JP2000340142A

JP2000340142A - 電子線装置及び該電子線装置を用いた画像形成装置

Info

Publication number: JP2000340142A
Application number: JP11145845A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mitsutake; 英明光武; Yasuhiro Ito; 靖浩伊藤; Yoshihisa Sano; 義久左納
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-05-26
Filing date: 1999-05-26
Publication date: 2000-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】放電電流などによる電子放出素子への悪影響
を抑制した信頼性の高い電子線装置を提供する。【解決手段】複数の冷陰極素子を有する基板１１と、
基板１１に対向して設けられるフェースプレート１７
と、これらの間隔を保持するスペーサ２０とを有する電
子線装置において、スペーサ２０の基板１１に当接する
側に低抵抗膜３を設け、この低抵抗膜３をフェースプレ
ート１７側に設けられた低電位が印加される取出し配線
２１に接続し、且つこの低抵抗膜３を基板１１上の絶縁
層５ａ上に位置させたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスペーサを有する薄
型の電子線装置、特に複数の冷陰極素子を配置した平面
型画像形成装置に好適に用いられるものである。

【０００２】

【従来の技術】平面型表示装置は、薄型でかつ軽量であ
ることから、ブラウン管型表示装置に置き換わるものと
して注目されている。特に、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表
示装置は、従来の他の方式の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。

【０００３】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。

【０００４】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【０００５】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：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／
ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．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。

【０００６】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１２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、２０１
は基板で、２０２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２０２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
２０２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２０３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２０
３は導電性薄膜２０２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。

【０００７】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
ーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。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。

【０００８】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６４−３１
３３２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。

【０００９】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、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１０】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ＵＳＰ５，０６６，８８３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。

【００１１】図１３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。

【００１２】図中、３１５はリアプレート、３１６は側
壁、３１７はフェースプレートであり、リアプレート３
１５、側壁３１６およびフェースプレート３１７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。

【００１３】リアプレート３１５には基板３１１が固定
されているが、この基板３１１上には冷陰極素子３１２
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３１２は、図
１３に示すとおり、ｍ本の行方向配線３１３とｎ本の列
方向配線３１４により配線されている。これら基板３１
１、冷陰極素子３１２、行方向配線３１３および列方向
配線３１４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３１３と列方向配線３１４
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。

【００１４】フェースプレート３１７の下面には、蛍光
体からなる蛍光膜３１８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３１８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３１８のリアプレート３１５側の面には、Ａｌ等か
らなるメタルバック３１９が形成されている。

【００１５】Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎおよ
びＨｖは、当該表示パネルと木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３１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列
方向配線３１４と、Ｈｖはメタルバック３１９と各々電
気的に接続している。

【００１６】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３１５およびフェースプレー
ト３１７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３１５およびフェースプレート３１６
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１３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）３２０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３１１と蛍光膜３１８が形成されたフェ
ースプレート３１７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。

【００１７】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乃至Ｄｘｍ，Ｄｙ１乃至Ｄｙ
ｎを通じて各冷陰極素子３１２に電圧を印加すると、各
冷陰極素子３１２から電子が放出される。それと同時に
メタルバック３１９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３１７の内面に衝
突させる。これにより、蛍光膜３１８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。

【００１８】上記表示パネル中に設置されたスペーサ３
２０は、以下の理由によりフェースプレート３１７とリ
アプレート３１５間に印加される高電圧に絶えるだけの
高い絶縁性とともに高い帯電抑制性が要求される。

【００１９】第１に、スペーサ３２０の近傍から放出さ
れた電子の一部がスペーサ３２０に当たることにより、
あるいはフェースプレート３１７に到達した電子が一部
反射されその一部がスペーサ３２０に当たることにより
２次電子の放出が起こり、スペーサ帯電を引き起こす可
能性がある。これまでに本出願人が得た知見では、スペ
ーサ表面に正帯電が生じる場合が殆どであった。このス
ペーサの帯電により冷陰極素子３１２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。

【００２０】第２に、冷陰極素子３１２からの放出電子
を加速するためにマルチ電子ビーム源とフェースプレー
ト３１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋＶ／
ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３２０
表面での沿面放電が懸念される。特に、上記のようにス
ペーサが帯電している場合は、放電が誘発される可能性
がある。

【００２１】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本出願人によりなされている（特開
平８−１８０８２１号公報、特開平８−２５００３２号
公報）。そこでは絶縁性のスペーサの表面に高抵抗薄膜
を形成することにより、スペーサ表面に微小電流が流れ
るようにしている。ここで用いられている高抵抗膜は、
酸化スズ、あるいは酸化スズと酸化インジウム混晶薄膜
や島状の金属膜等である。

【００２２】また、本出願人による上記提案において
は、前記高抵抗膜が被覆されたスペーサをマルチ電子ビ
ーム源及びフェースプレートと電気的に良好に接続する
為に、接続部に低抵抗膜を形成する構成も開示されてい
る。更に、前記高抵抗膜及び前記低抵抗膜が被覆された
スペーサを、導電性を有するフリットガラスを用いて、
マルチ電子ビーム源及びフェースプレートと電気的接続
及び機械的固定を行う構成も開示されている。

【００２３】

【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、表示パネルの表示面積や
リアプレート３１５およびフェースプレート３１７の厚
みに応じて、スペーサ３２０を複数個配置する。しかし
ながら、表示面積を大きくするとともにスペーサ３２０
の必要数が増大し、パネルの組立工程において表示パネ
ル上にスペーサを配置する為の時間が増えるなどのコス
トアップとなる。また、組立時のスペーサの歩留りが表
示パネルの歩留りに影響する程度が高まり、これもコス
トアップの要因となる。

【００２４】従って、本発明は、画像表示装置の表示パ
ネル組立工程におけるスペーサアセンブリーを簡単にす
るパネル・スペーサ構成及びその組立方法を提案し、ロ
ーコストで製造可能な表示パネルを提供することが目的
である。

【００２５】また、以上説明した画像表示装置の表示パ
ネルにおいては、主要な部材としてリアプレート３１
５、フェースプレート３１７、スペーサ３２０を有して
いるが、これらの組立手順についてもローコスト化の観
点などから工夫の余地がある。例えば、スペーサ３２０
をフェースプレート３１７に最初に固定した後にリアプ
レート３１５側に当接する場合、スペーサ３２０とリア
プレート３１５間の電気的接続を確実に取るために、ス
ペーサ３２０の位置やサイズ（特に、フェースプレート
３１７とリアプレート３１５間隔を規定するスペーサ３
２０の高さ）公差を十分配慮する必要がある。

【００２６】また、表示パネル内での不意の放電時に、
基板３１１上に形成された冷陰極素子３１２を放電電流
などから保護するための構造を付加することにより、よ
り信頼性の高い表示パネルを提供していくことも必要で
ある。

【００２７】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明の目的
は、以下の構成を有する電子線装置及び画像形成装置に
より達成される。

【００２８】すなわち、本発明の電子線装置は、電子源
が設けられる第１の基板と、前記第１の基板に対向して
設けられる第２の基板と、前記第１の基板と前記第２の
基板の間隔を保持する間隔保持部材とを有しており、前
記電子源は、前記第１の基板上の第１の領域に複数の冷
陰極素子を有しており、前記間隔保持部材は、前記第１
の領域の周辺部に延長して配置された延長部と、前記第
１の基板に当接する側に低抵抗膜を有しており、前記低
抵抗膜は、低抵抗膜電位規定部により所定の電位に規定
されており、且つ前記第１の基板上に高抵抗部材を介し
て位置していることを特徴としているものである。

【００２９】本発明の電子線装置によれば、前記第１の
基板に当接する側の前記低抵抗膜を、前記電子源をなす
前記複数の冷陰極素子と電気的に直接的には接続しない
ことにより、不意の放電時に前記間隔保持部材を介して
流れる放電電流による前記電子源への影響を抑制するこ
とができる。

【００３０】本発明の電子線装置では、前記低抵抗膜
は、前記第２の基板上に形成された第１の配線を介して
前記低抵抗膜電位規定部に接続されていることが好まし
く、これにより、前記第１の基板に対して、前記第２の
基板及び前記間隔保持部材を電気的にも機械的にも実質
的に独立させることができる。例えば、組立工程におい
て前記複数の冷陰極素子を有する前記第１の基板の歩留
まりと前記第２の基板・前記間隔保持部材の歩留まりを
独立に管理すればよいので、電子線装置全体の作製歩留
まりが向上する。また、不意の放電が発生した場合にお
いても、前記部材を介した放電電流を第１の基板に流入
させることなく第２の基板だけで処理できるので、電子
線装置の信頼性を向上させることができる。

【００３１】また、前記間隔保持部材は、前記延長部に
おいて前記第２の基板上に対して固定部材により固定さ
れていることも好ましく、このようにして前記複数の冷
陰極素子を有する前記第１の領域内に前記固定部材を有
しないことにより、前記冷陰極素子を密に配置でき、高
精細な画像表示が可能となる。例えば、固定部材に必要
なスペースが不要となり、冷陰極素子の特性や冷陰極素
子からの放出電子に対する固定部材からの影響を回避で
きる。また、本構成においては、前記間隔保持部材は、
第１の領域外に設置された固定部材により自立する構成
であることから、組立時の調整工数を減らすことがで
き、組立コストの削減につながる。

【００３２】また、前記固定部材は絶縁性材料からなる
ことも好ましい。即ち、高電圧印加部の周辺に配置する
前記間隔保持部材としては、絶縁性材料からなるほうが
耐電圧設計がやり易くなる。また、更なる高耐圧設計に
おいては、固定部材の表面或いは間隔保持部材内に導電
性を与えることにより適切な電位を付与して電界集中を
防止する方法を併用するのが好ましい。

【００３３】また、前記第２の基板上には、前記複数の
冷陰極素子から放出される電子が照射される電子照射領
域に加速電極が形成されており、前記加速電極と前記第
１の配線との間に前記固定部材が配置されていることも
好ましい。このように、高電圧が印加される前記加速電
極と、前記第１の基板に印加される低電圧と近い電位が
印加される前記第１の配線の間に絶縁性材料からなる前
記固定部材を配置することにより、加速電極と第１の配
線間の絶縁耐圧を向上させることが出来る。

【００３４】また、前記加速電極は、前記電子照射領域
を含み且つ前記電子照射領域よりも大きい面積を有する
ことも好ましく、これにより反射電子などの不要電荷に
より電子照射領域の周辺部に生じる帯電を防止する効果
がある。

【００３５】また、前記間隔保持部材は、前記加速電極
の成す領域の周辺部まで前記延長部を有し、前記低抵抗
膜は、前記加速電極の成す領域の周辺部まで延長されて
いることも好ましい。このように、高電圧の印加される
加速電極の範囲より外側に、低電圧の印加される前記低
抵抗膜端を配置することにより、低電位側の電界集中を
抑制することが出来る。

【００３６】また、前記第１の領域に対応する前記間隔
保持部材の真空中に表出する表面には、前記間隔保持部
材表面よりも帯電の少ない膜が形成されていることも好
ましい。

【００３７】また、前記間隔保持部材表面よりも帯電の
少ない膜は、前記低抵抗膜及び前記第２の基板と電気的
に接続されている導電性膜であることが好ましく、かか
る前記導電性膜は、１０⁷ ［Ω／口］以上１０¹⁴［Ω／
口］以下の高抵抗膜を含むことが好ましく、さらにかか
る導電性膜は、前記第２の基板と電気的に接続する領域
において、前記高抵抗膜より少なくとも１桁小さいシー
ト抵抗の低抵抗膜を有することも好ましい。

【００３８】また、前記間隔保持部材表面よりも帯電の
少ない膜の少なくとも一部は、２以下の２次電子放出係
数を有することも好ましい。

【００３９】本発明の電子線装置は、さらなる特徴とし
て、「前記複数の冷陰極素子は配線にて結線され、前記
配線は、複数の行方向配線と複数の列方向配線からなる
マトリクス配線である」こと、「前記複数の冷陰極素子
は配線にて結線され、前記配線は、複数の行方向配線か
らなり、前記冷陰極素子は、隣接する前記行方向配線と
結線される」こと、「前記冷陰極素子は、電極間に電子
放出部を含む導電性薄膜を有する」こと、「前記冷陰極
素子は、表面伝導型放出素子である」こと、「前記第２
の基板は、前記第１の基板側の面に前記複数の冷陰極素
子から放出された電子を制御する電極及び電子の衝突に
より画像が形成される画像形成部材を有する」こと、を
包含する。

【００４０】また、本発明の画像形成装置は、以上の構
成を有する本発明の電子線装置を用いたことを特徴とし
ているものである。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好ましい態様に
ついて説明する。

【００４２】図１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（詳細は後述）。本構成により、第１の
実施態様を説明する。

【００４３】図２は図１のＡ−Ａ’断面の模式図であ
り、図３は図１のＢ−Ｂ’断面の模式図であり、これら
はいずれもパネルの一端部の近傍のみを表している。両
図中の各部の符号は図１に対応している。

【００４４】図中、１５はリアプレート、１６は側壁、
１７はフェースプレート（第２の基板）であり、リアプ
レート１５、側壁１６およびフェースプレート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。また、気密容器内部に
は、大気圧を支えるためのスペーサ（間隔保持部材）２
０が設けられている。

【００４５】リアプレート１５には基板（第１の基板）
１１が固定されているが、この基板１１上には冷陰極素
子１２がｎ×ｍ個形成されており、ｍ本の行方向（Ｘ方
向）配線１３（１３ａ，１３ｂ）とｎ本の列方向（Ｙ方
向）配線１４により単純マトリクス配線されている
（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＝３０
００、ｍ＝１０００以上の数を設定することが望まし
い。）。これらの行方向配線と列方向配線は絶縁層５に
よって絶縁されている。なお、後述のスペーサ２０が基
板１１と当接する部分には、行方向配線１３ｂの上に更
に絶縁層（高抵抗部材）５ａが形成されている。

【００４６】上記基板１１、複数の冷陰極素子１２、行
方向配線１３及び列方向配線１４によって構成される部
分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。

【００４７】フェースプレート１７には蛍光膜１８及び
メタルバック１９が形成されている。

【００４８】スペーサ２０は、薄板状の絶縁性部材１の
表面に高抵抗膜２を成膜し、かつフェースプレート１７
の内側（メタルバック１９）及び基板１１の表面（行方
向配線１３ｂ）に当接する側に低抵抗膜３が成膜して構
成されている。

【００４９】薄板状のスペーサ２０は、行方向（Ｘ方
向）に沿って配置され、行方向配線１３ｂ上に形成され
た絶縁層５上に設置されている。スペーサ２０は、冷陰
極素子１２及び蛍光膜１８のなす領域に挟まれた範囲か
ら外側の領域まで延長されており、この外側の領域に設
置した固定部材４によりフェースプレート１７上に垂直
に設置され、外囲器内の所定の位置に固定されている。

【００５０】高抵抗膜２は、基板１１側では低抵抗膜３
及び導電性の接続線２２を介してフェースプレート１７
上に設けられた取出し配線（第１の配線）２１と電気的
に接続されている。また、高抵抗膜２は、フェースプレ
ート１７側では低抵抗膜３を介してメタルバック１９と
電気的に接続されている。更に、リアプレート側の低抵
抗膜３は、メタルバック１９の成す領域の周辺部まで延
長されている。

【００５１】固定部材４は、スペーサ２０の端部が挿入
される溝部（不図示）を有しており、スペーサ２０は前
記溝部に接着剤で固定されている。また、固定部材４
は、フェースプレート１７上に設けられたメタルバック
１９と取出し配線２１との間に配置されている。部材間
の配置に関して付け加えると、メタルバック１９は、冷
陰極素子１２から放出された電子が照射される電子照射
領域よりも大きい領域を有している。

【００５２】また、行方向配線１３（１３ａ，１３ｂ）
は冷陰極素子１２を駆動する為の電源Ｖ２（図１のＤｘ
１〜Ｄｘｍの一部に対応）に接続され、取出し配線２１
は冷陰極素子１２を駆動する電位と近い電位に規定する
為の電源Ｖ１に接続され、メタルバック１９は電子を加
速する為の高電圧を印加する電源Ｈｖに接続されてい
る。

【００５３】本実施態様の表示パネルは以下の手順で作
製される。

【００５４】（１）スペーサ２０を固定部材４と接着固
定する。表示パネル内にスペーサ２０を設置し真空排気
する際に、スペーサ端部がフェースプレート１７及びリ
アプレート１５に対して斜めに接地しないように、十分
な位置及び角度合せが必要である。これにより、スペー
サ端部での応力発生とそれに伴なうスペーサ破壊を防止
し、表示パネル作製工程におけるスペーサ及びパネルの
歩留まりを向上させる。この手順は、スペーサ２０自体
の反りが発生しやすい長尺ものを用いる場合に特に有効
となる工程である。

【００５５】（２）スペーサ２０をフェースプレート１
７上にて位置決めする。冷陰極素子１２及び蛍光膜１８
のなす領域内或いはその領域外で位置決め治具を用いて
スペーサ２０を所定の位置に位置決めする。その後、固
定部材４はフェースプレート１７に対して接着する。

【００５６】（３）リアプレート側の低抵抗膜３と取出
し配線２１の間を接続線２２で接続する。上記接続は、
固定部材４に対して、高圧印加されるメタルバック１９
とは逆側で行い、固定部材４により沿面距離を確保し
た。

【００５７】（４）外囲器を形成する。フェースプレー
ト１７、側壁１６、複数の冷陰極素子１２が形成された
基板１１が固定されているリアプレート１５の接合部を
フリットガラスを用いて加熱封着し、外囲器を形成す
る。フェースプレート１７及びリアプレート１５は互い
に十分位置合せを行う。

【００５８】外囲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、４００℃〜５０
０℃で１０分以上焼成することにより封着を達成でき
る。

【００５９】（５）真空排気及び封止を行う。不図示の
排気管を通じて外囲器内を徐々に真空排気し、十分な真
空度（例えば１．３×１０^-4Ｐａ程度）に達した後排気
管を封止する。すなわち、外囲器内の真空排気の後、ス
ペーサ２０は外囲器に外側から加わる大気圧により外囲
器内の所定の位置に固定される。

【００６０】以上の工程により、表示パネルが完成する
（尚、冷陰極素子の作製プロセス、べ一キング工程等は
説明を省略した）。

【００６１】固定部材４としては、ガラス、セラミック
或いはプラスチックなど様々な材料を用いることが出来
るが、表示パネルを作製する工程で加熱される場合は、
適度な耐熱性を有し、基板１１、フェースプレート１７
及びスペーサ２０と熱膨張率の近い材料を用いることが
好ましい。また、耐電圧設計の観点からは、絶縁性の高
い材料で高耐圧を維持する方法と、スペーサ２０と同様
に表面或いは部材内に導電性を与えることにより適切な
電位を付与して電界集中を防止する方法の２種がある。
前者のほうが扱いは簡単であるが、より高い電界に対し
て高耐圧設計をする場合には後者の方式と併用するのが
望ましい。

【００６２】また、固定部材４の溝部とスペーサ２０の
間及び固定部材４とフェースプレート１７との間を接着
する接着剤についても適度な耐熱性を有し、基板１１、
フェースプレート１７及びスペーサ２０と熱膨張率の近
い材料を用いることが好ましい。

【００６３】また、取出し配線２１は、例えば印刷・焼
成等により銀ペースト材料などを用いて形成することが
出来る。

【００６４】また、接続線２２は、Ａｕ，Ｃｕ，Ｎｉ等
の金属線や合金線（ソーダライムガラスと熱膨張率の近
い４２６合金など）などを用いることが出来る。

【００６５】また、取出し配線２１と接続線２２の接着
は、例えば耐熱性の高いセラミック系の導電性の接着剤
などを用いて行えばよい。

【００６６】以上説明した本発明の第１の実施態様にお
いては、以下の効果を有する。

【００６７】まず、基板１１に当接する側の低抵抗膜３
を、前記電子源をなす前記複数の冷陰極素子１２と電気
的に直接的には接続しないことにより（絶縁層５ａを介
して当接）、不意の放電時にスペーサ２０を介して流れ
る放電電流による前記電子源への影響を抑制することが
できる。

【００６８】また、複数の冷陰極素子１２のなす領域
（第１の領域）内に固定部材４を有しないことにより、
冷陰極素子１２を密に配置でき、高精細な画像表示が可
能となる。例えば固定部材に必要なスペースが不要とな
り、冷陰極素子の特性や冷陰極素子からの放出電子に対
する固定部材からの影響を回避できる。また、本構成に
おいては、スペーサ２０は、固定部材４により自立する
構成であることから、組立時の調整工数を減らすことが
でき、組立コストの削減につながる。

【００６９】また、前記スペーサ２０の延長部は、スペ
ーサ２０の位置決めや固定に支障をきたさない限り、片
端のみにあってもよく、この場合、固定部材４は前記延
長部を有する側の片端のみに配置される。このことによ
り、部品点数や組立工数をさらに削減することができ
る。

【００７０】また、固定部材４は、絶縁性材料であって
も真空中よりも高い比誘電率を有する為、空間中の電界
を歪ませることになる。従って、電位規定されている高
抵抗膜２や低抵抗膜３と接しないように固定部材４を配
置したほうが、総じて電界集中の生じにくい構成とな
る。

【００７１】また、スペーサ２０をフェースプレート１
７に固定し、かつリアプレート側の低抵抗膜３をフェー
スプレート１７上の取出し配線２１を介して電位規定部
Ｖ１に接続することにより、リアプレート１７及び基板
１１に対して、フェースプレート１７及びスペーサ２０
を電気的にも機械的にも実質的に独立させることができ
る。例えば、組立工程において複数の冷陰極素子１２を
有する基板１１及びリアプレート１５の歩留まりと、ス
ペーサ２０及びフェースプレート１７の歩留まりを独立
に管理すればよいので、電子線装置全体の作製歩留まり
が向上する。また、不意の放電が発生した場合において
も、スペーサ２０を介した放電電流を基板１１に流入さ
せることなくフェースプレート１７側だけで処理できる
ので、電子線装置の信頼性を向上させることができる。

【００７２】また、高電圧が印加されるメタルバック１
９と、取出し配線２１の間に絶縁性材料からなる固定部
材４を配置することにより、メタルバック１９と取出し
配線２１間の絶縁耐圧を向上させることが出来る。メタ
ルバック１９を電子照射領域よりも広げることで反射電
子などの不要電荷により電子照射領域の周辺部に生じる
帯電を防止する効果や、メタルバック１９より外側にリ
アプレート１５側の低抵抗膜３の端を配置することによ
り低電位側の電界集中を抑制する効果と合せて、本発明
の表示パネルの耐電圧の特性を向上させることが出来
る。

【００７３】以下に、本発明の他の実施態様と効果を説
明する。

【００７４】（１）本発明の表示パネルの他の実施態様図４は、第２の実施態様で用いる表示パネルの断面図で
あり、第１の実施態様を示した図３に相当しており、第
１の実施態様と同じ部材は同一符号を付した。以下で
は、第１の実施態様と異なる部分だけ説明する。

【００７５】スペーサ２０の延長部まで延びたリアプレ
ート側の低抵抗膜３は、更にフェースプレート１７側ま
でスペーサ２０上に設けられた延長電極２３と接続され
ている。延長電極２３は、取出し線２１と接続されてい
る。

【００７６】本構成においては、スペーサ２０上に延長
電極２３を形成することにより、空中配線となる接続線
２２を不要な構成とした。

【００７７】延長電極２３を設けるに当っては、メタル
バック１９やフェースプレート側の低抵抗膜３との沿面
距離を十分にとり、且つこれらの高電圧規定部に向かっ
て曲率の小さい凸部が出来ないようにすることが重要で
ある。必要な沿面距離としては、適切な高抵抗の帯電防
止膜を有する場合で０．２ｍｍ／ｋＶ程度或いはそれ以
上である。凸部の最小曲率半径としては、１０μｍ程度
或いはそれ以上である。また、延長電極２３は、固定部
材４に対して高電圧の印加されるメタルバック１９と逆
側に配置し、延長電極２３及び取出し配線２１への沿面
放電が起きにくい構成とした。また、本構成では、固定
部材４は２つの部材からなりスペーサ２０を両側から挟
むように位置決め固定される。

【００７８】図５は、第３の実施態様で用いる表示パネ
ルの断面図であり、第１の実施態様を示した図３に相当
しており、第１の実施態様と同じ部材は同一符号を付し
た。以下では、第１の実施態様と異なる部分だけ説明す
る。

【００７９】本構成においては、スペーサ２０をリアプ
レート１５側に固定する構成とした。スペーサ２０を固
定する固定部材４’をリアプレート１５側に設け、スペ
ーサ２０を基板１１上に固定した。リアプレート側の低
抵抗膜３は、基板１１上に行方向配線とは別に設けられ
た取出し配線２４に接続された。

【００８０】本構成においては、冷陰極素子１２に接続
された行方向配線１３ｂとスペーサ２０が直接接しない
ように構成することにより、不意の放電による電子源の
劣化を防止する効果を有する。

【００８１】第３の実施態様の別の構成例としては、取
出し配線２４の代わりに、絶縁層５ａとスペーサ２０の
間に設置された導電性の板材を用いることが出来る。こ
の導電性の板材は、冷陰極素子１２から放出された電子
の軌道を遮蔽しないように、開口や切り欠き等を設ける
ことが出来る。

【００８２】また、図１の実施形態例においては、気密
容器のリアプレート１５にマルチ電子ビーム源の基板１
１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板
１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１１
自体を用いてもよい。

【００８３】また、フェースプレート１７の下面には、
蛍光膜１８が形成されている。本実施形態例はカラー表
示装置であるため、蛍光膜１８の部分にはＣＲＴの分野
で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光体が塗り分け
られている。各色の蛍光体は、たとえば図６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導電材６１が設けてある。黒色導電
材６１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
ぐ事などである。

【００８４】また、蛍光膜１８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１９を設けて
ある。メタルバック１９を設けた目的は、蛍光膜１８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１８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１８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１９は、蛍光膜１８
をフェースプレート基板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１８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１９は用いない。ま
た、本実施形態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１７と蛍光膜１８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。

【００８５】Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙｎおよ
びＨｖは、当該表示パネルと不図示の駆動回路とを電気
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１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方
向配線１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック
１９と電気的に接続している。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^-5［Ｐａ］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、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒータ
ーもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜
であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は
１．３×１０^-3［Ｐａ］ないしは１．３×１０^-5［Ｐ
ａ］の真空度に維持される。

【００８６】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１２に電圧を印加すると、
各冷陰極素子１２から電子が放出される。それと同時に
メタルバック１９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１７の内面に衝突させ
る。これにより、蛍光膜１８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。

【００８７】通常、冷陰極素子１２として好適に用いら
れる表面伝導型放出素子への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１９と冷陰極素子１２との距
離ｄは１［ｍｍ］から５［ｍｍ］程度、メタルバック１
９への印加電圧は３［ｋＶ］から１５［ｋＶ］程度であ
る。

【００８８】（２）スペーサの実施態様スペーサ２０は、耐大気圧機能を達成するために必要な
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１７の内側および基板１１の表面に当接される。

【００８９】スペーサ２０としては、取出し配線２１と
フェースプレート１７内面のメタルバック１９との間に
印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつス
ペーサ２０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。

【００９０】スペーサ２０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、アルカリ土類金属を成分に含み電気絶縁性を高めた
ガラス（旭ガラス（株）製のＰＤ２００など）、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
および基板１１を成す部材と近いものが好ましい。

【００９１】スペーサ２０を構成する高抵抗膜２には、
高電位側のフェースプレート１７（メタルバック１９
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２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１０¹⁴Ω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、１０⁷ Ω以上であ
ることが好ましい。

【００９２】絶縁性部材１上に形成された帯電防止膜
（高抵抗膜２）の厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望
ましい。材料の表面エネルギーおよび基板との密着性や
基板温度によっても異なるが、一般的に１０ｎｍ以下の
薄膜は島状に形成され、抵抗が不安定で再現性に乏し
い。一方、膜厚ｔが１μｍ以上では膜応力が大きくなっ
て膜はがれの危険性が高まり、かつ成膜時間が長くなる
ため生産性が悪い。従って、帯電防止膜（高抵抗膜２）
の厚みｔ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／口とｔ
の好ましい範囲から、帯電防止膜（高抵抗膜２）の比抵
抗ρは１［Ωｃｍ］乃至１０¹⁰［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
めには、ρは１０² ［Ωｃｍ］乃至１０⁶ ［Ωｃｍ］と
するのが良い。

【００９３】スペーサ２０は上述したようにその表面に
形成した帯電防止膜（高抵抗膜２）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２０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。

【００９４】帯電防止特性を有する高抵抗膜２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１２から放出され
た電子がスペーサ２０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、スペーサ抵抗を所望の
値に制御しやすい。

【００９５】帯電防止特性を有する高抵抗膜２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。
かかる遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等が挙げ
られる。

【００９６】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。

【００９７】スペーサ２０を構成する低抵抗膜３は、高
抵抗膜２に比べ十分に低い抵抗値を有する材料で構成さ
れる。かかる低抵抗膜３は、高抵抗膜２を高電位側のフ
ェースプレート１７（メタルバック１９等）及び低電位
側の取出し配線２１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。

【００９８】高抵抗膜２をフェースプレート１７及び
取出し配線２１と電気的に接続する。既に記載したよう
に、高抵抗膜２はスペーサ２０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２をフェース
プレート１７（メタルバック１９等）及び取出し配線２
１と直接接続した場合、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１７及び基板１１と当接するスペーサ端部（当
接面および／または端部側面）に低抵抗の中間層（低抵
抗膜３）を設けた。

【００９９】高抵抗膜２の電位分布を均一化する。冷
陰極素子１２より放出された電子は、フェースプレート
１７と基板１１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２０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２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２をフェース
プレート１７（メタルバック１９等）及び基板１１（配
線１３，１４等）と直接或いは当接材を介して接続した
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２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２０が
フェースプレート１７及び基板１１と当接するスペーサ
端部（当接面および／または端部側面）に低抵抗の中間
層（低抵抗膜３）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２全体の電位を制御可
能とした。

【０１００】放出電子の軌道を制御する。冷陰極素子
１２より放出された電子は、フェースプレート１７と基
板１１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１７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
１７及び基板１１と当接するスペーサ端部（端部側面）
に低抵抗の中間層（低抵抗膜３）を設けることにより、
スペーサ２０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。

【０１０１】（３）マルチ電子ビーム源の実施態様本発明の電子線装置及び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。

【０１０２】特に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ーム源に用い
るには、最も好適であると言える。そこで、実施態様及
び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。

【０１０３】以下では、本発明に好適に用いられる表面
伝導型放出素子について基本的な構成と製法および特性
を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線し
たマルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【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。ここでは例として、平
面型の表面伝導型放出素子の素子構成についてのみ説明
する。

【０１０５】図８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、１０１は基板、１０２と１０３は
素子電極、１０４は導電性薄膜、１０５は通電フォーミ
ング処理により形成した電子放出部、１０６は通電活性
化処理により形成した薄膜である。

【０１０６】また、導電性薄膜１０４の部分には、微粒
子膜を用いるのが好ましい。ここで述べた微粒子膜と
は、構成要素として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集
合体も含む）のことを指す。微粒子膜を微視的に調べれ
ば、通常は、個々の微粒子が離間して配置された構造
か、あるいは微粒子が互いに隣接した構造か、あるいは
微粒子が互いに重なり合った構造が観測される。

【０１０７】以上述べたように、導電性薄膜１０４を微
粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、１
０³ から１０⁷ ［Ω／□］の範囲に含まれるよう設定し
た。

【０１０８】また、電子放出部１０５は、導電性薄膜１
０４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１０４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Åから数百Å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８においては模式的に
示した。

【０１０９】また、薄膜１０６は、炭素もしくは炭素化
合物よりなる薄膜で、電子放出部１０５およびその近傍
を被覆している。薄膜１０６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。

【０１１０】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。

【０１１１】すなわち、基板１０１には青板ガラスを用
い、素子電極１０２と１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素
子電極の厚さｄは１０００Å、電極間隔Ｌは２μｍとし
た。また、微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄ
Ｏを用い、微粒子膜の厚さは約１００Å、幅Ｗは１００
μｍとした。

【０１１２】次に表示装置に用いた表面伝導型放出素子
の特性について述べる。

【０１１３】図９に、表示装置に用いた素子の、（放出
電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子
電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を
示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著し
く小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、こ
れらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを
変更することにより変化するものであるため、２本のグ
ラフは各々任意単位で図示した。

【０１１４】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。

【０１１５】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。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。

【０１１６】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。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】また、第二の特性または第三の特性を利用
することにより、発光輝度を制御することができるた
め、階調表示を行うことが可能である。

【０１２０】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。

【０１２１】図１０に示すのは、図１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１１上に
は、後述の図８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１３と列方向配
線１４により単純マトリクス状に配線されている。行方
向配線１３と列方向配線１４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。

【０１２２】図１０のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図１１
に示す。なお、このような構造のマルチ電子源は、予め
基板上に行方向配線１３、列方向配線１４、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１
０２，１０３と導電性薄膜１０４を形成した後、行方向
配線１３および列方向配線１４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。

【０１２３】以上、マルチ電子ビーム源として多数の冷
陰極素子を単純マトリクス配線した構造を説明したが、
マルチ電子ビーム源は、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とすることもできる。

【０１２４】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
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。

【０１２５】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述
する。以下に述べる各実施例においては、マルチ電子ビ
ーム源として、前述した、電極間の導電性微粒子膜に電
子放出部を有するタイプのｎ×ｍ個（ｎ＝３０７２、ｍ
＝１０２４）の表面伝導型放出素子を、ｍ本の行方向配
線とｎ本の列方向配線とによりマトリクス配線したもの
（図１および図１０参照）を用いた。

【０１２６】（実施例１）本実施例では、前述した図
１、図２、図３に示した表示パネルを作製した。本実施
例の表示パネルは以下の手順で作製した。

【０１２７】（１）スペーサ２０を固定部材４と接着固
定する。スペーサ２０としては、ＰＤ２００ガラス（旭
ガラス（株）製）からなる加熱延伸成形した絶縁性部材
１（高さ２ｍｍ、板厚２００μｍ、長さ５００ｍｍ）の
表面のうち、気密容器内に露出する主となる２面に高抵
抗膜２（ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周波電源で同
時スパッタすることにより形成したＣｒ−Ａｌ合金窒化
膜（２００ｎｍ厚、約１０¹⁰［Ω／□］：両端に未成膜
領域それぞれ２５ｍｍ）を成膜し、当接面にＴｉ（下引
き層、２００Å）、Ｐｔ（８００Å）からなる低抵抗膜
３（高さ５０μｍ、幅２００μｍ、長さ５００ｍｍ：両
端に未成膜領域それぞれ２５ｍｍ（フェースプレート
側）、２０ｍｍ（リアプレート側））を成膜したものを
用いた。スペーサ２０とアルミナからなる固定部材４
は、後ほど表示パネル内にスペーサ２０を設置し外囲器
形成或いは真空排気する際に、スペーサ端部がフェース
プレート１７及びリアプレート１５に対して斜めに接地
しないように、十分な位置及び角度合せを行い、セラミ
ック系の接着剤により互いに固定した。

【０１２８】（２）スペーサ２０をフェースプレート１
７上にて位置決めする。冷陰極素子１２及び蛍光膜１８
のなす領域内或いはその領域外で位置決め治具を用いて
スペーサ２０を所定の位置に位置決めした。基板１１の
行方向配線１３（線幅３００μｍ）に対応して等間隔で
行方向配線１３と平行にフェースプレート１７上に配置
し、両端の低抵抗膜３の電気的な接続も行った。このと
き、固定部材４は、フェースプレート１７に対してセラ
ミック系の接着剤により接着した。また、接続線２２と
してＡｕ線を用い、導電材料を混入したセラミック系の
接合材により、基板１１側の低抵抗膜３と引出し配線２
１に接続した。

【０１２９】（３）外囲器を形成する。フェースプレー
ト１７の２ｍｍ下方に、基板１１の接合されたリアプレ
ート１７を側壁１６を介し配置し、リアプレート１５と
側壁１６の接合部、およびフェースプレート１７と側壁
１６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。フェースプレート１７及びリアプレート
１５は互いに十分位置合せを行った。

【０１３０】（４）真空排気及び封止を行う。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１３および列方向配線電極１４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。

【０１３１】次に、１．３×１０^-4Ｐａ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。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。

【０１３２】なお、外囲器内の真空排気の後、スペーサ
２０は外囲器に外側から加わる大気圧により外囲器内の
所定の位置に固定される。

【０１３３】以上のように完成した、図１、図２、図３
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）１２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１
９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１８に電子を衝突さ
せ、各色蛍光体（図７のＲ，Ｇ，Ｂ）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［ｋＶ］ないし１０［ｋＶ］、各配線１
３、１４間への印加電圧Ｖｆは１４［Ｖ］とした。ま
た、リアプレート１５側の低抵抗膜３にフェースプレー
ト１７側に設けた取出し配線２１を介して電圧を印加す
る電源Ｖ１からは、冷陰極素子１２とメタルバック１９
間に印加される電界を概ね乱さない電圧を印加した。

【０１３４】このとき、スペーサ２０に近い位置にある
冷陰極素子１２からの放出電子による発光スポットも含
め、２次元状に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。

【０１３５】また、Ｈｖに１３ｋＶ〜１５ｋＶの高電圧
を印加した際にまれに生じた放電時においても、スペー
サ２０を行方向配線上に直接設置した従来の方式（図１
３）に比較して、冷陰極素子１２の劣化の程度は小さか
った。

【０１３６】（実施例２）前述した第２の実施態様以下
で示した表示パネル（図４、図５参照）を用いて画像表
示を行った。実施例１同様、スペーサ２０に近い位置に
ある冷陰極素子１２からの放出電子による発光スポット
も含め、２次元状に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。ま
た、Ｈｖに１３ｋＶ〜１５ｋＶの高電圧を印加した際に
まれに生じた放電時においても、スペーサ２０を行方向
配線上に直接設置した従来の方式（図１３）に比較し
て、冷陰極素子１２の劣化の程度は小さかった。

【０１３７】

【発明の効果】以上説明した本発明の電子線装置および
画像形成装置においては以下の効果が得られる。

【０１３８】１．スペーサ（間隔保持部材）に設けられ
た低抵抗膜を、電子源基板（第１の基板）上に形成され
た複数の冷陰極素子と電気的に直接的には接続しないこ
とにより、不意の放電時に前記間隔保持部材を介して流
れる放電電流による前記電子源への影響を抑制すること
ができる。

【０１３９】２．スペーサ（間隔保持部材）の電子源基
板（第１の基板）に当接する側に設けられた低抵抗膜
を、フェースプレート（第２の基板）側に形成された取
出し配線（第１の配線）を介して低抵抗膜電位規定部
（Ｖ１）に接続することにより、第１の基板に対して、
第２の基板及び間隔保持部材を電気的にも機械的にも実
質的に独立させることができる。このため、組立工程に
おいて複数の冷陰極素子を有する第１の基板の歩留まり
と第２の基板・間隔保持部材の歩留まりを独立に管理す
ればよいので、電子線装置全体の作製歩留まりが向上す
る。また、不意の放電が発生した場合においても、間隔
保持部材を介した放電電流を第１の基板に流入させるこ
となく第２の基板だけで処理できるので、電子線装置の
信頼性を向上させることができる。

【０１４０】３．スペーサ（間隔保持部材）を、複数の
冷陰極素子を有する領域外において固定部材により固定
することにより、冷陰極素子を密に配置でき、高精細な
画像表示が可能となる。また、固定部材に必要なスペー
スが不要となり、冷陰極素子の特性や冷陰極素子からの
放出電子に対する固定部材からの影響を回避できる。

【０１４１】４．高電圧が印加される加速電極と、電子
源基板（第１の基板）に印加される低電圧と近い電位が
印加される取出し配線（第１の配線）の間に絶縁性材料
からなる固定部材を配置することにより、加速電極と第
１の配線間の絶縁耐圧を向上させることが出来る。５．加速電極の面積を、電子照射領域を含み且つ電子照
射領域よりも大きい面積とすることにより、反射電子な
どの不要電荷により電子照射領域の周辺部に生じる帯電
を防止する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である画像表示装置の、表示
パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図２】第１の実施態様で用いる表示パネルの概要図
（図１のＡ−Ａ’断面の一部）である。

【図３】第１の実施態様で用いる表示パネルの概要図
（図１のＢ−Ｂ’断面の一部）である。

【図４】第２の実施態様で用いる表示パネルの概要図
（図１のＡ−Ａ’断面の一部）である。

【図５】第３の実施態様で用いる表示パネルの概要図
（図１のＡ−Ａ’断面の一部）である。

【図６】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７】実施例で用いた表示パネルのフェースプレート
の蛍光体配列を示した平面図である。

【図８】実施例で用いた平面型の表面伝導型放出素子の
平面図（ａ），断面図（ｂ）である。

【図９】実施例で用いた表面伝導型放出素子の典型的な
特性を示す図である。

【図１０】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
一部平面図である。

【図１１】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
一部断面図である。

【図１２】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１３】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。

【符号の説明】

１絶縁性部材２高抵抗膜３低抵抗膜４固定部材５，５ａ絶縁層１１基板（第１の基板）１２冷陰極素子１３，１３ａ，１３ｂ行方向配線１４列方向配線１５リアプレート１６側壁１７フェースプレート（第２の基板）１８蛍光膜１９メタルバック２０スペーサ２１，２４取出し配線（第１の配線）２２導電性の接続線２３延長電極６１黒色導電材１０１，２０１基板１０２，１０３素子電極１０４，２０２導電性薄膜１０５，２０３電子放出部１０６堆積膜（炭素膜）３１１基板３１２冷陰極素子３１３行方向配線３１４列方向配線３１５リアプレート３１６側壁３１７フェースプレート３１８蛍光膜３１９メタルバック３２０スペーサ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者左納義久東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内Ｆターム(参考） 5C032 CC05 CC10 CD04 5C036 EE09 EE19 EG01 EG29 EG33 EG34 EH02 EH06 EH08

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源が設けられる第１の基板と、前記
第１の基板に対向して設けられる第２の基板と、前記第
１の基板と前記第２の基板の間隔を保持する間隔保持部
材とを有しており、前記電子源は、前記第１の基板上の第１の領域に複数の
冷陰極素子を有しており、前記間隔保持部材は、前記第１の領域の周辺部に延長し
て配置された延長部と、前記第１の基板に当接する側に
低抵抗膜を有しており、前記低抵抗膜は、低抵抗膜電位規定部により所定の電位
に規定されており、且つ前記第１の基板上に高抵抗部材
を介して位置していること、を特徴とする電子線装置。
【請求項２】請求項１において、前記低抵抗膜は、前
記第２の基板上に形成された第１の配線を介して前記低
抵抗膜電位規定部に接続されていることを特徴とする電
子線装置。
【請求項３】請求項２において、前記間隔保持部材
は、前記延長部において前記第２の基板上に対して固定
部材により固定されていることを特徴とする電子線装
置。
【請求項４】請求項３において、前記固定部材は絶縁
性材料からなることを特徴とする電子線装置。
【請求項５】請求項３において、前記第２の基板上に
は、前記複数の冷陰極素子から放出される電子が照射さ
れる電子照射領域に加速電極が形成されており、前記加
速電極と前記第１の配線との間に前記固定部材が配置さ
れていることを特徴とする電子線装置。
【請求項６】請求項５において、前記加速電極は、前
記電子照射領域を含み且つ前記電子照射領域よりも大き
い面積を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項７】請求項６において、前記間隔保持部材
は、前記加速電極の成す領域の周辺部まで前記延長部を
有し、前記低抵抗膜は、前記加速電極の成す領域の周辺
部まで延長されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項８】請求項１乃至７のいずれかにおいて、前
記第１の領域に対応する前記間隔保持部材の真空中に表
出する表面には、前記間隔保持部材表面よりも帯電の少
ない膜が形成されていることを特徴とする電子線装置。
【請求項９】請求項８において、前記間隔保持部材表
面よりも帯電の少ない膜は、前記低抵抗膜及び前記第２
の基板と電気的に接続されている導電性膜であることを
特徴とする電子線装置。
【請求項１０】請求項９において、前記導電性膜は、
１０⁷ ［Ω／口］以上１０¹⁴［Ω／口］以下の高抵抗膜
を含むことを特徴とする電子線装置。
【請求項１１】請求項１０において、前記導電性膜
は、前記第２の基板と電気的に接続する領域において、
前記高抵抗膜より少なくとも１桁小さいシート抵抗の低
抵抗膜を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項１２】請求項８乃至１１のいずれかにおい
て、前記間隔保持部材表面よりも帯電の少ない膜の少な
くとも一部は、２以下の２次電子放出係数を有すること
を特徴とする電子線装置。
【請求項１３】請求項１乃至１２のいずれかにおい
て、前記複数の冷陰極素子は配線にて結線され、前記配
線は、複数の行方向配線と複数の列方向配線からなるマ
トリクス配線であることを特徴とする電子線装置。
【請求項１４】請求項１乃至１２のいずれかにおい
て、前記複数の冷陰極素子は配線にて結線され、前記配
線は、複数の行方向配線からなり、前記冷陰極素子は、
隣接する前記行方向配線と結線されることを特徴とする
電子線装置。
【請求項１５】請求項１乃至１３のいずれかにおい
て、前記冷陰極素子は、電極間に電子放出部を含む導電
性薄膜を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項１６】請求項１５において、前記冷陰極素子
は、表面伝導型放出素子であることを特徴とする電子線
装置。
【請求項１７】請求項１乃至１６のいずれかにおい
て、前記第２の基板は、前記第１の基板側の面に前記複
数の冷陰極素子から放出された電子を制御する電極及び
電子の衝突により画像が形成される画像形成部材を有す
ることを特徴とする電子線装置。
【請求項１８】請求項１７に記載の電子線装置を用い
たことを特徴とする画像形成装置。