(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
冷陰極素子を有する電子源と、前記電子源より放出された電子を制御する電極と、前記電子源より放出された電子の衝突により画像を形成する画像形成部材と、前記電子源と前記電極の間に配置されたスペーサとを有する画像形成装置に於いて、
前記スペーサは表面に高抵抗膜を有し、前記電子源及び前記電極に対する前記スペーサの当接部に低抵抗膜を有し、前記高抵抗膜は前記低抵抗膜を介して前記電子源及び前記電極に電気的に接続され、
前記スペーサの前記低抵抗膜と前記高抵抗膜との間に、前記低抵抗膜から前記高抵抗膜へ、低抵抗から高抵抗へと抵抗値が連続的に変化する境界領域を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記低抵抗膜は、前記境界領域を超えて前記高抵抗膜側に達する凸部を有しないことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記低抵抗膜は、その高さがその幅に対して２倍を超える前記高抵抗膜側への凸部を有しないことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記境界領域の幅は、１０μｍ以上で１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記冷陰極素子の複数は配線にて結線され、前記スペーサの前記電子源との電気的接続は、前記配線にてなされることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記複数の冷陰極素子が結線される前記配線は、複数の行方向配線と複数の列方向配線からなるマトリクス配線であることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記高抵抗膜は、１０5Ω／□以上で１０12Ω／□以下の表面抵抗値を有することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は画像形成装置に関し、特に、複数の電子放出素子を配置した真空外囲器のスペーサの放電を抑制した平面型画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
平面型表示装置は、薄型でかつ軽量であることから、ブラウン管型表示装置に置き換わるものとして注目されている。特に、電子放出素子と電子ビームの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた表示装置は、従来の他の方式の表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れていると言える。
【０００３】
従来、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放出型素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００４】
表面伝導型電子放出素子としては、例えば、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６５）が知られている。
【０００５】
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、Ｉｎ２  Ｏ３  ／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２６巻、第１号、２２（１９８３）］等が報告されている。
【０００６】
これらの表面伝導型電子放出素子の素子構成の典型的な例として、図１８に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］、Ｗは、０．１［ｍｍ］で設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【０００７】
Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじめとして上述の表面伝導型電子放出素子においては、電子放出を行う前に導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォーミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００８】
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，“Ｐｈｙｓｉｃａｌ  ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ  ｆｉｅｌｄ  ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｃａｔｈｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ  ｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，５２４８（１９７６）などが知られている。
【０００９】
ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図１９に前述のＣ．Ａ．Ｓｐｉｎｄｔらによる素子の断面図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【００１０】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図１９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。
【００１１】
また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、Ｃ．Ａ．Ｍｅａｄ，“Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｄｅｖｉｃｅｓ，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，６４６（１９６１）などが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図２０に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００オングストローム程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００オングストローム程度の金属よりなる上電極である。
【００１２】
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。
【００１３】
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。従って、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子を作成可能である。また、基板上に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。
【００１４】
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。
【００１５】
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６４−３１３３２号公報において開示されるように、多数の素子を配列して駆動するための方法が研究されている。
【００１６】
また、表面伝導型電子放出素子の応用については、例えば、画像形成装置、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。
【００１７】
特に、画像形成装置への応用としては、例えば本出願人によるＵＳＰ５，０６６，８８３や特開平２−２５７５５１号公報や特開平４−２８１３７号公報において開示されているように、表面伝導型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形成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形成装置は、従来の他の方式の画像形成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。
【００１８】
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ＵＳＰ４，９０４，８９５に開示されている。また、ＦＥ型を画像形成装置に応用した例として、例えば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている。［Ｒ．Ｍｅｙｅｒ：“Ｒｅｃｅｎｔ  Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ  ｏｎ    Ｍｉｃｒｏｔｉｐｓ  Ｄｉｓｐｌａｙ  ａｔ  ＬＥＴＩ”，Ｔｅｃｈ．Ｄｉｇｅｓｔ  ｏｆ  ４ｔｈ  Ｉｎｔ．Ｖａｃｕｕｍ  Ｍｉｃｒｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ  Ｃｏｎｆ．，Ｎａｇａｈａｍａ，ｐｐ．６〜９（１９９１）］
また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像形成装置に応用した例は、例えば本出願人による特開平３−５５７３８号公報に開示されている。
【００１９】
図２１は平面型の画像形成装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【００２０】
図中、３１１５はリアプレート、３１１６は側壁、３１１７はフェースプレートであり、リアプレート３１１５、側壁３１１６及びフェースプレート３１１７により、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）を形成している。
【００２１】
リアプレート３１１５には基板３１１１が固定されているが、この基板３１１１上には冷陰極素子３１１２が、ｎ×ｍ個形成されている（ｎ，ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。）。また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２は、（従来図４）に示すとおり、ｍ本の行方向配線３１１３とｎ本の列方向配線３１１４により配線されている。これら基板３１１１、冷陰極素子３１１２、行方向配線３１１３及び列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線３１１４の少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００２２】
フェースプレート３１１７の下面には、蛍光体からなる蛍光膜３１１８が形成されており、赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の３原色の蛍光体（不図示）が塗り分けられている。また、蛍光膜３１１８をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けてあり、さらに蛍光膜３１１８のリアプレート３１１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック３１１９が形成されている。
【００２３】
Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及びＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に接続している。
【００２４】
また、上記気密容器の内部は１０のマイナス６乗Ｔｏｒｒ程度の真空に保持されており、画像形成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及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及びフェースプレート３１１７を厚くすることによる方法は、画像形成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。
【００２５】
これに対し、図２１においては、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）３１２０が設けられている。このようにして、マルチビーム電子源が形成された基板３１１１と蛍光膜３１１８が形成されたフェースプレート３１１７間は通常サブミリないし数ミリに保たれ、前述したように気密容器内部は高真空に保持されている。
【００２６】
以上説明した表示パネルを用いた画像形成装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子３１１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子３１１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック３１１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート３１１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜３１１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００２７】
ところが、以上説明した従来の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。
【００２８】
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。更には、フェースプレートに到達した電子が一部反射、散乱され、その一部がスペーサに当たることによりスペーサ帯電を引き起こす可能性がある。このスペーサの帯電により冷陰極素子３１１２から放出された電子はその軌道を曲げられ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達し、スペーサ近傍の画像がゆがんで表示される。
【００２９】
第２に、冷陰極素子３１１２からの放出電子を加速するためにマルチ電子ビーム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１ｋＶ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ３１２０表面での沿面放電が懸念される。特に、上記のようにスペーサが帯電している場合は、放電が誘発される可能性がある。
【００３０】
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が本出願人によりなされている（特開平８−１８０８２１号公報、特開平８−２５００３２号公報）。そこでは絶縁性のスペーサの表面に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高抵抗膜は、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島状の金属膜等である。
【００３１】
また、本出願人による上記提案においては、前記高抵抗膜が被覆されたスペーサをマルチ電子ビーム源及びフェースプレートと電気的に良好に接続する為に、接続部に低抵抗膜を形成する構成も開示されている。更に、前記高抵抗膜及び前記低抵抗膜が被覆されたスペーサを、導電性を有するフリットガラスを用いて、マルチ電子ビーム源及びフェースプレートと電気的接続及び機械的固定を行う構成も開示されている。
【００３２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来のように、前記高抵抗膜及び前記低抵抗膜が形成されたスペーサを用いる場合、高抵抗膜部分と低抵抗膜部分ではその表面に生ずる電界が互いに異なるために両者の境界部において電界の飛びが発生する。このような遷移領域に置いては作製工程の不備などにより、突起などの特異な形状が発生した場合、電界集中が生じ易く放電を招く原因となる。
【００３３】
そこで、本発明は、表面に高抵抗膜を有し、マルチ電子ビーム源及びフェースプレートとの接続部に低抵抗膜を有するスペーサを用いた画像形成装置において、前記高抵抗膜と低抵抗膜の境界部での不意の電界集中を抑制し、放電の発生を防止するスペーサの構成を提供することを課題としている。また、上記手段により信頼性の高い画像形成装置を提供することを課題としている。
【００３４】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明は、冷陰極素子を有する電子源と、前記電子源より放出された電子を制御する電極と、前記電子源より放出された電子の衝突により画像を形成する画像形成部材と、前記電子源と前記電極の間に配置されたスペーサとを有する画像形成装置に於いて、前記スペーサは表面に高抵抗膜を有し、前記電子源及び前記電極に対する前記スペーサの当接部に低抵抗膜を有し、前記高抵抗膜は前記低抵抗膜を介して前記電子源及び前記電極に電気的に接続され、前記スペーサの前記低抵抗膜と前記高抵抗膜との間に、前記低抵抗膜から前記高抵抗膜へ、低抵抗から高抵抗へと抵抗値が連続的に変化する境界領域を設けるようにしている。
【００３５】
すなわち、本発明においては、前記高抵抗膜と低抵抗膜の境界に抵抗値の連続的に変化する領域を設けることにより、製造工程等で発生する低抵抗膜境界線の凸部などによる電界集中を緩和している。
【００３６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について説明する。
【００３７】
図１は、本発明の画像形成装置が備える表示パネルの斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。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、リアプレート１０１５、側壁１０１６及びフェースプレート１０１７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。また、気密容器内部には、大気圧を支えるためのスペーサ１０２０が設けられている。本態様で用いたスペーサは平板状のものである。
【００３８】
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個形成されており、ｍ本の行方向（Ｘ方向）配線１０１３とｎ本の列方向（Ｙ方向）配線１０１４により結線されている。
【００３９】
フェースプレート１０１７の下面には、蛍光膜１０１８が形成され、さらに蛍光膜１０１８のリアプレート１０１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック１０１９が形成されている。
【００４０】
図２は図１のＡ−Ａ′断面の模式図である。図３はスペーサ１０２０を平板面の方向からみた模式図であり、その近傍の装置構成も合せて記載してある。図２と図３中の各部の番号は図１に対応している。
【００４１】
図２において、スペーサ１０２０は、薄板状の絶縁性部材１の表面に高抵抗膜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）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０１３）に面したスペーサの当接面３及び当接面３に接する側面部５に低抵抗膜２１を成膜した部材からなる。薄板状のスペーサ１０２０は、行方向（Ｘ方向）に沿って配置され、接合材１０４１を介して基板１０１１の行方向配線１０１３上に固定されている。高抵抗膜１１は、基板１０１１側では低抵抗膜２２及び接合材１０４１を介して行方向配線１０１３と電気的に接続されており、フェースプレート１０１７側では低抵抗膜２２を介して圧接によりメタルバック１０１９と電気的に接続されている。
【００４２】
図３において、高抵抗膜１１と低抵抗膜２１の境界領域には、抵抗値が連続的に（或いは段階的に）変化する境界膜３１が設けてある。
【００４３】
境界膜３１を形成する好適な方法としては、可動マスクを用いたスパッタリングやイオン打ち込む等の真空成膜、インクジェットや印刷による塗布、加熱処理による拡散等がある。
【００４４】
境界膜３１のシート抵抗値は高抵抗膜１１と接する側では高抵抗膜１１のシート抵抗値と一致し、低抵抗膜２１と接する側では低抵抗膜２１のシート抵抗値と一致している。境界膜３１のなす領域の幅Ｗは、概ね５０μｍ以下である。
【００４５】
図４は、製造工程で低抵抗膜境界線に凸部が発生した場合を表す図である。図中、２２は低抵抗膜２１の境界領域の凸部であり、高さｈ及び幅ｗでその形状が代表される。
【００４６】
このような凸形状が発生した場合の電界集中の度合いを図５に示す。ここに、凸部２２がない場合を１とする。図５において、凸形状の幅ｗに対する高さｈの比率が１以下の場合には、高さの比率が高まっても電界集中度の急激な上昇はなく、最大でも３倍程度である。一方、凸形状の幅ｗに対する高さｈの比率が２を超えるあたりから、高さの比率が高まるにつれて、電界集中度が急激に上昇する。従って、低抵抗膜２１の境界領域に凸部２２が発生する場合においても、その高さ対幅比（ｈ／ｗ）が２以下となるようにスペーサ作製・組立プロセスを制御するのが好ましい。
【００４７】
また、図１及び図２に示した本発明の実施例においては、高抵抗膜１１と低抵抗膜２１の境界領域に抵抗値が連続的に（或いは段階的に）変化する境界膜３１が設けてあるが、低抵抗膜２１の凸部２２が境界膜３１の範囲を超えて高抵抗膜１１の領域まではみ出さないようにスペーサ作製・組立プロセスを制御するのはさらに好ましい条件となる。これにより、凸部２２での電界集中はさらに緩和されることになる。
【００４８】
境界膜３１の領域幅ｓは、どの程度の高さｈを有する凸部２２が発生するかに依存するが、これはスペーサの作製プロセスに依存する。しかし、マスク法による真空成膜、印刷法による成膜等を用いる場合、凸部２２の高さを１０μｍ乃至２０μｍ以内に抑えることは通常のプロセスで十分可能である。従って、境界膜３１の領域幅ｓは１０μｍ程度よりも大きいのが好ましい。
【００４９】
一方、低抵抗膜２１及び境界膜３１の一部は後述するように、スペーサ近傍の電子放出素子から放出される電子軌道に影響を与えフェースプレートへの到達点を変化させることになる。この到達点の変化に対する許容度は、形成される画像の解像度などに依存するが、概ね１０μｍから１００μｍ程度である。例えば、対角６０インチ（アスペクト比１６：９）の画像形成装置において高品位表示（走査線１０００本以上）を行う場合、１走査ラインの幅は約８００μｍとなるがその５％程度を到達点の変化の許容度とすると４０μｍとなる。以上のことから、境界膜３１の領域幅ｓは概ね１００μｍ以下であることが好ましい。
【００５０】
次に、本発明を適用した画像形成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。
【００５１】
図１は、実施例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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
本発明の画像形成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。従って、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。
【００５５】
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。
【００５６】
図６に示すのは、図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上には、後述の図１０２で示すものと同様な表面伝導型電子放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線電極１０１３と列方向配線電極１０１４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線電極１０１３と列方向配線電極１０１４の交差する部分には、電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００５７】
図６のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図７に示す。
【００５８】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極１０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型電子放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線電極１０１３及び列方向配線電極１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処理（後述）を行うことにより製造した。
【００５９】
本実施形態においては、気密容器のリアプレート１０１５にマルチ電子ビーム源の基板１０１１を固定する構成としたが、マルチ電子ビーム源の基板１０１１が十分な強度を有するものである場合には、気密容器のリアプレートとしてマルチ電子ビーム源の基板１０１１自体を用いてもよい。
【００６０】
また、フェースプレート１０１７の下面には、蛍光膜１０１８が形成されている。本実施例はカラー表示装置であるため、蛍光膜１０１８の部分にはＣＲＴの分野で用いられる赤、緑、青の３原色の蛍光体が塗り分けられている。
【００６１】
各色の蛍光体は、例えば図８（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。
【００６２】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図８（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８（ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。例えば、図９に示すように、黒色の導電体１０１０が、ストライプ状の各色蛍光体間だけでなく、直交するストライプ方向についても設けられ、行列両方向の画素間を分離するよう塗り分けられた配列であってもよい。
【００６３】
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。
【００６４】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９を設けてある。メタルバック１０１９を設けた目的は、蛍光膜１０１８が発する光の一部を鏡面反射して光利用率を向上させる事や、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護する事や、電子ビーム加速電圧を印加するための電極として作用させる事や、蛍光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させる事などである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成した。なお、蛍光膜１０１８に低電圧用の蛍光体材料を用いた場合には、メタルバック１０１９は用いない。
【００６５】
また、本実施例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。
【００６６】
なお、本発明の実施例においては、蛍光膜１０１８は、図９に示した配列のものを用い、各色蛍光体を列方向（Ｙ方向）に延びるように配置した。スペーサ１０２０は、行後方（Ｘ方向）に平行に、黒色の導電体１０１０に対応する領域内に、メタルバック１０１９（後述）を介して配置された。
【００６７】
なお、前述の封着を行う際には、フェースプレート１０１７上に配置された各色蛍光体と基板１０１１上に配置された各素子１０１２とを対応させなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７及びスペーサ１０２０は十分な位置合わせを行った。
【００６８】
図２は図１のＡ−Ａ′の断面模式図であり、各部の番号は図１に対応している。スペーサ１０２０は絶縁性部材１の表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜１１を成膜し、かつフェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に面したスペーサの当接面３及び接する側面部５に低抵抗膜２１を成膜した部材からなるもので、上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔をおいて配置され、フェースプレートの内側及び基板１０１１の表面に接合材１０４１により固定される。また、高抵抗膜は、絶縁性部材１の表面のうち、少なくとも気密容器内の真空中に露出している面に成膜されており、スペーサ１０２０上の低抵抗膜２１及び接合材１０４１を介して、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に電気的に接続される。ここで説明される態様においては、スペーサ１０２０の形状は薄板状とし、行方向配線１０１３に平行に配置され、行方向配線１０１３に電気的に接続されている。
【００６９】
スペーサ１０２０としては、基板１０１１上の行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４とフェースプレート１０１７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。
【００７０】
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及び基板１０１１を成す部材と近いものが好ましい。
【００７１】
スペーサ１０２０を構成する高抵抗膜１１には、高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）に印加される加速電圧Ｖａを高抵抗膜１１の抵抗値Ｒｓで除した電流が流される。そこで、スペーサの抵抗値Ｒｓは帯電防止及び消費電力からその望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点から表面抵抗Ｒ／□は１０１２Ω／□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１０１１Ω／□以下がさらに好ましい。表面抵抗の下限はスペーサ形状とスペーサ間に印加される電圧により左右されるが、１０５Ω／□以上であることが好ましい。
【００７２】
絶縁性部材１に形成された高抵抗膜１１の厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料の表面エネルギー及び基板との密着性や基板温度によっても異なるが、一般的に１０ｎｍ以下の薄膜は島状に形成され、抵抗が不安定で再現性に乏しい。一方、膜厚ｔが１μｍ以上では膜応力が大きくなって膜はがれの危険性が高まり、かつ成膜時間が長くなるため生産性が悪い。従って、膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表面抵抗Ｒ／□はρ／ｔであり、以上に述べたＲ／□とｔの好ましい範囲から、高抵抗膜１１の比抵抗ρは０．１［Ωｃｍ］乃至１０の８乗［Ωｃｍ］が好ましい。さらに表面抵抗と膜厚のより好ましい範囲を実現するためには、ρは１０の２乗乃至１０の６乗Ωｃｍとするのが良い。
【００７３】
スペーサは上述したようにその上に形成した高抵抗膜１１を電流が流れることにより、あるいは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１１の抵抗温度係数が大きな負の値であると温度が上昇した時に抵抗値が減少し、スペーサに流れる電流が増加し、さらに温度上昇をもたらす。そして電流は電源の限界を越えるまで増加しつづける。このような電流の暴走が発生する抵抗温度係数の値は経験的に負の値で絶対値が１％以上である。即ち、高抵抗膜１１の抵抗温度係数は−１％未満であることが望ましい。
【００７４】
帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の材料としては、例えば金属酸化物を用いることが出来る。金属酸化物の中でも、クロム、ニッケル、銅の酸化物が好ましい材料である。その理由はこれらの酸化物は二次電子放出効率が比較的小さく、冷陰極素子１０１２から放出された電子がスペーサ１０２０に当たった場合においても帯電しにくいためと考えられる。金属酸化物以外にも炭素は二次電子放出効率が小さく好ましい材料である。特に、非晶質カーボンは高抵抗であるため、スペーサ抵抗を所望の値に制御しやすい。
【００７５】
帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の他の材料として、アルミと遷移金属合金の窒化物は遷移金属の組成を調整することにより、良伝導体から絶縁体まで広い範囲に抵抗値を制御できるので好適な材料である。さらには後述する表示装置の作製工程において抵抗値の変化が少なく安定な材料である。かつ、その抵抗温度係数が−１％未満であり、実用的に使いやすい材料である。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等が挙げられる。
【００７６】
合金窒化膜はスパッタ、窒素ガス雰囲気中での反応性スパッタ、電子ビーム蒸着、イオンプレーティング、イオンアシスト蒸着法等の薄膜形成手段により絶縁性部材上に形成される。金属酸化膜も同様の薄膜形成法で作製することができるが、この場合窒素ガスに代えて酸素ガスを使用する。その他、ＣＶＤ法、アルコキシド塗布法でも金属酸化膜を形成できる。カーボン膜は蒸着法、スパッタ法、ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法で作製され、特に非晶質カーボンを作製する場合には、成膜中の雰囲気に水素が含まれるようにするか、成膜ガスに炭化水素ガスを使用する。
【００７７】
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１０１７（メタルバック１０１９等）及び低電位側の基板１０１１（配線１０１３，１０１４等）と電気的に接続する為に設けられたものであり、以下では、中間電極層（中間層）という名称も用いる。中間電極層（中間層）は以下に列挙する複数の機能を有することが出来る。
【００７８】
▲１▼高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７及び基板１０１１と電気的に接続する。
【００７９】
既に記載したように、高抵抗膜１１はスペーサ１０２０表面での帯電を防止する目的で設けられたものであるが、高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１（配線１０１３，１０１４等）と直接或いは当接材１０４１を介して接続した場合や、接続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ表面に発生した電荷を速やかに除去できなくなる可能性がある。これを避ける為に、フェースプレート１０１７、基板１０１１及び当接材１０４１と接触するスペーサ１０２０の当接面３或いは側面部５に低抵抗の中間層を設けた。
【００８０】
▲２▼高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。
【００８１】
冷陰極素子１０１２より放出された電子は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形成された電位分布に従って電子軌道を成す。スペーサ１０２０の近傍で電子軌道に乱れが生じないようにする為には、高抵抗膜１１の電位分布を全域にわたって制御する必要がある。高抵抗膜１１をフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）及び基板１０１１（配線１０１３，１０１４等）と直接或いは当接材１０４１を介して接続した場合、接続部界面の接触抵抗の為に、接続状態のむらが発生し、高抵抗膜１１の電位分布が所望の値からずれてしまう可能性がある。これを避ける為に、スペーサ１０２０がフェースプレート１０１７及び基板１０１１と当接するスペーサ端部（当接面３或いは側面部５）の全長域に低抵抗の中間層を設け、この中間層部に所望の電位を印加することによって、高抵抗膜１１全体の電位を制御可能とした。
【００８２】
▲３▼放出電子の軌道を制御する。
【００８３】
冷陰極素子１０１２より放出された電子は、フェースプレート１０１７と基板１０１１の間に形成された電位分布に従って電子軌道を成す。スペーサ近傍の冷陰極素子から放出された電子に関しては、スペーサを設置することに伴う制約（配線、素子位置の変更等）が生じる場合がある。このような場合、歪みやむらの無い画像を形成する為には、放出された電子の軌道を制御してフェースプレート１０１７上の所望の位置に電子を照射する必要がある。フェースプレート１０１７及び基板１０１１と当接する面の側面部５に低抵抗の中間層を設けることにより、スペーサ１０２０近傍の電位分布に所望の特性を持たせ、放出された電子の軌道を制御することが出来る。
【００８４】
低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ十分に低い抵抗値を有する材料を選択すればよく、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、及びＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，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Ｉｎ２  Ｏ３  −ＳｎＯ２  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。
【００８５】
接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方向配線１０１３及びメタルバック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。
【００８６】
また、Ｄｘ１〜Ｄｘｍ及びＤｙ１〜Ｄｙｎ及び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。
【００８７】
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１０−７Ｔｏｒｒ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ないしは１×１０−７Ｔｏｒｒの真空度に維持される。
【００８８】
以上説明した表示パネルを用いた画像形成装置は、容器外端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ、Ｄｙ１ないしＤｙｎを通じて各冷陰極素子１０１２に電圧を印加すると、各冷陰極素子１０１２から電子が放出される。それと同時にメタルバック１０１９に容器外端子Ｈｖを通じて数百［Ｖ］ないし数［ｋＶ］の高圧を印加して、上記放出された電子を加速し、フェースプレート１０１７の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜１０１８をなす各色の蛍光体が励起されて発光し、画像が表示される。
【００８９】
通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導型電子放出素子への１０１２への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との距離ｄは０．１［ｍｍ］から８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２間の電圧０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。
【００９０】
以上、本発明の実施例の表示パネルの基本構成と製法、及び画像形成装置の概要を説明した。続いて、前記実施形態の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。本発明の画像形成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。従って、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。
【００９１】
ただし、表示画面が大きくてしかも安価な表示装置が求められる状況のもとでは、これらの冷陰極素子の中でも、表面伝導型電子放出素子が特に好ましい。すなわち、ＦＥ型ではエミッタコーンとゲート電極の相対位置や形状が電子放出特性を大きく左右するため、極めて高精度の製造技術を必要とするが、これは大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。また、ＭＩＭ型では、絶縁層と上電極の膜厚を薄くてしかも均一にする必要があるが、これも大面積化や製造コストの低減を達成するには不利な要因となる。その点、表面伝導型電子放出素子は、比較的製造方法が単純なため、大面積化や製造コストの低減が容易である。また、発明者らは、表面伝導型電子放出素子の中でも、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成したものがとりわけ電子放出特性に優れ、しかも製造が容易に行えることを見いだしている。従って、高輝度で大画面の画像形成装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記実施例の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型電子放出素子を用いた。
【００９２】
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及び特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【００９３】
（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。
【００９４】
（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１０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）及び断面図（ｂ）である。図中、１１０１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【００９５】
基板１１０１としては、例えば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミックス基板、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。
【００９６】
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。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Ｉｎ２  Ｏ３  −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、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。
【００９７】
素子電極１１０２と１１０３の形状は、当該電子放出素子の応用目的に合わせて適宜設計される。一般的には、電極間隔Ｌは通常は数百オングストロームから数百マイクロメーターの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも表示装置に応用するために好ましいのは数マイクロメーターより数十マイクロメーターの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は数百オングストロームから数マイクロメーターの範囲から適当な数値が選ばれる。
【００９８】
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。
【００９９】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数オングストロームから数千オングストロームの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから２００オングストロームの範囲のものである。また、微粒子膜の膜厚は、以下に述べるような諸条件を考慮して適宜設定される。すなわち、素子電極１１０２あるいは１１０３と電気的に良好に接続するのに必要な条件、後述する通電フォーミングを良好に行うのに必要な条件、微粒子膜自身の電気抵抗を後述する適宜の値にするために必要な条件、などである。具体的には、数オングストロームから数千オングストロームの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１０オングストロームから５００オングストロームの間である。
【０１００】
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，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂなどをはじめとする金属や、ＰｄＯ，ＳｎＯ２  ，Ｉｎ２  Ｏ３  ，ＰｂＯ，Ｓｂ２  Ｏ３  などをはじめとする酸化物や、ＨｆＢ２  ，ＺｒＢ２  ，ＬａＢ６  ，ＣｅＢ６  ，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、カーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択される。
【０１０１】
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、１０３Ω／□から１０７Ω／□の範囲に含まれるよう設定した。
【０１０２】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２及び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１０２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。
【０１０３】
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１０２においては模式的に示した。
【０１０４】
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及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。
【０１０５】
薄膜１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［オングストローム］以下とするが、３００［オングストローム］以下とするのがさらに好ましい。なお、実際の薄膜１１１３の位置や形状を精密に図示するのは困難なため、図１０２においては模式的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【０１０６】
以上、好ましい素子の基体構成を述べたが、実施例においては以下のような素子を用いた。
【０１０７】
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。
【０１０８】
微粒子膜の主要材料としてＰｄもしくはＰｄＯを用い、微粒子膜の厚さは約１００［オングストローム］、幅Ｗは１００［マイクロメーター］とした。
【０１０９】
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。
【０１１０】
図１１（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型電子放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１０と同一である。
【０１１１】
１）まず、図１１（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２及び１１０３を形成する。
【０１１２】
形成するにあたっては、あらかじめ基板１１０１を洗剤、純水、有機溶剤を用いて十分に洗浄後、素子電極の材料を堆積させる（堆積する方法としては、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と１１０３）を形成する。
【０１１３】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【０１１４】
形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布して乾燥し、加熱焼成処理して微粒子膜を成膜した後、フォトリソグラフィー・エッチングにより所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である（具体的には、本実施例では主要元素としてＰｄを用いた。また、実施例では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外の例えばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。）。
【０１１５】
また、微粒子膜で作られる導電性薄膜の成膜方法としては、本実施例で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、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。
【０１１６】
３）次に、同図（ｃ）に示すように、フォーミング用電源１１１０から素子電極１１０２と１１０３の間に適宜の電圧を印加し、通電フォーミング処理を行って、電子放出部１１０５を形成する。
【０１１７】
通電フォーミング処理とは、微粒子膜で作られた導電性薄膜１１０４に通電を行って、その一部を適宜に破壊、変形、もしくは変質せしめ、電子放出を行うのに好適な構造に変化させる処理のことである。微粒子膜で作られた導電性薄膜のうち電子放出を行うのに好適な構造に変化した部分（すなわち電子放出部１１０５）においては、薄膜に適当な亀裂が形成されている。なお、電子放出部１１０５が形成される前と比較すると、形成された後は素子電極１１０２と１１０３の間で計測される電気抵抗は大幅に増加する。
【０１１８】
通電方法をより詳しく説明するために、図１２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、本実施例の場合には同図に示したようにパルス幅Ｔ１の三角波パルスをパルス間隔Ｔ２で連続的に印加した。その際には、三角波パルスの波高値Ｖｐｆを、順次昇圧した。また、電子放出部１１０５の形成状況をモニターするためのモニターパルスＰｍを適宜の間隔で三角波パルスの間に挿入し、その際に流れる電流を電流計１１１１で計測した。
【０１１９】
実施例においては、例えば１０−５Ｔｏｒｒ程度の真空雰囲気下において、例えばパルス幅Ｔ１を１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ２を１０［ミリ秒］とし、波高値Ｖｐｆを１パルスごとに０．１［Ｖ］ずつ昇圧した。そして、三角波を５パルス印加するたびに１回の割りで、モニターパルスＰｍを挿入した。フォーミング処理に悪影響を及ぼすことがないように、モニターパルスの電圧Ｖｐｍは０．１［Ｖ］に設定した。そして、素子電極１１０２と１１０３の間の電気抵抗が１×１０の６乗［オーム］になった段階、すなわちモニターパルス印加時に電流計１１１１で計測される電流が１×１０−７Ａ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。
【０１２０】
なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、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。
【０１２１】
４）次に、図１１（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。
【０１２２】
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。
【０１２３】
具体的には、１０−４ないし１０−５  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原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。
【０１２４】
通電方法をより詳しく説明するために、図１３（ａ）に、活性化用電源１１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を示す。本実施例においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体的には、矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］、パルス幅Ｔ３は１［ミリ秒］、パルス間隔Ｔ４は１０［ミリ秒］とした。なお、上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【０１２５】
図１１（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及び電流計１１１６が接続されている（なお、基板１１０１を、表示パネルの中に組み込んでから活性化処理を行う場合には、表示パネルの蛍光面をアノード電極１１１４として用いる。）。活性化用電源１１１２から電圧を印加する間、電流計１１１６で放出電流Ｉｅを計測して通電活性化処理の進行状況をモニターし、活性化用電源１１１２の動作を制御する。電流計１１１６で計測された放出電流Ｉｅの一例を図１３（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。
【０１２６】
なお、上述の通電条件は、本実施例の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子放出素子の設計を変更した場合には、それに応じて条件を適宜変更するのが望ましい。
【０１２７】
以上のようにして、図１１（ｅ）に示す平面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
【０１２８】
（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。
【０１２９】
図１４は、垂直型の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
【０１３０】
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。従って、図１０の平面型における素子電極間隔Ｌは、垂直型においては段差形成部材１２０６の段差高Ｌｓとして設定される。なお、基板１２０１、素子電極１２０２及び１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４については、前記平面型の説明中に列挙した材料を同様に用いることが可能である。また、段差形成部材１２０６には、例えばＳｉＯ２  のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１３１】
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１５（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は前記図１４と同一である。
【０１３２】
１）まず、図１５（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１３３】
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他の成膜方法を用いてもよい。
【０１３４】
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。
【０１３５】
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。
【０１３６】
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。
【０１３７】
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１１（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。）。
【０１３８】
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１１（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。）。
【０１３９】
以上のようにして、図１５（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
【０１４０】
（表示装置に用いた表面伝導型電子放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型電子放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に表示装置に用いた素子の特性について述べる。
【０１４１】
図１６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、及び（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。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。
【０１４２】
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。
【０１４３】
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。
【０１４４】
すなわち、放出電流Ｉｅに関しては、明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【０１４５】
第二に、放出電流Ｉｅは素子に印加する電圧Ｖｆに依存して変化するため、電圧Ｖｆで放出電流Ｉｅの大きさを制御できる。
【０１４６】
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。
【０１４７】
以上のような特性を有するため、表面伝導型電子放出素子を表示装置に好適に用いることができた。例えば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた表示装置において、第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。
【０１４８】
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。
【０１４９】
（多数素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造）
次に、上述の表面伝導型電子放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【０１５０】
図６に示すのは、図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図である。基板１０１１上には、図１０で示すものと同様な表面伝導型電子放出素子が配列され、これらの素子は行方向配線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。
【０１５１】
図６のＢ−Ｂ′に沿った断面図が、既に示した図７である。
【０１５２】
なお、このような構造のマルチ電子源は、あらかじめ基板上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、及び表面伝導型電子放出素子の素子電極と導電性薄膜を形成した後、行方向配線１０１３及び列方向配線１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことにより製造した。
【０１５３】
（駆動回路及び駆動方法）
図１７は、ＮＴＳＣ方式のテレビ信号に基づいてテレビジョン表示を行う為の駆動回路の概略構成をブロック図で示したものである。同図中、表示パネル１７０１は前述した表示パネルに相当するもので、前述した様に製造され、動作する。また、走査回路１７０２は表示ラインを走査し、制御回路１７０３は走査回路へ入力する信号等を生成する。シフトレジスタ１７０４は１ライン毎のデータをシフトし、ラインメモリ１７０５は、シフトレジスタ１７０４からの１ライン分のデータを変調信号発生器１７０７に入力する。同期信号分離回路１７０６はＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。
【０１５４】
以下、図１７の装置各部の機能を詳しく説明する。
【０１５５】
まず表示パネル１７０１は、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍ及び端子Ｄｙ１ないしＤｙｎ、及び高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続されている。このうち、端子Ｄｘ１ないしＤｘｍには、表示パネル１７０１内に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された冷陰極素子を１行（ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加される。一方、端子Ｄｙ１ないしＤｙｎには、前記走査信号により選択された１行分のｎ個の各素子の出力電子ビームを制御する為の変調信号が印加される。また、高圧端子Ｈｖには、直流電圧源Ｖａより、例えば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。
【０１５６】
次に、走査回路１７０２について説明する。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１ないしＳｍで模式的に示されている）を備えるもので、各スイッチング素子は、直流電圧源Ｖｘの出力電圧もしくは０［Ｖ］（グランドレベル）のいずれか一方を選択し、表示パネル１７０１の端子Ｄｘ１ないしＤｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１ないしＳｍの各スイッチング素子は、制御回路１７０３が出力する制御信号Ｔｓｃａｎに基づいて動作するものだが、実際には例えばＦＥＴのようなスイッチング素子を組み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１０８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。
【０１５７】
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Ｔｓｙｎｃに基づいて、各部に対してＴｓｃａｎ及びＴｓｆｔ及びＴｍｒｙの各制御信号を発生する。同期信号分離回路１７０６は、外部から入力されるＮＴＳＣ方式のテレビ信号から、同期信号成分と輝度信号成分とを分離する為の回路で、良く知られているように周波数分離（フィルタ）回路を用いれば容易に構成できるものである。同期信号分離回路１７０６により分離された同期信号は、良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。一方、前記テレビ信号から分離された画像の輝度信号成分を便宜上ＤＡＴＡ信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１７０４に入力される。
【０１５８】
シフトレジスタ１７０４は、時系列的にシリアルに入力される前記ＤＡＴＡ信号を、画像の１ライン毎にシリアル／パラレル変換するためのもので、前記制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｓｆｔに基づいて動作する。すなわち、制御信号Ｔｓｆｔは、シフトレジスタ１７０４のシフトクロックであると言い換えることもできる。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当する）のデータは、Ｉｄ１ないしＩｄｎのｎ個の信号として前記シフトレジスタ１７０４より出力される。
【０１５９】
ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙに従って適宜Ｉｄ１ないしＩｄｎの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉ′ｄ１ないしＩ′ｄｎとして出力され、変調信号発生器１７０７に入力される。
【０１６０】
変調信号発生器１７０７は、前記画像データＩ′ｄ１ないしＩ′ｄｎの各々に応じて、電子放出素子１０１５の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その出力信号は、端子Ｄｙ１ないし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。
【０１６１】
図１６を用いて説明したように、本発明に関わる表面伝導型電子放出素子は放出電流Ｉｅに対して以下の基本特性を有している。すなわち、電子放出には明確な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施例の表面伝導型電子放出素子では８［Ｖ］）があり、閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また、電子放出閾値Ｖｔｈ以上の電圧に対しては、図１６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、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。
【０１６２】
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。
【０１６３】
シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１７０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のものでも採用できる。すなわち、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が所定の速度で行われればよいからである。
【０１６４】
デジタル信号式を用いる場合には、同期信号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関連してラインメモリ１１５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路が若干異なったものとなる。すなわち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えば高速の発振器及び発振器の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）及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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
このような構成をとりうる本発明の適用可能な画像形成装置においては、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。
【０１６７】
ここで述べた画像形成装置の構成は、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。
【０１６８】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限らず、電子源は、並列に配置した複数の冷陰極素子の個々を両端で接続した冷陰極素子の行を複数配し（行方向と呼ぶ）、この配線と直交する方向（列方向と呼ぶ）に沿って、冷陰極素子の上方に配した制御電極（グリッドとも呼ぶ）により、冷陰極素子からの電子を制御するはしご状配置の電子源をなすものとしてもよい。
【０１６９】
また、本発明の思想によれば、表示用として好適な画像形成装置に限るものでなく、感光性ドラムと発光ダイオード等で構成された光プリンタの発光ダイオード等の代替の発光源として、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、以下の実施例で用いる蛍光体のような直接発光する物質に限るものではなく、電子の帯電による潜像画像が形成されるような部材を用いることもできる。
【０１７０】
【発明の効果】
以上説明した本発明によれば、表面に高抵抗膜を有し、マルチ電子ビーム源及びフェースプレートとの接続部に低抵抗膜を有するスペーサを用いた画像形成装置において、前記高抵抗膜と低抵抗膜の境界部での不意の電界集中を抑制し、放電の発生を防止するスペーサを用いているので、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置が備える表示パネルの斜視図
【図２】図１の表示パネルのＡ−Ａ’に沿った断面図
【図３】スペーサを平板面の方向からみた模式図
【図４】製造工程で低抵抗膜境界線に凸部が発生した場合を表す図
【図５】凸形状が発生した場合の電界集中の度合いを表す図
【図６】図１の表示パネルに用いたマルチ電子ビーム源の平面図
【図７】図６のマルチ電子ビーム源のＢ−Ｂ’に沿った断面図
【図８】蛍光体のレイアウト図
【図９】蛍光体の他のレイアウト図
【図１０】平面型の表面伝導型電子放出素子の平面図及び断面図
【図１１】平面型の表面伝導型電子放出素子の製造工程図
【図１２】フォーミング電圧の波形図
【図１３】活性化処理を説明するための波形図
【図１４】垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図
【図１５】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程図
【図１６】電子放出素子の特性を示すグラフ
【図１７】テレビジョン表示を行うための駆動回路のブロック図
【図１８】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図
【図１９】電界放出型電子放出素子の断面図
【図２０】ＭＩＭ型電子放出素子の断面図
【図２１】平面型の画像形成装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図
【符号の説明】
１  絶縁性部材
３  当接面
５  側面部
１１  高抵抗膜
２１  低抵抗膜
２２  凸部
３１  境界膜
１０１０  黒色の導電体
１０１１  基板
１０１２  冷陰極素子
１０１３  行方向配線
１０１４  列方向配線
１０１５  リアプレート
１０１６  側壁
１０１７  フェースプレート
１０１８  蛍光膜
１０１９  メタルバック
１０２０  スペーサ
１１０１  基板
１１０２，１１０３  素子電極
１１０４  導電性薄膜
１１０５  電子放出部
１１１０  フォーミング用電源
１１１１  電流計
１１１２  活性化用電源
１１１３  通電活性化処理により形成した薄膜
１１１４  アノード電極
１１１５  直流高電圧電源
１１１６  電流計
１２０１  基板
１２０２，１２０３  素子電極
１２０４  導電性薄膜
１２０５  電子放出部
１２０６  段差形成部材
１２１３  通電活性化処理により形成した薄膜
１７０１  表示パネル
１７０２  走査回路
１７０３  制御回路
１７０４  シフトレジスタ
１７０５  ラインメモリ
１７０６  同期信号分離回路
１７０７  変調信号発生器
３００１  基板
３００４  導電性薄膜
３００５  電子放出部
３０１０  基板
３０１１  エミッタ配線
３０１２  エミッタコーン
３０１３  絶縁層
３０１４  ゲート電極
３０２０  基板
３０２１  下電極
３０２２  絶縁層
３０２３  上電極
３１１１  基板
３１１２  冷陰極素子
３１１３  行方向配線
３１１４  列方向配線
３１１５  リアプレート
３１１６  側壁
３１１７  フェースプレート
３１１８  蛍光膜
３１１９  メタルバック
３１２０  スペーサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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