JP2805326B2 - 電子源及びそれを用いた画像形成装置 - Google Patents
電子源及びそれを用いた画像形成装置Info
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- image forming
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- forming apparatus
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- 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
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- Cathode-Ray Tubes And Fluorescent Screens For Display (AREA)
- Cold Cathode And The Manufacture (AREA)
- Electrodes For Cathode-Ray Tubes (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、複数の電子放出素子を有する電子源及びそ
れを用いた画像形成装置に関する。
れを用いた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。
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 フイジイ
ツス（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻、1290〜1296
頁、1965年］ これは、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、一般には表面伝導型電子放出素子と呼
ばれている。
ツス（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻、1290〜1296
頁、1965年］ これは、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、一般には表面伝導型電子放出素子と呼
ばれている。
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・デイトマー“スイン ソリド
フイルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）、９
巻、317頁、（1972年）］,ITO薄膜によるもの［エム
ハートウエル アンド シージーフオンスタツド“アイ
イーイーイートランス”イーデイーコンファレン（M.Ha
rtwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.EDConf."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。
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・デイトマー“スイン ソリド
フイルムス”（G.Dittmer:“Thin Solid Films"）、９
巻、317頁、（1972年）］,ITO薄膜によるもの［エム
ハートウエル アンド シージーフオンスタツド“アイ
イーイーイートランス”イーデイーコンファレン（M.Ha
rtwell and C.G.Fonstad:“IEEE Trans.EDConf."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、本発明者等は特願昭61−210588、特願昭62−22
5667、特開昭63−184230、特願昭62−255063号において
電極間に電子を放出せしめる微粒子を島状に設けた新規
な表面伝導型電子放出素子を技術開示した。
5667、特開昭63−184230、特願昭62−255063号において
電極間に電子を放出せしめる微粒子を島状に設けた新規
な表面伝導型電子放出素子を技術開示した。
以下、この表面伝導型電子放出素子を例にして更に説
明すると、この表面伝導型電子放出素子は、 １）高い電子放出効率が得られる ２）構造が簡単であるため、製造が容易である ３）同一基板上に多数の素子を配列形成できる 等の利点を有する。
明すると、この表面伝導型電子放出素子は、 １）高い電子放出効率が得られる ２）構造が簡単であるため、製造が容易である ３）同一基板上に多数の素子を配列形成できる 等の利点を有する。
これらの表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成
を第１図に示す。第１図において１及び２は電気的接続
を得るための電極、３は電子放出せしめる微粒子が島状
に配置した電子放出部、４は絶縁性基板である。
を第１図に示す。第１図において１及び２は電気的接続
を得るための電極、３は電子放出せしめる微粒子が島状
に配置した電子放出部、４は絶縁性基板である。
［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、これら表面伝導型電子放出素子は、１
×10-5torr程度の真空環境下で駆動されると放出電流に
変動を生じる欠点があった。
×10-5torr程度の真空環境下で駆動されると放出電流に
変動を生じる欠点があった。
第２図は、特性を評価するための装置の概略図であ
る。
る。
５は電子放出素子への電圧印加用電源、６は該素子電
流Ifの測定用電流計、７は該素子に対応するアノード電
極、８はアノード電極７への電圧印加用高圧電源、９は
放出電流の測定用電流計である。
流Ifの測定用電流計、７は該素子に対応するアノード電
極、８はアノード電極７への電圧印加用高圧電源、９は
放出電流の測定用電流計である。
第２図で示すような装置において、真空度１×10-5to
rr近傍の環境下で電子放出特性を測定すると放出電流Ie
が30〜40％程度変動する。この変動量は、カソードレイ
チューブや電子線露光装置などの電子線応用装置におい
ては大変重要な問題である。本発明はこの点に鑑み、こ
のような変動量を改善するために成されたものである。
rr近傍の環境下で電子放出特性を測定すると放出電流Ie
が30〜40％程度変動する。この変動量は、カソードレイ
チューブや電子線露光装置などの電子線応用装置におい
ては大変重要な問題である。本発明はこの点に鑑み、こ
のような変動量を改善するために成されたものである。
一方、表面伝導型電子放出素子の放出電流の変動がな
ぜ起こるかは未だ解明されていないが、つぎのようなこ
とが原因として考えられる。
ぜ起こるかは未だ解明されていないが、つぎのようなこ
とが原因として考えられる。
1.電極間に配置された島状微粒子膜の構造が素子に電圧
を印加することにより変化し素子電流Ifが変動する。こ
の素子電流の変動に伴い放出電流Ieが変動する。
を印加することにより変化し素子電流Ifが変動する。こ
の素子電流の変動に伴い放出電流Ieが変動する。
2.島状微粒子からなる電子放出部にガス分子等が吸着或
は脱着することにより仕事関数が変化し、放出電流Ieが
変動する。
は脱着することにより仕事関数が変化し、放出電流Ieが
変動する。
3.電子放出部近傍で形成されたイオン化ガスが電子放出
部に衝突することにより放出電流Ieが変動する。
部に衝突することにより放出電流Ieが変動する。
本発明は、上記原因のうち、素子電流Ifの変動を抑え
ることにより放出電流Ieの変動を改善させるものであ
る。
ることにより放出電流Ieの変動を改善させるものであ
る。
また、素子電流Ifの変動は一般につぎのような素子が
大きいと考えられる。
大きいと考えられる。
数時間駆動した素子。（駆動開始時には殆ど変動しな
いが、数時間駆動すると徐々に大きくなる） 電子放出部を限定する電極１、２の間隔の狭い素子。
（一般に本素子の電極間隔は、数百Åから数μｍが適当
であるが、電極間隔の狭い方が素子電流Ifの変動量が大
きい） 駆動電圧の大きい素子。（一般に本素子の駆動電圧
は、10Vから100Vであるが、駆動電圧の高い素子の方が
変動量が大きい） 本発明は上述〜の素子に対して有効である。
いが、数時間駆動すると徐々に大きくなる） 電子放出部を限定する電極１、２の間隔の狭い素子。
（一般に本素子の電極間隔は、数百Åから数μｍが適当
であるが、電極間隔の狭い方が素子電流Ifの変動量が大
きい） 駆動電圧の大きい素子。（一般に本素子の駆動電圧
は、10Vから100Vであるが、駆動電圧の高い素子の方が
変動量が大きい） 本発明は上述〜の素子に対して有効である。
第３図は上述した電子放出素子を多数個並べた画像形
成装置を示すものである。11は電極配線、12は素子電
極、13は電子放出部、14はグリッド電極、15は電子通過
孔、16は画像形成板、17は画像形成部材で、例えば蛍光
体，レジスト材等電子が衝突することにより発光，変
色，帯電，変質等する部材からなる。18は蛍光体の輝点
である。
成装置を示すものである。11は電極配線、12は素子電
極、13は電子放出部、14はグリッド電極、15は電子通過
孔、16は画像形成板、17は画像形成部材で、例えば蛍光
体，レジスト材等電子が衝突することにより発光，変
色，帯電，変質等する部材からなる。18は蛍光体の輝点
である。
本画像形成装置は、２つの配線11の間に素子を並列に
並べた線状電子源とグリッド電極14でXYマトリクス駆動
を行い、画像形成板16上の蛍光体17に電子を衝突させる
ことにより画像形成を行う装置であるが、次のような問
題があった。
並べた線状電子源とグリッド電極14でXYマトリクス駆動
を行い、画像形成板16上の蛍光体17に電子を衝突させる
ことにより画像形成を行う装置であるが、次のような問
題があった。
1.各素子からの電子放出量が変動するため蛍光体の輝度
ムラが生じた。
ムラが生じた。
2.各輝点18の光放出量が変動するため表示にちらつきを
生じた。
生じた。
上記問題点は、画像形成装置としては致命的なもので
あり、また、画像形成装置以外の電子線応用装置等にお
いても同様である。
あり、また、画像形成装置以外の電子線応用装置等にお
いても同様である。
［課題を解決するための手段及び作用］ 上述の問題点を改善すべく成された本発明は、配線に
結線された複数の表面伝導型電子放出素子を有する電子
源において、前記複数の表面伝導型電子放出素子と前記
配線との間に抵抗素子を有することを特徴とする電子源
にある。
結線された複数の表面伝導型電子放出素子を有する電子
源において、前記複数の表面伝導型電子放出素子と前記
配線との間に抵抗素子を有することを特徴とする電子源
にある。
また本発明は、配線に結線された複数の電子放出素子
を有し、前記複数の電子放出素子と前記配線との間に抵
抗素子を備える電子源であって、前記複数の電子放出素
子と前記配線とは、基板の同一面内に間隙を有して並設
されており、前記抵抗素子は、該間隙部に配置されて該
複数の電子放出素子と該配線とを接続していることを特
徴とする電子源にある。
を有し、前記複数の電子放出素子と前記配線との間に抵
抗素子を備える電子源であって、前記複数の電子放出素
子と前記配線とは、基板の同一面内に間隙を有して並設
されており、前記抵抗素子は、該間隙部に配置されて該
複数の電子放出素子と該配線とを接続していることを特
徴とする電子源にある。
さらに本発明は、電子源と、該電子源からの電子の照
射により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形
成装置において、前記電子源が、前記本発明の電子源で
あることを特徴とする画像形成装置にある。
射により画像を形成する画像形成部材とを有する画像形
成装置において、前記電子源が、前記本発明の電子源で
あることを特徴とする画像形成装置にある。
次に本発明を実施例で詳述する。
［実施例］ 実施例１ 第４図は本発明の第１の実施例であるところの電子源
とそれを用いた画像形成装置である。19は抵抗素子で金
属被膜抵抗素子を用いた。
とそれを用いた画像形成装置である。19は抵抗素子で金
属被膜抵抗素子を用いた。
次に本実施例であるところの電子源の作成法を略述す
る。
る。
1.基板10の材料としては白板ガラス（コーニング7059）
を用い、予め基板表面を十分に洗浄する。
を用い、予め基板表面を十分に洗浄する。
2.洗浄された基板上に、通常良く用いられるフォトリソ
グラフィー技術と蒸着技術により素子電極12を作成す
る。材料はニッケルを用い、その厚さは0.1μｍ、幅は3
00μｍに作成した。また、相対抗する素子電極12の間隔
を0.1μｍに形成した。
グラフィー技術と蒸着技術により素子電極12を作成す
る。材料はニッケルを用い、その厚さは0.1μｍ、幅は3
00μｍに作成した。また、相対抗する素子電極12の間隔
を0.1μｍに形成した。
3.第４図に示すように素子電極の片側と電気的な接線を
得るようにマスク蒸着法で配線11を形成した。材料はア
ルミニウムを用いた。
得るようにマスク蒸着法で配線11を形成した。材料はア
ルミニウムを用いた。
4.電極形成後、電極12間にスピナー塗布法で有機パラジ
ウム（奥野製薬ccp−4230）を塗布し、その後300℃の温
度で１時間焼成せしめ電子放出部13を形成した。
ウム（奥野製薬ccp−4230）を塗布し、その後300℃の温
度で１時間焼成せしめ電子放出部13を形成した。
5.次に電極配線と素子電極間を金属被膜抵抗素子19で結
線した。この抵抗値は、50〜1000Ωが適当である。
線した。この抵抗値は、50〜1000Ωが適当である。
次に本実施例の画像形成装置を説明する。
上述した電子源の上に電子通過孔15を有するグリッド
電極14を設け、さらにその上方画像形成板16上に蛍光体
17が塗布された画像形成部材を設けた。該画像形成装置
を１×10-6torrの真空環境下において、配線とグリッド
電極でXYマトリクスを形成し画像形成するものである。
電極14を設け、さらにその上方画像形成板16上に蛍光体
17が塗布された画像形成部材を設けた。該画像形成装置
を１×10-6torrの真空環境下において、配線とグリッド
電極でXYマトリクスを形成し画像形成するものである。
配線11−ａ、11−ｂに14Vの電圧を印加することによ
り各電子放出部13から電子を放出させ、グリッド電極14
に適当な電圧を印加することにより電子源から電子を引
き出し蛍光体17に電子を衝突させた。蛍光体を設けた画
像形成部材には500〜10,000Vの電圧を印加した。本実施
例において画像形成部材の上に各画素の明るさを測定す
るための受光素子を設け、抵抗素子のない場合と比較検
討し、表１に示す結果を得た。
り各電子放出部13から電子を放出させ、グリッド電極14
に適当な電圧を印加することにより電子源から電子を引
き出し蛍光体17に電子を衝突させた。蛍光体を設けた画
像形成部材には500〜10,000Vの電圧を印加した。本実施
例において画像形成部材の上に各画素の明るさを測定す
るための受光素子を設け、抵抗素子のない場合と比較検
討し、表１に示す結果を得た。
ここで、ちらつきとは、任意の画素に対して発光量の
変動を百分率で表わしたもので、次の式で表わすもので
ある。
変動を百分率で表わしたもので、次の式で表わすもので
ある。
また、明るさのバラツキとは、次の式で表わすもので
ある。
ある。
ちらつきと明るさのバラツキは、装置駆動１時間後の
値で比較した。
値で比較した。
表１からも明らかなように、本実施例の画像形成装置
は、ちらつきや明るさのバラツキに効果があった。
は、ちらつきや明るさのバラツキに効果があった。
また、本実施例において配線11−ａ、11−ｂのどちら
の電極にプラスの電圧を印加しても同等の結果が得られ
た。
の電極にプラスの電圧を印加しても同等の結果が得られ
た。
実施例２ 第５図は本発明の第２の実施例であるところの電子源
とそれを用いた画像形成装置である。20は素子電極であ
るところの薄膜抵抗体である。その材料としてニクロム
合金、酸化スズ、Ta2N、Cr−SiO等のサーメット材が好
的である。
とそれを用いた画像形成装置である。20は素子電極であ
るところの薄膜抵抗体である。その材料としてニクロム
合金、酸化スズ、Ta2N、Cr−SiO等のサーメット材が好
的である。
本実施例は、通常良く用いられる蒸着法とホトエッチ
ング技術で薄膜抵抗体20を作成し実施例１における抵抗
素子を代用させるものである。本実施例ではニクロム合
金で薄膜抵抗体20を形成した。その面積抵抗値は100Ω
／□で、各電子放出素子と配線間の抵抗値が200Ωとな
るように形成した。
ング技術で薄膜抵抗体20を作成し実施例１における抵抗
素子を代用させるものである。本実施例ではニクロム合
金で薄膜抵抗体20を形成した。その面積抵抗値は100Ω
／□で、各電子放出素子と配線間の抵抗値が200Ωとな
るように形成した。
本実施例において、実施例１と同様な比較検討をした
ところ同等な結果を得た。
ところ同等な結果を得た。
本実施例は、画素密度が高く低価格な画像形成装置を
作成するのに効果がある。
作成するのに効果がある。
実施例３ 第６図は本実施例の表面伝導型電子放出素子を表わす
概略図である。
概略図である。
第６図において、21及び22は薄膜抵抗体、23は電子放
出体、24は段差形成層、25は電極間隔である。この電子
放出素子は、端部が対向した一対の素子電極12の電極間
隔部25の側端面に、電子放出体23を配置してなり素子電
極12間に電圧を印加することにより電子放出体23から電
子を放出するものである。
出体、24は段差形成層、25は電極間隔である。この電子
放出素子は、端部が対向した一対の素子電極12の電極間
隔部25の側端面に、電子放出体23を配置してなり素子電
極12間に電圧を印加することにより電子放出体23から電
子を放出するものである。
本実施例において、段差形成層24は、一般に絶縁材料
を用いる。
を用いる。
例えば、SiO2,MgO,TiO2,Ta2O5,Al2O3等及びこれらの
積層物、もしくはこれらの混合物でも良い。電極間隔部
２は、段差形成層24の厚みと素子電極12の厚みによって
決定されるが、数十Å〜数μが良い。その他の本実施例
における構成部材は、前述と同様な材料、構成を用いる
ことができる。
積層物、もしくはこれらの混合物でも良い。電極間隔部
２は、段差形成層24の厚みと素子電極12の厚みによって
決定されるが、数十Å〜数μが良い。その他の本実施例
における構成部材は、前述と同様な材料、構成を用いる
ことができる。
以上説明した表面伝導型電子放出素子を２本の電極配
線間に並列に並べた電子源に対し、実施例１、２と同様
な比較検討をしたところ同等な結果を得た。
線間に並列に並べた電子源に対し、実施例１、２と同様
な比較検討をしたところ同等な結果を得た。
尚、画像形成部材が蛍光体以外の場合においても同様
な結果が得られることはいうまでもない。
な結果が得られることはいうまでもない。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の電子源及びそれを用い
た画像形成装置によれば、各電子放出素子の電子放出量
を揃えることができ、表示のちらつきや画素間のバラツ
キを改善することができるものである。
た画像形成装置によれば、各電子放出素子の電子放出量
を揃えることができ、表示のちらつきや画素間のバラツ
キを改善することができるものである。
【図面の簡単な説明】 第１図は表面伝導型電子放出素子の典型的な構成図、 第２図は特性評価装置の概略図、 第３図は従来の電子源とそれを用いた画像形成装置の概
略図、 第４図は実施例１の電子源とそれを用いた画像形成装置
の概略図、 第５図は実施例２の電子源とそれを用いた画像形成装置
の概略図、 第６図は実施例３の素子構成図である。 １、２−電極 ３、13−電子放出部 ４−絶縁性基板 ５−素子電圧印加用電源 ６−素子電流測定用電流計 ７−アノード電極 ８−高圧電源 ９−放出電流測定用電流計 11−配線 12−素子電極 14−グリッド電極 15−電子通過孔 16−画像形成板 17−画像形成部材（蛍光体） 18−蛍光体の輝点 19−抵抗素子 20、21、22−薄膜抵抗体 23−電子放出体 24−段差形成層 25−電極間隔部
略図、 第４図は実施例１の電子源とそれを用いた画像形成装置
の概略図、 第５図は実施例２の電子源とそれを用いた画像形成装置
の概略図、 第６図は実施例３の素子構成図である。 １、２−電極 ３、13−電子放出部 ４−絶縁性基板 ５−素子電圧印加用電源 ６−素子電流測定用電流計 ７−アノード電極 ８−高圧電源 ９−放出電流測定用電流計 11−配線 12−素子電極 14−グリッド電極 15−電子通過孔 16−画像形成板 17−画像形成部材（蛍光体） 18−蛍光体の輝点 19−抵抗素子 20、21、22−薄膜抵抗体 23−電子放出体 24−段差形成層 25−電極間隔部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−154426（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−184230（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01J 1/30 H01J 31/12 H01J 29/04 H01J 9/02
Claims (7)
- 【請求項１】配線に結線された複数の表面伝導型電子放
出素子を有する電子源において、前記複数の表面伝導型
電子放出素子と前記配線との間に抵抗素子を有すること
を特徴とする電子源。 - 【請求項２】配線に結線された複数の電子放出素子を有
し、前記複数の電子放出素子と前記配線との間に抵抗素
子を備える電子源であって、前記複数の電子放出素子と
前記配線とは、基板の同一面内に間隙を有して並設され
ており、前記抵抗素子は、該間隙部に配置されて該複数
の電子放出素子と該配線とを接続していることを特徴と
する電子源。 - 【請求項３】前記抵抗素子が、薄膜抵抗体である請求項
１又は２に記載の電子源。 - 【請求項４】前記抵抗素子が、50Ω〜1000Ωの抵抗値を
有する請求項１〜３のいずれかに記載の電子源。 - 【請求項５】前記電子放出素子が、電子放出部を含む微
粒子膜を電極間に有する素子である請求項１〜４のいず
れかに記載の電子源。 - 【請求項６】電子源と、該電子源からの電子の照射によ
り画像を形成する画像形成部材とを有する画像形成装置
において、前記電子源が、請求項１〜５のいずれかに記
載の電子源であることを特徴とする画像形成装置。 - 【請求項７】更にグリッド電極を有する請求項６に記載
の画像形成装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6743289A JP2805326B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 電子源及びそれを用いた画像形成装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6743289A JP2805326B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 電子源及びそれを用いた画像形成装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02247936A JPH02247936A (ja) | 1990-10-03 |
| JP2805326B2 true JP2805326B2 (ja) | 1998-09-30 |
Family
ID=13344747
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6743289A Expired - Fee Related JP2805326B2 (ja) | 1989-03-22 | 1989-03-22 | 電子源及びそれを用いた画像形成装置 |
Country Status (1)
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|---|---|
| JP (1) | JP2805326B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2001020639A1 (fr) * | 1999-09-09 | 2001-03-22 | Hitachi, Ltd. | Dispositif de presentation et son procede de fabrication |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0660359B1 (en) * | 1993-12-22 | 2001-05-30 | Canon Kabushiki Kaisha | Method of manufacturing a surface conduction electron-emitting device and image-forming apparatus |
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