JPH11354012A

JPH11354012A - 電子線装置用スペーサ、画像形成装置用スペーサ、電子線装置、画像形成装置、及びこれらの製造方法

Info

Publication number: JPH11354012A
Application number: JP15942598A
Authority: JP
Inventors: Masato Yamanobe; 正人山野辺; Masaaki Shibata; 雅章柴田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1998-06-08
Filing date: 1998-06-08
Publication date: 1999-12-24

Abstract

(57)【要約】【課題】沿面耐圧を向上し、帯電現象を抑制する。【解決手段】電子源５が設けられた第１の基板１と、
電子源５より放出された電子に作用する加速電極を印加
する加速電極が設けられた第２の基板３と、対向する第
１の基板１と第２の基板３との間に設けられるスペーサ
１１とを有する電子線装置に用いられる電子線装置用ス
ペーサにおいて、炭素層を有する有機樹脂をスペーサ基
材とした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置用スペ
ーサ、画像形成装置用スペーサ、電子線装置、画像形成
装置、及びこれらの製造方法に係わる。本発明は、電子
放出素子による電子源を用いた電子線装置、さらには放
出された電子により画像形成される画像形成部材を有す
る画像形成装置、特に耐大気圧のためのスペーサを有す
る信頼性の高い平面型画像形成装置に好適に用いられる
ものである。

【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平面的に多数形成し
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。

【０００３】このような画像形成装置において、電界放
出型電子放出素子を用いたものは、例えば、I.Brodie,
“Advanced technology:flat cold-cathode CRTs", Inf
ormation,Display,1/89,17(1989)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、特開平 7-45221 号公報等に開示されている。

【０００４】前記電子放出素子として、電界放出素子を
用いた場合は、電子ビームの収束性の問題に対応して、
リアプレートをフェースプレート間の距離ｄを小さく
し、画像を形成するが、ここで、印加される電圧は、数
百Ｖから１ｋＶ程度の電圧である。従って、リアプレー
トとフェースプレート間の距離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、数百μｍから１ｍｍ程度に設定されるのが一
般的である。

【０００５】一方、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、リアプレート基板およびフェ
ースプレート基板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、耐大
気圧支持部材としてスペーサを配置することで、基板の
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。

【０００６】このスペーサに使用される材質としては、
十分な耐大気圧強度（圧縮強度）を有し、画像形成装置
に配置出来るように、高アスペクト比（スペーサの高さ
と断面積の比）が取れること、圧縮による破壊、歪み、
座屈に対して強いこと；製造工程及び高真空形成工程に
おける加熱工程に耐えうる耐熱性を有し、表示パネルの
基板、支持枠等との熱膨張係数の整合が取れているこ
と；高電圧印加に耐えうる絶縁耐圧を有する絶縁体（あ
るいは高抵抗体）であること；高真空を維持するため
に、ガス放出レートが小さいこと；寸法の精度良く加工
でき、量産性に優れること；等が要求され、一般的には
ガラス材料が用いられる。

【０００７】一般的なガラス材料は、機械強度、熱物
性、放出ガス特性については比較的良好な材料である。
また、加工性、量産性もよいので、スペーサ材料として
一般に用いられる。

【０００８】一方、電子放出素子から放出された電子の
一部が、スペーサの表面に入射する場合がある。その結
果、スペーサ表面が帯電し、沿面放電耐圧を著しく減少
させたり、表面の電位が変動してその近傍の電界が歪
み、電子源からの放出電子の軌道に影響を与え色ズレな
どの画像の品位が低下する現象が生じる場合がある。

【０００９】このような帯電によって生じる色ズレなど
の画像の品位の低下を避ける方法としては、例えば特公
平 7-99679 号公報に開示された、スペーサを微小電流
が流れる高抵抗の導電体で形成する方法がある。ここで
開示された装置は、フェースプレートと電子源との間に
電極群を具備するもので、これらの電極は、電子源のフ
ォーカシング、あるいは偏向を目的とする集束電極や偏
向電極などで、それぞれの目的に応じて電位を付与され
るものである。

【００１０】また、このような電極群を有しない画像形
成装置での一例として、本出願人により特開平 5-26680
7 号公報に開示されている。この出願においては、複数
の電子放出素子を配置した電子源基板上の電極や配線
と、アノード電極に、導電性を有するスペーサ部材を接
続して帯電を防止するものである。

【００１１】一方、ガラス等の無機材料以外に、ポリイ
ミドなどの樹脂類によるスペーサが知られている。

【００１２】『Advanced technology:flat cold-cathod
e CRTs』（Information Display 1/89の17〜19頁）や米
国特許第 5,063,327 号において、Ivor Brodie氏は、樹
脂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の高さのスペーサをポリイミドに
よって作っている。

【００１３】さらに感光性のポリイミドを利用した例と
して米国特許第 5,371,433 号が挙げられるが、これ
は、やはりフォトリソグラフィ（マスク露光、現像、洗
浄）の工程を経て形成された５００μｍ高さのポリイミ
ドを２段に重ねて１ｍｍ程度のスペーサ高さを実現して
いる。

【００１４】また、特開平 6-162968号公報には、多数
のダクト内に発生させた２次電子をアドレスシステムに
より引き出し、蛍光スクリーンに衝突させるフラットパ
ネル型画像形成装置において、アドレスシステムと蛍光
スクリーン間に配置されたスペーサプレートの内壁から
の電子放出を避けるために、ポリイミド等の低２次電子
放出材料を被覆する例が開示されている。

【００１５】また、沿面放電耐圧を向上したスペーサの
例としては、特開平 8-241667 号公報、特開平 8-241670
号公報、特開平 8-315726 号公報においては、絶縁性の
スペーサの表面に凹凸を形成したものがあげられる。ま
た、同時に、凹面の形状によって、電子線が、スペーサ
に入射した場合発生した２次電子を凹面で捕獲し、更
に、沿線放電耐圧が向上したことと、その形成方法とし
て、ガラス、セラミック、ポリマー材料をモールド加工
したことが、開示されている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術のスペーサ材料やスペーサ構成を有する画像形
成装置を本発明者は検討し、以下に述べるような問題点
を見出した。

【００１７】（１）ガラス、有機樹脂を用いたスペーサ
は、スペーサ表面が、絶縁体で構成されたスペーサで、
帯電防止のための機能がなく、画像形成装置では、スペ
ーサ表面が帯電し、電子ビームに影響し、放電等を起こ
す問題がある。

【００１８】ポリイミドなどの樹脂類は、優れた絶縁耐
圧を有し、沿面放電耐圧が高いが、以下の問題がある。
すなわち、冷陰極電子放出素子から放出された電子は、
フェースプレートに向かって広がるため、近接して置か
れたスペーサの表面に電子の一部が直接照射したり、仮
に、有機樹脂で形成されたスペーサを用いたとすると、
その結果、スペーサ表面から２次電子が放出され、その
部分が帯電することになる。外部からの電子衝突による
スペーサ表面の帯電は、沿面放電耐圧を著しく減少させ
たり、表面の電位が変動してその近傍の電界が歪み、電
子源からの放出電子の軌道に影響を与え、色ズレなどの
画像の品位が低下する現象が生じる。

【００１９】さらに、フォトリソグラフィを用いたスペ
ーサ形成工程は、リアプレートまたはフェースプレート
上で行われるために、ポリイミドの残査がリアプレート
またはフェースプレート上に残ったり、該工程中に、電
子放出素子にダメージを与えてしまうといった心配もあ
った。一方、ガラスで形成されたスペーサは、十分な耐
大気圧強度（圧縮強度）を有し、画像形成装置に配置出
来るように、高アスペクト比（スペーサの高さと断面積
の比）が取れること、すなわち、圧縮による破壊、歪
み、座屈に対して強いこと；製造工程及び高真空形成工
程における加熱工程に耐えうる耐熱性を有し、表示パネ
ルの基板、支持枠等との熱膨張係数の整合が取れている
こと；高真空を維持するために、ガス放出レートが小さ
いこと；寸法の精度良く加工でき、量産性に優れること
という要件を満足するが、絶縁耐圧については、ガラス
材料の沿面耐圧値は、有機材料より小さいため、あまり
大きな電界を印加することはできない。また、上記帯電
による電子ビームへの影響や画像の劣化の問題が発生す
る。

【００２０】（２）導電性を付与したスペーサにおいて
も、帯電現象が発生する問題があった。また、導電性の
付与の際、真空製膜法が主体であり、安価でなかった。
また、特に導電性材料として、金属、金属酸化物を用い
た時、導電性の制御が問題であった。

【００２１】上述した様なスペーサに電子が入射した場
合、帯電現象を発生するのは、導電性材料の２次電子放
出係数も重要となるが、金属酸化物、金属においても、
２次電子放出係数は、１と比べ大きい場合もあり、１に
近い材料が必要である。また、金属、金属酸化物は、導
電率が高く、高抵抗な表面抵抗の制御が困難であった。

【００２２】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述した課題
を解決し、高精細で高品位な放電などが発生しない安定
で安価な画像形成装置を提供するために鋭意検討を行っ
て成されたものであり、特には、沿面耐圧が高く、更に
は、帯電現象の抑制がなされた新規なスペーサの構成と
製造方法を提供するものであり、下述する構成のもので
ある。

【００２３】すなわち、本発明の電子線装置用スペーサ
は、電子源が設けられた第１の基板と、該電子源より放
出された電子に作用する加速電極を印加する加速電極が
設けられた第２の基板と、対向する該第１の基板と該第
２の基板との間に設けられるスペーサとを有する電子線
装置に用いられる電子線装置用スペーサにおいて、炭素
層を有する有機樹脂をスペーサ基材としたことを特徴と
するものである。

【００２４】また、本発明の画像形成装置用スペーサ
は、電子源が設けられた第１の基板と、該電子源より放
出された電子に作用する加速電極を印加する加速電極が
設けられた第２の基板と、対向する該第１の基板と該第
２の基板との間に設けられるスペーサとを有する電子線
装置に、さらに、前記第２の基板に前記電子源より放出
された電子により画像が形成される画像形成部材を設け
て構成された画像形成装置に用いる画像形成装置用スペ
ーサであって、前記スペーサとして、上記本発明の電子
線装置用スペーサを用いたものである。

【００２５】また、本発明の電子線装置、画像形成装置
はそれぞれ上記本発明の電子線装置用スペーサ、画像形
成装置用スペーサを用いたものである。

【００２６】また、本発明の電子線装置用スペーサの製
造方法、画像形成装置用スペーサの製造方法、電子線装
置の製造方法、画像形成装置の製造方法は、それぞれ上
記本発明の電子線装置用スペーサ、画像形成装置用スペ
ーサ、電子線装置、画像形成装置に用いられるものであ
る。

【００２７】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。

【００２８】（１）電子線装置は、加速電極が電子源
より放出された電子を加速するものであり、入力信号に
応じて電子源から放出された電子を画像形成部材に照射
して画像を形成する画像形成装置を構成することができ
る。特に、前記画像形成部材が蛍光体である画像表示装
置を構成することができる。

【００２９】（２）前記電子源としては電子放出素子
を用いることができ、電子放出素子は、好ましくは冷陰
極電子放出素子であり、例えば電子放出部を含む導電性
膜を一対の電極間に有する表面伝導型放出素子である。

【００３０】（３）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用い
ることができる。

【００３１】（４）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用いることが
できる。

【００３２】（５）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。

【００３３】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。

【００３４】本発明において、前記炭素が炭素層とし
て、前記スペーサ基材を被覆した構成で、前記炭素層
は、前記有機樹脂の熱分解ポリマーや前記有機樹脂表面
上に形成された点状凹部に配置されたグラファイト、ア
モルファスカーボン、或はそれらの混合物からなる炭素
微粒子からなる構成が好ましい。また、前記スペーサ表
面のシート抵抗が１０⁹Ω／□以上１０¹²Ω／□以下で
あることが好ましい。

【００３５】また、前記炭素層が帯状に形成された構成
であることが好ましい。さらに前記炭素層の帯は、前記
プレートに略平行に複数形成され、前記炭素層の帯が前
記有機樹脂の凹部に形成され、有機樹脂が凸部であるこ
とが好ましい。

【００３６】前記有機樹脂の凸部間のピッチをＰとし、
前記炭素層の帯の前記プレート平面に対して略垂直方向
の幅をｌとするとき、ｌ≧Ｐ／２に示される関係式を満
足するのが好ましく、更には、前記スペーサ基材を被覆
する有機樹脂の凹部の深さｔがｔ≧０．２ｌに示される
関係式を満たすことが好ましい。また、前記凹部に形成
される炭素層の厚みが、１００ｎｍ以上であるのが好ま
しい。

【００３７】前記炭素層はＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの鉄族等の
触媒性金属を含む構成でもあることが好ましい。また、
前記スペーサ基材を被覆する有機樹脂の凸部表面上に炭
素微粒子を有し、前記スペーサ表面のシート抵抗が１０
⁹Ω／□以上、１０¹²Ω／□以下であることが好まし
い。

【００３８】上記構成において、前記有機樹脂がポリイ
ミド樹脂あるいはポリベンゾイミダゾール樹脂のいずれ
かであるのが好ましく、前記ポリイミド樹脂が全芳香族
ポリイミドであることが更に好ましい。

【００３９】前記スペーサの前記フェースプレートおよ
び／または前記リアプレート側の当接部にコンタクト層
が配されている構成が好ましく、前記コンタクト層が前
記炭素で、前記コンタクト層が前記炭素と電気的に接続
しているのが好ましく、更にフェースプレートに形成さ
れたアノード及び／或は前記リアプレートに形成された
駆動配線に接合されることが好ましい。

【００４０】本発明において、用いられる、前記電子放
出素子は、好ましくは、電界放出素子、表面伝導型電子
放出素子等の冷陰極型電子放出素子である。

【００４１】本発明の画像形成装置のスペーサの製造方
法は、前記有機樹脂を炭素化する工程を有することを特
徴とする画像形成装置のスペーサの製造方法で、前記有
機樹脂を炭素化する工程は、前記有機樹脂に電子線を照
射すること、有機樹脂を光等により加熱することで、行
われ、好ましくは、前記有機樹脂に前記プレートに対し
略平行になるように帯状に電子線や光を照射することで
行われる。前記有機樹脂を炭素化する工程の前に、前記
有機樹脂上に、部分的に触媒性金属層を形成する工程を
有することが好ましく行われ、その形状は、前記プレー
トに対し略平行になるように帯状に形成されることが好
ましい。また、触媒性金属層を形成する工程が、前記触
媒性金属を有する溶液の前記有機樹脂上への付与が、イ
ンクジェット法で付与されることで形成されるのが更に
好ましい。

【００４２】前記スペーサのフェースプレート及び／ま
たはリアプレート側の当接部の有機樹脂に電子線あるい
は光照射する工程を有することが好ましく、前記スペー
サを前記フェースプレートに形成されたアノード及び／
或は前記リアプレートに形成された駆動配線に接合する
工程を有することが好ましい。

【００４３】（作用）本発明は、前記スペーサ基材を有
機樹脂として、炭素層で被覆したスペーサを用いるもの
であり、例えば前記炭素層が前記有機樹脂の熱分解ポリ
マー層あるいは、前記有機樹脂表面上に形成された点状
凹部に配置されたグラファイト、アモルファスカーボ
ン、或はそれらの混合物からなる炭素微粒子を有する層
であるので、画像形成装置に適する高抵抗のスペーサの
電気特性が達成され、２次電子放出係数の小さい炭素材
料であるので、電子線がスペーサに入射しても帯電の抑
制ができ、消費電力も抑制され、更に、高い加速電圧
が、蛍光体に印加でき、その結果更に、高輝度、高精細
で高品位の画像形成装置が提供できる。

【００４４】また、前記炭素層が前記スペーサ基材を被
覆する有機樹脂表面の一部を被覆した構造や前記炭素と
有機樹脂とがそれぞれ帯状に前記スペーサ基材を被覆し
た構造で、前記帯状の炭素層と前記有機樹脂は凹凸を形
成した別な構造例によれば、炭素層と有機樹脂で凹凸を
形成しているために、凹凸の形状による沿面距離の増加
と凹部に入射した電子の２次電子の再捕獲により、帯電
の抑制がなされ、更に、沿面耐圧が増加する。

【００４５】また、凹部を構成する炭素層は、高い導電
性であるので、等電位に保たれ、スペーサの表面電位の
ばらつきを抑制する。その結果、更に明るく高品位な画
像形成装置が提供できる。更に、凸部の有機樹脂表面に
点状凹部を形成した場合、高抵抗に表面抵抗が制御され
るために沿面距離の増加に伴う耐圧の増加と帯電防止が
なされ更に、高品位な画像形成装置が提供される。

【００４６】前記有機樹脂が、ポリイミド樹脂あるいは
ポリベンゾイミダゾール樹脂である上記本発明の画像形
成装置によれば、画像形成装置を構成する容器内の高真
空の雰囲気も実現でき、かつ、上述の高い沿面耐圧を提
供できる。

【００４７】また、前記スペーサの前記フェースプレー
トおよび／または前記リアプレート側の当接部に炭素材
料からなるコンタクト層が配されて、更に、好ましい形
態として、前記コンタクト層がスペーサ側面に形成され
た前記炭素層と電気的に接続している本発明の画像形成
装置によれば、スペーサの高抵抗膜とリアプレート及び
フェースプレートの電極あるいは配線等と低抵抗のオー
ミックコンタクトを形成するために、コンタクト層での
電位降下が少なく、電子放出素子から放出された電子ビ
ームに影響を与えることがないので、蛍光体面での電子
ビームの位置ずれの抑制された高品位な画像を提供す
る。

【００４８】前記スペーサとリアプレート、フェースプ
レート間の接合及び接続を炭素粉末を混合した樹脂で構
成される接着部材で行えば、スペーサのコンタクト層と
同一材料の炭素で行われるので、更に、低抵抗のオーミ
ックコンタクトが実現される。

【００４９】前記電子放出素子が電界放出素子あるいは
表面伝導型電子放出素子等の冷陰極電子放出素子である
本発明の画像形成装置においては、冷陰極電子放出素子
の高速応答性や広い動作温度範囲によって、高品位で信
頼性の高い画像形成装置が提供できる。

【００５０】本発明のスペーサの製造方法によれば、前
記スペーサ基材が、有機樹脂であるので、炭素層の厚み
は、本発明の炭素化工程の条件でのみ決定され、沿面距
離も大きくとれる。スペーサ基材のスペーサのフェース
プレート及び／またはリアプレート側の当接部にも容易
に直接形成でき、後述するコンタクト層の形成にも有利
である。

【００５１】また、前記スペーサ基材の前記有機樹脂を
炭素化する工程を有することを特徴とする画像形成装置
のスペーサの製造方法であるので、あらたに、真空製膜
等によって、高抵抗膜を形成するのでなく、安価に画像
形成装置に適する高抵抗のスペーサが形成できる。

【００５２】前記有機樹脂を炭素化する工程を、前記有
機樹脂に電子線を照射する工程とすれば、電子線の照射
密度、時間で炭素層の抵抗率が自在に制御できる。前記
有機樹脂を加熱する工程や光照射によって加熱する工程
であるので、加熱時間、温度、光量等で、炭素層の抵抗
率が自在に制御できる。また、特に、前記有機樹脂に前
記プレートに対し略平行になるように帯状に電子線や光
を照射することで行われる工程とすれば、有機樹脂層を
選択的に導電性を有するように制御できる。

【００５３】また、好ましくは、前記有機樹脂を炭素化
する工程の前に、前記有機樹脂上に、部分的に触媒性金
属層を形成する工程を有するようにすれば、前記炭素化
工程の温度が低温化されたり、触媒金属の配置された形
状で、選択的炭素化を行うことができる。更に好ましく
は、触媒性金属層を形成する工程を、前記触媒性金属
が、前記プレートに対し略平行になるように帯状に形成
すれば、帯状の炭素層と有機樹脂の凹凸部からなるスペ
ーサが形成でき、沿面距離が増加するために、沿面放電
耐圧が増加する。

【００５４】触媒性金属層を形成する工程は、前記触媒
性金属の有機金属化合物溶液を、前記有機樹脂上に、付
与することで形成されるので、真空製膜法によらず、塗
布法で行われるために、安価に形成できる。とりわけ、
インクジェット法で付与された場合には、上記炭素層を
任意の形態で制御性よく形成できる。

【００５５】前記スペーサのフェースプレート及び／ま
たはリアプレート側の当接部の有機樹脂に電子線あるい
は光照射する工程を有する画像形成装置のスペーサ製造
方法でもあるので、金属層等のコンタクト層を新たに形
成せずとも、安価でコンタクト抵抗の低いコンタクト層
が形成できる。

【００５６】本発明の画像形成装置の製造方法は、前記
本発明の画像形成装置のスペーサの製造方法で形成され
たスペーサを前記フェースプレートに形成されたアノー
ド及び／或は前記リアプレートに形成された駆動配線に
接合する工程を有する画像形成装置の製造方法であるの
で高品位な画像形成装置を、安価に提供できる。

【００５７】

【発明の実施の形態】次に本発明の好ましい実施形態
を、図面を参照しつつ詳細に説明する。

【００５８】図１及び図２は、本発明のスペーサを利用
した画像形成装置の構成を示す模式図であり、図２は、
図１におけるＡ−Ａ′断面図である。尚、簡略化のため
２行２列の素子をマトリクス配置した。

【００５９】図１及び図２において、１は電子源基板で
あるリアプレート、２は陽極基板であるフェースプレー
ト、３は支持枠（フェースプレートおよびリアプレート
とで気密容器を構成する）、４はリアプレート１の基体
である基板、５は電子放出素子、６ａおよび６ｂは電子
放出素子５に電圧を印加するための電極、７ａ（信号電
極）及び７ｂ（走査電極）は、それぞれ電極６ａ，６ｂ
に接続されている電極配線、８はフェースプレート２の
基体である基板、９は透明電極、１０は蛍光体、１１は
スペーサである。

【００６０】本発明の画像形成装置でのスペーサの構成
は、スペーサ基材の有機樹脂の少なくとも一部を炭素化
させて炭素層を形成した構成である。

【００６１】図３（ａ）は、本発明に好適なスペーサの
第１の構成の部分断面図の一例を示し熱分解ポリマー層
を形成した場合である。図３（ｂ）は、炭素層として、
点状凹部を形成した場合の図３（ａ）の部分拡大図であ
る。３１は樹脂からなるスペーサ基材、３２は炭素層で
あり、３３は不図示のリアプレート、フェースプレート
の配線等との電気的接続をおこなうコンタクト層、３４
は炭素、３５は点状凹部である。

【００６２】本発明でのスペーサ基材は、樹脂材料は一
般に、加工性、量産性に優れ、安価である有機樹脂が用
いられる。とりわけ、沿面耐圧が高く、耐熱性が高く真
空デバイスの動作雰囲気を低下させないポリベンゾイミ
ダゾール樹脂あるいはポリイミド樹脂が用いられる。特
に、大気中、および真空中での熱工程に耐えられ、ガス
放出の少ないことから、ポリベンゾイミダゾール樹脂あ
るいはポリイミド樹脂が選ばれる。ポリイミド樹脂につ
いては、全芳香族ポリイミドが耐熱性に優れるため好ま
しく用いられる。すなわち、上記のポリベンゾイミダゾ
ール樹脂及び全芳香族ポリイミド樹脂は、燃焼温度、分
解温度が共に５００℃を超えかつ十分な真空ベーキン
グ、例えば、３００℃で１０時間程度のベーキングを行
うことができるため、スペーサからのガス放出を少なく
することができる。これにより、真空容器内の圧力を低
いまま保持できるとともに、表面へのガス分子の吸着に
起因した沿面放電を避けることができ、沿面耐圧値を真
空中の火花放電電圧と同程度とすることができる。本発
明で用いられるポリイミド樹脂及びポリベンゾイミダゾ
ール樹脂の物性については、後述する。

【００６３】ポリイミド樹脂は、下に示される構造式
（１）のポリマーの総称であり、例えば、本発明の実施
例２で用いたポリイミド樹脂は、Ｒ，Ｒ′を芳香族に置
き換えた構造式（２）の全芳香族ポリイミド樹脂であ
る。また、ポリベンゾイミダゾール樹脂は、構造式
（３）のものであり、ポリ−２，２′−（ｍ−フェニレ
ン）−５，５′−ビベンゾイミダゾールである。

【００６４】

【化１】

【００６５】

【化２】

【００６６】

【化３】また、本構成のスペーサ基材は樹脂を主成分とするた
め、射出成型法、圧縮成型法、注型法等のモールド法を
用いて成型することもできるので、図１、図２、図３に
示した平板状のスペーサ形状の他にも、円柱、四角柱、
円柱を積層したものや井桁状等の形状のスペーサを複数
配置した構造を用いることができる。

【００６７】表１は、射出成型可能なポリイミド樹脂、
ポリベンゾイミダゾール樹脂である。

【００６８】

【表１】好ましくは、上述のポリベンゾイミダゾール、ポリイミ
ド樹脂が用いられるが、これに限るわけでない。

【００６９】前述したように、スペーサ表面に電子が入
射するなどの要因によりスペーサ表面の電位が不均一、
不安定であると、スペーサ１１の近傍の電子放出素子５
からの放出電子の軌道が曲がったり、揺らいだりするこ
とがある。スペーサ表面の電位の不均一化、不安定化
は、電子衝突による２次電子放出とそれによる帯電によ
って生じるため、スペーサ表面の２次電子放出係数を１
に近くしておくこと、及び帯電の生じないように適度な
導電性をスペーサ表面に付与することが有効である。炭
素材料は、２次電子放出効率が１に近い導電体であるた
め、本発明において好適に用いられる。

【００７０】図３（ａ）、（ｂ）に示したスペーサ構成
において、前述した炭素層の抵抗調整は、炭素層３２の
構成する材料及び形態を調整して行う。炭素層３２を構
成する炭素の結晶性や形態について説明する。ここで、
炭素とは、グラファイト（いわゆるＨＯＰＧ，ＰＧ，Ｇ
Ｃ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２０ｎｍ程度で結晶構造がやや
乱れたもの、ＧＣは結晶粒が２ｎｍ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。）や、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）
や、樹脂が熱分解することで形成される導電性の熱分解
ポリマの状態をも包含する。炭素層３２を構成する炭素
の形態は、特に、導電率が１０Ｓ／ｃｍ〜１０^-4Ｓ／ｃ
ｍの導電性の高いグラファイトで構成される場合には、
図３（ｂ）に示されるスペーサの部分拡大図の様に、前
記樹脂あるいは、前記熱分解ポリマーの主表面に、前記
樹脂あるいは、前記熱分解ポリマーが炭化されて形成さ
れるために、炭化された部分が体積縮小に伴い凹部とな
り、微粒子状で分散した形態となる。一方、導電率が低
く、高抵抗の熱分解ポリマーでは、図３（ａ）に示され
る様に、膜状の構成である。ここでシート抵抗は１０⁸
Ω／□〜１０¹²Ω／□が好ましい範囲である。本発明の
効果を得るためには、表面抵抗（シート抵抗Ｒｓ＝ρ／
ｗ：ここでρは導電性を付与したスペーサの比抵抗、ｗ
は膜厚）が１０¹²Ω／□程度以下であるのが望ましい。
しかしながら、導電性を付与した炭素層の抵抗が低すぎ
ると発熱が生じ、熱暴走電流によるスペーサの炭素層の
破壊、消費電力の増加等の原因となる。

【００７１】ここで、抵抗の下限は、フェースプレート
に印加する電圧等によって異なるが、１ｋＶを印加する
場合、Ｒｓ＝１０⁸Ω／□以上の抵抗が求められる。従
って、本発明の効果を得るためには導電性を付与した炭
素数の抵抗Ｒｓを１０⁸Ω／□以上１０¹²Ω／□以下に
設定し、炭素層の膜厚と、比抵抗を調整して用いる（こ
れらの形態を高抵抗層と呼ぶ）。

【００７２】また、コンタクト層３３は、フェースプレ
ートおよびリアプレートの配線、電極とオーミックコン
タクトを行う層で、オーミックコンタクトでなかった
り、コンタクト抵抗が大きいとコンタクト層で電位降下
が起こり、電子放出素子から放出された電子ビームに大
きな影響を与えるために求められるものである。このコ
ンタクト層は、炭素層からなることが、新たに金属等の
コンタクト層を形成する必要がなく、また、炭素層と同
一材料であるのでオーミックコンタクトとなるために好
ましいが、新たに、金属等のコンタクト層を形成しても
良い。

【００７３】図４は、樹脂層と炭素層からなる本発明の
第２の構成のスペーサ１１の部分拡大図である。図４
（ａ）は、断面図であり、図４（ｂ）は、横方向からみ
た図である。図４は、沿面距離を増加するために、炭素
層３２に凹凸を帯状に形成し更に、凸面上に高抵抗層を
形成した場合を示している。

【００７４】図４において、Ｐは帯状の凹凸面の繰り返
しピッチ、ｌは帯状の凹面の長さ、ｔは、凹面での凸面
との厚みの差、ｔ０は、凸面の厚みである。尚、帯状の
凹面の長さｌは、凹面の傾斜部分の中点間の長さと定義
する。

【００７５】図４において、スペーサ１１は、樹脂３１
の凸面と樹脂３１上に炭素層３２の凹面を有しており、
凹凸面により沿面距離が増加している。また、凹面の形
状は、図４に示される様に、電子放出素子の電子ビーム
が入射した場合、発生した２次電子は凹面内の炭素層に
再び入射する形状であること、及び２次電子放出係数が
１に近い材料である炭素を用いている。このために、実
質的に、２次電子放出係数は１に近似される。帯状の凹
凸面のピッチＰと凹面の長さｌについては、本図におい
ては、Ｐ≒２ｌであるが、これに限られるわけでなく、
発生した２次電子の再捕獲を考慮するとｌ≧Ｐ／２が好
ましく用いられる。

【００７６】凹面の深さｔ及び形状については、沿面距
離および２次電子の捕獲に影響を考慮し設計され、ｔ≧
０．２ｌが好ましく、凹部を樹脂の炭素化により形成す
る場合、樹脂の炭素化に伴う重量ロス、体積縮小等によ
り決定され、材料にもよるが、炭素化により樹脂層の厚
みは、最大で３０％程度に減少するので、炭素層の基体
側の位置より樹脂層の表面側までを樹脂層厚みｔ０とお
いたとき、ｔ≦０．７ｔ０の厚みである。

【００７７】また、後述する様に、凹面に、電子線、光
等を照射することで、炭素を部分的に除去することで、
凹面での凸面との厚みの差ｔは、前記ｔ≦０．７ｔ０の
範囲だけでなく、ｔ＜ｔ０の範囲も可能である。尚、前
記凹凸面の形状は、電界集中し、電子放出したりするこ
とのないように、鋭角がなく、なめらかな曲線的形状が
好ましい。

【００７８】以上の様にして、凹凸面は、印加されるア
ノード電圧Ｖａと電界強度に応じて沿面距離が設計さ
れ、凹凸面の形状パラメータＰ，ｌ，ｔが適宜設定され
る。また、帯状の凹凸面の形状パラメータＰ，ｌ，ｔ
は、同一のスペーサ内で、異なってもよいし、部分的に
形成されても良い。

【００７９】なお、図４の構成では、凸面樹脂層の表面
にも炭素層３２を形成することで高抵抗層を形成してい
るが、必ずしも凸面樹脂層の表面に炭素層を形成しなく
てもよい。ただし、凸面樹脂層の表面に炭素層を形成す
ることで、高抵抗層は、スペーサ表面の帯電を抑制する
作用を有するので、更に、沿面耐圧が増加する。凹面の
炭素層は高導電性であるので、凸面樹脂層の表面の炭素
層３２の部分的な抵抗値のばらつきにより発生するスペ
ーサ表面の電位ばらつきを抑制し、安定な等電位をスペ
ーサ全体に供給する役割も同時に果たすことができる。
この場合、凹部の炭素層が、上記材料中、高導電性のグ
ラファイト、非晶質カーボンで１００ｎｍ以上の膜厚で
あれば、炭素層での電位降下は、１０Ｖ以下に抑制さ
れ、実施例で述べる板状スペーサの場合、１０Ｖ以下の
電位降下に抑制され、炭素層で等電位の効果が発揮でき
る。従って、上記の凹部の炭素層の膜厚の下限は、１０
０ｎｍとなる。また、オーミックコンタクト層５３はス
ペーサ基材に設けられた帯状炭素層と接続されることが
コンタクト抵抗の形態から好ましい。

【００８０】図５は本発明の第３の構成の別の構成例で
ある。

【００８１】図５（ａ）は、図４のスペーサ１１の凸面
に炭素層３２を形成していない場合である。アノード電
圧が極端に高くなく、沿面耐圧が凹凸面による沿面距離
の増加と２次電子の再捕獲で十分に確保できる場合や、
１≫１／２Ｐの場合は、必ずしも、凸面に炭素層３２を
形成する必要はなくなる。

【００８２】図５（ｂ）は、図５（ａ）の炭素層凹面
に、触媒金属を含む炭素層５１を形成した場合である。
触媒金属を含む層５１は、Ｎｉ，Ｃｏ，Ｆｅ等の鉄族や
Ｐｄ，Ｐｔの白金族の金属材料が用いられる。また、特
に鉄族の金属が低温化の上で好ましい。これら、触媒金
属は、樹脂３１を炭素化するときに、より低温で炭素化
させるので、炭素化工程の簡素化や炭素層３２の選択的
な部分形成の機能を果たす。

【００８３】次に、本発明のスペーサの製造方法におい
て、図３、図４、図５のスペーサを例にとって説明す
る。本発明のスペーサの製造方法は、従来技術の様に真
空製膜法を用いず、しかも、簡単なプロセスを用いるこ
とができるので、低コストで、かつ放電耐圧が高く帯電
しにくいスペーサを提供するものである。

【００８４】本発明のスペーサの製造方法は、工程−ａ）スペーサ基材を加工する第１の工程工程−ｂ）工程−ａで形成したスペーサ基材を炭素化
する工程工程−ｃ）スペーサ基材を加工する第２の工程の構成を有する。

【００８５】まず、工程−ａ）におけるスペーサ基材を
加工する第１の工程は、画像形成装置に配設する形状の
スペーサ形状に予め加工する場合と、画像形成装置に配
設する形状のスペーサ形状を複数個連結した形態とする
場合の双方を包含する。後者の画像形成装置に配設する
形状のスペーサ形状を複数個連結した形態とする場合
は、工程−ｂ）における炭素化工程の後に、画像形成装
置に配設する形状のスペーサ形状に分割加工する第２の
工程を行う（工程−ｃ））。

【００８６】次に、工程−ｂ）における、工程−ａ）で
形成したスペーサ基材を炭素化する工程は、電子線ある
いは光照射あるいは、真空中あるいは不活性ガス中での
加熱による。

【００８７】真空中あるいは不活性ガス中で樹脂を加熱
すると樹脂は熱分解し、炭素化される。炭素化にともな
いその体積は、前述したように数十％以上減少する。ま
た、この際、樹脂の炭素化を低温化する効果のある触媒
性金属を予め樹脂上に形成しておくことで触媒性金属の
作用により金属の周辺に選択的な炭素化がおこる。

【００８８】また、真空中あるいは不活性ガス中で樹脂
を光照射により加熱すると樹脂は熱分解し、炭素化され
る。光源として、赤外光や可視光をランプにより照射す
るか、レーザー光を照射する。

【００８９】真空中で電子線を樹脂に照射することで
も、樹脂は炭素化される。電子線の照射条件は、主に、
熱的条件によって決定されるので、電子線の電子線密度
により決定される。電子線の電子線密度が低い場合は、
樹脂が分解し、熱分解ポリマーやアモルファスカーボン
となり、更に電子線密度を増加すると、グラファイトを
形成する。

【００９０】図４、図５に示したスペーサの様に、部分
的かつ選択的に樹脂層の炭素化を行う場合には、スペー
サ基材の有機樹脂上に予め、炭素化する形状に触媒性金
属を形成しておけば、触媒金属層を配設した部分に、選
択的に炭素化がおこる。

【００９１】触媒性金属の塗布方法は、プリンターで用
いられるインクジェット法が、好適に用いられる。すな
わち、インクジェットノズルより有機金属含有溶液を吐
出させ、所望のパターンに有機金属溶液をスペーサ基材
に付与させた後、熱分解により、触媒性金属の所望パタ
ーンを得ることができる。ここで、有機金属溶液とは、
有機金属錯体を溶媒に溶解したものが好適に用いられ
る。また、用いられるインクジェット法は、圧電素子を
用いたピエゾジェット法や熱的エネルギーを用いたバブ
ルジェット法が好適に用いられる。

【００９２】また、電子線の照射による場合や光照射に
よる場合は、炭素化するパターンに従い、電子線照射や
光照射を行えば良い。更に、電子線や光を凹面に照射を
行えば、凹面内の炭素が減少し、凹面と凸面の厚みの差
ｔを増加し、更に、沿面距離を増加することができる。
また、炭素化を凹面だけでなく、凸面の表面層の有機樹
脂にも行う場合には、凹面と凸面に照射する電子量、時
間を設定することで行える。

【００９３】上記炭素化工程は、スペーサ基材の端面に
形成された有機樹脂を炭素化することでオーミックコン
タクト層の形成にも用いられる。

【００９４】上述した本発明の製造方法は、単独で行っ
ても良く、また、組み合わせることができる。

【００９５】本発明は、表面伝導型電子放出素子以外に
も、電界放出型電子放出素子や金属／絶縁体／金属型電
子放出素子、ダイアモンド型電子放出素子等にも好適に
用いることができる。

【００９６】図６は、図１、図２の画像形成装置中で用
いられる表面伝導型電子放出素子を拡大して示した概略
図である。図６において、図１、図２に示した部位と同
じ部位には図１、図２に付した符号と同一の符号を付し
ている。図６において、６１は導電性薄膜、６２は電子
放出部、６３は配線電極７ａと配線電極７ｂとを電気的
に分離するための層間絶縁層である。リアプレート１
は、多数の電子放出素子が基板４上に配列された電子源
基板である。基板４としては、石英ガラス、青板ガラ
ス、Ｎａ等の不純物含有量を軽減したガラス、青板ガラ
スにＳｉＯ₂を積層したガラス基板、アルミナ等のセラ
ミックス、及びＳｉ基板等を用いることができるが、特
に大画面表示パネルを構成する場合、青板ガラス、カリ
ウムガラス、青板ガラスに液相成長法、ゾル−ゲル法、
スパッタ法等によりＳｉＯ₂を積層したガラス基板等
が、比較的低コストであり、好ましく用いることができ
る。

【００９７】導電性薄膜６１には、たとえば、１ｎｍよ
り５０ｎｍの範囲の膜厚の導電性微粒子で構成された微
粒子膜が好ましく用いられる。

【００９８】導電性薄膜６１を構成する材料として、種
々の導電体、ないし半導体を用いることができるが、特
に、Ｐｄ，Ｐｔ，Ａｇ，Ａｕ等の貴金属元素を含む有機
化合物を加熱焼成して得られるＰｄ，Ｐｔ，Ａｇ，Ａ
ｕ，ＰｄＯ等が好ましく用いられる。

【００９９】電子放出部６２は、導電性薄膜６１の一部
に形成された炭素よりなる高抵抗の亀裂により構成され
る。

【０１００】電極６ａ，６ｂ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，Ａ
ｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属
或は合金及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ₂，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、Ｉｎ₂Ｏ₃−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。

【０１０１】電子放出素子５の配列については、種々の
ものが採用できる。ここで説明しているのは単純マトリ
クス配置と称される配列で、電子放出素子５をＸ方向及
びＹ方向に行列状に複数個配し、同じ行に配された複数
の電子放出素子５の電極の一方６ａを、Ｘ方向の配線７
ａに共通に接続し、同じ列に配された複数の電子放出素
子５の電極の他方６ｂを、Ｙ方向の配線７ｂに共通に接
続したものである。Ｘ方向配線電極７ａ、Ｙ方向配線電
極７ｂ共に真空蒸着法、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、層間絶縁
層６３は、ガラス、セラミック等を真空蒸着法、印刷
法、スパッタ法等を用いて形成された絶縁体層である。

【０１０２】例えば、Ｘ方向配線７ａを形成した基板４
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７ａとＹ方向配線７ｂ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７ａには、Ｘ方向に配列した電子放出素子５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。

【０１０３】一方、Ｙ方向配線７ｂには、Ｙ方向に配列
した電子放出素子５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。

【０１０４】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。

【０１０５】このほかに、並列に配置した多数の電子放
出素子の個々を両端で接続し、電子放出素子の行を多数
個配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列
方向と呼ぶ）で、該電子放出素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、電子放出素子からの電
子を制御駆動するはしご状配置のもの等があるが、本発
明は、特にこれらの配置によって限定されるものではな
い。

【０１０６】フェースプレート２は、基板８の表面に透
明電極９と蛍光体膜１０等を形成した陽極基板である。
基板８としては、透明であることは言うまでもないが、
リアプレート用基板４と同様の機械強度、熱物性を有す
るものが好ましく、大画面表示パネルを構成する場合、
青板ガラス、カリウムガラス、青板ガラスに液相成長
法、ゾル−ゲル法、スパッタ法等によりＳｉＯ₂を積層
したガラス基板等を、好ましく用いることができる。

【０１０７】透明電極９には不図示の外部電源から正の
電圧Ｖａが印加される。これにより、電子放出素子５よ
り放出された電子はフェースプレート２へ引きつけら
れ、加速されて蛍光体膜１０に照射される。このとき、
入射電子が、蛍光体膜１０を発光させるのに十分なエネ
ルギーをもっていれば、そこに輝点を得ることができ
る。

【０１０８】また、一般的な技術として、蛍光体膜１０
の表面に、不図示のメタルバックと呼ばれる薄いアルミ
ニウム膜を形成することがある。メタルバックを設ける
目的は、蛍光体の発光のうちリアプレート１側への光を
フェースプレート２側へ鏡面反射させることにより輝度
を向上させること、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が、
電子線加速電圧を印加するための電極として作用させる
こともでき、この場合、透明電極８は特に必要とならな
い場合がある。本発明は、いずれの場合でも用いること
ができる。

【０１０９】支持枠３は、リアプレート１及びフェース
プレート２と接続されており、外囲器を形成している。
支持枠３とリアプレート１及びフェースプレート２との
接続は、リアプレート１、フェースプレート２、支持枠
３を構成する材質にもよるが、一例としてガラスを用い
た場合、ガラスフリットを用いて融着することができ
る。

【０１１０】またスペーサ１１とフェースプレート２、
リアプレート１への固定は、樹脂により行うこともでき
る。

【０１１１】

【実施例】以下、具体的な実施例を挙げて本発明を詳し
く説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるもの
ではなく、本発明の目的が達成される範囲内での各要素
の置換や設計変更がなされたものをも包含する。［実施例１］本実施例は、図３の構造のスペーサを形成
した例である。

【０１１２】本実施例では、画素サイズ３００μｍ×１
００μｍ×３（赤、青、緑）で、画素数５００×５００
×３（赤、青、緑）の画像形成装置を作成した。画像形
成装置の基本構成は図１、図２に示したものと同様であ
り、全体の概観図を図７に示した。図７中、図１、図
２、図６に示した部位と同じ部位には同じ符号を付して
いる。

【０１１３】本発明に係わる画像形成装置の製造法は、
図８、図９に示している。以下、図７、図８、図９を用
いて、本発明に係わる画像形成装置の基本的な構成及び
製造法を説明する。

【０１１４】図８、図９は簡便のため、一個の電子放出
素子近傍の製造工程を拡大して示しているが、本実施例
は、多数の表面伝導電子放出素子を単純マトリクス配置
した画像形成装置の例である。（工程−ａ）図８（ａ）に示すように、清浄化した青板
ガラス上に厚さ５００ｎｍのＳｉＯ ₂膜をスパッタ法で
形成した基板４上に、真空蒸着により厚さ５ｎｍのＣ
ｒ、厚さ６００ｎｍのＡｕを順次積層した後、ホトレジ
ストをスピンナーにより回転塗布、ベークした後、ホト
マスク像を露光、現像して、電極配線（下配線）７ａの
レジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウエッ
トエッチングして、所望の形状の下配線７ａを形成す
る。（工程−ｂ）次に図８（ｂ）に示すように、厚さ１．０
μｍのＳｉＯ₂膜からなる層間絶縁層６３をＲＦスパッ
タ法により堆積する。（工程−ｃ）図８（ｃ）に示すように、工程ｂで堆積し
たＳｉＯ₂膜にコンタクトホール８１を形成するための
ホトレジストパターンを作り、これをマスクとして層間
絶縁層６３をエッチングしてコンタクトホール８１を形
成する。エッチングはＣＦ₄とＨ₂ガスを用いたＲＩＥ
（Reactive Ion Etching）法によった。（工程−ｄ）その後、図８（ｄ）に示すように、電極６
ａ，６ｂのパターンをホトレジスト形成し、真空蒸着法
により、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ１００ｎｍのＮｉを順
次堆積する。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解
し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、電極６ａ，６ｂ
を形成する。（工程−ｅ）図９（ｅ）に示すように、電極６ａ，６ｂ
の上に電極配線（上配線）７ｂのホトレジストパターン
を形成した後、厚さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍのＡ
ｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより不要
の部分を除去して、所望の形状の上配線７ｂを形成す
る。（工程−ｆ）本工程に関わる電子放出素子の導電性薄膜
６１のマスクは、電極６ａ，６ｂにまたがって開口を有
するマスクであり、このマスクにより膜厚１００ｎｍの
Ｃｒ膜９１を真空蒸着により堆積・パターニングし、そ
のうえに有機Ｐｄ（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社
製）をスピンナーにより回転塗布、３００℃で１０分間
の加熱焼成処理をする。また、こうして形成された主元
素としてＰｄよりなる微粒子からなる導電性薄膜６１の
膜厚は１０ｎｍ、シート抵抗値は５×１０⁴Ω／□であ
った。（工程−ｇ）Ｃｒ膜９１および焼成後の導電性薄膜６１
を酸エッチャントによりエッチングして所望のパターン
を形成する。（工程−ｈ）コンタクトホール８１部分以外にレジスト
を塗布するようなパターンを形成し、真空蒸着により厚
さ５ｎｍのＴｉ、厚さ５００ｎｍのＡｕを順次堆積す
る。リフトオフにより不要の部分を除去することによ
り、コンタクトホール８１を埋め込む。

【０１１５】以上の工程によりリアプレート１を形成す
る。

【０１１６】次に、本実施例におけるスペーサ１１の製
造について説明する。（工程−ｉ）本実施例では、０．５ｍｍ×４０ｍｍ×
０．１ｍｍにポリイミド樹脂を射出成型した。これをク
リーンオーブン中に入れて、室温から３００℃まで昇温
し、３００℃で１時間保持して、脱ガスを行う。更に、
５２０℃で３０分間保持した。こうして得られたスペー
サは有機樹脂が、炭素化されていた。最後に、スペーサ
表面のシート抵抗Ｒｓを測定したところ、５×１０⁹Ω
／□であった。また、本工程を終えたスペーサを真空チ
ャンバーよりとりだし、その断面形状を観察したとこ
ろ、図３（ａ）に示される様に、炭素層が形成されたも
のであった。ここで、炭素層の厚さは、約３０ｎｍであ
った。また、ラザフォード後方散乱分光法で、炭素層に
含まれる酸素、窒素を測定すると、それぞれ１２％、５
％であり、原材料より大幅な減少がなく、また、ＥＳＣ
Ａでの観察より、原材料の熱分解ポリマーであることが
わかった。また、フェースプレート及びリアプレートと
接続されるスペーサの両端面は、レーザー照射により更
に、有機樹脂の炭化を行い、電気的コンタクト層とし
た。（工程−ｊ）リアプレート１の上配線７ｂ上のスペーサ
を配置する位置に、粒度１００ｎｍの天然グラファイト
粉末をPBI MR Solution（東レ（株）製）の樹脂濃度に
対し３０ｗｔ％混入させたものをディスペンサーを用い
て塗布し、そこに、工程−ｉにより作製されたスペーサ
１１を仮固定する。このとき、不図示の治具を用い、ス
ペーサ１１が略垂直に保持できるようにした。スペーサ
を仮固定したまま、ホットプレート上で１００℃、１０
分間のプリベークを行い、スペーサ保持治具を撤去した
後、クリーンオーブン中で、室温から２００℃まで昇温
し、２００℃で３０分保持した後、更に３００℃昇温
し、１時間保持して、キュアを行う。これにより、リア
プレート１上の所望の位置にスペーサ１１を固定するこ
とができる。（工程−ｋ）以上のようにして多数のスペーサ１１を固
定したリアプレート１に、支持枠３を配置する。このと
き、リアプレート１と支持枠３の接合部にはあらかじめ
フリットガラスを塗布してある。フェースプレート２
（ガラス基板８の内面に透明電極と蛍光膜１０が形成さ
れている）は支持枠３およびスペーサ１１を介して配置
するが、フェースプレート２と支持枠３の接合部、及び
スペーサ１１との接合部には、あらかじめフリットガラ
ス、粒度１００ｎｍの天然グラファイト粉末をPBI MR S
olutionの樹脂濃度に対し３０ｗｔ％混入させたものを
それぞれ塗布しておく。リアプレート１、支持枠３、フ
ェースプレート２を張り合わせたものを、はじめ、大気
中で１００℃で１０分間保持し、２００℃まで昇温し、
２００℃で３０分保持した後、更に３００℃に昇温し、
１時間保持して、更に、４００℃まで昇温し、１０分間
焼成することで封着する。封着を行う際、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なくてはいけ
ないため、十分な位置合わせを行った。

【０１１７】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）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Ｄｏｘ１ない
しＤｏｘｍとＤｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じ電子放出素
子５の電極６ａ，６ｂ間に電圧を印加し、導電性薄膜６
１をフォーミング処理することにより亀裂を形成する。
さらに、パネルの排気管よりトルエンをスローリークバ
ルブを通してパネル内に導入し、１．０×１０^-5ｔｏｒ
ｒの雰囲気下で全ての電子放出素子５を駆動し、活性化
処理を行う。ここで、活性化処理とは、前記亀裂に炭素
を形成し、著しく放出電流（電子）を増加させる工程で
あり、これにより電子放出部６２が形成される。

【０１１８】次に１０^-8ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気
し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器の封止を行う。

【０１１９】最後に封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行う。

【０１２０】以上のように完成した本発明の画像形成装
置に、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビジョ
ン表示を行う為の駆動回路の構成例について、図１０を
用いて説明する。

【０１２１】図１０において、１０１は画像表示パネ
ル、１０２は走査回路、１０３は制御回路、１０４はシ
フトレジスタである。１０５はラインメモリ、１０６は
同期信号分離回路、１０７は変調信号発生器、Ｖｘおよ
びＶａは直流電圧源である。

【０１２２】表示パネル１０１は、端子Ｄｏｘ１乃至Ｄ
ｏｘｍ、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎ、及び高圧端子Ｈｖ
を介して外部の電気回路と接続している。端子Ｄｏｘ１
乃至Ｄｏｘｍには、表示パネル内に設けられている電子
源、即ち、Ｍ行Ｎ列の行列状にマトリクス配線された表
面伝導型電子放出素子群を一行（Ｎ素子）ずつ順次駆動
する為の走査信号が印加される。

【０１２３】端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎには、前記走査
信号により選択された一行の表面伝導型電子放出素子の
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。高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、直流
電圧が供給されるが、これは表面伝導型電子放出素子か
ら放出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。

【０１２４】走査回路１０２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を備えたものである
（図中、Ｓ１乃至Ｓｍで模式的に示している）。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１０１の端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍと電気的に
接続される。Ｓ１乃至Ｓｍの各スイッチング素子は、制
御回路１０３が出力する制御信号Ｔ_SCANに基づいて動作
するものであり、例えばＦＥＴのようなスイッチング素
子を組み合わせることにより構成することができる。

【０１２５】直流電圧源Ｖｘは、本例の場合には表面伝
導型電子放出素子の特性（電子放出しきい値電圧）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
放出しきい値電圧以下となるような一定電圧を出力する
よう設定されている。

【０１２６】制御回路１０３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われるように各部の動作
を整合させる機能を有する。制御回路１０３は、同期信
号分離回路１０６より送られる同期信号Ｔ_SYNCに基づい
て、各部に対してＴ_SCANおよびＴ_SFTおよびＴ_MRYの各制
御信号を発生する。

【０１２７】同期信号分離回路１０６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、一般的な周波数分
離（フィルター）回路等を用いて構成できる。同期信号
分離回路１０６により分離された同期信号は、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
Ｔ_SYNC信号として図示した。前記テレビ信号から分離さ
れた画像の輝度信号成分は便宜上ＤＡＴＡ信号と表し
た。該ＤＡＴＡ信号はシフトレジスタ１０４に入力され
る。

【０１２８】シフトレジスタ１０４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１０３より送られる制御信号Ｔ_SFTに基づいて動
作する（即ち、制御信号Ｔ_SFTは、シフトレジスタ１０
４のシフトクロックであるということもできる。）。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）のデータは、Ｉｄ１
乃至ＩｄｎのＮ個の並列信号として前記シフトレジスタ
１０４より出力される。

【０１２９】ラインメモリ１０５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１０３より送られる制御信号Ｔ_MRYに従っ
て適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶された
内容はＩ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎとして出力され、変調信号
発生器１０７に入力される。

【０１３０】変調信号発生器１０７は、画像データＩ′
ｄ１乃至Ｉ′ｄｎの各々に応じて表面伝導型電子放出素
子の各々を適切に駆動変調する為の信号源であり、その
出力信号は、端子Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを通じて表示パ
ネル１０１内の表面伝導型電子放出素子に印加される。

【０１３１】ここでは、パルス幅変調方式によって変調
を行った。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１０７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。

【０１３２】シフトレジスタ１０４やラインメモリ１０
５は、デジタル信号式のものもアナログ信号式のものも
採用できる。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良いからである。

【０１３３】このような駆動回路により、表示パネルの
各電子放出素子に、容器外端子Ｄｏｘ１乃至Ｄｏｘｍ、
Ｄｏｙ１乃至Ｄｏｙｎを介して電圧を印加することによ
り、電子放出が生ずる。高圧端子Ｈｖを介して透明電極
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、蛍光膜に衝突し、発光が生じて画像が形成され
る。

【０１３４】以上のようにして完成した本発明の画像形
成装置において、ＮＴＳＣ信号を入力したところ、いず
れの画像形成装置においても、テレビジョン画像が表示
された。

【０１３５】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Ｖａを２．５ｋＶまで上げたが、放電やスペーサの抵
抗値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は
観測されず、安定な画像が安定に得られた。これは、２
次電子放出効率が小さい炭素を用いたために、放電耐圧
が増加及び帯電が抑制されたものと推定される。また、
本実施例の画像形成装置においては、スペーサ製造工程
が簡略であり、低コストで画像形成装置を構成すること
ができた。［実施例２］本実施例では、（工程−ｈ）まで、第１の
実施例と同様の工程を行い、その後以下に示す工程を行
った。（工程−ｉ）ポリベンゾイミダゾール樹脂を、射出成型
法により、０．５ｍｍ×４０ｍｍ×０．１ｍｍに加工し
た。これを、クリーンオーブン中に入れて、室温から３
００℃まで昇温し、３００℃で１時間保持して脱ガスを
行う。更に、真空チャンバー中に、スペーサを設置し、
電子銃により、電子密度１０¹⁵ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃ
ｍ²で５０Ｖ加速した電子線をスペーサ上に積層された
ポリイミダゾール樹脂にまんべんなく照射した。最後
に、スペーサ表面のシート抵抗Ｒｓを測定したところ、
１０¹⁰Ωであった。また、本工程を終えたスペーサを真
空チャンバーよりとりだし、その断面形状を観察したと
ころ、図３（ｂ）に示される様にポリベンゾイミダゾー
ル樹脂表面に、部分的に点状の凹部が形成され、グラフ
ァイトの微粒子が分散している状態であった。ここで、
上記電子線の照射条件に先立ち、予備試験として、電子
線の密度、加速エネルギー、時間をパラメータとして、
ポリベンゾイミダゾール樹脂の炭素化への影響を検討し
た。それによると、電子線の加速エネルギーや電流密度
をかえると炭素層の厚みも変化することがわかった。す
なわち、電子線の加速エネルギーや電子密度を増加する
と炭素層の厚みが増加し、逆の場合は、減少した。ここ
では、高抵抗の表面抵抗を得るために、電子密度を減少
し、最表面層に導電性の炭素微粒子を形成する上記の条
件とした。

【０１３６】また、フェースプレート及びリアプレート
と接続されるスペーサの両端面は、レーザー照射により
更に、有機樹脂の炭化を行い、グラファイトを形成し、
電気的コンタクト層とした。（工程−ｊ）以降の工程を実施例１と同様に行い、画像
形成装置を完成した。

【０１３７】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例１と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。

【０１３８】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Ｖａを２．５ｋＶまで上げたが、放電やスペーサの抵
抗値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は
観測されず、安定な画像が安定に得られた。［実施例３］本実施例は、触媒性金属を所望のパターン
に形成し、選択的かつ部分的に炭素層を形成した図５
（ｂ）の構造のスペーサを形成した例である。

【０１３９】本実施例では、工程−ｈまで、第１の実施
例と同様の工程を行い、その後以下に示す工程を行っ
た。（工程−ｉ）ポリベンゾイミダゾール樹脂を、射出成型
法により、０．５ｍｍ×４０ｍｍ×０．１ｍｍに加工し
た。これを、クリーンオーブン中に入れて、室温から３
００℃まで昇温し、３００℃で１時間保持して脱ガスを
行う。こうして作製されたスペーサ基材の有機樹脂上
に、ギ酸ニッケル溶液をインクジェット法で図４のピッ
チＰ＝７０μｍ、凹面の幅ｌ＝５０μｍに対応する様
に、幅５０μｍで帯状に付与し、更に、窒素ガス中で３
５０℃、３０分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解して帯状
のニッケル金属微粒子層をスペーサ基材の両面に形成し
た。更に、赤外線加熱炉で４７０℃で３０分間保持し
た。こうして得られたスペーサは、ギ酸ニッケルを付与
したところが炭素化されており、帯状の炭素層とポリベ
ンゾイミダゾール樹脂層が、それぞれ、５０μｍ、２０
μｍに交互に繰り返された構成となった。なお、炭素層
の凹部の深さは、２μｍであった。炭素層を顕微ラマン
分光法で観測すると、主として、グラファイトのピーク
が検出された。（工程−ｊ）以降の工程を実施例１と同様に行い、画像
形成装置を完成した。

【０１４０】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例１と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。

【０１４１】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Ｖａを２．５ｋＶまで上げたが、放電やリーク電流等
は観測されず、安定な画像が得られた。これは、凹凸層
の形成により沿面距離が増加したことに加え、凹面が炭
素層となったために、２次電子放出効率が実質的に１に
近づき、放電耐圧が増加したものと推定される。また、
本実施例の画像形成装置においては、スペーサ製造工程
が簡略であり、比較的低コストで画像形成装置を構成す
ることができた。［実施例４］本実施例は、触媒性金属を所望のパターン
に形成し、選択的かつ部分的に炭素層を形成し、更に、
樹脂層の凸面上にも炭素層を形成した図４の構造のスペ
ーサを形成した例である。

【０１４２】本実施例では、工程−ｉを除き、第１の実
施例と同様の工程を行った。工程−ｉについて詳細に説
明する。（工程−ｉ）ポリベンゾイミダゾール樹脂を、射出成型
法により、０．５ｍｍ×４０ｍｍ×０．１ｍｍに加工し
た。ギ酸ニッケル溶液をインクジェット法で図４のピッ
チＰ＝１８０μｍ、凹面の幅ｌ＝１００μｍに対応する
様に、幅１００μｍで帯状に付与し、更に、窒素ガス中
で３５０℃、３０分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解して
帯状のニッケル金属微粒子層をスペーサ基材の両面に形
成した。これを、窒素雰囲気のクリーンオーブン中に入
れて、更に、５００℃で３０分保持した。こうして得ら
れた、帯状の炭素層とポリベンゾイミダゾール樹脂層
が、それぞれ、交互に繰り返されたスペーサを実施例２
と同様に、真空チャンバー中に設置し、電子銃により電
子線密度１０¹⁵ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ²、加速エネ
ルギー４０Ｖでスペーサ全面を照射したところ、凸面の
ポリベンゾイミダゾール樹脂の表面も薄く炭素化が起こ
った。また、フェースプレート及びリアプレートと接続
されるスペーサの両端面は、Ｐｔ金属を形成し、電気的
コンタクト層とした。

【０１４３】こうして得られた帯状の炭素層と点状凹部
に炭素微粒子を有する高抵抗のポリベンゾイミダゾール
樹脂層が、それぞれ、８０μｍ、１００μｍに交互に繰
り返されたスペーサは、凹部のｔは、２μｍであった。

【０１４４】また、スペーサ表面のシート抵抗Ｒｓを測
定したところ、５×１０⁹Ωであった。（工程−ｊ）以降の工程を実施例１と同様に行い、画像
形成装置を完成した。

【０１４５】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例１と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。

【０１４６】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Ｖａを３ｋＶまで上げたが、放電やスペーサの抵抗値
とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は観測
されず、安定な画像が得られた。これは、凹凸層の形成
により沿面距離が増加したことに加え、凹面が炭素層、
凸面が高抵抗層となったために、２次電子放出効率が実
質的に１に近づき、放電耐圧が増加したものと推定され
る。［実施例５］本実施例は、触媒性金属を所望のパターン
に形成し、選択的かつ部分的に炭素層を形成し、更に、
樹脂層の凸面上にも炭素層を形成した図４の構造のスペ
ーサを形成した例である。

【０１４７】本実施例では、工程−ｉを除き、第４の実
施例と同様の工程を行った。工程−ｉについて詳細に説
明する。（工程−ｉ）ポリベンゾイミダゾール樹脂を、射出成型
法により、０．５ｍｍ×４０ｍｍ×０．１ｍｍに加工し
た。ギ酸ニッケル溶液をインクジェット法で図４のピッ
チＰ＝７０μｍ、凹面の幅ｌ＝５０μｍに対応する様
に、幅５０μｍで帯状に付与し、更に、窒素ガス中で３
５０℃、３０分間焼成し、ギ酸ニッケルを分解して帯状
のニッケル金属微粒子層をスペーサ基材の両面に形成し
た。これを、窒素雰囲気のクリーンオーブン中に入れ
て、更に、５００℃で３０分保持した。こうして得られ
た、帯状の炭素層とポリベンゾイミダゾール樹脂層が、
それぞれ、交互に繰り返されたスペーサを実施例４と同
様に、真空チャンバー中に設置し、電子銃により電子線
密度１０¹⁸ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ²、加速エネルギ
ー５０Ｖでスペーサの炭素層を照射した。更に、電子銃
により電子線密度１０¹⁴ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ²、
加速エネルギー４０Ｖでスペーサの全面を照射した。ま
た、フェースプレート及びリアプレートと接続されるス
ペーサの両端面は、電子線照射により更に、有機樹脂の
炭化を行い、電気的コンタクト層とした。

【０１４８】こうして得られた帯状の炭素層と点状凹部
に炭素微粒子を有する高抵抗のポリベンゾイミダゾール
樹脂が、それぞれ、５０μｍ、２０μｍに交互に繰り返
されたスペーサは、炭素層の凹部ｔは、８μｍであっ
た。

【０１４９】また、スペーサ表面のシート抵抗Ｒｓを測
定したところ、６×１０⁹Ωであった。（工程−ｊ）以降の工程を実施例１と同様に行い、画像
形成装置を完成した。

【０１５０】以上のように完成した画像表示装置におい
て、実施例１と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。

【０１５１】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Ｖａを３ｋＶまで上げたが、放電やスペーサの抵抗値
とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は観測
されず、極めて安定に画像が得られた。これは、更に、
沿面距離が増加したことに加え、凹面が炭素層となった
ために、２次電子放出効率が実質的に１に近き、放電耐
圧が増加したものと推定される。［実施例６］本実施例においては、電子放出素子は、冷
陰極電子放出素子の一種である電界放出素子を用いた画
像形成装置である。まず、電界放出素子について図１１
（ａ）および図１１（ｂ）を用いて説明する。

【０１５２】図１１（ａ）は、電界放出素子を用いた画
像形成装置の断面図である。図１１において、１１０１
はリアプレート、１１０２はフェースプレート、１１０
３は陰極、１１０４はゲート電極、１１０５はゲート電
極と陰極間の絶縁層、１１０６は収束電極、１１０７は
蛍光体およびメタルバック、１１０８は収束電極とゲー
ト電極間の絶縁層、１１０９は陰極配線、１１１１はス
ペーサ、１１１２はスペーサ基材、１１１３は有機樹
脂、１１１４は炭素層、１１１５はコンタクト層であ
る。

【０１５３】図１１（ｂ）は、図１１（ａ）のリアプレ
ートの平面図である。尚、図１１（ｂ）の平面図では、
簡略化のために、ゲート電極と陰極間の絶縁層１１０
５、収束電極１１０６を省略した。

【０１５４】電界放出素子は、陰極１１０３の先端とゲ
ート電極１１０４間に大きな電界を印加し、陰極１１０
３の先端より電子を放出するものである。ゲート電極１
１０４は、複数の陰極からの放出電子が通過できるよう
に、電子通過口１１１６が設けられている。更に、ゲー
ト電極口１１１６を通過した電子は、収束電極１１０６
によって収束され、フェースプレート１１０２に設けら
れた陽極１１０７の電界で加速され、陰極に対応する蛍
光体の絵素に衝突し、発光表示するものである。尚、複
数のゲート電極１１０４と複数の陰極配線１１０９は、
単純マトリクス状に配置され、入力された入力信号によ
って、該当する陰極が選択され、選択された陰極より電
子が放出される。

【０１５５】画像形成装置の有効表示エリアの大きさ
は、縦、横比３：４で、対角１０インチである。リアプ
レート１１０１、フェースプレート１１０２の間の間隙
は、０．８ｍｍである。

【０１５６】次に、本発明の画像形成装置の製造方法に
ついて説明する。（リアプレートの作成）工程−１青板ガラスを基板として、公知の方法によって、図１１
の陰極、ゲート電極、配線等を作成した。尚、陰極材料
はＭｏとした。

【０１５７】工程−２支持枠を固定するためのフリットガラスを印刷によっ
て、所望の位置に形成した。

【０１５８】以上の工程により、リアプレート１１０１
に単純マトリクス配線した電界放出型電子放出素子を形
成した。（フェースプレートの作成）工程−３青板ガラス基板に透明導電体、蛍光体、黒色導電体を印
刷法により形成した。以上の工程により、フェースプレ
ートに３原色の蛍光体をストライプ状の配列蛍光体とし
て形成した。（スペーサの作成）工程−４１００μφ、３０ｃｍのポリベンゾイミダゾール樹脂棒
を成形、脱ガス後、ギ酸ニッケル水溶液をインクジェッ
ト法でピッチＰ＝７０μｍ、凹面の幅ｌ＝５０μｍに対
応する様に、予め棒状に成形されたポリベンゾイミダゾ
ール樹脂棒を回転しながら、幅５０μｍで帯状に複数本
付与し、更に、窒素ガス中で３５０℃、３０分間焼成
し、ギ酸ニッケルを分解して帯状のニッケル金属微粒子
層をスペーサ基材の樹脂棒に形成した。こうして作製さ
れたスペーサを４７０℃で３０分保持した。さらに得ら
れた、帯状の炭素層とポリベンゾイミダゾール樹脂層
が、それぞれ、交互に繰り返された棒状スペーサを真空
チャンバー中に設置し、電子銃により電子線密度１０¹⁸
ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ²、加速エネルギー５０Ｖで
スペーサの炭素層を照射した。更に、電子銃により電子
線密度１０¹⁴ｅｌｅｃｔｒｏｎｓ／ｃｍ²、加速エネル
ギー４０Ｖでスペーサの全面を照射した。

【０１５９】こうして得られた帯状の炭素層とポリベン
ゾイミダゾール樹脂層が、それぞれ、５０μｍ、２０μ
ｍに交互に繰り返されたスペーサは、炭素層の凹部の厚
みｔは、２μｍであった。

【０１６０】次に、こうして作成された樹脂棒を０．８
ｍｍ毎に切断した。更に、また、フェースプレート及び
リアプレートと接続されるスペーサの両端面は、Ｐｔ金
属を形成し、電気的コンタクト層とした。

【０１６１】こうして、作成したスペーサ表面のシート
抵抗Ｒｓを測定したところ、３×１０⁹Ωであった。工程−５次に、フェースプレートのスペーサを配置する位置に、
粒度２９ｎｍのカーボン粉（ファーネスブラック）をト
レニース＃３０００（東レ（株）製）の樹脂濃度に対し
３０ｗｔ％混入させたものをディスペンサーを用いて塗
布し、そこに、工程−４により作製されたスペーサを仮
固定する。この時、不図示の治具を用い、スペーサが略
垂直に保持できるようにした。スペーサを仮固定したま
ま、ホットプレート上で１００℃、１０分間のプリベー
クを行い、スペーサ保持治具を撤去した後、クリーンオ
ーブン中で、室温から３００℃までを昇温し、３００℃
で１時間保持して、キュアを行う。これにより、フェー
スプレート上の所望の位置にスペーサを固定することが
できる。以上のようにして多数のスペーサを固定したフ
ェースプレートに、支持枠を接着する。

【０１６２】次にこうして作成されたスペーサ、及び支
持枠の接着されたフェースプレートとリアプレートとを
加圧接着することで封着する。封着を行う際、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なくては
いけないため、十分な位置合わせを行った。工程−６以上のようにして完成した容器内の雰囲気を排気管（図
示せず）を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に
達した後、２５０度で、３時間排気しながら、ベーキン
グを行った。工程−７次に、室温で、１０^-8ｔｏｒｒ程度の真空度まで、排気
し、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器の封止を行った。

【０１６３】最後に封止後の真空度を維持するために、
高周波加熱法でゲッター処理を行った。

【０１６４】以上のように完成した画像形成装置におい
て、実施例１と同様、電子ビームを蛍光膜に衝突させ、
励起・発光させることで画像を表示させた。

【０１６５】本実施例の画像形成装置においては、高電
圧Ｖａを４．８ｋＶまで上げたが、放電やスペーサの抵
抗値とアノード電圧に伴う電流値以外のリーク電流等は
観測されず、極めて明るく高精細で安定性の良い画像が
得られた。これは、凹凸層の形成により沿面距離が増加
したことに加え、凹面が炭素層となったために、２次電
子放出効率が実質的に１に近き、放電耐圧が増加したも
のと推定される。

【０１６６】

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、沿
面耐圧の増加により、アノード電圧として、高圧の印加
が可能となり、高精細で明るい良好な画像を長時間にわ
たり保持し得る画像形成装置を提供でき、高品位な平板
型画像形成装置が提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す概略構成図
である。

【図２】本発明の画像形成装置の一例を示す断面図であ
る。

【図３】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサの
一構成例を示す断面図である。

【図４】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサの
他の構成例を示す断面図および側面図である。

【図５】本発明の画像形成装置に用いられるスペーサの
さらに他の構成例を示す断面図である。

【図６】本発明の画像形成装置で用いることのできる表
面伝導型電子放出素子の概略的斜視図である。

【図７】本発明の平面型電子線表示パネルの一部を切り
欠いた斜視図である。

【図８】本発明の実施例で作成した表面伝導型電子放出
素子を用いた電子源の作成プロセスを示す斜視図であ
る。

【図９】本発明の実施例で作成した表面伝導型電子放出
素子を用いた電子源の作成プロセスを示す斜視図であ
る。

【図１０】ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいたテレビ
ジョン表示を行う為の駆動回路の構成例を示す図であ
る。

【図１１】本発明の実施例の電界放出素子を用いた画像
形成装置の断面図およびリアプレートの平面図である。

【符号の説明】

１リアプレート２フェースプレート３支持枠４リアプレート１の基体である基板５電子放出素子６ａ，６ｂ電子放出素子５に電圧を印加するための電
極７ａ，７ｂ電極６ａまたは電極６ｂに接続される電極
配線８フェースプレート２の基体である基板９透明電極１０蛍光体１１スペーサ３１樹脂からなるスペーサ基材３２炭素層３３コンタクト層３４炭素３５点状凹部６１導電性薄膜６２電子放出部６３配線電極７ａと配線電極７ｂとを電気的に分離す
るための層間絶縁層１０１画像表示パネル１０２走査回路１０３制御回路１０４シフトレジスタ１０５ラインメモリ１０６同期信号分離回路１０７変調信号発生器Ｖｘ，Ｖａ直流電圧源１１０１リアプレート１１０２フェースプレート１１０３陰極１１０４ゲート電極１１０５ゲート電極／陰極間の絶縁層１１０６収束電極１１０７蛍光体／メタルバック１１０８収束電極／ゲート電極間の絶縁層１１０９陰極配線１１１１スペーサ１１１２スペーサ基材１１１３有機樹脂層１１１４炭素層１１１５コンタクト層１１１６ゲート電極口

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源が設けられた第１の基板と、該電
子源より放出された電子に作用する加速電極を印加する
加速電極が設けられた第２の基板と、対向する該第１の
基板と該第２の基板との間に設けられるスペーサとを有
する電子線装置に用いられる電子線装置用スペーサにお
いて、炭素層を有する有機樹脂をスペーサ基材としたことを特
徴とする電子線装置用スペーサ。
【請求項２】前記炭素層が前記有機樹脂の熱分解ポリ
マーであることを特徴とする請求項１に記載の電子線装
置用スペーサ。
【請求項３】前記炭素層が前記有機樹脂表面上に形成
された点状凹部に配置された炭素微粒子からなることを
特徴とする請求項２に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項４】前記炭素微粒子がグラファイト、アモル
ファスカーボン、或はそれらの混合物からなることを特
徴とする請求項３に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項５】前記スペーサ表面のシート抵抗が１０⁸
Ω／□以上、１０¹²Ω／□以下であることを特徴とする
請求項１〜請求項４のいずれかの請求項に記載の電子線
装置用スペーサ。
【請求項６】前記炭素層が帯状に形成されてなること
を特徴とする請求項１に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項７】前記炭素層の帯が前記第１の基板または
／および前記第２の基板に略平行となるように複数形成
されてなることを特徴とする請求項６に記載の電子線装
置用スペーサ。
【請求項８】前記有機樹脂の表面に凹凸部が設けら
れ、前記炭素層の帯が該有機樹脂の凹部に形成されてい
ることを特徴とする請求項７に記載の電子線装置用スペ
ーサ。
【請求項９】前記有機樹脂の凸部間のピッチをＰと
し、前記炭素層の帯の、前記第１の基板面または／およ
び前記第２の基板面に対して略垂直方向の幅をｌとする
とき、ｌ≧Ｐ／２に示される関係式を満たすことを特徴
とする請求項８に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項１０】前記炭素層の帯の前記第１の基板面ま
たは／および前記第２の基板面に対して略垂直方向の幅
をｌ、前記炭素層の帯が形成された前記有機樹脂の凹部
の深さをｔとするとき、ｔ≧０．２ｌに示される関係式
を満たすことを特徴とする請求項８または請求項９に記
載の電子線装置用スペーサ。
【請求項１１】前記凹部に形成される炭素層の厚み
が、１００ｎｍ以上であることを特徴とする請求項６〜
請求項１０のいずれかの請求項に記載の電子線装置用ス
ペーサ。
【請求項１２】前記炭素層は触媒性金属を含むことを
特徴とする請求項６〜請求項１１のいずれかの請求項に
記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項１３】前記触媒性金属がＮｉ，Ｆｅ，Ｃｏの
鉄族であることを特徴とする請求項１２に記載の電子線
装置用スペーサ。
【請求項１４】前記有機樹脂の凸部表面に、点状凹部
に配置された炭素微粒子が形成されたことを特徴とする
請求項６〜請求項１３のいずれかの請求項に記載の電子
線装置用スペーサ。
【請求項１５】前記凸部表面のシート抵抗が１０⁸Ω
／□以上、１０¹²Ω／□以下であることを特徴とする請
求項１４に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項１６】前記炭素がグラファイト、アモルファ
スカーボン、或はそれらの混合物からなることを特徴と
する請求項６〜請求項１５のいずれかの請求項に記載の
電子線装置用スペーサ。
【請求項１７】前記有機樹脂がポリイミド樹脂あるい
はポリベンゾイミダゾール樹脂のいずれかであることを
特徴とする請求項１〜請求項１６のいずれかの請求項に
記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項１８】前記ポリイミド樹脂が全芳香族ポリイ
ミドであることを特徴とする請求項１７に記載の電子線
装置用スペーサ。
【請求項１９】前記スペーサの前記第１の基板および
／または前記第２の基板側の当接部にコンタクト層が配
されていることを特徴とする請求項１〜請求項１８のい
ずれかの請求項に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項２０】前記コンタクト層が炭素であることを
特徴とする請求項１９に記載の電子線装置用スペーサ。
【請求項２１】前記コンタクト層が前記凹部の炭素と
電気的に接続していることを特徴とする請求項２０に記
載の電子線装置用スペーサ。
【請求項２２】電子源が設けられた第１の基板と、該
電子源より放出された電子に作用する加速電極を印加す
る加速電極が設けられた第２の基板と、対向する該第１
の基板と該第２の基板との間に設けられるスペーサとを
有する電子線装置に、さらに、前記第２の基板に前記電
子源より放出された電子により画像が形成される画像形
成部材を設けて構成された画像形成装置に用いる画像形
成装置用スペーサであって、前記スペーサとして、請求項１〜請求項２１のいずれか
の請求項に記載の電子線装置用スペーサを用いたことを
特徴とする画像形成装置用スペーサ。
【請求項２３】請求項１〜請求項２１のいずれかの請
求項に記載の電子線装置用スペーサを用いた電子線装
置。
【請求項２４】請求項２２に記載の画像形成装置用ス
ペーサを用いた画像形成装置。
【請求項２５】前記スペーサが複数配置されているこ
とを特徴とする請求項２３に記載の電子線装置。
【請求項２６】前記電子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２３に記載の電子線装置。
【請求項２７】前記冷陰極電子放出素子が電界放出素
子あるい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２６に記載の電子線装置。
【請求項２８】前記スペーサが前記第２の基板に形成
されたアノード及び／或いは前記第１の基板に形成され
た前記電子源と接続される駆動配線に接合してなること
を特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。
【請求項２９】前記スペーサが複数配置されているこ
とを特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。
【請求項３０】前記電子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２４に記載の画像形成装置。
【請求項３１】前記冷陰極電子放出素子が電界放出素
子あるい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２４に記載の画像形成装置。
【請求項３２】請求項１〜請求項２１のいずれかの請
求項に記載の電子線装置用スペーサに用いる製造方法で
あって、有機樹脂の表面を炭素化する工程を有することを特徴と
する電子線装置用スペーサの製造方法。
【請求項３３】請求項３２に記載の電子線装置用スペ
ーサの製造方法において、前記有機樹脂の表面を炭素化
する工程が、前記有機樹脂に電子線を照射することで行
われることを特徴とする電子線装置用スペーサの製造方
法。
【請求項３４】請求項３３に記載の電子線装置用スペ
ーサの製造方法において、前記有機樹脂の表面を炭素化
する工程が、前記有機樹脂に、前記第１の基板または／
および前記第２の基板に対し略平行になるように帯状に
電子線を照射することで行われることを特徴とする電子
線装置用スペーサの製造方法。
【請求項３５】請求項３２に記載の電子線装置用スペ
ーサの製造方法において、前記有機樹脂の表面を炭素化
する工程が、前記スペーサ基材の有機樹脂を加熱するこ
とで行われることを特徴とする電子線装置用スペーサの
製造方法。
【請求項３６】請求項３２に記載の電子線装置用スペ
ーサの製造方法において、前記有機樹脂の表面を炭素化
する工程が、前記スペーサ基材に塗布された有機樹脂を
光照射によって加熱することで行われることを特徴とす
る電子線装置用スペーサの製造方法。
【請求項３７】請求項３２〜請求項３６のいずれかの
請求項に記載の電子線装置用スペーサの製造方法におい
て、前記有機樹脂の表面を炭素化する工程の前に、前記
有機樹脂上に、部分的に触媒性金属層を形成する工程を
有することを特徴とする電子線装置用スペーサの製造方
法。
【請求項３８】請求項３７に記載の電子線装置用スペ
ーサの製造方法において、前記触媒性金属層を形成する
工程が、触媒性金属を、第１の基板または／および前記
第２の基板に対し略平行になるように帯状に形成するも
のであることを特徴とする電子線装置用スペーサの製造
方法。
【請求項３９】請求項３８に記載の電子線装置用スペ
ーサの製造方法において、前記触媒性金属層を形成する
工程が、触媒性金属を有する溶液をインクジェット法に
より前記有機樹脂上へ付与する工程を含むことを特徴と
する電子線装置用スペーサの製造方法。
【請求項４０】請求項３２〜請求項３９のいずれかの
請求項に記載の電子線装置用スペーサの製造方法におい
て、前記第１の基板または／および前記第１の基板側の
当接部の有機樹脂に電子線照射あるいは光照射する工程
を有することを特徴とする電子線装置用スペーサの製造
方法。
【請求項４１】請求項２２に記載の画像形成装置用ス
ペーサに用いる製造方法であって、請求項３２〜請求項４０のいずれかの請求項に記載の電
子線装置用スペーサの製造方法を、前記画像形成装置用
スペーサの製造に用いたことを特徴とする画像形成装置
用スペーサの製造方法。
【請求項４２】請求項３２〜請求項４０のいずれかの
請求項に記載の電子線装置用スペーサの製造方法を用い
た電子線装置の製造方法。
【請求項４３】請求項４１に記載の画像形成装置用ス
ペーサの製造方法を用いた画像形成装置の製造方法。
【請求項４４】請求項４３に記載の画像形成装置の製
造方法において、前記スペーサを前記第２の基板に形成
されたアノード及び／或いは前記第１の基板に形成され
た前記電子源と接続される駆動配線に接合する工程を有
することを特徴とする画像形成装置の製造方法。