JP2967285B2

JP2967285B2 - 画像形成装置及び電子放出素子列

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Publication number: JP2967285B2
Application number: JP5807890A
Authority: JP
Inventors: 英俊鱸; 治人小野; 尚人中村; 一郎野村; 哲也金子
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1990-03-12
Filing date: 1990-03-12
Publication date: 1999-10-25
Anticipated expiration: 2014-10-25
Also published as: JPH03261028A

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基板上に配列形成し
て成る電子放出素子列をマルチ電子ビーム源として備え
る画像形成装置及び当該電子放出素子列に関する。

［従来の技術］従来、簡単な構造で電子の放出が得られる表面伝導形
電子放出素子として、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
ンフィジッス（Radio Eng.Electron.Phys.）第10巻、
1290〜1296頁、1965年］この種の表面伝導形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 Film
s"）,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 Tran
s.ED Conf."）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，（1
983年）］などが報告されている。

これらは、成膜技術やフォトリソグラフィー技術の急
速な進歩とあいまって、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、マルチ電子ビーム源とし
て、平板形表示装置への応用が期待されるところであ
る。

ところで、これらの表面伝導形電子放出素子を画像形
成装置に応用する場合、一般には、基板上に多数の表面
伝導形電子放出素子を配列形成し、各素子間を薄膜もし
くは厚膜の電極で電気的に配線し、マルチ電子ビーム源
として用いるが、配線抵抗で生じる電圧降下のために、
各素子毎に印加される電圧がばらついてしまうという現
象が起きる。その結果、各表面伝導形電子放出素子から
放出される電子ビームの電流量にばらつきが生じ、形成
される画像に輝度（濃度）むらが起きるという問題が発
生していた。

第５図は、この問題をより詳しく説明するための図
で、（ａ）は表面伝導形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）は各表面伝導形電子
放出素子の正極と負極の電位を示す図、また（ｃ）は各
表面伝導形電子放出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
表面伝導形電子放出素子D₁〜D_Nと電源V_Eとを接続した回
路を示すもので、電源の正極の素子D₁の正極を、また電
源の負極と素子D_Nの負極を接続したものである。また、
各表面伝導形電子放出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の抵抗値を有するもの
とする。（画像形成装置では、電子ビームのターゲット
となる画素は、通常等ピッチで配列されている。従っ
て、表面伝導形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有する。）また、全ての表面伝導形電子放出素子D₁〜D_N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）を回路図に於て、各表面伝導形電子
放出素子の正極及び負極の電位を示したのが第５図
（ｂ）である。図の横軸は、D₁〜D_Nの素子番号を示し、
縦軸は電位を示す。●印は各表面伝導形電子放出素子の
正極電位、■印は負極電位を表わしており、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、表面
伝導形電子放出素子D₁に近い程急峻であり、逆に負極側
では、表面伝導形電子放出素子D_N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D_Nに近い程、大きな
電流が流れるためである。

これから、各表面伝導形電子放出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〜D_N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、両端の表面伝導形電子放出素子（D₁及び
D_N）に近い程大きな電圧が印加され、中央部付近の表面
伝導形電子放出素子では印加電圧が小さくなる。

従って、各表面伝導形電子放出素子から放出される電
子ビームは、両端の表面伝導形電子放出素子程ビーム電
流が大きくなり、画像表示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。）以上示したような、素子毎の印加電圧のばらつきの程
度は、並列接続される表面伝導形電子放出素子の数が多
いほど顕著となる傾向がある。

そこで、画素数の多い（すなわち、多数の表面伝導形
電子放出素子を必要とする）大容量表示装置を実現しよ
うとする場合には、第６図に示すように、表面伝導形電
子放出素子を複数の群に分割し、並列接続された各群を
直列接続する方法が行なわれていた。第６図の場合、表
面伝導形電子放出素子はｍ個の群に分けられ、各群毎に
ｎ個の素子が並列接続されている。（素子の総数をＮと
すると、Ｎ＝ｍ×ｎである。）この方法によれば、各表面伝導形電子放出素子に印加
される電圧のばらつきは、前記第５図に示したＮ個の表
面伝導形電子放出素子すべてを並列接続する場合と比較
して、大幅に低減することができる。この際、ｎを小さ
くするほど、素子印加電圧のばらつきを低減できるが、
直列接続される段数ｍが多くなると、電源電圧を高くし
なければならなくなる。そこで、従来は素子印加電圧ば
らつきと、電源の負担という２点を鑑みて、適当なｎを
選択し、並列と直列の組み合わせ回路を構成していた。

空間的に一列に並んだ表面伝導形電子放出素子列を、
上述のように並列と直列を組み合わせて電気的に結線す
る為には、第７図に示すような方法が行なわれている。
第７は、たとえばガラスなどのような電気的絶縁性の基
板上に配列形成された表面伝導形電子放出素子列を、金
属などの電子的良導体を用いて結線した一例を示すため
の平面図で、図中101で示されるのは表面伝導形電子放
出素子で、その一部分である102（黒く塗られた部分）
は、電子放出部を示している。また103（斜線をほどこ
された部分）は、金属の薄膜もしくは厚膜によって形成
された配線パターンである。

同図では、図面を簡単化する為に、便宜的に素子の総
数Ｎ＝15,群の数ｍ＝5,各群で並列接続される素子数ｎ
＝３の場合を示しているが、（点線で囲まれた部分は、
１つの群を示している。）実際には、たとえばＮ＝500,
m＝5,n＝100程度の数を並べることは容易である。

そして、上述のような表面伝導形電子放出素子列をマ
ルチ電子ビーム源として、たとえば第８図に示すような
平板形表示装置が試みられている。

第８図は表示パネルの構造を示しており、図中VCはガ
ラス製の真空容器で、その一部であるFPは、表示面側の
フェースプレートを示している。フェースプレートFPの
内面には、例えばITOを材料とする透明電極が形成さ
れ、さらにその内側には、赤，緑，青の蛍光体がモザイ
ク状に塗り分けられ、CRTの分野では公知のメタルバッ
ク処理が施されている。（透明電極，蛍光体，メタルバ
ックは図示せず。）また、前記透明電極は、加速電圧を
印加するために、端子EVを通じて真空容器外と電気的に
接続されている。

また、Ｓは前記真空容器VCの底面に固定されたガラス
基板で、その上面には、表面伝導形電子放出素子がＮ個
×ｌ列にわたり配列形成されている。該表面伝導形電子
放出素子は、列毎に前記第７図の方法によって接続され
ており、各列の配線は、端子D_p1〜D_plおよび端子D_m1〜D
_mlによって真空容器外と電気的に接続されている。すな
わち本装置では、第７図の接続法による表面伝導形電子
放出素子列がｌ列にわたり、基板Ｓ上に形成されてい
る。（１列あたりの素子数はＮ個である。）また、基板ＳとフェースプレートFPの中間には、スト
ライプ状のグリッド電極GRが設けられている。グリッド
電極GRは、表面伝導形電子放出素子列と直交してＮ本設
けられており、各グリッド電極GRには電子ビームを透過
するための空孔Ghが設けられている。空孔Ghは、第８図
の例のように各表面伝導形電子放出素子に対応して１個
づつ設けてもよいし、あるいは微小な孔をメッシュ状に
多数設けてもよい。各グリッド電極Ｇは、端子G₁〜G_Nに
よって真空容器外と電気的に接続されている。

本パネルでは、ｌ個の表面伝導形電子放出素子列とＮ
個のグリッド電極GR列により、XYマトリクスが構成され
ている。表面伝導形電子放出素子列を一列つづ順次駆動
（走査）するのと同期してグリッド電極GR列に画像１ラ
イン分の変調信号を同時に印加することにより、各電子
ビームの蛍光体への照射を制御し、画像を１ラインづつ
表示していくものである。

［発明が解決しようとする課題］しかしながら、上記、従来の平板形表示装置に於て
は、蛍光面上の発光点（画素）の位置が、本来あるべき
位置に対して、ずれるという問題が発生していた。

すなわち、前記第８図の表示パネルに於て、同一走査
線上の画素は、本来ｘ軸と平行に一直線に並ばなくては
ならない。ところが、前記従来パネルに於ては、同一走
査線上の発光点が一直線に並ばずに、第９図に示すよう
に、ｙ方向にずれるという現象がある。

以下、発光点が、一直線に並ばない原因について述べ
る。

第10図は、前記第７図の従来例に電源を接続した状態
を模式的に表わしたもので、並列接続されている表面伝
導形電子放出素子群を、電源から近い順に便宜的に、第
１群、第２群、第３群…と順に呼ぶこととする。電源が
５×V_E［Ｖ］の電圧を供給した場合、配線抵抗による電
圧降下を無視すれば、配線電極E1の電位は、５×V
_E［Ｖ］，配線電極E2の電位は４×V_E［Ｖ］…配線電極E
6の電位はＯ［Ｖ］となり、どの表面伝導形電子放出素
子にもV_E［Ｖ］の電圧が印加される。この時、第１群の
表面伝導形電子放出素子に対しては配線電極E1が正極，
配線電極E2が負極として作用するが、第２群の表面伝導
形電子放出素子に対しては配線電極E2が正極、配線電極
E3が負極として作用する。同様に見てゆくと、奇数群の
表面伝導形電子放出素子列に於ては、ｙ軸正方向に位置
する電極が正極として働き、逆に偶数群の表面伝導形電
子放出素子列に於ては、ｙ軸負方向に位置する電極が正
極として働くことがわかる。

ところで、表面伝導形電子放出素子の場合、素子に印
加する電圧の向きにより、放出された電子ビームの飛翔
方向が、微妙に異なることが判ってきた。第11図は、こ
の現象を説明する為の図で、前記第８図の従来形表示装
置を、ｙ軸と平行で、基板Ｓと垂直な平面で切った断面
の一部を示している。103A及び103Bは図示された表面伝
導形電子放出素子に電圧を印加する為に設けられた配線
電極であるが、どちらが正極もしくは負極として作用す
るかは、該素子が奇数群に属しているか偶然群に属して
いるかにより決まるものである。

該素子が、もし奇数群に属している場合には、配線電
極103Aは正極として、103Bは負極として働き、該素子の
両端にV_E［Ｖ］の電圧を供給するが、この場合、電子放
出部102より放射される電子ビームは、図中の実線で
示すように、基板面に対する法線方向よりも、やや電極
103A寄りの方向に飛翔し、フェースプレートFPの蛍光面
（内面）に衝突する。このように、電子ビームが法線方
向からずれて飛翔するのは、配線電極103A及び103Bに印
加される電圧により、電子放出部102上の空間に、ｙ軸
負方向の電界が発生している為と考えられる。（尚、グ
リッド電極GRに、ビームカットオフ電位が印加された場
合には、電子ビームは、カットオフされ、フェースプレ
ーFPに到達しなくなるが、発光点のずれとは直接関係な
いので、詳しい説明は省略する。）一方、該素子が偶数群に属している場合には、上述奇
数群の場合とは逆方向（ｙ軸正方向）に電界が作用する
為、電子放出部102より放射される電子ビームは、図中
の点線で示すように、法線方向よりもやや電極103B寄
りに飛翔して、蛍光面に衝突する。

この結果、奇数群の表面伝導形電子放出素子による発
光点と、偶数群の表面伝導形電子放出素子による発光点
は、電子ビームが法線方向からそれた分だけずれること
となり、前記第９図に示したような発光点列となる。

［課題を解決するための手段及び作用］本発明は、前記問題点に鑑みてなされたもので、発光
点の位置ずれを防止し忠実な画像再生を実現し得る画像
形成装置、及び電子放出素子列を提供するものであり、
以下のような手段を講じるものである。

すなわち、本発明第１は、基板面に沿って並設された
一対の電極間に該一対の電極を介して電圧が印加される
電子放出部を有する電子放出素子の複数がそれぞれの電
子放出部に流れる電流方向が同一となるように並列接続
された並列接続群を複数有し、該複数の並列接続群が直
接接続され、且つ、隣り合う並列接続群同士は、該電子
放出部に流れる電流方向が互いに180度異なるように配
列される電子放出素子列と、該電子放出素子から放出さ
れた電子ビームの照射により発光するターゲットと、該
電子放出素子列とXYマトリックス状に配設された複数の
変調グリッド電極と、を有する画像形成装置において、前記全ての電子放出素子の電子放出部を、該電子放出
部に流れる電流方向に沿って同一直線上に配置し、且つ、前記複数の電子放出素子から放出される電子ビ
ームの全てが前記ターゲット上に等間隔に並ぶように、
隣り合う電子放出素子の電子放出部の間隔を、それらに
流れる電流方向の関係に応じて異ならせたことを特徴と
する画像形成装置に関する。

本発明の画像形成装置は、隣り合う電子放出素子の電
子放出部の間隔を、それらに流れる電流方向が同一方向
である場合をP1、それらに流れる電流方向が正対する場
合をP2、それらに流れる電流方向が反正対する場合をP3
とするとき、P1及びP2及びP3が以下の関係を満たすこと
が好ましい。

P1＞Ｄ、P2＝P1−Ｄ、P3＝P1＋Ｄただし、Ｈ［ｍ］：前記基板面と前記ターゲットとの距離 V_E［Ｖ］：前記電子放出素子に印加される駆動電圧 V_a［Ｖ］：前記ターゲットに印加される加速電圧また、本発明の画像形成装置は、前記複数の並列接続
群を直列接続する配設電極が、各並列接続群間で等しい
抵抗値を有することが好ましい。

また、本発明の画像形成装置は、前記電子放出素子列
を複数列有することも好ましい。

また、本発明第２は、基板面に沿って並設された一対
の電極間に該一対の電極を介して電圧が印加される電子
放出部を有する電子放出素子の複数がそれぞれの電子放
出部に流れる電流方向が同一となるように並設接続され
た並列接続群を複数有し、該複数の並列接続群が直列接
続され、且つ、隣り合う並列接続群同士は、該電子放出
部に流れる電流方向が互いに180度異なるように配列さ
れる電子放出素子列において、前記全ての電子放出素子の電子放出部を、該電子放出
部に流れる電流方向に沿って同一直線上に配置し、且つ、前記複数の電子放出素子から放出される電子ビ
ームの全てが前記基板と対向して配置されたターゲット
上に等間隔に並ぶように、隣り合う電子放出素子の電子
放出部の間隔を、それらに流れる電流方向の関係に応じ
て異ならせたことを特徴とする電子放出素子列に関す
る。

本発明によれば、電子放出素子列中の全ての電子放出
素子から放出される電子ビームによる発光点を、視覚
上、一直線上に等間隔で並ばせることができる。

［実施例］以下、本発明の具体的実施例について説明する。

実施例１第１図は表示パネルの構造を示しており、図中VCはガ
ラス製の真空容器で、その一部であるFPは、表示面側の
フェースプレートを示している。フェースプレートFPの
内面には、例えばITOを材料とする透明電極が形成さ
れ、さらにその内側には、赤，緑，青の蛍光体がモザイ
ク状に塗り分けられ、CRTの分野では公知のメタルバッ
ク処理が施されている。（透明電極，蛍光体，メタルバ
ックは図示せず。）また、前記透明電極は、加速電圧を
印加するために、端子EVを通じて真空容器外と電気的に
接続されている。

また、Ｓは前記真空容器VCの底面に固定されたガラス
基板で、その上面には、表面伝導形電子放出素子がＮ個
×ｌ列にわたり配列形成されている。

各列の表面伝導形電子放出素子の配置は、後に第２図
と第３図を用いて説明するが、各列の配線は、端子D_p1
〜D_plおよび端子D_m1〜D_mlによって真空容器外と電気的
に接続されている。すなわち本装置では、後述する第２
図の接続法による電子放出素子列がｌ列にわたり、基板
Ｓ上に形成されている。（１列あたりの素子数はＮ個で
ある。）また、基板ＳとフェースプレートFPの中間には、スト
ライプ状のグリッド電極GRが設けられている。グリッド
電極GRは、前記電子放出素子列と直交してＮ本設けられ
ており、各グリッド電極GRには電子ビームを透過するた
めの空孔Ghが設けられている。空孔Ghは、第１図の例の
ように各表面伝導形電子放出素子に対応して１個づつ設
けてもよいし、あるいは微小な孔をメッシュ状に多数設
けてもよい。各グリッド電極GRは、端子G_E〜G_Nによって
真空容器外と電気的に接続されている。

本パネルでは、ｌ個の電子放出素子列とＮ個のグリッ
ド電極GR列により、XYマトリクスが構成されている。電
子放出素子列を一列づつ順次駆動（走査）するのと同期
してグリッド電極GR列に画像１ライン分の変調信号を同
期に印加することにより、各電子ビームの蛍光体への照
射を制御し、画像を１ラインづつ表示していくものであ
る。

第２図は、基板Ｓ上に設けられた表面伝導形電子放出
素子の配列を、より詳しく説明する為の平面図で、素子
列の一部を切り取って示しものである。かかる電子放出
素子列は、画像の走査線方向（Ｘ方向）に配列形成され
ており、複数の電子放出素子101がそれぞれの電子放出
部102に流れる電流方向が同一となるよう並列接続され
た並列接続群の複数を直列接続して構成されている。
尚、第２図においては、１つの並列接続群は３個の電子
放出素子で構成されている。

また、隣り合う並列接続群同士は、電子放出部に流れ
る電流方向が互いに180度異なるように配列されてお
り、全ての電子放出素子の電子放出部は、その電流方向
に沿って同一直線上に配置されている。

また、隣り合う電子放出素子の電子放出部の間隔は、
それらに流れる電流方向の関係に応じて異なっている。
具体的には、第２図に示されるように、同じ並列接続群
に属する隣り合う電子放出素子の電子放出部のように、
それらに流れる電流方向が同一方向である場合にはP1、
Ｘ正方向に沿って見た時に電流方向がＸ正方向の電子放
出部とＸ負方向の電子放出部の順に並んでいるように、
それらに流れる電流方向が正対する場合にはP2、同様に
Ｘ正方向に沿って見た時に電流方向がＸ負方向の電子放
出部とＸ正方向の電子放出部の順に並んでいるように、
それらに流れる電流方向が正反対する場合にはP3として
いる。（P1,P2,P3の実寸法は、後で説明する。）尚、第１図及び第２図に於ては、図示の容易さから、
３素子をもって１つの群をなしているが、実際に発明者
が試作した表示パネルに於ては、100素子よりなる群を
５群形成し、１列あたり500素子（Ｎ＝500）を配列し
た。このような電子放出素子列を400列（ｌ＝400）並
べ、500×400画素の表示パネルとした。

また、本実施例に用いた表面伝導形電子放出素子を、
これまでの説明図では模式的に示してきたが、より具体
的な形態を、第２図101の円の中に拡大して示す。該表
面伝導形電子放出素子は以下の手順により作成した。す
なわち、コーニング社製7059ガラスを用いた基板Ｓ上
に、まず、Auを材料とする厚さ1000Å程度の薄膜104を
フォトリソグラフィーエッチングにより形成する。薄膜
104は図示のように、中央が細くくびれた形状とする
が、これは後述のフォーミング処理を容易に行なう為で
ある。次に、Niを材料とする厚さ１μｍ程度の薄膜を積
層し、配線電極103を形成するが、その際、前記薄膜パ
ターン104上に一部重ねて積層することにより、電気的
な導通を良好なものとしておく。

次に、従来公知のフォーミング処理により、電子放出
部102を形成する。すなわち、電極103を通じて、薄膜10
4の両端に電圧を印加し、該薄膜を通電加熱する。この
際、該薄膜の細くくびれた部分が、両端よりも電気抵抗
が大きい為、この部分が集中的に加熱され、その結果、
一部が変質して不連続膜となり、電子放出部102が形成
される。

以上の手順により、第１図の表示パネルに用いた表面
伝導形電子放出素子を作成したが、次に、第３図を用い
てパネルの各構成要素の位置関係について説明する。第
３図は、前記第１図の表示パネルの、Ｘ軸と平行で基板
Ｓ面と垂直な面で切った断面の一部を示している。

表面伝導形電子放出素子が設けられた基板Ｓは、真空
容器VCの底面からh₀＝0.5mmの位置に、図示外の固定手
段により固定されている。ただし、該基板Ｓと容器底面
との距離h₀は、電子ビームの軌道とは直接関係しないの
で、必ずしもh₀＝0.5mmでなくても差し支えない。

また、基板Ｓ上には、前記第２図（平面図）で説明し
たように、Ｘ方向に沿って表面伝導形電子放出素子が配
列形成されている。基板Ｓから、h₁＝0.1mmの位置には
グリッド電極GRが設けられており、該グリッド電極GRに
は、電子ビームを通過させる為の空孔Ghが設けられてい
る。

またグリッド電極GRと蛍光面（フェースプレートEPの
下面）との距離は、h2＝4.9mmとした。したがって、表
面伝導形電子放出素子と蛍光面との距離Ｈは、Ｈ＝h1＋
h2＝5.0mmである。

本装置は表示動作を行う際には、電子放出素子列を順
次駆動し、これと同期して、グリッド電極GRに変調電圧
を印加するが、表面伝導形電子放出素子を駆動するには
各素子の正負極間に12［Ｖ］の電圧を印加した。すなわ
ち、本実施例のパネルでは100素子よりなる群の５群直
列接続して１ラインを構成しているので、第１図の配線
端子D_pとD_mの間に60［Ｖ］の電圧を印加した。この時、
表面伝導形電子放出素子の負極電位は群毎に異なるが、
これをV_mと表わすと、グリッド電極GRに印加する変調電
圧は、発光させる場合には、V_m＋25［Ｖ］とし、非発光
（電子ビームをカットオフ）させる場合には、V_m−25
［Ｖ］とした。（すなわち、群毎に、V_mの値が異なるの
で、変調電圧も異なる。）また、フェースプレートFP下
面の発光面には、10K［Ｖ］の加速電圧を印加した。

以上、本実施例の基本構成を説明したが、次に、前記
第２図で示した、隣り合う電子放出素子の電子放出部の
間隔P1及びP2及びP3の値を示す。

本発明は、前述のようにの関係を満たすように、P1,P2,P3の値を設定するのが好
ましい。本実施例に於てはまず電流方向が同一方向であ
る隣り合う電子放出素子の電子放出部の間隔P1をP1＝1m
mと定めた。

次に、Ｈ＝5mm,V_E＝12V,V_a＝10000Vという条件から、
より、0.35≦Ｄ≦0.69となるが、これはを同時に満
たしているので、Ｄ［mm］の範囲は0.35≦Ｄ≦0.69と決
められる。

そこで、この範囲からＤの値を適当に選択し、、
より、それぞれP2とP3を決め、実際の電子放出素子列を
試作した。

その結果、従来のように、表面伝導形電子放出素子を
すべて1mmの等間隔で配列した場合と比較して、視覚
上、発光点のずれがほとんど目立たない表示装置を実現
でき、文字あるいは図形を高い画像品位で表現すること
が可能となった。

実施例２本発明の実施形態は、前記第１図〜第３図をもって説
明した実施例１に限られるものではない。以下、他の実
施例について説明する。

第４図は、他の実施例における表面伝導形電子放出素
子の配列を示すもので、実施例１の第２図に対応する平
面図であり、電圧印加方向は第２図と同じである。図に
示すように、本実施例に於ては、各群を直列に結んでい
る部分の配線抵抗が等しくなるよう工夫されており、群
間距離が短い部分108では、配線電極の幅をP2/P1倍に狭
くし、逆に群間距離が長い部分109では、配線電極の幅
をP3/P1倍広くとっている。

また、本実施例の表面伝導形電子放出素子は、前記第
２図で説明したものとは、製法や形状が異なるもので、
第４図中の円105に拡大して形状を示す。

該表面伝導形電子放出素子は、次のような手順で製造
される。すなわち、まず基板Ｓ上に、NiもしくはCrを材
料とする厚さ約5000Åの薄膜106を、真空成膜とフォト
リソグラフィーエッチングにより形成する。該薄膜パタ
ーンはＷ＝２μｍの間隔をもって対向して設けられる
が、この106で挟まれた部分を、ギャップ107と呼ぶこと
とする。

ギャップ107は、表面伝導形電子放出素子が完成した
際に、電子放出部となる領域であるので、同一群内では
P1＝1mmの距離をもって配置されている。

次に、厚さ１μｍのNiを材料とする配線電極103を形
成する。その際、前記薄膜106との電気的接続を良好と
する為に、103が一部106を覆うようにする。

さらに、前記ギャップ107に、パラジウムの超微粒子
を付着させる。すなわち、奥野製薬製のパラジウム微粒
子分散液（商品名:CCP4230）を、スピナーを用いて、ス
ピンコートした後、140℃前後の温度で乾燥させる。
尚、この際、ギャップ107以外の部分に微粒子が付着し
ても差し支えなく、スピンコート以外の手法（たとえば
ディッピングやスプレー等）で塗布を行なっても良い。

次に配線103に電圧を印加し、電子放出特性が安定化
するまで、エージングを行なう。

以上の手順で、第４図の電子放出素子列を製造した。
尚、本実施例では、前記、第３図で示したh₀,h₁,h₂の各
パラメータは、前記実施例１と同様で良い。ただし本実
施例の場合、表面伝導形電子放出素子の駆動電圧として
は16［Ｖ］が好適であるので、１列あたり５群を直列接
続した場合には、パネルには80［Ｖ］の電圧を印加し
た。蛍光体およびグリッド電極GRの印加電圧は、前記、
第１実施例とほぼ同一の条件にて表示パネルを駆動し
た。

第４図中の距離P2およびP3は、前記実施例12と同様の
方法によって決定した。すなわち、V_E＝16V,V_a＝10000
V,H＝5mmからＤ［mm］は0.4≦Ｄ≦0.8の範囲と決められ
る。この範囲から適当なＤを選択し、P2＝１−Ｄ［m
m］,P3＝１＋Ｄ［mm］の計算に従って決定した。

このようにして試作した表示装置も、前記実施例１と
同様、視覚上、発光点のずれが目立たない高い画質を実
現することができた。

［発明の効果］以上説明したように、本発明によれば、電子放出素子
列中の全ての電子放出素子の電子放出部を、それに流れ
る電流方向に沿って同一直線上に配置し、且つ、電子放
出素子列の同一列に属し隣り合う電子放出素子の電子放
出部の間隔を、それらに流れる電流方向の関係に応じて
異ならせることにより、電子放出素子列中の全ての電子
放出素子から放出される電子ビームによる発光点を、視
覚上、一直線上に等間隔で並ばせることが可能となっ
た。

本発明により、電子放出素子を用いた平板形表示装置
の画品位は大幅に向上し、産業用あるいは家庭用とし
て、その利用範囲を大幅に広げることを可能とした。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を実施した表示パネルの全体図、第２
図は、本発明の表面伝導形放出素子の配列方法を示す
図、第３図は、表示パネルの一部断面図、第４図は、本
発明第２実施例の素子配列方法を示す図、第５図は、並
列配線時の素子印加電圧のばらつきを説明する図、第６
図は、並列・直列配線を示す図、第７図は、従来の配列
方法を示す平面図、第８図は、従来方式の表示パネルの
全体図、第９図は、従来問題点（発光点の位置ずれ）を
示す図、第10図は、従来方式における素子印加電圧の向
きを説明する為の図、第11図は、電子ビームの飛翔方向
を示す為のパネル断面図である。 102……表面伝導形放出素子の電子放出部 103……配線電極、Ｓ……基板 VC……真空容器、GR……グリッド電極 Gh……空孔、FP……フェースプレート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者野村一郎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 (56)参考文献特開昭51−135460（ＪＰ，Ａ) 特開平１−313834（ＪＰ，Ａ) 実開昭62−183353（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H01J 1/30 H01J 31/12

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】基板面に沿って並設された一対の電極間に
該一対の電極を介して電圧が印加される電子放出部を有
する電子放出素子の複数がそれぞれの電子放出部に流れ
る電流方向が同一となるように並列接続された並列接続
群を複数有し、該複数の並列接続群が直列接続され、且
つ、隣り合う並列接続群同士は、該電子放出部に流れる
電流方向が互いに180度異なるように配列される電子放
出素子列と、該電子放出素子から放出された電子ビーム
の照射により発行するターゲットと、該電子放出素子列
とXYマトリックス状に配設された複数の変調グリッド電
極と、を有する画像形成装置において、前記全ての電子放出素子の電子放出部を、該電子放出部
に流れる電流方向に沿って同一直線上に配置し、且つ、前記複数の電子放出素子から放出される電子ビー
ムの全てが前記ターゲット上に等間隔に並ぶように、隣
り合う電子放出素子の電子放出部の間隔を、それらに流
れる電流方向の関係に応じて異ならせたことを特徴とす
る画像形成装置。
【請求項２】隣り合う電子放出素子の電子放出部の間隔
を、それらに流れる電流方向が同一方向である場合をP
1、それらに流れる電流方向が正対する場合をP2、それ
らに流れる電流方向が反正対する場合をP3とするとき、
P1及びP2及びP3が以下の関係を満たす請求項１に記載の
画像形成装置。 P1＞Ｄ、P2＝P1−Ｄ、P3＝P1＋Ｄただし、Ｈ［ｍ］：前記基板面と前記ターゲットとの距離 V_E［Ｖ］：前記電子放出素子に印加される駆動電圧 V_a［Ｖ］：前記ターゲットに印加される加速電圧
【請求項３】前記複数の並列接続群を直列接続する配線
電極が、各並列接続群間で等しい抵抗値を有する請求項
１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記電子放出素子列を複数列有する請求項
１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】基板面に沿って並設された一対の電極間に
該一対の電極を介して電圧が印加される電子放出部を有
する電子放出素子の複数がそれぞれの電子放出部に流れ
る電流方向が同一となるように並列接続された並列接続
群を複数有し、該複数の並列接続群が直列接続され、且
つ、隣り合う並列接続群同士は、該電子放出部に流れる
電流方向が互いに180度異なるように配列される電子放
出素子列において、前記全ての電子放出素子の電子放出部を、該電子放出部
に流れる電流方向に沿って同一直線上に配置し、且つ、前記複数の電子放出素子から放出される電子ビー
ムの全てが前記基板と対向して配置されたターゲット上
に等間隔に並ぶように、隣り合う電子放出素子の電子放
出部の間隔を、それらに流れる電流方向の関係に応じて
異ならせたことを特徴とする電子放出素子列。