(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子放出素子を有する電子源と、前記電子源より放出される電子が照射されるターゲットとを内包する気密容器を有しており、該気密容器内の前記電子源と前記ターゲットとの間にスペーサを有する電子線装置において、
前記スペーサは、表面に面積抵抗が１０7［Ω／□］〜１０14［Ω／□］で、平均粗さが０．０５μｍ以上１００μｍ以下の凹凸形状を備えた板状のスペーサであり、
前記凹凸は、前記スペーサの表面に対して平行であって前記電子源と前記ターゲットとを結ぶ線に対して直角な方向を含む少なくとも二方向に対して、周期的な凹凸形状であり、
前記スペーサ表面の二次電子放出係数は垂直入射条件において二次電子放出係数δ＝１を満足する入射エネルギーを２個有しており、前記δ＝１条件をみたす２つのエネルギーのうち大きい方のエネルギーを第２クロスポイントエネルギーとしたとき、第２クロスポイント以下の入射エネルギーにおいて、入射角θ、０度での一次電子に対する二次電子放出係数のそれぞれを、
【数１】
0004115051.tif 000014
として、ｍ1、ｍ2を、
ｍ1＝０．６８２７３、
ｍ2＝０．８６２１２
とするときに、
下式：
【数２】
0004115051.tif 000015
0004115051.tif 000016
におけるパラメーターである二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0を、入射エネルギーが１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０−１６Ｊ）でかつ入射角を０度にして測定した二次電子放出係数の値及び入射角θを２０度、４０度、６０度、及び８０度にしてそれぞれ測定した二次電子放出係数の値から前記一般式（１）に最小自乗法による回帰分析を行って求めたときに、その値が１０以下であることを特徴とする電子線装置。
【請求項２】
前記第２クロスポイント以下の入射エネルギーにおいて、前記スペーサ表面の二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0を、入射エネルギーが１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０−１６Ｊ）でかつ入射角を０度にして測定した二次電子放出係数の値及び入射角θを２０度、４０度、６０度、及び８０度にしてそれぞれ測定した二次電子放出係数の値から前記一般式（１）に最小自乗法による回帰分析を行って求めたときに、その値が５以下である請求項１に記載の電子線装置。
【請求項３】
前記スペーサは、表面に凹凸形状を備えている基板と、該凹凸形状部を被覆する膜とを有しており、該膜の膜厚は、前記基板の凹凸形状の最高部と最深部の高さの差よりも小さい請求項１又は２に記載の電子線装置。
【請求項４】
前記凹凸形状は、前記電子源からの電子線の軌道及び前記ターゲットの側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形成されている請求項１乃至３のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項５】
前記凹凸形状は、前記スペーサの表面と平行な方向のいずれに沿っても凹凸が形成されている請求項１乃至４のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項６】
前記凹凸形状は、平均周期が１００μｍ以下である請求項１乃至５のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項７】
前記凹凸形状は、平均周期が１０μｍ以下である請求項６に記載の電子線装置。
【請求項８】
前記凹凸形状は、少なくとも２種以上の凹凸の繰返し周期よりなる請求項１乃至７のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項９】
前記スペーサは、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜は、該膜を平滑基板上に平滑表面を有するように形成した際に、垂直入射条件で測定した二次電子放出係数が３．５以下となる組成の膜である請求項１乃至８のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項１０】
前記スペーサは、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜において、表面の酸素濃度が膜内部の酸素濃度よりも大である請求項１乃至９のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項１１】
前記スペーサは、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜は、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る形成されたものである請求項１乃至１０のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項１２】
前記スペーサは、前記電子源と当接しており、前記スペーサは、表面の少なくとも一部に設けた第１の膜と、前記電子源との当接部に設けた導電性膜とを有しており、前記第１の膜と導電性膜とは接触している請求項１乃至１１のいずれかに記載の電子線装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線装置及びその応用である画像表示装置等の画像形成装置に関する。また、電子線装置で使用できるスペーサに関する。
【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、例えば表面伝導型電子放出素子や、電界放出素子（以下ＦＥ型と記す）や、金属／絶縁層／金属型放出素子（以下ＭＩＭ型と記す）、などが知られている。
【０００３】
表面伝導型電子放出素子としては、例えば、M. I. Elinson, Radio Eng. Electron Phys., 10, 1290, (1965)や、後述する他の例が知られている。
【０００４】
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、Ｉｎ2 Ｏ3 ／ＳｎＯ2 薄膜によるもの[M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEETrans.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。
【０００５】
これらの表面伝導型電子放出素子の素子構成の典型的な例として、図３３に前述のＭ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子の平面図を示す。同図において、３００１は基板で、３００４はスパッタで形成された金属酸化物よりなる導電性薄膜である。導電性薄膜３００４は図示のようにＨ字形の平面形状に形成されている。該導電性薄膜３００４に後述の通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより、電子放出部３００５が形成される。図中の間隔Ｌは、０．５〜１［ｍｍ］、Ｗは、０．１［ｍｍ］に設定されている。尚、図示の便宜から、電子放出部３００５は導電性薄膜３００４の中央に矩形の形状で示したが、これは模式的なものであり、実際の電子放出部の位置や形状を忠実に表現しているわけではない。
【０００６】
Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌらによる素子をはじめとして上述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導電性薄膜３００４に通電フォーミングと呼ばれる通電処理を施すことにより電子放出部３００５を形成するのが一般的であった。すなわち、通電フォーミングとは、前記導電性薄膜３００４の両端に一定の直流電圧、もしくは、例えば１Ｖ／分程度の非常にゆっくりとしたレートで昇圧する直流電圧を印加して通電し、導電性薄膜３００４を局所的に破壊もしくは変形もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態の電子放出部３００５を形成することである。尚、局所的に破壊もしくは変形もしくは変質した導電性薄膜３００４の一部には、亀裂が発生する。前記通電フォーミング後に導電性薄膜３００４に適宜の電圧を印加した場合には、前記亀裂付近において電子放出が行われる。
【０００７】
また、ＦＥ型の例は、例えば、W. P. Dyke & W. W. Dolan,“Field Emission”,Advance in Electron Physics,8,89(1956)や、あるいは、C.A.Spindt,“Physical Properties of Thin-Film Field Emission Cathodes with Molybdenium cones”,J.Appl.Phys.,47,5248(1976)などが知られている。
【０００８】
ＦＥ型の素子構成の典型的な例として、図３４に前述のC. A. Spindtらによる素子の断面図を示す。同図において、３０１０は基板で、３０１１は導電材料よりなるエミッタ配線、３０１２はエミッタコーン、３０１３は絶縁層、３０１４はゲート電極である。本素子は、エミッタコーン３０１２とゲート電極３０１４の間に適宜の電圧を印加することにより、エミッタコーン３０１２の先端部より電界放出を起こさせるものである。
【０００９】
また、ＦＥ型の他の素子構成として、図３４のような積層構造ではなく、基板上に基板平面とほぼ平行にエミッタとゲート電極を配置した例もある。
【００１０】
また、ＭＩＭ型の例としては、例えば、C. A. Mead,“Operation of Tunnel-Emission Devices, J. Appl. Phys., 32, 646(1961)などが知られている。ＭＩＭ型の素子構成の典型的な例を図３５に示す。同図は断面図であり、図において、３０２０は基板で、３０２１は金属よりなる下電極、３０２２は厚さ１００Å程度の薄い絶縁層、３０２３は厚さ８０〜３００Å程度の金属よりなる上電極である。ＭＩＭ型においては、上電極３０２３と下電極３０２１の間に適宜の電圧を印加することにより、上電極３０２３の表面より電子放出を起こさせるものである。
【００１１】
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、加熱用ヒーターを必要としない。したがって、熱陰極素子よりも構造が単純であり、微細な素子が作成可能である。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ーの加熱により動作するために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。
【００１２】
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。
【００１３】
例えば、表面伝導型電子放出素子は、冷陰極素子のなか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。
【００１４】
また、表面伝導型電子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、等が研究されている。特に、画像表示装置への応用としては、例えば本出願人による米国特許第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画像表示装置が研究されている。表面伝導型電子放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像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言える。
【００１５】
また、ＦＥ型を多数個ならべて駆動する方法は、例えば本出願人による米国特許第４，９０４，８９５号に開示されている。また、ＦＥ型を画像表示装置に応用した例として、例えば、Ｒ．Ｍｅｙｅｒらにより報告された平板型表示装置が知られている[R. Meyer:“Recent Development on Micro-Tips Display at LETI, Tech. Digest of 4th Int. Vacuum Microelectronics Conf.,Nagahama,pp.6〜9(1991)]。
【００１６】
また、ＭＩＭ型を多数個並べて画像表示装置に応用した例は、例えば本出願人による特開平３−５５７３８号公報に開示されている。
【００１７】
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で、奥行きの薄い平面型表示装置は省スペースかつ軽量であることから、ブラウン管型の画像表示装置に置き換わるものとして注目されている。
【００１８】
図３６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。
【００１９】
図中、３１１５はリアプレート、３１１６は側壁、３１１７はフェースプレートであり、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）を形成している。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３６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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
また、上記気密容器の内部は１０-6Ｔｏｒｒ（１．３×１０-4Ｐａ）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３１１７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３６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）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間は通常サブミリ乃至数ミリに保たれ、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。
【００２３】
以上説明した表示パネルを用いた画像表示装置に、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至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］乃至数［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。
【００２４】
【発明が解決しようとする課題】
以上説明した画像表示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。第１に、スペーサ３１２０の近傍から放出された電子の一部がスペーサ３１２０に当たることにより、あるいは放出電子の作用でイオン化したイオンがスペーサに付着することにより、スペーサ帯電をひきおこす可能性がある。このスペーサの帯電により冷陰極素子３１１２から放出された電子はその軌道を曲げられ、蛍光体上の正規な位置とは異なる場所に到達し、スペーサ近傍の画像が歪んで表示される。
【００２５】
第２に、冷陰極素子３１１２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３１１７との間には数百Ｖ以上の高電圧（即ち１ｋＶ／ｍｍ以上の高電界）が印加されるため、マルチ電子源とフェースプレート３１１７間のスペーサ３１２０表面に沿った沿面放電が懸念される。特に、上記のようにスペーサが帯電している場合は、放電が誘発される可能性がある。
【００２６】
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提案として米国特許第５，７６０，５３８号が開示されている。そこでは絶縁性のスペーサの表面に帯電防止膜としての高抵抗薄膜を形成することにより、スペーサ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混晶薄膜や金属膜である。
【００２７】
また、高抵抗膜により帯電を除去する方法だけでは画像のゆがみの低減が不十分であることがあった。この問題は、高抵抗膜付きスペーサと上下基板すなわちフェースプレート（以下、「ＦＰ」という。）およびリアプレート（以下、「ＲＰ」という。）との間の電気的接合が不十分であり、接合部付近に電荷が集中することが要因として考えられる。この点を解決する提案として特開平８−１８０８２１号公報や特開平１０−１４４２０３号公報のように、スペーサのＦＰ側の端面およびＲＰ側の端面を１００〜１０００ミクロン程度の範囲で金属または高抵抗膜より比抵抗の低い材料で被覆することにより、上下基板との電気的コンタクトを確保するとともにフェースプレートからの反射電子（反射電子）の入射による帯電を抑制する手法がある。
【００２８】
これらの高抵抗膜の付与手段や放出電子の軌道制御と後述する電気的コンタクトを目的とした低抵抗膜部分形成によっても、フェースプレートの素材や膜厚、形状、陽極加速電圧、等の電子線装置の他の設計パラメータによっては、スペーサ上の帯電の抑制が不十分であり、発光点の変位やスペーサ付近での部分的な微少放電の発生などの問題があった。
【００２９】
これらの帯電の原因の詳細は明らかにはなっていないが、以下のような背景が要因となっていると考えられる。
【００３０】
後述するスペーサの容量や抵抗を実効的に増大させる要因が存在すること、若しくは、スペーサに近接する冷陰極素子３１１２の非選択期間に最近接以外の冷陰極素子３１１２からの反射電子や陰極との接合付近の電界集中領域からの異常な電界放出に曝されていること等がスペーサの帯電の要因となっていると推測される。また、後述するスペーサ表面の二次電子放出係数が設計上制御されていないこともスペーサの帯電の要因となっていると考えられる。
【００３１】
［背景１] スペーサ表面の高抵抗膜の緩和時定数による制限
スペーサ表面の任意の領域における帯電と緩和の過程の進行は、一般に誘電体の帯電モデルを適用することで、注入電流に対する帯電電位の時間遅延として考慮することができる。
【００３２】
図１２は、実効的注入電流ｉｃがスペーサ表面の任意の位置ｚに電流源から供給され、注入領域から上下電極を見た容量抵抗成分によって、緩和するモデルを説明した図である。この図中、Ｖａは、電圧源から陽極に印加される電圧を意味し、ｉｃは、高さｚｈ（ｈはスペーサの高さに相当、０＜ｚ＜１）の位置に供給される実効的注入電流であり、二次電子電流と一次電子電流の差に一致する。Ｃ１、Ｒ１は注入領域と陽極との間の緩和時定数を規定する静電容量値、抵抗値を意味し、Ｃ２、Ｒ２は注入領域と陰極との間の緩和時定数を規定する静電容量値、抵抗値を意味する。このとき、抵抗と容量が高さ方向において一様に分布しているとき、スペーサの抵抗Ｒと容量Ｃを用いて、Ｃ１、Ｃ２、Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ、Ｃ／（１−ｚ）、Ｒ（１−ｚ）、Ｃ／ｚ、Ｒｚと記述される。
【００３３】
任意の位置の注入電流に対して、互いに重ねあわせの原理が成立するから、図１２のように、陽極陰極間に電圧源により高圧Ｖａ印加し、着目領域位置ｚに真空側から入射する電子電流を出入りの差分をとった値である実効的注入電流Ｉｃとして扱い、これを電流源として供給する等価回路で定式化して帯電過程を考えて一般性を失わずに、スペーサ上の任意の高さの領域の電位を規定できる。
【００３４】
以下に、スペーサの構成として好適な構成を考案するために、具体的に本発明の電子線放出装置において好適な絶縁性もしくは高抵抗膜付きスペーサ上の帯電電位の緩和過程の定式化を行う。簡単の為に、電気定数のスペーサ表面上の分布が均一であることを仮定する。先ず、スペーサ表面への実効的な注入電荷速度を電流源が供給する電流量として扱い入射電子のエネルギー分布入射角度分布を考慮して定式化すると、
電子放出素子からの放出電子電流量 Ｉｅ
高さｚｈ（０＜ｚ＜１）における入射電子量割合 βij
高さｚｈ（０＜ｚ＜１）における二次電子放出係数 δij
添字i,jはそれぞれ、入射エネルギーと入射角度に対応する位置ｚにおける一次電子電流量Ｉｐ
Ｉｐ＝ΣΣＩｐij＝ΣΣβij×Ｉｅ
位置ｚにおける二次電子電流量Ｉｓ
Ｉｓ＝ΣΣδij×Ｉｐij＝ΣΣδij×βij×Ｉｅ
位置ｚにおける電荷注入速度Ｉｃ
Ｉｃ＝ΣΣ（δij−１）×Ｉｐij＝ΣΣ（δij−１）×βij×Ｉｅ
と表される。
【００３５】
最終的に注入電荷速度Ｉｃは、
【００３６】
【数５】
0004115051.tif 000002
【００３７】
と記述できる。
【００３８】
ただし、ＰはＰ＝ΣΣ（δij−１）×βijで記述され、Ｉｅには独立の係数であるが、帯電の進行により、実際には変化することが予想される。
【００３９】
次に、注入領域からみたスペーサ膜の容量と抵抗の配置は、簡単のためにスペーサの高さ方向（陽極陰極間の高圧印加方向に一致）に抵抗と容量の変動が存在しないと仮定して考える。このとき、陽極・陰極からみたスペーサの面方向の抵抗と容量をＲ，Ｃ、スペーサの高さをｈ、注入領域の高さをｚｈ、（０≦ｚ≦１、陽極側ｚ＝１）とすると、注入領域上下に存在する電気定数は位置ｚに対応して規定される。さらに、陽極・陰極間は電圧源により電圧が印加されているので実効インピーダンスＺが０として捉えられる。従って、注入された帯電電荷は、注入領域の上下に位置する抵抗と容量のそれぞれの並列抵抗、並列容量を通じて緩和されると理解される。位置ｚにある注入領域とＧＮＤとの間の抵抗は、ｚ（１−ｚ）Ｒ、容量は、Ｃ／ｚ＋Ｃ／（１−ｚ）であり、緩和パスの応答時定数τは、任意の位置において元のスペーサ抵抗容量積に一致しＣＲとなる。
【００４０】
このときの任意の場所の電位は、前述の等価回路図の図１２における全閉路に電流に関する微分方程式をたてて得られた解から、時間の関数として記述される。
【００４１】
電子放出素子の連続的な駆動条件下で、電子放出開始時刻をｔ＝０とすると、最終的に、注入領域の帯電電位の進行過程を表すΔＶ（ｔ）は
【００４２】
【数６】
0004115051.tif 000003
【００４３】
となり、抵抗値Ｒと実効的注入電流Ｉｃの積に依存していることがわかる。
【００４４】
帯電の時間的進行を、図１３に示す様に、横軸に時間、縦軸に電子放出素子からのエミッション電流量とスペーサ上の帯電電位電子放出時間をとり、休止時間（すなわち選択期間、非選択期間）としてｔ１秒、ｔ２秒毎に繰り返す駆動をしたときについて考えると、一般式（３）より注入領域の最初の周期（ｔ１＋ｔ２秒）の終了時の帯電電位ΔＶは
【００４５】
【数７】
0004115051.tif 000004
【００４６】
となり、ｔ２＞＞τ又はｔ１＜＜τの条件以外では、近傍の素子の駆動毎に帯電が蓄積していくことが予想される。以上がスペーサの帯電の緩和過程の記述である。
【００４７】
一方、表示素子としては、選択期間ｔ１中の放出電子量に依存してビーム位置が変化すること（Ｄｕｔｙ依存）が問題となるが、このような発光位置のＤｕｔｙ依存は、放出電子量（Ｉｅとパルス幅の積）に対する一般式（３）の示すΔＶの変化として捉えることができるから、一般式（３）の両辺を、放出電子量（Ｉｅとパルス幅の積）で微分する。
【００４８】
【数８】
0004115051.tif 000005
【００４９】
となるが、駆動条件や材料定数により簡単化され、絶縁性材料である場合や選択時間が非常に短い場合はＣＲ＝τ>>ｔ１が成立し、
【００５０】
【数９】
0004115051.tif 000006
【００５１】
低抵抗材料である場合や選択時間が非常に長い場合はＣＲ＝τ<<ｔ１が成立し、
【００５２】
【数１０】
0004115051.tif 000007
【００５３】
上記の定式化をもとに、発光位置のＤｕｔｙ依存すなわち、選択期間における階調依存を規定するパラメータを説明する。
【００５４】
陽極陰極間の加速電圧を維持する条件から、スペーサは表面方向にある程度の絶縁性もしくは高抵抗性を有していることが好ましい。そのため、通常は任意の位置における帯電電位のＤｕｔｙ依存を考慮する場合、一般式（６）を適用することが好ましい。したがって、Ｄｕｔｙ依存を抑制するためには、スペーサ材料の誘電率を大きくするか断面積を大きくすることが要求されるが、誘電率の材料上の制御可能範囲は比抵抗に比較して極端に狭く、膜厚に関しても、プロセス上の理由から効果的な大きさを確保することはできない。したがって、パラメータＰを抑制することが必要となる。
【００５５】
さらには、休止期間における帯電緩和の効果を高めるという観点から見ると、前述の一般式（４）で説明したように抵抗と静電容量から規定される時定数より短い繰り返し周期でスペーサに電荷が注入されれば電荷が蓄積されてしまう。仮にスペーサ表面の高抵抗膜の緩和時定数が、電子放出素子のライン非選択期間ｔ２秒（≒選択期間×走査ライン数）より小さい材料を適用していても、累積帯電が形成されていることがあり、抵抗値の制御による緩和時間τの設計だけでは帯電防止策としては不十分であると考えられる。
【００５６】
いずれにしても、抵抗値と容量の制御のみでは帯電を抑制するのに好適な条件を設計することは難しく、二次電子放出係数を制御することが必要である。
【００５７】
［背景２] 一般に二次電子放出係数は入射電子の入射角依存性が大であり、高入射角化により指数関数的に二次電子放出係数δが倍増すること
一般に、図１４のように一次電子が平滑な表面に入射した場合の二次電子放出係数は、その入射角をθ［度］（−９０＜θ＜９０）、入射エネルギーをＥｐ［ｋｅＶ］、入射電子の膜中の侵入距離をｄ［Å］、二次電子の吸収係数をα［１／Å］、膜中の二次電子生成に必要な一次電子の平均エネルギーξ［ｅＶ］、表面から真空への二次電子の脱出確率をＢとすると、一次電子の膜中でのエネルギー損失過程を記述するパラメータＡ、ｎによって、以下のような一般式（０）により定量的に記述される。
【００５８】
【数１１】
0004115051.tif 000008
【００５９】
ただし、上記一般式の中のパラメータα、γ、dpは下記のような関係式で規定される。
【００６０】
【数１２】
0004115051.tif 000009
【００６１】
上記一般式(０)の示す二次電子放出エネルギーの入射エネルギー依存特性は、一般にピークを有した山型の特性を示し、多くの場合、二次電子放出係数δのピーク値が１を超え、δ＝１を満足する入射エネルギーを２つ有している。この２つのクロスポイントエネルギー間の入射エネルギーにおいては二次電子放出係数が正となり正電荷の発生を意味している。二つのクロスポイントエネルギーのうち小さい方を第１クロスポイントエネルギーＥ１、大きい方を第二クロスポイントＥ２と称する。
【００６２】
このとき、一般式（０）において、垂直入射すなわちθ＝０度で規格化した二次電子放出係数の入射角依存度が、斜め入射による二次電子放出増倍効果を評価する指標となりうる。これを、以下に一般式（１）として示す。
【００６３】
【数１３】
0004115051.tif 000010
【００６４】
ただし、ここにおいても、パラメータｍ1、ｍ2は、ｍ1＝０．６８２７３、ｍ2＝０．８６２１２の値を有する定数である。
【００６５】
ただし、ここでｍ0は二次電子の吸収係数αと一次電子の侵入距離ｄの積であるαｄに一致し、入射エネルギーの関数であり、正の実数をとりうる。ｍ0のことをその性質より二次電子放出係数の入射角度増倍係数と称することにする。上記一般式（１）において、任意の入射エネルギー条件において入射角｜θ｜に対して単調増加傾向を示し、９０度入射条件近傍で急激に増加する。これは、斜め入射により、二次電子の膜中の生成部位が膜表面に近い浅いところに分布が移動するため、再結合により消失されずに真空中に放出される割合が増加するためである。このことは、見かけ上、二次電子の吸収係数αがαｃｏｓθに減少したこととして理解できる。実際のスペーサ材料として平滑面に形成された平滑な膜においては、例えば、多くの帯電防止膜が正の二次電子放出係数を有するエネルギーすなわち第１クロスポイントエネルギーより大でありかつ第二クロスポイントより小なエネルギーである入射エネルギーが１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）の条件で二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0が１０より大きな値を有し、入射角の増大による正の帯電が拡大し、スペーサ材料の正帯電の大きな原因となっている。この二次電子放出係数の高入射角増倍効果を図１５の黒い四角に示す。
【００６６】
［背景３] スペーサに対する入射角分布が大きく、さらに高入射角な入射電子が支配的となっていること
スペーサ表面への電子の入射経路はさまざまに存在しているが、大きく３経路に代表される。第一の経路は、電子放出素子からの放出電子の直接入射であり、入射角度は、スペーサ近傍の電場の歪みの程度や他の装置の設計値によるが８０度〜８６度程度と高入射角度かつ高入射エネルギーの入射モードをとる。また、スペーサと近傍放出電子素子との距離が近いため、非常に入射電子量が多くなることが特徴である。第二の経路はフェースプレートから周囲に反射した反射電子の間接入射であり、入射角度は、０から高入射角まで分布し、入射エネルギーも分布をもつが、第一経路の入射エネルギーよりは小さい。第三の経路は、第一第二の入射電子もしくは、スペーサと陰極の接点付近の電界集中点から電界放出された電子のスペーサ表面への再入射である。第三の経路は、スペーサ表面の形状や帯電電位の分布があるが、局所的により多く正帯電している領域に電子が再入射しやすい為に生じると考えられる。この第三の経路も入射角は分布をもち、通常、加速電圧として沿面方向に数〜数１０ｋＶ／ｃｍ程度の高電界が印加されているため、垂直入射から変調され高入射角となる。したがって、いずれの経路を経た入射電子も入射角度分布をもち、高入射角の入射電子により固体内部に形成した正電荷により実効的な電荷注入が行われる。上記、入射モードのうち、問題点となる正帯電に支配的となるのは、通常は第１経路の直接入射電子であるが、駆動状態や電子放出素子の設計に依存していて、必ずしも、フェースプレートからの反射電子や次項で述べる多重散乱電子の再入射が問題とならないわけではない。
【００６７】
［背景４］ 表面の多重電子放出
一旦スペーサ表面から放出された二次電子は、大きくても５０ｅＶ（＝８．０１０×１０-18Ｊ）程度と比較的小さな初期エネルギーを有している。空間中で陽極陰極間の電界からエネルギーを受けるが、陽極に到達する電子のほかにスペーサが正に帯電している状況が多く発生する為、スペーサ上の正帯電領域に再突入する電子が多く存在する。これらは、比較的低入射エネルギーでかつ高入射角で入射と放出を交互に繰り返しながらスペーサ上に累積的に正帯電を蓄積させていく為、問題である。したがって、上記の多重電子放出を抑制することが課題である。
【００６８】
上記背景を整理すると、背景１より、膜の誘電率と抵抗値の選択範囲には制限があり、抵抗値設計だけでは不十分な場合が存在し、膜への実効的な注入電流量を制限することすなわち、二次電子放出係数を制限することが重要であることがわかる。
【００６９】
さらに、背景２，３より、実際の電子放出素子においては高入射角の帯電が支配的となっているため、二次電子放出係数の入射角度依存と絶対値を低下させることがスペーサ表面の設計上の課題である。さらには、背景４より、多重散乱電子による累積的な正帯電を抑制するために、電子の累積的な放出現象を減らすことが必要であり、これらが本発明の技術的課題である。
【００７０】
以上スペーサを例に挙げて述べてきたように、電子線装置内で、気密容器内に電子照射を受け得る部材が存在し、該部材の帯電による影響を緩和することが望まれる場合がある。該影響としては、電子の照射位置の変動や沿面放電の発生などである。本願では、該影響を緩和できる構成を実現できる発明を提供する。
【００７１】
【課題を解決するための手段】
上記一般式（０）（１）は経験的に、ほとんどの材料において満足され、二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0は実験値を一般式（１）にフィッティングすることで求められ、再現性も高いので、二次電子放出係数の入射角度依存性の評価の指標とすることができる。
【００７２】
本発明者等の詳細なる検討によれば、スペーサ材料として好適とされている多くの低二次電子放出係数を有する無機材料は、強い入射角度依存性を有し二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0は１０以上の値を有する。このため斜め入射が多い電子線放出素子を有する画像表示装置内のスペーサの正帯電の大きな要因となる。
【００７３】
［理論式からの理想状態］
二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0を小さくし、かつ垂直入射の二次電子放出係数δ0 をも低減する為にはどうすればよいか。本発明者等の詳細なる検討の結果、以下のような要件を満たすことで、上記課題を達成することができることが分かった。すなわち、入射角依存性を緩和するためには、大きく分けて二つの手法をとることが考えられる。
【００７４】
入射角自体の一様性を緩和する手法、もしくは、材料側の特性として、表面効果すなわち一次電子と二次電子の侵入長の比ｄ／λを少なくする方法が考えられる。
【００７５】
(1)  一次電子の入射角を分散表面と見なす界面の法線の方向に微少な分布を持たせることにより、入射角度が外部から規定される角度に限定されずに局所的に定義された入射角がマクロに定義された角度にたいして分布をもつことになり、入射角依存性が緩和する。入射角の依存性は９０度入射近傍で急激に増大する特性を示す為、入射角を分散させ緩和する効果は大きい。
【００７６】
(2)  一次電子と二次電子の侵入長の比の低減固体中の侵入長(penetration depth)は自由電子密度ρＺeff ／Ａeff の逆数に比例するので自由電子密度を大きくとれば二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0を小さくすることが可能となる。Ｚeff ／Ａeff は水素以外の元素は、２〜２．５の範囲をとり、ρの変化に比較し小さいので、侵入長は、固体の比重ρにより規定されている。すなわち、同じ入射エネルギーの一次電子では密度ρの大な膜中ほど侵入長は小さくなる。そこで、二次電子放出係数の入射角度依存係数ｍ0を抑制することは、ｍ0＝ｄ／λ（但しλは二次電子の脱出深さであり、λ＝１／α）であるから、一次電子と二次電子の媒質中における侵入距離の比を抑制することとして理解できる。
【００７７】
しかしながら、均一の一材料系では上記λとｄの関係を独立に制御することが非常に困難であり、本発明者等による検討の結果、スペーサの帯電を考慮する上で特に問題となる正帯電する条件下で多くの場合、二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0が第１クロスポイントエネルギーＥ1以上でかつ第２クロスポイントエネルギーE2以下の一次電子に対して１０以上の値となることが分かった。
【００７８】
本発明者等の詳細なる検討の結果、上記(1)、(2)の作用を機能させる為の構成としては、下記に示す構造があることがわかった。
【００７９】
本発明者等の検討の結果、それは、表面の位置を膜厚方向に分布を持つ構成をとることにより、脱出深さλを分散させて深さ方向に増大させる。固体中の多くの領域で電子のエネルギーの差からλ・ｄであるため、表面位置の分散に伴うｄの増加率はλの増加率に比べて微少であり、結果としてｄ／λは小さな値となり、二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0は低減する。上述の表面の膜厚方向の位置の分散を持たせる手法は、局所的に表面が内部にもぐりこみ入り組んだようなネットワーク構造をとることにより実現される。
【００８０】
これらの手法によりλの増大が計られ、好適な設計を施すことにより二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0が従来例に比較して3分の1以下程度となり、ｍ0が３程度までに減少させることが可能となることがわかった。
【００８１】
前記の表面が入り組んだネットワーク構造による二次電子放出量の入射角度依存性の低減作用は、次のように理解される。
【００８２】
高抵抗膜部で走行する、二次電子と一次電子はともに媒質内部の原子と相互作用しながら衝突、散乱を繰り返し、エネルギーを失っていく。このとき電子が通過する媒質の電子密度に、侵入長とエネルギー減少率は強く依存しており電子密度の大きな媒質中では散乱確率が高いので侵入長は小さくなる。さらに、一定の侵入距離あたりのエネルギー減少率が大きく、単位深さあたりの二次電子生成量は増大する。電子密度が大きな構造すなわち比重が大きな材料は比重が小さな材料に比較して、電子の侵入長が小さく、媒質中での二次電子生成量が大きくなる。
【００８３】
電子の侵入長と生成量の差を考慮して、これらの電子密度の異なる媒質の界面において、生成した二次電子の挙動を考えると、微視的に見て電子密度大の領域から電子密度小の領域に二次電子が放出している現象が発生していると考えられる。
【００８４】
ここで、上記の界面が凹凸を形成し表面積を増大させる方向に形成されている場合、電子の侵入長の大きな低電子密度側の領域を走行しながら、再度、高電子密度領域との界面に到達してエネルギーを失う。誘電分極として膜中に電荷は或る一定時間残留するが、結局、正孔と再結合し最終的には膜内部で消失する。結局これらの大部分は最終的な真空への放出がなされずに真空への二次電子放出量は低減する。
【００８５】
本願の実施の形態では、前記の入り組んだ界面を形成する前記電子密度の異なる２領域として、高抵抗膜と真空を利用し更に、入り組んだ界面を形成するために、高抵抗膜の下層に存在する下地表面に凹凸を形成している。特に、高抵抗膜の厚さを下地の凹凸の最高部と最深部の高さの差よりも小さくすることによって、好適に入り組んだ界面を形成している。
【００８６】
表１に本発明の実施の形態により実現される作用をまとめた。
【００８７】
【表１】
0004115051.tif 000011
【００８８】
この構造は、電子の密度の差により形成される侵入長の異なる領域を界面としてとらえることで、二次電子の抑制機能を有しており、電子密度の異なる界面が膜内において分布する構成をとることにより、特定の高抵抗膜材料に限定されずに、同様な効果を実現できる。
【００８９】
本願に関わる電子線装置の発明は以下のように構成される。
【００９０】
電子放出素子を有する電子源と、前記電子源より放出される電子が照射されるターゲットとを内包する気密容器を有しており、該気密容器内の前記電子源と前記ターゲットとの間にスペーサを有する電子線装置において、
前記スペーサは、表面に面積抵抗が１０7［Ω／□］〜１０14［Ω／□］で、平均粗さが０．０５μｍ以上１００μｍ以下の凹凸形状を備えた板状のスペーサであり、前記凹凸は、前記スペーサの表面に対して平行であって前記電子源と前記ターゲットとを結ぶ線に対して直角な方向を含む少なくとも二方向に対して、周期的な凹凸形状であり、
前記スペーサ表面の二次電子放出係数は垂直入射条件において二次電子放出係数δ＝１を満足する入射エネルギーを２個有しており、前記δ＝１条件をみたす２つのエネルギーのうち大きい方のエネルギーを第２クロスポイントエネルギーとしたとき、第２クロスポイント以下の入射エネルギーにおいて、入射角θ、０度での一次電子に対する二次電子放出係数のそれぞれを、
【００９１】
【数１４】
0004115051.tif 000012
【００９２】
として、ｍ1、ｍ2を、ｍ1＝０．６８２７３、ｍ2＝０．８６２１２とするときに、下式：
【００９３】
【数１５】
0004115051.tif 000013
【００９４】
におけるパラメーターである二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0を、入射エネルギーが１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）でかつ入射角を０度にして測定した二次電子放出係数の値及び入射角θを２０度、４０度、６０度、及び８０度にしてそれぞれ測定した二次電子放出係数の値から前記一般式（１）に最小自乗法による回帰分析を行って求めたときに、その値が１０以下であることを特徴とする電子線装置。
【００９５】
この発明は、気密容器内に電子源とターゲットとを有する構成において、該気密容器内に電子が照射されてしまう部材である第１の部材を有する構成に用いられる。第１の部材は、気密容器の変形や破壊を抑制する部材であるスペーサである（以下、同様である。）。
【００９６】
ここで、二次電子放出係数及び二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0は以下のように測定及び決定する。まず二次電子放出係数は、汎用の走査型電子顕微鏡ＳＥＭの装置に電子電流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。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確定する。また、資料部を通過する資料電流と一次電子電流と二次電子電流の連続則の関係を用いて資料電流と一次電子電流から求めてもよい。二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0は、同一の入射エネルギー条件下で、入射角度を0度及び０度以外の角度で測定することにより得ることができる。特に入射角度を変えて測定した二次電子放出係数δθ値を、θ−δ特性としてプロットし、一般式（1）に最小自乗法による回帰分析（フィッティング）を行うことにより確定するとよい。本願では、二次電子放出係数を、入射角度が０度、２０度、４０度、６０度及び８０度のときの二次電子放出係数をそれぞれ測定して、上記フィッティングを行っている。スポット径としては、凹凸構造を有する際には、スポット径としては、凹凸のピッチよりも大きい、具体的には2周期以上の凹凸を同時に照射できる、サイズとする。真空度は10-7Ｔｏｒｒ（１．３×１０-5Ｐａ）以下とし、室温（20℃）で測定する。
【００９７】
また、前記第2クロスポイント以下の入射エネルギーにおいて、前記第1の部材表面の二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0を、入射エネルギーが１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）でかつ入射角を０度にして測定した二次電子放出係数の値及び入射角θを２０度、４０度、６０度、及び８０度にしてそれぞれ測定した二次電子放出係数の値から前記一般式（１）に最小自乗法による回帰分析を行って求めたときに、その値が５以下であると更に好ましい。
【００９８】
前記第1の部材は表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えていると好適である。
【００９９】
また、上記条件は、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えている基板と、該凹凸形状部を被覆する膜とを有しており、該膜の膜厚は、前記基板の凹凸形状の最高部と最深部の高さの差よりも小さいように構成することにより実現することができる。
【０１００】
ここで、基板の凹凸部上の膜の膜厚は以下のような方法で測定する。すなわち、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。この時膜厚としては、基体の凹部の最深部における膜厚を採用する。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てもよい。それにより資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。
【０１０１】
またここで、前記基板としては、単一基板であっても、積層構造を有する基板であってもよく、該積層構造としては、前記凹凸が形成された粗面化層を有するものであるとよい。ここで、この凹凸としては、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。
【０１０２】
また、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えており、該凹凸形状は、前記電子源からの電子線の軌道及び前記ターゲットの側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形成されているとよい。
【０１０３】
また、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えており、該凹凸形状は、前記第1の部材の表面と平行な方向のいずれに沿っても凹凸が形成されているとよい。
【０１０４】
たとえば、一方向のみに沿って凹凸が形成されている場合には、該方向には凹凸による効果が期待できないのにたいして、いずれの方向の断面で見ても凹凸が確認できる構造とすることによってさまざまな入射角度を有する電子入射に対しての効果が発生する。具体的には、互いに平行でない２方向それぞれに溝やリブを有する構造であったり、溝やリブの軸方向が一つに定まらない凹凸を有するのが有効である。ランダムな凹凸分布を有する構成も好適である。
【０１０５】
また、上記各発明において、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えており、該凹凸形状は、平均周期が100μｍ以下であると好適であり、更に、10μｍ以下とよい。
【０１０６】
また、上記各発明において、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えており、該凹凸形状は、平均粗さが0.1μｍ以上100μｍ以下であると好適である。更には、平均粗さが１μｍ以上１０μｍ以下であると好ましい。
【０１０７】
また、上記各発明において、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えており、該凹凸形状は、少なくとも2種以上の凹凸の繰返し周期よりなる物であると好適である。
【０１０８】
また、上記各発明において、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に凹凸形状を備えており、該凹凸形状は、前記第1の部材の材料表面を非均一に除去することによって得られたものであると好適である。
【０１０９】
ここで、前記表面の非均一な除去の対象である材料として、本願の実施の形態の項で示すように、表面を構成する膜の下層である基板を採用できる。本願で示す実施の形態においては、この基板の表面に皮膜を設けている。前記非均一な除去のためには、表面を腐食する方法、より具体的には科学的あるいは電気化学的に腐食する方法、により表面に溝や孔を形成する方法を採用しうる。また、固体による非均一な除去、例えばペーパーやすりやによる処理や、粒子群の噴霧処理や、液体による非均一な除去も採用できる。その他にも、射出形成や圧延ローラや圧延スタンプのように素材が受ける圧力（非均一な圧力）により凹凸形状を得てもよい。
【０１１０】
また、上記各発明において、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜は、107［Ω／□］〜1014［Ω／□］の面積抵抗値を有する物であると好ましい。
【０１１１】
また、上記各発明において、前記第1の部材は、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜は、少なくとも１種の金属、もしくは炭素、もしくは珪素、もしくはゲルマニウムを有しており、窒化物もしくは酸化物もしくは炭化物からなるものを好適に採用し得る。
【０１１２】
また、上記各発明において、前記第１の部材は、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜は、該膜を平滑基板上に平滑表面を有するように形成した際に、垂直入射条件で測定した二次電子放出係数が３．５以下となる組成の膜であるとよい。
【０１１３】
また、上記各発明において、前記第１の部材は、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜において、表面の酸素濃度が膜内部の酸素濃度よりも大であるとよい。
【０１１４】
また、前記第１の部材は、表面の少なくとも一部に膜を備えており、該膜は、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。
【０１１５】
また、上記各発明において、前記第１の部材は、前記電子源と当接しており、前記第１の部材は、表面の少なくとも一部に設けた第１の膜と、前記電子源との当接部に設けた導電性膜とを有しており、前記第１の膜と導電性膜とは接触しているようにしたり、前記第１の部材は、前記気密容器内に設けられ前記電子源より放出される電子を制御する電極と当接しており、前記第１の部材は、表面の少なくとも一部に設けた第１の膜と、前記電極との当接部に設けた低抵抗膜とを有しており、前記第１の膜と低抵抗膜とは接触しているようにするとよい。
【０１１６】
ここで、上記低抵抗膜は、前記第１の膜よりも低い面積抵抗を有するとよい。特に低抵抗膜の面積抵抗値は、第１の膜の面積抵抗値よりも１桁以上低いとよい。低抵抗膜と第１の膜とが接触することにより、第１の膜に不均一な電荷が存在しても、低抵抗膜の存在により、電荷の不均一を緩和することができる。第１の部材と電子源もしくは電極とが当接する構成における当接部に低抵抗膜を有する構成においては、例えば図１に示すように、基板１、第１の膜２、低抵抗膜３の順に配置し、低抵抗膜が電子源もしくは電極に直接当接する第１の形態を採用してもよく、また、基板１、低抵抗膜３、第１の膜２の順に配置し、第１の膜２が電子源もしくは電極に直接当接する第２の形態を採用してもよい。第１の形態においては、第１の膜は低抵抗膜を介して電子源もしくは電極に電気的に接続されることになるのはもちろんのこと、第２の形態においても、当接部における第１の膜の電気抵抗は、膜厚方向では小さくなるので、第１の膜のある部分において発生した電荷は、低抵抗膜及び当接部の第１の膜を介して電子源もしくは電極に移動することができる。すなわち、第１の膜は低抵抗膜を介して電子源もしくは電極に電気的に接続されることになる。
【０１１７】
また、上記各発明は、前記気密容器内部に前記電子源より放出される電子を制御する電極を更に有する構成とすることができる。具体的には該電極としては、電子源より放出される電子をターゲットの側に加速する電位が与えられる加速電極であったりする。上記各発明は、前記電子源が有する電子放出素子と前記電極の間の印加電圧が３ｋＶ以上である構成において特に有効である。
【０１１８】
また、前記電極を有する構成において、前記第１の部材は、少なくとも表面の一部に膜を有しており、該膜は、前記電子源及び前記電極の双方に電気的に接続されると好適である。膜と電子源との電気的接続とは、膜が電子源が有する配線などの電極に電気的に接続されることによって実現できる。
【０１１９】
上記各発明において、前記電子源は、電子放出素子として冷陰極素子を有するものが好適である。冷陰極素子としては、表面伝導型電子放出素子を好適に用いることができる。また、上記各発明において、電子源が有する電子放出素子は、電子放出の際に、電子源の主面と平行な方向の電界成分を有する電界が生じるものである場合に特に有効である。
【０１２０】
また、上記各発明において、前記ターゲットは、電子の照射により画像を形成するものであるとよい。前記ターゲットとしては蛍光体を備えるものを好適に採用し得る。
【０１２１】
上記各発明において、電子源としては、複数の行配線と複数の列配線とで電子放出素子をマトリクス配線した電子源を好適に採用し得る。単純マトリクスを構成し得る。
【０１２２】
また、電子放出機構とは別に変調用の制御電極を設ける構成も採用し得る。
【０１２３】
たとえば、並列に配置した複数の電子放出素子（好適には冷陰極素子）の個々を両端で接続した電子放出素子の行を複数配し、この配線と交差する方向に沿って、電子放出素子の上方に配した制御電極（グリッドとも呼ぶ）により電子放出素子からの電子を制御するはしご状配置の電子源を用いてもよい。
【０１２４】
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。この場合、画像形成部材としては、以下の実施形態で用いる蛍光体のような直接発光する物質に限るものではなく、電子の帯電による潜像画像が形成されるような部材を用いることもできる。また、本発明の思想によれば、例えば電子顕微鏡のように、電子源からの放出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ついても、本発明は応用できる。従って、本発明は被照射部材を特定しない一般的電子線装置としての形態もとりうる。
【０１２５】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の好ましい態様について説明する。
【０１２６】
以下で説明している本発明の実施の形態は、表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜を有する凹凸基板であり、スペーサ基板上の凹凸は、複数の方向に対して入射角を緩和するように形成されている。図１（ｂ），（ｃ）は本発明の凹凸基板スペーサの断面模式図であり、（ｂ）は、同図（ａ）中の縦方向Ｂ−Ｂ′を含む断面であり、同様に（ｃ）は、横方向Ｃ−Ｃ′を含む断面の模式図である。１は、少なくとも表面に凹凸を形成したスペーサ基板、２はスペーサ基板１の表面に形成した帯電防止を目的とした高抵抗膜である。高抵抗膜２は、前記スペーサ基板の表面凹凸にならい最終的な表面に凹凸を形成している。３は上下電極基板とスペーサとの間のオーミックなコンタクトを得る為に必要に応じて設けられた低抵抗膜である。図１（ｂ）、（ｃ）から明らかなように、スペーサ基板は互いに直交するＢ−Ｂ’断面方向にもＣ−Ｃ’断面方向にも凹凸形状を有している。従って、他の断面方向にも凹凸形状を有している。
【０１２７】
また、以下では上記高抵抗膜付き凹凸基板をスペーサに用いた平面型の画像表示装置（電子線装置）の実施態様を説明しており、図１７にその構造概略を示すように（詳細は後述）、複数の冷陰極素子１０１２を形成した基板１０１１と発光材料である蛍光膜１０１８を形成した透明なフェースプレート１０１７とをスペーサ１０２０を介して対向させた構造を有する画像表示装置であり、スペーサ１０２０がその表面に凹凸形状を有しており、その凹凸の平均的振幅値より大きくない膜厚で形成された帯電防止を目的とする高抵抗膜で被覆されていることを特徴とする画像表示装置である。
【０１２８】
［凹凸の機能（二次電子放出帯電の入射角度依存性）］
[凹凸形成方向］複数方向、ランダム
図２から図９は本発明の高抵抗膜付き凹凸基板スペーサの他の構造を示すものであり、基板表面の一部の形状を示す説明図である。本発明のスペーサ表面に形成した凹凸の機能は、解決するべき課題の項で述べた複数の課題に対して、下記のような複数の効果を得ることができる。
【０１２９】
第一の効果としては、帯電量に大きく寄与する高入射角度モードの入射電子の入射角度を減少させる効果である。後述するように、この形状の工夫による効果によって、前記一般式（１）において定義される二次電子放出係数の入射角度増倍係数ｍ0の減少 効果は、平滑表面に対して１／３以下のレベルに抑制させることが可能となる。この効果は、特に、８０度以上の高入射角となる最近接の冷陰極素子である電子放出素子からの直接入射電子に対して特に有効である。
【０１３０】
また、第二の効果として、凹凸形状の一形態として、例えば図３のような多孔質構造が挙げられるが、この場合は、微細なファラデーカップの集積体のように、二次電子を閉じ込める効果が得られる。
【０１３１】
このような、スペーサ表面の粗面化による二次電子放出抑制効果を確認する為、スパッタ法により同一条件でＣｒＡｌＮ膜を成膜した粗面化したアルミナ基板（粗面化層を表面に有するアルミナ基板）と平滑なアルミナ基板を走査電子顕微鏡で観察した。この観察写真を図１６に示す。図１６（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、それぞれ一次電子の入射角が０度、３０度、６０度の時の二次電子放出量を示す。なお、１次電子加速電圧は１ｋＶであり、アルミナ基板表面は膜厚２００ｎｍのＣｒＡｌＮよりなる高抵抗膜で覆われている。各図において左側は粗面化したアルミナ基板、右側は平滑なアルミナ基板のものである。なお、二次電子放出量は明るいほど多い。この結果のように入射角が大きな条件では、粗面化による二次電子の放出量が抑制されていることがわかる。
【０１３２】
さらには、第三の効果として、多重放出二次電子の抑制効果が挙げられる。放出された二次電子は、加速電界によりエネルギーを受け加速しながら陽極方向に軌道をとるが、放出直後のエネルギーが比較的小さいので、局所的な帯電領域に引っ張られるスペーサ上に再突入する。このときδ−１倍の正電荷が生成してしまう。このとき、平滑基板に対して粗面化処理を施すことにより、飛程距離を分断することが可能となり、δ−１≦０か若しくはδ−１＞０だが絶対値｜δ−１｜があまり大きくならない条件で再入射し正電荷の蓄積を抑制する効果を提供することができる。
【０１３３】
第四の効果として、陽極反射電子に対する入射角度抑制効果があげられる。
【０１３４】
スペーサへの入射電子の飛来経路はさまざまに分布しており、特にフェースプレートからの反射電子の再入射（以下、「ＦＰ反射電子」という。）においては、その放出方向は、ほぼ同心円状の分布が存在している為、反射電子は周囲の多方向に分布している。
【０１３５】
高圧印加電極方向から見たＦＰ反射電子軌道の分布に関して、本発明者等による電子放出素子の素子列毎に各々駆動した時のスペーサ帯電量のスペーサ電子放出素子間距離および陽極（フェースプレートに備えられた陽極基板）印加電圧への依存性検討の結果、陽極基板（フェースプレートに備えられたメタルバック或いはアノード電極）からの反射電子は、最近接（第１近接）のみならず第２、第３、第４近接の電子放出素子からの放出電子が含まれることがわかった。上記の飛程距離は、画像表示装置毎に変化を受けその影響度は一様ではないが、一般に高輝度を得ようとする目的から、蛍光体からの発光の利用効率を上げる為に設けられたアルミ電極などの部材の設置や加速電圧の高電圧化でその影響は増倍し、帯電の原因の一つとなっている。この現象は、ＦＰ反射電子は、スペーサから反射電子のフェースプレート上の反射位置までの距離に依存し、スペーサに近い素子ほど再入射量が多いことを意味するだけではなく、発光点からのＦＰ反射電子のうちスペーサと近距離位置で反射されたものであるほど、遠方への入射点への再入射時の入射角が増倍されていることを意味する。このような理由から、斜めモードの反射電子に対する二次電子放出抑制効果として、多方向に形成した凹凸形状が有効に機能する。
【０１３６】
以上が、本実施態様における粗面化すなわち凹凸表面の帯電抑制に関する主たる機能である。さらなる、別の効果としては、スペーサ基板に凹凸を付けることにより、凹凸形状の作成機能を、帯電防止膜と分離した為、スペーサ基板面内の場所による表面形状の制御などが簡便に行うことが出来るなどの効果が生まれる。
【０１３７】
[凹凸の周期性］
本発明の電子線装置においてスペーサの凹凸形状の配置は、前述の二次電子放出抑制効果を得る為には、必ずしも一つの周期的な配置をとる必要はなく、ランダムな周期の配置であっても良い。どのような、配置構造をとるかは、例えば作製工程の利便性等から決定して良い。特に周期的である場合は、二次電子や反射電子のエネルギー分布、入射角分布を考慮して、その繰返し周期として、複数の周期構造から構成される凹凸を形成していることが好ましい。なお、複数の周期構造とは、複数の周期が重畳された構造のことをいう。
【０１３８】
[凹凸の具体］ピッチ、振幅
二次電子放出係数の入射角度依存緩和効果の観点からは、スペーサ基板の凹凸形状の間隔や振幅は大きく効果に影響を及ぼさず任意に選択されて良いが、多重放出二次電子が陽極陰極ギャップ間の電界からエネルギーを得て、正帯電領域の加速エネルギーを得る前にトラップする効果を考慮すると、スペーサ基板の凹凸形状は、加速電圧によるが１００μｍ程度の間隔もしくはピッチを持っていることが好ましい。さらに好ましくは、その間隔もしくはピッチは１０μｍ以下あることが好ましい。また、同様の理由から、凹凸形状の振幅値は、二次電子放出係数の入射角度依存抑制の観点からは、任意の値を選択できるが、多重放出二次電子の抑制効果を得る点では、平均粗さが０．０５μｍ以上の大きい値であることが好ましいが、表面に形成する膜の連続性と、凸部における先鋭な形状による電界集中効果を抑制する為には、上限としての１００μｍ以下の平均粗さであることが好ましい。また、特に好ましくは、平均粗さが１μｍ以上１０μｍ以下であることが好ましい。
【０１３９】
[凹凸形状の具体］作成方法
上記スペーサの凹凸形状を作成する手段としては、前述の形状が形成される手法であれば自由に選択され、下記の作成手法に限定されないし、複数の手法を組み合わせても良い。例えばガラス材料等の微細加工技術としてグレーティング形成法、エッチング法、リフトオフ法等が適用できる、必要に応じて光学的なパターニングや機械的なマスクを用いて形状を制御することも可能である。
【０１４０】
また、ランダムな凹凸形状を得る手法として、サンドブラスト法等の固体、液体、粒子群等の噴霧処理の手法を用いても良い、さらには、深い凹部、すなわち多孔質表面を作成する手法として、分相成分からなるガラス材やセラミック材を腐食処理してなる、多孔質ガラスや多孔質セラミックを用いることができる。さらには、電気化学的に金属表面上に陽極酸化して得られるマイクロホールを用いることができる。これらは、処理時間や加熱温度、腐食材の規定度、電流密度等により多孔質形状の密度や形状の制御性が高い点で好ましい作成方法である。
【０１４１】
また、基板自体が凹凸表面を有していなくても、スペーサ基板と表面高抵抗膜との間に、凹凸形成層を設けた、多層型の凹凸基板を用いることも出来る。凹凸形成層としても、下記一手法に限定されないが、凹凸間隔や振幅の制御性や先鋭な突起が無いなどの特徴から、酸化珪素や金属酸化物などの微粒子をバインダーマトリクス中に分散させた微粒子分散型粗面化膜を用いることが好ましい。
【０１４２】
また、比較的溶融が容易なガラス等の部材は、上記のような種々の粗面化の手段により作成したマスターから型をとり、その型により射出成形や圧延ローラー、圧延スタンプ等により基板の形状加工を行うことも可能である。
【０１４３】
[高抵抗膜の抵抗値（高抵抗膜のδ，高抵抗膜の構成）］
基体上の膜としては、下層の凹凸形状をならい表面に凹凸を作成できればよく、基本的に種々の帯電防止膜を使用することができる。
【０１４４】
凹凸形状のレベリング性の低い高抵抗膜を形成する為には、基本的には、下層あるいは基板凹凸の所望の振幅値より、著しく大きな膜厚で形成しないことが重要であり、好ましくは下層の振幅値以下の膜厚となるように形成する。ただし極端に薄膜化することは、面抵抗を増大させる効果と凹凸の曲率が大きい領域で、膜の連続が失われやすい為、基板の導電性を利用しない場合には、少なくとも１００Å以上、好ましくは５００Å以上の膜厚条件が選択される。
【０１４５】
高抵抗膜の作成手法としては、既存の帯電防止膜作成プロセスが適用できる。例えば、スパッタ法、真空蒸着法、湿式印刷、スプレイ法、ディッピング法等を適用することが出来る。作成プロセスのローコスト化という観点からはディッピング法などの液相プロセスが好ましい。このとき、レベリング性を低くするために、膜厚と塗工液の粘度を小さい値に制御することが重要である。
【０１４６】
さらには、高抵抗膜の二次電子放出係数は低い方が好ましく、平滑膜の二次電子放出係数として、３．５以下であることがより好ましい。すなわち、平滑基板上に形成された平滑膜表面に対する垂直入射条件で測定した一次電子入射の電子数に対する二次電子の放出電子数が全入射エネルギーにおいて３．５以下であることがより好ましい。さらには、膜の化学的安定性という観点から、表面層が膜内部に比較して高酸化状態にあることが好ましい。
【０１４７】
本発明の画像表示装置において、図１７を参照すると、上記スペーサ１０２０の一方の辺は冷陰極素子を形成した基板１０１１上の配線に電気的に接続されている。また、その対向する辺は冷陰極素子より放出した電子を高いエネルギーで発光材料（蛍光膜１０１８）に衝突させるための加速電極（メタルバック１０１９）に電気的接続される。すなわち、スペーサの表面に形成された帯電防止膜にはほぼ加速電圧を帯電防止膜の抵抗値で除した電流が流される。
【０１４８】
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面積抵抗(sheet resistivity)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１０13Ω／□以下がさらに好ましい。面積抵抗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、１０7 Ω／□以上であることが好ましい。
【０１４９】
帯電防止膜の厚み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。さらに上記の観点より、より好ましくは、膜厚は５０〜５００ｎｍであることが望ましい。
【０１５０】
面積抵抗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１０〜１０10Ωｃｍが好ましい。さらに面積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１０4〜１０8Ωｃｍとするのが良い。
【０１５１】
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に達するまで増加しつづける。このような電流の熱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。すなわち、帯電防止膜の抵抗温度係数は−１％未満であることが望ましい。
【０１５２】
帯電防止膜特性を有する材料として、金属酸化物が優れている。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、電子放出素子から放出された電子がスペーサ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。
【０１５３】
しかしながら、上記金属酸化物、あるいはカーボンはその抵抗値が帯電防止膜として望ましい比抵抗の範囲に調整することが難しかったり、雰囲気により抵抗が変化しやすいため、これらの材料のみでは抵抗の制御性が乏しい。
【０１５４】
アルミ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。さらには後述する画像表示装置作製の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％未満であり、実用的に使いやすい材料である。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等が挙げられる。
【０１５５】
[好ましい比抵抗を得るための組成範囲］
本発明による帯電防止膜はアルミ遷移金属合金窒化膜（以下、「合金窒化膜」と略す。）表面に二次電子放出係数δが小さい材料である酸化金属膜あるいはカーボン膜をトップコート層として積層したものであってもよい。帯電防止膜全体の抵抗値は概ね合金窒化膜の抵抗値で規定され、トップコート層は帯電防止を抑える効果がある。トップコート層は前述したように抵抗値が雰囲気に左右されるため、トップコート層の抵抗値が帯電防止膜の抵抗値の１／２を越えるようにトップコート層の厚みを決定すべきである。トップコート層の比抵抗が高い場合、その表面に蓄積した電荷を速やかに逃がすことが難しくなるため、トップコート層の厚みが制限され、２０ｎｍを越えない値が好ましい。
【０１５６】
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。
【０１５７】
合金窒化膜とトップコート層は別の装置により作製しても良いが、連続的に積層することにより、トップコート層の密着性が強くなる。
【０１５８】
本発明による帯電防止膜を平面型の画像表示装置のスペーサ帯電防止に対して説明したが、これに限らず他の用途における帯電防止膜として使用することができる。
【０１５９】
また、前記高抵抗膜を設けたスペーサが上下基板との接触部に低抵抗膜を有することを特徴とすることにより、スペーサと陽極・陰極との接合部近傍の局所的な電荷の蓄積を抑制することが可能となる。また、低抵抗膜の抵抗値は、上下基板との電気的接合を良好にする目的から、その面積抵抗が前記高抵抗膜の抵抗値の１／１０以下であり、かつ１０7 ［Ω／□］以下であることが望ましい。さらには、前記電子放出素子は、冷陰極素子であり、さらには、一対の電極間に電子放出部を含む導電性膜を有する電子放出素子であり、さらに、表面伝導型電子放出素子であることを特徴とすることが素子の構造が簡単でかつ高輝度が得られることからより好ましい。
【０１６０】
また、前記ターゲットに、入力信号に応じて前記電子放出素子から放出された電子を照射して画像を形成する画像形成装置として、本技術を適用した電子線装置を応用することが出来る。前記ターゲットとしては、画像記録という観点からさまざまな材料により、潜像を形成できるが、蛍光体から成ることにより安価に動画像を記録表示できる。
【０１６１】
[画像表示装置概要］
次に、本発明を適用した画像表示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。
【０１６２】
図１７は、実施形態に用いた表示パネルの斜視図であり、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。
【０１６３】
図中、１０１５はリアプレート、１０１６は側壁、１０１７はフェースプレートであり、１０１５〜１０１７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を形成している。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、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１０-6［Ｔｏｒｒ］（１．３×１０-4Ｐａ）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。
【０１６４】
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。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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（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。
【０１６７】
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。例えば、高品位テレビジョンの表示を目的とした画像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、１０１１〜１０１４によって構成される部分をマルチ電子ビーム源と呼ぶ。
【０１６８】
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。
【０１６９】
したがって、例えば表面伝導型電子放出素子や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。
【０１７０】
次に、冷陰極素子として表面伝導型電子放出素子（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。
【０１７１】
図２０に示すのは、図１７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１９で示すものと同様な表面伝導型電子放出素子１０１２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。
【０１７２】
図２０のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図２１に示す。
【０１７３】
なお、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）、および表面伝導型電子放出素子１０１２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。
【０１７４】
本実施形態においては、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。
【０１７５】
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。本実施形態はカラー画像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、例えば図２２（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。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のチャージアップを防止することなどである。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。
【０１７６】
また、３原色の蛍光体の塗り分け方は前記図２２（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、例えば図２２（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２３）であってもよい。
【０１７７】
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、また黒色の導電体１０１０は必ずしも用いなくともよい。
【０１７８】
また、蛍光膜１０１８のリアプレート側の面には、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は用いなくてもよい。
【０１７９】
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。
【０１８０】
図１８は図１７のＡ−Ａ′の断面模式図であり、各部の番号は図１７に対応している。スペーサ１０２０は絶縁性部材１の表面に帯電防止を目的とした高抵抗膜１１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）および基板１０１１の表面（行方向配線１０１３または列方向配線１０１４）に面したスペーサの当接面３および接する側面部５に低抵抗膜２１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、高抵抗膜は、絶縁性部材１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２１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）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。
【０１８１】
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。
【０１８２】
スペーサ１０２０の絶縁性部材１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１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。
【０１８３】
更に、上述のように、帯電防止膜に使用される帯電防止特性を有する高抵抗膜１１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。
【０１８４】
しかしながら、上述のように、上記金属酸化物、あるいはカーボンはその抵抗値が帯電防止膜として望ましい比抵抗の範囲に調整することが難しかったり、雰囲気により抵抗が変化しやすいため、これらの材料のみでは抵抗の制御性が乏しい。
【０１８５】
上述のように、帯電防止特性を有する高抵抗膜１１の他の材料として、アルミ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。さらには後述する画像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％未満であり、実用的に使いやすい材料である。遷移金属元素としてはＴｉ，Ｃｒ，Ｔａ等が挙げられる。
【０１８６】
上述のように、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。
【０１８７】
スペーサ１０２０を構成する低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１を高電位側のフェースプレート１０１７（メタルバック１０１９等）および低電位側の基板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。
【０１８８】
(1) 高抵抗膜１１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。
【０１８９】
既に記載したように、高抵抗膜１１はスペーサ１０２０表面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１１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）と直接或いは当接材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１０２０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。これを避ける為に、フェースプレート１０１７、基板１０１１および当接材１０４１と接触するスペーサ１０２０の当接面３或いは側面部５に低抵抗の中間層を設けた。
【０１９０】
(2)  高抵抗膜１１の電位分布を均一化する。
【０１９１】
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１１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１１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）と直接或いは当接材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１１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および基板１０１１と当接するスペーサ端部（当接面３或いは側面部５）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１１全体の電位を制御可能とした。
【０１９２】
(3)  放出電子の軌道を制御する。
【０１９３】
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１０１２から放出された電子に関しては、スペーサ１０２０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および基板１０１１と当接する面の側面部５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。
【０１９４】
低抵抗膜２１は、高抵抗膜１１に比べ１桁以上低い抵抗値を有する材料を含有するものから選択すればよく、Ｎｉ，Ｃｒ，Ａｕ，Ｍｏ，Ｗ，Ｐｔ，Ｔｉ，Ａｌ，Ｃｕ，Ｐｄ等の金属、あるいは合金、および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Ｉｎ2 Ｏ3 −ＳｎＯ2 等の透明導体およびポリシリコン等の半導体材料等より適宜選択される。
【０１９５】
接合材１０４１はスペーサ１０２０が行方向配線１０１３およびメタルバック１０１９と電気的に接続するように、導電性をもたせる必要がある。すなわち、導電性接着材や金属粒子や導電性フィラーを添加したフリットガラスが好適である。
【０１９６】
また、図１７において、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。
【０１９７】
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１０-7［Ｔｏｒｒ］（１．３×１０-5Ｐａ）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、例えば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、該ゲッター膜の吸着作用により気密容器内は１×１０-5乃至１×１０-7［Ｔｏｒｒ］（１．３×１０-3乃至１．３×１０-5Ｐａ）の真空度に維持される。
【０１９８】
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乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至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から電子を放出する。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］乃至数［ｋＶ］の高圧を印加すると、上記放出された電子が加速し、フェースプレート１０１７の内面に衝突する。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。
【０１９９】
通常、冷陰極素子である本発明の表面伝導型電子放出素子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間の電圧は０．１［ｋＶ］から１０［ｋＶ］程度である。
【０２００】
以上、本発明の実施形態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。
【０２０１】
次に、前記実施形態の表示パネル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状に配列しこれらを配線した電子源或いは冷陰極素子を梯子状に配列しこれらを配線した電子源あれば、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、例えば表面伝導型電子放出素子や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。
【０２０２】
ただし、表示画面が大きくてしかも安価な画像表示装置が求めるられる状況のもとでは、これらの冷陰極素子の中でも、表面伝導型電子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、表面伝導型電子放出素子は、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、発明者らは、表面伝導型電子放出素子の中でも、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だしている。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電子放出素子を用いた。そこで、まず好適な表面伝導型電子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。
【０２０３】
[表面伝導型電子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電子放出素子の代表的な構成には、平面型と垂直型の２種類が挙げられる。
【０２０４】
[平面型の表面伝導型電子放出素子］
まず最初に、平面型の表面伝導型電子放出素子の素子構成と製法について説明する。図１９に示すのは、平面型の表面伝導型電子放出素子の構成を説明するための平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。図中、１０１１は基板、１１０２と１１０３は素子電極、１１０４は導電性薄膜、１１０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１１１３は通電活性化処理により形成した膜である。
【０２０５】
基板１０１１としては、例えば、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例えば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。
【０２０６】
また、基板１０１１上に基板面と平行に互い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。例えば、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Ｉｎ2 Ｏ3 −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。素子電極１１０２，１１０３を形成するには、例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（例えば印刷技術）を用いて形成してもさしつかえない。
【０２０７】
素子電極１１０２と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Åから数百μｍの範囲から適当な数値を選んで設計されるが、なかでも画像表示装置に応用するために好ましいのは数μｍより数十μｍの範囲である。また、素子電極の厚さｄについては、通常は数百Åから数μｍの範囲から適当な数値が選ばれる。
【０２０８】
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。
【０２０９】
微粒子膜に用いた微粒子の粒径は、数Åから数千Åの範囲に含まれるものであるが、なかでも好ましいのは１０Åから２００Å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Åから数千Åの範囲のなかで設定するが、なかでも好ましいのは１０Åから５００Åの間である。
【０２１０】
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、例えば、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 ，Ｉｎ2 Ｏ3 ，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、カーボンなどが挙げられ、これらの中から適宜選択される。
【０２１１】
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、その面積抵抗値については、１０3〜１０7Ω／□の範囲に含まれるよう設定した。
【０２１２】
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。その重なり方は、図１９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。
【０２１３】
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Åから数百Å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１９においては模式的に示した。
【０２１４】
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。
【０２１５】
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、もしくはそれら混合物であり、膜厚は５００［Å］以下とするが、３００［Å］以下とするのがさらに好ましい。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１９においては模式的に示した。また、平面図（ａ）においては、薄膜１１１３の一部（１１０５の上層部）を除去した素子を図示した。
【０２１６】
以上、好ましい素子の基本構成を述べたが、実施形態においては以下のような素子を用いた。
【０２１７】
すなわち、基板１０１１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１１０２，１１０３の厚さｄは１０００［Å］、電極間隔Ｌは２［μｍ］とした。
【０２１８】
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［Å］、幅Ｗは１００［μｍ］とした。
【０２１９】
次に、好適な平面型の表面伝導型電子放出素子の製造方法について説明する。図２４の（ａ）〜（ｅ）は、表面伝導型電子放出素子の製造工程を説明するための断面図で、各部材の符号は前記図１９と同一である。
【０２２０】
１）まず、図２４（ａ）に示すように、基板１０１１上に素子電極１１０２および１１０３を形成する。
【０２２１】
形成するにあたっては、あらかじめ基板１０１１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、例えば、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、（ａ）に示した一対の素子電極１１０２、１１０３を形成する。
【０２２２】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、導電性薄膜１１０４を形成する。
【０２２３】
形成するにあたっては、まず前記（ａ）の基板に有機金属溶液を塗布してから乾燥し、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、実施形態では塗布方法として、ディッピング法を用いたが、それ以外の例えばスピンナー法やスプレイ法を用いてもよい。
【０２２４】
また、微粒子膜で作られる導電性薄膜１１０４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、例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。
【０２２５】
３）次に、同図（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、通電フォーミングを行って、電子放出部１１０５を形成する。
【０２２６】
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。
【０２２７】
通電方法をより詳しく説明するために、図２５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示す。微粒子膜で作られた導電性薄膜１１０４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同図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。
【０２２８】
実施形態においては、例えば１０-5［Ｔｏｒｒ］（１．３×１０-3Ｐａ）程度の真空雰囲気下において、例えばパルス幅Ｔ１を１［ｍｓｅｃ］、パルス間隔Ｔ２を１０［ｍｓｅｃ］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１×１０6［Ω］になった段階、すなわちモニターパルス印加時に電流計１ １１１で計測される電流が１×１０-7［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。
【０２２９】
なお、上記の方法は、本実施形態の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい方法であり、例えば微粒子膜の材料や膜厚、あるいは素子電極間隔Ｌなどを表面伝導型電子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。
【０２３０】
４）次に、図２４（ｄ）に示すように、活性化用電源１１１２を使用して素子電極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。
【０２３１】
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。
【０２３２】
具体的には、１０-5乃至１０-4［Ｔｏｒｒ］（１．３×１０-3乃至１．３×１０-2Ｐａ）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、もしくはその混合物であり、膜厚は５００［Å］以下、より好ましくは３００［Å］以下である。
【０２３３】
通電方法をより詳しく説明するために、図２６（ａ）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［ｍｓｅｃ］、パルス間隔Ｔ４は１０［ｍｓｅｃ］とした。なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子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。
【０２３４】
図２４（ｄ）に示す１１１４は該表面伝導型電子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１０１１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２６（ｂ）に示すが、活性化用電源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。
【０２３５】
なお、上述の通電条件は、本実施形態の表面伝導型電子放出素子に関する好ましい条件であり、表面伝導型電子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。
【０２３６】
以上のようにして、図２４（ｅ）に示す平面型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
【０２３７】
[垂直型の表面伝導型電子放出素子］
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電子放出素子のもうひとつの代表的な構成、すなわち垂直型の表面伝導型電子放出素子の構成について説明する。
【０２３８】
図２７は、垂直型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１２０１は基板、１２０２と１２０３は素子電極、１２０６は段差形成部材、１２０４は微粒子膜を用いた導電性薄膜、１２０５は通電フォーミング処理により形成した電子放出部、１２１３は通電活性化処理により形成した薄膜である。
【０２３９】
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、前記図１９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、前記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、例えばＳｉＯ2 のような電気的に絶縁性の材料を用いる。
【０２４０】
次に、垂直型の表面伝導型電子放出素子の製法について説明する。図２８の（ａ）〜（ｆ）は、製造工程を説明するための断面図で、各部材の符号は前記図２７と同一である。
【０２４１】
１）まず、図２８（ａ）に示すように、基板１２０１上に素子電極１２０３を形成する。
【０２４２】
２）次に、同図（ｂ）に示すように、段差形成部材を形成するための絶縁層を積層する。絶縁層は、例えばＳｉＯ2 をスパッタ法で積層すればよいが、例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。
【０２４３】
３）次に、同図（ｃ）に示すように、絶縁層の上に素子電極１２０２を形成する。
【０２４４】
４）次に、同図（ｄ）に示すように、絶縁層の一部を、例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。
【０２４５】
５）次に、同図（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、例えば塗布法などの成膜技術を用いればよい。
【０２４６】
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。（図２４（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。）
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。（図２４（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。）
以上のようにして、図２８（ｆ）に示す垂直型の表面伝導型電子放出素子を製造した。
【０２４７】
[画像表示装置に用いた表面伝導型電子放出素子の特性］
以上、平面型と垂直型の表面伝導型電子放出素子について素子構成と製法を説明したが、次に画像表示装置に用いた素子の特性について述べる。
【０２４８】
図２９に、画像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本の特性は各々任意単位で図示した。
【０２４９】
画像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。
【０２５０】
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。
【０２５１】
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。
【０２５２】
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。
【０２５３】
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。
【０２５４】
以上のような特性を有するため、表面伝導型電子放出素子を画像表示装置に好適に用いることができた。例えば多数の素子を表示画面の画素に対応して設けた画像表示装置において、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。
【０２５５】
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。
【０２５６】
[多数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］
次に、上述の表面伝導型電子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。
【０２５７】
図２０に示すのは、前記図１７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、前記図１９で示したものと同様な表面伝導型電子放出素子１０１２が配列され、これらの素子は行方向配線電極１００３と列方向配線電極１００４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１００３と列方向配線電極１００４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。
【０２５８】
図２０のＢ−Ｂ′に沿った断面を、図２１に示す。
【０２５９】
なお、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）、および表面伝導型電子放出素子１０１２の素子電極とを導電性薄膜を形成した後、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を行うことにより製造した。
【０２６０】
［駆動回路構成（および駆動方法）］
図３０は、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為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。同図中、表示パネル１７０１は前述した表示パネルに相当するもので、前述した様に製造され、動作する。また、走査回路１７０２は表示ラインを走査し、制御回路１７０３は走査回路１７０２へ入力する信号等を生成する。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に出力する。同期信号分離回路１７０６はＮＴＳＣ信号から同期信号を分離する。
【０２６１】
以下、図３０の装置各部の機能を詳しく説明する。
【０２６２】
まず表示パネル１７０１は、端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍおよび端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎ、および高圧端子Ｈｖを介して外部の電気回路と接続されている。このうち、端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍには、表示パネル１７０１内に設けられているマルチ電子ビーム源、すなわちｍ行ｎ列の行列状にマトリクス配線された冷陰極素子を１行（ｎ素子）ずつ順次駆動してゆく為の走査信号が印加される。一方、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎには、前記走査信号により選択された１行分のｎ個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、これはマルチ電子ビーム源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為の加速電圧である。
【０２６３】
次に、走査回路１７０２について説明する。同回路は、内部にｍ個のスイッチング素子（図中、Ｓ１乃至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０［Ｖ］（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Ｄｘ１乃至Ｄｘｍと電気的に接続するものである。Ｓ１乃至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。なお、前記直流電圧源Ｖｘは、図２９に例示した電子放出素子の特性に基づき走査されていない素子に印加される駆動電圧が電子放出閾値電圧Ｖｔｈ電圧以下となるよう、一定電圧を出力するよう設定されている。
【０２６４】
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もつものである。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およびＴｓｆｔおよびＴｍｒｙの各制御信号を発生する。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、同期信号成分と輝度信号成分とを分離する為の回路である。同期信号分離回路１７０６により分離された同期信号は、良く知られるように垂直同期信号と水平同期信号より成るが、ここでは説明の便宜上、Ｔｓｙｎｃ信号として図示した。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信号と表すが、同信号はシフトレジスタ１７０４に入力される。
【０２６５】
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換えることもできる。シリアル／パラレル変換された画像１ライン分（電子放出素子ｎ素子分の駆動データに相当する）のデータは、Ｉｄ１乃至Ｉｄｎのｎ個の信号として前記シフトレジスタ１７０４より出力される。
【０２６６】
ラインメモリ１７０５は、画像１ライン分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、制御回路１７０３より送られる制御信号Ｔｍｒｙにしたがって適宜Ｉｄ１乃至Ｉｄｎの内容を記憶する。記憶された内容は、Ｉ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎとして出力され、変調信号発生器１７０７に入力される。
【０２６７】
変調信号発生器１７０７は、前記画像データＩ′ｄ１乃至Ｉ′ｄｎの各々に応じて、電子放出素子１０１２の各々を適切に駆動変調する為の信号源で、その出力信号は、端子Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを通じて表示パネル１７０１内の電子放出素子１０１５に印加される。
【０２６８】
図２９を用いて説明したように、本発明に関わる表面伝導型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、電子放出には明確な閾値電圧Ｖｔｈ（後述する実施形態の表面伝導型電子放出素子では８［Ｖ］）があり、閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加された時のみ電子放出が生じる。また、電子放出閾値Ｖｔｈ以上の電圧に対しては、図２９のグラフのように電圧の変化に応じて放出電流Ｉｅも変化する。このことから、本素子にパネル状の電圧を印加する場合、例えば電子放出閾値Ｖｔｈ以下の電圧を印加しても電子放出は生じないが、電子放出閾値Ｖｔｈ以上の電圧を印加する場合には表面伝導型電子放出素子から電子ビームが出力される。その際、パルスの波高値Ｖｍを変化させることにより出力電子ビームの強度を制御することが可能である。また、パルスの幅Ｐｗを変化させることにより出力される電子ビームの電荷の総量を制御することが可能である。
【０２６９】
従って、入力信号に応じて、電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式等が採用できる。電圧変調方式を実施するに際しては、変調信号発生器１７０７として、一定長さの電圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜パルスの波高値を変調するような電圧変調方式の回路を用いることができる。また、パルス幅変調方式を実施するに際しては、変調信号発生器１７０７として、一定の波高値の電圧パルスを発生し、入力されるデータに応じて適宜電圧パルスの幅を変調するようなパルス幅変調方式の回路を用いることができる。
【０２７０】
シフトレジスタ１７０４やラインメモリ１７０５は、デジタル信号式のものでもアナログ信号式のものでも採用できる。すなわち、画像信号のシリアル／パラレル変換や記憶が所定の速度で行われればよいからである。
【０２７１】
デジタル信号式を用いる場合には、同期信号分離回路１７０６の出力信号ＤＡＴＡをデジタル信号化する必要があるが、これには同期信号分離回路１７０６の出力部にＡ／Ｄ変換器を設ければよい。これに関連してメインメモリ１１５の出力信号がデジタル信号かアナログ信号かにより、変調信号発生器に用いられる回路が若干異なったものとなる。すなわち、デジタル信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えばＤ／Ａ変換回路を用い、必要に応じて増幅回路などを付加する。パルス幅変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えば高速の発振器および発振器の出力する波数を計数する計数器（カウンタ）および計数器の出力値と前記メモリの出力値を比較する比較器（コンパレータ）を組み合わせた回路を用いる。必要に応じて、比較器の出力するパルス幅変調された変調信号を電子放出素子の駆動電圧にまで電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
【０２７２】
アナログ信号を用いた電圧変調方式の場合、変調信号発生器１７０７には、例えばオペアンプなどを用いた増幅回路を採用でき、必要に応じてシフトレベル回路などを付加することもできる。パルス幅変調方式の場合には、例えば、電圧制御型発振回路（ＶＣＯ）を採用でき、必要に応じて電子放出素子の駆動電圧まで電圧増幅するための増幅器を付加することもできる。
【０２７３】
このような構成をとりうる本発明の適用可能な画像表示装置においては、各電子放出素子に、容器外端子Ｄｘ１乃至Ｄｘｍ、Ｄｙ１乃至Ｄｙｎを介して電圧を印加することにより、電子放出が生じる。高圧端子Ｈｖを介してメタルバック１０１９あるいは透明電極（不図示）に高圧を印加し、電子ビームを加速する。加速された電子は、蛍光膜１０１８に衝突し、発光が生じて画像が形成される。
【０２７４】
[はしご型電子源の場合］
次に、前述のはしご型配置電子源基板およびそれを用いた画像表示装置について図３１および図３２を用いて説明する。
【０２７５】
図３１において、１０１１は電子源基板、１０１２は電子放出素子、１１２６のＤｘ１〜Ｄｘ１０は前記電子放出素子に接続する共通配線である。電子放出素子１０１２は、基板１０１１上に、Ｘ方向に並列に複数個配置される（これを素子行と呼ぶ）。この素子行を複数個基板上に配置し、はしご型電子源基板となる。各素子行の共通配線間に適宜駆動電圧を印加することで、各素子行を独立に駆動することが可能になる。すなわち、電子ビームを放出させる素子行には、電子放出閾値以上の電圧の電子ビームを、放出させない素子行には電子放出閾値以下の電圧を印加すればよい。また、各素子行間の共通配線Ｄｘ２〜Ｄｘ９を、例えばＤｘ２，Ｄｘ３を同一配線とするようにしてもよい。
【０２７６】
図３２は、はしご型配置の電子源を備えた画像形成装置の構造を示す図である。１１２０はグリッド電極、１１２１は電子が通過するための空孔、１１２２はＤox１，Ｄox２…Ｄoxよりなる容器外端子、１１２３はグリッド電極１１２０と接続されたＧ１，Ｇ２…Ｇｎからなる容器外端子、１０１１は前述のように各素子行間の共通配線を同一配線とした電子源基板である。なお、図３１、図３２と同一の符号は同一の部材を示す。前述の単純マトリクス配置の画像形成装置（図１７）との違いは、電子源基板１０１１とフェースプレート１０１７の間にグリッド電極１１２０を備えていることである。
【０２７７】
前述のパネル構造は、電子源配置が、マトリクス配線或いははしご型配置のいずれの場合でも、大気圧構造上必要に応じて、フェースプレート１０１７とリアプレート１０１５の間にスペーサ１２０を設けることができる。
【０２７８】
基板１０１１とフェースプレート１０１７の中間には、グリッド電極１１２０が設けられている。グリッド電極１１２０は、表面伝導型電子放出素子１０１２から放出された電子ビームを変調することができるもので、はしご型配置の素子行と直交して設けられたストライプ状の電極に電子ビームを通過させるため、各素子に対応して１個ずつ円形の開口１１２１が設けられている。グリッドの形状や設置位置は必ずしも図３２のようなものでなくともよく、開口としてメッシュ状に多数の通過口を設けることもあり、また例えば表面伝導型電子放出素子の周囲や近傍に設けてもよい。
【０２７９】
容器外端子１１２２およびグリッド容器外端子１１２３は、図３０の駆動回路と電気的に接続されている。
【０２８０】
本画像形成装置では、素子行を１行（１ライン）ずつ順次駆動（走査）していくのと同期してグリッド電極列に画像１ライン分の変調信号を同時に印加することにより、各電子ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ラインずつ表示することができる。
【０２８１】
上記の２つの画像表示装置の構成は、本発明を適用可能な画像形成装置の一例であり、本発明の思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはＮＴＳＣ方式を挙げたが、入力信号はこれに限るものではなく、ＰＡＬ、ＳＥＣＡＭ方式など他、これらより多数の走査線からなるＴＶ信号（例えば、高品位ＴＶ）方式をも採用できる。
【０２８２】
また、本発明によればテレビジョン放送の画像表示装置のみならずテレビ会議システム、コンピュータ等の画像表示装置に適した画像形成装置を提供することができる。さらには感光性ドラム等で構成された光プリンターとしての画像形成装置として用いることもできる。
【０２８３】
【実施例】
以下に、実施例を挙げて本発明をさらに詳述する。
【０２８４】
以下に述べる各実施例及び各参考例においては、マルチ電子ビーム源として、前述した、電極間の導電性微粒子膜に電子放出部を有するタイプのＮ×Ｍ個（Ｎ＝３０７２，Ｍ＝１０２４）の表面伝導型電子放出素子を、Ｍ本の行方向配線とＮ本の列方向配線とによりマトリクス配線（図１７および図２０参照）したマルチ電子ビーム源を用いた。
【０２８５】
[参考例１］ガラス基板・アルミスパッタ膜・陽極酸化マイクロホール
本参考例で用いるスペーサ１０２４を以下のように作成した。
【０２８６】
リアプレートと同質のソーダライムガラス基板を原形にして、ガラスの射出成形と鏡面研磨処理により、その外形寸法が、厚さ０．２ｍｍ、高さ３ｍｍ、長さ４０ｍｍとなるように形状加工した。このときの表面の粗さ平均値は１００Åであった。この基板をｇ０とする。
【０２８７】
上記スペーサ基板ｇ０を、成膜工程に先立って、先ず、純水、イソプロピルアルコール（ＩＰＡ）、アセトン中で３分間超音波洗浄した後、８０℃で３０分間乾燥処理を施した後、ＵＶオゾン洗浄を施し基板表面の有機物残基を取り除く処理を施した。
【０２８８】
次に、スパッタ法により、基板の両面に対して、チタン、アルミニウムをそれぞれ膜厚０．５μｍ、０．１μｍに成膜した。さらに、シュウ酸の０．３規定水溶液にて陽極酸化処理を行った。このときの電解条件は、ポテンシオスタットモードで陽極印加電位は、４０Ｖとし、通電時間は３０分とした。この電解処理により、平均孔径１０００Å、最大深さ５０００Åのマイクロホールを隣接間隔平均２０００Åの配置で形成した。
【０２８９】
さらに、最表面部分に凹凸を設ける為に、＃４０００のペーパーやすり処理を行い、粗面化した。このときの非開孔領域の平均粗さは、１００Åであった。この基板をｇ１とする。基板ｇ１の表面概観は、表面層アルミニウムが高酸化状態の絶縁体アルミナ層となり、全体として配列は均一でほぼ等間隔に底部にチタン層まで到達したマイクロホールが存在し、その間隙に微少な凹凸が形成されている。
【０２９０】
この後、基板表面に、帯電防止膜として、ＣｒおよびＡｌのターゲットを高周波電源でスパッタすることにより、Ｃｒ−Ａｌ合金窒化膜を膜厚２００ｎｍ形成した。スパッタガスはＡｒ：Ｎ2 が１：２の混合ガスで全圧力は１ｍＴｏｒｒ（０．１３Ｐａ）である。上記条件で同時成膜した膜の面積抵抗はＲ／□＝２×１０9Ω／□であり、二次電子放出係数の第一、第2クロスポイントエネルギーはそれぞれ、３０eV（＝４．８０６×１０-18Ｊ）および５keV（＝８．０１０×１０-16Ｊ）であった。
【０２９１】
これに限らず本発明では種々の帯電防止膜を使用することが可能である。
【０２９２】
さらに、上下電極の接合部となる領域に下記の方法により低抵抗膜を形成した。接続部と平行に、２００μｍの帯状に１０ｎｍ厚のチタン膜と２００ｎｍ厚のＰｔ膜をどちらもスパッタにより気相形成した。この際、Ｔｉ膜は、Ｐｔ膜の膜密着性を補強する下地層として必要であった。こうして低抵抗膜付きスペーサ１０２０を得た。これをスペーサＡとする。このときの低抵抗の膜厚は２１０ｎｍであり面積抵抗は、１０Ω／□であった。
【０２９３】
得られたスペーサＡの高抵抗膜部分の表面形状は、図３のようであった。
【０２９４】
前記凹凸形成部は、陥没部と隆起部間の境界領域にかけて膜の被覆性は、良好であり、基板の開孔領域は、高抵抗膜の成膜により塞がれていなかった。また、非開孔領域では、膜の連続性は良好であった。
【０２９５】
スペーサＡの二次電子放出係数の角度依存計数ｍ0は、入射電子エネルギー１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）に対して、２であった。
【０２９６】
本参考例では、前述した図１７に示すスペーサ１０２０を配置した表示パネルを作製した。以下、図１７および図１８を用いて詳述する。まず、あらかじめ基板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）、および表面伝導型電子放出素子１０１２の素子電極と導電性薄膜を形成した基板１０１１を、リアプレート１０１５に固定した。次に、前記スペーサＡをスペーサ１０２０として基板１０１１の行方向配線１０１３上に等間隔で、行方向配線１０１３と平行に固定した。その後、基板１０１１の５ｍｍ上方に、内面に蛍光膜１０１８とメタルバック１０１９が付設されたフェースプレート１０１７を側壁１０１６を介し配置し、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７、側壁１０１６およびスペーサ１０２０の各接合部を固定した。基板１０１１とリアプレート１０１５の接合部、リアプレート１０１５と側壁１０１６の接合部、およびフェースプレート１０１７と側壁１０１６の接合部は、フリットガラス（不図示）を塗布し、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで封着した。また、スペーサ１０２０は、基板１０１１側では行方向配線１０１３（線幅３００［μｍ］）上に、フェースプレート１０１７側ではメタルバック１０１９面上に、導電性のフィラーあるいは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、上記気密容器の封着と同時に、大気中で４００℃乃至５００℃で１０分以上焼成することで、接着しかつ電気的な接続も行った。
【０２９７】
なお、本参考例においては、蛍光膜１０１８は、図２３に示すように、各色蛍光体１３０１が列方向（Ｙ方向）に延びるストライプ形状を採用し、黒色の導電体１０１０が各色蛍光体（Ｒ，Ｇ，Ｂ）１３０１間だけでなく、Ｙ方向の各画素間をも分離するように配置された蛍光膜が用いられ、スペーサ１０２０は、黒色導電体１０１０の行方向（Ｘ方向）に平行な領域（線幅３００［μｍ］）内にメタルバック１０１９を介して配置された。なお、前述の封着を行う際には、各色蛍光体１３０１と基板１０１１上に配置された各素子１０１３とを対応させなくてはいけないため、リアプレート１０１５、フェースプレート１０１７およびスペーサ１０２０は十分な位置合わせを行った。
【０２９８】
以上のようにして完成した気密容器内を排気管（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Ｄｘ１〜ＤｘｍとＤｙ１〜Ｄｙｎを通じ、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１０１３に給電して前述の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。次に、１０-6［Ｔｏｒｒ］（１．３×１０-4Ｐａ）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）の封止を行った。
【０２９９】
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。
【０３００】
以上のように完成した、図１７および図１８に示されるような表示パネルを用いた画像表示装置において、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、Ｄｙ１〜Ｄｙｎを通じ、走査信号および変調信号を図３０に示す駆動回路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１３０１（図２３のＲ，Ｇ，Ｂ）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］〜１２［ｋＶ］の範囲で徐々に放電が発生する限界電圧まで印加し、各配線１０１３，１０１４間への印加電圧Ｖｆは１４［Ｖ］とした。高圧端子Ｈｖへの８ｋＶ以上電圧を印加して連続駆動が１時間以上可能な場合に、耐電圧は良好と判断した。
【０３０１】
このとき、スペーサＡ近傍では、耐電圧は良好であった。さらに、スペーサＡに近い位置にある冷陰極素子１０１２からの放出電子による感光スポットも含め、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Ａ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。
【０３０２】
更に、スペーサＡ上のＣｒＡｌＮ高抵抗の代わりにスパッタ成膜したＧｅＮ、ＷＧｅＮ、ＳｉＯ2、ＣＮ、カーボンをそれぞれ２００ｎｍ形成したスペーサを用いたパネルにおいても、同様の効果が得られた。
【０３０３】
[参考例２］基板材料
形状加工基板としてアルミナ基板を用いた以外は、参考例１の作成方法と同様にして表面金属層部に陽極酸化によるマイクロホールとサンドペーパー処理による粗面化を行った。このときの開孔の平均直径と深さはそれぞれ１００ｎｍ，５００ｎｍであり、非開孔部の平均粗さは１００ｎｍであった。さらに参考例１と同様にしてスパッタによる高抵抗膜と低抵抗層を作成した。これをスペーサＢとする。
【０３０４】
前記凹凸形成部は、陥没部と隆起部間の境界領域にかけて膜の被覆性は、良好であり、基板の開孔領域は、高抵抗膜の成膜により塞がれていなかった。また、非開孔領域では、膜の連続性は良好であった。
【０３０５】
スペーサＢの二次電子放出係数の角度依存係数ｍ0は、入射電子エネルギー１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）に対して、２であった。
【０３０６】
さらに、参考例１と同様にして、電子線放出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出装置を作成し、参考例１と同条件で、高圧印加および素子駆動を行った。
【０３０７】
このとき、スペーサＢ近傍では、耐電圧は良好であった。さらに、スペーサＢ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、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Ｂ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。
【０３０８】
[実施例１］フォトリソグラフ、壁構造
粗面化処理手法としてフォトリソグラフ法による選択的穴あけ加工を用いた以外は、参考例１の作成方法と同様にして、高抵抗膜付きスペーサＣを作成した。
【０３０９】
以下に、スペーサＣに対する粗面作成手順を示す。前記スペーサ基板ｇ０に対して、レジスト材とし、東京応化製ＯＦＰＲ−８００をディッピング法により成膜し、ホットプレートにて９０℃２分のプリベークをした。さらに、４０５ｎｍの紫外光にて、図１０に示すように、フェースプレート端側からリアプレート側高抵抗膜部にかけて繰り返し周期ｙを５０μｍから１０μｍと線形に変化させた格子状のマスクパターンを用いて露光を行った。このとき、横方向の繰り返し周期は、５０μｍとし、露光時間は４秒とした。さらに、現像液としてシプレーファーイースト製ＭＦ ＣＤ−２を用いて現像し、純水にてリンスを行い、乾燥させた。次に、１４０℃５分間の条件でホットプレートにてポストベークをした。次に、フッ化水素酸を腐食材としてガラス面をエッチングした、エッチング深さは５μｍとなるようにした。次に、純水にリンスした後、乾燥させた。最後に剥離液としてナガセ産業製レジストストリップＮ３２１を使用して、レジストを除去し、純水にてリンスした物を乾燥させた。さらに参考例１と同様にしてスパッタによる高抵抗膜と低抵抗層を作成した。
【０３１０】
得られたスペーサＣの高抵抗膜部分の表面形状は、図４のようであった。
【０３１１】
前記凹凸形成部は、陥没部と隆起部間の境界領域にかけて膜の被覆性は、良好であり、基板の開孔領域は、高抵抗膜の成膜により塞がれていなかった。また、非開孔領域では、膜の連続性は良好であった。
【０３１２】
スペーサＣの二次電子放出係数の角度依存係数ｍ0は、入射電子エネルギー１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）に対して、２であった。
【０３１３】
さらに、参考例１と同様にして、電子線放出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出装置を作成し、参考例１と同条件で、高圧印加および素子駆動を行った。
【０３１４】
このとき、スペーサＣ近傍では、耐電圧は良好であった。さらに、スペーサＣ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、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Ｃ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。
【０３１５】
[実施例２］サンドブラスト、壁構造
粗面化処理手法としてサンドブラスト法による選択的穴あけ加工を用いた以外は、実施例１の作成方法と同様にして、高抵抗膜付きスペーサＤを作成した。
【０３１６】
以下に、スペーサＤに対する粗面作成手順を示す。前記スペーサ基板ｇ０に対して、図１０に示すような、フェースプレート端側からリアプレート側高抵抗膜部にかけて繰り返し周期ｙを５０μｍから１０μｍと線形に変化させた格子状のマスクパターンを用いてサンドブラスト処理を行った。このとき、横方向の繰り返し周期は、５０μｍとした。開孔部の深さは、横方向が３μｍ、縦方向が４μｍとなるようにした。さらに参考例１と同様にしてスパッタによる高抵抗膜と低抵抗膜を作成した。
【０３１７】
得られたスペーサＤの高抵抗膜部分の表面形状は、図５のようであった。
【０３１８】
前記凹凸形成部は、陥没部と隆起部間の境界領域にかけて膜の被覆性は、良好であり、基板の開孔領域は、高抵抗膜の成膜により塞がれていなかった。また、非開孔領域では、膜の連続性は良好であった。
【０３１９】
スペーサＤの二次電子放出係数の角度依存係数ｍ0は、入射電子エネルギー１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）に対して、３であった。
【０３２０】
さらに、参考例１と同様にして、電子線放出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出装置を作成し、参考例１と同条件で、高圧印加および素子駆動を行った。
【０３２１】
このとき、スペーサＤ近傍では、耐電圧は良好であった。さらに、スペーサＤ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、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Ｄ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。
【０３２２】
[参考例３］粗面化下地層、凹凸
粗面化処理手法として帯電防止用高抵抗膜と平滑基板の間に、第二の膜として微粒子分散型塗布膜を用いた以外は、参考例１の作成方法と同様にして、高抵抗膜付きスペーサＥを作成した。
【０３２３】
以下に、スペーサＥに対する粗面作成手順を示す。前記スペーサ基板ｇ０を、成膜工程に先立って、先ず、純水、ＩＰＡ、アセトン中で３分間超音波洗浄した後、８０℃で３０分間乾燥処理を施した後、ＵＶオゾン洗浄を施し基板表面の有機物残基を取り除く処理を施した。次に、触媒化成製、微粒子分散膜タイプの高抵抗膜であるＰＡＭ６０６ＥＰ溶液にディッピング処理を施し、オーブンにて２７０℃で加熱焼成した。このとき、微粒子径は平均値で４５０Å、膜厚がバインダー基底部で２００Åとなるようにした。
【０３２４】
さらに参考例１と同様にしてスパッタによる高抵抗膜と低抵抗層を作成した。
【０３２５】
得られたスペーサＥの高抵抗膜部分の表面形状は、図９のようであった。
【０３２６】
得られた基板の凹凸に対して、高抵抗膜の膜厚は大きかったが、高抵抗膜は下層の凹凸層にならい表面に３００Å前後の凹凸を形成していた。前記凹凸形成部は、陥没部と隆起部間の境界領域にかけて膜の被覆性は、良好であった。
【０３２７】
スペーサＥの二次電子放出係数の角度依存係数ｍ0は、入射電子エネルギー１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）に対して、４であった。
【０３２８】
さらに、参考例１と同様にして、電子線放出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出装置を作成し、参考例１と同条件で、高圧印加および素子駆動を行った。
【０３２９】
このとき、スペーサＥ近傍では、耐電圧は良好であった。さらに、スペーサＥ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、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Ｅ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。
【０３３０】
なお本発明は板状の部材のみでなく、円柱状や角状など様々な形状の部材に適用できる。
【０３３１】
[比較例］平板スペーサ
粗面化処理手法を適用せずに平滑基板ｇ０をそのままスペーサ用基板として用いた以外は、参考例１と同様にしてスパッタによる高抵抗膜と低抵抗層を作成した。これをスペーサＦとした。得られたスペーサＦの高抵抗膜部分の表面形状は、図１１のようであった。
【０３３２】
高抵抗膜形成部の膜の連続製は良かったが、凹凸は形成されていなかった。
【０３３３】
スペーサＦの二次電子放出係数の角度依存係数ｍ0は、入射電子エネルギー１ｋｅＶ（＝１．６０２×１０-16Ｊ）に対して、１１であった。
【０３３４】
さらに、参考例１と同様にして、電子線放出素子を組み込んだリアプレート等とともに電子線放出装置を作成し、参考例１と同条件で、高圧印加および素子駆動を行った。
【０３３５】
このとき、スペーサＦ近傍では、耐電圧は良好であった。素子を破壊するにはいたらなかったが、微少な放電が観測された。さらに、スペーサＦ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は、スペーサ側に画素ピッチの０．２倍程度、引き寄せられていた。このことは、スペーサの帯電が発生し、スペーサＦを設置したことにより、電子軌道に影響を及ぼすような電界の乱れが発生したことを示している。
【０３３６】
以上本発明に係わる低抵抗膜を形成した試料Ａ〜Ｅおよび比較例の試料Ｆについて、表面形状、二次電子放出係数入射角度依存性、発光点変位、および陽極耐印加電圧について比較すると、Ａ〜Ｅおよび比較例の試料Ｆすべての試料についてそのパネル特性としての電気的コンタクト、発光点変位、耐電圧は、良好であり、電子線装置の耐真空スペーサとして適当な帯電防止用高抵抗膜付きスペーサを形成できた。なお、電気的コンタクトとは、低抵抗膜を介した、高抵抗膜と基板配線並びにフェースプレート配線とのコンタクトのことである。しかしながら、試料Ｆに比べて、試料Ａ〜Ｅは、二次電子放出係数の角度依存が１／２以下に減少しており、スペーサに入射する斜め入射電子の帯電を抑制させる効果が得られた。さらには、二次電子の多重放出現象も抑制された為、ビームの安定性と放電抑制能力も高いスペーサが得られた。また、参考例１で用いた陽極酸化による表面の多孔質処理は、電解処理の時間をコントロールすることにより開口径と深さを制御することが可能で、例えば参考例１の条件より時間をかけて電解処理すると、図７や図８のように凸部の形状変化を利用することが可能となるなどの利点もある。
【０３３７】
以上説明してきた実施態様によれば、入射角度の緩和効果と二次電子の累積的な入射放出の抑止効果により、最近接電子源による、直接入射電子による帯電のみならずフェースプレートからの反射電子や、陽極印加電圧によってスペーサ縁面上を多重放出される累積的な放出電子の生成による帯電をも抑制したスペーサを提供することが可能となる。
【０３３８】
これにより、帯電に伴う発光点の変位や延面放電を抑制した優れた表示品位と長期信頼性のある電子線型の画像表示装置を作成することが可能になる。
【０３３９】
さらには、以上説明したスペーサは、基板の表面形状を制御することのみにより、上記帯電抑制の効果を実現できる為、最終の凹凸形状を実現するため加工が容易な上、膜面内に凹凸の分布を持たせるなどの形状設計の自由度が高い、さらには、既存の膜作成プロセスに対して大きな変更を必要としない、膜材料の制約が少ないので、膜材料の化学量論的な設計の自由度も高いなどの作成上の理由においても有利である。
【０３４０】
【発明の効果】
本願に係わる発明によれば、電子線装置において、気密容器内の部材の帯電による影響を緩和することができる。また、表示品位が良好で長期信頼性のある画像表示装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態に記載したスペーサの概略図およびその作成工程の説明図。（ａ）は本発明の実施例のスペーサ基板の概略図、（ｂ）は本発明の実施例のスペーサ基板の表面形状の一部を説明した図。
【図２】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図３】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図４】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図５】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図６】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図７】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図８】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図９】本発明のスペーサである実施形態の別の形態の表面形状を示した説明図。
【図１０】本発明のスペーサである実施例１，２の凹凸形成パターンを示した説明図。
【図１１】比較例のスペーサの表面形状を示した説明図。
【図１２】二次電子放出効果を考慮した帯電電位の基本計算モデル。
【図１３】帯電の蓄積効果を説明する駆動時間の例示を示す説明図。
【図１４】一次電子入射角と二次電子放出の分布を示す説明図。
【図１５】二次電子放出係数の入射角度θ依存特性を示す説明図。
【図１６】二次電子放出量の入射角度依存特性の基板凹凸依存性を示す走査電子顕微鏡観察像。
【図１７】本発明の実施形態である画像表示装置の、表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図。
【図１８】本発明の本発明の実施形態である表示パネルのＡ−Ａ′断面図。
【図１９】本発明の実施形態で用いた平面型の表面伝導型電子放出素子の平面図（ａ）、断面図（ｂ）。
【図２０】本発明の実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板の平面図。
【図２１】本発明の実施形態で用いたマルチ電子ビーム源の基板の一部断面図。
【図２２】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。
【図２３】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。
【図２４】平面型の表面伝導型電子放出素子の製造工程を示す断面図。
【図２５】通電フォーミング処理の際の印加電圧波形。
【図２６】通電活性化処理の際の印加電圧波形（ａ）、放出電流Ｉｅの変化（ｂ）。
【図２７】本発明の実施形態で用いた垂直型の表面伝導型電子放出素子の断面図。
【図２８】垂直型の表面伝導型電子放出素子の製造工程を示す断面図。
【図２９】本発明の実施形態で用いた表面伝導型電子放出素子の典型的な特性を示すグラフ。
【図３０】本発明の実施形態である画像表示装置の駆動回路の概略構成を示すブロック図。
【図３１】本発明の一例であるはしご型配列の電子源の模式的平面図。
【図３２】本発明の一例であるはしご型配列の電子源を持つ平面型画像表示装置の斜視図。
【図３３】従来知られた表面伝導型電子放出素子の一例。
【図３４】従来知られたＦＥ型素子の一例。
【図３５】従来知られたＭＩＭ型素子の一例。
【図３６】従来知られた平面型画像表示装置の、表示パネルの一部を切り欠いて示した斜視図。
【符号の説明】
１ スペーサ基板
３、２１ 低抵抗膜
５ 側面部
１１ 高抵抗膜
１０１１ 基板
１１０２，１１０３ 素子電極
１１０４ 導電性薄膜
１１０５ 通電フォーミング処理により形成した電子放出部
１１１３ 通電活性化処理により形成した膜
１０１５ リアプレート
１０１６ 側壁
１０１７ フェースプレート（ＦＰ）
１０２０ スペーサ
【図１】
0004115051.tif 000017
【図２】
0004115051.tif 000018
【図３】
0004115051.tif 000019
【図４】
0004115051.tif 000020
【図５】
0004115051.tif 000021
【図６】
0004115051.tif 000022
【図７】
0004115051.tif 000023
【図８】
0004115051.tif 000024
【図９】
0004115051.tif 000025
【図１０】
0004115051.tif 000026
【図１１】
0004115051.tif 000027
【図１２】
0004115051.tif 000028
【図１３】
0004115051.tif 000029
【図１４】
0004115051.tif 000030
【図１５】
0004115051.tif 000031
【図１６】
0004115051.tif 000032
【図１７】
0004115051.tif 000033
【図１８】
0004115051.tif 000034
【図１９】
0004115051.tif 000035
【図２０】
0004115051.tif 000036
【図２１】
0004115051.tif 000037
【図２２】
0004115051.tif 000038
【図２３】
0004115051.tif 000039
【図２４】
0004115051.tif 000040
【図２５】
0004115051.tif 000041
【図２６】
0004115051.tif 000042
【図２７】
0004115051.tif 000043
【図２８】
0004115051.tif 000044
【図２９】
0004115051.tif 000045
【図３０】
0004115051.tif 000046
【図３１】
0004115051.tif 000047
【図３２】
0004115051.tif 000048
【図３３】
0004115051.tif 000049
【図３４】
0004115051.tif 000050
【図３５】
0004115051.tif 000051
【図３６】
0004115051.tif 000052