JP3014046B1 - 電子線装置及びそれを用いた画像形成装置及び前記電子線装置で用いる部材及び前記電子線装置の製造方法及び前記画像形成装置の製造方法及び前記部材の製造方法 - Google Patents

電子線装置及びそれを用いた画像形成装置及び前記電子線装置で用いる部材及び前記電子線装置の製造方法及び前記画像形成装置の製造方法及び前記部材の製造方法

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Abstract

【要約】 【課題】 電子線装置において、電子の軌道の所望の軌
道からのずれを抑制する。 【解決手段】 電子放出部を有する第１基板と、該第１
基板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板の間
の部材からなる電子線装置において、該部材は、少なく
とも表面に窒化炭素を有するものとして、該部材の帯電
を抑制、もしくは帯電量の変化を抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願に関わる発明は、電子放
出を利用する電子線装置、及びそれを用いる画像形成装
置、及びそれに用いる部材、及び前記電子線装置、画像
形成装置、部材の製造方法に関する。
【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電子放出素子や、電界
放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金
属型電子放出素子（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、エリンソン等による
ＳｎＯ2 薄膜を用いたもの［M.I.Elinson,Radio Eng.El
ectoron:Phys.,10,1290,(1965) ］、Ａｕ薄膜によるも
の［ G.Dittmer: “Thin Solid Films",9,317(1972) ］
や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの［ M.Hartwel
l and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED Conf",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。
【０００４】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１２に前述の M.Hartwell ら
による素子の平面図を示す。同図において、１は基板
で、２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２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２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３が形成される。
【０００５】通電フォーミングは、通電により電子放出
部を形成するものであり、例えば、前記導電性薄膜２の
両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度
の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印
加して通電し、導電性薄膜２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３を形成することである。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２の一部には亀裂が発生
し、導電性薄膜２に適宜の電圧を印加すると、亀裂付近
において電子放出が行われる。
【０００６】ＦＥ型の例は、たとえば、W.P.Dyke&W.W.D
olan, “Field Emission",Advancein Electoron Physic
s,8,89(1956) や、あるいは、C.A.Spindt, “Physical
Properties of Thin-Film Field Emission Cathodes wi
th molybdenyum Cones",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
１３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、４は基板で、５は導電材料よりなる
エミッタ配線、６はエミッタコーン、７は絶縁層、８は
ゲート電極である。本素子は、エミッタコーン６とゲー
ト電極８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６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１
３のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ
平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【０００９】ＭＩＭ型の例としては、たとえば、C.A.Me
ad, “Operation of Tunnel-emission Devices,J.Appl.
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１４に示す。同図は断面図であ
り、図において、９は基板で、１０は金属よりなる下電
極、１１は厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁
層、１２は厚さ８０〜３００オングストローム程度の金
属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上電極
１２と下電極１０の間に適宜の電圧を印加することによ
り、上電極１２の表面より電子放出を起こさせるもので
ある。
【００１０】上述した各種冷陰極素子は、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、微細な素子作製が可能であり、
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ない。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。冷陰極素子の応用については、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
ある。
【００１１】特に冷陰極素子を画像表示装置へ応用した
例として、本出願人による米国特許第 5,066,883号や特
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ある。また、ＦＥ型を多数個なら
べて画像表示装置に応用した例として、 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“Recent Development on Micro-tips Display at LE
TI",Tech.Digest of 4th Int.Vacuum Microelectronics
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、本出願人に
よる特開平 3-55738 号公報に開示されている。
【００１２】中でも表面伝導型電子放出素子は、構造が
単純で製造も容易であることから、大面積に多数の素子
を形成しやすい利点がある。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、液晶表
示装置と比較すると、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。平
面型画像表示装置は上述した電子放出素子を平面基板に
多数配置し、これと対向して電子により発光する蛍光体
が配置される。電子放出素子は基板に２次元マトリクス
状に配列され（マルチ電子源とよぶ）、各素子は行方向
配線と列方向配線に接続される。画像表示方式の一例と
して以下の単純マトリクス駆動がある。マトリクス中の
任意の一行から電子を放出させるためには、行方向に選
択電圧を印加し、これと同期して列配線に信号電圧を印
加する。選択された行の電子放出素子より放出した電子
は蛍光体に向かって加速され、蛍光体を励起、発光させ
る。行方向に順次選択電圧を印加することにより画像が
表示される。
【００１３】２次元マトリクス状に電子放出素子が形成
された基板（リアプレート）と蛍光体と加速電極が形成
された基板（フェースプレート）間は真空に保たれる必
要がある。リアプレートとフェースプレートには大気圧
が加わるため、表示装置が大型化するにともない大気圧
を支持する厚みの基板が必要となる。しかし、これは重
量の増加を招くためリアプレートとフェースプレート間
に支持部材（スペーサ）を挿入することによりリアプレ
ートとフェースプレート間隔を一定に保つとともに、リ
アプレートとフェースプレートの破損を防ぐ構造がとら
れる。
【００１４】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。
【００１５】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。
【００１６】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
することがおこなわれる。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 57-11
8355 号公報に開示されている。また、特開平 3-49135
号公報にはＰｂＯ系ガラス材で被覆する手法が開示され
ている。
【００１７】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-9,146(1974)）が知られている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】本願に関わる発明は、
電子放出部を有する第１基板と、該第１基板と対向する
第２基板と、該第１基板と第２基板との間に設けられた
第１部材とを有する電子線装置において、該第１の部材
による電子の軌道への影響をより好ましい状態に近づけ
ること、もしくは該影響の変動をより好ましく抑制する
こと、もしくは該第１の部材における放電を抑制するこ
とを課題とする。
【００１９】
【課題を解決するための手段】本願に関わる電子線装置
の発明の一つは以下のように構成される。
【００２０】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板との間
に設けられた第１の部材とを有する電子線装置であっ
て、前記第１の部材の表面に窒化炭素を有することを特
徴とする電子線装置。
【００２１】本願に関わる画像形成装置の発明の一つは
以下のように構成される。
【００２２】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向しており、前記電子放出部から放出される電子
によって画像を形成する画像形成部材を有する第２基板
と、該第１基板と第２基板との間に設けられた第１の部
材とを有する画像形成装置であって、前記第１の部材の
表面に窒化炭素を有することを特徴とする画像形成装
置。
【００２３】ここでいう画像形成部材としては、例え
ば、蛍光体を用いることができる。
【００２４】
【００２５】
【００２６】上述した、電子線装置、画像形成装置、部
材、の各発明において、更に以下のような構成とするこ
とができる。
【００２７】例えば、前記第１の部材は、前記第１基板
と第２基板の間隔を維持するためのスペーサであっても
よい。特にスペーサの場合には、電子の軌道の近くに設
ける場合もおおいため、本願に関わる発明の適用が有効
である。
【００２８】また、前記窒化炭素は前記第１の部材の表
面に膜状に存在するように構成することができる。
【００２９】また、本願に関わる発明における窒化炭素
は、絶縁性としても導電性としても用いることができ
る。なお、ここでいう絶縁性とは、前記部材における帯
電量の変化が無視できる程度に大きい抵抗値を有するこ
とであり、ここでいう導電性とは、前記部材における帯
電を緩和できる程度の抵抗値を有することである。
【００３０】また、前記窒化炭素が比抵抗を調整するた
めの金属を含むようにしてもよい。該金属は元素として
含まれるようにしてもよい。
【００３１】また、前記窒化炭素は、導電性を有する基
体上に設けられているようにしてもよい。ここでいう、
導電性を有する基体とは、基体そのもので導電性を有す
るものであったり、基体表面に膜を有しており、該膜に
よって、もしくは基体と膜とによって、導電性を有する
ものであったりする。
【００３２】また、前記窒化炭素を何らかの基体の上に
設ける時で、該基体がナトリウム等、窒化炭素を含む膜
に影響を与える物質を含むものである時には、該ナトリ
ウム等の物質の析出を抑制する、もしくは該ナトリウム
等の物質と少なくとも窒化炭素を含む膜の構成要素との
置換を抑制する膜を、該基体と少なくとも窒化炭素を含
む膜との間に設けてもよい。
【００３３】また、前記第１の部材は、異なる電位の電
極にそれぞれ接続されるようにしてもよい。この場合、
第１部材の帯電を該電極間の電位差によって、緩和する
ことができる。ここで、窒化炭素を設けた部分の抵抗が
大きく、窒化炭素部から直接電荷を除去しにくい構成に
おいては、基体、もしくは窒化炭素の膜と基体の間の
膜、もしくは基体と該膜の両方を介して、電荷を除去す
るようにしてもよい。また、ここでいう、異なる電位の
電極とは、一方が第１基板上の電極であり、他方が第２
基板上の電極であったりする。更には、該第１基板上の
電極とは、第１基板の電子放出部が接続される配線であ
ったりする。また該第２基板上の電極とは、電子放出部
から放出される電子を加速する電位が与えられる電極で
あったりする。
【００３４】また、前記第１基板は、前記電子放出部を
複数有していてもよい。この場合、該電子放出部は、マ
トリックス状に配置されていてもよい。また、前記第１
の部材が接続される前記第１基板上の配線として、該マ
トリックス状に配置した電子放出部を接続するマトリッ
クス配線の一部を用いてもよい。
【００３５】また、前記電子放出部は、例えば、冷陰極
型の電子放出素子の電子放出部であったりする。特に
は、前記電子放出部は、前記第１基板上に設けられた表
面伝導型放出素子の電子放出部であるとよい。
【００３６】また、上述の電子線装置、画像形成装置、
部材の製造方法として、前記第１の部材の窒化炭素を、
スパッタリング法により設けるようにしてもよい。
【００３７】また、本願は、電子線装置の製造方法の発
明として以下のような発明を含む。
【００３８】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板との間
に設けられた第１の部材とを有する電子線装置の製造方
法であって、前記第１の部材の表面にスパッタリング法
により窒化炭素を設けるスパッタリング工程を有してお
り、該スパッタリング工程は、該第１の部材の基体に負
のバイアス電圧を印加しつつ行う工程であることを特徴
とする電子線装置の製造方法。
【００３９】また、本願は、電子線装置の製造方法の発
明として以下のような発明を含む。
【００４０】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板との間
に設けられた第１の部材とを有する電子線装置の製造方
法であって、前記表面に窒化炭素を有する前記第１の部
材をハロゲンもしくはハロゲンの化合物を少なくとも含
む気体に暴露する工程を有することを特徴とする電子線
装置の製造方法。
【００４１】また、本願は、画像形成装置の製造方法の
発明として以下のような発明を含む。
【００４２】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向しており、前記電子放出部から放出される電子
によって画像を形成する画像形成部材を有する第２基板
と、該第１基板と第２基板との間に設けられた第１の部
材とを有する画像形成装置の製造方法であって、前記第
１の部材の表面にスパッタリング法により窒化炭素を設
けるスパッタリング工程を有しており、該スパッタリン
グ工程は、該第１の部材の基体に負のバイアス電圧を印
加しつつ行う工程であることを特徴とする画像形成装置
の製造方法。
【００４３】また、本願は、画像形成装置の製造方法の
発明として以下のような発明を含む。
【００４４】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向しており、前記電子放出部から放出される電子
によって画像を形成する画像形成部材を有する第２基板
と、該第１基板と第２基板との間に設けられた第１の部
材とを有する画像形成装置の製造方法であって、前記表
面に窒化炭素を有する前記第１の部材をハロゲンもしく
はハロゲンの化合物を少なくとも含む気体に暴露する工
程を有することを特徴とする画像形成装置の製造方法。
【００４５】
【００４６】
【００４７】また、本願は、電子線装置で用いる部材の
製造方法の発明として以下のような発明を含む。
【００４８】電子放出部を有する第１基板と、該第１基
板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板との間
に設けられた第１の部材とを有する電子線装置において
前記第１の部材として用いる部材の製造方法であって、
前記表面に窒化炭素を有する前記第１の部材をハロゲン
もしくはハロゲンの化合物を少なくとも含む気体に暴露
する工程を有することを特徴とする部材の製造方法。
【００４９】特に上述したハロゲンもしくはハロゲン化
合物を少なくとも含む気体に暴露する工程を含む発明に
おいては、該暴露する工程を、該暴露する工程の後装置
が完成するまでに経る最高温度よりも高い温度で行うと
好適である。特には、第１基板と第２基板を封着する際
に、加熱して行う場合があるが、この時の温度よりも高
い温度で暴露工程を行うのが好適である。
【００５０】また、上記した各製造方法の発明におい
て、例えば、前記第１の部材の表面の窒化炭素は、窒素
雰囲気中で炭素ターゲットをスパッタして形成するもの
であったりする。また、前記炭素ターゲットはグラファ
イトであったりする。
【００５１】
【発明の実施の形態】図２は本発明の画像形成装置の応
用例として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。なお、表
示パネルの詳細な説明は後述する。
【００５２】図中、１７はリアプレート、１８は側壁、
１９はフェースプレートであり、１７〜１９により表示
パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成し
ている。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の
接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する
必要があるが、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４００〜５０
０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１０-4Ｐａ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２２が設けられている。このスペーサが第１の
部材に相当する。
【００５３】図１はスペーサ２２を中心とした表示装置
の断面模式図である。それぞれの番号は図２に対応して
いる。１４は電子放出部を含む冷陰極電子源、１７はリ
アプレート、１８は側壁、１９はフェースプレートであ
り、１７，１８，１９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。
【００５４】スペーサ２２は絶縁性基材２４の表面に窒
化炭素膜２３が形成されている（なお、基材２４は必ず
しも絶縁性基材でなくともよい。）。スペーサ２２は外
囲器内を真空にすることにより大気圧を受けて、外囲器
が破損あるいは変形するのを避けるために設けられる。
スペーサ２２の材質、形状、配置、配置本数は外囲器の
形状ならびに熱膨張係数等、外囲器の受ける大気圧、熱
等を考慮して決定される。スペーサの形状には、平板
型、十字型、Ｌ字型、円筒型等がある。あるいは図１５
（ａ）のように平板に各電子源に対応した穴を開けた形
状も使用できる。さらには図１５（ｂ）のように一つの
穴が複数個の電子源に対応する様にすることもできる。
【００５５】絶縁性基材２４は、電子放出素子が形成さ
れたリアプレート、蛍光体が形成されたフェースプレー
トとほぼ同一の熱膨張特性の材料であることが望まし
い。あるいは、絶縁性基材２４の弾性が高く、熱変形を
容易に吸収するものであってもよい。フェースプレート
１９およびリアプレート１７にかかる大気圧を支持する
必要からガラス、セラミックス等機械的強度の高く耐熱
性の高い材料が適する。フェースプレート１９、リアプ
レート１７の材質としてガラスを用いた場合、表示装置
作製工程中の熱応力を押さえるために、スペーサ２２の
絶縁性基材２４はできるだけこれらの材質と同じもの
か、同様の熱膨張係数の材料であることが望ましい。
【００５６】本発明者はスペーサの帯電を防止する帯電
防止膜の特性を実現する材料を鋭意検討した結果、窒化
炭素膜（ＣＮx ）が帯電防止膜として極めて優れている
ことを見出した。窒化炭素膜は理想的にはＣ3 Ｎ4 とい
う化学式になり、窒素と炭素がｓｐ3 混成軌道で共有結
合を形成した化合物である。窒化炭素膜は後述するよう
な様々な方法で成膜できるが、実際には先に述べたよう
なｓｐ3 混成軌道からなるダイアモンドと似た構造を持
つＣ3 Ｎ4 と、六角平面状に広がったグラファイト（ｓ
ｐ2 ）のカーボンの一部が窒素に置き換わった構造を持
つものが混在している。すなわち、完全なＣ3 Ｎ4 構造
であればＣとＮの原子比Ｎ／Ｃはおよそ１．３であるが
作製方法および作製条件によりＮ／Ｃの値が異なるもの
ができる。Ｎ含有が小さいと比抵抗が小さくなる。
【００５７】窒化炭素がスペーサ材料として優れている
点の第１は、二次電子放出効率が小さいことである。本
願発明者の測定によれば窒化炭素膜の二次電子放出率は
最大で１．８を越えない。第２には沿面放電耐圧が大き
い点である。真空中における測定で８ｋＶ／ｍｍを超え
ても放電することがなかった。以上の２点の特性によ
り、窒化炭素は、電子の照射によりスペーサが帯電しに
くく、かつ蛍光体に十分大きな電圧を印加することがで
き、電子線を利用した画像形成装置のスペーサとして好
適な材料である。
【００５８】後述するように窒化炭素膜は絶縁性を有す
る膜としても、導電性を有する膜としても作製すること
ができるが、上記の特性により絶縁性を有する場合、導
電性を有する場合のいずれにおいてもスペーサ材料とし
て好適に用いることができる。
【００５９】本発明で用いられる窒化炭素膜は反応性ス
パッタ法、イオンプレーティング法、イオンアシスト蒸
着法、ＣＶＤ法等の薄膜形成手段により、スペーサとな
る絶縁性基体上に形成することができる。例えばスパッ
タ法の場合、グラファイトのターゲットを窒素ガス中、
あるいは窒素とアルゴン混合雰囲気中でスパッタするこ
とにより得ることができる。その時の窒素分圧、あるい
は成膜レートを変化することにより、抵抗値の制御を行
うことができる。
【００６０】また、窒化炭素粉体をバインダ材とともに
焼結したものも使用可能である。本発明においてはスペ
ーサの表面を窒化炭素で構成すればよく、後述する実施
形態や実施例のものに限定されるものではない。
【００６１】スペーサ２２のはたらきを以下に説明す
る。窒化炭素膜２３が絶縁性の場合、該窒化炭素膜中の
窒素含有率は高く、ｓｐ3 軌道からなるＣ3 Ｎ4 が多く
含まれる。このような窒化炭素膜は例えば反応性スパッ
タ法で作製する場合、スパッタガス中の窒素分圧が高
い、あるいは成膜速度が比較的小さい条件のときに得ら
れる。冷陰極電子源１４より放出された電子あるいはフ
ェースプレートで反射した電子がスペーサ２２に当たる
と二次電子を放出する。放出される二次電子の数が入射
する電子数より多い場合（すなわち二次電子放出率が１
以上）スペーサの表面が正に帯電する。スペーサ表面か
ら放出された二次電子は加速電圧Ｖa によりフェースプ
レートへ引き寄せられるが、スペーサの正帯電により一
部はスペーサに再入射する。再入射する二次電子はエネ
ルギが小さいのでこれによる二次電子放出率は１以下で
ある。
【００６２】すなわち入射電子の数の方が放出電子の数
より多くなるのでスペーサの正帯電を中和する。もし、
スペーサの帯電が大きくなり、スペーサのある場所にお
ける電位上昇量ΔＶが大きくなればそれだけ再入射する
電子の数も多くなる。そのためスペーサ帯電による電位
上昇量は無限に増え続けることはなく、ある一定の帯電
量をもつと、入射電子数と放出電子数の数が同じになる
平衡点に達する。これはすなわちスペーサは一定の帯電
量を保ったままの平衡点に達するまで帯電量を増やし続
けるということである。
【００６３】一旦帯電量が平衡点に達すると、スペーサ
が絶縁性であるためにその表面に蓄積した電荷は短時間
で消滅することがなく、帯電状態が保たれる。
【００６４】スペーサが正帯電すると、電子源１４、特
にスペーサ２２の近傍の電子源１４より放出された電子
ビームはスペーサに引き寄せられ、蛍光体上の本来到達
すべき位置に入射しなくなる。
【００６５】窒化炭素は二次電子放出率が小さく、帯電
量が少なくなる、もしくは正帯電する領域が小さくなる
ため、窒化炭素を対向する基板の間に設けられる部材で
あるスペーサ表面に存在させることによって、スペーサ
の帯電によるビームずれへの影響を少なくすることがで
きる。
【００６６】ビームずれの程度は、対向するプレート間
の間隔や、その間に印加される電圧によって異なるが、
本発明を適用したスペーサを用いることによって、ビー
ムずれへの影響が少なくなるため、リアプレートとフェ
ースプレートとの間隔がそれほど大きくないか、及びも
しくは該プレート間に印加される電圧がそれほど小さく
なければ、何ら他の補正を行うことなく、スペーサを用
いることができる。また、上記間隔が相対的に大きい
か、及びもしくは前記電圧が相対的に小さい場合には、
本願発明を適用したスペーサを用い、更に他の補正、例
えば、後述するような電極をスペーサを設けて導電性の
領域とし、電子がスペーサから離れる方向の力を与える
ような電界が生じるようにすることによって、より望ま
しい位置に電子を入射させることも可能である。
【００６７】また、本願発明を適用した構成において、
放電が生じにくいのは、窒化炭素を用いることにより帯
電電荷量を抑制できるためだと思われる。
【００６８】本発明における窒化炭素膜は絶縁体として
も導電性を有する半導体としても使用することができ
る。絶縁体は一般には体積抵抗値が概ね１０6 Ωｃｍ以
上であるとされるが、スペーサの異なる２点間に電位差
が与えられた時（例えば加速電圧Ｖa が印加されたと
き、）スペーサにおける該電位差によって帯電電荷を実
質的に除去（除電）することができない値以上の抵抗値
を有するものであると定義できる。すなわち、上述した
ように、スペーサ表面に帯電した電荷を実質的に変動さ
せることなくスペーサを飽和帯電状態で使用することで
ある。
【００６９】一方、スペーサが導電性を有する場合と
は、スペーサ表面に生じた電荷を速やかに除電するのに
十分な電流をスペーサに流すことができる状態である。
したがって、スペーサに適する抵抗値は帯電量により設
定される。帯電量は電子源からの放出電流とスペーサ表
面の二次電子放出率に依存する。窒化炭素は二次電子放
出率が小さい材料であるため大きな電流を流す必要がな
い。シート抵抗が１０12Ω以下であればほとんどの使用
条件に対応できると考えられるが、１０11Ω以下であれ
ば申し分ない。窒化炭素膜の厚みが下記範囲において、
比抵抗が１０6 Ωｃｍ以下のときシート抵抗が１０12Ω
以下となる。抵抗値の下限はスペーサにおける消費電力
で制限され、画像表示装置全体の消費電力が過度に増加
せず、したがって、スペーサの抵抗は装置全体の発熱に
大きく影響しない値に選ぶことが求められる。
【００７０】基体の上に窒化炭素を設ける時には、該窒
化炭素の厚さは１ｎｍ以上１μｍ以下が望ましい。その
理由を以下に述べる。
【００７１】窒化炭素は少なくとも表面の一部に付いて
いればいいが、その厚さが１０ｎｍ以下になると、連続
な一様膜になりにくくなり、特に５ｎｍ以下ではその傾
向が顕著である。よって、膜厚が薄くなりすぎると、窒
化炭素が表面に存在する領域が少なくなりすぎるため、
帯電抑制の観点からは窒化炭素の膜厚は１ｎｍ以上が好
ましく、更に好ましくは５ｎｍ以上であるとよい。更に
言えば、スペーサに入射する電子はある程度の深さまで
到達する可能性があり、そのような表面から内部に到達
する電子による帯電を抑制する効果が必要な場合は、電
子の透過到達距離以上の膜厚にするとよい。２０ｎｍ程
度あれば十分にその効果を得ることができる、更に１０
０ｎｍ以上の膜厚があればほとんどの電子は該膜を透過
できなくなる。一方膜厚ｔが１μｍ以上では膜応力が大
きくなるなどにより膜はがれの危険性が高まり、また成
膜時間が長くなるため生産性もよくない。従って、膜厚
は、１ｎｍ以上で、１μｍ以下であることが好ましい。
【００７２】成膜中の炭素原子と窒素との反応性が高
い、すなわち窒素含有量が大きい条件において作製した
窒化炭素膜は絶縁的となる。成膜装置や条件により差が
あるので一概には言えないが、反応性スパッタ法の場
合、成膜時の窒素分圧を高くすれば窒化炭素膜の抵抗値
は高くなる。また、同じ窒素分圧なら、成膜速度を遅く
すれば絶縁性の窒化炭素膜となる。導電性の窒化炭素膜
は窒素含有が低い場合であり、反応性スパッタ法で作製
するときは窒素分圧が低く、成膜速度が速いほうが抵抗
値が低い。
【００７３】窒化炭素膜に導電性を付与する他の方法
は、絶縁性の窒化炭素膜に金属元素を添加することであ
る。例えばＰｔ、Ａｕ等貴金属の添加により窒化炭素膜
の抵抗値を下げることができる。また、Ｃｒ、Ｔａ、Ｔ
ｉ、Ｗ等、窒化したときに低抵抗な窒化物になる元素な
ら全て窒化炭素の抵抗値を下げる添加元素として用いる
ことができる。
【００７４】スペーサ２２はメタルバック２１およびＸ
方向配線１５と電気的に接続することにより、スペーサ
２２の両端にはほぼ加速電圧Ｖa が印加される。図１で
はスペーサは配線と接続されているが別途形成した電極
に接続させてもよい。更に、フェースプレート１９とリ
アプレート１７の間に電子ビームの整形あるいは基板絶
縁部の帯電防止を目的とした中間電極板等を貫通しても
よいし、中間電極板等を介して別々に接続してもよい。
【００７５】以下、上記表示パネルについてさらに詳細
に説明する。
【００７６】〔表示パネルの構成〕 （リアプレート）リアプレート１７には、基板１３が固
定されているが、該基板上には冷陰極素子１４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１５とＮ本の列方向配線１６によ
り単純マトリクス配線されている。前記、基板１３，行
方向配線１５，列方向配線１６によって構成される部分
をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００７７】本発明に係わる画像表示装置に用いるマル
チ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線し
た電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製
法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型電子
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。また、電子源をリアプレートに
直接形成することも可能である。
【００７８】次に、冷陰極素子として表面伝導型電子放
出素子（詳細は後述する）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。図３に示すのは、図２の表示パネルに用いたマルチ
電子ビーム源の平面図である。基板１３上には、後述の
図４で示すものと同様な表面伝導型電子放出素子が配列
され、これらの素子は行方向配線１５と列方向配線１６
により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線
１５と列方向配線１６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。
【００７９】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１５、列方向配線１６、
電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型電子放出素
子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線１
５および列方向配線１６を介して各素子に給電して通電
フォーミング処理（詳細は後述する）と通電活性化処理
（詳細は後述する）を行うことにより製造した。
【００８０】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１７にマルチ電子ビーム源の基板１３を固定する構
成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１３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１７としてマルチ電子ビーム源の基板１３自体を用い
てもよい。
【００８１】（フェースプレート）また、フェースプレ
ート１９の下面には、蛍光膜２０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２０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５（ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けら
れ、蛍光体のストライプの間には黒色体２０ａが設けて
ある。黒色体２０ａ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
うにすることや、外光の反射を防止して表示コントラス
トの低下を防ぐことなどである。黒色体２０ａを導電性
とする場合には、電子ビームによる蛍光膜のチャージア
ップを防止することが可能である。黒色体２０ａ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。
【００８２】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図５（ａ）に示したストライプ状の配列に限られるもの
ではなく、たとえば図５（ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、それ以外の配列であってもよい。
【００８３】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２０ｂに用いれ
ばよく、また黒色体材料は必ずしも用いなくともよい。
【００８４】また、蛍光膜２０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２１を設けて
ある。メタルバック２１を設けた目的は、蛍光膜２０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こ
とや、負イオンの衝突から蛍光膜２０を保護すること
や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作
用させることや、蛍光膜２０を励起した電子の導電路と
して作用させることなどである。メタルバック２１は、
蛍光膜２０をフェースプレート基板１９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２０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２１は
用いない場合がある。
【００８５】また、本実施例では用いなかったが、加速
電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェ
ースプレート基板１９と蛍光膜２０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。
【００８６】（スペーサ組み立て）図１に示すように、
スペーサ２２は絶縁性部材２４の表面に窒化炭素膜２３
を成膜し、かつフェースプレート１９の内側（メタルバ
ック２１等）及び基板１３の表面（行方向配線１５また
は列方向配線１６）に面したスペーサの当接面及び接す
る側面部に低抵抗膜２５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１３の表面に接合材２６により固定される。また、
窒化炭素膜は、絶縁性部材２４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２２上の低抵抗膜２５および接合材２６を
介して、フェースプレート１９の内側（メタルバック２
１等）及び基板１３の表面（行方向配線１５または列方
向配線１６）に電気的に接続される。ここで説明する態
様におけるスペーサ２２の形状は薄板状であり、行方向
配線１５に平行に配置され、行方向配線１５に電気的に
接続されている。窒化炭素膜２３が絶縁性の場合低抵抗
膜２５は必ずしも必要はない。また、フェースプレート
１９あるいは行方向配線１５のどちらか一方の接合材２
６を省略することも可能である。
【００８７】スペーサ２２を構成する低抵抗膜２５は、
窒化炭素膜２３と高電位側のフェースプレート１９（メ
タルバック２１等）及び低電位側の基板１７（配線１
５，１６等）との電気的接続を良好にする為に設けられ
たものであり、以下では、中間電極層（中間電極）とい
う名称を用いる。中間電極層（中間電極）は以下に列挙
する複数の機能を有する。
【００８８】(1) 窒化炭素膜２３をフェースプレート
１９及び基板１３と電気的に接続する。
【００８９】既に記載したように、導電性窒化炭素膜は
スペーサ２２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、窒化炭素膜２３をフェースプレート１９
（メタルバック２１等）及び基板１３（配線１５，１６
等）と直接或いは接合材２６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１９、基板１３及
び当接材２６と接触するスペーサ２２の当接面或いは側
面部に低抵抗の中間電極を設けた。
【００９０】(2) 窒化炭素膜２３の電位分布を均一化
する。
【００９１】冷陰極素子１４より放出された電子は、フ
ェースプレート１９と基板１３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２２の近傍で電子
軌道に乱れが生じないようにする為には、窒化炭素膜２
２の電位分布を全域にわたって制御する必要がある。窒
化炭素膜２２をフェースプレート１９（メタルバック２
１等）及び基板１３（配線１５，１６等）と直接或いは
当接材２６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、窒化炭素膜２３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２２がフェースプレート１９
及び基板１３と当接するスペーサ端部（当接面或いは側
面部）の全長域に低抵抗の中間電極を設け、この中間電
極部に所望の電位を印加することによって、窒化炭素膜
２３全体の電位を制御可能とした。
【００９２】(3) 放出電子の軌道を制御する。
【００９３】冷陰極素子１４より放出された電子は、フ
ェースプレート１９と基板１３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。また、絶縁性のスペーサにおいては帯電により
スペーサ近傍の空間の電界に歪みを生ずる。このような
とき、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１９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１９及び基板１３と当接する面の側面部に低抵抗の中
間電極を設けることにより、スペーサ２２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
することができる。
【００９４】中間電極となる低抵抗膜２５は、窒化炭素
膜２３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，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａ
ｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａ
ｇ，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Ｉｎ2Ｏ
3 −ＳｎＯ2 等の透明導体及びポリシリコン等の半導体
材料等より適宜選択される。
【００９５】接合材２６はスペーサ２２が行方向配線１
５及びメタルバック２１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。
【００９６】（気密容器の組み立て）リアプレート、フ
ェースプレート、スペーサおよび枠をガラスフリットに
より接合したのち、不図示の排気管と排気ポンプを接続
し気密容器内を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１×１０-3ないしは１×１０-5Ｐａの真空度に維
持される。
【００９７】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はマルチ電子ビーム源の行方向配線１５と、
Ｄy1〜Ｄynはマルチ電子ビーム源の列方向配線１６と、
Ｈv はフェースプレートのメタルバック２１と電気的に
接続している。
【００９８】容器外端子Ｄx1ないしＤxm、Ｄy1ないしＤ
ynを通じて各冷陰極素子１４に電圧を印加すると、各冷
陰極素子１４から電子が放出される。それと同時にメタ
ルバック２１に容器外端子Ｈv を通じて数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１９の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜２０
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。
【００９９】通常、冷陰極素子である本発明に係わる表
面伝導型電子放出素子１４への印加電圧は１２〜１６Ｖ
程度、メタルバック２１と冷陰極素子１４との距離ｄは
１ｍｍから８ｍｍ程度、メタルバック２１と冷陰極素子
１４間の電圧は３ｋＶから１５ｋＶ程度である。 〔マルチ電子ビーム源の構成および製造方法〕次に、前
記実施形態の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の
製造方法について説明する。本発明に係わる画像表示装
置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マ
トリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や
形状あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば
表面伝導型電子放出素子や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。
【０１００】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、表面伝導型電子放出素子が特に好まし
い。すなわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極
の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するた
め、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大
面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因と
なる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄
くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。そ
の点、表面伝導型電子放出素子は、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、表面伝導型電子放出素子の中でも、
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、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電子放出素子を用い
た。そこで、まず好適な表面伝導型電子放出素子につい
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。
【０１０１】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電子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。
【０１０２】（平面型の表面伝導型電子放出素子）まず
最初に、平面型の表面伝導型電子放出素子の素子構成と
製法について説明する。図４（ａ）は平面型の表面伝導
型電子放出素子の構成を説明するため図３の一素子を拡
大して示した平面図であり、図４（ｂ）は図３のＢ−
Ｂ′で切断した断面図である。図中、１３は基板、２７
と２８は素子電極、２９は導電性薄膜、３０は通電フォ
ーミング処理により形成した電子放出部、３１は通電活
性化処理により形成した薄膜である。
【０１０３】基板１３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ック基板、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。
【０１０４】また、基板１３上に基板面と平行に対向し
て設けられた素子電極２７と素子電極２８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、Ｎｉ，
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Ｉｎ2 Ｏ3 −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ー、エ
ッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれ
ば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印刷
技術）を用いて形成してもさしつかえない。
【０１０５】素子電極２７と素子電極２８の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメータ
ーの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、
通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの
範囲から適当な数値が選ばれる。
【０１０６】また、導電性薄膜２９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。
【０１０７】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、ながても好ましいのは１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極２７
あるいは素子電極２８と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件、などである。具体的には、
数オングストロームから数千オングストロームの範囲の
なかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングス
トロームから５００オングストロームの間である。
【０１０８】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，Ｓ
ｎＯ2 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2 Ｏ3 ，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，Ｈｆ
Ｎ，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。
【０１０９】以上述べたように、導電性薄膜２９を微粒
子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、１０
3 から１０7 オーム／□の範囲に含まれるよう設定し
た。
【０１１０】なお、導電性薄膜２９と素子電極２７およ
び素子電極２８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４（ｂ）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。
【０１１１】また、電子放出部３０は、導電性薄膜２９
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２９に対して、後述する通電フォーミン
グの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、数オ
ングストロームから数百オングストロームの粒径の微粒
子を配置する場合がある。なお、実際の電子放出部の位
置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図
４においては模式的に示した。
【０１１２】また、薄膜３１は、炭素もしくは炭素化合
物よりなる薄膜で、電子放出部３０およびその近傍を被
覆している。薄膜３１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。
【０１１３】薄膜３１は、単結晶グラファイト、多結晶
グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしく
はその混合物であり、膜厚は５００オングストローム以
下とするが、３００オングストローム以下とするのがさ
らに好ましい。
【０１１４】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施形態例においては以下のような素子を用い
た。
【０１１５】すなわち、基板１３には青板ガラスを用
い、素子電極２７と２８にはＮｉ薄膜を用いた。素子電
極の厚さｄは１０００オングストローム、電極間隔Ｌは
１０マイクロメーターとした。
【０１１６】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００オングストロー
ム、幅Ｗは１００マイクロメーターとした。
【０１１７】次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出
素子の製造方法について説明する。図６（ａ）〜（ｄ）
は、表面伝導型電子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４と同一である。
【０１１８】１） まず、図６（ａ）に示すように、基
板１３上に素子電極２７および２８を形成する。
【０１１９】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
３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
ィー・エッチング技術を用いてパターニングし、図６
（ａ）に示した一対の素子電極２７，２８を形成する。
【０１２０】２） 次に、図６（ｂ）に示すように、導
電性薄膜２９を形成する。
【０１２１】形成するにあたっては、まず図６（ａ）に
示す一対の素子電極２７，２８を形成した基板に有機金
属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を
成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより
所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液
とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とす
る有機金属化合物の溶液である。具体的には、本実施例
では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例では塗
布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外の
たとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。
【０１２２】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布
による方法以外の、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。
【０１２３】３） 次に、図６（ｃ）に示すように、フ
ォーミング用電源３２から素子電極２７と２８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３０を形成する。
【０１２４】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜２９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３０）におい
ては、薄膜に適当なギャップが形成されている。なお、
電子放出部３０が形成される前と比較すると、形成され
た後は素子電極２７と素子電極２８の間で計測される電
気抵抗は大幅に増加する。
【０１２５】通電方法をより詳しく説明するために、図
７に、フォーミング用電源３２から印加する適宜の電圧
波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜をフ
ォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、
本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅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３０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３３で計測し
た。
【０１２６】実施例においては、たとえば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０．１Ｖ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。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２７と２８の間の電
気抵抗が１×１０6 オームになった段階、すなわちモニ
ターパルス印加時に電流計３３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。
【０１２７】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型電子放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば
微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表
面伝導型電子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。
【０１２８】４） 次に、図６（ｄ）に示すように、活
性化用電源３４から素子電極２７と２８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。
【０１２９】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３０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６（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３１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。
【０１３０】具体的には、１０-2ないし１０-4Ｐａ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３
１は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶
質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であ
り、膜厚は５００オングストローム以下、より好ましく
は３００オングストローム以下である。
【０１３１】通電方法をより詳しく説明するために、図
８（ａ）に、活性化用電源３４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
１ミリ秒、パルス間隔Ｔ4 は１０ミリ秒とした。なお、
上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型電子放出素子
に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子放出素子
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。
【０１３２】図６（ｄ）に示す３５は該表面伝導型電子
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３６および電流計３７
が接続されている（なお、基板１３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３５として用いる。）。活性
化用電源３４から電圧を印加する間、電流計３７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３４の動作を制御する。電流計３７
で計測された放出電流Ｉe の一例を図８（ｂ）に示す
が、活性化電源３４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３４から
の電圧印加を停止し、通電活性化処理を終了する。
【０１３３】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型電子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。
【０１３４】以上のようにして、図４に示す平面型の表
面伝導型電子放出素子を製造した。 （垂直型の表面伝導型電子放出素子）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。
【０１３５】図９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３８は基板、３９と４
０は素子電極、４３は段差形成部材、４１は微粒子膜を
用いた導電性薄膜、４２は通電フォーミング処理により
形成した電子放出部、４４は通電活性化処理により形成
した薄膜、である。
【０１３６】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、片方の素子電極３９が段差形成部材４３上に設けら
れており、導電性薄膜４１が段差形成部材４３の側面を
被覆している点にある。したがって、前記図４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４３の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板３
８、素子電極３９および４０、微粒子膜を用いた導電性
薄膜４１、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４３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。
【０１３７】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の
製法について説明する。図１０（ａ）〜（ｅ）は、製造
工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図
９と同一である。
【０１３８】１） まず、図１０（ａ）に示すように、
基板３８上に素子電極４０を形成する。
【０１３９】２） 次に、図１０（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。
【０１４０】３） 次に、図１０（ｃ）に示すように、
絶縁層の上に素子電極３９を形成する。
【０１４１】４） 次に、図１０（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４０を露出させる。
【０１４２】５） 次に、図１０（ｅ）に示すように、
微粒子膜を用いた導電性薄膜４１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。
【０１４３】６） 次に、前記平面型の場合と同じく、
通電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する
（図６（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。）。
【０１４４】７） 次に、前記平面型の場合と同じく、
通電活性化処理を行い、電子放出部近傍に炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる（図６（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。）。
【０１４５】以上のようにして、図９に示す垂直型の表
面伝導型電子放出素子を製造した。 （表示装置に用いた表面伝導型電子放出素子の特性）以
上、平面型と垂直型の表面伝導型電子放出素子について
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。
【０１４６】図１１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。
【０１４７】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。
【０１４８】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。
【０１４９】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。
【０１５０】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。
【０１５１】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。
【０１５２】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子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
画面の順次走査して表示を行うことが可能である。すな
わち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電
圧Ｖth以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には
閾値電圧Ｖth未満の電圧を印加する。駆動する素子を順
次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して
表示を行うことが可能である。
【０１５３】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。
【０１５４】
【実施例】以下、本発明の具体的な実施例について図面
を用いて説明する。
【０１５５】（実施例１）以下、図２を用いて説明す
る。本実施例では、まず、未フォーミングの複数の表面
伝導型電子源１４を基板１３に形成した。基板１３とし
て清浄化した青板ガラスを用い、これに、図４に示した
表面伝導型電子放出素子を１６０個×７２０個マトリク
ス状に形成した。素子電極２７、２８はＮｉスパッタ膜
であり、Ｘ方向配線１５、Ｙ方向配線１６はスクリーン
印刷法により形成したＡｇ配線である。導電性薄膜２９
はＰｄアミン錯体溶液を焼成したＰｄＯ微粒子膜であ
る。
【０１５６】画像形成部材であるところの蛍光膜２０は
図５（ａ）に示すように、各色蛍光体がＹ方向に伸びる
ストライプ形状を採用し、黒色体２０ａとしては各色蛍
光体間だけでなく、Ｘ方向にも設けることでＹ方向の画
素間を分離しかつスペーサ２２を設置するための部分を
加えた形状を用いた。先に黒色体（導電体）２０ａを形
成し、その間隙部に各色蛍光体を塗布して蛍光膜２０を
作成した。ブラックストライプ（黒色体２０ａ）の材料
として通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料
を用いた。フェースプレート１９に蛍光体を塗布する方
法はスラリー法を用いた。
【０１５７】また、蛍光膜２０より内面側（電子源側）
に設けられるメタルバック２１は、蛍光膜２０の作成
後、蛍光膜２０の内面側表面の平滑化処理（通常フィル
ミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着す
ることで作成した。フェースプレート１９には、更に蛍
光膜２０の導電性を高めるため、蛍光膜２０より外面側
（ガラス基板と蛍光膜の間）に透明電極が設けられる場
合もあるが、本実施例ではメタルバックのみで十分な導
電性が得られたので省略した。
【０１５８】図１においてスペーサ２２は清浄化したソ
ーダライムガラスからなる絶縁性基材２４（巾１．０ｍ
ｍ、板厚２００μｍ、長さ２０ｍｍ）上に、窒化炭素膜
２３を真空成膜法により成膜した。本実施例で用いた窒
化炭素膜はスパッタリング装置を用いて窒素雰囲気中で
グラファイトのターゲットをスパッタすることにより成
膜した。
【０１５９】成膜室に窒素を導入し、成膜中の圧力を５
ｍＴｏｒｒに保った。ターゲットとスペーサ基板間に高
周波電圧を印加して放電をおこしてスパッタを行う。タ
ーゲットには１．３Ｗ／ｃｍ2 の電力を投入し、成膜後
の膜厚は１８０ｎｍであった。
【０１６０】また、スペーサ２２は、Ｘ方向配線および
メタルバックとの電気的接続を確実にし、電位を一定に
するためにその接続部にＡｌによる中間電極２５を設け
た。この中間電極２５はＸ方向配線からフェースプレー
トに向かって５０μｍ、メタルバックからリアプレート
に向かって１００μｍの範囲でスペーサ２２の４面を完
全に被覆した。
【０１６１】その後、電子源１４の１．２ｍｍ上方にフ
ェースプレート１９を支持枠１８を介して配置し、リア
プレート１３、フェースプレート１９、支持枠１８およ
びスペーサ２２の接合部を固定した。スペーサはＸ方向
配線１５上に等間隔に固定した。スペーサ２２はフェー
スプレート１９側では黒色体２０ａ（線幅３００μｍ）
上に、Ａｕを被覆シリカ球を含有した導電性フリットガ
ラス２６を用いることにより、窒化炭素膜２３とフェー
スプレート１９との導通を確保した。なお、メタルバッ
ク２１とスペーサ２２とが当接する領域においてはメタ
ルバック２１の一部を除去した。リアプレート１７と支
持枠１８の接合部はフリットガラス（不図示）を塗布
し、大気中で４２０℃で１０分以上焼成することで封着
した。
【０１６２】以上のようにして完成したあと、排気管を
通じ真空ポンプにて排気し、十分低い圧力に達した後、
容器外端子Ｄx1〜ＤxmとＤy1〜Ｄynを通じ電子放出素子
１４の素子電極２７，２８間に電圧を印加し、導電性薄
膜２９を通電処理（フォーミング処理）することにより
電子放出部３０を形成した。フォーミング処理は、図７
に示した波形の電圧を印加することにより行った。
【０１６３】次に排気管を通してアセトンを０．０１３
Ｐａの圧力となるように真空容器に導入し、容器外端子
Ｄx1〜Ｄxmと、Ｄy1〜Ｄynに電圧パルスを定期的に印加
することにより、炭素あるいは炭素化合物を堆積する通
電活性化処理を行った。通電活性化は図８に示すような
波形を印加することにより行った。
【０１６４】次に容器全体を２００℃に加熱しつつ１０
時間真空排気した後、１０-4Ｐａ程度の圧力で、排気管
をガスバーナーで熱することで溶着し封止を行った。
【０１６５】最後に、封止後の圧力を維持するために、
ゲッター処理を行った。
【０１６６】以上のように完成した画像形成装置におい
て、各電子放出素子１４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２１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
２０に電子を衝突させ、蛍光体２０ｂ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１〜５ｋＶ、素子電極２７，２８間への印加電
圧Ｖf は１４Ｖとした。なお、スペーサの抵抗値は測定
限界の１０13Ω以上であり、絶縁性を有することが確認
された。
【０１６７】本実施例では加速電圧Ｖa を５ｋＶまで放
電することなく印加することができ、画像形成装置とし
て実用上十分な輝度を得た。また、スペーサ帯電による
ビームのずれはわずかであり、良好な画像を表示するこ
とができた。
【０１６８】このようにして完成した該画像表示装置を
分解してスペーサ２２表面の窒化炭素膜２３の分析を行
った。分析についてはＥＳＣＡ（Ｘ線光電子分光法）、
ＲＡＭＡＮ分光法、ＸＲＤ（Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａ
ｃｔｉｏｎ）を用いた。
【０１６９】まず、ＸＲＤの結果からは特定の回折ピー
クは見られず、全体として非晶質な構造であることが示
された。
【０１７０】ラマンスペクトルからはグラファイトの六
員環、もしくはそれに類似した構造に起因するピークが
見られた。
【０１７１】ＥＳＣＡでは炭素と窒素についての状態分
析及び表面元素の定量を行った。窒素と炭素のＥＳＣＡ
スペクトル及びピーク分離の図を図１６及び図１７に示
す。まず炭素であるが、Ｃｌｓのピーク分離を行うと３
つのピークに分離された。これはｓｐ3 成分、ｓｐ2 成
分、ＣＯと帰属された。一方窒素の方は同じく３つのピ
ークに分離された。ｓｐ3 成分、ｓｐ2 成分、ＮＯ成分
と帰属された。ピークの位置については製法、その後の
処理によって多少シフトが見られるのが一般的である。
しかし、一般的な傾向として次のようなことが成り立つ
ことがしられている。まず第一に、窒素と炭素がｓｐ2
軌道で結合した場合、窒素のｓｐ2 のピークと炭素のｓ
ｐ2 のピークのエネルギー差は１１４．７ｅＶ付近にな
る。本実施例の試料においてはこのエネルギー差が１１
４．１ｅＶを示しており、良い一致を示す。第二に窒素
と炭素がｓｐ3 軌道で結合した場合、窒素のｓｐ3 軌道
のピークと炭素のｓｐ3 軌道のピークのエネルギー差が
１１２．９ｅＶ付近になるはずである。今回の資料は約
１１２．３ｅＶを示しており、これによく一致する。
【０１７２】これらの結果を総合するとこの膜は、ｓｐ
3 軌道から構成されるＣ3 Ｎ4 とｓｐ2 軌道から構成さ
れるグラファイト類似構造（一部の炭素が窒素と置換し
ている。）の両方が含まれた構造を持っていることが示
唆される。
【０１７３】本試料についてＥＳＣＡによる各元素の定
量の結果は、炭素が５６．７（ａｔｏｍｉｃ％）、窒素
が３８．２（ａｔｏｍｉｃ％）、酸素が５．１（ａｔｏ
ｍｉｃ％）であった。定量の結果、膜中に含まれる酸素
の量はごくわずかであり、この膜が窒素と炭素から構成
され、ほとんど全て上に述べたような構造からなりたっ
ていることを示している。
【０１７４】（比較例）比較例として、窒化炭素膜の被
覆を省いたソーダライムガラスのみの基板をスペーサと
して使用し、その他は実施例１と同様の工程により画像
形成装置を作製した。ガラスの二次電子放出係数はおよ
そ３．５である。この比較例では加速電圧Ｖａが２．５
ｋＶでスペーサ沿面において放電したため、十分な輝度
を得ることができなかった。また、スペーサに最も近い
電子放出素子からの電子はスペーサの帯電によりスペー
サ側に曲げられ、その部分に画像のゆがみが認められ
た。 （実施例２）実施例２においてはスペーサの絶縁性部材
２４、および電子源型ディスプレイの組み立て方法は全
て実施例１と同様に行った。但し、ガラス基板は巾１．
８ｍｍのものを使用した。まず最初に成膜室中に窒素ガ
スを導入し、成膜中の窒素圧を５ｍＴｏｒｒに調節し
た。グラファイトターゲットには１．３Ｗ／ｃｍ2 を投
入し、膜厚１８０ｎｍの窒化炭素膜を得た。窒化炭素膜
をガラス基板の両面に形成した。
【０１７５】次に中間電極となるＡｌ膜を片側の長辺に
沿い、巾２００μｍ、両面にスパッタ蒸着した。中間電
極はＸ方向配線からフェースプレートに向かって２００
μｍ、メタルバックからリアプレートに向かって１００
μｍの範囲で被覆した。本実施例では実施例１に比べて
リアプレート側中間電極の高さが高くなっているのは、
リアプレートとフェースプレートとの間隔を広くした場
合には、電子ビームの曲がりが大きくなるので、中間電
極により電位補正することが望ましいからである。
【０１７６】以上のように作製したスペーサ２２を中間
電極が行方向配線と電気的接続するように、導電性フリ
ットにより行方向配線上に接着した。
【０１７７】その後の作製工程は実施例１と同様にして
画像表示装置を作製した。実施例１と異なるのはリアプ
レートとフェースプレートとの間隔をおよそ２ｍｍとし
たことである。なお、スペーサの抵抗値は測定限界の１
０13Ω以上であり、絶縁性を有することが確認された。
【０１７８】本実施例においてはＶa ＝７ｋＶにおいて
も放電することなく駆動することができ、かつビームの
ずれによる画像のゆがみがない良好な画像表示を実現す
ることができた。
【０１７９】（実施例３）実施例３においてはスペーサ
の絶縁性部材２４、および電子源型ディスプレイの組み
立て方法は全て実施例１と同様に行った。スペーサ導電
膜２３に関しては次のようなものを用いた。まず最初に
成膜室中に窒素ガスを導入し、成膜中の窒素圧を１．５
ｍＴｏｒｒに調節した。グラファイトターゲットには
３．８Ｗ／ｃｍ2 を投入し、膜厚２５０ｎｍの窒化炭素
膜を得た。これを試料Ａとする。次に、同じく成膜室に
窒素ガスを導入し、成膜中の窒素圧を２ｍＴｏｒｒに保
った。同じくグラファイトターゲットに３．８Ｗ／ｃｍ
2 を投入し、絶縁性部材２４上に膜厚２４０ｎｍの窒化
炭素膜を得た。これを試料Ｂとする。最後に成膜中の窒
素圧を２．７ｍＴｏｒｒに保ち、グラファイトターゲッ
トに同じく３．８Ｗ／ｃｍ2 を投入することにより絶縁
性部材２４上に膜厚２１０ｎｍの窒化炭素膜を得た。こ
れを試料Ｃとする。これらのスペーサを用いてディスプ
レイを組み立てた。工程については全て実施例１と同様
に行った。ただし、フェースプレートとリアプレートの
封着については窒素雰囲気下で、４２０℃で１０分以上
焼成することで封着した。
【０１８０】封着工程の後、Ｖa 印加方向と同方向に電
圧を印加することによりスペーサの抵抗値（スペーサ１
個当り）を測定したところ試料Ａは７．１×１０8 Ω、
試料Ｂは１．２×１０9 Ω、試料Ｃは１．１×１０10Ω
であった。シート抵抗値は試料ＡとＢが１０9 Ω台、試
料Ｃが１０10Ω台である。
【０１８１】完成した画像形成装置において、各電子放
出素子１４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２１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２０に電子を
衝突させ、蛍光体２０ｂ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１〜
５ｋＶ、素子電極２７，２８間への印加電圧Ｖf は１４
Ｖとした。
【０１８２】本実施例ではＶf のパルス幅を変化させる
ことにより輝度変調を行いテレビ画像の表示を行った。
その結果、試料Ａ〜Ｃはスペーサ帯電によるスペーサ近
傍でのビームの乱れが全くないかあっても非常に少な
く、テレビ画面として全く問題のない範囲であった。
【０１８３】また、スペーサでの消費電力は最も抵抗が
小さい試料Ａにおいても数十ミリＷであり、発熱の問題
は起こらなかった。
【０１８４】（実施例４）実施例４においてはスペーサ
の絶縁性部材２４、および電子源型ディスプレイの組み
立て方法は全て実施例１と同様に行った。スペーサ導電
膜２３に関しては次のようなものを用いた。成膜室に窒
素を導入し、成膜中の圧力５ｍＴｏｒｒに調節した。グ
ラファイトターゲットには３．８Ｗ／ｃｍ2 を投入し
た。その時同時にＰｔターゲットに０．４Ｗ／ｃｍ2 を
投入し、グラファイトと白金の二元同時スパッタを行い
膜厚２００ｎｍの窒化炭素膜を得た。
【０１８５】こうして作製したスペーサを用いてディス
プレイを組み立てた。工程については全て実施例１と同
様に行った。ただし、フェースプレートとリアプレート
の封着については窒素雰囲気下で、４２０℃で１０分以
上焼成することで封着した。封着工程の後、Ｖa 印加方
向と同方向に電圧を印加することによりスペーサの抵抗
値を測定したところ（スペーサ１個当りの）抵抗値は
１．８×１０10Ωであった。
【０１８６】完成した画像形成装置において、各電子放
出素子１４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２１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２０に電子を
衝突させ、蛍光体２０ｂ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１〜
５ｋＶ、素子電極２７，２８間への印加電圧Ｖf は１４
Ｖとした。
【０１８７】本実施例ではＶf のパルス幅を変化させる
ことにより輝度変調を行いテレビ画像の表示を行った。
その結果、この試料はスペーサ帯電によるスペーサ近傍
でのビームの乱れが非常に少なく、テレビ画面として全
く問題ない範囲であった。次に別の態様について説明す
る。
【０１８８】以下の構成は、スペーサの表面に窒化炭素
を設け、更にそこでの帯電を基体側に逃がす様にした構
成である。特に以下に示す構成では、帯電電荷を除去し
やすくするために導電性を与えた第１の膜の上に、窒化
炭素を設けた構成を示している。図１８，１９はそのよ
うなスペーサの構成を示す模式図であり、絶縁性基体２
４の上に、導電性を有する第１層２３ａ及び窒化炭素の
第２層２３ｂが形成されている。
【０１８９】第一層はスペーサ表面に帯電した電荷を除
去し、スペーサが大きく帯電しないようにする。また、
第二層は二次電子放出効率の小さい材料とすることによ
り、帯電電荷を抑えるものである。
【０１９０】第一層の抵抗値はスペーサ表面が帯電する
ことなく電荷を速やかに除電するのに十分な電流がスペ
ーサに流れる値に設定される。したがって、スペーサに
適する抵抗値は帯電量により設定される。帯電量は電子
源からの放出電流とスペーサ表面の二次電子放出率に依
存するが、第二層の窒化炭素は二次電子放出率が小さい
材料であるため大きな電流を流す必要がない。シート抵
抗が１０12Ω以下であればほとんどの使用条件に対応で
きると考えられるが、１０11Ω以下であれば申し分な
い。一方抵抗値の下限はスペーサにおける消費電力で制
限され、画像表示装置全体の消費電力が過度に増加せ
ず、したがって、スペーサの抵抗は装置全体の発熱に大
きく影響しない値に選ばれなければならない。
【０１９１】スペーサに使用する第一層としては比抵抗
が小さい金属膜よりは半導電性の材料であることが好ま
しい。その理由は比抵抗が小さい材料を用いた場合、シ
ート抵抗Ｒｓを所望の値にするためには帯電防止膜の厚
みを極めて薄くしなければならないからである。薄膜材
料の表面エネルギーおよび基盤との密着性や基板温度に
よっても異なるが、一般的に１０ｎｍより小さい薄膜は
島状となり、抵抗が不安定で成膜再現性に乏しい。した
がって、比抵抗値が金属導電体より大きく、絶縁体より
は小さい範囲にある半導電性材料が好ましい。
【０１９２】スペーサの抵抗温度係数が正の場合には温
度上昇とともに抵抗値が増加するため、スペーサでの発
熱が抑制される。逆に抵抗温度係数が負であると、スペ
ーサ表面で消費される電力による温度上昇で抵抗値が減
少し、更に発熱し温度が上昇し続け、過大な電流が流れ
る、いわゆる熱暴走を引き起こす。しかし、発熱量すな
わち消費電力と放熱がバランスした状況においては熱暴
走は発生しない。したがって抵抗温度係数（ＴＣＲ）の
絶対値が小さければ熱暴走しづらい。
【０１９３】ＴＣＲが約−１％の薄膜を用いた条件でス
ペーサ１ｃｍ2 あたりの消費電力がおよそ０．１Ｗを超
えるようになるとスペーサに流れる電流が増加し続け、
熱暴走状態となることが実験で認められた。これはもち
ろんスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧Ｖａお
よび帯電防止膜の抵抗温度係数により左右されるが、以
上の条件から、消費電力が１ｃｍ2 あたり０．１Ｗを越
えないＲｓの値は１０×Ｖａ2 Ω以上である。すなわ
ち、スペーサ上に形成した第一層のシート抵抗Ｒｓは１
０×Ｖａ2 Ω〜１０11Ωの範囲に設定されることが望ま
しい。
【０１９４】第一層の厚みｔは前述のように１０ｎｍ以
上が望ましい。一方膜厚ｔが１μｍを超えると膜応力が
大きくなって膜はがれの危険性が高まり、また、成膜時
間が長くなるため生産性が悪い。したがって、膜厚は１
０ｎｍ〜１μｍ、更に好適には２０ｎｍ〜５００ｎｍで
ある事が望ましい。
【０１９５】比抵抗ρはシート抵抗Ｒｓと膜厚ｔの積で
あり、以上に述べたＲｓとｔの好ましい範囲から、帯電
防止膜の比抵抗ρは１０−7 ×Ｖａ2 Ωｍ〜１０5 Ωｍ
であることが望ましい。更にシート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（２×１０−7 ）
×Ｖａ2 Ωｍ〜５×１０4 Ωｍとするのがよい。ディス
プレイにおける電子の加速電圧Ｖａは１００Ｖ以上であ
り、ＣＲＴに通常用いられる高速電子用蛍光体を平面型
ディスプレイに用いた場合に十分な輝度を得るためには
３ｋＶ以上の電圧を要する。Ｖａ＝１ｋＶの条件におい
ては、帯電防止膜の比抵抗は０．１Ωｍ〜１０5 Ωｍが
好ましい範囲となる。
【０１９６】第一層の材料としては、抵抗値が上述した
スペーサに好ましい範囲に調節でき、かつ安定ならば何
でもよく、酸化物、窒化物などを用いることができる。
中でも、遷移金属とセラミックの複合体（サーメッ
ト）、Ｃｒ−ＳｉＯ、Ｃｒ−ＳｉＯ2 、Ｃｒ−Ａｌ2 Ｏ
3 、Ｉｎ2 Ｏ3 −Ａｌ2 Ｏ3 等や遷移金属と高抵抗窒化
物（窒化アルミ、窒化硼素、窒化珪素など）の複合体、
Ｃｒ−Ａｌ−Ｎ、Ｔｉ−Ａｌ−Ｎ、Ｔａ−Ａｌ−Ｎ、Ｃ
ｒ−Ｂ−Ｎ、Ｃｒ−Ｓｉ−Ｎ等は抵抗値の調節が容易か
つ画像形成装置作製プロセス中で抵抗値が安定で好まし
い材料である。
【０１９７】スペーサ全体の抵抗値はおおむね第一層２
３ａの抵抗値で規定される様にするとよい。電子源から
の放出電子の軌道に乱れを少なくするためには、フェー
スプレート〜リアプレート巻の電位分布が一様である、
すなわちスペーサの抵抗値がすべての場所でほぼ均一で
あるとよい。電位分布が乱れると、スペーサ近傍の蛍光
体に到達すべき電子が曲げられ、隣接した蛍光体にあた
るために画像に乱れを生ずる。Ｃｒ，Ｔｉ，Ｔａの窒化
膜は安定であり抵抗値の一様性を確保し、画像の乱れを
防止するのに有効である。
【０１９８】第二層の窒化炭素膜（ＣＮｘ）は理想的に
はＣ3 Ｎ4 という化学式になり、窒素と炭素がＳＰ3 混
成軌道で共有結合を形成した化合物である。窒化炭素膜
は後述するような様々な方法で成膜できるが、実際には
先に述べたようなｓｐ3 混成軌道からなるダイアモンド
と似た構造を持つＣ3 Ｎ4 と、六角平面状に広がったグ
ラファイト（ｓｐ2 ）のカーボンの一部が窒素に置き換
わった構造を持つものが混在している。すなわち、完全
なＣ3 Ｎ4 構造であればＣとＮの原子比Ｎ／Ｃはおよそ
１．３であるが作製方法および作製条件によりＮ／Ｃの
値が異なるものができる。
【０１９９】窒化炭素がスペーサ材料として優れている
点の第１は、二次電子放出効率が小さいことである。本
願発明者の測定によれば窒化炭素膜の二次電子放出率は
最大で１．８を越えない。第２には沿面放電耐圧が大き
い点である。真空中における測定で８ｋＶ／ｍｍを超え
ても放電することがなかった。以上の２点の特性によ
り、窒化炭素は、電子の照射によりスペーサが帯電しに
くく、かつ蛍光体に十分大きな電圧を印加することがで
き、電子線を利用した画像形成装置のスペーサとして好
適な材料である。
【０２００】第二層は絶縁体であっても導電性を有して
もかまわないが、抵抗値が小さすぎる場合はスペーサの
抵抗が低くなりすぎるため好ましくない。Ｎ／Ｃが大で
ある窒化炭素膜はほぼ絶縁体であり、この方がスペーサ
全体の抵抗制御が容易である。
【０２０１】第二層の膜厚は前述した様に１ｎｍ以上で
あったほうがよい。
【０２０２】またこの構成では第二層の窒化炭素膜は二
次電子放出係数が小さいとはいえ帯電した場合に蓄積す
る電荷は第一層中の反対極性の電荷と結合することによ
り帯電が中和される。第二層中の電荷は拡散あるいは帯
電で生じた電位勾配により移動するが、移動度は良導体
にくらべるとかなり遅いので膜厚が厚すぎると速やかに
除電することが難しくなる。第二層が絶縁体であっても
薄ければトンネル効果による電荷移動が期待できるので
基体側（基体側の第１層）に電荷を移動させることを考
えると、第二層の膜厚は５０ｎｍ以下であることが望ま
しい。
【０２０３】第一層２３ａはスパッタ法、反応性スパッ
タ法、電子ビーム蒸着法、イオンプレーティング法、イ
オンアシスト蒸着法、ＣＶＤ法等の薄膜形成手段により
絶縁性基材上に形成することができる。また、第二層２
３ｂの形成には、反応性スパッタ法、イオンアシスト蒸
着法、ＣＶＤ法、イオンビームスパッタ法などにより形
成することができる。例えば反応性スパッタの場合はグ
ラファイトのターゲットを窒素雰囲気、あるいはアルゴ
ンと窒素の混合雰囲気下でスパッタを行うことにより形
成を行うことができる。
【０２０４】以下、窒化炭素部で生じた帯電を基体側に
移動させる構成の実施例について図面を用いて説明す
る。
【０２０５】（実施例５）本実施例では、まず、未フォ
ーミングの複数の表面伝導型電子源１４を基板１３に形
成した。基板１３として表面を清浄化した青板ガラスを
用い、これに、図４に示した表面伝導型電子放出素子を
１６０個×７２０個マトリクス上に形成した。素子電極
２４，２５はＮｉスパッタ膜であり、Ｘ方向配線１５、
Ｙ方向配線１６はスクリーン印刷法により形成したＡｇ
配線である。導電性薄膜２６はＰｄアミン錯体溶液を焼
成したＰｄＯ微粒子膜である。
【０２０６】画像形成部材であるところの蛍光膜２０は
図５（ａ）に示すように、各色蛍光体がＹ方向に伸びる
ストライプ形状を採用し、黒色体２０ｇとしては各色蛍
光体間だけでなく、Ｘ方向にも設けることでＹ方向の画
素間を分離しかつスペーサ２２を設置するための部分を
加えた形状を用いた。先に黒色体（導電体）２０ａを形
成し、その間隔部に各色蛍光体を塗布して蛍光膜２０を
作成した。ブラックストライプ（黒色体２０ａ）の材料
として通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料
を用いた。フェースプレート１９に蛍光体を塗布する方
法はスラリー法を用いた。
【０２０７】また、蛍光膜２０より内面側（電子源側）
に設けられるメタルバック２１は、蛍光膜２０の作成
後、蛍光膜２０の内面側表面の平滑化処理（通常フィル
ミングと呼ばれる）を行い、その後、Ａｌを真空蒸着す
ることで作成した。フェースプレート１９には、更に蛍
光膜２０の導電性を高めるため、蛍光膜２０より外面側
（ガラス基板と蛍光膜の間）に透明電極が設けられる場
合もあるが、本実施例ではメタルバックのみで十分な導
電性が得られたので省略した。
【０２０８】図１９においてスペーサ２２は表面を清浄
化したソーダライムガラスからなる絶縁性基材２４（巾
３．８ｍｍ、板厚２００μｍ、長さ２０ｍｍ）上に、Ｃ
ｒとＡｌ合金窒化膜２３ａを真空成膜法により形成し成
膜した。本実施例で用いたＣｒとＡｌ合金窒化膜はスパ
ッタリング装置を用いてアルゴンと窒素混合雰囲気中で
ＣｒとＡｌのターゲットを同時スパッタすることにより
成膜した。スパッタ装置については図２０のようになっ
ている。図２０において、２００１は成膜室、２００２
はスペーサ部材、２００３，２００４はそれぞれ、Ｃ
ｒ、Ａｌのターゲット、２００５、２００６はターゲッ
ト２００３，２００４にそれぞれ高周波電圧を印加する
ための高周波電源、２００７，２００８はマッチングボ
ックス、２００９，２０１０にアルゴン、窒素を導入す
るための導入管である。
【０２０９】成膜室２００１にアルゴンと窒素を分圧を
７：３、全圧を０．４５Ｐａで導入し、ターゲットとス
ペーサ基板間に高周波電圧を印加して放電をおこしスパ
ッタを行う。それぞれのターゲットにかける電力を変化
することにより組成の調整を行い、最適の抵抗値を得
た。作成したＣｒとＡｌ合金窒化膜は３種類である。
【０２１０】第一層として成膜後、成膜装置を真空に保
ったままそれぞれその上に第二層２３ｂとして窒化炭素
膜を成膜した。これは以下のように成膜をした。まず、
第一層のＣｒとＡｌ合金窒化物を成膜した後、そのまま
真空チャンバから取り出すことなく、第二層の成膜を行
う。ターゲットはグラファイトを用い、投入電力を調整
することにより成膜レートの調節を行った。本実施例の
場合、窒素導入圧は１．０ｍＴｏｒｒ、ターゲット投入
電力は３．８Ｗ／ｃｍ2 とした。成膜時間を４分間とす
ることで画像表示装置作製工程後、約１０ｎｍの膜厚と
なる窒化炭素膜が得られた。
【０２１１】スペーサ２２は、Ｘ方向配線およびメタル
バックとの電気的接続を確実にするためにその接続部に
Ａｌによる電極２５を設けた。この電極２５はＸ方向配
線からフェースプレートに向かって１５０μｍ、メタル
バックからリアプレートに向かって１００μｍの範囲で
スペーサ２２の４面を完全に被覆した。
【０２１２】その後、電子源１４の３．８ｍｍ上方にフ
ェースプレート１９を支持枠１８を介して配置し、リア
プレート１３、フェースプレート１９、支持枠１８およ
びスペーサ２２の接合部を固定した。スペーサはＸ方向
配線１５上に等間隔に固定した。スペーサ２２はフェー
スプレート１９側では黒色体２０ａ（線幅３００μｍ）
上に、Ａｕを被覆シリカ球を含有した導電性フリットガ
ラス２６を用いることにより、帯電防止膜２３とフェー
スプレート１９との導通を確保した。なお、メタルバッ
ク２１とスペーサ２２とが当接する領域においてはメタ
ルバック２１の一部を除去した。リアプレート１７と支
持枠１８の接合部はフリットガラス（不図示）を塗布
し、大気中で４２０℃で１０分以上焼成することで封着
した。以下に試料名と概略を示す。
【０２１３】試料Ａは、第一層がＣｒ−Ａｌ−Ｎで、厚
みは２００ｎｍ、比抵抗は１．０×１０4 Ωｍであり、
第二層が窒化炭素で、厚みは１０ｎｍである。
【０２１４】又、試料Ｂは、第一層がＣｒ−Ａｌ−Ｎ
で、厚みは２００ｎｍ、比抵抗は４．１×１０3 Ωｍで
あり、第二層が窒化炭素で、厚みは１０ｎｍである。
【０２１５】又、試料Ｃは、第一層がＣｒ−Ａｌ−Ｎ
で、厚みは２００ｎｍ、比抵抗は２．３×１０3 Ωｍで
あり、第二層が窒化炭素で、厚み＝１０ｎｍである。
【０２１６】以上のようにして完成したあと、排気管を
通じ真空ポンプにて排気し、十分低い圧力に達した後、
容器外端子Ｄｘｌ〜ＤｘｍとＤｙｌ〜Ｄｙｎを通じ電子
放出素子１４の素子電極２７，２８間に電圧を印加し、
導電性薄膜２９を通電処理（フォーミング処理）するこ
とにより電子放出部３０を形成した。フォーミング処理
は、図１０に示した波形の電圧を印加することにより行
った。
【０２１７】次に排気管を通してアセトンを０．０１３
Ｐａの圧力となるように真空容器に導入し、容器外端子
Ｄｘｌ〜Ｄｘｍと、Ｄｙｌ〜Ｄｙｎに電圧パルスを定期
的に印加することにより、炭素あるいは炭素化合物を堆
積する通電活性化処理を行った。通電活性化は図１２に
示すような波形を印加することにより行った。
【０２１８】次に容器全体を２００℃に加熱しつつ１０
時間真空排気した後、１０−4 Ｐａ程度の圧力で、排気
管をガスバーナーで熱することで溶着し封止を行った。
【０２１９】最後に、封止後の圧力を維持するために、
ゲッター処理を行った。
【０２２０】以上のように完成した画像形成装置におい
て、各電子放出素子１４には、容器外端子Ｄｘｌ〜Ｄｘ
ｍ、Ｄｙｌ〜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２１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２０に電子を衝突させ、蛍光体２０ｂ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３〜７ｋＶ、素子電極２７，２８間
への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。
【０２２１】スペーサの試料Ａ，Ｂ，Ｃに関しては上記
駆動条件においてのスペーサ近傍のビームずれは試料Ａ
は６０μ以下、Ｂ，Ｃはほとんどなく、テレビ画像とし
て問題のない範囲であった。また、第一層Ｃｒ−Ａｌ−
Ｎ膜の抵抗温度係数は、−０．３〜−０．３３％であ
り、上記駆動条件において熱暴走することはなかった。 （実施例６：第二層の膜厚を変化させた場合）実施例６
においては実施例５で述べたのと同じ方法で第一層を成
膜し、第二層の膜厚を変えたスペーサを用いてテレビ画
像の比較を行った。第二層の成膜条件は全て実施例１と
同様であるが、成膜時間を調節することにより膜厚の調
節を行った。試料は以下のとおりである。
【０２２２】試料Ｄは、第一層がＣｒ−Ａｌ−Ｎで、厚
みは２００ｎｍ、比抵抗は４．１×１０3 Ωｍであり、
第二層が窒化炭素で、厚みは５ｎｍである。
【０２２３】又、試料Ｅは、第一層がＣｒ−Ａｌ−Ｎで
厚みは２００ｎｍ、比抵抗は４．１×１０3 Ωｍであ
り、第二層が窒化炭素で、厚みは２０ｎｍである。
【０２２４】又、試料Ｆは、第一層がＣｒ−Ａｌ−Ｎ
で、厚みは２００ｎｍ、比抵抗は４．１×１０3 Ωｍで
あり、第二層が窒化炭素で、厚みは６０ｎｍである。
【０２２５】その後の組み立て工程は実施例５同様で行
い、実施例５同様の条件で駆動した。試料Ｄ，Ｅについ
てはこの駆動条件においてスペーサ近傍のビームずれは
ないか、あっても非常に少なく、テレビ画像として問題
のない範囲であった。しかし試料Ｆに関してはこの駆動
条件においてスペーサから一番近い電子源から放出され
た電子が走査線間隔の約１／５程度、スペーサ側に吸引
される現象が起こり、テレビ画像として問題があった。
【０２２６】（実施例７）第一層にＣｒ−ＳｉＯのサー
メットを用いた。以下に試料の概要を示す。
【０２２７】試料Ｇは、第一層がＣｒ−ＳｉＯサーメッ
トで、膜厚１５０ｎｍ、比抵抗９．４×１０3 Ωｍであ
り、第二層が窒化炭素で、膜厚２５ｎｍである。
【０２２８】又、試料Ｈは第一層がＣｒ−ＳｉＯサーメ
ットで、膜厚１５０ｎｍ、比抵抗９．４×１０3 Ωｍで
あり、第二層が窒化炭素で、膜厚８ｎｍである。
【０２２９】ターゲットにＳｉＯとＣｒをもちいた他は
実施例５と同様にして第一層をソーダライム基板上に形
成した。スパッタ中のアルゴン圧力が０．５Ｐａになる
ように調節し、ＳｉＯターゲットに７．６Ｗ／ｃｍ2 、
Ｃｒターゲットに０．１３Ｗ／ｃｍ2 を投入し、４０分
成膜を行った。そのときのＣｒ−ＳｉＯ膜厚は１５０ｎ
ｍである。第二層２３ｂに関しては、実施例５と同様に
成膜を行った。
【０２３０】その後の組み立て工程は実施例５と同様で
行い、実施例５と同様の条件で駆動した。試料Ｇ，Ｈは
この駆動条件においてスペーサ近傍のビーム非常に少な
く、テレビ画像として問題のない範囲であった。また、
第一層Ｃｒサーメット膜の抵抗温度係数は−０．３％で
あり、上記駆動条件において熱暴走することはなかっ
た。
【０２３１】（比較例２）実施例と同じソーダライムガ
ラスにスパッタ法により酸化スズ膜を５ｎｍ形成し、こ
れをスペーサとした。作製条件はスパッタガス圧０．５
Ｐａ、投入電力は２．８Ｗ／ｃｍ2 である。このスペー
サを用い実施例と同様に画像表示装置を作製した。酸化
スズ膜の比抵抗は組み立て工程終了後、９．２×１０-2
Ωｍとなり、加速電圧Ｖａは１ｋＶまで印加することが
できず、全く画像表示ができなかった。
【０２３２】次に別の態様として、窒化炭素を成膜する
際に、被成膜体に負のバイアス電圧を印加しながら行う
方法を採用した例について以下にのべる。
【０２３３】スパッタ法で窒化炭素膜を成膜する場合、
成膜されるスペーサの絶縁性基材に、負のバイアス電圧
を印加することにより、バイアスを印加しないときと比
べて耐酸化性の優れた窒化炭素膜を得ることができる。
【０２３４】本実施例によれば、（絶縁性）基材に負の
バイアス電圧を印加すると窒素イオンが基板に衝突する
エネルギーを大きくすることができるため、窒素と炭素
の反応性が増し、より高い結合エネルギーを持つ構造が
増え（Ｃ3 Ｎ4 など）耐熱性が増すと考えられる。更
に、バイアス電圧を増加していくと、基板が窒素イオン
のアタックによって削り取られていく作用も大きくな
り、弱い結合を持っている組織は膜中に存在できなくな
っていくため、特性のより優れた帯電防止膜を得ること
ができる。
【０２３５】しかし、バイアス電圧が大きくなりすぎる
と窒化炭素の成膜レートが極端に遅くなってしまう。成
膜レートが極端に遅くなることは生産性の観点からはあ
まり好ましくない。生産性の観点からは５オングストロ
ーム／ｍｉｎ．以上の成膜速度が望ましい。更に好まし
くは１０オングストローム／ｍｉｎ．以上が望ましい。
【０２３６】（実施例８） ［スペーサの作製］本実施例においては、スペーサ導電
膜は、図１に示すような、窒化炭素膜のみの一層構成と
した。以下、図１を用いて説明する。
【０２３７】スペーサの絶縁性基材２４については、清
浄化したソーダライムガラス（巾１．０ｍｍ、長さ４０
ｍｍ、厚み０．２ｍｍ）を用意し、その上に、以下のよ
うな方法でＳｉ3 Ｎ4 膜をＲＦスパッタ法によりＮａブ
ロック層として成膜した；Ｓｉ3 Ｎ4 膜：成膜時ガス圧
１ｍＴｏｒｒ、Ａｒ：Ｎ2 ＝７：３、Ｓｉターゲット投
入電力密度６．３Ｗ／ｃｍ2 、成膜時間５０ｍｉｎ．、
膜厚２００ｎｍ。次に、このような、Ｓｉ3 Ｎ4 膜を被
覆したスペーサ基材上に、一層構成の導電膜として窒化
炭素膜を形成するため、スパッタリング装置に入れ、以
下の条件で、試料Ａ，Ｂ，Ｃを作製した。なお、スパッ
タリング装置の種類としては、特に限定されることはな
く、以下の条件で成膜可能な装置を用いることができ
る。
【０２３８】図２１に本実施例で用いたスパッタリング
装置を示す。
【０２３９】試料Ａ：成膜時窒素圧１ｍＴｏｒｒ、グラ
ファイトターゲット電力密度１．９Ｗ／ｃｍ2 、基材バ
イアス電位−１２０Ｖ、成膜速度２ｎｍ／ｍｉｎ．５０
分成膜により膜厚１００ｎｍ； 試料Ｂ：成膜時窒素圧１ｍＴｏｒｒ、グラファイトター
ゲット電力密度１．９Ｗ／ｃｍ2 、基材バイアス電位−
２６０Ｖ、成膜速度１ｎｍ／ｍｉｎ．１００分成膜によ
り膜厚１００ｎｍ； 試料Ｃ：成膜時窒素圧１ｍＴｏｒｒ、グラファイトター
ゲット電力密度６．３Ｗ／ｃｍ2 、基材バイアス電位−
２６０Ｖ、成膜速度５ｎｍ／ｍｉｎ．２０分成膜により
膜厚１００ｎｍ； ［スペーサ及びパネルの組み立て］その後、このスペー
サを用いてパネルの組み立てを行った。まず、Ｘ方向配
線及びメタルバックとの電気的接続を確実にし、電位を
一定にするためにその接続部にＡｌによる中間電極２５
を設けた。この中間電極２５はＸ方向配線からフェース
プレートに向かって５０μｍ、メタルバックからリアプ
レートに向かって５０μｍの範囲でスペーサ２２の４面
を完全に被覆した。
【０２４０】その後、電子源１４の１．２ｍｍ上方にフ
ェースプレート１９を支持枠１８を介して配置し、リア
プレート１３、フェースプレート１９、支持枠１８およ
びスペーサ２２の接合部を固定した。スペーサ２２はフ
ェースプレート１９側では黒色体２０ａ（線幅３００μ
ｍ）上に、Ａｕを被覆シリカ球を含有した導電性フリッ
トガラス２６を用いることにより、窒化炭素膜２３とフ
ェースプレート１９との導通を確保した。なお、メタル
バック２１とスペーサ２２とが当接する領域においては
メタルバック２１の一部を除去した。リアプレート１７
と支持枠１８の接合部はフリットガラス（不図示）を塗
布し、大気中で４２０℃で１０分以上焼成することで封
着した。
【０２４１】以上のようにして完成した後、排気管を通
じ真空ポンプにて排気し、十分低い圧力に達した後、容
器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ電子
放出素子１４の素子電極２７，２８間に電圧を印加し、
導電性薄膜２９を通電処理（フォーミング処理）するこ
とにより電子放出部３０を形成した。フォーミング処理
は、図７に示した波形の電圧を印加することにより行っ
た。
【０２４２】次に排気管を通してアセトンを０．０１３
Ｐａの圧力となるように真空容器に導入し、容器外端子
Ｄｘ１〜Ｄｘｍと、Ｄｙ１〜Ｄｙｎに電圧パルスを定期
的に印加することにより、炭素あるいは炭素化合物を堆
積する通電活性化処理を行った。通電活性化は図８に示
すような波形を印加することにより行った。
【０２４３】次に容器全体を２００℃に加熱しつつ１０
時間真空排気した後、１０-4Ｐａ程度の圧力で、排気管
をガスバーナーで熱することで溶着し封止を行った。
【０２４４】最後に、封止後の圧力を維持するために、
ゲッター処理を行った。
【０２４５】［結果］以上のように完成した画像形成装
置において、各電子放出素子１４には、容器外端子Ｄｘ
１〜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２１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２０に電子を衝突させ、蛍光体２０ｂ
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３〜７ｋＶ、素子電極２７，
２８間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。
【０２４６】本実施例においては、Ｖａ＝７ｋＶにおい
ても放電することなく駆動することができ、かつビーム
のずれによる画像の歪みがない良好な画像表示を実現す
ることができた。
【０２４７】本実施例で組み立てた画像表示装置を分解
して、スペーサ表面の窒化炭素膜厚を測定した所、試料
Ａは約５０ｎｍ、試料Ｂは約３０ｎｍ、試料Ｃは約７０
ｎｍであった。いずれの試料も膜厚について均一で、と
ころにより膜が薄くなったり、膜が消失している所は全
くなかった。
【０２４８】（比較例３）比較例３として、窒化炭素膜
の被覆を省いたソーダライムガラスのみの基板をスペー
サとして使用し、その他は実施例８と同様の工程により
画像形成装置を作成した。ガラスの二次電子放出係数は
およそ３．５である。この比較例では加速電圧Ｖａが
２．５ｋＶでスペーサ面において放電したため、十分な
輝度を得ることができなかった。また、スペーサに最も
近い電子放出素子からの電子はスペーサの帯電によりス
ペーサ側に曲げられ、その部分に画像の歪みが認められ
た。
【０２４９】（実施例９）実施例９においては、スペー
サの絶縁性部材２４、および電子源型ディスプレイの組
み立て方法は全て実施例８と同様に行った。ただし、ガ
ラス基板は巾２．８ｍｍのものを使用した。スペーサ導
電膜については２層構成とし、以下のようなものを作成
した。以下は図１８を参照して説明を行う。 ［スペーサの作製］本実施例においては、スペーサ導電
膜は二層構成とし、窒化炭素膜２３ｂの下に除電機能を
担うクロムとアルミ合金窒化膜２３ａを成膜した。
【０２５０】［第一層：クロムとアルミ合金窒化膜の形
成］図１８に示すように、スペーサ２２は清浄化したソ
ーダライムガラスからなる絶縁性基材２４（幅２．８ｍ
ｍ、板厚２００μｍ、長さ４０ｍｍ）上にＣｒとＡｌ合
金窒化膜２３ａを真空成膜法により形成し成膜した。
【０２５１】成膜室にアルゴンと窒素を分圧７：３、全
圧０．４５Ｐａで導入し、ターゲットとスペーサ基材間
に高周波電圧を印加して放電を起こしスパッタを行う。
【０２５２】それぞれのターゲットの投入電力を変化す
ることにより組成の調整を行い、最適な抵抗値を得た。
本実施例においては膜厚が２０００オングストロームで
あり、スペーサとしての抵抗が１．０×１０10Ω、比抵
抗が２．８６×１０6 Ωｃｍである。
【０２５３】［第二層：窒化炭素膜の形成］第一層２３
ａを成膜後、成膜室を真空に保ったまま、その上に第二
層２３ｂとして窒化炭素膜の成膜を行った。成膜方法は
以下の通りである。
【０２５４】成膜室に窒素を導入し、成膜中の圧力を１
ｍＴｏｒｒに保った。グラファイトターゲットとスペー
サ基材間に高周波電圧を印加して放電を起こしてスパッ
タを行う。ターゲットには１．９Ｗ／ｃｍ2 の電力を投
入した。この基材にバイアス電圧をかけた。基材バイア
ス電位はスパッタ中を通して−１２０Ｖ付近になるよう
に調節された。この時該窒化炭素膜２３ｂの堆積速度は
約２０オングストローム／ｍｉｎ．であった。１５分間
成膜を行うことにより膜厚３００オングストロームの膜
を得た。これを試料Ｄとする。
【０２５５】試料Ｅは、グラファイトターゲットへの投
入電力密度を１．９Ｗ／ｃｍ2 、上記基材バイアス電圧
は、成膜中を通して−２６０Ｖ付近になるように調節し
た。成膜速度は約１０オングストローム／ｍｉｎ．であ
った。３０分間成膜を行うことにより膜厚は３００オン
グストロームの膜を得た。
【０２５６】試料Ｆに関しては、グラファイトターゲッ
トへの投入電力密度を６．３Ｗ／ｃｍ2 、上記基材バイ
アス電圧は成膜中を通して−２６０Ｖ付近になるように
調節した。成膜速度は５０オングストローム／ｍｉｎ．
であった。６分間成膜を行うことにより膜厚は３００オ
ングストロームの膜を得た。
【０２５７】その後の作成工程は実施例８と同様にして
画像表示装置を作成した。実施例８と異なるのはリアプ
レートとフェースプレートとの間隔をおよそ３ｍｍとし
たことである。
【０２５８】［結果］以上のように完成した画像形成装
置において、各電子放出素子１４には、容器外端子Ｄｘ
１〜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２１には高圧端子Ｈ
ｖ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２０に電子を衝突させ、蛍光体２０ｂ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３〜７ｋＶ、素子電極２７，２
８間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。
【０２５９】スペーサの試料Ｄ，Ｅ，Ｆに関しては、上
記駆動条件においてのスペーサ近傍のビームずれはほと
んどなく、テレビ画像として問題のない範囲であった。
【０２６０】このパネルをこの後に分解し、該スペーサ
の窒化炭素の膜厚を測定したところ膜厚は試料Ａが約１
５ｎｍ、試料Ｂが約８ｎｍ、試料Ｃが約２０ｎｍであっ
た。膜厚についてはこのように減少はしていたがパネル
内の場所によらず、均一であった。パネル内の場所によ
り膜が消失している。又は非常に薄くなっているという
ことは観測されず、均一性、歩留まりの点でも適してい
た。
【０２６１】（比較例４）実施例と同じソーダライムガ
ラスにスパッタ法により酸化スズ膜を５ｎｍ形成し、こ
れをスペーサとした。作製条件は酸化スズターゲットを
アルゴンガスでスパッタし、導入ガス厚は０．５Ｐａ、
投入電力は２．８Ｗ／ｃｍ2 である。このスペーサを用
い、実施例と同様に画像表示装置を作製した。酸化スズ
膜の比抵抗は、組立工程終了後、９．２×１０-2Ωｍと
なり、加速電圧Ｖａは１ｋＶまで印加することができ
ず、まったく画像表示することができなかった。
【０２６２】次に別の態様として、窒化炭素に対して、
ハロゲンを含む気体に暴露処理する方法を採用した例を
以下に示す。
【０２６３】スペーサ表面に窒化炭素を設けた後に、ハ
ロゲンを含む気体に暴露処理することにより、パネル組
立工程でも酸化しにくい、安定なスペーサを供給するこ
とができる。
【０２６４】作成方法や作成条件にもよるが、窒化炭素
膜はグラファイトとＣ3 Ｎ4 の微結晶が混在している。
これら微結晶の終端、あるいは格子欠陥にはニトリル基
（−Ｃ≡Ｎ）又は水酸基（−ＯＨ）が存在している。こ
れらのサイトは酸素や水のアタックに対して活性が高
く、熱工程による酸化、大気中の水のアタックによる膜
はがれなどの性質を決定している。
【０２６５】本発明によれば、Ｃｌ2 ，Ｆ2 ，Ｂｒ2 な
どのハロゲン、ハロゲンを含む化合物の蒸気（気体）で
前もって処理することにより、これらの分子を活性サイ
トにターミネートさせ（化学結合ではなく、物理吸
着）、耐酸化性、膜はがれを改善することができる。
【０２６６】また、その際、高温で処理することによ
り、吸着が起こりにくいサイトにもこれらの分子がター
ミネートすることができる。この処理温度は、該画像形
成装置の組み立てにおける最高温度以上で行うことが望
ましい。更に効果を上げるためには６００℃以上で行う
ことが望ましい。
【０２６７】また、ハロゲンのみ、あるいはハロゲンと
炭素のみの化合物と、高温で反応させることにより、パ
ネル組立工程でも酸化しにくい、安定なスペーサを供給
することができる。
【０２６８】（実施例１０） ［スペーサの作製］本実施例においては、スペーサ導電
膜は窒化炭素のみの一層構成とした。以下、図１を用い
て説明する。
【０２６９】スペーサの絶縁性基材２４については、ア
ルミナを主成分とする複合体セラミックを用いた。（巾
１．０ｍｍ、長さ４０ｍｍ、厚み０．２ｍｍ）熱膨張率
がソーダライムガラスと同じになるようにアルミナと他
の成分の比率を調節してある。
【０２７０】（窒化炭素膜の成膜）窒化炭素膜２３に関
しては以下のように成膜を行った。
【０２７１】成膜室に窒素を導入し、成膜中の圧力を１
ｍＴｏｒｒに保った。グラファイト等のターゲットとス
ペーサ基板間に高周波電圧を印加して放電を起こしてス
パッタを行う。ターゲットには１．９Ｗ／ｃｍ2 の電力
を投入した、成膜後の膜厚は３０ｎｍであった。
【０２７２】（ハロゲン曝露処理）その後このスペーサ
を以下のようにしてハロゲン化処理を行った。
【０２７３】まず、密閉したチャンバー内に、窒素＋Ｃ
ＣＬ2 Ｆ2 の混合ガスを導入した。ＣＣＬ2 Ｆ2 は分圧
比で０．５％に設定し、全体としては大気圧と同じにな
るようにしてチャンバー内に混合気体を導入し密閉し
た。チャンバーの中には予め抵抗加熱ユニットを設置し
ておき、その上に先に成膜を行ったスペーサを設置して
おいた。膜が成膜された面が、導入ガスと接触するよう
にスペーサを固定してある。その後抵抗加熱ユニットを
通電し、スペーサの温度を１０℃／ｍｉｎ．で上げてい
った。６００℃に達した所でその温度上昇をやめ、１時
間その温度を保持した。その後５℃／ｍｉｎ．で降温
し、室温に達した所で全てのガスを排気し、処理を終了
した。
【０２７４】［スペーサ及びパネルの組み立て］その後
このスペーサを用いてパネルの組み立てを行った。ま
ず、Ｘ方向配線及びメタルバックとの電気的接続を確実
にし、電位を一定にするためにその接続部にＡｌによる
中間電極２５を設けた。この中間電極２５はＸ方向配線
からフェースプレートに向かって５０μｍ、メタルバッ
クからリアプレートに向かって５０μｍの範囲でスペー
サ２２の４面を完全に被覆した。
【０２７５】その後、電子源１４の１．０ｍｍ上方にフ
ェースプレート１９を支持枠１８を介して配置し、リア
プレート１３、フェースプレート１９、支持枠１８およ
びスペーサ２２の接合部を固定した。スペーサ２２はフ
ェースプレート１９側では黒色体２０ａ（線幅３００μ
ｍ）上に、Ａｕを被覆シリカ球を含有した導電性フリッ
トガラス２６を用いることにより、窒化炭素膜２３とフ
ェースプレート１９との導通を確保した。なお、メタル
バック２１とスペーサ２２とが当接する領域においては
メタルバック２１の一部を除去した。リアプレート１７
と支持枠１８の接合部はフリットガラス（不図示）を塗
布し、大気中で４２０℃で１０分以上焼成することで封
着した。
【０２７６】以上のようにして完成した後、排気管を通
じ真空ポンプにて排気し、十分低い圧力に達した後、容
器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍと、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ電子
放出素子１４の素子電極２７，２８間に電圧を印加し、
導電性薄膜２９を通電処理（フォーミング処理）するこ
とにより電子放出部３０を形成した。フォーミング処理
は、図７に示した波形の電圧を印加することにより行っ
た。
【０２７７】次に排気管を通してアセトンを０．０１３
Ｐａの圧力となるように真空容器に導入し、容器外端子
Ｄｘ１〜Ｄｘｍと、Ｄｙ１〜Ｄｙｎに電圧パルスを定期
的に印加することにより、炭素あるいは炭素化合物を堆
積する通電活性化処理を行った。通電活性化は図８に示
すような波形を印加することにより行った。
【０２７８】次に容器全体を２００℃に加熱しつつ１０
時間真空排気した後、１０-4Ｐａ程度の圧力で、排気管
をガスバーナーで熱することで溶着し封止を行った。
【０２７９】最後に、封止後の圧力を維持するために、
ゲッター処理を行った。
【０２８０】［結果］以上のように完成した画像形成装
置において、各電子放出素子１４には、容器外端子Ｄｘ
１〜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２１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２０に電子を衝突させ、蛍光体２０ｂ
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３〜７ｋＶ、素子電極２７，
２８間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。
【０２８１】このスペーサを用いた画像形成装置で、実
際に画像を形成してみると、スペーサ近傍の帯電による
画像の乱れはほとんどみられず、テレビ画像として問題
がなかった。
【０２８２】このパネルをこの後に分解し、該スペーサ
の窒化炭素の膜厚を測定したところ膜厚は約１５ｎｍに
減少していたが、膜厚については均一であった。
【０２８３】（比較例５）比較例５として、窒化炭素膜
の被覆を省いたソーダライムガラスのみの基板をスペー
サとして使用し、その他は実施例１と同様の工程により
画像形成装置を作成した。ガラスの二次電子放出係数は
およそ３．５である。この比較例では加速電圧Ｖａが
２．５ｋＶでスペーサ沿面において放電したため、十分
な輝度を得ることができなかった。また、スペーサに最
も近い電子放出素子からの電子はスペーサの帯電により
スペーサ側に曲げられ、その部分に画像の歪みが認めら
れた。
【０２８４】（実施例１１）実施例１１においては、ス
ペーサの絶縁性部材２４、および電子源型ディスプレイ
の組み立て方法は全て実施例１０と同様に行った。ただ
し、ガラス基板は巾２．８ｍｍのものを使用した。スペ
ーサ導電膜については２層構成とし、以下のようなもの
を作成した。以下は図１８を参照して説明を行う。
【０２８５】［スペーサの作製］本実施例においてはス
ペーサ導電膜は二層構成とし、窒化炭素膜２３ｂの下に
除電機能を担うクロムとアルミ合金窒化膜２３ａを成膜
した。 （第一層：クロムとアルミ合金窒化膜の形成）図１８に
おいてスペーサ２２はアルミナを主成分とする複合体セ
ラミックであり、熱膨張率をソーダライムガラスと同じ
になるように調節した絶縁性セラミック基材２４（幅
２．８ｍｍ、板厚２００μｍ、長さ４０ｍｍ）上にＣｒ
とＡｌ合金窒化膜２３ａを真空成膜法により形成し成膜
した。
【０２８６】成膜室にアルゴンと窒素を分圧７：３、全
圧０．４５Ｐａで導入し、ターゲットとスペーサ基板間
に高周波電圧を印加して放電を起こしスパッタを行う。
それぞれのターゲットの投入電力を変化することにより
組成の調整を行い、最適な抵抗値を得た。本実施例にお
いては膜厚が２０００オングストロームであり、スペー
サとしての抵抗が１．０×１０10Ω、比抵抗が２．８６
×１０6 Ωｃｍである。
【０２８７】（第二層：窒化炭素膜の形成）第一層２３
ｂを成膜後、成膜室を真空に保ったまま、その上に第二
層２３ａとして窒化炭素膜の成膜を行った。成膜条件は
実施例１の窒化炭素膜と同様で、成膜室に窒素を導入
し、成膜中の圧力は１ｍＴｏｒｒとした。ターゲットと
スペーサ基板間に高周波電圧を印加して放電を起こして
スパッタを行う。ターゲットには１．９Ｗ／ｃｍ2 の電
力を投入した、成膜後の膜厚は３０ｎｍであった。
【０２８８】（ハロゲン曝露処理）ハロゲン化処理につ
いては以下のように行った。密閉したチャンバー内にＮ
2とＣｌ2 の混合ガスを導入した。Ｃｌ2 は分圧比で
１．０％に設定し、全体としては大気圧と同じになるよ
うにしてチャンバー内に混合気体を導入し密閉した。チ
ャンバーの中には予め抵抗加熱ユニットを設置してお
き、その上に先に成膜を行ったスペーサを設置しておい
た。膜が成膜された面が、導入ガスと接触するようにス
ペーサを固定してある。その後抵抗加熱ユニットに通電
し、スペーサの温度を１０℃／ｍｉｎ．で上げていっ
た。６００℃に達した所でその温度上昇をやめ、１時間
その温度を保持した。その後５℃／ｍｉｎ．で降温し、
室温に達した所で全てのガスを排気し、処理を終了し
た。
【０２８９】［スペーサとパネルの組み立て］またスペ
ーサ２２はＸ方向配線及びメタルバックとの電気的接続
を確実にし、電位を一定にするためにその接続部にＡｌ
による中間電極２５を設けた。この中間電極２５はＸ方
向配線からフェースプレートに向かって５０μｍ、メタ
ルバックからリアプレートに向かって１００μｍの範囲
でスペーサ２２の４面を完全に被覆した。
【０２９０】支持枠１８に関しては電子源１４の１．０
ｍｍ上方にフェースプレート１９を支持枠１８を介して
配置し、リアプレート１３、フェースプレート１９、支
持枠１８及びスペーサ２２の接合部を固定した。スペー
サはＸ方向配線１５上に等間隔に固定した。
【０２９１】［結果］このようにして組み立てられた画
像形成装置を用いて画像を表示した。本実施例では加速
電圧Ｖａを５ｋＶまで放電することなく印加することが
でき、画像形成装置として実用上十分な輝度を得た。ま
た、スペーサ帯電によるビームのずれはわずかであり、
良好な画像を表示することができた。
【０２９２】本実施例で用いた画像形成装置をその後分
解してスペーサ表面の分析を行った。その結果、スペー
サ表面の窒化炭素膜厚は１５ｎｍに減少していたが、全
てのスペーサについて均一に窒化炭素が形成されてい
た。
【０２９３】（比較例６）実施例と同じソーダライムガ
ラスにスパッタ法により酸化スズ膜を５ｎｍ形成し、こ
れをスペーサとした。作製条件は酸化スズターゲットを
アルゴンガスでスパッタし、導入ガス厚は０．５Ｐａ、
投入電力は２．８Ｗ／ｃｍ2 である。このスペーサを用
い実施例と同様に画像表示装置を作製した。酸化スズ膜
の比抵抗は組立工程終了後、９．２×１０-2Ωｍとな
り、加速電圧Ｖａは１ｋＶまで印加することができず、
まったく画像表示することができなかった。
【０２９４】以上本願に関わる発明の適用例を説明して
きたが、本願に関わる発明は以上述べてきた実施例の構
成にのみ関わる物ではなく、電子放出部近傍に何らかの
部材を配置する構成においては、有効なものである。
【０２９５】また、上述の実施例では、中間電極を用い
る構成として、中間電極が露出する構成を示したが、こ
の構成に限るものではなく、中間電極の上に窒化炭素、
もしくは他の膜が存在する様にしてもよい。特に、中間
電極上に導電性を有する膜を設けることにより、中間電
極が露出する部分を無くす、もしくは少なくすることに
より、中間電極からの放電を少なくすることもできる。
また、この場合、中間電極の基板側との端面に膜が存在
する構成としても、該膜が厚すぎなければ、中間電極に
よる効果は十分に顕われる。
【０２９６】
【発明の効果】以上述べてきたように、本願に関わる発
明によっては、スペーサに代表される部材における帯電
による影響を減らす、もしくは該影響の変動を減らすこ
とができ、また、沿面放電の可能性を減ずることができ
る。また、雰囲気ガスによる抵抗値の変動も抑制するこ
とができ、再現性を向上することができる。
【０２９７】また、特に３ｋＶ以上の電圧により電子を
加速し、これにより蛍光体を発光させる画像形成装置に
特に有効に用いることができる。
【０２９８】また、本発明を画像形成装置に適用するこ
とにより、特には画像形成装置のスペーサに適用するこ
とにより、特にスペーサ近傍での画像乱れの少ない鮮明
な画像を得ることができた。
【０２９９】更に、窒化炭素を形成する際に、負バイア
スを印加しながら行うことにより、特性が変化しにく
い、特にパネル組立工程において酸化しにくい、安定な
部材を供給することができる。
【０３００】また、窒化炭素に対して、ハロゲンを含む
気体に暴露処理することにより、特性が変化しにくい、
特にパネル組立工程において酸化しにくい、安定な部材
を供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による表示パネルのスパーサ及びその周
辺部の構成を示す断面図である。
【図２】本発明による表示パネルの一部を切り欠いて示
した斜視図である。
【図３】マルチ電子ビーム源の基板の平面図である。
【図４】（ａ）は平面型の表面伝導型電子放出素子の平
面図、（ｂ）は断面図である。
【図５】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６】平面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７】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形であ
る。
【図８】（ａ）は通電活性化処理の際の印加電圧波形
図、（ｂ）は放出電流Ｉe の変化を示す図である。
【図９】垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図であ
る。
【図１０】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１１】表面伝導型電子放出素子の典型的な特性を示
すグラフである。
【図１２】従来の表面伝導型電子放出素子の一例を示す
図である。
【図１３】従来のＦＥ型素子の一例を示す図である。
【図１４】従来のＭＩＭ型素子の一例を示す図である。
【図１５】スペーサの形態の一例を示す図である。
【図１６】ＥＳＣＡスペクトル及びピーク分離の図であ
る。
【図１７】ＥＳＣＡスペクトル及びピーク分離の図であ
る。
【図１８】本発明の実施例である画像表示装置のスペー
サ近傍の断面模式図。
【図１９】本発明で用いたスペーサの断面模式図。
【図２０】実施例で用いたスパッタリング装置の概略構
成図。
【図２１】実施例で用いたスパッタリング装置の概略構
成図。
【符号の説明】
１ 基板 ２ 導電性薄膜 ３ 電子放出部 ４ 基板 ５ エミッタ配線 ６ エミッタコーン ７ 絶縁層 ８ ゲート電極 ９ 基板 １０ 下電極 １１ 絶縁層 １２ 上電極 １３ 基板 １４ 冷陰極素子 １５ 行方向配線 １６ 列方向配線 １７ リアプレート １８ 側壁 １９ フェースプレート ２０ 蛍光膜 ２１ メタルバック ２２ スペーサ ２３ 窒化炭素膜 ２４ 絶縁性基材 ２５ 中間電極 ２６ 導電性フリット（当接材） ２７，２８ 素子電極 ２９ 導電性薄膜 ３０ 電子放出部 ３１ 通電活性化処理により形成した薄膜 ３２ フォーミング用電源 ３３ 電流計 ３４ 活性化用電源 ３５ アノード電極 ３６ 直流高電圧電源 ３７ 電流計 ３８ 基板 ３９ 素子電極 ４０ 素子電極 ４１ 導電性薄膜 ４２ 電子放出部 ４３ 段差形成部材 ４４ 通電活性化により形成した薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特表 平８−508846（ＪＰ，Ａ) 特表 平９−503335（ＪＰ，Ａ) 国際公開96／35640（ＷＯ，Ａ１) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 9/24 H01J 29/87

Claims (21)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 電子放出部を含む第１基板と、該第１基
    板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板との間
    に設けられた第１の部材とを有する電子線装置であっ
    て、 前記第１の部材の表面に少なくとも窒化炭素を含む膜を
    有することを特徴とする電子線装置。
  2. 【請求項２】 前記第１の部材が、前記第１基板と第２
    基板の間隔を維持するためのスペーサである請求項１記
    載の電子線装置。
  3. 【請求項３】 前記膜は、絶縁性を有する請求項１乃至
    ２のいずれかに記載の電子線装置。
  4. 【請求項４】 前記膜は、導電性を有する請求項１乃至
    ２のいずれかに記載の電子線装置。
  5. 【請求項５】 前記膜が、比抵抗を調整するための金属
    元素を含む請求項４記載の電子線装置。
  6. 【請求項６】 前記膜は、導電性を有する基体上に設け
    られている請求項１乃至５のいずれかに記載の電子線装
    置。
  7. 【請求項７】 前記第１の部材は、異なる電位の電極に
    それぞれ接続される請求項１乃至６のいずれかに記載の
    電子線装置。
  8. 【請求項８】 前記第１基板は、前記電子放出部を複数
    有している請求項１乃至７のいずれかに記載の電子線装
    置。
  9. 【請求項９】 前記電子放出部は、前記第１基板上に設
    けられた表面伝導型放出素子の電子放出部である請求項
    １乃至８のいずれかに記載の電子線装置。
  10. 【請求項１０】 前記第２の基板に、前記電子放出部か
    ら放出される電子によって画像を形成する画像形成部材
    を有する請求項１乃至９のいずれか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。
  11. 【請求項１１】 前記画像形成部材が、蛍光体である請
    求項１０に記載の画像形成装置。
  12. 【請求項１２】 電子放出部を含む第１基板と、該第１
    基板と対向する第２基板と、該第１基板と該第２基板と
    の間に設けられた第１の部材とを有する電子 線装置の製
    造方法であって、 前記第１の部材の基体に、少なくとも 窒化炭素を含む膜
    をスパッタリング法により設けることを特徴とする電子
    線装置の製造方法。
  13. 【請求項１３】 電子放出部を含む第１基板と、該第１
    基板と対向する第２基板と、該第１基板と第２基板との
    間に設けられた第１の部材とを有する電子線装置の製造
    方法であって、前記第１の部材の基体に負のバイアス電圧を印加しつつ
    行うスパッタリング工程により、少なくとも 窒化炭素を
    含む膜を形成することを特徴とする電子線装置の製造方
    法。
  14. 【請求項１４】 電子放出部を含む第１基板と、該第１
    基板と対向する第２基板と、該第１基板と該第２基板と
    の間に設けられた第１の部材とを有する電子線装置の製
    造方法であって、前記第１の部材の基体に設けた 少なくとも窒化炭素を含
    む膜をハロゲンもしくはハロゲンの化合物を少なくとも
    含む気体に暴露する工程を有することを特徴とする電子
    線装置の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記暴露する工程は、電子線装置が完
    成されるまでに経る最高温度で行う請求項１４に記載の
    電子線装置の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記暴露する工程は、前記第１基板と
    前記第２基板とを封着する工程における温度以上の温度
    で行う請求項１４もしくは１５に記載の電子線装置の製
    造方法。
  17. 【請求項１７】 前記第１の部材の表面の窒化炭素を含
    む膜は、窒素雰囲気中で炭素ターゲットをスパッタして
    形成するものである請求項１３乃至１６いずれか記載の
    電子線装置の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記炭素ターゲットは、グラファイト
    である請求項１７に記載の電子線装置の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記第１の部材は、前記第１基板と前
    記第２基板の間隔を維持するスペーサである請求項１２
    乃至１８のいずれかに記載の電子線装置の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記第２の基板に前記電子放出部から
    放出される電子によって画像を形成する画像形成部材を
    有する画像形成装置の製造方法であって、 請求項１４乃至１９のいずれかに記載の電子線装置の製
    造方法によって製造された電子線装置を用いたことを特
    徴とする画像形成装置の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記暴露する工程は、前記画像形成装
    置が完成されるまでに経る最高温度で行う請求項２０に
    記載の画像形成装置の製造方法。
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