JP2000311609A

JP2000311609A - 電子線装置用スペーサ、その製造方法、およびそれを用いた電子線装置

Info

Publication number: JP2000311609A
Application number: JP2000047547A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Ito; 靖浩伊藤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1999-02-24
Filing date: 2000-02-24
Publication date: 2000-11-07
Anticipated expiration: 2020-02-24
Also published as: JP3507394B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、帯電を抑制し、電子線装置に用い
たときに電子の軌道をゆがめることのないスペーサ、お
よびこのようなスペーサの効率のよい製造方法を提供す
ること、および帯電に伴う発光点の変位や沿面放電を抑
制した優れた表示品位と長期信頼性のある電子線装置を
提供することを目的とする。【解決手段】電子源と、該電子源と対向するプレート
と、前記電子源と前記プレートとの間に配設されるスペ
ーサとを備える電子線装置に用いられるスペーサであっ
て、該スペーサはスペーサ基板１上に凹凸形状の粗面化
層４を有し、該粗面化層が微粒子およびバインダーを含
むことを特徴とするスペーサ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置および
その応用である画像表示装置等の画像形成装置および画
像形成装置などに使用されるスペーサに関するものであ
り、特に構造を有する電子線装置および画像形成装置並
びにそれらで使用されるスペーサに関する。

【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、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放
出素子（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、例え
ば、M.I.Elinson,Radio Eng.ElectronPhys.,10,1290,(1
965)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(1972)]
や、Ｉｎ₂Ｏ₃／ＳｎＯ₂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２
６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２７に前述のＭ．Ｈａｒｔｗ
ｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３
００１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］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。

【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３０
０５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、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３００
５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３
００４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、例えば、W.P.Dyke &
W.W.Dolan,“Field Emission”,Advance in Electron
Physics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,“Physi
calProperties of Thin-Film Field Emission Cathodes
with Molybdenium cones”,J.Appl.Phys.,47,5248(197
6)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
２８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３
０１４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２
８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、例えば、C.
A.Mead,“Operation of Tunnel-Emission Devices,J.Ap
pl.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２９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［Å］程度の
薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００［Å］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、微細な素子が作成可能である。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に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。

【００１３】例えば、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、例えば本出願人による特開昭６４−３１
３３２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。

【００１４】また、表面伝導型電子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。特
に、画像表示装置への応用としては、例えば本出願人に
よる米国特許第５，０６６，８８３号や特開平２−２５
７５５１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。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、例えば本出願人による米国特許第４，９０４，８
９５号に開示されている。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
報告された平板型画像表示装置が知られている[R.Meye
r:“Recent Development on Micro-Tips Display at LE
TI”,Tech.Digest of 4th Int. Vacuum Microelectroni
cs Conf.,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、例えば本出願人による特開平３−５
５７３８号公報に開示されている。

【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画像表示装置は省
スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の画像
表示装置に置き換わるものとして注目されている。

【００１８】図３０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。

【００１９】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３
１１７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。リアプレート３
１１５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３０に示すとお
り、Ｍ本の行方向配線３１１３とＮ本の列方向配線３１
１４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３１１
４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）、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。

【００２１】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。

【００２２】また、上記気密容器の内部は１０^-6Ｔｏｒ
ｒ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３１
１７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３０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）３１２
０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３１１７間は通常サブミリ乃至
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。

【００２３】以上説明した表示パネルを用いた画像表示
装置に、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙ
ｎ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］乃至数［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。

【００２４】

【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。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、あ
るいは放出電子の作用でイオン化したイオンがスペーサ
に付着することにより、スペーサ帯電をひきおこす可能
性がある。このスペーサの帯電により冷陰極素子３１１
２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、スペーサ近傍の
画像が歪んで表示される。

【００２５】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ビーム電子源とフェースプレ
ート３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋ
Ｖ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、マルチ電子
源とフェースプレート３１１７間のスペーサ３１２０表
面に沿った沿面放電が懸念される。特に、上記のように
スペーサが帯電している場合は、放電が誘発される可能
性がある。

【００２６】この問題点を解決するために、スペーサに
微小電流が流れるようにして帯電を除去する提案ＵＳＰ
５，７６０，５３８がなされている。そこでは絶縁性の
スペーサの表面に帯電防止膜としての高抵抗薄膜を形成
することにより、スペーサ表面に微小電流が流れるよう
にしている。ここで用いられている帯電防止膜は酸化ス
ズ、あるいは酸化スズと酸化インジウム混晶薄膜や金属
膜である。

【００２７】また、高抵抗膜により帯電を除去する方法
だけでは画像のゆがみの低減が不十分であることがあっ
た。この問題は、高抵抗膜付きスペーサと上下基板すな
わちフェースプレート（以下、「ＦＰ」という。）およ
びリアプレート（以下、「ＲＰ」という。）との間の電
気的接合が不十分であり、接合部付近に電荷が集中する
ことが要因として考えられる。この点を解決する提案と
して特開平８−１８０８２１号公報や特開平１０−１４
４２０３号公報のように、スペーサのＦＰ側の端面およ
びＲＰ側の端面を１００〜１０００ミクロン程度の範囲
で金属または高抵抗膜より抵抗率の低い材料で被覆する
ことにより、上下基板との電気的コンタクトを確保する
とともにフェースプレートからの反射電子（輻射電子）
の入射による帯電を抑制する手法がある。

【００２８】これらの高抵抗膜の付与手段や放出電子の
軌道制御と後述する電気的コンタクトを目的とした低抵
抗膜部分形成によっても、フェースプレートの素材や膜
厚、形状、陽極加速電圧、等の電子線装置の他の設計パ
ラメータによっては、スペーサ上の帯電の抑制が不十分
であり、発光点の変位やスペーサ付近での部分的な微少
放電の発生などの問題があった。

【００２９】これらの帯電の原因の詳細は明らかにはな
っていないが、以下のような背景が要因となっていると
考えられる。

【００３０】後述するスペーサの容量や抵抗を実効的に
増大させる要因が存在すること、もしくは、スペーサに
近接する冷陰極素子３１１２の非選択期間に最近接以外
の冷陰極素子３１１２からの反射電子や陰極との接合付
近の電界集中領域からの異常な電界放出に曝されている
こと等がスペーサの帯電の要因となっていると推測され
る。また、後述するスペーサ表面の二次電子放出係数が
設計上制御されていないこともスペーサの帯電の要因と
なっていると考えられる。

【００３１】そこで、本発明者は、次に述べるようにい
くつかの要因に分けて検討を行った。

【００３２】［背景１］スペーサ表面の高抵抗膜の緩
和時定数による制限スペーサ表面の任意の領域における帯電現象の進行は、
一般に誘電体の帯電モデルを適用することで、注入電流
に対する帯電電位の時間変化として考慮することができ
る。

【００３３】図４は、実効的注入電流ｉｃがスペーサ表
面の任意の位置ｚに電流源から供給され、注入領域から
上下電極を見た容量抵抗成分によって、緩和するモデル
を説明した図である。この図中、Ｖａは、電圧源から陽
極に印加される電圧を意味し、ｉｃは、高さｚｈ（ｈは
スペーサの高さに相当、０＜ｚ＜１）の位置に供給され
る実効的注入電流であり、二次電子電流と一次電子電流
の差に一致する。Ｃ１、Ｒ１は注入領域と陽極との間の
緩和時定数を規定する静電容量値、抵抗値を意味し、Ｃ
２、Ｒ２は注入領域と陰極との間の緩和時定数を規定す
る静電容量値、抵抗値を意味する。このとき、抵抗と容
量が高さ方向において一様に分布しているとき、スペー
サの抵抗Ｒと容量Ｃを用いて、Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１、Ｒ２
は、それぞれ、Ｃ／（１−ｚ）、Ｒ（１−ｚ）、Ｃ／
ｚ、Ｒｚと記述される。

【００３４】任意の位置の注入電流に対して、互いに重
ねあわせの原理が成立するから、図４のように、陽極陰
極間に電圧源により高圧Ｖａ印加し、着目領域位置ｚに
真空側から入射する電子電流を出入りの差分をとった値
である実効的注入電流Ｉｃとして扱い、これを電流源と
して供給する等価回路で定式化して帯電過程を考えて一
般性を失わずにスペーサ上の任意の高さの領域の電位を
規定できる。

【００３５】以下に、スペーサの構成として好適な構成
を考案するために、具体的に本発明の電子線放出装置に
おいて好適な絶縁性もしくは高抵抗膜付きスペーサ上の
帯電電位の緩和過程の定式化を行う。簡単のために、電
気定数のスペーサ表面上の分布が均一であることを仮定
する。先ず、スペーサ表面への実効的な注入電荷速度を
電流源が供給する電流量として扱い入射電子のエネルギ
ー分布入射角度分布を考慮して定式化すると、電子放出素子からの放出電子電流量Ｉｅ高さｚｈ（０＜ｚ＜１）における入射電子量割合 βij 高さｚｈ（０＜ｚ＜１）における二次電子放出係数 δ
ij 添字i,jはそれぞれ、入射エネルギーと入射角度に対応
する位置ｚにおける一次電子電流量ＩｐＩｐ＝ΣΣＩｐij＝ΣΣβij×Ｉｅ位置ｚにおける二次電子電流量ＩｓＩｓ＝ΣΣδij×Ｉｐij＝ΣΣδij×βij×Ｉｅ位置ｚにおける電荷注入速度ＩｃＩｃ＝ΣΣ（δij−１）×Ｉｐij＝ΣΣ（δij−１）×
βij×Ｉｅと表される。

【００３６】最終的に注入電荷速度Ｉｃは、Ｉｃ＝Ｐ × Ｉｔ一般式（２）と記述できる。

【００３７】ただし、ＰはＰ＝ΣΣ（δij−１）×βij
で記述され、Ｉｅには独立の係数であるが、帯電の進行
により、実際には変化することが予想される。

【００３８】次に、注入領域からみたスペーサ膜の容量
と抵抗の配置は、簡単のためにスペーサの高さ方向（陽
極陰極間の高圧印加方向に一致）に抵抗と容量の分布が
存在しないと仮定して考える。このとき、陽極・陰極か
らみたスペーサの面方向の抵抗と容量をＲ，Ｃ、スペー
サの高さをｈ、注入領域の高さをｚｈ、（０≦ｚ≦１、
陽極側ｚ＝１）とすると、注入領域上下に存在する電気
定数は位置ｚに対応して規定される。さらに、陽極・陰
極間は電圧源により電圧が印加されているので実効的イ
ンピーダンスＺが０として捉えられる。従って、注入さ
れた帯電電荷は、注入領域の上下に位置する抵抗と容量
のそれぞれの並列抵抗、並列容量を通じて緩和されると
理解される。位置ｚにある注入領域とＧＮＤとの間の抵
抗は、ｚ（１−ｚ）Ｒ、容量は、Ｃ／ｚ＋Ｃ／（１−
ｚ）であり、緩和パスの応答時定数τは、元のスペーサ
抵抗容量積に一致しＣＲとなる。

【００３９】このときの任意の場所の電位は、前述の等
価回路図４における全閉路に電流に関する微分方程式を
たてて得られた解から、時間の関数として記述される。

【００４０】電子放出素子の連続的な駆動条件下で、電
子放出開始時刻をｔ＝０とすると、最終的に、注入領域
の帯電電位の進行過程を表すΔＶ（ｔ）は ΔＶ（ｔ）＝z(1-z)*R*ic*(1-exp(-t/τ)) 一般式（３）となり、抵抗値Ｒと実効的注入電流Ｉｃの積に依存して
いることがわかる。

【００４１】帯電の時間的進行を、図５に示す様に、横
軸に時間、縦軸に電子放出素子からのエミッション電流
量とスペーサ上の帯電電位電子放出時間をとり、休止時
間（すなわち選択期間、非選択期間）としてｔ１秒、ｔ
２秒毎に繰り返す駆動をしたときについて考えると、一
般式（３）より注入領域の最初の周期（ｔ１＋ｔ２秒）
の終了時の帯電電位ΔＶは ΔＶ（ｔ）＝z(1-z)*R*ic*(1-exp(-t１/τ))＊exp（-t2/τ) 一般式（４）となり、ｔ２＞＞τまたはｔ１＜＜τの条件以外では、
近傍の素子の駆動毎に帯電が蓄積していくことが予想さ
れる。以上がスペーサの帯電の緩和過程の記述である。

【００４２】一方、表示素子としては、選択期間ｔ１中
の放出電子量に依存してビーム位置が変化すること（Ｄ
ｕｔｙ依存）が問題となるが、このような発光位置のＤ
ｕｔｙ依存は、放出電子量（Ｉｅとパルス幅の積）に対
する一般式（３）の示すΔＶの変化として捉えることが
できるから、一般式（３）の両辺を、放出電子量（Ｉｅ
とパルス幅の積）で微分する。ｄΔV(t)/ｄ（Ie×ｔ
１）＝z(1-z)*R*[P*(1-exp(-t１/τ))/ｔ１＋P＊exp(-t１/τ)/τ] ＝z(1-z)*/C*P/ｔ１*[τ＋（ｔ１―τ）＊exp(-t１/τ)] 一般式（５）となるが、駆動条件や材料定数により簡単化され、絶縁
性材料である場合や選択時間が非常に短い場合はＣＲ＝
τ＜＜ｔ１が成立し、ｄΔV(t)/ｄ（Ie×ｔ１）＝ z(1-z)*P/C 一般式（６）となる。

【００４３】低抵抗材料である場合や選択時間が非常に
長い場合はＣＲ＝τ＞＞ｔ１が成立し、ｄΔV(t)/ｄ（Ie×ｔ１）＝ z(1-z)*P*R/t1 一般式（７）となる。

【００４４】上記の定式化をもとに、発光位置のＤｕｔ
ｙ依存すなわち、選択期間における階調依存を規定する
パラメータを説明する。

【００４５】陽極陰極間の加速電圧を維持する条件か
ら、スペーサは表面方向にある程度の絶縁性もしくは高
抵抗性を有していることが好ましい。そのため、通常は
任意の位置における帯電電位のＤｕｔｙ依存を考慮する
場合、一般式（５）または（６）を適用することが好ま
しい。したがって、Ｄｕｔｙ依存を抑制するためには、
スペーサ材料の誘電率を大きくするか断面積を大きくす
ることが要求されるが、誘電率の材料上の制御可能範囲
は比抵抗に比較して極端に狭く、膜厚に関しても、プロ
セス上の理由から効果的な大きさを確保することはでき
ない。したがって、パラメータＰを抑制することが必要
となる。

【００４６】さらには、休止期間における帯電緩和の効
果を高めるという観点から見ると、前述の一般式（４）
で説明したように抵抗と静電容量から規定される時定数
より短い繰り返し周期でスペーサに電荷が注入されれば
電荷が蓄積されてしまう。仮にスペーサ表面の高抵抗膜
の緩和時定数が、電子放出素子のライン非選択期間ｔ２
秒（≒選択期間×走査ライン数）より小さい材料を適用
していても、累積帯電が形成されていることがあり、抵
抗値の制御による緩和時間τの設計だけでは帯電防止策
としては不十分であると考えられる。

【００４７】いずれにしても、抵抗値と容量の制御のみ
では帯電を抑制するのに好適な条件を設計することは難
しく、二次電子放出係数を制御することが必要である。

【００４８】［背景２］一般に二次電子放出係数は入
射電子の入射角依存性が大であり、高入射角化により指
数関数的に二次電子放出係数δが倍増すること一般に、図２のように一次電子が平滑な表面に入射した
場合の二次電子放出係数は、その入射角をθ［度］（−
９０＜θ＜９０）、入射エネルギーをＥｐ［ｋｅＶ］、
入射電子の膜中の侵入距離をｄ［Å］、二次電子の吸収
係数をα［１／Å］、膜中の二次電子生成に必要な一次
電子の平均エネルギーξ［ｅＶ］、表面から真空への二
次電子の脱出確率をＢとすると、一次電子の膜中でのエ
ネルギー損失過程を記述するパラメータＡ、ｎによっ
て、以下のような一般式（０）により定量的に記述され
る。

【００４９】

【数３】上記一般式(０)の示す二次電子放出係数の入射エネルギ
ー依存特性は、一般に図１０のように低エネルギー側に
ピークを有した山型の特性を示し、多くの場合、二次電
子放出係数δのピーク値が１を超え、δ＝１を満足する
入射エネルギーを２つ有している。この２つのクロスポ
イントエネルギー間の入射エネルギーにおいては二次電
子放出係数が正となり正電荷の発生を意味している。二
つのクロスポイントエネルギーのうち小さい方を第１ク
ロスポイントエネルギーＥ１、大きい方を第二クロスポ
イントエネルギーＥ２と称する。このとき、一般式
（０）において、垂直入射すなわちθ＝０度で規格化し
た二次電子放出係数の入射角依存度が、斜め入射による
二次電子放出増倍効果を評価する指標となりうる。これ
を、以下に一般式（１）として示す。

【００５０】

【数４】ただしここにおいても、パラメータｍ１、ｍ２は、m1＝
0.68273、ｍ2=0.86212の値を有する定数である。ただ
し、ここでｍ₀は二次電子の吸収係数αと一次電子の侵
入距離ｄの積であるαｄに一致し、入射エネルギーの関
数であり、正の実数をとりうる。ｍ₀をその性質より二
次電子放出係数の入射角度増倍係数と称することにす
る。

【００５１】上記一般式（１）において、任意の入射エ
ネルギー条件において入射角｜θ｜に対する単調増加傾
向を示し、９０度入射条件近傍で急激に増加する。この
二次電子放出係数の高入射角増倍効果を図３に示す。こ
れは、斜め入射により、二次電子の膜中の生成部位が膜
表面に近い浅いところに分布が移動するため、再結合に
より消失されずに真空中に放出される割合が増加するた
めである。このことは、見かけ上、二次電子の吸収係数
αがαｃｏｓθに減少したこととして理解できる。実際
のスペーサ材料として平滑面に形成された平滑な膜にお
いては、例えば、多くの帯電防止膜が正の二次電子放出
係数を有するエネルギーすなわち第１クロスポイントエ
ネルギーより大でありかつ第二クロスポイントエネルギ
ーより小なエネルギーである入射エネルギーが１ｋｅＶ
の条件で二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ₀が１
０より大きな値を有し、入射角の増大による正の帯電が
拡大し、スペーサ材料の正帯電の大きな原因となってい
る。

【００５２】［背景３］スペーサに対する入射角分布
が大きく、さらに高入射角な入射電子が支配的となって
いることスペーサ表面への電子の入射経路はさまざまに存在して
いるが、大きく３経路に代表される。第一の経路は、電
子放出素子からの放出電子の直接入射であり、入射角度
は、スペーサ近傍の電場の歪みの程度や他の装置の設計
値によるが８０度〜８６度程度と高入射角度かつ高入射
エネルギーの入射モードをとる。また、スペーサと近傍
放出電子素子との距離が近いため、非常に入射電子量が
多くなることが特徴である。第二の経路はフェースプレ
ートから周囲に反射した反射電子の間接入射であり、入
射角度は、０から高入射角まで分布し、入射エネルギー
も分布をもつが、第一経路の入射エネルギーよりは小さ
い。第三の経路は、第一第二の入射電子もしくは、スペ
ーサと陰極の接点付近の電界集中点から電界放出された
電子のスペーサ表面への再入射である。第三の経路は、
スペーサ表面の形状や帯電電位の分布があるが、局所的
により多く正帯電している領域に電子が再入射しやすい
ために生じると考えられる。この第三の経路も入射角は
分布をもち、通常、加速電圧として沿面方向に数〜数１
０ｋＶ／ｃｍ程度の高電界が印加されているため、垂直
入射から変調され高入射角となる。したがって、いずれ
の経路を経た入射電子も入射角度分布をもち、高入射角
の入射電子により固体内部に形成した正電荷により実効
的な電荷注入が行われる。上記、入射モードのうち、問
題点となる正帯電に支配的となるのは、通常は第１経路
の直接入射電子であるが、駆動状態や電子放出素子の設
計に依存していて、必ずしも、フェースプレートからの
輻射電子や次項で述べる多重散乱電子の再入射が問題と
ならないわけではない。

【００５３】［背景４］表面の多重電子放出一旦スペーサ表面から放出された二次電子は、大きくて
も５０ｅＶ程度と比較的小さな初期エネルギーを有して
いる。空間中で陽極陰極間の電界からエネルギーを受け
るが、陽極に到達する電子のほかにスペーサが正に帯電
している状況が多く発生するため、スペーサ上の正帯電
領域に再突入する電子が多く存在する。これらは、比較
的低入射エネルギーでかつ高入射角で入射と放出を交互
に繰り返しながらスペーサ上に累積的に正帯電を蓄積さ
せていくため、問題である。したがって、上記の多重電
子放出を抑制することが課題である。

【００５４】上記背景を整理すると、背景１より、膜の
誘電率と抵抗値の選択範囲には制限があり、抵抗値設計
だけでは不十分な場合が存在し、膜への実効的な注入電
流量を制限することすなわち、二次電子放出係数を制限
することが重要であることがわかる。

【００５５】さらに、背景２，３より、実際の電子放出
素子においては高入射角の帯電が支配的となっているた
め、二次電子放出係数の入射角度依存と絶対値を低下さ
せることがスペーサ表面の設計上の課題である。さらに
は、背景４より、多重散乱電子による累積的な正帯電を
抑制するために、電子の累積的な放出現象を減らすこと
が必要であることがわかる。

【００５６】本発明は、上記の課題を解決すべくなされ
たものであり、帯電を抑制し、電子線装置に用いたとき
に電子の軌道をゆがめることのないスペーサ、およびこ
のようなスペーサの効率のよい製造方法を提供すること
を目的とする。さらに本発明は、帯電に伴う発光点の変
位や沿面放電を抑制した優れた表示品位と長期信頼性の
ある電子線装置を提供することを目的とする。

【００５７】

【課題を解決するための手段】本発明は、電子源と、該
電子源と対向するプレートと、前記電子源と前記プレー
トとの間に配設される間隔維持構造体（以下、スペーサ
という。）とを備える電子線装置に用いられるスペーサ
であって、該スペーサはスペーサ基板上に凹凸形状の粗
面化層を有し、該粗面化層が微粒子およびバインダーを
含むことを特徴とするスペーサに関する。

【００５８】本発明の第１の形態においては、この微粒
子は、その一次粒子の粒子径が、バインダーの平均膜厚
の１．２倍以上であることが好ましい。

【００５９】また本発明の第２の形態においては、前記
粗面化層の膜厚が微粒子の一次粒子の平均粒子径より大
きいことが好ましい。その際、微粒子は二次粒子を形成
していることが好ましく、前記粗面化層の膜厚はこの二
次粒子の平均粒子径より小さいことが好ましい。

【００６０】本発明では、前記スペーサ表面の二次電子
放出係数は垂直入射条件において、二次電子放出係数δ
＝１を満足する入射エネルギーを２個有しており、前記
δ＝１条件をみたすエネルギーのうち大きい方のエネル
ギーを第２クロスポイントエネルギーとしたとき、第２
クロスポイント以下の入射エネルギーにおいて、

【００６１】

【数５】をそれぞれ入射角θ、０度での一次電子に対する二次電
子放出係数とするときに、下記一般式（１）

【００６２】

【数６】におけるパラメーターである二次電子放出係数の入射角
度増倍係数ｍ₀が１０以下であることが好ましい。本発
明においては、凹凸形状の粗面化層は、液相成膜法によ
って形成されたものであることが好ましい。

【００６３】本発明者は、以下のように鋭意検討の結
果、本発明に至ったものである。まず、前述の一般式
（０）、（１）は、経験的にほとんどの材料において満
足され、二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ₀は実
験値を一般式（１）にフィッティングすることで求めら
れ、再現性も高いので、二次電子放出係数の入射角度依
存性の評価の指標とすることができる。本発明者の詳細
なる検討によれば、スペーサ材料として好適とされてい
る多くの低二次電子放出係数を有する無機材料において
も、強い入射角度依存性を有し第二クロスポイントエネ
ルギーＥ２以下の一次電子に対して二次電子放出係数の
入射角度増倍係数ｍ₀は１０以上の値を有する。このた
め斜め入射が多い電子線放出型の画像表示装置内のス
ペーサの正帯電の大きな要因となる。

【００６４】［理論式からの理想状態］＜微粒子分散型粗面化層による二次電子放出係数の入射
角度依存性の抑制効果＞二次電子放出係数の入射角度増
倍係数ｍ₀を小さくし、かつ垂直入射の二次電子放出係
数δ₀をも低減するためにはどうすればよいかを検討し
た結果、以下のような要件を満たすことで、上記課題を
達成することができることが分かった。すなわち、入射
角依存性を緩和するためには、大きく分けて二つの手法
をとることが考えられる。

【００６５】入射角自体の一様性を緩和する手法、もし
くは、材料側の特性として、表面効果すなわち一次電子
と二次電子の侵入長の比ｄ／λを少なくする方法が考え
られる。

【００６６】一次電子の入射角を分散表面と見なす界面の法線の方向に分布を持たせることに
より、入射角度が外部から規定される角度に限定されず
に、局所的に定義された入射角はマクロに定義された角
度にたいして分布をもつことになり、入射角依存性が緩
和する。入射角の依存性は９０度入射近傍で急激に増大
する特性を示すため、入射角を分散させ緩和する効果は
大きい。

【００６７】一次電子と二次電子の侵入長の比の低減固体中の侵入長(penetration depth)は電子密度ρＺeff
／Ａefff（ここで、ρは固体の密度、Ｚeffは実質的な
原子番号（もしくは等価的な原子番号）、Ａeffは実質
的な原子量［ｇ／ｍｌ］（もしくは等価的な原子量）で
あり、複数の元素からなる物質の場合は、各元素ごとに
それぞれの成分比を原子番号もしくは原子量に乗じて足
した等価的な値を用いる。）の逆数に比例するので電子
密度を大きくとれば二次電子放出係数の入射角度増倍係
数ｍ₀を小さくすることが可能となる。Ｚeff／Ａeffは
水素以外の元素は、２〜２．５の範囲をとり、ρの変化
に比較し小さいので、侵入長は、固体の密度ρにより規
定されている。すなわち、同じ入射エネルギーの一次電
子では密度ρの大な膜中ほど侵入長は小さくなる。そこ
で、二次電子放出係数の入射角度倍増係数ｍ₀を抑制す
ることは、ｍ₀＝ｄ／λ（但しλは二次電子の脱出深さ
であり、λ＝１／α）であるから、一次電子と二次電子
の媒質中における侵入距離の比を抑制することとして理
解できる。

【００６８】しかしながら、均一の一材料系では上記λ
とｄの関係を独立に制御することが非常に困難であり、
本願発明者等による検討の結果、多くの場合、二次電子
放出係数の入射角度増倍係数ｍ₀が第２クロスポイント
エネルギーE2以下の一次電子に対して１０以上の値とな
ることが分かった。

【００６９】本発明者等の詳細なる検討の結果、上記
の作用を機能させるための構成としては、下記に示す
構造があることがわかった。

【００７０】それは、表面の位置を膜厚方向に分布を持
つ構成をとることにより、脱出深さλを分散させて深さ
方向に増大させる。固体中の多くの領域で電子のエネル
ギーの差からλ／ｄであるため、表面位置の分散に伴う
ｄの増加率はλの増加率に比べて微少であり、結果とし
てｄ／λは小さな値となり、二次電子放出係数の入射角
度増倍係数ｍ₀は低減する。上述の表面の膜厚方向の位
置の分散を持たせる手法は、局所的に表面が内部にもぐ
みこみ入り組んだような凹凸構造をとることにより実現
される。本発明者等の詳細なる検討の結果、このような
入り組んだ構造としての具体例は、必ずしも、スペーサ
の最表面の形状が凹凸を有している構成に限定されず
に、最表面が平滑でも電子の侵入深さの領域に質的にな
差を有した界面が内部で入り組んだ構造においても、二
次電子放出係数の入射角度倍増係数が小さい構成が実現
可能であることが分かった。

【００７１】これら手法によりλの増大が計られ、好適
な設計を施すことにより第２クロスポイントエネルギー
E2以下の一次電子に対して二次電子放出係数の入射角度
増倍係数ｍ₀が従来例に比較して3分の1以下程度とな
り、第2クロスポイントエネルギー以下の一次電子に対
してｍ₀が３程度までに減少させることが可能となるこ
と分かった。

【００７２】＜微粒子分散型粗面化層による二次電子放
出係数の抑制効果＞さらに、前記の微粒子分散型粗面化
層により、表面が入り組んだ構造によるスペーサは、二
次電子放出量の絶対値も低減させる効果を有することが
分かったが、この作用機構は、次のように理解される。

【００７３】高抵抗膜部で走行する、二次電子と一次電
子はともに媒質内部の原子と相互作用しながら衝突、散
乱を繰り返し、エネルギーを失っていく。このとき電子
が通過する媒質の電子密度に、侵入長とエネルギー減少
率は強く依存しており電子密度の大きな媒質中では散乱
確率が高いので侵入長は小さくなる。さらに、一定の侵
入距離あたりのエネルギー減少率が大きく、単位深さあ
たりの二次電子生成量は増大する。電子密度が大きな構
造すなわち比重が大きな材料は比重が小さな材料に比較
して、電子の侵入長が小さく、媒質中での二次電子生成
量が大きくなる。

【００７４】電子の侵入長と生成量の差を考慮して、こ
れらの電子密度の異なる媒質の界面において、生成した
二次電子の挙動を考えると、微視的に見て電子密度大の
領域から電子密度小の領域に二次電子が放出している現
象が発生していると考えられる。

【００７５】ここで、上記の界面が凹凸を形成し表面積
を増大させる方向に形成されている場合、電子の侵入長
の大きな低電子密度側の領域を走行しながら、再度、高
電子密度領域との界面に到達してエネルギーを失う。誘
電分極として膜中に電荷は或る一定時間残留するが、結
局、正孔と再結合し最終的には膜内部で消失する。結局
これらの大部分は最終的な真空への放出がなされずに真
空への二次電子放出量は低減する。

【００７６】本発明では、高抵抗膜と真空とを電子密度
の異なる２領域として利用し、その２領域が入り組んだ
界面を形成するようにしているため、上述のように真空
への二次電子放出量を効果的に低減することができ、そ
れにより帯電を防止することができる。

【００７７】表１に本発明の請求項により実現される作
用をまとめた。

【００７８】

【表１】また、本発明では、電子の密度の差が異なる領域を界面
としてとらえることで、両者の界面が膜内に入り組んだ
構成、すなわち膜内に疎密がある構成によっても特定の
材料に限定されずに、同様な効果を実現できる。

【００７９】また、本発明のスペーサは電子線装置に好
適に用いられるものであり、その際スペーサは表面に高
抵抗膜を有し、電子源との当接面および／または電子源
と対向するプレート上の電極との当接面に導電膜を有す
る構成とすることが可能であり、前記高抵抗膜が前記電
子源および前記電極に対して前記導電膜を介して電気的
に接続されていることが好ましい。

【００８０】本発明の電子線装置としては、以下のよう
な形態を挙げることができる。

【００８１】前記電極が前記電子源より放出された電
子を加速する加速電極であり、入力信号に応じて前記冷
陰極素子から放出された電子を前記ターゲットに照射し
て画像を形成する画像形成装置である形態。特に、前記
ターゲットが蛍光体である画像表示装置。

【００８２】前記冷陰極素子は、電子放出部を含む導
電性膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であり、特に
好ましくは表面伝導型電子放出素子である形態。

【００８３】前記電子源は、複数の行方向配線と複数
の列方向配線とでマトリクス配線された複数の冷陰極素
子を有する単純マトリクス状配置の電子源である形態。

【００８４】前記電子源は、並列に配置した複数の冷
陰極素子の個々を両端で接続した冷陰極素子の行を複数
配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方
向と呼ぶ）に沿って、冷陰極素子の上方に配した制御電
極（グリッドとも呼ぶ）により、冷陰極素子からの電子
を制御するはしご状配置の電子源である形態。

【００８５】また、本発明によれば、表示用として好
適な画像形成装置に限るものでなく、感光性ドラムと発
光ダイオード等で構成された光プリンタの発光ダイオー
ド等の代替の発光源として、上述の画像形成装置を用い
ることもできる。またこの際、上述のｍ本の行方向配線
とｎ本の列方向配線を、適宜選択することで、ライン状
発光源だけでなく、２次元状の発光源としても応用でき
る。この場合、画像形成部材としては、以下の実施形態
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。また、本発明の思想によれ
ば、例えば電子顕微鏡のように、電子源からの放出電子
の被照射部材が、蛍光体等の画像形成部材以外のもので
ある場合についても、本発明は応用できる。従って、本
発明は被照射部材を特定しない一般的電子線装置として
の形態もとりうる。

【００８６】

【発明の実施の形態】以下に本発明の好ましい態様につ
いて説明する。

【００８７】本発明によるスペーサはスペーサ基板とス
ペーサ基板の少なくとも一部を被覆する粗面化層とを有
し、粗面化層は、微粒子がバインダーとともに含有され
ている構造をとる。これにより、スペーサ基板上の凹凸
は、複数の方向に対して入射角を緩和するように形成さ
れている。図１は、典型的なスペーサの形状を示す図で
あり、例えば図１１に示すような画像表示装置において
スペーサ１０２０として用いられる。図１（ｂ），
（ｃ）は本発明の凹凸基板スペーサの断面模式図であ
り、（ｂ）は、同図（ａ）中の縦方向Ｂ−Ｂ′を含む断
面であり、同様に（ｃ）は、横方向Ｃ−Ｃ′を含む断面
の模式図である。１は、スペーサ基板、４は、微粒子が
分散された粗面化層であり、２はスペーサ基板１の表面
に形成した帯電防止を目的とした高抵抗膜である。高抵
抗膜２は、前記スペーサ基板上に形成された粗面化層の
表面凹凸にならい最終的な表面に凹凸を形成している。
粗面化層２が高抵抗膜を兼ねることも実施形態としてあ
りうる。３は上下電極基板とスペーサとの間のオーミッ
クなコンタクトを得るために必要に応じて設けられた低
抵抗膜である。図１（ｂ）、（ｃ）から明らかなよう
に、スペーサ基板は互いに直交するＢ−Ｂ’断面方向に
もＣ−Ｃ’断面方向にも凹凸形状を有している。従っ
て、他の断面方向にも凹凸形状を有している。

【００８８】さらに本発明のスペーサは、粗面化層の膜
厚が、分散されている微粒子の粒子径に対して小である
構成をとるが、このとき、最表面が粗面化されていれ
ば、いかなる、粒子の分散状態でも良く、単分散した一
次粒子の粒子径を扱ってもいても、バインダ中に凝集塊
を有した二次粒子の粒子径を考えても良い。さらに、二
次粒子径が膜厚より大きい場合、膜中に微粒子の分布に
疎密が形成されているため、さらに微粒子の導電性がバ
インダーマトリクスの導電性より大きい構成をとれば、
膜厚方向の導電パスにはバウンダリーがなく、膜面方向
の導電パスにはバウンダリーが複数存在するため、膜厚
方向と膜面方向に抵抗値の異方性を発現できる副次的な
効果も生じるさせることが可能となる。

【００８９】以下、一次粒子の粒子径が膜厚より大きな
構成を第１の形態とし、第１形態を図６および図８に例
示する。同図中、それぞれ、６０１，８０１は、粗面化
のために設けた微粒子、６０２，８０２は、微粒子を基
板に対して固定する目的等から設けたバインダーマトリ
クス部、微粒子径６０３、８０３は、それぞれ、バイン
ダーマトリクス部の膜厚６０４，８０４にたいして、大
きな値となるように設計している。基板密着性、導電性
などの点から、図８中に示すように、バインダー中に粗
面化微粒子以外に他のサイズの微粒子８０６を含有させ
ても良い。

【００９０】一方、一次粒子が凝集し一次粒子の疎密分
布が存在した場合は、膜中に疎の部分を介して密の部分
がつくる二次粒子が互いに点在するような分布をとるた
め、巨視的に見た場合は凝集界（バウンダリー）と凝集
塊（クラスター）を形成する。この構成を第２の形態と
称し、この第２形態を図７および図９に例示する。同図
中、７０１，９０１は、バインダー中に含有されている
一次粒子で、それぞれ、膜厚７０６、９０６より小さい
径を有する、７０２，９０２はバインダーマトリクス、
一次粒子が凝集した場合は、疎密の分布が膜中に存在す
るが、微粒子の凝集性がバインダーのそれより大きいの
で通常は、密な部分７０３、９０３が、疎７０４、９０
４な領域に囲まれている分布を示す。さらに二次粒子径
より膜厚７０６、９０６を小さい構成とすれば、膜面方
向に二次粒子塊が点在する構成を実現できる。さらに、
二次電子放出の抑制等の必要から設けた表面コート層７
０５を設けることもある。

【００９１】＜第１の形態＞本発明の第１の形態は、粗
面化層中で、微粒子の一次粒子径がバインダーの平均膜
厚（以下、単にバインダー膜厚ともいう。）より大きい
構成をとる。この形態においては、図６、図８に示すよ
うに、粗面化層内において、粗面化のための微粒子６０
１または８０１が存在しないバインダーマトリクス部６
０２または８０２が必ず存在する。そこで本発明におい
て、バインダーの平均膜厚とは、このバインダーマトリ
クス部（但し、微粒子の近傍でメニスカスが持ち上げら
れている部分を除く。）の平均の膜厚をいうものとす
る。

【００９２】ここで、バインダー膜厚に対する微粒子径
のサイズは、１．２倍以上であることが好ましく、より
好ましくは、１．５倍から１００倍の値をとる。下限よ
り小さな粒子径の場合は、粗面化の効果が十分得られ
ず、上限より大きな場合は、微粒子の基板への密着性が
減少する。

【００９３】またこの場合、バインダーに導電性を付与
することにより、帯電電荷を緩和させるための電流パス
が粗面化膜に付与させることが可能となり、抵抗値を制
御することが可能となり、新たに高抵抗層を付与する工
程を省略できる利点がある。また、特に粗面化層自体に
導電性を付与しない場合は、あらたに帯電緩和パスとし
て高抵抗膜を付与することも可能であるが、この場合
は、粗面化層の形状機能と、抵抗値とを独立に設定する
ことが可能となる点で好適である。

【００９４】さらには、導電パス付与とは独立に二次電
子放出係数を抑制する目的から、表面コート層として、
数〜数十Å程度の低二次電子放出係数材料を表面コート
することも可能である。この場合は、膜面方向の導電性
は要請されないため、絶縁体材料を用いることも、不連
続膜とすることが可能である。

【００９５】＜第２の形態＞本発明の第２の形態では、
粗面化層の膜厚は一次粒子の粒子径より大きな値をと
り、二次粒子の粒子径と同程度かそれより低い膜厚をと
る。ここで、粗面化層の膜厚とは、粗面化層全体の平均
の膜厚をいうものとする。

【００９６】塗工溶液中に分散した一次粒子は、固形分
と溶液のエネルギーバランス、保存時の温度、光刺激、
成膜時の雰囲気、洗浄条件等の不安定要因により、単分
散した状態から、より安定な状態として凝集した２次粒
子を形成し、膜内に一次粒子の疎密を形成する。このと
き、バインダー材料に対して微粒子の比抵抗が小さく設
計し、かつ、膜厚を二次粒子の粒子径より小さく設定す
ることにより、膜厚方向には疎な分布が示すバウンダリ
ーがなく、膜面方向にはバウンダリーが二次粒子のクラ
スターを取り囲んだような構造ができる。このとき、膜
厚方向が膜面方向に対して低抵抗な抵抗値異方性が発現
できる。膜面方向には、消費電力などからシート抵抗の
下限が設定されるが、この条件を満足しさらに膜厚方向
に帯電を効率よく緩和できる膜を実現できる。さらなる
効果としては、凝集したクラスター領域は、膜厚が周囲
のバウンダリーの部分に比較して大きくなるため、最終
表面に、二次粒子の粒子径オーダーの凹凸構造を付与す
ることが可能となる。この形態においても、必要に応じ
て、別途、低二次電子放出係数材料を表面コートするこ
とが可能である。

【００９７】［形成方法］本発明のスペーサでは、粗面
化層の形成を液相成膜法によって行うことが好ましい。
液相成膜法とは、溶媒を含む分散液・溶液等を塗布する
工程と、溶媒を乾燥工程とが含まれるものをいうものと
する。

【００９８】粗面化層の塗工方法としては、既存の帯電
防止膜作成プロセスが適用できる。たとえば、湿式印刷
法、エアゾール法、ディッピング法等を適用することが
できる。微細形状の基板に対する皮膜の形成プロセスの
ローコスト化という観点からはディッピング法などの簡
便なるプロセスが好ましいが、特に、第１の形態のよう
な薄膜化による粗面化の場合は、スピンコートなどのよ
うな膜厚の均一性に優れたプロセスにより別の部材に展
開した塗工溶液をオフセット印刷で展色する方法が膜厚
制御性の観点から好ましい。

【００９９】このように、湿式プロセスを用いた場合、
微粒子成分とバインダー成分を含むペーストの塗工工程
と乾燥工程より塗布膜を得るので、気相プロセスと比較
して、原料の利用効率が高い、タクトタイムの短縮、真
空減圧固定が不要などの、低コスト化効果が得られる点
で有利である。

【０１００】［微粒子サイズ、濃度］本発明において
は、微粒子成分とバインダー成分が表面に凹凸構造をと
ればよく、基本的に種々の微粒子およびバインダー材料
を使用することができるが、平均粒子径で５０００Å以
下の微粒子が用いられる。更に好ましくは２０００Å以
下、また更に好ましくは１０００Å以下が好適である。
下限としては５０Å以上が好適であり、また１００Å以
上であると好適である。下限は、凹凸構造の効果と塗工
溶液の保存性によりきまり、上限は、基板との密着性と
塗工溶液の保存性により決定される。上記凹凸構造とし
て大きな粗面を得るという観点からは、第１の形態で
は、上記範囲の中できるだけ大きな微粒子が選ばれる。

【０１０１】一方、第２の実施形態においては、膜の凝
集塊を形成する必要があるため、できるだけ小さな微粒
子が好ましく用いられる。

【０１０２】さらに、上記凹凸構造として大きな粗面を
得るという観点から、固形分中の微粒子の濃度は、高い
値が好ましいが、通常は、１０〜８０重量％が用いられ
る。さらに、塗工溶液中の固形分の濃度は、１５重量％
以下であることが好ましい。上限は、塗工溶液の保存性
から決定される。

【０１０３】［微粒子の材料、バインダーの材料］本発
明で、粗面化のために用いられる微粒子としては、例え
ば、カーボン、二酸化珪素、二酸化錫および二酸化クロ
ム等を挙げることができる。

【０１０４】また、バインダーとしては、焼成したとき
に微粒子をスペーサ基板上に保持できるバインダー機能
を有するものであればよく、例えばシリカ成分または金
属酸化物を含むものが好ましい。

【０１０５】［スペーサ基板形状］本発明のスペーサの
粗面化による帯電防止効果は、スペーサの表面の修飾手
段として微粒子が形成されれば良く、特定の形状のスペ
ーサに限定されない。図３１および図３２は、本発明の
粗面化層により表面に凹凸形状が付与されたスペーサの
他の構造として柱状構造の形態を示すものである。

【０１０６】［スペーサ基板材料］スペーサ基板が、ペ
ースト中加熱工程に対して耐熱を得るようにするため
に、基板の材料としては、アルミナなどのセラミックガ
ラス、もしくは無アルカリガラス、低アルカリガラス、
アルカリ移動量を抑制したガラスを使用することが好ま
しい。さらに、画像形成装置が組み立て時の熱工程でフ
ェースプレート若しくはリアプレートとスペーサの熱膨
張率の相違により破壊することを防ぐために、必要に応
じて、熱膨張係数を調整する目的で基板材料に熱膨張係
数調整材料を添加することも可能である。

【０１０７】熱膨張係数調整材料としては、たとえばス
ペーサ基板としてアルミナ基板を用いる場合にはジルコ
ニア（酸化ジルコニウム）等を挙げることができる。例
えば、熱膨張係数が８０×１０^-7／℃から９０×１０^-7
／℃の間の青板ガラスよりなるフェースプレートにアル
ミナより成るスペーサ基板を有するスペーサを組み立て
る際には、アルミナとジルコニアの重量混合比を７０：
３０〜１０：９０とすることにより、スペーサ基板の熱
膨張率を７５×１０^-7／℃から９５×１０^-7／℃とする
ことができる。アルミナとジルコニアの重量混合比は好
適には５０〜８０％である。熱膨張係数調整材料として
は、酸化ランタン（Ｌａ₂０₃）等のジルコニア以外の他
の物質を使用することもできる。

【０１０８】さらには、粗面化層の二次電子放出係数は
低い方が好ましく、平滑膜の二次電子放出係数として、
ピーク値が３．５以下であることがより好ましい。すな
わち、平滑基板上に形成された平滑膜表面に対する垂直
入射条件で測定した二次電子放出係数が３．５以下であ
ることがより好ましい。さらには、膜の化学的安定性と
いう観点から、表面層が膜内部に比較して高酸化状態に
あることが好ましい。

【０１０９】本発明のスペーサは、例えば図１１に示す
画像表示装置において、スペーサ１０２０の一方の辺は
冷陰極素子を形成した基板１０１１上の配線に電気的に
接続されている。また、その対向する辺は冷陰極素子よ
り放出した電子を高いエネルギーで発光材料（蛍光膜１
０１８）に衝突させるための加速電極（メタルバック１
０１９）に電気的接続される。すなわち、スペーサの表
面に形成された帯電防止膜にはほぼ加速電圧を帯電防止
膜の抵抗値で除した電流が流れる。

【０１１０】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
電防止の観点からシート抵抗(sheet resistivity)Ｒ／
□は１０の１４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１３乗
〔Ω／□〕以下がさらに好ましい。シート抵抗の下限は
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７乗〔Ω／□〕以上であることが好
ましい。

【０１１１】高抵抗膜の厚みｔは、下限としては一次電
子の侵入長と凹凸構造の粗さを考慮し、上限としては、
膜応力による剥がれなどを考慮すると、０．１μｍ以上
１０μｍ以下であることが望ましい。

【０１１２】シート抵抗Ｒ／□はρ／ｔであり（この文
脈において、ρは比抵抗を表す。）、以上に述べたＲ／
□とｔの好ましい範囲から、高抵抗膜の比抵抗ρは１０
の２乗〜１０の１１乗Ωｃｍが好ましい。さらにシート
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５乗〜１０の９乗Ωｃｍとするのが良い。

【０１１３】スペーサは上述したようにその上に形成し
た高抵抗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。高抵抗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
流は電源の限界に達す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条件は、以下の一般式（ξ）で
説明される抵抗値の温度係数TCR（TemperatureCoeffici
ent of Resistance）の値で特徴づけられる。但しΔ
Ｔ、ΔＲは室温に対する実駆動状態のスペーサの温度Ｔ
および抵抗値Ｒの増加分である。 TCR=ΔR／ΔT／R×100 [％／℃] ・・・式（ξ）このような電流の熱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％／℃より大であ
るであることが望ましい（負の時は、絶対値が１％未満
であることが望ましい。）。

【０１１４】本発明のスペーサの粗面化層は、成分比の
制御による抵抗制御の他に、添加材による抵抗値の温度
依存特性の制御を行うことができる。このときは、膜の
ネットワーク構造にはあまり大きな変化を及ぼさずに制
御できる点で有利である。添加材としては、金属酸化物
が優れている。金属酸化物の中でも、クロム、ニッケ
ル、銅等の遷移金属酸化物が好ましい材料である。

【０１１５】尚、このような帯電防止機能を有する高抵
抗膜は、スペーサに限らず他の用途における帯電防止膜
として使用することもできる。

【０１１６】また、前記高抵抗膜を設けたスペーサの上
下基板との接触部に低抵抗膜を設けることにより、スペ
ーサと陽極・陰極との接合部近傍の局所的な電荷の蓄積
を抑制することが可能となる。また、低抵抗膜の抵抗値
は、上下基板との電気的接合が良好にする目的から、そ
のシート抵抗として前記高抵抗膜の抵抗値の１／１０以
下であり、かつ１０の7乗［Ω／□］以下であることが
望ましい。

【０１１７】［画像表示装置概要］次に、本発明を適用
した画像表示装置の表示パネルの構成と製造法につい
て、具体的な例を示して説明する。

【０１１８】上記の粗面化層付きスペーサを用いた平面
型の画像表示装置（電子線装置）の１例の構造概略を図
１１に示す（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１０１
８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画像表示
装置であり、スペーサ１０２０は、微粒子とバインダー
成分よりなる凹凸構造を有した帯電防止を目的とする高
抵抗膜で被覆されている。

【０１１９】図１１は、実施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
り欠いて示している。

【０１２０】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^-6［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、間隔維持構造体として、スペーサ１０２０が設けら
れている。

【０１２１】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。

【０１２２】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。

【０１２３】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。

【０１２４】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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした画
像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。

【０１２５】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。

【０１２６】したがって、例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。

【０１２７】次に、冷陰極素子として表面伝導型電子放
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。

【０１２８】図１４に示すのは、図１１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１０１
１上には、後述の図１３で示すものと同様な表面伝導型
電子放出素子１０１２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。

【０１２９】図１４のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図１５
に示す。

【０１３０】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１
０１４、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
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。

【０１３１】この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１
０１１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１
０１１自体を用いてもよい。

【０１３２】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
ラー画像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、例えば図１
６（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。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
いようにすることや、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。

【０１３３】また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記
図１６（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、例えば図１６（ｂ）に示すようなデルタ状
配列や、それ以外の配列（例えば図１７）であってもよ
い。

【０１３４】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、また黒色の導電体１０１０は必ずしも用いな
くともよい。

【０１３５】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
率を向上させることや、負イオンの衝突から蛍光膜１０
１８を保護することや、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ことや、蛍光膜１０１８を
励起した電子の導電路として作用させることなどであ
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は用いなく
てもよい。

【０１３６】また、この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、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよ
い。

【０１３７】図１２は図１１のＡ−Ａ’の断面模式図で
あり、各部の番号は図１１に対応している。スペーサ１
０２０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）および基板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および当接面近傍の側面部
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１０
１１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１０２０上の低抵抗膜２１および接合材１０４
１を介して、フェースプレート１０１７の内側（メタル
バック１０１９等）および基板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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】スペーサ１０２０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１０１
７（メタルバック１０１９等）および低電位側の基板１
０１１（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出来る。

【０１４１】高抵抗膜１１をフェースプレート１０１
７および基板１０１１と電気的に接続する。

【０１４２】既に記載したように、高抵抗膜１１はスペ
ーサ１０２０表面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）および基板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１０２０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１０１７、基板１０１１および当
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。

【０１４３】高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。

【０１４４】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１
０２０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１０
１７（メタルバック１０１９等）および基板１０１１
（配線１０１３，１０１４等）と直接或いは当接材１０
４１を介して接続した場合、接続部界面の接触抵抗のた
めに、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１０
１７および基板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。

【０１４５】放出電子の軌道を制御する。

【０１４６】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１０１２から放出された電子に関して
は、スペーサ１０２０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ためには、放
出された電子の軌道を制御してフェースプレート１０１
７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および基板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。

【０１４７】低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ１桁
以上低い抵抗値を有する材料を含有するものから選択す
ればよく、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，
Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、およびＰ
ｄ，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Ｉ
ｎ₂Ｏ₃−ＳｎＯ₂等の透明導体およびポリシリコン等の
半導体材料等より適宜選択される。

【０１４８】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。

【０１４９】また、図１１において、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。

【０１５０】また、気密容器内部を真空に排気するに
は、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポ
ンプとを接続し、気密容器内を１０^-7［Ｔｏｒｒ］程度
の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、
気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前ある
いは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不
図示）を形成する。ゲッター膜とは、例えばＢａを主成
分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱に
より加熱し蒸着して形成した膜であり、該ゲッター膜の
吸着作用により気密容器内は１×１０^-5乃至１×１０^-7
［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。

【０１５１】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乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙ
ｎ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から電子を放出する。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］乃至数［ｋＶ］の高圧を印加すると、上記放出さ
れた電子が加速し、フェースプレート１０１７の内面に
衝突する。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。

【０１５２】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間の電圧は
０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。

【０１５３】次に、この画像表示装置に用いたマルチ電
子ビーム源の製造方法について説明する。本発明のスペ
ーサが用いられる画像表示装置のマルチ電子ビーム源
は、冷陰極素子を単純マトリクス状に配列しこれらを配
線した電子源或いは冷陰極素子を梯子状に配列しこれら
を配線した電子源あれば、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、例えば表面伝導型
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。

【０１５４】ただし、表示画面が大きくてしかも安価な
画像表示装置が求める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。

【０１５５】[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種類が挙げられる。

【０１５６】［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。図１３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、１０１１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
膜である。

【０１５７】基板１０１１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。

【０１５８】また、基板１０１１上に基板面と平行に互
い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、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。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（例えば印刷技術）を用いて形成しても
さしつかえない。

【０１５９】素子電極１１０２と１１０３の形状は、当
該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。
一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百［Å］から数百μ
ｍの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかで
も画像表示装置に応用するために好ましいのは数μｍよ
り数十μｍ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［Å］から数μｍの範囲から適当な
数値が選ばれる。

【０１６０】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。

【０１６１】微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数
［Å］から数千［Å］の範囲に含まれるものであるが、
なかでも好ましいのは１０［Å］から２００［Å］の範
囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べ
るような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわち、
素子電極１１０２あるいは１１０３と電気的に良好に接
続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良
好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後
述する適宜の値にするために必要な条件、などである。
具体的には、数［Å］から数千［Å］の範囲のなかで設
定するが、なかでも好ましいのは１０［Å］から５００
［Å］の間である。

【０１６２】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
ーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択され
る。

【０１６３】以上述べたように、導電性薄膜１１０４を
微粒子膜で形成したが、そのシート抵抗値については、
１０³〜１０⁷〔Ω／□〕の範囲に含まれるよう設定し
た。

【０１６４】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１３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。

【０１６５】また、電子放出部１１０５は、導電性薄膜
１１０４の一部に形成された亀裂状の部分であり、電気
的には周囲の導電性薄膜よりも高抵抗な性質を有してい
る。亀裂は、導電性薄膜１１０４に対して、後述する通
電フォーミングの処理を行うことにより形成する。亀裂
内には、数［Å］から数百［Å］の粒径の微粒子を配置
する場合がある。なお、実際の電子放出部の位置や形状
を精密かつ正確に図示するのは困難なため、図１３にお
いては模式的に示した。

【０１６６】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。

【０１６７】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
くはそれら混合物であり、膜厚は５００［Å］以下とす
るが、３００［Å］以下とするのがさらに好ましい。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１３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（１
１０５の上層部）を除去した素子を図示した。

【０１６８】以上、好ましい素子の基本構成を述べた
が、具体的には以下のような構成とした。

【０１６９】すなわち、基板１０１１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１１０２，１１０３の厚さｄは１０００
［Å］、電極間隔Ｌは２［μｍ］とした。

【０１７０】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［Å］、幅Ｗは
１００［μｍ］とした。

【０１７１】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。図１８の（ａ）〜
（ｅ）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、各部材の符号は前記図１３と同一で
ある。

【０１７２】１）まず、図１８（ａ）に示すように、基
板１０１１上に素子電極１１０２および１１０３を形成
する。

【０１７３】形成するにあたっては、あらかじめ基板１
０１１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、
例えば、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、
（ａ）に示した一対の素子電極１１０２、１１０３を形
成する。

【０１７４】２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電
性薄膜１１０４を形成する。

【０１７５】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から乾燥し、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、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を
用いたが、それ以外の例えばスピンナー法やスプレイ法
を用いてもよい。

【０１７６】また、微粒子膜で作られる導電性薄膜１１
０４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、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。

【０１７７】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１１０
３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミングを行っ
て、電子放出部１１０５を形成する。

【０１７８】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。

【０１７９】通電方法をより詳しく説明するために、図
１９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１１０４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Ｖｐ
ｆ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。

【０１８０】実施形態においては、例えば１０^-5［Ｔｏ
ｒｒ］程度の真空雰囲気下において、例えばパルス幅Ｔ
１を１［ｍｓｅｃ］、パルス間隔Ｔ２を１０［ｍｓｅ
ｃ］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］
ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたび
に１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォ
ーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニ
ターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そ
して、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１
×１０⁶［Ω］になった段階、すなわちモニターパルス
印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０^-7
［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわ
る通電を終了した。

【０１８１】なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝
導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、例えば
微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなどを
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。

【０１８２】４）次に、図１８（ｄ）に示すように、活
性化用電源１１１２を使用して素子電極１１０２と１１
０３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。

【０１８３】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。

【０１８４】具体的には、１０^-5乃至１０^-4［Ｔｏｒ
ｒ］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、もしくはその混合
物であり、膜厚は５００［Å］以下、より好ましくは３
００［Å］以下である。

【０１８５】通電方法をより詳しく説明するために、図
２０（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［ｍｓｅｃ］、パルス間隔Ｔ４は１０
［ｍｓｅｃ］とした。なお、上述の通電条件は、本実施
形態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。

【０１８６】図１８（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１０１
１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１１１
４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１
１１２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２０（ｂ）に示すが、活性化用
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Ｉ
ｅ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。

【０１８７】なお、上述の通電条件は、本実施形態の表
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。

【０１８８】以上のようにして、図１８（ｅ）に示す平
面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。

【０１８９】[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。

【０１９０】図２１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、１
２０２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、１
２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。

【０１９１】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１３の平面型における素子電極間隔Ｌ
は、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌ
ｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１
２０２および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１
２０４については、前記平面型の説明中に列挙した材料
を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材
１２０６には、例えばＳｉＯ₂のような電気的に絶縁性
の材料を用いる。

【０１９２】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２２の（ａ）〜（ｆ）は、製
造工程を説明するための断面図で、各部材の符号は前記
図２１と同一である。

【０１９３】１）まず、図２２（ａ）に示すように、基
板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。

【０１９４】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、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。

【０１９５】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。

【０１９６】４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁
層の一部を、例えばエッチング法を用いて除去し、素子
電極１２０３を露出させる。

【０１９７】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。

【０１９８】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１８（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。）

【０１９９】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１８（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２２（ｆ）に示す垂直型の表面伝
導型電子放出素子を製造した。

【０２００】［画像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、次に画
像表示装置に用いた素子の特性について述べる。

【０２０１】図２３に、画像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
本の特性は各々任意単位で図示した。

【０２０２】画像表示装置に用いた素子は、放出電流Ｉ
ｅに関して以下に述べる３つの特性を有している。

【０２０３】第一に、ある電圧（これを「閾値電圧Ｖｔ
ｈ」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Ｖｔ
ｈ未満の電圧では放出電流Ｉｅはほとんど検出されな
い。

【０２０４】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。

【０２０５】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。

【０２０６】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。

【０２０７】以上のような特性を有するため、表面伝導
型電子放出素子を画像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
けた画像表示装置において、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。

【０２０８】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。

【０２０９】［駆動回路構成（および駆動方法）］図２
４は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビジョ
ン表示を行うため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１７０２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に出力する。同期信号分離回路１７
０６はＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。

【０２１０】以下、図２４の装置各部の機能を詳しく説
明する。

【０２１１】まず表示パネル１７０１は、端子Ｄｘ１乃
至Ｄｘｍおよび端子Ｄｙ１乃至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乃至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ための走査信号が印加
される。一方、端子Ｄｙ１乃至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、例えば５［ｋ
Ｖ］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ための加速電圧である。

【０２１２】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乃至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乃至Ｄｘｍと
電気的に接続するものである。Ｓ１乃至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、実際には例えば
ＦＥＴのようなスイッチング素子を組み合わせることに
より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２３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
子放出閾値電圧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。

【０２１３】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ＴｓｃａｎおよびＴ
ｓｆｔ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ＤＡ
ＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１７０４に
入力される。

【０２１４】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乃至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。

【０２１５】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ための記憶装置で
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乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。
記憶された内容は、Ｉ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎとして出力さ
れ、変調信号発生器１７０７に入力される。

【０２１６】変調信号発生器１７０７は、前記画像デー
タＩ’ｄ１乃至Ｉ’ｄｎの各々に応じて、電子放出素子
１０１２の各々を適切に駆動変調するための信号源で、
その出力信号は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ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。

【０２１７】図２３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（後述する実施形態の表面伝導型
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Ｖｔｈ以上の電圧に対しては、図２３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、本素子にパネル状の電圧を印加する場
合、例えば電子放出閾値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。

【０２１８】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。

【０２１９】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。

【０２２０】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
してメインメモリ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
幅器を付加することもできる。

【０２２１】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。

【０２２２】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、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。

【０２２３】［はしご型電子源の場合］次に、前述のは
しご型配置電子源基板およびそれを用いた画像表示装置
について図２５および図２６を用いて説明する。

【０２２４】図２５において、１０１１は電子源基板、
１０１２は電子放出素子、１１２６のＤｘ１〜Ｄｘ１０
は前記電子放出素子に接続する共通配線である。電子放
出素子１０１２は、基板１０１１上に、Ｘ方向に並列に
複数個配置される（これを素子行と呼ぶ）。この素子行
を複数個基板上に配置し、はしご型電子源基板となる。
各素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印加すること
で、各素子行を独立に駆動することが可能になる。すな
わち、電子ビームを放出させる素子行には、電子放出閾
値以上の電圧の電子ビームを、放出させない素子行には
電子放出閾値以下の電圧を印加すればよい。また、各素
子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤｘ２，Ｄ
ｘ３を同一配線とするようにしてもよい。

【０２２５】図２６は、はしご型配置の電子源を備えた
画像形成装置の構造を示す図である。１１２０はグリッ
ド電極、１１２１は電子が通過するための空孔、１１２
２はＤox１，Ｄox２・・・Ｄoxｍよりなる容器外端子、
１１２３はグリッド電極１１２０と接続されたＧ１，Ｇ
２…Ｇｎからなる容器外端子、１０１１は前述のように
各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板であ
る。なお、図２５、図２６と同一の符号は同一の部材を
示す。前述の単純マトリクス配置の画像形成装置（図１
１）との違いは、電子源基板１０１１とフェースプレー
ト１０１７の間にグリッド電極１１２０を備えているこ
とである。

【０２２６】前述のパネル構造は、電子源配置が、マト
リクス配線或いははしご型配置のいずれの場合でも、大
気圧構造上必要に応じて、フェースプレート１０１７と
リアプレート１０１５の間にスペーサ１２０を設けるこ
とができる。

【０２２７】基板１０１１とフェースプレート１０１７
の中間には、グリッド電極１１２０が設けられている。
グリッド電極１１２０は、表面伝導型電子放出素子１０
１２から放出された電子ビームを変調することができる
もので、はしご型配置の素子行と直交して設けられたス
トライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素
子に対応して１個ずつ円形の開口１１２１が設けられて
いる。グリッドの形状や設置位置は必ずしも図２６のよ
うなものでなくともよく、開口としてメッシュ状に多数
の通過口を設けることもあり、また例えば表面伝導型電
子放出素子の周囲や近傍に設けてもよい。

【０２２８】容器外端子１１２２およびグリッド容器外
端子１１２３は、図２４の駆動回路と電気的に接続され
ている。

【０２２９】本画像形成装置では、素子行を１行（１ラ
イン）ずつ順次駆動（走査）していくのと同期してグリ
ッド電極列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加す
ることにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御
し、画像を１ラインずつ表示することができる。

【０２３０】上記の２つの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（高品位ＴＶ）方式を
も採用できる。

【０２３１】また、本発明によればテレビジョン放送の
画像表示装置のみならずテレビ会議システム、コンピュ
ータ等の画像表示装置に適した画像形成装置を提供する
ことができる。さらには感光性ドラム等で構成された光
プリンターとしての画像形成装置として用いることもで
きる。

【０２３２】

【実施例】以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述
する。

【０２３３】以下に述べる各実施例においては、マルチ
電子ビーム源として、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＝３０７
２、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１１および図１４参照）したマルチ電子ビーム源を
用いた。

【０２３４】［実施例１］本実施例で用いるスペーサを
以下のように作成した。

【０２３５】リアプレートと同質のソーダライムガラス
基板と同じ熱膨張係数を有するようにジルコニアとアル
ミナを６５：３５の重量比で混合したセラミック基板を
原形にして、研磨処理により、その外形寸法が、厚さ
０．２ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍとなるように形
状加工した。このときの表面の粗さ平均値は１００
［Å］であった。この基板をａ０とする。

【０２３６】上記スペーサ基板ａ０を、成膜工程に先立
って、先ず、純水、ＩＰＡ、アセトン中で３分間超音波
洗浄した後、８０℃で３０分間乾燥処理を施した後、Ｕ
Ｖオゾン洗浄を施し基板表面の有機物残基を取り除く処
理を施した。

【０２３７】さらに、Ｔｉ：Ｓｉ＝１：１の比率よりな
る成分の６．０重量％の金属アルコキシド溶液中に、平
均粒径１０００Å（３σの分布で９００〜１１００Å）
のシリカよりなる微粒子を予め分散させ、該溶液の印刷
を、５μｍの粗さの展色板を用いて行った。その後、１
００℃約１０分の仮焼成を行い、さらにＵＶ照射を行
い、またさらに３００℃で約１時間の加熱焼成処理を施
した。この絶縁膜のバインダー部の厚さは２００Åとし
た。

【０２３８】この後、基板表面に、帯電防止膜として、
ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周波電源でスパッタす
ることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を膜厚２００Åと
なるように高抵抗膜を形成した。スパッタガスはＡｒ：
Ｎ₂が１：２の混合ガスで全圧力は１ｍＴｏｒｒであ
る。これに限らず本発明では種々の微粒子分散系帯電防
止膜を使用することが可能である。

【０２３９】本スペーサの膜面方向の抵抗値は、シート
抵抗でＲ／□＝８×１０⁹Ω／□であり、上記条件で同
時成膜した平滑膜上の二次電子放出係数の第一、第２ク
ロスポイントエネルギーはそれぞれ、３０ｅＶおよび５
ｋｅＶであった。

【０２４０】さらに、上下基板との接合部となる領域に
下記の方法により低抵抗膜を形成した。接合部と平行
に、２００μｍの帯状に１０ｎｍ厚のチタン膜と２００
ｎｍ厚のＰｔ膜をどちらもスパッタにより気相形成し
た。この際、Ｔｉ膜は、Ｐｔ膜の膜密着性を補強する下
地層として必要であった。こうして低抵抗膜付きスペー
サ１０２０を得た。これをスペーサＡとする。このとき
の低抵抗の膜厚は２１０ｎｍであり、シート抵抗は１０
〔Ω／□〕であった。

【０２４１】得られたスペーサＡは断面図として、図１
（ａ）のようであり、低抵抗膜を付与した接合部付近の
断面図は図１（ｂ）のようであった。さらに断面ＴＥＭ
により基板形状を詳細に観察した結果は、図６のようで
あり、微粒子の凸部に対応した最表面の凸形状が確認さ
れた。バインダー部の膜厚は、４００Åであり、凸部の
高さは、１２００Åであった。さらには、スパッタによ
り形成したＣｒ−Ａｌ合金窒化膜も凸部の周囲に回り込
み、被覆されていることを確認した。

【０２４２】スペーサＡの二次電子放出係数の入射角度
倍増係数ｍ₀は、入射電子エネルギー１ｋＶに対して、
５であった。

【０２４３】本実施例では、前述した図１１に示すスペ
ーサ１０２０を配置した表示パネルを作製した。以下、
図１１および図１２を用いて詳述する。まず、あらかじ
め基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極１
０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型放
出素子１０１２の素子電極と導電性薄膜を形成した基板
１０１１を、リアプレート１０１５に固定した。次に、
前記スペーサＡをスペーサ１０２０として基板１０１１
の行方向配線１０１３上に等間隔で、行方向配線１０１
３と平行に固定した。その後、基板１０１１の５ｍｍ上
方に、内面に蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９が
付設されたフェースプレート１０１７を側壁１０１６を
介し配置し、リアプレート１０１５、フェースプレート
１０１７、側壁１０１６およびスペーサ１０２０の各接
合部を固定した。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、およびフェースプレート１０１７と側壁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。また、スペーサ１０２０は、基板１０１１側で
は行方向配線１０１３（線幅３００［μｍ］）上に、フ
ェースプレート１０１７側ではメタルバック１０１９面
上に、導電性のフィラーあるいは金属等の導電材を混合
した導電性フリットガラス（不図示）を介して配置し、
上記気密容器の封着と同時に、大気中で４００℃乃至５
００℃で１０分以上焼成することで、接着しかつ電気的
な接続も行った。

【０２４４】なお、本実施例においては、蛍光膜１０１
８は、図１６（ａ）に示すように、各色蛍光体１３０１
が列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、
黒色の導電体１０１０は各色蛍光体（Ｒ、Ｇ、Ｂ）１３
０１間だけでなく、Ｙ方向の各画素間をも分離するよう
に配置された蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、
黒色の導電体１０１０の行方向（Ｘ方向）に平行な領域
（線幅３００［μｍ］）内にメタルバック１０１９を介
して配置された。なお、前述の封着を行う際には、各色
蛍光体１３０１と基板１０１１上に配置された各素子１
０１３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およびスペーサ
１０２０は十分な位置合わせを行った。

【０２４５】以上のようにして完成した気密容器内を排
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、行方向配線電極１０１３および列方向配
線電極１０１４を介して各素子１０１３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
よりマルチ電子ビーム源を製造した。次に、１０^-6［Ｔ
ｏｒｒ］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）の封止を行
った。

【０２４６】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。

【０２４７】以上のように完成した、図１１および図１
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、容器外端子Ｄｘ１〜Ｄｘｍ、Ｄｙ１〜Ｄｙｎ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１０１
８に電子を衝突させ、各色蛍光体１３０１（図１６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］
〜１２［ｋＶ］の範囲で徐々に放電が発生する限界電圧
まで印加し、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧
Ｖｆは１４［Ｖ］とした。高圧端子Ｈｖへの８ｋＶ以上
電圧を印加して連続駆動が一時間以上可能な場合に、耐
電圧は良好と判断した。

【０２４８】このとき、スペーサＡ近傍では、耐電圧は
良好であった。さらに、スペーサＡ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、
鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。このこ
とは、スペーサＡ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。

【０２４９】［実施例２］スペーサ基板として、以下に
示すガラス基板ｇ０を用いて、実施例１と同様な方法に
より、凹凸表面を有するスペーサを作製した。

【０２５０】リアプレートと同質の低アルカリガラス基
板として、旭硝子社製のＰＤ２００を原形にして、ガラ
スの切断と鏡面研磨処理により、その外形寸法が、厚さ
０．２ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍとなるように形
状加工した。このときの表面の粗さ平均値は５０［Å］
であった。この基板をｇ０とする上記スペーサ基板ｇ０
を、成膜工程に先立って、先ず、純水、ＩＰＡ、アセト
ン中で３分間超音波洗浄した後、８０℃で３０分間乾燥
処理を施した後、ＵＶオゾン洗浄を施し基板表面の有機
物残基を取り除く処理を施した。

【０２５１】さらに、実施例１と同様にして、Ｔｉ：Ｓ
ｉ＝１：１の比率よりなる成分の１２．０重量％の金属
アルコキシド溶液中に、平均粒径６５０Å（3σの分布
で５００〜８００Å）のシリカよりなる微粒子を予め分
散させ、該溶液の印刷を、５μｍの粗さの展色板を用い
て行った。その後、１００℃約１０分の仮焼成を行い、
さらにＵＶ照射を行い、またさらに２７０℃で約１時間
の加熱焼成処理を施した。この絶縁膜のバインダー部の
厚さは１５０Åとした。

【０２５２】この後、さらに、実施例１と同様にして、
帯電防止膜として、ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周
波電源でスパッタすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化
膜を膜厚２００Åとなるように高抵抗膜を形成した。ス
パッタガスはＡｒ：Ｎ₂が１：２の混合ガスで全圧力は
１ｍＴｏｒｒである。

【０２５３】本スペーサの膜面方向の抵抗値は、シート
抵抗でＲ／□＝８×１０⁹Ω／□であり、上記条件で同
時成膜した平滑膜上の二次電子放出係数の第一、第２ク
ロスポイントエネルギーはそれぞれ、３０ｅＶおよび５
ｋｅＶであった。

【０２５４】さらに、実施例１と同様にして、上下基板
との接合部となる領域に下記の方法により低抵抗膜を形
成した。接合部と平行に、２００μｍの帯状に１０ｎｍ
厚のチタン膜と２００ｎｍ厚のＰｔ膜をどちらもスパッ
タにより気相形成した。この際、Ｔｉ膜は、Ｐｔ膜の膜
密着性を補強する下地層として必要であった。こうして
低抵抗膜付きスペーサ１０２０を得た。これをスペーサ
Ｂとする。このときの低抵抗の膜厚は２１０ｎｍであ
り、シート抵抗は１０〔Ω／□〕であった。

【０２５５】得られたスペーサＢは断面図として、実施
例１と同様な表面を形成し、微粒子の凸部に対応した最
表面の凸形状が確認された。このとき、バインダー部の
膜厚は、３５０Åであり、凸部の高さは、８５０Åであ
った。さらには、スパッタにより形成したＣｒ−Ａｌ合
金窒化膜も凸部の周囲に回り込み、高抵抗膜が連続的に
スペーサ側面を被覆していることを確認した。

【０２５６】さらに実施例１と同様にしてスパッタによ
る低抵抗膜を作成した。これをスペーサＢとする。スペ
ーサＢの二次電子放出係数の入射角度倍増係数ｍ₀は、
入射電子エネルギー１ｋＶに対して、８．９であった。

【０２５７】さらに、実施例１と同様にして、電子線放
出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出
装置を作成し、実施例１と同条件で、高圧印加および素
子駆動を行った。

【０２５８】このとき、スペーサＢ近傍では、耐電圧は
良好であった。さらに、スペーサＢ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、
鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。このこ
とは、スペーサＢ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。

【０２５９】［実施例３］スペーサ基板として、実施例
２で使用したガラス基板ｇ０を用いて、実施例１と同様
な方法により、凹凸表面を有するスペーサを作製した。

【０２６０】上記スペーサ基板ｇ０を、実施例1と同様
にして、成膜工程に先立って、先ず、純水、ＩＰＡ、ア
セトン中で３分間超音波洗浄した後、８０℃で３０分間
乾燥処理を施した後、ＵＶオゾン洗浄を施し基板表面の
有機物残基を取り除く処理を施した。

【０２６１】さらに、実施例１と同様にして、Ｔｉ：Ｓ
ｉ＝１：１の比率よりなる成分の１２．０重量％の金属
アルコキシド溶液中に、平均粒径６５０Å（3σの分布
で５００〜８００Å）のシリカよりなる微粒子と密着性
をあげるために平均粒径５０Åの酸化錫粒子を予め分散
させ、該溶液の印刷を、５μｍの粗さの展色板を用いて
行った。その後、１００℃約１０分の仮焼成を行い、さ
らにＵＶ照射を行い、またさらに２７０℃で約１時間の
加熱焼成処理を施した。この絶縁膜のバインダー部の厚
さは２００Åとした。

【０２６２】この後、さらに、実施例１と同様にして、
帯電防止膜として、ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周
波電源でスパッタすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化
膜を膜厚４００Åとなるように高抵抗膜を形成した。ス
パッタガスはＡｒ：Ｎ₂が１：２の混合ガスで全圧力は
１ｍＴｏｒｒである。

【０２６３】本スペーサの膜面方向の抵抗値は、シート
抵抗でＲ／□＝４×１０⁹Ω／□であり、上記条件で同
時成膜した平滑膜上の二次電子放出係数の第１、第２ク
ロスポイントエネルギーはそれぞれ、３０ｅＶおよび５
ｋｅＶであった。

【０２６４】さらに、実施例１と同様にして、上下基板
との接合部となる領域に下記の方法により低抵抗膜を形
成した。接合部と平行に、２００μｍの帯状に１０ｎｍ
厚のチタン膜と２００ｎｍ厚のＰｔ膜をどちらもスパッ
タにより気相形成した。この際、Ｔｉ膜は、Ｐｔ膜の膜
密着性を補強する下地層として必要であった。こうして
低抵抗膜付きスペーサ１０２０を得た。これをスペーサ
Ｃとする。このときの低抵抗の膜厚は２１０ｎｍであ
り、シート抵抗は１０〔Ω／□〕であった。

【０２６５】得られたスペーサＣは断面図として、実施
例１と同様な表面を形成していた。さらに得られた膜付
きの基板形状を断面ＴＥＭにより詳細に観察した結果
は、図８のようでり、微粒子の凸部に対応した最表面の
凸形状が確認された。さらに、バインダー部に微粒子が
分散含有されていた、このとき、バインダー部の膜厚
は、６００Åであり、凸部の高さは、１０５０Åであっ
た。さらには、スパッタにより形成したＣｒ−Ａｌ合金
窒化膜も凸部の周囲に回り込み、高抵抗膜が連続的にス
ペーサ側面を被覆していることを確認した。

【０２６６】さらに実施例１と同様にしてスパッタによ
る低抵抗膜を作成した。これをスペーサＣとする。スペ
ーサＣの二次電子放出係数の入射角度倍増係数ｍ₀は、
入射電子エネルギー１ｋＶに対して、５．５であっ
た。

【０２６７】さらに、実施例１と同様にして、電子線放
出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出
装置を作成し、実施例１と同条件で、高圧印加および素
子駆動を行った。

【０２６８】このとき、スペーサＣ近傍では、耐電圧は
良好であった。さらに、スペーサＣ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、
鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができた。このこ
とは、スペーサＣ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。

【０２６９】［実施例４、５］スペーサ基板として、実
施例２で使用したガラス基板ｇ０を用いて、実施例１と
同様な方法により、凹凸表面を有するスペーサを作製し
た。上記スペーサ基板ｇ０を、実施例１と同様にして、
成膜工程に先立って、先ず、純水、ＩＰＡ、アセトン中
で３分間超音波洗浄した後、８０℃で３０分間乾燥処理
を施した後、ＵＶオゾン洗浄を施し基板表面の有機物残
基を取り除く処理を施した。

【０２７０】さらに、微粒子分散溶液として、粒径５０
Åから１００Åのアンチモンでドープした酸化錫微粒子
および１００Åのシリカ微粒子を９０％：１０％の割合
で、Ｔｉ：Ｓｉ＝１：４の比率よりなる成分の１２．０
重量％の珪素−金属アルコキシド溶液中に予め分散さ
せ、該溶液の印刷を、５μｍの粗さの展色板を用いて行
った。その後、１００℃約１０分の仮焼成を行い、さら
にＵＶ照射を行い、またさらに２７０℃で約１時間の加
熱焼成処理を施した。この高抵抗膜の厚さは１４００Å
とした。この粗面化膜付きスペーサ基板をｇ１とする。

【０２７１】この後、さらにスペーサ基板ｇ１に対し
て、実施例１と同様にして、帯電防止膜として、Ｃｒお
よびＡｌのターゲットを高周波電源でスパッタすること
により、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を膜厚１５０Åとなるよ
うに高抵抗膜を形成した。スパッタガスはＡｒ：Ｎ₂が
１：２の混合ガスで全圧力は１ｍＴｏｒｒである。こう
して得られた帯電防止膜付きスペーサ基板をｇ２とす
る。

【０２７２】さらに、スペーサ基板ｇ１およびｇ２に対
して、実施例１と同様にして、上下基板との接合部とな
る領域に下記の方法により低抵抗膜を形成した。接合部
と平行に、２００μｍの帯状に１０ｎｍ厚のチタン膜と
２００ｎｍ厚のＰｔ膜をどちらもスパッタにより気相形
成した。この際、Ｔｉ膜は、Ｐｔ膜の膜密着性を補強す
る下地層として必要であった。こうして低抵抗膜付きス
ペーサ１０２０を得た。これをスペーサＤ、Eとする。

【０２７３】スペーサＤ、Eの二次電子放出係数の入射
角度倍増係数ｍ₀は、入射電子エネルギー１ｋＶに対し
て、それぞれ、９．５、９．４であった。

【０２７４】本スペーサＤ、Ｅの膜面方向の抵抗値は、
いずれも、シート抵抗でＲ／□＝８×１０⁷Ω／□であ
り、膜厚換算で、膜面方向の体積抵抗は、１．１×１０
の３乗Ωｃｍであり、上記条件で同時成膜したモニター
基板の膜厚方向の体積抵抗は、１．３×１０の２乗Ωｃ
ｍであった。

【０２７５】スペーサＤおよび帯電防止膜付きスペーサ
Ｅに対して、得られた膜付きの基板形状を断面ＴＥＭに
より詳細に観察した結果は、それぞれ図９および図７の
ようであり、微粒子の凸部に対応した最表面の凸形状が
確認された。このとき、一次粒子分布が疎な領域９０
４、７０４の膜厚は、それぞれ１１５０Å、１３００Å
であり、一次粒子分布が密な領域９０３、７０３の膜厚
は、それぞれ、１４５０Å、１６００Åであった。

【０２７６】さらに、実施例１と同様にして、電子線放
出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出
装置を作成し、実施例１と同条件で、高圧印加および素
子駆動を行った。

【０２７７】このとき、スペーサＤ、E近傍では、耐電
圧は良好であった。さらに、スペーサＤ、E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、鮮明で色再現性のよいカラー画像表示ができ
た。このことは、スペーサＤ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。なお、本実施例のスペーサｇ１に含有される
微粒子の体積含有率は、３０％であった。本実施例の微
粒子を含む層に含有される微粒子の平均微粒子径（平均
粒径、直径）は、以下のようにして確認した。スペーサ
が表示装置内に設置されている状態において印加される
加速電界方向に平行でありかつ、スペーサ側面として表
示領域内に設置される部位であり、かつ、スペーサ側面
（多くの場合最大面積の面）の垂線と平行であるような
平面を切断面として切断した。該切断を、互いに平行な
面を切断面として２回行うことに、スペーサ表面を含む
薄片を切り出した。切り出した薄片の厚さ（平行な切断
面の間隔）は二次元像が記録できればどのような厚さで
も良いが、粒子含有量を算出する上では、粒子がスライ
スした厚さ方向に偏在する影響のないように粒子径に対
して１００倍以上の厚さ、もしくは、膜厚に対して10倍
以上の厚さで切断するとよい。次に、電界放出型の電子
銃を具備してなる走査型透過電子顕微鏡を用いて、前記
スペーサ表面の切断面に対して5万倍の断面観察を行
い、二次元画像を写真記録した。この写真画像中に射影
されている粒子直径を求めた。このとき粒子径および粒
子断面積などの定量は、二次元画像から輪郭情報等の特
徴抽出を行って行うこともできるが、本願発明において
は、以下の方法により算出した。すなわち、微粒画像の濃度に基づき本願発明にかかわる微粒子が
存在する部分と該微粒子が存在しない部分とを決定し、
評価エリア内の微粒子の断面積の合計＜総断面積＞を求
める。本願発明にかかわる微粒子が存在する部分としな
い部分とを区別するための閾値としては、二次元画像に
おいて微粒子の像の中心の濃度と微粒子が存在しない部
分の濃度の中間値を採用する。これを評価エリア内の微粒子数で除すことにより、
微粒子一個あたりの平均断面積が求められる。つぎに円形を射影像の微粒子モデルとし、Ｓ＝πφ
²/4より、微粒子の平均粒子直径φを求めた。又、比較的、粒子径の大きい実施例１、２、および３の
試料に関しては、試料の切断面方向は同様にして、断面
のうちの一箇所を前述の走査型透過電子顕微鏡のかわり
に、走査型反射電子顕微鏡を用いて簡易に行うことがで
きる。また、本実施例の微粒子を含む層に含有される微
粒子の体積含有率は以下のようにして求めた。前述の含
有微粒子のサイズ測定と同様にして、断面に射影されて
いる微粒子の単位面積中の濃度（単位m-²）を求め、こ
れを評価した深さで除し、単位体積中の濃度（単位m
-³）を求める。さらに前述の平均粒子径より球をモデル
形状として平均粒子体積を求めて先ほどの体積中の濃度
に乗じて、体積含有率（単位１）を求める。この場合、
微粒子群の影により実測値は、過小方向に誤差を含む可
能性はあるが、含有量の最小推定値は同定できる。ま
た、原材料としてその固形分の微粒子比重、バインダー
比重が既知であれば原料の重量混合比から推定すること
も可能であるし、また化学的に成分を分離して定量化す
る手法を組み合わせることも可能である。たとえば、固
形分のうちバインダー原材料の主成分がシリカ（二酸化
珪素）であることが既知の状態では、フッ化水素酸水溶
液を用いてシリカ成分を溶解し、溶液中の残存粒子の重
量を秤量することも可能である。また本発明のスペーサ
の膜厚は、前述の電子顕微鏡の切断面観察像から微粒子
含有層の上下の構造との境界間の距離をもって膜厚を求
めた。他の方法としては触針式段差計を用いてもよい。
また、第二の実施形態のスペーサの膜中の微粒子は、凝
集効果により、膜面方向に微粒子濃度の疎密分布がある
と好ましい。前記疎密分布は、前述のスペーサ表面の断
面の電子顕微鏡画像により簡易に確認され、断面像のな
かで少なくとも膜厚の０．１倍程度の膜面方向の領域に
おいて、粒子濃度が、平均粒子濃度の０．３倍程度以下
である領域があることを疎な粒子濃度領域があるとして
判断した。

【０２７８】以上本発明による粗面化層を形成したスペ
ーサＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅについて、表面形状、二次電子
放出係数入射角度依存性、発光点変位、および陽極耐印
加電圧について比較すると、すべてについてそのパネル
特性としての電気的コンタクト、発光点変位、耐電圧は
良好であり、電子線装置の耐真空スペーサとして適当な
帯電防止用高抵抗膜付きスペーサを形成できた。なお、
電気的コンタクトとは、低抵抗膜を介した、高抵抗膜と
基板配線並びにフェースプレート配線とのコンタクトの
ことである。二次電子放出係数の入射角度倍増係数ｍ₀
が１０以下に抑制されており、スペーサに入射する斜
め入射電子の帯電を抑制させる効果が得られた。さらに
は、二次電子の多重放出現象も抑制されたため、ビーム
の安定性と放電抑制能力も高いスペーサが得られた。

【０２７９】

【発明の効果】本発明では、スペーサの表面に粗面化層
を設けることにより下記のような作用により種々の効果
を得ることができる。

【０２８０】第一の作用としては、帯電量の多くの部分
を占める高入射角度モードの入射電子の帯電量を減少さ
せる作用である。この微粒子による粗面化の作用によっ
て、前記一般式（１）において定義される二次電子放出
係数の入射角度増倍係数ｍ₀の減少効果としてあらわ
れ、通常の無機酸化物、窒化物などの均一膜と比較して
約１／３以下のレベルに抑制させることが可能となる。
この効果は、特に、８０度以上の高入射角となる最近接
の電子放出素子からの直接入射電子に対して特に有効で
ある。

【０２８１】また、第二の作用として、膜中で微粒子の
間隙が作るバインダーが占める領域が、微細なファラデ
ーカップの集積体のように働き、二次電子を閉じ込める
作用が得られ、δの絶対値を抑制する効果が得られる。

【０２８２】さらには、第三の作用として、多重放出二
次電子の抑制作用が挙げられる。放出された二次電子
は、加速電界によりエネルギーを受け加速しながら陽極
方向に軌道をとるが、放出直後のエネルギーが比較的小
さいので、局所的な帯電領域に引っ張られスペーサ上に
再突入する。このときδ−１倍の正電荷生成してしま
う。このとき、通常の無機酸化物、窒化物などと比較し
て再突入が膜の凸形状の間で行われる確率が増加し、δ
−１≦０か若しくはδ−１＞０だが絶対値｜δ−１｜が
あまり大きくならない条件で再入射し正電荷の蓄積を抑
制する効果を提供することができる。

【０２８３】第四の作用として、陽極輻射電子に対する
入射角度抑制作用が挙げられる。スペーサへの入射電子
の飛来経路はさまざまに分布しており、特にフェースプ
レートからの反射電子の再入射（以降ＦＰ輻射電子と記
述）においては、その放出方向は、ほぼ同心円状の分布
が存在しているため、反射電子は周囲の多方向に分布し
ている。

【０２８４】このとき、高圧印加方向から見たＦＰ輻射
電子の軌道の分布は、本発明者等の素子毎のスペーサ帯
電のスペーサ、放出素子間距離および陽極印加電圧依存
検討の結果、陽極基板（フェースプレートに備えられた
メタルバック或いはアノード電極）からの輻射電子は再
近接（第１近接）のみならず第２、第３、第４近接の電
子素子からの放出電子であることがわかった。

【０２８５】この現象は、ＦＰ反射のうち発光点とスペ
ーサ間の距離が近距離の場合、スペーサ上の遠方への入
射点への再入射時の入射角が増倍されていることを意味
する。このような理由から、斜めモードの反射電子に対
する二次電子放出抑制効果として、ほぼ一様にランダム
に形成された膜内部のネットワーク構造が全入射方向に
対して有効に機能する。

【０２８６】以上説明したように、本発明によれば、入
射角度の緩和効果と二次電子の累積的な入射放出の抑止
効果により、最近接電子源による、直接入射電子による
帯電のみならずフェースプレートからの反射電子や、陽
極印加電圧によってスペーサ縁面上を多重放出される累
積的な放出電子の生成による帯電をも抑制したスペーサ
を提供することが可能となる。

【０２８７】これにより、帯電に伴う発光点の変位や延
面放電を抑制した優れた表示品位と長期信頼性のある電
子線型の画像表示装置を作成することが可能になる。

【０２８８】さらには、本発明のスペーサは、導体成分
とガラス成分の混合比もしくは微量の金属酸化物の添加
により抵抗値の制御が容易であり、さらには、膜製造プ
ロセスが塗工工程と加熱乾燥工程により実現できるた
め、材料の利用効率の高さと併せて、膜作成上プロセス
の簡便性、ローコスト性においても、他のスパッタ成膜
装置による成膜を前提とする帯電防止膜より有利であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）本発明の実施例のスペーサ基板の斜視図
である。（ｂ）（ａ）に例示した本発明のスペーサのＢ−Ｂ’面
の断面図である。（ｃ）（ａ）に例示した本発明のスペーサのＣ−Ｃ’面
の断面図である。

【図２】一次電子入射角と二次電子放出の位置関係を示
す説明図である。

【図３】二次電子放出係数の入射角度θ依存特性を示す
説明図である。

【図４】二次電子放出効果を考慮した帯電電位の基本計
算モデルを示す図である。

【図５】帯電の蓄積効果を説明する駆動時間の例示を示
す説明図である。

【図６】本発明の実施例のスペーサの表面構造を示す説
明図である。

【図７】本発明の実施例のスペーサの表面構造を示す説
明図である。

【図８】本発明の実施例のスペーサの表面構造を示す説
明図である。

【図９】本発明の実施例のスペーサの表面構造を示す説
明図である。

【図１０】二次電子放出係数の入射エネルギー依存特性
を示す説明図である。

【図１１】本発明の実施形態である画像表示装置の、表
示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図１２】本発明の本発明の実施形態である表示パネル
のＡ−Ａ′断面図である。

【図１３】本発明の実施形態で用いた平面型の表面伝導
型電子放出素子の平面図（ａ）、断面図（ｂ）である。

【図１４】本発明の実施形態で用いたマルチ電子ビーム
源の基板の平面図である。

【図１５】本発明の実施形態で用いたマルチ電子ビーム
源の基板の一部断面図である。

【図１６】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】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１８】平面型の表面伝導型電子放出素子の製造工程
を示す断面図である。

【図１９】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を
示す図である。

【図２０】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、
放出電流Ｉｅの変化（ｂ）を示す図である。

【図２１】本発明の実施形態で用いた垂直型の表面伝導
型電子放出素子の断面図である。

【図２２】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程
を示す断面図である。

【図２３】本発明の実施形態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である。

【図２４】本発明の実施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。

【図２５】本発明の一例であるはしご型配列の電子源の
模式的平面図である。

【図２６】本発明の一例であるはしご型配列の電子源を
持つ平面型画像表示装置の斜視図である。

【図２７】表面伝導型電子放出素子の一例を示す図であ
る。

【図２８】ＦＥ型素子の一例を示す図である。

【図２９】ＭＩＭ型素子の一例を示す図である。

【図３０】従来知られた平面型画像表示装置の、表示パ
ネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。

【図３１】本発明のスペーサである実施例の別の形態を
示した説明図である。（ａ）本発明の別の実施例である柱状スペーサの概観を
示す図である。（ｂ）本発明の別の実施例である柱状スペーサの鉛直断
面図である。

【図３２】本発明のスペーサである実施例の別の形態を
示した説明図である。（ａ）本発明の別の実施例である角型スペーサの概観を
示す図である。（ｂ）本発明の別の実施例である角型スペーサの水平断
面図である。

【符号の説明】

１スペーサ基板２高抵抗膜３、２１低抵抗膜５側面部１１高抵抗膜１０１１基板１１０２，１１０３素子電極１１０４導電性薄膜１１０５通電フォーミング処理により形成した電子放
出部１１１３通電活性化処理により形成した膜１０１５リアプレート１０１６側壁１０１７フェースプレート（ＦＰ）１０２０スペーサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電子源と、該電子源と対向するプレート
と、前記電子源と前記プレートとの間に配設される間隔
維持構造体（以下、スペーサという。）とを備える電子
線装置に用いられるスペーサであって、該スペーサはスペーサ基板上に凹凸形状の粗面化層を有
し、該粗面化層が微粒子およびバインダーを含むことを
特徴とするスペーサ。
【請求項２】前記微粒子の一次粒子の平均粒子径が、
バインダーの平均膜厚の１．２倍以上であることを特徴
とする請求項１記載のスペーサ。
【請求項３】前記微粒子の一次粒子の平均粒子径が、
バインダーの平均膜厚の１．５倍以上１００倍以下であ
ることを特徴とする請求項１または２記載のスペーサ。
【請求項４】前記微粒子の一次粒子の平均粒子径が、
スペーサ基板の表面粗さより大きいことを特徴とする請
求項１乃至３のいずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項５】前記粗面化層の平均膜厚が、前記微粒子
の一次粒子の平均粒子径より大きいことを特徴とする請
求項１記載のスペーサ。
【請求項６】前記粗面化層の平均膜厚が、微粒子の一
次粒子の平均粒子径より大きく、かつ二次粒子の平均粒
子径より小さいことを特徴とする請求項５記載のスペー
サ。
【請求項７】前記スペーサのシート抵抗が、１×１０
の７乗〔Ω／□〕〜１×１０の１４乗〔Ω／□〕の範囲
にあることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項
に記載のスペーサ。
【請求項８】前記スペーサは、前記スペーサ基板より
シート抵抗が低い高抵抗膜を有していることを特徴とす
る請求項１乃至７のいずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項９】前記粗面化層が、前記スペーサ基板より
シート抵抗が低い高抵抗膜を兼ねていることを特徴とす
る請求項８記載のスペーサ。
【請求項１０】前記微粒子が、カーボン、二酸化珪
素、二酸化錫および二酸化クロムからなる群より選ばれ
る材料の微粒子であることを特徴とする請求項１乃至９
のいずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項１１】前記バインダーが、シリカ成分または
金属酸化物を含むことを特徴とする請求項１乃至１０の
いずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項１２】前記微粒子が、バインダーより体積抵
抗率の小さい導電性材料からなることを特徴とする請求
項１乃至１１のいずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項１３】前記粗面化層は、その膜厚方向の体積
抵抗が膜面方向の体積抵抗より小さい抵抗値異方性を有
していることを特徴とする請求項１２記載のスペーサ。
【請求項１４】前記一次粒子の粒子径として１０ｎｍ
以上の直径を有する微粒子が存在していることを特徴と
する請求項１乃至１３のいずれか１項に記載のスペー
サ。
【請求項１５】前記スペーサ表面の二次電子放出係数
は垂直入射条件において、二次電子放出係数δ＝１を満
足する入射エネルギーを２個有しており、前記δ＝１条
件をみたすエネルギーのうち大きい方のエネルギーを第
２クロスポイントエネルギーとしたとき、第２クロスポ
イント以下の入射エネルギーにおいて、【数１】をそれぞれ入射角θ、０度での一次電子に対する二次電
子放出係数とするときに、下記一般式（１）【数２】におけるパラメーターである二次電子放出係数の入射角
度増倍係数ｍ₀が１０以下であることを特徴とする請求
項１乃至１４のいずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項１６】前記凹凸形状の粗面化層Ｓは、液相成
膜法によって形成されたものであることを特徴とする請
求項１乃至１５のいずれか１項に記載のスペーサ。
【請求項１７】請求項１乃至１６のいずれか１項のス
ペーサを具備する画像形成装置。
【請求項１８】前記スペーサは、前記高抵抗膜よりも
一桁以上シート抵抗が低い低抵抗膜を介して、前記電子
源が備える電極もしくは前記プレートが備える電極とに
接続され、かつ、当該低抵抗膜のシート抵抗値は１×１
０の７乗〔Ω／□〕より小さいことを特徴とする請求項
１７記載の画像形成装置。
【請求項１９】前記電子放出素子は、冷陰極素子であ
る請求項１７または１８記載の画像形成装置。
【請求項２０】前記電子放出素子は、電極間に電子放
出部を含む導電性膜を備える請求項１７乃至１９のいず
れか１項に記載の画像形成装置。
【請求項２１】前記電子放出素子は、表面伝導型電子
放出素子である請求項１７乃至２０のいずれか１項に記
載の画像形成装置。
【請求項２２】前記プレートは前記加速された電子が
照射することにより画像を形成するターゲットをさらに
備える請求項１７乃至２１のいずれか１項に記載の画像
形成装置。
【請求項２３】前記ターゲットは、蛍光体を備える請
求項１７乃至２２のいずれか１項に記載の画像形成装
置。
【請求項２４】前記電子放出素子と前記陽極間の印加
電圧が３ｋＶを超える請求項１７乃至２３のいずれか１
項に記載の画像形成装置。
【請求項２５】電子源と、該電子源と対向するプレー
トと、前記電子源と前記プレートとの間に配設される間
隔維持構造体（以下、スペーサという。）とを備える電
子線装置に用いられるスペーサの製造方法であって、スペーサ基板上に、バインダーおよび微粒子を含む固形
成分と溶剤成分とからなる塗工溶液を塗布した後に加熱
する液相成膜法により形成する工程により、前記スペー
サ基板の表面に凹凸形状の粗面化層を形成することを特
徴とするスペーサの製造方法。
【請求項２６】前記塗工溶液が、微粒子分散溶液であ
ることを特徴とする請求項２５記載のスペーサの製造方
法。