(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出領域を備えたリアプレートと、
前記リアプレートと対向し、前記電子放出領域から放出された電子が照射される電子照射領域を備えたフェースプレートと、
前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に設置された絶縁性の支持体と、
前記電子放出領域と前記電子照射領域とに挟まれる空間の外に備えられ、前記支持体を前記リアプレートに固定する絶縁性の固定部材と、
を有し、
前記支持体の前記空間の領域と、前記支持体の前記空間の外の領域と、に導電性部材が形成されており、
前記導電性部材は、前記支持体が前記固定部材で固定される領域と、該固定部材と前記フェースプレートとの間の領域と、には形成されないこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
電子放出領域を備えたリアプレートと、
前記リアプレートと対向し、前記電子放出領域から放出された電子が照射される電子照射領域を備えたフェースプレートと、
前記フェースプレートとの間に設置された絶縁性の支持体と、
前記電子放出領域と前記電子照射領域とに挟まれる空間の外に備えられ、前記支持体を前記フェースプレートに固定する絶縁性の固定部材と、
を有し、
前記支持体の前記空間の領域と、前記支持体の前記空間の外の領域と、に導電性部材が形成されており、
前記導電性部材は、前記支持体が前記固定部材で固定される領域と、該固定部材と前記リアプレートとの間の領域と、には形成されないこと
を特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
前記導電性部材は、前記電子放出領域と前記電子照射領域との間の電場の方向と垂直な方向に沿って複数設けられている、請求項１または２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記導電性部材は面積抵抗が１０7〜１０14Ω／□である高抵抗膜である、請求項１から３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記支持体の前記電子放出領域および前記電子照射領域に当接する面のうちの少なくとも一方の面を含む部分に低抵抗膜が形成され、前記高抵抗膜が前記電子放出領域および前記電子照射領域の少なくとも一方に前記低抵抗膜を介して電気的に接続されている、請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記低抵抗膜の少なくとも一部が前記高抵抗膜で覆われている、請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記低抵抗膜は前記高抵抗膜との境界部が前記高抵抗膜で覆われている、請求項６に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記低抵抗膜の前記電子放出領域または前記電子照射領域と当接する部分を除く部分が前記高抵抗膜で覆われている、請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記低抵抗膜は全ての部分が前記高抵抗膜で覆われている、請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記支持体は前記低抵抗膜が形成された後に前記高抵抗膜が形成されることによって構成されている、請求項５から９のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記支持体の最外表面には前記電子放出領域と前記電子照射領域との間の電場の方向と垂直な方向に沿って複数のストライプ状導電性膜が設けられている、請求項５から１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線装置および電子線装置が用いられた画像表示装置等の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
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、たとえば表面伝導型放出素子や、「ＦＥ型」と称される電界放出型素子や、「ＭＩＭ型」と称される金属／絶縁層／金属型放出素子等が知られている。
【０００３】
表面伝導型放出素子としては、例えば、「Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ，Ｒａｄｉｏ  Ｅｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｐｈｙｓ．，１０，１２９０，（１９６５）」に記載されているものや、後述する他の例が知られている。
【０００４】
この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。表面伝導型放出素子としては、前記の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）」等が知られている。  上記のような電子放出素子を用いた画像形成装置のうちの、奥行きが薄い平面型の画像形成装置は、省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【０００５】
図１４は従来の平面型の画像形成装置をなす表示パネル部の一例を、内部構造を示すためにその表示パネルの一部を切り欠いて示す斜視図である。
【０００６】
図１４において、符号２０１４はリアプレート、符号２０１６は側壁、符号２０１２はフェースプレートであり、リアプレート２０１４、側壁２０１６およびフュースプレート２０１２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。
【０００７】
リアプレート２０１４には冷陰極素子２０２２が形成されており、さらに行方向配線（不図示）および列方向配線（不図示）が配線されている。行方向配線と列方向配線との少なくとも交差する部分には、両配線間に絶縁層が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。これら冷陰極素子２０２２、行方向配線および列方向配線によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【０００８】
フェースプレート２０１２の下面には、蛍光体からなる蛍光膜（不図示）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、蛍光膜をなす上記各色蛍光体の間には黒色体（不図示）が設けられており、さらに蛍光膜のリアプレート２０１４側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック（不図示）が形成されている。
【０００９】
また、上記気密容器の内部は１０-6Ｔｏｒｒ程度の真空に保持されており、画像形成装置の表示面積が大きくなるに従って、気密容器内部と外部の気圧差によるリアプレート２０１４およびフェースプレート２０１２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２０１４およびフェースプレート２０１２の厚みを厚くすることによって気圧差による変形・破壊を防止する手段は、画像形成装置の重量を増加させるのみならず、斜め方向から見たときに画像のゆがみや視差を生ずる。これに対し、図１４に示す従来技術においては、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための構造支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）２０２０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リアプレート２０１４と蛍光膜が形成されたフェースプレート２０１２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。
【００１０】
以上説明した表示パネルを用いた画像形成装置は、各冷陰極素子２０２２に電圧を印加すると、各冷陰極素子２０２２から電子が放出される。それと同時にメタルバックに数百［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させ、フェースプレート２０１２の内面に衝突させる。これにより、蛍光膜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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記に説明した画像形成装置においては、冷陰極素子からの放出電子を加速するためにマルチビーム電子源とフェースプレートとの間に数百Ｖ以上の高電圧（すなわち１ｋＶ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、スペーサ表面での沿面放電が懸念される。特に、スペーサの近傍から放出された電子の一部がスペーサに当たることにより、あるいは放出電子の作用で生成したイオンがスペーサに付着することにより、スペーサに帯電を引き起こし、放電が誘発される可能性がある。
【００１２】
この問題点を解決するために、スペーサに微小電流が流れるようにして帯電を除去するという第１の手段が提案されている。具体的には、絶縁性のスペーサの表面に高抵抗膜を形成することにより、スペーサの表面に微小電流が流れるようにしている。ここで用いられている帯電防止膜は酸化スズ、あるいは酸化スズと酸化インジウムとの混晶薄膜や金属膜である。
【００１３】
さらに、上記の問題点を解決するために、リアプレートから蛍光膜までの電位分布への影響を無くすためにスペーサ上にストライプ状の導電性膜を成膜するという第２の手段が、本願出願人によって出願された特開平８−１８０８２１号公報に提案されている。
【００１４】
一方、スペーサの固定手段としては、電子線放出領域である画像形成領域の外で絶縁性の固定部材（不図示）を用いて固定する手段が、米国特許第５７３１６６０号公報明細書に開示されている。
【００１５】
本出願人は、第１の手段と第２の手段の両方もしくは一方と、上記のスペーサ固定手段とを用いて検討を行い、その結果、リアプレートと蛍光膜との間に高電圧を印加した場合、スペーサ上の帯電防止膜もしくはストライプ状導電性膜がスペーサの固定領域（固定部材で固定される領域）まで存在すると、スペーサの固定部材周辺の電位分布は図１５のようになり、固定部材の上端とフェースプレートとの間で電界集中が起こり、この電界集中によって放電が誘発されるという課題を見出した。このような放電は画像形成中に突発的に発生し、画像を乱すだけでなく、放電箇所近傍の冷陰極素子や蛍光膜を著しく劣化させてしまう。
【００１６】
本発明は、スペーサを設けることによる従来の欠点を克服するものであり、高抵抗膜もしくはストライプ状導電性膜とスペーサの固定部材との境界において電界集中が起こることを防止することができる電子線発生装置および該電子線発生装置を用いた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、電子放出領域を備えたリアプレートと、前記リアプレートと対向し、前記電子放出領域から放出された電子が照射される電子照射領域を備えたフェースプレートと、前記リアプレートと前記フェースプレートとの間に設置された絶縁性の支持体と、前記電子放出領域と前記電子照射領域とに挟まれる空間の外に備えられ、前記支持体を前記リアプレートに固定する絶縁性の固定部材と、を有し、前記支持体の前記空間の領域と、前記支持体の前記空間の外の領域と、に導電性部材が形成されており、前記導電性部材は、前記支持体が前記固定部材で固定される領域と、該固定部材と前記フェースプレートとの間の領域と、には形成されないことを特徴とする。また、本発明の画像形成装置は、電子放出領域を備えたリアプレートと、前記リアプレートと対向し、前記電子放出領域から放出された電子が照射される電子照射領域を備えたフェースプレートと、前記フェースプレートとの間に設置された絶縁性の支持体と、前記電子放出領域と前記電子照射領域とに挟まれる空間の外に備えられ、前記支持体を前記フェースプレートに固定する絶縁性の固定部材と、を有し、前記支持体の前記空間の領域と、前記支持体の前記空間の外の領域と、に導電性部材が形成されており、前記導電性部材は、前記支持体が前記固定部材で固定される領域と、該固定部材と前記リアプレートとの間の領域と、には形成されないことを特徴とする。
【００１８】
上記本発明の画像形成装置の構成によれば、導電性部材が形成されている部分において支持体が固定部材に固定されることがないので、導電性部材と固定部材との境界において電界集中が起こることが防がれ、ひいては電子源もしくは電子被照射部材と固定部材との間に放電が誘発されることが防止される。
【００２０】
また、前記導電性部材は、前記電子放出領域と前記電子照射領域との間の電場の方向と垂直な方向に沿って複数設けられている構成としてもよい。
【００２１】
さらに、前記導電性部材は面積抵抗が１０7〜１０14Ω／□である高抵抗膜である構成とすることが好ましい。
【００２２】
さらに、前記支持体の前記電子放出領域および前記電子照射領域に当接する面のうちの少なくとも一方の面を含む部分に低抵抗膜が形成され、前記高抵抗膜が前記電子放出領域および前記電子照射領域の少なくとも一方に前記低抵抗膜を介して電気的に接続されている構成とすることにより、高抵抗膜と電子放出領域もしくは電子照射領域とが電気的に接続され、高抵抗膜に帯電される電子が電子放出領域もしくは電子照射領域に実質的に移動しやすくなり、高抵抗膜がより帯電しにくくなる。
【００２３】
また、前記低抵抗膜の少なくとも一部が前記高抵抗膜で覆われている構成としてもよく、さらには前記低抵抗膜は前記高抵抗膜との境界部が前記高抵抗膜で覆われている構成とすることが好ましい。これにより、低抵抗膜のエッジ部における電界集中が緩和される。
【００２４】
さらに、前記低抵抗膜の前記電子放出領域または前記電子照射領域に当接される部分を除く部分が前記高抵抗膜で覆われている構成としてもよく、さらには前記低抵抗膜は全ての部分が前記高抵抗膜で覆われている構成としてもよい。
【００２５】
また、前記支持体は前記低抵抗膜が形成された後に前記高抵抗膜が形成されることによって構成されていてもよい。
【００２６】
さらに、前記支持体の最外表面には前記電子放出領域と前記電子照射領域との間の電場の方向と垂直な方向に沿って複数のストライプ状導電性膜が設けられている構成としてもよい。
【００３２】
上記のように構成された本発明の画像形成装置によれば、導電性膜と固定部材との境界において電界集中が起こることが防がれ、電子源もしくは電子被照射部材と固定部材との間に放電が誘発されることが防止されるので、放電による画像乱れ等が発生せず、良好な画像が形成される。
【００３４】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００３５】
最初に、本発明の画像形成装置の一実施形態における表示パネルについて説明する。
【００３６】
図１は、本発明の画像形成装置の一実施態様に用いられた表示パネルを、その内部構造を示すために一部を切り欠いて示す斜視図である。
【００３７】
図１において、符号１０１５はリアプレート、符号１０１６は側壁、符号１０１７はフェースプレートであり、これら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。この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。そのため、例えばフリットガラスを接合部に塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で、摂氏４００〜５００度で１０分以上焼成することにより封着を達成する。また、上記気密容器の内部は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気密容器の破壊を防止する目的で、画像形成領域に支持体としてのスペーサ１０２０が設けられている。ここで、画像形成領域とは、図２に示す太線で囲まれる領域であり、具体的には電子源である基板１０１１における電子放出領域と、電子被照射領域である蛍光膜１０１８における電子が照射される領域との間に挟まれる空間をいう。なお、スペーサ１０２０は電子源である基板１０１１と電子被照射領域である蛍光膜１０１８との間の間隔を一定に維持する機能も有している。
【００３８】
次に、本実施形態の画像形成装置に用いられる電子源基板について説明する。
本実施形態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１０１２が基板１０１１上に配列されることにより構成されている。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、個々の素子の両端を配線で接続するはしご型配置や、冷陰極素子の一対の素子電極のＸ方向配線、Ｙ方向配線をそれぞれ接続した単純マトリクス配置が挙げられる。なお、はしご型配置の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。
【００３９】
リアプレート１０１５には基板１０１１が固定されているが、その基板１０１１上にはＮ×Ｍ個の冷陰極素子１０１２が形成されている。なお、Ｎ，Ｍは２以上の正の整数であり、目的とする表示画素数に応じて適宜設定される。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした表示装置においては、Ｎ＝３０００，Ｍ＝１０００以上の数を設定することが望ましい。Ｎ×Ｍ個の冷陰極素子１０１２は、Ｍ本の行方向配線１０１３とＮ本の列方向配線１０１４とにより単純マトリクス配線されている。これらの基板１０１１、冷陰極素子１０１２、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源（電子源）と呼ぶ。
【００４０】
本実施形態の画像形成装置に用いるマルチ電子ビーム源は、冷陰極素子１０１２が単純マトリクス状に配線された電子源もしくは冷陰極素子１０１２がはしご型に配置された電子源であれば、冷陰極素子１０１２の材料や形状あるいは製法に制限はない。したがって、マルチ電子ビーム源には、たとえば表面伝導型放出素子やＦＥ型、あるいはＭＩＭ型等の冷陰極素子を用いることができる。
【００４１】
次に、冷陰極素子としての表面伝導型放出素子を基板上に配列して単純マトリクス配線したマルチ電子ビーム源の構造について述べる。
【００４２】
図３は、図１に示した画像形成装置に用いられているマルチ電子ビーム源（電子源）を示す平面図である。基板１０１１（図１参照）上には、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電極１０１３と列方向配線電極１０１４により単純マトリクス状に配線されている。行方向配線電極１０１３と列方向配線電極１０１４との交差する部分には、各電極間に絶縁層（不図示）が形成されており、電気的な絶縁が保たれている。
【００４３】
このような構造のマルチ電子ビーム源は、あらかじめ基板１０１１上に行方向配線電極１０１３、列方向配線電極１０１４、電極間絶縁層（不図示）および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄膜とを形成した後に、行方向配線電極１０１３および列方向配線電極１０１４を介して各素子に給電して通電フォーミング処理と通電活性化処理とを行うことにより製造される。
【００４４】
本実施態様においては、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。
【００４５】
また、図１を参照すると、フェースプレート１０１７の下面には蛍光膜１０１８が形成されている。本実施態様の画像形成装置ではカラー表示パネルが用いられているので、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、例えば図４に示すようにストライプ状に塗り分けられ、各色の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ことや、外光の反射を防止して表示コントラストの低下を防ぐこと、電子ビームによる蛍光膜１０１８のチャージアップを防止すること等のためである。黒色導電体１０１０には黒鉛を主成分として用いることができるが、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よい。
【００４６】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は図４に示したストライプ状の配列に限られるものではなく、例えば図５に示すようなデルタ状配列や、それ以外の配列であってもよい。なお、モノクロームの表示パネルを作成する場合には、単色の蛍光体材料を蛍光膜１０１８に用いればよく、また黒色導電材料は必ずしも用いなくともよい。
【００４７】
さらに、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、加速電極としてのメタルバック１０１９が設けられている。メタルバック１０１９を設ける目的は、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ことや、負イオンの衝突から蛍光膜１０１８を保護することや、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ことや、蛍光膜１０１８を励起した電子の導電路として作用させること等のためである。メタルバック１０１９は、蛍光膜１０１８をフェースプレート基板１０１７上に形成した後、蛍光膜表面を平滑化処理し、その上にＡｌを真空蒸着する方法により形成されている。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。
【００４８】
また、本実施態様では用いなかったが、加速電圧の印加用や蛍光膜の導電性向上を目的として、フェースプレート基板１０１７と蛍光膜１０１８との間に、例えばＩＴＯを材料とする透明電極を設けてもよい。
【００４９】
次に、図１に示した画像形成装置におけるスペーサについて、より詳細に説明する。
【００５０】
図１に示されているように、スペーサ１０２０は電子線放出領域の幅よりも長く、電子線放出領域の外で固定部材１０２１によってフェースプレート１０１７もしくはリアプレート１０１５に固定される。通常、スペーサ１０２０の固定領域は電子放出領域（画像形成領域）の外に数十ｍｍ以上離されている。
【００５１】
本実施形態では、スペーサ１０２０の固定は、まず、スペーサ１０２０を固定するための溝が形成されている絶縁性材料（例えばアルミナ）からなる固定部材１０２１を、リアプレート１０１５上の画像形成領域外の領域に接着剤を用いて固定し、その溝に接着剤を用いてスペーサ１０２０を固定することにより行われる。接着剤としては、数百度の高温に耐え、真空中での脱ガスが少ないものが望ましく、例えばセラミック系の接着剤が有効である。
【００５２】
図６は図１に示した画像形成装置のＡ−Ａ線における断面図、図７は図６に示したスペーサ等を示す正面図である。図６において、符号１０４０は素子電極を示す。
【００５３】
スペーサ１０２０には、少なくともスペーサ１０２０の固定領域（固定部材１０２１によって固定される領域）を除いた領域において、帯電防止を目的として導電性膜からなる高抵抗膜１０２０ｂおよびリアプレート１０１５とフェースプレート１０１７との間の電位分布への影響を無くすための複数のストライプ状導電性膜１０２０ｄが成膜されている。このように、少なくともスペーサ１０２０の固定領域を除いた領域において、スペーサ１０２０に高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄを成膜することによって、高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄとスペーサ１０２０の固定部材１０２１との境界への電界集中を防ぐことができる。高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄは、スペーサ１０２０の少なくとも画像形成領域内に配置される部分に形成されている。
【００５４】
高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄは、あるいは、スペーサ１０２０の固定領域を除いて、スペーサ１０２０の画像形成領域の外に配置される部分にまで延長された状態に形成されていてもよい。これにより、スペーサ１０２０のうちの画像形成領域内に配置される部分全体に高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄが設けられることとなるため、これらによるスペーサ１０２０の帯電防止がより良好になされる。なお、このとき、高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄは、スペーサ１０２０の高さの数倍の長さが画像形成領域の外に延長された状態に設けられる。
【００５５】
また、各ストライプ状導電性膜１０２０ｄは、リアプレート１０１５の電子源とフェースプレート１０１７の蛍光膜１０１８との間に発生する電場の方向に対して垂直な方向に沿って設けられている。なお、スペーサ１０２０は、高抵抗膜１０２０ｂおよびストライプ状導電性膜１０２０ｄのうちの少なくとも一方が形成されている構成であってもよい。
【００５６】
高抵抗膜１０２０ｂは、絶縁性部材１０２０ａの表面のうちの少なくとも気密容器内の真空中に露出する面に成膜されており、フェースプレート１０１７の内側（メタルバック１０１９等）および基板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ている。本実施形態においては、スペーサ１０２０は薄板状に形成され、行方向配線１０１３に沿って平行に配置され、行方向配線１０１３に電気的に接続されている。
【００５７】
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。この点に関しては、既に述べた通りである。
【００５８】
スペーサ１０２０の絶縁性部材１０２０ａ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させたガラス、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を構成する部材と近いものが好ましい。
【００５９】
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１０14Ω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表面抵抗Ｒ／□は１０13Ω以下であることがさらに好ましい。表面抵抗の下限はスペーサ１０２０の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、１０7Ω以上であることが好ましい。
【００６０】
絶縁材料上に形成された高抵抗膜１０２０ｂの厚みｔは１０ｎｍ〜１μｍの範囲が望ましい。材料の表面エネルギーおよび基板との密着性や基板温度によっても異なるが、一般的に厚みが１０ｎｍ以下である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ｔは５０〜５００ｎｍであることが望ましい。表面抵抗Ｒ／□はρ／ｔで示され、以上に述べた高抵抗膜１０２０ｂの表面抵抗Ｒ／□と厚みｔとの好ましい範囲から、帯電防止膜の比抵抗ρは０．１Ωｃｍから１０8Ωｃｍであることが好ましい。さらに表面抵抗と膜厚とのより好ましい範囲を実現するためには、ρは１０2から１０6Ωｃｍとすることが好ましい。
【００６１】
スペーサ１０２０は、上述したようにその上に形成した高抵抗膜１０２０ｂに電流を流すことにより、あるいはディスプレイ全体が動作中に発熱することにより、その温度が上昇する。高抵抗膜１０２０ｂ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１０２０に流れる電流が増加し、さらに温度上昇をもたらす。そして電流は電源の限界を越えるまで増加しつづける。このような電流の暴走が発生する抵抗温度係数の値は経験的に負の値で絶対値が１％以上である。そのため、高抵抗膜１０２０ｂの抵抗温度係数は−１％未満であることが望ましい。
【００６２】
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できる。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１０２０の抵抗を所望の値に制御しやすい。
【００６３】
帯電防止特性を有する高抵抗膜１０２０ｂの他の材料として、アルミと遷移金属合金との窒化物は、遷移金属の組成を調整することにより、良伝導体から絶縁体まで広い範囲に抵抗値を制御できるので好適な材料である。さらには、後述する画像形成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り、かつその抵抗温度係数が−１％未満であり、実用的に使いやすい材料である。上記の遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等が挙げられる。
【００６４】
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１０２０ａ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。成膜範囲は画像形成領域内にさらされる部分だけであるので、スペーサ１０２０をフェースプレート１０１７またはリアプレート１０１５に固定するための領域はマスク処理などを行う。また、この成膜しない領域を用いてディッピングなどの成膜方法も用いることが可能である。
【００６５】
再び図１を参照すると、Ｄx1〜Ｄxm、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とそれぞれ電気的に接続している。
【００６６】
また、気密容器内部を真空となるように排気するには、気密容器を組み立てた後、不図示の排気管と真空ポンプとを接続し、気密容器内を１０-7Ｔｏｒｒ程度の真空度まで排気する。その後、排気管を封止するが、気密容器内の真空度を維持するために、封止の直前あるいは封止後に気密容器内の所定の位置にゲッター膜（不図示）を形成する。ゲッター膜とは、たとえばＢａを主成分とするゲッター材料をヒーターもしくは高周波加熱により加熱し蒸着して形成した膜であり、そのゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１０-5から１０-7Ｔｏｒｒの真空度に維持される。
【００６７】
以上説明した表示パネルを用いた画像形成装置は、容器外端子Ｄx1〜ＤxmおよびＤy1〜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］から数［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の内面のターゲットとしての蛍光膜１０１８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。
【００６８】
通常、表面伝導型放出素子（冷陰極素子１０１２）への印加電圧は１２〜１６［Ｖ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との距離は０．１〜８［ｍｍ］程度、メタルバック１０１９と冷陰極素子１０１２との間の電圧は０．１〜１０［ｋＶ］程度である。
【００６９】
以上、本実施形態の画像形成装置における表示パネルの基本構成と製法、および画像形成装置の概要を説明した。
【００７０】
なお、本発明は、画像表示用として好適な画像形成装置に限るものではなく、例えば感光性ドラムと発光ダイオード等とで構成された光プリンタの、発光ダイオード等に代わる発光源として、上記に説明したような画像形成装置を用いることもできる。また、画像形成部材として用いられるのは、蛍光体のように直接発光する物質に限られず、電子の帯電による潜像画像が形成されるような部材であってもよい。さらに、本発明は、例えば電子顕微鏡のように、電子源からの放出された電子の被照射部材が蛍光体等の画像形成部材以外のものである場合にも適用することができる。したがって、本発明は、電子被照射部材を特定しない一般的な電子線発生装置としての形態もとりうる。
【００７１】
【実施例】
次に、上記に説明した画像形成装置の具体的な構成について、図面を参照して説明する。
【００７２】
（第１の実施例）
図８は、本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す断面図である。図８において、符号１０１５はリアプレート、符号１０１６は側壁、符号１０１７はフェースプレートをそれぞれ示し、これらのリアプレート１０１５、側壁１０１６およびフュースプレート１０１７によって、表示パネルの内部を真空に維持するための外囲器（気密容器）が形成されている。
【００７３】
リアプレート１０１５上に固定されている基板１０１１には冷陰極素子１０２１（図１参照）が形成されており、かつ、行方向配線１０１３および列方向配線１０１４（図１参照）が配線されている。行方向配線１０１３と列方向配線１０１４と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。
【００７４】
フェースプレート１０１７の下面には、蛍光体からなる蛍光膜１０１８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１０１８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１０１８のリアプレート１０１５側の面には、Ａｌ等からなるメタルバック１０１９が形成されている。
【００７５】
さらに、画像形成装置の内部には、比較的薄いガラス板からなり大気圧を支えるための支持体（スペーサあるいはリブと呼ばれる）１１２０が、基板１０１１に絶縁性の治具（不図示）を用いて設けられている。
【００７６】
図８および図９に示すように、本実施例のスペーサ１１２０は、帯電防止膜としての高抵抗膜１１２０ｂを確実に機能させるために、リアプレート１０１５あるいは蛍光膜１０１８と当接される面の少なくとも１方の面に低抵抗膜１１２０ｃが設けられている。これにより高抵抗膜１１２０ｂとリアプレート１０１５あるいは蛍光膜１０１８との間の電気的接続が確保される。また、低抵抗膜１１２０ｃの少なくとも一部が高抵抗膜１１２０ｂによって覆われる構成にすることにより、低抵抗膜１１２０ｃのエッジ部における電界集中を緩和している。
【００７７】
ここで、低抵抗膜１１２０ｃとは、低抵抗膜が設けられていないときに比べて、キャリア（電子または正孔）を高抵抗膜１１２０ｂから電子源側もしくは正制御電極（加速電極）側に実質的に移動させやすくすることができるものをいう。より具体的には、高抵抗膜と低抵抗膜との関係は、高抵抗膜の抵抗率が低抵抗膜の抵抗率よりも高い関係になっているか、あるいは高抵抗膜のシート抵抗が低抵抗膜のシート抵抗よりも高くなっており、それにより実質的に高抵抗膜のキャリアを電子源側もしくは制御電極側に移動させやすくなっているかの、少なくとも一方の条件を満たしていればよい。以下では、低抵抗膜について中間電極層（中間層）という名称も用いる。中間電極層（中間層）は以下の（１）〜（３）に列挙する複数の機能を有する。
【００７８】
（１）高抵抗膜１１２０ｂをフェースプレート１０１７および基板１０１１と電気的に接続する。
【００７９】
既に説明したように、高抵抗膜１１２０ｂはスペーサ１１２０の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１１２０ｂをフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）および基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と直接接続した場合、接続部界面に大きな接触抵抗が発生し、スペーサ１１２０の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。これを避けるために、フェースプレート１０１７および基板１０１１と接触するスペーサ１１２０の当接面あるいは側面部に、低抵抗の中間層を設けている。
【００８０】
（２）高抵抗膜１１２０ｂの電位分布を均一化する。
【００８１】
冷陰極素子１０１２から放出された電子は、フェースプレート１０１７と基板１０１１との間に形成された電位分布に従って電子軌道をなす。スペーサ１１２０の近傍で電子軌道に乱れが生じないようにするためには、高抵抗膜１１２０ｂ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１１２０ｂをフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）および基板１０１１（配線１０１３、１０１４等）と直接接続した場合、接続部界面の接触抵抗のために、接続状態のむらが発生し、高抵抗膜１１２０ｂの電位分布が所望の値からずれてしまう可能性がある。これを避けるために、スペーサ１１２０がフェースプレート１０１７および基板１０１１と当接するスペーサ１１２０の端部（当接面或いは側面部）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１１２０ｂ全体の電位を制御することを可能にした。
【００８２】
（３）放出電子の軌道を制御する。
【００８３】
冷陰極素子１０１２より放出された電子は、上述したように、フェースプレート１０１７と基板１０１１との間に形成された電位分布に従って電子軌道をなす。スペーサ１１２０近傍の冷陰極素子１０１２から放出された電子の軌道に関しては、スペーサ１１２０が設置されていることに伴う制約（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ためには、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および基板１０１１と当接する面の側面部に低抵抗の中間層を設けることにより、スペーサ１１２０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できる。
【００８４】
また、低抵抗膜１１２０ｃの材料は、高抵抗膜１１２０ｂの材料に比べて十分に低い抵抗値を有するものを選択すればよく、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｙ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、およびＰｄ，Ａｇ，Ａｕ，ＲｕＯ2，Ｐｄ−Ａｇ等の金属や金属酸化物とガラス等とから構成される印刷導体、あるいはＩｎ2Ｏ3−ＳｎＯ2等の透明導体およびポリシリコン等の半導体材料等から適宜選択することができる。
【００８５】
また、リアプレート１０１５から蛍光膜１０１８までの電位分布への影響を無くすために、スペーサ１１２０上にストライプ状導電性膜１１２０ｄを成膜した。このように、少なくともスペーサ１１２０の固定領域を除いた領域において、スペーサ１１２０に高抵抗膜１１２０ｂ、低抵抗膜１１２０ｃおよびストライプ状導電性膜１１２０ｄを成膜することによって、高抵抗膜１１２０ｂ、低抵抗膜１１２０ｃおよびストライプ状導電性膜１１２０ｄによる電場の拡張を防ぎ、放出電子軌道への影響を無くし、かつ、高抵抗膜１１２０ｂ、低抵抗膜１１２０ｃおよびストライプ状導電性膜１１２０ｄとスペーサ１１２０の固定部材１０２１との境界への電界集中を防ぐことができた。
【００８６】
図９は図８に示したスペーサ等を示す正面図である。基板１０１１の上には冷陰極素子１０１２が配列され、電子放出領域Ｌが形成されている。スペーサ１１２０は電子放出領域からＬ2だけ離れたところで固定部材１０２１によって固定されている。ここで、Ｌ2の長さは約２０ｍｍである。また、スペーサ１１２０上には、電子放出領域からＬ1のところまで導電性膜が成膜されている。ここで、Ｌ1の長さは６ｍｍとした。なお、スペーサ１１２０の高さは２ｍｍとした。
【００８７】
これにより、上記のようにマルチビーム電子源が形成されたリアプレート１０１５と、蛍光膜１０１８が形成されたフェースプレート１０１７との間は約２ｍｍの間隔に保たれ、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。
【００８８】
（第２の実施例）
図１０は本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す断面図、図１１は図１０に示したスペーサ等を示す正面図である。図１０において、図８に示した画像形成装置と同じ構成には同符号を付し、それらの詳しい説明は省略する。
【００８９】
本実施例におけるスペーサ１２２０は、側面にストライプ状導電性膜が設けられていない点を除いて、図８および図９に示したスペーサ１１２０と同様に構成されている。本実施例においても、高抵抗膜１２２０ｂおよび低抵抗膜１２２０ｃとスペーサ１２２０の固定部材１０２１との境界への電界集中を防ぐことができた。
【００９０】
（第３の実施例）
図１２は本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す断面図、図１３は図１２に示したスペーサ等を示す正面図である。図１２において、図８に示した画像形成装置と同じ構成には同符号を付し、それらの詳しい説明は省略する。
【００９１】
本実施例におけるスペーサ１３２０は、高抵抗膜および低抵抗膜が設けられていない点を除いて、図８および図９に示したスペーサ１１２０と同様に構成されている。本実施例においても、ストライプ状導電性膜１３２０ｄとスペーサ１３２０の固定部材１０２１との境界への電界集中を防ぐことができた。
【００９２】
なお、上記の実施形態および各実施例ではスペーサの固定部材をリアプレート１０１５側に固定する場合を例に挙げて説明したが、スペーサの固定部材をフェースプレート１０１７側に固定した場合であっても、同様の効果を得ることができる。
【００９３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、電子源における電子が放出される領域と電子被照射部材における電子が照射される領域との間に挟まれる所定領域の外で支持体を電子源もしくは電子被照射部材に対して固定する固定部材が備えられているとともに、支持体の少なくとも所定領域内に配置される部分には支持体が帯電することを防ぐための導電性部材が形成されているので、導電性部材と固定部材との境界において電界集中が発生することが防ぐことができ、ひいては電子源もしくは電子被照射部材と固定部材との間に放電が誘発されることを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置の一実施態様に用いられた表示パネルを、その内部構造を示すために一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図２】図１に示した画像形成装置における画像形成領域を示す斜視図である。
【図３】図１に示した画像形成装置に用いられているマルチ電子ビーム源（電子源）を示す平面図である。
【図４】図１に示した画像形成装置の蛍光膜における蛍光体の塗り分け状態を示す図である。
【図５】図１に示した画像形成装置の蛍光膜における蛍光体の、他の塗り分け状態を示す図である。
【図６】図１に示した画像形成装置のＡ−Ａ線における断面図である。
【図７】図６に示したスペーサ等を示す正面図である。
【図８】本発明の画像形成装置の第１の実施例を示す断面図である。
【図９】図８に示したスペーサ等を示す正面図である。
【図１０】本発明の画像形成装置の第２の実施例を示す断面図である。
【図１１】図１０に示したスペーサ等を示す正面図である。
【図１２】本発明の画像形成装置の第３の実施例を示す断面図である。
【図１３】図１２に示したスペーサ等を示す正面図である。
【図１４】従来の平面型の画像形成装置をなす表示パネル部の一例を、内部構造を示すためにその表示パネルの一部を切り欠いて示す斜視図である。
【図１５】従来の画像形成装置におけるスペーサ固定部材周辺の電位分布を示す図である。
【符号の説明】
１０１０    黒色導電材
１０１１    基板
１０１２    冷陰極素子
１０１３    行方向配線電極
１０１４    列方向配線電極
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
１０２０，１１２０，１２２０，１３２０    スペーサ
１０２０ａ，１１２０ａ，１２２０ａ，１３２０ａ    絶縁性部材
１０２０ｂ，１１２０ｂ，１２２０ｂ    高抵抗膜
１０２０ｄ，１１２０ｄ，１３２０ｄ    ストライプ状導電性膜
１０２１    固定部材
１１２０ｃ，１２２０ｃ    低抵抗膜
【図１】
0004077972.tif 000002
【図２】
0004077972.tif 000003
【図３】
0004077972.tif 000004
【図４】
0004077972.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
0004077972.tif 000009
【図９】
0004077972.tif 000010
【図１０】
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【図１１】
0004077972.tif 000012
【図１２】
0004077972.tif 000013
【図１３】
0004077972.tif 000014
【図１４】
0004077972.tif 000015
【図１５】
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