JP3234188B2 - 画像形成装置とその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電子源と蛍光体と
を備える画像形成装置とその製造方法に関するものであ
る。
を備える画像形成装置とその製造方法に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】平面型表示装置は、薄型でかつ軽量であ
ることから、ブラウン管型表示装置に置き代わるものと
して注目されている。特に、電子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合わせて用いた表示
装置は、従来の他の方式の表示装置よりも優れた特性が
期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装
置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必
要としない点や、視野角が広い点が優れている。
ることから、ブラウン管型表示装置に置き代わるものと
して注目されている。特に、電子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合わせて用いた表示
装置は、従来の他の方式の表示装置よりも優れた特性が
期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装
置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必
要としない点や、視野角が広い点が優れている。
【０００３】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、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素
子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出
素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。
と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極
素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素
子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出
素子（以下ＭＩＭ型と記す）などが知られている。
【０００４】表面伝導型放出素子としては、例えば、M.
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)や、後述する他の例が知られている。
I. Elinson, Radio E-ng. Electron Phys., 10, 1290,
(1965)や、後述する他の例が知られている。
【０００５】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(Elinson)等
によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，
519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が
報告されている。
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(Elinson)等
によるＳｎＯ2薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によ
るもの［G. Dittmer：“Thin Solid Films”, 9,317 (1
972)］や、Ｉｎ2Ｏ3／ＳｎＯ2薄膜によるもの［M. Hart
well and C. G. Fonstad：”IEEE Trans. ED Conf.”，
519 (1975)］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久
他：真空、第２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が
報告されている。
【０００６】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１５に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
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］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。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。
典型的な例として、図１５に前述のM. Hartwellらによ
る素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板
で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりな
る導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のよう
にＨ字形の平面形状に形成されている。この導電性薄膜
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］，幅Ｗは、
０．１［ｍｍ］に設定されている。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。
【０００７】M. Hartwellらによる素子をはじめとして
上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う
前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成す
るのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、
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３
００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成
することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生す
る。この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。
上述の表面伝導型放出素子においては、電子放出を行う
前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる
通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成す
るのが一般的であった。即ち、通電フォーミングとは、
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３
００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せし
め、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成
することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質した導電性薄膜３００４の一部には亀裂が発生す
る。この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。
【０００８】またＦＥ型の例としては、例えば、W. P.
Dyke & W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt，“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenium cones”, J. Appl. P
hys., 47, 5248 (1976)などが知られている。
Dyke & W. W. Dolan，“Field emission”, Advance in
Electron Physics, 8, 89 (1956)や、或は、C. A. Spi
ndt，“Physical properties of thin-film field emis
sion cathodes with molybdenium cones”, J. Appl. P
hys., 47, 5248 (1976)などが知られている。
【０００９】ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図
１６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。
この素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０
１４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。またＦＥ型の他の素子構成として、前述の図１
６のような積層構造でなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタゲート電極を配置したものもある。
１６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。
この素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０
１４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。またＦＥ型の他の素子構成として、前述の図１
６のような積層構造でなく、基板上に基板平面とほぼ平
行にエミッタゲート電極を配置したものもある。
【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C.
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices",
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このＭＩＭ型の素子構成の典型例を図１７に示す。同図
は断面図であり、３０２０は基板で、３０２１は金属よ
りなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストローム
程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００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３０２３と下電極３０２１との間に
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。
A. Mead，“Operation of tunnel-emission Devices",
J. Appl. Phys., 32,646 (1961)などが知られている。
このＭＩＭ型の素子構成の典型例を図１７に示す。同図
は断面図であり、３０２０は基板で、３０２１は金属よ
りなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストローム
程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００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３０２３と下電極３０２１との間に
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
タを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単
純であり、微細な素子を作成可能である。また基板上に
は多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融な
どの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの
加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、
冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もあ
る。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。
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
タを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単
純であり、微細な素子を作成可能である。また基板上に
は多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融な
どの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの
加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、
冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もあ
る。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。
【００１２】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
そこで例えば本願出願人による特開昭６４−３１３３２
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。
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
そこで例えば本願出願人による特開昭６４−３１３３２
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。
【００１３】また、表面伝導型放出素子の応用について
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
は、例えば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形
成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
【００１４】特に画像表示装置への応用としては、例え
ば本願出願人による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。このような表
面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像
表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れ
た特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液
晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックラ
イトを必要としない点や、視野角が広い点が優れている
と言える。
ば本願出願人による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。このような表
面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像
表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れ
た特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液
晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックラ
イトを必要としない点や、視野角が広い点が優れている
と言える。
【００１５】また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応
用した例として、例えば、R. Meyerらにより報告された
平板型表示装置が知られている。[R. Mayer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”，Tech.Di
gest of 4th Int. Vacuum Micro-electronics Conf.，N
agahama，pp．6-9(1991)] また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した
例は、たとえば本出願人による特開平３−５５７３８に
開示されている。
法は、たとえば本出願人によるＵＳＰ４，９０４，８９
５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応
用した例として、例えば、R. Meyerらにより報告された
平板型表示装置が知られている。[R. Mayer:“Recent D
evelopment on Microtips Display at LETI”，Tech.Di
gest of 4th Int. Vacuum Micro-electronics Conf.，N
agahama，pp．6-9(1991)] また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した
例は、たとえば本出願人による特開平３−５５７３８に
開示されている。
【００１６】図１８は、平面型の画像表示装置を形成す
る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。
る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。
【００１７】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及びフェースプレート３１
１７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。
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及びフェースプレート３１
１７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。
【００１８】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Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２
は、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１
１４によりマトリクス配線されている。これら基板３１
１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３及び列
方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子
源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１
１４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。
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Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２
は、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１
１４によりマトリクス配線されている。これら基板３１
１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３及び列
方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子
源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１
１４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。
【００１９】また、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を構
成する各色の蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けら
れてあり、更に蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５
側の面にはアルミニウム（Ａｌ）等からなるメタルバッ
ク３１１９が形成されている。また、Ｄx1〜ＤxMおよび
Ｄy1〜ＤyNおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電
気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電
気接続用端子である。Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方
向配線３１１３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向
配線３１１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバッ
ク３１１９と電気的に接続している。
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を構
成する各色の蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けら
れてあり、更に蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５
側の面にはアルミニウム（Ａｌ）等からなるメタルバッ
ク３１１９が形成されている。また、Ｄx1〜ＤxMおよび
Ｄy1〜ＤyNおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電
気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電
気接続用端子である。Ｄx1〜ＤxMはマルチ電子源の行方
向配線３１１３と、Ｄy1〜ＤyNはマルチ電子源の列方向
配線３１１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバッ
ク３１１９と電気的に接続している。
【００２０】また、上記気密容器の内部は１０のマイナ
ス６乗［Torr］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従い、気密容器内部と外
部の気圧差によるリアプレート３１１５及びフェースプ
レート３１１７の変形或は破壊を防止する手段が必要と
なる。リアプレート３１１５及びフェースプレート３１
１７を厚くする方法は、画像表示装置の重量を増加させ
るのみならず、表示画面を斜め方向から見た時に画像の
歪みや視差を生じる。これに対し図１８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（スペーサ或はリブと呼ばれる）３１２０が設けら
れている。このようにして、マルチ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３１１７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。
ス６乗［Torr］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従い、気密容器内部と外
部の気圧差によるリアプレート３１１５及びフェースプ
レート３１１７の変形或は破壊を防止する手段が必要と
なる。リアプレート３１１５及びフェースプレート３１
１７を厚くする方法は、画像表示装置の重量を増加させ
るのみならず、表示画面を斜め方向から見た時に画像の
歪みや視差を生じる。これに対し図１８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（スペーサ或はリブと呼ばれる）３１２０が設けら
れている。このようにして、マルチ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３１１７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。
【００２１】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〜ＤxM、Ｄy1〜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〜数［Ｋ
Ｖ］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、画面上に画像が表示される。
装置は、容器外端子Ｄx1〜ＤxM、Ｄy1〜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〜数［Ｋ
Ｖ］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、画面上に画像が表示される。
【００２２】
【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。
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。
【００２３】画像表示装置内に配置されるスペーサ３１
２０は、基板３１１１及びフェースプレート３１１７に
対して十分に位置合わせして組み立てられる必要があ
る。特に、フェースプレート３１１７に形成された蛍光
膜３１１８に対しては、スペーサ３１２０により表示画
素をつぶさないようにスペーサ３１２０を十分に位置合
わせして配置しなければ、表示画像の品位低下を招いて
しまう。
２０は、基板３１１１及びフェースプレート３１１７に
対して十分に位置合わせして組み立てられる必要があ
る。特に、フェースプレート３１１７に形成された蛍光
膜３１１８に対しては、スペーサ３１２０により表示画
素をつぶさないようにスペーサ３１２０を十分に位置合
わせして配置しなければ、表示画像の品位低下を招いて
しまう。
【００２４】また、画像表示装置内に配置されるスペー
サ３１２０はしっかり固定されていないと気密容器の組
み立て時、あるいは組み立て後のパネルへの外部からの
衝撃などにより、大きなずれや倒壊、更には、破壊が生
じてしまう。
サ３１２０はしっかり固定されていないと気密容器の組
み立て時、あるいは組み立て後のパネルへの外部からの
衝撃などにより、大きなずれや倒壊、更には、破壊が生
じてしまう。
【００２５】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、本発明の主たる目的は、装置内にしっかり固定され
たスペーサを備える画像形成装置の提供にある。
で、本発明の主たる目的は、装置内にしっかり固定され
たスペーサを備える画像形成装置の提供にある。
【００２６】また本発明の他の目的は、画像形成部側で
固定され、この画像形成部材と対向する部材側で当接さ
れたスペーサであって、装置内にしっかり固定されたス
ペーサを備える画像形成装置の提供にある。
固定され、この画像形成部材と対向する部材側で当接さ
れたスペーサであって、装置内にしっかり固定されたス
ペーサを備える画像形成装置の提供にある。
【００２７】また本発明の他の目的は、画像形成装置の
組み立てに際してスペーサの配置工程を簡略化すること
ができる画像形成装置の製造方法の提供にある。
組み立てに際してスペーサの配置工程を簡略化すること
ができる画像形成装置の製造方法の提供にある。
【００２８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、電子源と、該電子源より放出された電子の照射に
より画像を形成する画像形成部材と、前記画像形成部材
と当該画像形成部材に対向する部材間に配置されたスペ
ーサとを有する画像形成装置であって、前記電子源は配
線にて結線された複数の電子放出素子を有し、前記画像
形成部材に対向する部材は、前記電子源が配置された基
板を含み、前記スペーサは導電性を有し、前記画像形成
部材側と接合材で固定され、かつ前記基板の前記配線上
に導電性の柔軟部材を介して当接されて前記配線と電気
的に接続されており、前記柔軟部材は前記スペーサ及び
前記当接される側の部材よりも柔らかい部材であること
を特徴とする。
に本発明の画像形成装置は以下のような構成を備える。
即ち、電子源と、該電子源より放出された電子の照射に
より画像を形成する画像形成部材と、前記画像形成部材
と当該画像形成部材に対向する部材間に配置されたスペ
ーサとを有する画像形成装置であって、前記電子源は配
線にて結線された複数の電子放出素子を有し、前記画像
形成部材に対向する部材は、前記電子源が配置された基
板を含み、前記スペーサは導電性を有し、前記画像形成
部材側と接合材で固定され、かつ前記基板の前記配線上
に導電性の柔軟部材を介して当接されて前記配線と電気
的に接続されており、前記柔軟部材は前記スペーサ及び
前記当接される側の部材よりも柔らかい部材であること
を特徴とする。
【００２９】また上記目的を達成するために本発明の画
像形成装置の製造方法は以下のような工程を備える。即
ち、電子源と、該電子源より放出された電子の照射によ
り画像を形成する画像形成部材と、前記画像形成部材と
当該画像形成部材に対向する部材間に配置された導電性
を有するスペーサとを有する画像形成装置の製造方法で
あって、前記電子源は配線にて結線された複数の電子放
出素子を有し、前記画像形成部材に対向する部材は前記
電子源が配置された基板を含み、前記画像形成部材側に
前記スペーサを接合材で固定する固定工程と、前記スペ
ーサを導電性の柔軟部材を介して前記配線と電気的に接
続させるように前記基板の前記配線上に当接させる当接
工程とを有し、 前記柔軟部材は前記スペーサ及び前記当
接される側の部材よりも柔らかい部材であることを特徴
とする。
像形成装置の製造方法は以下のような工程を備える。即
ち、電子源と、該電子源より放出された電子の照射によ
り画像を形成する画像形成部材と、前記画像形成部材と
当該画像形成部材に対向する部材間に配置された導電性
を有するスペーサとを有する画像形成装置の製造方法で
あって、前記電子源は配線にて結線された複数の電子放
出素子を有し、前記画像形成部材に対向する部材は前記
電子源が配置された基板を含み、前記画像形成部材側に
前記スペーサを接合材で固定する固定工程と、前記スペ
ーサを導電性の柔軟部材を介して前記配線と電気的に接
続させるように前記基板の前記配線上に当接させる当接
工程とを有し、 前記柔軟部材は前記スペーサ及び前記当
接される側の部材よりも柔らかい部材であることを特徴
とする。
【００３０】本発明に係る画像形成装置においては、前
記電子源は配線にて結線された複数の電子放出素子を有
し、前記画像形成部材に対向する部材は前記電子源が配
置された基板を含み、画像形成部材と該画像形成部材に
対向する部材との間に配置されたスペーサを備えてお
り、このスペーサは画像形成部材側で接合材により固定
され、その基板の前記配線上に柔軟部材を介して当接さ
れている。
記電子源は配線にて結線された複数の電子放出素子を有
し、前記画像形成部材に対向する部材は前記電子源が配
置された基板を含み、画像形成部材と該画像形成部材に
対向する部材との間に配置されたスペーサを備えてお
り、このスペーサは画像形成部材側で接合材により固定
され、その基板の前記配線上に柔軟部材を介して当接さ
れている。
【００３１】また、本発明に係る画像形成装置の製造方
法においては、画像形成部材と、この画像形成部材に対
向する部材との間に配置されるスペーサは、まず画像形
成部材側に接合材により固定がなされ、次に画像形成部
材に対向する部材の、電子源が配置された基板の前記配
線上に柔軟部材を介して当接される。
法においては、画像形成部材と、この画像形成部材に対
向する部材との間に配置されるスペーサは、まず画像形
成部材側に接合材により固定がなされ、次に画像形成部
材に対向する部材の、電子源が配置された基板の前記配
線上に柔軟部材を介して当接される。
【００３２】
【００３３】ここで言う柔軟部材とは、スペーサの基本
材料よりも柔らかく、かつ画像形成部材に対向する部材
上のスペーサが当接される部位を構成する材料よりも柔
らかい材料である。
材料よりも柔らかく、かつ画像形成部材に対向する部材
上のスペーサが当接される部位を構成する材料よりも柔
らかい材料である。
【００３４】本発明における材料同士を当接する場合に
は柔軟部材を用い、この部材の柔らかさ（硬さ）を表す
尺度としてビッカース硬度、ブリネル硬度等を用いるの
が適当である。またスペーサの基本材料としては、後述
のようにガラス材料やセラミック材が挙げられるが、よ
り柔かい方のガラス材料のビッカース硬度は略５００前
後である。また、画像形成部材に対向する部材上のスペ
ーサが当接する部位をなす部材としては、後述のように
電子源を構成する基板上の印刷配線（例えばＡｇ及びガ
ラス成分等を有する銀ペーストを印刷、焼成したもの）
が挙げられるが、これらのビッカース硬度は、ほぼガラ
ス材料と同程度かやや小さい程度である。
は柔軟部材を用い、この部材の柔らかさ（硬さ）を表す
尺度としてビッカース硬度、ブリネル硬度等を用いるの
が適当である。またスペーサの基本材料としては、後述
のようにガラス材料やセラミック材が挙げられるが、よ
り柔かい方のガラス材料のビッカース硬度は略５００前
後である。また、画像形成部材に対向する部材上のスペ
ーサが当接する部位をなす部材としては、後述のように
電子源を構成する基板上の印刷配線（例えばＡｇ及びガ
ラス成分等を有する銀ペーストを印刷、焼成したもの）
が挙げられるが、これらのビッカース硬度は、ほぼガラ
ス材料と同程度かやや小さい程度である。
【００３５】従って、この柔軟部材としてはビッカース
硬度では略２００以下好ましくは１００以下の材料を用
いることにより、本発明の効果をより顕著にできる。例
えば金属材料の範囲では，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ａ
ｇ等の貴金属やＣｕ，及びこれらの金属からなる合金系
の一部はビッカース硬度で５０以下であり、上述の柔軟
部材として好適である。
硬度では略２００以下好ましくは１００以下の材料を用
いることにより、本発明の効果をより顕著にできる。例
えば金属材料の範囲では，Ａｕ，Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ａ
ｇ等の貴金属やＣｕ，及びこれらの金属からなる合金系
の一部はビッカース硬度で５０以下であり、上述の柔軟
部材として好適である。
【００３６】
【発明の実施の形態】ここで、本発明の実施の形態に係
るスペーサは、絶縁性のスペーサ、導電性に付与された
スペースのいずれをも包含するものであるが、例えば、
図１８に示された画像形成装置において、第１に、スペ
ーサ３１２０の近傍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、或は放出された電子の
作用でイオン化したイオンがスペーサ３１２０に付着す
ることにより、スペーサ３１２０における帯電を引き起
こす可能性がある。更には、フェースプレート３１１６
に到達した電子が一部反射、散乱され、その一部がスペ
ーサ３１２０に当たることによりスペーサ３１２０に帯
電を引き起こす可能性がある。このようなスペーサ３１
２０の帯電が生じるとき、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３１２０近傍の画
像が歪んで表示される。
るスペーサは、絶縁性のスペーサ、導電性に付与された
スペースのいずれをも包含するものであるが、例えば、
図１８に示された画像形成装置において、第１に、スペ
ーサ３１２０の近傍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、或は放出された電子の
作用でイオン化したイオンがスペーサ３１２０に付着す
ることにより、スペーサ３１２０における帯電を引き起
こす可能性がある。更には、フェースプレート３１１６
に到達した電子が一部反射、散乱され、その一部がスペ
ーサ３１２０に当たることによりスペーサ３１２０に帯
電を引き起こす可能性がある。このようなスペーサ３１
２０の帯電が生じるとき、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３１２０近傍の画
像が歪んで表示される。
【００３７】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電子源とフェースプレート３
１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ＫＶ／ｍ
ｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３１２０
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３１２０が帯電している場合は、放電が誘発され
る可能性がある。
子を加速するためにマルチ電子源とフェースプレート３
１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ＫＶ／ｍ
ｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３１２０
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３１２０が帯電している場合は、放電が誘発され
る可能性がある。
【００３８】以上の点をも考慮するならば、印加される
高電圧に耐えるだけの絶縁性は有するものの、その表面
に該帯電を緩和しうるように導電性が付与されたスペー
サであることが望ましい。これにより、上述したスペー
サの帯電によるスペーサ近傍での電子線の軌道ずれや放
電を低減することができる。
高電圧に耐えるだけの絶縁性は有するものの、その表面
に該帯電を緩和しうるように導電性が付与されたスペー
サであることが望ましい。これにより、上述したスペー
サの帯電によるスペーサ近傍での電子線の軌道ずれや放
電を低減することができる。
【００３９】また本発明の実施の形態においては、上述
の導電性が付与されたスペーサが配置される場合、この
スペーサが、画像形成部材（フェースプレート）側に配
置されている導電性部材と、この画像形成部材に対向す
る部材（素子基板）側に配置されている導電性部材とに
電気的に接続された状態で配置されることが好ましい。
かかる形態をとることにより、このスペーサに微小電流
が流れて帯電を除去することができる。
の導電性が付与されたスペーサが配置される場合、この
スペーサが、画像形成部材（フェースプレート）側に配
置されている導電性部材と、この画像形成部材に対向す
る部材（素子基板）側に配置されている導電性部材とに
電気的に接続された状態で配置されることが好ましい。
かかる形態をとることにより、このスペーサに微小電流
が流れて帯電を除去することができる。
【００４０】例えば、画像形成部材に対向する部材が電
子源が配置された基板である場合、かかる電子源が配置
された基板側に導電性の接着剤により、このスペーサを
固定しようとすると、接着剤がはみ出さないように配慮
する必要がある。それは、電子源が配置された基板側に
おける接着剤のはみ出しは、スペーサ近傍の電界に乱れ
を及ぼし、スペーサ近傍の電子放出素子からの放出電子
軌道に影響を与える可能性があるためである。本実施の
形態においては、スペーサは、画像形成部材と対向する
部材側へは単に当接されるだけで、接着剤等による固定
はなされない。これにより、放出電子軌道への上述のよ
うな影響に配慮する必要はない。
子源が配置された基板である場合、かかる電子源が配置
された基板側に導電性の接着剤により、このスペーサを
固定しようとすると、接着剤がはみ出さないように配慮
する必要がある。それは、電子源が配置された基板側に
おける接着剤のはみ出しは、スペーサ近傍の電界に乱れ
を及ぼし、スペーサ近傍の電子放出素子からの放出電子
軌道に影響を与える可能性があるためである。本実施の
形態においては、スペーサは、画像形成部材と対向する
部材側へは単に当接されるだけで、接着剤等による固定
はなされない。これにより、放出電子軌道への上述のよ
うな影響に配慮する必要はない。
【００４１】また本実施の形態において、上述の導電性
が付与されたスペーサが配置される場合、柔らかな部材
としては、後述するような貴金属等が用いられる。かか
る柔らかな金属を介しての対向部材への当接は、上記電
気的な接続をも良好なものとする。
が付与されたスペーサが配置される場合、柔らかな部材
としては、後述するような貴金属等が用いられる。かか
る柔らかな金属を介しての対向部材への当接は、上記電
気的な接続をも良好なものとする。
【００４２】また、本実施の形態に係る電子源は、冷陰
極素子あるいは熱陰極素子のいずれかを有する電子源を
包含するものであるが、以下の理由から、表面伝導型放
出素子、ＦＥ型、ＭＩＭ型などの冷陰極素子を有する電
子源が本発明においては好ましい態様であり、とりわ
け、表面伝導型放出素子を有する電子源は本発明におい
てはより好ましい態様となる。
極素子あるいは熱陰極素子のいずれかを有する電子源を
包含するものであるが、以下の理由から、表面伝導型放
出素子、ＦＥ型、ＭＩＭ型などの冷陰極素子を有する電
子源が本発明においては好ましい態様であり、とりわ
け、表面伝導型放出素子を有する電子源は本発明におい
てはより好ましい態様となる。
【００４３】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
タを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単
純であり、微細な素子を作製可能である。また基板上に
は多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融な
その問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの
加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、
冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もあ
る。
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
タを必要としない。従って、熱陰極素子よりも構造が単
純であり、微細な素子を作製可能である。また基板上に
は多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融な
その問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒータの
加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、
冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もあ
る。
【００４４】例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
子の中でも特に構造が単純で製造も容易であることか
ら、大面積に亙り多数の素子を形成できる利点がある。
【００４５】また本発明において、スペーサの画像形成
部材への固定は、スペーサを画像形成部材側に接着する
ことにより行われるのが好ましい態様である。例えば、
フリットガラスのような、加熱により溶融する接合材を
用いてかかる接着がなされる。
部材への固定は、スペーサを画像形成部材側に接着する
ことにより行われるのが好ましい態様である。例えば、
フリットガラスのような、加熱により溶融する接合材を
用いてかかる接着がなされる。
【００４６】なお本実施の形態の画像形成装置は、以下
のような形態を有するものであってもよい。
のような形態を有するものであってもよい。
【００４７】画像形成部材には電極が設けられてお
り、これら電極は、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
形成装置である。特に画像形成部材が蛍光体である画像
表示装置である。
り、これら電極は、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
形成装置である。特に画像形成部材が蛍光体である画像
表示装置である。
【００４８】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電子放出素子
を有する単純マトリクス状に配置された電子源である。
方向配線とでマトリクス配線された複数の電子放出素子
を有する単純マトリクス状に配置された電子源である。
【００４９】電子源は、並列に配置した複数の電子放
出素子の個々を両端で接続した電子放出素子の行を複数
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、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
電子を制御するはしご状配置の電子源であっても良い。
出素子の個々を両端で接続した電子放出素子の行を複数
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、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
電子を制御するはしご状配置の電子源であっても良い。
【００５０】また本実施の形態の思想によれば、画像
形成装置は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こともできる。またこの
際、上述のＭ本体の行方向配線とＮ本の列方向配線を適
宜選択することで、ライン状の発光源だけでなく、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、以下の実施の形態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。
形成装置は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こともできる。またこの
際、上述のＭ本体の行方向配線とＮ本の列方向配線を適
宜選択することで、ライン状の発光源だけでなく、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、以下の実施の形態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。
【００５１】以下、添付図面を参照して本発明の好適な
実施の形態を詳細に説明する。
実施の形態を詳細に説明する。
【００５２】まず、本発明の実施の形態の特徴であるス
ペーサの構成及び装置の組立方法について説明する。
ペーサの構成及び装置の組立方法について説明する。
【００５３】図１は、本実施の形態の画像表示装置の特
徴的部分を示した表示パネルの一部断面図であり、図２
にその構造概略を示すように（詳細は後述）、複数の冷
陰極素子１０１２を形成した基板１０１１と発光材料で
ある蛍光膜１０１８を形成した透明なフェースプレート
１０１７とをスペーサ１０２０を介して対向させた構造
を有する表示パネルのＡ−Ａ’断面を示している。
徴的部分を示した表示パネルの一部断面図であり、図２
にその構造概略を示すように（詳細は後述）、複数の冷
陰極素子１０１２を形成した基板１０１１と発光材料で
ある蛍光膜１０１８を形成した透明なフェースプレート
１０１７とをスペーサ１０２０を介して対向させた構造
を有する表示パネルのＡ−Ａ’断面を示している。
【００５４】スペーサ１０２０は、絶縁性部材１の表面
に帯電防止を目的とした高抵抗膜１１を成膜し、かつフ
ェースプレート１０１７の内側及び基板１０１１の表面
に面したスペーサ１０２０の当接面３ａ，３ｂに低抵抗
膜２１ａ，２１ｂが成膜して構成されており、フェース
プレート１０１７側にのみ導電性の接合材３１を介して
固定される。その後、フェースプレート１０１７は基板
１０１１等と共に表示パネルとして組立てられる。これ
により、スペーサ１０２０の高抵抗膜１１は、低抵抗膜
２１ａ及び接合材３１を介してフェースプレート１０１
７の内面に形成されたメタルバック１０１９と電気的に
接続され、低抵抗膜２１ｂを介して基板１０１１上に形
成された行方向配線１０１３と電気的に接続されてい
る。
に帯電防止を目的とした高抵抗膜１１を成膜し、かつフ
ェースプレート１０１７の内側及び基板１０１１の表面
に面したスペーサ１０２０の当接面３ａ，３ｂに低抵抗
膜２１ａ，２１ｂが成膜して構成されており、フェース
プレート１０１７側にのみ導電性の接合材３１を介して
固定される。その後、フェースプレート１０１７は基板
１０１１等と共に表示パネルとして組立てられる。これ
により、スペーサ１０２０の高抵抗膜１１は、低抵抗膜
２１ａ及び接合材３１を介してフェースプレート１０１
７の内面に形成されたメタルバック１０１９と電気的に
接続され、低抵抗膜２１ｂを介して基板１０１１上に形
成された行方向配線１０１３と電気的に接続されてい
る。
【００５５】スペーサ１０２０のフェースプレート１０
１７側の当接面３ａに接したスペーサ側面部には保護膜
２３が形成されており、接合材３１と高抵抗膜１１とが
直接接触しないように構成されている。この保護膜２３
としては、接合材３１に対して反応性の低い材料が好ま
しく、また低抵抗膜２１ａを接合材３１に対して反応性
の低い材料にて構成し、スペーサ側面部まで延長した形
状として、保護膜としての機能をも兼備させたもの等が
好ましい。
１７側の当接面３ａに接したスペーサ側面部には保護膜
２３が形成されており、接合材３１と高抵抗膜１１とが
直接接触しないように構成されている。この保護膜２３
としては、接合材３１に対して反応性の低い材料が好ま
しく、また低抵抗膜２１ａを接合材３１に対して反応性
の低い材料にて構成し、スペーサ側面部まで延長した形
状として、保護膜としての機能をも兼備させたもの等が
好ましい。
【００５６】上記表示パネルにおいて、電子が放出され
る冷陰極素子１０１２が形成された基板１０１１側の、
スペーサ１０２０の低抵抗膜２１ｂは、基板１０１１側
への当接面３ｂにのみ形成されており、基板１０１１の
近傍部における電位分布はスペーサ１０２０がない場合
と同じである。従って、スペーサ１０２０近傍の冷陰極
素子１０１２から放出される電子の軌道は変化しない。
る冷陰極素子１０１２が形成された基板１０１１側の、
スペーサ１０２０の低抵抗膜２１ｂは、基板１０１１側
への当接面３ｂにのみ形成されており、基板１０１１の
近傍部における電位分布はスペーサ１０２０がない場合
と同じである。従って、スペーサ１０２０近傍の冷陰極
素子１０１２から放出される電子の軌道は変化しない。
【００５７】また、加速された電子が衝突するフェース
プレート１０１７側への当接面３ａに接する側面部に形
成された保護膜２３により、スペーサ１０２０をフェー
スプレート１０１７側に接合材３１を介して固定する際
の機械的或いは化学的な高抵抗膜１１への影響を避ける
ことができる。特に、高抵抗膜１１と低抵抗膜２１ａと
の接合部においては、高抵抗膜１１、低抵抗膜２１ａ、
接合材３１の３種（更には絶縁性部材１を加えた４種）
が接する領域となるため、この表示パネルの作製時の加
熱工程等において化学反応等を起こし易い。従って、保
護膜２３により接合材３１を有する接合部への影響を避
けることができる点が重要である。また、保護膜２３が
低抵抗膜２１ａを延長した同一部材からなる場合、フェ
ースプレート１０１７近傍の電位分布に歪みが生ずる
が、冷陰極素子１０１２から放出された電子は、フェー
スプレート１０１７近傍ではかなり加速されており、電
位分布の歪みによる電子軌道へ影響は無視できる程度で
ある。
プレート１０１７側への当接面３ａに接する側面部に形
成された保護膜２３により、スペーサ１０２０をフェー
スプレート１０１７側に接合材３１を介して固定する際
の機械的或いは化学的な高抵抗膜１１への影響を避ける
ことができる。特に、高抵抗膜１１と低抵抗膜２１ａと
の接合部においては、高抵抗膜１１、低抵抗膜２１ａ、
接合材３１の３種（更には絶縁性部材１を加えた４種）
が接する領域となるため、この表示パネルの作製時の加
熱工程等において化学反応等を起こし易い。従って、保
護膜２３により接合材３１を有する接合部への影響を避
けることができる点が重要である。また、保護膜２３が
低抵抗膜２１ａを延長した同一部材からなる場合、フェ
ースプレート１０１７近傍の電位分布に歪みが生ずる
が、冷陰極素子１０１２から放出された電子は、フェー
スプレート１０１７近傍ではかなり加速されており、電
位分布の歪みによる電子軌道へ影響は無視できる程度で
ある。
【００５８】次に、本実施の形態の画像表示装置の表示
パネルの構成とその製造方法について、具体的な例を示
して説明する。
パネルの構成とその製造方法について、具体的な例を示
して説明する。
【００５９】図２は、本実施の形態に用いた表示パネル
の外観斜視図であり、その内部構造を示すために表示パ
ネルの一部を切り欠いて示している。
の外観斜視図であり、その内部構造を示すために表示パ
ネルの一部を切り欠いて示している。
【００６０】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、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。また、上記気密容器の内部は１
０のマイナス６乗［torr］程度の真空に保持されるの
で、大気圧や不意の衝撃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１０２
０が設けられている。
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、例えばフリットガ
ラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中
で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することに
より封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方
法については後述する。また、上記気密容器の内部は１
０のマイナス６乗［torr］程度の真空に保持されるの
で、大気圧や不意の衝撃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１０２
０が設けられている。
【００６１】リアプレート１０１５には、基板１０１１
が固定されているが、この基板１０１１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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１００
０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
マルチ電子源と呼ぶ。
が固定されているが、この基板１０１１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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的
とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１００
０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
マルチ電子源と呼ぶ。
【００６２】本実施の形態の画像表示装置に用いるマル
チ電子源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ
型、あるいはＭＩＮ型などの冷陰極素子を用いることが
できる。
チ電子源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦＥ
型、あるいはＭＩＮ型などの冷陰極素子を用いることが
できる。
【００６３】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
マルチ電子源の構造について述べる。
子（後述）を基板上に配列して単純マトリクス配線した
マルチ電子源の構造について述べる。
【００６４】図３に示すのは、図２の表示パネルに用い
たマルチ電子源の平面図である。基板１０１１上には、
後述の図７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。
たマルチ電子源の平面図である。基板１０１１上には、
後述の図７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。
【００６５】図３のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図４に示
す。
す。
【００６６】なお、このような構造のマルチ電子源は、
予め基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線１０
１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放出素
子の素子電極１１０２，１１０３と導電性薄膜１１０４
を形成した後、行方向配線１０１３及び列方向配線１０
１４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。
予め基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線１０
１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放出素
子の素子電極１１０２，１１０３と導電性薄膜１１０４
を形成した後、行方向配線１０１３及び列方向配線１０
１４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。
【００６７】本実施の形態においては、気密容器のリア
プレート１０１５にマルチ電子源の基板１０１１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１０１１が十分
な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプ
レートとしてマルチ電子源の基板１０１１自体を用いて
もよい。
プレート１０１５にマルチ電子源の基板１０１１を固定
する構成としたが、マルチ電子源の基板１０１１が十分
な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプ
レートとしてマルチ電子源の基板１０１１自体を用いて
もよい。
【００６８】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。本実施の形態は
カラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分には
ＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青の３原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図５
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止することなどである。黒色の導電
体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の
目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。
は、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施の形態は
カラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分には
ＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青の３原色の蛍光体
が塗り分けられている。各色の蛍光体は、たとえば図５
（Ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、蛍光
体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設けて
ある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子ビー
ムの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれが生
じないようにする事や、外光の反射を防止して表示コン
トラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜の
チャージアップを防止することなどである。黒色の導電
体１０１０には、黒鉛を主成分として用いたが、上記の
目的に適するものであればこれ以外の材料を用いても良
い。
【００６９】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図５
（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５（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。たとえば、図６に
示すように、黒色の導電体１０１０が、ストライプ状の
各色蛍光体間だけでなく、直交する方向についても設け
られ、行列両方向の画素間を分離するよう塗り分けられ
た配列であってもよい。なお、モノクロームの表示パネ
ルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０
１８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。
（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５（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。たとえば、図６に
示すように、黒色の導電体１０１０が、ストライプ状の
各色蛍光体間だけでなく、直交する方向についても設け
られ、行列両方向の画素間を分離するよう塗り分けられ
た配列であってもよい。なお、モノクロームの表示パネ
ルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０
１８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。
【００７０】また、蛍光膜１０１８のリアプレート１０
１５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。このメタルバック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ためや、負イオンの衝突か
ら蛍光膜１０１８を保護するためや、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ためや、蛍光
膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させるた
めなどである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１
８をフェースプレート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（アルミニウム）を
真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１
８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。
１５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。このメタルバック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ためや、負イオンの衝突か
ら蛍光膜１０１８を保護するためや、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ためや、蛍光
膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させるた
めなどである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１
８をフェースプレート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（アルミニウム）を
真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１
８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。
【００７１】また、本実施の形態では用いなかったが、
加速電圧の印加用や蛍光膜１０１８の導電性向上を目的
として、フェースプレート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。
加速電圧の印加用や蛍光膜１０１８の導電性向上を目的
として、フェースプレート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。
【００７２】なお、前述の容器の封着を行う際には、フ
ェースプレート１０１７上に配置された各色蛍光体と基
板１０１１上に配置された各素子１０１２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及びスペーサ１０２０とは十分な位
置合わせを行う必要がある。
ェースプレート１０１７上に配置された各色蛍光体と基
板１０１１上に配置された各素子１０１２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及びスペーサ１０２０とは十分な位
置合わせを行う必要がある。
【００７３】図１は図２の表示パネルのＡ−Ａ’の断面
模式図であり、各部の番号は図２に対応している。
模式図であり、各部の番号は図２に対応している。
【００７４】スペーサ１０２０は絶縁性部材１の表面に
帯電防止を目的とした高抵抗膜１１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１０１１の表面（行方向配線１０１３また
は列方向配線１０１４）に面したスペーサの当接面３
ａ，３ｂに、それぞれ低抵抗膜２１ａ，２１ｂを成膜
し、かつスペーサの当接面３ａ側の側面に保護膜２３を
成膜した部材で構成される。このスペーサ１０２０は、
上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔
において配置され、フェースプレート１０１７側に接合
材３１により接着・固定される。また高抵抗膜１１は、
絶縁性部材１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いる。高抵抗膜１１
は、スペーサ１０２０上の低抵抗膜２１ａ及び接合材３
１を介してフェースプレート１０１７（メタルバック１
０１９等）と電気的に接続され、スペーサ１０２０上の
低抵抗膜２１ｂを介して基板１０１１の表面（行方向配
線１０１３または列方向配線１０１４）と電気的に接続
されている。この実施の形態においては、スペーサ１０
２０の形状は薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に
等間隔で配置され、行方向配線１０１３と電気的に接続
されている。
帯電防止を目的とした高抵抗膜１１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１０１１の表面（行方向配線１０１３また
は列方向配線１０１４）に面したスペーサの当接面３
ａ，３ｂに、それぞれ低抵抗膜２１ａ，２１ｂを成膜
し、かつスペーサの当接面３ａ側の側面に保護膜２３を
成膜した部材で構成される。このスペーサ１０２０は、
上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔
において配置され、フェースプレート１０１７側に接合
材３１により接着・固定される。また高抵抗膜１１は、
絶縁性部材１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いる。高抵抗膜１１
は、スペーサ１０２０上の低抵抗膜２１ａ及び接合材３
１を介してフェースプレート１０１７（メタルバック１
０１９等）と電気的に接続され、スペーサ１０２０上の
低抵抗膜２１ｂを介して基板１０１１の表面（行方向配
線１０１３または列方向配線１０１４）と電気的に接続
されている。この実施の形態においては、スペーサ１０
２０の形状は薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に
等間隔で配置され、行方向配線１０１３と電気的に接続
されている。
【００７５】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４とフェ
ースプレート１０１７の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
導電性を有することが好ましい。
上の行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４とフェ
ースプレート１０１７の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
導電性を有することが好ましい。
【００７６】スペーサ１０２０の絶縁性部材１として
は、たとえば石英ガラス、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
ックス部材等があげられる。なお、絶縁性部材１はその
熱膨張率が気密容器及び基板１０１１をなす部材と近い
ものが好ましい。
は、たとえば石英ガラス、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
ックス部材等があげられる。なお、絶縁性部材１はその
熱膨張率が気密容器及び基板１０１１をなす部材と近い
ものが好ましい。
【００７７】スペーサ１０２０を構成する高抵抗膜１１
には、高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバ
ック１０１９等）に印加される加速電圧Ｖａを高抵抗膜
１１の抵抗値Ｒｓで除した電流が流される。そこで、ス
ペーサ１０２０の抵抗値Ｒｓは帯電防止及び消費電力か
ら、その望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点か
ら表面抵抗Ｒ（Ω／□）は１０の１２乗（Ω／□）以下
であることが好ましい。更に、十分な帯電防止効果を得
るためには１０の１１乗（Ω／□）以下がさらに好まし
い。この表面抵抗の下限は、スペーサ１０２０の形状と
スペーサ１０２０に印加される電圧により左右される
が、１０の５乗（Ω／□）以上であることが好ましい。
には、高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバ
ック１０１９等）に印加される加速電圧Ｖａを高抵抗膜
１１の抵抗値Ｒｓで除した電流が流される。そこで、ス
ペーサ１０２０の抵抗値Ｒｓは帯電防止及び消費電力か
ら、その望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点か
ら表面抵抗Ｒ（Ω／□）は１０の１２乗（Ω／□）以下
であることが好ましい。更に、十分な帯電防止効果を得
るためには１０の１１乗（Ω／□）以下がさらに好まし
い。この表面抵抗の下限は、スペーサ１０２０の形状と
スペーサ１０２０に印加される電圧により左右される
が、１０の５乗（Ω／□）以上であることが好ましい。
【００７８】絶縁性部材１上に形成された高抵抗膜１１
の厚みｔは、１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料
の表面エネルギー及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ｔ
が１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜剥がれの危険
性が高まり、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪
い。膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表
面抵抗Ｒ（Ω／□）はρ／ｔであり、以上に述べたＲ
（Ω／□）とｔとの好ましい範囲から、高抵抗膜１１の
比抵抗ρは０．１［Ωｃｍ］乃至１０の８乗［Ωｃｍ］
が好ましい。さらに表面抵抗と膜厚のより好ましい範囲
を実現するためには、ρは１０の２乗乃至１０の６乗
［Ωｃｍ］とするのが良い。
の厚みｔは、１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料
の表面エネルギー及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ｔ
が１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜剥がれの危険
性が高まり、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪
い。膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表
面抵抗Ｒ（Ω／□）はρ／ｔであり、以上に述べたＲ
（Ω／□）とｔとの好ましい範囲から、高抵抗膜１１の
比抵抗ρは０．１［Ωｃｍ］乃至１０の８乗［Ωｃｍ］
が好ましい。さらに表面抵抗と膜厚のより好ましい範囲
を実現するためには、ρは１０の２乗乃至１０の６乗
［Ωｃｍ］とするのが良い。
【００７９】スペーサ１０２０は上述したように、絶縁
性部材１上に形成した高抵抗膜１１を電流が流れること
により、あるいは表示パネル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。高抵抗膜１１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１０２０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
越えるまで増加し続ける。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絶対値が１％
以上である。すなわち、高抵抗膜１１の抵抗温度係数
は、負の値の場合、その絶対値が−１％未満であること
が望ましい。
性部材１上に形成した高抵抗膜１１を電流が流れること
により、あるいは表示パネル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。高抵抗膜１１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１０２０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
越えるまで増加し続ける。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絶対値が１％
以上である。すなわち、高抵抗膜１１の抵抗温度係数
は、負の値の場合、その絶対値が−１％未満であること
が望ましい。
【００８０】スペーサ１０２０における帯電防止特性を
有する高抵抗膜１１の材料としては、例えば金属酸化物
を用いることができる。金属酸化物の中でも、クロム、
ニッケル、銅の酸化物が好ましい材料である。その理由
はこれらの酸化物は二次電子放出効率が比較的小さく、
冷陰極素子１０１２から放出された電子がスペーサ１０
２０に当たった場合においても帯電しにくいためと考え
られる。金属酸化物以外にも炭素は二次電子放出効率が
小さく好ましい材料である。特に、非晶質カーボンは高
抵抗であるためスペーサ１０２０の抵抗を所望の値に制
御しやすい。
有する高抵抗膜１１の材料としては、例えば金属酸化物
を用いることができる。金属酸化物の中でも、クロム、
ニッケル、銅の酸化物が好ましい材料である。その理由
はこれらの酸化物は二次電子放出効率が比較的小さく、
冷陰極素子１０１２から放出された電子がスペーサ１０
２０に当たった場合においても帯電しにくいためと考え
られる。金属酸化物以外にも炭素は二次電子放出効率が
小さく好ましい材料である。特に、非晶質カーボンは高
抵抗であるためスペーサ１０２０の抵抗を所望の値に制
御しやすい。
【００８１】帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の他の
材料として、アルミと遷移金属合金の窒化物は遷移金属
の組成を調整することにより、良伝導体から絶縁体まで
広い範囲に抵抗値を制御できるので好適な材料である。
さらには後述する表示装置の作製工程において抵抗値の
変化が少なく安定な材料である。かつ、その抵抗温度係
数が−１％未満で有り、実用的に使いやすい材料であ
る。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等があげら
れる。
材料として、アルミと遷移金属合金の窒化物は遷移金属
の組成を調整することにより、良伝導体から絶縁体まで
広い範囲に抵抗値を制御できるので好適な材料である。
さらには後述する表示装置の作製工程において抵抗値の
変化が少なく安定な材料である。かつ、その抵抗温度係
数が−１％未満で有り、実用的に使いやすい材料であ
る。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等があげら
れる。
【００８２】合金窒化膜はスパッタ、窒素ガス雰囲気中
での反応性スパッタ、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等の薄膜形成手段により
絶縁性部材上に形成される。金属酸化膜も同様の薄膜形
成法で作成することができるが、この場合、窒素ガスに
代えて酸素ガスを使用する。その他、ＣＶＤ法、アルコ
キシド塗布法でも金属酸化膜を形成できる。カーボン膜
は蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で
作製され、特に非晶質カーボンを作製する場合には、成
膜中の雰囲気に水素が含まれるようにするか、成膜ガス
に炭化水素ガスを使用する。
での反応性スパッタ、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等の薄膜形成手段により
絶縁性部材上に形成される。金属酸化膜も同様の薄膜形
成法で作成することができるが、この場合、窒素ガスに
代えて酸素ガスを使用する。その他、ＣＶＤ法、アルコ
キシド塗布法でも金属酸化膜を形成できる。カーボン膜
は蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で
作製され、特に非晶質カーボンを作製する場合には、成
膜中の雰囲気に水素が含まれるようにするか、成膜ガス
に炭化水素ガスを使用する。
【００８３】スペーサ１０２０の低抵抗膜２１ａ，２１
ｂは、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０
１７（メタルバック１０１９等）及び低電位側の基板１
０１１（行及び列方向配線１０１３，１０１４等）と電
気的に接続するために設けられたものであり、以下で
は、中間電極層（中間層）という名称も用いる。中間電
極層（中間層）は以下に列挙する複数の機能を有するこ
とができる。
ｂは、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０
１７（メタルバック１０１９等）及び低電位側の基板１
０１１（行及び列方向配線１０１３，１０１４等）と電
気的に接続するために設けられたものであり、以下で
は、中間電極層（中間層）という名称も用いる。中間電
極層（中間層）は以下に列挙する複数の機能を有するこ
とができる。
【００８４】高抵抗膜１１をフェースプレート１０１
７側及び基板１０１１側と電気的に接続する。既に記載
したように、高抵抗膜１１はスペーサ１０２０表面での
帯電を防止する目的で設けられたものであるが、高抵抗
膜１１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０
１９等）及び基板１０１１（配線１０１３，１０１４
等）と直接あるいは接合材３１を介して接続した場合、
接続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ１０２
０の表面に発生した電荷を速やかに除去できなくなる可
能性がある。これを避けるために、フェースプレート１
０１７、基板１０１１及び接合材３１と接触するスペー
サ１０２０の当接面あるいは該当接面に接する側面部に
低抵抗の中間層２１ａ，２１ｂを設けた。
７側及び基板１０１１側と電気的に接続する。既に記載
したように、高抵抗膜１１はスペーサ１０２０表面での
帯電を防止する目的で設けられたものであるが、高抵抗
膜１１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０
１９等）及び基板１０１１（配線１０１３，１０１４
等）と直接あるいは接合材３１を介して接続した場合、
接続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ１０２
０の表面に発生した電荷を速やかに除去できなくなる可
能性がある。これを避けるために、フェースプレート１
０１７、基板１０１１及び接合材３１と接触するスペー
サ１０２０の当接面あるいは該当接面に接する側面部に
低抵抗の中間層２１ａ，２１ｂを設けた。
【００８５】高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。
【００８６】冷陰極素子１０１２より放出された電子
は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形
成された電位分布に従った電子軌道で放出される。ここ
で、スペーサ１０２０の近傍で電子軌道に乱れが生じな
いようにするためには、高抵抗膜１１の電位分布を全域
に亙って制御する必要がある。高抵抗膜１１をフェース
プレート１０１７（メタルバック１０１９等）及び基板
１０１１（配線１０１３，１０１４等）と直接あるいは
接合材３１を介して接続した場合、接続部界面の接触抵
抗の為に、接続状態のむらが発生し、高抵抗膜１１の電
位分布が所望の値からずれてしまう可能性がある。これ
を避けるために、スペーサ１０２０がフェースプレート
１０１７及び基板１０１１と当接するスペーサ端部（当
接面あるいは該当接面に接する側面部）の全長域に低抵
抗の中間層（２１ａ，２１ｂ）を設け、この中間層部に
所望の電位を印加することによって、高抵抗膜１１全体
の電位を制御可能とした。
は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形
成された電位分布に従った電子軌道で放出される。ここ
で、スペーサ１０２０の近傍で電子軌道に乱れが生じな
いようにするためには、高抵抗膜１１の電位分布を全域
に亙って制御する必要がある。高抵抗膜１１をフェース
プレート１０１７（メタルバック１０１９等）及び基板
１０１１（配線１０１３，１０１４等）と直接あるいは
接合材３１を介して接続した場合、接続部界面の接触抵
抗の為に、接続状態のむらが発生し、高抵抗膜１１の電
位分布が所望の値からずれてしまう可能性がある。これ
を避けるために、スペーサ１０２０がフェースプレート
１０１７及び基板１０１１と当接するスペーサ端部（当
接面あるいは該当接面に接する側面部）の全長域に低抵
抗の中間層（２１ａ，２１ｂ）を設け、この中間層部に
所望の電位を印加することによって、高抵抗膜１１全体
の電位を制御可能とした。
【００８７】低抵抗膜２１ａ，２１ｂは、高抵抗膜１１
に比べ十分に低い抵抗値を有する材料を選択すればよ
く、Ｎｉ，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−Ｓ
ｎＯ2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。
に比べ十分に低い抵抗値を有する材料を選択すればよ
く、Ｎｉ，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−Ｓ
ｎＯ2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。
【００８８】低抵抗膜２１ａ，２１ｂの材料としてより
好ましい条件のひとつは、本実施の形態の画像表示装置
の作製工程に含まれる加熱工程やフリットガラスによる
封着工程において、酸化・凝集などの変質により高抵抗
化したり、高抵抗膜１１との接合部で導通不良が起こる
ことのない特性を有することである。この観点から、好
ましい材料としては、貴金属材料、特に白金を上げるこ
とができる。この場合、貴金属からなる低抵抗膜２１ａ
が絶縁性部材１あるいは高抵抗膜１１に対して十分な密
着性を有するように、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ等の金属材料か
らなる数［ｎｍ］乃至数十［ｎｍ］の厚みの層を介して
生成するのがよい。以下では、この層のことを下引き層
と呼ぶ。
好ましい条件のひとつは、本実施の形態の画像表示装置
の作製工程に含まれる加熱工程やフリットガラスによる
封着工程において、酸化・凝集などの変質により高抵抗
化したり、高抵抗膜１１との接合部で導通不良が起こる
ことのない特性を有することである。この観点から、好
ましい材料としては、貴金属材料、特に白金を上げるこ
とができる。この場合、貴金属からなる低抵抗膜２１ａ
が絶縁性部材１あるいは高抵抗膜１１に対して十分な密
着性を有するように、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ等の金属材料か
らなる数［ｎｍ］乃至数十［ｎｍ］の厚みの層を介して
生成するのがよい。以下では、この層のことを下引き層
と呼ぶ。
【００８９】低抵抗膜２１ａ，２１ｂの厚みは、１０ｎ
ｍ〜１μｍの範囲が望ましい。即ち、膜厚が１０ｎｍ以
下の薄膜は島状に形成されるため抵抗が不安定で再現性
に乏しく、膜厚が１μｍ以上では膜応力が大きくなって
膜剥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。これらより、膜厚は５０〜５００ｎｍ
の範囲であることがより好ましい。
ｍ〜１μｍの範囲が望ましい。即ち、膜厚が１０ｎｍ以
下の薄膜は島状に形成されるため抵抗が不安定で再現性
に乏しく、膜厚が１μｍ以上では膜応力が大きくなって
膜剥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。これらより、膜厚は５０〜５００ｎｍ
の範囲であることがより好ましい。
【００９０】高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレー
ト１０１７（メタルバック１０１９等）と電気的に接続
するために設けられた低抵抗膜２１ａについては、既に
述べたように、接合材３１に対する反応性の低い材料を
用いるのが特に好ましく、例えば、この場合も白金など
の貴金属を最表面に成膜した形態が好ましい。
ト１０１７（メタルバック１０１９等）と電気的に接続
するために設けられた低抵抗膜２１ａについては、既に
述べたように、接合材３１に対する反応性の低い材料を
用いるのが特に好ましく、例えば、この場合も白金など
の貴金属を最表面に成膜した形態が好ましい。
【００９１】保護膜２３については、接合材３１に対す
る反応性が低く、接合材３１の成分が浸透したりしない
材料を用いるのが好ましく、例えば、上述の低抵抗膜２
１ａと同様に白金などの貴金属を用いることができる。
この場合は、低抵抗膜２１ａと保護膜２３は同一部材で
同時に成膜することも可能である。また、Ａｌ2Ｏ3，Ｓ
ｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5などの安定性の高い酸化物あるいはＳ
ｉ3Ｎ4等の窒化物を用いても良い。但し、これら酸化物
や窒化物を保護膜２３として用いる場合は、かなり高抵
抗の保護膜２３となるので、帯電・放電防止の観点か
ら、接合材３１と高抵抗膜１１が接しない限り、できる
だけ露出面積の小さいのが好ましい。
る反応性が低く、接合材３１の成分が浸透したりしない
材料を用いるのが好ましく、例えば、上述の低抵抗膜２
１ａと同様に白金などの貴金属を用いることができる。
この場合は、低抵抗膜２１ａと保護膜２３は同一部材で
同時に成膜することも可能である。また、Ａｌ2Ｏ3，Ｓ
ｉＯ2，Ｔａ2Ｏ5などの安定性の高い酸化物あるいはＳ
ｉ3Ｎ4等の窒化物を用いても良い。但し、これら酸化物
や窒化物を保護膜２３として用いる場合は、かなり高抵
抗の保護膜２３となるので、帯電・放電防止の観点か
ら、接合材３１と高抵抗膜１１が接しない限り、できる
だけ露出面積の小さいのが好ましい。
【００９２】スペーサ１０２０が、基板１０１１（配線
１０１３，１０１４等）と当接する部分に関しては、ス
ペーサ１０２０と、行方向配線１０１３あるいは列方向
配線１０１４との大気圧下での当接となるので、以下の
点を考慮するのが好ましい。特に、印刷等で形成された
１μｍ以上の厚い成膜からなる行及び列方向配線１０１
３，１０１４等が絶縁層（不図示）を介して交差する構
成のように、当接部に凹凸が生じる場合には、局所的に
応力が集中し易いので以下の点による効果が大きい。
１０１３，１０１４等）と当接する部分に関しては、ス
ペーサ１０２０と、行方向配線１０１３あるいは列方向
配線１０１４との大気圧下での当接となるので、以下の
点を考慮するのが好ましい。特に、印刷等で形成された
１μｍ以上の厚い成膜からなる行及び列方向配線１０１
３，１０１４等が絶縁層（不図示）を介して交差する構
成のように、当接部に凹凸が生じる場合には、局所的に
応力が集中し易いので以下の点による効果が大きい。
【００９３】まず、低抵抗膜２１ｂについては、応力集
中によるスペーサ１０２０及び行及び列方向配線１０１
３，１０１４等の破壊を防ぐ観点から、スペーサ１０２
０及びスペーサ１０２０が当接される配線（行方向又は
列方向配線１０１３，１０１４）を構成する材料よりも
柔らかい材料を用いるのが好ましい。
中によるスペーサ１０２０及び行及び列方向配線１０１
３，１０１４等の破壊を防ぐ観点から、スペーサ１０２
０及びスペーサ１０２０が当接される配線（行方向又は
列方向配線１０１３，１０１４）を構成する材料よりも
柔らかい材料を用いるのが好ましい。
【００９４】図１９及び図２０は、フェースプレート１
０１７に固定されたスペーサ１０２０を基板１０１１側
（配線１０１３，１０１４等）に当接する際の応力集中
を緩和する効果を説明するための図で、図１９は図１と
同様に図２のＡ−Ａ’断面形状を示し、図２０は図２の
Ｃ−Ｃ’断面形状を示している。
０１７に固定されたスペーサ１０２０を基板１０１１側
（配線１０１３，１０１４等）に当接する際の応力集中
を緩和する効果を説明するための図で、図１９は図１と
同様に図２のＡ−Ａ’断面形状を示し、図２０は図２の
Ｃ−Ｃ’断面形状を示している。
【００９５】図１９において、スペーサ１０２０の基板
１０１１側の当接面３ｂと側面部５の境界のエッジ部Ａ
が応力が集中しやすい部分のひとつになる。従って、エ
ッジ部Ａを柔らかい材料からなる低抵抗膜２１ｂで被覆
することにより応力を緩和し、スペーサ１０２０の破損
を防止することが出来る。また、図２０において、列方
向配線１０１４および絶縁層１０９９が存在する部分に
おいては、行方向配線１０１３は凸形状となり、スペー
サ１０２０との接点のうち、この凸形状の端部（Ｂ部）
も応力の集中しやすい部分となる。従って、この凸部の
端部（Ｂ部）を柔らかい材料からなる低抵抗膜２１ｂで
被覆することにより応力を緩和し、スペーサ１０２０の
破損を防止することが出来る。
１０１１側の当接面３ｂと側面部５の境界のエッジ部Ａ
が応力が集中しやすい部分のひとつになる。従って、エ
ッジ部Ａを柔らかい材料からなる低抵抗膜２１ｂで被覆
することにより応力を緩和し、スペーサ１０２０の破損
を防止することが出来る。また、図２０において、列方
向配線１０１４および絶縁層１０９９が存在する部分に
おいては、行方向配線１０１３は凸形状となり、スペー
サ１０２０との接点のうち、この凸形状の端部（Ｂ部）
も応力の集中しやすい部分となる。従って、この凸部の
端部（Ｂ部）を柔らかい材料からなる低抵抗膜２１ｂで
被覆することにより応力を緩和し、スペーサ１０２０の
破損を防止することが出来る。
【００９６】このような理由により、図１及び図２に示
される本実施の形態において低抵抗膜２１ｂは、スペー
サ１０２０の基材である絶縁性部材１及び配線１０１３
を構成する材料よりも柔らかい材料が用いられる。
される本実施の形態において低抵抗膜２１ｂは、スペー
サ１０２０の基材である絶縁性部材１及び配線１０１３
を構成する材料よりも柔らかい材料が用いられる。
【００９７】このような低抵抗膜２１ｂの材料として用
いられる柔らかい材料としては、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の
白金族系及びＡｕ，Ａｇ等の貴金属が好ましく、また、
貴金属同士の合金も好ましい材料のひとつであり、延伸
性に富む系として、特に、金、白金族、あるいは銀と銅
との合金系を挙げることが出来る。もちろん、他の金属
や合金等の材料も上記柔らかい材料として用いることが
できるが、前述の材料がより好ましい。
いられる柔らかい材料としては、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｒｈ等の
白金族系及びＡｕ，Ａｇ等の貴金属が好ましく、また、
貴金属同士の合金も好ましい材料のひとつであり、延伸
性に富む系として、特に、金、白金族、あるいは銀と銅
との合金系を挙げることが出来る。もちろん、他の金属
や合金等の材料も上記柔らかい材料として用いることが
できるが、前述の材料がより好ましい。
【００９８】接合材３１は、スペーサ１０２０がフェー
スプレート１０１７のメタルバック１０１９と電気的に
接続するように、十分な導電性を持たせる必要がある。
例えば、金属粒子や導電性フィラー（金属めっき等によ
り表面に導電性を持たせたセラミック粒子）を添加した
導電性接着剤や導電性フリットガラス等が好適である。
スプレート１０１７のメタルバック１０１９と電気的に
接続するように、十分な導電性を持たせる必要がある。
例えば、金属粒子や導電性フィラー（金属めっき等によ
り表面に導電性を持たせたセラミック粒子）を添加した
導電性接着剤や導電性フリットガラス等が好適である。
【００９９】また、表示パネルの外部端子Ｄx1〜ＤxM及
びＤy1〜ＤyN及びＨｖは、この表示パネルと例えば図１
４に示すような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的な接続用端子である。端子Ｄx1〜
ＤxMはマルチ電子源の行方向配線１０１３と、端子Ｄy1
〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線１０１４と、端子Ｈ
ｖ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。
びＤy1〜ＤyN及びＨｖは、この表示パネルと例えば図１
４に示すような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的な接続用端子である。端子Ｄx1〜
ＤxMはマルチ電子源の行方向配線１０１３と、端子Ｄy1
〜ＤyNはマルチ電子源の列方向配線１０１４と、端子Ｈ
ｖ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。
【０１００】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組立てた後、不図示の排気管と真空ポン
プとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［tor
r］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、封止直
前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター
膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａ
を主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周波加
熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター
膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス５乗
ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に維持
される。
は、気密容器を組立てた後、不図示の排気管と真空ポン
プとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［tor
r］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、封止直
前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター
膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａ
を主成分とするゲッター材料をヒータもしくは高周波加
熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター
膜の吸着作用により気密容器内は１×１０マイナス５乗
ないしは１×１０マイナス７乗［torr］の真空度に維持
される。
【０１０１】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〜ＤxM、Ｄy1〜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に容器外端子を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。
装置は、容器外端子Ｄx1〜ＤxM、Ｄy1〜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に容器外端子を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。
【０１０２】通常、冷陰極素子である本実施の形態の表
面伝導型放出素子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。
面伝導型放出素子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。
【０１０３】以上、本発明の実施の形態の表示パネルの
基本構成と製法、及び画像表示装置の概要を説明した。
基本構成と製法、及び画像表示装置の概要を説明した。
【０１０４】＜マルチ電子源の製造方法＞次に、本実施
の形態の表示パネルに用いたマルチ電子源の製造方法に
ついて説明する。本実施の形態の画像表示装置に用いる
マルチ電子源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した
電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法
に制限はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦ
Ｅ型、あるいはＭＩＮ型などの冷陰極素子を用いること
ができる。
の形態の表示パネルに用いたマルチ電子源の製造方法に
ついて説明する。本実施の形態の画像表示装置に用いる
マルチ電子源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した
電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法
に制限はない。従って、例えば表面伝導型放出素子やＦ
Ｅ型、あるいはＭＩＮ型などの冷陰極素子を用いること
ができる。
【０１０５】但し、表示画面が大きくてしかも安価な表
示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極素
子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。即
ち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置
や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高
精度の製造技術を必用とするが、これは大面積化や製造
コストの低減を達成するため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、本願発
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
を見出している。従って、高輝度で大画面の画像表示装
置のマルチ電子源に用いるには、最も好適であると言え
る。そこで、上述実施の形態の表示パネルにおいては、
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した
表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面
伝導型放出素子について基本的な構成と製法及び特性を
説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線した
マルチ電子源の構造について述べる。
示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極素
子の中でも、表面伝導型放出素子が特に好ましい。即
ち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置
や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高
精度の製造技術を必用とするが、これは大面積化や製造
コストの低減を達成するため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、本願発
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
を見出している。従って、高輝度で大画面の画像表示装
置のマルチ電子源に用いるには、最も好適であると言え
る。そこで、上述実施の形態の表示パネルにおいては、
電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した
表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面
伝導型放出素子について基本的な構成と製法及び特性を
説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線した
マルチ電子源の構造について述べる。
【０１０６】（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。
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。
【０１０７】（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。
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。
【０１０８】図７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。
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。
【０１０９】図中、１１０１は基板、１１０２と１１０
３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３
は通電活性化処理により形成した薄膜である。
３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電
フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３
は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【０１１０】基板１１０１としては、例えば、石英ガラ
スや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アル
ミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述
の各種基板上に、例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層を
積層した基板などを用いることができる。また、基板１
１０１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。例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、
或はこれらの金属の合金、或は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。これら素
子電極１１０２，１１０３を形成するには、例えば真空
蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ、エッチング
などのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に
形成できるが、それ以外の方法（例えば印刷技術）を用
いて形成してもさしつかえない。
スや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アル
ミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述
の各種基板上に、例えばＳｉＯ2を材料とする絶縁層を
積層した基板などを用いることができる。また、基板１
１０１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。例えば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，
Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、
或はこれらの金属の合金、或は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。これら素
子電極１１０２，１１０３を形成するには、例えば真空
蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィ、エッチング
などのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に
形成できるが、それ以外の方法（例えば印刷技術）を用
いて形成してもさしつかえない。
【０１１１】素子電極１１０２と１１０３の形状は、こ
の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の範囲から適当な数値を選んで
設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は
数百オングストロームから数マイクロメータの範囲から
適当な数値が選ばれる。
の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の範囲から適当な数値を選んで
設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ま
しいのは数マイクロメータより数十マイクロメータの範
囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は
数百オングストロームから数マイクロメータの範囲から
適当な数値が選ばれる。
【０１１２】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。この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、或は微
粒子が互いに隣接した構造か、或は微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。この微粒子膜に用いた微粒
子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロ
ームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましい
のは１０オングストロームから２００オングストローム
の範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に
述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。即ち、
素子電極１１０２あるいは１１０３と電気的に良好に接
続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良
好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後
述する適宜の値にするために必要な条件などである。具
体的には、数オングストロームから数千オングストロー
ムの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１
０オングストロームから５００オングストロームの間で
ある。
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。この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、或は微
粒子が互いに隣接した構造か、或は微粒子が互いに重な
り合った構造が観測される。この微粒子膜に用いた微粒
子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロ
ームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましい
のは１０オングストロームから２００オングストローム
の範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に
述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。即ち、
素子電極１１０２あるいは１１０３と電気的に良好に接
続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良
好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後
述する適宜の値にするために必要な条件などである。具
体的には、数オングストロームから数千オングストロー
ムの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１
０オングストロームから５００オングストロームの間で
ある。
【０１１３】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとする
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどをはじめとする
炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどをはじめとする
窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどをはじめとする半導体や、カ
ーボンなどがあげられ、これらの中から適宜選択され
る。
る材料としては、例えば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａ
ｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ2，Ｉｎ2Ｏ3，ＰｂＯ，Ｓｂ2Ｏ3などをはじめとする
酸化物や、ＨｆＢ2，ＺｒＢ2，ＬａＢ6，ＣｅＢ6，ＹＢ
4，ＧｄＢ4などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，Ｚｒ
Ｃ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣなどをはじめとする
炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮなどをはじめとする
窒化物や、Ｓｉ，Ｇｅなどをはじめとする半導体や、カ
ーボンなどがあげられ、これらの中から適宜選択され
る。
【０１１４】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０の３乗から１０の７乗［Ω／□］の範囲に含まれる
よう設定した。
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０の３乗から１０の７乗［Ω／□］の範囲に含まれる
よう設定した。
【０１１５】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７の例においては、下
から、基板１１０１、素子電極１１０２，１１０３、導
電性薄膜１１０４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。
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７の例においては、下
から、基板１１０１、素子電極１１０２，１１０３、導
電性薄膜１１０４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。
【０１１６】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。この亀裂は、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。
この亀裂内には、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７においては模式的に示した。
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。この亀裂は、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。
この亀裂内には、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７においては模式的に示した。
【０１１７】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。
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。
【０１１８】薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、非晶質カーボンのいずれかか、もし
くはその混合物であり、膜厚は５００［オングストロー
ム］以下とするが、３００［オングストローム］以下と
するのがさらに好ましい。
結晶グラファイト、非晶質カーボンのいずれかか、もし
くはその混合物であり、膜厚は５００［オングストロー
ム］以下とするが、３００［オングストローム］以下と
するのがさらに好ましい。
【０１１９】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７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。
精密に図示するのは困難なため、図７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。
【０１２０】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
が、実施の形態においては以下のような素子を用いた。
【０１２１】即ち、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［μｍ］とした。
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［μｍ］とした。
【０１２２】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［μｍ］とした。
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［μｍ］とした。
【０１２３】次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子
の製造方法について説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、
表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図
で、各部材の表記は図７と同一である。
の製造方法について説明する。図８（ａ）〜（ｅ）は、
表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図
で、各部材の表記は図７と同一である。
【０１２４】（１）まず、図８（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。この素子電極１１０２，１１０３を形成するにあ
たっては、予め基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を
用いて十分に洗浄した後、素子電極の材料を堆積させ
る。この材料を堆積する方法としては、例えば、蒸着法
やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。その
後、堆積した電極材料をフォトリソグラフィ・エッチン
グ技術を用いてパターニングし、図８（ａ）に示した一
対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。この素子電極１１０２，１１０３を形成するにあ
たっては、予め基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を
用いて十分に洗浄した後、素子電極の材料を堆積させ
る。この材料を堆積する方法としては、例えば、蒸着法
やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。その
後、堆積した電極材料をフォトリソグラフィ・エッチン
グ技術を用いてパターニングし、図８（ａ）に示した一
対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
【０１２５】（２）次に、同図（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。
電性薄膜１１０４を形成する。
【０１２６】この導電性薄膜を形成するにあたっては、
まず図８（ａ）に示す基板に有機金属溶液を塗布して乾
燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォト
リソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパター
ニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に
用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の
溶液である。具体的には、本実施の形態では主要元素と
してＰｄを用いた。また、実施の形態では塗布方法とし
て、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばス
ピンナー法やスプレー法を用いてもよい。
まず図８（ａ）に示す基板に有機金属溶液を塗布して乾
燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォト
リソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパター
ニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に
用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の
溶液である。具体的には、本実施の形態では主要元素と
してＰｄを用いた。また、実施の形態では塗布方法とし
て、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばス
ピンナー法やスプレー法を用いてもよい。
【０１２７】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。
膜方法としては、本実施の形態で用いた有機金属溶液の
塗布による方法以外の、例えば真空蒸着法やスパッタ
法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もあ
る。
【０１２８】（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。この通電フ
ォーミング処理とは、同図（ｂ）に示された微粒子膜で
作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部
を適宜に破壊、変形もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（即ち、電子放出部１１０５）
においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。尚、
この電子放出部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。
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。この通電フ
ォーミング処理とは、同図（ｂ）に示された微粒子膜で
作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部
を適宜に破壊、変形もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（即ち、電子放出部１１０５）
においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。尚、
この電子放出部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。
【０１２９】このフォーミング時の通電方法をより詳し
く説明するために、図９に、フォーミング用電源１１１
０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。
く説明するために、図９に、フォーミング用電源１１１
０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。
【０１３０】微粒子膜で作られた導電性薄膜をフォーミ
ングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施
の形態の場合には、同図に示したようにパルス幅Ｔ１の
三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。そ
の際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧し
た。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニタする
ためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの
間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計
測した。
ングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施
の形態の場合には、同図に示したようにパルス幅Ｔ１の
三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。そ
の際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧し
た。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニタする
ためのモニタパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの
間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計
測した。
【０１３１】本実施の形態においては、例えば１０のマ
イナス５乗［torr］程度の真空雰囲気下において、例え
ばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０
［ミリ秒］とし、波高値Ｖpfを１パルスごとに０．１
［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加す
るたびに１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。
ここでフォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないよ
うに、モニタパルスの電圧Ｖpmは０．１［Ｖ］に設定し
た。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵
抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、即ち、モ
ニタパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が
１×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フ
ォーミング処理にかかわる通電を終了した。
イナス５乗［torr］程度の真空雰囲気下において、例え
ばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０
［ミリ秒］とし、波高値Ｖpfを１パルスごとに０．１
［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加す
るたびに１回の割りで、モニタパルスＰｍを挿入した。
ここでフォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないよ
うに、モニタパルスの電圧Ｖpmは０．１［Ｖ］に設定し
た。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵
抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、即ち、モ
ニタパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が
１×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フ
ォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【０１３２】尚、上記の方法は、本実施の形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒
子膜の材料や膜厚、或は素子電極間隔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。
導型放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒
子膜の材料や膜厚、或は素子電極間隔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。
【０１３３】（４）次に、図８（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。この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同図（ｃ）に
示された電子放出部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。
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。この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同図（ｃ）に
示された電子放出部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。
【０１３４】具体的には、１０のマイナス２乗乃至１０
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。
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。
【０１３５】この通電活性化における通電方法をより詳
しく説明するために、図１０（ａ）に、活性化用電源１
１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実
施の形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加
して通電活性化処理を行ったが、具体的には、矩形波の
電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］、パルス幅Ｔ３は１［ミリ
秒］、パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。尚、上
述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に
関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計
を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更する
のが望ましい。
しく説明するために、図１０（ａ）に、活性化用電源１
１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実
施の形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加
して通電活性化処理を行ったが、具体的には、矩形波の
電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］、パルス幅Ｔ３は１［ミリ
秒］、パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。尚、上
述の通電条件は、本実施の形態の表面伝導型放出素子に
関する好ましい条件であり、表面伝導型放出素子の設計
を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更する
のが望ましい。
【０１３６】図８（ｄ）に示す１１１４は、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。尚、基板１１０１を表示パ
ネル１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１の蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。そして活性化用電源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し、活性化用電源１１１
２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１０（ｂ）に示す。
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。尚、基板１１０１を表示パ
ネル１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１の蛍光面をアノード電極１１１４とし
て用いる。そして活性化用電源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し、活性化用電源１１１
２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１０（ｂ）に示す。
【０１３７】こうして活性化電源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Ｉ
e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。
圧を印加しはじめると、時間の経過とともに放出電流Ｉ
e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。
【０１３８】なお、上述の通電条件は、本実施の形態の
表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て条件を適宜変更するのが望ましい。
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。
【０１３９】以上のようにして、図８（ｅ）に示す平面
型の表面伝導型放出素子を製造した。
型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１４０】（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。
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。
【０１４１】図１１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る。
めの模式的な断面図である。
【０１４２】図において、１２０１は基板、１２０２と
１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０
４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、１２１３は通
電活性化処理により形成した薄膜である。
１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０
４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、１２１３は通
電活性化処理により形成した薄膜である。
【０１４３】この垂直型の表面伝導型放出素子が先に説
明した平面型の電子放出素子と異なる点は、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１２
０６の側面を被覆している点にある。従って、図７の平
面型素子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Ｌsとして設定され
る。尚、基板１２０１、素子電極１２０２および１２０
３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、について
は、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いる
ことが可能である。また、段差形成部材１２０６には、
例えばＳｉＯ2のような電気的に絶縁性の材料を用い
る。
明した平面型の電子放出素子と異なる点は、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１２
０６の側面を被覆している点にある。従って、図７の平
面型素子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Ｌsとして設定され
る。尚、基板１２０１、素子電極１２０２および１２０
３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、について
は、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いる
ことが可能である。また、段差形成部材１２０６には、
例えばＳｉＯ2のような電気的に絶縁性の材料を用い
る。
【０１４４】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１２（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は図１１と同
一である。
について説明する。図１２（ａ）〜（ｆ）は、製造工程
を説明するための断面図で、各部材の表記は図１１と同
一である。
【０１４５】（１）まず、図１２（ａ）に示すように、
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１４６】（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１２０６を積層す
る。この絶縁層１２０６は、例えばＳｉＯ2をスパッタ
法で積層すればよいが、例えば、真空蒸着法や印刷法な
どの他の成膜方法を用いてもよい。
差形成部材を形成するための絶縁層１２０６を積層す
る。この絶縁層１２０６は、例えばＳｉＯ2をスパッタ
法で積層すればよいが、例えば、真空蒸着法や印刷法な
どの他の成膜方法を用いてもよい。
【０１４７】（３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶
縁層１２０６の上に素子電極１２０２を形成する。
縁層１２０６の上に素子電極１２０２を形成する。
【０１４８】（４）次に、同図（ｄ）に示すように、同
図（ｃ）の絶縁層１２０６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。
図（ｃ）の絶縁層１２０６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。
【０１４９】（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、例えば塗布法など
の成膜技術を用いればよい。
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。
【０１５０】（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８（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）。
通電フォーミング処理を行い、電子放出部を形成する
（図８（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）。
【０１５１】（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８（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）。
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８（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）。
【０１５２】以上のようにして、図１２（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。
直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１５３】（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、その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。
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、その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。
【０１５４】図１３は、本実施の形態の表示装置に用い
た素子の、（放出電流Ｉe）対（素子印加電圧Ｖf）特
性、及び（素子電流Ｉf）対（素子印加電圧Ｖf）特性の
典型的な例を示す。尚、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の単位で図示した。
た素子の、（放出電流Ｉe）対（素子印加電圧Ｖf）特
性、及び（素子電流Ｉf）対（素子印加電圧Ｖf）特性の
典型的な例を示す。尚、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の単位で図示した。
【０１５５】この表示装置に用いた表面伝導型放出素子
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。
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。
【０１５６】第１に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖthと
呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放
出電流Ｉeが増加するが、一方、閾値電圧Ｖth未満の電
圧では放出電流Ｉeはほとんど検出されない。即ち、放
出電流Ｉeに関して、明確な閾値電圧Ｖthを持った非線
形素子である。
呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放
出電流Ｉeが増加するが、一方、閾値電圧Ｖth未満の電
圧では放出電流Ｉeはほとんど検出されない。即ち、放
出電流Ｉeに関して、明確な閾値電圧Ｖthを持った非線
形素子である。
【０１５７】第２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Ｉe
の大きさを制御できる。
圧Ｖfに依存して変化するため、電圧Ｖfで放出電流Ｉe
の大きさを制御できる。
【０１５８】第３に、表面伝導型放出素子に印加する電
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。
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。
【０１５９】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。例
えば、多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第１の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。即ち、駆動
中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖth以上
の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖ
th未満の電圧を印加する。そして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。
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。例
えば、多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第１の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。即ち、駆動
中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖth以上
の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値電圧Ｖ
th未満の電圧を印加する。そして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。
【０１６０】また、第２の特性か、又は第３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。
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。
【０１６１】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基
板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子源の
構造について述べる。
チ電子源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素子を基
板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子源の
構造について述べる。
【０１６２】図３に示すのは、図２の表示パネルに用い
たマルチ電子源の平面図である。基板１０１１上には、
前述の図７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電極１０１３と列方
向配線電極１０１４により単純マトリクス状に配線され
ている。行方向配線電極１０１３と列方向配線電極１０
１４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。
たマルチ電子源の平面図である。基板１０１１上には、
前述の図７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電極１０１３と列方
向配線電極１０１４により単純マトリクス状に配線され
ている。行方向配線電極１０１３と列方向配線電極１０
１４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。
【０１６３】図３のＢ−Ｂ’に沿った断面を図４に示
す。
す。
【０１６４】なお、このような構造のマルチ電子源は、
予め基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１
４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放出素子
の素子電極と伝導性薄膜を形成した後、行方向配線電極
１０１３及び列方向は配線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。
予め基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１
４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型放出素子
の素子電極と伝導性薄膜を形成した後、行方向配線電極
１０１３及び列方向は配線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。
【０１６５】図１４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。
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。
【０１６６】以下、図１４の装置各部の機能を詳しく説
明する。
明する。
【０１６７】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１７０１内に設け
られているマルチ電子源、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
順次駆動してゆくため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個の各素子の放出電子ビームを制御するた
め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
するための加速電圧である。
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１７０１内に設け
られているマルチ電子源、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
順次駆動してゆくため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個の各素子の放出電子ビームを制御するた
め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
するための加速電圧である。
【０１６８】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ＴSC
ANに基づいて動作するが、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１３に例示した冷陰極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閾値電圧
Ｖth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。
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ＴSC
ANに基づいて動作するが、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１３に例示した冷陰極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閾値電圧
Ｖth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。
【０１６９】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た
めの回路で、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。
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た
めの回路で、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。
【０１７０】シフトレジスタ１７０４は、時系列的にシ
リアルに入力されるＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎
にシリアル／パラレル変換する為のもので、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１７
０４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より出力される。
リアルに入力されるＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎
にシリアル／パラレル変換する為のもので、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１７
０４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より出力される。
【０１７１】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部であ
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。
のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶部であ
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。
【０１７２】変調信号発生器１７０７は、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１０１
５の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その出力
信号は、端子Ｄy1ないしＤyNを通じて表示パネル１７０
１内の電子放出素子１０１２に印加される。
Ｉ'D1ないしＩ'DNの各々に応じて、電子放出素子１０１
５の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その出力
信号は、端子Ｄy1ないしＤyNを通じて表示パネル１７０
１内の電子放出素子１０１２に印加される。
【０１７３】図１３を用いて説明したように、本実施の
形態に係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（後述する実施の形態の表面伝導
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Ｖth以上の電圧に対しては、図１３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放
出される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。
形態に係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（後述する実施の形態の表面伝導
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Ｖth以上の電圧に対しては、図１３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放
出される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。
【０１７４】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。
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。
【０１７５】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
ものでも採用できる。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。
７０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式の
ものでも採用できる。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。
【０１７６】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。これに関し
てラインメモリ１７０５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９を組み合わせた回路を用いる。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
幅器を付与することもできる。
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。これに関し
てラインメモリ１７０５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９を組み合わせた回路を用いる。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
幅器を付与することもできる。
【０１７７】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、電圧制御型発信回路（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。
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、電圧制御型発信回路（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。
【０１７８】このような構成をとりうる本実施の形態の
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、放出された電子を加速する。こうして加速さ
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。
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、放出された電子を加速する。こうして加速さ
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。
【０１７９】ここで述べた画像表示装置の構成は、本実
施の形態に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。
施の形態に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。
【０１８０】［具体例］以下に、具体例を挙げて本発明
の実施の形態をさらに説明する。
の実施の形態をさらに説明する。
【０１８１】以下に述べる各具体例においては、マルチ
電子源として、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
＝１０２４）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２及
び図３参照）したマルチ電子源を用いた。
電子源として、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
＝１０２４）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２及
び図３参照）したマルチ電子源を用いた。
【０１８２】また、以下に述べる各具体例においては、
フェースプレート１０１７として、図６に示すように、
各色蛍光体が列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状
をなし、黒色の導電体１０１０がストライプ状の各色蛍
光体間だけでなくそれに直交する方向（Ｘ方向）も含め
行列両方向の画素間を分離するように配置された蛍光膜
１０１８を有するものを用いた。
フェースプレート１０１７として、図６に示すように、
各色蛍光体が列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状
をなし、黒色の導電体１０１０がストライプ状の各色蛍
光体間だけでなくそれに直交する方向（Ｘ方向）も含め
行列両方向の画素間を分離するように配置された蛍光膜
１０１８を有するものを用いた。
【０１８３】（具体例１）本例では、図１及び図２で説
明したスペーサ１０２０を用いた表示パネルを備えた画
像表示装置を作製した。以下、図１及び図２を参照して
更に詳細に説明する。
明したスペーサ１０２０を用いた表示パネルを備えた画
像表示装置を作製した。以下、図１及び図２を参照して
更に詳細に説明する。
【０１８４】まず、本例で用いるスペーサ１０２０を以
下のように作製した。
下のように作製した。
【０１８５】フェースプレート１０１７及び基板１０
１１と同質のガラス（ソーダライムガラス）を用いて、
長さ２０ｍｍ、高さ５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの大きさに
切断・研磨加工を行い、絶縁性部材１とした。
１１と同質のガラス（ソーダライムガラス）を用いて、
長さ２０ｍｍ、高さ５ｍｍ、厚み０．２ｍｍの大きさに
切断・研磨加工を行い、絶縁性部材１とした。
【０１８６】高抵抗膜１１として、絶縁性部材１の表
面にＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を成膜した。成膜は、Ｃｒタ
ーゲットとＡｌターゲットを同時に用いて窒化ガス雰囲
気中での反応性スパッタ法により行い、膜厚は２００ｎ
ｍとした。このとき、高抵抗膜１１の表面抵抗値は、約
１０の９乗［Ω／□］であった。
面にＣｒ−Ａｌ合金窒化膜を成膜した。成膜は、Ｃｒタ
ーゲットとＡｌターゲットを同時に用いて窒化ガス雰囲
気中での反応性スパッタ法により行い、膜厚は２００ｎ
ｍとした。このとき、高抵抗膜１１の表面抵抗値は、約
１０の９乗［Ω／□］であった。
【０１８７】こうして、その表面に高抵抗膜１１が被
覆された絶縁性部材１に低抵抗膜２１ａ，２１ｂのそれ
ぞれを、そのフェースプレート１０１７側及び基板１０
１１側との当接面３ａ，３ｂのそれぞれに、また保護層
２３を、そのフェースプレート側の側面（高さ０．３ｍ
ｍ）に、それぞれＲＦスパッタ法により、厚み５０Åの
Ｔｉ、厚み２０００ÅのＰｔを順次成膜し形成した。こ
のとき、成膜すべき部分以外は、メタルマスクを用いて
被覆した。また、Ｐｔの下引き層としてＴｉ以外に、５
０Å厚のＣｒあるいは５０Å厚のＴａを用いたものを作
製した。
覆された絶縁性部材１に低抵抗膜２１ａ，２１ｂのそれ
ぞれを、そのフェースプレート１０１７側及び基板１０
１１側との当接面３ａ，３ｂのそれぞれに、また保護層
２３を、そのフェースプレート側の側面（高さ０．３ｍ
ｍ）に、それぞれＲＦスパッタ法により、厚み５０Åの
Ｔｉ、厚み２０００ÅのＰｔを順次成膜し形成した。こ
のとき、成膜すべき部分以外は、メタルマスクを用いて
被覆した。また、Ｐｔの下引き層としてＴｉ以外に、５
０Å厚のＣｒあるいは５０Å厚のＴａを用いたものを作
製した。
【０１８８】次に、上記のようにして作製したスペーサ
１０２０を用いて、以下に示す工程により表示パネルの
組立を行った。
１０２０を用いて、以下に示す工程により表示パネルの
組立を行った。
【０１８９】フェースプレート１０１７側の蛍光膜１
０１８の黒色の導電体１０１０の行方向（Ｘ方向）に延
びる領域（線幅３００［μｍ］）のうちスペーサ１０２
０が固着される部分に、メタルバック１０１９を介し
て、表面を金コーティングした導電性のフィラーを混合
した導電性フリットガラスからなる接合材３１（線幅２
５０［μｍ］、高さ２００［μｍ］）を塗布した。
０１８の黒色の導電体１０１０の行方向（Ｘ方向）に延
びる領域（線幅３００［μｍ］）のうちスペーサ１０２
０が固着される部分に、メタルバック１０１９を介し
て、表面を金コーティングした導電性のフィラーを混合
した導電性フリットガラスからなる接合材３１（線幅２
５０［μｍ］、高さ２００［μｍ］）を塗布した。
【０１９０】スペーサ１０２０をフェースプレート１
０１７の接合材３１を塗布した領域に配置し、大気中で
４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することによ
り、スペーサ１０２０をフェースプレート１０２０側に
接着し、かつメタルバック１０１９への電気的な接続も
行った。このとき、スペーサ１０２０はフェースプレー
ト１０１７に対して十分な位置合わせを行い、特に、ス
ペーサ１０２０のフェースプレート１０１７面に対する
傾き（直立角度）が９０°±５°の範囲になるように調
整した。
０１７の接合材３１を塗布した領域に配置し、大気中で
４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することによ
り、スペーサ１０２０をフェースプレート１０２０側に
接着し、かつメタルバック１０１９への電気的な接続も
行った。このとき、スペーサ１０２０はフェースプレー
ト１０１７に対して十分な位置合わせを行い、特に、ス
ペーサ１０２０のフェースプレート１０１７面に対する
傾き（直立角度）が９０°±５°の範囲になるように調
整した。
【０１９１】基板上に行方向配線１０１３、列方向配
線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型
放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した基板１０１
１を、十分な位置合わせを行ってリアプレート１０１５
に固定した。
線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型
放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した基板１０１
１を、十分な位置合わせを行ってリアプレート１０１５
に固定した。
【０１９２】ここで、行方向配線１０１３及び列方向配
線１０１７は，Ａｇ及びガラス成分を有する銀ペースト
を印刷、焼成した材料にて形成された。
線１０１７は，Ａｇ及びガラス成分を有する銀ペースト
を印刷、焼成した材料にて形成された。
【０１９３】また、図２０に示すように、行方向配線１
０１３は、その列方向配線１０１４及び絶縁層１０９９
の存在する部分において凸形状をなしている。
０１３は、その列方向配線１０１４及び絶縁層１０９９
の存在する部分において凸形状をなしている。
【０１９４】スペーサ１０２０が接着されたフェース
プレート１０１７と、基板１０１１の固定されたリアプ
レート１０１５を、側壁１０１６を介して対向配置させ
る。このとき、スペーサ１０２０の低抵抗膜２１ｂが形
成された当接端を基板１０１１の行方向配線１０１３上
に、図１，図２及び図２０に示されるように配置して、
リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７及び
側壁１０１６を固定した。このとき、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、及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。このとき、フェースプレ
ート１０１７上の各色蛍光体と基板１０１１上の各冷陰
極素子１０１２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は十分
な位置合わせを行った。
プレート１０１７と、基板１０１１の固定されたリアプ
レート１０１５を、側壁１０１６を介して対向配置させ
る。このとき、スペーサ１０２０の低抵抗膜２１ｂが形
成された当接端を基板１０１１の行方向配線１０１３上
に、図１，図２及び図２０に示されるように配置して、
リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７及び
側壁１０１６を固定した。このとき、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、及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。このとき、フェースプレ
ート１０１７上の各色蛍光体と基板１０１１上の各冷陰
極素子１０１２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は十分
な位置合わせを行った。
【０１９５】以上の工程により、表示パネルを構成する
気密容器が完成した。
気密容器が完成した。
【０１９６】以上のようにして完成された気密容器内を
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１０１３及び列方向配線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源を製造
した。
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１０１３及び列方向配線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源を製造
した。
【０１９７】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で熱することで
溶着し外囲器（気密容器）の封止を行った。
真空度で、不図示の排気管をガスバーナで熱することで
溶着し外囲器（気密容器）の封止を行った。
【０１９８】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。
に、ゲッター処理を行った。
【０１９９】以上のように完成した、図１及び図２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、容器外囲器端子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１
０１９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（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］、行
及び列方向配線１０１３，１０１４間への印加電圧Ｖｆ
は１４［Ｖ］とした。
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、容器外囲器端子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１
０１９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（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］、行
及び列方向配線１０１３，１０１４間への印加電圧Ｖｆ
は１４［Ｖ］とした。
【０２００】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、鮮明で色再現性の良いカラー画像が表示できた。
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。
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、鮮明で色再現性の良いカラー画像が表示できた。
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。
【０２０１】また、保護層２３のないスペーサ１０２０
を用いる態様もまた本発明の実施態様の一つであり、こ
のようなスペーサによっても上記と同様の効果を得られ
るが、この保護層２３を設けたスペーサは、スペーサ１
０２０近傍の表示画像における歪み防止という点ではよ
り好ましい態様である。
を用いる態様もまた本発明の実施態様の一つであり、こ
のようなスペーサによっても上記と同様の効果を得られ
るが、この保護層２３を設けたスペーサは、スペーサ１
０２０近傍の表示画像における歪み防止という点ではよ
り好ましい態様である。
【０２０２】また、冷陰極素子１０１２が形成された基
板１０１１の低抵抗膜２１ｂをスペーサ１０２０の側面
部まで形成した（高さ０．３［ｍｍ］）態様もまた本発
明の実施の形態の一つであり、このようなスペーサによ
り上記と同様の効果が得られる。しかし、電子ビームが
スペーサ１０２０から遠ざかる向きにずれることにより
生じる、スペーサ１０２０近傍の表示画像の歪みを防止
するという点から、図１及び図１９に示すような低抵抗
膜２１ｂの形状がより好ましい態様である。
板１０１１の低抵抗膜２１ｂをスペーサ１０２０の側面
部まで形成した（高さ０．３［ｍｍ］）態様もまた本発
明の実施の形態の一つであり、このようなスペーサによ
り上記と同様の効果が得られる。しかし、電子ビームが
スペーサ１０２０から遠ざかる向きにずれることにより
生じる、スペーサ１０２０近傍の表示画像の歪みを防止
するという点から、図１及び図１９に示すような低抵抗
膜２１ｂの形状がより好ましい態様である。
【０２０３】また、接合材３１をフェースプレート１０
１７側と基板１０１１側の両方に用いて表示パネルを組
立てた場合と比較して、本実施の形態の場合（フェース
プレート側のみ固定）は、気密容器の内部を排気するこ
とによって加わる大気圧によって容器全体が内側に押し
付けられた場合でも、スペーサ１０２０は柔らかい材料
を介して基板１０１１に当接されるので、容器変形等に
伴うスペーサの倒壊、スペーサと基板との当接部の破壊
等が防止される。更に、スペーサと基板１０１１との電
気的接続がより確実に行われることになり、気密容器の
組立てにおける歩留りの向上にも繋がる。
１７側と基板１０１１側の両方に用いて表示パネルを組
立てた場合と比較して、本実施の形態の場合（フェース
プレート側のみ固定）は、気密容器の内部を排気するこ
とによって加わる大気圧によって容器全体が内側に押し
付けられた場合でも、スペーサ１０２０は柔らかい材料
を介して基板１０１１に当接されるので、容器変形等に
伴うスペーサの倒壊、スペーサと基板との当接部の破壊
等が防止される。更に、スペーサと基板１０１１との電
気的接続がより確実に行われることになり、気密容器の
組立てにおける歩留りの向上にも繋がる。
【０２０４】（具体例２）本例では、保護層２３とし
て、絶縁膜である窒化シリコン膜（膜厚５００［ｎ
ｍ］、高さ０．３［ｍｍ］）を用いた。これにより前述
の具体例１と同様の画像表示が可能となった。
て、絶縁膜である窒化シリコン膜（膜厚５００［ｎ
ｍ］、高さ０．３［ｍｍ］）を用いた。これにより前述
の具体例１と同様の画像表示が可能となった。
【０２０５】以上説明したような本実施の形態によれ
ば、装置内での固定強度に優れたスペーサを備える画像
形成装置を提供することができる。特に、画像形成部側
で固定されているが、該画像形成部材と対向する部材側
では当接されているだけのスペーサであっても、装置内
での固定強度に優れたスペーサを備える画像形成装置を
提供することができる。
ば、装置内での固定強度に優れたスペーサを備える画像
形成装置を提供することができる。特に、画像形成部側
で固定されているが、該画像形成部材と対向する部材側
では当接されているだけのスペーサであっても、装置内
での固定強度に優れたスペーサを備える画像形成装置を
提供することができる。
【０２０６】また、スペーサの一端は単に当接させるだ
けであるから、画像形成装置の組み立てに際してスペー
サの配置工程を簡略化することができる画像形成装置の
製造方法の提供できる。
けであるから、画像形成装置の組み立てに際してスペー
サの配置工程を簡略化することができる画像形成装置の
製造方法の提供できる。
【０２０７】本実施の形態の製造方法においては、画像
形成部材と画像形成部材に対向する部材との間に配置さ
れるスペーサは、まず画像形成部材のみに固定される。
この子とが以下に示すような製造方法の改善となる。
形成部材と画像形成部材に対向する部材との間に配置さ
れるスペーサは、まず画像形成部材のみに固定される。
この子とが以下に示すような製造方法の改善となる。
【０２０８】即ち、仮に、スペーサを画像形成部材とこ
の画像形成部材に対向する部材の両方に同時に固定する
と、スペーサに対して所望の一定の圧力を加えて、画像
形成部材とこの画像形成部材に対向する部材の両方への
機械的かつ電気的接続を同時行うことができる。ここで
所望の一定の圧力を与えるために、画像形成部材とこの
画像形成部材に対向する部材の平面度及び、画像形成部
材とこの画像形成部材に対向する方向に対するスペーサ
の高さ及び製造装置に高い機械的精度が要求される。ま
た、スペーサの機械的固定かつ電気的接続を画像形成部
材とこの画像形成部材に対向する部材側の両方に対して
保証するためには、かなり強い圧力を加えることが必要
となり、製造コストを押し上げる要因となる。
の画像形成部材に対向する部材の両方に同時に固定する
と、スペーサに対して所望の一定の圧力を加えて、画像
形成部材とこの画像形成部材に対向する部材の両方への
機械的かつ電気的接続を同時行うことができる。ここで
所望の一定の圧力を与えるために、画像形成部材とこの
画像形成部材に対向する部材の平面度及び、画像形成部
材とこの画像形成部材に対向する方向に対するスペーサ
の高さ及び製造装置に高い機械的精度が要求される。ま
た、スペーサの機械的固定かつ電気的接続を画像形成部
材とこの画像形成部材に対向する部材側の両方に対して
保証するためには、かなり強い圧力を加えることが必要
となり、製造コストを押し上げる要因となる。
【０２０９】これらの問題点に対して、本実施の形態に
おいては、スペーサを画像形成部材のみに固定すること
により、画像形成部材とスペーサ間との機械的固定と電
気的接続とを確実に行えば良いことになり、固定時の印
加圧力の低減等を図ることができる。また、画像形成部
材に対向する部材がないので、画像形成部材に対向する
部材の反りにより、印加圧力が不均一になることもな
い。また、仮に、画像形成部材に反りがあったとして
も、製造装置の圧力を印加する機能部分を画像形成部材
のなす面積に対して複数に分割して印加圧力の均一化を
図るなどの工夫をやりやすくなる。
おいては、スペーサを画像形成部材のみに固定すること
により、画像形成部材とスペーサ間との機械的固定と電
気的接続とを確実に行えば良いことになり、固定時の印
加圧力の低減等を図ることができる。また、画像形成部
材に対向する部材がないので、画像形成部材に対向する
部材の反りにより、印加圧力が不均一になることもな
い。また、仮に、画像形成部材に反りがあったとして
も、製造装置の圧力を印加する機能部分を画像形成部材
のなす面積に対して複数に分割して印加圧力の均一化を
図るなどの工夫をやりやすくなる。
【０２１０】また本実施の形態においては、スペーサを
まず画像形成部材のみに固定した後、当接によりこの画
像形成部材に対向する部材と電気的に接続することにな
るが、この画像形成装置内部を真空排気した後は大気圧
により、この電気的接続が保証される。従って、画像形
成部材とこの画像形成部材に対向する部材の平面度及び
画像形成部材に対向する方向に対するスペーサの高さの
全てに対して要求精度が緩和される。
まず画像形成部材のみに固定した後、当接によりこの画
像形成部材に対向する部材と電気的に接続することにな
るが、この画像形成装置内部を真空排気した後は大気圧
により、この電気的接続が保証される。従って、画像形
成部材とこの画像形成部材に対向する部材の平面度及び
画像形成部材に対向する方向に対するスペーサの高さの
全てに対して要求精度が緩和される。
【０２１１】また、特に、導電性を付与したスペーサに
あっては、そのスペーサ表面の帯電及び接続部での電気
的接続不良を低減することができる。
あっては、そのスペーサ表面の帯電及び接続部での電気
的接続不良を低減することができる。
【０２１２】またスペーサ近傍での電子軌道ずれを生じ
る要因を低減することができる。
る要因を低減することができる。
【０２１３】また、電子線軌道ずれを低減することによ
り、輝度むらや色ずれのない鮮明で色再現性のよい画像
形成装置が得られるという効果がある。
り、輝度むらや色ずれのない鮮明で色再現性のよい画像
形成装置が得られるという効果がある。
【０２１４】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、装
置内にしっかり固定されたスペーサを備える画像形成装
置を提供できた。
置内にしっかり固定されたスペーサを備える画像形成装
置を提供できた。
【０２１５】また本発明によれば、画像形成部側で固定
され、この画像形成部材と対向する部材側で当接された
スペーサであって、装置内にしっかり固定されたスペー
サを備える画像形成装置を提供できる。
され、この画像形成部材と対向する部材側で当接された
スペーサであって、装置内にしっかり固定されたスペー
サを備える画像形成装置を提供できる。
【０２１６】また本発明によれば、画像形成装置の組み
立てに際してスペーサの配置工程を簡略化することがで
きるという効果がある。
立てに際してスペーサの配置工程を簡略化することがで
きるという効果がある。
【０２１７】
【図１】本発明の実施の形態の表示パネル（図２）のＡ
−Ａ’断面図である。
−Ａ’断面図である。
【図２】本実施の形態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外観斜視図である。
部を切り欠いて示した外観斜視図である。
【図３】本実施の形態で用いたマルチ電子源の基板の一
部平面図である。
部平面図である。
【図４】本実施の形態で用いた図３のマルチ電子源の基
板のＢ−Ｂ’断面図である。
板のＢ−Ｂ’断面図である。
【図５】本実施の形態の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。
の蛍光体配列を例示した平面図である。
【図６】本実施の形態の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。
の蛍光体配列を例示した平面図である。
【図７】本実施の形態で用いた平面型の表面伝導型放出
素子の平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
素子の平面図（ａ），断面図（ｂ）である。
【図８】本実施の形態の平面型表面伝導型放出素子の製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図９】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。
す図である。
【図１０】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。
放出電流Ｉeの変化（ｂ）を示す図である。
【図１１】本実施の形態で用いた垂直型の表面伝導型放
出素子の断面図である。
出素子の断面図である。
【図１２】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。
す断面図である。
【図１３】本実施の形態で用いた表面伝導型放出素子の
典型的な特性を示すグラフ図である。
典型的な特性を示すグラフ図である。
【図１４】本発明の実施の形態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である。
動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１５】従来知られた表面伝導型放出素子の一例を示
す図である。
す図である。
【図１６】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。
る。
【図１７】従来知られたＭＩＮ型素子の一例を示す図で
ある。
ある。
【図１８】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を示す図である。
り欠いて示した斜視図を示す図である。
【図１９】応力集中点と応力緩和を説明するための、図
２のＡ−Ａ’断面図である。
２のＡ−Ａ’断面図である。
【図２０】応力集中点と応力緩和を説明するための、図
２のＣ−Ｃ’断面図である。
２のＣ−Ｃ’断面図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高木 博嗣 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 大栗 宣明 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 黒田 和生 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (72)発明者 大里 陽一 東京都大田区下丸子３丁目30番２号 キ ヤノン株式会社内 (56)参考文献 特開 平８−7794（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01J 29/86 - 29/87 H01J 31/12
Claims (45)
- 【請求項１】 電子源と、該電子源より放出された電子
の照射により画像を形成する画像形成部材と、前記画像
形成部材と当該画像形成部材に対向する部材間に配置さ
れたスペーサとを有する画像形成装置であって、前記電子源は配線にて結線された複数の電子放出素子を
有し、前記画像形成部材に対向する部材は前記電子源が
配置された基板を含み、 前記スペーサは導電性を有し、前記画像形成部材側と接
合材で固定され、かつ前記基板の前記配線上に導電性の
柔軟部材を介して当接されて前記配線と電気的に接続さ
れており、前記柔軟部材は前記スペーサ及び前記当接さ
れる側の部材よりも柔らかい部材であることを特徴とす
る画像形成装置。 - 【請求項２】 前記電子源は、複数の電子放出素子が複
数の行方向配線と複数の列方向配線とによりマトリクス
状に結線されている電子源であって、前記画像形成部材
と対向する部材は前記電子源が配置された基板を含み、
前記スペーサは前記行方向配線上あるいは前記列方向配
線上に当接されていることを特徴とする請求項１に記載
の画像形成装置。 - 【請求項３】 前記スペーサは矩形状のスペーサであ
り、前記行方向配線あるいは前記列方向配線との前記当
接面は凹凸を有していることを特徴とする請求項２に記
載の画像形成装置。 - 【請求項４】 前記スペーサは、接合材の溶着により前
記画像形成部材に固定されていることを特徴とする請求
項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。 - 【請求項５】 前記柔軟部材は、貴金属あるいはその合
金を含む部材であることを特徴とする請求項１に記載の
画像形成装置。 - 【請求項６】 前記電子源は複数の冷陰極素子を有する
電子源であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれ
か１項に記載の画像形成装置。 - 【請求項７】 前記冷陰極素子は、電極間に電子放出部
を有する導電性膜が配置された素子であることを特徴と
する請求項６に記載の画像形成装置。 - 【請求項８】 前記冷陰極素子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６に記載の画像形成装
置。 - 【請求項９】 前記スペーサは、１０の５乗Ω／□〜１
０の１２乗Ω／□の範囲内の表面抵抗値を有することを
特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。 - 【請求項１０】 前記導電性の柔軟部材は貴金属あるい
はその合金を含む部材であることを特徴とする請求項１
に記載の画像形成装置。 - 【請求項１１】 前記スペーサは、前記画像形成部材に
配置された前記電子源より放出される電子を加速する加
速電極に固定され、前記加速電極と電気的に接続されて
いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 - 【請求項１２】 前記スペーサは、前記加速電極と貴金
属を含む膜を介して固定されていることを特徴とする請
求項１１に記載の画像形成装置。 - 【請求項１３】 前記スペーサの加速電極への固定は、
導電性の接合材の溶着によりなされていることを特徴と
する請求項１１に記載の画像形成装置。 - 【請求項１４】 前記電子源は、複数の電子放出素子が
複数の行方向配線と複数の列方向配線とによりマトリク
ス状に結線されている電子源であって、 前記画像形成部材と対向する部材は前記電子源が配置さ
れた基板を含み、前記スペーサは前記行方向配線上ある
いは前記列方向配線上に前記導電性の柔軟部材を介して
当接されることにより、前記配線と電気的に接続されて
いることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。 - 【請求項１５】 前記導電性の柔軟部材は、貴金属ある
いはその合金を含む部材であることを特徴とする請求項
１４に記載の画像形成装置。 - 【請求項１６】 前記スペーサは前記画像形成部材に配
置された前記電子源より放出される電子を加速する加速
電極に固定され、前記加速電極と電気的に接続されてい
ることを特徴とする請求項１乃至１５のいずれか１項に
記載の画像形成装置。 - 【請求項１７】 前記スペーサは、前記加速電極と貴金
属を含む部材を介して固定されている請求項１６に記載
の画像形成装置。 - 【請求項１８】 前記スペーサは、導電性の接合材の溶
着により加速電極にの固定されていることを特徴とする
請求項１６に記載の画像形成装置。 - 【請求項１９】 前記スペーサは矩形状のスペーサであ
り、前記行方向配線あるいは前記列方向配線の当接面は
凹凸を有していることを特徴とする請求項１ ４に記載の
画像形成装置。 - 【請求項２０】 前記電子源は複数の冷陰極素子を有す
る電子源であることを特徴とする請求項１乃至１９のい
ずれか１項に記載の画像形成装置。 - 【請求項２１】 前記冷陰極素子は電極間に電子放出部
を有する導電性膜が配置された素子であることを特徴と
する請求項２０に記載の画像形成装置。 - 【請求項２２】 前記冷陰極素子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２０に記載の画像形
成装置。 - 【請求項２３】 電子源と、該電子源より放出された電
子の照射により画像を形成する画像形成部材と、前記画
像形成部材と当該画像形成部材に対向する部材間に配置
された導電性を有するスペーサとを有する画像形成装置
の製造方法であって、前記電子源は配線にて結線された複数の電子放出素子を
有し、前記画像形成部材に対向する部材は前記電子源が
配置された基板を含み、 前記画像形成部材側に前記スペーサを接合材で固定する
固定工程と、 前記スペーサを導電性の柔軟部材を介して前記配線と電
気的に接続させるように前記基板の前記配線上に当接さ
せる当接工程とを有し、 前記柔軟部材は前記スペーサ及び前記当接される側の部
材よりも柔らかい部材である ことを特徴とする画像形成
装置の製造方法。 - 【請求項２４】 前記電子源は、複数の電子放出素子が
複数の行方向配線と複数の列方向配線とによりマトリク
ス状に結線されている電子源であって、前記画像形成部
材と対向する部材は、前記電子源が配置された基板を含
み、前記当接工程では、前記行方向配線上あるいは前記
列方向配線上に前記スペーサを当接させることを特徴と
する請求項２３に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項２５】 前記スペーサは矩形状のスペーサであ
り、前記行方向配線あるいは前記列方向配線の当接面は
凹凸を有していることを特徴とする請求項２４に記載の
画像形成装置の製造方法。 - 【請求項２６】 前記固定工程では、前記画像形成部材
に付与された接合材の溶着により前記スペーサを前記画
像形成部材に固定することを特徴とする請求項２３乃至
２５のいずれか１項に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項２７】 前記柔軟部材は、貴金属あるいはその
合金を含む部材であることを特徴とする請求項２３に記
載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項２８】 前記電子源は複数の冷陰極素子を有す
る電子源であることを特徴とする請求項２３乃至２７の
いずれか１項に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項２９】 前記冷陰極素子は、電極間に電子放出
部を有する導電性膜が配置された素子であることを特徴
とする請求項２８に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項３０】 前記冷陰極素子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２８に記載の画像形
成装置の製造方法。 - 【請求項３１】 前記スペーサは、１０の５乗Ω／□〜
１０の１２乗Ω／□の範囲の表面抵抗値を有することを
特徴とする請求項２３に記載の画像形成装置の製造方
法。 - 【請求項３２】 前記導電性の柔軟部材は、貴金属ある
いはその合金を含む部材であることを特徴とする請求項
２３に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項３３】 前記固定工程では、前記画像形成部材
に配置された前記電子源より放出される電子を加速する
加速電極と電気的に接続するように前記スペーサを前記
加速電極に固定することを特徴とする請求項３０乃至３
２のいずれか１項に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項３４】 前記スペーサを加速電極に固定する
際、前記加速電極に貴金属を含む膜を介して前記スペー
サを固定することを特徴とする請求項３０に記載の画像
形成装置の製造方法。 - 【請求項３５】 前記スペーサを加速電極に固定する
際、前記加速電極に付与された導電性の接合材の溶着に
より前記スペーサを前記加速電極に固定することを特徴
とする請求項３４に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項３６】 前記電子源は、複数の電子放出素子が
複数の行方向配線と複数の列方向配線とによりマトリク
ス状に結線されている電子源であって、前記画像形成部
材と対向する部材は前記電子源が配置された基板を含
み、前記当接工程では、前記行方向配線上あるいは前記
列方向配線上に前記導電性の柔軟部材を介し、当該行方
向配線あるいは前記列方向配線と電気的に接続するよう
に前記スペーサを当接させることを特徴とする請求項３
１に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項３７】 前記導電性の柔軟部材は、前記スペー
サ及び前記当接される配線よりも柔らかい部材であるこ
とを特徴とする請求項３６に記載の画像形成装置の製造
方法。 - 【請求項３８】 前記導電性の柔軟部材は、貴金属ある
いはその合金を含む部材であることを特徴とする請求項
３６に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項３９】 前記固定工程では、前記画像形成部材
に配置された前記電子源より放出される電子を加速する
加速電極と電気的に接続するように前記スペーサを前記
加速電極に固定することを特徴とする請求項３０乃至３
８のいずれか１項に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項４０】 前記加速電極に固定する際、貴金属を
含む膜を介して前記スペーサを固定することを特徴とす
る請求項３８に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項４１】 前記スペーサを加速電極に固定する
際、前記加速電極に付与された導電性の接合材の溶着に
より前記スペーサを固定することを特徴とする請求項３
９に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項４２】 前記スペーサは矩形状のスペーサであ
り、前記行方向配線あるいは前記列方向配線の前記当接
面は凹凸を有していることを特徴とする請求項３６に記
載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項４３】 前記電子源は複数の冷陰極素子を有す
る電子源であることを特徴とする請求項２３乃至４２の
いずれか１項に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項４４】 前記冷陰極素子は、電極間に電子放出
部を有する導電性膜が配置された素子であることを特徴
とする請求項４３に記載の画像形成装置の製造方法。 - 【請求項４５】 前記冷陰極素子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４４に記載の画像形
成装置の製造方法。
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