JP2769841B2 - 電子線発生装置及び画像形成装置 - Google Patents
電子線発生装置及び画像形成装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J1/00—Details of electrodes, of magnetic control means, of screens, or of the mounting or spacing thereof, common to two or more basic types of discharge tubes or lamps
- H01J1/02—Main electrodes
- H01J1/30—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode
- H01J1/316—Cold cathodes, e.g. field-emissive cathode having an electric field parallel to the surface, e.g. thin film cathodes
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
- H01J2201/00—Electrodes common to discharge tubes
- H01J2201/30—Cold cathodes
- H01J2201/316—Cold cathodes having an electric field parallel to the surface thereof, e.g. thin film cathodes
- H01J2201/3165—Surface conduction emission type cathodes
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、多数の電子放出素子を電子源として用いた
電子線発生装置、及びこの電子線発生装置を備えた画像
形成装置に関し、具体的には平板型CRTや蛍光表示管等
に適用が可能な画像形成装置に関する。
電子線発生装置、及びこの電子線発生装置を備えた画像
形成装置に関し、具体的には平板型CRTや蛍光表示管等
に適用が可能な画像形成装置に関する。
［従来の技術］ 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 フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻、1290〜1296頁、
1965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SnO2（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:“Thin Solid Films"）,9巻,317
頁，（1972年）］、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:“IEEE Trans.ED Con
f."）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。
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 フィジィッス
（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻、1290〜1296頁、
1965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SnO2（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:“Thin Solid Films"）,9巻,317
頁，（1972年）］、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:“IEEE Trans.ED Con
f."）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。
また上記以外にも薄膜熱カソードやMIM形放出素子等
有望な電子放出素子が多数報告されている。
有望な電子放出素子が多数報告されている。
これらは、成膜技術やホトリソグラフィー技術の急速
な進歩に伴い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、マルチ電子線源として蛍光表示管、平
板型CRT等の各種画像形成装置への応用が期待されると
ころである。
な進歩に伴い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、マルチ電子線源として蛍光表示管、平
板型CRT等の各種画像形成装置への応用が期待されると
ころである。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これらの素子を画像形成装置に応用し
た場合、一般には、基板上に多数の素子を配列し、各素
子間を薄膜もしくは厚膜の電極で電気的に配線し、マル
チ電子線源として用いていたが、配線抵抗で生じる電圧
降下のために各素子ごとに印加される電圧がばらついて
しまうという現象が起きている。その結果、各放出素子
から放出される電子線の電流量にばらつきが生じ、形成
される画像に濃度むらが起きるという問題が発生してい
た。
た場合、一般には、基板上に多数の素子を配列し、各素
子間を薄膜もしくは厚膜の電極で電気的に配線し、マル
チ電子線源として用いていたが、配線抵抗で生じる電圧
降下のために各素子ごとに印加される電圧がばらついて
しまうという現象が起きている。その結果、各放出素子
から放出される電子線の電流量にばらつきが生じ、形成
される画像に濃度むらが起きるという問題が発生してい
た。
第４図及び第５図はこの問題をより詳しく説明するた
めの図で両図とも（ａ）は電子放出素子と配線抵抗及び
電源を含む等価回路図であり、（ｂ）は各電子放出素子
の正極と負極の電位を示す図、（ｃ）は各素子の正負極
間に印加される電圧を示す図である。
めの図で両図とも（ａ）は電子放出素子と配線抵抗及び
電源を含む等価回路図であり、（ｂ）は各電子放出素子
の正極と負極の電位を示す図、（ｃ）は各素子の正負極
間に印加される電圧を示す図である。
第５図（ａ）は、並列接続されたＮ個の電子放出素子
D1〜DNと電源VEとを接続した回路を示すもので、電源の
正極と素子D1の正極を、また電源の負極と素子DNの負極
を接続したものである。また、各素子を並列に結ぶ共通
配線は、図に示すように隣接する素子間でｒの抵抗成分
を有するものとする。（画像形成装置では、電子線のタ
ーゲットとなる画素は、通常等ピッチで配列されてい
る。従って、電子放出素子も空間的に等間隔をもって配
列されており、これらを結ぶ配線は幅や膜厚が製造上ば
らつかない限り、素子間で等しい抵抗値をもつ。） また、電子放出素子D1〜DNは、ほぼ等しい抵抗値Rdを
各々有するものとする。
D1〜DNと電源VEとを接続した回路を示すもので、電源の
正極と素子D1の正極を、また電源の負極と素子DNの負極
を接続したものである。また、各素子を並列に結ぶ共通
配線は、図に示すように隣接する素子間でｒの抵抗成分
を有するものとする。（画像形成装置では、電子線のタ
ーゲットとなる画素は、通常等ピッチで配列されてい
る。従って、電子放出素子も空間的に等間隔をもって配
列されており、これらを結ぶ配線は幅や膜厚が製造上ば
らつかない限り、素子間で等しい抵抗値をもつ。） また、電子放出素子D1〜DNは、ほぼ等しい抵抗値Rdを
各々有するものとする。
前記第５図（ａ）の回路図に於て、各素子の正極及び
負極の電位を示したものが第５図（ｂ）である。図の横
軸はD1〜DNの素子番号を示し、縦軸は電位を示す。●印
は各素子の正極電位、■印は負極電位を表しており、電
位分布の傾向を見易くするため、便宜的に●印（■印）
を実線で結んでいる。
負極の電位を示したものが第５図（ｂ）である。図の横
軸はD1〜DNの素子番号を示し、縦軸は電位を示す。●印
は各素子の正極電位、■印は負極電位を表しており、電
位分布の傾向を見易くするため、便宜的に●印（■印）
を実線で結んでいる。
本図から明らかなように、配線抵抗ｒによる電圧降下
は、一様に起こるわけではなく、正極側の場合は、素子
D1に近い程急峻であり、逆に負極側では、素子DNに近い
程急峻になっている。これは、正極側では、D1に近い程
配線抵抗ｒを流れる電流が大きく、また負極側では、逆
にDNに近い程大きな電流が流れる為である。
は、一様に起こるわけではなく、正極側の場合は、素子
D1に近い程急峻であり、逆に負極側では、素子DNに近い
程急峻になっている。これは、正極側では、D1に近い程
配線抵抗ｒを流れる電流が大きく、また負極側では、逆
にDNに近い程大きな電流が流れる為である。
これから、各素子の正負極間に印加される電圧をプロ
ットしたのが第５図（ｃ）である。図の横軸はD1〜DNの
素子番号、縦軸は印加電圧を各々示し、第５図（ｂ）と
同様傾向を見易くするために便宜的に を実線で結んでいる。
ットしたのが第５図（ｃ）である。図の横軸はD1〜DNの
素子番号、縦軸は印加電圧を各々示し、第５図（ｂ）と
同様傾向を見易くするために便宜的に を実線で結んでいる。
本図から明らかなように、第５図（ａ）のような回路
の場合には、両端の素子（D1及びDN）に近い程大きな電
圧が印加され、中央部付近の素子では印加電圧が小さく
なる。
の場合には、両端の素子（D1及びDN）に近い程大きな電
圧が印加され、中央部付近の素子では印加電圧が小さく
なる。
従って、各電子放出素子から放出される電子ビーム
は、両端の素子程ビーム電流が大きくなり、画像形成装
置に応用した場合、極めて不都合である（例えば、両端
に近い部分の画像は濃度が濃く、中央部付近の濃度は淡
くなってしまう。）。
は、両端の素子程ビーム電流が大きくなり、画像形成装
置に応用した場合、極めて不都合である（例えば、両端
に近い部分の画像は濃度が濃く、中央部付近の濃度は淡
くなってしまう。）。
一方、第４図に示すのは、並列接続された素子列の片
側（本図では素子D1側）に電源の正負極を接続した場合
である。この様な回路の場合には、同図（ｂ）に示すよ
うに、正極側，負極側ともD1に近い程配線抵抗ｒによる
電圧降下が大きくなる。
側（本図では素子D1側）に電源の正負極を接続した場合
である。この様な回路の場合には、同図（ｂ）に示すよ
うに、正極側，負極側ともD1に近い程配線抵抗ｒによる
電圧降下が大きくなる。
従って、各素子に印加される電圧は、同図（ｃ）に示
すように、D1に近い程大きなものとなり、画像形成装置
に応用するには極めて不都合である。
すように、D1に近い程大きなものとなり、画像形成装置
に応用するには極めて不都合である。
以上二つの例で示したような素子毎の印加電圧のばら
つきの程度は、並列接続される素子の総数Ｎや、素子抵
抗Rdと配線抵抗ｒの比（＝Rd/r）や、あるいは電源の接
続位置により異なるが、一般にはＮが大きい程、Rd/rが
小さい程ばらつきは顕著となり、また前記第５図よりも
第４図の接続方法のほうが、素子に印加される電圧のば
らつきが大きい。
つきの程度は、並列接続される素子の総数Ｎや、素子抵
抗Rdと配線抵抗ｒの比（＝Rd/r）や、あるいは電源の接
続位置により異なるが、一般にはＮが大きい程、Rd/rが
小さい程ばらつきは顕著となり、また前記第５図よりも
第４図の接続方法のほうが、素子に印加される電圧のば
らつきが大きい。
例えば、第５図の接続法で素子抵抗Rd＝1kΩ,r＝10m
Ωの場合、Ｎ＝100であれば、印加電圧の最も大きな素
子と最も小さな素子を比較すると、Vmax：Vmin＝102:10
0程度であるが、Ｎ＝1000であれば、Vmax：Vmin＝472:1
00と、ばらつきの割合は大きくなる。
Ωの場合、Ｎ＝100であれば、印加電圧の最も大きな素
子と最も小さな素子を比較すると、Vmax：Vmin＝102:10
0程度であるが、Ｎ＝1000であれば、Vmax：Vmin＝472:1
00と、ばらつきの割合は大きくなる。
また、Ｎ＝1000,Rd＝1kΩ,r＝1mΩの場合には、
Vmax：Vmin＝127:100程度であるが、ｒ＝10mΩの配線抵
抗の場合には、Vmax：Vmin＝472:100程度というように
ばらつきの程度は大きくなる。
Vmax：Vmin＝127:100程度であるが、ｒ＝10mΩの配線抵
抗の場合には、Vmax：Vmin＝472:100程度というように
ばらつきの程度は大きくなる。
以上説明したように、特性の等しい電子放出素子を複
数個並列に接続した場合には、配線抵抗により生ずる電
圧降下の為、各素子に実効的に印加される電圧は素子毎
にばらついてしまい、電子ビームの放出量が不均一とな
り、画像形成装置として応用する場合に不都合であっ
た。
数個並列に接続した場合には、配線抵抗により生ずる電
圧降下の為、各素子に実効的に印加される電圧は素子毎
にばらついてしまい、電子ビームの放出量が不均一とな
り、画像形成装置として応用する場合に不都合であっ
た。
特に、画素数の多い（すなわちＮの大きい）大容量表
示装置を実現しようとする場合には、上記ばらつきの割
合は顕著となり、画像の濃度むらが大きな問題となって
いた。
示装置を実現しようとする場合には、上記ばらつきの割
合は顕著となり、画像の濃度むらが大きな問題となって
いた。
［課題を解決するための手段及び作用］ 上記問題点を解決するために成された本発明の第１
は、複数の表面伝導形電子放出素子が結線された電子源
を有する電子線発生装置において、前記電子源は、前記
複数の表面伝導形電子放出素子の各々に実効的に印加さ
れる電圧のばらつきに基づく該表面伝導形電子放出素子
各々からの放出電子線の電流量のばらつきを補償するよ
うにIe（放出電流量）対Ｖ（印加電圧）特性の互いに異
なる少なくとも２種以上の表面伝導形電子放出素子を含
むことを特徴とする電子線発生装置にある。
は、複数の表面伝導形電子放出素子が結線された電子源
を有する電子線発生装置において、前記電子源は、前記
複数の表面伝導形電子放出素子の各々に実効的に印加さ
れる電圧のばらつきに基づく該表面伝導形電子放出素子
各々からの放出電子線の電流量のばらつきを補償するよ
うにIe（放出電流量）対Ｖ（印加電圧）特性の互いに異
なる少なくとも２種以上の表面伝導形電子放出素子を含
むことを特徴とする電子線発生装置にある。
上記本発明の第１は、さらにその特徴として、 前記特性の互いに異なる表面伝導形電子放出素子は、
電子放出部の形状が互いに異なること、 前記電子放出部の形状が互いに異なる表面伝導形電子
放出素子は、電子放出部の幅が互いに異なること、 前記電子放出部の幅は、前記電子源への給電手段の接
続端から遠い表面伝導形電子放出素子程、大きいこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
から正電圧、他端から負電圧を印加する給電手段であっ
て、前記表面伝導形電子放出素子列の両端の表面伝導形
電子放出素子よりも中央付近の表面伝導形電子放出素子
程、電子放出部の幅が大きいこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
に正電圧と負電圧を印加する給電手段であって、係る一
端に近い表面伝導形電子放出素子よりも遠い表面伝導形
電子放出素子程、電子放出部の幅が大きいこと、 前記特性の互いに異なる表面伝導形電子放出素子は、
前記電子源への給電手段の接続端から遠い表面伝導形電
子放出素子程、同じ印加電圧における電子放出量が大き
いこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
から正電圧、他端から負電圧を印加する給電手段であっ
て、前記表面伝導形電子放出素子列の両端の表面伝導形
電子放出素子よりも中央付近の表面伝導形電子放出素子
程、同じ印加電圧における電子放出量が大きいこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
に正電圧と負電圧を印加する給電手段であって、係る一
端に近い表面伝導形電子放出素子よりも遠い表面伝導形
電子放出素子程、同じ印加電圧における電子放出量が大
きいこと、 前記複数の表面伝導形電子放出素子は、互いにその抵
抗値が等しいこと、 前記電子源は、複数の表面伝導形電子放出素子が並列
接続されたライン状電子源であること、 前記電子源は、複数の表面伝導形電子放出素子が並列
接続されたライン状電子源を複数ライン有する電子源で
あること、 前記表面伝導形電子放出素子は、電極間に微粒子を有
する表面伝導形電子放出素子であること、 前記複数の表面伝導形電子放出素子は、各表面伝導形
電子放出素子の抵抗値が等しくなるように前記微粒子が
夫々異なる密度で配置されていること、 更に、前記電子源から放出される電子線の変調を行う
手段を有すること、 をも含むものである。
電子放出部の形状が互いに異なること、 前記電子放出部の形状が互いに異なる表面伝導形電子
放出素子は、電子放出部の幅が互いに異なること、 前記電子放出部の幅は、前記電子源への給電手段の接
続端から遠い表面伝導形電子放出素子程、大きいこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
から正電圧、他端から負電圧を印加する給電手段であっ
て、前記表面伝導形電子放出素子列の両端の表面伝導形
電子放出素子よりも中央付近の表面伝導形電子放出素子
程、電子放出部の幅が大きいこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
に正電圧と負電圧を印加する給電手段であって、係る一
端に近い表面伝導形電子放出素子よりも遠い表面伝導形
電子放出素子程、電子放出部の幅が大きいこと、 前記特性の互いに異なる表面伝導形電子放出素子は、
前記電子源への給電手段の接続端から遠い表面伝導形電
子放出素子程、同じ印加電圧における電子放出量が大き
いこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
から正電圧、他端から負電圧を印加する給電手段であっ
て、前記表面伝導形電子放出素子列の両端の表面伝導形
電子放出素子よりも中央付近の表面伝導形電子放出素子
程、同じ印加電圧における電子放出量が大きいこと、 前記電子源への給電手段が、複数の表面伝導形電子放
出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素子列の一端
に正電圧と負電圧を印加する給電手段であって、係る一
端に近い表面伝導形電子放出素子よりも遠い表面伝導形
電子放出素子程、同じ印加電圧における電子放出量が大
きいこと、 前記複数の表面伝導形電子放出素子は、互いにその抵
抗値が等しいこと、 前記電子源は、複数の表面伝導形電子放出素子が並列
接続されたライン状電子源であること、 前記電子源は、複数の表面伝導形電子放出素子が並列
接続されたライン状電子源を複数ライン有する電子源で
あること、 前記表面伝導形電子放出素子は、電極間に微粒子を有
する表面伝導形電子放出素子であること、 前記複数の表面伝導形電子放出素子は、各表面伝導形
電子放出素子の抵抗値が等しくなるように前記微粒子が
夫々異なる密度で配置されていること、 更に、前記電子源から放出される電子線の変調を行う
手段を有すること、 をも含むものである。
また、本発明の第２は、電子源を有する電子線発生装
置と、該電子線発生装置から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを備える画像形成装
置において、前記電子線発生装置が、上記本発明の第１
の電子線発生装置であることを特徴とする画像形成装置
にある。
置と、該電子線発生装置から放出される電子線の照射に
より画像を形成する画像形成部材とを備える画像形成装
置において、前記電子線発生装置が、上記本発明の第１
の電子線発生装置であることを特徴とする画像形成装置
にある。
本発明に係る電子放出素子の電子放出特性の一例を第
６図に示す。第６図は表面伝導形電子放出素子の電子放
出特性の一例を示しており、素子印加電圧Vfが8V程度と
なったときから電子放出が始まり、Vfを増加させるにつ
れ放出電流Ieが増加する。
６図に示す。第６図は表面伝導形電子放出素子の電子放
出特性の一例を示しており、素子印加電圧Vfが8V程度と
なったときから電子放出が始まり、Vfを増加させるにつ
れ放出電流Ieが増加する。
従って、電圧降下によって各素子の印加電圧にばらつ
きが生じる場合、第７図に示すように、各素子の放出特
性を同図，，のように予め変えておくことで、一
定の放出電流が得られることになる。その一例を挙げる
と、並列接続された複数個の素子の両端から20Vの電圧
を印加した場合、１素子に印加される電圧の最大値Vf
maxが19V,最小値Vfminが12Vとなり、各素子から一様に
１μＡの放出電流を得るには、第７図に示したように電
圧降下が最大となる中央部の素子特性を、電圧降下が
最小となる両端部の素子特性をとなるように予め特性
を制御しておくことで印加電圧のばらつきには無関係
に、全素子からIe＝１μＡの放出電流が得られることに
なる。
きが生じる場合、第７図に示すように、各素子の放出特
性を同図，，のように予め変えておくことで、一
定の放出電流が得られることになる。その一例を挙げる
と、並列接続された複数個の素子の両端から20Vの電圧
を印加した場合、１素子に印加される電圧の最大値Vf
maxが19V,最小値Vfminが12Vとなり、各素子から一様に
１μＡの放出電流を得るには、第７図に示したように電
圧降下が最大となる中央部の素子特性を、電圧降下が
最小となる両端部の素子特性をとなるように予め特性
を制御しておくことで印加電圧のばらつきには無関係
に、全素子からIe＝１μＡの放出電流が得られることに
なる。
また、実効的な印加電圧がVfmaxとVfminの間になるよ
うな素子では、同図中との間（例えば）の特性と
しておけば良いことになる。
うな素子では、同図中との間（例えば）の特性と
しておけば良いことになる。
また本発明では、電子放出素子の電子放出部の幅を印
加電圧のばらつきに応じて変え、放出特性の制御を行な
うことを特徴としている。これを第１図を用いてさらに
詳細に説明する。
加電圧のばらつきに応じて変え、放出特性の制御を行な
うことを特徴としている。これを第１図を用いてさらに
詳細に説明する。
第１図は、本発明による画像形成装置に用いる電子放
出素子の部分的上面図である。同図において、１は絶縁
性基板、２は正極側電極、３は負極側電極、４は中央部
分の電子放出部、５は両端部分の電子放出部である。本
素子に第５図（ａ）に示すように電源VEを接続した場
合、中央部分の素子に印加される電圧が最も小さくなる
ため中央部分の電子放出量を最大としなければならな
い。そこで、第１図に示したように、中央部分の電子放
出部の幅を両端部よりも広くすることで、１素子当りの
電子放出量の均一化を図るものである。
出素子の部分的上面図である。同図において、１は絶縁
性基板、２は正極側電極、３は負極側電極、４は中央部
分の電子放出部、５は両端部分の電子放出部である。本
素子に第５図（ａ）に示すように電源VEを接続した場
合、中央部分の素子に印加される電圧が最も小さくなる
ため中央部分の電子放出量を最大としなければならな
い。そこで、第１図に示したように、中央部分の電子放
出部の幅を両端部よりも広くすることで、１素子当りの
電子放出量の均一化を図るものである。
一方、第４図（ａ）のように電源を配置した場合に
は、電源から最も遠い素子に印加される電圧が最小とな
るため、電源から遠ざかるに伴い電子放出部の幅を広げ
電子放出量を増加させることで１素子当りの放出量を均
一化できる。
は、電源から最も遠い素子に印加される電圧が最小とな
るため、電源から遠ざかるに伴い電子放出部の幅を広げ
電子放出量を増加させることで１素子当りの放出量を均
一化できる。
また、並列接続された各放出部の幅が異なることで、
各放出素子の抵抗値が変化し、駆動方法、消費電力等に
問題が生じる場合には、各素子の放出部に設けられる微
粒子の配置を変えることで抵抗値一定のまま放出電流を
増加させることも可能である。
各放出素子の抵抗値が変化し、駆動方法、消費電力等に
問題が生じる場合には、各素子の放出部に設けられる微
粒子の配置を変えることで抵抗値一定のまま放出電流を
増加させることも可能である。
具体的には、放出部幅の広い素子部分の微粒子密度を
低下させ、高抵抗素子とすれば良い。
低下させ、高抵抗素子とすれば良い。
本発明で用いられる表面伝導形電子放出素子の電子放
出部幅Ｗと放出電流Ieの関係は、本発明者等の検討から
第８図で示されることが実験的に確認されている（各素
子の抵抗を1kΩとなるように微粒子を配置し、素子に一
定の電圧を印加して放出電流Ieを測定した場合）。
出部幅Ｗと放出電流Ieの関係は、本発明者等の検討から
第８図で示されることが実験的に確認されている（各素
子の抵抗を1kΩとなるように微粒子を配置し、素子に一
定の電圧を印加して放出電流Ieを測定した場合）。
以上述べたように、本発明によれば、各素子に実効的
に印加される電圧に応じて電子放出部の幅に変化をもた
せることで、電子放出特性を変化させ配線抵抗による印
加電圧のばらつきの影響を無視しうる高品位な画像形成
装置が得られる。
に印加される電圧に応じて電子放出部の幅に変化をもた
せることで、電子放出特性を変化させ配線抵抗による印
加電圧のばらつきの影響を無視しうる高品位な画像形成
装置が得られる。
［実施例］ 以下図面を用いて本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ 第２図（ａ）は、本発明による画像形成装置に用いら
れる並列接続された電子放出素子の上面図である。同図
において、１′はガラス基板、２は正極側電極、３は負
極側電極、５は両端部分の電子放出部、６は中間部分の
電子放出部、４は中央部分の電子放出部である。
れる並列接続された電子放出素子の上面図である。同図
において、１′はガラス基板、２は正極側電極、３は負
極側電極、５は両端部分の電子放出部、６は中間部分の
電子放出部、４は中央部分の電子放出部である。
先ず、実際に電子放出素子を作製する前に、典型的な
表面伝導形電子放出素子の特性をもとに1000素子並列接
続されたときの配線抵抗による電圧降下を見積ったとこ
ろ、配線抵抗ｒ＝1mΩ，素子抵抗Rdを300〜1000Ωとし
て実際の素子に印加される電圧は、両端部分が最大Vf
max，中央部分が最小Vfminとするとその比Vfmax：Vfmin
130:100となった。これは、正，負両電極の両端から
駆動電圧15Vを印加したとき、中央部分の素子には実効
的には11.5V程度の印加電圧となることを示している。
また画像形成装置として、１素子当り１μＡ程度の放出
電流が必要であることから、全素子より１μＡの電流を
得るためには、中央部分には印加電圧11.5VのときにIe
＝１μＡ、両端部分には印加電圧15VのときにIe＝１μ
Ａとなるような素子を配置すれば良いことになる。そこ
で、第８図から、両端部分の電子放出部幅Ｗを100μ
ｍ、中央部分の電子放出部幅Ｗを400μｍ程度にすれ
ば、駆動電圧15Vのときにほぼ一様な放出電流が得られ
ることが分かる。
表面伝導形電子放出素子の特性をもとに1000素子並列接
続されたときの配線抵抗による電圧降下を見積ったとこ
ろ、配線抵抗ｒ＝1mΩ，素子抵抗Rdを300〜1000Ωとし
て実際の素子に印加される電圧は、両端部分が最大Vf
max，中央部分が最小Vfminとするとその比Vfmax：Vfmin
130:100となった。これは、正，負両電極の両端から
駆動電圧15Vを印加したとき、中央部分の素子には実効
的には11.5V程度の印加電圧となることを示している。
また画像形成装置として、１素子当り１μＡ程度の放出
電流が必要であることから、全素子より１μＡの電流を
得るためには、中央部分には印加電圧11.5VのときにIe
＝１μＡ、両端部分には印加電圧15VのときにIe＝１μ
Ａとなるような素子を配置すれば良いことになる。そこ
で、第８図から、両端部分の電子放出部幅Ｗを100μ
ｍ、中央部分の電子放出部幅Ｗを400μｍ程度にすれ
ば、駆動電圧15Vのときにほぼ一様な放出電流が得られ
ることが分かる。
上記のような見積りの基に、各素子の位置（電源正極
側からD1,D2，…，D1000）と電子放出部幅Ｗの関係をプ
ロットしたものが第２図（ｂ）である。
側からD1,D2，…，D1000）と電子放出部幅Ｗの関係をプ
ロットしたものが第２図（ｂ）である。
第２図（ｂ）に従って、先ずガラス基板１′に通常の
ホトリソグラフィ技術を用いて１ライン中央部の電子放
出部幅Ｗが400μm,両端が100μm,中間は400μｍ〜100μ
ｍまで徐々に減少するように電極2,3を形成した。電子
放出部を形成する電極のギャップは全て２μｍである。
ホトリソグラフィ技術を用いて１ライン中央部の電子放
出部幅Ｗが400μm,両端が100μm,中間は400μｍ〜100μ
ｍまで徐々に減少するように電極2,3を形成した。電子
放出部を形成する電極のギャップは全て２μｍである。
次に、電極2,3を形成したガラス基板１′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）を全面に回転塗布後、空気中で250℃に
て10分間の焼成を行い、有機パラジウムを微粒子化し
て、島構造を有する不連続状態膜（図示せず）として電
子放出部基板を得た。
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）を全面に回転塗布後、空気中で250℃に
て10分間の焼成を行い、有機パラジウムを微粒子化し
て、島構造を有する不連続状態膜（図示せず）として電
子放出部基板を得た。
次に、基板１′上に5mm厚のガラススペーサーを設
け、スペーサー上に一様に蛍光体を塗布した蛍光体基板
を設けた後、全体を１×10-6Torr程度の真空度に保たれ
た容器中に入れ加速電圧1KVで電子放出実験を行った。
電源の接続方法は第５図（ａ）に示したように、電極２
のD1側を電源正極、電極３のD1000側をアースとした。
け、スペーサー上に一様に蛍光体を塗布した蛍光体基板
を設けた後、全体を１×10-6Torr程度の真空度に保たれ
た容器中に入れ加速電圧1KVで電子放出実験を行った。
電源の接続方法は第５図（ａ）に示したように、電極２
のD1側を電源正極、電極３のD1000側をアースとした。
その結果、各放出部に対応した輝点が観察され、各輝
点の輝度は目視でほぼ均一であった。また、各輝度のば
らつきをスポット輝度計を用いて測定したところ、ばら
つきは５％以内であった。
点の輝度は目視でほぼ均一であった。また、各輝度のば
らつきをスポット輝度計を用いて測定したところ、ばら
つきは５％以内であった。
実施例２ 第４図（ａ）に示したような多数並列接続された素子
の一方側に電源の正極及びアースが接続される場合に適
した素子を作製した。第３図（ａ）はその上面図であ
る。同図において、１′はガラス基板、２は正極側電
極、３は負極側電極、7,8,9,10,11は各々電圧降下に対
応して幅の異なる電子放出部である。
の一方側に電源の正極及びアースが接続される場合に適
した素子を作製した。第３図（ａ）はその上面図であ
る。同図において、１′はガラス基板、２は正極側電
極、３は負極側電極、7,8,9,10,11は各々電圧降下に対
応して幅の異なる電子放出部である。
各放出部の幅Ｗは実施例１と同様に配線抵抗ｒ＝1m
Ω，素子抵抗Rd＝1kΩとして全ての放出部から１μＡの
放出電流が得られることを条件として計算を行った。そ
の結果、各放出部の幅Ｗは、第３図（ｂ）のような分布
が適することが分かった。
Ω，素子抵抗Rd＝1kΩとして全ての放出部から１μＡの
放出電流が得られることを条件として計算を行った。そ
の結果、各放出部の幅Ｗは、第３図（ｂ）のような分布
が適することが分かった。
そこで、第３図（ｂ）に従って、実施例１と同様にホ
トリソグラフィ技術を用いて電極2,3を作製した。電子
放出部7,8,9,10,11を形成する電極のギャップは全て２
μｍである。
トリソグラフィ技術を用いて電極2,3を作製した。電子
放出部7,8,9,10,11を形成する電極のギャップは全て２
μｍである。
次に、電極2,3を形成したガラス基板１′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）を電極幅の広い部分には薄く、狭い部
分には厚くスプレー塗布した後、空気中で250℃にて10
分間の焼成を行い、パラジウムを微粒子化して、電子放
出部基板を得た。
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）を電極幅の広い部分には薄く、狭い部
分には厚くスプレー塗布した後、空気中で250℃にて10
分間の焼成を行い、パラジウムを微粒子化して、電子放
出部基板を得た。
こうして得られた基板１′上に第９図に示すようにガ
ラススペーサーを介して蛍光体基板12を設け、その間に
変調用グリッド電極13を設けた後、真空容器14に入れ、
内部を１×10-6Torr程度に真空排気して画像形成装置パ
ネルを作製した。
ラススペーサーを介して蛍光体基板12を設け、その間に
変調用グリッド電極13を設けた後、真空容器14に入れ、
内部を１×10-6Torr程度に真空排気して画像形成装置パ
ネルを作製した。
本パネルの放出素子電極は図示の通り２を電源の正極
側に、３をアースに接続して電源電圧15V、加速電圧1KV
でパネルを駆動したところ、各放出部に対応した輝点が
観察され、その輝度のばらつきは５％以内であった。
側に、３をアースに接続して電源電圧15V、加速電圧1KV
でパネルを駆動したところ、各放出部に対応した輝点が
観察され、その輝度のばらつきは５％以内であった。
［発明の効果］ 以上説明したように、印加される電圧のばらつきに基
づく電子放出素子各々からの放出電子線の電流量のばら
つきを補償するように電子放出特性が制御された複数種
の電子放出素子を用いることで、高品位な画像形成装置
を実現できる効果がある。
づく電子放出素子各々からの放出電子線の電流量のばら
つきを補償するように電子放出特性が制御された複数種
の電子放出素子を用いることで、高品位な画像形成装置
を実現できる効果がある。
第１図は、本発明を実施した電子放出素子の上面図、第
２図は、実施例１で示した電子放出素子の電極幅に特徴
をもつ上面図、第３図は、実施例２で示した電子放出素
子の電極幅に特徴をもつ上面図、第４図，第５図は、複
数並列接続した場合の等価回路，電位，印加電圧を示す
図、第６図は、典型的な表面伝導形放出素子の放出特
性、第７図は、電子放出部幅による特性差を示す図、第
８図は、電子放出部幅と放出電流量の関係を示す図、第
９図は、本発明を用いて作製した画像形成装置の概略図
である。 １……絶縁性基板、１′……ガラス基板 ２……正極側電極、３……負極側電極 ４……中央部電子放出部、５……端部電子放出部 ６……中間部電子放出部 7,8,9,10,11……各々電圧降下に対応して幅の異なる電
子放出部 12……蛍光体基板 13……変調用グリッド電極 14……真空容器
２図は、実施例１で示した電子放出素子の電極幅に特徴
をもつ上面図、第３図は、実施例２で示した電子放出素
子の電極幅に特徴をもつ上面図、第４図，第５図は、複
数並列接続した場合の等価回路，電位，印加電圧を示す
図、第６図は、典型的な表面伝導形放出素子の放出特
性、第７図は、電子放出部幅による特性差を示す図、第
８図は、電子放出部幅と放出電流量の関係を示す図、第
９図は、本発明を用いて作製した画像形成装置の概略図
である。 １……絶縁性基板、１′……ガラス基板 ２……正極側電極、３……負極側電極 ４……中央部電子放出部、５……端部電子放出部 ６……中間部電子放出部 7,8,9,10,11……各々電圧降下に対応して幅の異なる電
子放出部 12……蛍光体基板 13……変調用グリッド電極 14……真空容器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂野 嘉和 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 金子 哲也 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 小野 治人 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 (56)参考文献 実開 昭62−89757（ＪＰ，Ｕ)
Claims (17)
- 【請求項１】複数の表面伝導形電子放出素子が結線され
た電子源を有する電子線発生装置において、前記電子源
は、前記複数の表面伝導形電子放出素子の各々に実効的
に印加される電圧のばらつきに基づく該表面伝導形電子
放出素子各々からの放出電子線の電流量のばらつきを補
償するようにIe（放出電流量）対Ｖ（印加電圧）特性の
互いに異なる少なくとも２種以上の表面伝導形電子放出
素子を含むことを特徴とする電子線発生装置。 - 【請求項２】前記特性の互いに異なる表面伝導形電子放
出素子は、電子放出部の形状が互いに異なることを特徴
とする請求項１に記載の電子線発生装置。 - 【請求項３】前記電子放出部の形状が互いに異なる表面
伝導形電子放出素子は、電子放出部の幅が互いに異なる
ことを特徴とする請求項２に記載の電子線発生装置。 - 【請求項４】前記電子放出部の幅は、前記電子源への給
電手段の接続端から遠い表面伝導形電子放出素子程、大
きいことを特徴とする請求項３に記載の電子線発生装
置。 - 【請求項５】前記電子源への給電手段が、複数の表面伝
導形電子放出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素
子列の一端から正電圧、他端から負電圧を印加する給電
手段であって、前記表面伝導形電子放出素子列の両端の
表面伝導形電子放出素子よりも中央付近の表面伝導形電
子放出素子程、電子放出部の幅が大きいことを特徴とす
る請求項４に記載の電子線発生装置。 - 【請求項６】前記電子源への給電手段が、複数の表面伝
導形電子放出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素
子列の一端に正電圧と負電圧を印加する給電手段であっ
て、係る一端に近い表面伝導形電子放出素子よりも遠い
表面伝導形電子放出素子程、電子放出部の幅が大きいこ
とを特徴とする請求項４に記載の電子線発生装置。 - 【請求項７】前記特性の互いに異なる表面伝導形電子放
出素子は、前記電子源への給電手段の接続端から遠い表
面伝導形電子放出素子程、同じ印加電圧における電子放
出量が大きいことを特徴とする請求項１に記載の電子線
発生装置。 - 【請求項８】前記電子源への給電手段が、複数の表面伝
導形電子放出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素
子列の一端から正電圧、他端から負電圧を印加する給電
手段であって、前記表面伝導形電子放出素子列の両端の
表面伝導形電子放出素子よりも中央付近の表面伝導形電
子放出素子程、同じ印加電圧における電子放出量が大き
いことを特徴とする請求項７に記載の電子線発生装置。 - 【請求項９】前記電子源への給電手段が、複数の表面伝
導形電子放出素子を共通接続した表面伝導形電子放出素
子列の一端に正電圧と負電圧を印加する給電手段であっ
て、係る一端に近い表面伝導形電子放出素子よりも遠い
表面伝導形電子放出素子程、同じ印加電圧における電子
放出量が大きいことを特徴とする請求項７に記載の電子
線発生装置。 - 【請求項１０】前記複数の表面伝導形電子放出素子は、
互いにその抵抗値が等しいことを特徴とする請求項１〜
９のいずれかに記載の電子線発生装置。 - 【請求項１１】前記電子源は、複数の表面伝導形電子放
出素子が並列接続されたライン状電子源であることを特
徴とする請求項１〜10のいずれかに記載の電子線発生装
置。 - 【請求項１２】前記電子源は、複数の表面伝導形電子放
出素子が並列接続されたライン状電子源を複数ライン有
する電子源であることを特徴とする請求項１〜10のいず
れかに記載の電子線発生装置。 - 【請求項１３】前記表面伝導形電子放出素子は、電極間
に微粒子を有する表面伝導形電子放出素子であることを
特徴とする請求項１〜12のいずれかに記載の電子線発生
装置。 - 【請求項１４】前記複数の表面伝導形電子放出素子は、
各表面伝導形電子放出素子の抵抗値が等しくなるように
前記微粒子が夫々異なる密度で配置されていることを特
徴とする請求項13に記載の電子線発生装置。 - 【請求項１５】更に、前記電子源から放出される電子線
の変調を行う手段を有することを特徴とする請求項１〜
14のいずれかに記載の電子線発生装置。 - 【請求項１６】電子源を有する電子線発生装置と、該電
子線発生装置から放出される電子線の照射により画像を
形成する画像形成部材とを備える画像形成装置におい
て、前記電子線発生装置が、請求項１〜15のいずれかに
記載の電子線発生装置であることを特徴とする画像形成
装置。 - 【請求項１７】前記画像形成部材が、蛍光体であること
を特徴とする請求項16に記載の画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076608A JP2769841B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 電子線発生装置及び画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1076608A JP2769841B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 電子線発生装置及び画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02257554A JPH02257554A (ja) | 1990-10-18 |
| JP2769841B2 true JP2769841B2 (ja) | 1998-06-25 |
Family
ID=13610052
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1076608A Expired - Fee Related JP2769841B2 (ja) | 1989-03-30 | 1989-03-30 | 電子線発生装置及び画像形成装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2769841B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6289757U (ja) * | 1985-11-25 | 1987-06-09 |
-
1989
- 1989-03-30 JP JP1076608A patent/JP2769841B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH02257554A (ja) | 1990-10-18 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |