さくなる。

【０１８１】また、本発明の柱状スペーサは電子ビーム
軌道を妨げること無く、効果的な場所に配置されるため
に、電子放出素子の密度を高めることが可能となり、高
精細化、高輝度化が可能となる。

【０１８２】以上、本発明によれば、電子光学的な乱れ
が少ない平面型画像形成装置を製造することができ、こ
れにより、鮮明で色再現性のよい高輝度、高精細で、均
一なカラー画像表示も可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の画像形成装置の一構成例を示
す模式図である。

【図２】（ａ）は本発明の電子放出素子から放出された
電子線の軌道の模式図、（ｂ）はアノード基板上での電
子ビーム形状を示す図、（ｃ）はアノード基板上での電
子ビームの強度分布を示す図である。

【図３】（ａ）は本発明の画像形成装置内のアノード基
板を示す平面図、（ｂ）は側面からの断面図、（ｃ）は
カソード基板の位置関係を示す模式図である。

【図４】（ａ）は本発明の画像形成装置のカソード基板
の構造図、（ｂ）とアノード基板上の輝点形状と位置の
模式図である。

【図５】本発明の画像形成装置において、電子ビームが
重なり合う構成でのアノード基板上の輝点形状と位置の
模式図である。

【図６】本発明の画像形成装置におけるスペーサの断面
図の例であり、（ａ）は多角形、（ｂ）は曲線に囲まれ
た多角形、（ｃ）は円形である。

【図７】本発明の画像形成装置におけるスペーサの配置
例を示す模式図である。

【図８】（ａ）は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、（ｂ）は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９】本発明で用いた平面型の表面伝導型放出素子で
あり、（ａ）は平面図、（ｂ）は縦断面図である。

【図１０】本発明において、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１１】本発明における通電フォーミング処理の際の
印加電圧波形である。

【図１２】本発明における通電活性化処理を示してお
り、（ａ）は印加電圧波形を示す図、（ｂ）は放出電流
Ｉｅの変化を示す図である。

【図１３】本発明で用いた垂直型の表面伝導型電子放出
素子の断面図である。

【図１４】本発明における垂直型の表面伝導型電子放出
素子の製造工程を示す断面図である。

【図１５】本発明における表面伝導型放出素子の典型的
な特性を示す図である。

【図１６】本発明で用いたマルチ電子源の基板の平面図
である。

【図１７】本発明で用いたマルチ電子源の基板の一部断
面図である。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す
模式図である。

【図１９】従来のＦＥ型電子放出素子の一例を示す模式
図である。

【図２０】従来の横形ＦＥ型電子放出素子の一例を示す
模式図である。

【図２１】従来の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。

【符号の説明】

１スペーサの絶縁性部材１１高抵抗膜２１低抵抗膜１０１０ブラックマトリクス１１０１基板１０１２冷陰極素子１０１３Ｘ方向（行方向）配線１０１４Ｙ方向（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１０４０電極間絶縁層１０４１接合材１１０１基板１１０２素子電極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薄膜ＰｘＸ方向ピクセルピッチＰｙＹ方向ピクセルピッチＳｘアノード基板上での電子ビームのＸ方向幅Ｓｙアノード基板上での電子ビームのＹ方向幅

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C032 AA01 CC05 CC10 CD04 5C036 EE02 EE03 EE09 EF01 EF06 EF09 EG01 EG12 EG36 EH01 EH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の横型電子放出素子と、該電子放出
素子へ電流を供給するための複数の行方向配線及び列方
向配線が絶縁層を介して行列状に配置されたマトリック
ス配線を少なくとも有するカソード基板と、該カソード
基板に対向配置され該電子放出部より放出された電子を
加速するための電極と該電子により発光する蛍光体とを
少なくとも有するアノード基板と、２つの基板間に配置
される複数の支持部材により構成される画像形成装置に
おいて、上記支持部材は柱状形状で、上記電子放出素子から放出
された１次電子ビームの非照射部位に設置されており、
複数の電子放出素子は行方向、列方向に間隔Ｐｘ、Ｐｙ
で行列状に配列し、電圧印加の方向は全て行方向に平行
で、電子放出素子から放出した電子ビームのアノード基
板上での行方向、列方向のビーム径Ｓｘ、Ｓｙにおい
て、Ｓｘに関して以下の関係式を満たし、電子放出部と
それに対応する蛍光体の電子放出部から遠い方の端とは
Ｓｘだけずれて配置しており、Ｓｘ＝Ｋｘ×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）［Ｋｘ：０．８≦
Ｋｘ≦１．０］であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】複数の横型電子放出素子と、該電子放出
素子へ電流を供給するための複数の行方向配線及び列方
向配線が絶縁層を介して行列状に配置されたマトリック
ス配線を少なくとも有するカソード基板と、該カソード
基板に対向配置され該電子放出部より放出された電子を
加速するための電極と該電子により発光する蛍光体とを
少なくとも有するアノード基板と、２つの基板間に配置
される複数の支持部材により構成される画像形成装置に
おいて、該支持部材は柱状形状で、該電子放出素子から放出され
た１次電子ビームの非照射部位に設置されていることを
特徴とする画像形成装置。
【請求項３】前記横型電子放出素子は表面伝導型電子
放出素子であることを特徴とする請求項１または２に記
載の画像形成装置。
【請求項４】前記横型電子放出素子は横型電界電子放
出素子であることを特徴とする請求項１または２に記載
の画像形成装置。
【請求項５】前記支持部材は、Ｙ方向に隣り合う電子
放出素子のほぼ中間部に位置することを特徴とする請求
項１〜４のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記支持部材は、Ｙ方向で隣り合う電子
放出素子から等距離の場所に配置されていることを特徴
とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記支持部材とカソード基板との接合面
はＹ方向に隣り合う電子放出素子と同一直線上に存在し
ていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装
置。
【請求項８】電子放出部の直上のアノード基板上には
ブラックストライプがあり、支持部材はアノード基板と
ブラックストライプ上で接続されていることを特徴とす
る請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記支持部材はカソード基板上のマトリ
ックス配線上に接続されていることを特徴とする請求項
５に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記支持部材は断面形状が曲線で囲ま
れていることを特徴とする請求項１〜９のいずれかに記
載の画像形成装置。
【請求項１１】前記支持部材は円柱状であることを特
徴とする請求項１〜１０のいずれかに記載の画像形成装
置。
【請求項１２】前記支部部材は帯電防止機能をもつ表
面被覆層が真空と接する表面上に形成されていることを
特徴とする請求項１〜１１のいずれかに記載の画像形成
装置。