JPH10241606A

JPH10241606A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10241606A
Application number: JP35591097A
Authority: JP
Inventors: Naoto Abe; 直人阿部; Hideaki Mitsutake; 英明光武; Masahiro Fushimi; 正弘伏見
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1996-12-25
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1998-09-11
Anticipated expiration: 2017-12-24
Also published as: JP3305245B2

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子と、画像形成部材と、スペーサ
とを真空容器内に備える画像形成装置において、これら
スペーサ近傍での、画像形成部材への電子ビームの照射
位置ずれなどによる画像の劣化を低減するとともに、高
品位な画像を形成。【解決手段】真空容器と、その真空容器内に電子放出
素子１００２、画像形成部材１００８及びスペーサ１５
００とを配する画像形成装置において、スペーサ１５０
０は真空容器内の互いに異なる電圧が印加される電極１
００４，１００９間に配置されており、真空雰囲気に露
出した表面に半導電性部材１５０２と、スペーサ１５０
０の表面を一周するループ状の導電性部材１５０３とを
有している。このような構成により、スペーサ１５００
の表面における帯電を防止し、その帯電による電子への
影響を防止する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子放出素子とス
ペーサとを真空容器内に備えた画像形成装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】近年、薄型大画面表示装置の研究開発が
盛んに行われている。

【０００３】一般に、電子を用いた画像形成装置は、真
空雰囲気を維持する外囲器、電子を放出させるための電
子源とその駆動回路、電子の衝突により発光する蛍光体
等を有する画像形成部材、電子を画像形成部材に向けて
加速するための加速電極とその高圧電源等を備えてい
る。また、薄型大画面表示装置などのように偏平な外囲
器を用いる画像形成装置においては、耐大気圧構造体と
して該外囲器内に支持柱（スペーサ）が配設されている
場合もある。

【０００４】また、従来から、上記電子源を構成する電
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。

【０００５】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I.Elinson,Radio Eng.Electron Phys.,10,1290,(1965)
や後述する他の例が知られている。

【０００６】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［G.D
ittmer:“Thin Solid Films”, 9,317(1972)］や、Ｉｎ
2Ｏ3 ／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M.Hartwell and C.G.F
onstad:“IEEE Trans.ED Conf.”, 519(1975)］や、カ
ーボン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、
第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【０００７】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４５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。該導電性薄膜３
００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を
施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図
中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］、Ｗは、０．１［ｍ
ｍ］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。

【０００８】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、導
電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、
例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇
圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４
を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気
的に高抵抗な状態の電子放出部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。前
記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電
圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出
が行われる。

【０００９】また、ＦＥ型の例は、例えば、W.P.Dyke&
W.W.Dolan,“Field emission”, Advance in Electron
Physics,8,89(1956)や、あるいは、 C.A.Spindt,“Phys
icalproperties of thin-film field emission cathode
s with molybdenium cones”, J.Appl. Phys.,47,5248
(1976)などが知られている。

【００１０】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
４６に前述のC.A.Sindt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、３
０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子
は、エミッタコーン３０１２とゲート電極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３
０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。

【００１１】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図４
６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。

【００１２】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。ＭＩ
Ｍ型の素子構成の典型的な例を図４７に示す。同図は断
面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１
は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングス
トローム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３０
０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３０２３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３０２
３の表面より電子放出を起こさせるものである。

【００１３】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。

【００１４】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。

【００１５】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点があ
る。そこで、例えば本出願人による特開昭６４−３１３
３２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。

【００１６】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。

【００１７】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ＵＳＰ５，０６６，８８３号公報や
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。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。

【００１８】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ＵＳＰ４，９０４，８９５
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.Meyer:“Rece
nt Development on MicrotipsDisplay at LETI”, Tec
h.Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Con
f.,Nagahama,pp.6〜9(1991)］また、ＭＩＭ型を多数個
並べて画像表示装置に応用した例は、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。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】発明者らは、上記従来
の冷陰極素子をはじめとして、さまざまな材料、製法、
構造の冷陰極素子を試みてきた。さらに、多数の冷陰極
素子を配列したマルチ電子源、ならびにこのマルチ電子
源を応用した画像表示装置について研究を行ってきた。

【００２０】平板型の画像表示装置においては、真空容
器の内部に、電子放出素子と画像形成部材と各種の電極
を設置する。各種の電極とは、例えば、電子放出素子に
給電する配線電極、画像形成部材に高電圧を印加するた
めの加速電極、電子ビーム制御用電極（フォーカス電
極、変調電極、偏向電極ｅｔｃ．）などである。もちろ
ん、これらの電極すべてを必ず備えなければならないわ
けではなく、電子ビーム制御用電極は必要に応じて設置
すれば良い。

【００２１】こうした平板型の画像表示装置において
は、大気圧に耐える機械的強度を真空容器だけで達成す
るのが困難なため、真空容器内部に支持柱（スペーサ）
を設けるのが一般的である。

【００２２】しかしながら、こうした平板型の画像表示
装置においては以下のような問題が発生していた。

【００２３】即ち、本願発明者らは、画像形成部材をな
す蛍光体上の発光位置（電子の衝突位置）や発光形状が
設計値からずれる場合が生ずることを見いだした。

【００２４】特に、カラー画像用の画像形成部材を用い
た場合は、発光位置ずれと併せて、輝度低下や色ずれの
発生も見られる場合があった。また、このような現象は
電子源と画像形成部材間に配置される支持柱（スペー
サ）の近傍で起こることを確認した。

【００２５】また、本願発明者らは、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
見いだした。

【００２６】上記画像形成装置において、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及び
それ以外にも、確率は低いが、真空中の残留ガスヘの衝
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、画像
形成装置内の支持柱（スペーサ）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。

【００２７】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、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。

【００２８】この問題を解決するために、スペーサの表
面を抵抗膜で被覆して帯電を防止する方法が知られてい
る。この方法では、抵抗膜の電気抵抗を小さくすればす
るほど、帯電防止能力が向上するが、その一方で電気抵
抗を小さくすると定常的に流れる電流が大きくなるため
消費電力が増大するという問題が生じていた。

【００２９】又抵抗膜を均一に被覆できなかった場合に
は、抵抗膜を流れる電流に不均一な分布が生じ、その結
果スペーサ表面の電位が望ましくない分布になってしま
う問題も発生した。この問題が起きると、電子ビームの
軌道が影響を受け、抵抗膜を被覆しない場合ほど深刻で
はないにせよ、発光位置のずれが発生していた。

【００３０】そこで消費電力と発光位置ずれとの問題を
改善するために、スペーサの表面を抵抗膜で被覆すると
ともに、その表面の一部に電極を設けた装置が報告され
ている。即ち、ＵＳＰ５，５３２，５４８号において
は、スペーサの表面の一部にフェースプレート及びバッ
クプレートと平行な電極を形成し、上記電極に印加する
電圧を制御することによって所望の電位分布を得る構成
が開示されている。

【００３１】図４０、図４１、図４２は、上記先行技術
ＵＳＰ５，５３２，５４８号中に記載されている図であ
る。平面ディスプレイ５０１０はフェースプレート５０
１２、バックプレート５０１４、及び側壁５０１６を含
み、これらは密閉容器５０１８を形成する。容器５０１
８内には、フェースプレート５０１２の内側に長さＬ１
の蛍光体が塗布された発光領域を有する。一個以上のス
ペーサ５０２０がバックプレート５０１４に対向してフ
ェースプレート５０１２を支えている。スペーサ５０２
０は長さＬを有し、スペーサ５０２０上に形成された電
極５０２８は長さＬ２を有する。スペーサ５０２０は絶
縁体から形成されている場合は、その側壁に抵抗体コー
ティング５０２６、或いは表面ドーピングが施されてい
る。

【００３２】上記ＵＳＰ５，５３２，５４８号において
は、画像を形成する発光領域の長さＬ１よりも長いスペ
ーサ（長さＬ）上に、少なくとも発光領域Ｌ１よりも長
い電極（長さＬ２）を形成した構成となっている。尚、
ＵＳＰ５，５３２，５４８号と同様の開示はＵＳＰ５，
６１４，７８１においてもなされている。

【００３３】しかしながら、このような装置において
は、スペーサ表面に形成された電極５０２８においてス
パーク放電が発生しやすいという問題があった。スパー
ク放電が発生すると、蛍光体や電子放出素子が回復不能
な損傷を受けることがある。そこで、こうした装置にお
いては、スパーク放電が発生しないように、蛍光体に印
加する電圧を抑制せざるをえなかった。その結果、高い
輝度の表示画像を得ることができず、実用上問題があっ
た。

【００３４】発明者らがさらに検討を続けた結果、スパ
ーク放電が発生する場所は、図４３の中で矢印Ｂｄによ
り指示された点であることを見出した。即ち、電極５０
２８とスペーサ本体の境界であって、しかも電極５０２
８が角をなしている箇所である。

【００３５】さらに、発明者らは、図４４に示すよう
に、スペーサ本体の長さＬと電極の長さＬ２が等しいス
ペーサも検討したが、スパーク放電の問題は解決されな
かった。即ち、図４４のスペーサにおいても、矢印Ｂｄ
で指示された点においてスパーク放電が発生していた。

【００３６】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、電子放出素子と、画像形成部材と、スペーサとを真
空容器内に備える画像形成装置において、とりわけ該ス
ペーサ近傍での、画像形成部材への電子ビームの照射位
置ずれなどによる画像の劣化を低減するとともに高品位
な画像の形成を達成し得る画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【００３７】また、本発明の目的は、電子放出素子と、
発光体を有する画像形成部材と、スペーサとを真空容器
内に備える画像形成装置において、とりわけ該スペーサ
近傍での、発光形状の変形、発光位置の変化、色ずれな
どによる画像の劣化を低減するとともに高輝度な画像の
形成を達成し得る画像形成装置を提供することにある。

【００３８】また、本発明の目的は、上記画像形成装置
において、スペーサの帯電や、とりわけスペーサに起因
する、スパーク放電の発生を低減し得る画像形成装置を
提供することにある。

【００３９】また、本発明の目的は、上記画像形成装置
において、電子ビームの起動に悪影響を与えないよう
に、スペーサ各部の表面電位が所定の分布に制御された
画像形成装置を提供することにある。

【００４０】また、本発明の目的は、上記帯電と上記ス
パーク放電を低減するとともにさらにスペーサの製造が
容易な画像形成装置を提供することである。

【００４１】また、本発明の目的は、上記帯電と上記ス
パーク放電を低減するとともに、更に容器内を真空排気
する際に排気コンダクタンスに優れるスペーサを配置し
た画像形成装置を提供することにある。

【００４２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、真空容器と、該真空容器内に配置された、電子放
出素子、画像形成部材、及びスペーサとを有する画像形
成装置において、前記スペーサは前記真空容器内の互い
に異なる電圧が印加される電極間に配置されており、真
空雰囲気に露出した表面に半導電性部材と、前記表面を
一周するループ状の導電性部材とを有していることを特
徴とする。

【００４３】

【発明の実施の形態】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。

【００４４】本実施の形態の画像形成装置は、真空容器
内に、少なくとも電子放出素子と画像形成部材と真空容
器の機械的強度を補強するためのスペーサとを備えた平
板型画像形成装置において、異なる電圧が印加される２
つの電極の間に設置されたスペーサにおいては、その表
面のうち少なくとも真空雰囲気に露出した部分に半導電
性を付与し、かつ前記半導電性を付与された領域に導電
性材料より成り当該スペーサ周囲を一周するループ状部
材を設けたものである。

【００４５】例えば、図５、図６に示すように、互いに
異なる電圧が印加される電極１０８と電極１０９の間を
支持するスペーサ１００において、真空雰囲気に露出し
た部分１０２に半導電性を付与し、かつループ状の導電
体１０３を設ける。図示の便宜上、電極１０８、スペー
サ１００、電極１０９を互いに離して示したが、実際に
これらはスペーサの底面およびトップ面で接触してい
る。従って、スペーサ１００の表面のうち真空雰囲気に
露出するのは側面（スペーサの表面のうちＸＹ平面と平
行でない面）である。そこで、少なくともスペーサ１０
０の側面には半導電性を付与し、側面に沿って１周する
ループ状導電体を設けるのである。

【００４６】本実施の形態によれば、ループ状導電体を
設けるため、半導電性を付与された全面を利用して電荷
を有効に逃すことができる。また、導電体がループ状で
あるため、端部の角が存在せず、局所に電界集中が起き
るのを防止することができる。

【００４７】従って本実施の形態によれば、スペーサの
帯電を防止できるとともに、スパーク放電の発生を防止
できる。

【００４８】また、本実施の形態は、スペーサが支持す
る２つの電極の間を一定の比で分割する位置に、前記ル
ープ状部材を配置するものである。

【００４９】例えば、図７、図８に示すように、一方の
電極１０８の上面に法線を立てた時、電極１０８からル
ープ状導電体１０３までの距離はｈ２，ｈ４，ｈ６，ｈ
８，ｈ１０，ｈ１２であり、ループ状導電体１０３から
電極１０９までの距離はｈ１，ｈ３，ｈ５，ｈ７，ｈ
９，ｈ１１である。本実施の形態では、（ｈ１／ｈ２）
＝（ｈ３／ｈ４）＝（ｈ５／ｈ６）、（ｈ７／ｈ８）＝
（ｈ９／ｈ１０）＝（ｈ１１／ｈ１２）を満足するよう
にループ状の導電体の位置を設定する。これにより、ス
ペーサ表面の電位分布が不規則になることを防止でき、
電子ビームの起動に悪影響がでない。

【００５０】また、本実施の形態では、前記スペーサ１
００の大きさを、画像形成部材の大きさよりも小さく設
定する。これにより、真空容器内を排気する際、排気コ
ンダクタンスを良好にすることができ、真空に到達する
のに要する時間を短縮できる。従って、画像形成装置を
製造する際のコストを低減できる。

【００５１】また、本実施の形態では、画像形成領域よ
りも小さなスペーサの複数個を、互いに間隔を空けて平
行か、あるいは千鳥（ジグザグ）に配置する。これによ
り、真空容器内を排気する際、排気コンダクタンスを良
好にすることができ、真空に到達するのに要する時間を
短縮できる。従って、画像形成装置を製造する際のコス
トを低減できる。

【００５２】また、本実施の形態では、スペーサを挟む
２つの電極のうち、一方が画像形成部材と電気的に接続
した電極で、他の一方が電子放出素子と電気的に接続し
た電極である。

【００５３】例えば、図９に示す装置において、電極１
０９は、フェースプレートに形成された透明電極、ある
いはメタルバック電極である。

【００５４】また、電極１０８は、複数の電子放出素子
に駆動信号を印加するための共通配線電極、あるいは共
通配線電極と各電子放出素子との間を接続する接続電極
である。共通配線電極の典型は、マトリクスを構成する
行配線電極あるいは列配線電極である。接続電極は、電
子放出素子自体と一体化した電極でも良い。

【００５５】また、本実施の形態では、スペーサを挟む
２つの電極のうち一方が画像形成部材と電気的に接続し
た電極で、他の一方が電子ビーム制御電極である。

【００５６】例えば、図１０に示す装置において、スペ
ーサ２００が支持する電極１０９は、フェースプレート
に形成された透明電極、あるいはメタルバック電極であ
る。また、スペーサ２００が支持する電極２０１は電子
ビーム制御電極である。電極２０１は、例えばフォーカ
ス電極、変調電極、偏向電極、電位シールド電極、イオ
ンシールド電極のいずれかである。電子ビーム制御電極
２０１には、電子ビームの通路となる窓を設ける場合も
ある。

【００５７】また、本実施の形態では、スペーサを挟む
２つの電極のうち一方が電子ビーム制御電極で、他の一
方が別の電子ビーム制御電極である。

【００５８】例えば、図１１に示す装置において、スペ
ーサ４００が支持する電極２０２と電極２０３は電子ビ
ーム制御電極である。電極２０２と電極２０３はそれぞ
れ、フォーカス電極、変調電極、偏向電極、電位シール
ド電極、イオンシールド電極のいずれかである。電子ビ
ーム制御電極には、電子ビームの通路となる窓を設ける
場合もある。

【００５９】また、本実施の形態では、スペーサを挟む
２つの電極のうち一方が電子ビーム制御電極で、他の一
方が電子放出素子と電気的に接続した電極である。

【００６０】例えば、図１０に示す装置において、スペ
ーサ３００が支持する電極２０１は電子ビーム制御電極
である。電極２０１は、例えばフォーカス電極、変調電
極、偏向電極、電位シールド電極、イオンシールド電極
のいずれかである。電子ビーム制御電極２０１には、電
子ビームの通路となる窓を設ける場合もある。

【００６１】また、電極１０８は、複数の電子放出素子
に駆動信号を印加するための共通配線電極、あるいは共
通配線電極と各電子放出素子との間を接続する接続電極
である。共通配線電極の典型は、マトリクスを構成する
行配線電極あるいは列配線電極である。接続電極は、電
子放出素子自体と一体化した電極でも良い。

【００６２】また、本実施の形態では、スペーサと電極
との接続部に、導電材よりなる中間層を設ける。これに
より、スペーサの半導電性領域と電極との電気的接続を
良好にできる。

【００６３】また、本実施の形態では、スペーサ母材の
上に、半導電膜、ループ状導電体の順に積層する。

【００６４】また、本実施の形態では、スペーサ母材の
上に、ループ状導電体、半導電膜の順に積層する。

【００６５】また、本実施の形態では、絶縁性部材と導
電性部材を交互に積層し、前記積層体の側面に半導電膜
を形成する。

【００６６】本発明の実施の形態に係る好ましい画像形
成装置は、基本的には薄型の真空容器内に、基板上に多
数の電子源、例えば、冷陰極素子を配列してなるマルチ
電子源と、電子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。冷陰極素子は、例えば、フ
ォトリソグラフィ・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ＣＲＴ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な状態で駆動できる
ため、より微細な配列ピッチのマルチ電子源を容易に実
現できる。

【００６７】以上の理由から本実施の形態は、好ましく
は上述した冷陰極素子をマルチ電子源として用いた画像
形成装置に係わるものである。また、冷陰極素子の中で
もとりわけ好ましいのは、表面伝導型電子放出素子であ
る。即ち、冷陰極素子のうち、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型素子は針状の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。これに
対して、表面伝導型放出素子は構造が単純で製造が簡単
であり、大面積のものも容易に作製できる。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。

【００６８】本実施の形態の画像形成装置は、画像形成
領域の長さよりも大きな長さのスペーサを有する装置で
あって、小さな長さのスペーサを有する装置であっても
良い。またループ状導電体を備えたことにより、前記図
４３や図４４のスペーサを備えた装置と比較してスパー
ク放電の発生を防止できる。従って、画像形成部材に従
来よりも例えば２０％以上高い電圧を印加できるため、
表示画像の輝度を高めることができる。

【００６９】しかし、望ましいのは画像形成領域の長さ
よりも小さな長さのスペーサを、言い換えるならば、画
像形成領域内に納まる大きさのスペーサを、適宜の間隔
をおいて設置した画像形成装置である。というのも、ス
ペーサのサイズが小さい方が表面積が小さくなるため、
半導電処理やループ状導電体の形成が容易だからであ
る。さらには、画像形成装置の内部を真空に排気する工
程において、空気の流路が確保できるため、排気コンダ
クタンスを大きくできる効果がある。このため、真空排
気に要する時間を短縮でき、製造コストを低減できるの
である。

【００７０】次に、本実施の形態の実施の形態について
図面を参照して説明する。

【００７１】＜第１の実施の形態＞図１は、本発明の第
１実施の形態の画像形成装置（表示パネル）であり、内
部構造を示すためにパネルの一部を破断した斜視図であ
る。

【００７２】また、図２は、画像形成装置をフェースプ
レート側から見た平面図である。

【００７３】図１において、１００１はガラス等の樹脂
で形成された基板、１００２は冷陰極素子であり、例え
ば表面伝導型放出素子である、１００３は前記冷陰極素
子１００２の一方の素子電極をそれぞれ結線した行方向
配線（Ｄx1〜ＤxM）、１００４は前記冷陰極素子１００
２の他方の素子電極をそれぞれ結線した列方向配線（Ｄ
y1〜ＤyN）、１００５はガラスや樹脂等で形成されたリ
アプレート、１００６はガラスや樹脂等で形成された側
壁、１００７はガラス等でできているフェースプレート
であり、１００５〜１００７はフリットガラス等で接着
され、表示パネルの内部を真空に維持するための気密容
器を形成している。そして気密容器内は１０のマイナス
６乗［torr］程度の真空に保持されている。

【００７４】リアプレート１００５には、基板１００１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１００２
がＮ×Ｍ個形成されている。（Ｎ，Ｍは１以上の正の整
数であり、少なくとも一方は２以上であり、目的とする
表示画素数に応じて適宜設定される。）前記Ｎ×Ｍ個の
冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１００３とＮ本の列方
向配線１００４により単純マトリクス配線されている。
前記１００１〜１００４によって構成される部分をマル
チ電子源と呼ぶ。

【００７５】なお、マルチ電子源の製造方法や構造につ
いては、後で詳しく述べる。

【００７６】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１００１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源の基板１００１自体を用いて
もよい。

【００７７】１００８は蛍光膜であり、フェースプレー
ト１００７の下面に形成されている。１００９はＣＲＴ
の分野では公知のメタルバックであり、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は用いなくとも構わない。その場合特に、不
図示の透明電極がフェースプレート１００７の下面に形
成されている。

【００７８】本実施の形態の表示パネルはカラー表示用
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、緑、青の３原色の蛍光体が塗り分けられ
ている。各色の蛍光体は、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後述する黒色導電体１
０１０が設けてある。

【００７９】１５００はスペーサであり、例えば、耐大
気圧構造体として気密容器の内部に設けられている。ス
ペーサ１５００は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、気密容器の内部に設けら
れる。例えば、スペーサ１５００は以下の部材より形成
される。

【００８０】図２に示すように、各スペーサのサイズ
（ＬＳＸ，ＬＳＹ）を画像形成部材のサイズ（ＬＰＸ，
ＬＰＹ）よりも小さくし、スペーサどうしが所定の間隔
（ＤＳＸ，ＤＳＹ）を持つように配置した。ＤＳＸ，Ｄ
ＳＹは、大気圧に対して十分な強度を確保でき、さらに
真空排気工程におけるコンダクタンスを大きくできるよ
う設定した。なお、図２に示す１１１１は、パネル内を
真空排気する工程において使用する排気口である。

【００８１】図３は、図１に示した画像形成装置のスペ
ーサ１５００の要部断面図(B-B'断面の一部）であり、
図４にはスペーサ１５００の斜視図を示す。

【００８２】１５０１はスペーサ１５００の絶縁性基材
であり、列方向配線１００４とメタルバック１００９の
間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性基材からな
る。例えば、絶縁性基材１５０１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、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。

【００８３】図３及び図４においては、図１に示した同
一の番号である構成要素の説明を省き説明する。

【００８４】１５０２は、絶縁性基材１５０１の表面
に、例えば、シリコン、ゲルマニウム等の４族半導体、
ガリウム砒素等の化合物半導体、酸化錫等の酸化物半導
体、或いは上記各種半導体に微量の不純物を加えた不純
物半導体をアモルファス状態、多結晶状態、或いは単結
晶状態に成膜した半導電性薄膜である。例えば、半導電
性薄膜１５０２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、或いはスピナーを用いて塗布
・焼成される。そして、半導電性膜１５０２は、フェー
スプレート１００７側では黒色導電体１０１０或いは前
記メタルバック１００９に、リアプレート１００５側で
は列方向配線１００４に対して電気的に接続されてい
る。

【００８５】１５０３は、導電性部材であり、例えば、
アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金等の金属薄膜や、
シリコン、ゲルマニウム等の４族半導体、ガリウム砒素
等の化合物半導体、酸化錫等の酸化物半導体、或いは上
記各種半導体に半導電性膜１５０２に比べより多くの不
純物を加えた不純物半導体をアモルファス状態、多結晶
状態、或いは単結晶状態に成膜した導電性薄膜であり、
例えば、導電性部材１５０３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
溶液或いは分散液をディッピング、或いはスピナーを用
いて塗布・焼成される。また、導電性部材１５０３は、
絶縁性基材１５０１の表面への半導電性膜１５０２の形
成より先だって形成されている。

【００８６】導電性部材１５０３は、ひとつ或いは複数
から成り、それぞれ、黒色導電体１０１０或いは前記メ
タルバック１００９と列方向配線１００４の間の電場の
なす方向と略垂直な方向に沿って設けられている。そし
て、黒色導電体１０１０或いは前記メタルバック１００
９と列方向配線１００４の間の距離に対して、狭い幅で
形成される。そして、半導電性膜１５０２と導電性部材
１５０３は電気的に接続されている。

【００８７】実際の画像形成装置においては、以下の構
成をとった。

【００８８】スペーサ１５００は、例えば、高さ５ｍ
ｍ、板厚２００μｍ長さ２０ｍｍの形状であり、列方向
配線１００４上に列方向配線１００４と概平行に等間隔
に固定した。その後、リアプレート１００５、フェース
プレート１００７と側壁１００６およびスペーサ１５０
０の接合部をフリットガラス（不図示）を塗布し、大気
中で４００℃から５００℃で１０分以上焼成することで
封着した。また、スペーサ１５００の接着は、リアプレ
ート１００５側では列方向配線１００４（例えば、線幅
３００μｍ）上に、フェースプレート１００７側では黒
色導電体１０１０（例えば、線幅３００μｍ）上に、金
属等の導電材を混合した導電性フリットガラス（不図
示）を介して配置し、大気中で４００℃から５００℃で
１０分以上焼成することで、封着しかつ電気的な接続も
行った。

【００８９】スペーサ１５００は、清浄化したソーダラ
イムガラスからなる絶縁性基材１５０１上に、半導電性
マック１５０２として厚さ１０００オングストロームの
酸化錫を、電子ビーム法を用いたイオンプレーティング
によってアルゴン・酸素雰囲気中で成膜した。このと
き、半導電性薄膜１５０２の表面抵抗値は、約１０の９
乗［Ω／□］であった。導電性部材１５０３は、半導電
性薄膜１５０２を成膜する前に、図７に示すように、４
ラインを幅１００ミクロンメートルでスペーサ１５００
を一周するように、例えば、金を２５０オングストロー
ムの膜厚で真空蒸着し成膜し、必要に応じて所望の形状
になるように、エッチングし形成する。

【００９０】画像形成部材であるところの蛍光膜１００
８は、図１２（Ａ）に示すように、各色蛍光体がＹ方向
に延びるストライプ形状を採用し、黒色導電体１０１０
としては各色蛍光体間だけでなく、Ｙ方向の画素間を分
離しかつスペーサ１５００を設置する為の部分を加えた
形状を用いた。先に黒色導電材１０１０を形成し、その
間隙部に各色蛍光体を塗布して、蛍光膜１００８を作製
した。黒色導電材１０１０の材料として通常良く用いら
れている黒鉛を主成分とする材料を用いた。

【００９１】フェースプレート１００７に蛍光体を塗布
する方法はスラリー法を用いた。

【００９２】また、蛍光膜１００８の内面側に設けられ
るメタルバック１００９は、蛍光膜１００８の作製後、
蛍光膜１００８の内面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（アルミニ
ウム）を真空蒸着することで作製した。フェースプレー
ト１００７には、さらに蛍光膜１００８の導電性を高め
るため、蛍光膜１００８の外面側に透明電極が設けられ
る場合もあるが、本実施の形態では、メタルバック１０
０９のみで十分な導電性が得られたので省略した。

【００９３】前述の封着を行う際、各色蛍光体と冷陰極
素子１００２とを対応させなくてはいけないため、リア
プレート１００５、フェースプレート１００７およびス
ペーサ１５００は十分な位置合わせを行った。通常、冷
陰極素子１００２の一対の素子電極間の印加電圧Ｖｆは
１２〜１６Ｖ程度、メタルバック１００９と冷陰極素子
１００２との距離ｄは２ｍｍ〜８ｍｍ程度、メタルバッ
ク１００９と冷陰極素子１００２間の電圧Ｖａは１ｋＶ
〜１５ｋＶ程度である。

【００９４】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はなく、画像形成装置の用途
に適するように適宜選択する。

【００９５】以上説明した構成に基づき各冷陰極素子１
００２には、行方向配線（Ｄx1〜ＤxM）１００３および
列方向配線（Ｄy1〜ＤyN）１００４に所望の電圧を印加
すると、各冷陰極素子１００２から電子が放出される。
それと同時にメタルバック１００９（或いは不図示の透
明電極）に高圧端子Ｈｖを通じて数ｋＶ以上の高圧を印
加して各冷陰極素子１００２から放出された電子を加速
し、フェースプレート１００７に衝突させる。これによ
り、蛍光膜１００８の蛍光体が励起されて発光し、画像
が表示される。

【００９６】この様子を図１３および図１４に示す。図
１３および図１４は、それぞれ図１に示した画像形成装
置における電子、および後述の散乱粒子の発生状況を説
明するための図であり、図１３はＸ方向からみた図、図
１４はＹ方向からみた図である。

【００９７】即ち、図１３に示すように、行方向配線
（Ｄx1〜ＤxM）１００３および列方向配線（Ｄy1〜Ｄy
N）１００４に所望の電圧を印加された冷陰極素子１０
０２は電子を放出する。冷陰極素子１００２から放出さ
れた電子は、フェースプレート１００７上のメタルバッ
ク１００９上に印加された加速電圧Ｖａにより、リアプ
レート１００５の面に対する冷陰極素子１００２からの
法線に対して、高電位側の素子電極のほうにずれて５１
ｔで示した放物線軌跡をとって飛翔する。このため、蛍
光膜１００８の発光部中心はリアプレート１００５の面
に対する冷陰極素子１００２からの法線上からずれるこ
とになる。

【００９８】冷陰極素子１００２から放出された電子が
フェースプレート１００７の内面に達して蛍光膜１００
８の発光現象が起こる以外に、蛍光膜１００８への電子
衝突及び確率は低いが真空中の残留ガスへの電子衝突に
より、ある確率で散乱粒子（イオン、２次電子、中性粒
子等）が発生し、例えば、図１３及び図１４中の５２ｔ
で示すような軌跡で気密容器内を飛翔すると考えられ
る。

【００９９】図１に示した画像形成装置において、スペ
ーサ１５００上に半導電性薄膜１５０１及び導電性部材
１５０３を形成しない場合の比較実験においては、本願
発明者らは、スペーサ１５００の近傍に位置する蛍光膜
１００８上の発光位置（電子の衝突位置）や発光形状が
設計値からずれている場合が生ずることを見出した。特
に、カラー画像用の画像形成部材を用いた場合は、発光
位置ずれと併せて、輝度低下や色ずれの発生も見られる
場合があった。

【０１００】この現象の主な原因として、スペーサ１５
００の絶縁性基板１５０１に上記散乱粒子の一部が衝突
し、上記露出部が帯電することにより、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ものと考え
られる。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、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。

【０１０１】一方、本実施の形態で示したスペーサに
は、図４に示すように、絶縁性基材１５０１の表面に半
導電性膜１５０２および導電性部材１５０３を形成して
いる。半導電性薄膜１５０１及び導電性部材１５０３を
形成した本実施の形態の画像形成装置においては、スペ
ーサ１５００の近傍に位置する蛍光膜１００８上の発光
位置（電子の衝突位置）や発光形状は設計値通りである
ことが確認された。即ち、スペーサ１５００に帯電粒子
が付着しても、半導電性薄膜１５０１を流れる電流（実
際には、電子或いは正孔）の一部と電気的に中和して、
上記露出部に電荷が生じても直ちに帯電が解消するため
と考えられる。また、ひとつ或いは複数の導電性部材１
５０３は、それぞれ、黒色導電体１０１０或いは前記メ
タルバック１００９と列方向配線１００４の間の電場の
なす方向と概垂直な方向に沿って設けられているので、
スペーサ１５００近傍の電界を乱すことなく、徐電でき
ると考えられる。

【０１０２】この画像形成装置と、前記図４３のスペー
サを設置した画像形成装置、ならびに図４４のスペーサ
を設置した画像形成装置とを比較してみた。便宜的に、
順に装置１、装置２、装置３と呼ぶことにする。なお、
スペーササイズ（ＬＳＸ，ＬＳＹ）と間隔（ＤＳＸ，Ｄ
ＳＹ）は、どの装置も等しく設定した。

【０１０３】まず、メタルバック１００９に印加する電
圧を徐々に上げていくと、まず装置３においてスパーク
放電が発生し、さらに電圧を３％上昇させたところで装
置２にスパーク放電が発生した。一方、装置１において
は、２０％以上電圧を上昇させてもスパーク放電は発生
しなかった。このため、装置１の輝度を最も高くするこ
とができた。

【０１０４】次に、各装置についてスパーク放電が発生
しない範囲内で電圧を最大に上昇させ、表示画像を観察
した。その結果、装置２および装置３の表示画像は、装
置１のそれと比較して輝度が低いだけでなく、均一性が
劣っていた。即ち、装置２および装置３においては、発
光形状の変形、発光装置のずれ、色ずれなどが発生し
た。こうした問題は、スペーサの両端部付近、即ち図２
中に斜線部１１１２で示す領域において発生した（図示
の便宜上、１つのスペーサについてのみ示したが、実際
には各スペーサの両端部において発生していた）。これ
に対して、装置１においては、こうした問題は発生せ
ず、均一な表示画像を得ることができた。これは、装置
２や装置３と比較して、装置１ではスペーサの周囲の全
方位にわたり均一な電位分布を達成しているためと考え
られる。

【０１０５】次に、装置１の設計値を変えた数例を述べ
る。

【０１０６】（実験例１） [表面抵抗値１０の９乗、導電性部材:金(複数ライン),
３〜１０ｋｖの場合]上記構成において、スペーサ１５
００の絶縁性基材１５０１はＮａ等の不純物含有量を減
少したガラスである。スペーサ１５００の半導電性薄膜
１５０２として厚さ１０００オングストロームの酸化ニ
ッケルを、電子ビーム法を用いたイオンプレーティング
によって酸素雰囲気中で成膜した。このとき、半導電性
薄膜１５０２の表面抵抗値は、約１０の９乗［Ω／□］
であった。導電性部材１５０３は半導電性薄膜１５０２
に先だって真空蒸着法で膜厚２００オングストロームで
成膜した金である。導電性部材１５０３はまた１ミリメ
ートル間隔で４ラインを幅１００ミクロンメートルでス
ペーサ１５００を一周するように作製した。

【０１０７】そして、高圧端子Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは
３ｋＶ〜１０ｋＶ、冷陰極素子１００２の一対の素子電
極間の印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

【０１０８】このとき、スペーサ１５００に近い位置に
ある冷陰極素子１００２からの放出電子による発光スポ
ットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成
され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
このことは、スペーサ１５００を設置しても電子軌道に
影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを
示している。（実験例２） [表面抵抗値１０の１２乗、導電性部材:金(複数ライン),
３〜１０ｋＶの場合]実験例１と異なるのは、スペーサ
１５００の半導電性薄膜膜１５０２として厚さ１０００
オングストロームの酸化ニッケルを、電子ビーム法を用
いたイオンプレーティングによってアルゴン雰囲気中で
成膜した点である。このとき、半導電性薄膜５ｂの表面
抵抗値は約１０の１２乗［Ω／□］であった。

【０１０９】上記スペーサ１５００を用いた画像形成装
置において、各冷陰極素子１００２には、容器外端子Ｄ
ox1ないしＤoxM，Ｄoy1ないしＤoyNを通じ、走査信号及
び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加す
ることにより電子を放出させ、メタルバック８には、高
圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加することにより放出電子
ビームを加速し、蛍光膜７に電子を衝突させ、蛍光体を
励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端
子Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは３ｋＶないし１０ｋＶ、冷陰
極素子１００２の一対の素子電極間の印加電圧Ｖｆは１
４Ｖとした。

【０１１０】このとき、半導電性薄膜１５０１のないス
ペーサを用いた比較実験用の画像形成装置の場合との比
較から、帯電防止効果が得られていることが確認でき
た。

【０１１１】（実験例３） [表面抵抗値１０の７乗、導電性部材:金(複数ライン)、１
ｋＶ、メタルバックなしの場合]実験例１と異なるのは、
スペーサ１５００の半導電性薄膜１５０２として厚さ１
０００オングストロームの酸化ニッケルを、電子ビーム
法を用いたイオンプレーティングによって酸素雰囲気中
で成膜した点である。このとき、半導電性薄膜１５０２
の表面抵抗値は、約１０の７乗［Ω／□］であった。

【０１１２】なお、フェースプレート１００７において
メタルバック１００９を設けず、蛍光膜１００８の間に
ＩＴＯ膜からなる透明電極を設けた。

【０１１３】上記スペーサ１５００を用いた画像形成装
置において、各冷陰極素子１００２には、容器外端子Ｄ
ox1ないしＤoxM，Ｄoy1ないしＤoyNを通じ、走査信号及
び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加す
ることにより電子を放出させ、メタルバック８には、高
圧端子Ｈｙを通じて高圧を印加することにより放出電子
ビームを加速し、蛍光膜７に電子を衝突させ、蛍光体を
励起・発光させることで画像を表示した。

【０１１４】なお、高圧端子Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは１
ｋＶ以下、冷陰極素子１００２の一対の素子電極間の印
加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

【０１１５】このとき、スペーサ１５００に近い位置に
ある冷陰極素子１００２からの放出電子による発光スポ
ットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成
され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
このことは、スペーサ１５００を設置しても電子軌道に
影響を及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを
示している。

【０１１６】（実験例４） [表面抵抗値１０の９乗、導電性部材:金(１ライン)、３〜
１０ｋＶの場合]実験例１と異なるのは、導電性部材１
５０３の数であり、スペーサ中央部に１ラインを幅１０
０ミクロンメートルでスペーサ１５００を一周するよう
に作製した。上記スペーサ１５００を用いた画像形成装
置において、各冷陰極素子１００２には、容器外端子Ｄ
ox1ないしＤoxM，Ｄoy1ないしＤoyNを通じ、走査信号及
び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加す
ることにより電子を放出させ、メタルバック８には、高
圧端子Ｈｖを通じて高圧を印加することにより放出ビー
ムを加速し、蛍光膜７に電子を衝突させ、蛍光体を励起
・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈ
ｖヘの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、冷陰極素子１
００２の一対の素子電極間の印加電圧Ｖｆは１４Ｖとし
た。

【０１１７】この場合であっても、半導電性膜１５０１
のないスペーサを用いた比較実験用の画像形成装置の場
合との比較から、帯電防止効果が得られていることが確
認できた。

【０１１８】（実験例５） [表面抵抗値１０の７乗、導電性部材の表面抵抗値１０の
５乗(複数ライン)、３〜１０ｋＶの場合]実験例１と異な
るのは、スペーサ１５００の導電性部材１５０３として
ドーパントを含む厚さ１０００オングストロームの酸化
錫を、電子ビーム法を用いたイオンプレーティングによ
って成膜した。そして導電性部材１５０２としての酸化
錫を、１ミリメートル間隔で４ラインを幅１００ミクロ
ンメートルでスペーサ１５００を一周するように、他の
部分をエッチングし作製した。このとき導電性部材１５
０２の表面抵抗値は、約１０の５乗［Ω／□］であっ
た。

【０１１９】次に、スペーサ１５００の半導電性薄膜１
５０２として厚さ１０００オングストロームの酸化ニッ
ケルを、電子ビーム法を用いたイオンプレーティングに
よって酸素雰囲気中で成膜した点である。このとき、半
導電性薄膜１５０２の表面抵抗値は、約１０の７乗［Ω
／□］であった。なお、フェースプレート１００７にお
いてメタルバック１００９を設けず、蛍光膜１００８の
間にＩＴＯ膜からなる透明電極を設けた。

【０１２０】上記スペーサ１５００を用いた画像形成装
置において、各冷陰極素子１００２には、容器外端子Ｄ
ox1ないしＤoxM，Ｄoy1ないしＤoyNを通じ、走査信号及
び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加す
ることにより電子を放出させ、メタルバック８には、高
圧端子Ｈｖを通じて高圧印加することにより放出電子ビ
ームを加速し、蛍光膜７に電子を衝突させ、蛍光体を励
起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子
Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは１ｋＶ以下、冷陰極素子１００
２の一対の素子電極間の印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

【０１２１】このとき、スペーサ１５００に近い位置に
ある冷陰極素子１００２からの放出電子による発光スポ
ットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成
され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
このことは、スペーサ５を設置しても電子軌道に影響を
及ぼすような電界の乱れは発生しなかったことを示して
いる。

【０１２２】以上説明した第１の実施の形態及びその実
験例の画像形成装置においては、次のような効果を有す
る。

【０１２３】まず、防止すべき帯電はスペーサ１５００
の表面で発生するので、スペーサ１５００としては、そ
の表面部でのみ帯電防止機能を持てば十分である。従っ
て、本実施の形態１では、スペーサ１５００を形成する
部材として、絶縁性基材１５０１を用い、絶縁性基材１
５０１の表面に半導電性薄膜１５０２を形成した。これ
により、スペーサ１５００の表面での帯電を中和するに
は十分な抵抵抗値を持ち、かつ装置全体の消費電力を極
端に増加させない程度のリーク電流量に留めたスペーサ
１５００を実現できた。さらに、導電性部材１５０３を
黒色導電体１０１０或いは前記メタルバック１００９と
列方向配線１００４の間の電場をなす方向と略垂直な方
向に沿って設けることによって、スペーサ１５００の表
面での帯電をスペーサ１５００の全周にわたり逃すこと
ができるので、さらに徐電能力を上げることができる。

【０１２４】即ち、表面伝導型の電子放出素子のような
冷陰極の特徴である発熱を抑えるとともに、薄型・大面
積の画像形成装置が得られた。

【０１２５】さらに、スペーサ１５００の形状として、
冷陰極素子１００２及びフェースプレート１００７の法
線方向に対して、その断面形状が一様である平板状のも
のを採用したので、スペーサ１５００自体によって電界
が乱れることはない、従って、スペーサ１５００が冷陰
極素子１００２からの電子軌道を遮らない限り、スペー
サ１５００と冷陰極素子１００２を近接して配置できる
ので、スペーサ１５００と直交するＸ方向に対して電子
放出素子１５を高密度に配置できた。

【０１２６】また、スペーサ１５００は、冷陰極素子１
００２側では１本の列方向配線（Ｄy1〜ＤyN）１００４
上に電気的に接続されており、冷陰極素子１００２上の
配線間での不要な電気的結合を避けることができた。ま
た、所望の半導電性薄膜１５０２と導電性部材１５０３
を設けることで以上の効果を示し、帯電を防止するため
の複雑な付加構造を必要としない本実施の形態のスペー
サ１５００を、本出願人の提案による冷陰極素子１００
２による単純マトリクス型の電子源を用いた画像形成装
置に適用することにより、簡単な装置構成でありながら
高品位な画像を形成できる薄型・大面積の画像形成装置
を提供できた。

【０１２７】また、特にかかる第１の実施の形態におい
て、絶縁性部材１５０１上に形成された半導電性膜１５
０２により、絶縁性部材１５０１の表面に発生する帯電
を速やかに除電できるとともに、導電性部材１５０３に
より、半導電性膜１５０２を通じて前記帯電荷が流れる
電流密度を均一化出来るので、前記電子源から放出され
る電子量が形成画像に応じて変化しても、絶縁性部材１
５１０近傍での電界分布の乱れを抑制することが出来
る。特に、本実施の形態１の構成により、前記導電性部
材が端部を有する場合に生じ易い電界集中、およびこの
電界集中による放電の発生を防ぐことが出来るので、前
記電子放出素子から放出された電子をより高い電圧で加
速することが可能となる。

【０１２８】また、導電性部材１５０３は後工程で形成
される半導電性膜１５０２に被覆された状態となるた
め、導電性部材１５０３と半導電性膜１５０２の境界に
おける電界を弱める効果を有する。従って、放電を防ぐ
上で効果的な構成といえる。

【０１２９】また、半導電性薄膜１５０２に比べ導電性
部材１５０３の抵抗値が２桁程度低いだけであっても、
十分な除電効果を得ることができることがわかった。

【０１３０】［第２の実施の形態］［導電性部材を外側に持つスペーサの場合］図１５、図
１６に第２の実施の形態を示す。第２の実施の形態は第
１の実施の形態とスペーサの構成が違うものであり、他
は同じ構成をとる。

【０１３１】図１５は、図１に示した画像形成装置にお
ける第２の実施の形態のスペーサ１５００の要部断面図
（Ｂ−Ｂ’断面の一部）であり、図１６は第２の実施の
形態のスペーサの斜視図である。

【０１３２】第２の実施の形態の構成要素は、第１の実
施の形態と同一の番号で示しているので、各構成要素の
説明は省く。

【０１３３】第２の実施の形態は第１の実施の形態と同
様の構成であるが、図に示すように、スペーサ１５００
の導電性部材１５０３が半導電膜１５０２の外側に形成
されている点のみ異なる。それ以外は第１の実施の形態
と同一の構成である。

【０１３４】図１５及び図１６において、１５０２は絶
縁性基材１５０１の表面に、例えば、シリコン、ゲルマ
ニウム等の４族半導体、ガリウム砒素等の化合物半導
体、酸化錫等の酸化物半導体、或いは、上記各種半導体
に微量の不純物を加えた不純物半導体をアモルファス状
態、多結晶状態、或いは単結晶状態に成膜した半導電性
薄膜である。例えば、半導電性薄膜１５０２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
いはスピナーを用いて塗布・焼成される。そして、半導
電性膜１５０２は、フェースプレート１００７側では黒
色導電体１０１０、或いは前記メタルバック１００９
に、リアプレート１００５側では列方向配線１００４に
対して電気的に接続されている。

【０１３５】１５０３は、導電性部材であり、例えば、
アルミニウム、ニッケル、銅、銀、金等の金属薄膜や、
シリコン、ゲルマニウム等の４族半導体、ガリウム砒素
等の化合物半導体、酸化錫等の酸化物半導体、或いは上
記各種半導体に半導電性膜１５０２に比べより多くの不
純物を加えた不純物半導体をアモルファス状態、多結晶
状態、或いは単結晶状態に成膜した導電性薄膜である。
例えば、導電性部材１５０３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、或いは分散液をディッピング、或いはスピナーを
用いて塗布・焼成される。また、導電性部材１５０３
は、絶縁性基材１５０１の表面に半導電性膜１５０２を
形成後形成されている。

【０１３６】導電性部材１５０３は、ひとつ或いは複数
から成り、それぞれ、黒色導電体１０１０、或いは前記
メタルバック１００９と列方向配線１００４の間の電場
のなす方向と概垂直な方向に沿って設けられている。そ
して、黒色導電体１０１０、或いは前記メタルバック１
００９と列方向配線１００４の間の距離に対して、狭い
幅で形成される。そして、半導電性膜１５０２と導電性
部材１５０３は電気的に接続されている。

【０１３７】（実験例６） [表面抵抗値１０の９乗、導電性部材:金(複数ライン)、３
〜１０ｋＶの場合]上記スペーサを使用し、他は、実験
例１と同一部材、同一構成の画像形成装置を製作した。
そして、高圧端子Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０
ｋＶ、冷陰極素子１００２の一対の素子電極間の印加電
圧Ｖｆは１４Ｖとした。

【０１３８】このとき、スペーサ１５００に近い位置に
ある冷陰極素子１００２からの放出電子による発光スポ
ットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成
され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
半導電性薄膜１５０１のないスペーサを用いた比較実験
用の画像形成装置の場合との比較から、帯電防止効果
が、このスペーサの構成であっても得られていることが
確認できた。

【０１３９】＜第３の実施の形態＞［積層された導電性部材を持つスペーサの場合］図１７
及び図１８に第３の実施の形態を示す。第３の実施の形
態は、第１の実施の形態とスペーサの構成が違うもので
あり、他は同じ構成をとる。

【０１４０】図１７は、図１に示した画像形成装置にお
ける第３の実施の形態のスペーサ１５００の要部断面図
（Ｂ−Ｂ’断面の一部）であり、図１８は第３の実施の
形態のスペーサの斜視図である。

【０１４１】第３の実施の形態の構成要素は、第１の実
施の形態と同一の番号で示しているので、各構成要素の
説明は省く。

【０１４２】第３の実施の形態は第１の実施の形態と同
様の構成であるが、図１７に示すように、スペーサ１５
００は、導電性部材１５０３と絶縁基材１５０１が積層
されて形成されている点のみ異なる。それ以外は、第１
の実施の形態と同一の構成である。

【０１４３】本実施の形態は、厚みに対して高さの比が
大きい高アスペクト比のスペーサを形成する場合に於
て、低アスペクト比の部材を積層して構成できる点が利
点となる。

【０１４４】図１７及び図１８において、１５０３は導
電性部材であり、例えば、アルミニウム、ニッケル、
銅、銀、金等の金属薄膜や、シリコン、ゲルマニウム等
の４族半導体、ガリウム砒素等の化合物半導体、酸化錫
等の酸化物半導体、或いは各種半導体に半導電性膜１５
０１に比べより多くの不純物を加えた不純物半導体をア
モルファス状態、多結晶状態、或いは単結晶状態に成膜
した導電性薄膜であり、例えば、導電性薄膜１５０３
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、或いはスピナーを用いて塗布・焼成され形
成される。導電性膜１５０３は、絶縁性基材１５０１と
積層され、半導電性膜１５０２の形成に先立って形成さ
れている。一般に、絶縁性基材に導電性薄膜を形成し、
更に絶縁性基材を接着し、また導電性薄膜を形成し、こ
れを繰り返し行なって形成した部材を切り出して、図１
７に示す絶縁性基材１５０１と導電性部材１５０３とが
交互に積層され構造の部材を形成する。

【０１４５】次に、前記部材の表面に、以下の半導電性
薄膜１５０２を形成する。例えば、シリコン、ゲルマニ
ウム等の４族半導体、ガリウム砒素等の化合物半導体、
酸化錫等の酸化物半導体、或いは上記各種半導体に微量
の不純物を加えた不純物半導体をアモルファス状態、多
結晶状態、或いは単結晶状態に成膜した半導電性薄膜で
あり、例えば、半導電性薄膜１５０２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液をディッピング或いはスピナ
ーを用いて塗布・焼成される。そして、半導電性膜１５
０２は、フェースプレート１００７側では黒色導電体１
０１０、或いは前記メタルバック１００９に、リアプレ
ート１００５側では列方向配線１００４に対して電気的
に接続されている。

【０１４６】導電性部材１５０３は、ひとつ或いは複数
から成り、それぞれ、黒色導電体１０１０、或いは前記
メタルバック１００９と列方向配線１００４の間の電場
のなす方向と概垂直な方向に沿って設けられている。そ
して、黒色導電体１０１０、或いは前記メタルバック１
００９と列方向配線１００４の間の距離に対して、狭い
幅で形成される。そして、半導電性膜１５０２と導電性
部材１５０３は電気的に接続されている。

【０１４７】（実験例７） [表面抵抗値１０の９乗、導電性部材:金(複数ライン)、３
〜１０ｋＶの場合]上記スペーサを使用し、他は、実験
例１と同一部材、構成の画像形成装置を製作した。

【０１４８】そして、高圧端子Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは
３ｋＶ〜１０ｋＶ、冷陰極素子１００２の一対の素子電
極間の印加電圧Ｖｆは１４Ｖとした。

【０１４９】このとき、スペーサ１５００に近い位置に
ある冷陰極素子１００２からの放出電子による発光スポ
ットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット列が形成
され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。
半導電性薄膜１５０１のないスペーサを用いた比較実験
用の画像形成装置の場合との比較から、帯電防止効果
が、このスペーサの構成であっても得られていることが
確認できた。

【０１５０】＜第４の実施の形態＞［円柱形スペーサの場合］第１の実施の形態との違い
は、円柱形のスペーサを用いた点にある。図１９乃至図
２１に第４の実施の形態を示す。第４の実施の形態と第
１実施の形態との違いはスペーサの形状が円柱である点
であり、他は同じ構成である。

【０１５１】図１９は、本実施の形態の画像形成装置の
第４の実施の形態であり、その内部構造を示すためにパ
ネルの１部を破断した斜視図である。図１９において、
図１と同一の構成要素については同じ参照番号を付けて
おり、その部分の説明は割愛する。

【０１５２】図２０は、図１９のＢ−Ｂ’断面を示した
図であり、図１９と同一の構成要素については同じ参照
番号を付けている。

【０１５３】図２１は、第４の実施の形態のスペーサの
斜視図である。第１の実施の形態とスペーサの形状以外
は同一構成であるので、構成要素、製法等の記述を省略
する。１５００は円柱のスペーサであり、スペーサ１５
００の直径は複数の冷陰極素子１００２の間隔より小さ
く、円柱の形状をしている。

【０１５４】（実験例８） [表面抵抗値１０の９乗、導電性部材:金(複数ライン)、３
〜１０ｋＶの場合]上記スペーサを使用し、他は、実験
例１と同一部材、構成の画像形成装置を製作した。そし
て、高圧端子Ｈｖヘの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋ
Ｖ、冷陰極素子１００２の一対の素子電極間の印加電圧
Ｖｆは１４Ｖとした。このとき、スペーサ１５００に近
い位置にある冷陰極素子１００２からの放出電子による
発光スポットも含め、２次元状に等間隔の発光スポット
列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示が
できた。半導電性薄膜１５０１のないスペーサを用いた
比較実験用の画像形成装置の場合との比較から、帯電防
止効果が、円柱形のスペーサの構成であっても得られて
いることが確認できた。

【０１５５】また、本実施の形態では円柱のスペーサで
実験を行ったが、複数の冷陰極素子１００２の間隔より
小さなものであれば、例えば、四角柱や、三角柱、六角
柱といった形状であっても本発明の効果を得ることがで
きる。

【０１５６】さらに、各実験を通して、半導電性膜１５
０２と、フェースプレート１００７側では黒色導電体１
０１０、或いはメタルバック１００９の接続、半導電性
膜１５０２とリアプレート１００５側では列方向配線１
００４の接続の部分的な不良が生じた場合（特に、一部
のみ導通のある場合）、半導電性膜１５０２のみ表面に
形成されたスペーサに比較して、半導電性膜１５０２と
導電性部材１５０３の両方が形成されている本実施の形
態に係るスペーサの方が、スペーサ１５００に近い位置
にある冷陰極素子１００２からの放出電子による発光ス
ポットも含め、２次元状に、より良好に等間隔の発光ス
ポット列が形成され、鮮明で色再現性のよいカラー画像
表示ができることがわかった。

【０１５７】このことは、スペーサ表面の半導電性膜１
５０２の電位分布が、少なくとも導電性部材１５０３間
では、フェースプレート１００７側の黒色導電体１０１
０、或いは前記メタルバック１００９とリアプレート１
００５側の列方向配線１００４が作る電界と並行にな
り、近傍を飛翔する電子の軌道を変化させないためと考
えられる。このことから、半導電性膜１５０２とフェー
スプレート１００７側では黒色導電体１０１０、或いは
前記メタルバック１００９の接続、半導電性膜１５０２
とリアプレート１００５側では列方向配線１００４の接
続の部分的な不良が生じ易い場合にも、本実施の形態に
係る構成は有効であることが解った。

【０１５８】また、各実験を通して、同じ半導電性膜１
５０２の抵抗値の場合、半導電性膜１５０２のみ表面に
形成されたスペーサに比較して、半導電性膜１５０２と
導電性部材１５０３の両方が形成されている本実施の形
態に係るスペーサの方が、部分的なイオン等の付着に依
る帯電に帯電に対して、より大きな徐電効果を得られる
ことが解った。これは、導電性部材１５０３が無い場
合、一部分の帯電に対し、帯電した場所の近傍しか半導
電性膜１５０２に徐電電流が流れないが、帯電した場所
の導電性部材以外の導電性部材間では、スペーサを取り
巻く半導電性膜１５０２全体を徐電電流が流れることが
できるため、大きな徐電電流が得られ易いからであると
考えられる。

【０１５９】＜第５の実施の形態＞これまでの実施の形
態で説明したスペーサの構成に加え、スペーサがフェー
スプレート１００７と接する面及びリアプレート１００
５と接する面に電気的な接続をより良好にするための電
極を設けたスペーサを用いることも出来る。

【０１６０】図２２乃至図２６は、本実施形態で用いる
スペーサの構成を示した図であり、図２２及び図２３は
導電性部材１５０３を形成した後に半導電性膜１５０２
を形成した平板状の第１の実施の形態のスペーサに対応
するものであり、図２４は半導電性膜１５０２を形成し
た後に導電性部材１５０３を形成した平板状の第２の実
施の形態のスペーサに対応するものであり、図２５は導
電性部材１５０３と絶縁性部材１５０１を積層して形成
した第３の実施の形態スペーサに対応するものであり、
図２６は円筒状のスペーサを形成した第４の実施の形態
のスペーサに対応するものである。

【０１６１】図２２乃至図２６において、各１５０４は
電極であり、半導電性膜１５０２と電気的に接続されて
おり、かつ画像形成装置内においては、フェースプレー
ト１００７内面のメタルバック１００９及びリアプレー
ト１００５内面の配線１００４と電気的に接続されてい
る。

【０１６２】＜第６の実施の形態＞これまでの実施例で
説明したスペーサを画像形成装置内に配置する例を簡単
に示す。

【０１６３】図２７及び図２８は本実施の形態の画像形
成装置のフェースプレート１００７側から見たスペーサ
の配置を示したものであり、画像表示領域をなす蛍光膜
１００８の範囲内にスペーサ１５００は配置されてい
る。図２７においては千鳥状の配置、図２８においては
平行状の配置をなしている。

【０１６４】このように、画像表示領域の長さよりも短
いスペーサを画像表示領域内に不連続的に配置すること
により、画像表示領域の長さよりも長いスペーサを用い
た場合（前述のＵＳＰ５，５３２，５４８号）に比べ
て、画像形成装置の組立工程中或いは真空排気状態での
外囲器内雰囲気を一様に保つことが出来る。このこと
は、電子源を構成する電子放出素子の特性や寿命を向上
させる上で好ましい効果となる。

【０１６５】（その他の実施の形態）また、本実施の形
態の実施の形態では、冷陰極型電子放出素子でその構成
を説明したが、これは、いずれの電子放出素子に対して
も適用できることは言うまでもない。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、特開平２ー２５７
５５１号公報等に記載されたような制御電極を用いてＳ
ＣＥの選択を行う画像形成装置において、上記のような
支持部材を用いた場合である。

【０１６６】本実施の形態によれば、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。

【０１６７】また、本実施の形態によれば、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いても、本
実施の形態は適用できる。従って、本実施の形態は被照
射部材を特定しない電子線発生装置としての形態もとり
得ることは言うまでもない。

【０１６８】さらに、本実施の形態ではスペーサの例を
挙げたが、電子源近傍の絶縁性の構造部材に対しても適
用できる。

【０１６９】また、本実施の形態では、スペーサ１５０
０はフェースプレート１００７側では黒色導電体１０１
０或いは前記メタルバック１００９に、リアプレート１
００５側では列方向配線１００４に対して電気的に接続
されている例を示したが、気密容器内の異なった電位を
持つ電極間の構造部材にも本実施の形態に係る構成で、
構造部材近傍の電子源からの放出電子の軌道に影響を与
えない効果を得ることができる。

【０１７０】図２９は、前記説明の表面伝導型放出素子
を電子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。

【０１７１】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および２１０９および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および２１１３はＴＶ信号受信回
路、２１１４は入力部である。

【０１７２】なお、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。

【０１７３】以下、画像信号の流れに沿って各部の機能
を説明してゆく。

【０１７４】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、これらよりさらに多数の走査
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ＴＶ信号は、デコーダ２１０４に出力される。

【０１７５】また、ＴＶ信号受信回路２１１２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。前記ＴＶ信号受信回路２１１３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。

【０１７６】また、画像入力インターフェース回路２１
１１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２１０４に
出力される。

【０１７７】また、画像メモリインターフェース回路２
１１０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。

【０１７８】また、画像メモリインターフェース回路２
１０９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。

【０１７９】また、画像メモリインターフェース回路２
１０８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２１
０４に出力される。

【０１８０】また、入出力インターフェース回路２１０
５は、本表示装置と、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。

【０１８１】また、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、あるいはＣＰＵ
２１０６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２
１０４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。

【０１８２】また、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。

【０１８３】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）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。

【０１８４】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、あるい
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。なお、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
接関わってもよい。

【０１８５】あるいは、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。

【０１８６】また、入力部２１１４は、ＣＰＵ２１０６
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
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事が可能である。

【０１８７】また、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。

【０１８８】なお、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、あるいは前記画像生成
回路２１０７およびＣＰＵ２１０６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。

【０１８９】また、マルチプレクサ２１０３は、ＣＰＵ
２１０６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２１０３
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２１０
１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。

【０１９０】また、ディスプレイパネルコントローラ２
１０２は、ＣＰＵ２１０６より入力される制御信号に基
づき駆動回路２１０１の動作を制御するための回路であ
る。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）を制御するための信号を駆動回路２
１０１に対して出力する。

【０１９１】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。

【０１９２】また、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２１
０２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。

【０１９３】以上、各部の機能を説明したが、図２９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２
１００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２１０
４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２１０２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２１０１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２１０
０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。

【０１９４】また、本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２１
０７および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
編集を行うことも可能である。

【０１９５】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
よい。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，静止画像および動画像を
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ことが可能で、産業用あるい
は民生用として極めて応用範囲が広い。

【０１９６】なお、図２９は、表面伝導型放出素子を電
子源とするディスプレイパネルを用いた表示装置の構成
の一例を示したにすぎず、これのみに限定されるもので
はないことは言うまでもない。例えば、図２９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。

【０１９７】本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事
が可能である。（表示パネルの構成と製造法）次に、本実施の形態を適
用した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法につい
て、具体的な例を示して説明する。

【０１９８】図３０は、実施の形態に用いた表示パネル
の斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの１部を
切り欠いて示している。

【０１９９】図中、１００５はリアプレート、１００６
は側壁、１００７はフェースプレートであり、１００５
〜１００７により表示パネルの内部を真空に維持するた
めの気密容器を形成している。気密容器を組み立てるに
あたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保
持させるため封着する必要があるが、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。リアプレート１００５には、基
板１００１が固定されているが、該基板上には冷陰極素
子１００２がＮ×Ｍ個形成されている。（Ｎ，Ｍは２以
上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適
宜設定される。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＝１０
００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。）前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子は、Ｍ本の行方向配線１００
３とＮ本の列方向配線１００４により単純マトリクス配
線されている。前記１００１〜１００４によって構成さ
れる部分をマルチ電子源と呼ぶ。なお、マルチ電子源の
製造方法や構造については、後で詳しく述べる。

【０２００】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１００５にマルチ電子源の基板１００１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１００１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源の基板１００１自体を用いて
もよい。

【０２０１】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。本実施の形態は
カラー表示装置であるため、蛍光膜１００８の部分には
ＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青、の３原色の蛍光
体が塗り分けられている。各色の蛍光体は、例えば、図
１２（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、
蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設
けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子
ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれ
が生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光
膜のチャージアップを防止することなどである。黒色の
導電体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上
記の目的に適するものであればこれ以外の材料を用いて
も良い。

【０２０２】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
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１２（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。なお、モノクロ
ームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材
料を蛍光膜１００８に用いればよく、また黒色導電材料
は必ずしも用いなくともよい。

【０２０３】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。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
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
０８を保護することや、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ことや、蛍光膜１００８を
励起した電子の導電路として作用させることなどであ
る。メタルバック１００９は、蛍光膜１００８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を真空蒸着する方法により
形成した。なお、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。

【０２０４】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。

【０２０５】また、Ｄx1〜ＤxMおよびＤy1〜ＤyNおよび
Ｈｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的
に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子であ
る。Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方向配線１００３
と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線１００４
と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１００９と
電気的に接続している。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［torr］程度の真空度まで排気する。その後、排気
管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するため
に、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位
置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜と
は、例えばＢａを主成分とするゲッター材料をヒータも
しくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であ
り、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１
０マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［torr］
の真空度に維持される。

【０２０６】また、気密容器内内部は１０のマイナス６
乗torr程度の真空に保持されるので、大気圧や不意の衝
撃等による気密容器の破壊を防止する目的で、耐大気圧
構造体として、気密容器の内部には薄板状のスペーサ１
５００が設けられている。スペーサ１５００は絶縁性基
材１５０１の表面に半導電性の薄膜を成膜した部材から
なるもので、上記目的を達成するのに必要な数だけ、か
つ必要な間隔をおいて、Ｘ方向に概平行に配置され、気
密容器の内面にフリットガラス等で封着される。スペー
サ１５００としては、例えば列方向配線１００４とメタ
ルバック１００９の間に印加される高電圧に耐えるだけ
の絶縁性基材１５０１からなる。例えば、スペーサ１５
００の絶縁性基材１５０１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、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、スペーサ１５００の絶縁席基材１５０１はその熱膨
張率が、１００５〜１００７により表示パネルの内部を
真空に維持するための気密容器を成す部材と近いものが
好ましい。

【０２０７】また、半導電性薄膜１５０２としては、ス
ペーサ１５００の表面ヘの帯電を防止する程度の表面導
電性を有するものであれば、どのようなものであっても
構わない。例えば、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乗から１０の１２乗［Ω／□］の範囲のものである
ことが好ましく、その材料としては、例えば、シリコ
ン、ゲルマニウム等の４族半導体、ガリウム砒素等の化
合物半導体、酸化錫等の酸化物半導体、或いは上記各種
半導体に微量の不純物を加えた不純物半導体をアモルフ
ァス状態、多結晶状態、或いは単結晶状態に成膜したも
の等を挙げることができる。半導電性薄膜１５０２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
散液をディッピング或い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等を挙げることが
でき、対象となる材料に応じて適宜選択される。

【０２０８】また、半導電性薄膜１５０２は、スペーサ
１５００の絶縁性基材１５０１の表面のうち、少なくと
も１００５〜１００７により表示パネルの内部を真空に
維持するための気密容器内の真空中の露出している面に
成膜される。そして、半導電性膜１５０２は、フェース
プレート１００７側では黒色導電体１０１０或いは前記
メタルバック１００９に、リアプレート１００５側では
列方向配線１００４に対して電気的に接続されている。

【０２０９】１５０３は導電性部材であり、例えば、ア
ルミニウム、ニッケル、銅、銀、金等の金属薄膜や、シ
リコン、ゲルマニウム等の４族半導体、ガリウム砒素等
の化合物半導体、酸化錫等の酸化物半導体、或いは各種
半導体に半導電性膜１５０２に比べより多くの不純物を
加えた不純物半導体をアモルファス状態、多結晶状態、
或いは単結晶状態に成膜した導電性薄膜である。

【０２１０】導電性部材１５０３は、ひとつ或いは複数
から成り、それぞれ、フェースプレート１００７側では
黒色導電体１０１０或いは前記メタルバック１００９
に、リアプレート１００５側ではと列方向配線１００４
の間の電場のなす方向と概垂直な方向に沿って設けられ
ている。そして、前記フェースプレート１００７側では
黒色導電体１０１０或いは前記メタルバック１００９と
リアプレート１００５側では列方向配線１００４の間の
距離に対して、一般に狭い幅で形成される。

【０２１１】そして、半導電性膜１５０２と導電性部材
１５０３は電気的に接続されている。スペーサ１５０
０の構成、設置位置、設置方法、およびフェースプレー
ト１００７側やリアプレート１００５側との電気的接続
は、上述の場合に限定されず、十分な耐大気圧を有し、
例えば列方向配線１００４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し、かつスペーサ
５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、どのようなものであっても構わない。

【０２１２】以上、本実施の形態に係る実施の形態の表
示パネルの基本構成と製法を説明した。

【０２１３】次に、前記実施の形態の表示パネルに用い
たマルチ電子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源は、冷陰極素
子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素
子の材料や形状あるいは製法に制限はない。従って、例
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。

【０２１４】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。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。

【０２１５】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。

【０２１６】また、実施の形態者らは、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。

【０２１７】従って、高輝度で大画面の画像表示装置の
マルチ電子源に用いるには、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
ルチ電子源の構造について述べる。

【０２１８】（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。

【０２１９】（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３１（Ａ）、（Ｂ）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、そ
れぞれ平面図および断面図である。

【０２２０】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はじ
めとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各
種セラミクス基板、あるいは上述の各種基板上に例えば
ＳｉＯ2を材料とする絶縁層を積層した基板などを用い
ることができる。

【０２２１】また、基板１１０１上に基板面と概平行に
対向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導
電性を有する材料によって形成されている。例えば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはＩｎ2Ｏ3 −ＳｎＯ2をはじめとする金属酸
化物、ポリシリコンなどの半導体などの中から適宜材料
を選択して用いればよい。電極を形成するには、例えば
真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッ
チングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば
容易に形成できるが、それ以外の方法（例えば印刷技
術）を用いて形成してもさしつかえない。

【０２２２】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストローム
から数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選ん
で設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好
ましいのは数マイクロメータ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。

【０２２３】また、導電性薄膜１１０４の部分には、微
粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素
として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）
のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、
個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微
粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに
重なり合った構造が観測される。

【０２２４】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
あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な
条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要
な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値に
するために必要な条件などである。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。

【０２２５】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとする
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをはじめとす
る炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどをはじめとす
る窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどをはじめとする半導体や、
カーボンなどがあげられ、これらの中から適宜選択され
る。

【０２２６】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／□］の範囲に含ま
れるよう設定した。なお、導電性薄膜１１０４と素子電
極１１０２および１１０３とは、電気的に良好に接続さ
れるのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような
構造をとっている。その重なり方は、図３１の例におい
ては、下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積
層したが、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素
子電極の順序で積層してもさしつかえない。

【０２２７】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。

【０２２８】なお、実際の電子放出部の位置や形状を精
密かつ正確に図示するのは困難なため、図３１（Ａ）、
（Ｂ）においては模式的に示した。

【０２２９】また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素
化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその
近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミン
グ処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことによ
り形成する。

【０２３０】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
とするのがより好ましい。

【０２３１】なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を
精密に図示するのは困難なため、図３１（Ａ）、（Ｂ）
においては模式的に示した。また、平面図（図３１
（Ａ））においては、薄膜１１１３の一部を除去した素
子を図示した。

【０２３２】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
即ち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電極１
１０２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。

【０２３３】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストロ
ーム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。

【０２３４】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３２（Ａ）〜（Ｅ）
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、各部材の表記は図３１（Ａ）、（Ｂ）と同一で
ある。

【０２３５】１）まず、図３２（Ａ）に示すように、基
板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１
を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電
極の材料を堆積させる。（堆積する方法としては、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
ィー・エッチング技術を用いてパターニングし、図３２
（Ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）
を形成する。

【０２３６】２）次に、図３２（Ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０２３７】形成するにあたっては、まず、図３２
（Ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼
成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィ
ー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。
ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子
の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。
（具体的には、本実施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ー法や
スプレー法を用いてもよい。）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、あるいは化
学的気相堆積法などを用いる場合もある。

【０２３８】３）次に、図３２（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１１
０３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。

【０２３９】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。なお、
電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成
された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測され
る電気抵抗は大幅に増加する。

【０２４０】通電方法をより詳しく説明するために、図
３３に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施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１１
１１で計測した。

【０２４１】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回の割合で、モニタパルスＰｍを挿入した。
フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、
モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定し
た。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵
抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、即ちモニ
タパルス印加時に電流計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。

【０２４２】なお、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、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【０２４３】４）次に、図３２（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。

【０２４４】通電活性化処理とは、前記通電フォーミン
グ処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条
件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物
を堆積せしめる処理のことである。（図においては、炭
素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１１３と
して模式的に示した。）なお、通電活性化処理を行うこ
とにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放
出電流を典型的には１００倍以上に増加させることがで
きる。

【０２４５】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。

【０２４６】通電方法をより詳しく説明するために、図
３４（Ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。本実施の形態においては、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Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４
は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本
実施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。

【０２４７】図３２（Ｄ）に示す１１１４は、該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するた
めのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電
流計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１
を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う
場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４
として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加
する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電
活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１
１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放
出電流Ｉｅの一例を図３４（Ｂ）に示すが、活性化電源
１１１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経
過とともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和して
ほとんど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅが
ほぼ飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印
加を停止し、通電活性化処理を終了する。

【０２４８】なお、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。

【０２４９】以上のようにして、図３２（Ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０２５０】（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。

【０２５１】図３５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。

【０２５２】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、図３１（Ａ）の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌ
ｓとして設定される。

【０２５３】なお、基板１２０１、素子電極１２０２お
よび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１２０６
には、例えばＳｉＯ2のような電気的に絶縁性の材料を
用いる。

【０２５４】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３６（Ａ）〜（Ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は図３５と同
一である。

【０２５５】１）まず、図３６（Ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０２５６】２）次に、図３６（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ＳｉＯ2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。

【０２５７】３）次に、図３６（Ｃ）に示すように、絶
縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０２５８】４）次に、図３６（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１２０３を露出させる。

【０２５９】５）次に、図３６（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。

【０２６０】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３２（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３２（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。）以上のようにして、図３６（Ｆ）に示す垂直型の表面伝
導型放出素子を製造した。

【０２６１】（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。

【０２６２】図３７に、表示装置に用いた素子の、（放
出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素
子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例
を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著
しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、
これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータ
を変更することにより変化するものであるため、２本の
グラフは各々任意単位で図示した。

【０２６３】表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに
関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０２６４】第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈ
と呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に
放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満
の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。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。

【０２６５】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０２６６】第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して
素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電
圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出され
る電子の電荷量を制御できる。

【０２６７】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、第一の特性を利用すれば、表示画面を順
次走査して表示を行うことが可能である。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Ｖ
ｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替
えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行
うことが可能である。

【０２６８】また、第二の特性かまたは第三の特性を利
用することにより、発光輝度を制御することができるた
め、諧調表示を行うことが可能である。（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子源の構
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源の構造について
述べる。

【０２６９】図３８に示すのは、図３０の表示パネルに
用いたマルチ電子源の平面図である。基板上には、図３
１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。

【０２７０】図３８のＡ−Ａ’に沿った断面を図３９に
示す。

【０２７１】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配
線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１００３および列方向配線電極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。

【０２７２】なお、本実施の形態は、複数の機器（例え
ばホストコンピュータ，インタフェイス機器，リーダ，
プリンタなど）から構成されるシステムに適用しても、
一つの機器からなる装置（例えば、複写機，ファクシミ
リ装置など）に適用してもよい。

【０２７３】また、本実施の形態の目的は、前述した実
施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコー
ドを記録した記憶媒体を、システムあるいは装置に供給
し、そのシステムあるいは装置のコンピュータ（または
ＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納されたプログラムコ
ードを読出し実行することによっても、達成されること
は言うまでもない。

【０２７４】この場合、記憶媒体から読出されたプログ
ラムコード自体が前述した実施形態の機能を実現するこ
とになり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は
本実施の形態を構成することになる。

【０２７５】プログラムコードを供給するための記憶媒
体としては、例えば、フロッピディスク，ハードディス
ク，光ディスク，光磁気ディスク，ＣＤ−ＲＯＭ，ＣＤ
−Ｒ，磁気テープ，不揮発性のメモリカード，ＲＯＭな
どを用いることができる。

【０２７６】また、コンピュータが読出したプログラム
コードを実行することにより、前述した実施形態の機能
が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示
に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペレ
ーティングシステム）などが実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。

【０２７７】さらに、記憶媒体から読出されたプログラ
ムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボード
やコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わる
メモリに書込まれた後、そのプログラムコードの指示に
基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わ
るＣＰＵなどが実際の処理の一部または全部を行い、そ
の処理によって前述した実施形態の機能が実現される場
合も含まれることは言うまでもない。

【０２７８】本実施の形態を上記記憶媒体に適用する場
合、その記憶媒体には、先に説明したプログラムコード
を格納することになる。

【０２７９】以上説明したように、本実施の形態に係る
実施の形態によれば、スペーサ側面にアノードと概平行
なストライプ状の電極を設けることで、１. アノードと素子間の平行な電場を乱すことがなく
なり、２. また、スペーサがチャージアップされることがな
くなるため、電子ビームの軌道に悪影響を及ぼすことが
なくなる。

【０２８０】以上説明したように本実施の形態によれ
ば、電子放出素子と、画像形成部材と、スペーサとを真
空容器内に備える画像形成装置において、とりわけ該ス
ペーサ近傍での、画像形成部材への電子ビームの照射位
置ずれなどによる画質の劣化を低減するとともに高品位
な画像の形成を達成し得る。

【０２８１】また、本実施の形態によれば、電子放出素
子と、発光体を有する画像形成部材と、スペーサとを真
空容器内に備える画像形成装置において、とりわけ該ス
ペーサ近傍での、発光形状の変形、発光位置の変化、色
ずれなどによる画像の劣化を低減するとともに高輝度な
画像の形成を達成し得る。

【０２８２】また本実施の形態によれば、上記画像形成
装置において、スペーサの帯電や、とりわけスペーサに
起因する。スパーク放電の発生を低減し得る。

【０２８３】また本実施の形態によれば、上記画像形成
装置において、電子ビームの起動に悪影響を与えないよ
うに、スペーサ各部の表面電位が所定の分布に制御され
た画像形成装置を提供できる。

【０２８４】また本実施の形態によれば、上記帯電と上
記スパーク放電を低減するとともにさらにスペーサの製
造が容易である。

【０２８５】また本実施の形態によれば、上記帯電と上
記スパーク放電を低減するとともにさらに容器内を真空
排気する際に排気コンダクタンスに優れるスペーサを配
置した画像形成装置を提供できる。

【０２８６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、電
子放出素子と、画像形成部材と、スペーサとを真空容器
内に備える画像形成装置において、とりわけ該スペーサ
近傍での、画像形成部材への電子ビームの照射位置ずれ
などによる画像の劣化を低減するとともに、高品位な画
像を形成できるという効果がある。

【０２８７】また本発明によれば、電子放出素子と、発
光体を有する画像形成部材と、スペーサとを真空容器内
に備える画像形成装置において、とりわけ該スペーサ近
傍での、発光形状の変形、発光位置の変化、色ずれなど
による画像の劣化を低減するとともに高輝度な画像を形
成できるという効果がある。

【０２８８】また本発明によれば、上記画像形成装置に
おいて、スペーサの帯電や、とりわけスペーサに起因す
る、スパーク放電の発生を低減できる。

【０２８９】また本発明によれば、上記画像形成装置に
おいて、電子ビームの起動に悪影響を与えないように、
スペーサ各部の表面電位が所定の分布に制御された画像
形成装置を提供できる。

【０２９０】また本発明によれば、上記帯電と上記スパ
ーク放電を低減するとともにさらにスペーサの製造が容
易な画像形成装置を提供できる。

【０２９１】また本発明によれば、上記帯電と上記スパ
ーク放電を低減するとともに、更に容器内を真空排気す
る際に排気コンダクタンスに優れるスペーサを配置でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の画像形成装置の表
示パネルを一部を破断して示す斜視図である。

【図２】本実施の形態の表示パネルの一部平面図であ
る。

【図３】図１に示した画像形成装置のスペーサ近傍のＢ
−Ｂ’線断面図である。

【図４】本発明の第１の実施の形態におけるスペーサの
斜視図である。

【図５】本実施の形態の板状スペーサの斜視図である。

【図６】本実施の形態の円柱状スペーサの斜視図であ
る。

【図７】本実施の形態のスペーサのループ状導電体の配
置を示す側面図である。

【図８】本実施の形態のスペーサのループ状導電体の配
置を示す側面図である。

【図９】スペーサとこれを挟む電極の例を説明するため
の斜視図である。

【図１０】スペーサとこれを挟む電極の例を説明するた
めの斜視図である。

【図１１】スペーサとこれを挟む電極の例を説明するた
めの斜視図である。

【図１２】表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列
を例示した平面図である。

【図１３】図１に示した表示パネルにおける電子および
後述の散乱粒子の発生状況を説明するための図である。

【図１４】図１に示した表示パネルにおける電子および
後述の散乱粒子の発生状況を説明するための図である。

【図１５】本発明の第２の実施の形態におけるスペーサ
近傍を説明する図１のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図１６】第２の実施の形態におけるスペーサの斜視図
である。

【図１７】本発明の第３の実施の形態における図１に示
した表示パネルのスペーサ近傍のＢ−Ｂ’線断面図であ
る。

【図１８】第３の実施の形態におけるスペーサの斜視図
である。

【図１９】本発明の第４の実施の形態の画像形成装置の
一部を破断して示す斜視図である。

【図２０】図１９に示した表示パネルの円柱形スペーサ
近傍のＢ−Ｂ’線断面図である。

【図２１】本発明の第４の実施の形態における円柱形ス
ペーサの斜視図である。

【図２２】スペーサと電極との間に導電性中間層を設け
た本実施の形態の表示パネルの一部断面図である。

【図２３】電極との接続部に導電層を設けた本実施の形
態の板状スペーサの斜視図である。

【図２４】スペーサと電極との間に導電性中間層を設け
た本実施の形態の表示パネルの一部断面図である。

【図２５】スペーサと電極との間に導電性中間層を設け
た本実施の形態の表示パネルの一部断面図である。

【図２６】電極との接続部に導電層を設けた本実施の形
態の円柱状スペーサの斜視図である。

【図２７】本実施の形態のスペーサの配置（千鳥状）を
示す平面図である。

【図２８】本実施の形態のスペーサの配置（平行）を示
す平面図である。

【図２９】本実施の形態の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構成を示すブロック図
である。

【図３０】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斜視図である。

【図３１】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）と、その断面形状を示す図（Ｂ）
である。

【図３２】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３３】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図３４】通電活性化処理の際の印加電圧波形図（Ａ）
と、通電活性化処理の際の放出電流Ｉｅの変化を示す図
（Ｂ）である。

【図３５】本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３６】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３７】本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３８】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
平面図である。

【図３９】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の
一部断面図である。

【図４０】従来の画像表示装置の一部を破断した斜視図
である。

【図４１】従来のスペーサの側面図である。

【図４２】従来の画像表示装置の断面図である。

【図４３】従来のスペーサの斜視図である。

【図４４】従来のスペーサの斜視図である。

【図４５】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４６】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図４７】従来知られたＭＩＮ型素子の一例を示す図で
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】真空容器と、該真空容器内に配置され
た、電子放出素子、画像形成部材、及びスペーサとを有
する画像形成装置において、前記スペーサは前記真空容器内の互いに異なる電圧が印
加される電極間に配置されており、真空雰囲気に露出し
た表面に半導電性部材と、前記表面を一周するループ状
の導電性部材とを有していることを特徴とする画像形成
装置。
【請求項２】前記ループ状の導電性部材は、前記電極
間の距離を一定の比で分割する位置に設けられているこ
とを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記ループ状の導電性部材は、前記表面
に複数のストライプ状に配置されていることを特徴とす
る請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記半導電部材性は、絶縁性部材の表面
に被覆され、前記電極間に電気的に接続された半導電性
膜であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項５】前記ループ状の導電性部材は前記半導電
性膜の被覆上に設けられていることを特徴とする請求項
４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記ループ状の導電性部材は、前記半導
電性膜で被覆されていることを特徴とする請求項４に記
載の画像形成装置。
【請求項７】前記ループ状の導電性部材は、絶縁性部
材と導電性部材とを交互に積層することで形成されてお
り、前記半導電性部材は、前記積層された積層体の表面
に被覆され、前記電極間に電気的に接続された半導電性
膜によって付与されていることを特徴とする請求項１に
記載の画像形成装置。
【請求項８】前記半導電性部材を有するスペーサ表面
は、１０の５乗乃至１０の１２乗［Ω／□］の抵抗を有
することを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に
記載の画像形成装置。
【請求項９】前記電極は、一方が前記画像形成部材と
電気的に接続された電極であることを特徴とする請求項
１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記電極は、一方が、前記画像形成部
材と電気的に接続された電極であり、他方が、前記電子
放出素子から放出される電子ビームを制御するための制
御電極である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記電極は、双方ともに前記電子放出
素子から放出される電子ビームを制御するための制御電
極であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。
【請求項１２】前記電極は、一方が前記電子放出素子
から放出される電子ビームを制御するための制御電極
で、他方が、前記電子放出素子に接続された電極である
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記スペーサと前記電極との接合部
に、導電性の中間層を有することを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記電子放出素子は冷陰極素子である
ことを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項１５】前記電子放出素子は表面伝導型放出素
子であることを特徴とする請求項１乃至１３のいずれか
１項に記載の画像形成装置。
【請求項１６】前記電子放出素子が行列状に複数配設
されていることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれ
か１項に記載の画像形成装置。
【請求項１７】前記複数の電子放出素子に駆動信号を
印加するための配線電極を更に有することを特徴とする
請求項１６に記載の画像形成装置。
【請求項１８】前記電極は、一方が前記画像形成部材
と電気的に接続された電極であり、他方が前記配線電極
であることを特徴とする請求項１７に記載の画像形成装
置。
【請求項１９】前記電極は、一方が前記電子放出素子
から放出される電子ビームを制御するための制御電極
で、他方が前記配線電極であることを特徴とする請求項
１７に記載の画像形成装置。
【請求項２０】前記配線電極は、行方向に配設された
複数の電子放出素子を結線する行方向配線電極と、列方
向に配設された複数の電子放出素子を結線する列方向配
線電極とを有することを特徴とする請求項１７に記載の
画像形成装置。
【請求項２１】前記電極は、一方が前記画像形成部材
と電気的に接続された電極であり、他方が前記行方向配
線電極あるいは前記列方向配線電極であることを特徴と
する請求項２０に記載の画像形成装置。
【請求項２２】前記電極は、一方が前記電子放出素子
から放出される電子ビームを制御するための制御電極
で、他方が前記行方向配線電極あるいは前記列方向配線
電極であることを特徴とする請求項２０に記載の画像形
成装置。
【請求項２３】前記画像形成部材は蛍光体を有するこ
とを特徴とする請求項１乃至２２のいずれか１項に記載
の画像形成装置。
【請求項２４】前記スペーサは板状のスペーサである
ことを特徴とする請求項１乃至２３のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項２５】前記スペーサは前記画像形成部材の画
像形成領域内に納まる大きさを有するスペーサであるこ
とを特徴とする請求項１乃至２４のいずれか１項に記載
の画像形成装置。
【請求項２６】前記スペーサが互いに間隔を有して複
数配置されていることを特徴とする請求項２５に記載の
画像形成装置。
【請求項２７】前記スペーサは板状のスペーサである
ことを特徴とする請求項２６に記載の画像形成装置。