JP3466868B2 - 電子線発生装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線発生装置等
に用いられる構造支持体及び電子線発生装置、及びその
応用としての画像形成装置に関するものである。

【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放出素子や、電界放出
型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型
放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られてい
る。

【０００３】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：”Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉｄ Ｆｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／
ＳｎＯ2 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ ａｎ
ｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥ Ｔｒａｎ
ｓ．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。

【０００５】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図１８に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化
物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図
示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電
性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成さ
れる。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、
０．１［ｍｍ］で設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【０００６】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５
を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜３００４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３００４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３０
０５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは
変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、
亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜
３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付
近において電子放出が行われる。

【０００７】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，”Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、 Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，”Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐ
ｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉ
ｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔ
ｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐ
ｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知
られている。

【０００８】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１９に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面
図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１
は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタ
コーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３
０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１
９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。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．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２
０に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０
は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は
厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層、３０２
３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３０２
３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することに
より、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせる
ものである。

【００１１】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
ーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１２】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。

【００１３】たとえば、表面伝導型放出素子は、冷陰極
素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であること
から、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、たとえば本出願人による特開昭６４−３１
３３２において開示されるように、多数の素子を配列し
て駆動するための方法が研究されている。

【００１４】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１５】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開
平２−２５７５５１や特開平４−２８１３７において開
示されているように、表面伝導型放出素子と電子ビーム
の照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画
像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍
光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他
の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されてい
る。たとえば、近年普及してきた液晶表示装置と比較し
ても、自発光型であるためバックライトを必要としない
点や、視野角が広い点が優れていると言える。

【００１６】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応
用した例として、たとえば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報
告された平板型表示装置が知られている。［Ｒ．Ｍｅｙ
ｅｒ：”Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ
Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ４ｔｈ Ｉｎ
ｔ． Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉ
ｃｓ 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、たとえば本出願人による特開平３
−５５７３８に開示されている。

【００１７】図２１は平面型の画像表示装置をなす表示
パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すた
めにパネルの一部を切り欠いて示している。

【００１８】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３
１１７により表示パネルの内部を真空に維持するための
外囲器（気密容器）を形成している。

【００１９】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子
３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成されている。（Ｎ、Ｍは２以
上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適
宜設定される。）また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１
１２は、図２１に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１
３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。
これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線
３１１３および列方向配線３１１４によって構成される
部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３
１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分
には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、
電気的な絶縁が保たれている。

【００２０】フェーズプレート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図
示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあ
り、更に蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の面
にはＡｌ等からなるメタルバック３１１９が形成されて
いる。

【００２１】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３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の
列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と
各々電気的に接続している。

【００２２】また、上記気密容器の内部は１０のマイナ
ス６乗Ｔｏｒｒ程度の真空に保持されており、画像表示
装置の表示面積が大きくなるに従い、気密容器内部と外
部の気圧差によるリアプレート３１１５およびフェース
プレート３１１７の変形あるいは破壊を防止する手段が
必要となる。リアプレート３１１５およびフェースプレ
ート３１１６を厚くすることによる方法は、画像表示装
置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見たと
きに画像の歪みや視差を生ずる。これに対し、図２１に
おいては、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支える
ための構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）
３１２０が設けられている。このようにして、マルチビ
ーム電子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８
が形成されたフェースプレート３１１６間は通常サブミ
リないし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部
は高真空に保持されている。

【００２３】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて、各冷陰極素子３１１２に電圧を印加す
ると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。そ
れと同時に、メタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを
通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、
上記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１
７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８を
なす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示され
る。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像表示
装置の表示パネルにおいては、以下のような問題点があ
った。

【００２５】第１に、スペーサ３１２０の近傍から放出
された電子の一部がスペーサ３１２０に当たることによ
り、あるいは放出電子の作用でイオン化したイオンがス
ペーサに付着することにより、スペーサ帯電を引き起こ
す可能性がある。このスペーサの帯電により冷陰極素子
３１１２から放出された電子はその軌道を曲げられ、蛍
光体上の正規な位置とは異なる場所に到達し、スペーサ
近傍の画像がゆがんで表示される。

【００２６】第２に、冷陰極素子３１１２からの放出電
子を加速するためにマルチ電子ビーム源とフェースプレ
ート３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋ
Ｖ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３
１２０表面での沿面放電が懸念される。特に、上記のよ
うにスペーサが帯電している場合は、放電が誘発される
可能性がある。

【００２７】この問題点を解決するために、スペーサに
微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がなさ
れている。この提案によれば、絶縁性のスペーサの表面
に高抵抗膜を形成することにより、スペーサ表面に微小
電流が流れるようにしている。ここで用いられている高
抵抗膜は酸化スズ、あるいは酸化スズと酸化インジウム
混晶薄膜や金属膜等である。

【００２８】しかし上記第２の問題点に関しては、スペ
ーサ３１２０は矩形形状のため、その辺や頂点部に電界
が集中し、放電源となってしまうという問題点が残っ
た。

【００２９】本発明は上記従来の構造支持体の欠点を克
服するものであり、構造支持体に起因する放電を防止
し、高輝度で良好な画像形成を可能とする電子線発生装
置及び画像表示装置、及びこれに用いられる構造支持体
を提供するものである。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の電子線発生装置は以下の構成を備える。す
なわち、電子放出素子を有する電子源と前記電子源に電
力を提供するための第１導電部とが設けられた第１パネ
ルと、前記第１導電部に対向し、該第１導電部と異なる
電圧が印加される第２導電部が設けられた第２パネル
と、前記第１及び第２導電部の間に配置され、両導電部
間に電気的に接続される半導電性の板状の構造支持体と
を備え、前記構造支持体は前記第１及び第２パネルを含
んで構成される気密容器の耐大気圧構造を提供し、該構
造支持体の少なくとも該気密容器内の空間に露出する端
部が半円柱状である。

【００３１】また、本発明の画像形成装置は、上記構成
の電子線発生装置を備え、前記第１導電部に配線された
電子源より放出される電子によって発色する蛍光体を前
記第２導電部側に設けて画像形成を行なう。

【００３２】

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照して本発
明の好適な実施形態を説明する。

【００３４】［第１の実施形態］ （１）画像表示装置概要 まず、本発明を適用した画像表示装置の表示パネルの構
成と製造方法について、具体的な例を示して説明する。

【００３５】図１は、実施形態に用いた表示パネルの斜
視図であり、内部構造を示す為にパネルの一部を切り欠
いて示している。

【００３６】図中、１０１５はリアプレート、１０１６
は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５
〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、たとえばフリット
ガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。また、上記気密容器の内部は１
０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］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１０
２０が設けられている。

【００３７】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２
がＮ×Ｍ個形成されている（Ｎ，Ｍは２以上の正の整数
であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定され
る。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上
の数を設定することが望ましい）。前記Ｎ×Ｍ個の冷陰
極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配
線１０１４により単純マトリクス配線されている。前
記、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマル
チ電子ビーム源と呼ぶ。

【００３８】本実施形態の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。従って、たとえば表面伝導型放出素子や
ＦＥ型、あるいはＭＩＮ型などの冷陰極素子を用いるこ
とができる。

【００３９】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）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。

【００４０】図２に示すのは、図１の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上
には、後述の図７で示すものと同様な表面伝導型放出素
子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１０１３
と列方向配線電極１０１４により単純マトリクス状に配
線されている。行方向配線電極１０１３と列方向配線電
極１０１４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。

【００４１】図２のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図３に示
す。

【００４２】なお、このような構造のマルチ電子源は、
予め基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極
１０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放
出素子の素子電極と伝導性薄膜を形成した後、行方向配
線電極１０１３及び列方向配線電極１０１４を介して各
素子に給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活
性化処理（後述）を行うことにより製造した。

【００４３】本実施形態においては、気密容器のリアプ
レート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を
固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０
１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容
器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０
１１自体を用いてもよい。

【００４４】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣ
ＲＴ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４の
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐこと、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などである。黒色の導電
体１０１０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。

【００４５】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図４（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４（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。

【００４６】なお、本実施形態においては、蛍光膜１０
１８は、図５に示すように、各色蛍光体２１ａが列方向
（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導
電体２１ｂは各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１ａ間でだけ
でなく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置され
た蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、行方向（Ｘ
方向）に平行な黒色の導電体２１ｂ領域（線幅３００
［マイクロメートル］）内にメタルバック１０１９を介
して配置された。なお、前述の封着を行う際には、各色
蛍光体２１ａと基板１０１１上に配置された各素子とを
対応させなくてはいけないため、リアプレート１０１
５、フェースプレート１０１７及びスペーサ１０２０は
十分な位置合わせを行った。

【００４７】なお、モノクロームの表示パネルを作成す
る場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用い
ればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよ
い。

【００４８】また、蛍光膜１０１８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１０１９
を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、
蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８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１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレー
ト基板１０１７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１０１８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１０１９は用いない。

【００４９】また、本実施形態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１０１７と蛍光膜１０１８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。

【００５０】図６は図１のＡ−Ａ’の断面模式図であ
り、各部の番号は図１に対応している。スペーサ１０２
０は絶縁性部材１の表面に帯電防止を目的とした高抵抗
膜１１を成膜し、かつフェースプレート１０１７の内側
（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１の表面
（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に面
したスペーサの当接面３及び接する側面部５に低抵抗膜
２１を成膜した部材からなるもので、上記目的を達成す
るのに必要な数だけ、かつ必要な間隔において配置さ
れ、フェースプレートの内側及び基板１０１１の表面に
接合材１０４１により固定される。また、高抵抗膜は、
絶縁性部材１の表面のうち、少なくとも気密容器内の真
空中に露出している面に成膜されており、スペーサ１０
２０上の低抵抗膜２１及び接合材１０４１を介して、フ
ェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９
等）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０１３また
は列方向配線１０１４）に電気的に接続される。ここで
説明される態様においては、スペーサ１０２０の形状は
薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に配置され、行
方向配線１０１３に電気的に接続されている。

【００５１】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４とフェ
ースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９との
間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、か
つスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する程度の導
電性を有する必要がある。

【００５２】スペーサ１０２０の絶縁性部材１として
は、たとえば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少
したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセラミ
ックス部材等があげられる。なお、絶縁性部材１はその
熱膨張率が気密容器及び基板１０１１をなす部材と近い
ものが好ましい。

【００５３】スペーサ１０２０を構成する高抵抗膜１１
には、高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバ
ック１０１９等）に印加される加速電圧Ｖａを帯電防止
を目的とする高抵抗膜１１の抵抗値Ｒｓで除した電流が
流される。そこで、スペーサの抵抗値Ｒｓは帯電防止及
び消費電力からその望ましい範囲に設定される。帯電防
止の観点から表面抵抗Ｒ／□は１０の１２乗Ω以下であ
ることが好ましい。十分な帯電防止効果を得るためには
１０の１１乗Ω以下がさらに好ましい。表面抵抗の下限
はスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧により左
右されるが、１０の５乗Ω以上であることが好ましい。

【００５４】絶縁性部材上に形成された高抵抗膜の厚み
ｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料の表面エ
ネルギー及び基板との密着性や基板温度によっても異な
るが、一般的に１０ｎｍ以下の薄膜は島状に形成され、
抵抗が不安定で再現性に乏しい。一方、膜厚ｔが１μｍ
以上では膜応力が大きくなって膜剥がれの危険性が高ま
り、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪い。従っ
て、膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表
面抵抗Ｒ／□はρ／ｔであり、以上に述べたＲ／□とｔ
の好ましい範囲から、高抵抗膜の比抵抗ρは０．１［Ω
ｃｍ］乃至１０の８乗［Ωｃｍ］が好ましい。さらに表
面抵抗と膜厚のより好ましい範囲を実現するためには、
ρは１０の２乗乃至１０の６乗［Ωｃｍ］とするのが良
い。

【００５５】スペーサは上述したようにその上に形成し
た高抵抗膜を電流が流れることにより、あるいはディス
プレイ全体が動作中に発熱することによりその温度が上
昇する。高抵抗膜の抵抗温度係数が大きな負の値である
と温度が上昇した時に抵抗値が減少し、スペーサに流れ
る電流が増加し、さらに温度上昇をもたらす。そして電
流は電源の限界を越えるまで増加し続ける。このような
電流の暴走が発生する抵抗温度係数の値は経験的に負の
値で絶対値が１％以上である。すなわち、高抵抗膜の抵
抗温度係数は、その絶対値が１％未満であることが望ま
しい。

【００５６】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の材料
としては、例えば金属酸化物を用いることができる。金
属酸化物の中でも、クロム、ニッケル、銅の酸化物が好
ましい材料である。その理由はこれらの酸化物は二次電
子放出効率が比較的小さく、冷陰極素子１０１２から放
出された電子がスペーサ１０２０に当たった場合におい
ても帯電しにくいためと考えられる。金属酸化物以外に
も炭素は二次電子放出効率が小さく好ましい材料であ
る。特に、非晶質カーボンは高抵抗であるため、スペー
サ抵抗を所望の値に制御しやすい。

【００５７】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の他の
材料として、アルミと遷移金属合金の窒化物は遷移金属
の組成を調整することにより、良伝導体から絶縁体まで
広い範囲に抵抗値を制御できるので好適な材料である。
さらには後述する表示装置の作製工程において抵抗値の
変化が少なく安定な材料である。かつ、その抵抗温度係
数が−１％未満で有り、実用的に使いやすい材料であ
る。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等があげら
れる。

【００５８】合金窒化膜はスパッタ、窒素ガス雰囲気中
での反応性スパッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレーテ
ィング、イオンアシスト蒸着法等の薄膜形成手段により
絶縁性部材上に形成される。金属酸化膜も同様の薄膜形
成法で作製することができるが、この場合窒素ガスに代
えて酸素ガスを使用する。その他、ＣＶＤ法、アルコキ
シド塗布法でも金属酸化膜を形成できる。カーボン膜は
蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で作
製され、特に非晶質カーボンを作製する場合には、成膜
中の雰囲気に水素が含まれるようにするか、成膜ガスに
炭化水素ガスを使用する。

【００５９】スペーサ１０２０を構成する低抵抗膜２１
は、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０１
７（メタルバック１０１９等）及び低電位側の基板１０
１１（配線１０１３，１０１４等）と電気的に接続する
為に設けられたものであり、以下では、中間電極層（中
間層）という名称も用いる。中間電極層（中間層）は以
下に列挙する複数の機能を有することができる。

【００６０】高抵抗膜１１をフェースプレート１０１
７及び基板１０１１と電気的に接続する・既に記載した
ように、高抵抗膜１１はスペーサ１０２０表面での帯電
を防止する目的で設けられたものであるが、高抵抗膜１
１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９
等）及び基板１０１１（配線１０１３，１０１４等）と
直接あるいは当接材１０４１を介して接続した場合、接
続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ表面に発
生した電荷を速やかに除去できなくなる可能性がある。
これを避ける為に、フェースプレート１０１７、基板１
０１１及び当接材１０４１と接触するスペーサ１０２０
の当接面３あるいは側面部５に低抵抗の中間層を設け
た。

【００６１】高抵抗膜１１の電位分布を均一化する・
冷陰極素子１０１２より放出された電子は、フェースプ
レート１０１７と基板１０１１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１０２０の近傍で
電子軌道に乱れが生じないようにするためには、高抵抗
膜１１の電位分布を全域にわたって制御する必要があ
る。高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７（メタル
バック１０１９等）及び基板１０１１（配線１０１３，
１０１４等）と直接あるいは当接材１０４１を介して接
続した場合、接続部界面の接触抵抗の為に、接続状態の
むらが発生し、高抵抗膜１１の電位分布が所望の値から
ずれてしまう可能性がある。これを避けるために、スペ
ーサ１０２０がフェースプレート１０１７及び基板１０
１１と当接するスペーサ端部（当接面３あるい側面部
５）の全長域に低抵抗の中間層を設け、この中間層部に
所望の電位を印加することによって、高抵抗膜１１全体
の電位を制御可能となる。

【００６２】放出電子の軌道を制御する・冷陰極素子
１０１２より放出された電子は、フェースプレート１０
１７と基板１０１１の間に形成された電位分布に従って
電子軌道を成す。スペーサ近傍の冷陰極素子から放出さ
れた電子に関しては、スペーサを設置することに伴う制
約（配線、素子位置の変更等）が生じる場合がある。こ
のような場合、歪みやむらの無い画像を形成するために
は、放出された電子の軌道を制御してフェースプレート
１０１７上の所望の位置に電子を照射する必要がある。
フェースプレート１０１７及び基板１０１１と当接する
面の側面部５に低抵抗の中間層を設けることにより、ス
ペーサ１０２０近傍の電位分布に所望の特性を持たせ、
放出された電子の軌道を制御することができる。

【００６３】低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ十分
に低い抵抗値を有する材料を選択すればよく、Ｎｉ，Ｃ
ｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等
の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ
２，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Ｉｎ２Ｏ３−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。

【００６４】接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方
向配線１０１３及びメタルバック１０１９と電気的に接
続するように、導電性を持たせる必要がある。即ち、導
電性接着剤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。

【００６５】また、Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ
及びＨｖは、当該表示パネルと不図示の気回路とを電気
的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子で
ある。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配
線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の
列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタ
ルバック１０１９と電気的に接続している。

【００６６】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組立てた後、不図示の排気管と真空ポン
プとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔｏ
ｒｒ］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、例えば
Ｂａを主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周
波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッ
ター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス
５乗ないしは１×１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空
度に維持される。

【００６７】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック１０１９に容器外端子をＨｖを通
じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上
記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７
の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をな
す各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示され
る。

【００６８】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１
２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メ
タルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．
１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００６９】以上、本発明の実施形態の表示パネルの基
本構成と製法、及び画像表示装置の概要を説明した。

【００７０】（２）マルチ電子ビーム源の製造方法 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。本実施形態の画像
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。

【００７１】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極
素子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。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。

【００７２】その点、表面伝導型放出素子は、比較的製
造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容
易である。また、発明者らは、表面伝導型放出素子の中
でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造
が容易に行えることを見いだしている。したがって、高
輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用
いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施
形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその
周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用
いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について
基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数
の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の
構造について述べる。

【００７３】（表面伝導型放出素子の好適な素子構成と
製法）電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形
成する表面伝導型放出素子の代表的な構成には、平面型
と垂直型の２種類があげられる。

【００７４】（平面型の表面伝導型放出素子）まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図７に示すのは、平面型の表面伝導型放
出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面
図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１
１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は
通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００７５】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばＳｉＯ2 を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。

【００７６】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいは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。

【００７７】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
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。

【００７８】また、導電性薄膜１１０４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。

【００７９】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、なかでも好ましいのは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１１
０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】以上述べたように、導電性薄膜１１０４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の３乗から１０の７乗［オーム／ｓｑ］の範囲に含
まれるよう設定した。

【００８３】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるの
が望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造を
とっている。その重なり方は、図７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。

【００８４】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。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７においては模式的に示した。

【００８５】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。

【００８６】薄膜１１１３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。なお、実際の薄膜１１１３
の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図７に
おいては模式的に示した。また、平面図（ａ）において
は、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【００８７】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施形態においては以下のような素子を用いた。

【００８８】すなわち、基板１１０１には青板ガラスを
用い、素子電極１１０２と１１０３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２［マイクロメーター］とした。

【００８９】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］とした。

【００９０】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。図８の（ａ）〜（ｄ）
は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の表記は前記図７と同一である。

【００９１】１）まず、図８（ａ）に示すように、基板
１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成す
る・形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１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、（ａ）
に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成
する。

【００９２】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する・形成するにあたっては、ま
ず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、
加熱焼成処理して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、本実施形態では主要元素としてＰｄ
を用いた。また、実施形態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）。

【００９３】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、本実施形態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。

【００９４】３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォ
ーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０
３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を
行って、電子放出部１１０５を形成する。

【００９５】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１１０４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１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【００９６】通電方法をより詳しく説明するために、図
９に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜の
電圧波形の一例を示す。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、本実施形態の場合には同図に示したようにパルス幅
Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加し
た。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次
昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニ
ターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角
波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１
１１１で計測した。

【００９７】実施形態においては、たとえば１０のマイ
ナス５乗［ｔｏｒｒ］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
０．１［Ｖ］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０．１［Ｖ］に
設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の
電気抵抗が１ｘ１０の６乗［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１１１１で計測さ
れる電流が１ｘ１０のマイナス７乗［Ａ］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。

【００９８】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型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。

【００９９】４）次に、図８の（ｄ）に示すように、活
性化用電源１１１２から素子電極１１０２と１１０３の
間に適宜の電圧を印加し、通電活性化処理を行って、電
子放出特性の改善を行う。

【０１００】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素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１１１３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。

【０１０１】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］の範囲内の真空雰囲気中
で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰
囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、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。

【０１０２】通電方法をより詳しく説明するために、図
１０の（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施形態においては、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１４
［Ｖ］，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
実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件で
あり、表面伝導型放出素子の設計を変更した場合には、
それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０３】図８の（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導
型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するため
のアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流
計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４
として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電
活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１
１２の動作を制御する。

【０１０４】電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅ
の一例を図１０（ｂ）に示すが、活性化電源１１１２か
らパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とともに
放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほとんど増
加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ飽和し
た時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停止
し、通電活性化処理を終了する。

【０１０５】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝
導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて
条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１０６】以上のようにして、図８（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１０７】（垂直型の表面伝導型放出素子）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放出素子の構成について説明する。

【０１０８】図１１は、垂直型の基本構成を説明するた
めの模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１
２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部
材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５
は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。

【０１０９】垂直型が先に説明した平面型と異なる点
は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材
１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段
差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。し
たがって、前記図７の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４、については、前記平面型の説明中に列挙した材
料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部
材１２０６には、たとえばＳｉＯ2 のような電気的に絶
縁性の材料を用いる。

【０１１０】次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法
について説明する。図１２の（ａ）〜（ｆ）は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１
１と同一である。

【０１１１】１）まず、図１２（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する・ ２）次に、同図（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Ｓ
ｉＯ2 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・ ３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子
電極１２０２を形成する・ ４）次に、同図（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１２０
３を露出させる・ ５）次に、同図（ｅ）に示すように、微粒子膜を用いた
導電性薄膜１２０４を形成する。形成するには、前記平
面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの成膜技術を
用いればよい・ 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８（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。） 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８（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。）。

【０１１２】以上のようにして、図１２（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１１３】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【０１１４】図１３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。

【０１１５】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。

【０１１６】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満
の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。すな
わち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを
持った非線形素子である。

【０１１７】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。

【０１１８】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。

【０１１９】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔ
ｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。

【０１２０】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、諧調表示を行うことが可能である。

【０１２１】（多数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）次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。

【０１２２】図２に示すのは、前記図１の表示パネルに
用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、前記図７で示したものと同様な表面伝導型放出素子
が配列され、これらの素子は行方向配線電極１０１３と
列方向配線電極１０１４により単純マトリクス状に配線
されている。行方向配線電極１０１３と列方向配線電極
１０１４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。

【０１２３】図２のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図３に示
す。

【０１２４】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配
線電極１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１０１３および列方向配線電極１０１４
を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電
活性化処理を行うことにより製造した。

【０１２５】（３）駆動回路構成（及び駆動方法） 図１４は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビ
ジョン表示を行う為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。同図中、表示パネル１７０１は前
述した表示パネルに相当するもので、前述した様に製造
され、動作する。また、走査回路１７０２は表示ライン
を走査し、制御回路１７０３は走査回路へ入力する信号
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１７０６は
ＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。

【０１２６】以下、図１４の装置各部の機能を詳しく説
明する。

【０１２７】まず表示パネル１７０１は、端子Ｄｘ１乃
至Ｄｘｍ及び端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ、及び高圧端子Ｈｖ
を介して外部の電気回路と接続されている。このうち、
端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍには、表示パネル１７０１内に設
けられているマルチ電子ビーム源、即ち、ｍ行ｎ列の行
列状にマトリクス配線された冷陰極素子を１行（ｎ素
子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加される。
一方、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎには、前記走査信号により
選択された１行分のｎ個の各素子の出力電子ビームを制
御する為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、これはマルチ電子ビーム源より出力
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
ギーを付与する為の加速電圧である。

【０１２８】次に、走査回路１７０２について説明す
る。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、
Ｓ１乃至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）のいずれか一方を
選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと
電気的に接続するものである。Ｓ１乃至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Ｔ
scanに基づいて動作するものだが、実際には例えばＦＥ
Ｔのようなスイッチング素子を組合わせることにより容
易に構成することが可能である。なお、前記直流電圧源
Ｖｘは、図１３に例示した電子放出素子の特性に基づき
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
しきい値電圧Ｖｔｈ電圧以下となるよう、一定電圧を出
力するよう設定されている。

【０１２９】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Ｔ
syncに基づいて、各部に対してＴscan及びＴsft及びＴm
ryの各制御信号を発生する。同期信号分離回路１７０６
は、外部から入力される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為の回路
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１７０６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１７０４に入力される。

【０１３０】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。即ち、制御信号Ｔsftは、シフトレジスタ
１７０４のシフトクロックであると言い換えることもで
きる。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ｎ素子分の駆動データに相当する）のデ
ータは、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ個の信号として前記シフ
トレジスタ１７０４より出力される。

【０１３１】ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔmryに従
って適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶され
た内容はＩ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎとして出力され、変調信
号発生器１７０７に入力される。

【０１３２】変調信号発生器１７０７は、前記画像デー
タＩ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎの各々に応じて、電子放出素子
１０１５の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、そ
の出力信号は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて表示パネ
ル１７０１内の電子放出素子１０１５に印加される。

【０１３３】図１３を用いて説明したように、本発明に
関わる表面伝導型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。即ち、電子放出素子には明確
な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施例の表面伝導型放出素
子では８［Ｖ］）があり、閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加
された時のみ電子放出が生じる。また、電子放出閾値Ｖ
ｔｈ以上の電圧に対しては、図１３のグラフのように電
圧の変化に応じて放出電流Ｉｅも変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、例えば電
子放出閾値Ｖｔｈ以下の電圧を印加しても電子放出は生
じないが、電子放出閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加する場
合には表面伝導型放出素子から電子ビームが出力され
る。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させることによ
り出力電子ビームの強度を制御することが可能である。
また、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力され
る電子ビームの電荷の総量を制御することが可能であ
る。

【０１３４】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式として、電圧変調方式、パルス幅変調方
式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１７０７として、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いるこ
とができる。また、パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器１７０７として、一定の波高値の
電圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電
圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路
を用いることができる。

【０１３５】シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１
７０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式の
ものでも採用できる。すなわち、画像信号のシリアル／
パラレル変換や記憶が所定の速度で行われればよいから
である。

【０１３６】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければ良い。これに関連
してラインメモリ１１５の出力信号がデジタル信号かア
ナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路
が若干異なったものとなる。即ち、デジタル信号を用い
た電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、
例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路な
どを付加する。

【０１３７】パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器
１７０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力す
る端数を計数する計数器（カウンタ）及び計数器の出力
値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレー
タ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較
器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素
子の駆動電圧に電圧増幅するための増幅器を付加するこ
ともできる。

【０１３８】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１７０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてシフトレ
ベル回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで
電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。

【０１３９】このような構成を取りうる本発明の適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
Ｈｖを介してメタルバック１０１９あるいは透明電極
（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加
速された電子は、蛍光膜１０１８に衝突し、発光が生じ
て画像が形成される。

【０１４０】ここで述べた画像表示装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の思
想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号につい
てはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限るも
のではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式など他、これらよ
り多数の走査線からなるＴＶ信号（ＭＵＳＥ方式をはじ
めとする高品位ＴＶ）方式をも採用できる。

【０１４１】次に、具体的な構成例をあげて実施形態を
さらに詳述する。なお、以下に述べる各実施形態におい
ては、マルチ電子ビーム源として、前述した、電極間の
導電性微粒子膜に電子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個
（Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４）の表面伝導型放出素子
を、Ｍ本の行方向配線とＮ本の列方向配線とによりマト
リクス配線（図１及び図２参照）したマルチ電子ビーム
源を用いた。

【０１４２】（４）スペーサについて 第１の実施形態では、長さ（図面上ｘ方向の長さ）２０
ｍｍ、幅（図面上ｚ方向の長さ）５ｍｍ、厚み（図面上
ｙ方向の長さ）０．２ｍｍのリアプレートと同質のガラ
スを、リアプレート及びフェースプレートに垂直となる
４辺、すなわち５ｍｍの辺を研磨し、曲面にしたスペー
サを用いた。各曲面の曲率半径ｒは、電界集中を避ける
ため少なくとも２μｍ以上は必要であり、本実施形態で
はｒ＝０．１ｍｍ、即ち、幅（図面上ｙ方向の長さ）
０．２ｍｍの面が半円柱状となるようにした。

【０１４３】図１５は、本実施形態のスペーサを上（リ
アプレートまたはフェースプレート側）から見た図を示
す。

【０１４４】なお、ｒの値はこれに限らず２μｍ〜０．
１ｍｍの間で適宜決められる。ｒ＜０．１ｍｍの場合、
幅０．２ｍｍ面は、曲面と平面で構成されることにな
る。また、各曲面は同一である必要はなく、円柱の一部
でなくても良く、曲率半径２μｍ以上の任意の曲面で構
成されうる。

【０１４５】次に、このガラス表面に高抵抗膜として、
Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を成膜した。成膜はＣｒターゲッ
トとＡｌターゲットを同時に用いて窒化ガス雰囲気中で
の反応性スパッタ法により行い、膜厚は２００ｎｍとし
た。このとき、高抵抗膜１１の表面抵抗値は、約１０の
９乗［Ω／□］であった。なお、上記に限らず、本実施
形態のスペーサには各種の高抵抗膜を使用することが可
能である。

【０１４６】次に低抵抗膜２１として、フェースプレー
ト、リアプレートとの接続部に接続部と平行に３０μｍ
の帯状に０．１μｍ厚みのＡｕ膜を形成した。

【０１４７】スペーサはＸ方向配線上及びフェースプレ
ート上のメタルバックと導電性フリットガラスを用いて
接続されている。導電性フリットガラスはフリットガラ
スに、表面を金コーティングした導電性微粒子を混合し
たものを使用し、スペーサ表面の高抵抗膜とＸ方向配線
あるいはフェースプレートと電気的に接続してある。

【０１４８】本実施形態では、前述した図１に示すスペ
ーサ１０２０を配置した表示パネルを作製した。以下、
図１及び図６を用いて詳述する。まず、予め基板上に行
方向配線電極１０１３、列方向配線電極１０１４、電極
間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放出素子の素子電
極と導電性薄膜を形成した基板１０１１を、リアプレー
ト１０１５に固定した。次に、ソーダライムガラスから
なる絶縁性部材１の表面のうち、気密容器内に露出する
４つの面に後述の高抵抗膜１１を成膜し、当接面３及び
その近傍にに低抵抗膜２１成膜したスペーサ１０２０
（高さ（ｚ方向）５［ｍｍ］、板厚（ｙ方向）２００
［マイクロメートル］、長さ（ｘ方向）２０ｍｍ）を基
板１０１１の行方向配線１０１３上に等間隔で、行方向
配線１０１３と平行に固定した。その後、基板１０１１
の５ｍｍ上方に、内面に蛍光膜１０１８とメタルバック
１０１９が付設されたフェースプレート１０１７を側壁
１０１６を介して配置し、リアプレート１０１５、フェ
ースプレート１０１７、側壁１０１６及びスペーサ１０
２０の各接合部を固定した。基板１０１１とリアプレー
ト１０１５の接合部、リアプレート１０１５と側壁１０
１６の接合部、及びフェースプレート１０１７と側壁１
０１６の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布
し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成す
ることで封着した。

【０１４９】また、スペーサ１０２０は、基板１０１１
側では行方向配線１０１３（線幅３００［マイクロメー
トル］）上に、フェースプレート１０１７側ではメタル
バック１０１９面上に、導電性のフィラーあるいは金属
等の導電材を混合した導電性フリットガラス１０４１を
介して配置し、上記気密容器の封着と同時に、大気中で
４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで、接
着しかつ電気的な接続も行った。

【０１５０】なお、本実施形態においては、蛍光膜１０
１８は、図５に示すように、各色蛍光体２１ａが列方向
（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導
電体２１ｂは各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１ａ間だけで
なく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された
蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、行方向（Ｘ方
向）に平行な黒色の導電体２１ｂ領域（線幅３００［マ
イクロメートル］）内にメタルバック１０１９を介して
配置された。なお、前述の封着を行う際には、各色蛍光
体２１ａと基板１０１１上に配置された各素子とを対応
させなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フ
ェースプレート１０１７及びスペーサ１０２０は十分な
位置合わせを行った。

【０１５１】以上のようにして完成した気密容器内を排
気管（不図示）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜
Ｄｙｎを通じ、行方向配線電極１０１３及び列方向配線
電極１０１４を介して各素子に給電して前述の通電フォ
ーミング処理と通電活性化処理を行うことによりマルチ
電子ビーム源を製造した。

【０１５２】次に、１０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程
度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱する
ことで溶着し外囲器（気密容器）の封止を行った。最後
に、封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を
行った。

【０１５３】以上のように完成した、図１及び図６に示
されるような表示パネルを用い画像表示装置において、
各冷陰極素子（表面伝導型放出素子）１０２０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１０
１９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、各色蛍光体２１ａ（図５のＲ，Ｇ，Ｂ）を励
起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子
Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３［ｋＶ］乃至１０［ｋＶ］、
各配線１０１３，１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４
［Ｖ］とした。

【０１５４】このとき、スペーサ１０２０の真空露出部
は全て滑らかな曲面及び平面で構成されているので、従
来よりも高輝度（高Ｖａ）にした場合でも放電のない良
好な画面を表示することができた。

【０１５５】［第２の実施形態］本実施形態では、長さ
（ｘ方向）２０ｍｍ、幅（ｚ方向）５ｍｍ、厚み（ｙ方
向）０．２ｍｍのリアプレートと同質のガラス（第１の
実施形態と同様）を、リアプレート及びフェースプレー
トに垂直となる４辺、すなわち５ｍｍの辺に加え、リア
プレート側の４辺の計８辺を研磨し、曲面にしたスペー
サを用いた。各曲率半径ｒは、電界集中を避けるため少
なくとも２μｍ以上は必要であり、本実施形態ではリア
プレート及びフェースプレートに垂直となる４辺につい
ては、ｒ＝０．１ｍｍとなるようにした。またリアプレ
ート側の４辺については、大気圧構造の点からｒ＝２０
μｍとした。

【０１５６】図１６に、本実施形態のスペーサを図１の
Ｘ方向から見た図を示す。なお、上（リアプレートまた
はフェースプレート側）から見た図は第１の実施形態
（図１５）と同じになる。

【０１５７】またｒの値はこれに限らず２μｍ以上の曲
面になるように適宜決められるのは、実施形態１と同様
である。リアプレート側の４辺については、耐大気圧構
造の成立する範囲で決める必要がある。

【０１５８】このスペーサを用いて、第１の実施形態と
同様にして表示パネルを作製した。このとき、スペーサ
１０２０の真空露出部は全て滑らかな曲面及び平面で構
成されているので、従来よりも高輝度（高Ｖａ）にした
場合でも放電のない良好な画面を表示することができ
た。

【０１５９】本発明の有効性を図１６を用いて説明す
る。図１６中の各材及び番号は図６と対応する。図６と
の違いは、スペーサのリアプレート側の４辺を研磨し、
曲面にしたことによる、スペーサ１０２０と行方向配線
１０１３を接続する導電性フリットガラスの形状であ
る。図１６に示されているように、導電性フリットガラ
スの塗布量不足が発生すると、スペーサ幅（ｙ方向の長
さ）より導電性フリットガラスの幅の方が狭くなる場合
がある。このような場合に、第１の実施形態のスペーサ
を用いると、直角部が真空領域に露出することになり、
放電源となる可能性がある。第２の実施形態によれば、
このようなフリットガラスの塗布量不足が発生しても、
スペーサの露出部分には直角部分がなく、放電の発生を
効果的に抑制することができる。以上のように、第２の
実施形態では組立マージンを大きくできる効果がある。
またスペーサより行方向配線の方が狭い場合など、スペ
ーサのリアプレート側の４辺が真空中に露出する構成の
場合にも同様に有効である。

【０１６０】［第３の実施形態］第３の実施形態ではス
ペーサの形状のみ述べる。他については第１もしくは第
２の実施形態と同様である．図１７は、第３の実施形態
のスペーサを図１のＸ方向から見た形状を示す図であ
る。

【０１６１】第２の実施形態の形状と基本的に同じであ
るが、フェースプレート側の４辺もリアプレート４辺と
同様に研磨し、曲面とすることで上下対称形にしてい
る。その他は実施形態２と同じである。

【０１６２】第３の実施形態によれば、リアプレート側
の４辺が真空中に露出する場合に有効であるだけでな
く、その対称性から組立工程を容易にし、歩留りをあげ
る効果もある。

【０１６３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ス
ペーサに起因する放電が防止され、高輝度で良好な画像
形成が可能となる。

【０１６４】

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に用いた表示パネルの斜視図である。

【図２】図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源
の平面図である。

【図３】図２のＢ−Ｂ’に沿った断面を示す図である。

【図４】蛍光体の塗布状態を示す図である。

【図５】蛍光体の塗布状態を示す図である。

【図６】図１のＡ−Ａ’の断面模式図である。

【図７】平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明する
ための平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。

【図８】表面伝導型放出素子の製造工程を説明するため
の断面図である。

【図９】フォーミング用電源から印加する適宜の電圧波
形の一例を示す図である。

【図１０】活性化処理の一例を説明する図である。

【図１１】垂直型の基本構成を説明するための模式的な
断面図である。

【図１２】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を説
明するための断面図である。

【図１３】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図であ
る。

【図１４】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビ
ジョン表示を行う為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１５】第１の実施形態のスペーサをリアプレートま
たはフェースプレート側から見た形状を示す図である。

【図１６】第２の実施形態のスペーサを図１のＸ方向か
ら見た図を示す図である。

【図１７】第３の実施形態のスペーサを図１のＸ方向か
ら見た形状を示す図である。

【図１８】前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子の
平面図を示す図である。

【図１９】前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の
断面図を示す図である。

【図２０】ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を示す図で
ある。

【図２１】平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の
一例を示す斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−282743（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−269970（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 29/87 H01J 31/12

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出素子を有する電子源と前記電子
   源に電力を提供するための第１導電部とが設けられた第
   １パネルと、 前記第１導電部に対向し、該第１導電部と異なる電圧が
   印加される第２導電部が設けられた第２パネルと、 前記第１及び第２導電部の間に配置され、両導電部間に
   電気的に接続される半導電性の板状の構造支持体とを備
   え、 前記構造支持体は前記第１及び第２パネルを含んで構成
   される気密容器の耐大気圧構造を提供し、該構造支持体
   の少なくとも該気密容器内の空間に露出する端部が半円
   柱状であることを特徴とする電子線発生装置。
2. 【請求項２】 前記半円柱の曲率半径が２μｍ以上であ
   ることを特徴とする請求項１に記載の電子線発生装置。
3. 【請求項３】 前記電子源は、前記第１導電部で形成さ
   れる配線によって結線された複数の電子放出素子を有
   し、前記構造支持体の表面は、前記配線と前記第２導電
   部に対して電気的に接続されていることを特徴とする請
   求項１に記載の電子線発生装置。
4. 【請求項４】 前記構造支持体は、その長手方向が前記
   配線と平行になるように前記配線と前記第２導電部との
   間に配置されることを特徴とする請求項３に記載の電子
   線発生装置。
5. 【請求項５】 前記電子源は、前記第１導電部によって
   形成される複数の行方向配線と複数の列方向配線とでマ
   トリクス配線された複数の電子放出素子を有し、前記構
   造支持体表面は、前記行方向配線あるいは列方向配線と
   前記第２導電部に対して電気的に接続されていることを
   特徴とする請求項１に記載の電子線発生装置。
6. 【請求項６】 前記構造支持体は、その長手方向と前記
   行方向配線あるいは列方向配線のいずれか一方とが平行
   になるように、前記行方向配線あるいは列方向配線と前
   記第２導電部との間に配置されていることを特徴とする
   請求項５に記載の電子線発生装置。
7. 【請求項７】 前記電子放出素子が冷陰極素子であるこ
   とを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の電子
   線発生装置。
8. 【請求項８】 前記電子放出素子が表面伝導型放出素子
   であることを特徴とする請求項７に記載の電子線発生装
   置。
9. 【請求項９】 前記構造支持体は、前記第１導電部及び
   前記第２導電部に当接する面及びその近傍に低抵抗層を
   有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれかに記
   載の電子線発生装置。
10. 【請求項１０】 前記構造支持体は、当該構造支持体の
    形状を決定する絶縁性部材と、前記絶縁性部材を被覆す
    る半導電性層とを備えることを特徴とする請求項１乃至
    ９のいずれかに記載の電子線発生装置。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至１０のいずれかに記載の
    電子線発生装置を備え、前記第１導電部に配線された電
    子源より放出される電子によって発色する蛍光体を前記
    第２導電部側に設けて画像形成を行なう画像形成装置。