JPH02299143A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の表面伝導形電子放出素子と蛍光面から
成る画像形成装置に関する。

［従来の技術１ 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　フイジイツス（Ｒａｄｉｏ　Ｅｎｇ、　Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｎ。

Ｐｈｙｓ、　）第１Ｏ巻、１２９０〜１２９６頁、１９
６５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８口０□（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　
ソリド　フィルムス″’　（Ｇ、　Ｄｉｔｔｍｅｒ：Ｔ
ｈ１ｎＳｏｌｉｄ　Ｆｉ１ｍｓ″′）、９巻、３１７頁
、　　（１９７２年）ｌ、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：　　“ＩＥＥεＴｒａｎｓ、　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）］など
が報告されている。

これらは、成膜技術やフォトリソグラフィー技術の進歩
とあいまって、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、マルチ電子源を用いた各種画像形成
装置への応用が期待されている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来表面伝導形電子放出素子は、熱電子
源のような温度上昇を必要としないが微小電極間隔部に
通電を行うため、極めて小さいながらも放出部を流れる
電流の一部は発熱として消費される。従って、本素子を
同一基板上に複数配列した画像形成装置を考えた場合に
は、上記発熱が無視できないほど大きくなる。

また、本発明者らが検討を行った結果、表面伝導形放出
素子は温度上昇に敏感であり、その電子放出特性は、素
子温度が１００℃程度になると劣化が始まることが分か
つており、極めて多くの放出素子を配列する必要がある
大型画像形成装置に応用した場合には素子自体から発生
する熱及びその蓄熱効果によって放出電流が減少すると
いう欠点がある。

さらに、同一基板上に本素子が縦横に配列するため、基
板の温度上昇は１つの基板内で一様ではなく、中心付近
の温度が最も高（なり、周辺部分は放熱の良さから、中
心に比べ低温のままとなる。このため、素子の劣化も中
心付近が最大となり、画像形成装置とした場合の輝度ム
ラとして現れるという欠点があった。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明によれば
、素子駆動による発熱によって中心部と周辺部に放出電
流の差が生じたところを定常状態として、放出電流の減
少した中心部分に対応する蛍光面のメタルバック厚を周
辺部分より薄くしてお（ことで、輝度ムラを最小限にお
さえることができる。

さらに本発明を図面を用いて詳細に説明する。

第２図は、本発明で用いられる、ライン状に並列接続さ
れた表面伝導形電子放出素子をラインごとに駆動し、一
定時間経過後の素子基板上の温度分布を表わす概略図で
ある。並列接続された各素子の初期特性はほぼ均一であ
るため、ｌ素子当りの発熱量は均等であるが、放熱の違
いによって中心部が周辺部に比べ高い温度になっている
。これは、ｌ素子当りの消費電力が一定であれば、いか
なる駆動方法を用いても同じである。

画像形成装置として、ガラス等の絶縁性基板上に必要十
分な数の素子を配置し、必要十分な放出電流の得られる
程度の印加電圧で駆動した場合、中心部分の温度は１０
０℃を超えることが分かつており、これは電子放出特性
を劣化させ始める温度である。

従って、表面伝導形放出素子を縦横に配列した画像形成
装置では、中心付近の放出電流低下は避。

けられない。そこで本発明では、放出電流の差を蛍光面
のメタルバック膜厚Φ差によって吸収し、最終的な発光
輝度の均一化をはかることを特徴としている。

第１図は、本発明の特徴をよ（表わす蛍光面のメタルバ
ック６膜厚の分布を示す概略図である。

膜厚は中心部で最も薄く、周辺部に広がるに従って厚く
なるよう、連続的に変化させである。このため、一定の
加速電圧で蛍光体７を発光させる場合には、メタルバッ
ク膜厚の厚い部分では、電子の透過率が低下して発光輝
度は低（なり、薄い部分では透過率が高いため、発光輝
度も高くなる。

実際の膜厚は、用いる材料、放出電流の減少の度合、加
速電圧等を総合して決定される。第３図に、加速電圧８
ＫＶのときのアルミニウムメタルバック膜厚と電子の透
過率の関係を示す。同図からも明らかなように、基板温
度上昇によって放出電流が５０％減少する場合には、例
えば加速電圧を８ＫＶ一定、材料としてアルミニウムを
用いて、中心部を２００人、周辺部を３０００人とすれ
ばよい。

また、メタルバックの形成方法は、通常行われるいかな
る方法を用いても良いが、同一面内で膜厚分布を必要と
し、かつ１００人単大の制御性を要求されるため真空蒸
着等の方法が望ましい。

［実施例］ 以下に、本発明の実施例を示す。

見立■ユ 次に述べるようにして、第４図に模式的に示されるよう
な画像形成装置を作製した。

先ず十分脱脂、洗浄を行った２インチ角の石英基板１上
に、通常のフォトリソグラフィ技術を用いて表面伝導形
電子放出素子の電極２，３を形成した。電極材料はニッ
ケルであり、その膜厚はほぼ２０００人である。また、
正電極２と負電極３の微小間隔部４の間隔は２Ｐｌ！！
であり、その幅は３００　ｐ、１１である。さらに５　
ｌラインには１ｒＢＩＩ＋ピツチで４０素子が並列接続
されており、これが１５ライン、従って基板ｌ上に４０
Ｘ　１５＝　６００ケ所の電子放出素子部が形成された
。

次にこの基板ｌ上に、有機パラジウム化合物を含む有機
溶媒（奥野製薬工業製キャタペースト−ｃｃｐ）をスピ
ンコータを用いて回転塗布した後、空気中で２５０℃、
１０分間の焼成を行いパラジウムを微粒子化し、微小電
極間隔部４をパラジウムの島構造を有する不連続状態膜
として素子基板を完成した。

こうして得られた素子基板の駆動時の温度上昇を測定す
るため、基板１の裏面の中央部と周辺部に同心円状に熱
電対を設け、基板全体をＩ　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ程度
に保たれた真空容器中に入れて電子放出実験を行った。

駆動方法は、ライン順次駆動とし、素子両端にかかる電
圧Ｖ、を１０〜１４Ｖの間で変化させ駆動周波数を３０
ＫＨｚとした。その結果、Ｌ＝１４Ｖのときに最も温度
上昇が激しく、定常状態に達した時に、中央付近で最も
温度が高くほぼ１５０℃、最外周部分で最も温度が低く
ほぼ１００℃であった。この状態で素子基板上部に設け
た蛍光板５にＩＫＶの電圧を印加して放出される電子線
による発光を観察したところ、中央付近の高温になって
いる部分に対応した位置の輝度は、目視で明らかに低下
しているのが確認され、放出電流が減少していることが
示された。

また、１ライン毎にパルス駆動した時の放出電流を測定
したところ、基板中央の１ラインから放出される電流Ｉ
□はＶ、＝　１４Ｖのときに！、＝２μ八基板両への１
ラインからの放出電流■、、はｖ、＝１４Ｖのとき１．
、＝６μＡであった。従って、１素子当りの平均では、
中央部が５０　ｎ　Ａ　ｓ両端では１５０ｎＡとなる。

この結果、素子の温度が１５０　”Ｃ近くに達したとき
、中央部の素子は、放出電流が両端に比べほぼ１／３と
なっている。

これらの結果より、蛍光体の発光輝度を均一にするため
に、中央部のメタルバック厚を５００人、周辺部を２０
００人とした蛍光体基板５を用いて、再度ライン駆動に
よる全面発光の実験を行ったところ、目視ではほぼ全面
に均一な発光となった。

及ＥＬＭユ さらに、大型の画像形成装置に応用するため、素子基板
に１０インチ角のガラス基板を用いて実施例１と同様の
素子を作製した。素子ピッチをＩＩＩＩ！Ｉ、ｌライン
当りＺＯＯ素子並列とじ６ｏラインを配列した。

駆動方法は、実施例１と同様であるが、素子数増°加に
伴う温度上昇を避けるため、各ラインの駆動電圧を最大
１２Ｖに抑えた。この時の中心部の最高温度は１２０℃
程度となり、放出特性の劣化は小さい、一方、駆動電圧
低下による放出電流の減少によって生じる発光輝度低下
を補うために、加速電圧Ｖ、をより高（する必要があり
、本実施例ではＶ、＝１０ＫＶとした。また、素子基板
中心部の放出電流の減少率（Ｌ＋／Ｉｅｉｘ　ｔｏｏ）
はほぼ５０％であった。

加速電圧Ｖ、＝１０にＶのときの、電子線透過率が最小
５０％になるメタルバック厚はほぼ２５００人、最大で
１００％かつメタルバックとして有効な膜厚はほぼ３０
０人ということから、本素子に最適な蛍光面のメタルバ
ック厚は、中心部３００人、周辺部２５００人である。

そこで、一様に蛍光体を塗布し、さらにニトロセルロー
スでフィルミングした蛍光面上に、２ケ所に蒸着源を持
つ真空蒸着機を使ってアルミニウムを蒸着した。特に中
心部を薄膜とするため、蒸発源との中間に円形の金属メ
ツシュを固定して蒸着した。

こうして得られた蛍光板を用いて実験を行ったところ、
■、＝　１２Ｖでも十分な発光輝度が得られ、目視では
均一な発光であった。

［発明の効果］ 以上説明したように、表面伝導形電子放出素子を用いた
画像形成装置で、蛍光面のメタルバック厚を素子の温度
上昇による放出電流減少の度合に合わせて連続的な膜厚
の変化を与えることで、特殊な駆動、構成を用いること
なく均一な発光が得られるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に用いられる蛍光体基板及びメタルバッ
クの膜厚分布、第２図は本発明に用いられる電子放出素
子部の概略及び同一面内の温度分布′、第３図はメタル
バック厚と電子線の透過率の関係を示す図、第４図は実
施例１で作製した画像形成装置の概略図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）少なくとも複数の表面伝導形電子放出素子と蛍光
   面とメタルバックから成る画像形成装置において、蛍光
   面に付着されたメタルバックに膜厚分布を持つことを特
   徴とする画像形成装置。
2. （２）前記膜厚が中央部で薄く、周辺部では厚くなるこ
   とを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. （３）前記膜厚を、放出素子から放出される電流量に応
   じて変化させたことを特徴とする請求項２記載の画像形
   成装置。
4. （４）前記放出電流の変化が、素子の温度上昇によるこ
   とを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。