JP2000251796A

JP2000251796A - 電子線装置、画像形成装置、および電子線装置の製造方法

Info

Publication number: JP2000251796A
Application number: JP11048891A
Authority: JP
Inventors: Yoshihisa Sano; 義久左納; Hideaki Mitsutake; 英明光武
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-14

Abstract

(57)【要約】【課題】組み立て後の耐大気圧構造のためのスペーサ
が熱プロセスでずれないで設計どうりの信頼性を保つこ
とができる電子線装置及び画像形成装置を提供する。【解決手段】この電子線装置は、リアプレート１０１
５とフェースプレート１０１７を接合するとき、フェー
スプレート１０１７をスペーサ１０２０に接触させて、
スペーサ１０２０に荷重を加え、その力を、引っ張り部
材１０３１と被引っ張り部材１０３０の接触部の滑りに
よってスペーサ長手方向に転換することで、スペーサ１
０２０に引っ張り力を加えてスペーサ１０２０の伸展を
生じさせる構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子を放出する電
子源を用いた電子線装置およびこれを用いた画像形成装
置に関する。

【０００２】

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

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

【０００４】表面伝導型放出素子は、基板上に形成され
た小面積の薄膜に、膜面に平行に電流を流すことにより
電子放出が生ずる現象を利用するものである。この表面
伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎ
Ｏ₂薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］や、Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓ
ｎＯ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］や、カーボ
ン薄膜によるもの［荒木久他：真空、第２６巻、第１
号、２２（１９８３）］等が報告されている。

【０００５】これらの表面伝導型放出素子の素子構成の
典型的な例として、図３４に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌ
ｌらによる素子の平面図を示す。同図において、符号３
００１は基板を示す。符号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を示す。導電性薄膜
３００４は図３４に示すようにＨ字形の平面形状に形成
されている。導電性薄膜３００４に後述の通電フォーミ
ングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部
３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１
［ｍｍ］，Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定されている。
尚、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜
３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的
なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に
表現しているわけではない。

【０００６】Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじ
めとして上述の表面伝導型放出素子においては、電子放
出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと
呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５
を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォー
ミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直
流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっく
りとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、
導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしく
は変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３０
０５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは
変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、
亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜
３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付
近において電子放出が行われる。

【０００７】また、ＦＥ型の例は、たとえば、Ｗ．Ｐ．
Ｄｙｋｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉ
ｓｓｉｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏ
ｎＰｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）や、あるい
は、Ｃ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐ
ｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉ
ｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔ
ｈｍｏｌｙｂｄ−ｅｎｉｕｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．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
３５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、符号３０１０は基板で、符号
３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、符号３０１
２はエミッタコーン、符号３０１３は絶縁層、符号３０
１４はゲート電極を示す。本素子は、エミッタコーン３
０１２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３
５に示すような積層構造ではなく、基板上に基板平面と
ほぼ平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。

【００１０】また、ＭＩＭ型の例としては、たとえば、
Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎｏｆｔｕ
ｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎＤｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａ
ｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）”など
が知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図
３６に示す。同図は断面図であり、図３６において、符
号３０２０は基板で、符号３０２１は金属よりなる下電
極、符号３０２２は厚さ１００オングストローム程度の
薄い絶縁層、符号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を示す。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。

【００１１】上述の冷陰極素子は、熱陰極素子と比較し
て低温で電子放出を得ることができるため、加熱用ヒー
ターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構
造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、
基板上に多数の素子を高い密度で配置しても、基板の熱
溶融などの問題が発生しにくい。また、熱陰極素子がヒ
ーターの加熱により動作するため応答速度が遅いのとは
異なり、冷陰極素子の場合には応答速度が速いという利
点もある。

【００１２】このため、冷陰極素子を応用するための研
究が盛んに行われてきている。たとえば、表面伝導型放
出素子は、冷陰極素子のなかでも特に構造が単純で製造
も容易であることから、大面積にわたり多数の素子を形
成できる利点がある。そこで、たとえば本出願人による
特開昭６４−３１３３２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、たとえば、画像表示装置、画像記録装置などの画像
形成装置や、荷電ビーム源、等が研究されている。

【００１４】特に、画像表示装置への応用としては、た
とえば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特
開平２−２５７５５１や特開平４−２８１３７において
開示されているように、表面伝導型放出素子と電子ビー
ムの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた
画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と
蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の
他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されて
いる。たとえば、近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、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．Ｍｅ
ｙｅｒ：“ＲｅｃｅｎｔＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎ
Ｍｉｃｒｏ−ｔｉｐｓＤｉｓｐｌａｙａｔＬＥ
ＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔｏｆ４ｔｈＩｎ
ｔ．ＶａｃｕｕｍＭｉｃｒｏｅｌｅ−ｃｔｒｏｎ
ｉｃｓＣｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９
（１９９１）］

【００１６】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。

【００１７】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。

【００１８】図３７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。図中、符号
３１１５はリアプレート、符号３１１６は側壁、符号３
１１７はフェースプレートを示し、リアプレート３１１
５、側壁３１１６およびフュースプレート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）が形成されている。

【００１９】リアプレート３１１５には基板３１１１が
固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子
３１１２が、Ｎ×Ｍ個形成されている。（Ｎ、Ｍは２以
上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適
宜設定される。）また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１
１２は、図３７に示すとおり、Ｍ本の行方向配線３１１
３とＮ本の列方向配線３１１４により配線されている。
これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線
３１１３および列方向配線３１１４によって構成される
部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３
１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分
には、両配線間に絶縁層(不図示)が形成されており、電
気的な絶縁が保たれている。

【００２０】フェースプレート３１１７の下面には、蛍
光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤
（Ｒ）、緑（Ｇ）、育（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）が設けられ
ており、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５
側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形
成されている。

【００２１】図中のＤｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行
方向配線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３１
１９と各々電気的に接続されている。

【００２２】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
Ｊ４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３
１１８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たれている。

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

【００２４】構造支持体３１２０は構造的に必要な本
数、効率的に配置される。構造支持体３１２０を画像領
域よりも短い長さに形成し画像領域内に配置するとき
は、リアプレート３１１５とフェースプレート３１１７
のいずれかまたはその両者の画像領域内に接続部材を用
いて固定する。また構造支持体３１２０のいずれかまた
はその両者の画像領域内に接続部材を用いて固定する。
また構造支持体３１２０を画像領域とその周辺部の両方
にまたがる場合は、周辺部に固定手段を施すことも可能
である。

【００２５】画像領域よりも長い構造支持体３１２０で
は、両端を固定するのみで耐大気圧構造をとることがで
きる。表示パネルを構成する支持体や、リアプレート３
１１５、フェースプレート３１１７に固定されていて構
造支持体の入る幅の溝をもつブロックなどに、構造支持
体３１２０を固定することができる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】以上説明した画像形成
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。

【００２７】パネルの組立工程において、画像形成領域
の外辺を跨ぎ、画像形成領域外でスペーサを固定する
と、フェースプレートやリアプレートのそりなどの変形
が生じた場合や、パネルを構成する部材の熱膨張係数の
差により熱処理プロセスにおいてスペーサにたわみが生
じることがある。これにより、本来配線上に配置される
はずであったスペーサが配線からずれてしまう。その結
果、スペーサがリアプレート、フェースプレートと設計
どおり接しなくなり、構造上、強度が低下しパネル内部
に真空を形成できなくなる。

【００２８】またスペーサのずれによって、配線近傍の
電子放出素子からの電子軌道に干渉したり、素子近傍の
電場を乱すことにより電子軌道が歪んで画像表示に影響
を与えてしまうことがある。

【００２９】本発明の目的は、上記従来技術の問題点に
鑑み、組み立て後の耐大気圧構造のためのスペーサが熱
プロセスでずれないで設計どおりの信頼性を保つことが
できる電子線装置およびこれを用いた画像形成装置、電
子線装置の製造方法を提供することにある。

【００３０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、電子が放出される領域を有する第１基板
と、放出された電子が照射される領域を有する第２基板
と、前記第１基板と前記第２基板を固定するための枠
と、前記第１基板と前記第２基板の間に耐大気圧構造の
ために配置されたスペーサとからなる外囲器を形成する
電子線装置において、前記第１基板または前記第２基板
のなす平面に対して傾いていて前記第１基板側または前
記第２基板側に向いた稜あるいは面を有し、該稜あるい
は面が互いに前記スペーサの長手方向内向きになるよう
に前記スペーサの両端にそれぞれ固定された被引っ張り
部材と、前記被引っ張り部材の稜あるいは面の向けられ
た前記第１基板または前記第２基板に固定され、前記被
引っ張り部材の前記稜に少なくとも１点接触する点を有
するか、あるいは前記面に接する線または面を有する引
っ張り部材とを備えたことを特徴とする。

【００３１】この構成では、前記引っ張り部材および前
記被引っ張り部材が、前記電子放出領域と前記電子照射
領域とで挟まれる空間の外側に配置されている。

【００３２】また、前記引っ張り部材と前記被引っ張り
部材の接触部が、前記引っ張り部材については少なくと
も局部的に曲率を有する凸状であり、前記被引っ張り部
材は、曲率を有する凸状、または、鋭角もしくは鈍角の
凸状、直線、前記引っ張り部材より大きな曲率を有する
凹状、のいずれか、またはそれらの組み合わせで構成さ
れていることが考えられる。

【００３３】また、前記引っ張り部材と前記被引っ張り
部材の接触部が、前記引っ張り部材については直線を有
し、前記被引っ張り部材は、曲率を有する凸状、また
は、鋭角もしくは鈍角の凸状、引っ張り部材と平行な直
線、のいずれか、またはそれらの組み合わせで構成され
ていることが考えられる。

【００３４】また、前記引っ張り部材と前記被引っ張り
部材の接触部が、前記引っ張り部材については少なくと
も局部的に曲率を有する凹状であり、前記被引っ張り部
材は、引っ張り部材より小さい曲率を有する凸状、また
は、鋭角もしくは鈍角の凸状、のいずれか、またはそれ
らの組み合わせで構成されていることが考えられる。

【００３５】また、前記引っ張り部材と前記被引っ張り
部材の接触部が、前記引っ張り部材については鋭角もし
くは鈍角の凸状であり、前記被引っ張り部材は、曲率を
有する凸状、または、鋭角もしくは鈍角の凸状、直線、
曲率を有する凹状、のいずれか、またはそれらの組み合
わせで構成されていることが考えられる。

【００３６】上記のような接触部における形状は、前記
引っ張り部材を前記被引っ張り部材に代えると同時に、
前記被引っ張り部材を前記引っ張り部材に代えて構成し
てもよい。

【００３７】さらに上記の電子線装置では、前記スペー
サの基板が絶縁性であることが好ましい。この場合、前
記スペーサの基板の表面に高抵抗薄膜が形成されている
ことを特徴とし、その高抵抗薄膜の表面抵抗が１０⁵〜
１０¹²オーム／□であることが望ましい。

【００３８】さらに、前記電子を放出する電子源は冷陰
極素子であることが好ましく、例えば前記冷陰極素子が
表面伝導型電子放出素子であることが考えられる。

【００３９】また上記の電子線装置では、前記スペーサ
の、前記第１基板または前記第２基板に接する位置のい
ずれか、あるいは両方に金属を有することが好ましい。
この場合、前記金属が、前記第１基板もしくは前記第２
基板のいずれか、または両方と電気的に接続されてい
る。

【００４０】また前記スペーサは、前記電子を放出する
電子源を駆動するための配線上に配置されていることが
好ましい。

【００４１】さらに本発明は、前記電子の衝突により画
像が形成される画像形成部材をさらに設けた上記の何れ
かに記載の電子線装置から構成された画像形成装置をも
提案する。

【００４２】上記のとおりの電子線装置によれば、前記
外囲器を形成するために前記枠および前記スペーサを介
して前記第１基板と前記第２基板とを接合するとき、前
記スペーサの被引っ張り部材と前記第１基板または前記
第２基板の引っ張り部材との接触により、接合時の荷重
を前記スペーサの長手方向外向きの力に転換して前記ス
ペーサを引っ張り、伸展させることが可能である。これ
により、接合後のスペーサは伸展した状態にあるので、
熱処理プロセスにおいてスペーサは撓むことがない。そ
の結果、組み立て後のスペーサが前記第１基板、前記第
２基板と設計どおり接し、外囲器内の真空を高い信頼性
で維持することができる。

【００４３】またスペーサの位置がずれないため、第１
基板側から放出された電子の軌道に影響を与えることも
ない。

【００４４】なお、本明細書中の画像領域もしくは画像
形成領域とは、電子が放出する領域と放出電子が照射さ
れる領域とで挟まれる空間をいう。

【００４５】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。

【００４６】図１は本発明の画像形成装置の一つの実施
の形態に用いた表示パネルの斜視図であり、内部構造を
示すためにパネルの一部を切り欠いたものである。図
中、符号１０１５は第１基板であるリアプレート、符号
１０１６は枠としての側壁、符号１０１７は第２基板で
あるフェースプレートを示しており、リアプレート１０
１５と側壁１０１６とフェースプレート１０１７によっ
て、表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器
（外囲器）が形成されている。

【００４７】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。

【００４８】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。）

【００４９】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。

【００５０】各色の蛍光体は、たとえばストライプ状に
塗り分けられ、蛍光体のストライプの間には黒色の導電
材（不図示）が設けられている（図１０１（ａ）参
照）。

【００５１】蛍光膜１０１８のリアプレート１０１５側
の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１
９が設けられている。

【００５２】スペーサ１０２０は、薄板状の絶縁性部材
の表面に高抵抗膜を成膜しかつフェースプレート１０１
７の内側および基板１０１１の表面（行方向配線１０１
３）に面したスペーサの当接面に電極（不図示）が形成
されている。

【００５３】薄板状のスペーサ１０２０は行方向（Ｘ方
向）に沿って配置され、冷陰極素子１０１２および蛍光
膜１０１８のなす領域に挟まれた範囲から外側まで延長
されており、リアプレート１０１５上に固定されてい
る。

【００５４】スペーサ１０２０の両端には被引っ張り部
材１０３０が設けられており、フェースプレート１０１
７またはリアプレート１０１５のいずれかに引っ張り部
材１０３１が、スペーサ１０２０を引っ張った状態で保
持するために、スペーサ１０２０の両端の被引っ張り部
材１０３０が接触して組み合わせられる。

【００５５】被引っ張り部材１０３０は、リアプレート
１０１５またはフェースプレート１０１７のなす平面に
対して傾いていてリアプレート１０１５側またはフェー
スプレート１０１７側に向いた稜あるいは面を有し、該
稜あるいは面が互いにスペーサ１０２０の長手方向内向
きになるようにスペーサ１０２０の両端にそれぞれ固定
されている。

【００５６】引っ張り部材１０３１は、被引っ張り部材
１０３０の稜あるいは面の向けられたリアプレート１０
１５またはフェースプレート１０１７に固定され、組み
立て時に被引っ張り部材１０３０の前記稜に少なくとも
１点接触する点を有するか、あるいは前記面に接する線
または面を有している。

【００５７】「引っ張り部材と被引っ張り部材、スペー
サの組立て」次に、図２〜図５に基づき、引っ張り部材
１０３１と被引っ張り部材１０３０、スペーサ１０２０
の組立て手順について説明する。

【００５８】まず、図２に示すようにスペーサ１０２０
の両端に被引っ張り部材１０３０を固定する。固定はパ
ネル組立て工程に耐える手段であればよい。また後述す
るが、被引っ張り部材はスペーサの片端のみであっても
よい。

【００５９】次にリアプレート１０１５またはフェース
プレート１０１７の画像形成領域１０３２外側に引っ張
り部材１０３１を配置する。以後、説明を簡単にするた
めに、引っ張り部材１０３１がリアプレート１０１５に
固定された場合を説明する。図３に示すようにスペーサ
１０２０にＹ方向のずれを生じさせないため、スペーサ
１０２０の片方の端部につき、引っ張り部材１０３１を
２個配置する。このとき、引っ張り部材１０３１間にス
ペーサ１０２０が挟まる隙間を空けておく。そして、そ
の隙間の延長線と、スペーサ１０２０が配置される配線
１０１３とを一致させておく。なお、図６や図７を用い
て後述する、１個でスペーサ１０２０を狭める溝を持つ
引っ張り部材や、１個で複数のスペーサ１０２０を狭め
る引っ張り部材などの場合は、スペーサ１０２０を挟め
る溝を、スペーサ１０２０が配置される配線１０１３に
一致させておく。

【００６０】次に図４及び図５に示すように、引っ張り
部材１０３１の隙間または溝にスペーサ１０２０を挿入
しながら、引っ張り部材１０３１と、スペーサ１０２０
に固定された被引っ張り部材１０３０とを接触させる。
スペーサ１０２０の両端の被引っ張り部材１０３０間の
距離は、引っ張り部材１０３１間の距離よりも小さいた
め、スペーサ１０２０とリアプレート１０１５が接触し
ないか、一部のみが接触する。

【００６１】次に、フェースプレート１０１７とリアプ
レート１０１５の固定について説明する。これらの固定
は図１に示したようにフェースプレート１０１７とリア
プレート１０１５の間にスペーサ１０２０、側壁１０１
６を配置することで行なわれる。スペーサ１０２０は側
壁１０１６と同じあるいは低い高さとする。そのため、
フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５のギ
ャップはスペーサ１０２０の高さにより規定される。

【００６２】そこで図５（ａ）に示すように、リアプレ
ート１０１５のなす面に垂直にフェースプレート１０１
７をリアプレート１０１５に近付ける。すると、フェー
スプレート１０１７がスペーサ１０２０に接触し、スペ
ーサ１０２０に荷重が加わる。そして、その力が、引っ
張り部材１０３１と被引っ張り部材１０３０の接触部の
滑りによって、図５（ｂ）に示すようにスペーサ長手方
向に荷重転換され、スペーサ１０２０に引っ張り力が加
わりスペーサ１０２０の伸展が生じる。その伸展は、フ
ェースプレート１０１７とリアプレート１０１５のギャ
ップがスペーサ１０２０の高さになったときに止まり、
その伸展後の長さでスペーサ１０２０が固定される。

【００６３】以上述べたように、スペーサ１０２０を介
してフェースプレート１０１７とリアプレート１０１５
を固定するとき、リアプレート１０１５に固定された引
っ張り部材１０３１によって、被引っ張り部材１０３０
の固定されたスペーサ１０２０に伸展を生じさせる。そ
の結果、配線１０１３上に配置されたスペーサ１０２０
は、たわみを生じることがない。ゆえに、構造上の強度
が向上し、真空度の維持が確保できた。さらに、スペー
サ１０２０の位置のずれによって、配線近傍の電子放出
素子からの電子軌道に干渉したり、素子近傍の電場を乱
すことによって電子軌道が歪んで画像表示に影響を与え
ることを防止することができた。

【００６４】また、画像形成領域１０３２の外側の箇所
でスペーサ１０２０を固定するため、フリットガラスな
ど接着剤を局所的に塗布するのみで良く、加熱を施す場
合も、局所的で良い。加熱の必要でない接着剤では、従
来実施していた熱工程を省略できる。

【００６５】さらに、従来スペーサとリアプレートの間
にフリットが介在していたため、スペーサの固定高さに
誤差が生じていたが、本発明では直接スペーサとリアプ
レートが接触するため、スペーサ高さ誤差をなくすこと
ができた。

【００６６】「引っ張り部材と被引っ張り部材の配置
例」次に、引っ張り部材１０３１と被引っ張り部材１０
３０の配置例を詳述する。

【００６７】引っ張り部材１０３１は、図３に示したよ
うにリアプレート１０１５の画像形成領域１０３２外辺
とスペーサ１０２０の端部が位置する箇所との間に、ス
ペーサ１０２０を両側から挟むように配置される。この
場合、図３で示したように引っ張り部材１０３１を並列
に２個配置することによりスペーサ１０２０を挟み込ん
だ。しかし本発明はこれに限らず、図６に示すようにス
ペーサ両側から挟める溝を持った単体の形状の引っ張り
部材を一個配置してもよい。さらに図７に示すように、
一個で複数のスペーサを挟める溝を持った形状の引っ張
り部材を使用してもよい。また、引っ張り部材１０３１
はリアプレート１０１５に固定されることに限らず、フ
ェースプレート１０１７に固定されてあってもよい。要
は、被引っ張り部材１０３１との接触においてスペーサ
１０２０がスペーサ長手方向外向きに引っ張られるよう
に、引っ張り部材１０３１がリアプレート１０１５とフ
ェースプレート１０１７の各々にあるいはいずれか一方
に配置されていればよい。

【００６８】一方、被引っ張り部材１０３０は、スペー
サ１０２０の端部に固定される。なお、引っ張り部材１
０３１との接触によりスペーサ１０２０に伸展を生じさ
せる被引っ張り部材１０３０は、スペーサ１０２０の両
端あるいは片端のみでもよい。図８にスペーサ１０２０
の片端のみに被引っ張り部材１０３０を設けた例を示
す。この図に示すように被引っ張り部材１０３０がスペ
ーサ片端のみの場合は、もう片方の端部には、フェース
プレートのなす平面に垂直な方向に接触面を有する固定
部材１０３４が設けられる。そして、この固定部材１０
３４の接触面と接する固定部材１０３５がリアプレート
１０１５またはフェースプレート１０１７のいずれかに
設けられている。この場合、組み立て時にスペーサ１０
２０の片端側の固定部材１０３４，１０３５を基準にも
う片端側へ向かってスペーサ１０２０が伸展する。この
ように、スペーサの一方の端部は組み立て時にスペーサ
長手方向にずれないようにしてもよい。

【００６９】さらに図９に被引っ張り部材１０３０と引
っ張り部材１０３１の別の配置例を示す。これまで説明
した被引っ張り部材１０３０はたとえば図２に代表され
るように、スペーサ１０２０の端部を挟み込むように配
置されていたが、これに限らず、図９に示すようにスペ
ーサ１０２０の端部近傍の側面に設けられていてもよ
い。

【００７０】また、引っ張り部材１０３１と被引っ張り
部材１０３０の互いの接触部について、スペーサ１０２
０の両端の被引っ張り部材１０３０の接触部間の距離
は、両側の引っ張り部材１０３１の接触部間の距離より
も小さくなるようにしておくことが望ましい。

【００７１】その差は、スペーサに付与する引っ張り量
に相当する。引っ張り量は、パネル組み立てにおいてス
ペーサにたわみが生じない量で、かつ、スペーサの引っ
張り破壊強度を超えない大きさとする。

【００７２】スペーサにかかる応力が５０ＭＰ以下、望
ましくは１０ＭＰ以下に相当する引っ張り長さが生じる
ような、引っ張り部材と被引っ張り部材の接触部どうし
の組み合わせが望ましい。引っ張りにより生じる引っ張
り長さは、スペーサの長さによって異なる。

【００７３】「引っ張り部材と被引っ張り部材の形状」
次に、図１０から図１２に基づき、引っ張り部材１０３
１と被引っ張り部材１０３０の接触部の組み合わされる
各形状について説明する。

【００７４】引っ張り部材１０３１側の接触部は、図１
０の（１）〜（４）に示すように、局部的に曲率を有す
る凸状、直線、局部的に曲率を有する凹状、あるいは鋭
角または鈍角の凸状の形状が可能である。これに対し、
被引っ張り部材１０３０も同様に、図１１の（Ａ）〜
（Ｄ）に示すように、局部的に曲率を有する凸状、直
線、局部的に曲率を有する凹状、あるいは鋭角または鈍
角の凸状の形状が可能である。

【００７５】しかし、両者の好適な組み合わせは以下の
通りである（図１２参照）。

【００７６】引っ張り部材１０３１側の接触部が、曲率
を有する凸状のとき、被引っ張り部材１０３０のとれる
形状は、曲率を有する凸状、直線、曲率を有する凹状
（ただし引っ張り部材より大きい曲率のもの）、あるい
は鋭角または鈍角の凸状の形状が可能である。

【００７７】引っ張り部材１０３１側の接触部が直線の
とき、被引っ張り部材１０３０のとれる形状は、曲率を
有する凸状、直線（ただし引っ張り部材の接触部と平行
である）、あるいは鋭角または鈍角の凸状の形状が可能
である。

【００７８】引っ張り部材１０３１側の接触部が、曲率
を有する凹状のとき、被引っ張り部材１０３０のとれる
形状は、局部的に曲率を有する凸状（ただし引っ張り部
材より小さい曲率のもの）、あるいは、引っ張り部材に
一部のみ接する凸状の角の形状が可能である。

【００７９】引っ張り部材１０３１側の接触部が、角を
有する凸形状の場合、被引っ張り部材１０３０のとれる
形状は、局部的に曲率を有する凸状、直線、局部的に曲
率を有する凹状が可能である。

【００８０】以上は引っ張り部材を基準に考えたが、被
引っ張り部材を基準に考えても同様で、各被引っ張り部
材に可能な引っ張り部材の形状の組み合わせが可能であ
る。

【００８１】（その他の実施の形態）本発明は、ＳＣＥ
以外の冷陰極型電子放出素子のうち、いずれの電子放出
素子に対しても適用できる。具体例としては、本出願人
による特開昭６３−２７４０４７号公報に記載されたよ
うな対向する一対の電極を電子源を成す基板面に沿って
構成した電界放出型の電子放出素子がある。

【００８２】また、本発明は、単純マトリクス型以外の
電子源を用いた画像形成装置に対しても適用できる。例
えば、本出願人による特開平２−２５７５５１号公報等
に記載されたような制御電極を用いてＳＣＥの選択を行
う画像形成装置において、電子源と制御電極間等に上記
のような支持部材を用いた場合である。

【００８３】（本発明を好適に実施する画像表示装置）
以下では本発明を適用する装置について、画像表示装置
を例にあげて、表示パネルの構成と製造法について具体
的に説明する。

【００８４】図１に示した表示パネルでは、基板上に冷
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。

【００８５】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。上記の構成部品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。

【００８６】本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子
ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線した電子
源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制
限はない。したがって、たとえば表面伝導型放出素子や
ＦＥ型、あるいはＭＩＭ型などの冷陰極素子を用いるこ
とができる。

【００８７】次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素
子（後述）を基板上に配列して単純マトリクス配線した
マルチ電子ビーム源の構造について述べる。

【００８８】図１３は、図１に示した表示パネルに用い
られたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１
１上には、後述の図１７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１０１
３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。

【００８９】図１３のＢ−Ｂ’に沿った断面を、図１４
に示す。

【００９０】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１１０３、列方向配
線電極１１０４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１１０３および列方向配線電極１１０４
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。

【００９１】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１０
１１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１０
１１自体を用いてもよい。

【００９２】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。本実施形態はカ
ラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣ
ＲＴ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１
５の（ａ）に示すようにストライプ状に塗り分けられ、
蛍光体のストライプの間には黒色の導電体１０１０が設
けてある。黒色の導電体１０１０を設ける目的は、電子
ビームの照射位置に多少のずれがあっても表示色にずれ
が生じないようにする事や、外光の反射を防止して表示
コントラストの低下を防ぐ事、電子ビームによる蛍光膜
のチャージアップを防止する事などである。黒色の導電
体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。

【００９３】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１
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１５（ｂ）に示すようなデルタ状配
列や、図１６に示すようなそれ以外の配列であってもよ
い。

【００９４】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。

【００９５】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
が設けている。メタルバック１０１９を設けた目的は、
蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用
率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１
８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するため
の電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８を励起し
た電子の導電路として作用させる事などである。メタル
バック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート
基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理
し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。
なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた
場合には、メタルバック１０１９は用いない。

【００９６】また、本実施形態では用いなかったが、加
速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フ
ェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間
に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【００９７】図１７は図１のＡ−Ａ’に沿った断面模式
図であり、各部の符号は図１に対応している。スペーサ
１０２０は絶縁牲部材１０２０ａの表面に帯電防止を目
的とした高抵抗膜１０２０ｂを成膜し、かつフェースプ
レート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）及び
基板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及びこれに
接する側面部５に低抵抗膜１０２０ｃ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る。また、高抵抗膜１
０２０ｂは、支持部材１０２０ａの表面のうち、少なく
とも気密容器内の真空中に露出している面に成膜されて
おり、スペーサ１０２０上の低抵抗膜１０２０ｃを介し
て、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１
０１９等）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０１
３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。

【００９８】スペーサ１０２０としては、基板１０１１
上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４とフ
ェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９と
の間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、
かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する程度の
導電性を有する必要がある。この点に関しては、既に述
べた通りである。

【００９９】スペーサ１０２０の支持部材１０２０ａと
しては、例えば石英ガラス、Ｎａ等の不純物含有量を減
少したガラス、ソーダライムガラス、アルミナ等のセラ
ミックス部材等が挙げられる。なお、支持部材１０２０
ａ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。

【０１００】また、高抵抗膜１０２０ｂとしては、既に
述べたように帯電防止効果の維持及びリーク電流による
消費電力抑制を考慮して、その表面抵抗値が１０の５乗
[Ω／□]から１０の１２乗［Ω／□］の範囲のものであ
ることが好ましく、その材料としては、前述の各種の材
料が用いられる。

【０１０１】また、低抵抗膜１０２０ｃは、高抵抗膜１
０２０ｂに比べ十分に低い抵抗値を選択すればよく、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，
Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，
ＲｕＯ₂，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラス等
から構成される印刷導体、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ ₂
等の透明導体及びポリシリコン等の半導体材料等より適
宜選択される。

【０１０２】接合材１０４０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。

【０１０３】また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜Ｄｙ
ｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路と
を電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用
端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行
方向配線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と電気的に接続されている。

【０１０４】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［Ｔ
ｏｒｒ］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。

【０１０５】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
の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。

【０１０６】通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導
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［ｋ
Ｖ］から１０［ｋＶ］程度である。

【０１０７】以上、本発明を適用する表示パネルの基本
構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。

【０１０８】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。

【０１０９】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、表面伝導型放出素子が特に好ましい。す
なわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対
位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極め
て高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や
製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。ま
た、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしか
も均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コス
トの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表
面伝導型放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大
面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者
らは、表面伝導型放出素子の中でも、電子放出部もしく
はその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電
子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見
いだしている。したがって、高輝度で大画面の画像表示
装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であ
ると言える。そこで、上記実施例の表示パネルにおいて
は、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成
した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な
表面伝導型放出素子について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。

【０１１０】（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。

【０１１１】「平面型の表面伝導型放出素子」まず最初
に、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法につ
いて説明する。図１８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図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は
断面図である。図中、符号１１０１は基板、符号１１０
２と１１０３は素子電極、符号１１０４は導電性薄膜、
符号１１０５は通電フォーミング処理により形成した電
子放出部、符号１１１３は通電活性化処理により形成し
た薄膜を示す。

【０１１２】基板１１０１としては、たとえば、石英ガ
ラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、ア
ルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上
述の各種基板上にたとえばＳｉＯ₂を材料とする絶縁層
を積層した基板、などを用いることができる。

【０１１３】また、基板１１０１上に基板面と平行に対
向して設けられた素子電極１１０２と１１０３は、導電
性を有する材料によって形成されている。たとえば、Ｎ
ｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，
Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合
金、あるいはＩｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂ をはじめとする金属
酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜
材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、た
とえば真空蒸着などの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差しつかえない。

【０１１４】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。

【０１１５】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。

【０１１６】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。

【０１１７】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オン
グストロームから数千オングストロームの範囲に含まれ
るものであるが、なかでも好ましいのは１０オングスト
ロームから２００オングストロームの範囲のものであ
る。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条
件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１
０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必
要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに
必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の
値にするために必要な条件、などである。具体的には、
数オングストロームから数千オングストロームの範囲の
なかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングス
トロームから５００オングストロームの間である。

【０１１８】また、微粒子膜を形成するのに用いられう
る材料としては、たとえば、Ｐｄ，Ｐｔ，Ｒｕ，Ａｇ，
Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，Ｓｎ
Ｏ₂，Ｉｎ₂Ｏ₃，ＰｂＯ，Ｓｂ₂Ｏ₃ などをはじめと
する酸化物や、ＨｆＢ₂ ，ＺｒＢ₂ ，ＬａＢ₆ ，Ｃ
ｅＢ₆ ，ＹＢ₄ ，ＧｄＢ₄ などをはじめとする硼化
物や、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ
などをはじめとする炭化物や、ＴｉＮ，ＺｒＮ，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。

【０１１９】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。

【０１２０】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１８で示した例におい
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差しつかえない。

【０１２１】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１８においては模式的に示した。

【０１２２】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。

【０１２３】薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多
結晶グラファイト、または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。

【０１２４】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１６においては模式
的に示した。また、図１８（ａ）の平面図においては、
薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。

【０１２５】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、本実施形態においては以下のような素子を用いた。

【０１２６】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。

【０１２７】微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰ
ｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストロ
ーム］、幅Ｗは１００［マイクロメータ］とした。

【０１２８】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１９の（ａ）〜（ｄ）
は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断
面図で、各部材の表記は図１８と同一である。

【０１２９】１）まず、図１９（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。

【０１３０】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、
素子電極の材料を堆積させる。堆積する方法としては、
たとえば、蒸着法やスパッタ法などの真空成膜技術を用
いればよい。その後、堆積した電極材料を、フォトリソ
グラフィー・エッチング技術を用いてパターニングし、
図１９（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１
０３）を形成する。

【０１３１】２）次に、図１９（ｂ）に示すように、導
電性薄膜１１０４を形成する。

【０１３２】形成するにあたっては、まず図１９（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、本実施形態では主要元素としてＰｄを用い
た。また、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。

【０１３３】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、本実施形態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。

【０１３４】３）次に、図１９（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。

【０１３５】通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作
られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を
適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行
うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒
子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好
適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０
５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。
なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較する
と、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で
計測される電気抵抗は大幅に増加する。

【０１３６】通電方法をより詳しく説明するために、図
２０に、フォーミング用電源１１１０から印加する適宜
の電圧波形の一例を示す。微粒子膜で作られた導電性薄
膜をフォーミングする場合には、パルス状の電圧が好ま
しく、本実施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。

【０１３７】本実施形態においては、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回の割りあいで、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１１０
３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。

【０１３８】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型放出素子に関する好ましい方法であり、たとえば微
粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなど表面
伝導型放出素子の設計を変更した場合には、それに応じ
て通電の条件を適宜変更するのが望ましい。

【０１３９】４）次に、図１９（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。

【０１４０】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１９（ｄ）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１
１１３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。

【０１４１】具体的には、１０のマイナス４乗ないし１
０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］の範囲内の真空雰囲気中
で、電圧パルスを定期的に印加することにより、真空雰
囲気中に存在する有機化合物を起源とする炭素もしくは
炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グ
ラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、の
いずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００
［オングストローム］以下、より好ましくは３００［オ
ングストローム］以下である。

【０１４２】通電方法をより詳しく説明するために、図
２１の（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適
宜の電圧波形の一例を示す。本実施形態においては、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。なお、上述の通電条件は、本
実施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。

【０１４３】図１９（ｄ）中の符号１１１４は該表面伝
導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するた
めのアノード電極を示し、この電極には直流高電圧電源
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。

【０１４４】活性化用電源１１１２から電圧を印加する
間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性
化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１２
の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電
流Ｉｅの一例を図２１（ｂ）に示すが、活性化電源１１
１２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。

【０１４５】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
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。

【０１４６】以上のようにして、図１９（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１４７】「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。

【０１４８】図２２は、垂直型の表面伝導型放出素子の
基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中
の符号１２０１は基板、符号１２０２と１２０３は素子
電極、符号１２０６は段差形成部材、符号１２０４は微
粒子膜を用いた導電性薄膜、符号１２０５は通電フォー
ミング処理により形成した電子放出部、符号１２１３は
通電活性化処理により形成した薄膜を示す。

【０１４９】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（符号１２０２の電極）が段
差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１
２０４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、図１８に示した平面型の表面伝導
型放出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。なお、基板１２０１、素子電極１２０２および１２
０３、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ＳｉＯ₂のような電気的に絶縁性の材料を用い
る。

【０１５０】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２３の（ａ）〜（ｆ）は、その製
造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は図２
０と同一である。

【０１５１】１）まず、図２３（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１５２】２）次に、図２３（ｂ）に示すように、段
差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層
は、たとえばＳｉＯ₂をスパッタ法で積層すればよい
が、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を
用いてもよい。

【０１５３】３）次に、図２３（ｃ）に示すように、絶
縁層の上に素子電極１２０２を形成する。

【０１５４】４）次に、図２３（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。

【０１５５】５）次に、図２３（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。

【０１５６】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。こ
の場合、図１９（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。

【０１５７】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。ここでも、図１９（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。

【０１５８】以上のようにして、図２３（ｆ）に示す垂
直型の表面伝導型放出素子を製造した。

【０１５９】（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の
特性）以上、平面型と垂直型の表面伝導型放出素子につ
いて素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用い
た素子の特性について述べる。

【０１６０】図２４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。

【０１６１】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。

【０１６２】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。

【０１６３】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。

【０１６４】第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電
圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉ
ｅの大きさを制御できる。

【０１６５】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。

【０１６６】以上のような特性を有するため、表面伝導
型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。た
とえば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表
示装置において、第一の特性を利用すれば、表示画面を
順次走査して表示を行うことが可能である。すなわち、
駆動中の素子には所望の発光輝度に応じて閾値電圧Ｖｔ
ｈ以上の電圧を適宜印加し、非選択状態の素子には閾値
電圧Ｖｔｈ未満の電圧を印加する。駆動する素子を順次
切り替えてゆくことにより、表示画面を順次走査して表
示を行うことが可能である。

【０１６７】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。

【０１６８】（多数素子を単純マトリクス配線したマル
チ電子ビーム源の構造）次に、上述の表面伝導型放出素
子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電
子ビーム源の構造について述べる。

【０１６９】図１３に示すのは、図１に示した表示パネ
ルに用いられたマルチ電子ビーム源の平面図である。基
板上には、図１８で示したものと同様な表面伝導型放出
素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１００
３と列方向配線電極１００４により単純マトリクス状に
配線されている。行方向配線電極１００３と列方向配線
電極１００４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不
図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれてい
る。

【０１７０】図１３のＢ−Ｂ’線に沿った断面を、図１
４に示す。

【０１７１】なお、このような構造のマルチ電子源は、
あらかじめ基板上に行方向配線電極１００３、列方向配
線電極１００４、電極間絶縁層（不図示）、および表面
伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、
行方向配線電極１００３および列方向配線電極１００４
を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電
活性化処理を行うことにより製造した。

【０１７２】（本発明を適用可能な画像装置の駆動回路
の構成例および駆動方法）図２５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
路の概略構成をプ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１７０
３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。

【０１７３】以下、図２５に示した装置各部の機能を詳
しく説明する。

【０１７４】まず表示パネル１７０１は、端子Ｄ_X1ない
しＤ_xmおよび端子Ｄ_Y1ないしＤ_Yn、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Ｄ_X1ないしＤ_xm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Ｄ_Y1ないしＤ _Yn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。

【０１７５】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２５
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Ｄ_X1ないしＤ
_xm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Ｔ_SCAN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２４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。

【０１７６】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
Ｔ_SYNCに基づいて、各部に対してＴ_SCANおよびＴ_SFTお
よびＴ_MRYの各制御信号を発生する。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、Ｔ_SYNC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。

【０１７７】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Ｔ_SFTに基づい
て動作する。すなわち、制御信号Ｔ_SFT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、Ｉ_D1ないしＩ_DN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。

【０１７８】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Ｔ_MRYにし
たがって適宜Ｉ_D1ないしＩ_DN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。

【０１７９】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１０
１５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Ｄ_Y1ないしＤ_Ynを通じて表示パネル１７
０１内の電子放出素子１０１５に印加される。

【０１８０】図２４を用いて説明したように、本発明に
関わる表面伝導型放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下
の基本特性を有している。すなわち、電子放出には明確
な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施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２４のグラフのように
電圧の変化に応じて放出電流Ｉｅも変化する。このこと
から、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、たとえ
ば電子放出閾値Ｖｔｈ以下の電圧を印加しても電子放出
は生じないが、電子放出閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加す
る場合には表面伝導型放出素子から電子ビームが出力さ
れる。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させることに
より出力電子ビームの強度を制御することが可能であ
る。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力
される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能で
ある。

【０１８１】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。

【０１８２】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。

【０１８３】デジタル信号式を用いる場合には、同期信
号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号
化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０
６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関連
してラインメモリ１１５の出力信号がデジタル信号かア
ナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路
が若干異なったものとなる。すなわち、デジタル信号を
用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７に
は、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回
路などを付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号
発生器１７０７には、例えば高速の発振器および発振器
の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）および計
数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器
（コンパレータ）を組み合せた回路を用いる。必要に応
じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を
電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅
器を付加することもできる。

【０１８４】アナログ信号を用いた電圧変調方式の場
合、変調信号発生器１７０７には、例えばオペアンプな
どを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてシフトレ
ベル回路などを付加することもできる。パルス幅変調方
式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）
を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで
電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。

【０１８５】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Ｄ_X1ないしＤ_xm、Ｄ_Y1ないしＤ_Ynを介して電圧を
印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子Ｈｖ
を介してメタルバック１０１９あるいは透明電極（不図
示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速され
た電子は、蛍光膜１０１８に衝突し、発光が生じて画像
が形成される。

【０１８６】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。

【０１８７】

【実施例】上述の実施の形態で説明したスペーサの引っ
張り部材、被引っ張り部材について具体的な材料、数値
例を挙げて詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に
限定されるものではない。

【０１８８】（第１実施例）本実施例では図１に示した
表示パネルを作製する場合について図２６〜３２を参照
して説明する。

【０１８９】電子源作製まず図１に示したように、あらかじめ基板１１０１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１０１２の
素子電極と導電性薄膜を形成した。

【０１９０】スペーサ基板の作製次に、表示パネルの耐大気圧構造体であるスペーサ１０
２０（図１参照）をソーダライムガラスからなる絶縁性
部材（３００ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍ）を用いて作製
した。スペーサは加熱延伸法によって断面２ｍｍ×０．
２ｍｍとなるものを長く成形し必要に応じて切断した。

【０１９１】スペーサの高抵抗膜と電極成膜スペーサ表面のうち、気密容器の画像形成領域内にかか
る４面（３００×２、３００×０．２の各表裏面）に後
述の高抵抗膜を成膜し、フェースプレート、リアプレー
トに当接する２面（３００×０．２の２面）および、３
００×２の面のフェースプレート、リアプレートに接す
る辺から０．１ｍｍの高さまでの領域（３００×０．
１）に導電性膜を形成した。高抵抗膜としては、Ｃｒお
よびＡｌのターゲットを同時に高周波電源でスパッタリ
ングすることにより形成したＣｒ−Ａｌ合金窒化膜（２
００ｎｍ厚、約１０⁹[オーム／□]）を用いた。導電性
膜は、スペーサに成膜された高抵抗膜とフェースプレー
ト、高抵抗膜とリアプレートの電気的接続を確保する目
的のほかに、スペーサ周辺の電場を抑制し電子放出素子
からの電子線の軌道制御を行う目的がある。

【０１９２】被引っ張り部材スペーサに固定される被引っ張り部材１０３０は図２６
及び図２７に示すように、８ｍｍ（上辺）、７ｍｍ（下
辺）、１．５ｍｍ（高さ）、８ｍｍ（幅）で、厚み（８
ｍｍ）の中央にスペーサの入る溝（０．２５ｍｍ）が形
成されている。引っ張り部材引っ張り部材１０３１は図２８及び図２９に示すよう
に、７ｍｍ（上辺）、８ｍｍ（下辺）、１．５ｍｍ（高
さ）、４ｍｍ（幅）とした。この引っ張り部材１０３１
は、スペーサ端部を挟むため、２個１組で使用される。

【０１９３】スペーサ組み立て引っ張り部材１０３１は前述のように、リアプレートの
画像形成領域１０３２の外周に、１つのスペーサの片端
につき２個配置される（図１、図３参照）。スペーサ１
０２０の両端側の引っ張り部材１０３１は図３１に示す
ように互いに斜面をスペーサの長手方向の外に向けて配
置される。各端部の２個の引っ張り部材１０３１は図２
８に示すように０．２５ｍｍの隙間をあけ、無機系の接
着剤でリアプレート１０１５に固定される。このとき、
その隙間の延長線と、スペーサ１０２０が配置される配
線１０１３とを一致させる。

【０１９４】被引っ張り部材１０３０は図３１に示すよ
うに、斜面が互いにスペーサ長手方向内向きになるよう
にスペーサ１０２０の両端にそれぞれ固定された。被引
っ張り部材１０３０の斜面同士の間隔ＨＬは、引っ張り
部材１０３１の斜面同士の間隔Ｈより０．０３ｍｍ狭く
してある。

【０１９５】次に、スペーサ１０２０が配線１０１３の
上に配置される。この時、被引っ張り部材１０３０の斜
面同士の間隔ＨＬは、引っ張り部材１０３１の斜面同士
の間隔Ｈより短いので、図３２に示すようにスペーサ１
０２０の底面はリアプレート１０１５にすべて接触せず
隙間が生じる。

【０１９６】リアプレートとフェースプレートの封着その後、図１に示したように、リアプレート１０１５上
に側壁１０１６をフリットガラスを介して設置し、さら
に側壁１０１６のフェースプレートの接するべき場所に
もフリットガラスを塗布した。フェースプレート１０１
７は、列配線（Ｙ方向）に延びるストライプ形状の各色
蛍光体からなる蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９
が内面に付設されている。

【０１９７】図３２に示したようにフェースプレート１
０１７をスペーサ１０２０に接触させリアプレート１０
１５に向かって近付けていくと、スペーサ１０２０に固
定された被引っ張り部材１０３０と引っ張り部材１０３
１との斜面により、スペーサ１０２０が伸展する。そし
て、この状態で側壁１０１６とフェースプレート１０１
７とリアプレート１０１５とを接合し、４００℃乃至５
００℃で１０分以上焼成することで封着した。

【０１９８】電子源プロセスおよび封止以上のようにして完成した気密容器内を排気管を通じ真
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Ｄ_X1〜Ｄ_xm とＤ_Y1〜Ｄ_Ynを通じ、行方向配線電極
１０１３及び列方向配線電極１０１４を介して各素子に
給電して前述の実施形態で説明した通電フォーミング処
理と通電活性化処理を行うことによりマルチ電子ビーム
源を製造した。

【０１９９】次に、１×１０^-6[Ｔｏｒｒ]程度の真空度
で、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着
し外囲器（気密容器）の封着を行った。

【０２００】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。

【０２０１】画像形成以上のように完成した、図１に示されるような表示パネ
ルを画像形成装置において、各冷陰極素子（表面伝導型
電子放出素子）１０１２には、容器外端子Ｄ_X1〜Ｄ_xm
とＤ_Y1〜Ｄ_Ynを通じ、走査信号および変調信号を不図示
の信号発生手段によりそれぞれ印加することにより電子
を放出させ、メタルバック１０１９には、高圧端子Ｈｖ
を通じて高電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
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[ｋ
Ｖ]、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは
１４[Ｖ]とした。

【０２０２】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、二次元上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表示ができた。

【０２０３】（第２実施例）上記の実施例の他の組み立
て例を図３３を参照して説明する。

【０２０４】本実施例では、各々曲率を有する凸状の接
触部を持つ引っ張り部材と被引っ張り部材を用いてスペ
ーサの固定を行った。

【０２０５】図３３に本実施例で用いた引っ張り部材１
０３１と被引っ張り部材１０３０を示した。スペーサの
両端側において引っ張り部材１０３１と被引っ張り部材
１０３０は扇状の面が互いに接するように配置される。

【０２０６】スペーサの組み立ては第１実施例と同様で
ある。

【０２０７】第１実施例と同様に、フェースプレートと
リアプレートの封着においてスペーサが引っ張られるこ
とで、スペーサの直線性を確保することができた。

【０２０８】以上述べたように、スペーサ１０２０を介
してフェースプレート１０１７とリアプレート１０１５
を固定したとき、リアプレート１０１５に固定された引
っ張り部材１０３１によって被引っ張り部材１０３０の
固定されたスペーサ１０２０が伸展した状態にある。

【０２０９】その結果、配線上に配置されたスペーサは
たわみを生じることがない。ゆえに、構造上の強度が向
上し、真空度の維持が確保できた。さらに、スペーサの
位置のずれによって、配線近傍の電子放出素子からの電
子軌道に干渉したり、素子近傍の電場を乱すことによっ
て電子軌道が歪んで画像表示に影響を与えることを防止
することができた。

【０２１０】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、組み立て
時にスペーサの被引っ張り部材と、第１基板（リアプレ
ート）と第２基板（フェースプレート）に固定した引っ
張り部材との接触によって、スペーサが、引っ張られた
状態で固定されるため、熱プロセス時のスペーサのたわ
み等を抑えることができ、スペーサによる電場の乱れに
よる、電子源からの電子放出の軌道の妨げを防止でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用可能な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である。

【図２】図１の被引っ張り部材の構成を説明する組立図
である。

【図３】図１の引っ張り部材の構成を説明する組立図で
ある。

【図４】図１の被引っ張り部材と引っ張り部材との関係
を説明する組立図である。

【図５】図１の被引っ張り部材と引っ張り部材との関係
を説明する組立図である。

【図６】図１の引っ張り部材の他の形状を示す図であ
る。

【図７】図１の引っ張り部材の他の形状を示す図であ
る。

【図８】図１の被引っ張り部材と引っ張り部材をスペー
サ片端のみに配置した図である。

【図９】図１の被引っ張り部材と引っ張り部材の他の配
置を示す図である。

【図１０】図１の引っ張り部材の他の形状を示す図であ
る。

【図１１】図１の被引っ張り部材の他の形状を示す図で
ある。

【図１２】図１０及び図１１に示した形状の引っ張り部
材と被引っ張り部材の好ましい組み合わせ例を示す図で
ある。

【図１３】図１で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平
面図である。

【図１４】図１３のＢ−Ｂ’線に沿った断面図である。

【図１５】図１で示した表示パネルのフェースプレート
の蛍光体配列を例示した平面図である。

【図１６】図１で示した表示パネルのフェースプレート
の蛍光体配列を例示した平面図である。

【図１７】図１のＡ−Ａ’に沿った断面模式図である。

【図１８】平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明す
るための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図であ
る。

【図１９】図１８の平面型の表面伝導型放出素子の製造
工程を示す断面図である。

【図２０】図１９で示す工程中の通電フォーミング処理
の際の印加電圧波形を示すグラフである。

【図２１】図１９で示す工程中の通電活性化処理を説明
する図で、（ａ）はその際の印加電圧波形を示し、
（ｂ）は放出電流Ｉｅの変化を示すグラフである。

【図２２】平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明す
るための図である。

【図２３】図２２の垂直型の表面伝導型放出素子の製造
工程を示す断面図である。

【図２４】本発明の画像形成装置に用いた表面伝導型放
出素子の典型的な特性を示すグラフである。

【図２５】本発明の画像表示装置の駆動回路の構成例を
示すブロック図である。

【図２６】本発明の第１実施例による表示パネルに用い
た被引っ張り部材の斜視図である。

【図２７】図２６の被引っ張り部材の三面図である。

【図２８】本発明の第１実施例による表示パネルに用い
た引っ張り部材の斜視図である。

【図２９】図２８の引っ張り部材の三面図である。

【図３０】本発明の第１実施例における被引っ張り部材
と引っ張り部材との配置関係を示す図である。

【図３１】本発明の第１実施例における被引っ張り部材
と引っ張り部材の位置関係を示す図である。

【図３２】本発明の第１実施例における被引っ張り部材
と引っ張り部材の組み立て説明図である。

【図３３】本発明の第２実施例における被引っ張り部材
と引っ張り部材の別の組み合わせを示す図である。

【図３４】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。

【図３５】従来知られたＦＥ型素子の一例を示す図であ
る。

【図３６】従来知られたＭＩＭ型素子の一例を示す図で
ある。

【図３７】従来の画像表示装置の表示パネルの一部を切
り欠いて示した斜視図である。

【符号の説明】

１０１０黒色導電材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１０２０ａ絶縁性部材１０２０ｂ高抵抗膜１０２０ｃ低抵抗膜１０３０被引っ張り部材１０３１引っ張り部材１０３２画像形成領域１１０１、１２０１基板１１０２、１１０３、１２０２、１２０３素子電極１１０４、１２０４導電性薄膜１１０５、１２０５電子放出部１１１０フォーミング用電源１１１１、１１１６電流計１１１２活性化用電源１１１３、１２１３薄膜１１１４アノード電極１１１５直流高電圧電源１２０６段差形成部材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子が放出される領域を有する第１基板
と、放出された電子が照射される領域を有する第２基板
と、前記第１基板と前記第２基板を固定するための枠
と、前記第１基板と前記第２基板の間に耐大気圧構造の
ために配置されたスペーサとからなる外囲器を形成する
電子線装置において、前記第１基板または前記第２基板のなす平面に対して傾
いていて前記第１基板側または前記第２基板側に向いた
稜あるいは面を有し、該稜あるいは面が互いに前記スペ
ーサの長手方向内向きになるように前記スペーサの両端
にそれぞれ固定された被引っ張り部材と、前記被引っ張り部材の稜あるいは面の向けられた前記第
１基板または前記第２基板に固定され、前記被引っ張り
部材の前記稜に少なくとも１点接触する点を有するか、
あるいは前記面に接する線または面を有する引っ張り部
材とを備えたことを特徴とする電子線装置。
【請求項２】前記引っ張り部材および前記被引っ張り
部材が、前記電子放出領域と前記電子照射領域とで挟ま
れる空間の外側に配置されていることを特徴とする請求
項１に記載の電子線装置。
【請求項３】前記引っ張り部材と前記被引っ張り部材
の接触部が、前記引っ張り部材については少なくとも局
部的に曲率を有する凸状であり、前記被引っ張り部材は、曲率を有する凸状、または、鋭
角もしくは鈍角の凸状、直線、前記引っ張り部材より大
きな曲率を有する凹状、のいずれか、またはそれらの組
み合わせで構成されていることを特徴とする請求項１に
記載の電子線装置。
【請求項４】前記引っ張り部材と前記被引っ張り部材
の接触部が、前記引っ張り部材については直線を有し、前記被引っ張り部材は、曲率を有する凸状、または、鋭
角もしくは鈍角の凸状、引っ張り部材と平行な直線、の
いずれか、またはそれらの組み合わせで構成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項５】前記引っ張り部材と前記被引っ張り部材
の接触部が、前記引っ張り部材については少なくとも局
部的に曲率を有する凹状であり、前記被引っ張り部材は、引っ張り部材より小さい曲率を
有する凸状、または、鋭角もしくは鈍角の凸状、のいず
れか、またはそれらの組み合わせで構成されていること
を特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項６】前記引っ張り部材と前記被引っ張り部材
の接触部が、前記引っ張り部材については鋭角もしくは
鈍角の凸状であり、前記被引っ張り部材は、曲率を有する凸状、または、鋭
角もしくは鈍角の凸状、直線、曲率を有する凹状、のい
ずれか、またはそれらの組み合わせで構成されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の電子線装置。
【請求項７】前記引っ張り部材を前記被引っ張り部材
に代えると同時に、前記被引っ張り部材を前記引っ張り
部材に代えて、前記接触部における形状を構成すること
を特徴とする請求項３から６のいずれか１項に記載の電
子線装置。
【請求項８】前記スペーサの基板が絶縁性であること
を特徴とする請求項１から７のいずれか１項に記載の電
子線装置。
【請求項９】前記スペーサの基板の表面に高抵抗薄膜
が形成されていることを特徴とする請求項８に記載の電
子線装置。
【請求項１０】前記スペーサの表面に、表面抵抗が１
０⁵〜１０¹²オーム／□の高抵抗膜を形成したことを特
徴とする請求項９に記載の電子線装置。
【請求項１１】前記電子を放出する電子源は冷陰極素
子であることを特徴とする請求項１から１０のいずれか
１項に記載の電子線装置。
【請求項１２】前記冷陰極素子が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１１に記載の電子線
装置。
【請求項１３】前記スペーサの、前記第１基板または
前記第２基板に接する位置のいずれか、あるいは両方に
金属を有することを特徴とする請求項１から１２のいず
れか１項に記載の電子線装置。
【請求項１４】前記金属が、前記第１基板もしくは前
記第２基板のいずれか、または両方と電気的に接続され
ていることを特徴とする請求項１３に記載の電子線装
置。
【請求項１５】前記スペーサは、前記電子を放出する
電子源を駆動するための配線上に配置されていることを
特徴とする請求項１から請求項１４のいずれか１項に記
載の電子線装置。
【請求項１６】前記電子の衝突により画像が形成され
る画像形成部材をさらに設けた請求項１から１５の何れ
か１項に記載の電子線装置から構成された画像形成装
置。
【請求項１７】電子が放出される領域を有する第１基
板と、放出された電子が照射される領域を有する第２基
板と、前記第１基板と前記第２基板を固定するための枠
と、前記第１基板と前記第２基板の間に耐大気圧構造の
ために配置されたスペーサとを有し、前記第１基板と前
記第２基板と前記枠により真空を維持する外囲器を形成
する電子線装置の製造方法であって、前記外囲器を形成するために前記枠および前記スペーサ
を介して前記第１基板と前記第２基板とを接合すると
き、この接合時の荷重を前記スペーサの長手方向外向き
の力に転換して前記スペーサを引っ張り、伸展させるこ
とを特徴とする電子線装置の製造方法。