JP3118683B2

JP3118683B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP3118683B2
Application number: JP06129860A
Authority: JP
Inventors: 尚人中村; 英明光武; 俊彦宮崎; 正金子; 昌宏多川; 友和安藤; 芳幸長田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1993-05-20
Filing date: 1994-05-20
Publication date: 2000-12-18
Anticipated expiration: 2015-12-18
Also published as: JPH0745221A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子、特に表
面伝導型電子放出素子を用いた画像表示装置や記録装置
等の画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、電子放出素子として熱電子源と冷
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（以下、「ＦＥ型」と称す。）、金属／絶縁
層／金属型（以下、「ＭＩＭ型」と称す。）や表面伝導
型電子放出素子（以下、「ＳＣＥ」と称す。）等があ
る。

【０００３】ＦＥ型の例としては、Ｗ．Ｐ．Ｄｙｋｅ
＆Ｗ．Ｗ．Ｄｏｌａｎ，“Ｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉ
ｏｎ”，ＡｄｖａｎｃｅｉｎＥｌｅｃｔｒｏｎＰ
ｈｙｓｉｃｓ，８，８９（１９５６）やＣ．Ａ．Ｓｐｉ
ｎｄｔ，“Ｐｈｙｓｉｃａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏ
ｆｔｈｉｎ−ｆｉｌｍｆｉｅｌｄｅｍｉｓｓｉｏ
ｎｃａｔｈｏｄｅｓｗｉｔｈｍｏｌｙｂｄｅｎｕ
ｍｃｏｎｅｓ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，４７，
５２４８（１９７６）等が知られている。

【０００４】ＭＩＭ型の例としては、Ｃ．Ａ．Ｍｅａ
ｄ，“Ｔｈｅｔｕｎｎｅｌ−ｅｍｉｓｓｉｏｎａｍ
ｐｌｉｆｉｅｒ”，Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，３２，
６４６（１９６１）等が知られている。

【０００５】ＳＣＥの例としては、Ｍ．Ｉ．Ｅｌｉｎｓ
ｉｎ，ＲａｄｉｏＥｎｇ．ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｈｙ
ｓ．，１０，（１９６５）等がある。

【０００６】ＳＣＥ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ある。

【０００７】このＳＣＥとしては、前記エリンソン等に
よるＳｎＯ₂ 薄膜を用いたもの、Ａｕ薄膜によるもの
［Ｇ．Ｄｉｔｔｍｅｒ：“ＴｈｉｎＳｏｌｉｄＦｉ
ｌｍｓ”，９，３１７（１９７２）］、Ｉｎ₂ Ｏ₃ ／Ｓ
ｎＯ₂ 薄膜によるもの［Ｍ．Ｈａｒｔｗｅｌｌａｎｄ
Ｃ．Ｇ．Ｆｏｎｓｔａｄ：“ＩＥＥＥＴｒａｎｓ．
ＥＤＣｏｎｆ．”，５１９（１９７５）］、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）］等が報告されている。ほかにも本
出願人が先に提案した、微粒子を用いたＳＣＥの例があ
る（ＵＳＰ５０６６８８３号明細書）。これらのＳＣＥ
は、素子構造が簡単である、電子放出の応答速度が速
い、等の特長を持っている。

【０００８】上記ＳＣＥ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１９に示す。同図に
おいて１１１は絶縁性基板である。１１３は電子放出部
形成用薄膜で、スパッタで形成されたＨ型形状金属酸化
物薄膜等からなり、後述のフォーミングと呼ばれる通電
処理により電子放出部１１２が形成される。

【０００９】従来、これらのＳＣＥにおいては、電子放
出を行う前に電子放出部形成用薄膜１１３を予めフォー
ミングと呼ばれる通電処理によって電子放出部１１２を
形成するのが一般的であった。即ち、フォーミングとは
前記電子放出部形成用薄膜１１３の両端に電圧を印加通
電し、電子放出部形成用薄膜を局所的に破壊、変形もし
くは変質せしめ、電気的に高抵抗な状態にした電子放出
部１１２を形成することである。尚、電子放出部１１２
は電子放出部形成用薄膜１１３の一部に亀裂が発生しそ
の亀裂付近から電子放出が行われる場合もある。以下フ
ォーミングにより形成した電子放出部を含む電子放出部
形成用薄膜１１３を電子放出部を含む薄膜と呼ぶ。

【００１０】前記フォーミング処理をしたＳＣＥは、上
述電子放出部を含む薄膜１１３に電圧を印加し、素子表
面に電流を流すことにより上述電子放出部１１２より電
子を放出せしめるものである。

【００１１】図２０は上述の電子放出部から放出される
電子の放射特性評価装置を示した断面図であり、１１１
は絶縁性基板、１１４及び１１５は素子電極、１１３は
電子放出部を含む薄膜、１１２は電子放出部を示し、１
１６はガラス基板、１１７は透明導電膜からなるアノー
ド電極、１１８は電子照射により可視光を発する蛍光
膜、１１９はＳＣＥに電圧を印加するための電源、１２
０はアノード電極１１７に電圧を印加するための高圧電
源である。素子電極１１４及び１１５には電源１１９を
接続し、該ＳＣＥの上方に電源１２０を接続したアノー
ド電極１１７を配置している。アノード電極１１７及び
蛍光膜１１８を有するガラス基板１１６と該ＳＣＥは真
空装置内に設置されている。

【００１２】上述の評価装置において、素子電極１１
４，１１５間に電圧を印加して電子放出部１１２より電
子を放出させ、アノード電極１１７を数百Ｖから数千Ｖ
の電圧を印加すると、放出電子は、絶縁性基板１１１の
面に対する電子放出部１１２からの法線（図中の１点鎖
線）に対して、該ＳＣＥに印加した電圧の正極側（図２
０では素子電極１１５側）にずれて飛翔し（以後これを
偏向と呼ぶ）、図中の矢印付点線の軌道をとり、蛍光膜
１１８上の発光部中心は該法線上からずれる。

【００１３】上述の放射特性は、絶縁性基板１１１に平
行な面内での電位分布が、電子放出部１１２に対して非
対称になることによるものと考えられ、ＳＣＥに固有の
特性である（但し、ＦＥ，ＭＩＭ型でも構成によっては
この特性を示す）。

【００１４】このようなＳＣＥを複数個配置したマルチ
素子及びパネル構成については、例えば本出願人による
ＵＳＰ５０６６８８３号明細書等に記載がある。

【００１５】上述したような電子放出素子は、１０^-6Ｔ
ｏｒｒ程度以上に真空中で動作させることから、該電子
放出素子を用いて画像形成装置を形成する場合、耐大気
圧構造が必要となる。特に、大面積のバックプレート
（図２０の絶縁性基板１１１に対応）及びフェースプレ
ート（図２０のガラス基板１１６に対応）を用いて耐大
気圧支持を行う平面型画像形成装置の場合、各プレート
の板厚が非常に厚くなってしまうので、重量、コストな
どの点で実現性が乏しくなってしまう。これを回避する
ために、耐大気圧のためのスペーサをバックプレートと
フェースプレートの間に支柱として配置し、耐大気圧構
造とすることで、該画像形成装置の軽量化が可能であ
る。また、上記スペーサはパネル間隔を一定に保つ目的
で使用される場合もある。

【００１６】上述の電子放出素子を用いた平面型の画像
形成装置として、図２１に断面を示すような装置が知ら
れている（特開平２−２９９１３６号公報）。

【００１７】この画像形成装置は、電子放出素子として
ＳＣＥを用いたもので、基板１２１上に電子放出素子１
２５（電極１２２、１２３と該電極間に形成された電子
放出部１２４からなる）が作製され、該基板１２１と対
向して配置されるフェースプレート１３０はガラス板１
２７の内面に蛍光面１２８が形成されている。蛍光面１
２８はカラー画像形成装置では図２２に示すようなブラ
ックストライプなどと呼ばれる黒色導伝材１３１と蛍光
体１３２とで構成される。ブラックストライプが設けら
れる目的は、カラー蛍光面で必要となる三原色蛍光体
の、各蛍光体１３２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と、蛍光面１２８で外光を反
射することにより生じるコントラストの低下を防ぐこと
などである。

【００１８】更に、蛍光面１２８の内面側には通常メタ
ルバック１２９が形成されている。メタルバック１２９
の目的は、比抵抗が一般に１０¹⁰〜１０¹²Ω・ｃｍと高
い蛍光体１３２に電荷（電子）が溜まり電位が低下する
ことを防ぎ、電子ビーム加速用の電圧を印加するための
電極として作用すること、蛍光体の発光のうち装置内面
側への光を鏡面反射することにより輝度を向上させるこ
と、負イオンの衝突によるダメージからの蛍光体１３２
の保護等があり、上記目的に適した材料として通常Ａｌ
が用いられる。

【００１９】また、電子放出素子１２５が形成された基
板１２１とフェースプレート１３０を大気から受ける圧
力に抗してほぼ一定の間隔に保つために、耐大気圧スペ
ーサ１２６が配置されている。従来、この耐大気圧スペ
ーサ１２６は、図２３に示されるように格子状に配置さ
れ、各電子放出素子１２５の１つに対して１つのセル空
間を有するように配置されていた。尚、図２３中の１３
３は、図２１のフェースプレート１３０の周囲を接続す
る外囲器である。

【００２０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来例において、耐大気圧スペーサ１２６は、フェースプ
レート１３０及び電子放出素子１２５が形成された基板
１２１に直接当接して配置されていたため、少しでもス
ペーサ１２６に位置ずれや変形が生じたりすると、フェ
ースプレート１３０側においては、内面に形成された蛍
光面１２８やメタルバック１２９面を傷つけこれらの剥
離を生じたり、耐圧不良を生じたりする問題があった。
また、基板１２１側においては、電極１２２，１２３を
傷つけ導伝性あるいは絶縁性が劣化し、電子放出素子１
２５の特性を劣化させるという問題があった。

【００２１】また、耐大気圧スペーサ１２６は、各プレ
ート面に対して垂直な圧力に耐えるように構成されるの
で、通常各プレート間を垂直に結ぶ体積要素を含む形状
からなる。従って、図２０を用いて説明した電子放射特
性を持つＳＣＥを用いて画像形成装置を構成する場合に
は、次のような問題点があった。

【００２２】（１）放出された電子ビームが正極の素子
電極側に偏向することにより、該電子ビームは正極の素
子電極側に配置された耐大気圧スペーサ１２６に衝突
し、蛍光面１２８上へ到達する電子量が減少し、発光効
率が低下する。

【００２３】（２）もしくは、該電子ビームが耐大気圧
スペーサ１２６に完全に妨げられてしまい、蛍光面１２
８上に電子ビームが達しない。

【００２４】（３）電子ビームの衝突で起こる耐大気圧
スペーサ１２６へのチャージアップにより、電位分布の
変化に伴う電子軌道の変化、さらには沿面耐圧低下に伴
う沿面放電による素子破壊等が発生する。

【００２５】（４）耐大気圧スペーサ１２６が帯電する
ことによって、電子ビームの軌道が電気的な力によって
曲がってしまい、本来当たるべき蛍光面に達せず、周辺
の蛍光面に当たることによって画像がにじむ。

【００２６】（５）上記問題点を回避するために、基板
１２１上に疎らに電子放出素子１２５を配置した場合、
高精細な画像形成装置が実現出来ない。

【００２７】本発明は上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、本発明の第１の目的は、耐大気圧スペーサ１２
６により、蛍光面１２８及び電子放出素子１２５等に損
傷を与えることのない、長期的に安定で高精細な画像が
得られる画像形成装置を提供することを目的とする。

【００２８】また、本発明の第２の目的は、電子放出素
子を用いた画像形成装置において、該電子放出素子から
の放出電子の軌道を妨げることのないパネル構造を実現
することであり、特に、本目的に適した該電子放出素子
及び耐大気圧スペーサの配置または形状を与えることに
ある。また、該画像形成装置において、高密度な絵素を
実現できる該電子放出素子及び耐大気圧スペーサの配置
または形状を与えることにある。更には、該画像形成装
置において、解像度の高い絵素配置を実現できる該電子
放出素子及び耐大気圧スペーサの配置または形状を与え
ることにある。

【００２９】

【課題を解決するための手段及び作用】上記目的を達成
する本発明の構成は、以下の通りである。

【００３０】

【００３１】

【００３２】本発明は、複数の電子放出素子を搭載した
バックプレートと、該バックプレートに対向配置され、
前記電子放出素子から放出される電子を受ける蛍光体を
搭載したフェースプレートと、該バックプレートと該フ
ェースプレートの周囲を接続する外囲器と、該フェース
プレートの成す面と該バックプレートの成す面間を接続
する板状の耐大気圧スペーサを有する画像形成装置にお
いて、前記蛍光体が、間にブラックストライプが形成さ
れた赤、緑、青のストライプ状の蛍光体で、前記耐大気
圧スペーサーが、前記電子放出素子から放出される電子
ビームの偏向方向に対して平行あるいは略平行で、しか
も上記蛍光体を横切る方向に沿って設けられていること
を特徴とする画像形成装置を提供するものである。

【００３３】上記本発明は、更にその特徴として、前記
複数の電子放出素子は複数の電子放出素子列を構成し、
該電子放出素子列１つに対して１列の前記耐大気圧スペ
ーサが配置されていること、前記複数の電子放出素子は
複数の電子放出素子列を構成し、複数の該電子放出素子
列に対して１列の前記耐大気圧スペーサが配置されてい
ること、前記耐大気圧スペーサが、前記バックプレート
と前記フェースプレートで挟まれた空間に両端部が前記
外囲器に接するように設置されたこと、前記耐大気圧ス
ペーサが、前記バックプレートと前記フェースプレート
で挟まれた空間を部分的に横切るように設置されたこと
をも含む。

【００３４】

【００３５】

【００３６】本発明によれば、電子ビームの偏向方向に
対して平行あるいは略平行に耐大気圧スペーサを配置す
ることで、電子ビームの軌道空間を確保しているため、
電子の飛翔を妨げることがない。

【００３７】

【００３８】

【００３９】

【００４０】

【００４１】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。

【００４２】

【実施例】［実施例１］本実施例は、図１に示したよう
な画像形成装置を作製したものである。図１において１
はガラス基板、２は配線部３と素子部４とからなる素子
電極である。５は電子放出部であり、素子電極２ととも
に電子放出素子を構成している。６は側壁、７はスペー
サ、８はガラス板、９は蛍光面で、１０はガラス板８の
内面に蛍光面９が形成されて構成されるフェースプレー
トである。１１は素子電極２より厚く（高く）形成され
た素子側リブであり、１２は蛍光面９より厚く（高く）
形成された蛍光面側リブである。本装置は、複数の素子
側リブ１１と蛍光面側リブ１２が、これらを横切る方向
（Ｘ方向）に沿って配置された複数のスペーサ７と接す
るように組み上がる。

【００４３】本実施例における電子放出素子部分の拡大
図を図２に示す。図２において、１４は電子放出部形成
用薄膜である。また、蛍光面９の平面図を図３に、フェ
ースプレート１０の拡大図を図４に示す。蛍光面側リブ
１２は赤（Ｒ）、緑（Ｇ）、青（Ｂ）の蛍光体１３の間
に形成されたブラックストライプ１５と重なるようにス
トライプ状に形成されている。また、蛍光面９の更に装
置内面側には、前述のメタルバック（不図示）が形成さ
れている。また、不図示ではあるが、入力信号に応じて
画像形成する為に、図１の画像形成装置には、例えば、
後述する様に、変調手段が設けられている。

【００４４】次に、本装置の作製法を説明する。

【００４５】（１）ガラス基板１を有機溶剤により充分
に洗浄後、該基板１面上に、厚さ１０００ÅのＮｉから
なる素子電極２を形成した（図１及び図２参照）。この
時、配線部３はフェースプレート側の蛍光体ストライプ
と直交する方向（図中Ｘ方向）に沿って複数本形成し、
素子部４は該複数の配線部３のうち隣り合う一対の配線
部３のそれぞれに電気的に接続され、かつ３μｍの間隔
（図２中Ｌ１で示す）をもって対向するよう作製し、ま
た配線部３に沿った方向（Ｘ方向）に複数個作製した。

【００４６】（２）有機パラジウム（奥野製薬（株）
製、ｃｃｐ−４２３０）含有溶液を塗布した後、３００
℃で１０分間の加熱処理をして、酸化パラジウム（Ｐｄ
Ｏ）微粒子からなる微粒子膜を形成し、エッチング等で
パターニング処理を施し、各素子電極（素子部）４間に
電子放出部形成用薄膜１４を設けた（図２参照）。ここ
で電子放出部形成用薄膜１４は、その幅（素子の幅）Ｗ
を３００μｍとし、素子電極４間のほぼ中央部に配置し
た。また、この電子放出部形成用薄膜１４の膜厚は１０
０Å、シート抵抗値は５×１０⁴ Ω／□であった。なお
ここで述べる微粒子膜とは、複数の微粒子が集合した膜
であり、その微細構造として、微粒子が個々に分散配置
した状態のみならず、微粒子が互いに隣接、あるいは、
重なり合った状態（島状も含む）の膜をさし、その粒径
とは、前記状態で粒子形状が認識可能な微粒子について
の径をいう。

【００４７】（３）次に素子電極素子部４間に電圧を印
加し、電子放出部形成用薄膜１４を通電処理（フォーミ
ング処理と呼ぶ）することにより、電子放出部５を素子
電極素子部４間に作製し電子放出素子を完成した。

【００４８】（４）以上のようにして素子電極配線部３
に沿って複数個作製された電子放出素子に対し、配線方
向（Ｘ方向）において各素子間のほぼ中央を通るように
素子側リブ１１を設ける。つまり、素子側リブ１１は図
中Ｙ方向に沿って形成した。素子側リブ１１は、フリッ
トガラスと呼ばれる低融点ガラスを印刷によって、幅、
高さとも１００μｍの大きさに作製した。

【００４９】（５）次にフェースプレート１０の作製法
について述べる。

【００５０】ガラス基板８を弗酸等にてよく洗浄したあ
と、ホトリソグラフィーによりブラックストライプ１５
（図３及び図４参照）を形成する。ブラックストライプ
１５の材料は黒鉛を主成分とした。その後、三原色蛍光
体１３を一色ずつレジストと混ぜスラリー状にして塗布
し、所定の位置に現像、定着させることを繰り返すとい
うＣＲＴで通常用いられるスラリー法にてカラー蛍光面
９を作製した。蛍光体１３の厚さは２０〜３０μｍでム
ラやはがれのない良好な塗布状態が得られた。（６）次に、フィルミングと呼ばれる、蛍光面９の表面
の平滑化処理を行った後、Ａｌを真空蒸着により、ほぼ
２０００Åの厚さで蛍光面９の内面側に一様に形成する
ことで、メタルバック（不図示）を作製した。

【００５１】（７）蛍光面９、メタルバックの作製後、
やはり印刷法にて、フリットガラスを材料として幅、高
さともほぼ１００μｍの蛍光面側リブ１２を三原色蛍光
体の一組に一本の割合でブラックストライプ１５と重な
るように形成した。尚、本実施例で蛍光面側リブ１２の
材料として用いたフリットガラスは黒色で光の透過率、
反射率ともに低いので、各色蛍光体の間毎に蛍光面側リ
ブ１２を設けることで、ブラックストライプ１５を省略
することも可能である。

【００５２】（８）以上のようにして電子放出素子を作
製した基板１とフェースプレート１０とを、複数の耐大
気圧スペーサ７と側壁６を介し対向して配置し、フェー
スプレート１０、側壁６、基板１の接合部にフリットガ
ラスを塗布し、大気中あるいは窒素雰囲気中で４００℃
ないし５００℃で１０分以上焼成することで封着した。
本実施例では、図１の如くスペーサ７として、高さが５
ｍｍ，厚さが２００μｍの平板状のガラス材を用い、基
板１とフェースプレート１０とに設けられたリブ１１，
１２と直交する方向（Ｘ方向）に平行に配置した。

【００５３】（９）以上のようにして完成したガラス外
囲器（基板１、側壁６、フェースプレート１０で構成さ
れる）内の雰囲気を排気管（不図示）を通じ真空ポンプ
にて排気し、十分な真空度に達した後、１０^-6Ｔｏｒｒ
程度の真空度で、不図示の排気管をガスバーナーで熱す
ることで溶着し外囲器の封止を行った。

【００５４】（１０）最後に封止後の真空度を維持する
ために、ゲッター処理を行った。これは、封止を行う直
前あるいは封止後に、抵抗加熱あるいは高周波加熱等の
加熱法により、画像形成装置内の所定の位置に配置され
たゲッター（不図示）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、該蒸着
膜の吸着作用により、真空度を維持するものである。

【００５５】以上述べた構成は、画像形成装置を作製す
る上で必要な概略構成であり、例えば各部材の材料等、
詳細な部分は本実施例の内容に限られるものではなく、
画像形成装置の用途に適するよう適宜選択する。

【００５６】その一例として、変調用のグリッド電極を
電子放出素子が形成されるのと同一のガラス基板上に形
成した好ましい変形例を示す。図５は本変形例の構成例
を示す斜視図、図６は図５のＢ−Ｂ’断面図である。図
１と同じ部分は同じ符号を付した。図中、１７は変調グ
リッド電極、１８は電子放出素子（電子放出部５及び素
子電極２からなる）と変調グリッド電極１７を絶縁する
ための絶縁体膜である。図５及び図６からわかるよう
に、変調グリッド電極１７は、電子放出部５及び素子電
極２の素子部４に対して同一平面上及び下部に形成され
ている。

【００５７】本変形例の製造方法は、上記実施例と同様
な蒸着技術及びエッチング技術等により形成できるので
説明を省略する。

【００５８】本変形例の構成において、変調グリッド電
極１７に印加する電圧を適当に制御することにより、蛍
光面９（図１参照）に照射する電子ビームの量を制御で
きた。

【００５９】以上のように作製した本実施例の画像形成
装置においては、蛍光面や電子放出素子を形成する電極
を傷つけることなく、フェースプレートと素子基板との
間に耐大気圧スペーサを容易に配置することができ、組
立が容易であった。また、スペーサの位置ずれによる画
像欠陥がなく、多少の応力を加えても長期的に安定した
高精細な画像が得られた。

【００６０】また、本実施例で作製した表面伝導型電子
放出素子から放出される電子ビームは、主にガラス基板
１とフェースプレート１０との間に印加される加速電圧
によって、Ｚ方向の速度成分を有すると共に、正極の素
子電極素子部４側に偏向されて＋Ｘ方向もしくは−Ｘ方
向の速度成分を有する。本実施例では、この偏向方向
（Ｘ方向）に平行にスペーサ７を配置しているため、ス
ペーサ７が放出電子の軌道を妨げることによる発光効率
の低下、スペーサ７のチャージアップ等を防止すること
ができる。

【００６１】また、本実施例においては、フェースプレ
ート１０上のストライプ蛍光面をＹ方向に平行に配置
（図４の１３Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂ）したので、電子放出
素子を有するガラス基板１と蛍光面９を有するフェース
プレート１０間のＹ方向（図４のストライプ蛍光面１３
Ｒ，１３Ｇ，１３Ｂに平行な方向）の精密な位置合わせ
が不要になる。すなわち、ガラス基板１及びフェースプ
レート１０の間でＹ方向に多少の位置ずれが生じても、
表示画像の輝度低下や色ずれは生じなかった。また、複
数のスペーサ７（Ｘ軸に平行）をフェースプレート１０
と組み立てる場合も、Ｘ方向及びＹ方向での相互の精密
な位置合わせは不要であり、電子放出素子の配置に対応
した間隔で各スペーサ７を位置決めすれば十分であっ
た。

【００６２】［実施例２］図７は本実施例の画像形成装
置の概略構成を示す斜視図である。

【００６３】基板１上への電子放出素子の作製法、蛍光
面９の作製法及び装置全体の作製法は実施例１と同様な
ので省略する。また、実施例１と同様である側壁も図面
上省略した。

【００６４】本実施例においては、素子側リブ１１、蛍
光面側リブ１２、耐大気圧スペーサ７のいずれも、実施
例１のように直線状に連続したものでなく、分割して配
置した。

【００６５】但し、それぞれのスペーサ７に対応する位
置の蛍光面９及び基板１面には、高さ、幅とも約１００
μｍのリブが、フリットガラスを成分としてやはり印刷
法にて形成されていて、スペーサ７は蛍光面９や電子放
出素子を形成する電極（不図示）とは直接接することが
ないので、実施例１と同様の効果がある。

【００６６】更に、本実施例の構成では、個々のスペー
サ７の長さが実施例１に比べ短かいため、加工時におけ
る変形等が少なく、精度の高いスペーサを作製できると
いう利点があった。また、装置内を真空に排気する際、
コンダクタンスを妨げるものが少ないので、封止可能な
真空度（１０^-6Ｔｏｒｒ程度）に達するまでの時間が短
くて済むという利点があった。

【００６７】［参考例１］図８は本参考例の画像形成装
置の概略構成を示す斜視図である。

【００６８】本参考例においては、蛍光面９は図９に示
すように、蛍光体１３がいわゆるデルタ配列となってい
る。１６は黒色導電材で、図のような蛍光体配列の場合
はブラックマトリクスと呼ばれる。デルタ形の蛍光体配
列を用いた場合は、同色蛍光体間の間隔（これをドット
ピッチと呼ぶ）をＰと表した時、画面水平方向に同色蛍
光体間隔は（√３）Ｐ／２となり、水平方向に解像度が
増し、より高精細で高密度な画像を形成できるという利
点がある。

【００６９】このようなデルタ配列蛍光面の場合におい
て、図８に示すように、素子側リブ１１及び蛍光面側リ
ブ１２を、三菱状の形状にて作製し、該リブ１１及び１
２のそれぞれと、円柱状のスペーサ７とが接するように
配置することで、蛍光面９や素子電極３，４を損傷する
ことなく、より一層高精細な画像が安定して得られる画
像形成装置を作製することができた。

【００７０】［実施例３］本実施例は、実施例１の電子
放出素子等が形成されたガラス基板１を、図１０に示す
態様、すなわち電子放出素子を単純マトリクス配置した
態様を示すものである。

【００７１】図１０において、図１〜図４と同じ部分は
同じ符号を付した。

【００７２】本実施例の電子放出素子も実施例１と同様
な表面伝導型の素子であり、各電子放出素子において
は、一対の素子電極素子部４も耐大気圧スペーサ７と同
じくほぼＸ軸方向に沿って配置されている。

【００７３】フェースプレート１０上には、Ｙ方向に平
行なストライプ状の赤（Ｒ）蛍光面１３Ｒ、緑（Ｇ）蛍
光面１３Ｇ、青（Ｂ）蛍光面１３Ｂの３種の蛍光面が繰
り返し形成されており、各蛍光面間にはブラックストラ
イプ１５が形成されている。また、素子側リブ１１は素
子電極素子部４より厚く（高く）素子電極配線部３と重
なるようにＹ方向に平行に形成されており、蛍光面側リ
ブ１２は蛍光面９より厚く（高く）ブラックストライプ
１５と重なるようにＹ方向に平行に形成されている。

【００７４】本画像形成装置においては、複数の素子側
リブ１１と蛍光面側リブ１２が、これらを横切る方向
（Ｘ方向）に平行に配置された複数のスペーサ７と接す
るように組み上げる。

【００７５】本実施例の画像形成装置は、実施例１と同
等な蒸着技術及びエッチング技術等により形成できるの
で、その製造方法についての説明は省略する。

【００７６】本実施例においても実施例１と同様に、電
子放出素子から放出される電子ビームの偏向方向と平行
にスペーサ７を配置しているため、電子ビームがスペー
サ７にその軌道を妨げられることはない。従って、電子
ビームはスペーサ７が無い場合と同じように、蛍光面９
に衝突することができた。

【００７７】また、本実施例の画像形成装置において
は、リブ１１及び１２を設けることにより、蛍光面や電
子放出素子を形成する電極を傷つけることなく、フェー
スプレート１０と素子基板１との間に耐大気圧スペーサ
７を容易に配置することができ、組立が容易であった。
また、スペーサ７の位置ずれによる画像欠陥がなく、多
少の応力を加えても長期的に安定した高精細な画像が得
られた。

【００７８】また、本実施例の画像形成装置において
は、フェースプレート１０上のストライプ蛍光面をＹ方
向に平行に配置したので、電子放出素子を有するガラス
基板１と蛍光面９を有するフェースプレート１０間のＹ
方向（ストライプ蛍光面９に平行な方向）の精密な位置
合わせが不要になる。すなわち、ガラス基板１及びフェ
ースプレート１０の間でＹ方向に多少の位置ずれが生じ
ても、表示画像の輝度低下や色ずれは生じなかった。ま
た、複数のスペーサ７（Ｘ軸に平行）をフェースプレー
ト１０と組み立てる場合も、Ｘ方向及びＹ方向での相互
の精密な位置合わせは不要であり、電子放出素子の配置
に対応した間隔で各スペーサ７を位置決めすれば十分で
あった。

【００７９】本実施例の変形例として、フェースプレー
ト１０の構成を変形した例を示す。図１１は、本変形例
のフェースプレート１０の蛍光面配置を示したものであ
り、図１０に示した例との違いは、各色のストライプ蛍
光面を一画素に対応する間隔で区切ったものである。そ
の区切りの部分１９には黒色遮光部材等を設けてもよ
い。

【００８０】本変形例においても、電子放出素子を有す
るガラス基板１と蛍光面９を有するフェースプレート１
０間のＹ方向（ストライプ蛍光面９に平行な方向）の精
密な位置合わせが不要になる。すなわち、ガラス基板１
及びフェースプレート１０の間でＹ方向に多少の位置ず
れが生じても、表示画像の色ずれは生じなかった。ま
た、複数のスペーサ７（Ｘ軸に平行）をフェースプレー
ト１０と組み立てる場合も、Ｘ方向及びＹ方向での相互
の精密な位置合わせは不要であり、表示画像の色ずれを
生じさせない為には、電子放出素子の配置に対応した間
隔で各スペーサ７を位置決めすれば十分であった。

【００８１】また、他の変形例としては、素子側リブ１
１を数電子放出素子おきに、または、蛍光面側リブ１２
をＲ，Ｇ，Ｂの３本のストライプ蛍光面おきに設置する
など、様々な変形が可能である。

【００８２】［参考例２］図１２及び図１３は本参考例
の画像形成装置の構成を説明するための図であり、図１
２は全体斜視図、図１３はフェースプレートを取り除い
た場合の部分平面図（Ｘ−Ｙ平面図）である。

【００８３】これらの図において、１は電子放出素子を
搭載した基板（バックプレート）、６は外囲器（側
壁）、７はＸ軸にほぼ平行に設置された耐大気圧スペー
サ、１０はフェースプレート、５１はスペーサ７を固定
するための固定ブロック、５２はバックプレート１上に
形成された電子放出素子、５３は複数の電子放出素子５
２を横一列に並べた電子放出素子列、５４はスペーサ７
と固定ブロック５１を外囲器６に固定するためのフリッ
トガラスである。

【００８４】本参考例では電子放出素子列５３と耐大気
圧スペーサ７を交互に配置し、電子放出素子５２として
は表面伝導型電子放出素子を用い、図２０に示したよう
な対向する一対の素子電極１１４，１１５をＸ軸方向に
沿って形成している。

【００８５】上記のごとく構成した電子放出素子５２か
ら放出される電子ビームは、主にバックプレート１とフ
ェースプレート１０との間に印加される加速電圧によっ
て、Ｚ方向の速度成分を有するとともに、正極の素子電
極側に偏向されて＋Ｘ方向もしくは−Ｘ方向の速度成分
を有する。該電子ビームは最終的にはフェースプレート
内面上に配置された被照射部材であるところの蛍光体タ
ーゲット（不図示）に衝突し、発光することによって、
画像を形成する。このとき、上記加速電圧によって飛翔
する電子ビームは、耐大気圧スペーサにその軌道を妨げ
られることはない。従って、電子ビームは耐大気圧スペ
ーサがない場合と同じように、蛍光体ターゲットに衝突
することができる。

【００８６】本参考例において耐大気圧スペーサ７は、
フェースプレート１０上に配置された蛍光体ターゲット
間のＸ方向の隙間（ブラックストライプ）に一致させ、
また、バックプレート１上では電子放出素子が占有して
いない部分に配置されている。これは、以下の参考例に
おいても同様である。

【００８７】本参考例では、耐大気圧スペーサ７をフェ
ースプレート１０及び／又はバックプレート１にフリッ
トガラス５４で固定し、さらに４つの固定ブロック５１
を用いて固定している。しかし、強度的に十分であり、
なおかつ設置位置精度が十分に得られれば、固定ブロッ
ク５１の個数とプレートへの固定を任意に設定できる。
また、本参考例では、耐大気圧スペーサ７の両端が外囲
器６に固定されているが、強度的、または位置合わせが
十分精度良く行われるならば、該スペーサ７の片方のみ
を外囲器６に固定する構造も可能である。

【００８８】さらには、本参考例では、耐大気圧スペー
サ７を外囲器６に固定するとしているが、外囲器６の内
側に設ける支持枠等に固定することも可能である。ま
た、耐大気圧スペーサ７もしくは固定ブロック５１等を
固定する手段としてフリットガラス５４を用いている
が、接着剤を用いても良い。これら２点については以下
の参考例においても同様である。

【００８９】なお、図１２では、電子放出素子列が１０
列である画像形成装置について説明してあり、図１３で
は、１素子列の中に４つの電子放出素子５２が記述され
ているが、該列数と該素子数は何等制限されるものでは
ない。

【００９０】［参考例３］図１４（ａ）及び図１４
（ｂ）は本参考例の画像形成装置の構成を説明するため
の図であり、図１４（ａ）は部分水平（Ｘ−Ｙ平面）断
面図であり、図１４（ｂ）は部分垂直（Ｘ−Ｚ平面）断
面図である。

【００９１】これらの図において、５５はフェースプレ
ート１０上に形成された蛍光体ターゲット、５１’は耐
大気圧スペーサ７をフェースプレート１０に固定する固
定ブロックである。

【００９２】本参考例の特徴は、耐大気圧スペーサ７を
支え、固定するための固定ブロック５１’を電子ビーム
の軌道外に配置し、フリットガラス５４を用いてフェー
スプレート１０上に設置することである。

【００９３】なお、電子ビームの軌道を妨げないよう
に、固定ブロック５１’をバックプレート１側に、もし
くはフェースプレート１０とバックプレート１の両側に
設置することもできる。

【００９４】さらには、参考例２における外囲器６に固
定する固定ブロック５１を同時に用いることで、より強
固な耐大気圧構造を得ることができる。

【００９５】［参考例４］図１５及び図１６は本参考例
の画像形成装置の構成を説明するための図であり、図１
５は部分垂直（Ｙ−Ｚ平面）断面図、図１６は部分水平
（Ｘ−Ｙ平面）断面図である。

【００９６】これらの図において、５６は耐大気圧スペ
ーサ７をはめ込み固定するための溝である。耐大気圧ス
ペーサ７はフリットガラス５４によって溝５６に固定さ
れている。

【００９７】本参考例と参考例２とは、耐大気圧スペー
サ７の固定方法が異なるのみである。

【００９８】本参考例の特徴は、溝５６に沿って耐大気
圧スペーサ７を配置することによって、封着するときに
おける操作性を向上させるとともに、精度良く耐大気圧
スペーサ７を固定できるようにしたものである。

【００９９】本参考例においては、図１５に示したよう
にフェースプレート１０とバックプレート１のそれぞれ
に溝５６を彫り耐大気圧スペーサ７を固定するととも
に、図１６に示したように外囲器６に溝５６を設けて該
スペーサ７を固定しているが、該溝５６はフェースプレ
ート、バックプレート、外囲器６及び外囲器６の内側に
設ける支持枠等のうち、いずれか一つに設けることも可
能であるし、これらのうちの複数に設けることも可能で
ある。

【０１００】さらには、耐大気圧スペーサ７を固定する
手段として、参考例２又は参考例３で示した固定ブロッ
ク５１，５１’による固定方法と本参考例で示した溝５
６による固定方法を共に用いた固定方法も有効な手段で
ある。この場合においても、電子放出素子もしくは蛍光
体ターゲットの占有しない領域に該スペーサ７を配置す
ればよい。

【０１０１】［参考例５］図１７は本参考例の画像形成
装置の構成を説明するための部分水平（Ｘ−Ｙ平面）断
面図である。

【０１０２】図１７において、７と７’は耐大気圧スペ
ーサである。該スペーサは、外囲器６のＸ軸方向の長さ
Ｌ以下の長さＬ’またはＬ”であり、参考例４で示した
フェースプレートないしはバックプレートに設けた溝に
固定されている。また、電子放出素子列５３と耐大気圧
スペーサ７，７’の列は参考例２〜４と同様に交互に配
置されている。

【０１０３】耐大気圧スペーサ７は電子放出素子５２か
ら放出される電子ビームの偏向方向（Ｘ軸方向）にほぼ
平行に配置されているが、耐大気圧スペーサ７’はＸ軸
から多少傾むいた状態で配置されている。この場合のス
ペーサ７’の傾きは、電子ビームの飛翔に影響を及ぼさ
ない程度である。

【０１０４】本参考例において耐大気圧スペーサ７，
７’の固定方法として、参考例２及び／又は参考例３に
示した固定ブロック５１，５１’による固定方法を採る
ことも可能である。なお、耐大気圧スペーサ７，７’を
外囲器６に固定しない場合にはフェースプレート１０ま
たはバックプレート１上に固定する。

【０１０５】［参考例６］図１８は本参考例の画像形成
装置の構成を説明するための部分水平（Ｘ−Ｙ平面）断
面図である。

【０１０６】本参考例において、参考例２と異なる点
は、複数の電子放出素子列５３に対して１列の耐大気圧
スペーサ７を有することのみである。

【０１０７】尚、参考例３〜５においても、本参考例の
ように複数の電子放出素子列５３に対して１列の耐大気
圧スペーサ７を設けることも可能である。

【０１０８】以上の実施例の画像形成装置のいずれも、
発光源としてもちいて記録装置に応用することもでき
た。この場合、高精細で、画像欠陥の少ない再生画像が
安定して得られる記録装置が作製できた。

【０１０９】

【０１１０】

【発明の効果】本発明によれば、特に表面伝導型電子放
出素子を用いた画像形成装置において、該電子放出素子
から放出される電子ビームの偏向方向と平行あるいは略
平行に耐大気圧スペーサを配置す電子ビームの軌道を妨
げることのないパネル構造を実現することが出来る。従
って、次のような効果がある。

【０１１１】（１）蛍光体ターゲット上への到達電子量
の損失がなく、発光効率の低下のない安定した発光が得
られる。

【０１１２】（２）耐大気圧スペーサのチャージアップ
による電位分布の変化に伴う電子軌道の変化、沿面耐圧
低下に伴う沿面放電による素子破壊等が発生しない。

【０１１３】（３）沿面耐圧の増加により、加速電圧を
上げることが出来るため、より高効率で輝度の高い発光
部が得られる。

【０１１４】（４）電子放出素子及び耐大気圧スペーサ
を高密度に配置できるため、高精細な画像形成装置を実
現出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１の画像形成装置の概略構成を示す斜視
図である。

【図２】実施例１の画像形成装置の電子放出素子部拡大
図である。

【図３】実施例１の画像形成装置における蛍光面の拡大
平面図である。

【図４】実施例１の画像形成装置におけるフェースプレ
ートの拡大斜視図である。

【図５】変調用のグリッド電極を素子基板上に備えた本
発明の変形例を示す斜視図である。

【図６】図５の素子基板の断面図である。

【図７】実施例２の画像形成装置の概略構成を示す斜視
図である。

【図８】参考例１の画像形成装置の概略構成を示す斜視
図である。

【図９】参考例１の画像形成装置における蛍光面の拡大
平面図である。

【図１０】実施例３の画像形成装置の概略構成を示す斜
視図である。

【図１１】蛍光面の変形例を示す拡大平面図である。

【図１２】参考例２の画像形成装置全体斜視図である。

【図１３】参考例２の画像形成装置の部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図である。

【図１４】参考例３の画像形成装置の部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図及び部分垂直（Ｘ−Ｚ平面）断面図であ
る。

【図１５】参考例４の画像形成装置の部分垂直（Ｙ−Ｚ
平面）断面図である。

【図１６】参考例４の画像形成装置の部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図である。

【図１７】参考例５の画像形成装置の部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図である。

【図１８】参考例６の画像形成装置の部分水平（Ｘ−Ｙ
平面）断面図である。

【図１９】表面伝導型電子放出素子の典型的な素子構成
を示す図である。

【図２０】表面伝導型電子放出素子の特性評価装置の概
略構成図である。

【図２１】従来の平面型画像形成装置の概略構成を示す
縦断面図である。

【図２２】従来の画像形成装置に用いられるストライプ
形蛍光面の拡大平面図である。

【図２３】従来例の画像形成装置の耐大気圧スペーサの
配置を説明する斜視図である。

【符号の説明】

１基板（バックプレート）２素子電極３素子電極配線部４素子電極素子部５電子放出部６側壁（外囲器）７，７’ スペーサ８ガラス基板９蛍光面１０フェースプレート１１素子側リブ１２蛍光面側リブ１３蛍光体１４電子放出部形成用薄膜１５ブラックストライプ１６ブラックマトリクス１７変調グリッド電極１８絶縁体膜１９蛍光面の区切り部分５１，５１’ 固定ブロック５２電子放出素子５３電子放出素子列５４フリットガラス５５蛍光体ターゲット５６溝１１１絶縁性基板１１２電子放出部１１３電子放出部形成用薄膜１１４，１１５素子電極１１６ガラス基板１１７アノード電極１１８蛍光膜１１９電源１２０高圧電源１２１基板１２２，１２３電極１２４電子放出部１２５電子放出素子１２６スペーサ１２７ガラス板１２８蛍光面１２９メタルバック１３０フェースプレート１３１ブラックストライプ１３２蛍光体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者金子正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)発明者多川昌宏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)発明者安藤友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)発明者長田芳幸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)参考文献特開平５−62617（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−23452（ＪＰ，Ａ) 特開平３−49135（ＪＰ，Ａ) 特開平２−299140（ＪＰ，Ａ) 特開平２−299136（ＪＰ，Ａ) 米国特許5066883（ＵＳ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 29/86 H01J 29/87 H01J 9/24

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の電子放出素子を搭載したバックプ
レートと、該バックプレートに対向配置され、前記電子
放出素子から放出される電子を受ける蛍光体を搭載した
フェースプレートと、該バックプレートと該フェースプ
レートの周囲を接続する外囲器と、該フェースプレート
の成す面と該バックプレートの成す面間を接続する板状
の耐大気圧スペーサを有する画像形成装置において、前記蛍光体が、間にブラックストライプが形成された
赤、緑、青のストライプ状の蛍光体で、前記耐大気圧ス
ペーサーが、前記電子放出素子から放出される電子ビー
ムの偏向方向に対して平行あるいは略平行で、しかも上
記蛍光体を横切る方向に沿って設けられていることを特
徴とする画像形成装置。
【請求項２】前記複数の電子放出素子は複数の電子放
出素子列を構成し、該電子放出素子列１つに対して１列
の前記耐大気圧スペーサが配置されていることを特徴と
する請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】前記複数の電子放出素子は複数の電子放
出素子列を構成し、複数の該電子放出素子列に対して１
列の前記耐大気圧スペーサが配置されていることを特徴
とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項４】前記耐大気圧スペーサが、前記バックプ
レートと前記フェースプレートで挟まれた空間に両端部
が前記外囲器に接するように設置されたことを特徴とす
る請求項１〜３いずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】前記耐大気圧スペーサが、前記バックプ
レートと前記フェースプレートで挟まれた空間を部分的
に横切るように設置されたことを特徴とする請求項１〜
３いずれかに記載の画像形成装置。