(57)【要約】【課題】組み立て後の耐大気圧構造のためのスペーサが傾いたり、スペーサの設置高さがばらついたりしないことで設計どおりの信頼性を保つことができる電子線装置等を提供する。【解決手段】スペーサ１０２０は、リアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央上にほぼ垂直になるように位置合わせし、且つ支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを第１の接合部材１０５３により接着固定する。スペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面の延長上の平面に対して、支持部材１０３０のリアプレート１０１５に対向する面が引込んでいる。第１の接合部材１０５３は、リアプレート１０１５と支持部材１０３０の間隙に介在するか、もしくは、支持部材１０３０の外周とリアプレート１０１５の表面を沿うように接触することで、リアプレート１０１５と支持部材１０３０を固定している。【選択図】　　図６
2004063264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空容器内に設けられた、複数の電子放出素子を備えた第１の基板と、
前記真空容器内に前記第１の基板と対向配置された、前記電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板と、
前記真空容器の耐大気圧構造として前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上に設置され、前記第１の基板と前記第２の基板とで挟まれた、前記第１の基板と前記第２の基板との対向方向と垂直な方向に長手方向を有する少なくとも１つのスペーサと、
前記真空容器の密閉構造として前記第１の基板、もしくは前記第２の基板の少なくともいずれか一方の外周部の内側にある側壁と、
前記第１の基板の前記電子放出素子が設けられた領域と前記第２の基板の電子が照射される領域との間の領域である電子線放出領域の外側で前記スペーサを支持する支持部材と、を有する電子線装置において、
前記スペーサが設置された前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上と前記支持部材との間に隙間を有することを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記スペーサの前記スペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面と、前記支持部材の前記スペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面との間に空間が設けてあり、且つ前記スペーサの前記スペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面と、前記スペーサの前記基板と対向する面と反対側の面を含む平面との間の空間に前記支持部材が設けられている、請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】
前記スペーサが設置される基板の前記電子線放出領域内の前記スペーサが接する部分よりも前記スペーサが設置される基板の前記支持部材と対向する部分の方が基板厚み方向に関して薄い、請求項１に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記スペーサが設置された前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上と前記支持部材とは、第１の接合部材により接合されている、請求項１から３のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項５】
前記スペーサと前記支持部材とは、第２の接合部材により接合されている、請求項１から４のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項６】
前記支持部材は、前記スペーサと固定された状態で、前記スペーサが設置される基板に前記スペーサとともに固定されている、請求項１から５のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項７】
前記第１の基板と前記第２の基板との対向方向に関して前記支持部材の高さは前記スペーサよりも低い、請求項１、３、４、５、６、または７に記載の電子線装置。
【請求項８】
前記支持部材は、前記スペーサの長手方向の一端部または両端部を支持する、請求項１から７のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項９】
前記スペーサの基板が絶縁性である、請求項１から８のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項１０】
前記スペーサの基板の表面に高抵抗薄膜が形成されている、請求項９に記載の電子線装置。
【請求項１１】
前記スペーサの表面に、表面抵抗が１０５〜１０１２オーム／□の高抵抗膜が形成されている、請求項１０に記載の電子線装置。
【請求項１２】
前記電子放出素子はマトリクス状に配列されており、
複数の行方向配線と複数の列方向配線とからなるマトリクス配線と結線されている、請求項１から１１のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項１３】
前記電子放出素子は冷陰極素子である、請求項１２に記載の電子線装置。
【請求項１４】
前記冷陰極素子は、電極間に電子放出部を含む導電性薄膜を有する、請求項１３に記載の電子線装置。
【請求項１５】
前記冷陰極素子は表面伝導型電子放出素子である、請求項１４に記載の電子線装置。
【請求項１６】
前記スペーサは、前記電子放出素子を駆動するための配線上に配置されていることを特徴とする請求項１から１５のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項１７】
第２の基板に、前記電子放出素子から放出された電子が照射されることで画像を形成する画像形成部材が設けられている、請求項１から１６のいずれか１項に記載の電子線装置。
【請求項１８】
前記画像形成部材は、前記電子放出素子から放出された電子が衝突することにより発光する蛍光体を含む蛍光膜である、請求項１７に記載の電子線装置。
【請求項１９】
請求項１から１８のいずれか１項に記載の電子線装置の製造方法であって、
前記スペーサと前記支持部材を第２の接合部材により固定する第１の工程と、スペーサを基板に接合する機能をもつスペーサ組立装置に前記スペーサの略両端部をクランプし、前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板の所定の位置に前記スペーサを位置あわせする第２の工程と、
前記支持部材と前記基板を第１の接合部材により固定した後、前記スペーサ組立装置の前記スペーサの略両端部のクランプを解除する第３の工程と、
前記第１の基板と前記第２の基板を位置あわせ後に接合し、前記第１の基板、前記第２の基板、前記側壁で囲まれた密閉空間を真空にする第４の工程とを有する、電子線装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子放出素子を備えた第１の基板と電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板とが対向配置され、第１の基板と第２の基板との間にスペーサを有する電子線装置、および該電子線装置の製造方法に関する。
【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いえる。
【０００３】
従来から、電子放出素子として熱陰極素子と冷陰極素子の２種類が知られている。このうち冷陰極素子では、例えば表面伝導型放出素子や、電界放出型素子（以下、ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型の放出素子（以下、ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００４】
表面伝導型放出素子としては、例えば、Ｍ．　Ｉ．　Ｅｌｉｎｓｏｎ，　Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ．　ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙｓ．，　１０，　１２９０（１９６５）や、後述する他の例が知られている。
【０００５】
表面伝導型放出素子は、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。この表面伝導型放出素子としては、前記エリンソン等によるＳｎＯ２薄膜を用いたものの他に、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．　Ｄｉｔｔｍｅｒ：　”Ｔｈｉｎ　Ｓｏｌｉｄ　Ｆｉｌｍｓ”，　９，　３１７（１９７２）］や、Ｉｎ２Ｏ３／ＳｎＯ２薄膜によるもの［Ｍ．　Ｈａｒｔｗｅｌｌ　ａｎｄ　Ｃ．　Ｇ．　Ｆｏｎｓｔａｄ：　”ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓ．　ＥＤ　Ｃｏｎｆ．”，　５１９（１９７５）］や、カーボン薄膜によるもの［荒木久　　他：真空、第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放出素子の素子構成の典型的な例として、図２５に前述のＭ．　Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子の断面図を示す。同図において、基板３１１１には、金属酸化物よりなる導電性薄膜３１０４がスパッタリングで形成されている。導電性薄膜３１０４には通電処理を施すことにより、電子放出部３１０５が形成される。図中の素子電極１１０２，１１０３間の間隔は、０．５〜１［ｍｍ］，導電性薄膜３１０４の幅（図２５の紙面に対して垂直な方向の長さ）は、０．１［ｍｍ］に設定されている。
【０００７】
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。
【０００８】
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。
【０００９】
例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素子の中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、例えば本願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。
【００１０】
また、表面伝導型放出素子の応用については、例えば画像表示装置、画像記録装置などの画像形成装置や、荷電ビーム源等の電子線装置が研究されている。
【００１１】
特に、画像表示装置への応用としては、例えば本願出願人による米国特許５，０６６，８８３号や特開平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、表面伝導型放出素子と電子の衝突により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。
【００１２】
図２６は、平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。図中、符号３１１５はリアプレート、符号３１１６は側壁、符号３１１７はフェースプレートを差し示し、リアプレート３１１５、側壁３１１６およ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）が形成されている。
【００１３】
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個マトリックス状に形成されている。（Ｎ、Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。）また、前記Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子３１１２は、図２６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および列方向配線３１１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。また、行方向配線３１１３と列方向配線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。
【００１４】
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。
【００１５】
Ｄｘ１〜ＤｘＭおよびＤｙ１〜ＤｙＮおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜ＤｘＭはマルチ電子ビーム源の行方向配線３１１３と、Ｄｙ１〜ＤｙＮはマルチ電子ビーム源の列方向配線３１１４と、Ｈｖはメタルバック３１１９と各々電気的に接続している。
【００１６】
また、上記の気密容器の内部は１．３×１０−３［Ｐａ］（１０−６［Ｔｏｒｒ］）程度の真空に保持されており、画像表示装置の表示面積が大きくなるにしたがい、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレート３１１５およびフェースプレート３１１７の変形あるいは破壊を防止する手段が必要となる。リアプレート３１１５およびフェースプレート３１１６を厚くすることによる方法は、画像表示装置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図２６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スペーサ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との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。
【００１７】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１〜ＤｘＭ、Ｄｙ１〜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］〜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。
【００１８】
スペーサ３１２０は構造的に必要な本数、効率的に配置される。スペーサ３１２０を画像領域よりも短い長さに形成し画像領域内に配置するときは、リアプレート３１１５とフェースプレート３１１７のいずれかまたはその両者の画像領域内に接続部材を用いて固定する。またスペーサ３１２０のいずれかまたはその両者の画像領域内に接続部材を用いて固定する。
【００１９】
また、特開平９−１７９５０８号公報や特開平２０００−２５１７９６号公報において開示されているように、画像領域よりも長いスペーサ３１２０では、両端を固定するのみで耐大気圧構造をとることができる。その際、スペーサ３１２０の両端部に予め支持部材を固定しておき、支持部材とリアプレート３１１５、もしくはフェースプレート３１１７とを接合部材を用いて固定する方法がある。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した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。
【００２１】
表示パネルの表示面積やリアプレート及びフェースプレートの厚みに応じて、スペーサを複数個配置するので、表示面積が大きくなるにつれてスペーサの数も増えることになる。それに伴い、表示パネルの組立工程でのスペーサの設置工数も増え、製造コストアップの要因となる。特に、スペーサを画像領域よりも短い長さに形成し画像領域内に配置するときは、深刻な問題となる。
【００２２】
また、画像領域よりも長いスペーサでは、スペーサ本数を極力少なく抑える事が可能ではあるが、画像領域よりも長いスペーサの両端部に予め支持部材を固定しておき、支持部材と基板とを直接接触させて固定する場合は、前記スペーサと前記支持部材の固定位置精度に、前記スペーサと前記基板との垂直度精度やスペーサを基板に固定する際の設置高さのばらつきが影響されることがある。この影響により、スペーサに傾きが生じると、スペーサ近傍の電子放出素子からの電子軌道に干渉したり、素子近傍の電場を乱すことにより電子軌道が歪んで画像表示に影響を与えたりしてしまうことがある。また、リアプレートとフェースプレートとでスペーサを挟むときにスペーサに大きな応力が加わりスペーサが破損する場合や、パネル内部の真空を形成できなくなる場合もある。
【００２３】
また、複数個のスペーサを有する表示パネルの場合、スペーサを基板に固定する際の設置高さがばらつくと、スペーサがリアプレート、フェースプレートと設計どおり接しなくなり、スペーサが破損する場合や、パネル内部の真空を形成できなくなる場合もある。
【００２４】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点に鑑み、組み立て後の耐大気圧構造のためのスペーサが傾いたり、スペーサの設置高さがばらついたりしないことで設計どおりの信頼性を保つことができる電子線装置およびこれを用いた画像形成装置、電子線装置の製造方法を提供することにある。
【００２５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明の電子線装置は、真空容器内に設けられた、複数の電子放出素子を備えた第１の基板と、前記真空容器内に前記第１の基板と対向配置された、前記電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板と、前記真空容器の耐大気圧構造として前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上に設置され、前記第１の基板と前記第２の基板とで挟まれた、前記第１の基板と前記第２の基板との対向方向と垂直な方向に長手方向を有する少なくとも１つのスペーサと、前記真空容器の密閉構造として前記第１の基板、もしくは前記第２の基板の少なくともいずれか一方の外周部の内側にある側壁と、前記第１の基板の前記電子放出素子が設けられた領域と前記第２の基板の電子が照射される領域との間の領域である電子線放出領域の外側で前記スペーサを支持する支持部材と、を有する電子線装置において、前記スペーサが設置された前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上と前記支持部材との間に隙間を有することを特徴とする。
【００２６】
さらに、前記スペーサの前記スペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面と前記支持部材の前記スペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面との間に空間が設けてあり、且つ前記スペーサの前記スペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面と前記スペーサの前記基板と対向する面と反対側の面を含む平面との間の空間に前記支持部材が設けられていることが考えられる。
【００２７】
また、前記スペーサが設置される基板の前記電子線放出領域内の前記スペーサが接する部分よりも前記スペーサが設置される基板の前記支持部材と対向する部分の方が基板厚み方向に関して薄いことが考えられる。
【００２８】
また、前記スペーサが設置された前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上と前記支持部材とは、第１の接合部材により接合されており、前記スペーサと前記支持部材とは、第２の接合部材により接合されていることが考えられる。
【００２９】
また、前記支持部材は、前記スペーサと固定された状態で、前記スペーサが設置される基板に前記スペーサとともに固定されることが考えられる。
【００３０】
また、前記第１の基板と前記第２の基板との対向方向について前記支持部材の高さは前記スペーサよりも低いことや、前記支持部材は、前記スペーサの長手方向の一端部または両端部を支持することが考えられる。
【００３１】
さらに、上記の電子線装置では、前記スペーサの基板が絶縁性であることが好ましい。この場合、前記スペーサの基板の表面に高抵抗薄膜が形成されていることを特徴とし、その高抵抗薄膜の表面抵抗が１０５〜１０１２オーム／□であることが望ましい。
【００３２】
また前記スペーサは、前記電子を放出する電子源を駆動するための配線上に配置されていることが好ましい。
【００３３】
さらに、前記電子を放出する電子源は冷陰極素子であることが好ましく、例えば前記冷陰極素子が表面伝導型電子放出素子であることが考えられる。
【００３４】
さらに本発明は、前記電子の衝突により画像が形成される画像形成部材をさらに設けた上記の何れかに記載の電子線装置から構成された画像形成装置をも提案する。
【００３５】
上記のとおりの電子線装置によれば、前記スペーサを、前記スペーサを設置する前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板に設置するとき、前記スペーサに予め固定された前記支持部材と前記基板とが直接接することが無いので、前記スペーサと前記支持部材の組立て精度の影響により、前記スペーサと前記基板との垂直度やスペーサを基板に固定する際の設置高さがばらつくことが無い。これにより、前記スペーサと前記基板の垂直度精度を非常に高いレベルにすることや、スペーサを基板に固定する際の設置高さのばらつきを無くす事が可能である。
【００３６】
その結果、組み立て後のスペーサが前記第１の基板、前記第２の基板と設計どおり接し、外囲器内の真空を高い信頼性で維持することができる。
【００３７】
また、スペーサの位置がずれないため、第１の基板側から放出された電子の軌道に影響を与えることもない。
【００３８】
また、スペーサと支持部材との組立て精度を緩く設定することができるので、スペーサと支持部材を安易な方法で固定することや、支持部材単体の部品精度を緩くすることが可能となる。これにより、スペーサと支持部材の組立スループットを高めることや支持部材単体のコストを安く抑える事ができる。
【００３９】
なお、本明細書でいう「画像領域」もしくは「画像形成領域」とは、電子が放出する領域と放出電子が照射される領域とで挟まれる空間をいう。
【００４０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００４１】
図１は本発明の一つの実施形態である画像形成装置の表示パネル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たものである。図中、符号１０１５は第１基板であるリアプレート、符号１０１６は枠としての側壁、符号１０１７は第２基板であるフェースプレートを示しており、リアプレート１０１５と側壁１０１６とフェースプレート１０１７によって、表示パネルの内部を真空に維持するための気密容器（外囲器）が形成されている。
【００４２】
また、上記の気密容器の内部は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。
【００４３】
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。）
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。
【００４４】
各色の蛍光体は、たとえば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材（不図示）が設けられている（図１４（ａ）参照）。
【００４５】
蛍光膜１０１８のリアプレート１０１５側の面には、ＣＲＴの分野では公知のメタルバック１０１９が設けられている。
【００４６】
スペーサ１０２０は、薄板状の絶縁性部材の表面に高抵抗膜を成膜しかつフェースプレート１０１７の内側および基板１０１１の表面（行方向配線１０１３）に面したスペーサ１０２０の当接面に電極（不図示）が形成されている。
【００４７】
薄板状のスペーサ１０２０は行方向（Ｘ方向）に沿って配置され、冷陰極素子１０１２および蛍光膜１０１８のなす領域に挟まれた範囲から外側まで延長されており、スペーサ１０２０の両端には予め支持部材１０３０が固定されている。さらに、支持部材１０３０はリアプレート１０１５上に固定されている。その際、支持部材１０３０と、リアプレート１０１５は、直接接することはなく、両者の間は、隙間が空いているか、もしくは第二の接合部材（不図示）が介在している。
【００４８】
「スペーサと支持部材、リアプレートの実施の形態例」
まず、図２〜図６に基づき、スペーサ１０２０と支持部材１０３０、リアプレート１０１５の構成の１例について説明する。
【００４９】
図２は、リアプレート１０１５のＢ−Ｂ断面図であり、リアプレート１０１５の電子線放出領域内は、電子を放出する電子源を駆動するための行方向配線１０１３と列方向配線１０１４、それと行方向配線１０１３と列方向配線１０１４を電気的に絶縁するための絶縁層１０５０が形成されている。また、リアプレート１０１５の行方向配線１０１３の長手方向（Ｘ方向）の電子線放出領域外には、行方向配線１０１３と絶縁層１０５１が形成されている。このとき、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａと、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０が固定される絶縁層の上面１０５１ａの板厚方向の高さは、ほぼ同一寸法になるように構成されている。
【００５０】
次に、図３，４，５を用いてスペーサ１０２０と支持部材１０３０について説明する。図３は、図１のスペーサ１０２０と支持部材１０３０をＹ方向から見た側面図、図４，５は、図１のスペーサ１０２０と支持部材１０３０をＸ方向から見た側面の拡大図である。
【００５１】
図３に示すようにスペーサ１０２０の両端には、支持部材１０３０が第２の接合部材１０５２を用いて固定されている。このとき、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄと支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａに空間が設けてあり、且つスペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄとスペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面の反対側の面を含む平面１０２０ｅとの間の空間に支持部材１０３０が設けられている。このため、図５に示すように、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面に対して、支持部材１０３０のリアプレート１０１５に対向する面１０３０ａが傾いている場合は、スペーサ１０２０に対する支持部材１０３０の固定位置を＋Ｚ方向に移動させることで、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄと支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａに空間を設けることになる。
【００５２】
次に、図６を用いてリアプレート１０１５とスペーサ１０２０の接合について説明する。スペーサ１０２０は、スペーサ組み立て装置（不図示）によりリアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央上にほぼ垂直になるように位置合わせし、且つ支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを第１の接合部材１０５３により接着固定する。このとき、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面の延長上の平面に対して、支持部材１０３０のリアプレート１０１５に対向する面が引込んでいるため（図３，４，５参照）、リアプレート１０１５と支持部材１０３０は接触することはない。よって、第１の接合部材１０５３は、リアプレート１０１５と支持部材１０３０の間隙に介在するか、もしくは、支持部材１０３０の外周とリアプレート１０１５の表面を沿うように接触することで、リアプレート１０１５と支持部材１０３０を固定することになる。
【００５３】
次に、図７から図１０に基づき、スペーサ１０２０と支持部材１０３０、リアプレート１０１５の構成のその他の１例について説明する。
【００５４】
図７に示すリアプレート１０１５の電子線放出領域内は、電子を放出する電子源を駆動するための行方向配線１０１３と列方向配線１０１４、それと行方向配線１０１３と列方向配線１０１４を電気的に絶縁するための絶縁層１０５０が形成されている。それに対し、リアプレート１０１５の行方向配線１０１３の長手方向（Ｘ方向）の電子線放出領域外には、行方向配線１０１３のみが形成されている。そのため、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａに対して、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０と対向する部分１０１３ｂが板厚方向に薄い形状になっている。
【００５５】
次に、その他の１例として、スペーサ１０２０と支持部材１０３０について図８，９を用いて説明する。
【００５６】
図８は、図１のスペーサ１０２０と支持部材１０３０のＹ方向から見た側面図、図９は、図１のスペーサ１０２０と支持部材１０３０をＸ方向から見た側面図である。
【００５７】
図８，９に示すように、スペーサ１０２０の両端には予め支持部材１０３０が第２の接合部材１０５２を用いて固定されているが、スペーサ１０２０と支持部材１０３０の固定位置は、スペーサ１０２０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄと、支持部材１０３０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａとの間に空間が設ける必要は特になく、支持部材１０３０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａがスペーサ１０２０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面がよりリアプレート１０１５に近い位置にあっても問題は無い。但し、スペーサ１０２０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄよりも、支持部材１０３０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａがリアプレート１０１５に近づいてよい寸法は、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の表面１０１３ａとリアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０が固定される部分１０１３ｂとの板厚方向の寸法差より小さい必要がある。
【００５８】
次に、図１０を用いてリアプレート１０１５とスペーサ１０２０の固定について説明する。スペーサ１０２０は、スペーサ組み立て装置（不図示）によりリアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央上にほぼ垂直になるように位置合わせし、且つ支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを第１の接合部材１０５３により接着固定する。このとき、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａに対して、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０と対向する部分１０１３ｂが板厚方向に薄い形状になっているため、リアプレート１０１５と支持部材１０３０は接触することはない。よって、第１の接合部材１０５３は、リアプレート１０１５と支持部材１０３０の間隙に介在するか、もしくは、支持部材１０３０の外周とリアプレート１０１５の表面を沿うように接触することで、リアプレート１０１５と支持部材１０３０を固定することになる。
【００５９】
「スペーサの組立て工程」
次に、図１１（ａ），（ｂ）および図１２（ａ），（ｂ）に基づき、本発明による電子線装置の組立て手順の１例について説明する。尚、便宜上、組立て手順を図１１と図１２に分けて示した。
【００６０】
まず、図１１（ａ）に示すようにスペーサ１０２０の両端に支持部材１０３０を第２の接合部材１０５２を用いて固定する。スペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄと支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａとの間に空間が設けてあり、且つスペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄとスペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面の反対側の面を含む平面１０２０ｅとの間の空間に支持部材１０３０が設けられている。
【００６１】
次に、図１１（ｂ）に示すように、スペーサ組立て装置１０６０を使い、あらかじめ組立てたスペーサ１０２０と支持部材１０３０をリアプレート１０１５の所定の位置に位置合わせする工程について説明する。スペーサ組立て装置１０６０は、リアプレート１０１５を支持する基板テーブル１０６１と、スペーサ１０２０をクランプするスペーサクランプユニット１０６２を有するものであり、基板テーブル１０６１の平面とスペーサクランプユニット１０６２のスペーサクランプ面の直角度は９０度±０．１度以内に調整されている。このスペーサクランプユニット１０６２にスペーサ１０２０の支持部材１０３０の固定部の近傍をクランプさせて、基板テーブル１０６１上に支持されたリアプレート１０１５の所定の位置にスペーサ１０２０を位置合わせし、接触させる。
【００６２】
次に、図１２（ａ）に示すように、支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを第１の接合部材１０５３により接着固定する。このとき、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面の延長上の平面に対して、支持部材１０３０のリアプレート１０１５に対向する面が＋Ｚ方向にあるため（図１１（ａ））、リアプレート１０１５と支持部材１０３０は接触することはない。よって、第１の接合部材１０５３は、リアプレート１０１５と支持部材１０３０の間隙に介在するか、もしくは、支持部材１０３０の外周とリアプレート１０１５の表面を沿うように接触することで、リアプレート１０１５と支持部材１０３０を固定することになる。そして、支持部材１０３０とリアプレート１０１５の接着固定が完了した後、スペーサ組立て装置１０６０のスペーサクランプユニット１０６２は、スペーサ１０２０の略両端部のクランプを解除する。
【００６３】
次に、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５の固定について図１２（ｂ）を用いて説明する。これらの固定は図１に示したようにフェースプレート１０１７とリアプレート１０１５の間にスペーサ１０２０、側壁１０１６を配置することで行なわれる。スペーサ１０２０は側壁１０１６とほぼ同じが少し低い高さとする。そのため、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５のギャップはスペーサ１０２０の高さにより規定される。そこで、リアプレート１０１５の平面にほぼ平行になるようにフェースプレート１０１７をリアプレート１０１５に近付ける。すると、フェースプレート１０１７がスペーサ１０２０と側壁１０１６に接触する。この状態で、側壁１０１６とフェースプレート１０１７の接触部をシーリングし、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５、側壁１０１６で囲まれた密閉空間を真空状態にする。
【００６４】
以上述べたように、画像領域よりも長いスペーサ１０２０の両端には予め支持部材１０３０が第２の接合部材１０５２を用いて固定されており、さらに、支持部材１０３０はリアプレート１０１５上に第１の接合部材１０５３を介して固定されている。また、支持部材１０３０と、リアプレート１０１５は、直接接することはなく、両者は第２の接合部材１０５３により固定されている。
【００６５】
その結果、リアプレート１０１５の平面に対するスペーサ１０２０の垂直度は、スペーサ組立て装置１０６０の精度により決まり、スペーサ１０２０と支持部材１０３０の組立て精度の影響を受けることが無い。よって、リアプレート１０１５の平面に対するスペーサ１０２０の垂直度を非常に高いレベルに高めることが可能となり、スペーサ１０２０近傍の電子放出素子からの電子軌道に干渉したり、電子放出素子近傍の電場を乱すことにより電子軌道が歪んで画像表示に影響を与えたりすることを防止することができた。また、リアプレート１０１５とフェースプレート１０１７とでスペーサ１０２０を挟むときにスペーサ１０２０に大きな応力が加わりスペーサ１０２０が破損する場合や、パネル内部の真空を形成できなくなることを防止することができた。
【００６６】
また、スペーサ１０２０はリアプレート１０１５に直接接触し固定されているため、スペーサ１０２０を基板に固定する際の高さがばらつかない。これにより、スペーサ１０２０がリアプレート１０１５、フェースプレート１０１７と設計どおり接することが可能となり、スペーサ１０２０が破損する場合や、パネル内部の真空を形成できなくなることを防止することができた。
【００６７】
また、画像形成領域の外側の箇所でスペーサ１０２０を固定するため、フリットガラスなど接着剤を局所的に塗布するのみで良く、加熱を施す場合も、局所的で良い。加熱の必要でない接着剤では、従来実施していた熱工程を省略できる。
【００６８】
「１」画像形成装置の概要
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。
【００６９】
本発明の実施形態である表示パネルを示した図１を参照すると、リアプレート１０１５、側壁１０１６、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気密容器が形成されている。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、たと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。
【００７０】
次に、本発明の画像形成装置に用いることができる電子放出素子基板について説明する。
【００７１】
本発明の画像形成装置に用いられる電子源基板は複数の冷陰極素子を基板上に配列することにより形成される。
【００７２】
冷陰極素子の配列の方式には、冷陰極素子を並列に配置し、個々の冷陰極素子の両端を配線で接続するはしご型配置（以下、はしご型配置電子源基板と称する）や、冷陰極素子の一対の素子電極のそれぞれＸ方向配線、Ｙ方向配線を接続した単純マトリクス配置（以下、マトリクス型配置電子源基板と称する）が挙げられる。なお、はしご型配置電子源基板を有する画像形成装置には、電子放出素子からの電子の飛翔を制御する電極である制御電極（グリッド電極）を必要とする。
【００７３】
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。たとえば、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、基板１０１１と冷陰極素子１０１２と行方向配線１０１３と列方向配線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。
【００７４】
本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線もしくは、はしご型配置した電子源であれば、冷陰極素子の材料や形状あるいは製法に制限はない。
【００７５】
したがって、たとえば表面伝導型放出素子や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。
【００７６】
次に、冷陰極素子として表面伝導型放出素子（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。
【００７７】
図１３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１６で示すものと同様な表面伝導型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。なお、図１３のＢ−Ｂ’に沿った断面を、後述の図１６（ｂ）に示す。
【００７８】
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）、および表面伝導型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および列方向配線１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理（後述）と通電活性化処理（後述）を行うことにより製造した。
【００７９】
本例においては、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。
【００８０】
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。各色の蛍光体は、たとえば図１４の（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。
【００８１】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図１４（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、たとえば図１４（ｂ）に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列（例えば図１４（ｃ））であってもよい。
【００８２】
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使用しなくてもよい。
【００８３】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート１０１５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。
【００８４】
また、本実施形態では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート１０１７と蛍光膜１０１８との間に、たとえばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００８５】
図１５は図１のＡ−Ａ’の断面模式図であり、各部の符号は図１に対応している。スペーサ１０２０は絶縁性部材１０２０ａの表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜１０２０ｂ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１０２１及びこれに連続する側面部１０２２に低抵抗膜１０２０ｃを成膜した部材からなるもので、上記目的を達成するのに必要な数だけ、かつ必要な間隔をおいて配置され、フェースプレートの内側および基板１０１１の表面に接合材１０４１により固定される。また、高抵抗膜１０２０ｂは、絶縁性部材１０２０ａ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１０２０ｃおよび接合材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。
【００８６】
スペーサ１０２０としては、基板１０１１上の行方向配線１０１３および列方向配線１０１４とフェースプレート１０１７内面のメタルバック１０１９との間に印加される高電圧に耐えるだけの絶縁性を有し、かつスペーサ１０２０の表面への帯電を防止する程度の導電性を有する必要がある。
【００８７】
スペーサ１０２０の支持部材１０３０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１０２０ａはその熱膨張率が気密容器および基板１０１１を成す部材と近いものが好ましい。
【００８８】
スペーサ１０２０を構成する高抵抗膜１０２０ｂ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を帯電防止膜である高抵抗膜１０２０ｂ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は帯電防止および消費電力からその望ましい範囲に設定される。帯電防止の観点から表面抵抗Ｒ／□は１０の１４乗Ω以下であることが好ましい。十分な帯電防止効果を得るためには１０の１３乗Ω以下がさらに好ましい。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、１０の７乗Ω以上であることが好ましい。
【００８９】
絶縁材料上に形成された帯電防止膜の厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。
【００９０】
材料の表面エネルギーおよ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、帯電防止膜の比抵抗ρは１０［Ωｃｍ］乃至１０の１０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４乗乃至１０の８乗Ωｃｍとするのが良い。
【００９１】
スペーサは上述したようにその上に形成した帯電防止膜を電流が流れることにより、あるいはディスプレイ全体が動作中に発熱することによりその温度が上昇する。帯電防止膜の抵抗温度係数が大きな負の値であると温度が上昇した時に抵抗値が減少し、スペーサに流れる電流が増加し、さらに温度上昇をもたらす。そして電流は電源の限界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条件は、以下の一般式（ξ）で説明される抵抗値の温度係数ＴＣＲ（Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ　ｏｆ　Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）の値で特徴づけられる。但しΔＴ、ΔＲは室温に対する実駆動状態のスペーサの温度Ｔおよび抵抗値Ｒの増加分である。
【００９２】
ＴＣＲ＝ΔＲ／ΔＴ／Ｒ×１００　　［％／℃］　　　　　　　　………・・一般式（ξ）
電流の暴走が発生する条件はＴＣＲとしては経験的に−１［％／℃］以下である。すなわち、帯電防止膜の抵抗温度係数は−１［％／℃］より大であることが望ましい。
【００９３】
帯電防止特性を有する高抵抗膜１０２０ｂ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。
【００９４】
帯電防止特性を有する高抵抗膜１０２０ｂの他の材料として、ゲルマニウムと遷移金属合金の窒化物、およびアルミニウム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。
【００９５】
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［％／℃］より大であり、実用的に使いやすい材料である。遷移金属元素としてはＷ、Ｔｉ，Ｃｒ，Ｔａ等があげられる。
【００９６】
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。
【００９７】
スペーサ１０２０を構成する低抵抗膜１０２０ｃは、高抵抗膜１０２０ｂ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。
【００９８】
高抵抗膜１０２０ｂをフェースプレート１０１７及び基板１０１１と電気的に接続する。既に記載したように、高抵抗膜１０２０ｂ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１０２０ｂ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）と直接或いは接合材１０４１を介して接続した場合、接続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ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及び接合材１０４１と接触するスペーサ１０２０の当接面１０２１或いは側面部１０２２に低抵抗の中間層を設けた。
【００９９】
また、次に理由で高抵抗膜１０２０ｂの電位分布を均一化する。
【０１００】
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１０２０ｂ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１０２０ｂ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）と直接或いは接合材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１０２０ｂ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１０２１或いは側面部１０２２）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１０２０ｂ全体の電位を制御可能とした。
【０１０１】
また、放出電子の軌道についても、次の理由から制御している。
【０１０２】
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１０２２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。
【０１０３】
低抵抗膜１０２０ｃは、高抵抗膜１０２０ｂ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。
【０１０４】
第１及び第２の接合部材１０５２，１０５３としては、例えばフリットガラスや、アルミナ等のセラミックス部材を母材とする無機接着剤や、半田、インジウム等の低融点金属等が挙げられる。なお、第１及び第２の接合部材１０５２，１０５３に求められる性能としては、その熱膨張率がスペーサ１０２０や支持部材１０３０、フェースプレート１０１７、リアプレート１０１５と近いことと、真空中において不必要な気体の発生が少ないことが挙げられる。
【０１０５】
また、Ｄｘ１〜ＤｘｍおよびＤｙ１〜ＤｙｎおよびＨｖは、当該表示パネルと不図示の電気回路とを電気的に接続するために設けた気密構造の電気接続用端子である。Ｄｘ１〜Ｄｘｍはマルチ電子ビーム源の行方向配線１０１３と、Ｄｙ１〜Ｄｙｎはマルチ電子ビーム源の列方向配線１０１４と、Ｈｖはフェースプレートのメタルバック１０１９と電気的に接続している。
【０１０６】
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のマイナス７乗［Ｔｏｒｒ］程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒータ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マイナス５乗ないしは１×１０マイナス７乗［Ｔｏｒｒ］の真空度に維持される。
【０１０７】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置は、容器外端子Ｄｘ１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、上記の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。
【０１０８】
通常、冷陰極素子１０１２である本発明の表面伝導型放出素子への印加電圧は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。
【０１０９】
以上、本発明の実施形態としての表示パネルの基本構成と製法、および画像表示装置の概要を説明した。
【０１１０】
「２」マルチ電子ビーム源の製造方法
次に、本発明の実施形態である表示パネル（図１）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。本発明の画像表示装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子を単純マトリクス配線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。したがって、たとえば表面伝導型放出素子や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。
【０１１１】
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、本発明者らは、表面伝導型放出素子の中でも、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出している。したがって、高輝度で大画面の画像表示装置のマルチ電子ビーム源に用いるには、最も好適であると言える。そこで、上記の実施形態の表示パネルにおいては、電子放出部もしくはその周辺部を微粒子膜から形成した表面伝導型放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型放出素子について基本的な構成と製法および特性を説明し、その後で多数の素子を単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【０１１２】
（表面伝導型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種類があげられる。
【０１１３】
（平面型の表面伝導型放出素子）
まず、平面型の表面伝導型放出素子の素子構成と製法について説明する。図１６の（ａ）は平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための平面図、同図はその縦断面図である。図中、符号１１０１は基板、符号１１０２，１１０３は素子電極、符号１１０４は導電性薄膜、符号１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、符号１１１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【０１１４】
基板１１０１としては、たとえば、石英ガラスや青板ガラスをはじめとする各種ガラス基板や、アルミナをはじめとする各種セラミクス基板、あるいは上述の各種基板上にたとえば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。
【０１１５】
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。たとえば、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ｃｕ，Ｐｄ，Ａｇ等をはじめとする金属、あるいはこれらの金属の合金、あるいはＩｎ２Ｏ３　−ＳｎＯ２　をはじめとする金属酸化物、ポリシリコンなどの半導体、などの中から適宜材料を選択して用いればよい。電極を形成するには、たと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（たとえば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。
【０１１６】
素子電極１１０２，１１０３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。
【０１１７】
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。
【０１１８】
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。
【０１１９】
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。
【０１２０】
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、たとえば、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　，Ｉｎ２Ｏ３　，ＰｂＯ，Ｓｂ２Ｏ３　，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、などがあげられ、これらの中から適宜選択される。
【０１２１】
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、１０の３乗から１０の７乗［オーム／ｓｑ］の範囲に含まれるように設定した。
【０１２２】
なお、導電性薄膜１１０４と素子電極１１０２および１１０３とは、電気的に良好に接続されるのが望ましいため、互いの一部が重なりあうような構造をとっている。
【０１２３】
その重なり方は、図１６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。
【０１２４】
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１６においては模式的に示した。
【０１２５】
また、薄膜１１１３は、炭素もしくは炭素化合物よりなる薄膜で、電子放出部１１０５およびその近傍を被覆している。薄膜１１１３は、通電フォーミング処理後に、後述する通電活性化の処理を行うことにより形成する。
【０１２６】
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。
【０１２７】
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１６においては模式的に示した。また、図１６（ａ）の平面図においては、薄膜１１１３の一部を除去した素子を図示した。
【０１２８】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施例においては以下のような素子を用いた。
【０１２９】
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］とした。
【０１３０】
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］とした。
【０１３１】
次に、好適な平面型の表面伝導型放出素子の製造方法について説明する。
【０１３２】
図１７の（ａ）〜（ｄ）は、表面伝導型放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は図１６と同一である。
【０１３３】
１）まず、図１７（ａ）に示すように、基板１１０１上に素子電極１１０２および１１０３を形成する。
【０１３４】
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、たとえば、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、図１７（ａ）に示した一対の素子電極（１１０２と１１０３）を形成する。
【０１３５】
２）次に、図１７（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【０１３６】
形成するにあたっては、まず図１７（ａ）に示した基板１１０１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・エッチング技術により所定の形状にパターニングする。ここで、有機金属溶液とは、導電性薄膜に用いる微粒子の材料を主要元素とする有機金属化合物の溶液である。具体的には、本実施形態では主要元素としてＰｄを用いた。また、本実施形態での塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外のたとえばスピンナー法やスプレー法を用いてもよい。
【０１３７】
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、本実施形態で用いた有機金属溶液の塗布による方法以外の、たと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。
【０１３８】
次に、図１７（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。
【０１３９】
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。
【０１４０】
通電方法をより詳しく説明するために、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図１８に示す。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、本実施形態の場合には図１８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。
【０１４１】
本実施例においては、たとえば１０のマイナス５乗［ｔｏｒｒ］程度の真空雰囲気下において、たとえばパルス幅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のマイナス７乗［Ａ］以下になった段階で、フォーミング処理にかかわる通電を終了した。
【０１４２】
なお、上記の方法は、本実施例の表面伝導型放出素子に関する好ましい方法であり、たと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。
【０１４３】
４）次に、図１７の（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。
【０１４４】
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。
【０１４５】
具体的には、１０のマイナス４乗ないし１０のマイナス５乗［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源とする炭素もしくは炭素化合物を堆積させる。堆積物１１１３は、単結晶グラファイト、多結晶グラファイト、非晶質カーボン、のいずれかか、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。
【０１４６】
通電方法をより詳しく説明するために、活性化用電源１１１２から印加する適宜の電圧波形の一例を図１９に示す。本実施形態においては、一定電圧の矩形波を定期的に印加して通電活性化処理を行ったが、具体的には，矩形波の電圧Ｖａｃは１４［Ｖ］，パルス幅Ｔ３は１［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、本実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型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。
【０１４７】
図１７の（ｄ）に示す符号１１１４は、上記の表面伝導型放出素子から放出される放出電流Ｉｅを捕捉するためのアノード電極で、直流高電圧電源１１１５および電流計１１１６が接続されている。なお、基板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２０に示すが、活性化電源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。
【０１４８】
なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝導型放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型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。
【０１４９】
以上のようにして、図１７（ｅ）に示す平面型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１５０】
（垂直型の表面伝導型放出素子）
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放出素子のもう１つの代表的な構成、すなわち垂直型の表面伝導型放出素子の構成について説明する。
【０１５１】
図２１は、垂直型の表面伝導型放出素子の基本構成を説明するための模式的な断面図であり、図中の符号１２０１は基板、符号１２０２と１２０３は素子電極、符号１２０６は段差形成部材、符号１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、符号１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、符号１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜、である。
【０１５２】
垂直型が先に説明した平面型と異なる点は、素子電極のうちの片方（１２０２）が段差形成部材１２０６上に設けられており、導電性薄膜１２０４が段差形成部材１２０６の側面を被覆している点にある。したがって、図１６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および１２０３、微粒子膜を用いた導電性薄膜１２０４、については、上述した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、たとえばＳｉＯ２　のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０１５３】
次に、垂直型の表面伝導型放出素子の製法について説明する。図２２の（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の表記は図２１と同一である。
【０１５４】
１）まず、図２２（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０１５５】
２）次に、図２２（ｂ）に示すように、段差形成部材１２０６を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、たとえばＳｉＯ２をスパッタ法で積層すればよいが、たとえば真空蒸着法や印刷法などの他の成膜方法を用いてもよい。
【０１５６】
３）次に、図２２（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。
【０１５７】
４）次に、図２２（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、たと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。
【０１５８】
５）次に、図２２（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、たとえば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【０１５９】
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。このとき、図１７（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。
【０１６０】
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。この場合も、図１７（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。
【０１６１】
以上のようにして、図２２（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型放出素子を製造した。
【０１６２】
（表示装置に用いた表面伝導型放出素子の特性）
以上、平面型と垂直型の表面伝導型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。
【０１６３】
図２３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、および（素子電流Ｉｆ）対（素子印加電圧Ｖｆ）特性の典型的な例を示す。なお、放出電流Ｉｅは素子電流Ｉｆに比べて著しく小さく、同一尺度で図示するのが困難であるうえ、これらの特性は素子の大きさや形状等の設計パラメータを変更することにより変化するものであるため、２本のグラフは各々任意単位で図示した。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
すなわち、放出電流Ｉｅに関して、明確な閾値電圧Ｖｔｈを持った非線形素子である。
【０１６７】
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。
【０１６８】
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。
【０１６９】
以上のような特性を有するため、表面伝導型放出素子を表示装置に好適に用いることができた。たと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。
【０１７０】
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。
【０１７１】
【実施例】
次に、上述の実施の形態で説明したスペーサの支持部材、リアプレート、またこれらの接合方法について具体的な材料、数値例を挙げて詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
【０１７２】
（第１実施例）
本実施例では図１〜６に示した表示パネルを作製する場合について説明する。
【０１７３】
「電子源作製」
まず、図１に示したように、あらかじめ基板１１０１上に行方向配線１０１３、列方向配線１０１４、電極間絶縁層（不図示）、および表面伝導型電子放出素子である冷陰極素子１０１２の素子電極と導電性薄膜を形成した。
【０１７４】
「スペーサ基板の作製」
次に、表示パネルの耐大気圧構造体であるスペーサ１０２０（図１参照）をソーダライムガラスからなる絶縁性部材（３００ｍｍ×２ｍｍ×０．２ｍｍ）を用いて作製した。スペーサ１０２０は加熱延伸法によって断面２ｍｍ×０．２ｍｍとなるものを長く成形し必要に応じて切断した。
【０１７５】
「スペーサの高抵抗膜と電極成膜」
スペーサ表面のうち、気密容器の画像形成領域内にかかる４面（３００ｍｍ×２ｍｍ、３００ｍｍ×０．２ｍｍの各表裏面）に後述の高抵抗膜を成膜し、フェースプレート１０１７、リアプレート１０１５に当接する２面（３００ｍｍ×０．２ｍｍの２面）および、３００ｍｍ×２ｍｍの面のフェースプレート１０１７、リアプレート１０１５に接する辺から０．１ｍｍの高さまでの領域（３００ｍｍ×０．１ｍｍ）に導電性膜を形成した。高抵抗膜としては、ＣｒおよびＡｌのターゲットを同時に高周波電源でスパッタリングすることにより形成したＣｒ−Ａｌ合金窒化膜（２００ｎｍ厚、約１０９［オーム／□］）を用いた。導電性膜は、スペーサ１０２０に成膜された高抵抗膜とフェースプレート１０１７、高抵抗膜とリアプレート１０１５の電気的接続を確保する目的のほかに、スペーサ１０２０の周辺の電場を抑制し電子放出素子からの電子線の軌道制御を行う目的がある。
【０１７６】
「支持部材」
スペーサ１０２０の支持部材１０３０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、支持部材はその熱膨張率が気密容器および基板１０１１を成す部材と近いものが好ましい。
【０１７７】
また、形状としては、スペーサ１０２０に固定される支持部材１０３０は、図２４に示すように、□５ｍｍ（長さ、幅）、０．５ｍｍ（高さ）、中央部にスペーサ１０２０の入る溝１０３１（０．２５ｍｍ）が２ｍｍの長さで形成されている。
【０１７８】
「リアプレート」
図２に示すように、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａと、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０が固定される部分の基板板厚方向の厚みは、ほぼ同一寸法になるように構成されている。
【０１７９】
「第１及び第２の接合部材」
第１及び第２の接合部材１０５２，１０５３ともに、アルミナを母材とする無機接着剤を使用した。第１及び第２の接合部材１０５２，１０５３の違いは母材であるアルミナの粒子径にある。スペーサ１０２０と支持部材１０３０の固定に許される接着面積は比較的小さなものになるので、第２の接合部材１０５２は粒子径は約φ５０μｍのものを使用した。それに対し、支持部材１０３０とリアプレート１０１５の接着面積は大きいので、第１の接合部材１０５３は粒子径約φ１００μｍのものを使用した。
【０１８０】
「スペーサと支持部材の組み立て」
スペーサ１０２０の両端部に支持部材１０３０の中央部に設けられた溝（幅０．２５ｍｍ、長さ２ｍｍ）１０３１を差し込み、第２の接合部材１０５２により固定する。その際、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄと支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面１０３０ａとの間に空間が設けてあり、且つスペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面１０２０ｄとスペーサ１０２０のリアプレート１０１５に対向する面の反対側の面を含む平面１０２０ｅとの間の空間に支持部材１０３０が設けられている。
【０１８１】
「スペーサとリアプレートの組み立て」
スペーサ１０２０は、スペーサ組み立て装置によりリアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央上にほぼ垂直になるように位置合わせし、且つ支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを第１の接合部材１０５３により固定する。このとき、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面と支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面との間に空間が設けてあり、且つスペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面とその反対側の面を含む平面との間の空間内に支持部材１０３０が設けられているため（図３、４、５参照）、リアプレート１０１５と支持部材１０３０は接触することはない（図６）。よって、第１の接合部材１０５３は、支持部材１０３０の外周とリアプレート１０１５の表面を沿うように接触し、固定している。
【０１８２】
「リアプレートとフェースプレートの封着」
その後、図１に示したように、リアプレート１０１５上に側壁１０１６をフリットガラスを介して設置し、さらに側壁１０１６のフェースプレート１０１７の接するべき場所にもフリットガラスを塗布した。フェースプレート１０１７は、列配線（Ｙ方向）に延びるストライプ形状の各色蛍光体からなる蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９とが内面に付設されている。
【０１８３】
フェースプレート１０１７の平面とリアプレート１０１５の平面を平行にし、そして近付けて、壁１０１６とフェースプレート１０１７とリアプレート１０１５とを接合し、４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着した。
【０１８４】
「電子源プロセスおよび封止」
以上のようにして完成した気密容器内を排気管を通じ真空ポンプにて排気し、十分な真空度に達した後、容器外端子ＤＸ１〜ＤＸｍ　　とＤＹ１〜ＤＹｎを通じ、行方向配線電極１０１３及び列方向配線電極１０１４を介して各素子に給電して前述の実施形態で説明した通電フォーミング処理と通電活性化処理を行うことによりマルチ電子ビーム源を製造した。
【０１８５】
次に、１×１０−６［Ｔｏｒｒ］程度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱することで溶着し外囲器（気密容器）の封着を行った。
【０１８６】
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。
【０１８７】
「画像形成」
以上のように完成した、図１に示されるような表示パネルを画像形成装置において、各冷陰極素子（表面伝導型電子放出素子）１０１２には、容器外端子ＤＸ１〜ＤＸｍ　　とＤＹ１〜ＤＹｎを通じ、走査信号および変調信号を不図示の信号発生手段によりそれぞれ印加することにより電子を放出させ、メタルバック１０１９には、高圧端子Ｈｖを通じて高電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１０１８に電子を衝突させ、各色蛍光体を励起・発光させることで画像を表示した。なお、高圧端子Ｈｖへの印加電圧Ｖａは３［ｋＶ］ないし１０［ｋＶ］、各配線１０１３、１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４［Ｖ］とした。
【０１８８】
このとき、スペーサ１０２０に近い位置にある冷陰極素子１０１２からの放出電子による発光スポットも含め、二次元上に等間隔の発光スポット列が形成され、鮮明で色再現性の良いカラー画像表示ができた。
【０１８９】
（第２実施例）
上記の実施例の他の組み立て例について図７〜１０を用いて説明する。
【０１９０】
「リアプレート」
本実施例では、リアプレート１０１５の電子線放出領域内は、電子を放出する電子源を駆動するための行方向配線１０１３と列方向配線１０１４、それと行方向配線１０１３と列方向配線１０１４を電気的に絶縁するための絶縁層１０５０が形成されているのに対し、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の行方向配線１０１３の延長上は、行方向配線１０１３のみが形成されている。そのため、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａに対して、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０と対向する部分が板厚方向に薄い形状になっている（図７参照）。
【０１９１】
「スペーサと支持部材の組み立て」
スペーサ１０２０の両端部に支持部材１０３０の中央部に設けられた溝（幅０．２５ｍｍ、長さ２ｍｍ）１０３１を差し込み、第２の接合部材１０５２により固定する。スペーサ１０２０と支持部材１０３０の固定位置は、スペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面を含む平面と、支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面との間に空間が設けてある必要は特になく、支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面がスペーサ１０２０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面がよりリアプレート１０１５に近い位置にあっても問題は無い。但し、スペーサ１０２０のスペーサが設置される基板のスペーサ設置面に対向する面を含む平面よりも、支持部材１０３０のリアプレート１０１５のスペーサ設置面に対向する面がリアプレート１０１５に近づいてよい寸法は、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａとリアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０が固定される部分との板厚方向の寸法差より小さい必要がある。
【０１９２】
「スペーサとリアプレートの組み立て」
スペーサ１０２０は、スペーサ組み立て装置によりリアプレート１０１５の電子線放出領域内の行方向配線１０１３の中央上にほぼ垂直になるように位置合わせし、且つ支持部材１０３０とリアプレート１０１５とを第１の接合部材１０５３により接着固定する。このとき、リアプレート１０１５の電子線放出領域内のスペーサ１０２０が接する行方向配線の上面１０１３ａに対して、リアプレート１０１５の電子線放出領域外の支持部材１０３０と対向する部分が板厚方向に薄い形状になっているので、リアプレート１０１５と支持部材１０３０は接触することはない。よって、第１の接合部材１０５３は、第１実施例と同様に、支持部材１０３０の外周とリアプレート１０１５の表面を沿うように接触し、固定している。
【０１９３】
「リアプレートとフェースプレートの封着」、及び「電子源プロセスおよび封止」は、第１実施例と同様である。
【０１９４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の電子源装置は、複数の電子放出素子を備えた第１の基板または、この第１の基板と対向配置された、前記電子放出素子から放出された電子が照射される第２の基板のいずれか一方の基板上にスペーサを、前記第１の基板と前記第２の基板とこれらの基板間の側壁とで外囲器を構成したときの耐大気圧構造として設置し、前記第１の基板の前記電子放出素子が設けられた領域と前記第２の基板の電子が照射される領域との間の領域である電子線放出領域の外側で前記スペーサを支持部材により支持する構成において、前記スペーサが設置された前記第１の基板または前記第２の基板のいずれか一方の基板上と前記支持部材との間に隙間を有することにより、前記スペーサに固定された前記支持部材と前記基板とが直接接することが無いので、前記スペーサと前記支持部材の組立て精度の影響により、前記スペーサと前記基板との垂直度やスペーサを基板に固定する際の設置高さがばらつくことが無い。これにより、前記スペーサと前記基板の垂直度精度を非常に高いレベルにすることや、スペーサを基板に固定する際の設置高さのばらつきを無くす事が可能である。
【０１９５】
その結果、組み立て後のスペーサが前記第１の基板、前記第２の基板と設計どおり接し、外囲器内の真空を高い信頼性で維持することができる。
【０１９６】
また、スペーサの位置がずれないため、第１の基板側から放出された電子の軌道に影響を与えることもない。
【０１９７】
また、スペーサと支持部材との組立て精度を緩く設定することができるので、スペーサと支持部材を安易な方法で固定することや、支持部材単体の部品精度を緩くすることが可能となる。これにより、スペーサと支持部材の組立スループットを高めることや支持部材単体のコストを安く抑える事ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一つの実施の形態である画像形成装置の表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図である。
【図２】図１に示したリアプレートのＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図１のスペーサと支持部材をＹ方向から見た側面図である。
【図４】図１のスペーサと支持部材をＸ方向から見た側面を示す拡大図である。
【図５】図１のスペーサと支持部材をＸ方向から見た側面の他の形状を示す拡大図である。
【図６】図１のリアプレートとスペーサ、支持部材の位置関係を示す図である。
【図７】図１のリアプレートの他の形状を説明するＢ−Ｂ断面図である。
【図８】図１のスペーサと支持部材の他の形状をＹ方向から見た側面図である。
【図９】図１のスペーサと支持部材の他の形状をＹ方向から見た拡大図である。
【図１０】図１のリアプレートとスペーサ、支持部材の他の形状を説明する図である。
【図１１】図１のパネル組立て工程を説明する図である。
【図１２】図１のパネル組立て工程を説明する図で、図１１に示した工程の続きを示す図である。
【図１３】図１で用いたマルチビーム電子源の基板の平面図である。
【図１４】図１で示した表示パネルのフェースプレートの蛍光体配列を例示した平面図である。
【図１５】図１のＡ−Ａに沿った断面模式図である。
【図１６】平面型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図１７】図１６の平面型の表面伝導型放出素子の製造工程を示す断面図である。
【図１８】図１７で示す工程中の通電フォーミング処理の際の印加電圧波形を示すグラフである。
【図１９】図２３で示す工程中の通電活性化処理を説明するための図で、通電活性化処理の際の印加電圧波形を示す図である。
【図２０】図２３で示す工程中の通電活性化処理を説明するための図で、放出電流Ｉｅの変化を示す図である。
【図２１】垂直型の表面伝導型放出素子の構成を説明するための断面図である。
【図２２】図２１の製造工程を説明するための図である。
【図２３】本発明に適用した表面伝導型放出素子の典型的な特性を示すグラフである。
【図２４】本発明の一つの実施形態における表示パネル内のスペーサを支持する支持部材を示す斜視図である。
【図２５】表面伝導型放出素子の典型的な素子構成例を示す断面図である。
【図２６】従来の、平面型の画像表示装置をなす表示パネル部の一例を示す斜視図であり、内部構造を示すためにパネルの一部を切り欠いて示している。
【符号の説明】
１０１０　　黒色導電材
１０１１　　基板
１０１２　　冷陰極素子
１０１３　　行方向配線
１０１３ａ　　行方向配線の上面、行方向配線の列方向配線との重なり部
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
１０２０ａ　　絶縁性部材
１０２０ｂ　　高抵抗膜
１０２０ｃ　　低抵抗膜
１０２０ｄ　　スペーサのリアプレートのスペーサ設置面に対向する面を含む平面
１０２０ｅ　　スペーサのリアプレートのスペーサ設置面に対向する面の反対側の面を含む平面
１０２１　　当接面
１０２２　　側面部
１０３０　　支持部材
１０３０ａ　　支持部材のリアプレートのスペーサ設置面に対向する面
１０３１　　支持部材のスペーサの入る溝
１０４１　　接合材
１０５０，１０５１　　絶縁層
１０５１　　絶縁層の上面
１０５２　　第２の接合部材
１０５３　　第１の接合部材
１０６０　　スペーサ組立て装置
１０６１　　基板テーブル
１０６２　　スペーサクランプユニット
１１０１，１２０１　　基板
１１０２，１１０３，１２０２，１２０３　　素子電極
１１０４，１２０４　　導電性薄膜
１１０５　　電子放出部
１１１０　　フォーミング用電源
１１１１，１１１６　　電流計
１１１２　　活性化用電源
１１１３　　薄膜（堆積物）
１１１４　　アノード電極
１１１５　　直流高電圧電源
１２０６　　段差形成部材
【図１】
2004063264.tif 000003
【図２】
2004063264.tif 000004
【図３】
2004063264.tif 000005
【図４】
2004063264.tif 000006
【図５】
2004063264.tif 000007
【図６】
2004063264.tif 000008
【図７】
2004063264.tif 000009
【図８】
2004063264.tif 000010
【図９】
2004063264.tif 000011
【図１０】
2004063264.tif 000012
【図１１】
2004063264.tif 000013
【図１２】
2004063264.tif 000014
【図１３】
2004063264.tif 000015
【図１４】
2004063264.tif 000016
【図１５】
2004063264.tif 000017
【図１６】
2004063264.tif 000018
【図１７】
2004063264.tif 000019
【図１８】
2004063264.tif 000020
【図１９】
2004063264.tif 000021
【図２０】
2004063264.tif 000022
【図２１】
2004063264.tif 000023
【図２２】
2004063264.tif 000024
【図２３】
2004063264.tif 000025
【図２４】
2004063264.tif 000026
【図２５】
2004063264.tif 000027
【図２６】
2004063264.tif 000028