JPH09190763A - 電子線発生装置及び該装置を用いた画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電子源を設けた素子基板と加速電極間に電子
通過孔を有する電位規定板を配置し、電子透過孔の加工
誤差、組立誤差、電位規定板用の電源電圧変動等に対す
る電子軌道の変化量を最小に抑える。 【解決手段】 素子基板１００１上に複数の冷陰極型の
電子放出素子を有する電子源と、この素子基板１００１
に対向配置され電子放出部より放出された電子に作用す
る加速電圧を印加する加速電極１００９と、電子源が配
設された素子基板１００１と加速電極間１００９との間
に設けられ、電子を通過させるための電子通過孔２０２
であって、その内径が加速電極側の方が大きい形状を有
する複数の電子通過孔２０２を有する電位規定板１０１
１と、電位規定板１０１１に電圧をかける電圧源９５と
を有し、電位規定板１０１１の上面から下面の高さにお
ける電位を、加速電圧源９６により印加される加速電圧
と電子源との間で決定される電位に略等しい電圧にす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置および
その応用である表示装置等の画像形成装置にかかわり、
特に表面伝導型電子放出素子を多数個備える電子線装置
および画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極素
子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰
極素子では、例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(Elinson)等
によるＳｎＯ2 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317(19
72)］や、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの［M. Ha
rtwell and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Con
f.”，519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木
久 他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］
等が報告されている。

【０００４】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図２３に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１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。この導電性薄膜
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］，幅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。

【０００５】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。即ち、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３
００４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３００５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。この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。

【０００６】またＦＥ型の例としては、例えば、W. P.
Dyke & W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt，“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenium cones”, J. Appl. P
hys., 47, 5248 (1976)などが知られている。

【０００７】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
２４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。
このＦＥ型の素子は、エミッタコーン３０１２とゲート
電極３０１４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。

【０００８】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２
４のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ
平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【０００９】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices,
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２５に示す。

【００１０】同図は断面図であり、図において、３０２
０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、３０
２３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３０
２３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
を必要としない。従って、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】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
そこで例えば本願出願人による特開昭６４−３１３３２
号公報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、例えば、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、例え
ば本願出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平
２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報
において開示されているように、表面伝導型放出素子と
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。このような表
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。例えば、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、例えば本願出願人による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、例えば、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. Meyer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”, Tch,Dig
est og 4th Int. Vacuum Micro-electronics Conf., Na
gahama, 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、例えば本願出願人による特開平３−５５７３８に
開示されている。

【００１７】

【発明が解決しようとしている課題】本願発明者らは、
上記従来技術に記載したものを初めとして、種々の材
料、製法、構造の冷陰極素子を試みてきた。更に、多数
の冷陰極素子を配列したマルチ電子ビーム源、並びにこ
のマルチ電子ビーム源を応用した画像表示装置について
研究を行ってきた。

【００１８】本願発明者らは、例えば図２６に示す電気
的な配線方法によるマルチ電子ビーム源を試みてきた。
即ち、冷陰極素子を２次元的に多数個配列し、これらの
素子を図示のようにマトリクス状に配線したマルチ電子
ビーム源である。

【００１９】図中、４００１は冷陰極素子を模式的に示
したもの、４００２は行方向配線、４００３は列方向配
線を示している。行方向配線４００２及び列方向配線４
００３は、実際には有限の電気抵抗を有するものである
が、図においては配線抵抗４００４及び４００５として
示されている。上述のような配線方法を、単純マトリク
ス配線と呼ぶ。

【００２０】尚、図示の便宜上、６ｘ６のマトリクスで
示しているが、マトリクスの規模はむろんこれに限った
わけではなく、例えば画像表示装置用のマルチ電子ビー
ム源の場合には、所望の画像表示を行うのに足りるだけ
の素子を配列し配線するものである。

【００２１】冷陰極素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源においては、所望の電子ビームを出力さ
せるため、行方向配線４００２及び列方向配線４００３
に適宜の電気信号を印加する。例えば、マトリクスの中
の任意の１行の冷陰極素子を駆動するには、選択する行
の行方向配線４００２には選択電圧Ｖsを印加し、同時
に非選択の行の行方向配線４００２には非選択電圧Ｖns
を印加する。これと同期して列方向配線４００３に電子
ビームを出力するための駆動電圧Ｖeを印加する。この
方法によれば、配線抵抗４００４及び４００５による電
圧降下を無視すれば、選択する行の冷陰極素子には、
（Ｖe−Ｖs）の電圧が印加され、また非選択行の冷陰極
素子には（Ｖe−Ｖns）の電圧が印加される。これらＶ
e，Ｖs，Ｖnsの値を適宜の大きさの電圧値にすれば、選
択する行の冷陰極素子だけから所望の強度の電子ビーム
が出力されるはずであり、また列方向配線の各々に異な
る駆動電圧Ｖeを印加すれば、選択する行の素子の各々
から異なる強度の電子ビームが出力されるはずである。
また、駆動電圧Ｖeを印加する時間の長さを変えれば、
電子ビームが出力される時間の長さも変えることができ
るはずである。

【００２２】従って、冷陰極素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源はいろいろな応用可能性があ
り、例えば画像情報に応じた電気信号を適宜印加すれ
ば、画像表示装置用の電子源として好適に用いることが
できる。

【００２３】しかしながら、冷陰極素子を単純マトリク
ス配線したマルチ電子ビーム源には以下に述べるような
問題が発生していた。即ち、電子源の駆動時において
は、絶縁体表面で帯電が発生することにより放電を誘発
したり、電子軌道にずれを生ずるという問題があった。

【００２４】本願発明者らは鋭意研究した結果、放電や
電子軌道に影響を及ぼす上記課題となる現象は電子源か
ら放出される電子が主な誘因となることを見出した。こ
れら電子源から放出された電子は、電子飛翔体への衝突
及び、それ以外にも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、
電子線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放電の原因や
電子軌道のずれがが引き起こされたと考えられる。

【００２５】また、上記電子軌道の変化の状況から、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、或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。

【００２６】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、電子源と加速電極間に電位規定板を有し、電位規定
板に形成される電子透過孔の少なくとも一部において加
速電極側の電子透過孔径を電子源側面の電子透過孔径よ
りも大きくすることにより、組立誤差より電位規定板の
位置がずれた場合や電源の電位変動に対して電子軌道に
影響を及ぼしにくい構造を有する電子線発生装置及び該
装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とす
る。

【００２７】また本発明の目的は、真空中で発生した陽
イオンによる電子放出素子の劣化を防止した電子線発生
装置及び該装置を用いた画像形成装置を提供することに
ある。

【００２８】また本発明の他の目的は、絶縁性部材を配
置して、真空容器の機械的強度を補強し、かつ電子軌道
ずれを抑えた電子線発生装置及び該装置を用いた画像形
成装置を提供することにある。

【００２９】更に本発明の目的は、電子源よりの電子の
放出方向と略平行に補強用の絶縁性部材を配置すること
により、電子と絶縁性部材との衝突を回避させ、放出さ
れた電子を所望の位置に到達できるようにした電子線発
生装置及び該装置を用いた画像形成装置を提供すること
にある。

【００３０】また本発明の目的は、真空容器の補強用の
絶縁性部材の表面に半導電性膜を付すことにより、前記
絶縁性部材の帯電を防止した電子線発生装置及び該装置
を用いた画像形成装置を提供することにある。

【００３１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の電子線発生装置は以下のような構成を備え
る。即ち、電子放出部と該電子放出部に電圧を印加して
電子を放出させるための一対の素子電極とを含む複数の
冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、前記電子放
出部に対向配置され前記電子放出部より放出された電子
に作用する加速電圧を印加する加速電極と、前記電子源
が配設された素子基板と前記加速電極間に設けられ、前
記電子を通過させるための電子通過孔であって前記加速
電極側の内径が前記電子源側の内径よりも大きい複数の
電子通過孔を有する電位規定板と、前記電位規定板にＶ
ａ・（Ｈ1＋ａ）／Ｈ2≧Ｖs≧Ｖａ・Ｈ1／Ｈ2（Ｖａは
加速電極に印加する加速電圧、Ｈ1は電子源が配設され
た素子基板の上面から前記電位規定板の下面までの距
離、Ｈ2は電子源が配設された素子基板の上面から前記
加速電極板の下面までの距離、ａは前記電位規定板の厚
み）の範囲内の電圧Ｖsを印加するための電圧印加手段
とを有する。また上記目的を達成するために本発明の画
像形成装置は以下のような構成を備える。即ち、蛍光膜
を有する表示用プレートと、画像信号に応じて前記表示
用プレートに電子を放出させて画像を形成させる電子線
発生手段とを有する画像形成装置であって、前記電子線
発生手段は、画像信号を入力する入力手段と、電子放出
部と該電子放出部に電圧を印加して電子を放出させるた
めの一対の素子電極とを有する複数の冷陰極型の電子放
出素子を有する電子源と、前記電子放出部に対向配置さ
れ前記電子放出部より放出された電子に作用する加速電
圧を印加する加速電極と、前記電子源が配設された素子
基板と前記加速電極間に設けられ、前記電子を通過させ
るための電子通過孔であって前記加速電極側の内径が前
記電子源側の内径よりも大きい複数の電子通過孔を有す
る電位規定板と、前記電位規定板にＶａ・（Ｈ1＋ａ）
／Ｈ2≧Ｖs≧Ｖａ・Ｈ1／Ｈ2（Ｖａは加速電極に印加す
る加速電圧、Ｈ1は電子源が配設された素子基板の上面
から前記電位規定板の下面までの距離、Ｈ2は電子源が
配設された素子基板の上面から前記加速電極板の下面ま
での距離、ａは前記電位規定板の厚み）の範囲内の電圧
Ｖsを印加するための電圧印加手段と、前記入力手段に
より入力された画像信号に応じて前記電子源を駆動する
駆動手段とを有する。

【００３２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明する前に、本実施の形態の特徴部分を図９乃至図
１２を参照して簡単に説明する。

【００３３】図９は、マルチ電子源基板１００１とフェ
ースプレート１００７の加速電極１００９（蛍光膜が設
けられている）との間に電位規定板を設置しない場合
の、基板１００１とフェースプレート１００７との間の
等電位線を示す図である。

【００３４】図１０は、基板１００１とフェースプレー
ト１００７との間に電位規定板１０１１を設け、この電
位規定板１０１１の電位を電位規定板１０１１の中心ま
での高さにおいて加速電極と電子源によって決まる電位
を与えたときの等電位線を示す図である。

【００３５】これらの図において、１００１は電子源基
板、１００７はフェースプレート基板、１０１１は電位
規定板、１００９は加速電圧の印加電極（加速電極）、
９５は電位規定板用電源、２０２は電位規定板１０１１
に設けられた電子透過孔、９７は等電位線を示してい
る。

【００３６】図９において、基板１００１上の電子源か
ら放出された電子は、加速電極９４で加速され、上方に
引き出される。図９のように、電位規定板１０１１が設
置されない場合は、加速電極９４と電子源との間の等電
位線は、加速電極９４と電子源に略平行な形で形成され
る。

【００３７】これに対し、図１０に示す様に、電位規定
板１０１１が設けられている場合には、電位規定板１０
１１は有限な厚みを有するため、電位規定板１０１１に
おける電子透過孔２０２と非電子透過孔領域とでは、等
電位線９７は加速電極９４と電子源に略平行な形にはな
らず、図１０のように変位する。この等電位線９７の屈
曲は、フェースプレート１００７側に放出される電子軌
道を大きく曲げる作用を示す。このため、上述した様に
装置の組立時等において、電位規定板１０１１の位置ず
れ等が発生した場合には、本来の電子軌道から大きく電
子がずれてしまう問題が生ずる。そこで、電位規定板１
０１１の位置ずれ等に対してできるだけ電子源の電子放
出部近傍の電界変化を少なくすることにより、電子軌道
変化量を小さくすることができる。これは、放出部近傍
では、電子の持つ運動エネルギー量が小さいため、わず
かな電界変化で大きな軌道変化を生じてしまうためであ
る。

【００３８】そこで図１１に示すような形状の電子通過
孔２０２を電位規定板１０１１に設けることにより、電
位規定板１０１１の上側での電界変化が小さく押さえら
れている。このため、電位規定板９３の位置ずれや電位
規定板用電源９５の電位変動に対して電子軌道が影響を
及ぼしにくい構造が実現できている。尚、図１２に示す
ように、ここで電位規定板の厚さをａ、電子通過孔２０
２の加速電極１００９側の内径をｎａ、電子素子基板１
００１側の内径をｎｂとしたとき、 ｎａ＞ｎｂ＋ａ／
２の条件を満足しているのが望ましい。

【００３９】また、本実施の形態の構成によれば、電位
規定板１０１１の電子通過孔２０２の内壁９６に電子が
衝突する確立も低いため、効率良く加速電極１００９に
電子を照射することができる。

【００４０】図１３は、本実施の形態の特徴を説明する
ための図で、電子放出素子（基板１００１）と加速電極
１００９（Ｖa）との間に電位規定板１００１（Ｖs）を
設け、この電位規定板１０１１の電子通過孔２０２の形
状を図示の様にテーパ状とし、電圧規定板１０１１の厚
みをａとし、電子通過孔２０２の小さい方の内径をｎ
ｂ，大きい方の内径をｎａとする。１０１は、 電圧規
定板１０１１に電圧を印加する電圧規定板用電源、１０
２は加速電極１００９に電圧を印加する加速電極用電源
である。

【００４１】以下、添付図面を参照して本発明の好適な
実施の形態を詳細に説明するが、まず、図１を参照し
て、本実施の形態の画像表示装置の表示パネルの構成に
ついて説明する。

【００４２】（表示パネル１０００の構成）図１は、本
実施の形態に用いた表示パネル１０００の外観斜視図で
あり、内部構造を示すためにパネルの１部を切り欠いて
示している。

【００４３】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレート、１０１１は電位
規定板で、１０９９はこの電位規定板１０１１に電圧を
供給するための端子である。１００５〜１００７により
表示パネル１０００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。この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、例えばフリットガラス
を接合部に塗布し、大気中或は窒素雰囲気中で、摂氏４
００〜５００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。１０２０は、電位規定板１０１１と基板１
００１との間に設けられた補強用のスペーサである。

【００４４】リアプレート１００５には基板１００１が
固定されており、この基板１００１上には冷陰極素子１
００２がＮ×Ｍ個形成されている。ここでＮ，Ｍは共に
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。例えば、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。本実施の
形態においては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。
Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１００３と
Ｎ本の列方向配線１００４とにより単純マトリクス配線
されている。これら基板１００１、複数の冷陰極素子１
００２及び行方向配線１００３、列方向配線１００４に
よって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
尚、マルチ電子ビーム源の製造方法や構造については、
後で詳しく述べる。

【００４５】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００１
を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１
００１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１
００１自体を用いてもよい。

【００４６】また、フェースプレート１００７の下面に
は、蛍光膜１００８が形成されている。本実施の形態の
表示パネル１０００はカラー表示用であるため、蛍光膜
１００８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体が塗り分
けられている。ＲＧＢ各色の蛍光体は、例えば図２
（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。この黒色の導電体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ためや、外光の反射を防止して表
示コントラストの低下を防ぐため、更には、電子ビーム
による蛍光膜１００８のチャージアップを防止するため
などである。尚、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。

【００４７】また、ＲＧＢ３原色の蛍光体の塗り分け方
は図２（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、例えば図２（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。

【００４８】尚、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１００８に用いれ
ばよく、また黒色導電材料１０１０は必ずしも用いなく
ともよい。また、蛍光膜１００８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１００９を
設けてある。このメタルバック１００９を設けた目的
は、蛍光膜１００８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ためや、負イオンの衝突から蛍光膜
１００８を保護するためや、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ため、更には蛍光膜１
００８を励起した電子の導電路として作用させるためな
どである。このメタルバック１００９は、蛍光膜１００
８をフェースプレート基板１００７上に形成した後、蛍
光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌ（アルミニウ
ム）を真空蒸着する方法により形成した。尚、この蛍光
膜１００８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１００９は用いない。

【００４９】また、本実施の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１００７と蛍光膜１００８との間
に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００５０】また、図１に示す端子Ｄx1〜Ｄxm及びＤy1
〜Ｄyn及びＨvは、表示パネル１０００と後述する電気
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。ここで、端子Ｄx1〜Ｄxmはマルチ電
子ビーム源の行方向配線１００３と、端子Ｄy1〜Ｄynは
マルチ電子ビーム源の列方向配線１００４と、Ｈvはフ
ェースプレート１００７のメタルバック１００９と電気
的に接続している。

【００５１】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、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［Ｔ
ｏｒｒ］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
止の直前或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。このゲッター膜とは、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のマイ
ナス５乗乃至１×１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真
空度に維持される。

【００５２】以上、本発明の実施の形態の表示パネル１
０００の基本構成と製法を説明した。

【００５３】［実施の形態１］まず、図３及び図４を参
照して本発明の実施の形態の最も特徴とする部分につい
て説明する。

【００５４】本実施の形態を用いた画像表示装置の一領
域において電位規定板１０１１の上方より電子放出部１
０１５を見た上面図を図３に、そして図３のＡ−Ａ’断
面図を図４に示す。尚、これらの図面において、前述の
図面と共通する部分は同じ番号で示し、それらの説明を
省略する。

【００５５】この実施の形態の電圧規定板１０１１の電
子通過孔２０２の形状は、前述の図１１に示すように、
横から見たときに段差のある形状とし、電子通過孔２０
２の薄くなっている部分（下側部分）２０５の厚みを約
３０μｍ 、電位規定板１０１１の下側部分２０４を除
いた部分（上面部）２０４の厚みを約１００μｍとし、
電位規定板１０１１下面と素子基板１０１との距離は約
１００μｍ としている。また、メタルバック１００９
と素子基板１００１との間の距離は約４ｍｍとした。

【００５６】また、本実施の形態の表示パネル１０００
において、画素サイズは約４００μｍ×６００μｍ と
し、電位規定板１０１１の上面部２０４の電子透過孔の
径は約２００μｍ×３００μｍ 、電位規定板１０１１
の下側部分２０５の電子透過孔径は、約１００μｍ×２
００μｍ とした。

【００５７】この状態で、電子放出部１０１５より電子
を放出させ、メタルバック１００９に加速電圧を印加す
ると、その放出された電子は上方に引き出され蛍光膜１
００８に衝突して、それを発光させる。

【００５８】尚、本実施の形態の画像形成装置を形成し
た際、電位規定板１０１１の組立誤差は、面内方向に約
±３０μｍ、上下方向に約±２０μｍであった。

【００５９】また、本実施の形態の加速電極への加速電
圧が１０ＫＶ時において、電位規定板１０１１に電位規
定板１０１１への印加電圧電源１０２（図１２）により
約３７５Ｖの電圧を印加した状態で、電子放出素子１０
１５の駆動電圧１５Ｖとした場合に、放電がなく隣接画
素へのはみ出しもみられず良好な画像が得られた。

【００６０】尚、この電位規定板１０１１としては、真
空中で安定に存在し、電気的抵抗が低く素子領域におい
て電圧分布が少なく、電子照射に対して比較的安定であ
ることが望まれる。また電位規定板１０１１の材料とし
ては、銅、ニッケル等の金属材料及び合金等が望まし
い。また、絶縁体表面を良導体でコーティングした部材
を用いることも可能である。

【００６１】更に、電子通過孔２０２の形状及びサイズ
に関しては、電子線の発生装置及びこれを用いた画像形
成装置の形態に合わせて最適な形状に設定することがで
き、例えば円形、楕円形状、多角形などの各種形態をと
ることができる。また、この電子通過孔２０２の大きさ
についても、装置の駆動範囲において最適な値を選ぶこ
とができる。

【００６２】次に、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。

【００６３】［実施の形態２］次に、図５を参照して本
発明の第２の実施の形態について説明する。

【００６４】図５は、本実施の形態２の表示パネルの断
面図であり、前述の実施の形態１と比較すると、本実施
の形態においては電位規定板１０１１の電子透過孔２０
２ａの側壁形状が異なるとともにスペーサ１０６を用い
て表示パネルを構成する真空容器の耐大気圧構造を実現
している点が異なっている。尚、前述の図面と共通する
部分は同じ参照番号で示している。

【００６５】図５において、１０３は電子放出素子の駆
動用電力を供給する行配線電極、１０６は、電位規定板
１０１１ａの補強用スペーサである。１０７はスペーサ
１０６と電位規定板１０１１ａとの接続部、１０８はス
ペーサ１０６とメタルバック１００９の接続部である。
２０２ａは、この実施の形態２の電圧基体板１０１１ａ
に設けられた電子通過孔で、その側壁２０６の形状はテ
ーパ状に形成されている。

【００６６】本実施の形態においては、電位規定板１０
１１ａの厚みを約２００μｍとし、電位規定板１０１１
ａの下面と素子基板１００１との距離を約２００μｍ
となるように配置した。また、メタルバック１００９と
素子基板１００１との間の距離は約５mmとした。また、
本実施の形態の表示パネルを用いた画像表示装置におい
て、画素サイズは４００μｍ×６５０μｍ とし、電位
規定板１０１１ａの電子通過孔２０２の上側の径は約２
００μｍ×３００μｍ 、電位規定板１０１１ａの下側
の電子透過孔２０２の径は約１００μｍ×２００μｍ
としている。

【００６７】本実施の形態の表示パネルを用いて画像形
成装置を形成した際、前述の実施の形態１と同様に、電
位規定板１０１１ａの組立誤差は面内方向に約±３０μ
ｍ、上下方向に約±２０μｍであった。また、本実施の
形態２の画像形成装置において、加速電極１００９を加
速電圧１５ＫＶ時において、電位規定板１０１１ａに電
位規定板電源１０１（図１２）により約９００Ｖの電圧
を印加した状態で、素子の駆動電圧１５Ｖとしたとこ
ろ、放電がなく隣接画素へのはみ出しもみられず良好な
画像が得られた。また、電位規定板１０１１ａへの印加
電位が±２０Ｖ変化した場合においても同様に、隣接画
素へのはみ出し等のない良好な画像表示装置が提供でき
た。

【００６８】［実施の形態３］次に図６を参照して本発
明の第３の実施の形態について説明する。

【００６９】図６は、本実施の形態３の表示パネルを用
いた画像表示装置の断面図であり、前述の実施の形態２
と比較すると、絶縁体であるスペーサ１０６の表面に半
導電膜１１３を形成して、その半導電膜１１３に弱電流
を流すことにより、スペーサ１０６による耐大気圧構造
を実現しつつ、スペーサ１０６がより帯電しにくい構造
を実現している。尚、前述の実施の形態の図４及び図５
と共通する部分は同じ番号で示し、それらの説明を省略
する。

【００７０】この実施の形態３では、接続部１０８によ
って、スペーサ１０６上に形成された半導電性膜１１３
とメタルバック１００９とを電気的に接続し、更に、接
続部１０７によって、半導電性膜１１３と電位規定板１
０１１との電気的接続を実現している。また、メタルバ
ック１００９は素子基板１００１の周辺部において加速
電源１０２（図１２）と電気的に接続されている。

【００７１】この状態で電子放出部１０１５から電子を
放出させ、メタルバック１００９に加速電圧を印加する
と、この放出された電子は上方に引き出され蛍光膜１０
０８に衝突して、それを発光させる。このとき、電位規
定電源１０１（図１２）に一定の電圧を印加し、スペー
サ１０６上の半導電性膜１１３に弱電流を電流を流すこ
とによりスペーサ１０６の帯電を防ぎ、スペーサ１０６
近傍の電子軌道の乱れを防止している。

【００７２】尚、前述の実施の形態２及び３のスペーサ
１０６としては、電子源１００２（電子放出部１０１
５）とメタルバック１００９間に印加される高電圧に耐
えるだけの絶縁性を有し、かつ本実施の形態３では、ス
ペーサ１０６の表面への帯電を防止する程度の表面電導
性を有する半導電性膜１１３を用いる。

【００７３】このスペーサ１０６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
クス部材等が挙げられる。なお、絶縁性基材はその熱膨
張率が外囲器および電子源１０２の絶縁性基板１０１を
成す部材と近いものが好ましい。また、半導電膜１１３
としては、帯電防止効果の維持及びリーク電流による消
費電力抑制を考慮して、その表面抵抗値が１０の５乗
［Ω／□］の以上のものが望ましい。

【００７４】また、帯電防止効果を実用的に得られる領
域として半導電性膜１１４の表面抵抗は１０の１３乗
[Ω／□］以下が望ましい。さらに、好適には１０の８
乗〜１０の１０乗Ω／□であった。この半導電性膜１１
３のその材料としては、例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｒ
ｈ，Ｉｒ等の貴金属の他、Ａｌ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇ
ａ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｆ
ｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ等の
金属、及び複数の金属よりなる合金による島状金属膜や
ＮｉＯ，ＳｎＯ2，ＺｎＯ等の導電性酸化物を挙げるこ
とができる。

【００７５】この半導電性膜１１３の成膜方法として
は、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法等の真
空成膜法によるものや有機溶液或いは分散溶液をディッ
ピング或いはスピンナを用いて塗布・焼成する工程等か
らなる塗布法によるもの、金属化合物と、その化合物か
ら化学反応により絶縁体表面に金属膜を形成することが
できる無電解めっき溶液等を挙げることができ、対象と
なる材料および生産性に応じて適宜選択される。また、
半導電性膜１１３はスペーサ１０６の表面のうち、露出
している面に成膜される。

【００７６】スペーサ１０６の構成、設置位置、設置方
法、およびフェースプレート１００７や電位規定板１０
１１との電気的接続は、十分な耐大気圧を有し、電位規
定板１０１１とメタルバック１００９間に印加される高
電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつ半導電性膜１１
３がスペーサ１０６の表面への帯電を防止する程度の表
面電導性を有するものであれば、どのような形態をとっ
ても構わない。

【００７７】ここで、上記支持柱（スペーサ１０６）及
び支持枠等の絶縁部材を強固に接続し、且つ電気的接続
を同時に果たすための導電性接続部の構成材料について
説明する。

【００７８】導電性接続部１０７，１０８の構成材料と
しては、導電性フィラーをフリットガラスに分散させバ
インダを加えてペースト状にしたものを好適に用いるこ
とができる。このとき、導電性フィラーには、直径５〜
５０μmのソーダライムガラスあるいはシリカ等のガラ
ス球表面にメッキ法等により金属膜を形成することによ
り得ることができる。作製時には、このペースト状の混
合液をスクリーン印刷やディスペンサにより塗布し焼成
することにより導電性接続部を形成する。

【００７９】本実施の形態に於いて、スペーサ１０６を
保持し、且つ半導電膜１１３と電位規定板１０１１との
電気的接続を行う接続部１０７及びフェースプレート１
００７とスペーサ１０６とを固定し、メタルバック１０
０９と半導電性膜１１３とを電気的に接続する接続部１
０８は、表面にＡｕメッキを行ったソーダライムガラス
球をフィラーとし、これをフリットガラス中に分散させ
たペーストをディスペンサにより塗布し、これを焼成す
ることにより形成した。このとき、ソーダライム球の平
均粒径は約８μmとした。また、フィラー表面の導電層
形成は、無電解メッキ法を用い、下地に約０．１μmの
Ｎｉ膜、その上にＡｕ膜を約０．０４μm形成して作製
した。この導電性フィラーをフリットガラス粉末に対し
て３０重量％混合し、さらにバインダーを加えて塗布用
ペーストを作製した。

【００８０】次に、この導電性フリットペーストを、電
子源基板１００１側の接続部１０７では、電位規定板１
０１１の上にディスペンサで塗布し、フェースプレート
１００７側ではスペーサ１０６の端部にディスペンサを
用いて塗布した後、電子源基板１００１側では素子駆動
用配線電極１０３上に、フェースプレート１００７側で
は黒色導電材（ブラックストライプ）１０１０に合わせ
て配置し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上
焼成することで電子源基板１００１とフェースプレート
１００７とをスペーサ１０６を介して保持しつつ接続
し、かつ電気的な接続を行った。

【００８１】なお、電位規定板１０５の電子源基板への
保持接続を行う接続部１０４は、行配線電極１０３上に
塗布した絶縁性のフリットを用いて行った。

【００８２】本実施の形態においては、半導電性膜１１
４の表面抵抗は１０の９乗［Ω／□］とし、素子基板と
フェースプレート１００７との間隔は約４ｍｍ、素子基
板１００１と電位規定板１０１１間との距離は約９０μ
m、電位規定板１０１１の厚みは約１５０μmとした。ま
た、本実施の形態の画像表示装置において、画素サイズ
は３５０μｍ×５５０μｍ とし、電位規定板１０１１
の上面部２０４の電子透過孔２０２の径は２００μｍ×
３００μｍ 、電位規定板１０１１の下面部２０５の電
子透過孔２０２の径は１００μｍ×２００μｍ とし
た。また、本実施の形態において、半導電性膜１１３は
清浄化したソーダライムガラスからなるスペーサ１０６
上に、酸化ニッケル膜を真空成膜法により形成した。

【００８３】なお、本実施の形態で用いた酸化ニッケル
膜は、スパッタリング装置を用いて酸化ニッケルをター
ゲットにし、アルゴン／酸素混合雰囲気中でスパッタリ
ングを行うことにより作製した。なお、スパッタリング
時の基板温度は２５０℃で行った。

【００８４】なお、本実施の形態３の画像形成装置を形
成した際、電位規定板１０１１の組立誤差は面内方向に
約±２０μｍ、上下方向に約±１０μｍであった。本実
施の形態３の画像形成装置の加速電極１００９を加速電
圧１０ＫＶ時において、電位規定板１０１１に電位規定
板電源（図示せず）により約４１３Ｖの電圧を印加した
状態で、素子の駆動電圧１５Ｖとしたところ、放電がな
く、隣接画素へのはみ出しもみられず良好な画像が得ら
れた。

【００８５】尚、スペーサ１０６に前述の導電性膜１１
３を設けるのは、前述の実施の形態３の場合でなく、実
施の形態２の場合にも適用可能である。

【００８６】［実施の形態４］次に、図７を参照して本
発明の実施の形態４について説明する。

【００８７】図７は、本実施の形態４の表示パネルを用
いた画像表示装置において、電位規定板１０１１の上面
から電子放出部を見た上面図であり、前述の実施の形態
１と比較して、電位規定板１０１１の電子通過孔２０２
が設けられていない非開口部の下に電子放出部１０１５
が位置するように配置されている。

【００８８】この実施の形態４においては、電子放出部
１０１５の上方を電位規定板１０１１で覆う以外は、全
て前述の実施の形態と同じ構成とした。

【００８９】この実施の形態４の表示パネルを用いた画
像形成装置において、前述の実施の形態１と同様に、電
位規定板１０１１の組立誤差は面内方向に約±３０μ
ｍ、上下方向に約±２０μｍとなっている。また本実施
の形態４の画像形成装置の加速電極１００９を加速電圧
１０ＫＶ時において、電位規定板１０１１に電位規定板
電源１０１（図１２）により約３７５Ｖの電圧を印加し
た状態で、電子放出素子１００２の駆動電圧を約１５Ｖ
としたところ、実施の形態１と同様に、放電が無く、隣
接画素へのはみ出しもみられず良好な画像が得られると
ともに、前述の実施の形態１の画像装置に比べて、約４
０％長い素子寿命を示すことができた。

【００９０】［実施の形態５］本実施の形態５において
は、平面フィールドエミッション（ＦＥ）型電子放出素
子を本発明の電子放出素子として用いた例を示す。

【００９１】図８は、平面ＦＥ型電子放出素子基板の上
面図であり、３０１は電子放出部、３０２及び３０３は
電子放出部３０１に電位を与える一対の素子電極、３０
４は行方向配線、３０５は列方向配線電極、３０６は電
位規定板の電子透過孔、３０７は電位規定板の段差部で
ある。

【００９２】この電子放出部３０１よりの電子放出は、
素子電極３０２，３０３間に電圧を印加することによ
り、電子放出部３０１内の鋭利な先端部より電子が放出
され、素子基板と対向して設けられた加速電圧（例えば
前述の１００９）に電子が引き寄せられて蛍光膜１００
８に衝突して蛍光膜１００８を発光させる。

【００９３】本実施の形態５においては、列方向配線３
０５はダイシングソーを用いて基板に溝（図示せず）を
形成し、銀ペーストをフレードコータを用いて溝中に塗
布して焼成することにより形成した。次に、層間絶縁層
（図示せず）を全面に形成した後、素子電極３０２，３
０３と電子放出部３０１を形成した後、スクリーン印刷
法を用いて行方向配線３０４，３０４及を形成した。

【００９４】以下、前述の電位規定板１０１１、スペー
サ１０６等を形成して画像表示装置を作製した。尚、本
実施の形態５においては、列方向配線３０５の厚みは約
５０μm、行方向配線３０４の厚みは約６０μｍとし、
スペーサは行配線電極上に形成した。また、電位規定板
１０１１は約１００μｍの高さに設置した。尚、本実施
の形態５の画像表示装置において、画素サイズは４００
μｍ×５００μｍ とし、電位規定板１０１１の上面の
電子透過孔径は２５０μｍ×３００μｍ 、電位規定板
１０１１の下面部２０５の電子透過孔径は１５０μｍ×
２００μｍ とした。

【００９５】そして前述の実施の形態１と同様に駆動さ
せたとろ、前述の実施の形態１の画像表示装置と同様
に、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成され、電
位規定板１０１１が面内方向に約±３０μｍ ずれた場
合においても、隣接画素へのビームのはみ出しがなく、
且つ高効率で発光する画像表示装置が得られた。

【００９６】＜その他の実施の形態＞その他の実施の形
態において、電位規定板１０１１を複数枚用いてビーム
集束機能をもたせることも可能である。

【００９７】また、本実施の形態は、表面伝導型電子放
出素子以外の冷陰極型電子放出素子のうち、いずれの電
子放出素子に対しても適用できる。具体例としては、本
出願人による特開昭６３−２７４０４７号公報に記載さ
れたような対向する一対の電極を電子源を成す基板面に
沿って構成した電界放出型の電子放出素子がある。

【００９８】また、本実施の形態は、単純マトリクス型
以外の電子源を用いた画像形成装置に対しても適用でき
る。例えば、本出願人による特開平２−２５７５５１号
公報等に記載されたような制御電極を用いて表面伝導型
電子放出素子の選択を行う画像形成装置において、上記
のような電位規定板を用いた場合である。また、本実施
の形態の思想によれば、表示用として好適な画像形成装
置に限るものでなく、感光性ドラムと発光ダイオード等
で構成された光プリンタの発光ダイオード等の代替の発
光源として、上述の画像形成装置を用いることもでき
る。またこの際、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。

【００９９】また、本実施の形態の思想によれば、例え
ば電子顕微鏡等のように、電子源からの放出電子の被照
射部材が、画像形成部材以外の部材である場合につも適
用できる。従って、本実施の形態は被照射部材を特定し
ない電子線装置としての形態も取り得る。

【０１００】次に、前述の各実施の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。本実施の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或は製法に制限はな
い。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ型、或は
ＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。

【０１０１】但し、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。即
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、かつ均
一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの
低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝
導型放出素子は、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、本願発明者
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
出している。従って、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、上記実施の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及び特性を
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。

【０１０２】［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。

【０１０３】（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１３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）及び断面
図（ｂ）である。

【０１０４】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３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、１１１３
は通電活性化処理により形成した薄膜である。基板１１
０１としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスを初め
とする各種ガラス基板や、アルミナ等の各種セラミクス
基板、或は上述の各種基板上に、例えばＳｉＯ2を材料
とする絶縁層を積層した基板等を用いることができる。
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１１０２，１１０３は、導電性を有する材
料によって形成されている。例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａ
ｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等の金
属、或はこれらの金属の合金、或はＩｎ2Ｏ3 −ＳｎＯ2
等の金属酸化物、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。素子電極１１０
２，１１０３を形成するには、例えば真空蒸着などの製
膜技術とフォトリソグラフィ、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（例えば印刷技術）を用いて形成し
てもさしつかえない。

【０１０５】素子電極１１０２，１１０３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（μｍ）の範囲から適当な数値
を選んで設計されるが、中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より数十マイクロメー
タの範囲である。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の範
囲から適当な数値が選ばれる。

【０１０６】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、或は微粒子
が互いに隣接した構造か、或は微粒子が互いに重なり合
った構造が観測される。この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。即ち、
素子電極１１０２或は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。

【０１０７】具体的には、数オングストロームから数千
オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも
好ましいのは１０オングストロームから５００オングス
トロームの間である。

【０１０８】また、この微粒子膜を形成するのに用いら
れうる材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａ
ｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓ
ｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ2，Ｉｎ2Ｏ3 ，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3 などの酸
化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などの硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，
ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどの炭化物や、ＴｉＮ，Ｚｒ
Ｎ，ＨｆＮなどの窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどの半導体や
カーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択され
る。

【０１０９】以上述べたように、導電性薄膜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。尚、導電性薄膜１１０４と素子電
極１１０２及び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１３の例において
は、下から基板１１０１、素子電極１１０２，１１０
３、導電性薄膜１１０４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。

【０１１０】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。尚、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１３においては模式的に示した。

【０１１１】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及びその近
傍を被覆している。この薄膜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
より形成される。

【０１１２】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
とするのが更に好ましい。

【０１１３】尚、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１３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１１１
３の一部を除去した素子を図示した。

【０１１４】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施の形態においては以下のような素子を用い
た。

【０１１５】即ち、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］とした。微粒
子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒
子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１
００［マイクロメータ］とした。

【０１１６】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１４（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１３と同一である。 （１）まず、図１４（ａ）に示すように、基板１１０１
上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。これら
素子電極１１０２，１１０３を形成するにあたっては、
予め基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分
に洗浄した後、素子電極１１０２，１１０３の材料を堆
積させる。この堆積する方法としては、例えば、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或はエッ
チング技術を用いてパターニングし、図１４（ａ）に示
した一対の素子電極１１０２，１１０３を形成する。 （２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１
０４を形成する。

【０１１７】この導電性薄膜１１０４を形成するにあた
っては、まず図１４（ａ）の基板１１０１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・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、本実施の形態で
は主要元素としてＰｄを用いた。また、実施の形態では
塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外
の例えばスピンナ法やスプレ法を用いてもよい。

【０１１８】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、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、或は化学的気相堆積法などを用いる場合もある。 （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１１０３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。この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（即ち、
電子放出部１１０５）においては、薄膜に適当な亀裂が
形成されている。尚、電子放出部１１０５が形成される
前と比較すると、電子放出部１１０５が形成された後
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。

【０１１９】この通電フォーミング時における通電方法
をより詳しく説明するために、図１５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。

【０１２０】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
の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するため
のモニタパルス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１１１１で計測し
た。

【０１２１】本実施の形態においては、例えば１０のマ
イナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、
例えばパルス幅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、モニタパルスＰmを挿入し
た。ここで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１×１０の６乗［オーム］になった段階、即ち
モニタパルスの印加時に電流計１１１１で計測される電
流が１×１０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。

【０１２２】尚、上記の方法は、本実施の形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒
子膜の材料や膜厚、或は素子電極間隔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。 （４）次に、図１４（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。この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１４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１
１１３として模式的に示した。尚、この通電活性化処理
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、約１００倍以上に増加さ
せることができる。

【０１２３】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。

【０１２４】この活性化処理における通電方法をより詳
しく説明するために、図１６（ａ）に、活性化用電源１
１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。

【０１２５】本実施の形態においては、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Ｔ
３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］と
した。尚、上述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導
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。

【０１２６】図１４（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及び電流
計１１１６が接続されている。尚、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。この活性化用電源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し、活性化用電源１１１２の
動作を制御する。この電流計１１１６で計測された放出
電流Ｉeの一例を図１６（ｂ）に示すが、活性化電源１
１１２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が増加するが、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。

【０１２７】尚、上述の通電条件は、本実施の形態の表
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。

【０１２８】以上のようにして、図１４（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２９】（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、即ち垂直
型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１３０】図１７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。

【０１３１】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。従
って、前記図１３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Ｌｓと
して設定される。尚、基板１２０１、素子電極１２０２
及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、
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１２０
６には、例えばＳｉＯ2のような電気的に絶縁性の材料
を用いる。

【０１３２】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１８（ａ）〜（ｆ）は、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、各部材の表記は図１７と同一である。 （１）まず、図１８（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、例えばＳ
ｉＯ2をスパッタ法で積層すればよいが、例えば真空蒸
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、例えばエッチング法を用いて除去し、素子電極１２
０３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、例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１４（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１４（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）。

【０１３３】以上のようにして、図１８（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。 （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。

【０１３４】図１９は、本実施の形態の電子源を表示装
置に用いた素子の（放出電流Ｉe）対（素子印加電圧Ｖ
f）特性、及び（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。尚、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。

【０１３５】ここで、本実施の形態の表示装置に用いた
電子放出素子は、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。

【０１３６】第１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。即ち、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。

【０１３７】第２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Ｉe
の大きさを制御できる。

【０１３８】第３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。

【０１３９】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。例
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、前述の第１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。即ち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖth
以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電
圧Ｖth未満の電圧を印加する。こうして駆動する素子を
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。

【０１４０】また、第２の特性か又は第３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。

【０１４１】（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。

【０１４２】図２０に示すのは、前述の図１の表示パネ
ル１０００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１３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１００３と列方向配線電極１００４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１００３と
列方向配線電極１００４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。

【０１４３】図２０のＡ−Ａ’に沿った断面を、図２１
に示す。この図２１において、図１３と共通する部分は
同じ番号で示し、それらの説明を省略する。

【０１４４】尚、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１００３、列方向配線電極１
００４、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後、行方向配線
電極１００３及び列方向配線電極１００４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。

【０１４５】ここで、本実施の形態の画像表示装置の構
成及び駆動方法についてより具体的に説明する。

【０１４６】図２２は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子ビーム源として用いたディスプレイパネルに、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多
機能表示装置の一例を示すための図である。

【０１４７】図中、２１００はディスプレイパネル、２
１０１はディスプレイパネルの駆動回路、２１０２はデ
ィスプレイコントローラ、２１０３はマルチプレクサ、
２１０４はデコーダ、２１０５は入出力インターフェー
ス回路、２１０６はＣＰＵ、２１０７は画像生成回路、
２１０８及び２１０９及び２１１０は画像メモリインタ
ーフェース回路、２１１１は画像入力インターフェース
回路、２１１２及び２１１３はＴＶ信号受信回路、２１
１４は入力部である。尚、本実施の形態の画像表示装置
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、本実施の形態
の特徴と直接関係しない音声情報の受信，分離，再生，
処理，記憶などに関する回路やスピーカなどについては
説明を省略する。以下、画像信号の流れに沿って各部の
機能を説明する。

【０１４８】まず、ＴＶ信号受信回路２１１３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
の諸方式でもよい。また、これらより更に多数の走査線
よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式をはじめとする
いわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素数化に適し
た前記ディスプレイパネル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２１１３で受信されたＴ
Ｖ信号は、デコーダ２１０４に出力される。ＴＶ信号受
信回路２１１２は、例えば同軸ケーブルや光ファイバ等
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。前記ＴＶ信号受信回路２１
１３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２１０４に出力される。画像入力インターフェース
回路２１１１は、例えばＴＶカメラや画像読み取りスキ
ャナ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２
１０４に出力される。

【０１４９】画像メモリインターフェース回路２１１０
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２１０４に出力される。画像メ
モリインターフェース回路２１０９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２１０４に出力される。
画像メモリインターフェース回路２１０８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２１０４に出力される。
入出力インターフェース回路２１０５は、本実施の形態
の画像表示装置と、外部のコンピュータもしくはコンピ
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。画像データや文字データ
・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ＣＰＵ２１０６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。

【０１５０】画像生成回路２１０７は、前記入出力イン
ターフェース回路２１０５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、或はＣＰＵ２１０６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だし専用メモリや、画
像処理を行うためのプロセッサなどをはじめとして画像
の生成に必要な回路が組み込まれている。本回路により
生成された表示用画像データは、デコーダ２１０４に出
力されるが、場合によっては前記入出力インターフェー
ス回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワー
クやプリンタ入出力することも可能である。

【０１５１】ＣＰＵ２１０６は、主として本表示装置の
動作制御や、表示画像の生成や選択や編集に関わる作業
を行う。例えば、マルチプレクサ２１０３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
２１０２に対して制御信号を発生し、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）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。また、前記画像生成回路２１０７に対して画像
データや文字・図形情報を直接出力したり、或は前記入
出力インターフェース回路２１０５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。尚、ＣＰＵ２１０６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良い。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
も良い。或は、前述したように、入出力インターフェー
ス回路２１０５を介して外部のコンピュータネットワー
クと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協
同して行っても良い。

【０１５２】また、入力部２１１４は、前記ＣＰＵ２１
０６に使用者が命令やプログラム、或はデータなどを入
力するためのものであり、例えばキーボードやマウスの
ほか、ジョイスティック，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。
デコーダ２１０４は、前記２１０７ないし２１１３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。
尚、同図中に点線で示すように、デコーダ２１０４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、或は前記画像生成回路２１０７及びＣ
ＰＵ２１０６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える
ようになるという利点が生まれるからである。

【０１５３】また、マルチプレクサ２１０３は、前記Ｃ
ＰＵ２１０６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。即ち、マルチプレクサ２１
０３はデコーダ２１０４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２
１０１に出力する。その場合には、一画面表示時間内で
画像信号を切り替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。ディ
スプレイパネル・コントローラ２１０２は、前記ＣＰＵ
２１０６より入力される制御信号に基づき駆動回路２１
０１の動作を制御するための回路である。

【０１５４】まず、ディスプレイパネルの基本的な動作
にかかわるものとして、例えばディスプレイパネルの駆
動用電源（図示せず）の動作シーケンスを制御するため
の信号を駆動回路２１０１に対して出力する。また、デ
ィスプレイパネル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２１０１に対して出力する。また、場合によっては表
示画像の輝度やコントラストや色調やシャープネスとい
った画質の調整に関わる制御信号を駆動回路２１０１に
対して出力する場合もある。駆動回路２１０１は、ディ
スプレイパネル２１００に印加する駆動信号を発生する
ための回路であり、前記マルチプレクサ２１０３から入
力される画像信号と、前記ディスプレイパネル・コント
ローラ２１０２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。

【０１５５】以上、各部の機能を説明したが、図２２に
例示した構成により、本実施の形態の表示装置におい
て、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２１００に表示することが可能である。即
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２１０４において逆変換された後、マルチプレ
クサ２１０３において適宜選択され、駆動回路２１０１
に入力される。一方、ディスプレイコントローラ２１０
２は、表示する画像信号に応じて駆動回路２１０１の動
作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路２１
０１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２１００に駆動信号を印加する。これにより、
ディスプレイパネル２１００において画像が表示され
る。これらの一連の動作は、ＣＰＵ２１０６により統括
的に制御される。

【０１５６】また、本実施の形態の画像表示装置におい
ては、前記デコーダ２１０４に内蔵する画像メモリや、
画像生成回路２１０７及びＣＰＵ２１０６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，入れ換え，はめ込みなどを
はじめとする画像編集を行う事も可能である。また、本
実施の形態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
を行うための専用回路を設けても良い。

【０１５７】従って、本実施の形態の画像表示装置は、
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
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事が可
能で、産業用或は民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１５８】尚、図２２は、表面伝導型放出素子を電子
ビーム源とするディスプレイパネル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
のではない。例えば、図２２に示す構成要素のうち、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、更に
構成要素を追加しても良い。例えば、本実施の形態の表
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。

【０１５９】本実施の形態の表示装置においては、とり
わけ表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプ
レイパネルが容易に薄形化できるため、表示装置全体の
奥行きを小さくすることが可能である。それに加えて、
表面伝導型放出素子を電子ビーム源とするディスプレイ
パネルは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、本実施の形態の表示装置は臨場感に溢れ、迫
力に富んだ画像を視認性良く表示する事が可能である。

【０１６０】また、本発明は、ホストコンピュータ、イ
ンタフェース、プリンタ等の複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用
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実施される場合にも適用で
きることは言うまでもない。この場合、本発明に係るプ
ログラムを格納した記憶媒体が本発明を構成することに
なる。そして、該記憶媒体からそのプログラムをシステ
ム或は装置に読み出すことによって、そのシステム或は
装置が、予め定められた仕方で動作する。

【０１６１】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、電子透過孔の少なくとも一部において電位規定板の
加速電極側の電子透過孔径を電位規定板の電子源側面の
電子透過孔径よりも大きくすることにより、組立誤差よ
り電位規定板位置がずれた場合や電源の電位変動に対し
て電子軌道に影響を及ぼしにくい構造が提供できる。

【０１６２】また、本実施の形態の構成によれば、電位
規定板の側壁に電子が衝突する確率を低くくできるた
め、効率良く電子を照射することができる。

【０１６３】なお、本実施の形態によれば、電子被照射
体を特定することなく、マルチ平面電子源で形成された
電子線発生装置においても同様の効果が得られる。

【０１６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子源と加速電極間に電位規定板を有し、電位規定板に形
成される電子透過孔の少なくとも一部において加速電極
側の電子透過孔径を電子源側面の電子透過孔径よりも大
きくすることにより、組立誤差より電位規定板の位置が
ずれた場合や電源の電位変動に対して電子軌道に影響を
及ぼしにくい構造を有する電子線発生装置及び該装置を
用いた画像形成装置を提供することを目的とする。

【０１６５】また本発明の目的は、真空中で発生した陽
イオンによる電子放出素子の劣化を防止した電子線発生
装置及び該装置を用いた画像形成装置を提供することに
ある。

【０１６６】また本発明の他の目的は、絶縁性部材を配
置して電子軌道ずれを抑え、且つ真空容器の機械的強度
を補強した電子線発生装置及び該装置を用いた画像形成
装置を提供することにある。

【０１６７】更に本発明の目的は、電子源よりの電子の
放出方向と略平行に補強用の絶縁性部材を配置すること
により、電子と絶縁性部材との衝突を回避させ、放出さ
れた電子を所望の位置に到達できるようにした電子線発
生装置及び該装置を用いた画像形成装置を提供すること
にある。

【０１６８】また本発明の目的は、真空容器の補強用の
絶縁性部材の表面に半導電性膜を付すことにより、前記
絶縁性部材の帯電を防止できるという効果がある。

【０１６９】

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態である画像表示装置の表示
パネルの一部を切り欠いて示した外観斜視図である。

【図２】本実施の形態の表示パネルのフェ−スプレ−ト
の蛍光体配列を例示した平面図である。

【図３】本発明の実施の形態１にかかる電位規定板の上
方より電子放出部を見た上面図である

【図４】図３のＡ−Ａ’断面形状を示す断面図である。

【図５】本発明の実施の形態２にかかる図４に対応する
断面図である。

【図６】本発明の実施の形態３にかかる電位規定板と電
子放出素子との関係を示す断面図である。

【図７】本発明の実施の形態４にかかる電位規定板の上
方より電子放出部を見た上面図である。

【図８】本発明の実施の形態５にかかる平面ＦＥ型電子
放出素子の上面図である。

【図９】電位規定板のない場合を説明する図である。

【図１０】電位規定板がある場合を説明する図である。

【図１１】本実施の形態の電位規定板による効果を説明
する図である。

【図１２】本実施の形態の特徴を示す概念図である。

【図１３】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放
出素子の平面図（ａ），断面図（ｂ）である。

【図１４】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１５】通電フォ−ミング処理の際の印加電圧波形図
である。

【図１６】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），
放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。

【図１７】実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放出
素子の断面図である。

【図１８】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図である。

【図１９】実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の典
型的な特性を示すグラフ図である。

【図２０】実施の形態で用いたマルチ電子ビ−ム源の基
板の平面図である。

【図２１】実施の形態で用いたマルチ電子ビ−ム源の基
板の一部断面図である。

【図２２】本発明の一実施の形態である画像表示装置を
用いた多機能画像表示装置のブロック図である。

【図２３】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。

【図２４】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図２５】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図２６】従来の電子放出素子の配線方法を説明する図
である。

【符号の説明】

９５ 電位規定板用電源 １０６ スペーサ １０７ スペーサと電位規定板の接続部 １０８ スペーサとメタルバックの接続部 １１３ 半導電性膜 ２０２ 電子通過孔 ２０４ 電位規定板上面部 ２０５ 電位規定板下面部 ２０６ テーパ部 １００１，１１０１ 素子基板 １００２ 冷陰極素子 １００３ 行方向配線電極 １００４ 列方向配線電極 １００７ フェースプレート基板 １００８ 蛍光膜 １０１０ ブラックストライプ １０１１，１０１１ａ 電位規定板 １１０２，１１０３，１２０２，１２０３ 素子電極 １１０４，１２０４ 導電性薄膜 １１０５，１２０５ 通電フォーミング処理により形成
した電子放出部 １１１３，１２１３ 通電活性化処理により形成した薄
膜

Claims (28)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電子放出部と該電子放出部に電圧を印加
   して電子を放出させるための一対の素子電極とを含む複
   数の冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、 前記電子放出部に対向配置され前記電子放出部より放出
   された電子に作用する加速電圧を印加する加速電極と、 前記電子源が配設された素子基板と前記加速電極間に設
   けられ、前記電子を通過させるための電子通過孔であっ
   て前記加速電極側の内径が前記電子源側の内径よりも大
   きい複数の電子通過孔を有する電位規定板と、 前記電位規定板にＶａ・（Ｈ1＋ａ）／Ｈ2≧Ｖs≧Ｖａ
   ・Ｈ1／Ｈ2（Ｖａは加速電極に印加する加速電圧、Ｈ1
   は電子源が配設された素子基板の上面から前記電位規定
   板の下面までの距離、Ｈ2は電子源が配設された素子基
   板の上面から前記加速電極板の下面までの距離、ａは前
   記電位規定板の厚み）の範囲内の電圧Ｖsを印加するた
   めの電圧印加手段と、を有することを特徴とする電子線
   発生装置。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電子線発生装置であっ
   て、前記電子透過孔の側壁形状が段差形状である。
3. 【請求項３】 請求項１に記載の電子線発生装置であっ
   て、前記電子透過孔の側壁形状がテーパ状である。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   電子線発生装置であって、前記電位規定板の電子通過孔
   は前記電子放出部の略真上に配置される。
5. 【請求項５】 請求項１乃至３のいずれか１項に記載の
   電子線発生装置であって、前記電子放出部の略真上には
   前記電位規定板の前記電子通過孔以外の部分が配置され
   る。
6. 【請求項６】 請求項１乃至５のいずれか１項に記載の
   電子線発生装置であって、前記電子線発生装置は真空容
   器を有し、前記電位規定板と前記加速電極間に前記真空
   容器の補強用の絶縁性部材を配置する。
7. 【請求項７】 請求項６に記載の電子線発生装置であっ
   て、前記絶縁性部材は更に、その表面に半導電性膜を設
   け、前記絶縁性部材を前記電位規定板に保持し、前記半
   導電性膜は前記加速電極及び前記電位規定板と電気的に
   接続している。
8. 【請求項８】 請求項１乃至７のいずれか１項に記載の
   電子線発生装置であって、前記一対の素子電極のそれぞ
   れはマトリクス状に配線された複数の行方向配線或は列
   方向配線とに接続されている。
9. 【請求項９】 請求項１に記載の電子線発生装置であっ
   て、前記電位基体板の厚さをａ、前記電子通過孔の前記
   加速電極側の内径ｎａ、前記電子源側の内径ｎｂとした
   とき、 ｎａ＞ｎｂ＋ａ／２ の条件を満足している。
10. 【請求項１０】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の電子線発生装置であって、前記電子通過孔の形状は略
    矩形である。
11. 【請求項１１】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の電子線発生装置であって、前記電子通過孔の形状は略
    円形である。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至９のいずれか１項に記載
    の電子線発生装置であって、前記電子通過孔の形状は楕
    円形である。
13. 【請求項１３】 請求項６又は７に記載の電子線発生装
    置であって、前記絶縁性部材は、前記電子源の電子放出
    方向に略平行に配置されている。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至１３のいずれか１項に記
    載の電子線発生装置であって、前記電子放出素子は表面
    伝導型電子放出素子である。
15. 【請求項１５】 蛍光膜を有する表示用プレートと、画
    像信号に応じて前記表示用プレートに電子を放出させて
    画像を形成させる電子線発生手段とを有する画像形成装
    置であって、 前記電子線発生手段は、 画像信号を入力する入力手段と、 電子放出部と該電子放出部に電圧を印加して電子を放出
    させるための一対の素子電極とを有する複数の冷陰極型
    の電子放出素子を有する電子源と、 前記電子放出部に対向配置され前記電子放出部より放出
    された電子に作用する加速電圧を印加する加速電極と、 前記電子源が配設された素子基板と前記加速電極間に設
    けられ、前記電子を通過させるための電子通過孔であっ
    て前記加速電極側の内径が前記電子源側の内径よりも大
    きい複数の電子通過孔を有する電位規定板と、 前記電位規定板にＶａ・（Ｈ1＋ａ）／Ｈ2≧Ｖs≧Ｖａ
    ・Ｈ1／Ｈ2（Ｖａは加速電極に印加する加速電圧、Ｈ1
    は電子源が配設された素子基板の上面から前記電位規定
    板の下面までの距離、Ｈ2は電子源が配設された素子基
    板の上面から前記加速電極板の下面までの距離、ａは前
    記電位規定板の厚み）の範囲内の電圧Ｖsを印加するた
    めの電圧印加手段と、 前記入力手段により入力された画像信号に応じて前記電
    子源を駆動する駆動手段と、を有することを特徴とする
    画像形成装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５に記載の電子線発生装置で
    あって、前記電子透過孔の側壁形状が段差形状である。
17. 【請求項１７】 請求項１５に記載の電子線発生装置で
    あって、前記電子透過孔の側壁形状がテーパ状である。
18. 【請求項１８】 請求項１５乃至１７のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電位規定板の電子通
    過孔は前記電子放出部の略真上に配置される。
19. 【請求項１９】 請求項１５乃至１７のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電子放出部の略真上
    には前記電位規定板の前記電子通過孔以外の部分が配置
    される。
20. 【請求項２０】 請求項１５乃至１９のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電子線発生手段は真
    空容器を有し、前記電位規定板と前記加速電極間に前記
    真空容器の補強用の絶縁性部材を配置する。
21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の画像形成装置であ
    って、前記絶縁性部材は更に、その表面に半導電性膜を
    設け、前記絶縁性部材を前記電位規定板に保持し、前記
    半導電性膜は前記加速電極及び前記電位規定板と電気的
    に接続している。
22. 【請求項２２】 請求項１５乃至２１のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記一対の素子電極のそ
    れぞれはマトリクス状に配線された複数の行方向配線或
    は列方向配線とに接続されている。
23. 【請求項２３】 請求項１５に記載の画像形成装置であ
    って、前記電位規定板の厚さをａ、前記電子通過孔の前
    記加速電極側の内径ｎａ、前記電子源側の内径ｎｂとし
    たとき、 ｎａ＞ｎｂ＋ａ／２ の条件を満足している。
24. 【請求項２４】 請求項１５乃至２２のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電子通過孔の形状は
    略矩形である。
25. 【請求項２５】 請求項１５乃至２２のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電子通過孔の形状は
    略円形である。
26. 【請求項２６】 請求項１５乃至２２のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電子通過孔の形状は
    楕円形である。
27. 【請求項２７】 請求項２０又は２１に記載の画像形成
    装置であって、前記絶縁性部材は、前記電子源の電子放
    出方向に略平行に配置されている。
28. 【請求項２８】 請求項１５乃至２７のいずれか１項に
    記載の画像形成装置であって、前記電子放出素子は表面
    伝導型電子放出素子である。