(57)【要約】【課題】  低温時のスペーサ近傍における表示品位の低下を解消すると同時に、高温時の消費電力の抑制を実現した画像表示装置を提供する。【解決手段】  発光部材を備えたフェースプレートと電子放出素子を備えたリアプレートとをスペーサを介して対向配置させてなる画像形成装置において、電子放出素子が電子放出と同時に放出する発光の発光スペクトルよりも長波長域にバンドギャップを有する光導電性を有する高抵抗膜を被覆したスペーサを用いる。【選択図】      なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電子放出素子と該電子放出素子に接続されたカソードとを備えたリアプレートと、該リアプレートに対向配置され、該電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノードとを備えたフェースプレートと、上記リアプレートとフェースプレートの周縁部に介在して両プレートと共に気密容器を形成する枠材と、上記カソードとアノードとに接して配置され、両基板間距離を保持するスペーサとを有する画像形成装置であって、
上記電子放出素子が光放出作用を有し、
上記スペーサが絶縁性基体の表面に該絶縁性基体よりも低抵抗で光導電性を備えた高抵抗膜を被覆してなり、
上記高抵抗膜の光学的バンドギャップが、上記電子放出素子の放出光の最大光子エネルギーよりも小さいことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記電子放出素子が電子放出部にカーボンを含有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記電子放出素子が電子放出部近傍にカーボンナノチューブ、カーボンナノホーン、グラファイトナノチューブのいずれかを有する請求項１に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子放出素子と発光部材とを用いてなる平面型の画像形成装置に関し、特に、電子放出素子を形成したカソード基板と、発光部材を備えたアノード基板との距離を保持するために、両基板間にスペーサを介在させた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＣＲＴを始めとする画像表示装置は、より一層の大画面化が求められ、大画面化に伴う装置の薄型化・軽量化が重要な課題となっている。このような薄型化・軽量化が可能な画像表示装置として、本出願人は表面伝導型電子放出素子を用いた平面型の画像表示装置を提案している。このような電子放出素子を用いた画像表示装置は、複数の電子放出素子と該素子に電圧を印加するためのマトリクス配線とを備えたリアプレート（電子源基板、カソード基板）と、該電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノード電極とを備えたフェースプレート（アノード基板）とを対向配置させ、周縁部に枠材を介して封止することにより、真空容器を形成してなる。このような画像形成装置においては、真空容器内部と外部との気圧差による基板の変形や破損を防止するため、スペーサと呼ばれる耐大気圧構造体を基板間に介在させている。スペーサは通常、矩形薄板状であり、表面が基板の法線方向に平行になるように、端部を両基板に接して配置される。
【０００３】
上記のスペーサが満足しなければならない技術的課題は、耐大気圧構造としての要素のみならず、表示画像の品位を保つために、その存在が電子ビームの軌道に影響を与えにくいことが必要である。一般に、スペーサが近傍の放出電子に影響を与える要因は、スペーサの帯電として理解されている。スペーサの帯電の原因は、いくつか挙げられるが、基本的には、電子の入射・再放出に伴う外部領域との電子のやりとりにより、電荷の過不足が生じ、電子の軌道に影響を与えるほどの帯電を発生することにある。このような電荷の過不足に対する技術的な解決方法としては、スペーサに導電性を付与して時間的に帯電量の減衰効果を得る方法や、表面の二次電子放出係数を１に対してあまり大きくしないようにする技術があり、適用する表面材料の二次電子放出係数を一定値の範囲に規定するものや、スペーサ表面に凹凸形状を付与して、形状的に二次電子放出量を抑制する技術（特許文献１，２参照）等が知られている。
【０００４】
図１に、表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置の表示パネルの構成例を示す。図中、１はリアプレート（カソード基板）、２はフェースプレート（アノード基板）、３はスペーサ、４は枠材、５はＸ方向配線（カソード）、６はＹ方向配線、８は電子放出素子、９は電子源基板、１０は蛍光膜、１１はメタルバック（アノード）である。このような電子放出型の画像表示装置におけるスペーサ３の帯電をモデル化すると、図２（ａ）のようになる。図２（ｂ）は（ａ）の等価回路である。また、図２中、２１は絶縁性基体、２２は高抵抗膜である。
【０００５】
図２のモデルより定式化すると、単純化したモデルにおいて、スペーサ３の帯電は、
（１）スペーサ３近接の電子放出素子８からパルス駆動時間内に放出された電子のスペーサ３への注入
（２）スペーサ３の沿面の帯電（電荷過不足の発生）
（３）電荷のＣＲ（スペーサ３の時定数）緩和
の順に進行し、スペーサ３の帯電電位は以下の一般式（１）により記述される。
【０００６】
尚、スペーサ３は、マトリクス配線が形成されたリアプレート１のカソード（Ｘ方向配線５）とフェースプレート２のアノード（メタルバック１１）間に設置されているとして、一般性を失わないので、当該構成を前提とする。
【０００７】
【数１】
2006228504.tif 000002
Δｔ1：駆動パルス幅［ｓｅｃ］
尚、Δｔ1（〜１０μｓｅｃ）≪スペーサ時定数ＣＲ（〜ｍｓｅｃ）
ｉｅ：フル階調条件における電子放出素子からの放出電子密度の最大値［Ａ・ｍ-2］
δ  ：スペーサの二次電子放出係数
β  ：スペーサへの電子照射割合
１Ｖ：駆動時の垂直走査周期（「イチブイ」と読む）［ｓｅｃ］
Ｃ  ：スペーサの静電容量［Ｃ／Ｖ］
Ｒ  ：スペーサの電気抵抗［Ω］
【０００８】
上記一般式（１）は、
スペーサ帯電電位∝Ｖ0×（Ｖe／Ｖ0）      （２）
で表され、Ｖ0は近接電子放出素子の駆動に伴うパルス駆動時間内帯電であり、Ｖe／Ｖ0はマトリクス駆動時の周期的特性の累積効果を示したものである。図３にこれらの関係を示す。図３（ａ）はスペーサの任意のある位置の電位、（ｂ）はスペーサ近接電子放出素子に印加されるパルス電圧波形であり、該パルス電圧の印加による電子放出に伴い、スペーサ電位はパルス毎にＶ0の帯電電位を生じ、次のパルス電圧が印加されるまでの間に緩和する。近接電子放出素子の十分な垂直走査駆動回数後の近接スペーサの帯電電位はＶeとなる。
【０００９】
上記状態として、複数且つ多数の電子軌道に関する帯電は、上記一般式（１）に対して、任意のＣＲ等価回路に対する電流の重ね合わせの原理を適用すれば良く、簡単に拡張されるので、スペーサの設計上の抵抗値は、図２（ｂ）の等価回路に示される、電子注入ポイントが一点のモデルで議論可能である。
【００１０】
ここで、上記帯電特性（一般式（１））が示すように、スペーサはパルス駆動時間内の帯電Ｖ0と駆動周期内の緩和特性Ｖe／Ｖ0の組み合わせで記述される。スペーサの抵抗値設計として重要なのは、後者の帯電電荷の緩和特性である。本発明者はこの緩和特性の定量的な記述のため、上記一般式（２）のＶe／Ｖ0に相当する上記一般式（１）中の｛  ｝部分を累積係数Ｄとする。
【００１１】
【数２】
2006228504.tif 000003
【００１２】
上記Ｄ値は、スペーサに隣接する電子放出素子の駆動による１個のパルス駆動時間内のスペーサ帯電量値に対して、表示品位上必要な上限値として求められる。本発明においては、上記Ｄ値の上限を２として議論する。
【００１３】
〔問題１：帯電特性及び低温動作特性〕
一般式（１）から要請されるのは、スペーサの静電容量Ｃは、パルス駆動時間内帯電特性と累積効果の双方に対して定性的に相反する方向に寄与するため、不敏感であり、第一義的にはスペーサ抵抗値Ｒより設計することになる。一般式（１）より、累積係数Ｄを抑制するためには、時定数ＣＲ値、即ち抵抗値Ｒが小さい方が望ましく、一般式（３）に記述された特性より上限が規定される。Ｒ値の上限は、一般式（３）を変形した下記一般式（４）より規定される。
【００１４】
【数３】
2006228504.tif 000004
ただし、ｌｎ（  ）はｅを底とする自然対数である。
【００１５】
即ち、一つの緩和速度ｅｘｐ（−１Ｖ／ＣＲ）のみを有した系においては、スペーサ抵抗の設計値の上限値は、スペーサの静電容量Ｃと駆動周波数（１／１Ｖ）が規定されれば決定されてしまうことになる。
【００１６】
さらに、スペーサは、高抵抗材料として負の温度依存性を有した材料であることが一般的であるため、その温度特性は下記一般式（５）として記述可能である。
【００１７】
【数４】
2006228504.tif 000005
【００１８】
ｅ：電子の素電荷［Ｃ］
ｋ：ボルツマン定数［Ｊ／Ｋ］
Ｅａ：スペーサの抵抗値の温度特性を記述する活性化エネルギー［ｅＶ］
Ｔ，Ｔ25：任意のスペーサ動作温度［Ｋ］
Ｒ25：スペーサ動作温度が室温（２５℃）の時の抵抗値［Ω］
【００１９】
一般式（４）及び（５）より、一義的に低温側（Ｔl＜２５℃）の特性は、下記一般式（６）のように記述される。
【００２０】
【数５】
2006228504.tif 000006
【００２１】
さらに変形して、室温設計抵抗値は、着目する低温Ｔlの温度時における累積係数Ｄを用いて、その上限値Ｒ25Mが決定される。
【００２２】
【数６】
2006228504.tif 000007
【００２３】
上記一般式（７）に従い、室温時の動作抵抗の設計範囲が規定される。
【００２４】
〔問題２：消費電力特性〕
同様にして、高温時（Ｔh＞２５℃）に許容されうるスペーサ部分の消費電力Ｐ（スペーサ１個あたり）より、スペーサに許容される室温抵抗値の下限Ｒ25mが規定される。
【００２５】
【数７】
2006228504.tif 000008
【００２６】
【特許文献１】アメリカ特許第５９３９８２２号明細書
【特許文献２】特開２０００−３１１６３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２７】
上記二つの問題１，２は、電流場により電位規定するＣＲ型のスペーサにおいて、相反する設計方針であり、系が固定されている場合は、活性化エネルギーＥａを小さくすることでしか、設計温度範囲Ｔh−Ｔlの範囲を拡大することはできないと考えられていた。
【００２８】
しかしながら、半導電性材料をスペーサの電位規定要素とした場合には、活性化エネルギーＥａは、通常室温抵抗と強い相関があり、高抵抗性を維持した状態で活性化エネルギーＥａを小さくすることは非常に困難である。
【００２９】
上記のトレードオフ関係を克服して、スペーサ近傍の、特に低温時に急速に悪化しやすい表示品位の問題解決と、高温時の低消費電力特性を両立することが求められている。
【００３０】
本発明の課題は、上記問題を解決し、スペーサの動的な特性と、従来、帯電の原因とされていた電子放出素子自体の特性を利用して、スペーサの帯電量を動的に制御して達成することにある。
【課題を解決するための手段】
【００３１】
本発明の画像形成装置は、複数の電子放出素子と該電子放出素子に接続されたカソードとを備えたリアプレートと、該リアプレートに対向配置され、該電子放出素子から放出された電子の照射によって発光する発光部材とアノードとを備えたフェースプレートと、上記リアプレートとフェースプレートの周縁部に介在して両プレートと共に気密容器を形成する枠材と、上記カソードとアノードとに接して配置され、両基板間距離を保持するスペーサとを有する画像形成装置であって、
上記電子放出素子が発光作用を有し、
上記スペーサが絶縁性基体の表面に該絶縁性基体よりも低抵抗で光導電性を備えた高抵抗膜を被覆してなり、
上記高抵抗膜の光学的バンドギャップが、上記電子放出素子の発光光の最大光子エネルギーよりも小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【００３２】
本発明によれば、低温時における良好な表示品位と高温時における低消費電力特性とが両立し、より信頼性の高い画像形成装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３３】
スペーサにおいては、低温時には、半導体材料（高抵抗材料）の温度特性により導電性が不足するため緩和時間不足に伴う累積効果の克服が困難となり、一方、高温時には半導体材料の温度特性により導電性が増大するため、消費電力が増大する。即ち、一方では導電性が高いことが要求され、他方では導電性が低いことが要求され、互いに相反する特性がスペーサには要求されていた。
【００３４】
本発明者は、スペーサに要求されている、導電性の相反する項目の要求対称の時間、場所が必ずしも一致しないことに着目し、上記した画像形成装置において、必要な時、必要な領域においてのみ（オン・デマンドで）導電性が増大し、その他の時間域においては導電性が低いような構成を実現することにより、上記相反する要求を両立させて本発明を達成した。上記相反する特性は、スペーサ上の導電性の点では相反するが、光導電性（明電流）を利用すれば、低温時の帯電特性の動作温度下限は、光導電性の寄与により、帯電緩和をしやすくする一方、高温時の消費電力は、もともと熱活性な暗電流が支配的なため、特に、光導電性（明電流）による消費電力の増大は、寄与しにくいことを利用している。
【００３５】
即ち、動的にスペーサの抵抗値を下げる手段を用いて、必要な時にのみスペーサの抵抗値を下げることにより、室温時の設定抵抗値を大きく確保し、平均的な消費電力を抑制するものである。
【００３６】
本発明において、動的な抵抗値制御手段として、スペーサの電位規定要素である高抵抗膜が光導電性を有することを利用する。スペーサの高抵抗膜が光導電性により抵抗値変化を発生するための必要条件としては、以下の通りである。
（１）高抵抗膜に照射可能な光がある。
（２）上記被照射光の波長分布内において、最大強度を示す波長λが、スペーサの高抵抗膜のバンドギャップＥｇに対して、
Ｅｇ＜ｈｃ／λ（ｈ：プランク定数、ｃ：光速）の関係にある。
（３）上記波長λを発生させ、高抵抗膜に入射可能な発光要素がある。
さらに、効果の均一性の要請から、
（４）上記波長λが、表示色場所による分布を持たない。
さらには、高精細化、ローコスト化、製造工程の短縮化のために、
（５）発光要素として電子放出素子を有する。
【００３７】
発光要素としては、電子放出素子以外の構成も可能である。しかしながら、例えば、フェースプレートの真空側に形成された発光部材としての蛍光体自体の発光を発光要素として用いた場合には、以下の不都合がある。
【００３８】
〈１〉一般にカラー表示を要求するディスプレイにおいて、本発明の効果として利用可能な発光スペクトル分布が、励起対象の蛍光体色毎に異なることになる。この場合、スペーサの抵抗の動的低下作用が、スペーサ近傍の蛍光体配列や発光パターンにより影響を受け不均一となり、その結果、スペーサ近傍におけるビーム位置制御能力が不均一となり、表示品位を低下させる。
【００３９】
〈２〉一般に電子線ディスプレイにおいて、高輝度、高コントラストな表示性能を得るため、蛍光体の表層（真空側内面）には、反射層としてＡｌ等のメタルバックが形成されている（図１の構成では、このメタルバックがアノードを兼ねている）。カソードルミネセント光の利用効率を維持するためには、真空側への漏れ光の利用は適当ではない。さらには、上記メタルバック等は、パネルの振動、スペーサ接触等のストレスに対する蛍光体粉末の脱離、さらには該脱離に伴う放電の防止作用も期待されるため、メタルバックを設けない構成や、蛍光体粉末の保持作用が不足した構成とすることは望ましくない。
【００４０】
以上の理由から、発光要素としてフェースプレートの蛍光体を利用することは望ましくなく、本発明においては電子放出素子を発光要素として用いる。
【００４１】
本発明において用いられる、発光作用を有する電子放出素子は、一般に冷陰極と呼ばれる電界放出型の電子放出素子であり、電力の利用効率、薄型化という観点から望ましく適用される。一般にそれ自体は電子放出を行うものの、発光作用はない。しかしながら、ある種のカーボンを電子放出部に有する電子放出素子では、電子放出素子が動作する際に、発光を伴うことが判った。例えば、表面伝導型電子放出素子がこれに該当する。また、カーボンナノチューブやカーボンナノホーン、グラファイトナノチューブ等を、電子放出部近傍に配置させることにより、電子放出時に発光が観測される場合があり、本発明に利用することが可能である。
【００４２】
図４に、表面伝導型電子放出素子の電子放出に伴い観測された発光の発光スペクトルを示す。図４より明らかなように、極めてブロードな発光スペクトルを有していることが判る。
【００４３】
本発明においては、電子放出素子の電子放出に伴う発光の発光スペクトルが示す波長域よりも長波長側に、即ち、電子放出素子の発光光の最大光子エネルギーよりも、エネルギーが小さい領域に、スペーサの高抵抗膜の光学的バンドギャップがあれば、該高抵抗膜のキャリアは励起され移動可能なキャリア密度を増大させる状態となり得る。より好ましくは、電子放出素子の発光スペクトルのうち、最大発光強度を示す波長より長波長側であれば、より効率的に光導電性の効果を得ることが可能となる。また、電子放出素子の駆動に伴った、隣接スペーサの導電率の上昇が可能となり、結果として、所望の時間、所望の領域において、スペーサの帯電電荷の緩和速度を高めることが可能となる。
【００４４】
本発明の画像形成装置において特徴的な、高抵抗膜の光導電性による抵抗値変化は、以下の３項目を確認することによって検知することができる。以下、図４〜図７を用いて説明する。
【００４５】
〔動作確認１〕
図５に示す測定系に電子放出素子とスペーサとを配置する。図中、５０はアノード基板、５１はアノード、５２はカソード基板、５３はカソード電極１、５４はカソード電極２、５５ａ，５５ｂは素子電極、５６はスペーサ、５７はカソード側スペーサ電位規定電極、５８はファラデーカップ、５９はビューポート、６０は分光装置、６１はＣＣＤ検出器、６２はコンピュータ、６３は真空チャンバー、６４は電流計である。
【００４６】
尚、上記部材名は、象徴的に示しただけであり、他の機能を兼ねる部材であることも可能である。例えば、カソード側スペーサ電位規定電極５７は、電子放出素子駆動配線を兼ねることが可能である。
【００４７】
図５の測定系において、電流計６４によりスペーサ５６の抵抗を測定する。その際、電子放出素子のオン・オフ動作に対する依存性を確認する。光導電性以外の電子照射に伴うスペーサ５６の抵抗変化と、電子放出素子からの放出電流によるアノード電流の変化分がスペーサ抵抗測定に影響を与えないように、放出電子ビーム束φ全体を捕獲するような開口を有する金属製のファラデーカップ５８をアノード５１に電気的に接続しておく。この時の電流計６４で観測される電流の変化分が認められるか否かを判定する。ここで、アノード５１は任意の金属電極を電子放出素子対向側に形成してあり、所望のディスプレイの動作条件と等価なアノード電圧をカソード基板５２に対して印加して動作検証を行う。このとき、電子放出素子部の動作に対応して、電流計６４の電流が増大し、抵抗が低下する現象が確認されたとき、スペーサは光導電性効果を有していると評価した。
【００４８】
〔動作確認２：電子放出素子の発光スペクトル〕
図５の測定系中、真空チャンバー６３には、電子放出素子の発光スペクトルを外部から観測するためのビューポート５９が設けられており、該ビューポート５９を介して、分光装置６０，ＣＣＤ検出器６１，コンピュータ６２により発光スペクトルを測定する。また、発光スペクトルが電子放出素子のオン・オフ動作のタイミングと符合することも確認する。
【００４９】
〔動作確認３：スペーサの吸光スペクトル〕
スペーサの高抵抗膜の吸光スペクトルを測定し、光学的バンドギャップエネルギーＥｇを求める。このステップを以下に示す。
・高抵抗膜のバンドギャップの決定
〈１〉高抵抗膜で被覆したスペーサの紫外−可視域吸光スペクトルの測定
〈２〉スペーサの絶縁性基体の紫外−可視域吸光スペクトルの測定
〈３〉上記〈１〉、〈２〉の差分による吸光度スペクトルの測定
〈４〉上記〈３〉のデータより（αｈν）0.5−ｈνプロットの差分を算出し、ｈν軸の切片より光学的バンドギャップを決定する。
【００５０】
得られたバンドギャップＥｇより高エネルギー領域にあたる短波長域に、電子放出素子の発光スペクトルが得られていることを確認する。
【００５１】
以上の確認事項を経て、
（Ａ）電子放出素子の駆動信号に同期したスペーサ抵抗の低下を確認し、それが電子放出素子に由来した光導電機構によるものであることを、下記（Ｂ）、（Ｃ）で確認する。
（Ｂ）電子放出素子の駆動信号に同期した電子放出素子由来の発光（エレクトロルミネッセント）が認められる。
（Ｃ）スペーサの高抵抗膜のバンドギャップより電子放出素子の発光スペクトルが高エネルギー領域にある。
【００５２】
上記（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）を確認することにより、本発明の特徴的な機能を確認することができる。
【００５３】
本発明に用いられる電子放出素子は、図５の評価系で動作が確認可能なものであれば、任意の構成を適用することができる。本発明に適用可能な電子放出素子は、後述する実施例で用いている表面伝導型電子放出素子以外にも、動作時に発光を伴うものであれば使用することが可能である。表面伝導型電子放出素子の発光は、その発現メカニズムの詳細が未確定ではあるが、その発光波長域が極めてブロードであり、電子放出素子が電子の放出と同時に発光することが一般に知られている。例えば、Ｇ．Ｄｅｌａｕｎａｙら（Ｔｈｉｎ  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｉｌｍｓ，７６，ｐ．１４９（１９８１））によれば、この発光は、黒体輻射の発光に類似しており、ジュール加熱によって電子放出部近傍の温度が上昇しているためとされている。また、半導体検査装置の分野においては、半導体からの発光を画像として検出して、半導体の故障箇所と故障原因を判定する、いわゆるエミッション顕微鏡が存在する。従って、電子放出部の発光スペクトルのピーク波長については、下記一般式（９）で示されるウィーンの変位則（Ｗｉｅｎ’ｓ  ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  ｌａｗ）
λｍ＝２８９８／Ｔ      （９）
λｍ：発光部の温度Ｔにおける放射エネルギーの最大値の波長［μｍ］
Ｔ：発光部の絶対温度［Ｋ］
に従うと考えられるので、より高エネルギーの波長領域を発光させるためには、電子放出部の発熱が高い状態にすることが好ましい。具体例としては、電子放出部がカーボンを含有する場合には、該電子放出部におけるカーボン濃度が高い方がより好ましい。
【００５４】
本発明に使用されるスペーサは、図５の測定系及び上記動作確認１〜３のシーケンスで動作が確認可能なものであれば、任意のスペーサを用いることができるが、光導電作用をより効果的に発現させるためには、高抵抗膜の励起キャリアの寿命が長いことが好ましいので、膜の構造的な欠陥や不純物が少ない状態が好ましく、プロセス的には、成膜中の絶縁性基体の加熱、成膜後のアニール、スパッタの投入電力を抑制して、低デポレートとすることなどが好ましい。
【００５５】
さらに、スペーサの高抵抗膜のバンドギャップの制御手法について、図６を用いて説明する。
【００５６】
一般に、電子線ディスプレイ装置のスペーサは、耐熱、低脱ガス性が要求されるため、無機材料の酸化物、窒化物が使用される。ここでは、窒化ゲルマニウムのバンドギャップの窒素濃度依存性を示した。化学量論的に、窒素：ゲルマニウム比は３：４で絶縁性となるため、バンドギャップの最大値はこの窒素濃度でとることを示している。このように、バンドギャップは窒素濃度に依存するため、所望のバンドギャップを得るためには、高抵抗膜の組成を調整すればよい。尚、ここでは窒化ゲルマニウムを例に説明したが、本発明ではこれに限定されるものではない。
【００５７】
本発明において好ましく用いられる光導電性を有する高抵抗膜の素材としては、ＧｅＮ系半導体、窒素チタン等が挙げられる。
【実施例】
【００５８】
（実施例１）
旭硝子社製のＰＤ２００基板を、加熱延伸法（特開２０００−３１１６０８号公報参照）により、１２００ｍｍ×０．１６ｍｍ×１．６ｍｍの外形を有し、１２００ｍｍ×１．６ｍｍの二面に長手方向と平行なストライプ状の凹凸が形成された絶縁性基体を用意した。この基体をアセトン、イソプロピルアルコール、純水で洗浄し、乾燥させた。この基体をＳ１とする。
【００５９】
上記基体Ｓ１のストライプ凹凸形成面２面に、Ｇｅをターゲットとして、ＲＦスパッタ法によりＧｅＮ高抵抗膜を形成した。この時、Ａｒ＝５０ｓｃｃｍ、Ｎ2＝１２．５ｓｃｃｍ、全圧Ｐ＝０．１５Ｐａ、ＧｅへのＲＦ投入電力＝１００Ｗとした。得られた高抵抗膜の膜厚は２００ｎｍであった。さらに、より高抵抗なＧｅＮ膜を、１２００ｍｍ×０．１６ｍｍの２面と、上記ストライプ凹凸形成面の２面の計４面に成膜した。この時、Ｎ2の流量を１８ｓｃｃｍとした以外は、最初の高抵抗膜と同じ成膜条件で成膜した。こうして得られたスペーサの吸光スペクトルを測定した結果を図７の膜１−１に示す。さらに、光学的バンドギャップを決定するため、図８の膜１−１のプロットを得た。膜１−１のバンドギャップは１．１９ｅＶであった。
【００６０】
次に、図５の測定系にて膜１−１を形成したスペーサの抵抗値変化を測定した。電子放出素子としては、一対の素子電極を連絡するように導電性膜を形成し、該導電性膜に所定の電圧を印加して電子放出部を形成した後、炭素含有雰囲気下で素子電極間に電圧を印加して電子放出部及びその近傍にカーボンを堆積させる活性化処理を１時間施して形成した表面伝導型電子放出素子（特開２０００−３１１６３２号公報参照）を用いた。この電子放出素子の発光スペクトルは図４のようになり、膜１−１よりも高エネルギー側に発光スペクトル成分が確認された。
【００６１】
さらに、図５の測定系で電子放出素子のパルス動作を行い、スペーサの抵抗値変化を評価したところ、スペーサに隣接する電子放出素子がオフ時の平均抵抗値が５．０×１０12［Ω／□］、オン時の平均抵抗値が１．０×１０12［Ω／□］であった。この時のアノード加速電圧は１３ｋＶであり、垂直走査周波数が７５Ｈｚかつ１０８０ラインの順次走査で、スペーサ前後の合計１０ライン分が光照射区間となるように（一般式（１）における１Ｖ＝１３．０ｍｓｅｃ）インターバル駆動を仮想的に行った。
【００６２】
また、このとき、平均的な光照射状態を含むスペーサの動作抵抗は、コンダクタンスの時間平均値の逆数で与えられるため、すなわち、光照射を受ける期間と光照射を受けない時間のコンダクタンスの平均値の逆数で与えられ、平均的な光照射状態を含むスペーサの動作抵抗Ｒａｖｅ＝５．０×１０12×１０８０／｛１０×５．０×１０12／（１．０××１０12）＋１０８０−１０｝で与えられ、２５℃（室温）で４．８２×１０10［Ω／□］となる。さらに、別途インピーダンス測定により求めた、スペーサのシート容量は１．０×１０-15［Ｆ□］であった。このとき、式（３）により室温駆動における累積係数は、１．１６であり、帯電に伴うビームずれは認められなかった（∵累積係数２以下であるから）。
【００６３】
以上より、本例のスペーサ、カソード基板は、光導電性による動的な抵抗値制御機能を発現することがわかった。
【００６４】
尚、本例のスペーサの膜１−１の抵抗値（暗電流条件のＩ−Ｖ特性）の温度依存性を評価して得た活性化エネルギーＥａは、０．３０ｅＶであることがわかった。
【００６５】
本例のスペーサを用い、上記表面伝導型電子放出素子を複数形成して、図１に示す表示パネルを構成した。駆動条件としてアノード加速電圧が１３ｋＶ、垂直走査周波数７５Ｈｚ（１Ｖ＝１３．０ｍｓｅｃ）のインターバル駆動を行った。
【００６６】
平均的な動作時のスペーサ１本当たりの７０℃における消費電力は、フル階調表示時に０．２４６［Ｗ］であり、一般的な動画ソース再生時の平均輝度値を代表していると想定される（１／３）階調表示時に０．２４４［Ｗ］となり、同時に作成した、光導電性を有しないスペーサシステムの消費電力はいずれも０．２４４［Ｗ］であり、いずれもほぼ、同程度の消費電力であることが確認された。この結果を図９に示す。
【００６７】
上記、光導電性を有しないスペーサシステムは、電子放出素子の素子駆動に伴う固有の発光の有無に係わらず、素子部とスペーサ部間の配線等のパネル内構造物により、電子放出素子由来の発光がスペーサに到達できないパネル構成であるが、当該スペーサシステムはこれに限らず、電子放出素子の駆動に伴う固有の発光がなく、スペーサシステムの抵抗がスペーサ近傍の素子駆動とは独立に一定である場合等がある。
【００６８】
次に、室温よりも低温時のビーム位置特性について評価を行った。
【００６９】
膜１−１を形成した本例のスペーサにおいては、低温時の表示品位特性下限温度は３．９６℃であったが、同時に作成した、光導電性を有しないスペーサは４．６０℃であり、本発明の動的な抵抗値減少動作による低温側の有効動作温度域が拡大している事が確認できた。この結果を図１０に示す。
【００７０】
尚、低温時の表示品位特性の評価方法としては、以下のように行った。
【００７１】
前記一般式（６）において、Ｄ＝２、その他、１Ｖ＝１３．２ｍｓｅｃ、Ｃ＝１．０×１０-15［Ｆ］、Ｅａ＝０．３０ｅＶ、Ｔ25＝２９８．１５℃、ｅ＝１．６×１０-19［Ｃ］、ｋ＝１．３８×１０-23［Ｊ／Ｋ］、として、光導電性を有するスペーサにおいては、光照射区間と非照射区間および、照射時の平均輝度比（フル階調輝度で規格化）（１／３）を考慮して、１／Ｒ25＝｛（１／Ｒ２５（暗時抵抗））×（１０７０／１０８０）｝＋｛（１／Ｒ２５（明時抵抗））×（１０／１０８０）×（１／３）｝とした。
【００７２】
（実施例２）
実施例１と同様にして、基体Ｓ１上にＰｔＡｌターゲットを用いて高抵抗膜としてＰｔＡｌＮ積層膜（Ｐｔは微量成分であり、主成分はＡｌとＮが１：１で存在）を形成した。得られたスペーサの吸光スペクトルを測定した結果を、図７の膜１−２に示す。また、光学的バンドギャップを決定するため、図８の膜１−２のプロットを得た。膜１−２のバンドギャップは１．６１ｅＶであった。
【００７３】
次に、実施例１と同様にして、図５の測定系において電子放出素子の発光スペクトルを測定し、膜１−２のバンドギャップよりも高エネルギーの領域に発光スペクトルを確認した。
【００７４】
さらに、図５の測定系で電子放出素子のパルス動作を行い、スペーサの抵抗値変化を評価したところ、スペーサに隣接する電子放出素子がオフ時の抵抗値が３．９９×１０12［Ω／□］、オン時の抵抗値が５．９８×１０11［Ω／□］であった。この時のアノード加速電圧は１３ｋＶであり、垂直走査周波数が７５Ｈｚ（一般式（１）におけるＶ＝１３．３ｍｓｅｃ）の仮想的なラインターバル駆動を行った。
【００７５】
尚、膜１−２のＩ−Ｖ特性より得られた活性化エネルギーＥａは０．１５ｅＶであった。
【００７６】
本例のスペーサにおいても、実施例１と同様に、７０℃における平均的な駆動条件である（１／３）階調でも消費電力の変動は無視できる程度差しか無い事が認められた。
【００７７】
さらに、低温時の表示品位特性の下限温度は−５．８℃であり、光導電性を有しないスペーサシステムを用いた場合の−５．０℃に対して下限値の改善が認められた。
【００７８】
上記、光導電性を有しないスペーサシステムは、電子放出素子の素子駆動に伴う固有の発光が無い電子放出素子を組み合わせたものである。
【図面の簡単な説明】
【００７９】
【図１】本発明の画像形成装置の表示パネルの構成例を示す概略斜視図である。
【図２】電子放出型の画像表示装置におけるスペーサの帯電モデルとその等価回路を示す図である。
【図３】スペーサのパルス駆動時間内帯電と累積効果の関係を示す図である。
【図４】実施例で用いた電子放出素子の電子放出に伴う発光の発光スペクトルを示す図である。
【図５】本発明にかかるスペーサの光導電性と電子放出素子の発光スペクトルを評価するための測定系の構成を示す概略図である。
【図６】窒化ゲルマニウムのバンドギャップの窒素濃度依存性を示す図である。
【図７】本発明の実施例の高抵抗膜の吸光スペクトルを示す図である。
【図８】本発明の実施例の高抵抗膜のバンドギャップを求めるためのプロットを示す図である。
【図９】本発明の実施例のスペーサの高温側での消費電力を示す図である。
【図１０】本発明の実施例のスペーサの低温側での累積係数を示す図である。
【符号の説明】
【００８０】
１  リアプレート（カソード基板）
２  フェースプレート（アノード基板）
３  スペーサ
４  枠材
５  Ｘ方向配線（カソード）
６  Ｙ方向配線
８  電子放出素子
９  電子源基板
１０  蛍光膜
１１  メタルバック（アノード）
２１  絶縁性基体
２２  高抵抗膜
５０  アノード基板
５１  アノード
５２  カソード基板
５３  カソード電極１
５４  カソード電極２
５５ａ，５５ｂ  素子電極
５６  スペーサ
５７  カソード側電位規定電極
５８  ファラデーカップ
５９  ビューポート
６０  分光装置
６１  ＣＣＤ検出器
６２  コンピュータ
６３  真空チャンバー
６４  電流計
【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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