JP2006114510A - スペーサの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スペーサ表面とスペーサ近傍の電子放出素子の相対的な位置関係によらず、スペーサ近傍の電子放出素子付近の電界を略一定に保つことができる電子線装置に用いられるスペーサの簡便な製造方法を提供する。
【解決手段】電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に位置し、基材と、該基材の表面を被覆し前記第一の導電性部材及び第二の導電性部材と電気的に接続する高抵抗膜とを備えたスペーサの製造方法において、前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面方向から成膜する工程と、前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面方向から成膜する工程と、該第一の対向面方向または第二の対向面方向からの成膜とは異なる成膜条件で、前記電子放出素子に隣接する側面方向から成膜する工程とを有する成膜工程により前記高抵抗膜を成膜する。
【選択図】図１０

Description

本発明は、例えばパネル型の画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置などとして用いられる電子線装置、特に微弱電流を流すことができる高抵抗膜で被覆されたスペーサを用いた電子線装置、該スペーサおよび該スペーサの製造方法に関する。

一般に、パネル型の電子線装置は、電子放出素子および該電子放出素子の駆動用の配線を有する第一の基板と、前記配線とは異なる電位に規定される導電性部材を有する第二の基板とを隙間をあけて対向させ、周囲を封止したもので、必要な耐大気圧性を得るために、上記第一の基板と第二の基板間に絶縁性のスペーサを挟み込んだ構成となっている。しかし、このスペーサが帯電して、スペーサ近傍の電子軌道に影響を及ぼして発光位置にずれを生じさせ、例えばスペーサ近傍画素の発光輝度低下や色滲みなどの画像劣化を引き起こしやすい問題がある。また、第二の基板の導電性部材は、例えば電子放出素子から放出された電子を加速する加速電極などとして使用されるもので、高圧が印加されることから、スペーサ表面の帯電が沿面放電を誘発する可能性もある。

従来、このようなスペーサ表面の帯電防止策として、特許文献１に示されるように、スペーサに微弱電流を流して帯電を除去することが知られている。具体的には、絶縁性のスペーサ表面に帯電防止膜としての高抵抗膜を形成し、この高抵抗膜を第一の基板側の配線と第二の基板側の導電性部材とに低抵抗の導電性部材を介して接続して、スペーサ表面に微弱電流が流れるようにしている。ここで低抵抗の導電性部材は、スペーサとフェースプレートおよびリアプレートとの当接面に形成されている。

また、特許文献２に開示されているように、スペーサの表面に電子軌道の偏向あるいは集束用の低抵抗の電極を１個あるいは複数個設け、この電極の電位を制御することで近傍の電子軌道を制御することができるようにすることも知られている。

米国特許第５，７６０，５３８号明細書 米国特許第５，８５９，５０２号明細書

しかしながら、上記従来の技術には次のような問題がある。

すなわち、スペーサ表面に電極のような低抵抗部を形成した場合、スペーサとスペーサ近傍の電子放出素子との間の相対的な位置関係にずれを生じた場合、スペーサ近傍の電界分布が大きく変化するため、スペーサ近傍の電子軌道が変動し、電子ビームの到達位置にずれを生じる場合がある。このスペーサと電子放出素子の位置関係のずれは、例えばスペーサの設置位置が所定の位置からずれた場合や、スペーサが傾いた場合、あるいはスペーサ基材の形状が所望の形状と異なる場合などに生じ得る。

上記電子ビームの到達位置ずれを抑制するためには、電子線装置製造時のスペーサ設置位置精度を高め、電界分布の変動を電子軌道への大きな影響が出ない程度の位置ずれに抑制することや、スペーサ基材の加工精度を向上させること、あるいは表面に形成される電極の位置精度を高めることなどが必要となる。また、表面に形成された電極の電位を、スペーサの位置ずれに応じて適宜調整することで電子軌道を制御することでも、電子ビームの到達位置ずれを抑制することができる。

しかしながら、これらの方法は、製造工程の複雑化や、歩留まりの低下、あるいは装置制御の複雑化を伴うものであり、製造コストを上昇させる原因となる。また、高精度での組み立てを行ったとしても、その後の熱工程などで位置が変位するのを防ぐのは困難な場合が多い。さらには、例えばスペーサがリブ状または板状である場合、スペーサの長手（長軸）方向に反っている場合や平行からずれている場合など、近傍の電子放出素子との相対位置が１つのスペーサ内で一定でないような場合には、上記の方法ではその影響を完全に除去できない場合がある。

本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、スペーサ表面とスペーサ近傍の電子放出素子の相対的な位置関係によらず、スペーサ近傍の電子放出素子付近の電界を略一定に保つことができる電子線装置およびこの電子線装置に用いられるスペーサの簡便な製造方法を提供するものである。

上述した課題を解決するために、本発明の第１は、電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と、前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に、基材の表面を被覆する高抵抗膜を備えたスペーサが、前記第一の導電性部材と第二の導電性部材に当接して挟み込まれ、前記高抵抗膜を介して前記第一の導電性部材と第二の導電性部材が電気的に接続された電子線装置において、前記スペーサの前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面または前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗値をＲ₁、前記電子放出素子に隣接する側面における高抵抗膜のシート抵抗をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁が２〜２００であることを特徴とする電子線装置を提供するものである。

上記本発明の第１は、前記Ｒ₂／Ｒ₁が５〜１００であること、
前記Ｒ₂が１０⁷〜１０¹⁴Ω／□であること、
前記第二の基板が前記電子放出素子からの電子線の照射によって画像を形成する画像形成部材を有すること、
をその好ましい態様として含むものである。

また、本発明の第２は、基材の表面を被覆する高抵抗膜を備え、しかも、電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と、前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に、前記第一の導電性部材と第二の導電性部材に当接して挟み込まれ、前記高抵抗膜を介して前記第一の導電性部材と第二の導電性部材を電気的に接続するスペーサにおいて、前記スペーサの前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面または前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗値をＲ₁、前記電子放出素子に隣接する側面における高抵抗膜のシート抵抗をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁が２〜２００であることを特徴とするスペーサを提供するものである。

上記本発明の第２は、前記Ｒ₂／Ｒ₁が５〜１００であること、
前記Ｒ₂が１０⁷〜１０¹⁴Ω／□であること、
をその好ましい態様として含むものである。

さらに本発明の第３は、基材の表面を被覆する高抵抗膜を備え、しかも、電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と、前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に、前記第一の導電性部材と第二の導電性部材に当接して挟み込まれ、前記高抵抗膜を介して前記第一の導電性部材と第二の導電性部材を電気的に接続するスペーサの製造方法において、前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面方向から成膜する工程と、前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面方向から成膜する工程と、該第一の対向面方向または第二の対向面方向からの成膜とは異なる成膜条件で、前記電子放出素子に隣接する側面方向から成膜する工程とを有する成膜工程により前記高抵抗膜を成膜することを特徴とするスペーサの製造方法を提供するものである。

上記本発明の第３は、前記成膜工程が、前記第一の対向面または第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗値をＲ₁、前記側面における高抵抗膜のシート抵抗をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁が２〜２００となる高抵抗膜を成膜する工程であること、
前記第一の対向方向から成膜する工程と、前記第二の対向方向から成膜する工程とが、同時または別々に同じ成膜条件で行われること、
前記成膜工程における成膜が、前記第一の対向面方向および第二の対向面方向のみから成膜したときに得られる該第一の対向面および第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗をｒ₁、前記側面方向のみから成膜したときに得られる該側面における高抵抗膜のシート抵抗をｒ₂、前記第一の対向面方向および第二の対向面方向のみから成膜したときに得られる前記側面における高抵抗膜のシート抵抗をｒ₂’、前記側面方向のみから成膜したときに得られる前記第一の対向面および第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗をｒ₁’としたときに、
ｒ₁＜ｒ₁’、
ｒ₂＜ｒ₂’、
（ｒ₁×ｒ₁’）／（ｒ₁＋ｒ₁’）＜（ｒ₂×ｒ₂’）／（ｒ₂＋ｒ₂’）
を満たすことをその好ましい態様として含むものである。

加えて、本発明の第４は、基材の表面を被覆する高抵抗膜を備え、しかも、電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と、前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に、前記第一の導電性部材と第二の導電性部材に当接して挟み込まれ、前記高抵抗膜を介して前記第一の導電性部材と第二の導電性部材を電気的に接続するスペーサの製造方法において、前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面方向および前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面方向のみから成膜する成膜工程により前記高抵抗膜を成膜することを特徴とするスペーサの製造方法を提供するものである。

上記本発明の第４は、前記第一の対向面および第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗値をＲ₁、前記電子放出素子側に隣接する側面における高抵抗膜のシート抵抗をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁が２〜２００となる高抵抗膜を成膜することをその好ましい態様として含み、上記本発明の第４と前記本発明の第３は、前記Ｒ₂が１０⁷〜１０¹⁴Ω／□であることをその好ましい態様として含むものである。

本発明によれば以下に記載するような効果を奏する。

すなわち、画像形成装置のような電子線装置に用いられるスペーサについて、近傍の電子源との間の相対的な位置変化に対して不敏感なスペーサとすることができる。従って、本発明に基づくスペーサを使用することにより、組み立てや加工の精度を緩和しながら、より高品質の電子線装置を得ることができる。また、本発明のスペーサの製造方法においては、簡易な方法で、電極に当接する対向面と、真空に露出する側面とで抵抗比を持たせることが可能となることから、上記スペーサを容易にかつ安価に作製することが可能となる。

まず、本発明に係る電子線装置について図を用いて詳細に説明する。

図１は本発明に係る電子線装置の一例を示す一部切欠斜視図、図２は図１に示されるスペーサ付近の拡大断面図、図３は図１に示される蛍光膜の説明図である。

本例の電子線装置は、パネル型の画像表示装置で、図１および図２において、１０１５は第一の基板であるリアプレート、１０１７は第二の基板であるフェースプレート、１０１６は隙間をもって対向配置されたリアプレート１０１５とフェースプレート１０１７の周縁に挟み込まれた側壁であり、これらは気密容器を形成しており、これらによって囲まれた内部空間は真空雰囲気に維持されている。

１０２０はスペーサであり、リアプレート１０１５とフェースプレート１０１７の間隔を所定の間隔に保つとともに、内外の気圧差による気密容器の破損を防止する目的で、必要な数がリアプレート１０１５とフェースプレート１０１７間に挟み込まれている。１０２３はスペーサを所望の位置に固定するために使用するブロックで、リアプレート１０１５側に固定されていると共に、スペーサ１０２０の両端を保持している。

リアプレ−ト１０１５には、Ｎ×Ｍ個（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。）の電子放出素子１０１２が形成された電子源基板１０１１が固定されている。図示される電子放出素子１０１２は、一対の素子電極間に電子放出部である亀裂が形成された導電性薄膜を接続した表面伝導型電子放出素子となっているが、たとえば電界放出型電子放出素子などの他の冷陰極素子を用いることもできる。

上記Ｎ×Ｍ個の電子放出素子１０１２は、第一の導電性部材である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、マトリクス駆動されるものとなっている。以下、Ｎ×Ｍ個の電子放出素子１０１２とＭ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配線１０１４によって構成される電子源部分をマルチ電子ビ−ム源と呼ぶ。

フェースプレート１０１７の下面（内面）には蛍光膜１０１８ａが形成されている。本例の画像表示装置はカラー表示をするものであり、蛍光膜１０１８ａは、赤（Ｒ）、青（Ｂ）、緑（Ｇ）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、図３に示すようにストライプ状に塗り分けられ、各蛍光体のストライプの間には黒色体（ブラックストライプ）１０１８ｂが設けられている。

蛍光膜１０１８ａのリアプレ−ト１０１５側の面には、リアプレート１０１５側に設けられた行方向配線１０１３と列方向配線１０１４４とは異なる電位に規定される第二の導電性部材であるメタルバック１０１９が設けられている。このメタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８ａを構成する蛍光体の発する光の利用効率の向上や、イオンなどの衝撃からの蛍光膜１０１８ａの保護のため、さらには電子放出素子１０１２から放出された電子を加速するための加速電圧を印加するための電極として用いられる。

なお、マルチ電子ビーム源やフェースプレート、およびそれらを含む表示パネルの構成や製造法に関する詳細は、特開２０００−３１１６３３号に記載されている通りである。

さらにスペーサ１０２０について説明すると、スペーサ１０２０は、図２に示されるように、絶縁性の材料からなる基材１０２１の表面に高抵抗膜１０２２を形成したものとなっている。また、この高抵抗膜１０２２は、電子放出素子１０１２に隣接するスペーサ１０２０の側面と、リアプレート１０１５側の行方向配線１０１３に対向した第一の対向面と、フェースプレート１０１７側のメタルバック１０１９に対向した第二の対向面とに形成されている。なお、本例のスペーサ１０２０におけるブロック１０２３側の面は、高抵抗膜１０２２を形成してもよいが、電子放出素子１０１２が隣接する面ではないので、この面の高抵抗膜１０２２の形成は省略することもできる。

スペーサ１０２０の基材１０２１は電子線装置に加わる大気圧を支持するための十分な機械的な強度、および電子線装置の作製工程において加えられる熱に対する耐熱性を有することが好ましく、ガラスあるいはセラミックスなどの材料を好適に用いることができる。

高抵抗膜１０２２は、スペーサ１０２０表面に生じた帯電を緩和するために形成されるものであり、帯電電荷を除去するために必要な程度のシート抵抗値を有する必要がある。通常、高抵抗膜のシート抵抗値としては、１０¹⁴Ω／□以下であることが望ましく、さらに十分な効果を得るためには１０¹²Ω／□以下であることが望ましい。一方、抵抗が低すぎる場合、スペーサ１０２２における消費電力が増加するという問題が生じる。従って、高抵抗膜１０２２のシート抵抗は１０⁷Ω／□以上が望ましい。

高抵抗膜１０２２の構成材料としては、例えば金属酸化物、アルミと遷移金属との窒化物、ゲルマニウムと遷移金属との窒化化合物、炭素、また非晶質カーボン等を用いることができる。金属酸化物の場合、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、電子放出素子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、発生する帯電量が小さいためである。また、アルミと遷移金属との窒化物は、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。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａなどが挙げられる。また、ゲルマニウムと遷移金属との窒化化合物も、同様に組成の調整によって良好な帯電緩和特性を有しており、高抵抗膜１０２２の材料として好適に用いることができる。遷移金属元素としては、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａなどが挙げられる。これらの遷移金属は単独で用いる他、２種類以上の遷移金属を併せて用いることも可能である。また、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、高抵抗膜１０２２の抵抗を所望の値に制御しやすい。

高抵抗膜１０２２は、その種類に応じて、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、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法などの気相系薄膜形成手法により絶縁性の基材１０２１上に形成することができる他、スプレー法、ディッピングなどの液相系薄膜形成手法によっても形成することができる。

スペーサ１０２０の第一の対向面と第二の対向面とは、それぞれ行方向配線１０１３とメタルバック１０１９に当接しており、高抵抗膜１０２２を介して行方向配線１０１３とメタルバック１０１９を電気的に接続している。なお、本例ではスペーサ１０２０の第一の対向面は行方向配線１０１３と当接しているが、別途当接用の配線や電極を第一の導電性部材としてリアプレート１０１５上に設け、そこへ当接するようにしてもよい。また、スペーサ１０２０の第二の対向面はメタルバック１０１９に当接しているが、メタルバック１０１９が蛍光膜１０１８ａの内側に設けられている場合には、黒色体１０１８ｂを導電体で構成し、これを第二の導電性部材としてそこに当接させることができる。

本発明においては、第一の対向面における高抵抗膜１０２２のシート抵抗値または第二の対向面における高抵抗膜１０２２のシート抵抗値をＲ₁、好ましくは第一の対向面における高抵抗膜１０２２のシート抵抗値をＲ₁、より好ましくは第一の対向面と第二の対向面における高抵抗膜１０２２のシート抵抗値をＲ₁とし、電子放出素子１０１２に隣接する側面における高抵抗膜１０２２のシート抵抗値をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁を２〜２００、好ましくは５〜１００とすることによって、所望の作用を得ることができる。

図９は本例の電子線装置における、スペーサ１０２０の位置ずれ量に対する電子軌道の敏感度（影響度）の、当接面と側面の抵抗比Ｒ₂／Ｒ₁に対する依存性を、シミュレーションによって求めた結果を示したものである。縦軸の敏感度（影響度）は、正規の位置からのスペーサ１０２０の位置ずれ量をｄｘ_spとしたときの、近傍の電子軌道の正規の到達位置からのずれ量をｄｘ_beamとしたときに、ｄｘ_beam／ｄｘ_spとして定義した。図中に実線でプロットしたのは、スペーサ１０２０が近づいてくる側の電子放出素子１０１２から放出された電子に対する計算、破線でプロットしたのは、逆にスペーサ１０２０が遠ざかる側の電子放出素子１０１２から放出された電子に対する計算結果である。ｄｘ_beamが正の場合、スペーサ１０２０の位置ずれに伴って電子軌道はスペーサ１０２０に吸引される方向に移動することを示し、ｄｘbeamが負の場合は、逆に電子軌道がスペーサ１０２０から反発される方向に移動することを示している。

図９に示すように、抵抗比の変化に伴い、スペーサ１０２０の位置ずれに対する敏感度は変化する。特に抵抗比が小さい時と、抵抗比が大きい時とでは、スペー１０２０サの位置ずれに対する電子ビームの変化量の敏感度（影響度）の符号が逆になっており、中間のある条件においてスペーサ１０２０の位置ずれに対する敏感度が極めて小さくなることが分かる。

さらには、図９の破線で示されるように、スペーサ１０２０が電子放出素子から遠ざかる方向に位置ずれした場合、抵抗比が２以上となると、ビームずれの変化量は、急減し、また図中では明示していないが、２００を超えるとビームずれの変化量は急増する。また、スペーサ１０２０が電子放出素子から遠ざかる方向に位置ずれした場合に比較して、スペーサ１０２０が電子放出素子に近づく方向に位置ずれした場合は、敏感度（影響度）が大きい。そして、この場合は、抵抗比が５以上となると、ビームずれの変化量が急減し、また、１００を超えると、ビームずれの変化量が急増する。したがって、スペーサ１０２０の抵抗比は、２〜２００を満たすのが良く、より好ましくは、５〜１００を満たすのが良い。

このように、抵抗比を２以上とすることで、スペーサ１０２０の設置位置にずれが生じても、電子ビーム軌道への影響（敏感度）を気にならない程度におさえることを可能とするとともに、スペーサ１０２０と第一の導電性部材（または第二の導電性部材）との間である程度良好な電気的接続を実現できる。また、抵抗比を２００以下とすることで、スペーサ１０２０と第一の導電性部材との電気的な接続を確実に行いながら、スペーサ１０２０の設置位置のずれが生じても、電子ビーム軌道への影響（敏感度）を問題ない程度に抑えることが可能となる。また、第一の対向面と第二の対向面への高抵抗膜１０２２の成膜時に成膜材料が側面へ回り込んで成膜されることがあった場合にも、側面の抵抗分布への影響を電子軌道に影響が無い程度に小さくすることができる。尚、特に好ましくは、抵抗比を５≦Ｒ₂／Ｒ₁≦１００とすると、先述した側面への回り込みの影響をより低減できるとともに、スペーサ１０２０と第一または第二の導電性部材との電気的接続を良好に確立しながら、後述するスペーサ１０２０の位置ずれによる電子軌道変動の敏感度を十分良好に低下させることができる。なお、上記側面、第一の対向面および第二の対向面の高抵抗膜１０２２は異なる材料であっても同一の材料であってもよい。

次に、上記スペーサ１０２２の作用について説明する。

図４に本例におけるスペーサ１０２０と行方向配線１０１３との当接部を拡大した模式図を示す。

図示されるように、スペーサ１０２０の第一の対向面は、スペーサ１０２０の厚み方向中間部の一部領域において、リアプレート１０１５側に形成された行方向配線１０１３と当接している。このような当接形態は、行方向配線１０１３の上面や第一の対向面が必ずしも平坦面として形成されず、行方向配線１０１３の上面がフェースプレート１０１７側に膨出した形状となったり、第一の対向面がリアプレート１０１５側に膨出した形状となりやすいことに起因する。なお、第一の対向面において、行方向配線１０１３と当接している領域を当接部、当接していない領域を非当接部と呼ぶ。

基材１０２１の表面に高抵抗膜１０２２を形成してなるスペーサ１０２０の表面の電位は、その表面の抵抗分布に応じて抵抗分割によって定まる電位分布を持つ。一般的に、スペーサ１０２０表面の電位分布は、スペーサ１０２０がない状態での電位分布とは異なるものである。従って、スペーサ１０２０とスペーサ１０２０近傍の電子放出素子１０１２との相対的な位置が正規の位置からずれた場合、帯電の有無によらず、スペーサ１０２０表面の電位分布に応じて周辺の電界が変化するため、電子軌道は少なからず影響を受ける。

図５は、スペーサ１０２０の第一の対向面に、例えば金属のような低抵抗膜を形成した場合、すなわちスペーサ１０２０の第一の対向面と側面との抵抗比が大きい場合のスペーサ１０２０近傍の等電位線と電子軌道の様子を示したものである。第一の対向面に金属のような低抵抗膜が形成されている場合、第一の対向面の電位は、第一の導電性部材（本例においては行方向配線１０１３）との当接部と非当接部でほとんど変化せず、行方向内線１０１３の電位とほぼ等しくなる。また、図６は図５のＡ−Ａ'のライン（スペーサ１０２０に最も近接している電子放出素子１０１２（図１、図２参照）の電子放出部を通るリアプレート１０１５の法線）に沿った電界をプロットしたものである。横軸はリアプレート１０１５の表面（図１および図２に示される電子放出素子１０１２の電子放出部）から図５に示されるｚ方向の距離ｚ、縦軸は図５に示されるｘ方向とｚ方向の電界強度の比Ｅｘ／Ｅｚである。

スペーサが正規の位置にある場合（図５（ａ））、第一の対向面の端部（図中Ｓ点）の電位は、スペーサ１０２０が無い場合でのＳ点に相当する位置での電位と比較して低いため、リアプレート１０１５近傍で電界強度比Ｅｘ／Ｅｚは負となる（図５の実線で示したプロット）。そのため、スペーサ１０２０近傍の電子放出素子１０１２（図１、図２参照）から放出された電子は、メタルバック１０１９（図１、図２参照）に印加された電圧によって生じる電界Ｅｚに加えて、リアプレート１０１５近傍でややｘ方向に偏向され、図５（ａ）に示した軌道に沿って飛翔して、フェースプレート１０１７側のＢ点に到達する。

一方、スペーサ１０２０の位置が電子放出素子１０１２（図１、図２参照）の方向にある距離ｄｘだけずれた場合（図５（ｂ））、本来あるべき電位よりも低い電位に規定されたＳ点が電子放出素子１０１２に近づくことになる。このためＡ−Ａ'に沿った電界は、図６に破線で示すように、リアプレート１０１５近傍で電界強度比Ｅｘ／Ｅｚ＜０であり、その大きさはスペーサ１０２０が正規の位置にあるときよりも大きくなる。従って、電子放出素子１０１２から放出された電子は、図５（ｂ）に示した軌道に沿って飛翔し、フェースプレート１０１７上の正規の位置から大きく逸れたＣ点に到達する。すなわち、第一の対向面に低抵抗膜が形成されたスペーサ１０２０の位置が正規の位置から電子放出素子１０１２に近付く方向にずれた場合、スペーサ１０２０の近づいてきた電子放出素子１０１２から放出された電子は、スペーサ１０２０が正規の位置にある場合の到達位置（Ｂ点）と比較して、スペーサ１０２０からより反発される方向に電子軌道が偏向される。

逆に、スペーサ１０２０が近傍の電子放出素子１０１２（図１、図２参照）から離れる方向にｄｘだけずれた場合（図５（ｃ））、本来の電位よりも低い電位に規定されたＳ点が、電子放出素子１０１２から遠ざかることになる。その結果、Ａ−Ａ’に沿った電界強度比Ｅｘ／Ｅｚは、図６に点線で示すように、スペーサ１０２０が正規の位置にある場合と比べて小さくなり、ほぼゼロ（Ｅｘがほぼゼロ）となる。その結果、スペーサ１０２０との距離が広がった電子放出素子１０１２から放出された電子は、ほぼ偏向を受けることなく飛翔し、フェースプレート１０１７側のＤ点に到達する。すなわち、スペーサ１０２０が正規の位置にある場合と比較すると、電子の到達位置はスペーサ１０２０に吸引される方向に移動する。

一方、第一の対向面に金属のような低抵抗膜と比較して何桁も高いシート抵抗値Ｒ₁を有する高抵抗膜１０２２（図２参照）を形成した場合、すなわち第一の対向面と側面との抵抗比が小さくなった場合、第一の対向面における行方向配線１０１３との非当接部の電位が上昇する。非当接部における電位の変化量は、第一の対向面の抵抗値Ｒ₁と側面の抵抗値Ｒ₂とで規定されるスペーサ１０２０表面の抵抗分割によって決まり、非当接部の大きさ、および第一の対向面と側面との抵抗比によって変化する。具体的には、非当接部が大きいほど、また抵抗比が小さいほど（第一の対向面の抵抗値が高いほど）非当接部の電位の上昇量は大きくなる。

図７は第一の対向面の抵抗Ｒ₁が側面の抵抗Ｒ₂と等しい場合（抵抗比Ｒ₂／Ｒ₁＝１の場合）について、スペーサ１０２０近傍の等電位線と電子軌道の様子を示したものである。また、図８は図７のＥ−Ｅ'のラインに沿った電界をプロットしたものである。

スペーサ１０２０が正規の位置にある場合（図７（ａ））、スペーサ１０２０の第一の対向面の端部（図中Ｓ点）の電位は、スペーサ１０２０が無い場合でのＳ点に相当する位置での電位と比較して上昇する。この非当接部の電位の上昇に応じて、スペーサ１０２０周辺の電界はリアプレート１０１５の近傍でＥｘ／Ｅｚ＞０となり、スペーサ１０２０近傍の電子放出素子１０１２（図１、図２参照）から放出された電子の軌道は、スペーサ１０２０にやや吸引される方向に偏向され、図７（ａ）のＦ点に到達する。

スペーサ１０２０がその近傍の電子放出素子１０１２（図１、図２参照）に、ある距離ｄｘだけ近づく方向にずれた場合（図７（ｂ））、非当接部の長さが変化することになる。図７（ｂ）においてはスペーサ１０２０が移動した側の非当接部の長さが長くなることから、電位の上昇量が大きくなり、電界はＥｘ／Ｅｚがより大きくなる。従って、スペーサ１０２０が近づいた電子放出素子１０１２から放出された電子は、スペーサ１０２０に大きく吸引され、より大きな偏向を受けることになり、図７（ｂ）に示す軌道に沿って飛翔し、Ｇ点に到達する。すなわち、第一の対向面と側面との抵抗比が小さいスペーサ１０２０の位置が正規の位置からずれた場合、スペーサ１０２０が近づいてきた電子放出素子１０１２から放出された電子は、スペーサ１０２０が正規の位置にある場合の到達位置（Ｆ点）と比較して、よりスペーサ１０２０に吸引される方向に電子軌道が偏向される。

逆に、スペーサ１０２０がｄｘだけ電子放出素子１０１２（図１、図２参照）から遠ざかる方向にずれた場合（図７（ｃ））、非当接部の長さが小さくなることから、電位の上昇量が小さくなり、電界Ｅｘ／Ｅｚは相対的に小さくなる。このため、スペーサ１０２０との距離が広がった電子放出素子１０１２から放出された電子の受ける偏向は小さくなり、スペーサ１０２０が正規の位置にあるときと比較して、スペーサ１０２０から遠ざかる側（反発側）へ軌道が変化する。

上述したように、第一の対向面と側面に形成された高抵抗膜１０２２（図２参照）の抵抗比が大きい場合、逆に第一の対向面と側面に形成された高抵抗膜１０２２の抵抗比がない（抵抗比が１）場合、ともにスペーサ１０２０位置のずれに伴って電子軌道が影響を受け、近傍の電子放出素子１０１２（図１、図２参照）から放出された電子は、スペーサ１０２０が正規の位置に配置されていた時に到達する位置とは異なる位置に到達するようになり、表示装置としての所望の性能を損なう可能性がある。

発明者らは、図１および図２に示されるようなスペーサ１０２０と近傍の電子放出素子１０１２との相対的な位置関係のずれに伴う電子軌道への影響に関して、詳細な数値シミュレーションおよび実験的手法によって検討を行った。その結果、第一の対向面の抵抗Ｒ₁と側面の抵抗Ｒ₂との抵抗比Ｒ₂／Ｒ₁をある範囲に制御することで、スペーサ１０２０と電子放出素子１０１２の間の相対的な位置関係のずれに依らず近傍の電界が略一定に保たれ、その結果電子軌道に与える影響を非常に小さくできることを見出した。

図９は本例の電子線装置における、スペーサ１０２０の位置ずれ量に対する電子軌道の敏感度（影響度）の、当接面と側面の抵抗比Ｒ₂／Ｒ₁に対する依存性を、シミュレーションによって求めた結果を示したものである。縦軸の敏感度（影響度）は、正規の位置からのスペーサ１０２０の位置ずれ量をｄｘ_spとしたときの、近傍の電子軌道の正規の到達位置からのずれ量をｄｘ_beamとしたときに、ｄｘ_beam／ｄｘ_spとして定義した。図中に実線でプロットしたのは、スペーサ１０２０が近づいてくる側の電子放出素子１０１２から放出された電子に対する計算、破線でプロットしたのは、逆にスペーサ１０２０が遠ざかる側の電子放出素子１０１２から放出された電子に対する計算結果である。ｄｘ_beamが正の場合、スペーサ１０２０の位置ずれに伴って電子軌道はスペーサ１０２０に吸引される方向に移動することを示し、ｄｘ_beamが負の場合は、逆に電子軌道がスペーサ１０２０から反発される方向に移動することを示している。

図９に示すように、抵抗比の変化に伴い、スペーサ１０２０の位置ずれに対する敏感度は変化する。特に抵抗比が小さい時と、抵抗比が大きい時とでは、敏感度の符号が逆になっており、中間のある条件においてスペーサ１０２０の位置ずれに対する敏感度が極めて小さくなることが分かる。

一般の電子線装置においては、その所望の特性を満たすために許容される電子軌道の正規の位置からのずれ量が存在する。例えば画像形成装置においては、電子到達位置の正規の位置からのずれが視覚上認知されない程度であれば、そのずれは画質を劣化させることは無い。この許容されるずれ量の範囲は電子線装置の機能や構成によって変化する量であり、例えば画像形成装置の場合、画素ピッチや、サイズなどに依存して設定される。そうした許容範囲が設定されれば、スペーサ１０２０の位置ずれに対する敏感度を低下させ、装置の特性の劣化を起こしにくくなる抵抗比の範囲を設定することができる。尚、図では明示していないが、破線（スペーサ１０２０が遠ざかる側の電子放出素子１０１２から放出された電子に対する計算）が、許容されるビーム位置変化量の領域内に収まる抵抗比の範囲が、２〜２００である。

なお、上述した例は、いずれもスペーサ１０２０とリアプレート１０１５側の第一の導電性部材との当接について説明したものであるが、スペーサ１０２０とフェースプレート１０１７側の第二の導電性部材との当接においても、同様の考え方が適用できる。ただし、電子線は、リアプレート１０１５側からフェースプレート１０１７側に向かって加速されるので、その軌道の偏向はリアプレート１０１５側において大きく受けやすい。従って、本発明においては、少なくともスペーサ１０２０と第一の導電性部材間の当接において、上記スペーサ１０２０の位置ずれに対する敏感度を低下させ、特性の劣化を起こしにくくなる抵抗比を設定する構成が好ましい。

また、上述した例においては、いずれの場合も、スペーサ１０２０の第一の対向面が、上面の中央部がフェースプレート１０１７側に膨出した第一の導電性部材（本例では行方向配線１０１３）と当接する場合について説明したが、第一の導電性部材の縁部がフェースプレート１０１７側に膨出している場合、スペーサ１０２０の第一の対向面の中央部や縁部がリアプレート１０１５側に膨出している場合についても同様の考え方が適用できる。さらには、長板状またはリブ状のスペーサ１０２０の厚さが長手方向に不均一な場合や長手方向に蛇行または反っている場合についても同様である。つまり、本発明は、スペーサ１０２０と、隣接する電子放出素子１０１２との間の距離の変動に対応することができる。

上述した例においては、スペーサ１０２０は長板状またはリブ状であるが、柱状であってもよく、何れの場合でも、第一の対向面、好ましくは第一の対向面および第二の対向面と、電子放出素子１０１２に隣接する側面との抵抗比が指定した範囲内であれば本発明の効果を発揮できる。

次に、上記スペーサ１０２０の製造方法を説明する。

図１および図２に示される本発明のスペーサ１０２０は、前記のように、気相系薄膜形成手法の他、液相系薄膜形成手法によっても形成することができるが、本発明の製造方法は、特に気相系薄膜形成手法を用いた方法である。具体的には、基材１０２１に対し、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、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ、スプレー法などの気相系薄膜形成手段で高抵抗膜１０２２を被着させることでスペーサ１０２０を製造する方法である。ここで気相系薄膜形成手法とは、空間中を飛翔する微粒子状薄膜形成材料を付着させることで薄膜を形成する手法をいう。

本発明で用いるスペーサ１０２０は、第一の対向面、好ましくは第一の対向面および第二の対向面と、電子放出素子１０１２に隣接する側面（リアプレート１０１５とフェースプレート１０１７間の空間内に露出する側面）とで抵抗値が異なる。このようなスペーサ１０２０の製造は、気相系成膜において、第一の対向面、好ましくは第一の対向面および第二の対向面方向から成膜する工程と、電子放出素子１０１２に隣接する側面方向から成膜する工程とを有し、対向面方向からの成膜条件と、側面方向からの成膜条件を異ならせることによって、対向面と側面間に抵抗比をつけることで容易に行うことができる。具体的には、対向面方向の成膜時間を側面方向からの成膜時間よりも大きくしたり、対向面方向からの成膜材料として、側面方向からの成膜材料より低抵抗な材料を選択することなどによって実現できる。これによって、対向面部分の膜特性と側面部分の膜特性とを独立に制御することができる。尚、本発明でいう、対向面方向、側面方向とは、それぞれ、リアプレート１０１５との当接面である第一の対向面やフェースプレート１０１７との当接面である第二の対向面に対して略垂直な方向、側面に対して略垂直な方向を意味するものである。ここで略垂直とは、膜材料が、意図する面（例えば対向面への成膜であれば当該対向面）と、意図しない面（例えば対向面への成膜であれば側面）とで成膜量が異なる程度の垂直を意味し、具体的には、意図しない面には回り込みによってのみ成膜されるような成膜方向のことを意味する。

また、高抵抗膜の製法は上記に限らず、たとえばディッピング法が適用できる。ディッピング法は液相を用いる成膜法であり、高価な真空装置を必要とせず、コスト面で有利である。

ディッピング法による場合、金属酸化物の微粒子、好ましくは２００μｍ以下の微粒子の分散液、または、金属アルコキシド、有機酸金属塩、およびそれらの誘導体などのゾルの溶液を必要に応じて所望の抵抗値に合わせて混合し、塗布し、乾燥後に４００℃から１０００℃で焼成することにより、亜鉛の酸化膜および亜鉛に遷移金属もしくはランタノイドが混合している酸化膜を得ることで行うことができる。

より具体的には、ＣｒとＺｎの酸化膜を適用することができる。以下に具体例を示す。

ＣｒとＺｎの酸化膜は、（株）高純度化学研究所のコート剤ＳＹＭ−ＣＲ０１５とＳＹＭ−ＺＮ２０を混合した液を用いて、ディッピング（引上げ速度：０．３ｍｍ／ｓｅｃ）によりスペーサ上に塗布し、１２０℃で乾燥、４５０℃で焼成することにより成膜することができる。また、コート剤の混合比を変えることでＣｒとＺｎの比を調整し、抵抗値の調整を行うことができる。

また、引き上げに際しては、スペーサ１０２０の当接面（第一の対向面または第二の対向面）を下にすることで、重力による液の偏りを利用し、故意に当接面の膜厚を厚くすることができ、引き上げの条件を最適化することで、対向面のシート抵抗を所望の値に調整することができる。

上記のようにして作製したスペーサ１０２０の側面における高抵抗膜の膜厚は１００μｍ、シート抵抗値は５×１０¹⁰Ω／□であり、対向面における高抵抗膜の膜厚は５００μｍ、シート抵抗値は１×１０¹⁰Ω／□であった。また、スペーサの側面と対向面のシート抵抗比は５である。

以下で、実施例によって本発明をさらに詳細に説明する。

なお、以下に述べる各実施例においては、マルチビーム電子源として、前述した、電極間に導電性微粒子膜を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０２４）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したマルチ電子ビーム源を用いた。

実施例１、比較例１
本実施例において用いるスペーサを次のように作製した。

スペーサの基材は、ソーダライムガラスを切削・研磨加工し、高さ２ｍｍ、厚さ２００μｍ、長さ４ｍｍの板状体とした。その後清浄化した基材の上に、高抵抗膜としてＣｒとＧｅの窒化膜を真空成膜法により形成した。

本実施例で用いたＣｒとＧｅの窒化膜は、スパッタリング装置を用いてアルゴンと窒素の混合雰囲気中で、ＣｒとＧｅのターゲットを同時にスパッタすることにより成膜した。

スペーサ表面への高抵抗膜の成膜は、図１０（ａ）に示すように、側面方向（１），（２）、第一の対向面方向（３）および第二の対向面方向（４）に加え、対向面と側面とがなす稜部（エッジ部）に対して４５°の方向（５）〜（８）から（（５）〜（８））の成膜を加え、計８回の成膜を実施した。ここで、４５°方向からの成膜を実施したのは、稜部の抵抗を制御することにより、側面と対向面とに形成された高抵抗膜間の電気的接続を確実に取るためである。

それぞれの成膜時にはスパッタリングの条件を変更することで、高抵抗膜の抵抗値を制御した。なお、高抵抗膜の抵抗値は、ＣｒとＧｅのターゲットへの投入電力およびスパッタ時間の調整により、Ｃｒの添加量を調整することで行った。

本実施例において作製したスペーサの最終的な側面における高抵抗膜は、膜厚が２００ｎｍ、シート抵抗値は４×１０¹¹Ω／□であった。一方、対向面における高抵抗膜は、膜厚が２００ｎｍ、シート抵抗値が３×１０¹⁰Ω／□であった。また４５°方向からの成膜においては、側面への成膜時と同様の条件で成膜を実施した。本実施例において用いたスペーサの側面と対向面の高抵抗膜の抵抗比はおよそ１３である。

図１および図２に示されるように、高抵抗膜１０２２を形成したスペーサ１０２０は、リアプレート１０１５側で行方向配線１０１３上に配置し、位置固定用のブロック１０２３により固定した。スペーサ１０２０を所望の位置に固定するためのブロック１０２３は、スペーサ１０２０と同様にソーダライムガラスで作製した。ブロック１０２３は４ｍｍ×５ｍｍ×厚さ１ｍｍの直方体状をしており、その側面にはスペーサ１０２０の基材１０２１の長手方向端部を挿入できるよう、幅２１０μｍの溝を形成してある。スペーサ１０２０およびブロック１０２３は、パネル内に設置する際に、スペーサ１０２０がフェースプレート１０１７や電子源基板１０１１に対して、斜めに傾くことの無いよう調整を行った上で、セラミック系の接着剤により互いに固定した。なおスペーサ１０２０を所定の位置に規定する方法はブロック１０２３によるものに限られるわけではなく、例えばフリットガラスなどにより接着することも可能である。

本実施例においては、発明の効果を確認するために、スペーサ１０２０の立ち位置（行方向配線１０１３に対する設置位置）を正規の位置に調整したものの他に、正規の位置から２５μｍおよび５０μｍずらして調整したものを用意した。

この後、別途作製しておいたフェースプレート１０１７および側壁１０１６とともに、外囲器を形成し、真空排気および電子源の形成を行った。この際スペーサ１０２０とフェースプレート１０１７との当接は、黒色体１０１８ｂ上で当接するように位置調整を行った。この後封止を行うことにより、スペーサ１０２０は外囲器の外から加わる大気圧により、パネル内の所定の位置に完全に固定された。

以上のように完成した表示パネルを用いた画像形成装置において、各電子放出素子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ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光を励起・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３ｋＶ〜１２ｋＶの範囲で徐々に放電が発生する限界電圧まで印加し、各配線１０１３，１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

画像形成装置を駆動した状態で、スペーサ１０２０の最近接にある電子放出素子１０１２からの放出電子による発光スポットの位置を、詳細に観測した結果、スペーサ１０２０の立ち位置（行方向配線１０１３に対する設置位置）に依らず、常に正規の位置で発光スポットが観測された。

一方、比較例として前記と同様の方法で高抵抗膜を形成したスペーサの第一の対向面に、アルミニウムによる電極を形成したスペーサを用意し、実施例と同様にスペーサ立ち位置を変えたときの、スペーサ最近接の電子放出素子からの放出電子による発光スポットの位置を詳細に観察した。その結果、スペーサが正規の位置に立てられている場合は、正規の位置に発光スポットが観察できたが、スペーサ立ち位置がずれることにより、発光スポット位置が正規の位置からずれていく様子が観察された。

第一の対向面に電極を形成したスペーサを用いた場合、その立ち位置が１０μｍ以上ずれることにより、画質に影響を与える程度の発光スポットの位置ずれを引き起こすのに対し、本発明によるスペーサを用いた場合には、５０μｍ以上の立ち位置ずれがある場合も、画質を劣化させるような発光スポットの位置ずれは観察されなかったことから、本発明の有効性、および優位性を確認することができた。

実施例２、比較例２
本実施例においては、直径１００μｍのガラスファイバーを切断加工することにより、図１０に示すような円柱形のスペーサ基材を作製した。スペーサの高さは２ｍｍである。

清浄化した基材の表面に、実施例１と同様のＣｒとＧｅの窒化膜を高抵抗膜として形成した。スペーサ表面への高抵抗膜の成膜にあたっては、第一の対向面方向と第二の対向面方向および側面方向への計３回の成膜を行った。尚、第一の対向面および第二の対向面と側面とでは、ＣｒとＧｅの材料比を異ならせることで成膜条件を変更し、抵抗値の制御を行った。また、側面への成膜にあたっては、スパッタチャンバー中で成膜中に基材を回転させることにより、側面全域に均等な高抵抗膜を形成した。

本実施例において作製したスペーサの側面における高抵抗膜の膜厚は３００ｎｍ、シート抵抗値は５×１０¹⁰Ω／□であり、第一および第二の対向面における高抵抗膜の膜厚は２００ｎｍ、シート抵抗値は１×１０¹⁰Ω／□であった。本実施例において用いたスペーサの側面と対向面のシート抵抗比は５である。

図１０（ｂ）に示される方法で、高抵抗膜１０２２（図２参照）を成膜したスペーサ１０２０をリアプレート１０１５上の行方向配線１０１３と列方向配線１０１４との交点上に配置して画像形成装置を作製した。スペーサ１０２０の立ち位置は正規の位置を中心として、５０μｍ以内の範囲でばらついて配置された。なお、本実施例における正規のスペーサ１０２０位置とは、スペーサ１０２０を配置する行方向配線１０１３と列方向配線１０１４の交点の周辺にある４つの電子放出素子１０１２の中心位置と、スペーサ１０２０の中心軸とが一致する位置である。

完成した表示パネルを用いた画像形成装置において、各電子放出素子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ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光を励起・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３ｋＶ〜１２ｋＶの範囲で徐々に放電が発生する限界電圧まで印加し、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

画像形成装置を駆動した状態で、スペーサ１０２０の最近接にある電子放出素子１０１２からの放出電子による発光スポットの位置を、詳細に観測した結果、スペーサ１０２０の立ち位置に依らず、常に正規の位置で発光スポットが観測された。

比較例として、第一の対向面にＡｌ電極を形成した円柱状スペーサを用いて作製した画像形成装置で、同様の評価を行った結果、スペーサの位置に応じて、周辺の発光スポット位置にばらつきが見られた。

本実施例においても、本発明の有効性と優位性を確認することができた。

実施例３
本実施例においては、ソーダライムガラスの母材を加熱延伸法で加工した長板状の基材を、必要な長さに切断することで、矩形の平板状の基材を作成した。基材の寸法は、高さ２ｍｍ、厚さ２００μｍ、長さは１００ｍｍである。

清浄化した基材表面には、高抵抗膜としてＷとＧｅの窒化膜を実施例１と同様に真空成膜法にて形成した。

本実施例で用いたＷとＧｅ窒化膜は、スパッタリング装置を用いて、アルゴンと窒素の混合雰囲気中でＷとＧｅのターゲットを同時スパッタすることにより成膜した。

スペーサ表面への高抵抗膜の成膜にあたっては、図１０（ｂ）に示すように、側面方向（１），（２）、第一の対向面方向（３）および第二の対向面方向（４）の合計４方向からの成膜を実施した。本実施例で用いたＷとＧｅの窒化膜は、成膜時の成膜方向に対する基板の角度によって形成される高抵抗膜の抵抗値が変化する。成膜方向に対して基板面が垂直な場合、言い換えると基板面の真上から成膜を行う場合が最も抵抗が低く、成膜面に対して基板面の傾きが大きくなるのに従い抵抗が増加する。最も抵抗が高くなるのは成膜方向と基板面が平行な場合であり、ＷとＧｅの窒化膜の場合、成膜方向と基板面が垂直な場合に比べて、膜の抵抗値は１００〜１０００倍となる。

加熱延伸法で加工したスペーサの基材は、側面と対向面との稜部が曲率を有するため、当接面からの成膜時、および側面からの成膜時の双方で、稜部へも高抵抗膜が形成されるため、実施例１で実施したような４５°方向からの成膜を行わなくても、側面と対向面の高抵抗膜抵抗値を調整することで、側面と対向面との電気的接続を確保することができた。

それぞれの成膜時にはスパッタリングの条件を変更することで、高抵抗膜の抵抗値を制御した。なお、高抵抗膜の抵抗値は、ＷとＧｅのターゲットへの投入電力およびスパッタ時間の調整により、Ｗの添加量を調整することで行った。

本実施例において作製したスペーサの、最終的な側面における高抵抗膜は、膜厚が２００ｎｍ、シート抵抗値は２×１０¹¹Ω／□であった。一方、対向面における高抵抗膜は、膜厚が２００ｎｍ、シート抵抗値が３×１０¹⁰Ω／□であった。本実施例において用いたスペーサの側面と対向面の高抵抗膜の抵抗比はおよそ６．７である。

図１に示されるように、高抵抗膜を形成したスペーサ１０２０は、実施例１と同様に、位置固定用のブロック１０２３を用いて行方向配線１０１３上に固定し、フェースプレート１０１７や側壁１０１６と組み合わせて、画像形成装置を作製した。

本実施例においても実施例１と同様に、発明の効果を確認するために、スペーサ１０２０の立ち位置を正規の位置に調整したものの他に、正規の位置から２５μｍおよび５０μｍずらして調整したものを用意した。

完成した画像形成装置において、各電子放出素子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ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光を励起・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３ｋＶ〜１２ｋＶの範囲で徐々に放電が発生する限界電圧まで印加し、各配線１０１３，１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

画像形成装置を駆動した状態で、スペーサ１０２０の最近接にある電子放出素子１０１２からの放出電子による発光スポットの位置を詳細に観測した結果、スペーサ１０２０の立ち位置に依らず、常に正規の位置で発光スポットが観測され、本発明の有効性を確認することができた。

実施例４
本実施例において用いたスペーサは、実施例３と同様に加熱延伸法で加工したソーダライムガラスの母材を切断した基材の表面に、高抵抗膜としてＷとＧｅの窒化膜を成膜したものである。スペーサ基材の寸法は実施例３と同様である。

本実施例においては、スペーサ表面への高抵抗膜の成膜にあたって図９（ｃ）に示すように、第一の対向面方向（１）および第二の対向面方向（２）の２方向からの成膜のみを行った。側面の高抵抗膜の成膜は、対向面への高抵抗膜成膜時の側面への回り込みのみで行った。本実施例のように回り込みを利用することで、最小限の成膜回数で高抵抗膜を形成できることになり、スペーサの作製が簡単になり、製造コストの点で有利となる。

本実施例において、対向面の高抵抗膜は、膜厚が５００ｎｍ、シート抵抗が１×１０⁹Ω／□であるのに対し、側面の高抵抗膜は、膜厚が２００ｎｍ、シート抵抗は１×１０¹¹Ω／□であった。本実施例におけるスペーサの側面と対向面の抵抗比はおよそ１００であった。

図１および図２に示されるように、高抵抗膜１０２２を形成したスペーサ１０２０は、実施例１と同様に、位置固定用のブロック１０２３を用いて業方向配線１０１３上に固定し、フェースプレート１０１７や側壁１０１６と組み合わせることで、画像形成装置を作製した。

本実施例においても、実施例１同様に、発明の効果を確認するために、スペーサ１０２０の立ち位置を正規の位置に調整したものの他に、正規の位置から２５μｍおよび５０μｍずらして調整したものを用意した。

完成した画像形成装置において、各電子放出素子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ビームを加速し、蛍光膜１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光を励起・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３ｋＶ〜１２ｋＶの範囲で徐々に放電が発生する限界電圧まで印加し、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

画像形成装置を駆動した状態で、スペーサ１０２０の最近接にある電子放出素子１０１２からの放出電子による発光スポットの位置を、詳細に観測した結果、スペーサ１０２０の立ち位置に依らず、常に正規の位置で発光スポットが観測され、本発明の有効性を確認することができた。

本発明に係る電子線装置の一例を示す一部切欠斜視図である。 図１に示されるスペーサ付近の拡大断面図である。 図１に示される蛍光膜の説明図である。 スペーサと行方向配線との当接部を拡大した模式図である。 スペーサの第一の対向面と側面との抵抗比が大きい場合のスペーサ近傍の等電位線と電子軌道の様子を示す図である。 図５のＡ−Ａ’のラインに沿った電界をプロットした図である。 第一の対向面の抵抗Ｒ₁が側面の抵抗Ｒ₂と等しい場合（抵抗比Ｒ₂／Ｒ₁＝１の場合）について、スペーサ近傍の等電位線と電子軌道の様子を示した図である。 図７のＥ−Ｅ’のラインに沿った電界をプロットした図である。 スペーサの位置ずれ量に対する電子軌道の敏感度の、当接面と側面の抵抗比Ｒ₂／Ｒ₁に対する依存性を、シミュレーションによって求めた結果を示す図である。 実施例で用いたスペーサを作製する際の高抵抗膜の成膜方向の説明図である。 実施例２で製作した電子線装置を示す一部切欠斜視図である。

符号の説明

１０１１ 電子源基板
１０１２ 電子放出素子
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
１０１８ａ 蛍光膜
１０１８ｂ 黒色体
１０１９ メタルバック
１０２０ スペーサ
１０２１ 基材
１０２２ 高抵抗膜
１０２３ スペーサ固定用ブロック

Claims (6)

1. 電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に位置し、基材と、該基材の表面を被覆し前記第一の導電性部材及び第二の導電性部材と電気的に接続する高抵抗膜とを備えたスペーサの製造方法において、
   前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面方向から成膜する工程と、前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面方向から成膜する工程と、該第一の対向面方向または第二の対向面方向からの成膜とは異なる成膜条件で、前記電子放出素子に隣接する側面方向から成膜する工程とを有する成膜工程により前記高抵抗膜を成膜することを特徴とするスペーサの製造方法。
2. 前記成膜工程が、前記第一の対向面または第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗値をＲ₁、前記側面における高抵抗膜のシート抵抗をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁が２以上且つ２００以下となる高抵抗膜を成膜する工程であることを特徴とする請求項１に記載のスペーサの製造方法。
3. 前記第一の対向方向から成膜する工程と、前記第二の対向方向から成膜する工程とが、同時または別々に同じ成膜条件で行われることを特徴とする請求項１に記載のスペーサの製造方法。
4. 電子放出素子および第一の導電性部材を有する第一の基板と前記第一の導電性部材とは異なる電位に規定される第二の導電性部材を有する第二の基板との間に位置し、基材と、該基材の表面を被覆し前記第一の導電性部材及び第二の導電性部材と電気的に接続する高抵抗膜とを備えたスペーサの製造方法において、
   前記第一の導電性部材と対向する第一の対向面方向および前記第二の導電性部材と対向する第二の対向面方向のみから成膜する成膜工程により前記高抵抗膜を成膜することを特徴とするスペーサの製造方法。
5. 前記第一の対向面および第二の対向面における高抵抗膜のシート抵抗値をＲ₁、前記電子放出素子側に隣接する側面における高抵抗膜のシート抵抗をＲ₂としたときに、Ｒ₂／Ｒ₁が２以上且つ２００以下となる高抵抗膜を成膜することを特徴とする請求項４に記載のスペーサの製造方法。
6. 前記Ｒ₂が１０⁷Ω／□以上且つ１０¹⁴Ω／□以下であることを特徴とする請求項１または４に記載のスペーサの製造方法。

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