JP2003217479A

JP2003217479A - 電子線装置

Info

Publication number: JP2003217479A
Application number: JP2002017454A
Authority: JP
Inventors: Tamayo Hiroki; 珠代廣木; Hisafumi Azuma; 尚史東
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2002-01-25
Filing date: 2002-01-25
Publication date: 2003-07-31

Abstract

(57)【要約】【課題】電子放出素子から放出される電子ビームの軌
道のずれを抑えて、高品位画像を形成できる電子線装置
を提供すること。【解決手段】複数の冷陰極素子を有する電子源と、前
記電子源から放出される電子を加速するための電極を有
する電子線被照射部と、前記電子源と前記電子線被照射
部との間に設けられたスペーサを有する電子線装置にお
いて、前記電子源と前記電子線被照射部との間に設けら
れ、前記スペーサと電気的に接続され、前記電子源から
放出される電子が通過する電子通過口が形成された電位
規定板を備え、前記スペーサは、電位規定板と電子線被
照射部に挟まれた領域に電位が規定された規定領域を有
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子線装置に関
し、特に、スペーサを用いた電子線装置に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子としては熱電子源と
冷陰極電子源の２種類が知られている。冷陰極電子源に
は電界放出型素子（以下ＦＥ型素子と略す）、金属／絶
縁層／金属型素子（以下ＭＩＭ素子と略す）、表面伝導
型電子放出素子（以下ＳＣＥ素子と略す）等がある。

【０００３】これら技術について本出願人による先行技
術の一部を紹介すると、インクジェット形成方式による
素子作成に関しては、特開平０９−１０２２７１号公報
や特開２０００−２５１６６５号公報に詳述され、これ
らの素子をＸＹマトリクス形状に配置した例について
は、特開昭６４−０３１３３２号公報および特開平０７
−３２６３１１号公報に詳述されている。配線形成方法
に関しては特開平０８−１８５８１８号公報および特開
平０９−０５０７５７号公報に詳述され、駆動方法につ
いては特開平０６−３４２６３６号公報等に詳述されて
いる。

【０００４】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．ハートウェルの素子構成
を、図１１に示した模式図をもとに説明する。

【０００５】図１１において１１１はガラス等からなる
基板であり、その大きさおよびその厚みは、その上に設
置される電子放出素子の個数、および個々の素子の設計
形状、および電子源の使用時に容器の一部を構成する場
合には、その容器を真空に保持するための耐大気圧構造
等の力学的条件等に依存して適宜設定される。

【０００６】ガラスの材質としては、廉価な青板ガラス
を使う事が一般的であるが、この上にナトリウムブロッ
ク層として、厚さ０．５μｍのシリコン酸化膜をスパッ
タ法で形成した基板等を用いる必要がある。この他にナ
トリウムが少ないガラスや、石英基板でも作成可能であ
る。

【０００７】また素子電極１１２、１１３の材料として
は、一般的な導体材料が用いられ、例えばＮｉ、Ｃｒ、
Ａｕ、Ｍｏ、Ｐｔ、Ｔｉ等の金属やＰｄ−Ａｇ等の金属
が好適であり、あるいは金属酸化物とガラス等から構成
される印刷導体や、ＩＴＯ等の透明導電体等から適宜選
択され、その膜厚は、好ましくは数百Åから数μｍの範
囲が適当である。

【０００８】この時の素子電極間隔Ｌ、素子電極長さ
Ｗ、素子電極１１２、１１３の形状等は、実素子が応用
される形態等に応じて適宜設計されるが、間隔Ｌは好ま
しくは数千Åから１ｍｍであり、より好ましくは素子電
極間に印加する電圧等を考慮して１μｍから１００μｍ
の範囲である。また、素子電極長さＷは、好ましくは電
極の抵抗値、電子放出特性を考慮して、数μｍから数百
μｍの範囲である。

【０００９】さらにこの素子電極には、市販の白金（Ｐ
ｔ）等の金属粒子を含有したペーストを、オフセット印
刷等の印刷法によって塗布形成する事も可能である。

【００１０】また、より精密なパターンを得ることを目
的として、白金（Ｐｔ）等を含有する感光性ペースト
を、スクリーン印刷等の印刷法で塗布し、フォトマスク
を用いて露光、現像するという工程でも形成可能であ
る。

【００１１】この後、素子電極１１２、１１３を跨ぐ形
で、電子源となる導電性薄膜１１４を作製する。

【００１２】導電性薄膜としては、良好な電子放出特性
を得るために、微粒子で構成された微粒子膜が特に好ま
しい。またその膜厚は、素子電極１１２、１１３へのス
テップカバレージ、素子電極間の抵抗値、および後述す
るフォーミング処理条件等を考慮して適宜設定される
が、好ましくは数Åから数千Åであり、特に好ましくは
１０Åから５００Åの範囲とするのが良い。

【００１３】本出願人らの研究によると、導電性膜材料
には、一般にはパラジウム（Ｐｄ）が適しているが、こ
れに限ったものではない。また成膜形成方法も、スパッ
タ法、溶液塗布後に焼成する方法などが適宜用いられ
る。

【００１４】ここでは有機パラジウム溶液を塗付後、焼
成して酸化パラジウム（ＰｄＯ）膜を形成する方法を選
んだ。その後、水素が共存する還元雰囲気下で通電加熱
し、パラジウム（Ｐｄ）膜とし、同時に亀裂部を形成し
た。これが電子放出部１１５を形成することになる。

【００１５】なお、図示するうえでの便宜上から、電子
放出部１１５は導電性薄膜１１４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。

【００１６】発明者らは前述のように、多数の電子放出
素子を配列した画像表示装置（電子線装置）についての
研究を行ってきた。このような薄型の外囲器を用いる画
像表示装置においては、耐大気圧支持構造体としてスペ
ーサを用いる場合がある。スペーサは外囲器の板厚を薄
くでき、特に大型の装置においては、装置重量低減や原
材料費低減に有効である。これらのスペーサとしては、
電子放出素子の駆動電位と加速電極を電気的に分離する
ために絶縁部材が用いられている。

【００１７】これらのスペーサの製造方法の一例として
は、特開２０００−３１６０８号公報に開示されている
ように、ヒーターによる加熱延伸法を挙げることができ
る。この場合、スペーサ表面にストライプ状に所望の形
状を設けることが可能となる。

【００１８】また、これらのスペーサの固定方法の一例
としては、特開２０００−３１６３３号公報に開示され
ているように、電子源の存在する画像表示領域外でブロ
ック状の支持部材を用いて固定する方法が挙げられる。
この場合、画像領域内にスペーサを固定するためのフリ
ットなどの接着剤が存在しないため、電子源近傍の電場
が乱されることがない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、スペー
サを有する電子放出素子を配列した画像表示装置では、
絶縁部材で構成されるスペーサが帯電して、スペーサ近
傍の電子軌道に影響を及ぼして発光位置ずれが生じると
いう問題を生じていた。これは、例えば画像表示装置の
場合、スペーサ近傍画素の発光輝度低下や色滲みなどの
画像劣化原因となる。

【００２０】帯電の原因として考えられるのは、電子線
被照射部であるフェースプレートで反射された電子であ
る。絶縁性のスペーサでは、２次電子放出により、スペ
ーサの電子源側が大きく正帯電することが電子軌道計算
や実験結果から推測されている。電子源近傍では、電子
の運動エネルギーが小さいため、電場により、その軌道
が大きく歪められる。電子を蛍光体の所望の位置に到達
させるためには、スペーサの帯電、特に、電子源近傍で
の帯電を防ぐ必要がある。

【００２１】帯電を緩和するため、スペーサ表面に高抵
抗膜を設けたり（特開平８−１８０８２１号公報）、前
記加熱延伸法を用いてスペーサの表面を凹凸形状とする
（特開２０００−３１１６３２号公報）等の提案がなさ
れているが、効果が十分でない場合もあった。

【００２２】また、電子源と電子線被照射部との間に、
電位規定板を設ける提案がなされている（特開平９−１
０６７５３号公報、特開平９−１９０７６２号公報、特
開平９−１９０７６３号公報等参照）。

【００２３】上記各公報に開示されている技術では、比
較的電子源に近い位置に電位規定板が設けられているた
め、反射電子がスペーサの電位規定板と電子源に挟まれ
た領域にほとんど入射しない。その一方で、電位規定位
置が低いため、電位規定板よりも電子線被照射部側で帯
電を生じ、電子軌道が歪められてしまい、効果が十分で
ない場合があった。

【００２４】本発明は、上述したような従来技術が有す
る問題点に鑑みてなされたものであり、電子放出素子か
ら放出される電子ビームの軌道のずれを抑えて、高品位
画像を形成できる電子線装置を提供することを目的とす
る。

【００２５】

【課題を解決するための手段】本発明の電子線装置は、
以下のような構成を備える。

【００２６】複数の冷陰極素子を有する電子源と、前記
電子源から放出される電子を加速するための電極を有す
る電子線被照射部と、前記電子源と前記電子線被照射部
との間に設けられたスペーサを有する電子線装置におい
て、前記電子源と前記電子線被照射部との間に設けら
れ、前記スペーサと電気的に接続され、前記電子源から
放出される電子が通過する電子通過口が形成された電位
規定板を備え、前記スペーサは、電位規定板と電子線被
照射部に挟まれた領域に電位が規定された規定領域を有
する。

【００２７】さらに、前記電位規定板の電子源からの距
離ｈが電子源と電子線被照射部の間隔ｄの１／４〜１／
２であるもの、電子源と電子線被照射部との間の電圧を
Ｖａとすると、前記電位規定板の電位が、Ｖａ×ｈ／ｄ
／２〜３Ｖａ×ｈ／ｄ／２の範囲であるもの、前記電位
規定板の電子通過口は矩形とされ、その短辺は、ビーム
の最大強度の９９％の強度の間隔をビーム直径とする
と、電位規定板の位置でのビーム直径以上、ビーム直径
の１．５倍以下の幅を有するもの、前記スペーサの一部
または全部の領域に帯電防止膜が形成されているもの、
前記スペーサの電位規定板との接触部には低抵抗膜が形
成されているもの、前記電位規定領域がスペーサ上に設
けられた平面電極により形成されるもの、前記電位規定
領域が第２の電位規定板により形成されるもの、前記第
２の電位規定板の電位が電子線被照射部と同じであるも
の、前記電位規定領域が電位規定板と電気的に接続され
ているもの、前記スペーサの電位規定板とフェースプレ
ートに挟まれた電位規定領域は、凹凸部と該凹凸部より
も低い抵抗値の平坦部が設けられているもの、前記スペ
ーサの電位規定板とリアプレートに挟まれた領域には、
電位規定板とフェースプレートに挟まれた領域に設けら
れたスペーサよりも短い複数のスペーサが間隔を空けて
配置されているもの、前記スペーサの電位規定板とリア
プレートに挟まれた領域に設けられるスペーサが円柱形
状であるもの、前記フェースプレートと電位規定板間の
スペーサは画像領域幅よりも長い幅を有し、画像領域外
にて固定されるものも本発明に含まれる。

【００２８】また、本発明の電子線装置は、以下のよう
な形態を有するものであってもよい。

【００２９】前記電極が前記電子源より放出された電子
を加速する加速電極であり、入力信号に応じて前記冷陰
極素子から放出された電子を前記電子線被照射部に照射
して画像を形成する画像形成装置をなし、特に、前記タ
ーゲットが蛍光体である画像表示装置をなす。

【００３０】前記冷陰極素子は、電子放出部を含む導電
性膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であり、特に好
ましくは表面伝導型放出素子である。

【００３１】本発明は上記スペーサの課題を解決するも
のであり、電子放出素子から放出される電子ビームの軌
道のずれを抑えて、高品位画像を形成できる画像形成装
置を提供することができる。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施例について図
面を参照して説明する。

【００３３】以下に述べる各実施例においては、マルチ
電子ビーム源として図１０に示すものを用いた。図１０
に示すマルチ電子ビーム源は、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であり、特開昭
６４−０３１３３２号公報や特開平０７−３２６３１１
号公報に開示されるような、ＮｘＭ個（Ｎ＝３０７２、
Ｍ＝１０２４）の表面伝導型の電子放出素子１６４を、
Ｍ本の行方向のＸ配線７３とＮ本の列方向のＹ配線７２
とによりマトリクス配線したものである。

【００３４】図１０において、１００は上述のようにし
て電子放出素子を作製した電子源基板、１０１は電子源
基板１００を固定したガラス基板、１０２はガラス基板
１０３の内面に蛍光膜１０４とメタルバック１０５等が
形成されたフェースプレート、１０６は支持枠であり、
ガラス基板１０１及びフェースプレート１０２をフリッ
トガラス等で封着して、外囲器１１０を構成する。

【００３５】次に、本発明による実施例について詳述す
る。

【００３６】（実施例１）本発明の第１の実施例のＹＺ
断面を図１に示し、電位規定板（以下、グリッドと記
述）を図２に示す。図１および図２において、１１は素
子がマトリクス上に配置されたリアプレート、１２は電
子放出部、１３，１４はスペーサの端部電極、１５はグ
リッド、１６はスペーサ、１７は不図示の蛍光体が設け
られたフェースプレート、１８は電位規定電極（領
域）、１９は帯電防止膜、２０は電子ビーム、２１は電
子通過口である。

【００３７】スペーサ１６上の帯電防止膜１９とフェー
スプレート１７上のメタルバックとは接続部（ともに不
図示）を通して電気的に接続されており、また、帯電防
止膜１９とグリッド１５、帯電防止膜１９と電位規定電
極１８、帯電防止膜１９とリアプレート１１上に設けら
れた配線も同様に電気的に接続されている。

【００３８】グリッド１５および電位規定電極１８に対
しては、不図示の外部電源よりそれぞれ適切な電圧を印
加した。電圧印加法としては、この他に、リアプレート
と電位規定板、電位規定板と電位規定領域、電位規定領
域とフェースプレート間のそれぞれに適切な抵抗を設け
ることにより、加速電圧Ｖａのみで各部に適切な電圧を
印加することもできる。

【００３９】フェースプレート１７とリアプレート１１
の間隔ｄ＝１．６ｍｍに対して、グリッド１５の厚さ中
心がリアプレート１１から０．６５ｍｍの位置に、電位
規定電極１８の幅の中央が１．２ｍｍの位置になるよう
に設けた。グリッド１５の厚さは０．１ｍｍとした。

【００４０】電子放出部１２から電子を放出させ、メタ
ルバックに加速電圧Ｖａを印加すると、電子は上方に引
き出され、蛍光体（不図示）に衝突し、蛍光体を発光さ
せる。このとき、フェースプレート１７に衝突した電子
の一部は反射され、スペーサ１６に衝突する。そのた
め、スペーサ１６は表面の抵抗に応じて帯電する。グリ
ッド１５は、スペーサ１６の電位を規定する効果ととも
に、スペーサ１６のグリッド１５下部（リアプレート１
１側）への反射電子の入射を防止し、帯電を抑制して、
スペーサ１６近傍の電子放出部１２における電子軌道の
ずれを減少させる効果がある。これらの効果について、
図１２を参照して説明する。

【００４１】グリッド１５下部の領域への反射電子入射
量はグリッド１５の位置がリアプレート１１に近いほど
少ない。一方、電位規定の効果はグリッド１５の位置が
フェースプレートに近いほど大きい。相反する２つの要
素が働いているため、電子軌道のずれ（図１２中の太線
で表示）に関してグリッドの位置は最適値を持つ。リア
プレート１１とグリッド１５の最適な間隔ｈは、スペー
サ１６の帯電量にもよるが、大体フェースプレート１７
とリアプレート１１の間隔ｄの１／２〜１／４である。
本実施例では、これを考慮し、グリッドの位置を決め
た。

【００４２】また、グリッド１５の開口の大きさも、帯
電量に影響を与える。グリッド１５の開口が電子ビーム
２０の直径より小さい場合、電子源１２から放出された
電子がグリッド１５で反射し、スペーサ１６に入射して
帯電の原因となる。一方、グリッド１５の開口が大きす
ぎると、フェースプレート１７からの反射電子を遮蔽す
る効果が小さくなり、帯電の原因となる。この関係を図
１３に示す。ビーム直径は、次の関数で表される。

【００４３】Ｒ＝４（ｄｈＶ₀／Ｖ_a）＋Ｌここで、ｄ：フェースプレート１７とリアプレート１１
の間隔ｈ：グリッド１５の位置Ｖ_a：加速電圧、Ｖ₀：電子源の初速度、Ｌ：電子源の電
子放出領域長本実施例では、電子源として前述の表面伝導型電子放出
素子を用いているので、Ｖ₀＝１４Ｖ、Ｌ＝０．０８ｍ
ｍである。更に、各種精度による電子ビーム２０の位置
ずれを電子ビーム２０のｌ直径の５０％と見込んで、グ
リッドの開口を考慮すると、４（ｄｈＶ₀／Ｖ_a）^0.5＋Ｌ≦グリッド開口≦６（ｄｈ
Ｖ₀／Ｖ_a）^0.5＋１．５Ｌが適している。本実施例では、これらを考慮してグリッ
ドの開口を決めた。

【００４４】リアプレ−ト１１からグリッド１５厚さ中
央までの高さをｈ、フェースプレート１７とリアプレー
ト１１の間隔をｄとすると、空間とほぼ同電位のＶａ×
ｈ／ｄの電圧をグリッド１５に印加する。

【００４５】グリッド１５よりリアプレート１１側の領
域に関しては、反射電子はかなり遮蔽されるが、フェー
スプレート１７側では帯電する。

【００４６】電子の運動エネルギーが小さいリアプレー
ト１１近傍での帯電が減少することにより、電子軌道の
ずれは大幅に減少するが、フェースプレート１７側の帯
電により、僅かながら電子軌道にずれが生じる。これを
緩和するために、グリッド１５とフェースプレート１７
の間に電位規定電極１８を設け、リアプレ−ト１１から
電位規定電極１８の幅中央までの高さをｈ’とすると、
Ｖａ×ｈ’／ｄ以下の電圧を電位規定電極１８に印加す
る。これにより、スペーサ近傍の電子軌道が補正され、
所望の位置にビームを形成することができた。

【００４７】グリッド１５としては、真空中で安定に存
在し、電気抵抗が低く、線膨張係数が外囲器を構成する
材料とほぼ等しいこと、電子照射に対して比較的安定で
あることが望まれる。グリッド１５の材料としては、
銅、Ｎｉなどの金属材料及び合金などが望ましい。ま
た、絶縁体表面を良導体でコーティングした部材を用い
ることも可能である。本実施例では、グリッド材料とし
て厚さ０．１ｍｍのＳＵＳ板を用いた。

【００４８】また、電子通過口２１の形状及びサイズ
は、電子放出素子および画像形成装置の形態に合わせて
最適な形状を用いることができるが、本実施例では図２
に示したように、スペーサ１６の長手方向に平行な方向
に０．４ｍｍ幅のスリットを設けた。

【００４９】次に、本実施例で用いるスペーサ１６およ
びグリッド１５および電位規定電極１８を用いた電子線
装置の製造方法を示す。

【００５０】スペーサ１６の材料として、青板ガラス製
の板状基板の外形寸法は長手方向を画像領域幅に一致さ
せ、高さ方向０．６ｍｍ、板厚０．２ｍｍのものと、高
さ方向０．９ｍｍ、板厚０．２ｍｍのものを用意した。

【００５１】帯電防止膜として板状基板にＴｉおよびＡ
ｌのターゲットを高周波電源で同時にスパッタリングす
ることにより、Ｔｉ−Ａｌ合金窒化膜を形成し、スペー
サを作成した。このとき、スペーサの高抵抗膜１９の表
面抵抗値はほぼ２×１０の９乗［Ω／□］であった。さ
らに、スペーサ１６にマスクをし、電位規定電極１８お
よび端部１３、１４に真空蒸着によりＡｌ薄膜を作製し
た。電位規定電極１８は幅０．１ｍｍとした。上下端の
低抵抗膜１３、１４はスペーサ１６とフェースプレート
１８、リアプレート１１、およびグリッド１５との長手
方向の電気的接続確保のために設けてある。

【００５２】次に、グリッド１５として画像表示領域と
一致する大きさのＳＵＳ板に、素子ピッチと同じピッチ
で０．３ｍｍ幅のスリットを通常のパターニングとエッ
チングにて形成する。スリット形成後のグリッド１５の
上下に図１に示すようにスペーサ１６を固定する。

【００５３】スペーサ１６の固定は、特開２０００−３
１１６３３号公報に開示されているように、画像領域外
にてブロック状の支持部材を用いて行った。これによ
り、電子の運動エネルギーが小さく、電子軌道が電場の
影響を受けやすい電子源近傍の電場の乱れを小さくする
ことができた。

【００５４】上述したように、本実施例では、特開昭６
４−０３１３３２号公報、特開平０７−３２６３１１号
公報と同様の方法で作製した図１０に示される表示パネ
ルにスペーサ１６を配置した。

【００５５】まず、あらかじめ基板上に行方向のＸ配線
１０８、列方向のＹ配線１０９、電極間絶縁層（不図
示）、および表面伝導型放出素子の素子電極と導電性薄
膜を形成した電子源基板１００を、リアプレートである
ガラス基板１０１に固定した。次に、前述のように作製
したスペーサを電子源基板１００のＸ配線１０８上に等
間隔であり、Ｘ配線１０８と平行となるように固定し、
グリッドを接着した。その後、内面に蛍光膜１０４とメ
タルバック１０５が付設されたフェースプレート１０２
にスペーサを接着し、電子源基板１００の１．６ｍｍ上
方に、フェースプレート１０２を支持枠１０６を介して
配置し、リアプレ一卜であるガラス基板１０１、フェー
スプレート１０２、支持枠１０６およびスペーサの各接
合部を固定した。電子源基板１００とリアプレートであ
るガラス基板１０１の接合部、リアプレートであるガラ
ス基板１０１と支持枠１０６の接合部、およびフェース
プレート１０２と支持枠１０６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。

【００５６】以上のようにして完成した気密容器を用い
て、特開昭６４−０３１３３２号公報、特開平０７−３
２６３１１号公報と同様の方法で画像表示装置を製造し
た。

【００５７】完成した画像表示装置において、各冷陰極
素子（表面伝導型放出素子）１０７には、容器外端子を
通じ、走査信号及び変調信号を不図示の信号発生手段よ
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１０５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１０４に
電子を衝突させ、各色蛍光体を励起・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１０［ｋＶ］、Ｘ配線１０８、Ｙ配線１０９間への印
加電圧Ｖｆは１４［Ｖ］とした。また、グリッドには４
［ｋＶ］、電位規定電極には７．５［ｋＶ］を印加し
た。

【００５８】このとき、スペーサに近い位置にある冷陰
極素子１０７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。

【００５９】（実施例２）本発明の第２の実施例のＹＺ
断面を図３に示し、グリッドを図２に示す。本実施例は
第１の実施例と同様の方法で製造することができるもの
であり、第１の実施例との違いは、電位規定電極１８が
グリッド１５と電気的に接続されている点である。その
他の構成は第１の実施例と同じであり、構成部材につい
ては図１と同じ番号を付している。

【００６０】スペーサ１６上の帯電防止膜１９とフェー
スプレート１７上のメタルバックとは接続部を通して電
気的に接続されており、また、端部電極１３、１４によ
り帯電防止膜１９とグリッド１５、帯電防止膜１９と電
位規定電極１８、帯電防止膜１９とリアプレート１１上
に設けられた配線も同様に電気的に接続されている。

【００６１】グリッド１５に、不図示の外部電源より適
切な電圧を印加した。電位規定電極１８はグリッド１５
と電気的に接続されているので、グリッド１５と同電位
に保持される。実施例１と同様に、他の電圧印加法でも
よい。

【００６２】フェースプレート１７とリアプレート１１
の間隔１．６ｍｍに対して、グリッド１５はリアプレー
ト１１から０．６ｍｍの位置に、電位規定電極１８はグ
リッド１１と連続した位置に０．１ｍｍの幅で設けた。
ただし、電位規定電極１８の幅はスペーサ１６本体の除
電性能により、最適値が異なる。除電効果の高いスペー
サの場合には電位規定電極幅は小さくてよいが、除電効
果の低いスペーサの場合、本実施例よりも電位規定電極
１８の幅を大きくする必要がある。

【００６３】電子を電子放出部１２から放出させ、メタ
ルバックに加速電圧Ｖａを印加すると電子は上方に引き
出され、蛍光体に衝突し、蛍光体を発光させる。このと
き、フェースプレートに衝突した電子の一部は反射さ
れ、スペーサ１６に衝突する。そのため、スペーサ１６
は表面の抵抗に応じて帯電する。グリッド１５は、スペ
ーサ１６の電位を規定する効果と共に、スペーサ１６の
グリッド１５下部（リアプレート１１側）への反射電子
入射を防止、帯電を抑制して、スペーサ１６近傍の素子
からの電子軌道のずれを減少させる効果がある。本実施
例においては、第１の実施例と同様に、これらの効果を
考慮して、グリッドの位置および開口を決めた。

【００６４】リアプレ−ト１１から電位規定板の厚さ中
央までの高さをｈ、フェースプレート１７とリアプレー
ト１１の間隔をｄとすると、Ｖａ×ｈ／ｄの電圧を電位
規定板に印加する。

【００６５】グリッド１５よりリアプレート１１側の領
域に関しては、反射電子はかなり遮蔽されるが、フェー
スプレート１７側では帯電する。電子の運動エネルギー
が小さいリアプレート近傍での帯電が減少することによ
り、電子軌道のずれは大幅に減少するが、フェースプレ
ート１７側の帯電により、僅かながら電子軌道にずれが
生じる。これを緩和するために、グリッド１５のフェー
スプレート１７側にグリッド１５に隣接してグリッド１
５と電気的に接続された電位規定電極１８を設ける。従
って、電位規定電極１８の電位はグリッド１５と等し
い。これにより、スペーサ１６近傍では帯電によりスペ
ーサ１６側にひきつけられた電子の軌道がスペーサ１６
と反対側に曲げられ、図３に示すように、所望の位置に
電子ビームを形成することができた。

【００６６】（実施例３）本発明の第３の実施例のＹＺ
断面を図４に示し、グリッドを図２に示す。本実施例と
第１の実施例との違いは、グリッド１５とフェースプレ
ート１７に挟まれた領域のスペーサ１６の表面が凹凸部
と平坦部で構成され、このうち平坦部が電位規定の働き
をすることである。この他の構成は第１の実施例と同様
であり、構成部材については図１と同じ番号を付してい
る。

【００６７】スペーサ１６の凹凸部を切削加工で形成す
る以外は、実施例１と同様の方法で製造できた。凹凸の
ピッチと深さは１００μｍと２５μｍ、平坦部の幅は１
００μｍとした。

【００６８】グリッド１５とフェースプレート１７に挟
まれた領域のスペーサ１６は図４に示すように、凹凸部
４２と平坦部４１で構成されている。また、スペーサ１
６の表面には帯電防止膜１９が成膜されている。形状効
果により、凹凸部４２の表面抵抗は平坦部４１の表面抵
抗より大きい。従って、平坦部４１の電位を規定するこ
とにより、電位規定領域を形成する電位規定電極と同じ
役割を果たすものとすることができる。

【００６９】スペーサ１６上の帯電防止膜１９とフェー
スプレート１７上のメタルバックとは接続部を通して電
気的に接続されており、また、帯電防止膜１９とグリッ
ド１５、帯電防止膜１９とグリッド１５およびフェース
プレート１７に挟まれた領域のスペーサ１６と、帯電防
止膜１９とリアプレート１１上に設けられた配線も同様
に電気的に接続されている。

【００７０】グリッド１５に、不図示の外部電源より適
切な電圧を印加した。図４に示すように、スペーサ１６
の平坦部４１はグリッド１５と隣接していて電気的に接
続されているので、グリッド１５と同電位に保持され
る。

【００７１】フェースプレート１７とリアプレート１１
の間隔１．６ｍｍに対して、グリッド１５はリアプレー
ト１１から０．６ｍｍの位置に、スペーサ１６の平坦部
４１はグリッド１５と連続した位置に０．１ｍｍの幅で
設けた。ただし、平坦部４１の幅はスペーサ１６本体の
除電性能により、最適値が異なるが、２０μｍ〜３００
μｍが適している。スペーサ１６の除電効果が高い場合
には平坦部４１の幅は小さくてよいが、スペーサ１６の
除電効果が低い場合には、本実施例よりも平坦部４１の
幅を大きくする必要がある。

【００７２】電子を電子放出部１２から放出させ、メタ
ルバックに加速電圧Ｖａを印加すると電子は上方に引き
出され、蛍光体に衝突し、蛍光体を発光させる。このと
き、フェースプレートに衝突した電子の一部は反射さ
れ、スペーサ１６に衝突する。そのため、スペーサ１６
は表面の抵抗に応じて帯電する。グリッド１５は、スペ
ーサ１６の電位を規定する効果と共に、スペーサ１６の
グリッド１５下部（リアプレート１１側）への反射電子
入射を防止し、帯電を抑制して、スペーサ１６近傍の素
子からの電子軌道のずれを減少させる効果がある。リア
プレ−ト１１からグリッド１５厚さ中央までの高さを
ｈ、フェースプレート１８とリアプレート１１の間隔を
ｄとすると、Ｖａ×ｈ／ｄの電圧を電位規定板に印加す
る。

【００７３】グリッド１５よりリアプレート１１側の領
域に関しては、反射電子はかなり遮蔽されるが、フェー
スプレート１７側では帯電する。電子の運動エネルギー
が小さいリアプレート１１近傍での帯電が減少すること
により、電子の軌道のずれは大幅に減少するが、フェー
スプレート１７側の帯電により、僅かながら電子軌道の
ずれが生じる。これを緩和するために、グリッド１５の
フェースプレート１７側スペーサに凹凸を設け、更にグ
リッド１５のフェースプレート１７側にグリッド１５に
隣接してグリッド１５と電気的に接続されたスペーサ１
６に平坦部４１を設ける。従って、電位規定領域の働き
をするスペーサ１６の平坦部４１の電位はグリッド１５
と等しい。これにより、スペーサ１６近傍では帯電によ
りスペーサ１６側にひきつけられた電子の軌道がスペー
サ１６と反対側に曲げられ、図４に示すように、所望の
位置に電子ビーム２０を形成することができた。

【００７４】本実施例は、グリッド１５でスペーサ１６
が分割される構造であるが、図５に示すようにスペーサ
１６がグリッド１５を貫通する構造でも同様な効果が得
られ、このような構成も本発明は含む。

【００７５】（実施例４）本発明の第４の実施例のＹＺ
断面を図６に、グリッドを図２に示す。本実施例と第１
の実施例との違いは、グリッドがグリッド１５，６１と
２つ設けられ、第２のグリッド６１を用いて電位規定領
域が形成されていることである。この他の構成は第１の
実施例と同様であり構成部材については図１と同じ番号
を付している。

【００７６】本実施例の電位規定領域は図６に示すよう
に、第２のグリッド６１で構成されている。従って、本
実施例の１つのスペーサはグリッド２枚とスペーサ３枚
とで構成される。

【００７７】スペーサ１６上の帯電防止膜１９とフェー
スプレート１７上のメタルバックとは接続部を通して電
気的に接続されており、また、帯電防止膜１９とグリッ
ド１５、帯電防止膜１９と第２のグリッド６１、帯電防
止膜１９とリアプレート１１上に設けられた配線も同様
に電気的に接続されている。

【００７８】グリッド２枚に、不図示の外部電源よりそ
れぞれ適切な電圧を印加した。

【００７９】フェースプレート１７とリアプレート１１
の間隔１．６ｍｍに対して、第１のグリッド１５はリア
プレートから０．６ｍｍの位置に、第２のグリッド６１
はリアプレートから１．１ｍｍの位置に設けた。

【００８０】電子を電子放出部１２から放出させ、メタ
ルバックに加速電圧Ｖａを印加すると電子は上方に引き
出され、蛍光体に衝突し、蛍光体を発光させる。このと
き、フェースプレート１７に衝突した電子の一部は反射
され、スペーサ１６に衝突する。そのため、スペーサ１
６は表面の抵抗に応じて帯電する。グリッド１５は、ス
ペーサ１６の電位を規定する効果と共に、スペーサ１６
のグリッド１５下部（リアプレート１１側）への反射電
子入射を防止し、帯電を抑制して、スペーサ１６近傍の
素子からの電子軌道のずれを減少させる効果がある。リ
アプレ−ト１１からグリッド１５までの高さをｈ、フェ
ースプレート１７とリアプレート１１の間隔をｄとする
と、Ｖａ×ｈ／ｄの電圧をグリッド１５に印加する。

【００８１】グリッド１５よりリアプレート１１側の領
域に関しては、反射電子はかなり遮蔽されるが、フェー
スプレート１７側では帯電する。電子の運動エネルギー
が小さいリアプレート１１近傍での帯電が減少すること
により、電子の軌道のずれは大幅に減少するが、フェー
スプレート１７側の帯電により、僅かながら電子の軌道
にずれが生じる。これを緩和するために、第１のグリッ
ド１５のフェースプレート１７側に第２のグリッド６１
を設ける。リアプレ−ト１１から第２のグリッド６１ま
での高さをｈ’とすると、Ｖａ×ｈ’／ｄ以下の電圧を
第２のグリッド６１に印加する。これにより、スペーサ
１６近傍の電場が帯電による電子軌道の乱れを補正し、
所望の位置にビームを形成することができた。

【００８２】また、第２のグリッド６１にＶａを印加す
ることにより、所望の位置に電子ビーム２０を形成する
と共に、フェースプレート１７近傍が無電界領域にな
り、メタルバックのはがれがなくなり、放電が減少し
た。

【００８３】（実施例５）本発明の第５の実施例のＸＺ
断面を図７、グリッドを図２に示す。本実施例は第３の
実施例におけるリアプレート１１とグリッド１５に挟ま
れた領域に設けるスペーサを、フェースプレート１７側
に設けられるグリッド１５、スペーサ１６の長手方向に
対して複数設けられた短尺スペーサ７１とした点以外は
第３の実施例と同じである。この他の構成は第３の実施
例と同様であり構成部材については図４と同じ番号を付
している。

【００８４】第３の実施例と同様に、フェースプレート
１７に凹凸部４２と平坦部４１で構成されるスペーサ１
６を固定し、グリッド１５に、グリッド１５およびスペ
ーサ１６の長手方向に対して４０ｍｍの間隔でスペーサ
７１を複数固定し、このユニットをリアプレート１１に
固定した。

【００８５】本実施例においては、上記の構成とするこ
とにより、第３の実施例と同様にスペーサ１６が帯電し
てスペーサ１６近傍の電場の乱れによる電子の軌道の乱
れが補正され、所望の位置に電子ビームを形成すること
ができた。

【００８６】（実施例６）本発明の第６の実施例のＸＺ
断面を図８、グリッドを図２に示す。本実施例は、リア
プレート１１とグリッド１５に挟まれた領域のスペーサ
８１が円柱状のスペーサである以外は第５の実施例と同
じである。この他の構成は第５の実施例と同様であり構
成部材については図７と同じ番号を付している。

【００８７】第５の実施例と同様に、グリッド１５のフ
ェースプレート１７側の面には凹凸部４２と平坦部４１
で構成されるスペーサ１６を固定し、リアプレート１１
側の面にはφ０．２ｍｍのスペーサ８１を複数固定し
た。

【００８８】本実施例においては、上記の構成とするこ
とにより、第３の実施例と同様にスペーサ１６が帯電し
てスペーサ１６近傍の電場の乱れによる電子の軌道の乱
れが補正され、所望の位置に電子ビームを形成すること
ができた。

【００８９】（実施例７）本発明の第７の実施例のＸＺ
断面を図９、グリッドを図２に示す。本実施例は、フェ
ースプレート１７とグリッド１５に挟まれた領域に第２
のグリッド６１が設けられている以外は実施例５と同じ
である。この他の構成は第５の実施例と同様であり構成
部材については図７と同じ番号を付している。

【００９０】第５の実施例と同様にフェースプレート１
７にスペーサ９１を固定した後、第２グリッド６１を固
定し、更に凹凸部４２と平坦部４１で構成されるスペー
サ１６を固定し、一方、グリッド１５に長手方向に４０
ｍｍのスペーサ７１を複数固定し、このユニットをリア
プレート１１に固定し、フェースプレート１７とリアプ
レートを前記部材および枠部材を介して封着した。第２
グリッド６１の位置は、リアプレート１１から１．４ｍ
ｍ、電位はフェースプレート１７と同じＶａとした。

【００９１】これにより、実施例５と同様にスペーサ近
傍の電場が帯電による電子軌道の乱れを補正し、所望の
位置にビームを形成することができたとともに、放電が
減少した。

【００９２】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法に従
い電位規定板および電位規定領域を備えたスペーサを用
いることにより、電子放出素子から放出される電子ビー
ムの軌道のずれを抑えて高品位の画像を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による電子線装置の実施例１を示す断面
図である。

【図２】本発明によるグリッドの一例を示す図である。

【図３】本発明による電子線装置の第２の実施例を示す
断面図である。

【図４】本発明による電子線装置の第３の実施例を示す
断面図である。

【図５】本発明による電子線装置の第３の実施例の応用
形態を示す断面図である。

【図６】本発明による電子線装置の第４の実施例を示す
断面図である。

【図７】本発明による電子線装置の第５の実施例を示す
断面図である。

【図８】本発明による電子線装置の第６の実施例を示す
断面図である。

【図９】本発明による電子線装置の第７の実施例を示す
断面図である。

【図１０】本発明に用いる画像形成装置の一例を示す断
面図である。

【図１１】本発明に用いる電子放出素子の一例を示す図
である。

【図１２】本発明の電位規定板の位置とビームずれの関
係の一例を示す図である。

【図１３】本発明の電位規定板の開口とビームずれの関
係の一例を示す図である。

【符号の説明】

１１リアプレート、１２電子放出部、１３、１４スペーサの端部電極、１５電位規定板、１６スペーサ、１７フェースプレート、１８電位規定板、１９帯電防止膜、２０電子ビーム、２１電子通過口、４１凹凸スペーサの平坦部、４２凹凸スペーサの凹凸部、６１第２のグリッド、７１短尺スペーサ、８１円柱スペーサ１００電子源基板、１０１ガラス基板、１０２フェースプレート、１０３ガラス基板、１０４蛍光膜、１０５メタルバック、１０６支持枠、１０７電子放出素子、１０８Ｘ配線、１０９Ｙ配線、１１０外囲器１１１基板、１１２素子電極、１１３素子電極、１１４導電性薄膜、１１５電子放出部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 5C032 AA01 CC10 5C036 EE04 EE09 EF01 EF06 EF07 EG02 EG17 EH01 EH02

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の冷陰極素子を有する電子源と、前
記電子源から放出される電子を加速するための電極を有
する電子線被照射部と、前記電子源と前記電子線被照射
部との間に設けられたスペーサを有する電子線装置にお
いて、前記電子源と前記電子線被照射部との間に設けられ、前
記スペーサと電気的に接続され、前記電子源から放出さ
れる電子が通過する電子通過口が形成された電位規定板
を備え、前記スペーサは、電位規定板と電子線被照射部に挟まれ
た領域に電位が規定された規定領域を有することを特徴
とする電子線装置。
【請求項２】前記電位規定板の電子源からの距離ｈが
電子源と電子線被照射部の間隔ｄの１／４〜１／２であ
ることを特徴とする請求項１記載の電子線装置。
【請求項３】電子源と電子線被照射部との間の電圧を
Ｖａとすると、前記電位規定板の電位が、Ｖａ×ｈ／ｄ
／２〜３Ｖａ×ｈ／ｄ／２の範囲であることを特徴とす
る請求項１または請求項２記載の電子線装置。
【請求項４】前記電位規定板の電子通過口は矩形とさ
れ、その短辺は、ビームの最大強度の９９％の強度の間
隔をビーム直径とすると、電位規定板の位置でのビーム
直径以上、ビーム直径の１．５倍以下の幅を有すること
を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載
の電子線装置。
【請求項５】前記スペーサの一部または全部の領域に
帯電防止膜が形成されていることを特徴とする請求項１
ないし請求項４のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項６】前記スペーサの電位規定板との接触部に
は低抵抗膜が形成されていることを特徴とする請求項１
ないし請求項６のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項７】前記電位規定領域がスペーサ上に設けら
れた平面電極により形成されることを特徴とする請求項
１ないし請求項６のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項８】前記電位規定領域が第２の電位規定板に
より形成されることを特徴とする請求項１記載の電子線
装置。
【請求項９】前記第２の電位規定板の電位が電子線被
照射部と同じであることを特徴とする請求項８記載の電
子線装置。
【請求項１０】前記電位規定領域が電位規定板と電気
的に接続されていることを特徴とする請求項１ないし請
求項９のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項１１】前記スペーサの電位規定板とフェース
プレートに挟まれた電位規定領域は、凹凸部と該凹凸部
よりも低い抵抗値の平坦部が設けられていることを特徴
とする請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子
線装置。
【請求項１２】前記スペーサの電位規定板とリアプレ
ートに挟まれた領域には、電位規定板とフェースプレー
トに挟まれた領域に設けられたスペーサよりも短い複数
のスペーサが間隔を空けて配置されていることを特徴と
する請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の電子線
装置。
【請求項１３】前記スペーサの電位規定板とリアプレ
ートに挟まれた領域に設けられるスペーサが円柱形状で
あることを特徴とする請求項１２記載の電子線装置。
【請求項１４】前記フェースプレートと電位規定板間
のスペーサは画像領域幅よりも長い幅を有し、画像領域
外にて固定されることを特徴とする請求項１ないし請求
項１３のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項１５】前記電子線装置は、前記電極が前記電
子源より放出された電子を加速する加速電極であり、入
力信号に応じて前記冷陰極素子から放出された電子を前
記電子線被照射部に照射して画像を形成する画像形成装
置をなし、特に、前記ターゲットが蛍光体である画像表
示装置をなすことを特徴とする請求項１から請求項１４
のいずれかに記載の電子線装置。
【請求項１６】前記冷陰極素子は、電子放出部を含む
導電性膜を一対の電極間に有する冷陰極素子であり、特
に好ましくは表面伝導型放出素子であることを特徴とす
る請求項１から請求項１５のいずれかに記載の電子線装
置。