JP3295788B2 - 画像形成装置及びその製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子放出素子により放
出される電子ビームを画像形成部材に照射することによ
り画像を形成する表示装置などの画像形成装置と、該画
像形成装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、平板状ディスプレイ装置として
は、液晶表示装置，ＥＬ表示装置，プラズマディスプレ
イパネルが実用化されているが、視野角，カラー化，輝
度等で画像表示用には不十分なレベルである。特に陰極
線管（ＣＲＴ）に比較すると表示性能の差は大きく、陰
極線管に代替できるような状況に至っていない。

【０００３】一方、コンピューターによる情報処理の高
度化，テレビジョン放送の高画質化に伴い、高精細，大
画面の平板状ディスプレイ装置に対するニーズが急速に
高まりつつある。

【０００４】このため、面状に展開した複数の電子源
と、この電子源からの電子ビームの照射を各々受ける蛍
光体ターゲットとを、各々相対向させた薄形の画像表示
装置が、特開昭５８−１９５６号，特開昭６０−２２５
３４２号等で開示されている。

【０００５】これら電子線ディスプレイ装置は次のよう
な構造からなる。

【０００６】図１１は従来ディスプレイ装置の概要を示
すものである。同図において７１はガラス基板、７２は
支持体、７４は配線電極、７３は電子放出部、１４は電
子通過孔、１５は変調電極、５はガラス板、６は透明電
極、７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
る部材から成る。８はガラス板５，透明電極６，蛍光体
７から成るフェースプレート、９は蛍光体の輝点であ
る。電子放出部７３は薄膜技術により作成され、ガラス
基板７１とは接触することがない中空構造を成すもので
ある。配線電極７４は電子放出部材と同一の材料を用い
て形成しても、別材料を用いても良く、一般に融点が高
く電気抵抗の小さいものが用いられる。支持体７２は絶
縁体材料もしくは導電体材料で形成されている。

【０００７】これら電子線ディスプレイ装置は、配線電
極７４に電圧を印加せしめ中空構造をなす電子放出部７
３より電子を放出させ、これら電子流を情報信号に応じ
て変調する変調電極１５に電圧を印加することにより電
子を取り出し、取り出した電子を加速させ蛍光体７に衝
突させるものである。また、配線電極７４と変調電極１
５でＸＹマトリックスを形成せしめ、画像形成部材７上
に画像表示を行うものである。

【０００８】上記の電子線ディスプレイ装置は熱電子源
を用いている為、次のような問題点があった。 １．消費電力が高い。 ２．変調スピードが遅い為大容量の表示ができない。 ３．各素子間のバラツキが生じ易い為大面積化が難し
い。

【０００９】これらの問題点を解決する為に熱電子源に
代えて、表面伝導形電子放出素子を配置した画像表示装
置が考えられる。

【００１０】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・フィジィッス（Ｒａｄｉｏ Ｅ
ｎｇ．Ｅｌｅｃｔｒｏｎ．Ｐｈｙｓ．）第１０巻，１２
９０〜１２９６頁，１９６５年］。

【００１１】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ある。

【００１２】この表面伝導形放出素子としては、前記エ
リンソン等により開発されたＳｎＯ₂（Ｓｂ）薄膜を用
いたものの他、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．Ｄｉｔｔｍ
ｅｒ：“Ｔｈｉｎ ＳｏｌｉｄＦｉｌｍｓ”），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．Ｅ
Ｄ 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，（１９８３年）］等が報告されてい
る。

【００１３】これらの表面伝導形放出素子は、 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、 ４）応答速度が速い、 等の利点があり、今後広く応用される可能性をもってい
る。

【００１４】図１２は、上記のような表面伝導形電子放
出素子を用いた画像表示装置の構成図である。同図にお
いて１は絶縁性基板、２及び３は素子電極、４は電子放
出部である。

【００１５】表面伝導形電子放出素子を用いた本画像表
示装置においても、素子配線電極８１を通じ素子電極
２，３間に電圧を印加することにより電子を放出させ、
情報信号に応じた電圧を変調電極１５に印加して、電子
ビームの蛍光体７への到達量を制御することで画像を形
成する。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】一般に良く知られてい
るように、熱電子源と対向して平板なターゲットを置き
ターゲットに正電圧を印加し電子を加速すると、電子源
形状にほぼ対応した形状の電子ビームがターゲットに衝
突する。従って、図１１に示したような熱電子源を用い
た画像形成装置においては、電子源の形状を適宜設計す
ることにより、画像形成部材上に形成される電子ビーム
スポット形状を容易に制御できる。しかしながら、熱電
子源を用いた画像形成装置は先述したような問題点を有
するため、高精細，大画面の装置に対する要望には十分
に対応することはできない。

【００１７】一方、先述したような利点を有する表面伝
導形電子放出素子を用いることにより、上記の要望を満
足し得る画像形成装置を構成できると考えられるが、表
面伝導形電子放出素子においては、基板上に形成された
薄膜の膜面に平行な電流を流すために、薄膜に接続され
た電極には基板面と平行に電圧が印加され、これにより
電子放出する。このため、放出された電子は、印加電圧
により形成される電場の影響を受け、電位が高い電極側
に偏向されたり、軌道が曲げられたりして、画像形成部
材面に達するために、画像形成部材面での電子ビームの
スポット形状や大きさを予想することは難しく、所望の
大きさ・形状の電子ビームのスポットを画像形成部材面
上で得ようとした場合に、電子放出素子への印加電圧Ｖ
ｆ、画像形成部材に印加する電子ビームの加速電圧Ｖ
ａ、電子放出素子を作製した基板と画像形成部材との距
離ｄ等をどのような値に設定するかを決めることが非常
に困難であった。

【００１８】また、電子ビームが画像形成部材に向かっ
て飛翔中に上記偏向作用を受けるため、電子ビームスポ
ットの形状が変形したり、歪んだものとなり、特に円の
ような軸対称形状のスポットを得るのが困難であった。

【００１９】本発明は、上記問題点に鑑み、電子ビーム
スポットの形状の対称性を向上させ、歪をなくすことで
画像の解像度を向上させ、表示画像の判別性が良く、鮮
明な画像を得る事のできる画像形成装置を提供すること
を目的とする。

【００２０】さらには、表面伝導形電子放出素子や表面
伝導形電子放出素子と同様に基板上に平面的に形成され
た電極間に電圧を印加することにより電子放出する素子
を用いた画像形成装置において、電子ビームスポットの
サイズを、素子に印加する電圧や、加速電圧、素子と画
像形成部材面との距離等から求める事を可能としたもの
である。

【００２１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記の目的を達
成する本発明は、基体と、該基体上に配置され、電極間
に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで
電子を放出する電子放出素子と、該電子放出素子から放
出される電子ビーム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、該電極間での
電圧印加方向における該画像形成部材面での該電子ビー
ム径の大きさをＳ ₁ 、基体と画像形成部材との距離を
ｄ、電極間に印加される電圧をＶｆ、画像形成部材に印
加される電圧をＶａとしたときに、以下の関係式（Ｉ）
を満たすＶｆとＶａで駆動されることを特徴とする画像
形成装置にある。

【００２２】 Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｉ） ［但し、Ｋ₁は、０．８≦Ｋ₁≦１．０の定数、ｄは、基
体と画像形成部材との距離、Ｖｆは、電極間に印加され
る電圧、Ｖａは、画像形成部材に印加される電圧を示
す］

【００２３】上記本発明のが像形成装置において、複数
の電子放出素子の複数の電子放出部が、一対の低電位側
電極間に高電位側電極を介して配置され、この複数の電
子放出部の各々から放出される複数の電子ビームによっ
て前記画像形成部材面で一画素を形成する場合には、前
記複数の電子放出部間の、前記電圧印加方向における距
離をＤとしたときに、以下の関係式（ＩＩ）を満たすＶ
ｆとＶａで駆動されることが好ましい。

【００２４】 Ｋ₂×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）≧Ｄ／２≧Ｋ₃×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）……（ＩＩ ） ［但し、Ｋ₂＝１．２５±０．０５、Ｋ₃＝０．３５±
０．０５の定数を示す］

【００２５】また、本発明は、基体と、該基体上に配置
され、電極間に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印
加することで電子を放出する電子放出素子と、該電子放
出素子から放出される電子ビーム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、
該電極間での電圧印加方向と垂直な方向における該画像
形成部材面での該電子ビーム径の大きさをＳ ₂ 、基体と
画像形成部材との距離をｄ、電圧印加方向と垂直な方向
における電子放出部の長さをＬ、電極間に印加される電
圧をＶｆ、画像形成部材に印加される電圧をＶａとした
ときに、以下の関係式（ＩＩＩ）を満たすＶｆとＶａで
駆動されることを特徴とする画像形成装置にある。

【００２６】 Ｓ₂＝Ｌ＋２Ｋ₄×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（ＩＩＩ） ［但し、Ｋ₄は、０．８≦Ｋ₄≦０．９の定数を示す］

【００２７】また本発明は、基体と、該基体上に配置さ
れ、電極間に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加
することで電子を放出する電子放出素子の複数と、該電
子放出素子から放出される電子ビームの照射により画像
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、該複数の電子放出素子の、該電極間での電圧印加方
向と垂直な方向における配列ピッチをＰ、基体と画像形
成部材との距離をｄ、電圧印加方向と垂直な方向におけ
る電子放出部の長さをＬ、電極間に印加される電圧をＶ
ｆ、画像形成部材に印加される電圧をＶａとしたとき
に、以下の関係式（ＩＶ）を満たすＶｆとＶａで駆動さ
れることを特徴とする画像形成装置にある。

【００２８】 Ｐ＜Ｌ＋２Ｋ₅×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（ＩＶ） ［但し、Ｋ₅＝０．８の定数を示す］

【００２９】また本発明は、基体と、該基体上に配置さ
れ、電極間に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加
することで電子を放出する電子放出素子の複数と、該電
子放出素子から放出される電子ビームの照射により画像
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、該複数の電子放出素子の、該電極間での電圧印加方
向と垂直な方向における配列ピッチをＰ、基体と画像形
成部材との距離をｄ、電圧印加方向と垂直な方向におけ
る電子放出部の長さをＬ、電極間に印加される電圧をＶ
ｆ、画像形成部材に印加される電圧をＶａとしたとき
に、以下の関係式（Ｖ）を満たすＶｆとＶａで駆動され
ることを特徴とする画像形成装置にある。

【００３０】 Ｐ≧Ｌ＋２Ｋ₆×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｖ） ［但し、Ｋ₆＝０．９の定数を示す］

【００３１】また本発明は、基体と、該基体上に配置さ
れ、電極間に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加
することで電子を放出する電子放出素子と、該電子放出
素子から放出される電子ビーム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の製造方法で
あって、該電極間での電圧印加方向における該画像形成
部材面での該電子ビーム径の大きさＳ₁を、以下の関係
式（Ｉ）を満足するように設定することを特徴とする画
像形成装置の製造方法にある。

【００３２】 Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｉ） ［但し、Ｋ₁は、０．８≦Ｋ₁≦１．０の定数、ｄは、基
体と画像形成部材との距離、Ｖｆは、電極間に印加され
る電圧、Ｖａは、画像形成部材に印加される電圧を示
す］

【００３３】更に本発明は、基体と、該基体上に配置さ
れ、電極間に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加
することで電子を放出する電子放出素子と、該電子放出
素子から放出される電子ビーム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の製造方法で
あって、該電極間での電圧印加方向と垂直な方向におけ
る画像形成部材面での該電子ビーム径の大きさＳ₂を、
以下の関係式（ＩＩＩ）を満足するように設定すること
を特徴とする画像形成装置の製造方法にある。

【００３４】 Ｓ₂＝Ｌ＋２Ｋ₄×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（ＩＩＩ） ［但し、Ｋ₄は、０．８≦Ｋ₄≦０．９の定数、ｄは、基
体と画像形成部材との距離、Ｌは、電圧印加方向と垂直
な方向における電子放出部の長さ、Ｖｆは、電極間に印
加される電圧、Ｖａは、画像形成部材に印加される電圧
を示す］

【００３５】以下、本発明における技術的背景及び作用
について、図面を用いながら詳細に説明する。

【００３６】図１は表面伝導形電子放出素子を電子源に
用いて形成した画像表示装置の一画素の概略構成及び電
子ビームの飛翔状態を示している。

【００３７】同図において、１は絶縁性基板、２は高電
位側素子電極、３は低電位側素子電極であり、これらは
狭ギャップを有して基板１上に形成されており、この狭
ギャップ間に薄膜から成る電子放出部４を形成して表面
伝導形電子放出素子を構成し、更に、該素子基板と対向
して配置されるフェースプレート８とにより画像表示装
置を構成している。

【００３８】上記フェースプレート８は、ガラス板５と
透明電極６、画像形成部材７（ここでは蛍光体）から成
り、絶縁性基板１の上方、距離ｄの位置に置かれてい
る。

【００３９】上記構成において、素子電極２，３間に素
子駆動用電源１０により電圧Ｖｆを印加すると、電子が
電子放出部４から放出され、電子ビーム加速用電源１１
から透明電極６を通じて蛍光体７に印加される加速電圧
Ｖａにより、当該電子は加速され蛍光体７に衝突し、こ
れを発光させフェースプレート８上に輝点９を形成す
る。

【００４０】図２は、図１に示したような装置におい
て、本発明者らが観察した蛍光体の輝点９の拡大概略図
である。

【００４１】図２に示されるように、蛍光体の輝点全体
は素子電極への電圧印加方向（図中Ｘ方向）及びそれと
垂直な方向（Ｙ方向）にある広がりを持っていることが
確認された。

【００４２】このような輝点が形成される理由、即ち、
電子ビームがある広がりを持って画像形成部材に到達す
る理由については、表面伝導形電子放出素子の電子放出
機構について完全に解明されてはいないので明確ではな
いが、本発明者らは、幾多の実験から初速度を持った電
子があらゆる方向へ散乱されるように放出されているた
めと考えている。

【００４３】また、本発明者らは、あらゆる方向へ放出
される電子のうち、高電位側素子電極方向（図中Ｘプラ
ス方向）に放出された電子が輝点の先端部１８に到達
し、低電位側素子電極方向（図中Ｘマイナス方向）に放
出された電子が輝点の尾部１９に到達するというよう
に、基板面に対し角度分布を有する電子が放出されるこ
とによりＸ方向についてある広がりを持った輝点が得ら
れると考えている。但し、輝点の尾部の輝度は他の部分
に比べ一層低かったため、低電位側素子電極方向に放出
される電子の量は非常に少ないと推察される。

【００４４】更に、本発明者らの実験によると、図１及
び図２において、輝点９は電子放出部４の鉛直上方から
Ｘプラス方向、即ち、高電位側素子電極２の側へずれて
いることがわかった。

【００４５】この理由は、表面伝導形電子放出素子上の
空間の電位分布が、図３に示されるように、電子放出部
４の近傍において等電位面が画像形成部材７面と平行に
なってないため、放出された電子は加速電圧Ｖａにより
加速され図中Ｚ方向に飛翔するだけでなく、高電位側素
子電極２方向にも加速されるためと本発明者らは考えて
いる。

【００４６】即ち、電子放出させるために必要な印加電
圧Ｖｆにより、電子は放出された直後、偏向作用を受け
ることが避けられないためと考えられる。

【００４７】そこで本発明者らは、輝点９の形状や大き
さ、電子放出部４の鉛直上方からＸ方向への位置ずれの
値などを詳細に検討し、輝点先端部までのずれ量（図１
中のΔＸ₁）と、輝点尾部までのずれ量（図１中のΔ
Ｘ₂）をＶａ，Ｖｆ，ｄをパラメーターとして表わすこ
とを試みた。

【００４８】荷電粒子の運動方程式から電子源の上方
（Ｚ方向）距離ｄにＶａ（Ｖ）の電圧が印加されたター
ゲットがあり、電子源〜ターゲット間には一様な電場が
存在する時、Ｘ方向には初速度Ｖ（ｅＶ）、Ｚ方向には
初速度０で射出した電子は、ターゲットに到達するまで
に、Ｘ方向に

【００４９】

【数１】 だけ、変位する。

【００５０】本発明者らの行った実験では、素子電極間
に印加する電圧の影響で、図３に示したように、電子放
出部近傍において電場が湾曲しており、Ｘ方向へも電子
が加速されるが、通常電子放出素子に印加する電圧に対
し、画像形成部材に印加される電圧が十分大きいので、
電子は電子放出部の近傍のみでＸ方向に加速され、その
後はＸ方向速度はほとんど一定と考えられるので、電子
放出部近傍でＸ方向に加速された後の速度を式（１）の
Ｖに代入すれば、Ｘ方向への電子ビームのずれが求めら
れると考えられる。

【００５１】今、電子が電子放出部近傍でＸ方向に加速
されたあと得たＸ方向の速度成分をＣ（ｅＶ）とする
と、Ｃは素子に印加する電圧Ｖｆの値によって変化する
定数と考えられる。そこでＣをＶｆの関数としてＣ（Ｖ
ｆ）（単位はｅＶ）として表し（１）式に代入すれば、
ずれ量ΔＸ₀は下記（２）式で表せる。

【００５２】 ΔＸ₀＝２ｄ√（Ｃ（Ｖｆ）／Ｖａ）…………（２） 但し、（２）式は電子放出部からＸ方向の初速度０で放
出された電子が、電子放出部近傍で素子電極間に印加さ
れる電圧Ｖｆの影響でＸ方向速度Ｃ（ｅＶ）となった場
合のずれ量を表している。

【００５３】実際には、前述のように、表面伝導形電子
放出素子から放出される電子はあらゆる方向に初速度を
もって放出されると考えられるため、その初速度の大き
さをｖ₀（ｅＶ）とすると、（１）式から、Ｘ方向へ最
も大きくずれる電子ビームのずれ量は ΔＸ₁＝２ｄ√（（Ｃ＋ｖ₀）／Ｖａ）…………（３） Ｘ方向へのずれ量が最も小さい電子ビームのずれ量は ΔＸ₂＝２ｄ√（（Ｃ−ｖ₀）／Ｖａ）…………（４） となると考えられる。

【００５４】ここで、ｖ₀も電子放出部に印加される電
圧エネルギーであるＶｆにより値が変化する定数と考え
られるから、結局Ｃもｖ₀もＶｆの関数であると言える
から、定数Ｋ₂、Ｋ₃を用いて √（Ｃ＋ｖ₀）（Ｖｆ）＝Ｋ₂√Ｖｆ、 √（Ｃ−ｖ₀）（Ｖｆ）＝Ｋ₃√Ｖｆ と書き換えられる。

【００５５】これを用いて（３），（４）を変形する
と、 ΔＸ₁＝Ｋ₂×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（５） ΔＸ₂＝Ｋ₃×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（６） ここで、ｄ、Ｖｆ，Ｖａは測定可能な量であり、Δ
Ｘ₁、ΔＸ₂も測定可能な量である。

【００５６】本発明者らは、図１において、ｄ、Ｖｆ、
Ｖａを変えてΔＸ₁，ΔＸ₂を測定する実験を種々行うこ
とにより、Ｋ₂、Ｋ₃の値としてそれぞれ下記の値を得
た。

【００５７】Ｋ₂＝１．２５±０．０５ Ｋ₃＝０．３５±０．０５ これは加速電界の強度（Ｖａ／ｄ）が１ｋＶ／ｍｍ以上
の時、特に良く成り立つ。

【００５８】以上の知見をもとにすれば、画像形成部材
面での電子ビームスポットの電子放出素子への電圧印加
方向（Ｘ方向）の大きさ（Ｓ₁とする）は、Ｓ₁＝ΔＸ₁
−ΔＸ₂として簡単に求められる。

【００５９】Ｋ₁＝Ｋ₂−Ｋ₃と置けば（５）、（６）式
から Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）……………（７） 但し、０．８≦Ｋ₁≦１．０ となる。

【００６０】次に電子放出素子への電圧印加方向と垂直
な方向のスポットサイズを考えると（図６）、上述した
ことから、電子放出素子への電圧印加方向と垂直な方向
（図６Ｙ方向）へも、電子ビームは初速度ｖ₀で放出さ
れると考えられるが、図からもわかるように電子ビーム
は射出以降、Ｙ方向へはほとんど加速されない。

【００６１】そこで電子ビームのＹ方向への変位量は、
Ｙプラス方向、Ｙマイナス方向とも ΔＹ＝２ｄ√（ｖ₀／Ｖａ） ………………（８） となると考えられる。

【００６２】ここで（３）、（４）式から √（（ΔＸ ² ₁−ΔＸ ² ₂）／２）＝２ｄ√（ｖ₀／Ｖａ）………（９） また（５）、（６）式から √（（ΔＸ ² ₁−ΔＸ ² ₂）／２）＝２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ） ×√（（Ｋ ² ₂ −Ｋ ² ₃ ）／２）………（１０ ） （９）、（１０）式を比べると、 ２ｄ√（ｖ₀／Ｖａ）＝２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ） ×√（（Ｋ ² ₂ −Ｋ ² ₃ ）／２）………（１１ ） よって、（１１）式右辺の√（（Ｋ ² ₂ −Ｋ ² ₃ ）／
２）＝Ｋ₄と置けば、画像形成部材面での電子ビームス
ポットのＹ方向の大きさ（Ｓ₂とする）は、電子放出部
４のＹ方向の長さをＬとして、次式で表せる。

【００６３】 Ｓ₂＝Ｌ＋２ΔＹ ＝Ｌ＋２Ｋ₄×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ） ………（１２） 式（１２）の形になるとｄ、Ｖｆ、Ｖａ、Ｌが測定可能
であるから、Ｓ₂を実験で測定することにより、係数Ｋ₄
の値は決められるが、Ｋ₂＝１．２５±０．０５、Ｋ₃＝
０．３５±０．０５であることと、Ｋ₄の定義からは
０．８０≦Ｋ₄≦０．９０ となる。

【００６４】これは、Ｙ方向のスポットサイズを求める
実験から、得られた値と良く一致していた。

【００６５】さらに、本発明者らは、以上得られた関係
式をもとに、複数の電子放出部から放出される電子ビー
ムの、画像形成部材面上での関係を考察した。

【００６６】図１に示した構成では、放出された電子
は、素子電極近傍の電場の湾曲（図３）や、電極のエッ
ジの影響等で、図２に示したように、Ｘ軸に非対称な形
状で画像形成部材面に達する。

【００６７】スポット形状の歪みとか、非対称性は画像
の解像度の低下を引き起こし、特に文字などを表示する
場合、文字の判別性が低下し、また動画の場合でも画像
のきれが悪く、鮮明な画像が得られない。

【００６８】この場合、輝点の形状はＸ軸に非対称だ
が、先端部から尾部までが、電子放出部の鉛直上方から
どれだけずれるかは、式（５）、（６）から明らかであ
るから、本発明者らは、複数の電子放出部が、電圧印加
方向において、下記（１３）式で表される間隔Ｄをもっ
て、素子電極の高電位側電極を挟んで形成されれば、該
複数の電子放出部から放出された電子ビームが、画像形
成部材面上で一つに重なることにより、対称性の良い輝
点形状が得られる事を見いだした。

【００６９】 Ｋ₂×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）≧Ｄ／２≧Ｋ₃×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）……（１３ ） 但しＫ₂、Ｋ₃は定数でＫ₂＝１．２５±０．０５ Ｋ₃＝０．３５±０．０５ また、電圧印加方向と垂直な方向（Ｙ方向）について
も、上述した内容から、Ｙ方向の長さＬの電子放出部か
ら放出された電子による輝点が、Ｙ方向に連続であるこ
とが必要なとき、電子放出素子のＹ方向の配列ピッチＰ
を下記（１４）式を満たすようにすれば良い。

【００７０】 Ｐ＜Ｌ＋２Ｋ₅×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ） …………（１４） 但しＫ₅＝０．８０ 逆にＹ方向の長さＬの電子放出部から放出された電子に
よる輝点がＹ方向において非連続であることが必要な場
合は、電子放出素子のＹ方向の配列ピッチＰを下記（１
５）式を満足するようにすれば良い。

【００７１】 Ｐ≧Ｌ＋２Ｋ₆×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ） …………（１５） 但しＫ₆＝０．９０

【００７２】

【実施例】次に、実施例を用いて本発明を具体的に説明
する。

【００７３】実施例１ 本実施例では、本発明の画像表示装置を作製した。図１
は本画像表示装置の一画素の構成を示す概略斜視図であ
り、図２は図１の蛍光体の輝点９の拡大図である。

【００７４】以下、本画像表示装置の作製方法を説明す
る。

【００７５】先ず、ガラス板からなる絶縁性基板１を
十分洗浄し、該基板１上に通常良く用いられる蒸着技術
とホトリソグラフィー技術及びエッチング技術により高
電位側素子電極２及び低電位側素子電極３をＮｉ及びＣ
ｒ材料で厚さ０．１μｍに作製した。かかる素子電極
２，３は、電気抵抗が十分低くなるように作製しさえす
ればどのような材料でもかまわない。

【００７６】素子電極２，３はギャップを有するように
作製され、そのギャップ幅（Ｇ）は０．１μｍ〜１０μ
ｍが好適で本実施例では２μｍとした。

【００７７】次に、上記ギャップ部にガスデポジショ
ン法を用いて超微粒子膜を設けることにより電子放出部
４を形成した。

【００７８】超微粒子の材質はＰｄを用いたが、その他
の材料としてＡｇ，Ａｕ等の金属材料やＳｎＯ₂，Ｉｎ₂
Ｏ₃の酸化物材料が好適であるがこれに限定されるもの
ではない。本実施例ではＰｄ粒子の直径を約１００Åに
設定したが、これに限定されるものではない。また、ガ
スデポジション法以外にも、例えば有機金属を分散塗布
し、その後熱処理することにより電極間に超微粒子膜を
形成しても所望の特性が得られる。

【００７９】尚、本実施例では、電子放出部４のＹ方向
の長さＬを１５０μｍとした。

【００８０】次に、片面にＩＴＯから成る透明電極６
が蒸着されたガラス板５に、印刷法あるいは沈殿法によ
り画像形成部材（本実施例では蛍光体７）を設け、フェ
ースプレート８を作製した。

【００８１】フェースプレート８は、支持枠（図示せ
ず）等により、電子放出素子を形成している基板１から
３ｍｍ上方に配置されるよう固定して、本画像表示装置
を作製した。

【００８２】以上の様にして作製した画像表示装置にお
いて、電子放出素子の素子電極間に高電位側素子電極が
高電位となるように素子駆動用電源１０により、１４Ｖ
の駆動電圧Ｖｆを印加して電子放出をさせ、更にこの
時、電子ビーム加速用電源１１により透明電極６を通じ
て蛍光体７に６ｋＶの加速電圧を印加した。

【００８３】以上のように電圧を印加し電子放出させた
時、蛍光体７に達する電子の電子放出部４からの輝点先
端部及び輝点尾部までのＸプラス方向への変位量Δ
Ｘ₁，ΔＸ₂の差であるＸ方向のスポットの大きさＳ
₁は、本発明者らが求めた前記近似式（７）から Ｓ₁＝Ｋ₁×２×３．０（ｍｍ）×√（１４／６０００）……（１６） ここで０．８≦Ｋ₁≦１．０だからＳ₁は ０．２３２（ｍｍ）≦Ｓ₁≦０．２９０（ｍｍ）であ
る。

【００８４】実際に５０倍程度の顕微鏡を用いて目視に
てＸ方向スポットサイズを測定したところ、Ｓ₁は約２
６０μｍであり、（１６）式と良く合っていた。

【００８５】実施例２ 本実施例では、本発明の画像表示装置を作製した。図４
は本画像表示装置の一画素の構成を示す概略斜視図であ
り、図５は図４のＡ−Ａ’面での電子放出素子の拡大断
面図である。

【００８６】以下、本画像表示装置の作製方法を説明す
る。

【００８７】先ず、ガラス板からなる絶縁性基板１を
十分洗浄し、該基板１上に通常良く用いられる蒸着技術
とホトリソグラフィー技術及びエッチング技術により高
電位側素子電極２及び低電位側素子電極３ａ，３ｂをＮ
ｉ及びＣｒ材料で厚さ０．１μｍに作製した。かかる素
子電極２，３ａ，３ｂは、電気抵抗が十分低くなるよう
に作製しさえすればどのような材料でもかまわない。

【００８８】素子電極２，３ａ，３ｂは２ケ所のギャッ
プを有するように作製され、そのギャップ幅（図５中
Ｇ）は０．１μｍ〜１０μｍが好適で本実施例では２μ
ｍとした。

【００８９】次に、上記ギャップ部にガスデポジショ
ン法を用いて超微粒子膜を設けることにより電子放出部
４ａ，４ｂを形成した。

【００９０】超微粒子の材質はＰｄを用いたが、その他
の材料としてＡｇ，Ａｕ等の金属材料やＳｎＯ₂，Ｉｎ₂
Ｏ₃の酸化物材料が好適であるがこれに限定されるもの
ではない。本実施例ではＰｄ粒子の直径を約１００Åに
設定したが、これに限定されるものではない。また、ガ
スデポジション法以外にも、例えば有機金属を分散塗布
し、その後熱処理することにより電極間に超微粒子膜を
形成しても所望の特性が得られる。

【００９１】尚、本実施例では、電子放出部４ａ，４ｂ
のＹ方向の長さを１５０μｍとし、高電位側素子電極の
幅（図５中Ｄ）は４００μｍとした。

【００９２】次に、片面にＩＴＯから成る透明電極６
が蒸着されたガラス板５に、印刷法あるいは沈殿法によ
り画像形成部材（本実施例では蛍光体７）を設け、フェ
ースプレート８を作製した。

【００９３】フェースプレート８は、支持枠（図示せ
ず）等により、電子放出素子を形成している基板１から
３．０ｍｍ上方に配置されるよう固定して、本画像表示
装置を作製した。

【００９４】以上の様にして作製した画像表示装置にお
いて、電子放出素子の素子電極間に高電位側素子電極が
高電位となるように素子駆動用電源１０により、１４Ｖ
の駆動電圧Ｖｆを印加して電子放出をさせ、更にこの
時、電子ビーム加速用電源１１により透明電極６を通じ
て蛍光体７に６ｋＶの加速電圧を印加した。

【００９５】以上のように電圧を印加し電子放出させた
時、蛍光体７に達する電子の電子放出部４ａからのＸプ
ラス方向あるいは電子放出部４ｂからのＸマイナス方向
の変位量は、本発明者らが求めた前記近似式（５），
（６）から求められるΔＸ₁の最大値とΔＸ₂の最小値の
範囲内にある。

【００９６】前記（５），（６）式から ΔＸ_1max＝１．３０×２×３．０（ｍｍ）×√（１４／
６０００） ＝０．３７７（ｍｍ） ΔＸ_2min＝０．３０×２×３．０（ｍｍ）×√（１４／
６０００） ＝０．０２３（ｍｍ） よって中心部のずれは（３７７＋２３）／２＝２００
（μｍ） となるが、今高電位側電極の幅Ｄが４００μｍだから高
電位側電極のほぼ中央上方にて（Ｄ／２＝２００μ
ｍ）、電子放出部４ａ，４ｂから出た電子ビームスポッ
トの中心が重なり、対称な（ほぼ楕円形）形状のビーム
スポットが得られた（Ｘ３５０μｍ，Ｙ６５０μｍ）。

【００９７】本実施例の様に複数の電子放出部が（１
３）式を満たすＤの間隔を有し高電位側電極を挟んで形
成されれば、対称な形状のスポットが得られ、表示画像
の判別性やきれが向上した。

【００９８】実施例３ 本実施例では、図６に示した本画像表示装置の一画素の
構成を示す斜視図にて、Ｙ方向のスポットサイズの測定
を行った。作製法は実施例１と同様である。

【００９９】図６において、フェースプレート８を支持
枠（不図示）により、基板１から３ｍｍ上方に配置し、
電子放出素子の素子電極間に素子電極２が高電位となる
ように素子駆動電源１０により、１４Ｖの駆動電圧Ｖｆ
を印加して電子放出させ、電子ビーム加速用電源１１に
より透明電極６を通じて蛍光体７に６ｋＶの加速電圧を
印加した。また、電子放出部４のＹ方向長さＬは１５０
μｍである。

【０１００】その状態で、画像形成部材上の蛍光体の輝
点９のＹ方向の大きさＳ₂を５０倍程度の顕微鏡を用い
目視にて測定したところ、Ｓ₂は約６５０μｍであっ
た。

【０１０１】前記（１２）式にてＳ₂を求めると、 Ｓ₂＝１５０（μｍ）＋２ΔＹ ＝１５０（μｍ）＋２×Ｋ₄×２×３０００（μｍ）√（１４／６０００） Ｋ₄＝０．８〜０．９であるから、Ｓ₂＝６１４（μｍ）
〜６７１（μｍ）であり、この場合も実験と良く合って
いた。

【０１０２】実施例４ 本実施例ではＹ方向に多数の電子放出素子が配置されて
いる画像表示装置の例を示す。図７は本実施例の画像表
示装置の一部の斜視図を示す。

【０１０３】装置の作製法については、実施例１とほぼ
同様なので省略するが、本実施例では、電子放出部の電
圧印加方向と垂直な方向、即ちＹ方向に配列ピッチＰ＝
５００μｍにて電子放出素子が多数並んでいる。

【０１０４】本実施例において、素子電極２が高電位側
となるように素子駆動電源１０より、１４Ｖの駆動電圧
Ｖｆを印加して電子放出させ、電子ビーム加速用電源１
１により透明電極６を通じて蛍光体７に６ｋＶの加速電
圧を印加する。

【０１０５】また、フェースプレート８の内面と電子放
出素子を形成した基板１との距離ｄを３ｍｍとすると、
前述の式（１２）から、Ｙ方向のスポットサイズＳ₂は
最も小さい場合で６１４μｍとなるが、本実施例では、
Ｙ方向隣接素子間の配列ピッチが５００μｍだから、蛍
光体上の輝点は図８に示すように、Ｙ方向で重なり合
い、輝点が連続して見えるため、画像の連続性が良く、
特に動画表示するのに適した画像表示装置が得られた。

【０１０６】実施例５ 本実施例では、電子放出素子への電圧印加方向とは垂直
な方向（Ｙ方向）における電子放出素子の配列ピッチＰ
を８００μｍとした以外は実施例４と同様である。本実
施例では、Ｙ方向の素子の配列ピッチＰが、Ｙ方向のス
ポットサイズの最大値６７１μｍより大きいため、蛍光
体上の輝点が図９に示すようにＹ方向において完全に分
離しており、画像の判別性が良く、特に文字等を表示す
るのに適した画像表示装置が得られた。

【０１０７】実施例６ 本実施例では、図１０に示されるような構成を有する本
発明の画像表示装置を作製した。

【０１０８】本実施例において、絶縁性基板１上に表面
伝導形電子放出素子を形成する方法は実施例２と全く同
様である。本実施例では、適当な支持手段（図示せず）
により、基板１とフェースプレート８との間に変調電極
１５を配置し、該変調電極１５に電源１６により情報信
号に応じた電圧Ｖ_Gを印加することにより、電子放出素
子から放出された電子ビームの蛍光体７への照射量を制
御する。

【０１０９】本実施例のように変調電極１５を有する場
合でも、本発明による前記条件式（１３）を満足するよ
うに装置を構成することにより、蛍光体７上の輝点９の
形状を良好に制御できるため、変調電極１５の作用とし
ては、電子ビームが蛍光体７へ照射されるか（ＯＮ状
態）照射されないか（ＯＦＦ状態）のみを制御すれば良
い。このため、本実施例の画像表示装置では、変調電極
１５に印加する電圧Ｖ_Gによって電子ビームの形状（輝
点の形状）も制御しようとする場合の様に、変調電圧Ｖ
_Gの僅かな違いによる電子ビームの形状への影響が無
く、輝点形状が歪んだり、不均一になるということがな
かった。

【０１１０】以上のように、変調電極を有する画像表示
装置においても、対称で歪のない輝点形状が得られ、鮮
明な表示画像を得ることができた。

【０１１１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
表面伝導形電子放出素子や表面伝導形電子放出素子と同
様に基板上に平面的に形成された電極間に電圧を印加す
ることにより電子放出する素子を用いた画像表示装置に
おいて、電子ビームスポットのサイズを、素子に印加す
る電圧や、加速電圧、素子と画像形成部材面との距離等
から求めることができ、動画に適した画像表示装置や、
文字表示に適した画像表示装置等用途に応じた設計をす
ることが容易となり、また表示品位の良い画像表示装置
を得ることができる。

【０１１２】さらには、電子ビームスポットの形状の対
称性を向上させ、歪をなくすことで画像の解像度を向上
させ、表示画像の判別性が良く、鮮明な画像の画像表示
装置が得られるといった効果がある。

【０１１３】また、以上の本発明による画像形成装置
は、高品位テレビジョン受像器やコンピュータの端末は
もとより、大画面ホームシアターや、テレビ会議システ
ム、あるいはテレビ電話など、民生用あるいは産業用と
して広く応用が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例１における本発明の画像表示装置の一画
素構成を示す斜視図である。

【図２】実施例１において観測された輝点形状を示す図
である。

【図３】表面伝導形電子放出素子を用いた画像表示装置
における電子ビームの飛翔を説明するための図である。

【図４】実施例２における本発明の画像表示装置の一画
素構成を示す斜視図である。

【図５】図４のＡ−Ａ’面での電子放出素子の拡大断面
図である。

【図６】実施例３の本発明の画像表示装置を説明する斜
視図である。

【図７】実施例４における本発明の画像表示装置の構成
を示す斜視図である。

【図８】実施例４の本発明の画像表示装置において観測
された輝点形状を示す図である。

【図９】実施例５の本発明の画像表示装置において観測
された輝点形状を示す図である。

【図１０】実施例６における本発明の画像表示装置の一
画素構成を示す斜視図である。

【図１１】熱電子源を用いた従来例の画像表示装置を示
す図である。

【図１２】表面伝導形電子放出素子を用いた従来例の画
像表示装置を示す図である。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 高電位側素子電極 ３，３ａ，３ｂ 低電位側素子電極 ４，４ａ，４ｂ 電子放出部 ５ ガラス板 ６ 透明電極 ７ 蛍光体（画像形成部材） ８ フェースプレート ９ 蛍光体の輝点 １０ 素子駆動用電源 １１ 電子ビーム加速用電源 １４ 電子ビーム通過孔 １５ 変調電極

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 (56)参考文献 特開 平１−100843（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−137424（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−147542（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−311533（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−247935（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01J 31/12 H01J 1/316

Claims (27)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基体と、該基体上に配置され、電極間に
   電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで電
   子を放出する電子放出素子と、該電子放出素子から放出
   される電子ビーム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、該電極間での電
   圧印加方向における該画像形成部材面での該電子ビーム
   径の大きさをＳ ₁ 、基体と画像形成部材との距離をｄ、
   電極間に印加される電圧をＶｆ、画像形成部材に印加さ
   れる電圧をＶａとしたときに、以下の関係式（Ｉ）を満
   たすＶｆとＶａで駆動されることを特徴とする画像形成
   装置。 Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｉ） ［但し、Ｋ₁は、０．８≦Ｋ₁≦１．０の定数を示す］
2. 【請求項２】 前記電子放出素子を複数有し、複数の電
   子放出部の各々から放出される複数の電子ビームが、前
   記画像形成部材面で一画素を形成する請求項１記載の画
   像形成装置。
3. 【請求項３】 前記複数の電子放出部は、一対の低電位
   側電極間に高電位側電極を介して配置されている請求項
   ２記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記複数の電子放出部間の、前記電圧印
   加方向における距離をＤとしたときに、以下の関係式
   （ＩＩ）を満たすＶｆとＶａで駆動される請求項３記載
   の画像形成装置。 Ｋ₂×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）≧Ｄ／２≧Ｋ₃×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）……（ＩＩ ） ［但し、Ｋ₂＝１．２５±０．０５、Ｋ₃＝０．３５±
   ０．０５の定数を示す］
5. 【請求項５】 前記電子放出素子が、表面伝導形電子放
   出素子である請求項１〜４いずれかに記載の画像形成装
   置。
6. 【請求項６】 前記電子放出素子と前記画像形成部材と
   に、各々独立した電圧印加手段を有する請求項１〜４い
   ずれかに記載の画像形成装置。
7. 【請求項７】 前記電子放出素子から放出される電子ビ
   ームを、情報信号に応じて変調するための変調手段を有
   する請求項１〜４いずれかに記載の画像形成装置。
8. 【請求項８】 基体と、該基体上に配置され、電極間に
   電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで電
   子を放出する電子放出素子と、該電子放出素子から放出
   される電子ビーム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、該電極間での電
   圧印加方向と垂直な方向における該画像形成部材面での
   該電子ビーム径の大きさをＳ ₂ 、基体と画像形成部材と
   の距離をｄ、電圧印加方向と垂直な方向における電子放
   出部の長さをＬ、電極間に印加される電圧をＶｆ、画像
   形成部材に印加される電圧をＶａとしたときに、以下の
   関係式（ＩＩＩ）を満たすＶｆとＶａで駆動されること
   を特徴とする画像形成装置。 Ｓ₂＝Ｌ＋２Ｋ₄×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（ＩＩＩ） ［但し、Ｋ₄は、０．８≦Ｋ₄≦０．９の定数を示す］
9. 【請求項９】 前記電子放出素子が、前記基体上に複数
   配置されている請求項８記載の画像形成装置。
10. 【請求項１０】 前記電極間での電圧印加方向における
    前記画像形成部材面での前記電子ビーム径の大きさをＳ
    ₁ としたときに、以下の関係式（Ｉ）を満たすＶｆとＶ
    ａで駆動される請求項８記載の画像形成装置。 Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｉ） ［但し、Ｋ₁は、０．８≦Ｋ₁≦１．０の定数を示す］
11. 【請求項１１】 前記電子放出素子を複数有し、複数の
    電子放出部の各々から放出される複数の電子ビームが、
    前記画像形成部材面で一画素を形成する請求項１０記載
    の画像形成装置。
12. 【請求項１２】 前記複数の電子放出部が、一対の低電
    位側電極間に高電位側電極を介して配置されている請求
    項１１記載の画像形成装置。
13. 【請求項１３】 前記複数の電子放出部間の、前記電圧
    印加方向における距離をＤとしたときに、以下の関係式
    （ＩＩ）を満たすＶｆとＶａで駆動される請求項１２記
    載の画像形成装置。 Ｋ₂×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）≧Ｄ／２≧Ｋ₃×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）……（ＩＩ ） ［但し、Ｋ₂＝１．２５±０．０５、Ｋ₃＝０．３５±
    ０．０５の定数を示す］
14. 【請求項１４】 前記電子放出素子が、表面伝導形電子
    放出素子である請求項８〜１３いずれかに記載の画像形
    成装置。
15. 【請求項１５】 前記電子放出素子と前記画像形成部材
    とに、各々独立した電圧印加手段を有する請求項８〜１
    ３いずれかに記載の画像形成装置。
16. 【請求項１６】 前記電子放出素子から放出される電子
    ビームを、情報信号に応じて変調するための変調手段を
    有する請求項８〜１３いずれかに記載の画像形成装置。
17. 【請求項１７】 基体と、該基体上に配置され、電極間
    に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで
    電子を放出する電子放出素子の複数と、該電子放出素子
    から放出される電子ビーム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、該複数
    の電子放出素子の、該電極間での電圧印加方向と垂直な
    方向における配列ピッチをＰ、基体と画像形成部材との
    距離をｄ、電圧印加方向と垂直な方向における電子放出
    部の長さをＬ、電極間に印加される電圧をＶｆ、画像形
    成部材に印加される電圧をＶａとしたときに、以下の関
    係式（ＩＶ）を満たすＶｆとＶａで駆動されることを特
    徴とする画像形成装置。 Ｐ＜Ｌ＋２Ｋ₅×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（ＩＶ） ［但し、Ｋ₅＝０．８の定数を示す］
18. 【請求項１８】 前記電子放出素子が、表面伝導形電子
    放出素子である請求項１７記載の画像形成装置。
19. 【請求項１９】 前記電子放出素子と前記画像形成部材
    とに、各々独立した電圧印加手段を有する請求項１７記
    載の画像形成装置。
20. 【請求項２０】 前記電子放出素子から放出される電子
    ビームを、情報信号に応じて変調するための変調手段を
    有する請求項１７記載の画像形成装置。
21. 【請求項２１】 基体と、該基体上に配置され、電極間
    に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで
    電子を放出する電子放出素子の複数と、該電子放出素子
    から放出される電子ビーム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、該複数
    の電子放出素子の、該電極間での電圧印加方向と垂直な
    方向における配列ピッチをＰ、基体と画像形成部材との
    距 離をｄ、電圧印加方向と垂直な方向における電子放出
    部の長さをＬ、電極間に印加される電圧をＶｆ、画像形
    成部材に印加される電圧をＶａとしたときに、以下の関
    係式（Ｖ）を満たすＶｆとＶａで駆動されることを特徴
    とする画像形成装置。 Ｐ≧Ｌ＋２Ｋ₆×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｖ） ［但し、Ｋ₆＝０．９の定数を示す］
22. 【請求項２２】 前記電子放出素子が、表面伝導形電子
    放出素子である請求項２１記載の画像形成装置。
23. 【請求項２３】 前記電子放出素子と前記画像形成部材
    とに、各々独立した電圧印加手段を有する請求項２１記
    載の画像形成装置。
24. 【請求項２４】 前記電子放出素子から放出される電子
    ビームを、情報信号に応じて変調するための変調手段を
    有する請求項２１記載の画像形成装置。
25. 【請求項２５】 基体と、該基体上に配置され、電極間
    に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで
    電子を放出する電子放出素子と、該電子放出素子から放
    出される電子ビーム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の製造方法であって、該
    電極間での電圧印加方向における該画像形成部材面での
    該電子ビーム径の大きさＳ₁を、以下の関係式（Ｉ）を
    満足するように設定することを特徴とする画像形成装置
    の製造方法。 Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｉ） ［但し、Ｋ₁は、０．８≦Ｋ₁≦１．０の定数、ｄは、基
    体と画像形成部材との距離、Ｖｆは、電極間に印加され
    る電圧、Ｖａは、画像形成部材に印加される電圧を示
    す］
26. 【請求項２６】 基体と、該基体上に配置され、電極間
    に電子放出部を有し、該電極間に電圧を印加することで
    電子を放出する電子放出素子と、該電子放出素子から放
    出される電子ビーム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の製造方法であって、該
    電極間での電圧印加方向と垂直な方向における画像形成
    部材面での該電子ビーム径の大きさＳ₂を、以下の関係
    式（ＩＩＩ）を満足するように設定することを特徴とす
    る画像形成装置の製造方法。 Ｓ₂＝Ｌ＋２Ｋ₄×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（ＩＩＩ） ［但し、Ｋ₄は、０．８≦Ｋ₄≦０．９の定数、ｄは、基
    体と画像形成部材との距離、Ｌは、電圧印加方向と垂直
    な方向における電子放出部の長さ、Ｖｆは、電極間に印
    加される電圧、Ｖａは、画像形成部材に印加される電圧
    を示す］
27. 【請求項２７】 前記電極間での電圧印加方向における
    該画像形成部材面での該電子ビーム径の大きさＳ₁を、
    以下の関係式（Ｉ）を満足するように設定する請求項２
    ６記載の画像形成装置の製造方法。 Ｓ₁＝Ｋ₁×２ｄ√（Ｖｆ／Ｖａ）…………（Ｉ） ［但し、Ｋ₁は、０．８≦Ｋ₁≦１．０の定数、ｄは、基
    体と画像形成部材との距離、Ｖｆは、電極間に印加され
    る電圧、Ｖａは、画像形成部材に印加される電圧を示
    す］