JP4481892B2 - 画像表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、耐大気圧支持構造を有する画像表示装置に関する。

近年、電子放出素子を用いた画像表示装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置が、省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。

このような平面型の表示装置は、電子放出素子を有するリアプレートと、電子線の照射によって発光する発光部材（蛍光体）を有するフェースプレートとを、枠部材を介して接合した気密容器を有し、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したがい、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレートおよびフェースプレートの変形あるいは破壊を防止する手段が必要となる。このため、気密容器内部には、ガラス等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）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リアプレートと蛍光膜が形成されたフェースプレート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。また、スペーサは、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が存在することによって生じる、スペーサ近傍の静的あるいは帯電による動的な電場変化である。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て、スペーサから二次電子が放出されること、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。

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。

一般に帯電を抑制する手段として、スペーサ表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行なわれる。

このような表示装置の一例として、特許文献１や特許文献２に開示される表示装置がある。特許文献１には、リアプレートとフェースプレート間での意図せぬ放電現象の対策として、フェースプレート上のアノード電極を短冊状に分割し、抵抗体を介して高圧電源とつながる共通電極に接続する構成、及びこのフェースプレートとスペーサとの電気的接続方法が記載されている。

また、特許公報２には、アノード電極が形成されない領域（非表示領域）の電界を弱めることを目的として、アノード電極と、該アノード電極よりも低電位に規定されたガード電極とをフェースプレート上に設け、更に該アノード電極と該ガード電極とに電気的に接続された抵抗膜が記載されている。この構成によって、ガード電極と枠部分との間の領域の電界を弱め、非表示領域に配置される部材の形状等に起因する放電の発生を防止している。そして、この表示装置も、スペーサを有し、該スペーサは基材に抵抗膜が被覆された物であり、前記アノード電極及びガード電極と電気的に接続することが記載されている。
特開平１０−３２６５８３（欧州特許公開公報：ＥＰ８６６４９１Ａ） 特開２００２−２３７２６８号（欧州特許公開公報：ＥＰ１２２０２７３Ａ）

特許文献１及び特許文献２に記載のように、アノード電極が設けられたフェースプレート上には、アノード電極以外の様様な電極が配置される場合がある。様様な電極とは、特許文献１では、共通電極１０５であり、特許文献２では、電位規定電極１０１５である。一方両文献にも開示される、耐大気圧構造であるスペーサは、表示装置の真空パネルの様様な個所で耐大気圧機能を発揮するため、上述のアノード電極とそれ以外の様様な電極とを跨って配置することが検討されている。また、両文献に記載のように、スペーサには、耐大気圧構造としての機能とともに、チャージアップ対策を施すことも要求されている。チャージアップ対策としては、表面に帯電防止膜を設けることが開示されているが、上述のように、アノード電極と様様な電極間を跨って配置する場合には、スペーサがアノード電極と様様な電極とを電気的に接続する導電パスの役割を果たすため、単に帯電防止膜を表面に形成するだけでなく、アノード電極と様様な電極との間での電気的な挙動を考慮した最適な設計が望まれる。本発明はこのような構造の表示装置における新規なスペーサを提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明は、電位規定された導電体を有する第一の基板と、前記導電体よりも高電位に規定された電極と該電極に抵抗体を介して接続されたアノード電極とを有し、前記第一の基板に対向して配置された第二の基板と、前記導電体と前記電極及びアノード電極とに当接して前記第一の基板と前記第二の基板の間隔を規定するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記スペーサは、基材と、該基材の少なくとも側面を被覆し、前記導電体と前記電極及びアノード電極と電気的に接続する第一の抵抗膜と、該基材の前記第二の基板との対向面であって少なくとも前記抵抗体に対応する部分を被覆し、前記電極と前記アノード電極とに電気的に接続する第二の抵抗膜とを有し、前記第二の抵抗膜は以下の関係式を満たす事を特徴とする画像形成装置である。
・第二の抵抗膜のシート抵抗値＜第一の抵抗膜のシート抵抗値
・第二の抵抗膜の前記電極との接続部と前記アノード電極との接続部の間の抵抗値＞抵抗体の抵抗値
また本発明は、電位規定された導電体を有する第一の基板と、前記導電体よりも高電位に規定されたアノード電極と、該アノード電極よりも低電位に規定されたガード電極と、該アノード電極と該ガード電極とに電気的に接続された抵抗膜とを有し、前記第一の基板に対向して配置された第二の基板と、前記導電体と前記アノード電極及びガード電極とに当接して前記第一の基板と前記第二の基板の間隔を規定するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記スペーサは、基材と、該基材の少なくとも側面を被覆し、前記導電体と前記アノード電極及びガード電極と電気的に接続する第一の抵抗膜と、該基材の前記第二の基板との対向面であって少なくとも前記抵抗膜に対応する部分を被覆し、前記アノード電極と前記ガード電極とに電気的に接続する第二の抵抗膜とを有し、前記第二の抵抗膜のシート抵抗値は前記第一の抵抗膜のシート抵抗値よりも小さいことを特徴とする画像形成装置である。

本発明に寄れば、様様な電位が印加される複数の電極を有するフェースプレートに対して、抵抗膜を有するスペーサを配置した場合においても、フェースプレートに求められる電気的な動作（放電発生の抑制や、放電が発生した場合の放電電流の抑制等）を妨げることなく、良好な画像表示を実現できる。

本発明の画像形成装置は、平面型電子線表示装置に関するものであり、特に電界放出型素子や表面伝導型電子放出素子を用いた電子線表示装置は高電圧が必要という点から本発明が適用される好ましい形態である。

本発明を適用した平面型電子線表示装置の基本構成ついて、具体的な例を示して説明する。

図１は、実施例に用いた平面型電子線装置の斜視図であり、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。

図中、１１５は第一の基板であるリアプレ−ト、１１６は側壁、１１７は第二の基板であるフェ−スプレ−トであり、１１５〜１１７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。上記気密容器の内部は１０^−４（Ｐａ）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１２０が設けられており、該スペーサ１２０は画像表示領域の外側で固定治具（不図示）によって固定されている。

リアプレ−ト１１５には、冷陰極型電子放出素子１１２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。）。前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極型電子放出素子は、Ｍ本の行方向配線１１３とＮ本の列方向配線１１４により単純マトリクス配置されている。なお、行方向配線１１３と列方向配線１１４の交差部は不図示の絶縁層にて絶縁されている。

本実施形態は表面伝導型電子放出素子を単純マトリクス配置するが、これに限定されること無く、ＦＥ型やＭＩＭ型の電子放出素子においても適用でき、単純マトリクス配置に限られるものではない。

図３に本実施形態で用いた表面伝導型電子放出素子の断面模式図（図１のＢ−Ｂ’断面に相当）を示す。ここで１１５はリアプレート、１１３は行方向配線、１１４は列方向配線、１０５は素子電極、１０６は導電性薄膜、１０７は通電フォ−ミング処理と通電活性化処理を行うことにより形成された電子放出部であり、１０４は電子放出部付近の導電性薄膜１０６に堆積したカーボン膜である。

フェ−スプレ−ト１１７には、蛍光膜１１８が形成されている。本実施形態はカラ−表示装置であるため、蛍光膜１１８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４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１１０が設けてある。

また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図３に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、電子源の配列に応じて、たとえばデルタ状配列など、それ以外の配列であってもよい。

なお、モノクロ−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１１８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。

また、蛍光膜１１８のリアプレ−ト側の面には、アノード電極としてＣＲＴの分野では公知のメタルバック１１９を設けてある。

さらに、フェースプレートには、アノード電極へ不図示の抵抗体１２３を介して電位を供給する電極１２１を備えている。尚、抵抗体１２３については、後述の図５等を参照されたい。抵抗体１２３は、万が一メタルバックとリアプレートとの間で放電した場合に電流を抑制し、放電ダメージを軽減するために有効である。蛍光体上に１００ｎｍ〜２００ｎｍ程度の厚さのメタルバック処理を施した場合には、メタルバックに印加する加速電圧（Ｖａ）は、１０ｋＶ程度が好ましい。この条件であれば、電子放出素子から放出され、加速された電子のメタルバックへの透過率は１に近く、利用効率が高いからである。このような理由から、メタルバックの印加電圧を１０ｋＶに設計した場合、抵抗体１２３の抵抗値の上限は、１ＧΩ程度が好ましい。この条件であれば、１素子の放出電流を１〜１０μＡ、１０００素子同時に駆動する線順次駆動においても、抵抗体１２３での電圧降下は、１ｋＶ程度となり、良好な画像表示が行えるからである。さらにＶａが１０ｋＶを超える場合も考慮すると、抵抗体１２３の抵抗値の上限は１０ＧΩ程度が好ましい。また抵抗値の下限は放電時に流れる電流が素子破壊に対して障害がない程度に選択する。Ｖａ＝１０ｋＶの動作中に、放電によって電子源とメタルバック間に数１００ｍＡの電流が流れると、破壊が顕著になる。従って抵抗体１２３の抵抗値は具体的には１０ｋΩ〜１０ＧΩから選択される。

またさらに、フェースプレートには、不図示の抵抗膜１２４を介して電極１２１と電気的に接続されるガード電極１２２を備えている。尚、抵抗膜１２４については、後述の図７等を参照されたい。ガード電極１２２は、アノード電位をより高くした場合や、電子線表示装置の周辺部をより狭くした場合に、周辺部の電位の持ち上がりを防ぐために有効である。このとき抵抗膜１２４は沿面放電を防ぐために有効である。なお、ガード電極１２２の効果は電極１２１が無い構成でも有効であり、この場合はガード電極とアノード電極とが抵抗膜１２４を介して接続される。

図２は図１のＡ−Ａ’断面の模式図であり、各部の番号は図１に対応している。スペーサ１２０は絶縁牲基材１００の表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜（第一の抵抗膜）１０１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る。スペーサ１２０の絶縁性部材１００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ス部材等が挙げられ、熱膨張率が気密容器を成す部材と近いものが好ましい。

なお、ここで説明される態様においては、スペーサ１２０の形状は薄板状とし、行方向配線１１３に平行に配置され、行方向配線１１３に電気的に接続されている。

ここで図５、図６を用いて本発明の特徴要件である電極１２１およびガード電極１２２周辺の構成を詳細に説明する。

図５は本発明の第二の抵抗膜１０２を説明する図で、図１のＣ−Ｃ’断面を、第二の抵抗膜１０２の機能を説明するために必要なものだけを抽出して描いた模式図である。

１１７はフェースプレートで、内面に黒色導電体１１０、メタルバック１１９、電極１２１、抵抗体１２３を備え、電極１２１は真空容器外部の高圧電源に接続され、抵抗体１２３を介してメタルバック１１９へ電位を供給する。１２０はスペーサで、基材１００の表面に高抵抗膜１０１が形成されており、さらにスペーサ１２０のフェースプレートと対面する面（以下端面と呼ぶ）の少なくとも電極１２１に接触する部位とメタルバック１１９に接触する部位との間の部分（以下、非接触部分という）には、抵抗膜１０２が形成されている。１１５はリアプレートで、スペーサ１２０は行方向配線１１３の上に配置されている。さらにスペーサ１２０は固定部材１２５によって画像表示領域外にて固定されている。スペーサ１２０の端面の、電極１２１との接続部とメタルバック１１９との接続部との間の部分（図５中、ｄ１の部分であり、上述の非接触部分）は、行方向配線１１３の電位が影響して電位降下してしまい、対面する抵抗体１２３との電界強度が増す。このため、非接触部の長さ（図中ｄ１）とスペーサの高さ（図中ｈ）によっては、放電に至ることがある。本発明では、抵抗膜１０２のシート抵抗を高抵抗膜１０１よりも低くすることで該電位降下を抑制することができ、放電抑制につながる。

一般に電子放出するといわれる電界強度１０の９乗Ｖ／ｍを超えないように、抵抗膜１０２のシート抵抗値を選ぶ必要がある。例として、非接触部の間隔（抵抗膜１０２と抵抗体１２３の間隔）を１μｍとした場合に必要なシート抵抗値を、抵抗体１２３と抵抗膜１０２の非接触部の長さｄ１のスペーサ１２０の高さｈに対する比と、Ｖａとで表１にまとめた。尚、表１中の値は、抵抗膜１０２のシート抵抗値と、高抵抗膜１０１のシート抵抗値との比である。抵抗体１２３とスペーサ１２０との間隔は、両者が確実に接触しない様に、好ましくは１μｍ以上必要である。また、好ましくはｄ１を２ｍｍ以上、画像形成層の薄型化のためにスペーサの高さｈは４ｍｍ以下、高輝度化のためにＶａを１０ｋＶ以上に設定すると、表１より、抵抗膜１０２のシート抵抗は高抵抗膜１０１のシート抵抗の１／１０以下であることが好ましい。

さらに好ましくは、非接触部の電界強度が１０の７乗Ｖ／ｍを超えないほうが、形状設計の自由度が得られて好ましい。このときに必要な抵抗膜１０２のシート抵抗値は電界強度が１０の９乗で求めたときのおよそ１／１００となる。よって、抵抗膜１０２のシート抵抗は高抵抗膜１０１の１／１０００以下であることがより好ましい。

一方で、抵抗膜１０２は、万一画像表示領域内で放電（フェースプレートのアノードとリアプレートの配線（または電子放出素子）との間の放電）した場合の放電電流抑制機能も必要である。よって、スペーサ端面の、電極１２１との接触部と、メタルバック１１９との接触部の間の部分（非接触部分）の抵抗値が、少なくとも抵抗体１２３の抵抗値よりも高い必要がある。

さらに、スペーサ端面の、電極１２１との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の部分（非接触部分）の抵抗値が、抵抗体１２３の抵抗値の１００倍以上であれば、抵抗体１２３の持つ本来の放電電流抑制効果が得られるので、より好ましい。

高抵抗膜１０２は、スペーサ端面の、少なくとも電極１２１との接続部と、メタルバック１１９との接続部との間の部分（非接触部分）にあればよく、スペーサ１２０の端面の全域に形成されていても良い。

また、スペーサ１２０の端面には電極１２１とメタルバック１１９との電気的接続を良好にするための電極を設けても良いが、その場合は、スペーサ端面の、電極１２１との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の部分（非接触部分）には電極を形成しないことが必要である。

図６は本発明の第二の抵抗膜１０３を説明する図で、図１のＣ−Ｃ’断面を、第二の低抵抗膜１０３の機能を説明するために必要なものだけを抽出して描いた模式図である。

１１７はフェースプレートで、内面に黒色導電体１１０、メタルバック１１９、ガード電極１２２、抵抗膜１２４を備え、ガード電極１２２は抵抗膜１２４を介してメタルバック１１９と電気的に接続される。ガード電極１２２へはＧＮＤ電位もしくはアノード電位よりも十分に低い電位が与えられ、メタルバック１１９へはアノード電位が印加される。１２０はスペーサで、基材１００の表面に高抵抗膜１０１が形成されており、さらにスペーサ１２０のフェースプレートと対面する面（以下端面と呼ぶ）の、少なくともガード電極１２２との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の部分（以下第二の非接触部分という）には抵抗膜１０３が形成されている。

尚、上述のとおり、図６では、抵抗膜１０３の要件及び機能を説明するのに必要な主要構成を抽出しているので、図１のＣ−Ｃ‘断面を忠実に記載するものではなく、例えば電極１２１は省略している。１１５はリアプレートで、スペーサ１２０は行方向配線１１３の上に配置されている。さらにスペーサ１２０は固定部材１２５によって画像表示領域外にて固定されている。スペーサ１２０の端面の、ガード電極１２２との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の部分（第二の非接触部分）の電位分布は、行方向配線１１３の電位が影響して、抵抗膜１２４の電位分布とは異なる。この結果、この部分（第二の非接触部分）の電界強度が増し、抵抗膜１２４と抵抗膜１０３の非接触部の長さ（図中ｄ２）とスペーサの高さ（図中ｈ）によっては、放電に至ることがある。抵抗膜１０３のシート抵抗を高抵抗膜１０１よりも低くすることで、この電位分布の差異を抑制することができ、結果放電が抑制できる。

一般に電子放出するといわれる電界強度１０の９乗Ｖ／ｍを超えないように、抵抗膜１０３のシート抵抗値を選ぶ必要がある。例として、非接触部の間隔を１μｍとした場合に、抵抗膜１０３に必要なシート抵抗値を、スペーサ高さに対する、ガード電極１２２とメタルバック１１９との間の距離（ｄ２）の比と、Ｖａとで表２にまとめた。尚、表２中の値は、抵抗膜１０３のシート抵抗値と高抵抗膜１０１のシート抵抗値との比である。抵抗膜１２４とスペーサ１２０との間隔は、両者が確実に接触しない様に、好ましくは１μｍ以上必要である。また、スペーサ１２０の、ガード電極１２２との接続部とアノード１１９との接続部の間の部分（第二の非接触部分）の電界集中を緩和するために、スペーサ高さｈと、ガード電極１２２とメタルバック１１９との間の距離ｄ２の比ｄ２／ｈが１以上が好ましい。さらに、高輝度化のためにＶａを１０ｋＶ以上に想定すると、表２より、抵抗膜１０３のシート抵抗は高抵抗膜１０１のシート抵抗の１／１０以下であることが好ましい。

さらに好ましくは、第二の非接触部分の電界強度が１０の７乗Ｖ／ｍを超えないほうが、設計の自由度が得られて好ましい。このときに必要な抵抗膜１０３のシート抵抗値は電界強度が１０の９乗で求めたときのおよそ１／１００となる。よって、抵抗膜１０３のシート抵抗は高抵抗膜１０１の１／１０００以下であることがより好ましい。

高抵抗膜１０３は少なくともガード電極１２２との接続部とメタルバック１１９との接続部との間の部分（第二の非接触部分）にあればよく、スペーサ１２０の端面の全域に形成されていても良い。

また、スペーサ１２０の端面にはガード電極１２２とメタルバック１１９との電気的接続を良好にするための電極を設けても良い。ただしその場合は、スペーサ端面のガード電極１２２との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の部分（第二の非接触部分）には電極を形成しないことが必要である。

電極１２１とガード電極１２２の両者を有するフェースプレートに本発明を適用することも出来る。この構成を図７に示す。部番等は図５、図６と同じである。このような構成の場合には、電極１２１がガード電極１２２とアノード電極（メタルバック１１９）の間に配置され、電極１２１とガード電極１２２は抵抗膜１２４を介して接続することによって、放電発生の抑制と、放電によるダメージの抑制を両立することができ、好ましい。

最後に、図１中、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は電子源の行方向配線１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎは電子源の列方向配線１１４と、Ｈｖはフェ−スプレ−トの電極１２１と電気的に接続している。

以上説明した表示パネルは、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極型電子放出素子１１２に電圧を印加すると、各冷陰極型電子放出素子１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１１９に容器外端子Ｈｖおよび電極１２１を通じて数キロボルトの高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１１８を構成する各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

通常、表面伝導型電子放出素子への印加電圧Ｖｆは１２〜１６Ｖ程度、メタルバック１１９と冷陰極型電子放出素子１１２との距離ｄは０．１ｍｍから８ｍｍ程度、メタルバック１１９と冷陰極型電子放出素子１１２間の電圧Ｖａは１ｋＶから１５ｋＶ程度である。

以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳しく説明する。

（実施例１）
本実施例は放電抑制および放電電流抑制を実現する画像形成装置であり、図５を用いて説明する。

１１７はフェースプレートで、内面に黒色導電体１１０、メタルバック１１９、電極１２１、抵抗体１２３を備え、電極１２１は真空容器外部の高圧電源に接続され、抵抗体１２３を介してメタルバック１１９へ電位を供給する。１２０はスペーサで、基材１００の表面に高抵抗膜１０１が形成されており、さらにスペーサ１２０のフェースプレートと対面する端面の、電極１２１との接続部と、メタルバック１１９との接続部との間の部分（非接触部分）には抵抗膜１０２が形成されている。１１５はリアプレートで、スペーサ１２０は行方向配線１１３の上に配置されている。さらにスペーサ１２０は固定部材１２５によって画像表示領域外にて固定されている。

スペーサ１２０の、高さｈは２ｍｍ、端面の幅は２００μｍ、電極１２１との接続部とメタルバック１１９との接続部の距離ｄ１（非接触部分の長さｄ１）は４ｍｍである。

メタルバック１１９は、行方向配線と平行方向に、行方向配線２行おきにレーザーによりカットしており、スペーサ１２０はカットされたメタルバック短冊の中心に配置している。

抵抗体１２３は厚膜抵抗体として一般的な酸化ルテニウムを印刷、焼成することにより、各メタルバック短冊毎に１００ｋΩとなるように形成した。

高抵抗膜１０１は、スパッタ成膜法によってＷＧｅＮ（Ｗ：１０％、Ｇｅ：９０％、Ａｒ−Ｎ２雰囲気）を約１００ｎｍ成膜し、シート抵抗は１０の１２乗であった。抵抗膜１０２は、複数のスペーサの端面で一つの平面を形成する様にスペーサ１２０を束ねて、抵抗膜１０２が形成されるところ以外はマスクしてスパッタ成膜法によってＷＧｅＮ（Ｗ：４０％、Ｇｅ：６０％、Ａｒ−Ｎ２雰囲気）を約１００ｎｍ成膜し、シート抵抗は１０の８乗であった。

このとき抵抗膜１０２の電極１２１とメタルバック１１９との間の抵抗は、２ＧΩとなり、抵抗体１２３の抵抗値よりも高くした。

このような画像形成装置にＶａ＝１０ｋＶを１０００時間印加し続けたが、抵抗体１２３の周辺で放電するようなことは無かった。

また、放電時のダメージを確認するために、画像形成装置内部の真空度を悪化させることにより耐放電試験を行ったところ、メタルバックや蛍光体に欠陥が生じることは無かった。これは、抵抗体１２３と共に、抵抗膜１０２も放電電流制限抵抗として機能しているためと考えられる。

（実施例２）
本実施例は放電抑制を実現する画像形成装置であり、図６を用いて説明する。

１１７はフェースプレートで、内面に黒色導電体１１０、メタルバック１１９、ガード電極１２２、抵抗膜１２４を備え、ガード電極１２２は抵抗体１２４を介してメタルバック１１９へ電気的に接続される。ガード電極１２２へはＧＮＤ電位もしくはアノード電位よりも十分に低い電位が与えられ、メタルバック１１９へはアノード電位が印加される。１２０はスペーサで、基材１００の表面に高抵抗膜１０１が形成されており、さらにスペーサ１２０のフェースプレートと対面する端面の、ガード電極１２２との接続部と、メタルバック１１９との接続部との間の部分（第二の非接触部分）には抵抗膜１０３が形成されている。１１５はリアプレートで、スペーサ１２０は行方向配線１１３の上に配置されている。さらにスペーサ１２０は固定部材１２５によって画像表示領域の外側で固定されている。

スペーサ１２０の高さｈは２ｍｍ、端面の幅は２００μｍ、ガード電極１２１との接続部とメタルバック１１９との接続部の距離ｄ２（第二の非接触部分の長さｄ２）は４ｍｍである。

抵抗膜１２４はＷＧｅＮを成膜し、シート抵抗は１０の１２乗Ω／□であった。

高抵抗膜１０１は、ＷＧｅＮを成膜し、シート抵抗は１０の１２乗であった。抵抗膜１０２は、複数のスペーサの端面で一つの平面を形成する様にスペーサ１２０を束ねて、抵抗膜１０２が形成されるところ以外はマスクして、ＷとＧｅの混合比を変えてＷＧｅＮを成膜し、シート抵抗は１０の１０乗であった。

このような画像形成装置にＶａ＝１０ｋＶを１０００時間印加し続けたが、抵抗膜１２４の周辺で放電するようなことは無かった。これは、抵抗膜１０３のシート抵抗を高抵抗膜１０１のシート抵抗よりも小さくすることによって、行方向配線１１３に起因したスペーサ表面の電位分布を調整し、抵抗膜１０３上の電位分布を、抵抗膜１２４上の電位分布に対応させることが出来たためであると考える。

（実施例３）
本実施例は実施例１と実施例２を組み合わせたもので、放電発生の抑制と放電によるダメージ抑制を実現する画像形成装置であり、図７を用いて説明する。

本実施例の特徴はフェースプレート１１７に、ガード電極１２２、抵抗膜１２４、電極１２１、抵抗体１２３、メタルバック１１９が同順に接続配置されており、ガード電極１２２はＧＮＤ、電極１２１はＶａに規定されている。また、スペーサ１２０の端面の、電極１２１との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の部分（第一の非接触部分）に抵抗膜１０２が形成されている。また、スペーサ１２０の端面の、ガード電極１２２との接続部と、電極１２１との接続部の間の部分（第二の非接触部分）に抵抗膜１０３が形成されている。

スペーサ１２０の高さｈは２ｍｍ、端面の幅は２００μｍである。また、スペーサ１２０の、電極１２１との接続部と、メタルバック１１９との接続部の間の距離ｄ１（第一の非接触部分の長さｄ１）は４ｍｍである。また、スペーサ１２０の、ガード電極１２２との接続部と、電極１２１との接続部の間の距離ｄ２（第二の非接触部分の長さｄ２）は４ｍｍである。

抵抗体１２３は厚膜抵抗体として一般的な酸化ルテニウムを印刷、焼成することにより、各メタルバック短冊毎に１００ｋΩとなるように形成した。

抵抗膜１２４はＷＧｅＮを成膜し、シート抵抗は１０の１２乗Ω／□であった。

高抵抗膜１０１は、スパッタ成膜法によってＷＧｅＮ（Ｗ：１０％、Ｇｅ：９０％、Ａｒ−Ｎ２雰囲気）を約１００ｎｍ成膜し、シート抵抗は１０の１２乗であった。抵抗膜１０２及び１０３は、複数のスペーサの端面で一つの平面を形成する様にスペーサ１２０を束ねて、抵抗膜１０２および１０３が形成されるところ以外はマスクしてスパッタ成膜法によってＷＧｅＮ（Ｗ：２０％、Ｇｅ：８０％、Ａｒ−Ｎ２雰囲気）を約１００ｎｍ成膜し、シート抵抗は１０の１０乗であった。

このとき抵抗膜１０２の、電極１２１とメタルバック１１９の間の部分の抵抗は２００ＧΩとなり、抵抗体１２３の抵抗値よりも高くした。

このような画像形成装置にＶａ＝１０ｋＶを１０００時間印加し続けたが、抵抗体１２３の周辺および抵抗膜１２４の周辺で放電するようなことは無かった。

また、放電時のダメージを確認するために、画像形成装置内部の真空度を悪化させることにより耐放電試験を行ったところ、メタルバックや蛍光体に欠陥が生じることは無かった。

（実施例４）
本実施例が実施例３と異なるのは、図８に示すように、スペーサの端面全域に抵抗膜が形成されていることである。

スペーサ１２０の端面に抵抗膜を成膜するときに、マスクを用いることなく、端面全域に成膜をした。条件は実施例３と同じである。

本実施例によると、スペーサ端面の成膜時にマスク等を用いる必要が無くなり、成膜が簡便になる。また、画像形成装置の組み立てにおいても位置合わせが楽になるなどのメリットがある。

このような画像形成装置にＶａ＝１０ｋＶを１０００時間印加し続けたが、抵抗体１２３の周辺および抵抗膜１２４の周辺で放電するようなことは無かった。

また、放電時のダメージを確認するために、画像形成装置内部の真空度を悪化させることにより耐放電試験を行ったところ、メタルバックや蛍光体に欠陥が生じることは無かった。

（実施例５）
本実施例が実施例３と異なるのは、図９に示すように、スペーサ１２０の端面の、ガード電極１２２と接する部位、電極１２１と接する部位、メタルバック１１９と接する部位にはメタル電極１２６を設けたことである。また、スペーサ１２０の行方向配線１１３と接する面にもメタル電極１２６を設けている。

本実施例によるとメタル電極１２６によって、スペーサ１２０と、接触する各部材（ガード電極１２２、電極１２１、メタルバック１１９、及び行方向配線１１３）との導通をよくする効果がある。

このような画像形成装置にＶａ＝１０ｋＶを１０００時間印加し続けたが、抵抗体１２３の周辺および抵抗膜１２４の周辺で放電するようなことは無かった。

また、放電時のダメージを確認するために、画像形成装置内部の真空度を悪化させることにより耐放電試験を行ったところ、メタルバックや蛍光体に欠陥が生じることは無かった。

本発明の画像形成装置の一部を切り欠いて示した斜視図 本発明の画像形成装置に用いたスペーサ構造を示した断面図 本発明の画像形成装置に用いた電子放出素子を示した断面図 本発明の画像形成装置に用いたフェースプレートの蛍光体配列を示した平面図 本発明の画像形成装置の特徴部分を示した断面図 本発明の画像形成装置の特徴部分を示した断面図 本発明の画像形成装置の特徴部分を示した断面図 本発明の画像形成装置の実施例を示した断面図 本発明の画像形成装置の実施例を示した断面図

符号の説明

１００ スペーサ基材
１０１ スペーサ側面の抵抗膜
１０２ スペーサ端面の抵抗膜
１０３ スペーサ端面の抵抗膜
１０４ カーボン膜
１０５ 素子電極
１０６ 導電性薄膜
１０７ 電子放出部
１１０ 黒色導電材
１１２ 冷陰極素子
１１３ 行方向配線
１１４ 列方向配線
１１５ リアプレート
１１６ 側壁
１１７ フェースプレート
１１８ 蛍光体
１１９ メタルバック
１２０ スペーサ
１２１ 電極
１２２ ガード電極
１２３ 抵抗体
１２４ 抵抗膜
１２５ スペーサ固定部材
１２６ 電極

Claims (12)

1. 電位規定された導電体を有する第一の基板と、前記導電体よりも高電位に規定された電極と該電極に抵抗体を介して接続されたアノード電極とを有し、前記第一の基板に対向して配置された第二の基板と、前記導電体と前記電極及びアノード電極とに当接して前記第一の基板と前記第二の基板の間隔を規定するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記スペーサは、基材と、該基材の少なくとも側面を被覆し、前記導電体と前記電極及びアノード電極と電気的に接続する第一の抵抗膜と、該基材の前記第二の基板との対向面であって少なくとも前記抵抗体に対応する部分を被覆し、前記電極と前記アノード電極とに電気的に接続する第二の抵抗膜とを有し、前記第二の抵抗膜は以下の関係式を満たす事を特徴とする画像形成装置。
   ・第二の抵抗膜のシート抵抗値＜第一の抵抗膜のシート抵抗値
   ・第二の抵抗膜の前記電極との接続部と前記アノード電極との接続部の間の抵抗値＞抵抗体の抵抗値。
2. 前記第二の抵抗膜のシート抵抗値が前記第一の抵抗膜のシート抵抗値の１／１０以下であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記第二の抵抗膜のシート抵抗値が前記第一の抵抗膜のシート抵抗値の１／１０００以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第二の抵抗膜の前記抵抗体に対向する部分の抵抗値が前記抵抗体の抵抗値の１００倍以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記第一の抵抗膜のシート抵抗値が１０の７乗Ω／□から１０の１４乗Ω／□の間であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記第二の抵抗膜のシート抵抗値が１０の７乗Ω／□以上であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記抵抗体の抵抗値が１０ｋΩから１０ＧΩの間であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 電位規定された導電体を有する第一の基板と、前記導電体よりも高電位に規定されたアノード電極と、該アノード電極よりも低電位に規定されたガード電極と、該アノード電極と該ガード電極とに電気的に接続された抵抗膜とを有し、前記第一の基板に対向して配置された第二の基板と、前記導電体と前記アノード電極及びガード電極とに当接して前記第一の基板と前記第二の基板の間隔を規定するスペーサとを有する画像形成装置であって、前記スペーサは、基材と、該基材の少なくとも側面を被覆し、前記導電体と前記アノード電極及びガード電極と電気的に接続する第一の抵抗膜と、該基材の前記第二の基板との対向面であって少なくとも前記抵抗膜に対応する部分を被覆し、前記アノード電極と前記ガード電極とに電気的に接続する第二の抵抗膜とを有し、前記第二の抵抗膜のシート抵抗値は前記第一の抵抗膜のシート抵抗値よりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
9. 前記第二の抵抗膜のシート抵抗値が前記第一の抵抗膜のシート抵抗値の１／１０以下であることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記第二の抵抗膜のシート抵抗値が前記第一の抵抗膜のシート抵抗値の１／１０００以下であることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の画像形成装置。
11. 前記第一の抵抗膜のシート抵抗値が１０の７乗Ω／□から１０の１４乗Ω／□の間であることを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。
12. 前記第二の抵抗膜のシート抵抗値が１０の７乗Ω／□以上であることを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれかに記載の画像形成装置。

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