JP2004213983A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】スペーサが帯電するとスペーサの近傍を飛翔する電子がスペーサに引き寄せられるため、スペーサの近傍で表示画像が歪みを生じる。
【解決手段】スペーサ28の近傍における電子放出素子の近傍に電子軌道補正電極29を設け、電子放出部の近傍においてスペーサ29から遠ざかる方向に電子軌道を修正する電界を形成する。これにより、スペーサ28の帯電によりスペーサ側に吸引される電子の軌道を補正し、スペーサの帯電によるビームずれを防止し、表示画像の歪みを防止する。
【選択図】 図1

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子線装置及びその応用である表示装置等の画像形成装置、特に、外囲器内部の支持部材(スペーサ)近傍におけるビームずれを補正する手法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】
ここで、例えば、表面伝導型放出素子は、冷陰極素子のなかでも特に構造が単純で製造も容易であることから、大面積に渡り多数の素子を形成できる利点がある。また、表面伝導型放出素子の応用については、例えば、画像表示装置、画像記録装置等の画像形成装置や荷電ビ−ム源等が研究されている。
【0004】
特に、画像表示装置への応用としては、例えば、本出願人がUSP5066883号、特開平2−257551号公報、特開平4−28137号公報等で提案しているように、表面伝導型放出素子と電子ビ−ムの照射により発光する蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置が研究されている。表面伝導型放出素子と蛍光体とを組み合わせて用いた画像表示装置は、従来の他の方式の画像表示装置よりも優れた特性が期待されている。例えば、近年普及してきた液晶表示装置と比較しても、自発光型であるためバックライトを必要としない点や、視野角が広い点が優れている。
【0005】
上述の画像形成装置は、一般にリアプレートとフェースプレートの間にスペーサが配置されている。スペーサは大気圧を支持するために十分な機械的強度が要求され、リアプレートとフェースプレート間を飛翔する電子の軌道に大きく影響してはならない。電子軌道に影響を与える原因はスペーサの帯電である。スペーサ帯電は電子源から放出された電子の一部或いはフェースプレートで反射された電子がスペーサに入射し、スペーサから二次電子が放出されることにより、或いはFP部材に電子の衝突により電離したイオンが表面に付着することによるものと考えられている。
【0006】
スペーサが正帯電すると、スペーサ近傍を飛翔する電子がスペーサに引き寄せられるため、スペーサ近傍で表示画像に歪みを生じる。帯電の影響はリアプレートとフェースプレート間隔が大きくなるに従い顕著になる。
【0007】
これを防ぐ方法としては、電子軌道補正のための電極をスペーサに形成する方法(特開2000−235831)や帯電面に導電性を付与し、若干の電流を流すことで電荷を除去する方法がある。また、導電性を付与する方法をスペーサに応用し、スペーサ表面を酸化スズで被覆する手法が特開昭57−118355号公報に開示されている。
【0008】
更に、特開平3−49135号公報にはPdO系ガラス材で被覆する手法が開示されている。また、スペーサのフェースプレートとリアプレートとの当接部に電極を形成し、上記被覆材に均一に電場を印加することにより、接続不良や電流集中によるスペーサの破壊を防ぐことができる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】
このように電子軌道補正のための電極をスペーサに形成することや、或いはスペーサの表面に高抵抗膜を形成することにより、スペーサの帯電を緩和でき、スペーサ近傍を飛翔する電子がスペーサに引き寄せられるのを抑制することが可能である。
【0010】
しかしながら、上記従来の方法では、素子ピッチや素子の駆動条件によってはスペーサの帯電の影響を受けてしまう場合がある。例えば、素子ピッチが狭くなるとスペーサと電子放出部が近くなるため、スペーサの帯電の影響を受けてしまう。また、例えば、加速電圧と駆動電圧等の駆動条件が変わると、スペーサ回りの電界が変わってしまい、スペーサに高抵抗膜を形成した場合でも除電できないことがあった。
【0011】
本発明は、上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その目的は、素子ピッチや駆動条件によらず高い精度でスペーサ帯電によるビームずれを補正することが可能な画像形成装置を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するため、電子放出部と一対の素子電極よりなる複数の冷陰極型電子放出素子を有する電子源基板と、前記電子放出素子に対向配置され、前記電子放出素子より放出された電子に作用する加速電圧を印加するための加速電極と、前記電子源基板と前記加速電極間に配置されたスペーサと、前記電子源基板上に形成され、前記電子放出素子を駆動するための配線部とを外囲器内に格納した画像形成装置において、前記スペーサ近傍における電子放出素子近傍に、前記スペーサの帯電によるビームずれを補正するための電子軌道補正電極を設けたことを特徴とする。
【0013】
また、本発明においては、前記電子軌道補正電極が、一対の素子電極の何れか一方と接続されていること、
前記電子軌道補正電極は、前記素子電極と同時に形成されること、
前記電子軌道補正電極に印加する電位は、駆動電圧の正側電極又は負側電極電位とほぼ等しいこと、
前記電子軌道補正電極は、素子電極のいずれか一方に接続された配線と接続されていること、
前記電子源基板と加速電極の間にグリッドを有すること、
前記スペーサは、その表面に高抵抗膜を有すること、
前記電子放出素子は、表面伝導型電子放出素子であること、
等を好適に含んでいる。
【0014】
ここで、本願発明者等は、鋭意研究の結果、スペーサ近傍の電子放出部近傍に補正電極を形成することにより、電子放出部近傍においてスペーサから遠ざかる方向に電子軌道を修正する電界を形成し、電子軌道を偏向させて、スペーサ帯電により吸引される量を補正することで、電子軌道の補正を高精度で行えることを見出したのである。
【0015】
電子源基板上に補正電極を形成する方法は、スペーサ上に個々に補正電極を形成する方法に比べ、フォトリソグラフィ法等の高精度なプロセスを適用することができ、一様に精度よく形成することが可能である。また、スペーサの形状にとらわれずに、同じ作製方法を用いて補正電極を形成することが可能である。更に、素子電極のいずれか一方の電極または素子電極に接続する配線に接続することにより、スペーサ帯電によって吸引されるビームを予め反発方向に偏向させる電界を容易に形成することが可能である。
【0016】
本発明によれば、スペーサ帯電によるビームずれを補正でき、歪みのない高品質の画像の提供が可能となる。また、スペーサに高抵抗膜を形成しなくてもビームずれを補正でき、更に、スペーサに高抵抗膜を形成した場合には、制御範囲を広げることが可能である。
【0017】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
【0018】
(第1の実施形態)
図1は本発明による第1の実施形態の画像形成装置に係るマトリクス状に電子放出素子を有する電子源基板の平面図を示す。図1において、23は正側素子電極、24は負側素子電極、25はY方向配線(下配線)、26はX方向配線(上配線)、27は表面伝導型電子放出素子膜であり、電子放出部を形成している。また、28はスペーサ、29はスペーサ28の近傍であって電子放出素子の近傍に設けられた電子軌道補正用電極である。電子軌道補正用電極29は詳しく後述するように電子軌道を補正するための電極である。電子軌道補正用電極29はX方向配線26に接続されている。
【0019】
素子電極23、24は、ガラス基板上にスパッタ法によって、下引き層としてチタニウムTi(5nm)、その上に白金Pt(40nm)を成膜した後、ホトレジストを塗布し、露光、現像、エッチングという一連のフォトリソグラフィー法によりパターニングして形成されている。電子軌道補正用電極29は素子電極23、24と同時に形成されている。
【0020】
X方向配線25とY方向配線26の配線材料に関しては、多数の表面伝導型素子にほぼ均等な電圧が供給されるように低抵抗である事が望まれ、材料、膜厚、配線幅等が適宜設定されている。
【0021】
共通配線としてのY方向配線25(下配線)は、一方の正側素子電極23に接し、且つ、それらを連結するようにライン状のパターンで形成している。この配線材料には、Agフォトぺ一ストインキが用いられ、スクリーン印刷した後、乾燥させてから所定のパターンに露光し現像し、この後、480℃前後の温度で焼成して配線が形成されている。配線の厚さは約10μm、線幅は約50μmである。なお、図1では図示していないが、Y方向配線25の終端部は配線取り出し電極として使うため、線幅をより大きくしている。
【0022】
また、Y方向配線(下配線)25とX方向配線(上配線)26を絶縁するため、層間絶縁層(図示せず)が形成されている。これは、X方向配線26(上配線)の下に先に形成したY方向配線(下配線)25との交差部を覆うように、且つ、X方向配線26(上配線)と他方の負側素子電極24との電気的接続が可能なように接続部にコンタクトホール(図示せず)を開けて形成している。
【0023】
層間絶縁膜を形成するには、PbOを主成分とする感光性のガラスペーストをスクリーン印刷した後、露光−現像するという処理を4回繰り返し、最後に480℃前後の温度で焼成する。層間絶縁層の厚みは全体で約30μmであり、幅は150μmである。
【0024】
また、X方向配線(上配線)26は、先に形成した層間絶縁膜の上にAgぺ一ストインキをスクリーン印刷した後乾燥させ、この上に再度同様な処理を行い、2度塗りしてから480℃前後の温度で焼成する。X方向配線26は層間絶縁膜を挟んでY方向配線(下配線)25と交差しており、層間絶縁膜のコンタクトホール部分で他方の負側素子電極24とも接続されている。
【0025】
この配線によって他方の負側素子電極24は連結されており、パネル化した後は走査電極として作用する。このX方向配線26の厚さは約20μmである。不図示の外部駆動回路との引出し配線もこれと同様の方法で形成している。図示していないが、外部駆動回路への引出し端子もこれと同様の方法で形成している。このようにしてXYマトリクス配線を有する電子源基板を作製する。
【0026】
次に、作製した電子源基板を十分にクリーニングした後、撥水剤を含む溶液で表面を処理し、表面が疎水性になるようにする。これは、この後塗布する素子膜形成用の水溶液が、素子電極上に適度な広がりをもって配置するようにする事が目的である。
【0027】
その後、素子電極間にインクジェット塗布と加熱焼成工程により素子膜4を形成する。この素子膜4はフォーミング処理や活性化処理を行う前の図1の電子放出部27に相当する。図2はこの工程の模式図を示す。図2(a)は素子膜形成前の基板を示す。図中21はガラス基板、23、24は素子電極であり、図1のものと同一である。
【0028】
本実施形態では、素子膜としてパラジウム膜を得る目的で、先ず、水85:イソプロピルアルコール(IPA)15からなる水溶液に、パラジウム−プロリン錯体0.15重量%を溶解し、有機パラジウム含有溶液を作製する。この他若干の添加剤を加えている。
【0029】
次いで、図2(b)に示すように液滴付与手段37としてピエゾ素子を用いたインクジェット噴射装置を用い、この溶液の点滴をドット径が60μmとなるように調整して電極間に付与する。その後、この基板を空気中にて、350℃で10分間の加熱焼成処理を施して酸化パラジウム(PdO)とする。この結果、図2(c)に示すようにドットの直径は約60μm、厚みは最大で10nmの素子膜4が得られる。以上の工程により、素子部分に酸化パラジウムPdO膜を形成する。
【0030】
次に、フォーミング処理について説明する。フォーミングと呼ばれる工程は導電性薄膜(素子膜4)を通電処理して内部に亀裂を生じさせ、電子放出部を形成する処理を行う工程である。具体的な方法としては、ガラス基板21の周囲の取り出し電極部を残して、基板全体を覆うようにフード状の蓋を被せて基板との間で内部に真空空間を形成する。この状態で、外部電源より電極端子部からX方向配線とY方向配線間に電圧を印加し、素子電極間に通電する事によって、導電性薄膜を局所的に破壊、変形もしくは変質させることにより、電気的に高抵抗な状態の電子放出部を形成する。
【0031】
この時、若干の水素ガスを含む真空雰囲気下で通電加熱すると、水素によって還元が促進され、酸化パラジウムPdOがパラジウムPd膜に変化する。この変化時に膜の還元収縮によって一部に亀裂が生じるが、この亀裂発生位置及びその形状は元の膜の均一性に大きく影響する。多数の素子の特性ばらつきを抑えるには、上記亀裂は素子電極間の中央部に起こり、且つ、なるべく直線状になることがなによりも望ましい。
【0032】
なお、このフォーミング処理により形成した亀裂付近からも、所定の電圧下では電子放出が起こるが、現状の条件ではまだ発生効率が非常に低い。また、得られた導電性薄膜の抵抗値Rsは、10から10Ωの値である。
【0033】
図3はフォーミング処理に用いる電圧波形を示す。印加する電圧にはパルス波形が用いられ、図3(a)に示すようにパルス波高値が定電圧のパルスを印加する場合と、図3(b)に示すようにパルス波高値を増加させながら印加する場合とがある。
【0034】
図3(a)に於いて、T1及びT2は電圧波形のパルス幅とパルス間隔であり、T1を1μsec〜10msec、T2を10μsec〜100msecとし、三角波の波高値(フォーミング時のピーク電圧)を適宜選択する。一方、図3(b)の場合には、T1及びT2の大きさは同一とし、三角波の波高値(フォーミング時のピーク電圧)を、例えば、0.1Vステップ程度ずつ増加させている。
【0035】
フォーミング処理の終了は、フォーミング用パルスの間に、導電性膜を局所的に破壊、変形しない程度の電圧、例えば、0.1V程度のパルス電圧を挿入して素子電流を測定し、その結果から抵抗値を求め、例えば、フォーミング処理前の抵抗に対して1000倍以上の抵抗を示す時点で、フォーミング処理を終了とする。
【0036】
次に、活性化処理を説明する。まず、この状態では、電子発生効率は非常に低い。よって、電子放出効率を向上するため、上記素子に活性化と呼ばれる処理を行うことが望ましい。この処理は有機化合物が存在する適当な真空度のもとで、フォーミング処理と同様にフード状の蓋を被せて基板との間で内部に真空空間を形成し、外部からX方向配線とY方向配線を通じてパルス電圧を素子電極に繰り返し印加することによって行う。そして、炭素原子を含むガスを導入し、それに由来する炭素或いは炭素化合物を亀裂近傍にカーボン膜として堆積させる。
【0037】
活性化工程では、カーボン源としてトルニトリルを用い、スローリークバルブを通して真空空間内に導入し、1.3×10−4Paを維持する。導入するトルニトリルの圧力は、真空装置の形状や真空装置に使用する部材等によって若干影響されるが、1×10−5Pa〜1×10−2Pa程度が好適である。
【0038】
図4(a)、(b)は活性化工程で用いる電圧印加の好ましい例を示す。印加する最大電圧値は10〜20Vの範囲で適宜選択する。図4(a)中のT1は電圧波形の正と負のパルス幅、T2はパルス間隔であり、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。また、図4(b)中のT1及びT1’はそれぞれ電圧波形の正と負のパルス幅、T2はパルス間隔であり、T1>T1’、電圧値は正負の絶対値が等しく設定されている。
【0039】
この時、素子電極24に与える電圧を正としており、素子電流Ifは素子電極24から素子電極23へ流れる方向が正である。また、約60分後に放出電流Ieがほぼ飽和に達した時点で通電を停止し、スローリークバルブを閉めて、活性化処理を終了する。以上の工程で、電子源素子を有する電子源基板を作製する事ができる。
【0040】
次に、上述のような素子構成と製造方法によって作製された電子放出素子の基本特性を図5、図6を用いて説明する。図5は前述した構成を有する素子の電子放出特性を測定するための測定評価装置を示す。電子放出素子の素子電極間を流れる素子電流If及びアノードへの放出電流Ieの測定に当たっては、素子電極23、24に電源51と電流計50とを接続し、電子放出素子の上方に電源53と電流計52を接続したアノード電極54を配置している。
【0041】
即ち、21はガラス基板、23、24は素子電極、4は電子放出部を含む薄膜、27は電子放出部を示す。また、51は素子に素子電圧Vfを印加するための電源、50は素子電極23、24間の電子放出部27を含む導電性薄膜を流れる素子電流Ifを測定するための電流計、54は素子の電子放出部より放出される放出電流Ieを捕捉するためのアノード電極、53はアノード電極54に電圧を印加するための高圧電源、52は素子の電子放出部27より放出される放出電流Ieを測定するための電流計である。
【0042】
また、電子放出素子及びアノード電極54は真空装置内に設置され、その真空装置には不図示の排気ポンプ及び真空計等の真空装置に必要な機器が具備されており、所望の真空下で本素子の測定評価を行う。なお、アノード電極54の電圧は1kV〜10kV、アノード電極54と電子放出素子との距離Hは1mm〜8mmの範囲である。
【0043】
図6は図5の測定評価装置により測定された放出電流Ie及び素子電流Ifと素子電圧Vfの関係の典型的な例を示す。なお、放出電流Ieと素子電流Ifは大きさが著しく異なるが、図6では電流If、Ieの変化の定性的な比較のため、リニアスケールで縦軸を任意単位で表記する。素子電極間に電圧12Vを印加した時の放出電流Ieを測定した結果、平均0.6μA、電子放出効率は平均0.15%が得られた。また、素子間の均一性もよく、各素子間での電流Ieのばらつきは5%と良好な値が得られた。
【0044】
ここで、本電子放出素子は放出電流Ieに対して三つの特徴を有する。まず、第一に、図6からも明らかなように本素子はある電圧(しきい値電圧と呼ぶ、図6中のVth)以上の素子電圧を印加すると、急激に放出電流Ieが増加し、一方、しきい値電圧Vth以下では放出電流Ieはほとんど検出されない。即ち、放出電流Ieに対する明確なしきい値電圧Vthを持つ非線形素子としての特性を示しているのが判る。
【0045】
第二に、放出電流Ieが素子電圧Vfに依存するため、放出電流Ieは素子電圧Vfで制御できる。第三に、アノード電極54に捕捉される放出電荷は、素子電圧Vfを印加する時間に依存する。即ち、アノード電極54に捕捉される電荷量は素子電圧Vfを印加する時間により制御できる。
【0046】
図7は以上のような電子源基板を用いて画像形成装置を構成した場合の斜視図である。図7は一部を切欠して示す。図中35はフェースプレート、36はリアプレートである。フェースプレート35とリアプレート36の間にスペーサ28が設けられている。38は支持枠、39は外囲器である。外囲器39は図7に示すように電子源基板34、フェースプレート35、リアプレート36、支持枠38を結合することで構成されている。
【0047】
フェースプレート35はガラス基板93、蛍光膜84、メタルバック85から成っている。蛍光膜84はモノクロームの場合は蛍光体のみから成るが、カラーの蛍光膜の場合には、蛍光体の配列によりブラックストライプ或いはブラックマトリクス等と呼ばれる黒色導電材91と蛍光体92とで構成される。ブラックストライプ、ブラックマトリクスを設ける目的は、カラー表示の場合に必要となる三原色蛍光体の各蛍光体92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、或いは蛍光膜84における外光反射によるコントラストの低下を抑制することである。
【0048】
また、蛍光膜84の内面側には通常メタルバック85が設けられている。メタルバック85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35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アノード電極(加速電極)として作用すること等である。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を真空蒸着等で堆積することで作製する。
【0049】
なお、封着を行う際には、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ならないため、上下基板の突き当て法等で十分な位置合わせを行う必要がある。
【0050】
封着時の真空度は10−5Pa程度の真空度が要求される他、外囲器39の封止後の真空度を維持するため、ゲッター処理を行う場合もある。これは、外囲器39の封止を行う直前、或いは封止後に抵抗加熱又は高周波加熱等の加熱法を用いて、外囲器内の所定の位置(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、蒸着膜の吸着作用により、例えば、1×10−5乃至1×10−10[Pa]の真空度を維持するものである。
【0051】
本発明に係る表面伝導型電子放出素子の基本的特性によれば、電子放出部からの放出電子は、しきい値電圧以上では対向する素子電極間に印加するパルス状電圧の波高値と幅によって制御され、その中間値によっても電流量が制御され、もって中間調表示が可能になる。
【0052】
また、多数の電子放出素子を配置した場合は、各ラインの走査線信号によって選択ラインを決め、各情報信号ラインを通じて個々の素子に上記パルス状電圧を適宜印加すれば、任意の素子に適宜電圧を印加する事が可能となり、各素子をオンすることができる。また、中間調を有する入力信号に応じて電子放出素子を変調する方式としては、電圧変調方式、パルス幅変調方式が挙げられる。
【0053】
次に、具体的な駆動方法について説明する。図8は単純マトリクス配置の電子源を用いた表示パネルをNTSC方式のテレビ信号に基づいて駆動するテレビジョン表示用の画像表示装置の構成例を示す。
【0054】
図8において、1101は画像表示パネル、1102は走査回路、1103は制御回路、1104はシフトレジスタ、1105はラインメモリ、1106は同期信号分離回路、1107は情報信号発生器、Vx及びVaは直流電圧源である。電子放出素子を用いた画像表示パネル1101のX配線には、走査線信号を印加する走査回路(Xドライバー)1102が、Y配線には情報信号を印加するYドライバーの情報信号発生器1107が接続されている。
【0055】
電圧変調方式を行うには、情報信号発生器1107として一定の長さの電圧パルスを発生するが、入力するデータに応じて適宜パルスの波高値を変調するような回路を用いる。また、パルス幅変調方式を実施するには、情報信号発生器1107として一定の波高値の電圧パルスを発生するが、入力するデータに応じて適宜電圧パルスの幅を変調するような回路を用いる。
【0056】
制御回路1103は同期信号分離回路1106より送られる同期信号Tsyncに基づいて各部に対してTscan,Tsft 及びTmry の各制御信号を出力する。同期信号分離回路1106は、外部から入力されるNTSC方式のテレビ信号から同期信号成分と輝度信号成分とを分離するための回路である。この輝度信号成分は同期信号に同期してシフトレジスタ1104に供給される。
【0057】
シフトレジスタ1104は、時系列的にシリアルに入力される輝度信号を画像の1ライン毎にシリアル/パラレル変換し、制御回路1103より送られるシフトクロックに基づいて動作する。シリアル/パラレル変換された画像1ライン分のデータ(電子放出素子n素子分の駆動データに相当)は、n個の並列信号としてシフトレジスタ1104より出力される。
【0058】
ラインメモリ1105は画像1ライン分のデータを必要時間の間だけ記憶する為の記憶装置であり、記憶内容は情報信号発生器1107に入力される。情報信号発生器1107は、各々の輝度信号に応じて電子放出素子の各々を適切に駆動する為の信号源であり、その出力信号はY配線を通じて表示パネル1101内に供給され、X配線によって選択中の走査ラインとの交点にある各々の電子放出素子に印加される。X配線を順次走査する事によって表示パネル全面の電子放出素子を駆動する事が可能になる。
【0059】
以上のように各電子放出素子にパネル内のXY配線を通じ、電圧を印加することにより電子放出させ、高圧端子Hvを通じ、アノード電極であるメタルバック85に高圧を印加し、発生した電子ビームを加速し、蛍光膜84に衝突させることによって、画像を表示することができる。
【0060】
ここで述べた画像形成装置の構成は、本発明の画像形成装置の一例であり、本発明の技術思想に基づいて種々の変形が可能である。入力信号についてはNTSC方式を挙げたが、入力信号はこれに限られるものではなく、PAL、HDTV等でも同様である。
【0061】
図9は図1のA−A線における断面図である。図1や図7と同一部分は同一符号を付している。電子軌道補正用電極29は負側素子電極24と一体に形成されており、電子放出時には負側の電位が印加される。これに伴い、図9に示すように等電位線が形成され、電子放出部27の近傍において電子をスペーサ28から遠ざける電界、即ち、図中にAとして示すように補正用電極29により反発する電子軌道が形成される。
【0062】
一方、スペーサ28の帯電により図中にBとして示すようにスペーサ28により吸引される電子軌道が形成されるが、補正用電極29による電子軌道Aによって相殺されるため、スペーサ28の帯電によりスペーサ28側に吸引される電子軌道を補正することができる。従って、スペーサ28の帯電による影響を防止できるため、歪みのない画像が得られる。
【0063】
また、電子軌道補正用電極29によりスペーサ28の帯電による電子軌道を補正するため、スペーサ28に高抵抗膜を付与しなくても良いが、スペーサ28の表面に高抵抗膜を付与しても良い。スペーサ28に高抵抗膜を付与すれば、更に制御範囲を広げることが可能である。
【0064】
ここで、本実施形態では、電子源基板と加速電極間の距離を1.6mmとし、素子ピッチは615×205μm、電子軌道補正用電極29は100×20μmとして形成している。また、加速電圧を10kV印加して、素子の駆動電圧を負側(x方向配線)−7V、正側(y方向配線)+7Vとして素子を駆動したところ、スペーサ帯電によるビーム吸引が補正され、ビームスポットを形成する位置のずれが抑制され、高品位の画像を形成することが出来た。
【0065】
また、本実施形態においては、素子電極23、24と同時に電子軌道補正用電極29を形成しているため、工程の変更が不要であり、簡便に電子軌道の補正を行うことが可能である。
【0066】
(第2の実施形態)
図10は本発明の第2の実施形態を示す平面図である。なお、図10では図1と同一部分は同一符号を付して説明を省略する。第1の実施形態との違いは、円柱型のスペーサ28を用いた点である。その他の構成は、第1の実施形態と同様である。
【0067】
本実施形態においては、電子源基板と加速電極間の距離を1.4mmとし、素子ピッチを615×205μm、電子軌道補正用電極29のサイズを100×20μmとしている。また、第1の実施形態とは異なり、Φ150μmの円柱スペーサ28を囲む近傍の4箇所の素子部にのみ電子軌道補正用電極29を形成している。電子軌道補正用電極29は、第1の実施形態と同様に素子電極23、24と同時に形成している。
【0068】
ここで、加速電圧を8kV印加し、素子の駆動電圧を、負側(x方向配線)−7.5V、正側(y方向配線)+7.5Vとして素子を駆動したところ、ビームスポットを形成する位置のずれを抑制することができ、高品位の画像を形成することが出来た。
【0069】
本実施形態においても、素子電極23、24と同時に電子軌道補正用電極29を形成しているため、工程の変更が不要であり、簡便に電子軌道の補正を行うことが可能である。また、図11に示すようにスペーサ28を配置する位置が異なる場合においても、スペーサ28の近傍にそれを囲むように電子軌道補正用電極29を形成することで、同様の補正が可能である。
【0070】
(第3の実施形態)
図12は本発明の第3の実施形態を示す平面図、図13は図12のA−A線における断面図である。本実施形態では、第2の実施形態と同様に円柱スペーサ28を用い、且つ、X方向配線26の一部に電子軌道補正用電極29を形成している。電子軌道補正用電極29はスクリーン印刷法を用いて、X方向配線上のスペーサ近傍に形成している。また、電子軌道補正用電極29は円柱スペーサ28を囲む様に4分割で形成し、各々100×100μm、線幅50μm、厚み10μmで形成している。
【0071】
また、ビームを収束するため、図13に示すようにグリッド30が設けられ、このグリッド30はフェースプレート35電子放出部27の上方に0.4mmの高さに配置され、2.5kVを印加する。なお、グリッド開口部31のサイズは300×120μmとし、グリッド30の上下にはぞれぞれ円柱スペーサ28が設けられ、グリッド接続部32を介してグリッド30に固定されている。その他の構成は第1の実施形態と同様である。電子源基板と加速電極間の距離は1.6mmとし、素子ピッチは500×200μmとしている。
【0072】
ここで、加速電圧を10kV印加し、素子の駆動電圧を、負側(x方向配線)−7.5V、正側(y方向配線)+7.5として素子を駆動したところ、図13に示すように電子軌道が補正され、ビームスポットを形成する位置のずれを抑制でき、高品位の画像を形成することが出来た。
【0073】
(第4の実施形態)
図14は本発明の第4の実施形態を示す平面図、図15は図14のA−A線における断面図である。本実施形態では、電子軌道補正用電極29をY方向配線25に接続している。また、電子軌道補正用電極29はスペーサ28に隣接する電子放出部27のスペーサ28とは反対側の位置に配置されている。この電子軌道補正用電極29に正の電圧を印加することにより、電子放出部27の近傍において電子がスペーサ28と反対側に軌道をとる電界が形成される。
【0074】
本実施形態においては、素子電極形成後、酸化珪素からなる絶縁層33をレジストバターンを形成した後、スパッタ法を用いて200nmの厚さに形成し、リフトオフして所望のパターンを作製している。その後、第1の実施形態に示す素子電極と同様の方法を用いて電子軌道補正用電極29を150×20μmの大きさに形成している。その他の構成は第1の実施形態と同様である。なお、電子源基板と加速電極間の距離を1.8mmとし、素子ピッチは640×210μmとしている。
【0075】
ここで、加速電圧を10kV印加して、素子の駆動電圧を、負側(x方向配線)−9V、正側(y方向配線)+6として素子を駆動したところ、図15に示すように電子軌道が補正され、ビームスポットを形成する位置のずれを抑制でき、高品位の画像を形成することが出来た。また、本実施形態においても、電子軌道補正電極29を配線上に形成しているため、素子ピッチの小さい高精細な画像形成装置等において特に有効となる。
【0076】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、スペーサ近傍における電子放出部近傍に電子軌道補正電極を形成することにより、スペーサの帯電によるビームずれを補正することができ、スペーサ近傍のビーム位置変化のない高品位な画像形成装置の実現することができる。また、スペーサに高抵抗膜を形成しなくてもビームずれを補正することができ、更に、スペーサに高抵抗膜を形成した場合には、制御範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成装置の第1の実施形態を示す平面図である。
【図2】電子放出素子の素子膜の形成方法を説明する図である。
【図3】フォーミング処理に用いるフォーミング電圧の例を示す図である。
【図4】活性化処理に用いる活性化電圧の一例を示す図である。
【図5】電子放出特性を測定する測定評価装置の一例を示す図である。
【図6】電子放出素子の特性例を示す図である。
【図7】画像形成装置の全体の構成を示す斜視図である。
【図8】第1の実施形態の駆動装置の一例を示すブロック図である。
【図9】図1のA−A線における断面図である。
【図10】本発明の第2の実施形態を示す平面図である。
【図11】図10の変形例を示す平面図である。
【図12】本発明の第3の実施形態を示す平面図である。
【図13】図12のA−A線における断面図である。
【図14】本発明の第4の実施形態を示す平面図である。
【図15】図14のA−A線における断面図である。
【符号の説明】
4 素子膜
21 ガラス基板
23 正側素子電極
24 負側素子電極
25 Y方向配線(上配線)
26 X方向配線(下配線)
27 電子放出部
28 スペーサ
29 電子軌道補正用電極
30 グリッド
31 グリッド開口部
32 グリッド接続部
33 絶縁層
34 電子源基板
35 フェースプレート
36 リアプレート
37 液滴付与手段
38 支持枠
39 外囲器
84蛍光膜
85 メタルバック
91 黒色導電体
92 蛍光体
93 ガラス基板
1101 画像表示パネル
1102 走査回路
1103 制御回路
1104 シフトレジスタ
1105 ラインメモリ
1106 同期信号分離回路
1107 情報信号発生器

Claims (1)

  1. 電子放出部と一対の素子電極よりなる複数の冷陰極型電子放出素子を有する電子源基板と、前記電子放出素子に対向配置され、前記電子放出素子より放出された電子に作用する加速電圧を印加するための加速電極と、前記電子源基板と前記加速電極間に配置されたスペーサと、前記電子源基板上に形成され、前記電子放出素子を駆動するための配線部とを外囲器内に格納した画像形成装置において、前記スペーサ近傍における電子放出素子近傍に、前記スペーサの帯電によるビームずれを補正するための電子軌道補正電極を設けたことを特徴とする画像形成装置。
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