JPH10275574A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 平面型画像形成装置の内部空間を支持するス
ペーサ構造において、基板と熱膨張率の異なる、高さが
充分な、多数個のスペーサを効率良く組み立てられるス
ペーサ構造を実現する。 【解決手段】 真空又は減圧容器内に、少なくとも、複
数の発光励起源と該発光励起源によって発光する発光部
と、該発光励起源と該発光部との間の空間を保持するた
めに設けられたスペーサを有する平面型の画像形成装置
であって、該スペーサは、異なる２種類以上の構造体
（Ｒ部、Ｅ部）が連結されたスペーサ５１であることを
特徴とする画像形成装置。上記スペーサ５１は、機械的
強度の異なる２種類以上の部分（Ｒ部、Ｅ部）の連結体
からなることを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像形成装置に関
し、特に、薄型平面形状の画像形成装置において、平面
間を支持するスペーサ部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子を利用した画像形成
装置として、冷陰極電子放出素子を多数形成した電子源
基板と、透明電極および蛍光体を具備した陽極基板とを
平行に対向させ真空に排気した平面型の電子線表示パネ
ルが知られている。このような画像形成装置において、
冷陰極電子放出素子として、例えば、電界放出型電子放
出素子を用いたものは例えば、Ｉ．Ｂｒｏｄｉｅ，“Ａ
ｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｆｌａｔ ｃ
ｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ ＣＲＴｓ”，Ｉｎｆｏｒｍａ
ｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ，１／８９，１７（１９８
９）に開示されたものがある。また、表面伝導型電子放
出素子を用いたものは、例えばＵＳＰ５０６６８３３等
に開示されている。平面型の電子線表示パネルは、現在
広く用いられている陰極線管（ｃａｔｈｏｄｅ ｒａｙ
ｔｕｂｅ：ＣＲＴ）表示装置に比べ、軽量化、大画面
化を図ることができ、また、液晶を利用した平面型表示
パネルやプラズマ・ディスプレイ、エレクトロルミネッ
セント・ディスプレイ等の他の平面型表示パネルに比べ
て、より高輝度、高品質な画像を提供することができ
る。

【０００３】図１５、図１６に、電子放出素子を利用し
た画像形成装置の一例として、従来の平面型電子線表示
パネルの概略構成図を示す。ここで、図１６は、図１５
におけるＡ−Ａ’断面図である。

【０００４】図１５、図１６に示される従来の平面型電
子線表示パネルの構成について詳述すると、図中、１０
１は電子源基板であるリアプレート、１０２は陽極（ア
ノード）基板であるフェースプレート、１０３は外枠で
あり、これらの接合部をフリットガラス等で接合（加熱
封着）することにより真空外囲器を構成している。１０
４はリアプレートの基体であるガラス基板、１０５は電
子放出素子であり、１０６ａおよび１０６ｂは、電子放
出素子１０５に電圧を印加するための電極である。１０
７ａ（走査電極）及び１０７ｂ（信号電極）は電極配線
であり、それぞれ、電極１０６ａ、１０６ｂに接続され
ている。１０８はフェースプレートの基体であるガラス
基板、１０９は透明電極、１１０は蛍光体である。１１
１はスペーサで、リアプレート１０１とフェースプレー
ト１０２を所定間隔に保持するとともに、大気圧に対す
る支持部材として配置されている。

【０００５】この電子線表示パネルにおいて画像を形成
するには、マトリックス状に配置された走査配線１０７
ａと信号配線１０７ｂに所定の電圧を順次印加すること
で、マトリックスの交点に位置する所定の電子放出素子
１０５を選択的に駆動し、放出された電子を蛍光体１１
０に照射して所定の位置に輝点を得る。なお、透明電極
（アノード）１０９は、放出電子を加速してより高い輝
度の輝点を得るために、素子１０５に対して正電位とな
るように高電圧が印加される。ここで、印加される電圧
は、蛍光体の性能や、フェースプレートとリアプレート
間距離等にもよるが、数百Ｖから数十ｋＶ程度の電圧で
ある。従って、リアプレート１０１とフェースプレート
１０２間の距離（正確には配線１０７ｂと透明電極１０
９との距離）ｄは、この印加電圧によって真空の絶縁破
壊（すなわち放電）が生じないようにするため、百μｍ
から数ｍｍ程度に設定されるのが一般的である。

【０００６】表示パネルの表示面積が大きくなるに従
い、外囲器内部の真空と外部の大気圧差による基板の変
形を抑えるためには、リアプレート基板１０４およびフ
ェースプレート基板１０８を厚くする必要がでてきた。
基板を厚くすることは表示パネルの重量を増加させるだ
けでなく、斜め方向から見た時に歪みを生ずる。そこ
で、スペーサ１１１を配置することにより、基板１０
４、１０８の強度負担を軽減でき、軽量化、低コスト
化、大画面化が可能となるので、平面型電子線表示パネ
ルの利点を十分に発揮することができる様になる。

【０００７】このスペーサに要求される性能は以下の通
りである。 １．機械強度 ・耐大気圧強度（圧縮強度、弾性定数が大、熱変形温度
が高い） ２．熱物性 ・耐熱性（製造工程における加熱工程に耐える） 真空シール（フリット工程）：例えば、約４３０℃、酸
化雰囲気（大気）、１０〜２０ｍｉｎ 数回 真空中ベーク（高真空形成過程）：例えば３００〜３５
０℃、真空中、数時間 ・熱膨張率（表記パネルの基板、外枠と同程度が望まし
い） 例えばソーダライムガラス：〜８×１０^-6ｃｍ／ｃｍ／
℃ ３．電気物性 ・絶縁耐圧（高電圧印加に耐えうる） 例えば１ｋＶ／ｍｍ以上 ・比抵抗（高電圧印加によるジュールヒートが小さい） 絶縁体 ・帯電特性（ｄが小さい場合：沿面放電を起こさない、
ｄが大きい場合：放出電子の軌道を曲げない） 二次電子放出効率〜１程度、表面抵抗１０⁹ 〜１０¹⁰Ω
／□以上 ４．放出ガス特性 ・低放出ガス（高真空を維持できる） 例えば、ガス放出レート１０^-7ｔｏｒｒ・ｌ／ｃｍ² ・
ｓｅｃ以下 ５．加工性 ・寸法精度、量産性（低コスト） 上記の様な性能を満たすスペーサー材料として、一般的
には、ガラス、セラミック材料が用いられる。一方、
『Ａｄｖａｎｃｅｄ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ：ｆｌａｔ
ｃｏｌｄ−ｃａｔｈｏｄｅ ＣＲＴｓ』（Ｉｎｆｏｒ
ｍａｔｉｏｎ Ｄｉｓｐｌａｙ１／８９，１７〜１９
頁）やＵＳＰ５，０６３，３２７において、Ｉｖｏｒ
Ｂｒｏｄｉｅ氏は、ポリイミドを用いたスペーサを開示
している。これは、感光性のポリイミドをスピン法で基
板に塗布し、前ベークした後、フォトリソグラフィ（マ
スク露光、現像、洗浄）の工程を経て真空ベークを行う
手法であり、最終的に陰極基板表面に１００μｍの高さ
のポリイミドスペーサを作っている。さらに感光性のポ
リイミドを利用した例としてＵＳＰ５，３７１，４３３
等も挙げることができる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、フラ
ットパネルディスプレーは、作製工程（加熱工程）で封
着、ベーキングなど３００〜４００℃の温度差を経験す
るため、基板、枠、スペーサなどの構成部材の熱膨張係
数を揃える必要がある。しかし、スペーサ材には、機械
強度や耐電圧特性、帯電特性などの性能要求が厳しく、
前述の様な特性を満足するものが必ずしも熱膨張係数を
満足するとは限らないという問題点がある。

【０００９】この問題点の解決策の１つは、スペーサの
体積を小さくして作製する方法があるが、フォトリソ工
程を使ったスペーサ作製方法以外の方法では、スペーサ
の数が著しく増加して組立コストが高くなるという問題
がある。

【００１０】一方、前述のフォトリソ工程を使ったスペ
ーサ作製では、前述の様に高加速電圧の印加（〜数ｋ
Ｖ）が可能な、高さ１００μｍを大きく超えるスペーサ
の作製は困難であるという問題がある。

【００１１】従って、基板と熱膨張率の異なる、高さが
充分な、多数個のスペーサを効率良く組み立てられる構
造及び方法がなかったという、解決すべき課題があっ
た。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、前述した課題
を解決するための手段として、真空又は減圧容器内に、
少なくとも、複数の発光励起源と、該発光励起源によっ
て発光する発光部と、該発光励起源と該発光部との間の
空間を保持するために設けられたスペーサを有する平面
型の画像形成装置であって、該スペーサは、異なる２種
類以上の構造体が連結されたスペーサであることを特徴
とする画像形成装置を提供するものである。

【００１３】また、上記スペーサは、機械的強度の異な
る２種以上の部分の連結体からなることを特徴とする画
像形成装置でもある。

【００１４】また、上記スペーサの機械的強度の強い部
分の少なくとも１部が、基板に固定（接着、嵌合含む）
されていることを特徴とする画像形成装置でもある。

【００１５】また、上記スペーサの機械的強度の異なる
２種類以上の部分は、厚さが異なっている連結体からな
ることを特徴とする画像形成装置でもある。

【００１６】また、真空又は減圧容器内に、少なくと
も、複数の発光励起源と、該発光励起源によって発光す
る発光部と、該発光励起源と該発光部とを有する基板の
間に空間を保持するために設けられたスペーサを有する
平面型の画像形成装置であって、該スペーサは、外圧で
押される前記基板を、機械的にささえる２つ以上の構造
体が、前記外圧に直接的に押されない構造体によって連
結されている構造であることを特徴とする画像形成装置
でもある。

【００１７】また、上記発光励起源は、冷陰極電子放出
素子であることを特徴とする画像形成装置でもある。

【００１８】また、上記発光励起源は、表面伝導型電子
放出素子であることを特徴とする画像形成装置でもあ
る。

【００１９】また、上記発光部は、陽極電極と蛍光体よ
りなることを特徴とする画像形成装置でもある。

【００２０】また、上記スペーサの機械的強度の異なる
２種類以上の連結体の内、強度の弱い連結部の最大長さ
Ｌが、１０ｍｍ以下であることを特徴とする画像形成装
置でもある。

【００２１】［作用］本発明によれば、スペーサの構造
を、機械的に剛な部分（Ｒ部）と、機械的に柔な部分
（Ｅ部）を繋ぎ合わせた一体構造とすることにより、基
板との熱膨張差を、主にＥ部の変形で吸収することがで
き、加熱工程時の基板の損傷を防止することができる。

【００２２】また、本発明のスペーサ構造によれば、熱
膨張係数が基板と異なるスペーサを用い、なおかつスペ
ーサ数を増大させない構造を実現できる。

【００２３】また、Ｒ部の中に、さらにＥ部を含んだ構
成とすることにより、Ｒ部に囲まれた空間が完全に閉鎖
されたものでなくなるので、パネル内のコンダクタンス
が良くなり、Ｒ部で囲まれた空間内に残留あるいは発生
したガスをゲッター等により排気できる。また、Ｅ部で
の熱膨張の吸収（たわみ量）が少なくて済む。

【００２４】このように、本発明のスペーサによれば、
Ｅ部に、延びによるたるみを集中させることが出来、こ
のたるみは熱処理工程などが終了した、通常の使用状態
（室温近く）では、もとの形状に復帰しているので、電
子軌道の邪魔をすることなく、当初の目的通りの機能を
達成出来る。

【００２５】また、例えば、Ｅ部の断面は基板に垂直な
方向に縦長に作製することや、Ｅ部に、基板と垂直方向
に溝を形成しておくことや、Ｅ部を熱膨張率の異なる２
つの材質を貼り合わせて構成しておくことにより、たる
みが生じた時にも、両基板を擦らないように基板面に平
行に変形させることができ、基板の損傷を防ぐことがで
きる。

【００２６】

【発明の実施の形態】図４は、本発明の実施形態の画像
形成装置パネルの模式的斜視図である。図４は、一部分
を、模式的に、少ない素子数で示した図であるが、ｍ＝
４８０，ｎ＝３６０に対応したスペーサ、パネルの作製
例について以下に述べる。

【００２７】

【実施例】

［実施例１］本発明の画像形成装置の実施例１について
説明する。

【００２８】［画像形成装置の構成］図４は、本発明の
画像形成装置の概略構成を示す模式的斜視図である。

【００２９】図４において、３１は電子源基板、３２は
Ｘ方向配線、３３はＹ方向配線である。３４は表面伝導
型電子放出素子（構造等は後述）である。

【００３０】Ｘ方向配線３２は、Ｄｏｘ１，Ｄｏｘ２，
…Ｄｏｘｍのｍ本からなり、真空蒸着法、印刷法、スパ
ッタ法等を用いて形成された導電性金属等で構成するこ
とができる。配線の材料、膜厚、巾は、適宜設計され
る。またＹ方向配線３３は、Ｄｏｙ１，Ｄｏｙ２，…Ｄ
ｏｙｎのｎ本の配線よりなり、Ｘ方向配線３２と同様に
形成される。これらｍ本のＸ方向配線３２とｎ本のＹ方
向配線３３との間には、不図示の層間絶縁層が設けられ
ており、両者を電気的に分離している（ｍ，ｎは、共に
正の整数、但し、本実施例では、ｍ＝４８０，ｎ＝３６
０とした。）。

【００３１】不図示の層間絶縁層は、真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成されたＳｉＯ₂ 等で構成
される。例えば、Ｘ方向配線３２を形成した基板３１の
全面或は一部に所望の形状で形成され、特に、Ｘ方向配
線３２とＹ方向配線３３の交差部の電位差に耐え得るよ
うに、膜厚、材料、製法が、適宜設定される。Ｘ方向配
線３２とＹ方向配線３３は、それぞれ外部端子として引
き出されている。

【００３２】表面伝導型放出素子３４を構成する一対の
電極（不図示）は、ｍ本のＸ方向配線３２とｎ本のＹ方
向配線３３と導電性金属等からなる結線３５によって電
気的に接続されている。

【００３３】本実施例では、表面伝導型電子放出素子を
用いたが、本発明に適用できる電子放出素子としては、
前述した冷陰極電子放出素子が好ましく用いることがで
きる。

【００３４】配線３２と配線３３を構成する材料、結線
３５を構成する材料及び一対の素子電極を構成する材料
は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であって
も、またそれぞれ異なってもよい。これら材料は、例え
ば前述の素子電極の材料より適宜選択される。素子電極
を構成する材料と配線材料が同一である場合には、素子
電極に接続した配線は素子電極ということもできる。

【００３５】Ｘ方向配線３２には、Ｘ方向に配列した表
面伝導型放出素子３４の行を、選択するための走査信号
を印加する不図示の走査信号印加手段が接続される。一
方、Ｙ方向配線３３には、Ｙ方向に配列した表面伝導型
放出素子３４の各列を入力信号に応じて、変調するため
の不図示の変調信号発生手段が接続される。各電子放出
素子に印加される駆動電圧は、当該素子に印加される走
査信号と変調信号の差電圧として供給される。

【００３６】上記構成においては、単純なマトリクス配
線を用いて、個別の素子を選択し、独立に駆動可能とす
ることができる。

【００３７】図４において、３１は電子放出素子を複数
配した電子源基板、４１は電子源基板３１を固定したリ
アプレート、４６はガラス基板４３の内面に蛍光膜４４
とメタルバック４５が形成されたフェースプレートであ
る。４２は、支持枠であり該支持枠４２には、リアプレ
ート４１、フェースプレート４６がフリットガラス等を
用いて接続されている。４７は外囲器であり、例えば大
気中あるいは、窒素中で、４００〜５００度の温度範囲
で１０分以上焼成することで、封着して構成される。

【００３８】外囲器４７は、上述の如く、フェースプレ
ート４６、支持枠４２、リアプレート４１で構成され
る。リアプレート４１は主に基板３１の強度を補強する
目的で設けられるため、基板３１自体で十分な強度を持
つ場合は別体のリアプレート４１は不要とすることがで
きる。即ち、基板３１に直接支持枠４２を接合し、フェ
ースプレート４６、支持枠４２及び基板３１で外囲器４
８を構成しても良い。

【００３９】また、５１は、本発明のスペーサの一部で
あり、フェースプレート４６、リアプレート４１間を、
支持すべく配置されている。このスペーサ５１について
は、詳細に後述する。

【００４０】蛍光膜４４は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから構成することができる。カラーの蛍光膜の場
合は、蛍光体の配列によりブラックストライプあるいは
ブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色導電材（不図
示）と蛍光体とから構成することができる。ブラックス
トライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー
表示の場合、必要となる三原色蛍光体の各蛍光体間の塗
り分け部を黒くすることで混色等を目立たなくすること
と、蛍光膜４４における外光反射によるコントラストの
低下を抑制することにある。ブラックストライプの材料
としては、通常用いられている黒鉛を主成分とする材料
の他、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料を
用いることができる。

【００４１】ガラス基板４３に蛍光体を塗布する方法
は、モノクローム、カラーによらず、沈澱法、印刷法等
が採用できる。蛍光膜４５の内面側には、通常メタルバ
ック４５が設けられる。メタルバックを設ける目的は、
蛍光体の発光のうち内面側への光をフェースプレート４
６の外側へ鏡面反射させることにより輝度を向上させる
こと、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、外囲器内で発生した負イオンの衝突に
よるダメージから蛍光体を保護すること等である。メタ
ルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜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を真空蒸着等を用いて堆積させることで
作製できる。

【００４２】フェースプレート４６には、更に蛍光膜４
４の導電性を高めるため、蛍光膜４４の外面側（蛍光膜
４４とガラス基板４３の間）に透明電極（不図示）を設
けてもよい。

【００４３】前述の封着を行う際には、カラーの場合は
各色蛍光体と電子放出素子とを対応させる必要があり、
十分な位置合わせが不可欠となる。

【００４４】［画像形成装置の製造方法］図４に示した
画像形成装置は、例えば、以下のようにして製造され
る。

【００４５】外囲器４７は、前述の封着工程後に、適宜
加熱しながら、イオンポンプ、ソープションポンプなど
のオイルを使用しない排気装置により不図示の排気管を
通じて排気し、１０^-7ｔｏｒｒ程度の真空度の有機物質
の十分少ない雰囲気にした後、封止が成される。外囲器
４７の封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理
を行うこともできる。これは、外囲器４７の封止を行う
直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等
を用いた加熱により、外囲器４７内の所定の位置（不図
示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する
処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該
蒸着膜の吸着作用により、例えば１×１０^-5ないしは１
×１０^-7ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。な
お、従来公知の表面伝導型電子放出素子のフォーミング
処理以降の工程（詳しくは後述）は、適宜設定できる。

【００４６】［表面伝導型電子放出素子の構造］本発明
を適用し得る表面伝導型電子放出素子の基本的構成には
大別して、平面型及び垂直型の２つがある。

【００４７】まず、平面型表面伝導型電子放出素子につ
いて説明する。図１７は、本発明を適用可能な平面型表
面伝導型電子放出素子の構成を示す模式図であり、図１
７（ａ）は平面図、図１７（ｂ）は断面図である。

【００４８】図１７において、３１１は基板、３１２，
３１３は素子電極、３１４は導電性薄膜、３１５は電子
放出部である。

【００４９】基板３１１としては、石英ガラス、Ｎａ等
の不純物含有量を減少したガラス、青板ガラス、青板ガ
ラスにスパッタ法等により形成したＳｉＯ₂ を積層した
ガラス基板及びアルミナ等のセラミックス及びＳｉ基板
等をを用いることができる。

【００５０】対向する素子電極２，３の材料としては、
一般的な導体材料を用いることができる。これは例えば
Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃ
ｕ，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とガラス等か
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
択することができる。

【００５１】素子電極間隔ＳＬ、素子電極長さＳＷ、導
電性薄膜３１４の形状等は、応用される形態等を考慮し
て、設計される。素子電極間隔ＳＬは、好ましく、数千
Åから数百μｍの範囲とすることができ、より好ましく
は、素子電極間に印加する電圧等を考慮して数μｍから
数十μｍの範囲とすることができる。

【００５２】素子電極長さＷは、電極の抵抗値、電子放
出特性を考慮して、数μｍから数百μｍの範囲とするこ
とができる。素子電極３１２，３１３の膜厚ｄは、数百
Åから数μｍの範囲とすることができる。尚、図１７に
示した構成だけでなく、基板３１１上に、導電性薄膜３
１４、対向する素子電極３１２，３１３の順に積層した
構成とすることもできる。

【００５３】導電性薄膜３１４には、良好な電子放出特
性を得るために、微粒子で構成された微粒子膜を用いる
のが好ましい。その膜厚は、素子電極３１２，３１３へ
のステップカバレージ、素子電極３１２、３１３間の抵
抗値及び後述するフォーミング条件等を考慮して適宜設
定されるが、通常は、数Åから数十Åの範囲とするのが
好ましく、より好ましくは１０Åより５００Åの範囲と
するのが良い。その抵抗値は、Ｒｓが１０² から１０⁷
Ω／□の値である。なおＲｓは、厚さがｔ、幅がｗで長
さがｌの薄膜の抵抗Ｒを、Ｒ＝Ｒｓ（ｌ／ｓｗ）とおい
たときに表わされる値である。

【００５４】本願明細書において、フォーミング処理に
ついては、通電処理を例に挙げて説明するが、フォーミ
ング処理はこれに限られるものではなく、膜に亀裂を生
じさせて高抵抗状態を形成する処理を包含するものであ
る。

【００５５】導電性薄膜３１４を構成する材料は、Ｐ
ｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属、Ｐｄ
Ｏ，ＳｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ ，ＰｂＯ，Ｓｂ ₂Ｏ₃ の酸化物、
ＨｆＢ ₂，ＺｒＢ₂ ＬａＢ ₆，ＣｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ＧｄＢ
₄等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，Ｓｉ
Ｃ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化
物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン等の中から選択さ
れる。

【００５６】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、その微細構造は、微粒子が個々に
分散配置した状態あるいは微粒子が互いに隣接、あるい
は重なり合った状態（いくつかの微粒子が集合し、全体
として島状構造を形成している場合も含む）をとってい
る。微粒子の粒径は、数Åから数千Åの範囲、好ましく
は１０Åから２００Åの範囲である。

【００５７】［微粒子］なお、本明細書では頻繁に「微
粒子」という言葉を用いるので、その意味について説明
する。小さな粒子を「微粒子」と呼び、これよりも小さ
なものを「超微粒子」と呼ぶ。「超微粒子」よりもさら
に小さく原子の数が数百個程度以下のものを「クラスタ
ー」と呼ぶことは広く行われている。

【００５８】しかしながら、それぞれの境は厳密なもの
ではなく、どの様な性質に注目して分類するかにより変
化する。また「微粒子」と「超微粒子」を一括して「微
粒子」と呼ぶ場合もあり、本明細書中での記述はこれに
沿ったものである。

【００５９】また、「実験物理学講座１４ 表面・微粒
子」（木下是雄編、共立出版１９８６年９月１日発行）
では次のように記述されている。

【００６０】「本稿で微粒子というときにはその直径が
だいたい２〜３μｍ程度から１０ｎｍ程度までとし、特
に超微粒子というときは粒径が１０ｎｍ程度から２〜３
ｎｍ程度までを意味することにする。両者を一括して単
に微粒子と書くこともあってけっして厳密なものではな
く、だいたいの目安である。粒子を構成する原子の数が
２個から数十〜数百個程度の場合はクラスターと呼
ぶ。」（１９５ページ２２〜２６行目）、付言すると、
新技術開発事業団の“林・超微粒子プロジェクト”での
「超微粒子」の定義は、粒径の下限はさらに小さく、次
のようなものであった。「創造科学技術推進制度の“超
微粒子プロジェクト（１９８１〜１９８６）では、粒子
の大きさ（径）がおよそ１〜１００ｎｍの範囲のものを
“超微粒子”（ｕｌｔｒａ ｆｉｎｅ ｐａｒｔｉｃｌ
ｅ）と呼ぶことにした。すると１個の超微粒子はおよそ
１００〜１０８個くらいの原子の集合体という事にな
る。原子の尺度でみれば超微粒子は大〜巨大粒子であ
る。」（超微粒子−創造科学技術−」林主税、上田良
二、田崎明編：三田出版１９８８年２ページ１〜４行
目）「超微粒子よりさらに小さいもの、すなわち原子が
数個〜数百個で構成される１個の粒子は、ふつうクラス
ターと呼ばれる」（同書２ページ１２〜１３行目）上記
のような一般的な呼び方をふまえて、本明細書において
「微粒子」とは多数の原子・分子の集合体で、粒径の下
限は数Å〜１０Å程度、上限は数μｍ程度のものを指す
こととする。

【００６１】電子放出部３１５は、導電性薄膜３１４の
一部に形成された高抵抗の箇所により構成され、導電性
薄膜３１４の膜厚、膜質、材料及び後述する通電フォー
ミング等の手法等に依存したものとなる。電子放出部３
１５の内部には、数Åから数百Åの範囲の粒径の導電性
微粒子が存在する場合もある。この導電性微粒子は、導
電性薄膜３１４を構成する材料の元素の一部、あるいは
全ての原子を含有するものとなる。電子放出部３１５及
びその近傍の導電性薄膜３１４には、炭素及び炭素化合
物を有することもできる。

【００６２】［表面伝導型電子放出素子の製造方法］上
述の表面伝導型電子放出素子の製造方法としては様々な
方法があるが、その一例を図１８によって模式的に示
す。

【００６３】以下、図１８を参照しながら製造方法の一
例について説明する。図１８においても、図１７に示し
た部位と同じ部位には図１７に付した符号と同一の符号
を付している。

【００６４】１）基板３１１を洗剤、純水および有機溶
剤等を用いて十分に洗浄し、真空蒸着法、スパッタ法等
により素子電極材料を堆積後、例えばフォトリソグラフ
ィー技術を用いて基板３１１上に素子電極３１２，３１
３を形成する（図１８（ａ））。

【００６５】２）素子電極３１２，３１３を設けた基板
３１１に、有機金属溶液を塗布して、金属薄膜を形成す
る。有機金属溶液には、前述の導電性膜３１４の材料の
金属を主元素とする有機金属化合物の溶液を用いること
ができる。有機金属薄膜を加熱焼成処理し、リフトオ
フ、エッチング等によりパターニングし、導電性薄膜３
１４を形成する（図１８（ｂ））。ここでは、有機金属
溶液の塗布法を挙げて説明したが、導電性薄膜３１４の
形成法はこれらに限られるものでなく、真空蒸着法、ス
パッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピン
グ法、スピンナー法等を用いることもできる。

【００６６】［フォーミング工程］ ３）つづいて、フォーミング工程を施す。このフォーミ
ング工程の方法の一例として通電処理による方法を説明
する。素子電極３１２，３１３間に、不図示の電源を用
いて、通電を行うと、導電性薄膜３１４の部位に、構造
の変化した電子放出部３１５が形成される（図１８
（ｃ））。通電フォーミングによれば、導電性薄膜３１
４に局所的に破壊、変形もしくは変質等の構造の変化し
た部位が形成される。該部位が電子放出部３１５を構成
する。

【００６７】［通電フォーミングの電圧波形］通電フォ
ーミングの電圧波形の例を図１９に示す。

【００６８】通電フォーミングの電圧波形は、パルス波
形が、好ましい。これにはパルス波高値を定電圧とした
パルスを連続的に印加する図１９（ａ）に示した手法
と、パルス波高値を増加させながら、電圧パルスを印加
する図１９（ｂ）に示した手法がある。

【００６９】図１９（ａ）におけるＴ１及びＴ２は電圧
波形のパルス幅とパルス間隔である。通常Ｔ１は１マイ
クロ秒〜１０ミリ秒、Ｔ２は、１０マイクロ秒〜１００
ミリ秒の範囲で設定される。三角波の波高値（通電フォ
ーミング時のピーク電圧）は、表面伝導型電子放出素子
形態に応じて適宜選択される。このような条件のもと、
例えば、数秒から数十分間電圧を印加する。パルス波形
は三角波に限定されるものではなく、矩形波など所望の
波形を採用することができる。

【００７０】図１９（ｂ）におけるＴ１及びＴ２は、図
１９（ａ）に示したのと同様にすることができる。三角
波の波高値（通電フォーミング時のピーク電圧）は、例
えば０．１Ｖステップ程度づつ、増加させることができ
る。

【００７１】通電フォーミング処理終了は、パルス間隔
Ｔ２中に、導電性薄膜を局所的に破壊、変形しない程度
の電圧を印加し、電流を測定して検知することができ
る。例えば０．１Ｖ程度の電圧印加により流れる素子電
流を測定し、抵抗値を求めて、１ＭΩ以上の抵抗を示し
た時、通電フォーミングを終了させる。

【００７２】［活性化工程］ ４）フォーミングを終えた素子には活性化工程と呼ばれ
る処理を施すのが好ましい。活性化工程とは、この工程
により、素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化す
る工程である。

【００７３】活性化工程は、例えば、有機物質のガスを
含有する雰囲気下で、通電フォーミングと同様に、パル
スの印加を繰り返すことで行うことができる。この雰囲
気は、例えば油拡散ポンプやロータリーポンプなどを用
いて真空容器内を排気した場合に雰囲気内に残留する有
機ガスを利用して形成することができる他、イオンポン
プなどにより一旦十分に排気した真空中に適当な有機物
質を導入することによっても得られる。このときの好ま
しい有機物質のガス圧は、前出の応用の形態、真空容器
の形状や、有機物質の種類などにより異なるため場合に
応じて適宜設定される。

【００７４】適当な有機物質としては、アルカン、アル
ケン、アルキンの脂肪族炭化水素類、芳香族炭化水素
類、アルコール類、アルデヒド類、ケトン類、アミン
類、フェノール、カルボン、スルホン酸等の有機酸類等
を挙げることが出来、具体的には、メタン、エタン、プ
ロパンなどＣ_n Ｈ_2n+2で表される飽和炭化水素、エチレ
ン、プロピレンなどＣ_n Ｈ_2n等の組成式で表される不飽
和炭化水素、ベンゼン、トルエン、メタノール、エタノ
ール、ホルムアルデヒド、アセトアルデヒド、アセト
ン、メチルエチルケトン、メチルアミン、エチルアミ
ン、フェノール、蟻酸、酢酸、プロピオン酸等が使用で
きる。

【００７５】この処理により、雰囲気中に存在する有機
物質から、炭素あるいは炭素化合物が素子上に堆積し、
素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅが、著しく変化するように
なる。活性化工程の終了判定は、素子電流Ｉｆと放出電
流Ｉｅを測定しながら、適宜行う。なおパルス幅、パル
ス間隔、パルス波高値などは適宜設定される。

【００７６】炭素及び炭素化合物とは、例えばグラファ
イト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，（ＧＣ）を包含する、
ＨＯＰＧはほぼ完全なグラファイトの結晶構造、ＰＧは
結晶粒が２００Å程度で結晶構造がやや乱れたもの、Ｇ
Ｃは結晶粒が２０Å程度になり結晶構造の乱れがさらに
大きくなったものを指す。）、非晶質カーボン（アモル
ファスカーボン及び、アモルファスカーボンと前記グラ
ファイトの微結晶の混合物を指す）であり、その膜厚
は、５００Å以下の範囲とするのが好ましく、３００Å
以下の範囲とすることがより好ましい。

【００７７】［安定化工程］ ５）このような工程を経て得られた電子放出素子は、安
定化工程を行うことが好ましい。この工程は、真空容器
内の有機物質排気する工程である。真空容器内の圧力
は、１〜３×１０^-7ｔｏｒｒ以下が好ましく、さらに１
×１０^-8ｔｏｒｒ以下が好ましい。真空容器を排気する
真空排気装置は、装置から発生するオイルが素子の特性
に影響を与えないように、オイルを使用しないものを用
いるのが好ましい。具体的には、ソープションポンプ、
イオンポンプ等の真空排気装置を挙げることが出来る。
さらに真空容器内を排気するときには、真空容器全体を
加熱して、真空容器内壁や、電子放出素子に吸着した有
機物質分子を排気しやすくするのが好ましい。このとき
の加熱条件は、８０〜２００℃で５時間以上が望ましい
が、特にこの条件に限るものではなく、真空容器の大き
さや形状、電子放出素子の構成などの諸条件により適宜
選ばれる条件により行う。

【００７８】安定化工程を行った後の、駆動時の雰囲気
は、上記安定化処理終了時の雰囲気を維持するのが好ま
しいが、これに限るものではなく、有機物質が十分除去
されていれば、真空度自体は多少低下しても十分安定な
特性を維持することが出来る。このような真空雰囲気を
採用することにより、新たな炭素あるいは炭素化合物の
堆積を抑制でき、結果として素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉ
ｅが、安定する。

【００７９】［スペーサの構成］図１は、本発明のスペ
ーサの構造を示す概念図であり、図に示されるように、
機械的に剛な部分（Ｒ部）と、機械的に柔な部分（Ｅ
部）を繋ぎ合わせた一体構造のスペーサ５１である。

【００８０】Ｅ部は、構造的特性（細い、長い、梁がな
い、基板などに固定されない）、または、材料特性（ヤ
ング率が小さい、塑性変形しやすい）などによって、Ｒ
部に比較して、機械的に柔らかい構造とされている。

【００８１】このため、基板との熱膨張差を、主にＥ部
の変形で吸収することができ、加熱工程時の基板の損傷
を防止することができるとともに、更に、本発明のスペ
ーサ構造によれば、熱膨張係数が基板と異なるスペーサ
を用い、なおかつスペーサ数を増大させない構造を実現
できる。

【００８２】図３は、図１のスペーサ構造を、具体的に
実現したスペーサ形状の一例を示す斜視図である。

【００８３】図４は、図３のスペーサ構造の一部を、模
式的に、画像形成装置のパネル上に、配置した斜視図で
ある。

【００８４】図５は、図３のスペーサを、画像形成装置
上に配置した場合の、画素との関係を示す上面図であ
る。

【００８５】図６は、加熱工程前後の本発明のスペーサ
の変形状態を示す模式的平面図であり、図６（ａ）は、
加熱前及び加熱冷却後の室温時の状態を示し、（ｂ）
は、加熱工程中の高温時の状態を示す図であり、高温時
には、Ｅ部が熱膨張差分だけ変形して、たわむ（図６
（ｂ））が、冷却時には、もとに戻る（図６（ａ））。

【００８６】なお、図１では、Ｒ部とＥ部が、連結した
構成のものについて記載したが、図１のＲ部の中にさら
にＥ部を含んだ構成としても良く、これは、例えば、図
３のＲ部を部分的に拡大した図４に示されるように、電
子源基板３１に固定されるＲ部スペーサ５１（Ｒ）と、
これを接続するＥ部スペーサ５１（Ｅ）とで、構成する
ことも可能である。

【００８７】この様な構成とすることで、Ｒ部に囲まれ
た空間が完全に閉鎖されたものでなくなるので、パネル
内のコンダクタンスが良くなり、Ｒ部で囲まれた空間内
に残留あるいは発生したガスを排気できる。また、Ｅ部
での熱膨張の吸収（たわみ量）が少なくて済む。

【００８８】［スペーサの形状及び材質］本発明が特に
有効であるスペーサ形状、及び材質について、図７を用
いて考察する。

【００８９】図７は、本発明のスペーサのＥ部の低温時
と高温時の変形状態を示した模式図であり、図７（ａ）
は、基板側面方向から見た場合であり、図において、基
板２１１間に配置されたスペーサのＲ部２１２は、ほと
んで変形しないが、スペーサのＥ部２１３は、温度変化
によりＷだけたわんで変形することが示されている。

【００９０】スペーサのＥ部は、その後の作製工程で温
度変化（典型的には３００℃程度の加熱工程）を経験し
た時、基板との熱膨張率差により、延びが生じる。これ
は、例えば、ポリイミドスペーサ、ガラス基板の組み合
わせの場合は、約０．２％程度スぺーサが伸びることに
なるので、大きなサイズ（たとえば長さ３０ｃｍ）のス
ぺーサを基板の表面に強く固定すると、６００μｍの延
びでスぺーサのＥ部がたわんで（Ｗ＝９ｍｍ程度）、こ
れにより基板表面を擦る、破損するなどの不都合が生じ
る。これによって、例えば、接着部がランダムに局所的
に壊れると、近接する電子放出素子を擦って素子不良を
生じたり、スぺーサが本来あるべき位置からズレて駆動
時の電子軌道の邪魔になり、目的とする機能が実現出来
ないという問題が生じる。

【００９１】本発明では、Ｅ部に、延びによるたるみを
集中させることが出来、このたるみは熱処理工程などが
終了した、通常の使用状態（室温近く）では、もとの形
状に復帰しているので、電子軌道の邪魔をすることな
く、当初の目的通りの機能を達成出来る。

【００９２】Ｅ部は、フェースプレート基板および素子
基板（リアプレート）から少し離れて（基板間距離Ｄの
１／１０〜１／２程度）Ｒ部間を繋いでいるのが望まし
い。

【００９３】また、たるみが生じた時にも、両基板を擦
らないように基板面に平行に変形するのが望ましい。

【００９４】これは、例えば、Ｅ部の断面は基板に垂直
な方向に縦長に、作製することによって、この機能を実
現出来る。

【００９５】また、図８に示すような、Ｅ部形状とする
ことによっても、基板に接触させずに変形させることが
できる。

【００９６】図８は、Ｅ部にたるみが生じても、基板に
接触することがなく、基板面に平行に変形するように工
夫したＥ部の形状を示す図であり、図８（ａ）は、Ｅ部
を示す上面図であり、たわんだ場合に、基板に平行に変
形するように、Ｅ部２１３に、基板に垂直方向の溝２１
４をつけたものである。

【００９７】また、図８（ｂ）は、熱膨張率に差のある
部材２１５、２１６を貼り合わせて作成したＥ部を示す
上面図であり、熱膨張により、たわんで変形する場合に
は、基板と平行な方向に変形するため、基板上に接触し
て、素子を損傷することがない。

【００９８】［本発明のスペーサの数値的考察］Ｅ部の
長さ：Ｌを最大でも１０ｍｍ程度にすると、Ｅ部の梁の
延びは２０μｍで、図７に示すような、たるみＷも３０
０μｍ程度に抑える事が出来る。この程度のたるみであ
れば、Ｗが基板方向に変位しても、基板に接触させない
事も可能である。このような観点からＥ部は、最大でも
１０ｍｍ程度に細かい方が望ましい。

【００９９】ＷとＬとは、比例関係があるので、Ｌは、
両基板間の距離（Ｄ）、熱膨張率差（スぺーサと基板）
に応じて決まってくる。ガイドラインとしては、ポリイ
ミド、ガラス基板の場合、Ｗ＜＜Ｄ（例えばＤ＝１ｍ
ｍ，Ｗ＝５０μｍ（Ｌ≒２ｍｍ））であれば、たわみ方
向への配慮は不要である。Ｗ＜Ｄ，Ｗ≒Ｄの場合（例え
ばＤ＝１ｍｍ、Ｗ＝３００μｍ（Ｌ≒１０ｍｍ））は、
たわみ方向を基板と平行にするような、図８に示したよ
うな工夫が有効である。

【０１００】また、図７（ｂ）は、ＬとＷの関係を基板
上面から見た模式図であり、Ｌ，Ｗ，Ｄが微小の場合、
Ｗ≒Ｌ×（ΔＬ／Ｌ）^1/2 に近似される関係がある。熱
膨張率；α，プロセス工程温度差；ΔＴで表現し直すと
Ｗ≒Ｌ×（α×ΔＴ）^1/2 となる。

【０１０１】以上の、本発明のスペーサの数値的考察
は、ポリイミドの熱膨張率（２×１０ ^-5／℃）と青板ガ
ラスの熱膨張率（１×１０^-5／℃）との差についてのも
のである。組立固定後、経験する温度差とも同様の比例
関係が成立することは明らかである。

【０１０２】なお、スぺーサの熱膨張率が、基板より小
さい場合は、別の考え方にもとづくべきであって、Ｅ部
にたわみは生じないが、高温時には、引っぱり応力によ
るピンと張った状態になる。この場合も応力を吸収する
Ｅ部延びという、好ましい効果が期待できる。

【０１０３】［実施例１のスペーサ］本実施例１のスぺ
ーサについて以下に記す。図４において、５１は、本発
明のスペーサの一部であり、フェースプレート４６、リ
アプレート４１間を、支持すべく配置されている。

【０１０４】図１は、本発明のスペーサの構造を示す概
念図であり、図に示されるように、機械的に剛な部分
（Ｒ部）と、機械的に柔な部分（Ｅ部）を繋ぎ合わせた
一体構造のスペーサ５１である。

【０１０５】また、図３は、図１のスペーサ構造を、具
体的に実現したスペーサ形状の一例を示す斜視図であ
る。

【０１０６】また、図４は、図３のスペーサ構造の一部
を、模式的に、画像形成装置のパネル上に、配置した斜
視図である。

【０１０７】なお、図１では、Ｒ部とＥ部が、連結した
構成のものについて記載したが、図１のＲ部の中にさら
にＥ部を含んだ構成としても良く、これは、例えば、図
４に示されるように、電子源基板３１に固定されるＲ部
スペーサ５１（Ｒ）と、これを接続するＥ部スペーサ５
１（Ｅ）とで、構成することも可能である。

【０１０８】この様な構成とすることで、Ｒ部に囲まれ
た空間が完全に閉鎖されたものでなくなるので、パネル
内のコンダクタンスが良くなり、Ｒ部で囲まれた空間内
に残留あるいは発生したガスを排気できる。また、Ｅ部
での熱膨張の吸収（たわみ量）が少なくて済む。

【０１０９】図１に示すようなスペーサ構造を、ポリイ
ミド板を加工して、Ｒ部とＥ部を連結したスペーサを作
成した。図１の様に、５×６個のＲ部とそれを連結する
Ｅ部とで構成されるスペーサの大きさは９３ｍｍ×９１
ｍｍ、厚みは１ｍｍである。

【０１１０】Ｒ部およびＥ部の詳細は、図３（図４に示
す本実施例のパネルのフェースプレート側から見た部分
図）の様な構造とした。

【０１１１】また、本実施例のパネルでは、図１に示し
たスペーサ（５×６個のＲ部とそれを連結するＥ部とで
構成される）を９６ｍｍ周期で３×４個リアプレート側
に固定し、３８４ｍｍ×２８８ｍｍのパネルを作成した
（図９）。尚、電子放出素子の数は、４８０×３６０個
である。

【０１１２】図５は、本実施例のスペーサ５１を基板上
に配置した場合の画素との関係を示す平面図である。

【０１１３】スペーサの微細構造は、図５に示されるよ
うに、Ｒ部は、３００μｍ幅と２００μｍ幅の壁が１６
００μｍ周期で７×８個繰り返した格子状で構成されて
いる（図５）。この１６００μｍ□周期内には４つの画
素（１画素はＲＧＢ各色蛍光体）に対応する１２個の表
面伝導型電子放出素子、対向する蛍光体がセットされ
る。

【０１１４】また、前記Ｒ部は、高さおよび幅が共に２
００μｍであり、長さが４．８ｍｍと６．４ｍｍの各々
２本のＥ部で連結され、１６ｍｍのＲ部、Ｅ部の繰り返
し構造を形成している。この１６ｍｍのＲ部、Ｅ部の２
次元周期構造を５×６個連結したものが本実施例のスペ
ーサ（図１）である。

【０１１５】本スぺーサＲ部の３００μｍ部分を電子放
出基板３１の上配線部３２に数点固定した。カラー蛍光
体板は電子放出素子に対向して、位置合わせ封着した。

【０１１６】次にフォーミング、活性化後３５０℃のベ
ーキングをした。高温時はＥ部が熱膨張差分だけ変形
し、たわんだが（図６（ｂ））、冷却封止後もとに戻り
正常な動作が確認された（図６（ａ））。

【０１１７】［実施例２］Ｒ部は、全面接着又は部分的
に少なくとも片方の基板に接着又は固定、嵌合し、Ｅ部
のたわみ部分を基板に接触させないことで本発明を好適
に実現することが出来る。

【０１１８】スぺーサを基板と接着しない実施例として
は、図１０（ａ）に示すように、基板１２１の凸部で圧
迫され固定されたＲ部と、固定されないＥ部で区別され
る形状を有するスペーサ１２２を実施することができ
る。

【０１１９】［実施例３］また、図１０（ｂ）に示すよ
うに、スペーサ１２２の凸形状部分が両基板１２１に圧
迫固定される部分がＲ部として作用するようなスペーサ
とすることができる。

【０１２０】［実施例４］また、図１０（ｃ）に示すよ
うに、接着剤１２３などで、平らな基板１２１、スペー
サ１２２に接着層１２３を盛り上げることにより、Ｒ部
を実現するスペーサとすることもできる。

【０１２１】［実施例５］また、極端な場合には、図１
１に示すような、Ｒ部の接着、固定を意図的に行わなく
て、配線、リブ部の自然に出来る凸部などに、例えば大
気圧によって押し付けられ、両基板間のスペースを決め
る部分（上下基板に機械的に接触している部分）がＲ
部、両基板に直接押し付けられないでＲ部を介して繋が
っている部分がＥ部になるような形状としても、本発明
の思想を実現出来る。

【０１２２】［実施例６］また、Ｒ部とＥ部との２次元
配列は、図１に示したように、周期的に形成するのが通
常であるが、図２に示すように、Ｒ部＋Ｅ部の最大長さ
が、本明細書中で述べるＬを超えないように、ランダム
にＥ部で結合配置することによっても、本発明の目的を
達成することが可能であり、このような配列のスペーサ
も本発明に含まれる。

【０１２３】［実施例７］図１２は、本発明の別のスペ
ーサの基板上の配置を示す斜視図（ａ）、及びスペーサ
のＲ部、Ｅ部の部分拡大図（ｂ）である。

【０１２４】図１２に示すような、本実施例のスペーサ
を、カプトンシート（東レデュポン製ポリイミドシート
の商品名）で作製した。

【０１２５】Ｒ部、Ｅ部とも２００μｍの厚みであり、
高さ１ｍｍ、長さ５ｍｍのＲ部と、高さ３００μｍ、長
さ２ｍｍのＥ部が繋がっており、Ｒ部は素子基板上の配
線に接着剤で固定されている。Ｅ部は上下基板（蛍光体
側基板不図示）とは非接触であり、加熱工程中の熱膨張
を効率良く吸収するとともに、元の室温駆動時には、電
子軌道の妨げになることなく、良好なスぺーサ機能が実
現した。

【０１２６】［実施例８］図１３は、本発明の別のスペ
ーサの実施例を示す基板上の斜視図（ａ）、及びスペー
サの拡大図（ｂ）である。

【０１２７】本実施例のスペーサは、アルミナの成形品
（日本特殊陶業株式会社；ＫＰ−８５）である１００μ
ｍ厚みの薄板で形成されており、図のように太い部分と
細い部分が交互に作られている。ガラスフリットで２ｍ
ｍの幅広部分を基板に固定した。２ｍｍの太い部分Ｒ部
を接続するＥ部は５００μｍの高さに成形されており、
この場合も高温プロセス終了後の室温動作でディスプレ
ーとして良好に動作した。このようにＲ部、Ｅ部は２次
元成形体でなくても実現可能である。

【０１２８】［その他の実施例］上述した実施例では、
Ｅ部と、Ｒ部の２種類の構造体からなるスペーサについ
て説明したが、２種類以上の構造体を連結しても、本発
明のスペーサは、同様の効果を得ることができることは
明白である。

【０１２９】また、上述した実施例では、ポリイミド、
セラミクス成形体など単一材料で形成したスぺーサにつ
いて述べたが、Ｒ部がセラミクス成形体で、複数のセラ
ミクスの間隔を一定に保つために有機物のＥ部で連結
し、加熱時には、有機物部が熱膨張差を吸収する様なス
ペーサが本実施例に含まれるのは、言うまでもない。

【０１３０】又、本発明のスぺーサが、電子源を利用し
た平面型ディスプレー以外のフラットディスプレーにも
使用可能であることはいうまでもない。現行のプラズマ
ディスプレーの放出する紫外線に指向性があり紫外線２
次元アレー素子源の作製が容易になった場合、紫外線源
と蛍光体とを対向して配置し、フラットパネルを形成す
る画像評価装置などに本発明のスぺーサが有効なことは
容易に推定できる。

【０１３１】また、上述した実施例では、発光励起源と
発光部（蛍光体部）が別基板でスぺーサを介して対向す
る配置例（図１４（ｂ））について考えてきたが、図１
４（ａ）に示す様な同一基板上に両部分が形成された場
合でも本発明の有効性は損なわれない。

【０１３２】

【発明の効果】以上、説明したように、本発明によれ
ば、スペーサの構造を、機械的に剛な部分（Ｒ部）と、
機械的に柔な部分（Ｅ部）を繋ぎ合わせた一体構造とす
ることにより、基板との熱膨張差を、主にＥ部の変形で
吸収することができ、加熱工程時の基板の損傷を防止す
ることができる。

【０１３３】また、本発明のスペーサ構造によれば、熱
膨張係数が基板と異なるスペーサを用い、なおかつスペ
ーサ数を増大させない構造を実現できる。

【０１３４】また、Ｒ部の中に、さらにＥ部を含んだ構
成とすることにより、Ｒ部に囲まれた空間が完全に閉鎖
されたものでなくなるので、パネル内のコンダクタンス
が良くなり、Ｒ部で囲まれた空間内に残留あるいは発生
したガスを排気できる。また、Ｅ部での熱膨張の吸収
（たわみ量）が少なくて済む。

【０１３５】このように、本発明のスペーサによれば、
Ｅ部に、延びによるたるみを集中させることが出来、こ
のたるみは熱処理工程などが終了した、通常の使用状態
（室温近く）では、もとの形状に復帰しているので、電
子軌道の邪魔をすることなく、当初の目的通りの機能を
達成出来る。

【０１３６】また、例えば、Ｅ部の断面は基板に垂直な
方向に縦長に作製することや、Ｅ部に、基板と垂直方向
に溝を形成しておくことや、Ｅ部を熱膨張率の異なる２
つの材質を貼り合わせて構成しておくことにより、たる
みが生じた時にも、両基板を擦らないように基板面に平
行に変形させることができ、基板の損傷を防ぐことがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のスぺーサの構造を示す概念図である。

【図２】本発明のスぺーサの別の構造を示す概念図であ
る。

【図３】Ｒ部、Ｅ部の詳細形状の一例を示す斜視図（図
１の部分拡大図）である。

【図４】本発明のスぺーサを備えた画像形成装置の模式
的斜視図である。

【図５】本発明の図３に示すスぺーサと画素配列の関係
を示す模式平面図である。

【図６】本発明の動作原理を示す概念的説明図である。

【図７】スペーサのたわみを模式的に表わした側面図
（ａ）及び平面図（ｂ）である。

【図８】本発明のスペーサの形状の例を示す断面模式図
である。

【図９】本発明の実施例のパネルの全体構成を示す模式
図である

【図１０】本発明の他の実施例のスペーサを示す模式的
側面図である。

【図１１】本発明の他の実施例のスペーサを示す模式的
側面図である。

【図１２】本発明の他の実施例のスペーサを示す模式的
斜視図である。

【図１３】本発明の他の実施例のスペーサを示す模式的
斜視図である。

【図１４】本発明の他の実施例のスペーサを示す模式的
側面図である。

【図１５】従来のスぺーサ付画像形成装置パネルの模式
的斜視図である。

【図１６】従来のスぺーサ付画像形成装置パネルの図１
５のＡ−Ａ’断面模式図である。

【図１７】表面伝導型電子放出素子の構造を示す平面図
（ａ）及び側面図（ｂ）である。

【図１８】表面伝導型電子放出素子の製造工程図であ
る。

【図１９】表面伝導型電子放出素子のフォーミング電圧
波形の一例を示す図である。

【符号の説明】

５１，１２２ スペーサ ２１１，５０１，６０１ 基板 １２３ 接着層 ２１２ スペーサＲ部 ２１３ スペーサＥ部 ２１４ スペーサＥ部に形成した溝 ２１５，２１６ 熱膨張率の異なる２つの材料

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 真空又は減圧容器内に、少なくとも、複
   数の発光励起源と、該発光励起源によって発光する発光
   部と、該発光励起源と該発光部との間の空間を保持する
   ために設けられたスペーサを有する平面型の画像形成装
   置であって、 上記スペーサは、異なる２種類以上の構造体が連結され
   たスペーサであることを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 上記スペーサは、機械的強度の異なる２
   種類以上の部分の連結体からなることを特徴とする請求
   項１に記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 上記スペーサの機械的強度の強い部分の
   少なくとも１部が、基板に固定（接着、嵌合含む）され
   ていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装
   置。
4. 【請求項４】 上記スペーサの機械的強度の異なる２種
   類以上の部分は、厚さが異なっている連結体からなるこ
   とを特徴とする請求項２又は３に記載の画像形成装置。
5. 【請求項５】 真空又は減圧容器内に、少なくとも、複
   数の発光励起源と、該発光励起源によって発光する発光
   部と、該発光励起源と該発光部とを有する基板の間に空
   間を保持するために設けられたスペーサを有する平面型
   の画像形成装置であって、上記スペーサは、外圧で押さ
   れる上記基板を、機械的にささえる２つ以上の構造体
   が、前記外圧に直接的に押されない構造体によって連結
   されている構造であることを特徴とする画像形成装置。
6. 【請求項６】 上記発光励起源は、冷陰極電子放出素子
   であることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載
   の画像形成装置。
7. 【請求項７】 上記発光励起源は、表面伝導型電子放出
   素子であることを特徴とする請求項１又は６に記載の画
   像形成装置。
8. 【請求項８】 上記発光部は、陽極電極と蛍光体よりな
   ることを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
9. 【請求項９】 上記スペーサの機械的強度の異なる２種
   類以上の連結体の内、前記強度の弱い連結部の最大長さ
   Ｌは、１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜
   ８のいずれかに記載の画像形成装置。