JP3428760B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線発生装置及びそ
の応用である表示装置等の画像形成装置に関し、特に表
面伝導型電子放出素子を多数個備える電子線発生装置及
び画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、電子を用いた画像形成装置にお
いては、真空状態を維持する外囲器、電子を放出させる
為の電子源とその駆動回路、電子の衝突により発光する
蛍光体等を有する画像形成部材、電子を画像形成部材に
向けて加速する為の加速電極とその高圧電源等を必要と
する。また、薄型画像表示装置等のように偏平な外囲器
を用いる画像形成装置においては、耐大気圧構造体とし
て支持柱（スペーサ）を用いる場合もある。

【０００３】画像形成装置の電子源に用いられる電子放
出素子としては、従来からＣＲＴ等で用いられてきた熱
陰極の他に冷陰極が知られている。冷陰極には電界放出
型（以下ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層／金属型（以下
ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型放出素子等がある。

【０００４】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an、"Field emission"、Advance in Electron Physics、8、
89(1956)あるいはC.A.Spindt,"Physical Properties of
Thin-film Field Emission Cathodes with Molybdeniu
m Cones"、J.Appl.Phys.、47、5248(1976) 等が知られてい
る。

【０００５】ＭＩＭ型の例としてはC.A.Mead、"Operatio
n of tunnel-emission Devices"、J.Appl.Phys.、32、646
(1961)等が知られている。

【０００６】表面伝導型放出素子の例としては、M.I.El
inson、Radio Eng.Electron Phys.、10、1290,(1965) 等が
ある。

【０００７】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事により、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SnO2薄
膜を用いたもの、Au薄膜によるもの[G.Dittmer:"Thin S
olid Films"、9、317(1972)]In2O3/SnO2薄膜によるもの
[M.Hartwell and C.G.Fonstand:"IEEE Trans.ED Con
f."、519(1975)] 、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等
が報告されている。

【０００８】これらの表面伝導型放出素子の典型的な素
子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図２
１に示す。同図において３００１は絶縁性基板である。
３００２は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ型形状のパター
ンに、スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からな
り、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子
放出部３００３が形成される。

【０００９】従来、これらの表面伝導型放出素子におい
ては、電子放出を行う前に電子放出部形成用薄膜３００
２をあらかじめフォーミングと呼ばれる通線処理によっ
て電子放出部３００３を形成するのが一般的であった。
すなわち、フォーミングとは電子放出部形成薄膜３００
２の両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜を
局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵
抗な状態にした電子放出部３００３を形成する事であ
る。尚、電子放出部３００３は電子放出部形成用薄膜３
００２の一部に亀裂が発生しその亀裂付近から電子放出
が行なわれる。以下フォーミングにより形成した電子放
出部を含む電子放出部形成用薄膜３００２を電子放出部
を含む薄膜３００４と呼ぶ。前記フォーミング処理をし
た表面伝導型放出素子は、電子放出部を含む薄膜３００
４に電圧を印加し、素子に電流を流す事により、電子放
出部３００３より電子を放出せしめるものである。

【００１０】多数の表面伝導型放出素子を配列形成した
例としては、並列に表面伝導型放出素子を配列し、個々
の素子の両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数行配
列した電子源が上げられる（例えば、本出願人の特開平
１−３１３３２号公報）。

【００１１】表面伝導型放出素子を複数個配置してなる
電子源と、上記電子源より放出された電子によって可視
光を発光せしめる画像形成部材としての蛍光体とを組み
合わせる事により、種々の画像形成装置、主として表示
装置が構成されるが（例えば、本出願人によるUSP50668
83）、大画面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ表
示品位に優れた自発光型表示装置である為、ＣＲＴに変
わる画像形成装置として期待されている。

【００１２】例えば、本出願人が先に提案した特開平２
−２５７５５１号公報等に記載されたような画像形成装
置において、多数形成された表面伝導型放出素子の選択
は、上記表面伝導型放出素子を並列に配置し結線した配
線（行方向配線）、及び上記行方向配線と直交する方向
に（列方向）、電子源と蛍光体間の空間に、設置された
制御電極に結線した配線（列方向配線）への適当な駆動
信号によるものである。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、表面伝導
型放出素子を用いた画像形成装置をより簡単な構成で実
現する方法として、複数本の行方向と複数本の列方向配
線とによって、表面伝導型放出素子の対向する１対の素
子電極をそれぞれ結線する事で、行列状に、多数個の表
面伝導型放出素子を配列した単純マトリクス型の電子源
を構成し、行方向と列方向に適当な駆動信号を与える事
で、多数の表面伝導型放出素子を選択し、電子放出量を
制御し得る系を考えている。

【００１４】上記単純マトリクス型の表面伝導型放出素
子電子源を用いた画像形成装置の検討において、本発明
者らは、画像形成部材をなす蛍光体上の発光位置（電子
の衝突位置）や発光形状が設計値からずれる場合が生ず
る現象を見いだした。特に、カラー画像用の画像形成部
材を用いた場合は、発光位置ずれと合わせて、輝度低下
や色ずれの発生も見られる場合があった。また、本現象
は電子源と画像形成部材間に配置される支持枠または支
持柱（スペーサ）の近傍、あるいは画像形成部材の周縁
部で起こる事も確認した。

【００１５】本発明は上記問題点に鑑み、電子放出素子
として特に表面伝導型放出素子を用いた電子源を有した
画像形成装置において、発光位置ずれのない安定した画
像の形成ができる画像形成装置を提供する事にある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは鋭意研究し
た結果、上記課題は電子源から放出される電子がその誘
因となる事を見いだした。

【００１７】電子源から放出された電子は画像形成部材
である蛍光体への衝突の他に、確率は低いが真空中の残
留ガスへの衝突が起こる。これらの衝突時にある確率で
発生した散乱粒子（イオン、２次電子、中性粒子等）の
一部が、画像形成装置内の絶縁性材料の露出した部分に
衝突し、上記露出部が帯電している事がわかった。この
帯電により、上記露出部の近傍では電場が変化して電子
軌道のずれが生じ、蛍光体の発光位置や発光形状の変化
が引き起こされたと考えられる。

【００１８】また、上記蛍光体の発光位置、形状の変化
の状況から、上記露出部には主に正電荷が蓄積している
事もわかった。この原因としては、散乱粒子のうちの正
イオンが付着帯電する場合、あるいは散乱粒子が上記露
出部に衝突する時に発生する２次電子放出により正の帯
電が起きる場合等が考えられる。

【００１９】帯電した正の帯電は、電子源から放出され
た電子ビームの軌道に影響を与え、蛍光体の輝度低下と
色ずれを起こす。

【００２０】本発明はかかる現象を踏まえ、陽イオンの
帯電を抑制して、意図した軌道で電子を放出することを
可能ならしめる電子線発生装置を提供しようとするもの
である。

【００２１】この課題を解決するため本発明の画像形成
装置は、以下の構成を備える。すなわち、行方向配線と
列方向配線とに接続され、電気信号に応じて電子放出す
る照射用の電子放出素子が設けられた電子源と、該電子
源に真空中で対向配置され、該放出電子の照射を受ける
画像形成部と、前記行方向配線の１つと前記画像形成部
との間に配置された中間部材とを備える画像形成装置で
あって、前記中間部材は、前記電子源表面に直交し、か
つ前記列方向配線に平行な平面での断面が、前記電子源
から放出される電子が本来飛ぶべき方向と前記画像形成
部とのずれによる誤差表示が防止される程度に、前記画
像形成部からの陽イオンの衝突による帯電が生じないよ
う、前記電子源側の幅が、前記画像形成部側の幅より小
さい形状を有することを特徴とする。

【００２２】

【作用】かかる構成において、電子被照射部からの飛散
粒子が前記中間部材に衝突しないようにでき、結果とし
て放出される電子線に影響を与えなくすることを可能に
する。

【００２３】具体的には、図１に示すように、この装置
は、蛍光膜７を表面に有するフェースプレート２、電子
放出素子６を有する電子源５、並びにフェースプレート
２と電子源５を固定する支持枠３や、フェースプレート
２と電子源５の間に配置される支柱（スペーサ１１）等
の絶縁性材料等よりなる。

【００２４】帯電防止作用について図１５を用いて説明
する。 （ａ）個の画像形成装置において、それぞれの電子放出
素子６から電子を放出させ、同時にメタルバック８或は
透明電極（不図示）に数ｋＶ以上の高電圧Ｖａを印加し
電子ビーム２４を蛍光膜７側に引き出し、蛍光膜７に衝
突させ、発光させる。 （ｂ）電子ビーム２４は蛍光膜７に衝突し発光すると同
時に、散乱粒子（陽イオン１５、二次電子２６、中性粒
子２５等）が放出される。これら散乱粒子のうち陽イオ
ン１５は、蛍光体７（ａ）から電子源５方向に、高電圧
による電界によって放物線状に飛散する。 （ｃ）従来であれば、これらのうちの陽イオン１５が付
着帯電し、或は散乱粒子が上記の絶縁性材料の露出部に
衝突する時に発生する二次電子放出が起こり、絶縁性材
料に正の帯電が起きる。

【００２５】さらに、スペーサ１１、支持枠３等の絶縁
性材料に帯電した正電荷は周囲の電界に歪みを与える。
そのために、電子放出素子６から放出された電子ビーム
２４は、電界の歪みの影響を受け、本来の軌道から外
れ、目的の蛍光体７（ａ）を発光させる事ができなくな
る。 （ｄ）本発明では、絶縁性材料の電子放出素子６側側面
を、前記の蛍光体７（ａ）から電子源５方向へ放物線状
に散乱する粒子が衝突しないような形状としたので、絶
縁性材料の正帯電が抑えられる。その例として、電子源
５側の面がフェースプレート２側の面より狭い、すなわ
ち、上底と下底より長い台形の断面を持つようなスペー
サを提案したが、また、スペーサの側面が放物線状のカ
ーブを描き電子源５に近づくに従って幅が狭くなる構造
も可能であり、さらに、階段状に幅が狭くなる構造も可
能である。

【００２６】画像形成部材の絶縁性部材への正電荷帯電
を防止すれば、絶縁性部材周辺で生ずる色ずれや輝度の
低下のない安定した画像形成装置を提供する事が可能で
ある。

【００２７】

【実施例】以下、添付図面に従って本発明に係る実姉例
を詳細に説明する。

【００２８】本発明に係わる画像形成装置は基本的に
は、薄型の真空容器内に、基板上に多数の冷陰極素子を
配列して成るマルチ電子源と、電子の照射により画像を
形成する画像形成部材とを対向して備えている。

【００２９】冷陰極素子は、例えばフォトリングラフィ
ー・エッチングのような製造技術を用いれば基板上に精
密に位置決めして形成できるため、微小な間隔で多数個
を配列する事が可能である。しかも、従来からＣＲＴ等
で用いられてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や周辺
部が比較的低温な状態で駆動できるため、より微細な配
列ピッチのマルチ電子源を容易に実現できる。

【００３０】本発明は、上述した冷陰極素子をマルチ電
子源として用いた画像形成装置にかかわるものである。

【００３１】また、冷陰極素子の中でもとりわけ好まし
いのは、表面伝導型電子放出素子である。すなわち、冷
陰極素子のうち、ＭＩＭ型素子は絶縁層や上部電極の厚
さを比較的精密に制御する必要があり、またＦＥ型素子
は針状の電子放出部の先端形状を精密に制御する必要が
ある。そのため、これらの素子は比較的製造コストが高
くなったり、製造プロセス上の制限から大面積のものを
作成するのが困難となる場合があった。

【００３２】これに対して、表面伝導型放出素子は構造
が単純で製造が簡単であり、大面積のものも容易に作製
できる。近年、特に大面積で安価な表示装置が求められ
る状況においては、とりわけ好適な冷陰極素子であると
いえる。

【００３３】また、本出願人は、表面伝導型放出素子の
中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から
形成したものが特性上、あるいは大面積化する上で好ま
しい事を見出している。

【００３４】そこで、以下に述べる本発明の実施例で
は、微粒子膜を用いて形成した表面伝導型放出素子をマ
ルチ電子源として用いた画像表示装置を、本発明の画像
形成装置の好ましい例として説明する。

【００３５】＜第１の実施例の説明＞ ・基本構成 図１に本発明の画像形成装置の基本構成図を示す。本画
像形成装置は、ガラス基板等の絶縁性材料よりなるリア
プレート１、ガラス基板１３よりなり表面に画像形成部
材を塗布したフェースプレート２、絶縁性材料からなる
支持枠３により、外囲器４を構成する。この外囲器４に
よって、画像形成装置内は真空に保たれる。

【００３６】５は電子源を示しており、例えばガラスの
ような絶縁性基板の上面に、多数の放出素子６が形成さ
れている。電子放出素子６は図の様にマトリクス配列さ
れている。電子放出素子６は、前記従来技術の項で説明
した冷陰極電子源であり、中でも多数を容易に配置形成
できる表面伝導型電子放出素子は好適な態様である。電
子源５はさらにリアプレート１上に固定される。図１に
おいて外囲器４は上述の如くフェースプレート２、支持
枠３、リアプレート１で構成されるが、リアプレート１
は電子源５の絶縁性基板１２の強度を補強する目的で設
けられるため、絶縁性基板１２自体が十分な強度を持つ
場合はリアプレート１は不用であり、電子源５の絶縁性
基板１２に直接支持枠３を固定し、フェースプレート
２、支持枠３、電子源５にて外囲器４を構成しても良
い。フェースプレート２と電子源５の間隔は約４（ｍ
ｍ）とした。

【００３７】フェースプレートの内側面には、蛍光膜
７、メタルバック８が成膜されている。蛍光膜７はＲ，
Ｇ，Ｂ色の蛍光体（不図示）等によって構成されてい
る。

【００３８】＜外囲器＞外囲器４は、不図示の排気管を
通じ、１０の−１０乗ｔｏｒｒ程度の真空に保持された
後、封止される。そのため、外囲器４を構成するリアプ
レート１、フェースプレート２、支持枠３は、外囲器４
に加わる大気圧に耐えて真空雰囲気を維持でき、かつ、
電子源５とメタルバック８間に印加される高電圧に耐え
るだけの絶縁性を有するものを用いる事が好ましい。そ
の材料としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含
有量を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ
等のセラミック部材等が挙げられる。ただし、フェース
プレート２については可視光に対して一定以上の透過率
を有するものを用いる必要がある。また、各々の部材の
熱膨張率が互いに近いものを組み合わせる事が好まし
い。

【００３９】また、カラー画像形成装置において外囲器
４を構成する場合、蛍光膜を構成している各色の蛍光体
（不図示）は電子源５に対応して配置する必要があるの
で、蛍光体を有するフェースプレート２と電子源５の固
定されたリアプレート１との位置合わせを精度良く行な
わなければならない。

【００４０】また、外囲器４の封止後の真空度を維持す
るために、ゲッター処理を行なう場合もある。これは、
外囲器４の封止を行なう直前或は封止後に、抵抗加熱或
は高周波加熱等により、外囲器４内の所定の位置（不図
示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する
処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、上
記蒸着膜の吸着作用により、例えば１０の−６乗〜１０
の−７乗（ｔｏｒｒ）の真空度を維持するものである。

【００４１】＜フェースプレート＞図１の画像形成装置
に用いられるフェースプレート２について図２を用いて
説明する。蛍光膜７は外囲器４を構成するフェースプレ
ート２のガラス基板１３の内側に作製される。モノクロ
の場合は、蛍光膜７のみからなるが、図２のようにカラ
ーの場合、蛍光膜７は、Ｒ，Ｇ，Ｂ等の蛍光体７（ａ）
の配列、及び蛍光体７（ａ）を囲むように格子状に黒色
導電体７（ｂ）が配される。黒色導電体の幅は２００
（μｍ）、各蛍光体の寸法は、約６００（μｍ）×３０
０（μｍ）とした。画素ピッチは８００（μｍ）×５０
０（μｍ）である。図２では、Ｒ，Ｇ，Ｂの各色が直線
配列になっているがこれに限るものではない。黒色導電
体７（ｂ）は、三原色蛍光体の各蛍光体７（ａ）間の塗
りわけ部を黒くする事で混色と外光反射によるコントラ
スト低下を抑制するために用いられる。該黒色導電体７
（ｂ）は通常用いられる黒鉛を主成分とする材料だけで
なく導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であ
ればこれに限るものではない。蛍光体７（ａ）を塗布す
る方法としては沈殿法や印刷法が用いられる。

【００４２】図２において蛍光膜７の内側面には通常、
ＣＲＴの分野では公知のメタルバック８が設けられる。
メタルバック８を設ける理由は蛍光膜７の発光のうち内
面側への光をフェースプレート２側へ鏡面反射する事に
より輝度を向上する事、電子ビーム加速電圧を印加する
ための電極として作用する事、外囲器４内で発生した負
イオンの衝突によりダメージからの蛍光膜７の保護等で
ある。メタルバック８は蛍光膜７作製後、蛍光膜７の内
面側表面の平滑化処理（通常フィルミング処理と呼ばれ
る）を行ない、その後、Ａｌを真空蒸着等で堆積する事
で形成できる。また電子放出素子６から放出される電子
ビームを蛍光膜７へ引き出すため、蛍光膜７とガラス基
板１３との間にＩＴＯ等の透明電極（不図示）を設ける
場合もある。

【００４３】また、図１のように多数の電子放出素子６
は２次元的に配列形成されているが、これらは、配線電
極によって電気的に共通接続されている。すなわち、図
示のように行方向配線９と、列方向配線１０により多数
の素子がＸＹマトリクス状に接続されている。こうする
事で、蛍光膜７を構成する蛍光体（不図示）と電子放出
素子６が一対一に対応し、電子ビームに変更の操作を与
えることなく蛍光膜７を正しい位置に衝突させる事がで
きる。

【００４４】＜スペーサ＞図３は本発明の画像形成装置
の電子放出素子６、ならびにスペーサ１１を示す拡大図
である。スペーサ１１は外囲器４を真空にする事により
大気圧の影響、不意の衝撃等によってフェースプレート
２が破損或は変形するのを避けるために設けられる。ス
ペーサ１１の材質、形状、配置、本数は外囲器４の形状
並びに熱膨張係数等、外囲器の受ける大気圧、熱等を考
慮して決定される。スペーサの材料は主に絶縁性材料か
らなり、上記目的のため必要な本数、必要な間隔で、蛍
光体７（ａ）間にある黒色導電体７（ｂ）、並びに素子
の行方向配線９に沿って配置し、蛍光体７（ａ）の発光
の障害とならないようにした。スペーサ１１は蛍光膜
７、メタルバック８を挟んでガラス基板１３に当接させ
ても良いし、直接ガラス基板１３に当接させても良い。
当接させる時、ガラスとの間に低融点ガラスを使用す
る。

【００４５】本実施例ではスペーサ１１の絶縁性基材と
しては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減
少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセラ
ミック部材等が挙げられる。なお、絶縁性基材はその熱
膨張率が外囲器４及び電子源５の絶縁性基板１２をなす
部材と近いものが好ましい。

【００４６】本実施例では高さが４（ｍｍ）、上底が２
００（μｍ）、下底１００（μｍ）の台形状の薄板ガラ
スのスペーサを用い、蛍光体数列おきに配置した。スペ
ーサ１１が接する場所の黒色導電体７（ｂ）の幅は、２
４０（μｍ）と広くした。尚、スペーサを台形（上底＞
下底）とした理由は後述する。

【００４７】＜電子源の製法＞図４は図１に示した画像
形成装置の電子源の要部平面図であり、図５は図４の電
子源のＢ−Ｂ’断面である。

【００４８】図４と図５に示すように、ガラス基板１３
にはｍ本の行方向配線１０と、ｎ本の列方向配線１１と
が、層間絶縁層１４で電気的に分離されてマトリクス状
に配線されている。各行方向配線と各列方向配線間には
表面伝導型電子放出素子１５が電気的に接続されてい
る。各電子放出素子１５はそれぞれＸ方向に間をおいて
配置された１対の素子電極１６、１７と、各素子電極１
６、１７を連絡する電子放出部形成薄膜１８とで構成さ
れ、１対の素子電極１６、１７のうち素子電極１６が、
層間絶縁層１４に形成されたコンタクトホール１４ａを
介して行方向配線９に電気的に接続され、他の素子電極
１７が列方向配線１０に電気的に接続される。素子電極
１６、１７は導電性金属等からなり、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成される。行方向配線１０と列方
向配線１１は、それぞれ図１に示した外部端子Ｄx1ない
しＤxmとＤy1ないしＤynとして外因器１０の外部に引き
出されている。

【００４９】絶縁性基板１２としては、石英ガラス、Ｎ
ａ等の不純物含有量を減少したガラス、ソーダライムガ
ラス、ソーダライムガラスにスパッタ法等により形成し
たＳｉＯ２を積層したガラス基板等の部材及びアルミナ
等のセラミックス部材等が挙げられる。絶縁性基板１２
の大きさ及び厚みは、絶縁性基板１２に設置される電子
放出素子６の個数や個々の素子の設計上の形状や、電子
源５の使用時に容器の一部を形成する場合にはその容器
を真空に保持するための条件等に依存して適宜設定され
る。

【００５０】各行方向配線９及び列方向配線１０はそれ
ぞれ絶縁性基板１２上に、真空蒸着、印刷法、スパッタ
法等により所望のパターンに形成された導電性金属から
なり、多数の電子放出素子６にできるだけ均一な電圧が
供給されるように、材料、膜圧、配線が設定される。ま
た、層間絶縁層１４は、真空蒸着、印刷法で形成された
ＳｉＯ２等であり、行方向配線９を形成した絶縁性基板
１２の全域あるいは一部に所望の形状で形成され、特に
行方向配線９と列方向配線１０の交差部の電圧に耐え得
るように、膜厚、材料、製法が適宜設定される。

【００５１】行方向配線１０と列方向配線１１と素子電
極１６、１７の導電性金属は、その構成元素の一部ある
いは全部が同一であっても、またそれぞれ異なっても良
く、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，
Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，
Ａｕ，ＲｕＯ２，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガ
ラス等から構成される印刷導体、或はＩｎ２Ｏ３−Ｓｎ
Ｏ２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。

【００５２】電子放出部形成用薄膜１８を構成する材料
の具体例としては、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉ
ｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等
の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ
２Ｏ３等の酸化物、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，Ｃ
ｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、Ｔｉ
Ｎ，ＺｒＨ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導
体、カーボン、Ａｇ，Ｍｇ，ＮｉＣｕ，Ｐｂ，Ｓｎ等で
あり、微粒子膜からなる。

【００５３】また、行方向配線９には、Ｘ方向に配列す
る電子放出素子６の行を任意に操作するための走査信号
を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的に
接続されている。一方、列方向配線１０には、Ｙ方向に
配列する電子放出素子６の各列を任意に走査するための
変調信号を印加するための不図示の変調信号発生手段と
電気的に接続されている。ここにおいて、各電子放出素
子６に印加される駆動信号は、当該素子に印加される走
査信号と変調信号の差電圧として供給されているもので
ある。

【００５４】ここで、電子源の作製法について図６を用
いて述べる。

【００５５】１）スパッタ法でシリコン酸化膜を形成し
た絶縁性基板１２に、真空蒸着により厚さ５０オングス
トロームのＣｒ、厚さ６０００オングストロームのＡｕ
を順次堆積し、フォトレジスト（ＡＺ１３７０、ヘキス
ト社製）をスピンナーにより回転塗布、ベークしたあと
フォトマスクを露光、現像して列方向配線１０のレジス
トパターンを形成した。Ａｕ／Ｃｒ堆積層をウエットエ
ッチングして所望の列方向配線１１を形成する（ａ）。

【００５６】２）次に厚さ１．０μｍのＳｉＯ２層間絶
縁層１４をＲＦスパッタ（ｂ）後、ＲＩＥ（Ｒｅａｃｔ
ｉｖｅ Ｉｏｎ Ｅｔｃｈｉｎｇ）によりコンタクトホ
ール１４ａを形成する（ｃ）。

【００５７】３）その後、素子電極と素子電極間ギャッ
プとなるべきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００
Ｎ−４１ 日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により
厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オング
ストロームのＮｉを堆積した。ホトレジストパターンを
有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積層をリフトオフし、
素子電極間隔Ｌが３（μｍ）、素子電極幅Ｗ１が３００
（μｍ）である素子電極１６、１７を形成する（ｄ）。

【００５８】４）素子電極１６、１７の上に行方向配線
９のホトレジストパターンを形成した後、Ａｕ（５００
０オングストローム）／Ｔｉ（５０オングストローム）
を真空蒸着によって堆積後、リフトオンにより行方向配
線９を形成する（ｅ）。

【００５９】５）図７に示すような、素子電極間隔Ｌ１
だけ間をあけて位置する１対の素子電極１６、１７を跨
ぐような開口２０ａを用い、膜圧１０００オングストロ
ームのＣｒ膜を真空蒸着により堆積、パターニングし、
その上に有機Ｐｄ（ｃｃｐ−４２３０ 奥野製薬（株）
社製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃で１０分
間の加熱焼成をした。

【００６０】このようにして形成されたＰｄを主元素と
する微粒子からなる電子放出部形成用薄膜１８の膜圧は
約１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０の
４乗［Ω／□］であった。（ｆ） ６）酸エッチャントによりＣｒ膜２１を除去して所望の
パターンを有する電子放出部形成用薄膜１８を形成した
（ｇ）。コンタクトホール１４ａを部分以外にレジスト
を塗布するようなパターンを形成し、真空蒸着により厚
さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングス
トロームのＡｕを順次堆積した。リフトオフにより不要
の部分を除去する事によりコンタクトホール１４ａを埋
め込んだ。

【００６１】以上の工程を経て、行方向配線９、列方向
配線１０及び電子放出素子６が絶縁性基板上に２次元状
に，かつ等間隔に形成配置された。

【００６２】そして、電子源１の設置された外囲器４
（図１参照）を不図示の排気管を通じて真空ポンプにて
排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子Ｄx1乃至
ＤxmとＤy1乃至Ｄynを通じ、電子放出素子６の素子電極
１６、１７間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜１
８を通電処理（フォーミング処理）する事により電子放
出部２３を形成される。例えば、フォーミング処理とし
て１０の−６乗（ｔｏｒｒ）の真空雰囲気下で、図８に
示すようなパルス幅Ｔ１が１ミリ秒、波高値（フォーミ
ング時のピーク電圧）が５（Ｖ）の三角波を、１０ミリ
秒のパルス間隔Ｔ２で６０秒間、素子電極１６、１７間
に通電した。

【００６３】上述のような構成と製造方法によって作製
された本発明の電子放出素子の特性評価について、図１
６に示した評価装置の概略構成図を用いて説明する。図
１６は、１個の電子放出素子を形成した電子源に対応す
るものであり、１２は絶縁性基板、１６及び１７は素子
電極、１８は電子放出部を含む薄膜、２３は電子放出部
を示す。また、３１は素子電極１６、１７間に素子電圧
Ｖｆを印加するための電源、３０は素子電極１６、１７
間の電子放出部を含む薄膜１８を流れる素子電流Ｉｆを
測定するための電流計、３４は電子放出部２３より放出
される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極、３
３はアノード電極３４に電圧Ｖａを印加するための高圧
電源、３２は電子放出部２３より放出される放出電流Ｉ
ｅを測定するための電流計である。

【００６４】電子放出素子の上位素子電流Ｉｆ、放出電
流Ｉｅの測定に当たっては、素子電極１６、１７に電源
３１と電流計３０とを接続し、電子放出素子１５の上方
に電源３３と電流計３２とを接続したアノード電極３４
を配置している。また、電子放出素子６及びアノード電
極３４は真空装置内に設置され、その真空装置には不図
示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が
具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行
なえるようになっている。

【００６５】尚、アノード電極３４の電圧Ｖａは１ｋＶ
〜１０ｋＶ、アノード電極３４と電子放出部薄膜１８と
の距離Ｈは３（ｍｍ）〜８（ｍｍ）の範囲で測定した。

【００６６】＜電子源の駆動＞図１６に示した測定評価
装置により測定された放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと
素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図９に示す。尚、図
９は著しくＩｆ，Ｉｅの大きさが異なるため任意単位で
示された。図９からも明らかなように、本発明にかかわ
る電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三つの特性を有
する。

【００６７】まず第一に本電子放出素子はある電圧（し
きい値電圧と呼ぶ、図９中のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖ
ｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しき
い値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出さ
れない。すなわち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい
値電圧Ｖｔｈを待った非線形素子である。また、素子電
流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調増加する（ＭＩ特性
と呼ぶ）特性を示す。

【００６８】第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依
存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御でき
る。

【００６９】第３に、アノード電極３４に捕捉される放
出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。す
なわち、アノード電極３４に捕捉される電荷量は、素子
電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。

【００７０】＜発光原理＞以下、発光原理について図１
０と図２を用いて説明する。

【００７１】画像を表示する際には、図１０に示した高
圧端子Ｈｖを通して、フェースプレート２のメタルバッ
ク８或は透明電極（負図示）と、電子放出素子６の配線
（行方向配線９または列方向配線１０）間に、高電圧Ｖ
ａを印加しておく。

【００７２】各電子源には容器外端子を用いて素子電極
１５、１６に電圧を印加する事により、放出された電子
は、上記高電圧Ｖａにより蛍光膜７側に引き出される。
そのあと、該電子は蛍光膜７に衝突し、蛍光体７（ａ）
を励起、発光させる事で画像を表示させる。カラーの画
像形成装置の場合、蛍光体７（ａ）に向けて加速された
電子は、それぞれの対応するＲ、Ｇ、Ｂの蛍光体７
（ａ）に衝突し、蛍光体７（ａ）を発光させることにな
る。

【００７３】＜画像表示＞図１７は、ＮＴＳＣ方式のテ
レビ信号に基づいてテレビジョン表示を行なうための駆
動回路の概略構成をブロック図で示したものである。図
中、表示パネル１７０１は前述したように製造され、動
作する装置である。また、走査回路１７０２は表示ライ
ンを操作し、制御回路１７０３は走査回路に入力する信
号等を生成する。シフトレジスタ１７０４は、１ライン
毎のデータをシフトし、ラインメモリ１７０５は、シフ
トレジスタ１７０４からの１ライン分のデータを変調信
号発生器１７０７に入力する。同期信号分離回路１７０
６はＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。

【００７４】以下、図１７の装置各部の機能を詳しく説
明する。

【００７５】まず、表示パネル１７０１は、端子Ｄx01
ないしＤx0m、及び端子Ｄy01ないしＤy0n、及び高圧端
子Ｈｖを介して外部の電気信号と接続されている。この
うち、端子Ｄx01ないしＤx0mには、表示パネル１７０１
内に設けられている電子源５、すなわちｍ行ｎ列の行列
状にマトリクス配列された電子放出素子６群を１行（ｎ
素子）ずつ順次駆動していくための走査信号が印加され
る。

【００７６】一方、端子Ｄy01ないしＤy0nには、前記走
査信号により選択された１行の電子放出素子６の各素子
の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加され
る。また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例
えば５（ｋＶ）の直流電圧が供給されるが、これは電子
放出素子６より出力される電子ビームに蛍光体を励起す
るのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧であ
る。

【００７７】次に走査回路１７０２について説明する。

【００７８】同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子
（図中Ｓ１ないしＳｍで模式的に示されている）を備え
るもので、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出
力電圧もしくは０（Ｖ）（グランドレベル）いずれか一
方を選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄx01ないしＤx
0mと電気的に接続するものである。Ｓ１ないしＳｍの各
スイッチング素子は、制御回路１７０３が出力する制御
信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが実際には例
えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる事
により容易に構成する事が可能である。

【００７９】尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施例の場
合には図９に例示した電子放出素子６の特性（この場
合、電子放出しきい値電圧Ｖｔｈが８（Ｖ））に基づ
き、走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値Ｖｔｈ電圧以下となるよう、７（Ｖ）の一
定電圧を出力するよう設定されている（これについては
図２０で改めて説明する）。

【００８０】また、制御回路１７０３は、外部より入力
する画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように
各部の動作を整合させる働きを持つものである。次に説
明する同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号
Ｔｓｙｎｃに基づいて各部に対してＴｓｃａｎ及びＴｓ
ｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【００８１】同期信号分離回路１７０６は、各部から入
力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分
と、輝度信号成分とを分離するための回路で、良く知ら
れているように周波数分離（フィルタ）回路を用いれば
容易に構成できるものである。同期信号分離回路１７０
６により分離された同期信号は、良く知られるように、
垂直同期信号と水平同期信号よりなるが、ここでは説明
の便宜上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記
テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上
ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１７０
４に入力される。

【００８２】シフトレジスタ１７０４は時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づい
て動作する。すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレ
ジスタ１７０４のシフトロックであると言い換える事も
できる。

【００８３】シリアル／パラレル変換された画像１ライ
ン分（電子放出素子分の駆動データに相当する）のデー
タは、ＩD1ないしＩDnのｎ個の並列信号として前記シフ
トレジスタ１７０４より出力される。

【００８４】ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路１７０３より送られる制御信号ＴMRYに従
って適宜ＩD1ないしＩDnの内容を記憶する。記憶された
内容は、Ｉ’D1ないしＩ’Dnとして出力され、変調信号
発生器１７０７に入力される。

【００８５】変調信号発生器１７０７は、前記画像デー
タＩ’D1ないしＩ’Dnの各々に応じて、電子放出素子６
の各々を適切に駆動変調するための信号源で、その出力
信号は、端子Ｄy01ないしＤy0nを通じて表示パネル１７
０１内の電子放出素子に印加される。

【００８６】図９を用いて説明したように、本発明に係
わる電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特
性を有している。すなわち図９のＩｅのグラフから明か
のように、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈ（本
実施例の素子では８（Ｖ））があり、しきい値Ｖｔｈ以
上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。

【００８７】また、電子放出しきい値Ｖｔｈ以上の電圧
に対しては、グラフのように電圧の変化に応じて放出電
流Ｉｅも変化していく。尚、電子放出素子の構成、製造
方法を変える事により、電子放出しきい値電圧Ｖｔｈの
値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わ
る場合もあるが、いずれにしても以下のような事がいえ
る。

【００８８】すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加
する場合、電子放出しきい値である８（Ｖ）以下の電圧
を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値
（８（Ｖ））以上の電圧を印加する場合には電子ビーム
が出力される。

【００８９】以上、図１７に示された各部の機能につい
て述べたが、全体動作の説明に移る前に、図１８ないし
図１９を用いて前記表示パネル１７０１の動作について
詳しく説明しておく。

【００９０】図示の便宜上、表示パネルの画素数を６×
６（すなわちｍ＝ｎ＝６）として説明するが、実際に用
いる表示パネル１７０１はこれよりもはるかに多数の画
素を備えたものである事はいうまでもない。

【００９１】図１８に示すのは、６行６列の行列上に電
子放出素子６をマトリクス配線した電子源５であり、説
明上、各素子を区別するためにＤ（１，１），Ｄ（１，
２），…Ｄ（６，６）のように（Ｘ，Ｙ）座標で位置を
示している。

【００９２】このような電子源５を駆動して画像を表示
していく際には、Ｘ軸と平行な１ラインを単位として、
ライン順次に画像を形成していく方法をとっている。画
像の１ラインに対応した電子放出素子６を駆動するに
は、Ｄx01ないしＤx06のうち表示ラインに対応する行の
端子に０（Ｖ）を、それ以外の端子には７（Ｖ）を印加
する。それと同期して、当該ラインの画像パターンに従
って、Ｄy01ないしＤy06の各端子に変調信号を印加す
る。

【００９３】例えば、図１９に示すような画像パターン
を表示する場合を例にとって説明する。図１９の画像の
うち、例えば第３ライン目を発光させる期間中を例にと
って説明する。

【００９４】図２０は、前記画像の第３ライン目を発光
させる間に、端子Ｄx01ないしＤx06、及び端子Ｄy01な
いしＤy06を通じて電子源５に印加する電圧値を示した
ものである。同図から明らかなように、Ｄ（２，３），
Ｄ（３，３），Ｄ（４，３）、各電子放出素子６には電
子放出のしきい値電圧８（Ｖ）を超える１４（Ｖ）（図
中黒塗りの示す素子）が印加されて電子ビームが出力さ
れる。一方、上記３素子以外は７（Ｖ）（図中斜線で示
す素子）もしくは０（Ｖ）（図中白抜きで示す素子）が
印加されるが、これは電子放出素子のしきい値電圧８
（Ｖ）以下であるため、これらの素子からの電子ビーム
は出力されない。

【００９５】同様の方法で、他のラインについても図１
９の表示パターンに従って電子源を駆動していくが、第
１ラインから順次１ラインづつ駆動してゆく事により１
画面の表示が行なわれ、これを毎秒６０画面の速さで繰
り返す事により、ちらつきのない画像表示が可能であ
る。

【００９６】尚、以上の説明では階調の表示に関して触
れていないが、階調表示は例えば、素子に印加する電圧
のパルス幅を変える事によって行なう事ができる。

【００９７】＜帯電＞帯電とビームずれについて図１１
を用いて説明する。

【００９８】絶縁性材料周辺では次のような現象が観察
されている。

【００９９】蛍光膜７に照射された電子ビーム２４が蛍
光体７（ａ）に衝突し発光すると、蛍光膜から散乱粒子
（２次電子２６、陽イオン１５、中性粒子２５等）が放
出される。また、電子放出素子６から放出された電子２
４が、真空中の残留ガスに衝突し散乱粒子が発生する事
もある。これらの散乱粒子のうち陽イオン１５は、高電
圧端子を通じて印加された数ｋＶ以上の高電圧Ｖａの電
場に従い、電子源５方向へ移動する（同図（ａ））。

【０１００】もし陽イオン１５の軌道上に絶縁性部材が
存在する場合は、陽イオン１５は絶縁性部材に付着す
る。すると、帯電により絶縁性部材周辺の電場の乱れを
生じる（同図（ｂ））。

【０１０１】電子放出後から電子２４には、高電圧Ｖａ
により蛍光膜方向への速度成分が加えられていく。後か
ら放出される電子ビーム２４は、上記のようにして生じ
た電場によって、絶縁体に引き寄せられる。そして電子
２４は蛍光膜での発光位置のずれとなる方向に速度を得
てしまう事になる。

【０１０２】その結果、電子ビーム２４は電場の影響を
軌道をはずれ、本来別の蛍光体７（ａ）や黒色導電体７
（ｂ）に衝突し、色ずれ、輝度損失を生じる（同図
（ｃ））。

【０１０３】＜解決法＞耐大気圧対策に設けられたスペ
ーサ１１も絶縁性材料である。上記のようにスペーサに
対しても陽イオン１５の帯電が生じる。

【０１０４】電子放出素子６から放出された電子ビーム
２４が蛍光体７（ａ）や残留ガスに衝突するとき発生す
る陽イオン１５は、高電圧Ｖａによって放物線状に絶縁
性基板１２に落下する。本実施例では、放物落下してい
る陽イオン１５がスペーサ１１に接触するのを避けるた
め上底が下底より長い断面を持つ台形とした（図１
２）。具体的には、高さが４（ｍｍ）、上底が２００
（μｍ）、下底１００（μｍ）の台形状の薄板ガラスを
使用した。また、このスペーサ１１は、蛍光体７（ａ）
数列おきに行方向配線９上に配置した。そして、スペー
サ１１と、蛍光膜７の黒色導電体７（ｂ）との間にフリ
ットガラス（不図示）を介して接触させた。

【０１０５】ここで、スペーサ１１の電子放出素子６側
の幅とフェースプレート２側の幅は、フェースプレート
２にかかる大気圧、熱膨張、蛍光体７（ａ）から放出さ
れる陽イオンの移動する放物線軌跡を考慮して決定し
た。スペーサ１１がフェースプレート２に当たるところ
は黒色導電体７（ｂ）の幅を２４０（μｍ）と広くし
た。

【０１０６】以上のように、本発明における画像表示装
置においては、スペーサの形状を、陽イオン１５の軌跡
を考慮して決定した。その結果、電子放出素子６から放
出される電子ビーム２４に影響を与える帯電を防ぐ事が
でき、電子２４が蛍光体７（ａ）に衝突する位置と、本
来発光するべき蛍光体との位置ずれの発生が防止される
ため、輝度損失と色ずれを防ぐ事ができ、鮮明な画像表
示が可能となった。

【０１０７】本実施例では、フェースプレートと、素子
基板の間の真空保持による大気圧に対する耐圧の手段と
してのスペーサについて説明したが、耐大気圧用に設置
したものに限らず、板状、メッシュ状、棒状等の偏向電
極、引き出し電極、信号電極、制御電極等をフェースプ
レートとリアプレートの間に固定するためのものなどで
あっても良い。

【０１０８】スペーサの材料は絶縁性に限らず半導体材
料であっても良い。

【０１０９】本実施例ではスペーサ断面を台形とした
が、図１４のように階段状の断面を持つものであっても
良い。すなわち、全体的に、上底＞下底になるような形
状をなしていることが重要であれば良い。

【０１１０】また蛍光板のごとき画像形成部材を有さず
電子線発生装置として、他の装置との組み合わせて用い
る場合があっても良い。この場合も残留ガスへの電子衝
突等により生じるイオン帯電等の現象が予測され、本発
明によって同様の効果が得られる。

【０１１１】＜第２の実施例の説明＞ ＜基本構成＞本第２の実施例では、支持枠の形状を、蛍
光体から散乱される陽イオンの軌道を考慮した放物線形
状の側面とした。

【０１１２】本第２の実施例の基本構成は、上記実施例
（第１の実施例）の図１と同じである。本画像形成装置
は、ガラス基板等の絶縁性材料よりなるリアプレート
１、ガラス基板１３よりなり表面に画像形成部材を有す
るフェースプレート２、絶縁性材料からなる支持枠３に
より、外囲器４を構成する。

【０１１３】図５は電子源で、１２はガラスの絶縁性基
板、その上面に多数の電子放出素子６を有する。電子放
出素子６は本実施例では表面伝導型放出素子の素子を使
用した。電子放出素子６は図の様にマトリクス配列して
いる。電子源５はさらにリアプレート１上に固定され
る。フェースプレート２とリアプレートの間隔は約４
（ｍｍ）とした。

【０１１４】リアプレート１、フェースプレートの内側
面には、蛍光膜７、メタルバック８が成膜されている。
カラーの画像形成装置の蛍光膜７はＲ，Ｇ，Ｂ色の蛍光
体（不図示）等によって構成されている。

【０１１５】また、図１のように多数の電子放出素子６
を２次元的に配列形成したものを配線電極によって電気
的に共通接続した。

【０１１６】＜フェースプレート＞フェースプレート２
の構成は第一実施例と同じである。

【０１１７】＜電子源の製法と駆動方法＞電子源の製法
と駆動方法は第一実施例と同じである。

【０１１８】＜発光原理、帯電＞発光原理、帯電につい
ても第一実施例と同じである。

【０１１９】＜解決法＞外囲器４を構成する支持枠３は
絶縁性材料である。第一実施例のスペーサ１１と同じく
支持枠に対しても陽イオンの帯電が生じる。

【０１２０】電子源５から放出された電子ビームが蛍光
体７（ａ）や残留ガスに衝突する時発生する陽イオン１
５は、第一実施例で記述したように、高電圧Ｖａによっ
て放物線状に絶縁性基板１２に落下する。

【０１２１】本実施例では、支持枠の電子放出素子６に
面する（内面）の側面を図１３のように放物線状にし
た。放物線の形状は、陽イオンの軌跡を考慮して決定し
た。その結果、電子ビームが蛍光板に衝突する時散乱さ
れる陽イオンが放物落下する際、支持枠に付着帯電する
のを避けることができ、電位の乱れは生じない。

【０１２２】以上のように、本発明における画像表示装
置においては、電子源５から放出される電子ビームに影
響を与える帯電を防ぐことができ、電子が蛍光体７
（ａ）に衝突する位置と、本来発光するべき蛍光体との
位置ずれの発生が防止されるため、輝度損失と色ずれを
防ぐことができ、鮮明な画像表示が可能となった。

【０１２３】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても１つの機器から成る装置に適用し
ても良い。また、本発明は、システム或は装置にプログ
ラムを供給することによって達成される場合にも適用で
きることはいうまでもない。。

【０１２４】以上説明したように、本発明における実施
例によれば、素子基板周辺の絶縁性部分への陽イオンの
帯電を抑制することができ、これにより電子源から放出
される電子が本来飛ぶべき方向と蛍光体とのずれによる
誤差表示が防止され、均一でかつ高い精度で大型の画像
を表示することができる。本実施例の画像形成装置は従
来の表示装置と同じ製造工程にて作製で、従来にない高
い表示特性を有した大画面表示が実現できる。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、中
間部材への陽イオンの帯電を抑制して、意図した軌道で
電子を放出することが可能になる。

【０１２６】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例の画像形成装置の構造を示す図である。

【図２】実施例におけるカラー表示の場合のフェースプ
レートの例を示す図である。

【図３】実施例における画像形成装置の電子放出素子と
スペーサの位置関係を示す図である。

【図４】図１に示した画像形成装置の電子源の要部平面
図である。

【図５】図４の電子源のＢ−Ｂ’断面図である。

【図６】実施例における電子源の作製過程を示す図であ
る。

【図７】電子源の生成過程における一処理を示す図であ
る。

【図８】実施例におけるフォーミング処理で印加する信
号波形を示す図である。

【図９】実施例における電子放出素子の特性を示す図で
ある。

【図１０】実施例における装置の発光原理を説明するた
めの図である。

【図１１】帯電とビームずれの様子を示す図である。

【図１２】実施例で採用するスペーサによる効果を示す
図である。

【図１３】実施例で採用する支持枠の断面形状と、その
効果を示す図である。

【図１４】実施例で採用する他のスペーサによる効果を
示す図である。

【図１５】帯電防止の作用を示す図である。

【図１６】実施例における測定評価装置のブロック図で
ある。

【図１７】実施例における画像形成装置のブロック図で
ある。

【図１８】実施例における画像形成装置の駆動原理を説
明するために用いた電子線発生装置の構造を示す図であ
る。

【図１９】実施例における表示像の一例を示す図であ
る。

【図２０】表示駆動にかかるある瞬間における各表示駆
動信号の印加状態を示す図である。

【図２１】Ｍ．ハートウェルの素子構成を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ リアプレート ２ フェースプレート ３ 支持枠 ５ 電子源 ６ 電子放出素子 ７ 蛍光膜 ８ メタルバック ９、１０ 配線 １１ スペーサ １２ 絶縁性基板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−22329（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−50660（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−284338（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−299124（ＪＰ，Ａ) 実開 平１−62643（ＪＰ，Ｕ) 実開 昭56−123456（ＪＰ，Ｕ) 国際公開94／20975（ＷＯ，Ａ１) 特許3113149（ＪＰ，Ｂ２) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 - 31/15 H01J 29/86 H01J 29/87 H01J 5/03 H01J 9/24

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 行方向配線と列方向配線とに接続され、
   電気信号に応じて電子放出する照射用の電子放出素子が
   設けられた電子源と、該電子源に真空中で対向配置さ
   れ、該放出電子の照射を受ける画像形成部と、前記行方
   向配線の１つと前記画像形成部との間に配置された中間
   部材とを備える画像形成装置であって、 前記中間部材は、前記電子源表面に直交し、かつ前記列
   方向配線に平行な平面での断面が、前記電子源から放出
   される電子が本来飛ぶべき方向と前記画像形成部とのず
   れによる誤差表示が防止される程度に、前記画像形成部
   からの陽イオンの衝突による帯電が生じないよう、前記
   電子源側の幅が、前記画像形成部側の幅より小さい形状
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記中間部材における前記断面の形状は
   台形をなしていることを特徴とする請求項第１項に記載
   の画像形成装置。
3. 【請求項３】 電気信号に応じて電子放出する照射用の
   電子放出素子が設けられた電子源と、該電子源に真空中
   で対向配置され、該放出電子の照射を受ける画像形成部
   と、前記電子源と前記画像形成部の外周を固定する支持
   枠とを備える画像形成装置であって、 前記支持枠は、前記電子源表面に直交し、かつ前記画像
   形成装置の外部から内部に向かう平面での断面が、前記
   電子源から放出される電子が本来飛ぶべき方向と前記画
   像形成部とのずれによる誤差表示が防止される程度に、
   前記画像形成部からの陽イオンの衝突による帯電が生じ
   ないよう、前記電子源側の幅が、前記画像形成部側の幅
   より小さい形状を有することを特徴とする 画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 前記中間部材が、絶縁性部材であること
   を特徴とする請求項第１項に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記中間部材が、半導体部材であること
   を特徴とする請求項第１項に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記中間部材は、前記電子源から放出さ
   れる電子の制御のための制御電極を、前記電子源と前記
   画像形成部との間に固定するためのものであることを特
   徴とする請求項第１項に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 電子放出部を含む薄膜をはさんで対向す
   る一対の素子電極をそれぞれ結線することで構成される
   表面伝導型電子放出素子を配置してなる電子源を有する
   ことを特徴とする請求項第１項に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記電子放出素子を２次元のマトリクス
   状に配置したことを特徴とする請求項第７項に記載の画
   像形成装置。
9. 【請求項９】 前記薄膜が導電性微粒子で構成される膜
   であることを特徴とする請求項第７項に記載の画像形成
   装置。
10. 【請求項１０】 前記中間部材は、複数個所定間隔をお
    いて配置されることを特徴とする請求項第１項に記載の
    画像形成装置。