JP2976134B2

JP2976134B2 - 電子線発生装置とそれを用いた画像形成装置及び記録装置

Info

Publication number: JP2976134B2
Application number: JP25170590A
Authority: JP
Inventors: 伸也三品; 治人小野; 一郎野村; 英俊鱸; 哲也金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-09-25
Filing date: 1990-09-25
Publication date: 1999-11-10
Anticipated expiration: 2014-11-10
Also published as: JPH04133237A

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は、電子放出素子と電子放出素子から放出され
る電子線を変調するためのグリッド電極とを備えた電子
線発生装置に関し、特に画像形成装置及び記録装置に関
する。

［従来の技術］従来、簡単な構造で電子の放出が得られる素子とし
て、例えば、エムアイエリンソン（M.I.Elinson）
等によって発表された冷陰極素子が知られている。［ラ
ジオエンジニアリングエレクトロンフィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,1
965年］この種の電子放出素子としては、前記エリンソン等に
より開発されたSnO₂（Sb）薄膜を用いたもの、Au薄膜に
よるもの［ジー・ディトマー：“スインソリッドフ
ィルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）,9巻,
317頁，（1972年）］、ITO薄膜によるもの［エムハー
トウェルアンドシージーフォンスタッド“アイ
イーイーイートランス”イーディーコンフ
（M.Hartwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.ED C
onf."）519頁，（1975年）］、カーボン薄膜によるもの
［荒木久他：“真空",第26巻，第１号,22頁，（1983
年）］などが報告されている。

また上記以外にも薄膜熱カソードやMIM形放出素子等
有望な電子放出素子が多数報告されている。

これらは、成膜技術やホトリソグラフィー技術の急速
な進歩に伴い基板上に多数の素子を形成することが可能
となりつつあり、マルチ電子線源として、蛍光表示管、
平板型CRT等の各種画像形成装置への応用が期待される
ところである。

これらの素子を画像形成装置に応用した場合、一般に
は、基板上に多数の素子を配列し、各素子間を薄膜もし
くは厚膜の電極で電気的に配線し、マルチ電子線源とし
て用いている。

これら電子線ディスプレイ装置は、基本的に次のよう
な構造からなる。

第８図及び第９図は従来ディスプレイ装置の概要を示
すものである。本図中、81は基板、82は支持体、83は配
線電極、84は電子放出部、85は電子通過孔、86は変調電
極、87はガラス板、88は透明電極、89は画像形成部材
で、例えば蛍光体、レジスト材等電子が衝突することに
より発光，変色，帯電，変質等する部材から成る。80は
フェースプレート、90は蛍光体の輝点である。電子放出
部84は薄膜技術により形成され、基板（ガラス）81とは
接触することがない中空構造を成すものである。配線電
極83は電子放出部材と同一の材料を用いて形成しても、
別材料を用いても良く、一般に融点が高く電気抵抗の小
さいものが用いられる。支持体82は絶縁体材料もしくは
導電体材料で形成されている。

これら電子線ディスプレイ装置は、配線電極83に電圧
を印加せしめ中空構造をなす電子放出部より電子を放出
させ、これら電子流を情報信号に応じて変調する変調電
極86に電圧を印加することにより電子を取り出し、取り
出した電子を加速させ蛍光体89に衝突させるものであ
る。また、配線電極83と変調電極86でXYマトリックスを
形成せしめ、画像形成部材たる蛍光体89上に画像表示を
行うものである。

又、第９図において、91は基板、92は変調電極、93は
熱電子線源（電子放出素子）、94は上偏向電極、95は下
偏向電極、96は透明電極と蛍光体（画像形成部材）を設
けたフェースプレートであって、基板91上に変調電極9
2、電子放出素子93、及び画像形成部材を順次配置した
構成を有する電子線ディスプレイ装置である。又、同図
破線円内に示す如く、変調電極92と電子放出素子93と
は、間に空間を有して配置されている。又、熱電子線源
は、タングステン線に電子放射物質を被覆したもので、
外径は約35μｍ、動作温度は700〜850℃で熱電子を放出
する。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上述従来の電子線ディスプレイには、
次のような問題点があった。

．第８図に示されるように変調電極86が、電子放出素
子（支持体82,配線電極83及び電子放出部84より成る）
の電子放出方向上部に配置される為、変調電極86の電子
通過孔85と電子放出素子の電子放出部84との位置合わせ
が難しく、大画面で高精細な画像表示装置を作製しがた
い。

．同図に示されるように変調電極86と電子放出素子の
電子放出部84との間に空間を有して相方配置される為、
変調電極86と電子放出素子の電子放出部84との距離を、
全ての変調電極86と電子放出部84との間で揃えることが
難しく、大画面で高精細な画像表示装置を作製しがた
い。

．大画面で高精細な画像表示装置を作製しようとする
と、駆動電圧を高めても表示画像の輝度むらが顕著とな
ってしまう。

一方、第９図に示された従来の電子線ディスプレイで
は、変調電極92が熱電子線源93（電子放出素子）の電子
放出方向と反対側に配置されているため先述の問題点
は解消されるが、以前として先述の問題点．につい
ては解消し得ない。

更に以上の如き問題点は画像形成装置においては、表
示画像のコントラスト不足，輝度ムラ等の問題点を生ぜ
しめる。

そこで本発明は上記問題点に鑑みなされた発明であっ
て、その目的は変調電極と電子放出素子との位置合せが
容易であるためその作製が簡単な電子線発生装置，記録
装置を提供することである。

更に本発明の目的は大画面で高精細な画像形成装置を
作製しようとしたとき駆動電圧を低くおさえてもムラの
少ない電子線発生装置及びそれを用いた画像形成装置，
記録装置を提供することである。

更に本発明の目的は表示画像のコントラストに優れ輝
度ムラのない画像形成装置及び記録画像のコントラスト
に優れ鮮明画像の得られる記録装置を提供することであ
る。

［課題を解決するための手段］上記目的を達成すべく成された本発明の構成は、以下
の通りである。

「すなわち、本発明の第１は、基板上に、低電位電極
と高電位電極との間に電子放出部を有する電子放出素子
と、該電子放出素子から放出される電子ビームを情報信
号に応じて変調する変調電極とを有する電子線発生装置
において、前記電子放出素子が、前記変調電極上に絶縁
層を介して積層配置されており、かつ、該電子放出素子
の低電位電極が高電位電極よりも電極厚が厚いことを特
徴とする電子線発生装置にある。

上記本発明の第１の電子線発生装置は、さらにその特
徴として、前記電子放出素子が、基板面に沿って並設された電極
間に、該電極を介して電圧が印加される電子放出部を有
する電子放出素子であること、をも含む。

また、本発明の第２は、基板上に、基板面に沿って並
設された低電位電極と高電位電極との間に該電極を介し
て電圧が印加される電子放出部を有する電子放出素子
と、該電子放出素子から放出される電子ビームを情報信
号に応じて変調する変調電極とを有する電子線発生装置
において、前記電子放出素子が、前記変調電極上に絶縁
層を介して積層配置されており、かつ、該電子放出素子
の低電位電極が高電位電極よりも電極幅が広いことを特
徴とする電子線発生装置にある。

上記本発明の第１及び第２の電子線発生装置は、さら
にその特徴として、前記絶縁層の厚さが、0.01μｍ〜200μｍの範囲内で
あること、前記電子放出素子が表面伝導形電子放出素子であるこ
と、前記電子放出素子の複数が結線された線状電子放出素
子の複数と、変調電極の複数とがXYマトリクスを構成し
ていること、をも含む。

また、本発明の第３は、上記本発明の第１もしくは第
２の電子線発生装置と、電子ビームの照射により画像を
形成する画像形成部材とを有することを特徴とする画像
形成装置にある。

また、本発明の第４は、上記本発明の第１もしくは第
２の電子線発生装置と、電子ビームの照射により発光す
る発光体と、該発光体からの光の照射により画像記録さ
れる被記録体とを有することを特徴とする記録装置にあ
る。

また、本発明の第５は、上記本発明の第１もしくは第
２の電子線発生装置と、電子ビームの照射により発光す
る発光体と、該発光体からの光の照射により画像記録さ
れる被記録体の支持手段とを有することを特徴とする記
録装置にある。

以下本発明について詳述する。

本発明の主たる特徴は、電子線発生装置において次の
（１）及び（２）の二つの構成要件を具備することにあ
る。即ち（１）電子線発生源である電子放出素子と該電子放出素
子から放出される電子ビームを変調する変調電極とが絶
縁層を介して積層されていること及び（２）該電子放出素子の低電位電極が高電位電極よりも
電極厚が厚い／又は両電極の並ぶ方向における電極幅が
広いことである。

まず、上記（１）の要件について説明するならば、絶
縁層は、電子放出素子と変調電極とを電気的絶縁状態で
保持し得るものであれば、その形状、構成材料等特に限
定されるものではない。但し、絶縁層は均一な厚さを有
するものであることが好ましく、かかる均一性によって
電子放出素子と変調電極との距離を一定に保つことが可
能となる。ここで、均一な厚さとは、現行の成膜技術
（例えば、後述する実施例にある様な成膜技術）をもっ
てして達せられる程度の均一性であって良い。又、絶縁
層の厚さについては、電子放出素子と変調電極との電気
的絶縁状態さえ維持できれば良く、特に制限されるもの
ではないが、好ましくは、0.01μｍ〜200μｍ、特に好
ましくは0.1μｍ〜10μｍとされる。

更に、変調電極は、情報信号に応じた電圧が印加され
ることで、電子放出素子から放出される電子ビームのON
/OFF制御、さらには電子ビームの電子放出量のアナログ
制御を行う為の電極であり、導電性材料であれば、いか
なる材料より構成されるものであっても良い。

次に上記（２）の要件について説明するならば本発明
における電子放出素子は低電位電極と高電位電極間に電
子放出部を有する電子放出素子であればいずれであって
も構わない。ここで本発明でいう電子放出素子の素子電
極の厚さとは、素子形態にかかわらず、絶縁層の上面か
ら素子電極の最上端までの鉛直方向距離を意味する。又
本発明でいう幅とは、基板面に沿って並設された低電位
電極と高電位電極の並ぶ方向における最近傍距離を意味
する。

以上の要件（１）及び（２）は本発明において必須で
ありかかる要件を具備する本発明の電子線発生装置は、
充分な電子放出量が得られ、しかも意図せぬ電子放出量
の変動や電子ビーム間での変調ムラが少なく、よって、
コントラストに優れ、輝度ムラのない表示画像を与える
ものである。即ち、本発明においては、まず電子放出素
子及び変調電極が上記（１）の配置を採ることによっ
て、従来の変調電極の電子通過孔と電子放出部との位置
合せの問題と、変調電極−電子放出部間距離の変動と不
揃いの問題とを同時に解決し得たのである。又、変調電
極は本来、電子ビームの放出経路内に配置されてある方
が、変調効率の点で望ましい。本発明においては、上記
（１）の配置を採るに伴い、上記（２）の電子放出素子
を用いることで、電子ビームの変調効率の点、特に低電
圧駆動化においても更に改善された電子線発生装置とし
得たのである。

次に、本発明に係る電子放出素子について、更に詳述
する。

第１図は本発明の電子線発生装置の一実施例を示す斜
視図であり、11は基板（リアプレート）、12はグリッド
電極（変調電極）、13は素子電極、14は電子放出部、15
は絶縁層である。第２図は第１図のＡ−Ａ′線における
断面図を示す。

ここで、基板11の材料としては、金属，ガラス，セラ
ミックス材料等、耐熱性、耐溶剤性に優れていればいず
れでも良い。

また、絶縁層15としては、従来からの無機絶縁膜に限
らず、有機絶縁膜で形成させることも可能である。有機
絶縁膜の形成に関しては、具体的には蒸着法やクラスタ
ーイオンビーム法等の適用も可能である。

また、本発明における電子放出部14の形成に関して
は、従来公知の方法を用いることが可能であり、電極の
材料としては高い伝導性を有するものであればよく、例
えばAu,Ag,Al,In,Pt,Pd,Sn,Pd等の金属や、これらの合
金といった数多くの材料の適用が考えられる。

本発明における電子放出素子は先述した如く、上記
（２）の条件を満すものであれば、一般に熱陰極、冷陰
極と呼ばれるいずれの電子放出素子であっても良いが、
熱陰極の場合には該絶縁性基体への熱拡散により：冷陰
極の場合よりも電子放出効率及び応答速度が低下する
為、好ましくは後述する表面伝導形放出素子、半導体電
子放出素子等の冷陰極が用いられる。特に、冷陰極の中
でも表面伝導形放出素子と呼ばれる電子放出素子を用い
た方が、１）一層高い電子放出効率が得られる、２）構造が簡単であるため、製造が容易である、３）同一基板上に高密度に多数の素子を配列形成でき
る、４）応答速度が速い、５）輝度コントラストが一層優れている等の利点を有するので特に好ましい。ここで、表面伝導
形放出素子とは、例えば、エムアイエリンソン（M.
I.Elinson）等によって発表された冷陰極素子［ラジオ
・エンジニアリング・エレクトロン・フィジィックス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻,1290〜1296頁,1
965年］であり、これは、基板面上に設けられた電極
（素子電極）間に形成された小面積の薄膜（電子放出
部）に、該電極間に電圧を印加して、該薄膜面に平行に
電流を流すことによって電子放出する素子であり、前記
エリンソン等により開発されたSnO₂（Sb）薄膜を用いた
ものの他、Au薄膜によるもの［ジー・ディトマー：“ス
イン・ソリッド・フィルムス”（G.Dittmer:“Thin So
lid Films"）,9巻,317頁，（1972年）］、ITO薄膜によ
るもの［エム・ハートウェル・アンド・シー・ジー・フ
ォンスタッド：“アイ・イー・イー・イー・トランス・
イー・ディー・コンフ”（M.Hartwell and C.G.Fonst
ad:“IEEE Trans.ED Conf."）519頁，（1975年）］、
カーボン薄膜によるもの［荒木久他：“真空",第26巻，
第１号,22頁，（1983年）］等が報告されている。

本発明で使用される表面伝導形放出素子は、上記以外
にも後述する様に、その電子放出部が金属微粒子の分散
によって形成されているものであっても良い。

又、本発明においては、電子放出素子と変調電極に電
圧を印加する電圧印加手段は、別個独立して設けられ、
又、かかる電圧印加手段は各々、印加電圧可変手段をも
具備している。

又、本発明においては、その用途にもよるが、好まし
くは、電子放出素子がライン状に複数の電子放出部を有
する線電子放出素子であって、該線電子放出素子の複数
と該変調電極の複数とがXYマトリックスを構成するもの
である。この様に、電子放出部を多数有する、マルチ電
子線発生装置にあっては、特に、本発明の如き前記
（１）及び（２）なる構成要件を具備することは、低電
圧駆動する上で好ましい。

以上、本発明の、主として電子線発生装置について詳
述したが、かかる電子線発生装置は画像形成装置及び記
録装置の電子源として特に好適に用いられる。

本発明の電子線発生装置を用いた画像形成装置の一態
様例を第４図を基に述べる。

第４図は表示パネルの構造を示しており、図中、47は
ガラス製の真空容器で、その一部である41は表示面側の
フェースプレートを示している。フェースプレート41の
内面には、例えばITOを材料とする透明電極が形成さ
れ、さらにその内側には、赤，緑，青の蛍光体（画像形
成部材）がモザイク状に塗り分けられ、CRTの分野では
公知のメタルバック処理が施されている。また、前記透
明電極は、加速電圧を印加する為に端子43を通じて、真
空容器外と電気的に接続されている。

また、前記真空容器47の底面には、本発明の電子線発
生装置が固定されている。15はガラス（絶縁層）で、そ
の上面には電子放出素子がＮ個×ｌ列にわたり配列形成
されている。該電子放出素子群は、列毎に電気的に並列
接続されており、各列の正極側配線44（負極側配線45）
は、端子Dp₁〜Dpl（端子Dm₁〜Dml）によって真空容器外
と電気的に接続されている。

また、該絶縁層15を介して絶縁層15の裏面には、グリ
ッド電極（変調電極）が設けられている。かかるグリッ
ド電極（変調電極）12は、前記素子列と直交してＮ本設
けられており、また、各グリッド電極（変調電極）12
は、端子46（G₁〜G_N）によって真空容器外と電気的に接
続されている。

本表示パネルでは、ｌ個の電子放出素子列（線電子放
出素子）と、Ｎ個のグリッド電極（変調電極）列によ
り、XYマトリクスが構成されている。上記電子放出素子
列を一列づつ順次駆動（走査）するのと同期してグリッ
ド電極（変調電極）に情報信号に応じて画像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ラインづつ表示し
ていくものである。

以上述べた画像形成装置は、先述した本発明の電子線
発生装置の有する利点に起因して、とりわけ高解像性，
輝度むらがなく、高輝度、高コントラストの表示画像が
得られる画像形成装置となる。

次に、本発明の電子線発生装置を用いた記録装置の一
態様例を第５図に示す。

第５図は光プリンターの概略構造を示しており、図
中、47はガラス製の真空容器で、その一部である41は被
記録体45に向け光線が発せられるフェースプレートを示
している。フェースプレート41の内面には、例えばITO
を材料とする透明電極が形成され、さらにその内側に
は、蛍光体（発光体）が配設されており、CRTの分野で
は公知のメタルバック処理が施されている。（透明電
極，蛍光体，メタルバックは図示せず。）また、前記透
明電極は、加速電圧を印加する為に端子43を通じて、真
空容器外と電気的に接続されている。

また、前記真空容器47の底面には、先述した本発明の
電子線発生装置が固定されている。15はガラス（絶縁
層）で、その上面には電子放出素子が１列に配列形成さ
れている。該電子放出素子群の正極側配線（負極側配
線）44は、端子Dp,Dm,によって真空容器外と電気的に接
続されている。

また、絶縁層15を介してグリッド電極（変調電極）が
積層されている。かかるグリッド電極（変調電極）12
は、前記素子列と直交してＮ本設けられており、また、
各グリッド電極（変調電極）12は、端子46（G₁〜G_N）に
よって真空容器外と電気的に接続されている。

本光プリンターでは、上記電子放出素子列を駆動する
のと同期してグリッド電極（変調電極）に情報信号に応
じて画像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（発光体）への照射を制御
し、画像１ライン分の発光パターンを形成する。該発光
パターンに従い発光体から放出された光線は、被記録体
に照射され、該被記録体が感光材である場合には感光パ
ターンが形成され、又、該記録体が感熱材である場合に
は感熱パターンが被記録体表面に形成される。以上の動
作を、第６図（ａ），（ｂ）に示す如く被記録体或いは
発光源51（第５図の発光源48）を１ライン毎に走査しな
がら全画像ラインに対して順次繰返すことにより、被記
録体表面に画像記録を行う。ここで、該被記録体は第６
図（ａ），（ｂ）に示す様感光（感熱）シート54であっ
て良く、この場合、記録装置は、該シートを支持する為
の支持体（例えば、ドラム52,搬送ローラ53）を有して
いる。又、該被記録体は第７図に示す様に感光ドラム64
であっても良い。

第７図の装置を説明すると、ドラム状の被記録体64の
周囲には、上記発光源61の他に、回転方向に沿って順
に、現像機65、除電器66、クリーナー67及び帯電器68が
設けられている。

まず、帯電器68により被記録体64を帯電する。次に発
光源61の発光によって画像が表わされ、この画像の光が
被記録体64に照射されて被記録体64を感光させる。被記
録体64の感光部分は除電し、非露光部が現像機65から供
給されるトナーを吸着する。

上記トナーを吸着した部分は被記録体64の回転と共に
移動し、除電器66によって帯電が解除されると、吸着さ
れていたトナーが落下する。この時、被記録体64と除電
器66の間には、画像を形成すべき紙69が位置しており、
トナーはこの紙69上に落下される。

トナーを受止めた紙69は、定着装置（図示されていな
い）へと移動し、ここでトナーが紙69上に定着され、紙
69上に、発光源61で表わされた画像が再現記録される。

一方、ドラム状の被記録体64は更に回転してクリーナ
ー67へと移動し、ここで残留するトナーが払い落され、
更に帯電器68によって帯電状態を形成するものである。

以上述べた記録装置は、先述した本発明の電子線発生
装置の有する利点に起因して、とりわけ高解像性、高速
性、露光むらがなく、高コントラストで鮮明な記録画像
が得られる。

次に、上述した構成要素の具体的な寸法については、
基板11の板厚については、特に素子特性に影響を及ぼす
わけではないが、機械的強度等の面から0.8mm〜1mmが好
ましく、グリッド電極12については、膜厚0.01μｍ〜1m
m、幅0.05μｍ以上が好ましい。絶縁層15については膜
厚0.1μｍ〜200μｍが好ましい。

本発明においては、素子電極13は低電位側が高電位側
よりも、少なくとも電極厚が厚いか電極幅が広いことが
必要である。第２図においては、電極13aが低電位側で
あり、電極13bが高電位側である。通常、低電位側の電
極幅は５〜100μm,電極厚は0.05〜10μｍであり、高電
位側の電極幅は５〜20μm,電極厚は0.05〜0.5μｍが好
ましいが、勿論上記範囲に限るわけではない。

以上本発明を実施例に基づき更に詳述する。

［実施例］実施例１第１図及び第２図に示す態様の電子線発生装置を作製
した。

まず、製造工程を詳述する。

リアプレート11である石英ガラス（コーニング社
製）を、中性洗剤によるこすり洗い、有機溶剤による超
音波洗浄等で十分に洗浄した後、ホトリソグラフィー技
術によりレジストパターンを形成した。

次に抵抗加熱法により、密着性向上のための下引き
材であるTiを膜厚50Åとなるように、また変調電極材で
あるNiを膜厚950Åとなるようにレジストパターン上に
全面蒸着した後、リフトオフ法により変調電極パターン
を形成した。

次にスパッタ法により、絶縁性基体であるSiO₂を必
要部にマスクデポジションして膜厚1.5μｍの絶縁層15
を設けた。

次に変調電極パターン形成法と全く同様の方法に
て、第２図に示す素子電極パターンを形成した。この
時、素子電極13aの幅は50μｍ、厚さは１μｍであり、
素子電極13bの幅は15μｍ、厚さは0.1μｍであった。ま
た素子電極13aと13bの電極ギャップは２μｍであった。

次に放出材料をパターニングするためのCrを抵抗加
熱法により、膜厚1000Åとなるように全面蒸着した。

次のホトリソグラフィー技術を用い、放出部近傍
（25μｍ×150μｍ）のCrのみを除去するためのレジス
トパターンを形成した。

次にエッチングにより所望のCrを除去した。エッチ
ャントには硝酸セリウムアンモニウム、過塩素酸水溶液
を用いた。

次に有機パラジウム（奥野製薬社製CCP−4230）を
分散塗布し、その後大気中300℃下、12分間焼成して、
放出材料であるパラジウムを全面に形成した。

次にのエッチャントを用い放出材料パターニング
用Crをエッチアウトした。

上記手法により作製した電子線発生装置を、この装置
上方5mmに配置された蛍光板と共に、２×10⁶Torrの環境
下において外部より蛍光板に1KVの電圧を印加し素子電
極間に電極3aを低電位側とし電極3bを高電位側として14
Vの電圧パルスを印加した。

その結果、蛍光体に放出された電子ビームに対応する
スポット光が観察された。更に変調電極に−35V〜＋30V
の電圧を印加したところ、変調電圧に対応して電子ビー
ム量が連続的に変化した。またこの時変調電圧が−35V
以下でOFF制御、＋30V以上でON制御が可能であった。

更に、上記において高電位側電極（幅15μm,厚さ0.1
μｍ）を固定し、低電位側電極の幅及び厚さを変えた場
合のカットオフ電圧は次の通りであった。

即ち、低電位側電極の幅又は厚さを大きくすることに
よって、OFF制御の場合、カットオフ電圧を小さくする
ことができる。またON制御の場合には、放出される電子
はより大きな初速度をもつために、第３図中のV_Aのよう
に、素子電極による電場の歪みのなくなる領域で電子が
鉛直方向に向い収束性が上がる。

実施例２第４図は本発明の他の実施例として画像表示装置を示
す斜視図である。11はリアプレート、12は変調電極、13
は素子電極、14は電子放出部、16は配線電極、41はフェ
ースプレートである。

電子放出素子をライン状に2mmピッチで複数配列し、
かつ複数の変調電極２を該ライン状電子放出素子に直交
し配列し、配線電極16であるCuを厚さ２μｍ積層した以
外は実施例１と全く同様の方法にてリアプレート11であ
る青板ガラス（市川特殊ガラス社製）上に電子線発生装
置を形成した。

次に画像形成部材である蛍光体10を有するフェースプ
レート41をリアプレート11から5mm（＝ｌ）離して設
け、画像表示装置を作製した。

蛍光体面に1.5KVの電圧を印加し、一対の配線電極16
に14Vの電圧パルスを印加しライン状に並べた複数の電
子放出素子から電子を放出させた。と同時に情報信号と
して変調電極群に電圧を印加することにより電子ビーム
をON/OFF制御した。

更に電極13−a,13−ｂに14Vの電圧パルスを印加し上
述した一ラインの表示を行う。これを順次行うことによ
り一画面の画像を形成した。つまり、素子配線電極群を
走査電極として、走査電極と変調電極でXYマトリックス
を形成し画像を表示した。

本実施例の表面伝導形電子放出素子は、100ピコ秒以
下の電圧パルスに応答して駆動できるので、１画面を30
分の１秒で画像を表示すると１万本以上の走査線数が形
成可能である。

また、変調電極12群に印加する電圧は、−40V以下で
電子ビームをOFF制御し、30V以上でON制御した。また、
−40V〜30Vの間で電子ビームの量が連続的に変化した。
よって、変調電極に印加する電圧により階調表示が可能
であった。

変調電極12に印加する電圧によって電子ビームが制御
できる理由は、変調電極の電圧によって電子放出部14近
傍の電位がプラスからマイナスまで変化し、電子ビーム
が加速または減速することに基づく。

以上説明した様に、本実施例は電子放出素子と変調電
極が絶縁性基体を介して積層されているので、アライメ
ントが容易で、かつ、薄膜製造技術で作製している為、
大画面で高精細なディスプレイを安価に得ることができ
た。さらに、電子放出部14と変調電極12の間隔を極めて
精度良く作製することができ高解像性の画像表示装置を
得ることができた。

表面伝導形電子放出素子においては、数ボルトの初速
度を持った電子が真空中に放出されるが、このような素
子の変調に対して本発明は極めて有効である。又、表示
画像全体は高輝度、高コントラストであり、輝度むらも
なかった。

実施例３第５図は本発明の実施例である光プリンターの概略的
構成図である。

図中47はガラス製の真空容器、41はフェースプレー
ト、43は蛍光体に電圧印加する為の電極、11はリアプレ
ート、15はガラス（絶縁層）、14は表面伝導形電子放出
素子の電子放出部、12は変調電極、44は電子放出素子に
電圧を印加する為の電極（Dp,Dm）、46は変調電極12に
電圧を印加する為の電極（G₁〜G_N）、48は発光源、45は
被記録体である。

被記録体45は以下の組成よりなる感光性組成物をポリ
エチレンテレフタレート膜上に２μｍ厚さに均一塗布す
ることにより作製した。感光性組成物はa.バインダー：
ポリエチレンメタクリレート（商品名ダイヤナールBR,
三菱レーヨン）10重量部,b.モノマー：トリメチロール
プロパントリアクリレート（商品名TMPTA,新中村化学）
10重量部,c.重合開始剤:2−メチル−２−モルホリノ
（４−チオメチルフェニル）プロパン−１−キン（商品
名イルガキュア907,チバガイギー）2.2重量部，の混合
組成物で、溶媒としてメチルエチルケトン70重量部で作
製した。

フェースプレート41の蛍光体はけい酸塩蛍光体（Ba,M
g,Zn）₃Si₂O₇:Pb²⁺を用いた。

又、発光源48は実施例１と同様な方法で作製した。

次に本実施例の駆動方法を第６図（ａ）を用いて説明
する。図中51は発光源48、54は被記録体45、52は被記録
体45の支持体であり、53は被記録体45の搬送ローラーで
ある。ここで、発光源51は被記録体54に相対向して1mm
以下の位置に配置されている。

本実施例では、電子放出素子列を駆動するのと同期し
て変調電極に情報信号に応じて画像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１ライン分の発光パターンを形
成する。該発光パターンに従い発光体から放出された光
線は被記録体に照射され、光の照射された被記録体は光
重合し硬化する。次に搬送ローラ53を動かして同様な駆
動を行なう。このような駆動を行なうことにより、情報
信号に応じた光重合パターンが被記録体上に光重合パタ
ーンとして形成される。この光重合パターンをメチルエ
チルケトンで現像することにより光記録パターンをポリ
エチレンテレフタレート上に形成した。

本実施例の光プリンターは、均一、高速スピード、高
コントラストで鮮明な光記録パターンが得られた。

実施例４第７図は他の実施例である光プリンターの概略的構成
図である。61は実施例６と同様な発光源、64は被記録体
であるところの電子写真用感光体、68は帯電器、65は現
像器、66は除電器、67はクリーナー、69は画像を形成す
べき紙である。又、本実施例は、蛍光体としてZn₂SiO₄:
Mn（P1蛍光体）の黄緑発光蛍光体、電子写真用感光体と
してアモルファスシリコン感光体を用いた。

次に本実施例の光プリンターの駆動方法を説明する。

まず帯電器68により被記録体64をプラス電圧に帯電す
る。帯電する電圧は100V〜500Vが適当であるがこれに限
るものではない。次に発光源61により情報信号に応じた
発光パターンを被記録体64に照射し光照射部を除電し静
電潜像パターンを形成する。次に現像器65によりトナー
粒子で被記録体64を現像する。

以上述べた記録装置は、先述した本発明の電子線発生
装置の有する利点に起因して、とりわけ高解像性、高速
性露光むらがなく、高コントラストで鮮明な記録画像が
得られた。

［発明の効果］以上述べた本発明の電子線発生装置は、変調電極と電
子放出素子との位置合せが容易である為、その作製が簡
単である上、従来にくらべて充分な電子放出量が得ら
れ、駆動時の意図せぬ電子放出量の変動や複数の電子ビ
ーム間での変調ムラが著しく改善された。更に、本発明
の電子線発生装置は、放出される電子ビームの低電圧駆
動化においても優れたものであった。

又、本発明の電子線発生装置を用いた画像形成装置に
おいては、表示画像のコントラストに優れており、高輝
度でかつ輝度ムラの少ない画像形成装置であった。

又、本発明の電子線発生装置を用いた記録装置におい
ても、記録画像のコントラストに優れ、鮮明な画像を提
供し得るものであった。

更に、上記画像形成装置及び記録装置において、本発
明の電子線発生装置は先述した如く変調電極と電子放出
素子との位置合せが容易であることに起因し、電子放出
素子を高密度に配置しても、その電子放出及び電子ビー
ムの変調に従来の如き支障をきたさないので、高解像
度、高精細、高スピードの表示画像及び記録画像を形成
し得る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電子線発生装置の一実施例を示す斜視
図、第２図は第１図のＡ−Ａ′線における断面図を示
す。第３図はON制御における放出電子の収束性の向上具
合を示す説明図である。第４図は本発明の電子線発生装
置を用いた画像表示装置の一実施例、第５図，第６図
（ａ）（ｂ）第７図は本発明の電子線発生装置を用いた
記録装置の一実施例を示す図である。第８図，第９図は
従来の画像表示装置を示す図である。 11……基板（リアプレート）、12……変調電極 13……素子電極、14……電子放出部 15……絶縁層、16……配線電極 41……フェイスプレート 43……加速電圧を印加するための端子 44……配線端子、45……被記録体 46……変調電極端子 51……本発明の電子線発生装置 52……ドラム、53……搬送ローラ 54……感光シート 61……本発明の電子線発生装置（発光源） 64……感光ドラム、65……現像機 66……除電器、67……クリーナー 68……帯電器、69……紙 80……フェイスプレート 81……基板、82……支持体 83……配線電極、84……電子放出部 85……電子通過孔、86……変調電極 87……ガラス板、88……透明電極 89……蛍光体、90……蛍光体の輝点 91……基板、92……変調電極 93……熱電子線源、94……上偏向電極 95……下偏向電極、96……透明電極と蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者鱸英俊東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (72)発明者金子哲也東京都大田区下丸子３丁目30番２号キヤノン株式会社内 (56)参考文献特開昭63−6718（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 1/30 H01J 31/12 - 31/15 H01J 29/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に、低電位電極と高電位電極との間
に電子放出部を有する電子放出素子と、該電子放出素子
から放出される電子ビームを情報信号に応じて変調する
変調電極とを有する電子線発生装置において、前記電子
放出素子が、前記変調電極上に絶縁層を介して積層配置
されており、かつ、該電子放出素子の低電位電極が高電
位電極よりも電極厚が厚いことを特徴とする電子線発生
装置。
【請求項２】基板上に、基板面に沿って並設された低電
位電極と高電位電極との間に該電極を介して電圧が印加
される電子放出部を有する電子放出素子と、該電子放出
素子から放出される電子ビームを情報信号に応じて変調
する変調電極とを有する電子線発生装置において、前記
電子放出素子が、前記変調電極上に絶縁層を介して積層
配置されており、かつ、該電子放出素子の低電位電極が
高電位電極よりも両電極の並ぶ方向における電極幅が広
いことを特徴とする電子線発生装置。
【請求項３】前記電子放出素子が、基板面に沿って並設
された電極間に、該電極を介して電圧が印加される電子
放出部を有する電子放出素子であることを特徴とする請
求項１に記載の電子線発生装置。
【請求項４】前記電子放出素子が表面伝導形電子放出素
子であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子
線発生装置。
【請求項５】前記絶縁層の厚さが、0.01μｍ〜200μｍ
の範囲内であることを特徴とする請求項１〜４いずれか
に記載の電子線発生装置。
【請求項６】前記電子放出素子の複数が結線された線状
電子放出素子の複数と、変調電極の複数とがXYマトリク
スを構成していることを特徴とする請求項１〜５いずれ
かに記載の電子線発生装置。
【請求項７】請求項１〜６いずれかに記載の電子線発生
装置と、電子ビームの照射により画像を形成する画像形
成部材とを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】請求項１〜６いずれかに記載の電子線発生
装置と、電子ビームの照射により発光する発光体と、該
発光体からの光の照射により画像記録される被記録体と
を有することを特徴とする記録装置。
【請求項９】請求項１〜６いずれかに記載の電子線発生
装置と、電子ビームの照射により発光する発光体と、該
発光体からの光の照射により画像記録される被記録体の
支持手段とを有することを特徴とする記録装置。