JPH10284285A

JPH10284285A - 帯電防止膜及び画像形成装置

Info

Publication number: JPH10284285A
Application number: JP8851997A
Authority: JP
Inventors: Takao Kusaka; 貴生日下; Hirotsugu Takagi; 博嗣高木
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-04-07
Filing date: 1997-04-07
Publication date: 1998-10-23
Anticipated expiration: 2017-04-07
Also published as: JP3302293B2

Abstract

(57)【要約】【課題】加熱工程を通しても、安定性に優れた帯電防
止膜を実現し、画像表示装置の内部スペーサ等に用いる
ことにより、画質の向上をはかる。【解決手段】絶縁性基体１表面に形成された高抵抗薄
膜３と、該高抵抗薄膜上に島状に形成された導電性粒子
４と、を有することを特徴とする帯電防止膜。前記高抵
抗薄膜３中及び該薄膜３上に、前記島状に形成された導
電性粒子４を有することを特徴とする帯電防止膜。前記
導電性粒子４は、前記島状に形成された導電性薄膜であ
ることを特徴とする帯電防止膜。また、この帯電防止膜
を表面に形成したスペーサを有する画像表示装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、帯電防止膜及びこ
れを用いた電子線装置や画像形成装置に関し、特に、帯
電防止膜を施したスペーサを有する画像形成装置に関す
る。

【０００２】

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

【０００３】表面伝導型放出素子としては、たとえば、
Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．Ｅｌｅ
ｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６
５）や、後述する他の例が知られている。

【０００４】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．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／
ＳｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎ
ｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎ
ｓ．ＥＤＣｏｎｆ．“，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。

【０００５】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１８に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００
１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３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通
電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成さ
れる。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］，Ｗは、
０．１［ｍｍ］で設定されている。尚、図示の便宜か
ら、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に
矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実
際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけ
ではない。

【０００６】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。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっく
りとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜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３０
０５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。

【０００７】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒ
ｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅ
−ｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔ
ｈｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐ
ｐｌ．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
１９に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面
図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１
は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタ
コーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極であ
る。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３
０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッ
タコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるも
のである。

【０００９】また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１
９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。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．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２
０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、３０２
３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３０２
３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することに
より、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせる
ものである。

【００１１】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、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、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１２】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。

【００１３】たとえば、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、たとえば本出願人による特開昭６４−３１
３３２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。また、
表面伝導型放出素子の応用については、たとえば、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。

【００１４】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特
開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号
公報において開示されているように、表面伝導型放出素
子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合
わせて用いた画像表示装置が研究されている。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。たとえば、近来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。

【００１５】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願によるＵＳＰ４，９０４，８９５
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、たとえば、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．Ｍｅｙｅ
ｒ：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎＭ
ｉｃｒｏ−ｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥＴ
Ｉ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉｃ
ｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１
９９１）］また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置
に応用した例は、たとえば本出願人による特開平３−５
５７３８号公報に開示されている。

【００１６】上記のような電子放出素子を用いた画像形
成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペ
ースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置
に置き換わるものとして注目されている。

【００１７】図２１は、平面型の画像表示装置をなす表
示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示す
ためにパネルの一部を切り欠いて示している。

【００１８】図中、３１１５はリアプレート、３１１６
は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレ
ート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３
１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するため
の外囲器（気密容器）を形成している。

【００１９】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子
３１１２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。）。また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１
１２は、図２１に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１
３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。
これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線
３１１３および列方向配線３１１４によって構成される
部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３
１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分
には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、
電気的な絶縁が保たれている。

【００２０】フェースプレート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図
示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をな
す上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあ
り、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の
面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成さ
れている。

【００２１】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はマルチ電子ビーム源の行方向配
線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の
列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と
各々電気的に接続している。

【００２２】また、上記気密容器の内部は１０^-6Ｔｏｒ
ｒ程度の真空に保持されており、画像表示装置の表示面
積が大きくなるにしたがい、気密容器内部と外部の気圧
差によるリアプレート３１１５およびフェースプレート
３１１７の変形あるいは破壊を防止する手段が必要とな
る。リアプレート３１１５およびフェースプレート３１
１６を厚くすることによる方法は、画像表示装置の重量
を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像
のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図２１において
は、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための
構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）３１２
０が設けられている。このようにして、マルチビーム電
子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８が形成
されたフェースプレート３１１６間は通常サブミリない
し数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真
空に保持されている。

【００２３】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし数〔ｋＶ］の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００２４】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像表示
装置の表示パネルにおいては、以下のような問題点があ
った。

【００２５】第１に、スペーサ３１２０近傍の電子源か
ら放出された電子の一部がスペーサ３１２０に当たるこ
とにより、あるいは放出電子の作用でイオン化したイオ
ンがスペーサに付着することにより、スペーサ帯電を引
き起こす可能性がある。このスペーサの帯電により冷陰
極素子３１１２から放出された電子はその軌道を曲げら
れ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達し、ス
ペーサ近傍の画像がゆがんで表示される。

【００２６】第２に、冷陰極素子３１１２からの放出電
子を加速するためにマルチビーム電子源とフェースプレ
ート３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋ
Ｖ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３
１２０表面での沿面放電が懸念される。特に、上記のよ
うにスペーサが帯電している場合は、放電が誘発される
可能性がある。

【００２７】この問題点を解決するために、スペーサに
微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案がなさ
れている。そこでは絶縁性のスペーサの表面に高抵抗薄
膜を形成することにより、スペーサ表面に微小電流が流
れるようにしている。ここで用いられている帯電防止膜
は酸化スズ、あるいは酸化スズと酸化インジウム混晶薄
膜や金属膜である上記提案に使用された酸化スズ等の半導体型薄膜はガス
センサに応用されるほど酸素等のガスに敏感なため雰囲
気でその抵抗値が変化しやすい。また、これらの材料あ
るいは金属膜は比抵抗が小さいために高抵抗化するには
島状に成膜したり、極めて薄膜化する必要がある。すな
わち、従来の高抵抗膜は成膜の再現性が難しかったり、
ディスプレイ作製工程でのフリット封着やベーキングと
いった熱工程で抵抗値が変化しやすいという欠点があ
る。

【００２８】［発明の目的］本発明は、上記従来スペー
サの欠点を克服するものであり、電極と電子放出素子を
用いた電子源とを有した電子線発生装置において、電子
源と電極の間にスペーサを配置しても、放出電子の軌道
に変動が発生しないような電子線発生装置を提案するこ
とを目的とする。

【００２９】また本発明の他の目的は、電子放出素子と
して例えば表面伝導型電子放出素子を用い、この電子源
からの放出電子により画像形成する画像形成装置におい
て、発光する位置ずれ等がなく長寿命で信頼性の高い新
規な画像形成装置の提供を目的とする。

【００３０】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するため、以下の手段を有する。（１）絶縁性基体表面に形成された高抵抗薄膜と、該高
抵抗薄膜上に、島状に形成された導電性粒子と、を有す
ることを特徴とする帯電防止膜。

【００３１】（２）前記高抵抗薄膜中及び該薄膜上
に、前記島状に形成された導電性粒子を有することを特
徴とする帯電防止膜。

【００３２】（３）前記導電性粒子は、前記島状に形
成された薄膜であることを特徴とする帯電防止膜。

【００３３】（４）前記高抵抗薄膜は、０．１〜１０
⁸ ［Ωｃｍ］の比抵抗を有することを特徴とする帯電防
止膜。

【００３４】（５）前記高抵抗薄膜は、Ｃｒ、Ｎｉ、
Ｃｕのそれぞれの酸化物、遷移金属とＡｌとの合金の窒
化物のいずれかであることを特徴とする帯電防止膜。

【００３５】（６）前記島状に形成された導電性粒子
は、Ｂｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｐ
ｔ、Ａｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｇ
ａ、Ｚｎ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｃｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗの金属および複数
の前記金属よりなる合金、ＳｎＯ₂酸化物、ＭｏＳ₂、
ＷＳ ₂の硫化物のいずれかであることを特徴とする帯電
防止膜。

【００３６】（７）電子発生手段を有する装置におい
て、該装置に用いられる帯電防止部材の表面に形成され
ることを特徴とする帯電防止膜。

【００３７】（８）電子源と、該電子源から発生する
電子により画像を形成する画像形成部材とを有する画像
形成装置において、該装置内部の画像形成空間を支持す
る支持部材の表面に、上記帯電防止膜が形成されている
ことを特徴とする画像形成装置。

【００３８】（９）前記支持部材は、スペーサである
ことを特徴とする画像形成装置。

【００３９】（１０）前記支持部材は、前記画像形成
空間の側壁であることを特徴とする画像形成装置。

【００４０】（１１）前記電子源は、表面伝導型電子
放出素子から成ることを特徴とする画像形成装置。

【００４１】［作用］本発明によれば、絶縁性部材表面
に高抵抗膜を成膜し、さらに導電性微粒子を離散的に島
状に分散させることで、十分な帯電防止効果が得られ、
安定性が高い帯電防止膜を得ることができる。

【００４２】また、この帯電防止膜を画像表示装置の内
部空間を支えるスペーサ表面に応用することで、スペー
サ近傍でのビームの乱れは抑止され、ビームが蛍光体に
衝突する位置と、本来発光するべき蛍光体との位置ずれ
の発生が防止され、輝度損失を防ぐことができ、鮮明な
画像表示が可能な表示装置の製造が可能となった。

【００４３】すなわち、本発明の帯電防止膜は、熱処理
後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのよう
に使用環境が真空であったり、作製工程に高温熱処理、
真空熱処理を含む用途に対して特に有効なものである。

【００４４】また、本発明の帯電防止膜は、画像表示装
置のスペーサの帯電防止に対して有効であるが、これに
限らず他の用途における帯電防止膜としても使用できる
ことができる。

【００４５】また、本発明は、複数の冷陰極素子を有す
る電子源と、前記電子源より放出された電子を制御する
電極と、前記電子源より放出された電子を照射するター
ゲットと、前記電子源と前記電極との間に配置されたス
ペーサとを有する電子線装置において、前記スペーサは
表面に高抵抗膜を有し、且つ前記電子源および前記電極
との当接面に導電膜を有しており、前記高抵抗膜が前記
電子源および前記電極に対して前記導電膜を介して電気
的に接続されていること、かつ前記高抵抗膜表面には導
電性の粒子が離散的に島状に塗布されていることを特徴
とする電子線発生装置でもある。

【００４６】また、本発明の電子線装置は、以下のよう
な形態を有するものであってもよい。

【００４７】前記電子線装置は、前記電極が前記電子
源より放出された電子を加速する加速電極であり、入力
信号に応じて前記冷陰極素子から放出された電子を前記
ターゲットに照射して画像を形成する画像形成装置をな
す。特に、前記ターゲットが蛍光体である画像表示装置
をなす。

【００４８】前記冷陰極素子は、電子放出部を含む導
電性膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であり、特に
好ましくは表面伝導型放出素子である。

【００４９】前記電子源は、複数の行方向配線と複数
の列方向配線とでマトリクス配線された複数の冷陰極素
子を有する単純マトリクス状配置の電子源をなす。

【００５０】前記電子源は、並列に配置した複数の冷
陰極素子の個々を両端で接続した冷陰極素子の行を複数
配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方
向と呼ぶ）に沿って、冷陰極素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、冷陰極素子からの電子
を制御するはしご状配置の電子源をなす。

【００５１】また、本発明の思想によれば、表示用と
して好適な画像形成装置に限るものでなく、感光性ドラ
ムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発光ダ
イオード等の代替の発光源として、上述の画像形成装置
を用いることもできる。またこの際、上述のｍ本の行方
向配線とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、ラ
イン状発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応
用できる。この場合、画像形成部材としては、以下の実
施例で用いる蛍光体のような直接発光する物質に限るも
のではなく、電子の帯電による潜像画像が形成されるよ
うな部材を用いることもできる。

【００５２】また、本発明の思想によれば、例えば電子
顕微鏡のように、電子源からの放出電子の被照射部材
が、蛍光体等の画像形成部材以外のものである場合につ
いても、本発明は適用できる。従って、本発明は被照射
部材を特定しない一般的電子線装置としての形態もとり
うる。

【００５３】

【発明の実施の形態】（１）発明の特徴部分電子源と画像形成部材を格納した空間を支えるスペーサ
は、電子源とメタルバック間に印加される高電圧に耐え
るだけの絶縁性を有し、かつ表面には帯電を防止する程
度の表面電導性を有する必要がある。

【００５４】図１は、本発明の帯電防止膜の断面模式図
であり、１は帯電防止が施される絶縁性部材、２は絶縁
性部材１の表面に形成した帯電防止膜である。帯電防止
膜２は高抵抗薄膜３およびその表面に形成した離散的に
島状に形成された粒子４からなる。

【００５５】図２は、本発明の帯電防止膜の他の構造を
示すものであり、帯電防止膜２は高抵抗薄膜３と離散的
に島状に形成された粒子４からなることは図１と同様で
あるが、上記粒子４は高抵抗薄膜３内に埋め込まれ、か
つ表面に一部分が露出している。

【００５６】以下、本発明の帯電防止膜について、詳述
する。

【００５７】［スペーサの材質］スペーサの絶縁性基板
としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を
減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセ
ラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性基板はそ
の熱膨張率が外囲器および電子源の絶縁性基板を成す部
材と近いものが好ましい。

【００５８】［スペーサの抵抗値］本発明のスペーサの
抵抗値Ｒｓは帯電防止および消費電力からその望ましい
範囲に設定される。帯電防止の観点からシート抵抗Ｒｓ
は１０¹²Ω以下であることが好ましい。十分な帯電防止
効果を得るためには１０¹¹Ω以下がさらに好ましい。シ
ート抵抗の下限はスペーサ形状とスペーサ間に印加され
る電圧により左右されるが、通常１０⁵Ω以上であるこ
とが好ましい。

【００５９】［帯電防止膜の膜厚］絶縁材料上に形成さ
れた帯電防止膜の厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望
ましい。材料の表面エネルギーおよび基板との密着性や
基板温度によっても異なるが、一般的に１０ｎｍ以下の
薄膜は島状に形成され、抵抗が不安定で再現性に乏し
い。一方膜厚が１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜
はがれの危険性が高まり、かつ成膜時間が長くなるため
生産性が悪い。従って、膜厚は５０〜５００ｎｍである
ことが望ましい。

【００６０】［帯電防止膜の比抵抗］シート抵抗Ｒｓは
ρ／ｔであり、以上に述べたＲｓとｔの好ましい範囲か
ら、帯電防止膜の比抵抗ρは０．１〜１０⁸Ωｃｍであ
る必要がある。さらにシート抵抗と膜厚のより好ましい
範囲を実現するためには、１０²〜１０⁶Ωｃｍとする
のが良い。

【００６１】［帯電防止膜の抵抗温度係数］スペーサは
上述したようにその上に形成した帯電防止膜を電流が流
れることにより、あるいはディスプレイ全体が動作中に
発熱することによりその温度が上昇する。帯電防止膜の
抵抗温度係数が大きな負の値であると温度が上昇した時
に抵抗値が減少しスペーサに流れる電流が増加し、さら
に温度上昇をもたらす。そして電流は電源の限界を越え
るまで増加しつづける。このような電流の暴走が発生す
る抵抗温度係数の値は経験的に負の値で１％以上であ
る。すなわち、帯電防止膜の抵抗温度係数は−１％未満
であることが望ましい。

【００６２】［高抵抗薄膜の材質］以上のような条件を
満たす高抵抗の帯電防止膜としては、クロム、ニッケ
ル、銅などの酸化物薄膜や、遷移金属とアルミの合金窒
素化合物薄膜などがある。

【００６３】［島状導電性粒子の材質］前記帯電防止膜
表面の離散的な島状に形成された粒子は、個々の粒子内
の導電性が高く、かつ帯電防止膜より二次電子放出効率
が小さい物質が望ましい。これらは電子放出素子から放
出された電子がスペーサに当たった場合においても帯電
し難いためである。このような物質としては、Ｂｅ、Ｍ
ｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｐｔ、Ａｕ、Ａ
ｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｉ
ｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｖ、
Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ等の金属および複数の金属よりな
る合金や、ＳｎＯ₂などの酸化物、ＭｏＳ₂やＷＳ₂な
どの硫化物があげられる。

【００６４】［島状導電性粒子の形成方法］前記高抵抗
帯電防止膜および前記高抵抗帯電防止膜表面に離散的に
島状に塗布、形成された粒子は、スパッタ、反応性スパ
ッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレーティングイオンア
シスト蒸着法、ＣＤＶ法等の薄膜形成手段により、絶縁
性部材上に形成することができる。

【００６５】（２）画像表示装置概要次に、本発明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。

【００６６】図３は、実施例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一部を切り欠
いて示している。

【００６７】図中、１０１５はリアプレート、１０１６
は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５
〜１０１７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、たとえばフリット
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。また、上記気密容器の内部は１
０^-6［Ｔｏｒｒ］程度の真空に保持されるので、大気圧
や不意の衝撃などによる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、スペーサ１０２０が設けら
れている。

【００６８】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２
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。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした
表示装置においては、Ｎ＝３０００、Ｍ＝１０００以上
の数を設定することが望ましい。）前記Ｎ×Ｍ個の冷陰
極素子は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配
線１０１４により単純マトリクス配線されている。前記
１０１１〜１０１４によって構成される部分をマルチ電
子ビーム源と呼ぶ。

【００６９】本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子
ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
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。

【００７０】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）を基板上に配列して単純マトリクス配線した
マルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【００７１】図４に示すのは、図３の表示パネルに用い
たマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上
には、後述の図９で示す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１０１３と列
方向配線１０１４により単純マトリクス状に配線されて
いる。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４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。

【００７２】図４のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図５に示
す。

【００７３】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１０１３、列方向配線１
０１４、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１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に
給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処
理（後述）を行うことにより製造した。

【００７４】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０１
１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器
のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０１
１自体を用いてもよい。

【００７５】また、フェースプレート１０１７の下面に
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲ
Ｔ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、たとえば、図６の
（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事、電子ビームによる蛍光膜のチ
ャージアップを防止する事などである。黒色の導電体１
０１０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。

【００７６】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図６（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、たとえば図６（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。

【００７７】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１０１８を用い
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。

【００７８】また、蛍光膜１０１８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１０１９
を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、
蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１
８を保護する事や、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事や、蛍光膜１０１８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。メタル
バック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート
基板１０１７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１０１８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１０１９は用いない。

【００７９】また、本実施例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１０１７と蛍光膜１０１８との間に、
たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。

【００８０】図７は図３のＡ−Ａ′の断面模式図であ
り、各部の番号は図３に対応している。スペーサ１０２
０は絶縁性部材１０２０ａの表面に帯電防止を目的とし
た高抵抗膜１０２０ｂを成膜し、かつフェースプレート
１０１７の内側（メタルバック１０１９等）及び基板１
０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１
０１４）に面したスペーサの当接面に低抵抗膜１０２０
ｃを成膜した部材からなるもので、上記目的を達するの
に必要な数だけ、かつ必要な間隔をおいて配置され、フ
ェースプレートの内側および基板１０１１の表面に接合
材１０４１により固定される。また、高抵抗膜１０２０
ｂは、絶縁性部材１０２０ａの表面のうち、少なくとも
気密容器内の真空中に露出している面に成膜されてお
り、スペーサ１０２０上の低抵抗膜１０２０ｃおよび接
合材１０４１を介して、フェースプレート１０１７の内
側（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１の表面
（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に電
気的に接続される。ここで説明される態様においては、
スペーサ１０２０の形状は薄板状とし、行方向配線１０
１３に平行に配置され、行方向配線１０１３に電気的に
接続されている。

【００８１】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４とフ
ェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９と
の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１０２０の表面への帯電を防止する程度の
導電性を有する必要がある。この点に関しては、既に述
べた通りである。

【００８２】スペーサ１０２０の絶縁性部材１０２０ａ
としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を
減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセ
ラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性部材１０
２０ａはその熱膨張率が気密容器および基板１０１１を
成す部材と近いものが好ましい。

【００８３】また、高抵抗膜１０２０ｂとしては、既に
述べたように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１０⁵［Ω
／□］から１０¹²［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、前述の各種の材料が用い
られる。

【００８４】また、低抵抗膜１０２０ｃは、高抵抗膜１
０２０ｂに比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、Ｎ
ｉ、Ｃｒ、Ａｕ、Ｍｏ、Ｗ、Ｐｔ、Ｔｉ、Ａｌ、Ｃｕ、
Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ、Ａｇ、Ａｕ、
ＲｕＯ₂、Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ
₂等の透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等より
適宜選択される。

【００８５】接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方
向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気的に
接続するように、導電性をもたせる必要がある。すなわ
ち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを添加し
たフリットガラスが好適である。

【００８６】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
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はマルチ電子ビーム源の行方
向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム
源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートの
メタルバック１０１９と電気的に接続している。

【００８７】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^-7［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、たとえばＢａを主
成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱
により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜
の吸着作用により気密容器内は１×１０^-5ないしは１×
１０^-7［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００８８】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないし
Ｄｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加する
と、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それ
と同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じ
て数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記
放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の
内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす
各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。

【００８９】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
型放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６
［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１
２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メ
タルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．
１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【００９０】以上、本発明の実施例の表示パネルの基本
構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。

【００９１】（３）マルチ電子ビーム源の製造方法次に、前記実施例の表示パネルに用いたマルチ電子ビー
ム源の製造方法について説明する。本発明の画像表示装
置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マ
トリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や
形状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。

【００９２】ただし、表面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は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。

【００９３】（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。

【００９４】（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９に示すのは、平面型の表面伝導型放
出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面
図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１
１０３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、１１
１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００９５】基板１１０１としては、たとえば、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
述の各種基板上にたとえば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。

【００９６】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、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、たと
えば真空蒸着などの成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（たとえば印
刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。

【００９７】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ーより数十マイクロメータ
ーの範囲である。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ーの
範囲から適当な数値が選ばれる。

【００９８】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。

【００９９】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。すなわち、素子電極１１
０２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。

【０１００】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、たとえば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｒｕ、Ａｇ、
Ａｕ、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、ＣｅＢ
₆、ＹＢ₄、ＧｄＢ₄などをはじめとする硼化物や、Ｔ
ｉＣ、ＺｒＣ、ＨｆＣ、ＴａＣ、ＳｉＣ、ＷＣなどをは
じめとする炭化物や、ＴｉＮ、ＺｒＨ、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。

【０１０１】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、
１０³から１０⁷［Ω／□］の範囲に含まれるよう設定
した。

【０１０２】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２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９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。

【０１０３】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。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９においては模式的に示した。

【０１０４】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。

【０１０５】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、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
するのがさらに好ましい。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９にお
いては模式的に示した。また、平面図（ａ）において
は、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【０１０６】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施例においては以下のような素子を用いた。

【０１０７】すなわち、基板１１０１には青板ガラスを
用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用い
た。素子電極の厚さｄは１０００［オングストロー
ム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメーター］とした。

【０１０８】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［マイクロメーター］とした。

【０１０９】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。

【０１１０】図１０の（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放
出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の
表記は前記図９と同一である。

【０１１１】１）まず、図１０（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。

【０１１２】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１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、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
いればよい。）。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、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０
３）を形成する。

【０１１３】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１１４】形成するにあたっては、まず前記（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、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、
実施例では塗布方法として、ディッピング法を用いた
が、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用
いてもよい。）。

【０１１５】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、本実施例で用いた有機金属容器の塗布
による方法以外の、たと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。

【０１１６】３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォ
ーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０
３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。

【０１１７】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（すなわち電子放出部１１０
５）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。

【０１１８】通電方法をより詳しく説明するために、図
１１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、本実施例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
ターするためのモニターパルス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１
１１１で計測した。

【０１１９】実施例においては、たとえば１０のマイナ
ス５乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、たと
えばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１
０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．
１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加
するたびに１回の割りで、モニターパルス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、すなわ
ちモニター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。

【０１２０】なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導
型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微粒
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。

【０１２１】４）次に、図１０の（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。

【０１２２】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。

【０１２３】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［Ｔｏｒｒ］の範囲内の真空雰囲気中
で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰
囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グ
ラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボンのい
ずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００
［オングストローム］以下、より好ましくは３００［オ
ングストローム］以下である。

【０１２４】通電方法をより詳しく説明するために、図
１２の（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。本実施例においては、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、本実施例
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。

【０１２５】図９の（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１２（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。

【０１２６】なお、上述の通電条件は、本実施例の表面
伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導
型放出素子の設計で変更した場合には、それに応じて条
件を適宜変更するのが望ましい。

【０１２７】以上のようにして、図１０（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１２８】（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の代表的な構成、すなわち垂
直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。

【０１２９】図１３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。

【０１３０】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。し
たがって、前記図９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。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４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、たとえばＳｉＯ₂のような電気的に絶縁
性の材料を用いる。

【０１３１】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１４の（ａ）〜（ｆ）は、製造工
程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１
３と同一である。

【０１３２】１）まず、図１４（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１３３】２）次に、同図（ｂ）に示すように、段差
形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、たとえばＳｉＯ₂をスパッタ法で積層すればよい
が、たと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。

【０１３４】３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁
層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１３５】４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁
層の一部を、たと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。

【０１３６】５）次に、同図（ｅ）に示すように、微粒
子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成する
には、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。

【０１３７】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
１０（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。）。

【０１３８】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１０（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。）。

【０１３９】以上のようにして、図１４（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１４０】（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。

【０１４１】図１５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。

【０１４２】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。

【０１４３】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。

【０１４４】すなわち、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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。た
と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。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔ
ｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。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。

【０１４８】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、階調表示を行うことが可能である。

【０１４９】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。

【０１５０】図４に示すのは、前記図３の表示パネルに
用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上に
は、前記図９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。

【０１５１】図４のＡ−Ａ′に沿った断面を図５に示
す。

【０１５２】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。

【０１５３】（４）駆動回路構成（および駆動方法）図１６は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビ
ジョン表示を行う為の駆動回路の概略構成をブロック図
で示したものである。同図中、表示パネル１７０１は前
述した表示パネルに相当するもので、前述した様に製造
され、動作する。また、走査回路１７０２は表示ライン
を走査し、制御回路１７０３は走査回路へ入力する信号
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１７０４からの１ライン分のデータを変調信号発
生器１７０７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。

【０１５４】以下、図１６の装置各部の機能を詳しく説
明する。

【０１５５】まず表示パネル１７０１は、端子Ｄｘ１な
いしＤｘｍおよび端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ、および高圧
端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続されている。こ
のうち、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍには、表示パネル１７
０１内に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわち
ｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された冷陰極素子を
１行（ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印
加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、前記走
査信号により選択された１行分のｎ個の各素子の出力電
子ビームを制御する為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、たとえば５
［ｋＶ］の直流電圧が供給されるが、これはマルチ電子
ビーム源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為の加速電圧である。

【０１５６】次に、走査回路１７０２について説明す
る。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０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を
選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ
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、実際にはたとえ
ばＦＥＴのようなスイッチング素子を組合わせる事によ
り容易に構成することが可能である。なお、前記直流電
圧源Ｖｘは、図１５に例示した電子放出素子の特性に基
づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子
放出しきい値電圧Ｖｔｈ電圧以下となるよう、一定電圧
を出力するよう設定されている。

【０１５７】また、制御回路１７０３は、外部より入力
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もつものである。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およびＴsft お
よびＴmry の各制御信号を発生する。同期信号分離回路
１７０６は、外部から入力されるＮＴＳＣ方式のテレビ
信号から、同期信号成分と輝度信号成分とを分離する為
の回路で、良く知られているように周波数分離（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と水平同期信号より成る
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のシフトクロックであると言い換えること
もできる。シリアル／パラレル変換された画像１ライン
分（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当する）の
データは、Ｉd1ないしＩdnのｎ個の信号として前記シフ
トレジスタ１７０４により出力される。

【０１５９】ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分
のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であ
り、制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔmry にし
たがって適宜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。

【０１６０】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１
０１５の各々を適切に駆動変調する為の信号で、その出
力信号は、端子Ｄy1ないしＤynを通じて表示パネル１７
０１内の電子放出素子１０１５に印加される。

【０１６１】図１５を用いて説明したように、本発明に
関わる表面伝導型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、電子放出には明確
な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施例の表面伝導型放出素
子では８［Ｖ］）があり、閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加
された時のみ電子放出が生じる。また、電子放出閾値Ｖ
ｔｈ以上の電圧に対しては、図１５のグラフのように電
圧の変化に応じて放出電流Ｉｅも変化する。このことか
ら、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、たとえば
電子放出閾値Ｖｔｈ以下の電圧を印加しても電子放出は
生じないが、電子放出閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加する
場合には表面伝導型放出素子から電子ビームが出力され
る。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させることによ
り出力電子ビームの強度を制御することが可能である。
また、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力され
る電子ビームの電荷の総量を制御することが可能であ
る。

【０１６２】従って、入力信号に応じて、電子放出素子
を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調
方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際して
は、変調信号発生器１７０７として、一定長さの電圧パ
ルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの
波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いるこ
とができる。また、パルス幅変調方式を実施するに際し
ては、変調信号発生器１７０７として、一定の波高値の
電圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電
圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路
を用いることができる。

【０１６３】シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１
７０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式の
ものでも使用できる。すなわち、画像信号のシリアル／
パラレル変換や記憶が所定の速度で行われればよいから
である。

【０１６４】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関連
してラインメモリ１１５の出力信号がデジタル信号かア
ナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路
が若干異なったものとなる。すなわち、デジタル信号を
用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７に
は、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回
路などを付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号
発生器１７０７には、例えば高速の発振器および発振器
の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）および計
数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器
（コンパレータ）を組み合せた回路を用いる。必要に応
じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付加することもできる。

【０１６５】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１７０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてシフトレ
ベル回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで
電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。

【０１６６】このような構成をとりうる本発明の適用可
能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器
外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して電
圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子
Ｈｖを介してメタルバック１０１９あるいは透明電極
（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加
速された電子は、蛍光膜１０１８に衝突し、発光が生じ
て画像が形成される。

【０１６７】ここで述べた画像表示装置の構成は、本発
明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の思
想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号につい
てはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限るも
のではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式など他、これらよ
り多数の走査線からなるＴＶ信号（ＭＵＳＥ方式をはじ
めとする高品位ＴＶ）方式をも採用できる。

【０１６８】［板状スペーサの場合］図１７は、本発明
の帯電防止膜を形成した他のスペーサ形状を示す模式的
斜視図であり、図１７（ａ）は、各電子源の位置に対応
してマトリクス状に形成された開孔部を有する板状のス
ペーサである。また、（ｂ）は、同様に、ストライプ状
に開孔された板状スペーサを示す。

【０１６９】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述
する。

【０１７０】（実施例１：高抵抗膜）絶縁性部材とし
て、青板ガラス表面に窒化シリコン膜を５００ｎｍスパ
ッタ法により形成したものを用いた。

【０１７１】この絶縁性部材上に、高抵抗薄膜として、
ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周波電源で同時スパッ
タすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を形成した。
スパッタガスはＡｒ：Ｎ₂が７：３の混合ガスで全圧力
は４ｍＴｏｒｒである。ＣｒおよびＡｌターゲットに加
える高周波電力を調整し、Ｃｒが５．８％で比抵抗１０
⁸Ωｃｍ以下の合金窒化膜が得られた。

【０１７２】このようにして、高抵抗薄膜として、比抵
抗５×１０⁵Ωｃｍ、膜厚２００ｎｍのＣｒ−Ａｌ合金
窒化膜を形成した。

【０１７３】次に、この膜の表面にＡｌをスパッタ法で
島状に形成し、試料Ａを得た。

【０１７４】Ａｌを島状に形成するためには、スパッタ
法において、通常より、パワーを低く設定し、短時間ス
パッタすることにより形成した。これにより、Ａｌの導
電性粒子を、図１に模式的に示すような島状に形成する
ことができた。

【０１７５】また、図２に示すような、Ａｌ粒子の一部
が膜内部に入るような形状に形成するためには、逆スパ
ッタ（基板側をスパッタする）をかけた後に、基板加熱
しながら、低パワー、短時間のスパッタを行なうことに
より形成した。

【０１７６】また、島状の粒子のみならず、Ａｌ薄膜の
島状の形状とするためには、通常の成膜時よりも、スパ
ッタ時間を短めに、スパッタのパワーを低く、スパッタ
ガスの圧力を大きく調整することにより形成した。

【０１７７】（実施例２：高抵抗膜）実施例１と同様の
絶縁性部材上に、同様の条件でＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を
形成し、比抵抗５×１０⁵Ωｃｍ、膜厚２００ｎｍのＣ
ｒ−Ａｌ合金窒化膜を得た。次に、この表面に、Ｎｉを
スパッタ法で島状に形成し、試料Ｂを得た。

【０１７８】Ｎｉを島状に形成するためには、スパッタ
法において、通常よりパワーを低く設定し、短時間スパ
ッタすることにより形成した。これにより、図１に示す
ような、Ｎｉの導電性粒子からなる島状の形状を作製す
ることができた。

【０１７９】（実施例３：高抵抗膜）実施例１と同様の
絶縁性部材上に、同様の条件でＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を
形成し、比抵抗５×１０⁵Ωｃｍ、膜厚２００ｎｍのＣ
ｒ−Ａｌ合金窒化膜を形成した。

【０１８０】次に、この表面にＭｏをアルゴンプラズマ
を用いたスパッタリング法で島状に形成し、試料Ｃを得
た。

【０１８１】島状に形成するためには、実施例１と同様
に行なった。これにより、図１に示すような、Ｍｏの導
電性粒子からなる島状の形状を作製することができた。

【０１８２】（実施例４：高抵抗膜）実施例１のＣｒに
代えてＴｉターゲットを用い、アルミナ基板上にＴｉ−
Ａｌ合金窒化膜を６０ｎｍ厚形成した。スパッタガスは
実施例１と同じであり、ＴｉとＡｌの高周波電力を調整
して、比抵抗６×１０⁴Ωｃｍの合金窒化膜を形成し、
その表面に合金窒化膜と同一装置で連続してＴｉを島状
に形成し、試料Ｄを得た。

【０１８３】島状に形成するためには、実施例１と同様
の操作を行なった。これにより、図１に示すような、Ｔ
ｉの導電性粒子からなる島状の形状を作製することがで
きた。

【０１８４】（実施例５：高抵抗膜）実施例１のＣｒに
代えてＴａターゲットを用い、石英ガラスにＴａ−Ａｌ
合金窒化膜を８０ｎｍ厚形成した。スパッタガスは実施
例１と同じであり、ＴｉとＡｌの高周波電力を調整し
て、比抵抗３×１０³Ωｃｍの合金窒化膜を形成し、そ
の表面にアルゴンプラズマを用いたスパッタリング法で
Ｔａを島状に形成し、試料Ｅを得た。

【０１８５】島状に形成するためには、実施例１と同様
の操作を行なった。これにより、図１に示すような、Ｔ
ａの導電性粒子からなる島状の形状を作製することがで
きた。

【０１８６】［結果］以上の本発明の帯電防止膜を形成
した試料Ａ〜Ｅをそれぞれ、４２５℃熱処理、真空中、
真空中２００℃熱処理後の抵抗値を測定したところ、本
発明帯電防止膜はいずれも大きな変化がなく安定であっ
た。

【０１８７】すなわち、本発明の帯電防止膜は、熱処理
後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのよう
に使用環境が真空であったり、作製工程に高温熱処理、
真空熱処理を含む用途に対して特に有効なものである。

【０１８８】（実施例６：スペーサ）長さ２０ｍｍ、幅
５ｍｍ、厚み０．２ｍｍのリアプレートと同質のガラス
表面に窒化シリコン膜を０．５μｍスパッタ法により形
成し、これを絶縁性部材とした。

【０１８９】帯電防止膜として、実施例１で用いたＣｒ
−Ａｌ合金窒化膜２００ｎｍにＡｌを島状に形成したも
のを使用した。なお、これに限らず本発明帯電防止膜を
使用することが可能である。

【０１９０】次に低抵抗膜１０２０ｃ（図８）として、
フェースプレート、リアプレートとの接続部に接続部と
平行に３０μｍの帯状に０．１μｍ厚みのＡｕ膜を形成
した。スペーサはＸ方向配線上およびフェースプレート
上のメタルバックと導電性フリットガラスを用いて接続
しされている。導電性フリットガラスはフリットガラス
に、表面を金コーティングした導電性微粒子を混合した
ものを使用し、スペーサ表面の帯電防止膜とＸ方向配線
あるいはフェースプレートと電気的に接続してある。

【０１９１】本実施例においては、マルチ電子ビーム源
として、前述した、電極間の導電性微粒子膜に電子放出
部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２、Ｍ＝１０
２４）の表面伝導型放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ
本の列方向配線とによりマトリクス配線（図３および図
４参照）したマルチ電子ビーム源を用いた。

【０１９２】本実施例では、前述した図３に示すスペー
サ１０２０を配置した表示パネルを作製した。以下、図
３および図７を用いた詳述する。まず、あらかじめ基板
上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極１０１
４、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基板１０１１を、
リアプレート１０１５に固定した。

【０１９３】次に、ソーダライムガラスからなる絶縁性
部材１０２０ａの表面のうち、気密容器内に露出する４
面に後述の高抵抗膜１０２０ｂを成膜し、当接面に導電
膜１０２０ｃを成膜したスペーサ１０２０（高さ５［ｍ
ｍ］、板厚２００［マイクロメートル］、長さ２０ｍ
ｍ）を基板１０１１の行方向配線１０１３上に等間隔
で、行方向配線１０１３と平行に固定した。

【０１９４】その後、基板１０１１の５ｍｍ上方に、内
面に蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９が付設され
たフェースプレート１０１７を側壁１０１６を介し配置
し、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１
７、側壁１０１６およびスペーサ１０２０の各接合部を
固定した。基板１０１１とリアプレート１０１５の接合
部、リアプレート１０１５と側壁１０１６の接合部、お
よびフェースプレート１０１７と１０側壁１０１６の接
合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で
４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着
した。

【０１９５】また、スペーサ１０２０は、基板１０１１
側で行方向配線１０１３（線幅３００［マイクロメート
ル］）上に、フェースプレート１０１７側ではメタルバ
ック１０１９面上に、導電性のフィラーあるいは金属等
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、上記気密容器の封着と同時に、大気中で
４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで、接
着しかつ電気的な接続も行った。

【０１９６】なお、本実施例においては、蛍光膜１０１
８は、図６に示すように、各色蛍光体２１ａが列方向
（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導
電体２１ｂは各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）２１ａ間だけで
なく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された
蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、行方向（Ｘ方
向）に平行な黒色の導電体２１ｂ領域（線幅３００［マ
イクロメートル］）内にメタルバック１０１９を介して
配置された。なお、前述の封着を行う際には、各色蛍光
体２１ａと基板１０１１上に配置された各素子とを対応
させなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フ
ェースプレート１０１７およびスペーサ１０２０は十分
な位置合わせを行った。

【０１９７】以上のようにして完成した気密容器内を排
気管（不図示）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真
空度に達した後、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜
Ｄｙｎを通じ、行方向配線電極１０１３および列方向配
線電極１０１４を介して各素子に給電して前述の通電フ
ォーミング処理と通電活性化処理を行うことによりマル
チ電子ビーム源を製造した。

【０１９８】次に、１０のマイナス６乗［Ｔｏｒｒ］程
度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱する
ことで溶着した外囲器（気密容器）の封止を行った。

【０１９９】最後に、封止後の真空度を維持するため
に、ゲッター処理を行った。

【０２００】以上のように完成した、図３および図７に
示されるような表示パネルを用いた画像表示装置におい
て、各冷陰極素子（表面伝導型放出素子）１０１２に
は、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ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１０１９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１０１８
に電子を衝突させ、各色蛍光体２１ａ（図６のＲ、Ｇ、
Ｂ）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への印加電圧Ｖａは３［ｋＶ］ないし１０
［ｋＶ］、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖ
ｆは１４［Ｖ］とした。

【０２０１】このとき、スペーサ１０２０に近い位置に
ある冷陰極素子１０１２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１０２０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。

【０２０２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の帯電防止
膜によれば、絶縁性部材表面に高抵抗膜を成膜し、さら
に導電性微粒子を離散的に島状に分散させることで、十
分な帯電防止効果が得られ、安定性が高いものができ
た。

【０２０３】また、この帯電防止膜を画像表示装置の内
部空間を支えるスペーサ表面に応用することで、スペー
サ近傍でのビームの乱れは抑止され、ビームが蛍光体に
衝突する位置と、本来発光するべき蛍光体との位置ずれ
の発生が防止され、輝度損失を防ぐことができ、鮮明な
画像表示が可能な表示装置の製造が可能となった。

【０２０４】すなわち、本発明の帯電防止膜は、熱処理
後も抵抗変化が小さいので、電子線ディスプレイのよう
に使用環境が真空であったり、作製工程に高温熱処理、
真空熱処理を含む用途に対して特に有効なものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の帯電防止膜の概略断面図。

【図２】本発明の他の実施例の帯電防止膜の概略断面
図。

【図３】本発明の実施例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。

【図４】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平
面図。

【図５】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の一
部断面図。

【図６】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。

【図７】本発明の実施例である表示パネルのＡ−Ａ′断
面図。

【図８】本発明の画像表示装置のスペーサの断面図。

【図９】実施例で用いた平面型の表面伝導型放出素子の
平面図（ａ）、断面図（ｂ）。

【図１０】平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図。

【図１１】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形。

【図１２】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、
放出電流Ｉｅの変化（ｂ）。

【図１３】実施例で用いた垂直型の表面伝導型放出素子
の断面図。

【図１４】垂直型の表面伝導型放出素子の製造工程を示
す断面図。

【図１５】実施例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１６】本発明の実施例である画像表示装置の駆動回
路の概略構成を示すブロック図。

【図１７】他のスペーサの形状を示す模式的斜視図。

【図１８】従来知られた表面伝導型放出素子の一例。

【図１９】従来知られたＦＥ型素子の一例。

【図２０】従来知られたＭＩＭ型素子の一例。

【図２１】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。

【符号の説明】

１絶縁性部材２帯電防止膜３高抵抗薄膜４導電性粒子１０２０スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】絶縁性基体表面に形成された高抵抗薄膜
と、該高抵抗薄膜上に島状に形成された導電性粒子と、を有
することを特徴とする帯電防止膜。
【請求項２】前記高抵抗薄膜中及び該薄膜上に、前記
島状に形成された導電性粒子を有することを特徴とする
請求項１記載の帯電防止膜。
【請求項３】前記導電性粒子は、前記島状に形成され
た薄膜であることを特徴とする請求項１又は２記載の帯
電防止膜。
【請求項４】前記高抵抗薄膜は、０．１〜１０⁸ ［Ω
ｃｍ］の比抵抗を有することを特徴とする請求項１〜３
のいずれかに記載の帯電防止膜。
【請求項５】前記高抵抗薄膜は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕの
それぞれの酸化物、遷移金属とＡｌとの合金の窒化物の
いずれかであることを特徴とする請求項１〜４のいずれ
かに記載の帯電防止膜。
【請求項６】前記島状に形成された導電性粒子は、Ｂ
ｅ、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、Ｎｉ、Ｃｓ、Ｂａ、Ｐｔ、Ａ
ｕ、Ａｇ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｓｂ、Ｓｎ、Ｐｂ、Ｇａ、Ｚ
ｎ、Ｉｎ、Ｃｄ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｆｅ、Ｍｎ、Ｃ
ｒ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗの金属および複数の前記
金属よりなる合金、ＳｎＯ₂酸化物、ＭｏＳ ₂、ＷＳ₂
の硫化物のいずれか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帯電防止膜。
【請求項７】電子発生手段を有する装置において、該装置に用いられる帯電防止部材の表面に形成されるこ
とを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の帯電防
止膜。
【請求項８】電子源と、該電子源から発生する電子に
より画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成装
置において、該装置内部の画像形成空間を支持する支持部材の表面
に、請求項１〜６のいずれかに記載の帯電防止膜が形成
されていることを特徴とする画像形成装置。
【請求項９】前記支持部材は、スペーサであることを
特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記支持部材は、前記画像形成空間の
側壁であることを特徴とする請求項８記載の画像形成装
置。
【請求項１１】前記電子源は、表面伝導型電子放出素
子から成ることを特徴とする請求項８〜１０のいずれか
に記載の画像形成装置。