JP2000357479A

JP2000357479A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2000357479A
Application number: JP2000149500A
Authority: JP
Inventors: Naohito Nakamura; 尚人中村; Hideaki Mitsutake; 英明光武; 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: 1993-05-20
Filing date: 2000-05-22
Publication date: 2000-12-26

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子５２を備えたバックプレート
と、蛍光体を備えたフェースプレートと、該バックプレ
ートと該フェースプレートの周囲を接続する外囲器５３
と、該フェースプレートの成す面と該バックプレートの
成す面間を接続する板状の耐大気圧スペーサ７とを有す
る画像形成装置において、前記電子放出素子５２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実現す
る。【解決手段】耐大気圧スペーサ７を、電子放出素子５
２から放出される電子ビームの偏向方向に対して平行あ
るいは略平行に設けると共に、該耐大気圧スペーサ７の
少なくとも一端を、固定ブロック５１を用いて前記外囲
器５３に固定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電子放出素子、特
に表面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置や記録
装置等の画像形成装置に関する。

【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。冷陰極電子源には
電界放出型（以下、「ＦＥ型」と称す。）、金属／絶縁
層／金属型（以下、「ＭＩＭ型」と称す。）や表面伝導
型電子放出素子（以下、「ＳＣＥ」と称す。）等があ
る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）やＣ．Ａ．Ｓｐｉ
ｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏ
ｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕ
ｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，
５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，“Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，
６４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】ＳＣＥの例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓ
ｉｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙ
ｓ．，１０，（１９６５）等がある。

【０００６】ＳＣＥ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。

【０００７】このＳＣＥとしては、前記エリンソン等に
よるＳｎＯ₂薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂Ｏ₃／Ｓｎ
Ｏ₂薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．Ｅ
ＤＣｏｎｆ．”，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、２
２頁（１９８３）］等が報告されている。ほかにも本出
願人が先に提案した、微粒子を用いたＳＣＥの例がある
（ＵＳＰ５０６６８８３号明細書）。これらのＳＣＥ
は、素子構造が簡単である、電子放出の応答速度が速
い、等の特長を持っている。

【０００８】上記ＳＣＥの典型的な素子構成として前述
のＭ．ハートウェルの素子構成を図１９に示す。同図に
おいて１１１は絶縁性基板である。１１３は電子放出部
形成用薄膜で、スパッタで形成されたＨ型形状金属酸化
物薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電
処理により電子放出部１１２が形成される。

【０００９】従来、これらのＳＣＥにおいては、電子放
出を行う前に電子放出部形成用薄膜１１３を予めフォー
ミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部１１２を
形成するのが一般的であった。すなわち、フォーミング
とは前記電子放出部形成用薄膜１１３の両端に電圧を印
加通電し、電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形
もしくは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子
放出部１１２を形成することである。なお、電子放出部
１１２は電子放出部形成用薄膜１１３の一部に亀裂が発
生しその亀裂付近から電子放出が行われる場合もある。
以下フォーミングにより形成した電子放出部を含む電子
放出部形成用薄膜１１３を電子放出部を含む薄膜と呼
ぶ。

【００１０】前記フォーミング処理をしたＳＣＥは、上
述電子放出部を含む薄膜１１３に電圧を印加し、素子表
面に電流を流すことにより上述電子放出部１１２より電
子を放出せしめるものである。

【００１１】図２０は上述の電子放出部から放出される
電子の放射特性評価装置を示した断面図であり、１１１
は絶縁性基板、１１４及び１１５は素子電極、１１３は
電子放出部を含む薄膜、１１２は電子放出部を示し、１
１６はガラス基板、１１７は透明導電膜からなるアノー
ド電極、１１８は電子照射により可視光を発する蛍光
膜、１１９はＳＣＥに電圧を印加するための電源、１２
０はアノード電極１１７に電圧を印加するための高圧電
源である。素子電極１１４及び１１５には電源１１９を
接続し、該ＳＣＥの上方に電源１２０を接続したアノー
ド電極１１７を配置している。アノード電極１１７及び
蛍光膜１１８を有するガラス基板１１６と該ＳＣＥは真
空装置内に設置されている。

【００１２】上述の評価装置において、素子電極１１
４，１１５間に電圧を印加して電子放出部１１２より電
子を放出させ、アノード電極１１７を数百Ｖから数千Ｖ
の電圧を印加すると、放出電子は、絶縁性基板１１１の
面に対する電子放出部１１２からの法線（図中の１点鎖
線）に対して、該ＳＣＥに印加した電圧の正極側（図２
０では素子電極１１５側）にずれて飛翔し（以後これを
偏向と呼ぶ）、図中の矢印付点線の軌道をとり、蛍光膜
１１８上の発光部中心は該法線上からずれる。

【００１３】上述の放射特性は、絶縁性基板１１１に平
行な面内での電位分布が、電子放出部１１２に対して非
対称になることによるものと考えられ、ＳＣＥに固有の
特性である（但し、ＦＥ，ＭＩＭ型でも構成によっては
この特性を示す）。

【００１４】このようなＳＣＥを複数個配置したマルチ
素子及びパネル構成については、例えば本出願人による
ＵＳＰ５０６６８８３号明細書等に記載がある。

【００１５】上述したような電子放出素子は、１０^-6Ｔ
ｏｒｒ程度以上に真空中で動作させることから、該電子
放出素子を用いて画像形成装置を形成する場合、耐大気
圧構造が必要となる。特に、大面積のバックプレート
（図２０の絶縁性基板１１１に対応）及びフェースプレ
ート（図２０のガラス基板１１６に対応）を用いて耐大
気圧支持を行う平面型画像形成装置の場合、各プレート
の板厚が非常に厚くなってしまうので、重量、コストな
どの点で実現性が乏しくなってしまう。これを回避する
ために、耐大気圧のためのスペーサをバックプレートと
フェースプレートの間に支柱として配置し、耐大気圧構
造とすることで、該画像形成装置の軽量化が可能であ
る。また、上記耐大気圧スペーサはパネル間隔を一定に
保つ目的で使用される場合もある。

【００１６】上述の電子放出素子を用いた平面型の画像
形成装置として、図２１に断面を示すような装置が知ら
れている（特開平２−２９９１３６号公報）。

【００１７】この画像形成装置は、電子放出素子として
ＳＣＥを用いたもので、基板１２１上に電子放出素子１
２５（電極１２２、１２３と該電極間に形成された電子
放出部１２４からなる）が作製され、該基板１２１と対
向して配置されるフェースプレート１３０はガラス板１
２７の内面に蛍光面１２８が形成されている。蛍光面１
２８はカラー画像形成装置では図２２に示すようなブラ
ックストライプなどと呼ばれる黒色導伝材１３１と蛍光
体１３２とで構成される。ブラックストライプが設けら
れる目的は、カラー蛍光面で必要となる三原色蛍光体
の、各蛍光体１３２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、蛍光面１２８で外光を反
射することにより生じるコントラストの低下を防ぐこと
などである。

【００１８】さらに、蛍光面１２８の内面側には通常メ
タルバック１２９が形成されている。メタルバック１２
９の目的は、比抵抗が一般に１０¹⁰〜１０¹²Ω・ｃｍと
高い蛍光体１３２に電荷（電子）が溜まり電位が低下す
ることを防ぎ、電子ビーム加速用の電圧を印加するため
の電極として作用すること、蛍光体の発光のうち装置内
面側への光を鏡面反射することにより輝度を向上させる
こと、負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体１３
２の保護等があり、上記目的に適した材料として通常Ａ
ｌが用いられる。

【００１９】また、電子放出素子１２５が形成された基
板１２１とフェースプレート１３０を大気から受ける圧
力に抗してほぼ一定の間隔に保つために、耐大気圧スペ
ーサ１２６が配置されている。従来、この耐大気圧スペ
ーサ１２６は、図２３に示されるように格子状に配置さ
れ、各電子放出素子１２５の１つに対して１つのセル空
間を有するように配置されていた。なお、図２３中の１
３３は、図２１のフェースプレート１３０の周囲を接続
する外囲器である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、耐大気圧ス
ペーサ１２６は、各プレート面に対して垂直な圧力に耐
えるように構成されるので、通常各プレート間を垂直に
結ぶ体積要素を含む形状からなる。従って、図２０を用
いて説明した電子放射特性を持つＳＣＥを用いて画像形
成装置を構成する場合には、次のような問題点があっ
た。

【００２１】（１）放出された電子ビームが正極の素子
電極側に偏向することにより、該電子ビームは正極の素
子電極側に配置された耐大気圧スペーサ１２６に衝突
し、蛍光面１２８上へ到達する電子量が減少し、発光効
率が低下する。

【００２２】（２）もしくは、該電子ビームが耐大気圧
スペーサ１２６に完全に妨げられてしまい、蛍光面１２
８上に電子ビームが達しない。

【００２３】（３）電子ビームの衝突で起こる耐大気圧
スペーサ１２６へのチャージアップにより、電位分布の
変化に伴う電子軌道の変化、さらには沿面耐圧低下に伴
う沿面放電による素子破壊等が発生する。

【００２４】（４）耐大気圧スペーサ１２６が帯電する
ことによって、電子ビームの軌道が電気的な力によって
曲がってしまい、本来当たるべき蛍光面に達せず、周辺
の蛍光面に当たることによって画像がにじむ。

【００２５】（５）上記問題点を回避するために、基板
１２１上に疎らに電子放出素子１２５を配置した場合、
高精細な画像形成装置が実現できない。

【００２６】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の目的は、電子放出素子を用いた画像形
成装置において、該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実現することであり、
特に、本目的に適した該電子放出素子及び耐大気圧スペ
ーサの配置又は形状を与えることにある。また、該画像
形成装置において、高密度な絵素を実現できる該電子放
出素子及び耐大気圧スペーサの配置又は形状を与えるこ
とにある。さらには、該画像形成装置において、解像度
の高い絵素配置を実現できる該電子放出素子及び耐大気
圧スペーサの配置又は形状を与えることにある。

【００２７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の構成は、以下の通りである。

【００２８】すなわち、本発明の第１は、複数の電子放
出素子を搭載したバックプレートと、該バックプレート
に対向配置され前記電子放出素子から放出される電子を
受ける被照射部材を搭載したフェースプレートと、該バ
ックプレートと該フェースプレートの周囲を接続する外
囲器と、該フェースプレートの成す面と該バックプレー
トの成す面間を接続する板状の耐大気圧スペーサを有す
る画像形成装置において、上記耐大気圧スペーサを上記
電子放出素子から放出される電子ビームの偏向方向に対
して平行あるいは略平行に設けると共に、該耐大気圧ス
ペーサの少なくとも一端を、固定ブロックを用いて前記
外囲器に固定したことを特徴とする画像形成装置であ
る。

【００２９】本発明の第２は、複数の電子放出素子を搭
載したバックプレートと、該バックプレートに対向配置
され前記電子放出素子から放出される電子を受ける被照
射部材を搭載したフェースプレートと、該バックプレー
トと該フェースプレートの周囲を接続する外囲器と、該
フェースプレートの成す面と該バックプレートの成す面
間を接続する板状の耐大気圧スペーサを有する画像形成
装置において、上記耐大気圧スペーサを上記電子放出素
子から放出される電子ビームの偏向方向に対して平行あ
るいは略平行に設けると共に、該耐大気圧スペーサを、
固定ブロックを用いて前記フェースプレート及び／又は
バックプレートに固定したことを特徴とする画像形成装
置である。

【００３０】本発明の第３は、複数の電子放出素子を搭
載したバックプレートと、該バックプレートに対向配置
され前記電子放出素子から放出される電子を受ける被照
射部材を搭載したフェースプレートと、該バックプレー
トと該フェースプレートの周囲を接続する外囲器と、該
フェースプレートの成す面と該バックプレートの成す面
間を接続する板状の耐大気圧スペーサを有する画像形成
装置において、上記耐大気圧スペーサを上記電子放出素
子から放出される電子ビームの偏向方向に対して平行あ
るいは略平行に設けると共に、前記フェースプレート及
び／又はバックプレート及び／又は外囲器に溝を設け、
該溝に前記耐大気圧スペーサをはめ込み固定したことを
特徴とする画像形成装置である。

【００３１】上記本発明の第１〜第３は、その好ましい
態様として、前記複数の電子放出素子は複数の電子放出
素子列を構成し、該電子放出素子列１つに対して１列の
前記耐大気圧スペーサが配置されていること、前記複数
の電子放出素子は複数の電子放出素子列を構成し、複数
の該電子放出素子列に対して１列の前記耐大気圧スペー
サが配置されていること、前記耐大気圧スペーサが、前
記バックプレートと前記フェースプレートで挟まれた空
間に両端部が前記外囲器に接するように設置されている
こと、前記耐大気圧スペーサが、前記バックプレートと
前記フェースプレートで挟まれた空間を部分的に横切る
ように設置されていること、を含むものである。

【００３２】本発明によれば、電子ビームの偏向方向に
対して平行あるいは略平行に耐大気圧スペーサを配置し
て電子ビームの軌道空間を確保しているため、電子の飛
翔を妨げることがない。また、耐大気圧スペーサを固定
ブロック又は溝を用いて固定することで強固な耐大気圧
構造が得やすく、特に溝を用いると精度よく耐大気圧ス
ペーサを固定しやすい。

【００３３】

【発明の実施の形態】以下、参考形態例と実施形態例と
によって本発明の画像形成装置をさらに説明する。

【００３４】［参考形態例１］本発明の参考形態例を図
１に示す。

【００３５】図１において１はガラス基板、２は配線部
３と素子部４とからなる素子電極である。５は電子放出
部であり、素子電極２とともに電子放出素子を構成して
いる。６は側壁、７はスペーサ、８はガラス板、９は蛍
光面で、１０はガラス板８の内面に蛍光面９が形成され
て構成されるフェースプレートである。１１は素子電極
２より厚く（高く）形成された素子側リブであり、１２
は蛍光面９より厚く（高く）形成された蛍光面側リブで
ある。

【００３６】本装置は、複数の素子側リブ１１と蛍光面
側リブ１２が、これらを横切る方向（Ｘ方向）に沿って
配置された複数のスペーサ７と接するように組み上が
る。

【００３７】本参考形態例における電子放出素子部分の
拡大図を図２に示す。図２において、１４は電子放出部
形成用薄膜である。また、蛍光面９の平面図を図３に、
フェースプレート１０の拡大図を図４に示す。蛍光面側
リブ１２は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体１３
の間に形成されたブラックストライプ１５と重なるよう
にストライプ状に形成されている。また、蛍光面９のさ
らに装置内面側には、前述のメタルバック（不図示）が
形成されている。また、不図示ではあるが、入力信号に
応じて画像形成するために、図１の画像形成装置には、
例えば、後述するように、変調手段が設けられている。

【００３８】次に、本装置の作製法を説明する。

【００３９】（１）ガラス基板１を有機溶剤により充分
に洗浄後、該基板１面上に、厚さ１０００ÅのＮｉから
なる素子電極２を形成した（図１及び図２参照）。この
時、配線部３はフェースプレート側の蛍光体ストライプ
と直交する方向（図中Ｘ方向）に沿って複数本形成し、
素子部４は該複数の配線部３のうち隣り合う一対の配線
部３のそれぞれに電気的に接続され、かつ３μｍの間隔
（図２中Ｌ１で示す）をもって対向するよう作製し、ま
た配線部３に沿った方向（Ｘ方向）に複数個作製した。

【００４０】（２）有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）含有溶液を塗布した後、３００
℃で１０分間の加熱処理をして、酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）微粒子からなる微粒子膜を形成し、エッチング等で
パターニング処理を施し、各素子電極（素子部）４間に
電子放出部形成用薄膜１４を設けた（図２参照）。ここ
で電子放出部形成用薄膜１４は、その幅（素子の幅）Ｗ
を３００μｍとし、素子電極４間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１４の膜厚は１０
０Å、シート抵抗値は５×１０⁴Ω／□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、微粒子が互いに隣接、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。

【００４１】（３）次に素子電極素子部４間に電圧を印
加し、電子放出部形成用薄膜１４を通電処理（フォーミ
ング処理と呼ぶ）することにより、電子放出部５を素子
電極素子部４間に作製し電子放出素子を完成した。

【００４２】（４）以上のようにして素子電極配線部３
に沿って複数個作製された電子放出素子に対し、配線方
向（Ｘ方向）において各素子間のほぼ中央を通るように
素子側リブ１１を設ける。つまり、素子側リブ１１は図
中Ｙ方向に沿って形成した。素子側リブ１１は、フリッ
トガラスと呼ばれる低融点ガラスを印刷によって、幅、
高さとも１００μｍの大きさに作製した。

【００４３】（５）次にフェースプレート１０の作製法
について述べる。

【００４４】ガラス基板８を弗酸等にてよく洗浄したあ
と、ホトリソグラフィーによりブラックストライプ１５
（図３及び図４参照）を形成する。ブラックストライプ
１５の材料は黒鉛を主成分とした。その後、三原色蛍光
体１３を一色ずつレジストと混ぜスラリー状にして塗布
し、所定の位置に現像、定着させることを繰り返すとい
うＣＲＴで通常用いられるスラリー法にてカラー蛍光面
９を作製した。蛍光体１３の厚さは２０〜３０μｍでム
ラやはがれのない良好な塗布状態が得られた。

【００４５】（６）次に、フィルミングと呼ばれる、蛍
光面９の表面の平滑化処理を行った後、Ａｌを真空蒸着
により、ほぼ２０００Åの厚さで蛍光面９の内面側に一
様に形成することで、メタルバック（不図示）を作製し
た。

【００４６】（７）蛍光面９、メタルバックの作製後、
やはり印刷法にて、フリットガラスを材料として幅、高
さともほぼ１００μｍの蛍光面側リブ１２を三原色蛍光
体の一組に一本の割合でブラックストライプ１５と重な
るように形成した。なお、本参考形態例で蛍光面側リブ
１２の材料として用いたフリットガラスは黒色で光の透
過率、反射率ともに低いので、各色蛍光体の間毎に蛍光
面側リブ１２を設けることで、ブラックストライプ１５
を省略することも可能である。

【００４７】（８）以上のようにして電子放出素子を作
製した基板１とフェースプレート１０とを、複数の耐大
気圧スペーサ７と側壁６を介し対向して配置し、フェー
スプレート１０、側壁６、基板１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。
本参考形態例では、図１の如く耐大気圧スペーサ７とし
て、高さが５ｍｍ，厚さが２００μｍの平板状のガラス
材を用い、基板１とフェースプレート１０とに設けられ
たリブ１１，１２と直交する方向（Ｘ方向）に平行に配
置した。

【００４８】（９）以上のようにして完成したガラス外
囲器（基板１、側壁６、フェースプレート１０で構成さ
れる）内の雰囲気を排気管（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、１０^-6Ｔｏｒｒ
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。

【００４９】（１０）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、画像形成装置内の所定の位置に配置され
たゲッター（不図示）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。

【００５０】以上述べた構成は、画像形成装置を作製す
る上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料等、
詳細な部分は本参考形態例の内容に限られるものではな
く、画像形成装置の用途に適するよう適宜選択する。

【００５１】その一例として、変調用のグリッド電極を
電子放出素子が形成されるのと同一のガラス基板上に形
成した好ましい変形例を示す。図５は本変形例の構成例
を示す斜視図、図６は図５のＢ−Ｂ’断面図である。図
１と同じ部分は同じ符号を付した。図中、１７は変調グ
リッド電極、１８は電子放出素子（電子放出部５及び素
子電極２からなる）と変調グリッド電極１７を絶縁する
ための絶縁体膜である。図５及び図６からわかるよう
に、変調グリッド電極１７は、電子放出部５及び素子電
極２の素子部４に対して同一平面上及び下部に形成され
ている。

【００５２】本変形例の製造方法は、上記参考形態例と
同様な蒸着技術及びエッチング技術等により形成できる
ので説明を省略する。

【００５３】本変形例の構成において、変調グリッド電
極１７に印加する電圧を適当に制御することにより、蛍
光面９（図１参照）に照射する電子ビームの量を制御で
きた。

【００５４】以上のように作製した本参考形態例の画像
形成装置においては、蛍光面や電子放出素子を形成する
電極を傷つけることなく、フェースプレートと素子基板
との間に耐大気圧スペーサを容易に配置することがで
き、組立が容易であった。また、スペーサの位置ずれに
よる画像欠陥がなく、多少の応力を加えても長期的に安
定した高精細な画像が得られた。

【００５５】また、本参考形態例で作製した表面伝導型
電子放出素子から放出される電子ビームは、主にガラス
基板１とフェースプレート１０との間に印加される加速
電圧によって、Ｚ方向の速度成分を有すると共に、正極
の素子電極素子部４側に偏向されて＋Ｘ方向もしくは−
Ｘ方向の速度成分を有する。本参考形態例では、この偏
向方向（Ｘ方向）に平行に耐大気圧スペーサ７を配置し
ているため、耐大気圧スペーサ７が放出電子の軌道を妨
げることによる発光効率の低下、耐大気圧スペーサ７の
チャージアップ等を防止することができる。

【００５６】また、本参考形態例においては、フェース
プレート１０上のストライプ蛍光面をＹ方向に平行に配
置（図４の１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）したので、電子放
出素子を有するガラス基板１と蛍光面９を有するフェー
スプレート１０間のＹ方向（図４のストライプ蛍光面１
３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに平行な方向）の精密な位置合わ
せが不要になる。すなわち、ガラス基板１及びフェース
プレート１０の間でＹ方向に多少の位置ずれが生じて
も、表示画像の輝度低下や色ずれは生じなかった。ま
た、複数のス耐大気圧スペーサ７（Ｘ軸に平行）をフェ
ースプレート１０と組み立てる場合も、Ｘ方向及びＹ方
向での相互の精密な位置合わせは不要であり、電子放出
素子の配置に対応した間隔で各耐大気圧スペーサ７を位
置決めすれば十分であった。

【００５７】［参考形態例２］図７は本参考形態例の画
像形成装置の概略構成を示す斜視図である。

【００５８】基板１上への電子放出素子の作製法、蛍光
面９の作製法及び装置全体の作製法は参考形態例１と同
様なので省略する。また、参考形態例１と同様である側
壁も図面上省略した。

【００５９】本参考形態例においては、素子側リブ１
１、蛍光面側リブ１２、耐大気圧スペーサ７のいずれ
も、実施例１のように直線状に連続したものでなく、分
割して配置した。

【００６０】但し、それぞれの耐大気圧スペーサ７に対
応する位置の蛍光面９及び基板１面には、高さ、幅とも
約１００μｍのリブが、フリットガラスを成分としてや
はり印刷法にて形成されていて、耐大気圧スペーサ７は
蛍光面９や電子放出素子を形成する電極（不図示）とは
直接接することがないので、参考形態例１と同様の効果
がある。

【００６１】さらに、本実施例の構成では、個々の耐大
気圧スペーサ７の長さが参考形態例１に比べ短かいた
め、加工時における変形等が少なく、精度の高い耐大気
圧スペーサを作製できるという利点があった。また、装
置内を真空に排気する際、コンダクタンスを妨げるもの
が少ないので、封止可能な真空度（１０^-6Ｔｏｒｒ程
度）に達するまでの時間が短くて済むという利点があっ
た。

【００６２】［参考形態例３］図８は本参考形態例の画
像形成装置の概略構成を示す斜視図である。

【００６３】本参考形態例においては、蛍光面９は図９
に示すように、蛍光体１３がいわゆるデルタ配列となっ
ている。１６は黒色導伝材で、図のような蛍光体配列の
場合はブラックマトリクスと呼ばれる。デルタ形の蛍光
体配列を用いた場合は、同色蛍光体間の間隔（これをド
ットピッチと呼ぶ）をＰと表した時、画面水平方向の同
色蛍光体間隔は（√３）Ｐ／２となり、水平方向の解像
度が増し、より高精細で高密度な画像を形成できるとい
う利点がある。

【００６４】このようなデルタ配列蛍光面の場合におい
て、図８に示すように、素子側リブ１１及び蛍光面側リ
ブ１２を、三菱状の形状にて作製し、該リブ１１及び１
２のそれぞれと、円柱状の耐大気圧スペーサ７とが接す
るように配置することで、蛍光面９や素子電極３，４を
損傷することなく、より一層高精細な画像が安定して得
られる画像形成装置を作製することができた。

【００６５】［参考形態例４］本参考形態例は、参考形
態例１の電子放出素子等が形成されたガラス基板１を、
図１０に示す態様、すなわち電子放出素子を単純マトリ
クス配置した態様を示すものである。

【００６６】図１０において、図１〜図４と同じ部分は
同じ符号を付した。

【００６７】本参考形態例の電子放出素子も実施例１と
同様な表面伝導型の素子であり、各電子放出素子におい
ては、一対の素子電極素子部４も耐大気圧スペーサ７と
同じくほぼＸ軸方向に沿って配置されている。

【００６８】フェースプレート１０上には、Ｙ方向に平
行なストライプ状の赤（Ｒ）蛍光面１３Ｒ、緑（Ｇ）蛍
光面１３Ｇ、青（Ｂ）蛍光面１３Ｂの３種の蛍光面が繰
り返し形成されており、各蛍光面間にはブラックストラ
イプ１５が形成されている。また、素子側リブ１１は素
子電極素子部４より厚く（高く）素子電極配線部３と重
なるようにＹ方向に平行に形成されており、蛍光面側リ
ブ１２は蛍光面９より厚く（高く）ブラックストライプ
１５と重なるようにＹ方向に平行に形成されている。

【００６９】本画像形成装置においては、複数の素子側
リブ１１と蛍光面側リブ１２が、これらを横切る方向
（Ｘ方向）に平行に配置された複数の耐大気圧スペーサ
７と接するように組み上げる。

【００７０】本参考形態例の画像形成装置は、参考形態
例１と同等な蒸着技術及びエッチング技術等により形成
できるので、その製造方法についての説明は省略する。

【００７１】本参考形態例においても参考形態例１と同
様に、電子放出素子から放出される電子ビームの偏向方
向と平行にスペーサ７を配置しているため、電子ビーム
がスペーサ７にその軌道を妨げられることはない。従っ
て、電子ビームはスペーサ７が無い場合と同じように、
蛍光面９に衝突することができた。

【００７２】また、本参考形態例の画像形成装置におい
ては、リブ１１及び１２を設けることにより、蛍光面や
電子放出素子を形成する電極を傷つけることなく、フェ
ースプレート１０と素子基板１との間に耐大気圧スペー
サ７を容易に配置することができ、組立が容易であっ
た。また、耐大気圧スペーサ７の位置ずれによる画像欠
陥がなく、多少の応力を加えても長期的に安定した高精
細な画像が得られた。

【００７３】また、本参考形態例の画像形成装置におい
ては、フェースプレート１０上のストライプ蛍光面をＹ
方向に平行に配置したので、電子放出素子を有するガラ
ス基板１と蛍光面９を有するフェースプレート１０間の
Ｙ方向（ストライプ蛍光面９に平行な方向）の精密な位
置合わせが不要になる。すなわち、ガラス基板１及びフ
ェースプレート１０の間でＹ方向に多少の位置ずれが生
じても、表示画像の輝度低下や色ずれは生じなかった。
また、複数の耐大気圧スペーサ７（Ｘ軸に平行）をフェ
ースプレート１０と組み立てる場合も、Ｘ方向及びＹ方
向での相互の精密な位置合わせは不要であり、電子放出
素子の配置に対応した間隔で各耐大気圧スペーサ７を位
置決めすれば十分であった。

【００７４】本参考形態例の変形例として、フェースプ
レート１０の構成を変形した例を示す。図１１は、本変
形例のフェースプレート１０の蛍光面配置を示したもの
であり、図１０に示した例との違いは、各色のストライ
プ蛍光面を一画素に対応する間隔で区切ったものであ
る。その区切りの部分１９には黒色遮光部材等を設けて
もよい。

【００７５】本変形例においても、電子放出素子を有す
るガラス基板１と蛍光面９を有するフェースプレート１
０間のＹ方向（ストライプ蛍光面９に平行な方向）の精
密な位置合わせが不要になる。すなわち、ガラス基板１
及びフェースプレート１０の間でＹ方向に多少の位置ず
れが生じても、表示画像の色ずれは生じなかった。ま
た、複数の耐大気圧スペーサ７（Ｘ軸に平行）をフェー
スプレート１０と組み立てる場合も、Ｘ方向及びＹ方向
での相互の精密な位置合わせは不要であり、表示画像の
色ずれを生じさせない為には、電子放出素子の配置に対
応した間隔で各耐大気圧スペーサ７を位置決めすれば十
分であった。

【００７６】また、他の変形例としては、素子側リブ１
１を数電子放出素子おきに、又は、蛍光面側リブ１２を
Ｒ，Ｇ，Ｂの３本のストライプ蛍光面おきに設置するな
ど、様々な変形が可能である。

【００７７】［実施形態例１］図１２及び図１３は本実
施形態例の画像形成装置の構成を説明するための図であ
り、図１２は全体斜視図、図１３はフェースプレートを
取り除いた場合の部分平面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。

【００７８】これらの図において、１は電子放出素子を
搭載した基板（バックプレート）、６は外囲器（側
壁）、７はＸ軸にほぼ平行に設置された耐大気圧スペー
サ、１０はフェースプレート、５１は耐大気圧スペーサ
７を固定するための固定ブロック、５２はバックプレー
ト１上に形成された電子放出素子、５３は複数の電子放
出素子５２を横一列に並べた電子放出素子列、５４は耐
大気圧スペーサ７と固定ブロック５１を外囲器６に固定
するためのフリットガラスである。

【００７９】本実施形態例では電子放出列５３と耐大気
圧スペーサ７を交互に配置し、電子放出素子５２として
は表面伝導型電子放出素子を用い、図２０に示したよう
な対向する一対の素子電極１１４，１１５をＸ軸方向に
沿って形成している。

【００８０】上記のごとく構成した電子放出素子５２か
ら放出される電子ビームは、主にバックプレート１とフ
ェースプレート１０との間に印加される加速電圧によっ
て、Ｚ方向の速度成分を有するとともに、正極の素子電
極側に偏向されて＋Ｘ方向もしくは−Ｘ方向の速度成分
を有する。該電子ビームは最終的にはフェースプレート
１０内面上に配置された被照射部材であるところの蛍光
体（不図示）に衝突し、発光することによって、画像を
形成する。このとき、上記加速電圧によって飛翔する電
子ビームは、耐大気圧スペーサ７にその軌道を妨げられ
ることはない。従って、電子ビームは耐大気圧スペーサ
７がない場合と同じように、蛍光体に衝突することがで
きる。

【００８１】本実施形態例において耐大気圧スペーサ７
は、フェースプレート１０上に配置された蛍光体間のＸ
方向の隙間（ブラックストライプ）に一致させ、また、
バックプレート１上では電子放出素子が占有していない
部分に配置されている。これは、以下の実施形態例にお
いても同様である。

【００８２】本実施形態例では、耐大気圧スペーサ７を
フェースプレート１０及び／又はバックプレート１にフ
リットガラスで固定し、さらに４つの固定ブロック５１
を用いて固定している。しかし、強度的に十分であり、
なおかつ設置位置精度が十分に得られれば、固定ブロッ
ク５１の個数とフェースプレート１０及び／又はバック
プレート１への固定を任意に設定できる。また、本実施
形態例では、耐大気圧スペーサ７の両端が外囲器６に固
定されているが、強度的、又は位置合わせが十分精度良
く行われるならば、該耐大気圧スペーサ７の片方のみを
外囲器６に固定する構造も可能である。

【００８３】さらには、本実施形態例では、耐大気圧ス
ペーサ７を外囲器６に固定するとしているが外囲器６の
内側に設ける支持枠等に固定することも可能である。ま
た、耐大気圧スペーサ７もしくは固定ブロック５１等を
固定する手段としてフリットガラス５４を用いている
が、接着剤を用いても良い。これら２点については、以
下の実施形態例においても同様である。

【００８４】なお、図１２では、電子放出素子列が１０
列である画像形成装置について説明してあり、図１３で
は、１素子列の中に４つの電子放出素子５２が記述され
ているが、該列数と該素子数は何等制限されるものでは
ない。

【００８５】［実施形態例２］図１４（ａ）及び図１４
（ｂ）は本実施形態例の画像形成装置の構成を説明する
ための図であり、図１４（ａ）は部分水平（Ｘ−Ｙ平
面）断面図であり、図１４（ｂ）は部分垂直（Ｘ−Ｚ平
面）断面図である。

【００８６】これらの図において、５５はフェースプレ
ート１０上に形成された蛍光体、５１’は耐大気圧スペ
ーサ７をフェースプレート１０に固定する固定ブロック
である。

【００８７】本実施形態例の特徴は、耐大気圧スペーサ
７を支え、固定するための固定ブロック５１’を電子ビ
ームの軌道外に配置し、フリットガラスを用いてフェー
スプレート１０上に設置することである。

【００８８】なお、電子ビームの軌道を妨げないよう
に、固定ブロック５１’をバックプレート１側に、もし
くはフェースプレート１０とバックプレート１の両側に
設置することもできる。

【００８９】さらには、実施形態例１における外囲器６
に固定する固定ブロック５１を同時に用いることで、よ
り強固な耐大気圧構造を得ることができる。

【００９０】［実施形態例３］図１５及び図１６は本実
施形態例の画像形成装置の構成を説明するための図であ
り、図１５は部分垂直（Ｙ−Ｚ平面）断面図、図１６は
部分水平（Ｘ−Ｙ平面）断面図である。

【００９１】これらの図において、５６は耐大気圧スペ
ーサ７をはめ込み固定するための溝である。耐大気圧ス
ペーサ７はフリットガラス５４によって溝５６に固定さ
れている。

【００９２】本実施形態例と実施形態例１とは、耐大気
圧スペーサ７の固定方法が異なるのみである。

【００９３】本実施形態例の特徴は、溝５６に沿って耐
大気圧スペーサ７を配置することによって、封着すると
きにおける操作性を向上させるとともに、精度良く耐大
気圧スペーサ７を固定できるようにしたものである。

【００９４】本実施形態例においては、図１５に示した
ようにフェースプレート１０とバックプレート１のそれ
ぞれに溝５６を彫り耐大気圧スペーサ７を固定するとと
もに、図１６に示したように外囲器６に溝５６を設けて
該耐大気圧スペーサ７を固定しているが、該溝５６はフ
ェースプレート１０、バックプレート１，外囲器６及び
外囲器６の内側に設ける支持枠等のうち、いずれか一つ
に設けることも可能であるし、これらのうちの複数に設
けることも可能である。

【００９５】さらには、耐大気圧スペーサ７を固定する
手段として、実施形態例１又は実施形態例２で示した固
定ブロック５１，５１’による固定方法と本実施形態例
で示した溝５６による固定方法を共に用いた固定方法も
有効な手段である。この場合においても、電子放出素子
もしくは蛍光体５５（図１５参照）の占有しない領域に
該耐大気圧スペーサ７を設置すればよい。

【００９６】［実施形態例４］図１７は本実施形態例の
画像形成装置の構成を説明するための部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図である。

【００９７】図１７において、７と７’は耐大気圧スペ
ーサである。該耐大気圧スペーサは、外囲器６のＸ軸方
向の長さＬ以下の長さＬ’又はＬ”であり、実施形態例
３で示したフェースプレート１０ないしはバックプレー
ト１に設けた溝５６に固定されている。また、電子放出
素子列５３と耐大気圧スペーサ７，７’の列は実施形態
例１〜３と同様に交互に設置されている。

【００９８】耐大気圧スペーサ７は電子放出素子５２か
ら放出される電子ビームの偏向方向（Ｘ軸方向）にほぼ
平行に配置されているが、耐大気圧スペーサ７’はＸ軸
から多少傾むいた状態で配置されている。この場合のス
ペーサ７’の傾きは、電子ビームの飛翔に影響を及ぼさ
ない程度である。

【００９９】本実施形態例において耐大気圧スペーサ
７，７’の固定方法として、実施形態例１及び／又は実
施形態例２に示した固定ブロック５１による固定方法を
とることも可能である。なお、耐大気圧スペーサ７，
７’を外囲器６に固定しない場合は、フェースプレート
１０又はバックプレート１上に固定する。

【０１００】［実施形態例５］図１８は本実施形態例の
画像形成装置の構成を説明するための部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図である。

【０１０１】本実施形態例において、実施形態例１と異
なる点は、複数の電子放出素子列５３に対して１列の耐
大気圧スペーサ７を有することのみである。

【０１０２】なお、実施形態例２〜４においても、本実
施形態例のように複数の電子放出素子列５３に対して１
列の耐大気圧スペーサ７を設けることも可能である。

【０１０３】以上の実施形態例の画像形成装置のいずれ
も、発光源として用いて記録装置に応用することもでき
た。この場合、高精細で、画像欠陥の少ない再生画像が
安定して得られる記録装置が作製できた。

【０１０４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
特に表面伝導型電子放出素子を用いた画像形成装置にお
いて、該電子放出素子から放出される電子ビームの偏向
方向と平行に耐大気圧スペーサを配置することにより、
電子ビームの軌道を妨げることのないパネル構造を実現
することができる。従って、次のような特有の効果があ
る。

【０１０５】（１）蛍光体上への到達電子量の損失がな
く、発光効率の低下のない安定した発光が得られる。

【０１０６】（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による素子破壊等が発生しない。

【０１０７】（３）沿面耐圧の増加により、加速電圧を
上げることができるため、より高効率で輝度の高い発光
部が得られる。

【０１０８】（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
現できる。

【０１０９】また、耐大気圧スペーサを固定ブロック又
は溝を用いて固定することで強固な耐大気圧構造が得や
すく、特に溝を用いると精度よく耐大気圧スペーサを固
定しやすいものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】参考形態例１の画像形成装置の概略構成を示す
斜視図である。

【図２】参考形態例１の画像形成装置の電子放出素子部
拡大図である。

【図３】参考形態例１の画像形成装置における蛍光面の
拡大平面図である。

【図４】参考形態例１の画像形成装置におけるフェース
プレートの拡大斜視図である。

【図５】変調用のグリッド電極を素子基板上に備えた参
考形態例１の変形例を示す斜視図である。

【図６】図５の素子基板の断面図である。

【図７】参考形態例２の画像形成装置の概略構成を示す
斜視図である。

【図８】参考形態例３の画像形成装置の概略構成を示す
斜視図である。

【図９】参考形態例３の画像形成装置における蛍光面の
拡大平面図である。

【図１０】参考形態例４の画像形成装置の概略構成を示
す斜視図である。

【図１１】蛍光面の変形例を示す拡大平面図である。

【図１２】実施形態例１の画像形成装置の全体斜視図で
ある。

【図１３】実施形態例１の画像形成装置の部分水平（Ｘ
−Ｙ平面）断面図である。

【図１４】実施形態例２の画像形成装置の部分水平（Ｘ
−Ｙ平面）断面図及び部分垂直（Ｘ−Ｚ平面）断面図で
ある。

【図１５】実施形態例３の画像形成装置の部分垂直（Ｙ
−Ｚ平面）断面図である。

【図１６】実施形態例３の画像形成装置の部分水平（Ｘ
−Ｙ平面）断面図である。

【図１７】実施形態例４の画像形成装置の部分水平（Ｘ
−Ｙ平面）断面図である。

【図１８】実施形態例５の画像形成装置の部分水平（Ｘ
−Ｙ平面）断面図である。

【図１９】表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成
を示す図である。

【図２０】表面伝導型電子放出素子の特性評価装置の概
略構成図である。

【図２１】従来の平面型画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図２２】従来の画像形成装置に用いられるストライプ
形蛍光面の拡大平面図である。

【図２３】従来例の画像形成装置の耐大気圧スペーサの
配置を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１基板（バックプレート）２素子電極３素子電極配線部４素子電極素子部５電子放出部６側壁（外囲器）７，７’ 耐大気圧スペーサ８ガラス基板９蛍光面１０フェースプレート１１素子側リブ１２蛍光面側リブ１３蛍光体１４電子放出部形成用薄膜１５ブラックストライプ１６ブラックマトリクス１７変調グリッド電極１８絶縁体膜１９蛍光面の区切り部分５１，５１’ 固定ブロック５２電子放出素子５３電子放出素子列５４フリットガラス５５蛍光体５６溝１１１絶縁性基板１１２電子放出部１１３電子放出部形成用薄膜１１４，１１５素子電極１１６ガラス基板１１７アノード電極１１８蛍光膜１１９電源１２０高圧電源１２１基板１２２，１２３電極１２４電子放出部１２５電子放出素子１２６スペーサ１２７ガラス板１２８蛍光面１２９メタルバック１３０フェースプレート１３１ブラックストライプ１３２蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者宮崎俊彦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搭載したバックプ
レートと、該バックプレートに対向配置され前記電子放
出素子から放出される電子を受ける被照射部材を搭載し
たフェースプレートと、該バックプレートと該フェース
プレートの周囲を接続する外囲器と、該フェースプレー
トの成す面と該バックプレートの成す面間を接続する板
状の耐大気圧スペーサを有する画像形成装置において、
上記耐大気圧スペーサを上記電子放出素子から放出され
る電子ビームの偏向方向に対して平行あるいは略平行に
設けると共に、該耐大気圧スペーサの少なくとも一端
を、固定ブロックを用いて前記外囲器に固定したことを
特徴とする画像形成装置。
【請求項２】複数の電子放出素子を搭載したバックプ
レートと、該バックプレートに対向配置され前記電子放
出素子から放出される電子を受ける被照射部材を搭載し
たフェースプレートと、該バックプレートと該フェース
プレートの周囲を接続する外囲器と、該フェースプレー
トの成す面と該バックプレートの成す面間を接続する板
状の耐大気圧スペーサを有する画像形成装置において、
上記耐大気圧スペーサを上記電子放出素子から放出され
る電子ビームの偏向方向に対して平行あるいは略平行に
設けると共に、該耐大気圧スペーサを、固定ブロックを
用いて前記フェースプレート及び／又はバックプレート
に固定したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】複数の電子放出素子を搭載したバックプ
レートと、該バックプレートに対向配置され前記電子放
出素子から放出される電子を受ける被照射部材を搭載し
たフェースプレートと、該バックプレートと該フェース
プレートの周囲を接続する外囲器と、該フェースプレー
トの成す面と該バックプレートの成す面間を接続する板
状の耐大気圧スペーサを有する画像形成装置において、
上記耐大気圧スペーサを上記電子放出素子から放出され
る電子ビームの偏向方向に対して平行あるいは略平行に
設けると共に、前記フェースプレート及び／又はバック
プレート及び／又は外囲器に溝を設け、該溝に前記耐大
気圧スペーサをはめ込み固定したことを特徴とする画像
形成装置。
【請求項４】前記複数の電子放出素子は複数の電子放
出素子列を構成し、該電子放出素子列１つに対して１列
の前記耐大気圧スペーサが配置されていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】前記複数の電子放出素子は複数の電子放
出素子列を構成し、複数の該電子放出素子列に対して１
列の前記耐大気圧スペーサが配置されていることを特徴
とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項６】前記耐大気圧スペーサが、前記バックプ
レートと前記フェースプレートで挟まれた空間に両端部
が前記外囲器に接するように設置されていることを特徴
とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】前記耐大気圧スペーサが、前記バックプ
レートと前記フェースプレートで挟まれた空間を部分的
に横切るように設置されていることを特徴とする請求項
１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。