(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、前記電子源に対向配置され前記電子源より放出された電子に作用する電極と、前記電子源と前記電極との間に配置された絶縁性の中間部材とを有する電子線発生装置において、
前記中間部材はその表面に島状金属膜を有し、前記島状金属膜が前記電子源および／または前記電極に対して電気的に接続されていることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項２】
請求項１の電子線発生装置において、前記島状金属膜は１０の５乗〜１０の１２乗［Ω／□］の表面抵抗値を有することを特徴とする電子線発生装置。
【請求項３】
請求項１又は２のいずれかに記載の電子線発生装置において、前記中間部材は前記電子源と前記電極間において直立した表面を有することを特徴とする電子線発生装置。
【請求項４】
請求項３の電子線発生装置において、前記中間部材は平板或いは柱状であることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項５】
請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の電子線発生装置において、前記電極は加速用の電圧を印加することを特徴とする電子線発生装置。
【請求項６】
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の電子線発生装置において、前記電子源に設けられた電子放出素子は対向する一対の素子電極とこの素子電極間に跨る電子放出部を含む薄膜とで構成される表面伝導型電子放出素子であることを特徴とする電子放出素子。
【請求項７】
請求項６の電子線発生装置において、前記電子源は、複数の行方向配線と複数の列方向配線とが絶縁層を介して配置されており、前記行方向配線および前記列方向配線と、前記各電子放出素子の前記一対の素子電極とをそれぞれ結線することで、絶縁性基板上に前記複数の電子放出素子を行列状に配列したことを特徴とする電子線発生装置。
【請求項８】
請求項７に記載の電子線発生装置において、前記中間部材は前記行方向配線または前記列方向配線と平行配置または直交配置された平板状をなすことを特徴とする電子線発生装置。
【請求項９】
請求項８の電子線発生装置の電子線発生装置において、前記各電子放出素子の前記一対の素子電極は前記中間部材と平行な方向に対向配置されていることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項１０】
請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載の電子線発生装置において、前記中間部材が複数個間隔をおいて配置されていることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項１１】
請求項１乃至請求項１０のいずれか１項に記載の電子線発生装置において、前記中間部材は耐大気圧部材であることを特徴とする電子線発生装置。
【請求項１２】
請求項１乃至請求項１１のいずれか１項に記載の電子線発生装置において、前記中間部材は真空雰囲気を維持する外囲器の支持枠或いは前記外囲器内に設置された支持部材であることを特徴とする電子線発生装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、電子線発生装置およびその応用である表示装置等の画像形成装置、さらにはそれらに用いられる支持スペーサにかかわり、特に表面伝導型電子放出素子を多数個備える電子線発生装置、画像形成装置及びそれらに用いられる支持スペーサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、電子を用いた画像形成装置においては、真空雰囲気を維持する外囲器、電子を放出させる為の電子源とその駆動回路、電子の衝突により発光する蛍光体等を有する画像形成部材、電子を画像形成部材に向けて加速するための加速電極とその高圧電源が必要である。また、薄型画像表示装置などのように偏平な外囲器を用いる画像形成装置においては、耐大気圧構造体として支持柱（スペーサ）を用いる場合もある。
【０００３】
画像形成装置の電子源に用いられる電子放出素子としては、従来からＣＲＴ等で用いられてきた熱陰極の他に冷陰極が知られている。冷陰極には電界放出型（以下「ＦＥ」型と略す）、金属／絶縁層／金属型（以下「ＭＩＭ」型と略す）や表面伝導型電子放出素子等がある。
【０００４】
ＦＥ型の例としては、Ｗ．  Ｐ．  Ｄｙｋｅ  ＆  Ｗ．  Ｗ．  Ｄｏｌａｎ，  ”Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ”，  Ａｄｖａｎｃｅ  ｉｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｈｙｓｉｃｓ，  ８，  ８９  （１９５６）あるいはＣ．  Ａ．  Ｓｐｉｎｄｔ，  ”Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ  ｏｆ  Ｔｈｉｎ−Ｆｉｌｍ  Ｆｉｅｌｄ  Ｅｍｉｓｓｉｏｎ  Ｃａｔｈｏｄｅｓ  ｗｉｔｈ  Ｍｏｌｙｂｄｅｎｉｕｍ  Ｃｏｎｅｓ”，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ４７，  ５２４８  （１９７６）等が知られている。
【０００５】
ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．  Ａ．  Ｍｅａｄ，  ”Ｏｐｅｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅｓ，  Ｊ．  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．，  ３２，  ６４６  （１９６１）”等が知られている。
【０００６】
表面伝導型電子放出素子の例としては、Ｍ．  Ｉ．  Ｅｌｉｎｓｏｎ，  Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇ．  ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，  １０，  １２９０，  （１９６５）等がある。
【０００７】
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Ｓｎ０２薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．  Ｄｉｔｔｍｅｒ：  ”Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ”，  ９，  ３１７  （１９７２）］、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２  薄膜によるもの［Ｍ．  Ｈａｒｔｗｅｌｌ  ａｎｄ  Ｃ．  Ｇ．  Ｆｏｎｓｔａｄ：  ”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．  ＥＤ  Ｃｏｎｆ．”，  ５１９  （１９７５）］、カーボン薄膜によるもの［荒木久  他：真空、第２６巻、第１号、２２頁（１９８３）］等が報告されている。
【０００８】
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成として前述のＭ．ハートウェルの素子構成を図１に示す。同図において３００１は絶縁性基板である。３００２は電子放出部形成用薄膜で、Ｈ型形状のパターンに、スパッタで形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部３００３が形成される。
【０００９】
従来、これら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電子放出部形成用薄膜３００２を予めフォーミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部３００３を形成するのが一般的であった。即ち、フォーミングとは電子放出部形成用薄膜３００２の両端に電圧を印加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出部３００３を形成することである。なお、電子放出部３００３は、電子放出部形成用薄膜３００２の一部に発生した亀裂により形成され、その亀裂付近から電子放出が行われる。以下、フォーミングにより形成した電子放出部３００３を含む電子放出部形成用薄膜３００２を、「電子放出部を含む薄膜」３００４と呼ぶ。前記フォーミング処理をした表面伝導型電子放出素子は、電子放出部を含む薄膜３００４に電圧を印加し、素子に電流を流すことにより、電子放出部３００３より電子を放出せしめるものである。
【００１０】
多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成した例としては、並列に表面伝導型電子放出素子を多数配列し、個々の素子の両端を配線にてそれぞれ結線した行を多数行配列した電子源があげられる（例えば、本出願人の特開平１−３１３３２号公報）。
【００１１】
表面伝導型電子放出素子を複数個配置してなる電子源と、上記電子源より放出された電子によって可視光線を発光せしめる画像形成部材としての蛍光体とを組み合わせることにより、種々の画像形成装置、主として表示装置が構成されるが（例えば、本出願人による米国特許第５，０６６，８８３号）、大画面の装置でも比較的容易に製造でき、かつ表示品位に優れた自発光型表示装置であるため、ＣＲＴに替わる画像形成装置として期待されている。
【００１２】
例えば、本出願人が先に提案した特開平２−２５７５５１号公報等に記載された様な画像形成装置において、多数形成された表面伝導型電子放出素子から任意の素子を選択することは、上記表面伝導型電子放出素子を並列に配置し結線した配線（行方向配線）、及び上記行方向配線と直交する方向に（列方向）、電子源と蛍光体間の空間に、設置され制御電極に結線した配線（列方向配線）への適当な駆動信号によるものである。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
本出願人は、表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装置をより簡単な構成で実現する方法として、複数本の行方向配線と複数本の列方向配線とによって、表面伝導型電子放出素子の対向する１対の素子電極をそれぞれ結線する事で、行列状に、表面伝導型電子放出素子を配列した単純マトリクス型の電子源を構成し、行方向と列方向に適当な駆動信号を与えることで、多数の表面伝導型電子放出素子を選択し、電子放出量を制御し得る系を考えている。
【００１４】
上記単純マトリクス型の表面伝導型電子放出素子電子源を用いた画像形成装置の検討において、本発明者らは、画像形成部材をなす蛍光体上の発光位置（電子の衝突位置）や発光形状が期待した数値からはずれる場合が生ずることを見いした。特に、カラー画像用の画像形成部材を用いた場合には、発光位置のずれと併せて、輝度の低下や色ずれの発生も見られる場合があった。そして、このような現象は、電子源と画像形成部材間に配置される支持枠または支持柱（スペーサ）の近傍、或いは画像形成部材の周縁部で起こることを確認した。
【００１５】
本発明は上記問題点に鑑み、電極と電子放出素子を用いた電子源とを有した電子線発生装置において、電子源と電極の間に中間部材を配置しても、放出電子の軌道に変動が発生しないような電子線発生装置を提案する。
【００１６】
また、本発明の他の目的は、電子放出素子として例えば表面伝導型電子放出素子を用い、この電子源からの放出電子により画像形成する画像形成装置において、発光する位置ずれ等がなく長寿命で信頼性の高い新規な画像形成装置の提供を目的とする。
【００１７】
本発明の他の目的は上記電子線発生装置に用いられる支持スペーサを提供することを目的とする。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは鋭意研究した結果、上記課題となる現象は電子源から放出される電子が主な誘因となることを見いだした。
【００１９】
上記電子線発生装置や画像形成装置において、電子源から放出された電子は、画像形成部材である蛍光体等と衝突したり、あるいは、確率は低いが真空中の残留ガスと衝突する。これらの衝突時にある確率で発生した散乱粒子（イオン、２次電子、中性粒子）の一部が画像形成装置内の絶縁性材料の露出した部分に衝突し、その露出部が帯電することになる。この帯電により、上記露出部の近傍では電場が変化してしまう。電場の変化は、放出された電子の軌道にずれを生じさせ、その結果、蛍光体の発光位置や発光形状に変化が生じたりすると考えられる。
【００２０】
また、上記蛍光体の発光位置、形状の変化の状況から、上記露出部には主に正電荷が蓄積していることもわかった。この原因としては、散乱粒子うちの正イオンが付着帯電する場合、或いは散乱粒子が上記露出部に衝突するときに発生する２次電子放出により正の帯電が起きる場合などが考えられる。
【００２１】
そこで本発明の電子線発生装置は以下の構成を備える。すなわち、
複数の冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、前記電子源に対向配置され前記電子源より放出された電子に作用する電極と、前記電子源と前記電極との間に配置された絶縁性の中間部材とを有する電子線発生装置において、
前記中間部材はその表面に島状金属膜を有し、前記島状金属膜が前記電子源および／または前記電極に対して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００２２】
更に他の本発明の、電子線発生装置は以下の構成を備える。すなわち、
複数の冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、前記電子源に対向配置され前記電子源より放出された電子に作用する電極と、前記電子源と前記電極間に配置された絶縁性の中間部材とを有する電子線発生装置において、
前記中間部材に付着しようとする荷電粒子をトラップする手段を具備することを特徴とする。
【００２３】
まず、防止すべき帯電は前記絶縁性の中間部材の表面で発生するので、前記中間部材としてはその表面部でのみ帯電防止機能を持てば十分である。従って、本発明の電子線発生装置では、前記中間部材の表面に導電性薄膜を形成している。
【００２４】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記導電性薄膜は１０の５乗乃至１０の１２乗［Ω／□］の表面抵抗値を有することを特徴とする。
【００２５】
これにより、前記中間部材の表面での帯電を中和するには十分は低抵抗値を持ち、かつ装置全体の消費電力を極端に増加させない程度のリーク電流量に留めた電子線発生装置を実現できる。すなわち、前記冷陰極の特徴である発熱の少なさを損なうことなく、薄型・大面積の画像形成装置が得られる。
【００２６】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記導電性薄膜は、金属薄膜が離散的に島状に前記中間部材の表面に塗布されていることを特徴とする。
【００２７】
帯電は上述した様に中間部材表面にトラップされた陽イオンにより発生する。このため帯電防止のためには、微小電流を中間部材表面に流せば防ぐことができる。しかしながら、微小電流の増加は、装置の消費電流を増加させてしまう問題がある。島状の金属膜では、電子は島状間を表面伝導により移動するため、中間部材の表面のみに電流を集中でき、中間部材である絶縁体表面にトラップされ帯電原因の陽イオンを効率よく中和することができる。また、島状金属膜の金属部は低抵抗であるため、電流による発熱に伴うエネルギー消費量も少ない。以上の結果より、島状金属膜は、中和に関与しない電流量を小さくでき、非常に効率よく帯電を防止できる。
【００２８】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記中間部材は前記電子源と前記電極間において直立した表面を有することを特徴とする。即ち、前記中間部材として、前記電子源及び前記電極の法線方向に対して、その断面形状が一様であるものを採用したので、前記中間部材によって電界が乱れることはない。従って、前記中間部材が前記電子放出素子からの電子起動を遮らない限り、前記中間部材と前記電子放出素子を近接して配置できるので、前記電子放出素子を高密度に配置できた。しかも、リーク電流は前記中間部材の表面のみを流れるので、前記電子源または、前記電極に対して前記中間部材に尖状にして接合を行なうなどの工夫をしなくても少ないリーク電流に抑えることができた。
【００２９】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記中間部材は平板或いは柱状であることを特徴とする。
【００３０】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記電極は加速電極であることを特徴とする。
【００３１】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記電子放出素子は対向する一対の素子電極と前記素子電極間に跨る電子放出部を含む薄膜とで構成される表面伝導型電子放出素子であることを特徴とする。
【００３２】
冷陰極素子の中でもとりわけ好ましいのは、表面伝導型電子放出素子（表面伝導型電子放出素子）である。表面伝導型電子放出素子は構造が単純で製造が簡単であり、大面積のものも容易に作製できる。近年、特に大画面で安価な表示装置が求められる状況においては、とりわけ好適な冷陰極素子であるといえる。また、本出願人は、表面伝導型電子放出素子のなかでは、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ものが特性上、あるいは大面積化する上で好ましいことを見出している。
【００３３】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記電子源は、複数の行方向配線と複数の列方向配線とが絶縁層を介して配置されており、前記行方向配線および前記列方向配線と、前記各電子放出素子の前記一対の素子電極とをそれぞれ結線することで、絶縁性基板上に前記複数の電子放出素子を行列状に配列したことを特徴とする。即ち、前記導電性薄膜を設けることで帯電を防止するが故に、複雑な付加構造を必要としない本発明の中間部材を、本出願人の提案による数本の行方向配線と複数本の列方向配線とによって、表面伝導型電子放出素子の対向する１対の素子電極をそれぞれ結線する事で、行列状に、表面伝導型電子放出素子を配列した単純マトリクス型表面伝導型の前記電子放出素子による単純マトリクス型の電子源を用いた画像形成装置に適用することにより、簡単な装置構成でありながら高品位な画像を形成できる薄型・大面積の画像形成装置を提供できる。
【００３４】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記電子源は、複数の行方向配線が配置されており、前記各電子放出素子の前記一対の素子電極は前記複数の行方向配線のうち一対の行方向配線とそれぞれ結線することで、絶縁性基板上に前記複数の電子放出素子を行列状に配列したことを特徴とする。この発明の電子線発生装置は、単純マトリクス型以外の電子源を用いた画像形成装置に対しても適用できる。例えば、本出願人による特開平２−２５７５５１号公報等に記載されたような制御電極を用いて表面伝導型電子放出素子の選択を行う画像形成装置において、前記中間部材を用いた場合である。
【００３５】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記導電性薄膜は前記行方向配線または前記列方向配線と電気的に接続されていることを特徴とする。この導電性薄膜は、前記電子源側では１本の配線上に電気的に接続され、前記電子源上の配線間での不要な電気的結合を避けることができる。
【００３６】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記中間部材は前記行方向配線上または列方向配線上に設置されていることを特徴とする。
【００３７】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記中間部材は前記行方向配線または前記列方向配線と平行配置または直交配置された平板状をなすことを特徴とする。
【００３８】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記各電子放出素子の前記一対の素子電極は前記中間部材と平行な方向に対向配置されていることを特徴とする。平板状の前記中間部材を、前記電子放出素子からのずれた電子起動に沿って配置したので、前記中間部材に電子起動を遮られることなく前記電子放出素子を高密度に配置できる。
【００３９】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記中間部材が複数個間隔をおいて配置されていることを特徴とする。
【００４０】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記中間部材は耐大気圧部材であることを特徴とする。
【００４１】
本発明の好適な一態様に拠れば、耐大気圧部材は真空雰囲気を維持する外囲器の支持枠或いは前記外囲器内に設置され支持部材であることを特徴とする。
【００４２】
上記課題を達成するための本発明の実施態様に従った他の構成になる電子線発生装置は、
複数の冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、
前記電子源に対向配置され前記電子源より放出された電子に作用する電極と、前記電子源と前記電極間を外部から隔絶するケース部材とを有する電子線発生装置において、
前記ケース部材はその内側表面に導電性薄膜を有し、前記導電性薄膜が前記電子源および／または前記電極に対して電気的に接続されていることを特徴とする。
【００４３】
また、上記課題を達成するための本発明の実施態様に従った画像形成装置は、複数の冷陰極型の電子放出素子を有する電子源と、前記電子源に対向配置された前記電子源より放出された電子に作用する少なくとも１つの電極と、前記電極を挟んで前記電子源に対向配置された画像形成部材と、前記電子源と前記電極間或いは前記電極と前記画像形成部材間或いは前記電極間に配置された絶縁性の中間部材とを有し、前記電子原から放出された電子によって画像を形成する画像形成装置において、前記中間部材の表面に導電性薄膜を有し、前記導電性薄膜が外部と電気的に接続されていることを特徴とする。
【００４４】
本発明の好適な一態様に拠れば、前記電極を挟んで前記電子源に対向配置された画像形成部材を備えている。
【００４５】
上記課題を達成するための本発明の、電子が発生される密閉隔壁室内において用いらる支持スペーサは、電気的に絶縁性の材料からなる本体と、この本体の表面に展設された導電性薄膜とを有し、この薄膜は、前記スペーサと前記室の隔壁との当接点において、前記隔壁近傍に設けられた所定の導体と電気的に導通するように、この薄膜が前記スペーサの端部にまで延ばされて形成されていることを特徴とする。
【００４６】
この支持スペーサは、隔壁室内の例えば真空性を確保すると共に、トラップされる荷電粒子による帯電を中和する効果がある。
【００４７】
なお、本発明の好適な態様において使用する島状金属膜の厚みおよび抵抗値は、構成される画像装置および電子発生装置の大きさ、形態により最適値を選択すればよいが、おおむね以下の範囲内で良好な結果を示している。シート抵抗値としては、１×１０５〜９×１０１２Ω／□の範囲であり、最適には、１×１０６〜１×１０１０Ω／□の範囲である。また、このときの膜厚としては、０．５〜１０ｎｍの範囲であり、最適には１〜４ｎｍである。
【００４８】
また、島状金属材料は、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｐｄ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｕ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｓｎ等が好適に用いることができるが、島状に形成可能な金属であれば他の金属や金属間化合物も同様に使用することが可能である。
【００４９】
【実施例】
以下、添付図面を参照しながら、本発明を画像形成装置に適用した実施例を説明する。
【００５０】
この実施例に係わる画像形成装置は、基本的には、薄型の真空容器内に、基板上に多数の冷陰極素子を配列してなるマルチ電子源と、電子の照射により画像を形成する画像形成部材とを対向して備えている。
【００５１】
冷陰極素子は、例えばフォトリソグラフィー・エッチングのような製造技術を用いることにより、基板上に精密に位置決めして形成することができるため、微小な間隔で多数個を配列することが可能である。しかも、従来からＣＲＴ等で用いられてきた熱陰極と比較すると、陰極自身や周辺部が比較的低温な状態で駆動できるため、より微小な配列ピッチのマルチ電子源を容易に実現できる。実施例の装置は、このような冷陰極素子をマルチ電子源として用いた画像形成装置に係わるものである。
【００５２】
また、冷陰極素子の中でもとりわけ好ましいのは、表面伝導型電子放出素子（表面伝導型電子放出素子）である。すなわち、冷陰極素子のうち、ＭＩＭ型素子は絶縁層や上部電極の厚さを比較的精密に制御する必要があり、またＦＥ型素子は針状の電子放出部の先端形状を精密に制御する必要がある。そのため、これらの素子は比較的製造コストが高くなったり、製造プロセス上の制限から大面積のものを作製するのが困難となる場合があった。
【００５３】
これに対して、表面伝導型電子放出素子は構造が単純で製造が簡単であり、大面積のものも容易に作製できる。近年、特に大画面で安価な表示装置が求められる状況においては、とりわけ好適な冷陰極素子であるといえる。
【００５４】
また、本出願人は、表面伝導型電子放出素子のなかでは、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ものが特性上、あるいは大面積化する上で好ましいことを見出している。
【００５５】
そこで、以下に述べる実施例では、微粒子膜を用いて形成した表面伝導型電子放出素子をマルチ電子源として用いた画像表示装置を、実施例としての画像形成装置の好ましい例として説明する。そこで、この好適な実施例について図面を参照しながら説明する。
【００５６】
〈第１実施例〉
図２は、実施例の画像形成装置の一部を破断した斜視図であり、図３は、図２に示した画像形成装置の要部断面図（Ａ−Ａ’断面の一部）である。
【００５７】
図２及び図３において、リアプレート２には、複数の表面伝導型電子放出素子（以下、「電子放出素子」と略す）１５がマトリクス状に配置された電子源１が固定されている。電子源１には、ガラス基板６の内面に蛍光膜７と加速電極であるメタルバック８とが形成されたところの、画像形成部材としてのフェースプレート３が、絶縁性材料からなる支持枠４を介してリアプレート２と対向して配置されており、電子源１とメタルバック８の間には不図示の電源により高電圧が印加される。これらリアプレート２、支持枠４及びフェースプレート３は互いにフリットガラス等で封着され、リアプレート２と支持枠４とフェースプレート３とで外囲器１０を構成する。
【００５８】
また、外囲器１０の内部は１０−６Ｔｏｒｒ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外囲器１０の破壊を防止する目的で、耐大気圧構造体として、外囲器１０の内部には薄板状のスペーサ５が設けられている。図３に示すように、スペーサ５は、絶縁性基材５ａの表面に島状金属膜５ｂを成膜した部材からなるもので、上記の耐大気圧構造としての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、Ｘ方向に平行に配置され、外囲器１０の内面および電子源１の表面にフリットガラス等で封着される。また、島状金属膜５ｂはフェースプレート３の内面及び電子源１の表面（後述のＸ方向配線１２）に電気的に接続さている。
【００５９】
以下に、上述した各構成要素について詳細に説明する。
【００６０】
電子源１
図４は、図２に示した画像形成装置の電子源１の要部平面図であり、図５は、図４に示した電子源１のＢ−Ｂ’線断面図である。
【００６１】
図４及び図５に示すように、ガラス基板等からなる絶縁性基板１１には、ｍ本のＸ方向配線１２とｎ本のＹ方向配線１３とが、層間絶縁層１４（図４では不図示）で電気的に分離されてマトリクス状に配線されている。各Ｘ方向配線１２と各Ｙ方向配線１３との間には、それぞれ電子放出素子１５が電気的に接続されている。各電子放出素子１５は、それぞれＸ方向に間をおいて配置された１対の素子電極１６，１７と各素子電極１６，１７を連絡する電子放出部形成用薄膜１８とで構成され、１対の素子電極１６，１７のうち一方の素子電極１６がＸ方向配線１２に電気的に接続され、他方の素子電極１７が、層間絶縁層１４に形成されたコンタクトホール１４ａを介してＹ方向配線１３に電気的に接続される。Ｘ方向配線１２とＹ方向配線１３は、それぞれ図２に示した外部端子Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎとして外囲器１０の外部に引き出されている。
【００６２】
絶縁性基板１１としては、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、ソーダライムガラスにスパッタ法等により形成したＳｉＯ２を積層したガラス基板等のガラス部材、またはアルミナ等のセラミックス部材等が挙げられる。絶縁性基板１１の大きさ及び厚みは、絶縁性基板１１に設置される電子放出素子の個数及び個々の電子放出素子の設計上の形状や、電子源１自体が外囲器１０の一部を構成する場合の真空に保持する為の条件等に依存して適宜設定される。
【００６３】
Ｘ方向配線１２及びＹ方向配線１３は、それぞれ絶縁性基板１１上に真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等により所望のパターンに形成された導電性金属等からなり、多数の電子放出素子１５にできるだけ均等な電圧が供給されるように材料、膜厚、配線巾が設定される。
【００６４】
層間絶縁層１４は、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等で形成されたＳｉＯ２等であり、Ｙ方向配線１３を形成した絶縁性基板１１の全面或は一部に所望の形状で形成され、特にＸ方向配線１２とＹ方向配線１３の交差部の電位差に耐え得るように、膜厚、材料、製法が適宜設定される。
【００６５】
電子放出素子１５の素子電極１６，１７は、それぞれ導電性金属等からなるものであり、真空蒸着法、印刷法、スパッタ法等により所望のパターンに形成される。
【００６６】
Ｘ方向配線１２とＹ方向配線１３と素子電極１６，１７の導電性金属は、その構成元素の一部あるいは全部が同一であっても、またそれぞれ異なってもよく、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、或は合金、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、或いはＩｎ２Ｏ３−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。
【００６７】
電子放出部形成用薄膜１８を構成する材料の具体例としては、Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｄ等の金属、ＰｄＯ，ＳｎＯ２，Ｉｎ２Ｏ３，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３等の酸化物、ＨｆＢ２，ＺｒＢ２，ＬａＢ６，ＣｅＢ６，ＹＢ４，ＧｄＢ４等の硼化物、ＴｉＣ，ＺｒＣ，ＨｆＣ，ＴａＣ，ＳｉＣ，ＷＣ等の炭化物、ＴｉＮ，ＺｒＮ，ＨｆＮ等の窒化物、Ｓｉ，Ｇｅ等の半導体、カーボン、ＡｇＭｇ，ＮｉＣｕ，Ｐｂ，Ｓｎ等であり、微粒子膜からなる。
【００６８】
また、Ｘ方向配線１２には、Ｘ方向に配列する電子放出素子１５の行を任意に走査するための走査信号を印加するための不図示の走査信号発生手段と電気的に接続されている。一方、Ｙ方向配線１３には、Ｙ方向に配列する電子放出素子１５の各列を任意に変調するための変調信号を印加するための不図示の変調信号発生手段と電気的に接続されている。ここにおいて、各電子放出素子１５に印加される駆動電圧は、当該電子放出素子に印加される走査信号と変調信号の差電圧として供給されるものである。
【００６９】
ここで、電子源１の製造方法の一例について図６により工程順に従って具体的に説明する。尚、以下の工程ａ〜ｈは、図６の（ａ）〜（ｈ）に対応する。
【００７０】
工程ａ：  清浄化したソーダライムガラス上に厚さ０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッタ法で形成した絶縁性基板１１上に、真空蒸着により厚さ５０オングストロームのＣｒ、厚さ５０００オングストロームのＡｕを順次積層した後、ホトレジスト（ＡＺ１３７０、ヘキスト社製）をスピンナーにより回転塗布し、さらにベークする。ベークした後、ホトマスク像を露光、現像して、Ｙ方向配線１３のレジストパターンを形成し、Ａｕ／Ｃｒ堆積膜をウェットエッチングして、所望の形状のＹ方向配線１３を形成する。
【００７１】
工程ｂ：  次に、厚さ１．０μｍのシリコン酸化膜からなる層間絶縁層１４をＲＦスパッタ法により堆積する。
【００７２】
工程ｃ：  工程ｂで堆積したシリコン酸化膜にコンタクトホール１４ａを形成するためのホトレジストパターンを作り、これをマスクとして層間絶縁層１４をエッチングしてコンタクトホール１４ａを形成する。エッチングはＣＦ４とＨ２ガスを用いたＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ  Ｉｏｎ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）法による。
【００７３】
工程ｄ：  その後、素子電極と素子電極間ギャップとなるべきパターンをホトレジスト（ＲＤ−２０００Ｎ−４１  日立化成社製）で形成し、真空蒸着法により、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ１０００オングストロームのＮｉを順次堆積する。ホトレジストパターンを有機溶剤で溶解し、Ｎｉ／Ｔｉ堆積膜をリフトオフし、素子電極間距離Ｌ１（図４参照）が３μｍ、素子電極幅Ｗ１（図４参照）が３００μｍである素子電極１６，１７を形成する。
【００７４】
工程ｅ：  素子電極１６，１７の上にＸ方向配線１２のホトレジストパターンを形成した後、厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ６０００オングストロームのＡｕを順次真空蒸着により堆積し、リフトオフにより不要の部分を除去して、所望の形状のＸ方向配線１２を形成する。
【００７５】
工程ｆ：  図７に示すような、素子間電極間隔Ｌ１だけ間をおいて位置する１対の素子電極１６，１７を跨ぐような開口２０ａを有するマスクを用い、膜厚１０００オングストロームのＣｒ膜２１を真空蒸着により堆積・パターニングし、その上に有機Ｐｄ溶液（ｃｃｐ４２３０奥野製薬（株）社製）をスピンナーにより回転塗布し、３００℃で１０分間の加熱焼成処理をする。
【００７６】
このようにして形成されたＰｄを主元素とする微粒子からなる電子放出部形成用薄膜１８の膜厚は約１００オングストローム、シート抵抗値は５×１０４［Ω／□］である。なお、ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜をさし、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子についての径をいう。
【００７７】
なお、有機金属溶剤（本例では有機Ｐｄ溶剤）とは、前記Ｐｄ，Ｒｕ，Ａｇ，Ａｕ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｃｕ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｚｎ，Ｓｎ，Ｔａ，Ｗ，Ｐｂ等の金属を主元素とする有機化合物の溶液である。また、本例では、電子放出部形成用薄膜１８の製法として、有機金属溶剤の塗布法を用いたが、これに限るものでなく、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法、分散塗布法、ディッピング法、スピンナー法等によって形成される場合もある。
【００７８】
工程ｇ：  酸エッチャントによりＣｒ膜２１を除去して、所望のパターンを有する電子放出部形成用薄膜１８を形成する。
【００７９】
工程ｈ：  コンタクトホール１４ａ部分以外にレジストを塗布するようなパターンを形成し、真空蒸着により厚さ５０オングストロームのＴｉ、厚さ５０００ＡのＡｕを順次堆積する。リフトオフにより不要の部分を除去することにより、コンタクトホール１４ａを埋め込む。
【００８０】
以上の工程を経て、Ｘ方向配線１２、Ｙ方向配線１３及び電子放出素子１５が絶縁性基板１１上に２次元状にかつ等間隔に形成配置された。
【００８１】
そして、電子源１の設置された外囲器１０（図２参照）を不図示の排気管を通じて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Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、電子放出素子１５の素子電極１６，１７間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜１８を通電処理（フォーミング処理）することにより電子放出部２３を形成する。フォーミング処理として、１０−６Ｔｏｒｒの真空雰囲気下で、図８に示すようなパルス幅Ｔ１が１ミリ秒、波高値（フォーミング時のピーク電圧）が５Ｖの三角波を、１０ミリ秒のパルス間隔Ｔ２で６０秒間、素子電極１６，１７間に通電する。
【００８２】
上述のような構成と製造方法によって作製された実施例の電子放出素子の特性評価について、図９に示した評価装置の概略構成図を用いて説明する。図９は、１個の電子放出素子を形成した電子源に対応するものであり、１１は絶縁性基板、１５は絶縁性基板１１上に形成された１個の電子放出素子全体、１６及び１７は素子電極、１８は電子放出部を含む薄膜、２３は電子放出部を示す。また、３１は素子電極１６，１７間に素子電圧Ｖｆを印加するための電源、３０は素子電極１６，１７間の電子放出部を含む薄膜１８を流れる素子電流Ｉｆを測定するための電流計、３４は電子放出部２３より放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極、３３はアノード電極３４に電圧Ｖａを印加するための高圧電源、３２は電子放出部２３より放出される放出電流Ｉｅを測定するための電流計である。電子放出素子の上記素子電流Ｉｆ、放出電流Ｉｅの測定にあたっては、素子電極１６，１７に電源３１と電流計３０とを接続し、電子放出素子１５の上方に電源３３と電流計３２とを接続したアノード電極３４を配置している。また、電子放出素子１５及びアノード電極３４は真空装置内に設置され、その真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行えるようになっている。
【００８３】
なお、アノード電極の電圧Ｖａは１ｋＶ〜１０ｋＶ、アノード電極と電子放出素子との距離Ｈは３ｍｍ〜８ｍｍの範囲で測定する。
【００８４】
以下に、発明者等の見い出したところの実施例の電子放出素子の原理となる特性上の特徴を説明する。図９に示した測定評価装置により測定された放出電流Ｉｅおよび素子電流Ｉｆと素子電圧Ｖｆの関係の典型的な例を図１０に示す。なお、図１０は著しくＩｆ，Ｉｅの大きさが異なるため任意の単位で示する。図１０からも明らかなように、実施例に係わる電子放出素子は放出電流Ｉｅに対する三つの特性を有する。
【００８５】
まず第一に、本電子放出素子はある電圧（しきい値電圧と呼ぶ、図１０のＶｔｈ）以上の素子電圧Ｖｆを印加すると急激に放出電流Ｉｅが増加し、一方しきい値電圧Ｖｔｈ以下では放出電流Ｉｅがほとんど検出されない。すなわち、放出電流Ｉｅに対する明確なしきい値電圧Ｖｔｈをもった非線形素子である。また、素子電流Ｉｆは素子電圧Ｖｆに対して単調増加する（ＭＩ特性と呼ぶ）特性を示す。
【００８６】
第二に、放出電流Ｉｅが素子電圧Ｖｆに依存するため、放出電流Ｉｅは素子電圧Ｖｆで制御できる。
【００８７】
第三に、前記アノード電極３４に捕捉される放出電荷は、素子電圧Ｖｆを印加する時間に依存する。すなわち、前記アノード電極３４に捕捉される電荷量は、素子電圧Ｖｆを印加する時間により制御できる。
【００８８】
蛍光膜７
蛍光膜７は、表示装置がモノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの場合は、図１１，図１２に示されるように、蛍光体の配列によりブラックストライプ（図１１）あるいはブラックマトリクス（図１２）などと呼ばれる黒色導電材７ｂと蛍光体７ａとで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられる目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光体の各蛍光体７ａ間の塗り分け部を黒くすることで混色を目立たなくすることと、蛍光膜７における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。黒色導電材７ｂの材料としては、通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料だけでなく、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材料であれば適用できる。また、ガラス基板６に蛍光体７ａを塗布する方法はモノクローム、カラーによらず、沈殿法や印刷方が用いられる。
【００８９】
メタルバック８
メタルバック８の目的は、蛍光体７ａからの発光のうち内面側への光をフェースプレート３側へ鏡面反射することにより輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を印加するための加速電極として作用すること、外囲器１０内で発生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体７ａの保護等である。メタルバック８は、蛍光膜７を作製後、蛍光膜７の内側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行い、その後Ａ１を真空蒸着等で堆積することで作製できる。フェースプレート３には、さらに蛍光膜７の導電性と高めるため、蛍光膜７とガラス基板６との間にＩＴＯ等の透明電極（不図示）を設けてもよい。
【００９０】
外囲器１０
外囲器１０は、不図示の排気管を通じ、１０−６Ｔｏｒｒ程度の真空度にされた後、封止される。そのため、外囲器１０を構成するリアプレート２、フェースプレート３、支柱枠４は、外囲器１０に加わる大気圧に耐えて真空雰囲気を維持でき、かつ、電子源１とメタルバック８間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有するものを用いることが好ましい。その材料としては、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部材等が挙げられる。ただし、フェースプレート３については可視光に対して一定以上の透過率を有するものを用いる必要がある。また、各々の部材の熱膨張率が互いに近いものを組み合わせることが好ましい。
【００９１】
また、カラー画像形成装置において、外囲器１０を構成する場合、各色の蛍光体７ａは各電子放出素子１５に対応して配置する必要があるので、蛍光体７ａを有するフェースプレート３と電子源１の固定されたリアプレート２との位置合せを精度よく行わなければならない。
【００９２】
また、外囲器１０の封止後の真空度を維持するために、ゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器１０の封止を行う直前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等により、外囲器１０内の所定の位置（不図示）に配置されたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、上記蒸着膜の吸着作用により、たとえば１０−５〜１０−７Ｔｏｒｒの真空度を維持するものである。
【００９３】
スペーサ５
スペーサ５は、電子源１とメタルバック８間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつ表面には、帯電を防止する程度の表面電導性を有する島状金属膜が形成されている。
【００９４】
スペーサ５の絶縁性基板５ａ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、絶縁性基材５ａはその熱膨張率が外囲器１０および電子源１の絶縁性基板１１を成す部材と近いものが好ましい。
【００９５】
また、島状金属膜５ｂとしては、帯電防止効果を維持すること、リーク電流による消費電力を抑制することを考慮して、その表面抵抗値が１０５から１０１２［Ω／□］の範囲のものであることが好ましく、その材料としては、例えば、Ｐｔ，Ａｕ，Ａｇ，Ｒｈ，Ｉｒ，等の貴金属の他、Ａｌ，Ｓｂ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｇａ，Ｚｎ，Ｉｎ，Ｃｄ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ｃｏ，Ｒｈ，Ｆｅ，Ｍｎ，Ｃｒ，Ｖ，Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｗ等の金属および複数の金属よりなる合金を挙げることができる。
【００９６】
島状金属膜５ｂの成膜方法としては、真空蒸着法、スパッタ法、化学的気相堆積法等の真空成膜法によるものや有機溶液或いは分散溶液をディッピング或いはスピナーを用いて塗布・焼成する工程等からなる塗布法によるもの、金属化合物とその化合物から化学反応により絶縁体表面に金属膜を形成することができる無電解メッキ溶液等を挙げることができ、対象となる材料および生産性に応じて適宜選択される。
【００９７】
また、島状金属膜５ｂは、絶縁性基材５ａの表面のうち、少なくとも外囲器１０内の真空中に露出している面に成膜されればよい。また、図３に示すように、島状金属膜５ｂは、例えば、フェースプレート３側において蛍光膜７の黒色導電材７ｂ或いはメタルバック８に、電子源１側においてはＸ方向配線１２に電気的に接続される。
【００９８】
スペーサ５の構成、設置位置、設置方法、およびフェースプレート３側や電子源１側との電気的接続は、上述の場合には限定されず、十分な耐大気圧を有し、電子源１とメタルバック８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５の表面への帯電を防止する程度の表面電導性を有するものであれば、どのような島状金属膜であっても構わない。
【００９９】
以上説明した画像形成装置の駆動方法について、図１３〜図１６を用いて説明する。
【０１００】
図１３は、実施例の表示装置を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。図中、表示パネル１７０１は前述したように製造され、動作する装置である。また、走査回路１７０２は表示ラインを操作し、制御回路１７０３は走査回路は入力する信号などを生成する。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。
【０１０１】
以下、図１３の装置各部の機能を詳しく説明する。
【０１０２】
まず表示パネル１７０１は、端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ及び端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎ、および高圧端子Ｈｖを介して外部の電気信号と接続されている。このうち、端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍには、表示パネル１７０１内に設けられている電子源、すなわちｍ行ｎ列の行列上にマトリクス配線された電子放出素子群を一行（ｎ素子）ずつ順次駆動して行くための走査信号が印加される。
【０１０３】
一方、端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎには、前記走査信号により選択された１行の電子放出素子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、これは電子放出素子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。
【０１０４】
次に、走査回路１７０２について説明する。
【０１０５】
同回路１７０２は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１〜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０ｖ（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Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１〜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ことにより容易に構成することが可能である。
【０１０６】
なお、前記直流電圧源Ｖｘは、本実施例の場合には図１０に例示した電子放出素子の特性（この場合、電子放出しきい値電圧Ｖｔｈが８ｖ）に基づき、捜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Ｖｔｈ電圧以下となるよう、７ｖの一定電圧を出力するよう設定されている。
【０１０７】
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持つものである。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。
【０１０８】
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（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、よく知られるように、垂直同期信号と垂直同期信号よりなるが、ここでは説明の便宜上、ＴＳＹＮＣ信号として図示する。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信号として表すが、同信号はシフトレジスタ１７０４に入力される。
【０１０９】
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かえることもできる。
【０１１０】
シリアル／パラレル変換された画像１ライン分のデータは、Ｉｄ１〜Ｉｄｎのｎ個の並列信号として前記シフトレジスタ１７０４より出力される。
【０１１１】
ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分のデータを必要時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に従って適宜Ｉｄ１〜Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉｄ’１〜Ｉｄ’ｎとして出力され、変調信号発生器１７０７に入力される。
【０１１２】
変調信号発生器１７０７は、前記画像データＩｄ’１〜Ｉｄ’ｎの各々に応じて、電子放出素子６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Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じて表示パネル１７０１内の電子放出素子１５に印加される。
【０１１３】
図１０を用いて説明したように、実施例に関わる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、図１０のＩｅのグラフから明らかなように、電子放出には明確なしきい値電圧Ｖｔｈ（本実施例の素子では８ｖ）があり、しきい値Ｖｔｈ以上の電圧を印加されたときのみ電子放出が生じる。
【０１１４】
また、電子放出しきい値Ｖｔｈ以上の電圧に対しては、グラフのように電圧の変化に応じて放出電流Ｉｅも変化してゆく。なお、電子放出素子の構成、製造方法をかえることにより、電子放出しきい値電圧Ｖｔｈの値や、印加電圧に対する放出電流の変化の度合が変わる場合もあるが、いずれにしても以下のようなことがいえる。
【０１１５】
すなわち、本素子にパルス状の電圧を印加する場合、電子放出しきい値である８ｖ以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出しきい値（８ｖ）以上の電圧を印加する場合には電子ビームが出力される。
【０１１６】
以上、図１３に示された各部の機能について述べたが、全体動作の説明に移る前に、図１４〜図１６を用いて前記表示パネル１７０１の動作に付いて詳しく説明しておく。
【０１１７】
図示の便宜上、表示パネルの画素数を６×６（すなわちｍ＝ｎ＝６）として説明するが、実際に用いる表示パネル１７０１はこれよりもはるかに多数の画素を備えたものであることは言うまでもない。
【０１１８】
図１４に示すのは、６行６列の行列状に電子放出素子６をマトリクス配線した電子源であり、説明上、各素子を区別するためにＤ（１，１），Ｄ（１，２），Ｄ（６，６）のように（Ｘ，Ｙ）座標で位置を示している。
【０１１９】
このような電子源を駆動して画像を表示していく際には、Ｘ軸と平行な１ラインを単位として、ライン順次に画像を形成していく方法をとっている。画像の１ラインに対応した電子放出素子６を駆動するには、Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘ６のうち表示ラインに対応する行の端子に０ｖを、それ以外の端子には７ｖを印加する。それと同期して、当該ラインの画像パターンに従ってＤｏｙ１〜Ｄｏｙ６の各端子に変調信号を印加する。
【０１２０】
例えば、図１５に示すような画像パターンを表示する場合を例にとって説明する。
【０１２１】
そこで、図１５の画像のうち、例えば第３ライン目を発光させる期間中を例にとって説明する。図１６は、前記画像の第３ライン目を発光させる間に、端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘ６、および端子Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙ６を通じて電子源に印加する電圧値を示したものである。同図から明らかなように、Ｄ（２，３），Ｄ（３，３），Ｄ（４，３）の各電子放出素子には、電子放出のしきい値電圧８ｖを越える１４ｖ（図中、黒塗りで示す素子）が印加されて電子ビームが出力される。一方、上記３素子以外は７ｖ（図中、斜線で示す素子）もしくは０ｖ（図中、白抜きで示す素子）が印加されるが、これは電子放出のしきい値電圧８ｖ以下であるため、これらの素子からは電子ビームは出力されない。
【０１２２】
同様の方法で、他のラインについても図１５の表示パターンに従って電子源を駆動していくが、第１ラインから順次１ラインずつ駆動してゆくことにより１画面の表示が行われ、これを毎秒６０画面の速さで繰り返すことにより、ちらつきのない画像表示が可能である。
【０１２３】
なお、以上の説明では階調の表示に関して触れていないが、階調表示は例えば、素子に印加する電圧のパルス幅を変えることによって行なうことができる。
【０１２４】
〈電子軌道のずれ〉
以上説明した装置構成および駆動方法に基づき、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じて電圧を印加すると、電子放出部２３から電子が放出される。それと同時にメタルバック８（或は不図示の透明電極）に高圧端子Ｈｖを通じて数ｋＶ以上の高圧を印加して電子放出部２３から放出された電子を加速し、フェースプレート３の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜７の蛍光体７ａが励起されて発光し、画像が表示される。
【０１２５】
この様子を図１７および図１８に示す。図１７および図１８は、それぞれ図２に示した画像形成装置における電子および後述の散乱粒子の発生状況を説明するための図であり、図１７はＹ方向から見た図、図１８はＸ方向から見た図である。
【０１２６】
すなわち図１７に示すように、電子源１の素子電極１６，１７に電圧Ｖｆを印加することにより電子放出部２３から放出された電子は、高電位側の素子電極１７の方にずれて２５ｔで示した放物線軌跡をとって飛翔する。このずれは、放出電子はフェースプレート３上のメタルバック８上に印加された加速電圧Ｖａにより加速されるものの、素子電極１７が高電位であるために、電子源１の面に対する電子放出部２３からの法線に対してずれるものである。このため、蛍光膜７の発光部中心は電子源１の面に対する電子放出部２３からの法線上からずれることになる。このような放射特性は、電子源１に平行な面内での電位分布が、電子放出部２３に対して非対称になることによるものと考えられる。
【０１２７】
電子源１から放出された電子がフェースプレート３の内面に達すると蛍光膜７の発光現象が起こる。しかし、放出された電子のなかで、フェースプレート３の内面に達する以外に、蛍光膜７への電子に衝突したり、確率は低いが真空中の残留ガスへの電子に衝突したりするものがある。これらの衝突現象により、ある確率で散乱粒子（イオン、２次電子、中性粒子等）が発生し、これらの散乱粒子は、例えば図１８中の２６ｔで示すような軌跡で外囲器１０内を飛翔すると考えられる。
【０１２８】
図２に示した画像形成装置においてスペーサ５上に島状金属膜５ｂを形成した場合としない場合との比較実験においては、発明者らは、島状金属膜５ｂを形成しないと、スペーサ５の近傍に位置する蛍光膜７上の発光位置（電子の衝突位置）や発光形状が設計値からずれる場合が生ずることを見出する。特に、カラー画像用の画像形成部材を用いた場合は、発光位置ずれと併せて、輝度低下や色ずれの発生も見られる場合があった。
【０１２９】
この現象の主な原因として、島状金属膜５ｂを形成されていないと、スペーサ５の絶縁性基材５ａの露出した部分に上記散乱粒子の一部が衝突し、上記露出部分が帯電することにより、上記露出部の近傍では電場が変化して電子軌道のずれが生じ、蛍光体の発光位置や発光形状の変化が引き起こされるものと考えられる。
【０１３０】
また、上記蛍光体の発光位置、形状の変化の状況から、上記露出部には主に正電荷が蓄積していることもわかった。この原因としては、散乱粒子のうちの正イオンが付着帯電すること、あるいは散乱粒子が上記露出部に衝突するときに発生する２次電子放出により正の帯電が起きることなどが考えられる。
【０１３１】
一方、図２に示したようなスペーサ５上に島状金属膜５ｂを形成した実施例の画像形成装置においては、スペーサ５の近傍に位置する蛍光膜７上の発光位置（電子の衝突位置）や発光形状は設計値通りであることが確認された。この理由は、スペーサ５の露出した部分に帯電粒子が付着しても、島状金属膜５ｂを流れる電流（実際には、電子或いは正孔）の一部と電気的に中和して、上記露出部に電荷が生じても直ちに帯電が解消するためと考えられる。
【０１３２】
通常、電子放出素子１５の一対の素子電極１６，１７間の印加電圧Ｖｆは１２〜１６Ｖ程度、メタルバック８と電子放出素子１５との距離ｄは２ｍｍ〜８ｍｍ程度、メタルバック８と電子放出素子１５間の電圧Ｖａは１ｋＶ〜１０ｋＶ程度である。
【０１３３】
以上述べた構成は、画像表示等に用いられる好適な画像形成装置を作製する上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料や配置等、詳細な部分は上述内容に限定されるものではなく、画像形成装置の用途に適するように適宜選択する。
【０１３４】
〈実験例１〉
実験例１の画像形成装置は次のようにして構成する。まず、未フォーミングの電子源１をリアプレート２に固定する。次に、Ｐｔからなる島状金属膜５ｂを、ソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａの表面のうち、外囲器１０内に露出する４つの面に成膜する。そして、島状金属膜５ｂを成膜したスペーサ５（高さ５ｍｍ、板厚２００μｍ、長さ２０ｍｍ）を、電子源１上に等間隔でＸ方向配線１２と平行に固定する。その後、電子源１の５ｍｍ上方に、フェースプレート３を支持枠４を介し配置し、リアプレート２、フェースプレート３、支持枠４およびスペーサ５の接合部を固定する。
【０１３５】
電子源１とリアプレート２の接合部、リアプレート２と支持枠４の接合部、およびフェースプレート３と支持枠４の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで封着する。
【０１３６】
また、スペーサ５は、電子源１側ではＸ方向配線１２（線幅３００μｍ）上において、またフェースプレート３側では黒色導電材７ｂ（線幅３００μｍ）上において、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、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成する。これにより、封着及び電気的な接続が実現される。
【０１３７】
スペーサ５は、清浄化したソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａ上に、島状金属膜５ｂを真空成膜法により形成し作製する。
【０１３８】
なお、本実施例１で用いた島状金属膜は、スパッタリング装置を用いてアルゴン雰囲気中で白金ターゲットをスパッタリングすることにより作製する。なお、作製した島状金属膜の膜厚はおよそ１ｎｍであり、シート抵抗は１×１０９Ω／□である。
【０１３９】
画像形成部材であるところの蛍光膜７は、図１１に示すような、各色蛍光体７ａがＹ方向に延びるストライプ形状を採用し、黒色導電材７ｂとしては各色蛍光体７ａ間だけでなく、Ｙ方向の画素間を分離しかつスペーサ５を設置する為の部分を加えた形状を用いる。先に黒色導電材７ｂを形成し、その間隙部に各色部に各色蛍光体７ａを塗布して、蛍光膜７を作製する。ブラックストライプの材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いる。ガラス基板６に蛍光体７ａを塗布する方法はスラリー法を用いる。
【０１４０】
また、蛍光膜７の内面側に設けられるメタルバック８は、蛍光膜７の作製後、蛍光膜７の内面側表面の平滑化処理（通常「フィルミング」と呼ばれる）を行ない、その後、Ａｌを真空蒸着することで作製する。フェースプレート３には、さらに蛍光膜７の導電性を高めるため、蛍光膜７の外面側に透明電極が設けられる場合もあるが、本実験例１では、メタルバックのみで十分な導電性が得られたので省略する。
【０１４１】
前述の封着を行う際、各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、リアプレート２、フェースプレート３およびスペーサ５は十分な位置合せを行った。
【０１４２】
以上のようにして完成した外囲器１０内の雰囲気を排気管（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Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ電子放出素子１５の素子電極１６，１７間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜１８を通電処理（フォーミング処理）することにより電子放出部２３を形成する。フォーミング処理は、図８に示した波形の電圧を印加することにより行う。
【０１４３】
次に、１０−６Ｔｏｒｒ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１０の封止を行う。
【０１４４】
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う。
【０１４５】
以上のように完成した画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ，Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１４６】
このとき、スペーサ５に近い位置にある電子放出素子１５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５を設置しても、金属膜５ｂがあることにより電子軌道に影響を及ぼすような電解の乱れは発生しなかったことを示している。
【０１４７】
〈実験例２〉
実験例２において実験例１と異なるのは、スペーサ５の島状金属膜５ｂとして厚さ０．７ｎｍのＡｕを、電子ビームを用いたイオンプレーティング法によってアルゴン雰囲気中で成膜した点である。このとき、島状金属膜５ｂの表面抵抗値は、約１０１２［Ω／□］であった。
【０１４８】
上記スペーサ５を用いた画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０１４９】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１５０】
このとき、島状金属膜５ｂのないスペーサ５を用いた比較実験用の画像形成装置の場合との比較から、帯電防止効果が得られていることが確認できた。
【０１５１】
〈実験例３〉
実験例３で実験例１と異なるのは、スペーサ５の島状金属膜５ｂとして厚さ１０ｎｍのＮｉ−Ｂ合金を無電解メッキ法にて折出させた点にある。
【０１５２】
このときＮｉの島状金属膜は、硫酸ニッケル、マロン酸、ジメチルアミンボラン、アンモニア水よりなるニッケルメッキ浴を用いて、スペーサを浸漬することにより作製する。また、この時の島状金属膜５ｂの表面抵抗値は約１０７［Ω／□］であった。なお、フェースプレート３においてメタルバック８を設けず、代わりにガラス基板６と蛍光膜の間にＩＴＯからなる透明電極を設けた。
【０１５３】
上記スペーサ５を用いた画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０１５４】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは１ｋＶ以下、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１５５】
このとき、スペーサ５に近い位置にある電子放出素子１５からの放出素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りカラー画像表示ができた。このことは、スペーサ５を設置しても電子軌道に影響を及ぼすような電解の乱れは発生しなかったことを示している。
【０１５６】
〈実験例４〉
実験例４で実験例１と異なるのは、スペーサ５の島状金属膜５ｂとしてテトラメチルすずをスプレー法を用いてスペーサ５に塗布し、水素還元雰囲気中で焼成することにより、島状の金属膜を形成する。なお、この時の膜圧はおよそ１１ｎｍで表面抵抗値は、約１０５［Ω／□］であった。なお、フェースプレート３においてメタルバック８を設けず、代わりにガラス基板６と蛍光膜の間にＩＴＯ膜からなる透明電極を設けた。さらに、蛍光体７ａとして低速電子線用の蛍光体を用いた。
【０１５７】
上記スペーサ５を用いた画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８には、高圧端子Ｈｖを通じで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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは１００Ｖ前後、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１５８】
このとき、スペーサ５に近い位置にある電子放出素子１５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５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。
【０１５９】
〈第１実施例の効果〉
以上説明した第１実施例及びその実験例の画像形成装置においては次のような効果を有する。
▲１▼：まず、防止すべき帯電はスペーサ５の表面で発生するので、スペーサ５としてはその表面部でのみ帯電防止機能を持てば十分である。従って、本実施例では、スペーサ５をなす部材として、絶縁性基材５ａを用い、絶縁性基材５ａの島状金属膜５ｂを形成する。これにより、スペーサ５の表面での帯電を中和するには十分な抵抗値を持ち、かつ装置全体の消費電力を極端に増加させない程度のリーク電流量に留めたスペーサ５を実現できた。すなわち、表面伝導型の電子放出素子１５のような冷陰極の特徴である発熱の少なさを損なうことなく、薄型・大面積の画像形成装置が得られた。
▲２▼：次に、スペーサ５の形状として、電子源１及びフェースプレート３の法線方向に対して、その断面形状が一様である平板状のものを採用したので、スペーサ５自体によって電界が乱れることはない。従って、スペーサ５が電子放出素子１５からの電子軌道を遮らない限り、スペーサ５と電子放出素子１５を近接して配置できるので、スペーサ５と直交するＸ方向に対して電子放出素子１５を高密度に配置できた。しかも、リーク電流は断面の大部分を占める絶縁性基材５ａには流れないので、電子源１または、フェースプレート３に対してスペーサ５を尖状にして接合を行うなどの工夫をしなくても少ないリーク電流に抑えることができた。
▲３▼：また、平板状のスペーサ５を、電子放出素子１５からのＸ方向にずれる電子軌道に沿ってＸＺ平面と平行に配置したので、スペーサ５に電子軌道を遮られることなくスペーサ５と平行なＸ方向に対して電子放出素子１５を高密度に配置できた。
▲４▼：また、各スペーサ５は、電子源１側では１本のＸ方向配線１２上に電気的に接続されており、電子源１上の配線間での不要な電気的結合を避けることができた。
▲５▼：また、所望の島状金属膜５ｂを設けることで以上の効果を示し、帯電を防止するための複雑な付加構造を必要としない本発明のスペーサ５を、本出願人の提案による表面伝導型の電子放出素子１５による単純マトリクス型の電子源１を用いた画像形成装置に適用することにより、簡単な装置構成でありながら高品位な画像を形成できる薄型・大面積の画像形成装置を提供できた。
【０１６０】
〈第２実施例〉
この第２実施例の画像形成装置の第１実施例との違いは、Ｘ方向配線１２とＹ方向配線１３の作製順序を逆にすると同時に、スペーサ５をＹ方向配線１３上に設置した点にある。また、蛍光膜７は図１１に示した形状のものを採用する。
【０１６１】
図１９は、本発明の画像形成装置の第２の実施例の一部を破断した斜視図であり、図２５は、図１９に示した画像形成装置の要部断面図（Ｃ−Ｃ’断面の一部）である。
【０１６２】
図１９及び図２０において、リアプレート２には、複数の電子放出素子１５がマトリクス状に配置された電子源１が固定されている。電子源１には、ガラス基板６の内面に蛍光膜７と加速電極であるメタルバック８が形成された、画像形成部材としてのフェースプレート３が、絶縁性材料からなる支持枠４を介して対向配置されており、電子源１とメタルバック８の間には不図示の電源により高電圧が印加される。これらリアプレート２、支持枠４及びフェースプレート３は互いにフリットガラス等で封着され、リアプレート２と支持枠４とフェースプレート３とで外囲器１０を構成する。また、耐大気圧構造体として、外囲器１０の内部には薄板状のスペーサ５が設けられている。スペーサ５は絶縁性基材５ａの表面に島状金属膜５ｂ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、Ｙ方向に平行に配置され、外囲器１０内の内面および電子源１の表面にフリットガラス等で封着される。また、島状金属膜５ｂはフェースプレート３の内面及び電子源１の表面（Ｙ方向配線１３）に電気的に接続されている。
【０１６３】
図２１は、図１９に示した画像形成装置の電子源１の要部平面図であり、図２２は、図２１に示した電子源１のＤ−Ｄ’線断面図である。
【０１６４】
図２１及び図２２に示すように、ガラス基板等からなる絶縁性基板１１には、ｍ本のＸ方向配線１２とｎ本のＹ方向配線１３とが、層間絶縁層１４（図２１では不図示）で電気的に分離されてマトリクス状に配線されている。各Ｘ方向配線１２と各Ｙ方向配線１３との間には、それぞれ電子放出素子１５が電気的に接続されている。各電子放出素子１５は、それぞれＸ方向に間をおいて配置された１対の素子電極１６，１７と各素子電極１６，１７を連絡する電子放出部形成用薄膜１８とで構成され、１対の素子電極１６，１７のうち一方の素子電極１７がＹ方向配線１３に電気的に接続され、他方の素子電極１６が、層間絶縁層１４に形成されたコンタクトホール１４ａを介してＸ方向配線１２に電気的に接続される。Ｘ方向配線１２とＹ方向配線１３は、それぞれ図１９に示した外部端子Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎとして外囲器１０の外部に引き出されている。
【０１６５】
以下、この第２実施例について、いくつかの実験例を挙げて説明する。
【０１６６】
実験例１
本実験例では、まず、未フォーミングの電子源１をリアプレート２に固定する。次に、Ｉｒからなる島状金属膜５ｂをソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａの表面のうち、外囲器１０内に露出する４面に島状金属膜５ｂを成膜する。さらに、スペーサ５（高さ５ｍｍ、板厚２００μｍ、長さ２０ｍｍ）を、電子源１上に等間隔でＹ方向配線１３と平行に固定する。その後、電子源１の５ｍｍ上方に、フェースプレート３を支持枠４を介し配置し、リアプレート２、フェースプレート３、支持枠４およびスペーサ５の接合部を固定する。
【０１６７】
画像形成部材であるところの蛍光膜７は、図１１に示した形状のものを採用し、Ｙ方向に延びるストライプ形状の各色蛍光体７ａと各色蛍光体７ａ間に位置するストライプ形状の黒色導電材７ｂを用いた。先に黒色導電材７ｂを形成し、その間隙部に各色蛍光体７ａを塗布して、蛍光膜７を作製する。ブラックストライプの材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラス基板６に蛍光体７ａを塗布する方法はスラリー法を用いた。
【０１６８】
電子源１とリアプレート２の接合部、リアプレート２と支持枠４の接合部、およびフェースプレート３と支持枠４の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで封着する。
【０１６９】
また、スペーサ５は、電子源１側ではＹ方向配線１３（線幅３００μｍ）上に、フェースプレート３側では黒色導電材７ｂ（線幅３００μｍ）上に、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、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで、封着しかつ電気的な接続も行った。
【０１７０】
スペーサ５は、清浄化したソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａ上に、島状金属膜５ｂとして厚さ１．２ｎｍのイリジウムをスパッタリングにより形成する。このとき、島状金属膜５ｂの表面抵抗値は約１０９［Ω／□］であった。
【０１７１】
以上のように構成された画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号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８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０１７２】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１７３】
この時、スペーサ５に近い位置にある電子放出素子１５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５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。
【０１７４】
実験例２
実験例２が第２実施例の実験例１と異なるのは、スペーサ５の島状金属膜５ｂとしてＴａを２ｎｍの厚さに形成した点である。なお、Ｔａの島状金属膜はアルゴンプラズマを用いたスパッタリング法により形成する。このとき、Ｔａにより構成される島状金属膜５ｂの表面抵抗値は、約１０８［Ω／□］であった。
【０１７５】
上記スペーサ５を用いた画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０１７６】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１７７】
このとき、島状金属膜５ｂのないスペーサ５を用いた比較実験用の画像形成装置の場合との比較から、帯電防止効果が得られていることが確認できた。
【０１７８】
実験例３
実験例３が実験例１と異なるのは、スペーサ５の島状金属膜５ｂとしてＭｏを１．５ｎｍの厚さに形成した点である。なお、Ｍｏの島状金属膜はアルゴンプラズマを用いたスパッタリング法により形成する。このとき、Ｍｏにより構成される島状金属膜５ｂの表面抵抗値は、約１０８［Ω／□］であった。
【０１７９】
なお、フェースプレート３においてメタルバック８を設けず、代わりにガラス基板６と蛍光膜の間にＩＴＯ膜からなる透明電極を設けた。
【０１８０】
上記スペーサ５を用いた画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは１ｋＶ以下、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１８１】
このとき、スペーサ５に近い位置にある電子放出素子１５からの放出素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りカラー画像表示ができた。このことは、スペーサ５を設置しても電子軌道に影響を及ぼすような電解の乱れは発生しなかったことを示している。
【０１８２】
実験例４
実験例４が実験例１と異なるのは、スペーサ５の島状金属膜５ｂとしてＡｇを１ｎｍの厚さに形成した点である。なお、Ａｇの島状金属膜は電子ビーム蒸着法を用いて形成する。このとき、Ａｇにより構成される島状金属膜５ｂの表面抵抗値は約１０７［Ω／□］であった。
【０１８３】
なお、フェースプレート３においてメタルバック８を設けず、代わりにガラス基板６と蛍光膜の間にＩＴＯ膜からなる透明電極を設けた。さらに、蛍光体７ａとして低速電子線用の蛍光体を用いた。
【０１８４】
上記スペーサ５を用いた画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック８には、高圧端子Ｈｖを通じで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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０１８５】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは１００Ｖ前後、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１８６】
このとき、スペーサ５に近い位置にある電子放出素子１５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５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。
【０１８７】
〈第１，第２実施例の効果〉
以上説明した第１実施例，第２実施例及びそれらの実験例の画像形成装置においては、次のような効果を有する。
▲１▼：まず、防止すべき帯電はスペーサ５の表面で発生するので、スペーサ５としてはその表面部でのみ帯電防止機能を持てば十分である。従って、本実施例では、スペーサ５をなす部材として、絶縁性基材５ａを用い、絶縁性基材５ａの島状金属膜５ｂを形成する。これにより、スペーサ５の表面での帯電を中和するには十分な抵抗値を持ち、かつ装置全体の消費電力を極端に増加させない程度のリーク電流量に留めたスペーサ５を実現できた。すなわち、表面伝導型の電子放出素子１５のような冷陰極の特徴である発熱の少なさを損なうことなく、薄型・大面積の画像形成装置が得られた。
▲２▼：次に、スペーサ５の形状として、電子源１及びフェースプレート３の法線方向に対して、その断面形状が一様である平板状のものを採用したので、スペーサ５自体によって電界が乱れることはない。従って、スペーサ５が電子放出素子１５からの電子軌道を遮らない限り、スペーサ５と電子放出素子１５を近接して配置できるので、スペーサ５と直交するＹ方向に対して電子放出素子１５を高密度に配置できた。しかも、リーク電流は断面の大部分を占める絶縁性基材５ａには流れないので、電子源１または、フェースプレート３に対してスペーサ５を尖状にして接合を行うなどの工夫をしなくても少ないリーク電流に抑えることができた。
▲３▼：また、蛍光膜７は、図１１に示した形状のものを採用し、Ｙ方向に延びるストライプ形状の各色蛍光体７ａと各色蛍光体７ａの間に位置するストライプ形状の黒色導電材７ｂを用いたので、電子放出素子１５をＹ方向に項密度に配置しても、表示画像の輝度を損なうことがなかった。
▲４▼：また、各スペーサ５は、電子源１側では１本のＸ方向配線１２上に電気的に接続されており、電子源１上の配線間での不要な電気的結合を避けることができた。
▲５▼：また、所望の島状金属膜５ｂを設けることで以上の効果を示し、帯電を防止するための複雑な付加構造を必要としないスペーサ５を、本出願人の提案による表面伝導型の電子放出素子１５による単純マトリクス型の電子源１を用いた画像形成装置に適用することにより、簡単な装置構成でありながら高品位な画像を形成できる薄型・大面積の画像形成装置を提供できた。
【０１８８】
〈第３実施例〉
次に説明する第３実施例の、前述の第１実施例に対する違いは柱状のスペーサを用いた点にある。
【０１８９】
図２３は、本発明の画像形成装置の第３の実施例の一部を破断した斜視図であり、図２４は、図２３に示した画像形成装置の要部断面図（Ｅ−Ｅ’断面の一部）である。
【０１９０】
図２３及び図２４において、リアプレート２には、複数の電子放出素子１５がマトリクス状に配置された電子源１が固定されている。電子源１には、ガラス基板６の内面に蛍光膜７と加速電極であるメタルバック８が形成された、画像形成部材としてのフェースプレート３が、絶縁性材料からなる支持枠４を介して対向配置されており、電子源１とメタルバック８の間には不図示の電源により高電圧が印加される。これらリアプレート２、支持枠４及びフェースプレート３は互いにフリットガラス等で封着され、リアプレート２と支持枠４とフェースプレート３とで外囲器１０を構成する。
【０１９１】
また、耐大気圧構造体として、外囲器１０の内部には柱状のスペーサ５が設けられている。スペーサ５は絶縁性基材５ａの表面に半導電性の薄膜５ｂ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、外囲器１０の内面および電子源１の表面にフリットガラス等で封着される。また、島状金属膜５ｂはフェースプレート３の内面及び電子源１の表面（Ｘ方向配線１２）に電気的に接続されている。
【０１９２】
実験例１
第３実施例の実験例１では、まず、未フォーミングの電子源１をリアプレート２に固定する。次に、Ｃｒからなる島状金属膜５ｂをソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａの表面のうち、外囲器１０内に面に島状金属膜５ｂを成膜した円柱状のスペーサ５（高さ５ｍｍ、半径１００μｍ）を、電子源１上に等間隔で固定する。その後、電子源１の５ｍｍ上方に、フェースプレート３を支持枠４を介し配置し、リアプレート２、フェースプレート３、支持枠４およびスペーサ５の接合部を固定する。
【０１９３】
なお、スペーサ５の島状金属膜５ｂとしてＣｒを０．８ｎｍの厚さに形成する。なお、Ｃｒの島状金属膜は抵抗加熱蒸着法を用いて形成する。このとき、Ｃｒにより構成される島状金属膜５ｂの表面抵抗値は約１０９［Ω／□］であった。
【０１９４】
電子源１とリアプレート２の接合部、リアプレート２と支持枠４の接合部、およびフェースプレート３と支持枠４の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで封着する。
【０１９５】
スペーサ５は、電子源１側ではＸ方向配線１２（線幅３００μｍ）上に、フェースプレート３側では黒色導電材７ｂ（線幅３００μｍ）上に、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、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで、封着しかつ電気的な接続も行った。スペーサ５は、清浄化したソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａ上に、島状金属膜５ｂを成膜したものである。このとき、島状金属膜５ｂの表面抵抗値は約１０9［Ω／□］であった。
【０１９６】
以上のように構成された画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号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８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０１９７】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、素子電極１６，１７間への印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０１９８】
まず、防止すべき帯電はスペーサ５の表面で発生するので、スペーサ５としてはその表面部でのみ帯電防止機能を持てば十分である。従って、第３実施例では、スペーサ５をなす部材として、絶縁性基材５ａを用い、絶縁性基材５ａの島状金属膜５ｂを形成する。これにより、スペーサ５の表面での帯電を中和するには十分な抵抗値を持ち、かつ装置全体の消費電力を極端に増加させない程度のリーク電流量に留めたスペーサ５を実現できた。すなわち、表面伝導型の電子放出素子１５のような冷陰極の特徴である発熱の少なさを損なうことなく、薄型・大面積の画像形成装置が得られた。
【０１９９】
次に、スペーサ５の形状として、電子源１及びフェースプレート３の法線方向に対して、その断面形状が一様である柱状のものを採用したので、スペーサ５自体によって電界が乱れることはない。従って、スペーサ５が電子放出素子１５からの電子軌道を遮らない限り、スペーサ５と電子放出素子１５を近接して配置できるので、スペーサ５と直交するＸ方向に対して電子放出素子１５を高密度に配置できた。しかも、リーク電流は断面の大部分を占める絶縁性基材５ａには流れないので、電子源１または、フェースプレート３に対してスペーサ５を尖状にして接合を行うなどの工夫をしなくても少ないリーク電流に抑えることができた。
【０２００】
また、各スペーサ５は、電子源１側では１本のＸ方向配線１２上に電気的に接続されており、電子源１上の配線間での不要な電気的結合を避けることができた。
【０２０１】
また、所望の島状金属膜５ｂを設けることで以上の効果を示し、帯電を防止するための複雑な付加構造を必要としない第３実施例のスペーサ５を、本出願人の提案による表面伝導型の電子放出素子１５による単純マトリクス型の電子源１を用いた画像形成装置に適用することにより、簡単な装置構成でありながら高品位な画像を形成できる薄型・大面積の画像形成装置を提供できた。
【０２０２】
〈第４実施例〉
この第４実施例は、前述の第１実施例との比較において、第１実施例と同じスペーサ５を用いている点においては同じであるが、更に、支持枠４を電子源１にできるだけ近接して設置するとともに、支持枠４の内面側に島状金属膜を形成した点で異なる。
【０２０３】
図２５は、本発明の画像形成装置の第４実施例の一部を破断した斜視図であり、図２６は、図２５に示した画像形成装置の要部断面図（Ｆ−Ｆ’断面の一部）である。
【０２０４】
図２５及び図２６において、リアプレート２には、複数の電子放出素子１５がマトリクス状に配置された電子源１が固定されている。電子源１には、ガラス基板６の内面に蛍光膜７と加速電極であるメタルバック８が形成された、画像形成部材としてのフェースプレート３が、支持枠４を介して対向配置されており、電子源１とメタルバック８の間には、不図示の電源により高電圧が印加される。これらリアプレート２、支持枠４及びフェースプレート３は互いにフリットガラス等で封着され、リアプレート２と支持枠４とフェースプレート３とで外囲器１０を構成する。また、耐大気圧構造体として、外囲器１０の内部には薄板状のスペーサ５が設けられている。
【０２０５】
スペーサ５は絶縁性基材５ａの表面に島状金属膜５ｂ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、Ｘ方向に平行に配置され、外囲器１０の内面および電子源１の表面にフリットガラス等で封着される。また、島状金属膜５ｂはフェースプレート３の内面及び電子源１の表面（Ｘ方向配線１３）に電気的に接続されている。
【０２０６】
支持枠４は絶縁性基材４ａの内面側に島状金属膜４ｂを成膜した部材からなるもので、外囲器１０の内面および電子源１の表面にフリットガラス等で封着される。また、島状金属膜４ｂはリアプレート２の内面及びフェースプレート３の内面に電気的に接続されている。
【０２０７】
実験例１
第４実施例の実験例１では、まず、未フォーミングの電子源１をリアプレート２に固定する。次に、島状金属膜５ｂをソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａの表面のうち、外囲器１０内に面に露出する４面に島状金属膜５ｂを成膜した円柱状のスペーサ５（高さ５mm、板圧２０μｍ、長さ２０mm）を、電子源１上に等間隔でＸ方向配線１２と平行に固定する。その後、電子源１の５mm上方に、フェースプレート３を支持枠４を介し配置し、リアプレート２、フェースプレート３、支持枠４およびスペーサ５の接合部を固定する。支持枠４は、電子源１から放出される電子軌道を遮らない限り、電子源１の電子放出部１５、及びフェースプレート３の蛍光膜７にできるだけ近づけて配置する。
【０２０８】
電子源１とリアプレート２の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで封着する。
【０２０９】
また、スペーサ５は、電子源１側ではＸ方向配線１２（線幅３００μｍ）上に、フェースプレート３側では黒色導電材７ｂ（線幅３００μｍ）上に、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、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで、封着しかつ電気的な接続も行った。
【０２１０】
また、リアプレート２と支持枠４の接合部、およびフェースプレート３と支持枠４の接合部も、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、大気中で４００℃〜５００℃で１０分以上焼成することで、封着しかつ電気的な接続も行った。島状金属膜４ｂは、リアプレート２側では不図示のアース電位電極に電気的に接続し、フェースプレート３側では高圧端子Ｈｖに電気的に接続する。
【０２１１】
スペーサ５は、清浄化したソーダライムガラスからなる絶縁性基材５ａ上に、島状金属膜５ｂとして、Ｔｉを１．５ｎｍの厚さに形成する。なお、Ｔｉの島状金属膜は抵抗加熱蒸着法を用いて形成する。このときＴｉにより構成される島状金属膜５ｂの表面抵抗値は、約１０１０［Ω／□］であった。
【０２１２】
支持枠４もスペーサ５同様に、清浄化したソーダライムガラスからなる絶縁性基材４ａの内面上に、Ｔｉを１．５ｎｍの厚さに形成する。
【０２１３】
画像形成部材であるところの蛍光膜７は、図１１に示すように、各色蛍光体７ａがＹ方向に延びるストライプ形状を採用し、黒色導電材７ｂとしては各色蛍光体７ａ間だけでなく、Ｙ方向の画素間を分離しかつスペーサ５を設置する為の部分を加えた形状を用いた。先に黒色導電材７ｂを形成し、その間隙部に各色蛍光体７ａを塗布して、蛍光膜７を作製する。ブラックストライプの材料として通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を用いた。ガラス基板６に蛍光体７ａを蛍光体７ａを塗布する方法はスリラー法を用いた。
【０２１４】
また、蛍光膜７の内面側に設けられるメタルバック８は、蛍光膜７の作製後、蛍光膜７の内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれる）を行ない、その後、Ａｌを真空蒸着することで作製する。フェースプレート３には、さらに蛍光膜７の導電性を高めるため、蛍光膜７の外面側に透明電極が設けられる場合もあるが、本実施例では、メタルバックのみで十分な導電性が得られたので省略する。
【０２１５】
前述の封着を行う際、各色蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないため、リアプレート２、フェースプレート３およびスペーサ５は十分な位置合わせを行った。
【０２１６】
以上のようにして完成した外囲器１０内の雰囲気を排気管（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Ｄｏｘ１〜ＤｏｘｍとＤｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ電子放出素子１５の素子電極１６，１７間に電圧を印加し、電子放出部形成用薄膜１８を通電処理（フォーミング処理）することにより電子放出部２３を形成する。フォーミング処理は、図８に示した波形の電圧を印加することにより行った。
【０２１７】
次に、１０−６Ｔｏｒｒ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１０の封止を行った。
【０２１８】
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。
【０２１９】
以上のように完成した画像形成装置において、各電子放出素子１５には、容器外端子Ｄｏｘ１〜Ｄｏｘｍ、Ｄｏｙ１〜Ｄｏｙｎを通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号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８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７に電子を衝突させ、蛍光体を励起・発光させることで画像を表示する。
【０２２０】
なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３ｋＶ〜１０ｋＶ、素子電極１６，１７間へ印加電圧Ｖｆは１４Ｖとする。
【０２２１】
このとき、スペーサ５及び支持枠４に近い位置にある電子放出素子１５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５を設置しかつ支持枠４を電子源１に近接して配置しても、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。
【０２２２】
以上説明した第４実施例及びその実験例の画像形成装置においては、第１実施例で示した効果に加えて、更に次のような効果を有する。
▲１▼：まず、防止すべき帯電は電子源１に近接して配置した支持枠４の表面で発生するので、支持枠４としてはその表面部でのみ帯電防止機能を持てば十分である。従って、支持枠４をなす部材として、絶縁性基材４ａを用い、絶縁性基材４ａの表面に島状金属膜４ｂを形成する。これにより、スペーサ４の表面での帯電を中和するには十分な抵抗値を持ち、かつ装置全体の消費電力を極端に増加させない程度のリーク電流量に留めた支持枠４をを実現できた。すなわち、表面伝導型の電子放出素子１５のような冷陰極の特徴である発熱の少なさを損なうことなく、薄型・大面積の画像形成装置が得られた。
▲２▼：また、上述の支持枠４を用いることにより、画像表示領域の外側の部分を小さくできるので、装置全体を小型化できた。
【０２２３】
〈第５実施例〉
図２７は、本発明の画像形成装置に、例えはテレビジョン放送をはじめとする種々の画像情報源より提供される画像情報を表示できるように構成した画像表示装置の一例を示すための図である。尚、本表示装置は、例えばテレビジョン信号のように映像情報と音声情報の両方を含む信号を受信する場合には、当然映像の表示と同時に音声を再生するものであるが、本発明の特徴と直接関係しない音声情報の受信、分離、再生、処理、記憶などに関する回路やスピーカー等については説明を省略する。
【０２２４】
以下、画像信号の流れに沿って各部を説明したゆく。
【０２２５】
まず、ＴＶ信号受信回路５１３は、例えば電波や空間光通信などのようｎ無線伝送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、例えば、ＮＴＳＣ方式、ＰＡＬ方式、ＳＥＣＡＭ方式などの諸方式でも良い。また、これらよりさらに多数の走査線よりなるＴＶ信号（例えばＭＵＳＥ方式を始めとするいわゆる高品位ＴＶ）は、大面積化や大画素化に適した本発明の画像形成装置を用いたディスプレイパネル５００の利点を生かすのに好適な信号源である。ＴＶ信号受信回路５１３で受信されたＴＶ信号は、デコーダ５０４に出力される。
【０２２６】
また、画像ＴＶ信号受信回路５１２は、例えは同軸ケーブルや光ファイバー等のような有線伝送系を用いて伝送されるＴＶ画像信号を受信するための回路である。ＴＶ信号受信回路５１３と同様に、受信するＴＶ信号の方式は特に限られるものではなく、また本回路で受信されたＴＶ信号もデコーダ５０４に出力される。
【０２２７】
画像入力インターフェース回路５１１は、例えばＴＶカメラや画像読取スキャナー等の画像入力装置から供給される画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ５０４に出力される。
【０２２８】
画像メモリインターフェース回路５１０は、ビデオテープレコーダ（以下ＶＴＲと略す）に記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ５０４に出力される。
【０２２９】
画像メモリインターフェース回路５０９は、ビデオディスクに記憶されている画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた画像信号はデコーダ５０４に出力される。
【０２３０】
画像メモリインターフェース回路５０８は、いわゆる静止画ディスクのように、静止画像データを記憶している装置から画像信号を取り込むための回路で、取り込まれた静止画像データはデコーダ５０４に出力される。
【０２３１】
入出力インターフェース回路５０５は、本表示装置と、外部のコンピュータ、コンピュータネットワークもしくはプリンタなどの出力装置とを接続するための回路である。画像データや文字・図形情報の入出力を行うのはもちろんのこと、場合によっては本表示装置の備えるＣＰＵ５０６と外部との間で制御信号や数値データの入出力などを行うことも可能である。
【０２３２】
画像生成回路５０７は、入出力インターフェース回路５０５を介して外部から入力される画像データや文字・図形情報や、あるいはＣＰＵ５０６より出力される画像データや文字・図形情報に基づき表示よう画像データを生成するための回路である。本回路の内部には、例えば画像データや文字・図形情報を蓄積するための書き換え可能メモリや、文字コードに対応する画像パターンが記憶されている読み出し専用メモリや、画像処理を行うためのプロセッサなどを初めとして画像の生成に必要な回路が組み込まれている。画像生成回路５０７により生成された表示用画像データは、デコーダ５０４に出力されるが、場合によっては入出力インターフェース回路５０５を介して外部のコンピュータネットワークやプリンタに出力することも可能である。
【０２３３】
ＣＰＵ５０６は、主として本表示装置の動作制御や、表示画像の生成、選択、編集に係わる作業を行う。例えば、マルチプレクサ５０３に制御信号を出力し、ディスプレイパネルに表示する画像信号を適宜選択したり組み合わせたりする。また、その際には表示する画像信号に応じてディスプレイパネルコントローラ５０２に対して制御信号を発生し、画像表示よう周波数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレースか）や一画面の走査線の数など表示装置の動作を適宜制御する。また、画像生成回路５０７に対して画像データや文字・図形情報を直接出力したり、あるいは入出力インターフェース回路５０５を介して外部のコンピュータやメモリをアクセスして画像データや文字・図形情報を入力する。
【０２３４】
なお、ＣＰＵ５０６はむろんこれ以外の目的の作業にも係わるものであってもよい。例えば、パーソナルコンピュータやワードプロセッサなどのように、情報を生成したり処理したりする機能に直接かかわっても良い。あるいは、前述したように入出力インターフェース回路５０５を介して外部のコンピュータネットワークと接続し、例えば数値計算などの作業を外部機器と協同して行なってもよい。
【０２３５】
入力部５１４は、ＣＰＵ５０６に使用者が命令やプログラム、あるいはデータなどを入力するためのものであり、例えばキーボードやマウスの他、ジョイステック、バーコードリーダ、音声認識装置など多様な入力機器を用いることが可能である。
【０２３６】
デコーダ５０４は、画像生成回路５０７〜ＴＶ信号受信回路５１３より入力される種々の画像信号を３原色信号、または輝度信号とＩ信号、Ｑ信号に逆変換するための回路である。なお、同図中に点線で示すように、デコーダ５０４は内部に画像メモリを備えるのが望ましい。これは、例えばＭＵＳＥ方式をはじめとして、逆変換するに際して画像メモリを必要とするようなテレビ信号を扱うためである。また、画像メモリを備えることにより、静止画の表示が容易になる、あるいは画像生成回路５０７及びＣＰＵ５０６と協同して画像の間引き、補間、拡大、縮小、合成をはじめとする画像処理や編集が容易に行えるようになるという利点が生まれるからである。
【０２３７】
マルチプレクサ５０３は、ＣＰＵ５０６より入力される制御信号に基づき表示画像を適宜選択するものである。すなわち、マルチプレクサ５０３はデコーダ５０４から入力される逆変換された画像信号のうちから所望の画像信号を選択して駆動回路５０１に出力する。その場合には、一画面表示時間内で画像信号を切り換えて選択することにより、いわゆる多画面テレビのように、一画面を複数の領域に分けて領域によって異なる画像を表示することも可能である。
【０２３８】
ディスプレイパネルコントローラ５０２は、ＣＰＵ５０６より入力される制御信号に基づき駆動回路５０１の動作を制御するための回路である。ディスプレイパネル５００の基本的な動作に関わるものとして、例えばディスプレイパネル５００の駆動用電源（不図示）の動作シーケンスを制御するための信号を駆動回路５０１に対して出力する。ディスプレイパネル５００の駆動方法に関わるものとして、例えば画面表示周波数や走査方法（例えばインターレースかノンインターレースか）を制御するための信号を駆動回路５０１に対して出力する。また、場合によっては表示画像の輝度、コントラスト、色調、シャープネスといった画質の調整に関わる制御信号を駆動回路５０１に対して出力する場合もある。
【０２３９】
駆動回路５０１は、ディスプレイパネル５００に印加する駆動信号を発生するための回路であり、マルチプレクサ５０３から入力される画像信号と、ディスプレイパネルコントローラ５０２より入力される制御信号に基づいて動作するものである。
【０２４０】
以上、各部の機能を説明したが、図２７に例示した構成により、本表示装置においては多様な画像情報源より入力される画像情報をディスプレイパネル５００に表示することが可能である。すなわち、テレビジョン放送をはじめとする各種の画像信号はデコーダ５０４において逆変換された後、マルチプレクサ５０３において適宜選択され、駆動回路５０１に入力される。一方、ディスプレイコントローラ５０２は、表示する画像信号に応じて駆動回路５０１の動作を制御するための制御信号を発生する。駆動回路５０１は、上記画像信号と制御信号に基づいてディスプレイパネル５００に駆動信号を印加する。これにより、ディスプレイパネル５００において画像が表示される。これらの一連の動作は、ＣＰＵ５０６により統括的に制御される。
【０２４１】
また、本表示装置においては、デコーダ５０４に内蔵する画像メモリや、画像生成回路５０７およびＣＰＵ５０６が関与することにより、単に複数の画像情報の中から選択したものを表示するだけでなく、表示する画像情報に対して、例えば拡大、縮小、回転、移動、エッジ強調、間引き、補間、色変換、画像の縦横比変換等をはじめとする画像処理や、合成、消去、接続、入れ替え、はめ込みなどをはじめとする画像編集を行うことも可能である。また、本実施例の説明では、特に触れなかったが、上記画像処理や画像編集と同時に、音声情報に関しても処理や編集を行うための専用回路を設けてもよい。
【０２４２】
従って、本表示装置は、テレビジョン放送の表示機器、テレビ会議の端末機器、静止画像及び動画像を扱う画像編集機器、コンピュータの端末機器、ワードプロセッサをはじめとする事務用端末機器、ゲーム機などの機能を一台で兼ね備えることが可能で、産業用或は民生用として極めて応用範囲が広い。
【０２４３】
尚、上記図２７は、本発明による画像形成装置を用いた表示装置の構成の一例を示したに過ぎず、これのみに限定されるものでないことは言うまでもない。例えば図２７の構成要素のうち使用目的上必要のない機能に関わる回路は省いても差し支えない。またこれとは逆に、使用目的によってはさらに構成要素を追加してもよい。例えば、本表示装置をテレビ電話機として応用する場合には、テレビカメラ、音声マイク、照明機、モデムを含む送受信回路などを構成要素に追加するのが好適である。
【０２４４】
第５実施例の表示装置においては、とりわけ前述の実施例による画像形成装置の薄型化が容易であるという効果のため、表示装置の奥行きを小さくすることができる。それに加えて、大画面化が容易で輝度が高く視野角特性にも優れるため、本表示装置は臨場感あふれ迫力に富んだ画像を視認性よく表示することが可能である。
【０２４５】
〈他の実施例〉
本発明はその趣旨を逸脱しない範囲で以下のように種々変形が可能である。
【０２４６】
本発明は、表面伝導型電子放出素子以外の冷陰極型電子放出素子のうち、いずれの電子放出素子に対しても適用できる。具体例としては、本出願人による特開昭６３−２７４０４７号公報に記載されたような対向する一対の電極を電子源を成す基板面に沿って構成した電界放出型の電子放出素子がある。
【０２４７】
また、本発明は、単純マトリクス型以外の電子源を用いた画像形成装置に対しても適用できる。例えば、本出願人による特開平２−２５７５５１号公報等に記載されたような制御電極を用いて表面伝導型電子放出素子の選択を行う画像形成装置において、上記のような支部部材を用いた場合である。
【０２４８】
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表示に限るものでなく、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。
【０２４９】
また、本発明の思想によれば、例えば電子顕微鏡等のように、電子源からの放出電子の被照射部材が、画像形成部材以外の部材である場合についても、本発明は適用できる。従って、本発明は被照射部材を特定しない電子線発生装置としての形態もとり得る。
【０２５０】
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。
【０２５１】
また、本発明の思想によれば、例えば電子顕微鏡等の様に、電子源からの放出電子の被照射部材が、画像形成部材以外の部材である場合についても、本発明は適用できる。従って、本発明は被照射部材を特定しない電子線発生装置としても形態もとり得る。
【０２５２】
尚、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、１つの機器から成る装置に適用しても良い。また、本発明はシステム或は装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることはいうまでもない。
【０２５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子線発生装置並びに画像形成装置においては、電子原と電極間に配置された絶縁性の中間部材表面に、導電性薄膜を形成しこれに微弱電流を流すことにより、中間部材の帯電を防ぐことができる。その結果、電子源から放出される電子ビームの軌道が予定どおりの軌道となる。特に、この電子源を画像形成に用いれば、画像形成面に電子が衝突する位置と、本来発光するべき画像形成面との位置ズレの発生が防止され、輝度損失を防ぐことができ鮮明な画像表示を可能とする電子線発生装置並びに画像形成装置の提供が可能となった。
【０２５４】
また、本発明の支持スペーサによれば、トラップした荷電粒子を放出することができ、これにより発生する電子線の軌道を曲げることがなくなる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の表面伝導型電子放出素子の平面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の第１実施例の一部を破断した斜視図である。
【図３】第１実施例の画像形成装置のスペーサ近傍のＡ−Ａ’線断面図である。
【図４】第１実施例の画像形成装置の電子源の要部平面図である。
【図５】図４に示した電子源のＢ−Ｂ’線断面図である。
【図６】第１実施例の画像形成装置の電子源の製造工程を順に示した図である。
【図７】電子放出部形成用薄膜を形成する際に用いられるマスクの一例の平面図である。
【図８】フォーミング処理に用いられる電圧波形の一例を示す図である。
【図９】実施例の電子放出素子の測定評価装置を示す概略構成図である。
【図１０】実施例の電子放出素子の基本的特性を説明するための図である。
【図１１】蛍光膜の構成を説明するための図である。
【図１２】蛍光膜の構成を説明するための図である。
【図１３】第１実施例の画像形成装置の駆動回路の概略構成を示すブロック図である。
【図１４】第１実施例の画像形成装置の電子源の一部回路図である。
【図１５】第１実施例の画像形成装置の駆動方法を説明するための原画像の一例を示す図である。
【図１６】第１実施例の画像形成装置の駆動電圧が印加された電子源の一部回路図である。
【図１７】第１実施例の画像形成装置における電子および散乱粒子の軌跡を説明するための図で、スペーサ近傍の電子放出部をＹ方向から見た図である。
【図１８】図１に示した画像形成装置における電子および散乱粒子の軌跡を説明するための図で、スペーサ近傍の電子放出部をＸ方向から見た図である。
【図１９】本発明の画像形成装置の第２実施例の一部を破断した斜視図である。
【図２０】第２実施例の画像形成装置のスペーサ近傍のＣ−Ｃ’線断面図である。
【図２１】第２実施例の画像形成装置の電子源の要部平面図である。
【図２２】第２実施例の電子源のＤ−Ｄ’線断面図である。
【図２３】本発明の画像形成装置の第３実施例の一部を破断した斜視図である。
【図２４】第３実施例の画像形成装置のスペーサ近傍のＥ−Ｅ’線断面図である。
【図２５】本発明の画像形成装置の第４実施例の一部を破断した斜視図である。
【図２６】第４実施例の画像形成装置のスペーサ及び支持枠近傍のＦ−Ｆ’線断面図である。
【図２７】本発明の画像形成装置を画像表示装置に適用した第５実施例の回路図である。
【符号の説明】
１  電子源
２  リアプレート
３  フェースプレート
４  支持枠
５  スペーサ
５ａ  絶縁性基材
５ｂ  島状金属膜
６  ガラス基板
７  蛍光膜
８  メタルバック
１０  外囲器
１１  絶縁性基板
１２  Ｘ方向配線
１３  Ｙ方向配線
１４  層間絶縁層
１５  電子放出素子
１８  電子放出形成用薄膜（電子放出部を含む薄膜）
２０  マスク
２０ａ  開口
２１  Ｃｒ膜
２３  電子放出部
３０，３２  電流計
３１，３３  電源
３４  アノード電極
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
５００  ディスプレイパネル
５０１  駆動回路
５０２  ディスプレイパネルコントローラ
５０３  マルチプレクサ
５０４  デコーダ
５０５  入出力インターフェース回路
５０６  ＣＰＵ
５０７  画像生成回路
５０８，５０９，５１０  画像メモリインターフェース回路
５１１  画像入力インターフェース回路
５１２，５１３  ＴＶ信号受信回路
５１４  入力部
３００１  絶縁性基板
３００２  電子放出部形成用薄膜
３００３  電子放出部
３００４  電子放出部を含む薄膜
【図１】
0003592307.tif 000002
【図２】
0003592307.tif 000003
【図３】
0003592307.tif 000004
【図４】
0003592307.tif 000005
【図５】
0003592307.tif 000006
【図６】
0003592307.tif 000007
【図７】
0003592307.tif 000008
【図８】
0003592307.tif 000009
【図９】
0003592307.tif 000010
【図１０】
0003592307.tif 000011
【図１１】
0003592307.tif 000012
【図１２】
0003592307.tif 000013
【図１３】
0003592307.tif 000014
【図１４】
0003592307.tif 000015
【図１５】
0003592307.tif 000016
【図１６】
0003592307.tif 000017
【図１７】
0003592307.tif 000018
【図１８】
0003592307.tif 000019
【図１９】
0003592307.tif 000020
【図２０】
0003592307.tif 000021
【図２１】
0003592307.tif 000022
【図２２】
0003592307.tif 000023
【図２３】
0003592307.tif 000024
【図２４】
0003592307.tif 000025
【図２５】
0003592307.tif 000026
【図２６】
0003592307.tif 000027
【図２７】
0003592307.tif 000028