JP3624111B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に、装置の外囲器に加わる大気圧を外囲器内部より支持するために、外囲器内部スペーサを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、たとえば表面伝導型電子放出素子や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００３】
表面伝導型電子放出素子としては、たとえば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ Ｅｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６５）や、後述する他の例が知られている。
【０００４】
表面伝導型電子放出素子は、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。この表面伝導型電子放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ _２ 薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ _２ Ｏ _３ ／ＳｎＯ _２ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌ 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。
【０００５】
これらの表面伝導型電子放出素子の素子構成の典型的な例として、図２０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。該導電性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］、Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【０００６】
Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじめとして上述の表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォーミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部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。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００７】
また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ”，Ａｄｖａｎｃｅ ｉｎ ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるいは、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ ｏｆ ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｆｉｅｌｄ ｅｍｉｓｓｉｏｎ ｃａｔｈｏｄｅｓ ｗｉｔｈ ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知られている。
【０００８】
ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図２１に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【０００９】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図２１のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【００１０】
また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ Ｄｅｖｉｃｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２２に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層、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。
【００１１】
ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。
【００１２】
上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較して低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒーターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利点もある。
【００１３】
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。
【００１４】
たとえば、表面伝導型電子放出素子は、冷陰極素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることから、大面積にわたり多数の素子を形成できる利点がある。そこで、たとえば本出願人による特開昭６４−３１３３２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。
【００１５】
また、表面伝導型電子放出素子の応用については、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。
【００１６】
特に、画像表示装置への応用としては、たとえば本出願人によるＵＳＰ ５，０６６，８８３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み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。たとえば、近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。
【００１７】
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ＵＳＰ ４，９０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、たとえば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている。［Ｒ．Ｍｅｙｅｒ：“Ｒｅｃｅｎｔ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ｏｎ Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ Ｄｉｓｐｌａｙ ａｔ ＬＥＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ ｏｆ ４ｔｈ Ｉｎｔ．Ｖａｃｕｕｍ Ｍｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，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号公報に開示されている。
【００１８】
上記のような電子放出素子を用いた画像形成装置のうちで、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【００１９】
図２３は平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００２０】
図中、３１１５はリアプレート、３１１６は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレート３１１５、側壁３１１６およびフェースプレート３１１７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。
【００２１】
リアプレート３１１５には基板３１１１が固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子３１１２が、ｎ×ｍ個形成されている。（ｎ、ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。）また、前記ｎ×ｍ個の冷陰極素子３１１２は、図２４に示すとおり、ｍ本の行方向配線３１１３とｎ本の列方向配線３１１４により配線されている。これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３および列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００２２】
フェースプレート３１１７の下面には、蛍光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成されている。
【００２３】
Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に接続している。
【００２４】
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したがい、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレート３１１５およびフェースプレート３１１７の変形あるいは破壊を防止する手段が必要となる。リアプレート３１１５およびフェースプレート３１１６を厚くすることによる方法は、画像表示装置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図２４においては、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）３１２０が設けられている。このようにして、マルチビーム電子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８が形成されたフェースプレート３１１６間は通常サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真空に保持されている。
【００２５】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００２６】
以上述べた画像形成装置の電子線装置は、装置内の真空雰囲気を維持するための外囲器、電子源、電子照射部材を有するが、さらに外囲器に加わる大気圧を外囲器内部から支持するためのスペーサを外囲器内に配置する。
【００２７】
特に前述の表示装置などの画像形成装置においては、画像表示装置の大面積化や装置の薄型化を実現していくためには、外囲器内部へのスペーサ配置は不可欠である。
【００２８】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、画像形成装置にスペーサを配置した場合、電子照射面での電子線の照射位置が設計位置から外れてしまう問題が生じている。この場合は、例えば蛍光体面上での電子線の照射位置や発光形状の設計値からのずれを意味する。特に時にカラー画像のＲＧＢの蛍光体を備える画像形成部材を用いた場合には、電子線の照射位置とあわせて、輝度低下や色ずれの発生も見られる場合もある。本現象は、特に電子源と画像形成部材ならびにその周辺に配置されるスペーサの近傍で起こる。
【００２９】
この現象の原因は以下の通りである。
【００３０】
電子源から放出された電子が照射部材に照射される場合、照射部材で電子の一部が反射される、また電子の照射によってイオンが照射部材から放出されるなどの現象が生じる。放出された電子やイオンは、近傍に絶縁体部材が存在すると絶縁部材の帯電の原因となる。放射電子やイオンの絶縁体への付着や、放射電子の絶縁体への突入による二次電子発生による帯電などがある。
【００３１】
絶縁体の帯電が進行すると、周辺の電場の変化が生じ、その後電子源から放出されて電子の軌道のずれを発生させる。その結果、発光するべき蛍光体に電子が入射されなくなる、他の蛍光体を発光させてしまう、などの問題が起きる。
【００３２】
画像表示領域に配置された絶縁体に限らず、画像表示領域近傍の絶縁体部分にも帯電が生じ、電子軌道のずれを生じさせる。
【００３３】
そこで、本発明は、画像形成装置において、電子源の照射部材で生じる電子線の位置ずれを全域で防止し、輝度低下や色ずれを防止することを課題としている。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
電子放出素子を有する電子源が配置された電子源領域を有するリアプレートと、前記電子源から放出された電子を照射させるために、前記電子源に真空雰囲気中で対向配置され、前記電子放出素子から放出された電子を加速するための加速電圧が印加される電子照射部材が配置された照射部材領域を有するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に配置された支持枠とを備える外囲器、及び、前記外囲器の内部に配置された複数のスペーサを有する画像形成装置において、前記複数のスペーサのうち、前記リアプレートと前記フェースプレートの間の距離をｄとすると、前記電子源領域と前記電子源領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域、または前記照射部材領域と前記照射部材領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域に配置されたスペーサは、導電性であり、上記領域以外の領域に配置されたスペーサは絶縁性である。
【００３５】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３６】
図１は、本発明の画像形成装置が備える表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００３７】
図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５〜１０１７により表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器を形成している。気密容器を組み立てるにあたっては、各部材の接合部に十分な強度と気密性を保持させるため封着する必要があるが、たとえばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成した。気密容器内部を真空に排気する方法については後述する。また、上記気密容器の内部は１０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１０２０が設けられている。
【００３８】
次に、本発明の画像形成装置に用いることができる電子放出素子基板について説明する。本発明の画像形成装置に用いられる電子源基板は複数の冷陰極素子を基板上に配列することにより形成される。
【００３９】
冷陰極素子の配列の方式には、冷陰極素子を並列に配置し、個々の素子の両端を配線で接続するはしご型配置（以下、はしご型配置電子源基板と称する）や、冷陰極素子の一対の素子電極のそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置電子源基板と称する）が挙げられる。なお、はしご型配置電子源基板を有する画像形成装置には、電子放出素子からの電子の飛翔を制御する電極である制御電極（グリッド電極）を必要とする。
【００４０】
リアプレート１０１５には、基板１０１１が固定されているが、該基板上には冷陰極素子１０１２がｎ×ｍ個形成されている。（ｎ，ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。たとえば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、ｎ＝３０００，ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。）前記ｎ×ｍ個の冷陰極素子は、ｍ本の行方向配線１０１３とｎ本の列方向配線１０１４により単純マトリクス配線されている。前記、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【００４１】
本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線もしくは、はしご型配置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。
【００４２】
したがって、たとえば表面伝導型電子放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
【００４３】
次に、冷陰極素子として表面伝導型電子放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【００４４】
図２に示すのは、図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上には、表面伝導型電子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。
【００４５】
図２のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図３に示す。
【００４６】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型電子放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処理（後述）を行うことにより製造した。
【００４７】
本実施形態においては、気密容器のリアプレート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板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ビーム源の基板１０１１自体を用いてもよい。
【００４８】
また、フェースプレート１０１７の下面には、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施例はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分には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４（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ストラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜のチャージアップを防止する事などである。黒色の導電体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。
【００４９】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図４（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４（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。
【００５０】
なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８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。
【００５１】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させる事などである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いない。
【００５２】
また、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００５３】
画像表示領域内に配置されるスペーサについて説明する。図５は図１のＡ−Ａ′のスペーサ１０２０を拡大した部位の断面模式図であり、各部の番号は図１に対応している。スペーサ１０２０Ａ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及び接する側面部５に低抵抗膜２１を成膜した部材からなるもので、上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔をおいて配置され、フェースプレートの内側および基板１０１１の表面に接合材１０４１により固定される。また、高抵抗膜は、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おり、スペーサ１０２０Ａ上の低抵抗膜２１および接合材１０４１を介して、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に電気的に接続される。ここで説明される態様においては、スペーサ１０２０の形状は薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に配置され、行方向配線１０１３に電気的に接続されている。
【００５４】
スペーサ１０２０としては、基板１０１１上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４とフェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する程度の導電性を有する必要がある。
【００５５】
スペーサ１０２０の絶縁性部材１としては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセラミックス部材等が挙げられる。なお、絶縁性部材１はその熱膨張率が気密容器および基板１０１１を成す部材と近いものが好ましい。
【００５６】
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を帯電防止膜である高抵抗膜２１の抵抗値Ｒｓで除した電流が流される。そこで、スペーサの抵抗値Ｒｓは帯電防止および消費電力からその望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点から表面抵抗Ｒ／□は１０の１２乗Ω以下であることが好ましい。十分な帯電防止効果を得るためには１０の１１乗Ω以下がさらに好ましい。表面抵抗の下限はスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧により左右されるが、１０の５乗Ω以上であることが好ましい。
【００５７】
絶縁材料上に形成された帯電防止膜の厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料の表面エネルギーおよび基板との密着性や基板温度によっても異なるが、一般的に１０ｎｍ以下の薄膜は島状に形成され、抵抗が不安定で再現性に乏しい。一方、膜厚ｔが１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜はがれの危険性が高まり、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪い。従って、膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表面抵抗Ｒ／□はρ／ｔであり、以上に述べたＲ□とｔの好まし範囲から、帯電防止膜の比抵抗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。
【００５８】
スペーサは上述したようにその上に形成した帯電防止膜を電流が流れることにより、あるいはディスプレイ全体が動作中に発熱することによりその温度が上昇する。帯電防止膜の抵抗温度係数が大きな負の値であると温度が上昇した時に抵抗値が減少し、スペーサに流れる電流が増加し、さらに温度上昇をもたらす。そして電流は電源の限界を越えるまで増加しつづける。このような電流の暴走が発生する抵抗温度係数の値は経験的に負の値で絶対値が１％以上である。すなわち、帯電防止膜の抵抗温度係数は−１％未満であることが望ましい。
【００５９】
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出来る。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１０２０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、スペーサ抵抗を所望の値に制御しやすい。
【００６０】
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％未満であり、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。
【００６１】
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製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。
【００６２】
スペーサ１０２０Ａを構成する低抵抗膜２１は、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）及び低電位側の基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と電気的に接続する為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出来る。
【００６３】
高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７及び基板１０１１と電気的に接続する。
【００６４】
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１０１９等）及び基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と直接或いは当接材１０４１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。これを避ける為に、フェースプレート１０１７、基板１０１１及び当接材１０４１と接触するスペーサ１０２０の当接面３或いは側面部５に低抵抗の中間層を設けた。
【００６５】
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て電子軌道を成す。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為には、高抵抗膜１１の電位分布を全域にわた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）と直接或いは当接材１０４１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。これを避ける為に、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３或いは側面部５）の全長域に低抵抗の中間層を設け、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。
【００６６】
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て電子軌道を成す。スペーサ近傍の冷陰極素子から放出された電子に関しては、スペーサを設置することに伴う制約（配線、素子位置の変更等）が生じる場合がある。このような場合、歪みやむらの無い画像を形成する為には、放出された電子の軌道を制御してフェースプレート１０１７上の所望の位置に電子を照射する必要がある。フェースプレート１０１７及び基板１０１１と当接する面の側面部５に低抵抗の中間層を設けることにより、スペーサ１０２０近傍の電位分布に所望の特性を持たせ、放出された電子の軌道を制御することが出来る。
【００６７】
低抵抗膜２１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，ＲｕＯ _２，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Ｉｎ _２ Ｏ _３−ＳｎＯ _２等の透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等より適宜選択される。
【００６８】
接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気的に接続するように、導電性をもたせる必要がある。すなわち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを添加したフリットガラスが好適である。
【００６９】
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はマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続している。
【００７０】
また、気密容器内部を真空に排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０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。
【００７１】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００７２】
通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導型電子放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２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。
【００７３】
以上、本発明の表示パネルの基本構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。
【００７４】
次に、前記表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の製造方法について説明する。本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、たとえば表面伝導型電子放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いることができる。
【００７５】
ただし、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、表面伝導型電子放出素子が特に好ましい。すなわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝導型電子放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者らは、表面伝導型電子放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施例の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型電子放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型電子放出素子について基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【００７６】
（表面伝導型電子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電子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。
【００７７】
（平面型の表面伝導型電子放出素子）
まず最初に、平面型の表面伝導型電子放出素子の素子構成と製法について説明する。
【００７８】
図６に示すのは、平面型の表面伝導型電子放出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３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。
【００７９】
基板１１０１としては、たとえば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述の各種基板上にたとえばＳｉＯ _２ 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。
【００８０】
また、基板１１０１上に基板面と平行に対向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ _２ Ｏ _３ −ＳｎＯ _２ をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たとえば真空蒸着などの製膜技術とフォトリソグラフィー、エッチングなどのパターニング技術を組み合わせて用いれば容易に形成できるが、それ以外の方法（たとえば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。
【００８１】
素子電極１１０２と１１０３の形状は、当該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストロームから数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメーターの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの範囲から適当な数値が選ばれる。
【００８２】
また、導電性薄膜１１０４の部分には、微粒子膜を用いる。ここで述べた微粒子膜とは、構成要素として多数の微粒子を含んだ膜（島状の集合体も含む）のことをさす。微粒子膜を微視的に調べれば、通常は、個々の微粒子が離間して配置された構造か、あるいは微粒子が互いに隣接した構造か、あるいは微粒子が互いに重なり合った構造が観測される。
【００８３】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから２００オングストロームの範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極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１０オングストロームから５００オングストロームの間である。
【００８４】
また、微粒子膜を形成するのに用いられうる材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ，などをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ _２ ，Ｉｎ _２ Ｏ _３，ＰｂＯ，Ｓｂ _２ Ｏ _３ ，などをはじめとする酸化物や、ＨｆＢ _２，ＺｒＢ _２ ，ＬａＢ _６ ，ＣｅＢ _６ ，ＹＢ _４ ，ＧｄＢ _４ ，などをはじめとする硼化物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ，などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，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。
【００８５】
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［オーム／ｓｑ］の範囲に含まれるよう設定した。
【００８６】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２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６の例においては、下から、基板、素子電極、導電性薄膜の順序で積層したが、場合によっては下から基板、導電性薄膜、素子電極、の順序で積層してもさしつかえない。
【００８７】
また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有している。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂内には、数オングストロームから数百オングストロームの粒径の微粒子を配置する場合がある。なお、実際の電子放出部の位置や形状を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図６においては模式的に示した。
【００８８】
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。
【００８９】
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。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１１２においては模式的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【００９０】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施例においては以下のような素子を用いた。
【００９１】
すなわち、基板１１０１には青板ガラスを用い、素子電極１１０２と１１０３にはＮｉ薄膜を用いた。素子電極の厚さｄは１０００［オングストローム］、電極間隔Ｌは２［マイクロメーター］とした。
【００９２】
微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。
【００９３】
次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出素子の製造方法について説明する。
【００９４】
図７（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型電子放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図６と同一である。
【００９５】
１）まず、図７（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。
【００９６】
形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる。（堆積する方法としては、たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用ればよい。）その後、堆積した電極材料を、フォトリソグラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
【００９７】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【００９８】
形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。（具体的には、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。）
また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たとえば真空蒸着法やスパッタ法、あるいは化学的気相堆積法などを用いる場合もある。
【００９９】
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１１０３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。
【０１００】
通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【０１０１】
通電方法をより詳しく説明するために、図８において、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ましく、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計測した。
【０１０２】
実施例においては、たとえば１０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、すなわちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【０１０３】
なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面伝導型電子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。
【０１０４】
４）次に、図７（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。
【０１０５】
通電活性化処理とは、前記通電フォーミング処理により形成された電子放出部１１０５に適宜の条件で通電を行って、その近傍に炭素もしくは炭素化合物を堆積せしめる処理のことである。（図においては、炭素もしくは炭素化合物よりなる堆積物を部材１１１３として模式的に示した。）なお、通電活性化処理を行うことにより、行う前と比較して、同じ印加電圧における放出電流を典型的には１００倍以上に増加させることができる。
【０１０６】
具体的には、１０のマイナス４乗ないし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。
【０１０７】
通電方法をより詳しく説明するために、図９（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実施例においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体的には、矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］，パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子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。
【０１０８】
図７（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導型電子放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流計１１１６が接続されている。（なお、基板１１０１を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４として用いる。）活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１２の動作を制御する。
【０１０９】
図９（ｂ）には、電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を示す。活性化電源１１１２からパルス電圧を印加しはじめると、時間の経過とともに放出電流Ｉｅは増加するが、やがて飽和してほとんど増加しなくなる。このように、放出電流Ｉｅがほぼ飽和した時点で活性化用電源１１１２からの電圧印加を停止し、通電活性化処理を終了する。
【０１１０】
なお、上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子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。
【０１１１】
以上のようにして、図７（ｅ）に示す平面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
【０１１２】
（垂直型の表面伝導型電子放出素子）
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電子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電子放出素子の構成について説明する。
【０１１３】
図１０は、垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
【０１１４】
垂直型が先に説明した平面型と異なる点は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。したがって、前記図６の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１２０３、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、たとえばＳｉＯ _２のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１１５】
次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の製法について説明する。図１１（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１０と同一である。
【０１１６】
１）まず、図１１（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１１７】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえばＳｉＯ _２ をスパッタ法で積層すればよいが、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【０１１８】
３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。
【０１１９】
４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、たとえばエッチング法を用いて除去し、素子電極１２０３を露出させる。
【０１２０】
５）次に、同図（ｅ）に示すように、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４を形成する。形成するには、前記平面型の場合と同じく、たとえば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【０１２１】
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７（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。）
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７（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。）
以上のようにして、図１１（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
【０１２２】
（表示装置に用いた表面伝導型電子放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型電子放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性について述べる。
【０１２３】
図１２に、表示装置に用いた素子の、（放出電流Ｉｅ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更することにより変化するものであるため、２本のグラフは各々任意単位で図示した。
【０１２４】
表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。
【０１２５】
第一に、ある電圧（これを閾値電圧Ｖｔｈと呼ぶ）以上の大きさの電圧を素子に印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加するが、一方、閾値電圧Ｖｔｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されない。
【０１２６】
すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【０１２７】
第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【０１２８】
第三に、素子に印加する電圧Ｖｆに対して素子から放出される電流Ｉｅの応答速度が速いため、電圧Ｖｆを印加する時間の長さによって素子から放出される電子の電荷量を制御できる。
【０１２９】
以上のような特性を有するため、表面伝導型電子放出素子を表示装置に好適に用いることができた。たとえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧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Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表示を行うことが可能である。
【０１３０】
また、第二の特性かまたは第三の特性を利用することにより、発光輝度を制御することができるため、階調表示を行うことが可能である。
【０１３１】
（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造）
次に、上述の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【０１３２】
図２に示すのは、前記図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板上には、前記図１で示したものと同様な表面伝導型電子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。
【０１３３】
図２のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図３に示す。
【０１３４】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型電子放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線電極１０１３および列方向配線電極１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【０１３５】
（駆動回路構成および駆動方法）
図１３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。
【０１３６】
以下、図１３の装置各部の機能を詳しく説明する。
【０１３７】
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ビーム源、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された冷陰極素子を１行（ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、前記走査信号により選択された１行分のｎ個の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、たとえば５［ｋＶ］の直流電圧が供給されるが、これはマルチ電子ビーム源より出力される電子ビームに蛍光体を励起するのに十分なエネルギーを付与する為の加速電圧である。
【０１３８】
次に、走査回路１７０２について説明する。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示されている）を備えるもので、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子は、制御回路１７０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが、実際にはたとえばＦＥＴのようなスイッチング素子を組合わせる事により容易に構成することが可能である。なお、前記直流電圧源Ｖｘは、図１１８に例示した電子放出素子の特性に基づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出しきい値電圧Ｖｔｈ電圧以下となるよう、一定電圧を出力するよう設定されている。
【０１３９】
また、制御回路１７０３は、外部より入力する画像信号に基づいて適切な表示が行なわれるように各部の動作を整合させる働きをもつものである。次に説明する同期信号分離回路１７０６より送られる同期信号Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎおよびＴｓｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。同期信号分離回路１７０６は、外部から入力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と輝度信号成分とを分離する為の回路で、良く知られているように周波数分離（フィルタ）回路を用いれば容易に構成できるものである。同期信号分離回路１７０６により分離された同期信号は、良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１７０４に入力される。
【０１４０】
シフトレジスタ１７０４は、時系列的にシリアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作する。すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１７０４のシフトクロックであると言い換えることもできる。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当する）のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の信号として前記シフトレジスタ１７０４より出力される。
【０１４１】
ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたがって適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄｎとして出力され、変調信号発生器１７０７に入力される。
【０１４２】
変調信号発生器１７０７は、前記画像データＩ′ｄ１ないしＩ′ｄｎの各々に応じて、電子放出素子１０１５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Ｄｏｙ１ないしＤｏｙｎを通じて表示パネル１７０１内の電子放出素子１０１５に印加される。
【０１４３】
図１２を用いて説明したように、本発明に関わる表面伝導型電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。すなわち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施例の表面伝導型電子放出素子では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、電子放出閾値以上の電圧に対しては、図１２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電子放出素子から電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させることにより出力電子ビームの強度を制御することが可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
【０１４４】
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。
【０１４５】
シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１７０５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。
【０１４６】
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１７０６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関連してラインメモリ１１５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路が若干異なったものとなる。すなわち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えば高速の発振器および発振器の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）および計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合せた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
【０１４７】
アナログ信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えばオペアンプなどを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてシフトレベル回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＯＣ）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。
【０１４８】
このような構成をとりうる本発明の適用可能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子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を介してメタルバック１０１９あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子は、蛍光膜１０１８に衝突し、発光が生じて画像が形成される。
【０１４９】
ここで述べた画像表示装置の構成は、本発明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限るものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式など他、これらより多数の走査線からなるＴＶ信号（ＭＵＳＥ方式をはじめとする高品位ＴＶ）方式をも採用できる。
【０１５０】
本発明の画像表示装置においては、表示パネル内に耐大気圧のためのスペーサを配置する。スペーサは、画像表示領域内および領域外に必要に応じた位置に必要に応じて数だけ配置される。
【０１５１】
図１４は図１の画像形成装置のＡＡ′断面であり、スペーサＡ（１０２０Ａ）、スペーサＢ（１０２０Ｂ）、スペーサＣ（１０２０Ｃ）およびフェースプレート、リアプレートの電位規定部位を示してある。
【０１５２】
そこで、パネル内に配置されるスペーサＡ、Ｂ、Ｃについて説明する。
【０１５３】
画像表示領域内のスペーサＡにはフェースプレート１０７のメタルバック１０１９と、リアプレート基板１０１１のあいだに印加される高電圧に耐え、かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止するための導電性を付与する。
【０１５４】
一方、画像領域外スペーサＣは画像領域内のスペーサより抵抗を高くする。帯電の影響を受けない領域では帯電を緩和する必要がなく、またリーク電流を抑えるため絶縁のスペーサＣを使用する。
【０１５５】
また、画像表示領域外でも、帯電の影響を受ける範囲に配置されたスペーサＢでは、スペーサの表面に導電性を与える。フェースプレート１０１７とリアプレート基板１０１１の間の距離をｄとすると、画像表示領域の外側２ｄの距離の範囲で帯電の影響を受けやすいため、帯電を防止するための導電性を持ったスペーサを配置する。
【０１５６】
その場合、導電性を付与されたスペーサの配置されている範囲に電位規定を行う。フェースプレート１０１７の電位規定部位２０００には表面のＩＴＯ薄膜、メタルバック等と同じ電位とする。またリアプレート基板１０１１では行方向配線１０１３、列方向配線１０１４あるいは、独立した別の配線によって、行方向配線１０１３の電位、列方向配線の電位、あるいは零電位に規定する。
【０１５７】
次に、図１５を参照して、電位を規定する範囲２ｄについて説明する。
【０１５８】
メタルバック１０１９あるいはＩＴＯ薄膜とリアプレート基板１０１１に印加される電位差をＶａ、間隔をｄとする。電子源から放出された電子の一部が蛍光体で反射したり、蛍光体から陽イオンが放出され、近傍のスペーサ、蛍光体、電子源基板に照射される。蛍光体で反射された電子が、Ｖａ（ｅは電子の有する電荷）のエネルギーを持っていた場合、反射後に周辺に飛散する領域は蛍光体の前記反射位置から２ｄの範囲である。その範囲で、照射された部材が絶縁性の場合帯電が生じる。
【０１５９】
その領域に配置された部材に、高抵抗膜を施し帯電を防止した。
【０１６０】
ただし、２ｄよりも外側では帯電の影響は小さいため、不要なリーク電流を抑えるため絶縁性のスペーサＣを使用した。
【０１６１】
【実施例】
［実施例］
図１６は、本発明の画像形成装置の実施例の一部を破断した斜視図であり、図１７は図１６に示した画像形成装置Ｙ方向から見た断面（ＡＡ′）を模式的に示した図である。図１６、図１７においてリアプレート（Ｅ１１）には、複数の表面伝導型の電子放出素子（Ｅ１２）がマトリックス上に配列された電子源（Ｅ１３）が固定されている。電子源（Ｅ１３）にはガラス基板（Ｅ１４）の内面に蛍光膜（Ｅ１５）と加速電極であるメタルバック（Ｅ１６）が形成された、画像形成部材としてのフェースプレート（Ｅ１７）が絶縁性材料からなる支持枠（Ｅ１８）を介して対向配置されており、電子源（Ｅ１３）とメタルバック（Ｅ１６）との間には、不図示の電源により高電圧が印加される。これらリアプレート（Ｅ１１）と支持枠（Ｅ１８）およびフェースプレート（Ｅ１７）とで外囲器を構成する。
【０１６２】
図１５に示すように、メタルバック（Ｅ１６）と電子源（Ｅ１３）との間の距離をｄとし、電子源から放出される電子がフェースプレートに入射する範囲をＡとする。そのＡの範囲に配置されるスペーサＡ（Ｅ１９Ａ）、その外郭から２ｄ外側までの範囲に配置されるスペーサＢ（Ｅ１９Ｂ）、さらにその外側にスペーサＣ（Ｅ１９Ｃ）が配置される構成について説明する。
【０１６３】
スペーサ（Ｅ１９Ａ、Ｅ１９Ｂ）には、表面に導電性を付与し帯電を抑止する。表面に導電膜（Ｅ１１１）として、ＳｉＯ _２ を蒸着によって１０００Å程度成膜した。表面抵抗の大きさは、１．０×１０^１０（Ω／□）とした。
【０１６４】
また、電子源（Ｅ１３）の表面には各電子放出素子（Ｅ１２）およびそれらを電気的に接続する配線をのぞく部位の所定の範囲（Ｅ１１２）に金属膜からなる電位規定膜が形成され、この範囲内が電位規定部となっている。本実施例では、Ｐｔのスパッタ膜を２０００Å成膜することにより形成した。この電位規定膜は電子源近接領域（電子源の外周）のみ形成してもよい。
【０１６５】
さらに、フェースプレート（Ｅ１７）の画像が表示される領域の外側にもＩＴＯ膜（Ｅ１１０）、メタルバック（Ｅ１６）などの膜が形成され電位規定されている。本実施例では、ＩＴＯ（Ｅ１１０）を電位規定に用いた。
【０１６６】
なお、電位規定されない領域に配置されているスペーサＣは、絶縁性の部材を使用した。
【０１６７】
本実施例では、ｄは５ｍｍとした。すなわち電位規定される領域Ｂは、Ｘ方向、Ｙ方向それぞれについて、画像表示領域から外側に約１０ｍｍの範囲である。画像表示時には、フェースプレート（Ｅ１７）、リアプレート（Ｅ１１）の間に６ｋＶを印加した。素子の駆動のための電圧は１５Ｖとした。
【０１６８】
電子放出素子（Ｅ１２）から放出された電子がフェースプレート（Ｅ１７）で反射されスペーサＡ、スペーサＢに入射する。スペーサ表面では入射する電子によって、二次電子放出が生じて帯電が起きる。しかし、フェースプレート（Ｅ１７）とリアプレート（Ｅ１１）の電位規定された膜を通じてスペーサＡ、Ｂ表面の導電膜に微少電流が流れ、帯電を緩和することができる。
【０１６９】
また、素子駆動時にスペーサＡ、Ｂで発生するような帯電はスペーサＣには発生しないので、素材を絶縁性としリーク電流を抑制することができる。
【０１７０】
その結果、電子源から放出された電子は帯電による影響を最小限に抑えられ、電子の軌道が安定し、発光位置ずれのない良好な画像を形成し、かつ帯電の影響を受けないスペーサでリーク電流を抑え消費電力を低減することができるようになった。
【０１７１】
なお、本実施例では、スペーサＡ、Ｂの表面抵抗を同じに設定したが、異なる抵抗値でもよい。特にスペーサＢをＡより高い抵抗にすることによりさらに消費電力を抑えることができる。
【０１７２】
［参考例］
本参考例では、画像表示領域内にスペーサが配置されるが、表示領域の周辺近傍にはスペーサが配置されない構成での説明を行なう。表示領域外の離れた場所にスペーサが配置されている。
【０１７３】
図１８は、本発明の画像形成装置の参考例の一部を破断した斜視図であり、図１９は図１８に示した画像形成装置Ｙ方向から見た断面（ＡＡ′）を模式的に示した図である。図１９においてリアプレート（Ｅ２１）には、複数の表面伝導型の電子放出素子（Ｅ２２）がマトリックス上に配列された電子源（Ｅ２３）が固定されている。電子源（Ｅ２３）にはガラス基板（Ｅ２４）の内面に蛍光膜（Ｅ２５）と加速電極であるメタルバック（Ｅ２６）が形成された、画像形成部材としてのフェースプレート（Ｅ２７）が絶縁性材料からなる支持枠（Ｅ２８）を介して対向配置されており、電子源（Ｅ２３）とメタルバック（Ｅ２６）との間には、不図示の電源により高電圧が印加される。これらリアプレート（Ｅ２１）と支持枠（Ｅ２８）およびフェースプレート（Ｅ２７）とで外囲器を構成する。
【０１７４】
電子源から放出される電子がフェースプレートに入射する範囲をＡとする。そのＡの範囲に配置されるスペーサＡ（Ｅ２９Ａ）、さらにその外側にスペーサＣ（Ｅ２９Ｃ）が配置される構成について説明する。
【０１７５】
この領域内に配置されるスペーサには、表面に導電膜（Ｅ１１１）をつけ導電性を付与し帯電を抑止する。表面にＳｉＯ _２ を蒸着によって１０００Å程度成膜した。表面抵抗の大きさは、１．０×１０^１０（Ω／□）とした。
【０１７６】
一方、画像表示領域外に配置されているスペーサは、絶縁性の部材を使用した。
【０１７７】
本実施例でも、ｄは５ｍｍとした。画像表示時には、フェースプレート、リアプレートの間に６ｋＶを印加した。素子の駆動のための電圧は１５Ｖとした。
【０１７８】
画像表示領域内においては、画像表示時にスペーサの表面に帯電が生じたとき、フェースプレートとリアプレートの電位規定された膜を通じてスペーサ表面に微少電流が流れ、帯電を緩和することができる。画像領域外では、スペーサを絶縁とすることにより、リーク電流を抑制できる。
【０１７９】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、画像領域内のスペーサの帯電による画質低下をおさえ、良好な画像を形成しつつリーク電流の小さく消費電力の小さい画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置が備える表示パネルの斜視図
【図２】図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図
【図３】図２のマルチ電子ビーム源のＢ−Ｂ'に沿った断面図
【図４】蛍光体のレイアウト図
【図５】スペーサの拡大図
【図６】平面型の表面伝導型電子放出素子の平面図及び断面図
【図７】平面型の表面伝導型電子放出素子の製造工程図
【図８】フォーミング電圧の波形図
【図９】活性化処理用電源からの出力電圧の波形図
【図１０】垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図
【図１１】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程図
【図１２】実施例で用いた表面伝導型電子放出素子の典型的な特性を示すグラフ
【図１３】テレビジョン表示を行うための駆動回路
【図１４】図１の画像形成装置のＡ−Ａ 'に沿った断面図
【図１５】電位を規定する範囲を説明するための電子放出素子付近の拡大断面図
【図１６】実施例の斜視図
【図１７】図１６の実施例のＡ−Ａ'に沿った断面図
【図１８】参考例の斜視図
【図１９】図１８の参考例のＡ−Ａ'に沿った断面図
【図２０】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図
【図２１】従来の電界放出型素子の断面図
【図２２】従来の金属／絶縁層／金属型電子放出素子の断面図
【図２３】従来の平面型表示パネルの斜視図
【符号の説明】
１ 絶縁性部材
３ 当接面
５ 側面部
１１ 高抵抗膜
２１ 低抵抗膜
２２ 凸部
３１ 境界膜
１０１０ 黒色の導電体
１０１１ 基板
１０１２ 冷陰極素子
１０１３ 行方向配線
１０１４ 列方向配線
１０１５ リアプレート
１０１６ 側壁
１０１７ フェースプレート
１０１８ 蛍光膜
１０１９ メタルバック
１０２０ スペーサ
１１０１ 基板
１１０２，１１０３ 素子電極
１１０４ 導電性薄膜
１１０５ 電子放出部
１１１０ フォーミング用電源
１１１１ 電流計
１１１２ 活性化用電源
１１１３ 通電活性化処理により形成した薄膜
１１１４ アノード電極
１１１５ 直流高電圧電源
１１１６ 電流計
１２０１ 基板
１２０２，１２０３ 素子電極
１２０４ 導電性薄膜
１２０５ 電子放出部
１２０６ 段差形成部材
１２１３ 通電活性化処理により形成した薄膜
１７０１ 表示パネル
１７０２ 走査回路
１７０３ 制御回路
１７０４ シフトレジスタ
１７０５ ラインメモリ
１７０６ 同期信号分離回路
１７０７ 変調信号発生器
３００１ 基板
３００４ 導電性薄膜
３００５ 電子放出部
３０１０ 基板
３０１１ エミッタ配線
３０１２ エミッタコーン
３０１３ 絶縁層
３０１４ ゲート電極
３０２０ 基板
３０２１ 下電極
３０２２ 絶縁層
３０２３ 上電極
３１１１ 基板
３１１２ 冷陰極素子
３１１３ 行方向配線
３１１４ 列方向配線
３１１５ リアプレート
３１１６ 側壁
３１１７ フェースプレート
３１１８ 蛍光膜
３１１９ メタルバック
３１２０ スペーサ

Claims (6)

1. 電子放出素子を有する電子源が配置された電子源領域を有するリアプレートと、前記電子源から放出された電子を照射させるために、前記電子源に真空雰囲気中で対向配置され、前記電子放出素子から放出された電子を加速するための加速電圧が印加される電子照射部材が配置された照射部材領域を有するフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に配置された支持枠とを備える外囲器、及び、前記外囲器の内部に配置された複数のスペーサを有する画像形成装置において、
   前記複数のスペーサのうち、前記リアプレートと前記フェースプレートの間の距離をｄとすると、前記電子源領域と前記電子源領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域、または前記照射部材領域と前記照射部材領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域に配置されたスペーサは、導電性であり、上記領域以外の領域に配置されたスペーサは絶縁性であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記照射部材領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域は、前記電子照射部材の電位に規定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 電子源領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域は、電子源の電位に規定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
4. 電子源領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域は、電子源を駆動する配線の電位に規定されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
5. 電子源領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域は、電子源を駆動する配線以外の別の配線によって零電位に規定されていること特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
6. 前記照射部材領域または前記電子源領域のスペーサの表面抵抗が、前記照射部材領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域または前記電子源領域の外周から２ｄの範囲にある隣接領域に配置されたスペーサの表面抵抗より低いことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

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