JPH097532A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、大気圧を支持するための支持部材
と、加速電極と基板の間に配置された電位規定手段とを
有する画像形成装置に関する。本発明の目的は、加速電
極と電位規定手段の間に配置された第二の支持部材表面
の帯電により起こる問題を防止することである。また、
本発明の目的は、第二の支持部材で発生する不規則なノ
イズが電子放出素子へ落ちるのを遮断することである。 【解決手段】 そのために、本発明は、電位規定手段と
電子放出素子の間に第一の支持部材を配置する。更に、
本発明は、第一の支持部材の表面抵抗を第二の支持部材
の表面抵抗より１０倍以上大きい抵抗値とする。上記本
発明の構成をとることにより、電子放出特性の不安定、
及び、素子寿命の劣化、及び、変調回路の誤動作、及び
変調回路の損傷を防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子を利
用した画像形成装置に関し、特に、該画像形成装置内
に、スペーサーと呼ばれる支持部材を配置した画像形成
装置に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来から、電子放出素子として熱陰極電
子放出素子と冷陰極電子放出素子の２種類が知られてい
る。このうち冷陰極電子放出素子では、例えば表面伝導
型電子放出素子や、電界放出型電子放出素子（以下ＦＥ
型と記す）や、金属／絶縁層／金属型電子放出素子（以
下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。

【０００３】表面伝導型電子放出素子としては、例え
ば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅ−ｎｇ．
Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０（１９
６５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】表面伝導型電子放出素子は、素子基板上に
形成された小面積の薄膜の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
の表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等
によるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもののほかに、Ａｕ薄膜に
よるもの〔Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ Ｓｏｌｉ
ｄ Ｆｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）〕や、Ｉｎ
₂ Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるもの〔Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌ ａｎｄ Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥ Ｔ
ｒａｎｓ．ＥＤ Ｃｏｎｆ．”，５１９（１９７５）〕
や、カーボン薄膜によるもの〔荒木久 他：真空、第２
６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電子放出素子の素子構
成の典型的な例として、図５に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅ
ｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において５０１
は素子基板で、５０２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５０２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５０２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５０３が形成される。
図中の間隔Ｌは０．５〜１．０ｍｍ、Ｗは０．１ｍｍで
設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出部５０
３は導電性薄膜５０２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、上述の表面伝導型電子放出素子においては、
電子放出を行う前に導電性薄膜５０２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５０
３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５０２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５０２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５０３
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５０２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５０２
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、例えば、Ｗ．Ｐ．Ｄ
ｙｋｅ ＆ Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍ
ｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅ
ｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ
ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ 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
６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、６０１は素子基板で、６０２は
導電性材料よりなるエミッタ配線、６０５はエミッタコ
ーン、６０３は絶縁層、６０４はゲート電極である。本
素子は、エミッタコーン６０５とゲート電極６０４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６
０５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６
のような積層構造ではなく、基板上の基板平面とほぼ平
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、例えば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”．Ｊ．
Ａｐｐｌｙ．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７に示す。同図は断面図であり、図において、７０１
は素子基板で、７０２は金属よりなる下電極、７０３は
厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層、７０４
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７０４と
下電極７０２の間に適宜の電圧を印加することにより、
上電極７０４の表面より電子放出を起こさせるものであ
る。

【００１１】上述の冷陰極電子放出素子は、熱陰極電子
放出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
陰極電子放出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、素子基板の熱溶融などの問題が発生し
にくい。また、熱陰極電子放出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
電子放出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、冷陰極電子放出素子を応用する
ための研究が盛んに行われてきている。

【００１３】例えば、表面伝導型電子放出素子は、冷陰
極電子放出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、例えば本出願人による特開昭６
４−３１３３２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、表面伝導型電子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
えば本出願人による米国特許５，０６６，８８３号公報
や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３
７号公報において開示されているように、表面伝導型電
子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。
表面伝導型電子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、本出願人による米国特許４，９０４，８
９５号公報に開示されている。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．Ｍ
ｅｙｅｒ：“Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏ
ｎ Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥ
ＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ４ｔｈ Ｉｎ
ｔ．Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｏｒｏｎｉｃ
ｓ Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１
９９１）〕。

【００１７】また、前述したＭＩＭ型を多数個並べて画
像表示装置に応用した例は、例えば本出願人による特開
平３−５５７３８号公報に開示されている。

【００１８】したがって、冷陰極電子放出素子を単純マ
トリクス配線したマルチ電子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。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】又、近年、薄型の表示
装置が待望されていることもあって、カソードルミネッ
セントを応用した表示装置の分野でも薄型化を達成する
ための研究が盛んに行われている。たとえば、上述の通
り、中空の平板型容器のバックプレート上に電子放出素
子を、フェースプレート上に蛍光体を配置した構造の平
板型ＣＲＴがいろいろと試みられてきた。こうした平板
型ＣＲＴにおいては、装置の軽量化が重要な課題となっ
てきた。

【００２０】というのも、平板型ＣＲＴにおいては、電
子放出素子から放出された電子が気体分子と衝突せずに
蛍光体まで到達できるように、装置の内部を真空状態に
する必要があるが、真空容器を軽量に実現するのが困難
だったからである。一般には、装置内部の気圧を１０の
マイナス６乗〔ｔｏｒｒ〕よりも小さくするのが望まし
いと言われているが、それを実現するためには、ほぼ１
気圧の圧力に耐えられる強度を持った密閉容器が必要で
ある。平板型でそうした強度を達成するためには、容器
の各部（たとえば、フェースプレートやバクプレートや
サイドウォール）の肉厚を大きくすることが必要とな
り、容器の重量が莫大なものとなっていたのである。

【００２１】この課題を解決するために、フェースプレ
ートとバックプレートの間に、大気圧を支持するための
支持部材を設置する構造が試みられてきた。こうした構
造によれば、平板型真空容器の外壁（すなわちフェース
プレートやバックプレートやサイドウォール）の肉厚を
大幅に小さくしても十分な強度が実現できるため、総重
量を軽減できる訳である。

【００２２】支持部材を設けたことにより平板型ＣＲＴ
を軽量化する効果が得られたが、以下に述べるような問
題が発生していた。

【００２３】（第一の問題）支持部材が帯電（チャージ
アップ）することにより、表示画像の画質が劣化した。

【００２４】真空容器内には、電子放出素子から放出さ
れた電子や、電子が蛍光体や残留ガス分子に衝突した際
に発生したイオンなど、多数の荷電粒子が飛翔してい
る。支持部材にこうした荷電粒子が衝突し続けると、帯
電（チャージアップ）してしまう場合がある。

【００２５】支持部材が帯電すると、空間の電位分布に
変化が生じるために電子ビームの制御が困難になる。た
とえば、電子ビームのカットオフ電圧が変動（ドリフ
ト）したり、電子ビームが偏向されて不測の軌道を飛翔
してしまうことがあった。その結果、表示画像の輝度制
御に支障をきたしたり、画像の形状が変形するなど、画
質劣化が発生していた。

【００２６】（第二の問題）支持部材の表面に沿って異
常放電（ｓｐａｒｋ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）が発生す
る。異常放電が発生すると、瞬間的に大電流が流れて装
置内部の蛍光体や電極が損傷を受ける場合があった。

【００２７】そこで、これらの問題に関して改善を試み
た表示装置が報告されている。

【００２８】第一の問題に対して改善が試みられた装置
の例としては、特開昭５７−１１８３５５号公報に開示
された表示装置が知られている。図２１に装置の断面を
示すが、図中の２１２５はフェースプレート、２１０８
はバックプレート、２１２３は蛍光体、２１１３は熱陰
極である。２１１２は熱陰極２１１３を支持するための
支持体で、導電性材料で形成されている。２１２２は蛍
光体２１２３に電圧を印加するためのメタルバックであ
る。２１１６、２１１８、２１２０は、金属を材料とす
る電極であり、このうち２１１６と２１１８は熱陰極２
１１３から放出される電子のオン／オフを制御するため
の電極で、２１２０は電子を加速するための電極であ
る。また、２１１５、２１１７、２１１９、２１２１は
絶縁物を材料とする支持部材である。これらの支持部材
と電極を交互に積層した構造により、フェースプレート
２１２５とバックプレート２１０８にかかる大気圧を支
持する構造となっている。

【００２９】支持部材２１１５や２１１７や２１１９が
帯電すると電子ビームのカットオフ電圧が変動（ドリフ
ト）して表示画像の輝度制御に支障をきたすため、これ
らの支持部材の表面には導電性膜が被覆されている。ま
た、支持部材２１２１が帯電すると電子ビームの軌道が
偏向されて表示画像の形状が変形してしまうため、支持
部材２１２１の表面には導電性膜が被覆されている。

【００３０】この装置においては、支持部材に荷電粒子
が衝突しても、その電荷を導電性膜を通じて電極や熱陰
極に逃すことができるため、支持部材が帯電するのを防
止することができる。その結果、カットオフ電圧の変動
やビーム軌道の偏向を低減する効果があったと記載され
ている。

【００３１】第二の問題に対して改善が試みられた装置
としては、ＥＰ ０４０５２６２Ｂ１に開示された表示
装置が知られている。図８に装置の断面を示すが、図中
の８０１はフェースプレート、８１１はバックプレー
ト、８０９は陰極（ＦＥ型電子放出素子）、８０５は蛍
光体である。また、８０３は蛍光体８０５に電圧を印加
するためのアノード電極である。Ｓは支持部材で、フェ
ースプレート８０１とバックプレート８１１にかかる大
気圧を支持する構造となっている。なお、８１３は真空
容器のサイドウォールである。

【００３２】この装置では、支持部材Ｓの一端は陰極８
０９と、他の一端はアノード８０３と接触しているた
め、支持部材Ｓの両端には高い電圧がかかる。もし支持
部材Ｓを絶縁体で形成すると異常放電（スパークディス
チャージ）が発生して問題が起きるが、支持部材Ｓに導
電性材料を用いることによって異常放電（スパークディ
スチャージ）の発生を防止できたと説明されている。

【００３３】したがって、異常放電（ｓｐａｒｋ ｄｉ
ｓｃｈａｒｇｅ）が発生した際に生じていた問題、すな
わち蛍光体８０５あるいはアノード電極８０３あるいは
その他部材の損傷を防止できたと記載されている。

【００３４】上述の２つの表示装置は、支持部材に導電
性を付与するという点で共通している。ところが、これ
らの装置においては支持部材に導電性を付与したため、
支持部材をはさんで配置された部材どうしが電気的に結
合することとなる。また、帯電防止や異常放電防止のた
めに支持部材には不規則に変動する電流が流れるが、こ
れは言い換えれば支持部材が電気的ノイズの供給源にな
るということである。これらが要因となって、以下に述
べるような新たな問題が発生する。

【００３５】（第三の問題）電子ビームの出力強度を変
調する動作に支障が生じる。すなわち、支持部材や支持
部材と接する部材が変調回路と電気的に結合したのが主
たる要因と思われるが、以下に列挙するような不都合が
生じる。

【００３６】ａ．不規則に変動するノイズの侵入によ
り、変調回路が誤動作する。最悪の場合には、変調回路
が損傷を受ける。

【００３７】ｂ．変調信号が支持部材を経由して他の部
材に漏洩し、その結果、表示画像にクロストークが生じ
るなどの画質の劣化をもたらす。

【００３８】ｃ．変調回路の負荷が大きくなる。このた
め、従来の変調回路では駆動力が不足し、応答速度の低
下をもたらす。

【００３９】たとえば、前記図２１の装置においては、
電極２１１６と電極２１１８で電子ビームの変調を行う
が、これらの電極に接続された不図示の変調回路には不
規則に変動するノイズが侵入してしまう。また、２１１
６と２１１８に印加される変調信号は、互いの電極や他
の部材（たとえば電極２１２０や熱陰極２１１３）に漏
洩してしまう。また、支持部材２１１５、２１１７、２
１１９への導電性の付与は、変調回路にとって抵抗性負
荷の増大をまねく。

【００４０】また、前記図８の装置においては、陰極８
０９に変調信号を印加することで電子ビームの変調を行
う。陰極８０９に接続された不図示の変調回路には不規
則に変動するノイズが支持部材Ｓから侵入してしまう。
また、各陰極に個別に印加される変調信号は、支持部材
Ｓを経由して他の陰極に漏洩してしまう。また、支持部
材Ｓへの導電性の付与は変調回路にとって抵抗性負荷の
増大をまねく。

【００４１】（第四の問題）電子放出素子の動作が不安
定になったり寿命が短くなる。すなわち、支持部材や支
持部材と接する部材が電子放出素子と電気的に結合して
しまうので、以下に列挙するような不都合が生じる。

【００４２】ｄ．不規則に変動するノイズが印加される
ことにより、電子放出素子の動作が不安定になり、放出
される電子ビーム強度の変動をまねく。また、ノイズが
侵入しない場合と比較して、素子寿命が短くなる。振幅
の大きなノイズが侵入した場合には、瞬時に電子放出特
性が劣化する場合もある。

【００４３】ｅ．他の部材に印加される信号が支持部材
を経由して電子放出素子に漏洩するため、その影響を受
けて電子ビーム出力に変動が生じる。その結果、表示画
像の輝度に変動が生じる。

【００４４】たとえば、前記図２１の装置においては、
熱陰極２１１３には支持部材２１１５から不規則なノイ
ズが印加される。また、電極２１１６に印加された信号
が支持部材を介して熱陰極２１１３に漏洩してしまう。

【００４５】また、前記図８の装置においては、陰極８
０９には支持部材Ｓから不規則なノイズが印加される。
また、たとえばアノード電極８０３に印加される電圧に
変動が生じた場合、電子放出素子の電位はそれによって
変動してしまう。

【００４６】

【課題を解決するための手段】本発明の目的は、前述し
た４つの問題をすべて解決しうる画像形成装置を提供す
ることである。すなわち、薄型軽量化のために支持部材
を備えた平板型画像形成装置でありながら、画質の劣化
がなく、動作の安定性が高く、長寿命の画像形成装置を
提供することである。

【００４７】上記目的を達成するため、本発明の画像形
成装置は以下の構成とした。

【００４８】基板と、電子放出素子と、該基板上に配置
され且つ該電子放出素子に駆動信号を印加するための配
線と、該電子放出素子から放出された電子ビームが照射
される画像形成部材と、該基板に対向して配置された加
速電極と、を有する画像形成装置において、前記加速電
極と前記基板の間に配置された電位規定手段と、該電位
規定手段と前記加速電極との両方に接続された第二の支
持部材と、前記配線と該電位規定手段の両方に接続され
た第一の支持部材とを有し、且つ、該第二の支持部材の
表面は半導電性材料からなり、且つ、該第一の支持部材
の抵抗が該第二の支持部材の抵抗より１０倍以上大きい
抵抗を有し、且つ、該電位規定手段は一定電位が印加さ
れることを特徴とする画像形成装置。

【００４９】前記第二の支持部材の表面のシート抵抗が
１０の５乗〔Ω／口〕以上１０の１３乗〔Ω／口〕以下
である画像形成装置。

【００５０】前記基板上に絶縁層を介して積層されたｍ
本の走査信号配線とｎ本の情報信号配線と、前記電子放
出素子が、該走査信号配線と該情報信号配線の両配線に
結線された電子源とを有しており、該両配線の少なくと
も一方の配線上に前記第一の支持部材が配置され、更
に、前記電位規定手段が該第一の支持部材上に配置され
る画像形成装置。

【００５１】前記電位規定手段が、前記電子放出素子か
ら放出される電子ビームを集束させる手段である画像形
成装置。

【００５２】前記電位規定手段に印加される電位：Ｖ_C
が、 ０．２×Ｑ≦Ｖ_C ≦Ｑ Ｑ＝（Ｖ_a −Ｖ_f ）×（ｈ＋Ｔ_C ／２）／Ｈ Ｖ_f ：前記電子放出素子に印加される電圧 Ｖ_a ：前記加速電極に印加される電圧 Ｔ_C ：前記電位規定手段の厚さ Ｈ：前記電子放出素子と前記加速電極の距離 ｈ：前記電子放出素子と前記電位規定手段の距離 の関係を満たす画像形成装置。

【００５３】前記電子放出素子が、冷陰極型電子放出素
子である画像形成装置。

【００５４】前記電子放出素子が、表面伝導型電子放出
素子である画像形成装置。

【００５５】前記電子放出素子が、平面ＦＥ型電子放出
素子である画像形成装置。

【００５６】前記電位規定手段が、前記電子放出素子の
電子放出部の直上部を覆うイオン遮蔽部材である画像形
成装置。

【００５７】前記第二の支持部材が、板状である画像形
成装置。

【００５８】

【発明の実施の形態】図１を用いて、本発明の好ましい
態様について以下に詳述する。

【００５９】図１は、本発明の画像形成装置の例を示す
概略構成図（断面図）である。

【００６０】図１に示される画像形成装置は、複数の電
子放出素子１０２が形成されたバックプレート１０１
と、蛍光体１１１が形成されたフェースプレート１１２
と、フェースプレート１１２とバックプレート１０１の
間に配置された電位規定電極１０５と、バックプレート
１０１と電位規定電極１０５の間に設置された第一の支
持部材１０４と、電位規定電極１０５とフェースプレー
ト１１２の間に設置された第二の支持部材１１３とを有
し、第一の支持部材１０４と電位規定電極１０５と第二
の支持部材１１３が協同してバックプレート１０１とフ
ェースプレート１１２にかかる大気圧を支える構成とな
っており、前記複数の電子放出素子１０２は、行配線１
０３と列配線（不図示）で電気的に接続されており、前
記電位規定電極１０５には一定電圧の電圧源１１４が接
続されており、前記第一の支持部材１０４の電気抵抗を
Ｒ１〔オーム〕、前記第二の支持部材１１３の電気抵抗
をＲ２〔オーム〕としたとき、Ｒ１はＲ２に対して１０
倍以上より好ましくは１００倍以上大きい抵抗値を有し
ている。

【００６１】発明者らは鋭意研究した結果、電子ビーム
を偏向させるような過度の帯電や、異常放電のきっかけ
が発生しやすいのは、支持部材のうちフェースプレート
に近い部分であることを見いだした。これは、電子放出
素子から放出された電子が蛍光体を照射した際に、蛍光
体から２次電子やイオンが放射されることと関連がある
と考えられる。本発明によれば、フェースプレート側に
設置した第二の支持部材１１３の電気抵抗を十分小さく
したことで、帯電や異常放電を有効に防止することがで
きた。

【００６２】また、第二の支持部材１１３から不規則な
ノイズが発生することを考慮して、本発明では第二の支
持部材１１３の下に一定電圧が印加された電位規定電極
１０５を配置した。また、行配線と列配線を介した電子
ビームを変調するための駆動信号を電子放出素子１０２
に印加するが、これらの配線と電位規定電極１０５との
間には十分に大きな電気抵抗を有する第一の支持部材１
０４を設置した。したがって、本発明の画像形成装置で
は、第二の支持部材１１３で発生するノイズは一定電位
が印加された電位規定電極１０５によって吸収され、し
かも高抵抗な第一の支持部材１０４によって有効に絶縁
される。

【００６３】すなわち、第二の支持部材１１３が発生す
る不規則なノイズから変調回路を有効に保護することが
できた。このため、変調回路が誤動作したり、損傷を受
けたりすることはなかった。もちろん、変調回路の負荷
が増大するようなこともなかった。

【００６４】また、第二の支持部材１１３が発生する不
規則なノイズから電子放出素子を有効に保護することも
できた。このため、電子放出素子の動作が不安定になっ
たり寿命が短くなったりすることはなかった。

【００６５】また、第一の支持部材１０４は十分大きな
抵抗を有しているため、ある電子放出素子に印加した変
調信号が他の電子放出素子に漏洩してクロストークを発
生させることもなかった。

【００６６】又、本発明において、上記第一の支持部材
１０４は絶縁材料で形成された支持部材で、第二の支持
部材１１３は、絶縁材料で形成された基板１１３ｂの上
に表面のシート抵抗が１０の５乗〔オーム／ｓｑ〕以上
かつ１０の１３乗〔オーム／ｓｑ〕以下、より好ましく
は１０の８乗〜１０の１０乗〔オーム／ｓｑ〕である導
電膜１１３ａが被覆された支持部材であることは上述の
効果に加えて、第一の支持部材１０４ではほとんど電力
を消費せず、また、第二の支持部材１１３では帯電や異
常放電を防止しうる範囲内において消費する電力を抑制
することができるので、より好ましい態様である。

【００６７】又、本発明において、前記電位規定電極１
０５に印加する電圧をＶ_C 〔ボルト〕としたとき、 ０．２×Ｑ＜Ｖ_C ＜Ｑ ただし、Ｑ＝（Ｖ_a −Ｖ_f ）×（ｈ＋Ｔ_C ／２）／Ｈ Ｈ：電子放出素子と加速電極との間隔〔ｍｍ〕 ｈ：第一の支持部材の高さ〔ｍｍ〕 Ｔ_C ：電位規定電極の厚さ〔ｍｍ〕 Ｖ_a ：蛍光体に印加する電圧〔ボルト〕 Ｖ_f ：電子放出素子に印加する駆動電圧の最大値〔ボル
ト〕

【００６８】上記関係式を満たすことは、上述の効果に
加えて、電子放出素子から放出される電子の利用効率を
実用範囲に維持するとともに、適度なビームの集束（ｆ
ｏｃｕｓｉｎｇ）効果を得ることができるので、より好
ましい態様である。

【００６９】又、本発明において、第二の支持部材１１
３の形状が、フェースプレート１１２の主表面に直交す
る面で切ったとき、断面が矩形となる形状であること
は、支持部材表面の高さ方向の電位傾斜を均等にする効
果がある。したがって、電位規定電極と蛍光体の間の空
間の等電位面を平行に保ち、かつ電界強度を均等にする
効果がある。すなわち、第二の支持部材を設置したこと
による電子光学的な影響を最小にすることができ、第二
の支持部材を設置した箇所と設置しない箇所で電子ビー
ムの軌道を同様にすることができる。

【００７０】よって、第二の支持部材１１３の断面形状
を矩形とすることは、本発明においてより好ましい態様
である。

【００７１】次に、実施例を挙げて本発明をより具体的
に説明する。

【００７２】〔第１の実施形態〕実施例１について、以
下の順で説明してゆく。

【００７３】まず最初に、図１、図２を参照しながら表
示パネルの基本的な構造を説明する。支持部材と電位規
定電極の構造や製造法についても詳しく説明する。

【００７４】次に、図１３、図１４を参照しながら、第
二の支持部材の望ましい形状について説明する。

【００７５】次に、図９、図１０、図１９を参照しなが
ら、電子放出素子の構造、製造法、特性について説明す
る。

【００７６】次に、図１１、図１６〜図１８を参照しな
がら、多数の電子放出素子をマトリクス配線したマルチ
電子源の構成と駆動方法について説明する。

【００７７】次に、図１５を参照しながら、表示装置の
回路構成について説明する。

【００７８】まず、図１及び図２を用いて本発明の最も
特徴とする部分について説明する。

【００７９】画像表示装置の断面図を図１、電位規定手
段の一部を図２に示す。

【００８０】図１及び図２において、１０１は基板、１
０２は電子放出素子、１０３は電子放出素子に駆動信号
を供給する行配線電極、１０４は導電膜１１３にて被覆
され第１の支持部材として機能する絶縁層、１０５は電
位規定手段、１１３は第２の支持部材として機能するス
ペーサー、１０７はスペーサーと電位規定手段を接続す
るための導電性接続部、１０８はスペーサーと加速電極
を接続するための導電性接続部、１０９は加速電極、１
１０はブラックストライプ（黒色の導電体）、１１１は
蛍光体部、１１２はフェースプレート基板、２０２は電
子透過孔である。

【００８１】導電性接続部１０８によって、スペーサー
１１３表面に形成された導電膜１１３ａと加速電極１０
９とが電気的に接続されており、導電性接続部１０７に
よって、導電膜１１３ａと電位規定手段１０５とが電気
的に接続されている。また、電位規定手段１０５は素子
基板周辺部において外部電源１１４と電気的接続がされ
ている。

【００８２】電子を電子放出素子１０２より放出させ、
加速電極１０９に加速電圧Ｖ_a を印加すると電子は上方
に引き出され蛍光体部１１１に衝突し蛍光体部１１１を
発光させる。このとき、外部電源１１４に一定の電圧を
印加することによりスペーサー１１３表面の導電膜１１
３ａに微弱電流を流す。

【００８３】電位規定手段１０５としては、真空中で安
定に存在し電気的抵抗が低く、電子照射に対して比較的
安定であることが望まれる。電位規定手段１０５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。

【００８４】実施例１の電位規定手段には、図２に示す
ように板状の金属電極に、電子透過孔２０２が設けられ
たものを用いた。

【００８５】電子透過孔２０２の形状及びサイズに関し
ては、画像形成装置の形態に合わせて最適な形状を用い
ればよく、円形だけでなく楕円形状、多角形などの形態
をとることができる。

【００８６】外部電源１１４の電位についても、画像形
成装置の形態に合わせて最適な電位を選べばよく、電位
によりビームサイズや到達位置の調整を行うことも可能
である。

【００８７】スペーサー１１３としては、電位規定手段
１０５と加速電極１０９との間に印加される高電圧に耐
えるだけの絶縁耐圧を有すればよい。そこで、絶縁性基
材１１３ｂの表面を高抵抗な導電膜で被覆する構造とし
た。

【００８８】絶縁性基材１１３ｂ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、尚、絶縁性基材はその熱膨張率が、絶縁性
の基板１０１を成す部材と近いものが好ましい。

【００８９】また、導電膜１１３ａとしては、帯電防止
効果および異常放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１０⁵ Ω
／口の以上のものが望ましい。

【００９０】また、鋭意検討の結果、帯電防止効果を実
用的に得られる領域として導電膜１１３ａの表面抵抗は
１０¹³Ω／口以下が望ましい。さらに、好適には１０⁸
〜１０¹⁰Ω／口である。

【００９１】導電膜１１３ａの材料としては、例えば、
Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｉｒ、等の貴金属の他、Ａ
ｌ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｆｅ，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。

【００９２】導電膜１１３ａ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は分散溶液をディッピング或は
スピナーを用いて塗布・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、対象となる材料及び生
産性に応じて適宜選択される。

【００９３】また、導電膜１１３ａは、スペーサー１１
３の表面のうち、露出している面に被覆される。

【００９４】スペーサー１１３の構成、設置位置、設置
方法、及びフェースプレート基板１１２側や電位規定手
段１０５側との電気的接続は、十分な耐大気圧を有し、
電位規定手段１０５と加速電極１０９間に印加される高
電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、且つ、導電膜１１３
ａがスペーサー１１３の表面への帯電や異常放電を防止
する程度の表面導電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。

【００９５】ここで、上記第２の支持部材（スペーサ
ー）１１３を強固に固定し、且つ電気的接続を同時に果
たすための導電性接続部１０７及び１０８の構成材料に
ついて説明する。

【００９６】導電性接続部１０７及び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
バインダー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或はシリカ等のガラ
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ーにより塗布し焼
成することにより導電性接続部１０７及び１０８を形成
する。

【００９７】本実施例において、スペーサー１０６を保
持し、且つ導電膜１１３ａと電位規定手段１０５との電
気的接続を行う導電性接続部１０７及びフェースプレー
ト基板１１２とスペーサー１１３を固定し、加速電極１
０９と導電膜１１３ａとの電気的接続を行う接続部１０
８はいずれも、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ーにより塗布し、焼成
することにより形成した。このとき、ソーダライムガラ
ス球の平均粒径は８μｍとした。また、ソーダライムガ
ラス球表面のＡｕメッキは、無電解メッキ法を用い、下
地に０．１μｍのＮｉ膜、その上にＡｕ膜を０．０４μ
ｍ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
を加えて塗布用の導電性フリットペーストを作製した。

【００９８】次に、この導電性フリットペーストを、基
板１０１側の接続部１０７では、電位規定手段１０５上
にディスペンサーで塗布し、又、フェースプレート基板
１１２側の接続部１０８では、スペーサー１１３端部に
ディスペンサーを用いて塗布した後、基板１０１側では
配線電極１０３上に、フェースプレート基板１１２側で
は黒色導電材（プラスチックストライプ）１１０に合わ
せて配置し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以
上焼成することで基板１０１とフェースプレート基板１
１２おをスペーサーを介して保持接続し、かつ電気的接
続を行った。尚、基板１０１側の接続部形成の際はディ
スペンサーでの塗布量をフェースプレート基板１１２側
の２倍とし、スペーサー１１３等の加工精度、基板の反
りによる組立時の誤差を吸収するとともに固定強度を大
きくした。電位規定手段１０５上の接続部１０７は電子
軌道に及ぼす影響が少ないため、この方法により、装置
の特性を落とすことなく、装置作製時の歩留まりの向上
が計られた。

【００９９】また、電位規定手段１０５の下に第１の支
持部材として設けられた絶縁層１０４は、行配線電極１
０３上に絶縁性のフリットガラスを塗布して形成した。

【０１００】また、行配線電極１０３及び列配線電極
（図示せず）は、Ａｇペーストインキをスクリーン印刷
し、１１０℃で２０分の乾燥を行い、５５０℃の焼成を
行って、幅３００μｍ、厚み７μｍ、に形成した。行配
線電極１０３及び列配線電極は、素子電極（図示せず）
とそれぞれ電気的に接続される。

【０１０１】ここで、まず絶縁層１０４の厚みについて
説明する。行配線１０３と電位規定電極１０５の電気的
絶縁性を十分に確保しうるだけの厚さが必要である。一
方、絶縁層の厚さをあまり大きくすると、表面積が増加
して帯電の危険性が生ずる。そこで、望ましい範囲は、
１ミクロン以上で５００ミクロン以下である。絶縁層
は、１０の１３乗〔Ω・ｃｍ〕以上の比抵抗を有する材
料を用いて形成した。絶縁層の抵抗値は、１０の１２乗
〔Ω〕以上とした。

【０１０２】次に、電位規定電極１０５に印加する電圧
Ｖｃ、すなわち電圧源１１４の出力電圧について説明す
る。基本的な指針は、電位規定電極が存在しても電子ビ
ームの軌道に大きな影響が生じないような電圧Ｖｃを選
択することである。そのためには、以下の式により決定
される電圧Ｑと等しい電圧を選択することが望ましい。

【０１０３】 Ｑ＝（Ｖａ−Ｖｆ）×（ｈ＋Ｔｃ／２）／Ｈ 〔数式１〕 ただし、Ｖａ：加速電圧 Ｖｆ：電子放出素子の駆動電圧の最大値 Ｔｃ：電位規定電極の厚み Ｈ：加速電極と電子放出素子の距離（これは、実質的に
はフェースプレート１１２とバックプレート１０１の距
離と等しい） ｈ：電子放出素子と電位規定電極の距離（これは、実質
的には絶縁層１０４の厚さと等しい）

【０１０４】しかし、ひとつの表示装置の中でも製造誤
差によってＨやｈやＴｃの大きさが場所によって異なる
場合もある。そこで、製造誤差が無視しうるほど微小な
場合には、ＨやｈやＴｃの設計値にもとずいて算出した
Ｑを電圧Ｖｃとして選択すればよい。しかし、比較的大
きな製造誤差が見込まれる場合には、製造誤差が大きけ
れば大きいほど設計値にもとずいて算出したＱよりも小
さな値を電圧Ｖｃとして選択する。これは、現実のｈが
設計値よりも小さくなっている部分に、設計値にもとず
いて算出したＱと等しい電圧を印加すると、電子ビーム
の軌道に比較的大きな影響が生じ、画質的に好ましくな
いからである。ただし、電圧Ｖｃをあまり小さくする
と、電子を蛍光体に向けて引き出せなくなり、電子の利
用効率が減ってしまうため、下限を０．２Ｑとするのが
望ましい。

【０１０５】そこで、電圧Ｖｃは、以下の範囲から選択
した。 ０．２×Ｑ≦Ｖｃ≦Ｑ〔数式２〕

【０１０６】実施例１においては、導電膜１１３ａの表
面抵抗は１０⁹ Ω／□とし、電位規定手段１０５への電
位は３００Ｖで一定とし、加速電圧は６ｋＶ、基板とフ
ェースプレート基板との間隔Ｈは４ｍｍ、基板１０１と
電位規定手段１０５間距離ｈは９０μｍ、電位規定手段
の厚みＴｃは３００μｍ、電子透過孔２０２は円形とし
そのサイズはφ２５０μｍとした。電子放出素子の駆動
電圧は１４Ｖである。

【０１０７】また、本実施例に於いて、導電膜１１３ａ
は清浄化したソーダライムガラスからなるスぺーサー１
０６表面に、酸化ニッケル膜を真空成膜法により形成し
た。

【０１０８】なお、本実施例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。

【０１０９】以上の本実施例の構成によれば、大気圧に
対して十分強固な支持構造を有し、輝度ムラ、色ムラ、
更にはクロストークによる画質の劣化を防止する画像形
成装置を提供することができる。

【０１１０】即ち、本実施例の画像形成装置によれば、
絶縁性基材１１３ｂの表面に導電膜１１３ａを形成し
て、更に導電膜１１３ａを介して加速電極１０９と電位
規定手段１０５を電気的に接続し、導電膜１１３ａに微
弱電流を流すことにより、導電膜１１３ａの表面に帯電
した電子及びイオンによる画質の劣化を防止する利点を
有する。

【０１１１】また、本実施例の構成によれば、絶縁性基
材１１３ｂの表面に形成された導電膜１１３ａを流れる
微弱電流（この微弱電流上は、不規則なノイズが含まれ
ている）が、一定の電圧が印加された電位規定手段１０
５を介して外部電源１１４へ流れるため、電子放出素子
１０２及び行配線電極１０３を多数個有する電子源の駆
動への悪影響を防止する画像形成装置を提供することが
できる。

【０１１２】即ち、基板１０１上に第１の支持部材であ
る絶縁層１０４を介して、一定の電圧が印加された電位
規定手段１０５を配置することにより、基板１０１とス
ぺーサー１１３の表面に形成された導電膜１１３ａは絶
縁される。つまり、導電膜１１３ａを流れる微弱電流
が、一定の電圧が印加された電位規定手段１０５を介し
て外部電源１１４へ流れるため、電子放出素子１０２及
び行配線電極１０３を有する基板１０１に微弱電流が流
れない。したがって、電子放出素子１０２及び行配線電
極１０３を多数個有する電子源を駆動する際、微弱電流
が電子源に流れ込むことにより、駆動信号のバイアス電
圧がずれたり、波形が不安定になることを防止する利点
を有する。

【０１１３】ここで、本発明に用いるスペーサ１０６の
望ましい形状である板状の作用について、図１３及び図
１４を用いて説明する。図中、１０９は加速電極１０６
Ａ及び１０６Ｂは導電膜を表面に形成した支持部材であ
り、１０６Ａは円柱の形状、１０６Ｂは、板状の形状を
有する。また、１０５は電位規定電極、１９０５は等電
位線、１９０６は電子放出部より放出される代表的な電
子の軌道を示す。

【０１１４】支持部材表面を流れる微弱電流により支持
部材表面には電位が発生するが、円形の円柱支持部材１
０６Ａを用いた場合（図１３）は、この円柱支持部材の
電位が加速電圧の印加によって発生する空間中の電位と
ずれるため支持部材近傍において等電位線の湾曲が起こ
る。この結果、円柱支持部材１０６Ａ近傍の電子は軌道
に影響を受け、ビームずれを発生する。これに対し板状
の支持部材１０６Ｂを用いた場合図１４には、空間中の
電位と板状支持部材の電位がほぼ等しくなるため、ビー
ムずれは発生しない。

【０１１５】そこで、実施例１では、図１４のように断
面形状が矩形の支持部材を用いた。

【０１１６】次に、実施例１の表示パネルに用いた電子
放出素子１０２について説明する。本発明の画像表示装
置に用いる電子放出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。

【０１１７】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。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、上記実施例１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。

【０１１８】まず、平面型の表面伝導型電子素子につい
て説明する。

【０１１９】図９の（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、平面
型表面伝導型電子素子の基本構成を示す模式的平面図及
び断面図である。図９において、９０１は基板、９０２
及び９０３は素子電極、９０４は導電性薄膜、９０５は
電子放出部を示す。

【０１２０】基板９０１としては、石英ガラス、Ｎａ等
の不純物含有量を減少させたガラス、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
及びアルミナ等のセラミックス等が挙げられる。

【０１２１】対向する素子電極９０２、９０３の材料と
しては、一般的な導電性材料が用いられ、例えば、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｐｄ等の金属、或は合金、及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、Ｒｕ
Ｏ₂ 、Ｐｄ−Ａｇ等の金属或は金属酸化物、ガラス等か
ら構成される印刷導体、Ｉｎ₂ Ｏ₃ −ＳｎＯ₂ 等の透明
導電体及びポリシリコン等の半導体導体材料等から適宜
選択される。

【０１２２】素子電極間隔Ｌ、素子電極長さ、導電性薄
膜９０４の形状等は、かかる電子放出素子の応用形態等
により適宜設計されるが、素子電極間隔Ｌは、好ましく
は、数百オングストロームより数百マイクロメートルで
あり、より好ましくは、素子電極間に印加する電圧を考
慮すると、数マイクロメートルより数十マイクロメート
ルである。

【０１２３】尚、導電性薄膜９０４と素子電極９０２、
９０３の積層順序は、図９に示される態様に限られず、
基板９０１上に、導電性薄膜９０４、対向する素子電極
９０２、９０３の順に積層構成しても良い。

【０１２４】導電性薄膜９０４は、良好な電子放出素子
特性を得るためには、微粒子で構成された微粒子膜が特
に好ましく、その膜厚は、素子電極９０２、９０３への
ステップカバレージ、素子電極９０２、９０３間の抵抗
値、及び前述した通電フォーミング条件等によって適宜
設定され、好ましくは、数オングストロームより数千オ
ングストロームで、特に好ましくは、１０オングストロ
ーム〜５００オングストロームであって、その抵抗値
は、１０⁵ 〜１０¹³オーム／□のシート抵抗値である。

【０１２５】また、導電性薄膜９０４を構成する材料
は、Ｐｄ、Ｒｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｔｉ、Ｉｎ、Ｃｕ、Ｃ
ｒ、Ｆｅ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｔａ、Ｗ、Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ、ＳｎＯ₂ 、Ｉｎ₂ Ｏ₃ 、ＰｂＯ、Ｓｂ₂ Ｏ₃ 等の酸
化物、ＨｆＢ₂ 、ＺｒＢ₂ 、ＬａＢ₆ 、ＣｃＢ₆ 、ＹＢ
₄ 、ＧｄＢ₄ 等の硼化物、ＴｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、Ｔ
ａＣ、ＳｉＣ、ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ、ＺｒＮ、Ｈｆ
Ｎ等の窒化物、Ｓｉ、Ｇｅ等の半導体、カーボン等が挙
げられる。

【０１２６】尚、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
指しており、微粒子の粒径は、数オングストロームより
数千オングストローム、好ましくは、１０オングストロ
ーム〜２００オングストロームである。

【０１２７】電子放出部９０５は、例えば、導電性薄膜
９０４の一部に形成された高抵抗の亀裂であり、導電性
薄膜９０４の膜厚、膜質、材料及び前述した通電フォー
ミング等の製法に依存して形成される。また、数オング
ストロームより数百オングストロームの粒径の導電性微
粒子を有することもある。この導電性微粒子は、導電性
薄膜９０４を構成する材料の元素の一部、あるいは該元
素の全てを含むものである。また、電子放出部９０５及
びその近傍の導電性薄膜９０４には、炭素及び炭素化合
物を有することもある。

【０１２８】次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子に
ついて説明する。

【０１２９】図１０は、垂直型の表面伝導型電子放出素
子の基本的な構成を示す模式的断面図である。

【０１３０】基板１００１、素子電極１００２及び１０
０３、導電性薄膜１００４、電子放出部１００５は、前
述した平面型の表面伝導型電子放出素子と同様の材料に
て構成されたものであるが、段差形成部１００６は、真
空蒸着法、印刷法、スパッタ法などで形成されたＳｉＯ
₂ 等の絶縁性材料で構成され、段差形成部１００６の膜
厚が、先に述べた平面型の表面伝導型電子放出素子の素
子電極間隔Ｌに対応し、数百オングストロームから数十
マイクロメートルであり、該段差形成部の製法、及び素
子電極間に印加する電圧等により適宜設定されるが、好
ましくは、数百オングストロームから数マイクロメート
ルとされる。

【０１３１】導電性薄膜１００４は、素子電極１００２
及び１００３と段差形成部１００６の作成後に形成され
るために、素子電極１００２及び１００３の上に積層さ
れる。尚、電子放出部１００５は、図１０においては、
段差形成部１００６に直線状に示されているが、作成条
件及び前述の通電フォーミング条件などに依存して、そ
の形状及び位置共にこれに限るものではない。

【０１３２】以上のような表面伝導型電子放出素子の特
性を図１９に示すが、以下の１）〜３）の特徴を有して
いる。１）素子に印加する電圧Ｖｆがしきい値Ｖｔｈを
超えると、急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方、閾値電
圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅはほとんど検出されな
い。即ち、放出電流に対する明確な閾値電圧を持った非
線形素子である。２）放出電流が素子電圧に対して単調
増加依存するため、放出電流Ｉｅを素子電圧Ｖｆで制御
できる。３）加速電極（電子線が照射される部材）に捕
捉される放出電荷は、素子電圧を印加する時間に依存す
るので、加速電極に捕捉される電荷量は、素子電圧を印
加する時間により制御できる。

【０１３３】また、上記表面伝導型電子放出素子の動作
駆動は、高真空度、例えば１０^-6ｔｏｒｒ以上の真空雰
囲気下にて行われることが好ましい。

【０１３４】次に、上述の表面伝導型電子放出素子を基
板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子源の
構造について述べる。

【０１３５】図１１に示すにのは、マルチ電子源の平面
図である。素子基板上には、前記図９、図１０で示した
ものと同様な表面伝導型電子放出素子１０２が配列さ
れ、これらの素子は行配線電極１０３と列配線電極１１
０２により単純マトリクス状に配線されている。行配線
電極１０３と列配線電極１１０２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。

【０１３６】次に、画像を表示する際のマルチ電子源の
駆動方法について図１６〜図１８を参照して説明する。

【０１３７】図１９を用いて説明したように、本発明に
係わる電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本
特性を有している。すなわち図１９のＩｅのグラフから
明らかなように、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔ
ｈ（本実施例の素子では８Ｖ）があり、しきい値Ｖｔｈ
以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。

【０１３８】また、電子放出しきい値Ｖｔｈ以上の電圧
に対しては、グラフのように電圧の変化に応じて放出電
流Ｉｅも変化していく。尚、電子放出素子の構成、製造
方法を変える事により、電子放出しきい値電圧Ｖｔｈの
値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合いが変わ
る場合もあるが、いずれにしても以下のような事がいえ
る。

【０１３９】すなわち、本素子にパルス上の電圧を印加
する場合、電子放出しきい値である８Ｖ以下の電圧を印
加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値（８
Ｖ）以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力さ
れる。

【０１４０】図１６に示すのは、６行６列の行列上に電
子放出素子６をマトリクス配線した電子源であり、説明
上、各素子を区別するためにＤ（１、１）、Ｄ（１、
２）、Ｄ（６、６）のように（Ｘ、Ｙ）座標で位置を示
している。

【０１４１】図示の便宜上、表示パネルの画素数を６×
６（すなわちｍ＝ｎ＝６）として説明するが、実際に用
いる表示パネルはこれよりもはるかに多数の画素を備え
たものである事はいうまでもない。

【０１４２】このような電子源を駆動して画像を表示し
ていく際には、Ｘ軸と平行な１ラインを単位として、ラ
イン順次に画像を形成していく方法をとっている。画像
の１ラインに対応した電子放出素子６を駆動するには、
Ｄｘ１ないしＤｘ６のうち表示ラインに対応する行の端
子に０（Ｖ）を、それ以外の端子には７（Ｖ）を印加す
る。それと同期して、当該ラインの画像パターンに従っ
て、Ｄｙ１ないしＤｙ６の各端子に変調信号を印加す
る。

【０１４３】例えば、図１７に示すような画像パターン
を表示する場合を例にとって説明する。

【０１４４】図１７の画像のうち、例えば、第３ライン
目を発光させる期間中を例にとって説明する。図１８
は、前記画像の第３ライン目を発光させる間に、端子Ｄ
ｘ１ないしＤｘ６、及び端子Ｄｙ１ないしＤｙ６を通じ
て電子源に印加する電圧値を示したものである。同図か
ら明らかなように、Ｄ（２、３）、Ｄ（３、３）、Ｄ
（４、３）の各電子放出素子には電子放出のしきい値電
圧８Ｖを超える１４Ｖ（図中黒塗りの示す素子）が印加
されて電子ビームが出力される。一方、上記３素子以外
は７Ｖ（図中斜線で示す素子）もしくは０Ｖ（図中白抜
きで示す素子）が印加されるが、これは電子放出素子の
しきい値電圧８Ｖ以下であるため、これらの素子からの
電子ビームは出力されない。

【０１４５】同様の方法で、他のラインについても図１
７の表示パターンに従って電子源を駆動していくが、第
１ラインから順次１ラインづつ駆動してゆく事により１
画面の表示が行なわれ、これを毎秒６０画面の速さで繰
り返す事により、ちらつきのない画像表示が可能であ
る。

【０１４６】尚、以上の説明では階調の表示に関して触
れていないが、階調表示は例えば、素子に印加する電圧
のパルス幅を変える事によって行なう事ができる。

【０１４７】以上説明した画像形成装置の駆動方法につ
いて、図１５を用いて説明する。

【０１４８】図１５は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基
づいてテレビジョン表示を行なうための駆動回路の概略
構成をブロック図で示したのである。図中、表示パネル
１７０１は前述したように製造され、動作する装置であ
る。また、走査回路１７０２は表示ラインを走査し、制
御回路１７０３は走査回路に入力する信号等を生成す
る。シフトレジスタ１７０４は、１ライン毎のデータを
シフトし、ラインメモリ１７０５は、シフトレジスタ１
７０４からの１ライン分のデータを変調信号発生器１７
０７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。

【０１４９】以下、図１５の装置各部の機能を詳しく説
明する。

【０１５０】まず、表示パネル１７０１は、端子Ｄｏｘ
１ないしＤｏｘｍ及び端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎ、端
子Ｈｓ及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気信号と接続
されている。このうち、端子Ｄｏｘ１ないしＤｏｘｍに
は、表示パネル１７０１内に設けられている電子源、す
なわちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配列された電子放
出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆動していくための
走査信号が印加される。

【０１５１】一方、端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎには、
前記走査信号により選択された１行の電子放出素子の各
素子の出力電子ビームを制御するための変調信号が印加
される。また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａよ
り、例えば５ｋＶの直流電圧が要求されるが、これは電
子放出素子より出力される電子ビームに蛍光体を励起す
るのに十分なエネルギーを付与するための加速電圧であ
る。

【０１５２】また、電圧源１１４からは、端子Ｈｓを経
由して、電位規定電極１０６に、３００〔Ｖ〕が印加さ
れる。

【０１５３】次に走査回路１７０２について説明する。

【０１５４】同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子
（図中Ｓ１ないしＳｍで模式的に示されている）を備え
るもので、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出
力電圧もしくはＯＶ（グランドレベル）いずれか一方を
選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄｏｘ１ないしＤｏ
ｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１ないしＳｍの
各スイッチング素子は、制御回路１７０３が出力する制
御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが実際には
例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせる
事により容易に構成する事が可能である。

【０１５５】尚、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施例の場
合には電子放出しきい値Ｖｔｈ電圧以下となるよう、７
Ｖの一定電圧を出力するよう設定されている。

【０１５６】また、制御回路１７０３は、回部より入力
する画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように
各部の動作を整合させる働きを持つものである。次に説
明する同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号
Ｔｓｙｎｃに基づいて各部に対してＴｓｃａｎ及びＴｓ
ｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。

【０１５７】同期信号分離回路１７０６は、各部から入
力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分
（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、垂直同期信号を含むが、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。

【０１５８】シフトレジスタ１７０４は時系列的にシリ
アルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン
毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制
御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づい
て動作する。すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレ
ジスタ１７０４のシフトロックであると言い換える事も
できる。

【０１５９】シリアル／パラレル変換された画像１ライ
ン分のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個のラインメ
モリ１７０５へ入れる信号として前記シフトレジスタ１
７０４より出力される。

【０１６０】ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間だけ記憶するための記憶装置であ
り、制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに
従って適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶
された内容は、Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄｎとして出力さ
れ、変調信号発生器１７０７に入力される。

【０１６１】変調信号発生器１７０７は、前記画像デー
タＩ′ｄ１ないしＩ′ｄｎの各々に応じて、電子放出素
子６の各々を適切に駆動変調するための信号源で、その
出力信号は、端子Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて表示
パネル１７０１内の電子放出素子に印加される。

【０１６２】（第２の実施形態）図３に本発明の実施例
２に係る表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装置
を示す。本実施例は、導電膜１１３ａで被覆された第二
の支持部材であるスペーサー１１３と行配線電極１０３
の間にのみ、電位規定手段１０５が形成された点が、実
施例１と異なる。その他の構成は実施例１と同様である
ので、その説明は省略する。本実施例においても、実施
例１と同様な効果が確認された。

【０１６３】（第３の実施形態）実施例３の画像形成装
置の概略的な部分斜視図を図４ａに示す。また、図中の
Ａ−Ａ′断面図及びＢ−Ｂ′断面図を図４ｂに示す。図
中、４０１は基板、４０４は基板４０１上に形成された
列配線電極、４０３は列配線電極４０４と層間絶縁層
（図示せず）を介して形成された行配線電極、４０５は
フリットガラスでできた絶縁層であり、４０２は、電子
放出部４１２を有する電子放出素子である。また、電子
放出素子４０２は結線４０６により、Ａｇペーストイン
キをスクリーン印刷して形成した行配線電極４０３及び
列配線電極４０４と電気的に接続されている。また、４
０７は導電性の電位規定手段であり、行配線電極４０３
上に絶縁層４０５を介して配置される。実施例３の電位
規定手段４０７は実施例１と異なり各電子放出部４１２
の直上部を覆い、且つ、各電子放出素子４０２の電子放
出部４１２から放出される電子ビームの軌道を遮蔽しな
いように電子透過孔４０８が形成されている（Ｂ−Ｂ′
断面図参照）。また、導電膜４１１で被覆された絶縁性
のスペーサー４１０が基板４０１と加速電極４０９の間
に形成されている。本実施例で使用される前記画像形成
装置の構成部材の材料は、実施例１と同様であるので、
その説明は省略する。実施例３では、素子基板４０１と
加速電極４０９との間隔Ｈは５ｍｍとし、加速電極４０
９に印加する加速電圧を５ｋＶ、素子電極間の印加電圧
は１４Ｖとした、電子放出素子４０２の上部８０μｍの
高さｈに厚さ５μｍの電位規定手段を配置し、長辺２２
０μｍ、短辺１１０μｍの長方形の孔を電子放出部４１
２の直上部から６０μｍずれた位置に電子透過孔４０８
として配置した。電子放出部の形状は長さ１００μｍの
直線状であるので、この電子透過孔の大きさは電子ビー
ムが衝突せずに通るために充分な大きさである。また、
電位規定手段が存在しないときの基板４０１からの高さ
が８０μｍの空間電圧は８０Ｖである。

【０１６４】本実施例に於て電位規定手段に１５Ｖの電
圧を与えると、加速電極４０９を照射する電子ビームの
スポット径が電位規定手段を入れなかった場合の６０％
程度になり、より高精細なディスプレイを実現できた。
電位規定手段に３５Ｖの電圧を与えるとスポット径は電
位規定手段に１５Ｖの電圧を与えたときと同程度で、よ
り明るいスポットを得ることができた。電位規定手段に
７５Ｖの電圧を与えると電位規定手段を入れなかった場
合と比べて、スポット径は９０％程度であった。

【０１６５】又、電位規定手段で、電子放出部の直上を
覆った結果、イオン衝突による電子放出部のダメージが
少なくなったため、実施例１よりも、さらに電子放出素
子の寿命が延びた。本実施例においては、スポット径の
大きさと明るさを総合的に考慮すると電位規定手段に与
える電圧は３５Ｖの場合が最も好ましかった。

【０１６６】（第４の実施形態）本実施例においては、
平面ＦＥ型電子放出素子を用いた点が、実施例１と異な
る。図１２は、平面ＦＥ型電子放出素子の上面図であ
り、１２０１は電子放出部、１２０２及び１２０３は一
対の素子電極、１２０４は行配線電極、１２０５は列配
線電極である。素子電極１２０２、１２０３間に電圧を
印加することにより電子放出部１２０１内の鋭利な先端
部より電子が放出される。列配線電極１２０５は基板に
溝（図示せず）を形成し、Ａｇペーストをブレードコー
タを用いて該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、実施例１と同様なスクリーン印刷法を用いて行配線
電極１２０４を形成した。列配線電極１２０５の厚みは
５０μｍ、行配線電極１２０４の厚みは６０μｍとし
た。その他の画像形成装置の構成は実施例１と同様であ
る。

【０１６７】また、本実施例で用いる平面ＦＥ型電子放
出素子の電子放出部１２０１は、高融点金属またはダイ
ヤモンドを有するものが好ましい。

【０１６８】以上の本実施例の構成によれば、大気圧に
対して充分強固な支持構造を有し、輝度ムラ、色ムラ、
更にはクロストークによる画質の劣化、異常放電、変調
回路や電子放出素子の劣化、などの問題を防止する画像
形成装置を提供することができた。

【０１６９】（第５の実施形態）図２０に、本発明の実
施例５に係わる表面伝導型電子放出素子を用いた画像形
成装置を示す。本実施例は、行配線電極２００３と列配
線電極２０１３の交差部において、厚みを大きくするこ
とにより空間２０１４を生み出している。この空間２０
１４により、画像形成装置作製時の排気工程における排
気速度の向上並びに、到達真空度の向上による寿命改善
が見られた。なお、本実施例において、行配線電極２０
０３の厚みは５０μｍ、層間絶縁層２０１２の厚みは６
０μｍ、列配線電極２０１３の厚みは８０μｍとした。
２００６は導電性スペーサ、２００７と２００８は導電
性接続部材である。

【０１７０】なお、本実施例の構成要素サイズとして、
素子基板２００１と加速電極２００９の間隔Ｈを６ｍｍ
とし、加速電極に印加する加速電圧を７ｋＶ、素子電極
間の印加電圧を１４Ｖとし、素子基板と電位規定板２０
０５の距離ｈを１５０μｍ、電位規定板２００５の厚み
を３００μｍ、電位規定板に印加する電圧を１５０Ｖと
して作製した画像形成装置を同様に駆動させたところ実
施例１と同様の効果が得られた。また、作製時の排気速
度において、約５％の時間短縮並びに素子寿命において
約１０％の改善が見られた。なお、本実施例において配
線電極の抵抗値は５Ω以下、配線電極と電位規定板間の
絶縁層２００４の抵抗値は１０の１２乗Ω以上であっ
た。

【０１７１】次に、実施例６〜実施例１０について説明
するが、これらに共通した特徴は、第二の支持部材（す
なわち、電位規定電極とフェースプレートの間を支持す
る部材）だけではなく、第一の支持部材（すなわち、電
位規定電極と行配線の間を支持する部材）にも導電性を
付与した点である。

【０１７２】ただし、第二の支持部材に比べて第一の支
持部材では帯電や異常放電が発生しにくい点や、第二の
支持部材が発生するノイズから電子放出素子や変調回路
を十分に隔絶したい点や、第一の支持部材で消費する電
力を抑制したい点などを考慮して、その導電性には制限
を加えた。すなわち、第一の支持部材の電気抵抗を第二
の支持部材の電気抵抗よりも１０倍以上大きくした。特
に望ましいのは１００倍以上である。

【０１７３】第一の支持部材の電気抵抗（すなわち、電
位規定電極と行配線の間の電気抵抗）は、具体的には、
１０の７乗〔オーム〕以上、１０の１１乗〔オーム〕以
下の範囲内から適宜の数値を選択した。

【０１７４】実施例１〜実施例５では第一の支持部材に
絶縁材料を用いたのであるから、電気抵抗の比率が１０
倍以上だったという点では実施例６〜実施例１０と同様
である。しかし、実施例１ですでに説明したように、絶
縁材料を用いたがゆえに、帯電を防止する都合上からそ
の高さが限定されていた。これに対して、実施例６〜実
施例１０においては、第一の支持部材に導電性を付与し
た結果、その高さ制限が緩和された。高さを大きくでき
ると、一般的に製造誤差の精度は向上する。たとえば、
９０ミクロンの高さ（設計値）を１０ミクロン以内の誤
差で製造するのと、９００ミクロンの高さ（設計値）を
１００ミクロン以内の誤差で製造するのとを比較すれ
ば、後者の方が達成が容易である。製造誤差の精度が向
上すれば、電位規定電極に印加する電圧Ｖｃを、実施例
１で説明した数式１で算出した値Ｑに近い大きさに設定
できるという利点がある。

【０１７５】（第６の実施形態）実施例６の表示装置
は、基本的には実施例１の表示装置と共通する部分が多
い。そこで、明細書が煩雑になるのを防止する便宜か
ら、実施例１と共通する部分については説明を省略す
る。たとえば、第二の支持部材の望ましい形状、電位規
定電極に関する構造と製造方法、電子放出素子に関する
構造と特性と製造方法、電子放出素子をマトリクス配線
したマルチ電子源の構成と駆動方法、表示装置の回路構
成、などについては、説明を省略する。

【０１７６】図１を援用して、実施例６の表示装置の基
本的な構造を説明する。

【０１７７】実施例６では、第一の支持部材１０４には
絶縁体ではなく高抵抗な導電体を材料として用い、また
その厚さを実施例１よりも大きくした。また、電位規定
電極１０５の設置された高さｈや、電圧源１１４の出力
する電圧Ｖｃは実施例１とは異なる数値を設定した。

【０１７８】具体的には、第一の支持部材１０４を、微
量の金属粒子を含有した低融点ガラスで形成したが、そ
の厚さを９００〔ミクロン〕に設定した。第一の支持部
材１０４の電気抵抗は、約１０の１０乗〔オーム〕であ
った。なお、第二の支持部材１０６は、実施例１で用い
たものと同じ構造の部材を用いたが、その抵抗値は約１
０の８乗〔オーム〕であった。

【０１７９】また、第一の支持部材の厚さを大きくした
ため、電位規定電極１０５が設置された高さｈも必然的
に大きくなった。ｈは実質的には第一の支持部材の厚さ
とほぼ等しい。

【０１８０】ｈ＝０．９〔ｍｍ〕を、すでに説明した数
式１に代入して計算すると、Ｑ＝１５７０〔Ｖ〕とな
る。ただし、Ｖａ＝６０００〔Ｖ〕、Ｖｆ＝１４〔ボル
ト〕、Ｔｃ＝０．３〔ｍｍ〕、Ｈ＝４〔ｍｍ〕である。
実施例６においては、前記実施例１と比較して製造ばら
つきによるｈの誤差率を小さくできたため、Ｖｃ＝０．
８９×Ｑ＝１４００〔Ｖ〕に設定した。

【０１８１】なお、前記実施例１においては、ｈ＝０．
０９〔ｍｍ〕であったので、数式１にもとずいてＱ＝３
６０〔Ｖ〕が算出されているが、ｈの誤差率が大きいこ
とを考慮して、Ｖｃ＝０．８３×Ｑ＝３００〔Ｖ〕に設
定していた。

【０１８２】０．８３×Ｑに設定した場合と比較して、
０．８９×Ｑに設定した場合の方が、電子ビームの利用
効率が向上する。すなわち、実施例１と比較すると、実
施例６の表示装置の方が高輝度の表示が可能であった。

【０１８３】実施例６の表示装置においても、支持部材
の帯電による画質の劣化や、異常放電や、変調回路の誤
動作や損傷や、電子放出素子の動作不安定や特性劣化、
などの問題が防止できた。

【０１８４】なお、第一の支持部材は、第二の支持部材
よりも１０倍以上の抵抗を有するものであれば上記の例
と異なるものでも支障なかった。たとえば、絶縁基体の
表面に導電膜を設けたものでも良かった。

【０１８５】（第７の実施形態）実施例７は実施例２と
共通した部分が多いので、図３を援用して説明する。実
施例７においては、第一の支持部材１０４に導電性を付
与した点が実施例２と異なっている。第一の支持部材１
０４は、実施例６の場合と同様に、厚さを９００〔ミク
ロン〕、抵抗値を１０の１０乗〔オーム〕に設定した。

【０１８６】実施例７の表示装置においても、支持部材
の帯電による画質の劣化や、異常放電や、変調回路の誤
動作や損傷や、電子放出素子の動作不安定や特性劣化、
などの問題が防止できた。

【０１８７】（第８の実施形態）実施例８は実施例３と
共通した部分が多いので、図４ａ、図４ｂを援用して説
明する。実施例８においては、第一の支持部材４０５に
導電性を付与した点が実施例３と異なっている。第一の
支持部材４０５は、厚さを８００〔ミクロン〕、抵抗値
を１０の９乗〔オーム〕に設定した。

【０１８８】実施例８の表示装置においても、支持部材
の帯電による画質の劣化や、異常放電や、変調回路の誤
動作や損傷や、電子放出素子の動作不安定や特性劣化、
などの問題が防止できた。

【０１８９】（第９の実施形態）実施例６では電子放出
素子１０２として表面伝導型電子放出素子を用いたが、
実施例９では表面伝導型電子放出素子の代わりにＦＥ型
素子を用いた。図１２に示すＦＥ型素子を用いたが、こ
れは実施例４で用いた素子と同じ構造なので、説明は省
略する。

【０１９０】実施例８の表示装置においても、支持部材
の帯電による画質の劣化や、異常放電や、変調回路の誤
動作や損傷や、電子放出素子の動作不安定や特性劣化、
などの問題が防止できた。

【０１９１】（第１０の実施形態）実施例１０は実施例
５と共通した部分が多いので、図２０を援用して説明す
る。実施例１０においては、第一の支持部材２００４に
導電性を付与した点が実施例５と異なっている。第一の
支持部材２００４は、厚さを９００〔ミクロン〕、抵抗
値を１０の１０乗〔オーム〕に設定した。

【０１９２】空間２０１４を、実施例５よりもさらに大
きくできた結果、排気のコンダクタンスが実施例５より
もさらに一層改善され、高い真空度（すなわち低い圧
力）が達成された。

【０１９３】実施例１０の表示装置においても、支持部
材の帯電による画質の劣化や、異常放電や、変調回路の
誤動作や損傷や、電子放出素子の動作不安定や特性劣
化、などの問題が防止できた。

【０１９４】

【発明の効果】本発明は、大気圧を支持するための支持
部材と、加速電極と基板の間に配置された電位規定手段
とを有する画像形成装置に関する。

【０１９５】本発明の目的は、加速電極と電位規定手段
の間に配置された第二の支持部材表面の帯電により起こ
る問題を防止することである。

【０１９６】また、本発明の目的は、第二の支持部材で
発生する不規則なノイズが電子放出素子へ落ちるのを遮
断することである。

【０１９７】そのために、本発明は、電位規定手段と電
子放出素子の間に第一の支持部材を配置する。

【０１９８】更に、本発明は、第一の支持部材の表面抵
抗を第二の支持部材の表面抵抗より１０倍以上大きい抵
抗値とする。

【０１９９】上記本発明の構成をとることにより、電子
放出特性の不安定、及び、素子寿命の劣化、及び、変調
回路の誤動作、及び、変調回路の損傷を防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す断面図であ
る。

【図２】図１に示した画像形成装置の電位規定手段の斜
視図である。

【図３】本発明の画像形成装置の別の例を示す断面図で
ある。

【図４】本発明の画像形成装置の更に別の例を示す斜視
図ａ、Ａ−Ａ′及びＢ−Ｂ′断面図ｂである。

【図５】従来の表面伝導型電子放出素子の模式的平面図
である。

【図６】従来のＦＥ型電子放出素子の断面図である。

【図７】従来のＭＩＭ型電子放出素子の断面図である。

【図８】従来の画像形成装置の断面図である。

【図９】本発明における平面型の表面伝導型電子放出素
子の模式的断面図ａ、断面図ｂである。

【図１０】本発明における垂直型の表面伝導型電子放出
素子の断面図である。

【図１１】本発明におけるマルチ電子源の平面図であ
る。

【図１２】本発明の実施例の平面ＦＥ型電子放出素子の
上面図である。

【図１３】導電性支持部材の形状の違いがもたらす作用
効果を説明するための断面図である。

【図１４】導電性支持部材の形状の違いがもたらす作用
効果を説明するための断面図である。

【図１５】実施例の画像形成装置の駆動回路の概略構成
を示すブロック図である。

【図１６】実施例の画像形成装置における電子放出素子
の単純な配列例を示す図である。

【図１７】実施例における画像形成用のサンプル画像を
示す図である。

【図１８】図１７に示したサンプル画像における駆動方
法を説明するための図である。

【図１９】測定評価装置により測定された電子放出素子
の放出電流Ｉｅ及び素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係
を示す図である。

【図２０】本発明の画像形成装置の更に別の例を示す断
面図である。

【図２１】従来の画像形成装置の断面図である。

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、電子放出素子と、該基板上に配
   置され且つ該電子放出素子に駆動信号を印加するための
   配線と、該電子放出素子から放出された電子ビームが照
   射される画像形成部材と、該基板に対向して配置された
   加速電極と、を有する画像形成装置において、 前記加速電極と前記基板の間に配置された電位規定手段
   と、該電位規定手段と前記加速電極との両方に接続され
   た第二の支持部材と、前記配線と該電位規定手段の両方
   に接続された第一の支持部材とを有し、且つ、該第二の
   支持部材の表面は半導電性材料からなり、且つ、該第一
   の支持部材の抵抗が該第二の支持部材の抵抗より１０倍
   以上大きい抵抗を有し、且つ、該電位規定手段は一定電
   位が印加されることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記第二の支持部材の表面のシート抵抗
   が１０の５乗〔Ω／口〕以上１０の１３乗〔Ω／口〕以
   下である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記基板上に絶縁層を介して積層された
   ｍ本の走査信号配線とｎ本の情報信号配線と、前記電子
   放出素子が、該走査信号配線と該情報信号配線の両配線
   に結線された電子源とを有しており、該両配線の少なく
   とも一方の配線上に前記第一の支持部材が配置され、更
   に、前記電位規定手段が該第一の支持部材上に配置され
   る請求項１に記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記電位規定手段が、前記電子放出素子
   から放出される電子ビームを集束させる手段である請求
   項１に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 前記電位規定手段に印加される電位：Ｖ
   _C が、 ０．２×Ｑ≦Ｖ_C ≦Ｑ Ｑ＝（Ｖ_a −Ｖ_f ）×（ｈ＋Ｔ_C ／２）／Ｈ Ｖ_f ：前記電子放出素子に印加される電圧 Ｖ_a ：前記加速電極に印加される電圧 Ｔ_C ：前記電位規定手段の厚さ Ｈ：前記電子放出素子と前記加速電極の距離 ｈ：前記電子放出素子と前記電位規定手段の距離 の関係を満たす請求項１に記載の画像形成装置。
6. 【請求項６】 前記電子放出素子が、冷陰極型電子放出
   素子である請求項１に記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記電子放出素子が、表面伝導型電子放
   出素子である請求項１に記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 前記電子放出素子が、平面ＦＥ型電子放
   出素子である請求項１に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 前記電位規定手段が、前記電子放出素子
   の電子放出部の直上部を覆うイオン遮蔽部材である請求
   項１に記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記第二の支持部材が、板状である請
    求項１に記載の画像形成装置。