JPH087809A

JPH087809A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH087809A
Application number: JP14166394A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Mitsutake; 英明光武; Naohito Nakamura; 尚人中村; Toshihiko Miyazaki; 俊彦宮▲崎▼; Tadashi Kaneko; 正金子; Masahiro Tagawa; 昌宏多川; Tomokazu Ando; 友和安藤; Yoshiyuki Osada; 芳幸長田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1994-06-23
Filing date: 1994-06-23
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】主として、大気圧に対して充分強固な支持構
造を有すると共に、装置内において電子線の飛翔を妨げ
ることなく、しかも、解像度の高い、高精細な画像を形
成し得る画像形成装置を提供することを目的とする。【構成】複数の電子放出素子を有する素子群と、該素
子群から放出される電子線の照射を受ける被照射部材
と、該素子群が配置され第１の面と該被照射部材が配置
された第２の面とを接続する接続部材１２とを有する画
像形成装置において、該素子群を構成する複数の電子放
出素子間（３、４、５と３、４′、５′間）の相対位置
と、該複数の電子放出素子から放出される複数の電子線
各々の該被照射部材１４上での到達点間の相対位置と
が、互いに反転または回転の要素を含む関係を成してい
ることを特徴とする画像形成装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子を用いた
表示装置、記録装置等の画像形成装置に関し、特に、該
装置内に、スペーサーと呼ばれる支持部材を配置した画
像形成装置に関する発明である。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
陰極電子源の２種類が知られている。上記冷陰極電子源
には電界放出型（以下、ＦＥ型と略す）、金属／絶縁層
／金属型（以下、ＭＩＭ型と略す）や表面伝導型電子放
出素子等がある。

【０００３】上記ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋ
ｅ＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌｓｎ、”Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”、ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｏｒｏｎ
Ｐｈｙｓｉｃｓ、８、８９（１９５６）あるいは、Ｃ．
Ａ．Ｓｐｉｎｄｔ、”ＰＨＹＳＩＡＣＬＰｒｏｐｅｒ
ｔｉｅｓｏｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍ
ｉｓｓｉｏｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙ
ｂｄｅｎｕｍｃｏｎｅｓ”、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．、４７、５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】上記ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅ
ａｄ、”Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａ
ｍｐｌｉｆｉｅｒ、Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．、３２、
６４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】また上記表面伝導型電子放出素子の例とし
ては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ、ＲａｄｉｏＥｎｇ．
ＥｌｅｃｔｏｒｏｎＰｙｓ．、１０（１９６５）等が
ある。

【０００６】上記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
（Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓｏｎ）等によるＳｎＯ₂ 薄膜を用
いたもの、Ａｕ薄膜によるもの［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅ
ｒ：”ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”、９、３１
７（１９７２）］、Ｉｎ₂Ｏ₃ ／ＳｎＯ₂ 薄膜によるも
の［Ｍ．ＨａｒｔｗｅｌｌａｎｄＣ．Ｇ．Ｆｏｎｓ
ｔａｄ：”ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．ＥＤＣｏｎ
ｆ．”、５１９（１９７５）］、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（１
９８３）］等が報告されている。

【０００７】これらの表面伝導型電子放出素子の典型的
な素子構成として、前述のＭ．ハートウェル（Ｍ．Ｈａ
ｒｔｗｅｌｌ）の素子構成を図１６に示す。

【０００８】図１６において、２２１は基板であり、ま
た２２２は導電性膜で、Ｈ型形状のパターンにスパッタ
で形成された金属酸化物薄膜等からなり、後述の通電フ
ォーミングと呼ばれる通電処理により電子放出部２２３
が形成される。尚、図１６中の素子電極間隔Ｌは０．５
〜１．０〜ｍｍ、Ｗ′は０．１ｍｍで設定されている。
また、電子放出部２２３の位置及び形状については不明
であるので、模式図として表した。

【０００９】従来、これらの表面伝導型電子放出素子に
おいては、前述したように電子放出を行うまえに導電性
膜２２２を予め通電フォーミングと呼ばれる通電処理に
よって電子放出部２２３を形成するのが一般的であっ
た。

【００１０】即ち、この通電フォーミングとは前記導電
性膜２２２の両端に直流電圧あるいは非常にゆっくりと
した昇電圧、例えば１Ｖ／分程度を印加通電し、導電性
膜を局所的に破壊、変形もしくは変質せしめ、電気的に
高低抗な状態にした電子放出部２２３を形成することで
ある。尚、例えば電子放出部２２３は、導電性膜２２２
の一部に発生した亀裂を有し、その亀裂付近から電子放
出が行われる。前記通電フォーミング処理をした表面伝
導型電子放出素子は、上記導電性膜２２２に電圧を印加
し、該素子に電流を流すことにより、上記電子放出部２
２３より電子を放出せしめるものである。

【００１１】以上述べた電子放出素子の中でも、特に、
表面伝導型電子放出素子は、その構造が単純であり、し
かも、その製造が容易であること等から、大面積にわた
り、多数の該素子を配列形成出来るという利点を有す
る。そこで、このような利点を生かせるようないろいろ
な応用が研究されている。例えば、荷電ビーム源、自発
光型の表示装置等が挙げられる。

【００１２】多数の表面伝導型電子放出素子を配列形成
した例としては、後述するように梯子型配置と呼ぶ、並
列に表面伝導型電子放出素子を配列し、個々の該素子の
両端を配線（これを共通配線とも呼ぶ）でそれぞれ結線
した行を、多数行配列した電子源が挙げられる（例え
ば、特開昭６４ー３１３３２号公報、特開平１ー２８３
７４９号公報、特開平１ー２５７５５２号公報等）。

【００１３】自発光型の表示装置の例としては、表面伝
導型電子放出素子を多数配列した電子源と、該電子源よ
り放出される電子によって可視光を発光せしめる蛍光体
とを組み合わせた表示装置である画像形成装置が挙げら
れる（米国特許５０６６８８３号公報等）。

【００１４】特に、表示装置等の画像形成装置において
は、近年、液晶を用いた平板型表示装置が、ＣＲＴに替
わって普及してきたが、この液晶を用いた平板型表示装
置は、自発光型でないために、バックライトを持たなけ
ればならない等の問題点があり、上述の例のような電子
放出素子を用いた自発光型の表示装置の開発が望まれて
きた。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた表示装置においては、以下のような問題を有してい
た。

【００１６】上述したような電子放出素子は、真空中で
動作させることから、該電子放出素子を用いて表示装置
を構成する場合、耐大気圧構造をとることが必要とな
る。

【００１７】特に、大面積の画像表示面を有する表示装
置にあっては、該装置の外囲器（真空容器）を構成する
部材の厚さは非常に厚くなってしまい、装置全体の重
量、コスト等の点で実現性が乏しくなってしまう。

【００１８】上記のような問題を回避する方法として、
外囲器内部に外囲器内より大気圧を支持するスペーサー
を配置する方法がある。

【００１９】スペーサーの外囲器内での位置方法は種々
考えられるが、大気圧に対して充分強固な支持構造を外
囲器に与えるよう、しかも、電子放出素子から放出され
る電子線の飛翔を妨げないように配置される。

【００２０】しかしながら、電子放出素子の中には、放
出される電子線が特定の方向に偏向して飛翔するタイプ
の電子放出素子がある。

【００２１】例えば、前述の表面伝導型電子放出素子
は、図１４に示すように、素子電極１１４及び１１５間
に電源１３１により電圧を印加して電子放出部１１３よ
り電子を放出させ、アノード電極１２２に電源１３２に
より数百Ｖから数千Ｖの電圧を印加すると、放出電子
は、基板１１１の面に対する電子放出部１１３からの法
線（一点鎖線）から正極側の素子電極１１５方向にずれ
て飛翔し、蛍光膜１２３上の発光部中心は該法線上から
ずれる。なお、図１４中の矢印付き点線は電子線の軌道
を示し、又、Δｘは上記ずれ幅を示している。

【００２２】以上の電子線の放射特性（偏向飛翔性）
は、基板１１１に平行な面内での電位分布が、電子放出
部に対して非対象になることによるものと考えられ、主
として表面伝導型電子放出素子に固有の特性である。但
し、前述のＦＥ型、ＭＩＭ型でもその素子構成によって
は基板に平行な面内での電位分布が上記同様に非対象と
なる場合があり、電子軌道が法線からずれることもあ
る。

【００２３】以上のように、電子線が偏向して飛翔する
タイプの電子放出素子を用いる場合、例えば、図１５に
示すように、配置されるスペーサーが電子線の飛翔を妨
げない様に、個々の電子放出素子の配置間隔Ｇを広く取
らなければならない場合があり、これは、高密度な画素
（絵素）及び電子放出素子配置による高精細な画像形成
の妨げとなる。

【００２４】尚、図１５において１４４は蛍光膜、１４
２は電子放出素子、１４３はスペーサー、１４１は基
板、矢印付き点線は電子線の軌道を示している。

【００２５】本発明は、以上の問題点に鑑み成された発
明であり、主として、大気圧に対して充分強固な支持構
造を有すると共に、装置内において電子線の飛翔を妨げ
ることなく、しかも、解像度の高い、高精細な画像を形
成し得る画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明は、複数の電子放出素子を有する素子群と、該素子群
から放出される電子線の照射を受ける被照射部材と、該
素子群が配置された第１の面と該被照射部材が配置され
た第２の面とを接続する接続部材とを有する画像形成装
置において、該素子群を構成する複数の電子放出素子間
の相対位置と、該複数の電子放出素子から放出される複
数の電子線各々の該被照射部材上での到達点間の相対位
置とが、互いに反転または回転の要素を含む関係を成し
ていることを特徴とする画像形成装置である。

【００２７】即ち、複数の電子線放出素子間の相対位置
と、複数の電子線各々の被照射部材上での到達点間の相
対位置とが、互いに反転または回転の要素を含む関係と
することにより、前述の図１４、１５に示すずれ幅（Δ
ｘ）分を、上記接続部材の配置スペースとして有効に利
用することができ、よって、スペーサー等の上記接続部
材を配置した装置であっても、素子及び画素の高密度化
がはかれる。

【００２８】

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明をより詳細に
説明する。

【００２９】（実施例１）図１は本実施例の画像表示装
置の概略構成図。図２は特に図１の電子放出素子が配列
された基板を示した図。また、図３は、図２中のＡ−
Ａ′、Ｂ−Ｂ′を含む範囲からなる短形領域での上面
図、図４は図２中のＡ−Ａ′での垂直方向における図１
に示した画像表示装置の断面図、図５は更に電子放出部
近傍の拡大上面図である。図中、１は電子放出素子が配
列された絶縁性基板、２は電子放出部、３は電子放出部
を含む薄膜、４（４′）、及び５（５′）は素子に電圧
を印加するための素子電極、６は変調電極、７は複数の
電子放出素子を同時に駆動する為の素子配線電極、８は
互いに直交して交差する素子配線電極７及び変調配線電
極９間の電気的絶縁をとるための絶縁体膜、９は変調配
線電極、１０は変調電極６と変調配線電極９との電気的
接続を得るためのコンタクトホールである。また、１１
はリアプレート、１２は耐大気圧スペーサ、１３は支持
枠、１４はフェースプレートである。但し、以上の図
中、耐大気圧スペーサ１２は図４以外は図面を簡略化す
るために省略した。

【００３０】まず、図６を用いて、図２に示した本実施
例の電子放出素子の作成方法を述べる。

【００３１】絶縁性基板１として石英基板を用い、こ
れを有機溶剤により充分に洗浄後、該基板１面上、Ｎｉ
からなる素子電極４（４′）、５（５′）及び変調電極
６を形成した（図６（ａ））。次に、素子配線電極７を
銅を主体とする材料で形成した（不図示）。ここで、素
子電極間隔は３ミクロン、素子電極４（４′）、５
（５′）の厚みは１０００オングストロームとした。な
お、１絵素の成すピッチは、図３中のＸ方向Ｐｘを４０
０ミクロン、Ｙ方向Ｐｙを８００ミクロンとした。

【００３２】ＳｉＯ₂から成る絶縁体膜８を形成した
後、絶縁体膜８にコンタクトホール１０を形成した（図
６（ｂ））。

【００３３】Ｎｉからなる変調配線電極９を絶縁体膜
８上に形成した。このとき、コンタクトホール１０を介
して変調電極６との結線がなされる（図６（ｃ））。
尚、変調配線電極９は電子放出部２を挟む２つの変調電
極に同一の電圧が印加されるように配線される（図１を
参照）。

【００３４】有機パラジウム（奥野製薬（株）製、ｃ
ｃｐ−４２３０）含有溶液を塗布した後、３００℃で１
０分間の加熱処理をして、酸化パラジウム（ＰｄＯ）微
粒子（平均粒径：７０オングストローム）を主体とする
微粒子膜を形成し、電子放出部形成用薄膜３とした（図
６（ｄ））。ここで電子放出部形成用薄膜３は、その幅
（素子の幅）を３００ミクロンとし、素子電極４
（４′）、５（５′）の対向する部分のほぼ中央部に配
置した。また、この電子放出部形成用薄膜３の膜厚は１
００オングストローム、シート抵抗値５×１０⁴ Ω／□
であった。なおここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒
子が集合した膜であり、その微細構造として、微粒子が
個々に分散配置した状態のみならず、微粒子が互いに
隣、あるいは、重なり合った状態（島状も含む）の膜を
さし、その粒径とは、前記状態で粒子形状が認識可能な
微粒子についての径をいう。

【００３５】次に、電子放出部２（図５を参照）を、
素子電極４（４′）及び５（５′）の間に電圧を印加
し、電子放出部形成用薄膜３を通電処理（フォーミング
処理）することにより作成した。フォーミング処理の電
圧波形を図７に示す。

【００３６】図７中、Ｔ１及びＴ２は電圧波形のパルス
幅とパルス間隔であり、本実施例ではＴ１を１ミリ秒、
Ｔ２を１０ミリ秒とし、三角波の波高値（フォーミング
時のピーク電圧）は５Ｖとし、フォーミング処理は約１
×１０^-6ｔｏｒｒの真空雰囲気下で６０秒間行った。こ
のように作成された上記電子放出部はパアラジウム元素
を主成分とする微粒子が分散配置された状態となり、そ
の微粒子の平均粒径は３０オングストロームであった。

【００３７】以上の手順で電子放出素子を形成した。但
し、のフォーミング処理は後述のようにガラス容器を
構成した後に真空雰囲気中で行う。次に以下で装置全体
の作製手順を示す。

【００３８】電子放出素子を形成した絶縁性基板１をリ
アプレート１１上に固定した後、絶縁性基板１の５ｍｍ
上方に、フェースプレート１４（ガラス基板２１の内面
に蛍光膜２２とメタルバック２３が形成されて構成され
る）を耐大気圧スペーサ１２及び支持枠１３を介して配
置し、リアプレート１１、耐大気圧スペーサ１２、支持
枠１３、及びフェースプレート１４の接合部にフリット
ガラスを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００
℃ないし５００℃で１０分以上焼成することで封着し
た。耐大気圧スペーサ１２はガラスを厚さ０．１ｍｍに
切削研摩し、適当なサイズに切り出すことにより作製し
た。該耐大気圧スペーサ１２の端部もフリットガラスに
より支持枠１３に固定した。また、レアプレート１１へ
の絶縁性基板１の固定もフリットガラスで行った。

【００３９】以上のようにして完成したガラス容器内の
雰囲気を排気管（図示せず）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Ｄｒｌないし
ＤｒｍとＤｌｌないしＤｌｍ（ｉ＝ｌ〜ｍ）を通じ素子
電極４（４′）５（５′）間に電圧を印加し、前述のフ
ォーミングを行い、電子放出部２を形成し、電子放出素
子を作製した。最後に１０のマイナス６乗トール程度の
真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱すること
で溶着し外囲器の封止を行った。

【００４０】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。これは、封止を行う直前あるい
は封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等の加熱法に
より、画像表示装置内の所定の位置（不図示）に配置さ
れたゲッターを加熱し、蒸着膜を形成する処理である。
ゲッターは通常Ｂａ等が主成分であり、該蒸着膜の吸着
作用により、真空度を維持するものである。

【００４１】以上のように完成した本実施例の図１に示
した画像表示装置において、各電子放出素子には、容器
外端子ＤｒｌないしＤｒｍとＤｌｌないしＤｌｍ（ｉ＝
ｌ〜ｍ）を通じ、素子電極４（４′）、５（５′）間に
電圧を印加して電子放出部２より電子を放出させ、放出
された電子は高圧端子３１（Ｈｖ）を通じ、メタルバッ
ク２３、あるいは透明電極（不図示）に印加された数ｋ
Ｖ以上の高圧により加速され、蛍光膜２２に衝突し、励
起・発光させる。その際、変調電極６に情報信号に応じ
た電圧を容器外端子ＧｌないしＧｎ（ｊ＝ｌ〜ｎ）を通
じ印加することにより、蛍光膜２２に到達する電子ビー
ムを制御し画像表示するものである。ここで、容器外端
子のうち、Ｄｒ分は負極側、Ｄｌ分は正極側である。

【００４２】以下、本画像表示装置の特徴を図１乃至図
５を参照しながら説明する。図３及び図４に示した２絵
素分の素子のうち、左側の素子の電極４は負極側の端子
Ｄｒｉに接続され、電極５は正極側の端子Ｄｌｉに接続
されているのに対し、右側の素子の電極４′は正極側の
端子Ｄｌｉに接続され、電極５′は負極側の端子Ｄｒｉ
に接続されている。従って、各素子の電子放出部からの
放出電子は、図４に示した電子軌道を描いて、各々の素
子電極の正電極側にずれて飛翔し、蛍光膜２２の他方の
絵素側の電子放出部のほぼ法線上に達する。即ち、２絵
素中、２つの電子放出部の相対位置関係と２つの発光部
の相対位置関係が互いに逆であるという特徴を有する。
一方、耐大気圧スペーサ１２は該２絵素分の素子の外側
に配置されるので、該電子軌道を遮らない。実際に、該
素子電極間への印加電圧１４Ｖ、高圧端子３１への加速
印加電圧６ｋＶの条件下で蛍光膜２２上での発光形状を
観察したところ、２つの発光スポットが両側の耐大気圧
スペーサ１２の間に観察された。従って、耐大気圧スペ
ーサ１２に衝突する電子は発生しなかったと判断され
る。

【００４３】本実施例の画像表示装置は該２絵素分の素
子及び耐大気圧スペーサ１２からなる単位ユニットを絶
縁性基板１上に２次元的に配列したものである。従っ
て、前記説明と同様に耐大気圧スペーサ１２によって電
子軌道が遮られる部分は発生しない。以上の構成によ
り、本実施例では法線方向からずれた電子軌道を成す電
子放出素子の場合にも絵素のピッチを粗くすることなく
高精細な画像表示装置を実現できた。

【００４４】なお、本実施例では、絶縁性基板１上に配
置した変調電極６により、高圧端子３１への加速印加電
圧として６ｋＶ印加したとき、フェースプレート１４に
到達する電子のオンとオフは１００Ｖ以内の変調電圧で
制御できた。

【００４５】以上述べた構成は、画像表示装置を作製す
る上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料等、
詳細な部分は上述内容に限られるものではなく、画像表
示装置の用途に適するよう適宜選択する。

【００４６】特に、本実施例では上述の如く、耐大気圧
スペーサ１２として板状のものを用いたが、形状に限定
はなく十字状、柱状のもの等でも電子軌道を遮らない形
状配置のものであればよい。また、該スペーサは２絵素
間隔で設けたが、２絵素ごとに全て設置する必要はな
く、必要な支持強度などに応じて２の整数倍間隔になる
ように設ければよい。また、設置間隔も全域で均一であ
る必要もない。

【００４７】また、本実施例では上述の如く、フェース
プレート１４、支持枠１３、リアプレート１１で外囲器
１５を構成したが、リアプレート１１は主に絶縁性基板
１の強度を補強する目的で設けられるため、基板１自体
で十分な強度を持つ場合は別体のリアプレート１１は不
要であり、基板１に直接支持枠１３を封着し、フェース
プレート１４、支持枠１３、基板１にて外囲器１５を構
成しても良い。

【００４８】蛍光膜２２は、モノクロームの場合は蛍光
体のみから成るが、カラー画像表示装置に対応したカラ
ーの蛍光膜の場合は、蛍光体の配列によりブラックスト
ライプあるいはブラックマトリクスなどと呼ばれる黒色
導電材３１と蛍光体３２とで構成される（図８参照）。
ブラックストライプ、ブラックマトリクスが設けられる
目的は、カラー表示の場合必要となる三原色蛍光体の、
各蛍光体３２間の塗り分け部を黒くすることで混色等を
目立たなくすることと、蛍光膜２２における外光反射に
よるコントラストの低下を制御することである。本実施
例では蛍光体はストライプ形状を採用し、先にブラック
ストライプを形成し、その間隙部に各色蛍光体を塗布
し、蛍光膜２２を作製した。また、耐大気圧スペーサ１
２はフェースプレート側では該ブラックストライプ上に
位置するように配置した。ブラックストライプの材料と
して通常良く用いられている黒鉛を主成分とする材料を
用いたが、導電性があり、光の透過及び反射が少ない材
料であればこれに限るものではない。

【００４９】ガラス基板に蛍光体を塗布する方法はモノ
クロームの場合は沈殿法や印刷法が用いられるが、カラ
ーである本実施例では、スラリー法を用いた。カラーの
場合にも印刷法を用いても同等の塗布膜が得られる。ま
た、蛍光膜２２の内面側には通常メタルバック２３が設
けられる。メタルバックの目的は、蛍光体の発光のうち
内面側への光をフェースプレート１４側へ鏡面反射する
ことにより輝度を向上すること、電子ビーム加速電圧を
印加するための電極として作用すること、外囲器内で発
生した負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体の保
護等である。

【００５０】メタルバックは、蛍光膜作製後、蛍光膜の
内面側表面の平滑化処理（通常フィルミングと呼ばれ
る）を行い、その後Ａｌを真空蒸着することで作製し
た。フェースプレート１４には、更に蛍光膜２２の導電
性を高めるため、蛍光膜２２の外面側に透明電極（不図
示）が設けられる場合もあるが、本実施例では、メタル
バックのみで十分な導電性が得られたので省略した。

【００５１】前述の封着を行う際、カラーの場合は各色
蛍光体と電子放出素子とを対応させなくてはいけないた
め、十分な位置合わせを行った。

【００５２】（実施例２）図９は本発明の第２の実施例
を表す画像表示装置の一部垂直断面図、図１０は同じく
一部上面図である。本実施例が実施例１と異なる点は、
電子軌道の基板法線方向からのずれ量が２絵素分に相当
する構成となっており、これに対応して、耐大気圧スペ
ーサ１２間には、右に電子軌道がずれる２個の電子放出
素子（素子電極４、５）と左に電子軌道がずれる２個の
電子放出素子（素子電極４′、５′）が配置されてい
る。また、絶縁性基板１の７ｍｍ上方に、フェースプレ
ートを配置した。実際に、該素子電極間への印加電圧１
４Ｖ、高圧端子３１への加速印加電圧３ｋＶ条件下で蛍
光膜２２上での発光形状を観察したところ、４つの発光
スポットが両側の耐大気圧スペーサ１２の間にほぼ等間
隔で観察された。従って、耐大気圧スペーサ１２に衝突
する電子は発生しなかったと判断される。

【００５３】実施例１及び本実施例からの変形例とし
て、電子軌道の該ずれ量に応じて該交差軌道を成す複数
の電子放出素子及び耐大気圧スペーサ１２からなる単位
ユニットを適宜選択して構成した場合等が含まれる。勿
論、実施例１で述べた如き、該スペーサの配置間隔、形
状等についての変形も可能である。

【００５４】（実施例３）更に、別の実施例を示すが、
本実施例の実施例１及び２との違いは電子放出部２或い
は電子放出部を含む薄膜３の位置が等間隔でないことで
ある（Ｐｘ１≠Ｐｘ２）。図１１に示すように、本実施
例においては、電子軌道の基板法線方向からのずれ量が
絵素のピッチの整数倍から外れている場合に、電子放出
部２の位置を図面上左右方向に適量だけずらして形成す
ることにより蛍光膜２２上での発光スポットの間隔を絵
素ピッチに合せることが出来た。この際、該電子放出部
間隔に対応して、素子電極、変調電極、または各配線電
極の形状、サイズ、配置等も必要に応じて変更すること
が出来る。

【００５５】（実施例４）以上の実施例は電子軌道の交
差が１つの平面内で起こる２次元的場合に限られていた
が、本実施例は本発明の思想を３次元的にも展開できる
ことを示すものである。図１１は本実施例の画像表示装
置における絵素及びスペーサの配置と装置上面から見た
電子軌道を示したものである。図から分かるように本実
施例の絵素配置は所謂デルタ配列と呼ばれるものであ
る。図中の各矢印の始点は電子放出部位置を表わし、終
点はフェースプレートに設けられた蛍光膜上での電子の
到達点を表わす。各矢印は３つの絵素を単位として３角
形を成しており、各電子放出部からの電子は他の電子放
出部の法線上の蛍光膜部分に到達する。即ち、３絵素を
単位として電子軌道を回転させた場合に相当する。一
方、斜線で示される部分は電子ビームの軌道から比較的
離れた領域を示すものであり、該領域の一部または全部
に耐大気圧スペーサ１２を配置することができる。以上
の構成により、本実施例においても表示画像の高精細度
を犠牲にすることなく電子軌道を確保した画像表示装置
が実現できる。特に、本実施例の構成においては、画面
上で上下方向の解像力を向上させることができる。

【００５６】（実施例５）図１２は図１１で示した実施
例の変形例を表すものであり、（ａ）乃至（ｄ）は単位
となる絵素の組合わせ及び電子軌道の組合わせを変えた
ものである。矢印、及び斜線部の定義は前の実施例と同
じである。（ａ）は、２絵素を単位として電子軌道を３
次元的に交差させた場合であり、上下及び左右の解像力
を共に向上させた例である。（ｂ）は、３絵素を単位と
して電子軌道を３次元的に交差させた場合であり、図面
上で左右の解像力を向上させることができる。（ｃ）
は、４絵素を単位として電子軌道を交差させた場合であ
り、上下及び左右の解像力を共に向上させることができ
る。（ｄ）は、４絵素を単位として電子軌道を回転させ
た場合である。

【００５７】いずれの構成においても表示画像の高精細
度を犠牲にすることなく電子軌道を確保した画像表示装
置が実現できる。

【００５８】以上の実施例では、形成される絵素数があ
る値の整数倍になるが、この全てを必ず表示に用いる必
要はなく、実際に使用する形態に応じて有効絵素を選択
して構わない。

【００５９】耐大気圧スペーサについては、以上の実施
例に限定されることなく、その間隔、形状、配置は本発
明の範囲内で変形可能である。また、スペーサの機能と
して耐大気圧支持以外に、上下プレート間の間隔保持機
能等、他の目的で設置する場合にも、本発明の思想を適
用することができる。

【００６０】以上の実施例では、絶縁性基板１上に配置
した変調電極６により電子のオンとオフを制御したが、
該変調電極は該絶縁性基板上以外に構成しても構わな
い。例えば、別体の変調電極を該絶縁性基板とフェース
プレートの間に配置し、電子軌道位置に電子軌道を確保
する穴を空けたものでもよい。このとき、該穴の位置を
電子軌道のずれに応じて電子放出部の法線上からずらせ
ばよい。また、該変調電極の固定は支持枠１１、耐大気
圧スペーサ１２或いは別の付加部材への接合などにより
行えばよい。

【００６１】また、以上の実施例に含まれる変調電極を
用いた電子のオン、オフは本発明の思想を実現する上で
必須のものではなく、他の手段により電子のオン、オフ
を行う場合にも本発明は適用出来る。

【００６２】また、以上の実施例では各絵素は１つの電
子放出部に対応させたが、１絵素に対応する電子放出部
を１個に限る必要はなく、複数であっても構わない。

【００６３】以上に実施例においては、本発明を画像表
示装置に応用した例で示したが、本発明はこの範囲に限
られるものではなく、光プリンタの画像形成用発光ユニ
ット等、記録装置への応用も可能である。この場合、通
常の形態としては１次元的に配列された画像形成ユニッ
トを用いることが多い。

【００６４】また、マルチの平面電子源とした電子線発
生装置としての応用も可能である。この際、電子線は該
電子源から外部へ出力されるので、フェースプレートに
相当する部分の両側ともに真空に保つ構造となる。従っ
て、スペーサに耐大気圧支持の機能は必要なく、フェー
スプレートに相当する位置にある他の部材（例えば格子
状の部材で格子の隙間から電子が出力されるもの）との
間隔を一定に保つ或いは該他の部材に該電子放出素子の
形成された基板を保持する役割を担うものである。

【００６５】

【発明の効果】以上述べた本発明によれば、電子放出素
子からの放出電子の軌道を妨げることのないパネル構造
を有する画像形成装置を実現することが出来、（１）蛍光膜上への到達電子量のロスがなく、発光効率
の低下のない安定した発光が得られる。（２）耐大気圧スペーサのチャージアップによる電位分
布の変化に伴う電子軌道の変化、沿面耐圧低下に伴う沿
面放電での素子破壊等が発生しない。（３）沿面耐圧の増加により、加速電圧を上げることが
出来るため、より高効率で輝度の高い発光部が得られ
る。（４）電子放出素子及び耐大気圧スペーサを高密度に配
置できるため、高精細な画像形成装置を実現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の画像表示装置を示す図。

【図２】図１の画像表示装置の電子放出素子基板を示す
図。

【図３】図２のＡ−Ａ′、Ｂ−Ｂ′領域での上面図。

【図４】図２のＡ−Ａ′領域での垂直断面図。

【図５】図２の電子放出部近傍の拡大図。

【図６】実施例の電子放出素子の作製手順を示す図。

【図７】実施例のフォーミング処理の電圧波形図。

【図８】実施例のフェースプレート上での構成例を示す
図。

【図９】本発明の第２の実施例を説明する断面図。

【図１０】本発明の第２の実施例を説明する上面図。

【図１１】本発明の第３の実施例を説明する断面図。

【図１２】本発明の第４の実施例を説明する図。

【図１３】本発明の第４の実施例の変形例を説明する
図。

【図１４】表面伝導型電子放出素子の電子線の放射特性
を説明する図。

【図１５】表面伝導型電子放出素子を用いた装置内にス
ペーサーを配置する場合の配置例を説明する図。

【図１６】従来の表面伝導型電子放出素子の模式的平面
図。

【符号の説明】

１、１１１、１４１、２２１絶縁性基板２、１１３、２２３電子放出部３、１１２、２２２電子放出部を含む薄膜４、４′、５、５′、１１５、１１４素子電極６変調電極７素子配線電極８絶縁体膜９変調配線電極１０コンタクトホール１１リアプレート１２、１４３耐大気圧スペーサ１３支持枠１４フェースプレート１５外囲器２１ガラス基板２２、１４４蛍光膜２３メタルバック

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子正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)発明者多川昌宏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)発明者安藤友和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)発明者長田芳幸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

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を有する素子群と、該素子群から放出される電子線の照射を受ける被照射部
材と、該素子群が配置された第１の面と該被照射部材が配置さ
れた第２の面とを接続する接続部材とを有する画像形成
装置において、該素子群を構成する複数の電子放出素子間の相対位置
と、該複数の電子放出素子から放出される複数の電子線各々
の該被照射部材上での到達点間の相対位置とが、互いに
反転または回転の要素を含む関係を成していることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記接続部材は、該電子線の軌道外に配
置されている請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記素子群が、複数並列に配置されてい
る請求項に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記複数の電子放出素子は、複数の素子
群に分割されており、該素子群の各々を独立に駆動し得
る駆動手段を有する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項５】前記複数の素子群は、１つの線上に配置
されている請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】前記複数の素子群は、１つの面上は配置
されている請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項７】前記接続部材は、耐大気圧スペーサーで
ある請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】前記電子放出素子は、表面伝導型電子放
出素子である請求項１〜６のいずれかに記載の画像形成
装置。