(57)【要約】【課題】電子源基板とアノード基板とをスペーサを介して対向させてなる平面型の画像形成装置において、短時間帯電を防止すべく凹凸を設けたスペーサにおいて、該凹凸に起因する長時間駆動時の帯電を抑制する。【解決手段】表面に凹凸を有する絶縁性基体の表面に高抵抗膜を被覆してなるスペーサにおいて、上記高抵抗膜を基体側に位置する低抵抗領域と表面側に位置する高抵抗領域の二層構成とし、凹凸斜面における高抵抗膜の膜厚（ｔ）と高抵抗領域の膜厚（ｓ）とを、一次電子侵入長（ｄｐ）と電離電子の拡散長（λ）に対して、ｔ≧ｄｐ＋λ≧ｓとする。【選択図】図２
2006190660.tif 000002
【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電圧を印加する配線とを備えた電子源基板と、該電子源基板に対向配置され、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電極とを備えたアノード基板と、上記電子源基板とアノード基板の周縁部に介在して上記電子源基板とアノード基板と共に真空容器を形成する枠と、上記電子源基板とアノード基板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、
前記スペーサは、前記両基板の法線方向に沿って凹凸を有する絶縁性基体と、該基体の表面に、該絶縁性基体よりも低抵抗で該基体の凹凸に対応した凹凸表面を有する高抵抗膜を有し、
前記スペーサの少なくとも一部の領域における、前記絶縁性基体の凹凸部のうち前記両基板の法線と交差する部分の上に位置する高抵抗膜の厚さが、下記一般式（１）を満たすことを特徴とする画像形成装置。
ｔ≧ｄｐ＋λ      （１）
ｔ：高抵抗膜の厚さ（Å）
ｄｐ：一次電子侵入長（Å）＝ｍ×Ｅn
λ：電離電子の拡散長（Å）＝３０／Ｑ
Ｅ：一次電子エネルギーの上限値（ｋｅＶ）
ｍ，ｎ，Ｑ：下記一般式（２）、（３）、（１１）により、スペーサ表面の二次電子放出特性の入射エネルギー依存特性δ（Ｅ）と膜比重ρから実験的に得られるパラメータ定数
【数１】
2006190660.tif 000011
ｍ＝５２０×Ａ（Ｚｅｆｆ）／Ｚｅｆｆ／ρ                  （１１）
ρ：スペーサ膜の比重（ｇ／ｃｍ3）
Ａ（Ｚｅｆｆ）：スペーサ膜の実効的原子量
Ｚｅｆｆ：スペーサ膜の実効的原子番号
Ｐ：上記δ（Ｅ）から実験的に得られるパラメータ定数
【請求項２】
前記一般式（１）を満たす領域が、スペーサのアノード基板と接する端部から基板の法線方向に５０％以上の領域である請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記スペーサの高抵抗膜が、基体側に位置する低抵抗領域と外側に位置する高抵抗領域との少なくとも２領域を有し、前記絶縁性基体の凹凸部のうち前記両基板の法線と交差する部分の上に位置する高抵抗領域の厚さ（ｓ）が、下記一般式（４）を満たす請求項１に記載の画像形成装置。
ｄｐ＋λ≧ｓ      （４）
【請求項４】
前記スペーサの高抵抗膜が、原子番号が３７以上の金属元素を基板の法線方向に３ａｔｏｍｉｃ％以上含有する、もしくは原子番号３２以上の元素の酸化物または窒化物を主成分として含有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記スペーサの高抵抗膜のシート抵抗値が１×１０8Ω／□以上１×１０15Ω／□以下である請求項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表示装置等の画像形成装置に関し、特に、電子放出素子を形成した電子源基板と、発光部材を備えた基板との距離を保持するために、両基板間に介在させるスペーサに特徴を有する発明である。
【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を備えたリアプレートと、発光部材とアノード電極とを備えたフェースプレートとを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がある。また、他の解決方法としては、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る。具体的には、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】
【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（ＵＳＰ６８０９４６９）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来行われていたスペーサへの帯電防止膜の付与、表面の凹凸化等で抑制出来る帯電は、ディスプレイ駆動時間の非選択期間内に緩和するものである。この帯電は、電子放出素子を駆動している際にスペーサに侵入する電子によってスペーサ表面で即時的に発生するものであった。即ち、累積的な電荷の蓄積では無かった（以下、これらの短時間での帯電電荷とその帯電現象を、短時間帯電電荷または短時間帯電、または表面帯電電荷または表面帯電と呼ぶ）。
【０００６】
しかしながら、スペーサ表面に凹凸を形成した場合、スペーサの短時間帯電が抑制される一方で、駆動の継続により、累積的にビームスポット位置の変化が観測されるようになった。
【０００７】
本発明の目的は、表面に凹凸を形成して短時間帯電を抑制したスペーサにおいて、累積的な帯電を抑制し、これによるビームスポット位置の変化による表示特性の低下を防止した画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は、複数の電子放出素子と該電子放出素子に電圧を印加する配線とを備えた電子源基板と、該電子源基板に対向配置され、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電極とを備えたアノード基板と、上記電子源基板とアノード基板の周縁部に介在して上記電子源基板とアノード基板と共に真空容器を形成する枠と、上記電子源基板とアノード基板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、
前記スペーサは、前記両基板の法線方向に沿って凹凸を有する絶縁性基体と、該基体の表面に、該絶縁性基体よりも低抵抗で該基体の凹凸に対応した凹凸表面を有する高抵抗膜を有し、
前記スペーサの少なくとも一部の領域における、前記絶縁性基体の凹凸部のうち前記両基板の法線と交差する部分の上に位置する高抵抗膜の厚さが、
下記一般式（１）を満たすことを特徴とする。
【０００９】
ｔ≧ｄｐ＋λ      （１）
ｔ：高抵抗膜の厚さ（Å）
ｄｐ：一次電子侵入長（Å）＝ｍ×Ｅn
λ：電離電子の拡散長（Å）＝３０／Ｑ
Ｅ：一次電子エネルギーの上限値（ｋｅＶ）
ｍ，ｎ，Ｑ：下記一般式（２）、（３）、（１１）により、スペーサ表面の二次電子放出特性の入射エネルギー依存特性δ（Ｅ）と膜比重ρから実験的に得られるパラメータ定数
【００１０】
【数１】
2006190660.tif 000003
ｍ＝５２０×Ａ（Ｚｅｆｆ）／Ｚｅｆｆ／ρ                  （１１）
ρ：スペーサ膜の比重（ｇ／ｃｍ3）
Ａ（Ｚｅｆｆ）：スペーサ膜の実効的原子量
Ｚｅｆｆ：スペーサ膜の実効的原子番号
Ｐ：上記δ（Ｅ）から実験的に得られるパラメータ定数
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、スペーサの短時間帯電及び累積的な帯電のいずれもが抑制され、該帯電に起因する電子ビームの変位が防止される。この結果、良好な画像表示を長時間にわたって提供する信頼性及び耐久性の高い画像表示装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１に、本発明の画像形成装置の一実施形態の表示パネルの構成を模式的に示す。図１は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、１２は電子放出素子、１３は行方向配線、１４は列方向配線、１５はリアプレート（電子源基板）である。また、１６は枠材、１７はフェースプレート（アノード基板）、１８は蛍光膜、１９はメタルバック（アノード電極）、２０はスペーサ、２５はスペーサの固定部材である。
【００１３】
本発明においては、電子源基板であるリアプレート１５とアノード基板であるフェースプレート１７とが、周縁部において枠材１６を介して封止され、気密容器を形成している。当該気密容器内は、１０-4Ｐａ程度の真空に保持されるため、大気圧や不意の衝撃などによる損傷を防止するために、耐大気圧構造体として矩形薄板状のスペーサ２０を備えている。そして、該スペーサ２０は画像表示領域外において端部を固定部材２５により固定されている。
【００１４】
リアプレート１５には、表面伝導型の電子放出素子１２がＮ×Ｍ個形成されており、Ｍ本の行方向配線１３とＮ本の列方向配線１４により単純マトリクス配置されている（Ｍ、Ｎは正の整数）。行方向配線１３と列方向配線１４との交差部は不図示の層間絶縁層にて絶縁されている。尚、本実施形態においては表面伝導型の電子放出素子を単純マトリクス配置した構成を示した。しかし本発明はこれに限定されるものではなく、電界放出型（ＦＥ型）やＭＩＭ型などの電子放出素子においても好ましく適用され、また、単純マトリクス配置に限定されるものではない。
【００１５】
図１の構成において、フェースプレート１７には、蛍光膜１８と、アノード電極としてＣＲＴの分野では公知のメタルバック１９が設けられている。蛍光膜１８は例えばストライプ状に赤、緑、青の３原色の蛍光体に塗り分けられ、各色の蛍光体の間には黒色導電体（ブラックストライプ）が設けてある。但し、蛍光体の配列はストライプの配列に限られるものではなく、電子源の配列に応じて、例えばデルタ状配列など、それ以外の配列であってもよい。
【００１６】
図２に、スペーサ２０の部分断面図を示す。また、本発明で使用されるスペーサ２０は、二次電子放出を抑制する観点から、その側面に、凹凸形状を具備する。前記スペーサ２０は、フェースプレート１７及びリアプレート１５の法線方向（即ちＺ方向）に沿って凹凸を有する絶縁性基体３１の表面に、該凹凸を概略反映するようにした高抵抗膜３２が被覆されている。そして、高抵抗膜３２の抵抗値は絶縁性基体３１の抵抗値よりも低い。
【００１７】
本発明で用いられるスペーサ２０はカソード電極である行方向配線１３に平行に配置され、行方向配線１３及びアノード電極であるメタルバック１９とに電気的に接続されている。
【００１８】
以下に、本発明に用いられるスペーサ２０の構成上の特徴と作用について説明する。
【００１９】
本発明においては、スペーサの絶縁性基体表面の、少なくとも一部の領域において、上記両基板の法線方向（図２のＺ方向）に対して交差する凹凸斜面上の高抵抗膜の厚さ（ｔ）が、下記一般式（１）を満たすことを特徴とする。
【００２０】
ｔ≧ｄｐ＋λ      （１）
ｔ：高抵抗膜の厚さ（Å）
ｄｐ：一次電子侵入長（Å）＝ｍ×Ｅn
λ：電離電子の拡散長（Å）＝３０／Ｑ
Ｅ：一次電子エネルギーの上限値（ｋｅＶ）
ｍ，ｎ，Ｑ：下記一般式（２）、（３）、（１１）により、スペーサ表面の二次電子放出特性の入射エネルギー依存特性δ（Ｅ）と膜比重ρから実験的に得られるパラメータ定数
【００２１】
【数２】
2006190660.tif 000004
ｍ＝５２０×Ａ（Ｚｅｆｆ）／Ｚｅｆｆ／ρ                  （１１）
ρ：スペーサ膜の比重（ｇ／ｃｍ3）
Ａ（Ｚｅｆｆ）：スペーサ膜の実効的原子量
Ｚｅｆｆ：スペーサ膜の実効的原子番号
Ｐ：上記δ（Ｅ）から実験的に得られるパラメータ定数
【００２２】
本発明者の検討によれば、表示装置を長時間駆動した際に、表面に凹凸を有するスペーサ２０表面の帯電現象は、スペーサに入射する一次電子の侵入長（ｄｐ）とスペーサ表面に形成した高抵抗膜３２の膜厚に関係していることがわかった。
【００２３】
この様子を図３に示す。グラフ中の試料Ａは、凹凸ピッチ３０μｍ、深さ１０μｍの凹凸が形成されている絶縁性基体（ガラスＰＤ２００）上に、シート抵抗が２５℃において２×１０12〜３×１０12Ω／□となるように高抵抗膜を単層被覆したものである。また試料Ｂは、同じ絶縁性基体上に、シート抵抗が２５℃で３×１０12Ω／□の第一層を膜厚１００ｎｍで形成した上に、第一層よりも抵抗が３桁以上高い、シート抵抗が２５℃で０．５×１０16〜１×１０16Ω／□の第二層を形成したものである。尚、以下では、この第一層を電位規定層という場合がある。図中の縦軸は、アノード電圧１０ｋＶにて、６０Ｈｚのビデオレートで１０時間連続駆動した後のビーム位置である。尚、該ビーム位置は、観測上の最小限の電子電流密度を与えたときのビーム位置である。尚、観測上の最小限の電子電流密度とは、通常のデバイス駆動時の最低パルス幅且つ最小パルス高に相当する電子ｄｏｓｅ量である。また、横軸は、高抵抗膜の膜厚を示している。尚、試料Ｂにおける高抵抗膜の膜厚は、第二層の高抵抗膜の膜厚である。
【００２４】
図３中で、ビーム位置が−５μｍ〜５μｍの範囲を、帯電特性が改善されたレベル（バックグランドレベル）とすると、ある程度の膜厚があればビーム位置の変位が防止できることがわかる。単層構成の試料Ａは、十分な特性を得ようとすると１．２μｍ以上の膜厚が必要である。一方、積層した試料Ｂは、高抵抗膜（第二の層）の膜厚が少なくて済むことが示唆される。しかしながら、試料Ｂにおいても、第二層の膜厚が大きくなり過ぎると、第二層に拘束されたキャリアが帯電として働き、ビーム位置に影響を及ぼすことが考えられる。これは、第二層の帯電緩和の時定数が高い（長い）ためと考えられる。
【００２５】
本発明者は、上記・試料Ｂ群のような下層が電位規定層として機能し、上層が電子侵入抑制層として機能するようなスペーサにおいて、第二層（上層）の適切な膜厚を決定する要素として、以下のようなものが関係すると判断した。
【００２６】
［電子侵入長と電子侵入モードとキャリア生成重心］
図２に示すように、絶縁性基体３１の表面に高抵抗膜３２を被覆したスペーサ２０において、高抵抗膜３２に突入した電子は、一般に以下の一般式（５）で記述されるエネルギー失活過程を経ながらエネルギー失って最終的に止る。高抵抗膜３２の表面から電子の止まった位置までの距離は一次電子侵入長（ｄｐ）で表される。
【００２７】
【数３】
2006190660.tif 000005
【００２８】
ここでｎ≧１
【００２９】
上記一般式（５）において、ｎ＝１は非弾性散乱状態に相当し、一次電子の侵入長（ｄｐ）に依存せずに一定のエネルギーを失う。また、ｎ＞１においては、電子の侵入過程の終端に近づくほど、単位深さあたりの電子の失活エネルギーが大きいことを示す。
【００３０】
前記微分方程式（５）を、侵入長ｄｐ＝ｘにおいて、Ｅ（ｘ）＝０を境界条件として与えると、Ｅ（ｘ）は、代数的に記述可能であり、以下のように表される。
Ｅ（ｘ）n＝Ａｎ（ｄ−ｘ）                    （６）
Ｅ（ｘ）n-1＝｛Ａｎ（ｄ−ｘ）｝(n-1)/n      （７）
【００３１】
従って一般式（５）及び一般式（７）より、下記一般式（８）を得る。
【００３２】
【数４】
2006190660.tif 000006
【００３３】
媒質中の二次電子の生成過程における必要エネルギーをξとすると、単位深さあたりの媒質中のキャリアの生成密度分布ｎ（ｘ）は、下記一般式（９）で示される。
【００３４】
【数５】
2006190660.tif 000007
【００３５】
上記一般式（９）で表されるキャリアの生成密度分布を図４に示す。図４は、ｎ＝１からｎ＝２までの典型的な内部生成キャリア濃度の深さ依存プロファイルである。図４において、ｎ＝１の場合のみ、単位深さあたりの電子の生成数は一定で、媒質と電子の衝突時のエネルギー失活モードは非弾性散乱モードである。また、ｎ＞１の場合は、単位深さあたりの電子の生成数が深さに対して分布を持つ。定義上のｎ値の最大は２であり、この時、媒質と電子の衝突時のエネルギー失活モードは弾性散乱モードである。
【００３６】
上記一般式（９）のｎ値は、後に説明する二次電子放出係数の一次電子エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕を測定することで決定される。一般にスペーサに使用される高抵抗膜材料は、ｎ＝１〜２の間の値をとり、弾性散乱と非弾性散乱の混合したエネルギー失活過程をとる。即ち、図４中のｎ＝１．５やｎ＝２のプロファイルのように、侵入終端部付近にピークを有して、深部でより生成キャリア濃度が高いプロファイルを示すことが予想される。
【００３７】
一次電子侵入長（ｄｐ）は、下記一般式（１０）で記述可能である。
【００３８】
【数６】
2006190660.tif 000008
【００３９】
上記一般式（１０）におけるｎ値、及びＡｎ積の値とも、後に説明する二次電子放出係数の一次電子エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕を測定すれば決定可能である。この決定した侵入長（ｄｐ）が即ち、高抵抗膜内部で生成されるキャリアの生成領域ピーク即ち重心を与える。
【００４０】
［電子拡散距離と電位規定層の発現効果］
内部で生成されたキャリアは、大部分が近傍にある電子または正孔と再結合し、スペーサの帯電には寄与しない。但し、キャリアの一部は再結合せずに一定時間存在し、帯電を引き起こす。帯電の持続時間は、スペーサ表面の膜の容量成分Ｃと抵抗成分Ｒによって決まる時定数に依存する。即ち、一次電子の侵入領域のうち、特に、侵入終端部の位置が、長時間帯電を抑制するのに重要である。今、スペーサが、図２に示すように絶縁性基体３１と高抵抗膜３２により形成されている場合を考えると、侵入長（ｄｐ）は、時定数の長い（秒オーダー以上）絶縁性基体３１まで達することは好ましくない。換言すると、一次電子が、絶縁性基体まで到達することは好ましくない。また、電離電子は侵入終端部からさらに拡散するため、高抵抗膜３２の膜厚（ｔ）は、その拡散長（λ）を考慮し、以下の関係を満たすことが必要である。
【００４１】
ｔ≧一次電子の侵入長（ｄｐ）＋電離電子の拡散長（λ）      （１）
【００４２】
尚、本発明において、高抵抗膜３２の膜厚（ｔ）は図２に示すように、基板の法線方向（Ｚ方向）に対して交差する絶縁性基体３１の凹凸斜面上の部位において、該斜面の法線方向における厚さを言う。後述する高抵抗領域の厚さ（ｓ）も同様である。これは、成膜時に該凹凸斜面における膜厚が他の部位よりも薄くなりやすいことを考慮してのことである。また、上記膜厚（ｔ）の条件は、フェースプレート側の端部より基板の法線方向に少なくとも５０％の領域において満足することが望ましい。これは、一次電子侵入によるスペーサ帯電の影響がフェースプレート側で強いためである。
【００４３】
さらにスペーサの電位を規定するため、機能分離した膜構成が好ましいことは、先に図３を用いて説明したとおりである。よって好ましくは、絶縁性基体上に、電位規定用の低抵抗領域と、その上に、電子侵入抑制用の高抵抗領域を形成する。この時、電子侵入抑制用の高抵抗領域の膜厚（ｓ）は、該高抵抗領域における電離電子の拡散長（λ）を考慮すると、〔一次電子の侵入長（ｄｐ）＋電離電子の拡散長（λ）〕に相当する膜厚を下限として設定することが好ましいことがわかる。即ち、
ｄｐ＋λ≧ｓ      （４）
である。上記電離電子の拡散長（λ）が低抵抗領域に到達していることにより、該電離電子は低抵抗領域で速やかに緩和され、帯電電荷を抑制することができる。つまり、高抵抗領域に電離電子が残留する確率を下げることが出来る。尚、さらに好ましくは、ｓ＞ｄｐである。
【００４４】
電離電子の拡散長（λ）は、後に説明する二次電子放出係数の一次電子エネルギー依存特性δ（Ｅ）を測定することで、その説明パラメータＱ（吸収係数）により記述可能である。本発明者の検討によれば、Ｑの逆数で与えられる距離（Å）の３０倍を拡散長とすれば良いことが判った。
【００４５】
［二次電子放出係数（δ）及びその入射エネルギー依存特性δ（Ｅ）の測定方法］
ここで、二次電子放出係数（δ）及び二次電子放出係数の入射エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕は以下のように測定する。
【００４６】
先ず二次電子放出係数（δ）は、汎用の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）に電子電流計を備えたものを使用する。一次電子電流はファラデーカップを用いる。放出二次電子電流量は検出器としてコレクター（ＭＣＰ等を使うことができる）を備えたものを用いてそれぞれ、電流アンプを用いて測定する。また、試料部を通過する試料電流と一次電子電流と放出二次電子電流の連続則の関係を用いて試料電流と一次電子電流から求めてもよい。一般にその体積抵抗が、１×１０4Ωｃｍ以上の媒質を被測定物として放出二次電子電流量を観測する場合、一次電子照射領域近傍の局所帯電により二次電子電流量が、正帯電の場合は、過小値として、負帯電の場合は過大値として測定誤差を有する可能性がある。このため、試料に対して、ｍｓｅｃオーダーのパルス幅を有した一次電子を入射し、連続照射による帯電の影響を排除することが望ましく、本発明において実測には１０ｍｓｅｃのパルス幅を使用した。
【００４７】
二次電子放出係数の入射電子エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕は、一次電子の入射角を９０°、即ち垂直入射条件で行った。被測定物の形状等の都合により、９０°入射角条件が得られない場合は、一般式（２）中のＱパラメータを、Ｑｃｏｓθ（θ：入射角）に置換したものを回帰関数として用い、一定入射角θで実測することで可能となる。以下に本発明に使用したスペーサ高抵抗膜の特徴を記述する上で必要な、Ｑ値、ｍ値、ｎ値の決定の方法を説明する。
【００４８】
前記一般式（２）中において、二次電子放出係数の入射エネルギー依存特性は、入射エネルギーＥを変数として、不定定数Ｐ、Ｑ、ｍ、ｎ値を最小二乗法で決定する。すなわち、少なくとも互いに異なる入射エネルギーを有した４組以上の、実測結果（δｉ値、Ｅｉ値）（ｉ値＝１，２，３，４）を使用して、一般式（２）を回帰分析モデル式として、回帰分析を行うと、不定定数Ｐ、Ｑ、ｍ、ｎ値が決定可能である。実測時の入射エネルギーの測定ポイントは、不定パラメータが４個であるので、最低４個必要であるが、一般的に測定ポイントが多いほど決定パラメータの回帰処理に伴う誤差が少なく、６〜１０ポイント程度が適当である。この際、入射電子エネルギーに対する特性変化の大きい０〜３ｋｅＶ程度までのエネルギー範囲に測定条件を多く設定することと、当該画像形成装置の加速電圧に相当する入射電子エネルギーを測定範囲に含むことが望ましい。なお、真空度は１０-5Ｐａ以下とし、室温（２５℃）で測定した。
【００４９】
図５に、二次電子放出係数の入射エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕の測定例と、ここから得られたパラメータの数値例を示す。
【００５０】
本発明において用いられるスペーサの絶縁性基体としては、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、熱膨張率が気密容器を成す部材と近いものが好ましい。また、該絶縁性基体に被覆される高抵抗膜としては、単層の場合及び低抵抗領域と高抵抗領域とを有する場合のいずれにおいても、シート抵抗値が１×１０8〜１×１０15Ω／□の範囲で選択することが好ましい。尚、低抵抗領域と高抵抗領域を設ける場合には、高抵抗領域の抵抗値が低抵抗領域の抵抗値の１０倍以上になるように構成することが好ましい。このような高抵抗膜の素材としては、原子番号が３７（ルビジウム）以上の金属元素を３ａｔｏｍｉｃ％以上含有するか、或いは、原子番号３２（ゲルマニウム）以上の元素の酸化物または窒化物を主成分として含有するものが好ましい。具体的には、前者の原子番号３７以上の金属としては、Ｗ（タングステン）、Ｐｔ（白金）、Ａｕ（金）、Ｐｄ（パラジウム）、Ｒｕ（ルテニウム）等が好ましく用いられる。また後者の原子番号３２以上の元素の酸化物、窒化物としては、Ｇｅ3Ｎ4（窒化ゲルマニウム）、ＳｎＯ2（酸化スズ）等が好ましく用いられる。ただし、化学量論的な組成比は、上記値に限定するものではない。該高抵抗膜は、スパッタ法、真空蒸着法、湿式印刷、スプレイ法、もしくはディッピング法のいずれかの方法により形成することができる。尚、本発明においては、低抵抗領域と高抵抗領域を有する高抵抗膜のさらに表面側に、より高抵抗の膜、例えば絶縁性のカーボン膜等を形成して、二次電子の脱出確率の抑制（即ち、二次電子放出係数の低下）を図っても良い。
【００５１】
高抵抗膜の膜厚は以下のような方法で測定する。即ち、スペーサ表面に対して垂直に切り出した切断面を露出させる。該切断面において、断面ＳＥＭにより膜厚を測定することができる。断面ＳＥＭで評価する場合には、金属薄膜のスパッタ被覆を前処理として設けることにより、試料の絶縁性による局所的なチャージアップを抑制することができる。
【００５２】
本発明において、スペーサの絶縁性基体表面の凹凸は、少なくとも基板の法線方向（Ｚ方向）に沿う形状であることが必要である。尚、これは、電子源からの電子線の軌道及びアノード電極で反射された電子線の軌道のいずれに対しても、前記二次電子放出係数の入射角度依存性を低減するような方向に沿う形状であれば良い。よって、基板に平行なライン状が好ましく用いられるが、当該方向に加えて、Ｘ方向に沿って形成されていても良い。この場合、凹凸はスペーサ表面にドット状に形成される。凹凸の平均周期は１００μｍ以下であると好適であり、さらに望ましくは１０μｍ以下である。また、平均粗さが０．１μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは平均粗さが１μｍ以上１０μｍ以下である。
【００５３】
本発明にかかるスペーサ表面の凹凸の断面形状は特に限定されず、図２に示したような波形以外にも、台形や矩形或いは三角形など適宜用いることができる。さらには、複数の形状を組み合わせて用いても構わない。また、微粒子がバインダーマトリクス中に分散含有されることにより粗面化されて構成されるものであってもよい。また、多孔質ガラスまたは多孔質セラミックを用いてもよい。
【００５４】
また、本発明にかかるスペーサは、アノード電極と電子源とに当接しており、該当接面に別途導電性膜を付設してもよい。
【００５５】
図１に示したスペーサは矩形薄板状であり、本発明において好ましく用いられるが、本発明においては当該形状に限定されるものではなく、同等の効果が得られる範囲で柱状等適宜選択することができる。
【実施例】
【００５６】
（実施例１）
本発明に用いられるスペーサを以下のようにして作製した。
【００５７】
旭硝子社製ＰＤ２００基板を母材として加熱延伸法にて形状加工したものをスペーサの絶縁性基体として用意した。基板の形状は、１．７ｍｍ×０．１８ｍｍ×８２０ｍｍであり、８２０ｍｍ×１．７ｍｍの面（以下側面と呼ぶ）に断面形状が略台形で平均高さが８μｍの凸部がピッチ３０μｍで形成されている。また、０．１８ｍｍ×８２０ｍｍの面（以下当接面と呼ぶ）は、カソード（上配線）及びアノード（メタルバック）に当接するため、平面形状とした。前記側面と底面の間のコーナーは、チッピングを最小限とするために、ラウンド形状となるようにし、その曲率半径は５μｍとした。尚、前記凹凸、角部のラウンド形状は、延伸前の母材ガラスの形状と略相似形を維持するように延伸される。その結果、組み立てた状態では、フェースプレート及びリアプレートと平行方向に各形状が延伸された状態となるように形成されている。
【００５８】
洗浄工程：純水、ＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、アセトンで超音波洗浄とリンスを行った後、温風乾燥を経て洗浄済み基板を得た。次に、１．７ｍｍ×０．１８ｍｍ面を除く４面に対して、高抵抗膜を形成した。
【００５９】
高抵抗膜形成工程：
ＲＦスパッタ法にて、上記絶縁性基体上に高抵抗膜を形成した。側面と当接面の４面に対して高抵抗膜１を、側面２面にはさらに高抵抗膜２を形成して積層高抵抗膜被覆つきスペーサを形成した。抵抗値は高抵抗膜１よりも高抵抗膜２の方が１０倍以上高くなるように成膜した。高抵抗膜１は成膜後のシート抵抗が２５℃において２．５×１０12Ω／□になるように、４０ｎｍ膜厚のＰｔＡｌＮを形成した。
【００６０】
表１に、本例で使用した高抵抗膜２の２５℃における抵抗値と膜厚、及び電子と高抵抗膜２との相互作用に関するパラメータの実測値を示す。ここで、パラメータＱは、媒質中の電子吸収係数Å-1＝×１０10ｍ-1、ｍは電子密度の逆数に比例する定数、ｎは侵入一次電子の媒質中の侵入モードを記述するパラメータｎである。
【００６１】
尚、測定にあたっては、平滑基板上に上記高抵抗膜２を膜厚１０μｍで形成し、前述の測定方法により、二次電子放出係数の一次電子エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕測定した。
【００６２】
【表１】
2006190660.tif 000009
【００６３】
表１の各高抵抗膜２を、絶縁性基体の側面の高抵抗膜１上に形成した本例のスペーサの構成を表２に示す。
【００６４】
【表２】
2006190660.tif 000010
【００６５】
表２中で、一次電子侵入長ｄｐは、ｍ、ｎ及びＥ（一次エネルギー上限値＝アノード加速電圧Ｖａ［Ｖ］）により決定される。
【００６６】
ｄｐ［Å］＝ｍ×Ｖａn
【００６７】
本例のスペーサ１−１〜１−５を用いて図１に示す構成の画像形成装置を作製し、駆動した。その結果、いずれのスペーサを用いた装置を長時間駆動しても、スペーサ近傍における電子ビームの位置ずれは認められなかった。さらには、スペーサ表面の高抵抗膜の深部領域においても残留電荷が効果的に抑制され、スペーサを流れる電流による電位規定が成立していることが確認された。
【００６８】
尚、本例においては、高抵抗膜１と高抵抗膜２の特性値（例えば電気抵抗、組成比率）を膜厚方向に不連続に形成した。しかしこれに限らず、前記の電子拡散長（λ）を考慮した実効的電子侵入距離と膜厚の関係を等価的に発現するように、膜厚方向に連続な特性値となるように形成することも可能である。その際は、実効的なシート抵抗が、内部のシート抵抗が外部領域のシート抵抗の０．１倍で等価となる仮想的な境界を高抵抗膜２の膜厚として扱えばよい。
【００６９】
また、高抵抗膜の形成方法は、印刷、絶縁基板へのイオンドーピング等、被覆プロセスには特に限定されない。
【００７０】
（実施例２）
実施例１とは、スペーサの底面（即ち、０．１８ｍｍ×８２０ｍｍの面二箇所）に、Ｐｔからなる電極を形成した以外は同様にしてスペーサを作製し、画像表示装置を構成して駆動した。その結果、長時間駆動しても、スペーサ近傍における電子ビームの位置ずれは認められず、スペーサ表面の高抵抗膜の深部領域にてもスペーサの電流場による電位規定が成立していることが確認された。
【００７１】
（実施例３）
高抵抗膜表面にさらに絶縁性（２５℃における体積抵抗：３×１０11Ωｃｍ以上）のアモルファスカーボンを１０ｎｍ厚で積層形成した以外、実施例１と同様にしてスペーサを作製し、画像形成装置を構成した。その結果、該装置を長時間駆動しても電子ビームの位置ずれは認められず、スペーサ表面の高抵抗膜の深部領域にてもスペーサの電流場による電位規定が成立していることが確認された。
【００７２】
前記実施例１におけるスペーサ１−１と１−４の高抵抗膜２のＷＧｅＮ膜の膜密度は１６ｇ／ｃｍ3であって、一層目の高抵抗膜１（ＰｔＡｌＮ膜）の膜密度は９．１ｇ／ｃｍ3であった。当該膜密度は、ラザフォード後方散乱分光分析法（ＲＢＳ法）により求めた。この膜密度、すなわち、比重をもとに、二次電子放出係数の一次電子エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕で得られる特性パラメータのうち、予め、ｍ値を決定しておき、その他のパラメータを決定した。
【００７３】
以下に、スペーサ膜の膜密度の情報から得られる二次電子放出係数エネルギー依存特性中のパラメータｍ値を決定する方法を示す。
【００７４】
二次電子放出係数のエネルギー依存特性として、低エネルギー側のピークを含む範囲内で５点以上のエネルギー値で測定し、前記一般式（２）を回帰分析モデル式として、回帰分析を行う。回帰分析においては、予め得られたパラメータｍ値を用いる。
【００７５】
ここで、Ｋ．Ｉ．Ｇｒａｉｓ，Ａ．Ｍ．Ｂａｓｔａｗｒｏｓ著のＪ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．５３，５２９３（１９８２）に開示されているＢｒｏｎｓｈｔｅｉｎのｒａｎｇｅ−ｅｎｅｒｇｙ関係式
ｄｐ（Å）＝５２０×Ａ（Ｚｅｆｆ）／ρ／Ｚｅｆｆ×Ｅn
と前述の
ｄｐ：一次電子侵入長（Å）＝ｍ×Ｅn
により、ｍ値は、膜密度で記述可能となる。よって、膜の組成比から得られた実効的な原子量Ａ（Ｚｅｆｆ）と実効的な原子番号Ｚｅｆｆの比より、
ｍ＝５２０×Ａ（Ｚｅｆｆ）／Ｚｅｆｆ／ρ                  （１１）
の関係から、パラメータｍ値を求めた。
【００７６】
本発明においては、高抵抗膜１より比重の高い膜を高抵抗膜２として使用することがより好ましい。これによって、実効的電子侵入長を抑制して、高抵抗膜２の必要な膜厚をあまり厚くせずにプロセスタクトを上げることや、厚膜化することによる絶縁性基体上の膜の残留応力を抑制して膜はがれ等を抑制することが出来る。
【００７７】
また、ラザフォード後方散乱分光分析法（ＲＢＳ）においては、支持基板がシリコンウェアに限定される等の制約がある場合がある。したがって、ラザフォード後方散乱分光分析法（ＲＢＳ）が取れない場合には、その他の組成分析や、膜の秤量と膜厚情報から膜密度を決定してもよい。
【００７８】
本例においては、予め、電子密度が大であることが確認されている高抵抗膜を二層目（電位規定可能な一層目より一次電子が侵入してくる外側に）に形成する際に、膜厚を少なくすることが可能であり、作製時間、タクトを抑制することが可能である。本例においては、実施例１の１−５における二層目の作製時間に比べて１−１は膜厚で１．５倍、成膜速度で約３倍の効率上昇が可能であり、二層目の成膜時間を２２％まで抑制可能であった。
【００７９】
上記の点から、高抵抗膜２は、原子番号が３７以上の金属元素を基板斜面の法線方向に、３％ａｔｏｍｉｃ以上含有するか、原子番号３２以上の元素の酸化物または窒化物を主成分として含有することが望ましい。
【００８０】
また、本例の高抵抗膜２は、動作時アノード印加電圧（加速電圧）Ｖａ＝１１ｋＶにおいて、ｎが１．５以上２以下の弾性散乱型侵入モードである。従って侵入電子とスペーサの高抵抗膜の相互作用が侵入深さの深部でより活性である。よって内部の比較的低抵抗な高抵抗膜１において、電離した大部分のキャリアを効率よく中和することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】本発明の画像形成装置の一例の表示パネルの構成を模式的に示す斜視図である。
【図２】本発明に用いられるスペーサの一例の部分断面模式図である。
【図３】一次電子侵入長とスペーサ表面の高抵抗膜の膜厚との関係を示す図である。
【図４】媒質中におけるキャリアの生成密度分布を示す図である。
【図５】本発明にかかる二次電子放出特性の入射エネルギー依存特性〔δ（Ｅ）〕の測定例を示す図である。
【符号の説明】
【００８２】
１２  電子放出素子
１３  上配線
１４  下配線
１５  リアプレート（電子源基板）
１６  枠材
１７  フェースプレート（アノード基板）
１８  蛍光膜
１９  メタルバック（アノード電極）
２０  スペーサ
２５  固定部材
３１  絶縁性基体
３２  高抵抗膜
【図１】
2006190660.tif 000012
【図２】
2006190660.tif 000013
【図３】
2006190660.tif 000014
【図４】
2006190660.tif 000015
【図５】
2006190660.tif 000016