JPH087806A

JPH087806A - 電子線発生装置および該電子線発生装置を用いた画像形成装置

Info

Publication number: JPH087806A
Application number: JP14463394A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Sano; 義久左納; Hideaki Mitsutake; 英明光武; Naohito Nakamura; 尚人中村
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-27
Filing date: 1994-06-27
Publication date: 1996-01-12
Anticipated expiration: 2015-11-27
Also published as: JP3113149B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電子放出素子からの電子放出軌道を安定さ
せ、電子の到達位置ずれを防止する。【構成】複数の電子放出素子１５がマトリクス状に搭
載された電子源１には、電子が衝突することにより発光
する蛍光膜７が設けられたフェースプレート３が対向配
置される。電子源１とフェースプレート３との間には、
外囲器１０の内部の耐大気圧構造体としてスペーサ５が
設けられる。スペーサ５の表面は、それぞれ抵抗値が異
なる３種類の導電性材料５ａ、５ｂ、５ｃで覆われ、各
導電性材料は電子源１とフェースプレート３との間に電
気的に直列に接続される。各導電性材料５ａ、５ｂ、５
ｃの抵抗値は、電子源１とフェースプレート３との間に
印加される電圧により両者間に電流が流れないような高
い抵抗値であり、両者間の絶縁性を保っている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子線発生装置および
それを利用した画像表示装置等の画像形成装置に関わ
り、特に表面伝導型電子放出素子を多数個備える電子線
発生装置および画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては、熱電子源
と冷陰極電子源の２種類が知られており、また、これら
の電子源を利用した画像形成装置が知られている。

【０００３】熱電子源を用いた平面型の画像形成装置と
しては、図１７に示すものが知られている。図１７は、
熱電子源を用いた従来の画像形成装置の概略構成図であ
る。この画像形成装置は、絶縁支持体１５０１上に平行
に配置され、表面に電子線衝撃により発光する部材（蛍
光体）が塗布された複数の陽極１５０２と、陽極１５０
２と平行に、かつ、対向して配置された複数のフィラメ
ント１５０３と、陽極１５０２とフィラメント１５０３
との間に、陽極１５０２およびフィラメント１５０３と
直交して配置された複数のグリッド１５０４とを有し、
これら陽極１５０２、フィラメント１５０３およびグリ
ッド１５０４は、透明の容器１５０５内に保持されてい
る。容器１５０５は、その内部の真空を保持できるよう
に絶縁支持体１５０１に気密接着（以下、「封着」とい
う）され、容器１５０５と絶縁支持体１５０１とで構成
される外囲器の内部は１０^-6Ｔｏｒｒ程度の真空に保た
れている。

【０００４】フィラメント１５０３は、真空中で加熱さ
れることにより電子を放出し、グリッド１５０４と陽極
１５０２に適当な電圧を印加することにより、フィラメ
ント１５０３から放出された電子が陽極１５０２に衝突
し、陽極１５０２上に塗布された蛍光体が発光する。陽
極１５０２の列（Ｘ方向）とグリッド１５０４の列（Ｙ
方向）をマトリクスアドレッシングすることにより、発
光する位置の制御が可能となり、容器１５０５を通して
画像を表示することができる。

【０００５】しかし、熱電子源を用いた画像形成装置
は、（１）消費電力が大きい。（２）変調スピードが遅いため、大容量の表示が困難で
ある。（３）各素子間のばらつきが生じやすく、また構造が複
雑となるため大画面化が難しい。という問題点がある。

【０００６】そこで、熱電子源にかえて、冷陰極電子源
を用いた画像形成装置が考えられている。

【０００７】冷陰極電子源には電界放出型（以下、ＦＥ
型という）、金属／絶縁層／金属型（以下、ＭＩＭ型と
いう）や表面伝導型電子放出素子（以下、ＳＣＥとい
う）等がある。

【０００８】ＦＥ型の例としては、W.P.Dyke & W.W.Dol
an, "Field emission", Advance inElectron Physics,
8, 89(1956)、あるいはC.A.SPindt, "PHYSICAL Propert
iesof thin-film field emission cathodes with moybd
enium coces", J.Appl.Phys., 47, 5248(1976) 等が知
られている。

【０００９】ＭＩＭ型の例としては、C.A.Mead, "Opera
tion of Tunnel-emission Devices", J.Appl.Phys., 3
2, 646(1961) 等が知られている。

【００１０】ＳＣＥの例としては、M.I.Elinson, Radio
Eng. Electron Phys., 10, (1965)等がある。ＳＣＥ
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ＳＣＥ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 Solid Films", 9, 317(1972)］、Ｉ
ｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの［M.Hartwell and C.
G.Fonstad:"IEEE Trans. ED Conf.", 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。

【００１１】これら表面伝導型電子放出素子の典型的な
素子構成として、前述のハートウェル（M.Hartwell）の
文献による素子構成を図１８２に示す。図１８におい
て、絶縁性基板２０１１には、素子電極となる電子放出
部形成用薄膜２０１２が形成されている。電子放出部形
成用薄膜２０１２は、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２０２３が形
成される。また、電子放出部形成用薄膜２０１２のうち
電子放出部２０２３が含まれる部分を、電子放出部を含
む薄膜２０１８と呼ぶことにする。

【００１２】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、電子放出を行なう前に、電子放出部形成用薄
膜２０１２を、予めフォーミングと呼ばれる通電処理に
よって電子放出部２０２３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、電子放出部形成用薄膜
２０１２の両端に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜
２０１２を局所的に破壊もしくは変質させ、電気的に高
抵抗な状態にした電子放出部２０２３を形成することで
ある。なお、電子放出部２０２３は、電子放出部形成用
薄膜２０１２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２０１２
を、電子放出部を含む薄膜２０１８と呼ぶ。前記フォー
ミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、上述の電
子放出部を含む薄膜２０１８に電圧を印加し、素子に電
流を流すことにより、上述の電子放出部２０２３より電
子を放出させるものである。

【００１３】例えば、この種の電子放出素子を用いた画
像形成装置としては、電子放出素子が設けられた電子源
と、電子の衝突により発光する蛍光体等を備えた画像形
成部材とを支持枠を介して対向配置し、これら電子源と
画像形成部材と支持枠とで構成される外囲器の内部を真
空にしたものが知られていいる。また、画像形成部材に
は、電子源から放出された電子を画像形成部材に向けて
加速するための加速電極が備えられ、加速電極に高電圧
を印加することで放出電子が画像形成部材へ向けて加速
され、画像形成部材に衝突する。また、薄型画像表示装
置等のように扁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。

【００１４】多数のＳＣＥを配列した例としては、並列
にＳＣＥを配列し、個々の要素の両端を配線にてそれぞ
れ結線した行を多数配列した電子源が挙げられる（例え
ば、特開平１−３１３３２号公報）。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】本出願人は、ＳＣＥ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、複数本の行方向配線と複数本の列方向配線とによ
って、ＳＣＥの対向する１対の素子電極をそれぞれ結線
することで、行列状に、多数個のＳＣＥ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ことで、多数のＳＣＥを選択し、電
子放出量を制御し得る系を考えている。

【００１６】上記単純マトリクス型のＳＣＥ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すなわち電子の到達
位置や発光形状が設計値からずれる場合が生じることを
見出した。特に、カラー画像用の画像形成部材を用いた
場合は、発光位置ずれとあわせて、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
ことを確認した。

【００１７】そこで本発明は、電子放出素子からの電子
放出軌道を安定させ、電子の到達位置ずれのない電子線
発生装置および画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００１８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
本発明の電子線発生装置は、電子放出素子が設けられた
電子源と、前記電子源に真空雰囲気中で対向配置された
電極と、前記電子源と前記電極との間に配置された中間
部材とを有する電子線発生装置において、中間部材の表
面は、前記電極に印加された電圧により前記電子源と前
記電極との間に電流が流れないような電気抵抗値を有
し、かつ、その値がそれぞれ異なる複数の導電性部分か
らなり、前記複数の導電性部分のうち少なくとも２つ
が、前記電子源と前記電極との間に電気的に直列に接続
されていることを特徴とする。

【００１９】また、前記中間部材の表面の電気抵抗値
が、１０⁵〜１０¹²Ω／□の範囲にあるものや、前記中
間部材は絶縁性材料からなり、表面に導電性材料を設け
ることで、前記電気抵抗値を有する複数の導電性部分が
構成されているものや、前記中間部材の表面の電気抵抗
値は、前記電子源側の端部で最も小さいものであっても
よい。

【００２０】さらに、前記電子源と電極との間の真空雰
囲気を維持するための外囲器の一部をなす支持枠や、前
記電子源と電極との間に設置された耐大気圧構造体や、
前記電子源と電極との間に配置された電極を支持する支
柱であってもよい。

【００２１】また、前記電子放出素子は、冷陰極型電子
放出素子であってもよく、その中でも特に表面伝導型電
子放出素子を用いたものであってもよい。

【００２２】この場合、前記表面伝導型電子放出素子が
２次元のマトリクス状に複数個配置され、前記各表面伝
導型電子放出素子は、複数本の行方向配線と複数本の列
方向配線とによって、それぞれ結線されているものであ
ってもよい。

【００２３】本発明の画像形成装置は、上記本発明の電
子線発生装置を用い、前記電極に代えて、前記電子放出
素子から放出された電子が衝突することにより画像が形
成される部材および前記電子放出素子から放出された電
子を加速するための加速電極を備えた画像形成部材とし
たものである。

【００２４】

【作用】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ことを見出し
た。

【００２５】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、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ことがわかった。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。

【００２６】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
こともわかった。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
露出部に衝突するときに発生する２次電子放出により正
の帯電が起きる場合などが考えられる。

【００２７】以下に、上述の課題を解決するための手段
による作用を説明する。

【００２８】上記のとおり構成された本発明の電子線発
生装置では、電子源の電子放出素子から電子が放出さ
れ、電極に衝突すると、電極からは正イオンが発生す
る。また、この他に、電子源と電極との間にあるガスに
電子が衝突して正イオンが発生することもある。これら
正イオンは、電子源と電極との間に配置された、支持枠
や耐大気圧構造体等の中間部材を帯電させ、これにより
電子放出素子から放出される電子の軌道のずれが生じ
る。しかし、中間部材の表面は電気抵抗値が異なる複数
の導電性部分からなり、このうち少なくとも２つが電子
源と電極との間に電気的に直列に接続されているので、
中間部材が帯電すると、導電性部分に電子が流れ込み、
正イオンが中和される。その結果、電子放出素子から放
出される電子の軌道のずれがなくなる。また、導電性部
分の電気抵抗値は、電極に印加される電圧により電子源
と電極間に電流がごくわずかしか流れないような値なの
で、電子源と電極との間の絶縁性は保たれる。

【００２９】このような電気抵抗値として１０⁵〜１０
¹²Ω／□の範囲に設定すれば、より効果的に電子源と電
極との間の絶縁性を保ちつつ、中間部材の帯電が抑制さ
れる。

【００３０】また、中間部材が絶縁性部材からなる場合
には、その表面に導電性材料を設けることで、上記電気
抵抗値を有する複数の導電性部分が構成される。

【００３１】さらに、電子放出素子から放出された電子
は、放出直後は速度が小さく、電場の影響を受けやす
い。そこで、中間部材の表面の電気抵抗値を、電子源側
の端部で最も小さくすることで、導電性部分に流れ込む
電子は電子源側から流れ込みやすくなるので、電子放出
素子から放出された電子の軌道に影響を与えやすい部分
の帯電が効果的に中和される。

【００３２】そして本発明は、複数本の行方向配線と複
数本の列方向配線とによってＳＣＥをそれぞれ結線する
ことで、行列状に多数個のＳＣＥを配列した単純マトリ
クス型の電子源を用いた電子線発生装置に好適である。
上記単純マトリクス型の電子源は、行方向と列方向に適
当な駆動信号を与えることで、多数のＳＣＥを選択し電
子放出量を制御し得るので、基本的には他の制御電極を
付加する必要がなく、１枚の基板上で容易に構成でき
る。

【００３３】もちろん、本発明は電子源と電極との間に
何らかの付加構造（例えば集束電極や偏向電極等）を有
する場合についても、上記の考え方を該付加構造間の各
々の空間に適用し、支持部材に設けられる複数の電極の
構成を決めることで同様の効果を与える。さらに、上記
付加構造が上記複数の電極の一部を兼ねる場合について
も適用できる。

【００３４】本発明の画像形成装置では、本発明の電子
線発生装置で用いた電極に代えて、電子源に対向配置さ
れ、電子放出素子から放出された電子が衝突することに
より画像が形成される部材および電子放出素子から放出
された電子を加速するための加速電極を備えた画像形成
部材を用いているので、上述したように電子放出素子か
ら放出される電子の軌道が安定し、その結果、発光位置
のずれのない良好な画像が形成される。

【００３５】

【実施例】本発明にかか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
配列してなるマルチ電子ビーム源と、電子ビームの照射
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。

【００３６】冷陰極素子は、たとえばフォトリソグラフ
ィーや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
個を配列することが可能である。しかも、従来からＣＲ
Ｔ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の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ビーム源を容易に実現するこ
とができる。

【００３７】本発明は、上述した冷陰極素子をマルチ電
子ビーム源として用いた画像形成装置にかかわるもので
ある。

【００３８】また、冷陰極素子のなかでもとりわけ好ま
しいのは、表面伝導型電子放出素子（ＳＣＥ）である。
すなわち、前記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製す
るのが困難となる場合があった。

【００３９】これに対してＳＣＥは、構造が単純で製造
が簡単であり、大面積のものを容易に作製できる。近
年、特に大画面で安価な表示装置が求められている状況
においては、とりわけ好適な冷陰極素子であるといえ
る。

【００４０】ＳＣＥの典型的な構成を図１５に示す。図
１５は、ＳＣＥの典型的な素子構成を示す図である。す
なわち図１５に示すように、絶縁性基板１０１１上に１
対の素子電極１０１６、１０１７を設け、これら各電極
１０１６、１０１７を連絡するように金属酸化物等の薄
膜１０１８（以下、「電子放出部形成用薄膜」とい
う。）を成膜し、この薄膜１０１８をフォーミングと呼
ばれる通電処理により局所的に破壊もしくは変質させ電
子放出部１０２３を形成したものである。

【００４１】次に、図１５に示した電子放出素子の製造
方法を、本出願人による特開平２−５６８２２、４−２
８１３９を参考にして、図１６の製造工程図を用いて概
説する。なお、以下の工程ａ〜ｃは図１６の（ａ）〜
（ｃ）に対応する。

【００４２】工程ａ：絶縁性基板１０１１を洗剤、純水
および有機溶剤により十分に洗浄後、真空蒸着法、スパ
ッタ法等により素子電極材料を堆積後、フォトリソグラ
フィー技術により絶縁性基板１０１１の面上に素子電極
１０１６、１０１７を形成する。

【００４３】絶縁性基板１０１１としては、石英ガラ
ス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラ
ス、青板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ガラス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。素子電極１０１６、
１０１７の材料としては、導電性を有するものであれば
どのようなものであっても構わないが、例えばＮｉ、Ｃ
ｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、Ｐｄ等
の金属、あるいは合金、或いはＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ
Ｏ₂ 、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Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 等
の透明導電体、あるいはポリシリコン等の半導体導体材
料等が挙げられる。

【００４４】工程ｂ：絶縁性基板１０１１上に設けられ
た素子電極１０１６、１０１７の間に、有機金属溶液を
塗布して放置することにより、有機金属薄膜を形成す
る。この後、有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオ
フ、エッチング等によりパターニングし、電子放出部形
成用薄膜１０１８を形成する。

【００４５】上記有機金属溶液とは、電圧印加により電
子を放出しやすいもの、即ち仕事関数の低いもので、か
つ安定なもの、例えばＰｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、
Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐ
ｂ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｐｔ、Ｍｎ、Ｓｃ、Ｌａ、Ｃｏ、Ｃ
ｅ、Ｚｒ、Ｔｈ、Ｖ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｏｓ、Ｒｈ、Ｉｒ等
の金属、ＡｇＭｇ、ＮｉＣｕ、Ｐｂ、Ｓｎ等の合金を主
元素とする有機化合物の溶液である。

【００４６】なお、ここでは、有機金属溶液の塗布法に
より説明したが、これに限る物でなく、真空蒸着法、ス
パッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピン
グ法、スピンナー法等によって形成される場合もある。

【００４７】工程ｃ：素子電極１０１６、１０１７間に
電圧を不図示の電源により電圧を印加することで、先述
のフォーミングと呼ばれる通電処理を施し、電子放出部
形成用薄膜１０１８に、電子放出部形成用薄膜１０１８
の構造が変化した部位である電子放出部１０２３を形成
する。このようにして形成された電子放出部１０２３
は、導電性微粒子で構成されていることを本発明者等は
観察している。

【００４８】このＳＣＥは、素子電極１０１６、１０１
７間にある程度（しきい値電圧）以上の電圧を印加する
ことにより急激に放出電流が増加して電子放出部１０２
３から電子を放出し、一方、上記しきい値電圧未満では
放出電流がほとんど検出されない非線形素子である。Ｓ
ＣＥの放出電流は素子電極１０１６、１０１７間に印加
する電圧で制御でき、また、放出電荷はこの電圧の印加
時間により制御できる。

【００４９】また、本出願人は、ＳＣＥのなかでは電子
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ことを見
出している。

【００５０】そこで、以下に述べる実施例では、微粒子
膜を用いて形成したＳＣＥをマルチ電子ビーム源として
用いた画像表示装置を、本発明の画像形成装置の好まし
い例として図面を参照して説明する。

【００５１】（第１実施例）図１は、本発明の電子線発
生装置を応用した画像形成装置の第１実施例の一部を破
断した斜視図であり、図２は、図１に示した画像形成装
置のスペーサ近傍の拡大断面図である。

【００５２】図１において、リアプレート２には、複数
の表面伝導型の電子放出素子（ＳＣＥ）１５がマトリク
ス状に配列された電子源１が固定されている。電子源１
には、ガラス基板６の内面に蛍光膜７と加速電極である
メタルバック８が形成された、画像形成部材としてのフ
ェースプレート３が、絶縁性材料からなる支持枠４を介
して対向配置されており、電子源１とメタルバック８と
の間には、不図示の電源により高電圧が印加される。こ
れらリアプレート２、支持枠４およびフェースプレート
３は互いにフリットガラス等で封着され、リアプレート
２と支持枠４とフェースプレート３とで外囲器１０を構
成する。

【００５３】また、外囲器１０の内部は１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝撃など
による外囲器１０の破壊を防止する目的で、耐大気圧構
造体として、外囲器１０の内部には薄板状のスペーサ５
が設けられている。スペーサ５は絶縁性材料からなるも
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Ｙ方向に平行に配置され、外囲器１０
の内面および電子源１の表面にフリットガラス等で封着
される。

【００５４】スペーサ５の表面は、それぞれスペーサ５
の表面に形成された電気抵抗値の異なる３種類の導電性
材料５ａ、５ｂ、５ｃで覆われている。各導電性材料５
ａ、５ｂ、５ｃはそれぞれスペーサ５の長手方向に平行
に形成され、互いに電子源１とフェースプレート３との
間に電気的に直列に接続されている。また、各導電性材
料５ａ、５ｂ、５ｃの抵抗値は、最も電子源１側の導電
性材料５ａから最もフェースプレート３側の導電性材料
５ｃへと、段階的に大きくなっている。

【００５５】以下に、上述した各構成要素について詳細
に説明する。

【００５６】（１）電子源１図３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４は、図３に示した電子源のＡ−Ａ’線断
面図である。

【００５７】図３および図４に示すように、ガラス基板
等からなる絶縁性基板１１には、ｍ本のＸ方向配線１２
とｎ本のＹ方向配線１３とが、層間絶縁層１４（図３で
は不図示）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Ｘ方向配線１２と各Ｙ方向配線１３との間
には、それぞれ表面伝導型の電子放出素子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１６、１７を連絡する電子放出部形成用
薄膜１８とで構成され、１対の素子電極１６、１７のう
ち一方の素子電極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Ｘ方向配線１２に電気
的に接続され、他方の素子電極１７がＹ方向配線１３に
電気的に接続される。各素子電極１６、１７は、それぞ
れ導電性金属等からなるものであり、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等で形成される。

【００５８】絶縁性基板１１の大きさ及び厚みは、絶縁
性基板１１に設置される電子放出素子１５の個数および
個々の素子の設計上の形状や、電子源１の使用時に容器
の一部を構成する場合には、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。

【００５９】各Ｘ方向配線１２および各Ｙ方向配線１３
は、それぞれ絶縁性基板１１上に、真空蒸着法、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
電性金属等からなり、多数の電子放出素子１５にできる
だけ均等な電圧が供給されるように、材料、膜厚、配線
巾が設定される。また、層間絶縁層１４は、真空蒸着
法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ₂ 等であ
り、Ｘ方向配線１２を形成した絶縁性基板１１の全面或
いは一部に所望の形状で形成され、特にＸ方向配線１２
とＹ方向配線１３の交差部の電位差に耐え得るように、
膜厚、材料、製法が適宜設定される。

【００６０】また、Ｘ方向配線１２には、Ｘ方向に配列
する電子放出素子１５の行を任意に走査するための走査
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、Ｙ方向配線１３には、Ｙ方
向に配列する電子放出素子１５の各列を任意に変調する
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１５に印加される駆動電圧は、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。

【００６１】ここで、電子源１の製造方法の一例につい
て図５により工程順に従って具体的に説明する。尚、以
下の工程ａ〜ｈは、図５の（ａ）〜（ｈ）に対応する。

【００６２】工程ａ：清浄化した青板ガラス上に厚さ
０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した絶
縁性基板１１上に、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
順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０ヘキス
ト社製）をスピンナーにより回転塗布、べークした後、
ホトマスク像を露光、現像して、Ｘ方向配線１２のレジ
ストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエットエ
ッチングして、所望の形状のＸ方向配線１２を形成す
る。

【００６３】工程ｂ：次に、厚さ１．０μｍのシリコン
酸化膜からなる層間絶縁層１４をＲＦスパッタ法により
堆積する。

【００６４】工程ｃ：工程ｂで堆積したシリコン酸化膜
にコンタクトホール１４ａを形成するためのホトレジス
トパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層１４
をエッチングしてコンタクトホール１４ａを形成する。
エッチングはＣＦ₄ とＨ₂ ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａ
ｃｔｉｖｅＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）法による。

【００６５】工程ｄ：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ー２０
００Ｎー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を順次堆積した。ホトレジストパ
ターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフト
オフし、素子電極間隔Ｌ１（図３参照）が３μｍ、素子
電極幅Ｗ１（図３参照）が３００μｍである素子電極１
６、１７を形成する。

【００６６】工程ｅ：素子電極１６、１７の上にＹ方向
配線１３のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５
０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００オングストロ
ームのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフに
より不要の部分を除去して、所望の形状のＹ方向配線１
３を形成する。

【００６７】工程ｆ：図６に示すような、素子電極間隔
Ｌ１だけ間をおいて位置する１対の素子電極１６、１７
を跨ぐような開口２０ａを有するマスク２０を用い、膜
厚１０００オングストロームのＣｒ膜２１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分間の加熱焼成処理をした。

【００６８】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の膜厚は
約１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０⁴
Ω／□であった。なお、ここで述べる微粒子膜とは、複
数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、
微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が
互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状も含
む）の膜をさし、その粒径とは、前記状態で粒子形状が
認識可能な微粒子についての径をいう。

【００６９】工程ｇ：酸エンチャントによりＣｒ膜２１
を除去して、所望のパターン形状を有する電子放出部形
成用薄膜１８を形成した。

【００７０】工程ｈ：コンタクトホール１４ａ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５００
０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ことにより、コンタクトホ
ール１４ａを埋め込んだ。

【００７１】以上の工程を経て、Ｘ方向配線１２、Ｙ方
向配線１３および電子放出素子１５が絶縁性基板１１上
に２次元状に等間隔に形成配置される。

【００７２】そして、外囲器１０（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Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍとＤ
ｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ、電子放出素子１５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１８を通電処理（フォーミング処理）することにより
電子放出部形成用薄膜１８が局所的に破壊して電子放出
部形成用薄膜１８に電子放出部２３（図４参照）が形成
される。例えば、フォーミング処理として、１０^-6Ｔｏ
ｒｒの真空雰囲気下で、図７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
５Ｖ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間に通電することにより電子放
出部形成用薄膜１８に電子放出部２３を形成できる。

【００７３】このような表面伝導型の電子放出素子１５
の特性を図８に示す。図８のグラフからわかるように、
電子放出素子１５を構成する１対の素子電極１６、１７
に印加する電圧Ｖｆがある特定値（しきい値）Ｖthを越
えるまでは放出電流Ｉｅは検出されないが、Ｖth（例え
ば、８Ｖ）を越えると放出電流Ｉｅが検出される。すな
わち、素子電極１６、１７間にしきい値電圧以上の電圧
を印加することによって、電子放出部２３から電子が放
出される。

【００７４】例えば、電子放出素子１５が６×６のマト
リクス状に配置され、その素子番号をＤ（Ｘ，Ｙ）で表
わすとする。画像を形成する場合、Ｘ軸と平行な１ライ
ンを単位としてライン順に画像を形成していく方法をと
る。画像の１ラインに対応した電子放出素子１５を駆動
するには、Ｘ＝１〜６のうち、表示ラインに対応する行
の端子に０Ｖの電圧を印加し、それ以外の端子には７Ｖ
の電圧を印加する。それと同期して、画像パターンに従
って、Ｙ＝１〜６の列のうち発光させる列に、例えば１
４Ｖの電圧を印加すると電子が放出される。このとき、
それ以外の電子放出素子１５には７Ｖあるいは０Ｖの電
圧が印加されるが、この電圧はしきい値電圧以下なの
で、電子は放出されない。以上の説明では６×６のマト
リクスの構成としたが、実際には、これよりもはるかに
多数の画素を備えたものが用いられ、その場合でも同様
の原理で作動する。

【００７５】また、電子放出素子１５から放出された電
子は、素子電極１６、１７の負極側から正極側へ向かう
速度を持っている。放出直後の電子の速度は小さいの
で、この電子をフェースプレート３の内面に衝突させる
ためには、放出された電子をフェースプレート３側へ加
速する必要がある。そのため、図９に示すように、メタ
ルバック８との間に数ｋＶ以上の高電圧（加速電圧）を
印加することにより電子をメタルバック８側へ加速す
る。これにより、加速された電子は、電子放出素子１５
の形成された面に対するする電子放出部２３からの法線
に対して、正極側の素子電極１６のほうに向かう放物線
軌跡をとって飛翔する。

【００７６】（２）蛍光膜７蛍光膜７は、モノクロームの場合は蛍光体のみから成る
が、カラーの場合は、図１０に示されるように、三原色
（Ｒ、Ｇ、Ｂ）等の蛍光体７ａの配列により構成され、
各蛍光体７ａを囲むように格子状の黒色導電体７ｂが配
される。この黒色導電体７ｂは、各蛍光体７ａ間の塗り
分け部を黒くすることで混色を目立たなくすることと、
蛍光膜７における外光反射によるコントラストの低下を
抑制することである。黒色導電体７ｂの材料としては、
通常よく用いられてい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
あれば適用できる。また、ガラス基板６に蛍光体を塗布
する方法はモノクローム、カラーによらず、沈殿法や印
刷法が用いられる。

【００７７】本実施例では、黒色導電体７ｂの幅を２０
０μｍ、各蛍光体７ａの寸法を約６００μｍ×２００μ
ｍ、画素のピッチを８００μｍ×４００μｍとした。ま
た、図１０では蛍光体７ａのＲ、Ｇ、Ｂの配置が直線状
になっているが、これに限るものではない。

【００７８】（３）メタルバック８メタルバック８の目的は、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３側へ鏡面反射することによ
り輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印加する
ための加速電極として作用すること、外囲器１０内で発
生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体７ａ
の保護等である。メタルバック８は、蛍光膜７を作製
後、蛍光膜７の内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を真空蒸着等で堆積
することで作製できる。フェースプレート３には、さら
に蛍光膜７の導電性を高めるため、蛍光膜７とガラス基
板６との間にＩＴＯ等の透明電極（不図示）を設けても
よいが、メタルバック８のみで十分な導電性が得られる
場合には必ずしも必要ない。

【００７９】（４）外囲器１０外囲器１０は、不図示の排気管に通じ、１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空度にされた後、封止される。そのため、外囲
器１０を構成するリアプレート２、フェースプレート
３、支持枠４は、外囲器１０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１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
のを用いることが望ましい。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、
青板ガラス、アルミナ等のセラミックス部材等が挙げら
れる。ただし、フェースプレート３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
み合わせることが好ましい。

【００８０】リアプレート２は、主に電子源１の強度を
補強する目的で設けられるため、電子源１自体で十分な
強度をもつ場合にはリアプレート２は不要であり、電子
源１に直接支持枠４を封着し、電子源１と支持枠４とフ
ェースプレート３とで外囲器１０を構成してもよい。

【００８１】また、外囲器１０の封止後の真空度を維持
するために、ゲッター処理を行う場合もある。これは、
外囲器１０の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加
熱あるいは高周波加熱等により、外囲器１０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が主成分で
あり、該蒸着膜の吸着作用により、たとえば１×１０^-5
〜１×１０^-7Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。

【００８２】（５）スペーサ５スぺーサ５としては、電子源１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であ
ればどのようなものであっても構わないが、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、青板
ガラス、アルミナ等のセラミックス部材等が挙げられ
る。ただし、その熱膨張率が外囲器１０を成す部材と近
いものが好ましい。

【００８３】また、スペーサ５は、図２に示したよう
に、蛍光膜７の黒色導電体７ｂおよびＹ方向配線１３に
沿って配置され、蛍光体７ａの発光の傷害とならないよ
うにしているとともに、各導電性材料５ａ、５ｂ、５ｃ
をフェースプレート３のメタルバック８と電子源１との
間で電気的に直列に接続している。本実施例では、外囲
器１０の受ける大気圧や他の部材との熱膨張率の整合等
を考慮して厚さが４００μｍのガラスを用い、蛍光体７
ａの１０列おきに配置した。

【００８４】各導電性材料５ａ、５ｂ、５ｃには、イオ
ンプレーティング法により形成されたＳｎＯ₂膜を用
い、それぞれの抵抗値は膜の厚さおよび成膜時の条件を
変えることによって変えている。各導電性材料５ａ、５
ｂ、５ｃの抵抗値は、電子源１とメタルバック８間に印
加される高電圧により各導電性材料５ａ、５ｂ、５ｃを
通って電子源１とメタルバック８との間に電流が流れな
い程度の比較的高い抵抗値が必要であり、その値として
は、シート抵抗値が１０⁵〜１０¹²Ω／□の範囲にある
ことが好ましい。具体的には、最も電子源１に近い導電
性材料５ａは酸素雰囲気で５０００オングストロームの
膜厚で成膜し、次に電子源１に近い導電性材料５ｂはア
ルゴン酸素雰囲気で３０００オングストロームの膜厚で
成膜し、最も電子源１から遠い導電性材料５ｃはアルゴ
ン雰囲気で１０００オングストロームの膜厚で成膜し
た。これにより得られたシート抵抗値は、電子源１に近
い導電性材料５ａから順に、それぞれ１０⁷、１０⁹、
１０¹¹Ω／□であった。

【００８５】次に、本実施例の特徴となる機能について
図１１を参照しつつ説明する。図１１は、図１に示した
画像形成装置の一連の動作を説明するための、Ｙ方向か
ら見た断面図である。

【００８６】電子放出素子１５に、容器外端子Ｄｘ１な
いしＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じて電圧を印加す
ると、電子放出部２３から電子が放出される。それと同
時にメタルバック８（あるいは不図示の透明電極）に高
圧端子Ｈ_V を通じて数ｋＶ以上の高電圧（以下、「加速
電圧」という）を印加して電子放出部２３から放出され
た電子を加速し、フェースプレート３の内面に衝突させ
る。これにより、蛍光膜７の蛍光体７ａが励起されて発
光し、画像が表示される（図１１の（ａ））。

【００８７】電子がフェースプレート３の内面に衝突す
ることにより、蛍光体７ａの発光現象の他に、蛍光膜７
やメタルバック８から正イオンが発生する。また、空間
中の残留ガスに電子が衝突し、正イオンが発生すること
もある。特に、スペーサ５の近傍で発生した正イオン
は、スペーサ５の表面に付着する（図１１の（ｂ））。

【００８８】正イオンがスペーサ５に付着することによ
ってスペーサ５が帯電し、周辺の電場の乱れが生じる。
その結果、帯電したスペーサ５の近くにある電子放出素
子１５から放出される電子の飛翔軌道がずれて本来衝突
すべき位置とはと違った位置に衝突し、輝度損失や色ず
れが生じる（図１１の（ｃ））。

【００８９】ところがスペーサ５の表面は、前述したよ
うに電子源１側から段階的に抵抗値が高くなるように形
成された導電性材料５ａ、５ｂ、５ｃで覆われており、
電子源１側から電子が流れ込みやすくなっているので、
スペーサ５に正イオンが付着すると導電性材料５ａ、５
ｂ、５ｃに電子が流れ込む。この電子によって、スペー
サ５に付着した正イオンが中和され、スペーサ５の帯電
が抑えられる（図１１の（ｄ））。

【００９０】これにより、電子放出素子１５からの、飛
翔軌道のずれのない安定した電子放出を維持でき、輝度
の損失や色ずれのない鮮明な画像を得ることができる。
特に、前述したように、電子放出素子１５から放出直後
の電子は速度が小さくて電場の影響を受けやすいので、
各導電性材料５ａ、５ｂ、５ｃのうち最も電子源１に近
いものの抵抗値を低くしたことで電子源１側から電子が
流れ込みやすくなり、放出直後の電子に影響を与えやす
い電子源１側の帯電を抑える効果が大きい。また、各導
電性材料５ａ、５ｂ、５ｃの抵抗値は、最高のものでシ
ート抵抗値が１０¹¹Ω／□と大きいので、電子源１とフ
ェースプレート３との間の絶縁性は保たれる。

【００９１】通常、対となる素子電極１６、１７間の印
加電圧は１２〜１６Ｖ程度、メタルバック８と電子源１
との距離は２ｍｍ〜８ｍｍ程度、高圧端子Ｈｖを通じて
メタルバック８に印加される電圧（加速電圧）は１ｋＶ
〜１０ｋＶ程度である。本実施例では、素子電極１６、
１７間の印加電圧を１４Ｖ、メタルバック８と電子源１
との距離を４ｍｍ、メタルバック８への印加電圧を６ｋ
Ｖとした。

【００９２】以上述べた構成は、画像表示等に用いられ
る好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成で
あり、例えば各部材の材料や配置等、詳細な部分は上述
内容に限定されるものでなく、画像形成装置の用途に適
するように適宜選択する。

【００９３】また、本実施例では、スペーサがＹ方向配
線に沿って配置された例を示したが、Ｘ方向配線に沿っ
て配置されてもよい。

【００９４】（第２実施例）図１２は、本発明の画像形
成装置の第２実施例の一部を破断した斜視図である。本
実施例は、支持枠の帯電を防止するものである。そのた
め、図１２に示すように、支持枠１０４の内面が、それ
ぞれ支持枠１０４の内面に形成された電気抵抗値の異な
る３種類の導電性材料１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃで
覆われている。各導電性材料１０４ａ、１０４ｂ、１０
４ｃはそれぞれＸ方向またはＹ方向に沿って形成され、
互いに電子源１０１とフェースプレート１０３との間に
電気的に直列に接続されている。また、各導電性材料１
０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃの抵抗値は、最も電子源１
０１側の導電性材料１０４ａから最もフェースプレート
１０３側の導電性材料１０４ｃへと、段階的に大きくな
っている。

【００９５】各導電性材料１０４ａ、１０４ｂ、１０４
ｃには、イオンプレーティング法により形成されたＳｎ
Ｏ₂ 膜を用い、それぞれの抵抗値は膜の厚さを変えるこ
とによって変えている。各導電性材料１０４ａ、１０４
ｂ、１０４ｃの抵抗値は、電子源１０１とメタルバック
１０８間に印加される高電圧により各導電性材料１０４
ａ、１０４ｂ、１０４ｃを通って電子源１０１とメタル
バック１０８との間に電流が流れない程度の比較的高い
抵抗値が必要であり、その値としては、シート抵抗値が
１０⁵〜１０¹²Ω／□の範囲にあることが好ましい。具
体的には、最も電子源１０１に近い導電性材料１０４ａ
から順に、それぞれ１０⁶、１０⁸、１０¹⁰Ω／□とし
た。

【００９６】また、本実施例でも第１実施例と同様に耐
大気圧構造体としてスペーサ１０５を設けたが、フェー
スプレート１０３自体が十分な強度を有する場合には、
スペーサ１０５は必ずしも必要ない。その他の構成につ
いては第１実施例と同様であるので、その説明は省略す
る。

【００９７】次に、本実施例の特徴となる機能について
図１３を参照しつつ説明する。図１３は、図１２に示し
た画像形成装置の一連の動作を説明するための、Ｙ方向
から見た断面図である。

【００９８】電子放出素子１１５に、容器外端子Ｄｘ１
ないしＤｘｍとＤｙ１ないしＤｙｎを通じて電圧を印加
すると、電子放出素子１１５の電子放出部から電子が放
出される。それと同時にメタルバック１０８（あるいは
不図示の透明電極）に高圧端子Ｈ_V を通じて数ｋＶ以上
の加速電圧を印加して電子放出部から放出された電子を
加速し、フェースプレート１０３の内面に衝突させる。
これにより、蛍光膜１０７の蛍光体１０７ａが励起され
て発光し、画像が表示される（図１３の（ａ））。

【００９９】電子がフェースプレート１０３の内面に衝
突することにより、蛍光体１０７ａの発光現象の他に、
蛍光膜１０７やメタルバック１０８から正イオンが発生
する。また、空間中の残留ガスに電子が衝突し、正イオ
ンが発生することもある。特に、支持枠１０４の近傍で
発生した正イオンは、支持枠１０４の表面に付着する
（図１３の（ｂ））。

【０１００】正イオンが支持枠１０４に付着することに
よって支持枠１０４が帯電し、周辺の電場の乱れが生じ
る。その結果、帯電した支持枠１０４の近くにある電子
放出素子１１５から放出される電子の飛翔軌道がずれて
本来衝突すべき位置とはと違った位置に衝突し、輝度損
失や色ずれが生じる（図１３の（ｃ））。

【０１０１】ところが支持枠１０４の内表面は、前述し
たように電子源１０１側から段階的に抵抗値が高くなる
ように形成された導電性材料１０４ａ、１０４ｂ、１０
４ｃで覆われており、電子源１０１側から電子が流れ込
みやすくなっているので、支持枠１０４に正イオンが付
着すると導電性材料１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃに電
子が流れ込み、支持枠１０４の帯電が抑えられる（図１
１の（ｄ））。

【０１０２】これにより、電子放出素子１１５からの、
飛翔軌道のずれのない安定した電子放出を維持でき、輝
度の損失や色ずれのない鮮明な画像を得ることができ
る。特に、前述したように、電子放出素子１１５から放
出直後の電子は速度が小さくて電場の影響を受けやすい
ので、各導電性材料１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃのう
ち最も電子源１０１に近いものの抵抗値を低くしたこと
で電子源１０１側から電子が流れ込みやすくなり、放出
直後の電子に影響を与えやすい電子源１０１側の帯電を
抑える効果が大きい。また、各導電性材料１０４ａ、１
０４ｂ、１０４ｃの抵抗値は、最高のものでシート抵抗
値が１０¹⁰Ω／□と大きいので、電子源１０１とフェー
スプレート１０３との間の絶縁性は保たれる。

【０１０３】また、本実施例と第１実施例とを組み合せ
れば、スペーサ１０５および支持枠１０４の両方の帯電
を抑えることができる。

【０１０４】上述した各実施例では、スペーサや支持枠
を覆う導電性材料の抵抗値を３段階に分けた例を示した
が、必要に応じて３段階以上に別けたりたり２段階とし
てもよいし、段階的でなく滑らかに変化させたものとし
てもよい。また、導電性材料についてもＳｎＯ₂に限ら
ず、他の材料を用いてもよい。

【０１０５】また、中間部材としては、スペーサや支持
枠に限らず、板状、メッシュ状、棒状等の偏光電極や、
引き出し電極、あるいは制御電極等をフェースプレート
とリアプレートとの間に固定するための支柱であっても
よい。さらに、これら中間部材は必ずしも絶縁性材料で
構成されている必要はなく、上述したような抵抗値を有
するものであれば、中間部材自体を導電性材料で構成す
ることもできる。

【０１０６】（第３実施例）図１４は、本発明の画像形
成装置に、例えばテレビジョン放送をはじめとする種々
の画像情報源より提供される画像情報を表示できるよう
に構成した画像表示装置の一例を示すための図である。
尚、本表示装置は、例えばテレビジョン信号のように映
像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合に
は、当然映像の表示と同時に音声を再生するものである
が、本発明の特徴と直接関係しない音声情報の受信、分
離、再生、処理、記憶等に関する回路やスピーカー等に
ついては説明を省略する。

【０１０７】以下、画像信号の流れに沿って各部を説明
してゆく。

【０１０８】まず、ＴＶ信号受信回路５１３は、例えば
電波や空間光通信などのような無線伝送系を用いて伝送
されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。受信
するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例え
ば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式などの
諸方式でも良い。また、これらよりさらに多数の走査線
よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式を始めとするい
わゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適した
本発明の画像形成装置を用いたディスプレイパネル５０
０の利点を生かすのに好適な信号源である。ＴＶ信号受
信回路５１３で受信されたＴＶ信号は、デコーダ５０４
に出力される。

【０１０９】また、画像ＴＶ信号受信回路５１２は、例
えば同軸ケーブルや光ファイバーなどのような有線伝送
系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回
路である。ＴＶ信号受信回路５１３と同様に、受信する
ＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、また本回
路で受信されたＴＶ信号もデコーダ５０４に出力され
る。

【０１１０】また、画像入力インターフェース回路５１
１は、例えばＴＶカメラや画像読取スキャナーなどの画
像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回
路で、取り込まれた画像信号はデコーダ５０４に出力さ
れる。

【０１１１】また、画像メモリインターフェース回路５
１０は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）に
記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り
込まれた画像信号はデコーダ５０４に出力される。

【０１１２】また、画像メモリインターフェース回路５
０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取
り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ
５０４に出力される。

【０１１３】また、画像メモリインターフェース回路５
０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像デ
ータを記憶している装置から画像信号を取り込むための
回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ５０４
に出力される。

【０１１４】また、入出力インターフェース回路５０５
は、本表示装置と、外部のコンピュータ、コンピュータ
ネットワークもしくはプリンタなどの出力装置とを接続
するための回路である。画像データや文字・図形情報の
入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっては本表
示装置の備えるＣＰＵ５０６と外部との間で制御信号や
数値データの入出力などを行うことも可能である。

【０１１５】また、画像生成回路５０７は、入出力イン
ターフェース回路５０５を介して外部から入力される画
像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ５０６よ
り出力される画像データや文字・図形情報に基づき表示
用画像データを生成するための回路である。本回路の内
部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積する
ための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画
像パターンが記憶されている読み出し専用メモリや、画
像処理を行うためのプロセッサなどを初めとして画像の
生成に必要な回路が組み込まれている。

【０１１６】画像生成回路５０７により生成された表示
用画像データは、デコーダ５０４に出力されるが、場合
によっては入出力インターフェース回路５０５を介して
外部のコンピュータネットワークやプリンターに出力す
ることも可能である。

【０１１７】また、ＣＰＵ５０６は、主として本表示装
置の動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に関わる
作業を行なう。

【０１１８】例えば、マルチプレクサ５０３に制御信号
を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適
宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には表
示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントロー
ラ５０２に対して制御信号を発生し、画像表示周波数や
走査方法（例えばインターレースかノンインターレース
か）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制
御する。

【０１１９】また、画像生成回路５０７に対して画像デ
ータや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは入出
力インターフェース回路５０５を介して外部のコンピュ
ータやメモリをアクセスして画像データや文字・図形情
報を入力する。

【０１２０】なお、ＣＰＵ５０６は、むろんこれ以外の
目的の作業にも関わるものであってもよい。例えば、パ
ーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのよう
に、情報を生成したり処理する機能に直接関わってもよ
い。

【０１２１】あるいは、前述したように入出力インター
フェース回路５０５を介して外部のコンピュータ−ネッ
トワークと接触し、例えば数値計算などの作業を外部機
器と協同して行なってもよい。

【０１２２】また、入力部５１４は、ＣＰＵ５０６に使
用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力す
るためのものであり、例えばキーボードやマウスの他、
ジョイステック、バーコードリーダー、音声認識装置な
ど多様な入力機器を用いることが可能である。

【０１２３】また、デコーダ５０４は、画像生成回路５
０７ないしＴＶ信号受信回路５１３より入力される種々
の画像信号を３原色信号、または輝度信号とＩ信号、Ｑ
信号に逆変換するための回路である。なお、同図中に点
線で示すように、デコーダ５０４は内部に画像メモリを
備えるのが望ましい。これは、例えばＭＵＳＥ方式をは
じめとして、逆変換するに際して画像メモリを必要とす
るようなテレビ信号を扱うためである。また、画像メモ
リを備えることにより、静止画の表示が容易になる、あ
るいは画像生成回路５０７およびＣＰＵ５０６と協同し
て画像の間引き、補間、拡大、縮小、合成をはじめとす
る画像処理や編集が容易に行なえるようになるという利
点が生まれるからである。

【０１２４】また、マルチプレクサ５０３はＣＰＵ５０
６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択
するものである。すなわち、マルチプレクサ５０３はデ
コーダ５０４から入力される逆変換された画像信号のう
ちから所望の画像信号を選択して駆動回路５０１に出力
する。その場合には、一画面表示時間内で画像信号を切
り換えて選択することにより、いわゆる多画面テレビの
ように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異な
る画像を表示することも可能である。

【０１２５】また、ディスプレイパネルコントローラ５
０２は、ＣＰＵ５０６より入力される制御信号に基づき
駆動回路５０１の動作を制御するための回路である。

【０１２６】まず、ディスプレイパネル５００の基本的
な動作に関わるものとして、例えばディスプレイパネル
５００の駆動用電源（不図示）の動作シーケンスを制御
するための信号を駆動回路５０１に対して出力する。

【０１２７】また、ディスプレイパネル５００の駆動方
法に関わるものとして、例えば画面表示周波数や走査方
法（例えばインターレースかノンインターレースか）を
制御するための信号を駆動回路５０１に対して出力す
る。

【０１２８】また、場合によっては表示画像の輝度、コ
ントラスト、色調、シャープネスといった画質の調整に
関わる制御信号を駆動回路５０１に対して出力する場合
もある。

【０１２９】また、駆動回路５０１は、ディスプレイパ
ネル５００に印加する駆動信号を発生するための回路で
あり、マルチプレクサ５０３から入力される画像信号
と、ディスプレイパネルコントローラ５０２より入力さ
れる制御信号に基づいて動作するものである。

【０１３０】以上、各部の機能を説明したが、図１４に
例示した構成により、本表示装置においては多様な画像
情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル５
００に表示することが可能である。すなわち、テレビジ
ョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ５０
４において逆変換された後、マルチプレクサ５０３にお
いて適宜選択され、駆動回路５０１に入力される。一
方、ディスプレイコントローラ５０２は、表示する画像
信号に応じて駆動回路５０１の動作を制御するための制
御信号を発生する。駆動回路５０１は、上記画像信号と
制御信号に基づいてディスプレイパネル５００に駆動信
号を印加する。これにより、ディスプレイパネル５００
において画像が表示される。これらの一連の動作は、Ｃ
ＰＵ５０６により統括的に制御される。

【０１３１】また、本表示装置においては、デコーダ５
０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路５０７およ
びＣＰＵ５０６が関与することにより、単に複数の画像
情報の中から選択したものを表示するだけでなく、表示
する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回転、移
動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の縦横比
変換などをはじめとする画像処理や、合成、消去、接
続、入れ替え、はめ込みなどをはじめとする画像編集を
行なうことも可能である。また、本実施例の説明では、
特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同様
に、音声情報に関しても処理や編集を行なうための専用
回路を設けてもよい。

【０１３２】従って、本表示装置は、テレビジョン放送
の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び動画
像を扱う画像編集機器、コンピューターの端末機器、ワ
ードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、ゲーム
機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用
或いは民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１３３】尚、上記図１４は、本発明による画像形成
装置を用いた表示装置の構成の一例を示したに過ぎず、
これのみに限定されるものでないことは言うまでもな
い。例えば図１４の構成要素のうち使用目的上必要のな
い機能に関わる回路は省いても差し支えない。またこれ
とは逆に、使用目的によってはさらに構成要素を追加し
てもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機として応
用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、照明機、
モデムを含む送受信回路などを構成要素に追加するのが
好適である。

【０１３４】本表示装置においては、とりわけ本発明に
よる画像形成装置の薄型化が容易なため、表示装置の奥
行きを小さくすることができる。それに加えて、大画面
化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表
示装置は臨場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性良く表
示することが可能である。

【０１３５】以上の実施例においては、電子放出素子と
して表面伝導型電子放出素子を用いた例を示したが、そ
れに限らず、ＦＥ型電子放出素子やＭＩＭ型電子放出素
子を用いたものでも、電子放出軌道の安定性の点では同
様の効果が得られる。ただし、素子構造が簡単で、かつ
複数の素子を容易に配置することができるという点を考
えると、表面伝導型電子放出素子を用いることが好まし
い。これは特に、大型の画像形成装置において有効であ
る。

【０１３６】また、本発明の画像形成装置を画像表示装
置に応用した例で示したが、本発明はこの範囲に限られ
るものではなく、光プリンタの画像形成用発光ユニット
として用いるなど、記録装置への応用も可能である。こ
の場合、通常の形態としては１次元的に配列された画像
形成ユニットを用いることが多いが、上述のｍ本の行方
向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、ラ
イン状発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応
用できる。

【０１３７】さらに、以上の実施例で用いた蛍光体のよ
うに直接発光する物質を有する画像形成部材を用いたも
のに限らず、電子の帯電による潜像画像が形成されるよ
うな部材を有する画像形成部材を用いたものであれば、
本発明は適用できる。

【０１３８】そして、電子被照射体は特定せず、マルチ
の平面電子源をなす電子線発生装置としての応用も可能
である。

【０１３９】

【発明の効果】本発明は以上説明したとおり構成されて
いるので、以下に記載する効果を奏する。

【０１４０】本発明の電子線発生装置は、電子源と電極
部材との間に配置された中間部材の表面は電気抵抗値が
異なる複数の導電性部分からなり、このうち少なくとも
２つが電子源と電極との間に電気的に直列に接続されて
いるので、この導電性部分に流れ込む電子により中間部
材の帯電を抑制できる。その結果、電子放出素子から放
出される電子の軌道のずれを防止することができる。ま
た、導電性部分の電気抵抗値は、電極に印加される電圧
により電子源と電極との間に電流が流れないような値な
ので、電子源と電極との間の絶縁性を保つことができ
る。

【０１４１】電子源と電極との間に電流が流れないよう
な電気抵抗値として、中間部材の表面の電気抵抗値を１
０⁵〜１０¹²Ω／□の範囲に設定すれば、より効果的に
電子源と電極との間の絶縁性を保ちつつ、中間部材の帯
電を抑制することができる。

【０１４２】また、中間部材が絶縁性部材からなる場合
には、その表面に導電性材料を設けることで、中間部材
の表面に上記電気抵抗値を有する複数の導電性部分を構
成することができる。

【０１４３】さらに、中間部材の表面の電気抵抗値を、
電子源側の端部で最も小さくすることで、電子放出素子
から放出された電子の軌道に影響を与えやすい部分の帯
電を効果的に抑制することができる。

【０１４４】加えて、電子放出素子として冷陰極型電子
放出素子を用いることで、省電力で応答速度が速く、し
かも大型の電子線発生装置を構成することができる。そ
の中でも特に表面伝導型電子放出素子は、素子構造が簡
単で、かつ複数の素子を容易に配置することができるの
で、表面伝導型電子放出素子を用いることによって、構
造が簡単で、しかも大型の電子線発生成装置が達成でき
る。

【０１４５】さらに、複数個の表面伝導型電子放出素子
を２次元のマトリクス状に配置し、複数本の行方向配線
と複数本の列方向配線とによってそれぞれを結線するこ
とで、行方向と列方向に適当な駆動信号を与えること
で、多数の表面伝導型電子放出素子を選択し電子放出量
を制御し得るので、基本的には他の制御電極を付加する
必要がなく、電子源を１枚の基板上で容易に構成でき
る。

【０１４６】本発明の画像形成装置は、本発明の電子線
発生装置を用いているので上述したように電子の軌道が
安定し、発光位置のずれのない良好な画像を形成するこ
とができるようになる。特に、電子放出素子として表面
伝導型放出素子を用いることで、構造が簡単で、かつ、
大画面の画像形成装置が達成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の第１実施例の一部を破
断した斜視図である。

【図２】図１に示した画像形成装置の電子源近傍の拡大
斜視図である。

【図３】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４】図３に示した電子源のＡ−Ａ’線断面図であ
る。

【図５】図１に示した画像形成装置の電子源の製造工程
を順に示した図である。

【図６】電子放出部形成用薄膜を形成する際に用いられ
るマスクの一例の平面図である。

【図７】フォーミング処理に用いられる電圧波形の一例
を示す図である。

【図８】表面伝導型電子放出素子の印加電圧を放出電流
の関係を示すグラフである。

【図９】表面伝導型電子放出素子から放出された電子の
飛翔の特性を説明するための図である。

【図１０】蛍光膜の構成を説明するための図である。

【図１１】図１に示した画像形成装置の一連の動作を説
明するための図である。

【図１２】本発明の画像形成装置の第２実施例の一部を
破断した斜視図である。

【図１３】図１２に示した画像形成装置の一連の動作を
説明するための図である。

【図１４】本発明の画像形成装置を用いた画像表示装置
の一例のブロック図である。

【図１５】表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成
を示すであり、同図（ａ）はその平面図、同図（ｂ）は
そのＡ−Ａ’線断面図である。

【図１６】図１９に示した表面伝導型電子放出素子の製
造工程を順に示した図である。

【図１７】熱電子源を用いた従来の画像形成装置の概略
構成図である。

【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図であ
る。

【符号の説明】

１、１０１電子源２リアプレート３、１０３フェースプレート４、１０４支持枠５、１０５スペーサ５ａ、５ｂ、５ｃ、１０４ａ、１０４ｂ、１０４ｃ
導電性材料６ガラス基板７、１０７蛍光膜７ａ、１０７ａ蛍光体７ｂ黒色導電体８、１０８メタルバック１０外囲器１１絶縁性基板１２Ｘ方向配線１３Ｙ方向配線１４層間絶縁層１４ａコンタクトホール１５、１１５電子放出素子１６、１７素子電極１８電子放出部形成用薄膜２０マスク２０ａ開口２１Ｃｒ膜２３電子放出部５００ディスプレイパネル５０１駆動回路５０２ディスプレイパネルコントローラ５０３マルチプレクサ５０４デコーダ５０５入出力インターフェース回路５０６ＣＰＵ５０７画像生成回路５０８、５０９、５１０画像メモリインターフェー
ス回路５１１画像入力インターフェース回路５１２、５１３ＴＶ信号受信回路５１４入力部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子放出素子が設けられた電子源と、前
記電子源に真空雰囲気中で対向配置された電極と、前記
電子源と前記電極との間に配置された中間部材とを有す
る電子線発生装置において、中間部材の表面は、前記電極に印加された電圧により前
記電子源と前記電極との間に電流が流れないような電気
抵抗値を有し、かつ、その値がそれぞれ異なる複数の導
電性部分からなり、前記複数の導電性部分のうち少なくとも２つが、前記電
子源と前記電極との間に電気的に直列に接続されている
ことを特徴とする電子線発生装置。
【請求項２】前記中間部材の表面の電気抵抗値は、１
０⁵〜１０¹²Ω／□の範囲にある請求項１に記載の電子
線発生装置。
【請求項３】前記中間部材は絶縁性材料からなり、表
面に導電性材料を設けることで、前記電気抵抗値を有す
る複数の導電性部分が構成されている請求項１または２
に記載の電子線発生装置。
【請求項４】前記中間部材の表面の電気抵抗値は、前
記電子源側の端部で最も小さい請求項１、２または３に
記載の電子線発生装置。
【請求項５】前記中間部材は、前記電子源と電極との
間の真空雰囲気を維持するための外囲器の一部をなす支
持枠である請求項１、２、３または４に記載の電子線発
生装置。
【請求項６】前記中間部材は、前記電子源と電極との
間に設置された耐大気圧構造体である請求項１、２、
３、４または５に記載の電子線発生装置。
【請求項７】前記中間部材は、前記電子源と電極との
間に配置された電極を支持する支柱である請求項１ない
し６のいずれか１項に記載の電子線発生装置。
【請求項８】前記電子放出素子は、冷陰極型電子放出
素子である請求項１ないし７のいずれか１項に記載の電
子線発生装置。
【請求項９】前記冷陰極型電子放出素子は表面伝導型
電子放出素子である請求項８に記載の電子線発生装置。
【請求項１０】前記表面伝導型電子放出素子が２次元
のマトリクス状に複数個配置され、前記各表面伝導型電
子放出素子は、複数本の行方向配線と複数本の列方向配
線とによって、それぞれ結線されている請求項９に記載
の電子線発生装置。
【請求項１１】請求項１ないし１０のいずれか１項に
記載の電子線発生装置を用いた画像形成装置であって、前記電極に代えて、前記電子源に対向配置され、前記電
子放出素子から放出された電子が衝突することにより画
像が形成される部材および前記電子放出素子から放出さ
れた電子を加速するための加速電極を備えた画像形成部
材とした画像形成装置。