JPH10326580A

JPH10326580A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH10326580A
Application number: JP7200898A
Authority: JP
Inventors: Yasuyuki Todokoro; 泰之外處
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1997-03-21
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1998-12-08

Abstract

(57)【要約】【課題】画像表示装置などの画像形成装置において、
画像形成面側（フェースプレート側）での光透過性の経
時的な低下を抑制することにより、画質の経時劣化を防
止する。【解決手段】容器と、該容器内に配置され、電圧Ｖａ
が印加される部材１００９を有する画像形成手段とを備
える画像形成装置において、前記電圧Ｖａが印加される
部材１００９がその内面に配置された、該容器を構成す
る部材１００６の外面に、前記電圧Ｖａと同程度の電圧
を印加する手段１０１４を備え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、画像表示装置等の
画像形成装置に関する発明であり、とりわけそのフェー
スプレート構成に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】ＣＲＴを始めとする陰極線管による画像
表示装置は、より大画面化が盛んに検討されている。そ
れに伴い薄型化、軽量化、低コスト化が重要な課題とな
っている。

【０００３】これら課題に対して、発明者らは、さまざ
まな材料、製法、構造の表面伝導型放出素子を多数配列
したマルチ電子ビーム源、ならびにこのマルチ電子ビー
ム源を応用した画像表示装置について研究を行ってき
た。

【０００４】発明者らは、たとえば図１６に示す電気的
な配線方法によるマルチ電子ビーム源の応用を試みてき
た。すなわち、表面伝導型放出素子を２次元的に多数個
配列し、これらの素子を図示のように単純マトリクス状
に配線したマルチ電子ビーム源である。

【０００５】図中、４００１は表面伝導型放出素子を模
式的に示したもの、４００３は行方向配線、４００２は
列方向配線である。なお、図示の便宜上、６×６のマト
リクスで示しているが、マトリクスの規模はむろんこれ
に限ったわけではなく、所望の画像表示を行うのに足り
るだけの素子を配列し配線するものである。

【０００６】図１７は、このマルチ電子ビーム源を用い
た陰極線管の構造であり、マルチ電子ビーム源４００４
を備えた外容器底４００５と外容器枠４００７と、蛍光
体層４００８およびメタルバック４００９を備えたフェ
ースプレート４００６からなる構造である。また、フェ
ースプレート４００６のメタルバック４００９には高圧
導入端子４０１１を通じて高圧電源４０１０により高圧
が印加されている。

【０００７】表面伝導型放出素子を単純マトリクス配線
したマルチ電子ビーム源においては、所望の電子ビーム
を出力させるため、行方向配線４００３および列方向配
線４００２に適宜の電気信号を印加する。たとえば、マ
トリクス中の任意の１行の表面伝導型放出素子を駆動す
るには、選択する行の行方向配線４００３は選択電圧Ｖ
ｓを印加し、同時に非選択の行の行方向配線４００３に
は非選択電圧Ｖｎｓを印加する。これと同期して列方向
配線４００２に電子ビームを出力するための駆動電圧Ｖ
ｅを印加する。この方法によれば、選択する行の表面伝
導型放出素子には、Ｖｅ−Ｖｓの電圧が印加され、また
非選択行の表面伝導型放出素子にはＶｅ−Ｖｎｓの電圧
が印加される。Ｖｅ，Ｖｓ，Ｖｎｓを適宜の大きさの電
圧にすれば選択する行の表面伝導型放出素子だけから所
望の電子ビームが出力され、また列方向配線の各々に異
なる駆動電圧Ｖｅを印加すれば、選択する行の素子の各
々から異なる強度の電子ビームが出力される。また、表
面伝導型放出素子の応答速度は高速であるため、駆動電
圧Ｖｅを印加する時間の長さを変えれば、電子ビームが
出力される時間の長さも変えることができる。

【０００８】上記のような電圧印加によりマルチ電子ビ
ーム源４００４から出力された電子ビームは、高圧印加
されているメタルバック４００９に照射され、ターゲッ
トである蛍光体を励起して発光させる。したがって、た
とえば画像情報に応じた電圧信号を適宜印加すれば、画
像表示装置となる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記の画像表示装置に
おいては、フェースプレート４００６、外容器底４００
５、外容器枠４００７は画像表示装置のコスト、外容器
の組み立て易さ等から、青板ガラス（あるいはソーダラ
イムガラスと標記する）が好ましく用いられる。

【００１０】上記のように、フェースプレート４００６
の内面に高圧が印加されると、装置周囲のＧＮＤ電位と
の間で作られる電界によりフェースプレート内面から外
表面に向かって微少な電流が流れる。これはフェースプ
レート４００６の青板ガラス内のＮａが陽イオン化して
移動することによる電流である。Ｎａ陽イオンが移動し
てフェースプレート４００６外表面に達すると、Ｎａ陽
イオンの析出によりガラス表面の形状が変化して粗面と
なる、あるいは析出したＮａ陽イオンが空気中の水分等
と反応して水酸化物に変化し表面が白濁するなどの現象
が起り、光透過率が劣化したりコントラストが劣化する
など、画質が著しく低下することになる。またＮａ移動
により絶縁耐圧が劣化するといった問題が生じる。

【００１１】またフェースプレート４００６の外表面電
位が上昇し、塵埃の付着により画質が低下したり、外表
面電位の影響で、内表面電位が変化して画質が劣化す
る、あるいは近づいた観察者に放電するなどの問題も生
じる。

【００１２】これに対して、図１８に示すように、フェ
ースプレート４００６表面に透明な帯電防止膜４０１２
を形成し、この帯電防止膜を接地することによりフェー
スプレート表面電位の上昇を無くし、上記問題が発生し
ないようにする手段がある。

【００１３】しかし、図１８のようにガラスフェースプ
レート４００６表面に帯電防止膜４０１２を形成してそ
の電位を接地電位とすると、フェースプレート裏面の陰
極線ターゲットすなわちメタルバック４００９に高圧Ｖ
ａを印加した際、フェースプレートの表裏間に高圧Ｖａ
が印加されることになる。ここでガラスフェースプレー
トがＮａを多量に含む青板ガラスであると、上述の帯電
防止膜４０１２を設けない例と同様に、長期間高圧Ｖａ
が印加された場合、ガラス内部のＮａ陽イオンが移動し
て接地電極側、すなわち帯電防止膜４０１２側に析出す
ることになる。

【００１４】これを避けるためには、フェースプレート
のガラスを数センチメートルの厚さとして電界強度を低
減してＮａの移動速度を下げるか、Ｎａ含有量の非常に
少ないガラスを用いる必要があった。しかし前者では軽
量化が非常に困難となり、後者では低コスト化が非常に
困難となる。

【００１５】また後述するように、ガラスと比較して比
重の軽い樹脂製の保護板をガラスフェースプレートに装
荷してガラスフェースプレートへの印加電圧を低減する
方法もある。

【００１６】［発明の目的］本発明は、画像表示装置な
どの画像形成装置における、画質の経時劣化を抑制する
ことを目的とする。

【００１７】また、本発明は、上記画像形成装置におい
て、とりわけ、その画像形成面側（フェースプレート
側）での光透過性の経時的な低下を抑制することを目的
とする。

【００１８】また、本発明は、軽量化、低コスト化を可
能とする画像形成装置を提供することを目的とする。

【００１９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、上記課
題を解決するための手段として、容器と、該容器内に配
置され、電圧Ｖａが印加される部材を有する画像形成手
段とを備える画像形成装置において、前記電圧Ｖａが印
加される部材がその内面に配置された、該容器を構成す
る部材の外面に、前記電圧Ｖａと同程度の電圧を印加す
る手段を備えることを特徴とする画像形成装置を有す
る。

【００２０】また、前記容器を構成する部材は、光透過
性の部材である画像形成装置でもある。

【００２１】また、前記容器を構成する部材は、Ｎａを
含有するガラスである画像形成装置でもある。

【００２２】また、前記容器を構成する部材の該内面と
該外面との間での電界強度が、１０Ｖ／ｍｍ以下である
画像形成装置でもある。

【００２３】また、前記容器を構成する部材の該内面と
該外面との間での電位差が、０Ｖである画像形成装置で
もある。

【００２４】また、前記電圧Ｖａと同程度の電圧を印加
する手段は、前記容器を構成する部材の外面を被覆した
導電層を有する画像形成装置でもある。

【００２５】また、前記導電層及び前記容器を構成する
部材は、いずれも光透過性の部材である画像形成装置で
もある。

【００２６】また、前記導電層は、前記電圧Ｖａと同程
度の電圧を発生する電源と抵抗体を介して接続されてい
る画像形成装置でもある。

【００２７】また、前記導電層は、その表面を被覆した
絶縁層を有する画像形成装置でもある。

【００２８】また、前記絶縁層、前記導電層及び前記容
器を構成する部材は、いずれも光透過性の部材である画
像形成装置でもある。

【００２９】また、前記絶縁層は、その表面を被覆した
導電性膜を有する画像形成装置でもある。

【００３０】また、前記導電性膜、前記絶縁層、前記導
電層及び前記容器を構成する部材は、いずれも光透過性
の部材である画像形成装置でもある。

【００３１】また、前記導電性膜は、接地されている画
像形成装置でもある。

【００３２】また、前記導電性膜は、１０² Ω／口〜１
０³ Ω／口の範囲内の抵抗を有する画像形成装置でもあ
る。

【００３３】また、前記電圧Ｖａが印加される部材は、
画像形成部材である画像形成装置でもある。

【００３４】また、前記画像形成部材は、蛍光体と電極
とを有する画像形成装置でもある。

【００３５】また、前記画像形成部材は、蛍光体とメタ
ルバックとを有する画像形成装置でもある。

【００３６】また、前記画像形成手段は、前記画像形成
部材及び電子源を有する画像形成装置でもある。

【００３７】また、前記電子源は、配線で結線された複
数の電子放出素子を有する画像形成装置でもある。

【００３８】また、前記電子源は、複数の電子放出素子
が、複数の行方向配線及び複数の列方向配線にてマトリ
クス状に結線された電子源である画像形成装置でもあ
る。

【００３９】また、前記電子放出素子は、冷陰極型の電
子放出素子である画像形成装置でもある。

【００４０】また、前記冷陰極型の電子放出素子は、表
面伝導型電子放出素子である画像形成装置でもある。本
発明は、上述した従来技術に関する以下の知見に鑑みな
された発明である。即ち、（１）まず、例えば３ｍｍ厚の６０℃に加熱した青板ガ
ラスの両面に１０ｋＶを１００時間印加した場合（室温
の数千時間相当）、光透過率は平均で初期の約６０％に
低下してしまう。これをＥＳＣＡおよびＸＰＳで表面分
析したところＮａ炭酸塩が主な析出物と判断された。

【００４１】Ｎａ反応生成物による透過率の劣化は電圧
が印加されている面全体で均一に劣化するのではなく、
むらになって劣化する。平均で約１０％も劣化すると、
このむらは顕著になり、上述したような従来の画像表示
装置等においては、表示画質は著しく劣化する。よって
透過率の劣化は１０％以下が望まれる。

【００４２】３ｍｍ厚の青板ガラスに室温で約３００時
間１０ｋＶ印加すると光透過率は約１０％劣化する。Ｎ
ａの析出量は印加電圧にほぼ比例するので、これは１０
０Ｖでも３ｍｍ厚の青板の両面に印加されると、約３万
時間後にはＮａ析出物のために画質が著しく劣化するこ
とを意味する。（２）また、図１９（ａ）のように、ガラスと比較して
比重の軽い樹脂製の保護板４０１３をガラスフェースプ
レート４００６に装荷してガラスフェースプレートへの
印加電圧を低減する方法があるが、（なお図では便宜上
蛍光体層は省略してある。）ガラスフェースプレートと
保護板の抵抗値、容量をＲｇ，Ｒｐ，Ｃｇ，Ｃｐとする
と、この構造の等価回路は図１９（ｂ）に示したように
なる。

【００４３】図１９（ｂ）で示した等価回路は保護板４
０１３とガラスフェースプレート４００６間は電気的に
問題無く接続されると仮定したもの、すなわち両者は均
一に接触していて、界面の電位は場所によらず一定であ
るとしている。また実際にはある一定の空隙、あるいは
接着層が界面に存在することもあるが、その容量成分や
抵抗成分を考慮しても同様の等価回路に簡略化されるた
めに、それらを保護板のパラメータに含めて図１９
（ｂ）の様に仮定した。

【００４４】ここで、ガラスフェースプレートと保護板
の中間の電位Ｖｆ−ｐの変化は、図１９（ｃ）に示した
ようになる。すなわち、高圧印加初期はガラスと保護板
の誘電率εｇ，εｐおよび厚さＴｇ，Ｔｐで決まる電位
Ｖｉすなわち、

【００４５】

【数１】となり、時間とともに各体積抵抗値ρｇ，ρｐで決まる
電位Ｖｆすなわち、

【００４６】

【数２】へと変化する。このときの時定数τは、

【００４７】

【数３】である。ここで、ガラスフェースプレート４００６とし
てソーダライムガラス、保護板４０１３としてアクリル
あるいはポリカーボネートを用いるとすると、体積抵抗
率ρｇ，ρｐはそれぞれ１０¹²〜¹⁴ ，１０¹⁵〜¹⁷ ［Ω
・ｃｍ］、誘電率εｇ，εｐは７〜８，２〜３、ε０は
８．８［ｐＦ／ｍ］である。また各板厚を同じとする
（Ｔｇ＝Ｔｐ）と、Ｖｆ−ｐは初期値Ｖｉ＝（Ｖａの
０．６から０．７倍の電位）から始まり、徐々にＶｆに
変化する。

【００４８】室温で数万時間画像表示装置を駆動しても
ソーダライムガラス内のＮａ移動による画質劣化が起ら
ないようにするには、ソーダライムガラスに印加する電
界をおおよそ１０Ｖ／ｍｍ以下とする必要がある。

【００４９】ガラスフェースプレートに印加される電圧
はＶａ−Ｖf-p であるので、上式よりＶａを数ｋＶから
１０ｋＶとすると、時定数τが非常に大きい場合はソー
ダライムガラスへの印加電圧の初期値Ｖｉを、またτが
比較的小さい場合は収束値ＶｆをＶａに近づける必要が
ある。ＶｉをＶａに近づけるためには式（１）よりガラ
スフェースプレート４００６の板厚Ｔｇを非常に薄くす
るか、保護板４０１３の板厚Ｔｐを厚くする必要があ
る。しかし、ガラス板厚は耐大気圧保持のために２ｍｍ
程度以下に薄くすることは強度の面から非常に困難であ
る。また保護板厚ＴｐをＴｐ＞＞Ｔｇと厚くするには、
例えば２ｍｍ厚のガラスフェースプレートに対しては樹
脂製の保護板を４００ｍｍにする必要があり、薄型化が
困難となり、また重量が著しく増加することになる。ま
た保護板の光透過率を考えても現実的ではなくなる。

【００５０】以上の知見に鑑みなされた本発明につい
て、その好ましい実施態様を挙げ以下に説明する。

【００５１】本発明に係る画像形成装置は、電圧Ｖａが
印加される手段がその内面に配置された容器部材（フェ
ースプレート）の外面に、前記電圧Ｖａと同程度の電圧
を印加する手段を備えるものである。

【００５２】ここで、本実施態様における、上記フェー
スプレートは、その光透過性が、そこに電圧が印加され
ることにより経時的に低下するような部材から構成され
るものであり、例えば、Ｎａを含有する青板ガラスなど
である。

【００５３】また、上記電圧Ｖａと同程度の電圧を印加
する手段は、本実施態様においては、例えば、上記フェ
ースプレートの外面に設けられる電位規定のための導電
層を含むものであり、該導電層に上記電圧Ｖａと同程度
の電圧が印加されることによって上記フェースプレート
外面の電位規定がなされる。上記電圧Ｖａと同程度の電
圧とは、フェースプレート内面に印加する電圧Ｖａと同
電位あるいは電圧Ｖａに近い電位であり、ガラスフェー
スプレートに印加される電圧を０Ｖあるいは数１０Ｖ以
下とすることが好ましい。

【００５４】また、本態様の画像形成装置は、上記フェ
ースプレート上に更に透明部材による保護層、たとえば
保護板を積層することで、観察者が高圧の印加された電
位規定導電層に接触するのを防止することができる。

【００５５】また、本態様の画像形成装置は、上記保護
板の表面に更に帯電防止膜を備えることにより、塵埃の
付着や観察者への放電を防止することができる。

【００５６】また本態様の画像形成装置は、上記電位規
定導電層がフェースプレート内面の電極と抵抗値ｒの導
電体で接続され、抵抗値ｒが透明保護板表面の帯電防止
膜と電位規定導電層間の抵抗値Ｒより十分小さくしたも
のである。さらに、抵抗値ｒは該導電体にＶａが印加さ
れたときに流れる電流Ｖａ／ｒが１ｍＡより小さくなる
値としたものである。

【００５７】あるいは、上記電位規定導電層を透明導電
層としたものである。あるいは、上記電位規定導電層を
特定の開口率を持つ微小ピンホールを多数備えた黒色導
電体としたものである。あるいは、上記電位規定導電層
を透明保護板の裏面に設けられた透明導電性膜としたも
のである。あるいは、上記電位規定導電層をガラスフェ
ースプレート表面に設けられた透明導電性膜としたもの
である。あるいは、上記電位規定導電層を導電性を付与
した透明接着剤層としたものである。

【００５８】また本態様の画像形成装置は、上記保護板
表面に、外光反射防止のための多層膜を形成してある、
あるいは防眩効果を持たせてあるものである。

【００５９】上記構成において、ガラスフェースプレー
トと透明保護板間に備えた電位規定層に印加する規定電
位を陰極線ターゲットに印加される高圧電位と同電位と
する、あるいはガラスフェースプレートに印加される電
位が十分低い電位、すなわちフェースプレート内のＮａ
イオンの移動が起らないあるいは抑制される電位とす
る。これにより画像表示装置が数万時間駆動される間に
Ｎａが移動して、光透過率が劣化するのを防ぐものであ
る。

【００６０】また、樹脂製の透明保護板はソーダライム
ガラスに比べて、耐圧が十分に高く、またＮａを含まな
いために、薄い板厚として高圧電位を印加しても上記問
題が発生しない。したがって重量および厚さの著しい増
加はない。

【００６１】また、この電位規定層は陰極線管システム
から放出される漏洩電磁波を遮蔽し、人体や他の機器へ
の影響を防止する効果を持たせることもできる。

【００６２】また、保護層はガラスフェースプレート破
壊時の粉砕片飛散防止の防爆効果を兼ね備えることがで
きる。また、保護板は外光反射によるコントラスト劣化
を低減する効果を兼ね備えることができる。

【００６３】また、電位規定層の電位を規定する手段と
しては、該導電層に引き出し配線を設けて、アルミメタ
ルバック等の陰極線ターゲットに印加される高電圧電源
の高圧導入端子と接続する方式や、引き出し配線の代わ
りに、抵抗値ｒのバイヤホールあるいは抵抗値ｒの導電
膜等の導体で、陰極線ターゲットと接続する方式があ
る。

【００６４】また、一般にミリアンペア程度の電流で人
体は痛みを感じると言われている。よって電流制限手段
は万一、上記電位規定手段に人が接触するような状況で
も人体に流れ込む電流をミリアンペア以下に制限し、そ
の被害を最小限にするものである。

【００６５】

【発明の実施の形態】

【００６６】

【実施例】

［実施例１］次に、図１により、本発明の主題である画
像表示装置のフェースプレート構成について説明する。

【００６７】ソーダライムガラス製で３ｍｍ厚のフェー
スプレート１００６の内面には約２０μｍ厚の蛍光体層
１００８が形成され、さらに蛍光体層を覆うように約１
０００Å厚のアルミメタルバック層１００９が形成され
ている。高圧導入端子１０１１はアルミメタルバック１
００９に接続されている。

【００６８】またフェースプレート表面にはＩＴＯ製の
透明導電膜である電位規定導電層１０１４を蒸着してあ
る。

【００６９】電位規定層１０１４と引き出し線１０１５
の間に導電性膜１０１９として酸化ルテニウムの粒子を
ガラス材料を混合し約１０⁹ Ω／□の膜抵抗を持った厚
膜抵抗体を形成している。この時、電位規定層１０１４
と引き出し線１０１５との間の抵抗値は約１０⁹ Ωであ
った。また本実施例では電流制限に酸化ルテニウムの粒
子とガラス材料からなる厚膜抵抗体を用いたがこの材料
に限ったものではなく目的の電流制限値を実現する抵抗
値を実現できるものであれば良く、Ｔａ−Ｓｉ−Ｏ、Ｔ
Ａ−Ｔｉ−Ｎｔ等をスパッタで成膜したもの等、一般に
高抵抗な抵抗材料として利用されているものでよい。図
２１に電位規定層１０１４、導電膜１０１９、引き出し
配線１０１５の接続部分付近の上面図を示す。そして引
き出し配線１０１５は高圧導入端子１０１１と接続され
ている。

【００７０】高圧導入端子１０１１はさらに高圧電源１
０１０に接続され、アルミメタルバック（陰極線ターゲ
ット）１００９と電位規定導電層１０１４に高圧電位、
本実施例では１０ｋＶを印加できる。

【００７１】１０１３はアクリル（ＰＭＭＡ）製で３ｍ
ｍ厚の保護板で表面にＩＴＯ製透明導電膜である帯電防
止膜１０１２が蒸着されている。

【００７２】透明電位規定導電層１０１４および帯電防
止膜１０１２は、蒸着ＩＴＯに限られるものではなく、
酸化すず、酸化インジウムの蒸着膜あるいはそれらを含
む溶液を塗布後、加熱して成膜してもよい。

【００７３】高圧電源をオンにした時には上記保護板の
容量Ｃと導電性膜１０１９の抵抗ｒに基づく時定数で電
位規定層の電位は高圧電位に近づいていく。すなわち電
源をＯＮ／ＯＦＦする毎にソーダライムガラス製のフェ
ースプレート１００６の表裏間に電位差が生じる時間が
ある。しかし、本実施例の保護板の容量Ｃは約２０００
ｐＦであり、導電性膜１０１９の抵抗Ｒが１０⁹ Ωであ
るためフェースプレート１００６の表裏間に電位差が生
じる時間は約１秒程度であり、この程度の時間はＮａの
析出で光透過率に影響が生じるほどの問題とはならな
い。

【００７４】帯電防止膜１０１２は導電性ゴム１０１７
により筺体１０１８に接続され、さらに筺体１０１８は
接地されている。これにより保護板表面の電位は接地電
位に保たれ、表面の帯電を防止している。保護板１０１
３は周囲を厚さ１ｍｍの接着層１０１６によりガラスフ
ェースプレート１００６に固定されている。電位規定導
電層１０１４には高圧が印加されるが、周囲を密閉する
ことにより、塵埃の付着を防止できる。

【００７５】また、帯電防止膜の抵抗値は１０² 〜１０
³ Ω／□であり、画像表示装置内部から発生する電磁波
がフェースプレートを通して漏洩し、観測者および周囲
の装置に影響を与えることを防止している。

【００７６】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。

【００７７】図２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１部を切り欠
いて示している。

【００７８】図中、１００５は外容器底（なおリアプレ
ートと標記する場合もある）、１００６は側壁、１００
７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。

【００７９】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に封
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。

【００８０】フェースプレート１００７表面には前述の
ようにＩＴＯ膜（電位規定導電膜）１０１４が蒸着して
ある。さらにその上に帯電防止膜１０１２を備えた保護
板１０１３を接着層１０１６により装荷し固定してあ
る。

【００８１】リアプレート１００５には、基板１００４
が固定されているが、該基板上には表面伝導型放出素子
１００１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＝１００
０以上の数を設定することが望ましい。本実施例におい
ては、Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４とした。）。

【００８２】前記Ｎ×Ｍ個の表面伝導型放出素子は、Ｍ
本の行方向配線１００３とＮ本の列方向配線１００２に
より単純マトリクス配線されている。前記１００１〜１
００４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と
呼ぶ。なお、マルチ電子ビーム源の製造方法や構造につ
いては、後で詳しくは述べる。

【００８３】本実施例においては、気密容器のリアプレ
ート１００５にマルチ電子ビーム源の基板１００４を固
定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１００
４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１００
４自体を用いてもよい。

【００８４】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。本実施例はカラ
ー表示装置であるため、蛍光膜１００８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３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３０１０が設けて
ある。黒色の導電体３０１０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３
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。

【００８５】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は、前
記図３（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３（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。

【００８６】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。

【００８７】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
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１００
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１００８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。

【００８８】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１００７と蛍光膜１００８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。

【００８９】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
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１００３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビー
ム源の列方向配線１００２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。

【００９０】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^-5〜１×１０^-7
［ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【００９１】以上、本発明実施例の表示パネルの基本構
成と製法を説明した。

【００９２】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、表面伝
導型放出素子を単純マトリクス配線した電子源であれ
ば、表面伝導型放出素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。しかしながら、発明者らは、表面伝導型放出
素子の中では、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子
膜から形成したものが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。

【００９５】図４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１１
０３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、１１１
３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【００９６】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。

【００９７】また、基板１１０１上に基板上に基板面と
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、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃ
ｕ，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Ｉｎ₂ Ｏ₃ −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
（たとえば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえな
い。

【００９８】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Åから数百μｍ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μｍより数十μ
ｍの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、
通常数百Åから数μｍの範囲から適当な数値が選ばれ
る。

【００９９】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。

【０１００】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数Åか
ら数千Åの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ま
しいのは１０Åから２００Å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Åから
数千Åの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいの
は１０Åから５００Åの間である。

【０１０１】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，Ｓ
ｎＯ₂ ，Ｉｎ₂ Ｏ₃ ，ＰｂＯ，Ｓｂ₂ Ｏ₃ ，などをはじ
めとする酸化物やＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，Ｃｅ
Ｂ₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ ，などをはじめとする硼化物
や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，
などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，Ｈｆ
Ｎ，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。

【０１０２】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に設
定した。

【０１０３】なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１
０２と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４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。

【０１０４】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Åから数百Å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４においては模式
的に示した。

【０１０５】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、通常フォーミン
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。

【０１０６】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［Å］以下とす
るが、３００［Å］以下とするのがさらに好ましい。

【０１０７】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４においては模式的
に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１
３の一部を除去した素子を図示した。

【０１０８】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。

【０１０９】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薄膜を得
た。素子電極の厚さｄは１０００［Å］、電極間隔Ｌは
２［μｍ］とした。

【０１１０】微粒子膜の主要材料としてＰｂもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［Å］、幅Ｗは
１００［μｍ］とした。

【０１１１】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。

【０１１２】図５の（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
記は前記図４と同一である。

【０１１３】１）まず、図５（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。

【０１１４】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、図５（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１
１０３）を形成する。

【０１１５】２）次に、同図５（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０１１６】形成するにあたっては、まず前記図５
（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。）。

【０１１７】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溶液の塗布
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。

【０１１８】３）次に、同図５（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。

【０１１９】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。

【０１２０】通電方法をより詳しく説明するために、図
６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Ｔ
１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。

【０１２１】実施例においては、たとえば１０^-5［ｔｏ
ｒｒ］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１０［ミリ秒］
とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ
昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに１
回の割りで、モニターパルス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×
１０⁶ ［Ω］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で測定される電流が１×１０
^-7［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかか
わる通電を終了した。

【０１２２】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。

【０１２３】４）次に、図５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。

【０１２４】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。

【０１２５】具体的には、１０^-4〜１０^-5［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［Å］以下、より好ましくは３
００［Å］以下である。

【０１２６】通電方法をより詳しく説明するために、図
７（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。

【０１２７】図５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。）。

【０１２８】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１１１２
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７（ｂ）に示すが、活性化電源１１１
２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、放流電圧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。

【０１２９】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。

【０１３０】以上のようにして、図５（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１３１】（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、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。

【０１３２】図８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、１２
０２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、１２１
３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１３３】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５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。

【０１３４】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９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８と
同一である。

【０１３５】１）まず、図９（ａ）に示すように、基板
１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１３６】２）次に、同図９（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。

【０１３７】３）次に、同図９（ｃ）に示すように、絶
縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１３８】４）次に、同図９（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。

【０１３９】５）次に、同図９（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。

【０１４０】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
５（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。）。

【０１４１】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５（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。）。

【０１４２】以上のようにして、図９（ｆ）に示す垂直
型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１４３】（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。

【０１４４】図１０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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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。

【０１４８】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。

【０１４９】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。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】（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。

【０１５３】図１１に示すのは、前記図２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４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４００３と
列方向配線電極４００２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４００３と列行方向配線電極
４００２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。

【０１５４】図１１のＡ−Ａ’に沿った断面を、図１２
に示す。

【０１５５】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４００３、列方向配
線電極４００２、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４００３および列方向配線電極４００２
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。

【０１５６】［参考例］参考例として、３ｍｍ厚および
４０ｍｍ厚のソーダライムガラス製のフェースプレート
で保護板および電位規定導電層を設けずに外表面に帯電
防止膜を形成した画像表示装置を作製し、上記実施例１
による画像表示装置とともに温度７０℃、湿度８５％の
雰囲気で高電圧（１０ｋＶ）印加して４８時間駆動し
た。その結果を表１に示す。実施例１によれば軽量薄型
で画質劣化のない画像表示装置が実現できる。

【０１５７】また、実施例１では人間が触れても安全な
程度の電流制限を施したので万一人間が触れても安全で
ある。

【０１５８】

【表１】［実施例２］次に本発明の第２の実施例を図１３により
説明する。

【０１５９】図１３（ａ）でソーダライムガラス製で厚
さ３ｍｍのフェースプレート２０６の内面には不図示の
約２０μｍ厚の蛍光体層が形成され、さらに蛍光体層を
覆うように約１０００Å厚のアルミメタルバック層２０
９が形成されている。高圧導入端子２１１はアルミメタ
ルバック２０９に接続されている。高圧導入端子２１１
はさらにスイッチ２２２の出力に接続されている。スイ
ッチ２２２はコントローラ２２１によって制御され、出
力電圧１０ｋＶの高圧電源２１０あるいはグラウンドの
一方を選択して高圧導入端子２１１の接続するようにな
っている。

【０１６０】電子源は実施例１で用いたのと同じものを
用いた。２１３はポリカーボネート製で厚さ３ｍｍの保
護板で表面にＩＴＯ製透明導電膜である帯電防止膜２１
２が蒸着されている。帯電防止膜２１２の電位は接地電
位に保たれ、表面の帯電を防止している。

【０１６１】また反対の面には、導電性で少なくとも保
護板側の光反射率が１％以下となる電位規定導電層２１
４を形成してある。本実施例では図１３（ｂ）のように
φ２０μｍの開口２２３を図のようなピッチ（開口率７
０％）で多数配置したカーボンペースト製の電位規定導
電層２１４である。

【０１６２】電位規定層２１４は高圧導入端子２１５、
ダイオード２２０を介してスイッチ２２２に接続されて
いる。ＳＷの制御及び高圧電源の出力はコントローラ２
２１により制御され、装置の電源がＯＦＦの時や、後述
する手段により筐体が開放されるなどして電位規定層２
１４が露出する可能性を検知した時などに高圧電源の出
力をＯＦＦにし、スイッチ２２２をグランド側に接続す
る。

【０１６３】電位規定層２１４と高圧電源２１０が、図
示した向きのダイオード２２０で接続されることによ
り、スイッチ２２２が高圧電源２１０に接続されている
時に電位規定層２１４の電位はダイオードの逆方向特性
に応じて高圧電源の出力電位となる。

【０１６４】図２０に高圧電源のＯＮ／ＯＦＦに伴う電
位規定層の電位の変化を模式的に示す。本実施例では逆
方向電流が１０μＡ程度のダイオードを選ぶことで１０
ｋＶの高圧印加に対して分単位の時間で高圧電位とな
る。万一人間が電位規定層に接触しても電流はダイオー
ドの逆方向電流で制限されるので安全である。

【０１６５】またコントローラ２２１により高圧電源が
ＯＦＦになった場合には高圧電源の電位に対してダイオ
ード２２０の順方向特性に応じて追従するので電位規定
層２１４に電荷が長時間残留することがなくなり図２０
に示すように瞬時に電位が下がるのでさらに安全な装置
を実現できた。

【０１６６】保護板２１３は、光硬化型接着剤２１９に
よりガラスフェースプレート２０６に固定されている。
ここで、保護板２１３の屈折率は１．５６、ガラスフェ
ースプレート２０６の屈折率は１．５１、硬化後の接着
剤の屈折率はその中間で１．５４である。これにより、
特に無反射処理を施さなくとも各境界面で光反射率は１
％以下となる。

【０１６７】接着剤として光硬化型を用いたのは、その
製造工程の容易さのためで、ガラスフェースプレート２
０６に接着剤塗布後、保護板２１３を装荷し、保護板２
１３を通して光照射して硬化させる。

【０１６８】また、帯電防止膜２１２は図のように接着
剤層まで回り込ませる（ただし図では引き出し線２１５
を含む断面図であるので一部接着剤層まで帯電防止膜２
１２が回り込んでいないが、引き出し線２１５の近傍以
外の部分は接着層まで回り込んでいる）ことにより、高
圧印加電極、あるいは表面電位が上昇した個所が、表に
露出することを防止している。

【０１６９】本実施例では電位規定層２１４が露出する
可能性を検知手段として、筐体が開放されたのを検知す
るインターロックスイッチを設けた。また通常の筐体分
解時ではなく電位規定層２１４が露出する可能性を検知
する手段として保護層の破壊を検知する手段も設けた。
具体的には図２２に示したように帯電防止膜５０１の周
辺４個所に電極５０３乃至５０６を設け、電極５０４は
グランドに、電極５０６は出力１０Ｖの電源５０２に接
続されている。また、電極５０３と電極５０５の間には
微小電流検出回路５０７が接続されている。電極５０３
乃至５０６は帯電防止膜５０１の各辺の中央に対称に配
置されている。正常時は電極５０３と電極５０５間には
電流は流れないが、保護層に亀裂が入るなどの破壊が生
じた場合には微小電流検出回路５０７で電流が検出さ
れ、電位規定層が露出する可能性が生じたことをコント
ローラ２２１に通知するようにした。

【０１７０】なお本実施例では帯電防止膜を破壊検出電
極として用いたが、破壊検出専用の電極を用いる、ある
いは電位規定導電層を破壊検出用電極として用いること
も可能である。

【０１７１】本実施例による画像表示装置を温度７０℃
湿度８５％の雰囲気で高電圧（１０ｋＶ）圧印加して４
８時間駆動したが、画質は全く劣化しなかった。本実施
例によれば軽量薄型で画質劣化のない画像表示装置が実
現できる。また、本実施例では電位規定層に電流制限を
施したので万一人間が触れても安全である。

【０１７２】電位規定導電層２１４の光透過率が７０％
であるので、蛍光体層まで達する外光の反射率を半分以
下に低減することができ、コントラストを改善できる。

【０１７３】また、この電位規定導電層は陰極線管シス
テムから放出される漏洩電磁波を遮蔽し、人体や他の機
器への影響を防止する効果も持っている。

【０１７４】［実施例３］次に本発明の第３の実施例を
図１４により説明する。

【０１７５】図１４において、ソーダライムガラス製の
フェースプレート３０６の内面には約２０μｍ厚の蛍光
体層３０８が形成され、さらに蛍光体層を覆うように約
１０００Å厚のアルミメタルバック層３０９が形成され
ている。高圧導入端子３１１はアルミメタルバック３０
９に接続されている。高圧導入端子３１１はさらに出力
電圧１０ｋＶの高圧電源３１０に接続されている。

【０１７６】また透明導電性接着剤層３１６から引き出
し線３１５を取り出し１０⁷ Ωの抵抗素子３２１を介し
て高圧電源３１０に接続されている。したがって１０ｋ
Ｖ駆動時に電位規定層に人間が触れても１ｍＡに電流が
抑えられ安全である。

【０１７７】マトリクス配線された電子源を備えたリア
プレート３０４は実施例１で示したのと同じ物を用い
た。

【０１７８】３１３はポリカーボネート製の保護板で表
面は防眩のために粗面加工され、さらにＩＴＯ製透明導
電膜である帯電防止膜３１２が蒸着されている。帯電防
止膜３１２の電位に保たれ、表面の帯電を防止してい
る。帯電防止膜３１２は導電性ゴム３１７により筺体３
１８に接続され、さらに筺体３１８は接地されている。
これにより保護板表面の電位は接地電位に保たれ、表面
の帯電を防止している。

【０１７９】保護板３１３は透明導電性接着剤３１６に
よりガラスフェースプレート３０６に固定され、透明導
電性接着層３１６が電位規定導電層として働く。ここ
で、保護板３１３の屈折率は１．５６、ガラスフェース
プレート３０６の屈折率は１．５１、接着剤の屈折率は
その中間で１．５４である。これにより、特に無反射処
理を施さなくても各境界面での光反射率は１％以下とな
る。透明導電性接着剤層３１６は光硬化型接着剤にＩＴ
Ｏ微粒子を分散させたものを用いた。

【０１８０】また、導電性ゴム３１７と筺体３１８が接
触する周囲を絶縁性ゴム３２０で囲む。これにより透明
導電性接着層３１６と、帯電防止膜３１２あるいは筺体
３１８間の沿面距離を伸ばして不要な放電の発生を防止
する。

【０１８１】本実施例による画像表示装置を温度７０℃
湿度８５％の雰囲気で高電圧（１０ｋＶ）印加して４８
時間駆動したが、画質は全く劣化しなかった。本実施例
によれば軽量薄型で画質劣化のない画像表示装置が実現
できる。また、本実施例では電流制限抵抗３２１が挿入
されているので万一人が導電性接着層３１６に接触して
も安全である。

【０１８２】［実施例４］次に本発明の第４の実施例を
図１５により説明する。

【０１８３】図１５において、ソーダライムガラス製の
フェースプレート４０６の内面には約２０μｍ厚の蛍光
体層４０８が形成され、さらに蛍光体層を覆うように約
２０００Å厚のアルミメタルバック層４０９が形成され
ている。高圧導入端子４１１はアルミメタルバック４０
９に接続されている。またフェースプレート表面にはＩ
ＴＯ製透明導電膜である電位規定導電層４１４を蒸着し
ている。電位規定導電層４１４は、フェースプレート４
０６を貫通して、抵抗値ｒの導電性バイヤホール４１５
によりアルミメタルバック４０９と接続されている。高
圧導入端子４１１は出力電圧１０ｋＶの高圧電源４１０
に接続され、アルミメタルバック４０９と電位規定導電
層４１４に高圧を印加できる。

【０１８４】マトリクス配線された電子源を備えたリア
プレート４０４は実施例１で示したと同じ物を用いた。

【０１８５】４１３がポリカーボネート製の保護板で表
面には最表面が蒸着ＩＴＯ製透明導電膜となる帯電防止
兼反射防止多層膜４１２が形成されている。透明電位規
定導電層４１４および帯電防止膜４１２は蒸着ＩＴＯに
限られるものではなく、酸化すず、酸化インジウムの蒸
着膜あるいはそれらを含む溶液を塗布後、加熱して成膜
してもよい。ここで前記バイヤホール４１５の抵抗値ｒ
は帯電防止膜４１２と電位規定導電層４１４間の抵抗値
Ｒと比較して十分小さく、すなわち式（２）でＲｇ＝ｒ
としたときにＶｆがＶａに十分近い値となり、また式
（３）の時定数が十分小さくなる抵抗値にしておく。本
実施例では１０⁷ Ωの抵抗値とした。これにより高圧導
入端子４１１に１０ｋＶを印加しても、フェースプレー
ト４０６には１Ｖ以下の電位しか印加されない。また電
位規定層４１４に人が接触しても１ｍＡ以下の電流しか
流れないので安全である。

【０１８６】帯電防止膜４１２は導電性ゴム４１７によ
り筺体４１８に接続され、さらに筺体４１８に接地され
ている。これにより保護板表面の電位は接地電位に保た
れ、表面の帯電を防止している。保護板４１３は周囲を
接着層４１６によりガラスフェースプレート４０６に固
定されている。電位規定導電層４１４には高圧が印加さ
れるが、周囲を密閉することにより、塵埃の付着を防止
できる。

【０１８７】本実施例による画像表示装置を温度７０℃
湿度８５％の雰囲気で高電圧（１０ｋＶ）印加して４８
時間駆動したが、画質は全く劣化しなかった。本実施例
によれば軽量薄型で画質劣化のない画像表示装置が実現
できる。また、本実施例では電位規定層の電流制限を施
したので、万一人間が触れても安全である。

【０１８８】なお前記実施例では保護板としてアクリル
あるいはポリカーボネートを用いたが、もちろんこれら
に限定される物ではなく、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポ
リエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）などを用いてもよ
い。

【０１８９】また前記実施例では表面伝導型放出素子を
電子源として用いたが、スピント型あるいはＭＩＭ型で
代表される冷陰極電子源を用いてもよい。

【０１９０】また、フェースプレートに印加される電圧
は数１００Ｖであるが、発熱のためにＮａの表面析出が
加速されてしまうプラズマディスプレイに同様の手段を
用いても同様の効果が得られる。

【０１９１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
高圧を印加する陰極線ターゲットを形成してあるソーダ
ライムガラス製のフェースプレートと、表面に帯電防止
用導電膜を形成してある透明保護板とを備え、該フェー
スプレートと保護板との間に電位規定導電層を備え、該
導電層の電位を特定の規定電位にする手段を備え、電位
規定導電層の電位を陰極線ターゲットへの印加電圧と同
じ、あるいは近い電圧とすることにより、フェースプレ
ートへの印加電圧を低減でき、これにより、フェースプ
レート内のＮａ移動を抑制でき、光透過率の劣化が起ら
ず、長時間画質が劣化することがなく、軽量薄型低コス
トの陰極線管が得られる。

【０１９２】さらに電位規定層から取り出せる電流を制
限することによって人が電位規定層に接触した場合の安
全性を確保することができた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例の画像表示装置を示す模
式的断面図である。

【図２】本発明の第１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である。

【図３】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４】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）である。

【図５】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６】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７】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ），放
出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。

【図８】実施例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９】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１０】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である。

【図１１】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
平面図である。

【図１２】実施例で用いたマルチ電子ビーム源の基板の
一部断面図である。

【図１３】本発明の第２の実施例を説明する図（ａ）、
及び第２の実施例で電位規定導電層として用いたメッシ
ュ電極を説明する図（ｂ）である。

【図１４】本発明の第３の実施例を説明する図である。

【図１５】本発明の第４の実施例を説明する図である。

【図１６】表面伝導型放出素子をマトリクス配線接続し
た図である。

【図１７】従来の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１８】従来のフェースプレート構成を説明する図で
ある。

【図１９】電位規定導電層を設けない場合に発生する課
題を説明する図である。

【図２０】電位規定導電層の電位の変化を模式的に示す
図である。

【図２１】本発明の第１の実施例の画像表示装置の配線
引き出し部分の拡大図である。

【図２２】インターロックスイッチを説明する為の模式
図である。

【符号の説明】

１００５リアプレート１００８蛍光体１００９メタルバック１０１０高圧電源１０１１高圧引き出し線１０１２帯電防止膜１０１３保護板１０１４電位規定導電層１０１５電位規定導電層からの引き出し線１０１６接着剤層１０１７導電性ゴム１０１８筐体２０６ソーダライムガラス製フェースプレート２０９メタルバック２１０高圧電源２１１高圧引き出し線２１２帯電防止膜２１３保護板２１４電位規定導電層２１５電位規定導電層からの引き出し線２１９光硬化接着剤層２２０カーボン部分２２１カーボン層に開けられた開口部分３０４リアプレート３０６ソーダライムガラス製のフェースプレート３０８蛍光体３０９メタルバック３１０高圧電源３１１高圧引き出し線３１２帯電防止膜３１３保護板３１６導電性接着剤層３１７導電性ゴム３１８筐体３２０絶縁性ゴムパッド４０４リアプレート４０６ソーダライムガラス製のフェースプレート４０８蛍光体４０９メタルバック４１０高圧電源４１１高圧引き出し線４１２帯電防止膜４１３保護板４１４電位規定導電層４１５導電性バイヤホール４１６接着剤層４１７導電性ゴム４１８筐体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】容器と、該容器内に配置され、電圧Ｖａ
が印加される部材を有する画像形成手段とを備える画像
形成装置において、前記電圧Ｖａが印加される部材がそ
の内面に配置された、該容器を構成する部材の外面に、
前記電圧Ｖａと同程度の電圧を印加する手段を備えるこ
とを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記容器を構成する部材は、光透過性の
部材である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記容器を構成する部材は、Ｎａを含有
するガラスである請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記容器を構成する部材の該内面と該外
面との間での電界強度が、１０Ｖ／ｍｍ以下である請求
項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記容器を構成する部材の該内面と該外
面との間での電位差が、０Ｖである請求項１に記載の画
像形成装置。
【請求項６】前記電圧Ｖａと同程度の電圧を印加する
手段は、前記容器を構成する部材の外面を被覆した導電
層を有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記導電層及び前記容器を構成する部材
は、いずれも光透過性の部材である請求項６に記載の画
像形成装置。
【請求項８】前記導電層は、前記電圧Ｖａと同程度の
電圧を発生する電源と抵抗体を介して接続されている請
求項６に記載の画像形成装置。
【請求項９】前記導電層は、その表面を被覆した絶縁
層を有する請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項１０】前記絶縁層、前記導電層及び前記容器
を構成する部材は、いずれも光透過性の部材である請求
項９に記載の画像形成装置。
【請求項１１】前記絶縁層は、その表面を被覆した導
電性膜を有する請求項９に記載の画像形成装置。
【請求項１２】前記導電性膜、前記絶縁層、前記導電
層及び前記容器を構成する部材は、いずれも光透過性の
部材である請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】前記導電性膜は、接地されている請求
項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１４】前記導電性膜は、１０² Ω／口〜１０
³ Ω／口の範囲内の抵抗を有する請求項１１に記載の画
像形成装置。
【請求項１５】前記電圧Ｖａが印加される部材は、画
像形成部材である請求項１〜１４のいずれかに記載の画
像形成装置。
【請求項１６】前記画像形成部材は、蛍光体と電極と
を有する請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１７】前記画像形成部材は、蛍光体とメタル
バックとを有する請求項１５に記載の画像形成装置。
【請求項１８】前記画像形成手段は、前記画像形成部
材及び電子源を有する請求項１５に記載の画像形成装
置。
【請求項１９】前記電子源は、配線で結線された複数
の電子放出素子を有する請求項１８に記載の画像形成装
置。
【請求項２０】前記電子源は、複数の電子放出素子
が、複数の行方向配線及び複数の列方向配線にてマトリ
クス状に結線された電子源である請求項１８に記載の画
像形成装置。
【請求項２１】前記電子放出素子は、冷陰極型の電子
放出素子である請求項１９又は２０に記載の画像形成装
置。
【請求項２２】前記冷陰極型の電子放出素子は、表面
伝導型電子放出素子である請求項２１に記載の画像形成
装置。